§2-3機床夾具

一、夾具概述二、基準及其分類三、工件在夾具中的定位四、常見的定位方式及定位元件五、定位誤差分析六、工件在夾具中的夾緊七、夾具設計2/24/20241武漢理工大學機電工程學院七、夾具設計1、夾具設計的基本要求2、夾具設計的步驟3、夾具設計實例2/24/20242/56武漢理工大學機電工程學院1、夾具設計的基本要求能穩定保證工件的加工精度；能提高勞動生產率,降低工件的制造成本；結構簡單,操作方便,安全和省力；便于排屑；有良好的結構工藝性,便于夾具的制造、裝配、檢驗、調整和維修。2/24/20243武漢理工大學機電工程學院2、夾具設計的步驟第一步，明確設計要求，收集有關資料熟悉加工零件圖，毛坯圖和工藝規程等文件；掌握本工序的加工技術要求。了解所用機床、刀具、輔助工具、檢驗量具的有關情況；了解生產批量。掌握有關零部件標準（國標、部標、廠標），典型夾具圖冊等。了解有關本企業制造、使用夾具情況，了解本廠制造夾具的能力與經驗等。2/24/20244武漢理工大學機電工程學院第二步，確定夾具結構方案，繪制結構草圖(1)確定工件的定位方案，計算定位誤差，確定定位裝置；(2)確定工件的夾緊方案，計算夾緊力，確定夾緊機構形式；(3)確定夾具其它組成部分（如對刀裝置、分度裝置等）的結構方案；(4)繪制草圖。確定夾具結構方案的過程中，應注意夾具的精度和經濟性。2/24/20245/56武漢理工大學機電工程學院第三步，繪制夾具總裝配圖選擇視圖關系，繪制夾具總裝配圖。通常主視圖盡可能選取與操作者對著的位置，以利于裝配、檢查。用雙點劃線繪制出被加工零件的輪廓及加工、定位、夾緊表面，用網紋線繪制出加工余量；夾緊機構應處在夾緊位置。標注總裝配圖上的尺寸和技術要求。如外形輪廓尺寸、可動部分的極限位置尺寸、配合尺寸、相關尺寸、特性尺寸、聯系尺寸等。相關尺寸是指在夾具上的對刀元件與定位元件之間的聯系尺寸；對刀元件與對刀元件之間的聯系尺寸；定位元件與定位元件之間的聯系尺寸等。2/24/20246武漢理工大學機電工程學院特性尺寸是夾具設計中用來保證夾具的某項功能的尺寸，如偏心夾緊機構的偏心距、楔塊的自鎖升角、削邊銷的銷邊尺寸等。聯系尺寸是夾具與機床之間的聯系尺寸，如夾具與車床主軸連接的定位面尺寸、與銑床T形槽連接的定向鍵尺寸等。

第四步，編寫零件序號和標準件的明細表第五步，繪制夾具零件圖主要是繪制夾具上專用零件的工作圖。在確定這些零件的尺寸、公差或技術要求時，要符合夾具總圖的要求。

2/24/20247武漢理工大學機電工程學院2/24/20248武漢理工大學機電工程學院3)繪制夾具總裝配圖總裝配圖視圖的選擇，主視圖應選面對操作者的工作位置。繪制總裝配圖的順序，先用雙點劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個視圖上；視工件為透明體，再繪出定位、對刀引導、夾緊元件及其它元件或裝置;最后繪出夾具體，并填寫明細表及標題欄。標注有關的尺寸、公差和技術要求。4)繪制夾具零件圖

夾具總裝配圖中的非標準零件均要繪制零件圖,并按夾具總裝配圖的要求,確定各零件的尺寸、公差及技術要求。11th2/24/20249武漢理工大學機電工程學院3、機床夾具設計實例銑床夾具鉆床夾具2/24/202410武漢理工大學機電工程學院(1)銑床夾具設計2/24/202411/56武漢理工大學機電工程學院銑床夾具的主要類型

直線進給銑床夾具

可加工平面、直角面和各種槽等。

圓周進給的銑床夾具

配合采用氣動或液壓等高效夾緊裝置，生產率高，可加工平面，適用于大批量生產。靠模仿形銑床夾具機床工作臺的主進給運動和由靠模獲得的輔助運動形成的仿形運動，采用靠模夾具可在一般萬能銑床上加工出所需的成形面。2/24/202412武漢理工大學機電工程學院機床夾具銑軸端槽的夾具2/24/202413武漢理工大學機電工程學院銑床夾具的設計特點和要求

由于銑削過程不是連續切削，極易產生銑削振動。銑削的加工余量一般較大，銑削力也較大，且方向是變化的，因此設計時要注意：夾具要有足夠的剛度和強度；夾具要有足夠的夾緊力，夾緊裝置自鎖性要好夾緊力應作用在工件剛度較大的部位上，且作用點和施力方向要恰當；夾具的重心應盡量低，高度與寬度之比應不大于1-1.25；要有足夠的排屑空間。切屑和冷卻液能順利排除，必要時可設計排屑孔。2/24/202414武漢理工大學機電工程學院銑床夾具的設計特點和要求為了調整和確定夾具相對于機床的位置及工件相對于刀具的位置，銑床夾具應設置定位鍵和對刀裝置：定位鍵與工作臺T型槽可用單面貼合，當定位精度要求高或是重型夾具，可在夾具體的側面設置一個找正基面；小型夾具可只用一個長的矩形鍵；兩定位鍵的距離應盡量遠一些；加工沒有相對位置要求的平面時，不需設置定位鍵，但若銑削扭矩較大時，設置定位鍵可減輕夾緊螺栓的負荷；對刀裝置應設計在便于對刀的位置，并應在工件的切入一端。2/24/202415武漢理工大學機電工程學院連接元件2/24/202416武漢理工大學機電工程學院對刀裝置2/24/202417武漢理工大學機電工程學院銑床夾具設計實例2/24/202418/56武漢理工大學機電工程學院研究原始資料,明確設計任務

工件為一水泵葉輪，要求設計一副銑床夾具,用在臥式銑床上加工兩條互成90°的十字槽，如圖所示：

2/24/202419武漢理工大學機電工程學院定位方案的確定確定要限制的自由度根據加工工序的尺寸,形狀和位置精度要求，工件定位時需限制五個方向的自由度:沿X,Y,Z方向的水平運動以及繞X,Y軸向轉動。ZX2/24/202420武漢理工大學機電工程學院確定定位方案：將加工過的葉輪底面放置在一個圓形定位盤上,以大平面定位,消除X,Y方向的轉動自由度和Z方向的平動自由度。用一個定位銷與葉輪上的孔相配合,以此消除X,Y的平動自由度。定位方法：圓柱孔定位和平面定位2/24/202421武漢理工大學機電工程學院對刀方案對刀塊的選用加工槽的銑刀需要兩個方向對刀，故采用直角對刀塊。配合1mm的塞尺使用（1h8）

對刀塊的位置如圖所示。2/24/202422武漢理工大學機電工程學院夾緊方案的確定選用螺旋夾緊：工件以中心孔及底面在定位銷和定位盤的端面上定位,并使葉輪上的葉片與壓板頭部的缺口對中,旋轉螺母,通過杠桿使兩塊壓板同時夾緊工件。選用移動式彎曲壓板,它的優點是可以實現快速裝拆。2/24/202423武漢理工大學機電工程學院分度裝置的確定選用立軸式回轉分度裝置,

由于工件的定位夾緊機構尺寸較大,采用分度盤加定位銷的分度方案：設計一個分度盤,盤底有四段斜槽,分度盤與定位盤之間用螺釘固定；在夾具體上開一沉頭孔,孔中放入銷套,銷套與定位銷配合,底部有彈簧。這樣,當分度盤轉動時,銷始終在斜槽中運動.每轉過90°,銷就在彈簧的作用上升至最高點,反靠夾緊。2/24/202424武漢理工大學機電工程學院夾具體與定位鍵為保證夾具在工作臺上安裝穩定，應按照夾具體的高度比不大于1.25的原則確定其寬度，并在兩端設置耳座，以便固定。定位鍵位置如圖所示。2/24/202425武漢理工大學機電工程學院夾具總裝配圖返回動畫演示銑床夾具1.avi2/24/202426武漢理工大學機電工程學院(2)鉆床夾具設計2/24/202427武漢理工大學機電工程學院鉆床夾具的主要類型

鉆床夾具簡稱鉆模。鉆模借助其上的鉆套引導刀具和工件之間的相對位置，提高加工精度和生產效率，在成批大量生產中，已廣泛采用鉆模來進行加工。2/24/202428武漢理工大學機電工程學院鉆床夾具的主要類型固定式鉆模

鉆模板與鉆模體作成一體；或將鉆模板固定在鉆模體上。這類鉆模多為大型鉆模，一般在立鉆或搖臂鉆床上使用，加工工件上較大的孔或軸線相互平行（用搖臂鉆）的孔系，鉆模需要固定在機床工作臺。回轉式鉆模

按其轉軸的位置可分為立軸式，臥軸式和斜軸式三種。這類鉆模的引導元件－鉆套，一般是固定不動的，為了實現工件在一次安裝中進行多工位加工的目的，鉆模一般采用回轉式分度裝置。2/24/202429武漢理工大學機電工程學院鉆床夾具的主要類型翻轉式鉆模整個工件和夾具可以一起翻轉，可以用來加工同方向的平行孔系，也可以用來加工不同方向的孔。

一種小型夾具；在操作過程中，需要用人工進行翻動；鉆模的總質量≤10Kg；用于鉆同方向上的孔系；結構特點是用四個支腳來支撐鉆模。2/24/202430武漢理工大學機電工程學院2/24/202431武漢理工大學機電工程學院

2/24/202432武漢理工大學機電工程學院鉆套類型與設計

鉆套又稱為導套，它的作用是確定刀具的位置和方向，即引導刀具進入正確的加工位置，并防止刀具在加工過程中發生偏斜，提高刀具的剛性，防止加工過程中的振動，從而保證工件的加工質量。由此可見，鉆套的選用和設計正確與否，直接影響工件的加工質量。

2/24/202433武漢理工大學機電工程學院鉆套的種類固定鉆套固定鉆套分為無肩鉆套和帶肩鉆套兩種形式。這種鉆套的外圓用H7/r6或H7/n6的過盈配合壓入鉆模板或夾具體的底孔內。

可換鉆套可換鉆套用H7/g5或H7/g6的間隙配合壓入襯套孔內，襯套外圓與鉆模板底孔的配合采用H7/n6或H7/r6的過盈配合。為了防止鉆套隨刀具轉動或被切削頂出，常用螺釘固緊。

可換鉆套用于大批量生產中，由于鉆套外圓與襯套內孔采用間隙配合的關系，其加工精度不如固定式鉆套。

2/24/202434武漢理工大學機電工程學院鉆套的種類快換鉆套

快換鉆套更換迅速，只要將鉆套逆時針轉過一個角度，使得螺釘的頭部剛好對準鉆套上的缺口，然后往上一拔，即可從鉆模板中取出。他與襯套的配合采用H7/g6或H6/g5的間隙配合。適用于在一個工序中使用幾種刀具（指鉆，擴，鉸）依次連續加工的情況。特種鉆套當工件的結構形狀或工序加工條件均不允許采用上述幾種標準鉆套時，就應視具體情況設計各種形式的特種鉆套。

2/24/202435武漢理工大學機電工程學院引導元件1鉆套；2襯套；3鉆模板；4壓緊螺釘2/24/202436武漢理工大學機電工程學院2/24/202437武漢理工大學機電工程學院內徑：d=刀具的外徑。基軸制F7/h6，G6/h5。高度：H=(1.5~2)d（一般）

H=(2.5~3.5)d（高精度）鉆套與工件間的距離：

h=(0.3~0.7)d（鑄鐵）

h=(0.7~1.5)d（鋼材）2/24/202438武漢理工大學機電工程學院鉆床夾具設計實例2/24/202439/56武漢理工大學機電工程學院研究原始資料,明確設計任務加工零件：杠桿臂加工任務：加工杠桿臂上兩個相互垂直的φ10mm和φ13mm孔。（如圖所示）2/24/202440武漢理工大學機電工程學院定位方案的確定分析工件并確定定位方案根據零件的構造，最容易想到的是以Φ22mm的孔及底面為定位基準，這樣可以避免基準不重合誤差。用大端面限定零件三個自由度；用短銷限定零件二個自由度；用一個支撐釘限定零件沿Φ22mm中心線轉動的自由度就可以實現完全定位。

2/24/202441武漢理工大學機電工程學院定位元件的選擇：大平面：三個自由度；短定位銷：插入Φ22mm的孔，用來限制X,Y方向的二個移動自由度；可調支承釘：限定Z方向的轉動用一輔助支承來提高工件的安裝剛度和定位的穩定性2/24/202442武漢理工大學機電工程學院鉆模板類型選擇根據工件和夾具體的結構，選用固定式鉆模板。固定式鉆模板雖然有時裝卸工件不便，但它結構簡單、制造方便、定位精度高。2/24/202443武漢理工大學機電工程學院鉆套的選擇由于孔φ10mm和13mm，一次鉆孔就可達到要求，因此采用固定式鉆套。Φ10mm選無肩Φ13mm選有肩2/24/202444武漢理工大學機電工程學院夾緊方案的確定根據零件的定位方案，采用鎖緊螺母和開口墊圈來實現快速鎖緊夾緊機構，它與一個加工面位置靠近，增加了剛性，零件夾緊變形也小，但對于另一個加工面較遠，為提高剛性，故采用輔助定位元件來固定，該設計采用了螺旋輔助支承。

2/24/202445武漢理工大學機電工程學院夾具體2/24/202446武漢理工大學機電工程學院夾具總裝配圖返回2/24/202447武漢理工大學機電工程學院鉆床夾具設計實例2加工如圖3.56所示錐臺零件，生產類型為成批成產，試設計鉆φ5mm的專用夾具。

2/24/202448武漢理工大學機電工程學院2.資料準備零件加工工藝(1)鑄造毛坯；(2)粗、精車大端面及孔，CA6140車床；(3)粗、精車小端面及φ20mm孔，CA6140車床；(4)銑平面，X6026銑床；(5)鉆斜孔，Z5125立鉆。2/24/202449武漢理工大學機電工程學院3.確定夾具方案所設計的夾具為第五工序鉆斜孔的專用夾具。在工件底面、孔軸線上選坐標軸，得出工件加工斜孔需要限制六個自由度。1)