2.5机床夹具的基本原理

1、将工件进行定位、夹紧，将刀具进行导向或对刀，以将工件进行定位、夹紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置。保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置。 定位元件：起定位作用，保证工件相对于夹具的位置。定位元件：起定位作用，保证工件相对于夹具的位置。 夹紧装置：将工件夹紧，以保持工件在加工时的既得位置。夹紧装置：将工件夹紧，以保持工件在加工时的既得位置。 导向元件和对刀装置：保证刀具相对夹具的位置。导向元件和对刀装置：保证刀具相对夹具的位置。 连接元件：用来保证夹具和机床工作台之间的相对位置。连接元件：用来保证夹具和机床工作台之间的相对位置。 夹具体：用于连接夹具各元件

2、及装置使其成为一个整体的基夹具体：用于连接夹具各元件及装置使其成为一个整体的基础件。础件。 其它元件：如动力装置、分度装置等。其它元件：如动力装置、分度装置等。ZXZYXYXYZYXYXYZXZYXZXZzyxxzzZ(a)(b)(c) 图（a）中，工件上铣键槽，在沿x,y,z三个轴的移动和转动方向上都有尺寸要求，所以加工时必须将全部六个自由度限制。 图（b）为工件上铣台阶面，只要限制五个自由度就够了; 图（c）为工件铣上平面，它只需保持高度尺寸z，只要在工件底面上限制三个自由度就已足够，这也是不完全定位。 过定位情况：过定位情况：销：限制了销：限制了 X Y(移动）移动） X Y(转动）四个

3、自由转动）四个自由支承板：限制支承板：限制Z(移动移动) X Y(转动转动) 三个自由度三个自由度挡销：限制挡销：限制Z(转动转动) 结果：结果：X Y重复限制重复限制 连杆的过定位 后果：后果：当工件定位孔与端面垂直度误差较大，而且孔与长销的间隙又很小时：若长销刚度好，工件被压歪，连杆变形；若长销刚度不足时，长销被夹歪 。 两种情况均会引起加工的左孔的位置精度，使连杆大小头孔轴线不能平行。 注：注： 精加工中以一个精确平面代替三个支承点，刚度好，振动小，有利于提高精度。因此：过定位一般不允许，有时，若合理采用过定位，不仅不会影响零件的加工，反而有利于提高加工精度。 思考：思考：不完全定位就是

4、欠定位?过定位不一定就是完全定位?1)方法问题：方法问题： 根据工序加工技术要求和工件形状的特点，确定应限制根据工序加工技术要求和工件形状的特点，确定应限制 那那些自由度，而用相应的定位点数目去消除。些自由度，而用相应的定位点数目去消除。 分析时也可反过来分析哪几个自由度可不必限制，剩下分析时也可反过来分析哪几个自由度可不必限制，剩下 的的就是要限制的了。就是要限制的了。 2)过定位有时是允许的，而欠定位决不允许，欠定位的后果只导致过定位有时是允许的，而欠定位决不允许，欠定位的后果只导致加工时达不到加工精度。加工时达不到加工精度。 过定位优点：使定位可能更为可靠，如冰箱有四个支承点。过定位优点

5、：使定位可能更为可靠，如冰箱有四个支承点。 缺点：易使工件的定位精度受影响，使工件或夹具夹紧后产生变缺点：易使工件的定位精度受影响，使工件或夹具夹紧后产生变形。形。 3)过定位一般会造成如下不良影响过定位一般会造成如下不良影响:a.使接触点不稳定，增加了同批工件在夹具中位置不同一性使接触点不稳定，增加了同批工件在夹具中位置不同一性b.增加了工件和夹具的夹紧变形增加了工件和夹具的夹紧变形c.导致部分工件不能顺利与定位元件定位导致部分工件不能顺利与定位元件定位d.干扰了设计意图的实现干扰了设计意图的实现因此，大多情况下，应避免过定位。过定位常出现在精中工工因此，大多情况下，应避免过定位。过定位常出

6、现在精中工工序中。序中。 注：注： 不需完全定位的加工工序中，采用完全定位固然可不需完全定位的加工工序中，采用完全定位固然可以，但增加了夹具的复杂程序。在机械加工中，一般以，但增加了夹具的复杂程序。在机械加工中，一般为了简化夹具的定位元件结构，只要对影响本工序的为了简化夹具的定位元件结构，只要对影响本工序的加工尺寸的自由度加以限制即可。加工尺寸的自由度加以限制即可。 工件常用定位表面工件常用定位表面 以平面定位以内孔定位以外圆表面定位以平面定位以平面定位 基本支承辅助支承固定支承可调支承自位支承 基本支承：基本支承：限制自由度，真正起定位作用辅助支承：辅助支承：不限制自由度，起预定位、增加工件

7、和夹具刚性等作用 一、工件以平面定位一、工件以平面定位 1基本支承基本支承 (1)固定支承：安装到夹具上后，不可拆卸或调节。分为支承板固定支承：安装到夹具上后，不可拆卸或调节。分为支承板和支承钉。和支承钉。 支承钉：用于小平面未加工或已加工表面的定位。支承钉：用于小平面未加工或已加工表面的定位。a.分类：分类： 平头：用于经过精加工的表面，面接触。平头：用于经过精加工的表面，面接触。球头：点接触，可保证接触位置相对稳定，但易磨损，夹紧时球头：点接触，可保证接触位置相对稳定，但易磨损，夹紧时使加工表面产生压陷，产生较大安装误差，不易使几个支承钉使加工表面产生压陷，产生较大安装误差，不易使几个支承

8、钉保持在同一平面内，用于精加工中保持在同一平面内，用于精加工中网纹顶面：与定位面摩擦力较大，可住阻碍工件移动，加强定网纹顶面：与定位面摩擦力较大，可住阻碍工件移动，加强定位稳定性，精中易积屑，多用在粗糙表面的侧面定位。位稳定性，精中易积屑，多用在粗糙表面的侧面定位。 b.支承钉布置原则：支承钉布置原则：三点：组成的平面面积尽可能大三点：组成的平面面积尽可能大 二点：距离尽可能长二点：距离尽可能长 一点：应与切削力方向对应一点：应与切削力方向对应 支 承 钉支承板支承板 用于较大已加工平面用于较大已加工平面的定位，所以常出现在精的定位，所以常出现在精基准定位中，一个支承板基准定位中，一个支承板的

9、作用，相当于两个支承的作用，相当于两个支承钉，消除两个自由度。钉，消除两个自由度。支 承 板B 型A 型 可调支承可调支承:适用于毛坯分批制造，其形状和尺寸变化适用于毛坯分批制造，其形状和尺寸变化较大的粗基准定位并适用于同一夹具加工形状相同而尺较大的粗基准定位并适用于同一夹具加工形状相同而尺寸不同的工件及专用可调夹具或组合夹具中。寸不同的工件及专用可调夹具或组合夹具中。 方法：方法：一批工件调整一次，调整后应锁紧。123(a)(b)(c)自 位 支 承 特点：特点：有定位元件有多个工作点与工件接触，定位有定位元件有多个工作点与工件接触，定位元件在定位过程中元件在定位过程中 所处的位置，随工件定

10、位基准所处的位置，随工件定位基准面位置的变化而自动与之适应，面位置的变化而自动与之适应，其作用相当于一其作用相当于一个固定支承，因此，只限制一个自由度。个固定支承，因此，只限制一个自由度。由于增由于增加了与工件定位基准面接触的点数，故可提高工加了与工件定位基准面接触的点数，故可提高工件的安装刚件的安装刚 性，适用于以粗基准定位，刚性不足性，适用于以粗基准定位，刚性不足或不连续表面的定位。或不连续表面的定位。a. 特点：特点：根据六点定位原理，工件定位原理，工件定位夹紧根据六点定位原理，工件定位原理，工件定位夹紧后，若工件刚性很差，在切削力和夹紧力的影响下，会发后，若工件刚性很差，在切削力和夹紧

11、力的影响下，会发生变形和振动。为此，需增加辅助支承，减小变形，以提生变形和振动。为此，需增加辅助支承，减小变形，以提高刚性和稳定性。高刚性和稳定性。辅助支承的作用0+TAA312b.作用：作用：由于辅助支承是在工件定位后才参与支承，因此不起由于辅助支承是在工件定位后才参与支承，因此不起任何消除自由度作用，只起减小工件变形和振动的作用。任何消除自由度作用，只起减小工件变形和振动的作用。各种辅助支承在每次卸下工件后，必须松开，装上工件后各种辅助支承在每次卸下工件后，必须松开，装上工件后再进行调整和锁紧，另外，辅助支承不应破坏原有定位。再进行调整和锁紧，另外，辅助支承不应破坏原有定位。 c.应用场合

12、：应用场合： 起预定位作用 提高夹具工件的稳定性 提高工件的刚性d.结构形式：结构形式：螺旋式：结构简单，易顶起工件，用限力板手，逐个调整、螺旋式：结构简单，易顶起工件，用限力板手，逐个调整、效率低、常用于单件小批生产中效率低、常用于单件小批生产中自位式：效率高，弹簧力不可太大，自位式：效率高，弹簧力不可太大，tgf，保证自锁，保证自锁推引式：适用于工件较重，切削负荷大的场合 工件以外圆定位时，常用的有工件以外圆定位时，常用的有V形块、定位套筒及剖分形块、定位套筒及剖分套筒、自动定心机构（三爪长盘、弹簧夹头、锥孔、自动套筒、自动定心机构（三爪长盘、弹簧夹头、锥孔、自动定心夹头）定心夹头）1.

13、V形块形块V形块的定位情况：特点：特点：对中性好（水平方向）所定位的水平轴中心位置（垂直方向），随V形块夹角 及工件直径的误差而发生变化V形块装在夹具体C时，除用螺钉紧固外，还要加装定位销 工件以内孔定位时，常用工件以内孔定位时，常用的有：定位销、定位心轴、自的有：定位销、定位心轴、自动定心机构（如三爪卡盘、弹动定心机构（如三爪卡盘、弹簧心轴等簧心轴等。 ( a)(b)( c)(d)定 位 销2.刚性心轴刚性心轴根据工件的形状和用途的不同，定位心轴的结论形式根据工件的形状和用途的不同，定位心轴的结论形式很多，常用的有下列几种形式：很多，常用的有下列几种形式：a.带小锥度的心轴（带小锥度的心轴（

14、1/50001/1000）：限）：限5个自由度，定心个自由度，定心精度高，可达精度高，可达0.0050.01mm，但轴向位移大，传递扭矩，但轴向位移大，传递扭矩小，使用于精加工中。小，使用于精加工中。b.圆柱形心轴：圆柱形心轴：工件与心轴定位部分为过盈配合采用r6、s6配合，轴向位置较固定（通过限位套）前边加有导向部分，与工件为间隙配合的保证工件用手能自由套入c.心轴：心轴：工件与心轴为间隙配合，心轴采用h6、g6、f7制造，同心度不高，装卸方便，端部夹紧。 以上所述的定位方法，全指工件以单一表面定位。以上所述的定位方法，全指工件以单一表面定位。实际上，零件往往是以几个表面同时定位的，例如实际

15、上，零件往往是以几个表面同时定位的，例如:用两用两个平行孔、两个平行阶梯表面、阶梯轴的两个外圆等等，个平行孔、两个平行阶梯表面、阶梯轴的两个外圆等等，这都称为这都称为“工件以组合表面定位工件以组合表面定位”。工件以组合表面定位时，几个定位表面间的相互位工件以组合表面定位时，几个定位表面间的相互位置，总是具有一定的误差，若将所有的支承元件都做成置，总是具有一定的误差，若将所有的支承元件都做成固定的，工件将不能正确定位甚至无法定位。因而，在固定的，工件将不能正确定位甚至无法定位。因而，在组合表面定位时，必须将其中的一个（或几个）支承做组合表面定位时，必须将其中的一个（或几个）支承做成浮动的，或虽是

16、固定的，但能补偿其定位面间的误差。成浮动的，或虽是固定的，但能补偿其定位面间的误差。 工工件以一面件以一面两孔定位两孔定位的方式，的方式，在生产中在生产中普遍用于普遍用于箱体类大、箱体类大、中型零件中型零件的加工中，的加工中，如机床主如机床主轴箱、发轴箱、发动机机体。动机机体。 以一面两孔定位以一面两孔定位一、工件夹紧的基本要求一、工件夹紧的基本要求 夹得稳夹得稳：不破坏稳定的正确定位，以作平衡，刚度足够； 夹得牢：夹得牢：夹紧力要合适，过大工件变形或损伤，影响加工精度，过小工件加工中易移动或产生振动，同时，夹紧装置应保证自锁，即原始夹紧力去除后，工件能保持夹紧状态；夹得快：夹得快：机构简单、

17、紧凑、操作安全、省力、迅速方便。确定夹紧方案一般应与定位问题同时考虑，为达到以上三个要求，正确设计夹紧机构，首先必须合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点。大小、方向和作用点。 1.夹紧力方向的确定夹紧力方向的确定 不破坏定位的准确性，朝向是定位基准； 夹紧力方向应使工件变形尽可能小； 夹紧力方面应使所需夹紧力尽可能小。Qa不 合 理合 理QBQAQQQQ合 理不 合 理2.夹紧力作用点的选择 夹紧力应落在支承元件上或几个支承元件所形成的平面内 夹紧力应落在工件刚性较好的部件上 夹紧力应尽量靠近加工面Q合理不合理QQ合理不合理Q22Q夹紧力应落在工件刚性较好的部件上 常见的有斜楔、偏心、螺旋等夹紧机构，斜楔、偏心、螺旋是利用机械摩擦的斜楔自锁原理。 1.斜楔夹紧斜楔夹紧Q