第二章 工件的装夹及数控机床夹具

第二章工件的装夹与数控机床夹具§2.1工件的装夹方法与定位原理§2.2常用定位方式和定位元件§2.3定位误差§2.4工件的夹紧与数控机床夹具

习题二§2.1工件的装夹方法与定位原理在机床上加工零件时，为保证加工精度,必须先使工件在机床上占据一个正确的位置，即定位；然后将其压紧夹牢，使其在加工中保持这一正确的位置不变，即夹紧。从定位到夹紧的全过程称为工件的装夹。 2.1.1工件装夹的方法1.直接找正法工件定位时由工人用百分表、划针或目测的方法在机床上直接找正某些表面，以保证被加工表面位置精度的一种方法。如图2-1所示，在磨床上磨削工件内孔前，用百分表找正工件外圆，以保证工件内孔与外圆同心。

下一页返回§2.1工件的装夹方法与定位原理直接找正法的定位精度和找正速度的快慢，取决于找正精度、找正方法、找正工具和工人的技术水平，一般要花费较多的时间，故生产率低，多用于单件小批生产或位置精度要求特别高的工件。

2）划线找正法先在工件上用工具标出加工表面的位置，再在安装工件时用划针按划线找正工件的方法。如图2-2所示。划线找正法由于受到划线精度和找正精度的限制，定位精度和生产率都较低，多用于批量较小、毛坯精度较低以及不便于使用夹具的大型零件的粗加工中。3）夹具定位法

上一页下一页返回§2.1工件的装夹方法与定位原理用夹具上的定位元件使工件获得正确位置的方法。采用夹具定位法时工件定位迅速可靠，定位精度和生产率都较高，故应用广泛，尤其适用于成批和大量生产。2.1.2工件定位的基本原理1．六点定位原理工件在空间具有六个自由度，即沿x、y、z三个直线坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度（如图2-4）。因此，要完全确定工件在夹具上的位置，就必须限制这六个自由度，通常用六个支承点(即定位元件)来限制工件的六个自由度，其中每一个支承点限制相应的一个自由度，这就是工件的“六点定位原理”。

上一页下一页返回§2.1工件的装夹方法与定位原理如图2-5所示的长方形工件，主基准面（底面A）放置在不在同一直线上的三个支承上，限制了工件的三个自由度；工件导向平面（侧面B）紧靠在沿长度方向布置的两个支承点上，限制了、两个自由度；止动平面（端面C）紧靠在一个支承点上，限制了自由度。六点定位原理对于任何形状工件的定位都是适用的，如果违背这个原理，工件在夹具中的位置就不能完全确定。工件定位的宗旨是使用最简单的定位方法，使工件在夹具中迅速获得正确的位置。

上一页下一页返回§2.1工件的装夹方法与定位原理工件形状不同，定位表面不同，定位点的布置情况会各不相同。根据工件加工表面的不同加工要求，有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响。工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制，不影响加工要求的自由度可以不必限制。2．完全定位与不完全定位图2-6五点定位示例1）完全定位工件的六个自由度都被夹具中的定位元件所限制，这种定位称为完全定位，工件在夹具中的位置是唯一的。

上一页下一页返回§2.1工件的装夹方法与定位原理2）不完全定位工件被限制的自由度数目少于六个，但不影响加工要求的定位称为不完全定位。不完全定位是允许的。如图2-7所示为工件的四点定位。

上一页下一页返回§2.1工件的装夹方法与定位原理3．过定位与欠定位1）按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。因为欠定位保证不了加工要求。如铣削图2-8所示零件上的通槽，如果没有限制，则60mm就无法保证；或没有限制，槽底与A面的平行度就不能保证。2）工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应严禁采用；但当过定位不影响工件的正确定位，对提高加工精度有利时，也可以采用。过定位是否采用，要针对具体情况具体分析。上一页下一页返回§2.1工件的装夹方法与定位原理4.定位与夹紧的关系定位与夹紧的任务是不同的，两者不能互相取代。若认为工件被夹紧后，其位置不能动了，因此自由度都已限制了，这种理解是错误的。图2-9所示为定位与夹紧的关系图，工件在平面支承1和两个长圆柱销2上定位，工件放在实线和虚线位置都可以夹紧，但是工件在工方向的位置不能确定，钻出的孔其位置也不确定(出现尺寸A1和A2)。只有在x方向设置一个挡销，才能保证钻出的孔在工方向获得确定的位置。另一方面，若认为工件在挡销的反方向仍然有移动的可能性，因此位置不确定，这种理解也是错误的。定位时，必须使工件的定位基准紧贴在夹具的定位元件上，否则不称其为定位；而夹紧则使工件不离开定位元件。上一页返回§2.2常用定位方式和定位元件

2.2.1常见定位方式工件的定位是通过工件上的定位基准面和夹具上的定位元件工作表面之间的配合或接触实现的，一般应根据工件上定位基准面的形状，选择相应的定位元件。常见定位元件及定位方式见表2-12.2.2常见定位方案1．工件以平面定位工件以平面作为定位基准时，常用定位元件主要有固定支承、可调支承、浮动支承、辅助支承四种类型。1）固定支承固定支承在使用过程中，都是固定不变的。固定支承有支承钉和支承板两种形式，如图2-10所示，平头支承钉（图a）和支承板（图d、e）用于已加工平面的下一页返回§2.2常用定位方式和定位元件的定位；球头支承钉（图b）主要用于毛坯面定位；齿纹头支承钉（图c）主要用于工件侧面定位。定位时，它们能通过增大摩擦系数来防止工件的滑动。2）可调支承在工件定位过程中，当支承钉高度需要调整的场合，一般采用可调支承，如图2-11所示，调节时松开锁紧螺母2，将调整钉1调整到所需高度，再用锁紧螺母2固定，从而起到支承的作用。可调支承大多用于毛坯尺寸、形状变化较大，以及粗加工定位。

上一页下一页返回§2.2常用定位方式和定位元件3）浮动支承浮动支承是在工件定位过程中，能自动调节工件定位基准位置的支承。浮动支承的特点是：支承点的位置能随着工件定位面的位置不同而自动调节，直至各点都与工件接触为止。其作用相当于一个固定支承，只限制工件一个自由度，可提高工件的刚性和稳定性。主要用于毛坯面定位或刚性不足的场合。常用的浮动支承有三点式和二点式两种，如图2-12所示，图（a）为三点式浮动支承，图（b）为二点式浮动支承。

上一页下一页返回§2.2常用定位方式和定位元件4）辅助支承辅助支承是为了提高工件的装夹刚性和稳定性的支承。不起定位作用，也不允许破坏工件原有定位。2．工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位有定心定位和支承定位两种，常用定位元件有V形块、支承板、定位套、半圆孔衬套、锥套和三爪自定心卡盘等形式。三爪自定心卡盘、套筒等定位元件主要用于数控车床，能自动地将工件的轴线确定在要求的位置上。数控铣床上最常用的是V形块，V形块的优点是对中性好，可以使工件的定位基准轴线保持在V形块两斜面的对称平面上，而且不受工件直径误差的影响，安装方便。V形块有长V形块、短V形块两种基本结构形式。长V形块定位限制工件的四个自由度；短V形块限制工件的二个自由度。上一页下一页返回§2.2常用定位方式和定位元件3．工件以内圆孔定位工件以内圆孔定位时，常用的定位元件有定位销、圆柱心轴、圆锥销和圆锥心轴等。1）定位销图2-13为常用定位销的结构形式。为便于工件的装入，定位销的头部一般制有15°的倒角。定位销可分为短销和长销。短销只能限制两个移动自由度，而长销除限制两个移动自由度外，还可限制两个转动自由度。2）圆柱心轴图2-14为常用圆柱心轴的结构形式。圆柱心轴有间隙配合心轴和过盈配合心轴两种。间隙配合心轴装卸工件方便，但定心精度不高；过盈配合心轴由引导部分1、工件部分2和传动部分3组成，其制造简单，定心准确，不用另设夹紧装置，但装卸工件不方便，易损伤工件定位孔，一般用于定心精度较高的精加工。

上一页下一页返回§2.2常用定位方式和定位元件3）圆锥销当工件以圆孔在圆锥销上定位时，工件圆孔与圆锥销的接触线为一个圆，可限制工件的三个移动自由度。4）圆锥心轴工件在圆锥心轴是定位，是靠工件定位圆孔与心轴限位圆锥面的弹性变形来夹紧工件。采用这种定位方式的定心精度高，但工件的轴向位移误差较大，且不能加工端面。适用于工件定位孔精度不低于IT7的精车和磨削加工。4．工件以一面两孔定位一面两孔定位是以工件上的一个大平面和与该平面垂直的两个孔作定位基准定位，即平面支承限制、和三个自由度，两个圆柱销各限制和两个自由度，在两销连心线方向产生过定位。

上一页下一页返回§2.2常用定位方式和定位元件图2-15是一面两孔定位简图。在定位过程中，为避免过定位，保证工件能够顺利安装，通常将其中一销做成削边销。削边销不限制自由度，削边销的尺寸可参考表2-2，削边销与孔的最小配合间隙Xmin可由式2-1计算所得：Xmin=(2-1)式中：b——削边销的宽度；TLD——两定位孔中心距公差；TLd——两定位销中心距公差；D——与削边销配合的孔的直径。

上一页返回§2.3定位误差

2.3.1定位误差的产生工件定位时，每一次装夹，各个工件在夹具中的位置不可能完全一致，从而使加工后各工件的工序尺寸存在一定误差。这种因工件在夹具上定位不一致而造成的加工误差，称为定位误差ΔD。其实质就是工序基准在工序尺寸方向上的最大变动量，它包括基准位移误差ΔY和基准不重合误差ΔB两种类型。工件在夹具中的位置是以其定位基面与定位元件的相互接触（配合）来确定的，由于定位基面、定位元件的工作表面本身存在一定的制造误差，这个制造误差是最终产生定位误差的主要原因。1．定位误差的类型1）基准位移误差ΔY工件定位基准相对于定位元件的位置

下一页返回§2.3定位误差最大变动量或定位基准本身的位置变动量，即为基准位移误差。如图2-16所示，在加工键槽（图a）时，工序尺寸A是由工件与刀具的相对位置决定的。按基准重合的原则，工件以内孔在圆柱心轴上定位，刀具与心轴的相对位置按工序尺寸A确定后保持不变。但由于心轴和工件内孔的制造误差和配合间隙，使定位基准在工序尺寸A方向有一个变化范围，造成工序尺寸A的加工误差，这个误差就是基准位移误差，其大小为定位基准的最大变动范围，即Δy＝Amax—Amin （2-2）式中：Amax——最大工序尺寸；Amin——最小工序尺寸。

上一页下一页返回§2.3定位误差2）基准不重合误差ΔB定位基准和设计基准（或工序基准）不重合时所产生的加工误差，称为基准不重合误差。基准位移误差和基准不重合误差并不是在任何情况下都存在，当定位基准与工序基准重合时，ΔB＝0；当基准无变动时，ΔY＝0。定位误差只产生在用调整法加工一批工件的条件下，采用试切法加工工件时，不存在定位误差。2.3.2定位误差的计算方法定位误差是由基准位移误差和基准不重合误差组合而成，计算时，只要先分别计算出基准位移误差ΔY和基准不重合误差ΔB，然后再根据具体情况按下述方法进行合成得到定位误差ΔD。

上一页下一页返回§2.3定位误差1）当工序基准不在定位基面上时，ΔD＝ΔY十ΔB； （2-3）2）当工序基准在定位面上时，ΔD＝|ΔY±ΔB|； （2-4）当基准位移和基准不重合引起的加工尺寸相同方向变化时，取“十”号；反之取“—”号。几种常见定位方式的定位误差：1）工件以平面定位当定位基准为平面时，其定位误差主要由基准不重合误差所引起，而基准位移误差很小，可忽略不计。2）工件以圆柱面配合定位当工件以圆柱面为定位基准时的定位误差，与工件圆柱面的制造精度、定位元件的放置形式、工件圆柱面与定位元件的配合性质和工序基准与定位基上一页下一页返回§2.3定位误差准是否重合等因素密切相关。如图2-17所示，当心轴水平放置，工件在自重作用下与心轴固定单边接触（图b），此时其基准位移误差为ΔY＝OO1-OO2=（TD+Td）/2 （2-5）当心轴垂直放置，工件与心轴任意边接触（图c），此时其基准位移误差为ΔY＝Dmax-dmin=TD+Td+Xmin （2-6）式中：TD——工件定位孔直径公差；Td——定位心轴直径公差；Xmin——定位孔与定位心轴的最小配合公差。上一页下一页返回§2.3定位误差3）工件以外圆在V形块上定位时的定位误差工件以外圆在V形块上定位（见图2-17b），定位基准是工件外圆轴心线，因工件外圆柱面直径有制造误差，导致工件在垂直方向上产生基准位移误差，其误差值为：定位误差因选择的定位基准不同而不同，图2-17（c）中的h1、h2、h3为三种不同的工序尺寸，其定位误差分别为：⑴当工序尺寸为h1时，工序基准与定位基准重合，故ΔB＝0，所以⑵当工序尺寸为h2时，工序基准为圆柱面的下母线，与定位基准不重合，但又都与d相联系，所以基准不重合误差ΔB＝Td/2。因工序基准在定位基面上，因此定位误差上一页下一页返回§2.3定位误差ΔD＝|ΔY±ΔB|。当定位基面直径由大变小时，定位基准向下移动，使h2变大；当定位基面直径由大变小时，假设定位基准不动，则工序基准相对于定位基准向上移动，使h2变小，两者变动方向相反。故有（2-9）上一页下一页返回§2.3定位误差

⑶当工序尺寸为h3时，工序基准是圆柱面的上母线，基准不重合误差仍为ΔB＝Td/2。当定位基面直径由大变小时，ΔB、ΔY都使h3变小，故有

（2-10）上一页下一页返回§2.3定位误差4）工件以一面两孔组合定位的定位误差工件以一面两孔定位时，其定位误差主要是基准位移误差，主要有移动和转动两种误差。⑴移动的基准位移误差该误差取决于第一定位副的最大配合间隙，即ΔY=X1max=Td1+TD1+X1max （2-11）式中：X1max——圆柱销与定位孔的最大配合间隙；

Td1——圆柱销的直径公差；

TD1——与圆柱销配合的定位孔的直径公差；

X1max——圆柱销与定位孔的最小配合间隙。上一页下一页返回§2.3定位误差⑵转动的基准位移误差(转角误差)转角误差取决于两定位孔与定位销的最大配合间隙X1max和X2max、中心距L及工件的偏转方向。当两孔偏转于两销同一侧时（如图2-18（a）），其单边转角误差为：Δβ=arctan（2-12）当两孔偏转于两销异侧时（如图2-18（b）），其单边转角误差为：Δα=arctan（2-13）实际上，由于工件还可能向另一侧偏转Δβ和Δα，因此真正的转角误差应当是±Δβ和±Δα。上一页返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具

夹紧是工件装夹过程中的重要组成部分。在加工过程中，为保证工件定位时确定的定位位置，不会因为切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作用而产生位置变化和振动，以保证加工的精度和安全操作。必须通过一定的机构产生夹紧力，把工件压紧在定位元件上，这种产生夹紧力的机构称为夹紧装置。1．对夹紧装置的基本要求1）在夹紧工件时，不得改变工件定位后所占据的正确位置。2）夹紧力的大小要适当，既要能保证工件在加工过程中的位置稳定，又要能使工件不会产生过大的夹紧变形。3）结构力求简单，操作要求方便、省力、安全。下一页返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具4）夹紧装置的自动化程度及复杂程度要与被加工零件的批量相适应。2．夹紧力方向和作用点的选择1）夹紧力的方向夹紧力应朝向主要定位基准。如图2-19（a）所示，因工件被加工孔与左端A面有一垂直度要求，因此在加工时应以A面作为主要定位基面，夹紧力FJ的方向应朝向A面。如果夹紧力朝向B面，由于工件侧面A与底面B的夹角存在误差，夹紧时工件的定位位置将会受到破坏，影响孔与左端A面的垂直度要求。又如图2-19b所示，夹紧力FJ的方向朝向V形块，工件的装夹稳定可靠。若夹紧力朝向端面B，则夹紧时，工件有可能会离开V形块工作面而影响工件的定位。

上一页下一页返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具另外，夹紧力的方向还应有利于减小夹紧力的大小。如图2-20所示，钻削孔A时，当夹紧力FJ与轴向切削力FH、工件重力G的同方向时，加工过程中所需的夹紧力最小。2）夹紧力的作用点夹紧力的作用点应选择在工件刚性较好的方向和部位，并尽量靠近工件加工表面。尤其对刚性较差的工件更为重要。如图2-21（a）所示，工件的轴向刚性比径向刚性好，沿轴向夹紧工件比沿径向夹紧工件产生的变形要小得多；在装夹薄壁箱体时，如图2-21（b）所示，夹紧力不应作用在箱体顶面，而应作用于刚性较好的凸边上。若箱体没有凸边，可以将单点夹紧改为三点夹紧，如图2-21（c）所示，以减少工件的夹紧变形。上一页下一页返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具为提高工件加工部位的刚性，防止或减少工件在加工过程中产生的振动，应将夹紧力的图2-21夹紧力与工件刚性的关系。作用点尽量靠近加工表面，夹紧力的作用线应落在定位元件的支承范围内，并尽量靠近支承元件的几何中心。在图2-22中，夹紧力作用在支承面之外，夹紧时引起工件的倾斜和移动，破坏了工件的正确定位，所以是错误的。图2-22夹紧力作用点位置不正确。3．夹紧力的估算夹紧力的大小，对工件安装的可靠性、工件和夹具的变形有着很大关系，因此，在装夹工件时，必须正确估算夹紧力的大小。上一页下一页返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具夹紧力的估算应充分考虑在加工过程中，工件所受到的切削力、离心力、惯性力和工件自身重力等多种因素的影响。一般情况下，加工中小工件时，切削力（矩）起决定性作用；加工重、大型工件时，必须考虑工件重力的作用；高速切削加工时，则不能忽略离心力或惯性力对夹紧作用的影响。此外，切削力本身在加工过程中也是变化的。夹紧力的大小除受上述各个力的影响外，还与工艺系统刚度、夹紧机构的传动效率等因素有关。因此，夹紧力大小的计算是一个很复杂的问题，一般只能作粗略的估算。为简化起见，在确定夹紧力大小时，可只考虑切削力（矩）对夹紧力的影响，并假设工艺系统是刚性的，

上一页下一页返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具切削过程是平稳的，根据加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡原理求出夹紧力的大小，再乘以安全系数作为实际所需的夹紧力，即

FJ＝kF （2-14）式中：FJ——实际所需夹紧力；

F——定条件下，按静力平衡计算出的夹紧力；

k——安全系数，一般取k＝1.5~3实际应用中，夹紧力的大小，一般可根据经验或类比法确定。若确实需要比较准确地计算夹紧力，可采用上述方法进行计算。

上一页下一页返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具4．常用夹紧方式常用夹紧方式主要有手动夹紧和机动夹紧两种。当直接由人力通过各种传力机构对工件进行夹紧，称为手动夹紧。手动夹紧速度慢，产生的夹紧力小。一些高效率的夹具，大多采用机动夹紧，其动力系统可以是气压、液压、电动、电磁、真空等，其中气压和液压动力系统是最常用的传动装置。1）气压传动装置气压传动装置是以压缩空气作为动力的夹紧装置。其优点是夹紧动作迅速，压力大小可根据需要调节，设备维护方便，且污染小。缺点是夹紧刚性差，夹紧装置的结构尺寸大。

上一页下一页返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具图2-23所示为典型气压传动系统原理图。工作时，气源1送出的压缩空气经过滤器2与雾化的润滑油混合后，由减压阀3调整至所需压力，经单向阀4和换向阀5将需要的压缩空气送入气缸8，推动活塞移动，带动夹具装置夹紧或松开工件。夹具装置夹紧或松开工件的速度可通过节流阀6进行调节。2）液压传动装置液压传动的工作原理与气压传动相类似，只是以压力油作为介质。液压传动装置的优点是夹紧力大，夹紧可靠，装置体积小，刚性好，且噪声小；其缺点是易漏油，对液压元件的精度要求高。上一页下一页

返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具2.4.2数控机床夹具1．夹具的定义在数控机床上加工工件时，为了保证加工精度，加工前首先要使工件在机床上有一个正确的位置，即定位。然后将其夹紧。工件定位与夹紧的过程又称为工件的装夹，在机床上用于装夹工件的工艺装备就称为机床夹具。2．机床夹具的作用及分类1）机床夹具的作用机床夹具是机械加工过程中必不可少的部分。在机床加工过程中，其最主要的作用是用于装夹工件，使工件在机床上有一个正确的定位。在定位的基础上，机床夹具能起到以下作用：上一页下一页返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具⑴有利于保证工件的加工精度使用夹具能有效保证工件加工质量，提高机床加工精度等级。如在摇臂钻床上使用钻夹具加工平行孔系时，其位置精度可达到0.10~0.20mm，而按普通的划线找正法加工时，其位置精度仅能控制在0.40~1.0mm。同时由于受操作者的影响，同批生产零件的质量也不稳定。⑵可扩大机床的工艺范围如在数控车床的床鞍上或摇臂钻床的工作台上装上镗模，就可以进行箱体或支架类零件的镗孔加工，用以代替镗床加工；在刨床上加装夹具后可代替拉床进行拉削加工等。⑶可提高生产率使用夹具后，不仅可省去划线找正等辅助时间，而且有时还可采用高效率的多件、多位、机动夹紧装置，缩短辅助时间，从而大大提高劳动生产率。上一页下一页返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具⑷可减轻劳动强度，如采用气动、电动夹紧。2）机床夹具的分类机床夹具的种类很多，按使用机床的类型可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他机床夹具等；按驱动夹具工作的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具和自夹紧夹具等；按其专门化程度，机床夹具一般可分为以下五种类型：⑴通用夹具通用夹具是指夹具的结构、尺寸已经标准化，使用时无需调整或稍加调整就可用于装夹不同工件的夹具。如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、平口虎钳、万能分度头、顶尖、中心架等。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生产成本。其缺点是定位与夹紧费时，生产率较低。通用夹具一般用于单件、小批量的生产。上一页下一页返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具⑵专用夹具专用夹具是针对某一工件的某一加工工序而专门设计和制造的夹具。其最大特点是结构紧凑、操作方便。由于这类夹具是专门为某一工件的某一工序而专门制造的，产品变更后便无法利用，因而只适用于产品固定的大批量生产。⑶可调夹具可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的，它是在加工完某一工件后，通过调整或更换个别元件，即可加工另外一种形状相似、尺寸相近的工件。可调夹具多用于多品种，中、小批生产，有较好的经济效果。⑷组合夹具组合夹具是按一定的工艺要求，由一套通用标准元、部件组合而成的夹具（见图2-24）。这种夹具使用结束后可拆卸或重新组装，并且组装迅速。组合夹具能有效缩短生产周期，减少专用夹具的品种和数量的优点，适用于单件、中、小批生产及新产品的试制。上一页下一页返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具⑸随行夹具随行夹具是在自动加工线中针对某一工件所采用的一种夹具。此类夹具除了担负一般夹具的装夹任务外，还担负着自动加工线输送工件的任务。3．机床夹具的组成机床夹具的种类很多，但它们的组成基本是相同的，主要由定位元件、夹紧装置、连接元件、导向元件和夹具体等几个部分组成。⑴定位元件起定位作用，用于确定工件在夹具中的正确位置。定位元件是夹具的主要功能元件之一，其定位精度将直接影响工件的加工精度。常用的定位元件有支承钉（板）、V形铁、定位销、定位块等。图2-25中的定位销2即是定位元件。上一页下一页返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具⑵夹紧装置用于保持工件在夹具中的既定位置，使工件在加工时不致因受到切削力、重力、离心力等外力作用而产生移动。夹紧装置也是夹具的主要功能元件之一，通常包括夹紧元件(如压板、压块)、传动装置和动力装置等组成部分。图2-25中的快卸垫圈5、螺母7及定位销2上的螺栓构成了夹紧装置。⑶连接元件用来保证夹具和机床工作台之间的相对位置。对于钻床夹具，由于孔加工时只要沿轴向进给就可完成，用导向元件就能保证相对位置，不必再用连接元件定位，所以一般的钻床夹具没有连接元件。⑷导向元件用于确定刀具相对于夹具的位置，并引导刀具进行加工的元件，称为导向元件。图2-25中的钻套3就是引导钻头用的导向元件。

上一页下一页返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具⑸夹具体是夹具的本体，用来连接夹具上各个元件或装置，使之成为一个整体，并能保证各元件之间的相对位置。夹具体也用来与机床的有关部位相连接，如图2-25中的夹具体6。⑹其他元件或装置根据加工需要，有些夹具上还可有分度装置、靠模装置、顶出器、定位键及平衡块等其他元件或装置。4．夹具的选择数控加工对夹具主要有两点要求：一是要保证夹具本身在机床上安装准确；二是要能协调零件和机床坐标系的尺寸关系。在选择夹具时，一般应注意以下几点：上一页下一页返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具1）夹具的结构力求简单。夹具应尽可能利用通用元件拼装的组合可调夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备周期。在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。2）装卸零件要快速方便，以缩短机床的停顿时间。3）要使加工部位敞开，夹紧机构上的各部件不得妨碍走刀。4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。

上一页下一页返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具5）为了在一次装夹中能加工出更多的表面，对一些不便用夹具直接安装定位的毛坯，可采用增加工艺凸台或辅助定位面。在图2-26中，因该零件缺少定位基准孔，其它方法较难保证其定位精度。若按图示方式在工件左、右位置各增加一个工艺凸耳，并在凸耳上加工出定位基准孔，这一问题就能得到圆满解决。5.数控机床常用夹具简介不同的数控机床，使用不同的夹具。在数控车床上，主要加工回转体类零件，夹具通常采用三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘及顶尖等。在大批量生产过程中，为提高装夹效率，常常使用便于自动控制的液压、电动或气动夹具。对于一些特殊类型的零件，可以用花盘、角铁、心轴及其它辅助工具作为数控车床的夹具。下面主要介绍数控铣床、加工中心的一些常上一页下一页返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具用夹具，主要有以下几种：1．斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构是数控铣床夹具中使用最普遍的机械夹紧机构，这类机构是利用机械摩擦的原理来夹紧工件，是最基本的形式之一。斜楔夹紧机构是指采用斜楔作为传力元件或夹紧元件的夹紧机构。如图2-27（a）所示，该斜楔夹紧机构是一种最基本的结构，使用时，敲入斜楔1，迫使滑柱2下降，装在滑柱上的浮动压板3即可同时夹紧两个工件4。加工完成后，敲斜楔1的小头，即可松开工件。由于用斜楔直接夹紧工件的夹紧力较小、操作不方便，因此实际生产中一般与其他机构联合使用。图2-27（b）为斜楔与螺旋夹紧机构的组合形式。当拧紧螺旋时楔块向左移动，使杠杆压板转动夹紧工件；当反向转动螺旋时，楔块向右移动，杠杆压板在弹簧力的作用下松开工件。上一页下一页返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具2．螺旋夹紧机构采用螺旋直接夹紧或采用螺旋与其他元件组合实现夹紧的机构，称为螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构主要由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成，具有结构简单、夹紧力大、自锁性好和制造方便等优点，适用于手动夹紧，是夹具中用得最多的一种夹紧机构。其缺点是夹紧动作较慢。螺旋夹紧机构分为简单螺旋夹紧机构和螺旋压板夹紧机构。图2-28所示为最简单的单个螺旋夹紧机构。图（a）是用螺钉直接夹压工件，对工件表面施加夹紧力，螺栓转动时，其表面易夹伤工件表面，且在夹紧过程中使工件可能转动。解决这一问题的办法是在螺钉头部加上一个摆动压块，如图2-28（b）所示，这样既能保证与工件表面有良好的接触，防止夹紧时螺栓带动工件转动，还可避免螺栓头部直接与工件接触而造成压痕。上一页下一页返回§2.4工件的夹紧与数控机床夹具图2-29所示为典型的螺旋压板夹紧机构。图2-29（a）、（b）为移动压板式螺旋夹紧机构，图2-29（c）为转动压板式螺旋夹紧机构。它们是利用杠杆原理来实现对工件的夹紧，由于它们的夹紧点、支点、原动力作用点之间的相对位置不同，其杠杆比也不同，夹紧力也不同。其中图2-29（c）的增力倍数最大。3．偏心夹紧机构偏心夹紧机构是用偏心件直接或间接夹紧工件的机构。常用的偏心件有圆偏心轮（图2-30（a）、（b））、偏心轴（图2-30（c））和偏心叉（图2-30（d））。图2-30偏心夹紧机构。偏心夹紧机构操作简单，夹紧动作快，但夹紧力和夹紧行程都较小，一般用于夹紧力要求不大、没有振动或振动较小、没有离心力的场合。上一页返回习题二2-1工件的定位与夹紧的区别是什么？2-2确定工件在夹具中应限制自由度数目的依据是什么？2-3试根据六点定位原理分析题图2-31中各定位方案的定位元件所限制的自由度。（2-4什么是辅助支承？使用辅助支承时应注意什么问题？举例说明辅助支承的应用。2-5工件以平面作定位基准时，常用支承类型有哪些？各起什么作用？各有何结构特点？2-6工件以外圆、圆孔、锥孔定位时，常用哪些形式的定位元件？各有哪些约束功能？使用时分别需要注意哪些问题？下一页返回习题二2-6工件以外圆、圆孔、锥孔定位时，常用哪些形式的定位元件？各有哪些约束功能？使用时分别需要注意哪些问题？2-7工件一面两孔定位的定位误差是怎么产生的？可分哪两部分来计算？2-8题图2-32所示工件，欲钻孔保证尺寸mm（其外圆、端面均已加工），试分析计算图中各种定位方案的定位误差。V形块2-9对夹紧装置有哪些基本要求？2-10确定夹紧力的作用方向和作用点应遵循哪些原则？2-11试分析题图2-33中夹紧力的作用点及方向是否合理，为什么？如不合理应如何改进？2-12机床夹具在加工中起什么作用？常用夹具有哪些类型？上一页返回图2-1

直接找正法实例

四爪卡盘百分表砂轮工件返回图2-2

划线找正法实例工件划针返回图2-4

工件在空间的自由度

图2-5长方形工件的六点定位

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