机床夹具原理与设计

机床夹具原理与设计机床夹具：工件在机床上进行加工时，为保证加工精度和提高生产率，必须使工件在机床上相对刀具占有正确的位置，完成这一功能的辅助装置。概述工件的装夹方法用找正法装夹用夹具装夹直接找正划线找正一、工件的装夹方法通用夹具三爪卡盘四爪卡盘万向平口钳回转工作台分度头

定位：确定工件在机床上或夹具中占有准确加工位置的过程。

夹紧：对工件施加一定的外力，使工件在加工过程中保持定位后的正确位置不变动。装夹：定位过程和夹紧过程的综合。

定位的任务使工件相对于机床占有某一正确的位置。夹紧的任务是保持工件的定位位置不变。小结：定位在前，夹紧在后定位是首要的一、工件的装夹方法1、直接找正装夹特点：效率低，但找正精度可以很高，适用于单件小批生产或定位精度要求特别高的场合。

定义：工件定位基准面与机床上的装夹面紧密贴合而定位，进而夹紧的装夹方式。

2、划线找正装夹特点：通用性好，但效率低，精度不高；适用于单件小批生产或毛坯精度较低、大型工件粗加工。定义：先按加工要求进行加工面位置的划线工序，然后再按划出的线痕迹进行找正实现装夹。定义：工件装在夹具上，不再进行找正，便能直接得到准确加工位置的装夹方式。3、用夹具装夹特点：效率高，定位精度好而可靠，还可以减轻工人的劳动强度和降低对工人技术水平的要求，适用于批量生产。二、机床夹具的工作原理及其作用

1.夹具的工作原理(图4-1、4-2）

1）工件在夹具中占有正确的加工位置。（工件——夹具）2）夹具对于机床应先保证有准确的相对位置，而夹具结构又保证定位元件的定位工作面对夹具与机床相连接的表面之间的相对准确位置，这就保证了夹具定位工作面相对机床切削运动形成表面的准确几何位置，也就达到了工件加工面对定位基准的相互位置精度要求。（夹具——机床）3）使刀具相对有关的定位元件的定位工作面调整到准确位置，这就保证了刀具在工件上加工出的表面对工件定位基准的位置尺寸。（刀具——定位元件）2.夹具的作用1.保证稳定可靠地达到各项加工精度要求；2.缩短加工工时，提高劳动生产率；3.降低生产成本；4.减轻工人劳动强度；5.可由较低技术等级的工人进行加工；6.扩大机床的工艺范围。三、夹具的分类与组成按夹具的应用分:①通用夹具②专用机床夹具③组合夹具④成组夹具⑤随行夹具按机床类型分:车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具按动力源分：手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等1.夹具的分类1.夹具的组成（1）定位元件（2）夹紧装置（3）对刀元件（对刀块）（4）导引元件（钻套）（5）夹具体此外有连接元件、分度机构、操作元件等。

第二节工件在夹具中的定位

一、六点定位原理

未定位工件在空间有六个自由度，定位就是限制其自由度。要完全确定工件在机床或夹具上的位置，需用分布适当的六个支承点来限制工件的六个自由度，称为工件的六点定位原理。工件定位目的：使同批工件在机床或夹具上有正确位置。误解工件被夹紧，就定位了工件定位后，反方向可移动工件在空间的自由度与工件六点定位定位中应注意的问题1、定位就是限制自由度，也就是确定位置；2、定位支承点应与工件定位基准面保持紧贴接触；3、一个定位支承点只限制一个自由度，（注意：不是说一个定位元件）

4、分析定位时不考虑力的影响，注意区别于夹紧（后页具体分析）5、定位支承点由定位元件抽象出来。定位元件可转化为几个定位支承点，应结合其结构分析。

工件限制几个、限制哪几个自由度完全取决于加工技术要求。限制自由度与加工技术要求的关系

完全定位与不完全定位定位与夹紧的区别定位是工件在夹具中获得正确的位置夹紧是保证确定好的正确位置不因外力的作用而发生改变

完全定位——工件的六个自由度全部被限制的定位方式。不完全定位——按照技术要求，工件的六个自由度没有（也不必）被全部限制的定位方式。注意完全定位与不完全定位欠定位过定位在夹具设计和定位分析中，经常会遇到以下问题：（1）完全定位与不完全定位工件的六个自由度均被限制，称为完全定位（图1-6a）。工件的六个自由度中有一个或几个未被限制，称为不完全定位（图1-6b、c）。

不完全定位主要有两种情况：①工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件绕此点、线旋转的自由度无法被限制。②工件加工要求不需要限制某一个或几个自由度。

考虑定位方案时，先分析必须消除哪些自由度，再以相应定位点去限制。1-6正确处理过定位欠定位与过定位欠定位是应该消除的自由度没有消除，不允许；过定位是某些自由度被重复限制，

一般不允许，是有条件的；注意提高工件定位表面与定位元件之间的位置精度；改变定位元件（或定位装置）的结构；应该限制一个自由度：1）、在球面上铣平面2）、在车床上车外圆OXYZ应该限制四个自由度：不完全定位不完全定位六点定位原理应用举例

欠定位:工件应限制的自由度未被限制的定位，为欠定位，在实际生产中是绝对不允许的。

过定位:工件一个自由度被两个或以上支承点重复限制的定位称为过定位或重复定位。一般来说也是不合理的。(2)欠定位与过定位

工件加工时必须限制的自由度未被完全限制，称为欠定位。原则性错误！XZYa）b）BB欠定位示例

过定位造成的后果：（1）使工件或夹具元件变形，引起加工误差；（2）使部分工件不能安装，产生定位干涉（如一面两销）过定位一般是不允许的，但在精加工时也可看到。过定位示例消除过定位及其干涉的途径：

1.改变定位元件结构，消除对自由度的重复限制，如长销改成短销；2.提高工件定位基面之间的位置精度，提高夹具定位元件之间的位置精度，减少或消除过定位引起的干涉，精加工时可增加刚度和定位稳定性。

工件装夹工件在夹具上装夹（滚齿夹具）

过定位分析（桌子与三角架）过定位分析过定位讨论如图，齿轮坯以内孔和一小端面定位车削外圆和大端面，加工后检测发现大端面与内孔垂直度超差，试分析原因，提出改进意见。XYZ过定位处理分析定位表面不同，应选择不同的定位元件。对定位元件的基本要求：足够的精度；较好的耐磨性；足够的强度和刚度；较好的工艺性；便于清除切屑。二、常见的定位方式和定位元件基本支承

辅助支承

固定支承可调支承自位支承支承钉支承板

平面定位——在机械加工中，利用工件上的一个或几个平面作为定位基面来安装工件的定位方式。常用的支承元件已标准化：1、工件以平面定位定义：定位支承点的位置固定不变的定位元件，称为固定支承。固定支承钉——面积较小的基准平面选用支承钉。（1）固定支承（支承钉、支承板）（1)固定支承（支承钉、支承板）固定支承板——面积较大、平面度精度较高（已加工表面）的基准平面定位选用支承板。4-1定义：定位支承点的位置可以调节的定位元件。应用场合：应用：多用于毛面定位，每批调整一次，以补偿各批毛坯误差。（2）可调支承图4-10可调支承定义：支承本身可随工件定位基准面的变化而自动适应，一般只限制一个自由度，即一点定位。应用：多用于刚度不足的毛坯面或不连续的平面定位。自位支承（3）自位支承定义：在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度。

应用：主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。（4）辅助支承图4-12辅助支承（1）定位销——主要用于直径小于50mm的中小孔定位。

分固定式和可换式，圆柱销和菱形销。2.工件以圆孔定位常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度。

（2）圆锥销主要用于车或磨同轴度要求高的盘套类零件的定位。圆孔定位分析（3）定位心轴3.工件以外圆柱面定位常用的定位元件V形块定位套半圆定位座（1）V形块定位

用得最广泛的外圆表面定位元件；定位时工件具有自动对中作用。结构尺寸已标准化，斜面夹角有60°、90°、120°。（2）定位套筒

装在夹具体上，用以支承外圆表面，起定位作用。元件结构简单，但定心精度不高。常采用套筒内孔与端面一起定位，以减少偏斜。常用于大型轴类工件的定位。（3）半圆孔定位座三爪卡盘、双V形铁定心夹紧、弹簧夹头外圆定位分析（4）外圆定心夹紧机构定义：把各种定位元件作不同组合来定位工件相应的几个定位面，以达到工件在夹具中的定位要求，这种定位分析就是组合定位分析。4.组合定位分析（1）组合定位分析要点组合定位元件能限制工件的自由度总数等于各个定位元件单独定位各自相应定位面时所能限制自由度的数目之和。组合定位中，定位元件在单独定位某定位面时原起限制工件移动自由度的作用可能会转化成起限制工件转动自由度的作用。单个表面的定位是组合定位分析的基本单元。例4-1分析图中所示定位方案各定位元件所限制的自由度。x......（2）组合定位时重复定位现象的消除方法采用可移动定位元件（图4-23）消除移动方向的自由度。采用自位支承结构，消除定位元件限制绕某个（或两个）坐标轴转动方向自由度的作用。变定位元件的结构形式。例4-2分析车床上用前后顶尖定位轴类工件的定位方案。分析下列定位方案中各定位元件限制了那些自由度？1）车光轴外圆的三种安装方式。a)b)c)

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