1、第三章机床夹具基础3.1 3.1 机床夹具概述机床夹具概述o工件在开始加工前，首先必须使工件在机床工件在开始加工前，首先必须使工件在机床上或夹具中占有某一正确的位置，这个过程上或夹具中占有某一正确的位置，这个过程称为定位。称为定位。o为了使定位好的工件不至于在切削力的作用为了使定位好的工件不至于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，还需将工件压紧夹牢，这个过程称的位置，还需将工件压紧夹牢，这个过程称为夹紧。为夹紧。o定位和夹紧的整个过程合起来称为装夹。定位和夹紧的整个过程合起来称为装夹。3.1.1 机床夹具在机械加工中的作用机床夹具在
2、机械加工中的作用o1保证工件的加工精度保证工件的加工精度。o2减少辅助工时，提高劳动生产率，降低减少辅助工时，提高劳动生产率，降低 成本成本。o3扩大机床的使用范围，实现一机多能扩大机床的使用范围，实现一机多能。o4减轻工人的劳动强度减轻工人的劳动强度。3.1.2 机床夹具的分类与组成机床夹具的分类与组成o1机床夹具的分类机床夹具的分类o（1）按专门化程度分类。）按专门化程度分类。o 通用夹具。通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内通用夹具。通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。这类夹具一般由专业工厂生产，可用于加工不同工件的夹具。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机
3、床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。低，主要适用于单件、小批量的生产中。o 专用夹具。专用夹具是指为某一工件的某道工序专门设专用夹具。专用夹具是指为某一工件的某道工序专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长，以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长，制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固
4、定且批量较大的生产中。报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。3.1.2 机床夹具的分类与组成机床夹具的分类与组成o1机床夹具的分类机床夹具的分类o（1）按专门化程度分类。）按专门化程度分类。o 通用可调夹具和成组夹具。其特点是夹具的部分元通用可调夹具和成组夹具。其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具称为成组夹具。工。用于相似零件的成组加工所用的夹具称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。用范围
5、更广一些。o 组合夹具。组合夹具是指按零件的加工要求，由一组合夹具。组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短，元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件短，元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。小批生产。3.1.2 机床夹具的分类与组成o1机床夹具的分类机床夹具的分类o（2）按使用的机床分类。）按使用的机床分类。由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，由于各类机床自身工作特点和结构形式各
6、不相同，对所用夹具的结构相应提出了不同的要求。按所使对所用夹具的结构相应提出了不同的要求。按所使用的机床不同，夹具可分为车床夹具、铣床夹具、用的机床不同，夹具可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。其他机床夹具等。o（3）按夹紧动力源分类。）按夹紧动力源分类。根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为手动夹根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具和真空夹具等。磁力夹具和真空夹具等。3.1.2 机床夹具的分类与机
7、床夹具的分类与组成o2机床夹具的组成机床夹具的组成o（1）定位元件。用于确定工件在夹具中保持正确的加工位）定位元件。用于确定工件在夹具中保持正确的加工位置。置。o（2）夹紧装置。用于夹紧工件，保证工件在加工）夹紧装置。用于夹紧工件，保证工件在加工过程中受到外力作用时始终保持正确的加工位置。过程中受到外力作用时始终保持正确的加工位置。o（3）对刀、导向元件或装置。保证工件与刀具之）对刀、导向元件或装置。保证工件与刀具之间的正确位置。间的正确位置。o（4）连接元件。使夹具与机床相连接的元件，保）连接元件。使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间的正确位置关系。证机床与夹具之间的正确位置关系。o
8、（5）夹具体。用于连接或固定夹具上各元件及装）夹具体。用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。置，使其成为一个整体的基础件。o（6）其他元件及装置。）其他元件及装置。3.2 工件定位基本原理 工件在空间具有工件在空间具有6个独立的运个独立的运动，即动，即6个自由度：个自由度：3个坐标个坐标方向的移动自由度方向的移动自由度 、和转、和转动自由度动自由度 、，如图、，如图3-2所所示。如使工件在空间占有确定示。如使工件在空间占有确定的位置，就必须按一定的要求的位置，就必须按一定的要求布置布置6个支承点（及定位元件）个支承点（及定位元件）来限制工件的来限制工件的6个自由度，这个自
9、由度，这就是工件的就是工件的“六点定位原理六点定位原理”。图图3-2 2 工件在空间的自由度工件在空间的自由度xyzxyz3 3.2 2.1 1 六点定位规则六点定位规则3.2.1 六点定位规则o1工件自由度与加工要求的关系工件自由度与加工要求的关系 工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制，不影响加工精度工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制，不影响加工精度的自由度不必限制。的自由度不必限制。o1)完全定位与不完全定位完全定位与不完全定位 工件的工件的6个自由度全部被限制的定位称为完全定位。个自由度全部被限制的定位称为完全定位。工件被限制的自由度少于工件被限制的自由度少于6个，但不影响加工
10、要求的定位称为不个，但不影响加工要求的定位称为不完全定位。完全定位。o2)过定位与欠定位过定位与欠定位 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。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。欠定位是不允许的。因为欠定位保证不了加工要求。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；当过定位不影响工件的正确定位，对提高加工精度有严禁采用；当
11、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。利时，也可以采用。3.2.2 常用定位方式及定位元件o1工件以平面定位时的定位元件工件以平面定位时的定位元件o（1）固定支承。固定支承是指高度尺寸固定，不能调）固定支承。固定支承是指高度尺寸固定，不能调节的支承，包括支承钉和支承板两类。节的支承，包括支承钉和支承板两类。o 支承钉。支承钉结构形式如图支承钉。支承钉结构形式如图3-6所示，它们的结所示，它们的结构和尺寸均已标准化。构和尺寸均已标准化。图图3-6 支承钉支承钉3.2.2 常用定位方式及定位元件常用定位方式及定位元件o 支承板支承板。图图3-7 支承板支承板3.2.2 常用
12、定位方式及定位元件o（2）可调支承。可调支承结构形式如图3-8所示，支承的高度可调节，用于毛坯质量不高，以粗基准定位的场合。图图3-8 可调支承可调支承3.2.2 常用定位方式及定位元件常用定位方式及定位元件o（3）自位支承。自位支承又称为浮动支承，在工件定位过）自位支承。自位支承又称为浮动支承，在工件定位过程中能自动调整位置。浮动支承点的位置能随工件定位基程中能自动调整位置。浮动支承点的位置能随工件定位基准位置的变化而自动调节，尽管每个自位支承与工件成两准位置的变化而自动调节，尽管每个自位支承与工件成两点或三点接触，但只起一个定位支承点的作用，只能消除点或三点接触，但只起一个定位支承点的作用
13、，只能消除一个自由度。可提高工件的刚性和稳定性，适用于工件以一个自由度。可提高工件的刚性和稳定性，适用于工件以毛坯面定位或刚性不足的场合。如图毛坯面定位或刚性不足的场合。如图3-9所示。所示。图图3-9 自位支承自位支承3.2.2 常用定位方式及定位元件o2工件以内孔定位时的定位元件工件以内孔定位时的定位元件o（1）定位销。定位销是长度较短的圆柱形定位元件，其工）定位销。定位销是长度较短的圆柱形定位元件，其工作部分的直径可根据工件定位基面的尺寸和装卸的方便设作部分的直径可根据工件定位基面的尺寸和装卸的方便设计，与工件定位孔的配合按计，与工件定位孔的配合按g5、g6、f6、f7制造。制造。图图3
14、-11 定位销定位销3.2.2 常用定位方式及定位元件常用定位方式及定位元件o 长销。接触面较长，如图长销。接触面较长，如图3-13（a）所示，）所示，HHa，相，相当于当于4个定位支承点，消除了个定位支承点，消除了4个自由度：个自由度：、。o 短销。接触面较短，如图中短销。接触面较短，如图中3-13（b）所示，）所示，H Hb，相当于两个定位支承点，消除了两个自由度：相当于两个定位支承点，消除了两个自由度：、。xxyyxy 图图3-13 长销与短销定位长销与短销定位3.2.2 常用定位方式及定位元件常用定位方式及定位元件o（2）圆锥定位销。如图）圆锥定位销。如图3-14所示的圆锥定位销。共消
15、除所示的圆锥定位销。共消除了工件的了工件的 、3个自由度，相当于个自由度，相当于3个定位支承钉。个定位支承钉。xyz图图3-14 圆孔用锥销定位圆孔用锥销定位3.2.2 常用定位方式及定位元件常用定位方式及定位元件o（3）定位心轴。定位心轴有刚性心轴、弹性心轴、液性塑）定位心轴。定位心轴有刚性心轴、弹性心轴、液性塑料心轴等。下面介绍刚性心轴。料心轴等。下面介绍刚性心轴。o 间隙配合心轴。如图间隙配合心轴。如图3-15（c）所示，心轴定位部分按）所示，心轴定位部分按h6、g6或或f7制造，与工件定位孔为间隙配合。其特点是制造，与工件定位孔为间隙配合。其特点是装卸工件方便，但定心精度不高。一般采用
16、孔与端面联合装卸工件方便，但定心精度不高。一般采用孔与端面联合定位方式，消除了工件的定位方式，消除了工件的 、5个自由度。个自由度。o 过盈配合心轴。如图过盈配合心轴。如图3-15（b）所示，心轴由导向部分、）所示，心轴由导向部分、定位部分及传动部分组成。其特点是结构简单，定心准确，定位部分及传动部分组成。其特点是结构简单，定心准确，不需要另设夹紧机构；但装卸工件不方便，易损坏工件定不需要另设夹紧机构；但装卸工件不方便，易损坏工件定位孔。因此，它多用于定心精度高的精加工。位孔。因此，它多用于定心精度高的精加工。o 锥形心轴。如图锥形心轴。如图3-15（a）所示，锥形心轴的锥度应很）所示，锥形心
17、轴的锥度应很小，一般为小，一般为1/1 0001/800。定位时，工件楔紧在心。定位时，工件楔紧在心轴上，楔紧后工件孔有弹性变形，自动定心。加工时，工轴上，楔紧后工件孔有弹性变形，自动定心。加工时，工件与心轴楔紧产生摩擦力带动工件，不需另外夹紧。定心件与心轴楔紧产生摩擦力带动工件，不需另外夹紧。定心精度可达精度可达0.0050.01mm。锥形心轴消除了工件。锥形心轴消除了工件的的 、5个自由度。个自由度。xyzyzxyzyz3.2.2 常用定位方式及定位元件常用定位方式及定位元件1传动部分；传动部分；2、4定位部分；定位部分；3导向部分导向部分图图3-15 常用刚性心轴常用刚性心轴3.2.2
18、常用定位方式及定位元件常用定位方式及定位元件3工件以圆锥孔定位时的定位元件工件以圆锥孔定位时的定位元件 图图3-16 工件圆锥孔在圆锥体上的定位分析工件圆锥孔在圆锥体上的定位分析图图3-17 顶尖孔定位顶尖孔定位3.2.2 常用定位方式及定位元件常用定位方式及定位元件4工件以外圆定位时的定位元件工件以外圆定位时的定位元件（1）V型块型块图图3-18 常用常用V形块形块 3.2.2 常用定位方式及定位元件常用定位方式及定位元件4工件以外圆定位时的定位元件工件以外圆定位时的定位元件（1）V型块型块 V型块已经标准化，两斜面夹角有型块已经标准化，两斜面夹角有60、90、120，其中其中90V型块使用
19、最广泛，使用时可根据定位圆柱面的长型块使用最广泛，使用时可根据定位圆柱面的长度和直径进行选择。度和直径进行选择。除固定除固定V型块外，夹具上还经常采用活动型块外，夹具上还经常采用活动V型块。活动型块。活动V型块除具有定位作用外，还兼有夹紧作用。型块除具有定位作用外，还兼有夹紧作用。使用使用V型块定位的特点：一是对中性好；二是可用于非完型块定位的特点：一是对中性好；二是可用于非完整外圆表面的定位。因此，整外圆表面的定位。因此，V型块是应用最多的定位元件之一。型块是应用最多的定位元件之一。3.2.2 常用定位方式及定位元件常用定位方式及定位元件4工件以外圆定位时的定位元件工件以外圆定位时的定位元件
20、（2）定位套）定位套 为了保证轴向定位精度，定位套常采用外圆柱面与端面为了保证轴向定位精度，定位套常采用外圆柱面与端面联合定位。这种定位方法结构简单，适用于精基准定位。联合定位。这种定位方法结构简单，适用于精基准定位。图图3-20 定位套定位定位套定位 3.2.2 常用定位方式及定位元件常用定位方式及定位元件4工件以外圆定位时的定位元件工件以外圆定位时的定位元件（3）半圆孔定位座）半圆孔定位座 将同一圆周面的孔分为两半圆，下半圆部分装在夹具体将同一圆周面的孔分为两半圆，下半圆部分装在夹具体上，起定位作用，其最小直径应取工件定位基面（外圆）的上，起定位作用，其最小直径应取工件定位基面（外圆）的最
21、大直径。上半圆部分装在可卸式或铰链式盖上，起夹紧作最大直径。上半圆部分装在可卸式或铰链式盖上，起夹紧作用，如图用，如图3-21所示所示。图图3-21 半圆孔定位座半圆孔定位座3.2.2 常用定位方式及定位元件常用定位方式及定位元件5工件以一面两孔定位时的定位元件工件以一面两孔定位时的定位元件 图图3-22 工件以一面两孔定位工件以一面两孔定位 图图3-23 菱形销的结构菱形销的结构 3.2.2 常用定位方式及定位元件常用定位方式及定位元件5工件以一面两孔定位时的定位元件工件以一面两孔定位时的定位元件 采用一面两孔定位时，圆柱销、菱形销的主要参数确定采用一面两孔定位时，圆柱销、菱形销的主要参数确
22、定如下：如下：（1）圆柱销的直径）圆柱销的直径d1的基本尺寸及公差。圆柱销的基的基本尺寸及公差。圆柱销的基本尺寸应等于与之相配合的工件定位孔的最小极限尺寸，本尺寸应等于与之相配合的工件定位孔的最小极限尺寸，其公差一般取其公差一般取g6或或f7。（2）圆柱销与菱形销之间的中心距及公差。两销之间）圆柱销与菱形销之间的中心距及公差。两销之间的中心距的平均尺寸应等于工件上两定位孔之间中心距的的中心距的平均尺寸应等于工件上两定位孔之间中心距的平均尺寸，其公差一般为平均尺寸，其公差一般为 （3-1）式中式中 、两销之间的中心距的公差及两定位孔孔两销之间的中心距的公差及两定位孔孔距的公差。距的公差。工件加工
23、精度要求较高时取工件加工精度要求较高时取1/5，加工精度较低时取，加工精度较低时取1/3。LdLD1135LdLD3.2.2 常用定位方式及定位元件常用定位方式及定位元件5工件以一面两孔定位时的定位元件工件以一面两孔定位时的定位元件（3）菱形销的直径）菱形销的直径d2的基本尺寸及公差。菱形销的直径的基本尺寸及公差。菱形销的直径d2及公差可按下列步骤确定。及公差可按下列步骤确定。先按表先按表3-1查得菱形销的查得菱形销的b（采用修圆菱形销时应为（采用修圆菱形销时应为b1）与）与B，再代入式（，再代入式（3-2）进行计算）进行计算 （3-2）式中式中 允许的菱形销直径的最大值；允许的菱形销直径的最
24、大值；与菱形销相配合的孔的最小极限尺寸。与菱形销相配合的孔的最小极限尺寸。菱形销的直径公差带一般取菱形销的直径公差带一般取h6。由于其上偏差为零，。由于其上偏差为零，故故 等于菱形销直径等于菱形销直径d2的基本尺寸。的基本尺寸。2max2min2min()LdLDbdDD2maxd2maxd2minD3.2.3 定位误差分析与计算定位误差分析与计算 定位方案能否满足工序加工精度要求定位方案能否满足工序加工精度要求的判定原则是的判定原则是工件定位误差不超过工件加工件定位误差不超过工件加工尺寸公差值的工尺寸公差值的1/3时，一般认为该定位时，一般认为该定位方案能满足加工精度要求。方案能满足加工精度
25、要求。3.2.3 定位误差分析与计算定位误差分析与计算1 1定位误差及其产生的原因定位误差及其产生的原因定位误差的来源主要有两个方面：定位误差的来源主要有两个方面：（1）基准不重合误差。由于工件的工序基准与工件的定位基准不重）基准不重合误差。由于工件的工序基准与工件的定位基准不重合而造成的加工误差称为基准不重合误差，用合而造成的加工误差称为基准不重合误差，用 表示。它等于工序基准表示。它等于工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量。相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量。（2）基准位移误差。由于定位副制造不准确，使定位基准在加工尺）基准位移误差。由于定位副制造不准确，使定位基准在
26、加工尺寸方向上产生位移，导致各个工件的位置不一致而造成的加工误差，称寸方向上产生位移，导致各个工件的位置不一致而造成的加工误差，称为基准位移误差，用符号为基准位移误差，用符号 表示。基准位移误差是由定位副的制造误差表示。基准位移误差是由定位副的制造误差造成的。造成的。BY图图3-24 基准位移引起的定位误差基准位移引起的定位误差图图3-25 基准不重合引起的定位误差基准不重合引起的定位误差3.2.3 定位误差分析与计算定位误差分析与计算2 2定位误差的计算方法定位误差的计算方法 根据定位误差产生的原因，定位误差应由基准不重合误差与基准位根据定位误差产生的原因，定位误差应由基准不重合误差与基准位
27、移误差组合而成。可表示为移误差组合而成。可表示为 （3-43-4）在具体计算时，先分别求出和，然后按式（在具体计算时，先分别求出和，然后按式（3-43-4）将两项合成。合成）将两项合成。合成的方法如下：的方法如下：（1 1）当）当 ，时，时，。当当 ，时，时，。（2 2）当）当 ，且工序基准不在定位基面上时，且工序基准不在定位基面上时，。（3 3）当）当 ，但工序基准在定位基面上时，但工序基准在定位基面上时，。如基准位移和基准不重合引起的加工尺寸变化方向相同时，取如基准位移和基准不重合引起的加工尺寸变化方向相同时，取“”号；号；反之，取反之，取“”号。这种情况只可能出现在工件以曲面作为定位基准
28、面时，号。这种情况只可能出现在工件以曲面作为定位基准面时，如工件以平面定位，由于一般情况下，所以不存在两项误差的合成问题。如工件以平面定位，由于一般情况下，所以不存在两项误差的合成问题。DBY 0B0YDB 0B0YDY 0B0YDBY 0B0YDBY 3.3 3.3 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧3.3.1 夹紧装置的组成及基本要求夹紧装置的组成及基本要求1 1工件；工件；2压板；压板；3滚子；滚子；44斜楔；斜楔；5汽缸；汽缸；6活塞活塞图图3-27 夹紧装置的组成示例夹紧装置的组成示例3.3.1 3.3.1 夹紧装置的组成及基本要求夹紧装置的组成及基本要求o1夹紧装置的组成夹紧装置
29、的组成o夹紧装置的结构形式是多种多样的，一般由以下夹紧装置的结构形式是多种多样的，一般由以下3部分部分组成（见图组成（见图3-27）：）：o（1）力源装置。通常是指产生夹紧作用力的装置，常）力源装置。通常是指产生夹紧作用力的装置，常用的力源装置有气动、液动、电磁、电动和真空装置等。用的力源装置有气动、液动、电磁、电动和真空装置等。（2）中间传力机构。是将力源装置产生的原动力传递）中间传力机构。是将力源装置产生的原动力传递给夹紧元件的机构，如图给夹紧元件的机构，如图3-27中的斜楔。根据夹紧的中的斜楔。根据夹紧的需要，中间传力机构在传递力的过程中起着改变力的大需要，中间传力机构在传递力的过程中起
30、着改变力的大小、方向、作用点和自锁的作用。小、方向、作用点和自锁的作用。o（3）夹紧元件。是夹紧装置的最终执行元件。通过它）夹紧元件。是夹紧装置的最终执行元件。通过它与工件的受压表面直接接触而实现对工件的夹紧。如图与工件的受压表面直接接触而实现对工件的夹紧。如图3-27中的压板。中的压板。3.3.1 3.3.1 夹紧装置的组成及基本要求夹紧装置的组成及基本要求o2对夹紧装置的基本要求对夹紧装置的基本要求 夹紧装置设计得好坏，对工件的加工夹紧装置设计得好坏，对工件的加工质量，生产率的高低，以及操作者的劳质量，生产率的高低，以及操作者的劳动强度都有直接影响。夹紧装置的设计动强度都有直接影响。夹紧装
31、置的设计要合理地解决以下两个方面的问题：一要合理地解决以下两个方面的问题：一是正确选择和确定夹紧力的方向、作用是正确选择和确定夹紧力的方向、作用点及大小；二是合理选择或设计力的传点及大小；二是合理选择或设计力的传递方式及夹紧机构。递方式及夹紧机构。3.3.1 3.3.1 夹紧装置的组成及基本要求夹紧装置的组成及基本要求o2对夹紧装置的基本要求对夹紧装置的基本要求 在设计夹紧装置时应满足下列基本要求：在设计夹紧装置时应满足下列基本要求：o（1）夹紧过程可靠。应保证夹紧时不破坏工）夹紧过程可靠。应保证夹紧时不破坏工件在夹具定位元件上所获得的正确位置。件在夹具定位元件上所获得的正确位置。o（2）夹紧
32、力大小适当。夹紧后的工件变形和）夹紧力大小适当。夹紧后的工件变形和表面压伤程度必须在加工精度的允许范围内。表面压伤程度必须在加工精度的允许范围内。o（3）结构工艺性好。夹紧装置的复杂程度应）结构工艺性好。夹紧装置的复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产率的前提下，与生产纲领相适应，在保证生产率的前提下，结构应力求简单、紧凑，便于制造和维修。结构应力求简单、紧凑，便于制造和维修。o（4）使用性能好。夹紧动作准确、迅速、操）使用性能好。夹紧动作准确、迅速、操作方便，安全省力。作方便，安全省力。3.3.2 3.3.2 夹紧力的确定夹紧力的确定o1夹紧力的方向和作用点的确定夹紧力的方向和作用点的确定o
33、（1）夹紧力方向应朝向主要定位基准面。对）夹紧力方向应朝向主要定位基准面。对工件只施加一个夹紧力，或施加几个方向相同工件只施加一个夹紧力，或施加几个方向相同的夹紧力时，夹紧力的方向应尽可能朝向主要的夹紧力时，夹紧力的方向应尽可能朝向主要定位基准面。定位基准面。o（2）夹紧力的作用点应落在定位元件的支承）夹紧力的作用点应落在定位元件的支承区域内。区域内。o（3）夹紧力应朝向工件刚性好的方向。）夹紧力应朝向工件刚性好的方向。o（4）夹紧力作用点应尽量靠近工件加工部位。）夹紧力作用点应尽量靠近工件加工部位。3.3.2 3.3.2 夹紧力的确定夹紧力的确定o2夹紧力大小的确定夹紧力大小的确定 夹紧力的
34、计算是一个复杂的问题，一般可采用夹紧力的计算是一个复杂的问题，一般可采用估算法。估算法。jFKF（3-5）式中式中 实际所需夹紧力，实际所需夹紧力，N；由静力平衡计算出的理论夹紧力，由静力平衡计算出的理论夹紧力，N；安全系数，通常取安全系数，通常取1.52.5，精加工和连续切削时，精加工和连续切削时取较小值，粗加工或断续切削时取较大值；当夹紧力与取较小值，粗加工或断续切削时取较大值；当夹紧力与切削力方向相反时，取切削力方向相反时，取2.53。3.3.3 3.3.3 基本夹紧机构基本夹紧机构o1斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构o斜楔夹紧机构是指用斜楔夹紧机构是指用斜楔作为传力元件或斜楔作为传力元件或夹紧
35、元件的夹紧机构。夹紧元件的夹紧机构。它是利用其斜面的移它是利用其斜面的移动所产生的压力夹紧动所产生的压力夹紧工件的。工件的。1 1、5、10夹具体；夹具体；2、11、12工件；工件；3、7、9斜楔；斜楔；4、8杠杆；杠杆；6滑柱滑柱图图3-35 斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构3.3.3 3.3.3 基本夹紧机构基本夹紧机构o2偏心夹紧机构偏心夹紧机构o用偏心元件直接或间用偏心元件直接或间接夹紧工件的夹紧机接夹紧工件的夹紧机构称为偏心夹紧机构。构称为偏心夹紧机构。图图3-36 偏心夹紧机构偏心夹紧机构3.3.3 3.3.3 基本夹紧机构基本夹紧机构o3螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构o采用螺旋直接夹紧或采用螺
36、旋与其他元件组合实现采用螺旋直接夹紧或采用螺旋与其他元件组合实现夹紧工件的机构称为螺旋夹紧机构。夹紧工件的机构称为螺旋夹紧机构。图图3-37 螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构3.3.3 3.3.3 基本夹紧机构基本夹紧机构o3螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构（1）简单螺旋夹紧机构）简单螺旋夹紧机构图图3-38 摆动压块摆动压块1 1、4摆动压块；摆动压块；2夹紧轴；夹紧轴；3手柄；手柄；5手柄手柄1；6手柄手柄2；7螺位；螺位；8光孔光孔图图3-39 快速螺旋夹紧机构快速螺旋夹紧机构3.3.3 3.3.3 基本夹紧机构基本夹紧机构o3螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构（2）螺旋压板夹紧机构）螺旋压板夹紧机构图图3-40
37、 螺旋压板夹紧机构螺旋压板夹紧机构3.3.3 3.3.3 基本夹紧机构基本夹紧机构o3螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构（3）钩形压板夹紧机构）钩形压板夹紧机构图图3-41 螺旋钩形压板夹紧机构螺旋钩形压板夹紧机构 图图3-42 自动回转钩形压板自动回转钩形压板3.3.3 基本夹紧机构o4联动夹紧机构联动夹紧机构o利用单一力源实现单件或多件的多点、多向同时夹利用单一力源实现单件或多件的多点、多向同时夹紧的机构称为联动夹紧机构。紧的机构称为联动夹紧机构。图图3-43 浮动压头和四点双向浮动夹紧机构浮动压头和四点双向浮动夹紧机构3.4 3.4 专用夹具专用夹具o3.4.1 车床夹具车床夹具o1车床夹具的特点
38、及类型车床夹具的特点及类型o根据夹具在机床上安装的位置，车床夹具分为以下两种根据夹具在机床上安装的位置，车床夹具分为以下两种基本类型：基本类型：（1）安装在车床主轴上的夹具。加工时夹具随机床主轴）安装在车床主轴上的夹具。加工时夹具随机床主轴一起旋转，切削刀具作进给运动。一起旋转，切削刀具作进给运动。（2）安装在滑板或床身上的夹具。对于某些形状不规则）安装在滑板或床身上的夹具。对于某些形状不规则和尺寸较大的工件，常常把夹具安装在车床滑板上，刀和尺寸较大的工件，常常把夹具安装在车床滑板上，刀具则安装在车床主轴上作旋转运动，夹具作进给运动。具则安装在车床主轴上作旋转运动，夹具作进给运动。o车床夹具按
39、使用范围，可分为通用车夹具、专用车夹具车床夹具按使用范围，可分为通用车夹具、专用车夹具和组合车夹具和组合车夹具3类。类。3.4 3.4 专用夹具专用夹具o3.4.1 车床夹具车床夹具o2专用车床夹具的典专用车床夹具的典型实例型实例o（1）角铁式车床夹具。）角铁式车床夹具。o在车床上加工壳体、支在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件座、杠杆、接头等零件上的回转面及端面时，上的回转面及端面时，由于这些零件的形状比由于这些零件的形状比较复杂，难以装在通用较复杂，难以装在通用卡盘上，因而需采用专卡盘上，因而需采用专用夹具。这类车床夹具用夹具。这类车床夹具的夹具体一般呈角铁状，的夹具体一般呈角铁状，其
40、结构不对称，称这样其结构不对称，称这样的夹具为角铁式车床夹的夹具为角铁式车床夹具。具。11工件；工件；2压板；压板；3削边销；削边销；4圆柱销；圆柱销；5支承板；支承板；6夹具体；夹具体；7校正套；校正套；8平衡块平衡块图图3-44 角铁式车床夹具角铁式车床夹具3.4.1 车床夹具o2专用车床夹具的典型实例专用车床夹具的典型实例o（2）心轴类车床夹具。）心轴类车床夹具。o心轴类车床夹具多用于工件以孔作主要定位基准，加工心轴类车床夹具多用于工件以孔作主要定位基准，加工套类、盘类零件的外圆柱面的情况。常见的车床心轴有套类、盘类零件的外圆柱面的情况。常见的车床心轴有圆柱心轴、弹簧心轴、顶尖式心轴和弹
41、性心轴等。圆柱心轴、弹簧心轴、顶尖式心轴和弹性心轴等。图图3-45 飞球保持架工序图及心轴飞球保持架工序图及心轴3.4.1 车床夹具o2专用车床夹具的典型实例专用车床夹具的典型实例o（2）心轴类车床夹具。）心轴类车床夹具。11拉杆；拉杆；2夹具体；夹具体；3定位套；定位套；4弹性筒夹；弹性筒夹；5螺母螺母图图3-46 弹簧心轴弹簧心轴11心轴；心轴；2固定顶尖套；固定顶尖套；3工件；工件；44活动顶尖套；活动顶尖套；5快换垫圈；快换垫圈；6螺母螺母图图3-47 顶尖式心轴顶尖式心轴3.4.1 车床夹具o2专用车专用车床夹具的床夹具的典型实例典型实例o（3）回转）回转分度车床分度车床夹具。夹具。
42、11装配重用螺孔螺母；装配重用螺孔螺母；2转盘；转盘；3定位销；定位销；4压板；压板；5螺母；螺母；6分度盘；分度盘；7对定销；对定销；8销销图图3-48 阀体四孔偏心回转车床夹具阀体四孔偏心回转车床夹具3.4.1 车床夹具车床夹具o3车床夹具的设计要点车床夹具的设计要点o（1）定位装置。在车床上加工回转表面时，要求工件）定位装置。在车床上加工回转表面时，要求工件被加工面的轴线与车床主轴的旋转轴线重合，夹具上被加工面的轴线与车床主轴的旋转轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。因此，对于定位装置的结构和布置必须保证这一点。因此，对于同轴的轴套类和盘类工件，要求夹具定位元件工作表同轴
43、的轴套类和盘类工件，要求夹具定位元件工作表面的中心轴线与夹具的回转轴线重合。对于壳体、接面的中心轴线与夹具的回转轴线重合。对于壳体、接头或支座等工件，被加工的回转面轴线与工序基准之头或支座等工件，被加工的回转面轴线与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹具轴间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹具轴线为基准确定定位元件工作表面的位置。线为基准确定定位元件工作表面的位置。o（2）夹紧机构。夹紧机构必须产生足够的夹紧力，且）夹紧机构。夹紧机构必须产生足够的夹紧力，且自锁性能要可靠。对于角铁式夹具，还应注意施力方自锁性能要可靠。对于角铁式夹具，还应注意施力方式，防止引起夹具变形。式
44、，防止引起夹具变形。3.4.1 车床夹具o3车床夹具的设计要点车床夹具的设计要点o（3）夹具与机床主轴的连接。）夹具与机床主轴的连接。o根据车床夹具径向尺寸的大小，其在机床主轴上的安根据车床夹具径向尺寸的大小，其在机床主轴上的安装一般有两种方式：装一般有两种方式：o 对于径向尺寸对于径向尺寸140或（或（23）的小型夹具，）的小型夹具，一般通过锥柄与机床主轴连接，为保险起见，有时用一般通过锥柄与机床主轴连接，为保险起见，有时用拉杆在尾部拉紧，拉杆在尾部拉紧，o 对于径向尺寸较大的夹具，一般用过渡盘安装在主对于径向尺寸较大的夹具，一般用过渡盘安装在主轴的头部，过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前
45、轴的头部，过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。端的结构。3.4.1 车床夹具o3车床夹具的设计要点车床夹具的设计要点o（4）对夹具总体结构的要求。）对夹具总体结构的要求。o 结构紧凑、悬伸短。结构紧凑、悬伸短。o 平衡。为消除回转不平衡所引起的振动现象，结构平衡。为消除回转不平衡所引起的振动现象，结构不对称的夹具需采取一定的平衡措施。方法有两种：不对称的夹具需采取一定的平衡措施。方法有两种：一是在较轻的一侧加平衡块，平衡块的位置最好可以一是在较轻的一侧加平衡块，平衡块的位置最好可以调节；二是在较重的一侧加减重孔。调节；二是在较重的一侧加减重孔。o 安全。夹具上尽可能避免有尖角或突出夹
46、具体圆形安全。夹具上尽可能避免有尖角或突出夹具体圆形轮廓之外的元件，必要时应加防护罩。此外，夹紧装轮廓之外的元件，必要时应加防护罩。此外，夹紧装置的自锁装置性能应可靠，以防止在回转过程中产生置的自锁装置性能应可靠，以防止在回转过程中产生松动，致使工件有飞出的危险。松动，致使工件有飞出的危险。3.4.2 铣床夹具 铣床夹具主要用于加工平面、沟槽、缺口及各种成型铣床夹具主要用于加工平面、沟槽、缺口及各种成型表面。它主要有定位、夹紧装置、夹具体、定位键和表面。它主要有定位、夹紧装置、夹具体、定位键和对刀装置（对刀块和塞尺）组成。对刀装置（对刀块和塞尺）组成。3.4.2 铣床夹具o 1铣床夹具的类型及
47、特点（1）直线进给式铣床夹具。11圆柱销；圆柱销；2对刀块；对刀块；3支承板；支承板；4菱形销；菱形销；55螺旋压板；螺旋压板；6弹簧；弹簧；7定位键定位键 图图3-51 单件加工的直线进给式铣床夹具单件加工的直线进给式铣床夹具 3.4.2 铣床夹具o 1铣床夹具的类型及特点铣床夹具的类型及特点（2）圆周进给式铣床夹具。）圆周进给式铣床夹具。11回转工作台；回转工作台；2液压缸；液压缸；3定位销；定位销；4拉杆；拉杆；5快垫垫圈；快垫垫圈；6挡销挡销 图图3-52 圆周进给铣床夹具圆周进给铣床夹具3.4.2 铣床夹具铣床夹具 1铣床夹具的类型及铣床夹具的类型及特点特点（3）仿形靠模式铣床夹具。
48、）仿形靠模式铣床夹具。直线进给铣床靠模夹具。直线进给铣床靠模夹具。图图3-53（a）所示为直）所示为直线进给铣床靠模夹具。线进给铣床靠模夹具。圆周进给铣床靠模夹具。圆周进给铣床靠模夹具。图图3-53（b）所示为装）所示为装在普通立式铣床上的圆在普通立式铣床上的圆周进给靠模夹具。周进给靠模夹具。11铣刀滑座；铣刀滑座；2滚柱滑座；滚柱滑座；3、12滚柱；滚柱；4、11靠模板；靠模板；5 5、10铣刀；铣刀；6、7工件；工件；8回转台；回转台；9滑座滑座图图3-53 铣床靠模夹具铣床靠模夹具3.4.2 铣床夹具 2铣床夹具的结构特点与要求铣床夹具的结构特点与要求（1）铣床夹具的结构特点。在铣削加工
49、时，切削力比）铣床夹具的结构特点。在铣削加工时，切削力比较大，并且是不连续切削，易引起冲击和振动，所以夹较大，并且是不连续切削，易引起冲击和振动，所以夹紧力要求较大，以保证工件夹紧可靠，因此铣床夹具要紧力要求较大，以保证工件夹紧可靠，因此铣床夹具要具有足够的强度和刚度。在设计和布置定位元件时，应具有足够的强度和刚度。在设计和布置定位元件时，应尽量使主要支承面大些，定位元件的两个支承之间要尽尽量使主要支承面大些，定位元件的两个支承之间要尽量远些。量远些。设计夹紧装置时，为防止工件在加工过程中因振动而松设计夹紧装置时，为防止工件在加工过程中因振动而松动，夹紧装置要有足够的夹紧力和自锁性能。施力方向
50、动，夹紧装置要有足够的夹紧力和自锁性能。施力方向和作用点要恰当，必要时可采用辅助支承和浮动夹紧装和作用点要恰当，必要时可采用辅助支承和浮动夹紧装置，以提高夹紧刚度。置，以提高夹紧刚度。用于卧式铣床上的夹具，应注意防止夹紧装置上突出的用于卧式铣床上的夹具，应注意防止夹紧装置上突出的部位与铣刀杆相碰。部位与铣刀杆相碰。3.4.2 铣床夹具o 2铣床夹具的结构铣床夹具的结构特点与要求特点与要求（2）定位键。铣床夹具）定位键。铣床夹具常用装在夹具体底面上的常用装在夹具体底面上的定位键来确定夹具相对于定位键来确定夹具相对于机床进给方向的正确位置。机床进给方向的正确位置。图图3-54 定位键定位键3.4.
