1、6.1 机床夹具设计概述机床夹具设计概述6.2 工件在机床夹具中的定位工件在机床夹具中的定位6.3 工件的夹紧工件的夹紧6.4 各类机床夹具各类机床夹具6.5 现代机床夹具现代机床夹具6.1 6.1 机床夹具设计概述机床夹具设计概述6.1.16.1.1 机床夹具在机械加工中的作用机床夹具在机械加工中的作用 在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。机床夹具在机械在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。机床夹具在机械加工中起着十分重要的作用，归纳起来，主要表现在以下几个方面：加工中起着十分重要的作用，归纳起来，主要表现在以下几个方面：扩大机床的使用范围。扩大机床的使用范围。稳定地保证工件的稳定
2、地保证工件的加工精度。加工精度。提高劳动生产率。提高劳动生产率。改善操作者的劳动条件。改善操作者的劳动条件。降低成本。降低成本。123456.1.6.1.2 2 机床夹具的分类机床夹具的分类 1.1.按通用特性分按通用特性分1 1）通用夹具）通用夹具 通用夹具是指结构、尺寸已经标准化，且具有一定通用性的通用夹具是指结构、尺寸已经标准化，且具有一定通用性的夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、机用平口虎钳、万能夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、机用平口虎钳、万能分度头、磁力工作台等。这类夹具适应性强，不需调整或稍加调分度头、磁力工作台等。这类夹具适应性强，不需调整或稍加调整即可装夹一定形状范
3、围内的各种工件。整即可装夹一定形状范围内的各种工件。2 2）专用夹具）专用夹具 专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通用性。3 3）可调夹具）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一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一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。4
4、4）成组夹具）成组夹具 成组夹具是在成组加工技术基础上发展起来的一类夹具。它成组夹具是在成组加工技术基础上发展起来的一类夹具。它是根据成组加工工艺的原则，针对一组形状相近的零件专门设计是根据成组加工工艺的原则，针对一组形状相近的零件专门设计的，也是具有通用基础件和可更换调整元件组成的夹具。与可调的，也是具有通用基础件和可更换调整元件组成的夹具。与可调夹具相比，具有使用对象明确、设计科学合理、结构紧凑、调整夹具相比，具有使用对象明确、设计科学合理、结构紧凑、调整方便等优点。方便等优点。5 5）组合夹具）组合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具，并已商品化。标准的模块元组合夹具是一种模块化的夹具，并已
5、商品化。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具，夹具用完即可拆件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具，夹具用完即可拆卸，留待组装新的夹具。卸，留待组装新的夹具。6 6）自动线夹具）自动线夹具 自动线夹具一般分为两种：一种为固定式夹具，它与专用夹自动线夹具一般分为两种：一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，并具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。2.2.按使用的机床分按使用的机床分 机床夹具按使用的机床可分为车床夹具、铣
6、床夹具、钻床机床夹具按使用的机床可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具以及其他机床夹具等。这是专用夹具设计所用的分类方法。具以及其他机床夹具等。这是专用夹具设计所用的分类方法。设计专用夹具时，机床的组别、型别和主要参数均已确定。它设计专用夹具时，机床的组别、型别和主要参数均已确定。它们的不同点是机床的切削成形运动不同，故夹具与机床的连接们的不同点是机床的切削成形运动不同，故夹具与机床的连接方式不同，它们的加工精度要求也各不相同。方式不同，它们的加工精度要求也各不相同。3.3.按夹紧的动力源分按
7、夹紧的动力源分 机床夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具和机动夹具两大机床夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具和机动夹具两大类。为减轻劳动强度和确保安全生产，手动夹具应有扩力机构类。为减轻劳动强度和确保安全生产，手动夹具应有扩力机构与自锁性能。常用的机动夹具有气动夹具、液压夹具、气液夹与自锁性能。常用的机动夹具有气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具和离心力夹具等。具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具和离心力夹具等。6.1.6.1.3 3 机床夹具的组成机床夹具的组成 定位支承元件、夹紧装置、连接定向工件、对刀元件或导定位支承元件、夹紧装置、连接定向工件、对刀元件或导向元件、夹具体以及
8、其他装置向元件、夹具体以及其他装置 1.1.定位支承元件定位支承元件 定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支 承工件，其是夹具的主要功能元件之一。承工件，其是夹具的主要功能元件之一。图图6-1 6-1 铣床夹具铣床夹具1-1-夹具体夹具体 2-2-液压缸液压缸 3-3-压板压板 4-4-对刀块对刀块 5-V5-V形块形块 6-6-定位销定位销 图图6-2 6-2 钻床夹具钻床夹具11螺钉；螺钉；22转动垫圈；转动垫圈；33螺杆；螺杆；44定位法兰；定位法兰；55定位块；定位块；66钻套；钻套；77钻模板；钻模板；88弹簧；弹簧；99
9、螺母；螺母；1010手柄；手柄；1111夹具体夹具体2.2.夹紧装置夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。的正确位置不变。3.3.连接定向元件连接定向元件 连接定向元件用于将机床夹具与机床连接并确定机床夹具相对连接定向元件用于将机床夹具与机床连接并确定机床夹具相对于机床主轴、工作台或导轨的位置。车床夹具所使用的过渡盘，铣于机床主轴、工作台或导轨的位置。车床夹具所使用的过渡盘，铣床夹具所使用的定位键和定向键属于连接定向元件。床夹具所使用的定位键和定向键属于连接定向元件。4.4.对刀元件或导向元件对刀元
10、件或导向元件 对刀元件或导向元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的对刀元件或导向元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件。正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件。5.5.夹具体夹具体 夹具体是夹具的基体骨架，可用来配置、安装各夹具元件使之组夹具体是夹具的基体骨架，可用来配置、安装各夹具元件使之组成一个整体。常用的夹具体为铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配成一个整体。常用的夹具体为铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构，其形状有回转体形和底座形等。结构，其形状有回转体形和底座形等。6.6.其他装置或元件其他装置或元件 根
11、据加工需要，有些机床夹具上还设有分度装置、靠模装置、上根据加工需要，有些机床夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块，以及标准化了的其他下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块，以及标准化了的其他连接元件。连接元件。6.2 6.2 工件在机床夹具中的定位工件在机床夹具中的定位 1.1.自由度的概念自由度的概念 一个尚未定位的工件，其位置是不确定的，这种工件位置一个尚未定位的工件，其位置是不确定的，这种工件位置的不确定性，通常称为自由度。的不确定性，通常称为自由度。在空间直角坐标系中，工件可沿在空间直角坐标系中，工件可沿x、y、z轴有不同的位置，轴有不同的位置，
12、也可以绕也可以绕x、y、z轴回转方向有不同的位置。轴回转方向有不同的位置。6.2.1 6.2.1 工件的定位原理工件的定位原理zyx、称为沿称为沿x、y、z轴线方向的移动自由度。轴线方向的移动自由度。zyx、称为绕称为绕x、y、z轴回转方向的自由度。轴回转方向的自由度。2.2.六点定位原则六点定位原则 用一个支承点来限制工件的一个自由度，用合理设置的六用一个支承点来限制工件的一个自由度，用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完个支承点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是六点定位原则。全确定，这就是六点定位原则。图图6-3 工件的六个自由度工件
13、的六个自由度图图6-4 圆柱形工件定位圆柱形工件定位 定位支承点是定位元件抽定位支承点是定位元件抽象而来的。象而来的。定位支承点与工件定位基准定位支承点与工件定位基准面始终保持接触，才能起到面始终保持接触，才能起到限制自由度的作用。限制自由度的作用。分析定位支承点的定位作用分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。时，不考虑力的影响。六点定位原则的注意点：六点定位原则的注意点：3.3.工件定位中的几种情况工件定位中的几种情况 1 1）完全定位）完全定位 完全定位是指不重复地限制了工件六个自由度的定位。完全定位是指不重复地限制了工件六个自由度的定位。图图6-5 完全定位完全定位2 2）不完全定
14、位）不完全定位 根据工件的加工要求，有时并不需要限制工件的全部自由根据工件的加工要求，有时并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位方式称为不完全定位。度，这样的定位方式称为不完全定位。例如：如在一个光轴上铣键槽例如：如在一个光轴上铣键槽 因键槽在其四周上的位置无任何要求，故绕工件轴线转动因键槽在其四周上的位置无任何要求，故绕工件轴线转动的自由度不必限制，只需限制其余五个自由度即可。的自由度不必限制，只需限制其余五个自由度即可。3 3）欠定位）欠定位 根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位称为欠定位。的定位称为欠定位。欠定位无法
15、保证加工要求，因此，在确定工件在机床夹具欠定位无法保证加工要求，因此，在确定工件在机床夹具中的定位方案时，不允许有欠定位的现象发生。中的定位方案时，不允许有欠定位的现象发生。4 4）过定位）过定位 机床夹具上的两个或两个以上的定位元件重复限制同一个机床夹具上的两个或两个以上的定位元件重复限制同一个自由度的现象称为过定位。自由度的现象称为过定位。图图6-6 过定位过定位 某些零件如箱体或发动机连杆的加工中，经常采用零件某些零件如箱体或发动机连杆的加工中，经常采用零件上一主要平面及该平面上的两个孔组合定位，称为一面两孔上一主要平面及该平面上的两个孔组合定位，称为一面两孔定位，如图所示。定位，如图所
16、示。图图6-7 6-7 一面两孔定位一面两孔定位1 1、22孔；孔；3 3、44短圆柱销；短圆柱销；55削边定位销削边定位销1.1.直接找正法直接找正法 在直接找正法中，工件的定位是由操作者利用画针、百分表等量在直接找正法中，工件的定位是由操作者利用画针、百分表等量具直接校准工件的待加工表面，也可校准工件上某一个相关表面，从具直接校准工件的待加工表面，也可校准工件上某一个相关表面，从而使工件获得正确的位置。而使工件获得正确的位置。6.2.2 6.2.2 定位方式定位方式 图图6-8 直接找正法直接找正法2.2.划线找正法划线找正法 按加工要求预先在待加工的工件表面上画出加工表面的位置按加工要求
17、预先在待加工的工件表面上画出加工表面的位置线，然后在机床上按画出的线找正工件的方法，称为划线找正法。线，然后在机床上按画出的线找正工件的方法，称为划线找正法。图图6-9 划线找正法划线找正法 3.3.夹具定位法夹具定位法 当需要进行大批量生产时，若工件仍按上述两种定位方式当需要进行大批量生产时，若工件仍按上述两种定位方式进行安装，则生产率和加工精度都远远不能满足要求。为此，进行安装，则生产率和加工精度都远远不能满足要求。为此，必须根据工件某一加工工序的要求，设计专用的、保证定位精必须根据工件某一加工工序的要求，设计专用的、保证定位精度和提高生产率的机床夹具。夹具定位法是直接利用夹具上的度和提高
18、生产率的机床夹具。夹具定位法是直接利用夹具上的定位元件使工件获得正确位置的定位方法。由于夹具的定位元定位元件使工件获得正确位置的定位方法。由于夹具的定位元件与机床和刀具的相对位置均已预先调整好，故工件定位时不件与机床和刀具的相对位置均已预先调整好，故工件定位时不必再逐个调整。这种定位方式具有迅速、可靠，定位精度较高必再逐个调整。这种定位方式具有迅速、可靠，定位精度较高的特点，因而广泛用于成批生产和大量生产中。的特点，因而广泛用于成批生产和大量生产中。6.2.3 6.2.3 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 定位元件要有与工件相适定位元件要有与工件相适应的加工精度。应的加工精度。定位元件要有
19、足够的刚度，定位元件要有足够的刚度，不允许受力后发生变形。不允许受力后发生变形。定位元件要有耐磨性，以便定位元件要有耐磨性，以便在使用中保持定位精度。在使用中保持定位精度。1.1.工件以平面定位工件以平面定位 在机械加工中，利用工件上的一个或几个平面作为定位基准面来在机械加工中，利用工件上的一个或几个平面作为定位基准面来定位工件的方式，称为平面定位。定位工件的方式，称为平面定位。如箱体、机座、支架、板盘类零件等，多以平面为定位基准面。如箱体、机座、支架、板盘类零件等，多以平面为定位基准面。平面定位所用的定位元件称为基本支承，包括固定支承、可调支平面定位所用的定位元件称为基本支承，包括固定支承、
20、可调支承、自位支承和辅助支承。承、自位支承和辅助支承。1 1）固定支承）固定支承 固定支承是指高度尺寸固定，不能调整的支承，包括固定固定支承是指高度尺寸固定，不能调整的支承，包括固定支承钉和固定支承板两类。固定支承钉用于较小平面的支承，支承钉和固定支承板两类。固定支承钉用于较小平面的支承，而固定支承板用于较大平面的支承。而固定支承板用于较大平面的支承。图图6-10 用于平面定位的几种常用固定支承钉用于平面定位的几种常用固定支承钉 固定支承板有较大的接触面积，可使工件定位稳固。一般固定支承板有较大的接触面积，可使工件定位稳固。一般较大的精基准平面定位多用固定支承板作为定位元件。如图所较大的精基准
21、平面定位多用固定支承板作为定位元件。如图所示为两种常用的固定支承板。示为两种常用的固定支承板。图图6-11 两种常用的固定支承板两种常用的固定支承板2 2）可调支承）可调支承 可调支承的顶端位置可以在一定的范围内进行调整。用于可调支承的顶端位置可以在一定的范围内进行调整。用于未加工过的平面定位，以调节补偿各批毛坯尺寸误差，一般不未加工过的平面定位，以调节补偿各批毛坯尺寸误差，一般不是对每个加工工件进行调整，而是一批工件毛坯调整一次。是对每个加工工件进行调整，而是一批工件毛坯调整一次。图图6-12 6-12 几种常用的可调支承几种常用的可调支承 3 3）自位支承）自位支承 自位支承又称为浮动支承
22、，在定位过程中，自位支承本身自位支承又称为浮动支承，在定位过程中，自位支承本身所处的位置随工件定位基准面的变化而自动调整并与之相适应。所处的位置随工件定位基准面的变化而自动调整并与之相适应。图图6-13 几种常见的自位支承几种常见的自位支承4 4）辅助支承）辅助支承 辅助支承是在工件实现定位后才参与支承的定位元件，不辅助支承是在工件实现定位后才参与支承的定位元件，不起定位作用，只能提高工件加工时刚度或起辅助定位作用起定位作用，只能提高工件加工时刚度或起辅助定位作用。图图6-14 6-14 几种常用的辅助支承几种常用的辅助支承11支承；支承；22螺母；螺母；33弹簧；弹簧；44手轮手轮2.2.工
23、件以外圆表面定位工件以外圆表面定位 工件以外圆表面作为定位基准时，根据外圆柱面的完整程工件以外圆表面作为定位基准时，根据外圆柱面的完整程度、加工要求和安装方式，可以在度、加工要求和安装方式，可以在V V形块、定位套、半圆套等形块、定位套、半圆套等中定位。其中最常用的是在中定位。其中最常用的是在V V形块上定位。形块上定位。1 1）V V形块形块 V V形块是用得最广泛的外圆表面定位元件，有固定式形块是用得最广泛的外圆表面定位元件，有固定式V V形块形块和活动式和活动式V V形块之分。形块之分。图图6-15 6-15 常用固定式常用固定式V V形块形块图图6-16 V6-16 V形块的结构尺寸形
24、块的结构尺寸V形块定位的优点如下：形块定位的优点如下：（1 1）对中性好，即能使工件的定位基准轴线对中在）对中性好，即能使工件的定位基准轴线对中在V形块形块两斜面的对称平面上，在左右方向上不会发生偏移，且安装两斜面的对称平面上，在左右方向上不会发生偏移，且安装方便。方便。（2 2）应用范围较广。不论定位基准是否经过加工，不论）应用范围较广。不论定位基准是否经过加工，不论是完整的圆柱面还是局部圆弧面，都可采用是完整的圆柱面还是局部圆弧面，都可采用V形块定位。形块定位。V形块上两斜面间的夹角一般选用形块上两斜面间的夹角一般选用60、9090和和120120，其中以其中以9090应用最多。其典型结构
25、和尺寸均已标准化，设计应用最多。其典型结构和尺寸均已标准化，设计时可查国家标准手册。时可查国家标准手册。V形块的材料一般用形块的材料一般用2020钢，渗碳深度为钢，渗碳深度为0.80.81.2 1.2 mm，淬火硬度为，淬火硬度为606064 64 HRC。2 2）定位套）定位套 工件以外圆表面为定位基准在定位套内孔中定位，这种定工件以外圆表面为定位基准在定位套内孔中定位，这种定位方法一般适用于精基准定位。位方法一般适用于精基准定位。图图6-18 工件在定位套内定位工件在定位套内定位3 3）半圆套）半圆套 下半圆起定位作用，上半圆起夹紧作用下半圆起定位作用，上半圆起夹紧作用。图（。图（a）中的
26、可卸式半）中的可卸式半圆套圆套与图（与图（b）中的铰链式半圆套相比，后者装卸工件方便。短半圆）中的铰链式半圆套相比，后者装卸工件方便。短半圆套限制工件两个自由度，长半圆套限制工件四个套限制工件两个自由度，长半圆套限制工件四个自由度。自由度。图图6-19 半圆套结构简图半圆套结构简图3.3.工件以圆孔定位工件以圆孔定位 有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等以孔作为定位基准，有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等以孔作为定位基准，此时采用的定位元件有定位销、菱形销和圆锥销、定位心轴此时采用的定位元件有定位销、菱形销和圆锥销、定位心轴（圆柱心轴和圆锥心轴）等。圆孔定位还经常与平面定位联合（圆柱心轴和圆锥心轴）
27、等。圆孔定位还经常与平面定位联合使用。使用。1 1）定位销）定位销 短圆柱销限制工件两个自由度，长圆柱销限制工件四个自短圆柱销限制工件两个自由度，长圆柱销限制工件四个自由度。由度。图图6-20 6-20 几种常用的圆柱定位销几种常用的圆柱定位销 2 2）菱形销和圆锥销）菱形销和圆锥销 在加工套筒、空心轴等类工件时，也经常用到菱形销和圆锥在加工套筒、空心轴等类工件时，也经常用到菱形销和圆锥销，如图所示。销，如图所示。图图6-21 菱形销和圆锥销菱形销和圆锥销3 3）定位心轴）定位心轴 定位心轴主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、磨及定位心轴主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、磨及齿轮加工。常
28、见的有圆柱心轴和圆锥心轴等。齿轮加工。常见的有圆柱心轴和圆锥心轴等。图图6-22 几种常见的定位心轴几种常见的定位心轴 工件定位后，将工件固定并使其在加工过程中保持定位位工件定位后，将工件固定并使其在加工过程中保持定位位置不变的装置，称为夹紧装置。置不变的装置，称为夹紧装置。6.3.1 6.3.1 夹紧装置的组成和设计原则夹紧装置的组成和设计原则 1.1.夹紧装置的组成夹紧装置的组成 夹紧装置由动力源装置、传力机构和夹紧元件三部分组成。夹紧装置由动力源装置、传力机构和夹紧元件三部分组成。图图6-23 6-23 夹紧装置夹紧装置11工件；工件；22压板；压板；33滚子；滚子；44斜楔；斜楔；55
29、气缸气缸6.3 6.3 工件的夹紧工件的夹紧动力源装置动力源装置 动力源装置是产生夹紧动力源装置是产生夹紧作用力的装置。按夹紧作用力的装置。按夹紧力的来源，夹紧分为手力的来源，夹紧分为手动夹紧和机动夹紧两动夹紧和机动夹紧两 种。种。传力机构传力机构 动力源装置所产生的力或动力源装置所产生的力或人力要正确地作用到工件人力要正确地作用到工件上，因此，需有适当的传上，因此，需有适当的传力机构。传力机构是把原力机构。传力机构是把原动力传递给夹紧元件的。动力传递给夹紧元件的。传力机构的作用是：改变传力机构的作用是：改变作用力的方向，改变作用作用力的方向，改变作用力的大小，具有一定的自力的大小，具有一定的
30、自锁性能，以便在夹紧力消锁性能，以便在夹紧力消失后，仍能保证整个夹紧失后，仍能保证整个夹紧系统处于可靠的夹紧状系统处于可靠的夹紧状态。态。夹紧元件夹紧元件 夹紧元件是通过直接与夹紧元件是通过直接与工件接触来完成夹紧作工件接触来完成夹紧作用的最终执行元件。用的最终执行元件。工件不振动原则。工件不振动原则。工件不移动原则。工件不移动原则。工件不变形原则。工件不变形原则。安全可靠原则。安全可靠原则。经济实用原则。经济实用原则。12345 2.2.夹紧装置的设计原则夹紧装置的设计原则 1.1.夹紧力的方向夹紧力的方向 夹紧力的方向与工件定位的基本配置情况，以及工件所受夹紧力的方向与工件定位的基本配置情
31、况，以及工件所受外力的作用方向等有关。选择时必须遵守以下准则：外力的作用方向等有关。选择时必须遵守以下准则：（1 1）夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要）夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。定位基面。图图-624 -624 夹紧力应朝向主要定位面夹紧力应朝向主要定位面 （2 2）夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。当夹）夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。当夹紧力的方向与切削力和工件重力的方向均相同时，加工过程中紧力的方向与切削力和工件重力的方向均相同时，加工过程中所需的夹紧力可最小，从而能简化夹紧装置的结构和便于操作，所需的夹紧力可最小，从
32、而能简化夹紧装置的结构和便于操作，减小工人劳动强度。减小工人劳动强度。图图6-25 夹紧力与切削力方向夹紧力与切削力方向 （3 3）夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。由于工件在）夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。由于工件在不同方向上刚度是不等的。不同的受力表面也因其接触面积大不同方向上刚度是不等的。不同的受力表面也因其接触面积大小而变形各异。尤其在夹压薄壁零件时，更需注意使夹紧力的小而变形各异。尤其在夹压薄壁零件时，更需注意使夹紧力的方向指向工件刚性最好的方向。方向指向工件刚性最好的方向。图图6-26 薄壁套筒工件的夹紧薄壁套筒工件的夹紧2.2.夹紧力的作用点夹紧力的作用点 夹紧力的作用点
33、是指夹紧元件与工件接触的一小块面积。选择夹紧力的作用点是指夹紧元件与工件接触的一小块面积。选择作用点是指在夹紧方向已定的情况下确定夹紧力作用点的位置和数作用点是指在夹紧方向已定的情况下确定夹紧力作用点的位置和数目。夹紧力作用点的选择是达到最佳夹紧状态的首要因素。合理选目。夹紧力作用点的选择是达到最佳夹紧状态的首要因素。合理选择夹紧力作用点必须遵守以下准则：择夹紧力作用点必须遵守以下准则：（1 1）夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，应尽可能）夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，应尽可能使夹紧点与支承点对应，使夹紧力作用在支承上。使夹紧点与支承点对应，使夹紧力作用在支承上。图图6-2
34、7 夹紧力作用点的位置夹紧力作用点的位置 （2 2）夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的部位，这对）夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的部位，这对刚度较差的工件尤其重要。刚度较差的工件尤其重要。图图6-28 夹紧力作用点与工件变形夹紧力作用点与工件变形图图6-29 薄壁箱体夹紧力的作用点薄壁箱体夹紧力的作用点 对于薄壁工件，增加均布作用点的数目是减小工件夹紧变对于薄壁工件，增加均布作用点的数目是减小工件夹紧变形的有效方法。如图（形的有效方法。如图（a）所示，薄壁箱体夹紧时，夹紧力不应）所示，薄壁箱体夹紧时，夹紧力不应作用在薄壁箱体的顶面，而应作用在刚性好的凸边上，如图（作用在薄壁箱体的顶面，而应作
35、用在刚性好的凸边上，如图（b）所示。当薄壁箱体没有凸边时，如图（所示。当薄壁箱体没有凸边时，如图（c）所示，将单点夹紧改）所示，将单点夹紧改为三点夹紧，使着力点落在刚性较好的箱壁上，降低了着力点为三点夹紧，使着力点落在刚性较好的箱壁上，降低了着力点的压强，减小了工件的夹紧变形。的压强，减小了工件的夹紧变形。（3 3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以防止工件产生）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以防止工件产生振动和变形，提高定位的稳定性和可靠性。在加工过程中，切削振动和变形，提高定位的稳定性和可靠性。在加工过程中，切削力一般容易引起工件的转动和振动。力一般容易引起工件的转动和振动。图图6-
36、30 增添辅助支承和附加夹紧力增添辅助支承和附加夹紧力3.3.夹紧力的大小夹紧力的大小 夹紧力的大小，对于保证定位稳定、夹紧可靠，确定夹紧装夹紧力的大小，对于保证定位稳定、夹紧可靠，确定夹紧装置的结构尺寸，都有着密切的关系。夹紧力的大小要适当，若过置的结构尺寸，都有着密切的关系。夹紧力的大小要适当，若过小，则夹紧不牢靠，在加工过程中工件可能发生移位而破坏定位，小，则夹紧不牢靠，在加工过程中工件可能发生移位而破坏定位，其结果轻则影响加工质量，重则造成工件报废甚至发生安全事故。其结果轻则影响加工质量，重则造成工件报废甚至发生安全事故。此外，夹紧力过大会使工件变形，也会对加工质量不利。此外，夹紧力过
37、大会使工件变形，也会对加工质量不利。当采用估算法确定夹紧力的大小时，为简化计算，通常将机床夹当采用估算法确定夹紧力的大小时，为简化计算，通常将机床夹具和工件看成一个刚性系统。根据工件所受切削力、夹紧力（大型工具和工件看成一个刚性系统。根据工件所受切削力、夹紧力（大型工件应考虑重力、惯性力等）的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不件应考虑重力、惯性力等）的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数作为实际所需夹紧力，即作为实际所需夹紧力，即Fj实实=KFj理理 式中，式中，Fj实实为实际
38、所需夹紧力（为实际所需夹紧力（N）；）；K为安全系数，粗略计算时，为安全系数，粗略计算时，粗加工取粗加工取K2.532.53，精加工取，精加工取K K1.521.52；Fj j理理为在一定条件下，由静为在一定条件下，由静力平衡原理计算出的理论夹紧力（力平衡原理计算出的理论夹紧力（N）。）。6.3.3 6.3.3 典型夹紧机构典型夹紧机构 1.1.斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构 斜楔是夹紧机斜楔是夹紧机构中最基本的增力构中最基本的增力和锁紧元件。斜楔和锁紧元件。斜楔夹紧机构是利用楔夹紧机构是利用楔块上的斜面直接或块上的斜面直接或间接（如用杠杆）间接（如用杠杆）等将工件夹紧的机等将工件夹紧的机构。构。图
39、图6-31 6-31 几种常用的斜楔夹紧机构几种常用的斜楔夹紧机构11斜楔；斜楔；22夹具体；夹具体；33滑柱；滑柱；44压板压板图图6-32 几种常用的螺旋夹紧机构几种常用的螺旋夹紧机构2.2.螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构 螺旋夹紧机构由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成，采用螺旋夹紧机构由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成，采用螺旋直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧工件的机构。它不仅结螺旋直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧工件的机构。它不仅结构简单、容易制造，而且自锁性能好、夹紧可靠，夹紧力和夹紧构简单、容易制造，而且自锁性能好、夹紧可靠，夹紧力和夹紧行程都较大，是机床夹具中用得最多的一种夹紧机构。行
40、程都较大，是机床夹具中用得最多的一种夹紧机构。3.3.偏心夹紧机构偏心夹紧机构 偏心夹紧机构是由偏心元件直接夹紧或与其他夹紧元件组合偏心夹紧机构是由偏心元件直接夹紧或与其他夹紧元件组合而实现对工件夹紧的机构。它是利用转动中心与几何中心偏移的而实现对工件夹紧的机构。它是利用转动中心与几何中心偏移的圆盘或轴作为夹紧元件。它的工作原理也是基于斜楔的工作原理，圆盘或轴作为夹紧元件。它的工作原理也是基于斜楔的工作原理，近似于把一个斜楔弯成圆盘形。偏心元件一般有圆偏心和曲线偏近似于把一个斜楔弯成圆盘形。偏心元件一般有圆偏心和曲线偏心两种类型，圆偏心因结构简单、容易制造而得到广泛应用。心两种类型，圆偏心因结
41、构简单、容易制造而得到广泛应用。偏心夹紧机构结构简单、制造方便，与螺旋夹紧机构相比，偏心夹紧机构结构简单、制造方便，与螺旋夹紧机构相比，还具有夹紧迅速、操作方便等优点。其缺点是夹紧力和夹紧行程还具有夹紧迅速、操作方便等优点。其缺点是夹紧力和夹紧行程均不大，自锁能力差，结构不抗振，故一般适用于夹紧行程及切均不大，自锁能力差，结构不抗振，故一般适用于夹紧行程及切削负荷较小且平稳的场合。削负荷较小且平稳的场合。图图6-33 几种常用的偏心夹紧机构几种常用的偏心夹紧机构4.4.铰链夹紧机构铰链夹紧机构 铰链夹紧机构是一种增力夹紧机构，采用以铰链相连接的连铰链夹紧机构是一种增力夹紧机构，采用以铰链相连接
42、的连杆作为中间传力元件。根据铰链夹紧机构中所采用连杆数量，可杆作为中间传力元件。根据铰链夹紧机构中所采用连杆数量，可将铰链夹紧机构分为单臂铰链夹紧机构、双臂铰链夹紧机构及三将铰链夹紧机构分为单臂铰链夹紧机构、双臂铰链夹紧机构及三臂和多臂铰链夹紧机构等类型。臂和多臂铰链夹紧机构等类型。铰链夹紧机构具有结构简单，扩力大，摩擦损失小的优点，铰链夹紧机构具有结构简单，扩力大，摩擦损失小的优点，因此，得到了广泛的应用。但其自锁性很差，一般不单独使用，因此，得到了广泛的应用。但其自锁性很差，一般不单独使用，多余气动、液压等夹具联合使用，作为扩力机构，以弥补气缸或多余气动、液压等夹具联合使用，作为扩力机构，
43、以弥补气缸或气室力量的不足。气室力量的不足。图图6-34 几种常用的铰链夹紧机构几种常用的铰链夹紧机构5.5.联动夹紧机构联动夹紧机构 在工件的装夹过程中，有时需要夹具同时有几个点对工件进在工件的装夹过程中，有时需要夹具同时有几个点对工件进行夹紧，有时则需要同时夹紧几个工件，而有些机床夹具除了夹行夹紧，有时则需要同时夹紧几个工件，而有些机床夹具除了夹紧动作外，还需要松开或固紧辅助支承等，这时为了提高生产率，紧动作外，还需要松开或固紧辅助支承等，这时为了提高生产率，减少工件装夹时间，可以采用各种联动机构。减少工件装夹时间，可以采用各种联动机构。图图6-35 常用的联动夹紧机构常用的联动夹紧机构6
44、.3.4 6.3.4 机床夹具的动力源装置机床夹具的动力源装置 机床夹具的动力源有手动、气动、液压、电动、电磁、弹力、机床夹具的动力源有手动、气动、液压、电动、电磁、弹力、离心力、真空吸力等。离心力、真空吸力等。设计夹紧机构时，应同时考虑所采用的动力源。选择动力源设计夹紧机构时，应同时考虑所采用的动力源。选择动力源时通常应遵循以下两条原则：时通常应遵循以下两条原则：（1 1）经济合理。采用某一种动力源时，首先应考虑使用的经）经济合理。采用某一种动力源时，首先应考虑使用的经济效益，不仅应使动力源设施的投资减少，而且应使机床夹具结济效益，不仅应使动力源设施的投资减少，而且应使机床夹具结构简化，降低
45、机床夹具的成本。构简化，降低机床夹具的成本。（2 2）与夹紧机构相适应。动力源的确定很大程度上决定了其）与夹紧机构相适应。动力源的确定很大程度上决定了其所采用的夹紧机构，因此，动力源必须与夹紧机构的结构特性、所采用的夹紧机构，因此，动力源必须与夹紧机构的结构特性、技术特性以及经济价值相适应。技术特性以及经济价值相适应。1.1.手动动力源手动动力源 选用手动动力源的夹紧装置一定要具有可靠的自锁性能以及较小选用手动动力源的夹紧装置一定要具有可靠的自锁性能以及较小的原始作用力，故手动动力源多用于螺栓、螺母施力机构和偏心施力的原始作用力，故手动动力源多用于螺栓、螺母施力机构和偏心施力机构的夹紧装置。机
46、构的夹紧装置。图图6-36 6-36 气动动力源夹紧装置气动动力源夹紧装置11空气过滤器；空气过滤器；22减压阀；减压阀；33油雾器；油雾器；44单向单向阀；阀；55换向阀；换向阀；66气缸；气缸；77压力继电器压力继电器2.2.气动动力源气动动力源 气动动力源夹紧装气动动力源夹紧装置的介质是压缩空气。置的介质是压缩空气。一般压缩空气由压缩空一般压缩空气由压缩空气站供应。经过管路损气站供应。经过管路损失后，通到夹紧装置中失后，通到夹紧装置中的压缩空气为的压缩空气为4 46 6个大个大气压。在设计计算时，气压。在设计计算时，通常以通常以4 4个大气压来计算个大气压来计算较为安全。较为安全。图图6
47、-37 6-37 气液组合动力源夹紧装置的工作原理气液组合动力源夹紧装置的工作原理11工作缸活塞；工作缸活塞；22增压缸；增压缸；33活塞杆；活塞杆；44气缸活塞；气缸活塞；55气缸；气缸；66工作缸工作缸3.3.液压动力源液压动力源 液压动力源夹紧装置是利用液压油作为工作介质来传力的一种装液压动力源夹紧装置是利用液压油作为工作介质来传力的一种装置。其工作原理及结构与气动动力源夹紧装置相似。它们的共同优点置。其工作原理及结构与气动动力源夹紧装置相似。它们的共同优点是操作简单、动作迅速、辅助时间短。是操作简单、动作迅速、辅助时间短。4.4.气液组合动力源气液组合动力源 气液组合动力源气液组合动力
48、源夹紧装置的介质仍为夹紧装置的介质仍为压缩空气。但它综合压缩空气。但它综合了气动动力源夹紧装了气动动力源夹紧装置与液压动力源夹紧置与液压动力源夹紧装置的优点，又克服装置的优点，又克服了它们的部分缺点，了它们的部分缺点，所以得到了发展和使所以得到了发展和使用。它的工作原理如用。它的工作原理如图所示。图所示。5.5.电动和电磁动力源电动和电磁动力源 电动扳手和电磁吸盘都属于电动动力源，在流水作电动扳手和电磁吸盘都属于电动动力源，在流水作业线上常采用电动扳手代替手动扳手，不仅提高了生产业线上常采用电动扳手代替手动扳手，不仅提高了生产效率，而且克服了手动时施力的波动，减轻了工人的劳效率，而且克服了手动
49、时施力的波动，减轻了工人的劳动强度，是获得稳定夹紧力的方法之一。电磁动力源主动强度，是获得稳定夹紧力的方法之一。电磁动力源主要用于要求夹紧力稳定的精加工机床夹具。要用于要求夹紧力稳定的精加工机床夹具。6.4.1 6.4.1 车床夹具车床夹具 车床夹具主要用于加工工件的内外圆柱面、圆锥面、回转车床夹具主要用于加工工件的内外圆柱面、圆锥面、回转成形面、螺纹及端平面等。成形面、螺纹及端平面等。根据工件的加工特点及车床夹具在车床上的安装位置，可根据工件的加工特点及车床夹具在车床上的安装位置，可将车床夹具分为两大类：将车床夹具分为两大类：一类是安装在车床主轴上的车床夹具，加工时，工件安装一类是安装在车床
50、主轴上的车床夹具，加工时，工件安装在车床夹具上同车床主轴一起做回转主运动；在车床夹具上同车床主轴一起做回转主运动；另一类是安装在车床的拖板上或床身上的车床夹具，工件另一类是安装在车床的拖板上或床身上的车床夹具，工件也安装在车床的拖板上，刀具安装在车床的主轴上。也安装在车床的拖板上，刀具安装在车床的主轴上。6.4 6.4 各类机床夹具各类机床夹具 1.1.车床夹具的分类车床夹具的分类1 1）心轴类车床夹具）心轴类车床夹具 心轴类车床夹具常用于加工以孔作为定位基准的工件。心轴心轴类车床夹具常用于加工以孔作为定位基准的工件。心轴类车床夹具按照与机床主轴的连接方式可分为顶尖式心轴车床夹类车床夹具按照与
