機床夾具原理與設計

機床夾具原理與設計機床夾具：工件在機床上進行加工時，為保證加工精度和提高生產(chǎn)率，必須使工件在機床上相對刀具占有正確的位置，完成這一功能的輔助裝置。概述工件的裝夾方法用找正法裝夾用夾具裝夾直接找正劃線找正一、工件的裝夾方法通用夾具三爪卡盤四爪卡盤萬向平口鉗回轉工作臺分度頭

定位：確定工件在機床上或夾具中占有準確加工位置的過程。

夾緊：對工件施加一定的外力，使工件在加工過程中保持定位后的正確位置不變動。裝夾：定位過程和夾緊過程的綜合。

定位的任務使工件相對于機床占有某一正確的位置。夾緊的任務是保持工件的定位位置不變。小結：定位在前，夾緊在后定位是首要的一、工件的裝夾方法1、直接找正裝夾特點：效率低，但找正精度可以很高，適用于單件小批生產(chǎn)或定位精度要求特別高的場合。

定義：工件定位基準面與機床上的裝夾面緊密貼合而定位，進而夾緊的裝夾方式。

2、劃線找正裝夾特點：通用性好，但效率低，精度不高；適用于單件小批生產(chǎn)或毛坯精度較低、大型工件粗加工。定義：先按加工要求進行加工面位置的劃線工序，然后再按劃出的線痕跡進行找正實現(xiàn)裝夾。定義：工件裝在夾具上，不再進行找正，便能直接得到準確加工位置的裝夾方式。3、用夾具裝夾特點：效率高，定位精度好而可靠，還可以減輕工人的勞動強度和降低對工人技術水平的要求，適用于批量生產(chǎn)。二、機床夾具的工作原理及其作用

1.夾具的工作原理(圖4-1、4-2）

1）工件在夾具中占有正確的加工位置。（工件——夾具）2）夾具對于機床應先保證有準確的相對位置，而夾具結構又保證定位元件的定位工作面對夾具與機床相連接的表面之間的相對準確位置，這就保證了夾具定位工作面相對機床切削運動形成表面的準確幾何位置，也就達到了工件加工面對定位基準的相互位置精度要求。（夾具——機床）3）使刀具相對有關的定位元件的定位工作面調(diào)整到準確位置，這就保證了刀具在工件上加工出的表面對工件定位基準的位置尺寸。（刀具——定位元件）2.夾具的作用1.保證穩(wěn)定可靠地達到各項加工精度要求；2.縮短加工工時，提高勞動生產(chǎn)率；3.降低生產(chǎn)成本；4.減輕工人勞動強度；5.可由較低技術等級的工人進行加工；6.擴大機床的工藝范圍。三、夾具的分類與組成按夾具的應用分:①通用夾具②專用機床夾具③組合夾具④成組夾具⑤隨行夾具按機床類型分:車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具按動力源分：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等1.夾具的分類1.夾具的組成（1）定位元件（2）夾緊裝置（3）對刀元件（對刀塊）（4）導引元件（鉆套）（5）夾具體此外有連接元件、分度機構、操作元件等。

第二節(jié)工件在夾具中的定位

一、六點定位原理

未定位工件在空間有六個自由度，定位就是限制其自由度。要完全確定工件在機床或夾具上的位置，需用分布適當?shù)牧鶄€支承點來限制工件的六個自由度，稱為工件的六點定位原理。工件定位目的：使同批工件在機床或夾具上有正確位置。誤解工件被夾緊，就定位了工件定位后，反方向可移動工件在空間的自由度與工件六點定位定位中應注意的問題1、定位就是限制自由度，也就是確定位置；2、定位支承點應與工件定位基準面保持緊貼接觸；3、一個定位支承點只限制一個自由度，（注意：不是說一個定位元件）

4、分析定位時不考慮力的影響，注意區(qū)別于夾緊（后頁具體分析）5、定位支承點由定位元件抽象出來。定位元件可轉化為幾個定位支承點，應結合其結構分析。

工件限制幾個、限制哪幾個自由度完全取決于加工技術要求。限制自由度與加工技術要求的關系

完全定位與不完全定位定位與夾緊的區(qū)別定位是工件在夾具中獲得正確的位置夾緊是保證確定好的正確位置不因外力的作用而發(fā)生改變

完全定位——工件的六個自由度全部被限制的定位方式。不完全定位——按照技術要求，工件的六個自由度沒有（也不必）被全部限制的定位方式。注意完全定位與不完全定位欠定位過定位在夾具設計和定位分析中，經(jīng)常會遇到以下問題：（1）完全定位與不完全定位工件的六個自由度均被限制，稱為完全定位（圖1-6a）。工件的六個自由度中有一個或幾個未被限制，稱為不完全定位（圖1-6b、c）。

不完全定位主要有兩種情況：①工件本身相對于某個點、線是完全對稱的，則工件繞此點、線旋轉的自由度無法被限制。②工件加工要求不需要限制某一個或幾個自由度。

考慮定位方案時，先分析必須消除哪些自由度，再以相應定位點去限制。1-6正確處理過定位欠定位與過定位欠定位是應該消除的自由度沒有消除，不允許；過定位是某些自由度被重復限制，

一般不允許，是有條件的；注意提高工件定位表面與定位元件之間的位置精度；改變定位元件（或定位裝置）的結構；應該限制一個自由度：1）、在球面上銑平面2）、在車床上車外圓OXYZ應該限制四個自由度：不完全定位不完全定位六點定位原理應用舉例

欠定位:工件應限制的自由度未被限制的定位，為欠定位，在實際生產(chǎn)中是絕對不允許的。

過定位:工件一個自由度被兩個或以上支承點重復限制的定位稱為過定位或重復定位。一般來說也是不合理的。(2)欠定位與過定位

工件加工時必須限制的自由度未被完全限制，稱為欠定位。原則性錯誤！XZYa）b）BB欠定位示例

過定位造成的后果：（1）使工件或夾具元件變形，引起加工誤差；（2）使部分工件不能安裝，產(chǎn)生定位干涉（如一面兩銷）過定位一般是不允許的，但在精加工時也可看到。過定位示例消除過定位及其干涉的途徑：

1.改變定位元件結構，消除對自由度的重復限制，如長銷改成短銷；2.提高工件定位基面之間的位置精度，提高夾具定位元件之間的位置精度，減少或消除過定位引起的干涉，精加工時可增加剛度和定位穩(wěn)定性。

工件裝夾工件在夾具上裝夾（滾齒夾具）

過定位分析（桌子與三角架）過定位分析過定位討論如圖，齒輪坯以內(nèi)孔和一小端面定位車削外圓和大端面，加工后檢測發(fā)現(xiàn)大端面與內(nèi)孔垂直度超差，試分析原因，提出改進意見。XYZ過定位處理分析定位表面不同，應選擇不同的定位元件。對定位元件的基本要求：足夠的精度；較好的耐磨性；足夠的強度和剛度；較好的工藝性；便于清除切屑。二、常見的定位方式和定位元件基本支承

輔助支承

固定支承可調(diào)支承自位支承支承釘支承板

平面定位——在機械加工中，利用工件上的一個或幾個平面作為定位基面來安裝工件的定位方式。常用的支承元件已標準化：1、工件以平面定位定義：定位支承點的位置固定不變的定位元件，稱為固定支承。固定支承釘——面積較小的基準平面選用支承釘。（1）固定支承（支承釘、支承板）（1)固定支承（支承釘、支承板）固定支承板——面積較大、平面度精度較高（已加工表面）的基準平面定位選用支承板。4-1定義：定位支承點的位置可以調(diào)節(jié)的定位元件。應用場合：應用：多用于毛面定位，每批調(diào)整一次，以補償各批毛坯誤差。（2）可調(diào)支承圖4-10可調(diào)支承定義：支承本身可隨工件定位基準面的變化而自動適應，一般只限制一個自由度，即一點定位。應用：多用于剛度不足的毛坯面或不連續(xù)的平面定位。自位支承（3）自位支承定義：在工件定位后才參與支承的元件，不限制自由度。

應用：主要用于提高工件的剛度和定位穩(wěn)定性。（4）輔助支承圖4-12輔助支承（1）定位銷——主要用于直徑小于50mm的中小孔定位。

分固定式和可換式，圓柱銷和菱形銷。2.工件以圓孔定位常用于工件孔端的定位，可限制三個自由度。

（2）圓錐銷主要用于車或磨同軸度要求高的盤套類零件的定位。圓孔定位分析（3）定位心軸3.工件以外圓柱面定位常用的定位元件V形塊定位套半圓定位座（1）V形塊定位

用得最廣泛的外圓表面定位元件；定位時工件具有自動對中作用。結構尺寸已標準化，斜面夾角有60°、90°、120°。（2）定位套筒

裝在夾具體上，用以支承外圓表面，起定位作用。元件結構簡單，但定心精度不高。常采用套筒內(nèi)孔與端面一起定位，以減少偏斜。常用于大型軸類工件的定位。（3）半圓孔定位座三爪卡盤、雙V形鐵定心夾緊、彈簧夾頭外圓定位分析（4）外圓定心夾緊機構定義：把各種定位元件作不同組合來定位工件相應的幾個定位面，以達到工件在夾具中的定位要求，這種定位分析就是組合定位分析。4.組合定位分析（1）組合定位分析要點組合定位元件能限制工件的自由度總數(shù)等于各個定位元件單獨定位各自相應定位面時所能限制自由度的數(shù)目之和。組合定位中，定位元件在單獨定位某定位面時原起限制工件移動自由度的作用可能會轉化成起限制工件轉動自由度的作用。單個表面的定位是組合定位分析的基本單元。例4-1分析圖中所示定位方案各定位元件所限制的自由度。x......（2）組合定位時重復定位現(xiàn)象的消除方法采用可移動定位元件（圖4-23）消除移動方向的自由度。采用自位支承結構，消除定位元件限制繞某個（或兩個）坐標軸轉動方向自由度的作用。變定位元件的結構形式。例4-2分析車床上用前后頂尖定位軸類工件的定位方案。分析下列定位方案中各定位元件限制了那些自由度？1）車光軸外圓的三種安裝方式。a)b)c)

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