机床夹具设计原理和方法

机床夹具设计原理

为保证工件的加工要求，必须使工件在机床上处于准确的位置，夹具就是用来实现这一要求的。用夹具定位涉及到三层关系：（1）工件在夹具上的定位；（2）夹具相对于机床的定位；（3）工件相对于机床的定位——间接通过夹具来保证的。本章主要讨论工件在夹具上的定位原理。

工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力，使工件保持在准确的位置上。这种产生夹紧力的装置就是夹紧装置。也是本章所讨论的主题。内容提要本章提纲第一节概述第二节工件的定位第三节工件的夹紧第四节夹具的选用和设计一、概述

为了加工出符合规定技术要求的表面，必须在加工前将工件装夹在机床上1.工件的装夹（1）装夹的目的实现工件的定位与夹紧第一节概述定位：使工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。

夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。

（2）装夹的方法1）直接找正装夹

效率低，找正精度较高；适用单件小批量中形状简单的工件。

一、概述3）夹具装夹2）划线找正装夹通用性好，但效率低，精度不高；适用于单件小批量中形状复杂的铸件。

操作简单，效率高，容易保证加工精度，适用于各种生产类型。

一、概述2.机床夹具的用途

机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床或刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。一、概述3.机床夹具的分类按夹具的应用范围和特点分通用夹具专用夹具可调夹具和成组夹具组合夹具一、概述4.机床夹具的组成机床夹具的组成定位元件夹紧装置对刀、引导元件其它装置或元件夹具体连接元件一、概述第二节工件的定位1、

六点定位原理

任何一个物体在空间直角坐标系中都有6个自由度要确定其空间位置，就需限制其6个自由度将6个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件的6个自由度，这就是六点定位原理。

图5－3工件在空间的自由度与工件六点定位六点定位原理几点注意：1、“点”的含义对自由度的限制，与实际的接触点有区别与理论力学、机构学自由度概念区别

—位置不定度

—夹紧与定位概念要分开

—工件、夹具是弹性体举例：在球面上加工一个平面举例2：在球面上加工一个通孔

六个自由度全部限制完全定位2、工件在夹具中的定位情况2、不完全定位2、工件在夹具中的定位欠定位——应该消除的自由度没有消除，不允许。欠定位2、工件在夹具中的定位过定位及消除过定位的方式2、工件在夹具中的定位二、常见的的定位方式及定位元件

单个典型表面的定位元件，单个典型表面是指平面、内外圆柱面、内外圆锥面等。单个典型表面是组成各种不同复杂工件的基本单元，分析单个典型表面的定位及定位元件设计是进行夹具定位分析和夹具定位方案设计的基础1、工件以平面定位：常用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。

二、常见的的定位方式及定位元件（1）支承钉：A型是平头支承钉B型是球头支承钉C型是齿纹顶面的支承钉支承钉的定位情况二、常见的的定位方式及定位元件（2）支承板A型:常用于侧面或顶面的定

支承板的工作平面上开有斜槽，B型支承板应用较多，用于底面的定位更合适支承板定位情况平面定位的几种情况图4－8连杆的定位1－定位销2－支承板3－圆柱销4－工件二、常见的的定位方式及定位元件2、可调支承——未加工过的平面定位二、常见的的定位方式及定位元件3、自位支承（浮动支承）（一）工件以平面定位二、常见的的定位方式及定位元件4、辅助支承图夹紧点靠近加工表面辅助支承（二）工件以外圆定位二、常见的的定位方式及定位元件1、V形块优点（1）对中性好；（2）应用范围广V型块定位情况V型块的特点V形块对外圆柱面定位，形式上是支承定位（V形块两斜面于外圆柱面接触），但其实质是定心定位。

V形块能起对中作用，即工件轴心必处于V形块两斜面的对称中心平面之上。可以用于非完整外圆的定位。活动V形块常常起着定位和夹紧的双重作用（既是定位元件，又是夹紧元件）。（二）工件以外圆定位二、常见的的定位方式及定位元件2、定位套（二）工件以外圆定位二、常见的的定位方式及定位元件3、半圆套（二）工件以外圆定位二、常见的的定位方式及定位元件4、圆锥套（三）工件以圆孔定位—定位基准为孔的轴线二、常见的的定位方式及定位元件1、定位销圆柱销的定位（三）工件以圆孔定位二、常见的的定位方式及定位元件2、圆锥销定位情况（三）工件以圆孔定位二、常见的的定位方式及定位元件3、定位心轴（1）圆柱心轴圆柱心轴的定位：（三）工件以圆孔定位二、常见的的定位方式及定位元件3、定位心轴（2）圆锥心轴圆锥孔定位情况（四）工件以组合表面定位二、常见的的定位方式及定位元件常见的组合方式：平面与平面、平面与孔、平面与外圆柱面、平面与其他表面组合、锥面与锥面结合三、定位误差及其分析计算由于工序没有讲，所以本内容在第七章讲述第三节工件的夹紧一、夹紧装置2.夹紧装置的基本要求（1）夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置；（2）夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不振动，又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形（3）夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力；（4）结构应尽量简单，制造、维修要方便。1）夹紧力的作用方向应不破坏工件定位的准确性1.夹紧力方向二、夹紧力的确定2）夹紧力方向应使工件变形尽可能小二、夹紧力的确定3）夹紧力方向应使所需夹紧力尽可能小二、夹紧力的确定看动画1）夹紧力作用点位置应靠近支承元件的几何中心或几个支承元件所形成的支承面内（动画）2、夹紧力作用点2）夹紧力作用点应落在工件刚度较好的部位上3）夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面3.夹紧力的计算

一般采用机动（气动、液动）夹紧装置时，需对夹紧力进行计算，而采用手动夹紧机构时，常根据经验或类比法确定所需的夹紧力。三、典型夹紧装置

（1）楔块夹紧装置

在生产中，很少单独使用楔块对工件直接夹紧，而是与杆杠、压板、螺旋等组合使用，或是与气压、液压传动装置联用。如下图所示，楔块夹紧主要用于增大夹紧力或改变夹紧力方向。1、斜楔夹紧装置工作原理：

斜楔夹紧机构是利用斜楔的轴向移动直接对工件进行夹紧或推动中间元件将力传递给夹紧元件再对工件进行夹紧。

1、斜楔夹紧装置斜楔夹紧机构夹紧力的计算

（2）斜楔夹紧的自锁条件当工件夹紧并撤除源动力P后，夹紧机构依靠摩擦力的作用，仍能保持对工件的夹紧状态的现象成为自锁。自锁条件：1、斜楔夹紧装置（3）斜楔夹紧的扩力比（扩力系数）公式5-24所示（4）斜楔夹紧机构行程比一般把斜楔的移动行程L与工件需要的夹紧行程S的比值，成为行程比，（5）应用：斜楔夹紧机构结构简单，工作可靠，但由于它的机械效率较低，很少直接用于手动夹紧，而常用在工件尺寸较小的机动夹紧机构中。1、斜楔夹紧装置（2）螺旋夹紧装置