4 工件定位与夹紧方案的确定

《机械制造技术基础》主教材第4章工件定位与夹紧方案的确定

——按照工艺规程规定的工序要求，使同一批工件在机加工前，能迅速进行安装并使工件相对于机床、刀具具有正确位置且在整个加工过程中保持上述位置关系的一种工艺装置。什么是机床夹具？3三爪卡盘四爪卡盘万向平口钳回转工作台分度头常见的机床夹具4组合夹具实例5气动虎钳液压夹具67知识目标掌握定位的原理。掌握常用的定位方式及相应的定位元件。掌握定位误差的分析与计算方法。掌握典型夹紧装置。掌握专用机床夹具设计的基本方法与步骤。能力目标能根据零件的结构和加工要求，合理确定零件的定位与夹紧方案。能设计简单的专用机床夹具。8工作任务9图4-1轴套零件图工作任务案例如图4-1所示轴套零件，其内外圆表面和端面均已加工完毕，现需要在其外圆柱面上钻一Φ6孔。此工件的生产批量为500件，材料为Q235。请确定该钻孔工序的定位、夹紧方案，并将夹具装配图画出。10

本节要点机床夹具的功能机床夹具在机械加工中的作用夹具的分类机床夹具的组成4.1机床夹具基础知识111.机床夹具的功能机床夹具的主要功能:定位——工件在夹具中相对于刀具和机床占有正确的加工位置。夹紧——把工件压紧夹牢，并保持这个确定的位置在加工过程中稳定不变。正确安装——定位后夹紧。

机床夹具的特殊功能:对刀——夹具对刀具有正确的位置。导向——引导刀具进行加工。§4.1.1机床夹具的功能与作用12（1）保证加工精度夹具的最大功用是保证加工表面的位置精度。如：在摇臂钻加工孔系①夹具：可达0.10～0.20mm

②划线找正：0.4～1.0mm（2）缩短辅助时间,提高劳动生产率（3）改善工人的劳动条件,降低生产成本（4）扩大机床使用范围和改变机床用途如：铣床加分度头，就可以加工有等分要求的工件。利用镗模，可以用车床或摇臂钻床镗削箱体的孔系。2.机床夹具在机械加工中的作用13（1）通用夹具三爪、四爪卡盘、平口钳等，一般由专业厂生产，常作为机床附件提供给用户。（2）专用夹具为某一工件特定工序专门设计的夹具，多用于批量生产中。（3）通用可调整夹具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工。（4）组合夹具由一套预先制造好的标准元件组合而成。根据工件的工艺要求，将不同的组合夹具元件像搭积木一样，组装成各种专用夹具。使用后，元件可拆开、洗净后存放，待需要时重新组装。组合夹具特别适用于新产品试制和单件小批生产。（5）随行夹具在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。按夹具应用范围划分§4.1.2机床夹具的分类14成组夹具15组合夹具16组合夹具17随行夹具在自动线上工作的情况18按使用机床划分：钻床夹具（图例）铣床夹具（图例）车床夹具（图例）磨床夹具（图例）数控机床夹具按夹具动力源划分：

手动夹具气动夹具液压夹具（图例）电磁夹具真空夹具19

常见机床夹具（1）钻床夹具20

21（2）铣床夹具22（3）车床夹具23一、机床夹具的基本组成部分1.定位元件——用于确定工件正确位置的元件。2.

夹紧装置——用于将工件压紧的机构（装置）。3.夹具体——连接、支承所有装置（或元件）并保持总装精度要求的基础。§4.1.3机床夹具的组成241.连接元件——确定夹具相对于机床位置的元件

如：莫氏锥柄、法兰盘、定位（向）键等。

作用：确定夹具对主轴或机床工作台有正确的相互位置。2.

对刀元件——用于确定刀具在加工前的正确位置的元件3.导向元件——用于确定刀具位置并引导刀具进行加工

的元件（确定夹具相对于刀具位置的元件）。4.

其它元件或装置——针对某些特殊需要的装置或元件。如：分度装置、上下料装置、工件顶出装置等。二、机床夹具的其它特殊元件或装置251.连接元件26272.对刀装置高度对刀块直角对刀块成形刀具对刀块283.导向元件钻套材料:T10淬火或20钢渗碳淬火过渡配合间隙配合2930H=(1~2.5)dh=(0.3~1.2)d3132图2-42铣轴端槽夹具1—V型块2—支撑套3—手柄4—定向键5—夹具体6—对刀块1）定位元件及装置123646）其他元件及装置（防护、防错、分度…）5）夹具体4）连接元件3）对刀及导向元件2）夹紧元件及装置夹具的组成举例33请指出下图轴套钻孔夹具的定位元件、夹紧元件、导向元件、夹具体。图4-2轴套钻夹具1—快换钻套；2—衬套；3—钻模板；4—开口垫圈；5—螺母；6—定位销；7—夹具体思考34

本节要点基准及工件装夹定位原理工件常用定位方法定位常用的四种形式4.2工件的定位方式35基准就是零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面。基准根据其功用不同分为设计基准与工艺基准。

§4.2.1基准的概念36(1)设计基准设计人员在零件图上标注尺寸或相互位置关系时所依据的那些点、线、面称为设计基准。

例如右图中，端面Ｆ是端面Ｅ、Ｄ的设计基准；中心线O—O是圆柱面Ｂ、Ｃ的设计基准图5-7定位支座37(2)工艺基准零件在加工工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。工艺基准按用途不同又可分:工序基准定位基准测量基准装配基准38①工序基准在工序图上，用以确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准称为工序基准。其所标注的加工面尺寸称为工序尺寸。

图工序基准举例（支座零件车削工序）39②定位基准定位基准是指加工时使工件在机床上或夹具中占据一正确位置所依据的基准。40作为定位基准的点、线、面，可能是工件上的某些面，也可能是看不见摸不着的中心线、对称线、对称面、球心等。工件定位时，往往需要通过某些表面来体现，这些面称为定位基准面。例如：用三爪自定心卡盘夹持工件外圆，体现以轴线为定位基准，外圆面为定位基准面严格地说，定位基准与定位基准面并不相同，但可以替代，这中间存在一个误差问题。定位精度要求高时，替代后需计入这个误差。41定位基准常用的是“面”，所以也称为定位面，常以符号“

”表示，其尖端指向定位面。如图4．4为加工齿轮时的定位基准表示法。图4.4定位基准表示法42③

测量基准

零件测量时所采用的基准，称为测量基准。43④

装配基准在装配时，用来确定零件或部件在机器中的位置时所依据的点、线、面称为装配基准。例如：齿轮装在轴上，内孔是它的装配基准轴装在箱体孔上，则轴颈是装配基准主轴箱体装在床身上，则箱体的底面是装配基准

441.装夹装夹又称安装，包括定位和夹紧两项内容。定位

——

使工件在机床或夹具上占有正确位置。夹紧

——为防止工件在切削力、重力、惯性力等的作用下发生位移或振动，对工件施加一定的外力，使其已确定的位置在加工过程中保持不变。定位与夹紧的区别定位不准确，会影响零件加工的尺寸精度与位置精度。夹紧不合理，会产生受力变形，影响零件的形状精度。如:在车床上镗削薄壁套筒的内孔时，应该用均布力夹紧（例如弹簧卡头），而不能用集中力（例如三爪卡盘）夹紧。

§4.2.2工件的定位方法45直接找正定位法划线找正定位法夹具定位法①直接找正定位法——

利用百分表、划针等在机床上直接找正工件，使其获得正确位置。特点:精度高，效率低，对工人技术水平要求高，一般用于单件小批量生产。2.工件的定位方法a)磨孔时工件的找正b)刨削时工件的找正46②划线找正定位法——先在毛坯上按照零件图画出中心线、对称线、待加工表面线，然后装上机床，按照划好的线找正工件。特点:精度不高，效率低，多用于形状复杂的铸件划线找正装夹法示例47③夹具定位法——利用夹具的定位元件使得工件获得正确位置。优点:精度和效率均高，在成批及大量生产中广泛采用缺点:需要设计和制造专用的夹具夹具定位法示例48图2-13六点定位原理XZY1.六点定位原理

要确定其空间位置，就需要限制其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。

任何一个物体在空间直角坐标系中都有6个自由度——用

表示§4.2.3工件的定位原理492.六点定位原理的两点说明

(1)六点支承点必须适当分布

如果三个支承点在一直线上，就没有限制三个自由度50(2)如何理解工件某个自由度被限制工件在某个方向的自由度被限制了，就是在该方向上有了确定的位置，即每次安装时（先定位－确保工件的定位面与夹具定位面紧密接触，后再夹紧），工件在这个自由度方向的坐标值是唯一的。但，这并不表示在受到脱离支承点的外力的作用下也不运动外力作用方向，应使工件定位面与夹具定位面紧密接触513.由工件加工要求确定工件应限制的自由度数现场加工问题：铣槽时，需要限制哪些自由度？52答案

应该限制:Y、Z方向的移动自由度X、Y、Z的转动自由度53铣图所示的槽时，应限制哪些自由度数？考考你

应该限制:X、Y、Z方向的移动自由度X、Y、Z的转动自由度54小结：工件定位时，影响加工精度要求的自由度必须限制。不影响加工精度要求的自由度可以限制也可以不限制，视加工时的具体情况而定。因此，工件定位中应解决的首要问题——按照工件加工要求确定工件必须限制的自由度数。55工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制，但能保证加工要求，称为不完全定位。1.完全定位与不完全定位§4.2.4工件的定位形式56完全定位举例

大端面限制:X方向的移动自由度Y、Z的转动自由度

短销限制:Y、Z方向的移动自由度

防转销限制:X方向转动自由度57不完全定位举例

应该限制:Y、Z方向的移动自由度Y、Z的转动自由度当卡盘夹住的轴段较短时，会否影响加工质量？怎么办？58欠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。欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。图欠定位示例1XZYa）b）BBB2.欠定位与过定位

59欠定位示例2

欠定位:如果没有防转销属欠定位60过定位

过定位——工件某一个自由度（或某几个自由度）被两个（或两个以上）约束点约束，称为过定位。

过定位是否允许，要视具体情况而定：1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、位置精度均较高，则过定位是允许的。有时还是必要的，因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不允许的，因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生定位干涉等情况。61

过定位常见例子

重复限制:Y、Z

方向转动自由度夹持较长卡盘相当于套筒限制:Y、Z方向的移动自由度Y、Z的转动自由度

顶尖限制:Y、Z方向转动自由度一夹一顶夹持部分较长62图示工件要在端面加工螺孔时，如何进行定位？

过定位问题分析63

大端面限制:Z方向的移动自由度X、Y的转动自由度短长圆柱销限制:X、Y方向的移动自由度X、Y方向的转动自由度

防转菱形销限制:Z方向转动自由度使用长圆柱销时，X、Y方向的转动自由度重复限制，当夹紧时，连杆会产生变形。64工序内容：加工顶面、环槽和4-M10螺孔的底孔。请确定该工序零件定位方案定位、夹紧方案：以底面、孔和零件后侧面作为定位基准。采用孔系组合夹具，基础板＋圆柱销（专用件）＋移动V形块（合件），通过螺旋压板压紧加工方法分析：上表面和

mm环槽采用铣削一次走刀加工；4-M10螺纹孔先打中心孔再钻底孔，螺纹底孔用钻头倒角图壳体零件简图考考你65工件定位时，首先要根据加工要求，确定工件需要限制的自由度，选择合适的表面作为定位基准面。工件的定位基准面有多种形式，如平面、外圆柱面、内孔等。根据定位基准面的不同，采用不同的夹具定位元件，使定位元件的定位面和工件的定位基准面相接触或配合，从而实现工件的定位。4.3夹具的定位元件661.对定位元件的基本要求（1）足够的精度（2）良好的耐磨性（3）足够的强度和刚度（4）较好的工艺性（5）便于清除切屑2.定位元件的常用材料（1）低碳钢常用牌号有20、20Cr，工件表面经渗碳淬火，渗碳层深度0.8～1.2mm左右，硬度58～64HRC。（2）高碳钢常用牌号有T8、T10等，淬硬至58～64HRC。此外，也有用中碳钢，如45钢，淬硬至43～48HRC。§4.3.1夹具定位元件的基本要求与常用材料67①支承钉1.固定支承定位常用的定位元件有支承钉、支承板。支承钉与夹具体上孔的配合为H7/r6（小过盈配合）或H7/n6（过渡配合）。§4.3.2工件以平面定位时的定位元件68②支承板

特点：结构简单，但孔边切屑不易清除。应用：用于侧面及顶面定位特点：有斜槽，容易清除切屑，易保证工作面清洁。应用：用于底面定位69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

可调支承

703.自位支承在工件定位过程中，能自动调整位置的支承称为自位支承（也称浮动支承）。可提高工件的装夹刚度和稳定性。一般只限制一个自由度，即一点定位。71自位支承的结构a）同平面二点接触自位支承b）不同面二点接触自位支承c）三点接触自位支承724.辅助支承辅助支承的作用辅助支承能起预定位，但不起定位作用。提高工件的装夹稳定性和刚性严格来说，辅助支承不是定位元件辅助支承的工作特点

待工件定位夹紧以后，再调整支承钉的高度，使其分别与工件的有关表面接触并锁紧。每安装1个工件就调整一次辅助支承辅助支承的典型结构常用的辅助支承如图所示图辅助支承的应用73辅助支承螺旋式自位式推引式74图工件以圆孔定位工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）常用定位元件是定位销和心轴定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。XYZXYZXYZXYZXYZXYZ§4.3.3工件以内孔定位时的定位元件75圆柱定位销有长定位销与短定位销之分，长定位销限制工件的4个自由度，短定位销限制工件的2个自由度。分固定式和可换式，圆柱销和菱形销图圆柱定位销1．圆柱定位销圆角76图圆柱心轴1—安装部分2—工作部分3—导向部分2．圆柱定位心轴间隙配合心轴定位部位采用间隙配合过盈配合心轴定位部位采用过盈配合花键心轴稍带锥度定心精度高773．小锥度心轴图小锥度心轴定心精度较高，可达φ0.01~φ0.02mm轴向位移误差较大，工件易倾斜，故不宜加工端面。以工件孔和心轴工作面的弹性变形来夹紧工件，故传递扭矩较小，装卸工件不便。一般只用于定位孔精度不低于IT7的精车和精磨加工。

78限制工件的3个自由度图a为整体圆锥销,适应于加工过的圆孔。若圆孔是毛坯孔，由于孔的误差大，为保证二者接触均匀，采用图b所示的结构。图圆锥销定位

4．圆锥销791.V形块结构尺寸已标准化，斜面夹角有60°90°120°B/D<<1时为短V形块，限制工件2个自由度B/D>>1时为长V形块，限制工件4个自由度。

§4.3.4工件以外圆柱面定位时的定位元件80V形块的定位特性对中性好，不受工件定位基准面直径误差的影响。无论定位基准是否经过加工，是完整的圆柱面还是局部的圆弧面，都可以采用V形块定位。因此在以外圆柱面定位时，V形块是用得最多的定位元件。工件的定位面是外圆柱面，但其定位基准是外圆轴线，即V形块起定心作用。V形块的种类固定V形块通过定位销连接在夹具体上活动V形块活动V形块主要用来消除过定位812.定位套a）b）短定位套c）长定位套短定位套内孔限制工件2个自由度，端面限制工件3个自由度长定位套内孔限制工件4个自由度，端面限制工件1个自由度定位套结构简单，容易制造，但是定心精度不高一般适用精基准定位

82主要用于大型轴类工件及不便轴向装夹的工件定位。

上面的半圆套1起夹紧作用，下面的半圆套2起定位作用。

图半园套1－上半园套2－下半园套3.半圆套83包括三爪卡盘、双V形铁定心夹紧、弹簧夹头等。4.外圆定心夹紧(选讲)84在多个表面同时参与定位情况下，各定位表面所起作用有主次之分。通常称定位点数最多的表面为主要定位面或支承面称定位点数次多的表面为第二定位基准面或导向面称定位点数为1的表面为第三定位基准面或止动面。§4.3.5定位表面的组合与定位元件85XZY图工件在两顶尖上定位在分析多个表面定位情况下各表面限制的自由度时，分清主次定位面很重要。如图所示工件在两顶尖上的定位，应首先确定前顶尖限制的自由度，它们是。然后再分析后顶尖限制的自由度。此时，应与前顶尖一起综合考虑，可以确定其限制的自由度是。86定位表面组合常见方法：一面两孔一面两孔定位方式常用在成批及大量生产中加工箱体、杠杆、盖板等零件，是以工件的一个平面和两个孔构成组合面定位。工件上的两个孔可以是其结构上原有的，也可为满足工艺上需要而专门加工的定位孔。可使工件在加工过程中实现基准统一，大大减少了夹具结构的多样性，有利于夹具的设计和制造。

87这种定位属于过定位88解决办法是：将销2做成削边销

削边方向应与两销连心线垂直8990919293定位误差的概念

例如在轴上铣键槽，要求保证槽底至轴心的距离H。若采用V型块定位，键槽铣刀按规定尺寸H调整好位置（图4-27）。实际加工时，由于工件直径存在公差，会使轴心位置发生变化。不考虑加工过程误差，仅由于轴心位置变化而使工序尺寸H也发生变化。此变化量（即加工误差）是由于工件的定位而引起的，故称为定位误差。图4-27定位误差HOAO1O2ΔDW定位误差是由于工件在夹具上（或机床上）定位不准确而引起的加工误差。4.4定位误差的计算94为保证工件的加工精度要求，必须满足误差计算不等式：

δ工件≥Δ夹具＋Δ加工式中,δ工件为工件的加工允差

Δ夹具表示与采用夹具有关的误差

Δ加工表示除夹具外与工艺系统其它因素（如机床误差、刀具误差、受力受热变形等）有关的加工误差一般规定，如果工件的定位误差不大于该工序工件允许加工公差值的1/3，则认为该定位方案能满足加工精度的要求。保证零件加工精度的定位误差要求95（1）由于工件定位表面或夹具定位元件制作不准确引起的定位误差，称为基准位移误差，如图4-27所示例子。（2）由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位误差，称为基准不重合误差。

图4-30所示工件以底面定位铣台阶面，要求保证尺寸a，即工序基准为工件顶面。如刀具已调整好位置，则由于尺寸b的误差会使工件顶面位置发生变化，从而使工序尺寸a产生误差。bΔDWa图4-30由于基准不重合引起的定位误差工序基准

定位基准定位误差的来源：§4.4.1定位误差产生的原因96

由于定位误差是由基准不重合误差ΔB与基准位移误差ΔY两部分组成，因此

ΔD=ΔB±ΔY(4-1)(1)当ΔB≠0，ΔY=0时，ΔD=ΔB。当ΔB=0，ΔY≠0时，ΔD=ΔY。(2)当ΔB≠0，ΔY≠0，且工序基准不在定位基面上时，

ΔD=ΔB＋ΔY。(3)当ΔB≠0，ΔY≠0，但工序基准在定位基面上时，

ΔD=ΔB±ΔY。“+”、“－”判别：当定位基面尺寸由大变小时，分析定位基准的变动方向，然后假定定位基准不动，分析工序基准（或设计基准）的变动方向，若两者变动方向相同，取“+”号，反之，取“－”号。§4.4.2定位误差的计算方法97§4.4.3常见定位方式的定位误差计算1．工件以平面定位时定位误差的计算工件以平面定位时，由于定位副容易制造得准确，可视ΔY=0。故只计算ΔB即可。【例4-1】按图4-29(a)所示的定位方案铣工件上的台阶面，试分析和计算工序尺寸(20±0.15)mm的定位误差，并判断该定位方案是否可行。98【例4-1】按图4-29(a)所示的定位方案铣工件上的台阶面，试分析和计算工序尺寸(20±0.15)mm的定位误差，并判断该定位方案是否可行。【解】由于工件以B面为定位基准，而加工尺寸(20±0.15)mm的工序基准为A面,两者不重合，所以存在基准不重合误差。工序基准和定位基准之间的联系尺寸是(40±0.14)mm，因此基准不重合误差ΔB=0.28mm。因为工件以平面定位，可视ΔY=0，此时ΔD

=ΔB，所以

ΔD

=ΔB=0.28mm>mm=0.1mm99

由于定位误差0.28mm远大于工序尺寸公差值0.3mm的1/3，故该定位方案不能保证加工精度。如果将工件翻转90°，采用图4-29(b)所示的定位方案，此时由于基准重合，ΔD=0，则定位方案可行。100【例4-2】如图所示，工件以外圆柱面在斜面夹角为90°的V形块上定位加工键槽，要求保证键槽深度

，请计算其定位误差。101【例4-2】如图所示，工件以外圆柱面在斜面夹角为90°的V形块上定位加工键槽，要求保证键槽深度

，请计算其定位误差。【解】

因为工序基准在定位基面（工件外圆柱面）上，所以

ΔD=ΔB±ΔY。由于此处工序基准变动的方向与定位基准（工件外圆轴线）变动的方向相反，因此取“－”号，即ΔD=ΔB－ΔY=0.0177－0.0125=0.0052(mm)（取绝对值）1021.组成（1）力源装置（2）中间传动机构改变作用力的方向改变作用力的大小使夹紧实现自锁（3）夹紧元件4.5工件的夹紧方式§4.5.1夹紧装置的组成及要求103夹紧过程中，不能改变工件定位后所占据的正确位置（稳）

夹紧力的大小要适当（牢）既要保证工件在整加工过程中位置稳定不变，又要保证工件不产生明显的变形或损伤工件表面夹紧装置的操作应当方便，夹紧迅速，安全省力。（快）工艺性要好

夹紧装置的结构力求简单，便于制造、调整、维修。2.基本要求104夹紧力三要素：方向、大小和作用点确定夹紧力就要确定夹紧力的方向、作用点和大小确定时，应根据工件的结构特点、加工要求，并结合工件加工中的受力状况及定位元件的结构和布置方式等综合考虑§4.5.2确定夹紧力105

1.夹紧力方向的确定(1)夹紧力的方向应垂直于主要定位基准面。

图夹紧力方向的选择106(2)夹紧力的方向应尽量与切削力、工件重力方向相同这样可以减小所需夹紧力如图a所示夹紧力F与切削力方向相反，则夹紧力至少要大于切削力；如图b所示,夹紧力F与主切削力方向一致，切削力由夹具的固定支承承受，所需夹紧力较小。图夹紧力与切削力方向107(3）夹紧力的方向应尽量与工件刚度最大的方向相一致，以减小工件变形。例如薄壁套筒工件，它的轴向刚度比径向刚度大，用轴向夹紧工件，不易产生变形。108（1）夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，以保证工件已获得的定位位置不变。如下图所示，夹紧力的作用点不在支承元件范围内，产生了使工件翻转的力矩，破坏了工件的定位。图夹紧力作用点的位置2．夹紧力作用点的确定109图夹紧力的作用点应落在工件刚性最好的部位（2）夹紧力的作用点应落在工件刚性最好的部位，以减小工件的夹紧变形。图a中的夹紧力作用点会使工件产生较大变形，应改为图b的方式。

110（3）夹紧力作用点应尽量靠近被加工表面，以减小对工件造成的翻转力矩。必要时应在工件刚度差的部位增加辅助支承和辅助夹紧，以减小切削过程中的振动和变形。图辅助支承与辅助夹紧1113、夹紧力大小的估算夹紧力的大小根据切削力、工件重力的大小、方向和相互位置关系具体计算，并乘以安全系数K，即

FJ=K·Fj

式中，FJ——实际需要的夹紧力；

Fj——在最不利的条件下由静力平衡计算出的夹紧力。

一般精加工K=1.5～2，粗加工K=2.5～3。112夹具中常用夹紧机构有斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、圆偏心夹紧机构等。1．斜楔夹紧机构利用斜面直接或间接夹紧工件图斜楔夹紧机构1—夹具体2—工件3—斜楔工作原理？§4.5.3典型的夹紧机构113斜楔夹紧机构的自锁条件

a＜F1＋F2式中，a为斜楔的升角

F1为斜楔与工件之间的摩擦角

F2为斜楔与夹具体之间的摩擦角。若F1＝F2＝F，则

a＜２F一般钢铁接触面的摩擦系数f=0.1～0.5，故摩擦角F＝5o43′～8o30′，相应的升角a＝10o～17o。114有增力作用，增力比i=FJ/FQ

=

夹紧行程小,h/s=tanα，故h远小于s；改变了原始作用力的方向结构简单，但操作不方便主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。

斜楔夹紧的特点：115

2．螺旋夹紧机构由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构称为螺旋夹紧机构目前在夹具中得到广泛应用螺旋夹紧特点：结构简单，自锁性好，夹紧可靠增力比约为80,远比斜楔夹紧力大夹紧行程不受限制夹紧动作慢，辅助时间长，效率低116图单个螺旋夹紧机构1—螺钉、螺杆2—螺母套

3—摆动压块4—工件直接用螺钉、螺母夹紧工件的机构，称为单个螺旋夹紧机构,如图所示。（1）单个螺旋夹紧机构螺钉头直压式带摆动压块式117螺旋压板夹紧机构是结构形式变化最多的夹紧机构，也是应用最广的夹紧机构图中所示为常用的5种典型结构。图a、b为移动压板，图a为减力增加夹紧行程，图b为不增力但可改变夹紧力的方向；（2）螺旋压板夹紧机构118图c是采用铰链压板增力机构，减小了夹紧行程，但使用上受工件尺寸的限制119图d为钩形压板，其结构紧凑，使用方便，适用夹具上安装夹紧机构位置受到限制的场合。120图e为自调式压板，它能适应工件高度由0～200mm范围内的变化，结构简单，使用方便。121（3）快速螺旋夹紧机构为迅速夹紧工件减少辅助时间，可采用各种快速的螺旋夹紧机构。(a)带有开口垫圈的螺母夹紧机构

(b)快卸螺母结构(c)回转压板夹紧机构

122图偏心夹紧机构

3．偏心夹紧机构用偏心件直接或间接夹紧工件的机构称为偏心夹紧机构。偏心件有圆偏心和曲线偏心两种类型。偏心轮偏心轮偏心轴偏心叉123常见的偏心轮—压板夹紧机构124

（1）圆偏心夹紧原理及其几何特性

偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，但各点升角不等，M、N处升角为0，

P处升角最大。125

（2）圆偏心夹紧的自锁条件

P点夹紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁

自锁条件

αp≤

Φ1＋Φ2

tanαp=2e/D≈αp为安全起见取Φ1=02e/D≤Φ2≈μ2,取μ2=0.1~0.15,因此，D/e≥14～20自锁,D/e叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮的工作的可靠性。126（3）圆偏心夹紧的夹紧力

127根据斜楔夹紧原理，得P点产生的夹紧力为Q＝FJ＝Pl/〔ρ(tanΦ1+tan（αp＋Φ2））〕

一般取l=(2～2.5)D，ρ≈D/2

扩力比约为12～13总结：圆偏心轮夹紧力小，行程小，自锁性不太好，用于切削力小，无振动，工件尺寸公差不大的场合。128

1．联动夹紧机构在夹紧结构设计中，有时需要对1个工件上的几个点或对多个工件同时进行夹紧，此时，为了减少工件装夹时间，简化机构，常常采用各种联动夹紧机构。这种机构要求从一处