機(jī)床夾具原理與設(shè)計(jì)

機(jī)床夾具原理與設(shè)計(jì)機(jī)床夾具：工件在機(jī)床上進(jìn)行加工時(shí)，為保證加工精度和提高生產(chǎn)率，必須使工件在機(jī)床上相對(duì)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(zhuǎn)工作臺(tái)分度頭

定位：確定工件在機(jī)床上或夾具中占有準(zhǔn)確加工位置的過程。

夾緊：對(duì)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(dòng)。裝夾：定位過程和夾緊過程的綜合。

定位的任務(wù)使工件相對(duì)于機(jī)床占有某一正確的位置。夾緊的任務(wù)是保持工件的定位位置不變。小結(jié)：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(diǎn)：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(chǎng)合。

定義：工件定位基準(zhǔn)面與機(jī)床上的裝夾面緊密貼合而定位，進(jìn)而夾緊的裝夾方式。

2、劃線找正裝夾特點(diǎn)：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(jìn)行加工面位置的劃線工序，然后再按劃出的線痕跡進(jìn)行找正實(shí)現(xiàn)裝夾。定義：工件裝在夾具上，不再進(jìn)行找正，便能直接得到準(zhǔn)確加工位置的裝夾方式。3、用夾具裝夾特點(diǎn)：效率高，定位精度好而可靠，還可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和降低對(duì)工人技術(shù)水平的要求，適用于批量生產(chǎn)。二、機(jī)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(duì)于機(jī)床應(yīng)先保證有準(zhǔn)確的相對(duì)位置，而夾具結(jié)構(gòu)又保證定位元件的定位工作面對(duì)夾具與機(jī)床相連接的表面之間的相對(duì)準(zhǔn)確位置，這就保證了夾具定位工作面相對(duì)機(jī)床切削運(yùn)動(dòng)形成表面的準(zhǔn)確幾何位置，也就達(dá)到了工件加工面對(duì)定位基準(zhǔn)的相互位置精度要求。（夾具——機(jī)床）3）使刀具相對(duì)有關(guān)的定位元件的定位工作面調(diào)整到準(zhǔn)確位置，這就保證了刀具在工件上加工出的表面對(duì)工件定位基準(zhǔn)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(dá)到各項(xiàng)加工精度要求；2.縮短加工工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；3.降低生產(chǎn)成本；4.減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度；5.可由較低技術(shù)等級(jí)的工人進(jìn)行加工；6.擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。三、夾具的分類與組成按夾具的應(yīng)用分:①通用夾具②專用機(jī)床夾具③組合夾具④成組夾具⑤隨行夾具按機(jī)床類型分:車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具按動(dòng)力源分：手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、電動(dòng)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(duì)刀元件（對(duì)刀塊）（4）導(dǎo)引元件（鉆套）（5）夾具體此外有連接元件、分度機(jī)構(gòu)、操作元件等。

第二節(jié)工件在夾具中的定位

一、六點(diǎn)定位原理

未定位工件在空間有六個(gè)自由度，定位就是限制其自由度。要完全確定工件在機(jī)床或夾具上的位置，需用分布適當(dāng)?shù)牧鶄€(gè)支承點(diǎn)來限制工件的六個(gè)自由度，稱為工件的六點(diǎn)定位原理。工件定位目的：使同批工件在機(jī)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(dòng)工件在空間的自由度與工件六點(diǎn)定位定位中應(yīng)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(diǎn)應(yīng)與工件定位基準(zhǔn)面保持緊貼接觸；3、一個(gè)定位支承點(diǎn)只限制一個(gè)自由度，（注意：不是說一個(gè)定位元件）

4、分析定位時(shí)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(diǎn)由定位元件抽象出來。定位元件可轉(zhuǎn)化為幾個(gè)定位支承點(diǎn)，應(yīng)結(jié)合其結(jié)構(gòu)分析。

工件限制幾個(gè)、限制哪幾個(gè)自由度完全取決于加工技術(shù)要求。限制自由度與加工技術(shù)要求的關(guān)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(gè)自由度全部被限制的定位方式。不完全定位——按照技術(shù)要求，工件的六個(gè)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(shè)計(jì)和定位分析中，經(jīng)常會(huì)遇到以下問題：（1）完全定位與不完全定位工件的六個(gè)自由度均被限制，稱為完全定位（圖1-6a）。工件的六個(gè)自由度中有一個(gè)或幾個(gè)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(duì)于某個(gè)點(diǎn)、線是完全對(duì)稱的，則工件繞此點(diǎn)、線旋轉(zhuǎn)的自由度無法被限制。②工件加工要求不需要限制某一個(gè)或幾個(gè)自由度。

考慮定位方案時(shí)，先分析必須消除哪些自由度，再以相應(yīng)定位點(diǎn)去限制。1-6正確處理過定位欠定位與過定位欠定位是應(yīng)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(fù)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(jié)構(gòu)；應(yīng)該限制一個(gè)自由度：1）、在球面上銑平面2）、在車床上車外圓OXYZ應(yīng)該限制四個(gè)自由度：不完全定位不完全定位六點(diǎn)定位原理應(yīng)用舉例

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

過定位:工件一個(gè)自由度被兩個(gè)或以上支承點(diǎn)重復(fù)限制的定位稱為過定位或重復(fù)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(shí)必須限制的自由度未被完全限制，稱為欠定位。原則性錯(cuò)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(shí)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(jié)構(gòu)，消除對(duì)自由度的重復(fù)限制，如長(zhǎng)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(shí)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(cè)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(jìn)意見。XYZ過定位處理分析定位表面不同，應(yīng)選擇不同的定位元件。對(duì)定位元件的基本要求：足夠的精度；較好的耐磨性；足夠的強(qiáng)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(jī)械加工中，利用工件上的一個(gè)或幾個(gè)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(biāo)準(zhǔn)化：1、工件以平面定位定義：定位支承點(diǎn)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(zhǔn)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(zhǔn)平面定位選用支承板。4-1定義：定位支承點(diǎn)的位置可以調(diào)節(jié)的定位元件。應(yīng)用場(chǎng)合：應(yīng)用：多用于毛面定位，每批調(diào)整一次，以補(bǔ)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(zhǔn)面的變化而自動(dòng)適應(yīng)，一般只限制一個(gè)自由度，即一點(diǎn)定位。應(yīng)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(yīng)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(gè)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(shí)工件具有自動(dòng)對(duì)中作用。結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jī)構(gòu)定義：把各種定位元件作不同組合來定位工件相應(yīng)的幾個(gè)定位面，以達(dá)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(diǎn)組合定位元件能限制工件的自由度總數(shù)等于各個(gè)定位元件單獨(dú)定位各自相應(yīng)定位面時(shí)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(dú)定位某定位面時(shí)原起限制工件移動(dòng)自由度的作用可能會(huì)轉(zhuǎn)化成起限制工件轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的作用。單個(gè)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(shí)重復(fù)定位現(xiàn)象的消除方法采用可移動(dòng)定位元件（圖4-23）消除移動(dòng)方向的自由度。采用自位支承結(jié)構(gòu)，消除定位元件限制繞某個(gè)（或兩個(gè)）坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向自由度的作用。變定位元件的結(jié)構(gòu)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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