数控专业毕业论文：数控机床的夹具.doc

1、摘 要机床夹具的种类虽然繁多，但它们的组成均可概括几个部分。定位装置、夹紧装置、对刀或导向装置、连接元件、夹具体、其他装置或元件。机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。按夹具的使用特点可以分以下几点：通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具、拼装夹具。按车床使用可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等。在机械加工中，使用机床夹具的目的主要有以下六个方面。然而，在不同的生产条件下，应该有不同的侧重点。保证加工精度、提高劳动生产率、改善工人的劳动条件、降低生产成本、保证工艺纪律、扩大机床工艺范围。关键词

2、：车床、夹具、夹紧、定位目 录第一章 机床夹具的概述31.1概述31.2基准及其分类31.3机床夹具的组成和作用5第二章 工件的定位和夹紧72.1工件定位的基本原理72.2定位方式及定位元件92.3组合表面定位162.4夹紧装置的组成及基本要求172.5夹紧力三要素确定192.6典型夹紧机构20第三章 数控加工常用夹具233.1数控加工夹具简介233.2组合夹具243.3拼装夹具30结束语35致谢36参考文献37第一章 机床夹具的概述1.1概述在机械加工过程中，为了保证加工精度，固定工件，使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备统称为机床夹具，简称夹具。例如车床上使用的三爪自定心卡盘、铣床上

3、使用的平口钳等都是机床夹具。1工件的安装工件的安装包含了两个方面的内容。(1) 定位 使同一工序中的一批工件都能准确地安放在机床的合适位置上。使工件相对于刀具及机床占有正确的加工位置。(2) 夹紧 工件定位后，还需对工件压紧夹牢。使其在加工过程中不发生位置变化。2工件的安装方法当零件较复杂、加工面较多时，需要经过多道工序的加工，其位置精度取决于工件的安装方式和安装精度。工件常用的安装方法如下。(1) 直接找正安装用划针、百分表等工具直接找正工件位置并加以夹紧的方法称直接找正安装法。此法生产率低，精度取决于工人的技术水平和测量工具的精度，一般只用于单件小批生产。(2) 划线找正安装先用划针画出要

4、加工表面的位置，再按划线用划针找正工件在机床上的位置并加以夹紧。由于划线既费时，又需要技术高的划线工，所以一般用于批量不大，形状复杂而笨重的工件或低精度毛坯的加工。(3) 用夹具安装将工件直接安装在夹具的定位元件上的方法。这种方法安装迅速方便，定位精度较高而且稳定，生产率较高，广泛用于中批生产以上的生产类型。用夹具安装工件的方法有以下几个特点。工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的。因此，不再需要找正便可将工件夹紧。由于夹具预先在机床上已调整好位置，因此，工件通过夹具相对于机床也就占有了正确的位置。通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正

5、确位置。由此可见，在使用夹具的情况下，机床、夹具、刀具和工件所构成的工艺系统，环环相扣，相互之间保持正确的加工位置，从而保证工序的加工精度。显然，工件的定位是其中极为重要的一个环节。1.2基准及其分类基准是零件上用来确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面。按其功用不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。1设计基准设计基准是在零件图上所采用的基准。它是标注设计尺寸的起点。如图3-1(a)所示的零件，平面2、3的设计基准是平面1，平面5、6的设计基准是平面4，孔7的设计基准是平面l和平面4，而孔8的设计基准是孔7的中心和平面4。在零件图上不仅标注的尺寸有设计基准，而且标注的位置精度同样具有

6、设计基准，如图3-1(b)所示的钻套零件，轴心线OO是各外圆和内孔的设计基准，也是两项跳动误差的设计基准，端面A是端面B、C的设计基准。2工艺基准工艺基准是在工艺过程中所使用的基准。工艺过程是一个复杂的过程，按用途不同工艺基准又可分为定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。工艺基准是在加工、测量和装配时所使用的，必须是实在的。然而作为基准的点、线、面有时并不一定具体存在(如孔和外圆的中心线，两平面的对称中心面等)，往往通过具体的表面来体现，用以体现基准的表面称为基面。例如图1-1(b) 所示钻套的中心线是通过内孔表面来体现的，内孔表面就是基面。 (a) (b) 图1-1 基准分析 (a) 支承

7、块 (b) 钻套(1) 定位基准 在加工中用作定位的基准，称为定位基准。它是工件上与夹具定位元件直接接触的点、线或面。如图1-1(a)所示零件，加工平面3和6时是通过平面l和4放在夹具上定位的，所以，平面1和4是加工平面3和6的定位基准；如图1-1(b)所示的钻套，用内孔装在心轴上磨削40h6外圆表面时，内孔表面是定位基面，孔的中心线就是定位基准。定位基准又分为粗基准和精基准。用作定位的表面，如果是没有经过加工的毛坯表面，称为粗基准；若是已加工过的表面，则称为精基准。(2) 工序基准 在工序图上，用来标定本工序被加工面尺寸和位置所采用的基准，称为工序基准。它是某一工序所要达到加工尺寸（即工序尺

8、寸）的起点。如图1-1(a)所示零件，加工平面3时按尺寸H 2进行加工，则平面l即为工序基准，加工尺寸H 2叫做工序尺寸。工序基准应当尽量与设计基准相重合，当考虑定位或试切测量方便时也可以与定位基准或测量基准相重合。(3) 测量基准 零件测量时所采用的基准，称为测量基准。如图1-1(b)所示，钻套以内孔套在心轴上测量外圆的径向圆跳动，则内孔表面是测量基面，孔的中心线就是外圆的测量基准；用卡尺测量尺寸l和L，表面A是表面B、C的测量基准。 (4) 装配基准 装配时用以确定零件在机器中位置的基准，称为装配基准。如图1-1(b)所示的钻套，40h6外圆及端面B即为装配基准。1.3 机床夹具的组成和作

9、用1机床夹具在机械加工中的作用(1) 保证加工精度 采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。(2) 提高生产率、降低成本 用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时；用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。另外，采用夹具后，产品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，明显地降低了生产成本。 (3) 扩大机床的工艺范围 使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范

10、围，实现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工；通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以充分发挥通用机床的作用。(4) 减轻工人的劳动强度 用夹具装夹工件方便、快速，当采用气动、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度。2 夹具的组成机床夹具的种类和结构虽然繁多，但它们的组成均可概括为以下几个部分，这些组成部分既相互独立又相互联系。(1) 定位元件 定位元件保证工件在夹具中处于正确的位置。如图1-2所示，钻后盖上的10孔，其钻夹具如图1-3所示。夹具上的圆柱销5、菱形销9和支承板4都是定位元件，通过它们使工件在夹具中占据正确的位置。(2) 夹紧装置 夹紧装置

11、的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力(切削力等)作用时不离开已经占据的正确位置。图1-3中的螺杆8(与圆柱销合成一个零件)、螺母7和开口垫圈6就起到了上述作用。(3) 对刀或导向装置对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。如图1-3中钻套l和钻模板2组成导向装置，确定了钻头轴线相对定位元件的正确位 图1-2 后盖零件钻径向孔的工序图置。铣床夹具上的对刀块和塞尺为对刀装置。 (4) 连接元件连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。如图1-3中夹具体3的底面为安装基面，保证了钻套1的轴线垂直于钻床工作台以及圆柱销5的轴线平行于钻床工作台。因此，夹具体可兼作连接元件。车

12、床夹具上的过渡盘、铣床夹具上的定位键都是连接元件。(5) 夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，如图1-3中的件3，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。(6) 其它装置或元件它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。 图1-3 后盖钻夹具若需加工按一定规律分布的 1钻套 2钻模板 3夹具体 4支承板 5圆柱销多个表面时，常设置分度装 6开口垫圈 7螺母 8螺杆 9菱形销置；为了能方便、准确地定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。 第二章 工件的定位和夹紧在机械加工中，必须使机床、夹具、刀具和工件之间保持正确的相互位置，才能加工出合格的零件。这种正确的相互位置关系，是通过工件在

13、夹具中的定位，夹具在机床上的安装，刀具相对于夹具的调整来实现的。2.1工件定位的基本原理1六点定位原理一个尚未定位的工件，其空间位置是不确定的，均有六个自由度，如图2-1所示，即沿空间坐标轴x、y、z三个方向的移动和绕这三个坐标轴的转动(分别以、；和、表示)。 图2-1 工件的六个自由度 图2-2 长方体形工件的定位定位，就是限制自由度。如图2-2所示的长方体工件，欲使其完全定位，可以设置六个固定点，工件的三个面分别与这些点保持接触，在其底面设置三个不共线的点1、2、3（构成一个面），限制工件的三个自由度：、；侧面设置两个点4、5（成一条线），限制了、两个自由度；端面设置一个点6，限制自由度。

14、于是工件的六个自由度便都被限制了。这些用来限制工件自由度的固定点，称为定位支承点，简称支承点。 用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度的法则，称为六点定位原理。在应用“六点定位原理”分析工件的定位时，应注意以下几点：(1) 定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。若二者脱离，则意味着失去定位作用。(2) 一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件仅有六个自由度，所设置的定位支承点数目，原则上不应超过六个。(3) 分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。工件的某一自由度被限制，并非指工件在受到使其脱离定位支承点的外力时，不能运动。欲使其在外力作用下

15、不能运动，是夹紧的任务；反之，工件在外力作用下不能运动，即被夹紧，也并非是说工件的所有自由度都被限制了。所以，定位和夹紧是两个概念，绝不能混淆。2工件定位中的几种情况(1) 完全定位工件的六个自由度全部被限制的定位，称为完全定位。当工件在x、y、z三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。例如在图2-3所示的工件上铣槽，槽宽200.05取决于铣刀的尺寸；为了保证槽底面与A面的平行度和尺寸两项加工要求，必须限制、三个自由度；为了保证槽侧面与B面的平行度和尺寸300.1两项加工要求，必须限制、两个自由度；由于所铣的槽不是通槽，在长度方向上，槽的端部距离工件右端面的尺寸是50

16、，所以必须限制自由度。为此，应对工件采用完全定位的方式，选A面、B面和右端面作定位基准。图2-3 完全定位示例分析(2) 不完全定位根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位，称为不完全定位。如图2-4所示。图(a)为在车床上加工通孔，根据加工要求，不需要限制和两个自由度，故用三爪卡盘夹持限制其余四个自由度，就能实现四点定位。图(b)为平板工件磨平面，工件只有厚度和平行度要求，故只需限制、三个自由度，在磨床上采用电磁工作台即可实现三点定位。 (a) (b) 图2-4 不完全定位示例(a) 在车床上加工通孔 (b) 磨平面(3) 欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完

17、全被限制的定位，称为欠定位。欠定位无法保证加工要求，所以是绝不允许的。如图2-5所示，工件在支承1和两个圆柱销2上定位，按此定位方式，自由度没被限制，属欠定位。工件在x方向上的位置不确定，如图中的双点划线位置和虚线位置，因此钻出孔的位置也不确定，无法保证尺寸A的精度。只有在x方向设置一个止推销后，工件在x方向才能取得确定的位置。(4) 过定位夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度的现象，称为过定位。如图2-6所示两种过定位的例子。图(a)为孔与端面联合定位情况，由于大端面限制、 三个自由度，长销限制、和、四个自由度，可见、 图2-5 欠定位示例被两个定位元件重复限制

18、，出现过定位。图(b)为平面与两个短圆柱销联合定位情况，平面限制、三个自由度，两个短圆柱销分别限制、和、共4个自由度，则自由度被重复限制，出现过定位。过定位可能导致下列后果。(a) (b) (a) (b)图2-6 过定位示例 图2-7 消除过定位的措施 (a) 长销和大端面定位 (b) 平面和两短圆柱销定位 (a) 大端面加球面垫圈 (b) 大端面改为小端面工件无法安装造成工件或定位元件变形由于过定位往往会带来不良后果，一般确定定位方案时，应尽量避免。消除或减小过定位所引起的干涉，一般有两种方法。改变定位元件的结构，使定位元件重复限制自由度的部分不起定位作用。例如将图2-6(b)右边的圆柱销改

19、为削边销；对图2-6(a)的改进措施见图2-7，其中图(a)是在工件与大端面之间加球面垫圈，图(b)将大端面改为小端面，从而避免过定位。 合理应用过定位，提高工件定位基准之间以及定位元件的工作表面之间的位置精度。图2-8所示滚齿夹具，是可以使用过定位这种定位方式的典型实例，其前提是齿坯加工时工艺上已保证了作为定位基准用的内孔和端面具有很高的垂直度，而且夹具上的定位心轴和支承凸台之间也保证了很高的垂直度。此时，不必刻意消除被重复限制的、自由度，利用过定位装夹工件，还提高了齿坯在加工中的刚性和稳定性，有利于保证加工精度，反而可以获得良好的效果。2.2定位方法及定位元件 工件上的定位基准面与相应的定

20、位元件合称为定 图2-8 滚齿夹具位副。定位副的选择及其制造精度直接影响工件的定 1压紧螺母 2垫圈 3压板位精度和夹具的工作效率以及制造使用性能等。下面 4工件 5支承凸台 6工作台 7心轴按不同的定位基准面分别介绍其所用定位元件的结构形式。1工件以平面定位(1) 支承钉如图2-9所示。当工件以粗糙不平的毛坯面定位时，采用球头支承钉(B型)，使其与毛坯良好接触。齿纹头支承钉(C型)用在工件的侧面，能增大摩擦系数，防止工件滑动。当工件以加工过的平面定位时，可采用平头支承钉(A型)。在支承钉的高度需要调整时，应采用可调支承。可调支承主要用于工件以粗基准面定位，或定位基面的形状复杂，以及各批毛坯的

21、尺寸、形状变化较大时。如图2-10是在规格化的销轴端部铣槽，用可调支承3轴向定位，达到了使用同一夹具加工不同尺寸的相似件的目的。 图2-9 支承钉 图2-10 用可调支承加工相似件 1销轴 2V形块 3可调支承可调支承在一批工件加工前调整一次，调整后需要锁紧，其作用与固定支承相同。在工件定位过程中能自动调整位置的支承称为自位支承。其作用相当于1个固定支承，只限制1个自由度。由于增加了接触点数，可提高工件的装夹刚度和稳定性，但夹具结构稍复杂，自位支承一般适用于毛面定位或刚性不足的场合。如图2-7(a)中的球面支承。工件因尺寸形状或局部刚度较差，使其定位不稳或受力变形等原因，需增设辅助支承，用以承

22、受工件重力、夹紧力或切削力。辅助支承的工作特点是：待工件定位夹紧后，再调整辅助支承，使其与工件的有关表面接触并锁紧。而且辅助支承是每安装一个工件就调整一次。但此支承不限制工件的自由度，也不允许破坏原有定位。(2) 支承板工件以精基准面定位时，除采用上述平头支承钉外，还常用图2-11所示的支承板作定位元件。A型支承板结构简单，便于制造，但不利于清除切屑，故适用于顶面和侧面定位；B型支承板则易保证工作表面清洁，故适用于底面定位。 A型 B型 图2-11 支承板夹具装配时，为使几个支承钉或支承板严格共面，装配后，需将其工作表面一次磨平，从而保证各定位表面的等高性。2工件以圆柱孔定位各类套筒、盘类、杠

23、杆、拨叉等零件, 常以圆柱孔定位。所采用的定位元件有圆柱销和各种心轴。这种定位方式的基本特点是：定位孔与定位元件之间处于配合状态，并要求确保孔中心线与夹具规定的轴线相重合。孔定位还经常与平面定位联合使用。(1) 圆柱销图2-12为常用的标准化的圆柱定位销结构。图(a)、(b)、(c)是最简单的定位销，用于不经常需要更换的情况下。图(d)带衬套可换式定位销。 (a) (b) (c) (d) 图2-12 圆柱定位销(a) D310 (b) D1018 (c) D18 (d) 带套可换定位销(2) 圆柱心轴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。图2-13为常用圆柱心轴的结构形式。其

24、中(a)为间隙配合心轴，(b)为过盈配合心轴，(c)是花键心轴。(a) (b) (c) 图2-13 圆柱心轴(a) 间隙配合心轴 (b) 过盈配合心轴 1引导部分 2工作部分 3传动部分(c) 花键心轴(a) (b)图2-14 圆锥销定位(a) 粗基准定位 (b) 精基准定位(3) 圆锥销如图2-14所示，工件以圆柱孔在圆锥销上定位。孔端与锥销接触，其交线是一个圆，相当于三个止推定位支承，限制了工件的三个自由度(、)。图(a)用于粗基准，图(b)用于精基准。但是工件以单个圆锥销定位时易倾斜，故在定位时可成对使用，或与其它定位元件联合使用。如图2-15采 用圆锥销组合定位，均限制了工件的五个自由

25、度。 (4) 小锥度心轴 这种定位方式的定心精度较高，但工件的轴向位移 图2-15 圆锥销组合定位误差较大，适用于工件定位孔精度不低于IT7的精车和磨削加工，不能加工端面。3工件以圆锥孔定位(1) 圆锥形心轴圆锥心轴限制了工件除绕轴线转动自由度以外的其它五个自由度。(2) 顶尖 在加工轴类或某些要求准确定心的工件时，在工件上专为定位加工出工艺定位面中心孔。中心孔与顶尖配合，即为锥孔与锥销配合。两个中心孔是定位基面，所体现的定位基准是由两个中心孔确定的中心线。图2-16所示，左中心孔用轴向固定 图2-16 中心孔定位的前顶尖定位，限制了、三个自由度；右中心孔用活动后顶尖定位，与左中心孔一起联合限

26、制了、两个自由度。中心孔定位的优点是定心精度高，还可实现定位基准统一，并能加工出所有的外圆表面。这是轴类零件加工普遍采用的定位方式。4工件以外圆柱表面定位(1) V形架V形架定位的最大优点是对中性好。即使作为定位基面的外圆直径存在误差，仍可保证一批工件的定位基准轴线始终处在V形架的对称面上；并且使安装方便。见图2-17。图2-18为常用V形架结构。图(a)用于较短的精基准面的定位，图(b)和图(c)用于较长的或阶梯轴的圆柱面，其中图(b)用于粗基准面，图(c)用于精基准面；图(d)用于工件较长且定位基面直径较大的场合，V形架做成在铸铁底座上镶装淬火钢垫板的结构。V形架可分为固定式和活动式。固定

27、式V形架在夹具体上的装配，一般用螺钉和两个 定位销连接。活动V形架除限制工件一个自由度外，还兼有夹紧作用，其应用见图2-19 图2-17 V形架对中性分析 图2-18 V形架 图2-19 活动V形架应用 (2) 定位套工件以外圆柱面在圆孔中定位，这种定位方法一般适用于精基准定位，常与端面联合定位。所用定位件结构简单，通常做成钢套装于夹具中，有时也可在夹具体上直接做出定位孔。工件以外圆柱面定位，有时也可用半圆套或锥套作定位元件。常见定位元件及其组合所能限制的自由度见表2-1。表2-1 常见定位元件能限制的工件自由度2.3组合表面定位以上所述定位方法，多为以单一表面定位。实际上，工件往往是以两个或

28、两个以上的表面同时定位的，即采取组合定位方式。组合定位的方式很多，生产中最常用的就是“一面两孔”定位。如加工箱体、杠杆、盖板等。这种定位方式简单、可靠、夹紧方便，易于做到工艺过程中的基准统一，保证工件的相互位置精度。工件采用一面两孔定位时，定位平面一般是加工过的精基面，两孔可以是工件结构上原有的，也可以是为定位需要专门设置的工艺孔。相应的定位元件是支承板和两定位销。图2-20所示为某箱体镗孔时以一面两孔定位的示意图。支承板限制工件、三个自由度；短圆柱销1限制工件的、两个自由度；短圆柱销2限制工件的、两个自由度。可见 被两个圆柱销重复限制。产生过定位现象。严重时将不能安装工件。 图2-20 一面

29、两孔组合定位 图2-21 削边销的形成一批工件定位可能出现干涉的最坏情况为：孔心距最大，销心距最小，或者反之。为使工件在两种极端情况下都能装到定位销上，可把定位销2上与工件孔壁相碰的那部分削去，即做成削边销。图2-21所示削边销的形成机理。 (a) (b) (c)为保证削边销的强度，一般多采用菱形结构，故 图2-22 削边销结构又称为菱形销。图2-22常用削边销结构。 (a) d50安装削边销时，削边方向应垂直于两销的连心线。其它组合定位方式还有以一孔及其端面定位（齿轮加工中常用），有时还会采用V形导轨、燕尾导轨等组合成形表面作为定位基面。2.4夹紧装置的组成及基本要求机械加工过程中，工件会受

30、到切削力、离心力、重力、惯性力等的作用，在这些外力作用下，为了使工件仍能在夹具中保持已由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动或位移，保证加工质量和生产安全，一般夹具结构中都必须设置夹紧装置将工件可靠夹牢。1夹紧装置的组成图2-23为夹紧装置组成示意图，它主要由以下三部分组成：(1) 力源装置 产生夹紧作用力的装置。所产生的力称为原始力，如气动、液动、电动等，图中的力源装置是气缸1。对于手动夹紧来说，力源来自人力。(2) 中间传力机构 介于力源和夹紧元件之间传递力的机构，如图中的连杆2。在传递力的过程中，它能够改变作用力的方向和大小，起增力作用；还能使夹紧实现自锁，保证力源提供的原始力消失后

31、，仍能可靠地夹紧工件，这对手动夹紧尤为重要。 (3) 夹紧元件 夹紧装置的最终执行件，与工件直接接触完成夹紧作用，如图中的压板3。2对夹具装置的要求必须指出，夹紧装置的具体组成并非一成不变，须根据工件的加工要求、安装方法和生产规模等条件来确定。但无论其组成如何，都必须满足以下基本要求：图2-23 夹紧装置组成示意图 1气缸 2连杆 3压板(1) 夹紧时应保持工件定位后所 占据的正确位置。 (2) 夹紧力大小要适当。夹紧机构既要保证工件在加工过程中不产生松动或振动。同时，又不得产生过大的夹紧变形和表面损伤。(3) 夹紧机构的自动化程度和复杂程度应和工件的生产规模相适应，并有良好的结构工艺性，尽可

32、能采用标准化元件。(4) 夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。2.5夹紧力三要素确定设计夹紧机构，必须首先合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点。1夹紧力方向的确定确定夹紧力作用方向时，应与工件定位基准的配置及所受外力的作用方向等结合起来考虑。其确定原则是：(1) 夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面。图2-24所示直角支座以A、B面定位镗孔，要求保证孔中心线垂直于A面。为此应选择A面为主要定位基准，夹紧力Q的方向垂直于A面。这样，无论A面与B面有多大的垂直度误差，都能保证孔中心线与A面垂直。否则，如图(b)所示夹紧力方向垂直于B面，则因A、B面间有垂直度误差（90或90），

33、使镗出的孔不垂直于A面而可能报废。 (a) (b) 图2-24 夹紧力方向对镗孔垂直度的影响(a) 合理 (b) 不合理(2) 夹紧力作用方向应使所需夹紧力最小。这样可使机构轻便、紧凑，工件变形小，对手动夹紧可减轻工人劳动强度，提高生产效率。为此，应使夹紧力Q的方向最好与切削力F、工件的重力G的方向重合，这时所需要的夹紧力为最小。图2-25表示了F、G、Q三力不同方向之间关系的几种情况。显然，图（a）最合理，图（f）情况为最差。（a） （b） （c） （d） （e） （f）图2-25 夹紧方向与夹紧力大小的关系（a）最合理 （b）较合理 （c）可行 （d）不合理 （e）不合理 （f）最不合理

34、(3) 夹紧力作用方向应使工件变形最小。由于工件不同方向上的刚度是不一致的，不同的受力表面也因其接触面积不同而变形各异，尤其在夹紧薄壁工件时，更需注意。如图2-26所示套筒，用三爪自定心卡盘夹紧外圆，显然要比用特制螺母从轴向夹紧工件的变形大得多。图2-26 夹紧力方向与工件刚性关系2夹紧力作用点的确定 选择作用点的问题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。应依据以下原则：（1） 夹紧力作用点应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承面内。如图2-27(a)，夹紧力作用在支承面范围之外，会使工件倾斜或移动，而图(b)则是合理的。（2） 夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位上。如

35、图2-28所示，将作用在壳体中部的单点改成在工件外缘处的两点夹紧，工件的变形大(a) (b) (a) (b) 图2-27 夹紧力作用点应在支承面内 图2-28 夹紧力作用点应在刚性较好部位(a) 不合理 (b) 合理 (a) 不合理 (b) 合理为改善，且夹紧也更可靠。该原则对刚度差的工件尤其重要。(3) 夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面，以减小切削力对工件造成的翻转力矩。必要时应在工件刚性差的部位增加辅助支承并施加夹紧力，以免振动和变形。如图2-29所示，支承a尽量靠近被加工表面，同时给予夹紧力Q2。这样翻转力矩小又增加了工件的刚性，既保证了定位夹紧的可靠性，又减小了振动和变形。 3夹紧力

36、大小的确定夹紧力大小要适当，过大了会使工件变形，过小了则在加工时工件会松动，造成报废甚至发生事故。采用手动夹紧时，可凭人力来控制夹紧力的大小，一般不需要算出所需夹紧力的确切数值，只是 图2-29 夹紧力作用点应靠近加工表面必要时进行概略的估算。当设计机动(如气动、液压、电动等)夹紧装置时，则需要计算夹紧力的大小。以便决定动力部件(如气缸、液压缸直径等)的尺寸。进行夹紧力计算时，通常将夹具和工件看作一刚性系统，以简化计算。根据工件在切削 力、夹紧力(重型工件要考虑重力，高速时要考虑惯性力)作用下处于静力平衡，列出静力 平衡方程式，即可算出理论夹紧力，再乘以安全系数，作为所需的实际夹紧力。实际夹紧

37、力一般比理论计算值大23倍。夹紧力三要素的确定，是一个综合性问题。必须全面考虑工件的结构特点、工艺方法、定位元件的结构和布置等多种因素，才能最后确定并具体设计出较为理想的夹紧机构。2.6典型夹紧机构1楔块夹紧楔块夹紧是夹紧机构中最基本的一种形式。其它一些夹紧如偏心轮、螺钉等都是这种楔块的变型。图2-30所示为楔块夹紧钻模。 楔块夹紧的工作特点： (1) 楔块的自锁性 当原始力Q一旦 (2) 图 2-30 楔块夹紧消失或撤除后，夹紧机械在纯摩擦力的作用下，仍应保持其处于夹紧状态而不松开，以保证夹紧的可靠性。楔块的自锁条件为：1+2 。为保证自锁可靠，取=57。(2) 楔块能改变夹紧作用力的方向；

38、(3) 楔块具有增力作用，增力比i=Q/F3；(4) 楔块夹紧行程小；(5) 结构简单，夹紧和松开需要敲击大、小端，操作不方便。对于楔块夹紧，由于增力比、行程大小和自锁条件是相互制约的，故在确定楔块升角时，应兼顾三者在不同条件下的实际需要。当机构既要求自锁，又要有较大的夹紧行程时，可采用双斜面楔块(见图2-31)，前部大升角用于夹紧前的快速行程，后部小升角保证自锁。单一楔块夹紧机构夹紧力和增力比 图2-31 双升角楔块均较小且操作不便，夹紧行程也难满足实际需要，因此很少使用，通常用于机动夹紧或组合夹紧机构中。楔块一般用20号钢渗碳淬火达到HRC5862，有时也用45号钢淬硬至HRC4246。

39、2螺旋夹紧机构将楔块的斜面绕在圆柱体上就成为螺旋面，因此螺旋夹紧的作用原理与楔块相同。图2-32是最简单的单螺旋夹紧机构。夹具体上装有螺母2，转动螺杆1，通过压块4将工件夹紧。螺母为可换式，螺钉3防止其转动。压块可避免螺杆头部与工件直接接触，夹紧时带动工件转动，并造成压痕。螺旋夹紧的工作特点：(1) 自锁性能好通常采用标准的夹紧螺钉，螺旋升角甚小，如M8M48的螺钉，=310150，远小于摩擦角，故夹紧可靠，保证自锁。(2) 增力比大(i75)(3) 夹紧行程调节范围大(4) 夹紧动作慢、工件装卸费时由于螺旋夹紧具有以上特点，很适用于手动夹紧，在机动夹紧机构中应用较少。针对其夹紧动作慢、辅助时

40、间长的缺点，通常采用各种形式的快速夹紧机构，在实际生产中，螺旋压板组合夹紧比单螺旋夹紧用得更为普遍。 3偏心夹紧 图2-32 单螺旋夹紧图2-33(a)所示直径为D，偏心距为e的偏心轮。偏 1螺杆 2螺母 3螺钉 4压块心轮可以看作是一个绕在转轴上的弧形楔(图中径向影线部分)。将偏心轮上起夹紧作用的廓线展开，如图(b)所示，圆偏心实质是一曲线斜楔，夹紧的最大行程为2e，曲线上各点的升角不相等，P点升角最大则夹紧力最小，但P点附近升角变化小，因而夹紧比较稳定。(1) 圆偏心夹紧的自锁条件：D/e14。D/e值叫做偏心轮的偏心特性，表示偏心轮工作的可靠性，此值大，自锁性能好，但结构尺寸也大。(2) 增力比：i=1213。(a) (b) 图2-33 圆偏心夹紧及其圆偏心展开图(a) 偏心轮夹紧 (b) 圆偏心展开图偏心夹紧的主要优点是操作方便，动作迅速，结构简单，其缺点是工作行程小，自锁性不如螺旋夹紧好，结构不耐振，适用于切削平稳且切削力不大的场合，常用于手动夹紧机构。由于偏心轮带手柄，所以在旋转的夹具上不允许用偏心夹紧机构，以防误操作。4联动夹紧机构联动夹紧机构是操作一个手柄或用一个动力装置在几个夹紧位置上同时夹紧一个工件(单件多位夹紧)或夹紧几个工件(多件多位夹紧)的夹紧机构。根据工件的特点和要