1、第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2.1 2.1 工件的裝夾方法與定位原理工件的裝夾方法與定位原理 2.2 2.2 常見定位方式和定位元件常見定位方式和定位元件2.3 2.3 定位誤差定位誤差2.4 2.4 工件的夾緊工件的夾緊2.5 2.5 數控機床夾具介紹數控機床夾具介紹2.6 2.6 組合夾具簡介組合夾具簡介習題習題 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2.1 工件的裝夾方法與定位原理工件的裝夾方法與定位原理 2.1.1 工件裝夾的方法工件裝夾的方法1 找正法找正法（1） 劃線找正法。如圖21所示，劃線找正法是用劃針根據毛坯或半成品上所劃的線為基準找正它在

2、機床上的正確位置的一種裝夾方法。劃線找正法定位精度較低，一般在0.20. 5 mm之間，因為劃線本身有一定的寬度，劃線又存在劃線誤差。 劃線找正法廣泛用于單件小批生產中，尤其適用于形狀復雜而笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大、無法采用夾具裝夾的工件。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 （2） 直接找正法。如圖22所示，直接找正法是用劃針或儀表直接在機床上找正工件位置的裝夾方法。例如，用千分表找正套筒零件的外圓，使被加工的內孔與外圓同軸。 直接找正法生產率較低，對工人的技術水平要求高，一般只用于單件小批生產中。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-1 劃線找正法 第2章 工件的裝夾與夾具設計基

3、礎 圖2-2 直接找正法 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2 用夾具裝夾用夾具裝夾夾具是用以裝夾工件（和引導刀具）的裝置。圖2-3是銑軸端槽用夾具裝夾示例。本工序要求保證槽寬、槽深和槽兩側面對軸心線的對稱度。工件分別以外圓和一端面在V形塊1和定位套2上定位，轉動手柄3，偏心輪推動活動V形塊夾緊工件。 夾具與夾具體5的底面及安裝在夾具體上的兩個定向鍵4與銑床工作臺面、T形槽配合，并固定于機床工作臺上，這樣夾具相對于機床占有確定的位置。刀具通過對刀塊6及塞尺調整位置，使其相對于夾具占有確定的位置。用夾具裝夾能使工件迅速獲得正確位置，定位精度高而穩定。用精基準定位時，工件的定位精度一般可達0.01

4、 mm。夾具裝夾工件廣泛用于成批大量生產。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-3 銑軸端槽夾具 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2.1.2 2.1.2 工件定位的基本原理工件定位的基本原理1 六點定位原理六點定位原理 圖2-4 工件在空間的六個自由度 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-5 工件的六點定位 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2 2六點定位原理的應用六點定位原理的應用（1） 完全定位。工件的六個自由度全部被夾具中的定位元件所限制，工件在夾具中占有完全確定的惟一位置，這種定位情況稱為完全定位。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 （2） 不完全定位。根據工件加工表面的不同

5、加工要求， 定位支承點的數目可以少于六個。有些自由度對加工要求有影響， 有些自由度對加工要求無影響，只要分布與加工要求有關的支承點，就可以用較少的定位元件達到定位的要求，這種定位情況稱為不完全定位。不完全定位是允許的，下面舉例說明。 五點定位如圖2-6所示。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-6 五點定位示例 (a) 工件； (b) 工件在夾具中的定位 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-7 四點定位示例(a) 工件； (b) 工件在夾具中的定位 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 （3） 欠定位。按照加工要求應該限制的自由度沒有被限制的定位稱為欠定位。欠定位是不允許的，因為欠定位保證

6、不了加工要求。如銑削圖2-8所示零件上的通槽。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-8 限制自由度與加工要求的關系 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 （4）過定位。工件的一個或幾個自由度被不同的定位元件重復限制的定位稱為過定位。如圖2-9所示的連桿定位方案。圖2-9 連桿定位方案 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 3 3 定位與夾緊的關系定位與夾緊的關系定位與夾緊的任務是不同的，兩者不能互相取代。若認為工件被夾緊后，其位置不能動了，因此自由度都已限制了， 這種理解是錯誤的。圖2-10所示為定位與夾緊的關系圖，工件在平面支承1和兩個長圓柱銷2上定位，工件放在實線和虛線位置都可以夾緊，但是工件

7、在x方向的位置不能確定，鉆出的孔其位置也不確定（出現尺寸A1和A2）。只有在x方向設置一個擋銷，才能保證鉆出的孔在x方向獲得確定的位置。另一方面， 若認為工件在擋銷的反方向仍然有移動的可能性，因此位置不確定，這種理解也是錯誤的。定位時，必須使工件的定位基準緊貼在夾具的定位元件上，否則不稱其為定位；而夾緊則使工件不離開定位元件。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-10 定位與夾緊關系圖 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2.2 常見定位方式和定位元件常見定位方式和定位元件 表表21 常見定位元件及定位方式常見定位元件及定位方式 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 表表21 常見定位元件及定位

8、方式常見定位元件及定位方式 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 表表21 常見定位元件及定位方式常見定位元件及定位方式 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 表表21 常見定位元件及定位方式常見定位元件及定位方式 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 表表21 常見定位元件及定位方式常見定位元件及定位方式 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 1. 1. 工件以平面定位工件以平面定位1) 主要支承 主要支承是能限制自由度起定位作用的支承， 它又分固定支承、 可調支承和自位支承。(1) 固定支承。固定支承有支承釘和支承板兩種形式。 圖2-11所示為支承釘，一個支承釘相當于一個支承點， 限制一個自由度。 圖2-

9、11(a)所示為平頭支承釘，與工件接觸面積大，用于精基準定位； 圖2-11(b)所示為球頭支承釘，用于粗基準定位；圖2-11(c)所示為齒紋頭支承釘，用于側面定位， 以增大摩擦系數。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-11 支承釘（a） 平頭支承釘；（b） 球頭支承釘；（c） 齒紋頭支承釘 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 精基準為較大平面， 為使工件定位穩定， 多采用如圖2-12所示的支承板定位。一個短支承板可抽象為一個支承點， 限制一個自由度；一個長支承板可視為兩個支承點，限制兩個(一個移動， 個轉動)自由度。其中A型結構簡單，但不易清除切屑， 用于定位基準為側平面時的定位； B型結

10、構清除切屑方便， 克服了A型的不足， 可用于基面為底面時的定位。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-12 支承板 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 (2) 可調支承。當工件的定位基面尺寸、形狀變化較大時， 常用如圖2-13所示的可調支承定位。可調支承頂面位置可在一定范圍內調整， 但對一批工件一般只調一次。 圖2-13 可調支承 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 (3) 自位支承(又稱浮動支承)。 自位支承的特點是具有幾個支承點。這些支承點在工件定位過程中能隨著工件定位基準面位置的變化而自動與之適應。 盡管每一自位支承與工件可能不止一點接觸，但實際上只能限制一個自由度，即只能起到一個支承點

11、的作用。夾具設計中，為使工件支承穩定， 或為避免過定位，常采用自位支承。圖2-14(a)、 (b)所示為杠桿浮動二點式自位支承，圖2-14(c)所示為三點式自位支承。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-14 自位支承(a)、 (b) 二點式自位支承； (c) 三點式自位支承 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2） 輔助支承輔助支承是指由于工件形狀、夾緊力、切削力和工件重力等原因，可能使工件在定位后還產生變形或定位不穩，為了提高工件的裝夾剛性和穩定性而增設的支承。因此，輔助支承只能起提高工件支承剛性的輔助定位作用，而不起限制自由度的作用，更不能破壞工件的原有定位。 第2章 工件的裝夾與夾具

12、設計基礎 2. 2. 工件以圓孔定位工件以圓孔定位 工件以圓孔定位時，常用的定位元件有定位銷、 圓柱心軸和圓錐銷。 (1) 定位銷。如表2-1所示，定位銷分為短銷和長銷。 短銷只能限制兩個移動自由度，而長銷除限制兩個移動自由度外，還可限制兩個轉動自由度。 (2) 圓柱心軸。圓柱心軸定位有間隙配合和過盈配合兩種。間隙配合拆卸方便，但定心精度不高；過盈配合定心精度高，不需夾緊，但裝拆工件不方便。 (3) 圓錐銷。采用圓錐銷定位時，圓錐銷與工件圓孔的接觸線為一個圓，限制了工件的三個移動自由度。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 3. 3. 工件以外圓柱面定位工件以外圓柱面定位工件以外圓柱面定位時的定

13、位元件有支承板、V形塊、定位套、半圓孔襯套、錐套和三爪自動定心卡盤等形式，最常見的是V形塊和三爪自動定心卡盤。 V形塊的優點是對中性好， 可以使工件的定位基準軸線保持在V形塊兩斜面的對稱平面上，而且不受工件直徑誤差的影響，安裝方便。V形塊有窄V形塊、寬V形塊和兩個窄V形塊組合等三種結構形式。窄V形塊定位限制工件的兩個自由度；寬V形塊或兩個窄V形塊組合定位限制工件的四個自由度。 三爪自動定心卡盤能夠自動將工件的軸線確定在要求的位置上。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 4.工件以一面兩孔定位工件以一面兩孔定位如圖2-15所示，一面兩孔定位是機械加工過程中最常用的定位方式之一，即以工件上的一個較大

14、平面和平面上相距較遠的兩個孔組合定位。平面支承限制、 和三個自由度，一個圓柱銷限制和兩個自由度，另一個圓柱銷限制z自由度。為保證工件能夠順利安裝，第二個銷通常采用削邊銷結構（參考表2-2）。削邊銷與孔的最小配合間隙Xmin可由下式計算： xyzxyDTTbX)(dDmin(2-1) 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-15 一面兩孔定位 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 表表2-2 削邊銷結構尺寸削邊銷結構尺寸 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2.3 定定 位位 誤誤 差差 2.3.1 定位誤差的產生定位誤差的產生 1 基準不重合誤差基準不重合誤差 工件的定位基準與設計基準不重合時產生的

15、加工誤差稱為基準不重合誤差，用B表示。 如圖2-16所示，在一批工件上銑槽，要求保證尺寸A、H。 按圖2-16(b)所示方式定位，定位基準與設計基準E、M重合， B0。按圖2-16(c)所示方式定位，定位基準與設計基準E不重合，它們間的尺寸為，工序尺寸對于定位基準的相對位置將在尺寸L和LL范圍內變動，變動的最大值即為公差L。因此，基準不重合誤差的大小等于定位基準與設計基準之間的尺寸公差，即 0LLLB(2-2) 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-16 基準不重合誤差 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2 2 定位基準位移誤差定位基準位移誤差由定位副的制造誤差和間隙引起定位基準位置的變動量

16、稱為定位基準位移誤差，用Y表示。 圖2-17(a)所示為在一批工件圓柱面上銑槽，保證尺寸A和B。工件以內孔在水平軸上定位，其設計基準和定位基準都是內孔軸線，基準重合，沒有基準不重合誤差。但由于工件內孔和心軸有制造誤差和最小配合間隙，使定位孔中心的實際位置發生位移，因而這樣加工出的一批零件的尺寸A也將在一定范圍內變化，這種誤差就是定位基準位移誤差，其大小為定位基準的最大變動范圍， 即 Y=Amax-Amin (2-3) 式中：Amax為最大工序尺寸；Amin為最小工序尺寸。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-17 基準位移誤差 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 因此，定位誤差D為上述兩方面

17、的矢量和，即 YBD(2-4) 式中的和是有方向的。如果B、Y方向相同（或相反）且與加工尺寸線方向平行（相一致），則兩項可以直接相加（或相減）；如果B、Y方向與加工面的尺寸線方向不平行（即不一致），則需將B、Y投影到加工尺寸線方向來計算。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2.3.2 定位誤差的分析與計算定位誤差的分析與計算 1 工件以外圓柱面在工件以外圓柱面在V形塊上定位時的定位誤差形塊上定位時的定位誤差工件以外圓柱面在V形塊中定位，如圖2-18所示。由于工件定位面外圓直徑有公差D，因而對一批工件而言，當直徑由最小DD變到最大D時，工件中心（即定位基準）將在V形塊的對稱中心平面內上下偏移，左

18、右不發生偏移， 即工件中心由O1變到O2，其變化量O1O2（即Y）可按圖中的幾何關系推出：在RtAO1O2中： 2sin221AOOO第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 因為 222DD11222DDOBOBAO所以 2sin22sin2DD21OOY第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-18 工件以外圓柱面上的形塊上定位第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 工件以外圓柱面在V形塊上定位的基準不重合誤差B與設計基準的位置有關。圖2-19所示為三種不同的設計基準，現分別介紹其定位誤差。 圖2-19 工件以外圓柱面在V形塊上定位的誤差分析 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-19(a)所示為設計基

19、準與定位基準重合的情況，其基準不重合誤差B0，其定位誤差為 22sin22sin00DDYD(2-6) 圖2-19(b)中設計基準a與定位基準O1不重合，除含有定位基準位移誤差Y外，還有基準不重合誤差B。從圖2-19(b)可以看出，假定定位基準O1不動，當工件直徑由最小DD變到最大D時，設計基準a的變化量為D/2，這就是B的大小，其方向由a到a，與定位基準O1變到O2的方向相同，故其定位誤差D是二者之和，即 2sin11222sin2DDDYBD(2-7) 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 12sin1222sin2DDDYBD圖2-19(c)所示為設計基準b與定位基準O1不重合的另一種情況。

20、從圖2-19(b)可以看出，當工件直徑由最小DD變到最大D時，設計基準b的變化量仍為D/2，但其方向由b到b， 與定位基準O1變到O2的方向相反，故其定位誤差D是二者之差， 即 (2-8) 顯然，越大，D越小。但太大時，V形塊的對中性差。當=90時 DDDY707. 02222sin(2-9) 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 因此，當=90時，若設計基準為外圓上母線，則其定位誤差為 DDDDDD207. 1707. 0222sin2(2-10) 當=90時，若設計基準為工件的軸心線，則其定位誤差為 DDYD707. 022sin00(2-11) 當=90時，若設計基準為外圓下母線， 則其定位

21、誤差為 DDDDDD207. 0707. 0222sin2(2-12) 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 例例2-12-1 用=90的V形塊定位銑軸上的鍵槽（如圖220所示），計算定位誤差。若不考慮其它誤差，判斷其加工精度能否滿足加工要求？解解 D=0.207D=0.2070.12=0.025 因為D為0.025 mm，遠小于工件尺寸公差0.25 mm， 所以能夠滿足加工要求。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-20 銑鍵槽 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 例例2-2在外圓柱面上銑互相垂直的兩個平面（如圖2-21所示）。已知d1=250-0.021，d2=400-0.025，兩外圓柱面

22、的同軸度為0.02 mm，V形塊夾角=90，加工工序尺寸為H=350-0.17，L=30+0.150，試計算其定位誤差，并分析其定位精度。 解解按題意，工件的定位基準為d1外圓柱中心線，尺寸H的工序基準為d2外圓柱下母線，尺寸L的工序基準為d2外圓柱左邊母線，都與定位基準不重合。同軸度可標注為e=00.01。下面分別求兩個尺寸的定位誤差。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-21 銑互相垂直的兩個平面 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 (1) 工序尺寸H。以d1外圓柱中心線為定位基準在V形塊上定位，基準位移誤差Y為 mm0148. 0021. 0707. 0222021. 02sin21d

23、YT 定位基準與設計基準間的尺寸（定位尺寸）由同軸度和d2外圓柱半徑d2/2組成，故基準不重合，誤差B為二者公差之和， 即 mm0325. 00125. 002. 0212BdeTT工序尺寸H的定位誤差為 DH=B+Y=0.0148+0.0325=0.0473mm 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 (2) 工序尺寸L。L尺寸是水平方向的。因V形塊是對中元件，d1外圓柱的中心線一定在V形塊對稱平面上，故沒有水平方向的基準位移誤差， 即 YL=0 定位尺寸也由e和d2/2組成，故基準不重合誤差與H尺寸相同， 即 BL=BH=0.0325 mm 工序尺寸L的定位誤差為 DL=BL+YL=0.0325

24、 mm第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 (3) 定位精度。H與L尺寸的定位誤差均小于工序尺寸公差值的1/3，即0.04730.17/3；0.03250.15/3, 故定位精度能夠保證加工要求， 定位方案是可行的。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2 2 工件以圓孔在心軸上定位時的定位誤差工件以圓孔在心軸上定位時的定位誤差（1） 心軸水平放置，如圖2-22所示，工件因自重始終靠在孔的下邊，即單邊接觸。Y僅反映在徑向，單邊向下，因此)(21)()(21)(21ddminmax間間DDYdddD式中：D為孔徑；D為孔的公差；d為心軸直徑；d為心軸直徑的公差；間為孔與軸配合應有的最小間隙。 第2章

25、工件的裝夾與夾具設計基礎 其中最小間隙間可在調整刀具時預先清除。因此，心軸（定位銷）水平放置時 )(21dYDD(2-13) 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-22 心軸水平放置第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 （2） 心軸垂直放置。如圖2-23所示，因為無法預測間隙偏向哪一邊， 定位基準孔在任何方向都可作雙向移動， 故其最大位移量（即Y）較心軸水平放置時大一倍，即 d間DY(2-14) 因為心軸垂直放置（雙邊接觸）與水平放置（單邊接觸）不同， 間（最小間隙）無法在調整刀具時預先清除補償，所以必須考慮間的影響。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-23 心軸垂直放置 第2章 工件的裝

26、夾與夾具設計基礎 3 3工件以一面兩孔組合定位時的定位誤差工件以一面兩孔組合定位時的定位誤差工件以一面兩孔組合定位時的定位誤差也是由基準位移誤差和基準不重合誤差組成的，下面先討論基準位移誤差，然后根據具體例子來計算定位誤差。 工件以一面兩孔組合定位時的基準位移誤差包括兩類， 見圖2-24，即沿平面內任意方向的基準位移誤差Y和基準轉角誤差/2 。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-24 工件以一面兩孔組合定位時的誤差分析第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 （1） 平行于二定位孔連心線方向的Y（即工件的x方向）。 由于該方向自由度由豎放的圓柱銷限制，為任意邊接觸，因而其Y取決于圓柱銷與定位孔的

27、最大配合間隙（見圖2-23(a)）， 即 YX1maxD1d1間 (2-15) 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 （2） 垂直于二定位孔連心線方向的Y（即工件的方向）。 這兩個自由度由圓柱銷1和削邊定位銷2共同限制， 兩銷連心線為O1O2。若兩銷與兩孔均處于最大配合間隙，且兩孔以上母線與銷接觸， 則兩孔連心線下移；反之，則兩孔連心線上移。其最大位置變動量Y可按孔1中心線位置的最大變動量X1max=D1d1間計算（與圓孔定位任意邊接觸的情況相同）。 但若銷1 為上母線接觸而銷2為下母線接觸，或反過來銷1 為下母線接觸而銷2為上母線接觸， 則兩孔連心線相對于兩銷連心線產生基準轉角誤差。 zy和zy

28、和第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 （3） 轉角誤差（見圖2-23(b)）取決于兩孔和兩銷的最大配合間隙X1max和X2max、中心距L以及工件的偏移方向，可近似計算為 LXXLOOOO2arctanarctan2max2max12211(2-16) 式中：X1max為圓柱銷與定位孔的最大配合間隙；X2max為削邊銷與定位孔的最大配合間隙。 由此可見， 為了減小轉角誤差， 兩定位孔之間的距離應盡可能大些。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2.4 工工 件件 的的 夾夾 緊緊 1. 1. 夾緊裝置應滿足的基本要求夾緊裝置應滿足的基本要求 (1) 夾緊過程可靠， 不改變工件定位后所占據的正確位置

29、。 (2) 夾緊力的大小適當，既要保證工件在加工過程中其位置穩定不變、振動小，又要使工件不會產生過大的夾緊變形。 (3) 操作簡單、方便、省力、安全。 (4) 結構性好，夾緊裝置的結構力求簡單、 緊湊， 便于制造和維修。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2. 2. 夾緊力方向和作用點的選擇夾緊力方向和作用點的選擇(1) 夾緊力應朝向主要定位基準。如圖2-25（a）所示， 工件被鏜孔與A面有垂直度要求，因此加工時以A面為主要定位基面，夾緊力的方向應朝向A面。如果夾緊力改朝B面，由于工件側面A與底面B有夾角誤差，因而夾緊時工件的定位位置被破壞，如圖2-25（b）所示，影響孔與A面的垂直度要求。

30、第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-25 夾緊力方向示意圖(a) 夾緊力方向朝A面； (b) 夾緊力方向朝B面 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 (2) 夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內，并靠近支承元件的幾何中心。 如圖2-26所示，夾緊力作用在支承面之外，會導致工件的傾斜和移動，破壞工件的定位。 正確位置應是圖中虛線所示的位置。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-26 夾緊力作用點示意圖 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 (3) 夾緊力的方向應有利于減小夾緊力的大小。 如圖2-27所示，鉆削A孔時，夾緊力Fj與軸向切削力FH、工件重力G的方向相同，則加工過程所需的夾緊力最小

31、。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-27 夾緊力與切削力、 重力關系 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 (4) 夾緊力的方向和作用點應施加于工件剛性較好的方向和部位。如圖2-28（a）所示，薄壁套筒工件的軸向剛性比徑向剛性好，應沿軸向施加夾緊力； 圖2-28（b）所示薄壁箱體夾緊時，應作用于剛性較好的凸邊上；箱體沒有凸邊時，可以將單點夾緊改為三點夾緊， 如圖2-28（c）所示。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-28 夾緊力與工件剛性的關系(a) 薄壁套筒； (b) 薄壁箱體； （c） 三點夾緊 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 (5) 夾緊力的作用點應盡量靠近工件加工表面。為提

32、高工件加工部位的剛性，防止或減少工件產生振動，應將夾緊力的作用點盡量靠近加工表面。 如圖2-29所示，主要夾緊力F1垂直作用于主要定位基面；在靠近加工面處設輔助支承， 施加適當的輔助夾緊力F2， 這樣可提高工件的安裝剛度。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-29 夾緊力作用點靠近加工表面 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 3. 3. 夾緊力大小的估算夾緊力大小的估算加工過程中，工件受到切削力、離心力、慣性力和工件自身重力等的作用。一般情況下，加工中、小工件時，切削力（矩）起決定性作用。加工重、大型工件時，必須考慮工件重力的作用。工件在高速運動條件下加工時，不能忽略離心力或慣性力對夾緊作用

33、的影響。此外，切削力本身是一個動態載荷， 在加工過程中也是變化的。夾緊力的大小還與工藝系統剛度、夾緊機構的傳動效率等因素有關。 因此，夾緊力大小的計算是一個很復雜的問題，一般只能作粗略的估算。為簡化起見， 當確定夾緊力大小時，可只考慮切削力（矩）對夾緊的影響，并假設工藝系統是剛性的，切削過程是平穩的，根據加工過程中對夾緊最不利的瞬時狀態，按靜力平衡原理求出夾緊力的大小， 再乘以安全系數作為實際所需的夾緊力，即 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 式中：Fj為實際所需夾緊力；F為一定條件下按靜力平衡計算出的夾緊力；k為安全系數，考慮切削力的變化和工藝系統變形等因素，一般取k1.53。 實際應用中，

34、并非所有情況下都需要計算夾緊力。手動夾緊機構一般根據經驗或類比法確定夾緊力。 FjkF (2-17) 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2.5 數控機床夾具介紹數控機床夾具介紹 2.5.1 機床夾具的分類機床夾具的分類 (1) 通用夾具。通用夾具是指已經標準化、無需調整或稍加調整就可以用來裝夾不同工件的夾具，如三爪卡盤、四爪卡盤、平口虎鉗和萬能分度頭等。這類夾具主要用于單件小批生產。 (2) 專用夾具。專用夾具指專為某一工件的某一加工工序而設計制造的夾具，其結構緊湊，操作方便，主要用于固定產品的大批量生產。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 (3) 組合夾具。組合夾具是指按一定的工藝要求，由一

35、套預先制造好的通用標準元件和部件組裝而成的夾具。組合夾具使用完畢后，可方便地拆散成元件或部件，待需要時重新組合成其他加工過程的夾具，適用于數控加工、新產品的試制和中、小批量的生產。 (4) 可調夾具。可調夾具包括通用可調夾具和成組夾具， 它們都可以通過調整或更換少量元件就能加工一定范圍內的工件，兼有通用夾具和專用夾具的優點。通用可調夾具的適用范圍較寬，加工對象并不十分明確；成組夾具是根據成組工藝要求， 針對一組形狀及尺寸相似、加工工藝相近的工件加工而設計的，其加工對象和范圍很明確，又稱為專用可調夾具。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2.5.2 2.5.2 機床夾具的組成機床夾具的組成機床夾

36、具的種類雖然很多，但其基本組成是相同的。下面以一個數控銑床夾具為例來說明機床夾具的組成。 圖2-30所示為連桿銑槽夾具結構簡圖，該夾具靠工作臺T形槽和夾具體上的定位鍵9來確定其在數控銑床上的位置，并用T形螺栓緊固。 加工時，工件在夾具中的正確位置靠夾具體的上平面、 圓柱銷11和菱形銷10保證。夾緊時，轉動螺母7，壓下壓板2， 壓板2一端壓著夾具體，另一端壓緊工件，保證工件的正確位置不變。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-30 連桿銑槽夾具結構簡圖 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 從該例可以看出，數控機床夾具一般由以下幾部分組成： (1) 定位裝置。定位裝置是由定位元件及其組合構成的，

37、 用于確定工件在夾具中的正確位置，常見的定位方式是以平面、 圓孔和外圓來定位。圖2-30中的圓柱銷11、菱形銷10等都是定位元件。 (2) 夾緊裝置。夾緊裝置用于保持工件在夾具中的既定位置，保證定位可靠，使其在外力作用下不致產生移動，包括夾緊元件、傳動裝置及動力裝置等。圖2-30中的壓板2、螺母3和7、墊圈4和5、螺栓6及彈簧8等元件組成的裝置就是夾緊裝置。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 (3) 夾具體。夾具體用于連接夾具元件及夾緊裝置，使其成為一個整體，以保證夾具的精度、強度和剛度。 (4) 其他元件及裝置， 如定位鍵、操作件、分度裝置及連接元件。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2.

38、5.3 2.5.3 典型夾緊機構簡介典型夾緊機構簡介1 1 銑床夾具銑床夾具（1 1） 斜楔夾緊機構。斜楔夾緊機構。 采用斜楔作為傳力元件或夾緊元采用斜楔作為傳力元件或夾緊元件的夾緊機構稱為斜楔夾緊機件的夾緊機構稱為斜楔夾緊機構。構。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-31 斜楔夾緊機構(a) 應用示例； (b) 斜楔與螺旋夾緊機構的組合形式 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 （2） 螺旋夾緊機構。采用螺旋直接夾緊或采用螺旋與其他元件組合實現夾緊的機構稱為螺旋夾緊機構。螺旋夾緊機構具有結構簡單、夾緊力大、自鎖性好和制造方便等優點， 很適用于手動夾緊，因此在機床夾具中得到廣泛的應用。 其缺

39、點是夾緊動作較慢， 因此在機動夾緊機構中應用較少。 螺旋夾緊機構分為簡單螺旋夾緊機構和螺旋壓板夾緊機構。 圖2-32所示為最簡單的螺旋夾緊機構。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-32 簡單螺旋夾緊機構 (a) 直接夾緊； (b) 通過擺動壓塊夾緊 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 實際生產中使用較多的是如圖2-33所示的螺旋壓板夾緊機構，它利用杠桿原理實現對工件的夾緊，杠桿比不同，夾緊力也不同。 其結構形式變化很多， 圖2-33（a）、（b）為移動壓板， 圖2-33（c）、（d）為轉動壓板。 其中圖2-33（d）所示結構的增力倍數最大。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-33 螺

40、旋壓板夾緊機構 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 （3） 偏心夾緊機構。用偏心件直接或間接夾緊工件的機構稱為偏心夾緊機構。常用的偏心件有圓偏心輪(見圖 2-34（a）、（b）)、偏心軸(見圖 2-34（c）)和偏心叉(見圖 2-34（d）)。 偏心夾緊機構操作簡單，夾緊動作快，但夾緊行程和夾緊力較小，一般用于沒有振動或振動較小、夾緊力要求不大的場合。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-34 偏心夾緊機構第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2 2 車床夾具車床夾具車床主要用于加工內外圓柱面、 圓錐面、 回轉成型面、 螺紋及端平面等。上述各表面都是繞車床主軸軸心的旋轉而形成的， 根據這一加工特

41、點和夾具在車床上安裝的位置， 將車床夾具分為兩種基本類型： 一類是安裝在車床主軸上的夾具， 這類夾具和車床主軸相連接并帶動工件一起隨主軸旋轉，除了各種卡盤、頂尖等通用夾具或其他機床附件外，往往根據加工的需要設計出各種心軸或其他專用夾具；另一類是安裝在滑板或床身上的夾具，對于某些形狀不規則和尺寸較大的工件， 常常把夾具安裝在車床滑板上，刀具則安裝在車床主軸作旋轉運動， 夾具作進給運動。 車床夾具的典型結構如下： 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 （1） 三爪自定心卡盤，如圖2-35所示，是一種常用的自動定心夾具，適用于裝夾軸類、盤套類零件。 （2） 四爪單動卡盤，如圖2-36所示，適用于外形不規

42、則、非圓柱體、偏心、有孔距要求（孔距不能太大）及位置與尺寸精度要求高的零件。 （3） 花盤,如圖2-37所示，與其他車床附件一起使用， 適用于外形不規則、偏心及需要端面定位夾緊的工件。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-35 三爪自定心卡盤 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖 2-36 四爪單動卡盤 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖 2-37 花盤 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 （4） 心軸。 常用心軸有圓柱心軸、圓錐心軸和花鍵心軸。 圓柱心軸（如圖2-38所示）主要用于套筒和盤類零件的裝夾； 圓錐心軸（小錐度心軸）的定心精度高， 但工件的軸向位移誤差加大， 多用于以孔為定位基

43、準的工件；花鍵心軸（如圖2-39所示）用于以花鍵孔定位的工件。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-38 圓柱心軸 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-39 花鍵心軸 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2.6 組合夾具簡介組合夾具簡介 組合夾具是由一套結構已經標準化、尺寸已經規格化的通用元件組合而成的，能根據工件的加工需要組成各種不同結構和用途的夾具。組合夾具的出現和發展，為數控機床的單件小批生產和新產品試制創造了有利的條件。目前組合夾具有槽系組合夾具和孔系組合夾具兩種基本類型，槽系組合夾具元件間靠鍵和槽定位，而孔系組合夾具則靠孔與銷定位。 圖240所示為一槽系組合夾具，圖2-41所示

44、為一孔系組合夾具。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-40 槽系組合夾具 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-41 孔系組合夾具 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2.6.1 2.6.1 組合夾具的工作原理、組合夾具的工作原理、 特點及應用特點及應用1 1 組合夾具的工作原理與特點組合夾具的工作原理與特點組合夾具是機床夾具中一種標準化、系列化、通用化程度很高的新型工藝裝備。它是由一套預先制造好的標準元件組合而成的。這些元件具有各種不同的形狀、尺寸和規格， 并且有較好的互換性、耐磨性和較高的精度，根據工件的工藝要求，采用搭積木的方式組裝成各種專用夾具。使用完畢后，元件可方便地拆開，洗凈

45、后存放起來，待重新組裝時重復使用。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 （1） 靈活多變，萬能性強，為生產迅速提供夾具，縮短生產準備周期。 （2） 元件可重復使用，節約人力、物力和財力。 （3） 減少夾具存放面積，制造、管理方便。 （4） 易于實現計算機輔助工藝設計。 組合夾具也存在一些不足之處，如比較笨重，剛性也不如專用夾具好。但隨著組合夾具元件品種的不斷發展和組裝技術的不斷提高，這些不足之處必將逐步得到改善。此外， 組裝成套的組合夾具必須有大量的元件儲備，因此開始投資費用較大。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2 2 組合夾具的應用組合夾具的應用（1） 從生產類型方面看，組合夾具的特點決定

46、了它最適用于產品經常變換的生產，如單件小批生產（包括工具和機修零件制造）、新產品試制和臨時突擊性的生產任務等。對于成批生產的產品，也可利用組合夾具以補充專用夾具數量之不足， 或者當專用夾具損壞以及生產工藝變更時使用。對于大批量生產的產品， 有時也可適當考慮采用組合夾具。 （2） 從加工工種方面看，組合夾具可用于鉆、車、銑、 刨、磨、鏜、檢驗等工種，其中以鉆床夾具應用量最大。若與氣動、液壓等傳動裝置相結合， 還能組成高效率的夾具。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 （3） 從加工工件的幾何形狀和尺寸方面看，組合夾具一般可不受工件形狀復雜程度的限制，很少遇到因工件形狀特殊而不能組裝夾具的情況。目前

47、我國大量采用的中型系列組合夾具，一般適用于外形尺寸在20600 mm的工件，有時根據生產需要，也能組裝出更大的組合夾具。 （4） 從加工工件的公差等級方面看，組合夾具元件本身為IT2公差等級，再加上各組裝環節的累積誤差，在一般情況下，工件加工公差等級可達IT3級。如果經過精心選配與調整，也能使工件加工公差等級達IT2級或更高。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2.6.2 2.6.2 組合夾具的系列和基本要素組合夾具的系列和基本要素組合夾具按其尺寸大小分為小型、中型和大型等三種系列， 其區別主要在于元件的基本要素。 組合夾具的基本要素包括外形尺寸、T形槽寬度、螺栓及其螺孔的直徑。 小型系列組合

48、夾具主要適用于儀器、儀表、電信和電子工業，這一系列元件的螺栓直徑為M81.25，定位鍵與鍵槽寬的配合為8(H7js6)，T形槽之間的距離為30 mm。中型系列組合夾具主要適用于機械制造工業，這一系列元件的螺栓直徑為M121.5，定位鍵與鍵槽寬的配合尺寸為12(H7h6)，T形槽之間的距離為60 mm。大型系列組合夾具主要適用于重型機械制造工業，這一系列元件的螺栓直徑為M162，定位鍵與鍵槽寬的配合尺寸為16(H7h6)，T形槽之間的距離為60 mm。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2.6.3 2.6.3 組合夾具元件的分類組合夾具元件的分類1 1 基礎件基礎件基礎件包括各種規格尺寸的方形、

49、矩形、圓形基礎板和基礎角鐵等，如圖2-42所示。 基礎件主要用作夾具體，但還有其他用途，例如用方形或矩形基礎板可組成一個角度，作為角度支承使用。基礎件上的T形槽、 鍵槽、光孔和螺孔起定位和緊固其他元件的作用。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-42 基礎件 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 2 2 支承件支承件支承件包括各種規格尺寸的墊片、墊板、方形和矩形支承、 角度支承、角鐵、菱形板、 V形塊、 螺孔板、伸長板等，如圖2-43所示。支承件主要用作不同高度的支承和各種定位支承平面，是夾具體的骨架。另外，也可把尺寸大的支承件用作基礎件。支承件在組合夾具元件中型式多、用途廣，組裝時應充分發揮其作用。 支承件上一般也有T形槽、鍵槽、光孔和螺孔， 以便將各支承件與基礎件和其他元件連成整體。 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 圖2-43 支承件 第2章 工件的裝夾與夾具設計基礎 3 3 定位件定位件定位件包括各種定位銷、定位盤、定位鍵、定位軸、定位支座、定位支承、鎖孔支承、頂尖等，如圖2-44所示。定位件主要用于確定元件與元