第四章 机床夹具原理与设计1

机械加工工艺学

第四章 机床夹具原理与设计

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第一节 机床夹具概述机床夹具的机械加工工艺系统的重要组成部分，是机械制造 中的一项重要工艺装备。为保证加工精度和提高生产率，必须使 工件在机床上相对于刀具占有正确的位置，完成这一功能的辅助 装置。

一、工件的装夹方法(主要有两种)装夹——指将工件安装到准确的加工位置上，并可靠固定的过程。 1. 用找正法装夹工件 有直接找正和划线找正的方法。 2. 用夹具装夹工件 工件加工前，先调整好夹具在机床中的位置，工件装在夹具 上，不再找正，便能直接得到准确加工位置的装夹方式。

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如图所示的一批零件，除键槽外其余各表面均已加工合 格，现要求在立式铣床上铣出保证图示加工要求的键槽。 (1)用划线找正的方法 (2)用图4-1所示的夹具装夹工件

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支撑工作面

平行

夹具底板 插入工作台 同一T 型槽

与进给方 向平行

平行定位键3 工作面

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二、机床夹具工作原理和在机械加工过程中的作用1. 夹具的主要工作原理以图4-2说明上述铣键槽夹具的 主要工作原理。 (1)夹具保证位置精度的原理 (2)调整法达到尺寸精度的原理

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夹具工作原理的要点： 1)工件直接装入夹具，依靠定位基准与夹具的定位元件相接触，而占有正确 的位置，不再需要找正便可将工件加紧。 2)夹具预先在机床上已调整到正确的位置，工件通过夹具相对于机床也就占 有了正确的位置。 3)夹具上还有确定刀具位置的元件，工件通过夹具相对于刀具也就占有了正 确的位置。 通过上述三点，就保证了加工的技术要求。 4)上述作用，对加工成批工件尤为显著。刀具一经调整好位置后，在规定的 磨损限度内，不再进行调整。

2. 夹具的作用1)保证稳定可靠地达到各项加工精度要求； 2)减少工时，提高劳动生产率； 3)降低生产成本； 4)降低工人劳动强度； 5)对操作工人技术等级要求不高； 6)可扩大机床的工艺范围。

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三、夹具的分类与组成1.夹具的分类机床夹具 机 床 附 件 类 夹 具 可 调 夹 具 通 用 可 调 夹 具

按使用特点分类

随 行 夹 具成 组 夹 具

组 合 夹 具

专 用 夹 具

检验夹具

夹 具

装配夹具 车 床 夹 具

按使用机床分类 钻 床 夹 具 镗 床 夹 具 刨 床 夹 具

焊接夹具

铣 床 夹 具

磨 床 夹 具

拉 床 夹 具

其他夹具 手 动 夹 具 气 动 夹 具 液 压 夹 具

按夹紧动力源分类 气 液 夹 具 电 动 夹 具 液 压 夹 具

齿 轮 机 床 夹 具

其 他

真 空 夹 具

其 他

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2.夹具的组成 根据图4-1和 图4-4(具有分度功 能的钻床夹具 )可 归纳出夹具的主要 组成部分有： 1)定位元件 2)加紧装置 3)对刀元件

4)导引元件 5)其他装置 6)连接元件和连接 表面 7)夹具体

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第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中定位的目的，就是要使同一批工件在夹具中占有一 致的正确加工位置。在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度 就无法保证。工件定位方案的确定是夹具设计中首要解决的问题。

一、基准的概念基准是指零件上用来确定点、线、面位置时，作为参考的其他的点、 线、面。根据功用的不同，基准可分为：设计基准

基 准工艺基准

定位基准：确定工件在机床夹具上位置的基准。 测量基准：检验时采用的基准。 装配基准：确定零件或部件在机器中位置的基准。 调刀基准：调整加工刀具位置的基准。

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在确定基准时，需注意以下几点：1)作为基准的点、线、面在工件上不一定存在，而常常有某些具体的表 面来体现。所以选择定位基准就是选择恰当的基准面。

2)作为基准，可以是没有面积的点或面，但基准面总是有一定面积的。3)基准的定义不仅涉及到尺寸之间的联系，还涉及到位置精度。

二、六点定位原理工件的定位的实质，就是要使工件在夹具中占有某个确定的正确 加工位置。为使工件完全定位，就必须限制工件在空间 的六个自由度，即工件的“六 点定位原理”。

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应用六点定位原理时注意:

1)用合理布置支撑点的方法来限制工件的自由度。2)定位支撑点与工件的定位基准始终保持紧贴接触。 3)一个支撑点仅限制一个自由度，一个工件只有六个自由度，所设 置的定位支撑点数目，原则上不应超过六个。 4)分析定位支撑点的定位作用时，不考虑力的影响。 5)定位支撑点是由定位元件抽象而来的，一种定位元件转化成的支 撑点数目是一定的，但具体限制的自由度与支撑点的布置有关。

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应用定位基本原理时应注意的几个问题：1) 完全定位与不完全定位 完全定位——指工件的六个自由度全部被限制的定位方式(图4-5b) 不完全定位——指工件的六个自由度没有全部被限制的定位方式。 (例图4-6b、c)

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2)过定位与欠定位 过定位——指几个定位支撑点重复限制同一个自由度的重复定位的现象。 (例图4-7)消除过定位及其干涉 有两种途径：①改变定位 元件的结构，以减少转化 支撑点的数目，消除被重 复限制的自由度。②提高 工件基面之间及夹具定位 元件工作表面之间的位置 精度，以消除过定位引起 的干涉。

欠定位——指工件实际限制的自由度数目，少于按其加工要求所必需限制 的自由度数目的现象。(例图4-6a若y方向不设置定位支撑)

工程中，绝不允许发生欠定位这样的原则性错误。

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三

、常见的定位方式和定位元件定位元件的设计应满足下列要求： 1)要有与工件相适应的精度。

2)要有足够的刚度，不允许受力后发生变形。3)要有耐磨性，以便在使用中保持精度。(硬度为58~62HRC) 1. 工件以平面定位

(1)固定支撑包括固定支撑钉(图4-8) 和固定支撑板(图4-9)