第九章-机床夹具设计原理
机床夹具设计原理
定位原理
Z
Y
Y
Y
Y
X
X
a）
b）
图5-16 过定位示例
定位原理
一面两孔定位分析
D1
D2
d1
d2
l
1 2
Tl
L
1 2
TL
b D22min
b
Tl TL 1min
l
1 2
Tl
L
1 2
TL
图5-17 一面两孔定位干涉分析
定位原理
过定位应用
刀柄 定位端面 配合锥面 主轴
拉杆
HSK刀柄
涨套
Z
Y X
图 5-11 工件以平面3点定位
正确理解工件定位原理的几点注意事项
• 定位支撑点与工件定位基准要始终保持紧密接触 或配合，才能起到限制自由度的作用；
• 分析支撑点的定位作用时，不考虑外力的作用； • 一个自由度由对应的一个支撑点限制，每个支撑
点限制的自由度不允许重复或相互干涉； • 工件在夹具中实际定位时，是根据工件上已被选
组合夹具
图5- 6 组合夹具实例
5.1.2 机床夹具的分类
◆按使用机床划分 可分为钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具等。
◆按夹紧力源划分 可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、真空夹具、电 动夹具等。
气动虎钳
液压夹具
5.1.3 夹具的组成
1）定位元件及装置
2）夹紧元件及装置
3）对刀及导向 元件
定位原理
Z X
Z X
X Y b） Z
X
X Y
Z X
b1）
X Y
X Y
b2） 图5-23b 过定位示例分析
机械制造技术基础_机床夹具设计原理
机械制造技术基础_机床夹具设计原理机床夹具是指夹持加工工件并固定在机床上进行加工的装置，是机床加工的重要组成部分。
机床夹具的设计是机械制造技术基础之一，它对于机床加工的质量和效率都有着重要的影响。
本文将从机床夹具的基本原理、工作原理和设计流程三个方面进行介绍和论述。
一、机床夹具的基本原理（1）夹紧原理夹持工件的夹头在受力时会产生位移，通过位移实现夹紧的作用，使工件在加工过程中不发生位移和震动，从而保证了加工精度。
夹持力是由夹紧件对夹头产生的强制位移力和摩擦力共同作用产生的，夹紧力的大小应根据工件的材质、形状、尺寸和加工要求进行合理选择。
（2）定位原理夹具在夹持工件时除了要保证工件的轴向位置和旋转轴线的垂直于加工表面以外，还要保证工件的平面位置和工件表面与刀具切削面的相对位置。
安全可靠地完成加工，达到要求的加工精度和效率。
（3）导向原理夹紧件在夹持过程中还要起到定位和导向作用，防止工件在加工过程中产生转动或晃动。
这种导向作用应根据夹紧件的位置、数量、形状和加工要求的不同进行合理选择。
机床夹具的工作原理是将外部力通过夹紧件传递到工件上，产生夹紧力，在夹紧力的作用下夹紧工件。
夹紧力的大小，由夹紧件的结构和夹紧元件的材料、尺寸、形位公差和夹紧力大小等多种因素决定。
机床夹具的加工过程包括制造、调试和使用三个阶段。
在制造初期，要根据工件加工要求和机床的工作情况进行设计，并考虑夹头的形状、定位方式、导向方式和夹紧件的数量和位置等因素。
在调试阶段，要根据工件的尺寸精度、形位公差和加工表面的质量对夹具进行调整，确定夹头结构、夹紧力和夹紧方式等参数，以满足工件的加工要求。
在使用阶段，要考虑机床、刀具和加工工件之间的配合情况，制定加工方案，调节夹具的结构和参数，进行夹紧和定位，严格执行安全操作规程，为实现高效、高精度的加工效果提供保障。
三、机床夹具的设计流程机床夹具的设计流程一般包括以下几个步骤：（1）确定加工零件的形状、尺寸、数量和精度等要求。
机床夹具设计原理
机床夹具设计原理一、机床夹具设计原理的基本要求1.稳定性：机床夹具设计要求可以牢固固定工件，不发生移动、晃动等情况，以确保加工过程中工件位置的稳定。
2.可靠性：机床夹具设计要求夹具在工件加工过程中具有足够的耐久性，以保障夹具的使用寿命和可靠性。
3.精度：机床夹具设计要求根据工件的尺寸、形状和加工要求，保证工件在夹具中的位置准确、偏差小，达到精确加工的目的。
4.操作性：机床夹具设计要求便于操作和调整，能够满足不同工件的夹紧要求，并且方便夹具的安装和拆卸。
二、机床夹具设计原理的具体措施1.夹紧形式的选择：根据不同的工件形状和特点，选择不同的夹紧形式，如机械夹紧、液压夹紧、气动夹紧等，以满足不同加工要求。
2.材料的选择：夹具的选择不仅要考虑工件的材料特性，还要考虑夹具的材料强度、硬度和耐磨性等，以确保夹具在加工过程中不发生变形和磨损。
3.结构的设计：夹具的结构设计要合理，考虑到夹具的稳定性和加工操作的便捷性，同时还要兼顾工件加工精度的要求。
4.夹具的定位方式：夹具设计要保证能够准确定位工件，使工件在夹具中的位置准确稳定，以确保工件的加工精度。
5.夹紧力的控制：夹具设计要合理确定夹紧力的大小，既不能过小导致工件移动和晃动，也不能过大导致工件变形和应力集中。
6.工件的加工方向和顺序：夹具设计要考虑到工件的加工方向和顺序，以减小因切削力产生的振动和变形，提高加工质量。
7.安全保护措施：夹具设计要考虑到操作人员的安全，采取相应的防护措施，防止因操作不当或夹具失效导致的意外事故发生。
总之，机床夹具设计原理是在机床加工操作中为保证工件加工质量和生产效率，通过合理的夹具设计，能够稳定地夹紧工件，以实现工件的精确定位和加工。
机床夹具设计要兼顾稳定性、可靠性、精度和操作性等要求，采用适当的夹紧形式、合适的材料和结构，控制夹紧力和加工顺序，以及考虑安全性，最终达到优化加工过程的目的。
机床夹具原理与设计
第三节 定位误差的计算
一、基准的概念
所谓基准就是零件上用来确定点、线、面 位置时，作为参考的其他的点、线、面。根据 基准的功用不同，可分为设计基准和工艺基准。
1）设计基准是在零件图上，确定点、线、面位 置的基准，设计基准是由该零件在产品结构中 的功用所决定的。
2）工艺基准是在加工和装配中使用的基准，按 照用途不同又可分为：
dw
2、定位副制造不准确产生的基准位移误差
这种由于定位副制造不准确引起的定 位误差，称为“基准位移误差”，用Δjw 表示。
1、工件以圆柱孔在心轴（或定位销）上定位 此时假设孔中心线和轴心线合，即设计基准和定
位基准重合， jb 0
(1)圆孔与定位销单边接触时，此时心轴水平放置。
设孔径 D0D 为 ,轴径d0为 d,外圆直d1径 0d1 为 jw12(Dd)
• 当某个自由度被重复限制是“过定位”， 过定位一般是不允许的，但当工件定位 面精度较高，位置已有保证时，过定位 往往可提高刚性，也是允许的。
• 值得注意的是，所限制自由度少于六个 时也可能是过定位，但不一定是欠定位。 若支承点分布不合理，欠定位、过定位 可能同时出现。
第二节 常用定位方法及定位元件
（3）几种不同组合形式的定位分析
1）一个平面和二个与其垂直的孔的组合
在箱体、连杆、盖板等类零件加工中， 常采用这种组合定位，俗称“一面二孔” 定位。一面二孔定位时所用的定位元件 是：平面采用支承板，二孔采用定位销， 故又称为“一面两销”。
• 这种情况下的两圆柱销重复限制了沿x方 向的移动自由度，属于过定位。
1
2
d 2
1
机床夹具设计原理
本演示将介绍机床夹具的设计原理和相关内容，包括夹具的概述、作用、分 类，基本要求，夹紧方式的选择，刚性分析与计算，精度要求，以及其他各 方面的内容。
机床夹具的作用
机床夹具在加工过程中起到固定工件、定位工件、夹紧工件的作用，有效提高加工精度和效率。
固定工件
通过合理的夹具设计，确保工件 在加工过程中保持稳定的位置。
1 高硬度材料
对于需要进行高速切削加工的工件，夹具材 料应具备足够的硬度和耐磨性。
2 耐热材料
对于需要进行高温加工的工件，夹具材料应 具备足够的耐高温性能。
3 耐腐蚀材料
对于特殊材料或化学腐蚀性较高的工件，夹 具材料应具备足够的耐腐蚀性。
4 高韧性材料
对于大型工件或需要承受冲击力的工件，夹 具材料应具备足够的韧性和强度。
2 液压夹具
利用液压系统提供的压力实现夹紧产生的力进行夹紧，如气动卡盘、 气动夹具等。
4 电磁夹具
利用电磁力实现夹紧工件，如电磁卡盘、电 磁夹具等。
机床夹具的基本要求
稳定性
夹具需要具备足够的稳定性，能够承受加工过程 中的力和振动。
精度
夹具要能够提供足够的定位精度和夹紧力度，确 保加工精度。
定位工件
夹紧工件
夹具将工件准确地定位在机床上， 使得加工操作精确可控。
夹具使用合适的夹紧方式，确保 工件牢固地固定在机床上，避免 移动和偏移。
机床夹具的分类
根据不同的夹紧方式和应用场景，机床夹具可以分为机械夹具、液压夹具、气动夹具、电磁夹具等多种类型。
1 机械夹具
通过机械力实现夹紧工件，如螺纹夹具、卡 盘等。
夹具的精度要求
精度测量
通过精密测量设备对夹具的定位 精度和夹紧力度进行测量。
机床夹具的工作原理
机床夹具的工作原理
机床夹具是用于夹持工件以确保其在加工过程中的稳定性和精度。
它由固定夹具和活动夹具组成，通过夹具的夹持力将工件夹持在合适的位置，以便进行加工、切削、装配等工序。
机床夹具的工作原理主要包括以下几个方面：
1. 位置定位：夹具通过不同的定位元件，如定位销、定位块等，将工件固定在一定的位置上，以确保加工的精度和一致性。
2. 夹紧力：机床夹具通过夹紧装置施加一定的夹紧力，使工件在加工过程中不发生移动或变形，以保持工件的稳定性和加工精度。
常见的夹紧装置有螺杆、液压缸、弹簧等。
3. 加工平衡：对于较大的工件或不规则形状的工件，夹具需要设计相应的支撑结构，以保持工件的平衡，并防止在加工过程中产生过大的振动和变形。
4. 切削力传递：在切削加工中，夹具需要将切削力传递到工件上，以实现切削加工的目的。
夹具的切削力传递通常通过刀具和夹具之间的接触面来完成，以确保夹具能够正常承受切削力。
5. 多工位操作：某些机床夹具可以同时夹持多个工件，在同一加工过程中完成多个工位的操作，提高生产效率。
这种工作原理通常需要夹具具备多个夹持位置和相应的夹紧力控制系统。
总之，机床夹具通过实施位置定位、施加夹紧力、保持加工平衡、传递切削力和实现多工位操作等方式，来确保工件在加工过程中的稳定性和精度。
这些工作原理的有效应用可以提高加工质量和生产效率。
机床夹具设计原理和方法
实用文档
偏心夹紧装置动画演示1
实用文档
偏心夹紧装置动画演示2
实用文档
（4）定心夹紧装置
在切削加工中，若工件是以中心线或对称面为工序基准，为使 ＝0，可采用一种保证工件准确定心或对中的装置，使工件的定位 和夹紧过程同时完成，而定位元件与夹紧元件合二为一。这种装置 称为定心夹紧装置。如图所示，三爪卡盘就是一种定心夹紧装置。
自锁条件：
实用文档
1、斜楔夹紧装置
（3）斜楔夹紧的扩力比（扩力系数） 公式5-24所示 （4）斜楔夹紧机构行程比 一般把斜楔的移动行程L与工件需要的夹紧行程
S的比值，成为行程比， （5）应用：斜楔夹紧机构结构简单，工作可靠，
但由于它的机械效率较低，很少直接用于手动 夹紧，而常用在工件尺寸较小的机动夹紧机构 中。
实用文档
2、工件在夹具中的定位情况
完全定位
六个自由度全部限制
实用文档
2、工件在夹具中的定位 2、不完全定位
实用文档
2、工件在夹具中的定位 欠定位
•欠定位——应该消除的自由度没有消除， •不允许。
实用文档
2、工件在夹具中的定位 过定位及消除过定位的方式
实用文档
二、常见的的定位方式及定位元件
❖ 单个典型表面的定位元件，单个典型表 面是指平面、内外圆柱面、内外圆锥面等。单 个典型表面是组成各种不同复杂工件的基本单 元，分析单个典型表面的定位及定位元件设计 是进行夹具定位分析和夹具定位方案设计的基 础
夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定 位位置不变的操作。
（2）装夹的方法
1）直接找正装夹
效率低，找正精度 较高；适用单件小 批量中形状简单的 工件。
机床夹具设计原理
机械制造工艺与机床夹具
2. 常见定位分析
1） 完全定位：
限6
侧挡销 短圆柱销
平面支承 图4-6 连杆钻孔定位方案
19
机械制造工艺与机床夹具
2. 常见定位分析
2） 不完全定位：
去3
侧挡销 短圆柱销
平面支承 图4-7 连杆平面加工定位方案
20
机械制造工艺与机床夹具
2. 常见定位分析
3）欠定位：
需 6去 5
图4-8
用专用夹具安装工件
21
机械制造工艺与机床夹具
2. 常见定位分析
4）过定位：
图4-9 过定位示意
22
机械制造工艺与机床夹具
2. 常见定位分析
4）过定位：
心轴，限制工件移动X,Y, 转动X,Y; 心轴端面，限制工件移动Z,转 动 X ,Y ; 所以转动X,Y,为过定位
P165 表4.1
各种定位元件限制的自由度
定位 + 夹紧 = 安装
小结： 定位在前，夹紧在后 定位是首要的
6
机械制造工艺与机床夹具
一、工件在工艺系统内的安装
1.工件的找正安装 直接找正法：是用百分表、划针或用 目测，在机床上直接找正工件，使工件 获 得正确位置的方法。
7
机械制造工艺与机床夹具
图4-1 直接找正法示例 a）磨内孔时工件的找正 b）刨槽时工件的找正
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机械制造工艺与机床夹具
一、工件在工艺系统内的安装
1.工件的找正安装 划线找正法：当零件形状很复杂时， 可先用划针在工件上画出中心线、对 称线或各加工表面的加工位置，然后 再按划好的线来找正工件在机床上的 位置的方法。
9Leabharlann 机械制造工艺与机床夹具图4-2
机械制造技术基础机床夹具设计原理
机械制造技术基础机床夹具设计原理机床夹具是机械制造过程中非常重要的装置，用于固定和定位工件，确保其在加工过程中的稳定性和准确性。
机床夹具设计原理涉及材料选择、结构设计、力学分析等多个方面，下面将对其中几个关键原理进行详细阐述。
首先，机床夹具的材料选择是影响夹具性能的重要因素之一、夹具要能够承受工件加工过程中产生的各种力和振动，因此夹具材料需要具有足够的强度和刚度。
常见的夹具材料有高强度合金钢、铸铁、铝合金等，具体的选择要根据具体的加工要求和夹持工件的材料来确定。
其次，机床夹具的结构设计要考虑夹紧力的传递和调节原理。
夹具的夹持部分通常由夹紧机构和支撑机构组成。
夹紧机构是夹具中承受夹持力的部分，常用的夹紧机构有螺旋状弹簧、气缸、液压缸等。
在设计中要考虑到夹紧力的大小、传递过程中的变形等因素，以确保夹具的稳定性和可靠性。
另外，机床夹具的定位原理是保证工件加工精度的重要因素。
定位是指将工件放置在夹具上时确保其正确位置的过程。
夹具的定位部分通常由定位销、定位块、定位台等组成。
定位销是夹具中实现工件相对位置固定的关键部件，其设计要考虑到定位的精度和稳定性。
在实际设计中，可以采用多点定位和辅助定位等方法，以提高加工精度和生产效率。
此外，机床夹具的刚度分析也是设计过程中需要考虑的重要问题。
夹具需要具有足够的刚度来抵抗工件加工过程中产生的各种力和振动，以确保加工精度和表面质量。
在设计中需要分析夹具的刚度，考虑各种力和振动对夹具造成的影响，通过合理的结构设计和材料选择来提高夹具的刚度。
除了上述几个关键原理，机床夹具的设计还需要考虑到生产效率、安全性、可维护性等方面的要求。
设计师需要综合考虑多个因素，根据具体的加工要求和生产条件来确定最佳的夹具设计方案。
综上所述，机床夹具设计原理涉及材料选择、结构设计、力学分析等多个方面。
合理的夹具设计可以提高工件加工精度、生产效率和安全性，对于提高机械制造的质量和效益具有重要意义。
30第九章 机床夹具设计原理(4)wz
2. 对夹紧装置的基本要求
(1)能保证工件定位后占据的正确位置。
(2)夹紧力的大小要适当、稳定。既要保证工件在整个加 工过程中的位置稳定不变，振动小，又要使工件不产生过 大的夹紧变形。夹紧力稳定可减少夹紧误差。
(3)夹紧装置的复杂程度与生产类型相适应。工件的生产 批量越大，设计的夹紧装置的功能应越完善，工作效率越 高，进而越复杂。
tan( 2 )
(2)斜楔的自锁条件
当加在斜楔上的原始作用力FQ撤除后，斜楔在摩擦力作用下仍然不会松 开工件的现象称为自锁。
此时摩擦力的方向与斜楔企图松开和退出的方向相反，如图9-40b所示。
从图中可见，要自锁，必须满足下式：
其中 整理后
F1 FRX
F1 W tan1 FRX W tan( 2 )
图9-38 夹紧力作用点靠近加工表面
3. 夹紧力的大小
夹紧力的大小必须适当。过小，工件在加工过程中发 生移动，破坏定位；过大，使工件和夹具产生夹紧变 形，影响加工质量。
理论上，夹紧力应与工件受到切削力、离心力、惯性 力及重力等力的作用平衡；实际，夹紧力的大小还与 工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。切削 力在加工过程中是变化的，因此夹紧力只能进行粗略 的估算。
是一种增力机构，其结构简单，增力比大，摩擦损 失小，但自锁性能差，常与具有自锁性能的机构组 成复合夹紧机构。铰链夹紧机构适用于多点、多件 夹紧，在气动、液压夹具中获得广泛应用。
5. 定心、对中夹紧机构
定心、对中夹紧机构是一种特殊夹紧机构，其定位和夹 紧是同时实现的，夹具上与工件定位基准相接触的元件， 既是定位元件，又是夹紧元件。
定心、对中夹紧机构一般按照以下两种原理设计： (1)定位—夹紧元件按等速位移原理来均分工件定位 面的尺寸误差，实现定心和对中。
最新机床夹具设计原理
（3）扩大机床工艺范围。例如在普通车床或摇臂钻床上使用镗削夹 具，就可以代替镗床对工件进行镗削加工。又例如使用靠模夹具，可在车 床或铣床上进行仿形加工。 （4）改善工人劳动条件。使用夹具后，可使装卸工件方便、省力、安 全。如采用气动、液压等机动夹紧装置，可以大大减轻工人劳动强度，保 证安全生产。
4.2
在实际夹具中，工件的定位是通过工件上的定位基面和夹具上定位 元件的定位表面相接触或配合来实现的。
4.2
工件定位的基本原理
4.2.2 六点定位原理的应用 在实际生产中，应用六点定位原理对工件进行定位分析时，常有以 下几种情况。 1．完全定位 工件的6个自由 度全部被限制而在夹 具中占有完全确定的 唯一位置，称为完全 定位。
4.2
工件的定位就是采取 一定的约束措施来限制自 由度，通常可用如图 4．2(b)所示的6个支承约 束的方法来描述。图中工 件以平面A、B、C为定位 基准，其中：
绕Ｙ轴转动3个自由度；
工件定位的基本原理
4.2.1 六点定位原理
图4．2 工件六点定位原理
* 工件的底面B放置在三个不共线的支承上，消除了工件沿Ｚ轴移动、绕Ｘ轴转动和 * 侧面Ａ靠在两个支承上，消除了工件沿Ｙ轴的移动和绕Ｚ轴的转动两个自由度； * 端面Ｃ与一个支承接触，消除了沿Ｘ轴移动一个自由度。
4.1
机床夹具概述
返回(固定式钻模) 返回(固定式钻模板)
4.1.3 机床夹具的组成
如图4.1(a)为某轴套工件， 其要求加工φ6Ｈ7孔并保证轴 向尺寸φ37.5±0.02。图4.1(b) 为其钻床夹具，工件以内孔及 端面为定位基准，通过夹具上 的定位销６及其端面即可确定 了工件在夹具中的正确位置。 拧紧螺母５，通过开口垫圈４ 可将工件夹紧，然后由装在钻 模板３上的快换钻套１导引钻 头进行钻孔。
第九章 机床夹具的基本原理
" "
2
1 1 ' ' O C ( D TD), O C D 2 2
DH 2
1 TD 2 2 sin 2
TD
二、定位误差分析计算：
2. 以外圆在V形块上定位时的定位误差： 对于尺寸H3：
' " DH 3 H 3 H3 K 'K "
分析定位基面直径由小变大或由大变小时假设分析定位基面直径由小变大或由大变小时假设定位基准的位置不变动分析工序基准的变动方向定位基准的位置不变动分析工序基准的变动方向当定位基面直径同样变化时假设定位基面与定位元当定位基面直径同样变化时假设定位基面与定位元件接触分析定位基准的变动方向件接触分析定位基准的变动方向两者的变动方向相同取两者的变动方向相同取相反取相反取以一面双销定位时的定位误差
ΔY1 TB
二、定位误差分析计算：
齿轮坯的内孔和外圆已加工合格，即d=80-00.1 mm， D=35+0.025mm。现在插床上用调整法加工内键槽，要求保证尺 寸H=38.5+0.2mm。忽略内孔与外圆同轴度误差，试计算该定位 方案能否满足加工要求?若不能，应如何改进? 解： ΔB =TD/2=0.025/2=0.0125 ΔY =0.1/(2sin45o)=0.0707 ΔD=ΔY+ΔB=0.0125+0.0707 =0.0832>0.2/3=0.0667 不能满足加工要求。 取外圆的尺寸和公差为d=80-0.05mm 则ΔY =0.05/(2sin45o)=0.0354<0.0667 能满足加工要求。
2 min D2 min d 2 max d 2 max D2 min 2 min 12 0.053 11.947
第9章 夹具设计基本原理
Machine Manufacturing Engineering
2011年 2011年1月5日
机械制造工程学
第九章 夹具设计基本原理
第一节 夹具的基本概念 第二节 工件的定位原理 第三节 定位方式与定位元件的选择 第四节 定位误差 第五节 工件的夹紧 第六节 各类机床夹具特点
机械制造工程学
一、六点定位原理： 六点定位原理：
1. 完全定位：六个自由度全部被限制。 完全定位：六个自由度全部被限制。 2. 不完全定位（部分定位） ： 不完全定位（部分定位）
机械制造工程学
一、六点定位原理： 六点定位原理：
1. 完全定位：六个自由度全部被限制。 完全定位：六个自由度全部被限制。 2. 不完全定位（部分定位） ： 不完全定位（部分定位） 3. 欠定位：根据加工要求，未能限制应该限制的自由度 欠定位：根据加工要求，
机械制造工程学
由许多标准件组合而成， 由许多标准件组合而成 ， 夹具的分类： 四、夹具的分类： 可根据零件加工工序的 需要拼装， 需要拼装 ， 用完后再拆 可用于单件、 卸 ， 可用于单件 、 小批 1.按专业化程度分： 1.按专业化程度分 按专业化程度分： 生产。 生产。
通用夹具； 通用夹具； 专用夹具； 专用夹具； 成组夹具； 成组夹具； 组合夹具； 组合夹具；
机械制造工程学
四、夹具的分类： 夹具的分类：
2.按使用机床的类型分 ： 2.按使用机床的类型分 车床夹具； 车床夹具； 磨床夹具； 磨床夹具； 钻床夹具(又称钻模) 钻床夹具(又称钻模)； 镗床夹具(又称镗模) 镗床夹具(又称镗模)； 齿轮机床夹具； 齿轮机床夹具； 铣床夹具。 铣床夹具。
机械制造工程学
机械制造工程学
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2021/2/7
10
(2)夹紧力的方向应方便装夹和有利于减小夹紧力,最好 与切削力、重力方向一致
图9-35所示为夹紧力与切削力、重力的关系:
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6
2. 对夹紧装置的基本要求
(1)能保证工件定位后占据的正确位置。
(2)夹紧力的大小要适当、稳定。既要保证工件在整个加 工过程中的位置稳定不变,振动小，又要使工件不产生过 大的夹紧变形。夹紧力稳定可减少夹紧误差。
(3)夹紧装置的复杂程度与生产类型相适应。工件的生产 批量越大，设计的夹紧装置的功能应越完善，工作效率越 高，进而越复杂。
1)中间传递机构 它是在动力装置与夹紧元件之间,传 递夹紧力的机构。
其主要作用有: •改变作用力的方向和大小;
•夹紧工件后的自锁性能，保证夹紧可靠，尤其在 手动夹具中。
2)夹紧元件 是执行元件，它直接与工件接触，最终 完成夹紧任务。
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图9-32 液压夹紧的铣床夹具
1－压板 2－铰链臂 3－活塞杆 4－液压缸 5－活塞
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一、夹紧装置的组成及基本要求
1. 夹紧装置的组成
(1)动力装置 夹紧力来源于人力或者某种动力装置。 用人力对工件进行夹紧称为手动夹紧。 用各种动力装置产生夹紧作用力进行夹紧称为机动夹紧。 常用的动力装置有:液压、气动、电磁、电动和真空装 置等。
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(2)夹紧机构
一般把夹紧元件和中间传递机构称为夹紧机构。
第九章 金属切削机床夹具设计原理
第四讲 工件的夹紧原理
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1
主要内容
加紧装置的组成和基本要求 夹紧力的确定 典型夹紧机构
斜锲夹紧机构 螺纹夹紧机构 偏心夹紧机构 铰链夹紧机构 定心、对中夹紧机构 联动夹紧机构
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夹紧及其目的
将工件定位后的位置固定下来称为夹紧。 夹紧的目的是保持工件在定位中所获得的正确 位置,使其在外力(夹紧力、切削力、离心力等 外力)作用下，不发生移动和振动。
为此夹紧力的作用点应落在定位元件上或支承范围内，否则夹紧 力与支座反力会构成力矩，夹紧时工件将发生偏转。
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图9-36 夹紧力作用点的位置不正确
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(2)夹紧力的作用点应有利于减小夹紧变形。
夹紧力的作用点应落在工件刚性好的方向和部位,特别是对低刚度工件。
图9-37 夹紧力作用点与夹紧变形的关系
W=(F+G)f 图e夹紧力W与切削力F、重力G反向，夹紧力较大：
W= F+G
由上述分析可知图a、b应优先选用,图c、e次之，图ｄ最差，应 尽量避免使用。上面公式中的f为工件与支承间的摩擦系数。
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2. 夹紧力的作用点
(1)夹紧力的作用点应能保持工件定位稳定,不引起工 件发生位移或偏转。
生产中还经常用类比法(或试验)确定夹紧力。
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估算夹紧力
估算夹紧力时,应找出对夹紧最不利的瞬时状态，略去次 要因素，考虑主要因素在力系中的影响。
通常将夹具和工件看成一个刚性系统，建立切削力、夹 紧力W0、(大型工件)重力、(高速运动工件)惯性力、(高 速旋转工件)离心力、支承力以及摩擦力静力平衡条件， 计算出理论夹紧力W0。则实际夹紧力W为
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1. 斜楔夹紧机构
斜楔夹紧机构是最 基本夹紧机构,螺旋 夹紧机构、偏心夹 紧机构等均是斜楔 机构的变型。
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只有一个夹紧力时,夹紧力应垂直于主要定位支承或 使各定位支承同时受夹紧力作用。
图9-33所示为夹紧力朝向主要定位面的示例。
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图9-34所示是一力两用和使各定位基面同时受夹紧力作用的情况。
图a对第一定位基面施加W1,对第二定位基面施加W2; 图b、c所示施加W3代替W1、W2，使两定位基面同时受到夹紧力的作用。
图9-38 夹紧力作用点靠近加工表面
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3. 夹紧力的大小
夹紧力的大小必须适当。过小,工件在加工过程中发生 移动，破坏定位;过大，使工件和夹具产生夹紧变形， 影响加工质量。
理论上，夹紧力应与工件受到切削力、离心力、惯性 力及重力等力的作用平衡；实际，夹紧力的大小还与 工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。切削 力在加工过程中是变化的，因此夹紧力只能进行粗略 的估算。
(4)工艺性好，使用性好。其结构应尽量简单，便于制造 和维修;尽可能使用标准夹具零部件；操作方便、安全、 省力。
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二、夹紧力的确定
设计夹具的夹紧机构时,所需夹紧力 的确定包括夹紧力的作用点、方向、 大小三要素。
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1. 夹紧力的方向
(1)夹紧力的方向应有助于定位,不应破坏定位
减少工件的夹紧变形,可采用增大工件受力面积的措施。如设计特殊 形状夹爪、压角等分散作用夹紧力，增大工件受力面积。
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(3) 夹紧力的作用点应尽量靠近工件加工表面,以提高定 位稳定性和夹紧可靠性，减少加工中的振动。
不能满足上述要求时,如 图9-38所示在拨叉上铣 槽，由于主要夹紧力的 作用点距工件加工表面 较远，故在靠近加工表 面处设置辅助支承，施 加夹紧力 W，提高 定位 稳定性，承受夹紧力和 切削力等。
W=KW0
式中 K—安全系数,与加工性质(粗、精加工)、切削特 点(连续、断续切削)、夹紧力来源(手动、机动夹紧)、 刀具情况有关。一般取K=1.5~3;粗加工时，K=2.5~3； 精加工时，K=1.5~2.5。
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三、典型夹紧机构
常用的典型夹紧机构有斜楔夹紧机 构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构 及铰链夹紧机构等。
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图a夹紧力W与重力G、切削力F方向一致,可以不夹紧或用很小的夹紧 力:W=0;
图b夹紧力W与切削力F夹紧力W与切削力F成夹角α，夹紧力较大：
W F (co fs si)n G (si n fc o)s
f 图d夹紧力W与切削力F、重力G垂直，夹紧力最大：