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1、夹具典型定位、夹紧原理，实例分析 编稿:李军夹具的定义及作用机床夹具是在金属切削加工中,用以准确地确定工件位置,并将其牢固的夹紧,以接受加工的工艺设备.它的主要作用是:可靠的保证工件的加工质量,提高加工效率,减轻劳动强度,充分发挥和扩大机床的工艺性能.机床夹具的分类1、通用夹具：指已经标准化的在一定范围内可勇于不同工件的夹具；如车床上的三爪和四爪卡盘、顶尖；铣床上的平口钳分度头和回转工作台等；2、专用夹具：指专为某一工件的某道工序的加工而专门设计的夹具；如我们机夹线的组合机床夹具均为此类夹具；机床夹具的分类3、组合夹具：按某一零件某一工序的需要，事先准备好的一套标准元件和部件组合而成的夹具，可
2、更换，周期长；如加工中心的夹具；4、拼装夹具：按某一零件某一工序的需要，由标准的夹具模块组装而成的夹具，可快速换型；常用在轻工业多产品轻型生产线；机床夹具的分类5、通用可调夹具：特点通过小幅调整即可适应多种产品的通用夹具；6、成组夹具：只针对某组零件可调的通用夹具；分类方法很多，此处只详细介绍我们能够用到的夹具。夹具的组成夹具组成部分夹具组成部分: : 1 1）定位元件及定位装置）定位元件及定位装置 它们是用来确定工件在夹具它们是用来确定工件在夹具上位置的元件或装置，如定位销、上位置的元件或装置，如定位销、V V形块、支承套等。形块、支承套等。2 2）夹紧元件及夹紧装置）夹紧元件及夹紧装置 如
3、油缸组件、汽缸组件、偏如油缸组件、汽缸组件、偏心轮等。心轮等。3 3）对刀及导向元件）对刀及导向元件 它们是用来确定刀具位置或引导它们是用来确定刀具位置或引导刀具方向的元件，如钻夹具中的钻套等。刀具方向的元件，如钻夹具中的钻套等。4 4）联接元件）联接元件 它们是用来确定夹具和机床之间正确位它们是用来确定夹具和机床之间正确位置的元件，如定向键等。置的元件，如定向键等。5 5）其它元件及装置）其它元件及装置 如某些夹具中的分度装置、防错如某些夹具中的分度装置、防错（防止错误安装）装置、为便于卸下工件而设置的顶出器（防止错误安装）装置、为便于卸下工件而设置的顶出器等。等。6 6）夹具体）夹具体 将
4、上述元件和装置连成整体的基础件；将上述元件和装置连成整体的基础件； 这里我们将主要介绍夹具的定位与夹紧这里我们将主要介绍夹具的定位与夹紧工件定位的基本原理工件定位的实质是什么呢？ 使工件在夹具中占有某个确定的位置怎样获得工件的确定位置呢？ 通过定位支撑限制相应的自由度来获得工件在空间直角坐标系内有具有几个自由度？ 6个，如下图工件定位的基本原理在空间直角坐标系中，刚体具有六个自由度，即沿X、Y、Z轴移动的三个自由度和绕此三轴旋转的三个自由度。 六点定位原理定义：用六个合理分布的支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中占据正确的位置，称为六点定位 ；六点定位原理六点定位原理的应用 : 六点定位
5、原理对于任何形状工件的定位都是适用的，如果违背这个原理，工件在夹具中的位置就不能完全确定。然而，用工件六点定位原理进行定位时，必须根据具体加工要求灵活运用，工件形状不同，定位表面不同，定位点的布置情况会各不相同，宗旨是使用最简单的定位方法，使工件在夹具中迅速获得正确的位置。 完全定位与不完全定位完全定位: 工件的六个自由度全部被限制而在空间占有完全确定的唯一定位,称为完全定位.不完全定位: 根据工序的加工要求只需要限制部分自由度,工件不占有确定的唯一位置,但不影响该工序的加工要求,称为不完全定位.完全定位与不完全定位下图a所示为铣削长方体工件上平面工序，要求保证Z方向上的高度尺寸及上平面与底面
6、的平行度，只需限制 3个自由度即可。完全定位与不完全定位而图b所示为铣削一个通槽，需限制除了 外的其他5个自由度。完全定位与不完全定位图中c所示在同样的长方体工件上铣削一个键槽，在三个坐标轴的移动和转动方向上均有尺寸及相互位置的要求，因此，这种情况必须限制全部的6个自由度，即完全定位欠定位与过定位欠定位: 工件实际定位限制的自由度少于该工序加工所需限制的自由度数目;过定位: 两个或两个以上支承点重复限制同一个自由度,这样将是工件的位置不确定;过定位实例分析图b中，长圆柱销限制了 、 、 、 4个自由度，支承板限制了 、 、 3个自由度。显然 、 被2个定位元件重复限制，出现了过定位。过定位实例
7、分析如果工件孔与端面垂直度保证很好，则此过定位是允许的。但若工件孔与端面垂直度误差较大，且孔与销的配合间隙又很小时，定位后会造成工件歪斜及端面接触不好的情况，压紧后就会使工件产生变形或圆柱销歪斜。结果将导致加工后的小头孔与大头孔的轴线平行度达不到要求。 过定位实例分析这种情况下应避免过定位的产生。最简单的解决办法是将长圆柱定位销改成短圆柱销（图a所示），由于短圆柱销仅限制 、 2个移动自由度， 、 的重复定位被避免了。常见的定位方式和定位元件1.1.工件以平面定位工件以平面定位概念概念：在机械加工中，利用工件上的一个或几个平：在机械加工中，利用工件上的一个或几个平面作为定位基面来定位工件的方式
8、，称为平面定面作为定位基面来定位工件的方式，称为平面定位。位。定位元件定位元件：固定支承、可调支承和自位支承。：固定支承、可调支承和自位支承。常见的定位方式和定位元件常见的定位方式和定位元件(1)(1)固定支承固定支承：包括固定支承钉、固定支承板。：包括固定支承钉、固定支承板。常见的定位方式和定位元件常见的定位方式和定位元件(2)可调支承 可调支承是顶端位置可在一定高度范围内调整的支承。多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺寸的误差，一般每批毛坯调整一次.常见的定位方式和定位元件常见的定位方式和定位元件(3)自位支承 支承本身的位置在定位过程中，能自动适应工件定位基准面位置变化的一类支
9、承。自位支承能增加与工件定位面的接触点数目，使单位面积压力减小，故多用于刚度不足的毛坯表面或不连续的平面的定位。常见的定位方式和定位元件常见的定位方式和定位元件(4)辅助支承 有时为了提高工件的刚度和定位稳定性，常采用辅助支承。常见的定位方式和定位元件常见的定位方式和定位元件2.2.工件以圆孔定位工件以圆孔定位 有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等以孔作为定有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等以孔作为定位基准位基准. .(1)定位销常见的定位方式和定位元件常见的定位方式和定位元件(2)(2)锥销锥销: :工件圆孔与锥销定位，圆孔与锥销的接触线是一个圆，限制工件 、 、 三个位移自由度，图 a 用于粗基
10、准，图 b 用于精基准。 常见的定位方式和定位元件常见的定位方式和定位元件工件以圆孔与锥销定位能实现无间隙配合，但是单个圆锥销定位时容易倾斜，因此，圆锥销一般不单独使用。图 a 为圆锥与圆柱组合芯轴定位；图 b 为用活动锥销与平面组合定位；图 c 为双圆锥销组合定位。 常见的定位方式和定位元件常见的定位方式和定位元件(3)(3)定位心轴定位心轴 心轴定心精度高，但装卸费时，有时易损心轴定心精度高，但装卸费时，有时易损伤工件孔，多用于定心精度要求高的情况。伤工件孔，多用于定心精度要求高的情况。常见的定位方式和定位元件常见的定位方式和定位元件3.3.工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位 工件以外圆
11、柱面定位在生产中是常见的，如轴工件以外圆柱面定位在生产中是常见的，如轴套类零件等。常用的定位元件有套类零件等。常用的定位元件有V V形块、定位套、形块、定位套、半圆定位座。半圆定位座。常见的定位方式和定位元件常见的定位方式和定位元件(1)V(1)V形块形块:V:V形块是用得最广泛的外圆表面定位元件。形块是用得最广泛的外圆表面定位元件。使用使用 V V 形块定位的优点是对中性好，能使工件的定位基准处在形块定位的优点是对中性好，能使工件的定位基准处在 V V 形块两斜面的对称面内，可用于粗、精基准，可用于完整形块两斜面的对称面内，可用于粗、精基准，可用于完整或局部圆柱面，活动或局部圆柱面，活动 V
12、 V 形块还可以兼作夹紧元件。形块还可以兼作夹紧元件。 常见的定位方式和定位元件常见的定位方式和定位元件(2 )定位套 工件以外圆柱面作为定位基面在圆孔中定位，外圆柱面的轴线是定位基准，外圆柱面是定位基面。有圆定位套、半圆套和圆锥套三种结构形式。 常见的定位方式和定位元件常见的定位方式和定位元件(3)(3)外圆定心夹紧机构外圆定心夹紧机构 在实现定心的同时，能将工件夹紧的在实现定心的同时，能将工件夹紧的机构，称为定心夹紧机构，如三爪自定心卡盘、机构，称为定心夹紧机构，如三爪自定心卡盘、弹簧夹头等。弹簧夹头等。常见的定位方式和定位元件常见的定位方式和定位元件4.4.工件以组合表面定位工件以组合表
13、面定位 实际加工过程中，工件往往是以几个表实际加工过程中，工件往往是以几个表面同时定位的，称为面同时定位的，称为“组合表面定位组合表面定位”。常见的定位方式和定位元件常见的定位方式和定位元件1 . 1 . 一个孔和一个端面组合一个孔和一个端面组合 一个孔与端面组合定位时，孔与销或心轴定位采一个孔与端面组合定位时，孔与销或心轴定位采用间隙配合，此时应注意避免过定位，以免造成用间隙配合，此时应注意避免过定位，以免造成工件和定位元件的弯曲变形，工件和定位元件的弯曲变形， 如图如图 示。示。常见的定位方式和定位元件常见的定位方式和定位元件（2 2 ）一个平面和两个与平面）一个平面和两个与平面垂直的孔组
14、合垂直的孔组合 （一面两销）（一面两销）在加工箱体、支架、连在加工箱体、支架、连杆和机体类工件时，常以平杆和机体类工件时，常以平面和垂直于此平面的两个孔面和垂直于此平面的两个孔为定位基准组合起来定位，为定位基准组合起来定位，称为一面两孔定位。此时，称为一面两孔定位。此时，工件上的孔可以是专为工艺工件上的孔可以是专为工艺的定位需要而加工的工艺孔，的定位需要而加工的工艺孔，也可以是工件上原有的孔也可以是工件上原有的孔 夹具的夹紧夹紧装置的组成及基本要求夹紧装置的组成及基本要求 为防止工件的定位在切削力、振动、惯性为防止工件的定位在切削力、振动、惯性力及离心力等作用下发生变化力及离心力等作用下发生变
15、化, , 需对其进需对其进行夹紧行夹紧, , 主要由三部分构成：主要由三部分构成：(1)(1)力源装置力源装置(2)(2)夹紧元件夹紧元件（3 3）中间传力机构中间传力机构夹紧装置的组成及基本要求夹紧装置的组成及基本要求夹紧装置的基本要求夹紧装置的基本要求1.1.不破坏工件的定位；不破坏工件的定位；2.2.夹紧力大小适中；夹紧力大小适中；3.3.夹紧装置的自动化及复杂程度与生产纲领相符；夹紧装置的自动化及复杂程度与生产纲领相符；4.4.夹紧装置安全、方便、省力夹紧装置安全、方便、省力. . 力源装置力源装置1.气动夹紧1 1雾化器雾化器 2 2减压阀减压阀 3 3止回阀止回阀 4 4转向阀转向
16、阀 5 5调速阀调速阀 6 6气压表气压表 7 7气缸气缸 力源装置力源装置2.液压夹紧特点：(1)工作压力高，传动力大，不需增力机构，夹具结构简单；(2)油液不可压缩，夹紧刚性大，工作平稳，夹紧可靠；(3)噪声小，劳动条件好。(4)适用于重力切削或加工大型工件时的多处夹紧。力源装置力源装置3.气-液压组合夹紧1 1气缸气缸 2 2增压缸增压缸 3 3活塞杆活塞杆 4 4活塞杆活塞杆 5 5工作缸工作缸 6 6活塞活塞 典型夹紧机构典型夹紧机构(1) (1) 斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构典型夹紧机构典型夹紧机构(2) (2) 螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构特点：特点：(1)(1)夹紧结构简单，可靠，应用
17、广泛；夹紧结构简单，可靠，应用广泛；(2)(2)夹紧力比斜楔夹紧力大，螺旋夹紧夹紧力比斜楔夹紧力大，螺旋夹紧行程不受限制，所以在手动夹紧中应用行程不受限制，所以在手动夹紧中应用极广；极广；(3)(3)螺旋夹紧动作慢，辅助时间长，效螺旋夹紧动作慢，辅助时间长，效率低，在实际生产中，螺旋一压板组合率低，在实际生产中，螺旋一压板组合夹紧比单螺旋夹紧用的更为普遍。夹紧比单螺旋夹紧用的更为普遍。典型夹紧机构典型夹紧机构(3) (3) 偏心夹紧机偏心夹紧机构构 特点：夹紧力小，特点：夹紧力小，自锁性能不是很好，自锁性能不是很好，且夹紧行程小，故且夹紧行程小，故多用于切削力小，多用于切削力小，无振动，工件尺寸无振动，工件尺寸公差不大的场合，公差不大的场合，但是圆偏心夹紧机但是圆偏心夹紧机构是一种快速夹紧构是一种快速夹紧机构。机构。典型夹紧机构典型夹紧机构(4) (4) 铰链夹紧机构铰链夹紧机构动力源动力源( (气、液气、液缸缸) )铰链机铰链机构构工工件件两个极限两个极限位置位置 适于气动、多点、多力夹紧适于气动、多点、多力夹紧, , 结构简单、增力大、结构简单、增力大、摩擦损失小摩擦损失小. . 结束语本文简单介绍了夹具的定位、夹紧原理及在本厂使用的典型实例，希望对大家在今后的工作中有所帮助。因水平有限，言尽于此，敬请谅解。 谢谢大家！
