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机床夹具原理与设计夹具概述：机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对的于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。工件在夹具中的定位定位的目的是使工件在夹具中相对于机床、刀具占有确定的正确位置，并且应用夹具定位工件，还能使同一批工件在夹具中的加工位置一致性好。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先要解决的问题。一.基准的概念定位方案的分析与确定，必须按照工件的加工要求合理的选择工件的定位基准。基准：用以确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点、线、面。基准可分为设计基准和工艺基准。确定基准的注意：⑴作为基准的点、线、面在工件上不一定存在，如孔的中心线、外圆的轴线以及对称面等，而是常常由某些具体的表面来体现，这些面称为基准面。⑵作为基准，可以是没有面积的点或线，但是基准面总是有一定面积的。⑶基准的定义不仅是对尺寸之间的联系，对位置精度（平行度、垂直度等）也是同样的。定位元件的设计应满足下列要求：⑴要有与工件相适应的精度；⑵要有足够的刚度，不允许受力后发生变形；⑶要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多采用低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，硬度为58∼62HRC。常见的定位方式和定位元件工件的定位表面有各种形式，如平面、外圆、内孔等，对于这些表面，总是采用一定结构的定位元件。常见的定位方法有：平面定位、圆孔定位、外圆柱面定位、组合表面定位。典型表面的定位方法概念：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，称为平面定位。定位元件：固定支承、可调支承和自位支承。1.工件以平面定位(1)固定支承：包括固定支承钉、固定支承板。固定支承钉固定支承板固定支承板多用于工件上已加工表面的定位，有时可用一块支承板代替两个支承钉。左图A型结构简单，但埋头螺钉处易堆积切屑，故用于工件侧面或顶面定位。而右图B型支承板可克服这一缺点，主要用于工件的底面定位。(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。(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。(4)辅助支承在生产中，有时为了提高工件的刚度和定位稳定性，常采用辅助支承。如图所示阶梯零件，当用平面1定位铣平面2时，于工件右部底面增设辅助支承3，可避免加工过程中工件的变形。有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等以孔作为定位基准，此时采用的定位元件有定位销、定位心轴等。2.工件以圆孔定位(1)定位销定位销头部应做出倒角或圆角，以便于装入工件定位孔。主要用于直径小于50mm的中小孔定位。(2)锥销常用于工件孔端的定位可限制工件三个自由度。(3)定位心轴心轴定心精度高，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。定位时，工件楔紧在心轴上，多用于车或磨同轴度要求高的盘类零件，小锥度心轴实际上起不到定位的作用。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V形块、定位套、半圆定位座。3.工件以外圆柱面定位(1)V形块V形块是用得最广泛的外圆表面定位元件。在V形块上定位时，工件具有自动对中作用。D—标准心轴直径，即工件定位用外圆直径(mm);H—V形块高度(mm);N—V形块的开口尺寸(mm);T—对标准心轴而言，V形块的标准高度，α—V形块两工作平面间的夹角。2sin2tan22DHTH设计V形块时T值的计算：(2)定位套筒定位套筒装在夹具体上，用以支承外圆表面，起定位作用。定位元件结构简单，但定心精度不高，当工件外圆与定位孔配合较松时，还易使工件偏斜，因而，常采用套筒内孔与端面一起定位，以减少偏斜。若工件端面较大，为避免过定位，定位孔应做短些。(3)半圆孔定位座将同一圆周面的孔分成两半圆，下半圆部分装在夹具体上，起定位作用，上半圆部分装在可卸式或铰链式盖上，起夹紧作用，半圆孔定位座适用于大型轴类工件的定位。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、弹簧夹头等。弹簧夹头的速度是有弹性的，如果工件尺寸是一致的，弹簧夹头的速度会更快。如果工件尺寸的变化大，可能需要采用卡爪卡盘以适应尺寸范围宽的加工工件。(4)外圆定心夹紧机构实际加工过程中，工件往往是以几个表面同时定位的，称为“组合表面定位”。(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。(会出现定位干涉问题)4.工件以组合表面定位“一面两销”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。由于工件上两孔的孔心距和夹具上两销的销心距均会有误差，因而会出现上图所示的相互干涉现象。解决“一面两孔”的定位干涉问题的途径：(1)减小一个销的直径；(2)将一个销做成削边销。(2)一个平面和二个与其垂直的外圆柱面的组合工件在垂直平面定位后，再将工件左端用圆孔或V形块定位，工件右端外圆所用的V形块必须做成浮动结构，使其只能限制工件一个自由度，否则就会出现过定位。(3)一个孔和一个平行于孔中心线的平面的组合图中所示两个零件，均需以大孔及底面定位，加工两小孔。视其加工尺寸要求的不同，图a零件选用图ｃ定位方案，图b零件选用图d定位方案，均能避免过定位，并保证工件要求。