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第三部分 车、钳工工艺与技能训练共同知识
机床夹具部分
?本章重点容：
1、机床夹具的组成、概念及分类。
2、工件的定位原理、定位方法及定位元件的选择。
3、夹紧装置的类型和基本要求，夹紧力的大小、方向和作用点。 4、夹紧的结构原理和使用特点 5、车床夹具和钻床夹具
?本章容提要：
一、机床夹具的组成、概念及分类。 1、机床夹具的概念
夹具：在机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置，统称为夹具。 机床夹具：在机械加工中用来安装工件以确定工件与切削刀具的相对位置并将工件夹紧的装置称为机床夹具。 2、夹具的分类 （1）、按机床种类分：车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、磨床夹具等。 （2）、按通用化程度分：
1、通用夹具：能装夹两种或两种以上的夹具称为通用夹具。如三爪自定心卡 ○
盘、四爪单动卡盘、顶尖及中心架、台虎钳等。通用夹具主要适用于单件小批量生产。
2、专用夹具：专门为某一工件的某一工序设计的夹具称为专用夹具。专用夹 ○
具常用于产品固定或批量较大的生产中。
3、组合夹具：由预先制造好的标准化元件组装而成的夹具称为组合夹具。 ○
组合夹具主要适用于新产品的试制和单件小批生产。 （3）、按夹紧动力源分：手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具等。
3、机床夹具的作用。
1、保证产品质量（加工精度） ○
夹具的最大功用是保证加工表面的位置精度。 2、提高劳动生产率，降低生产成本。 ○
快速将工件定位夹紧，免除找正、对刀等，缩短辅助时间，提高了成品率，降低了成品。
3、扩大机床的加工围。 ○
4、降低对工人的技术要求和减轻工人的劳动强度。 ○
4、机床夹具的组成 （1）、定位装置（元件）
它是保证工件在夹具中具有确定的位置。 （2）、夹紧装置（元件）
它是用来保证工件的位置在加工过程中不发生变化的装置。
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（3）、夹具体
它是组成夹具的基础件，将夹具上所有的组成部分连成一个有机的整体。 （4）、引导装置（元件） 如钻套、对刀块。 它是引导刀具并使之与工件有相对正确的位置。 （5）、辅助装置（元件） 如上下料、分度、工件顶出装置等。 二、工件的定位
1、工件的定位与定位基准
定位：确定工件在机床或夹具中占有正确位置的 过程称为工件的定位。 定位基准：定位时，用来确定工件在夹具中位置所依据的点、线、面称为定位基准。
定位的目的：是使同一批工件逐次放入夹具中都能占有同一正确的加工位置。 定位的实施：是依靠工件上某些表面和夹具中的定位元件相接触来实现。 定位的任务：限制工件的自由度。 2、工件的定位原理：（六点定位原理）在夹具中，采用适当分布并与工件接触的六个支承点，来限制工件的六个自由度的定位原理称为六点定位原理。 自由度：指一个物体在空间可能具有的运动称为自由度。 3、工件的定位方法及采用的定位元件： （1）、工件以平面定位 A型（平头式）适用于已加工表面的定位 支承钉 B型（球面式）适用于未加工表面的定位 C型（网纹顶面式）适用于未加工表面的侧面定位 固定支承 A型（光板式）适用于已加工表面面侧面的定位 支承板 B型（斜槽式）适用于已加工表面底面的定位 可调支承 ：一般用于毛坯面的定位。每加工一批零件调整一次。 自位支承（浮动支承）：通过弹簧、球面等使工件的定位面与定位元件表面良好接触。 辅助支承：不起定位作用，只是增加工件定位的稳定性，防止工件变形或振动。 工件以平面定位定位 （2）工件以外圆柱面定位
1、V形架：长V形架限制4个自由度（两个转动，两个移动）○，短V形架限制两个自由度（两个移动） 当工件外圆直径变化时，可保证圆柱体轴线方向的定位误差为零。
2、圆柱孔：方法简单，应用广泛，适用于精基准的定位。但工件外圆和圆柱○
孔直径不可能绝对一致，定位时会产生径向位移误差。
3、半圆弧：半圆弧夹具接触面积大，不易夹伤工件表面，适用于外圆已精加○
工过的工件。 （3）、工件以孔定位
在车削齿轮、套筒、盘类等零件的外圆时，一般以加工好的孔作为定位基准比较方便，并能保证外圆轴线和孔轴线的同轴度要求。工件的圆柱孔常用圆柱心轴、小锥度心轴（定心精度高）等定位。对于带有锥孔、螺纹孔、花键孔的工件定位，常用相应的锥体心轴、螺纹心轴和花键心轴。
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（4）、工件以一面两孔定位
当工件以两个平行的孔与跟其相垂直的平面作为定位基准时，可用一个圆柱销、一个削边销和一个平面作定位元件来定位。这种定位方法在加工轴承座、箱体零件时经常使用.
采用这种定位方法时，如果用两个短圆柱销和一个平面作定位元件会产生重复定位限制三个自由装上工件时第一个孔能正确装到第一个销上，但第二个孔往往因工件孔距误差和夹具销距误差的影响而装不进。
4、工件定位的种类： （1）、完全定位（六点定位）：工件的六个自由度全部被限制，使它在夹具中只有唯一正确的位置，成为完全定位。 （2）、部分定位（不完全定位）：在满足加工要求的前提下，少于六个支承点的定位，称为部分定位。 注：完全定位和部分定位是根据工件的不同加工要求或工件的不同结构形式而采取的正确定位方法，在满足加工要求的前提下，采用部分定位可以简化定位装置。 （3）、欠定位：当定位点少于工件应该限制的自由度，使工件不能正确定位，称为欠定位。欠定位不能保证加工质量，往往会产生废品，因此是绝对不允许的。 （4）、重复定位（过定位、超定位）：几个定位点同时限制同一个自由度，称为重复定位。当定位点超过六点时，一定存在重复定位。
有时定位点虽然少于六个，但有两个或两个以上的定位点同时限制了工件的同一自由度，也会产生重复定位。
重复定位能提高工件的刚性和稳定性，但对工件的定位精度有影响，一般是不允许的。如果工件的定位基准及夹具中的定位元件精度很高，重复定位也能采用。
5、定位误差 （1）定位误差
工件在定位时产生的误差，称为定位误差。如使用心轴、定位套和v形架定位时，由于工件定位基准面和定位乖件的制造误差以及轴与孔之间的间隙存在，使工件产生定位误差。
（2）定位误差产生的原因：
1、基准不重合误差：是由于定位基准与设计基准不重合而造成的误差。 ○
可以通过使定位基准与设计基准重合的方法予以消除。
2、基准位移误差：是由于工件和定位元件制造误差，而引起工件在夹具中的实○
际位置相对于理想位置的变化。
可以通过提高工件和夹具定位支承的精度来加以减小。 三、工件的夹紧
1、对夹紧装置的基本要求
(1)牢 夹紧后，应保证工件在加工过程中的位置不发生变化。 (2)正 夹紧时，应不破坏工件的正确定位。 (3)快 操作方便，安全省力，夹紧迅速。
(4)简 结构简单紧凑，有足够的刚性和强度，且便于制造 2、夹紧力和夹紧时的注意事项 ．
夹紧力的确定包括夹紧力的大小、方向和作用点三个要素。
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（1）、夹紧力的大小
夹紧力必须保证工件在加工过程中位置不发生变化，但夹紧力也不能过大，过大会造成工件变形。夹紧力的大小可以计算，但一般用经验估算的方法获得。 （2）、夹紧力的方向
一般情况下，夹紧力的方向应符合下列基本要求：
1、夹紧力的方向应尽可能垂直于工件的主要定位基准面。使夹紧稳定可靠，○
保证加工精度。
2、夹紧力的方向应尽量与切削力方向一致。 ○（3）、夹紧力的作用点
选择夹紧力的作用点时应考虑下列原则： 1、 ○夹紧力的作用点应尽可能地落在主要定位面上，这样可保证夹紧稳定可靠。 2、夹紧力的作用点应与支承件对应，并尽量作用在工件刚性较好的部位，尤 ○
其对一些孔精度要求较高的薄壁工件，特别要防止夹紧变形. 3、常用的夹紧装置 (1)、螺旋夹紧装置
螺旋夹紧装置由于结构简单、夹紧可靠，所以应用最广。其缺点是夹紧和放松比较费时费力。 ○1、螺钉式夹紧为了防止螺钉头部被挤压变形后拧不出，螺钉前端有一部分圆柱，并把它淬硬。为了防止螺钉拧紧时，螺钉头直接跟工件接触，并产生相对运动而造成压痕，可采用摆动压块装置。 ○2、螺母式夹紧 当工件以孔定位时(例如在心轴上)，常用螺母来夹紧。其缺点是装卸工件时，必须把螺母从螺栓上全部旋出。改进方法是采用开口垫圈，卸下工件时，只需旋松螺母，抽去开口垫圈，即可将工件取下(螺母应比工件的孔径小)。开口垫圈应做得厚一些。 3、螺旋压板夹紧装置 ○
螺旋压板也是一种应用很广的夹紧装置，它的结构见下图。
图a为简单的螺旋压板，在车床上使用时不够安全。图b为整体式螺旋压板，比 较安全，但高度不能调整。图c为可调整高度的螺旋压板，使用安全、方便。
a b c
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1压紧力间布置○2支点螺旋压板夹紧装置，其夹紧力作用点的设置有三种形式，○
3夹紧力中间布置。中间布置○在相同的作用力作用下，以夹紧力作用在中间所产
生的夹紧力最大。 （2）、楔块夹紧装置
楔块夹紧装置是利用楔的斜面的推力转变为较大的夹紧力，从而将工件夹紧。为使夹紧装置具有自锁功能，楔块的斜面倾角应小于摩擦角。 (3)、偏心夹紧装置
偏心夹紧装置是利用偏心轮来实现夹紧目的的。
偏心夹紧装置的优点是结构简单，操作方便，夹紧迅速；缺点是夹紧力小，夹紧距离不大，自锁性较差，适用于夹紧力不大和振动较小的场合。
根据偏心轮工作表面外形的不同，偏心夹紧装置有圆偏心和曲线偏心两种形式。 四、车床夹具和钻床夹具 1．车床夹具的主要类型
（1）安装在车床主轴上的夹具 1、三爪自定心卡盘 ○
三爪自定心卡盘装夹工件方便、省时，自动定心好，但夹紧力较小，所以适用于装夹外形规则的中、小型工件。 2、四爪单动卡盘 ○
四爪单动卡盘找正比较费时，但夹紧力较大，所以适用于装夹大型或形状不规则的工件。 3、顶尖 ○
对于长度尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为保证每次装夹时的装夹精度，可以用两顶尖装夹。顶尖有前顶尖和后顶尖两种。用于定心并承受工件的重力和切削力。
后顶尖又分为固定顶尖（死顶尖）和活动顶尖两种；前者刚性好、定心准确，但中心孔与顶尖之间是滑动摩擦，易磨损和烧坏顶尖，因此只适用于低速加工精度要求较高的工件。活动顶尖部装有滚动轴承，顶尖和工件一起转动，能在高速下正常工作。但活动顶尖的刚性差，有时还会产生跳动而降低加工精度，所以活顶尖只适用于精度要求不太高的工件。
、外拨动顶尖（锥面上有齿能带动工件旋转，外拨动顶尖装夹套类工件、拨动顶尖装夹轴类工件）
端面拨动顶尖（适用于装夹外径为50～150的工件）
专用顶尖（根据工件实际情况设计的顶尖，如装夹薄片工件的顶尖） 4、心轴（装夹工件以孔定位的套类工件） ○
5、弹簧夹头（定心夹紧装置） ○
（2）安装在滑板或床身上的夹具 中心架 跟刀架
2．车床专用夹具的典型结构 心轴类车床夹具
（1）.定心式车床夹具
在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧。 （2）．角铁式车床夹具
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机床夹具总复习含习题答案
