第五章 機床夾具設計原理

第五章機床夾具設計原理機床夾具是機械加工工藝系統(tǒng)的一個重要組成部分,本章主要討論:

機床夾具的功用、分類和組成；工件在夾具中的定位和夾緊;夾具的選用與設計方法第一節(jié)概述機床夾具是一種在各種金屬切削機床上實現(xiàn)裝夾任務的工藝裝備，如車床上使用的三爪自定心卡盤；銑床上使用的平口虎鉗等;平面磨床上使用的電磁吸盤等。一、機床夾具的功用與機床聯(lián)結(jié)定位并夾緊工件1.能穩(wěn)定地保證工件的加工精度2.能減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率3.能擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能銑軸上鍵槽工序簡圖液壓銑床夾具實例蓋板簡圖鉆床夾具鉆軸套零件上徑向孔的專用夾具二、機床夾具的分類1．按專門化程度分類按夾具的適用對象和使用特點分為：通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、成組夾具、組合夾具和隨行夾具。通用夾具具有通用性，能夠較好的適應加工工序和加工對象的變化，一般作為機床的附件其結(jié)構(gòu)已定型，尺寸、規(guī)格系列化，如頂尖、心軸、卡盤、吸盤、虎鉗、夾頭、分度頭、回轉(zhuǎn)工作臺等，經(jīng)常用于單件小批生產(chǎn)類型。

專用夾具是專為某一工件的某一工序而設計制造的夾具。其適合特定工件的特定工序，一般用于中批以上的生產(chǎn)類型中?？烧{(diào)夾具調(diào)整或更換夾具上的個別零部件，能適用多種工件加工的夾具，是針對通專夾具的缺陷而發(fā)展的一類夾具．成組夾具用于成組加工的夾具組合夾具一套結(jié)構(gòu)和尺寸已標準化、系列化的耐磨的元件和組合件，根據(jù)需要組裝成各種功能的夾具．隨行夾具隨工件輸送帶送至自動線各個工位2．按使用的機床分類:車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具和其他機床夾具等。3．按夾緊動力源分類:手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等。機床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向?qū)C床夾具提出了如下新的要求：能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本能裝夾一組具有相似性特征的工件適用于精密加工的高精度機床夾具適用于現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具采用液壓動力源的高效夾緊裝置提高機床夾具的標準化程度現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向精密化：如精密分度、高精度自定心高效化：縮短加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度柔性化：通過調(diào)整、組合等方式，以適應工藝可變因素標準化：按夾具零件及部件的國家標準以及各類通用夾具、組合夾具標準制造，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本三、機床夾具的組成下圖為加工薄壁套工件外圓的端面A的車軸套夾具。工件8以內(nèi)孔和端面B為基準，在夾具的漲塊7上定位，轉(zhuǎn)動螺母2，帶動拉桿9向左移動，使?jié)q塊7漲開定位夾緊工件。卸工件時，反向轉(zhuǎn)動螺母2、銷釘5推動漲塊7向左移動，工件松動。圖5-1車軸套夾具夾具的組成

1.定位元件（定位裝置）:序號72.夾緊裝置:序號2;3;93.對刀與導引元件:4.夾具體:序號15.其它元件及裝置:序號6第二節(jié)工件的定位

工件在機床上的定位包括工件在夾具上的定位和夾具相對于機床的定位兩個方面，即工件相對于機床的定位是間接通過夾具來保證的。本章主要討論工件在夾具上的定位。一、六點定位原理1.工件的自由度沿x、y、z軸移動的三個自由度:繞x、y、z軸轉(zhuǎn)動的三個自由度:圖5-2物體的六個自由度2.六點定位原理

用正確分布的六個支承點來限制工件的六個自由度，從而使工件在夾具中得到正確位置的原理，稱為六點定位原理。六個支承點的正確分布：3-2-1圖5-3工件的六點定位3.工件在夾具中定位的幾種情況圖5-4不同加工要求的工件(1)完全定位:將工件的六個自由度全部限制(上圖ａ);(2)不完全定位:根據(jù)工件被加工表面的加工精度,要求限制的自由度少于六個(上圖ｂ);(3)欠定位:根據(jù)工件被加工表面的加工精度要求，需要限制的自由度沒有得到完全限制;(4)過定位:工件的某自由度被夾具上兩個或兩個以上的定位元件重復限制，過定位特點：提高工件的剛性，減少工件加工變形；可能導致定位干涉(工件裝夾困難），進而導致工件或定位元件產(chǎn)生變形、定位誤差增大。因此在定位設計中應該盡量避免過定位，消除或減小過定位的方法主要有：1)改變定位元件結(jié)構(gòu)2)提高工件定位基準之間以及定位元件工作表面之間的位置精度圖5-5工件過定位情況及改善措施

例如，在圓球上銑一平面，要求加工面到球心的距離為H，由于球的結(jié)構(gòu)對稱特征，理論上只需限制工件的自由度就能滿足工件的加工要求，但生產(chǎn)中為使工件安裝時穩(wěn)定，常采用如圖所示定位形式，限制工件的自由度是、、。、、

球上銑平面的定位如圖所示，在外圓柱上銑一平面。

圓柱上銑平面的定位如圖所示，滿足不同銑削要求，須要限制的自由度就不同。

5．典型工件滿足加工要求需要限制的自由度滿足加工要求需要限定的自由度二、常見的定位方式及其定位元件（約束支點數(shù)及應用）（一）工件以平面定位支承釘限制一個自由度；長方形支承板限制二個自由度

圖5-7兩種常用的支承板圖5-6幾種常用支承釘

圖5-9幾種常見的自位支承結(jié)構(gòu)圖5-8幾種常用的可調(diào)支承圖5-10常見的幾種輔助支承圖5-11輔助支承應用實例注意：輔助支承不起定位作用（二）工件以外圓定位圖5-13活動V形塊應用實例圖5-12常用固定式V形塊V形塊定位的優(yōu)點1）對中性好，即能使工件的定位基準軸線對中在V形塊兩斜面的對稱平面上，在左右方向上的不會發(fā)生偏移，且安裝方便；2）應用范圍較廣。不論定位基準是否經(jīng)過加工，不論是完整的圓柱面還是局部圓弧面，都可采用V形塊定位。V形塊上兩斜面間的夾角一般選用60°、90°和120°，其中以90°應用最多。V形塊其典型結(jié)構(gòu)和尺寸均已標準化，設計時可查有關標準手冊。V形塊的材料一般用20鋼，滲碳深0.8mm～1.2mm，淬火硬度為60HRC～64HRC。2.定位套

工件以外圓柱表面為定位基準在定位套內(nèi)孔中定位，這種定位方法一般適用于精基準定位，如圖5-14所示。圖5-14a為短定位套定位，限制工件兩個自由度；圖5-14b為長定位套定位，限制工件四個自由度。圖5-14工件在定位套內(nèi)定位3.半圓套

圖5-15為半圓套結(jié)構(gòu)簡圖，下半圓起定位作用，上半圓起夾緊作用。圖5-15a為可卸式，圖5-15b為鉸鏈式，后者裝卸工件方便些。短半圓套限制工件兩個自由度，長半圓套限制工件四個自由度。圖5-15半圓套結(jié)構(gòu)簡圖4.圓錐套工件以圓錐套定位時，常與后頂尖（反頂尖）配合使用。如圖5-16所示，夾具體錐柄1插入機床主軸孔中，通過傳動螺釘2對定位圓錐套3傳遞扭矩，工件４圓柱左端部在定位圓錐套3中通過齒紋錐面進行定位，限制工件的三個移動自由度；工件圓柱右端錐孔在后頂尖5(當外徑小于6mm時，用反頂尖)上定位，限制工件兩個轉(zhuǎn)動自由度。圖5-16（三）工件以圓孔定位工件以圓孔定位大都屬于定心定位(定位基準為孔的軸線)，常用的定位元件有定位銷、圓柱心軸、圓錐銷、圓錐心軸等。1．定位銷

圖5-172．圓錐銷

在加工套筒、空心軸等類工件時，也經(jīng)常用到圓錐銷，如圖5-18所示。圖5-18a用于粗基準；圖5-18b用于精基準。圓錐銷限制了工件三個自由度。圖5-183．定位心軸主要用于套筒類和空心盤類工件的車、銑、磨及齒輪加工。常見的有圓柱心軸和圓錐心軸等。(1)圓柱心軸短圓柱心軸限制工件自由度【？】長圓柱心軸限制工件的自由度【？】圖5-20a為間隙配合圓柱心軸，其定位精度不高，但裝卸工件較方便；圖5-20b為過盈配合圓柱心軸，常用于對定心精度要求高的場合；圖5-20c為花鍵心軸，用于以花鍵孔為定位基準的場合。當工件孔的長徑比L/D>1時，工作部分可略帶錐度。圖5-20（2）圓錐心軸

圖5-21定位方式是圓錐面與圓錐面接觸，要求錐孔和圓錐心軸的錐度相同，接觸良好，因此定心精度與定位精度均較高，而軸向定位精度取決于工件孔和心軸的尺寸精度。圓錐心軸限制工件的自由度【？】圖5-21（四）工件以組合表面定位在實際加工過程中，工件往往不是采用單一表面的定位，而是以組合表面定位。常見的有平面與平面組合、平面與孔組合、平面與外圓柱面組合、平面與其它表面組合、錐面與錐面組合等。圖5-14工件以端面和圓柱面組合定位圖5-19工件以端面和內(nèi)孔組合定位一面兩孔組合定位圖5-22在加工箱體類工件時，往往采用一面兩孔組合定位，見圖5-22。定位元件采用—個平面和兩個短圓柱銷，兩孔直徑分別為D1、D2，兩孔中心距為L，兩銷直徑分別為d1、d2，兩銷中心距為L。由于平面限制三個自由度，兩個定位銷限制四個自由度，因此過定位，故有可能使工件兩孔無法套在兩定位銷上，如上圖5-22a所示。解決過定位的方法1）減小第二個銷子的直徑。此種方法由于銷子直徑減小，配合間隙加大，故使工件繞第一個銷子的轉(zhuǎn)角誤差加大。2）使第二個銷子可沿X方向移動，但結(jié)構(gòu)復雜。3）第二個銷子采用削邊銷結(jié)構(gòu)，即采取在過定位方向上，將第二個圓柱銷削邊，如圖5-18b所示:平面限制三個自由度，短圓柱銷限制兩個自由度，短的削邊銷（菱形銷）限制一個自由度。(它不需要減小第二個銷子直徑，因此轉(zhuǎn)角誤差較小)圖5-22c所示削邊銷的截面形狀為菱形，又稱菱形銷，用于直徑小于50mm的孔，圖5-22d所示削邊銷的截面形狀常用于直徑大于50mm的孔。削邊銷寬度b和B值：削邊銷的結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)標準化，設計時應盡量按照標準選用,削邊銷的寬度b和B值可根據(jù)表5-1選取。

為了保證工件的安裝和加工精度的要求，在進行夾具設計時，需要對孔銷間隙與削邊銷寬b的參數(shù)進行設計計算。

推導過程見教材P339

§3定位誤差計算按照六點定位原理，可以設計和檢查工件在夾具上是否正確位置，但能否滿足工件工序加工精度的要求，則取決于刀具與工件之間正確的相互位置。而影響這個正確的位置關系的因素很多，如夾具在機床上的裝夾誤差、工件在夾具中的定位誤差和夾緊誤差、機床的調(diào)整誤差、工藝系統(tǒng)的彈性變形和熱變形誤差、機床和刀具的制造誤差及磨損誤差等。為了保證工件的加工質(zhì)量，應滿足如下關系式： △≤δ

△d≤δ/3△——各種因素產(chǎn)生的加工誤差總和δ——工件被加工尺寸的公差△d——工件在夾具中的定位誤差一定位誤差及其產(chǎn)生原因所謂定位誤差，是指由于工件定位造成的加工面相對工序基準的位置誤差。因為對一批工件來說，刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動的，即被加工表面的位置相對于定位基準是不變的，所以定位誤差就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量。定位誤差是在采用調(diào)整法加工一批工件時因定位產(chǎn)生的工序尺寸變化量造成定位誤差的原因①由于定位基準與工序基準不一致所引起的定位誤差，稱基準不重合誤差，即工序基準相對定位基準在加工尺寸方向上的最大變動量，以△b表示（如下圖5-23a）。②由于定位副制造誤差及其配合間隙所引起的定位誤差，稱基準位移誤差，即定位基準在加工尺寸方向上的最大變動量，以△j表示（如下圖5-23a定位面的不平度）。定位誤差分析定位誤差：因工件定位而產(chǎn)生的工序（設計）基準相對于夾具限位基準在工序尺寸方向上的最大變動量△DW定位誤差的組成基準不重合誤差△JB基準位置誤差△JW定位基準與工序（設計）基準不重合引起的誤差定位副制造不準確引起的誤差大小等于工序（設計）基準與定位基準之間的尺寸公差定位基準相對于夾具限位基準在加工尺寸方向上的最大變動量。二常見定位誤差分析與計算分析和計算定位誤差的目的，就是為了判斷所采用的定位方案能否保證加工要求，以便對不同方案進行分析比較，從而選出最佳定位方案，它是決定定位方案時的一個重要依據(jù)。由定位誤差產(chǎn)生原因可知，基準不重合誤差是由于定位基準選擇不當產(chǎn)生的，而基準位移誤差是由于定位副制造誤差及其配合間隙所引起的。在工件定位時，上述兩項誤差可能同時存在，也可能只有一項存在，但不管如何，定位誤差是由兩項誤差共同作用的結(jié)果。故有：△d=△b±△j=△j±△b(5-5)“±”分析利用式（5-5）計算定位誤差，稱為誤差合成法，是加工尺寸方向上的代數(shù)和。在定位誤差的分析與計算中，可以將兩項誤差分別計算，再按式（5-5）進行合成。當“和”是由同一誤差因素產(chǎn)生的，這時稱“和”關聯(lián)，此時如果它們方向相同，合成時取“+”號；如果它們方向相反，合成時取“-”號。當兩者不關聯(lián)時，可直接采用兩者疊加計算定位誤差（取“+”號）。1.工件以平面定位的定位誤差圖5-23定位基準與工序基準不重合(圖a):由工序簡圖知，加工尺寸的工序基準(也是設計基準)是A面，而圖a中定位基準是B面，可見定位基準與工序基準不重合，必然存在基準不重合誤差?！鱞=(Hmax-Hd)

–(Hmin-Hd)=(Hmax–Hmin)=0.28=T40結(jié)論：△b＝定位基準與工序基準間尺寸公差若定位基準B面制造得比較平整光滑，則同批工件的定位基準位置不變，不會產(chǎn)生基準位移誤差，即△j=0。所以有：△d=△b+△j=△b+0=0.28mm＞δ/3=0.30/3=0.10mm定位誤差太大，留給其它加工誤差的允差值就太小，（只有0.02mm），在實際加工中容易出現(xiàn)廢品，所以此定位方案不合理定位基準與工序基準重合(圖b):若改為圖5-23b定位方案，則由于定位基準與工序基準重合，所以定位誤差為零:△d=△b+△j=0+0=0此定位方案工件需從下向上夾緊，夾緊方案不夠理想，且使夾具結(jié)構(gòu)復雜?！具€有什么方法?】２．工件以外圓定位圖5-24工件以外圓在V形塊上定位，如不考慮V形塊的制造誤差，則工件定位基準在V形塊的對稱面上，因此工件中心線在水平方向上的位移為零。但在垂直方向上，因工件外圓有制造誤差，定位基準產(chǎn)生位移，（圖5-24a：Ｍ－Ｎ），垂直方向其值為:圖5-24b、c、d所示為同一加工的三種不同工序尺寸標注情況，其定位誤差的分析計算如下：（5-6）H1的定位誤差計算圖5-24b所示為工序基準與定位基準重合，此時△b＝0，只有基準位移誤差，故影響工序尺寸H1的定位誤差為H2定位誤差計算圖5-24c所示工序尺寸為H2，工序基準選在工件上母線A處，此時工序基準與定位基準不重合，其定位誤差為：△d=△b±△j△b＝Ｔｒ＝δｄ/2由于和均是由于工件直徑尺寸制造誤差引起的，屬于關聯(lián)誤差因素，因此采用合成法計算時需判斷其正負。其判斷方法如下：當工件直徑尺寸減小時，工件定位基準將下移；當工件定位基準位置不變時，若工件直徑尺寸減小，則工序基準A下移，兩者變化方向相同，故定位誤差計算應采用“和”合成為：(5-8)H3定位誤差計算圖5-24d所示工序基準選在工件下母線B。當工件直徑尺寸變小時，定位基準將下移，但工序基準將上移，因此定位誤差計算應采用“差”合成為：（5-9）３．工件以圓柱孔定位

工件以單一圓柱孔定位時常用的定位元件是圓柱定位心軸（或定位銷），此時定位誤差的計算有兩種情形：工件孔與定位心軸（或定位銷）采用無間隙配合；工件孔與定位心軸（或定位銷）采用間隙配合。1)工件孔與定位心軸（或定位銷）無間隙配合的定位誤差計算由于工件孔與心軸（或定位銷）為過盈配合，定位副間無間隙，定位基準的位移量為零，所以Δj=0。圖5-25工件以圓柱孔在過盈配合心軸上定位時定位誤差分析若工序基準與定位基準重合，如圖5-25a中的尺寸H1，則定位誤差為：

Δd=Δb+Δj=0（5-10）

若工序基準在工件內(nèi)圓母線上，如圖5-25ｂ中的尺寸H2;H3，則定位誤差為：

Δd=Δb+Δj=δd/2（5-11）若工序基準在工件外圓母線上，如圖5-25c中的尺寸H4;H5，則定位誤差為：

Δd=Δb+Δj=Δb=δD/2（5-12）2)工件孔與定位心軸（或定位銷）間隙配合的定位誤差計算(1)工件孔與定位心軸水平放置圖5-26工件以單一圓柱孔定位時的定位誤差如圖5-26所示工件孔與定位心軸水平放置,工序基準(孔中心線)與定位基準(心軸軸線)重合，△b＝0:Δd=Δb+Δj=Δj

由于工件的自重作用，使工件孔與定位心軸的上母線單邊接觸，因孔大于軸，孔中心線相對于定位心軸軸線將總是下移，圖5-26b是可能產(chǎn)生的最小下移狀態(tài)；圖5-26c是可能產(chǎn)生的最大下移狀態(tài),工件孔中心線在鉛垂方向上的最大變動量為：（5-13）(2)工件孔與定位心軸垂直放置圖5-27工件孔與定位心軸（或定位銷）垂直放置

Δd=Δb+Δj=Δj

如圖5-27所示，工件孔與定位心軸（或定位銷）垂直放置，定位心軸與工件內(nèi)孔則可能任意邊接觸，應考慮加工尺寸方向的二個極限位置及孔軸的最小配合間隙的影響，此時無法在調(diào)整刀具尺寸時預先予以補償，所以在加工尺寸方向上的最大基準位移誤差可按最大孔和最小軸求得孔中心線位置的變動量：（5-14）圖5-27中尺寸ＨδＨ的定位誤差：

Δｄ＝Δｂ＋Δｊ

=0+

Δｊ

=Δj=δD1+δd1+Δmin４．工件以一面兩孔定位圖5-28一面兩孔定位

“1”孔中心線在x、y方向的最大位移為： （5-15）

“2”孔中心線在x、y方向的最大位移分別為【？】:（5-16）

兩孔中心連線對兩銷中心連線的最大轉(zhuǎn)角誤差(見圖5-28所示):(5-17)(5-18)以一面兩銷定位時的定位誤差計算1）位移誤差：為第一定位銷、孔的最大配合間隙

孔O1中心偏移在直徑為△dw1圓內(nèi)，△dw1=D1max

-d1min2）轉(zhuǎn)角誤差△θ=±arctan(D1max-d1min

+D2max

-d2min)/2L要減小角度定位誤差，①提高孔銷精度，減小配合間隙；②增大孔（銷）中心距L【例】有一批如圖所示的工件，外圓直徑，內(nèi)孔直徑和兩端面均已加工合格，并保證外圓對內(nèi)孔的同軸度誤差在范圍內(nèi)。今按圖示的定位方案，用心軸定位，在立式銑床上用頂尖頂住心軸銑槽。除槽寬要求外，還應保證下列要求：（1）槽的軸向位置尺寸；（2）槽底位置尺寸；（3）槽兩側(cè)面對mm外圓軸線的對稱度公差。試分析計算定位誤差，判斷定位方案的合理性。圖4.39用心軸定位內(nèi)孔銑槽工序的定位誤差分析計算 例題用三面刃銑刀銑如圖所示缺口,本工序為最后工序,試設計一個滿足加工要求的定位方案

.根據(jù)工序要求，將外圓30的軸頸為第一定位基準，用長V形塊限制四個自由度；同時以小孔10第二定位基準，采用軸向浮動的削邊銷限制工件的X轉(zhuǎn)動自由度，以保證對稱度要求。X的移動自由度可不予限制，但考慮到不增加夾具的復雜性且有利于減小夾緊力，故可采用V形塊的端面作為定位面，以工件大端的左側(cè)面為定位基準限制工件的X移動自由度。當采用90V形塊時定位誤差為0.0253，不滿足要求，由此可推算出應選120度的長V形塊，經(jīng)計算為0.0226，滿足要求；另外

利用V形塊的對中性和軸向浮動削邊銷的對中作用，可保證對稱度的定位誤差為0。例:工件定位如圖所示.欲鉆孔并保證尺寸A,試分析計算此種定位方案的定位誤差.§4工件在夾具中的夾緊工件定位后必須進行夾緊，才能保證工件不會因為切削力、重力、離心力等外力作用而破壞定位。這種對工件進行夾緊的裝置，稱為夾緊裝置。一、夾緊裝置的組成和設計要求

1．夾緊裝置的組成典型夾緊裝置一般由三部分組成，見圖5-29所示:(1)動力源(6;5)(2)傳力機構(gòu)(4;3)(3)夾緊元件(2)圖5-29夾緊裝置的組成1—工件2—壓板3—鉸鏈桿4—活塞桿5—活塞6—氣缸２．夾緊裝置的要求夾緊裝置是夾具的重要組成部分,正確合理地選擇和設計夾緊裝置，有利于保證工件的加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和減輕工人的勞動強度。因此對夾緊裝置提出以下要求：1）夾緊過程中不能破壞工件定位；2）夾緊力的大小應可靠、適當;3）夾緊動作要準確迅速；4）操作方便、省力、安全；5）結(jié)構(gòu)簡單，易于制造。二、夾緊力的確定夾緊力包括夾緊力的方向、作用點和大小三要素，它們是夾緊裝置設計和選擇的核心問題。一個夾緊機構(gòu)設計的好壞，在很大程度上取決于夾緊力三要素確定的是否合理。1．夾緊力的方向夾緊力方向的選擇原則為：(1)夾緊力的作用方向應不破壞工件定位的準確性和可靠性，夾緊力方向應指向主要定位基準面;(2)夾緊力方向應使工件變形盡可能小;(3)夾緊力方向應使所需夾緊力盡可能小.圖5-30~32夾緊力方向選擇2．夾緊力的作用點

夾緊力作用點的位置和數(shù)目將直接影響工件定位后的可靠性和夾緊后的變形，應注意以下幾個方面：1）夾緊力作用點應靠近支承元件的幾何中心或幾個支承元件所形成的支承面內(nèi)。2）夾緊力作用點應落在工件剛度較好的部位上。3）夾緊力作用點應盡可能靠近被加工表面以減小切削力對工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩，必要時應在工件剛性差的部位增加輔助支承并施加附加夾緊力，以免振動和變形。圖5-33夾緊力作用點的選擇3．夾緊力的大小

夾緊力的大小主要影響工件定位的可靠性、工件的夾緊變形以及夾緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸和復雜性，因此夾緊力的大小應當適中。在實際設計中，確定夾緊力大小的方法有兩種：經(jīng)驗類比法和分析計算法。分析計算法:一般根據(jù)切削原理的公式求出切削力的大小F，必要時算出慣性力、離心力的大小，然后與工件重力及待求的夾緊力組成靜平衡力系，列出平衡方程式，即可算出理論夾緊力Q’。為安全可靠起見，還要考慮一個安全系數(shù)K，因此實際的夾緊力應為：K的取值范圍一般為1.5～3，粗加工時取2.5～3，精加工時取1.5～2。

（5-19）

解：鉆孔時作用于工件的有鉆削軸向力F和鉆削扭矩Mc，平衡切削力的作用力有：夾緊力J0，V形塊支承斜面的反作用力N1，工件外圓與V形塊支承斜面間的摩擦阻力N1f1，鉗口與工件外圓面處的摩擦阻力J0f2，鉆削時，支承塊的反作用力N3和摩擦阻力N3f3的作用。若忽略N3f3的作用，認為平衡鉆削扭矩Mc只有N1f1和J0f2的作用。Mc＝圖4.43鉆孔時夾緊力的計算示例三、典型夾緊機構(gòu)

夾緊機構(gòu)的選擇需要滿足加工方法、工件所需夾緊力大小、工件結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率等方面的要求，因此，在設計夾緊機構(gòu)時，首先需要了解各種基本夾緊機構(gòu)的工作特點（如能產(chǎn)生多大的夾緊力、自鎖性能、夾緊行程、擴力比等）。夾具中常用的基本夾緊機構(gòu)有斜楔、螺旋、偏心等，它們都是根據(jù)斜面夾緊原理夾緊工件。1.斜楔夾緊機構(gòu)

圖5-34斜楔夾緊機構(gòu)1—楔座２—斜楔3—柱塞４—銷５—螺釘６—壓板７—彈簧(1)斜楔夾緊力的計算(2)斜楔夾緊的自鎖條件≥

（5-20）（5-21）（5-22）≤

（5-23）斜楔夾緊機構(gòu)滿足自鎖的條件是：α≤11.5°～17°。但為了保證自鎖可靠，一般取α＝10°～15°或更小些。

（3）夾緊行程的計算

要增大斜楔的夾緊行程就應相應增加L或。增大移動距離L受到結(jié)構(gòu)尺寸的限制；增大斜角要受自鎖條件的限制。因此，斜楔的夾緊行程較小。=30°～35°

6°～10°圖4.47雙斜角結(jié)構(gòu)的斜楔斜楔夾緊機構(gòu)增力比不大，夾緊行程受到限制，操作又較不便，較少的用作夾緊件，一般在夾緊裝置中用作中間遞力機構(gòu)，如圖4.48所示。在氣動夾緊裝置中斜楔的應用較廣，常在夾頭、彈性夾頭等定心夾緊機構(gòu)中使用。圖4.48斜楔機構(gòu)用作中間遞力機構(gòu)斜楔在夾緊機構(gòu)用作中間遞力機構(gòu)2.螺旋夾緊機構(gòu)圖5-36手動單螺旋夾緊機構(gòu)1－壓緊螺釘2－螺紋襯套3－止動螺釘4－夾具體5－浮動壓塊6－工件2.螺旋夾緊機構(gòu)螺旋夾緊特點：

1）結(jié)構(gòu)簡單，自鎖性好，夾緊可靠；

2）增力比約為80,遠比斜楔夾緊力大；3）夾緊行程不受限制；4）夾緊動作慢，輔助時間長，效率低圖4.49螺旋夾緊1——螺釘（或螺栓）2——螺母3——工件4——壓塊5球面墊圈6——開口墊圈圖快卸螺旋夾緊裝置螺旋壓板夾緊機構(gòu)圖螺旋壓板夾緊機構(gòu)圖4.51螺旋勾頭壓板夾緊機構(gòu)1——壓板座2——勾頭壓板3——螺母4——螺栓5——彈簧6——內(nèi)六方螺釘7——螺釘（防轉(zhuǎn)）螺旋夾緊機構(gòu)的夾緊力Q為：

（5-28）壓緊螺釘端部的當量摩擦半徑r1的值與螺桿頭部（或壓塊）的結(jié)構(gòu)有關，壓緊螺釘端部的當量摩擦半徑計算見表5-2。3.偏心夾緊機構(gòu)（1）圓偏心夾緊原理及其幾何特性

偏心夾緊實質(zhì)是一種斜楔夾緊，但各點升角不等，m、n處升角為0，P處升角最大。圖偏心夾緊工作原理(1)偏心夾緊機構(gòu)的夾緊原理(2)圓偏心夾緊的夾緊力計算

(3)圓偏心夾緊的自鎖條件根據(jù)斜楔自鎖條件，忽略轉(zhuǎn)軸處的摩擦，并考慮最不利的情況，可得到偏心夾緊的自鎖條件為： e/R≤tanφ2=μ2

μ2=0.1~0.15:R/e≥7~10（4）圓偏心夾緊的適用范圍

圓偏心輪夾緊力小，行程小，自鎖性不太好，用于切削力小，無振動，工件尺寸公差不大的場合。斜楔夾緊螺旋夾緊偏心輪夾緊自鎖性（升角有關）5－7o1o51'－3o10'5-9o增力比37512夾緊行程小大居中操作快慢居中慢快設計斜面選用偏心距和直徑三種夾緊機構(gòu)比較四、其它典型夾緊機構(gòu)圖5-42鉸鏈夾緊機構(gòu)的應用圖5-43螺旋定心夾緊機構(gòu)圖5-44液性塑料定心夾緊機構(gòu)

圖5-45聯(lián)動夾緊機構(gòu)4.其他夾緊機構(gòu)（1）可脹式心軸如圖4.54所示圖4.54錐度脹胎心軸1——脹套2——螺母3——壓板兩端錐度脹胎心軸的夾緊原理如圖4.55所示。圖4.55兩端錐度脹胎心軸1——銷2——可脹襯套3——帶圓錐的壓圈4——螺母5——心軸

圖4.57液性塑料夾緊心軸

1-夾具體；2-塞子；3-加壓螺釘；4-柱塞；5-薄壁套筒；6-液性塑料；7-螺塞定心夾緊裝置圖4.58螺旋式定心夾緊機構(gòu)1，2——移動V形架3——左、右螺紋的螺桿4——緊定螺釘5——調(diào)節(jié)螺釘6——固定螺釘7——叉座（2）聯(lián)動夾緊機構(gòu)多件聯(lián)動夾緊機構(gòu)圖多件聯(lián)動夾緊機構(gòu)§5夾具的選用與設計

一、通用夾具的選用各類機床都有一些通用夾具，一般已經(jīng)標準化，由專業(yè)工廠生產(chǎn)