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第九章 机床夹具设计 9.1 机床夹具的基本概念 9.1.1 机床夹具的定义与组成 1、定义：机床夹具（夹具）是指在机械加工过程中，为了保证加工精度，固定工件，使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备。其作用是将工件进行定位和夹紧，将刀具进行导向和对刀，以保证工件和刀具之间的相对位置关系。如图9-1为铣圆柱体轴端通槽的铣床夹具。 2、组成： （1）定位元件——与工件定位基准相接触，用来确定工件在夹具中的正确位置。 （2）夹紧装置——将工件夹紧，保证工件在加工过程中的正确位置不变。 （3）夹具体——是夹具的基础零件，它将夹具上的定位、夹紧、导向、对刀等其它元件连接成一个整体，并保证它们之间相对位置关系。 （4）其它元件和装置：如导向和连接元件、对刀与分度装置、动力装置等。 图9-1 铣轴端通槽铣床夹具 9.1.2 夹具的分类 夹具按其用途不同，可分为机床夹具、装配夹具、检验夹具等。 机床夹具可分为： 1、按通用化程度来分类 2、按使用机床的类型来分类 可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具和其他机床夹具等。 3、按所用动力源来分类 可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增压夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具、离心力夹具、自紧夹具（靠切削力本身夹紧）和其它夹具等。 1、 按通用化程度来分： 9.1.3 机床夹具在机械加工中作用 1、保证机械加工精度。 工件相对机床与刀具的位置由夹具来保证，不受工人技术水平影响。 2、提高生产率，降低成本。 装夹方便迅速，减少辅助时间。 3、扩大机床的工艺范围。 可改变机床的用途，实现一机多能。如在车床上安装镗模夹具，就可对箱体类零件的孔系进行镗削加工等。 4、改善劳动条件、保证生产安全。 9.2 工件在夹具中的定位 9.2.1 工件的安装 工件安装——将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。它包括定位和夹紧两部分。 工件定位——工件准确地安放在机床或夹具的合适位置，使其被加工表面相对刀具及机床具有确定的正确位置的过程。 工件夹紧——工件定位后，将其夹紧夹牢，使工件在定位时的正确位置在加工过程中不发生变化的过程。 工件安装的三种方式： （1）直接安装。如平面磨床磁力工作台定位和夹紧工件。 （2）找正安装。如利用百分表划线找正。 （3）夹具安装。 9.2.2 工件的定位原理 1、自由度的概念 一个位于空间自由状态的工件，与刚体一样，对于直角坐标系来说，具在六个自由度。如图9-2所示长方体工件，它在空间的位置是任意的，既能沿X、Y、Z轴移动，记为 、 、 ；还能绕X、Y、Z轴转动，记为 、 、 。习惯上，把这六个独立的运动称为六个自由度。 9.2.2 工件的定位原理 2、六点定位原理 定位，就是限制自由度。如果采取一定的约束措施，限制工件的六个自由度，则工件被完全定位。如图9-3所示，底面约束点1、2、3限制三个自由度 、 、 ，侧面约束点4、5 限制两个自由度 、 ，端面约束点6限制一个自由度 。 采用六个按一定规则的约束点，限制工件六个自由度，实现完全定位，叫六点定位原理。 9.2.2 工件的定位原理 3、工件定位中的几种情况 （1）完全和不完全定位 完全定位——根椐工件的加工要求，工件的六个自由度被完全限制的定位方式。 不完全定位——根椐工件的加工要求，工件并不需要限制全部六个自由度，但仍能保证加工质量。 参见图9-4。 ★完全定位和不完全定位都是根据工件的加工要求来定，都是允许的。一般来说，不影响加工精度的自由度不必限制。 ★有时，为了使定位元件能帮助承受切削力、夹紧力，或为了保证一批工件的进给长度一致，常对无位置要求的自由度也加以限制。如图9-4(b)、(c)、(e)、(f)，完全可以再加一个支承来限制某一方向的移动自由度；图9-4(d)，往往会多限制2至3个自由度，见图9-4(g)、(h)所示。 3、工件定位中的几种情况 （1）完全和不完全定位 9.2.2 工件的定位原理 3、工件定位中的几种情况 （2）欠定位 欠定位——工件定位过程中实际所限制的自由度数目少于按其加工技术要求所必需限制的自由度数。 参见图9-5。 ★欠定位是一种不正常定位，是绝对不允许出现的。 9.2.2 工件的定位原理 3、工件定位中的几种情况 （3）过定位 过定位——当工件在机床上或夹具中定位时，若几个定位支承点重复限制同一个或几个自由度时的定位。 ★在设计夹具时，是否允许出现过定位，要具体情况具体分