第六章机床夹具设计原理
本章主要介绍以下内容：
1．机床夹具概述
2．工件的定位原理及定位元件
3．定位误差分析计算
4．工件的加紧及夹紧装置
5．机床夹具的设计要求及设计步骤
6．机床夹具设计举例
课时分配：1、2，各一个学时，3、两个学时，4、5、6，共两个学时
重点：工件的定位原理及定位元件；定位误差分析计算
难点：定位误差分析计算
机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要组成部分。为保证工件某工序的加工要求，必须使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相对位置。当用夹具装夹加工一批工件时，是通过夹具来实现这一要求的。而要实现这一要求，又必须满足三个条件：①一批工件在夹具中占有正确的加工位置；②夹具装夹在机床上的准确位置；③刀具相对夹具的准确位置。这里涉及了三层关系：零件相对夹具，夹具相对于机床，零件相对于机床。工件的最终精度是由零件相对于机床获得的。所以“定位”也涉及到三层关系：工件在夹具上的定位，夹具相对于机床的定位，而工件相对于机床的定位是间接通过夹具来保证的。工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力把工件固定，使工件保持在准确定位的位置上，否则，在加工过程中因受切削力，惯性力等力的作用而发生位置变化或引起振动，破坏了原来的准确定位，无法保证加工要求。这种产生夹紧力的装置便是夹紧装置。
6．1 夹具
一、机床夹具概述
1.机床夹具的概念
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，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。
2.机床夹具的分类
机床夹具可根据其使用范围，分为通用夹具、专用夹具、组合夹具、通用可调夹具和成组夹具等类型。机床夹具还可按其所使用的机床和产生加紧力的动力源等进行分类。根据所使用的机床可将夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具（钻模）、镗床夹具（镗模）、磨床夹具和齿轮机床夹具等，根据产生加紧力的动力源可将夹具分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、电磁夹具和真空夹具等。
3.机床夹具的组成
(1)定位元件
(2)夹紧装置
(3)对刀、引导元件或装置
(4)连接元件
(5)夹具体
(6)其它元件及装置
二、定位基准
基准是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。在加工中用以定位的基准称为定位基准。有时，作为基准的点、线、面在工件上不一定具体存在（例如孔的中心线和对称中心平面等），其作用是由某些具体表面（如内孔圆柱面）体现的，体现基准作用的表面称为基面。
三、工件在夹具中的定位
(一)六点定位原理
任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度。工件定位的任务就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。工件的六点定位原理是指用六个支撑点来分别限制工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定定位的方法。
(二)支承点与定位元件
上图为常见定位方式中的定位元件所限制的自由度和相当的支承点数
(三)完全定位与不完全定位
工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位称为不完全定位。
(四)欠定位与过定位
按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。工件的同一自由度背二个或二个以上的支撑点重复限制的定位，称为过定位。在通常情况下，应尽量避免出现过定位。
消除过定位及其干涉一般有两个途径：其一是改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度；其二是提高工件定位基面之间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度，以减少或消除过定位引起的干涉。
四、组合夹具和随行夹具
(一)组合夹具
组合夹具是由一套预先制造好的标准元件和合件组装而成的专用夹具。
(二)随行夹具
随行夹具是大批量生产中在自动线上使用的一种移动式夹具。
6．2 夹具定位误差分析计算
所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说，
刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序
基准在加工尺寸方向上的最大变动量。
㈠引言
①△总≤δ
其中△总为多种原因产生的误差总和，δ是工件被加工尺寸的公差，△总包括夹具在机床上的装夹误差，工件在夹具中的定位误差和夹紧误差，机床调整误差，工艺系统的弹性变形和热变形误差，机床和刀具的制造误差及磨损误差等。
②△定+ω≤δ其中，ω除定位误差外，其他因素引起的误差总和，可按加工经济精度查表确定。
所以由①和②知道：△定≤δ-ω（是验算加工工件合格与否的公式）
或者：△定≤1/3δ（也是验算加工工件合格与否的公式）
㈡定位误差的组成
1、定义：定位误差是工件在夹具中定位，由于定位不准造成的加工面相对于工序基准沿加工要求方向上的最大位置变动量。
2、定位误差的组成：
定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以△不表示。
定位基准面和定位元件本身的制造误差所引起的定位误差，称基准位置误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以△基表示。故有：
△定=△不+△基
此外明确两点：
①只用调整法加工一批零件才产生定位误差，用试切法不产生定位误差；
②定位误差是一个界限值（有一个范围）。
㈢定位误差的分析计算
⑴工件以平面定位时的定位误差
定位基准：平面；定位元件工作面：平面 ====>易加工平整，接触良好===>
所以△基=0 △定=△不（注：若位毛坯面，则仍有△基）
⑵工件以外圆柱面定位时的定位误差（以V形块为例）
