30 形块不必做成整体钢件，而采用铸铁底座镶淬火钢垫，如图137所示。长V形块限制工件 的四个自由度，短V形块限制工件的二个自由度。V形块两斜面的夹角有60°、90°和120 三种，其中以90°为最常用。 图1.37V形块 V形块的结构已经标准化了，其结构如图138所示。大多数参数都可从机床夹具设计 手册中查得，只是定位高度T可由下式计算 T=H+n号am d 1-7) 式中H一V形块高度： d一V形块设计心轴直径： N一V形块开口尺寸： a一V形块两工作面间的夹角 2)定心定位定心定位能自动地将 工件的轴线确定在要求的位置。如常见的 三爪自定心卡盘和弹簧夹头等，此外也可 用套筒作为定位元件。图139所示为套筒 定位的实例，图1-39a是短套筒孔，相当于 两点定位，限制工件的两个自由度：图1- 39%是长套筒孔，相当于四点定位，限制工 件的四个自由度。 3.工件以圆孔定位的定位元件 工件以圆孔内表面定位时，常用以下 图1.38V形块结构尺寸 定位元件： 图139外圆表面的套筒定位
形块不必做成整体钢件，而采用铸铁底座镶淬火钢垫，如图１３７ｄ所示。长Ｖ形块限制工件 的四个自由度，短 Ｖ形块限制工件的二个自由度。Ｖ 形块两斜面的夹角有６０°、９０°和１２０° 三种，其中以９０°为最常用。 图１３７ Ｖ形块 Ｖ形块的结构已经标准化了，其结构如图１３８所示。大多数参数都可从机床夹具设计 手册中查得，只是定位高度Ｔ 可由下式计算 Ｔ ＝ Ｈ ＋１ ２ ｄ ｓｉｎα ２ － Ｎ ｔａｎα 熿 燀 燄 ２燅 （１７） 图１３８ Ｖ形块结构尺寸 式中 Ｈ———Ｖ形块高度； ｄ———Ｖ形块设计心轴直径； Ｎ———Ｖ形块开口尺寸； α———Ｖ形块两工作面间的夹角。 图１３９ 外圆表面的套筒定位 （２） 定心定位 定心定位能自动地将 工件的轴线确定在要求的位置。如常见的 三爪自定心卡盘和弹簧夹头等，此外也可 用套筒作为定位元件。图１３９所示为套筒 定位的实例，图１３９ａ是短套筒孔，相当于 两点定位，限制工件的两个自由度；图１ ３９ｂ是长套筒孔，相当于四点定位，限制工 件的四个自由度。 ３工件以圆孔定位的定位元件 工件以圆孔内表面定位时，常用以下 定位元件： ９２
(q)定位销图1-40所示为常用定位销的结构。当定位销直径D为3一10mm时，为 避免在使用中折断，或热处理时淬裂，通常把根部倒成圆角R。夹具体上应设有沉孔，使 定位销沉入孔内而不影响定位。大批大量生产时，为了便于定位销的更换，可采用图1-40 所示的带衬套的结构形式。为便于工件装入，定位销的头部有15°倒角。 0<P58 图1.40定位销 Q)圆柱心轴图1-41所示为常用圆柱心轴的结构形式。图1-41a为间隙配合心轴 装卸工件较方便，但定心精度不高。图1-41b是过盈配合心轴，由引导部分1、工作部分2 和传动部分3组成。这种心轴制造简单，定心准确，不用另设夹紧装置，但装卸工件不便， 易损伤工件定位孔，因此，多用于定心精度要求高的精加工。图1-41c是花键心轴，用于加 工以花键孔定位的工件。 G)圆锥销图1-42所示为工件以圆孔在圆锥销上定位的示意图，它限制了工件的x、 、三个自由度。图1.42a用于粗定位基面，图142b用于精定位基面。 多运 图141圆柱心轴 图142圆维销定位 1一引导部分2一工作部分3一传动部分 (4)圆锥心轴（小锥度心轴）如图143所示，工件在圆锥心轴上定位，并靠工件定
（１） 定位销 图１４０所示为常用定位销的结构。当定位销直径 Ｄ 为３～１０ｍｍ 时，为 避免在使用中折断，或热处理时淬裂，通常把根部倒成圆角 Ｒ。夹具体上应设有沉孔，使 定位销沉入孔内而不影响定位。大批大量生产时，为了便于定位销的更换，可采用图１４０ｄ 所示的带衬套的结构形式。为便于工件装入，定位销的头部有１５°倒角。 图１４０ 定位销 （２） 圆柱心轴 图１４１所示为常用圆柱心轴的结构形式。图１４１ａ为间隙配合心轴， 装卸工件较方便，但定心精度不高。图１４１ｂ是过盈配合心轴，由引导部分１、工作部分２ 和传动部分３组成。这种心轴制造简单，定心准确，不用另设夹紧装置，但装卸工件不便， 易损伤工件定位孔，因此，多用于定心精度要求高的精加工。图１４１ｃ是花键心轴，用于加 工以花键孔定位的工件。 （３） 圆锥销 图１４２所示为工件以圆孔在圆锥销上定位的示意图，它限制了工件的ｘ →、 ｙ →、ｚ →三个自由度。图１４２ａ用于粗定位基面，图１４２ｂ用于精定位基面。 图１４１ 圆柱心轴 １—引导部分 ２—工作部分 ３—传动部分 图１４２ 圆锥销定位 （４） 圆锥心轴 （小锥度心轴） 如图１４３所示，工件在圆锥心轴上定位，并靠工件定 ０３
位圆孔与心轴限位圆锥面的弹性变形夹紧工件。 这种定位方式的定心精度高，可达0.01~0.02mm。但工件的轴向位移误差较大。 适用于工件定位孔精度不低于T7的精车和磨削加工，不能加工端面。 4.工件以一面两孔定位的定位元件 图1-44所示为一面两孔定位简图。利用工件上的一个大平面和与该平面垂直的两个圆 孔作定位基淮进行定位。夹具上如果采用一个平面支承（限制工、和三个自由度）和两 个圆柱销（各限制x和y二个自由度）作定位元件，则在两销连心线方向产生过定位（重复 限制自由度)。为了避免过定位，将其中一销做成削边销。削边销不限制工自由度。关于削 边销的尺寸，可参考表1-5。 图1.43圆锥心轴 图1.44一面两孔定位 1一圆柱销2一削边销3一定位平面 削边销与孔的最小配合间隙X可用下式求得 X。=6Tw+T型 D 1-8) 式中b一削边销的宽度： T—两定位孔中心距公差 T一两定位销中心距公差： D 一与削边销配合的孔的直径。 表15削边销结构尺寸 (mm) >8-20 >20-25 >2532 >3240 >4050 D-0.5 0-3 D-5 四、工件的夹紧 工件在切削过程中受切削力、离心力、惯性力和重力等作用，为保证其定位的正确位置
位圆孔与心轴限位圆锥面的弹性变形夹紧工件。 这种定位方式的定心精度高，可达００１～００２ｍｍ。但工件的轴向位移误差较大。 适用于工件定位孔精度不低于ＩＴ７的精车和磨削加工，不能加工端面。 ４工件以一面两孔定位的定位元件 图１４４所示为一面两孔定位简图。利用工件上的一个大平面和与该平面垂直的两个圆 孔作定位基准进行定位。夹具上如果采用一个平面支承 （限制ｘ 、ｙ 和ｚ →三个自由度） 和两 个圆柱销 （各限制ｘ →和ｙ →二个自由度） 作定位元件，则在两销连心线方向产生过定位 （重复 限制自由度）。为了避免过定位，将其中一销做成削边销。削边销不限制ｘ →自由度。关于削 边销的尺寸，可参考表１５。 图１４３ 圆锥心轴 图１４４ 一面两孔定位 １—圆柱销 ２—削边销 ３—定位平面 削边销与孔的最小配合间隙Ｘｍｉｎ可用下式求得 Ｘｍｉｎ ＝ｂ（ＴＬＤ＋ＴＬｄ） Ｄ （１８） 式中 ｂ———削边销的宽度； ＴＬＤ———两定位孔中心距公差； ＴＬｄ———两定位销中心距公差； Ｄ———与削边销配合的孔的直径。 表１５ 削边销结构尺寸 （ｍｍ） Ｄ ３～６ ＞６～８ ＞８～２０ ＞２０～２５ ＞２５～３２ ＞３２～４０ ＞４０～５０ ｂ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ Ｂ Ｄ－０５ Ｄ－１ Ｄ－２ Ｄ－３ Ｄ－４ Ｄ－５ 四、工件的夹紧 工件在切削过程中受切削力、离心力、惯性力和重力等作用，为保证其定位的正确位置 １３
不变，须将工件夹紧。这种保证加工精度和安全生产的装置，称为夹紧装置。 (一)对夹紧装置的基本要求 1)夹紧过程中，不改变工件定位后所占据的正确位置。 2)夹紧力大小合适。既要保证工件在加工过程中其位置稳定不变、振动小，又要使工 件不产生过大的夹紧变形。 3)操作方便、省力、安全 4)夹紧装置的自动化程度及复杂程度应与工件的产量和批量相适应。 图145夹紧力朝向主要定位面 (二)夹紧力方向和作用点的选择 1)夹紧力应朝向主要定位面。如图1-45所示，被加工孔 与左端面有垂直度要求，因此，要求夹紧力F,朝向定位元件A 面。如果夹紧力改朝B面，由于工件左端面与底面的夹角误差， 夹紧时将破坏工件的定位，影响孔与左端面的垂直度要求。 2)夹紧力方向应有利于减小夹紧力。如图1-46所示， 夹紧力F与切削力F、工件重力W同方向时，加工过程所需图146FF、W三力同向 的夹紧力为最小。 图1.47夹紧力与工件刚性的关系
不变，须将工件夹紧。这种保证加工精度和安全生产的装置，称为夹紧装置。 （一）对夹紧装置的基本要求 １）夹紧过程中，不改变工件定位后所占据的正确位置。 ２）夹紧力大小合适。既要保证工件在加工过程中其位置稳定不变、振动小，又要使工 件不产生过大的夹紧变形。 ３）操作方便、省力、安全。 ４）夹紧装置的自动化程度及复杂程度应与工件的产量和批量相适应。 图１４５ 夹紧力朝向主要定位面 图１４６ ＦＪ、Ｆ、Ｗ 三力同向 图１４７ 夹紧力与工件刚性的关系 （二） 夹紧力方向和作用点的选择 １）夹紧力应朝向主要定位面。如图１４５所示，被加工孔 与左端面有垂直度要求，因此，要求夹紧力ＦＪ朝向定位元件 Ａ 面。如果夹紧力改朝Ｂ 面，由于工件左端面与底面的夹角误差， 夹紧时将破坏工件的定位，影响孔与左端面的垂直度要求。 ２）夹紧力方向应有利于减小夹紧力。如图１４６所示，当 夹紧力ＦＪ与切削力Ｆ、工件重力 Ｗ 同方向时，加工过程所需 的夹紧力为最小。 ２３
3 3)夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的方向和部位。如图1.47a所示，薄壁套的轴 向刚性比径向好，用卡爪径向夹紧时工件变形较大，若沿轴向施加夹紧力，变形就会小得 多。夹紧图1-47b所示的薄壁箱体时，夹紧力不应作用在箱体的顶面，而应作用于刚性较好 的凸边上。箱体没有凸边时，可如图1-47c那样，将单点夹紧改为三点夹紧，以减小工件的 夹紧变形。 4)夹紧力作用点应尽量靠近工件加工面。如图1-48所示在拨叉上铣槽。由于主要夹紧 力的作用点距加工表面较远，故在靠近加工面的地方设置了辅助支撑增加了夹紧力F,。这 样提高了工件的装夹刚性，减少了加工过程中的振动。 5)夹紧力作用线应落在定位支撑范围内。如图1-49所示夹紧力作用线落在定位元件支 撑范围之外，夹紧时将破坏工件的定位，因而是错误的。 图1.48夹紧力作用点靠近加工面 图1.49夹紧力作用点的位置不正确 (三)夹紧力的估算 夹紧力的大小应适当，它直接影响工件装夹的可靠性、工件夹紧变形、定位的准确及工 件的加工精度。在实际加工中，夹紧力的影响因素很多，计算相当复杂。因此在设计夹紧装 置时，常用下述两种方法估算夹紧力： 1)参照同类夹具的使用情况，用类比法估算。此法在生产中应用甚广。 2)将夹具和工件看成刚性系统，找出加工过程中对夹具最不利的瞬时状态，按静力平 衡条件计算出理论夹紧力，再乘以安全系数K,作为实际夹紧力。K值在粗加工时取2.5~ 3,精加工时取1.5一2。 后一种夹紧力估算方法可用下述例子说明。 例如图1-50所示为铣削加工示意图，当切削力F,达到最大及F,到挡销O的距离L最 远时，工件将绕O点转动。此瞬时状态对工件的夹紧力最为不利，应以此作为计算夹紧力 的依据。 根据静力平衡原理 F L+F2L2 F,L FnL+FpuzL2 FL
３）夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的方向和部位。如图１４７ａ所示，薄壁套的轴 向刚性比径向好，用卡爪径向夹紧时工件变形较大，若沿轴向施加夹紧力，变形就会小得 多。夹紧图１４７ｂ所示的薄壁箱体时，夹紧力不应作用在箱体的顶面，而应作用于刚性较好 的凸边上。箱体没有凸边时，可如图１４７ｃ那样，将单点夹紧改为三点夹紧，以减小工件的 夹紧变形。 ４）夹紧力作用点应尽量靠近工件加工面。如图１４８所示在拨叉上铣槽。由于主要夹紧 力的作用点距加工表面较远，故在靠近加工面的地方设置了辅助支撑增加了夹紧力ＦＪ。这 样提高了工件的装夹刚性，减少了加工过程中的振动。 ５）夹紧力作用线应落在定位支撑范围内。如图１４９所示夹紧力作用线落在定位元件支 撑范围之外，夹紧时将破坏工件的定位，因而是错误的。 图１４８ 夹紧力作用点靠近加工面 图１４９ 夹紧力作用点的位置不正确 （三） 夹紧力的估算 夹紧力的大小应适当，它直接影响工件装夹的可靠性、工件夹紧变形、定位的准确及工 件的加工精度。在实际加工中，夹紧力的影响因素很多，计算相当复杂。因此在设计夹紧装 置时，常用下述两种方法估算夹紧力： １）参照同类夹具的使用情况，用类比法估算。此法在生产中应用甚广。 ２）将夹具和工件看成刚性系统，找出加工过程中对夹具最不利的瞬时状态，按静力平 衡条件计算出理论夹紧力，再乘以安全系数Ｋ，作为实际夹紧力。Ｋ 值在粗加工时取２５～ ３，精加工时取１５～２。 后一种夹紧力估算方法可用下述例子说明。 例如图１５０所示为铣削加工示意图，当切削力Ｆｒ达到最大及Ｆｒ到挡销Ｏ 的距离Ｌ 最 远时，工件将绕 Ｏ 点转动。此瞬时状态对工件的夹紧力最为不利，应以此作为计算夹紧力 的依据。 根据静力平衡原理 Ｆ１Ｌ１＋Ｆ２Ｌ２ ＝ＦｒＬ ＦＪ１μ１Ｌ１＋ＦＪ２μ２Ｌ２ ＝ＦｒＬ ３３