青岛理工大学琴岛学院本科毕业设计说明书（论文）
3 专用夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工曲柄板沉孔时，需要设计专用夹具。
一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求：
（1）保证工件的加工精度 保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。
（2）提高生产效率 专用夹具的复杂程度应与生产纲领相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。
（3）工艺性能好 专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整和修配结构。
（4）使用性能好 专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。专用夹具还应排屑方便。必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。
（5）经济性好 专用夹具应尽可能采用标准元件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。
3.1 夹具的基本概念及基本原理
3.1.1夹具的组成及工作定位夹紧和装夹的概念
1.夹具的组成
按在夹具中的作用、地位及结构特点、组成夹具的元件可以分为以下几类 （1）定位原件及定位装置 （2）夹紧原件及夹紧装置 （3）夹具体
（4）对刀，导引原件及装置 （5）动力装置 （6）分度，对定装置
（7）其它辅助原件及装置（包括夹具体各部分相连接用的以及夹具与机床相连接用的紧固螺钉，销钉以及各种手柄等)
每一个夹具不一定所有各类组成原件都具备，如手动夹具就没有动力装置，一般车
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床夹具就没有刀具导向装置及分度装置。
2.定位、夹紧和装夹的概念
工件在安装之前必须安装在夹具中，使其得到一个正确的位置和方向，并使其在加工过程中虽受到切削力和其他外力的影响，仍能保持正确的位置和方向。
确定工件在机床上或夹具中有正确位置的过程称为定位。
工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作成为夹紧。 将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程称为装夹。
3.1.2工件在夹具中定位的基本原理
任何一个工件在空间有六个自由度，工件在夹具中定位时用合理分布的六个支撑点
限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为六点定位原理。
完全定位：定位原件所能限制的自由度数且等于所需要限制和可能有的全部自由度的情况。
不完全定位：定位原件所能限制的自由度数目，不少于所需要限制的自由度数，但少于6个自由度的定位情况。
欠定位：定位原件所能限制的自由度数少于所需要限制的自由度数的定位情况。 过定位：定位原件所相当于的支撑点数多于所能限制的自由度数，即所相当于的额多个支撑点重复限制同一个自由度的定位情况。
定位基准的选择原则
定位基准的选择原则应尽量使工件的定位基准与工序基准相重合，尽量用精度基准作为定位基准，遵守基准统一原则，应使工件安装稳定，加工中所引起的变形最小，应使工件定位方便，夹紧可靠。
3.1.3常用定位方法及定位原件
1.工件以平面定位
当工件以一个平面为定位基准时，一般不以一个完整的大平面作为定位原件的接触表面，长用三个支撑钉或两三个支撑板作为定位原件。各定位板的位置应尽量远离，以使工件定位可靠。有时由于某种特殊原因，如工件很薄很小，而不得不用平面定位原件，此时去除中间的一部分或开若干小槽，以便提高定位精度并便于清除切削。 （1）固定支撑
固定支撑包括支撑钉和支撑板，它们在使用过程中是固定不动的。
支撑钉包括平头支撑钉、圆头支撑钉和齿纹支撑钉。平头支撑钉用于精基准面定位；圆头支撑钉用于粗基准面定位；齿纹头支撑钉也适用于粗基准面定位，因其表面有齿纹，具有较大的摩擦因数，可防止工件滑动，常用在工件的侧面。
支撑钉可用过盈配合或过度配合压入夹具内。
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工件以较大的精度基准定位时采用支撑板，支撑钉支撑板都已标准化，设计时可查阅有关资料。
（2）可调支撑
在工件定位过程中，支撑的高度需要调整，或一个夹具常用以加工不同批工件，而不同批工件定位基准形状变化很大时往往需要定位元件中的某一个或两个支撑能够调节位置。
可调支撑用于毛胚质量不高，而又以粗基准定位。这时若采用固定轴承，由于毛胚尺寸不稳定，将引起工件上要加工表面的加工质量发生较大的变化。影响加工精度。
（3）自卫支撑(浮动支撑）
在工件定位过程中，能自动调整位置的支撑称为自卫支撑。它是随工件定位基准面位置的变化而自动与之相适应的。
由于自卫支撑是活动的，支撑点的位置能随工件定位基面的不同而自动调节，定位基面压下其中一点，其余点使上升，直至工件与各点接触。接触点数的增加，提高了工件装夹的刚度和稳定性。但是一个自卫支撑实际上仍然只起一个定位支撑钉的作用，只限制工件的一个自由度。
自卫支撑适用于工件以毛胚面定位或刚性不足的场合。 2.工件以外圆柱面定位
以工件的外圆柱面定位时，常用方法是装外圆柱面装在圆孔，半圆孔，V型块或定心加紧机构中。其中后两种最为常用。
V型块有固定式，可调整式和活动式。活动式v形块不仅起固定作用，还起夹紧作用。
2.工件以圆柱孔定位
工件以圆柱孔为定位基准，此种定位方式所用圆柱定位销，定位心轴和圆锥定位销等。
（1）圆柱定位销
圆柱定位销有固定式，插销式和可换式。
固定式定位销直接用过盈配合装在夹具上，可换定位销则可按间隙配合通过套筒再装在夹具体上。 （2）圆柱心轴
间隙配合心轴，心轴的限位基面一般按h6，g6或f7制造，其装卸工件方便，但定心精度不高。为了减少配合间隙，而造成的工件倾斜，工件常以孔和端面联合的定位，因而要求工件定位孔与定位端面之间，心轴限位圆柱面与限位端面之间都有较高的垂直度。过盈配合心轴，装卸工件不方便又很慢，但可以对工件的两位端面进行加工。
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3.1.4工件在夹具中的加紧
夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位，不致因加工时的切削力，重力，或半生力（离心力，惯性力）的作用而产生移动或振动。
1.夹具装置是夹具完成夹紧作用的一个重要而不可缺少的组成部分，除非工件在加工过程中所受到的各种力不会使它离开定位时所确定的位置，才可以没有夹紧装置。夹紧装置设计的优劣对于提高夹紧的精度和工作效率，减轻劳动强度都有很大影响。 设计夹紧装置时，应满足以下主要要求：
（1）夹紧装置在对工件夹紧时，不应当破坏工件的定位，为此，必须正确的选择夹紧力的方向及作用特点。
（2）夹紧力的大小应该可靠，适当，要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不致超出允许范围。
（3）夹紧装置结构简单合理，夹紧动作要迅速，操作方便，省力和安全。
2.夹紧力方向的确定
（1）夹紧力应朝向主要定位基准面。对工件只施加一个夹紧力或施加几个方向相同的夹紧力时，夹紧力的方向应尽可能朝向主要定位基准面。 （2）夹紧力应有助于定位，而不应破环定位，在夹紧力的作用下工件不应该离开支撑点。
（3）夹紧力尽量与夹紧工件刚度最大的方向一致。
（4）夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力相同。当夹紧力方向与工件重力方向和切削力方向都相同时，加工过程所需的夹紧力最小，从而能简化夹紧装置的结构便于操作，减小人工劳动强度。
3.夹紧力作用点的选择
（1）夹紧力的作用点应落在定位原件的支撑范围内。
（2）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位，这样还可以防止或减少工件的变形对加工精度的影响。
（3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。在加工过程中，切削力一般容易引起工件的转动和振动。作用点靠近被加工表面，始切削力对加工作用点的力变小，以减少工件转动趋势或变形。
4.基本夹紧装置
夹具的各种夹紧机构中，以斜楔、螺旋、偏心、铰链机构以及它们组合而成的夹紧装置最为普遍。 （1）斜楔夹紧机构 ①结构特点
a.斜楔的自锁性。自锁就是当外加的夹紧作用力一旦消失或撤消后，夹紧机构在纯摩擦力的作用下仍能保持处于夹紧状态而不松开。
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