哈尔滨工业大学成人高等教育本科生毕业设计（论文） 固定下来。此时工件虽然被固定在某一位置上，但工件并没有实现定位。也就是说，定位与夹紧是两个互相联系，但又不容混淆的概念。
工件在夹具中的定位问题，是夹具设计中首先要解决的重要问题。因为工件的定位方案为确定，便无法进行夹紧装置、对刀元件、引导元件及夹具体等的设计工作。而定位元件一经确定则夹具其他组成部分的总体配置也就大体上随之确定。
将工件的有关表面靠紧在夹具的定位元件上，即实现定位。由此可见，工件的定位不但与定位方案、定位元件有关，而且还与工件上用于定位的各表面有关。这些表面是工件定位的基础，即确定工件各表面相互位置的基准。基准是机械制造中应用的十分广泛的一个概念，它是指机器零件上用来确定各有关表面相互位置所用的几何要素（点、线、面），它有基准点、基准线、基准面（基面）之分。基准在机器零件的设计、加工、检验、装配等许多方面都会遇到，与夹具设计有关的两类基准，即设计基准和工艺基准。
3.2.1.2 常用定位方式
（1）以平面定位 工件以平面为基准定位较为广泛，如箱体、机座、支架、盖、板类零件等。定位元件常采用支承钉、支承板，可调支承和自位支承等。其中平头支承钉用于精基准定位，球头支承钉用于毛坯面的定位，齿纹式支承钉也用于毛坯面的定位，齿纹增加摩擦力使定位稳定，为了便于清理切屑，一般用于侧面定位。支承板一般用于主要定位面或水平方向上的定位面。可调支承主要用于毛坯质量不高，尺寸变化大的粗基准定位，适于中小批量生产。自位支承能增加定位基准面与定位元件的接触点数，提高定位稳定性，同时可以减少工件受外力而产生的变形。另外，还有辅助支承，它只起增加刚度而不起定位作用。
（2）以外圆柱面定位 以工件的外圆柱面定位，生产中应用广泛，如轴承、套类零件等。除三爪卡盘和弹簧卡头等自动定心夹具外，还有用平面支承、圆孔套和V型块等。V型块定位，装卸方便，对中性好，在生产中应用也比较常见。
（3）以圆孔定位 工件以圆孔定位，常用的定位元件是心轴、定位销。心轴的结构形式很多，如刚性心轴、弹性心轴、液压塑料心轴等。常用的刚性心轴有三种：
①锥形心轴 这种心轴的锥度很小，工件在此心轴上定位限制了五个自由度。安装工件时，将工件楔紧在心轴上，楔紧后的工件孔有弹性变形，使工件孔与心轴在长度上产生紧配合，从而使工件不致于倾斜。加工时，靠楔紧在长度上产生的摩擦力带动工件，不需另外夹紧。
②过盈配合圆柱心轴 工件在心轴和轴肩上定位，限制五个自由度。心轴的定位部分与工件孔采用过盈配合，安装时，用压力机压入压出，工件定位后没有间隙，因此定位误差为零。
③间隙配合圆柱心轴 工件在心轴和轴肩上定位，限制五个自由度。当工件
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哈尔滨工业大学成人高等教育本科生毕业设计（论文） 精度要求不高时，为了装卸方便，工件和心轴可以采用间隙配合。
④组合定位 工件定位时，常需要限制多个自由度，若采用一个表面定位不能满足加工要求，常需要两个或两个以上表面定位，这种定位方式称为组合定位。如采用两个或三个平面定位、一面一孔定位以及最典型的一面两孔定位等。各种机器的变速箱、内燃机气缸体、气缸盖及连杆等在加工中多采用一面两孔定位。这种定位方法，能使各工序的基准一致，减少基准转换误差，提高加工精度。
图3-1 车床夹具简图
针对套类零件的特点，其在夹具中是通过内孔表面和端面来定位的。如图3-1所示，夹具中采用三个支承钉对工件进行轴向的精基准定位；采用弹簧涨胎心轴对工件的内孔表面进行定位。
3.2.2 夹具夹紧机构的设计 3.2.2.1 工件夹紧的基本要求
工件在夹具中定位后，相对于机床和刀具占有了正确的位置，而工件在加工时受到切削力、惯性力和重力等作用，若要保证工件的既定位置不变，必须使工件夹紧。所谓工件的夹紧就是指工件在外力作用下保持原有定位位置不变。另外，对工件夹紧还有一定的要求：夹紧过程中不能破坏定位；夹紧可靠、适当，既要使工件在加工过程中不产生位移或振动，又要避免工件产生变形和损伤已加工表面。要满足以上要求，必须正确、合理地确定夹紧力的方向、作用点和大小。
3.2.2.2 典型夹紧机构
机床夹具利用斜楔夹紧原理实现夹紧工件还是比较常见的。实际应用中，螺旋夹紧机构和偏心轮夹紧机构，就其作用原理来讲，也是斜楔加紧原理的变型。
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哈尔滨工业大学成人高等教育本科生毕业设计（论文） （1）斜楔夹紧机构 斜楔是利用其斜面移动产生压力，使工件得到夹紧的。其特点是：具有自锁性、具有增力作用、夹紧行程小、能够改变作用力。实际生产中很少直接应用单斜楔夹紧工件，因为单斜楔夹紧既费时又费力，通常与螺旋或偏心轮夹紧机构联合使用，并采用气动和液压为力源。
（2）螺旋夹紧机构 具有结构简单、增力大、自锁性好等优点，但是夹紧动作慢。可以直接用于对工件的夹紧，也可与其他元件或机构组成复合夹紧机构。螺旋夹紧机构在机床夹具中应用极为广泛。它实际上相当于一个斜楔绕在圆柱体上，它的夹紧过程是通过转动螺旋，使绕在圆柱体上的斜楔在高度上发生变化，实现对工件的夹紧。
（3）偏心夹紧机构 是斜楔夹紧机构的一种变型。可以把它看成是斜楔包在圆盘上，因此偏心夹紧机构的结构比斜楔紧凑，夹紧迅速，但是夹紧行程小，增力倍数不大。一般不单独使用，它与压板组成的偏心压板夹紧机构应用较为广泛。
（4）定心夹紧机构 当被加工工件几何对称时，常使用同时定位和夹紧机构，这种机构称为定心夹紧机构。其工作原理是：利用定心夹紧元件的等速移动或均匀弹性变动实现定心夹紧。如车床用的三爪卡盘、小锥度心轴等都属于定心夹紧机构。常见的定心夹紧机构还有如下四种：
①双向定心的V形块夹紧机构 定位精度不高，但夹紧力大、装夹范围大，适用于定心精度要求不高的工件安装。
②滑块斜楔定心机构 夹紧范围较大，夹紧可靠，但定心精度不高，适用于工件的粗加工。
③弹性筒定心夹紧机构 分为用于外圆柱面的定心弹簧夹头和用于工件内孔定心弹簧夹头（涨胎）。这类机构的定心-夹紧元件为弹性筒夹，其前端沿圆周方向开有三个等分槽（涨胎则在两端开等分槽）。夹压工件时，由于弹性筒夹向中心收缩时，即可对工件外圆柱面实施定心并加紧；当弹性筒夹向外扩涨时就可以对圆柱孔定心并夹紧。
④液性塑料定心夹具机构 定位精度高，适用于精加工，但薄壁套筒本身较难加工。
（5）联动夹紧机构 工件加工时，由于工件的结构特点、定位夹紧以及生产率的要求，常对工件施加几个夹紧力，在同一个夹具中安装几个工件，可用联动夹紧机构来实现。这种机构，操纵集中、简便，缩短辅助时间，从而提高了生产率；还可以使各点夹紧力保持相对稳定，既保证了定位又减少了工件的变形，也减轻了工人的劳动强度，因此，得到广泛的应用。但其结构较为复杂，可靠性较差。联动夹紧机构分为多点、多件夹紧。
采用定心夹紧机构中的弹性筒夹夹紧机构——弹簧涨胎心轴来实现套类零件的自动定心夹紧。如图3-1所示，此机构的定心-夹紧元件是弹性筒夹，其前端沿圆周方向开有四个等分槽，夹压工件时，弹簧筒夹向外扩涨就可以对圆柱孔定心
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哈尔滨工业大学成人高等教育本科生毕业设计（论文） 并夹紧。弹性筒夹的外涨是由气缸驱动拉杆带动心轴沿轴向移动，从而驱动锥形块移动、夹压弹性筒夹来实现的。拉干与心轴通过螺纹连接并加以圆螺母进行防松，锥形块通过普通平键连接在心轴上并且随心轴一起旋转，其顶端由挡圈和螺栓固定。
3.3 气动夹紧装置设计计算
3.3.1 夹紧力的确定
3.3.2 夹紧气缸的设计计算
3.4 本章小结
车床夹具装在机床主轴上并带动工件旋转，加工回转面、端面等。以外圆定位的车床夹具，如卡盘、卡头；以内孔定位的车床夹具，如各类心轴；以中心孔定位的车床夹具，如各类顶尖、拨盘等。本设计中夹具以内孔定位，故采用心轴与弹性筒夹组合而成。
为保证加工表面的形状、位置精度，夹具与主轴的联结的定心精度要高，定心方式要与选用机床主轴端部结构相符，鼎新后再加以压紧或拉紧，保证可靠和安全。
车床夹具是在高速回转，即受切削力又受惯性力作用，因此夹紧力必须考虑充分且大小足够，必须有可靠的自锁性。
第4章 机械手设计
4.1 运动分析
套类零件自动线大多数为一台机床配备两台结构完全相同的单臂机械手，分别承担工件的上下料运动。也有设计成在一台机械手上采用了两只机械臂的形式，
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