《卧式双面十轴钻组合机床夹具及液压系统设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《卧式双面十轴钻组合机床夹具及液压系统设计.doc（58页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、毕业设计(论文)卧式双面十轴钻组合机床夹具及液压系统设计THE DESIGN OF JIG AND HYDRAULIC SYSTEM OF THE HORIZONTAL DOUBLE-SIDED TEN-DRILL COMBINED DRILLING MACHINE徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期
2、： 年 月日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月日 日期： 年 月日摘要这次毕业设计的具体内容是设计一台加工汽车后制动室支架的组合钻床，其机床为卧式双面十轴钻组合钻
3、床，主要用来一次性加工完成汽车后制动室左右二个零件上的共计10个孔。我的具体任务是设计该机床的夹具及液压系统设计。本设计正是应用了组合钻床的特点实现多工序加工的方法，采用一次装夹，同时对后制动室两支架两边的10个孔进行钻加工。对工件采用“一面、一定位心轴、一定位块”定位，可以方便准确的使工件定位在夹具的指定位置，然后用液压驱动夹紧机构、螺旋夹紧机构和螺旋杠杆夹紧机构把工件夹紧，可以使工件快捷地进行安装与拆卸。夹具的导向装置是采用钻孔位置精确可靠的固定式导套的导向装置。工件由一孔一平面定位时产生的定位误差分为任意边接触和固定边接触两类，本组合夹具产生的定位误差属于任意边接触定位误差，经计算和检验
4、可知定位误差满足要求。夹紧力分为防止加工工件转动的螺旋夹紧力和防止加工工件振动的液压夹紧力两种，上述两种夹紧力均满足要求。夹具设计从经济性和实用性也都满足对工件的加工要求。关键词:夹具；液压夹紧；组合钻床；卧式；双面；十轴 AbstractThe fondues content of the graduation design is a modular machine for working holders of cars brake rooms .The machine is double-sided ten-drill combined drilling machine. It is ma
5、inly used to working 10 holes of 2 parts nonrecurring .my fondues work is designing jig and hydraulic system of the machine.The design adopted to install jigs at a time and drilled 10 holes on two sides of two hordes. The work pieces were oriented by “one face、one spotting spindle and set piece ” so
6、 that they were placed correctly, and clamped fast by a hydraulic jig、a spiral jig and a spiral lever jig to contribute to installation and disassembly. In order to drill precisely, using fixed guide sleeve guided tool and then guided tool to cut work pieces. The positional error during the work pie
7、ce processing when a hole and a face fixed disport touching of random edge and fixation. The positional error of combined clamp belong to random edge touching. It is knowed that demands was met by accounting and checking. Clamp force has 2 kinds that one is preventing turn of spiral clamp and the ot
8、her is hydraulic tightening for preventing shake. The two clamp forces were matched.Clamps design met demands in economical efficiency and practicability. Keywords jig hydraulic tightening combined drilling machine horizontal double-sided ten-drill 目 录1前言12机床夹具的概述22.1 机床夹具的分类22.2夹具的组成23 加工工件33.1工件的用
9、途33.2工件的毛坏的制造方式33.3工件的工艺分析33.4.1定位装置的定义43.4.2定位基准的选择原则44 工件的定位方法和定位误差54.1工件的定位方法54.2工件的定位误差及产生原因54.2.1定位误差的分析计算65加工工件应选用的机床类型及该机床的特点85.1加工工件应选用的机床类型85.1.1多工位组合机床的定义85.2组合机床的特点85.3组合机床的设计步骤96 机床的切削力计算106.1组合机床切削用量的选择106.2切削力的计算116.2.1 左轴箱切削力的计算126.2.2 右轴箱切削力的计算127 组合机床夹紧力的计算147.1夹紧力的概念147.1.1选择夹紧力的作用
10、点时的注意事项147.1.2夹紧力的方向的选择147.1.3 夹紧力的大小的确定157.2确定夹紧力时应当注意的几个问题167.3计算切削力及切削合力作用的位置177.3.1左轴箱切削合力及其作用的位置的计算177.3.2 右轴箱切削合力的计算187.4夹紧力的确定188 夹紧机构和夹紧动力机构的选择208.1夹紧装置的组成208.2夹紧装置的基本要求208.3夹紧机构的选择208.4 夹紧动力机构的选择208.5液压夹紧机构218.5.1液压机构的特点218.5.2 液压传动的一些不足218.5.3 液压传动装置各个部分的设计与选择228.5.4液压装置传动部分基本回路的设计228.5.5油
11、缸的选择参数计算238.6螺旋夹紧机构及其夹紧力的计算249 导向装置279.1导向装置概述279.2导套的类型279.3钻套279.3.1钻套高度H，排屑间隙h289.3.2钻套标记289.4衬套2910 夹具体设计3010.1夹具体设计的基本要求3010.2夹具体毛坯结构的选择3010.3夹具体的排屑结构3010.4夹具体的吊装装置的设计30结 论32参 考 文 献33致 谢34附 录351 前言几年的大学生活就要结束了，我们即将走上工作岗位。在过去的几年中，我们系统的学习了许多专业基础课和专业课。而且，在机械原理、机械设计和机械制造工艺学等课程的学习中都进行了课程设计。在这些课程设计中，
12、我们设计过机械机构、减速器、机床夹具等等。我们还做过大量的实验。在这些学习过程中，我们具有了一定的创造能力和分析解决问题的能力。在这些坚实的基础下，为了综合各科知识，达到熟练应用，我们有必要在这最后一学期进行一次更高难度的设计工作。所以，这次毕业设计对我们来说是很重要的。我这次设计的课题是-卧式双面十轴钻组合机床设计，我希望通过这次设计，使我能清楚的了解组合机床及组合机床的设计过程。并且，在这次设计中能很好的复习以往所学过的知识。组合机床是随着生产力的发展，由万能机床和专用机床发展而来的。随着科学技术和生产力的发展，我们的生产模式发生了巨大的变化，人们对产品的要求也越来越高，对许多产品需求量也
13、越来越大，为了满足人们的这种需求，现代机械工业技术也在迅速发展，并不断革新。原有的万能机床和专用机床由于自身条件的限制以远远不能满足生产要求。组合机床就是在这种情况下设计出来的，它即有专用机床效率高结构简单的特点，又有万能机床能够重新调整，在短时间适应新工件的加工的特点，因此，组合机床在现代机械行业中占了很大的比重。当然，组合机床也有自身的缺点如改装是劳动量较大，且有一部分零件不能重复利用，而且结构复杂。故我们在设计组合机床是应尽量扬长避短，充分利用组合机床的优点。本次设计包括：选择合理的定位方案、定位基准、定位误差的分析计算、工序公差的计算、定位销高度的计算、定位元件材料及机械性能的选用、对
14、刀或引导方式的确定、钻套类型的选择、钻套高度和钻套与工件之间的距离的计算、钻模的钻孔精度的计算、活动钻模板的设计、夹紧装置的设计、夹紧力的作用点和方向、夹紧力的分析和计算、铰链夹紧机构夹紧力的原动力的计算、夹紧元件及传动装置的设计、确定夹具其他组成部分的结构形式、确定夹具体的形式和夹具的总体结构、夹具体毛坯结构的选择、夹具体的排屑结构、夹具体结构尺寸的确定、夹具体的吊装装置的设计等。在设计的过程当中，尽可能的采用了新国标。由于本人所学知识有限，设计经验不足，对组合机床的了解还很肤浅，在此次设计中不免会遇到许多问题和困难，希望指导老师能给予悉心辅导和耐心帮助，使我能从老师那里学到更多的书本上所没
15、有的知识，对组合机床有更深入的了解，对所学专业有更充分的认识，并能以优异的成绩顺利完成毕业设计。2 机床夹具的概述机床夹具是零件在机床上加工时,用以装夹工件(和引导刀具)的一种工艺装置。其作用是正确确定工件与刀具之间的相对位置，并将工件牢固地夹紧。使用夹具可以有效地保证工件的加工质量，提高劳动生产率，扩大机床的工艺范围和减轻劳动强度，因此，夹具在机械制造中占有重要的地位。2.1 机床夹具的分类机床夹具的种类和形式很多，可以按照不同的方法进行分类.若根据夹具的使用特点来划分,则有通用夹具、专用夹具、组合夹具、通用可调整夹具和组成夹具等。若按使用夹具的机床类型来划分，则为车床夹具、铣床夹具、钻床夹
16、具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮加工机床夹具、组合机床夹具等。若按夹具夹紧动力源的不同来划分，则有手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具和真空夹具等。2.2夹具的组成通常,夹具的组成部分如下:(1)定位装置定位装置包括定位元件及其组合,其作用是确定工件在夹具中的位置.通常定位元件有支撑钉、定位销、V形块等。(2)夹紧装置夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢、保证工件在定位是所占据的位置、在加工过程中不应受外力(切削力、重力、惯性力等)作用而产生位移,同时可减轻或防止振动。它通常由夹紧元件(夹爪、压板等)、传动机构(如杠杆、斜锲等)和动力装置(汽缸液压缸等)组成。(3)对刀、引导装置对
17、刀、引导装置的作用是确定刀具进行加工.常用的对刀、引导元件对刀块、钻套等.(4)夹具体夹具体是用于连接夹具上所有的元件和装置,使其成为一个整体的基础件,它还用来与机床的有关部位连接,以确定夹具在机床上的位置.3 加工工件3.1 工件的用途该工件为汽车后制动室左.右支架。用来传递制动的扭矩，对汽车进行制动。工件简图见图3-1。图3-1 工件简图3.2 工件的毛坏的制造方式工件的材料选用20Cr，因为工件要求传递扭矩，20Cr要比15Cr和20钢的强度和淬透性高，经淬火+低温回火后，能得到良好的力学性能和低温冲击韧度，无回火脆性，渗碳时，钢的晶粒仍有长大的倾向，因而应进行二次淬火以提高心部韧性，不
18、宜降温淬火，冷弯形时塑性较高，所以可以传递一定的扭矩。由机械工程材料手册查得硬度为HBS179。毛坯采用铸造的方法。3.3工件的工艺分析该工件的主要加工面为两个端面。其中，左端面上要钻2个13孔，。右端面上要钻1个16.5孔，2个18个孔。3.4定位的定义、定位基准的选择3.4.1定位装置的定义包括定位元件及其组合，其作用是确定工件在夹具体中的位置，即通过它使工件在加工时相对于刀具及切削成形运动处于正确的位置。定位元件包括支承钉、支承板、形块、定位销等。3.4.2 定位基准的选择原则定位基准是加工中用做定位的基准。在夹具装夹时，定位基准即是工件上直接与夹具上的定位元件相接触点、线、面。正确选择
19、定位基准对保证工件表面间的位置要求（位置尺寸和位置精度）有很大的影响；而且，在用夹具装夹工件时，定位基准的选择又会对夹具的结构产生很大的影响。因此，选择合理的定位基准，对工件的加工及夹具的结构都是非常重要的。定位基准选择的原则及要求：A：精基准的选择：（1）基准重合原则：即设计基准作为定位基准原则。（2）基准统一原则：即在加工过程中，尽可能采用统一的定位基准。（3）自为基准原则当某些表面精加工余量小而均匀时，选择加工表面本身作为定位基准称为自为基准原则。（4）互为基准原则：即为了使加工面间有教高的位置精度，又为了使其加工余量小而均匀，可采用反复加工、互为基准的原则。（5）保证工件定位准确、夹紧
20、可靠、操作方便的原则。B：粗基准的选择：（1）为了保证加工表面与非加工表面之间的位置要求，应选非加工面作为粗基准。（2）合理分配各加工余量。（3）粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上（即同一自由度方向上），通常只允许用一次。（4）粗基准的表面应平整光洁，要避免缺陷，以保证定位准确、加紧可靠。工件主要加工面为两个端面。由图1-1从工件的结构特点我们选择B表面为定位基准面。只要保证了A,B表面与孔轴线的位置度，就可以加工出满足要求的孔。由于加工工件上A面、D面上的孔系，采用卧式钻加工。因为A面、D面需加工，因此，夹紧装置不宜放在A面、D面两位置上，以免钻加工时，刀具的悬伸量过大，对加工精度产生不
21、必要的影响。4 工件的定位方法和定位误差4.1 工件的定位方法由于工件的加工需要，可以采用一面一定心轴和和一定位块进行定位，如图4-1所示。这种定位方式可以完全限制工件的自由度，保证定位准确。为了增加系统的刚性和稳定性，夹具系统中还增加了弹性辅助支撑。依据工件加工时的六点定位基本原理及以上定位方案及定位基准的分析可知：为加工A面、D面上的孔系，为保证其工艺要求必须严格限制、。因此，选用B平面和C面的轴心限制、；选用A面限制：。这样工件的六个自由度就完全限制了。4.2 工件的定位误差及产生原因使用夹具加工工件时，加工表面的位置误差与工件在夹具中的定位等因素密切相关，为了保证工件的加工精度，必须使
22、工件中各项加工误差的总合小于或等于该工序规定的公差值。由机床夹具设计手册可知，以机床有关的加工误差见式(4.1)。 i+wx 式(4.1)式中 i与机床夹具有关的加工误差w与工序中夹具以外其他因素有关的加工误差x工序误差与机床夹具有关的加工误差i，一般包括与工件夹具中的定位误差w，工件在夹具加紧中产生的误差，夹具相对于机床成形运动的位置误差，夹具相对于刀具的位置误差，以及夹具磨损造成的加工误差等。为了给加工中其他误差因素能占有更大一些比例。由以上式子可见，应当尽量减少与夹具有关的误差，其中，除了在夹具制造、安装、调整、使用中减少所使用的误差外，在夹具设计时正确的减少工件在夹具中的定位误差，是必
23、须解决的重要问题之一。定位误差是指用夹具装夹加工工件时，由于定位不准确引起工件某加工精度参数（尺寸、位置）的误差，称为该加工精度参数的定位误差。因此夹具设计时应当尽可能选择工序基准为定位基准，并选择精度交高的表面作为定位基准，一般定位误差控制在有关尺寸或位置公差的1315。一孔一平面作定位基准时的定位误差有任意边接触的定位误差和固定边接触的定位误差。工件定位见图4-1。 图4-1 工件的定位简图4.2.1定位误差的分析计算经分析可知：定位误差是由于精基准平面E和B内孔面引起的，与粗基准工件结构外形无关。工件和定位销之间有相对的运动，而且工件又是大批大量生产，及工件与定位销的结构与尺寸，查相关手
24、册选用H 7/ h 6 基孔制配合：定心轴的极限尺寸。孔的极限尺寸。如图，由于定位元件（心轴）与工件内孔直径的制造误差，两者中心线将有可能不同轴，从而使工件中的加工尺寸都有了误差，其误差即为基准位移误差，用 表示，由于设计基准与工序基准重合，故无基准位移误差。由一面一定心轴误差任意边接触的计算公式见式(4.2)。 =+ 式（4.2）式中 孔的加工公差；轴的加工公差；定位孔与定位销间的最小间距； 工件在夹具中的定位误差。所以： =0.039+0.025=0.064mm定位误差分析见图 4-2。图4-2 定位误差分析计算示意图由下图可知工件在Y轴上有两道工序公差而在X轴上有一道工序公差，在Y轴上的
25、工序公差=0.6mm和工序公差=0.32mm。在X轴上的工序公差=0.5 mm。由此可得131=0.2mm， 132=0.11 mm， 133=0.17mm ，三道工序公差的三分之一均大于定位误差= 0.064 mm. 即，所选的定位方案满足要求。工件的定位误差见图4-3。 4-3 工件定位误差图5 加工工件应选用的机床类型及该机床的特点5.1加工工件应选用的机床类型因为，该加工工件的主要加工表面为两个端面，且进行钻孔。所以，选用卧式双面钻组合机床。该支架年产量为80000件，属于大批量生产，因此该组合机床对对生产率要求很高，为了提高生产率就不得不用多工位得方案，使装卸时间和机动时间相重合。结
26、合本工序得内容、加工步骤，以及便于装卸，减轻工人劳动强度，该组合机床选用三工位的机床形式，并设置了单独的夹具和装卸工位。另外由于要加工得支架零件不是很大，形状简单，为了便于流水线要求得生产率，以及考虑机床所占用空间位置的大小，工人操作的方便性，基于这些实际要求，采用三工位的卧式双面组合钻床。5.1.1多工位组合机床的定义多工位组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件通过工作台回转将装在工作台上的工件送至各工位或主轴箱的回转多次对工件进行加工的一种高效的专用机床。5.2组合机床的特点（与万能机床和组合机床相比较）组合机床是用按系列化准化设计的通用部件和按被加工零件的形状
27、及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。组合机床是随着生产的发展，有万能机床和专用机床发展来的。在过去的许多年中，机械产品加工中广泛的采用万能机床。但随着生产的发展，很多企业的产品产量越来越大，精度越来越高，如汽车、拖拉机行业的气缸体、气缸盖、变速箱、后桥等零件，采用万能机床加工就不能很好的满足要求。因为在某台机床上总是加工一种工件，是万能机床的很多部件和机构变得作用不大，工人整天忙于装夹工件、启动机床、进刀退刀、停车及卸工件等，不仅工人劳动强度很大，而且生产效率也不高，不利于保证产品加工精度。专用机床的制造就是为了解决这个矛盾。专用机床是专门用于加工一种工件或一种工件的一定工序的机床，它
28、可以同时用许多刀具进行切削，机床的辅助动作部分的实现了自动化，结构也比万能机床简单，生产效率提高了。但专用机床的最大弱点就是加工工件稍有一点变动，它就用不上了需要另造新的机床，不能适应现代机械工业技术迅速发展、产品经常革新的需要，而且这种机床设计制造周期长，造价也高。所以，在总结实践经验的基础上，提出创造高效率的机床：它既有专用床效率高结构简单的特点，又有万能机床能够重新调整，以适应新工件加工的特点。为此，将机床上带动刀具对工件产生切削运动的部分以及床身、立柱、工作台等设计制造成通用的独立部件，称为“通用部件”。根据工件加工的需要，用这些通用部件配以部分专用部件就可组成机床，这就是组合机床它有
29、如下优点。(1)组合机床是有大量的通用零、部件组成，故有重新改装的优越性，其通用零、部件可多次重复利用。(2)组合机床可进行多面，多工位，多轴，多刀同时加工，故是实现集中工序的最好途径，可以提高生产效率。(3)因为工序固定，可选用成熟的通用部件、精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一致性故精密度稳定。 (4)由于组合机床大多数零、部件是同类的通用部件，这就简化了机床的维修和修理。(5)自动化程度高，劳动强度低，配置灵活等。因此，依据零件的加工工艺要求，拟采用卧式三工位多轴同时加工的组合钻床。5.3组合机床的设计步骤(1)调查研究：主要对加工零件图样进行分析，对组合机床使用和制造单位进行深入细
30、致的了解，查阅、搜集和分析国内外有关资料以取的可靠的设计依据，通过调查研究位组合机床总体设计提供必要的大量的数据、资料，做好充分的、全面的技术准备。(2)总体方案的设计：总体方案的设计主要包括制定工艺方案(确定零件在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，选择定位基准和夹紧部位，决定工步和刀具种类及其结构形式，选择切削用量等)、确定机床配置形式、制定影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构形式。总体方案的拟定式设计组合机床的最关键的一步。方案制定的正确与否，将直接影响机床能否满足加工要求，能否保证加工精度和生产率，并且结构简单、成本较低和使用方便。多工位立式组合钻床的总体设计，组合机床设计主要是
31、“三图一卡”的绘制，即工序图、加工示意图、组合机床联系尺寸图及编制生产率计算卡，有关内容可参考组合机床总体设计部分，在次不再作详细的介绍。(3)技术设计：它是根据总体设计已确定的“三图一卡”，设计机床各专用部件正式总图，如设计夹具、多轴箱等装配图以及根据运动部件有关参数和机床循环要求，设计液压和电器控制原理图，并按设计程序作必要的计算和验算，对前阶段中初定的数据、结构做相应的调整和修改。(4)技术设计：在技术设计通过后进行工作设计，即绘制几个专用部件的施工图样、编制各部件零件明细表。6 机床的切削力计算6.1组合机床切削用量的选择组合机床合理的选择切削用量，即确定合理的切削速度和工作进给量。这
32、与组合机床的正常工作有很大关系。组合机床大多为多刀加工，而且常常是多种刀具（如钻头、扩孔钻、铰刀等）同时工作。计算最佳切削用量的工作比较复杂，要想从理论上来确定和理适于多刀加工的切削用量，现在还没有简便可靠的方法。目前组合机床切削用量的选择，主要是参照现场操用切削用量的情况，并根据多年来积累的一些经验数据来进行。由于的两个孔之间中心距有精度要求为，所以先钻mm的孔来满足定位要求，再在孔的基础上钻的孔。查机械加工工艺手册P3-42表3.3-8得：钻的孔选用标准直柄麻花钻，钻的孔选用的标准直柄麻花钻，钻的孔选用的标准麻花钻，钻的孔选用的标准麻花钻。根据表3.4-1可查出：钻的孔时， 0.080.1
33、0。钻的孔时，0.260.32。钻的孔时， 0.190.23。钻的孔时， 0.260.32。由于孔深和孔径之比见式(6.1) 式(6.1)式中 为孔深 毫米 为孔径 毫米当钻的空时,=(0.80.10)0.8=(0.0640.8) ,查此钻床说明书取,同上，钻的孔取，钻的孔取，钻的孔取。钻，的孔，机床用分别为3430N，4120N，4900N。查表3.4-3得，钻头强度所允许进给量分别为 0.13, 0.16, 0.21,由于所选择的进给量，故所选可用。左右轴箱的切削用量见表6-1,表6-2。表6-1 组合机床左轴箱的切削用量选择工序内容v(m/min)f(mm/r)1钻3的孔180.092钻
34、3的孔180.093钻3的孔180.094钻3的孔180.095钻13的孔180.156钻13的孔180.157钻13的孔180.158钻13的孔180.15表6-2 组合机床右轴箱的切削用量选择工序内容v(m/min)f(mm/r)1钻16.5的孔150.212钻16.5的孔150.213钻18的孔150.214钻18的孔150.215钻18的孔150.216钻18的孔150.216.2切削力的计算 由机械加工工艺手册可知钻孔切削力的计算公式见式(6.2)： F = ( N ) 式(6.2)式中 切削力各项系数 , 1.11 切削力各项指数 , 切削用量 F切削力 切削转矩计算公式见式(6.
35、3)M = ( N ) 式(6.3)式中 切削转矩各项系数 , 切削转矩各项指数 , 切削用量 M切削转矩切削功率见式(6.4) ( KW ) 式(6.4)式中 切削功率 KW 切削转矩 N 切削力 N 钻头直径 mm6.2.1 左轴箱切削力的计算 为:F 转矩为: 切削功率为: 6.2.2 右轴箱切削力的计算 钻的孔切削力为 F = 转矩为 切削功率 钻的孔的切削力为:F = 7 组合机床夹紧力的计算7.1夹紧力的概念 夹紧力从广义上来说，就是要正确地确定夹紧力的三个要素：作用点、方向和大小。7.1.1选择夹紧力的作用点时的注意事项夹紧力的作用点是指夹紧时，夹紧元件与工件表面的接触位置。(1
36、)保证工件在夹紧后定位稳定。为此必须避免产生能使工件离开夹具定位表面的力系和力矩系，加紧力的作用点应在工件定位支撑面之上，或落在由诸支承块所连成的面积范围内。(2)必须保证夹紧后工件的变形最小。为此，夹紧应作用在工件刚性最好的部位，即夹紧部位应尽量靠近工件的壁和筋，并要避免设在工件被加工孔的上方。此外还要保证夹紧力和切削力不产生使工件弯曲的力矩。为此，夹紧点应力求对着定位支承面，辅助支承要尽量地布置在接近被加工表面处。(3)为了满足上述两项要求，只有一个夹紧点往往是不够的，因此，在多数情况下需对工件进行多点夹紧，力求使工件夹紧的比较稳固。但是，要实现多点夹紧，并不等于每一个夹紧部位都需要有自己
37、单独的夹紧装置，可以借助改变压板的形状和采用联动夹紧机构来实现。7.1.2夹紧力的方向的选择夹紧力方向的选择与工件定位基准的位置，工件重力的方向和切削力的方向有着密切的联系。夹紧力的方向应朝向工件在夹具上定位时的主要基准面，因为这对于保证夹紧后工件定位的稳定性和减少工件的夹紧变形都是有利的。工件定位时，工件的位置通常仅靠其自身的重力来确定，而重力的方向永远是向下的，因此箱体零件的主要基准面多为水平面，此时希望夹紧力的方向也和重力方向一致，使工件在自身重力的作用下保持定位位置不变，然后再施以方向相同的夹紧力将工件夹紧。切削力的大小和方向，是确定夹紧方向的另一个重要因素。在加工中、小型工件时对选择
38、夹紧参数来说，切削力的大小和方向具有重要的意义；在加工大型和中型工件时，工件本身的重量也起着很大的作用。夹紧力和切削力的相关方向可以有下列三种典型的情况：(1)夹紧力和切削力的方向一致，这一情况最为有利，通常所需的夹紧力较小。(2)夹紧力和切削力的方向相反，这是一种不利的情况，此时夹紧力必须大于切削力。(3)夹紧力和切削力的方向互相垂直，这种情况比较多见，此时，切削力是依靠夹紧力所产生的摩擦力来抵制的，因此所需的夹紧力也很大。在实际应用中常会遇到更为复杂的组合，但应尽量使夹紧力和切削力的方向一致，使切削力由定位支撑块来承受，而不是由夹紧机构或摩擦力来承受。当夹紧力不足以完全防止工件移动时，可以
39、允许由定位销来承受部分切削力，或采用辅助支承来承受平行与主要基准面的切削力，这样便可以减少所需的夹紧力。本夹具中，由于定位孔与工件加工孔之间无精度要求，所以夹紧力与切削力是相交错的，需要比较大的夹紧力。7.1.3 夹紧力的大小的确定夹紧机与选择构和适当的动力传动装置，就必须确定所需夹紧力的大小。所需夹紧力的大小主要取决于切削力和重力的大小和方向。重力的大小和方向是不变的，而切削力的大小和方向在切削过程中是不断变化的。在切削过程中，影响切削力大小的因素很多，例如工件材质不均匀，刀具的磨损程度不同，以及切削时的冲击等等。而且，夹紧力也还取决于一系列其它的因素，例如接触表面的光洁度，工艺系统的刚性等
40、等，因此确定切削力和所需夹紧力的大小，就是一个比较复杂的问题，实际上不可能完全准确的确定切削力和所需夹紧力的大小，而只能做很粗略的估算。为了简化问题，在确定夹紧力时，一般假定工艺系统：工件-夹具-刀具-机床都是绝对刚性的；切削过程是稳定的，而且切削参数也是固定不变的。在这些条件下，切削力可根据切削原理中的计算公式或计算图表求得，而所需的夹紧力可以从解工件在夹压后的静力平衡问题来求得。然后，为了保证夹紧可靠，在计算结果中引进安全系数作为实际所需的夹紧力。在保证机床正常和可靠工作的条件下，夹紧力愈小愈好。一位如果盲目的加大夹紧力就会造成如恶果：加大了夹具驱动机构的结构尺寸为了提高与夹紧力相关联的夹
41、具刚性，而使夹具过于庞大；增加了工件在夹紧时的变形，从而影响加工精度。计算夹紧力，通常将夹具和工件看成一个刚性系统以简化计算。然后根据工件受切屑力、夹紧力（大型工件还应考虑重力、高速运动的工件还应考虑惯性力等）后处于静力平衡条件，计算出理论夹紧力，再乘以安全系数K,作为实际所需的夹紧力。由机床夹具设计手册可知， 实际所需夹紧力见式(7.1)。 式(7.1)式中 实际所需的夹紧力 理论夹紧力 K安全系数考虑到切削力的变化和工艺系统变形等因素，一般在粗加工时取K=2.53;精加工时取K=1.52。加工过程中切削力的作用点、方向和大小可能都在变化，估算夹紧力时应按最不利的情况考虑。在实际夹具设计中，
42、对于夹紧力的大小并非在所有情况下都要计算确定。如对手动夹紧机构，经常根据经验或类比的方法确定所需夹紧力的数值。7.2确定夹紧力时应当注意的几个问题(1)合机床通常都是多面多工序同时加工，在一台机床上往往有大量刀具同时工作，粗加工时切削力都很大，例如在多轴钻床上加工时，其轴向切削力甚至可达数千公斤以上，因此夹紧机构便在很大的切削力作用下工作。此外，加工时震动也较大，尤其在多轴粗镗孔，刮断面和铣削的时候。当各种刀具同时工作时，切削力的方向和合力中心的位置也是经常变化的，因此在设计夹紧机构时，不仅要注意到切削力的大小，而且还要注意到切削力的方向及其合力中心的位置.(2)由于工件材料硬度不均匀，加工余
43、量不均匀和刀具磨钝等因素的影响，往往是实际的切削力大大增加。在组和机床上多刀加工时，这种影响尤为显著。(3)组合机床夹具是保证加工精度的主要部件，因此，要注意工件夹紧后产生的变形对加工精度的影响，尤其在工件刚性差，精度要求高的情况下。更应特别注意。在这种情况下通常要求夹紧机构具有调节夹紧力的可能性。(4)为了保证夹紧可靠，应选择机床工作过程中最不利的工作情况来确定所需的夹紧力。在个面同时加工时应按相对的两个方向上的切削力不能互相抵消的最坏情况来确定所需的夹紧力。因为，由于各动力头的进给阻力不等和液压系统工作的不同步性等原因，相对两面的动力头实际上不可能同时开始或结束切削工作，因此便形成了某一个
44、动力头单独切削工件的情况。(5)确定夹紧力时必须考虑夹紧机构的特性。直接夹紧机构的特性时夹紧后机构不能自锁，当切削力作用在与夹紧力相反的方向上时，随着切削力的增加，在夹紧力一定的情况下，就会使夹紧工件的力减少，当切削力大于夹紧力时，工件即离开定位基准。因此通常只在切削力较小和切削过程比较平稳的情况下，例如在铰孔，精镗孔和攻丝机床上，才采用直接夹紧机构。如果在切削力较大和切削不平稳的情况下采用直接夹紧机构，那么确定夹压力时考虑的安全系数就要取大些，使夹紧力大于切削力，以保证夹紧机构的可靠工作。自锁夹紧机构在夹紧工件以后，当切削力作用在于夹紧力相反的方向上时，按照自锁机构的特性，如果夹紧系统是绝对刚性的话（实际上时有变形的），铣削力有多大，夹紧机构的反作用力就有多大。因此在夹紧机构刚性较好的情况下，工件一般都不会离开定位基准。由此可见自锁夹紧机构比直接夹紧机构要可靠的多。在切削力较大和切削过程不平稳的情况下（如粗加工和铣削等），或在夹紧力与切削力相反的情况下，一般均应采用自锁夹紧机构。7.3 计算切削力及切削合力作用的位置为了确定夹
