《机床夹具设计》课程大纲

《机床夹具设计》课程大纲
1.前言
1.1课程性质
本课程是机电设备安装与维修、数控加工等专业的专业课程。

通过本课程学习，学生应具备对较为简单的机床专用夹具的分析与设计能力。

本课程以《机械制图》、《机械制造技术》为学习基础，并为《毕业设计》等专业综合实践课程奠定学习基础。

1.2设计思路
在机械加工中，机床夹具是用来正确地确定工件及刀具的相对位置，并且合适而迅速将工件夹紧的一种机床附件。

本课程是为工装夹具的改造与设计工作领域设置的，随着产品更新制造周期缩短，机床夹具设计在产品制造中的应用越来越广泛，为此开设这门课。

（1）岗位分析，确定课程学习目标
以机床夹具设计岗位定位，以岗位要求作为课程开发的逻辑起点，一是分析在这一岗位所需完成的工作任务及难易程度；二是分析完成工作任务的要求及相关标准；三是分析完成工作任务的所需要的职业能力。

通过岗位工作分析，确定课程学习目标。

（2）学生分析，确定课程学习的边界与梯度
该课程的学习对象为高级工班和技师班学生，虽然学生已完成《机械制图》、《机械制造技术》等专业课程学习，但学生掌握程度参次不齐。

同时，学生计算分析能力及空间几何关系想象能力较差，接受专业理论知识能力较差。

本课程学习的边界为较为简单的机床专用夹具的设计。

学习梯度的安排遵循学生可接受原则，即学习梯度与学生的学习能力相匹配。

（3）任务分析，确定学习的内容
通过企业调研，从典型任务分析，选取车床夹具设计、铣床夹具设计等较为典型的代表性的工作任务，分析完成这些工作任务所需相关技能与知识，确定学习的内容。

将工作任务其转化为参考性学习任务，让学习任务承载相关技能与知识，通过完成学习任务，掌握相关的技能与知识。

（4）过程分析，确定学习环节
一体化（项目）课程本质上已从知识逻辑走向任务逻辑，其关注的不是让学生掌握多少知识和技能，而是能否完成实际工作任务。

因此，学习活动环节参照完成工作任务所需准备、实施、评价三个主要环节进行。

准备包含了任务分析、实践感知、相关知识学习、样例分析等。

任务实施主要是解决任务中提出的问题。

评价主要评价其步骤、方法、结论的合理性与准确性。

（5）建议学时
本课程建议学时为100学时，其中授课90课时，复习考核10课时。

2.课程目标
通过本课程学习，培养学生具有对机床夹具应用与分析能力，培养学生具有对较典型、较简单机床夹具的设计能力及良好职业素养。

具体具备以下专业能力：
1.能使用机床夹具加工工件。

2.能分析典型机床夹具工作原理。

3.能分析机床夹具的精度。

4.能根据加工工件的工序要求，制订合适的夹具设计方案。

5.能合理地选择夹具材料。

6..能合理设计夹具总体结构和夹具体等零件结构。

7..能查阅夹具设计的有关手册、图册等工具用书。

6.能正确地绘制机床夹具装配总图及零件图。

3.课程主要内容与要求
学习任务学习
活动
能力要求相关知识要求
参
考
学
时
课程导航了解课程内
容与要求
1.熟悉机床夹具概念与作用；
2.了解机床夹具设计学习内
容；
3.了解课程学习要求。

1
任务
一
认识机床夹具认识
机床
夹具
1.能描述机床夹具种类与特
点。

2.能描述专用夹具装夹工件的
特点。

3.能使用专用夹具装夹工件。

4.能指出专用夹具组成及各部
分作用。

5.能描述较典型机床夹具装夹
工件的工作过程。

1.熟悉夹具种类与特点；
2.理解工件装夹的目的；
3.理解专用夹具装夹工件的特
点；
4.熟悉夹具各部分组成及作
用。

3
任务二
制订定位方案
2.1选择定
位基准
1.能分析工件图样；
2.能区分工序基准与定位基
准；
3.能根据工序图指出工序基
准
4.能合理选择定位基准。

1.了解夹具的要求；
2.了解夹具设计的步骤；
1.了解夹具设计前期准备内
容；
2.熟悉基准的概念与种类；
3.熟悉工件图样分析的内容；
4.理解定位基准选择的原则。

2
2.2选择定位
方式
1能应用六点定则分析工件不
定度的消除情况；
2.能分析工件加工要素定位理
论上应限制的不定度；
3.能综合分析工件定位应限制
的不定度；
4.能根据夹具装配图分析工件
的定位方式；
5.能根据加工要求选择定位方
式；
6.能处理不合理的重复定位。

1.了解工件空间位置的不定度；
2.熟悉六点定则；
3.熟悉基本定位体的定位作用、
提供的约束作用及消除的不定
度。

4.熟悉完全定位、不完全定位、
欠定位、重复定位的含义；
5.理解常用定位方式所须消除
的不定度。

2
3.3选择定位
元件
1.能根据定位基准面选择
定位元件；
2.能根据工件定位方案分
析各定位元件限制不定度；
3.能分析组合定位方案的
合理性。

1.了解常用定位元件种类、特
点、材料；
2.熟悉对定位元件的基本要
求；
3.熟悉常用定位元件所限定
工件不定度；
4.熟悉常用组合定位形式。

2
3.4计算定位
误差1.能描述定位误差产生与组
成；
2.能分析工序基准与定位基
准；
3.能计算基准不重合误差；
4.能计算基准位移误差；
5.能计算综合定位误差；
6.能分析定位误差是否满足
加工要求。

1.了解定位误差的产生与组
成；
2.熟悉基准不重合误差含义
与计算方法；
3.熟悉基准位移误差含义与
计算方法；
4.熟悉基准不重合误差与基
准位移误差合成方法。

5.熟悉综合分析定位误差的
方法。

8
3.5制订定位
方案1.能根据加工要求，确定工
件必须限制的不定度；
2.能根据加工要求，分析工
序基准；
3.能合理选择定位基准；
4.能合理选择定位元件；
5.能分析各定位元件所限制
不定度；
6.能确定定位方案；
7.能计算定位误差；
8.能判断定位方案的合理
性。

1.了解定位方案制定的方法
与步骤。

2.熟悉定位基准选择原则；
3.熟悉六点定则；
4.理解判断定位方案合理应
遵循的原则。

2
3.6交流、评价、总结1.能根据学习任务评价表
进行自评；
2.能表达学习任务完成情
况；
3.能比较各组定位方案优
劣。

熟悉学习任务评价要求。

2
任
务三制订夹紧方案3.1认识夹紧
机构
1.能根据实物或图纸指常用
夹紧机构的名称；
2.能指出常用夹紧机构各零
件作用；
3.能描述基本夹紧机构；
4.能判断斜楔夹紧机构自锁
性。

1.熟悉夹夹紧机构的要求；
2.熟悉夹紧机构的组成及各
部分作用；
3.理解基本夹紧机构自锁条
件。

4.理解定心夹紧、联动夹紧等其
它夹紧机构的工作原理。

2
3.2分析夹紧
力
1.能分析夹紧力方向选择合
理性；
2.能分析夹紧力作用点选择
合理性；
3.能计算较简单夹紧力。

1.熟悉夹紧力的三要素和夹
紧力的表示方法；
2.理解夹紧力方向确定的原
则；
3.理解夹紧力作用点确定的
2
原则。

3.3制订夹紧方案1.能确定夹紧动力来源；
2.能拟定夹紧方案；
3.能估算夹紧力；
4.能查《切削用量手册》《机
械设计手册》等工具书；
5.能确定夹紧元件材料、主
要尺寸、规格。

1.理解螺旋压板等常用夹紧
机构的工作原理；
2.熟悉夹紧机构零件通常选
用的材料；
4.熟悉夹紧方案简图与受力图
表达方法；
2
3.4交流评价总结1.能根据学习任务评价表进行
自评；
2.能表达学习任务完成情况；
3.能比较各组夹紧方案优劣。

理解学习任务评价要求。

2
任务四
钻床夹具设计4.1实践感知
－在钻床上
使用夹具
1.能指出钻床夹具各零件的作
用；
2.能对指定工件在夹具中进行
装夹；
3.能把夹具放置到钻床上；
4.能识读工件加工工序图；
5.能在师傅指导下完成工件加
工。

1.了解钻床组成及功能；
2.熟悉钻床安全操作规程；
3.熟悉工件加工工序卡；
4.熟悉夹具使用流程；
5.熟悉夹具使用注意事项。

4
4.2相关知
识学习
1.能描述典型钻床夹具的特点
及适用场所；
2.能描述钻床夹具设计要点；
4.能确定确定钻套形式及对刀
位置尺寸；
5.能计算钻床夹具对刀误差；
6.能描述夹具对定主要内容；
1.熟悉专用夹具的设计步骤；
2.熟悉夹具结构设计主要过
程；
3.熟悉夹具总图上标注尺寸、
公差配合、技术要求的标注方
法；
4.熟悉夹具总图与零件图绘
制内容与要点；
5.熟悉夹具体设计材料及结
构等要求。

6熟悉常用钻模的结形式；
7.熟悉钻套的种类、形式、使用
特点。

2
4.3样例
学习
1.能分析夹具设计任务书与加
工艺卡；
2.能分析定位、夹紧方案的合
理性；
3.能分析钻模结构设计、公差
配合的合理性；
4.能分析该钻床对刀误差；
6.能分析钻床夹具总图尺寸标
注、公差配合及技术要求的合
1.熟悉钻床夹具设计流程；
2.理解钻床夹具工作原理；
3.熟悉钻套及其配合公差的选
择方法；
4.理解钻床夹具对刀误差计算
方法。

5.熟悉夹具体等材料选择。

2
理性。

4.4任务实施1.能对钻床夹具任务进行工序
析；
2.能进行钻床夹具定位方案与
定位装置设计；
3.能进行夹紧方案设计；
4.能对钻模结构进行设计；
5.能进行夹具体的结构设计与
材料选择；
6..能计算夹具的对刀误差；
7.能进行钻床夹具精度分
析；
8.能绘制夹具总图及零件图，
合理标注尺寸、公差及技术要
求。

1.熟悉钻床夹具设计步骤；
2.熟悉查阅熟悉查阅《机械设计
手册》《夹具设计手册》《机械
制图手册》等工具书的方法；
3.熟悉钻床夹具对刀误差计算
方法；
4.熟悉夹具精度分析方法。

10
4.5交流评价总结1.能根据学习任务评价表进行
自评；
2.能表达学习任务完成情况；
3.能比较各组钻床夹具设计优
劣。

理解学习任务评价要求。

2
任务五车床夹具设计5.1实践感知
－在车床上
使用夹具
1.能指出车床夹具各零件的作
用；
2.能对指定工件在夹具中进行
装夹；
3.能把夹具连接到花盘上，并
进行找正；
4.能对夹具进行对刀；
5.能识读工件加工工序图；
6.能在师傅指导下完成工件加
工。

1.了解车床组成及功能；
2.了解车床夹具工作特点；
3.熟悉车床安全操作规程；
4.熟悉工件加工工序图与工序
卡；
5.理解该工序加工质量要求。

4
5.2相关知
识学习
1.能分析车床夹具位置误
差的成因素；
2.能计算车床夹具的位置误
差。

1.了解车床夹具的主要结构与
类型。

2.熟悉车床夹具定位装置的设
计要点；
3.理解花盘类车床夹具中平衡
块的作用及夹具体设计要点；
4.熟悉车床夹具夹紧装置的设
计要求；
5.熟悉车床夹具在主轴上的安
装；
6.熟悉车床夹具总体结构要求。

2 5.3样例学 1.能分析定位形式及定位元 1.看懂车床夹具的装配总图；2
习件所限定工件的不定度；
2.能分析夹紧机构选择合理
性；
3.能分析夹具与车床连接方
案及尺寸标注的合理性；
4.能分析车床夹具体结构设
计的合理性。

5.能分析车床夹具精度。

2.理解该车床夹具工作原理。

3.熟悉车床夹具位置误差分析方法。

4.理解车床夹具装总图上标尺寸上、公差配合及技术要求。

5.4任务实施1.能分析车床专用夹具设计
任务；
2.能合理选择定位元件，设
计定位装置；
3.能合理设计夹紧方案；
4.能合理设计夹具与车床连
接的方式；
5.能合理设计车床夹具总体结
构；
6.能对车床夹具进行精度分
析；
7.能绘制夹具总图及零件图，
合理地标注尺寸、公差及技术
要求。

1.熟悉车床夹具设计步骤；
1.熟悉夹具与车床主轴连接
配合公差及形位公差的标注。

2.熟悉车床夹具各类误差计
算的方法。

10
5.5交流评价总结1.能根据学习任务评价表进行
自评；
2.能表达学习任务完成情况；
3.能比较各组车床夹具设计优
劣。

1.了解学习任务评价要求；
2.了解学习任务表达方法。

2
任务六
铣床夹具设计6.1实践感知
－在铣床上
使用夹具
1.能指出铣床夹具各零件的作
用；
2.能对指定工件在夹具中进行
装夹；
3.能把夹具连接到铣床上；
4.能对工件进行对刀；
5.能识读工件加工工序图；
6.能在师傅指导下完成工件加
工。

1.了解铣床组成及功能；
2.了解铣床安全操作规程；
3.熟悉工件加工工序卡；
4.理解工序加工质量要求。

4
6.2相关知识学习1.能合理选择定位键；
2.能计算定位键与T型槽的配
合误差；
3.能计算铣床夹具对刀误差。

1.了解铣床夹具主要类型；
2.熟悉铣床夹具的结构特点；
3.熟悉定位键的类型、材料及与
夹具体和T型键的配合；
4.熟悉对刀装置组成、作用；
5.熟悉铣床夹具体设计要求。

2
6.3样例学
习1.能分析定位元件所限定工
件的不定度及定位方式；
2.能分析铣床夹具对刀方式
选择，计算对刀误差；
3.能分析铣床夹具与铣床连接
方式；
4.分析铣夹具体结构设计的合
理性；
5.能分析铣床夹具精度。

1.熟悉铣床夹具设计流程；
2..看懂铣床夹具的装配总图；
3.理解铣床夹具加工工件的工
作原理。

4.理解铣床夹具装总图上公差
配合及技术要求的含义。

2
6.4任务实
施1.能分析铣床专用夹具设计任
务；
2.能选择定位方案，设计定位
装置；
3.能对定位装置进行设计；
4.能选择对刀方式，设计对刀
装置；
5.能选择夹具与铣床连接方
式，确定连接元件型号；
6.能进行夹具的精度分析；
7.能绘制夹具总图及零件图，
合理地标注尺寸、公差及技术
要求。

1.熟悉铣床夹具设计步骤；
2.熟悉铣床夹具对刀误差计算
方法；
3..熟悉铣床夹具位置误差计算
方法。

10
6.5交流评价总结1.能根据学习任务评价表进行
自评；
2.能表达学习任务完成情况；
3.能比较各组铣床夹具设计优
劣。

1.了解学习任务评价要求；
2.了解学习任务表达方法。

2
合计
学时
90
4.实施建议
4.1学材编写
（1）必须依据本课程标准编写学材；
（2）学材充分体以培养学生综合职业能力为目标，以典型工作任务为载体，以学生为
主体的课程设计思想；
（3）学材应呈现相关的知识和样例，应呈现学习的路径，应留有让学生在课堂内解决问题的空白；
（4）学材要求文字通俗，表达简练，内容展示图文并茂，部分任务配有扫码微课。

（5）学材配课外作业。

4.2教学条件
（1）学习环境
配有机床夹具设计学习工作站，拥有学习设计区、夹具拆装区、夹具展示区、学习资源查询区等多个功能，拥有较典型机床夹具、常用定位元件、拆装工作台等夹具装配设施设备，拥有《机械设计手册》《夹具设计手册》《机械制图手册》等学习资源，拥有电脑、投影仪等教学设施。

配有机加工实训室，拥有车床、铣床、钻床等实训设备，可供学习实习。

（2）师资要求
教师具备技师学院专业教师任职资格，具备实施一体化课程教学能力，具备设计机床夹具的工作经验。

4.3教学方法建议
（1）在教学过程中，应立足培养学生机床夹具设计的能力，采用项目教学，以任务引领提高学生学习兴趣，激发学生的成就动机。

（2）在教学过程中，要创设工作情景，同时应加大实践操作的容量，在实践感知中，理解机床夹具各部件的作用，了解影响机床夹具精度的因素，理解夹具的工作原理。

（3）在教学过程中，教师讲解、指导与学生学习、实践应有机结合，让学生在“做中学”、“学中做”相互交融。

（4）在教学过程中，重视本领域新技术、新工艺、新材料的发展趋势，贴近企业、贴近生产，努力为学生提供职业生涯发展的空间。

（5）在教学过程中，教师应积极引导学生提升职业素养，提高职业道德水平。

4.5课程考核
（1）采用阶段评价、过程评价、终结评价相结合的方式，分别占40%、20%、40%。

（2）阶段评价主要是评价六个任务的完成情况，以学习任务的评分表为依据，采用自评、小组评价、教师评价相结合的方式进行。

（3）过程评价主要是课堂互动、考勤、纪律、课外作业完成情况，由教师进行评价。

（4）终结评价主要是通过期末考试形式进行评价。

5.其它说明
（1）该课程的学习对象为高级工班和技师班学生。

（2）该课程学时安排不足时，以制订机床夹具的设计方案为主，选择绘制一套装配总图及零件图。