机床夹具设计原理
第三章 机床夹具设计原理-2012(9)
图1-11
三. 常用定位元件限制的自由度
四. 限制工件自由度与加工要求的关系
图1-12
影响加工要求的自由度，必须限制；不影响加工要求
的自由度可限制，可不限制。
0 60 如图1-12所示，在一工件上铣通槽。为保证尺寸 0.20 mm
及与底面的平行度两项要求，必须限制 Z , X ,Y 为保证尺寸 30±0· 1mm及槽侧面与B面的平行度，必须限 制 X , Z 两个自由度，至于 Y 则可限制可不限制。 五. 正确处理过定位 1. 改变定位元件的结构避免过定位
2. 能提高劳动生产率。
专用夹具装夹工件时，装夹工件方便，快速；不需找正， 可显著的减少辅助时间，提高了劳动生产率。 3. 扩大机床的使用范围。 如设计一镗模夹具即可在车床上实现镗床镗孔的功能，因 此专用夹具装夹工件，可扩大机床的使用范围。 （二）专用夹具的组成 1.定位装置 作用使工件在夹具中占据正确的位置。 2.夹紧装置 作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中，受到外 力作用下，不偏离已经占据的正确位置。
为延长定位元件的使用或更换周期，定位元件应具有良 好的耐磨性。 4. 工艺性好 定位元件的结构，应力求简单、合理、便于加工、装配 和更换。 四. 常用定位元件 （一）工件以平面定位时的定位元件 1. 主要支承 1）固定支承 支承钉， 图1-22 如图1-22所示： 支承板， 如图1-23所示：
图1-23
（二）工件以圆柱孔定位时的定位元件 1. 圆柱销
2. 圆柱心轴
图1-28
3. 圆锥销
图1-29
图1-29 圆锥销
4. 圆锥心轴
图1-30
（三）工件以外圆定位时的定位元件 1. V形块
图1-31
2. 定位套
机械制造技术基础课件机床夹具设计原理
消除或减少过定位的方法主要有：
(1) 提高工件定位基准之间及定位元件工作表面之间的位置精度，减少过定位对加 工精度的影响，使不可用过定位变为可用过定位；
(2) 改变定位方案，避免过定位。改变定位元件的结构，如圆柱销改为菱形销、长 销改为短销等；或将其重复限制作用的某个支承改为辅助支承（或浮动支承）。
4．过定位
图4．5 连杆大头孔加工时工件在夹具中的定位
如图4．5所示的连杆定位方案，长销限制了
、 4个自由度，支承板
限制了
、 3个自由度，其中 被两个定位元件重复限制，这就产生了过定
位。当连杆小头孔与端面有较大的垂直度误差时，夹紧力F将使长销弯曲或使连杆
变形，见图4.5(ｂ)、(ｃ)，造成连杆加工误差，这时为不可用过定位。若采用图4.5
4.1 机床夹具概述
4.1.4 机床夹具的功能
（1）保证工件的加工精度，稳定产品质量。机床夹具的首要任务是 保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工面与定位面之间以及被加工 表面相互之间的尺寸精度和位置精度。使用夹具后，这种精度主要靠夹具 和机床来保证，不再依赖于工人的技术水平。
（2）提高劳动生产率、降低成本。使用夹具后可减少划线、找正等 辅助时间，而且易于实现多件、多工位加工。在现代夹具中，广泛采用气 动、液压等机动夹紧等装置，还可使辅助时间进一步减小。因而可以提高 劳动生产率、降低生产成本。
（3）通用可调夹具和成组夹具
（4）组合夹具
（5）随行夹具
4.1 机床夹具概述
4.1.2 机床夹具的分类
2）按使用的机床分类
按所使用的机床不同，夹具可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹 具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。
3）按夹紧动力源分类
浅淡自动化加工中机床夹具设计
浅淡自动化加工中机床夹具设计随着工业技术的不断进步，自动化加工已经成为现代工业生产中不可或缺的一部分。
在自动化加工中，机床夹具的设计是至关重要的，它直接关系到加工的精度、效率和质量。
本文将从机床夹具的设计原理、设计要点和发展趋势三个方面进行浅谈。
一、机床夹具的设计原理机床夹具的设计原理主要包括以下几个方面：1.适应加工件的形状和尺寸。
机床夹具的设计首先要根据加工件的形状和尺寸来确定夹具的结构和固定方式，保证加工件能够稳固地夹持在夹具上，不会因为加工力的作用而产生移动或变形，从而影响加工的精度和质量。
2.提高加工效率。
机床夹具的设计要考虑到工件的装夹、定位、夹紧和换位等过程，尽量减少这些过程的时间和劳动强度，以提高加工效率。
3.保证加工精度。
机床夹具的设计要保证加工件在夹具上的定位和夹紧精度，避免加工时的振动和变形，从而保证加工件加工的精度和质量。
4.降低加工成本。
机床夹具的设计要尽量减少夹具的制造成本和使用成本，同时要考虑到夹具的寿命和可维护性，尽量降低使用和维护的成本。
2.夹紧装置的设计。
夹具的夹紧装置是保证加工件能够稳固夹持在夹具上的关键，其设计应考虑到夹紧力和夹紧稳定性，以保证加工件不会因为加工力的作用而产生移动或变形。
4.换位装置的设计。
对于需要进行多道工序的加工件，夹具的换位装置是必不可少的，其设计应考虑到换位的快捷和精度，以提高加工效率和加工质量。
1.智能化。
随着人工智能和物联网技术的不断发展，机床夹具将更加智能化，可以实现自动检测、自动调整和远程监控，以提高加工效率和加工质量。
2.轻量化。
轻量化设计是现代制造业的发展趋势之一，机床夹具也将更加注重轻量化设计，以减少材料消耗和能源消耗，降低制造成本和环境影响。
3.模块化。
模块化设计可以使机床夹具更加灵活和多样化，可以根据加工件的形状和尺寸来组合夹具的各个部分，以实现多种加工方式和多种加工要求。
4.节能环保。
随着节能环保理念的深入人心，机床夹具将更加注重节能环保设计，可以采用绿色材料和绿色制造工艺，以减少能源消耗和环境影响。
机床夹具的工作原理
机床夹具的工作原理
机床夹具是一种用于夹持工件以便进行加工的装置。
它通常由夹爪和夹紧机构组成。
工作原理如下：
1. 夹爪：机床夹具的夹爪可以根据工件的形状和尺寸进行设计和调整。
夹爪通常由可移动的夹持手臂组成，可以通过调节机构进行精确定位。
夹爪的设计应根据工件的特点和加工要求来选择。
2. 夹紧机构：夹紧机构用于夹持和固定工件。
它可以是机械式夹紧机构、气动式夹紧机构或液压式夹紧机构等。
夹紧机构可以通过特定的螺杆或液压系统来实现夹紧力的调整和控制。
3. 调整机构：机床夹具通常还配备有调整机构，用于根据工件的尺寸和形状进行调整。
调整机构可以通过手动操作或自动控制来完成。
它可以控制夹爪的位置、张开度和夹紧力等参数，以确保夹具与工件的高精度匹配。
4. 结构刚性：为了确保加工的精度和稳定性，机床夹具通常具有较高的结构刚性。
它应具备足够的刚性和稳定性，以抵抗工件在加工过程中的各种力或动态负荷。
总之，机床夹具的工作原理是通过夹爪和夹紧机构将工件牢固地固定在加工位置上，以便进行各种形状和尺寸的加工操作。
夹具的设计应考虑工件特点和加工要求，同时还要注重夹具的稳定性和精确性。
第6章 机床夹具
与夹具体的配合为：H7/r6，H7/n6。
第六章 机床夹具设计 支承板：多用于工件上已加工平面的定位，一般用2个～3个M6～M12 的螺钉紧固在夹具体上。在受力较大或支承板有移动趋势时，应增加圆锥 销或将支承板嵌入夹具槽内。 支承板的结构有三种，见图。(a)型结 构简单、制造方便，故常适用于侧面和顶 面定位。(c)型结构易于保证上表面清洁， 可用于底面定位。 当工件定位基准面较大时（如箱体类 零），夹具上常设置多个支承板，用它们 的工作面组合成大的定位支承面，为确保 各支承板工作面的等高性，工艺上是用装 配后再统一“终磨”一次保证的。
第六章 机床夹具设计 平头支承钉常用于定位面较平整的工件。圆头支承钉与定位平面为点接触， 可保证接触点位置的相对稳定、但它易磨损，且使定位面产生压陷，给工件夹 紧后带来较大的安装误差，装配时也不易使几个支承处于所需的同一平面上， 故园头支承仅适用于未经加工的平面定位。网纹头支承钉与定位面间的摩擦 力较大，阻碍工件移动，加强定位的稳定性，但槽内易积切屑，常用在粗糙表 面的侧面定位。
用合理分布的六个支承点，即 可限制工件的六个自由度，使工件 的空间位置完全确定下来，这一原 理称为六点定位原理。
注意：在加工过程中并不一定 要求要将工件的六个自由度全部限 制，这要根据加工要求而定。
第六章 机床夹具设计
完全定位
如图a所示，为满足加工要求，工件的六个自由度都必须被限制。像这种 工件的六个自由度都被限制的情况，称为完全定位。
第六章 机床夹具设计
第六章 机床夹具设计 ③锥度心轴：为了消除工件与心轴的配合间隙，提高定心定位精度，在 夹具设计中还可选用如图所示的小锥度心轴。为防止工件在心轴上定位 时的倾斜，此类心轴的锥度通常取K=1/1000～1/5000，心轴的长度则根 据被定位工件圆孔的长度、孔径尺寸公差和心轴锥度等参数确定。 定位时，工件楔紧在心轴锥面上，楔紧后由于孔的局部弹性变形， 使它与心轴在一定长度上产生过盈配合，从而保证工件定位后不致倾斜。 此外，加工时也靠此楔紧所产生的过盈部分带动工件，而不需另外再夹 紧工件。
机床夹具设计原理
本演示将介绍机床夹具的设计原理和相关内容，包括夹具的概述、作用、分 类，基本要求，夹紧方式的选择，刚性分析与计算，精度要求，以及其他各 方面的内容。
机床夹具的作用
机床夹具在加工过程中起到固定工件、定位工件、夹紧工件的作用，有效提高加工精度和效率。
固定工件
通过合理的夹具设计，确保工件 在加工过程中保持稳定的位置。
1 高硬度材料
对于需要进行高速切削加工的工件，夹具材 料应具备足够的硬度和耐磨性。
2 耐热材料
对于需要进行高温加工的工件，夹具材料应 具备足够的耐高温性能。
3 耐腐蚀材料
对于特殊材料或化学腐蚀性较高的工件，夹 具材料应具备足够的耐腐蚀性。
4 高韧性材料
对于大型工件或需要承受冲击力的工件，夹 具材料应具备足够的韧性和强度。
2 液压夹具
利用液压系统提供的压力实现夹紧产生的力进行夹紧，如气动卡盘、 气动夹具等。
4 电磁夹具
利用电磁力实现夹紧工件，如电磁卡盘、电 磁夹具等。
机床夹具的基本要求
稳定性
夹具需要具备足够的稳定性，能够承受加工过程 中的力和振动。
精度
夹具要能够提供足够的定位精度和夹紧力度，确 保加工精度。
定位工件
夹紧工件
夹具将工件准确地定位在机床上， 使得加工操作精确可控。
夹具使用合适的夹紧方式，确保 工件牢固地固定在机床上，避免 移动和偏移。
机床夹具的分类
根据不同的夹紧方式和应用场景，机床夹具可以分为机械夹具、液压夹具、气动夹具、电磁夹具等多种类型。
1 机械夹具
通过机械力实现夹紧工件，如螺纹夹具、卡 盘等。
夹具的精度要求
精度测量
通过精密测量设备对夹具的定位 精度和夹紧力度进行测量。
机械制造技术基础-第4章-机床夹具设计原理-课后答案
第4章机床夹具设计原理1.何谓机床夹具？试举例说明机床夹具的作用及其分类？答：所谓机床夹具，就是将工件进行定位、加紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置。
机床夹具的功用：①稳定保证工件的加工精度；②减少辅助工时，提高劳动生产率；③扩大机床的使用范围，实现一机多能。
夹具的分类：1）通用夹具； 2）专用夹具； 3）成组夹具； 4）组合夹具；5）随行夹具。
2.工件在机床上的安装方法有哪些？其原理是什么？答：工件在机床上的安装方法分为划线安装和夹具安装。
划线安装是按图纸要求，在加工表面是上划出加工表面的尺寸及位置线，然后利用划针盘等工具在机床上对工件找正然后夹紧；夹具安装是靠夹具来保证工件在机床上所需的位置，并使其夹紧。
3.夹具由哪些元件和装置组成？各元件有什么作用？答：1）定位元件及定位装置：用来确定工件在夹具上位置的元件或装置；2）夹紧元件及夹紧装置：用来夹紧工件，使其位置固定下来的元件或装置；3）对刀元件：用来确定刀具与工件相互位置的元件；4）动力装置：为减轻工人体力劳动，提高劳动生产率，所采用的各种机动夹紧的动力源；5）夹具体：将夹具的各种元件、装置等连接起来的基础件；6）其他元件及其他装置。
4.机床夹具有哪几种？机床附件是夹具吗？答：机床夹具有通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具。
5.何谓定位和夹紧？为什么说夹紧不等于定位？答：工件在夹具中占有正确的位置称为定位，固定工件的位置称为夹紧。
工件在夹具中，没有安放在正确的位置，即没有定位，但夹紧机构仍能将其夹紧，而使其位置固定下来，此时工件没有定位但却被夹紧，所以说夹紧不等于定位。
6.什么叫做六点定位原理？答：采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，即可实现完全定位，这称为六点定位原理。
7.工件装夹在夹具中，凡是有六个定位支承点，即为完全定位，凡是超过六个定位支承点就是过定位，不超过六个定位支承点就不会出现过定位，这种说法对吗，为什么？答：不对；过定位是指定位元件过多，而使工件的一个自由度同时被两个以上的定位元件限制。
5第五章 机床夹具设计原理
由工序简图知，加工尺寸20 ±0.15工序基准（也是设计基准）是A面， 而定位基准是B面，出现定位基准与工序基准不重合，必然存在基准不重 合误差。这时的定位尺寸是40 ±0.14，与加工寸方向一致。所以基准不 重合误差的大小就是定位尺寸的公差 ，即△b =0.28mm。若定位基准 B面制造得比较平整光滑，则同批工件的定位基准位置不变，不会产生基 准位移误差，即△j=0。所以有 △d = △b +△j= △b =0.28mm，而加工尺 寸20 ±0.15 的公差为：δ=0.30mm，此时 △b =0.28mm> δ/3=0.10mm。 可知，定位误差太大， 而留给其它加工误差的 允差值就太小了，只有 0.02mm，在实际加工 中容易出现废品。 所以此方案不宜采用。
第五章 机床夹具设计原理
第一节 概述
机床夹具通过使工件在机床上相对刀具占有正确的位置的过程— 定位，以及克服切削过程中工件受外力的作用保持工件的准确位置的 过程—夹紧，来实现工件装夹。定位和夹紧两个过程的综合称为装夹, 完成工件装夹的工艺装备称为机床夹具。 一、机床夹具的功用 1.能稳定地保证工件的加工精度
△d+△∑≤ δ
(5-4)
式中 △d—工件在夹具中的定位误差，一般小于δ /3； △∑—除定位误差以外，其它因素所引起的误差总和(如机床、刀具 制造误差及磨损误差，工艺系统变形误差等)，可按加工经济精度查 表确定。
（一）定位误差及其产生原因 所谓定位误差△d ，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位 置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工 表 面的位置相对于定位基准是不变的，所以： 定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。 定位误差的组成及产生原因有以下两个方面： ① 定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差， 即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以△b表示。 ② 定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称基准位移误差，
机床夹具的工作原理
机床夹具的工作原理
机床夹具是用于夹持工件以确保其在加工过程中的稳定性和精度。
它由固定夹具和活动夹具组成，通过夹具的夹持力将工件夹持在合适的位置，以便进行加工、切削、装配等工序。
机床夹具的工作原理主要包括以下几个方面：
1. 位置定位：夹具通过不同的定位元件，如定位销、定位块等，将工件固定在一定的位置上，以确保加工的精度和一致性。
2. 夹紧力：机床夹具通过夹紧装置施加一定的夹紧力，使工件在加工过程中不发生移动或变形，以保持工件的稳定性和加工精度。
常见的夹紧装置有螺杆、液压缸、弹簧等。
3. 加工平衡：对于较大的工件或不规则形状的工件，夹具需要设计相应的支撑结构，以保持工件的平衡，并防止在加工过程中产生过大的振动和变形。
4. 切削力传递：在切削加工中，夹具需要将切削力传递到工件上，以实现切削加工的目的。
夹具的切削力传递通常通过刀具和夹具之间的接触面来完成，以确保夹具能够正常承受切削力。
5. 多工位操作：某些机床夹具可以同时夹持多个工件，在同一加工过程中完成多个工位的操作，提高生产效率。
这种工作原理通常需要夹具具备多个夹持位置和相应的夹紧力控制系统。
总之，机床夹具通过实施位置定位、施加夹紧力、保持加工平衡、传递切削力和实现多工位操作等方式，来确保工件在加工过程中的稳定性和精度。
这些工作原理的有效应用可以提高加工质量和生产效率。
机床夹具设计原理和方法
实用文档
偏心夹紧装置动画演示1
实用文档
偏心夹紧装置动画演示2
实用文档
（4）定心夹紧装置
在切削加工中，若工件是以中心线或对称面为工序基准，为使 ＝0，可采用一种保证工件准确定心或对中的装置，使工件的定位 和夹紧过程同时完成，而定位元件与夹紧元件合二为一。这种装置 称为定心夹紧装置。如图所示，三爪卡盘就是一种定心夹紧装置。
自锁条件：
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1、斜楔夹紧装置
（3）斜楔夹紧的扩力比（扩力系数） 公式5-24所示 （4）斜楔夹紧机构行程比 一般把斜楔的移动行程L与工件需要的夹紧行程
S的比值，成为行程比， （5）应用：斜楔夹紧机构结构简单，工作可靠，
但由于它的机械效率较低，很少直接用于手动 夹紧，而常用在工件尺寸较小的机动夹紧机构 中。
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2、工件在夹具中的定位情况
完全定位
六个自由度全部限制
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2、工件在夹具中的定位 2、不完全定位
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2、工件在夹具中的定位 欠定位
•欠定位——应该消除的自由度没有消除， •不允许。
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2、工件在夹具中的定位 过定位及消除过定位的方式
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二、常见的的定位方式及定位元件
❖ 单个典型表面的定位元件，单个典型表 面是指平面、内外圆柱面、内外圆锥面等。单 个典型表面是组成各种不同复杂工件的基本单 元，分析单个典型表面的定位及定位元件设计 是进行夹具定位分析和夹具定位方案设计的基 础
夹紧：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。
（2）装夹的方法
1）直接找正装夹
效率低，找正精度 较高；适用单件小 批量中形状简单的 工件。
第四章 机床夹具原理与设计
三、夹具的分类与组成 机床夹具按通用性程度分类： （1）机床附件类夹具 （2）可调夹具 （3）随行夹具 （4）组合夹具 （5）专用夹具
2、夹具的组成： （1）定位元件 （2）夹紧装置 （3）对刀元件 （4）导引元件 （5）联接元件 （6）夹具体 （7）其它装置
－、工件的自由度 －个尚未定位的工件，其位置是不确定的，它有 六个自由度。定位的实质就是消除工件的自由度。
3、圆锥销
4、圆锥心轴（小锥度心轴）
三、工件以外圆柱面定位时的定位元件 1、V形块
2、定位套
3、半圆套 下面的半圆套是定位元件，上面的半圆套起夹紧 作用。这种定位方式主要用于大型轴类零件及不 便于轴向装夹的零件。
4、圆锥套 常用的反顶尖，由顶尖体1、螺钉2和圆锥套3组 成
四、组合定位分析 ˉ • 实际生产中工件的形状千变万化各不相 同，往往不能用单一定位元件定位单个 表面就可解决定位问题的，而是要用几 个定位元件组合起来同时定位工件的几 个定位面。因此一个工件在夹具中的定 位，实质上就是把前面介绍的各种定位 元件作不同组合来定位工件相应的几个 定位面，以达到工件在夹具中的定位要 求，这种定位分析就是组合定位分析。
• 当某个自由度被重复限制是“过定位”， 过定位一般是不允许的，但当工件定位 面精度较高，位置已有保证时，过定位 往往可提高刚性，也是允许的。
• 值得注意的是，所限制自由度少于六个 时也可能是过定位，但不一定是欠定位。 若支承点分布不合理，欠定位、过定位 可能同时出现。
第二节 常用定位方法及定位元件
jw D d X min
四、定位误差的计算 通常，定位误差可按下述方法进行分析计算： • 一是先分别求出基准位移误差和基准不重合 误差，再求出其在加工尺寸方向上的代数和， 即△dw＝△jb+△jw； • 二是按最不利情况，确定一批工件设计基准 的两个极限位置，再根据几何关系求出此二 位置的距离，并将其投影到加工尺寸方向上， 便可求出定位误差。
机械制造 第四章机床夹具设计原理
3、快换 钻套
4、特殊钻套
（三）钻模板 1、固定式钻模板
2、铰链式钻模板
3、可卸式 钻模板
4、悬挂式钻模板
第六节 各类机床夹具简介 一、车床夹具
二、铣床夹具 （一）直线进给式铣床夹具 1、多件装夹的铣床夹具
2、多工位加工的铣床夹具
3、摆式铣的铣床夹具
4、双工位回转铣的铣床夹具
二、定位的基本原理 要使每个工件相对夹具（机床、刀具） 都占有同一正确加工位置，则就要限制工 件的六个自由度，即X位移、Y位移、Z位 移、和X旋转、Y旋转、Z旋转，这就称为 工件的“六点定位原则”。如图示。
三、定位的类型 （一）完全定位 工件的六个自由度全部被限制而在空间占 有完全确定的唯一位置，称为完全定位。
（2）多向联动夹紧机构
（3）多件联动夹紧机构
（七）定心夹紧机构 1、按定位-夹紧元件的等速移动来实现定心 夹紧
2、按定位-夹紧元件均匀弹性变形来实现定 心夹紧
3、液性塑料夹具
四、夹紧动力源装置 （一）气动夹紧装置
（二）液压夹紧装置 工作原理与结构和气动夹紧装置相似。 和气动夹紧装置相比液压夹紧装置有如下 特点。 1、工作压力高、结构间单，紧凑。 2、夹紧刚性大，工作平稳。 3、噪声小。劳动条件好。
第四章
机床夹具设计原理
第一节 概述 一、夹具的定义及组成 在机械加工中,根据工件的加工要求,使工 件相对机床、刀具占有正确位置（定位）， 并能快速，可靠地夹紧工件（夹紧）的装 置称为夹具。
夹具由以下部分组成 （一）定位元件：使工件相对机床、刀具占 有正确位置的元件。 （二）夹紧装置：快速，可靠地夹紧工件的 装置。 （三）对刀——引导元件：保证刀具与工件 加工表面有正确相对位置的装置。 （四）连接元件：保证夹具相对机床有正确 位置的元件。 （五）夹具体：将夹具各部分连接在一起的 零件。
机床夹具设计原理-
• 分析支撑点的定位作用时，不考虑外力的作用；
• 一个自由度由对应的一个支撑点限制，每个支撑 点限制的自由度不允许重复或相互干涉；
• 工件在夹具中实际定位时，是根据工件上已被选 作定位基准的形状而采用相应结构形状的定位元 件来实现的。
完全定位与不完全定位
工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。工件6个 自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全定 位。 不完全定位主要有两种情况：
完全定位与不完全定位
Z Y X Z Y X Z Y X Z Y X Z Y Z Y
a）
b）
c）
X
d）
X
e）
图5-12 工件应限制的自由度
f）
定位原理
欠定位
工件加工时必须限制的自由度未被完全限制，称为欠定 位。欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。
Z Y X
B
B
a）
b）
图5-13 欠定位示例
◆按夹具使用范围划分 1）通用夹具：三爪、四爪卡盘，平口钳等，一般由专业 厂生产，常作为机床附件提供给用户。 2）专用夹具：为某一工件特定工序专门设计的夹具，多 用于批量生产中。 3）通用可调整夹具及成组夹具：夹具的部分元件可以更 换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。 4）组合夹具：由一套预先制造好的标准元件组合而成。 根据工件的工艺要求，将不同的组合夹具元件像搭积木一 样，组装成各种专用夹具。使用后，元件可拆开、洗净后 存放，待需要时重新组装。组合夹具特别适用于新产品试 制和单件小批生产。 5）随行夹具：在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。
机床夹具设计原理
1）主要定位基准面
设置三个支承点，限制工件的三个自由度。
13
2）导向定位基准面 设置两个支承点，限制工件两个自由度。
3）止推定位基准面 限制工件一个自由度的表面。
14
【注意】
⑴ 在夹具的实际结构中，定位支承点是通过具体的定位元件体现出来
的。
⑵ 定位支承点与工件的定位基准必须始终保持紧贴接触，即工件上的
67
辅助支承的应用
图a） 辅助支承用于提高工件稳定性和刚度。 图b） 辅助支承起预定位作用。
68
（二）工件以外圆柱面定位时的定位元件
⒈ V形块
主要参数有：
D——V形块的设计心轴直径 a——V形块两限位基面间的夹角 H——V形块的高度 T——V形块的定位高度 N——V形块的开口尺寸
8
用夹具安装工件的方法有如下特点：
1) 工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相 接触实现的。因此无需找正便可将工件夹紧。
2) 由于夹具预先在机床上已调整好位置，因此工件通过夹具相对于机床也就占有
了正确的位置。
3) 通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。
(2)夹紧装置
用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。
(3)对刀与导引元件
这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。
(4)夹具体
用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。
(5)其他元件及装置 要有定位键等。
有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还
6
例
7
例
64
⑴ 螺旋式辅助支承
螺旋式辅助支承的结构与调
节支承相近，但操作过程不同，
第四章 机床夹具原理与设计
随行夹具
三、通用可调夹具和成组夹具
2、成组夹具
四、数控机床夹具
数控机床夹具对机床坐标原点有严格位置要
求，是通用可调夹具和组合夹具的结合与发展。
第七节 机床夹具设计的基本步骤
1、研究原始资料，明确设计任务
2、确定夹具结构方案，绘制结构草图
3、绘制夹具总图
4、确定并标注有关尺寸和夹具技术要求
5、绘制夹具零件图
(3)夹紧力应尽量靠近加工面
3、夹紧力大小
夹紧力大小估算：
一般只有机动夹紧时需计算夹紧力，把加工系统
看成刚体，根据工件在最不利情况下切削力的平
衡状态求夹紧力，再乘以安全系数K。
K值在粗加工时取2.5～3、精加工时取1.5～2。
三、典型夹紧机构 1．斜楔夹紧
斜楔夹紧的特点
1）斜楔夹紧的自锁条件：
对刀块
一、车床夹具
定位键
三、钻床夹具
（1）固定式钻模 （2）滑动式钻模
（3）回转式钻模
（4）移动式钻模
（5）翻转式钻模
（6）盖板式钻模
钻模板与钻套
可卸式钻 模板
钻套
（1）固定钻套
钻套
（2）可换钻套
钻套
（3）快换钻套
钻套
（4）特殊钻套
第六节 现代机床夹具
一、自动线夹具 固定夹具
随行夹具
测量基准—检验时用来确定被测量零件在度量工具上位置的基准；
装配基准—装配时用来确定零件或部件在机器上位置的基准。
二、调刀基准的概念
调刀基准往往选在夹具定位元件的某个
定位工作面，尽可能不受夹具定位元件的制
造误差影响。
三、定位误差及其产生原因
工件上被加工表面的设计基准（工
夹具设计的基本原理
(2)支承板 用于较大已加工平面的定位，所以常出现在精基准
定位中，一个支承板的作用，相当于两个支承钉，消除 两个自由度。
图5-3
结构形式及应用场合： A型 制造简单，但不易清除落入沉头螺孔中的切屑， 常用于侧面定位 B型 切有斜槽，易于 清屑，常用于底面定位
2.可调支承 可调支承:适用于未加工过的平面定位，以调节补偿各
第五节 计算机辅助夹具设计
CAFD系统发展趋势主要表现 在四个方面：集成化、标准化 、并行化、智能化。
CAFD的基本原理如图5-43。
CAFD的典型系统
交互式CAFD系统 检索式CAFD系统
知识推理式CAFD系统
图5-43
图5-36
偏心夹紧力的计算公式
Q
tan 2
PL tan(a
1)
式中： P—原始作用力； L—手柄长度；
—偏心轮回转轴中心到夹紧
点P的距离，单位为mm； 1 2 —分别为偏心轮转轴处
与作用点处的摩擦角。
图5-37
自锁条件
若 =0.1~0.5，则偏心夹紧的自锁条件可写为：
优点：操作方便、加紧迅速、结构紧凑 缺点：夹紧行程小、夹紧力小、自锁性能差 应用：常用于切削力不大、夹紧行程较小、振动较小的 场合。
是一样的。区别仅在于孔定位时，支承等速远离中心移
动，与工件孔表面接触。
图5-14
图5-15
3.定位心轴
根据工件的形状和用途的不同，定位心轴的结论形式 很多，常用的有下列几种形式： （1）圆柱心轴
如图5-16 a）为间隙配合圆柱心轴，定位精度不高， 但装卸工件方便。 b）为过盈配合圆柱心轴，常用语对定 心精度要求高的场合。c)为花键心轴，用于以花键孔为定 位基准的场合。
第4章 机床夹具设计原理(09)
铣键槽工序及工件在夹具中的定位
31
4.重复定位：工件在夹具中定位时，若几个定 位支承点重复限制一个或几个不定度，称为重 复定位。 *当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不允 许重复定位。
*为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面 定位时，可以出现重复定位。
32
33
34
从上述工件定位实例可知，形成重复定位的原因是 由于夹具上的定位元件同时重复限制了工件的一个或 几个不定度。
工件在机床上或夹具中进行加工时，用作定位 的基准，称为定位基准。
图4-5 工件在加工时的定位基准
16
3.测量基准
测量时所采用的基准，称为测量基准。
图4-6 工件上已加工表面的测量基准
17
4.装配基准
在机器装配时，用来确定零件或部件在产品中 的相对位置所采用的基准，称为装配基准。
（a）
（b）
图4-7 零件装配时的装配基准
42
43
②可调支承
定位支承点的位置可以调节的定位元件，称为可 调支承。 主要用于以制造精度不高的毛坯面定位的场合。
44
③自位支承
定位支承点的位置随工件定位基准位置变化而 自动与之适应的定位元件，称为自位支承。 自位支承一般只起一个定位支承点的作用。
45
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（2）辅助支承 只起提高工件支承刚性或辅助定位作用的定 位元件，称为辅助支承。
一.机床夹具的作用
1.机床夹具实例
1
图4-1 铣键槽工序简图
2
图4-2 铣键槽夹具结构图
3
2.机床夹具的作用
（1）可稳定保证加工精度
（2）可提高劳动生产率
（3）可降低生产成本
（4）可扩大机床的加工范围
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机床夹具设计原理
机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要组成部分。
为保证工件某工序的加工要求，必须使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相对位置。
当用夹具装夹加工一批工件时，是通过夹具来实现这一要求的。
而要实现这一要求，又必须满足三个条件：①一批工件在夹具中占有正确的加工位置；②夹具装夹在机床上的准确位置；③刀具相对夹具的准确位置。
这里涉及了三层关系：零件相对夹具，夹具相对于机床，零件相对于机床。
工件的最终精度是由零件相对于机床获得的。
所以“定位”也涉及到三层关系：工件在夹具上的定位，夹具相对于机床的定位，而工件相对于机床的定位是间接通过夹具来保证的。
工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力把工件固定，使工件保持在准确定位的位置上，否则，在加工过程中因受切削力，惯性力等力的作用而发生位置变化或引起振动，破坏了原来的准确定位，无法保证加工要求。
这种产生夹紧力的装置便是夹紧装置。
．夹具
一、机床夹具概述
1.机床夹具的概念
机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。
其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。
2.机床夹具的分类
机床夹具可根据其使用范围，分为通用夹具、专用夹具、组合夹具、通用可调夹具和成组夹具等类型。
机床夹具还可按其所使用的机床和产生加紧力的动力源等进行分类。
根据所使用的机床可将夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具（钻模）、镗床夹具（镗模）、磨床夹具和齿轮机床夹具等，根据产生加紧力的动力源可将夹具分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、电磁夹具和真空夹具等。
.机床夹具的组成
()定位元件
()夹紧装置
()对刀、引导元件或装置
()连接元件
()夹具体
()其它元件及装置
．工件的夹紧工件的夹紧与常用的夹紧装置
一、工件的夹紧
(一)夹紧装置
.夹紧装置的组成——动力装置、夹紧元件、中间传力机构
.夹紧装置的基本要求
()夹紧既不应破坏工件的定位，或产生过大的夹紧变形，又要有足够的夹紧力，防止工件在加工中产生振动；
()足够的夹紧行程，夹紧动作迅速，操纵方便、安全省力；
()手动夹紧机构要有可靠的自锁性，机动夹紧装置要统筹考虑夹紧的自锁性和原动力的稳定性；
()结构应尽量简单紧凑，制造、维修方便。
(二)夹紧力的确定
.确定夹紧力作用方向的原则
()夹紧力的方向应使定位基面与定位元件接触良好，保证工件定位准确可靠；
()加紧力的方向应与工件刚度最大的方向一致，以减小工件变形；
()加紧力的方向应尽量与工件受到的切削力、重力等的方向一致，以减小加紧力。
.确定夹具力作用点的原则
()加紧力的作用点应正对支撑元件或位于支撑元件所形成的支撑面内；
()夹具力的作用点应位于工件刚性较好的部位。
()夹具力的作用点应尽量靠近加工表面，以减小切削力对夹紧点的力矩，防止或减小工件的加工振动或弯曲变形。
二、常用的夹紧装置
夹具中常用的夹紧装置有楔块,螺旋,偏心轮等,它们都是根据斜面夹紧原理而夹紧工件的。
．本章小结
.机床夹具是由定位元件,夹紧装置,对刀元件,夹具体部分组成,机床夹具设计也就是针对夹具组成的各个部分进行设计,其中定位与夹紧量个环节是夹具设计的重点。
.定位就是确定工件在夹具种的正确位置,是通过在夹具上设置正确的定位元件与工件定位面的接触来实现的.工件的定位有完全定位和不完全定位,要根据其具体加工要求而定,欠定位在夹具设计种是不容许的,而过定位则有条件地采用。
.通常，由于定位副制造不准确或采用了基准不重合定位等原因,定位过程中会引入定位误差,定位误差的计算要根据具体情况分析计算。
.夹紧是为了克服切削力等外力干扰而使工件在空间中保持正确的定位位置的一种手段.夹紧一般在定位步骤之后,有时定位与夹紧是同时进行的,入膨胀式定心夹紧机构。
.车,铣,钻,磨等不同的机床其夹具设计具有各自典型特点,应根据具体设计任务,遵循夹具设计的基本要求和步骤进行设计。