4第四章 机床夹具设计原理
第四章第1节机床夹具原理与设计
2.夹具的组成 根据图4-1和 图4-4（具有分度功 能的钻床夹具 ）可 归纳出夹具的主要 组成部分有： 1）定位元件 2）夹紧装置 3）对刀元件 4）导引元件 5）其他装置 6）连接元件和连接 表面 7）夹具体
图4-4 分度钻床夹具 1—分度操纵手柄 2—钻模板 3—分度板(棘轮) 4—钻 套 5—定位心轴6—开口垫圈 7—夹紧螺母 8—工件 9—对定机构(棘爪) 10—夹具体
采用调整法达到尺寸精度的原理：利用对刀塞尺10塞入对刀块5工 作面与立铣刀切削刃之间来确定铣刀相对位置，此时可相应横向调整铣 床工作台的位置和垂直升降工作台来达到刀具相对对刀块的位置。由于 对刀块的两工作面与相应夹具定位支承板2和支承钉3的各自支撑面已保 证h1和a1尺寸，因而最终保证键槽尺寸。长度位置尺寸则依靠调整铣床 工作台纵向进给的行程挡块的位置，使铣床工作台纵向进给的终结位置 保证铣刀距支承钉4的距离等于c
二、机床夹具工作原理和在机械加工过程中的作用 1. 夹具的主要工作原理
（1）夹具保证位置精度的原 理：夹具上支承板2的支承 工作面与夹具底板7的底面 保持平行，保证A面与铣床 工作台面的平行，最终达 到键槽底面的平行度。夹 具定位键1与铣床工作台的 T形槽配合，保证与铣床纵 向进给方向平行。B面与1 侧面保持平行，保证B面与 铣床纵向进给方向平行。 最终保证键槽侧面的 夹 具 液 压 夹 具
按夹紧动力源分类 气 液 夹 具 电 动 夹 具 液 压 夹 具
齿 轮 机 床 夹 具
其 他
真 空 夹 具
其 他
三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、虎钳、电磁工作台 这一类属于机床附件的夹具，通用化程度高，可适用 于多种类型不同尺寸工件的装夹。 通用可调夹具和成组夹具统称可调夹具，通用性好。 随行夹具是自动和半自动生产线上使用的夹具，只适 用于某一种工件，但毛坯装上随行夹具后，可从生产 线开始一直到结束在各位置上进行各种不同工序的加 工 组合夹具的零部件具有高度的通用性，可用来组装成 各种不同的夹具，一经组装成一个夹具以后，其结构 是专用的，只适用于某个工件的某到工序的加工。 专用夹具是为某个工件某到工序专门设计的。
第四章 机床夹具原理与设计
• 3. 可调夹具：通过适当调整或更换夹具 上的个别元件后，即可用于加工形状、 尺寸和加工工艺相似的多种工件。可扩 大零件批量，用于中、小批。 • 4. 组合夹具：夹具的零件完全标准化， 完全互换。用户可根据被加工工件的加 工要求，将各零件按需要拼装起来，很 快地组装出所需要的夹具。使用后可以 拆开，以备下次使用。用于单件、小批 生产或试制产品。 • 5. 随行夹具：用于自动线。
• • • •
第二节 第三节 第四节 第五节
工件在夹具中的定位 定位误差的分析 工件在夹具中的夹紧 组合夹具和随行夹具
• 三、机床夹具的组成
• (1)定位元件 • 用于确定工件在夹具中的位置。
工位Ⅰ 工位Ⅱ
• (2)夹紧装置 用于定好位后夹紧工件 • 作用：保持工件在夹具中已确定的位置，并 承受加工过程中各种力的作用而不发生任何 位置变化。 • 包括：夹紧元件、传动装置、动力装置。 工位Ⅰ 工位Ⅱ
• • • •
第二节 第三节 第四节 第五节
工件在夹具中的定位 定位误差的分析 工件在夹具中的夹紧 组合夹具和随行夹具
• 二、机床夹具的分类 • 按夹具的应用范围分类 • 1. 通用夹具：指在一般通用机床上所附 有的使用性能较广泛的夹具。在使用上 有很大的通用性，但安装效率低，用于 单件、小批生产。 • 2. 专用夹具：指专门为某一种工件的某 一工序设计的夹具。用于成批、大量生 产中的特定工序，操作迅速方便，生产 效率较高，加工精度稳定可靠，自行设 计。
• 一个工件定位点超过六点即过定位，但少于 六点也可能是过定位。 • 用六个支承点来限制工件六个自由度，当支 承点的布局不合理时，会发生既过定位又欠 定位的情况。 Y
XY
ZXY
• 工件定位的基本定律：也称“六点定位定律” • 工件在夹具中的定位，可以转化为在空间直 角坐标系中用定位支承点约束工件的自由度。 • 定位点的确定要从加工要求出发，只要对影 响本工序加工尺寸的自由度加以限制即可， 不要求定全定位。 • 一般地说，一个定位支承点只能限制一个 自由度，因此，工件在夹具中定位时，即使 其全部自由度都被限制，定位支承点的数目 充其量也决不会多于六个。 • 定位支承点要合理分布，每个定位点所限 制的自由度，原则上不允许重复或互相矛盾
机床夹具原理与设计
二、机床夹具的工作原理和在机械加工过程中的作用
1.夹具的主要工作原理
保证了位置精度--平行度的要求 保证了位置精度 平行度的要求
支撑板2的支撑工作面与夹具底板7 保持平行； 底板7与工作台接触； A面与支撑板2的工作面接触； 保证了铣出的槽与A面平行； 支撑钉3的支撑工作面与两定位键1 侧面平行； 两个定位键1与铣床的T型槽相配合， 即定位键1 与铣床的纵向进给方向平行； B面与支撑定3的工作面接触； 保证了铣出的槽侧面与B面平行；
通用可调夹具
成组夹具
4．组合夹具 组合夹具是指按某种工序的加工要求，将一套专门设计、制 造的标准元件组装而构成的夹具。其灵活多变、功能强、制造周期短、元 件可重复使用。因此，特别适用于新产品的试制和单件小批生产，在数控 加工中应用较多，是夹具发展的方向。
5．随行夹具 这是一种在自动线或柔性制造系统中使 用的夹具。工件安装在随行夹具上，除完成对工件的定位 和夹紧外，还载着工件由运输装置送往各机床，并在各机 ห้องสมุดไป่ตู้上被定位和夹紧，从生产线开始到生产线终端在各位置 上进行不同工序的加工。 也可按使用的机床类型分为：车床夹具、铣床夹具、 钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具等。
图4-5 工件在空间中的自由度
用相当于六个支承点的定位元件与工件的定位基准面接 触，如图所示。在底面 在底面xoy内，三个支承点限制了x和y方向旋 在底面 内 转自由度、z 方向移动自由度；在侧面 在侧面xoz内，两个支承点限 在侧面 内 制了y方向移动自由度、 z 方向旋转自由度；在端面 在端面yoz内， 在端面 内 一个支承点限制了x方向移动自由度。 用正确分布的六个支承点来限制工件的六个自由度， 用正确分布的六个支承点来限制工件的六个自由度，使 工件在夹具中得到正确位置的规律称为六点定位原理 六点定位原理。 工件在夹具中得到正确位置的规律称为六点定位原理
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
第4章 机床夹具设计原理 学习指导
第4章机床夹具设计原理一、本章知识要点及要求4.1 机床夹具概述1．了解机床夹具的概念，掌握组成机床夹具的各元件或装置及其在机床夹具中所起的作用。
2．了解工件在夹具上定位和夹紧的概念。
3．了解机床夹具的分类。
4.2 工件在夹具中的定位1．能根据工件工序图的加工要求，利用定位基本原理，确定保证加工要求应该限制工件的哪些自由度；能够较熟练的分析工件定位方案的合理性，判断其属于完全定位、不完全定位、欠定位和过定位，对不合理的定位方案能进行改正。
2．了解常用的定位基准面（平面、圆柱孔、外圆、圆锥孔）经常采用的定位元件和特点，针对给定的定位基准面能够正确的选择定位元件。
3．掌握常用的定位元件能够限制工件的自由度数目和在给定的坐标系下能够限制哪些自由度。
4．掌握组合定位，对给定的组合定位方案能够进行合理性分析，对给定的组合定位表面能够拟订组合定位方案，并能选择合适的定位元件。
例题4.1在例题4.1图中，注有“”的表面为要求加工的表面，试分析确定应限制的自由度。
例题4.1图解：图a要求在球体上铣平面，由于是球体，所以三个转动自由度不必限制，此外该平面在x方向和y方向均无位置尺寸要求，因此这两个方向的移动自由度也不必限制。
因为z方向有位置尺寸要求，所以必须限制z方向的移动自由度，即球体铣平面(通铣)只需限制1个自由度。
图b要求在球体上钻通孔，仿照同样的分析，只需要限制2个自由度，即x方向和y方向的移动自由度。
图c要求在圆轴上通铣键槽，只需限制4个自由度，即、、、。
图d要求在长方体上通铣槽，只需限制五个自由度，即、、、、。
这里必须强调指出，有时为了使定位元件帮助承受切削力、夹紧力或为了保证一批工件的进给长度一致，常常对无位置尺寸要求的自由度也加以限制。
如本例中图a，虽然从定位分析上看，球体上通铣平面只需限制1个自由度，但在决定定位方案的时候，往往要考虑工件装夹方便（如本例中用平板限制1个自由度，工件会乱滚动。
），一般情况下，工件至少应限制3个自由度。
机械制造技术基础_机床夹具设计原理
机械制造技术基础_机床夹具设计原理机床夹具是指夹持加工工件并固定在机床上进行加工的装置，是机床加工的重要组成部分。
机床夹具的设计是机械制造技术基础之一，它对于机床加工的质量和效率都有着重要的影响。
本文将从机床夹具的基本原理、工作原理和设计流程三个方面进行介绍和论述。
一、机床夹具的基本原理（1）夹紧原理夹持工件的夹头在受力时会产生位移，通过位移实现夹紧的作用，使工件在加工过程中不发生位移和震动，从而保证了加工精度。
夹持力是由夹紧件对夹头产生的强制位移力和摩擦力共同作用产生的，夹紧力的大小应根据工件的材质、形状、尺寸和加工要求进行合理选择。
（2）定位原理夹具在夹持工件时除了要保证工件的轴向位置和旋转轴线的垂直于加工表面以外，还要保证工件的平面位置和工件表面与刀具切削面的相对位置。
安全可靠地完成加工，达到要求的加工精度和效率。
（3）导向原理夹紧件在夹持过程中还要起到定位和导向作用，防止工件在加工过程中产生转动或晃动。
这种导向作用应根据夹紧件的位置、数量、形状和加工要求的不同进行合理选择。
机床夹具的工作原理是将外部力通过夹紧件传递到工件上，产生夹紧力，在夹紧力的作用下夹紧工件。
夹紧力的大小，由夹紧件的结构和夹紧元件的材料、尺寸、形位公差和夹紧力大小等多种因素决定。
机床夹具的加工过程包括制造、调试和使用三个阶段。
在制造初期，要根据工件加工要求和机床的工作情况进行设计，并考虑夹头的形状、定位方式、导向方式和夹紧件的数量和位置等因素。
在调试阶段，要根据工件的尺寸精度、形位公差和加工表面的质量对夹具进行调整，确定夹头结构、夹紧力和夹紧方式等参数，以满足工件的加工要求。
在使用阶段，要考虑机床、刀具和加工工件之间的配合情况，制定加工方案，调节夹具的结构和参数，进行夹紧和定位，严格执行安全操作规程，为实现高效、高精度的加工效果提供保障。
三、机床夹具的设计流程机床夹具的设计流程一般包括以下几个步骤：（1）确定加工零件的形状、尺寸、数量和精度等要求。
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。
第4章机床讲义夹具设计原理
2）工件定位时应使夹具在机床上占据正确的位置。
3）工件定位时应使夹具相对刀具占据正确的位置。
在各种金属切削机床上所使用的夹具称为机床夹具。机床 夹具在机械加工中起着重要的作用，尤其是在大批大量生产中。
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第4章 机床夹具设计
4.1.1 工件的安装方法
1）直接找正法
是指用测量工具在机床或通用夹具上直接找正工件，使其
加工表面相对于刀具获得正确位置的安装方法。如在普通车床
用夹具安装的重复定位误差稳定且小，装卸方便，节省辅 助时间，操作技术要求低，但夹具设计、制造周期长，费用高， 只有在大批、大量生产中才得以广泛使用。
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第4章 机床夹具设计
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4.1.2 机床夹具的作用
4）连接元件 确定夹具在机床上占有正确位置的元件。如
定位键、定向键、过渡盘等。
5）夹具体 将夹具所有元件和装置连接成为一个整体的基
础件。如底座、本体等。
6）其它装置 根据工件的某些特殊加工要求而设置的装置
。如分度装置、靠模装置、上下料装置等。
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第4章 机床夹具设计
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3. 机床夹具定位法
第4章 机床夹具设计
是先将机床夹具以正确位置安装于机床上，工件按定位原
第4章 机床夹具设计原理
第4章 机床夹具设计原理习 题4-1 根据下述各题的定位方案，分析限制的自由度，是否属于重复定位或欠定位，若定位不合理时又应如何改进。
1．连杆工件在夹具中的平面及V 形块上定位，如图4-1。
2．轴类工件在三爪卡盘及前后顶尖中定位，如图4-2。
3．齿坯工件在心轴上定位，如图4-3。
4．图T 形轴在3个短V 形块中定位，如图4-4。
4-2 图4-5(a)所示套类工件铣键槽，要求保证尺寸94－0.20，分别采用图(b)所示的定位销定位方案和图(c)所示的V 形槽定位方案，分别计算定位误差。
4-3 图4-6所示为轴类零件加工的几种装夹情况。
试分析各属于何种定位？都限制了工件的哪些不定度，有无不合理之处？如何改进？4-4 凸轮轴导块铣槽工序如图4-7所示，试设计定位方案，保证定位误差为0。
图4-1 图4-2图4-3 图4-4图4-5图4-6轴类零件装夹示意图图4-7 凸轮轴导块铣槽工序4-5 工件定位如图4-8所示，欲钻孔O 并且保证尺寸A ，试分析计算此种定位方案的定位误差。
4-6 在卧式铣床上，用三面刃铣刀加工如图4-9所示零件的缺口。
本工序为最后工序。
试设计一个能满足加工要求的定位方案。
4-7 如图4-10所示为加工工件的M 面时的定位情况。
N 面、P 面已在前工序加工完毕，mm L )2.045(1±=，定位基准为P 面，工序尺寸为mm L )25.020(2±=，工序基准为N 面。
试计算定位误差，并分析能否满足工序要求。
4-8 如图4-11所示为在金刚镗床上加工活塞销孔的定位，活塞群部内孔与定位销的配合为6795g H φ，要求活塞销孔与群部内孔的对称度不大于0.2mm 。
试计算定位误差，并分析定位质量。
4-9 工件以圆孔在水平心轴上定位铣两斜面如图4-12所示，要求保证加工尺寸为2Ta a ±，试计算定位误差。
图4-8 钻孔工序图4-94-10 加工图4-13所示零件，在工件上欲铣削一缺口，保证尺寸mm 008.08-，现采用(b)、(c)两种定位方案，试计算各定位误差，并分析能否满足加工要求。
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。
第4章 机床夹具设计原理
4.2.2 定位原理 自由度：未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六 个自由度。三个方向的位移，绕三个坐标轴的转动。 x、、z、x、y、z y 定位就是约束自由度,采 取约束措施分别消除工件 的六个自由度，工件在空 间的运动就被限制了。 六点定位原理：分别用6 个按一定规则布置的约束 点，限制工件的6个自由 度，使工件运动形态确定 的过程称为～
工件刚度低时，用过定位可提高工件连接刚度；
根据加工要求来确定定位形式； 欠定位和过定位可能同时存在。
第4章 机床夹具设计原理
§4.3 典型的定位方式、定位元件及定位装置
4.3.1 定位元件的要求P204 ①有与工件相应的精度； ②有足够的刚度； ③有足够的耐磨性。
4.3.2 常见的定位方式及定位元件
一般先定位、后夹紧，特殊情况下定位、夹紧可同时 实现，如三爪自动卡盘装夹工件。
第4章 机床夹具设计原理
4.1.4夹具的作用 P196 （1）保证加工精度 保证工件的尺寸、形状和相互位置精度。夹具 的最大功用是保证加工内容的位置精度； （2）提高生产率，降低生产成本 快速将工件定位、夹紧，免除了找正、对 刀等过程，缩短辅助时间，提高了成品率， 降低了成本。 （3）扩大机床的加工范围 如在车床上加装镗夹具，可完成镗孔加工。 （4）减轻工人劳动强度，降低对工人的技术要 求
限制，解决了过定位问题
过定位的益处
增加稳定性
增加刚性
第4章 机床夹具设计原理
具体情况具体分析 该限制的没有限制→欠定位，不允许；
限制自由度小于六个时，是欠定位或不完全定位；
一个自由度被多个定位元件限制→过定位，一般 不允许； 工件定位面精度、夹具定位元件精度较高→允许过 定位→可提高定位部位的刚度；
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
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
46
47
（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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BDO2
BDO
' 2
2 2 ( D2 ) 2 ( L L ) b x g 2( Lx Lg )
略去高阶小量
2 D2 b 2( Lx Lg )
当两孔中心距最小，两销中心距最大时，结果相同。
削边销结构
扁销
凸肚销
菱形销 已标准化
刚性差
制造复杂
B ≤ D2
定位移
⑵转角：
max 2 D1 d1 1 2
1max 2max D1 d1 1 D2 d2 2 tg 2 2L 2L
转角为
2
一般α转角：可取
2
tg
2
(弧度)
4、V形铁定位 ①下母线为设计基准（如键槽等） 此时由于基准不重合（Q→A、 C）产生基准转换误差。设调整
将两个销直径减小，这样在中心连线方向定位精度降低， 另外也不能减小角度误差，因此很少采用。
B、用削边销来补偿两孔中心距和两销中心距的误差
削边销的出现
设两孔中心距最大，两销中心距最小
1 D1min d1max
2 D2min d2max
如把定位销2削成宽为b的扁销，即可补偿两个中心距误差 使工件顺利装入。根据几何关系得（两三角形）
2
∴
定
2sin
K1
2 1 1 K1 ( 1) 2 sin 2
d d 1 ( 1) K1 2 2 2 sin 2
120
90
60
0.077 0.207
②自动定心定位：卡盘及卡头
③支承
平支承 ④V型铁定位
长V型铁：限制4个自由度 短V型铁：限制2个自由度
特点：对中性好
应用：外圆柱面定位；任意曲线柱面的定位； 与其他定位元件组合使用；超定位时，可做成 浮动形式
4、圆锥孔定位 用锥轴限5个自由度，特例是顶尖（死顶尖和浮动顶 尖）
2 D2min d 2max ( D2
D2
2
) (d 2
d2
2
)
得，
d2
d2
2
( D2
D2
2
0.047 ) 2 12 0.047 11.953 120
选销与孔为H/g，H/f，一般为g6，公差为
公差值为0.011
2 所以，取d2=12，则 d2
D2
2 D2 B ≤ D2 2( Lg Lx ) 2 2
2( Lg Lx ) 2
C 、削边销（菱形）设计 已知：两销孔公称尺寸及公差，两孔中心距公称尺寸 及公差 求：两销公称尺寸 削边销宽度及销公差，两销孔中 心距及公差
例：已知工件两孔为
12
①使工件占有正确的加工位置
②保证夹具定位工作面相对机床切削运动形成表面的
准确几何位置，满足加工面对定位基准的相互位置精 度要求 ③保证加工面对定位基准的位置尺寸
机床夹具和机床、刀具、工件之间关系图
四、夹具的作用
（1）保证加工精度 （2）提高生产率 （3）减轻工人劳动强度 （4）扩大机床使用范围 （5）降低生产成本 （6）可由较低技术等级的工人加工
0.006 0.017
d2
11.953 0.011 11.942mm 120 0.058
0.047 d2 12 0.058
（2）一个平面和一个与其垂直的孔组合
A、大平面、短销
B、大平面、长销 （3）两个互相垂直的平面和一个与其中一个面垂直的 孔组合
1
2
3
6、其它定位方式
5、复合定位——一个平面和两个与平面垂直的孔组合；
一个平面和一个与其垂直的孔组合 （1）一个平面和两个与其垂直的孔 A 、采用两个圆柱销和一个平面的情况 使工件两个孔中一个准确定位，两孔中心距误差和两 销中心距误差由另一个定位销来补偿
L-δLx L+δLx
设孔1和销1准确定位，两者最小间隙△1 ，要将孔2套 入定位销2，而两个中心距又有误差，则只能将定位销2 减小。从图中可以看出，当两孔中心距最大两销中心距 最小或反之
广义 机床夹具 辅助——将刀具在机床上进行定位、夹紧的装置。
二、工件的安装
定义 内容：
方式： 安装 定位 夹紧 划线安装 夹具安装
三、夹具的组成
1、夹具的组成 ①定位元件及定位装置 ③导向元件或对刀装置 ②夹紧元件及夹紧装置 ④动力装置
⑤夹具体
2、夹具的工作原理要点
⑥其它元件与装置
D
D
2
d
2
2
2
⑵中心偏转
tg
D d
L
3、锥心轴定位 当工件孔有孔径误差 孔时， 基准位移误差：
孔 定 2tg ( ) 2
孔 ——孔直径公差 ——锥角
当心轴有直径误差时
轴 定 2tg( ) 2
公差
⑴位移误差 对销1来说最小间隙 各个方向
需限制5个自由度
需限制6个自由度
正常定位
完全定位 不完全定位
不正常定位
欠定位 超定位
超定位的几个例子 ①平面定位：
四个支撑钉→三个
②平面长销 平面→3个；长销→4个 改进措施
长销与小端面
短销与大端面
长销与浮动端面垫
③一面两销
两个短销均限制了 Y
→将其中一销改为削边销
过定位益处
增加稳定性 增加刚性
固定：限制3个自由度
浮动：限制2个自由度
③心轴： A、刚性心轴
间隙配合，定心低
过盈配合，定心高
B、锥度心轴 常用锥度：1:1000～1:5000 工件紧，定心高，不用夹紧 C、弹性心轴： 定心精度高，装卸方便
液性塑料心轴
D、定心心轴：用于粗基准或孔径大时
孔定位
3、外圆定位 ①套筒
第四章 机床夹具设计原理
学习目的与要求
（1）了解机床夹具的组成、作用及其对零件加工的重要性 （2）掌握对工件定位的概念、原理、要求及定位误差的概念 （3）掌握各种不同定位方式定位误差的计算 （4）熟悉对工件夹紧的目的、要求和夹紧机构
（5）熟悉各种机床上使用的夹具特点
（6）初步掌握夹具设计的方法、要点和步骤
§5-3 典型的定位方式、定位元件及定位装置
一、定位元件的要求
①有与工件相应的精度； ②有足够的刚度； ③有足够的耐磨性。
二、常见的定位方式及定位元件
平面定位、外圆定位、内孔定位、复合定位 1、平面定位
应用场合：箱体、床身、机座、支架等
定位元件：支承钉及支承板、可调支承与自位支 承、辅助支承
具体情况具体分析： 该限制的没有限制→欠定位，不允许；限制自由度 小于六时，是欠定位或不完全定位 一个自由度被多个定位元件限制→超定位，一般不 允许 工件定位面精度、夹具定位元件精度较高→允许过 定位→提高刚度 工件刚度低，过定位→提高刚度 根据加工要求确定定位 欠定位和过定位可能同时存在
是按标准工件调整，工件直径为
d，现工件直径为d +δ，则产生 的定位误差为
定 QQ OQ OQ OO OQ OQ
其中
d OQ 2
OO OT sin
OQ
2
d 2 d d 2 2
sin
2
2sin
1 5
0.031 0
mm
两孔中心距为 100 0.05mm 解：①公差为 Lx ( ~ ) Lg 对称分布
1 3
1 1 2 L Lx L ( ~ ) g L g 100 0.02 5 3 5
②确定圆柱销的直径及公差 圆柱销1的为
0.006 12 0.017
定位基准：确定工件安装时所用的基准
二、定位原理
自由度：一个物体在空间中可能具有的运动 刚体有六个自由度： x、、 y z、x、y、z 六点定位原理：
定位条件：采取各种约束措施来消除六个自由度
圆盘类零件
平面 1、2、3： 圆柱面 5、6 ： 槽4：
z、x、y
△az—过程误差
二、定位误差的分析
基准不重合
基准位移误差
工件定位面不准 —一批零件，系统误差和随机误差
夹具定位元件不准 —夹具，系统误差 上限
误差 分布 范围 下限
标准（调整时）
定位误差是否满足要求，与分布有关，也与标准 值（调整值有关）
三、常见定位形式的定位误差
1、用支承或平面作定位元件
①平面定位
2、用定位销、心轴定位内圆表面和用套筒定位外圆表面
(1)中心偏移—销或套筒垂直放置 如图，x、y两个方向定位误差
定 D d
y
x
定
中心圆
当定位销或套筒水平放 置，由于重力等作用， 高点接触 定位误差：
D
D
2
d
d
2
2
2
定
D
2
d
2
d
销大孔小
销小孔大
主要内容
第4章 机床夹具设计原理
4.1 机床夹具的概述
4.2 工件的定位 4.3 典型的定位方式、定位元件及定位装置
4.4 定位误差
4.5 工件的夹紧 4.6 夹紧机构 4.7 夹具的动力装置 4.8 夹具的其它装置 4.9 夹具设计的方法及步骤 思考与练习：
§4-1 夹具的基本概念
一、机床夹具的定义
五、夹具分类
1、按专业化程度