机床夹具的设计步骤
机床夹具课程设计说明书(完整版)
定位（对称度）= 位置+ 不重=0+0.03=0.03mm
因 定位（对称度）值小于工序位置精度要求的公差值（0.1mm）的 ，故能满足工序加工要求。
4.导引方案设计：
对此方案，我们采用每加工一批工件，只安装调整一次夹具，通过试切数个工件来对刀的，此种方案对导引方案的要求很高，如右图所示：
3.1计算定பைடு நூலகம்误差：
现选取工件上两孔与两定位销的配合均为H7/g6，则圆柱销的直径尺寸为Φ12 mm,菱形销的圆弧部分直径尺寸为Φ27 mm，b=5mm,B=d-3=24mm。圆柱销与菱形销之间的中心距为48±0.03 mm。
工件在夹具中定位产生的定位误差，其值应控制在工件相对尺寸或位置公差的 ～ ，为此需对每一项工序加工要求逐一进行分析。
夹紧力：由于工作状态原因，切削力与夹紧力在空间上是相互垂直的。螺母提供的夹紧力足以夹紧，故无须验算。
6.其它装置设计：
铣床夹具依靠夹具体底面和定向键侧面与机床工作台上平面及T型槽相连接，以保证定位元件对工作台和导轨具有正确的相对位置。为了减小安装时的偏斜角 的误差，安装定向键时应当使它们靠向T型槽的同一侧。
方案二：如下图所示
可以选择孔O1及O2为第二和第三定位基准，通过图中所示的固定式圆柱 销及菱形销实现定位。
经分析，第一种方案以圆柱和V形块组合定位时，要受到外圆加工精度的影响，由于外圆表面系毛坯铸件不能保证工件的加工要求，加上V形块比较薄且夹住工件一边，不易夹紧。所以采用第二种方案，即以孔O1及O2为第二和第三定位基准，对两孔采用固定式圆柱销及菱形销定位，此方案实现了工件的完全定位，无重复定位，方案可取。
机床夹具设计步骤和实例
机床夹具设计步骤和实例机床夹具是用于在机床上夹持工件或刀具的装置，用于保持工件的位置稳定，使其能够被加工。
机床夹具设计的步骤主要包括需求分析、夹具类型选择、夹具基础结构设计、夹具强度计算、夹具定位系统设计、夹具操作系统设计、夹具零件设计和夹具组装等。
以下为机床夹具设计步骤和一个实例：步骤1：需求分析首先，需要了解加工工件的要求和工艺流程。
通过与工艺人员或工程师的交流，了解工件的形状、材料、尺寸等特性，以及工件的精度要求、加工工艺和工时要求等。
根据需求分析，明确夹具的基本功能、定位方式和操作方式。
步骤2：夹具类型选择根据加工工件的特性和加工工艺的要求，通过参考手册或专业书籍选择合适的夹具类型。
常见的夹具类型包括平板夹具、顶升夹具、转角夹具、滑块夹具、气垫夹具等。
根据不同的工件形状和加工要求，选择适合的夹具类型。
步骤3：夹具基础结构设计根据工件的形状和夹持要求，设计夹具的基础结构。
夹具的基础结构通常由夹紧装置、支撑装置和定位装置组成。
夹紧装置主要用于夹持工件，支撑装置用于保持工件的平衡和稳定，定位装置用于确保工件的位置准确。
步骤4：夹具强度计算根据夹具类型和加工工件的特性，计算夹具的强度。
夹具的强度计算包括静态强度和动态强度两个方面。
静态强度主要考虑夹具在夹持工件时的受力情况，包括切削力、惯性力等；动态强度主要考虑夹具在工件加工过程中的振动和冲击力，保证夹具结构能够承受夹持工件时的各种力。
步骤5：夹具定位系统设计根据工件的定位要求，设计夹具的定位系统。
夹具的定位系统应能够满足工件的精度要求，并确保工件的位置准确。
定位系统常采用定位销、定位块等形式，根据工件的形状和加工特点选择合适的定位方式。
步骤6：夹具操作系统设计根据夹具的使用要求，设计夹具的操作系统。
夹具的操作系统主要包括夹紧装置的控制方式和操作机构的设计。
根据夹紧力的大小和控制精度的要求，选择合适的液压夹紧系统或气动夹紧系统。
步骤7：夹具零件设计根据夹具的基础结构、定位系统和操作系统的设计要求，设计夹具的各个零件。
第2章 机床夹具设计4
对刀误差： 对刀误差：刀具相对夹具上定位面的准确位置产 生的变动， 生的变动，在工序尺寸方向上位置的最大变动量 影响因素： 影响因素：⑴夹具定位面到对刀表面的位置误差 ⑵工人用塞尺调整刀具位置存在误差
（三）各类铣床夹具
按进给方式分三类：直线进给式，圆周进给式， 按进给方式分三类：直线进给式，圆周进给式， 靠模铣床夹具。 靠模铣床夹具。 1.直线式进给式铣床夹具 1.直线式进给式铣床夹具
图2-91 料仓式铣床夹具
2.圆周进给式铣床夹具 2.圆周进给式铣床夹具
图2-93
圆周进给铣削原理示意图
3.靠模铣床夹具 3.靠模铣床夹具
图2-94 靠模铣床夹具
三、钻床夹具
在钻床上用于工件定位并夹紧的工艺装置称钻床 在钻床上用于工件定位并夹紧的工艺装置称钻床 工件定位并夹紧的工艺装置 夹具， 夹具，又钻模 （一）钻套 作用：用于确定和 作用： 引导钻头 扩孔钻、 钻头、 引导钻头、扩孔钻、 铰刀，增加刚性。 铰刀，增加刚性。
3.钻套材料 3.钻套材料
D≤10 CrMn钢 58～62HRC ； D=10～21时 T12 CrMn钢 58～ =10～21时
60～ 21时 20钢渗碳淬火 60～ 钢渗碳淬火， 60～62HRC ；D＞21时，20钢渗碳淬火，60～ 64HRC。 64HRC。 （二）对刀引导误差 刀具相对于定位 表面位置在工序 尺寸方向上的最 大变动量， 大变动量，用
⑶完成标题拦、明细表 完成标题拦、 ⑷绘制专用零件图 二、夹具设计举例 分析联杆钻孔工序图 1.定位方案 1.定位方案 工件应限制五个自由度。 工件应限制五个自由度。C 孔轴线为第一定位基准， 孔轴线为第一定位基准， 端面为第二定位基准， 端面为第二定位基准，B为 第三定位基准。 第三定位基准。
机床夹具设计
机床夹具设计第三章机床夹具设计教学时数：计划14学时教学目的：1、掌握定位误差计算2、掌握夹紧力计算3、掌握专用夹具设计要点，灵活运用定位元件和夹紧机构，根据生产实际和可能设计专用夹具。
教学重点： 1、工件的定位及定位误差计算2、工件的夹紧及夹紧力计算3、夹具的设计及装置合理选择。
教学难点： 1、定位误差计算中基准不重合误差和基准位移误差的计算和分析2、工件的受力分析及夹紧力的计算。
第一节概述一、夹具的功能和分类1.机床夹具的功用：实现工件定位和夹紧；使工件加工时相对于机床刀具有正确的位置；以保证工件的加工精度。
图3-1：异形杠杆简图图3-2：车床夹具异形杠杆加工需限制的自由度？工件用何定位元件限制了哪些自由度？为何V型块2固定，V形块6可调？且V型块2和V型块6开口方向不同？图3-3：盖板简图图3-4：钻床夹具盖板钻孔（通，盲孔）应限制自由度？夹具用何定位元件来限制各自由度？这里圆柱销，挡销，菱形销，各起什么作用？这里用左侧面和后侧面定位，是否用右侧面和前侧面定位？为什么？机床夹具在加工中的作用：保证加工精度；提高劳动生产率；改善工人劳动条件；降低生产成本；扩大工艺范围。
2、机床夹具的分类和发展(1)分类图3-5: 机床夹具的分类按使用范围和特点分：通用夹具、专用夹具、组合夹具、可调夹具按使用的机床分：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具。
(2) 发展应适用于产品品种和更新换代快的要求，其方向为柔性化、精密化、高效、自动化。
二、夹具的组成1.定位元件定位：使工件在夹具中占据正确的位置。
2.夹紧装置压紧夹牢：使工件不应受力而脱离已占据的正确位置。
3.夹具体基础件4.其它装置分度装置、对刀装置、导向元件、连接元件。
第二节工件在夹具中的定位夹具设计的任务：首先是选择和设计相应的定位元件来实现工序图上（工艺文件）所要求的定位方案。
主要定位面：主要限位面：一、工件以平面定位1.主要支承：限制工件自由度，起定位作用。
机床夹具的设计方法及步骤
中批生产可用
螺钉压板夹紧；
第29次课
教学课型：理论课
机床夹具设计
第四章 机床夹具的设计方法及步骤
§4-2 机床夹具设计实例
二、确定夹具的结构方案 2.确定夹紧方案，设计夹紧机构
中批生产可用
螺钉压板夹紧；
为避免变 形 ， 选用两压板压在 大端上。
第29次课
教学课型：理论课
机床夹具设计
第四章 机床夹具的设计方法及步骤
A
A
第29次课
教学课型：理论课
机床夹具设计
第四章 机床夹具的设计方法及步骤
§4-2 机床夹具设计实例
二、确定夹具的结构方案 1.确定定位方案，设计定位元件
！
削 边 销 的 削 边 方 向
第29次课
教学课型：理论课
机床夹具设计
第四章 机床夹具的设计方法及步骤
§4-2 机床夹具设计实例
二、确定夹具的结构方案 2.确定夹紧方案，设计夹紧机构
⑸夹具体与定位元件的配合
H7/n6。
第29次课
教学课型：理论课
机床夹具设计
第四章 机床夹具的设计方法及步骤
§4-2 机床夹具设计实例
四、确定夹具的主要尺寸、配合及技术条件 2.应标注的技术条件(形位公差)
上定位面N对夹具体底面M的平行度公差为0.03/100；
两定位元件对夹具体底面M的垂直度公差均为0.03。
第四章 机床夹具的设计方法及步骤
§4-2 机床夹具设计实例
三、绘制夹具总图
1.应标注的尺寸及配合
⑴最大轮廓尺寸 ⑵定位元件尺寸 ⑶对刀元件与定位元件定 位面之间的位置尺寸
第29次课
教学课型：理论课
机床夹具设计
夹具设计步骤
一、机床夹具设计要求1．保证工件加工的各项技术要求要求正确确定定位方案、夹紧方案，正确确定刀具的导向方式，合理制定夹具的技术要求，必要时要进行误差分析与计算。
2．具有较高的生产效率和较低的制造成本为提高生产效率，应尽量采用多件夹紧、联动夹紧等高效夹具，但结构应尽量简单，造价要低廉。
3．尽量选用标准化零部件尽量选用标准夹具元件和标准件，这样可以缩短夹具的设计制造周期，提高夹具设计质量和降低夹具制造成本。
4．夹具操作方便安全、省力为便于操作，操作手柄一般应放在右边或前面；为便于夹紧工件，操纵夹紧件的手柄或扳手在操作范围内应有足够的活动空间；为减轻工人劳动强度，在条件允许的情况下，应尽量采用气动、液压等机械化夹紧装置。
5．夹具应具有良好的结构工艺性所设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整和维修。
二、机床夹具设计的内容及步骤1．明确设计要求，收集和研究有关资料在接到夹具设计任务书后，首先要仔细阅读加工件的零件图和与之有关的部件装配图，了解零件的作用、结构特点和技术要求；其次，要认真研究加工件的工艺规程，充分了解本工序的加工内容和加工要求，了解本工序使用的机床和刀具，研究分析夹具设计任务书上所选用的定位基准和工序尺寸。
2．确定夹具的结构方案1）确定定位方案，选择定位元件，计算定位误差。
2）确定对刀或导向方式，选择对刀块或导向元件。
3）确定夹紧方案，选择夹紧机构。
4）确定夹具其他组成部分的结构形式，例如分度装置、夹具和机床的连接方式等。
5）确定夹具体的形式和夹具的总体结构。
在确定夹具结构方案的过程中，应提出几种不同的方案进行比较分析，选取其中最为合理的结构方案。
3．绘制夹具的装配草图和装配图夹具总图绘制比例除特殊情况外，一般均应按1：1绘制，以使所设计夹具有良好的直观性。
总图上的主视图，应尽量选取与操作者正对的位置。
绘制夹具装配图可按如下顺序进行：用双点划线画出工件的外形轮廓和定位面、加工面；画出定位元件和导向元件；按夹紧状态画出夹紧装置；画出其他元件或机构；最后画出夹具体，把上述各组成部分联结成一体，形成完整的夹具。
机床夹具设计实例
机床夹具设计实例机床夹具是用于固定和定位工件的装置，用于加工过程中保证工件的稳定性和精确性。
下面介绍一个机床夹具设计的实例。
设计背景：工厂需要生产一种特殊型号的零件，该零件具有复杂的形状和尺寸要求。
为了满足零件的加工需求，设计了一款多功能机床夹具。
设计思路：1.确定工件特点：首先，需要对待加工的零件进行分析，了解其特点。
该零件较长，且具有多个复杂的曲面和孔洞，同时需要保证加工的精度和效率。
2.设计夹具结构：根据对工件的分析，制定夹具结构设计方案。
考虑到零件的形状复杂，需要设计一个多功能的夹具，可以在同一个夹具上完成多道工序的加工，提高加工效率。
夹具结构包括底座、夹持部件和定位部件。
3.设计固定夹持部件：设计固定夹持部件来夹持工件，保证工件的稳定性。
根据零件的形状和尺寸要求，设计了多个夹持点，分布在不同的夹持面上。
夹持部件采用可调式夹持方式，根据工件尺寸进行调节，确保夹持力均匀分布，避免工件变形。
4.设计定位部件：设计定位部件用来确保工件在夹持过程中的正确定位，以保证加工精度。
根据零件的特点，设计了多个定位销和定位块，与工件上的定位孔和定位台配合使用，确保工件的位置和姿态准确无误。
5.考虑工艺要求：考虑到零件加工的要求，设计了适合加工该零件的加工工艺。
在夹具上加装刀具支撑和冷却装置，以确保加工过程中的稳定性和切削效果。
6.进行夹具的综合性能检验：对设计出的机床夹具进行综合性能检验。
测试夹具对工件的夹持力和定位精度，检测夹具的刚性和稳定性。
根据测试结果对夹具进行调整和改进，以达到设计要求。
该机床夹具设计实例充分考虑了工件的特点和加工要求，通过综合运用夹持和定位原理，设计了满足复杂形状零件加工需求的多功能机床夹具。
设计过程中注重夹持力的均匀分布和定位的准确性，以满足零件加工的精度和效率要求。
在设计完成后进行了综合性能检验，确保夹具的稳定性和可靠性。
机床夹具设计方案的分析与研究
1、国内研究成果：中国学者在机床夹具设计方面进行了大量研究，提出了 多种新型的夹具结构，如高速气动夹具、自适应夹具等。这些新型夹具均取得了 良好的应用效果。
2、国外研究成果：外国学者也对机床夹具设计进行了深入研究，如德国的 专家研发了一种智能夹具系统，该系统能够自动识别工件类型并调整夹具的定位 和加紧参数，极大地提高了生产效率。
4、设计夹紧机构：设计师应根据工件的形状和尺寸，确定合适的夹紧机构， 以保证工件在加工过程中不发生移动或旋转。
5、选择材料和表面处理：设计师应根据夹具的使用要求和使用环境，选择 合适的材料和表面处理方式，以提高夹具的使用寿命和抗腐蚀能力。
6、结构设计：在确定定位方案和夹紧机构后，设计师应进行夹具的结构设 计，考虑安装方便、刚性要求、可靠性高等因素，同时应优化结构，减少加工难 度和提高生产效率。
参考内容
机床夹具是机械加工中的重要辅助设备，主要用于固定工件，使其在加工过 程中保持稳定，以便准确、高效地完成各种机械加工操作。本次演示将深入探讨 机床夹具设计的方法和步骤，旨在帮助设计师更好地进行夹具设计工作，提高生 产效率和质量。
一、机床夹具的作用和重要性
机床夹具在机械加工中起着非常重要的作用。首先，夹具能够有效地固定工 件，避免其在加工过程中产生移动或振动，从而提高加工精度和稳定性。其次， 夹具的设计可以简化加工操作，提高生产效率，减少工人劳动强度。此外，好的 夹具设计能够减少废品和不良品的产生，提高产品质量和生产效益。因此，机床 夹具的设计是机械加工过程中不可或缺的一环。
3、其他领域：除了工业和医疗领域，机床夹具在其他领域中也具有广泛的 应用前景。例如，在建筑领域中可以用于对钢筋进行定位和固定；在电子行业中 可以用于对电子元件进行定位和加工。
机床夹具的设计步骤
机床夹具的设计步骤一、夹具的设计步骤1．设计准备工作——研究原始资料，明确设计要求和生产条件（1）生产纲领（生产类型）——了解生产批量和对夹具的需用情况；（2）零件图及工序图——了解工件情况、工序要求和加工状态；（3）零件的工艺规程——了解所用机床、刀具等的情况；（4）夹具制造能力——了解夹具制造车间的生产条件和技术现状（5）典型夹具结构及标准——同类型产品的夹具结构、有关夹具标准。
2．确定夹具的结构方案（总体方案）主要包括：（1）确定工件的定位方案，设计定位装置。
根据六点定位原理，确定工件的定位方式，选择和设计定位元件，计算定位误差。
（2）确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。
确定夹紧力、夹紧机构及动力装置。
（3）确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。
对刀块或钻套、镗套等的设计。
（4）确定其它元件或装置的结构形式。
定位键、分度装置、连接元件等。
（5）协调各装置、元件的布局，确定夹具在机床上的安装方式以及夹具体的结构型式。
3．绘制夹具装配图按照国家制图标准绘制，应清楚表达出夹具的结构及各装置、元件之间的位置关系。
主视图应取操作者实际工作时的位置。
具体方法和步骤如下：（1）在装配图上，工件看作透明体，用双点划线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上。
（2）依次绘出定位元件或装置、夹紧元件或装置、对刀或导向元件、其它元件、夹具体及连接元件。
（3）标注必要的尺寸、公差和技术要求。
（4）编制夹具明细表及标题栏。
图5-69 实例(改错：图中的错误——①心轴；②开口垫；③辅助支承；④V形块移动手柄；⑤技术要求)4．绘制夹具零件图。
画出夹具中非标零件图，并按夹具装配图的要求确定零件的尺寸、公差及技术要求。
——尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度等标注要完整、正确。
二、夹具精度校核使用专用夹具加工工件时，影响加工精度的误差因素主要有三个方面：①工件在夹具中的安装误差，包括定位误差、夹紧误差（工件及夹具的夹紧变形）、夹具制造误差、导向误差等；②对定误差，即夹具在机床上的安装误差；③加工过程误差，与切削过程有关的误差。
机床夹具设计步骤
钻床夹具设计要点
5、若钻模板和夹具体为焊接结构的钻模，因焊接应 力不能彻底消除，精度不能长期保持，故一般只在工 件孔距公差要求不高（大于±0.15mm）时才采用。 6、当工件被加工孔与定位基准的孔距公差小于 ±0.05mm时，宜采用固定式钻模板和固定式钻套进 行加工。 7、在大型工件上加工位于同一平面上的孔时，为简 化夹具结构，可采用盖板式钻模。
1、固定钻套
固定钻套分为无肩钻套和带肩钻套两种形式。这种钻 套的外圆用H7/r6或H7/n6的配合压入钻模板或夹具体 的底孔内。
2、可换钻套
可换钻套用F7/m6或F7/k6的间隙配合放入衬套孔内， 衬套外圆与钻模板底孔的配合采用H7/n6或H7/r6的过 盈配合。为了防止钻套随刀具转动或被切削顶出，常用 螺钉固紧。
夹具体
选用铸造夹具体
夹具总装配图
工件加工精度分析
定位误差： 定位方案为心轴垂 直放置任意边接触 的情况。 因此它产生的定位 误差为心轴与孔配 合的最大间隙。
那么它在X方向的基准位移误差为
ΔD基(x)=Xmax =ES-ei= 0.28-0.073
=0.353mm
工件加工精度分析
对于13孔：基准重合 X方向尺寸15±0.5： ΔD定=ΔD基(x)=0.353mm Z方向平面定位，基准位移误差为零，∴ ΔD定=0
4、特殊钻套
当工件的结构形状或工序加工条件均不允许采用 上述几种标准钻套时，就应视具体情况设计各种形 式的特殊钻套。
（二）钻套的设计
钻套设计主要指钻套引导部分长度H的确定；
钻套底部与工件表面的距离h的确定；钻套内径 的基本尺寸和公差的确定；钻套孔中心线位置尺 寸和公差的确定及钻套材料和热处理的选择等。
第二章 机床夹具设计
5
3．工件装夹的方法 1）直接找正法 2）划线找正法
3）夹具装夹：
6
表： 各种装夹方法的比较
直接找正 夹具类型 生产率、成 本 通用夹具 费时、成本较高、划线更甚 取决于量仪精度工人技术水平方法是否 得当 定位精度 一般不高使用高精 度量仪、 技术高，也可达到 很高 形状简单、加工面 少 一般不高约 0.2～0.5 还与划线粗细等 有关 形状复杂、加工 面多、 位置要求不高、 大重件 可达0.01较高且稳 定 划线找正 定位元件法
5．夹具通过其他装置，完成其他要求
6．夹具体把上述的几种元件组合成一个整体。
17
§2-2 工件在夹具中的定位
一．定位的原理
1．自由物体：
2．六个自由度： 沿x轴移动自由度 沿y轴移动自由度 沿z轴移动自由度 沿x轴转动自由度 视频：
沿y轴转动自由度 沿z轴转动自由度
18
3．定位支承点（约束点）如图2-6所示
四．专用夹具的组成（如图）
1．定位元件 2．夹紧装置 3．对刀引导元件 4．连接元件 5．夹具体 6．其它件
钻床夹具
16
1．工件通过定位元件在夹具上占有一个正确的 位置
2．工件通过夹紧元件保证加工过程中始终保持
原有的正确位置
3．夹具通过对刀元件相对刀具保持正确位置
4．夹具通过连接元件，相对于机床保持一个正 确位置
28
1、工件以平面定位
平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位 元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸 台及平面等。下图给出了平面定位的几种情况。 1）支承钉
A、 结构
A型是平头支承钉： B型是球头支承钉： C型是齿纹顶面的 支承钉：
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
第七章机床夹具的设计方法及步骤
骤 工件的工序尺寸、工序基准、已加工表面、待加工表面、工
序精度要求等等，它是设计夹具的主要依据。
第
七 章
(三) 零件工艺规程
机
了解零件的工艺规程主要是指了解该工序所使用的机床、
床 刀具、加工余量、切削用量、工步安排、工时定额、同时安
夹 具 的
装的工件数目等等。关于机床、刀具方面应了解机床主要技 术参数、规格、机床与夹具连接部分的结构与尺寸，刀具的
法 及
轴线是要与找正基面C
步 骤
保持平行的。否则无法
保证孔系的轴心线与山
形导轨面的平行度要求。
第
七 3 对刀元件与连接元件(或找正基面)间的位置要求，如图 章 4-1中对刀块的侧对刀面相对于两定向键侧面的平行度要求，
机 床
是为了保证所铣键槽与工件轴心线的平行度的。
夹
具
的
设
计
方
法
及
步
骤
第
七 4 定位元件与导引元件的位置要求，如图所示，若要求所钻 章 孔的轴心线与定位基面垂直，必须以钻套轴线与定位元件工
个部分的结构以及总体布局都会有几种不同方案可供选择，
机 床
应画出草图，经过分析比较，从中选取较为合理的方案。
夹 具
三、绘制夹具总图
的
绘制夹具总图时应遵循国家制图标准，绘图比例应尽量
设 计
取的合适，以便使图形有良好的直观性。总图中视图的布置
方 也应符合国家制图标准，在清楚表达夹具内部结构及各装置、
法 及
夹 具 的
动夹具，自动化程度高，同时夹紧的工件数量多，结构也比 较复杂。单件小批生产时，宜采用结构简单、成本低廉的手
设 动夹具，以及万能通用夹具或组合夹具，以便尽快投入使用。
工装夹具设计的基本方法和步骤
能提高生产效率
04
工艺性能好
05
使用性能好
06
经济性好
07
进行工装夹具的设计和使用，是能够使得零件迅速而准确地安装于夹具中的确定位置，夹具定位
安装于加工设备的确定位置。因此，使用夹具加工零件时，能使零件迅速而准确地处于加工位置，从而保证零件的加工质量满足要求，这就是夹具在生产中得到广泛运用的主要原因。
这三项原则是相互制约的，因此，夹紧力设计时应综合考虑，选择更佳的加紧方案，也可用计算机辅助设计。一般来讲： 对粗加工用的夹具，选用较大的夹紧力，主要考虑零件的不移动原则； 对精加工用的夹具，选用较小的夹紧力，主要考虑零件的不变形和不振动原则。
2-3-2 夹紧点的选择 夹紧点的选择是达到最佳夹紧状态的首要因素，正确选择夹紧点后，才能估算出所需要的夹紧力，选的不当不仅增大夹具变形，甚至不能夹紧零件。 夹紧点的选用原则： 尽可能使夹紧点和支承点对应，使夹紧力作用在支承上，可减少变形； 夹紧点选择应尽量靠近加工表面，不致引起过大的夹紧变形。 可以采取减少夹紧变形的措施： 如增加辅助支承和辅助夹紧点、分散着力点和增加压紧件的接触面积、利用对称变形等等。
2-3-1 零件在夹具中定位后的夹紧三原则： a) 零件在工装夹具中定位后的不移动原则： 选择夹紧力的方向指向定位基准（第一基准），且夹紧力的大小应足以平衡其它力的影响，不使零件在加工过程中产生移动。 b) 零件在工装夹具中定位后的不变形原则: 在夹紧力的作用下，不使零件在加工过程中产生精度所不允许的变形，必须选择合适的夹紧部位及压块和零件的接触形状，同时压紧力应合适。 c) 零件在工装夹具中定位后的不振动原则： 提高支承和夹紧刚性，使得夹紧部位靠近零件的加工表面，避免零件和夹紧系统的振动。
其它的尺寸（夹具上与设计图样无关的），若需要保证其配合精度要求，是可以采取配作加工的加工手段，同样能够达到夹具的使用精度要求，从而保证用该夹具加工的零件，其最终尺寸和位置精度都满足设计要求。
夹具的设计方法图文详解
夹具的设计方法【知识目标】➢夹具设计的基本要求；➢夹具设计的一般步骤和方法；➢夹具与机床的连接方式；➢夹具设计的精度与经济性分析。
【技能目标】➢正确应用机床夹具的设计理论和方法，培养学生夹具设计的基本能力；➢培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力；➢进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。
在夹具设计的过程中，夹具除满足其基本功能（对工件进行定位和夹紧）外，还有一些关键的技术问题需要解决，如夹具设计的基本要求、夹具设计的一般步骤、夹具体的设计、夹具与机床的连接方式、夹具总图上需要标注的尺寸公差及相关的技术要求、夹具设计的精度分析以及夹具设计的经济性分析等，这些问题将在本模块中详细讲解。
【任务描述】如图4-1所示，杠杆零件在本工序中需钻、扩、铰φ10H9mm孔以及钻φ11mm孔。
工件材料为45钢，毛坯为模锻件，中批量生产。
本任务设计杠杆零件钻、扩、铰φ10H9mm孔以及钻φ11mm孔的钻床夹具。
图4-1 加工杠杆零件钻孔工序简图【任务分析】图4-1为加工杠杆零件钻孔工序简图，任务设计杠杆零件钻、扩、铰φ10H9mm孔以及钻φ11mm孔的钻床夹具，要想设计合理的机床夹具,必须首先分析φ10H9mm和φ11mm孔的尺寸与那些尺寸有关系:(1)φ10H9 mm孔和φ28H7mm孔的中心距(80±0.20)mm。
(2)φ10H9 mm孔轴线和φ28H7mm孔轴线平行度允差为φ0.30mm。
(3)φ11mm孔对φ28H7mm孔的中心距为(15±0.25)mm。
通过对被加工孔的尺寸关系分析,便可以确定夹具设计前的一些准备条件:定位及夹紧的方法及方式,同时也可以初步确定夹紧装置的基本类型。
其次要考虑机床夹具设计的一般步骤,明确夹具设计的基本要求。
最后还得考虑夹具设计的经济性。
【任务引导】(1)工件定位与夹紧概念是什么？工件夹紧是由什么装置实现的？(2)机床夹具夹具设计的基本要求是什么？(3)如何安排夹具设计的步骤，才能提高生产效率同时降低机床夹具设计成本？(4)夹具设计生产过程中需要明确机床夹具的设计要求，掌握哪些原始资料？(5)在零件加工过程中，对于某一工序而言，是否要使用夹具，应使用什么类型的夹具？(6)在确定使用专用夹具的情况下应设计什么档次的夹具？(7)除了从保证加工质量的角度考虑外，还应作经济性分析，如何确保所设计夹具的经济性？【知识准备】学习情境4.1 夹具设计的基本要求和一般步骤夹具设计的首要问题是明确夹具设计的基本要求和步骤。
机床夹具的设计步骤
机床夹具的设计步骤1.设计前的准备工作在开始机床夹具的设计前，需要明确设计的目标和要求。
这包括工件的特点、工艺要求、加工方法等。
同时，还需要了解夹具的使用条件、使用频率、使用环境等。
这些信息将有助于确定夹具的设计参数和选择材料。
2.夹具功能需求分析根据工件的特点和加工要求，确定夹具需要实现的功能。
一般来说，夹具的主要功能包括固定工件、定位工件、支持工件、使工件与刀具之间保持正确的相对位置等。
根据具体的加工需求，可能还需要夹具实现其它功能，比如进行自动定位、快速换刀等。
3.材料选择根据夹具的使用条件和功能需求，选择合适的材料。
常用的夹具材料有铝合金、钢、铸铁等。
选择材料时需要考虑其强度、刚度、耐磨性、热稳定性等因素。
4.夹具结构设计夹具的结构设计包括夹具的总体结构和各部件的布局设计。
总体结构的设计需要考虑夹具的稳定性、刚度和便于加工和调整等因素。
各部件的布局设计需要保证夹具能够满足其功能需求，例如夹具的夹持力是否足够、定位是否准确等。
5.夹具零件设计根据夹具的结构设计，对夹具的各个零件进行详细设计。
夹具的零件设计需要考虑零件的加工和装配要求，例如选用什么加工工艺，如何保证零件之间的配合精度等。
同时，还需要根据实际使用情况合理设计零件的参数，如选择合适的尺寸、形状和材料等。
6.夹具总装设计在完成夹具的零件设计后，进行夹具的总装设计。
总装设计包括夹具各零件的装配方式、螺栓的选择和安装位置等。
需要确保夹具的各个部件能够正确配合，满足夹具的功能需求，并能够方便进行调整和维护。
7.夹具的验证和试制完成夹具的设计后，需要进行验证和试制。
验证的方式可以是模拟实际工件进行装夹测试，检查夹具的各项功能是否满足要求。
试制则是将设计的夹具进行实际制造，安装在机床上进行实际加工测试，检验夹具的稳定性、精度和耐用性等。
综上所述，机床夹具的设计步骤包括设计前的准备工作、夹具的功能需求分析、材料选择、夹具结构设计、夹具零件设计、夹具总装设计等。
夹具第7章夹具设计步骤(2006)
机床夹具设计讲稿目录1 机床夹具概述1.1 工件的装夹与机床夹具1.2 夹具的分类与作用1.3 机床夹具设计研究的内容2 工件在夹具中的定位2.1 工件定位原理2.2 定位元件的选择与设计2.3 定位误差的分析与计算2.4 工件定位方案设计及定位误差计算举例3 工件在夹具中的夹紧3.1 夹紧装置的组成及其设计要求3.2 夹紧力确实定3.3 夹紧机构设计3.4 夹紧动力装置设计3.5 夹紧装置设计实例4 夹具在机床上的定位、对刀和分度4.1 夹具在机床上的定位4.2 夹具在机床上的对刀4.3 夹具的转位和分度装置5 各类机床夹具的结构特点5.1 钻床夹具5.2 镗床夹具5.3 铣床夹具5.4 车床和圆磨床夹具5.5 齿轮加工机床夹具6 可调夹具及组合夹具设计6.1 概述6.2 通用可调夹具和成组夹具6.3 组合夹具7 机床夹具的设计方法及步骤7.1 机床夹具设计的一般步骤7.2 机床夹具设计举例7.3 机床夹具电脑辅助设计简介7.4 夹具体的设计7.5 夹具结构的工艺性7机床夹具的设计方法与步骤7.1机床夹具设计的一般步骤本章主要介绍专用夹具的设计方法与步骤，并讨论与此有关的一些问题。
7.1.1专用夹具设计的基本要求机床专用夹具设计的基本要求可概括为以下几个方面：1〕保证工件的加工精度；这是家具夹具设计的最基本要求，其关键是正确地确定定位方案、夹紧方案、刀具导向方式及合理制定夹具的技术要求。
必要时应进行误差分析与计算。
2〕夹具总体方案应与生产纲领相适应；3〕操作方便，工作安全，能减轻工人劳动强度；4〕便于排屑；5〕有良好的结构工艺性。
7.1.2专用夹具设计的一般步骤〔1〕研究原始资料，明确设计要求〔2〕拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图〔3〕绘制夹具总图，标注有关尺寸及技术要求夹具总图应按国家标准绘制，比例尽量取1：1，这样可使所绘制的夹具图有良好的直观性。
对于很大的夹具，可使用1：2和1：5的比例，夹具很小时可使用2：1的比例。
机床夹具设计方法及步骤
第四章 机床夹具的设计方法及步骤
§4-2 机床夹具设计实例
三、绘制夹具总图
1.应标注的尺寸及配合
⑴最大轮廓尺寸 ⑵定位元件尺寸 ⑶对刀元件与定位元件定 位面之间的位置尺寸
第29次课
教学课型：理论课
机床夹具设计
第四章 机床夹具的设计方法及步骤
§4-2 机床夹具设计实例
三、绘制夹具总图
1.应标注的尺寸及配合
机床夹具设计
一、研究原始资料、分析设计任务 夹具的设计任务由工艺人员提出，夹具设计人 为保证设计质量，设计前应搜集和研究下列资
员应根据设计任务书进行结构设计。
料：
生产纲领
机床夹具设计
生产纲领决定了批量： 大量生产时，宜采用气动或其它机动夹具，以提高 生产率和自动化程度，但结构较复杂； 小批生产时，宜采用结构简单、成本低的手动夹具， 以尽快投产。
机床夹具设计
四、确定并标注有关尺寸、配合和技术条件 1.应标注的尺寸与配合
尺寸公差的确定有两种情况： 定位元件之间，对刀、导引元件之间的尺寸公差，直 接对工件上相应的尺寸产生影响，故一般取相应尺寸公 差的1/3~1/5；
其它尺寸按一般极限与配合原则确定。
机床夹具设计
2.应标注的技术条件(位置要求)
教学课型：理论课
机床夹具设计
第四章 机床夹具的设计方法及步骤
§4-2 机床夹具设计实例
四、确定夹具的主要尺寸、配合及技术条件
1.应标注的尺寸及配合
⑴最大轮廓尺寸
据实际尺寸确定。
第29次课
教学课型：理论课
机床夹具设计
第四章 机床夹具的设计方法及步骤
§4-2 机床夹具设计实例
四、确定夹具的主要尺寸、配合及技术条件 1.应标注的尺寸及配合
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机床夹具的设计步骤
一、夹具的设计步骤
1．设计准备工作——研究原始资料，明确设计要求和生产条件
（1）生产纲领（生产类型）——了解生产批量和对夹具的需用情况；
（2）零件图及工序图——了解工件情况、工序要求和加工状态；
（3）零件的工艺规程——了解所用机床、刀具等的情况；
（4）夹具制造能力——了解夹具制造车间的生产条件和技术现状
（5）典型夹具结构及标准——同类型产品的夹具结构、有关夹具标准。
2．确定夹具的结构方案（总体方案）主要包括：
（1）确定工件的定位方案，设计定位装置。
根据六点定位原理，确定工件的定位方式，选择和设计定位元件，计算定位误差。
（2）确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。
确定夹紧力、夹紧机构及动力装置。
（3）确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。
对刀块或钻套、镗套等的设计。
（4）确定其它元件或装置的结构形式。
定位键、分度装置、连接元件等。
（5）协调各装置、元件的布局，确定夹具在机床上的安装方式以及夹具体的结构型式。
3．绘制夹具装配图
按照国家制图标准绘制，应清楚表达出夹具的结构及各装置、元件之间的位置关系。
主视图应取操作者实际工作时的位置。
具体方法和步骤如下：
（1）在装配图上，工件看作透明体，用双点划线将工件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面绘制在各个视图的合适位置上。
（2）依次绘出定位元件或装置、夹紧元件或装置、对刀或导向元件、其它元件、夹具体及连接元件。
（3）标注必要的尺寸、公差和技术要求。
（4）编制夹具明细表及标题栏。
图5-69 实例
(改错：图中的错误——①心轴；②开口垫；③辅助支承；④V形块移动手柄；⑤技术要求)
4．绘制夹具零件图。
画出夹具中非标零件图，并按夹具装配图的要求确定零件的尺寸、公差及技术要求。
——尺寸及公差、形位公差、表面粗糙度等标注要完整、正确。
二、夹具精度校核
使用专用夹具加工工件时，影响加工精度的误差因素主要有三个方面：
①工件在夹具中的安装误差，包括定位误差、夹紧误差（工件及夹具的夹紧变形）、夹具制造误差、导向误差等；
②对定误差，即夹具在机床上的安装误差；
③加工过程误差，与切削过程有关的误差。
夹具精度的校核是对前两项进行的，按其和不超过工件相应公差的三分
之二作为合格条件。
计算实例——对图5-69所示的夹具精度的校核：两项加工精度要求——中心距和平行度
1. 两孔中心距尺寸的校核 影响的因
素有：
①定位误差 （0.05）
②钻模板衬套与定位销中心距误差
（0.02）
③钻套与衬套的配合间隙 （0.029）
④钻套内孔与外圆的同轴度误差 很
小，可忽略
⑤钻头与钻套之间的间隙产生的钻头引偏量 （0.038）
由图5-70求得 H B h H e max 2∆⋅
⎪⎭⎫ ⎝⎛++=
总误差按概率法计算 mm 07.0038.0029.002.005.02222=+++=∆∑
结果大于中心距公差的三分之二，可通过减小定位和导向部位的配合间隙使之满足要求。
2. 两孔平行度的校核 影响的因素有：
①定位误差——配合间隙引起大头孔轴线相对于定位销轴线偏斜 （)(111rad H max ∆α=）
②定位销轴线对夹具体底面的垂直度误
差 （2α）
③钻套中心线与定位销轴线的平行度误
差 （3α）
④钻头的引偏 （4α）
总误差按概率法计算 24232221ααααα+++=∆∑
合格条件 允αα∆≤∆∑32
三、夹具装配图上尺寸的标注
1. 夹具装配图上应标注的尺寸 五类尺寸：
(1)夹具的轮廓尺寸
即夹具的长、宽、高尺寸。
对于升降式夹具要注明最高和最低尺寸；对于回转式夹具要注出回转半径或直径。
(2)夹具与机床的联系尺寸
指夹具在机床上安装时有关的尺寸，用于确定夹具在机床上的正确位置。
(3)夹具与刀具的联系尺寸——定位表面到对刀件或刀具导引件间的位置尺寸，以及导引件（如钻、镗套）之间的位置尺寸。
(4)配合尺寸——所有的配合部位都要标注配合尺寸，如定位元件与工件、导向元件与刀具、导向元件与衬套之间的配合。
(5)定位元件上定位表面的尺寸以及各定位表面之间的位置尺寸。
2. 夹具上主要元件之间的位置尺寸公差
夹具上主要元件之间的尺寸应取工件相应尺寸的平均值，其公差一般取工件相应尺寸公差的1/5～1/2。
3.夹具装配图上应标注的技术要求 有如下几方面：
（1）定位件之间的相互位置精度；
（2）定位件与夹具安装基面、定向基面之间的相互位置精度；
（3）定位件与导向件之间的相互位置精度；
（4）各导向件之间的相互位置精度；
（5）对刀件与校正面间的相互位置要求
上述位置公差的数值，通常是根据工件的精度要求并参考类似的机床夹具
来确定。
当它与工件加工的技术要求直接相关时，可以取工件相应的位置公差的1/2～1/5；当工件未注明要求时，夹具上的那些主要元件间的位置公差，可以按经验取为（100：0.02）～（100:0.05）mm，或在全长上不大于0.03～0.05mm。