第五章 夹具设计的基本原理
机械制造技术基础第5章-1
线，安装时首先按找正线找正工件位臵，夹紧工件。
特点：
•精度低；（0.1mm左右） •效率低； •多用于形状复杂、尺寸偏差大
找正线 加工线
的铸、锻件毛坯的粗加工；
•适于单件小批量生产； •不需其它专门设备，通用性好；
flash
毛坯孔
3.利用夹具定位
来实现定位。
联接
原理：通过工件上定位基准和夹具上定位元件接触或配合 特点：
5.2.3 典型的定位方式及定位元件的选择
(2)可调支承
是顶端位置可在一定高度范围内调整的支承。 多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批 毛坯尺寸的误差。一般每批毛坯调整一次。
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5.2.3 典型的定位方式及定位元件的选择
(3)自位支承
支承本身的位置在定位过程中，能自动适应工件定位基准面位置变化 的一类支承。 自位支承能增加与工件定位面的接触点数目（但只限制一个自由 度） ，使单位面积压力减小，故多用于刚度不足的毛坯表面或不连续的 平面的定位。
3.过定位与欠定位
欠定位: 按工序的加工要求, 工件应该限制的自由度而未予限 制的定位, 称为欠定位。 绝对不允许出现 过定位: 工件的同一自由度被两个或两个以上的支承点重复 限制的定位, 称为过定位。
过定位一般不允许, 但是在精加工中,为提高定位稳定性和结构刚度，简 化夹具 可用过定位 ；粗加工不允许。
5.2.3 典型的定位方式及定位元件的选择
定位元件的设计应满足下列要求：
⑴要有与工件相适应的精度； ⑵要有足够的刚度，不允许受力后发生变形； ⑶要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多采用 低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，硬度为58∼62HRC
5.2.3 典型的定位方式及定位元件的选择
机械制造技术基础第5章-3
（2）钻模板
作用：用于安装钻套。 类型：固定式、铰链式、分离式和悬挂式等。
固定式钻模板：钻模板直接固定在夹具体上，结构简单， 分离式钻模板：装卸工件方便，精度比铰链式高。
精度较高，但装卸工件困难。
1—钻模板；2—钻套；3—夹紧元件；4—工件
图5-62 分离式钻模板
铰链式钻模板：装卸工件方便，但铰链处存在间隙，故精
1—线圈；2—吸盘；3—隔磁体；4—铁芯；5—导磁体；6—工件；7—夹具体；8—过渡盘 图5-78 电磁卡盘
2．车床夹具设计要点
（1）车床夹具总体结构
夹具的结构应尽量紧凑，重心应尽
量靠近主轴端，一般要求夹具悬伸 不大于夹具轮廓外径。对于弯板式
车床夹具和偏重的车床夹具，应很
好地进行平衡。通常可采用加平衡 块（配重）的方法进行平衡。
当工件定位面较复杂或有其他特殊要求时（例如为了获 得高的定位精度或在大批量生产时要求有较高的生产率）， 应设计专用车床夹具。
如图所示为一弯板式车床夹具，用于加工壳体零件的孔和端面。
1—平衡块；2—防护罩；3—钩形压板
图5-76 弯板式车床夹具
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如图所示为一种利用夹紧元件均匀变形实现自动定心夹紧 的心轴——液塑心轴。这种心轴有较好的定心精度，但由于 薄壁套扩张量有限，故要求工件定位孔精度在8级以上。
定位键与夹具体配合多采用H7/h6，为了提高夹具的安装精度，定 位键的下部（与工作台T形槽配合部分）可留有余量进行修配，或在 安装夹具时使定位键一侧与工作台T形槽靠紧，以消除间隙的影响。
夹具体
定位键
定位键
（2）对刀装置
对刀装置用以确定夹具相对于刀具的位置。铣床夹具的对刀 装置主要由对刀块和塞尺构成。
数控车床的夹具设计原理
数控车床的夹具设计原理
数控车床的夹具设计原理主要包括以下几个方面：
1. 夹紧原理：夹具的主要功能是夹住工件，确保工件在加工过程中的稳定性。
夹具通常采用机械夹紧、液压夹紧或气动夹紧等方式，在夹紧过程中要考虑到夹紧力的大小、分布均匀性以及夹紧方式的灵活性等因素。
2. 定位原理：夹具的另一个重要功能是确保工件在加工过程中的准确定位。
夹具设计中要考虑到工件的形状、尺寸以及零件间的相对位置关系，选择适当的定位方式，如销子定位、球锥定位、面板定位等。
3. 支撑原理：数控车床加工过程中，工件需要在夹具内得到合理的支撑，以避免工件在切削力作用下发生变形。
夹具设计中需要考虑到工件的几何特征，确定合适的支撑点，采用支撑块、支撑台等结构形式，提供稳定的支撑面。
4. 切削力分析：夹具设计中还需要考虑到切削过程中产生的切削力，并进行力学分析。
根据切削力的方向和大小，设计夹具的支撑结构，增加夹具的刚性和稳定性，以提高加工精度和表面质量。
5. 运动原理：数控车床加工过程中，夹具需要与机械手、工作台等设备协同工作。
因此，夹具设计中要考虑到夹具的运动特点，确保夹具的操作灵活、方便，与其他设备的运动相匹配。
总之，夹具设计原理在于确保夹具对工件进行牢固夹持和准确定位的同时，提供合理的支撑和增加刚性，以满足数控车床加工过程的要求。
夹具设计知识点
夹具设计知识点夹具设计是机械制造中的重要环节，广泛应用于各种生产过程中，它的设计质量直接关系到产品的质量和生产效率。
本文将介绍夹具设计的主要知识点，包括夹具的基本原理、设计要点、常见类型以及设计注意事项。
一、夹具的基本原理夹具是用来固定和夹持工件，以保证工件在加工过程中的稳定性和精度。
夹具设计的基本原理包括以下几点：1. 确定夹持位置：根据产品的工艺要求和加工过程的特点，确定夹持工件的位置和方式。
夹具的位置应使得工件能够稳定地固定在加工位置上，并保证加工刀具的正常使用。
2. 选择夹持方式：根据工件的形状和加工要求，选择适合的夹持方式。
常见的夹持方式有机械夹持、液压夹持、气动夹持等，具体选择取决于工件的特点和加工条件。
3. 确定夹紧力：夹具对工件施加的夹紧力应能够保证工件的稳定性和加工精度，但又不能过大，以免对工件造成损坏。
夹具的夹紧力需根据工艺要求和加工材料的特性进行合理估算。
4. 考虑工件的变形：在夹具设计过程中，需考虑工件受到夹持力的影响而产生的变形问题。
通过合理布置夹具支撑点和增加弹性元件等方式，可以有效减小工件的变形。
二、夹具设计要点夹具设计的关键在于满足工件的保持、定位和夹持要求，以及简化夹具的结构、提高夹持效果。
以下是夹具设计的一些要点：1. 合理选材：夹具的材料应具有足够的强度和刚性，以承受加工过程中的力和压力。
常用的夹具材料有优质钢材、硬质合金等。
2. 精确定位：夹具的定位部件应设计精确，能够准确定位工件，并保证工件在加工过程中的位置稳定。
3. 提高刚性：夹具的结构应尽量增加刚性，以减小振动和变形，提高加工精度。
合理设计夹具的支撑结构和增加加强筋等方式可以有效提高夹具的刚性。
4. 具备调节功能：夹具应具备一定的调节功能，以适应不同形状和尺寸的工件。
通过加装调节装置或使用可调节的夹具元件，可以实现对工件的有效夹持。
三、常见夹具类型夹具设计根据不同的工件形状和加工要求，可以采用不同的夹具类型。
工装夹具设计原理
5：良好的工艺性 （1）对工装夹具良好工艺性的基本要求 A:整体夹具结构的组成，应尽量采用各种标准件和通用件，制造专用 件的比例应尽量少，减少制造劳动量和降低费用。 B:各种专用零件和部件结构形状应容易制造和测量，装配和调试方便。 C:便于夹具的维护和修理。 （2）合理选择工装基准 工装基准应该是夹具上一个独立的基准表面或线，其它元件的位置只 对此表面或线进行调整和修配。工装基准一经加工完毕，其位置和尺寸 就不应再变动。因此，那些在工装装配过程中自身的位置和尺寸尚须调 整或修配的表面或线不能作为装配基准。所以选择工装基准应考虑： A:工装基准与工序基准重合，降低因基准不符产生误差； B:尽量用精基准作为定位基准，以保证足够精度；（若用表面，只用 一次） C: 使工件安装稳定，变形小。 D: 基准统一，降低设计制造夹具费用； E: 定位方便，夹紧可靠，便于操作。
三、工装夹具的组成：
工装夹具种类很多，但功用是共同的。工作原理基本相同。为了保证定位—— 夹紧，顺利进行，各类夹具中各部分元件，机构都以担负一定的作用。这些元件 既是独立的，也是互相联系的。 1．定位元件： 作用：确定工件在工装中位置的元件。象V型块，台阶销，定位销等 2．夹紧装置： 作用：将工件压紧固定，克服加工中所受的外力，保证工件受外力后不位移， 降低振动。例：螺母，螺栓旋紧，液压夹紧。 注：若在起定位作用的同时，又能起工件夹紧的作用的机构称为定心夹紧机构。 3．确定夹具对设备相互位置的元件： 作用：与设备安装面（工作面，主轴锥孔）连接。例：定向键。 4．确定夹具，刀具间位置的元件： a.导向元件：确定刀具位置引导刀具加工，钻套等。 b.对刀元件：确定刀具在加工前的正确位置，对刀块 5．其它装置或元件： a.分度装置：为使工作在一次安装中多次转位而加工不同位置上的表面而设。 b.顶出器：为便于卸下工件而设置的顶出器。 6．夹具体：使夹具成为一整体，上面安装定位装置，夹紧机构及其它元件。 注：夹具基本组成部分：定位装置，夹紧机构，夹具体等。
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，
夹具毕业设计范文
夹具毕业设计范文夹具是机械制造中的重要工具，它用于固定工件、夹持工件、导向工件等，使加工过程更加稳定和精确。
夹具的设计直接影响到工件的加工质量和生产效率。
因此，本文将围绕夹具的设计展开，分析夹具的基本原理和设计要点，并结合实际案例进行探讨。
夹具设计的基本原理主要包括定位原理、夹持原理和导向原理。
定位原理是指通过夹具将工件准确定位，以确保工件在加工过程中的位置准确无误。
夹持原理是指通过夹具对工件进行夹持，以保持工件在加工过程中的稳定性和刚性。
导向原理是指通过夹具对工件进行导向，以确保工件在加工过程中的移动方向准确无误。
夹具的设计要点主要包括夹具的结构设计、夹具的零件设计和夹具的运动设计。
夹具的结构设计是指根据工件的特点、加工要求和工艺过程，确定夹具的结构形式和尺寸。
夹具的零件设计是指对夹具的各个零部件进行设计，包括夹爪、定位销、固定螺栓等。
夹具的运动设计是指通过运动机构对夹具进行设计，以满足夹持、定位和导向的要求。
以工件夹具设计为例，该工件是一个圆形零件，直径为50mm。
根据工件的形状和加工要求，选择了卡盘式夹具。
夹具的结构设计采用了上下两个夹爪，中间夹持工件，通过调节螺栓实现夹持力的调整。
夹爪采用了硬质合金材料制造，具有良好的耐磨性和刚性。
夹具的零件设计中，定位销的设计起着关键作用。
根据工件的形状和定位要求，设计了两个定位销。
定位销采用了圆柱形状，通过调节螺钉实现定位误差的调整。
定位销采用了高精度的磨削加工工艺，以确保定位的准确性。
夹具的运动设计是通过运动机构实现的。
运动机构由手柄、螺杆和螺母组成，通过旋转手柄实现夹爪的打开和闭合。
夹具的运动机构设计遵循人机工程学原理，手柄的形状和长度经过优化，以提高操作的便利性和舒适性。
夹具的设计除了考虑基本原理和设计要点外，还需要考虑其他因素，如夹具的重量、成本和制造难度。
夹具的重量要尽量轻量化，以减小对机床的负载，提高机床的工作效率。
夹具的成本要尽量降低，以减少生产成本。
机床夹具设计原理
机床夹具设计原理夹具最早出现在18世纪后期。
随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。
国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。
现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。
然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。
特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。
1、标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。
目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148~T2259－91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。
机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。
2、精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。
精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1"；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。
3、高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。
常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。
例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。
目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。
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，
夹具设计原理与方法
荣阳铝业（中国）有限公司
3.夾治具的分類﹕
按用途分
通 用 夹 具 通 用 可 调 夹 具 专 用 夹 具 组 合 夹 具 成 组 夹 具 拼 拆 式 夹 具
按动力源分
手 动 夹 具
气 动 夹 具
液 压 夹 具
气 液 增 压 夹 具
Hale Waihona Puke 荣阳铝业（中国）有限公司二.治具遵循的原則﹑治具設計創新理念
a.治具在產品制程中應考慮事項
1.產品定位一致性
治具應解決產品在制程加工中﹐前后工站的基准統一問題﹐避免出 現加工,定位基准不統一而出現尺寸變異
荣阳铝业(中国)CNC事业部
PanAsia Aluminium (China) CNC LTD. 荣阳实业集团有限公司集团成员
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a member of PanAsia Enterprises Group Limited
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一.治具設計的基本知識
a.夾治具的概述 1.夾治具的功能﹕
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2.夾治具的組成與作用﹕
1-夹具体 2-液压缸 3-压板 4-对刀块 5-V形架 6-圆柱销
7-定向键
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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机械制造过程中非常重要的装置，用于固定和定位工件，确保其在加工过程中的稳定性和准确性。
机床夹具设计原理涉及材料选择、结构设计、力学分析等多个方面，下面将对其中几个关键原理进行详细阐述。
首先，机床夹具的材料选择是影响夹具性能的重要因素之一、夹具要能够承受工件加工过程中产生的各种力和振动，因此夹具材料需要具有足够的强度和刚度。
常见的夹具材料有高强度合金钢、铸铁、铝合金等，具体的选择要根据具体的加工要求和夹持工件的材料来确定。
其次，机床夹具的结构设计要考虑夹紧力的传递和调节原理。
夹具的夹持部分通常由夹紧机构和支撑机构组成。
夹紧机构是夹具中承受夹持力的部分，常用的夹紧机构有螺旋状弹簧、气缸、液压缸等。
在设计中要考虑到夹紧力的大小、传递过程中的变形等因素，以确保夹具的稳定性和可靠性。
另外，机床夹具的定位原理是保证工件加工精度的重要因素。
定位是指将工件放置在夹具上时确保其正确位置的过程。
夹具的定位部分通常由定位销、定位块、定位台等组成。
定位销是夹具中实现工件相对位置固定的关键部件，其设计要考虑到定位的精度和稳定性。
在实际设计中，可以采用多点定位和辅助定位等方法，以提高加工精度和生产效率。
此外，机床夹具的刚度分析也是设计过程中需要考虑的重要问题。
夹具需要具有足够的刚度来抵抗工件加工过程中产生的各种力和振动，以确保加工精度和表面质量。
在设计中需要分析夹具的刚度，考虑各种力和振动对夹具造成的影响，通过合理的结构设计和材料选择来提高夹具的刚度。
除了上述几个关键原理，机床夹具的设计还需要考虑到生产效率、安全性、可维护性等方面的要求。
设计师需要综合考虑多个因素，根据具体的加工要求和生产条件来确定最佳的夹具设计方案。
综上所述，机床夹具设计原理涉及材料选择、结构设计、力学分析等多个方面。
合理的夹具设计可以提高工件加工精度、生产效率和安全性，对于提高机械制造的质量和效益具有重要意义。
第五章 机床夹具设计(2)夹紧
开口垫圈、铰链钩形压板
24
25
螺旋压板夹紧机构
26
27
螺旋压板夹紧机构
a.移动压板
b.转动压板
c.翻转压板
a) 支点在后 b) 支点中间 c) 支点在前
FJ = FQ / 2 FJ = FQ FJ = 2FQ
—效率低
—效率好
28
3. 偏心夹紧机构 夹紧元件—圆偏心轮、偏心轴 可以看作一缠绕在基圆盘上的弧形楔。
e ? tan f 1 R
m 1
32
特点：
优点： 结构简单、操作方便、夹紧动作迅速 缺点：自锁性能差、夹紧行程和增力比小
用途:
用于切削力小、振动小的场合；
不适合在粗加工中应用。
4.3.4 其他夹紧机构
1. 铰链夹紧机构
34
35
36
特点：
结构简单、摩擦损失小、增力比大、易于改变力的
作用方向。
4.3 机床夹具夹紧机构的设计
什么是夹紧机构？
将工件在夹具中夹紧、压牢的装置。
夹紧机构的组成
夹 紧 机 构
动力装置 中间递力机构 夹紧元件
图2－61 夹紧装置组成示例 1－气缸（动力装置）2－压板（夹紧机构） 1 3－弹簧销 4－偏心轮 5－调整螺钉
设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：
1）不破坏定位、有助于定位； 2）夹紧可靠（要有足够的夹紧力），夹紧变形小； 3）夹紧动作迅速，操作方便，安全省力； 4）手动夹紧机构要考虑自锁性和原动力的稳定性； 5）结构应尽量简单紧凑，制造、维修方便。
生移动，从而产生
夹紧力，推动工件
（或传力元件）移
动并将工件夹紧。
13
14
Fj
FQ
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。
夹具的设计基本原理
螺杆1在2中转动而起夹紧作用。 螺母2采用可换式，其目的是为了 内螺纹磨损后可及时更换。
螺钉3用以防止2的松动。
压块4是防止在夹紧时带动工件转 动；并避免1的头部直接与工件接 触而造成压痕，同时也可增大夹 紧力作用面积，使夹紧更为可靠。
图5-32
螺旋夹紧力的计算公式
式中： P—原始作用力； L—手柄长度； —螺杆下端（或压块）与工件接触处的当量摩擦半径； —螺旋作用中径之半；（作用中径为d平均）；
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。
α—螺旋升角；
—螺旋配合面的摩擦角（常取8°30′）。 —螺杆下端应用中，单螺旋夹紧机构常与杠杆压板构成螺旋压 板组合夹紧机构，如图5-34
图5-34
（三）偏心夹紧机构
偏心夹紧机构是靠偏心轮回转时其半径逐渐增大而产生夹 紧力来夹紧工件的，常与压板联合使用，如图5-35。
批毛坯尺寸误差。如图5-4所示为几种常用的可调支承典 型结构。
图5-4
3.自位支承 （浮力支承） 自位支承:适用于毛坯表面、断续表面、阶梯表面定位。
如图5-5所示为几种常用的自位支承典型结构。
图5-5
4、辅助支承
辅助支承是在工件定位后才参与支承，因此不起任何消除 自由度作用，只起减小工件变形和振动的作用。如图5-6所 示，a）、b)为螺旋式辅助支承，用于小批量生产；c)为推 力辅助支承，用于大批量生产。
第五章 夹具设计的基本原理
(5)随行夹具：切削加工中随带安裝 好的工件在各工位间被自动运送转 移的机床夾具。随行夾具主要是在 自动生产线﹑加工中心中、柔性生 产线。
三、机床夹具的作用 (1)保证加工精度，降低工人等级 加工精度包括：①尺寸精度、②几何形状精度、③表面相 互位置精度。使用夹具最有利于保证表面相互位置精度。 如：在摇臂钻加工孔系 ①夹具：可达0.10～0.20mm ②划线找正：0.4～1.0mm
§ 2. 2 工件在夹具上的定位
定位方式
用六点定位原理进行定位分析时，以定位点来消除自
由度，在实际应用中，不可能是点，而应该是各种定位元件， 工件的定位表面有各种形式：如平面，内孔，外圆，成型面， 组合表面等，对这些表面应采用不同的方法来实现。 定位设计时应做的工作及步骤：
A）根据加工零件的工序要求合理布置支承点
B）正确考虑定位方法 C）选用恰当的定位元件
一、常用定位方式与定位元件
工件常用定位表面
以平面定位 以内孔定位 以外圆表面定位
以平面定位
基本支承
固定支承 支承钉、支承板 可调支承 自位支承
辅助支承
基本支承：限制自由度，真正起定位作用 辅助支承：不限制自由度，起预定位、增加工件和夹具刚性等作用
面位置的变化而自动与之适应，其作用相当于一
个固定支承，因此，只限制一个自由度。由于增
加了与工件定位基准面接触的点数，故可提高工
件的安装刚性，适用于以粗基准定位，刚性不足
或不连续表面的定位。
注意：设计自位支承时，应考虑可动部分有
足够的摆动余动。
2、辅助支承
a. 特点：根据六点定位原理，工件定位原理，工件定位夹紧
c.应用场合： ① 起预定位作用 ② 提高夹具工件的稳定性 ③ 提高工件的刚性
夹具工作原理
一套好的快速精密定位夹具，主要依靠的是电极座和卡盘的共同作用，卡盘主要起得是夹具定位作用。
而要保证一个产品的加工精度，更重要是电极座即电极夹头。
因为电极座是与工件直接接触的部件，而且也是定位精密的主要部件。
电极座怎么定位精度，卡盘又是如何锁紧的？1.垂直将电极座轻放上去，在夹具未锁紧时，电极座的4个六角钉未完全贴合卡盘基准面。
2.当电极座被锁紧时，电极座的4个六角钉完全贴合基准平面，同时电极座下的定位片会发生柔性变形，从而起到分中作用。
3.为什么定位片的变形能够产生高精度？因为定位片的分中公差和4个长方孔的公差都在±0.002mm以内，所以在可以保证电极座的重复定位公差。
4.每个电极座在出货前，检测人员将会进行调校，确保公差在±0.002mm之内，当工件装在电极座上进行加工时，锣出来的工件平面度也在±0.002mm以内。
5.在锁紧电极座过程中，先装好拉钉并锁紧，然后垂直轻放到定位座上并锁紧；当锁紧时钢珠会顶到拉钉环，借助拉钉环的斜面产生向下的压力，从而锁紧电极座。
夹具是指机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置，又称卡具。
从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。
夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。
介绍：例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等，其中机床夹具常见，常简称为夹具。
在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。
第五章机床夹具设计原理
机械制造技术
夹具
夹具
• 机床夹具概述 • 定位基准 • 工件在夹具中的定位 • 工件的夹紧 • 组合夹具和随行夹具
5.1 机床夹具概述
【本章目的】 •（１）理解机床夹具基本知识；
【本章要目】 •（１）机床夹具的组成 •（２）机床夹具的分类 •（３）机床夹具的功用
础件使其联接成为一个整体，这个基础件称 为夹具体。
• (4)对刀、导向元件 为了调整刀具的位置，在夹具上设有确定
刀具（如铣刀等）位置或引导刀具（孔加工用 刀具）方向的元件。
• (5)其它元件及装置 如分度装置等。
机床夹ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的分类1
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 • 齿轮机床夹具等
【本章要目】 • （１）工件的定位； • （２）工件定位的基本原理
5.2.1 工件定位的基本原理
• 六点定位原理 • 支承点与定位元件 • 完全定位与不完全定位 • 欠定位与过定位
一 、定位基准
• 基准： 是用以确定生产对象上几何要素间的几何
关系所依据的点，线，面。 • 定位基准：在加工中用以定位的基准。 • 基面：
图2－107 完全定位与不完全定位
完全定位
• 工件的六个自由度完全被限制的定位称 为完全定位。
不完全定位
• 按加工要求，允许有一个或几个自由度 不被限制的定位称为不完全定位。
欠定位与过定位
• 按工序的加工要求，工件应该限制的自 由度而未予限制的定位，称为欠定位。 在确定工件定位方案时，欠定位时绝对 不允许的。
• 标准化结构 • 三爪卡盘、四爪卡盘、平口钳、万能分
夹具设计的基本原理-精选文档
通用夹具 专用夹具 可调夹具 组合夹具 随行夹具 车床夹具 钻床夹具 镗床夹具 磨床夹具 数控机床夹具
2、按使用的机床分类
3、按夹紧动力源分类
手动夹具 气动夹具 液压夹具 电磁夹具 真空夹具
三、机床夹具的组成
(1).定位元件：确定工件在夹具 (5).其它辅件：夹紧用的扳手， 中位置的元件。 (2).导向元件：用以引导刀具或 调整刀具相对于夹具的位置。 如：钻套、对刀块。 (3).对刀与导引元件：确定夹具 操作手柄，分度机构等。 如下图所示：
图5-16
（2）圆锥心轴
限5个自由度，定心精度高，可达0.005～0.01mm，但 轴向位移大，传递扭矩小，使用于精加工中。
图5-17
（四）工件以组合表面定位
常见工件组合
平面与平面组合 平面与孔组合 平面与外圆柱面组合
平面与其他表面组合
锥面与锥面组合
一面两孔组合定位
定位方式：将第二个销子采用削边销结构，如图5-18d 所示，削边销只限制z一个自由度。 在生产中普遍用于箱体类大、中型零件的加工中，如 机床主轴箱、发动机机体。
与机床或夹具与刀具的元件。
(4) .夹具体：基础件，用于安 装其它元件，形成整体
图5-1
第二节 工件在夹具中的定位
一、常用定位方式与定位元件
工件常用定位表面
以平面定位
以外圆表面定位 固定支承 支承钉、支承板 基本支承 可调支承 自位支承
以平面定位 以内孔定位
辅助支承
图5-18
表5-1 削 边 销 的 尺 寸
2
D 2 b
3 ～ 6 2
＞ 6 ～ 8 ＞ 8 ～ 2 0 ＞ 2 0 ～ 2 5＞ 2 5 ～ 3 2＞ 3 2 ～ 4 0
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△1
2
A
D 2 min d 2 max
B E C O 2 O 2'
△2
2
L- △Lx △L g △Lx L+△L g
干涉最容易发生在： 工件两孔的直径最小：D1min, D2min 夹具两销的直径最大：d1max, d2max 且销距与孔距偏差向相反方向。 如： 工件两孔的孔距最大：L+ Lg，而夹具两销的销距最小： L－ Lx 工件两孔顺利装到销上的条件： 工件两孔与顺利装到夹具两销上的最小间隙为： △1 = D1min － d1max △2 = D2min － d2max
(5)随行夹具：切削加工中 隨帶安裝好的工件在各工位間 被自動運送轉移的機床夾具。 隨行夾具主要是在自動生產線 ﹑加工中心中、柔性生产 线。
三、机床夹具的组成
1、机床夹具
机床夹具是在机
床上用以装夹工件的 一种装置，其作用是 使工件相对于机床或 刀具有个正确的位置， 并在加工过程中保持 这个位置不变。
d.主要结构参数：
V形块已标准化，绘制V形块工作图时，可不绘制图
形，但应注明尺寸C、H、h
尺寸h：h≤0.5D用于大
C
直径定位
h≤1.2D 用于小直径定
a
D
位
H：用于检验Ｖ形块精度
h
H
H+D/2
2.定位套筒及剖分套筒 定位套筒
特点：
①元件结构简单，定心精度不变；
②当工件外圆与定位圆孔配合较松时，易使工件倾斜，
(a )
(b )
(c )
(d)
定 位 销
另外还有一种定位销：圆锥销 特点：定心好，轴向定位精度不高，常用于浮动定位中
削边销
圆锥销
2.刚性心轴 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：
a.带小锥度的心轴（1/5000～1/1000）：限5个自 由度，定心精度高，可达0.005～0.01mm，但轴向 位移大，传递扭矩小，使用于精加工中。 b.圆柱形心轴：工件与心轴定位部分为过盈配合采 用r6、s6配合，轴向位置较固定（通过限位套）前 编加有导向部分，与工件为间隙配合的保证工件用 手能自由套入。
④ 方便安装：如侧面支承板取代两支承钉，可避免
长死。
(a)
(b) 不宜用三个钉支承定位的情况
c. 材料：
①D≤12的支承钉和小型支承板，用较好的T7A钢， 淬硬HRC60-64 ②对D＞12的支承钉和大型支承板，一般用20#钢 渗碳淬火，渗碳深度为0.8～1.2mm,硬度至
HRC60～64
d.注意：
(3)自位支承 （浮力支承）
(a)
1
2
3
(b)
(c)
自 位 支 承
特点：有定位元件有多个工作点与工件接触，定 位元件在定位过程中 所处的位置，随工件定位基准
面位置的变化而自动与之适应，其作用相当于一个固
定支承，因此，只限制一个自由度。由于增加了与工
件定位基准面接触的点数，故可提高工件的安装刚
性，适用于以粗基准定位，刚性不足或不连续表面的
(2)专用夹具：指的是专为某一工件的某道工序而
设计制造夹具，这种夹具“刚性”大，即当产品变换
或工序内容变更后，往住无法使用。因此适用于产品
固定、工艺相对稳定、批量大的加工过程。
(3)可调夹具：
是指经调整或更换 个别元件，即可加 工多种工件的夹具。 这种夹具主要用了 加工形状相似，尺 寸相近的工件的加 工。
1.以轴心线平行的两孔定位（一面两孔）
工件以两
孔定位的方式，
在生产中普遍
用于箱体类大、
中型零件的加 工中，如机床 主轴箱、发动 机机体。
以一面两孔定位
用箱体的两孔及平面定位的分析
若以两个圆柱销作定位件时，常会产生过定位现 象，造成后果：工件可能无法安装。
L±△L g △1 △2
2
△ D 1+0 D -△ d d 1 -△ d
定位设计时应做的工作及步骤：
A）根据加工零件的工序要求合理布置支承点
B）正确考虑定位方法 C）选用恰当的定位元件
一、常用定位方式与定位元件
工件常用定位表面
以平面定位
以内孔定位
以外圆表面定位
以平面定位
基本支承
固定支承 支承钉、支承板 可调支承 自位支承
辅助支承
基本支承：限制自由度，真正起定位作用
2、机床夹具的组成 (1).定位元件：确定工件在夹具中位置的元件。 (2).导向元件：用以引导刀具或调整刀具相对于夹具
的位置。如：钻套、对刀块。 (4).连接元件：用以确定夹具在机床上的位置并与机
床相连接。 (5).夹具件：基础件，用于安装其它元件，形成整体 (4).其它辅件：夹紧用的扳手，操作手柄，分度机构 等。
二、机床夹具的分类 1、分类方法：
1)按夹具的应用范围：通用夹具、专用夹具、可调夹
具、组合夹具、随行夹具；
2)按加工类型：车床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨
床夹具、数控机床夹具等； 3)按夹紧力来源：手动夹具、气动夹具、液压夹具、 电磁夹具、真空夹具。
机床夹具通常按夹具的应用范围进行。
(1)通用夹具：指已标准化，通用化好，可用于加工 同一类型，不同尺寸工件加工的夹具。 如：三爪长盘、四爪长盘、平口 钳、回转工作台、万能分度头、磁铁 吸盘。 适用场合：广泛用于单件，小批 量生产中。
销孔(有定位销孔和安装
孔)
b.特点：
①对中性好（水平方向） ②所定位的水平轴中心位置（垂直方向），随V形块 夹角 及工件直径的误差而发生变化 ③V形块装在夹具体C时，除用螺钉紧固外，还要加装
定位销
c. 材料：
20钢, 热处理：渗碳深度0.8-1.2mm, 淬硬HRC6064，大型V形块，可用铸铁在支承面C镶以碎硬耐磨 的钢板
做成削边销，这样在此连心线方向上获得间隙补偿； 能使工件两孔与两销顺利安装且使定位较准确。 比较：方法1简单，但增大转角误差。 方法2更为科学。
削边销的宽度计算 削边销的宽度计算，应考虑在图纸规定公差范围 内的任一工件，都能保证装到夹具的两定位销上，这 要分析可能出定位
干涉的极限情况。 图中为工件装在夹具 上的一种极限位置， 这时为：（O1为孔1 及销1的中心；O2为 销2的中心，O2 ’为销 2的中心）
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。
a.结构形式及应用场合：
A型 制造简单，常用于底面定位
B型
切有斜槽，易于清屑，常用于侧面定位
A 型
B 型
支承板
b.应用场合：用于难以用支承钉布置成合适的、
稳定的定位中。
① 工件刚度不足，定位面又小,并且切削力不能恰好
作用在支承上。图(a) ② 薄板上钻孔，支随钉使工件变形。图(b) ③ 承受较大力的场合，保护精加工表面。
可考虑利用套筒内孔及端面一起定位；
③当端面大时，定位孔应短些，以避免产生过定位。
定位套与夹具体配合：
①小：H7/r6或H7/s6 较紧
②大：N7/R6或H7/js6 较
松，装入后再用螺钉拧紧 剖分套筒
主要用于大型轴类零件
的精密轴经定位，以便于安 装。结构:下半孔起定位作 用上半孔起夹紧作用
剖分套筒
支 承 钉
b.支承钉尾部与基体孔的配合： 过盈配合：H7/r6 或H7/n6 加中间套(可换)：套与夹具体上孔为过盈配合， 套与支承钉尾部可选过渡配合H7/js6
c.支承钉布置原则：
三点：组成的平面面积尽可能大
二点：距离尽可能长
一点：应与切削力方向对应
②支承板
用于较大已加工平面的定位，所以常出现在精
c.心轴：工件与心轴为间隙配合，心轴采用h6、 g6、f7制造，同心度不高，装卸方便，端部夹紧。
d.花键心轴
3.内圆定心夹紧机构 用于内孔的定心夹紧机构，其作用原理与 外圆定位时是一样的。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。
孔用涨紧套
（四）工件以组合表面定位 以上所述的定位方法，全指工件以单一表面定位。 实际上，零件往往是以几个表面同时定位的，例如:用 两个平行孔、两个平行阶梯表面、阶梯轴的两个外圆 等等，这都称为“工件以组合表面定位”。 工件以组合表面定位时，几个定位表面间的相互 位置，总是具有一定的误差，若将所有的支承元件都 做成固定的，工件将不能正确定位甚至无法定位。因 而，在组合表面定位时，必须将其中的一个（或几个） 支承做成浮动的，或虽是固定的，但能补偿其定位面 间的误差。
③推引式：适用于工件较重，切削负荷时，常用的有V形块、定位套筒
及剖分套筒、自动定心机构（三爪长盘、弹簧夹头、
锥孔、自动定心夹头） 1. V形块 V形块的定位情况：
a. V形块结构：(已标准
化）
①а常取90°或120°
②工艺槽：降低应力集
中，便于v形工作面加工。 ③支承面和底面精度要 求较高 ④安装时，需采用定位
3.外圆定心夹紧机构
（三）工件以内孔定位 工件以内孔定位时，常用的有：定位销、定位心 轴、自动定心机构（如三爪卡盘、弹簧心轴等〕。
1.定位销：通常结合端面定位 结构形式： a. d＜10 d太小，不宜开退刀槽，轴肩下埋； b. d＞10 带有台肩，端面定位可避免夹具体磨损； c. d＞16 凸肩与退刀槽合二为一； d. 可换式：用于大量生产中，易于更换，更换时为避 免 破坏夹具体加上衬套，定位销与衬套配合H7/js6、 H7/n7
定位。
注意：设计自位支承时，应考虑可动部分有足 够的摆动余动。
2、辅助支承 a. 特点：根据六点定位原理，工件定位原理，
工件定位夹紧后，若工件刚性很差，在切削力和