机床夹具设计 第二章 第2节 定位元件设计1、2教学文案
第二章 工件在夹具中的定位
Z
Y
X
考虑定位方案时，先分析必须消除哪些自由度，
再以相应定位点去限制。
Z
Z
Y
Y
X X
a） b）
ox方向上没有原始尺寸要求， 因此沿这个方向移动的自由 度。可以不加限制，工件只 要限制五个自由度就够了。 图2-3
只有oz方向上有原始尺寸， 但要保 证此尺寸必须限制三个 自由度，即沿Z轴的移动和绕X 轴、Y轴的转动
“一面两销”的两圆柱销重复限制了沿 x 方向的移动自 由度，属于过定位。由于工件上两孔的孔心距和夹具上两销 的销心距均会有误差，因而会出现上图所示的相互干涉现象。
解决“一面两孔”的定位干涉问题的途径： (1)减小一个销的直径； (2)将一个销做成削边销。
3）定位心轴
主要用于盘套类零 件的定位。心轴定心精 度高，但装卸费时，有 时易损伤工件孔，多用 于定心精度要求高的情 况。定位时，工件楔紧 在心轴上，多用于车或 磨同轴度要求高的盘类 零件，小锥度心轴实际 上起不到定位的作用
2-1. 工件定位原理
(1)六点定位原理
一个自由的物体，它对三 个相互垂直的坐标系来说，有 六个活动可能性，其中三种是 移动，三种是转动。习惯上把 这种活动的可能性称为自由度， 因此空间任一自由物体共有六 个自由度。
图2-1 工件自由度示意图
未定位工件在空间有六个自 由度，定位就是限制其自由度。
合理布置六个定位支承 点，使工件上的定位基面与 其接触，一个支承点限制工 件一个自由度，使工件六个 自由度被完全限制，在空间 得到唯一确定的位置，此即 六点定位原理。
AO AC AO2 AB
' 2
2 2
2
2
2
2
D2 b 1 D 2 min b Tlk Tlx 2 2 2 2 2 2
机床夹具课程设计
3.导向元件和支承元件的设计：介绍导轨、导向柱、支承板等元件的设计要点和作用；
4.夹具的自动化和智能化：探讨现代机床夹具中应用的自动化和智能化技术，如数控夹具、机器人夹具等；
5.夹具设计中的力学分析：分析夹紧力、切削力对夹具的影响，介绍如何进行力学计算和校核；
本节课将深入探讨以下内容：
1.夹具设计中的创新思维：激发学生思考如何将创新理念融入夹具设计中，提高夹具的实用性和功能性；
-创新设计案例解析；
-设计思维训练与在夹具设计中的应用，如降低能耗、减少废弃物等；
-绿色设计原则与方法；
-环保材料的选择与应用。
3.夹具设计的人机工程学考虑：探讨如何从人机工程学角度出发，提高夹具的操作便利性和舒适性；
4.夹具设计的优化方法：掌握夹具设计中使用的优化方法，如遗传算法、模拟退火等，以实现设计方案的优化；
-优化算法的原理与应用；
-设计优化案例分析与实操。
5.夹具设计的实验验证：讲解如何通过实验验证夹具设计的有效性，包括实验设计、数据收集与分析；
-实验方案制定与实施；
-实验结果评价与设计改进。
6.夹具设计的项目管理：介绍项目管理在夹具设计中的应用，包括项目规划、进度控制、风险管理等；
-模块化设计方法与实例。
2.夹具设计的有限元分析：介绍有限元分析在夹具设计中的应用，用于评估夹具的强度、刚度及稳定性；
-有限元分析基本原理；
-分析软件的使用与操作。
3.夹具设计的可靠性评估：学习如何对夹具设计进行可靠性分析，确保夹具在实际应用中的稳定性和耐用性；
-可靠性评估方法与指标；
-提高可靠性的设计策略。
机床夹具课程设计说明书1-1终
目录第1章零件的分析 (1)1.1 零件的功用及结构分析 (1)1.2 零件的工艺分析 (2)第2章摇杆零件机械加工工艺规程设计 (3)2.1 毛坯的选择 (3)2.2 基准的选择 (3)2.3 工艺路线的拟定 (3)2.3.1表面加工方法及加工方案的确定2.3.2加工顺序的确定2.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定 (4)2.5 切削用量及工时定额的确定 (5)第3章铣厚度10两侧面工序夹具设计 (8)3.1 任务的提出 (8)3.2 定位方案及定位装置的设计计算 (8)3.2.1定位方案的确定3.2.2定位元件及装置设计3.2.3定位误差的分析计算3.3 对刀或导引元件（装置）设计 (10)3.4 夹紧方案及装置的设计计算 (10)3.4.1夹紧方案的确定3.4.2夹紧力大小的分析计算3.4.3夹紧机构及装置设计3.5 连接元件及夹具体设计 (11)3.6 夹具操作及维护简要说明 (11)第4章铣厚度10两侧面工序夹具虚拟装配 (12)4.1 Pro/E三维零件设计及虚拟装配技术 (12)4.2夹具主要零件虚拟创建 (12)4.3虚拟装配方法、顺序及零件约束确定 (13)4.4夹具组件虚拟装配及其分解................ . (13)参考文献 (15)附录Ⅰ机械加工工艺过程卡片附录Ⅱ机械加工工序卡致谢 (19)结束语 (20)第1章零件的分析1.1 零件的功用及结构分析课设题目：“摇杆”机械加工工艺规程及铣厚度10两侧面夹具设计零件二维图：零件三维图：题目给定的是车床的摇杆零件。
它位于车床上的变速结构中，用来换挡，使主轴的回转运动按照工作者的要求工作，从而获得所需要的速度和扭矩的作用。
零件上的φ12H7孔与操作机构连接，φ20H7孔则是用于与控制齿轮所在的轴相配合。
通过φ12H7孔所受的力拨动φ20H7孔这端的齿轮变速达到所需的作用。
摇杆零件图样的视图正确、完整、统一，尺寸、公差及技术要求齐全，完全表达清楚了此零件的机构特点。
机床夹具定位机构的设计
z x 2次重复限制， 3次重复限制
V3
限制了：x z 限制了： x z 限制了： y z
xz
OO
' "
O ' A' sin
2
O " A" sin
TD 2 sin
2
0.707TD
2
Y 0.707 TD
3.以外圆在V形块上定位时的定位误差：
对于尺寸H1：
3.以外圆在V形块上定位时的定位误差：
对于尺寸H2：
3.以外圆在V形块上定位时的定位误差：
对于尺寸H3：
例 ：如图2.52加工通槽，已知d1= 250 0.021 、d2= 40 0.025 、两圆同 0 轴度0.02，保证对称度0.1、A= 34.80.17 ，分析计算定位误差。
三、单个典型表面 定位误差计算：
1. 以平面定位时的定位误差：
工件以平面定位时，定位基面的位置可以看成 是不变动的，因此基准位移误差为零，即工件以平 面定位时 Δ Y=0
例 如下图所示，以A 面定位加工φ 30H7孔，求加 工尺寸32±0.05mm的定位误差。
例：如图2.43两种方案铣平面，试分析定位误差。
小结
1、平面定位
支承钉 支承板
2、圆孔定位
圆柱销
圆锥销
心轴
3、外圆定位
V形块 4、圆锥孔定位
顶尖
组合定位中各定位元件限制 自由度分析
组合定位：
工件以两个或两个以上定位基准的定位， 称为组合定位。
一、判断准则
1）转动不变 2）移动
若不重复，则不变
若重复，则重新判断 ① 根据限制自由度的多少，选定首参和次参 ② 首参不变 ③ 移动次参，看工件能否转动。若工件不能转 动，则该移动不能转换；若工件能转动，则该移 动转换为转动。
高职-《机床夹具设计》模块2 工件在夹具中的定位 课件
学习情景二 工件的定位基准
二、定位基准的选择 2.精基准的选择
（3）基准重合原则 定位基准尽量与设计基准（或工序基准）重合，以避免基准不 重合误差。 （4）自为基准原则
在余量较小的大尺寸工件精加工或光整加工中，应选择加工表
面自身为定位基准。采用百分表控制调整法定位。如精磨机床导轨 面。
学习情景三 常用的定位元件
学习情景一 工件定位的基本原理
二、六点定位原理 二、六点定位原理 例2－1 分析图2－8连杆定位的合理性。 例2－1 分析图2－8连杆定位的合理性。
学习情景一 工件定位的基本原理
图 2－ 8
学习情景一 工件定位的基本原理
一、基准的概念及分类 基准：在零件的设计和制造过程中，用以确定零件上点、线、面位置的一些指 定的点、线、面。 基准的分类：
总原则 要重点考虑保证毛坯各加工表面有足够的加工余量，不加工表面的尺寸、位置精度。
（1）选择不加工表面作粗基准。可以保证加工表面与不加工表面之间的相互位置精度。 （2）重要面余量均匀原则。以重要面为粗基准。 （3）粗基准应能保证定位可靠、缺陷较少。
（4）粗基准不准重复使用。
学习情景二 工件的定位基准
学习情景二 工件的定位基准
一、基准的概念及分类 2.工艺基准 3）测量基准：工件在加工中或加工后，测量尺寸和形 位误差所依据的基准。
4）装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中相
对位置所依据的基准。
学习情景二 工件的定位基准
二、定位基准的选择 1. 粗基准的选择 粗基准 以工件毛坯未加工表面作定位基准。毛坯首道机架工序肯定是粗基准。
Z
Y X
六点定位原理
学习情景一 工件定位的基本原理
二、六点定位原理 2. 工件定位的几种情况
机床夹具设计教案
授课内容：第一章机床夹具概述第一节机床夹具及其功用一、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。
二、机床夹具的功能主要功能：使工件定位和夹紧。
特殊功能：对刀和导向。
三、机床夹具的作用1、保证加工精度2、提高劳动生产率3、改善劳动条件4、降低生产成本5、保证工艺纪律6、扩大机床工艺范围第二节机床夹具的组成定位元件夹紧装置夹具体连接元件对刀与导向装置其它元件及装置一、基本组成部分1、定位元件：是夹具的主要功能元件之一。
2、夹紧装置：也是主要功能元件之一。
3、夹具体：是夹具的基体骨架。
二、其它组成部分1、连接元件：是夹具在机床上安装连接形式，有安装在工作台上和安装在机床主轴上的。
2、对刀与导向装置：是确定刀具的位置。
3、其它元件及装置：如分度装置、靠模装置、上下料装置、工来机器人、顶出器和平衡块等。
第三节机床夹具的分类及设计要求一、分类：1、按通用特性分类(1) 通用夹具(2) 专用夹具(3) 可调夹具(4) 组合夹具(5) 自动化生产用夹具2、按夹具使用的机床分类车床夹具、铣床夹具、刨床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床夹具等。
3、根据产生加紧力的动力源分类手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、电磁夹具和真空夹具等。
二、设计要求(1) 保证工件的加工精度要求，(2) 保证工人的操作方便、安全(3) 达到加工的生产率要求。
(4) 满足夹具一定的使用寿命和经济性要求课程小结：了解夹具的作用，学习夹具的分类，针对不同的场合设计不同的夹具结构即夹具设计具有针对性。
课后思考：对于薄壁零件在设计夹具时应注意哪些事项？授课内容：第二章工件的定位第一节工件定位的基本原理1.概述为满足加工精度要求机床夹具应保证：工件在夹具中占有正确位置；夹具在机床上的正确位置；刀具相对夹具的正确位置。
基本概念：（一）工件在夹具中定位的任务主要任务：使同一批工件在夹具中占据正确的位置。
第2章 工件的定位和机床夹具
定位心轴
轮加工。
主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、磨及齿
圆柱心轴 图a为间隙配合圆柱心轴，其定位精度不高，但装卸工件较方便； 图b为过盈配合圆柱心轴，常用于对定心精度要求高的场合； 图c为花键心轴，用于以花键孔为定位基准的场合。当工件孔的长径 比L/D>1时，工作部分可略带锥度。 短圆柱心轴限制工件两个自由度，长圆柱心轴限制工件的四个自由度
支承板：用于精基准，工件重，较大平面支承，相当2个支承点
固定式V形块
图a用于较短的精基准定位； 图b用于较长的粗基准(或门路轴)定位； 图c用于两段精基准面相距较远的场合； 图d中的V形块是在铸铁底座上镶淬火钢垫而成， 用于定位基准直径与长度较大的场合。
活动V形块应用实例
活动式V形块限制工件在Y方向上的移动自由度。 它除定位外，还兼有夹紧作用。
垂直度
长柱销限制 X、X、Z、 Z四个自由 度
Φ8
Z O Y
0.08 14±0.1
A
3.2
中心线 位置
X
A
基准重合原 则选基准孔 基准重合原 则选基准面
小端面限 制Y自由度 靠销限制 Y自由度
需进行定位 误差计算
图2-48 需保证的工序尺寸
夹具设计举例
(2) 确定导向装置。 采用快换钻套，用固定钻模板支撑钻套。
(1) 应标注的尺寸及配合
① 工件与定位元件的联系尺寸； ② 夹具与刀具的联系尺寸； ③ 夹具与机床的联系尺寸； ④ 夹具内部的配合尺寸； ⑤ 夹具的外廓尺寸。
(2) 应标注的技术条件
① 定位元件之间或定位元件与夹具体底面间的位置要求； ② 定位元件与连接元件间的位置要求； ③ 对刀元件与连接元件间的位置要求； ④ 定位元件与导引元件的位置要求。
第二章 2.1工件的定位和定位元件
§2-1
基准的概念
加工表面为孔，要求其中心线与 A面垂直，并与B、C面有尺寸要 求，因此表面A、B、C均为本工 序的工序基准。
工序基准
工序图上用来确定本工序加工表面的尺寸和位置时所依据的基准。
§2-1
基准的概念
定位基准
加工时使工件在 机床或夹具上占 有正确位置所依 据的基准。
*定位夹紧
定位+夹紧=装夹
为满足上述要求工件的装夹方法有 找正装夹法和
专用机床夹具装夹法两种
§2-2
工件的装夹方法
一、找正装夹法 (1) 直接找正装夹
以工件的实际表面作为定位 的依据，用找正工具（如划 针、指示表）找正工件的正 确位置以实现定位，然后将 工件装夹的方法，称为直接 找正装夹。
二、专用机床夹具的分类
1）专用夹具：针对某一道工序要求专门设计的夹具。 特点：定位准确，拆装方便，效率高，加工质量好， 适于产品相对稳定，生产量大的情况。例图2-7 2）组合夹具：由夹具标准件组合而成。可根据零件加 工工序的需要拼装。用于单件、小批量生产。例图2-9 3）成组夹具：适于一组零件加工的夹具。一般是同类 零件，经调整（如更换、增加元件）可用来定位、夹 紧一组零件。例图2-10 4）随行夹具：工件在随行夹具上由运输装置输送到各 机床，并在机床夹具或工作台上进行定位夹紧。
B球头 用于支承 粗基准面
C齿纹 用于侧面支承 /增大摩擦力
§ 2-4 工件在夹具中的定位
（一）工件以平面定位时常用的定位元件
（2）支承板（用于光面）
限制2个自由度（1移动/1转动），同一平面 两个支承板限制3个（1移动/2转动）
A平面沉头 切屑不易清除； 用于侧面、顶面的定位 B斜凹槽 切屑易清除； 用于底面的定位
第二章机床夹具设计基础1.1
欠定位与过定位
•欠定位——应该消除的自由度没有 消除，不允许。 •过定位——几个支承点重复限制某个 自由度，一般不允许，应用是有条件的。
正确处理过定位
•提高工件定位表面与定位元件之间的 位置精度； •改变定位元件的结构。
正确配置支承点
•一般按三、二、一布置。 •主要定位表面受力面积越大越好。
二、定位方法及定位元件 工件上的定位基准面与相应的定位元件合称为定位副。 定位方案的确定
定位与夹紧的区别： 定位是使工件占有一个正确 的位置，夹紧是使工件保持这个正确位置。定位与 夹紧在夹具设计中是两个非常重要的概念,两者既有 紧密联系,缺一不可,但在概念上又有严格区别: 定 位的作用是确定工件在夹具中相对于刀具处于一个 正确的加工位置,而夹紧的作用是保证工件在加工过 程中始终保持由定位所确定的正确加工位置, 夹紧 不能代替定位
（一）工件以平面定位
1、定位方式
根据平面所限制自由度的数目分为三种：
主要支承面
导向支承面 止推支承面
限制工件的三个自由度的定位平面，常用于精度比较高 的工件定位表面。
限制工件的两个自由度的定位平面，常做成窄长面。 限制一个自由度的平面，为了确保定位准确，往往将 平面面积作的尽可能小。
2、定位元件 常用支承钉和支承板作定位元件；定位基准为平面本身。
3、工件定位中的几种情况 1）完全定位 指工件的六个自由度全部被限制。
2）不完全定位 根据加工要求，并不需要限制工件的全部自由度。
在车床上加工轴的通孔，使用三爪卡盘夹外圆，限制工件的4个自由度，采 用四点定位可以满足加工要求。
工件在平面磨床上采用电磁工作台装夹磨平面，且只有厚度及平行度要求， 故只用三点定位。
Z
限制3个 自由度 X Y X a）
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：
《机床夹具设计教程》课件[91页]
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《机床夹具设计教程》电子工业出版社
(4)连接元件 连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。如图1-2中 夹具体3的底面为安装基面，保证了钻套1的轴线垂直于钻床工 作台以及圆柱销5的轴线平行于钻床工作台。因此，夹具体可兼 作连接元件。车床夹具上的过渡盘、铣床夹具上的定位键都是 连接元件。 (5)夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，如图1-2中的件 3，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。 (6)其它装置或元件 它们是指夹具中因特殊需要而设置的装 置或元件。
1-钻套；2-钻模板；3-夹具体；4-支承板；5-圆柱销； 6-开口社
图1-2 后盖钻夹具
二、机床夹具的分类
机床夹具的分类方法，如图1-3所示：
图1-3 机床夹具的分类
《机床夹具设计教程》电子工业出版社
判断一下图示属 于哪类夹具？
图1-4 机床夹具实物图
《机床夹具设计教程》电子工业出版社
1.按夹具的通用特性分类 （1） 通用夹具 指结构、尺寸已标准化，且具有一 定通用性的夹具。如三爪自动定心卡盘、 四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、 顶尖、中心架、电磁吸盘等。其特点是 适应范围大，已成为机床附件。但生产 率较低，适用单件小批量生产中。
《机床夹具设计教程》电子工业出版社
（4） 组合夹具 是一种模块化的专用夹具。标准 的模块元件有较高的精度和耐磨性， 可组装成各种夹具；夹具用完毕后可 进行拆卸，留待组装新的夹具。 用在单件，中、小批多品种生产 和数控加工中，是一种较经济的夹具。 组合夹具也已商品化。
机床夹具设计-第二章-第2节-定位元件设计1、2
性分布特点。
一个较大的粗基准平面与定位支承平面接触时，必为随机分布的三个点，定位不稳定。
为了控制这三个定位点的位置，通常要采用呈点接触的定位元件，如支承钉（见图ｂ），以获得较满意的固定定位点。
粗基准平面定位常用的定位元件有支承钉、可调支承和浮动支承。
ａ）Ｂ型（球头）支承钉ｂ）Ｃ型（齿纹）支承钉ｃ）Ａ型（平头）支承钉）可换支承钉a)）可调支承浮动支承的特点是增加与定位工件的接触点，而不发生过定位。
使用浮动支承可提高工件的定位刚度。
ａ）摆动式浮动支承ｂ）移动式浮动支承ｃ）球形浮动支承ａ）Ａ型光面支承板：用于垂直布置的定位场合ｂ）Ｂ型带斜槽支承板：用于水平布置的定位场合2)支承钉直接在夹具体的一个平面上定位ｂ）、ｃ）非标准支承板、设计示例图所示为开合螺母的零件简图，使用夹具加工螺纹Tr44×12至图样要求。
工件的主要定位基准为B平面，限制自由度（图中定位符号见附表1）；第二定位基准为A平面，限制自由度；第三定位基准为C平面，限制自由度。
、辅助支承的应用图ａ所示为已标准化的自动调节支承（JB/T8026.7-1999由弹簧3的作用自动与工件保持接触，锁紧顶销2即可起支撑作用。
装夹工件时，要注意上述操作步骤。
如图b所示，工件在支承板、定位销、菱形销上定位、铣削下端由辅助支承支撑。
辅助支承由斜楔作用，保持自锁。
新课小结（10分钟）：、粗基准平面定位常用的定位元件、精基准平面定位常用的定位元件作业布置：定位销是多个定位基准定位中最常用的定位元件之一，在以孔作为第二定位基准、第三定位基准时使用。
a所示为圆形A型固定式定位销(JB/T8014.2-1999)，可限制工件的两个自ａ）圆形可换定位销ｂ）菱形可换定位销（５）定位插销图所示为定位插销(JB/T8015-1999)的结构。
A型定位插销可限制工件的型定位插销则限制工件的一个自由度。
定位插销常用于不便装卸的部位和工件，以被加工孔作为定位基准的定位中。
机械高职：机床夹具设计教学大纲
《机床夹具设计》课程教学大纲适用范围：初中五年制、高中三年制机械制造类专业课程代码：X X X X （课程代码暂时不填）课程学分：4学分（夹具设计实训：1.5学分）建议学时：60 学时（夹具设计实训：一周）编制：机械工程系机制教研室执笔：史朝辉日期：2005年7月19日一、课程的性质、任务本课程是机械类专业的一门重要专业课程，具有较强的实践应用性，本课程主要研究机床夹具的设计和制造的基本知识。
学生学完本课程后应达到下列要求：1、掌握机床夹具的基本理论知识和设计计算方法，能对机床夹具进行结构设计和精度分析。
2、会查阅有关夹具设计的标准、手册、图册等技术资料。
3、掌握机床夹具设计的一般方法，具有设计一般复杂程度夹具的基本能力。
4、了解现代夹具设计的一般知识。
二、课程的基本要求通过本课程的学习，应使学生了解机床夹具的基本组成及作用，理解机床夹具的工作原理，熟练掌握机床夹具设计的专业技能。
三、课程教学目标（一）知识目标掌握自由度的分析方法、定位误差的计算方法、夹具的对刀及夹具在机床上进行位置找正等的计算方法。
掌握车床、钻床、铣床、镗床等，常见机床的设计要领。
掌握机床夹具的设计方法和步骤。
（二）能力目标1、具有分析自由度的能力2、具有合理选择定位方案的能力3、具有正确分析计算定位误差的能力4、具有分析计算对刀误差、夹具位置误差的能力5、具有设计中等复杂机床夹具的能力（三）思想教育目标培养学生掌握科学的世界观和方法论，具有严谨求实的工作作风和不断探索的科学态度。
要求学生细心观察、勤于思考、善于运用所学知识解决实际中出现的各种问题。
四、本课程与相关课程的关系本课程是一门重要的专业课程，夹具是为满足机械加工工艺要求而进行的一种工装设计，同时它又是一项较为独立的生产实用技能。
本课程的学习需要有机床、刀具、公差与技术测量、机械制图、工程材料及热处理、机械原理与机械零件、理论力学及材料力学等机械专业多门专业基础课程做支撑。
机床夹具原理与设计PPT教案
典型机床夹具
类 适应转速 承载能力 润滑要求 径向尺寸 加工精度
固定镗套 低 较大 较高 小 较高
滑动镗套 低 大 高
较小 高
滚动镗套 高 低 低 大 低
应用 低速、一般镗孔车床夹具
•特点和要求 （1）结构紧凑，尺寸小，重量轻，重心尽可能靠近回转轴线， 减小惯性力。 （2）应有平衡措施，消除回转不平衡引起的振动现象，一般设 计平衡块的位置可调，便于调整。 （3）为了操作安全，夹具尽可能避免尖角或突出部位，必要时 回转部分外面应加防护罩。 （4）夹具与机床主轴定位面间必须有良好的配合和可靠的联接 。
可用下式近似计算 FJ = FF1、
FRX作用，要能自锁，必须满 足下式 F1 ＞FRX
F1 = FJ tanΦ1 FRX = FJ tan(α－Φ2) tanΦ1 ＞ tan(α－Φ2) 即 Φ1 ＞ (α －Φ2) 或 α＜Φ1 ＋Φ2 自锁条件：压力角(斜楔升角)小于摩 擦角牛牛文档分享本次课结束 谢谢！
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会计学
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典型定位方式及定位元件
注意要点： 1）定位就是限制自由度， 通常用合理布置定位支承点 的方法来限制工件的自由度 。 2）定位支承点与工件定位 基准面始终保持紧贴接触限 制工件自由度的。牛牛文档分享典型定位方式及定位元件
3）一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件所设置的定位 支承回转式镗套 a）内滚式镗套 镗杆相对于导向滑套回转，并连同导向滑套一起相对于镗套移动。 镗套精度较好，但尺寸较大，因此多用于后导向。 b）外滚式镗套 镗刀杆与镗套间只有相对移动而无相对转动。镗套尺文档分享牛牛文档分享机床夹具设计基本步骤
夹具总装配图上应标注的五类尺寸
1)工件与定位元件间的联 系尺寸，如工件基准孔与 夹具定位销的配合尺寸。
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机床夹具设计第二章第2节定位元件设
计1、2
1、工件以粗基准平面
定位
粗基准平面通常
是指经过清理的锻、
铸毛坯工件的平面。
其表面较粗糙，且有
较大的平面度误差。
粗基准平面定位的特
点如右图所示。
图ａ所示为粗基准平面定位点的随机性分布特点。
一个较大的粗基准平面与定位支承平面接触时，必为随机分布的三个点，定位不稳定。
为了控制这三个定位点的位置，通常要采用呈点接触的定位元件，如支承钉（见图ｂ），以获得较满意的固定定位点。
粗基准平面定位常用的定位元件有支承钉、可调支承和浮动支承。
1）支承钉
ａ）Ｂ型（球头）支承钉
ｂ）Ｃ型（齿纹）支承钉
ｃ）Ａ型（平头）支承钉
2）可换支承钉
ａ）具有两种定位面的可换支承钉
ｂ）磨损后可更换支承钉
用于批量较大的生产中，可以降低夹具成本
3）可调支承可调支承的定位点是可调整的。
a)调节支承
(JB/T8026.4-
1999)
b) 圆柱头
调节承
(JB/T8026.3
-1999)
c) 六角头
支承
(JB/T8026.1
-1999)
4）可调支承
浮动支承的特点是增加与定位工件的接触点，而不发生过定位。
使用浮动支承可提高工件的定位刚度。
ａ）摆动式浮动支承
ｂ）移动式浮动支承
ｃ）球形浮动支承
3、工件以精基准平面定位
工件的基准平面经切削加工后，可直接放在平面上定位。
经过刮削、精铣、磨削的平面具有较小的表面粗糙度值和平面度误差，可获得较精确的定位。
常用的定位元件有支承板和平头支承钉等，这类是呈面接触的定位元件。
1)支承板
ａ）Ａ型光面支承板：用于垂直布置的定位场合
ｂ）Ｂ型带斜槽支承板：用于水平布置的定位场合
2)支承钉
图所示为平头（Ａ型）支承钉，其定位面经过磨削。
Ａ型支承钉主要规格与Ｂ型、Ｃ型支承钉相同。
3)其他定位方法和元件
ａ）直接在夹具体的一个平面上定位
ｂ）、ｃ）非标准支承板
3、设计示例
图所示为开合螺母的零件简图，使用夹具加工螺纹Tr44×12至图样要求。
工件的主要定位基准为B平面，限制自由度
（图中定位符号见附表1）；第二定位基准为A平面，限制自由度；第三定位基准为C平面，限制自由度。
4、辅助支承的应用
在加工大型机体和箱体零件时，为了克服因支承面的不足而引起的变形和振动，通常需要考虑提高工件的定位刚度。
在加工刚度较低的零件时，也要注意定位刚度的问题。
提高工件定位刚度常用的方法是采用辅助支承，以减小工件的变形和振动。
辅助支承不限制工件自由度，设计时要注意辅助支承与定位支承的区别。
辅助支承只起支撑作用，使用完毕需将其放松，待工件重新定位后再支撑。
图ａ所示为已标准化的自动调节支承（JB/T8026.7-1999）。
工件定位后，支承1由弹簧3的作用自动与工件保持接触，锁紧顶销2即可起支撑作用。
装夹工件时，要注意上述操作步骤。
如图b所示，工件在支承板、定位销、菱形销上定位、铣削A平面，其下端由辅助支承支撑。
辅助支承由斜楔作用，保持自锁。
通常，工件以圆柱孔定位是一种中心定位，即定位面为圆柱孔表面，定位基准为圆柱中心轴线。
工件中心定位的方法是用定位轴、定位销、定位插销和心轴等与孔的配合实现的（见图ａ），故通常要求内孔基准面有较高的精度。
有时，采用自动定心定位。
粗基准内孔的定位很少采用。
图ｂ所示为铣削尾座底平面的定位方法，在毛坯孔的两端用顶尖支承，以保证镗孔工序的余量均匀。
圆柱孔定位的特点
ａ）精基准的中心定位示意图
ｂ）粗基准的中心定位示意图
2、工件以精基准孔定位
（1）定位轴
通常，定位轴为专用结构，其圆柱定位面可限制工件的四个自由度。
图所示为钻模所用定位轴的结构，图中2为中心定位部分，通常需最小间隙为0.005mm，直径公差带按设计确定；引导部分的倒角为15°；定位轴与夹具体连接，连接部分有多种结构。
钻模所用定位轴的结构
１—与夹具体的连接部分
２—中心定位部分
３—引导部分
４—夹紧部分
５—排屑槽
６—台阶定位面
（２）固定式定位销
定位销是多个定位基准定位中最常用的定位元件之一，在以孔作为第二定位基准、第三定位基准时使用。
图a所示为圆形A型固定式定位销(JB/T8014.2-1999)，可限制工件的两个自由度。
图b所示为B型固定式菱形定位销，只能限制工件的一个自由度。
（３）小定位销
如图所示，小定位销（JB/T8014.1-1999）也分A型、B型两种。
主要参数 D为1~3mm，其功能与固定式定位销相同。
小定位销
(JB/T 8014.1-1999)
a) 圆形小定位销
b) 菱形小定位销
（４）可换定位销
ａ）圆形可换定位销ｂ）菱形可换定位销
（５）定位插销
图所示为定位插销(JB/T8015-1999)的结构。
A型定位插销可限制工件的两个自由度，B型定位插销则限制工件的一个自由度。
定位插销常用于不便装卸的部位和工件，以被加工孔作为定位基准的定位中。
其主要规格d为3ｍｍ，4ｍｍ，…，78ｍｍ。
d的公差带为f7。
a)圆形可换定位销
b)菱形可换定位销
（６）心轴
心轴常用于套类、盘类零件的车削、铣削、磨削和齿轮的加工中，以保证加工面对内孔的同轴度公差等精度要求。
心轴的结构较紧凑，心轴以柄部或中心孔作为连接表面与机床连接。
心轴的专用化程度很高，故许多企业都制订了有关心轴的企业标准，如外圆磨床、车床、滚齿机、插齿机、刨齿机、磨齿机等机床心轴的标准。
图所示为几种常用的定位套。
通常，定位套的圆柱面及端面为定位工作面。
图ａ所示为短定位套圆柱面；
图ｂ所示的长定位套圆柱面。
三、工件以外圆柱面定位
1、工件以外圆柱面定位的特点
通常，工件以外圆柱面定位是一种中心定位。
工件的定位基准为中心要素。
常用的定位元件有V形块、定位套等。
有时采用自动定心定位，如定心夹紧机构。
四、工件以特殊表面定位
除了上述工件以平面和内、外圆柱表面定位外，有时还常遇到特殊表面的定位。
下面介绍几种典型的特殊表面定位。
1、工件以内、外圆锥面定位
2、工件以中心孔定位
3、工件以导轨面定位
4、工件以齿形表面定位
新课小结：本节课较为重点的知识点（10分钟）：
作业布置：。