机械制造技术基础_机床夹具设计原理
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机械制造技术基础课件最新版第四章机床夹具原理与设计第3节
图4-33 基准位移产生的定位误差
第三节定位误差分析
在用夹具装夹加工一批工件时,一批工件的设计基准相对夹具调刀基 准发生最大位置变化是产生定位误差的原因,包括两个方面:
➢由于定位基准与设计基准不重合,引起一批工件的设计基准相对于定位 基准发生位置变化; ➢由于定位副的制造误差,引起一批工件的定位基准相对于夹具调刀基准 发生位置变化。
定位误差的定义可进一步概括为:一批工件某加工参数(尺寸、位置) 的设计基准相对于夹具的调刀基准在该加工参数方向上的最大位置变化量 Δdw,称为该加工参数的定位误差。
图4-34 定位误差及其产生的原因
第三节 定位误差分析
三、定位误差的计算 通常,定位误差可按下述三种方法进行分析计算:
一是代数法,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, Δdw=,若设计基准与调刀基准位于定位基准异侧, 取“+”号,反之,取“-”号;
第三节 定位误差分析
一、调刀基准的概念
在零件加工前对机床进行调整时,为了确定刀具的位置,还要用到调刀 基准,由于最终的目的是确定刀具相对工件的位置,所以调刀基准往往选在夹 具上定位元件的某个工作面。因此它与其他各类基准不同,不是体现在工件 上,而是体现在夹具中,是通过夹具定位元件的定位工作面来体现的。
不准确,将会使设计基准在加工尺寸方向上产生偏移。往往导致加工后工件 达不到要求。设计基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量,称为定位误差, 以Δdw表示。
产生定位误差的原因: 1.定位基准与设计基准不重合产生的定位误差
图4-32 基准不重合产生的定位误差
第三节 定位误差分析
2.定位副制造不准确产生的基准位移误差 若将工件定位工作面与夹具定位元件的定位工作面合称为“定位副”, 则由于定位副制造误差,也直接影响定位精度。这种由于定位副制造不准确, 使得定位基准相对于夹具的调刀基准发生位移而产生的定位误差,称为“基准 位移误差”,用Δjw表示。
第三节定位误差分析
在用夹具装夹加工一批工件时,一批工件的设计基准相对夹具调刀基 准发生最大位置变化是产生定位误差的原因,包括两个方面:
➢由于定位基准与设计基准不重合,引起一批工件的设计基准相对于定位 基准发生位置变化; ➢由于定位副的制造误差,引起一批工件的定位基准相对于夹具调刀基准 发生位置变化。
定位误差的定义可进一步概括为:一批工件某加工参数(尺寸、位置) 的设计基准相对于夹具的调刀基准在该加工参数方向上的最大位置变化量 Δdw,称为该加工参数的定位误差。
图4-34 定位误差及其产生的原因
第三节 定位误差分析
三、定位误差的计算 通常,定位误差可按下述三种方法进行分析计算:
一是代数法,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, Δdw=,若设计基准与调刀基准位于定位基准异侧, 取“+”号,反之,取“-”号;
第三节 定位误差分析
一、调刀基准的概念
在零件加工前对机床进行调整时,为了确定刀具的位置,还要用到调刀 基准,由于最终的目的是确定刀具相对工件的位置,所以调刀基准往往选在夹 具上定位元件的某个工作面。因此它与其他各类基准不同,不是体现在工件 上,而是体现在夹具中,是通过夹具定位元件的定位工作面来体现的。
不准确,将会使设计基准在加工尺寸方向上产生偏移。往往导致加工后工件 达不到要求。设计基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量,称为定位误差, 以Δdw表示。
产生定位误差的原因: 1.定位基准与设计基准不重合产生的定位误差
图4-32 基准不重合产生的定位误差
第三节 定位误差分析
2.定位副制造不准确产生的基准位移误差 若将工件定位工作面与夹具定位元件的定位工作面合称为“定位副”, 则由于定位副制造误差,也直接影响定位精度。这种由于定位副制造不准确, 使得定位基准相对于夹具的调刀基准发生位移而产生的定位误差,称为“基准 位移误差”,用Δjw表示。
机械制造技术基础第四版卢秉恒机床夹具原理与设计知识点总结
机械制造技术基础第四版卢秉恒机床夹具原理与设计知识点总结
《机械制造技术基础第四版》卢秉恒编著，是一本经典的机械制造教材，涵盖了机械制造的各个方面。
其中关于机床夹具原理与设计的知识点如下：
1. 夹具的分类：按结构方式分为机械夹具、液压夹具、气动夹具，按夹具和工件之间的接触方式分为机械夹持、真空吸附、磁性吸附。
2. 夹具的构成：夹具主要由基座、定位元件、夹紧元件、调整元件、传动元件组成。
3. 夹具的夹紧原理：夹紧元件可以使工件获得夹紧力和定位力，常用的夹紧方式有曲柄式、螺旋式、压板式、钩爪式、气体式等。
4. 夹具的设计原则：考虑夹紧力和定位精度的要求，利用材料力学及刚度分析方法确定夹具总体结构大小，根据工件形状确定定位和夹紧位置，在夹具内设置适当排列的槽孔和凸台实现工件的精确定位和夹紧。
5. 夹具的应用范围：常用于机械加工、装配和检测等工序，适用于各种材质和形状的工件。
以上为机床夹具原理与设计的简要概述，具体知识点详见相关章节。
需要注意的是，本回答涉及到学习资料内容，仅供参考学习之用，请勿用于商业用途。
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2章 机械制造技术基础(2—2)
o
体现的是工 件中心线
工件与V型块的接 触为：两条母线
●定位基准的选择实际上是定位基面的选择。
●根据是否被加工，定位基面可分精基面（光面） 和粗基面（毛面）。
五、定位误差的分析和计算
1. 定位误差的定义及产生的原因
用调整法加工一批工件时，工件在定位过程中会遇
到如下情况： ● 工序基准与定位基准不重合 ● 基准位置误差
导致工件的工序基 准偏离理想位置而 产生定位误差。
定位误差：工件在夹具（或机床）上定位不准确（工 序基准偏离理想位）而引起的加工误差。
定位误差值的大小d ：工序基准沿工序尺寸方向发生 的最大位移量。
（1）基准不重合引起的定位误差
如图所示，用调整法加工C面。工序基准：B面。
B
jb
H4
C H1
H4
H1
H
H1max H1min
A
工件的工序基准与定 位基准不重合。
由于尺寸H1的误差会使工件顶面位置发生变化，从 而使工序尺寸H4产生误差。
基准不重合误差： jb
H H
（2）基准位置误差
定位副制造不准确引起的定位误差
如图所示，用调整法加工键 槽。工序基准：O点。
jy O
d
工件外圆直径尺寸有大有小，会使外圆中心位置 发生变化，从而导致工序尺寸H的变化——基准发生 位移导致工序尺寸H的加工误差。
化的元件拼装而成。
特点：灵活多变，万能 性强，制造周期短，元 件可以重复使用。
（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，并在各机床上被定位和夹紧。
二、夹具的组成
体现的是工 件中心线
工件与V型块的接 触为：两条母线
●定位基准的选择实际上是定位基面的选择。
●根据是否被加工，定位基面可分精基面（光面） 和粗基面（毛面）。
五、定位误差的分析和计算
1. 定位误差的定义及产生的原因
用调整法加工一批工件时，工件在定位过程中会遇
到如下情况： ● 工序基准与定位基准不重合 ● 基准位置误差
导致工件的工序基 准偏离理想位置而 产生定位误差。
定位误差：工件在夹具（或机床）上定位不准确（工 序基准偏离理想位）而引起的加工误差。
定位误差值的大小d ：工序基准沿工序尺寸方向发生 的最大位移量。
（1）基准不重合引起的定位误差
如图所示，用调整法加工C面。工序基准：B面。
B
jb
H4
C H1
H4
H1
H
H1max H1min
A
工件的工序基准与定 位基准不重合。
由于尺寸H1的误差会使工件顶面位置发生变化，从 而使工序尺寸H4产生误差。
基准不重合误差： jb
H H
（2）基准位置误差
定位副制造不准确引起的定位误差
如图所示，用调整法加工键 槽。工序基准：O点。
jy O
d
工件外圆直径尺寸有大有小，会使外圆中心位置 发生变化，从而导致工序尺寸H的变化——基准发生 位移导致工序尺寸H的加工误差。
化的元件拼装而成。
特点：灵活多变，万能 性强，制造周期短，元 件可以重复使用。
（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，并在各机床上被定位和夹紧。
二、夹具的组成
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。
三、机床夹具设计原理
1.造成误差的原因：
造成定位误差的原因有两个。 ⑴定位基准与设计基准不重合，产生基 准不重合误差△B。 ⑵定位基准与限位基准不重合，产生基 准位移误差△Y。
⑴基准不重合误差△B 定位基准与设计基准不重合，产生的基准 不重合误差 △B
基准不重合误差的大小应等于定位基准 与设计基准之间所有尺寸的公差和。在工序 图上寻找这些尺寸的公差。
合成时，若设计基准不在定位基面上 （设计基准与定位基面为两个独立的表 面），即基准不重合误差与基准位移误差无 相关公共变量。
△D＝△Y＋△B 合成时，若设计基准在定位基面上，即 基准不重合误差与基准位移误差有相关的公 共变量。 △D＝△Y±△B
+ - 确定方法： 定位基准与限位基面接触，定位基面直 径由小变大（或由大变小），分析定位基准 变动方向。 定位基准不变，定位基面直径同样变 化，分析设计基准的变动方向。 △Y（或定位基准）与△B（或工序基 准）的变动方向相同时，取“＋”号；变动 方向相反时，取“一”号。
（二）常用定位方法与定位元件
例题2 试分析图中各工件，为满足工 件的加工要求需要限制的自由度，选择定位 基准及各定位基准所限制的自由度，为各定 位基准选择相应的定位元件及各定位元件所 限制的自由度。
（三）定位误差的分析与计算
一批工件逐个在夹具上定位时，由于工 件及定位元件存在公差，使各个工件所占据 的位置不完全一致即定位不准确，加工后形 成加工尺寸的不一致，为加工误差。这种只 与工件定位有关的加工误差，称为定位误 差，用△D表示。
▪ 工件的定位平面一般是加工过的精基面，两定位 孔可能是工件上原有的，也可能是专为定位需要 而设置的工艺孔。定位元件是一面两销，即一个 平面、一个圆柱销和一个菱形销。
▪ 一面两孔定位符合基准统一原则，定位简单，夹 紧方便。
机械制造工艺学机床夹具设计原理课件
数字化
利用数字化技术实现产品设计 、工艺规划和生产过程的数字 化管理，提高生产效率和产品 质量。
精密化
采用高精度加工设备和工艺技 术，提高产品精度和表面质量 ，满足高精度和高性能产品的
需求。
02 机床夹具设计原理
机床夹具的分类与特点
通用夹具
专用夹具
适用于一定范围内的各种零件的加工，如 三爪卡盘、四爪卡盘等。特点为结构简单 ，通用性强，但效率较低。
涉及船舶的制造，包括 船体结构、推进系统和
船舶设备的制造。
电子工业
涉及电子产品的制造， 如集成电路、电子元件
和显示器的制造。
机械制造工艺学的发展趋势
智能化
利用人工智能、大数据和云计 算等技术手段，实现机械制造
过程的智能化和自动化。
绿色化
注重环保和可持续发展，采用 清洁能源和绿色制造技术，降 低能耗和减少废弃物排放。
定位误差的产生与计算
定位误差的产生是由于工件在夹具中的定位基准与加工要求不一致所引 起的。
定位误差的计算方法包括极值法和概率法，极值法适用于定位元件为刚 性、无弹性的情况，概率法适用于定位元件有一定弹性、工件尺寸有一
定分散性的情况。
定位误差的大小对加工精度和产品质量有重要影响，因此需要对其进行 控制和补偿。
设计夹具体和零部件
根据结构方案，设计夹具体的各个零部件 ，并确定其尺寸、材料和热处理要求等。
03 夹具材料的选择与处理
夹具材料的种类与特性
钢材
硬度高、耐磨性好，适用于需要承受较大夹 紧力和切削力的夹具。
铝合金
轻便、易于加工，适用于需要快速装夹和轻 量化的夹具。
铸铁
具有良好的耐磨性和抗冲击性，适用于粗加 工和重型夹具。
5.5 典型机床夹具《机械制造技术基础(第3版)》教学课件
镗刀杆与机 床主轴是刚性 连接！
5.5.3 镗床夹具
1.镗床夹具的主要类型及使用范围
1)单支承前导向镗模 1)单支承前导向
5.5.3 镗床夹具
1.镗床夹具的主要类型及使用范围
(1)单支承导向镗模
2)单支承后导向
L/D>1（长孔）
L/D<1(短孔）
b)
c)
5.5.3 镗床夹具
1.镗床夹具的主要类型及使用范围
第5章 机床夹具设计
5.5 典型机床夹具
5.5.1 钻床夹具
1.钻床夹具的主要类型及使用范围
(1)固定式钻模
(1)固定式钻模
如何确定钻模在机床工作台的位置?
(2)回转式钻模
(3)翻转式钻模
(3)翻转式钻模
(4)盖板式钻模
(5)滑柱式钻模
5.5.1 钻孔夹具
2.钻床夹具的结构特点及设计
图5-97 后引导的双支承导向镗模
2.镗床夹具的结构特点及设计
2.镗床夹具的结构特点及设计
支架 镗套 支承板 压板 夹紧螺钉 可调支承
压板
(1) 镗套
1)回转式镗套
适用于镗杆速度高 于20m/min时的镗孔。
a-内滚式镗套 b-外滚式镗套 1、6-导向支架 2、5-镗套 3-导向滑套
4-镗杆
(1) 镗套
2)固定式镗套
适用于镗杆速度低 于20m/min时的镗孔。
(1) 镗套 镗刀杆的结构
d<50mm
D>50mm
(1) 镗套 镗套引刀槽
尖头 定向键 双螺旋面
(1) 钻套
钻套
1)固定钻套
钻套
2)可换钻套
钻套
3)快换钻套
钻套
5.5.3 镗床夹具
1.镗床夹具的主要类型及使用范围
1)单支承前导向镗模 1)单支承前导向
5.5.3 镗床夹具
1.镗床夹具的主要类型及使用范围
(1)单支承导向镗模
2)单支承后导向
L/D>1（长孔）
L/D<1(短孔）
b)
c)
5.5.3 镗床夹具
1.镗床夹具的主要类型及使用范围
第5章 机床夹具设计
5.5 典型机床夹具
5.5.1 钻床夹具
1.钻床夹具的主要类型及使用范围
(1)固定式钻模
(1)固定式钻模
如何确定钻模在机床工作台的位置?
(2)回转式钻模
(3)翻转式钻模
(3)翻转式钻模
(4)盖板式钻模
(5)滑柱式钻模
5.5.1 钻孔夹具
2.钻床夹具的结构特点及设计
图5-97 后引导的双支承导向镗模
2.镗床夹具的结构特点及设计
2.镗床夹具的结构特点及设计
支架 镗套 支承板 压板 夹紧螺钉 可调支承
压板
(1) 镗套
1)回转式镗套
适用于镗杆速度高 于20m/min时的镗孔。
a-内滚式镗套 b-外滚式镗套 1、6-导向支架 2、5-镗套 3-导向滑套
4-镗杆
(1) 镗套
2)固定式镗套
适用于镗杆速度低 于20m/min时的镗孔。
(1) 镗套 镗刀杆的结构
d<50mm
D>50mm
(1) 镗套 镗套引刀槽
尖头 定向键 双螺旋面
(1) 钻套
钻套
1)固定钻套
钻套
2)可换钻套
钻套
3)快换钻套
钻套
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-
2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械 加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不允许的， 因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生 定位干涉等情况。
• 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。
• 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，
机械制造技术基础课后答案
机械制造技术基础课后习题答案第一章机械加工方法1-1 特种加工在成形工艺方面与切削加工有什么不同?答：1精密微细的零件。
2切除多余材料。
341-2 简述电火花加工、电解加工、激光加工和超声波加工的表面形成原理和应用范围。
答：1放电过程极为短促炸力把熔化和企划的金属抛离电极表面点持续时间的长短适应性强工件的材料硬度限制。
2将电镀材料做阳极镀材料就会逐渐的溶解儿附着到作为阴极的工件上形成镀层。
并由电应用范围管3通过光学系统将激光聚焦成一个高能晾凉的小光斑质爆炸式的喷射去处。
激光束的功率很高异型孔。
4工作中超声振动还是悬浮液产生空腔适宜加工各种脆硬材料、淬火钢等也能加工1-3车削加工能形成那些表面？答各种回转面和平面1-4镗削与车削有什么不同？答（1）主运动不同（2）加工精度不同，一般车削高于镗削。
1-5 简述滚切斜齿轮时的四条传动链。
第二章金属切削切学原理与刀具2 - 1 .金属切削过程有何特征答的几个重要参数：主倾角，刃倾角，前角，后角，副倾角，副后角2 - 2 .切削过程的三个变形区各有什么特点答第一变形区这三个变形区汇集在切削刃附近切屑面上。
2 -3 .分析积屑瘤产生的原因及其对加工的影响答在中低速切削塑性金属材料时,刀—屑接触表面由于强烈的挤压和摩擦而成为新鲜表面,两接触表面的金属原子产生强大的吸引力,使少量切屑金属粘结在前刀面上,产生了冷焊,并加工硬化,形成瘤核。
瘤核逐渐长大成为积屑瘤积屑瘤粘结在前刀面上由此可见消除措施速切削或低速切削2 - 4切屑与前刀面之间的摩擦与一般刚体之间的滑动摩擦有无区别答2 - 5车刀的角度是如何定义的答P1 7工作角度是以切削过程中实际的切削平面、基面和正交平面为参考平面确定的刀具角度。
2 - 6金属切削过程为什么会产生切削力答123面与过度表面和以加工表面之间的摩擦力。
2 - 7车削时切削合力为什么常分解为三个相互垂直的分力来分析答1）车削时的切削运动为三个相互垂直的运动：主运动（切削速度）、进给运动（进给量）、切深运动（背吃刀量），为了实际应用和方便计算，在实际切削时将切削合力分解成沿三个运动方向、相互垂直的分力。
机械制造技术基础课件最新版第四章机床夹具原理与设计第5节
在其凸缘铣有台肩供钻套螺钉压紧外,同
时还铣有一平面,当此平面转至钻套螺钉
位置时,便可向上快速取出钻套。为防止
直接磨损钻模板,钻模板上也必须配装有
衬套,如图b所示。
图4-54 标准快换钻套的结构 1—快换钻套 2—钻套螺钉 3—钻套用衬套
第五节 各类机床夹具
4)特殊钻套 特殊钻套是在特殊情况下加工
孔用的,这类钻套只能结合具体情况自 行设计。
有定位、夹紧元件和钻套,加工时将其覆盖在工件上即可。
第五节 各类机床夹具
在上述各种形式的钻模中,钻模板和钻套是它们共有的,并区别于其他 夹具的特有元件。
钻模板是供安装钻套用的,要求有一定的强度和刚度,以防变形而影响 钻套的位置与导引精度。钻模板的结构及其在夹具上的连接形式,取决于工 件的结构形状、加工精度和生产效率等因素。
图4-53 标准可换钻套的结构 1—可换钻套 2—钻套螺钉 3—钻套用衬套
第五节 各类机床夹具
3)快换钻套
当工件上同一个孔须经多种加工 工步(如钻、扩、铰、攻螺纹等),而在加工 过程中必须依次更换或取出(如锪平或攻 螺纹)钻套以适应不同加工刀具的需要时, 可以采用这种快换钻套。
图a所示是标准快换钻套结构,它除
用于立式钻床,一般只能加工一个孔,或在机床主轴上加装多轴传动头,实现孔 系加工。
第五节 各类机床夹具
(2)滑动式钻模
钻模板固定在可以上下滑 动的滑柱上,并通过滑柱与夹具体 相连接。这是一种标准的可调夹具, 其基本组成部分,如夹具体、滑柱 等已标准化。
这种钻模操作方便、迅速, 转动手柄使钻模板升降,不仅有利 于装卸工件,还可用钻模板夹紧工 件,且自锁性能好。
图a是供钻斜面上的孔(或钻斜 孔)用的,图b是供钻凹坑中的孔用的。
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（6）可由较低技术等级的工人加工
五、夹具分类
1、按专业化程度
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、按机床种类
①车床夹具
②磨床夹具
③钻床夹具(钻模)
④镗床夹具(镗模)
⑤铣床夹具
3、按动力源
手动、气动、液压、气液、电动、电磁、真空、
自紧(切削力)
§4-2工件的定位
一、定位与基准
➢ 定位：工件在夹具中占有正确的位置 ➢ 夹紧：固定工件的位置 ➢ 定位基准：确定工件安装时所用的基准
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
②自动定心定位：卡盘及卡头
③支承
平支承
两个平支承 半圆支承
④V型铁定位 ➢ 分类：V型铁
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；
➢ 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
§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。
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
1D1mind1max
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
①支承钉与支承板 ➢ 精基准： 支承钉或支承板 ➢ 粗基准： 三个支承钉
②可调支承 用于未加工过的面（粗基准）
③自位支承 ④辅助支承 ➢ 避免粗基准的超定位 ➢ 增加工件刚性
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
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
➢ 定位条件：采取各种约束措施来消除六个自由度 ➢ 六点定位原理：
圆盘类零件
平面 1、2、3： z、x、y
圆柱面 5、6ห้องสมุดไป่ตู้： x、 y
槽4： z
轴类零件
圆柱面 1、3、4、5： y、 z、 y、 z
辅助支承
2、圆孔定位 ①定位销：主用于中心孔定位，一般d≤50mm 圆柱形定位销：限制2个自由度 菱形销(削边销)：限制1个自由度 ②锥销
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
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
➢ 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：
定位 安装
夹紧
➢ 方式：
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 ②夹紧元件及夹紧装置
③导向元件或对刀装置 ④动力装置
⑤夹具体
⑥其它元件与装置
2、夹具的工作原理要点
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
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
d 2 m a x 2 L x 2 L L g D 2 2 ( L L g D 2 2 )
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
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
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） 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
d 2 m a x d 2 2 d 1 D 2 2L g 2L x2 D 2 2
△2为孔2与销2的最小间隙，这样d2较小，从而定位的 角度小误差很大。
➢ 两孔中心误差和两销的中心误差由两个定位销来补偿：
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。
槽 2： x
端 6： x
六点 定位原理
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，实现完全定位
常见定位元件分析 ①定位销定位：
②V型铁定位：
③锥销定位： ④顶尖定位：
三、定位的正常情况与非正常情况
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
欠定位 不正常定位
超定位