第2章夹具设计基础
机床夹具设计基础(技能鉴定)
一、机床夹具的基本概念
2.专用夹具的组成
1) 定位元件：确定工件正确位置的元件。
2) 夹紧装置：使工件在外力作用下仍能保持 其正确定位位置的装置。
3) 对刀和引导元件：夹具中用 于确定（或 引导）刀具相对于夹具定位元件具有正 确位置关系的元件。 4) 连接元件； 5) 其它元件和装置； 6) 夹具体：用于联接夹具元件和有关装置使 之成为一个整体的基础件，夹具通过夹 具体与机床联接。
实例1. 连杆铣两面8槽工序夹具设计
槽的加工 要求 +0. 0 4
3.2
45°±30′
0.2（未注）
连杆铣两面8槽工序图
连 杆 铣 两 面 8 槽 夹 具 图
定位方案图
1）定位元件：底面、 一个圆柱销、两个菱 形销。 定位方式：以一面两 孔的方式定位；分别 限制了X、Y、Z方向 的移动和绕着X、Y轴 的转动。
二、工件在夹具中定位及定位误差
2.定位原理的应用 1）完全定位与不完全定位 （1）完全定位：工件六个自由度完全被限制，工件位置是唯一 的。 （2）不完全定位（部分定位）：工件有某些自由度根据加工的 技术条件可以不限制，没有被限制，如上例为通槽则自由度 可以不限制，这种定位也是合理的。 （3) 欠定位：工件有某些自由度根据加工技术要求应该限制而 没有被限制。这种定位是不合理的,不能保证加工要求。 （4）重复定位（过定位、超定位） 工件有某些自由度被两个以上职称点重复限制。
件夹持长度短一些），如图（d-1）
三、工件在夹具中的夹紧
1.夹紧装置的组成 工件在夹具中正确定位后，由夹紧装置将工件夹紧。 夹紧装置的组成有: 1）动力装置：产生夹紧动力的装置。 2）夹紧元件：直接用于夹紧工件的元件。 3）中间传力机构：将原动力以一定的大小和方向 传递给夹紧元件的机构。
第2章 机械制造技术基础(2—2)
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
夹具设计说明书106
三江学院夹具课程设计说明书题目：支承座镗孔夹具设计班级：110152D姓名：耿志旸学号：12010152103专业：机械设计制造及其自动化（数控技术）指导老师：徐伟目录绪论 (1)第一章机床夹具概述 (2)1.1工件的装夹方法 (2)1.2机床夹具的工作原理和在机械加工过程中的作用 (2)1.3夹具的分类和组成 (3)第二章夹具设计 (5)2.1设计思路 (5)2.2零件加工工艺过程分析 (5)2.3定位分析 (7)2.4夹紧分析 (9)2.5夹具体结构分析 (10)2.6夹具装配图绘制 (11)2.7夹具零件图绘制 (11)结束语 (12)致谢 (13)参考文献 (14)绪论机床夹具是机械加工系统的重要组成部分，同时也是机械加工工艺系统的重要组成部分。
为了保证工件的加工精度和生产率的提高，必须使工件在机床上相对刀具占有正确的位置，完成这一功能的辅助装置称为机床夹具。
机床夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、生产率、生产成本以及工人的劳动强度等。
所以机床夹具设计是机械加工工艺准备中的一项重要工作。
机床夹具作为机床对工件加工中的辅助装置，其设计质量的好坏对零件的加工质量、效率以及工人的劳动强度均有直接的影响，因此在进行夹具设计时，必须使加工质量、生产率、劳动强度和经济性等几方面达到统一，其中保证加工质量是最基本的要求。
但是，在实际生产过程中会有所侧重，如对位置精度要求很高的加工，往往是保证加工精度，对于位置精度要求不高而使加工批量较大的情况，则着重于提高加工工件的工作效率。
总之，在考虑上述几方面要求时，应在满足加工要求的前提下，根据具体情况处理好生产率与劳动条件、生产率与经济性的关系。
夹具设计的基本步骤可以概括为：1、研究原始资料，明确设计任务。
2、确定夹具的结构方案，绘制结构草图。
确定夹具的结构方案，可以考虑以下问题：1）根据六点定位原理确定工件的定位方式，并设计相应的定位装置。
夹具设计PPT课件
Y移动自由度
X移动，Z轴转动
自由度
Y
Z移动，X、Y轴旋转
X
自由度
11
图 2-8 六点定位原理
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2.2.1 定位原理
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： ①工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件绕此点、线旋转
第43页/共74页
2.2.4 定位误差
以微小增量代替微分，并将尺寸误差视为微小增量，且考虑到尺寸误差可 正可负，各项误差均取绝对值，得到工序尺寸H的定位误差：
DW
Td
2
sin
2
d cos 4 sin2
2
2
T
（2-8）
式中 Td — 工件外圆直径公差； Tα— V型块两斜面夹角角度公差。
➢划线找正装夹 精度不高，效率低，多用于形 状复杂的铸件。
找正线
加工线
图2-5 直接找正安装
毛坯孔
精度高，效率低，对工人
技术水平高。
8
图2-6 划线找正安装
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➢夹具装夹
2.1.2 工件装夹
精度和效率均高， 广泛采用。
图2-7 工件在夹具上装夹（滚齿夹具）
9
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机械制造工工艺学 第2章 工件的装夹
Z Y
X
Z Y
X
Z Y
X
Z
Z
Z
XY
XY
图2-21 工件以圆孔定位
Y X
31
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2.2.3 定位方法与定位元件
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。
机床夹具设计基础
点应尽量靠 近被加工表 面，以增加 夹紧的可靠 性
（3）夹紧力的大小
• 夹紧力的大小主要是根据切削力的大小来确定。 • 若太小，装夹不可靠，切削时工件位置发生位 移； • 若太大，易使工件或定位元件产生变形而降低 加工精度。
• Q＝KF • K：安全系统、常取1.5－3， • 粗加工取大值， • 精加工取小值）
(二) 工件定位方法及定位元件的选择
• 1、平面定位及平面定位元件的选择
①固定支承（定位支承点的位置固定不变） （a）平头支承钉：用于已加平面； （b）球头支承钉：用于未加工平面； （c）网纹顶面支承钉，用于要求磨擦力大的侧面； （d）支承板：用于已加工后较精密的平面。 ②可调支承（定位支承点位置可调节的定位元件） ③自位支承（定位支承点的位置在工件定位过程中，随工 件定位基础位置变化而自动与适应的定位元件） • 球面三点或自位支承 杠杆两点或自位支承 • ④辅助支承（提高工件支承刚性或辅助定位的定位元件） • （a）镙母副（可能会被原定位）（b）自引式（c）升托式 • • • • • • •
(三)、夹具的分类
（A）按通用程度分类
• 1、通用夹具：
• 主要用于单件小批生产，精度一般，效率较低。如：三爪卡盘，机用 平口钳，分度头等 为工件某一工序设计的夹具。结构紧凑、工作迅速方便，适用于批量 生产，效率较高，成本较高。 按工件形状、尺寸和加工工艺的共性分组而设计的专用夹具。在通用 夹具的基础上增加专用夹具的功能，从而提高效率降低成本。 由一系列标准模块通过不同的组装实现不同装夹要求的夹具。如夹具 体，定位元件，对刀元件等，从而实现可大批量生产，也可单件小批生 产，成本低，生产准备周期短。 在自由化生产线上既承担工件的装夹，又可随自动线输送工件，从一 个工位移动下一个工位的夹具。
夹具设计课程设计说明书
夹具设计课程设计说明书第一篇：夹具设计课程设计说明书目录一、序言 (2)二、设计任务说明 (2)三、工件的安装顺序 (3)四、定位元件选择设计 (3)五、夹紧机构 (4)六、导向装置的选择 (3)七、夹具的总体设计 (3)考文献 (4)序言机床夹具的作用可归纳为以下四个方面：1.保证加工精度机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度。
2.提高生产效率机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。
3.减少劳动强度采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。
二、设计任务说明本次课题设计是要为此图中的端盖（零件材料为45，需要大量生产，年生产量大于5000件）设计一套钻φ20侧孔的夹具，实现将工件定位，精确和方便的完成钻孔工作，并保证能夹紧工件，夹紧力要适中，不要使工件变形，又能保证工件所要求的加工精度。
图1-3-1三、工件的安装顺序零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求，它决定了工件在机床夹具中的放置方法，是设计机床夹具总体结构的依据,工件的装卸位置如上图1-3-1右侧刨面图。
工件由左向右安放定位，由右向左抽取出来。
所以定位元件选择短销、大平面组合定位、外端圆面添加平面支持钉定位和支持；定位方案的选择依据六点定位原理和采用的机床加工方法，定位方案不一定要定六个自由度，但要完全定位。
确定夹紧机构要依据零件的外型尺寸，选择合适的定位点，确保夹紧力安全、可靠同时夹紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。
四、定位元件选择设计由于该零件的加工是钻φ20孔并以φ50孔内表面作为定位面，属与孔定位类型，因此本次设计采用的定位元件为短销、大平面组合定位。
，限制工件5个自由度；夹装工件时，工件孔与短销、大平面表面的刚性接触，精准度要求较高，分别限制工件的X、Y、Z方向的移动自由度以及X、Y方向的旋转自由度。
工件定位短销φ50与加工工件之间间隙配合，便于工件加工时装取和定位。
夹具设计基础
1.3 夹具设计原理
定位基准就是加工中确定工件在空间位置上的基本位置。一旦工 件的定位基准被选定下来，则工件的定位方案也就基本确定。定 位方案是否合理，直接关系到工件的加工精度能否得到保证。工
件定位时，作为定位基准的点、线和面，往往是由某些具体表面 来体现出来的，这种表面称为定位基面。 1.定位基准面的分类 根据定位基准面所约束的自由度数量，可将其分为以下几种类型。 (1)主要定位基准面 以设置呈三角形布局且在同一平面的三个支 承点来约束工件的三个自由度，而这个平面就作为主要定位基准 面。
1.3 夹具设计原理
表1-1 典型定位元件所限制的自由度
1.3 夹具设计原理
表1-1 典型定位元件所限制的自由度
1.4 夹具的基本结构
1.4.1 定位元件 定位元件是夹具中最主要的功能元件。当工件定位的基准面形状 和方位确定后，就要依靠定位元件来保证工件定位的准确和可靠，
即定位元件的作用就是保证工件的正确定位。如夹具中常用的定 位心轴、定位销、定位块、顶尖等。 1.4.2 夹紧元件 夹紧元件的作用是将工件压紧固定不动，保证工件在加工过程中 所处的正确位置不发生任何偏离，如夹具中常用的压板、锁紧螺 母、卡爪、弹性夹头等。 1.4.3 导向元件
1.3 夹具设计原理
在对工件定位时，真正起定位作用的支承点是非常具体的具有一 定几何形状的定位元件。表1⁃1列出了常用的典型定位元件所限制 的自由度。
表1-1 典型定位元件所限制的自由度
1.3 夹具设计原理
表1-1 典型定位元件所限制的自由度
1.3 夹具设计原理
表1-1 典型定位元件所限制的自由度
1.2 夹具的分类与设计原则
按夹具所使用的夹紧动力来源，可将夹具分为手动夹具和机动夹 具两大类。手动夹具主要靠工人的手工操作，在完成工件定位的 同时完成夹紧操作。因此，在设计手动夹具时，要求具备相应的
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）
机械加工工艺习题册答案(1-8)
答案第一章金属切削的基础理论一、填空题答案1 刀具2 切削运动3 进给运动4 主运动5 工件的旋转运动6 已加工表面7 待加工表面 8 过渡表面 9 切削速度 10 进给量 11 背吃刀量 12 Vc＝∏DN/100013 360mm/min 14 切削部分 15 两刃 16 前刀面 17 硬质合金 18 冷却液19 背吃刀量 20 已加工表面 21 切削速度 22 润滑 23 降低 24 YG 25 AL2O326 背吃刀量 27 产品质量 28 改善切削加工性能 29 调质 30 调质 31 机床刚度32 刀具的旋转运动 33 高速钢 34 切离 35 带状 36 磨钝标准 37 刀具耐用度38 乳化液 39 切削油 40 高 41 基面 42 正常磨损 43 前角 44 后角 45 增大46 减小 47 减小 48 增大 49 W18Cr4V 50 低二、判断题答案1 T2 T3 T4 F5 F6 T7 T8 F9 F 10 F11 T 12 F 13 F 14 T 15 T 16 T 17 F 18 F 19 F 20 T21 F 22 T 23 T 24 T 25 F 26 T 27 F 28 F 29 F 30 F31 F 32 T 33 F 34 T 35 T 36 F 37 T 38 T 39 T 40 F41 T 42 T 43 T 44 F 45 F 46 T 47 T 48 T 49 F 50 F51 F 52 T 53 T 54 F 55 T 56 F 57 T 58 T 59 F 60 T61 T 62 F 63 T 64 T 65 F 66 F 67 T 68 T 69 T 70 F三、选择题答案1 C2 A3 A4 B5 D6 B7 A8 A9 C 10 C11 B 12 B 13 A 14 A 15 B 16 C 17 C 18 C 19 C 20 A21 A 22 A 23 B 24 B 25 B 26 B 27 A 28 B 29 B 30 B31 A 32 B 33 B 34 B 35 B 36 B 37 A 38 B 39 B 40 C41 A 42 D 43 C 44 C 45 B 46 C 47 C 48 C 49 B 50 B51 A 52 B 53 B 54 C 55 A 56 B 57 C 58 A 59 A 60 B61 A 62 B 63 B 64 D 65 B 66 A 67 C 68 A 69 C第二章工件的装夹与夹具的设计基础一、填空题答案1 定位 2夹紧 3找正、夹具 4找正 5夹具 6六 7 移动、转动 8 自由度9 六点定位原则 10 完全定位 11不完全定位 12 欠定位 13 过定位 14 定位基准15 定位基面 16 主要 17 导向 18 止动 19 防 20 定位基准、定位元件21 支承钉、支承板 22一 23精 24 粗 25 侧面 26 一 27两 28 侧面 29 切屑30自位 31 一 32 可调 33 辅助 34 60°/90°/120° 35 长度、直径 36定位销37 心轴 38基准位移,基准不重合 39 夹紧 40 通用\专用\组合\可调 41 42单件小、大43 2个、4个 44 3个、5个 45 1个、2个 46 2个、4个、1个 47 2个、4个48 基准不重合误差 49 小 50 基准位移误差 51 夹紧力的大小 52 定位装置53 铣床夹具 54 液压夹具 55 机械夹紧 56 三爪卡盘 57 组合夹具 58 通用可调、组合59 3个、2个、1个 60 定位、夹紧二、判断题答案1 T2 F3 T4 T5 T6 F7 F8 T9 T 10 F11 T 12 T 13 T 14 T 15 F 16 T 17 F 18 T 19 T 20 F21 T 22 T 23 T 24 F 25 T 26 F 27 F 28 F 29 F 30 T31 T 32 F 33 F 34 F 35 T 36 F 37 F 38 F 39 T 40 F41 F 42 T 43 F 44 F 45 F 46 F 47 F 48 T 49 F 50 F51 F 52 F 53 T 54 F 55 T 56 T 57 F 58 T 59 F 60 F61 T 62 T 63 F 64 F 65 T 66 T 67 T 68 T 69 F 70 T71 T 72 F 73 T 74 F 75 T 76 F 77 T 78 F 79 T 80 F81 T 82 F 83 T 84 T 85 T 86 F 87 F 88 F 89 F 90 F三、简答题答案1根据工件被限制的自由度的情况，定位分为哪些情况？完全定位。
第2章 机床夹具基础知识4
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3）快速螺旋夹紧机构 为迅速夹紧工件减少 辅助时间，可采用各种快速的螺旋夹紧机构。图 2.56（a）为带有开口垫圈的螺母夹紧机构，螺母 最大外径小于工件孔径，松开螺母取下开口垫圈， 工件即可穿过螺母被取出；图2.56（b）所示为快 卸螺母结构，螺孔内钻有光滑斜孔，其直径略大 于螺纹公称直径，螺母旋出一段距离后，就可取 下螺母；图2.56（c）是回转压板夹紧机构，旋松 螺钉后，将回转压板逆时针转过适当角度，工件 便可从上面取出。
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图2.66 液性塑料心轴结构
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液性塑料在常温下是一种透明冻胶状的物质， 它具有一定的弹性和流动性，物理性能比较 稳定，在高压下体积缩小极微，因而它能均匀地 将力作用在薄壁套筒上，产生径向变形。由于 这种机构在工作过程中与工件接触的面积大，故 定心精度高，一般可以保证被加工表面的同轴 度误差在0.005-0.01mm之内，且夹具的结构简单， 操作方便，广泛用于定位基面孔径D≥18mm 或外 径d≥18mm，尺寸公差为IT7-IT8级工件的车、磨、 齿轮加工等场合。
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图2.52 斜楔夹紧机构
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图2.53 斜楔夹紧受力分析
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（2）螺旋夹紧机构 由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹 紧机构称为螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构结构简 单，夹紧可靠，通用性大，自锁性能好，夹紧力 和夹紧行程较大，目前在夹具中广泛应用。 1）单个螺旋夹紧机构 直接用螺钉、螺母夹 紧工件的机构，称为单个螺旋夹紧机构，如图 2.54所示。图2.54（a）中，用螺钉头部直接夹紧 工件，容易损伤受压表面，并在旋紧螺钉时易引 起工件转动，因此常在螺钉头部装上可以摆动的 压块（见图 2.54（b））
夹具结构设计手册
夹具结构设计手册篇一：夹具设计手册篇二：CNC夹具设计、制作与应用简要手册东莞爱美达电子有限公司Aavid thermalloy system(DongGuan) LTD《CNC夹具设计、制作与应用简要手册》◆ 目录第一章． CNC夹具使用范围与设计目的第二章．夹具常用设计结构与夹紧方式第三章．生产时夹具与产品的应有状况第四章．保证夹具与产品具备应有状况第五章．夹具的制作注意事项第六章．夹具的应用注意事项◆ 内容第一章．CNC夹具使用范围与设计目的1. CNC夹具使用范围（1）CNC加工中心以其加工高效率、高精度和对工件的高适应性目前在制造业得到广泛的应用，我们公司所有需加工的产品都是通过CNC来加工，因此加工夹具对产品加工的效率和精度非常重要。
（2）我们公司的CNC加工中心适用于所有长度小于1m的产品。
2. CNC夹具设计的目的（1）设计夹具时一定要考虑到使用夹具的安全性；（2）设计夹具可以提高产品的加工精度和品质；（3）设计夹具可采用多件、多位、机动夹紧装置，缩短辅助时间，从而大大提高劳动生产率；（4）设计的夹具必须装夹产品方便、省力；第二章．夹具常用设计结构与夹紧方式1. 机床夹具的定义与组成（1）机床夹具的定义：①.在机床上加工产品时，为了在工件的某一部分加工出符合工艺规程要求的表面，加工前需要使产品在机床上占有正确的位置，即定位。
②.使产品在加工过程中始终保持在原先确定的位置上，即加紧。
③.在机床上使产品占有正确的加工位置并使其在加工过程中始终保持不变的工艺装备称为机床夹具。
（2）机床夹具的组成：由定位元件、夹紧装置、安装连接元件、导向元件、对刀元件和夹具体等几部分组成：①.定位元件：用于确定产品在夹具中的位置，使产品在加工时相对刀具及运动轨迹有一个正确的位置。
常用的定位元件有V形块、定位销、定位块等。
②.夹紧装置：用于保持产品在夹具中的既定位置。
它通常包括夹紧元件（如压板、压块）、增力装置（如杠杆、螺旋、偏心轮）和动力源（如气缸、液压缸）等组成部分。
机械制造工艺学12篇
第一章 导 论 第二章 机床夹具设计基础 第三章 切削过程及控制 第四章 机械加工质量分析与控制 第五章 工艺规程设计
第1章 导论
一、机械制造业在国民经济中的地位和作用； 二、机械制造工艺学的定义、内容及特点； 三、先进制造技术的特点及发展趋势； 四、课程性质与学习要求。
一、机械制造业在国民经济中的地位和作用
2）传统制造技术主要着眼点是实现生 产的优质、高效和低成 本，而发展先进制造技术的目的除了实现优质、高效、的成本 外，敏捷制造、可持续发展也成为其追求的重要目标。
3）先进制造技术比传统制造技术更加重视技术与管理的结合， 重视制造过程的组织和管理体制的精简及合理化，从而产生了 一系列技术与管理相结合的新的生产方式。
如下差距：
–工业生产能耗和物耗高。万元产品能耗是发达国家的5 倍，物耗高40% –劳动生产率低下，平均相当于发达国家的1/15~1/20。 –工业产品质量差，技术含量低，缺乏市场竞争力。基础 机械、大型成套设备等级比发达国家低1~2个等级，综合 技术水平落后20余年。 –企业研发投入不足，自主创新能力差。企业投入的科研 经费不到发达国家的1/30。
机械制造是将设计输出的指令和信息输入机械制造系统， 加工出合乎设计要求的产品的过程。
机械制造工艺学（machinery technology）
定义1：是研究机械制造系统、机械制造过程和制造手段的 科学。
定义2：是研究集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、 生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体的一个新兴技 术与新兴工业，归纳总结机械制造工艺的科学理论与实践， 探索解决工艺过程中遇到的实际问题，从而揭示出一般规律 的一门科学。
1. 先进制造技术的内涵及其主要特点 先进制造技术是传统制造业不断吸收机械、电子、信息、
夹具的设计方法
第二章专用夹具的设计方法2.1 专用夹具的基本要求和设计步骤2.1.1对专用夹具的基本要求1、保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案，标注合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。
2．提高生产效率应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具，以缩短辅助时间，提高生产效率。
3、工艺性好专用夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检验和维修．专用夹具的制造属于单件生产。
当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整或修配结构，如设置适当的调整间隙，采用可修磨的垫片等。
4、使用性好专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑结构。
5、经济性好除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。
2.1.2专用夹具设计步骤1. 明确设计任务与收集设计资料2．拟定夹具结构方案与绘制夹具草图1) 确定工件的定位方案，设计定位装置。
2) 确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。
3) 确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。
4) 确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件及安装基面。
5) 确定和设计其它装置及元件的结构型式，如分度装置、预定位装置及吊装元件等。
6)确定夹具体的结构型式及夹具在机床上的安装方式。
7) 绘制夹具草图，并标注尺寸、公差及技术要求。
3．进行必要的分析计算工件的加工精度较高时，应进行工件加工精度分析。
有动力装置的夹具，需计算夹紧力。
当有几种夹具方案时，可进行经济分析，选用经济效益较高的方案． 4．审查方案与改进设计夹具草图画出后，应征求有关人员的意见，并送有关部门审查，然后根据他们的意见对夹具方案作进一步修改．5．绘制夹具装配总图夹具的总装配图应按国家制图标准绘制。
绘图比例尽量采用1：1。
主视图按夹具面对操作者的方向绘制。
总图应把夹具的工作原理、各种装置的结构及其相互关系表达清楚。
夹具设计手册 (2)
夹具设计手册1. 引言本文档是夹具设计手册，旨在提供一些夹具设计的基本原则和技巧，以帮助工程师们更好地设计和制造夹具。
夹具是用于固定工件和工作物件的装置，具有重要的作用，可以提高加工精度、提高工作效率和减少操作错误。
本手册将涵盖夹具设计的基本概念、设计原则、常用夹具类型以及夹具的选材和加工等内容。
2. 夹具设计的基本概念夹具设计是指根据工件的形状、尺寸、加工工艺和加工精度要求等因素来设计夹具。
夹具设计的基本概念包括：•夹持原理：夹具的主要功能是夹持工件，使其保持稳定，并按照加工要求进行定位和固定。
夹持原理包括摩擦力夹持、形状夹持、真空吸附等。
•定位原理：夹具的定位原理主要是通过定位销、定位孔、定位块等定位元件来实现。
定位原理对于夹具的准确性和稳定性有着重要影响。
•工艺合理性：夹具设计需要考虑工艺合理性，包括夹具的便于装卸、操作方便、易于调整和维修等。
3. 夹具设计的基本原则夹具设计的基本原则是为了满足工艺要求、提高生产效率和保证加工质量。
以下是一些夹具设计的基本原则：•合理准确：夹具的设计和制造必须合理准确，能够满足工件的固定、定位和加工要求。
•稳定可靠：夹具的稳定性和可靠性是很重要的，可以通过增加刚度、选择合适的材料和加工工艺等方式来提高夹具的稳定性和可靠性。
•经济合理：夹具的设计应该经济合理，既要满足加工要求，又要考虑成本因素，避免过度设计和浪费。
•安全可靠：夹具设计需要考虑操作人员的安全性，避免夹具在使用过程中对操作人员产生危险。
•易于调整和维修：夹具应该易于调整和维修，可以通过设计可调节的元件、标记和标定等方式来实现。
4. 常用夹具类型夹具根据其夹持原理和用途可以分为多种类型，以下是一些常用的夹具类型：•机械夹具：机械夹具主要通过机械力来夹持工件，包括卡盘、弹簧夹具、卡箍等。
•真空吸附夹具：真空吸附夹具利用真空吸附力来夹持工件，适用于平面、薄板、玻璃等工件。
•油压夹具：油压夹具使用油压力来夹持工件，具有较大的夹持力和灵活性，适用于大型工件。
夹具基本元件的设计
2.1 定位元件的设计
(4)六角头调节支承钉的设计 可参照《机床夹具零件及部件 六 角头支承》(JB/T 8026.1—1999)进行设计。
图2-8
六角头调节支承钉实体造型和工程图
2.1 定位元件的设计
2.精基准平面定位元件 对于精基准平面的定位，由于经过切削加工后的表面比较平整、 光滑，因此，其定位精度较高。通常可采用夹具体平面、支承板、
其具体的设计也是采用UG的建模和装配两个应用模块来进行。
图2-25
推引楔的实体图和工程图
2.1 定位元件的设计
图2-26
支承的实体图和工程图
2.1 定位元件的设计
图2-27
连接杆的实体图和工程图
2.1 定位元件的设计
图2-28 手柄的实体图和工程图
2.1 定位元件的设计
图2-29
推引式辅助支承机构装配示意图
图2-35
B型可换定位销
2.定位插销的设计
2.1 定位元件的设计
定位插销也分为A型和B型两种结构形式。定位插销通常使用在不 便于装卸的部位和工件以被加工孔为定位基准的定位中。具体的 设计，可参照《机床夹具零件及部件 定位插销》（JB/T 801
5．5—1999），采用UG的建模应用模块进行，设计方法同前。图 2⁃36和图2⁃37所示为完成设计的A型定位插销和B型定位插销。定 位插销制造材料的选用同上所述。
用V形块定位比较简单，操作也方便。工件在加工过程中，容易产 生振动，或要求加工的刚性较高时，可采用定位套元件进行定位。 1. V形块的设计
2.1 定位元件的设计
V形块的两个工作面间的夹角有60°、90°、120°三种，其中， 应用最普遍的是90°V形块。90°V形块的典型结构和尺寸已经标 准化，下面所介绍的V形块元件设计都属于此种。V形块也分为标
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iQ C05 N / L 2.5
2.7 工件的夹紧
5.多件夹紧机构
（1）平行式夹紧机构
（2）顺序式夹紧机构
2.7 工件的夹紧
五、夹具的动力装置
1.气动夹紧
动力源为压缩空气，动力装置为气缸。
优点：成本低，夹紧动作 迅速，操作简单。
缺点：夹紧力不够大。夹 紧刚性较差，工作不够平 稳，噪声较大。
2.7 工件的夹紧
2.夹紧力的方向
（1）夹紧力的方向应朝向工件的主要定位基准，以 保证工件与定位元件可靠地接触。
2.7 工件的夹紧
（2）夹紧力的方向应有利于减小所需要夹紧力的大 小。
Q KP
Q KP /( f1 f 2 )
2.7 工件的夹紧
3.夹紧力的大小
三、常用典型夹紧机构
1.斜楔夹紧机构
过渡配合
2.5定位方式
※注意: 1.支撑钉支撑较大平面时,通常每个支撑钉可视 为一个点，能限制一个自由度。 2.根据支撑钉位置的不同而产生不同的作用。
2.5定位方式
2.支撑板 A型支撑板结构简单, 但埋头螺钉处理切屑 比较困难,适用于侧面 和顶面定位。
B型支撑板在螺钉处带 有斜凹槽，易于清除 切屑，适用于底面定 位。
利用斜面楔紧作用 的原理来夹紧工件 的。 直接利用有斜面的 斜块来夹紧工件。 螺钉、偏心轮都是 斜块的变形。
2.7 工件的夹紧
（1）增力比的确定
Q P /[tan( 1 ) tan2 ]
2.7 工件的夹紧
夹紧机构的增力比：夹紧机构所能产生的夹紧力Q 与原始作用力P之比。
对于斜楔夹紧机构
2.1基准
2.1基准
２.定位基准 加工时使工件在机床或夹具上占有正确 位置时所采用的基准。 精基准：已加工过 的表面作为定位基准。
粗基准：未经加工 过的表面作为定位基 准。
2.1基准
３.测量基准：检验时用来确定被测零件在测 量工具上位置的基准。
2.1基准
４.装配基准：用来确定零件或部件在产品中 位置时所依据的基准。
2.1基准
2.1基准
注意： １.在产品设计中，尽量把装配基准作为零件 图样上的设计基准，以保证装配精度。 ２.在零件加工时，应使工序基准与设计基准 重合，以保证加工精度。 ３.工序基准与定位基准重合，可避免产生基 准不重合误差。
2.２工件的安装
定位：确定工件在机床上或夹具中占有正确 位置的过程。 夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工过 程中保持定位位置不变的操作。 装夹：将工件在机床上或夹具中定位、夹紧 的过程。 为什么要研究工件的装夹问题？ 答：影响工件的加工质量、生产率、制造 成本和操作安全。
2.３夹具概述
2.３夹具概述
四、工件在夹具中加工精度的保证
（1）夹具定位元件相对于夹具在机床上的安装 基准应具有正确的位置。 （2）夹具在机床上的安装基准相对于机床应具 有正确的位置。 （3）刀具切削刃相对于夹具定位元件应具有正 确的位置。
2.4定位原理
一.六点定位原则
用适当分布 的六个支撑点来 约束工件的六个 自由度，每个支 承点相应地消除 工件的一个自由 度。
2.6定位误差
二、定位误差的计算
d jb jy
二.定位误差的计算
例1
2.6定位误差
（1）工件以平面定位时的定位误差
铣削凹槽，用调整 法加工，要求保证 尺寸b、H和B。求定 位误差？
2.6 定位误差
（2）工件以圆孔定位时的定位误差
例2 工件以内孔中心O为定位基准，套在心轴中心O1上，加
2.6 定位误差
例4 在圆柱体铣槽。求该工序的定位误差？
2.6 定位误差
（4）工件以组合表面定位时的定位误差
2.6 定位误差
三、保证满足工件加工精度的条件
1.工件在夹具中加工时加工误差的组成 （1）定位误差 （2）对定误差 （3）其他加工误差 2.加工误差不等式
d dd qt
考虑单项误差时
d ( 1 ~ 1 ) 3 2
作业 2.3 2.5 2.6
2.7 工件的夹紧
一、对夹紧装置的基本要求 1.夹紧装置
（1）动力装置：产生夹紧力的动力源。 （2）夹紧机构：将原始作用力转化为夹紧力，实现 夹紧动作和夹紧效果。
2.对夹紧装置的要求 （1）夹得稳 （2）夹得好 （3）夹得快
arctan( 0.1 ~ 0.15) 5 43 ~ 8 30
0 11 ~ 17
2.7 工件的夹紧
即机构自锁条件为
11 ~ 17
增力比
iQ 1 [tan( 1 ) tan2 ] 3
斜楔夹紧机构结构简单，增力比较小，夹紧行程 小。增大升角可增大行程，但自锁性能差。手动 夹紧和松开时要敲击，用于夹紧力不大的场合。
第一类自由度:对加工精度有影响必须加以限 制的自由度。 第二类自由度：对加工精度没有影响不必须 加以限制的自由度。 过定位：工件的 某个或几个自由度 被重复约束了两次 或更多次。
2.4定位原理
欠定位:工件的某 个自由度没有被限 制。
2.4定位原理
A A 例一 铣平面1，工序尺寸 0 ，用调整
法加工,问应限制哪些自由度？
2.4定位原理
例二 用圆柱铣刀在卧式铣床上加工F面, 问应限制哪些自由度?
2.4定位原理
例三 在立式钻床上钻 一个与外径为 d 同轴 线的 D通孔, 问应限 制哪些自由度?
2.4定位原理
二、常见定位元件及其所限制的自由度 见表２-１（１３）
作业 2.1
2.5定位方式
三.工件以外圆定位
1.V形块
外圆定位中用得最多的 定位元件。安装工件方 便，工件定位后对中性 好。对完整或不完整的 外圆柱面都能适用。V 形块的结构和基本尺寸 均已标准化。
2.5定位方式
2.定位套筒
2.5定位方式
工件外圆与套筒内 孔配合为间隙配合。 定位元件结构简单， 安装工件方便，但 定心精度不高。
iQ L /{[tan( p 1 ) tan2 ]}
iQ 12 ~ 13
偏心夹紧机构机构简单,夹紧迅速、方便，但 增力比较小，夹紧行程较小，自锁性能差，常用 于加工工程中切削力及振动不大的场合。
2.7 工件的夹紧
4.铰链夹紧机构
2.7 工件的夹紧
铰链夹紧机构 简单，特别适 用于气、液压 夹具，易于实 现自动化，在 生产中应用广 泛。但机构本 身自锁性能较 差，在气液回 路中应有保压 措施，以保证 夹紧稳定可靠。
2.7 工件的夹紧
二、夹紧力三要素的确定
夹紧点、夹紧力的方向、夹紧力的大小
1.夹紧力的作用点 （1）夹紧力的作用点应落在支承元件上或几个支承 元件所形成的表面内。
2.7 工件的夹紧
（2）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。
2.7 工件的夹紧
（3）夹紧力的作用应尽量靠近加工面，以增加 夹紧的可靠性，防止和减小工件的振动。
2.7 工件的夹紧
2.螺旋夹紧机构
iQ L /[(d 0 2) tan( 1 ) r tan2 ]
方牙螺纹 iQ 140
螺旋夹紧机构，结构 简单，增力比大，自 锁性能好，夹紧可靠， 但夹紧操作时间较长。
d0 Q PL /[( ) tan( ) r tan2 ] 1 2
Q iQ
P
iQ 1 [tan( 1 ) tan2 ]
（2）自锁条件
0
2.7 工件的夹紧
机构在自锁情况下受力平衡，即 Q 和 R 的大小相等， 方向相反，并位于一条直线上。
0 1 2
设
1 2
0 2
一般，钢和铁的摩擦系数f=0.1~0.15，于是， 摩擦角
2.３夹具概述
2.３夹具概述
三.夹具的组成
1.定位元件——确定工件在夹具中位置的元 件。 2.夹紧元件——用来夹紧工件的元件。 3.引导元件——确定夹具相对于机床或刀具 位置的元件。 4.夹具体——夹具的基础件，它将夹具的其 他各元件连成一体。 5.其他元件——如分度盘、机械传动装置等。
2.5 定位方式
推式辅助支撑
弹性辅助支撑
2.5定位方式
二.工件以内孔定位
1.刚性心轴
锥形心轴
定心精度高， 轴向定位精度低。
过盈配合圆柱心轴
定心精度高， 传递一定扭矩，但安装费时
间隙配合心轴
安装方便， 定心精度较差。
2.5定位方式
2.定位销
固定式定位销 过盈配合
可换式定位销 间隙配合
2.5定位方式
2.３夹具概述
一.夹具的作用
１.提高劳动生产率，降低加工成本。 ２.易于保证加工精度，加工精度稳定。 ３.扩大机床工艺范围。 ４.降低对工人的技术要求，减轻劳动强度。
二.夹具的分类
１.通用夹具：已标准化的、可用于加工同 一类型的不同尺寸工件的夹具。
2.３夹具概述
２.专用夹具：专为某一工件的某道工序而设 计制造的夹具。 ３.成组夹具：当加工完一种工件后，经过调 整或变换个别元件，即可用于加工另外一种 工件的夹具。 ４.组合夹具：在夹具零件、部件完全标准化 的基础上，利用积木化原理，针对不同的加 工对象和加工要求，拼装组合而成的专用夹 具。
第2章 夹具设计基础
2.1基准
要素:零件上反映零件几何特征的点、线、面。 基准：零件上用于确定其他要素位置时所依据 的那些要素。
一、设计基准
设计图上所采用 的基准。可以是轮廓 要素，也可以是中心 要素。基准关系是可 逆的。
2.1基准