1、天津职业技术师范大学 机械制造工程原理 2-2 霍文国1第 4 章 工 件 的 定 位 夹 紧 与 夹 具 设 计1、 基 本 内 容 与 学 时 分 配 （ 28 学 时 ）（ 1） 夹 具 的 基 本 概 念 （ 2） ；（ 2） 工 件 在 夹 具 上 的 定 位 （ 8） ；（ 3） 工 件 在 夹 具 上 的 夹 紧 （ 7） ；（ 4） 各 种 机 床 夹 具 举 例 （ 3） ；（ 5） 实 验 （ 6） 。2、 重 点（ 1） 六 点 定 位 原 理 ；（ 2） 定 位 与 夹 紧 结 构 设 计 ；（ 3） 各 种 机 床 夹 具 特 点 。3、 难 点（ 1） 典 型 定
2、位 元 件 的 定 位 分 析 与 应 用 ；（ 2） 夹 紧 与 定 位 的 关 系 ；（ 3） 定 位 误 差 。4、 目 的 要 求掌 握 夹 具 、 定 位 、 夹 紧 的 基 本 概 念 ， 具 有 分 析 定 位 、 夹 紧 的 能 力 和 简 单 夹 具 设 计 的 能 力 。5、 教 学 法（ 1） 从 金 工 实 习 用 过 的 虎 钳 、 车 床 上 的 三 爪 夹 盘 的 作 用 引 出 教 学 内 容 ；（ 2） 用 模 型 教 学 ， 区 别 定 位 与 夹 紧 的 概 念 和 作 用 ；（ 3） 补 充 夹 具 类 型 。6、 作 业从 习 题 库 和 思 考 题
3、中 选 作 夹 具 定 位 原 理 、 限 制 自 由 度 分 析 等 部 分 。天津职业技术师范大学 机械制造工程原理 2-2 霍文国2周 次 时 间 年 月 日 第 节章 节名 称机床夹具1 机床夹具概述2 机床夹具定位机构设计授 课方 式 理论课教学时数教 学目 的1了解机床夹具的概念、功能、要求和组成2理解并熟练掌握工件的定位原理教 学方 法教 学内 容一、机床夹具的功能1保证加工精度工件通过机床夹具进行安装，包含了二层含义：一是工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置，称为定位；二是通过夹紧机构使工件的既定位置在加工过程中保持不变，称为夹紧。这样，就可以准确确定工件与机床、刀具之间的相
4、对位置，保证工件加工表面的位置精度，且精度稳定。2提高生产率使用夹具来安装工件，可以免去工件逐个画线、找正对刀等辅助时间，且工件装夹方便。如采用多件、多工位夹具，以及气动、液压动力夹紧装置，可以进一步减少辅助时间，提高生产率。3扩大机床的使用范围有些机床上配备专用夹具实质上是对机床进行了部分改造，扩大了原机床的功能和使用范围。如在车床床鞍上或在摇臂钻床工作台上安放镗模夹具，就可以进行箱体零件的孔系加工，使车床、钻床具有镗床的功能。4保证生产安全可降低对工人技术水平的要求和减轻工人的劳动强度，保证生产安全。二、机床夹具应满足的要求1保证加工精度这是必须做到的最基本要求，其关键是正确的定位、夹紧和
5、导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。2夹具的总体方案应与年生产纲领相适应在大批量生产时，尽量采用快速与高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。3安全、方便、减轻劳动强度机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加装保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，尽可能减轻工人劳动强度。4排屑顺畅机床夹具中积聚切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量会使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间、降低生产率，因此夹具设计中要对
6、排屑问题给予足够的重视。5机床夹具应具有良好的强度、刚度和结构工艺性天津职业技术师范大学 机械制造工程原理 2-2 霍文国4机床夹具设计时，要考虑方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。三、机床夹具的类型机床夹具通常有三种分类方法，即按应用范围、夹紧动力源和使用机床来分类。 四、机床夹具的基本组成具的组成归纳为如下几部分： 定位元件及定位装置。用于确定工件正确位置的元件或装置。 夹紧元件及夹紧装置。用于确定工件已获得的正确位置的元件或装置。 导向及对刀元件。用于确定工件与刀具相互位置的元件。 动力装置。在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置。
7、夹具体。用于将各种元件、装置连接在一起，并通过它将整个夹具安装在机床上。 其他元件及装置。根据加工需要来设置的元件或装置。上述是机床夹具的基本组成。对于一个具体的夹具，可能略少或略多一些。但定位、夹紧和夹具体三部分一般是不可缺少的。五、工件的定位方法在加工之前，使工件在机床或夹具上占据某一正确位置的过程称为定位；工件定位后用一定的装置将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作称为夹紧；工件定位、夹紧的过程合称为装夹。工件的定位方法有以下三种。1直线找正定位法在机床上利用划针或百分表等测量工具（仪器）直接找正工件位置的方法称为直线找正定位法。该方法生产率低，精度主要取决于工人的操作技术水平
8、和测量工具的精度，一般用于单件小批生产。2划线找正定位法先根据工序简图在工件上划出中心线、对称线和加工表面的加工位置线等，然后再在机床上按划好的线找正工件位置的方法称为划线找正定位法。该方法生产率低、精度低，一般用于批量不大的工件。当所选用的毛坯为形状较复杂、尺寸偏差较大的铸件或锻件时，在加工阶段的初期，为了合理分配加工余量，经常采用划线找正定位法。3利用夹具定位法中批量以上生产中广泛采用专用夹具定位。通过专用夹具对工件的定位，可以使同一批工件都能在夹具中占据一致的位置，以保证工件相对于刀具和机床的正确加工位置。工件在夹具上的定位，是由工件的定位基准（面）与夹具上的定位元件的定位表面相接触或相
9、平衡实现的。六、六点定位原理任何一个物体，如果对其不加任何限制，那么，它在空间中的位置是不确定的，可以向任何方向移动或转动。物体所具有的这种运动的可能性，即一个物体在三维空间中可能具有的运动，称为自由度。在 OXYZ 坐标系中，物体可以有沿 X、Y、Z 轴的移动及绕 X、Y、Z 轴的转动，共有六个独立的运动，即有六个自由度。所谓工件的定位，就是采取适当的约束措施，来消除工件的六个自由度，以实现工件的定位。六点定位原理是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，使工件实现完全定位。七、完全定位与不完全定位根据工件加工表面的位置要求，有时需要将工件的六个自由度全部限制，即用六个合理布置
10、的定位支撑点来限制工件的六个自由度。这种使工件位置完全确定的定位形式称为完全定位。有时需要限制的自由度少于六个，但又能满足加工技术要求，这种定位形式称为不完全定位。如在平面磨床上磨长方体工件的上表面，工件上表面只要求保证上下面的厚度尺寸和平行度，以及上表面的粗糙度，那么此工序的定位只需限制三个自由度就可以了，这是不完全定位。天津职业技术师范大学 机械制造工程原理 2-2 霍文国5在加工中，有时为了使定位元件帮助承受切削力、夹紧力，或者为了保证一批工件进给长度一致、减少机床的调整和操作等，常常会对无位置尺寸要求的自由度也加以限制，只要这种定位方案符合六点定位原理，是允许的，有时也是必要的。八、过
11、定位与欠定位根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均已被限制，这就称为定位的正常情况。它可以是完全定位，也可以是不完全定位。根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度没有完全被限制，或某自由度被两个或两个以上的约束重复限制，称为非正常情况。前者又称为欠定位，它不能保证位置精度，是绝对不允许的；后者称为过定位（或重复定位、超定位） ，加工中一般是不允许的，它不能保证正确的位置精度。在以下两种特殊场合，过定位是允许的。（1）工件刚度很差，在夹紧力、切削力作用下会产生很大变形，此时过定位只是为了提高工件某些部件的刚度，减小变形。（2）工件的定位表面和定位元件在尺寸、形状、位置精度已很高时，过
12、定位不仅对定位精度影响不大，而且有利于提高刚度。教 学重 点难 点重点1六点定位原理难点1熟练应用定位原理，判断定位情况讨 论练 习作 业参 考资 料教 学后 记天津职业技术师范大学 机械制造工程原理 2-2 霍文国6周 次 时 间 年 月 日 第 节章 节名 称 2 机床夹具定位机构授 课方 式 理论课教学时数 2教 学目 的1掌握典型的定位方式2理解定位误差的概念，熟练掌握其计算方法教 学方 法多媒体教 学内 容一、平面定位对于箱体、床身、机座、支架类零件的加工，最常用的定位方式是以平面为基准。平面定位方式所需的定位元件及定位装置均已标准化。（1）钉支撑和板支撑钉支撑和板支撑也称为固定支撑
13、。（2）可调支撑和固定支撑可调支撑与固定支撑的区别是，它的顶端有一个调整范围，调整好后用螺母锁紧。当工件的定位基面形状复杂，各批毛坯尺寸、形状变化较大时，多采用这类支撑。可调支撑一般只对一批毛坯调整一次。（3）辅助支撑辅助支撑的主要作用是增加工件的刚度，减小切削变形。辅助支撑有些结构与可调支撑很相近，应分清它们的区别。从功能上讲，可调支撑起定位作用，而辅助支撑不起定位作用。从操作上讲，可调支撑是先调整，然后定位，最后夹紧工件；辅助支撑则是先定位，然后夹紧工件，最后调整辅助支撑。二孔定位当工件上的孔为定位基准时，就采用孔定位方式，其基本特点是定位孔和定位元件之间处于配合状态。常用定位元件是各种心
14、轴和定位销。（1）心轴定位定位心轴广泛用于车床、磨床、齿轮机床等机床上。常见的心轴有以下几种： 锥度心轴 刚性心轴。（2）定位销标准化的圆柱定位销，上端部有较长的倒角，便于工件装卸，直径 d 与定位孔配合，是按基孔制 g5 或 g6、f6 或 f7 制造的，其尾柄部分一般与夹具体孔过盈配合。长圆柱定位销可限制四个自由度，短圆柱定位销只能限制端面上二个自由度。有时为了避免过定位，可将圆柱销在过定位方向上削扁成所谓的菱形销。有时，工件还需限制轴向自由度，可采用圆锥销。三外圆定位工件以外圆柱表面定位有两种形式，一种是定心定位，另一种是支撑定位。 定心定位。与工件以圆柱孔定心类似，用各种卡头或弹簧筒夹
15、代替心轴或柱销，定位和夹紧工件的外圆。有时也可以采用套筒和锥套来定位。 V 形块定位。工件外圆以 V 形块定位是最常见的定位方式之一，两斜面夹角有 60、90、120等，90V 形块使用最广泛，其定位精度和定位稳定性介于 60、120的 V 形块之间，精度比 60的 V 形块高，稳定性比 120的 V 形块高，使用 V 形块定位的优点是对中性好，可用于非完整外圆柱表面定位。V 形块有长短之分，长 V 形块限制四个自由度，其宽度 B 与圆柱天津职业技术师范大学 机械制造工程原理 2-2 霍文国7直径 D 之比 D/B1，短 V 形块只能限制二个自由度，其宽度有时仅 2mm。它们均已标准化，可以选
16、用，特殊场合也可自行设计。四定位表面的组合在实际生产中，经常遇到的不是单一表面的定位组合，而是几个定位表面的组合，常见的有平面与平面组合、平面与孔组合、平面与外圆柱组合、平面与其他表面组合、锥面与锥面的组合等。在多个表面参与定位的情况下，按其限制自由度数的多少来区分，限制自由度数最多的定位面称为第一定位基准面或主基准面；次之称第二定位基准面或导向基准，限制一个自由度的称为第三定位基准或定程基准。在箱体类零件，如车床床头箱加工中，往往将上顶面和其上的两个工艺孔作为定位基准，通称为一面两销定位。顶平面限制了三个自由度，一个销是圆柱销，限制二个自由度，另一个销是菱形销（或削边销） ，限制一个自由度，
17、实现了完全定位。五定位误差的概念工件的加工误差是指工件加工后在尺寸、形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的： 工件在夹具中的定位、夹紧误差。 夹具带着工件安装在机床上，相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。 加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形，切削振动等原因引起的误差。其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起的加工误差。可见定位误差只是工件加工误差的一部分。设计夹具定位方案时要充分考虑此定位方案的定位误差的大小是否在允许的范围内，一般定位误差应控制在工件允差的 1/31/5 之内。六产生定位误差的原因（1）基准不
18、重合带来的定位误差夹具的定位基准与工件的设计基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上，所产生的定位误差称为基准转换误差。举例计算讲解（2）间隙引起的定位误差在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。举例计算讲解（3）与夹具有关的因素产生的定位误差这类因素基本上属于夹具设计与制造中的误差，包括以下几个方面： 定位基准面与定位元件表面的形状误差。 导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。 夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。 夹紧力使工件或夹具产生变形
19、，产生位置误差。 定位元件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。在成批生产中使用调整法加工时，一般按照上述定位误差分析计算方法进行。对于具体夹具的定位误差需要具体分析，要找出各个产生定位误差的环节及大小，然后按照极值法或概率法求出总的定位误差。概率法的思想是，确定各环节产生的定位误差 1， 2，3，它们不一定全为极大值相加或极小值相加。它们可能互补，因此概率法计算总的定位误差为：天津职业技术师范大学 机械制造工程原理 2-2 霍文国8如果采用试切法加工，一般不作定位误差的分析计算。教 学重 点难 点重点和难点1定位误差的分析和计算讨 论练 习作 业教
20、学后 记天津职业技术师范大学 机械制造工程原理 2-2 霍文国9定位误差分析计算周 次 时 间 年 月 日 第 节章 节名 称 定位误差分析计算习题课授 课方 式 讲解与练习教学时数 2教 学目 的 1熟练掌握典型的定位误差计算方法教 学方 法多媒体与板书结合教 学内 容习题 1：图所示齿轮坯在 V 形块上定位插齿槽，要求保证工序尺寸。已知：若不计内孔与外圆同轴度误差的影响试求此工序的定位误差。 习题 2：按图所示方式定位加工孔 ，要求孔对外圆的同轴度公差为 0.03mm。已知：试分析计算此定位方案的定位误差。 习题 3：如图所示在套筒上铣削一平面，要求保证尺寸，采用（a） 、 （b）两种定位
21、方案，试分析两种情况下的定位误差（9 分（06 年考试题） ）习题 4：某批环形零件在铣床上采用调整法铣削一缺口，其尺寸见下面零件图，要求保证尺寸 43-0.1。现采用 900 的 V 形块和支承板两种定位方案，试分别求它们的定位误差，并判断能否满足加工要求。题图所示齿轮坯，内孔和外圆已加工合格 ( )，现在插床上用调整法加工内键槽，要求保证尺寸 。试分析采用图示定位方法能否满足加工要求（要求定位误差不大于工件尺寸公差的 1/3）？若不能满足，应如何改进？（忽略外圆与内孔的同轴天津职业技术师范大学 机械制造工程原理 2-2 霍文国10度误差）习题 6：题图所示工件，用一面两孔定位加工 A 面，
22、要求保证尺寸 18mm0.05mm。若两销直径为，两销中心距为 80mm0.02mm。试分析该设计能否满足要求（要求工件安装无干涉现象，且定位误差不大于工件加工尺寸公差的 1/2）？若满足不了，提出改进办法。教 学重 点难 点重点和难点1定位误差的分析和计算讨 论练 习作 业教 学后 记天津职业技术师范大学 机械制造工程原理 2-2 霍文国11机床夹紧机构周 次 时 间 年 月 日 第 节章 节名 称机床夹具机床夹具夹紧机构设计授 课方 式 理论课教学时数 2教 学目 的1理解夹紧机构设计的原则2掌握常见夹紧机构的原理教 学方 法多媒体教 学内 容一、夹紧机构设计应满足的要求设计夹紧机构一般应
23、遵循以下主要原则： 夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。 工件和夹具的变形必须在允许的范围内。 夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构必须保证自锁，机动夹紧应有连锁保护装置，夹紧行程必须足够。 夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。 夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。二、夹紧力的确定夹紧力包括方向、作用点和大小三个要素，这是夹紧机构设计中首先要解决的问题。1夹紧力方向的确定（1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。（2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致
24、，以利于减少工件的变形。（3）夹紧力的方向应尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。2夹紧力作用点的选择（1）夹紧力的作用点应与支撑点“点对点”对应，或在支撑点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。（2）夹紧力的作用点应作用在工件刚度高的部位。（3）夹紧力的作用点和支撑点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。（4）夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。3夹紧力大小的确定对于夹紧力大小需要准确的场合，一般可经过实验来确定。通常，由于切削力本身是估算的，工件与支撑件间的摩擦因数（如表 5-3 所示）也是近似的，因此夹紧力也是粗略估算的。在计算夹紧力时
25、，将夹具和工件看作一个刚性系统。以切削力的作用点、力向和大小处于最不利于夹紧时的状况为工件受力状况，根据切削力、夹紧力（大工件还应考虑重力，运动速度较大时应考虑惯性力） ，以及夹紧机构具体尺寸，列出工件的静力平衡方程式，求出理论夹紧力，再乘以安全系数 S，作为实际所需夹紧力。安全系数一般可取 S =23，或按下式计算S=S1S2S3S4 （5-13）式中 S1一般安全系数，考虑工件材料性质及余量不均匀等引起切削力变化，S1=1.52；S2加工性质系数，粗加工 S 2=1.2，精加工 S2=1；S3刀具钝化系数，S3=1.11.3；天津职业技术师范大学 机械制造工程原理 2-2 霍文国12S4断
26、续切削系数，断续切削时 S4=1.2，连续切削时 S4=1。三斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构的优点是有一定的扩力作用，可以方便地使力的方向改变 90，缺点是 较小，行程要长。四螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构是夹紧机构中应用最广泛的一种。螺旋夹紧机构夹紧力的计算与斜楔夹紧机构的计算相似，因为螺旋可以看作一斜楔绕在圆柱体上而形成。螺旋夹紧机构的优点是扩力比可达 80 以上、自锁性好、结构简单、制造方便、适应性强，其缺点是动作慢、操作强度大。五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。偏心夹紧原理与斜楔夹紧机构依斜面高度增高而产生夹紧相似，只是斜楔夹紧的楔角不变，而偏心夹紧
27、的楔角是变化的。偏心夹紧机构的优点是结构简单、操作方便、动作迅速，其缺点是自锁性能差、夹紧行程和增力比小。因此一般用于工件尺寸变化不大，切削力小而且平稳的场合，不适合在粗加工中应用。六、其他夹紧机构1铰链夹紧机构，2定心夹紧机构，3联动夹紧机构七、夹紧机构的动力装置手动夹紧机构，在各种生产规模中都有广泛应用，但手动夹紧动作慢，劳动强度大，夹紧力变动大。在大批量生产中往往采用机动夹紧，如气动、液动、电磁和真空夹紧，机动夹紧可以克服手动夹紧的缺点，提高生产效率，还有利于实现自动化，当然机动夹紧成本也会提高。1气动夹紧装置采用压缩空气作为夹紧装置的动力源。压缩空气具有黏度小、不污染、输送分配方便的优
28、点，缺点是夹紧力比液压夹紧小，一般压缩空气工作压力为 0.40.6MPa，结构尺寸较大，有排气噪声。2液压夹紧装置液压夹紧装置的工作原理和结构基本上与气动夹紧装置相似，它与气动夹紧装置相比有下列优点： 压力油工作压力可达 6Mpa。因此，油缸尺寸小，不需增力机构，夹紧装置紧凑。 压力油具有不可压缩性。因此夹紧装置刚度大，工作平稳可靠。 液压夹紧装置噪声小。其缺点是需要有一套供油装置，成本要相对高一些。因此适用于具有液压传动系统的机床和切削力较大的场合。3气液联合夹紧装置所谓气液联合夹紧装置是利用压缩空气为动力，油液为传动介质。兼有气动和液压夹紧装置的优点。4其他动力装置 真空夹紧。 电磁夹紧。
29、 其他方式夹紧。教 学重 点难 点重点1夹紧力的确定原则2常用夹紧机构的掌握讨 论练 习天津职业技术师范大学 机械制造工程原理 2-2 霍文国13作 业教 学后 记天津职业技术师范大学 机械制造工程原理 2-2 霍文国14机床夹具介绍周 次 时 间 年 月 日 第 节章 节名 称机床夹具4 主要机床夹具5 其它类型夹具授 课方 式 理论课教学时数 2教 学目 的1了解各种类型夹具的原理、特点和构成教 学方 法多媒体天津职业技术师范大学 机械制造工程原理 2-2 霍文国17教 学内 容一、钻床夹具钻床夹具是在钻床上用来钻孔、扩孔、铰孔等的机床夹具，这类夹具因大都具有刀具导向装置钻模板和钻套，故习
30、惯上又称为钻模。在机床夹具中，钻模占有相当大的比例。1钻模的类型钻模根据其结构特点可分为固定式钻模、回转式钻模、翻转式钻模、盖板式钻模和滑柱式钻模等。（1）固定式钻模加工中钻模相对于工件的位置保持不变的钻模称为固定式钻模。这类钻模多用于立式钻床上加工较大的单元孔、摇臂钻床上加工平行孔系和多轴钻床上。（2）回转式钻模回转式钻模用于加工同一圆周上的平行孔系或分布在圆周上的径向孔系。其结构按回转轴线的方位可分为立轴、卧轴和斜轴回转等三种基本类型。（3）盖板式钻模盖板式钻模的特点是没有夹具体，一般情况下，钻模板上除了钻套外，还装有定位元件和夹紧装置，加工时只要将它覆盖在工件上即可。（4）滑柱式钻模滑柱
31、式钻模是一种具有升降钻模板的通用可调整钻模，该种夹具不必使用单独的夹紧装置。2钻模设计要点（1）钻套钻套是引导刀具的元件，用以保证孔的加工位置，并防止加工过程中刀具的偏斜。钻套按其结构特点可分为四种类型，即固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套。 固定钻套。直接压入钻模板或夹具体的孔中，位置精度较高，但磨损后不易拆卸，故多用于中、小批量生产。 可换钻套。以间隙配合安装在衬套中，而衬套则压入钻模板或夹具体的孔中，为防止钻套在衬套中转动，加一固定螺钉，可换钻套在磨损后可以更换，故多用于大批量生产。 快换钻套。 ，快换钻套具有快速更换的特点，更换时不需拧动螺钉，而只要将钻套逆时针方向转动一个角度，使
32、螺钉头部对准钻套缺口，即可取下钻套。快换钻套多用于同一孔需经多个工步（钻、扩、铰等）加工的情况。 特殊钻套。用于某些特殊加工的场合，例如钻多个小间距孔、在工件凹陷处钻孔、在斜面上钻孔等。此时不宜使用标准钻套，可根据特殊要求设计专用钻套。（2）钻模板钻模板的作用是用于安装钻套，钻模板与夹具体的连接方式有固定式、铰链式、分离式和悬挂式等几种。固定式钻模板，这种钻模板直接固定在夹具体上，结构简单、精度较高。当使用固定钻模板装卸工件有困难时，可采用铰链式钻模板，以使工件可以方便地装卸。这种钻模板通过铰链与夹具体相连接，由于铰链处存在间隙，因而精度不高。分离式钻模板是可拆卸的，工件每装卸一次，钻模板也要
33、装卸一次。与铰链式钻模板一样，它也是为了装卸工件方便而设计的，但在某些情况下，精度比铰链式钻模板要高。悬挂式钻模板悬挂在机床主轴上，并随主轴一起靠近或离开工件，它与夹具体的相对位置由滑柱来保证，这种钻模板多与组合机床的多轴头联用。（3）夹具体钻模的夹具体一般不设定位或导向装置，夹具通过夹具体底面安放在钻床工作台上，可直接用钻套找正并用压板压紧（或在夹具体上设置耳座用螺栓压紧） 。对于翻转式钻模，通常要求在相对于钻头送进方向设置支脚，支脚可以直接在夹具体上做出，也可以做成装配式，支脚一般应有 4 个，以检查夹具安放是否歪斜。支脚的宽度（或直径）应大于机床工作台 T 形槽的宽度。天津职业技术师范大
34、学 机械制造工程原理 2-2 霍文国18二、镗床夹具具有刀具导向的镗床夹具，习惯上又称为镗模，主要用于加工箱体、支座等零件上的孔或孔系，保证孔的尺寸精度、几何形状精度、孔距和孔的位置精度。镗模与钻模有很多相似之处。即工件上的孔或孔系的位置精度主要由镗模保证。1镗模的种类镗模根据其镗套支架的布置形式可分为单面导向和双面导向两类。2镗模的设计要点（1）镗套镗套用于引导镗杆，根据其在加工中是否运动可分为固定式镗套和回转式镗套两类。（2）镗模支架镗模支架与夹具体一起用于安装镗套，保证被加工孔系的位置精度，并可承受切削力的作用。镗模支架要求有足够的强度和刚度，常在结构上设计较大的安装基面和必要的加强筋。
35、镗模支架上不允许安装夹紧机构或承受夹紧力，以免造成支架变形而影响精度；镗模底座上一般应设有耳座和起吊孔（或起吊螺栓） ，分别用以安装和起吊镗模。此外，在镗模底座的侧面，还常常加工出细长的找正基面，用以找正夹具定位元件和导向元件的位置，以及找正夹具在机床工作台上安装时的位置。三、铣床夹具铣床夹具主要用于加工零件上的平面、键槽、缺口及成形表面等。1铣床夹具的类型由于铣削过程中，夹具大都与工作台一起作进给运动，而铣床夹具的整体结构又常常取决于铣削加工的进给方式。因此常按不同的进给方式将铣床夹具分为直线进给式、圆周进给式和仿形进给式三种类型。2铣床夹具设计要点（1）夹具总体结构铣削加工的切削力较大，又
36、是断续切削，加工中易引起振动，因此铣夹具的受力元件要有足够的强度和刚度。夹紧机构所提供的夹紧力应足够大，且要求有较好的自锁性能。为了提高夹具的工作效率，应尽可能采用机动夹紧机构和联动夹紧机构，并在可能的情况下，采用多件夹紧和多件加工。（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。（3）夹具体铣床夹具的夹具体要承受较大的切削力，因此要有足够的强度、刚度和稳定性。通常在夹具体上要适当地布置筋板，夹具体的安装基面应足够大，且尽可能做成周边接触的形式。铣床夹具通常通过定位键与铣床工作台 T 形槽的配合来确定夹具在机床上的方位。 四、车床夹具车床夹具主要用
37、于加工零件的内外圆柱面、圆锥面、回转成形面、螺纹及端平面等。1车床夹具的类型根据工件的定位基准和夹具本身的结构特点，车床夹具可分为以下四类： 以工件外圆定位的车床夹具，如各类夹盘和夹头。 以工件内孔定位的车床夹具，如各种心轴。 以工件顶尖孔定位的车床夹具，如顶尖、拨盘等。 用于加工非回转体的车床夹具，如各种弯板式、花盘式车床夹具。当工件定位表面为单一圆柱表面或与被加工面相垂直的平面时，可采用各种通用车床夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、顶尖、花盘等。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。天津职业技术师范大学
38、 机械制造工程原理 2-2 霍文国192车床夹具设计要点（1）车床夹具总体结构车床夹具大都安装在车床主轴上，并与主轴一起作回转运动。为保证夹具工作平稳，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。为保证工作安全，夹具上所有元件或机构不应超出夹具体的外廓，必要时应加防护罩。此外要求车床夹具的夹紧机构要能提供足够的夹紧力，且有较好的自锁性，以确保工件在切削过程中不会松动。（2）夹具与车床主轴的连接车床夹具与车床主轴的连接方式取决于车床主轴轴端的结构以及夹具的体积和精度
39、要求。五、成组夹具成组夹具是在成组技术原理指导下，为执行成组工艺而设计的夹具。与专用夹具相比，成组夹具的设计不是针对某一零件的某个工序，而是针对一组零件的某个工序，即成组夹具要适应零件组内所有零件在某一工序的加工。1成组夹具的结构特点成组夹具在结构上由基础部分和可调整部分组成。基础部分是成组夹具的通用部分，在使用中固定不变，通常包括夹具体、夹紧传动装置和操作机构等。此部分结构主要依据零件组内各零件的轮廓尺寸、夹紧方式及加工要求等因素确定。可调整部分通常包括定位元件、夹紧元件和刀具引导元件等。更换工件品种时，只需对该部分进行调整或更换元件，即可进行新的加工。2成组夹具的调整方式成组夹具的调整方式
40、可归纳成四种形式，即更换式、调节式、综合式和组合式。（1）更换式采用更换夹具可调整部分元件的方法，来实现组内不同零件的定位、夹紧、对刀或导向。（2）调节式借助于改变夹具上可调元件位置的方法来实现组内不同零件的装夹和导向。（3）综合式在实际生产中应用较多的是上述两种方法的综合，即在同一套成组夹具中，既采用更换元件的方法，又采用调节的方法。（4）组合式将一组零件的有关定位或导向元件同时组合在一个夹具体上，以适应不同零件加工的需要。一个零件加工只使用其中的一套元件，占据一个相应的位置。3成组夹具设计成组夹具的设计方法与专用夹具大体相同，主要区别在于成组夹具的使用对象不是一个零件而是一组零件。因此设计
41、时需对一组零件的图纸、工艺要求和加工条件进行全面分析，以确定最优的工件装夹方案和夹具调整形式。成组夹具的可调整部分是成组夹具设计中的重点和难点，设计者应按选定的调整方式设计或选用可换件、可调件及相应的调整机构，并在满足同组零件装夹和加工要求的前题下，力求使夹具结构简单、紧凑、调整使用方便。为使调整工作迅速、准确，可采用专门的调整校正试件。六、组合夹具1组合夹具的特点组合夹具是一种根据被加工工件的工艺要求，利用一套标准化的元件组合而成的夹具。夹具使用完毕后，元件可以方便地拆开、清洗后存放，待再次组装时使用。因此，组合夹具具有以下优点： 灵活多变、万能性强，根据需要可组装成多种不同用途的夹具。天津
42、职业技术师范大学 机械制造工程原理 2-2 霍文国8 可大大缩短生产准备周期。组装一套中等复杂程度的组合夹具只需几个小时，这是制造专用夹具所无法相比的。 可减少专用夹具设计和制造的工作量，并可减少材料消耗。 可减少专用夹具库存量，改善夹具管理工作。由于上述优点，组合夹具在单件、小批量生产以及新产品试制中得到广泛应用。组合夹具的不足是与专用夹具相比，往往体积较大，显得笨重。此外，为了组装各种夹具，需要一定数量的组合夹具元件储备，即一次性投资较大。为此，可在各地区建立组装站，以解决中小企业无力建立组装室的问题。2组合夹具的类型目前使用的组合夹具有两种基本类型，即槽系组合夹具和孔系组合夹具。槽系组合
43、夹具元件间靠键和槽（键槽和 T 形槽）定位，孔系组合夹具则通过孔与销来实现元件间的定位。3组合夹具的组装组合夹具的组装过程是一个复杂的脑力劳动和体力劳动相结合的过程，其实质与专用夹具的设计与装配过程是一样的 熟悉原始资料。包括阅读零件图（工序图） ，了解加工零件的形状、尺寸、公差、技术要求及所用的机床、刀具情况，并查阅以往类似夹具的记录。 构思夹具结构方案。根据加工要求选择定位元件、夹紧元件、导向元件及基础元件等（包括在特殊情况下设计专用件） ，构思夹具结构，拟定组装方案。 进行必要的组装计算。例如角度计算、坐标尺寸计算、结构尺寸计算等。 试装。将构思好的夹具结构用选用的元件搭一个“样子” ，
44、以检查构思的方案是否正确可行，在此过程中常常需要对原方案进行反复修改。 组装。按一定顺序（一般由下而上，由里到外）将各元件连接起来，并同时进行测量和调整，最后将各元件固定下来。 检验。对组装好的夹具进行全面检查，必要时需进行试加工，以确保组装的夹具满足加工要求。4组合夹具的精度与刚度首先，组合夹具的最终精度大都通过调整和选择装配来达到，因而可避免误差累积的问 题。经过精心的组装与调整，组合夹具的组装精度完全可以达到专用夹具所能达到的精度。大量实验表明：目前组合夹具的刚度主要取决于组合夹具元件本身的刚度，而与所用元件的数量关系不大。七、随行夹具随行夹具是在自动线上或柔性制造系统中使用的一种移动式
45、夹具。工件安装在随行夹具上，随行夹具载着工件由运输装置运送到各台机床上，并由机床夹具对随行夹具进行定位和夹紧。1工件在随行夹具上的安装工件在随行夹具上的定位与在一般夹具上的定位完全一样。工件在随行夹具上的夹紧则应考虑到随行夹具在运输、提升、翻转排屑和清洗等过程中由于振动而可能引起的松动，应采用能够自锁的夹紧机构，其中螺旋夹紧机构用得最多。此外，考虑到随行夹具在运输过程中的安全和便于自动化操作，随行夹具的夹紧机构一般均采用机动扳手操作，而没有手柄、杠杆等伸出的手动操作元件。2随行夹具的运输及其在机床夹具上的安装 随行夹具在机床上的定位大都采用一面两销定位方式，其优点是： 基准统一。有利于保证工件
46、上被加工表面相互之间的位置精度。 “敞开性”好。工件在随行夹具上一次安装有可能同时加工五个面，可实现工序高度集中。 可防止切屑落入随行夹具的定位基面中。天津职业技术师范大学 机械制造工程原理 2-2 霍文国8机床夹具的基本步骤周 次 时 间 年 月 日 第 节章 节名 称 机床夹具的基本步骤授 课方 式 理论课教学时数 2教 学目 的1了解夹具设计的基本步骤教 学方 法多媒体教 学内 容一、机床夹具设计的基本步骤二、明确设计任务：1.分析研究工件的结构特点、材料、生产规模和本工序加工的技术要求以及前后工序的联系；2.了解加工所用设备、辅助工具中与设计夹具有关的技术性能和规格；3.了解工具车间的
47、技术水平等。必要时还要了解同类工件的加工方法和所使用夹具的情况，作为设计的参考。 三、确定夹具的结构方案，主要考虑以下问题：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；2.确定刀具的导引方法，并设计引导元件和对刀装置；3.确定工件的夹紧方案并设计夹紧装置；4.确定其它元件或装置的结构形式，如定向键、分度装置等；5.考虑各种装置、元件的布局，确定夹具的总体结构；6.对夹具的总体结构，最好考虑几个方案，经过分析比较，从中选取较合理的方案。 四、绘制总装图的顺序是：1.用双点划线绘出工件的轮廓外形，示意出定位基准面和加工面的位置；2.把工件视为透明体，按照工件的形状和位置依次绘出定
48、位、夹紧、导向及其它元件和装置的具体结构；3.最后绘制夹具体，形成一个夹具整体。 五、五类尺寸和四类技术要求：五类尺寸：夹具外形轮廓尺寸 工件与定位元件间的联系尺寸 夹具与刀具的联系尺寸 夹具与机床联系部分的联系尺寸 夹具内部的配合尺寸 四类技术要求：定位元件之间的定位要求 定位元件与连接元件和夹具体底面的相互位置要求 导引元件和夹具体底面的相互位置要求 导引元件与定位元件间的相互位置要求 六、夹具的发展趋势天津职业技术师范大学 机械制造工程原理 2-2 霍文国8夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。教 学重 点难 点讨 论练 习作 业教 学后 记
