第4章-机床夹具设计原理课件

第4章机床夹具设计原理

4.1机床夹具概述定位——在机床上加工工件时，为了保证工件被加工表面的尺寸、几何形状和相互位置精度等要求，必须使工件在机床上占有正确的位置，这一过程称为工件的定位。夹紧——为使该正确位置在加工过程中不发生变化，就需要使用特殊的工艺方法将工件夹紧压牢，这一过程称为工件的夹紧。机床夹具——从定位到夹紧的全过程称为工件的装夹。而用于装夹工件的工艺装备称为机床夹具。一.机床夹具的作用1.机床夹具实例第4章机床夹具设计原理图4-1铣键槽工序简图图4-1铣键槽工序简图图4-2铣键槽夹具结构图图4-2铣键槽夹具结构图2.机床夹具的作用（1）可稳定保证加工精度（2）可提高劳动生产率（3）可降低生产成本（4）可扩大机床的加工范围（5）可降低对工人的技术要求（6）可减轻工人的劳动强度2.机床夹具的作用二.工件的装夹方法（一）直接装夹

（二）找正装夹1.直接找正装夹2.按画线找正装夹（三）夹具装夹二.工件的装夹方法（一）直接装夹三.机床夹具的分类有三种分类方法三.机床夹具的分类按通用程度和使用范围通用夹具专用夹具成组可调组合夹具单件小批大批量多品种小批量单件中小批量三爪、平口钳、分度头针对某一固定工序设计成组相似性零件通用标准部件组装而成随行夹具大批量随零件在自动线上移动按通用程度通用夹具专用夹具成组可调组合夹具单件小批大批量多品按其夹紧装置的动力源手动夹具气动夹具液压夹具电磁夹具真空夹具……按其夹紧装置的动力源手动夹具气动夹具液压夹按加工类型加工工种使用机床车床夹具铣床夹具钻床夹具镗床夹具磨床夹具……按加工类型车床夹具铣床夹具钻床夹具镗床1.定位元件、定位装置2.夹紧装置

3.对刀元件和引导元件4.夹具体5.其它元件及装置四、夹具的结构组成1.定位元件、定位装置四、夹具的结构组成4.2工件在夹具中的定位

定位的概念：

工件的定位，就是要使工件在夹具中占据某个确定的正确加工位置。4.2工件在夹具中的定位一、基准的概念

用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。根据其作用的不同，基准分为设计基准和工艺基准两大类。（一）设计基准1.设计基准

零件设计图样上所采用的基准，称为设计基准。这是设计人员从零件的工作条件、性能要求出发，适当考虑加工工艺性而选定的。一个机器零件，在零件图上可以有一个也可以有多个设计基准。

一、基准的概念（一）设计基准零件设计图样上所采用的基准图4-3零件图中的设计基准图4-3零件图中的设计基准（二）工艺基准

零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。其中又包括工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。1.工序基准

在工序图上，用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准，称为工序基准。（二）工艺基准1.工序基准图4-4工序图中的工序基准图4-4工序图中的工序基准2.定位基准

工件在机床上或夹具中进行加工时，用作定位的基准，称为定位基准。图4-5工件在加工时的定位基准2.定位基准图4-5工件在加工时的定位基准3.测量基准

测量时所采用的基准，称为测量基准。图4-6工件上已加工表面的测量基准3.测量基准图4-6工件上已加工表面的测量基准4.装配基准在机器装配时，用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准，称为装配基准。（a）（b）图4-7零件装配时的装配基准4.装配基准（a）（b）二、六点定位的基本原理

工件没有采取定位措施以前，与空间自由状态的刚体相似，每个工件的位置将是任意的、不确定的。对一批工件来说，它们的位置将是不一致的。工件空间位置的这种不确定性，可按一定的直角坐标分为如下六个独立方面：

沿X轴方向的移动不定度，以X表示；沿Y轴方向的移动不定度，以Y表示；沿Z轴方向的移动不定度，以Z表示；绕X轴方向的转动不定度，以X表示；绕Y轴方向的转动不定度，以Y表示；绕Z轴方向的转动不定度，以Z表示。

二、六点定位的基本原理第4章-机床夹具设计原理课件图4-8工件在空间的六个不定度图4-8工件在空间的六个不定度

夹具上采用一定规则布置的六个定位支承点可以限制工件的六个不定度，其中每个支承点相应地限制一个不定度。这一原理称为工件定位原理，也称为六点定位原理。夹具上采用一定规则布置的六个定位支

六点定位原理XZY如何限制工件的不定度？最典型的方法就是如下图所示设置六个定位支承点。六点定位原理XZY如何限制工件的不定度？最第4章-机床夹具设计原理课件

工件的底面放置在三个不共线的支承1、2、3上，这样就限制了工件沿Z轴移动的自由度和绕X轴、Y轴转动的自由度；侧面B靠在两个连线与底面平行的支承4、5上，限制了工件沿X轴移动的自由度和绕Z轴转动的自由度；端面C与支承6接触，限制了工件沿Z轴移动的自由度。工件每次都放置在与六个支承相接触的位置，从而使每个工件得到确定的位置，一批工件也就获得了同一位置。由于上述每个支承与工件接触的面积很小，可以抽象为一个点。工件的底面放置在三个不共线的支承1、2、3上，这用六个支承点来限制工件的六个不定度的定位方法称为工件的六点定位。着重理解以下几点：1.采用一定规则布置六个定位支承点。2.定位支承点与工件定位基准要始终保持紧密接触或配合。3.用定位支承点限制某一方向的不定度，并不是说工件在该方向不能产生运动（移动或转动），而是说工件在该方向的位置可以确定。定位指的是位置，而不是指是否运动。定位——是确定位置夹紧——是限制运动4.一个不定度由对应的一个定位支承点限制，六个不定度最多由六个定位支承点限制。5.采用定位支承点限制工件不定度的分析方法，是为了简化问题，便于分析。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，而采用相应结构的定位元件来实现的。用六个支承点来限制工件的六个不定度的定位方法称为工三、工件在夹具中定位的几种情况

◆完全定位

◆不完全（部分）定位

◆欠定位

◆重复定位（过定位、超定位）三、工件在夹具中定位的几种情况1.完全定位工件在夹具中定位时，六个不定度均被限制，称为完全定位。

长方形工件钻孔工序及工件定位分析

1.完全定位长方形工件钻孔工序及工件定位分析2.部分定位

工件在机床上或夹具中定位，若六个不定度没有被全部限制，亦能满足加工要求，称为部分定位。按工件加工前的结构特点和工序加工精度要求，又可分成如下两种情况：（1）由于工件结构特点，不必限制所有不定度

（a）（b）（c）（d）都没有必要，也无法限制它们绕自身回转轴线的不定度2.部分定位（a）（b）（2）由于工序的加工精度要求，工件在定位时允许保留某些方面的不定度

由于工序的加工精度要求，允许保留某些方面的不定度（2）由于工序的加工精度要求，工件在定位时允许保留某些方面的3.欠定位

工件在机床或夹具中定位时，若定位支承点数少于工序加工要求应予以限制的不定度数，则工件定位不足，称为欠定位。铣键槽工序及工件在夹具中的定位

3.欠定位铣键槽工序及工件在夹具中的定位4.重复定位：工件在夹具中定位时，若几个定位支承点重复限制一个或几个不定度，称为重复定位。*当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不允许重复定位。*为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面定位时，可以出现重复定位。4.重复定位：工件在夹具中定位时，若几个定位支承点重复限制一第4章-机床夹具设计原理课件第4章-机床夹具设计原理课件

从上述工件定位实例可知，形成重复定位的原因是由于夹具上的定位元件同时重复限制了工件的一个或几个不定度。

重复定位的后果是：①使工件定位不稳定，破坏一批工件位置的一致性；②使工件或定位元件在夹紧力作用下产生变形；③使工件不能顺利地与定位元件配合，甚至使部分工件不能进行装夹。

为了减少或消除重复定位造成的不良后果，可采取如下措施。

从上述工件定位实例可知，形成重复定位的原因是由（1）改变定位元件结构（1）改变定位元件结构（2）撤消重复定位的定位元件：（2）撤消重复定位的定位元件：（3）提高工件定位基准之间、定位元件定位面之间的位置精度（3）提高工件定位基准之间、定位元件定位面之间的位置精度说明以下工件应限制哪几个不定度？说明以下工件应限制哪几个不定度？图4-16因定位元件结构限制了不需限制的不定度图4-16因定位元件结构限制了不需限制的不定度图4-17实际加工中需要限制的最少不定度数图4-17实际加工中需要限制的最少不定度数四、常用定位元件

定位表面不同，应选择不同的定位元件1.工件以平面定位所用的定位元件（1）主要支承（基本支承）

工件定位时起主要定位支承作用①固定支承

定位支承点的位置固定不变的定位元件，称为固定支承。四、常用定位元件第4章-机床夹具设计原理课件②可调支承定位支承点的位置可以调节的定位元件，称为可调支承。主要用于以制造精度不高的毛坯面定位的场合。②可调支承③自位支承

定位支承点的位置随工件定位基准位置变化而自动与之适应的定位元件，称为自位支承。自位支承一般只起一个定位支承点的作用。③自位支承第4章-机床夹具设计原理课件第4章-机床夹具设计原理课件（2）辅助支承

只起提高工件支承刚性或辅助定位作用的定位元件，称为辅助支承。（2）辅助支承第4章-机床夹具设计原理课件2.工件以圆孔表面定位所用的定位元件主要有：定位销、刚性心轴和小锥度心轴等（1）定位销

①固定式定位销2.工件以圆孔表面定位所用的定位元件②可换式定位销②可换式定位销③锥面定位销③锥面定位销④削边定位销及菱形定位销D<3mm3<D<50mmD>50mm(a)(b)图4-25常用削边定位销及菱形定位销的标准结构④削边定位销及菱形定位销D<3mm3<D<50mmD>表4-1标准菱形定位销的结构尺寸（mm）d>3-6>6-8>8-20>20-25>25-32>32-40>40-50Bbb1d-0.512d-123d-234d-335d-435d-546d-658表4-1标准菱形定位销的结构尺寸（mm）d>3-6>6-82)刚性心轴：常用于套类零件的定位元件刚性心轴一般由导向、定位及传动三部分组成（2）刚性心轴

常用于套类零件的定位元件。刚性心轴一般由导向、定位及传动三部分组成2)刚性心轴：常用于套类零件的定位元件（2）刚性心轴（3）弹性心轴（3）弹性心轴（4）小锥度心轴

小锥度心轴可消除工件与心轴之间的配合间隙，提高定心精度。锥度一般取

K=1/5000~1/1000（4）小锥度心轴3.工件以外圆表面定位所用的定位元件常用的有三类

定位套：实现定心定位支承板：给外圆定位V型块：实现外圆表面定心、对中定位3.工件以外圆表面定位所用的定位元件（1）定位套长套限制四个不定度，短套限制二个不定度，锥套限制三个不定度，半圆套长四、短二。（1）定位套（2）支承板长板限制二个不定度，短板限制一个不定度。（2）支承板（3）V型块长V形块限制四个不定度短V形块限制二个不定度（3）V型块长V形块限制四个不定度4.工件以锥孔面定位所用的定位元件当轴类零件要求精确定心时，可以工件上的锥孔作为定位基准。长锥心轴限制五个不定度：4.工件以锥孔面定位所用的定位元件图4-32工件上顶尖孔在顶尖上的定位图4-32工件上顶尖孔在顶尖上的定位五.典型定位方式1.组合定位2.一面两销

五.典型定位方式六、定位误差的分析与计算（一）定位误差的概念及其产生原因

定位误差是指由于工件定位所造成加工表面相对其工序基准的位置误差，以△DW表示。

在调整法加工中，加工表面的位置可认为是固定不动的。因此定位误差也可以认为是由于工件定位所造成的工序基准沿工序尺寸方向的变动量。1.定位误差的概念六、定位误差的分析与计算（一）定位误差的概念及其产生原因

由于工件在夹具中的位置是由定位基准确定的，因此工序基准的位置变动可以分解为定位基准本身的变动量——准位置误差

工序基准相对于定位基准的变动量——基准不重合误差

由于工件在夹具中的位置是由定位基准确定的，因此工序基准基准位置误差——以△JW表示

基准不重合误差——以△JB表示

工件的定位误差等于基准位置误差与基准不重合误差之和，即△DW＝△JW＋△JB

——*

基准位置误差和基准不重合误差均应沿工序尺寸方向度量，如果与工序尺寸方向不一致，则应投影到工序尺寸方向后计算。有时造成基准位置误差及基准不重合误差是由同一尺寸变化所致，则*式中存在叠加与相互抵消的两种可能,因此式*应写成如下形式：

△DW＝△JW±△JB

基准位置误差——以△JW表示工件的定位误差等于基准位使用夹具以调整法加工工件时

定位误差仅是加工误差的一部分，因此在设计和制造夹具时一般限定定位误差不超过工件相应尺寸公差的1/5～1/3，即应：夹具对定工件夹紧加工过程误差使用夹具以调整法加工工件时定位误差仅是加工误差的一2.产生定位误差的原因（1）基准位置误差△JW由于定位副制造误差而引起的定位基准位置在加工尺寸方向的最大变动量2.产生定位误差的原因（1）基准位置误差△JW由于定实例：dminH2Dmax0-Td0-Td0-Td0-TddΔJWΔJWH1o1o实例：dminH2Dmax0000dΔJWΔJWH1（2）基准不重合误差

△JB工序基准与定位基准不重合，工序基准相对定位基准在加工尺寸方向的最大变动量。（2）基准不重合误差△JB工序基准与定位基准不重合实例：dminH3Dmax0-Td0-Td0-Td0-TddΔJWH1o1od1minB1d1max△JBB2H2B3实例：dminH3Dmax0000dΔJWH1o1o3.结论

（1）定位误差只产生在采用调整法加工一批工件的条件下，若一批工件逐个按试切法加工，则不存在定位误差。（2）定位误差是由于工件定位不准而产生的加工误差。它的表现形式为工序基准相对加工表面可能产生的最大尺寸或位置的变动范围。它的产生原因是工件的制造误差、定位元件的制造误差、两者的配合间隙及基准不重合等。3.结论（1）定位误差只产生在采用调整法加工一批工件的条当定位基准与工序基准重合，则（4）定位误差的计算可按定位误差的定义，根据所画出的一批工件定位可能产生定位误差的两种极端位置，再通过几何关系直接求得。也可按定位误差的组成，由公式（3）定位误差由基准位置误差和基准不重合误差两部分组成，但并不是在任何情况下这两部分都存在。当定位基准无位置变动，则计算得到。当定位基准与工序基准重合，则（4）定位误差的计算可按定位误差1.平面定位时的定位误差（二）几种典型表面定位时的定位误差1.平面定位时的定位误差（二）几种典型表面定位时的定位误差2.圆柱孔定位的定位误差（1）工件以圆柱孔在无间隙配合心轴上定位ΔJW=0ΔDW=ΔJB2.圆柱孔定位的定位误差（1）工件以圆柱孔在无间隙配合心轴（2）工件以圆柱孔在间隙配合心轴上定位第一种情况：定位时圆柱孔与心轴固定单边接触例如：心轴水平放置（2）工件以圆柱孔在间隙配合心轴上定位第一种情况：定位时圆柱式中TD——工件孔D的尺寸公差；

Td——定位心轴d的尺寸公差；Xmin——最小间隙（孔的最小直径与心轴的最大直径配合时的间隙）。式中TD——工件孔D的尺寸公差；例一例一

在影响基准位置误差和基准不重合误差的因素中，没有任何一个误差因素对两者同时产生影响，考虑到各误差因素的独立变化，在计算定位误差时，应将二者相加。

在影响基准位置误差和基准不重合误差的因素中，若某误差因素既影响基准位置误差又影响基准不重合误差，在这种情况下，定位误差为两项误差的合成，但应根据实际误差的作用方向，在式ΔDW=ΔJW±ΔJB中取“＋”号或“－”号。在影响基准位置误差和基准不重合误差的因素中，没有

其符号可按如下原则判断：当误差因素引起的基准位置误差与基准不重合误差分别引起工序尺寸作相同方向变化时（即同时使工序尺寸增大或减小），取“＋”号；而当引起工序尺寸向相反方向变化时，取“－”号。

例如：对于工序尺寸H4。影响其基准位置误差和基准不重合误差的公共因素是工件内孔公差TD。当工件内孔直径由最小尺寸变为最大尺寸时，定位基准（即工件内孔圆心）向下移动，基准位置误差引起工序尺寸H4增大；与此同时，假定定位基准位置没有向下移动，则当工件内孔直径由最小尺寸变为最大尺寸时，工序基准也向下移动，也使工序尺寸H4增大，两者变动引起工序尺寸作相同方向变化，故定位误差为两项误差之和。

例如：对于工序尺寸H5。影响其基准位置误差和基准不重合误差的公共因素是工件内孔公差TD。当工件内孔直径由最小尺寸变为最大尺寸时，定位基准（即工件内孔圆心）向下移动，基准位置误差引起工序尺寸H5增大；与此同时，假定定位基准位置没有向下移动，则当工件内孔直径由最小尺寸变为最大尺寸时，工序基准则向上移动，会使工序尺寸H5减小，两者变动引起工序尺寸作相反方向变化，故定位误差为两项误差之差。其符号可按如下原则判断：当误差因素引起的基准位置第二种情况：定位时圆柱孔与心轴任意边接触例如：心轴垂直放置第二种情况：定位时圆柱孔与心轴任意边接触例如：心轴垂直放置（a）（b）图4-38套筒类工件以间隙配合心轴定位铣键槽时的定位简图及定位误差分析例二（a）①对工序尺寸其定位误差的分析方法与例一相同，它们的定位误差为来说，

①对工序尺寸其定位误差的分析方法与例一相同，它们的定位误②对工序尺寸见图4-38（b）②对工序尺寸见图4-38（b）看是否有一个误差因素对ΔJW和ΔJB同时产生影响

ΔJB：尺寸小→大，工件中心不动，看工序基准相对工件中心的变动方向ΔJw：尺寸小→大，看工件相对工件定位元件的变动方向产生影响的尺寸

简单方法：否：+有：判断方向相同+方向相反-看是否有一个误差因素对ΔJW和ΔJB同时产生影响ΔJB：3.外圆柱面定位的定位误差（1）外圆柱面定心定位（2）外圆柱面支承板定位（3）外圆柱面V形块定位3.外圆柱面定位的定位误差（1）外圆柱面定心定位（2）外圆柱（1）外圆柱面定心定位

外圆柱面定心定位的定位基准是外圆中心线，其定位误差与圆柱孔定位的定位误差分析计算方法完全相同。（1）外圆柱面定心定位外圆柱面定心定位的定位基准是（2）外圆柱面支承板定位图4-29支承板对工件外圆表面定位定位基准是与定位支承固定接触的一条母线。工件直径尺寸的变化不会使定位基准在与定位支承面垂直的方向产生位置变动，因此在该方向没有基准位置误差。基准不重合误差的分析计算方法与平面定位方式相同。（2）外圆柱面支承板定位图4-29支承板对工件外圆表面定位（3）外圆柱面V形块定位（3）外圆柱面V形块定位第4章-机床夹具设计原理课件4.定位误差综合分析与计算实例（1）工件在双V形块上定位时的定位误差分析与计算4.定位误差综合分析与计算实例（1）工件在双V形块上定位时的第4章-机床夹具设计原理课件第4章-机床夹具设计原理课件（2）工件在一面两销上定位时的定位误差分析与计算

图4-41长方形工件在夹具中的一面两销上定位①孔O1的基准位置误差②孔O2的基准位置误差③两孔中心连线O1O2的角度位置误差

（2）工件在一面两销上定位时的定位误差分析与计算图4-4（3）工件在V形块上定位d1α三角卡盘上定位d2间隙心轴定位D固定单边心轴Td弹簧心轴定位D（3）工件在V形块上定位d1α三角卡盘上定位（三）提高工件在夹具中定位精度的主要措施1.减少或消除基准位置误差的措施（1）选用基准位置误差小的定位元件（2）合理布置定位元件在夹具中的位置（3）提高工件定位表面与定位元件的配合精度（4）正确选取工件上的第一、第二和第三定位基准2.消除或减少基准不重合误差的措施在夹具设计时，为了消除或减少基准不重合误差，应尽可能选择该工序的工序基准为定位基准。若一个工件在加工中，对加工表面有几项加工精度要求，则应根据各项加工精度要求的高低相应选取工件定位的第一、第二和第三定位基准。（三）提高工件在夹具中定位精度的主要措施1.减少或消除基准位4.3工件在夹具中的夹紧一、夹紧装置的组成与功能1.夹紧装置的组成：（两个部分组成）

(1)动力源：

手动夹紧：人力提供动力源机动夹紧:以气动、液动、电动等提供动力。(2)夹紧机构：

是接受和传递作原始力使之转变为夹紧力直接作用在工件上实现加紧的机构。（包括三部分）

4.3工件在夹具中的夹紧①受力元件：手柄、螺母、活塞杆②中间递力机构：斜楔③夹紧元件：螺钉、压板a、改变夹紧力方向b、改变夹紧力大小c、提供自锁功能作用①受力元件：手柄、螺母、活塞杆a、改变夹紧力方向作用2.夹紧装置的功能

夹紧机构的功能是使工件在机床上占有的正确位置在加工过程中不发生变化，将工件迅速、可靠地夹紧压牢。2.夹紧装置的功能二、夹紧装置的设计要求与夹紧力的计算（一）夹紧装置的设计要求1.夹紧时不应破坏定位；2.足以抵抗加工中的各种力和振；3.工件不应发生过度变形；4.有足够的夹紧行程；5.具有自锁性；6.结构简单、易于操作。二、夹紧装置的设计要求与夹紧力的计算（一）夹紧装置的设计要求1.夹紧力的方向（1）夹紧力的方向应有助于定位

垂直于主要定位基准面，主要定位基准面面积大、精度高、限制不定度数目多，二者垂直，有利于准确定位。（二）夹紧力的计算1.夹紧力的方向（二）夹紧力的计算第4章-机床夹具设计原理课件多向施力与一力多用：多向施力与一力多用：（2）夹紧力的方向应有利于减小夹紧力（2）夹紧力的方向应有利于减小夹紧力2.夹紧力的作用点（1）所选作用点，应保证定位稳定，不破坏定位（位移或偏移）2.夹紧力的作用点（2）应尽量减小夹紧变形措施：增大受力面积，合理布置作用点（2）应尽量减小夹紧变形（3）作用点尽量靠近切削部位，也可设辅助支承（3）作用点尽量靠近切削部位，也可设辅助支承3.夹紧力的大小夹紧力太小，不足以抵抗加工中的各种力。夹紧力太大，易造成工件、夹具的较大变形。实际夹紧力W0一般为理论夹紧力W乘以安全系数K，即：

W0=KW

一般安全系数K=1.5~3粗加工K=2.5~3精加工K=1.5~23.夹紧力的大小例题：在图示的定位夹紧方案中，六面体工件以底面、侧面和端面分别在支承板４，支承釘１、２、３上定位，在另一侧面上用螺旋压板夹紧。当在铣床上用圆柱铣刀铣上平面时，试分析计算所需夹紧力（活动压板不计夹紧点处的摩擦力）。已知：W0—实际采用的夹紧力NＷ—计算所需的夹紧力NK—安全系数Fr—铣削合力ＮL—铣削到全深时，铣削合力距Ｏ点的垂直距离mL1—支承钉1轴线距支承钉3定位工作面的距离mL2—支承钉2轴线距支承钉3定位工作面的距离mf—支承钉定位工作面与工件定位面间摩擦系数例题：在图示的定位夹紧方案中，六面体工件以底面、侧面和端面分铣削合力Fr引起工件绕O点翻转的力矩FrL为最大，由夹紧力W0在侧面支承钉上产生的摩檫力矩和克服。即:铣削合力Fr引起工件绕O点翻转的力矩FrL为最大，由夹紧力例题：1-定位支承板；2-V形块图4-49在立式钻床上钻不通孔时工件受力情况

因故例题：1-定位支承板；2-V形块因故三、典型夹紧机构（一）斜楔夹紧机构1.作用原理及夹紧力三、典型夹紧机构（一）斜楔夹紧机构1.作用原理及夹紧力1-支承钉；2-工件；3-斜楔图4-51斜楔夹紧机构的作用原理受力分析1-支承钉；2-工件；3-斜楔夹紧工件时，Q三力平衡

由图示的力平衡图可得

夹紧工件时，Q三力平衡（l）斜楔的自锁性2.结构特点

在实际工作中，为自锁更可靠，通常取（l）斜楔的自锁性2.结构特点在实际工作中，为自锁更可靠由图4-51中可以看出，当外加一个作用力Q，则斜楔产生一个与Q力方向垂直的夹紧力W。（2）斜楔能改变夹紧作用力的方向

（3）斜楔具有扩力作用且当Q一定时，越小，扩力作用越大。

一般以扩力比ip（）表示由图4-51中可以看出，当外加一个作用力Q，则斜楔产生α越大，夹紧行程越大，但自锁性越差。双升角斜楔具有较大的夹紧行程，又具有自锁性。（4）斜楔的夹紧行程小

α越大，夹紧行程越大，但自锁性越差。（4）斜楔的夹紧行程小（5）斜楔夹紧的效率低：可加用滚子（5）斜楔夹紧的效率低：可加用滚子（3）斜楔夹紧机构适用范围

斜楔夹紧机构增力比小，效率低下，多用于机动夹紧机构中。（3）斜楔夹紧机构适用范围（二）螺旋夹紧机构1.作用原理及典型结构：

相当于将斜楔绕在圆柱体上，作用原理与斜楔夹紧相似。（二）螺旋夹紧机构第4章-机床夹具设计原理课件2.夹紧力的计算2.夹紧力的计算

根据平衡条件，对螺杆中心线的力矩为零，即

因

故根据平衡条式中——螺杆端部与工件（或压脚）的当量摩擦角——螺杆端部与工件（或压脚）的当量摩擦半径——螺旋升角——方牙螺纹螺杆的摩擦角式中——螺杆端部与工件（或压脚）的当量摩擦角——螺杆端部与工3.适用范围

由于螺旋夹紧机构具有结构简单、制造容易、夹紧可靠、扩力比大和夹紧行程不受限制等特点，所以在手动夹紧装置中被广泛使用。其缺点是夹紧动作慢、效率低。在夹具中除采用螺杆直接夹紧工件外，经常采用螺旋压板夹紧机构，常用的螺旋压板夹紧机构如图4-54所示。3.适用范围例：例：当结构尺寸受限制时，可采用钩形压板机构：当结构尺寸受限制时，可采用钩形压板机构：（三）偏心夹紧机构1-手柄；2-偏心轮；3-轴；4-垫板；5-压板图4-55圆偏心夹紧机构（三）偏心夹紧机构1-手柄；2-偏心轮；3-轴；4-垫1.圆偏心的夹紧原理及几何特性（1）圆偏心的夹紧原理图4-56圆偏心的夹紧原理及几何特性1.圆偏心的夹紧原理及几何特性（1）圆偏心的夹紧原理图4-5圆偏心夹紧实际上是斜楔夹紧的一种变形，与平面斜楔夹紧相比，主要区别是其工作表面上各夹紧点的升角是一个变数。（2）圆偏心的几何特性

圆偏心各工作点升角变化的这一特性很重要，因为其工作弧段的选择、自锁性能、夹紧力以及主要结构尺寸的确定等，均与升角变化和最大升角有关。圆偏心夹紧实际上是斜楔夹紧的一种变形，与平面斜楔2.偏心圆工作弧段的选择理论上，偏心圆下半部轮廓上的任何一点都可用来夹紧工件，由图4-56（a）中可知，由m点到n点，相当于偏心圆转过180o，夹紧的总行程为2e。实际上，为保证夹紧可靠，操作方便，一般仅取下半圆周的1/3～1/2圆弧为工作弧段。如取图4-56（c）中的为工作弧段，或取以P点为中心，（30o～40o）其中后者由于升角变化较小且夹紧行程较大，故工作性能较好。的AB为工作弧段。2.偏心圆工作弧段的选择理论上，偏心圆下半部轮廓上的任3.圆偏心夹紧的自锁条件

≤式中

——偏心圆工作弧段的最大升角

——偏心圆与工件间的摩擦角

——偏心圆转轴处的摩擦角。

=14～20保证自锁是设计圆偏心夹紧机构时必须注意的一个主要问题。要保证圆偏心夹紧时的自锁性，应满足如下条件：

或偏心圆直径d和扁心距e应满足如下关系：3.圆偏心夹紧的自锁条件≤式中——偏心圆工作弧段的最大升4.圆偏心夹紧力计算图4-57偏心圆的受力情况分析4.圆偏心夹紧力计算图4-57偏心圆的受力情况分析

按静力平衡条件，则：而故按

(因OO1⊥OP)又因

式中——偏心圆在P点与工件接触时的升角故

(因OO1⊥OP)又因式中——偏心圆在P点（1）由于偏心圆的夹紧力小，自锁性能又不是很好，故只适用于切削负荷不大且无很大振动的场合。（2）为满足自锁条件，其夹紧行程也相应受到限制，一般多用于夹紧行程较小的情况。（3）一般很少直接用于夹紧工件，大多是与其它夹紧元件联合使用。5.适用范围（1）由于偏心圆的夹紧力小，自锁性能又不是很好，故只适用于切定心、对中夹紧机构，是一种特殊的夹紧机构，工件在其上同时实现定位和夹紧。在这种夹紧机构上与工件定位基准面相接触的元件，即是定位元件，又是夹紧元件。（四）定心、对中夹紧机构定心、对中夹紧机构之所以能实现准确的定心、对中，其原理就在于它们利用了定位—夹紧元件的等速移动、转动或均匀弹性变形的方式，来消除一批工件定位基准面的制造误差对定位基准位置的影响。定心、对中夹紧机构，是一种特殊的夹紧机构，工件在其上同时实现1.按定位夹紧元件的等速移动或转动原理实现定心或对中夹紧（1）螺旋式定心夹紧机构1、5－滑座；2、4－V形块钳口；3－调节杆；6－双向螺杆图4-58螺旋式定心夹紧机构1.按定位夹紧元件的等速移动或转动原理实现定心或对中夹紧（1（2）偏心式定心夹紧机构1-心轴体；2-隔离套；3-滚柱图4-59偏心式定心夹紧机构（2）偏心式定心夹紧机构1-心轴体；2-隔离套；3-滚柱（3）斜面式定心夹紧机构1-锥体；2-卡爪；3-弹簧；4-推杆图4-60斜面式定心夹紧机构（3）斜面式定心夹紧机构1-锥体；2-卡爪；3-弹簧；4-推（4）杠杆式定心夹紧机构图4-61杠杆式定心夹紧机构1-拉杆；2-滑套；3-推块；4-钩形杠杆；5-夹爪；6-轴销（4）杠杆式定心夹紧机构图4-61杠杆式定心夹紧机构1-拉杆2.按定位夹紧元件均匀弹性变形原理实现定心夹紧

这类定心夹紧机构的共同特点是利用弹性元件受力后的弹性变形实现定心夹紧作用。其定心精度比上一类高，适用于精度要求较高的加工中采用。（1）弹簧筒夹式定心夹紧机构2.按定位夹紧元件均匀弹性变形原理实现定心夹紧这类定心1－套筒2－操纵件图4-62弹簧夹头的结构1－套筒2－操纵件（2）液性塑料定心夹紧机构1-支承钉；2-簿壁套筒；3-液性塑料；4-柱塞；5-螺钉图4-63液性塑料定心夹紧机构（2）液性塑料定心夹紧机构1-支承钉；2-簿壁套筒；3-液性（五）联动夹紧机构

在工件装夹中，根据工件的结构特点和定位要求，有些夹具需要的同时有几个点对工件进行夹紧，有些夹具需要同时夹紧几个工件。

1.多点联动夹紧机构

多点联动夹紧是用一个原始作用力，通过一定的机构将该力分散到数个点上对工件进行夹紧。（1）单件同向联动夹紧机构特点：在夹紧点之间，必须设计有浮动元件2、7。

（五）联动夹紧机构在工件装夹中，根据工件的结构特点和定位1、3浮动压头；2-浮动柱；4-工件；5-钩形压板；6-螺钉；7-浮动盘；8-活塞杆；9-气缸图4-64单件同向联动夹紧机构1、3浮动压头；2-浮动柱；4-工件；5-钩形压板；6-螺钉（2）单件对向联动夹紧机构

1-工件；2-浮动压板；3-活塞杆图4-65单件对向联动夹紧机构（2）单件对向联动夹紧机构1-工件；2-浮动压板；3-活塞（３）单件互垂力或斜交力联动夹紧机构1、3-摆动压块；2-摇臂；4-螺母图4-66互垂力或斜交力联动夹紧机构（３）单件互垂力或斜交力联动夹紧机构1、3-摆动压块；2-摇2.多件联动夹紧机构

用一个原始作用力，通过一定的机构对数个相同或不同的工件进行夹紧称为多件联动夹紧。

（1）多件平行联动夹紧机构2.多件联动夹紧机构用一个原始作用力，通过一定的机构对数1-工件；2-压板；3-摆动压块；4-滑柱；5-螺母；6-液性介质图4-67多件平行联动夹紧机构1-工件；2-压板；3-摆动压块；4-滑柱；5-螺母；6-液（２）多件连续夹紧机构1-工件；2-定位活动V形块；3-夹紧螺钉图4-68多件连续夹紧机构（２）多件连续夹紧机构1-工件；2-定位活动V形块；3-夹紧（３）对向式多件联动夹紧机构1、4-压板；2-键；3-工件；5-拉杆；6-偏心轮图4-69对向式多件联动夹紧机构（３）对向式多件联动夹紧机构1、4-压板；2-键；3-工件；（4）复合式多件联动夹紧机构1、4-压板；2-工件；3-摆动压块图4-70复合式多件联动夹紧机（4）复合式多件联动夹紧机构1、4-压板；2-工件；3-摆动3．与其它动作联动的夹紧机构（1）先定位后夹紧的联动机构3．与其它动作联动的夹紧机构（1）先定位后夹紧的联动机构1－拨杆2、6－弹簧3、12－推杆4－活塞5－压板7－定位块8－液压缸9－活塞杆1－0螺钉11－滚子图4-71先定位后夹紧的联动夹紧机构1－拨杆2、6－弹簧3、12－推杆4－活塞5－压板（2）夹紧与移动压板联动机构1-拨销；2-压板；3、4-螺钉；5-偏心轮图4-72夹紧与移动压板联动机构（2）夹紧与移动压板联动机构1-拨销；2-压板；3、4-螺钉（3）夹紧与辅助支承联动机构1辅助支承2压板3螺母4锁销图4-73夹紧与辅助支承联动机构（3）夹紧与辅助支承联动机构1辅助支承2压板3螺母4锁销四、夹紧的动力源

气动夹紧是使用最广泛的一种机动夹紧方式，其动力来源是压缩空气。一般压缩空气由压缩空气站供应，经过管路损夹后，通到夹紧装置中的压缩空气为4～6个大气压。气动夹紧一般具有作用力基本稳定、夹紧动作迅速和操作省力等优点。其不足之处是因压缩空气工作压力较小而结构较庞大，且工作时噪声较大。（一）气动夹紧四、夹紧的动力源气动夹紧是使用最广泛的一种机动夹紧方式

液动夹紧所采用的油缸结构和工作原理基本与气缸相同，只不过所使用的工作介质是液压油。由于油压比气压高得多（一般可达6MPa以上）及液体的不可压缩性，因而产生同样大小的作用力，油缸尺寸比气缸尺寸小很多，液动夹紧刚度比气动夹紧刚度大得多，工作平稳，没有气动夹紧时那样的噪音。它大多应用在本身已具有液压传动系统装置的机床设备上。（二）液动夹紧液动夹紧所采用的油缸结构和工作原理基本与气缸相同，只

气一液联合夹紧的能量来源仍为压缩空气，但它综合了气动夹紧与液动夹紧的优点，又部分克服了它们的缺点，所以得到了发展和使用。气一液联合夹紧要使用特殊的增压器。由于压力可以提高，故夹具上的工作油缸体积很小，安装在夹具中灵活方便。（三）气一液联合夹紧气一液联合夹紧的能量来源仍为压缩空气，但它综合了气动夹紧1.夹具与机床的连接4.4夹具的对定与导引一、夹具的对定（1）夹具与平面工作台的连接（a）（b）（c）图4-74夹具体底平面的结构形式1.夹具与机床的连接4.4夹具的对定与导引一、夹具的对定（定向键；2-T形槽；3-螺栓图4-75夹具定向键定向键；2-T形槽；3-螺栓（2）夹具与回转主轴的连接

（2）夹具与回转主轴的连接图4-76夹具与回转主轴的连接图4-76夹具与回转主轴的连接2.定位元件对夹具定位面的位置要求夹具设计时，定位元件定位面对夹具定位面的位置要求应在夹具装配图上标注出（或以文字说明），作为夹具验收标准。该项要求的允许误差取决于工件的有关尺寸加工公差。夹具定位时产生的定位误差通常取为2.定位元件对夹具定位面的位置要求夹具设计时，定位元件定位3.提高夹具定位精度的其它方法（1）找正法安装夹具图4-77找正法安装夹具3.提高夹具定位精度的其它方法（1）找正法安装夹具图4-7夹具在机床上定位夹紧后，即对定位元件定位面进行加工，用切削成形运动直接形成元件定位面。这种方法称为“临床加工”。如三爪夹盘在夹紧状态下加工卡爪定位面及止推端面，在刨床上直接加工出元件定位平面等都是具体应用。（2）对定位元件进行“临床加工”夹具在机床上定位夹紧后，即对定位元件定位面进行加工，用切削夹具在机床上定位后，尚需进行对刀，使刀具相对夹具定位元件定位面处于正确位置。二、对刀装置图4-78对刀装置夹具在机床上定位后，尚需进行对刀，使刀具相对夹具定位元件三、孔加工刀具的导引装置1.钻孔的导向

在钻床夹具中，通常用钻套作为刀具的导向元件。钻套主要用来确定钻头、扩孔钻、铰刀等定尺寸刀具的轴线位置，在孔系加工中则用来保证孔距的精度。三、孔加工刀具的导引装置1.钻孔的导向在钻床夹具中（1）钻套的结构形式②可换钻套

①固定钻套③快换钻套④特殊钻套凡是尺寸或形状与标准钻套不同的都称为特殊钻套。特殊钻套只能结合具体情况自行设计。上述三种钻套都已经标准化，可从夹具设计手册中查到。（1）钻套的结构形式②可换钻套①固定钻套③快换钻套④特图4-79固定钻套1-可换钻套；2-衬套；3-钻模版；4-螺钉图4-80可换钻套图4-79固定钻套1-可换钻套；2-衬套；3-钻模版；4图4-81快换钻套图4-81快换钻套（2）钻套导引孔尺寸及公差。

（3）钻套高度、钻套下端面与加工表面间空隙值

（4）钻套材料与热处理

（2）钻套导引孔尺寸及公差。（3）钻套高度、钻套下端面与加

镗床夹具(又称镗模)与钻床夹具非常相似。也有引导刀具的导向元件——镗套。采用镗模后，工件上被加工孔系的位置精度完全取决于镗套的位置精度，而不受机床精度的影响，因而可以在一般普通机床上加工出较高精度的孔及孔系。2.镗孔的导向镗床夹具(又称镗模)与钻床夹具非常相似。也有引导刀具

这种镗套的结构与钻套相似，它固定在导向支架上而不能随镗杆一起转动。镗杆在镗套内既有转动，又有移动，因此存在摩擦。固定式镗套外形尺寸小、结构简单，制造容易，中心位置准确，只适用于低速加工。为了减轻镗套与镗杆工作表面的磨损，应采取必要的润滑措施，如镗套自带润滑油杯，只需定时往油杯中注油就可保持润滑。（1）固定式镗套这种镗套的结构与钻套相似，它固定在导向支架上而不能随镗

回转式镗套在镗孔过程中随镗杆一起转动，镗套与镗杆之间无相对转动，只有相对移动。因而这种镗套与镗杆之间的磨损很小，能避免它们之间发热咬死的现象，但对回转部分的润滑要充分保证。根据回转部分安装位置的不同，回转镗套可分为“内滚式”和“外滚式”。这两种镗套又按使用的轴承不同，分为滑动回转镗套和滚动回转镗套。下面举例说明。（2）回转式镗套回转式镗套在镗孔过程中随镗杆一起转动，镗套与镗杆之间无1-轴承套；2-导套；3-键槽；4-导向支架；5-轴承盖；6-滚动轴承图4-82回转式镗套1-轴承套；2-导套；3-键槽；4-导向支架；5-轴承盖；61-导向滑动套；2-导套；3-镗杆图4-83内滚式滚动镗套1-导向滑动套；2-导套；3-镗杆四、分度装置

夹具体是夹具的基础件，夹具的各种元件、机构及装置等都装配在它上面。在设计夹具体时，要满足以下基本要求：1.应有足够的强度和刚度，保证在加工中（在切削力、夹紧力等外力作用下）不产生不允许的变形和振动。2.结构工艺性好，装卸工件方便。3.方便排屑，防止切屑聚积。方便切削液排出。4.在机床上安装稳固可靠，使用安全，方便搬运，对大型夹具应设置供起吊用的装置。夹具体一般采用铸造及焊接结构毛坯制造。五、夹具体可参阅有关专著及手册

四、分度装置夹具体是夹具的基础件，夹具的各种元件、机构4.5常见的机床夹具

车床夹具的特点是装在机床主轴上并随其带动工件旋转，加工回转体型面以及端面。该类夹具中的顶针、三爪卡盘、四爪卡盘、花盘等都已标准化、通用化，可按要求选用，对于特殊的需要要设计专用夹具。一、车床类夹具1．车床夹具的结构形式及其特点4.5常见的机床夹具车床夹具的特点是装在机床主轴（1）以机床主轴内圆锥面为定位基面的夹具

这类夹具与机床主轴的连接方式见图4-76(b)、(c)，多是卡盘类夹具。卡盘类夹具装夹的工件大都是回转体或对称的，因而其结构基本是对称的，回转时的不平衡影响较小。花盘类夹具则存在平衡问题。（2）以机床主轴外圆柱面(外圆锥面)为定位基准的夹具这类夹具以长锥柄安装在主轴莫氏锥孔内，如图4-76（a）所示，多用于轻切削的小型夹具。

（1）以机床主轴内圆锥面为定位基面的夹具这类夹具与图4-76夹具与回转主轴的连接图4-76夹具与回转主轴的连接2．车床夹具结构设计要点

车床夹具的特点是在旋转状态下工作，设计时要注意下列各点：（1）夹具体与机床的连接与定位。车床夹具与机床主轴的连接方式取决于主轴端部结构。应按具体使用机床考虑。连接方式确定之后，夹具的定位也就确定了。其定位精度影响工件加工面与定位基准间的位置精度。（2）夹紧装置设计。加工时夹具和工件一起高速回转，受到离心力的作用，固而夹紧力必须足够，自锁可靠。（3）夹具的形状。由于夹具是在回转和悬臂下工作，夹具应近似于圆柱形的，结构力求简单，避免有尖角和突出部分，悬伸要小，以减轻重量，提高刚度，保证安全。（4）夹具的平衡。如果夹具不是对称的，应设置配重块或减重孔消除不平衡。用于配重的平衡块可按静力平衡条件通过试配的方法确定，因此在结构上其位置应该是可以调整的。2．车床夹具结构设计要点

在各类钻床、立式组合机床等设备上，用以确定工件和刀具位置并使工件得到夹紧的装置都称为钻床夹具。这类夹具都有一个安装钻套的钻模板，故该类夹具习惯上称为“钻模”。根据被加工孔的分布情况，钻床夹具有下列几种结构类型。二、钻床夹具1．钻床夹具的结构形式及其特点在各类钻床、立式组合机床等设备上，用以确定工件和刀具位

固定式钻模在使用过程中位置固定不动，一般用于立式钻床加工较大的单孔或在摇臂钻床、多轴钻床上加工平行孔系。（1）固定式钻模固定式钻模在使用过程中位置固定不动，一般用于立式钻床加1-夹具体；2-削边销；3-圆柱销；4-开口垫圈；5-螺母；6-钻套；7-钻模板；8-内六角螺钉；9-圆锥销图4-84固定式钻模1-夹具体；2-削边销；3-圆柱销；4-开口垫圈；5-螺母；（2）回转式钻模

目前，用于回转式钻模的分度装置——回转工作台已经标准化，并作为机床附件供应。回转式夹具的设计在大多数情况下，是解决专用的工作钻模与标准回转工作台如何联合使用的问题。回转工作台可重复与不同夹具组合。（2）回转式钻模目前，用于回转式钻模的分度装置——回

（3）翻转式钻模

1-定位销；2-开口垫圈；3-螺母图4-85翻转式钻模（3）翻转式钻模1-定位销；2-开口垫圈；3-螺母（4）盖板式钻模1-螺钉；2-滚花螺钉；3-钢球；4-钻模板5-滑柱；6-锁圈图4-86盖板式钻模（4）盖板式钻模1-螺钉；2-滚花螺钉；3-钢球；4-钻模（5）滑柱式钻模

1-斜齿轮轴；2-齿条轴；3-滑动钻模；4-螺母；5-夹具体；6-手柄；7-导柱图4-87手动滑柱式钻模滑柱式钻模是结构已经标准化的通用可调夹具，设计时可选用标准结构。（5）滑柱式钻模1-斜齿轮轴；2-齿条轴；钻模板用于安装钻套，要求有一定的强度和刚度。

2．钻模板类型（1）固定式钻模板

1-钻模板；2-钻套图4-88固定式钻模板钻模板用于安装钻套，要求有一定的强度和刚度。2．钻模板类型（2）分离式钻模板1-钻模板；2-钻套；3-压板；4-工件；5-螺钉图4-89分离式钻模板（2）分离式钻模板1-钻模板；2-钻套；3-压板；4-工件（3）铰链式钻模板

1-钻模板；2-钻套；3-销轴图4-90铰链式钻模板（3）铰链式钻模板1-钻模板；2-钻套；3-销轴（4）悬挂式钻模板1-夹具体；2-滑柱；3-工件；4-钻模板；5-弹簧；6-多轴传动轴图4-91悬挂式钻模板（4）悬挂式钻模板1-夹具体；2-滑柱；镗床夹具又称镗模，是一种精密夹具，主要用来加工箱体类工件上的精密孔及孔系。镗模与钻模非常相似，采用专门的导向元件一镗套来引导镗杆，以保证孔及孔系的位置精度三、镗床类夹具1．镗床夹具的结构形式及其特点镗床夹具又称镗模，是一种精密夹具，主要用来加工箱体类工（1）单面前导向图4-92

单面前导向主要用于加工D>60mm，l<D的通孔，或小型箱体上单向排列的同轴线通孔。为了便于排屑，一般但h不应小于20mm（1）单面前导向图4-92单面前导向主要用于加工（2）单面后导向

主要用于加工D<60mm的通孔或不通孔，镗杆与机床采用刚性连接。根据的比值大小，有两种应情况：图4-93单面后导向（2）单面后导向主要用于加工D<60mm的通孔或不通（3）单面双导向

图4-94单面双导向

（3）单面双导向图4-94单面双导向（4）双面单导向

图4-95双面单导向

这种形式主要用于镗削l>1.5D的通孔，或排列在同一轴线上的几个短孔，以及孔间的中心距或孔的同轴度要求较高的情况。（4）双面单导向图4-95双面单导向这种形式主在设计这种导向支承时，应注意下列几点：①若工件同一轴线上的孔相距较远，两侧导向支架间隔很大，当l>10d时，在镗模上应增设中间导向支架。②镗削同一轴线上孔径相同的一组通孔，每一个孔单独用布置在镗杆上一定位置处的刀头镗削时，为使布置在镗杆前部的刀头能通过工件后部的毛坯孔，在镗模上应设置让刀装置。一般是用工件抬起一定高度的方法，使工件相对于镗杆产生偏移，待刀具通过后进入镗孔的切入位置再回复原位。在设计这种导向支承时，应注意下列几点：2．镗模结构设计要点

导向支架上镗套的位置精度和配合精度一定要保证在给定公差范围内，导向支架上的孔一般要在坐标镗床上加工，导向支架要有足够的刚度和安装稳定性，与夹具体用螺钉紧固，定位销定位，在导向支架上不允许安装夹紧装置。

镗套与镗杆以及与衬套的配合必须选择恰当，镗套的长度H与其布置形式和镗杆伸出长度有关，一般可按H=（1.5~3d）选取。（1）导向支架及镗套2．镗模结构设计要点导向支架上镗套的位置精度和配合精镗模结构和尺寸与镗杆有非常密切的关系，一般在设计镗模之前先确定镗杆的结构与尺寸。（2）镗杆①镗杆导向部分图4-96镗杆导向部分结构形式镗模结构和尺寸与镗杆有非常密切的关系，一般在设计镗模之图4-97安装有尖头键导套图4-98镗杆的螺旋导向结构图4-97安装有尖头键导套图4-98镗杆的螺旋镗杆直径受到加工孔径的限制，在确定其尺寸时，除考虑镗杆在一定的长度下有足够的刚度外，还要考虑镗杆与加工孔之间应留有足够的容屑空间。镗杆直径一般按下式选取式中d——镗杆直径；

D——被镗孔直径。②镗杆的尺寸（3）浮动卡头在双镗套导向时，镗杆与机床主轴一般都是浮动连接，采用浮动卡头。浮动卡头能够补偿镗杆轴线与机床主轴的同轴度误差。镗杆直径受到加工孔径的限制，在确定其尺寸时，除考虑镗杆铣床夹具与钻、镗相比较的不同之处是没有引导刀具的导向元件，一般需要有定向键和对刀装置来确定夹具与机床、刀具之间的相对位置。四、铣床床类夹具1.铣床夹具的结构型式及其特点

（1）直线进给式铣床夹具铣床夹具与钻、镗相比较的不同之处是没有引导刀具的导向元1-工件；2-定位活动V形块；3-夹紧螺钉图4-68多件连续夹紧机构1-工件；2-定位活动V形块；3-夹紧螺钉（2）圆周进给式铣床夹具

图4-99圆周进给式铣床夹具工作原理图（2）圆周进给式铣床夹具图4-99圆周进给式铣床夹具工

靠模夹具是在一般万能铣床上采用靠模加工各种成型表面，通过采用夹具扩大机床工艺用途，以解决缺少专用靠模铣床的问题。

（3）靠模夹具靠模夹具是在一般万能铣床上采用靠模加工各种成型表面，通2．铣床夹具结构设计要点对刀装置是铣床夹具的重要组成部分。用对刀装置调整刀具对夹具的相对位置比较方便，并且迅速。但因其对准精度一般比试切法低，在设计时应计算对刀误差，正确确定对刀块工作表面的位置尺寸及其公差。（1）对刀装置

铣床夹具通常装有夹具定位用的定向键。定向键的作用是确定夹具与机床切削成形运动的相对位置关系。在加工精度要求较高时能否满足要求需要验算。此外，定向键不应承受切削力。（2）定向键2．铣床夹具结构设计要点对刀装置是铣床夹具的重要组成部铣削加工的切削力较大，引起的振动也较大，夹具体要有足够的强度和刚度。夹具的高度应尽可能低，以提高夹具的稳定性，夹具体的高与宽度之比以1~1.25为宜，使工件尽可能靠近工作台面。

（3）夹具体铣削加工的切削力较大，引起的振动也较大，夹具体要有足够

组合夹具是由一套预先制造好的各种不同形状、不同规格尺寸而具有完全互换性及高耐磨性(可使用15年以上)的标准元件所组装成的专用夹具。根据组合夹具元件上是T形槽还是圆孔，将组合夹具分为槽系和孔系，见图4-100所示。槽系根据T形槽宽度分大(16mm)、中(12mm)、小(8mm)三种系列，孔系根据孔径分四种系列(d=10、12、16、24)。一、组合夹具（一）组合夹具的概念4.6现代机床夹具组合夹具是由一套预先制造好的各种不同形状、不同规格尺寸基本特点（1）万能性好，适应加工工件外形尺寸的范围为20～600mm；（2）可大幅度缩短生产准备周期，一套中等复杂的组合夹具从设计到组装完毕约需50～150小时，可缩短生产准备周期90%；（3）降低生产成本；（4）减少夹具库存面积；（5）刚性较差。基本特点(a)槽系组合夹具1-基础件；2-支承件；3-定位件；4-导向件；5-夹紧件；6-紧固件；7-其它件；8-合件图4-100槽系和孔系组合夹具(a)槽系组合夹具1-基础件；图4-100槽系和孔系组合(b)孔系组合夹具(b)孔系组合夹具因槽系用的较多，下面重点介绍槽系组合夹具元件，共分八类。（二）组合夹具的元件1.第一类：基础件——主要用做夹具体，见图101所示。

图4-101基础件因槽系用的较多，下面重点介绍槽系组合夹具元件，共分八类2.第二类：支承件——主要用做不同高度的支承和各种定位支承平面，见图4-102所示。

图4-102支承件2.第二类：支承件——主要用做不同高度的支承和各种定位支承平1.第三类：定位件——主要用做工件定位和组合夹具元件连接定位，见图4-103所示。

图4-103定位件1.第三类：定位件——主要用做工件定位和组合夹具元件连接定位4.第四类：导向件——主要用做钻套、钻模板，见图4-104所示。图4-104导向件4.第四类：导向件——主要用做钻套、钻模板，见图4-104所5.第五类：压紧件——主要用做夹紧工件，见图4-105所示。图4-105压紧件5.第五类：压紧件——主要用做夹紧工件，见图4-105所示。6.第六类：紧固件——主要用做连接紧固及被加工件紧固，见图4-106所示。图4-106紧固件6.第六类：紧固件——主要用做连接紧固及被加工件紧固，见图4

7.第七类：其它件——主要起辅助作用，见图4-107所示。

图4-107其它件7.第七类：其它件——主要起辅助作用，见图4-107所示。8.第八类：合件——不可拆卸，有定位合件、导向合件、分度合件、支承合件、夹紧合件等，见图4-108所示。图4-108合件8.第八类：合件——不可拆卸，有定位合件、导向合件、分度合件（三）组合夹具的组装（三）组合夹具的组装二、通用可调夹具与成组夹具针对机械产品多品种、小批量的发展方向，出现了专用夹具由专用性向通用性的发展，这就是通用可调夹具和成组夹具。（一）通用可调夹具与成组夹具的组成与工作原理

由通用部件和可调换部件组成。设计时先设计好通用部件，再考虑设计可调换部件。1.组成：

通过对可调换部件的调整或更换，可适应不同零件的加工。调整的方法通常有：连续调节、分段调节、更换调节、综合调节四种。2.工作原理：二、通用可调夹具与成组夹具针对机械产品多品种、小（二）通用可调夹具与成组夹具的设计原理1-可移动钻模板；2-快换钻套；3-齿条；4-齿轮；5-移动操纵手柄；6-分度操纵手柄；7-升降操纵手柄图109钻圆盘类零件圆周上等分孔的通用可调钻模（二）通用可调夹具与成组夹具的设计原理1-可移动钻模板；图11-调节手柄；2-定位支承；3-夹紧手轮；4-定位夹紧元件；5-锁紧手柄图4-110套类零件钻孔成组夹具1-调节手柄；2-定位支承；3-夹紧手轮；图111套筒类钻孔加工典型零件图111套筒类钻孔加工典型零件

数控夹具是指在数控机床上使用的夹具。前面各节介绍的通用夹具、通用可调夹具、成组夹具、专用夹具等，在数控机床上都可以使用。但是数控机床夹具的设计应结合数控机床的特点，设计时体现小型化、自动化、系列化和柔性化的特点。三、数控夹具数控夹具是指在数控机床上使用的夹具。前面各节介绍（一）数控机床夹具的设计要求

1.优先采用夹紧动力装置，使装夹快速省力；2.可采用通用可调夹具、成组夹具等，体现夹具结构设计的柔性化；3.以多功能、系列化夹具结构代替单一功能夹具元件，使夹具可实现重复利用；4.在夹具上设置编程零点，以满足数控机床编程要求；5.夹具和夹具元件应具有较高的精度和刚度；6.刀具在运动时，应防止刀具与夹具发生碰撞。（一）数控机床夹具的设计要求数控机床按编制的程序完成工件的加工。加工中机床、刀具、夹具和工件之间应有严格的相对坐标位置。所以数控机床夹具在数控机床上应相对机床的坐标原点具有严格的坐标位置，以保证所装夹的工件处于所规定的坐标位置上。为此，数控机床夹具常采用网格状的固定基础板，如图4-112所示。（二）数控机床夹具的设计特点数控机床按编制的程序完成工件的加工。加工中机床、刀具、（a）（b）图4-112

数控机床夹具简图（a）

自动线夹具根据自动线的配置形式，主要有固定夹具和随行夹具两大类。固定夹具用于工件直接输送的生产线，夹具是安装在每台机床上的。

随行夹具是用于组合机床自动线上的一种移动式夹具，工件安装在随行夹具上，随行夹具除了完成对工件的定位、夹紧外，还带着工件随自动线移动到每台机床加工台面上，再由机床上的夹具对其整体定位和夹紧，工件在随行夹具上的定位和夹紧与在一般夹具上的定位和夹紧一样。见图4-113所示自动线夹具。四、自动线夹具自动线夹具根据自动线的配置形式，主要有固定夹具和随行夹图4-113自动线夹具图4-113自动线夹具4.7机床夹具设计的基本步骤夹具设计质量的高低，应以能否稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑通畅，操作安全、方便、省力，制造和维护容易等为其衡量指标。

一般情况下，夹具设计大致可分为四个步骤，即收集和研究有关资料；确定夹具的结构方案；绘制夹具总图；确定并标注有关尺寸、配合及技术条件等。

4.7机床夹具设计的基本步骤夹具设计质量的高低，应以一、收集和研究有关资料（一）生产批量

（二）零件图及工序图（三）零件工艺规程（四）夹具典型结构及有关标准二、确定夹具的结构方案一、收集和研究有关资料（一）生产批量（二）零件图及工序图（（一）根据工件的定位原理，确定工件的定位方式、选择定位元件；（二）确定工件的夹紧方式，选择适宜的夹紧装置；（三）确定刀具的对准及导引方式，选取刀具的对准及导引元件；（四）确定其它元件或装置的结构型式，如定向元件、分度装置等；（五）协调各元件、装置的布局，确定夹具体结构尺寸和总体结构。（一）根据工件的定位原理，确定工件的定位方式、选择定位元

在确定夹具结构方案的过程中，工件定位、夹紧、对刀和夹具在机床上定位等各部分的结构以及总体布局都会有几种不同的方案可供选择，因而，都应画出草图，并通过必要的计算（如定位误差及夹紧力计算等）和分析比较，从中选取较为合理的方案。在确定夹具结构方案的过程中，工件定位、夹紧、对三、绘制夹具总图绘制夹具总图应遵循国家制图标准，绘图比例应尽量取1∶l，以便使图形有良好的直观性。如被加工工件的尺寸过大，夹具总图可按1∶2或1∶5的比例绘制。被加工工件尺寸过小，总图也可按2∶1或5∶1的比例绘制。三、绘制夹具总图绘制夹具总图应遵循国家制图标准，绘图比

总图的主视图应取操作者实际工作时的位置，以便于夹具装配及使用时参考。被加工工件在夹具中被看作为“透明体”，所画的工件轮廓线与夹具上的任何线彼此独立，不相干涉，其外廓以黑色双点划线表示。总图的主视图应取操作者实际工作时的位置，以便于

绘制总图的顺序是先用双点划线绘出工件轮廓外形和主要表面的几个视图，并用网纹线表示出加工余量。围绕工件的几个视图依次绘出定位元件、夹紧机构、对刀元件、夹具定位元件以及其它元件、装置，最后绘制出夹具体及连接元件，把夹具的各组成元件和装置连成一体。夹具总图上，还应画出零件明细表和标题栏，写明夹具名称及零件明细表上所规定的内容。绘制总图的顺序是先用双点划线绘出工件轮廓外形和（一）应标注的尺寸及配合四、确定并标注有关尺寸、配合及技术条件

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

在夹具总图上应标注的尺寸及配合有下列五类：（一）应标注的尺寸及配合四、确定并标注有关尺寸、配合及技术条上述诸尺寸公差的确定可分为两种情况处理：

二是定位元件与夹具体的配合尺寸公差，夹紧装置各组成零件间的配合尺寸公差等，则应根据其功用和装配要求，按一般公差与配合原则决定。一是夹具上定位元件之间，对刀、导引元件之间的尺寸公差，直接对工件上相应的加工尺寸发生影响，因此可根据工件的加工尺寸公差确定，一般可取工件加工尺寸公差的1/3~1/5。上述诸尺寸公差的确定可分为两种情况处理：二是定位元件与（二）应标注的技术条件

在夹具总图上应标注的技术条件（位置精度要求）有如下几个方面：

1.定位元件之间或定位元件与夹具体底面间的位置要求