第6章机床夹具设计

第6章机床夹具设计6.1夹具概述6.2常用定位方法及定位误差计算方法6.3工件的夹紧2023/2/616.1机床夹具概述

6.1.1机床夹具及其组成1．机床夹具的作用

在机床上用以装夹工件的一种装置。作用：使工件相对于机床或刀具有一个正确的加工位置且在加工中始终保持其正确的位置不变。图1铣轴端槽夹具1—V型块2—支撑套3—手柄4—定向键5—夹具体6—对刀块2.夹具的组成定位基准：外圆和端面定位元件：固定V形块1和支承套2夹紧机构：转动手柄3，偏心轮推动活动V形块。对刀块6：确定铣刀相对工件的位置。定向键4：确定夹具在机床上的正确位置。2023/2/62铣床夹具的定向健2023/2/63安装夹具时只要将两个定向键放入铣床工作台的T型槽中并靠向一侧，则不需再进行找正，便可通过T型槽螺栓将夹具固定在机床工作台上。

由图1可以看出机床夹具的基本组成部分，主要有：（1）定位元件或装置确定工件在夹具上的位置。（2）夹紧元件或装置夹紧工件。（3）刀具导向元件或装置引导刀具或调整刀具相对于夹具定位元件的位置。（4）连接元件确定夹具在机床上的位置并与机床相联接。（5）夹具体联接夹具各元件或装置，使之成为一个整体并通过它将夹具安装在机床上。（6）其它元件或装置如某些夹具上的分度装置、安全保护装置等。2023/2/646.1.2夹具的功能

（1）保证加工质量使用夹具后，零件加工精度主要靠夹具和机床来保证，不再依赖工人的技术水平。（2）提高生产率，降低成本，减轻劳动强度使用夹具后可减少划线、找正等辅助时间，易实现多件、多工位加工。可广泛采用气动、液动等机动夹紧装置，使辅助时间进一步减少。（3）扩大机床工艺范围如在车床或钻床上使用镗模，可代替镗床镗孔；使用靠模夹具，可在车床或铣床上进行仿形加工。（4）减轻工人劳动强度，保证安全生产。2023/2/656.1.3机床夹具的分类

1．按使用范围分类（1）通用夹具应用广，能较好的适应加工工序及加工对象变换，结构已定型，尺寸已系列化，大多数成为机床的一种标准附件。如机用虎钳，三爪卡盘，四爪卡盘，花盘等。（2）专用夹具为某种产品零件在某道工序上的装夹需要而专门设计制造的。（3）组合夹具、拼装专用夹具由一套完全标准化的元件拼装而成。（4）成组夹具和可调整夹具部分元件更换、部分装置可调。成组夹具用于相似零件的加工，可调整夹具的加工对象不很明确，适应范围更广一些。。（5）随行夹具在自动线或柔性制造系统中使用。2.按使用的机床分类可分为车床夹具、铣床夹具等。3.按夹具所采用的夹紧动力源分类可分为手动夹具，气动夹具，液压夹具，气液夹具，电动夹具等。2023/2/666.2工件在夹具上的定位

6.2.1常用定位方法与定位元件

1．工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。夹具上常用的支承元件有以下几种：图2支承钉

a)

b)图3支承板（1）固定支承定位元件高度方向上的尺寸固定不变，有支承钉和支承扳两种形式。图2中：A型多用于精基准面定位，B型多用于粗基准面定位，C型多用于工件侧面定位。图3中：B型用的较多，A型由于不利于清屑，多用于工件侧面定位。2023/2/671．工件以平面定位2023/2/68图4可调支承1—调节支钉2—锁紧螺母（2）可调支承支承点的位置是可以调节的。图4为几种常见的可调支承。当工件定位表面不规整或不同批量的毛坯尺寸差别较大时，常使用可调支承。也可用作成组夹具的调整元件。a)

图5

可调支承的应用

左图中，工件为砂型铸件，先以A面定位铣B面，再以B面定位镗双孔。铣B面时若用固定支承，由于定位基面A的尺寸和形状误差较大，铣完后的B面与两毛坯孔（图5a中的点划线）的距离尺寸H1、H2

变化也大，致使镗孔时余量很不均匀，甚至可能使余量不够。采用可调支承，定位时适当调整支承钉的高度。对于中小型零件，一般每批调整一次，调整好后，用锁紧螺母拧紧固定。工件较大且毛坯精度较低时，可每件调整。2023/2/69可调支承的应用b)图5可调支承的应用2023/2/610可调支承的应用

在同一夹具上加工形状相同但尺寸不同的工件时，可用可调支承，如上图所示，在轴上钻径向孔，对于孔至端面的距离不等的工件，只要调整支承钉的伸出长度，便可进行加工。（3）自位支承（浮动支承）支承点可以自动调整其位置以适应工件定位表面的变化。图6

自位支承自位支承只限制一个自由度，即实现一点定位。常用于毛坯表面、断续表面、阶梯表面以及有角度误差的平面定位。2023/2/611自位支承（浮动支承）

（4）辅助支承在工件定位后才参与支承，它不起定位作用，只起支承作用，常用于在加工过程中加强被加工部位的刚度。图7

辅助支承1—支承

2—螺母3—弹簧4—手柄2023/2/612辅助支承辅助支承的应用2023/2/613图8辅助支承的应用工件以内孔及端面定位钻右端小孔。若右端不设支承，工件装夹后，右臂为一悬臂，刚性差。A点若设置固定支承则属过定位。宜在右端设置辅助支承。工件定位时，辅助支承是浮动的（或可调的），待工件夹紧后再把辅助支承固定下来，以承受切削力。2.工件以圆柱孔定位

工件以圆柱孔定位通常属于定心定位（定位基准为孔的轴线），夹具上相应的定位元件是心轴和定位销。

a)b)

c)

图9刚性心轴

（1）心轴

左图为常见的刚性心轴。图a为过盈配合心轴，图b为间隙配合心轴，图c为小锥度心轴（锥度为1:5000-1：1000）。

除了刚性心轴外，生产中还经常采用弹性心轴、液塑心轴、自动定心心轴等，定位同时将工件夹紧，使用方便。心轴上定位限制4个自由度（绕工件自身轴线转动和沿工件自身轴线移动的2个自由度未限制）。是4点定位。2023/2/614

（2）定位销

上图为圆柱定位销，其工作部分直径d通常根据加工要求和考虑便于装夹，按g5、g6、f6或f7制造。定位销与夹具体的联接可采用过盈配合（图a，图b，图c），也可采用间隙配合（图d）。通常限制工件的2个移动自由度。图10圆柱定位销2023/2/615定位销2023/2/616图11菱形销与圆锥销

当要求孔销配合只在一个方向上限制工件自由度时，可使用菱形销。工件也可以用圆锥销定位，限制工件的3个移动自由度（见图11）。定位销3.工件以外圆表面定位两种形式：定心定位和支承定位。a)b)图12工件外圆以套筒和锥套定位（1）定心定位类似以圆柱孔定位，只是以套筒或卡盘代替了心轴或圆柱销（图a）,以锥套代替了锥销（图b）。（2）支承定位常用V形块定位。V形块两斜面夹角α通常取60°、90°和120°，其中90°用的最多。90°V形块的结构已标准化。2023/2/617

V形块定位优点：①既适于完整的圆柱面定位，又适于非完整的圆柱面定位；②对中性好，且不受外圆尺寸误差的影响，所以常用于加工表面与轴线有对称度要求的工件。

V形块有长短之分，长V形块（或两个短V形块）限制4个自由度，短V形块限制2个自由度。V形块又有固定与活动之分，活动V形块在可移动方向上对工件不起定位作用。2023/2/618支承定位4.工件以其它表面定位图14工件在锥度心轴上定位(1)如图14，工件以锥孔定位，锥度心轴限制了5个自由度。图15工件以渐开线齿面定位1—夹具体2—弹性薄膜盘3—卡爪4—保持架5—工件（齿轮）6—定心圆柱7—弹簧8—螺钉9—推杆

（2）如图15为工件以渐开线齿面定位的例子，3个定位圆柱均布插入齿间，实现了分度圆定位。2023/2/6195.定位表面的组合

常见的定位表面的组合有：平面与平面、平面与孔、平面与外圆表面、平面与其它表面的组合等。

组合定位时，注意分清主次定位面。一般称定位点数最多的定位面为第一定位基准面或支承面；称定位点数次多的定位面为第二定位基准面或导向面；定位点数为1的定位面称为第三定位基准面或止动面。（1）试分析箱体类零件采用一面两孔定位时的第一、二、三定位基准面。（2）试分析工件在两顶尖上定位时的主次定位面（见图16）。图16工件在两顶尖上定位2023/2/6206.一面两孔定位

加工箱体类零件时常采用一面两孔组合定位，为避免过定位，两孔应采用圆柱销＋菱形销定位。菱形销的宽度可以通过几何关系求出。在实际生产中，由于菱形销的尺寸已标准化，因而常按下列步骤进行两销设计：（1）确定两销中心距尺寸及其公差：两定位销中心距基本尺寸＝工件上两孔中心距基本尺寸两定位销中心距公差＝（1/5～1/3）工件上两孔中心距公差（2）确定圆柱销直径及其公差：圆柱销直径基本尺寸＝相应孔的最小直径圆柱销直径公差取g6或f72023/2/621表1菱形销结构尺寸（单位：mm）

2023/2/622（3）确定菱形销宽度、直径及其公差：菱形销宽度尺寸b：查有关标准（参考表1）菱形销直径d2的确定：①计算菱形销与其配合孔的最小间隙△2min；②d2

＝D2－△2min；③菱形销直径公差：取h6或h7。6.一面两孔定位6.2.2定位误差计算1．定位误差的概念

定位误差是由于工件在夹具上（或机床上）定位不准确而引起的加工误差，常用△dw

表示。2.定位误差产生的原因：基准位置误差△jw

、基准不重合误差△jb

3.定位误差的计算方法：合成法、几何方法、微分方法。

图17基准位置误差（1）基准位置误差△jw

由于工件的定位表面或夹具上的定位元件制作不准确引起的（见图17）。2023/2/623

图18

基准不重合误差（2）基准不重合误差△jb

由于工件的工序基准与定位基准不重合引起的（见图18）。

△jb=定位基准到工序基准间的尺寸公差

采用调整法加工时，工件的定位误差实质上就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。

4.定位误差的计算用几何方法计算定位误差的步骤：（1）找工序基准、定位基准；（2）分析是否有基准位置误差△jw和基准不重合误差△jb；（3）计算△jw和△jb在工序尺寸方向上的分量；（4）计算两分量的代数和即为定位误差△dw。2023/2/624

例1:图19所示为孔销间隙配合的情况。若工件的工序基准为孔心，试分析并计算定位误差。a)b)图19

孔销间隙配合时的定位误差解（1）分析是否存在基准不重合误差△jb

因心轴（或圆柱销）定位的定位基准为工件孔心，因此△jb=0（2）分析是否存在基准位置误差△jw①定位基准孔与心轴在任意点接触时（见图a），孔心在任意方向上的最大变动量均为孔与销的最大间隙，即无论工序尺寸方向如何（只要工序尺寸方向垂直于孔的轴线），孔销间隙配合的基准位置误差为：△jw＝Dmax－dmin②定位基准孔与心轴固定边保持接触时（见图b），可求出由于孔径变化造成孔心在接触点与销子中心连线方向上的最大变动量为：△jw＝1/2（Dmax－Dmin)＝1/2TD

（3）计算定位误差△dw：△dw＝△jw2023/2/625

例2图20所示为工件以外圆在V形块上定位的情况，试计算基准位置误差图20V形块定位误差计算解：工件以外圆在V形块上定位，若不考虑V形块的制造误差，则工件定位基准在V形块的对称面上，因此工件中心线在水平方向上的位移为0。但在垂直方向上，因工件外圆有制造误差，而产生基准位移（见图20），其值为：2023/2/626解：（1）a所示为工序基准与定位基准重合，故△jb=0，此时△dw＝△jw=

例3图21a、b、c所示为同一加工的三种不同工序尺寸标注情况，工件直径尺寸为

,试计算其定位误差。（2）b所示工序基准为：工件上母线A处，故工序基准与定位基准不重合△jb=δd/2

基准位置误差△jw同上。

当工件直径减小时，工件定位基准将下移；当工件定位基准位置不变时，若工件直径减小，则工序基准A下移，两者变化方向相同，故：△dw＝△jw+△jb=

+δd/2a)

b)

图21工件在V形块上定位时定位误差分析2023/2/627（3）c所示工序基准为：工件下母线B处。当工件直径减小时，工件定位基准将下移，但工序基准B将上移，故：△dw＝△jw-△jb=

-δd/22023/2/628c)图21工件在V形块上定位时定位误差分析

例3图21a、b、c所示为同一加工的三种不同工序尺寸标注情况，工件直径尺寸为

,试计算其定位误差。6.3工件的夹紧

6.3.1对工件夹紧装置的要求

设计夹紧装置时，应注意满足以下要求：（1)在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。（2)夹紧应可靠和适当。夹紧机构一般要有自锁作用，夹紧工件时，不允许工件产生不适当的变形和表面损伤。（3)夹紧装置应操作方便、省力、安全。（4)夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与生产批量和生产方式相适应。结构设计应力求简单、紧凑,并尽可能采用标准化元件。2023/2/6296.3.2夹紧力的确定

夹紧力包括大小、方向和作用点三个要素，下面分别予以讨论。1．夹紧力方向的选择（1）夹紧力的作用方向应有利于工件的准确定位，为此一般要求主要夹紧力应垂直指向主要定位面。图25

夹紧力作用方向的选择

如图25，在直角支座零件上镗孔：①要求保证孔与端面的垂直度：应以A面为主要定位面，此时夹紧力的作用方向如图中Fj1所示；②要求保证孔轴线与支座底面平行：应以B面为主要定位面，此时夹紧力的作用方向如图中Fj2所示。2023/2/630a)b)图26薄壁套筒夹紧

如图26，薄壁套筒的轴向刚度比径向刚度大：①图a：工件会产生很大变形；②图b：用螺母轴向夹紧工件，不易产生变形。（3）夹紧力的作用方向应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力。

a)b)图27夹紧力与切削力方向①图27a，夹紧力与主切削力方向一致，所需夹紧力较小；②图27b，夹紧力至少要大于切削力。

（2）夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向相一致，以减小工件夹紧变形。2023/2/6311．夹紧力方向的选择2.夹紧力作用点的选择

在夹紧力作用方向已确定的情况下，确定夹紧元件与工件接触点的位置和接触点的数目。应注意以下几点：（1)夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面内，以保证工件已获得的定位不变。图28

夹紧力作用点的选择1—定位元件

2—工件

如图28所示，夹紧力作用点位于定位元件1之外，使工件2发生翻转，破坏了工件的定位位置。图中实线箭头给出了夹紧力作用点的正确位置。2023/2/6322.夹紧力作用点的选择2023/2/633（2)夹紧力作用点应处在工件刚性较好的部位，以减小工件的夹紧变形。

图29夹紧力作用点应位于工件刚性较好的部位

如图29中实线箭头所示夹紧力作用点位置工件刚性较大，工件变形小；虚线箭头所示夹紧力作用点位置工件刚性小，工件变形大。夹紧力作用点与工件变形

（3）夹紧力作用点尽可能靠近被加工面，以便减小切削力对工件造成的翻转力矩。必要时应在工件刚度差的部位增加辅助支承并施加夹紧力，以减小切削过程中的振动和变形。图30夹紧力作用点应靠近加工表面1—压盖2—基座

如图30所示两种滚齿加工工件装夹方案中，a夹紧力作用点离工件加工面远，不正确；应改为b。3.夹紧力大小的估算

估算夹紧力的一般方法：将工件视为分离体，并分析作用在工件上的各种力，再根据力系平衡条件，确定保持工件平衡所需的最小夹紧力，最后将此最小夹紧力乘以一适当的安全系数K（粗加工时取K=2.5-3，精加工时取K=1.5-2），即可得到所需要的夹紧力。2023/2/634

例：在图31所示刨平面工序中，G为工件自重，F为夹紧力，Fc、Fp分别为主切削力和背向力。已知：Fc=800N，FP=200N，G=100N。问需施加多大夹紧力才能保证此工序加工的正常进行?图31夹紧力计算图例解：根据静力平衡原理，可列出作用在工件上所有作用力的静力平衡方程式

从夹紧的可靠性考虑，在刀具切到终点时(即当z=l/5时)属最不利情况。将有关已知条件代人上式，即可求得夹紧力F=330N；取安全系数K=3，最后求得需施加的夹紧力F=990N。

夹具设计中，夹紧力大小并非在所有情况下都需要计算。在手动夹紧装置中，常根据经验或类比法确定所需的夹紧力。2023/2/6353.夹紧力大小的估算（1）图32为采用斜楔夹紧的翻转式钻模。直接采用斜楔夹紧时可获得的夹紧力为：

（公式3）式中Fj——可获得的夹紧力(N)；

Fx——作用在斜楔上的原始力(N)；

φ1——斜楔与工件之间的摩擦角(°)；

φ2——斜楔与夹具体之间的摩擦角(°)；

α——斜楔的楔角（°）。6.3.3常用夹紧机构

1．斜楔夹紧机构图32斜楔夹紧的翻转式钻模1—夹具体2—支角3—工件4—斜楔（2）斜楔的自锁条件为：α≤φ1

十φ2（3）斜楔夹紧机构的特点：结构简单，增力比大，自锁性能好，应用广泛。2023/2/636（1）图33为几种简单的螺旋夹紧机构。螺旋夹紧力的计算公式为：

（公式4）式中Fj——沿螺旋轴线作用的夹紧力(N)；

Fx——作用在扳手上的力(N)；

L——作用力的力臂(mm)；

d0——螺纹中径(mm)；

α——螺纹升角(°)；

φ1——螺纹副的当量摩擦角(°)φ2——螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)之间的当量摩擦角(°)；

r’——螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)之间的当量摩擦半径(mm)2.螺旋夹紧机构

a)

b)

c)d)图33螺旋夹紧示例a—螺钉夹紧b—螺母夹紧

c—螺旋杠杆夹紧d—勾形压板夹紧2023/2/637

（2）因使用上式计算螺旋夹紧力时，由于φ1和φ2的数值是在一个很大的范围内变化的，要想获得准确的结果很困难。当需准确地确定螺旋夹紧力时,通常要求采用实验的方法。（3）螺旋夹紧机构的特点优点：结构简单，易于制造，增力比大，自锁性能好。缺点：动作较慢。为提高其工作效率，常采用一些快撤装置（见图34）。应用：手动夹紧中应用最广泛的一种夹紧机构。图34快撤螺旋夹紧装置1—螺杆2—螺钉2023/2/6382.螺旋夹紧机构

偏心夹紧的特点：优点：结构简单，操作方便，动作迅速。缺点：自锁性能较差，增力比较小.应用：常用于切削平稳且切削力不大的场合。3.偏心夹紧机构

图35偏心夹紧机构

图35为一种偏心压板夹紧机构。偏心夹紧机构靠偏心轮回转时回转半径变大而产生夹紧作用，其原理和斜楔工作时斜面高度由小变大而产生的楔紧作用一样，因此可将偏心轮视为一楔角变化的斜楔。2023/2/639（2）铰链夹紧机构的特点：优点：动作迅速，增力比大，并易于改变力的作用方向。缺点：自锁性能差。应用：多用于机动夹紧机构中。（1）图37所示为铰链夹紧机构，4.铰链夹紧机构

图37

铰链夹紧机构2023/2/6405.定心夹紧机构

同时实现对工件定心定位和夹紧的夹紧机构，即在夹紧过程中，能使工件相对于某一轴线或某一对称面积保持对称性。按工作原理分为两大类：图38斜楔夹紧心轴1—螺母2—弹簧3—活块（1）以等速移动原理工作的定心夹紧机构：如斜楔定心夹紧机构（见图38），螺旋定心夹紧机构，杠杆定心夹紧机构等。2023/2/6415.定心夹紧机构2023/2/642图39弹簧夹头1—夹具体2—螺母3—弹簧套筒4—工件A－卡爪B－弹性部分C－导向部分（2）以均匀弹性变形原理工作的定心夹紧机构如弹簧夹头（见图39）、薄膜卡盘、液塑定心夹紧机构、碟形弹簧定心夹紧机构、折纹薄壁套定心夹紧机构等。6.联动夹紧机构

图40联动夹紧机构1—压板2—螺母3—工件a)b)

图41多件联动夹紧机构

在一处施力，对一个工件上的几个点或对多个工件同时进行夹紧的机构。

①图40a为双向联动夹紧机构；②图40b为平行联动夹紧机构；③图41为多件联动夹紧机构（其中a为连续式，b为平行式）。2023/2/6432023/2/644

a)

b)图42多件联动夹紧正误对比

在设计联动夹紧机构时，一般应设计浮动环节，以使各夹紧点获得均匀一致的夹紧力，特别是在多件夹紧时尤为重要（见图42）。6.联动夹紧机构

第6章机床夹具设计6.5车铣夹具2023/2/6456.4各类机床夹具(自学）

6.4.1车床与磨床夹具

1．车床夹具的类型与典型结构图43CA6140普通卧式车床

图43为CA6140普通卧式车床的外形。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4类：（1)以工件外圆表面定位的车床夹具，如各类夹盘和夹头。（2)以工件内圆表面定位的车床夹具，如各种心轴。（3)以工件顶尖孔定位的车床夹具，如顶尖、拨盘等。（4)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。2023/2/646

当工件定位表面为单一圆柱表面或与被加工表面相垂直的平面时，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（可参考《机械加工技师综合手册》）。当工件定位面较复杂或有其他特殊要求时，应设计专用车床夹具。图44弯板式车床夹具1—平衡块2—防护罩3—钩形压板

图44所示为一弯板式车床夹具，用于加工壳体零件的孔和端面。工件以底面和两孔定位，用两个钩形压板夹紧。加工孔轴心线与底面之间的8°夹角由弯板的角度来保证。为了控制端面尺寸，夹具上设置了测量基准(圆柱棒端面)，同时设置了一个供检验和校正夹具用的工艺孔。2023/2/6472．车床夹具设计要点(1)总体结构车床夹具大多安装在机床主轴上，并与主轴一起作回转运动。为保证夹具工作平稳，夹具结构应尽量紧凑，重心应尽量靠近主轴端；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(如图44件1)；为保证安全，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(如图44件2)；此外，要求车床夹具的夹紧机构要能提供足够的夹紧力，且有可靠的自锁性，以确保工件在切削过程中不会松动。

(2)夹具与机床的联接车床夹具与机床主轴的联接方式取决于机床主轴轴端的结构及夹具的体积和精度要求。图45所示为几种常见的联接方式。2023/2/648②图b中，夹具以端面A和圆孔D在主轴上定位，孔与主轴轴颈的配合一般取H7/h6。这种联接方式制造容易，但定位精度不高。③图c中，夹具以端面T和短锥面K定位，这种安装方式不但定心精度高，而且刚性好。需要注意的是，这种定位方式属于过定位。故要求制造精度很高，通常要对夹具体上的端面和孔进行配磨加工。④车床夹具还经常使用过渡盘与机床主轴联接。过渡盘与机床的联接与上面介绍的夹具体与主轴的联接方法相同；过渡盘与夹具的联接大都采用止口(一个大平面加一短圆柱面)联接方式。当车床上使用的夹具需要经常更换时，或同一套夹具需要在不同机床上使用时，采用过渡盘联接是很方便的。为减小由于增加过渡盘而造成的夹具安装误差，可在安装夹具时，对夹具定位面(或在夹具上专门作出的找正环面)进行找正。图45夹具在车床主轴上的安装①图a中，夹具体以长锥柄安装在主轴孔内，这种方式定位精度高，但刚性较差，多用于小型车床夹具与主轴的联接。2023/2/6493．磨床夹具

磨床夹具同车床夹具相类似，车床夹具的设计要点同样适合于外圆磨床和内圆磨床夹具。图46内圆磨床夹具1—夹具体2—弹性薄膜盘3—卡爪4—保持架5—工件（齿轮）6—定心圆柱7—弹簧8—螺钉9—推杆

图46所示的薄膜卡盘是一个在内圆磨床上使用的夹具。右移推杆9，使薄膜盘中部向右凸起，卡爪张开，可安装工件。当推杆的推力取消后，薄膜盘在弹性恢复力的作用下，通过卡爪，将工件夹紧。该类卡盘定心精度很高，但夹紧力有限。该夹具在内圆磨床上使用，以齿轮节圆定位，磨齿轮内孔，可保证被加工孔与齿面有较好的同轴度。2023/2/6506.4.2铣床夹具

1．铣床夹具的类型与典型结构图59普通卧式铣床

图60立式铣床

图59和图60分别为普通卧式铣床和立式铣床的外形。铣床夹具常按铣削进给方式分类，一般分为直线进给式、圆周进给式和仿形进给式三种。2023/2/651图61铣斜面夹具a)夹具结构图b)工艺尺寸计算简图1—螺母2—杠杆

直线进给式铣床夹具用的最多，根据夹具上同时安装工件的数量，又可分为单件铣夹具和多件铣夹具。图61所示为铣工件斜面的单件铣夹具。工件以一面两孔定位，为保证夹紧力作用方向指向主要定位面，两个压板的前端做成球面。联动机构则使操作简便，且使两压板夹紧力均衡，为了确定对刀块的位置，在夹具上设置了工艺孔O。2023/2/652图62铣四方头夹具

图62所示为铣轴端方头的多件铣夹具，一次安装4个工件同时进行加工，为了提高生产率，且保证各工件获得均匀一致的夹紧力，夹具采用了联动夹紧机构并设置了相应的浮动环节(球面垫圈与压板)。2．铣床夹具设计要点(1)总体结构铣削加工的切削力较大，又是断续切削，加工中易引起振动，故要求铣床夹具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，且有较好的自锁性能。为了提高夹具的工作效率，应尽量采用机动夹紧或联动夹紧机构，并在可能的情况下，采用多件夹紧和多件加工。2023/2/653图63对刀块1—铣刀2—塞尺3—对刀块(2)对刀装置对刀装置用来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，图63所示为几种常用的对刀块。其中图a为高度对刀块，用于加工平面时对刀；图b为直角对刀块，用于加工键槽或台阶面时对刀；c为成形对刀块，当采用成形铣刀加工成形表面时，可用此种对刀块对刀。塞尺用于检查刀具与对刀块之间的间隙，以免刀具与对刀块直接接触而造成刀具或对刀块的损伤。2023/2/654

(3)夹具体铣床夹具的夹具体要承受较大的切削力，故要求要有足够的强度、刚度和稳定性。通常在夹具体上要适当地布置筋板，夹具体的安装面要足够大，且尽可能采用周边接触的形式。图64定向键

铣床夹具通常通过定向键与铣床工作台T形槽的配合来确定夹具在铣床工作台上的方位。图64所示为定向键的结构及应用情况，定向键与夹具体的配合多采用H7/h6。为了提高夹具的安装精度，定向键的下部(与工作台T形槽的配合部分)可留有余量以进行修配；或在安装夹具时使定向键一侧与工作台T形槽靠紧，以消除配合间隙影响。铣床夹具大都在夹具体上设计有耳座，并通过T形槽螺栓将夹具紧固在工作台上。铣床夹具的设计要点同样适于刨床夹具，其中主要方面也适于平面磨床夹具。

2023/2/655第6章机床夹具设计6.6钻镗夹具2023/2/6566.4.3钻床与镗床夹具

图47摇臂钻床

图47为摇臂钻床的外形。钻床夹具因大都具有刀具导向装置，习惯上又称为钻模，主要用于孔加工。在机床夹具中，钻模具有很大的比例。1．钻模的类型与典型结构（1）固定式钻模在加工中相对于工件的位置保持不变。多在立钻、摇臂钻和多轴钻床上使用。2023/2/657图48立轴式通用转台应用实例1—立轴式通用回转工作台2—定位盘3—心轴4—开口垫圈5—螺母6—可换钻套7—止动螺钉8—菱形螺母9—铰链式钻模板10—钻模板支架

（2）回转式钻模夹具具有分度装置。某些分度装置已标准化（如立轴或卧轴回转工作台），设计回转式钻模时可以充分利用这些装置。如图48，立轴式回转工作台既是夹具的分度装置，也是夹具体。（3）翻转式钻模加工时，工件连同夹具一起翻转。其重量不能很大。2023/2/658（4）盖板式钻模没有夹具体。结构简单，多用于加工大型工件上的小孔。图49盖板式钻模1—钻模板2—圆柱销3—菱形销4—支承钉

如图49为加工车床溜板箱上多个小孔的盖板式钻模，它用圆柱销2和菱形销3在工件两孔中定位，通过3个支承钉4安放在工件的M面上。2023/2/659（5）滑柱式钻模是一种具有升降模板的通用可调整钻模。

图50手动滑柱式钻模1—斜齿轮轴2—齿条轴3—钻模板4—螺母5—夹具体6—锥套7—滑柱图51滑柱式钻模实例1—底座2—可调支承3—挡销4—压柱5—压柱体6—螺塞7—钻套8—衬套9—定位锥套

图50所示为手动滑柱式钻模结构，它由钻模板、滑柱、夹具体、传动和锁紧机构组成，这些结构已标准化并形成系列。使用时，只需根据工件的形状、尺寸和定位夹紧要求，设计、制造与之相配的专用定位、夹紧装置和钻套，并将其安装在夹具基体上即可。图51为其应用实例。2023/2/660

滑柱式钻模的钻模板上升到一定高度时或压紧工件后应能自锁。在手动式滑柱式钻模中多采用锥面锁紧机构。如图50，压紧工件后，作用在斜齿轮上的反作用力在齿轮轴上引起轴向力，使锥体A在夹具体的内锥孔中楔紧，从而锁紧钻模板。当加工完毕后，升起钻模板到一定高度，此时钻模板自重作用使齿轮轴产生反向轴向力，使锥体与锥套6的锥孔楔紧，钻模板也被锁死。2．钻模设计要点(1)钻套引导刀具的元件，用以保证被加工孔的位置，并防止加工过程中刀具的偏斜。钻套按其结构特点可分为4种类型：固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套。2023/2/661图52钻套a)固定钻套b)可换钻套c)快换钻套1—钻套2—衬套3—钻模板4—螺钉①固定钻套(见图52a)直接压入钻模板或夹具体的孔中，位置精度高；但磨损后不易拆卸，故多用于中小批量生产。②可换钻套(见图52b)以间隙配合安装在衬套中，而衬套则压人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。可换钻套磨损后可以更换，故多用于大批量生产。③快换钻套(