机械制造工艺学之机床夹具设计

Chapter6DesignofClampforMachineTool第六章机床夹具设计第六章目录★第一节机床夹具概论

★第四节机床夹具的基本要求及设计步骤

★第二节工件定位★第三节工件的夹紧第六章机床夹具设计

在机床上对工件进行加工时，首先需要使工件在机床上占有准确的位置，并在加工过程中能承受各种力的作用而始终保持这一准确位置不变。前者称为工件的定位，后者称为工件的夹紧，这一整个过程统称为工件的装夹。在机床上装夹工件所使用的工艺装备称为机床夹具。第一节机床夹具概述一、机床夹具的分类

机床夹具的种类很多，可按夹具的应用范围分类，也可按所使用的动力源进行分类。通用夹具专用夹具可调夹具组合夹具按夹具的应用范围和特点分车床夹具铣床夹具钻床夹具镗床夹具按所使用的机床分手动夹具气动夹具液压夹具电动夹具按产生夹紧力的动力源分二、机床夹具的分类1.按应用范围分类按应用范围，可将夹具分为通用夹具、专用夹具、成组夹具和专用夹具。

（1）通用夹具

第六章机床夹具设计通用夹具

通用夹具是指在一般通用机床上所附有的一些使用性能较广泛的夹具，如车、磨床上的三爪和四爪卡盘、顶尖和鸡心夹头，铣、刨床上的平口钳、分度头和回转工作台等。

这类夹具一般已标准化，并由专业工厂生产作为机床附件供用户使用。它们在使用上有很大的通用性，往往无需调整或稍加调整就可用于装夹不同的工件。

通用夹具主要用于单件和中、小批生产、装夹形状比较简单和加工精度要求不太高的工件。第六章机床夹具设计

（2）专用夹具第六章机床夹具设计专用夹具

专用夹具是指专门为某一种工件的某一工序设计的夹具。

此类夹具一般不考虑通用性，以便使夹具设计得结构简单、紧凑、操作迅速和维修方便。

专用夹具通常由使用厂根据工件的加工要求自行设计与制造，生产准备周期较长。当生产的产品或零件工艺过程变更时，往往无法继续使用，故此类夹具只适于在产品固定和工艺过程稳定的大批量生产中使用。第六章机床夹具设计

43φDL零件工序简图专用夹具第六章机床夹具设计连杆粗镗大头孔夹具第六章机床夹具设计十字轴架车夹具

（3）成组夹具

第六章机床夹具设计成组夹具

这类夹具在使用时，只需对夹具上的部分定位、夹紧元件等进行调整或更换，就可用于组内不同工件的加工。

在生产中，有时由于加工批量较小，为每种零件都分别设计专用夹具很不经济，而使用通用夹具又往往不能满足加工精度和生产率的要求，故而采用成组加工工艺，并根据组内的典型代表零件设计成组夹具。

成组夹具适用于按照成组工艺进行生产时，同组零件的生产。第六章机床夹具设计零件工序简图43φDLLφD43φD43LφDL34φDL43φDL34成组夹具KH1KH2KH3KH4

（4）组合夹具

第六章机床夹具设计组合夹具

一套由各种标准化元件、合件和部件组成的机床夹具系统。使用时﹐按照工件的加工要求可从中选择适用的组件和部件﹐以搭积木的方式组装成各种专用夹具。

组合夹具通用元件、合件和部件是由专业工厂生产供应的。使用单位可根据被加工工件的加工要求，很快地组装出所需要的夹具。夹具使用完毕后，可以将各组成元件、合件等拆开，清洗后入库以备下次组合使用。

由于这类夹具具有缩短生产准备周期，减少专用夹具的品种、数量和存放面积等优点，且组装后又可达到较高的精度，故在各种批量生产条件下都是适用的。第六章机床夹具设计组合夹具实例第六章机床夹具设计123456789101112131415161718组合夹具1—加筋角铁（2）2—槽用螺栓（6）3—平键（10）4—方形支承5—定位支承6—方形支承7—平垫圈8—六角螺母（8）9—槽用螺栓

10—钻套螺钉11—快换钻套12—钻模板13—圆形定位销14—工件15—方形支承16—角铁17—压紧螺钉18—基础板第六章机床夹具设计孔系组合夹具槽系组合夹具2.按夹具上的动力源分类按夹具上的动力源，可将夹具分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具和切削力及离心力夹具等几类。第六章机床夹具设计气动虎钳液压夹具二、机床夹具的组成和作用

1.夹具的组成通过上面的例子可以看出，虽然加工工件的形状、技术要求不同，所使用的机床不同，但在加工时所使用的夹具大多由以下五个部分组成。（1）定位元件及定位装置

第六章机床夹具设计定位元件

在夹具中确定工件位置的一些元件称为定位元件，如支承板、支承钉、定位心轴、定位键等。

定位元件的作用是使一批工件在夹具中占有同一位置，只要将工件的定位基面与夹具上的定位元件相接触或相配合，就可以使工件定位。

（2）夹紧装置第六章机床夹具设计夹紧装置

在夹具中由动力装置（如气缸、油江等）、中间传力机构（如杠杆、螺纹传动副、斜楔、凸轮等）和夹紧元件（卡爪、压板、压块等）组成的装置称为夹紧装置。

夹紧装置的作用是用以保持工件在夹具中已确定的位置，并承受加工过程中各种力的作用而不发生任何变化。

（3）对刀及导向装置

对刀、导向

在夹具中，用来确定加工时所使用刀具位置的元件称为对刀或导向元件，如钻套、对刀块等。

它们的作用是用来确定夹具相对刀具（铣刀、刨刀等）的位置，或引导刀具（如孔加工用的钻头、扩孔钻，铰刀及镗刀等）的方向。第六章机床夹具设计对刀块第六章机床夹具设计钻套

（4）夹具体

第六章机床夹具设计夹具体

在夹具中，用于连接上述各元件及装置，使其成为一个整体的基础零件称为夹具体。

夹具体的作用，除用于连接夹具上的各种元件和装置外，还用于夹具与机床有关部位进行连接。

（5）其它元件及装置

在夹具中，除上述元件外，还有一些其它的元件及装置，如定向键、分度转位装置等。它们的作用是确定夹具在机床上的方向，或实现工件在夹具同一次装夹中的分度转位。第六章机床夹具设计定向键固定式钻模（钻床夹具）1夹具体2定位元件3导向元件4工件固定式钻模夹具各组成部分与机床、工件、刀具的相互联系2.夹具的作用第六章机床夹具设计

（1）易于保证加工精度，并使一批工件的加工精度稳定

（2）缩短辅助时间，提高劳动生产率，降低生产成本

（3）减轻工人操作强度，降低对工人的技术要求

（4）扩大机床的工艺范围，实现一机多能

（5）减少生产准备时间，缩短新产品试制周期第二节工件的定位

工件在夹具中定位的作用和意义，对单个工件来说就是使工件准确占据定位元件所规定的位置；而对一批逐次放入夹具的工件来说，则是使它们都占有一致的位置。一、六点定位原理

工件在夹具中的定位问题，可以采用类似于确定刚体在空间直角坐标系中位量的方法加以分析。工件在没有采取定位措施以前，每个工件在夹具中的位置可以是任意的、不确定的。对一批工件来说，它们的位置是不一致的。这种状态在空间直角坐标系中可以用如下六个方面的独立部分来加以表示，如图所示。第六章机床夹具设计

沿X轴位置的不确定，称为沿X轴的移动自由度，以表示；沿Y轴位置的不确定，称为沿Y轴的移动自由度，以表示；沿Z轴位置的不确定，称为沿Z轴的移动自由度，以表示；绕X轴位置的不确定，称为绕X轴的转动自由度，以表示；绕Y轴位置的不确定，称为绕Y轴的转动自由度，以表示；绕Z轴位置的不确定，称为绕Z轴的转动自由度，以表示。工件的六个自由度2、六点定位原则定位，即限制自由度。用合理设置的6个支承点，限制工件的6个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，即工件定位的“六点定位原理”。矩形工件的定位轴类零件的定位第六章机床夹具设计完全定位

工件的六个自由度都被限制的情况，称为完全定位。不完全定位

工件被限制的自由度少于六个的情况，称为不完全定位或部分定位。不同加工要求的工件简图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。第六章机床夹具设计欠定位

工件在夹具中定位时，若实际限制的自由度个数少于工序加工要求应予限制的自由度个数，则工件定位不足，称为欠定位。

在设计夹具时，若应限制的自由度没有被全部限制而出现欠定位，则不能保证一批工件在夹具中定位的一致性和工序加工精度要求，因而是不允许的。过定位

工件在夹具中定位，若几个定位支承点重复限制同一个或同几个自由度时，称为过定位。

当出现过定位时，将可能产生工件变形、定位元件损坏或定位精度降低等不良后果。在设计夹具时，是否允许过定位，应根据工件的不同情况进行分析。一般来说，对工件上用毛坯表面作为定位表面时，是不允许出现过定位的；对用已工过的工件表面作为定位表面时，为了提高工件定位的稳定性和刚度，在一定的条件下是允许采用过定位的。3）欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制，无法保证加工要求，是不允许的。夹具上的两个或两个以上的定位元件，重复限制工件的同一个或几个自由度。4）过定位大端平面与长销组合产生的过定位欠定位——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。欠定位与过定位

正确配置支承点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。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1）工件在夹具中定位时，起定位支承点作用的是一定形状的定位元件；2）必须根据工件定位所需限制的自由度数目和工件的结构，合理选择定位元件；3）当一个定位元件所提供的支承点不能满足定位要求时，则必须考虑多个定位元件的合理搭配，使之既能满足定位要求，又不能过定位，而且结构应简单、工艺性好。

工件在空间最多有六个自由度。限制工件在某一方面的自由度，工件在夹具中某一方向的位置就得以确定。工件在夹具中定位的任务，就是通过定位元件限制工件的自由度，以求满足工序的加工精度要求。

用合理分布的六个支承点，即可限制工件的六个自由度，使工件的空间位置完全确定下来，这一原理称为六点定位原理。但需要注意的是，在加工过程中并不一定要求要将工件的六个自由度全部限制，这要根据加工要求而定。第六章机床夹具设计第六章机床夹具设计过定位分析YZ第六章机床夹具设计第六章机床夹具设计第六章机床夹具设计第六章机床夹具设计Z第六章机床夹具设计第六章机床夹具设计第六章机床夹具设计Z二、定位方式及定位元件

工件的定位表面有各种形式，如平面、外圆、内孔和成形表面等。对于这些表而需采用不同的方法来实现定位，并要选用恰当的定位元件。

1.定位元件的主要技术要求和常用材料

定位元件除了应具有高的定位精度之外，还要有较高的耐磨性和刚度。定位元件的定位精度取决于它本身的制造精度和它的装配精度两个方面。第六章机床夹具设计

一般定位元件及它在夹具体上的装配基准的加工精度要高于工件的精度，常取其加工误差为工件加工误差的1/3～1/5。定位元件常用的材料有：

①低碳钢如20钢或20Cr钢，进行表面渗碳淬火，深度0.8～1.2mm，硬度HRC55～65。

②高碳钢如T7、T8、T10等，进行整体淬火，硬度55～65。2.工件以平面定位的定位元件

工件以平面定位时，所用的定位元件（即支承件），可分为基本支承和辅助支承两大类。前者用来限制工件的自由度，是真正具有独立定位作用的定位元件；而后者则是用来加强工件的刚性，不起限制工件自由度的作用。

（1）基本支承它有固定支承、可调支承、浮动支承三种形式。它们的结构尺寸都已标准化，可在有关夹具设计手册中查到，这里只介绍它们的应用和结构特点。

①固定支承

这种支承与夹具体作固定联结，使用中不拆卸、不调节，常用的有支承钉和支承板两种。第六章机床夹具设计第六章机床夹具设计支承钉

常用于工件平面定位的支承元件，其结构形式有平头、圆头、网纹头三种类型。

平头支承钉常用于定位面较平整（已加工表面）的工件。

圆头支承钉与定位平面为点接触，可保证接触点位置的相对稳定、但它易磨损，且使定位面产生压陷，给工件夹紧后带来较大的安装误差，装配时也不易使几个支承处于所需的同一平面上，故园头支承仅适用于未经加工的平面定位。

网纹头支承钉与定位面间的摩擦力较大，阻碍工件移动，加强定位的稳定性，但槽内易积肩，常用在粗糙表面的侧面定位。支承钉第六章机床夹具设计第六章机床夹具设计支承板

多用于工件上已加工平面的定位，一般用2个～3个M6～M12的螺钉紧固在夹具体上。

支承板的结构有A型和B型两种。

A型结构简单、制造方便，但因沉头孔与螺钉头间隙处易嵌切屑，不易清除，会影响定位精度、故常适用于侧而和顶面定位。

B型结构易于保证上作表面清洁，可用于底面定位。

当工件定位基准面较大时，夹具上常设置多个支承板，为确保各支承板工作面的等高性，工艺上是用装配后再统一“终磨”一次保证的。第六章机床夹具设计支承板A型支承板B型支承板

②可调支承

支承的高度尺寸要求可调整时，就需采用可调支承。当工件毛坯尺寸有较大变化时，每更换一批毛坯，就要调整一次。可调支点也可用于同一夹具，加工形状相同而尺寸不同的工件。可调支承也广泛地用于成组夹具和组合夹具中。

可调支承在一批工件加工前调整一次，但在同一批工件加工中不再调整，此时它相当于固定支承，所以可调支承在调整后都需用锁紧螺母锁紧。第六章机床夹具设计第六章机床夹具设计可调承板

③浮动支承

浮动支承是指支承点的位置在工件定位过程中，随工件定位基准面位置变化而自动与之适应的定位元件。

由于浮动支承是活动或浮动的，因此虽然与工件定位表面可能是三点或两点接触，但实质上仍然只能起到一个支承点的作用，这祥，当以工件的粗基准定位时，由于增加了浮动支承与工件的接触点数，故可提高工件定位时的刚度、减少工件受外力后的变形和改善加工时的余量分配。第六章机床夹具设计第六章机床夹具设计

（2）辅助支承

在夹具中，只能起提高工件支承刚性或起辅助作用的定位元件，称为辅助支承。在夹具设计中，为了实现工件的预定位或提高工件定位的稳定性，常采用辅助支承，如图所示。第六章机床夹具设计第六章机床夹具设计3.工件以圆孔定位的定位元件

在夹具设计中常用于圆孔表面的定位元件有定位销、刚性心轴和锥度心轴等。

①定位销

在夹具中，工件以圆孔表面定位时使用的定位销一般有固定式和可换式两种。在大批大量生产中，由于定位销磨损较快，为保证工序加工精度需定期维修更换，此时常采用便于更换的可换式定位销。若被定位工件同时以其上的圆柱孔和端面组合定位时，还可选用带有支承垫圈的定位销结构。支承垫圈与定位销可做成整体式的，也可做成组合式的。定位销与夹具体的连接一般采用过盈配合。第六章机床夹具设计第六章机床夹具设计圆柱销第六章机床夹具设计圆锥销

②刚性心轴

对套类零件，为了简化定心定位装置，常常采用刚性心轴作为定位元件。刚性心轴有与工件圆孔过盈配合的心轴，工件用油压机压入心轴。这种类型的心轴，定位精度高，但装卸工件麻烦，生产效率较低。另一种类型的刚性心轴与工件的圆孔是间隙配合的，工件用螺母夹紧，这种心轴与工件孔为间隙配合，所以定位精度较差。

第六章机床夹具设计刚性心轴第六章机床夹具设计间隙配合心轴过盈配合心轴第六章机床夹具设计③锥度心轴

为了消除工件与心轴的配合间隙，提高定心定位精度，在夹具设计中还可选用小锥度心轴。为防止工件在心轴上定位时的倾斜，此类心轴的锥度及通常取K=1/1000～1/5000，心轴的长度则根据被定位工件圆孔的长度、孔径尺寸公差和心轴锥度等参数确定。

定位时，工件楔紧在心轴锥面上，楔紧后由于孔的局部弹性变形，使它与心轴在一定长度上产生过盈配合，从而保证工件定位后不致倾斜。此外，加工时也靠此楔紧所产生的过盈部分带动工件，而不需另外再夹紧工件。锥度心轴第六章机床夹具设计

4.工件以外柱面定位的定位元件

工件以外圆柱面作定位基准时、可使用V形块、圆孔、半圆孔、圆锥孔及定心夹紧装置定位。

①V型块

V形块用两侧面定位，两支承面的夹角通常做成90°，个别也有做成60°或120°的。90°V形块的结构和尺寸均已标准比，可查阅有关手册。

V形块定位的特点是对中性好，即能使工件圆柱面的轴心线始终置于V形块两斜面的对称中心面上，而不受外圆直径误差的影响，并且安装方便。

V形块制造工作图中应注明尺C、H、h。高度h及V形开口尺寸C，可参照标准选定。第六章机床夹具设计第六章机床夹具设计V形块②工件在圆孔中定位

此时定位元件可做成定位套筒形式，如图所示。工件以其定位基准面（圆柱面）插入套筒内孔中。定位元件结构简单，定心精度与孔、轴配合精度有关。第六章机床夹具设计定位套筒③工件在半圆孔中定位

对于某些不便轴向插入的工件，如大型轴类零件需起重吊装时；或者有些特殊形状零件根本无法轴向插入，如曲轴以其当中的主轴颈定位时，定位元件常采用剖分套筒形式（半圆定位座），如图所示。第六章机床夹具设计半圆定位座④工件在圆锥孔中定位

这时定位元件通常用反顶尖，它是一种具有内锥孔的套简。工件圆柱面左端部在反顶尖（齿纹锥套）3中定位。夹具体锥柄1插入机床主轴孔中，2为传动用螺钉。第六章机床夹具设计⑤用定心夹紧机构定位

外圆柱柱面可以很方便地使用定心夹紧机构对其实现定心定位并夹紧。第六章机床夹具设计弹性夹头5.工件以组合表面定位

上面所讲的是工件以单一表面的定位方式和定位元件。实际上，工件往往是以几个表面同时定位的。几个表面同时定位叫组合表面定位，如图所示。此时必须考虑到所选定位元件不能出现过定位而无法安装。第六章机床夹具设计组合表面定位第六章机床夹具设计定位方案讨论

如图示，齿轮坯以内孔和一小端面定位，车削外圆和大端面。加工后检测发现大端面与内孔垂直度超差。试分析原因，提出改进意见。4A0.02A间隙配合刚性心轴存在过定位第六章机床夹具设计过定位引起夹紧变形第六章机床夹具设计定位方案的改进橡胶垫第六章机床夹具设计定位方案讨论a）YXZb）XZYXc）XZYXd）YXZ第六章机床夹具设计定位方案讨论a）YXZXZb）YXc）XZYXXZd）YX三、定位误差分析

定位误差是指由于定位不准而造成某一工序的工序尺寸或位置要求方面的加工误差。夹具设计完成之后，要对其定位误差进行校核，定位误差必须满足下列关系式：第六章机床夹具设计式中：Δ定—定位误差；

ω—除定位误差以外，由其它因素引起的加工误差，可按经济加工精度查表确定；

δ—工件的工序公差。1.定位误差的组成

定位误差是指一批工件在用调整法加工时，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。显然，定位误差主要是由基准位置误差和基准不重合误差两项组成。第六章机床夹具设计基准不重合误差

由于定位基准与工序基准不重合引起的定位误差，称为基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以Δ不表示。基准位置误差

由定位基准面和定位元件本身的制造误差引起的定位误差，称为基准位置误差，以Δ基表示。定位误差Δ定可用下式表示：2.各种定位方法的定位误差分析（1）工件以平面定位时的定位误差如图所示为在镗床上加工箱体上A、B两个通孔时的定位情况，工序尺寸为A1、A2、B1、B2。由于定位元件的制造精度较高，且平面C为精基准，为了简化问题，可忽略定位元件的制造误差和平面C的平面度误差。第六章机床夹具设计

加工孔A时，尺寸A1的工序基准和定位基准重合，故：

定位基准面D存在角度制造误差±δβ，即平面D的角度最大变动量为2δβ

，所以：

加工尺寸A1的定位误差为：第六章机床夹具设计

加工尺寸A2的工序基准是平面E，定位基准是平面C，基准不重合，则

由于忽略了定位基准平面C的平面度误差和定位元件的制造误差，则

加工尺寸A2的定位误差为：第六章机床夹具设计思考题：按照同样的方法可分析求解出B1、B1的定位误差，请同学们自己分析。

（2）工件以外圆柱面定位时的定位误差如图所示为以V形块定位，在圆柱面上加工一平面。为便于分析，设V形块的夹角制造误差为0，外圆柱定位面的直径误差为δd。第六章机床夹具设计第六章机床夹具设计

图a中，工序尺寸为A，工序基准是中心线O1，定位基准是母线M1、N1，基准不重合。反映在加工尺寸方向上的定位误差为O1O2，即：

图b中，工序尺寸为B，工序基准是上母线C1，定位基准是V形块母线，基准不重合。反映在加工尺寸方向上的定位误差为C1C2，即：第六章机床夹具设计

同理，在图c中，工序尺寸为h，工序基准是下母线D1，定位基准是V形块母线，基准不重合。反映在加工尺寸方向上的定位误差为D1D2，即：

从上可以看出，工序基准为下母线时定位误差最小、中心线时次之、上母线时最大。同时，V形块夹角越大时，定位误差也越小。但夹角过大时对中性不好，故常取其夹角为90°。

（3）工件以内孔表面定位时的定位误差

下面主要分析工件孔与定位心轴采用间隙配合，以孔中心线为工序基准时的定位误差。设孔的直径为D+δD，轴的直径为d-δd，最小间隙为Δmin。根据工件装夹时心轴放置位置的不同，分为心轴垂直放置和心轴水平放置两种情况，如下图a、b所示。第六章机床夹具设计

①心轴垂直放置当工件孔直径为最大，心轴直径为最小时，基准位置的变动量最大。即：

②心轴水平放置

当心轴水平放置时，工件在自重作用下，工件孔壁与心轴表面始终是接触的。显然，基准位置的变动量最大为最大间隙的1/2。即：第六章机床夹具设计

（4）工件以“一面两孔”定位时的定位误差

下图为一面两孔定位。通过分析可知，如果两个孔都采用圆柱销，则产生过定位，有可能使工件无法装夹到夹具上。第六章机床夹具设计第六章机床夹具设计解决上述过定位的方法减小第二销的直径。使用棱形销。使第二销可沿两孔连线方向移动。

①减小第二销直径

第二销直径可由下图求出。考虑到工件的孔距误差，第二销应在AB范围内变动。考虑到第二销的轴距误差，则第二销的直径大小应为AD。这种方法虽然可解决过定位问题，但会加大定位的转角误差，一般不宜采用。第六章机床夹具设计第二销的直径

通过分析，第二销直径可由下式求出：

为了使工件能顺利装夹，第二销与侧壁间应有一个最小的间隙Δ2min，这样第二销直径还要相应地减小Δ2min

。同理，第一销与工件孔之间也存在间隙，可以让到第二销上，即可以使其直径加大Δ1min。故第二销直径为：第六章机床夹具设计②使用棱形销下图为一面两孔定位中常使用的棱形销。由图中可知，只要令AF=DE，则可以通过使用棱形销来消除过定位，且使转角误差大大减小。棱形销的关键尺寸为宽度b和B。第六章机床夹具设计

通过图形分析，可以建立如下关系：

因为：第六章机床夹具设计

整理并忽略高次误差项，得：第六章机床夹具设计

尺寸B应小于d2’，一般可取：

棱形销的尺寸b和B一般不用进行计算，可从夹具设计手册中根据工件孔直径选取。在定位精度要求高时，需要计算确定。第六章机床夹具设计一面两销定位误差分析

由于工件为一刚体，其移动定位误差值为两孔定位中误差较小的值，分析方法和单孔心轴定位时的分析方法相同，不再重复。

一面两孔定位时，除了存在移动定位误差外，还有转角误差，可用下图求出。第三节工件的夹紧

工件在夹具中定位后，还必须将其夹紧，以保持其所取得的正确位置，防止工件在切削力、惯性力和重力的作用下产生振动和位移，将工件紧紧地固定在定位元件上。一、对夹紧机构的基本要求

夹紧过程平稳。夹紧时不能破坏工件在定位时所取得的正确位置。

夹紧作用可靠。夹紧力要足够大，防止工件在加工中的移动或振动；同时夹紧力又不宜过大，太大将使工件变形影响加工精度；夹紧机构要有自锁作用，要安全可靠。

夹紧迅速简便。夹紧机构尽可能简单、紧凑，操作方便，减轻工人劳动强度，缩短辅助时间，提高生产率。二、夹紧机构的组成夹紧机构由动力源和夹紧装置两部分组成。

1.动力源部分

动力源可分为手动和机动两大类。力源来自人力的，称为手动夹紧；机动夹紧时使用的动力源有气压传动、液压传动、电力传动等。

2.夹紧部分

夹紧部分是接受和传递原始作用力使之变为夹紧力的部分。它常由下列元件或机构组成。第六章机床夹具设计

受力元件直接感受原始作用力的元件，如手动夹紧中的手柄、螺母或气、液压传动装置中直接连接活塞杆的元件。

夹紧元件直接对工件施加作用力的元件，如压板。

传力机构将受力元件接受到的原始作用力传给夹紧元件的中间元件或机构。传力机构的作用是改变力的方向和大小三、夹紧力的确定

力具有三要素—大小、方向和作用点。夹紧力也不例外。确定夹紧力的原则实际上就是指夹紧力的大小、方向和作用点的确定原则。

1．夹紧力方向的确定原则

第六章机床夹具设计

①夹紧力方向应垂直于主要定位基准面，夹紧时不应破坏工件所取得的正确位置。第六章机床夹具设计

②夹紧力方向应使工件变形尽可能小。同一个工件，不同方向上的刚度是不等的，应取刚度较大的方向为夹紧力方向。弹性套第六章机床夹具设计

③夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。在满足夹紧要求的前提下，应使夹紧力尽可能小些，以使夹紧变形尽可能小。为此，夹紧力的方向最好与切削力、重力的方向一致。2．夹紧力作用点的确定原则作用点的选择对工件夹紧的稳定性和工件变形有重要影响，应注意如下选择原则。第六章机床夹具设计

①应使夹紧力落在支承面内。以避免在夹紧时破坏定位。第六章机床夹具设计

②应使夹紧力作用在工件刚性较好的部位。这样可避免工件的变形。合理不合理第六章机床夹具设计

③应使夹紧力尽量靠近加工部位。这样可减小切削力对夹紧点的力矩，从而有效地减少工件的振动。3．夹紧力大小的估算

夹紧力的大小，对工件安装的可靠性、加工质量的高低、工件和夹具的变形、以及夹紧机构的复杂程度等都有很大关系。

夹紧力可根据加工中工件受力的力平衡条件求得。加工过程中，工件受到切削力、惯性力、零件自身重力、支承反力和夹紧力等多种力的作用，在这些力的共同作用下，处于动力平衡状态。一般可按照最不利的加工条件，运用理论力学中有关的力平衡方程估算出理论上所需要的夹紧力Q’，最后为保证夹紧安全可靠再乘以安全系数，作为实际所需的夹紧Q，即

Q＝KQ’式中：K为安全系数。粗加工时，取K＝2.5～3；精加工时，取K＝1.5～2。第六章机床夹具设计四、常用的夹紧机构

机床夹具中用到的夹紧机构是多种多样的，其中以斜楔、螺旋、偏心等元件组合而成的夹紧装置应用最为普遍。

1．斜楔夹紧机构

斜楔夹紧机构是利用楔块斜面增力作用将工件夹紧的，如图所示。斜楔夹紧常与其他夹紧机构（如气动、液压等夹紧机构）联合使用，用以改变力的方向并起增力作用。常用于夹紧行程较小的场合。第六章机床夹具设计第六章机床夹具设计

（1）斜楔夹紧力的计算

下图为斜楔夹紧的受力分析。其中P为力源，Q为作用在工件上的夹紧力，R为夹具体作用在斜楔上的支反力，F1、F2为摩擦力，对应的摩擦角分别是φ1、φ2。当工件被夹紧时，上述力处于平衡状态。根据力平衡方程可得：第六章机床夹具设计

（2）斜楔夹紧自锁条件

在撤除原始力P后，夹紧装置的受力情况如上图