机械制造技术基础 机床夹具设计原理
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第三章 机床夹具设计原理-2012(9)
图1-11
三. 常用定位元件限制的自由度
四. 限制工件自由度与加工要求的关系
图1-12
影响加工要求的自由度，必须限制；不影响加工要求
的自由度可限制，可不限制。
0 60 如图1-12所示，在一工件上铣通槽。为保证尺寸 0.20 mm
及与底面的平行度两项要求，必须限制 Z , X ,Y 为保证尺寸 30±0· 1mm及槽侧面与B面的平行度，必须限 制 X , Z 两个自由度，至于 Y 则可限制可不限制。 五. 正确处理过定位 1. 改变定位元件的结构避免过定位
2. 能提高劳动生产率。
专用夹具装夹工件时，装夹工件方便，快速；不需找正， 可显著的减少辅助时间，提高了劳动生产率。 3. 扩大机床的使用范围。 如设计一镗模夹具即可在车床上实现镗床镗孔的功能，因 此专用夹具装夹工件，可扩大机床的使用范围。 （二）专用夹具的组成 1.定位装置 作用使工件在夹具中占据正确的位置。 2.夹紧装置 作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中，受到外 力作用下，不偏离已经占据的正确位置。
为延长定位元件的使用或更换周期，定位元件应具有良 好的耐磨性。 4. 工艺性好 定位元件的结构，应力求简单、合理、便于加工、装配 和更换。 四. 常用定位元件 （一）工件以平面定位时的定位元件 1. 主要支承 1）固定支承 支承钉， 图1-22 如图1-22所示： 支承板， 如图1-23所示：
图1-23
（二）工件以圆柱孔定位时的定位元件 1. 圆柱销
2. 圆柱心轴
图1-28
3. 圆锥销
图1-29
图1-29 圆锥销
4. 圆锥心轴
图1-30
（三）工件以外圆定位时的定位元件 1. V形块
图1-31
2. 定位套
机械制造技术基础第四版卢秉恒机床夹具原理与设计知识点总结
机械制造技术基础第四版卢秉恒机床夹具原理与设计知识点总结
《机械制造技术基础第四版》卢秉恒编著，是一本经典的机械制造教材，涵盖了机械制造的各个方面。
其中关于机床夹具原理与设计的知识点如下：
1. 夹具的分类：按结构方式分为机械夹具、液压夹具、气动夹具，按夹具和工件之间的接触方式分为机械夹持、真空吸附、磁性吸附。
2. 夹具的构成：夹具主要由基座、定位元件、夹紧元件、调整元件、传动元件组成。
3. 夹具的夹紧原理：夹紧元件可以使工件获得夹紧力和定位力，常用的夹紧方式有曲柄式、螺旋式、压板式、钩爪式、气体式等。
4. 夹具的设计原则：考虑夹紧力和定位精度的要求，利用材料力学及刚度分析方法确定夹具总体结构大小，根据工件形状确定定位和夹紧位置，在夹具内设置适当排列的槽孔和凸台实现工件的精确定位和夹紧。
5. 夹具的应用范围：常用于机械加工、装配和检测等工序，适用于各种材质和形状的工件。
以上为机床夹具原理与设计的简要概述，具体知识点详见相关章节。
需要注意的是，本回答涉及到学习资料内容，仅供参考学习之用，请勿用于商业用途。
机械制造技术基础课件机床夹具设计原理
消除或减少过定位的方法主要有：
(1) 提高工件定位基准之间及定位元件工作表面之间的位置精度，减少过定位对加 工精度的影响，使不可用过定位变为可用过定位；
(2) 改变定位方案，避免过定位。改变定位元件的结构，如圆柱销改为菱形销、长 销改为短销等；或将其重复限制作用的某个支承改为辅助支承（或浮动支承）。
4．过定位
图4．5 连杆大头孔加工时工件在夹具中的定位
如图4．5所示的连杆定位方案，长销限制了
、 4个自由度，支承板
限制了
、 3个自由度，其中 被两个定位元件重复限制，这就产生了过定
位。当连杆小头孔与端面有较大的垂直度误差时，夹紧力F将使长销弯曲或使连杆
变形，见图4.5(ｂ)、(ｃ)，造成连杆加工误差，这时为不可用过定位。若采用图4.5
4.1 机床夹具概述
4.1.4 机床夹具的功能
（1）保证工件的加工精度，稳定产品质量。机床夹具的首要任务是 保证加工精度，特别是保证被加工工件的加工面与定位面之间以及被加工 表面相互之间的尺寸精度和位置精度。使用夹具后，这种精度主要靠夹具 和机床来保证，不再依赖于工人的技术水平。
（2）提高劳动生产率、降低成本。使用夹具后可减少划线、找正等 辅助时间，而且易于实现多件、多工位加工。在现代夹具中，广泛采用气 动、液压等机动夹紧等装置，还可使辅助时间进一步减小。因而可以提高 劳动生产率、降低生产成本。
（3）通用可调夹具和成组夹具
（4）组合夹具
（5）随行夹具
4.1 机床夹具概述
4.1.2 机床夹具的分类
2）按使用的机床分类
按所使用的机床不同，夹具可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹 具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。
3）按夹紧动力源分类
机械制造技术基础第5章-1
线，安装时首先按找正线找正工件位臵，夹紧工件。
特点：
•精度低；（0.1mm左右） •效率低； •多用于形状复杂、尺寸偏差大
找正线 加工线
的铸、锻件毛坯的粗加工；
•适于单件小批量生产； •不需其它专门设备，通用性好；
flash
毛坯孔
3.利用夹具定位
来实现定位。
联接
原理：通过工件上定位基准和夹具上定位元件接触或配合 特点：
5.2.3 典型的定位方式及定位元件的选择
(2)可调支承
是顶端位置可在一定高度范围内调整的支承。 多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批 毛坯尺寸的误差。一般每批毛坯调整一次。
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5.2.3 典型的定位方式及定位元件的选择
(3)自位支承
支承本身的位置在定位过程中，能自动适应工件定位基准面位置变化 的一类支承。 自位支承能增加与工件定位面的接触点数目（但只限制一个自由 度） ，使单位面积压力减小，故多用于刚度不足的毛坯表面或不连续的 平面的定位。
3.过定位与欠定位
欠定位: 按工序的加工要求, 工件应该限制的自由度而未予限 制的定位, 称为欠定位。 绝对不允许出现 过定位: 工件的同一自由度被两个或两个以上的支承点重复 限制的定位, 称为过定位。
过定位一般不允许, 但是在精加工中,为提高定位稳定性和结构刚度，简 化夹具 可用过定位 ；粗加工不允许。
5.2.3 典型的定位方式及定位元件的选择
定位元件的设计应满足下列要求：
⑴要有与工件相适应的精度； ⑵要有足够的刚度，不允许受力后发生变形； ⑶要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多采用 低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，硬度为58∼62HRC
5.2.3 典型的定位方式及定位元件的选择
机械制造工艺学机床夹具设计原理课件
数字化
利用数字化技术实现产品设计 、工艺规划和生产过程的数字 化管理，提高生产效率和产品 质量。
精密化
采用高精度加工设备和工艺技 术，提高产品精度和表面质量 ，满足高精度和高性能产品的
需求。
02 机床夹具设计原理
机床夹具的分类与特点
通用夹具
专用夹具
适用于一定范围内的各种零件的加工，如 三爪卡盘、四爪卡盘等。特点为结构简单 ，通用性强，但效率较低。
涉及船舶的制造，包括 船体结构、推进系统和
船舶设备的制造。
电子工业
涉及电子产品的制造， 如集成电路、电子元件
和显示器的制造。
机械制造工艺学的发展趋势
智能化
利用人工智能、大数据和云计 算等技术手段，实现机械制造
过程的智能化和自动化。
绿色化
注重环保和可持续发展，采用 清洁能源和绿色制造技术，降 低能耗和减少废弃物排放。
定位误差的产生与计算
定位误差的产生是由于工件在夹具中的定位基准与加工要求不一致所引 起的。
定位误差的计算方法包括极值法和概率法，极值法适用于定位元件为刚 性、无弹性的情况，概率法适用于定位元件有一定弹性、工件尺寸有一
定分散性的情况。
定位误差的大小对加工精度和产品质量有重要影响，因此需要对其进行 控制和补偿。
设计夹具体和零部件
根据结构方案，设计夹具体的各个零部件 ，并确定其尺寸、材料和热处理要求等。
03 夹具材料的选择与处理
夹具材料的种类与特性
钢材
硬度高、耐磨性好，适用于需要承受较大夹 紧力和切削力的夹具。
铝合金
轻便、易于加工，适用于需要快速装夹和轻 量化的夹具。
铸铁
具有良好的耐磨性和抗冲击性，适用于粗加 工和重型夹具。
机械制造技术基础-第4章-机床夹具设计原理-课后答案
第4章机床夹具设计原理1.何谓机床夹具？试举例说明机床夹具的作用及其分类？答：所谓机床夹具，就是将工件进行定位、加紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置。
机床夹具的功用：①稳定保证工件的加工精度；②减少辅助工时，提高劳动生产率；③扩大机床的使用范围，实现一机多能。
夹具的分类：1）通用夹具； 2）专用夹具； 3）成组夹具； 4）组合夹具；5）随行夹具。
2.工件在机床上的安装方法有哪些？其原理是什么？答：工件在机床上的安装方法分为划线安装和夹具安装。
划线安装是按图纸要求，在加工表面是上划出加工表面的尺寸及位置线，然后利用划针盘等工具在机床上对工件找正然后夹紧；夹具安装是靠夹具来保证工件在机床上所需的位置，并使其夹紧。
3.夹具由哪些元件和装置组成？各元件有什么作用？答：1）定位元件及定位装置：用来确定工件在夹具上位置的元件或装置；2）夹紧元件及夹紧装置：用来夹紧工件，使其位置固定下来的元件或装置；3）对刀元件：用来确定刀具与工件相互位置的元件；4）动力装置：为减轻工人体力劳动，提高劳动生产率，所采用的各种机动夹紧的动力源；5）夹具体：将夹具的各种元件、装置等连接起来的基础件；6）其他元件及其他装置。
4.机床夹具有哪几种？机床附件是夹具吗？答：机床夹具有通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具。
5.何谓定位和夹紧？为什么说夹紧不等于定位？答：工件在夹具中占有正确的位置称为定位，固定工件的位置称为夹紧。
工件在夹具中，没有安放在正确的位置，即没有定位，但夹紧机构仍能将其夹紧，而使其位置固定下来，此时工件没有定位但却被夹紧，所以说夹紧不等于定位。
6.什么叫做六点定位原理？答：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，即可实现完全定位，这称为六点定位原理。
7.工件装夹在夹具中，凡是有六个定位支承点，即为完全定位，凡是超过六个定位支承点就是过定位，不超过六个定位支承点就不会出现过定位，这种说法对吗，为什么？答：不对；过定位是指定位元件过多，而使工件的一个自由度同时被两个以上的定位元件限制。
5第五章 机床夹具设计原理
由工序简图知，加工尺寸20 ±0.15工序基准（也是设计基准）是A面， 而定位基准是B面，出现定位基准与工序基准不重合，必然存在基准不重 合误差。这时的定位尺寸是40 ±0.14，与加工寸方向一致。所以基准不 重合误差的大小就是定位尺寸的公差 ，即△b =0.28mm。若定位基准 B面制造得比较平整光滑，则同批工件的定位基准位置不变，不会产生基 准位移误差，即△j=0。所以有 △d = △b +△j= △b =0.28mm，而加工尺 寸20 ±0.15 的公差为：δ=0.30mm，此时 △b =0.28mm> δ/3=0.10mm。 可知，定位误差太大， 而留给其它加工误差的 允差值就太小了，只有 0.02mm，在实际加工 中容易出现废品。 所以此方案不宜采用。
第五章 机床夹具设计原理
第一节 概述
机床夹具通过使工件在机床上相对刀具占有正确的位置的过程— 定位，以及克服切削过程中工件受外力的作用保持工件的准确位置的 过程—夹紧，来实现工件装夹。定位和夹紧两个过程的综合称为装夹, 完成工件装夹的工艺装备称为机床夹具。 一、机床夹具的功用 1.能稳定地保证工件的加工精度
△d+△∑≤ δ
(5-4)
式中 △d—工件在夹具中的定位误差，一般小于δ /3； △∑—除定位误差以外，其它因素所引起的误差总和(如机床、刀具 制造误差及磨损误差，工艺系统变形误差等)，可按加工经济精度查 表确定。
（一）定位误差及其产生原因 所谓定位误差△d ，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位 置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工 表 面的位置相对于定位基准是不变的，所以： 定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。 定位误差的组成及产生原因有以下两个方面： ① 定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差， 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△b表示。 ② 定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称基准位移误差，
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）
机床夹具设计原理
机械制造工艺与机床夹具
2. 常见定位分析
1） 完全定位：
限6
侧挡销 短圆柱销
平面支承 图4-6 连杆钻孔定位方案
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机械制造工艺与机床夹具
2. 常见定位分析
2） 不完全定位：
去3
侧挡销 短圆柱销
平面支承 图4-7 连杆平面加工定位方案
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机械制造工艺与机床夹具
2. 常见定位分析
3）欠定位：
需 6去 5
图4-8
用专用夹具安装工件
21
机械制造工艺与机床夹具
2. 常见定位分析
4）过定位：
图4-9 过定位示意
22
机械制造工艺与机床夹具
2. 常见定位分析
4）过定位：
心轴，限制工件移动X,Y, 转动X,Y; 心轴端面，限制工件移动Z,转 动 X ,Y ; 所以转动X,Y,为过定位
P165 表4.1
各种定位元件限制的自由度
定位 + 夹紧 = 安装
小结： 定位在前，夹紧在后 定位是首要的
6
机械制造工艺与机床夹具
一、工件在工艺系统内的安装
1.工件的找正安装 直接找正法：是用百分表、划针或用 目测，在机床上直接找正工件，使工件 获 得正确位置的方法。
7
机械制造工艺与机床夹具
图4-1 直接找正法示例 a）磨内孔时工件的找正 b）刨槽时工件的找正
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机械制造工艺与机床夹具
一、工件在工艺系统内的安装
1.工件的找正安装 划线找正法：当零件形状很复杂时， 可先用划针在工件上画出中心线、对 称线或各加工表面的加工位置，然后 再按划好的线来找正工件在机床上的 位置的方法。
9Leabharlann 机械制造工艺与机床夹具图4-2
机械制造 第四章机床夹具设计原理
3、快换 钻套
4、特殊钻套
（三）钻模板 1、固定式钻模板
2、铰链式钻模板
3、可卸式 钻模板
4、悬挂式钻模板
第六节 各类机床夹具简介 一、车床夹具
二、铣床夹具 （一）直线进给式铣床夹具 1、多件装夹的铣床夹具
2、多工位加工的铣床夹具
3、摆式铣的铣床夹具
4、双工位回转铣的铣床夹具
二、定位的基本原理 要使每个工件相对夹具（机床、刀具） 都占有同一正确加工位置，则就要限制工 件的六个自由度，即X位移、Y位移、Z位 移、和X旋转、Y旋转、Z旋转，这就称为 工件的“六点定位原则”。如图示。
三、定位的类型 （一）完全定位 工件的六个自由度全部被限制而在空间占 有完全确定的唯一位置，称为完全定位。
（2）多向联动夹紧机构
（3）多件联动夹紧机构
（七）定心夹紧机构 1、按定位-夹紧元件的等速移动来实现定心 夹紧
2、按定位-夹紧元件均匀弹性变形来实现定 心夹紧
3、液性塑料夹具
四、夹紧动力源装置 （一）气动夹紧装置
（二）液压夹紧装置 工作原理与结构和气动夹紧装置相似。 和气动夹紧装置相比液压夹紧装置有如下 特点。 1、工作压力高、结构间单，紧凑。 2、夹紧刚性大，工作平稳。 3、噪声小。劳动条件好。
第四章
机床夹具设计原理
第一节 概述 一、夹具的定义及组成 在机械加工中,根据工件的加工要求,使工 件相对机床、刀具占有正确位置（定位）， 并能快速，可靠地夹紧工件（夹紧）的装 置称为夹具。
夹具由以下部分组成 （一）定位元件：使工件相对机床、刀具占 有正确位置的元件。 （二）夹紧装置：快速，可靠地夹紧工件的 装置。 （三）对刀——引导元件：保证刀具与工件 加工表面有正确相对位置的装置。 （四）连接元件：保证夹具相对机床有正确 位置的元件。 （五）夹具体：将夹具各部分连接在一起的 零件。