动力机械制造和维修要求(第章机床夹具)
第二章工件装夹和机床夹具
第四节 工件在机床夹具中的定位
例2.在圆柱体上钻孔，保证孔尺寸及与外圆柱的同轴度。
第四节 工件在机床夹具中的定位
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。
例及与3.图底示面，的在平一行工度件两上项铣要通求槽，。必为须保限证制尺Z寸, X6,0Y00.20mm
为保证尺寸30±0·1mm及槽侧面与B面的平行度，必须限制
第三节 专用机床夹具的组成及其分类
第三节 专用机床夹具的组成及其分类
2．夹紧元件或夹紧装置 夹紧工件，并使其在加工时在外 力作用下仍然保持工件在夹具中 正确位置的元件或装置称为夹紧 元件或夹紧装置。它一般由动力 装置（如气缸、油缸等）、中间 传力机构（如杠杆、螺纹传动副、 斜楔、凸轮等）和夹紧元件（如 卡爪、压板、压块等）组成。
X
,Leabharlann Z两个自由度，至于 Y 则可限制可不限制。
图1-12
第四节 工件在机床夹具中的定位
5.正确处理过定位： 1） 改变定位元件的结构避免过定位
如图示，把长圆柱销改成短圆柱销，即可避免了过定位。
第四节 工件在机床夹具中的定位
2. 去掉多余的定位支承，消除过定位
如图示，定位支承销3重复限制了Y 把定位支承销3撤消，
第二章 工件装夹与机床夹具
主要讲述内容： 第一节 基准的概念 第二节 工件的装夹方法 第三节 专用机床夹具的组成及其分类 第四节 工件在机床夹具中的定位 第五节 定位误差的分析与计算 第六节 工件的夹紧及夹紧装置 第七节 夹具设计的基本要求和步骤 第八节 夹具设计实例
第一节 基准的概念
一、基本概念： 1. 定位：
图1-7
第四节 工件在机床夹具中的定位
机械制造技术基础课件最新版第四章机床夹具原理与设计第3节
第三节定位误差分析
在用夹具装夹加工一批工件时,一批工件的设计基准相对夹具调刀基 准发生最大位置变化是产生定位误差的原因,包括两个方面:
➢由于定位基准与设计基准不重合,引起一批工件的设计基准相对于定位 基准发生位置变化; ➢由于定位副的制造误差,引起一批工件的定位基准相对于夹具调刀基准 发生位置变化。
定位误差的定义可进一步概括为:一批工件某加工参数(尺寸、位置) 的设计基准相对于夹具的调刀基准在该加工参数方向上的最大位置变化量 Δdw,称为该加工参数的定位误差。
图4-34 定位误差及其产生的原因
第三节 定位误差分析
三、定位误差的计算 通常,定位误差可按下述三种方法进行分析计算:
一是代数法,先分别求出基准位移误差和基准不重合误差,再求出其在 加工尺寸方向上的代数和, Δdw=,若设计基准与调刀基准位于定位基准异侧, 取“+”号,反之,取“-”号;
第三节 定位误差分析
一、调刀基准的概念
在零件加工前对机床进行调整时,为了确定刀具的位置,还要用到调刀 基准,由于最终的目的是确定刀具相对工件的位置,所以调刀基准往往选在夹 具上定位元件的某个工作面。因此它与其他各类基准不同,不是体现在工件 上,而是体现在夹具中,是通过夹具定位元件的定位工作面来体现的。
不准确,将会使设计基准在加工尺寸方向上产生偏移。往往导致加工后工件 达不到要求。设计基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量,称为定位误差, 以Δdw表示。
产生定位误差的原因: 1.定位基准与设计基准不重合产生的定位误差
图4-32 基准不重合产生的定位误差
第三节 定位误差分析
2.定位副制造不准确产生的基准位移误差 若将工件定位工作面与夹具定位元件的定位工作面合称为“定位副”, 则由于定位副制造误差,也直接影响定位精度。这种由于定位副制造不准确, 使得定位基准相对于夹具的调刀基准发生位移而产生的定位误差,称为“基准 位移误差”,用Δjw表示。
第4章 机床夹具设计(3)
∴
d0 tg ( 1 ) r tg 2 2 W—螺杆对工件的夹紧力；
W
d0 QL Wtg ( 1 ) Wtg 2 r 0 2 QL
—斜楔升角（°）；
Q —加在螺杆上的原始作用力（N）；
2 —螺杆端部与工件间的摩擦角（°）；
39
4.2
夹紧装置的设计
15
4.2
夹紧装置的设计
(2)设计特殊形状的夹爪、压脚等分散作用夹紧力，增大工件受 力面积。 图5-31：
16
4.2
夹紧装置的设计
3．夹紧力的作用点应尽量靠近工件，减小加工中的振动， 特别是对低刚度工件。
不能满足上述要求时，可以增设辅助支承，以提高定位稳 定性、承受夹紧力和切削力等。如图所示：
夹紧装置的设计 W=KW０
K—安全系数，与加工性质（粗、精加工）、切削特 点（连续、断续切削）、夹紧力来源（手动、机动夹紧）、 刀具情况有关：
一般取K＝1.5～3。粗加工时 K＝2.5～3；精加工时 K＝1.5～2.5。 各种典型切削方式所需夹紧力的静平衡方程式可参考 《机床夹具手册》。 夹紧力需准确的场合——类比法确定夹紧力或通过试 验确定夹紧力。
20
4.2 1．计算切削力
夹紧装置的设计
2．求出理论夹紧力W０
根据加工过程中，工件受到切削力F（按对夹紧最不 利的加工条件确定）、夹紧力W０、大型工件的重力、高 速运动的工件的惯性力、高速旋转的工件的离心力、支承 反力及摩擦力的作用处于静力平衡状态 → 求出理论夹紧 力W０。
21
4.2 3．求出实际夹紧力W
4
4.2
夹紧装置的设计
图示为采用液压夹紧的铣床夹具：
5
4.2
机械制造工艺与夹具1_第3章 机床专用夹具
(3)翻转式钻模：这类钻模的特点是整个夹具可以和工件一起翻转， 可以用来加工同方向的平行孔系，也可以用来加工不同方向的孔。
图3-6 立轴式回转钻模
(3)翻转式钻模：这类钻模的特点是整个夹具可以和工件一起翻转， 可以用来加工同方向的平行孔系，也可以用来加工不同方向的孔。
图3-17 特种钻套
3.2.3 铣床夹具
1.铣平面夹具 图3-18所示为铣削气缸体上平面的专用夹具，气 缸体的工序简图见图3-19，气缸体的上平面加工为第一道工序。 2.铣槽夹具 图3-20a为铣槽夹具，图3-20b为铣槽工序简图。
1.铣平面夹具 图3-18所示为铣削气缸体上平面的专用夹具，气缸 体的工序简图见图3-19，气缸体的上平面加工为第一道工序。
2.按夹具使用的机床分类 这是专用夹具设计所用的分类方法。
3.按夹紧动力源分类 按夹具夹紧时使用的动力源，可将夹具分 为手动夹具和机动夹具，机动夹具又可分为气动夹具、液压夹具、
气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具和其他夹具。
3.1.3 机定工件位置的一些元件总称定位装置。 2.夹紧装置 夹具中由夹紧元件、中间传力机构和动力装置构成 的装置称为夹紧装置。 3.夹具体 夹具体是机床夹具的基础支承件，是基本骨架。 4.连接元件 连接元件用来确定夹具本身在机床上的位置。 5.对刀元件 对刀元件用来确定刀具与工件的位置。 6.导向元件 导向元件用来调整刀具的位置，并引导刀具进行切 削。
1.前后双支承镗床夹具 图3-21为镗削泵体上两个相互垂直的孔及 端面用的夹具。
图3-21 前后双支承镗床夹具 1、2、3—支承板 4—挡块 5—钩形压板 6—镗套 7—镗模支架 8—螺钉 9—起吊螺栓
2.采用导向轴的镗孔夹具 图3-22所示为采用导向轴的镗孔夹具， 用来加工箱体盖的两个平行孔ϕ100H9，箱体盖的工序简图见图3-2
机械制造与自动化《机床夹具设计--试卷22》
机床夹具设计——试卷22一、判断题〔共28分，每题1分〕1．欠定位在实际生产中是允许出现的〔〕2．螺旋夹紧机构，夹紧可靠，自锁性能好，夹紧力和夹紧行程大。
〔〕3在夹具设计中，不完全定位是绝对不允许的。
〔〕4 工件的局部自由度被限制的定位成为欠定位。
5 工件以两个或两个以上定位基准的定位称为组合定位。
6 钻床夹具通常称钻模，主要由定位元件、夹紧装置、钻模板、夹具体组成。
7 找正法装夹工件时，工件正确位置的获得是通过找正到达的，夹具只起到夹紧的作用〔〕8 机床夹具的组成：定位元件，夹紧装置，夹具体，连接元件，对刀导引元件及一些辅助作用的元件。
〔〕9 设计基准就是在零件图上用以确定点、线、面位置的基准，由设计人员确定。
〔〕10 工件定位过程中，可出现过定位，但不能有不完全定位。
〔〕11 夹紧力方向应使工件刚度最高的方向，尽量垂直于主要定位面。
〔〕12 斜锲夹紧机构主要用于机动夹紧，且工件公差等级较高。
〔〕13 影响夹具对成型运动的定位因素之一：夹具定位面与机床定位面的位置误差。
〔〕14 固定钻模板，加工精度较高，但有时装卸工件不便。
〔〕15 钻模主要由：定位元件、夹紧装置、钻模板、钻套、夹具体组成。
〔〕16．工件被夹紧后，不能动弹了，所以这个工件就定位了，这种理解是正确的〔〕17．对于轴类零件而言，定位元件只能用V型块〔〕18．有人说为了提高工件的定位精度，工件被限制的自由度应该越多越好〔〕19．欠定位就是不完全定位，定位设计时要尽量防止〔〕2021时为了满足工件的夹紧需求，可以改变工件已经在夹具中定位的正确位置〔〕21．偏心夹紧机构通常因为结构简单,操作简便,所以得到了广泛的运用除了在铣床上运用,在车床上也等到了充分的运用〔〕形块可限制四个自由度。
短的V形块可限制二个自由度。
〔〕23为了防止工件变形，夹紧部位要与支承对应，不能在工件悬空处夹紧。
〔〕24组合夹具是由一套完全标准化的元件，根据工件的加工要求拼装成的不同结构和用途的夹具。
机械制造基础第4章 机床夹具设计基础——例题
的限制。以避免重复
三爪卡盘夹持较短
X Y Z Y Z
Y Z
属于不完全定位， 如果只加工工件的外圆表面，而无轴向尺寸方面的要求，则定位是合理的， 如果工件有轴向尺寸要求时，则应该增加限制X方向移动的定位支撑点。
三爪卡盘夹持较短
X Y Z Y Z
Y Z
X
欠定位分析
过定位
如果工件的某一个自由度被定位元件重复限制，称为过定位。 过定位是否允许，要视具体情况而定。通常，如果工件 的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、位置精度均较高， 则过定位是允许的。合理的过定位起到加强工艺系统刚度和 增加定位稳定性的作用。反之，如果工件的定位面是毛坯面， 或虽经过机械加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不 允许的，因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发 生定位干涉等情况。
已知：外径d为: 500 0.03 mm
内径D为: 3000.05 mm
内外圆同轴度为0.02mm，
试计算用调整法加工这批工件时，
工序尺寸H的定位误差是多少？
解： 基准不重合误差： 基准位移误差：
同轴度误差：w 来自c 0.05 0.025mm 2
TD 2 sin
2
0.03 0.021mm 90 2 sin 2
组合定位
1.几个定位元件组合起来定位时,限制的自由度是每个定位元件限 制的自由度数之和. 2.组合定位中的每个定位元件改变它单独定位所限制的自由度. 3.组合定位中,定位元件单独起限制移动自由度转为限制转动自由 度,不再起限制移动自由度,但是限制自由度数量不变. 消除组合定位中的过定位,把限制移动方向的自由度定位元件改 为能移动的定位元件. 消除组合定位中的过定位,也可以改变定位元件的结构.比如:一面 两孔中菱形销
机械制造装备设计第五章习题答案(关慧贞)
第五章机床夹具设计习题答案1.机床夹具的作用是什麽？有那些要求？〔1〕机床夹具的作用1〕保证加工精度 2〕提高生产率 3) 扩大机床的使用范围。
4) 减轻工人的劳动强度，保证生产安全。
〔2〕机床夹具的要求1〕保证加工面的位置精度 2) 夹具的总体方案应与年生产纲领相适应3) 安全、方便、减轻劳动强度 4) 排屑顺畅 5〕应有良好的强度、刚度和结构工艺性。
2.机床夹具的组成有那些部分？1〕定位元件及定位装置 2〕夹紧元件及夹紧装置 3〕导向及对刀元件4〕动力装置 5〕夹具体 6〕其它元件及装置不同的生产条件下的夹具，其组成会有不同。
3.何谓六点定位原理“何谓定位的正常情况和非正常情况，它们各包括那些方面？〔1〕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。
〔2〕定位的非正常情况是指但凡保证加工位置精度的自由度均已被约束所限制的情况，它可以是完全定位，即限制了六个自由度，也可以是小于六个约束点。
〔3〕定位的非正常情况包括欠定位和过定位两种。
欠定位是指保证加工精度的某自由度应该被限制而没有被限制的情况。
此情况不能保证加工精度，因此此定位方案是绝对不允许的。
过定位是指为保证加工精度应该被限制的某个自由度被两个或两个以上的约束所重复限制。
一般情况下这是不允许的。
但在工件定位和定位元件精度很高或者在工件刚度很低的情况下，过定位的情况是被允许的。
5－7中a、c方案为什麽属过定位？如何改良的？尚存在什麽问题？图 5.7 a〕：工件下底面有俩个短圆柱销台阶面支撑，为平面约束，限制3个自由度，而每个短圆柱销插入工件孔内，限制了2个自由度，因此共限制了7个自由度，超出了6个，即y方向的移动自由度被重复限制了，因此属于过定位。
C〕：工件左端由销的又台阶端面定位，此端面限制了3个自由度，而销的长径比已超过1，属于长销，它限制了4个自由度，共限制了7个自由度，还有转动的自由度没有被限制。
《机床夹具设计》课程标准
《机床夹具设计》课程标准课程名称：机床夹具设计参考学时：56适用专业：机械制造与自动化一、课程定位《机床夹具设计》服务于机械加工职业工作中“机床夹具设计”这一典型工作任务。
掌握机床的操作、刀具的选择与使用、机械制造工艺的编制、机床专用夹具的设计、量具的使用是从事机械加工生产所必须具备的技能，机床专用夹具设计是非规则零件成批加工生产时需要设计制造的工艺装备，工装的设计制造最终影响机械零件的加工精度、生产效率及生产成本，为此，机械加工工作人员要具有一定的设计专用夹具的能力和分析生产中与夹具有关的技术问题的能力。
通过本课程的学习，学生可以从事机械加工操作中机床专用夹具设计制造工作及与机床夹具相关的工作，经过1—2年的努力可以胜任机床夹具设计现场技术员工作。
《机床夹具设计》的前修课程为《机械制图及CAD》、《机械制造基础》、《机械设计》、《公差配合与技术测量》、《金属切削原理及刀具》、《机械加工设备》、《机械制造工艺学》，后续课程为《机械维修技术》、《先进制造技术》。
二、学习目标学生在教师引导下，根据给定的零件工序加工要求、工厂生产条件和企业需求，并借助机床夹具设计手册等技术资料，进行零件定位方案与夹紧方案的设计，计算定位误差和夹紧力，根据机械加工设备类型设计夹具体和其它对刀导向装置、连接元件及夹具体，分析归纳影响机械零件加工质量的相关因素，进行设计方案对比和评价，最终绘制出机床夹具总图。
学习完本课程后，学生应当能够从事机床夹具设计的工作。
具体包括：1.根据被加工零件的结构特点和加工工序要求，能应用六点定位原理及夹紧原则，合理提出被加工工件某道工序的定位、夹紧方案；2.能根据机械加工设备情况设计机床夹具的对刀导向装置、分度装置、连接元件及夹具体；3.会查阅有关夹具设计的标准、手册、图册等技术资料；4.具有常用机床夹具的使用能力；5.了解现代夹具设计的一般知识；6.具备分析解决与夹具有关的技术问题的能力；7.对机械零件加工的工艺方案提出合理化建议。
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欠定位不允许存在，可用毛坯上的划线痕来限制 某个不定度。
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VZ
L m
A向 A向
O
Y
X
part1 part2
加工矩形槽时，如果仅限制5个自由度， 而不限制y方向的自由度，不能保证L 尺 寸，属于欠定位
活塞销孔镗孔
Z OY X
6个自由度全部限制
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2）不完全定位 (imperfection location)
根据加工要求，工件不需要限制全部不定度，
如平面加工。 Z 加工面
X
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O 一个平面限制3个自由度
Y
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3.欠定位与过定位 (lack of location , over location)
工位置，它包括工件在夹具中的定位，夹具在机 床上的安装以及夹具相对刀具的正确位置。
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17
Z
O Y
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X
18
定位（六点定位原理） Z
2.完全定位和不完全定位 1）完全定位
工件的六个不定度（自由度 freedom degree）全部被限制。
O
Y
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X19a b2021/1/73
工件在机床上的安装方法主要有三种。 1）直接找正安装 在四爪卡盘上(chuck with four jaws)，用划针（精度
可达0.5mm左右），用百分表（0.02mm左右）。
2021/1/7
划针
4
〇找正时间长，生产效率低，多凭经验操作，工人 技术要求高，劳动强度大，适用于：
（2）专用夹具 指专为某一工件的某道工序而设计
制造的夹具。
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9
（3）可调夹具(flexible jig)
指通用可调夹具和成组 夹具，个别零件可换。
定位元件
（4）组合夹具(built up jig) 由标准元件组成。
（5）随行夹具(pallet)
半自动或自动生产线上 使用的夹具。
下），但如果不互相干涉，这
种过定位是可用的，有时是必
X
要的。
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Z
O
Y
X
支承平面
圆柱销
支承平面可限制３个自由度， Y 、X 、Z
2021/1/7
10
3.夹具的组成 主要部分有：
1）定位元件(setting element) 确定工件在夹具中位置的元件。
2）夹紧机构（clamp syastem） 用来夹紧工件的机构。
3）夹具体(fixture base) 用来连接夹具多元件及其装置，使其成为整体的
基础件。
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1) 定位(position)
在机加工中，必须使工件在机床上或夹具上占据有一个 正确位置，这一过程称为工件的定位。
2021/1/7
2
2)夹紧（clamping ) 工件定位后，采用一定机构将其固定，以保 证定位位置不变，称为夹紧。
3)安装(installation) 工件从定位到夹紧的整个过程，称为安装。
5
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13
(3)连接元件(connection element)
用来与机床有关部位进行连接，确定夹具相对机床位 置的元件。
定位键
20
H7 k6
夹具
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机床工作台 14
(4)分度装置(dividing apparatus)：利用它进 行分度加工。
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15
Clamping set workpiece Guide set
Fixture base
Location element
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活塞镗孔夹具
16
§5-2 工件的定位 workpiece location
1.工件定位的基本原理
basic principle of workpiece location
1. 工件定位 指工件在加工前相对于机床和刀具占有正确的加
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2）过定位
指工件上的某一个不定度被几个点支承重复限制的
现象。 Z
O
Y
X
A支承点
长V型块可限制4个自由度，X 、X 、Z 、Z
A支承点重复限制 Z
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例：齿轮轮齿加工中，采用平
面及中心孔定位，易造成齿轮
Z
与定位平面接触不良。
过定位是不允许的（一般情况
O
Y
11
4）其它元件及装置 (1)导向元件(director element) 确定夹具与机床或刀具相对位置的元件。
Location pin Location plate
Drill
L
Guiding bush
L
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(2)对刀元件 确定刀具与夹具相对位置的元件。
1
2
3
h
4
1- 工件；2- 铣刀；3- 塞尺；4-对刀块；5-夹具体
(第5章 机床夹具)
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1
第五章 机床夹具
fixture of machion tool
重点：工件安装方法，定位的基本原理；工件的夹紧的基本要求与 螺旋夹紧机构原理；夹具的设计步骤、技术要求、尺寸公差 标注。
难点：定位误差的分析计算。
§5-1 概述
1. 工件的安装方法(installing method)
1）夹具在机械加工中的主要作用有： （1）保证加工精度、降低工人技术等级.
（2）提高劳动生产率、降低生产成本。
（3）扩大机床工艺范围，实现一机多用。
（4）减轻工人劳动强度。
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8
2）夹具类型（type of fixture)
（1）通常夹具 （指已作为机床的附件）三爪、四
爪卡盘、铣床上平口虎钳、万能分度 头、电磁吸盘。
（1）批量小（单件）。
（2）对工件定位精度特别高（0.01～0.005mm）， 采用夹具不能保证，采用精密量具。
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2）划线找正定位安装(marking spotting)
形状复杂零件，一般用划线（定位精度0.2～0.5mm），需增
加一道划线工序，定位精度也不高，划线工水平高。 适用于：批量小，毛坯精度较低，不宜用夹具的大型工件（铸
件、锻件），如大型机架、机身。
工件毛坯
划线
划线 装置
平台
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6
3）采用夹具安装 中小尺寸工件，大批量生产。
工件装入夹具定位与夹紧，不需要进行校正，定位 精度可达0.01mm。装卸方便。
节省辅助时间。 但制造费用高，周期长，不适合单件小批量生产。
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•2.夹具的作用与分类(fixture function and types)