第五章 各类机床夹具的结构特点
各类机床夹具
第一节 车 床 夹 具
2.角铁式车床夹具
图5-2 加工横拉杆接头的角铁式车床夹具 a)夹具立体图 b)工序简图
第一节 车 床 夹 具
图5-3 角铁式车床夹具结构图 1—过渡盘 2—夹具体 3—联接块 4—销钉 5—杠杆 6—拉杆 7—定位销 8—钩形压板 9—带肩螺母 10—平衡块 11—楔块 12—摆动压块
二、铣床夹具的主要类型
(2) 多件装夹的铣床夹具 中、小型零件的多件装夹，在铣削中很常
见，通常采用联动夹紧机构。 (3) 多工位铣床夹具 多工位铣床夹具也是一种多用途夹具，其一个 夹具可代替多个夹具使用，因而是一种很经济的设计，可降低夹具 成本。
二、铣床夹具的主要类型
图5-13 车床尾座套筒
二、铣床夹具的主要类型
第一节 车 床 夹 具
3.圆盘式车床夹具
图5-4 加工回水盘的圆盘式车床夹具 a)夹具 b)回水盘工序图 1—过渡盘 2—夹具体 3—分度盘 4—T形螺钉 5—螺母 6—菱形销 7—定位销 8—分度对定机构 9—平衡块 10—螺旋压板夹紧机构
第一节 车 床 夹 具
4.卡盘式车床夹具
5.特种用途车床夹具
图5-17 加工开合螺母操纵盘的靠模铣床夹具 a)工件的定位点分布 b)夹具 1—夹具体 2—支架 3—螺旋压板夹紧机构 4—定位套 5—转盘 6—靠模板 7—蜗轮 8—蜗杆 9—弹簧 10—滑板 11—手柄
三、铣床夹具与铣床工作台的连接
1.用定位键联接
图5-18 定位键(JB/T 8016—1999)
图5-14 两工位铣床夹具 1—夹具体 2—浮动杠杆 3—螺杆 4—液压缸 5—对刀块 6—浮动压板 7、8、9、10—V形块 11—定位销 12、13—可调支承 14—定位键
典型机床夹具及其设计要点
典型机床夹具及其设计要点1.车床夹具车床夹具大部分是安装在机床的主轴上，用于加工回转成形面。
(1)车床夹具的结构类型及特点1)角铁式车床夹具主要用在工件形状复杂，被加工表面的轴线与定位基面呈平行关系或构成一定角度。
图2-33为开合螺母车削工序图。
图2-34是加工上述工件的车床夹具。
图2-33 开合螺母车削工序图图2-34 角铁式车床夹具2)心轴类车床夹具适合于工件以孔为定位基准的车削或磨削等工序中。
3)花盘式车床夹具对形状复杂的工件，在加工一个或几个与基准平面垂直的孔时，就可采用此类夹具。
图2-35为齿轮泵壳体的加工工序图。
图2-36为车齿轮泵壳体两孔的花盘式车床夹具。
图2-35 齿轮泵壳体工序图图2-36 车齿轮泵壳体两孔的花盘式车床夹具(2)车床夹具的设计要点1)定位装置的设计加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与车床主轴的旋转轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。
2)夹紧装置的设计夹紧力必须足够，自锁性要好。
3)车床夹具与车床主轴的联接要求夹具的回转轴线与车床主轴轴线有尽可能高的同轴度。
夹具与车床主轴的联接方式有：采用锥柄联接；采用过度盘联接。
4)夹具总体结构设计夹具的外形尺寸应尽量小，重心与回转轴线重合，以减小离心力和回转力矩的影响。
悬伸长度L域外轮廓直径D之比为：D≤150mm的夹具，L/D≤1.25; D=150~300mm的夹具，L/D≤0.9; D≥300mm的夹具，L/D≤0.6。
（２）弹性斜定心夹紧机构利用定位、夹紧元件的均匀弹性变形来实现定心夹紧的．这种机构定心精度高，但变形量小，夹紧行程小，只适用于精加工中．根据弹性元件不同，有膜片夹具、碟形弹簧夹具、液压塑料薄壁套筒夹具等类型。
于结构不对称的夹具，必须采用平衡措施。
2.钻床夹具(1)钻床夹具的结构类型1)固定式钻模；2)分度式钻模；3)翻转式钻模；4)盖板式钻模；5)滑柱式钻模(2) 钻床夹具的设计要点1)钻模类型的选择2)钻套钻套的作用是确定钻头、铰刀等刀具的轴线位置，防止刀具在加工中发生偏斜。
夹具的概念及作用 数控机床夹具的类型和特点
夹具的概念及作用数控机床夹具的类型和特点应用机床夹具，有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产；有利于扩大机床工艺范围，实现“一机多用”。
１．机床夹具的类型夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。
在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。
在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。
机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。
常用的分类方法有以下几种。
（１）按夹具的使用特点分类根据夹具在不同生产类型中的通用特性，机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和拼装夹具五大类。
①通用夹具已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具，其结构、尺寸已规格化，而且具有一定通用性，如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和磁力工作台等。
这类夹具适应性强，可用于装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。
这些夹具已作为机床附件由专门工厂制造供应，只需选购即可。
其缺点是夹具的精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故一般适用于单件小批量生产中。
②专用夹具专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。
在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。
专用夹具的设计周期较长、投资较大。
专用夹具一般在批量生产中使用。
除大批大量生产之外，中小批量生产中也需要采用一些专用夹具，但在结构设计时要进行具体的技术经济分析。
③可调夹具某些元件可调整或更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。
可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。
对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。
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
机械制造技术基础第5章-3
（2）钻模板
作用：用于安装钻套。 类型：固定式、铰链式、分离式和悬挂式等。
固定式钻模板：钻模板直接固定在夹具体上，结构简单， 分离式钻模板：装卸工件方便，精度比铰链式高。
精度较高，但装卸工件困难。
1—钻模板；2—钻套；3—夹紧元件；4—工件
图5-62 分离式钻模板
铰链式钻模板：装卸工件方便，但铰链处存在间隙，故精
1—线圈；2—吸盘；3—隔磁体；4—铁芯；5—导磁体；6—工件；7—夹具体；8—过渡盘 图5-78 电磁卡盘
2．车床夹具设计要点
（1）车床夹具总体结构
夹具的结构应尽量紧凑，重心应尽
量靠近主轴端，一般要求夹具悬伸 不大于夹具轮廓外径。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。
当工件定位面较复杂或有其他特殊要求时（例如为了获 得高的定位精度或在大批量生产时要求有较高的生产率）， 应设计专用车床夹具。
如图所示为一弯板式车床夹具，用于加工壳体零件的孔和端面。
1—平衡块；2—防护罩；3—钩形压板
图5-76 弯板式车床夹具
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如图所示为一种利用夹紧元件均匀变形实现自动定心夹紧 的心轴——液塑心轴。这种心轴有较好的定心精度，但由于 薄壁套扩张量有限，故要求工件定位孔精度在8级以上。
定位键与夹具体配合多采用H7/h6，为了提高夹具的安装精度，定 位键的下部（与工作台T形槽配合部分）可留有余量进行修配，或在 安装夹具时使定位键一侧与工作台T形槽靠紧，以消除间隙的影响。
夹具体
定位键
定位键
（2）对刀装置
对刀装置用以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。
夹具的分类和特点
夹具种类按使用特点可分为：
①万能通用夹具。
如机用虎钳、卡盘、吸盘、分度头和回转工作台等，有很大的通用性，能较好地适应加工工序和加工对象的变换，其结构已定型，尺寸、规格已系列化，其中大多数已成为机床的一种标准附件。
②专用性夹具。
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，服务对象
专一，针对性很强，一般由产品制造厂自行设计。
常用的有车床夹具、铣床夹具、钻
模(引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具)、镗模(引导镗刀杆在工件上镗孔用的
机床夹具)和随行夹具（用于组合机床自动线上的移动式夹具）。
③可调夹具。
可以更换或调整元件的专用夹具。
④组合夹具。
由不同形状、规格和用途的标准化元件组成的夹具，适用于新产品试制
和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。
除虎钳、卡盘、分度头和回转工作台之类，还有一个更普遍的叫刀柄，一般说来，刀
具夹具这个词同时出现时，大多这个夹具指的就是刀柄。
车床夹具的特点及主要类型
车 床
夹具上的平面定位件设置在与车床主轴轴线相平行或成一定
夹 角度的位置上。如下图所示，为角铁式车床夹具的具体应用。
具
第 一 节 车 床 夹 具
1-过渡盘；2-夹具体；3-联接块；4-销钉；5-杠杆；6-拉杆；7-定位销 8-钩形压板；9-带肩螺母；10-平衡块；11-楔块；12-摆动压块
3.圆盘式车床夹具
锥孔联接
三、车床夹具设计要点
② 夹具通过过渡盘与机床主轴的轴颈连接。适用于径向
尺寸较大的夹具。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前
端的结构。 第 一 如图所示的过渡盘上，有一个定位圆 节 孔按H7/h6或H7/js6与主轴轴颈相配合，
并用螺纹和主轴连接。为了防止停车
车 床 夹 具
和倒车时因惯性作用使两者松开，可 用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹 具则以其定位止口按H7/h6或H7/js6装 配在过渡盘的凸缘上，用螺钉紧固。 这种连接方式的定心精度受配合间隙
车型面
车端面
切断
车螺纹
钻孔 车内孔 车锥面
四、数控车床夹具
数
控
车
削
基本特征
的
基
本
特
征
与
加工范围
加
工
范
围
数控车削时，工件做回转运动，刀具做直 线或曲线运动，刀尖相对工件运动的同时， 切除一定的工件材料从而形成相应的工件表 面。其中，工件的回转运动为切削主运动， 刀具的直线或曲线运动为进给运动。两者共 同组成切削成形运动
第 780mm范围内。 一 节
车 床 夹 具
2.角铁式车床夹具
角铁式车床夹具的结构特点是具有类似角铁的夹具体。
在角铁式车床夹具上加工的工件形状较复杂。它常用于加工
第五节各类机床夹具
•
• (2)导引误差△T
尺寸公差δ
如图，钻模板底孔至定位元件
L1=0.05mm，钻模板底孔相对定位心轴 L2=0.03mm,由于工件被加工的孔较浅，
线对称度δ
刀具的引偏量即为刀钻头与钻套的最大配合间隙 Xz。钻套导向孔尺寸为φ 5F7（φ 5＋0.022＋
0.010mm），钻头尺寸为φ 5h9(０－0.03mm), 则
为导向孔对安装基面的垂直度△Jt为0.03mm,影响
对称度0.1mm的夹具误差仍为导向孔对安装基面的
垂直度△J2=0.03mm，由于上节里已考虑钻模板底
孔相对定位心轴对称度，其与垂直度在公差上兼
容，只需计算其中较大一项即可，由于上节已考 虑对称度，且对称度与垂直度公差值相等，所以 可不考虑垂直度，即△J2=0。
钻套
特殊钻套
第六节 现代机床夹具 一、随行夹具
一、随行夹具
二、组合夹具
组合夹具
7 6 5 4 3 2 1 18 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
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
钻套导向孔尺寸为5f7500220010mm钻头尺寸为5h90003mm006mmmm影响2001mm夹具误差为导向孔对安装基面的垂直度jt为003mm影响对称度01mm的夹具误差仍为导向孔对安装基面的垂直度j2003mm由于上节里已考虑钻模板底孔相对定位心轴对称度其与垂直度在公差上兼容只需计算其中较大一项即可由于上节已考虑对称度且对称度与垂直度公差值相等所以可不考虑垂直度即j2的13
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精品课件
加工车床尾架孔用的镗模。镗模的两个支承分别设置在刀具的前方和 后方，镗刀杆 9 和主轴浮动联接。工件以底面槽及侧面在定位板 3 、4 及可调支承钉7上定位，采用联动夹紧机构，拧紧夹紧螺钉6 ，压板5 、 8 同时将工件夹紧。镗模支架 1 上用回转镗套 2 来支承和引导镗杆。镗 模以底面 A 安装在机床工作台上精，品其课位件 置用 B 面找正。
第五章 各类机床夹具的结构特点
5-1 钻床夹具
1．钻床类夹具的种类及其构造
这类夹具主要是用来保证被加工孔的位置精度。 钻床夹具的种类繁多，根据被加工孔的分布情 况和钻模板的特点，一般分为固定式、回转式、移 动式、翻转式、复盖式和滑柱式等几种类型
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1.固定式钻模
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在使用中， 这类钻模在机 床上的位置固 定不动，而且 加工精度较高， 主要用于立式 钻床上加工直 径较大的单孔 或摇臂钻床加 工平行孔系。
4 —钻模板 5 —紧 定螺钉 6 —夹具体
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5-2 镗床夹具
在机械加工中，许多产品的关键零件—机座、 箱体等，往往需要进行精密孔系的加工。这些孔系 不但要求孔的尺寸和形状精度高，而且各孔间及孔 与其它基准面之间的相互位置精度也较高，用一般 的办法加工很难保证。为此，可以利用各种专用镗 孔夹具 (镗模)，从而解决了孔系的加工问题。采 用镗模后，镗孔精度基本上可不受机床精度的影响， 对于缺乏高精度镗孔机床的中、小工厂，就可以用 普通机床、动力头以至其它经改装的旧机床来批量 加工精密孔系。
1.组成：导向支架、镗套、定位元件、夹紧装置、镗模体
（a）单支承前导向 （b、c）单支承后导向
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二．镗床夹具的结构特点及其设计
一、镗套的选择和设计 1.固定式镗套：镗孔过程中不随镗杆转动的镗套
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固定式镗套具有下列优点：外形尺寸小，结构 紧凑，制造简单，容易保证镗套中心位置的准确。
但是固定式镗套只适用于低速加工，否则镗杆与 镗套间容易因相对运动发热过高而咬死，或者造成 镗杆迅速磨损
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当工件孔直径大于镗套孔径时，需要在镗套上设 引刀槽，使装好刀的镗杆能顺利进入。为确保镗刀能 进入引刀槽，镗套上有时设置尖头键,如图所示。当 镗杆进入镗套时，该传动键能自动沿着镗杆螺旋导向 槽进入键槽中，使回转式镗套随镗杆一起转动。
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镗套的设计
镗套的长度影响导向性能，根据镗套的类型 和布置方式，一般取：
常见的钻模板有： (1)固定式钻模板 (2)铰链式钻模板 (3)可卸（分离）式钻模板 (4)悬挂式钻模板
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1. 固定式钻模板
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2. 铰链式钻承钉 5.钻模板 6.菱形螺母
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3. 可卸（分离）式钻模板
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4. 悬挂式钻模板
1 —多轴传动头 2 —弹簧 3 —导柱
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滑动镗套的特点是：与下面即将介绍的滚动 镗套相比，它的径向尺寸较小，因而适用于孔心距 较小而孔径却很大的孔系加工；减振性较好，有利 于降低被镗孔的表面粗糙度；承载能力比滚动镗套 大；若润滑不够充分，或镗杆的径向切削负荷不均 衡，则易使镗套和轴承咬死；工作速度不能过高。
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滚动镗套：随着高速镗孔工 艺的发展，镗杆的转速愈来愈高。 因此，滑动镗套已不能满足需要， 于是便出现用滚动轴承作为支承 的滚动镗套，镗套 6 是由两个 向心推力球轴承 5 所支承。向 心推力球轴承是安装在镗模支架 3 的轴承孔中。镗模支承孔的两 端分别用轴承盖 4 封住。根据 需要，镗套内孔上也可相应地开 出键槽或引刀槽。
滑柱式钻模各组成件 已标准化，设计时可参考 有关资料。
二．钻床夹具的结构特点及其设计
钻床夹具的设计主要考虑钻套的设计。钻套是 用来引导钻头、扩孔钻、铰刀等孔加工刀具，加强 刀具刚度，并保证所加工的孔和工件其它表面有准 确的相对位置。
钻模板用于安装钻套，确保钻套在钻模上的正确 位置，钻模板多装在夹具体或支架上：
2.回转式钻模 回转式钻模 这类钻模上有分度装置，因此可以
在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔 系。
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3. 翻转式钻模
翻转式钻模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔，孔 径小于8~10mm。它可以减少安装次数，提高被加工孔的位置 精度。其结构较简单，加工钻模一般手工进行翻转，所以夹 具及工件应小于10 kg为宜。
固定镗套
H=(1.5～2)d
滑动回转式镗套
H=(1.5～3)d
滚动回转式镗套
H=0.75d
对于单支承所采用的镗套,或者加工精度较高 时，H应取较大值。
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一般加工低于IT8级公差的孔或粗镗时，镗杆 选用IT6级公差；当精加工IT7级公差孔时，通常选 用 IT5 级 公 差 。 回 转 式 镗 套 与 镗 杆 采 用 H7/h6 或 H6/h5配合，当孔加工精度（如同轴度）要求高时， 常用配研法使镗套与镗杆的配合间隙达到最小值 （不大于0.01mm），但此时应用低速加工。
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4. 盖板式钻模
这种钻模无夹具体，其定位元件和夹紧装置直接装在钻模 板上。钻模板在工件上装夹，适合于体积大而笨重的工件上 的小孔加工。夹具、结构简单轻便，易清除切屑；但是每次 夹具需从工件上装卸，较费时，故此钻模的质量一般不宜超 过10 kg。
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5. 滑柱式钻模
滑柱式钻模 滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。 这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点， 生产中应用较广。
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2.回转式镗套：
滑动镗套：回转式镗套由滑动 轴承来支承，称为滑动镗套。其结 构见图 。镗套 2 支承在滑动轴承 套 1 上，其支承的结构和一船滑 动轴承相似。支承上有油杯（图中 未画出），经油孔而将润滑油送到 回转部分的支承面间。镗套中开有 键槽，镗杆上的键通过键槽带动镗 套回转。它有时也可让镗杆上的固 定刀头通过（若尺寸允许的话，否 则要另行开专用引刀槽）。
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加工柴油机气门摇臂上的孔
摇臂是以待加工的两
孔端外圆为定位基准，钻
模上则用锥形定位套 1与
2来定位。
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安装工件时，先将工 件放在锥形定位套 2 上， 然后使钻模板下降，而由 锥形定位套 1 套住工件顶 端，并予以夹紧。锥形孔 与外圆接触有自动定心作 用，这样便使工件按孔口 两端外圆定好位，保证孔 的壁厚均匀。