机械制造技术基础_机床夹具设计原理
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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
图4-33 基准位移产生的定位误差
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。
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
第2章 机械制造技术基础(2—2)
o
体现的是工 件中心线
工件与V型块的接 触为：两条母线
●定位基准的选择实际上是定位基面的选择。
●根据是否被加工，定位基面可分精基面（光面） 和粗基面（毛面）。
五、定位误差的分析和计算
1. 定位误差的定义及产生的原因
用调整法加工一批工件时，工件在定位过程中会遇
到如下情况： ● 工序基准与定位基准不重合 ● 基准位置误差
导致工件的工序基 准偏离理想位置而 产生定位误差。
定位误差：工件在夹具（或机床）上定位不准确（工 序基准偏离理想位）而引起的加工误差。
定位误差值的大小d ：工序基准沿工序尺寸方向发生 的最大位移量。
（1）基准不重合引起的定位误差
如图所示，用调整法加工C面。工序基准：B面。
B
jb
H4
C H1
H4
H1
H
H1max H1min
A
工件的工序基准与定 位基准不重合。
由于尺寸H1的误差会使工件顶面位置发生变化，从 而使工序尺寸H4产生误差。
基准不重合误差： jb
H H
（2）基准位置误差
定位副制造不准确引起的定位误差
如图所示，用调整法加工键 槽。工序基准：O点。
jy O
d
工件外圆直径尺寸有大有小，会使外圆中心位置 发生变化，从而导致工序尺寸H的变化——基准发生 位移导致工序尺寸H的加工误差。
化的元件拼装而成。
特点：灵活多变，万能 性强，制造周期短，元 件可以重复使用。
（5）随行夹具
这是一种在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。工件安 装在随行夹具上，除完成对工件的定位和夹紧外，还载着工件 由运输装置送往各机床，并在各机床上被定位和夹紧。
二、夹具的组成
体现的是工 件中心线
工件与V型块的接 触为：两条母线
●定位基准的选择实际上是定位基面的选择。
●根据是否被加工，定位基面可分精基面（光面） 和粗基面（毛面）。
五、定位误差的分析和计算
1. 定位误差的定义及产生的原因
用调整法加工一批工件时，工件在定位过程中会遇
到如下情况： ● 工序基准与定位基准不重合 ● 基准位置误差
导致工件的工序基 准偏离理想位置而 产生定位误差。
定位误差：工件在夹具（或机床）上定位不准确（工 序基准偏离理想位）而引起的加工误差。
定位误差值的大小d ：工序基准沿工序尺寸方向发生 的最大位移量。
（1）基准不重合引起的定位误差
如图所示，用调整法加工C面。工序基准：B面。
B
jb
H4
C H1
H4
H1
H
H1max H1min
A
工件的工序基准与定 位基准不重合。
由于尺寸H1的误差会使工件顶面位置发生变化，从 而使工序尺寸H4产生误差。
基准不重合误差： jb
H H
（2）基准位置误差
定位副制造不准确引起的定位误差
如图所示，用调整法加工键 槽。工序基准：O点。
jy O
d
工件外圆直径尺寸有大有小，会使外圆中心位置 发生变化，从而导致工序尺寸H的变化——基准发生 位移导致工序尺寸H的加工误差。
化的元件拼装而成。
特点：灵活多变，万能 性强，制造周期短，元 件可以重复使用。
（5）随行夹具
这是一种在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。工件安 装在随行夹具上，除完成对工件的定位和夹紧外，还载着工件 由运输装置送往各机床，并在各机床上被定位和夹紧。
二、夹具的组成
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
返回第40页
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。
三、机床夹具设计原理
1.造成误差的原因：
造成定位误差的原因有两个。 ⑴定位基准与设计基准不重合，产生基 准不重合误差△B。 ⑵定位基准与限位基准不重合，产生基 准位移误差△Y。
⑴基准不重合误差△B 定位基准与设计基准不重合，产生的基准 不重合误差 △B
基准不重合误差的大小应等于定位基准 与设计基准之间所有尺寸的公差和。在工序 图上寻找这些尺寸的公差。
合成时，若设计基准不在定位基面上 （设计基准与定位基面为两个独立的表 面），即基准不重合误差与基准位移误差无 相关公共变量。
△D＝△Y＋△B 合成时，若设计基准在定位基面上，即 基准不重合误差与基准位移误差有相关的公 共变量。 △D＝△Y±△B
+ - 确定方法： 定位基准与限位基面接触，定位基面直 径由小变大（或由大变小），分析定位基准 变动方向。 定位基准不变，定位基面直径同样变 化，分析设计基准的变动方向。 △Y（或定位基准）与△B（或工序基 准）的变动方向相同时，取“＋”号；变动 方向相反时，取“一”号。
（二）常用定位方法与定位元件
例题2 试分析图中各工件，为满足工 件的加工要求需要限制的自由度，选择定位 基准及各定位基准所限制的自由度，为各定 位基准选择相应的定位元件及各定位元件所 限制的自由度。
（三）定位误差的分析与计算
一批工件逐个在夹具上定位时，由于工 件及定位元件存在公差，使各个工件所占据 的位置不完全一致即定位不准确，加工后形 成加工尺寸的不一致，为加工误差。这种只 与工件定位有关的加工误差，称为定位误 差，用△D表示。
▪ 工件的定位平面一般是加工过的精基面，两定位 孔可能是工件上原有的，也可能是专为定位需要 而设置的工艺孔。定位元件是一面两销，即一个 平面、一个圆柱销和一个菱形销。
▪ 一面两孔定位符合基准统一原则，定位简单，夹 紧方便。
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。
5.5 典型机床夹具《机械制造技术基础(第3版)》教学课件
镗刀杆与机 床主轴是刚性 连接！
5.5.3 镗床夹具
1.镗床夹具的主要类型及使用范围
1)单支承前导向镗模 1)单支承前导向
5.5.3 镗床夹具
1.镗床夹具的主要类型及使用范围
(1)单支承导向镗模
2)单支承后导向
L/D>1（长孔）
L/D<1(短孔）
b)
c)
5.5.3 镗床夹具
1.镗床夹具的主要类型及使用范围
第5章 机床夹具设计
5.5 典型机床夹具
5.5.1 钻床夹具
1.钻床夹具的主要类型及使用范围
(1)固定式钻模
(1)固定式钻模
如何确定钻模在机床工作台的位置?
(2)回转式钻模
(3)翻转式钻模
(3)翻转式钻模
(4)盖板式钻模
(5)滑柱式钻模
5.5.1 钻孔夹具
2.钻床夹具的结构特点及设计
图5-97 后引导的双支承导向镗模
2.镗床夹具的结构特点及设计
2.镗床夹具的结构特点及设计
支架 镗套 支承板 压板 夹紧螺钉 可调支承
压板
(1) 镗套
1)回转式镗套
适用于镗杆速度高 于20m/min时的镗孔。
a-内滚式镗套 b-外滚式镗套 1、6-导向支架 2、5-镗套 3-导向滑套
4-镗杆
(1) 镗套
2)固定式镗套
适用于镗杆速度低 于20m/min时的镗孔。
(1) 镗套 镗刀杆的结构
d<50mm
D>50mm
(1) 镗套 镗套引刀槽
尖头 定向键 双螺旋面
(1) 钻套
钻套
1)固定钻套
钻套
2)可换钻套
钻套
3)快换钻套
钻套
5.5.3 镗床夹具
1.镗床夹具的主要类型及使用范围
1)单支承前导向镗模 1)单支承前导向
5.5.3 镗床夹具
1.镗床夹具的主要类型及使用范围
(1)单支承导向镗模
2)单支承后导向
L/D>1（长孔）
L/D<1(短孔）
b)
c)
5.5.3 镗床夹具
1.镗床夹具的主要类型及使用范围
第5章 机床夹具设计
5.5 典型机床夹具
5.5.1 钻床夹具
1.钻床夹具的主要类型及使用范围
(1)固定式钻模
(1)固定式钻模
如何确定钻模在机床工作台的位置?
(2)回转式钻模
(3)翻转式钻模
(3)翻转式钻模
(4)盖板式钻模
(5)滑柱式钻模
5.5.1 钻孔夹具
2.钻床夹具的结构特点及设计
图5-97 后引导的双支承导向镗模
2.镗床夹具的结构特点及设计
2.镗床夹具的结构特点及设计
支架 镗套 支承板 压板 夹紧螺钉 可调支承
压板
(1) 镗套
1)回转式镗套
适用于镗杆速度高 于20m/min时的镗孔。
a-内滚式镗套 b-外滚式镗套 1、6-导向支架 2、5-镗套 3-导向滑套
4-镗杆
(1) 镗套
2)固定式镗套
适用于镗杆速度低 于20m/min时的镗孔。
(1) 镗套 镗刀杆的结构
d<50mm
D>50mm
(1) 镗套 镗套引刀槽
尖头 定向键 双螺旋面
(1) 钻套
钻套
1)固定钻套
钻套
2)可换钻套
钻套
3)快换钻套
钻套
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。
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0 .0 1 7
公差值为0.011
d 2 2 d 2 1 1 .9 5 3 0 .0 1 1 1 1 .9 4 2 m m 1 2 0 0 .0 5 8
所以，取d2=12，则
d2
120.047 0.058
（2）一个平面和一个与其垂直的孔组合 A、大平面、短销 B、大平面、长销
（3）两个互相垂直的平面和一个与其中一个面垂直的 孔组合
(Lx
Lg)
略去高阶小量
b
2D2
2( Lx Lg )
当两孔中心距最小，两销中心距最大时，结果相同。
➢ 削边销结构
扁销
凸肚销
菱形销
刚性差
制造复杂
已标准化
B ≤ D 22 D 22 (L gL x) 2 B ≤ D 22 D 22 (L gL x) 2
C 、削边销（菱形）设计 已知：两销孔公称尺寸及公差，两孔中心距公称尺寸
L
3、锥心轴定位
当工件孔有孔径误差 孔 时，
基准位移误差：
定
孔 2tg (
2)
孔 ——孔直径公差
——锥角
当心轴有直径误差时
定
轴 2 tg (
2)
公差
⑴位移误差 对销1来说最小间隙 各个方向
定位
max 2
2
D1 d1 1
D max d max
D 1 ——孔径公差 d 1 ——销径公差 1 ——最小间隙
d 2 m a x d 2 2 d 1 D 2 2L g 2L x2 D 2 2
△2为孔2与销2的最小间隙，这样d2较小，从而定位的 角度小误差很大。
➢ 两孔中心误差和两销的中心误差由两个定位销来补偿：
将两个销直径减小，这样在中心连线方向定位精度降低， 另外也不能减小角度误差，因此很少采用。
主要内容
第4章 机床夹具设计原理 4.1 机床夹具的概述 4.2 工件的定位 4.3 典型的定位方式、定位元件及定位装置 4.4 定位误差 4.5 工件的夹紧 4.6 夹紧机构 4.7 夹具的动力装置 4.8 夹具的其它装置 4.9 夹具设计的方法及步骤 思考与练习：
§4-1 夹具的基本概念
一、机床夹具的定义
圆柱隙 1 1 2 ( 1 2 0 .0 0 6 ) 0 .0 0 6 m m
③确定菱形销2的直径公称尺寸、公差及宽度
先根据D2值查表选b（P204 表4.1），b=4 根据b求△2
2 2 b (L D x2 L g ) 2 4 (0 .1 0 2 5 0 .0 2 ) 0 .0 4 7 m m
§5-5 工件的夹紧
一、夹紧机构的组成
1、夹紧元件 2、动力装置 3、中间传力机构
二、夹紧机构的基本要求与设计原则
1、夹紧必须保证定位而不能破坏定位 ➢ 主要夹紧力垂直于装置基面
➢ 夹紧元件不应破坏工件定位
2、工件和夹具的夹紧变形必须在允许范围内 ➢ 夹紧力作用在工件刚性较好的方向上 ➢ 夹紧力的着力点和支承点尽可能靠近切削力作用点
则由最小间隙
2 D 2 m in d 2 m a x (D 22 D 2 ) (d 22 d 2 )
得，
d 2 2 d 2 ( D 2 2 D 2 ) 2 1 2 0 . 0 4 7 1 1 . 9 5 3 1 2 0 0 . 0 4 7
选销与孔为H/g，H/f，一般为g6，公差为 0 .0 0 6
2 L
转角为 2
一般α转角：可取
tg(弧度)
2
2
4、V形铁定位 ①下母线为设计基准（如键槽等）
此时由于基准不重合（Q→A、 C）产生基准转换误差。设调整 是按标准工件调整，工件直径为 d，现工件直径为d +δ，则产生 的定位误差为
定QQ OQOQ OOOQOQ
其中
O Q d OQ d
L-δLx L+δLx
设孔1和销1准确定位，两者最小间隙△1 ，要将孔2套 入定位销2，而两个中心距又有误差，则只能将定位销2 减小。从图中可以看出，当两孔中心距最大两销中心距 最小或反之
d 2 m a x 2 L x 2 L L g D 2 2 ( L L g D 2 2 )
C、弹性心轴： 定心精度高，装卸方便
液性塑料心轴
D、定心心轴：用于粗基准或孔径大时
孔定位
3、外圆定位 ①套筒
②自动定心定位：卡盘及卡头
③支承
平支承
两个平支承 半圆支承
④V型铁定位 ➢ 分类：V型铁
长V型铁：限制4个自由度 短V型铁：限制2个自由度
➢ 特点：对中性好 ➢ 应用：外圆柱面定位；任意曲线柱面的定位；
与其他定位元件组合使用；超定位时，可做成 浮动形式
4、圆锥孔定位 用锥轴限5个自由度，特例是顶尖（死顶尖和浮动顶
尖） 5、复合定位——一个平面和两个与平面垂直的孔组合； 一个平面和一个与其垂直的孔组合 （1）一个平面和两个与其垂直的孔
A 、采用两个圆柱销和一个平面的情况 ➢ 使工件两个孔中一个准确定位，两孔中心距误差和两 销中心距误差由另一个定位销来补偿
②保证夹具定位工作面相对机床切削运动形成表面的
准确几何位置，满足加工面对定位基准的相互位置精
度要求
③保证加工面对定位基准的位置尺寸
机床夹具和机床、刀具、工件之间关系图
四、夹具的作用
（1）保证加工精度
（2）提高生产率
（3）减轻工人劳动强度 （4）扩大机床使用范围
（5）降低生产成本
（6）可由较低技术等级的工人加工
A2±δA2/2
②支承定位平面 要求尺寸：A3 基准重合，但工件定位面不准，有基准位移引起定位误
差△定=(H-h)tg(△α)， α=90°
若要求A1 则即有基准位移引起，又 有定位基准不重合 △定=(H-h)tg(△α)+δA2
③支承定位外圆表面
对H1: △定=δD/2(不重合) 对H2: △定=0 对A: △定=δD/2(不重合)
及公差 求：两销公称尺寸 削边销宽度及销公差，两销孔中
心距及公差
例：已知工件两孔为 1200.031mm
两孔中心距为 1000.05m m
解：①公差为 Lx (15~13)Lg 对称分布
L L x L (1 5 ~ 1 3 )g L 5 2g 1 0 0 0 .0 2
②确定圆柱销的直径及公差
△az—过程误差
二、定位误差的分析
基准不重合 工件定位面不准
基准位移误差
—一批零件，系统误差和随机误差
夹具定位元件不准
—夹具，系统误差 上限
误差 分布 范围
下限
标准（调整时）
定位误差是否满足要求，与分布有关，也与标准 值（调整值有关）
三、常见定位形式的定位误差
1、用支承或平面作定位元件 ①平面定位 要求尺寸： A1 则由基准不重合引起的定位误差△定=δA2
二、定位原理
➢ 自由度：一个物体在空间中可能具有的运动
➢ 刚体有六个自由度：x 、 y 、 z、 x 、 y 、 z
➢ 定位条件：采取各种约束措施来消除六个自由度 ➢ 六点定位原理：
圆盘类零件
平面 1、2、3： z、x、y
圆柱面 5、6 ： x、 y
槽4： z
轴类零件
圆柱面 1、3、4、5： y、 z、 y、 z
1 2 3
6、其它定位方式
一些特殊的如齿轮淬火后磨内孔→齿→余量均匀
齿面定位
§5-4 定位误差
一、与夹具有关的误差：
1、定位误差△定 基准不重合
定位误差△dw 间隙
定位基面形状误差
2、夹紧误差△夹紧
3、导向误差△导 4、夹具安装误差△夹具安
对正安装误差△az
5、夹具制造误差△夹具
△dw+△az+△gc=δ 各取1/3
2、用定位销、心轴定位内圆表面和用套筒定位外圆表面 (1)中心偏移—销或套筒垂直放置 如图，x、y两个方向定位误差
定Dd
y
x
定
中心圆
当定位销或套筒水平放 置，由于重力等作用， 高点接触
定位误差：
定
D
2
d
2
D D d d
2 2
2
2
D D d d
2 2
2
2
销大孔小 销小孔大
⑵中心偏转
tgDd
1max D1 d1 1
2 2 22
2max D2 d2 2
2 2 22
对销2来说，由于不限x方向自由度，即由销1决定。
y方向：
定 位 移 2 m ax2D 1d1 1
⑵转角：
tg 1 m a x 2 m a xD 1 d 1 1 D 2 d 2 2
2 2 L
五、夹具分类
1、按专业化程度
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、按机床种类
①车床夹具
②磨床夹具
③钻床夹具(钻模)
④镗床夹具(镗模)
⑤铣床夹具
3、按动力源
手动、气动、液压、气液、电动、电磁、真空、
自紧(切削力)
§4-2工件的定位
一、定位与基准
➢ 定位：工件在夹具中占有正确的位置 ➢ 夹紧：固定工件的位置 ➢ 定位基准：确定工件安装时所用的基准
➢ 一个自由度被多个定位元件限制→超定位，一般不 允许
➢ 工件定位面精度、夹具定位元件精度较高→允许过 定位→提高刚度
➢ 工件刚度低，过定位→提高刚度 ➢ 根据加工要求确定定位 ➢ 欠定位和过定位可能同时存在
§5-3 典型的定位方式、定位元件及定位装置
一、定位元件的要求
①有与工件相应的精度； ②有足够的刚度； ③有足够的耐磨性。
B、用削边销来补偿两孔中心距和两销中心距的误差 ➢ 削边销的出现
设两孔中心距最大，两销中心距最小
公差值为0.011
d 2 2 d 2 1 1 .9 5 3 0 .0 1 1 1 1 .9 4 2 m m 1 2 0 0 .0 5 8
所以，取d2=12，则
d2
120.047 0.058
（2）一个平面和一个与其垂直的孔组合 A、大平面、短销 B、大平面、长销
（3）两个互相垂直的平面和一个与其中一个面垂直的 孔组合
(Lx
Lg)
略去高阶小量
b
2D2
2( Lx Lg )
当两孔中心距最小，两销中心距最大时，结果相同。
➢ 削边销结构
扁销
凸肚销
菱形销
刚性差
制造复杂
已标准化
B ≤ D 22 D 22 (L gL x) 2 B ≤ D 22 D 22 (L gL x) 2
C 、削边销（菱形）设计 已知：两销孔公称尺寸及公差，两孔中心距公称尺寸
L
3、锥心轴定位
当工件孔有孔径误差 孔 时，
基准位移误差：
定
孔 2tg (
2)
孔 ——孔直径公差
——锥角
当心轴有直径误差时
定
轴 2 tg (
2)
公差
⑴位移误差 对销1来说最小间隙 各个方向
定位
max 2
2
D1 d1 1
D max d max
D 1 ——孔径公差 d 1 ——销径公差 1 ——最小间隙
d 2 m a x d 2 2 d 1 D 2 2L g 2L x2 D 2 2
△2为孔2与销2的最小间隙，这样d2较小，从而定位的 角度小误差很大。
➢ 两孔中心误差和两销的中心误差由两个定位销来补偿：
将两个销直径减小，这样在中心连线方向定位精度降低， 另外也不能减小角度误差，因此很少采用。
主要内容
第4章 机床夹具设计原理 4.1 机床夹具的概述 4.2 工件的定位 4.3 典型的定位方式、定位元件及定位装置 4.4 定位误差 4.5 工件的夹紧 4.6 夹紧机构 4.7 夹具的动力装置 4.8 夹具的其它装置 4.9 夹具设计的方法及步骤 思考与练习：
§4-1 夹具的基本概念
一、机床夹具的定义
圆柱隙 1 1 2 ( 1 2 0 .0 0 6 ) 0 .0 0 6 m m
③确定菱形销2的直径公称尺寸、公差及宽度
先根据D2值查表选b（P204 表4.1），b=4 根据b求△2
2 2 b (L D x2 L g ) 2 4 (0 .1 0 2 5 0 .0 2 ) 0 .0 4 7 m m
§5-5 工件的夹紧
一、夹紧机构的组成
1、夹紧元件 2、动力装置 3、中间传力机构
二、夹紧机构的基本要求与设计原则
1、夹紧必须保证定位而不能破坏定位 ➢ 主要夹紧力垂直于装置基面
➢ 夹紧元件不应破坏工件定位
2、工件和夹具的夹紧变形必须在允许范围内 ➢ 夹紧力作用在工件刚性较好的方向上 ➢ 夹紧力的着力点和支承点尽可能靠近切削力作用点
则由最小间隙
2 D 2 m in d 2 m a x (D 22 D 2 ) (d 22 d 2 )
得，
d 2 2 d 2 ( D 2 2 D 2 ) 2 1 2 0 . 0 4 7 1 1 . 9 5 3 1 2 0 0 . 0 4 7
选销与孔为H/g，H/f，一般为g6，公差为 0 .0 0 6
2 L
转角为 2
一般α转角：可取
tg(弧度)
2
2
4、V形铁定位 ①下母线为设计基准（如键槽等）
此时由于基准不重合（Q→A、 C）产生基准转换误差。设调整 是按标准工件调整，工件直径为 d，现工件直径为d +δ，则产生 的定位误差为
定QQ OQOQ OOOQOQ
其中
O Q d OQ d
L-δLx L+δLx
设孔1和销1准确定位，两者最小间隙△1 ，要将孔2套 入定位销2，而两个中心距又有误差，则只能将定位销2 减小。从图中可以看出，当两孔中心距最大两销中心距 最小或反之
d 2 m a x 2 L x 2 L L g D 2 2 ( L L g D 2 2 )
C、弹性心轴： 定心精度高，装卸方便
液性塑料心轴
D、定心心轴：用于粗基准或孔径大时
孔定位
3、外圆定位 ①套筒
②自动定心定位：卡盘及卡头
③支承
平支承
两个平支承 半圆支承
④V型铁定位 ➢ 分类：V型铁
长V型铁：限制4个自由度 短V型铁：限制2个自由度
➢ 特点：对中性好 ➢ 应用：外圆柱面定位；任意曲线柱面的定位；
与其他定位元件组合使用；超定位时，可做成 浮动形式
4、圆锥孔定位 用锥轴限5个自由度，特例是顶尖（死顶尖和浮动顶
尖） 5、复合定位——一个平面和两个与平面垂直的孔组合； 一个平面和一个与其垂直的孔组合 （1）一个平面和两个与其垂直的孔
A 、采用两个圆柱销和一个平面的情况 ➢ 使工件两个孔中一个准确定位，两孔中心距误差和两 销中心距误差由另一个定位销来补偿
②保证夹具定位工作面相对机床切削运动形成表面的
准确几何位置，满足加工面对定位基准的相互位置精
度要求
③保证加工面对定位基准的位置尺寸
机床夹具和机床、刀具、工件之间关系图
四、夹具的作用
（1）保证加工精度
（2）提高生产率
（3）减轻工人劳动强度 （4）扩大机床使用范围
（5）降低生产成本
（6）可由较低技术等级的工人加工
A2±δA2/2
②支承定位平面 要求尺寸：A3 基准重合，但工件定位面不准，有基准位移引起定位误
差△定=(H-h)tg(△α)， α=90°
若要求A1 则即有基准位移引起，又 有定位基准不重合 △定=(H-h)tg(△α)+δA2
③支承定位外圆表面
对H1: △定=δD/2(不重合) 对H2: △定=0 对A: △定=δD/2(不重合)
及公差 求：两销公称尺寸 削边销宽度及销公差，两销孔中
心距及公差
例：已知工件两孔为 1200.031mm
两孔中心距为 1000.05m m
解：①公差为 Lx (15~13)Lg 对称分布
L L x L (1 5 ~ 1 3 )g L 5 2g 1 0 0 0 .0 2
②确定圆柱销的直径及公差
△az—过程误差
二、定位误差的分析
基准不重合 工件定位面不准
基准位移误差
—一批零件，系统误差和随机误差
夹具定位元件不准
—夹具，系统误差 上限
误差 分布 范围
下限
标准（调整时）
定位误差是否满足要求，与分布有关，也与标准 值（调整值有关）
三、常见定位形式的定位误差
1、用支承或平面作定位元件 ①平面定位 要求尺寸： A1 则由基准不重合引起的定位误差△定=δA2
二、定位原理
➢ 自由度：一个物体在空间中可能具有的运动
➢ 刚体有六个自由度：x 、 y 、 z、 x 、 y 、 z
➢ 定位条件：采取各种约束措施来消除六个自由度 ➢ 六点定位原理：
圆盘类零件
平面 1、2、3： z、x、y
圆柱面 5、6 ： x、 y
槽4： z
轴类零件
圆柱面 1、3、4、5： y、 z、 y、 z
1 2 3
6、其它定位方式
一些特殊的如齿轮淬火后磨内孔→齿→余量均匀
齿面定位
§5-4 定位误差
一、与夹具有关的误差：
1、定位误差△定 基准不重合
定位误差△dw 间隙
定位基面形状误差
2、夹紧误差△夹紧
3、导向误差△导 4、夹具安装误差△夹具安
对正安装误差△az
5、夹具制造误差△夹具
△dw+△az+△gc=δ 各取1/3
2、用定位销、心轴定位内圆表面和用套筒定位外圆表面 (1)中心偏移—销或套筒垂直放置 如图，x、y两个方向定位误差
定Dd
y
x
定
中心圆
当定位销或套筒水平放 置，由于重力等作用， 高点接触
定位误差：
定
D
2
d
2
D D d d
2 2
2
2
D D d d
2 2
2
2
销大孔小 销小孔大
⑵中心偏转
tgDd
1max D1 d1 1
2 2 22
2max D2 d2 2
2 2 22
对销2来说，由于不限x方向自由度，即由销1决定。
y方向：
定 位 移 2 m ax2D 1d1 1
⑵转角：
tg 1 m a x 2 m a xD 1 d 1 1 D 2 d 2 2
2 2 L
五、夹具分类
1、按专业化程度
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、按机床种类
①车床夹具
②磨床夹具
③钻床夹具(钻模)
④镗床夹具(镗模)
⑤铣床夹具
3、按动力源
手动、气动、液压、气液、电动、电磁、真空、
自紧(切削力)
§4-2工件的定位
一、定位与基准
➢ 定位：工件在夹具中占有正确的位置 ➢ 夹紧：固定工件的位置 ➢ 定位基准：确定工件安装时所用的基准
➢ 一个自由度被多个定位元件限制→超定位，一般不 允许
➢ 工件定位面精度、夹具定位元件精度较高→允许过 定位→提高刚度
➢ 工件刚度低，过定位→提高刚度 ➢ 根据加工要求确定定位 ➢ 欠定位和过定位可能同时存在
§5-3 典型的定位方式、定位元件及定位装置
一、定位元件的要求
①有与工件相应的精度； ②有足够的刚度； ③有足够的耐磨性。
B、用削边销来补偿两孔中心距和两销中心距的误差 ➢ 削边销的出现
设两孔中心距最大，两销中心距最小