工件的装夹和夹紧装置
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
第四章第5节工件的夹紧及夹紧装置 (2)
3. 夹紧力的大小
夹紧力的大小可根据切削力和工件重力的大小、 方向和相互位置关系具体计算。为安全起见，计算 出的夹紧力应乘以安全系数K，故实际夹紧力一般比 理论计算值大2～3倍。
进行夹紧力计算时，通常将夹具和工件看做一 刚性系统，以简化计算。根据工件在切削力、夹紧 力(重型工件要考虑重力，高速时要考虑惯性力)作用 下处于静力平衡，列出静力平衡方程式，即可算出
的原始夹紧行程增加的倍数等于夹紧力的增力倍
数，即夹紧行程增大多少倍，夹紧力就增加多少
倍。
0.017455 0.052408 0.087489
0.12278 0.15838 0.19438
0.23087 0.26795 0.30573
0.34433
2、选用斜楔夹紧工件时，只要升角 取得合适， 就能实现夹紧机构的自锁。
3. 偏心夹紧机构是由偏心件作为夹紧元件，直接 夹紧或与其他元件组合实现对工件的夹紧。常用的
图3-35是一种常见的偏心轮—压板夹紧机构。 当顺时针转动手柄使偏心轮绕轴转动时， 偏心轮的 圆柱面紧压在垫板上，由于垫板的反作用力，使偏 心轮上移，同时抬起压板右端，而左端下压夹紧工
图3-35 偏心轮—压板夹紧机构
斜楔夹紧机构受力分析
夹紧力 Fc 是由作用在斜楔上的外力 Fe,x 产生的。
工件对它的反作用力 Fr1 和由此引起的摩 擦力 Ff1 、夹具体对它的反作用力 Fr2 和 由此引起的摩擦力 Ff 2 。
夹紧时，存在如下关系 考虑X方向上的受力平衡
将上述参数代入上式，可得斜楔所产生的夹紧力
由上式得如下结论
图3-43 先定位后夹紧联动机构
图3-43 先定位后夹紧联动机构
(2) 夹紧与移动压板联动机构。 如图3-44所示，逆时针扳动手柄，先是拨销1拨 动压板2上的螺钉3，使压板左移到夹紧位置，继续 逆时针扳动手柄，偏心轮5顶起压板夹紧工件。松开 时，顺时针扳动手柄，偏心轮5的作用先松开工件， 继而拨销1拨动螺钉4
机床夹具概述
第一节
机床夹具概述
4)加工中需先试切一段行程，测量尺寸， 根据测量结果再调整铣刀的相对位置， 直至达到要求为止。 5)每加工一个工件均重复上述步骤。 • 这种装夹方法不但费工费时，而且加工 出一批工件的加工误差分散范围较大。
第一节
机床夹具概述
采用夹具装夹方法，不需要进行划线就可把工件 直接放入夹具中去。工件的A面支承在两支承板2 上；B面支承在两齿纹顶 支承钉3上；端面靠在支 承钉4上，这样就确定了 工件在夹具中的位置， 然后旋紧螺母9通过压板 8把工件夹紧，完成了工 件的装夹过程。下一工 件进行加工时，夹具在 机床上的位置不动，只 需松开螺母9进行装卸工 件即可。
第一节
机床夹具概述
3.夹具的两个齿纹顶支承钉3的支承工作面 与两定位键侧面保持平行，也就使支承钉 3的支承工作面与铣 床纵向进给方向平行。 4.由于工件以B面与两 支承钉3的支承工作 面相接触，因而最终 保证了铣出的槽的侧 面与工件B面平行。
第一节
机床夹具概述
对尺寸精度的保证 1.夹具上装有对刀块5，利用对刀塞尺10塞入对刀 块工作面与立铣刀切削刃之间来确定铣刀相对夹 具的位置，此时可相应 横向调整铣床工作台的 位置和垂直升降工作台 来达到刀具相对对刀块 的正确位置。 2.由于对刀块的两个工 作面与相应夹具定位支 承板2和齿纹顶支承钉3 的各自支承面已保证和 尺寸，因而最终保证铣 出槽子的a和b尺寸。
不对应特定的加工对象，适用范 围宽，通过适当的调整或更换夹 通用可调 具上的个别元件，即可用于加工 夹具 形状、尺寸和加工工艺相似的多 种工件。 专为某一组零件的成组加工而设 计，加工对象明确,针对性强。 成组夹具 通过调整可适应多种工艺及加工 形状、尺寸。
第一节
机床夹具概述
工件的装夹和夹具
B
Omax
O Omin
D
+TD 0
A
d
0 -Td
轴最细，孔最大
3） 当定位孔与心轴(或定位销)任意边接触时（心轴垂直放置）时。
ΔH3
=2 (Rmax-r1min)+rmax-rmin；
= Dmax-d1min+Td/2=TD+Td1+Δmin+Td/2
轴最细，内孔最 大，外圆最大
正确位置
b
轴最细，孔最大 ，外圆最小
1）、在长方体工件上铣通槽
2）、在长方体工件上铣不通槽
Z O
X Y
应 该限制 五个 自由度： Y; Z; X; Y; Z;
不完全定位
应该 限制六个自由度 ： X ;Y;Z; X ;Y;Z;
完全定位
3）、在球面上铣平面
4）、在车床上车外圆
Z O
X Y
应该限制一个自由度： Z
不完全定位
应该 限制四个自由度： Y ; Z ;Y ; Z ;
b)
Y;Z
Y;Z
c)
顶尖限制:
X Y、Z 方向转动自由度
4）连杆加工
Z X
Z X
X Y b） Z
X
X Y
Z X
b1）
X Y
X Y
b2） 图2-23b 过定位示例分析
b3）
5）圆柱件钻孔
Z
X
X Y c） X
X
Z X
X
Y
Z
c’）
Y c1）
图2-23c 过定位示例分析
六、 定位误差
1. 定位误差的概念
工序尺寸方向与接触点和销子中心连线方向相同，则其定
机械加工工艺规程设计—机床夹具与工件定位
一般情况把夹紧元件和中间传动机构统称为夹 紧机构。有的时候以上三者也会混在一起，很难区 别。
对夹紧装置的基本要求
1) 夹紧时应保证工件的定位，而不能破坏工件的定位。 2) 夹紧力的大小应适宜，既要保证工件在整个加工过程 中位置稳定不变，还不能产生振动、变形和表面损伤。 3) 应根据生产类型设计相应的夹紧机构。 4) 为防止夹紧后自动脱开，夹紧机构须具备良好的自锁 性能。
只考虑切削力（或切削矩）对夹紧的影响，并假设工艺系 统是刚性的，切削过程是稳定不变的，然后找出加工过程中对 夹紧最不利的状态，按静力平衡原理求出夹紧力，最后乘上安 全系数（粗加工取2.5-3，精加工取1.5-2）。
在实际夹具设计中，对于夹紧力的大小并非所有情况都要 用计算确定。如手动夹紧用经验法或类比法。
有些重、大、复杂的工件，往往先在待加 工处划线，然后装上机床，按所划的线进行找 正定位。
适用场合：生产批量较小，毛坯精度较低， 以及大型工件等不宜使用夹具的粗加工中。图4-6 工件划线找正装夹工件的装夹方法
2．机床专用夹具装夹法 所谓机床专用夹具，是 指为某零件的某道工序而专门设计制造的夹具。
2）经验类比法。前面说过，精确计算夹紧力的大小是件很 不容易的事，因此在实际夹具设计中，有时不用计算的方法 来确定夹紧力的大小。如手动夹紧机构，常根据经验或用类 比的方法确定所需夹紧力的数值。但对于需要比较准确地确 定夹紧力大小的，如气动、液压传动装置或容易变形的工件 等，仍有必要对夹紧状态进行受力分析，估算夹紧力的大小。
图4-20 辅助支承应用 1—加工面 2—辅助支承
图4-21 推式辅助支承 1—支承滑柱 2—推杆 3—半圆键 4—手柄 5—钢球
常用钻床夹具的类型
它对工件在夹具中的定位、夹紧起决定性作用。 (1)夹紧力方向的选择 .夹紧力的作用方向应朝向工件的主要定位基准，把工件
压向定位元件的定位面上，而且最好与切削力方向一致，以 达到不破坏工件定位的准确性效果。
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项目2工件的装夹
合两种。过盈配合的定位精度高，而间隙配合的装卸方便。 圆锥销对工件圆孔的定位，实际上两者的接触迹线是在某一 高度上的圆方式限制了工件三个移动的自由度。
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项目2工件的装夹
3.工件以外圆柱面定位 工件以外圆柱面定位时，常用的定位元件有支承板、V形
1.工件以平面定位 工件以平面定位时，常用的定位元件为支承件，可以分为
:基本支承和辅助支承两大类，其中基本支承又分为固定支承 、可调支承、浮动支承三类。
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项目2工件的装夹
(1)固定支承固定支承可采用各种支承钉或支承扳，也可以 把定位元件设计成与工件定位基准相适应的平面。固定支承 主要起限制工件自由度的作用。图10-10(a)所示平头支
如图10-1所示为轴套的零件图，图10-2所示为在钻床 上钻削轴套上的币12孔所用钻夹具。夹具上的定位心轴和定 位销都是定位元件。工件(图中双点划线所示)通过cp40内 孔以及宽12mm的键槽，安装在夹具的定位心轴和定位销上 。钻孔时定位心轴与钻床主轴垂直，可保证担2孔中心线对 cp40孔中心线的垂直度，定位销则保证币12孔的对称度。 为了不使工件在加工过程中产生位移，用螺母和开口垫圈把 工件夹紧在夹具上。
一、机床夹具与工件的装夹
在机床上用来安装工件以确定工件与刀具的相对位置，并 将工件夹紧的一种辅助设备，称为机床夹具(简称夹具)。如 在车、铣、刨、磨、钻等切削加工中装夹工件的夹具，在磨 床上装夹工件的夹具，装夹金钢刀修整成形砂轮的夹具，在 电加工机床上装夹工件的夹具，以及电火花加工中装夹工具 电极的夹具等。以上的夹具中，有些可制成通用的或可调的 ，有些只能是专用的，并且其中的某些夹具可以是用标准元 件组装而成的组合夹具。
第3章-工件的定位和装夹
2.机床夹具的概念 在机床上使工件占有正确的加工位置并使其在加工过
程中始终保持不变的工艺装备称为机床夹具。例如车床上 使用的三爪自定心卡盘、铣床上使用的平口钳等都是机床 夹具。
④辅助支承 工件因尺寸形状或局部刚度较差，使其定位不稳或受力变形等原因，需
增设辅助支承，用以承受工件重力、夹紧力或切削力。辅助支承的工作特点 是：待工件定位夹紧后，再调整辅助支承，使其与工件的有关表面接触并锁 紧；而且辅助支承是每安装一个工件就调整一次。但此支承不限制工件的自 由度，也不允许破坏原有定位。如图3-19所示，工件以平面A定位，由于被 加工面悬伸较大，在切削力作用下会产生变形和振动，因此工件定位后增设 辅助支承3，以提高支承刚度，减少振动，提高加工精度。
(1)完全定位
(2) 工件的六个自由度都限制的定位称为完全定位
如图3-8所示，在长方形工件上加工一个盲孔，为满足所有加工要求， 必须限制工件的6个自由度，这就是完全定位。
图3-8 完全定位示例
（2）不完全定位 工件被限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位。如上
图中是加工一个通孔，就只需限制5个自由度，这就是属于不完全定位。
1)定位支承点是定位元件抽象而来的。在夹具的实际结构中，定 位支承点是通过具体的定位元件体现的，即支承点不一定用点或销 的顶端，而常用面或线来代替。根据数学概念可知，两个点决定一 条直线，三个点决定一个平面，即一条直线可以代替两个支承点， 一个平面可代替三个支承点。在具体应用时，还可用窄长的平面 （条形支承）代替直线，用较小的平面来替代点。
机床夹具的一般组成和作用
机床夹具的一般组成和作用
机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。
其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。
机床夹具的一般组成包括以下几个部分：
1. 定位元件：用于确定工件在夹具中的正确位置。
2. 夹紧装置：用于将工件固定在夹具上，以防止其在加工过程中移动或旋转。
3. 夹具体：用于连接和支撑定位元件和夹紧装置，并将其固定在机床上。
4. 对刀或导向元件：用于确定刀具相对于工件的正确位置。
5. 连接元件：用于将夹具与机床连接起来。
6. 其它元件或装置：根据具体的加工要求，可能还需要一些其它元件或装置，如分度装置、靠模装置等。
机床夹具的主要作用是保证加工精度、提高生产效率、减轻劳动强度、扩大机床的使用范围等。
它在机械加工中起着非常重要的作用，是机械加工工艺系统中的一个重要组成部分。
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工件的装夹和夹紧装置
课题项目：工件的夹紧和夹紧装置
教学目标知识目标
1、掌握基本夹紧机构夹紧力的计算方法；
2、掌握基本夹紧机构自锁条件的确定方法；能力目标
1、掌握斜楔夹紧机构的原理及组成；
2、掌握螺旋夹紧机构的结构及原理；
3、掌握圆偏心夹紧机构的原理。
素质目标
1、培养学生语言表达能力；
2、培养学生自主学习的能力；
3、培养学生团队协作的能力；
4、增强学生的安全意识。
教学重点基本夹紧机构自锁条件的确定方法
教学难点螺旋夹紧机构的结构及原理
课型多媒体授课授课课时2课时
教学过程教学内容教学方
法、手段
师生
活动
时间
分配
导入
根据下图中斜楔夹紧机构的受力分析，来
确定基本夹紧机构夹紧力的计算、自锁条件及
几何特点，是我们本项目所要解决的问题。
情境教
学法
多媒体
1、教师
讲解；
2、学生
听课
5
分
钟
教
学实施告知
1.夹紧装置的组成
1）力源装置力源装置是产生夹紧原始作
用力的动力装置。
通常使用的动力装置有气压
装置、液压装置、电动装置、磁力装置等；
2）夹紧机构夹紧机构一般由中间递力机
构和夹紧元件组成。
它的作用是传递原始作用
力，改变其大小、方向，使之变为夹紧力，并
执行夹紧工件的任务。
2.夹紧装置的基本要求
1）在夹紧过程中应能保持工件定位时所获
得的正确位置；
2）夹紧应可靠和适当；
3）夹紧装置应操作方便，省力、安全；
4）夹紧装置的复杂程度与自动化程度应与
工件的生产批量和生产方式相适应。
3.夹紧力方向的确定原则
1）夹紧力作用方向应有利于工件的准确定
位，而不能破坏定位。
为此一般要求夹紧力方
向朝向定位元件，且应垂直于主要定位基准。
2）夹紧力作用方向应使工件夹紧变形小。
为此一般要求夹紧力作用方向最好指向工件刚
讲授法；
讨论法；
多媒体；
1、教师
讲解；
2、学生
听课
10
分
钟
度最大的方向。
3）夹紧力作用方向应有利于减小夹紧力。
为此要求夹紧力方向尽可能与切削力、工件重
力方向一致，以减小所需夹紧力。
初步
训练
1.夹紧力的方向对镗孔垂直度选择
在直角支座零件上镗孔，要求保证孔的轴
线垂直于端面A，根据这一加工要求，则应以A
面为主要定位基准，此时夹紧力作用方向应垂
直A面，如图（a）中Q力所指方向，如图（b）
中所示Q力的方向是不合理的。
如不合理，由
于A面和B面垂直度误差，将会引起被加工孔
轴线相对于A面产生位置误差。
2.薄壁套筒的夹紧
上图为薄壁套筒工件的夹紧，它的轴向刚
度比径向刚度大，如左图所示，使用三爪卡盘
径向夹紧套筒，将会引起较大变形，若改为右
图所示，用螺母轴间夹紧工件，则不易产生变
形。
3.在立钻上钻孔
在立钻上钻孔，即为夹紧力与切削力、工
件重力方向一致的情况，这种情况下所需的夹
紧力最小。
4.辅助支承与辅助夹紧
多媒体+
视频
1、教师
演示；
2、学生
观察或
在教师
指导下
训练。
45
分
钟
如图所示，零件加工部位刚性较差，且距夹紧力作用点较远，在靠近加工部位增设辅助支承，并施加附加夹紧力，可有效防止切削过程中的振动和变形。
强化训练1.斜楔夹紧机构
所谓斜楔夹紧机构，就是利用斜楔上的斜
面直接或间接将工件夹紧的机构。
它是夹紧机
构中最基本的型式。
1）斜楔夹紧机构的夹紧力
上图所示为斜楔在夹紧过程中的受力情
况，在原始力Q的作用下，斜楔楔入工件和夹
具体之间使工件压紧。
2）斜楔的增力特性和升角的合理选择
夹紧力W与原始力Q之间的比值称为增力
系数，用iz表示。
它表示夹紧机构的增力特征。
对于斜楔夹紧：
12
1
()
z
W
i
Q tg tg
ϕαϕ
==
++
2．螺旋夹紧机构
利用螺旋直接或与其它元件组合实现夹紧
工件的机构称为螺旋夹紧机构。
1）螺旋夹紧的自锁性能
螺旋夹紧一般情况下采用标准公制螺纹，
其螺旋升角很小，如以M8~M52的螺纹为例，其
升角α在3010’~1051’范围，显然远较摩擦
角小，故自锁性能好。
3.增力系数
单个螺旋夹紧时，其增力系数为
''
21
''
21
()
2
()
2
z
QL
d
tg r tg
W L
i
d
Q Q tg r tg
αϕϕ
αϕϕ
++
===
++
因α、φ 1’、φ 2解一般很小，而且L
比d0和r’大和得多，故增力系数iz很大，
因此说，螺旋夹紧机构的增力性能很好。
2）组合螺旋夹紧机构
多媒体+
视频
1、教师
引导、示
范；2、
学生分
组，单独
对项目
进行讨
论训练。
25
分
钟。