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
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
工装夹具设计图解及实例
需限制哪几个自由度？
完全取决于加工技 术要求。
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图2-34a所示为铣削长方体工件上平面工序，
要求保证Z方向上的高度尺寸及上平面与底面 的平行度，只需限制 、、3个自由度即可。
而图2-34b所示为铣削一个通槽，需限制除了
外的其他5个自由度。
图中c所示在同样的长方体工件上铣削一个键
将工件装在机床上，然后按工件的某个（或
某些）表面，用划针或用百分表等量具进行 找正，以获得工件在机床上的正确位置。
直接找正装夹效率较低，但找正精度可以很
高，适用于单件小批生产或定位精度要求特 别高的场合 。
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2）划线找正装夹
这种装夹方法是按图纸要求在工件表面上事先划
一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行 不同工序的加工。
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（2）按使用的机床分类
由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，
对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。
按所使用的机床不同，夹具又可分为：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。
工件的六点定位原理是指用六个支撑点来分别限制
工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定定 位的方法。
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图
工件在空间的自由度与工件六点定位
几个需特别注意的问题
1）定位与夹紧的区别 机械加工中关于自由度的概念与力学中自由度 的概念不完全相同。 机械加工中的自由度实际上是指工件在空间位
1）能稳定地保证工件的加工精度
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。
机床夹具 复习
仅供内部学习，手打不易，请勿外泄2021级机械设计制造一、名词解释：定位元件：夹具中确定工件位置的元件夹紧装置：动力装置，中间传力机构，夹紧元件组成的装置通用夹具：指在各类机床上广泛应用的各种夹具专用夹具：指仅仅适用于某一工件的某一道或数道工序的加工而专门设计的夹具定位：使一批工件在机床上或夹具上相对于刀具处在正确的加工位置的操作过程夹紧：工件在夹具中定位后，使工件在加工过程中，始终保持定位时所取得的正确加工位置装夹：将工件安放在机床上或夹具上进展定位和夹紧的操作过程。
六点定位原理：任一刚体在空间都有六个自由度，要使它在机床上〔或夹具中〕完全定位，就必须限制它在空间的六个自由度完全定位：工件在夹具中相对于刀具的六个自由度全部被限制的定位方法局部定位：限制了影响工件加工精度的自由度，且又少于六点的定位方法欠定位：工件在夹具中定位时，应该消除的自由度而没有被消除的定位重复定位：具有重复限制工件自由度的定位称为重复定位固定支承：夹具体上，支承点的位置固定不变的定位元件可调支承：夹具体上，支承点的位置可以调节的定位元件自位支承：支承点的位置在工件定位中，随工件定位基准面位置变化而自动适应的定位元件辅助支承：只起提高工件支承刚性或起辅助作用的定位元件定位误差：由于定位不准确而造成某一工序在工序尺寸或位置要求方面的加工误差基准位置〔位移〕误差：由于定位副存在误差引起的定位基准在加工方向上的最大位置变动范围基准不重合误差：由于工件的定位基准和设计基准〔或工序基准〕不重合而产生的误差称为基准不重合误差。
夹紧机构：承受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的局部夹具自锁性：指当工件被夹紧之后，在不再施加力的情况下工件依然被夹紧偏心圆的特性参数：偏心圆的直径d与偏心距e的比值d/e分度装置：工件在一次装夹中，每加工完一个外表，通过夹具上可动局部连同工件一起转过一定的角度或移动一定距离，以改变加工外表的位置的装置误差平均效应分度原理：指在分度盘精度一样的条件下,由于采用了两圆柱销, 同时均匀对定, 所产生的分度误差是分度盘上两相邻分度孔位置误差的平均值,从而使转角误差因均分而减少。
工件的安装与装夹
（1） 固定支承（支承钉、支承板） 2）支撑板
A型适用于侧面和顶面定位 B型适用于底面的定位
（2) 可调支承
多用于毛面定位，每批调整一次，以补偿各批 毛坯误差
（3）自位支承
支承本身可随工件定位基准面的变化而自动适应， 一般只限制 一个自由度， 即一点定位。
一般用于毛坯 表面或不连续 的表面的定位中。
第二节 定位原理和定位类型 一、六点定位原则
物体的六个自由度
未定位工件在空间有六个自由度，
定位就是限制其自由度。
合理布置六个定位支承点，使工
件上的定位基面与其接触，一个 支承点限制工件一个自由度，使 工件六个自由度被完全限制，在 空间得到唯一确定的位置，此即
六点定位原理
长方体工件定位示例：
六点定位简图 定位基准：主要定位基准、导向定位基准、止推定位基准。
4) 辅助支承
在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度， 主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。
平头支承钉：用于支承精基准面 支 球头支承钉：用于支承粗基准面 平 承 面 钉 网纹顶面支承钉：用在工件以粗基准 定 定位且要求较大摩擦力的表面定位 位 常 支 平面型支承板：侧面和顶面定位 用 承 定 板 带斜槽型支承板：适于作底面定位准面 位 元 可调支承 件 自位支承 辅助支承
定位 + 夹紧 = 安装
小结： 定位在前，夹紧在后 定位是首要的
二、安装方式 1、直接找正安装法
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。
效率低，适于单件小批生产和定位精度 要求较高的情况。
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
2、划线找正安装法 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。 适于单件小批生产或毛坯精度较低、大型 工件粗加工。
机床夹具复习题 (1)
一、填空题1.工件六个自由度完全限制称为完全定位，按加工要求应限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位，夹具上的两个或两个以上的定位元件重复约束同一个自由度的现象，称为过定位。
2.工件的装夹指的是工件的定位和夹紧。
3.夹紧装置主要由动力源装置、传力机构、夹紧元件三部分组成。
4.主要支承用来限制工件的自由度。
5.设计夹具夹紧机构时，必须首先合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点。
6.轴类零件一般采用中心孔作为定位基面7.短圆柱销可限制2个自由度。
长圆柱销可限制4 个自由度。
圆锥销一般只能限止3个自由度。
8.机床夹具的基本组成是定位元件、夹紧装置、夹具体。
9.铣床夹具的对刀装置由塞尺和对刀块组成。
10.窄V形块限止2个自由度。
长V形块限制4个自由度。
11.一面两销组合定位中，为避免两销定位时出现过定位干涉现象，实际应用中将其中之一做成菱形销结构。
12.菱形销可限制1个自由度。
13.夹紧装置主要由动力源装置、传力机构、夹紧元件三部分组成。
14.主要支承用来限制工件的自由度。
15.造成定位误差的原因有基准位移、基准不重合。
16.工件的实际定位点数，如不能满足加工要求，少于应有的定位点数，称为欠定位，这在加工中是不允许的。
17.工件定位的基本原理是六点定位原理。
18.夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电磁夹具等。
19.机床夹具设计主要研究的是专用夹具的设计。
20.辅助支承用来提高工件的装夹刚度和稳定性，不起定位作二、选择题1.铣床上用的平口钳属于( A )。
A、通用夹具B、专用夹具C、成组夹具2．自位支承（浮动支承）其作用增加与工件接触的支承点数目，但（B）A、不起定位作用B、一般来说只限制一个自由度C、不管如何浮动必定只能限制一个自由度3．工件装夹中由于(A)基准和定位基准不重合而产生的加工误差，称为基准不重合误差A、设计（或工序）B、工艺C、测量D、装配4.决定某种定位方法属几点定位，主要根据（B ）。
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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
度最大的方向。
讲授法；
讨论法；
多媒体；
1、教师
讲解；
2、学生
听课
10
分
钟
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。