第七章 夹具设计基本原理
最新机床夹具设计原理
（3）扩大机床工艺范围。例如在普通车床或摇臂钻床上使用镗削夹 具，就可以代替镗床对工件进行镗削加工。又例如使用靠模夹具，可在车 床或铣床上进行仿形加工。 （4）改善工人劳动条件。使用夹具后，可使装卸工件方便、省力、安 全。如采用气动、液压等机动夹紧装置，可以大大减轻工人劳动强度，保 证安全生产。
4.2
在实际夹具中，工件的定位是通过工件上的定位基面和夹具上定位 元件的定位表面相接触或配合来实现的。
4.2
工件定位的基本原理
4.2.2 六点定位原理的应用 在实际生产中，应用六点定位原理对工件进行定位分析时，常有以 下几种情况。 1．完全定位 工件的6个自由 度全部被限制而在夹 具中占有完全确定的 唯一位置，称为完全 定位。
4.2
工件的定位就是采取 一定的约束措施来限制自 由度，通常可用如图 4．2(b)所示的6个支承约 束的方法来描述。图中工 件以平面A、B、C为定位 基准，其中：
绕Ｙ轴转动3个自由度；
工件定位的基本原理
4.2.1 六点定位原理
图4．2 工件六点定位原理
* 工件的底面B放置在三个不共线的支承上，消除了工件沿Ｚ轴移动、绕Ｘ轴转动和 * 侧面Ａ靠在两个支承上，消除了工件沿Ｙ轴的移动和绕Ｚ轴的转动两个自由度； * 端面Ｃ与一个支承接触，消除了沿Ｘ轴移动一个自由度。
4.1
机床夹具概述
返回(固定式钻模) 返回(固定式钻模板)
4.1.3 机床夹具的组成
如图4.1(a)为某轴套工件， 其要求加工φ6Ｈ7孔并保证轴 向尺寸φ37.5±0.02。图4.1(b) 为其钻床夹具，工件以内孔及 端面为定位基准，通过夹具上 的定位销６及其端面即可确定 了工件在夹具中的正确位置。 拧紧螺母５，通过开口垫圈４ 可将工件夹紧，然后由装在钻 模板３上的快换钻套１导引钻 头进行钻孔。
机械设计干货知识大全，工装夹具设计的基本原则，夹具的设计要点
机械设计干货知识大全，工装夹具设计的基本原则，夹具的设计要点3000G机械资料大全，CAD教程合集作者：科技智能制造99元47人已购进入专栏工装夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的。
制订工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而设计工装夹具时，如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见。
工装夹具的设计质量的高低，应以能否稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、维护容易等为其衡量指标。
一、工装夹具设计的基本原则1、满足使用过程中工件定位的稳定性和可靠性；2、有足够的承载或夹持力度以保证工件在工装夹具上进行的加工过程；3、满足装夹过程中简单与快速操作；4、易损零件必须是可以快速更换的结构，条件充分时最好不需要使用其它工具进行；5、满足夹具在调整或更换过程中重复定位的可靠性；6、尽可能的避免结构复杂、成本昂贵；7、尽可能选用标准件作为组成零件；8、形成公司内部产品的系统化和标准化。
二、工装夹具设计基本知识一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求：1、保证工件的加工精度保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位元件，必要时还需进行定位误差分析，还要注意夹具中其他零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。
2、提高生产效率专用夹具的复杂程度应与产能情况相适应，应尽量采用各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。
3、工艺性能好专用夹具的结构应力求简单、合理，便于制造、装配、调整、检验、维修等。
4、使用性能好工装夹具应具备足够的强度和刚度，操作应简便、省力、安全可靠。
在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。
工装夹具还应排屑方便。
必要时可设置排屑结构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚带来大量的热量而引起工艺系统变形。
夹具培训课程
液压/气动夹具
利用液压或气动技术实现夹紧力的控制和调节，具有夹紧力大、响 应速度快等优点。
夹具技术的未来展望
集成化
将夹具与机床、控制系 统等集成在一起，实现 加工过程的自动化和智 能化。
个性化
为满足个性化生产的需 求，夹具设计将更加注 重个性化定制和快速响 应。
钻模
用于引导钻头进行钻孔加工的夹具， 可保证钻孔的位置精度和孔径精度。
压板
V形块
适用于装夹圆柱形工件进行钻孔加工 ，通过V形槽定位工件并实现快速装 夹。
用于将工件固定在钻床工作台上，防 止钻孔时工件发生移动。
磨床夹具
电磁吸盘
利用电磁力吸附工件进行磨削加 工，适用于平面磨床和无心磨床
。
砂轮修整器
用于修整砂轮形状和尺寸的夹具 ，保证磨削加工的精度和效率。
夹具的作用与重要性
夹具的作用
保证加工精度、提高生产效率、扩大机床使用范围、降低生 产成本等。
夹具的重要性
在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确的位 置，以接受施工或检测的装置，又称卡具。从广义上说，在 工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件 的装置，都可称为夹具。
02
夹具设计原理与方法
夹具的分类
按使用特点可分为通用夹具、专 用夹具、可调夹具、组合夹具和 自动线夹具等类型。
夹具的组成与结构
夹具的组成
任何一套完整的夹具，都是由定位元 件、夹紧装置、对刀元件、连接元件 、夹具体、其它元件和装置组成。
夹具的结构
夹具结构可分为固定式结构和可调式 结构，固定式结构元件间相对位置不 可调，可调式结构元件间相对位置可 以调整。
第七章车工
教案第七章：车床夹具教学过程：反馈记录Ⅰ：清点人数、组织教学Ⅱ：复习旧课，导入新课Ⅲ：讲授新课教学内容：第一节：夹具及工件定位机床夹具：在机床上用以装夹工件的装置称为机床夹具。
一、夹具的分类：1、按机床种类分类：车床夹具、铣床夹具、磨床夹具、钻床夹具等。
2、按通用化程度分类：通用夹具、专用夹具和组合夹具。
①通用夹具：能装夹两种以上工件的夹具称为通用夹具。
比如，自定心卡盘。
②专用夹具：专为某一工件的某一工序设计的夹具称为专用夹具。
专用夹具常用于产品固定或批量较大的产品的生产。
③由预先制造好的标准化元件组装而成的夹具称为组合夹具。
这类夹具主要用于新产品试制和单件小批量生产。
二、夹具的作用①保证产品质量。
②提高劳动生产率。
③扩大机床的加工范围。
④降低对工人的技术要求和减轻工人的劳动强度。
三、夹具的组成①定位装置：其作用是保证工件在夹具中占有正确的位置。
②夹紧装置：其作用是工件定位后将其固定，以便在加工过程中保持定位位置不变。
③夹具体；其作用是将夹具中各装置连为一个整体。
④夹具体；它是根据夹具实际需要而审计署的装置。
四、定位与定位基准1、工件的定位确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程称为工件的定位。
工件定位的目的是使同一批工件逐次放入夹具中都能占有同一正确的加工位置。
工件的定位是靠工件上的某些表面和夹具中的定位元件（或装置）相接触来实现的。
2、定位基准定位时，用来确定工件在夹具中位置所依据的点、线、面称为这位基准。
工件定位时，作为定位基准的点和线，往往由某些具体面体现出来，这些表面称为定位基准面。
五、工件的六点定位原理物体自由度的概念：一个物体在空间可能具有的运动称为自由度。
任何一个工件在定位前，它在夹具中的位置都是任意的，我们可以看成是在空间直角坐标系中的自由体，因此，共有如下图如示的六个自由度。
这六个个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。
定位的任务，就是要限制工件的自由度。
在夹具中采用适当并与工件接触的六个支承点，来限制工件六个自由度的定位原理称为六点定位原理。
夹具设计基础
1.3 夹具设计原理
定位基准就是加工中确定工件在空间位置上的基本位置。一旦工 件的定位基准被选定下来，则工件的定位方案也就基本确定。定 位方案是否合理，直接关系到工件的加工精度能否得到保证。工
件定位时，作为定位基准的点、线和面，往往是由某些具体表面 来体现出来的，这种表面称为定位基面。 1.定位基准面的分类 根据定位基准面所约束的自由度数量，可将其分为以下几种类型。 (1)主要定位基准面 以设置呈三角形布局且在同一平面的三个支 承点来约束工件的三个自由度，而这个平面就作为主要定位基准 面。
1.3 夹具设计原理
表1-1 典型定位元件所限制的自由度
1.3 夹具设计原理
表1-1 典型定位元件所限制的自由度
1.4 夹具的基本结构
1.4.1 定位元件 定位元件是夹具中最主要的功能元件。当工件定位的基准面形状 和方位确定后，就要依靠定位元件来保证工件定位的准确和可靠，
即定位元件的作用就是保证工件的正确定位。如夹具中常用的定 位心轴、定位销、定位块、顶尖等。 1.4.2 夹紧元件 夹紧元件的作用是将工件压紧固定不动，保证工件在加工过程中 所处的正确位置不发生任何偏离，如夹具中常用的压板、锁紧螺 母、卡爪、弹性夹头等。 1.4.3 导向元件
1.3 夹具设计原理
在对工件定位时，真正起定位作用的支承点是非常具体的具有一 定几何形状的定位元件。表1⁃1列出了常用的典型定位元件所限制 的自由度。
表1-1 典型定位元件所限制的自由度
1.3 夹具设计原理
表1-1 典型定位元件所限制的自由度
1.3 夹具设计原理
表1-1 典型定位元件所限制的自由度
1.2 夹具的分类与设计原则
按夹具所使用的夹紧动力来源，可将夹具分为手动夹具和机动夹 具两大类。手动夹具主要靠工人的手工操作，在完成工件定位的 同时完成夹紧操作。因此，在设计手动夹具时，要求具备相应的
工装夹具设计图解及实例
效率低,找正精度 较高；适用单件小 批量中形状简单的 工件.
通用性好,但效率 低,精度不高；适 用于单件小批量中 形状复杂的铸件.
操作简单,效率高, 容易保证加工精度, 适用于各种生产类型 .
9
1直接找正装夹
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.
32
3 对刀、引导元件或装置
这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置. 用于确定刀具在加工前正确位置的元件,称为对刀元
件,如对刀块. 用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件,称为
导引元件. 如图中的快换钻套1.
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33
4 连接元件
使夹具与机床相连接的元件,保证机床与夹具之间的 相互位置关系.
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二、基准及其分类
基准
用于确定零件上 其它点、线、面 位置所依据的那 些点、线、面.
设计图样上所采 用的基准就是设 计基准.图
在加工时用于工件 定位的基准,称为
定位基准.图
设计基准 工艺基准
定位基准 测量基准
1、粗基准 2、精基准 3、辅助基准 4、主要基准 5、附加基准
在加工中或加工
如果工件的定位面经过了机械加工,并且定位面 和定位元件的尺寸、形状和位置都做得比较准确,比 较光整,则过定位不但对工件加工面的位置尺寸影响 不大,反而可以增强加工时的刚性,这时过定位是允
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2专用夹具
专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计 的夹具.
其特点是结构紧凑,操作迅速、方便、省力,可以保 证较高的加工精度和生产效率,但设计制造周期较长、 制造费用也较高.
五夹具设计的基本原理
(3)自位支承 （浮力支承）
(a)
1
2
3
(b)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(c)
自 位 支 承
特点：有定位元件有多个工作点与工件接触，定 位元件在定位过程中 所处的位置，随工件定位基准
面位置的变化而自动与之适应，其作用相当于一个固
定支承，因此，只限制一个自由度。由于增加了与工
件定位基准面接触的点数，故可提高工件的安装刚
性，适用于以粗基准定位，刚性不足或不连续表面的
销孔(有定位销孔和安装
孔)
b.特点：
①对中性好（水平方向） ②所定位的水平轴中心位置（垂直方向），随V形块 夹角 及工件直径的误差而发生变化 ③V形块装在夹具体C时，除用螺钉紧固外，还要加装
定位销
c. 材料：
20钢, 热处理：渗碳深度0.8-1.2mm, 淬硬HRC6064，大型V形块，可用铸铁在支承面C镶以碎硬耐磨 的钢板
承，因此不起任何消除自由度作用，只起减小工件变
形和振动的作用。各种辅助支承在每次卸下工件后，
必须松开，装上工件后再进行调整和锁紧，另外，辅
助支承不应破坏原有定位。
c.应用场合：
① 起预定位作用
② 提高夹具工件的稳定性 ③ 提高工件的刚性
d.结构形式：
①螺旋式：结构简单，易顶起工件，用限力板手，逐
个调整、效率低、常用于单件小批生产中 ②自位式：效率高，弹簧力不可太大，tgа＜f，保证 自锁
(a )
(b)
(c )
(d)
定 位 销
另外还有一种定位销：圆锥销 特点：定心好，轴向定位精度不高，常用于浮动定位中
削边销
圆锥销
2.刚性心轴 根据工件的形状和用途的不同，定位心轴的 结论形式很多，常用的有下列几种形式：
夹具设计的基本原理-精选文档
通用夹具 专用夹具 可调夹具 组合夹具 随行夹具 车床夹具 钻床夹具 镗床夹具 磨床夹具 数控机床夹具
2、按使用的机床分类
3、按夹紧动力源分类
手动夹具 气动夹具 液压夹具 电磁夹具 真空夹具
三、机床夹具的组成
(1).定位元件：确定工件在夹具 (5).其它辅件：夹紧用的扳手， 中位置的元件。 (2).导向元件：用以引导刀具或 调整刀具相对于夹具的位置。 如：钻套、对刀块。 (3).对刀与导引元件：确定夹具 操作手柄，分度机构等。 如下图所示：
图5-16
（2）圆锥心轴
限5个自由度，定心精度高，可达0.005～0.01mm，但 轴向位移大，传递扭矩小，使用于精加工中。
图5-17
（四）工件以组合表面定位
常见工件组合
平面与平面组合 平面与孔组合 平面与外圆柱面组合
平面与其他表面组合
锥面与锥面组合
一面两孔组合定位
定位方式：将第二个销子采用削边销结构，如图5-18d 所示，削边销只限制z一个自由度。 在生产中普遍用于箱体类大、中型零件的加工中，如 机床主轴箱、发动机机体。
与机床或夹具与刀具的元件。
(4) .夹具体：基础件，用于安 装其它元件，形成整体
图5-1
第二节 工件在夹具中的定位
一、常用定位方式与定位元件
工件常用定位表面
以平面定位
以外圆表面定位 固定支承 支承钉、支承板 基本支承 可调支承 自位支承
以平面定位 以内孔定位
辅助支承
图5-18
表5-1 削 边 销 的 尺 寸
2
D 2 b
3 ～ 6 2
＞ 6 ～ 8 ＞ 8 ～ 2 0 ＞ 2 0 ～ 2 5＞ 2 5 ～ 3 2＞ 3 2 ～ 4 0
夹治具设计与制作原理
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常見定位元件
二、工件以園孔定位時的定位元件。
夾治具設計與制作原理
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目錄
• 定位機構的設計原則
• 夾緊機構的設計原則
• 夾具制作原則
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一、夾治具的設計原則
• 定位機構的設計原則 • 夾緊機構的設計原則
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基准位移誤差
• 由于定位副的制造 誤差而造成定位 基准 位置的變動，對工件加工尺寸造 成的誤差
稱為基准 位移誤差 a.工件以平面定位的基准 位移誤差為零 b.工件以園孔在園柱銷、園柱心軸上定位時： △y=D+ do+ Xmin
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基准位移誤差
• 式中：
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遵循基准 同一原則
• 遵循產品設計基准 與定位基准 同一原則。 • 遵循工藝設計基准 與定位基准 同一原則。 • 遵循基准 統一原則(當工件以某一組精基准 定位 可以比較方便 可靠地加工其他表面時應盡可能 在多數工序中采用此組精基准定位)。
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常見定位元件
4.切 削力最好由定位支承反力 平衡 5.夾緊過程中不得改變工件定位時已確定的 位置 6.夾緊要 牢固、可靠，不可使工件產生變形 與振動
机械制造技术基础第七章PPT课件
(1)直线进给式铣床夹具 这类夹具一般安装在铣床的工作台上,加工过程中夹具同工作台一起作直线进给 运动。按一次装夹工件数目的多少,可分为单件铣床夹具和多件铣床夹具。在批量不太大的生产中使用单 件夹具较多,而在大批量的中小型零件的加工中,多件夹具则得到广泛应用。图7-9即为铣削图7-8所示顶尖 套上双槽的双件铣床夹具。
图7-10所示的圆周进给式铣床夹具用于在立式铣床上连续铣削拨叉上下两端面。工件以圆孔、端面及 侧面在带凸台的定位销2和挡销4上定位,由液压缸6驱动拉杆1通过开口垫圈3将工件夹紧。夹具上同时装夹 12个工件,工作台由电动机通过蜗杆蜗轮机构带动回转。AB扇形区是切削区域,CD扇形区是装卸区域,当工 件随同回转工作台转到AB区时,液压缸6驱动拉杆1下移,夹紧工件;当工件随同回转工作台转到CD区时,液压 缸6驱动拉杆1上移,松开工件。在切削工件和装卸工件的过程中,工作台连续回转,并不停车,因此,切削加工 的机动时间和装卸工件的辅助时间相重合,生产率很高。
二、机床夹具的分类 机床夹具通常有三种分类方法,即按应用范围、使用机床、夹紧动力源来分类,如图7-1所示。
图7-1 机床夹具的分类 其中通用夹具是指已经标准化的、可用于在一定范围内加工不同工件的夹具,如三爪自定心卡盘、四 爪单动卡盘、机床用平口虎钳等,这类夹具主要用于单件小批量生产。
专用夹具是针对某一种工件的某一工序而专门设计与制造的,这类夹具一般适用于固定产品中批以上 的生产。本章主要以车、铣、钻、镗床专用夹具为例,介绍专用夹具的结构特点。
图7-2 角铁式车床夹具 1—平衡块 2—防护罩 3—钩形压板 4—夹具体
(2)花盘式夹具 图7-3为齿轮泵壳体的工序图。工件外圆D及端面A已经加工,被加工表面为两个ϕ35孔、端 面T和孔的底面B,并要求保证零件图上规定的有关技术要求。两个ϕ35孔的直径尺寸精度主要取决于加工 方法的正确性,而其他技术要求则由夹具保证。
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第七章 夹具设计基本原理
一、填空题
1．对于夹具上定位元件的基本要求是 、 、
和 。
2．造成定位误差的原因有 和 。
二、判断题（正确的打√，错误的打×）
1．不完全定位在工件的定位方案中是不允许出现的。（ ）
2．可调支承一般每件都要调整一次，而辅助支承可以每批调整一次。（ ）
3．采用六个支承钉定位，则限制了六个自由度。（ ）
三、选择题
1．用（ ）来限制六个自由度，称为完全定位。根据加工要求，只需要限制
少于六个自由度的定位方案称为（ ）。
A. 六个支承点 B. 具有独立定位作用的六个支承点
C. 完全定位 D. 不完全定位 E. 欠定位
2．零件在加工过程中不允许出现的情况是（ ）。
A. 完全定位 B. 欠定位 C. 不完全定位
3．工件定位中由于（ ）基准和（ ）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 B. 工艺 C. 测量 D. 定位 E. 装配
4．基准不重合误差的大小与（ ）有关。
A. 本道工序要保证的尺寸大小和技术要求
B. 本道工序的设计基准与定位基准之间的位置误差
C. 定位元件和定位基准本身的制造误差
4．工件如图9-8（a）所示，加工两斜面，保证尺寸A，试分析哪个定位方案精
度高？有无更好的方案？（V型块夹角90，侧面定位引起的歪斜忽略不计）
图9-8
6．在轴上铣一平面，工件定位方案如图9-10所示，试求尺寸A的定位误差。
9-10
9．工件尺寸如图9-13（a）所示，mm003.040与mm002.035的同轴度公差为
mm02.0
。欲钻孔O，并保证尺寸mm011.030。试分析图示各种定位方案的定位
误差。（加工时工件的轴线处于水平位置，V块夹角90）