第一章机床夹具设计基础
?第一节概述
?一. 工件的装夹及装夹方法
?(一) 装夹的概念
?1. 定位~为保证加工精度，在加工前，工件在机床的装夹面上或夹具中，必须相对刀具及其切削成形运动，占据一正确位臵。这一过程就称为定位。
?2. 夹紧~加工过程中，为避免在各种力的作用下，使工件偏离已经确定的正确位臵，还必须把它压紧，夹牢。这一过程称为夹紧。
?3. 装夹~工件从定位到夹紧的全过程,称为装夹。
?（二）装夹方法
?1.直接装夹
?把工件的定位面，直接靠紧在机床的装夹面上，并密切贴合，然后夹紧工件。这种方法称为直接装夹。
?如工件在三爪卡盘或平面工作台上的装夹。如图1-1所示。
?2. 找正装夹
?1）直接找正装夹
?用划针，百分表或目测直接找正工件在机床或夹具中的正确位臵，然后再夹紧。这种方法称为直接找正装夹。
?如工件在四爪卡盘上装夹，通过采用测量工具找正工件在机床上的正确位臵，然后再夹紧。如图1-2所示。
?2）划线找正装夹
?按照工件上划好的线，找正工件在机床上的正确位臵，然后再夹紧。这种方法称为划线找正装夹。如图1-3所示。
图1-3
?3.专用夹具装夹
?专用夹具是根据加工某一零件的某一工序的具体加工要求而设计的。其上有专用的定位夹紧装臵，可迅速的装夹
?工件。多用于大批大量生
?产，如图1-4所示。
二. 机床夹具及其分类（一）机床夹具的概念
?（二）机床夹具分类
?1、按适用工件范围和特点分类?1）通用夹具
?可装夹一定尺寸范围内的
?工件。如，三爪卡盘，四
?爪卡盘，平口虎钳等。
2）专用夹具
根据加工某一零件的某一工序的具体加工要求而设计的夹具。
DX047机油滤支架夹具
3）可调夹具
?通过更换或调整个别定位，夹紧或导向元件即可用于装夹多种工件。
?4）组合夹具
?由预先制造的不同尺寸，形状，规格的标准件及合件组装而成，以满足在不同的机床上装夹不同的工件。
?5）随行夹具
?加工自动线夹具，即能装夹工件，也起到输送工件的作用。
?2、按适用的机床不同分类
?1）车床夹具。2）铣床夹具。3）镗床夹具。---
?3、按夹紧的动力源不同分类
?可分为手动夹具，气动夹具，液压夹具，气-液夹具，电磁夹具，及真空夹具等。
随行夹具
?三. 专用夹具装夹的优点及专用夹具组成
（一）专用夹具装夹的优点
1. 能稳定可靠的保证加工精度。
用专用夹具装夹工件时，工件相对刀具及机床的位臵精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。
2. 能提高劳动生产率。
专用夹具装夹工件时，装夹工件方便，快速；不需找正，可显著的减少辅助时间，提高了劳动生产率。
3. 扩大机床的使用范围。
如设计一镗模夹具即可在车床上实现镗床镗孔的功能，因此专用夹具装夹工件，可扩大机床的使用范围。
?（二）专用夹具的组成
?1.定位装臵
?作用使工件在夹具中占据正确的位臵。?2.夹紧装臵
?作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中，受到外力作用下，不偏离已经占据的正确位臵。
粗基准平面通常 是指经过清理的锻、铸 毛坯工件的平面。其表 面较粗糙，且有较大的 平面度误差。粗基准平 面定位的特点如右图 所示。图ａ所示为粗基 准平面定位点的随机 性分布特点。一个较大的粗基准平面与定位支承平面接触时，必为随机分布的三个点，定位不稳定。为了控制这三个定位点的位置，通常要采用呈点接触的定位元件，如支承钉（见图ｂ），以获得较满意的固定定位点。 粗基准平面定位常用的定位元件有支承钉、可调支承和浮动支承。 1）支承钉 ａ）Ｂ型（球头）支承钉 ｂ）Ｃ型（齿纹）支承钉 ｃ）Ａ型（平头）支承钉 2）可换支承钉 ａ）具有两种定位面的可换支承钉 ｂ）磨损后可更换支承钉
用于批量较大的生产中，可以降低夹具成本 3）可调支承可调支承的定位点是可调整的。 a)调节支承 (JB/T8026.4-1999 ) b) 圆柱头调节承 (JB/T8026.3-1999) c) 六角头支承 (JB/T8026.1-1999) 4）可调支承 浮动支承的特点是增加与定位工件的接触点，而不发生过定位。使用浮动支承可提高工件的定位刚度。 ａ）摆动式浮动支承 ｂ）移动式浮动支承 ｃ）球形浮动支承
3、工件以精基准平面定位 工件的基准平面经切削加工后，可直接放在平面上定位。经过刮削、精铣、磨削的平面具有较小的表面粗糙度值和平面度误差，可获得较精确的定位。常用的定位元件有支承板和平头支承钉等，这类是呈面接触的定位元件。 1)支承板 ａ）Ａ型光面支承板：用于垂直布置的定位场合 ｂ）Ｂ型带斜槽支承板：用于水平布置的定位场合 2)支承钉 图所示为平头（Ａ型）支承钉，其定位面经过磨削。Ａ型支承钉主要规格与Ｂ型、Ｃ型支承钉相同。
机床夹具设计课程设计 说明书 设计题目：钻床夹具设计 系别：机械与电子工程学院 专业：机械设计制造及其自动化
前言 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、智能、复合、 环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。 本次的设计任务是加工零件（板件）上的两个孔。零件属于大批量生产，钻孔要 求精度高，所以需要设计一个专用夹具，保证零件加工质量。由于夹具的利用率高， 经济性好，使用元件的功能强而且数量少，配套费用低，降低生产成本；采用夹紧装 置，缩短停机时间，提高生产效率。 设计钻床夹具，首先要分析加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方 法，拟定夹具设计方案；在满足加工精度的条件下，合理的进行安装、定位、夹紧； 完成草图后考虑零件间的连接关系和螺钉、螺母、定位销等的固定方式，设计合理结 构实现零部件间的相对运动，根据零件要求选择材料。 完成钻床夹具的所有设计后，用 AutoCAD进行二维图的绘制，首先画好零件图，最 后进行装配，标注相关尺寸及技术要求，并用 Pro/ENGINEER绘制最终三维效果图，最 终进行说明书，任务书的撰写、整理、修改完成设计任务。
目录 第一章对加工零件的工艺分析 .......................................................错误！未定义书签。 1.1夹具设计 ...........................................................................错误！未定义书签。 1.2零件分析 ...........................................................................错误！未定义书签。 1.2.1零件图 (1) 1.2.2加工零件图分析 (2) 第二章定位方案及误差分析 ...........................................................错误！未定义书签。 2.1拟定定位方案 .....................................................................错误！未定义书签。 2.1.1定位方案拟定 (2) 2.1.2定位方案选定 (2) 2.2定位误差分析 .....................................................................错误！未定义书签。 2.2.1相关概念 (3) 2.2.2定位误差分析 (4) 第三章对刀导向方案 .......................................................................错误！未定义书签。 3.1对刀导向方案 .....................................................................错误！未定义书签。 3.2对刀导向元件详细参数 .....................................................错误！未定义书签。 第四章夹紧方案及夹紧力分析 (5) 4.1 夹紧方案分析 .............................................................................错误！未定义书签。 4.2夹紧力分析 .........................................................................错误！未定义书签。 4.2.1夹紧力估算 .....................................................................错误！未定义书签。 第五章夹具体设计及连接元件选型 ...............................................错误！未定义书签。 5.1夹具体设计 ..........................................................................错误！未定义书签。 5.2连接元件选型 ......................................................................错误！未定义书签。 5.2.1标准件 .............................................................................错误！未定义书签。 5.2.2非标准件 .........................................................................错误！未定义书签。 第六章夹具零件图和装配图及标注 ...............................................错误！未定义书签。 6.1零件图 (8) 6.2钻模板零件图 ...................................................................................................... 1 1 6.3装配图 .................................................................................................................. 2 1第七章三维效果图...........................................................................错误！未定义书签。 14 总结 .................................................................. 14 参考文献 ..............................................................
第五章机床夹具设计习题答案 1.机床夹具的作用是什麽？有那些要求？ （1）机床夹具的作用 1）保证加工精度2 ）提高生产率3）扩大机床的使用范围。4）减轻工人的劳动强度，保证生产安全。 （2）机床夹具的要求 1）保证加工面的位置精度2）夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 3）安全、方便、减轻劳动强度4）排屑顺畅5 ）应有良好的强度、刚度和结构工艺性。 2.机床夹具的组成有那些部分？ 1）定位元件及定位装置2 ）夹紧元件及夹紧装置3 ）导向及对刀元件4）动力装置5 ）夹具体6 ）其它元件及装置 不同的生产条件下的夹具，其组成会有不同。 3.何谓六点定位原理“何谓定位的正常情况和非正常情况，它们各包括那些方面？ （1）六点定位原理是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，使工件实现完全定位。 （2）定位的非正常情况是指凡是保证加工位置精度的自由度均已被约束所限制的情况，它可以是完全定位，即限制了六个自由度，也可以是小于六个约束点。 （3）定位的非正常情况包括欠定位和过定位两种。欠定位是指保证加工精度的某自由度应该被限制而没有被限制的情况。此情况不能保证加工精度，因此此定位方案是绝对不允许的。 过定位是指为保证加工精度应该被限制的某个自由度被两个或两个以上的约束所重复限制。一般情况下这是不允许的。但在工件定位和定位元件精度很高或者在工件刚度很低的情况下，过定位的情况是被允许的。 4.试分析图5－7中a、c 方案为什麽属过定位？如何改进的？尚存在什麽问题？ 过定位及其改进 图5.7 a ）：工件下底面有俩个短圆柱销台阶面支撑，为平面约束，限制3 个自由度，而每个短圆柱销插入工件孔内，限制了2 个自由度，因此共限制了7 个自由度，超出了6个，即y 方向的移动自由度被重复限制了，因此属于过定位。C）:工件左端由销的又台阶端面定位，此端面限制了3个自由度，而销的长径比已超过1，属于长销，它限制了4个自由度，共限制了7个自由度，还有转动的自由度没有被限制。所以实际上x和z都被重复限制，此方案属于过定位。 5.确定夹具的定位方案时，要考虑那些方面的要求？
机械制造工艺学(王先逵)习题及答案 第六章机床夹具设计 1、什么就是机床夹具？举例说明夹具在机械加工中的作用。 答:机床夹具就是在机床上用以装夹工件的一种装置,其作用就是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置,并在加工过程中保持这个位置不变。 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。 举例:用V形块,用三爪卡盘,顶尖可很好的保证工件的定位精度,以及工件相对于刀具与机床的位置精度。如图a、b 2、机床夹具通常由哪几部分组成？ 答:机床夹具的组成部分:1.定位元件, 2.夹紧装置 3.对刀引导元件 4.连接元件 5.夹 具体, 6.其它元件或装置 3、常见的定位方式、定位元件有哪些？ 答:⑴工件以平面定位:圆柱支承、可调支承、自位支承、辅助支承 ⑵工件以外圆定位:V形块、定位套、半园套、圆锥套 ⑶工件以圆孔定位:定位销、圆锥销、定位心轴 ⑷工件以组合表面定位:一面两销 4、辅助支承与自位支承有何不同？ 答:辅助支承用来提高支承件零件刚度,不就是用作定位支承点,不起消除自由度作用;自位支承就是支承本身在定位过程中所处的位置,就是随工件定位基准位置的变化而自动与之适应,但一个自位支承只起一个定位支承点的作用。 5、什么就是定位误差?试述产生定位误差的原因。
答:定位误差:就是由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差,由于对同一批工件说,刀具调整后位置就是不动的,即被加工表面的位置相对于定位基准就是不变的,因此定位误差就就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。 造成定位误差的原因: ⑴定位基准与工序基准不一致所引起的基准不重合误差Δjb ⑵由于定位副制造误差及配合间隙所引起的定位误差,即基准位移误差Δjw 7、工件在夹具中夹紧时对夹紧力有何要求? 答:⑴方向: ①夹紧力的作用方向不破坏工件定位的准确性与可靠性 ②夹紧力方向应使工件变形尽可能小 ③夹紧力方向应使所需夹紧力尽可能小; ⑵夹紧力作用点: ①夹紧力作用点应靠近支承元件的几何中心或几个支承元件所形成的支撑面内 ②夹紧力作用点应落在工件刚度较好的部位上 ③夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面; ⑶夹紧力的大小: 夹紧力的大小主要确定方法有经验类比与分析计算法。采用分析计算,一般根据切削原理求切削力F,算出惯心力,离心力,列出平衡方程式,算出理论夹紧力Q’,为安全起见,考虑安全系数K,因此实际夹紧力Q=KQ’,K取值范围1、5～3,粗加工2、5～3,精加工1、5～2,由于加工中切削力随刀具的磨钝、工件材料性质与余量的不均匀等因素变化,因而实际生产中常采用类比的方法估算夹紧力。 8、试分析3种基本夹紧机构的优缺点及其应用。 答:基本夹紧机构有: ⑴斜楔夹紧机构:结构简单,工作可靠,机械效率低,很少直接用于手动夹紧,常用在工件尺寸公差较小的机动夹紧机构中; ⑵螺旋夹紧机构:螺旋升角小于斜楔的楔角,扩力作用远大于斜楔夹紧机构,结构也很简单,易于制造,夹紧行程大,扩力较大,自锁性能好,应用适合手动夹紧机构。但夹紧动作缓慢,效率低,不宜使用在自动化夹紧装置上; ⑶偏心夹紧机构:操作方便,夹紧迅速,结构紧凑;缺点就是夹紧行程小,夹紧力小,自
机床夹具设计第二章第2节定位元件设 计1、2
1、工件以粗基准平面 定位 粗基准平面通常 是指经过清理的锻、 铸毛坯工件的平面。 其表面较粗糙，且有 较大的平面度误差。 粗基准平面定位的特 点如右图所示。图ａ所示为粗基准平面定位点的随机性分布特点。一个较大的粗基准平面与定位支承平面接触时，必为随机分布的三个点，定位不稳定。为了控制这三个定位点的位置，通常要采用呈点接触的定位元件，如支承钉（见图ｂ），以获得较满意的固定定位点。 粗基准平面定位常用的定位元件有支承钉、可调支承和浮动支承。 1）支承钉 ａ）Ｂ型（球头）支承钉 ｂ）Ｃ型（齿纹）支承钉 ｃ）Ａ型（平头）支承钉 2）可换支承钉 ａ）具有两种定位面的可换支承钉
ｂ）磨损后可更换支承钉 用于批量较大的生产中，可以降低夹具成本 3）可调支承可调支承的定位点是可调整的。 a)调节支承 (JB/T8026.4- 1999) b) 圆柱头 调节承 (JB/T8026.3 -1999) c) 六角头 支承 (JB/T8026.1 -1999) 4）可调支承 浮动支承的特点是增加与定位工件的接触点，而不发生过定位。使用浮动支承可提高工件的定位刚度。
ａ）摆动式浮动支承 ｂ）移动式浮动支承 ｃ）球形浮动支承 3、工件以精基准平面定位 工件的基准平面经切削加工后，可直接放在平面上定位。经过刮削、精铣、磨削的平面具有较小的表面粗糙度值和平面度误差，可获得较精确的定位。常用的定位元件有支承板和平头支承钉等，这类是呈面接触的定位元件。 1)支承板 ａ）Ａ型光面支承板：用于垂直布置的定位场合 ｂ）Ｂ型带斜槽支承板：用于水平布置的定位场合 2)支承钉
模块1机床夹具概述 【知识目标】 机床夹具的基本概念； 机床夹具的基本结构及其分类方法； 机床夹具的发展方向。 【技能目标】 掌握生产一线工件在机床夹具中的装夹方法； 能够辨别生产一线常见的机床夹具类型； 初步具备辨识常见机床夹具的能力。 用来固定加工对象，使其处于正确位置，以接受加工或检测的装置，统称为夹具。它广泛地应用于机械制造过程中，如焊接过程中用于拼焊的焊接夹具，零件检验过程中用的检验夹具，装配过程中用的装配夹具，机械加工过程中用的机床夹具等，都属于这一范畴。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。机床夹具就是在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。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着零件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。本模块所讲述的仅限于机床夹具，以后简称为夹具。 【任务描述】 如图1-1所示为生产一线常见的钻床夹具示意图，试分析如何正确去使用该夹具。 图1-1生产一线常见的钻床夹具示意图 1—钻模板；2—压紧螺母；3—压板；4—工件；5—长方形基础板； 6—方形支撑；7—V型块 【任务分析】 图1-1是生产一线常见的钻床夹具示意图，要正确使用该夹具，必须明确该夹具的基本组成、工作原理、工作特性以及装夹方式。要想进一步了解并认识此夹具的设计过程及其在 生产中的作用，就要学习本模块的内容。 【任务引导】 （1）该钻床夹具在生产中有什么作用？ （2）该钻床夹具作为机床夹具的典型代表，其基本组成是什么？
（3）便于认识和更好的使用机床夹具，如何对机床的夹具进行分类？ （4）生产一线对机床夹具还有什么新的要求？ （5）在生产实习时，应对常见机床夹具的基本结构及其分析有所认识。 【知识准备】 学习情境 1.1机床夹具 1.1.1机床夹具的基本概念 工件在机床上进行加工时，为了保证其精度要求，工件的加工表面与刀具之间必须保持 一定的位置关系。机床夹具就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。 因此，工件必须借助于夹具占有正确位置。夹具是指夹持工件的工具，如卡盘、顶尖、 平口钳等。刀具也必须借助于辅具使其保持一定位置。辅具是指夹持刀具的工具，如钻夹头、丝锥夹头及刀夹等，如图1-2所示为丝锥夹头。 图1-2丝锥夹头 1.1.2机床夹具在机械加工中的作用 在机械加工中，工件通过定位元件在夹具中占有正确的位置，工件和夹具通过连接元件 在机床上占有正确位置，工件和夹具通过对刀元件相对于刀具占有正确位置，从而保证了工件相对于机床位置正确、工件相对于刀具位置正确，最终保证工件的加工要求。因此，机床夹具在机械加工中应具有以下作用： 1.能稳定地保证工件的加工精度 使用机床夹具来对工件定位，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置。工件的位置精度完全由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致， 保证工件加工精度高且稳定。 2.能减少辅助工时，提高劳动生产率 由于机床夹具的存在，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时；用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此，可增大切削用量；可以使用多件、多工位夹具装 夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。另外，采用夹具后，产 品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，明显降低了生产成本。 3.能扩大机床的使用范围，实现“一机多能” 根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。例如，在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工了。 4.能减轻工人的劳动强度 用夹具装夹工件方便、快速，当采用液压、气动等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度。
第七节机床夹具设计的基本步骤 夹具设计的基本步骤： 1. 研究原始资料，明确设计任务； 2. 确定夹具的结构方案 3. 绘制夹具总图 4. 确定并标注有关尺寸和夹具技术要求 5. 绘制夹具零件图 明确设计任务： 1. 分析研究工件的结构特点、材料、生产规模和本工序加工的技术要求以及前后工序的联系 2. 了解加工所用设备、辅助工具中与设计夹具有关的技术性能和规格； 3. 了解工具车间的技术水平等。 必要时还要了解同类工件的加工方法和所使用夹具的情况，作为设计的参考 确定夹具的结构方案，主要考虑以下问题： 1.根据六点定位原理确定工件的定位方式，并设计相应的定位装置； 2.确定刀具的导引方法，并设计引导元件和对刀装置； 3.确定工件的夹紧方案并设计夹紧装置； 4.确定其它元件或装置的结构形式，如定向键、分度装置等； 5.考虑各种装置、元件的布局，确定夹具的总体结构； 6.对夹具的总体结构，最好考虑几个方案，经过分析比较，从中选取较合理的方案。 绘制总装图的顺序是： 1.用双点划线绘出工件的轮廓外形，示意出定位基准面和加工面的位置； 2.把工件视为透明体，按照工件的形状和位置依次绘出定位、夹紧、导向及其它元件和装置的具体结构； 3.最后绘制夹具体，形成一个夹具整体。 五类尺寸和四类技术要求： 五类尺寸：包括夹具外形轮廓尺寸、工件与定位元件间的联系尺寸、夹具与刀具的联系尺寸、夹具与机床联系部分的联系尺寸、夹具内部的配合尺寸。 四类技术要求：包括定位元件之间的定位要求、定位元件与连接元件和（或）夹具体底面的相互位置要求、导引元件和和（或）夹具体底面的相互位置要求、导引元件与定位元件间的相互位置要求。
机械制造工艺学（王先逵）习题及答案 第六章机床夹具设计 1、什么是机床夹具？举例说明夹具在机械加工中的作用。 答：机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。 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。 举例：用V形块，用三爪卡盘，顶尖可很好的保证工件的定位精度，以及工件相对于刀具和机床的位置精度。如图a.b 2、机床夹具通常由哪几部分组成？ 答：机床夹具的组成部分：1．定位元件, 2．夹紧装置3．对刀引导元件4．连接元件5．夹 具体，6．其它元件或装置 3、常见的定位方式、定位元件有哪些？ 答：⑴工件以平面定位：圆柱支承、可调支承、自位支承、辅助支承 ⑵工件以外圆定位：V形块、定位套、半园套、圆锥套 ⑶工件以圆孔定位：定位销、圆锥销、定位心轴 ⑷工件以组合表面定位：一面两销 4、辅助支承与自位支承有何不同？
答：辅助支承用来提高支承件零件刚度，不是用作定位支承点，不起消除自由度作用； 自位支承是支承本身在定位过程中所处的位置，是随工件定位基准位置的变化而自动与之适应，但一个自位支承只起一个定位支承点的作用。 5、什么是定位误差?试述产生定位误差的原因。 答：定位误差：是由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差，由于对同一批工件说，刀具调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，因此定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。 造成定位误差的原因： ⑴定位基准和工序基准不一致所引起的基准不重合误差Δjb ⑵由于定位副制造误差及配合间隙所引起的定位误差，即基准位移误差Δjw 7、工件在夹具中夹紧时对夹紧力有何要求? 答：⑴方向： ①夹紧力的作用方向不破坏工件定位的准确性和可靠性 ②夹紧力方向应使工件变形尽可能小 ③夹紧力方向应使所需夹紧力尽可能小； ⑵夹紧力作用点： ①夹紧力作用点应靠近支承元件的几何中心或几个支承元件所形成的支撑面内 ②夹紧力作用点应落在工件刚度较好的部位上 ③夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面； ⑶夹紧力的大小： 夹紧力的大小主要确定方法有经验类比和分析计算法。采用分析计算，一般根据切削原理求切削力F，算出惯心力，离心力，列出平衡方程式，算出理论夹紧力Q’，为安全起见，考虑安全系数K，因此实际夹紧力Q=KQ’，K取值范围1.5～3，粗加
第二章机床夹具设计原理 机床夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地应用于机械加工工艺过程中。 正确地设计并合理地使用机床夹具，是保证加工质量和提高效率，从而降低成本的重要技术环节之一，同时也是扩大各种机床使用范围必不可少的手段，因此机床夹具设计是“机械制造工艺学”中研究的重要问题之〇 本章涉及的内容有；机床夹具的作用和组成；机床夹具的分类，工件在夹具中的定位；工件在夹具中的夹紧；夹具的对定及其他组成；各类机床夹具。 学习要求： 了解机床夹具的分类及组成；掌握工件的六点定位原理及其应用，典型定位方式和定位元件，定位误差的分析与计算，了解夹紧装置的作用，组成和基本要求；掌握典型夹紧机构的作用原理和特点；掌握夹具的定位方式，对刀装置和孔加工刀具的导向装置；掌握各类机床夹具的特点及设计要点。 本章的重点是：工件在夹具中的定位；定位误差的分析计算。难点是定位误差的分析计算。 第二章机床夹具设计原理
第二章机床夹具设计原理 件 5体卜窝Si P 夹具 具 第一节机床夹具概述 夹具一一机械制造过程中，凡用来固定加工对象，使之占有正确的位 置以 接受加工或检验的装置。例如：焊接夹具、热处理夹具、检验夹具、 装配夹具。 机床夹具——机加工时在金属切削机床上用的夹具。 1. 机床夹具及其组成 看教材p 90的例子，并讲解。通过本例，可看出夹具的基本组成部分 有： ， I I 定^^nr 难机构|其它 机床夹具组成框图 (1) 定位组件一一用来确定工件在夹具中位置的组件 (2) 夹紧装置——用来把工件紧固在被定位组件所确定的位置上，防 止 组件产生位移。 (3) 夹具体——将各组件和装置装于其上，称为整体的基础件。 (4) 对刀或导向组件——用于确定夹具相对于刀具的位置。 (5) 连接元件一一确定夹具在机床上的位置并与机床相连接。
第一章机床夹具基础知识 第一节机床夹具概述 一、填空题 1.通常，习惯把夹具按其通用化程度分为通用夹具、专用夹具、 拼装夹具三个大类。 2．机床夹具一般由定位装置、夹紧装置、夹具体三大主要部分组成。 3．根据不同的使用要求，机床夹具还可以设置对刀装置、刀具引导装置、回转分度装置及其他辅助装置。 4．按夹具适用的机床及其工序内容的不同，可以分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、磨床夹具、镗床夹具、齿轮加工机床夹具、电加工机床夹具、数控机床夹具等。 二、选择题 1．工件在机床上加工时，通常由夹具中的A来保证工件相对于刀具处于一个正确的位置。 A．定位装置 B．夹具体 C．夹紧装置 D．辅助装置 2．机用平口钳是常用的 B。 A．专用夹具 B．通用夹具 C．拼装夹具 D．组合夹具 3．下列夹具中， D不是专用夹具。 A．钻床夹具 B．铣床夹具 C．车床夹具 D．三爪自定心卡盘 4． C 不属于机床夹具的三大组成部分之一。 A．夹具体 B．定位装置 C．对刀装置 D．夹紧装置 5． A 是由预先制造好的各类标准元件和组件拼装而成的一类新型夹具。 A．拼装夹具 B．专用夹具第三章工件的夹紧C．通用夹具 D．数控机床夹具
6．在机床夹具中，V形块通常作为D使用。 A．夹具体 B．夹紧装置 C．辅助装置 D．定位元件 7．下列说法中， C 不正确。 A．一般情况下，机床夹具具有使工件在夹具中定位和夹紧两大作用 B．夹具相对于机床和刀具的位置正确性，要靠夹具与机床、刀具的对定来解决 C．工件被夹紧后，就自然实现了定位 D．定位和夹紧是两回事 三、判断题 1．一般来说，通用夹具是机床夹具中的主要研究对象。 ( × ) 2．一般情况下，机床夹具具有使工件在夹具中定位和夹紧两大作用。 ( √ ) 3．工件安装时，采用找正定位比采用夹具定位效率更高、精度更高。 ( × ) 4．机床夹具只能用于工件的机械加工工序中。 ( × ) 5．机床夹具一般已标准化、系列化，并由专门厂家生产。 ( × ) 6．定位装置一般由各种标准或非标准定位元件组成，它是夹具工作的核心部分。( √ ) 7．自动、高效夹具的实际应用，可以相应地降低对操作工人的装夹技术要求。 ( √ ) 8．在数控机床上加工零件，无须采用专用夹具。 ( × ) 9．所有机床夹具都必须设置夹紧装置。 ( × ) 10．车床夹具中，花盘通常作为定位元件。 ( × ) 四、简答题 1．机床夹具在生产中有什么作用? 答：（1）保证工件加工精度，稳定整批工件的加工质量。 （2）提高劳动生产率。 （3）改善工人的劳动条件。 （4）降低对操作工人的技术等级要求。 2．机床夹具三大组成部分的作用分别是什么? 答：定位装置：能使工件相对于刀具占有一个正确的位置。 夹紧装置：能保证工件在加工过程中其在定位时所获得的定位位置不被破坏。 夹具体：它是夹具的基础和骨架，通过它将夹具上其他各类装置连接成一个有机整体，依靠它完成夹具与机床的连接。
第二章机床夹具设计原理练习题 1:什么是工序、安装、工位、工步? 2:精基准、粗基准的选择原则有哪些?如何处理在选择时出现的矛盾? 3:如图3-49所示零件,若按调整法加工时,试在图中指出: ⑴加工平面2时的设计基准、定位基准、工序基准和测量基准; ⑵镗孔4时的设计基准、定位基准、工序基准和测量基准。 4:一小轴,毛坯为热轧棒料,大量生产的工艺路线为粗车-精车-淬火-粗磨-精磨,外 圆设计尺寸为0013.030?φmm ,已知各工序的加工余量和经济精度,试确定各序尺寸及其偏差、毛坯尺寸及粗车余量,并填入下表: 工序名称工序余量 经济精度 工序尺寸 及偏差工序名称 工序余量 经济精度 工序尺寸
及偏差精磨 0.1 0.013(IT6 粗车 6 0.21(IT12 粗磨 0.4 0.033(IT8 毛坯尺寸 ±1.2 精车 1.5 0.084(IT10 5:加工图所示零件,要求保证尺寸6±0.1mm 。但该尺 寸不便测量,要通过测量尺寸L 来间接保证。试求测量尺寸L 及其上、下偏差,并分析有无假废品存在?若有,可采取什么办法来解决假废品的问题? 6:加工套筒零件,其轴向尺寸及有关工序简图如图3-52 所示,试求工序尺寸L 1和L 2及其极限偏差。
7:成组技术的基本原理是什么?实施成组技术的零件分类编码系统常用的有哪 两类? 8:机械加工表面质量包括哪些内容?它们对产品的使用性能有何影响? 9:为何机器上许多静止连接的接触表面往往要求较小的表面粗糙度值,而相对 运动的 表面却不能对表面粗糙度值要求过小? 10:利用极值法和概率法解装配尺寸链的区别在哪?它们各适用于哪些装配方法? 11:图3-54所示为键槽与键的装配结构。其中A 1=20mm ,A 2=20mm ,A Σ=015.005.0++mm 。 1当大批生产时,采用完全互换法装配,试求各组成零件尺寸的上、下偏差。 2 当小批生产时,采用修配法装配,试确定修配的零件并求出各有并零件尺寸的公差。 12:试比较通用夹具、专用夹具、组合夹具,可调夹具和自动线夹具的特点及其 应用 场合。 13:机床夹具通常由哪些部分组成?每个组成部分起何作用? 14:什么叫定位基准?什么叫六点定位规则?举例加以说明。 15:试举例说明什么叫工件在夹具中的“完全定位”、“不完全定位”、“欠定位”和“过 定位”?
《机床夹具设计与应用》课程标准 课程编码： 适用专业：模具、数控专业 学时：64 开课学期:2014年下学期（大二上学期） 一、课程性质 《机床夹具设计与应用》是高等职业技术学院数控技术与模具设计与制造的核心课程之一，本课程属于职业能力必修课，是在学生掌握机械图样的表达知识、常用的工程材料与热处理知识、公差相关理论知识、机构知识、机械加工方法和设备知识、模具制造工艺知识以及识图和制图技能、材料识别与选择技能、机构设计技能、金属切削加工技能和钳工技能的基础上，为培养学生的正确选择和设计模具加工所需夹具的能力而开设的。其目的是为今后在实际工作中从事模具零件加工工种的工作打下基础。 本课程适用对象：高职院校数控技术与模具设计与制造（3年制）学生。 二、课程培养目标 本课程的培养目标是 通过理论与实训教学相结合的教学方式，使学生以基本概念、专业术语为切入口，进一步拓宽自己在计算、设计、应用方面的知识面。 （一）知识目标 1.掌握夹具的组成及功用。 2.掌握工件的定位原理，掌握夹具定位元件的结构及应用，初步掌握定位误差的分析方法，能设计定位方案。 3.掌握夹紧装置的组成和设计要求，了解常用夹紧机构的结构及应用，能设计夹紧方案。 4.了解各类普通机床夹具的结构特点，了解专用夹具的设计要求.方法和步骤，能设计简单的专用夹具。 （二）素质目标 通过理论实践一体化课堂学习，使学生获得较强的实践动手能力，使学生具备必要的基本知识，具有一定的查阅图书资料进行自学、分析问题、提出问题的能力。
（三）能力目标 1.了解各类普通机床夹具的结构特点，了解专用夹具的设计要求.方法和步骤，能设计简单的专用夹具。 2.了解数控机床夹具等现代机床夹具的特点，能根据模具零件加工加工要求，合理选用或设计相应夹具。 3.能根据工件的结构特点.加工要求.加工中的受力状况，合理确定夹紧方案。 4.初步具备根据工件的加工要求，合理选择或设计夹具的能力。 三、与前后课程的联系 （一）与前续课程的联系 在大一学习的基础上的深入再学习 （二）与后续课程的联系 是为后面学习其他专业核心课的基础，是进行实践的关键。 四、课程内容标准和要求 根据专业课程目标和涵盖的工作任务要求，确定课程内容和要求，说明学生应获得的知识、技能与态度。
1.1定位原理及定位误差计算 1. 2. 答： a.不完全定位，限制了x r y u r z r 和)y z ) ,合理 b.完全定位，六个自由度都限制了，合理 c.过定位，x r 重复定位，可将左顶尖去除或者改为自由顶尖 3.在阶梯轴上铣削一平面，该零件在短V 形块、圆头支钉和浮动支点上定位。试分析该定位方案有何不合理之处？如何改进？ 答：欠定位。短V 形块不能限制Z 方向的旋转以保证尺寸L 的加工。 改进：将短V 形块改为长V 形块。 4.题图4为连杆零件在夹具中的平面及两个固定的短V 形块1及2上定位，试问属何种定位？限制了哪些不定度？是否有需要改进之处？提出改进措施。 答：过定位，限制了x r y u r z r x ) )y z ) ,其中x r 重复定位。
改进：将右侧的V 形块改为可左右活动的V 形块。 5. 答：该方案属于六点定位。左边两个短V 形块相当于一个长V 形块，限制了y u r )y z r z )四个自由度，右边短V 形块限制了x r x )两个自由度。 8. 试确定合理的定位方案并绘制定位方案草图。 答：一面两销定位原理。 9．题图9为在杆件上有宽度为b 的开口槽，内孔D 已加工，试确定合理的定位方案并绘制定位方案草图。 答：直径为d 的圆弧端用V 形块定位，半径为D 的内孔用浮动菱形销定位。 11.题图11(a)为在圆盘零件上加工O1、O2及O3三孔的工序简图，题图11（b ）、（c ）、（d ）为用三轴钻床及钻模同时加工三孔的几种定位方案（工件底面的定位元件未表示），试分别计算当α=90°时各定位方案的定位误差。
12. 解：加工面C 以O 1O 2连线为基准，因此=0 不重 即该工序定位合理，定位误差为0.1866 13. 1.2夹紧方案及夹紧力计算 1.试分析图示各种夹紧方案有何错误和不当之处，并提出改进措施。 答： （a ）错误：作用点在支承范围之外，夹紧力与支反力构成力矩，夹紧时工件将发生偏程，使定位面与支承元件脱离，以致破坏原有定位。 措施：使夹紧力作用在稳定区域内，即使夹紧力作用点左移。 （b ）错误：夹紧力作用于工件薄壁处，易产生工件夹具变形。 措施：将夹紧力作用点往中间移，使夹紧变形尽可能小。 （c ）错误：夹紧力作用点远离工件加工表面，加工过程中易产生振动。 措施：在靠近工件加工处采用辅助支承。
机床夹具设计 夹具设计一般是在零件的机械加工工艺制定之后，按照某一工序的具体要求进行的。 夹具设计质量的高低应以能稳定地保证工件的加工精度，达到加工的生产效率要求，成本低，排屑方便，操作安全省力和制造维护容易等为衡量指标。 一、机床夹具设计的基本要求 基本要求：一个优良的机床夹具，必须满足下列 1、保证工件的加工精度 保证工件加工精度的关键在于正确地选定定位基准、定位方法、定位元件以及夹紧装置，确定合适的夹具尺寸、公差和计数要求，并进行必要的夹具精度分析。同时还要注意夹具中其他零部件的结构对工件加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。 2、工艺性能好 专用夹具应尽可能地采用标准元件和标准结构，力求结构简单，制造容易，便于装配、检验和维修。当夹具最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置适当的调整间隙和可修磨的垫片等调整或修配结构。 3、达到加工的生产效率要求 专用夹具的复杂程度应与生产批量相适应，应根据工件生产批量的大小选用不同复杂程度的快速高效装夹机构，以缩短辅助生产时间，提高生产效率。 4、使用性能好 专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。应尽可能采用气动、液压等快速高效夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。 夹具的操作位置应符合操作工人的操作习惯。 专用夹具应排屑方便，必要时应设置排屑结构，防止切屑破坏工件的正确定位和损坏刀具，防止切屑热量引起工艺系统变形。 5、经济性好 除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产批量对夹具进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。 保证工件的加工精度是最重要的。在此前提下，要处理好其以上基本要求中他要求
第2节机床夹具设计实例 一、钻夹具的设计实例 图2-2-20所示为杠杆类零件图样。图2-2-21所示为本零件工序图。 1．零件本工序的加工要求分析 ①钻、扩、铰φ10H9孔及φ11孔。 ②φ10H9孔与φ28H7孔的距离为(80±0. 2)mm；平行度为0.3mm。 ③φ11孔与φ28H7孔的距离为(15±0. 25)mm。 ④φ11孔与端面K距离为14mm。 本工序前已加工的表面如下。 ①φ28H7孔及两端面。 ②φ10H9两端面。 本工序使用机床为Z5125立钻，刀具为通用 标准工具。 2．确定夹具类型 本工序所加工两孔(φ10H9和φ11)，位于互 成90°的两平面内，孔径不大，工件质量较小、 轮廓尺寸以及生产量不是很大，因此采用翻转式 钻模。 3．拟定定位方案和选择定位元件 (1)定位方案。根据工件结构特点，其定位方 案如下。
①以φ28H7孔及一组合面(端面K 和φ10H9一端面组合而成)为定位面，以φ10H9孔 端外缘毛坯面一侧为防转定位面，限制六个自由度。这一定位方案，由于尺寸885 .00+mm 公 差大，定位不可靠，会引起较大的定位误差。如图2-2-22(a)所示。 ②以孔φ28H7孔及端面K 定位，以φ11孔外缘毛坯一侧为防转定位面，限制工件六个自由度。为增加刚性，在φ10H9的端面增设一辅助支承，如图2-2-22 (b)所示。 比较上述两种定位方案，初步确定选用图2-2-22(b)所示的方案。 (2)选择定位元件。 ①选择带台阶面的定位销，作为以φ28H7孔及其端面的定位元件，如图2-2-23所示。定位副配合取6 7 28 g H φ。
2009—2010学年第二学期《机床夹具设计》期末考试试卷A 卷答 案 一、 填空题：(每空2分，共 计30分) 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、夹紧机构被称为基本夹紧机构的有斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构和偏心轮夹紧机构。 3、工件在夹具中造成定位误差的原因为基准位移误差和基准不重合误差两种。 4、工件的装夹指的是工件的定位和夹紧。 5、斜楔自锁条件是： 21Φ+Φ<α手动夹紧机构一般取α=6度~8度。 6、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。 二、 判断题：(每题1分，共 计10分) 1、零件在加工工艺过程中采用的基准称为工艺基准。（√） 2、在零件图上，用以表达相关 尺寸的基准称为设计基准。（×） 3、欠定位在实际生产中是允许出现的（×） 4、辅助支撑可以提高工件的装 5、定位误差是由于夹具定位元件制造不准确所造成的加工误差（×） 6、夹具装夹广泛应用于各种生产类型（√） 7、组合夹具特别适用于新产品的试制（√） 8、专用夹具是专为某一工件的某道工序的加工而设计制造的夹具（√） 9、圆偏心轮夹紧机构，夹紧行程大、自锁可靠性强。（×） 10、螺旋夹紧机构，夹紧可靠， 自锁性能好，夹紧力和夹紧行程大。（√） 三、多项选择（每题2分共20分） 1、造成定位误差的原因是：（ac ）。 a 、定位基准与工序基准不 姓名 ----------------------------- 班级 -----------------------学 号
第五章机床夹具设计习题答案1.机床夹具的作用是什麽？有那些要求？ （1）机床夹具的作用 1）保证加工精度 2）提高生产率 3) 扩大机床的使用范围。4) 减轻工人的劳动强度，保证生产安全。 （2）机床夹具的要求 1）保证加工面的位置精度 2) 夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 3) 安全、方便、减轻劳动强度 4) 排屑顺畅 5）应有良好的强度、刚度和结构工艺性。 2.机床夹具的组成有那些部分？ 1）定位元件及定位装置 2）夹紧元件及夹紧装置 3）导向及对刀元件 4）动力装置 5）夹具体 6）其它元件及装置 不同的生产条件下的夹具，其组成会有不同。 3.何谓六点定位原理“何谓定位的正常情况和非正常情况，它们各包括那些方面？ （1）六点定位原理是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，使工件实现完全定位。 （2）定位的非正常情况是指凡是保证加工位置精度的自由度均已被约束所限制的情况，它可以是完全定位，即限制了六个自由度，也可以是小于六个约束点。
（3）定位的非正常情况包括欠定位和过定位两种。欠定位是指保证加工精度的某自由度应该被限制而没有被限制的情况。此情况不能保证加工精度，因此此定位方案是绝对不允许的。 过定位是指为保证加工精度应该被限制的某个自由度被两个或两个以上的约束所重复限制。一般情况下这是不允许的。但在工件定位和定位元件精度很高或者在工件刚度很低的情况下，过定位的情况是被允许的。 4.试分析图5－7中a 、c 方案为什麽属过定位？如何改进的？尚存在什麽问题？ 5.7过定位及其改进 图5.7 a ）：工件下底面有俩个短圆柱销台阶面支撑，为平面约束，限制3个自由度，而每个短圆柱销插入工件孔内，限制了2个自由度，因此共限制了7个自由度，超出了6个，即y 方向的移动自由度被重复限制了，因此属于过定位。 C ）：工件左端由销的又台阶端面定位，此端面限制了3个自由度，而销的长径比已超过1，属于长销，它限制了4个自由度，共限制了7个自由度，还有转动的自由度没有被限制。 所以实际上x t 和z t 都被重复限制，此方案属于过定位。 5.确定夹具的定位方案时，要考虑那些方面的要求？ 设计某工序加工某表面的定位方案时，需要考虑：1）该加工面在图纸上的位置要求，即该加工面的设计基准，尽可能以设计基准为定位基准2）工件整个工艺过程所选定的工艺精基准是否与该加工面的设计基准一致，一致最好，否则应该转换到工艺精基准上去，做到基准统一，有利于保证各个加工面间有较高的位置精度3）定位方案应满足六点定位原理4）因估算此方案的定位误差是否符合要求5）应根据该面的加工方案，机床，刀具等