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。
学习情境 1.2机床夹具的分类及组成
1.2.1机床夹具的分类
在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件加工的精度、
劳动生产率和产品的制造成本等。机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对它进行分类。
常用的分类方法有以下几种：
1.按使用范围分
根据夹具在不同生产类型中的通用特性，按使用范围分，机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和随行夹具五大类。
1）通用夹具
通用夹具是指已经标准化了的夹具，适用于不同工件的装夹。如三爪卡盘、四爪卡盘、
平口钳、分度头和回转工作台等，如图1-3所示，这些夹具已经作为机床附件，可以充分发
挥机床的使用性能。因此，通用夹具使用范围广泛，无论是大批大量生产，还是单件小批量生产都广泛地使用通用夹具。
（a）三爪卡盘（b）四爪卡盘（c）平口钳
（c）分度头（d）回转工作台
图1-3常见通用夹具
2）专用夹具
专用夹具是指为加工某一零件、某一道工序专门设计的夹具。该夹具结构紧凑，针对性强，使用方便，但设计制造周期长，制造费用高，需要库房保存。当产品变更时，专用夹具
常会因无法再用而“报废”。因此，专用夹具只用在成批和大量生产中。
3）可调夹具
可调夹具是把通用夹具和专用夹具相结合，通过少量零件的调整、更换以适应某些零件加工的夹具。根据加工范围的宽窄，可调夹具可分为以下两种类型：
（1）通用可调夹具通用可调夹具指经调整、更换某些元件后可获得较宽加工范围的可
调夹具。
（2）专用可调夹具。专用可调夹具又称为成组夹具，是指经调整、更换某些元件后其
加工范围较窄的可调夹具。它是专门为成组加工工艺中某一组零件而设计制造的。
可调夹具在多品种，中、小批工件的生产中被广泛采用。
【小提示】可调夹具是由基本部分和可调部分组成的。基本部分即通用部分，它包括
夹具体、动力装置和操纵机构；可调部分即专用部分，是为某些工件或某族工件专门设计
的，它包括定位元件、夹紧元件和导向元件等。
4）组合夹具
组合夹具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先准备好的通用标准元件和组件组合而成的夹具。标准元件包括基础件、支承元件、定位元件、导向元件、夹紧元件、
紧固元件、辅助元件和组件八类。如图1-4所示，这些元件相互配合部分尺寸精度高、硬度
高及耐磨性好，并有互换性。用这些元件组装的夹具用完之后可以拆卸存放，重新组装新夹具时可再次使用。采用组合夹具可减轻专用夹具设计和制造的工作量，缩短生产准备周期，
具有灵活多变、重复使用的特点，因此，在多品种、单件小批量生产及新产品试制中使用。
图1-4组合夹具
5）随行夹具
随行夹具是适用于自动线上的一种移动式夹具。工件安装在随行夹具上，随行夹具由自动线运输装置从一个工序运送到另一个工序，完成全部工序的加工。随行夹具用于形状复杂且不规则、又无良好输送基面的工件中。一些有色金属的工件，虽具有良好的输送基面，为
了保护基面避免划伤，也采用随行夹具。
2.按使用机床的类型分
按使用机床的类型分，机床夹具可分为钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具、镗
床夹具、齿轮机床夹具等。如图1-5所示为钻铣床夹具。
图1-5钻铣床夹具
3.按夹紧动力源分
按夹紧动力源分，机床夹具可分为手动夹具、电磁夹具、液压夹具及气动夹具等。
1）手动夹具
手动夹具是指以人力将工件定位和夹紧的夹具。如图1-6所示为手动虎钳夹具。
图1-6快速虎钳手动夹具
2）电磁夹具
电磁夹具是指采用最新稀土永磁材料，应用现代磁路原理设计的新型夹具，其夹紧力可达15kgf/cm，可用于黑色金属的各种切削加工，装夹方便并能充分暴露表面。如图1-7所示为电磁吸盘夹具，它主要用于平面磨床和数控加工中心。如图1-8所示为电磁吸盘夹具在数
控加工中心的应用。
图1-7电磁吸盘夹具图1-8电磁吸盘夹具在数控加工中心的应用
3）液压夹具
液压夹具是以液体压力将工件定位和夹紧的夹具，如图1-9所示。
图1-9液压夹具
液压夹具主要用于大批量高精度产品的加工，它的主要特点是定位精度高，夹紧稳定可靠，夹紧释放工件时间短，可缩短加工辅助时间，减少人为因素，提高机床效率。如图1-10所示液压夹具的应用。
图1-10液压夹具的应用
4）气动夹具
气动夹具是用液压、气动元件代替机械零件实现对工件的定位、支撑与夹紧的专用夹具，它主要在高效率、大批量、高精度的生产加工中使用，如图1-11所示。
图1-11气动夹具
1.2.2机床夹具的组成
机床夹具的种类和结构繁多，但它们一般是由定位元件、夹紧装置、对刀或导向元件、
连接元件、其他装置或元件以及夹具体等部分组成，为了更好理解机床夹具的基本组成，下面以钻床夹具为例来说明。
【相关举例】
例1-1如图1-12所示为钻6H9mm径向孔的钻床夹具。试分析该夹具的基本组成及各
组成部分的作用。
图1-12钻6H9径向孔的钻床夹具
1—快换钻套；2—衬套；3—钻模板；4—开口垫圈；
5—螺母；6—定位销；7—夹具体
分析如下：
本工序（工艺过程的基本单元）要求在轴套零件上按尺寸6H9加工，并保证所钻孔的轴线与工件内孔的中心线垂直相交。工件分别以内孔及端面在定位销6及其端面支承上定位，用开口垫圈4和螺母5夹紧工件；快换钻套1用来导引钻头，所有的元件和装置都在夹
具体7上。夹具在立式钻床上的位置，可通过先找正主轴上装夹的钻头与钻套的位置，然后把其紧固在工作台上。
例1-2如图1-13所示为铣销轴端槽的夹具。试分析该夹具的基本组成及各组成部分的
作用。
图1-13铣销轴端槽的夹具
1—V形块；2—定位套；3—手柄；4—定位键；5—夹具体；6—对刀块分析如下：
本工序要求保证槽宽、槽深和槽两侧面对轴心线的对称度。工件分别以外圆和一端面在
V形块1和定位套2上定位，转动手柄3，偏心轮推动活动V形块夹紧工件。夹具以夹具体5的底面及安装在夹具体上的两个定位键4与铣床工作台面、T形槽配合，并固定在机床工
作台面上。这样夹具相对于机床占有确定的位置，然后通过对刀块6及塞尺调整刀具位置，使刀具相对于夹具占有确定的位置。所有的元件和装置都装在夹具体5上。
一般的专用夹具由以下几部分组成：
1.定位元件
定位元件是用来确定工件在夹具中位置的元件，见图1-12中的定位销6，以及图1-13中的V形块1和定位套2。
2.夹紧装置
夹紧装置是用来夹紧工件，使其保持在正确的定位位置上的装置，见图1-12中的开口垫圈4和螺母5，以及图1-13中的V形块1和手柄3。
3.对刀或导向元件
对刀或导向元件是用来确定刀具位置或引导刀具方向的元件，用于确定刀具在加工前正
确位置的元件称为对刀元件，见图1-13中的对刀块6；用于确定刀具位置并引导刀具进行
加工的元件称为导向元件，见图1-12中的快换钻套l。
4.连接元件
连接元件是用来确定夹具和机床之间正确位置的元件，见图1-13中的定位键4。
5.其他装置或元件
其他装置和元件如分度装置、为便于卸下工件而设置的顶出器、动力装置的操作系统、
夹具起吊和搬运用的起重螺栓和起重吊环等。
6.夹具体
夹具体是将上述装置和元件连成整体的基础件，见图1-12中的夹具体7和图1-13中的夹具体5。
【小提示】若需加工按一定规律分布的多个表面，常设置分度装置；为了能方便、准
确地定位，常设置预定位装置；对于大型夹具常设置吊装元件等。
【知识拓展】机床夹具各组成部分的关系
机床夹具的各部分之间既相互独立又相互联系。为了更好理解机床夹具各组成部分的关系，图示加以说明。如图1-14所示可以看到被加工件通过夹紧装置进行固定的，整个夹具
体通过连接元件与机床工作台连接，加工过程中，刀具通过对刀或导向元件进行准确定位。
因此，机床夹具的各部分之间既相互独立又相互联系。
图1-14夹具的组成及各组成部分与机床工件刀具的相互关系
学习情境 1.3工件在机床中的装夹方法
1.3.1工件装夹的概念
工件在开始加工前，首先必须使工件在机床上或夹具中占有某一正确的位置，这个过程称为定位。为了使定位好的工件在切削力的作用下不发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，还需将工件压紧夹牢，这个过程称为夹紧。定位和夹紧的整个过程合起来称为装夹。工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率、加工成本及操作安全都有直接影响。
1.3.2找正装夹方式
1.直接找正安装
直接找正安装是用划针或百分表等直接在机床上找正工件的位置，如图1-15（a）所示为在磨床上磨削一个与外圆表面有同轴度要求的内孔，加工前将工件装在四爪盘上，用百分表直接找正外圆，使工件获得正确的位置。又如图1-15（b）所示为在牛头刨床上加工一个
与工件底面、右侧面有平行度要求的槽，用百分表找正工件的右侧面，可确定工件的位置，
而槽与底面的平行度则由机床的几何精度来保证。
（a）（b）
图1-15直接找正安装
直接找正安装的精度和工作效率，取决于要求的找正精度、所采用的找正方法、所使用的找正工具和工人的技术水平。此法的缺点是费时较多，因此，一般只适用于工件批量用夹具不经济或工件定位精度要求特别高，采用专用夹具也不能保证，只能用精密量具直接找正定位的场合。
【小提示】直接找正法生产率低，对工人技术水平要求高，一般用于单件、小批量生
产中。
2.划线找正安装
对形状复杂的工件，因毛坯精度不易保证，若用直接找正很难使工件上各个加工面都有
足够和比较均匀的加工余量。若先在毛坯上划线，然后按照所划的线来找正安装，则能较好地解决这些矛盾。如图1-16所示，此方法要增加划线工序，定位精度也不高。因此，多用
于批量小、零件形状复杂、毛坯制造精度较低的场合，以及大型铸件和锻件等不宜使用专用
夹具的粗加工中。
图1-16划线找正安装
【小提示】划线找正法生产率低，精底低，且对工人技术水平要求高，一般用于单件、
小批量生产中加工复杂而笨重零件，或毛坯尺寸公差大而无法直接用夹具装夹的场合。
1.3.3夹具装夹方式
用专用夹具安装可使工件在夹具中定位并夹紧，不需要进行找正。此方法安装精度较高，而且装卸方便，可以节省大量辅助时间。但制造专用夹具成本高，周期长，因此，适用于成
批和大量生产。为了更好理解夹具装夹方式，以钻后盖零件上孔的加工找正为例来说明夹具
装夹方式。
【小提示】用夹具装夹工件生产率高，定位精度高，但需要设计、制造专用夹具。
【相关举例】
例1-3如图1-17所示，成批生产中，钻后盖零件上10mm的孔。保证10mm孔的中心线距后盖零件后端面的距离为（18±0.1）mm，10mm孔的中心线与30mm孔的中心线垂直，10mm孔的中心线与其下面的 5.8mm孔的中心线在同一平面上。试分析该零件在钻床
夹具上的装夹过程。
图1-17钻后盖零件上10mm的孔
分析如下：
加工10mm孔的钻床夹具示意图如图1-18所示。10mm孔径尺寸由刀具（钻头）自身的尺寸保证，10mm孔的中心线距后盖零件后端面的距离（18±0.1）mm由支承板4保证，10mm孔的中心线与30mm孔的中心线垂直由钻套1和圆柱销5共同保证，10mm孔的中心线与其下面的 5.8mm孔的中心线在同一平面上由菱形销9保证。加工时，拧紧螺母7以实现定位；松开螺母7，拿开开口垫圈6以实现快速更换工件。
图1-18加工10mm孔的钻床夹具示意图
1—钻套；2—钻模板；3—夹具体；4—支承板；5—圆柱销；6—开口垫圈；
7—螺母；8—螺杆；9—菱形销
通过例题1-3，我们不难看出使用专用夹具装夹工件有如下优点：
（1）保证工件加工精度。使用专用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精
度由专用夹具保证，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）提高劳动生产率。使用专用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可
显著地减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在专用夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此，可增大切削用量，提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。
（3）扩大机床的使用范围。在通用机床上采用专用夹具可以扩大机床的工艺范围，充
分发挥机床的潜力，达到一机多用的目的。例如，使用专用夹具可以在普通车床上很方便地
加工小型壳体类工件，甚至在车床上拉出油槽，减少了昂贵的专用机床，降低了成本。这对中、小型工厂尤为重要。
（4）改善了操作者的劳动条件。由于液压、气动、电磁等动力源在夹具中的应用，一
方面减轻了工人的劳动强度，另一方面也保证了夹紧工件的可靠性，并能实现机床的互锁，
避免事故，保证了操作者和机床设备的安全。
（5）降低了成本。在批量生产中使用专用夹具后，由于劳动生产率的提高、使用技术
等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显地降低了生产成本。专用夹具制造成本分摊在
一批工件上，每个工件增加的成本是极少的。工件批量越大，使用专用夹具所取得的经济效
益就越显著。
【小提示】专用夹具也有其弊端，如设计制造周期长；因工件直接装在夹具体中，不
需要找正工序，因此，对毛坯质量要求较高；所以专用夹具主要适用于生产批量较大，产
品品种相对稳定的场合。
学习情境 1.4机床夹具的现状与发展趋势
1.4.1机床夹具的现状
机床夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，机床夹具已从一种辅助
工具发展成为门类齐全的工艺装备。
国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批量多品种生产的工件已占工件种类总数的
85％左右。现代生产要求企业所制造的产品经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50％~80％左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10％~20％左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了
如下新的要求：
（1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。
（2）能装夹一组具有相似性特征的工件。
（3）能适用于精密加工的高精度机床夹具。
（4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。
（5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生
产率。
（6）提高机床夹具的标准化程度。
1.4.2机床夹具的发展趋势
机床夹具的发展趋势主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。
1.标准化
机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有机床夹具零件及部件
技术要求的行业标准（JB/T8044—1999）及各类通用夹具、组合夹具的标准等。机床夹具的
标准化有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。
2.精密化
随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如，用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1"；用于精密车削的高精度
三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。
3.高效化
高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。
例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定
心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速
度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控
机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。
4.柔性化
一般机械制造装备的柔性化有两重含义，即产品结构柔性化和功能柔性化。
1）产品结构柔性化
产品结构柔性化是指产品设计时采用模块化设计方法和机电一体化技术，只需对结构做少量的重组和修改，或修改软件，就可以快速推出满足市场需求的、具有不同功能的新产品。
2）功能柔性化
功能柔性化是指只需进行少量的调整或修改软件，就可以方便地改变产品或系统的运行
功能，以满足不同的加工需要。如数控机床、柔性制造单元或系统具有较高的功能柔性化程
度。柔性制造系统中，不同工件可以同时上线，实现混流加工。
这里所讲的机床夹具柔性化主要是指机床夹具的结构柔性化。即指机床夹具设计时采用
可调或成组技术和计算机软件技术(系统)，只需对结构做少量的重组、调整和修改，或修改
软件，就可以快速地推出满足不同工件或相同工件的相似工序加工要求的夹具。
可调夹具、成组夹具、组合夹具由于其柔性较好，为企业在保证产品质量、满足用户的不同要求、大大缩短生产周期需要的同时，从单一品种的生产成为多品种、小批量生产的需要，近年来得到快速发展。尤其是可调整机床夹具逐步成为机床夹具设计中的一个发展趋势。
随行夹具由于其特有的适用于自动线或柔性制造系统的功用，因此，成为整个柔性制造系统发展中的一个研究内容。
机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化
夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种，中、小批量生产的需要，扩大机床夹具的
柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前机床夹具发展的主要方向。
学习情境 1.5本课程研究的内容、性质及任务
《机床夹具设计》是高等职业院校机械类专业的必修课。在教学培养计划中一般作为主
要的专业课，总是安排在学生毕业前的1～2个学期开设。此前开设的基础课程和专业技术
课程都将直接在本门课程中得到应用，机床夹具也是学生毕业设计的主要课题，是体现学生专业能力的重要课程，在机制专业的课程设置中占有重要的地位。
1.5.1课程内容
本书涵盖以下几方面内容：
（1）机床夹具的基本概念，包括：机床夹具的分类及组成、工件在机床夹具中的定位
以及机床夹具现状与发展趋势。
（2）工件在夹具中的定位基准的概念，定位的基本原理，定位单个典型表面的定位元
件，组合定位中各定位元件限制自由度分析，定位误差的分析计算。
（3）夹紧装置的组成和基本要求，设计夹紧装置的基本准则，常见的典型夹紧机构包
括：铰链夹紧机构、联动夹紧机构及定心夹紧机构等。
（4）典型机床夹具包括：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具。
（5）专用夹具的设计方法包括：夹具设计的要求、方法和设计步骤、夹具总装配图上
尺寸、公差配合与技术要求的标注及夹具的制造等特点。
（6）现代机床夹具包括：随行夹具、通用可调夹具、成组夹具、组合夹具及数控机床
夹具等。
1.5.2课程性质及任务
按照机床夹具设计课程教学的基本要求，这是最后一个重要的教学环节，也是对学生进行一次较全面的设计能力的训练。该课程的任务包括以下几个方面：
（1）综合运用机械制造技术及其他有关先修课程，如《机械制图》、《公差配合与测量技术》、《金属材料与热处理》、《工程力学》等的理论和生产实际知识进行机床夹具设计训练，
使理论和实际结合起来，使这些知识得到进一步巩固、加深和拓展。
（2）学习和理解机床夹具设计的一般步骤和方法，培养设计能力和解决实际问题的能
力。
（3）进行机床夹具设计基本技能的训练，对计算、制图、运用设计资料（如手册、图
册、技术标准、规范等）以及进行经验估算等基本技能得到一次综合训练，提高技能水平。
【情景模拟】
如图1-19所示为加工垫片上300mm孔的零件图，请同学们应用本模块所学过的知识，
从机床夹具应用的角度出发，构建该零件上孔的加工机床夹具基本框架方案。
【小提示】可以从机床夹具的类型、孔类夹具的基本组成、机床夹具的找正方法等方面考虑。
图1-19加工垫片上300mm孔的零件图
机床夹具设计期末考试试卷A,B卷答案 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
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夹 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 （√） 姓名-----------------------------班级--------- --------------学号-----------------
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 y z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 y z x y z ,其中x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 y z z四个自由度，右边短V形块限制了x 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。
解：加工面C 以O 1O 2连线为基准，因此=0δ不重 1=0.08662sin 2O Td δα =位置 2=0.12 O Td δ=位置 12 0.1866=arctan arctan 2160O O L δδδ+=位置位置角度 121=0.18663L O O Td δδδδ++=<定位不重位置位置 即该工序定位合理，定位误差为0.1866 13.
江苏XX 学院2007/2008学年第1学期期末考试 《机床夹具设计》 期末试卷（A ） 出卷人： 校对人： 考试时间：100分钟 一、 选择题（每题2分，共30分） 1．在金属切削机床上使用的夹具统称为（ ） A 机床装备 B 机床夹具 C 安全设施 D 机床本体 2．（ ）是确定工件在夹具中的占有正确位置的过程。 A 定位 B 夹紧 C 辅助 D 导向 3．用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度称为（ ）。 A 自由原则 B 夹紧原则 C 六点定位规则 D 不确定 4．长方体大表面由的三个支承点（不在同一直线）定位可限制（ ）个自由度。 A 一个 B 两个 C 三个 D 四个 5．一个尚未定位的工件其位置是不确定的，空间直角坐标系中有（ ）自由度。 A 一个 B 两个 C 三个 D 六个 6．下列定位方法中属于不正确的定位方式是（ ） A 不完全定位 B 完全定位 C 欠定位 D 自动定心定位 7．在各种类型的固定支承钉中（ ）适合于较大型的机体的粗基准面定位。 A B 型钉 B C 型钉 C A 型钉 D E 型钉 8．支承板比较适合于工件以（ ）平面定位。 姓名：______________ 班级：________________ 学号：_____________________ …………………………………………………………密……封……线……内……不……要……答……
A精基准B粗基准C铸造基准D不确定 9．关于浮动支承的说法正确的是（） A容易出现欠定位。 B对工件既起到支承作用又限制工件运动自由度。 C采用浮动支承会产生过定位。 D与工件的接触点虽然是两点或三点，但仍只限制工件的一个自由度。 10．工件以两孔一面组合定位时可限制工件（）个自由度。 A六个B两个C三个D四个 11．关于磁力夹紧装置说法正确的是（） A主要适用于铁磁性薄件加工和高精度的磨削。 B 适用于各种材质的工件夹紧。 C夹紧动作很慢，但稳定性好。 D结构复杂，安全性低。 12．关于径向分度说法正确的是（） A径向分度机构对定销运动方向与分度盘回转轴线平行。 B径向分度机构对定销运动方向与分度盘回转轴线垂直。 C径向分度机构对定销运动方向与分度盘回转轴线相交。 D不能确定。 13．下列对定机构中对定精度最低的结构型式是（） A双斜面楔形槽对定B单斜面楔形槽对定C钢球对定结构D正多面体对定 14．斜楔夹紧装置的自锁条件是（） A．斜楔的升角大于斜楔与工件、斜楔与夹具体之间的摩擦角之和。 B．斜楔的升角等于斜楔与工件、斜楔与夹具体之间的摩擦角之和。 C．斜楔的升角略大于斜楔与工件、斜楔与夹具体之间的摩擦角之和。 D．斜楔的升角小于斜楔与工件、斜楔与夹具体之间的摩擦角之和。 15．成组夹具中不属于可调部分的机构是（） A定位元件B动力装置C夹紧元件D分度装置 二、判断题（每题1分，共10分，正确用“√”错误用“Χ”）
机床夹具设计课程设计 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
机床夹具设计课程设计说明书课题名称: 机床夹具设计 专业：机械设计制造及其自动化 班级：13机械一班 姓名：阮吴祥 学号： 指导老师：张秀香 2017年 1月
目录 一、机床夹具课程设计任务书 (1) 二、机床夹具课程设计说明书 (2) 1.对加工件进行工艺分析 (2) 2.定位方案设计 (2) 3.导引方案设计 (4) 4.夹紧方案设计 (5) 5.夹具体设计 (6) 6.其它装置设计 (6) 7.技术条件制定 (6) 8.夹具工作原理(操作)简介 (6) 9.设计心得 (7) 三、参考文献 (8) 四、附录 (9)
一、机床夹具课程设计任务书
二、机床夹具课程设计说明书 1、对加工件进行工艺分析： 零件名称为通孔套,为铸件，本工序铣削加工直径22mm的孔，设计手动钻绞孔专用夹具。工件已加工过的孔径为φ22mm，厚度为50mm。 在加工槽时，槽的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高，由铣削直接加工就可以达到要求，其中槽的宽度由刀具的尺寸保证，槽的深度尺寸和位置精度由设计的夹具来保证。槽的位置包括如下两方面要求： 加工槽的宽度为12mm，且两个侧面相对于中心面A对称度； 加工槽的深度为30±。 2、定位方案设计： 根据加工孔两侧面相对于中心面对称要求，需要限制工件X方向转动自由度、Y方向转动自由度和Z方向转动自由度；根据加工孔宽度和深度要求，需要限制工件X方向移动自由度和Z方向移动自由度。但考虑到加工时工件定位的稳定性，可以将六个自由度全部限制。 工件相对中心面对称，要实现加工孔两侧面相对中心面对称的要求，且根据基准重合的原则应选A面作为定位基准，但A面实际不存在，故可选工件的两侧面M或N的任一面作为定位基准，限制三个不定自由度，此为第一定位基准。
《机床夹具设计》期终考试试卷A卷 班级学号姓名 一、填空题（共20分，每空1分） 1、造成定位误差的原因有基准位移误差和基准不重误差 2 、采用布置恰当的六个支承点限制工件六个自由度的法则，称为六点定则。 3、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。 4、机床夹具由定位装置、夹紧装置、对刀或导向装置连接元件、夹具体和其它装置或元件组成） 5、主要支承用来限制工件的自由度起定位作用。辅助支承用来提高工件的装夹刚度和稳定性，不起定位作用。。 6、定位和夹紧两个过程综合称为装夹，完成工件装夹的工艺装备称为机床夹具。 7、夹具体的结构形式分为开式结构、半开式结构和框架式结构。 8、夹具总图上标注公差值的原则是：在满足加工要求的前提下，尽量降低夹具的制造精度。 9、影响加工精度的因素有定位误差、对刀误差、安装误差、夹具误差和加工方法误差组成. 10、斜楔的自锁条件是斜楔的升角小于斜楔与工件、斜楔与夹具体之间的摩擦角之和。 二、选择题（共20分，每小题2分） 1、机床上的卡盘，中心架等属于（ A ）夹具。 A．通用 B. 专用 C. 组合、 2、在夹具中，用一个平面对工件进行定位，可限制工件的（ B ）自由度。 A．两个 B. 三个 C. 四个 3、决定某种定位方法属几点定位，主要根据（ B ）。 A 、有几个支承点与工件接触 B 、工件被消除了几个自由度 C 、工件需要消除几个自由 D 、夹具采用几个定位元件 4、确定夹紧力方向时，应该尽可能使夹紧力方向垂直于（ A ）基准面。 A 、主要定位 B 、辅助定位 C 、止推定位 5、在车床上加工轴，用三爪卡盘安装工件，相对夹持较长，它的定位是：（ C ） A、六点定位 B、五点定位 C、四点定位 D、三点定位 6、在保证夹紧的前提下，夹紧行程最大的基本夹紧机构是（ B ） A、斜楔夹紧机构 B、螺旋夹紧机构 C、偏心夹紧机构 7、工件以短锥孔在活动顶针上定位，被限制的自由度是（ A ）自由度 A、二个转动 B、三个移动 C、一个移动及二个转动 8、绘制夹具总装配图时尽量采用（ A）的比例。 A、1:1 B、2:1 C、1:2 9、工件被夹紧后不能发生位置变动时，即说明工件（ C ）完全定位
【课后作业】2 、填空题 (1) 由刚体运动的规律可知，在空间一个自由刚体有且仅有六个自由度。 (2) 工件在夹具中定位时，若几个定位支承点重复限制同一个或几个自由度， 称为过定位。 (3) 要确定零件上点、线、面的位置，必须以一些指定的点、线、面作为依据, 这些作为依据的点、线、面称为基准。 (4) 工艺基准是指在制造零件和装配机器的过程中所使用的基准。工艺基准又 分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。 (5) 在最初的每一道工序中，只能用毛坯上未经加工的表面作为定位基准，这 种定位基准称为粗基准。经过加工的表面所组成的定位基准称为精基准。 根据定位误差分析计算的结果，便可看出影响定位误差的因素，从而找到 减小定位误差 和提高夹具工作精度的途径。 (9)实际生产中，常用几个定位元件组合起来同时定位工件的几个定位面，以 达到定位要求，这就是组合面定位。 (10)定位基准的选择应尽可能遵循基准重合原则，并尽量选用精基准定位。 、选择题 (1) 在机械制造中，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【A 】定位。 A.完全 B.不完全 C.过定位 D.欠定位 (6) 工件以圆孔定位时，心轴用来定位回转体零件。 (7) 工件以外圆柱面定位有支承定位和定心定位两种。 (8)
(2)加工时确定零件在机床或夹具中位置所依据的那些点、线、面称为【B】基准，即确定被加工表面位置的基准。 A.工序 B.定位 C.测量 D.装配 (3)在机械加工中，支承板与支承钉的结构已经标准化，其对工件定位基面的 形状通常是【A】。 A.平面 B.外圆柱面 C.内孔 D.锥面 (4)常见典型定位方式很多，当采用宽V形块或两个窄V形块对工件外圆柱面 定位时，限制自由度的数目为【D】个。 A.1 B.2 C.3 D.4 (5)工件在夹具中定位时，由于定位误差由基准不重合误差也B和基准位移纠组 成。因此，有以下【ABCD】种情况。 A.当人B =0卫丫工0时，产生定位误差的原因是基准位移，故 B.当 A B H 0严丫 = 0时，产生定位误差的原因是基准不重合, C.当也B 工0,也丫=0时，如果工序基准不在定位基准面上，则 D.当人B 工0严丫 = 0时，如果工序基准在定位基面上，则 A D = A 丫 -也B 三、简答题 1?简述六点定位原理、完全定位、不完全定位、欠定位及过定位的基本概念，并 举例说明。 答：(1)六点定位原理：在夹具中采用合理的六个定位支承点，与工件的定位 基准相接触，来限制工件的六个自由度，称为六点定位原理。 (2)完全定位：工件的六个自由度全部被限制而在夹具中占有完全确定的位置。 举例：在长方体上加工不通孔，属于完全定位。
课程名称 机床夹具设计期末考试题 试卷卷别 A 卷 3、 定位元件的材料一般选（A D F ） A 、20钢渗碳淬火； B 、铸铁； D 合金钢； E 、T7A 钢； 4、 工件在夹具中安装时，绝对不允许采 用， A 、完全定位 B 、不完全定位 （多选，3分） 、中碳钢； 、中碳钢淬火; C ） 、欠定位 D 、判断题（对的画0,错的画X ）（共10分，每小题1分）。 1、长的V 形块可限制四个自由度。短的 V 形块可限制二个自由度。 2、为了防止工件变形，夹紧部位要与支承对应，不能在工件悬空处夹 紧。 3、组合夹具是由一套完全标准化的元件，根据工件的加工 要求拼装成的不同结构和用途的夹具。 4、如右图所示定位方式是合理的。 5、浮动支承是为了增加工件的刚性和定位稳定性，并不 限制工件的自由度。 V ) V ) ) ) f 2 _ ，斗 6在车床上用三爪自定心卡盘多次装夹同一工件时，三爪 定心卡盘的对中精度将直接影响工件上被加工表面的位置精度 7、采用欠定位的定位方式，既可保证加工质量，又可简化夹具结 构。 8、为了保证工件达到图样所规定的精度和技术要求，夹具上的定位基准应与工件上设计 基准、测量基准尽可能重合。 9、固定式普通钻模主要用于加工直径小于 10mm 勺孔。 10、成组夹具是成组工艺中为一组零件的某一工序而专门设计的夹 具。 分 得 、选择题（共24分，除注明分数外，每小题2分）。 1、 在夹具中，用一个平面对工件进行定位，可限制工件的（ B ）自由度。 A 、两个 B 、三个 C 、四个 2、 三爪自定心卡盘夹住一端，另一端搭中心架钻中心孔时，如果夹住部分较短, 属于（A ）。 A 、部分定位 B 、完全定位 C 、重复定位 P1 5、 下列工件定位面与定位元件一般限制两个自由度的是：（ A 、外圆柱面与长支承平板 C 圆柱孔与固定锥销 D 6、 决定某种定位方法属几点定位， A 、有几个支承点与工件接触 C 工件需要消除几个自由度 、过定位 A 、C 、E ）（多选、3 B 、外圆柱面与一短V 型铁 、圆柱 孔与短圆柱销 E 、 主要根据（ B ）。 、工件被消除了几个自由 度 、夹具采用几个定位元件 C ）个自由度。 D 长轴与两个半圆孔定位座 B D 7、轴类零件用双中心孔定位，能消除（ A 、三 B 、四 C 8在简单夹紧机构中，（E ）夹紧机构一般不考虑自锁；（ D ）夹紧机构既可增力 又可（ C ）夹紧机构实现工件定位作用的同时，并将工件夹紧； （A ）夹紧机构 夹紧行程与自锁性能有矛盾。（4分） A 、斜楔； B 、螺旋； C 、定心； D 杠杆； E 、铰链； F 、偏心 9、 基准不重合误差的大小主要与哪种因素有关： A 、本工序要保证的尺寸大小 B C 工序基准与定位基准间的位置误差 D 10、 铣床上用的平口钳属于（ A 、通用夹具 、四 、五 、六 （C ） 、本工序要保证的尺寸精度 、定位元件和定位基准本身的制造精度 A ）。 专用夹具C 、成组夹具 三、填空题（共20分，每小题2分） 1、夹具按夹紧的动力源可分为 手动夹具 、气动夹具、一液压夹具 具、 电磁夹具 以及 真空夹具 等。 、气液增 2、机床夹具设计主要研究的是 P2 专用 夹具的设计。
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 ..............................................................
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
一、车床夹具的主要类型 在车床上用来加工工件内、外回转面及端面的夹具称为车床夹具。车床夹具多数安装在主轴上；少数安装在床鞍或床身上。后一类属机床改装范畴，应用较少，不做介绍。车床夹具按工件定位方式不同分为：定心式、角铁式和花盘式等。 1.定心式车床夹具 在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。 2．角铁式车床夹具 在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。 3．花盘式车床夹具 这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。 二、车床夹具设计要点 1．车床夹具与主轴的连接方式 由于加工中车床夹具随车床主轴一起回转，夹具与主轴的连接精度直接影响夹具的回转精度，故要求车床夹具与主轴二者轴线有较高的同轴度，且要连接可靠。通常连接方式有以下几种： （1）夹具通过主轴锥孔与主轴连接 （2）夹具通过过渡盘与机床主轴连接 2。对定位及夹紧装置的要求 （1）为保证车床夹具的安装精度，安装时应对夹具的限位表面进行仔细找正。
（2）设置定位元件时应考虑使工件加工表面的轴线与主轴轴线重合。 （3）车床夹具的平衡及结构要求 对角铁式、花盘式等结构不对称的车床夹具，设计时应采用平衡装置以减少由离心力产生的振动及主轴轴承的磨损。 车床夹具一般都是在悬臂状态下工作的，为保证加工过程的稳定性；夹具结构应力求简单紧凑，轻便且安全，悬伸长度尽量小，使重心靠近主轴前支承。为保证安全，夹具体应制成圆形，加具体上的各元件不允许伸出夹具体直径之外。此外，夹具的结构还应便于工件的安装、测量和切屑的顺利排出或清理。 1 ．设计定位装置时应使加工表面的回转轴线与车床主轴的回转轴线重合。 2 ．设计夹紧装置时一定要注意可靠，安全。因为夹具和工件一起随主轴旋转，除了切削力还有离心力的影响。因此夹紧机构所产生的夹紧力必须足够，自锁要可靠，以防止发生设备及人身事故。 图 6-29 为夹紧力实施方案的比较。图 6-29b 的夹紧方案安全可靠性优于图 6 -29a 的夹紧方案。 3 ．夹具与车床主轴的连接方式，根据夹具体径向尺寸的大小，一般有两种方法： （ 1 ）对于径向尺寸 D ＜ 140mm , 或 D ＜ (2—3)d 的小型夹具，一般用锥柄安装在主轴的锥孔中，并用螺栓拉紧。如图 6— 30a 所示。
98工艺《机床夹具设计》期末考试试卷 A卷 一、名词解释（12分）： 1．调整法加工 2．基准 3．六点定位原则 4．欠定位 二、填空题： 1．夹具主要由、、、及翻转装卸装置等五部分组成，主要完成对工件的、。 2. 限制工件自由度最多的定位元件是，可同时限制工件的个自由度。 3. 定位误差是指 。产生定位误差的两个主要原因是， 。 4. 楔块夹紧机构的夹紧力计算公式为，为满足自锁，楔块的楔角在设计时应满足的条件为。 5.螺旋夹紧机构的工作特点为、、、。 6.偏心夹紧机构的压力角α最大为，最小为，其自锁条件为。 7．快换钻套与衬套见的配合代号一般为、，它们属于配合。 三、分析图示工件在加工时，必须限制的自由度是哪几个？并说明理由。 1．在一长方体上用成型铣刀铣一V形槽。 2．在一轴端铣一键槽。 四、说明题 1、在图示压板上依次钻两φ8的孔，试确定定位方案，并说明理由。 2、图示定位方案中有无过定位、欠定位？若有，试说明之。 3、图示夹紧方案有无错误之处？若有，试改正之。 五、计算题 1、如图所示，在一轴端钻一直径为φ6的孔，已知=φ30，V形块夹角=120，要求保证=10 ， 试计算图示三种定位方案的定位误差，并判定哪些定位方案合理。 2、如图所示，一工件采用一面两孔定位，在其上表面要求加工一φ10 的孔。已知圆柱销与孔之间的配合为φ12，第Ⅱ孔直径为φ20，采用菱形销与之配合，两孔中心距为L =100 试完成如下内容： （1）确定菱形销与孔之间的最小配合间隙及菱形销的尺寸。（已知菱形销宽度为）
（2）确定φ10孔加工时的定位误差，并判断此定位方式是否合理。（3）试提出一些减少定位误差的措施。
机床夹具试题及答案 一、填空题 1、机床夹具的基本组成是________、________和________。 2.设计夹具夹紧机构时，必须首先合理确定夹紧力的三要素：__、_______、 _______。 3. 4. 5. 6. 7.和8. 9.个自由度。菱形销可限制_个 V 10.____________ 二、选择题 1.机床上的卡盘，中心架等属于（___）夹具。 A．通用B.专用C.组合 2.重复限制自由度的定位现象称之为(____)。 A.完全定位 B.欠定位 C.不完全定位 D.过定位
3.夹紧中确定夹紧力大小时，最好状况是力（____）。 A．尽可能的大B.尽可能的小C.大小应适当 4、在夹具中，用一个平面对工件进行定位，可限制工件的（_____）自由度。 A．两个B.三个C.四个 5、决定某种定位方法属几点定位，主要根据（____）。 ?A、有几个支承点与工件接触B、工件被消除了几个自由度 C、工件需要消除几个自由 D、夹具采用几个定位元件 6.确定夹紧力方向时，应该尽可能使夹紧力方向垂直于（__）基准面。 A、主要定位 B、辅助定位 C、止推定位 7、用三个不在一条直线上的支承点对工件的平面进行定位，能消除其（____） A C 8 9 10 三、 1.（）三爪自定心卡盘是通用夹具。 2、（）工件定位时，被消除的自由度少于六个，但完全能满足加工要求的定位 称不完全定位。 3、（）工件以其经过加工的平面，在夹具的四个支承块上定位，属于四点定位。 4、（）辅助装置是夹具中的一些可有可无的附属装置。
5、（）组合夹具是由一套完全标准化的元件，根据工件的加工要求拼装成的不 同结构和用途的夹具。 6、（）一般在没有加工尺寸要求及位置精度要求的方向上，允许工件存在自由 度，所以在此方向上可以不进行定位。 7、（）采用一夹一顶加工轴类零件，只限制六个自由度，这种定位属于完全定 8 9、（）工件定位时，若定位基准与工序基准重合，就10 四、 1、 2 3 1 2、台阶端面B限制哪几个自由度？ 3、该工件的定位方法属于哪种定位？ 4、该工件的定位方法有什么缺陷？如何解决？ 答案： 1.定位装置夹紧装置夹具体
第1页 (A 卷答案) 一、名词解释（每题4分，共16分） 1. 定位:将工件固定,保护工同批工件在夹具中占有同一正确的加工位置 2. 夹紧：:将工件固定,保护工件已定好的定位 3. 不完全定位：只需限制工件部分自由度的定位。 4. 成组夹具：它是按成组原理设计并能加工一族相似工件的一种专用可调夹具 二、填空题（每空1分，共15分） 1、机床夹具的主要功能是 定位 、和__夹紧。 2、夹紧机构的组成斜楔、螺旋、偏心、铰链 。 3、钻套的类型有固定、可换、快换、特殊四类。 4、回转分度装置由固定、转动、对定、抬起、润滑五部分组成。 三、选择题（每小题1分，共10分） 1．B 2．C 3．C 4．E 5．A 6．D 7．Ｄ ８．B ９．D １０．A 四、判断题(对的打“√”，错的打“×”；每小题1分，共10分) １．× ２．√ ３．× ４．× ５√ ６．√ ７．× ８．× ９．× １０．× 五、简答题（回答要求简明扼要,每题6分共24分） 1.夹紧力作用点和方向选择原则是什么？ 答：夹紧力的作用点选择原则是 1） 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内； 2） 夹紧力的作用点应选在工件刚度较高的范围内； 3） 夹紧力的作用点应尽量靠近工件加工位置附近。 夹紧力的方向选择原则是： 1）夹紧力的方向应有利于定位的稳定，且主要夹紧力应朝主要定位基面。 2）夹紧力的方向应有利于夹紧力的减少。 3）夹紧力的方向应是工件刚度较高的方向。 2.防护过定位危害产生的措施是什么？ 答：1）改变定位元件的结构，从根本上消除过定位危害； 2）酌情提高定位副的精度，减小过定位的危害。 3.设计联动夹紧机构的要点是什么？ 答：1）联动夹紧机构在两个夹紧点之间必须设置必要的浮动环节，并具有足够的浮动量。 2）适当限制被夹紧的工件数量。 3）联动夹紧机构的中间传达室力应力求增力，以免使驱动力过大；并要避免采用过多的杠杆，力求结构简单紧骤，提高劳动生产效率，保证机构工件可靠。 4）设置必要的复位环节，保证复位准确，松夹装卸方便。 5）要保证联动夹紧机构的系统刚度。 6）正确处理夹紧力与工件加工面之间的关系，避免工件在定位时的逐胩累积误差对加工精度的影响 4.机床夹具的设计特点是什么? 答： 1) 要有较短的设计与制造周期，一般没有条件对夹具进行原理性试验和复杂的计算工作。 2) 夹具的精度一般比工件的精度高2～3倍。 3) 夹具和操作工人的关系特别密切，要求夹具与生产条件和工件的操作习惯密切结合。 4) 夹具一般是单件生产，没有重复制造的机会。 5) 夹具的社会协作条件差。 六、根据工件加工要求判别工件应该限制的自由度（每小题3分.共12分） 1.在球形工件上铣削平面 . 2.在球面上加工通孔.
. 《机床夹具设计》期终考试试卷A卷 班级学号姓名 一、填空题（共20分，每空1分） 1、造成定位误差的原因有基准位移误差和基准不重误差 2 、采用布置恰当的六个支承点限制工件六个自由度的法则，称为六点定则。 3、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。 4、机床夹具由定位装置、夹紧装置、对刀或导向装置连接元件、夹具体和其它装置或元件组成） 5、主要支承用来限制工件的自由度起定位作用。辅助支承用来提高工件的装夹刚度和稳定性，不起定位作用。。 6、定位和夹紧两个过程综合称为装夹，完成工件装夹的工艺装备称为机床夹具。 7、夹具体的结构形式分为开式结构、半开式结构和框架式结构。 8、夹具总图上标注公差值的原则是：在满足加工要求的前提下，尽量降低夹具的制造精度。 9、影响加工精度的因素有定位误差、对刀误差、安装误差、夹具误差和加工方法误差组成. 10、斜楔的自锁条件是斜楔的升角小于斜楔与工件、斜楔与夹具体之间的摩擦角之和。 二、选择题（共20分，每小题2分） 1、机床上的卡盘，中心架等属于（ A ）夹具。 A．通用 B. 专用 C. 组合、 2、在夹具中，用一个平面对工件进行定位，可限制工件的（ B ）自由度。 A．两个 B. 三个 C. 四个 3、决定某种定位方法属几点定位，主要根据（ B ）。 A 、有几个支承点与工件接触 B 、工件被消除了几个自由度 C 、工件需要消除几个自由 D 、夹具采用几个定位元件 4、确定夹紧力方向时，应该尽可能使夹紧力方向垂直于（ A ）基准面。 A 、主要定位 B 、辅助定位 C 、止推定位 5、在车床上加工轴，用三爪卡盘安装工件，相对夹持较长，它的定位是：（ C ） A、六点定位 B、五点定位 C、四点定位 D、三点定位 6、在保证夹紧的前提下，夹紧行程最大的基本夹紧机构是（ B ） A、斜楔夹紧机构 B、螺旋夹紧机构 C、偏心夹紧机构 7、工件以短锥孔在活动顶针上定位，被限制的自由度是（ A ）自由度 A、二个转动 B、三个移动 C、一个移动及二个转动 8、绘制夹具总装配图时尽量采用（ A）的比例。 A、1:1 B、2:1 C、1:2 9、工件被夹紧后不能发生位置变动时，即说明工件（ C ）完全定位
机床夹具设计 机自0802 郑顺欣 摘要：零件在工艺规程制定后，要按工艺规程的顺序进行加工。加工中除了需要机床，刀具，量具外，成批生产时还需要机床夹具。他们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床或刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，所以机床夹具设计是装备设计中一项重要的工作，是加工过程中最活跃的因素之一。夹具在机床应用中占很高的地位.夹具最早出现在18世纪后期。 关键词：机床夹具车床铣床加工零件定位原理： 1．机床夹具的现状 国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。中国国际模具网 现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（fms）等新加工技术的应用，对机床手轮夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； 2）能装夹一组具有相似性特征的工件； 3）能适用于精密加工的高精度机床夹具； 4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； 5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；
6）提高机床夹具的标准化程度。 2．现代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。 （1）标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：gb/t2148~t2259－91以及各类通用夹具、手轮、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 （2）柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。 （3）精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1"；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。 （4）高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间
《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。