第四章　机床常用夹具

第四章　机床常用夹具 第一节　机床夹具概述 第二节　工件的定位 第三节　定位误差分析 第四节　工件的夹紧

第一节　机床夹具概述 一、机床夹具的主要功能 图4-1　在机用虎钳上找 正和装夹连杆状零件

第一节　机床夹具概述 1)工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的。 2)由于夹具预先在机床上已调整好位置(也有在加工过程中再进行找正的)，因此，工件通过夹具对于机床也就占有了正确的位置。 图4-2　铣连杆状零件两面的比位置专用铣床夹具 1—对刀块(兼挡销)　2—锯齿头支承钉　3、4、5—挡销　6—压板 7—螺母　8—压板支承钉　9—定位键

图4-3 钻轴套零件上ϕ6H9径 向孔的专用钻床夹具 第一节　机床夹具概述 图4-3　钻轴套零件上ϕ6H9径 向孔的专用钻床夹具

第一节　机床夹具概述 3)通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。 4)装夹基本上不受工人技术水平的影响，能比较容易和稳定地保证加工精度。 5)装夹迅速、方便，能减轻劳动强度，显著地减少辅助时间，提高劳动生产率。 6)能扩大机床的工艺范围。 二、机床夹具的分类 机床夹具的种类很多，形状千差万别。 1.按夹具的通用特性分类

第一节　机床夹具概述 图4-4　机体零件简图 (1)通用夹具　通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具，如自定心卡盘、单动卡盘、台虎钳、万能分度头、中心架、电磁吸盘等。

第一节　机床夹具概述 (2)专用夹具　专用夹具是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。 (3)可调夹具　可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。 (4)成组夹具　这是在成组加工技术基础上发展起来的一类夹具。 (5)组合夹具　组合夹具是一种模块化的夹具，并已商品化。 (6)自动线夹具　自动线夹具一般分为两种：一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。 2.按夹具使用的机床分类 3.按夹具动力源来分类

第一节　机床夹具概述 三、机床夹具的组成 虽然机床夹具的种类繁多，但它们的工作原理基本上是相同的。 (1)定位支承元件　定位支承元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一，如图4-2所示的锯齿头支承钉2和挡销3、4、5。 (2)夹紧装置　夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变，如图4-2所示的压板6。 (3)连接定向元件　这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相互位置，如图4-2所示的定位键9。 (4)对刀元件或导向元件　这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。

第一节　机床夹具概述 (5)其他装置或元件　根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其他连接元件。 (6)夹具体　夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体。 四、机床夹具的现状及发展方向 夹具最早出现在18世纪后期。 1.机床夹具的现状 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。

第一节　机床夹具概述 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 (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。 (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。 (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。 (4)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。

图4-5 工件的六个自由度 a) 矩形工件 b) 圆柱形工件 第二节　工件的定位 一、工件定位的基本原理 1.自由度的概念 2.六点定位原则 图4-5　工件的六个自由度 a) 矩形工件　b) 圆柱形工件

图4-6 矩形工件定件 a) 零件 b) 定位分析 c) 支承点布置 第二节　工件的定位 图4-6　矩形工件定件 a) 零件　b) 定位分析　c) 支承点布置 1)定位支承点是定位元件抽象而来的。

第二节 工件的定位 2)定位支承点与工件定位基准面始终保持接触，才能起到限制自由度的作用。 3)分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。 第二节　工件的定位 2)定位支承点与工件定位基准面始终保持接触，才能起到限制自由度的作用。 3)分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。 图4-7　圆柱形工件定位

第二节　工件的定位 3.工件定位中的几种情况 (1)完全定位　完全定位是指不重复地限制了工件的六个自由度的定位。 (2)不完全定位　根据工件的加工要求，有时并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位方式称为不完全定位。 图4-8　不完全定位示例

第二节　工件的定位 (3)欠定位　根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位称为欠定位。 (4)过定位　夹具上的两个或两个以上的定位元件重复限制同一个自由度的现象，称为过定位。

图4-9 过定位及消除方法示例 a) 过定位 b) 改进定位结构 第二节　工件的定位 图4-9　过定位及消除方法示例 a)　过定位　b)　改进定位结构

第二节　工件的定位 4.定位基准的基本概念 (1)主要定位基准面 如图4-6中的xOy平面设置三个支承点，限制了工件的三个自由度，这样的平面称为主要定位基面。 (2)导向定位基准面 如图4-6中的yOz平面设置两个支承点，限制了工件的两个自由度，这样的平面或圆柱面称为主要定位基面。 图4-10　工件的定位基准

第二节　工件的定位 图4-11　导向定位支承与转角误差的关系

第二节　工件的定位 (3)双导向定位基准面　限制工件四个自由度的圆柱面，称为双导向定位基准面，如图4-12所示。 (4)双支承定位基准面　限制工件两个移动自由度的圆柱面，称为双支承定位基准面，如图4-13所示。

第二节　工件的定位 图4-12　双导向定位

第二节　工件的定位 图4-13　双支承定位

第二节　工件的定位 (5)止推定位基准面　限制工件一个移动自由度的表面，称为止推定位基准面。 (6)防转定位基准面　限制工件一个转动自由度的表面，称为防转定位基准面。 二、常用定位元件及选用 工件在夹具中要想获得正确定位，首先应正确选择定位基准，其次是选择合适的定位元件。 1.对定位元件的基本要求 1)限位基面应有足够的精度。

第二节　工件的定位 2)限位基面应有较好的耐磨性。 3)支承元件应有足够的强度和刚度。 4)定位元件应有较好的工艺性。 5)定位元件应便于清除切屑。 2.常用定位元件所能限制的自由度 (1)用于平面定位的定位元件　包括固定支承(钉支承和板支承)、自位支承、可调支承和辅助支承。 (2)用于外圆柱面定位的定位元件　包括V形架、定位套和半圆定位座等。 (3)用于孔定位的定位元件　包括定位销(圆柱定位销和圆锥定位销)、圆柱心轴和小锥度心轴。

第二节　工件的定位 表4-1　常用定位元件所能限制的自由度

第二节　工件的定位 表4-1　常用定位元件所能限制的自由度

第二节　工件的定位 表4-1　常用定位元件所能限制的自由度

第二节　工件的定位 表格

第二节　工件的定位 表格

图4-14 支承钉 a)平头支承钉 b)圆头支承钉 c)网状支承钉 第二节　工件的定位 3.常用定位元件的选用 (1)工件以平面定位 1)以面积较小的已经加工的基准平面定位时，选用平头支承钉，如图4-14a所示；以基准面粗糙不平或毛坯面定位时，选用圆头支承钉，如图4-14b所示；以侧面定位时，可选用网状支承钉 ，如图4-14c所示。 2)以面积较大、平面度精度较高的基准平面定位时，选用支承板定位元件，如图4-15所示。 图4-14　支承钉 a)平头支承钉　b)圆头支承钉　c)网状支承钉

图4-15 支承板 a)不带斜槽的支承板 b)带斜槽的支承板 第二节　工件的定位 3)以毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承作定位元件，如图4-16所示。 4)以毛坯面作为基准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分别选用如图4-17a、b、c所示的可调支承作定位元件。 图4-15　支承板 a)不带斜槽的支承板　b)带斜槽的支承板

第二节　工件的定位 图4-16　自位支承

图4-17 可调支承 a)圆头可调支承 b)锥顶可调支承 c)网状平头可调支承 1—调整螺钉 2—紧固螺母 第二节　工件的定位 图4-17　可调支承 a)圆头可调支承　b)锥顶可调支承 c)网状平头可调支承 1—调整螺钉　2—紧固螺母

图4-18 辅助支承提高工件的刚度和稳定性 1—工件 2—短定位销 3—支承环 4—辅助支承 第二节　工件的定位 图4-18　辅助支承提高工件的刚度和稳定性 1—工件　2—短定位销　3—支承环　4—辅助支承

第二节　工件的定位 5)当工件定位基准面需要提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用辅助支承作辅助定位元件，如图4-18、图4-19、图4-20所示。

第二节　工件的定位 图4-19　辅助支承起预定位作用

图4-20 辅助支承的类型 a)螺旋式辅助支承 b)推引式辅助支承 c)自位式辅助支承 d)液压锁定辅助支承 第二节　工件的定位 图4-20　辅助支承的类型 a)螺旋式辅助支承　b)推引式辅助支承 c)自位式辅助支承　d)液压锁定辅助支承

图4-21 V形块 a) 长圆柱面定位 b) 较粗糙圆柱面定位 c) 大尺寸圆柱面定位 第二节　工件的定位 (2)工件以外圆柱定位 1)当工件的对称度公差要求较高时，可选用V形块定位。 2)当工件定位圆柱面精度较高时(一般不低于IT8)，可选用定位套或半圆形定位座定位。 图4-21　V形块 a) 长圆柱面定位　b) 较粗糙圆柱面定位 c) 大尺寸圆柱面定位

第二节　工件的定位 图4-22　半圆定位座 (3)工件以内孔定位

图4-23 圆锥定位销 a) 圆孔边缘形状精度较差时定位 b) 圆孔边缘形状精度较好时定位 c) 平面和圆孔边缘同时定位 第二节　工件的定位 1)工件上定位内孔较小时，常选用定位销作定位元件。 图4-23　圆锥定位销 a) 圆孔边缘形状精度较差时定位　b) 圆孔边缘形状精度较好时定位 c) 平面和圆孔边缘同时定位

图4-24 圆柱心轴 a) 带台阶定位面的心轴 b) 带外花键定位面的心轴 第二节　工件的定位 2)在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用心轴定位，为了便于夹紧和减小工件因间隙造成的倾斜，当工件定位内孔与基准端面垂直精度较高时，常以孔和端面联合定位。 图4-24　圆柱心轴 a) 带台阶定位面的心轴　b) 带外花键定位面的心轴

第三节　定位误差分析 一、定位误差产生的原因 工件逐个在夹具中定位时，各个工件的位置不一致的原因主要是基准不重合，而基准不重合又分为两种情况：一是定位基准与限位基准不重合，产生的基准位移误差；二是定位基准与工序基准不重合，产生的基准不重合误差。 1.基准位移误差ΔY 图4-25　基准位移产生定位误差

第三节　定位误差分析 2.基准不重合误差ΔB 图4-26　基准不重合产生定位误差 二、定位误差的计算

第三节　定位误差分析 计算定位误差时，可以分别求出基准位移误差和基准不重合误差，再求出它们在加工尺寸方向上的矢量和；也可以按最不利情况，确定工序基准的两个极限位置，根据几何关系求出这两个位置的距离，将其投影到加工方向上，求出定位误差。 (1)ΔB=0、ΔY≠0时 例4-1如图4-27所示，用单角度铣刀铣削斜面，求加工尺寸为39±0.04mm的定位误差。

第三节　定位误差分析 图4-27　定位误差计算示例之一 解　由图4-27可知，工序基准与定位基准重合，ΔB=0。

第三节　定位误差分析 (2)ΔB≠0、ΔY=0时 例4-2如图4-28所示以B面定位，铣工件上的台阶面C，保证尺寸20±0.15mm，求加工尺寸为20±0.15mm的定位误差。 解　由图可知，以B面定位加工C面时，平面B与支承接触好，ΔY=0。 图4-28　定位误差计算示例之二

第三节　定位误差分析 (3)ΔB≠0、ΔY≠0时 三、组合表面定位及其误差分析 以上所述的常见定位方式，多为以单一表面作为定位基准，但在实际生产中，通常都以工件上的两个或两个以上的几何表面作为定位基准，即采用组合定位方式。 1.两圆柱销一支承板的定位方式 图4-29　连杆盖工序图

第三节　定位误差分析 图4-30　两圆柱销定位时工件顺利装卸的条件 2.一圆柱销一削边销一支承板的定位方式

第三节　定位误差分析 图4-31　削边销的厚度

第三节　定位误差分析 图4-32　削边销的结构

第三节　定位误差分析 表4-2　菱形销的尺寸(单位：mm) 1) 设两定位孔同方向移动时，定位基准(两孔中心连线)的转角(见图4-33a)为Δβ，则 2) 设两定位孔反方向移动时，定位基准的转角(图4-33b)为Δα，则 3.设计示例

第三节　定位误差分析 图4-33　一面两孔定位时定位基准的转动

第三节　定位误差分析 图4-34　连杆盖的定位方式与定位误差 (1) 确定两定位销的中心距　两定位销中心距的基本尺寸应等于工

第三节　定位误差分析 件两定位孔中心距的平均尺寸，其公差一般为 (2) 确定圆柱销直径　圆柱销直径的基本尺寸应等于与之配合的工件孔的最小极限尺寸，其公差一般取g6或h7。 (3) 确定菱形销的尺寸b　查表4-2，b=4mm。 (4) 确定菱形销的直径 1)按式(4-12)计算X2min 2)按公式d2max=D2min-X2min计算出菱形销的最大直径 3)确定菱形销的公差等级。 (5) 计算定位误差　连杆盖本工序的加工尺寸较多，除了四孔的直径和深度外，还有63 ± 0.1mm、20 ± 0.1mm、31.5 ± 0.2mm和10 ± 0.15mm。 1)加工尺寸31.5 ± 0.2mm 的定位误差。2)加工尺寸10 ± 0.15mm的定位误差。

第四节　工件的夹紧 一、夹紧装置的组成及其设计原则 工件定位后，将工件固定并使其在加工过程中保持定位位置不变的装置，称为夹紧装置。 1.夹紧装置的组成 1)动力源装置。

第四节　工件的夹紧 图4-35　夹紧装置的组成 1—气缸　2—杠杆　3—压板 2)传力机构。 3)夹紧元件。

第四节　工件的夹紧 2.夹紧装置的设计原则 (1)工件不移动原则　夹紧过程中，应不改变工件定位后所占据的正确位置。 (2)工件不变形原则　夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形。 (3)工件不振动原则　对刚性较差的工件，或者进行断续切削以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的振动。 (4)安全可靠原则　夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。

第四节　工件的夹紧 (5)经济实用原则　夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造、维修，工艺性能好；操作方便、省力，使用性能好。 二、确定夹紧力的基本原则 设计夹紧装置时，夹紧力的确定包括夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。 1.夹紧力的方向 1)夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。

图4-36 夹紧力应指向主要定位基面 a)工序简图 b)、c)错误 d)正确 第四节　工件的夹紧 图4-36　夹紧力应指向主要定位基面 a)工序简图　b)、c)错误　d)正确 2)夹紧力的方向应有利于减小夹紧力，以减小工件的变形，减轻劳动强度。

第四节　工件的夹紧 图4-37　夹紧力方向与夹紧力大小的关系 3)夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。 2.夹紧力的作用点 1)夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，应尽可能使夹紧点与支承点对应，使夹紧力作用在支承上。

图4-38 夹紧力的作用点应在支承面内 a) 不合理 b) 合理 第四节　工件的夹紧 2)夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的部位。 图4-38　夹紧力的作用点应在支承面内 a) 不合理　b) 合理

第四节 工件的夹紧 3)夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以防止工件产生振动和变形，提高定位的稳定性和可靠性。 第四节　工件的夹紧 图4-39　夹紧力作用点应在刚性较好部位 3)夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以防止工件产生振动和变形，提高定位的稳定性和可靠性。

第四节　工件的夹紧 图4-40　夹紧力作用点应靠近加工表面 3.夹紧力的大小

第四节　工件的夹紧 图4-41　车床上镗深孔 4.减小夹紧变形的措施

第四节　工件的夹紧 (1)增加辅助支承和辅助夹紧点　如图4-42所示的高支座可采用图4-43所示的方法，增加一个辅助支承点及辅助夹紧力W1，就可以使工件获得满意的夹紧状态。 图4-42　高支座镗孔

第四节　工件的夹紧 图4-43　辅助夹紧

第四节　工件的夹紧 (2)分散着力点　如图4-44所示，用一块活动压板将夹紧力的着力点分散成两个或四个，从而改变着力点的位置，减少着力点的压力，获得减少夹紧变形的效果。 (3)增加压紧件接触面积　图4-45所示为自定心卡盘夹紧薄壁工件的情形。

第四节　工件的夹紧 图4-44　分散着力点

第四节　工件的夹紧 图4-45　薄壁套的夹紧变形及改善

第四节　工件的夹紧 (4)利用对称变形　加工薄壁套筒时，采用图4-45所示的方法加宽卡爪，如果夹紧力较大，仍有可能发生较大的变形。

第四节　工件的夹紧 图4-46　采用浮动压块和垫环减少工件夹紧变形 (5)其他措施　对于一些极薄的特形工件，

第四节　工件的夹紧 靠精密冲压加工仍达不到所要求的精度而需要进行机械加工时，上述各种措施通常难以满足需要，可以采用一种冻结式夹具。 三、常用的夹紧机构及选用 机床夹具中所使用的夹紧机构绝大多数都是利用斜面将楔块的推力转变为夹紧力来夹紧工件的。 1.斜楔夹紧机构

2. 螺旋夹紧机构 3. 偏心夹紧机构 4. 铰链夹紧机构 5. 定心夹紧机构 6 2.螺旋夹紧机构 3.偏心夹紧机构 4.铰链夹紧机构 5.定心夹紧机构 6.联动夹紧机构 四、夹紧机构的设计要求 五、夹紧动力源装置 第五节　各类机床夹具 第六节　现代机床夹具

图4-47　斜楔夹紧机构

2.螺旋夹紧机构 (1)简单螺旋夹紧机构　这种装置有两种形式。 (2)螺旋压板夹紧机构　在夹紧机构中，结构形式变化最多的是螺旋压板机构，常用的螺旋压板夹紧机构如图4-50所示。

(1)简单螺旋夹紧机构 这种装置有两种形式。 (1)简单螺旋夹紧机构　这种装置有两种形式。 图4-48　简单螺旋夹紧机构 a) 螺杆与工件直接接触　b) 螺杆与工件不直接接触

(2)螺旋压板夹紧机构 在夹紧机构中，结构形式变化最多的是螺 旋压板机构，常用的螺旋压板夹紧机构如图4-50所示。 (2)螺旋压板夹紧机构　在夹紧机构中，结构形式变化最多的是螺 旋压板机构，常用的螺旋压板夹紧机构如图4-50所示。 图4-49　快速螺旋夹紧机构 1—夹紧轴　2、4、5—手柄　3—摆动压块

图4-50 螺旋压板夹紧机构 a)、b)移动压板式 c) 铰链压板式 d)固定压板式 e)、f)通用压板式 3.偏心夹紧机构 图4-50　螺旋压板夹紧机构 a)、b)移动压板式　c) 铰链压板式　d)固定压板式 e)、f)通用压板式

图4-51 偏心压板夹紧机构 a) 工作原理 b) 偏心压板结构 3.偏心夹紧机构 图4-51　偏心压板夹紧机构 a) 工作原理　b) 偏心压板结构

4.铰链夹紧机构 图4-52　铰链夹紧机构

5.定心夹紧机构 1)定位和夹紧是同一元件。 2)元件之间有精确的联系。 3)能同时等距离地移向或退离工件。 4)能将工件定位基准的误差对称地分布开来。 (1)斜面作用的定心夹紧机构　属于此类夹紧机构的有：螺旋式、偏心式、斜楔式以及弹簧夹头等。 (2)杠杆作用的定心夹紧机构　图4-55所示的车床卡盘即属此类夹紧机构。 (3)弹性定心夹紧机构　弹性定心夹紧机构是利用弹性元件受力后的均匀变形实现对工件的自动定心的。

(1)斜面作用的定心夹紧机构 属于此类夹紧机构的有：螺旋式、 偏心式、斜楔式以及弹簧夹头等。 (1)斜面作用的定心夹紧机构　属于此类夹紧机构的有：螺旋式、 偏心式、斜楔式以及弹簧夹头等。 图4-53　斜面定心夹紧机构 a) 1—螺杆　2、3—V形块　4—叉形零件　5、6—螺钉 b) 1—手柄　2—双面凸轮　3、4—夹爪

(1)斜面作用的定心夹紧机构 属于此类夹紧机构的有：螺旋式、 偏心式、斜楔式以及弹簧夹头等。 (1)斜面作用的定心夹紧机构　属于此类夹紧机构的有：螺旋式、 偏心式、斜楔式以及弹簧夹头等。 图4-54　弹簧夹头的结构

(1)斜面作用的定心夹紧机构 属于此类夹紧机构的有：螺旋式、 偏心式、斜楔式以及弹簧夹头等。 (1)斜面作用的定心夹紧机构　属于此类夹紧机构的有：螺旋式、 偏心式、斜楔式以及弹簧夹头等。 图4-55　自动定心卡盘 1—拉杆　2—滑块　3—钩形杠杆　4—夹爪

(3)弹性定心夹紧机构 弹性定心夹紧机构是利用弹性元件受力后 的均匀变形实现对工件的自动定心的。 (3)弹性定心夹紧机构　弹性定心夹紧机构是利用弹性元件受力后 的均匀变形实现对工件的自动定心的。 图4-56　齿轮齿条定心夹紧机构

(3)弹性定心夹紧机构 弹性定心夹紧机构是利用弹性元件受力后 的均匀变形实现对工件的自动定心的。 (3)弹性定心夹紧机构　弹性定心夹紧机构是利用弹性元件受力后 的均匀变形实现对工件的自动定心的。 图4-57　鼓膜夹具 1—弹性盘　2—螺钉　3—螺母　4—夹具体 5—可调螺钉　6—工件　7—顶杆　8—推杆

(3)弹性定心夹紧机构 弹性定心夹紧机构是利用弹性元件受力后 的均匀变形实现对工件的自动定心的。 (3)弹性定心夹紧机构　弹性定心夹紧机构是利用弹性元件受力后 的均匀变形实现对工件的自动定心的。 图4-58　液性塑料定心夹具 1—支钉　2—薄壁套筒　3—液性塑料　4—柱塞　5—螺钉

6.联动夹紧机构 (1)多点夹紧　多点夹紧是用一个原始作用力，通过一定的机构分散到数个点上对工件进行夹紧。 (2)多件夹紧　多件夹紧是用一个原始作用力，通过一定的机构实现对数个相同或不同的工件进行夹紧。 (3)夹紧与其他动作联动　图4-62所示为夹紧与移动压板联动的机构；图4-63所示为夹紧与锁紧辅助支承联动的机构；图4-64所示为先定位后夹紧的联动机构。

(1)多点夹紧 多点夹紧是用一个原始作用力，通过一定的机构分 散到数个点上对工件进行夹紧。 (1)多点夹紧　多点夹紧是用一个原始作用力，通过一定的机构分 散到数个点上对工件进行夹紧。 图4-59　浮动压头 1—浮动零件

(1)多点夹紧 多点夹紧是用一个原始作用力，通过一定的机构分 散到数个点上对工件进行夹紧。 (1)多点夹紧　多点夹紧是用一个原始作用力，通过一定的机构分 散到数个点上对工件进行夹紧。 图4-60　浮动夹紧机构 a) 四点双向浮动　b)、c) 平行式多点夹紧　d) 多点浮动夹紧

(2)多件夹紧 多件夹紧是用一个原始作用力，通过一定的机构实 现对数个相同或不同的工件进行夹紧。 (2)多件夹紧　多件夹紧是用一个原始作用力，通过一定的机构实 现对数个相同或不同的工件进行夹紧。 图4-61　多件夹紧

图4-62 夹紧与移动压板联动 1—拨销 2—压板 3、4—螺钉 5—偏心轮 (3)夹紧与其他动作联动　图4-62所示为夹紧与移动压板联动的机 构；图4-63所示为夹紧与锁紧辅助支承联动的机构；图4-64所示 为先定位后夹紧的联动机构。 图4-62　夹紧与移动压板联动 1—拨销　2—压板　3、4—螺钉　5—偏心轮

图4-63 夹紧与锁紧辅助支承联动 1—辅助支承 2—压板 3—螺母 4—锁销 (3)夹紧与其他动作联动　图4-62所示为夹紧与移动压板联动的机 构；图4-63所示为夹紧与锁紧辅助支承联动的机构；图4-64所示 为先定位后夹紧的联动机构。 图4-63　夹紧与锁紧辅助支承联动 1—辅助支承　2—压板　3—螺母　4—锁销

(3)夹紧与其他动作联动　图4-62所示为夹紧与移动压板联动的机 构；图4-63所示为夹紧与锁紧辅助支承联动的机构；图4-64所示 为先定位后夹紧的联动机构。 图4-64　先定位后夹紧联动机构 1—油缸　2—活塞杆　3—推杆　4—弹簧　5—活块　6—滚子　7—压板 8—推杆　9—定位块　10—弹簧　11—螺钉　12—拨杆

四、夹紧机构的设计要求 (1)可浮动　由于工件上各夹紧点之间总是存在位置误差，为了使压板可靠地夹紧工件或使用一块压板实现多点夹紧，一般要求夹紧机构和支承件等要有浮动自位的功能。 (2)可联动　为了实现几个方向的夹紧力同时作用或顺序作用，并使操作简便，设计中广泛采用各种联动机构，如图4-66、图4-67、图4-68所示。 (3)可增力　为了减小动力源的作用力，在夹紧机构中常采用增力机构。 (4)可自锁　当去掉动力源的作用力之后，仍能保持对工件的夹紧状态，称为夹紧机构的自锁。

(4)可自锁 当去掉动力源的作用力之后，仍能保持对工件的夹紧 状态，称为夹紧机构的自锁。 (4)可自锁　当去掉动力源的作用力之后，仍能保持对工件的夹紧 状态，称为夹紧机构的自锁。 图4-65　浮动机构

(4)可自锁 当去掉动力源的作用力之后，仍能保持对工件的夹紧 状态，称为夹紧机构的自锁。 (4)可自锁　当去掉动力源的作用力之后，仍能保持对工件的夹紧 状态，称为夹紧机构的自锁。 图4-66　双件联动机构

(4)可自锁 当去掉动力源的作用力之后，仍能保持对工件的夹紧 状态，称为夹紧机构的自锁。 (4)可自锁　当去掉动力源的作用力之后，仍能保持对工件的夹紧 状态，称为夹紧机构的自锁。 图4-67　实现相互垂直作用力的联动机构

(4)可自锁 当去掉动力源的作用力之后，仍能保持对工件的夹紧 状态，称为夹紧机构的自锁。 (4)可自锁　当去掉动力源的作用力之后，仍能保持对工件的夹紧 状态，称为夹紧机构的自锁。 图4-68　顺序作用的联动机构

(4)可自锁 当去掉动力源的作用力之后，仍能保持对工件的夹紧 状态，称为夹紧机构的自锁。 (4)可自锁　当去掉动力源的作用力之后，仍能保持对工件的夹紧 状态，称为夹紧机构的自锁。 图4-69　杠杆机构的常见情况

(4)可自锁 当去掉动力源的作用力之后，仍能保持对工件的夹紧 状态，称为夹紧机构的自锁。 (4)可自锁　当去掉动力源的作用力之后，仍能保持对工件的夹紧 状态，称为夹紧机构的自锁。 图4-70　几种斜面增力机构

(4)可自锁 当去掉动力源的作用力之后，仍能保持对工件的夹紧 状态，称为夹紧机构的自锁。 (4)可自锁　当去掉动力源的作用力之后，仍能保持对工件的夹紧 状态，称为夹紧机构的自锁。 图4-71　铰链杠杆增力机构

五、夹紧动力源装置 (1)经济合理　采用某一种动力源时，首先应考虑使用的经济效益，不仅应使动力源设施的投资减少，而且应使夹具结构简化，降低夹具的成本。 (2)与夹紧机构相适应　动力源的确定很大程度上决定了所采用的夹紧机构，因此动力源必须与夹紧机构结构特性、技术特性以及经济价值相适应。 1.手动动力源 2.气动动力源 3.液压动力源 4.气-液组合动力源 5.电动电磁动力源

2.气动动力源 图4-72　气压夹紧装置传动的组成 1—电动机　2—空气压缩机　3—冷却器　4—储气罐　5—过滤器　6—分水滤气器　7—调压阀　 8—压力表 9—油雾器　10—单向阀　11—配气阀　12—调速阀　13—气缸　14—夹具示意图　15—工件

图4-73 气-液组合夹紧工作原理 1—气缸 2—增压缸 3—气缸活塞 4—活塞杆 5—工作缸 6—工作缸活塞 4.气-液组合动力源 图4-73　气-液组合夹紧工作原理 1—气缸　2—增压缸　3—气缸活塞　4—活塞杆　5—工作缸　6—工作缸活塞

第五节　各类机床夹具 一、车床夹具 二、铣床夹具 三、钻镗夹具 四、典型数控机床夹具

一、车床夹具 1.车床夹具的分类 (1)安装在车床主轴上的夹具　这类夹具中，除了各种卡盘、顶尖等通用夹具或其他机床附件外，往往根据加工的需要设计各种心轴或其他专用夹具，加工时夹具随机床主轴一起旋转，切削刀具作进给运动。 (2)安装在滑板或床身上的夹具　对于某些形状不规则和尺寸较大的工件，常常把夹具安装在车床滑板上，刀具则安装在车床主轴上作旋转运动，夹具作进给运动。 2.车床常用通用夹具的结构

一、车床夹具 (1)自定心卡盘　自定心卡盘的卡爪是同步运动的，能自动定心，工件装夹后一般不需找正，装夹工件方便、省时，但夹紧力不太大，所以仅适用于装夹外形规则的中、小型工件，其结构如图4-74所示。 (2)单动卡盘　由于单动卡盘的四个卡爪各自独立运动，因此工件装夹时必须将加工部分的旋转中心找正到与车床主轴旋转中心重合后才可车削。 (3)拨动顶尖　为了缩短装夹时间，可采用内、外拨动顶尖，如图4-76所示。

一、车床夹具 图4-74　自定心卡盘

一、车床夹具 图4-75　单动卡盘

图4-76 内、外拨动顶尖 a)外拨动顶尖 b)内拨动顶尖 一、车床夹具 图4-76　内、外拨动顶尖 a)外拨动顶尖　b)内拨动顶尖 3.车床专用夹具的典型结构

一、车床夹具 (1)心轴类车床夹具　心轴宜用于以孔作定位基准的工件，由于结构简单而常采用。 图4-77　端面拨动顶尖

图4-78 顶尖式心轴 1—轴肩 2—心轴 3—工件 4—顶尖 5—垫圈 6—螺母 一、车床夹具 图4-78　顶尖式心轴 1—轴肩　2—心轴　3—工件 4—顶尖　5—垫圈　6—螺母

一、车床夹具 图4-79　锥柄式心轴 (2)角铁式车床夹具　角铁式车床夹具的结构特点是具有类似角铁的夹具体。

一、车床夹具 图4-80　角铁式车床夹具

一、车床夹具 图4-81　车气门杆的角铁式夹具

一、车床夹具 4.车床夹具的设计特点 1) 因为整个车床夹具随机床主轴一起回转，所以要求它结构紧凑，轮廓尺寸尽可能小，重量要尽量轻，重心尽可能靠近回转轴线，以减小惯性力和回转力矩。 2)应有消除回转中的不平衡现象的平衡措施，以减小振动等不利影响。 3)与主轴连接部分是夹具的定位基准，应有较准确的圆柱孔(或圆锥孔)，其结构形式和尺寸依照具体使用的机床而定。 4)为使夹具使用安全，应尽可能避免有尖角或凸起部分，必要时回转部分外面可加防护罩。

二、铣床夹具 1.铣床夹具的分类 2.铣床常用通用夹具的结构 3.典型铣床专用夹具结构 (1)铣削键槽用的简易专用夹具　如图4-83所示，该夹具用于铣削工件4上的半封闭键槽。 (2)加工壳体的铣床夹具　图4-84所示为加工壳体侧面棱边所用的铣床夹具。

二、铣床夹具 图4-82　机用平口虎钳的结构 1—台虎钳体　2—固定钳口　3、4—钳口铁　5—活动钳口 6—丝杠　7—螺母　8—活动座　9—方头　10—压板 11—紧固螺钉　12—回转底座　13—钳座零线　14—定位键

图4-83 铣削键槽用的简易专用夹具 1—V形块 2—压板 3—螺栓 4—工件 5—定位键 6—对刀块 二、铣床夹具 图4-83　铣削键槽用的简易专用夹具 1—V形块　2—压板　3—螺栓 4—工件　5—定位键　6—对刀块

二、铣床夹具 图4-84　加工壳体的铣床夹具 1—夹具体　2—支承板　3—压板　4—螺母　5—对刀块　6—大圆柱销 7—球头钉　8—铰接板　9—螺杆　10—菱形销　11—定向键

二、铣床夹具 4.铣床夹具的设计特点 (１)铣床夹具的安装　铣床夹具在铣床工作台上的安装位置，直接影响被加工表面的位置精度，因而在设计时必须考虑其安装方法，一般是在夹具底座下面装两个定位键。 图4-85　定位键及其连接

图4-86 对刀装置 1—对刀块 2—对刀平塞尺 3—对刀圆柱塞尺 二、铣床夹具 (2)铣床夹具的对刀装置　铣床夹具在工作台上安装好了以后，还要调整铣刀对夹具的相对位置，以便于进行定距加工。 图4-86　对刀装置 1—对刀块　2—对刀平塞尺　3—对刀圆柱塞尺

二、铣床夹具 图4-87　标准对刀塞尺 a)平塞尺　b)圆柱塞尺

三、钻镗夹具 1.钻床夹具 (1)钻床夹具的分类　钻床夹具的种类繁多，根据被加工孔的分布情况和钻模板的特点，一般分为固定式、回转式、移动式、翻转式、盖板式和滑柱式等几种类型。 1)固定式钻模。 2)回转式钻模。 3)移动式钻模。 4)翻转式钻模。

三、钻镗夹具 图4-88　专用回转式钻模 1—钻模板　2—夹具体　3—手柄　4、8—螺母 5—手柄　6—对定销　7—圆柱销　9—快换垫圈 10—衬套　11—钻套　12—螺钉

三、钻镗夹具 图4-89　移动式钻模 1—夹具体　2—固定V形块　3—钻模板　4、5—钻套 6—支座　7—活动V形块　8—手轮　9—半月键 10—钢球　11—螺钉　12、13—定位套

图4-90 60°翻转式钻模 1—台肩销 2—快换垫圈 3—螺母 三、钻镗夹具 图4-90　60°翻转式钻模 1—台肩销　2—快换垫圈　3—螺母 5)盖板式钻模。

图4-91 盖板式钻模 1—钻模盖板 2—圆柱销 3—削边销 4—支承钉 三、钻镗夹具 图4-91　盖板式钻模 1—钻模盖板　2—圆柱销　3—削边销　4—支承钉

图4-92 滑柱钻模的通用结构 1—夹具体 2—滑柱 3—锁紧螺母 4—钻模板 5—套环 6—手柄 7—螺旋齿轮轴 三、钻镗夹具 6)滑柱式钻模。 图4-92　滑柱钻模的通用结构 1—夹具体　2—滑柱　3—锁紧螺母　4—钻模板 5—套环　6—手柄　7—螺旋齿轮轴

图4-93 标准钻套 a)、b)固定钻套 c)可换钻套 d)快换钻套 三、钻镗夹具 (2)钻床夹具的设计特点　钻床夹具的主要特点是都有一个安装钻套的钻模板。 1)钻套的类型。 ①固定钻套。如图4-93a、b所示，它分为A、B型两种。钻套安装在钻模板或夹具体中，其配合为H7/n6或H7/r6。固定钻套的结构简单，钻孔精度高，适用于单一钻孔工序和小批生产。 图4-93　标准钻套 a)、b)固定钻套　c)可换钻套　d)快换钻套

三、钻镗夹具 0.tif ②可换钻套。如图4-93c所示，当工件为单一钻孔工序的大批量生产时，为便于更换磨损的钻套，选用可换钻套。钻套与衬套之间采用F7/m6或F7/k6配合，衬套与钻模板之间采用H7/n6配合。当钻套磨损后，可卸下螺钉，更换新的钻套。螺钉能防止加工时钻套的转动，或退刀时随刀具自行拔出。

图4-94 特殊钻套 a)加长钻套 b)斜面钻套 c)小孔距钻套 d)可定位、夹紧钻套 三、钻镗夹具 ③快换钻套。如图4-93d所示，当工件需钻、扩、铰多工序加工时，为能快速更换不同孔径的钻套，应选用快换钻套。快换钻套的有关配合同可换钻套。更换钻套时，将钻套削边转至螺钉处，即可取钻套。削边的方向应考虑刀具的旋向，以免钻套随刀具自行拔出。 ④特殊钻套。由于工件形状或被加工孔位置的特殊性，需要设计特殊结构的钻套。图4-94所示是几种特殊钻套的结构。 图4-94　特殊钻套 a)加长钻套　b)斜面钻套　c)小孔距钻套　d)可定位、夹紧钻套

三、钻镗夹具 2)钻模板是供安装钻套用的，应有一定的强度和刚度，以防止变形而影响钻套的位置和引导精度。 3)为减少夹具底面与机床工作台的接触面积，使夹具放置平稳，一般都在相对钻头送进方向的夹具体上设置四个支脚。 2.镗床夹具 图4-95　加工磨床尾架的镗模 1—镗套　2—镗模支架　3—支承钉　4—夹具底座　5—铰链压板　6—压紧螺钉 7—螺母　8—活节螺栓　9—定位斜块　10—支承板　11—固定耳座

图4-96 回转式镗套 a)滑动镗套 b)滚动镗套 1—轴承套 2—镗套 3—键槽 1—镗套 2—滚动轴承 3—轴承盖世 4—镗模支架 三、钻镗夹具 (1)镗模的组成　一般镗模由定位元件、夹紧装置、导引元件(镗套)及夹具体(镗模支架和镗模底座)四个部分组成。 (2)镗套　镗套结构对于被镗孔的几何形状、尺寸精度以及表面粗糙度有很大影响，因为镗套结构决定了镗套位置的准确度和稳定性。 1)固定式镗套。 2)回转式镗套。 图4-96　回转式镗套 a)滑动镗套　　　　　　　　　　　　　　　　　b)滚动镗套　　 1—轴承套　2—镗套　3—键槽　　　　1—镗套　2—滚动轴承　3—轴承盖世　4—镗模支架

图4-97 液动自定心卡盘 a)卡盘 b)工作液压缸 1—平衡块 2—杠杆 3—卡爪 4—楔槽轴 5—活塞 四、典型数控机床夹具 1)数控机床夹具应有较高的精度，以满足数控加工的精度要求。 2)数控机床夹具应有利于实现加工工序的集中，即可使工件在一次装夹后能进行多个表面的加工，以减少工件装夹次数。 3)数控机床夹具的夹紧应牢固可靠、操作方便；夹紧元件的位置应固定不变，防止在自动加工过程中元件与刀具相碰。 图4-97　液动自定心卡盘 a)卡盘　b)工作液压缸 1—平衡块　2—杠杆　3—卡爪　4—楔槽轴　5—活塞

四、典型数控机床夹具 4)每种数控机床都有自己的坐标系和坐标原点，它们是编制程序的重要依据之一。 图4-98　防止刀具与夹具元件相碰

四、典型数控机床夹具 1.数控铣床夹具 (1)对数控铣床夹具的基本要求　实际上，数控铣削加工时一般不要求很复杂的夹具，只要求有简单的定位、夹紧机构就可以了。 1)为保持零件安装方位与机床坐标系及程编坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸联系。 2)为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，从防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刀具在加工过程中发生碰撞。 3)夹具的刚性与稳定性要好。 (2)常用数控铣床夹具种类

图4-99 真空夹具 1—待加工零件 2—定位孔 3—定位销 4—夹具体 5—密封槽 6—空气槽 四、典型数控机床夹具 1)组合夹具。 2)专用铣削夹具。 3)多工位夹具。 4)气动或液压夹具。 5)真空夹具。 图4-99　真空夹具 1—待加工零件　2—定位孔　3—定位销 4—夹具体　5—密封槽　6—空气槽

四、典型数控机床夹具 2.数控钻床夹具 1)优先选用组合夹具。 2)在保证零件的加工精度及夹具刚性的情况下，尽量减少夹压变形，选择合理的定位点及夹紧点。 3)对于单件加工工时较短的中、小零件，应尽量减少装卸夹压时间，采用各种气压、液压夹具和快速联动夹紧方法以提高生产效率。 4)为了充分利用工作台的有效面积，对中、小型零件可考虑在工作台面上同时装夹几个零件进行加工。 5)避免干涉。 6)如有必要时，可在夹具上设置对刀点。 3.加工中心夹具

第六节　现代机床夹具 一、组合夹具 二、模块化夹具 三、自动线夹具

一、组合夹具 1.　T形槽系组合夹具 2.孔系组合夹具 3.组合夹具的特点 1)组合夹具元件可以多次使用，在变换加工对象后，可以全部拆装，重新组装成新的夹具结构，以满足新工件的加工要求，但一旦组装成某个夹具，则该夹具便成为专用夹 2)和专用夹具一样，组合夹具的最终精度是靠组成元件的精度直接保证的，不允许进行任何补充加工，否则将无法保证元件的互换性，因此，组合夹具元件本身的尺寸、形状和位置精度以及表面质量要求高。

图4-100 T形槽系组合夹具的元件 a)基础件 b)支承件 c)定位件 d)导向件 e)夹紧件 f)紧固件 g)其他件 h)合件 一、组合夹具 图4-100　T形槽系组合夹具的元件 a)基础件　b)支承件　c)定位件　d)导向件　e)夹紧件　f)紧固件　g)其他件　h)合件

一、组合夹具 图4-101　盘形零件钻径向分度孔的T形槽系组合夹具 1—基础件　2—支承件　3—定位件　4—导向件　5—夹紧件　6—紧固件　7—其他件　8—合 件

一、组合夹具 0.tif 3)这种夹具不受生产类型的限制，可以随时组装，以应生产之急，可以适应新产品试制中改型的变化等。 4)由于组合夹具是由各标准件组合的，因此刚性差，尤其是元件连接的结合面接触刚度对加工精度影响较大。 5)一般组合夹具的外形尺寸较大，不及专用夹具那样紧凑。

二、模块化夹具 图4-102　KD型孔系组合夹具

图4-103 模块化钻模 1—滑柱式钻模板 2—可换钻模板 3—可换钻套 4—板形模块 5—方模块 6—V形模块 7—基础板 三、自动线夹具 图4-103　模块化钻模 1—滑柱式钻模板　2—可换钻模板 3—可换钻套　4—板形模块　5—方模块 6—V形模块　7—基础板

三、自动线夹具 图4-104　随行夹具在自动线机床的固定夹具上的工作简图 1—随行夹具　2—输送带　3—输送支承　4—固定夹具 5、9—杠杆　6—液压缸　7—定位机构　8—钩形压板

三、自动线夹具 (1)定位方法和定位元件。 (2)分析各定位元件限制着哪几个自由度？ 0.tif

三、自动线夹具 图4-105　题4-4图

三、自动线夹具 图4-106　题4-6图 a)钻模夹具　b)工序简图

三、自动线夹具 图4-107　题4-7图

三、自动线夹具 图4-108　题4-8图 (1)在可涨心轴上定位(见图b)。

三、自动线夹具 (2)在水平放置的具有间隙的刚性心轴上定位，定位心轴直径为dBsd(见图c)。 (3)在垂直放置的具有间隙的刚性心轴上定位，定位心轴直径为dBsd(见图c)。 (4)如果记及工件内外圆的同轴度公差ϕt，上述三种定位方案中，H1和H3的定位误差又将如何？ 图4-109　题4-11图

三、自动线夹具 图4-110　题4-12图