第九章 机床夹具的基本原理
第一节 夹具的基本概念
第二节 工件的定位原理
第三节 定位方式与定位元件的选择
第四节 定位误差
第五节 工件的夹紧
第六节 各类机床夹具特点
第一节 夹具的基本概念
一,夹具的组成,
将工件进行定位, 夹紧, 将刀具进行导向或对刀, 以
保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置 。
1,定位元件：起定位作用，保证工件相对于夹具的位置。
2,夹紧装置：将工件夹紧，以保持工件在加工时的既得位置。
3,导向元件和对刀装置：保证刀具相对夹具的位置。
4,连接元件：用来保证夹具和机床工作台之间的相对位置。
5,夹具体：用于连接夹具各元件及装置使其成为一个整体的基
础件。
6,其它元件：如动力装置、分度装置等。
二、夹具的作用,
1,保证加工质量；
2,提高生产率；
3,减轻劳动强度；
4,扩大机床的工艺范围；
三、夹具的分类,
按专业化程度分,
?通用夹具：与通用机床配套。如：三爪卡盘等。
?专用夹具：根据某一工序专门设计。
?成组夹具：按照成组工艺原理设计，适用于一组零件。
?组合夹具：由标准件拼接而成。
?随行夹具：用于自动线上，工件在夹具上由输送装置
送往各机床，并在机床夹具或机床工作台上进行定位
和夹紧。
四、加工误差的组成,
1,安装误差,△ 安装
工件在夹具中的定位和夹紧误差
2,对定误差,△ 对定
刀具的导向或对刀误差
3,过程误差,△ 过程
与加工过程中一些因素有关的加
工误差。如：受力变形、受热变
形、磨损等。
通常：△ 安装 +△ 对定 +△ 过程 ≤ T工件
第二节 工件的定位原理
一、六点定位原理,
一、六点定位原理,
1,完全定位：六个自由度全部被限制。
2.不完全定位：（部分定位）
3,欠定位：根据加工要求，未能限制应该限制的自由度
一、六点定位原理,
4.过定位：（重复定位）
零件某一个自由度同时由多个定位元件限制。
二、定位方式与定位元件的选择
1.工件以平面定位,
① 固定支承钉,
② 可调支承,
③ 自位支承,
④ 辅助支承,
1,工件以平面定位,
⑤ 支承板,
2.工件以外圆表面定位,
① 套筒,
② V形块,
H
2tg2
N
2s in2
DT ?
????
3,工件以圆柱孔定位,
① 圆柱定位销,
② 圆锥定位销,
③ 定位心轴,
4.工件以圆锥孔定位,
5.定位方式的组合,
① 一个平面和两个与其垂直的孔的组合（一面双销）
5.定位方式的组合,
① 一个平面和两个与其垂直的孔的组合（一面双销）
两孔中心距为,L± Tlk/2,两销中心距为,L± TlX/2 。两孔与
两销的最小间隙分别是 △ 1min,△ 2min。
由图中 △ AO2B和△ AO2’ C可得,
22
2
22'
2 ABAOACAO ???
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22
m i n22
22
2
222
1
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整理后得,
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2
m i n2m i n222
22
)(
4
1
2
1
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? ??????? DTTTTb
lxlklxlk
去掉式中高阶无穷小量后得,
lxlk TT
D
b
?
?
? m in22
定位销的设计与选取,
06.080L
)7H(12 018.00
??
? ?
孔
已知两孔尺寸：
确定两定位销的尺寸,
1,确定定位销中心距及公差,
02.080
04.0)
5
1
~
3
1
(
???
??
销
取：
L
TT lklx
2,确定圆柱销尺寸及公差,
0 0 6.0
0 1 7.0)6(126
7 ?
?gg
H ?，则圆销尺寸：取配合：
定位销的设计与选取,
3,确定菱销的宽度,查表取,b=4mm
4,确定菱形销尺寸及公差,
lxlk TT
D
b
?
?
? m in22
根据式,
得,
? ? 053.0
12
)04.012.0(4
2
m i n2 ?
??????
D
TTb lxlk
947.11053.012m i n2m i n2m a x2m a x2m i n2m i n2 ?????????? DddD?
取菱形销的精度为,IT6,Td2=0.011
d2min=d2max-Td2=11.947-0.011=11.936 0 5 3.0 0 6 4.02 12 ???? ?d
5.定位方式的组合,
② 一个平面和一个与其垂直的孔的组合（一面一销）
5.定位方式的组合,
③ 两个相互垂直的平面和一个与其中一个平面垂直的
孔的组合（两面一销）
第三节 定位误差
定位误差（ △ D）是指由于定位不准而造成某一工序尺
寸或位置要求方面的加工误差。
定位误差
基准位移误差 (△ Y)
基准不重合误差 (△ B)
一,定位误差的概念,
零件定位基准不准确
夹具上定位元件不准确
T
3
1
D ??
举例,
基准的位移误差,
m in1
4321Y
TdTD
OOOO
????
???
基准不重合误差,
Td
2
1AA
21B ???
Td
2
1TdTD
m i n1BYD ???????????
结论,
1,定位误差只产生在采用调整法加工一批零件的条件
下 。
2,定位误差是由于工件定位不准而产生的加工误差 。
表现形式为工序基准相对加工面可能产生的最大尺
寸或位置的变动范围 。
3,△ D=△ Y±△ B
二、定位误差分析计算,
1,以平面定位时的定位误差,
对于尺寸 A3,
????? tg)hH(23DA
对于尺寸 A1,
21BA TA??
????? tg)hH(21YA
21BA1YA1DA TAtg)hH(2 ???????????
二、定位误差分析计算,
2,以外圆在 V形块上定位时的定位误差,
对于尺寸 H1,
"''1"1
1DH OOHH ????
2
s i n2
TD
2
s i n
AO
2
s i n
AOOO ""''"'
?
?
?
?
?
?
2s in2
TD
1DH ????
或根据：△ D=△ Y+△ B
"'
1YH1BH OO0 ????,
2s in2
TD
1YH1DH ??????
二、定位误差分析计算,
2,以外圆在 V形块上定位时的定位误差,
"''
2
"
22 CCHHDH ????
''"""'''"'"' CO)COOO(COCOCC ?????
D
2
1
CO),TDD(
2
1
CO
2
s i n2
TD
OO
''""
"'
???
?
?
TD
2
1
2
s in2
TD
2DH
?
?
???
对于尺寸 H2,
二、定位误差分析计算,
2,以外圆在 V形块上定位时的定位误差,
对于尺寸 H3,
"'"3'3
3DH KKHH ????
""''"'""'""' KO)KOOO(KOKOKK ?????
)TDD(
2
1
KO,D
2
1
KO
2
s i n2
TD
OO
""''
"'
???
?
?
TD
2
1
2
s in2
TD
3DH
?
?
???
二、定位误差分析计算,
3,以内孔在圆柱心轴上定位时的定位误差,
0 Tdd ??
0
1Td1d ??
① 定位心轴水平放置,
2
dD
2
dDOOOO m a xm i nm i nm a x
12Y
???????
)TdTD(
2
1
Y ????
② 定位心轴垂直放置,
m inm inm a xY TdTDdD ???????
3,以内孔在圆柱心轴上定位时的定位误差,
对于尺寸 H1,
0B ??? )TdTD(21Y1DH ??????
对于尺寸 H2,
TD21B ??? Td21BY2DH ???????
对于尺寸 H3,
以定位心轴水平放置时为例,
0Tdd??
0 1Td1d ??
TD21B ??? TdTDTDTdTDBYDH 2121)(213 ???????????
对于尺寸 H4,
1B Td2
1??? )TdTdTD(
2
1Td
2
1)TdTD(
2
1
11BY4DH ????????????
二、定位误差分析计算,
4,以一面双销定位时的定位误差,
222 TdTD ???
111 TdTD ???
① 基准位移误差,
111Y TdTD ?????
② 转角误差,
L
OOOOtg '22'111 ???? ?
?
L2
TdTDTdTDtg 2221111 ?????????? ?
?
第四节 工件的夹紧
一,夹紧装置的组成及设计要求,
1,夹紧装置的组成,
① 夹紧元件,
② 中间传力机构,
a,改变力的大小，通常为增力机
构；
b,改变夹紧力的方向；
c,使夹具具有一定的自锁性，以
保证夹紧可靠。
③ 动力源,
产生原始的作用力
执行夹紧的最终元件,
直接与工件接触 。
中
间
传
力
机
构
一,夹紧装置的组成及设计要求,
2,设计要求,
① 夹紧应有助于定位，不能破坏定位；
② 夹紧可靠、可调，应保证工件在加工过程中不发生位置变动
和振动；
③ 夹紧产生的工件变形应在允许的范围之内；
④ 夹紧装置操作应安全、方便、省力，结构应简单合理，便于
制造；
⑤ 手动夹紧时，应有自锁性能。
二、夹紧力的确定,
1,夹紧力的方向,
a,夹紧力的方向应不破坏工件定位的准确性和可靠性
b,夹紧力的方向应有利于减小夹紧力
二、夹紧力的确定,
2,夹紧力的作用点,
a,作用点应保持工件的稳定，不能使工件产生位移或偏转
b,作用点应位于工件刚性较好的部位
c,夹紧力应尽可能靠近工件上被加工面，必要时应加辅助支承
d,夹紧力应使夹具本身变形小
F’
摩擦系数 f1
二、夹紧力的确定,
3,夹紧力的大小,
WKW 0 ??
式中,
W0：实际夹紧力； W：理论夹紧力；
K：安全系数。粗加工时 K=2.5~3，精加工时 K=1.5~2
121 Gf)ff(WF ???
如右图所示,
21
1
0
ff
)GfF(K
KWW
?
?
??
摩擦系数 f2
三、典型夹紧机构,
1,斜楔夹紧机构,
特点,
① 有自锁性。通常斜角 α =6° ～ 8°
② 有增力作用。增力比为 i=2 ～ 5。
③ 能改变夹紧力的方向。
④ 夹紧行程小。
三、典型夹紧机构,
2,螺旋夹紧机构,
三、典型夹紧机构,
2,螺旋夹紧机构,
特点,
① 自锁性好，可靠性高。
② 增力比大。 i=65~140
③ 多为手动操作，通常使用快速装夹结构提高工件安
装速度。
④ 结构简单，应用广泛。
特点,
① 有自锁差，一般用于切削负荷不大的场合。
② 有增力作用。增力比为 i=12 ～ 14。
③ 夹紧迅速。
④ 夹紧行程小。
⑤ 很少单独直接作用于工件，通常与其他元件
联合使用。如：偏心压板机构。
三、典型夹紧机构,
3,偏心夹紧机构,
第五节 各类机床夹具特点
一,钻床夹具
1,组成,钻模板、钻套、定位元件、夹紧装置、钻模体
2,钻套,
3,钻套尺寸,
① 内径,d=刀具的外径。基轴制 F7/h6，
G6/h5。
② 高度,H=(1.5~2)d（一般）
H=(2.5~3.5)d（高精度）
③ 钻套与工件间的距离,
h=(0.3~0.7)d（铸铁）
h=(0.7~1.5)d（钢材）
几种常见的钻模,
第五节 各类机床夹具特点
二,镗床夹具
1,组成,导向支架、镗套、定位元件、夹紧装置、镗模体
2,镗套,
3,类型,
第五节 各类机床夹具特点
一,铣床夹具
1,组成,定位元件、夹紧装置、对刀块、连接元件、夹具体
2,连接元件,
3,对刀装置,
第一节 夹具的基本概念
第二节 工件的定位原理
第三节 定位方式与定位元件的选择
第四节 定位误差
第五节 工件的夹紧
第六节 各类机床夹具特点
第一节 夹具的基本概念
一,夹具的组成,
将工件进行定位, 夹紧, 将刀具进行导向或对刀, 以
保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置 。
1,定位元件：起定位作用，保证工件相对于夹具的位置。
2,夹紧装置：将工件夹紧，以保持工件在加工时的既得位置。
3,导向元件和对刀装置：保证刀具相对夹具的位置。
4,连接元件：用来保证夹具和机床工作台之间的相对位置。
5,夹具体：用于连接夹具各元件及装置使其成为一个整体的基
础件。
6,其它元件：如动力装置、分度装置等。
二、夹具的作用,
1,保证加工质量；
2,提高生产率；
3,减轻劳动强度；
4,扩大机床的工艺范围；
三、夹具的分类,
按专业化程度分,
?通用夹具：与通用机床配套。如：三爪卡盘等。
?专用夹具：根据某一工序专门设计。
?成组夹具：按照成组工艺原理设计，适用于一组零件。
?组合夹具：由标准件拼接而成。
?随行夹具：用于自动线上，工件在夹具上由输送装置
送往各机床，并在机床夹具或机床工作台上进行定位
和夹紧。
四、加工误差的组成,
1,安装误差,△ 安装
工件在夹具中的定位和夹紧误差
2,对定误差,△ 对定
刀具的导向或对刀误差
3,过程误差,△ 过程
与加工过程中一些因素有关的加
工误差。如：受力变形、受热变
形、磨损等。
通常：△ 安装 +△ 对定 +△ 过程 ≤ T工件
第二节 工件的定位原理
一、六点定位原理,
一、六点定位原理,
1,完全定位：六个自由度全部被限制。
2.不完全定位：（部分定位）
3,欠定位：根据加工要求，未能限制应该限制的自由度
一、六点定位原理,
4.过定位：（重复定位）
零件某一个自由度同时由多个定位元件限制。
二、定位方式与定位元件的选择
1.工件以平面定位,
① 固定支承钉,
② 可调支承,
③ 自位支承,
④ 辅助支承,
1,工件以平面定位,
⑤ 支承板,
2.工件以外圆表面定位,
① 套筒,
② V形块,
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3,工件以圆柱孔定位,
① 圆柱定位销,
② 圆锥定位销,
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4.工件以圆锥孔定位,
5.定位方式的组合,
① 一个平面和两个与其垂直的孔的组合（一面双销）
5.定位方式的组合,
① 一个平面和两个与其垂直的孔的组合（一面双销）
两孔中心距为,L± Tlk/2,两销中心距为,L± TlX/2 。两孔与
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由图中 △ AO2B和△ AO2’ C可得,
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已知两孔尺寸：
确定两定位销的尺寸,
1,确定定位销中心距及公差,
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2,确定圆柱销尺寸及公差,
0 0 6.0
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5.定位方式的组合,
② 一个平面和一个与其垂直的孔的组合（一面一销）
5.定位方式的组合,
③ 两个相互垂直的平面和一个与其中一个平面垂直的
孔的组合（两面一销）
第三节 定位误差
定位误差（ △ D）是指由于定位不准而造成某一工序尺
寸或位置要求方面的加工误差。
定位误差
基准位移误差 (△ Y)
基准不重合误差 (△ B)
一,定位误差的概念,
零件定位基准不准确
夹具上定位元件不准确
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基准的位移误差,
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结论,
1,定位误差只产生在采用调整法加工一批零件的条件
下 。
2,定位误差是由于工件定位不准而产生的加工误差 。
表现形式为工序基准相对加工面可能产生的最大尺
寸或位置的变动范围 。
3,△ D=△ Y±△ B
二、定位误差分析计算,
1,以平面定位时的定位误差,
对于尺寸 A3,
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对于尺寸 A1,
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二、定位误差分析计算,
2,以外圆在 V形块上定位时的定位误差,
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二、定位误差分析计算,
2,以外圆在 V形块上定位时的定位误差,
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二、定位误差分析计算,
2,以外圆在 V形块上定位时的定位误差,
对于尺寸 H3,
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二、定位误差分析计算,
3,以内孔在圆柱心轴上定位时的定位误差,
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① 定位心轴水平放置,
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② 定位心轴垂直放置,
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3,以内孔在圆柱心轴上定位时的定位误差,
对于尺寸 H1,
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对于尺寸 H2,
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对于尺寸 H3,
以定位心轴水平放置时为例,
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对于尺寸 H4,
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二、定位误差分析计算,
4,以一面双销定位时的定位误差,
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① 基准位移误差,
111Y TdTD ?????
② 转角误差,
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第四节 工件的夹紧
一,夹紧装置的组成及设计要求,
1,夹紧装置的组成,
① 夹紧元件,
② 中间传力机构,
a,改变力的大小，通常为增力机
构；
b,改变夹紧力的方向；
c,使夹具具有一定的自锁性，以
保证夹紧可靠。
③ 动力源,
产生原始的作用力
执行夹紧的最终元件,
直接与工件接触 。
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一,夹紧装置的组成及设计要求,
2,设计要求,
① 夹紧应有助于定位，不能破坏定位；
② 夹紧可靠、可调，应保证工件在加工过程中不发生位置变动
和振动；
③ 夹紧产生的工件变形应在允许的范围之内；
④ 夹紧装置操作应安全、方便、省力，结构应简单合理，便于
制造；
⑤ 手动夹紧时，应有自锁性能。
二、夹紧力的确定,
1,夹紧力的方向,
a,夹紧力的方向应不破坏工件定位的准确性和可靠性
b,夹紧力的方向应有利于减小夹紧力
二、夹紧力的确定,
2,夹紧力的作用点,
a,作用点应保持工件的稳定，不能使工件产生位移或偏转
b,作用点应位于工件刚性较好的部位
c,夹紧力应尽可能靠近工件上被加工面，必要时应加辅助支承
d,夹紧力应使夹具本身变形小
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摩擦系数 f1
二、夹紧力的确定,
3,夹紧力的大小,
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式中,
W0：实际夹紧力； W：理论夹紧力；
K：安全系数。粗加工时 K=2.5~3，精加工时 K=1.5~2
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如右图所示,
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三、典型夹紧机构,
1,斜楔夹紧机构,
特点,
① 有自锁性。通常斜角 α =6° ～ 8°
② 有增力作用。增力比为 i=2 ～ 5。
③ 能改变夹紧力的方向。
④ 夹紧行程小。
三、典型夹紧机构,
2,螺旋夹紧机构,
三、典型夹紧机构,
2,螺旋夹紧机构,
特点,
① 自锁性好，可靠性高。
② 增力比大。 i=65~140
③ 多为手动操作，通常使用快速装夹结构提高工件安
装速度。
④ 结构简单，应用广泛。
特点,
① 有自锁差，一般用于切削负荷不大的场合。
② 有增力作用。增力比为 i=12 ～ 14。
③ 夹紧迅速。
④ 夹紧行程小。
⑤ 很少单独直接作用于工件，通常与其他元件
联合使用。如：偏心压板机构。
三、典型夹紧机构,
3,偏心夹紧机构,
第五节 各类机床夹具特点
一,钻床夹具
1,组成,钻模板、钻套、定位元件、夹紧装置、钻模体
2,钻套,
3,钻套尺寸,
① 内径,d=刀具的外径。基轴制 F7/h6，
G6/h5。
② 高度,H=(1.5~2)d（一般）
H=(2.5~3.5)d（高精度）
③ 钻套与工件间的距离,
h=(0.3~0.7)d（铸铁）
h=(0.7~1.5)d（钢材）
几种常见的钻模,
第五节 各类机床夹具特点
二,镗床夹具
1,组成,导向支架、镗套、定位元件、夹紧装置、镗模体
2,镗套,
3,类型,
第五节 各类机床夹具特点
一,铣床夹具
1,组成,定位元件、夹紧装置、对刀块、连接元件、夹具体
2,连接元件,
3,对刀装置,
