典型夹紧机构与专用机床夹具第五节 工件的夹紧
将工件定位后的位置固定下来称为夹紧，夹紧的目的是保持工件在定位中所获得的正确位置，使其在外力（夹紧力、切削力、离心力等外力）作用下，不发生移动和振动。
一、夹紧装置的组成及基本要求
图 9-33 液压夹紧的铣床夹具
1 －压板 2 －铰链臂 3 －活塞杆 4 －液压缸 5 －活塞
1,夹紧装置的组成
夹紧装置由两个基本部分组成。
（ 1 ）动力装置
夹紧力的来源于人力或者某种动力装置。用人力对工件进行夹紧称为手动夹紧。用各种动力装置产生夹紧作用力进行夹紧称为机动夹紧。常用的动力装置有：液压、气动、电磁、电动和真空装置等。
（ 2 ）夹紧机构
一般把夹紧元件和中间传递机构和成为夹紧机构。
1 ）中间传递机构 它是在动力装置与夹紧元件之间，传递夹紧力的机构。其主要作用有：改变作用力的方向和大小；夹紧工件后的自锁性能，保证夹紧可靠，尤其在手动夹具中。
2 ）夹紧元件 是执行元件，它直接与工件接触，最终完成夹紧任务。
图 9-33 所示 是液压夹紧的铣床夹具 。其中，液压缸 4,活塞 5,活塞杆 3 组成了液压动力装置，铰链臂 2 和压板 1 等组成了铰链压板夹紧机构，压板 1 是 夹紧元件。
2,对夹紧装置的基本要求
（ 1 ）能保证工件定位后占据的正确位置。
（ 2 ）夹紧力的大小要适当、稳定。既要保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。夹紧力稳定可减少夹紧误差。
（ 3 ）夹紧装置的复杂程度与生产类型相适应。工件的生产批量越大，允许设计越复杂、效率越高的夹紧装置。
（ 4 ）工艺性好，使用性好。其结构应尽量简单，便于制造和维修；尽可能使用标准夹具零部件；操作方便、安全、省力。
二、夹紧力的确定
设计夹具的夹紧机构时，所需夹紧力的确定包括夹紧力的作用点、方向、大小三要素。
1,夹紧力的方向
（ 1 ）夹紧力的方向应有助于定位，不应破坏定位。
图 9-34 夹紧力的方向朝向主要定位面
只有一个夹紧力时，夹紧力应垂直于主要定位支承或使各定位支承同时受夹紧力作用 。
图 9-34 所示 为夹紧力朝向主要定位面的示 例。图 a 中，工件以左端面与定位元件的 面接触，限制工件的三个自由度；底面与 面接触，限制工件的二个自由度；夹紧力朝向主要定位面 ，有利于保证 孔与左端面的垂直度要求 。 图ｂ中，夹紧力朝向Ｖ形块的Ｖ形面，使工件装夹稳定可靠 。
图 9-35 分别加力和一力两用
图 9-36 夹紧力与切削力、重力的关系
图 9-35 所示是一力两用和使各定位基面同时受夹紧力作用的情况。图 a 对第一定位基面施加 ,对第二定位基面施加 ；图 b,c 所示施加 代替 ,，使两定位基面同时受到夹紧力的作用 。
用几个夹紧力分别作用时，主要夹紧力应朝向主要定位支承面，并注意夹紧力的动作顺序。如三平面组合定位,,是主要夹紧力，朝向主要定位支承面，应最后作用； ,应先作用 。
（ 2 ）夹紧力的方向应方便装夹和有利于减小夹紧力，最好与切削力、重力方向一致。
图 9-36 所 示为夹紧力与切削力、重力的关系,
图 a 夹紧力 与重力 、切削力 方向一致，可以不夹紧或用很小的夹紧力,；
图 b 夹紧力 与切削力 垂直，夹紧力较小,；
图 c 夹紧力 与切削力 成夹角 ，夹紧力较大,
图 d 夹紧力 与切削力 、重力 垂直，夹紧力最大,
图 e 夹紧力 与切削力 、重力反向，夹紧力较大,
由上述分析可知图 a,b 应优先选用，图 c,e 次之，图ｄ最差，应尽量避免使用。上面公式中的 为工件与支承间的摩擦系数。
3,夹紧力的大小
夹紧力的大小必须适当。过小，工件在加工过程中发生移动，破坏定位；过大，使工件和夹具产生夹紧变形，影响加工质量。
理论上，夹紧力应与工件受到切削力、离心力、惯性力及重力等力的作用平衡；实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。切削力在加工过程中是变化的，因此夹紧力只能进行粗略的估算。
估算夹紧力时，应找出对夹紧最不利的瞬时状态，略去次要因素，考虑主要因素在力系中的影响。通常将夹具和工件看成一个刚性系统，建立切削力、夹紧力 、（大型工件）重力、（高速运动工件）惯性力、（高速旋转工件）离心力、支承力以及摩擦力静力平衡条件，计算出理论夹紧力 。则实际夹紧力 为
（ 9-17 ）
式中 —— 安全系数，与加工性质（粗、精加工）、切削特点（连续、断续切削）、夹紧力来源（手动、机动夹紧）、刀具情况有关。一般取 ；粗加工时,；精加工时,。
生产中还经常用类比法（或试验）确定夹紧力。
三、典型夹紧机构
常用的典型夹紧机构有斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构及铰链夹紧机构等。
1,斜楔夹紧机构
斜楔夹紧机构是最基本夹紧机构，螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构等均是斜楔机构的变型。 图 9-40 为几种典型的斜楔夹紧机构,图ａ是在工件上钻互相垂直的 ,两组孔，工件装入后，锤击 斜楔大头，夹紧工件； 加工完毕后，锤击 斜楔小头，松开工件。 可见，斜楔是利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件，即利用斜面的楔紧作用夹紧工件。图 b 是将 斜楔与滑柱合成一种夹紧机构，一般用气压或液压驱动。 图 c 是由端面 斜楔与压板组合而成的夹紧机构。
（ 1 ）斜楔的夹紧力
图 9-41a 为斜楔在外力作用下的受力情况，建立静平衡方程式,，其中
,
整理后得,
（ 9-18 ）
式中 —— 斜楔对工件的夹紧力，单位为 ；
—— 斜楔升角，单位为（ ）；
——加在斜楔上的原始作用力，单位为 ；
——斜楔与工件间的摩擦角（ ）；
——斜楔与夹具体间的摩擦角（ ）。
图 9-41 斜楔的受力分析
设 ，当 时，可用下式作近似计算,
（ 9-19 ）
（ 2 ） 斜楔的自锁条件
当加在斜楔上的原始作用力 撤除后，斜楔在摩擦力作用下仍然不会松开工件的现象称为自锁。此时摩擦力的方向与斜楔企图松开和退出的方向相反，如图 9-41 b 所示。从图中可见，要自锁，必须满足下式,
其中
整理后
所以 （ 9-20 ）
斜楔的自锁条件是斜楔的升角小于或等于斜楔与工件、斜楔与夹具体间的摩擦角之和。
若 ,，则 。为保证自锁可靠，手动夹紧机构一般取 ；用液压或气压驱动的斜楔，可取 。
3 ）斜楔的扩力比与夹紧行程
夹紧力 与原始作用力 之比称为扩力比或增力系数，用 表示，即
（ 9-21 ）
若 ,，则 。可见,斜楔具有扩力作用,越小,越大。
图 9-41c 所示,是 斜楔夹紧行程,是斜楔 夹紧工件过程中移动的距离，则
（ 9-22 ）
图 9-42 螺旋夹紧机构
由于 受到 斜楔 长度的限制，要增大 夹紧行程，就得增大斜角 ，这样会降低自锁性能。当要求机构既能自锁，又要有较大夹紧行程，可采用双斜面斜楔，如 图 9-40 b 所示，大斜角 段使滑柱 迅速上升，小斜角 段确保自锁。
2,螺旋夹紧机构
图 9-42 是常见 螺旋夹紧机构。 由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成。
（ 1 ）单个螺旋夹紧机构直接用螺钉或螺母夹紧工件的机构，称为单个螺旋夹紧机构，如图 9-42 所示。 图a中螺钉头直接与工件表面接触，螺钉转动时，可能损伤工件表面或带动工件旋转。为克服这一缺点，可在螺钉头部装上 摆动压块 （ ） 。 图 9-43 a,b 所示,A 型的端面光滑，用于夹紧已加工表面； B 型的端面有齿纹，用于夹紧毛坯面。当要求螺钉只移动不转动时，可采用图 c 所示结构（ ）。
单个螺旋夹紧机构夹紧动作慢，装卸工件费时，为克服这一缺点，可采用各种快速螺旋夹紧机构 。
（ 2 ）螺旋压板夹紧机构
图 9-44 螺旋压板夹紧机构
常见的螺旋压板夹紧机构如图 9-44 所示，图 a,b 为移动压板；图 c,d 为回转压板。图 9-45 是螺旋钩形压板夹紧机构，其特点是结构紧凑，使用方便。当钩形压板妨碍工件装卸时，自动回转钩形压板避免了手转动钩形压板的麻烦。
图 9-45 自动回转钩形压板图
螺旋夹紧机构具有结构简单、制造容易、自锁性能好、夹紧可靠，是手动夹紧中常用的一种夹紧机构。
3,偏心夹紧机构
图 9-46 圆偏心夹紧机构
用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构。常用的偏心件是圆偏心轮和偏心轴。 图 9-46 是常 见的圆偏心夹紧机构，图 a,b 用的是圆偏心轮；图ｃ用的是偏心轴；图ｄ用的是偏心叉。
偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速，但夹紧力和行程较小，一般用于切削力不大、振动小、夹压面公差小的情况。
4,铰链夹紧机构
图 9-47 所示是常用的铰链夹紧机构的三种基本结构，图 a 为单臂铰链夹紧机构；图 b 为双臂单作用铰链夹紧机构；图 c 为双臂双作用铰链夹紧机构。由气缸带动铰链臂及压板转动夹紧或松开工件。
图 9-47 铰链夹紧机构
铰链夹紧机构是一种增力机构，其结构简单，增力比大，摩擦损失小，但一般不具备自锁性能，常与具有自锁性能的机构组成复合夹紧机构。所以铰链夹紧机构适用于多点、多件夹紧，在气动、液压夹具中获得广泛应用。
5,定心、对中夹紧机构
定心、对中夹紧机构是一种特殊夹紧机构，其定位和夹紧是同时实现的，夹具上与工件定位基准相接触的元件，既是定位元件，又是夹紧元件。定心、对中夹紧机构一般按照以下两种原理设计,
（ 1 ）定位—夹紧元件按等速位移原理来均分工件定位面的尺寸误差，实现定心和对中。图9-48所示为锥面定心夹紧心轴，图 9-49 所示为螺旋定心夹紧机构。
图 9-48 锥面定心夹紧心轴
图 9-49 螺旋定心夹紧机构
（ 2 ）定位—夹紧元件按均匀弹性变形原理 实现定心夹紧。如各种弹黄心轴、弹簧夹头、液性塑料夹头等。图9-50为弹簧夹头的结构。
图 9-50 弹簧夹头
6,联动夹紧机构
需同时多点夹紧工件或几个工件时，为提高生产效率，可采用联动夹紧机构。
图 9-51 浮动压头和四点双向浮动夹紧机构
1 —浮动元件
图 9-52 对向式多件夹紧机构
1—压板,2—夹具体,3—滑柱,4—偏心轮,5—导轨,6—螺杆,7—顶杆,8—连杆
如图 9-51 所示，多点夹紧机构中有一个重要的浮动机构或浮动元件 1,在夹紧工件的过程中，若有一个夹紧点接触，该元件就能摆动（图 a ）或移动（图 b ），使两个或多个夹紧点都接触，直至最后均衡夹紧。图 c 为四点双向浮动夹紧机构，夹紧力分别作用在两个互相垂直的方向上，每个方向各有两个夹紧点，通过浮动元件 1 实现对工件的夹紧，调节杠杆 ,的长度可以改变两个方向夹紧力的比例。
图 9-52 所示是常见的对向式多件夹紧机构，通过浮动夹紧机构产生两个方向相反、大小相等的夹紧力，并同时将工件夹紧。
第六节 典型机床夹具
一、车床夹具
在车床上用来加工工件的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车床主轴上；少数安装在车床的床鞍或床身上。
1,车床夹具的种类
安装在车床主轴上的夹具，根据被加工工件定位基准和夹具的结构特点，分为以下四类,
（ 1 ）卡盘和夹头式车床夹具，以工件外圆为定位基面，如三爪自定心卡盘及各种定心夹紧卡头等。
（ 2 ）心轴式的车床夹具，以工件内孔为定位基面，如各种定位心轴（刚性心轴）、弹簧心轴等。
图 9-54 所示为一车床上常用的带锥柄的圆柱心轴。加工时，工件以内孔及端面为定位基准，在心轴上定位，用螺母通过开口垫圈将工件夹紧。该心轴以锥柄与车床主轴连接。 设计心轴时，应注意正确选择工件孔与心轴配合。
图 9-54 锥柄圆柱心轴
图 9-55 车气门顶杆端面的角铁式车床夹具
（ 3 ）以工件顶尖孔定位的车床夹具，如顶尖、拨盘等。
（ 4 ）角铁和花盘式夹具，以工件的不同组合表面定位。
图 9-55 所示为车气门顶杆端面的角铁式车床 夹具。由于该工件是以细小的外圆柱面定位，因此很难采用自动定心装置，于是采用半圆套定位元件，夹具体必然设计成角铁状。为了使夹具平衡，该夹具采用了在一侧钻平衡孔的办法。
当工件定位基面为单一圆柱表面或与被加工表面轴线垂直的平面时，可采用各种通用车床夹具，如三爪自定心卡盘、四爪卡盘、顶尖、花盘等；当工件定位基面较复杂时，需要设计专用车床夹具。
2,车床夹具设计要点
车床夹具工作时，和工件随机床主轴或花盘一起高速旋转，具有离心力和不平衡惯量。因此设计夹具时，除了保证工件达到工序精度要求外，还应着重考虑以下问题,
（ 1 ）车床夹具的总体结构
夹具结构应力求紧凑、轮廓尺寸小、重量轻。车床夹具的轮廓尺寸，如图 9-56 所示，可参考以下数据,
当夹具采用锥柄与机床主轴锥孔连接时，夹具上最大轮廓直径 或 ,为锥柄大端的直径。
当夹具采用过渡盘与机床主轴相连接时，在 时,； 时,； 时,。
当为单支承的悬臂心轴时，其悬伸长度应小于直径的 5 倍。
当为前后顶尖支承的心轴时，其长度应小于直径的 12 倍。
当心轴直径大于 时，可采用中空结构，以减轻重量。
（ 2 ）定位装置和夹紧装置的设计
车床夹具主要用来加工回转体表面，定位装置的作用必须使工件加工表面的轴线与车床主轴的回转轴线重合。对于盘套类或其它回转体工件，要求工件的定位基面、加工表面和车床主轴三者轴线重合，常采用心轴或定心夹紧夹具；对于壳体、支架、托架等形状复杂的工件，被加工表面与工序基准之间有位置尺寸和平行度、垂直度等相互位置要求，定位装置主要是保证定位基准与车床主轴回转轴线具有正确的尺寸和位置关系。加工这类工件多采用花盘式、角铁式车床夹具。
由于车床夹具高速旋转，在加工过程中除受切削力作用外，还承受离心力和工件重力的作用。因此，要求车床夹具的夹紧机构必须安全可靠，夹紧力必须克服切削力、离心力等外力的作用，且自锁可靠。若采用螺旋夹紧机构，一般要加弹簧垫圈或使用锁紧螺母。
（ 3 ）夹具的平衡问题
车床夹具高速回转，若不平衡，就会产生离心力。不仅增加了主轴和轴承的磨损，还会产生振动，影响加工质量，降低刀具寿命。因此，设计车床夹具时，特别是角铁式、花盘式等结构不对称的车床夹具，必须采取平衡措施，以减少由离心力产生的振动和主轴、轴承的磨损。生产中常用加平衡块或加工减重孔的办法，通过平衡试验，来达到平衡夹具的目的。
（ 4 ）夹具与机床的连接方式
主要取决于夹具的结构和机床主轴前端的结构形式。图 9-57 所示是车床夹具与机床主轴常用的连接方式,
图 a 所示以锥柄与主轴锥孔连接，夹具 2 以莫氏锥柄与机床主轴配合定心，由通过主轴孔的拉杆 1 拉紧。
图 9-57 车床夹具与机床常用的连接方式
图b所示以主轴前端外圆柱面与夹具过渡盘连接（或直接与夹具连接），夹具3通过过渡盘2的内锥孔与主轴1的前端定心轴颈配合定心，并用螺钉紧固在一起。
图c所示以主轴前端短圆锥面与夹具过渡盘连接，夹具3通过过渡盘2的内锥孔与主轴1前端的短锥面相配合定心，并用螺钉紧固在主轴上。
图d所示是以主轴前端长圆锥面与夹具过渡盘连接，夹具4通过过渡盘3的内锥孔与主轴1前端的长锥面相配合定心，并用锁紧螺母2紧固。在锥面配合处用键5连接传递扭矩。
二、钻床夹具
在各种钻床上用来钻、扩、铰孔的机床夹具称为钻床夹具，这类夹具的特点是装有钻套和安装钻套用的钻模板，故习惯上简称为钻模。
1,钻床夹具的种类
钻床夹具的种类很多，根据钻模板的工作方式分为以下五类,
（ 1 ）固定式钻模
这类钻模在加工过程中固定不动。夹具体上设有安放紧固螺钉或便于夹压的部位。这类钻模主要用于立式钻床加工单孔，或在摇臂钻床上加工平行孔系。
图 9-58 所示是在阶梯轴的大端钻孔的固定式钻模。工序图已确定了定位基准，钻模上采用 V 形块 2 及其端面 和手动拔销 5 定位，用偏心压板夹紧，夹具体周围留有供夹紧用的凸缘或 U 形槽。
（ 2 ）回转式钻模
回转式钻模用于加工工件上同一圆周上平行孔系或加工分布在同一圆周上的径向孔系。回转式钻模的基本形式有立轴、卧轴和倾斜轴三种。工件一次装夹中，靠钻模依次回转加工各孔，因此这类钻模必须有分度装置。回转式钻模使用方便、结构紧凑，在成批生产中广泛使用。一般为缩短夹具设计和制造周期，提高工艺装备的利用率，夹具的回转分度部分多采用标准回转工作台。
图 9-58 固定式钻模
1 —夹具体 2 — V 形块 3 —偏心压板 4 —钻套 5 —手动拔销
（ 3 ）翻转式钻模
翻转式钻模是一种没有固定回转轴的回转钻模。在使用过程中，需要用手进行翻转，因此夹具连同工件的重量不能太重，一般限于 。主要适用于加工小型工件上分布几个方向的孔，这样可减少工件的装夹次数，提高工件上各孔之间的位置精度。
（ 4 ）盖板式钻模
盖板式钻模没有夹具体，只有一块钻模板，在钻模板上除了装钻套外，还有定位元件和夹紧装置。加工时，钻模板盖在工件上定位、夹紧即可。盖板式钻模的特点是定位元件、夹紧装置及钻套均设在钻模板上，钻模板在工件上装夹，因此结构简单、制造方便、成本低廉、加工孔的位置精度较高。常用于床身、箱体等大型工件上的小孔加工，对于中小批量生产，凡需钻、扩、铰后立即进行倒角、锪平面、攻丝等工步时，使用盖板式钻模也非常方便。加工小孔的盖板式钻模，因切削力矩小，可不设夹紧装置。
（ 5 ）滑柱式钻模
滑柱式钻模是带有升降台的通用可调夹具，在生产中应用较广。滑柱式钻模的平台上可根据需要安装定位装置，钻模板上可设置钻套、夹紧元件及定位元件等。滑柱式钻模已标准化，其结构尺寸可查阅“夹具设计手册”。
2,钻床夹具的设计要点
设计钻模时，应根据工件的形状、尺寸、工序的加工要求、使用的设备及生产类型，经济合理地选用钻模的结构形式，并注意解决以下问题,
（ 1 ）钻套
钻套是钻模上特有的元件，用来引导刀具以保证被加工孔的位置精度和提高刀具的刚度，并防止加工过程中刀具偏斜。通常钻套分为以下四种类型,
1 ） 固定钻套
图 9-59 a,b 所示为固定钻套（ GB/T2262-91 ）的结构，图 a 为 A 型固定钻套；图 b 为 B 型固定钻套。钻套安装在钻模板或夹具体中，其配合为 或 。固定钻套结构简单，钻孔精度高，但钻套磨损后，不易更换。适于小批生产或小孔距及孔距精度高的孔加工。
2 ） 可换钻套
图 9-59 c 所示为可换钻套（ GB/T2264-91 ）的结构。为了克服固定钻套磨损后不易更换的缺点，在大批量生产中，可选用可换钻套。钻套与衬套（ GB/T2263-91 ）的配合为 或 ，衬套与钻模板的配合为 或 ，并用钻套螺钉（ GB/T2268-91 ）固定，以防止加工时钻套转动及退刀时脱出。钻套磨损后，卸下钻套螺钉，便可更换新的可换钻套。
3 ）快换钻套
图 9-60 特殊钻套
图 9-59 标准钻套
图 9-59 d 所示为快换钻套（ GB/T2265-91 ）的结构。适用于工件在一次装夹中，需要依次进行钻、扩、铰孔的工序。为了快速更换不同孔径的钻套，应选用快换钻套。快换钻套与衬套的配合为 或 ，衬套与钻模板的配合为 或 。快换钻套除在其凸缘上有供钻套螺钉压紧的肩台外，还有一个削边平面。更换钻套时，不需拧下钻套螺钉，只要将快换钻套转过一定角度，使其削边平面正对钻套螺钉头部处，即可取出钻套。削边方向应考虑刀具的旋向，以免钻套自动脱出。
4 ）特殊钻套
因工件形状或被加工孔的位置需要而不能使用标准钻套时，则需要设计特殊结构的钻套。常用的特殊钻套结构如图 9-60 所示，图 a ）是加长钻套，加工凹面上的孔，而钻模板又无法接近工件的加工平面时使用；图 b ）是斜面钻套，用于斜面或圆弧面上钻孔，排屑空间的高度 ，可增加钻头刚度，避免钻头引偏或折断；图 c ）是小孔距钻套，用定位销确定钻套方向。图 d ）是带内锥定位、夹紧钻套，钻套与衬套之间一段为圆柱间隙配合，一段为螺纹连接，钻套下端为内锥面，具有对工件定位、夹紧和引导刀具三种功能。
设计钻套时，应注意以下问题,
1.钻套导向孔的基本尺寸取刀具的最大极限尺寸，以防止卡住和咬死；
2.对于标准的定尺寸刀具，如麻花钻、扩孔钻、铰刀，钻套导向孔与刀具的配合应按基轴制选取；
钻套导向孔与刀具之间，应保证一定的配合间隙。一般根据所用刀具和工件的加工精度要求来选取钻套导向孔的公差与配合。当钻孔和扩孔时，选 或 ；粗铰孔时，选 ；精铰孔时，选 ；
当采用标准铰刀铰 或 孔时，导向孔的基本尺寸取被加工孔的基本尺寸，公差选 或 ；
图 9-61 钻套与工件距离 的选取
若刀具不是用切削部分导向，而是用刀具的导柱部分导向，此时可按基孔制的相应配合 ,或 选取。
3.钻套的高度 H 增大，则导向性能好，刀具刚度提高，但钻套与刀具的磨损加剧。应根据孔距精度、工件材料、孔深、刀具耐用度、工件表面形状等因素决定。通常取 ，当加工精度较高或加工的孔径较小时，可以 ,为被加工孔径。
4.钻套与工件间应留有适当的排屑空间 ，如图 9-61a 所示。若 太小，如图 9-61b 所示，排屑困难，会加速导向表面的磨损；若 太大，排屑方便，但导向性能降低，如图 9-61c 所示。因此设计时应根据钻头直径及工件材料确定适当的间隙。通常按经验公式选取 值,
加工铸铁时、黄铜时,；
加工钢件时,。
工件材料硬度越高，其系数应取小值，钻头直径越小（钻头刚性越差），其系数应取大值，以免切屑堵塞而使钻头折断。
下面几种特殊情况，需另行考虑,
在斜面上钻孔（或钻斜孔）时，可取 ，以免钻头引偏；
孔的位置精度较高时，可取 ，使切屑从钻头的螺旋槽中排出；
钻深孔（孔的长径比 ）时，要求排屑畅快，取 。
（ 2 ）钻模板
钻模板用于安装钻套，并确保钻套在钻模上的正确位置。常见的钻模板有以下几种,
1 ）固定式钻模板
固定式钻模板与夹具体的连接，一般采用 图 9-62 所示的三种结构：图 a 为整体铸造结构；图 b 为焊接结构；图 c 为用螺钉和销钉连接的钻模板。 固定式钻模板结构简单、制造容易。
图 9-62 固定式钻模板
图 9-63 铰链式钻模板
1—铰链销 2—夹具体 3—铰链座 4—支承钉
5—钻模板 6-菱形螺母
2 ）铰链式钻模板
通过铰链与夹具体固定支架相连接的钻模板（图 9-63 所示）。当钻模板防碍工件装卸或钻孔后需扩孔、攻螺纹时常采用这种结构。铰链销 1 与钻模板 5 的销孔配合为 ，与铰链座 3 的销孔配合为 。钻模板 5 与铰链座 3 之间的配合为 。钻套导向孔与夹具安装面的垂直度可通过调整两个支承钉 4 的高度加以保证。加工时，钻模板 5 由菱形螺母 6 锁紧。使用铰链式钻模板，装卸工件方便，但由于铰链销孔之间存在配合间隙，因此加工孔的位置精度比固定式钻模板低。
3 ）可卸式钻模板 也叫分离式钻模板。钻模板与夹具体是分离的，成为一个独立部分。当装卸工件必须将钻模板取下时，则应采用可卸式钻模板。这类钻模板钻孔精度比铰链式钻模板高，但每装卸一次工件就需装卸一次模板，装卸时间较长，效率较低。
4 ）悬挂式钻模板：悬挂在机床主轴上，由机床主轴带动而与工件靠近或离开的钻模板称为悬挂式钻模板。
图 9-64 悬挂式钻模板
1—弹簧 2—导向滑柱 3—螺钉 4—套 5—钻模板 6—横梁
如图 9-64 所示，钻模板 5 的位置由导向滑柱 2 来确定，并悬挂在滑柱上，通过弹簧 1 和横梁 6 与机床主轴或主轴箱连接。这类钻模板多与组合机床或多轴箱联合使用。
三、镗床夹具
镗床夹具又称镗模。它是用来加工加工箱体、支架等类工件上的精密孔或孔系的机床夹具。
1,镗模的种类
根据镗套的布置形式不同，分为双支承镗模、单支承镗模和无支承镗模。
（ 1 ）双支承镗模 双支承镗模上有两个引导镗杆的支承，镗杆与机床主轴采用浮动连接，镗孔的位置精度由镗模保证，消除了机床主轴回转误差对镗孔精度的影响。根据支承相对于刀具的位置分为以下两种。
1 ）前后双支承镗模
图 9-65 镗削车床尾座镗模
1—支架 2—镗套 3,4—定位板 5,8—压板 6—夹紧螺钉 7—可调支承钉 9—镗杆 10—浮动卡头
图 9-65 为镗削车床尾座孔镗模，镗模的两个支承分别设 置在刀具的前方和后方。镗杆 9 和主轴之间通过浮动卡头 10 连接。工件以底面、槽及侧面在定位板 3,4 及可调支承钉 7 上定位，限制工件的六个自由度。采用联动夹紧机构，拧紧夹紧螺钉 6,压板 5,8 同时将工件夹紧。镗模支架 1 上装有滚动回转镗套 2,用以支承和引导镗杆。镗模以底面 作为安装基面安装在机床工作台上，其侧面设置找正基面 ，因此可不设定位键。
前后双支承镗模，一般用于镗削孔径较大，孔的长径比 的通孔或孔系，其加工精度较高，但更换刀具不方便。
2 ）后双支承镗模
图 9-66 为后双支承导向镗孔示意图，两支承设置在刀具后方，镗杆与主轴浮动连接。为保证镗杆刚性，镗 杆悬伸量 ；为保证镗孔精度，两支承导向长度 。后双支承导向镗模可在箱体一个壁上镗孔，便于装卸工件和刀具，也便于观察和测量。
图 9-66 后双支承导向镗孔图 9-67 前单支承导向镗孔
（ 2 ）单支承镗模
这类镗模只有一个导向支承，镗杆与主轴采用固定连接。根据支承相对于刀具的位置分为以下两种。
1 ）前单支承镗模
图 9-67 为前单支承导向镗孔，镗模支承设置在刀具的前方，主要用于加工孔径 、加工长度 的通孔。一般镗杆的导向部分直径 。因导向部分直径不受加工孔径大小的影响，故在多工步加工时，可不更换镗套。这种布置便于在加工中观察和测量，但在立镗时，切屑会落入镗套，应设置防护罩。
2 ）后单支承镗模
图 9-68 所示为后单支承导向镗孔，镗套设置在刀具的后方。用于立镗 时，切屑不会影响镗套。当镗削 ,的通孔或盲孔时，如图 a 所示，可使镗杆导向部分的尺寸 ，这种形式的镗杆刚度好，加工精度高，装卸工件和更换刀具方便，多工步加工时可不更换镗杆；当加工孔长度 时，如图 b 所示，应使镗杆导向部分直径 ，以便镗杆导向部分可伸入加工孔，从而缩短镗套与工件之间的距离及镗杆的悬伸长度。
为便于刀具及工件的装卸和测量，单支承镗模的镗套与工件之间的距离一般在 之间，常取 。
（ 3 ）无支承镗模
图 9-68 后单支承导向镗孔
工件在刚性好、精度高的金刚镗床、坐标镗床或数控机床、加工中心上镗孔时，夹具上不设置镗模支承，加工孔的尺寸和位置精度均由镗床保证。这类夹具只需设计定位装置、夹紧装置和夹具体。
图 9-69 为镗削曲轴轴承孔的金刚镗床夹具。在卧式双头金刚镗床上，同时加工两个工件。工件以两主轴颈及其一端面在两个 V 形块 1,3 上定位。安装工件时，将前一个曲轴颈放在转动叉形块 7 上，在弹簧 4 的作用下，转动叉形块 7 使工件的定位端面紧靠在 V 形块 1 的侧面上。当液压缸活塞 5 向下运动时，带动活塞杆 6 和浮动压板 8,9 向下运动，使四个浮动压块 2 分别从主轴颈上方压紧工件。当活塞上升松开工件时，活塞杆 6 带动浮动压板 8 转动 ，以便装卸工件。
2,镗模的设计要点
设计镗模时，除了定位、夹紧装置外，主要考虑与镗刀密切相关的刀具导向装置的合理选用（镗套、镗杆）。
（ 1 ）镗套用于引导镗杆。镗套的结构形式和精度直接影响被加工孔的精度。常用的镗套有以下两类。
图 9-70 固定式镗套
1 ）固定式镗套 在镗孔过程中不随镗杆转动的镗套。 图 9-70 是标准结构的固定式镗套（ ），与快换钻套结构相似。 型不带油杯和油槽，镗杆上开油槽； 型则带油杯和油槽，使镗杆和镗套之间能充分润滑。
这类镗套结构紧凑，外形尺寸小；制造简单；位置精度高；但镗套易于磨损。因此固定式镗套适用于低速镗孔，一般线速度 ，固定式镗套的导向长度 。
2 ）回转式镗套 在镗孔过程中随镗杆一起转动，镗杆与镗套之间只有相对移动而无相对转动，减少镗套磨损，不会因摩擦发热出现“卡死”现象。这类镗套适用于高速镗孔。
根据回转部分的工作方式不同，分为内滚式回转镗套和外滚式回转镗套。内滚式回转镗套是把回转部分安装在镗杆上，并且成为镗杆的一部分；外滚式回转镗套是把回转部分安装在导向支架上。 图 9-71 是 常见的几种外滚式回转镗套的典型结构,
图 9-71 外滚 式回转镗套
1,6 —镗套 2 —轴承 3 —镗模支架 4 —调整垫 5 —轴承端盖
图 9-72 回转镗套的引导槽及尖头键
图 a 为滑动轴承外滚式回转镗套，镗套 1 可在滑动轴承 2 内回转，镗模支架 3 上设置油杯，经油孔将润滑油送到回转副，使其充分润滑。镗套中间开有键槽，镗杆上的键通过键槽带动镗套回转。这种镗套的径向尺寸较小，适用于孔中心距较小的孔系加工，且回转精度高，减振性好，承载能力大，但需要充分润滑。常用于精加工，摩擦面线速度 。
图 b 为滚动轴承外滚式回转镗套，镗套 6 支承在两个滚动轴承上，轴承安装在镗模支架 3 的轴承孔中，轴承孔的两端用轴承端盖 5 封住。这种镗套采用标准滚动轴承，所以设计、制造和维修方便，镗杆转速高，一般摩擦面线速度 。但径向尺寸较大，回转精度受轴承精度影响。可采用滚针轴承以减小径向尺寸，采用高精度轴承提高回转精度。
图 c 立式镗孔用的回转镗套，为避免切屑和切削液落入镗套，需要设置防护罩。为承受轴向力，一般采用圆锥滚子轴承。
回转镗套一般用于镗削孔距较大的孔系，当被加工孔径大于镗套孔径时，需在镗套上开引刀槽，使装好刀的镗杆能顺利进入。为确保进入引刀槽，镗套上设置尖头键或钩头键,如图 9-72 所示。回转镗套的导向长度 。
（ 2 ）镗杆
图 9-73 用于固定镗套的镗杆导向部分结构
图 9-73 为用于固定镗套的镗杆导向 部分结构。当导向直径 时，常采用整体式结构。图 a 为开油槽的镗杆，镗杆与镗套的接触面积大，磨损大，若切屑从油槽内进入镗套，则易出现“卡死”现象，但镗杆的刚度和强度较好；图 b,c 为深直槽和螺旋槽的镗杆，这种结构可减少镗杆与镗套的接触面积，沟槽有存屑能力，可减少“卡死”现象，但镗杆刚度较低；图 d 为镶条式结构。镶条采用摩镲系数小和耐磨的材料，如铜或钢。镶条磨损后，可在底部加垫片，重新修磨。这种结构摩擦面积小，容屑量大，不易“卡死”。
图 9-74 用于回转镗套镗套的镗杆导向部分结构
图 9-74 为用于回转镗套的镗杆导向部分结构，图 a 在镗杆前端设置平键，键下装有压缩弹簧，键的前部有斜面，适用于有键槽的镗套，无论镗杆以何位置进入镗套，平键均能进入键槽，带动镗套回转；图 b 所示的镗杆上开有键槽，其头部作成 的螺旋引导结构，可与图 9-72 所示装有尖头键的镗套配合使用。
镗杆与加工孔之间应有足够的间隙容纳切屑，通常镗杆直径按 选取。
四、铣床夹具
铣床夹具主要用于加工平面、沟槽、缺口、花键、齿轮以及成形表面等。
1,铣床夹具的种类
按铣削时的进给方式不同，铣床夹具可分为直线进给、圆周进给和靠模进给三种类型。
图 9-75 多件加工的直线进给式铣床夹具
1 —小轴 2 —活动 V 形块 3 —弹簧 4 —夹紧元件
5 —薄膜式汽缸 6 —支承钉 7 —导向柱 8 —定位键 9 —对刀块
（ 1 ）直线进给式铣床夹具 这类夹具安装在铣床工作台上，在加工中随工作台按直线进给方式运动。按照在夹具中同时安装工件的数目和工位多少分为单件加工、多件加工和多工位加工夹具。
图 9-75 所示 是多件加工的直线进给式铣床夹具，该夹具用于在小轴端面上铣一通槽。六个工件以外圆面在活动 V 形块 2 上定位，以一端面在支承钉 6 定位。活动 V 形块装在两根导向柱 7 上,V 形块之间用弹簧 3 分离。工件定位后，由薄膜式气缸 5 推动 V 形块 2 依次将工件夹紧。由对刀块 9 和定位键 8 来保证夹具与刀具和机床的相对位置。这类夹具生产率高，多用于生产批量较大的情况。
图 9-76 双向进给铣床夹具
1,3 —夹具 2- 铣刀 4 —铣床工作台
图 9-76 所示是利用进给时间装卸工件的多工位直线进给式铣床夹具，在铣床工作台上装有两个相同的夹具 1 和 3,每个夹具都可以分别装夹 5 个工件，铣刀 2 安放在两个夹具中间位置。当工作台向左直线进给时，铣刀便可铣削装在夹具 3 中的工件，与此同时，操作者便可在夹具 1 中装卸工件。待夹具 3 中的工件加工完后，工作台快速退至中间位置，然后向右直线进给，铣削装在夹具 3 中的工件，这时操作者便可装卸夹具 3 中的工件，如此不断进行。这种双向进给铣床夹具使辅助时间与机动时间重合，提高了生产率。
（ 2 ）圆周进给铣床夹具 圆周进给铣床夹具多用在回转工作台或回转鼓轮的铣床上，依靠回转台或鼓轮的旋转将工件顺序送入铣床的加工区域，实现连续切削。在切削的同时，可在装卸区域装卸工件，使辅助时间与机动时间重合，因此它是一种高效率的铣床夹具。
图 9-77 直线进给式靠模铣床夹具
1 —工件 2 —铣刀 3 —靠模 4 —滚子 5 —滚子滑座 6 —铣刀滑座
（ 3 ）靠模进给式铣床夹具 是一种带有靠模的铣床夹具，适用于专用或通用铣床上加工各种非圆曲面。按照进给运动方式可分为直线进给式和圆周进给式两种。
图 9-78 圆周进给式靠模铣床夹具
1 —工件 2 —靠模 3 —回转工作台 4 —滑座 5 —滚子 6- 铣刀
图 9-77 所示为直线进给式靠模铣夹具示意图。靠模 3 与工件 1 分别装在夹具上，夹具安装在铣床工作台上，滚子滑座 5 与铣刀滑座 6 两者连为一体，且保持两者轴线间的距离 不变。该滑座组合件在重锤或弹簧拉力 的作用下，使滚子 4 压紧在靠模上，铣刀 2 则保持与工件接触。当工作台作纵向直线进给时，滑座则得一横向辅助运动，使铣刀仿照靠模的轮廓在工件上铣出所需的形状。这种加工一般在靠模铣床上进行。
图 9-78 所示为圆周进给式靠模铣床夹具示意图。夹具装在回转工作台 3 上，回转工作台 3 装在滑座 4 上。滑座 4 受重锤或弹簧拉力 的作用使靠模 2 与滚子 5 保持紧密接触。滚子 5 与铣刀 6 不同轴，两轴相距为 。当转台带动工件回转时，滑座也带动工件沿导轨相对于刀具作径向辅助运动，从而加工出与靠模外形相仿的成形面。
2,铣床夹具的设计要点
由于铣削加工时切削用量较大、且为断续切削，故切削力较大，易产生冲击和振动，因此，设计铣床夹具时，要求工件定位可靠，夹紧力足够大，手动夹紧时夹紧机构要有良好的自锁性能，夹具上各组成元件应具有较高的强度和刚度。铣床夹具一般有确定刀具位置和夹具方向的对刀块和定位键。
（ 1 ） 定位键 为确定夹具与机床工作台的相对位置，在夹具体底面上应设置定位键。铣床夹具通过两个定位键与机床工作台上的 形槽配合，确定夹具在机床上的位置。定位键有矩形和圆形两种形式，如图 9-79 所 示，图 a 为矩形定位键（ GB/T2206-91 ），其结构尺寸已标准化。图 d 为圆柱形定位键。
图 9-79 定位键
常用的矩形定位键有 型和 型两种结构型式。 型定位键的宽度，按统一尺寸 （ 或 ）制作，适用于夹具定向精度要求不高的场合。 型定位键的侧面开有沟槽，沟槽上部与夹具体的键槽配合，其宽度尺寸 按 或 与键槽配合；沟槽的下部宽度为 ，与铣床工作台的 形槽配合。因为 型槽公差为 或 ，故 一般按 或 制造。为了提高夹具的定位精度，在制造定位键时,应留有修磨量 ，以便与工作台 型槽修配，达到较高的配合精度。
2 ）对刀装置
用于确定刀具与夹具的相对位置。一般有对刀块和塞尺。
图 9-80 所示 为 常见几种铣刀的对刀装置，图 a 是高度对刀装置，用于对准铣刀的高度,3 是标准圆形对刀块（ GB/T2240-91 ）；图 b 中 3 是直角对刀块（ GB/T2242- 91 ），用于对准铣刀的高度和水平方向位置；图 c,d 是成形刀具对刀装置；图 e 组合刀具对刀装置,3 是方形对刀块（ GB/T2241-91 ），用于组合铣刀的垂直和水平方向对刀。
图 9-80 对刀装置
1 —刀具 2 —塞尺 3 —对刀块
对刀时，铣刀不能与对刀块工作表面直接接触，以免损坏切削刃或造成对刀块过早磨损，应通过塞尺来校准它们之间的相对位置，即将塞尺放在刀具与对刀块的工作表面之间，凭抽动塞尺的松紧感觉来判断铣刀的位置。 图 9-81 所示是常用的两种标准塞尺结构，图 a 是对刀平塞尺（ GB/T2244-91 ）,，公差为 ；图 b 是对刀圆柱塞尺（ GB/T2245- 91 ）,，公差为 。设计夹具时，夹具总图上应标注塞尺的尺寸和公差。
图 9-81 对刀塞尺
（ 3 ）夹具的总体结构
1 ）定位方案确定，应注意定位的稳定性。为此，尽量选加工过的平面为定位基面，定位元件要用支承板，且距离尽量远一些，以提高定位稳定性；用毛坯面定位时，定位元件要用球头支承钉，可采用自位支承或辅助支承提高定位稳定性，以避免加工时产生振动。
图 9-82 铣床夹具夹具体的外形尺寸
2 ）夹紧机构刚性要好，有足够的夹紧力，力的作用点要尽量靠近加工表面，并夹紧在工件刚性较好的部位，以保证夹紧可靠、夹紧变形小。对于手动夹具，夹紧机构应具有良好的自锁性能。
3 ）夹具的重心要尽可能低，夹具体与机床工作台的接触面积要大。因此夹具体的高度与宽度比一般为 ，如 图 9-82 所示。
4 ）切屑流出及清理方便。大型夹具应考虑排屑口、出屑槽；对不易清除切屑的部位和空间应加防护罩。加工时采用切削液时，夹具体设计要考虑切削液的流向和回收。
将工件定位后的位置固定下来称为夹紧，夹紧的目的是保持工件在定位中所获得的正确位置，使其在外力（夹紧力、切削力、离心力等外力）作用下，不发生移动和振动。
一、夹紧装置的组成及基本要求
图 9-33 液压夹紧的铣床夹具
1 －压板 2 －铰链臂 3 －活塞杆 4 －液压缸 5 －活塞
1,夹紧装置的组成
夹紧装置由两个基本部分组成。
（ 1 ）动力装置
夹紧力的来源于人力或者某种动力装置。用人力对工件进行夹紧称为手动夹紧。用各种动力装置产生夹紧作用力进行夹紧称为机动夹紧。常用的动力装置有：液压、气动、电磁、电动和真空装置等。
（ 2 ）夹紧机构
一般把夹紧元件和中间传递机构和成为夹紧机构。
1 ）中间传递机构 它是在动力装置与夹紧元件之间，传递夹紧力的机构。其主要作用有：改变作用力的方向和大小；夹紧工件后的自锁性能，保证夹紧可靠，尤其在手动夹具中。
2 ）夹紧元件 是执行元件，它直接与工件接触，最终完成夹紧任务。
图 9-33 所示 是液压夹紧的铣床夹具 。其中，液压缸 4,活塞 5,活塞杆 3 组成了液压动力装置，铰链臂 2 和压板 1 等组成了铰链压板夹紧机构，压板 1 是 夹紧元件。
2,对夹紧装置的基本要求
（ 1 ）能保证工件定位后占据的正确位置。
（ 2 ）夹紧力的大小要适当、稳定。既要保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。夹紧力稳定可减少夹紧误差。
（ 3 ）夹紧装置的复杂程度与生产类型相适应。工件的生产批量越大，允许设计越复杂、效率越高的夹紧装置。
（ 4 ）工艺性好，使用性好。其结构应尽量简单，便于制造和维修；尽可能使用标准夹具零部件；操作方便、安全、省力。
二、夹紧力的确定
设计夹具的夹紧机构时，所需夹紧力的确定包括夹紧力的作用点、方向、大小三要素。
1,夹紧力的方向
（ 1 ）夹紧力的方向应有助于定位，不应破坏定位。
图 9-34 夹紧力的方向朝向主要定位面
只有一个夹紧力时，夹紧力应垂直于主要定位支承或使各定位支承同时受夹紧力作用 。
图 9-34 所示 为夹紧力朝向主要定位面的示 例。图 a 中，工件以左端面与定位元件的 面接触，限制工件的三个自由度；底面与 面接触，限制工件的二个自由度；夹紧力朝向主要定位面 ，有利于保证 孔与左端面的垂直度要求 。 图ｂ中，夹紧力朝向Ｖ形块的Ｖ形面，使工件装夹稳定可靠 。
图 9-35 分别加力和一力两用
图 9-36 夹紧力与切削力、重力的关系
图 9-35 所示是一力两用和使各定位基面同时受夹紧力作用的情况。图 a 对第一定位基面施加 ,对第二定位基面施加 ；图 b,c 所示施加 代替 ,，使两定位基面同时受到夹紧力的作用 。
用几个夹紧力分别作用时，主要夹紧力应朝向主要定位支承面，并注意夹紧力的动作顺序。如三平面组合定位,,是主要夹紧力，朝向主要定位支承面，应最后作用； ,应先作用 。
（ 2 ）夹紧力的方向应方便装夹和有利于减小夹紧力，最好与切削力、重力方向一致。
图 9-36 所 示为夹紧力与切削力、重力的关系,
图 a 夹紧力 与重力 、切削力 方向一致，可以不夹紧或用很小的夹紧力,；
图 b 夹紧力 与切削力 垂直，夹紧力较小,；
图 c 夹紧力 与切削力 成夹角 ，夹紧力较大,
图 d 夹紧力 与切削力 、重力 垂直，夹紧力最大,
图 e 夹紧力 与切削力 、重力反向，夹紧力较大,
由上述分析可知图 a,b 应优先选用，图 c,e 次之，图ｄ最差，应尽量避免使用。上面公式中的 为工件与支承间的摩擦系数。
3,夹紧力的大小
夹紧力的大小必须适当。过小，工件在加工过程中发生移动，破坏定位；过大，使工件和夹具产生夹紧变形，影响加工质量。
理论上，夹紧力应与工件受到切削力、离心力、惯性力及重力等力的作用平衡；实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。切削力在加工过程中是变化的，因此夹紧力只能进行粗略的估算。
估算夹紧力时，应找出对夹紧最不利的瞬时状态，略去次要因素，考虑主要因素在力系中的影响。通常将夹具和工件看成一个刚性系统，建立切削力、夹紧力 、（大型工件）重力、（高速运动工件）惯性力、（高速旋转工件）离心力、支承力以及摩擦力静力平衡条件，计算出理论夹紧力 。则实际夹紧力 为
（ 9-17 ）
式中 —— 安全系数，与加工性质（粗、精加工）、切削特点（连续、断续切削）、夹紧力来源（手动、机动夹紧）、刀具情况有关。一般取 ；粗加工时,；精加工时,。
生产中还经常用类比法（或试验）确定夹紧力。
三、典型夹紧机构
常用的典型夹紧机构有斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构及铰链夹紧机构等。
1,斜楔夹紧机构
斜楔夹紧机构是最基本夹紧机构，螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构等均是斜楔机构的变型。 图 9-40 为几种典型的斜楔夹紧机构,图ａ是在工件上钻互相垂直的 ,两组孔，工件装入后，锤击 斜楔大头，夹紧工件； 加工完毕后，锤击 斜楔小头，松开工件。 可见，斜楔是利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件，即利用斜面的楔紧作用夹紧工件。图 b 是将 斜楔与滑柱合成一种夹紧机构，一般用气压或液压驱动。 图 c 是由端面 斜楔与压板组合而成的夹紧机构。
（ 1 ）斜楔的夹紧力
图 9-41a 为斜楔在外力作用下的受力情况，建立静平衡方程式,，其中
,
整理后得,
（ 9-18 ）
式中 —— 斜楔对工件的夹紧力，单位为 ；
—— 斜楔升角，单位为（ ）；
——加在斜楔上的原始作用力，单位为 ；
——斜楔与工件间的摩擦角（ ）；
——斜楔与夹具体间的摩擦角（ ）。
图 9-41 斜楔的受力分析
设 ，当 时，可用下式作近似计算,
（ 9-19 ）
（ 2 ） 斜楔的自锁条件
当加在斜楔上的原始作用力 撤除后，斜楔在摩擦力作用下仍然不会松开工件的现象称为自锁。此时摩擦力的方向与斜楔企图松开和退出的方向相反，如图 9-41 b 所示。从图中可见，要自锁，必须满足下式,
其中
整理后
所以 （ 9-20 ）
斜楔的自锁条件是斜楔的升角小于或等于斜楔与工件、斜楔与夹具体间的摩擦角之和。
若 ,，则 。为保证自锁可靠，手动夹紧机构一般取 ；用液压或气压驱动的斜楔，可取 。
3 ）斜楔的扩力比与夹紧行程
夹紧力 与原始作用力 之比称为扩力比或增力系数，用 表示，即
（ 9-21 ）
若 ,，则 。可见,斜楔具有扩力作用,越小,越大。
图 9-41c 所示,是 斜楔夹紧行程,是斜楔 夹紧工件过程中移动的距离，则
（ 9-22 ）
图 9-42 螺旋夹紧机构
由于 受到 斜楔 长度的限制，要增大 夹紧行程，就得增大斜角 ，这样会降低自锁性能。当要求机构既能自锁，又要有较大夹紧行程，可采用双斜面斜楔，如 图 9-40 b 所示，大斜角 段使滑柱 迅速上升，小斜角 段确保自锁。
2,螺旋夹紧机构
图 9-42 是常见 螺旋夹紧机构。 由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成。
（ 1 ）单个螺旋夹紧机构直接用螺钉或螺母夹紧工件的机构，称为单个螺旋夹紧机构，如图 9-42 所示。 图a中螺钉头直接与工件表面接触，螺钉转动时，可能损伤工件表面或带动工件旋转。为克服这一缺点，可在螺钉头部装上 摆动压块 （ ） 。 图 9-43 a,b 所示,A 型的端面光滑，用于夹紧已加工表面； B 型的端面有齿纹，用于夹紧毛坯面。当要求螺钉只移动不转动时，可采用图 c 所示结构（ ）。
单个螺旋夹紧机构夹紧动作慢，装卸工件费时，为克服这一缺点，可采用各种快速螺旋夹紧机构 。
（ 2 ）螺旋压板夹紧机构
图 9-44 螺旋压板夹紧机构
常见的螺旋压板夹紧机构如图 9-44 所示，图 a,b 为移动压板；图 c,d 为回转压板。图 9-45 是螺旋钩形压板夹紧机构，其特点是结构紧凑，使用方便。当钩形压板妨碍工件装卸时，自动回转钩形压板避免了手转动钩形压板的麻烦。
图 9-45 自动回转钩形压板图
螺旋夹紧机构具有结构简单、制造容易、自锁性能好、夹紧可靠，是手动夹紧中常用的一种夹紧机构。
3,偏心夹紧机构
图 9-46 圆偏心夹紧机构
用偏心件直接或间接夹紧工件的机构，称为偏心夹紧机构。常用的偏心件是圆偏心轮和偏心轴。 图 9-46 是常 见的圆偏心夹紧机构，图 a,b 用的是圆偏心轮；图ｃ用的是偏心轴；图ｄ用的是偏心叉。
偏心夹紧机构操作方便、夹紧迅速，但夹紧力和行程较小，一般用于切削力不大、振动小、夹压面公差小的情况。
4,铰链夹紧机构
图 9-47 所示是常用的铰链夹紧机构的三种基本结构，图 a 为单臂铰链夹紧机构；图 b 为双臂单作用铰链夹紧机构；图 c 为双臂双作用铰链夹紧机构。由气缸带动铰链臂及压板转动夹紧或松开工件。
图 9-47 铰链夹紧机构
铰链夹紧机构是一种增力机构，其结构简单，增力比大，摩擦损失小，但一般不具备自锁性能，常与具有自锁性能的机构组成复合夹紧机构。所以铰链夹紧机构适用于多点、多件夹紧，在气动、液压夹具中获得广泛应用。
5,定心、对中夹紧机构
定心、对中夹紧机构是一种特殊夹紧机构，其定位和夹紧是同时实现的，夹具上与工件定位基准相接触的元件，既是定位元件，又是夹紧元件。定心、对中夹紧机构一般按照以下两种原理设计,
（ 1 ）定位—夹紧元件按等速位移原理来均分工件定位面的尺寸误差，实现定心和对中。图9-48所示为锥面定心夹紧心轴，图 9-49 所示为螺旋定心夹紧机构。
图 9-48 锥面定心夹紧心轴
图 9-49 螺旋定心夹紧机构
（ 2 ）定位—夹紧元件按均匀弹性变形原理 实现定心夹紧。如各种弹黄心轴、弹簧夹头、液性塑料夹头等。图9-50为弹簧夹头的结构。
图 9-50 弹簧夹头
6,联动夹紧机构
需同时多点夹紧工件或几个工件时，为提高生产效率，可采用联动夹紧机构。
图 9-51 浮动压头和四点双向浮动夹紧机构
1 —浮动元件
图 9-52 对向式多件夹紧机构
1—压板,2—夹具体,3—滑柱,4—偏心轮,5—导轨,6—螺杆,7—顶杆,8—连杆
如图 9-51 所示，多点夹紧机构中有一个重要的浮动机构或浮动元件 1,在夹紧工件的过程中，若有一个夹紧点接触，该元件就能摆动（图 a ）或移动（图 b ），使两个或多个夹紧点都接触，直至最后均衡夹紧。图 c 为四点双向浮动夹紧机构，夹紧力分别作用在两个互相垂直的方向上，每个方向各有两个夹紧点，通过浮动元件 1 实现对工件的夹紧，调节杠杆 ,的长度可以改变两个方向夹紧力的比例。
图 9-52 所示是常见的对向式多件夹紧机构，通过浮动夹紧机构产生两个方向相反、大小相等的夹紧力，并同时将工件夹紧。
第六节 典型机床夹具
一、车床夹具
在车床上用来加工工件的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车床主轴上；少数安装在车床的床鞍或床身上。
1,车床夹具的种类
安装在车床主轴上的夹具，根据被加工工件定位基准和夹具的结构特点，分为以下四类,
（ 1 ）卡盘和夹头式车床夹具，以工件外圆为定位基面，如三爪自定心卡盘及各种定心夹紧卡头等。
（ 2 ）心轴式的车床夹具，以工件内孔为定位基面，如各种定位心轴（刚性心轴）、弹簧心轴等。
图 9-54 所示为一车床上常用的带锥柄的圆柱心轴。加工时，工件以内孔及端面为定位基准，在心轴上定位，用螺母通过开口垫圈将工件夹紧。该心轴以锥柄与车床主轴连接。 设计心轴时，应注意正确选择工件孔与心轴配合。
图 9-54 锥柄圆柱心轴
图 9-55 车气门顶杆端面的角铁式车床夹具
（ 3 ）以工件顶尖孔定位的车床夹具，如顶尖、拨盘等。
（ 4 ）角铁和花盘式夹具，以工件的不同组合表面定位。
图 9-55 所示为车气门顶杆端面的角铁式车床 夹具。由于该工件是以细小的外圆柱面定位，因此很难采用自动定心装置，于是采用半圆套定位元件，夹具体必然设计成角铁状。为了使夹具平衡，该夹具采用了在一侧钻平衡孔的办法。
当工件定位基面为单一圆柱表面或与被加工表面轴线垂直的平面时，可采用各种通用车床夹具，如三爪自定心卡盘、四爪卡盘、顶尖、花盘等；当工件定位基面较复杂时，需要设计专用车床夹具。
2,车床夹具设计要点
车床夹具工作时，和工件随机床主轴或花盘一起高速旋转，具有离心力和不平衡惯量。因此设计夹具时，除了保证工件达到工序精度要求外，还应着重考虑以下问题,
（ 1 ）车床夹具的总体结构
夹具结构应力求紧凑、轮廓尺寸小、重量轻。车床夹具的轮廓尺寸，如图 9-56 所示，可参考以下数据,
当夹具采用锥柄与机床主轴锥孔连接时，夹具上最大轮廓直径 或 ,为锥柄大端的直径。
当夹具采用过渡盘与机床主轴相连接时，在 时,； 时,； 时,。
当为单支承的悬臂心轴时，其悬伸长度应小于直径的 5 倍。
当为前后顶尖支承的心轴时，其长度应小于直径的 12 倍。
当心轴直径大于 时，可采用中空结构，以减轻重量。
（ 2 ）定位装置和夹紧装置的设计
车床夹具主要用来加工回转体表面，定位装置的作用必须使工件加工表面的轴线与车床主轴的回转轴线重合。对于盘套类或其它回转体工件，要求工件的定位基面、加工表面和车床主轴三者轴线重合，常采用心轴或定心夹紧夹具；对于壳体、支架、托架等形状复杂的工件，被加工表面与工序基准之间有位置尺寸和平行度、垂直度等相互位置要求，定位装置主要是保证定位基准与车床主轴回转轴线具有正确的尺寸和位置关系。加工这类工件多采用花盘式、角铁式车床夹具。
由于车床夹具高速旋转，在加工过程中除受切削力作用外，还承受离心力和工件重力的作用。因此，要求车床夹具的夹紧机构必须安全可靠，夹紧力必须克服切削力、离心力等外力的作用，且自锁可靠。若采用螺旋夹紧机构，一般要加弹簧垫圈或使用锁紧螺母。
（ 3 ）夹具的平衡问题
车床夹具高速回转，若不平衡，就会产生离心力。不仅增加了主轴和轴承的磨损，还会产生振动，影响加工质量，降低刀具寿命。因此，设计车床夹具时，特别是角铁式、花盘式等结构不对称的车床夹具，必须采取平衡措施，以减少由离心力产生的振动和主轴、轴承的磨损。生产中常用加平衡块或加工减重孔的办法，通过平衡试验，来达到平衡夹具的目的。
（ 4 ）夹具与机床的连接方式
主要取决于夹具的结构和机床主轴前端的结构形式。图 9-57 所示是车床夹具与机床主轴常用的连接方式,
图 a 所示以锥柄与主轴锥孔连接，夹具 2 以莫氏锥柄与机床主轴配合定心，由通过主轴孔的拉杆 1 拉紧。
图 9-57 车床夹具与机床常用的连接方式
图b所示以主轴前端外圆柱面与夹具过渡盘连接（或直接与夹具连接），夹具3通过过渡盘2的内锥孔与主轴1的前端定心轴颈配合定心，并用螺钉紧固在一起。
图c所示以主轴前端短圆锥面与夹具过渡盘连接，夹具3通过过渡盘2的内锥孔与主轴1前端的短锥面相配合定心，并用螺钉紧固在主轴上。
图d所示是以主轴前端长圆锥面与夹具过渡盘连接，夹具4通过过渡盘3的内锥孔与主轴1前端的长锥面相配合定心，并用锁紧螺母2紧固。在锥面配合处用键5连接传递扭矩。
二、钻床夹具
在各种钻床上用来钻、扩、铰孔的机床夹具称为钻床夹具，这类夹具的特点是装有钻套和安装钻套用的钻模板，故习惯上简称为钻模。
1,钻床夹具的种类
钻床夹具的种类很多，根据钻模板的工作方式分为以下五类,
（ 1 ）固定式钻模
这类钻模在加工过程中固定不动。夹具体上设有安放紧固螺钉或便于夹压的部位。这类钻模主要用于立式钻床加工单孔，或在摇臂钻床上加工平行孔系。
图 9-58 所示是在阶梯轴的大端钻孔的固定式钻模。工序图已确定了定位基准，钻模上采用 V 形块 2 及其端面 和手动拔销 5 定位，用偏心压板夹紧，夹具体周围留有供夹紧用的凸缘或 U 形槽。
（ 2 ）回转式钻模
回转式钻模用于加工工件上同一圆周上平行孔系或加工分布在同一圆周上的径向孔系。回转式钻模的基本形式有立轴、卧轴和倾斜轴三种。工件一次装夹中，靠钻模依次回转加工各孔，因此这类钻模必须有分度装置。回转式钻模使用方便、结构紧凑，在成批生产中广泛使用。一般为缩短夹具设计和制造周期，提高工艺装备的利用率，夹具的回转分度部分多采用标准回转工作台。
图 9-58 固定式钻模
1 —夹具体 2 — V 形块 3 —偏心压板 4 —钻套 5 —手动拔销
（ 3 ）翻转式钻模
翻转式钻模是一种没有固定回转轴的回转钻模。在使用过程中，需要用手进行翻转，因此夹具连同工件的重量不能太重，一般限于 。主要适用于加工小型工件上分布几个方向的孔，这样可减少工件的装夹次数，提高工件上各孔之间的位置精度。
（ 4 ）盖板式钻模
盖板式钻模没有夹具体，只有一块钻模板，在钻模板上除了装钻套外，还有定位元件和夹紧装置。加工时，钻模板盖在工件上定位、夹紧即可。盖板式钻模的特点是定位元件、夹紧装置及钻套均设在钻模板上，钻模板在工件上装夹，因此结构简单、制造方便、成本低廉、加工孔的位置精度较高。常用于床身、箱体等大型工件上的小孔加工，对于中小批量生产，凡需钻、扩、铰后立即进行倒角、锪平面、攻丝等工步时，使用盖板式钻模也非常方便。加工小孔的盖板式钻模，因切削力矩小，可不设夹紧装置。
（ 5 ）滑柱式钻模
滑柱式钻模是带有升降台的通用可调夹具，在生产中应用较广。滑柱式钻模的平台上可根据需要安装定位装置，钻模板上可设置钻套、夹紧元件及定位元件等。滑柱式钻模已标准化，其结构尺寸可查阅“夹具设计手册”。
2,钻床夹具的设计要点
设计钻模时，应根据工件的形状、尺寸、工序的加工要求、使用的设备及生产类型，经济合理地选用钻模的结构形式，并注意解决以下问题,
（ 1 ）钻套
钻套是钻模上特有的元件，用来引导刀具以保证被加工孔的位置精度和提高刀具的刚度，并防止加工过程中刀具偏斜。通常钻套分为以下四种类型,
1 ） 固定钻套
图 9-59 a,b 所示为固定钻套（ GB/T2262-91 ）的结构，图 a 为 A 型固定钻套；图 b 为 B 型固定钻套。钻套安装在钻模板或夹具体中，其配合为 或 。固定钻套结构简单，钻孔精度高，但钻套磨损后，不易更换。适于小批生产或小孔距及孔距精度高的孔加工。
2 ） 可换钻套
图 9-59 c 所示为可换钻套（ GB/T2264-91 ）的结构。为了克服固定钻套磨损后不易更换的缺点，在大批量生产中，可选用可换钻套。钻套与衬套（ GB/T2263-91 ）的配合为 或 ，衬套与钻模板的配合为 或 ，并用钻套螺钉（ GB/T2268-91 ）固定，以防止加工时钻套转动及退刀时脱出。钻套磨损后，卸下钻套螺钉，便可更换新的可换钻套。
3 ）快换钻套
图 9-60 特殊钻套
图 9-59 标准钻套
图 9-59 d 所示为快换钻套（ GB/T2265-91 ）的结构。适用于工件在一次装夹中，需要依次进行钻、扩、铰孔的工序。为了快速更换不同孔径的钻套，应选用快换钻套。快换钻套与衬套的配合为 或 ，衬套与钻模板的配合为 或 。快换钻套除在其凸缘上有供钻套螺钉压紧的肩台外，还有一个削边平面。更换钻套时，不需拧下钻套螺钉，只要将快换钻套转过一定角度，使其削边平面正对钻套螺钉头部处，即可取出钻套。削边方向应考虑刀具的旋向，以免钻套自动脱出。
4 ）特殊钻套
因工件形状或被加工孔的位置需要而不能使用标准钻套时，则需要设计特殊结构的钻套。常用的特殊钻套结构如图 9-60 所示，图 a ）是加长钻套，加工凹面上的孔，而钻模板又无法接近工件的加工平面时使用；图 b ）是斜面钻套，用于斜面或圆弧面上钻孔，排屑空间的高度 ，可增加钻头刚度，避免钻头引偏或折断；图 c ）是小孔距钻套，用定位销确定钻套方向。图 d ）是带内锥定位、夹紧钻套，钻套与衬套之间一段为圆柱间隙配合，一段为螺纹连接，钻套下端为内锥面，具有对工件定位、夹紧和引导刀具三种功能。
设计钻套时，应注意以下问题,
1.钻套导向孔的基本尺寸取刀具的最大极限尺寸，以防止卡住和咬死；
2.对于标准的定尺寸刀具，如麻花钻、扩孔钻、铰刀，钻套导向孔与刀具的配合应按基轴制选取；
钻套导向孔与刀具之间，应保证一定的配合间隙。一般根据所用刀具和工件的加工精度要求来选取钻套导向孔的公差与配合。当钻孔和扩孔时，选 或 ；粗铰孔时，选 ；精铰孔时，选 ；
当采用标准铰刀铰 或 孔时，导向孔的基本尺寸取被加工孔的基本尺寸，公差选 或 ；
图 9-61 钻套与工件距离 的选取
若刀具不是用切削部分导向，而是用刀具的导柱部分导向，此时可按基孔制的相应配合 ,或 选取。
3.钻套的高度 H 增大，则导向性能好，刀具刚度提高，但钻套与刀具的磨损加剧。应根据孔距精度、工件材料、孔深、刀具耐用度、工件表面形状等因素决定。通常取 ，当加工精度较高或加工的孔径较小时，可以 ,为被加工孔径。
4.钻套与工件间应留有适当的排屑空间 ，如图 9-61a 所示。若 太小，如图 9-61b 所示，排屑困难，会加速导向表面的磨损；若 太大，排屑方便，但导向性能降低，如图 9-61c 所示。因此设计时应根据钻头直径及工件材料确定适当的间隙。通常按经验公式选取 值,
加工铸铁时、黄铜时,；
加工钢件时,。
工件材料硬度越高，其系数应取小值，钻头直径越小（钻头刚性越差），其系数应取大值，以免切屑堵塞而使钻头折断。
下面几种特殊情况，需另行考虑,
在斜面上钻孔（或钻斜孔）时，可取 ，以免钻头引偏；
孔的位置精度较高时，可取 ，使切屑从钻头的螺旋槽中排出；
钻深孔（孔的长径比 ）时，要求排屑畅快，取 。
（ 2 ）钻模板
钻模板用于安装钻套，并确保钻套在钻模上的正确位置。常见的钻模板有以下几种,
1 ）固定式钻模板
固定式钻模板与夹具体的连接，一般采用 图 9-62 所示的三种结构：图 a 为整体铸造结构；图 b 为焊接结构；图 c 为用螺钉和销钉连接的钻模板。 固定式钻模板结构简单、制造容易。
图 9-62 固定式钻模板
图 9-63 铰链式钻模板
1—铰链销 2—夹具体 3—铰链座 4—支承钉
5—钻模板 6-菱形螺母
2 ）铰链式钻模板
通过铰链与夹具体固定支架相连接的钻模板（图 9-63 所示）。当钻模板防碍工件装卸或钻孔后需扩孔、攻螺纹时常采用这种结构。铰链销 1 与钻模板 5 的销孔配合为 ，与铰链座 3 的销孔配合为 。钻模板 5 与铰链座 3 之间的配合为 。钻套导向孔与夹具安装面的垂直度可通过调整两个支承钉 4 的高度加以保证。加工时，钻模板 5 由菱形螺母 6 锁紧。使用铰链式钻模板，装卸工件方便，但由于铰链销孔之间存在配合间隙，因此加工孔的位置精度比固定式钻模板低。
3 ）可卸式钻模板 也叫分离式钻模板。钻模板与夹具体是分离的，成为一个独立部分。当装卸工件必须将钻模板取下时，则应采用可卸式钻模板。这类钻模板钻孔精度比铰链式钻模板高，但每装卸一次工件就需装卸一次模板，装卸时间较长，效率较低。
4 ）悬挂式钻模板：悬挂在机床主轴上，由机床主轴带动而与工件靠近或离开的钻模板称为悬挂式钻模板。
图 9-64 悬挂式钻模板
1—弹簧 2—导向滑柱 3—螺钉 4—套 5—钻模板 6—横梁
如图 9-64 所示，钻模板 5 的位置由导向滑柱 2 来确定，并悬挂在滑柱上，通过弹簧 1 和横梁 6 与机床主轴或主轴箱连接。这类钻模板多与组合机床或多轴箱联合使用。
三、镗床夹具
镗床夹具又称镗模。它是用来加工加工箱体、支架等类工件上的精密孔或孔系的机床夹具。
1,镗模的种类
根据镗套的布置形式不同，分为双支承镗模、单支承镗模和无支承镗模。
（ 1 ）双支承镗模 双支承镗模上有两个引导镗杆的支承，镗杆与机床主轴采用浮动连接，镗孔的位置精度由镗模保证，消除了机床主轴回转误差对镗孔精度的影响。根据支承相对于刀具的位置分为以下两种。
1 ）前后双支承镗模
图 9-65 镗削车床尾座镗模
1—支架 2—镗套 3,4—定位板 5,8—压板 6—夹紧螺钉 7—可调支承钉 9—镗杆 10—浮动卡头
图 9-65 为镗削车床尾座孔镗模，镗模的两个支承分别设 置在刀具的前方和后方。镗杆 9 和主轴之间通过浮动卡头 10 连接。工件以底面、槽及侧面在定位板 3,4 及可调支承钉 7 上定位，限制工件的六个自由度。采用联动夹紧机构，拧紧夹紧螺钉 6,压板 5,8 同时将工件夹紧。镗模支架 1 上装有滚动回转镗套 2,用以支承和引导镗杆。镗模以底面 作为安装基面安装在机床工作台上，其侧面设置找正基面 ，因此可不设定位键。
前后双支承镗模，一般用于镗削孔径较大，孔的长径比 的通孔或孔系，其加工精度较高，但更换刀具不方便。
2 ）后双支承镗模
图 9-66 为后双支承导向镗孔示意图，两支承设置在刀具后方，镗杆与主轴浮动连接。为保证镗杆刚性，镗 杆悬伸量 ；为保证镗孔精度，两支承导向长度 。后双支承导向镗模可在箱体一个壁上镗孔，便于装卸工件和刀具，也便于观察和测量。
图 9-66 后双支承导向镗孔图 9-67 前单支承导向镗孔
（ 2 ）单支承镗模
这类镗模只有一个导向支承，镗杆与主轴采用固定连接。根据支承相对于刀具的位置分为以下两种。
1 ）前单支承镗模
图 9-67 为前单支承导向镗孔，镗模支承设置在刀具的前方，主要用于加工孔径 、加工长度 的通孔。一般镗杆的导向部分直径 。因导向部分直径不受加工孔径大小的影响，故在多工步加工时，可不更换镗套。这种布置便于在加工中观察和测量，但在立镗时，切屑会落入镗套，应设置防护罩。
2 ）后单支承镗模
图 9-68 所示为后单支承导向镗孔，镗套设置在刀具的后方。用于立镗 时，切屑不会影响镗套。当镗削 ,的通孔或盲孔时，如图 a 所示，可使镗杆导向部分的尺寸 ，这种形式的镗杆刚度好，加工精度高，装卸工件和更换刀具方便，多工步加工时可不更换镗杆；当加工孔长度 时，如图 b 所示，应使镗杆导向部分直径 ，以便镗杆导向部分可伸入加工孔，从而缩短镗套与工件之间的距离及镗杆的悬伸长度。
为便于刀具及工件的装卸和测量，单支承镗模的镗套与工件之间的距离一般在 之间，常取 。
（ 3 ）无支承镗模
图 9-68 后单支承导向镗孔
工件在刚性好、精度高的金刚镗床、坐标镗床或数控机床、加工中心上镗孔时，夹具上不设置镗模支承，加工孔的尺寸和位置精度均由镗床保证。这类夹具只需设计定位装置、夹紧装置和夹具体。
图 9-69 为镗削曲轴轴承孔的金刚镗床夹具。在卧式双头金刚镗床上，同时加工两个工件。工件以两主轴颈及其一端面在两个 V 形块 1,3 上定位。安装工件时，将前一个曲轴颈放在转动叉形块 7 上，在弹簧 4 的作用下，转动叉形块 7 使工件的定位端面紧靠在 V 形块 1 的侧面上。当液压缸活塞 5 向下运动时，带动活塞杆 6 和浮动压板 8,9 向下运动，使四个浮动压块 2 分别从主轴颈上方压紧工件。当活塞上升松开工件时，活塞杆 6 带动浮动压板 8 转动 ，以便装卸工件。
2,镗模的设计要点
设计镗模时，除了定位、夹紧装置外，主要考虑与镗刀密切相关的刀具导向装置的合理选用（镗套、镗杆）。
（ 1 ）镗套用于引导镗杆。镗套的结构形式和精度直接影响被加工孔的精度。常用的镗套有以下两类。
图 9-70 固定式镗套
1 ）固定式镗套 在镗孔过程中不随镗杆转动的镗套。 图 9-70 是标准结构的固定式镗套（ ），与快换钻套结构相似。 型不带油杯和油槽，镗杆上开油槽； 型则带油杯和油槽，使镗杆和镗套之间能充分润滑。
这类镗套结构紧凑，外形尺寸小；制造简单；位置精度高；但镗套易于磨损。因此固定式镗套适用于低速镗孔，一般线速度 ，固定式镗套的导向长度 。
2 ）回转式镗套 在镗孔过程中随镗杆一起转动，镗杆与镗套之间只有相对移动而无相对转动，减少镗套磨损，不会因摩擦发热出现“卡死”现象。这类镗套适用于高速镗孔。
根据回转部分的工作方式不同，分为内滚式回转镗套和外滚式回转镗套。内滚式回转镗套是把回转部分安装在镗杆上，并且成为镗杆的一部分；外滚式回转镗套是把回转部分安装在导向支架上。 图 9-71 是 常见的几种外滚式回转镗套的典型结构,
图 9-71 外滚 式回转镗套
1,6 —镗套 2 —轴承 3 —镗模支架 4 —调整垫 5 —轴承端盖
图 9-72 回转镗套的引导槽及尖头键
图 a 为滑动轴承外滚式回转镗套，镗套 1 可在滑动轴承 2 内回转，镗模支架 3 上设置油杯，经油孔将润滑油送到回转副，使其充分润滑。镗套中间开有键槽，镗杆上的键通过键槽带动镗套回转。这种镗套的径向尺寸较小，适用于孔中心距较小的孔系加工，且回转精度高，减振性好，承载能力大，但需要充分润滑。常用于精加工，摩擦面线速度 。
图 b 为滚动轴承外滚式回转镗套，镗套 6 支承在两个滚动轴承上，轴承安装在镗模支架 3 的轴承孔中，轴承孔的两端用轴承端盖 5 封住。这种镗套采用标准滚动轴承，所以设计、制造和维修方便，镗杆转速高，一般摩擦面线速度 。但径向尺寸较大，回转精度受轴承精度影响。可采用滚针轴承以减小径向尺寸，采用高精度轴承提高回转精度。
图 c 立式镗孔用的回转镗套，为避免切屑和切削液落入镗套，需要设置防护罩。为承受轴向力，一般采用圆锥滚子轴承。
回转镗套一般用于镗削孔距较大的孔系，当被加工孔径大于镗套孔径时，需在镗套上开引刀槽，使装好刀的镗杆能顺利进入。为确保进入引刀槽，镗套上设置尖头键或钩头键,如图 9-72 所示。回转镗套的导向长度 。
（ 2 ）镗杆
图 9-73 用于固定镗套的镗杆导向部分结构
图 9-73 为用于固定镗套的镗杆导向 部分结构。当导向直径 时，常采用整体式结构。图 a 为开油槽的镗杆，镗杆与镗套的接触面积大，磨损大，若切屑从油槽内进入镗套，则易出现“卡死”现象，但镗杆的刚度和强度较好；图 b,c 为深直槽和螺旋槽的镗杆，这种结构可减少镗杆与镗套的接触面积，沟槽有存屑能力，可减少“卡死”现象，但镗杆刚度较低；图 d 为镶条式结构。镶条采用摩镲系数小和耐磨的材料，如铜或钢。镶条磨损后，可在底部加垫片，重新修磨。这种结构摩擦面积小，容屑量大，不易“卡死”。
图 9-74 用于回转镗套镗套的镗杆导向部分结构
图 9-74 为用于回转镗套的镗杆导向部分结构，图 a 在镗杆前端设置平键，键下装有压缩弹簧，键的前部有斜面，适用于有键槽的镗套，无论镗杆以何位置进入镗套，平键均能进入键槽，带动镗套回转；图 b 所示的镗杆上开有键槽，其头部作成 的螺旋引导结构，可与图 9-72 所示装有尖头键的镗套配合使用。
镗杆与加工孔之间应有足够的间隙容纳切屑，通常镗杆直径按 选取。
四、铣床夹具
铣床夹具主要用于加工平面、沟槽、缺口、花键、齿轮以及成形表面等。
1,铣床夹具的种类
按铣削时的进给方式不同，铣床夹具可分为直线进给、圆周进给和靠模进给三种类型。
图 9-75 多件加工的直线进给式铣床夹具
1 —小轴 2 —活动 V 形块 3 —弹簧 4 —夹紧元件
5 —薄膜式汽缸 6 —支承钉 7 —导向柱 8 —定位键 9 —对刀块
（ 1 ）直线进给式铣床夹具 这类夹具安装在铣床工作台上，在加工中随工作台按直线进给方式运动。按照在夹具中同时安装工件的数目和工位多少分为单件加工、多件加工和多工位加工夹具。
图 9-75 所示 是多件加工的直线进给式铣床夹具，该夹具用于在小轴端面上铣一通槽。六个工件以外圆面在活动 V 形块 2 上定位，以一端面在支承钉 6 定位。活动 V 形块装在两根导向柱 7 上,V 形块之间用弹簧 3 分离。工件定位后，由薄膜式气缸 5 推动 V 形块 2 依次将工件夹紧。由对刀块 9 和定位键 8 来保证夹具与刀具和机床的相对位置。这类夹具生产率高，多用于生产批量较大的情况。
图 9-76 双向进给铣床夹具
1,3 —夹具 2- 铣刀 4 —铣床工作台
图 9-76 所示是利用进给时间装卸工件的多工位直线进给式铣床夹具，在铣床工作台上装有两个相同的夹具 1 和 3,每个夹具都可以分别装夹 5 个工件，铣刀 2 安放在两个夹具中间位置。当工作台向左直线进给时，铣刀便可铣削装在夹具 3 中的工件，与此同时，操作者便可在夹具 1 中装卸工件。待夹具 3 中的工件加工完后，工作台快速退至中间位置，然后向右直线进给，铣削装在夹具 3 中的工件，这时操作者便可装卸夹具 3 中的工件，如此不断进行。这种双向进给铣床夹具使辅助时间与机动时间重合，提高了生产率。
（ 2 ）圆周进给铣床夹具 圆周进给铣床夹具多用在回转工作台或回转鼓轮的铣床上，依靠回转台或鼓轮的旋转将工件顺序送入铣床的加工区域，实现连续切削。在切削的同时，可在装卸区域装卸工件，使辅助时间与机动时间重合，因此它是一种高效率的铣床夹具。
图 9-77 直线进给式靠模铣床夹具
1 —工件 2 —铣刀 3 —靠模 4 —滚子 5 —滚子滑座 6 —铣刀滑座
（ 3 ）靠模进给式铣床夹具 是一种带有靠模的铣床夹具，适用于专用或通用铣床上加工各种非圆曲面。按照进给运动方式可分为直线进给式和圆周进给式两种。
图 9-78 圆周进给式靠模铣床夹具
1 —工件 2 —靠模 3 —回转工作台 4 —滑座 5 —滚子 6- 铣刀
图 9-77 所示为直线进给式靠模铣夹具示意图。靠模 3 与工件 1 分别装在夹具上，夹具安装在铣床工作台上，滚子滑座 5 与铣刀滑座 6 两者连为一体，且保持两者轴线间的距离 不变。该滑座组合件在重锤或弹簧拉力 的作用下，使滚子 4 压紧在靠模上，铣刀 2 则保持与工件接触。当工作台作纵向直线进给时，滑座则得一横向辅助运动，使铣刀仿照靠模的轮廓在工件上铣出所需的形状。这种加工一般在靠模铣床上进行。
图 9-78 所示为圆周进给式靠模铣床夹具示意图。夹具装在回转工作台 3 上，回转工作台 3 装在滑座 4 上。滑座 4 受重锤或弹簧拉力 的作用使靠模 2 与滚子 5 保持紧密接触。滚子 5 与铣刀 6 不同轴，两轴相距为 。当转台带动工件回转时，滑座也带动工件沿导轨相对于刀具作径向辅助运动，从而加工出与靠模外形相仿的成形面。
2,铣床夹具的设计要点
由于铣削加工时切削用量较大、且为断续切削，故切削力较大，易产生冲击和振动，因此，设计铣床夹具时，要求工件定位可靠，夹紧力足够大，手动夹紧时夹紧机构要有良好的自锁性能，夹具上各组成元件应具有较高的强度和刚度。铣床夹具一般有确定刀具位置和夹具方向的对刀块和定位键。
（ 1 ） 定位键 为确定夹具与机床工作台的相对位置，在夹具体底面上应设置定位键。铣床夹具通过两个定位键与机床工作台上的 形槽配合，确定夹具在机床上的位置。定位键有矩形和圆形两种形式，如图 9-79 所 示，图 a 为矩形定位键（ GB/T2206-91 ），其结构尺寸已标准化。图 d 为圆柱形定位键。
图 9-79 定位键
常用的矩形定位键有 型和 型两种结构型式。 型定位键的宽度，按统一尺寸 （ 或 ）制作，适用于夹具定向精度要求不高的场合。 型定位键的侧面开有沟槽，沟槽上部与夹具体的键槽配合，其宽度尺寸 按 或 与键槽配合；沟槽的下部宽度为 ，与铣床工作台的 形槽配合。因为 型槽公差为 或 ，故 一般按 或 制造。为了提高夹具的定位精度，在制造定位键时,应留有修磨量 ，以便与工作台 型槽修配，达到较高的配合精度。
2 ）对刀装置
用于确定刀具与夹具的相对位置。一般有对刀块和塞尺。
图 9-80 所示 为 常见几种铣刀的对刀装置，图 a 是高度对刀装置，用于对准铣刀的高度,3 是标准圆形对刀块（ GB/T2240-91 ）；图 b 中 3 是直角对刀块（ GB/T2242- 91 ），用于对准铣刀的高度和水平方向位置；图 c,d 是成形刀具对刀装置；图 e 组合刀具对刀装置,3 是方形对刀块（ GB/T2241-91 ），用于组合铣刀的垂直和水平方向对刀。
图 9-80 对刀装置
1 —刀具 2 —塞尺 3 —对刀块
对刀时，铣刀不能与对刀块工作表面直接接触，以免损坏切削刃或造成对刀块过早磨损，应通过塞尺来校准它们之间的相对位置，即将塞尺放在刀具与对刀块的工作表面之间，凭抽动塞尺的松紧感觉来判断铣刀的位置。 图 9-81 所示是常用的两种标准塞尺结构，图 a 是对刀平塞尺（ GB/T2244-91 ）,，公差为 ；图 b 是对刀圆柱塞尺（ GB/T2245- 91 ）,，公差为 。设计夹具时，夹具总图上应标注塞尺的尺寸和公差。
图 9-81 对刀塞尺
（ 3 ）夹具的总体结构
1 ）定位方案确定，应注意定位的稳定性。为此，尽量选加工过的平面为定位基面，定位元件要用支承板，且距离尽量远一些，以提高定位稳定性；用毛坯面定位时，定位元件要用球头支承钉，可采用自位支承或辅助支承提高定位稳定性，以避免加工时产生振动。
图 9-82 铣床夹具夹具体的外形尺寸
2 ）夹紧机构刚性要好，有足够的夹紧力，力的作用点要尽量靠近加工表面，并夹紧在工件刚性较好的部位，以保证夹紧可靠、夹紧变形小。对于手动夹具，夹紧机构应具有良好的自锁性能。
3 ）夹具的重心要尽可能低，夹具体与机床工作台的接触面积要大。因此夹具体的高度与宽度比一般为 ，如 图 9-82 所示。
4 ）切屑流出及清理方便。大型夹具应考虑排屑口、出屑槽；对不易清除切屑的部位和空间应加防护罩。加工时采用切削液时，夹具体设计要考虑切削液的流向和回收。
