②夹紧力的作用方向不应破坏工件的准确定位，应使工件定位正确稳定。③夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向相一致，以减小工件夹紧变形。
④夹紧力的作用力方向应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力，以利于夹紧装置的体积的减小。3.夹紧力大小的估算
估算夹紧力的一般方法是将工件看成整体，并分析作用在工件上的各种力，再根据力系平衡条件，确定保持工件平衡所需最小夹紧力。
最小夹紧力乘以一合适的安全系数即为计算夹紧力。（安全系数：粗加工k=2.5~3,精加工k=1.5~2）在专
用机床夹具设计中，夹紧力的确定并非所有情况下都需要理论计算，通常可根据经验或类比法估算确定所需的夹紧力。对于关键工序，则可通过工艺
实验实测切削力，然后进行夹紧力的计算。（四）工件的夹紧和夹紧装置四、常用夹紧机构1.斜楔夹紧机构工件工件利用斜面作用改
变力的方向、大小夹紧力小，手动操作费时常与机械、汽动、液压机构联动（四）工件的夹紧和夹紧装置工件夹紧装置典型斜楔夹紧机
构2.螺旋夹紧机构工件螺旋夹紧机构是利用螺旋副配合转动产生的轴向移动和轴向力直接夹紧工件或推动夹紧元件对工件实施夹紧的。
螺旋夹紧机构结构简单，制造容易，操作方便，自锁性能好，增力比大，常用于手动夹紧。螺旋夹紧机构的缺点是操作缓慢，为了提
高其工作速度，生产实际中常采用快速作用措施。圆偏心轮夹紧的工作原理就是利用圆偏心轮回转半径的变化夹紧或松开工件。
圆偏心轮也是斜楔的一种变形结构，其作用原理与斜楔相同。3.圆偏心夹紧机构圆偏心夹紧机构结构简单，操作方便，动作迅速，但
自锁能力较差，增力比小，（取决于L/ρ的比值）。常用在切削平稳且切削力不大的场合。下图为几种常见的圆偏心机构。机械定心加紧机构：
三爪卡盘在夹紧工件的同时实现定心定位。三爪卡盘常用于工件的粗加工和半精加工。定心夹紧机构在定心的同时将工件夹紧理论上定心误差△
y=0用于要求准确定心和对中的场合4.定心夹紧机构平行联动夹紧机构1—螺母2、6—压板3—工件4—杠杆5
、7—螺杆8—夹具体9、10—压块5.联动夹紧机构下图所示的夹紧机构两夹紧点的方向相同，称为平行联动夹紧下
图所示的夹紧机构为多件联动夹紧机构多件联动夹紧机构5.联动夹紧机构铣键槽，安装方式如图。已知定位心轴与工件孔的配合为：
分析铣键槽的定位误差。（2）单边接触二、定位误差的分析与计算H解：单边接触3.工件以外圆定位二、定位误
差的分析与计算H1O（1）工序尺寸H1此时，定位基准与工序基准重合即：二、定位误差的分析与计算H2O（
2）工序尺寸H2此时，定位基准与工序基准不重合即：二、定位误差的分析与计算H3O（3）工序尺寸H3此时，定
位基准与工序基准不重合即：●定位方案的选择●V型块的对中性●V型块夹角α的影响三、加工误差不等式
在机械加工中，产生加工误差的因素很多，其主要原因有：1.定位误差2.对刀误差3.安装误差4.其他误差因此，在夹具
设计时，其定位方案的确定需依据定位误差的计算，若：，则定位方案可行。定位误差的分析计算题1.在下图所示阶梯轴上铣一平面，其
工序尺寸为练习题有图a、b、c、d所示四种定位方案。试计算：（1）如果不考虑阶梯轴两外圆柱同轴度误差，四种定位方案的定位误差
。（2）如果考虑阶梯轴两外圆柱同轴度公差，四种方案的定位误差。并指出哪几种方案能可靠保证加工要求。a)b)
c)d)解：（1）不考虑阶梯轴两外圆柱同轴度误差图a）①由于大圆的制造误差引起的中心高度变化（基准位移误差）为：②
由于小圆的制造误差引起的基准不重合误差为：③在工序尺寸方向上，定位误差为：图b），同图a）图c）①由于大圆的制造误差引
起的中心高度变化（基准位移误差）为：②由于小圆的制造误差引起的基准不重合误差为：③在工序尺寸方向上，定位误差为：图d）
①由于大圆的制造误差，不会引起中心在工序尺寸方向上的工序尺寸变化。②由于小圆的制造误差引起的基准不重合误差为：③在工序尺
寸方向上，定位误差为：图e）①由于双移动式V型块具有自动对中的能力，大圆的制造误差，不会引起中心在工序尺寸方向上的工序尺寸变
化。②由于小圆的制造误差引起的基准不重合误差为：③在工序尺寸方向上，定位误差为：（2）考虑阶梯轴两外圆柱同轴度误差图a
）图b）图c）图d）因为：所以，图a)、图b)、图c)、图d)、图e）皆不能保证加工要求。图e）（三）
机床专用夹具的组成及分类一、夹具的组成定位元件导向元件夹紧装置连接元件夹具体钻床夹具⑴定位元件⑵夹紧装置⑶对刀
引导元件⑷连接元件⑸夹具体⑹其它件1)工件通过定位元件在夹具上占有一个正确的位置2)工件通过夹紧元件保证加
工过程中始终保持原有的正确位置3)夹具通过对刀元件相对刀具保持正确位置4)夹具通过连接元件，相对于机床保持一个正确
位置5)夹具通过其他装置，完成其他要求6)夹具体把上述的几种元件组合成一个整体。连接元件定位元件对刀、导
引元件夹紧装置其它机构与装置机床工件刀具夹具体夹具专用机床夹具的组成及其与工件、机床、刀具间的关系二、专用机床
夹具的分类1.专用夹具这类夹具是针对某一种工件的某一个工序专门设计的，因用途专一而得名。上例钻孔夹具就是一个专用
夹具。2.组合夹具这类夹具是由一套完全标准化的元件，根据零件的加工要求拼装而成的夹具。就好像搭积木一样，不同元件
的不同组合和连接，可构成不同结构和用途的夹具。这类夹具的特点是灵活多变，万能性强，制造周期短，元件可以重复使用。三爪卡盘四爪
卡盘万向平口钳回转工作台分度头通用夹具专用夹具组合夹具实例镗孔组合夹具3.成组夹具指在多品种、中小
批量生产中采用成组加工时，为每个工件组设计制造的机床专用夹具。这类夹具的特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，
以适应不同零件的加工。4.随行夹具这是一种在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。工件安装在随行夹具上，除完成对工件
的定位和夹紧外，还载着工件由运输装置送往各机床，并在各机床上被定位和夹紧。二、专用机床夹具的分类零件工序简图43φDL
LφD43φD43LφDL34φDL43φDL34成组（部分元件可更换）夹具KH1K
H2KH3KH4三、机床夹具的作用(1)保证加工精度，降低工人等级加工精度包括：①尺寸精度、②几何形状精度、
③表面相互位置精度。使用夹具最有利于保证表面相互位置精度。如：在摇臂钻加工孔系①夹具：可达0.10～0.20mm
②划线找正：0.4～1.0mm(2)提高劳动生产率，降低加工成本无找正，对刀等时间，工件装卸迅速，从而大大减少了
工件安装的辅助时间，同时易于实现多件加工，多工位加工，特别适用于加工时间短，辅助时间长的中、小工件的加工。(3)扩大机床工艺范
围扩大机床的功能，实现一机多用。如在车床上利用镗夹具，进行镗孔。利用铣夹具，进行铣槽。(4)减轻工人劳动强度，保证安
全生产。（四）工件的夹紧和夹紧装置一、夹紧装置的组成工件1.力源装置产生夹紧力的动力装置。2.夹紧元件直接
用于夹紧工件的元件。3.中间传力机构将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件的机构。夹紧元件+中间传力机构=夹紧
机构（四）工件的夹紧和夹紧装置二、对夹紧的基本要求1.夹紧时不破坏工件在定位时所处的正确位置。2.夹紧力大小要适当，
应使工件在加工中的位置稳定不变，不允许产生振动、变形和表面损伤。3.夹紧机构应尽量简单，操作简便、安全，便于维
护。4.具有良好的自锁性能。工件F三、夹紧力的确定力的三要素——大小、方向、作用点。工件在加工过程中会
受到切削力、惯性力、重力等外力的作用，若不夹紧，工件在加工过程中就可能发生移动。工件移动会破坏其在定位过程中获得的既定位置，会损坏
刀具及机床，甚至导致人身事故。1.夹紧力作用点的选择原则工件①夹紧力作用点应正对支承元件或支承元件所形成的支承面内，以保证工
件已获得的定位保持不变。（四）工件的夹紧和夹紧装置②夹紧力作用点应处于工件刚性较好的部位或使夹紧力均匀分布，以减小工件的夹紧
变形。薄壁套筒的夹紧变形③夹紧力作用点应尽量靠近加工表面，以减少切削力对夹紧点的力矩，防止和减少加工时的振动。2.夹紧
力方向的选择原则①主要夹紧力的作用方向应指向工作主要定位基准面，以保证工件的加工要求定位方式用六点定位原理进行定位分析
时，以定位点来消除自由度，在实际应用中，不可能是点，而应该是各种定位元件，工件的定位表面有各种形式：如平面，内孔，外圆，成型面，组
合表面等，对这些表面应采用不同的方法来实现。（一）工件在夹具上的定位§3-4机床夹具设计常用定位方式与定位元件工件
常用定位表面以平面定位以内孔定位以外圆表面定位以平面定位基本支承辅助支承固定支承可调支承自位支承支承钉、支承
板基本支承：限制自由度，真正起定位作用辅助支承：不限制自由度，起预定位、增加工件和夹具刚性等作用定位元件要满足以下几点要求：
①一定的精度②良好的耐磨性③足够的刚性④良好的工艺性（1）固定支承(支承钉)1.以平面定位H7/n6或
H7/r6（2）固定支承(支承板)1.以平面定位用于较大已加工平面的定位，常出现在精基准定位中，一个支承板的作用，相
当于两个支承钉，消除两个自由度。A型平面型支承板：制造简单，常用于工件侧面和顶面的定位B型带斜槽型支承板：切有斜槽，
易于清屑，常用于工件底面的定位平面定位的几种情况。ZXYZXYZXYZXY工件以平面定位ZXY
ZXY（2）固定支承(支承板)1.以平面定位一.常用定位元件及定位分析对粗基准：使用三个支承銷（三点构成一个平面）作为
定位元件，限制工件三个自由度对精基准：可用一支承板代替三个支承銷定位，同样限制工件的三个自由度图:支承钉、支承板及其
用法（2）固定支承(支承板)1.以平面定位一.常用定位元件及定位分析平面的过定位分析平面过定位分析。（2）固定
支承(支承板)1.以平面定位常用定位元件及定位分析支承板支承板支承钉支承钉支承钉钻套平面过定位分析。（2）固定
支承(支承板)1.以平面定位常用定位元件及定位分析可调支承：适用于毛坯分批制造，其形状和尺寸变化较大的粗基准定位并适
用于同一夹具加工形状相同而尺寸不同的工件及专用可调夹具或组合夹具中。方法：一批工件调整一次，调整后应锁紧。（3）可调支
承1.以平面定位（3）可调支承1.以平面定位可调支承的应用例:常用定位元件及定位分析在定位时，其支承点的位置
可随工件定位基准面位置的变化而自动与之协调，虽然自位支承与工件有两三个接触点，但只起到一个支承点的作用。（4）自位支承1.以平
面定位常用定位元件及定位分析（4）自位支承1.以平面定位工件自位支承例:常用定位元件及定位分析（5）辅助支承1.
以平面定位圆柱铣刀辅助支承由于辅助支承是在工件定位后才参与支承，因此不起任何消除自由度作用，只起减小工件变形和振动的
作用。各种辅助支承在每次卸下工件后，必须松开，装上工件后再进行调整和锁紧，另外，辅助支承不应破坏原有定位。常用定位元件及定位分
析螺旋式辅助支承弹性辅助支承推式辅助支承小结:辅助支承与可调支承是否类同?（5）辅助支承1.以平面定位小结:
辅助支承与可调支承是否类同?（5）辅助支承1.以平面定位常用定位元件及定位分析心轴结构形式很多，上图为几种常见的
刚性心轴，其中a为过盈配合心轴，b为间隙配合心轴，c为小锥度心轴。小锥度心轴的锥度为1:5000~1:1000。工件安装时轻轻敲入
或压入，通过孔和轴接触表面的弹性变形来夹紧工件。使用小锥度心轴定位可获得较高的定位精度。（1）心轴2.以圆柱孔定位常用定位
元件及定位分析（1）心轴心轴工件●当接触线比较长，即：●当接触线比较短，即：约束4个自由度。约束2个自由度。2
.以圆柱孔定位常用定位元件及定位分析图示为国家标准规定的圆柱定位销，其工作部分直径d通常根据加工要求和考虑便于装夹，按
g5、g6、f6或f7制造。定位销与夹具体的连接可采用过盈配合(如图a、b、c所示)，也可以采用间隙配合(如图d)；圆柱定位销通常
限制工件的2个移动自由度。2.以圆柱孔定位（2）定位销常用定位元件及定位分析菱形销圆锥销约束1个自由度。约束3个自由
度。2.以圆柱孔定位（3）菱形销与圆锥销常用定位元件及定位分析（1）定位套长接触：工件被约束的自由度为：
，短接触：工件被约束的自由度为：3.以外圆定位常用定位元件及定位分析长接触：短接触：（2）V型块工件V型块分析同
定位套。常用定位元件及定位分析实际生产中经常遇到的不是单一表面定位，而是几个定位表面的组合。常见的定位表面组合有
：平面与平面的组合，平面与圆孔的组合，平面与外圆表面的组合、平面其它表面的组合，锥面与锥面的组合等。（1）前、后顶尖4.组合定
位常用定位元件及定位分析（2）一面一销定位（3）两面一销定位4.组合定位（4）一面两销定位一面两销定位时
，若为两圆柱销，则会产生过定位现象。解决办法：①一销缩小直径；②菱形销4.组合定位对刀块工件支承块连接键连接键J活
动V型块固定V型块（5）采用两V型块，左端固定、右端活动。辅助支承支承块4.组合定位（二）定位误差的分析与计算一
、定位误差的定义及产生的原因用调整法加工一批工件时，工件在定位过程中会遇到如下情况：●工序基准与定位基准不重合
●定位副制造不准确导致工件的工序基准偏离理想位置而产生加工误差。定位误差：工件在夹具（或机床）上定位不准确（工序基准
偏离理想位）而引起的加工误差。定位误差值的大小：工序基准沿工序尺寸方向发生的
最大位移量。H1H41.基准不重合引起的定位误差BAO1CH3H2H1O
2H4HH1minH1max如图所示，用调整法加工C面。工序基准：B面。工件的工序基准与定位基准不重合。
由于尺寸H1的误差会使工件顶面位置发生变化，从而使工序尺寸H4产生误差。一、定位误差的定义及产生的原因基准不重合误
差：工件外圆直径尺寸有大有小，会使外圆中心位置发生变化，从而导致工序尺寸H的变化——基准发生位移导致工序尺寸H的加工误差
。H如图所示，用调整法加工键槽。工序基准：O点。一、定位误差的定义及产生的原因O2.定位副制造不准确引起的定位误差基准位移误差：综上所述：定位误差产生的原因为：即：一、定位误差的定义及产生的原因●工序基准与定位基准不重合引起的基准不重合误差●定位副制造不准确引起的基准位移误差因此，要提高定位精度，应使工序基准与定位基准重合；提高定位副（工件的定位基面、定位元件）的制造精度，减小配合间隙。H21.工件以平面定位二、定位误差的分析与计算H3H1解：（1）工序尺寸为H2铣削台肩面，定位方式如图，高度尺寸H1的公差为T(H1)，试分析铣台肩面的工序尺寸分别为H2和H3的定位误差。（2）工序尺寸为H32.工件以内孔定位两种情况：（1）任意边接触如果工件的工序基准为孔心，则其定位误差与孔销的配合间隙有关。过盈配合时，不产生基准位移误差；间隙配合时，将产生基准位移误差。o1oo2二、定位误差的分析与计算 |
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