《机械制造技术》-第十二章

12.1概述

夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程中的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件的加工精度、劳动生产率和产品的制造成本等。12.1.1夹具的作用对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。为此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。工件的装夹方法有两种，一种是直接装夹在机床的工作台或卡盘上;另一种是工件装夹在夹具上。下一页返回12.1概述

采用第一种方法装夹工件时，用划针或百分表找正后再夹紧，这种方法无须专用装备，但效率低，一般用于单件和小批量生产。批量大时，大都采用夹具装夹工件。采用夹具装夹工件的优点有以下几个方面。

(1)较稳定地保证加工精度。用夹具装夹工件时，工件相对于刀具(或机床)的位置由夹具来保证，基本不受工人技术水平的影响，因而能较容易、较稳定地保证工件的加工精度。例如图12-1所示零件的斜孔加工，就用图12-2所示的专用钻斜孔夹具完成。

(2)提高劳动生产率。采用夹具后，工件不需要画线找正，装夹也方便、迅速，显著地缩短了辅助时间，提高了劳动生产率。上一页下一页返回12.1概述

若采用图12-2所示专用钻斜孔夹具，省去了在工件加工位置画十字中心线、在交点打冲孔的时间，也省去了按工件角度要求找正冲孔位置的时间。

(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，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箱体类工件。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，这对中小型工厂尤其重要。

(4)改善操作者的劳动条件。由于气动、液压、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。上一页下一页返回12.1概述(5)降低成本。在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提高，使用技术等级较低的工人及废品率下降等原因，明显地降低了生产成本。12.1.2夹具分类

1.按夹具的通用特性分类根据夹具在生产中的通用特性，机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等5类。

(1)通用夹具。通用夹具是指已标准化、无须调整或稍加调整就可以用于装夹不同工件的夹具，如三爪自定心卡盘和四爪单动卡盘、平口钳、回转工作台、分度头、顶尖等。这类夹具已作为机床附件被广泛用于单件、小批量生产中。

上一页下一页返回12.1概述(2)专用夹具。专门为某一工件的一定工序加工而设计制造的夹具。此类夹具结构紧凑，操作方便，适用于产品固定、批量较大的加工生产。

(3)可调夹具。在加工完一种工件后，经过调整或更换个别元件，即可装夹加工形状相似、尺寸相近的工件，如滑柱钻模、各种钳口的虎钳等，多用于中小批量生产。

(4)组合夹具。由一套预先制造好的通用标准元件和部件组合而成的夹具，这种夹具使用完后，可进行拆卸或重新组装新夹具。适用于新产品试制和单件小批量生产。

(5)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。

上一页下一页返回12.1概述2.按工序所用机床分类可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、撞床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行及其他机床夹具等。

3.按驱动夹具工作的动力源分类可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具、离心力夹具及自夹紧夹具等。本章主要讨论专用夹具。12.1.3专用夹具的组成虽然机床夹具的种类繁多，但它们的组成均可概括为下面4个部分。

(1)定位元件。定位元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置。上一页下一页返回12.1概述

如图12-3所示，钻后盖上Φ10mm的孔，其钻孔夹具如图12-4所示。夹具上的圆柱销5、菱形销9和支承板4都是定位元件，通过它们使工件在夹具中占据了正确的位置。

(2)夹紧装置。夹紧装置的作用是将工件夹紧夹牢，保证工件在加工过程中正确的位置不变。夹紧装置包括夹紧元件或其组合及动力源。图12-4中的螺杆8(与圆柱销合成的一个零件)、螺母7和开口垫圈6组成了夹紧装置。

(3)夹具体。具体是机床夹具的基础件，如图12-4所示的夹具体3，通过它将夹具的所有部分连接成一个整体。

(4)其他装置或元件。根据需要设置的其他装置或元件，如分度装置、导向装置和夹具与机床之间的连接元件等。图12-4中的钻套1与钻模板2就是为了引导钻头的导向装置。上一页返回12.2定位方式与定位元件

工件的定位，除根据工件的加工要求选择合适的表面作定位基准面外，还必须选择正确的定位方法，将定位基面支承在适当分布的定位支承点上，然后将各支承点按定位基面的具体结构形状，再具体化为定位元件。工件的定位基准面有多种形式，如平面、外圆柱面、内孔等。根据工件上定位基准面的不同采用不同的定位元件，使定位元件的定位面和工件的定位基准面相接触或配合，实现工件的定位。12.2.1工件以平面定位在机械加工中，平面常用作工件的定位基准，如箱体、机座、支架、圆盘类零件等。下一页返回12.2定位方式与定位元件

工件以平面定位时，定位元件常用3个支承钉或两个以上支承板组成的平面进行定位。各支承钉(板)的距离应尽量大，使得定位稳定可靠。常用定位元件有以下几种:1.支承钉支承钉结构形式如图12-5所示，它们的结构和尺寸均已标准化。其中平头支承钉用于面积较小且已加工的平面(精基准);球头支承钉或齿纹支承钉用于粗糙不平的毛坯表面(粗基准)定位，其中齿纹支承钉常用于侧面定位，它能增大摩擦系数，防止工件受力后滑动。

2.支承板支承板结构形式如图12-6所示。上一页下一页返回12.2定位方式与定位元件

其中A型支承板结构简单，制造方便，但孔边切屑不易清除，故用于侧面和顶面定位;B型支承板结构易于保证工件表面清洁，适用于底面定位。支承板用于已加工平面的定位，可消除大平面本身的平面度误差。一般用2~3个M6~M12的螺钉紧固在夹具体上，受力大时，可增加销或与夹具体槽配合。

3.可调支承可调支承结构形式如图12-7所示。图12-7(a)是用手或扳手拧动圆柱头调节高度，适用于小型工件;图12-7(b),(c)用扳手调节，用于较重的工件;图12-7(d)用于侧面调节。可调支承调节时，要先松后调，调好后用防松螺母锁紧，以防止高度发生变化。上一页下一页返回12.2定位方式与定位元件

可调支承主要用于工件以粗基准面定位或定位基准面的形状复杂(如成型面、台阶面等)，以及各批毛坯的尺寸、形状变化较大的情况。如图12-8(a)所示工件，毛坯为砂型铸件，先以A面定位铣B面，再以B面定位撞双孔。铣B面时，若采用固定支承，由于定位基面A的尺寸和形状误差较大，铣完后，B面与两毛坯孔(图中虚线)的距离尺寸H1,H2变化也大，致使撞孔时余量很不均匀，甚至余量不够。因此，将固定支承改为可调支承，再根据每批毛坯的实际误差大小调整支承钉的高度，就可以避免上述情况。图12-8(b)为利用可调支承加工不同尺寸的相似工件。上一页下一页返回12.2定位方式与定位元件

可调支承在一批工件加工前调整一次。在同一批工件加工中，它的作用与固定支承相同。

4.自位支承(浮动支承)

在工件定位过程中，能自动调整位置的支承称为自位支承或浮动支承。常用自位支承结构形式如图12-9所示。图12-9(a)为杠杆式，与工件成两点接触;图12-9(b)为两点浮动式;图12-9(c)为球面式，与工件成三点接触;浮动支承点的位置能随工件定位基准位置的变化而自动调节。尽管每个自位支承与工件成两点或三点接触，但只起一个定位支承点的作用，只能消除一个自由度。自位支承适用于工件以毛坯面定位或刚性不足的场合。上一页下一页返回12.2定位方式与定位元件12.2.2工件以圆孔定位在生产中，经常遇到以孔定位的零件，如套筒、法兰盘等。工件以圆柱孔定位是一种中心定位，定位面为圆柱孔，定位基准为中心轴线(中心要素)，故通常要求内孔基准面有较高的精度。

1.定位销

图12-10为常用定位销结构。当工件孔径较小(D=3~10mm)时，为避免销子因受撞击而拆断，或热处理时淬裂，通常把根部倒成圆角。这时夹具体上应有沉孔，使定位销的圆角部分沉入孔内而不会妨碍定位。大批量生产时，为了便于定位销的更换，可采用图12-10(d)所示的带衬套的结构形式。为便于工件顺利装入，定位销的头部有15倒角。上一页下一页返回12.2定位方式与定位元件

图12-11为工件以圆孔在圆锥销上定位的示意图，它限制了工件的x,y,z三个自由度。图12-11(a)用于粗定位基面，图12-11(b)用于精定位基面。工件在单个圆锥销上定位容易倾斜，为此，圆锥销一般与其他定位元件组合定位，如图12-12所示。图12-12(a)为圆锥—圆柱组合心轴，锥度部分使工件准确定心，圆柱部分可减少工件倾斜。图12-12(b)以工件底面作主要定位基面，圆锥销是活动的，即使工件的孔径变化较大，也能准确定位。图12-12(c)为工件在双圆锥销上定位。以上3种定位方式均限制工件5个自由度。上一页下一页返回12.2定位方式与定位元件2.定位心轴

图12-13为常用定位心轴的结构形式。图12-13(a)为间隙配合心轴。这种心轴装卸工件方便，但定心精度不高，为在加工中能带动工件旋转，工件常以孔和端面联合定位，因而要求工件定位孔与定位端面之间、心轴圆柱面与端面之间都有较高的垂直度，最好能在一次装夹中加工出来。

图12-13(b)为过盈配合心轴，由引导部分1、工作部分2、传动部分3组成。引导部分1的作用是使工件迅速而准确地套入心轴，这种心轴制造简单，定心精度高，不用另设夹紧装置，但装卸工件不方便，易损伤定位孔。多用于定心精度要求高的精加工。上一页下一页返回12.2定位方式与定位元件

图12-13(c)是花键心轴，用于加工以花键孔定位的工件。当工件的定位孔长度L/D>1时，工作部分可稍带锥度。设计花键心轴时，应根据工件的不同定心方式来确定心轴的结构。

图12-13(d)为锥度心轴(小锥度心轴)，工件在小锥度心轴上定位，并靠工件定位圆孔与心轴限位圆锥面的弹性变形夹紧工件，心轴锥度K如表12-1所示。这种定位方式的定心精度较高，同轴度可达Φ0.01~Φ0.02mm，但工件的轴向位移误差较大，传递的扭矩较小，不适于轴向定距加工，广泛适用于短小工件高精度定心的精车和磨削加工中，不能加工端面。小锥度心轴的结构尺寸按表12-2计算。为保证心轴有足够的刚度，心轴的长径比L/d>8时，应将工件按定位孔的公差范围分成2~3组，每组设计一根心轴。上一页下一页返回12.2定位方式与定位元件12.2.3工件以圆锥孔定位工件以圆锥孔定位时，常用的有锥形心轴定位和顶尖定位两种。如图12-14(a)所示的锥形套筒，以内圆锥孔在锥形心轴上定位进行精加工外圆。由于接触面较长，相当于5个定位支承点，消除了工件的

5个自由度。如图12-14(b)所示为顶尖孔锥面定位。由于接触面较短，相当于3个定位支承点，消除了3个自由度。当两个顶尖组合使用时(如图12-15所示)，左顶尖孔用轴向固定的前顶尖定心定位，定位基准是顶尖孔锥顶A为第一基准，消除了工件的3个自由度;右顶尖孔用轴向可移动的后顶尖孔定心定位，基准是右锥孔的锥顶B，消除了两个自由度。两个顶尖组合定位共消除了5个自由度，相当于5个定位支承点。圆锥孔定位用于加工轴类或要求精密定心的零件。上一页下一页返回12.2定位方式与定位元件12.2.4工件以外圆面定位工件以外圆柱面定位时，常用如下定位元件。

1.V形块如图12-16所示，V形块的主要参数有:d—V形块的设计心轴直径，即工件定位基准直径，单位为mm;a—V形块两工作平面间的夹角。有60,90,1203种，其中以90。应用最广;H—V形块高度;T—V形块的定位高度，用于检测V形块制造、装配精度;N—V形块的开口尺寸。

V形块已经标准化了。上一页下一页返回12.2定位方式与定位元件H,N等参数可从有关手册中查得，T由下式计算当a=90时，T=H+0.707d+0.5N

如图12-17所示为常用V形块结构。图12-17(a)用于较短的精基准定位;图12-17(b)用于粗基准或阶梯轴定位;图12-17(c)、(d)用于基准面较长或两段基准面分布较远的定位。如果定位直径较大，则V形块可用铸铁底座镶淬火钢垫支承板或硬质合金块，如图12-17(d)所示。V形块定位工件时，使工件定位外圆中心线与V形块两斜面对称中心线重合。V形块有固定式和活动式之分。固定式V形块在夹具体上的装配，一般用两个定位销和2~4个螺钉连接(如图12-16中的d1,d2)。上一页下一页返回12.2定位方式与定位元件

活动式V形块的应用如图12-18所示，12-18(a)为加工轴承座孔时的定位方式，活动V形块除限制工件一个移动自由度外，还兼有夹紧作用;图12-18(b)为加工连杆孔的定位方式，活动V形块限制工件一个转动自由度，还兼有夹紧作用。

V形块定位的最大优点就是对中性好，它可使一批工件的定位基准轴线对中在V形块两斜面的对称平面上，而不受定位基准直径误差的影响。V形块定位的另一个特点是无论定位基准是否经过加工，是完整的圆柱面还是局部圆弧面，都可采用V形块定位。因此，v形块是用得最多的定位元件。

2.定位套如图12-19为常用的两种定位套。上一页下一页返回12.2定位方式与定位元件

为了限制工件沿轴向的自由度，常与端面联合定位。用端面作为主要定位面时，应控制套的长度，以免夹紧时工件产生不允许的变形。定位套结构简单，容易制造，但定心精度不高，一般适用于精基准定位。

3.半圆套如图12-20所示为半圆套定位装置，下面的半圆套是定位元件，上面的半圆套起夹紧作用。这种定位方式主要用于大型轴类零件及不便于轴向装夹的零件。定位基面的精度不低于IT8~IT9，半圆的最小内径取工件定位基面的最大直径。常见定位元件及其组合所能限制的自由度如表12-3所示。上一页返回12.3定位误差的计算

在前面的内容中，我们讨论了根据工件的加工要求，选择工件定位基准和合适的定位元件，以及限制工件的自由度等问题。下面讨论如何满足工件加工精度的要求，为此，需要进行工件定位误差的分析和计算。12.3.1工件在夹具中加工时加工误差的组成使用夹具加工工件时，造成加工误差的因素有以下3个方面。1.对定误差△DD

夹具相对刀具及切削成形运动位置有关的加工误差，包括两个方面。

(1)对刀误差△DA。夹具相对刀具位置有关的加工误差。

(2)夹具位置误差△w。夹具相对机床及其成形运动的位置有关的加工误差。下一页返回12.3定位误差的计算2.工件安装误差△AZ

工件在夹具中安装有关的误差，包括两个方面。

(1)定位误差△D。工件在夹具中定位不准确(即工件没有准确占据夹具定位元件所规定的位置)所造成的加工误差，包括两个方面。①基准不重合误差△B。由于定位基准与工序基准(通常为设计基准)不重合而造成的加工误差。②基准位移误差△Y。定位基准在加工尺寸方向上产生位移，导致各个工件的位置不一致而造成的加工误差。

(2)夹紧误差△J。夹紧时工件和夹具变形所造成的加工误差。上一页下一页返回12.3定位误差的计算3.过程误差△GC

加工过程中一些因素造成的加工误差，包括工艺系统受力变形、受热变形和磨损等。例如，在铣床上铣键槽时，尺寸h的加工误差的组成如图12-21所示。由于对刀装置位置不准确，或者由于对刀时铣刀刃口离对刀装置的距离没有准确调整到规定值t，就会造成对刀误差△DA;而夹具V形块与夹具体底面不平行，以及机床工作台面与走刀方向不平行，则造成了夹具定位元件的位置误差△w，两者之和即为夹具的对定误差△DD。一批工件的直径尺寸有大有小，放在V形块中时，母线B的位置就不一致，造成工件定位误差△D，加上夹紧误差△J即为工件安装误差△AZ。上一页下一页返回12.3定位误差的计算

工件加工时受切削力、切削热等因素作用，工艺系统发生变形，破坏了铣刀已经调整好的位置，由此造成的加工误差便是过程误差△GC。为了得到合格产品，必须使各项误差之和∑△等于或小于h尺寸的公差T，即:

，此为加工误差不等式。有

(12-1)12.3.2定位误差的分析定位误差△D是由于工件在夹具上(或机床上)的定位不准确而引起的加工误差，由于是由工件的定位引起的，故称为定位误差。上一页下一页返回12.3定位误差的计算

定位误差的来源有两个方面。

1.基准不重合误差由于定位基准与工序基准(通常为设计基准)不重合而造成的加工误差，称为基准不重合误差，用△B表示(参见5.5,5.3,5.4)。加工一批工件，图12-22(a)为工序简图。在工件上铣缺口，加工尺寸为A和B。图12-22(b)是加工示意图。工件以底面和E面定位，C是确定夹具与刀具相互位置的对刀尺寸，在加工前已调整完毕，在加工过程中，C的大小是不变的。对A尺寸而言，工序基准是F面，定位基准是E面，两者不重合。当一批工件逐个在夹具上定位时，受尺寸S±(TS/2)的影响。上一页下一页返回12.3定位误差的计算

工序基准F面的位置是变动的，尺寸S被称为定位尺寸而F面的变动影响了A的大小，给A尺寸造成误差，这就是基准不重合误差△B，其值为定位尺寸S的公差TS。

2.基准位移误差工件在夹具中定位时，由于定位副(工件的定位表面与定位元件的工作表面)的制造公差和最小配合间隙的影响，使定位基准在加工尺寸方向上产生位移，导致各个工件的位置不一致，从而造成加工误差，这个误差称为基准位移误差，用△Y表示。在一批轴上铣键槽，如图12-23所示，要保证尺寸H。采用V形块定位，按尺寸H调整好键槽铣刀位置。上一页下一页返回12.3定位误差的计算

由于工件外圆直径大小不一致，使工件中心0位置变化，尺寸H也发生变化(若不考虑加工过程中产生的其他加工误差)，造成的加工误差即为基准位移误差△Y。12.3.3定位误差的计算根据定位误差△D造成的原因，定位误差应由基准不重合误差△B与基准位移误差△Y组合而成。计算时，先分别算出△B和△Y，然后将两者组合而成△D。分3种情况:(1)△Y≠0，ΔB=0时，ΔD=△Y。

(2)△Y=0，ΔB≠0时，ΔD=ΔB。

(3)ΔY≠0，ΔB≠0时

上一页下一页返回12.3定位误差的计算如果工序基准不在定位基面上，则

ΔD=ΔY+ΔB(12-2)如果工序基准在定位基面上，则

ΔD=ΔY±ΔB(12-3)“+”、“﹣”的确定方法如下。①分析定位基面直径由小变大(或由大变小)时，定位基准的变动方向。②当定位基面直径发生同样的变化时，设定位基准的位置不变动，分析工序基准的变动方向。③两者的变动方向相同时，取“+”号，两者的变动方向相反时，取“-”号。

12.3.4定位误差计算实例上一页下一页返回12.3定位误差的计算12.3.5组合表面定位1.一面两孔定位组合表面定位是工件以两个或两个以上的表面作为定位基准。组合表面定位的方式很多，“一面两孔”定位是实际生产中典型的、常见的定位方式，如加工箱体、盖板等。采用“一面两孔”定位，易于做到工艺过程中的基准统一，保证工件的位置精度。工件采用一面两孔定位时，如图12-26所示，相应的定位元件是支承板和两个定位销。在图12-26中，支承板限制工件三个自由度;短圆柱定位销1限制工件两个自由度;短圆柱定位销2限制工件的两个自由度。可见被两个圆柱销重复限制，即产生了过定位，销与孔产生了干涉，如图12-27所示，有的工件不能装入。上一页下一页返回12.3定位误差的计算2.削边销的结构将定位销2在连心线的方向上“削边”，可以增大连心线方向的间隙。这样，在连心线的方向上，仍起到缩小定位销直径的作用，使中心距误差得到补偿。但在垂直于连心线的方向上，销2的直径并未减小，所以工件的转角误差没有增大，提高了定位精度。常用削边销的结构如图12-28所示。B型结构简单，容易制造，但刚性较差;A型又名菱形销，应用较多。削边销尺寸如图12-29所示。D2min为2孔的最小直径，X2min为2孔和削边销的最小间隙，d2max为削边销剩余圆柱部分的最大直径

(12-4)AE和CF应能补偿

上一页下一页返回12.3定位误差的计算

在实际工作中，补偿值一般按下式计算，经过分析后，再行调整。

(12-5)

补偿值确定后，便可根据图12-29计算削边销的尺寸。

(12-6)

当采用修圆削边销时，以h取代b1。b、b1、B的尺寸可以根据表12-5选取。3.定位误差的计算公式

(1)基准不重合误差△B。与前面讲的计算方法相同。上一页下一页返回12.3定位误差的计算

(2)基准位移误差△Y。定位基准的位移方式有两种，如图12-30(a)所示为两定位副的间隙同方向时定位基准的两个极限位置，最上位置O1"O2"，最下位置O1'O2'。如图12-30(b)所示为两定位副的间隙反方向时定位基准的两个极限位置，逆时针方向转动的极限位置O1'O2"，顺时针方向转动的极限位置O1"O2'。图12-30中，O1'O1"=X1max为定位副1的最大间隙，O2'O2"=X2max为定位副2的最大间隙，根据图12-30可推导出△α、△β的计算公式:(12-8)(12-9)上一页下一页返回12.3定位误差的计算

在计算某一加工尺寸的基准位移误差时，要考虑加工尺寸的方向和位置。计算时，可参考表12-6。

4.工件以一面两孔定位时的计算步骤和实例定位元件为平面、圆柱销和削边销的情况，设计步骤如下。

(1)确定定位销的中心距和尺寸公差。销间距的基本尺寸和孔间距的基本尺寸相同，销间距的公差可按下面的公式计算

(12-9)(2)确定圆柱销的尺寸及公差。圆柱销直径的基本尺寸(最大尺寸)是该定位孔的最小极限尺寸，配合一般按g6或f7选取。

(3)按表12-5选取削边销的尺寸b1或b及B。

上一页下一页返回12.3定位误差的计算(4)确定削边销的直径尺寸和公差，以及与孔的配合性质。首先按式(12-2)求出削边销的最小配合间隙X2min，然后求出削边销工作部分的直径，即

削边销与定位孔的配合一般按h6选取。

(5)计算定位误差，分析定位质量。上一页返回12.4夹具的夹紧装置

工件在夹具上定位后，还需要采用一些装置将工件牢固地夹紧，保证工件在加工过程中不因外力(切削力、重力、离心力或惯性力等)作用而发生位移或振动。12.4.1夹紧装置的组成和基本要求夹具上用来把工件压紧夹牢的机构叫夹紧装置。工件的加工精度、表面粗糙度与夹紧装置有关，夹紧装置在夹具设计中占有重要的地位。

1.夹紧装置的组成如图12-32所示为典型的夹紧装置，它由以下几个部分组成。

(1)动力源装置。动力源装置是产生夹紧原始作用力的装置。下一页返回12.4夹具的夹紧装置

如果用人力对工件进行夹紧，称为手动夹紧;如果用气动、液动和电动等动力装置来代替人力进行夹紧，则称为机动夹紧。图12-32中的汽缸、活塞等是气动装置元件。

(2)中间传力机构。中间传力机构是介于力源装置和夹紧元件之间的机构。它把力源装置产生的夹紧作用力传递给夹紧元件，然后由夹紧元件最终完成对工件的夹紧。一般中间传力机构在传递夹紧力的过程中，能改变夹紧力的大小和方向，并根据需要而具有一定的自锁性能。在图12-32中，斜楔和滚子为中间传力机构。

(3)夹紧元件。夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件，与工件直接接触而实现对工件的夹紧。在图12-32中，压板为夹紧元件。中间传力机构和夹紧元件合称为夹紧机构。上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置2.夹紧装置的基本要求夹紧装置应满足下列基本要求。

(1)夹紧过程中，不能改变工件定位后占据的正确位置。

(2)夹紧力的大小要适中，既要保证工件在整修加工过程中位置稳定不变，振动小，同时又不要在夹紧时损伤工件表面或使工件产生明显的夹紧变形。

(3)夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产类型相适应，在保证生产效率的前提下，其结构要力求简单，工艺性好，便于制造和维修。

(4)夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。

(5)夹紧装置应具有良好的自锁性能，以保证原动力消失后，仍能保持夹紧状态。上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置12.4.2夹紧力的确定确定夹紧力包括正确地选择夹紧力的作用点、方向及夹紧力的大小，要结合工件的形状、尺寸、重量和加工要求，定位元件的结构及其分布方式，切削力的大小等具体情况确定。

1.夹紧力作用点的选择

(1)应能够保持工件定位稳定可靠，在加工过程中不会引起工件产生位移或偏转。为此，夹紧力作用点必须处于定位元件的正上方，或处于由定位元件构成的稳定受力区内。如图12-33(b)所示是正确的，夹紧时工件稳定可靠。上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置(2)应尽量避免或减少工件的夹紧变形。为此，作用点应作用在工件刚性最好的部位，这一点对薄壁工件更显得重要。如图12-34(b)是正确的。为了避免夹紧力过分集中，可设计特殊形状的夹紧元件，减小夹紧变形。图12-35(a)为具有较大弧面的卡爪，以减小夹紧薄壁套筒时的变形;图12-35(b)为通过增加一摆动压块来增大夹紧力的作用面积，减小局部夹紧变形;图12-35(c)为在压板下增加了一个宽垫，使夹紧力通过宽垫均匀地作用在薄壁工件上，以免工件被局部压扁。

(3)夹紧力作用点应该尽量靠近加工表面。如图12-36所示，在拨叉上铣槽，加工面较远，所以在靠近加工表面的地方设置了辅助支承，增加了夹紧力，提高了工件的装夹刚性。上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置2.夹紧力作用方向的选择

(1)夹紧力应垂直于主要定位基准面。如图12-37所示，工件孔与左端面有一定的垂直度要求，夹紧力垂直于A面，这样能保证撞出的孔轴线与左端面垂直。

(2)夹紧力的方向最好与切削力、工件重力方向一致，这样既可减小夹紧力，又可缩小夹紧装置的结构。图12-38(a)为钻削轴向切削力Fx、夹紧力F1和F2、工件重力G都垂直于定位基面的情况，三者方向一致，此时所需的夹紧力最小。图12-38(b)需要很大的夹紧力。12.4.3基本夹紧机构在各种夹紧机构中，斜楔、螺旋、偏心及由它们组合而成的夹紧机构应用最为普遍。上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置

1.抖楔夹紧机构利用斜楔斜面直接或间接压紧工件的机构称为斜楔夹紧机构。12-39(a)为用斜楔直接夹紧工件，这种机构夹紧力较小，且操作费时，所以实际生产中常将斜楔与其他机构联合起来使用。图12-39(b)是将斜楔与滑柱合成一种夹紧机构，可以手动，也可以由气压驱动。图12-39(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。斜楔受作用力FQ以后产生的夹紧力FJ，可按斜楔受力的平衡条件求出。由图12-40(a)可知，斜楔与工件相接触的一面受到工件对它的反力(即夹紧力)FJ和摩擦力F1的作用，而斜楔与夹具体相接触的一面受到夹具体给它的反力FN和摩擦力F2的作用。上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置

在上述5个力的作用下，斜楔处于平衡状态。

(2)斜楔的自锁条件。去掉外力FQ以后，斜楔受力情况如图12-40(b)所示。FN和F2可合并成合力FR2，再把FR2分解成水平力FJ'和垂直分力F。F力有使斜楔松开的趋势，欲使斜楔具有自锁性能，必须有:F1≥F

因为F1=FJtanΦ1F=F1tan(α-Φ2)F1=FJ'

所以tanΦ≥tan(α-Φ2)若Φ1=Φ2=Φ，则α≤2Φ

故a≤2Φ，即α≤11~17。为斜楔夹紧的自锁条件。上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置

由以上计算可知，减小a不仅使产生的夹紧力增大，而且还增加了自锁的可靠性，从这方面看，a值取得小些有利，但却带来了另外的一些问题，由图12-40(c)可知

S夹=S动tanα式中S夹—夹紧行程;S动—夹紧时斜楔移动行程。当S夹一定时，减小a就会使S动增大，这就增加了斜楔的长度，增大了夹紧机构所占的空间，同时还将增加夹紧时间。因此，斜角a也不能取得太小，一般取a=10~14。为宜。2.螺旋夹紧机构由螺钉、螺母、垫圈、压板等元件组成的夹紧机构称为螺旋夹紧机构。上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置

螺旋夹紧机构结构简单，夹紧力大，自锁性能好，且有较大的夹紧行程，故目前在夹具设计中被广泛采用。

(1)单个螺旋夹紧机构。图12-41是直接用螺钉或螺杆夹紧工件的机构。图12-41(a)为用螺钉头部直接压紧工件的一种结构。为了保护夹具体不致过快磨损和简化修理工作，常在夹具体中装配一个钢质螺母，在夹具体较薄时，还可以增加螺旋的拧入长度，使夹紧更为可靠。为了防止螺钉头直接与工件表面接触而造成损伤，或防止在旋紧螺钉时带动工件一起转动，可在螺钉头部装上摆动压块，如图12-41(b)所示，这种压块只随螺钉前后移动而不与螺钉一起转动。图12-41(c)为螺杆和螺旋压板组合成夹紧机构的一种。上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置

如图12-42所示为常见摆动压块的结构类型，A型的端面是光滑的，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，可采用如图12-42(c)所示结构。为了克服螺旋夹紧辅助时间较长的缺点，可以使用各种快速夹紧机构，如图12-43所示。图12-43(a)使用了开口垫圈的结构;图12-43(b)使用了快卸螺母结构;图12-43(c)使用了铰链钩形压板的结构。由于螺旋可以看作绕在圆柱体上的斜楔，所以螺钉似。如图12-44所示为方牙螺纹在夹紧状态时，螺杆的受力情况。转动手柄(或扳手)时，螺杆沿螺母下压，把工件夹紧。上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置

此时，垂直于螺杆端部的反作用力FJ(即夹紧力)、摩擦力F2分布于整个接触面上，计算时可视为集中在半径为r'‘的r圆环上，r'称为当量摩擦半径，其值与接触形式有关。螺母对螺杆的反作用力有垂直于螺旋面的力FN及螺旋面上的摩擦力F1，其合力为凡FR1，分布于整个螺旋面上，计算时可视为集中于螺纹中径do处。根据平衡条件得式中a-螺纹升角，单位为rad;Φ1-螺纹处摩擦角;Φ2-螺杆端部与工件(或压脚)的摩擦角，单位为rad;r'—螺杆端部与工件(或压脚)的当量摩擦半径，单位为mm上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置

以上分析的是方牙螺纹，对于其他螺纹只要将Φ1换成Φ1'即可。对于三角螺纹，Φ1'=arctan(1.15tanΦ1);对于梯形螺纹，Φ1=arctan(1.03tanΦ1)。

(2)螺旋压板夹紧机构。螺旋压板夹紧机构是一种应用最广的夹紧机构。如图12-45所示为3种典型的螺旋压板夹紧机构。图12-45(a),(b)为移动压板，图12-45(c)为转动压板，从外力F和夹紧力FJ的关系看，图12-45(a)结构效率最低，当l=L/2时，FJ=FQ/2。图12-45(c)结构效果最好，FJ=2FQ。如果要改变夹紧力的大小，可通过改变外力作用点、夹紧点及支承点的相对位置关系来实现。上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置3.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12-46为常见的偏心夹紧机构。图12-46(a),(b)用的是偏心轮，图12-46(c)用的是偏心叉。偏心夹紧机构操作方便，夹紧迅速，但是夹紧力和夹紧行程都较小，一般用于切削力不大、振动小的场合。

(1)圆偏心轮的工作原理。图12-47(a)为圆偏心的几何形状，图中O为偏心轮的几何中心，D为几何半径;O1是偏心轮的回转中心;e=O1O是偏心距。

(2)实际起夹紧作用的部分是画有斜线的部分，将其展开后如图12-47(b)所示，近似于一个斜楔块。上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置mPn曲线可视为斜楔的斜边，称为弧形楔，其高度为2e，当偏心轮绕转轴O1转动时，弧形楔逐渐楔人转轴与工件夹紧面之间，从而把工件夹紧。

(3)圆偏心轮的夹紧行程及工作段。偏心轮夹紧与斜楔夹紧不同之处在于偏心轮是一个弧形楔，其上各点的升角不相等，尸点的升角最大(amax)。由于P点的升角等于P点的切线与P点的回转半径的法线间的夹角。过P点分别作OP,O1P的垂线，便可得到P点的升角，如图12-47所示。上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置(4)圆偏心轮的自锁条件。由于圆偏心轮夹紧工件的实质是弧形楔夹紧工件，因此，圆偏心轮的自锁条件应与斜楔的自锁条件相同，即

amax≤Φ1+Φ2

式中amax—圆偏心轮的最大升角;Φ1,Φ2—圆偏心轮与工件和回转销之间的摩擦角。由于回转销的直径较小，此处产生的摩擦力矩不大，为使自锁可靠，略去人，上式便简化为amax≤Φ1或tanamax≤tanΦ1

由于amax很小，tanamax≈sinamax,tanΦ1=f1，代人上式得sinamax≤f而sinamax=2e/D,所以圆偏心轮的自锁条件是：2e/D≤f上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置(5)圆偏心轮的夹紧力。如图12-48所示，当在手柄上施加外力FQ，使偏心轮顺时针方向转动时，相当于将一个“假像斜楔”楔人工件与转轴之间，此时，作用于手柄的原始力矩FQL由转轴将力传至夹紧点x，根据静力学平衡原理

式中FJ—工件对偏心轮的夹紧反力;FN—回转销对偏心轮的反作用力，当ax很小时，FN≈FJ;F1—回转销对偏心轮的摩擦力;F2—工件对偏心轮的摩擦力;θ—夹紧点x与偏心轮的几何中心O1的连线及O1与回转中心O2连线间的夹角;f1—回转轴与偏心轮之间的摩擦系数;f2—工件与偏心轮之间的摩擦系数;上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置

设f1=f2=f4.其他夹紧机构

(1)定心夹紧机构。以轴线或对称中心为设计基准的工件，在加工时，为了使定位基准与设计基准重合，必须采用定心夹紧机构。工件接触的元件既是定位元件，又是夹紧元件。定心夹紧机构具有在实现定心作用的同时将工件夹紧的特点，可缩短辅助时间，提高劳动生产率，因此在生产中应用广泛。

图12-49是专用弹簧夹头，夹具体以锥柄插入车床主轴的锥孔中。工件以mm圆柱面及端面C在弹簧筒夹2内定位，当拧紧螺母3时，其内锥面收缩将工件夹紧。上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置

由于筒夹的厚度均匀，径向变形量相等，故在装夹工件过程中，将定位基面的误差沿径向均匀分布，使工件的定位基准轴线能与限位基准(筒夹轴线)重合。反转螺母时，筒夹松开工件。

(2)联动夹紧机构。能同时多点夹紧一个工件或同时夹紧几个工件的机构，称为联动夹紧机构。前者称为多点联动夹紧，后者称为多件联动夹紧。最简单的多点联动夹紧机构是浮动压头，如图12-50所示为两种典型浮动压头的示意图。其特点是具有一个浮动元件，当其中的某一点夹压后，浮动元件就会摆动或移动，直到另一点也接触工件，均衡压紧工件为止。上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置

图12-51(a)为两点对向联动夹紧机构，当液压缸中的活塞杆3向下移动时，通过双臂铰链使浮动压板2相对转动，最后将工件1夹紧。

图12-51(b)为浮动压板机构。压板5、摆动压块6和球面垫圈7可以相对转动，均是浮动件，故旋动螺母8即可同时平行夹紧每个工件。5.夹具体夹具体是整个夹具的基础件。夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具上各组成件的分布情况，工件的形状、尺寸及加工性质等。

(1)对夹具体的基本要求如下。①应有足够的强度和刚度。以保证加工过程中在夹紧力、切削力等外力作用下，不致产生不允许的变形和振动。为此，夹具体应具有足够的壁厚，在刚度不足处可设置一些加强筋。上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置②结构简单，装卸方便。在保证强度和刚度的前提下，体积尽可能小，重量轻，尤其是对于手动、移动或翻转夹具，要求夹具总重量不超过100N(相当于10kg)，以便于操作。③良好的结构工艺性。夹具体上有3部分表面是影响夹具装配后精度的关键，即夹具体的安装基面(与机床连接的表面);安装定位元件的表面;安装对刀或导向装置的表面。而其中往往以夹具体的安装基面作为加工其他表面的定位基准，因此在考虑夹具体结构时，应便于达到这些表面的加工要求。夹具体上用于安装各元件的表面，一般应铸出3~5mm的凸台，以减小加工面积。

上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置④尺寸稳定。即夹具体经制造加工后，应防止其日久变形。为此，对于铸造夹具体，要进行时效处理;对于焊接夹具体，则要进行退火处理。铸造夹具体的壁厚变化要和缓、均匀，以免产生过大内应力。⑤排屑方便。当加工所产生的切屑不多时，可适当加大定位元件表面与夹具体之间的距离或增设容屑沟，以增加容屑空间，如图12-52所示。对加工时产生大量切屑的夹具，则最好能在夹具体上设置排屑缺口，如图12-53所示，以便将切屑自动排至夹具体外。⑥安装稳定、可靠、安全。对于固定在机床上的夹具应使其重心尽量低;对于不固定在机床上的夹具，则其重心和切削力作用点应落在夹具体在机床上的支承面范围内，夹具越高，则支承面积应越大。上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置

为使接触面稳定、可靠，夹具体底面中部一般应挖空。对于旋转类的夹具体，要求尽量无凸出部分或装上安全罩。在加工中要翻转或移动的夹具体，通常要在夹具体上设置手柄或手扶部位以便于操作。对于大型夹具，为考虑便于吊运，在夹具体上应设置吊环螺栓或起重孔。

(2)夹具体的毛坯。常用的夹具体毛坯制造方法有以下4种。①铸造夹具体。如图12-54(a)所示，这是常用的一种方法。其优点是工艺性好，可以铸出各种复杂的外形，且抗压强度、刚度和抗振性都较好。但生产周期长，为消除内应力，铸件需经时效处理，故成本较高。铸造夹具体的材料大多采用灰铸铁;当强度要求高时，也可采用铸钢件;要求重量轻时，在条件允许的情况下也可采用铸铝件。上一页下一页返回12.4夹具的夹紧装置②焊接夹具体。如图12-54(b)所示，焊接夹具体易于制造，生产周期短，成本低(一般比铸造夹具体的成本低30%~35%，重量也较轻。但是焊接过程中产生的热变形和残余应力对精度影响较大，故焊接后需经退火处理。此外，焊接夹具体较难获得复杂的外形。③锻造夹具体。如图12-54(c)所示。锻造夹具体只适用于形状简单、尺寸不大的场合，一般较少使用。④装配夹具体。如图12-54(d)所示，选用标准毛坯件或标准零件组装成夹具体，这样可大大缩短夹具体的制造周期，而且可组织专门工厂进行专业成批生产，有利于提高经济效益，进一步降低成本。图12-55为几种比较典型的夹具体标准零件。装配夹具体是很有发展前途的一种制造方法。上一页返回12.5机床专用夹具

在实际生产中，专用夹具的应用非常普遍，本节主要介绍钻床夹具、车床夹具、铣床夹撞床夹具等几种典型的机床夹具。12.5.1钻床夹具钻床夹具(通称钻模)是在钻床上通过钻套引导刀具进行钻孔、扩孔、铰孔的机床夹具。钻削时，被加工孔的尺寸精度主要由刀具本身的尺寸精度来保证;而孔的位置精度则由钻套在夹具上相对于定位元件的位置精度来确定。因此，通过钻套引导刀具进行加工，既可提高刀具系统的刚性，又可防止钻头引偏，加工孔的位置又不需要划线和找正，工序时间大大缩短，显著地提高了生产率。钻模在生产中应用很广。下一页返回12.5机床专用夹具1.钻模类型钻模的结构形式主要取决于工件上被加工孔的位置的分布情况，如有的孔是单孔，有的是多孔，且分布在同一平面上或分布在几个不同表面上，或分布在同一圆周上;等等。因此钻模的结构形式很多，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。在使用过程中固定在机床上位置不动的钻模称为固定式钻模。这类钻模加工精度较高，主要用于在立式钻床上加工直径较大的单孔，或在摇臂钻床上加工平行孔系。如图12-56所示，钻模板3用若干个螺钉2和两个圆柱定位销1固连在夹具体4上，钻模板可在装配时调整位置。上一页下一页返回12.5机床专用夹具

除了使用上述螺钉、销连接外，还可以使用焊接结构或直接铸造成一体。固定式钻模结构简单，制造方便，定位精度高，但有时装卸工件不便。

(2)回转式钻模。带有回转式分度装置的钻模称为回转式钻模，用于加工同一圆周上的平行孔系、同一截面内的径向孔系或同一直线上的等距孔系。图12-57为卧轴回转式钻模的结构，用于加工工件上3个径向均布孔。在转盘6的圆周上有3个径向均布的钻套孔，其端面上有3个对应的分度锥孔。钻孔前，对定销2在弹簧力的作用下插人分度锥孔中，反转手柄5,螺套4通过锁紧螺母使转盘6锁紧在夹具体上。钻孔后，正转手柄5将转盘松开的同时螺套4上的端面凸轮将对定销拔出，进行分度，直至对定销重新插人第2个锥孔，然后锁紧进行第2个孔的加工。

上一页下一页返回12.5机床专用夹具

(3)移动式钻模。通过移动钻模来钻削中、小型工件同一表面上的多个孔的钻模称为移动式钻模。如图12-58所示，移动式钻模用于加工连杆大小头孔。工件以端面及大、小圆弧面作为定位基面，在定位套12,13、固定V形块2及活动V形块7上定位。先通过手轮8推动活动V形块7夹紧工件，然后转动手轮8带动螺钉11转动，压迫钢球10，使两片半月键9向外胀开而夹紧工件。V形块带有斜面，使工件在夹紧分力作用下与定位套贴紧。手动移动钻模，使钻头分别通过两个钻套4,5导人，从而加工工件上的两个孔。

(4)盖板式钻模。定位元件和夹紧装置直接安装在钻模板上的钻模称为盖板式钻模。它的主要特点是无夹具体，钻模在工件上定位，结构简单、轻便，易清除切屑。上一页下一页返回12.5机床专用夹具

盖板式钻模适合加工体积大而笨重的工件上的小孔。对于中、小批量生产，凡需钻铰后立即进行倒角、惚孔、攻螺纹等工序时，采用盖板式钻模极为方便。但是盖板式钻模每次需从工件上装卸，比较费时，故钻模的重量一般不宜超过100N。图12-59为盖板式钻模。

2.钻套钻套装配在钻模板或夹具体上，钻套的作用是确定被加工工件上孔的位置，引导钻头、扩孔钻或绞刀，并防止其在加工过程中发生偏斜。钻套可分为标准钻套和特殊钻套两大类。标准钻套的结构参数、材料、热处理及配合关系等可查有关手册。标准钻套又分为固定钻套、可换钻套和快换钻套。

上一页下一页返回12.5机床专用夹具

(1)固定钻套。图12-60为固定钻套，钻套直接安装在钻模板上。固定钻套结构简单，钻孔精度高，但磨损后不能更换。固定钻套适用于单一钻孔工序的小批生产。

(2)可换钻套。图12-61(a)为可换钻套，钻套1装在衬套2中，衬套压装在钻模板3上，由螺钉4将衬套压紧，以防止钻套转动和退刀时脱出。钻套磨损后，将螺钉松开可迅速更换。适用于大批量生产时的单一钻孔工序。

(3)快换钻套。图12-61(b)为快换钻套，其结构与可换钻套相似。当一个工序中工件同一孔需经多种加工工步(如钻、扩、铰或攻螺纹等工步)时，能快速更换不同孔径的钻套。更换时，将钻套缺口转至螺钉处，即可取出。上一页下一页返回12.5机床专用夹具(4)特殊钻套。图12-62是特殊钻套。当工件的结构形状不适合采用标准钻套时，可自行设计与工件相适应的特殊钻套。

3.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。钻模板多装配在夹具体或支架上，按其连接的方式不同，可分为以下几种:(1)固定式钻模板。钻模板固定在夹具体上，如图12-56所示，其结构简单，钻孔精度高。

(2)铰链式钻模板。如图12-63所示为铰链式钻模板，铰链销1与钻模板5的销孔采用G7/h6配合。钻模板5与铰链座3之间采用H8/g7配合。钻套导向孔与夹具安装面的垂直度可通过调整支承钉4的高度加以保证。加工时，钻模板5由菱形螺母6锁紧。上一页下一页返回12.5机床专用夹具

由于铰链销、孔之间存在配合间隙，因此用此类钻模板加工的工件精度比固定式的低。

(3)可卸式钻模板。可卸式钻模板又称分离式钻模板，它与夹具体做成可分离的。如图12-64所示为可卸盖式钻模板，加工过程中需将钻模板卸下才能装卸工件，比较费事，且定位精度低，一般多用于其他类型钻模板不便装卸工件的情况。

4.分度盘与分度销当工件在一次装夹后，需要按一定角度或一定距离加工一组表面时，就要采用分度与转位装置。分度装置除了在钻床夹具上使用外，车床、铣床等专用夹具上也常使用。分度对定位和转位机构的形式很多，一般由分度盘和分度销两部分组成。上一页下一页返回12.5机床专用夹具

分度方式为轴向分度(图12-65)和径向分度(图12-66)两种，轴向分度盘沿轴向开孔(圆孔或锥孔)，径向分度盘沿径向开槽(直、斜槽或型面)。

图12-67为几种常用的分度定位机构，其中图12-67(a)为手动直拉式分度销，操作方便;图12-67(b)为杠杆操纵的分度销结构，动作迅速;图12-67(c)为自动退出和复进分度销，结构简单，但分度精度不高，定位也不可靠。12.5.2车床夹具在车床上用来加工工件的内、外回转表面及端面的夹具称为车床夹具。使用车床夹具，可以方便地加工不规则零件上的孔及平面。上一页下一页返回12.5机床专用夹具

车床夹具有两大类:一类是安装在主轴上的夹具，另一类是安装在床身或大拖板上的夹具。后一类夹具安装方式属于机床改造范畴，在此不作介绍。

1.角铁式车床夹具在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等类零件上的圆柱面及端面时，由于这些零件的形状比较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而需设计专用夹具。这类车床夹具一般具有类似于角铁的夹具体，故称其为角铁式车床夹具。图12-68为加工轴承座内孔的角铁式车床夹具，工件6以两孔在圆柱销2和削边销1上定位，端面在支承板3上定位，用两块压板压紧工件。上一页下一页返回12.5机床专用夹具2.回转分度抢孔夹具

图12-69是阀体四孔偏心回转车床夹具，该夹具用于车削阀体上的4个均布孔。工件以端面、中心孔和侧面在转盘3、定位销4及销1上定位。分别拧紧螺母6，通过压板5将工件压紧。车削完一孔后，松开螺母2转动工件900，对空销7定位，即可车削第2个孔，依次类推，车削其余各孔。该夹具利用偏心原理，一次安装，车削多孔。12.5.3铣床夹具铣床夹具主要用于加工零件上的平面、凹槽、缺口及各种成形表面。它主要由定位元件、夹紧机构、夹具体、定位键和对刀装置(对刀块和塞尺)组成。

上一页下一页返回12.5机床专用夹具1.铣床夹具的类型根据进给方式不同，将铣床夹具分为直线进给、圆周进给和仿形靠模进给3种类型。

(1)直线进给式铣床夹具。在铣床夹具中，这类夹具用得最多，一般根据工件质量和结构及生产批量，将夹具设计成装夹单件、多件串联、多件并联的结构。铣床夹具也可采用分度等形式。如图12-70所示为单件加工的直线进给式铣床夹具。工件以一面两孔定位，夹具上相应的定位元件为支承板5、圆柱销7和菱形销4，使用螺旋压板3夹紧。卸工件时，松开压紧螺母，螺旋压板3在弹簧2作用下抬起，转离工件的夹紧表面。使用定位键1和对刀块6来确定夹具与机床、刀具与夹具之间的正确相对位置。上一页下一页返回12.5机床专用夹具(2)圆周进给式铣床夹具。圆周进给式铣床夹具在有回转工作台的铣床上使用，在通用铣床上使用时，应增加一个回转工作台。如图12-71所示，图(a)1/2圆周进给式铣床夹具，图(b)为拨叉工序简图，在立式铣床上连续铣削拨叉上、下两端面，然后，工件在圆周进给式铣床夹具，上以圆孔、端面及侧面在定位销2和挡销4上定位，由液压缸6驱动拉杆1通过开口垫圈3将工件夹紧。夹具上同时装夹12个工件。工作台由电动机通过蜗杆蜗轮机构带动回转。AB扇形区是切削区域，CD扇形区是装卸工件区域，可在不停车的回转情况下装卸工件，使切削的基本时间和装卸工件的辅助时间重合。因此，这类铣床夹具的生产效率高，适用于大批大量生产的中、小型零件的加工。

上一页下一页返回12.5机床专用夹具(3)仿形靠模进给式铣床夹具。仿形靠模进给式铣床夹具用于机械仿形加工。按照主进给运动的运动方式，铣床靠模夹具可分为直线进给和圆周进给两种。①直线进给铣床靠模夹具。图12-72为直线进给铣床靠模夹具。靠模板1和工件2分别装在夹具上，滚柱滑座3和铣刀滑座4连成一体，它们的轴线距离k保持不变。滑座在强力弹簧或重锤拉力作用下沿导轨滑动，使滚柱5始终压在靠模板1上。当工作台作纵向进给时，滑座即获得横向辅助运动，使铣刀仿照靠模板的曲线轨迹在工件上铣出所需的成形表面。②圆周进给铣床靠模夹具。

图12-73为圆周进给铣床靠模夹具。上一页下一页返回12.5机床专用夹具

靠模板1和工件2装在回转台3上，回转台由蜗杆蜗轮带动作等速圆周运动。在强力弹簧的作用下，滑座6带动工件沿导轨相对于刀具作辅助运动，从而加工出与靠模外形相仿的成形面。

2.铣床夹具的主要结构在铣削加工中，切削力比较大，并且是不连续切削，易引起冲击和振动，所以夹紧力要求较大，夹具主要结构件要具有足够的强度和刚度。

(1)定位键。铣床夹具常用装在夹具体底面上的定位键来确定夹具相对于机床进给方向的正确位置。图12-74为常用定位键的结构及使用实例。为了提高定向精度，定位键上部与夹具体底面的槽配合，下部与机床工作台的T形槽配合。两个定位键在夹具允许范围内应尽量布置得远些，以提高夹具的安装精度。

上一页下一页返回12.5机床专用夹具

某些精度要求较高的夹具不采用定位键，而在夹具体的侧面加工出一个窄长平面作为夹具制造、安装时的找正基面，通过找正获得较高的精度。

(2)对刀装置。在铣床夹具上一般都设计有对刀装置以便对刀。对刀装置由对刀块和塞尺组成。对刀块用于确定夹具与刀具的相对位置。对刀时，在刀具和对刀块之间加一个塞尺，使刀具与对刀块不直接接触，以免损伤刀刃或造成对刀块过早磨损。塞尺有平塞尺和圆柱形塞尺两种，其厚度或直径一般为3~5mm。图12-75为几种常见的对刀装置。其中图12-75(a)所示结构用于铣平面;图12-75(b)结构用于铣槽;图12-75(c),(d)结构用于成形铣刀加工成形面。上一页下一页返回12.5机床专用夹具(3)夹具体。为提高铣床夹具在机床上安装的稳固性，除要求夹具体有足够的强度和刚度外，还应使被加工表面尽量靠近工作台面，以降低夹具的重心。因此，夹具体的高宽比限制在H/B≤1~1.25范围内，如图12-76所示。铣床夹具与工作台的连接部分称为耳座，因连接要牢固稳定，故夹具上耳座两边的表面要加工平整。常见的耳座结构如图12-77所示，如夹具体宽度尺寸较大时，可在同一侧设置两个耳座，此时两耳座的距离要和铣床工作台两个T形槽间距一致。上一页下一页返回12.5机床专用夹具12.5.4膛床夹具撞床夹具又称撞模，主要用于加工箱体、支架等类工件上的精密孔或孔系。它主要由撞模底座、撞模支架、撞套、撞杆及必要的定位、夹紧装置组成。

1.抢床夹具的类型采用撞模后，被加工孔系的位置由撞套引导撞杆来保证，在缺乏撞床的情况下，可以通过使用专用撞模来扩大车床、铣床、钻床的工艺范围。因此，撞模在生产中使用比较广泛。撞床夹具的种类按照撞套的布置形式分为单支承撞模、双支承撞模和无支承撞模3类。

上一页下一页返回12.5机床专用夹具(1)单支承撞模。单支承撞模中只用一个撞套做引导元件，撞杆与机床主轴刚性连接。这种撞模形式简单，但撞孔精度与机床的回转精度相关，安装时需找正。根据支承相对刀具的位置，单支承撞模又可分为两种，即前单支承撞模和后单支承撞模。①前单支承撞模。如图12-78(a)所示，撞套在撞杆的前端，加工面在中间。这种支承引导的特点是可以加工较长的、大的通孔，由于D>d，故不适合加工小孔。②后单支承撞模。如图12-78(b)所示，加工面在撞杆的前端，撞套在加工面与主轴之间。这种支承引导形式的特点是可以加工盲孔，由于D<d，即撞杆可以较粗，故适合加工较短的小孔。图12-78中尺寸h既要保证装卸刀具和测量方便，又要保证不使撞杆伸出过长。上一页下一页返回12.5机床专用夹具

(2)双支承撞模。双支承撞模上有两个引导撞杆的支承，撞杆与机床主轴采用浮动连接，撞孔的位置精度取决于撞套的位置精度，理论上撞孔精度与机床的回转精度无关。双支承撞模是撞模的主要形式。根据支承相对于刀具的位置，双支承撞模分为以下两种。①前、后双支承撞模。图12-79为撞削车床尾架孔的双支承撞模。撞模的两个支承分别设置在刀具的前方和后方，撞杆9和主轴通过浮动接头10连接，保证被加工孔的加工精度不受机床主轴精度的影响。工件以底面槽及侧面在定位板3,4，以及可调支承钉7上定位，限制6个自由度。采用联动夹紧机构夹紧，即拧紧夹紧螺钉6，两压板同时将工件夹紧。撞模支架通过回转撞套2来支承和引导撞杆。撞模以底面A安装在机床工作台上，其位置用B面找正。上一页下一页返回12.5机床专用夹具

前、后双支承撞模适合加工较大的同轴孔系，缺点是撞杆过长，更换刀具不方便。②后双支承撞模。图12-80为后双支承撞模。在刀具后方布置两个撞套，加工特点、适应性与后单支承撞模类似。

2.抢模的主要结构除了定位、夹紧机构外，主要结构有与撞刀密切相关的刀具导向装置(撞套、撞杆)。

(1)套。撞套的结构形式和精度直接影响到加工孔的精度、几何形状和表面粗糙度。一般撞孔用的撞套主要有固定式和回转式两类。上一页下一页