实验四 机床夹具的认识
实验地点：老厂房 一、实验目的
1.了解机床夹具的分类； 2.认识工件在夹具中的定位与夹紧方法及元件； 3.运用六点定位原理，分析掌握工件在夹具中的定位与夹紧； 二、实验仪器 通用夹具：三爪卡盘、四爪卡盘、平口钳、分度头、回转盘 三、实验内容与原理 1.机床夹具功用： （1）保证加工质量。 （2）提高劳动生产率和降低成本。 （3）扩大机床的加工范围。 （4）减轻工人的劳动强度,保证生产安全。 2.分类： 1）通用夹具、专用夹具、成组可调夹具、组合夹具、随行夹具 2）钻床夹具、车床夹具、铣床夹具、磨床夹具、镗床夹具 3.元件 目前生产和使用的组合夹具，多为槽系组合夹具，其元件间以键和键槽定位。 用孔和圆销定位的组合夹具称作孔系组合夹具，也已在生产中使用。 4.元件的编号 组合夹具根据其承载能力的大小分为三种系列： 1）16mm 槽系列，俗称大型组合夹具； 2）12mm 槽系列，俗称中型组合夹具； 3）8mm、6mm 槽系列，俗称小型组合夹具。 其划分的依据主要是连接螺栓的直径、定位键槽尺寸及支承件界面尺寸。组 合夹具的分类编号原则和标记方法，按照原机械工业部标准(JB2814—79)规定如 下： （1）编号方法 1)元件分类编号以分数形势表示。 分子表示元件的型、类、组、品种，称之为“分类编号”。 元件分大、中、小三个类型，用汉语拼音大、中、小三字的字头表示： D---大（Da）型组合夹具元件，即 16mm 槽系列组合夹具元件; Z---中（Zhong）型组合夹具元件，即 12mm 槽系列组合夹具元件; X---小（Xiao）型组合夹具元件，即 8mm 或 6mm 槽系列组合夹具元件。 2)元件的类、组、品种各用一位数字表示。 a.第一位数字表示元件的“类”，按元件的用途划分，用数字 1～9 表示。 1---基础件；2---支承件；3---定位件；4---导向件；5---压紧件；6---紧固件； 7---其它件；8---合件；9---组装用工具和辅具。 b.第二位数字表示元件类中的“组”，按元件的用途划分，用数字 0～9 表示。 c.第三位数字表示“组”中的“品种”，按元件的结构特征划分，用数字 0～9 表示。 d.分母表示元件的规格特征尺寸，一般用 L×B×H 表示规格尺寸。
各种元件的效能和特长，组装出刚度大、结构良好和使用方便的夹具。1985 年
机 械 工 业 部 颁 布 了 “12mm 槽 系 列 组 合 夹 具 元 件 ” 部 标 准 (JB3930.1 ～
3930.119---85)。各类元件名称、结构和尺寸标注如下。
第一类基础件：包括方型基础板、长方形基础板和基础角铁等；
可能是设计基准，也可能不是设计基准，这要根据工件的加工过程来决定。
夹具是为加工工件的某些表面而组装的，所以工序基准和加工尺寸是选择
定位基准和组装夹具的重要依据。
（2）定位基准
用来确定工件相对于夹具位置的基准称为定位基准。定位基准是工件与夹
具定位元件接触或配合的实际点、线和面。在机械加工过程中，一般将工件视
号
号
基础件 1
夹具的基础元件
作压紧元件或工件的元
压紧件
5
件
支承件 2
作夹具骨架的元件
作紧固元件或工件的元
紧固件
6
件
元件间定位和工件正确
在夹具中起辅助作用的
定位件
其它件
3
安装用的元件
7
元件
在夹具上确定切削工具
用于分度、导向、支承
导向件
合件
4
位置的元件
8
等的组合件
（一）元件的名称、结构及尺寸标注
要组装好夹具，必须熟悉各类元件的结构、尺寸和使用方法，才能充分发挥
为刚体，刚体上各质点的相对位置是固定不变的。对于单个的工件来说，只要
定位基准的位置被确定，其余部分的位置也随之确定。因此，工件的定位也就
是使定位基准获得确定的位置。
2.工件定位原理
1）六点定位原理
当工件不受任何条件约束时，其位置是任意的和不确定的。设工件为一理
想的刚体，并以一个空间直角坐标系作为参照来观察刚体的位置变动。由理论
力学可知，在空间处于自由状态的刚体，具有六个自由度，即沿 x、 y、 z 三
个坐标轴的移动，和绕着这三个坐标轴的转动，如图 2 所示。这六种位置变动
是基本的变动形式，工件在空间的任何位置状态，都可由这六种基本位置变动
的组合来得到。在机床夹具设计中，用符号
x
、
y
、
z
和
x
、
y
、
z
手柄、各种支钉和支承冒、支承环、弹簧、二爪支承、三爪支承及平衡块等。
另外还有一些组合件及组装工具和辅具等，可参见有关资料。
（二）工件在组合夹具中的定位与夹紧
1.工件的定位
1）定位
在机械加工中，为了保证工件各加工表面间的相互位置精度，工艺系统的各
要素，即机床、刀具、组合夹具及工件之间，要有正确的相对位置关系。而工件
第二类，支承件：包括各种垫片、垫板、支承、角铁、V 型角铁、伸长板和
菱形板等；
第三类定位件：包括各种键、定位销、定位盘、角度定位件、定位支承、定
位板和 V 型件；
第四类导向件：包括各种钻模板、钻套、铰套和导向支承等；
第五类压紧件：包括各种压板；
第六类紧固件：包括各种螺栓、螺钉、螺母和垫片等；
Байду номын сангаас第七类其它件：包括除上述六类外的各种用途的单件元件，如连接板、滚花
五、实验数据 1、工件的定位方法有哪些？ 1）直接找正装夹 2）划线找正装夹 3）夹具装夹 2、按照定位表面的形状划分有几种常见的定位方法？每一种定位方法有哪些定 位元件？ 1）工件以平面定位 定位元件：固定支承、可调支承、自位支承、辅助支承 2）工件以圆孔定位 定位元件：定位销、锥销、心轴 3）工件以外圆表面定位 定位元件：V 形块 4）定位表面的组合：一面两销 3、夹具设计过程中夹紧力的方向和作用点是如何确定的？ 1）夹紧力方向的确定： ①主要夹紧力应垂直于主要定位面 。 ②夹紧力的作用方向应尽可能与切削力，工件重力方向一致，以减少所需夹紧 力。 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，以减少工件变形。 2）夹紧力作用点的确定： ①夹紧力应作用在刚性较好部位，以减少工件的夹紧变形。 ②夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面内，以保证工 件获得的定位不变。 ③夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面，以便减小切削力对工件造成的翻转 力矩，必要时应在工件刚度差的部位增加辅助支承并施加夹紧力，以减小切削过 程中的振动和变形。
2）基准 基准就是人们在评价或衡量某一事物时，所采用的出发点或参照物。在机
械加工中人们讨论工件上某些点、线和面的位置时，总是相对于工件上的另一 些点、线 和面而言，后者就是衡量前者的参照点、线和面，成为基准。根据基 准的性质和作用，可分为设计基准和工艺基准。在工艺基准中又可分为工序基 准、定位基准和测量基准。与组合夹具关系较大的是工序基准和定为基准。
分别表示沿
三个坐标轴移动和绕这三个轴转动的自由度。从自由度的数量来看，自由状态 下的工件有六个自由度。当工件受到外界条件约束时，它的某些自由度被限制， 所以工件定位的实质就是从加工要求出发，限制其应该限制的自由度。
2）完全定位 如图 2 所示，当刚体的六个自由度被完全限制时，这种定位叫做工件的完全
定位。但在许多情况下，不需要对工件的自由度都限制，只限制那些对加工后位 置精度有影响的自由度就可以了，这样的定位叫做工件的部分定位。在保证加工 精度的前提下，部分定位可简化夹具的结构。
受限制，但效率低，辅助时间长。 四、实验步骤 1、认识机床夹具分类 按照机床不同分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具 根据通用程度不同分为：通用夹具、专用夹具、成组可调夹具、组合夹具、随行 夹具 2、观察各种机床夹具结构总结不同类型夹具的基本组成 1）定位元件：夹具上用来确定工件正确位置的元件。 2）夹紧元件：用于保持工件在夹具中的既定位置，使之不因加工过程中的外力 而产生位移，例如螺母、垫圈等。 3）导向元件：用来对刀或者引导刀具进入正确位置的零件。例如：钻套用于钻 床夹具；导向套用于镗床夹具；对刀块用于铣床夹具。 4）夹具体：夹具的基础零部件，用于连接并固定夹具上的各个元件个位置，使 之成为一个整体，并通过它将夹具安装在机床上。 3、了解夹具的连接元件、对刀装置和引导元件 连接元件：定位键、长锥柄、过渡盘 对刀装置：塞尺和对刀块 引导元件：钻套、镗套等
型别（中型），亦称 12mm 槽系列
类别，支承件类
组别，支承件中的 5 号组
品种，伸长板中的 4 号品种
Z254
180×90×30
5.元件的分类
夹具元件的分类，主要根据元件的结构、形状和用途而划分的。组合夹具元
件，按其用途不同，可划分为八大类，见表 1。
表 1 元件类别及用途
序 类别
作用
序
类别
作用
（1）工序基准 在机械加工工序中确定本工序被加工表面位置的基准被称为工序基准。在 工艺规程中的工序简图上，要表示出被加工表面本道工序基准的尺寸（称为加 工尺寸）和相互位置要求（如平行度、垂直度等）。工序基准可以使工件上的实 际表面，也可以是几何轴线和对称面。 工序基准与设计基准不同，设计基准是零件图上所用的基准、设计尺寸经 过最终加工才能达到。而工序基准是在加工过程中所用的基准。所以工序基准
相对于刀具或切削成形运动的相对位置关系，是由工件在组合夹具上的定位和组
合夹具在机床上的定位来保证的。工件在组合夹具上定位的任务是，既要保证单
个工件相对于已经调整好刀具位置的准确性，又要保证一批工件相对于刀具位置
的一致性。 工件定位的准确性和可靠性是影响加工后工件各表面相互位置精度的重要
因素。定位的准确性和可靠性，除了与工件定位基准面的制造精度有关外，还取 决于夹具元件定位精度和定位结构的合理性。实践证明，在组装组合夹具时，首 先要熟悉和掌握工件在组合夹具中的定位基本原理和方法，拟定出定位方案，在 此基础上根据工件的加工要求，分析定位的准确性和可靠性，最后通过组装达到 夹具结构的合理化。