机床夹具第四版-教案.docx
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教 案 用 纸
学
科
机床
夹具
绪论
审 批 签 字
授课时数
授课方法
讲授
教具
多媒体
授课时间
授课班级
教学目的
学习目的，课程的安排
教学重点
和难点
教材安排的思路结构
复习提问
教学内容、方法和过程
附记
相关知识：
一、机床夹具基础知识
二、工件的定位
三、工件的夹紧
四、夹具图的绘制
五、典型夹具设计实例
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
一、铣床夹具为例
二、主要围绕铣床夹具的分析设计进行讲解：
提高学生的分析、设计机床夹具的综合能力
学
科
机床
夹具
第一章机床夹具基础知识
第一节机床夹具概述
审 批 签 字
授课时数
授课方法
讲授
教具
多媒体
授课时间
授课班级
教学目的
掌握机床夹具的组成，分类
教学重点
和难点
重点：
机床夹具的组成
难点：
定位、夹紧二个概念
复习提问
教学内容、方法和过程
附记
相关知识：
一、机床夹具的概念及种类
二、夹具的结构组成
三、夹具的作用
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
一、机床夹具有关概念
夹具：
在机械制造的各类工序中，用以装夹工件的装置。
机床夹具：
在各类机床上所使用的夹具统称为机床夹具。
定位：
使工件在夹具中占有预期确定位置的动作过程，称
为工作在夹具中和定位。
夹紧：
能使工件在加工过程中始终保持其位置稳定不变的
动作过程，称为对工件的夹紧。
装夹：
工作在加工工位上的定位、夹紧过程，称为工件装
夹。
二、机床夹具的组成
1.定位装置
作用：
使工件在夹具中占有正确的位置
2.夹紧装置
作用：
将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力作用时，不离开已占有的正确位置
3.对刀或导向装置
作用：
确定刀具相对于定位元件的正确位置
4.连接元件
作用：
确定夹具在机床上正确为位置的元件
5.夹具体：
机床夹具的基础件
三、夹具的分类
（一）按夹具的使用特点分类：
通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具，拼装夹具
（二）按机床使用分类
车床夹具，钻床夹具，铣床夹具等
（三）按夹具的动力源分类
手动夹具，气动夹具，液压夹具等
四、机床夹具在机械加工中的作用
保证加工精度
提高生产率、
改善工人的劳动条件，减轻工人的劳动强度
降低生产成本
保证工艺纪律
扩大机床的工艺范围
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
五、机床夹具的设计特点与要求
（一）特点：
1、要有较短的设计与制造周期
2、夹具的精度一般比工件的精度高2～3倍
3、夹具和操作工人的关系特别密切，要求夹具与生产条件和操作习惯密切相关
4、要求夹具在投产时一次成功
5、设计者要熟悉夹具的制造方法，以满足设计的工艺要求
（二）要求：
1、保证工件的加工精度要求
2、保证工人的操作方便
3、达到加工的生产率
4、满足夹具一定的使用寿命和经济性要求
作业：
1、夹具的组成及各部分的功能
2、夹具在机械加工中的作用
学
科
机床
夹具
第一章机床夹具基础知识
第二节夹具的要求和设计前期准备
审 批 签 字
授课时数
授课方法
讲授
教具
多媒体
授课时间
授课班级
教学目的
夹具的要求与设计的前期准备
教学重点
和难点
重点：
夹具的图样分析
难点：
夹具的定位基准
复习提问
什么是夹具？
教学内容、方法和过程
附记
相关知识：
一、夹具的要求
二、夹具设计的前期准备
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
一、夹具的要求
1.保证工件的加工精度要求
2.提高机械加工生产效率
3.降低工件的生产成本
4.具有良好的工艺性
二、夹具设计的前期准备
1．准备设计资料
2．进行实际调查
3．工件图样分析
4.确定定位基准
（1）基准概念
基准——用来确定工件上几何要素间的几何关系所依据的点、线、面。
（2）基准分类
设计基准——设计图样上所采用的基准。
工艺基准——在工艺过程中所采用的基准。
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
带肩固定钻套
在夹具的设计和应用中，主要涉及工序基准和定位基准。
1）工序基准
2）定位基准
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夹具
第二章工件的定位
第一节六点定则
审 批 签 字
授课时数
授课方法
讲授
教具
多媒体
授课时间
授课班级
教学目的
掌握六点定则原理
教学重点
和难点
重点：
不定度、六点定则
难点：
分析基本定位体所消除的不定度
复习提问
设计基准与工艺基准的区别？
教学内容、方法和过程
附记
相关知识：
一、不定度概念
二、六点定则
三、六点定则的应用
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
一、不定度概念
不定度——用来描述工件在某一预先设定的空间直角坐标系中定位时，其空间位置不确定程度的六个位置参量。
工件空间位置的不定度
移动不定度和转动不定度
二、六点定则
六点定则——在工件的定位中，我们用在空间合理分布的最多六个定位点（由定位元件抽象而来），来限制工件使其获得一个完全确定的位置的方法。
三、六点定则的应用
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
2．盘类工件
3．轴类工件
学
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夹具
第二章工件的定位
第二节工件的定位
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授课时数
授课方法
讲授
教具
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授课班级
教学目的
确保加工要求，消除工件的不定度
教学重点
和难点
重点：
完全定位、不完全定位
难点：
绝不允许欠定位
复习提问
不定度的概念？
教学内容、方法和过程
附记
相关知识：
一、加工要求与不定度消除
二、完全定位
三、不完全定位
四、欠定位和重复定位
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
一、加工要求与不定度消除
显然，铣不通槽时，必须消除六个不定度，方能满足加工要求。
铣通槽，则只需消除五个不定度即可满足加工要求。
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
几种常见加工方式所需消除的不定度情况。
二、完全定位
完全定位——工件在夹具中，六个不定度全部被消除的定位。
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
三、不完全定位
不完全定位——六个不定度不需要完全消除的定位。
四、欠定位和重复定位
欠定位——工件实际定位所消除的不定度数目少于按其加工要求所必须消除的不定度数目。
夹具上的定位支承点多于六个或少于六个，但由于布局不合理，将造成重复消除工件的一个或几个不定度的现象，这种重复消除工件不定度的定位称为重复定
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夹具
第二章工件的定位
第三节工件的定位元件
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教具
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授课时间
授课班级
教学目的
定位元件的应用
教学重点
和难点
重点：
定位元件的要求
难点：
定位元件的选择
复习提问
对工件的定位，不定度消除的数目不能少于几个？
教学内容、方法和过程
附记
相关知识：
一、对定位元件的要求
二、常用定位元件的选择
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
一、对定位元件的要求
1.高精度
2.高耐磨性
3.足够的刚度和强度
4.良好的工艺性
二、常用定位元件的选择
1．平面定位基准面
（1）基本支承
基本支承是用作消除工件定位不定度、具有独立定位作用的支承。
其中包括支承钉、支承板、自位支承、可调支承。
工件上幅面较大、跨度较大的大型精加工平面，多选用支承板来体现夹具上定位元件的定位表面。
自位轴承是指能够根据工件实际表面情况，自动调整支承方向和接触部位的浮动支承。
可调支承是指支承高度可以调节的定位支承。
可调支承的常用结构及其应用见下表
（2）辅助支承
辅助支承——为提高工件的安装刚性及稳定性，防止工件的切削振动及变形，或者为工件的预定位而设置的非正式定位支承。
2．圆孔定位基准面
（1）定位销
（2）定位心轴
（3）锥销类
（4）自动定心夹紧心轴
3．外圆柱面定位基准面
（1）V形块
常用V形块两工作斜面间的夹角一般分为60°、90°、120°三种，其中90°角的V形块应用最多，其结构及规格尺寸均已标准化。
（2）圆柱孔
用圆柱孔作定位元件时，通常采用定位套形式进行精基准定位
学
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夹具
第二章工件的定位
第四节定位误差的产生及组成
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教具
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授课时间
授课班级
教学目的
分析定位误差
教学重点
和难点
重点：
定位误差的组成
难点;基准不重合误差、基准位移误差
复习提问
什么是基本支承？
教学内容、方法和过程
附记
相关知识：
一、定位误差及其产生
定位只解决了工件在夹具中位置“定与不定”的问题。
夹具中的工件还存在着位置“准与不准”的问题，即定位误差问题。
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
一、定位误差及其产生
•基准不重合误差
•基准位移误差
定位误差——一批工件定位时，被加工表面的工序基准在沿工序尺寸方向上的最大可能变动范围，通常以符号表示。
1．基准不重合误差
采用夹具定位时，如果工件的定位基准与工序基准不重合，则形成基准不重合误差，以符号表示。
基准不重合的情况基准重合的情况
2．基准位移误差
采用夹具定位时，由于工件定位基准面与定位元件不可避免地存在制造误差，或者配合间隙，致使工件定位基准在夹具中相对于定位元件工作表面的位置产生位移，从而形成基准位移误差，以符号 表示。
定位基准位移的情况
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夹具
第二章工件的定位
第五节定位综合分析
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讲授
教具
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授课时间
授课班级
教学目的
会分析定位产生的误差，可否满足加工要求
教学重点
和难点
重点：
平面定位
难点：
圆柱孔与外圆柱面定位
复习提问
什么是基准不重合误差？
教学内容、方法和过程
附记
相关知识：
一、工件以平面定位
二、工件以圆孔定位
三、工件以外圆柱面定位
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
一、工件以平面定位
二、工件以圆孔定位
1.工件以圆柱孔在无间隙配合心轴上定位
2.工件以圆柱孔在间隙配合心轴上定位
（1）圆柱孔与心轴固定单边接触
（2）圆柱孔与心轴任意边接触
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
【例2】如图所示，在轴套上铣削键槽。
设定心轴水平放置，工件在垂直向下的外力作用下，其圆柱孔与心轴的上母线接触。
试求工序尺寸H1、H2、H3的定位误差？
三、工件以外圆柱面定位
V形块定位误差分析
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第三章工件的夹紧
第一节夹紧装置
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教具
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教学目的
夹紧装置的应用
教学重点
和难点
重点：
夹紧装置的构成
难点;夹紧装置的夹紧机构
复习提问
平面定位时，主要考虑什么定位误差？
教学内容、方法和过程
附记
相关知识：
一、夹紧装置的要求
二、夹紧装置的组成
三、基本夹紧机构
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
夹紧装置——把工件在夹具中压紧、夹牢的装置。
一、夹紧装置的要求
（1）在夹紧过程中，应不破坏工件定位所获得的确定位置。
（2）夹紧力应保证工件在加工过程中的位置稳定不变，不产生振动或移动；夹紧变形小，不损伤工件表面。
（3）操作安全、可靠、方便、省力。
（4）结构简单、制造容易，其复杂程度和自动化程度应与工件的生产纲领相适应。
二、夹紧装置的组成
夹紧装置的结构一般由三部分组成，即力源装置、中间递力结构、夹紧元件。
三、基本夹紧机构
1．斜楔夹紧机构
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
2．螺旋夹紧机构
常用螺旋夹紧机构包括普通螺旋夹紧机构、快速螺旋夹紧机构、螺旋压板组合夹紧机构等。
（1）普通螺旋夹紧机构
（2）快速螺旋夹紧机构
（3）螺旋压板组合夹紧机构
3．偏心夹紧机构
轮缘上最大楔升角
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夹具
第三章工件的夹紧
第二节夹紧力
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授课时数
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教学目的
夹紧力的分析
教学重点
和难点
重点：
夹紧力的三要素
难点：
夹紧力方向的选择
复习提问
夹紧装置由哪几部分构成？
教学内容、方法和过程
附记
相关知识：
一、夹紧力方向的确定
二、夹紧力作用点的选择
三、夹紧力大小的计算
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
一、夹紧力方向的确定
1．夹紧力应垂直于主要定位基准面
2．夹紧力应尽可能和切削力、工件重力同向
夹紧力与切削力垂直的情况下，为了减小夹紧力，可以在切削分力相对的方向设置止推定位元件来承受切削力。
二、夹紧力作用点的选择
1．夹紧力应落在支承元件上或落在几个支承所形成的支承面内
2．夹紧力应落在工件刚性较好的部位上
3．夹紧力应靠近加工表面
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
三、夹紧力大小的计算
夹紧力大小的计算是比较复杂的问题，一般只能作粗略的估算。
为了安全起见，估算出的夹紧力再乘以安全系数作为实际所需的夹紧力数值，即W＝KW′。
其中，W为实际所需的夹紧力，W′为理论夹紧力，安全系数K通常为1.5～3。
用于粗加工时，取K＝2.5～3；用于精加工时，K＝1.5～2。
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第三章工件的夹紧
第三节夹具的对定
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授课时数
授课方法
讲授
教具
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授课时间
授课班级
教学目的
分析夹具的对定
教学重点
和难点
重点：
夹具的对刀装置
难点：
孔加工刀具的导向
复习提问
夹紧力作用点的选择？
教学内容、方法和过程
附记
相关知识：
一、夹具的定位
二、夹具的对刀装置
三、孔加工刀具的导向
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
一、夹具的定位
夹具的定位是指夹具在机床上的定位。
1．夹具与机床的连接
（1）夹具与平面工作台的连接
（2）夹具与回转主轴的连接
2．定位元件对夹具定位面的位置要求
一般情况下，夹具的对定误差应按工序尺寸公差的1/3考虑，但对定误差中还包括对刀误差等，所以夹具的定位误差取工序尺寸公差的1/6～1/3.
二、夹具的对刀装置
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
三、孔加工刀具的导向
钻床夹具在结构上设置有专供导引刀具的导向元件——钻套，以及安装钻套的钻模板。
1．钻套的结构型式
•固定钻套
•可换钻套
•快换钻套
•特殊钻套
（1）固定钻套
（2）可换钻套
（3）快换钻套
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
（3）快换钻套
（4）特殊钻套
特殊钻套是在工件形状或加工孔位置特殊的情况下采用的钻套，这类钻套需结合具体情况自行设计。
2．钻套导引孔的尺寸及公差
（1）钻套导引孔直径的公称尺寸应等于所导引刀具的最大极限尺寸。
（2）钻套导引孔与刀具的配合应按基轴制选取，这是因为钻套导引的刀具（如钻头、扩孔钻、铰刀等）都是标准的定尺寸刀具。
（3）钻套导引孔与刀具之间应保证有一定的配合间隙，以防止两者发生卡住或“咬死”。
一般根据所导引的刀具和加工精度要求来选取导引孔的公差带：
钻孔和扩孔时选用F7，粗铰时选用G7，精铰时选用G6。
（4）当采用GB/T1132—2004的标准铰刀铰H7或H9孔时，则不必按刀具最大尺寸来计算，可直接按孔的公称尺寸，分别选用F7或E7，作为导引孔的公称尺寸与公差带。
3．钻套高度和钻套下端面与工件距离
钻套高度（ ）是指钻套导引孔的有效高度。
钻套高度由孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具刚度、工件表面形状等因素决定。
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
4．钻套位置的尺寸标注
一般情况下，钻套的位置尺寸都是以定位元件的定位面作为基准来标注的。
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科
机床
夹具
第四章夹具图的绘制
第一节夹具总图
审 批 签 字
授课时数
授课方法
讲授
教具
多媒体
授课时间
授课班级
教学目的
绘制夹具图
教学重点
和难点
重点：
夹具图的绘制内容与要求
难点：
绘制夹具总图
复习提问
快换钻套应用于什么场合？
教学内容、方法和过程
附记
相关知识：
一、夹具总图的绘制内容和要求
二、夹紧总图的绘制步骤
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
一、夹具总图的绘制内容和要求
1．夹具总图的绘制内容
2．夹具总图的绘制要求
（1）图样绘制应符合国家制图标准
（2）尽量采用1:
1的绘图比例
（3）局部结构视图不宜过多
（4）反复进行局部结构的调整和完善
二、夹紧总图的绘制步骤
（1）用双点划线（或红色细实线）绘出工件视图的外轮廓线和工件上的定位、夹紧以及被加工表面。
（2）将工件假想为透明体，即工件和夹具的轮廓线互不遮挡，然后按照工件的形状和位置，依此画出定位元件、对刀—导向元件、夹紧机构、力源装置及其他辅助元件（如夹紧装置的支柱和支撑板、弹簧以及用来紧固各零件的螺钉和销等）的具体结构，最后绘制出夹具体，把夹具的各部分联成一个整体。
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
（3）标注总装配图上的尺寸和技术要求。
•夹具外形的最大轮廓尺寸
•配合尺寸
•夹具与刀具的联系尺寸
•夹具与机床的联系尺寸
•其它装配尺寸
（4）完成夹具组成零件、标准件编号，编写装配零件明细表。
夹具零件编号
夹具装配零件明细表
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第四章夹具图的绘制
第二节夹具零件图
审 批 签 字
授课时数
授课方法
讲授
教具
多媒体
授课时间
授课班级
教学目的
绘制夹具零件图
教学重点
和难点
重点：
夹具零件图的绘制内容和要求
难点：
正确选择和布置视图
复习提问
绘制夹具总图采用1：
-的绘图比例？
教学内容、方法和过程
附记
相关知识：
一、夹具零件图的绘制内容和要求
二、夹具零件图的计算机绘制（步骤）
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附 记
一、夹具零件图的绘制内容和要求
夹具零件图绘制内容
1．图样绘制应符合国家制图标准
2．选择和布置视图
3．优先采用1:
1的绘图比例
4．标注尺寸
零件图上的尺寸是加工与检验的依据。
在图纸上标注尺寸时，应做到正确、完整、书写清晰、工艺合理、便于检验。
对于在夹具中需要配合的尺寸或者要求精确地尺寸，应注出尺寸的极限偏差。
零件的所有表面（包括非加工表面）都应按照国家标准规定的标注方法注明表面粗糙度。
如零件较多表面具有同一粗糙度时，可在图样右下角附近集中标注，并加“其余”字样，但仅允许标注使用最多的一种粗糙度。
对于在夹具中影响工件定位精度的零件，其零件图上应在相应位置标注必要的几何公差，具体数值和标注方法按国家标准规定执行。
5．编写技术要求
对于夹具零件在加工或检验时必须保证的要求和条件，不便用图形或符号表示时，可在零件图技术要求中注出。
它的内容根据不同零件、不同材料和不同的加工方法的要求而定。
6．画出零件图的标题栏
在图纸的右下角画出标题栏，用来说明夹具零件的名称、图号、数量、材料、绘图比例等内容，其格式按照国家标准规定执行，如前图所示。
二、夹具零件图的计算机绘制（步骤）
1．打开已经创建的零件SolidWorks文件。
2．点击文件到“从零件制作工程图”，弹出“新建文件”对话框，选择工程图并确定，打开工程图制作窗口。
3．从右侧视图管理区域选择表达该零件合适的视图，并拖至图纸窗口，调整其位置。
4．移动视图到合适位置，并激活各视图对图形机构尺寸、图形比例、显示样式等进行设置，保证零件结构表达清楚。
5．对夹具零件图添加中心线、表面粗糙度、形位公差及必要的技术要求，以确保零件图能完整清晰表达零件结构和要求。
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附 记
6．最后将工程图另存为.dwg格式，并对图形做细节修改和调整，使图形符合国家标准并能准确清晰表达意思。
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第五章典型夹具设计实例
第一节车床夹具设计实例
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授课时数
授课方法
讲授
教具
多媒体
授课时间
授课班级
教学目的
学习车床夹具实例
教学重点
和难点
重点：
明确设计任务
难点：
夹具的定位分析与结构设计
复习提问
夹具零件图的绘制内容？
教学内容、方法和过程
附记
相关知识：
一、明确设计任务
二、定位方案及定位元件
三、夹紧方案及夹紧装置的设计
四、夹具结构的设计
五、绘制夹具总图
教 学 内 容 、方 法 和 过 程
附
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