现代夹具设计手册

本手册全面总结了我国工业化过程中半个世纪来工业化过程中机械制造业中设计制造各类夹具的丰富经验,特点是大部分资料都通过生产实践的考验，包括从国外引进后消化、吸收和改进的内容，也包含作者以往亲历的研发项目的内容。
本手册内容主要包括：夹具总论；夹具功能部件的典型结构；夹具设计计算；专用夹具常用零件及其标准或规范；气动、液压、电力、电磁、真空夹具传动系统及其元件和夹具案例；机床专用夹具设计方法；机床专用夹具设计及典型图例；可调夹具和成组夹具；章组合夹具，数控机床、加工中心、柔性制造系统用夹具；检验夹具；焊接夹具；计算机辅助夹具设计等。
本手册主要适用于机床夹具、专用夹具、焊接夹具、检验夹具的设计使用人员，管理人员，相关专业在校师生。

序
夹具作为传统机械制造业中最重要的工艺装备之一已有了一百余年的历史，其在机械制造业的发展过程中发挥了巨大的作用。但从20世纪80年代以后由于“信息技术”和产业的飞速发展引起了一部分人的错觉，认为机械等在内的传统产业是“夕阳工业”，已经发展到头了。我国改革开放以后在市场经济驱动下的第二次工业化是在珠三角从轻工业、日用消费品工业、家电工业和信息产业开始的，经过近三十年的发展不仅东南沿海地区实现了工业化，同时深刻影响到我国对产业结构的调整，也推动了世界上传统产业继续发展和繁荣。我国“国民经济和社会发展第十一个五年规划”指出，振兴装备制造业是推进工业结构优化升级的主要内容。2006年国务院8号文件发布了《关于加快振兴装备制造业的若干意见》，所谓“装备制造业”就是传统机械制造业中的主体。因为装备制造业的发展水平是国家工业化、现代化水平和综合国力的重要标志，这意味着我国的工业将在不太长的时间内逐步赶上并达到当今世界上发达国家的先进水平。
随着装备制造业的发展，作为装备制造业的必不可少组成部分的工艺装备（夹具）也必然会得到相应的重视。再从现代化的实际生活中来看，衣、食、住、行哪一项的背后都需要强大的机械工业，即装备工业的支持，更何况国家的安全和国防如果没有强大有力的装备工业也是不能想象的。五十多年前我国曾在第一个五年计划中在前苏联技术援助下兴建了256家企业，其中相当一部分是机械制造工厂，至今仍是我国装备制造业中的骨干企业，夹具的设计制造技术早在那时就已奠定了基础。
近年来我国国民经济的飞速发展推动了机床和工具行业从低谷中走出，从21世纪开始以来我国已连续8年保持世界上机床最大消费市场和世界机床第一大进口国，到2007年中国机床市场的消费额已达166亿美元，2008年更达194亿美元之巨，是年进口机床和工具金额达123亿美元，其中机床附件和夹具进口约3.8亿美元，出口为1.8亿美元，两者相抵净进口约2亿美元。第十个五年计划内我国的汽车工业发展速度也是惊人的，2008年生产汽车达930万辆成为世界上第二汽车生产国，汽车制造业已成为机械装备的最大用户，数年来引进零部件生产线数十余条，价值达百亿美元以上，其中约十分之一为购置夹具的费用，实际上这些夹具我们完全有能力自行设计和制造。
以上所述主要是指机床上使用的机械加工用夹具或称之为机床夹具，这是夹具中的主流。从20世纪80年代以后夹具在制造业中的应用不仅是传统的机械加工领域，更在横向扩大到检验、焊接等多种生产过程，有了更大的发展。从夹具结构来看除专用夹具外，为了节约成本，开发出了各种模块化组合和可调整结构。从数字化和信息化层面上更是为了缩短产品生产准备周期，夹具的计算机辅助设计（CAFD）的研究和系统的开发也有了相当的进展。
半个多世纪以来我国也出版了为数不少的夹具教科书、专著和手册，其中浦林祥主编的《金属切削机床夹具设计手册》以其资料丰富、切合实用，出版以来受到广大工厂夹具设计技术人员以及大、专院校机械制造专业师生的普遍欢迎；林文焕、陈本通编著的《机床夹具设计》一书汇集了较多的生产中实用夹具结构、紧密联系实际对夹具设计人员和学生有较大参考价值；朱耀祥主编的《组合夹具…组装.应用.理论》总结了我国研发组合夹具和使用组合夹具的独特经验，归纳出科学的纽装结构和方法，不仅符合生产实用成为从事组合夹具组装和开发的工人、科技人员必备的手册，也发展了夹具的一些理论问题，受到国内外生产，教学和研发人员的关注。融亦鸣、朱耀祥等人的专著《计算机辅助夹具设计》更是先进制造技术领域国际上领先的一项开创性研究工作的总结，为CAFD软件的开发奠定了基础，备受国际上相关专家的重视。
在机械工业出版社领导和编辑的倡导和帮助下为适应我国当前装备制造业蓬勃快速飞跃发展，不仅汇集了量大面广的传统的专用夹具设计方面的资料，还包括了可调、成组、组合、检验、焊接等各种夫具，以及计算机辅助夹具设计等方面的全新内容。用以满足夹具设计、生产、使用和研发的需要，并作为大学、专科、职业技术学院等教学中相关课程的参考。本手册在编写过程中得到了第一汽车厂、东风汽车公司、上海柴油机厂、天津泽尔公司（原天津组合夹具厂）、北京理工大学等单位的大力支持，参考了国内外有关的书籍和手册，编辑出版了这本门类比较齐全、内容丰富的大型工具书“现代夹具设计手册”。此手册的基础和专用夹具部分即第二章至第七章不少沿袭原“金属切削机床夹具设计手册”（第二版）相应章节并以此为基础修改而成。谨向以上各单位致以深切的谢意。
此手册注重总结了我国工业化过程中半个多世纪以来机械制造业中设计制造各类夹具的丰富经验，其特点是大部分资料都通过生产实践的考验，包括引进后消化、吸收和改进的内容，也含有当前国际市场上新的夹具结构和夹具设计的最新动向和趋势，能够满足我国当前生产和教学的需要。
本手册包括12章，第1章由朱耀祥编写，第5章由朱耀祥、吴耀宇编写，第2、4两章由浦林祥编写，第18两章分别由北京理工大学孙厚芳、张发平、焦黎编写，第6、7两章由东风汽车公司唐善洲、周培明、王为民、李志祥等编写，第9章由天津组合夹具厂刘贵宝、张俊峰等编写，第10、11章由第一汽车厂工装设计公司王玫、王俊伟、刘揣、张威编写，第12章由易博软件公司袁娜、高晓兵编写，新迪软件公司李升杰补充新迪fixturework夹具软件系统案例。全书由朱耀祥教授、浦林祥高工主编、修改和定稿，廖海明高工、王玫高工、孙厚芳教授、刘利成高工、唐善洲高工、刘贵宝高工、吴耀宇副教授为副主编。全书的编写得到了本书专任编辑李万宇女士的操劳，适时的规划和协调，以及庞晖、王春雨两位编辑仔细认真的审阅，对她（他）们辛勤的工作致以深切的感谢。
我俩均已年逾古稀，之所以愿意承担本手册的主编工作，主要是欣逢盛世愿将一得之见供后进参考而已。尽管我们作出努力总还有诸多不尽人意之处或存在疏忽和不当，如蒙读者不吝指出定当感激不尽。

目录
序
笫1章夹具总论1
11夹具产生和发展的背景1
111夹具和机床附件1
112机床专用夹具催生了现代
大批大量生产1
113夹具是现代制造系统的重要
组成部分1
12夹具的功能、组成和设计要求1
121夹具的基本结构和组成1
122夹具的各种功能1
123设计夹具的基本要求2
13夹具和机械零件的分类2
131夹具的各种分类方法2
132根据生产规模或品种和批量的
分类最重要2
133机械零件和夹具分类编码系统3
14夹具系统的选择和技术经济指标5
141选择夹具系统的基本原则5
142选择夹具系统的步骤5
143常用夹具系统的技术经济指标5
144夹具设计制作成本的估算6
145使用专用夹具的简易经济分析7
146夹具系统的经济分析7
15现代夹具发展趋势9
151夹具柔性化9
152夹具自动化和智能化10
153计算机辅助夹具设计(CAD)10
154应对“寻位—加工”的挑战11
155结语11
第2章夹具功能部件的典型结构12
21定位装置典型结构12
211插销定位装置12
212V形块定位装置14
213齿轮齿形定位装置16
214其他特殊定位装置18
22定位支承装置典型结构19
221可调支承典型结构19
222辅助支承典型结构21
23夹紧装置典型结构26
231螺旋夹紧典型结构26
232快速螺旋夹紧典型结构30
233斜楔夹紧典型结构35
234偏心(凸轮)夹紧典型结构38
235端面凸轮夹紧典型结构43
236铰链夹紧典型结构45
237联动夹紧典型结构47
238可移动位置的典型夹紧结构54
239气(液)动自动夹紧装置典型
结构55
2310自动定心夹紧典型结构63
2311肘节式快速夹紧装置84
2312其他特种类型夹紧装置91
24分度装置典型结构103
241分度定位销103
242典型分度装置108
243精密分度装置118
第3章夹具设计计算125
31定位尺寸的相关计算125
311V形块的计算125
312夹具上两定位销的尺寸及定位
误差的计算125
313夹具上定位销的尺寸及定位
误差的计算126
314定位销高度的计算127
315小锥度心轴尺寸的计算128
316带圆柱部分的锥度心轴尺寸的
计算130
317压入配合光滑心轴尺寸的计算130
318滚柱心轴的尺寸及有关计算131
319齿轮按渐开线齿形定位时的
计算132
3110三圆弧自定心夹紧机构偏心圆弧
尺寸的计算137
3111钻斜孔钻模工艺基准孔中心至钻套
孔轴线间的距离x的计算137
3112弹簧夹头结构尺寸的计算138
32定位误差的计算140
321常见定位形式的定位精度计算140
322钻模的钻孔精度计算143
323用定位销定位的分度装置的分度概率
精度144
33典型夹紧形式的夹紧力计算145
331计算时的计算系数145
332常见典型夹紧形式所需夹紧力的
计算145
34典型夹紧机构的作用力计算150
341螺旋夹紧机构150
342圆偏心夹紧机构157
343复合圆偏心轮夹紧机构158
344端面凸轮夹紧机构160
345复合端面凸轮夹紧机构161
346斜锲夹紧机构162
347压板夹紧机构167
348切向夹紧机构172
349齿条滑柱钻模圆锥锁紧机构172
3410铰链杠杆增力机构172
3411离心式夹紧机构175
3412楔槽式夹紧机构175
3413复合气(液)动夹紧机构175
35自定心夹紧机构的相关计算179
351碗形弹簧片定心夹具的设计
计算179
352碟形弹簧片定心夹具的设计
计算181
353V形弹性夹盘定心夹具的设计
计算182
354弹性薄壁膜片卡盘的设计计算185
355薄壁波纹套定心夹具的设计与
计算189
356自定心夹紧装置的定心精度193
357液性塑料薄壁套筒夹具的设计与
计算194
36端齿分度盘的相关计算198
361直齿端齿分度盘的结构及其参数
的确定198
362端齿分度盘的锁紧力计算199
363YX—DZ系列直齿端齿盘的规格、
主要尺寸及精度199
364差动端齿分度装置的设计与计算201
37夹具夹紧误差的估算202
38多轴传动头的齿轮系几何尺寸计算203
381外啮合标准直齿圆柱齿轮的几何
尺寸计算203
382外啮合高变位直齿圆柱齿轮的几何
尺寸计算204
383外啮合标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸
计算206
384外啮合高变位斜齿圆柱齿轮的几何
尺寸计算207
385内啮合高变位直齿圆柱齿轮的几何
尺寸计算208
386内齿直齿圆柱齿轮测量尺寸的
计算208
39典型加工方法切削力的计算214
391车削力的计算214
392钻削力的计算215
393铣削力的计算216
第4章专用夹具常用零部件及其标准或
规范218
41概述218
42夹具常用紧固件与连接件国家标准
索引218
421螺栓218
422螺柱218
423螺钉218
424螺母218
425垫圈218
426销218
427挡圈218
428键218
43定位件225
431定位销及定位插销225
432定位轴231
433键244
434V形块及挡块246
435定位器252
44支承件269
441标