機械制造技術基礎chapter4

1、第四章 機床夾具原理與設計夾具概述：夾具概述： 機床夾具是機床上用以裝夾工件（和引導刀機床夾具是機床上用以裝夾工件（和引導刀具）的一種裝置。其具）的一種裝置。其作用作用是將工件定位，以使是將工件定位，以使工件獲得相對的于機床和刀具的正確位置，并工件獲得相對的于機床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。把工件可靠地夾緊。 工件在夾具中的定位定位的定位的目的目的是使工件在夾具中相對于機床、是使工件在夾具中相對于機床、刀具占有確定的正確位置，并且應用夾具刀具占有確定的正確位置，并且應用夾具定位工件，還能使同一批工件在夾具中的定位工件，還能使同一批工件在夾具中的加工位置一致性好。加工位置一致性好。在夾

2、具設計中，定位方案不合理，工件的在夾具設計中，定位方案不合理，工件的加工精度就無法保證。工件定位方案的確加工精度就無法保證。工件定位方案的確定是夾具設計中首先要解決的問題。定是夾具設計中首先要解決的問題。一、工件在工藝系統(tǒng)內(nèi)的安裝一、工件在工藝系統(tǒng)內(nèi)的安裝定位定位：加工前，使工件在機床上或夾具上占加工前，使工件在機床上或夾具上占 有正確的加工位置的過程，稱為定位。有正確的加工位置的過程，稱為定位。夾緊：夾緊：用施加外力的形式，把工件已確定的用施加外力的形式，把工件已確定的 定位位置固定下來的過程，稱為夾緊。定位位置固定下來的過程，稱為夾緊。 這個定位、夾緊的過程，稱為裝夾或這個定位、夾緊的過程

3、，稱為裝夾或 安裝。安裝。 裝夾或安裝：裝夾或安裝：工件定位、夾緊的全過程，稱工件定位、夾緊的全過程，稱為裝為裝 夾或安裝。夾或安裝。 小結：小結： 定位在前，夾緊在后定位在前，夾緊在后 定位是首要的定位是首要的 定位定位 + + 夾緊夾緊 = = 安裝安裝1.1.工件的找正安裝工件的找正安裝 直接找正法直接找正法：是用百分表、劃針或用是用百分表、劃針或用目測，在機床上直接找正工件，使工件目測，在機床上直接找正工件，使工件獲得正確位置的方法。獲得正確位置的方法。 圖圖6-16-1 直接找正法示例直接找正法示例a a）磨內(nèi)孔時工件的找正）磨內(nèi)孔時工件的找正 b b）刨槽時工件的找正）刨槽時工件的

4、找正 劃線找正法劃線找正法：當零件形狀很復雜時，當零件形狀很復雜時，可先用劃針在工件上畫出中心線、對可先用劃針在工件上畫出中心線、對稱線或各加工表面的加工位置，然后稱線或各加工表面的加工位置，然后再按劃好的線來找正工件在機床上的再按劃好的線來找正工件在機床上的位置的方法。位置的方法。 劃線找正法示例劃線找正法示例用專用夾具安裝工件用專用夾具安裝工件支承板支承板支承板支承板支承釘支承釘支承釘支承釘支承釘支承釘鉆套鉆套2.使用夾具安裝工件使用夾具安裝工件用夾具裝夾工件的特點l工件在夾具中的正確定位，是通過工工件在夾具中的正確定位，是通過工件上的定位基準面與夾具上的定位元件上的定位基準面與夾具上的定

5、位元件相接觸而實現(xiàn)的件相接觸而實現(xiàn)的l夾具預先在機床上已調整好位置，工夾具預先在機床上已調整好位置，工件通過夾具對于機床也就占有了正確件通過夾具對于機床也就占有了正確的位置的位置l通過夾具上的對刀裝置，保證了工件通過夾具上的對刀裝置，保證了工件加工表面相對于刀具的正確位置加工表面相對于刀具的正確位置2.2.使用夾具安裝工件使用夾具安裝工件 優(yōu)點：優(yōu)點：1 1）易于保證加工精度；）易于保證加工精度；2 2）能大大地提高生產(chǎn)率，縮短輔助時間；）能大大地提高生產(chǎn)率，縮短輔助時間；3 3）裝夾方便，能大大地減輕工人勞動強）裝夾方便，能大大地減輕工人勞動強度。度。二、機床夾具的工作原理和在機械加工過程中

6、的作用書上page100圖41 、圖42三、夾具的分類與組成1、夾具的分類（1）按專門化程度分類）按專門化程度分類 1）通用夾具）通用夾具 通用夾具是指已經(jīng)標準化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾通用夾具是指已經(jīng)標準化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。具。例如，車床上三爪卡盤和四爪單動卡盤，銑床上的平口鉗、分度頭和例如，車床上三爪卡盤和四爪單動卡盤，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉工作臺等。這類夾具一般由專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機床附件提供回轉工作臺等。這類夾具一般由專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機床附件提供給用戶。給用戶。其特點是適應性廣，生產(chǎn)效率低，主要適用于單件、小批量的生產(chǎn)中。其特點是適應性

7、廣，生產(chǎn)效率低，主要適用于單件、小批量的生產(chǎn)中。 三爪卡盤三爪卡盤 四爪單動卡盤，四爪單動卡盤， 平口鉗平口鉗回轉工作臺回轉工作臺分度頭分度頭 2）專用夾具）專用夾具 專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設計專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設計的夾具。的夾具。 其特點是結構緊湊，操作迅速、方便、省力，可以其特點是結構緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設計制造周期保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設計制造周期較長、制造費用也較高。較長、制造費用也較高。 當產(chǎn)品變更時，夾具將由于無法再使用而報廢。當產(chǎn)品變更時，夾具將由于無法再使用而報廢。 只適用于產(chǎn)品固定且

8、批量較大的生產(chǎn)中。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。 3）通用可調夾具和成組夾具）通用可調夾具和成組夾具 其特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可其特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調整，以適應不同零件的加工。以調整，以適應不同零件的加工。 用于相似零件的成組加工所用的夾具，稱為成組用于相似零件的成組加工所用的夾具，稱為成組夾具。夾具。 通用可調夾具與成組夾具相比，加工對象不很明通用可調夾具與成組夾具相比，加工對象不很明確，適用范圍更廣一些。確，適用范圍更廣一些。 4）組合夾具）組合夾具 組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的標

9、準元件和部件組裝而成的夾具。好的標準元件和部件組裝而成的夾具。 由專業(yè)廠家制造，由專業(yè)廠家制造， 其特點是靈活多變，萬能性強，制造周期短、元件其特點是靈活多變，萬能性強，制造周期短、元件能反復使用，特別適用于新產(chǎn)品的試制和單件小批能反復使用，特別適用于新產(chǎn)品的試制和單件小批生產(chǎn)。生產(chǎn)。 5）隨行夾具）隨行夾具 隨行夾具是一種在自動線上使用的夾具。隨行夾具是一種在自動線上使用的夾具。 該夾具既要起到裝夾工件的作用，又要與工件成為該夾具既要起到裝夾工件的作用，又要與工件成為一體沿著自動線從一個工位移到下一個工位，進行一體沿著自動線從一個工位移到下一個工位，進行不同工序的加工。不同工序的加工。 （2

10、）按使用的機床分類）按使用的機床分類 由于各類機床自身工作特點和結構形式各不相同，由于各類機床自身工作特點和結構形式各不相同，對所用夾具的結構也相應地提出了不同的要求。對所用夾具的結構也相應地提出了不同的要求。 按所使用的機床不同，夾具又可分為：車床夾具、按所使用的機床不同，夾具又可分為：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具和其他機床夾具等。機床夾具和其他機床夾具等。 （3）按夾緊動力源分類）按夾緊動力源分類 根據(jù)夾具所采用的夾緊動力源不同，可分為：手根據(jù)夾具所采用的夾緊動力源不同，可分為：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液

11、夾具、電動動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等。夾具、磁力夾具、真空夾具等。 2、夾具的組成定位元件：用于確定工件在夾具中的位置；定位元件：用于確定工件在夾具中的位置；夾緊裝置：將工件壓緊夾牢，并保證工件在加夾緊裝置：將工件壓緊夾牢，并保證工件在加工過程中位置不變；工過程中位置不變；聯(lián)接元件：用于確定夾具對機床主軸、工作臺聯(lián)接元件：用于確定夾具對機床主軸、工作臺或導軌的相對位置；或導軌的相對位置；對刀或導向元件：用于保證工件加工表面與刀對刀或導向元件：用于保證工件加工表面與刀具之間的位置；具之間的位置；其它裝置或元件：定向鍵、操作件、其它裝置或元件：定向鍵、操作

12、件、分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、平衡塊等，以及標準化了的其它聯(lián)接平衡塊等，以及標準化了的其它聯(lián)接元件；元件；夾具體：是夾具的基座和骨架，用來夾具體：是夾具的基座和骨架，用來配置、安裝各夾具元件及裝置。配置、安裝各夾具元件及裝置。一、工件定位的基本原理 1定位基準的基本概念工件定位工件定位按照加工工藝要求，將按照加工工藝要求，將工件置于夾具中，使工件在夾緊前相工件置于夾具中，使工件在夾緊前相對于機床和刀具就占有一個預定的位對于機床和刀具就占有一個預定的位置，或者是使同一批工件逐次放置到置，或者是使同一批工件逐次放置到夾具中時都能占據(jù)同一位置。夾具中時都能占據(jù)同

13、一位置。第二節(jié) 工件在夾具中的定位定位基準定位基準在機械加工中用作定在機械加工中用作定位的基準。位的基準。定位基面定位基面工件定位時，作為定工件定位時，作為定位基準的點和線，往往由某些具體位基準的點和線，往往由某些具體表面體現(xiàn)出來，這種表面稱為定位表面體現(xiàn)出來，這種表面稱為定位基面。基面。 2自由度的概念所謂自由度，即空間位置的不確所謂自由度，即空間位置的不確定性定性一個位于空間自由狀態(tài)的物體，一個位于空間自由狀態(tài)的物體，對于空間直角坐標系來說，具有對于空間直角坐標系來說，具有六個自由度：三個位移自由度和六個自由度：三個位移自由度和三個旋轉自由度。三個旋轉自由度。 3六點定位原則定位的實質：就

14、是限制自由度。就是限制自由度。工件的六個自由度如果都加以限工件的六個自由度如果都加以限制了，工件在空間的位置就完全制了，工件在空間的位置就完全被確定下來了。被確定下來了。六點定位法則l通常，一個支承點限制工件的通常，一個支承點限制工件的一個自由度。一個自由度。l使用合理設置的六個支承點，使用合理設置的六個支承點，與工件的定位基準相接觸，以與工件的定位基準相接觸，以限制工件的六個自由度，使工限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全被確定件在夾具中的位置完全被確定的方法，稱為六點定位法則。的方法，稱為六點定位法則。 4工件定位中的幾種情況 通常，自由度限制大于通常，自由度限制大于3，小于、等

15、于，小于、等于6。l完全定位：不重復地限制了工件的六個自不重復地限制了工件的六個自由度的定位。由度的定位。l不完全定位：根據(jù)實際加工要求，并不需根據(jù)實際加工要求，并不需要限制工件全部自由度的定位。要限制工件全部自由度的定位。l欠定位：定位點少于應消除的自由度、工定位點少于應消除的自由度、工件定位不足的定位。件定位不足的定位。l過定位：工件同一個自由度分別被幾工件同一個自由度分別被幾個支承點重復限制的定位。個支承點重復限制的定位。過定位的不良后果：l使接觸點不穩(wěn)定，使接觸點不穩(wěn)定，l增加了夾緊變形；增加了夾緊變形；l部分工件不能順利與定位元件配合。部分工件不能順利與定位元件配合。消除或減少過定位

16、干涉的兩種方法：l改變定位元件結構，使定位元件重復改變定位元件結構，使定位元件重復限制自由度的部分不起定位作用；限制自由度的部分不起定位作用；l提高工件定位基準之間以及定位元件提高工件定位基準之間以及定位元件工作表面之間的位置精度。工作表面之間的位置精度。只有提出合理的附加條件，才允許采只有提出合理的附加條件，才允許采用過定位。用過定位。 過定位是否允許，應根據(jù)具體情況進行過定位是否允許，應根據(jù)具體情況進行具體分析。具體分析。 一般情況下，如果工件的定位面為沒有經(jīng)過機一般情況下，如果工件的定位面為沒有經(jīng)過機械加工的毛坯面，或雖經(jīng)過了機械加工，但仍然很械加工的毛坯面，或雖經(jīng)過了機械加工，但仍然很

17、粗糙，這時過定位是不允許的。粗糙，這時過定位是不允許的。 如果工件的定位面經(jīng)過了機械加工，并且定位如果工件的定位面經(jīng)過了機械加工，并且定位面和定位元件的尺寸、形狀和位置都做得比較準確，面和定位元件的尺寸、形狀和位置都做得比較準確，比較光整，則過定位不但對工件加工面的位置尺寸比較光整，則過定位不但對工件加工面的位置尺寸影響不大，反而可以增強加工時的剛性，這時過定影響不大，反而可以增強加工時的剛性，這時過定位是允許的位是允許的。 工件的定位表面有各種形式，如平面、外工件的定位表面有各種形式，如平面、外圓、內(nèi)孔等，對于這些表面，總是采用一定結構圓、內(nèi)孔等，對于這些表面，總是采用一定結構的定位元件。的

18、定位元件。常見的定位方法有：常見的定位方法有： 平面定位、平面定位、 圓孔定位、圓孔定位、 外圓柱面定位、外圓柱面定位、 組合表面定位。組合表面定位。 典型表面的定位方法典型表面的定位方法概念概念： 在機械加工中，利用工件上的一個或幾個平在機械加工中，利用工件上的一個或幾個平面作為定位基面來定位工件的方式，稱為平面定面作為定位基面來定位工件的方式，稱為平面定位。位。 定位元件定位元件： 固定支承、可調支承和自位支承。固定支承、可調支承和自位支承。1.1.工件以平面定位工件以平面定位(1)(1)固定支承：固定支承： 包括固定支承釘、固定支承板。包括固定支承釘、固定支承板。固定支承釘固定支承釘固定

19、支承板固定支承板 固定支承板多用于工件上已加工表面的定位，有時可用一塊支承板代替兩個支承釘。 左圖A型結構簡單，但埋頭螺釘處易堆積切屑，故用于工件側面或頂面定位。 而右圖B型支承板可克服這一缺點，主要用于工件的底面定位。 (2)(2)可調支承可調支承 可調支承是頂端位置可在一定高度范圍內(nèi)調整的支承。多用于未加工平面的定位，以調節(jié)和補償各批毛坯尺寸的誤差，一般每批毛坯調整一次。(3)(3)自位支承自位支承 支承本身的位置在定位過程中，能自動適應工件定位基準面位置變化的一類支承。 自位支承能增加與工件定位面的接觸點數(shù)目，使單位面積壓力減小，故多用于剛度不足的毛坯表面或不連續(xù)的平面的定位。(4)(4

20、)輔助支承輔助支承 在生產(chǎn)中，有時為了提高工件的剛度和定位穩(wěn)定性，常采用輔助支承。 如圖所示階梯零件，當用平面1定位銑平面2時，于工件右部底面增設輔助支承3，可避免加工過程中工件的變形。 有些工件，如套筒、法蘭盤、撥叉等以孔有些工件，如套筒、法蘭盤、撥叉等以孔作為定位基準，此時采用的定位元件有定位銷、作為定位基準，此時采用的定位元件有定位銷、定位心軸等。定位心軸等。 2.2.工件以圓孔定位工件以圓孔定位(1)(1)定位銷定位銷 定位銷頭部應做出倒角或圓角，定位銷頭部應做出倒角或圓角，以便于裝入工件定位孔。以便于裝入工件定位孔。 主要用于直徑小于主要用于直徑小于50mm50mm的中小孔的中小孔定

21、位。定位。 (2)(2)錐銷錐銷 常用于工件孔端的定位可限制工件三個自由常用于工件孔端的定位可限制工件三個自由度度 。 (3)(3)定位心軸定位心軸 心軸定心精度高，但裝卸費時，有時易損傷工件孔，多用于定心精度要求高的情況。定位時，工件楔緊在心軸上，多用于車或磨同軸度要求高的盤類零件，小錐度心軸實際上起不到定位的作用。 工件以外圓柱面定位在生產(chǎn)中是常見工件以外圓柱面定位在生產(chǎn)中是常見的，如軸套類零件等。的，如軸套類零件等。 常用的定位元件有常用的定位元件有V V形塊、定位套、半形塊、定位套、半圓定位座。圓定位座。 3.3.工件以外圓柱面定位工件以外圓柱面定位(1)V(1)V形塊形塊 V V形塊

22、是用得最廣泛的外圓表面定位元件形塊是用得最廣泛的外圓表面定位元件。在在V V形塊上定位時，工件具有自動對中作用。形塊上定位時，工件具有自動對中作用。 D標準心軸直徑，即工件定位用外圓直徑 (mm);HV形塊高度(mm);NV形塊的開口尺寸 (mm);T對標準心軸而言，V形塊的標準高度，V形塊兩工作平面間的夾角。2sin2tan22DHTH設計設計V V形塊時形塊時T T值值的計算：的計算： (2)(2)定位套筒定位套筒 定位套筒裝在夾具體上，用以支承外圓表面，起定位作用。 定位元件結構簡單，但定心精度不高，當工件外圓與定位孔配合較松時，還易使工件偏斜，因而，常采用套筒內(nèi)孔與端面一起定位，以減少

23、偏斜。若工件端面較大，為避免過定位，定位孔應做短些。 (3)(3)半圓孔定位座半圓孔定位座 將同一圓周面的孔分成兩半圓，下半圓部分裝在夾具體上，起定位作用，上半圓部分裝在可卸式或鉸鏈式蓋上，起夾緊作用，半圓孔定位座適用于大型軸類工件的定位。 在實現(xiàn)定心的同時，能將工件夾緊的機構，稱為定心夾緊機構，如三爪自定心卡盤、彈簧夾頭等。 彈簧夾頭的速度是有彈性的，如果工件尺寸是一致的，彈簧夾頭的速度會更快。如果工件尺寸的變化大，可能需要采用卡爪卡盤以適應尺寸范圍寬的加工工件。(4)(4)外圓定心夾緊機構外圓定心夾緊機構 實際加工過程中，工件往往是以幾個表面同時定實際加工過程中，工件往往是以幾個表面同時定

24、位的，稱為位的，稱為“組合表面定位組合表面定位”。(1)一個平面和二個與其垂直的孔的組合在箱體、連桿、蓋板等類零件加工中，常采用這種組合定位，俗稱“一面二孔”定位。(會出現(xiàn)定位干涉問題)4.4.工件以組合表面定位工件以組合表面定位 “一面兩銷一面兩銷”的兩圓柱銷重復限制了沿方向的的兩圓柱銷重復限制了沿方向的移動自由度，屬于移動自由度，屬于過定位過定位。 由于工件上兩孔的孔心距和夾具上兩銷的銷心距由于工件上兩孔的孔心距和夾具上兩銷的銷心距均會有誤差，因而會出現(xiàn)上圖所示的相互干涉現(xiàn)象。均會有誤差，因而會出現(xiàn)上圖所示的相互干涉現(xiàn)象。 解決解決“一面兩孔一面兩孔”的定位干涉問題的途徑：的定位干涉問題的

25、途徑：(1)減小一個銷的直徑；(2)將一個銷做成削邊銷。 (2)(2)一個平面和二個與其垂直的外圓柱面的組合一個平面和二個與其垂直的外圓柱面的組合 工件在垂直平面定位后，再將工件左端用圓孔或V形塊定位，工件右端外圓所用的V形塊必須做成浮動結構，使其只能限制工件一個自由度，否則就會出現(xiàn)過定位。 (3)(3)一個孔和一個平行于孔中心線的平面的組合一個孔和一個平行于孔中心線的平面的組合 圖中所示兩個零件，均需以大孔及底面定位，加工兩小孔。視其加工尺寸要求的不同，圖a零件選用圖定位方案，圖b零件選用圖d定位方案，均能避免過定位，并保證工件要求。 三、定位誤差分析l變動工序基準在工序尺寸方向上的最大變動

26、工序基準在工序尺寸方向上的最大位置量，稱為定位誤差，用位置量，稱為定位誤差，用D D表示。表示。l在工件的加工中，還會因夾具在制造與在工件的加工中，還會因夾具在制造與安裝、工件的夾緊、機床的工作精度、安裝、工件的夾緊、機床的工作精度、刀具的精度、受力變形、熱變形等因素刀具的精度、受力變形、熱變形等因素而產(chǎn)生誤差，定位誤差僅是加工誤差的而產(chǎn)生誤差，定位誤差僅是加工誤差的一部分。一般限定定位誤差不超過工件一部分。一般限定定位誤差不超過工件加工公差加工公差T T的的1/51/51/31/3，即，即 D D(1/51/3)T 1產(chǎn)生定位誤差的原因l定位基準發(fā)生位移產(chǎn)生定位誤差定位基準發(fā)生位移產(chǎn)生定位誤

27、差 由于由于定位副的制造誤差或定位副定位副的制造誤差或定位副配合間隙配合間隙所導致的所導致的定位基準定位基準在加在加工尺寸方向上最大位置變動量，工尺寸方向上最大位置變動量，稱為稱為基準位移誤差基準位移誤差，用，用Y Y表示表示l定位基準與設計基準不重合產(chǎn)生定位基準與設計基準不重合產(chǎn)生定位誤差定位誤差 由于由于設計基準與定位設計基準與定位基準不重合基準不重合所導致的所導致的設計基準設計基準在在加工尺寸方向上的最大位置變動加工尺寸方向上的最大位置變動量，稱為基準不重合誤差量，稱為基準不重合誤差, ,用用B B表示表示lD=Y+B 2定位誤差的計算l計算定位誤差時，可以計算定位誤差時，可以分別求出基

28、準分別求出基準位移誤差和基準不重合誤差位移誤差和基準不重合誤差，再求出，再求出它們它們在加工尺寸方向上的矢量和在加工尺寸方向上的矢量和；也；也可以可以按最不利情況按最不利情況, ,確定工序基準的確定工序基準的兩個極限位置兩個極限位置，根據(jù)幾何關系求出這，根據(jù)幾何關系求出這兩個位置的距離，將其投影到加工方兩個位置的距離，將其投影到加工方向上，求出定位誤差。向上，求出定位誤差。O1O2H1H2H3ABabdmaxdmin舉例：舉例：C工序基準工序基準定位基準定位基準定定H1尺寸：Ao不不0，基基0H2尺寸：oo不不 =0， 基基0H3尺寸：Bo不不0，基基0O1O2H1H2H3ABabdmaxdm

29、inC 對對H2尺寸尺寸 (加工面到中心線加工面到中心線) 不不=0， 基基為定位基準線為定位基準線O的在加工方向的最大變動量，即的在加工方向的最大變動量，即O1O2 所以所以基基 = O1O2=O1C-O2C2sin/212sin/21minmaxdd2sin12d因因定定基基不不 ，所以，此時所以，此時定定 基基2sin12d 對對H1尺寸（加工面到上母線）尺寸（加工面到上母線） 由于由于不不0，基基0 ； 定定基基不不 而而基基 = O1O2=O1CO2C 不不 = 則則定定基基不不 2sin12d2d2sin112d 對對H3尺寸尺寸（加工面到下母線）（加工面到下母線）根據(jù)根據(jù)不不0，

30、基基0 ； 定定基基不不 基基不變，不變，不不 =222maxminddd工件以內(nèi)孔定位工件以內(nèi)孔定位 工件孔與定位心軸（或銷）采用間隙配合的定位工件孔與定位心軸（或銷）采用間隙配合的定位誤差計算誤差計算 定定 = = 不不 + + 基基 工件以內(nèi)孔在圓柱心軸、圓柱銷上定位。由于孔與軸有工件以內(nèi)孔在圓柱心軸、圓柱銷上定位。由于孔與軸有配合間隙，有基準位移誤差，分兩種情況討論：配合間隙，有基準位移誤差，分兩種情況討論： a.a.心軸（或定位銷）垂直放置心軸（或定位銷）垂直放置，按最大孔和最銷軸求得，按最大孔和最銷軸求得孔中心線位置的變動量為：孔中心線位置的變動量為： 基基 = D + d + m

31、in = max (最大間隙）最大間隙） b.b.心軸（或定位銷）水平放置心軸（或定位銷）水平放置，孔中心線的最大變動量，孔中心線的最大變動量（在鉛垂方向上）即為（在鉛垂方向上）即為定定 基基=OO=1/2(D+d+min)=max/2 或或基基=(Dmax/2)-(dmin/2)=max/2 工件孔與定位心軸工件孔與定位心軸( (銷銷) )過盈配合時過盈配合時( (垂直或水平垂直或水平放置放置) )時的定位誤差時的定位誤差 此時，由于工件孔與心軸(銷)為過盈配合， 所以基基=0。工件以外圓表面定位工件以外圓表面定位 A A、工件以外圓表面在、工件以外圓表面在V V型塊上定位型塊上定位由于由于

32、V型塊在水平方向有對中作用。型塊在水平方向有對中作用。水平方向基準位移誤差水平方向基準位移誤差 基基 0 B B工件以外圓表面在定位套上定位工件以外圓表面在定位套上定位 定位誤差的計算與工件以內(nèi)孔在圓柱心軸、圓定位誤差的計算與工件以內(nèi)孔在圓柱心軸、圓柱銷上定位誤差的計算相同。柱銷上定位誤差的計算相同。工件與工件與 一面兩孔一面兩孔 定位時的定位誤差定位時的定位誤差 “1”孔中心線在孔中心線在X，Y方向的最大位移為：方向的最大位移為： 定（定（1x)=定定(1y)=D1+d1+1min=1max（孔與銷的最大間隙） “2”孔中心線在孔中心線在X,Y方向的最大位移分別為方向的最大位移分別為: 定定

33、(2x)=定定(1x)+2Ld(兩孔中心距公差) 定定(2y)=D2+d2+2min=2max 兩孔中心連線對兩銷中心連線的最大轉角誤差兩孔中心連線對兩銷中心連線的最大轉角誤差: 定定()=2=2tan-1(1max+2max)/2L (其中L為兩孔中心距) 以上定位誤差都屬于基準位移誤差, 。一、夾緊裝置的組成和設計要求工件定位后將其固定，使其在加工工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的裝置，過程中保持定位位置不變的裝置，稱為夾緊裝置稱為夾緊裝置第四節(jié)第四節(jié) 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊 如圖所示的夾具，其夾緊裝置就是由液壓缸4（力源裝置） 壓板1（夾緊元件）和連桿2

34、（中間遞力機構）所組成的。 1夾緊裝置的組成夾緊裝置的組成動力源裝置：它是產(chǎn)生夾緊作用力的動力源裝置：它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置裝置傳力機構：傳遞力的機構，其作用是：傳力機構：傳遞力的機構，其作用是：改變作用力的方向；改變作用力的大改變作用力的方向；改變作用力的大?。痪哂幸欢ǖ淖枣i性能，以保證夾小；具有一定的自鎖性能，以保證夾緊可靠。緊可靠。夾緊元件：它是直接與工件接觸完成夾緊元件：它是直接與工件接觸完成夾緊作用的元件夾緊作用的元件 2對夾緊裝置的設計要求對夾緊裝置的設計要求l能保持工件定位時已獲得的正確位置能保持工件定位時已獲得的正確位置l夾緊要可靠和適當夾緊要可靠和適當l操作方便、安全，勞動

35、強度低，生產(chǎn)操作方便、安全，勞動強度低，生產(chǎn)效率高效率高l夾緊裝置的自動化和復雜程度與生產(chǎn)夾緊裝置的自動化和復雜程度與生產(chǎn)批量與生產(chǎn)方式相適應批量與生產(chǎn)方式相適應l有良好的工藝性和經(jīng)濟性有良好的工藝性和經(jīng)濟性 二、夾緊力確定的基本原則l夾緊力的確定包括夾緊力的大小、方向和作用夾緊力的確定包括夾緊力的大小、方向和作用點三個要素點三個要素 1夾緊力方向的確定夾緊力方向的確定l應指向各定位元件，且盡可能使之垂直于主要應指向各定位元件，且盡可能使之垂直于主要定位基準，應在工件剛度最大的方向上將工件定位基準，應在工件剛度最大的方向上將工件夾緊夾緊l有助于定位，不破壞定位的準確性和可靠性有助于定位，不破壞

36、定位的準確性和可靠性l應考慮接觸面積的影響，使工件變形盡可能小應考慮接觸面積的影響，使工件變形盡可能小l應使夾緊力盡可能小，減輕勞動強度、提高生應使夾緊力盡可能小，減輕勞動強度、提高生產(chǎn)效率產(chǎn)效率 2夾緊力作用點的選擇夾緊力作用點的選擇l夾緊力作用點是指夾緊元件與工件接觸夾緊力作用點是指夾緊元件與工件接觸的一小塊面積的一小塊面積l應落在支承元件上或幾個支承元件所形應落在支承元件上或幾個支承元件所形成的支承面內(nèi)成的支承面內(nèi)l應選在工件剛性較好的部位應選在工件剛性較好的部位l應盡可能靠近被加工表面，以減少切削應盡可能靠近被加工表面，以減少切削力翻轉力矩的影響，減少振動力翻轉力矩的影響，減少振動 3

37、夾緊力大小的確定夾緊力大小的確定l要足夠防止加工時松動要足夠防止加工時松動l使工件受壓變形小，剛性差的工件使工件受壓變形小，剛性差的工件應均勻加壓應均勻加壓l機動夾緊時應計算夾緊力的大小，機動夾緊時應計算夾緊力的大小，以理論夾緊力乘以安全系數(shù)以理論夾緊力乘以安全系數(shù)K 粗加工取粗加工取K2.53， 精加工取精加工取K1.52夾緊力三要素的確定，是一夾緊力三要素的確定，是一個綜合性問題，必須考慮工個綜合性問題，必須考慮工件的結構特點、加工工藝方件的結構特點、加工工藝方法、定位元件的結構和布置法、定位元件的結構和布置等多種因素。等多種因素。 三、常用的夾緊機構及選用 1斜楔夾緊機構斜楔夾緊機構工作

38、原理：利用楔塊的斜面將楔塊的工作原理：利用楔塊的斜面將楔塊的推力轉變?yōu)閵A緊力，從而夾緊工件推力轉變?yōu)閵A緊力，從而夾緊工件夾緊力的大?。簥A緊力的大小：21tgtgFQ Q斜楔對工件的夾緊力； a斜楔的升角； F加在斜楔上的作用力； 1斜楔與工件間的摩擦角； 2斜楔與夾具間的摩擦角夾持原則：夾持原則：l楔塊夾緊工件后應能自鎖，楔塊夾緊工件后應能自鎖， 1 1 + +2 2 為自鎖條件為自鎖條件l一般鋼鐵的摩擦系數(shù)為一般鋼鐵的摩擦系數(shù)為0.10.15，取取1 1 =2 = 57，故故1014l為了安全可靠，取為了安全可靠，取= 57夾緊特點：夾緊特點：l結構簡單，有增力作用。結構簡單，有增力作用。

39、一般擴力比一般擴力比Q/ /F3。l楔塊夾緊行程小，增大行程會使自鎖楔塊夾緊行程小，增大行程會使自鎖性能變差性能變差l操作不便，夾緊和松開均需敲擊操作不便，夾緊和松開均需敲擊l楔塊材料：通常用楔塊材料：通常用20鋼滲碳，淬硬鋼滲碳，淬硬5862HRCl 偏心輪、凸輪、螺釘為楔塊的變種偏心輪、凸輪、螺釘為楔塊的變種 2螺旋夾緊機構螺旋夾緊機構工作原理：類似楔塊工作原理：類似楔塊夾緊力大?。侯愃菩▔K夾緊力大?。侯愃菩▔K夾緊特點：夾緊特點：l結構簡單，增力大結構簡單，增力大l夾緊可靠，能保證自鎖夾緊可靠，能保證自鎖l夾緊動作慢，適合手動夾緊夾緊動作慢，適合手動夾緊螺旋夾緊的構造：螺釘、壓塊、手柄等螺

40、旋夾緊的構造：螺釘、壓塊、手柄等l簡單螺旋夾緊機構簡單螺旋夾緊機構l螺旋壓板夾緊機構螺旋壓板夾緊機構3、偏心夾緊裝置、偏心夾緊裝置 偏心夾緊裝置也是由楔塊夾緊裝置的一種變形。偏心夾緊裝置也是由楔塊夾緊裝置的一種變形。工作原理：利用轉動中心與幾何中心工作原理：利用轉動中心與幾何中心偏移的圓盤或軸作為夾緊元件偏移的圓盤或軸作為夾緊元件夾緊特點：夾緊特點：l結構簡單，制造方便結構簡單，制造方便l夾緊迅速，操作靈活夾緊迅速，操作靈活l行程小，增力小，自鎖能力差行程小，增力小，自鎖能力差l適合夾緊力小、振動小的場合適合夾緊力小、振動小的場合自鎖條件：自鎖條件：D/ /e 1420 四、夾緊動力源裝置 1

41、氣動夾緊氣動夾緊l包括三個部分：第一部分為氣源，包括三個部分：第一部分為氣源，第二部分為控制部分，第三部分為第二部分為控制部分，第三部分為執(zhí)行部分。執(zhí)行部分。 2液壓夾緊液壓夾緊 l液壓夾緊是利用液壓油為工作介質液壓夾緊是利用液壓油為工作介質來傳力的一種裝置。它與氣動夾緊來傳力的一種裝置。它與氣動夾緊比較，具有夾緊力穩(wěn)定、吸收振動比較，具有夾緊力穩(wěn)定、吸收振動能力強等優(yōu)點，但結構比較復雜、能力強等優(yōu)點，但結構比較復雜、制造成本高，因此適用于大量生產(chǎn)。制造成本高，因此適用于大量生產(chǎn)。液壓夾緊的傳動系統(tǒng)與普通氣壓系液壓夾緊的傳動系統(tǒng)與普通氣壓系統(tǒng)類似。統(tǒng)類似。 3、氣、氣- -液組合夾緊液組合夾緊

42、l氣氣- -液組合夾緊的動力源為壓縮空氣，液組合夾緊的動力源為壓縮空氣，但要使用特殊的增壓器，比氣動夾緊但要使用特殊的增壓器，比氣動夾緊裝置復雜。它的工作原理如圖裝置復雜。它的工作原理如圖3-32所所示，壓縮空氣進入氣缸示，壓縮空氣進入氣缸1的右腔，推動的右腔，推動增壓器活塞增壓器活塞3左移，活塞桿左移，活塞桿4隨之在增隨之在增壓缸壓缸2內(nèi)左移。因活塞桿內(nèi)左移。因活塞桿4的作用面積的作用面積小，使增壓缸小，使增壓缸2和工作缸和工作缸5內(nèi)的油壓得內(nèi)的油壓得到增加，并推動工作缸中的活塞到增加，并推動工作缸中的活塞6上抬，上抬，將工件夾緊。將工件夾緊。 一、車床夾具 1 1車床夾具的基本類型車床夾具

43、的基本類型安裝在車床主軸上的夾具：各種卡盤、各種卡盤、頂尖、各種心軸或其它專用夾具。加工頂尖、各種心軸或其它專用夾具。加工時夾具隨機床主軸一起旋轉，切削刀具時夾具隨機床主軸一起旋轉，切削刀具作進給運動。作進給運動。l三爪自定心卡盤和四爪單動卡盤三爪自定心卡盤和四爪單動卡盤l撥動頂尖撥動頂尖第五節(jié)第五節(jié) 各類機床夾具各類機床夾具l圓盤式圓盤式l角鐵式角鐵式l花盤式花盤式 適用于形狀復雜的大型工件適用于形狀復雜的大型工件 需要平衡配重需要平衡配重 通過過渡盤與主軸頭端連接通過過渡盤與主軸頭端連接安裝在滑板或床身上的夾具：用于某用于某些形狀不規(guī)則和尺寸較大的工件，刀些形狀不規(guī)則和尺寸較大的工件，刀具

44、安裝在車床主軸上作旋轉運動，夾具安裝在車床主軸上作旋轉運動，夾具作進給運動具作進給運動 2 2車床夾具的設計特點車床夾具的設計特點l工件均為回轉體，夾具隨機床主軸一起工件均為回轉體，夾具隨機床主軸一起旋轉，因此要求夾具結構緊湊、輪廓尺旋轉，因此要求夾具結構緊湊、輪廓尺寸盡可能小、重量盡可能靠近回轉軸線，寸盡可能小、重量盡可能靠近回轉軸線，以減少慣性力和回轉力矩以減少慣性力和回轉力矩l轉速高，必須考慮平衡、夾緊力大小、轉速高，必須考慮平衡、夾緊力大小、元件剛度和強度、操作安全等問題，注元件剛度和強度、操作安全等問題，注意消除不平衡引起的振動現(xiàn)象意消除不平衡引起的振動現(xiàn)象l與機床的聯(lián)接視具體情況而

45、定，通與機床的聯(lián)接視具體情況而定，通常有較準確的圓柱孔或圓錐孔常有較準確的圓柱孔或圓錐孔l夾具帶動工件旋轉，不允許工件相夾具帶動工件旋轉，不允許工件相對主軸位移對主軸位移l為使夾具使用安全，應盡可能避免為使夾具使用安全，應盡可能避免帶有尖角或凸出部分，必要時要加帶有尖角或凸出部分，必要時要加防護罩防護罩 二、銑床類夾具 1 1銑床類夾具的特點銑床類夾具的特點用途：用途：l適用于銑床。適用于銑床。特點：特點：l工件安裝在夾具上隨同機床工作臺工件安裝在夾具上隨同機床工作臺一起作送進運動一起作送進運動l銑削為斷續(xù)切削，沖擊、振動大，銑削為斷續(xù)切削，沖擊、振動大，夾緊力要求較大夾緊力要求較大l夾具要有

46、足夠的剛度和強度，本體夾具要有足夠的剛度和強度，本體應牢固地固定在機床工作臺上應牢固地固定在機床工作臺上l銑削加工效率高，工件安裝應迅速，銑削加工效率高，工件安裝應迅速，要有快速對刀元件要有快速對刀元件 2 2、銑床夾、銑床夾具的構造具的構造l主要由夾主要由夾具體、定具體、定位板、夾位板、夾緊機構、緊機構、對刀塊、對刀塊、定向鍵等定向鍵等組成組成 3 3銑床夾具的設計銑床夾具的設計l銑床夾具的安裝：主要依靠定向鍵和銑床夾具的安裝：主要依靠定向鍵和百分表校正來提高安裝精度。定位鍵百分表校正來提高安裝精度。定位鍵的結構尺寸已標準化，應按銑床工作的結構尺寸已標準化，應按銑床工作臺的臺的T T形槽尺寸

47、選定，它和夾具底座形槽尺寸選定，它和夾具底座以及工作臺以及工作臺T T形槽的配合為形槽的配合為H7/ /h6、H8/ /h8。兩定位鍵的距離應力求最大。兩定位鍵的距離應力求最大 銑床夾銑床夾具的對具的對刀裝置：刀裝置：由對刀由對刀塊、塊、（平、（平、圓）塞圓）塞尺等組尺等組成成 三、鉆床類夾具 1 1鉆床類夾具的種類及其構造鉆床類夾具的種類及其構造l這類夾具主要是用來保證被加工孔的位這類夾具主要是用來保證被加工孔的位置精度置精度l還可用于某些鏜床、組合機床上還可用于某些鏜床、組合機床上l鉆床夾具的種類繁多，根據(jù)被加工孔的鉆床夾具的種類繁多，根據(jù)被加工孔的分布情況和鉆模板的特點，一般分為固分布情

48、況和鉆模板的特點，一般分為固定式、滑動式、回轉式、移動式、翻轉定式、滑動式、回轉式、移動式、翻轉式、蓋板式等幾種類型式、蓋板式等幾種類型(1)固定式鉆模固定式鉆模 相對于工件位置保持不變的鉆模。這類鉆模多用于立式鉆床、搖臂鉆床和多軸鉆床上。(2)滑柱式鉆?；姐@模(3)回轉式鉆?；剞D式鉆模(轉動夾具)分臥軸式和立軸式結構。（4）翻轉式鉆模）翻轉式鉆模 (5)蓋板式鉆模蓋板式鉆模以加工車床溜板箱上多個小孔所 用的蓋板式鉆模為例。特點：沒有夾具體2、鉆模設計要點、鉆模設計要點 (1)鉆套鉆套 鉆套是引導刀具的元件，用以保證孔的加工位置，并防止加工過程中刀具的偏斜。 鉆套分4種類型： 固定鉆套、可

49、換鉆套、快換鉆套和特殊鉆套。固定鉆套： 固定鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，位置精度較高，但磨損后不易拆卸，故多用于中、小批量生產(chǎn)。可換鉆套 襯套則壓入鉆模板或夾具體的孔中，鉆套以間隙配合安裝在襯套中。為防止鉆套在襯套中轉動，加一固定螺釘?？蓳Q鉆套在磨損后可以更換，故多用于大批量生產(chǎn)?？鞊Q鉆套 具有快速更換的持點，更換時不需擰動螺釘?？鞊Q鉆套多用于同一孔需經(jīng)多個工步(如鉆、擴、鉸等)加工的情況。上述3種鉆套均已標準化，其規(guī)格可查閱有關手冊。特殊鉆套 用于不宜使用標準鉆套，根據(jù)特殊要求設計的專用鉆套。鉆套尺寸及公差：鉆套尺寸及公差： d的基本尺寸刀具最大極限尺寸 公差：鉆孔、擴孔取F7； 粗鉸

50、時取G7； 精鉸時取G6。 若鉆套引導的是刀具的導向部分： 常取配合為H7f7，H7g6，H6g5。 鉆套的高度H，常取H=(12.5)d。對于精度要求較高的孔、直徑較小的孔和刀具剛性較差時應取較大值。 鉆套與工件之間應留有排屑間隙h， 取h=(0.31.2)d； 加工鑄鐵和黃銅等脆性材料時，可取較小值； 加工鋼等韌性材料時，應取較大值。 當孔的位置精度要求很高時，也可以取h=0。 一、組合夾具組合夾具是一種標準化、系列化程度很組合夾具是一種標準化、系列化程度很高的柔性化夾具。它由一套預先制造好高的柔性化夾具。它由一套預先制造好的具有不同幾何形狀、不同尺寸的高精的具有不同幾何形狀、不同尺寸的高

51、精度元件與合件組成，使用時按照工件的度元件與合件組成，使用時按照工件的加工要求，采用組合的方式組裝成所需加工要求，采用組合的方式組裝成所需的夾具。的夾具。第六節(jié)第六節(jié) 現(xiàn)代機床夾具現(xiàn)代機床夾具 1 1T T形槽系組合夾具的系列形槽系組合夾具的系列 T形槽系組合夾具的元件：按其功用形槽系組合夾具的元件：按其功用可分為八類：基礎件；支承件；定位可分為八類：基礎件；支承件；定位件；導向件；夾緊件；緊固件；其它件；導向件；夾緊件；緊固件；其它件；合件件；合件 2 2孔系組合夾具簡介孔系組合夾具簡介 孔系組合夾具元件的連接用兩個圓孔系組合夾具元件的連接用兩個圓柱銷定位，一個螺釘緊固柱銷定位，一個螺釘緊固

52、 二、自動線夾具l常見的自動線夾具有隨行夾具和固定常見的自動線夾具有隨行夾具和固定自動線夾具兩種自動線夾具兩種l隨行夾具常用于形狀復雜且無良好輸隨行夾具常用于形狀復雜且無良好輸送基面，或雖有良好的輸送基面，但送基面，或雖有良好的輸送基面，但材質較軟的工件。使用隨行夾具時，材質較軟的工件。使用隨行夾具時，工件隨夾具一起由輸送帶依次送到各工件隨夾具一起由輸送帶依次送到各工位工位三、數(shù)控機床夾具 數(shù)控機床夾具有高效化、柔性化和數(shù)控機床夾具有高效化、柔性化和高精度等特點，設計時，除了應遵高精度等特點，設計時，除了應遵循一般夾具設計的原則外，還應注循一般夾具設計的原則外，還應注意以下特點：意以下特點：l應有較高的精度應有較高的精度l應有利于實現(xiàn)加工工序的集中應有利于實現(xiàn)加工工序的集中l(wèi)夾緊應牢固可靠、操作方便夾緊應牢固可靠、操作方便l設計數(shù)控機床夾具時，應按坐標圖上設計數(shù)控機床夾具時，應按坐標圖上規(guī)定的定位和夾緊表面以及機床坐標規(guī)定的定位和夾緊表面以及機床坐標的起始點，確定夾具坐標原點的位置的起始點，確定夾具坐標原點的位置 一、專用夾具設計的方法和步驟 1 1擬定夾具的結構方案擬定夾具的結構方案明確設計要求和生產(chǎn)條件明確設計要求和生產(chǎn)條件l了解工件情況、工