專用夾具設(shè)計方法zjf課件

1、第二章 專用夾具設(shè)計方法典型零件工藝 張軍峰2014專用夾具設(shè)計方法【本章學習目標】了解機床夾具分類及專用夾具組成；掌握工件在夾具中的定位方法;定位誤差計算,定位方案設(shè)計；掌握夾緊力的確定方法，夾緊裝置的設(shè)計與選用；掌握各類機床專用夾具的特點及專用夾具設(shè)計方法。機床夾具機床夾具 機床上用來裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床或刀具有一個正確的加工位置，并在加工過程中保持這個位置不變。2、 裝夾、定位、夾緊的基本概念裝夾：將工件安放在機床上或夾具上進行定位和夾 緊的操作過程。定位：使一批工件在機床上或夾具上相對于刀具處 在正確的加工位置的操作過程。夾緊：工件在夾具中定位后，將其壓緊、夾牢

2、，使 工件在加工過程中，始終保持定位時所取得 的正確加工位置。2.1 夾具概述2.1.1 夾具的分類1.按專門化程度分類通用夾具：三爪、四爪卡盤，平口鉗等，一般由專業(yè)廠生產(chǎn)，常作為機床附件提供給用戶。專用夾具：為某一工件特定工序?qū)ｉT設(shè)計的夾具，多用于批量生產(chǎn)中。可調(diào)夾具：夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。組合夾具：由一套預先制造好的標準元件組合而成。根據(jù)工件的工藝要求，將不同的組合夾具元件像搭積木一樣，組裝成各種專用夾具。使用后，元件可拆開、洗凈后存放，待需要時重新組裝。組合夾具特別適用于新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)。隨行夾具：在自動線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。通用

3、夾具專用夾具 4 3D L零件工序簡圖組合夾具夾具的組成夾具的組成1）定位元件及裝置5）其他元件及裝置（防護、防錯、分度）4）夾具體3）對刀及導向元件2）夾緊元件及裝置圖2-12 工件在夾具上裝夾（滾齒夾具）夾具概述3夾具的作用（1）保證加工精度夾具的最大功用是保證加工表面的位置精度。（2）提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本快速將工件定位夾緊，免除了找正、對刀等，縮短輔助時間，提高了成品率，降低了成本。（3）擴大機床的加工范圍如在車床上加鏜夾具，可完成鏜孔加工。 （4）減輕工人勞動強度夾具概述3夾具的作用圖1-2 在車床上鏜機體階梯孔示意圖1三爪自定心卡盤 2鏜桿 3夾具 4床鞍 5尾座2.2 工件的定

4、位設(shè)計2.2.1 工件的定位原理1、空間物體的自由度2、限制空間物體的自由度要確定其空間位置，就需要限制其 6 個自由度。接觸可以滑動， 不可脫開2.2 工件的定位設(shè)計3、六點定位原理 將 6 個支承抽象為6個“點”，6個點分別同時限制了工件的6 個自由度，使工件在空間中唯一確定的位置。圖 六點定位原理XZY2.2 工件的定位設(shè)計兩點注意：“點”的含義對自由度的限制，與實際接觸點不同與理論力學、機構(gòu)學自由度概念差別位置不定度夾緊與定位概念分開工件、夾具是彈性體圖 工件以平面3點定位XYZ工件定位原理【例1 】在球面上加工平面：應(yīng)限制 工件定位原理球面上加工不通孔：圖2-8 應(yīng)限制 工件定位原理

5、【例4 】車光軸yxzD圖2-10 車光軸應(yīng)限制工件定位原理【例5 】銑溝槽 b由銑刀保證 L： h：定位方法及定位元件工件以平面定位 平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承釘、支承板、夾具支承件和夾具體的凸臺及平面等。下圖給出了平面定位的幾種情況。1）支承釘A、 結(jié)構(gòu)A型是平頭支承釘：B型是球頭支承釘：C型是齒紋頂面的 支承釘：定位方法及定位元件工件以平面定位B 定位情況定位方法及定位元件工件以平面定位2）支承板A 結(jié)構(gòu)A型：所以常用于側(cè)面或頂面的定位。B型：支承板的工作平面上開有斜槽，B型支承板應(yīng)用較多，用于底面的定位更合適。定位方法及定位元件平面定位的幾種情況。ZXYZXYZ

6、XYZXY工件以平面定位ZXYZXY定位方法及定位元件工件以平面定位對粗基準：使用三個支承銷（三點構(gòu)成一個平面）作為定位元件，限制工件三個自由度對精基準：可用一支承板代替三個支承銷定位，同樣限制工件的三個自由度定位方法及定位元件2、工件以圓孔定位工件以圓孔定位多屬于定心定位（定位基準為圓柱孔軸線）。常用定位元件是定位銷和心軸。定位銷有圓柱銷、圓錐銷、菱形銷等形式；心軸有剛性心軸（又有過盈配合、間隙配合和小錐度心軸等）、彈性心軸之分。1）圓柱銷A 結(jié)構(gòu)定位方法及定位元件2、工件以圓孔定位B 定位情況定位方法及定位元件2、工件以圓孔定位2）菱形銷A 結(jié)構(gòu)定位方法及定位元件2、工件以圓孔定位3）圓錐

7、銷A 結(jié)構(gòu)B 定位分析定位方法及定位元件2、工件以圓孔定位4）定位心軸A 結(jié)構(gòu)B 定位分析定位方法及定位元件3、工件圓錐孔定位工件以圓錐孔定位時，所用定位元件為圓錐心軸或圓錐銷以及雙頂尖。圓錐心軸限制工件5個自由度，圓錐銷限工件3個自由度。A 定位形式定位方法及定位元件3、工件圓錐孔定位B 定位分析定位方法及定位元件3、工件圓錐孔定位雙頂尖定位固定頂尖限制工件三個自由度： 活頂尖限制工件二個自由度： 定位方法及定位元件4、工件以外圓柱面定位 工件以外圓柱面定位兩種形式：定心定位和支承定位。工件以外圓柱面定心定位的情況與工件以圓孔定位的情況相仿（用套筒和卡盤代替心軸或柱銷）。支承定位時用支承板、

8、支承釘。 1）圓定位套A 定位情況定位方法及定位元件4、工件以外圓柱面定位B 定位分析定位方法及定位元件4、工件以外圓柱面定位2）V形塊用于完整的外圓柱面和非完整的外圓柱面的定位，是外圓定位中最常用的定位元件。A 結(jié)構(gòu)定位方法及定位元件4、工件以外圓柱面定位B 定位分析定位方法及定位元件4、工件以外圓柱面定位C： V形塊的特點 1、V形塊對外圓柱面定位，形式上是支承定位，但其實質(zhì)是定心定位。 2、V形塊能起對中作用 3、可以用于非完整外圓的定位 4、活動V形塊常常起著定位和夾緊的雙重作用（既是定位元件，又是夾緊元件）。定位方法及定位元件4、工件以外圓柱面定位支承板支承板對外圓柱面的定位就是平面

9、與外圓母線的接觸.定位方法及定位元件三爪卡盤定位的定位分析主要看工件的定位表面與三爪卡盤的相對夾持長度的多少：當相對夾持長度長時，限制工件四個自由度： 當相對夾持長度短時，限制工件二個自由度： 生產(chǎn)中常采用在三爪與工件之間設(shè)置一鋼絲圓環(huán)，以減少相對夾持長度。 定位方法及定位元件幾種不同的定位形式1固定支承：2可調(diào)支承：可調(diào)支承的結(jié)構(gòu)定位方法及定位元件幾種不同的定位形式自位支承結(jié)構(gòu)定位分析 自位支承雖然增加了與工件定位面的接觸點數(shù)目，但通過其內(nèi)部的浮動聯(lián)系起到的是單點支承的作用，即自位支承只限制工件一個自由度。用途：常用于毛坯表面，斷續(xù)表面，階梯表面的定位。 定位方法及定位元件幾種不同的定位形式

10、4輔助支承：輔助支承的應(yīng)用定位方法及定位元件幾種不同的定位形式4輔助支承：輔助支承結(jié)構(gòu)定位方法及定位元件幾種不同的定位形式4輔助支承：輔助支承定位分析： 輔助支承是在工件定位后才參與支承的元件，其高度是由工件確定的，因此它不起定位作用，但輔助支承鎖緊后就成為固定支撐，能承受切削力。 定位方法及定位元件（五）工件定位時的幾種情況1、完全定位:工件在夾具中相對于刀具的六個自由度全部被限制的定位方法稱為完全定位。舉例：連桿工件在由定位支承板、短銷和擋銷組成的夾具中定位，試對此定位方案進行定位分析。（如下圖所示）定位方法及定位元件（五）工件定位時的幾種情況2、部分定位（不完全定位）: 限制了影響工件加

11、工精度的自由度，且又少于六點的定位方法稱為部分定位。重要概念：不能片面地理解為“少于六點定位的定位方法稱為部分定位”。因為下面講到的“欠定位”也是少于六點的定位，兩者不能混淆。影響該加工表面加工精度的自由度也稱必須限制的自由度。換句話說, 必須限制的自由度如果不限制的話，必將影響工件的加工精度而出現(xiàn)廢品工件，這是絕對不允許的。不影響工件加工精度的自由度允許不被限制。定位方法及定位元件（五）工件定位時的幾種情況舉例：在長方形工件毛坯上，用銑刀銑槽、銑臺階面和銑平面。試分析必須限制的自由度有哪些？允許不限制的自由度又有哪些？定位方法及定位元件（五）工件定位時的幾種情況不完全定位可能有兩種情況：1）

12、由于工件結(jié)構(gòu)特點，不必限制所有自由度2）由于加工精度要求，不必限制所有自由度定位方法及定位元件（五）工件定位時的幾種情況3、欠定位b）B欠定位示例XZYa）B定位方法及定位元件（五）工件定位時的幾種情況4、過定位1）如果工件的定位面經(jīng)過機械加工，且形狀、尺寸、位置精度均較高，則過定位是允許的。因為合理的過定位不僅不會影響加工精度，還會起到加強工藝系統(tǒng)剛度和增加定位穩(wěn)定性的作用。2）如果工件的定位面是毛坯面，或雖經(jīng)過機械加工，但加工精度不高，這時過定位一般是不允許的，因為它可能造成定位不準確，或定位不穩(wěn)定，或發(fā)生定位干涉等情況。定位方法及定位元件（五）工件定位時的幾種情況過定位情況：兩種情況均會

13、引起加工的左孔的位置精度，使連桿大小頭孔軸線不能平行。定位方法及定位元件常用組合定位三平面定位方法及定位元件常用組合定位一面兩孔定位方法及定位元件常用組合定位孔+端面外圓+端面定位方法及定位元件常用組合定位兩中心孔外圓+中心孔定位方法及定位元件（六）組合定位的概念及定位基準的主次之分 1. 定位基準的主次之分主要定位面： 限制工件自由度數(shù)最多的定位表面稱第一基準面；次要定位面： 限制工件自由度數(shù)次多的定位面稱第二基準面；第三定位面： 限制工件自由度數(shù)為1的定位稱第三基準面。三基面組合基準定位定位方法及定位元件（六）組合定位的概念及定位基準的主次之分 2組合定位的定位分析要點 （1）先分析限制工

14、件自由度數(shù)最多的那個定位元件（或定位元件的典型組合）限制工件的具體自由度，再分析限制工件自由度次多的那個定位元件限制的具體自由度， （2）定位元件組合時限制工件自由度的總數(shù)目等于各個定位元件單獨定位時限制工件自由度數(shù)目之和，但具體限制哪些自由度卻會隨組合情況的不同而發(fā)生變化。 （3）定位元件單獨使用時限制移動自由度，在組合定位中常會轉(zhuǎn)換成限制轉(zhuǎn)動自由度（重點、難點?。┮唤?jīng)轉(zhuǎn)化，將不再起單獨定位時的作用。定位方法及定位元件3.組合定位舉例分析（注意轉(zhuǎn)換）a) b) 組合定位分析圖例 解：1）定位原理分析支承板限制的自由度：短銷限制的自由度：固定短V形塊限制的自由度：故屬過定位。 2）改進方案：將

15、固定V形塊改為活動V形塊。解： 1）定位原理分析：右邊兩短V形塊相當于一長形塊，限制：左邊短V形塊限制：故屬完全定位。定位方法及定位元件（七）定位符號的表示方法可調(diào)支承定位方法及定位元件（六）組合定位的概念及定位基準的主次之分 判斷定位方案是否正確分析下列圖示定位方案：各方案限制的自由度？有無欠定位或過定位?對不合理的定位方案提出改進意見。 定位方法及定位元件（六）組合定位的概念及定位基準的主次之分 b）XZYX定位方法及定位元件根據(jù)工件加工表面的加工要求，設(shè)計定位方案（重點）【例3 】分析圖示零件加工兩個小孔時必須限制的自由度，選擇定位基準和定位元件，并在圖中示意畫出；確定夾緊力作用點的位置

16、和作用方向，用規(guī)定的符號在圖中標出。 判斷定位方案是否正確時，要把握二點：一是定位方案必須合理（無重復定位和欠定位）；二是該定位方案必須能夠保證工件的加工精度（定位誤差應(yīng)為最?。?如不能同時滿足以上二點，則該方案是錯誤的。定位方法及定位元件解：定位原理圖選擇定位元件定位方法及定位元件【例4 】 當兩小孔的設(shè)計基準改為大孔中心時（如下圖），應(yīng)如何來設(shè)計定位方案？ 提示：應(yīng)使兩小孔的設(shè)計基準大孔中心與定位基準重合。第一定位基準：底平面（支承板）第二定位基準：大孔（短銷）第三定位基準：下側(cè)面（限制1個自由度）（活動窄支承板）2.3 定位誤差及其分析計算2.3.1 基本概念要保證零件加工精度，則需滿

17、足以下條件： 總 其中總為多種原因產(chǎn)生的誤差總和；是工件被加工尺寸的公差?？偘ǎ?）夾具在機床上的裝夾誤差，（2）工件在夾具中的定位誤差和夾緊誤差，（3）機床調(diào)整誤差，（4）工藝系統(tǒng)的彈性變形和熱變形誤差，（5）機床和刀具的制造誤差及磨損誤差等 。2.3 定位誤差及其分析計算2.3.1 基本概念為了方便分析定位誤差，常將總化作三個部分：定位誤差定安裝、調(diào)整誤差安-調(diào):包括夾具在機床上的裝夾誤差、機床調(diào)整誤差、夾緊誤差以及機床和刀具的制造誤差等。加工過程誤差過：包括工藝系統(tǒng)的彈性變形和熱變形誤差以及磨損誤差等。為保證加工要求，上述三項誤差合成后應(yīng)小于或等于工件公差。2.3 定位誤差及其分析計算

18、2.3.1 基本概念即： 定+ 安-調(diào)+ 過 在對定位方案進行分析時，可以假設(shè)上述三項誤差各占工件公差的1/3。則有： 定 /3 此就是夾具定位誤差驗算公式。2.3 定位誤差及其分析計算2.3.1 基本概念1）定位誤差的基本概念用夾具裝夾加工一批工件時，由于定位不準確引起該批工件在某加工精度參數(shù)（尺寸、位置）的加工誤差，稱為該加工精度參數(shù)的定位誤差（簡稱定位誤差）。2)定位誤差的大?。憾ㄎ徽`差指一批工件在夾具中定位時，工件的設(shè)計基準（或工序基準）在加工尺寸方向上的最大變動量，以dw 表示。（工序基準的位置變動將對加工精度有直接影響）問題？用逐件試切法加工是否存在定位誤差？2.3 定位誤差及其分

19、析計算2.3.2 定位誤差產(chǎn)生的原因12200.1500.2B200.1500.2Axz30假設(shè)調(diào)刀尺寸：30但總長500.2，加工后尺寸200.2圖紙要求200.1，產(chǎn)生廢品？注：1、根據(jù)一批工件的定位由一種可能的極端位置變?yōu)榱硪环N極端位置時， 和 的方向的異同，以確定公式中的加減號。 2、定位基準無位置變動，基準位移誤差為零；定位基準與工序基準重合，基準不重合誤差為零。2.3 定位誤差及其分析計算2.3.2 定位誤差產(chǎn)生的原因定位誤差包括基準不重合誤差 和基準位移誤差 即：2.3 定位誤差及其分析計算基準不重合誤差： 當定位基準和工序基準不重合時，工序基準相對于定位基準在加工尺寸方向上的最

20、大位移量，用 表示。定位基準與工序基準之間必然存在一個聯(lián)系尺寸L，稱為定位尺寸，基準不重合誤差就是定位尺寸的公差。在設(shè)計夾具時，應(yīng)盡量使兩者重合。2.3 定位誤差及其分析計算基準不重合誤差： 基準不重合誤差jb ：其大小等于工序基準與定位基準間聯(lián)系尺寸在加工尺寸方向上的變動量（公差）。一次安裝加工兩孔A和B，孔B在X方向定位基準C與設(shè)計基準A不重合，基準不重合誤差為聯(lián)系尺寸22的公差0.22.3 定位誤差及其分析計算基準位移誤差 ：定位基準相對對刀基準的位置移動產(chǎn)生的定位誤差稱為基準位移誤差。用 表示。基準位移誤差與定位基準相對對刀基準的最大位置移動量密切相關(guān)。對刀基準：就是調(diào)整刀具位置時所用

21、的基準。如圖為一套筒類零件放在水平心軸上定位而銑鍵槽的例子，加工時要保證尺寸b和h，b是由刀具本身的寬度尺寸決定，尺寸h則按心軸中心調(diào)整好銑刀的高度位置h1來保證。（即心軸中心就是對刀基準?。┗鶞史治觯寒敱ＷC尺寸h1時：2.3 定位誤差及其分析計算 定位基準:工件內(nèi)孔中心線；工序基準: 工件內(nèi)孔中心線；對刀基準: 定位心軸的外圓中心線。bbh-h? Dmax?dminhmin基準位移誤差產(chǎn)生原因hmax2.3 定位誤差及其分析計算由上分析可知：當定位基準和工序基準不重合時，工序基準相對定位基準產(chǎn)生位移，會產(chǎn)生基準不重合誤差 當定位副制造不準確時，會引起定位基準相對于對刀基準產(chǎn)生位移，從而產(chǎn)生基

22、準位移誤差當兩項誤差同時發(fā)生時，所產(chǎn)生的定位誤差為工序基準相對于對刀基準的最大位移 定位誤差應(yīng)表示為： 2.3 定位誤差及其分析計算2.3.3 定位誤差的計算（1） 平面定位時的定位誤差定位基準和對刀基準是重合的，不存在基準位移誤差，其可能產(chǎn)生的誤差是基準不重合誤差。 = 02.3 定位誤差及其分析計算2.3.3 定位誤差的計算【例1 】加工一批工件如圖所示，除了A、B處臺階面其余各表面均已加工完成，現(xiàn)在采用由圖所示夾具定位方案加工A、B面，保證尺寸300.1mm和600.06mm，試分析此定位方案產(chǎn)生的定位誤差能否滿足加工要求。2.3 定位誤差及其分析計算2.3.3 定位誤差的計算1300.

23、1，定位基準是C，工序基準是孔的軸線，定位尺寸為520.02， （定位基準與對刀基準是同一平面） （工序基準相對于定位基準的位移量） 故可以滿足要求 2600.06，定位基準D，工序基準為D，定位基準和工序基準重合，定位基準與對刀基準重合。 ， 所以 2.3 定位誤差及其分析計算2.3.3 定位誤差的計算【例2 】如下圖所示零件的定位方案，求銑A、B兩平面時L1、L2、L3、L4的定位誤差L1、L2、L3、L4？解：工序基準 ：工序圖上工序尺寸的設(shè)計基準。對刀基準：調(diào)整刀具位置時所用的基準。定位基準 ：在加工過程中使工件占據(jù)正確加工位置所使用的基準：定位基準相對對刀基準的最大移動量：工序基準相

24、對于定位基準在加工尺寸方向上的最大位移量。2.3 定位誤差及其分析計算2.3.3 定位誤差的計算（2） 工件以內(nèi)孔定位時的定位誤差2.3 定位誤差及其分析計算2.3.3 定位誤差的計算（2） 工件以內(nèi)孔定位時的定位誤差定位面與定位工作面是過盈配合，不存在配合間隙。則：定位面和定位工作面為間隙配合a.心軸（或定位銷）水平放置，孔中心線的最大變動量（在鉛垂方向上）即為定(固定邊接觸）2.3 定位誤差及其分析計算孔 Dmax=D+TD Dmin=D 軸 dmax=d dmin=d- Td O2O= O2A-OA=(D+TD)/2-(d- Td) /2 O1O= O1A-OA =D/2-d/2 因基準

25、位移造成的加工誤差為：jw= O2O- O1O=(TD + Td) /2A定位面和定位工作面為間隙配合a.心軸（或定位銷）垂直放置（任意邊接觸） ，按最大孔和最小軸求得孔中心線位置的最大變動量為：2.3 定位誤差及其分析計算jw =TD + Td + Xmin孔 Dmax=D+TD 軸 dmax=d Dmin=D dmin=d- Tdo1oo22.3 定位誤差及其分析計算工件以內(nèi)孔定位時的定位誤差（實例）所選定位心軸（或定位銷）尺寸當定位孔與心軸過盈配合，或采用自動定心心軸時。 bH1H2H3OBA2e工件圓孔與外圓的同軸度 jw(O)=0dw(H1)=jb(O)=0dw(H2)=jb(B)=

26、dw(H3)=jb(A)=工件以內(nèi)孔定位時的定位誤差（實例）所選定位心軸（或定位銷）尺寸當定位孔與心軸指定邊接觸，（如心軸水平放置）。2.3 定位誤差及其分析計算bH1H2H3AOB2e工件圓孔與外圓的同軸度dw(H1)=jw(O) =dw(H2)=jw(O)-jb(B) =dw(H3)= jw(O)+jb(A) =工件以內(nèi)孔定位時的定位誤差（實例）2.3 定位誤差及其分析計算所選定位心軸（或定位銷）尺寸當定位孔與心軸任意邊接觸，（如心軸垂直放置）。bH1H2H3OAdw(H1)=jw(O) =dw(H2)=jw(O)jb(B) = =dw(H3)= jw(O)+jb(A) =2.3 定位誤差

27、及其分析計算說明 由于定位誤差為基準不重合誤差與基準位移誤差組合而成。計算時，先算出jb和jw，然后將兩者組合而得dw。 jb0，jw0時，dwjb； jb0，jw0時，dwjw； jb0，jw0時：如果工序基準不在定位基面上，即jb與jw無關(guān)聯(lián)時，dw=jb+jw；如工序基準在定位基面上，即jb與jw有相關(guān)性時，dw=jbjw。2.3 定位誤差及其分析計算“+”“-”號的確定方法： 分析定位基面直徑由大變小 (或由小變大)時，定位基準的變動方向；當定位基面直徑作相同變化時，設(shè)定位基準的位置不變動，分析工序基準的變動方向；兩者的變動方向相同時，取“+”號，兩者的變動方向相反時，取“-”號?；蛘?/p>

28、 ：在工序尺寸方向上，工件的工序基準與工件與定位元件的定位接觸點位于工件定位基準同側(cè)時，合成，異側(cè)時，合成+。97【例3 】有一批如圖所示的工件，外圓為 ， 內(nèi)孔為 ，兩端面均已加工合格，并保證外圓對內(nèi)孔的同軸度誤差 在范圍內(nèi)。今按圖示的定位方案，用 心軸定位，在立式銑床上用頂尖頂住心軸銑槽子。除槽寬要求外，還應(yīng)保證下列要求：（1）槽的軸向位置尺寸：（2）槽底位置尺寸：試分析計算定位誤差，判斷定位方案的合理性。用心軸定位內(nèi)孔銑槽工序的定位誤差分析計算 98解：（1）對尺寸 而言： 工序基準、定位基準和對刀基準都是工件左端面，平面定位。所以 ， ，(2)對尺寸 來說： 尺寸 的定位誤差： 工序基

29、準為外圓下母線， 定位基準為內(nèi)孔中心線， 對刀基準為心軸中心線。 定位基準和工序基準不重合，定位尺寸為 （這僅是外圓下母線和外圓圓心之間的位置關(guān)系，沒考慮同軸度！）99 內(nèi)孔和外圓有同軸度誤差，這項誤差會引起的基準不重合誤差為： 則（基準不重合誤差是這兩項之和?。﹥?nèi)孔和心軸作間隙配合，所引起的基準位移誤差為： 三個量都是獨立變量，互不相干，又都在同一尺寸方向上，因此定位誤差占尺寸公差的 ，能保證加工要求。1003、V形塊定位外圓時的定位誤差的分析計算 101 如上圖，O為理論圓的中心，O，O”為外圓直徑為dmax和dmin，時的圓心位置。在OCO中，oCdmaxdmindo1o1o V形塊定位

30、外圓時的定位誤差分析計算重要公式：(a) (b) (c) 工序尺寸以H1標注時：工序尺寸以H2標注，其定位誤差為：工序尺寸以H3標注，其定位誤差為：103【例4 】一批如圖（a）所示工件，外圓已經(jīng)加工合格，現(xiàn)在用V形塊定位銑寬度為b的槽，若要求保證槽底的尺寸分別為L1，L2，L3，試分別計算這三種不同尺寸要求的定位誤差。（a）bL1L3dT(d)/2L2oMN104d+T(d)/2d-T(d)/2L1minL1max （b）1o1o1dwD1）L1的定位誤差105解：1）L1的定位誤差 L1工序基準為外圓軸線， 定位基準為外圓軸線。兩者不存在基準不重合誤差，故 對刀基準為理論圓中心。存在基準位

31、移誤差106d+T(d)/2d-T(d)/2L2maxL2min L3max（c）1o1o2dwDL3min 3dwD V形塊定位外圓銑槽時的三種不同尺寸要求及其定位誤差計算MMNN2）L2尺寸的定位誤差107 L2的工序基準:外圓上母線， 定位基準:外圓中心，存在基準不重合誤差(工序基準M由于定位圓柱面的制造誤差引起的位移)： 對刀基準為理論圓中心。存在基準位移誤差：L2尺寸的定位誤差108 L2 的定位誤差為兩者的合成。兩者都是由外圓直徑的變化同時引起的。所以要判斷兩者的變動方向。 當外圓直徑從大到小時，工序基準M相對定位基準O是向O方向即向下偏移的（如下圖所示）。 當放入V形塊中后，當外

32、圓直徑由大變小時，定位基準（軸心線）相對對刀基準（理論軸中心）也是向下偏移的。 綜合起來兩者合成方向相同(取+號） 109d+T(d)/2d-T(d)/2L2maxL2min L3max（d）1o1o2dwDL3min 3dwD V形塊定位外圓銑槽時的三種不同尺寸要求及其定位誤差計算MMNN 3）L3尺寸的定位誤差110 L3的工序基準為外圓下母線， L3的定位基準為外圓中心，存在基準不重合誤差： 對刀基準為理論圓中心。存在基準位移誤差 L3尺寸的定位誤差同理：111 L3 的定位誤差為兩者的合成。兩者都是由外圓直徑的變化同時引起的。所以要判斷兩者的變動方向： 當外圓直徑從大到小時，工序基準N

33、相對定位基準O是向O方向即向上偏移的（從零件圖上看）。 當放入V形塊中后，當外圓直徑由大變小時，定位基準（軸心線）相對對刀基準（為理論圓中心）是向下偏移的。綜合起來兩者合成方向相反(取-號）。注意：兩者中的大值減小值！工序基準為中心線定位誤差極限位置法工序基準為下母線定位誤差極限位置法極限位置法工序基準為上母線定位誤差115【例5】如圖所示，已知， 兩外圓同軸度公差為0.02，V形塊夾角=90。定位方案如圖所示，試計算：（1）銑鍵槽時尺寸A及對稱度的定位誤差；（2）若鍵槽深度要求A= , 鍵槽對稱中心對 軸線的對稱度公差為t=0.25，問此定位方案可行否？116解：（1）定位誤差的計算1）鍵槽

34、中心對稱度的定位誤差（僅有基準不重合誤差）： 槽寬的定位基準：小外圓軸心， 槽寬的工序基準：大外圓中心， 槽寬的對刀基準：V形塊上小圓的理論圓中心。 由于兩外圓有同軸度誤差，所以存在基準不重合誤差 = 0.02對刀基準和定位基準存在的基準位移誤差發(fā)生在垂直方向和對稱度誤差無關(guān)。因此在對稱度方向上， =0117定位基準：小外圓 軸線，工序基準：大外圓 的下母線，對刀基準：V形塊上小圓的理論圓中心 由于定位基準和工序基準不重合，且兩外圓有同軸度誤差，所以存在基準不重合誤差：對刀基準和定位基準存在基準位移誤差： 2）A尺寸的定位誤差：118 兩個誤差對尺寸A的影響是相互獨立的，因此總的定位誤差為：故

35、此定位方案可行。 2）分析定位方案是否可行例6 如圖所示三種定位方案，本工序鉆1孔，試計算被加工孔的位置尺寸L1、L2、L3的定位誤差。2.3 定位誤差及其分析計算例6 討論方案（b）中，定位誤差所占工序尺寸公差的比例為？改進方案定位誤差為？2.3 定位誤差及其分析計算2.3 定位誤差及其分析計算2.3 定位誤差及其分析計算2.3.3 一面兩孔定位誤差分析組合表面定位分析: 兩個圓柱銷及平面支承定位2.3.3 一面兩孔定位誤差分析兩個圓柱銷及平面定位：過定位2.3.3 一面兩孔定位誤差分析 (1) 定位條件假設(shè)工件上的孔1與夾具上的定位銷1中心重合，如圖所示孔1裝入的條件：d1maxD1min

36、-Xmin2.3.3 一面兩孔定位誤差分析情況一：兩孔是最小尺寸(D1min，D2min)、兩銷直徑最大(d1max，d2max)、孔間距最?。↙-LD），銷間距最大（L+Ld），此時外側(cè)相碰：考慮到了安裝，在第2銷的定位副中增加一最小間隙X2min2.3.3 一面兩孔定位誤差分析情況二：兩孔是最小尺寸(D1min，D2min)、兩銷是最大尺寸(d1max，d2max)、孔間距最大（L+LD）、銷間距最?。↙-Ld），此時內(nèi)側(cè)相碰：2.3.3 一面兩孔定位誤差分析綜合以上兩種情況，可知定位銷2的直徑應(yīng)滿足：實際中，以上情況很少出現(xiàn)，X2min可不考慮，同時，X1min也可起到補償中心偏差的作用

37、，故定位銷2要補償?shù)闹行木嗥钪导矗?.3.3 一面兩孔定位誤差分析定位誤差分析：基準位移誤差：分析計算定位誤差時，應(yīng)按最大間隙來考慮，這時孔心距和銷心距相等，定位孔最大，定位銷最小2.3.3 一面兩孔定位誤差分析轉(zhuǎn)角誤差：定位孔與銷作上、下錯位接觸，造成工件兩孔連心線相對夾具上兩銷連心線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)角誤差：由于2.3.3 一面兩孔定位誤差分析一圓柱銷孔和一削邊銷及平面定位削邊后，使孔壁與銷相碰部分削去起到縮小定位銷2直徑的作用，使中心距誤差得到補償，而在垂直于連心線方向上銷孔的直徑?jīng)]有變化，所以工件轉(zhuǎn)角誤差沒有增大，提高了定位精度，有利于保證加工質(zhì)量 削邊銷的結(jié)構(gòu)2.3.3 一面

38、兩孔定位誤差分析 削邊尺寸的確定補償值的確定：削邊銷基本尺寸當考慮工件安裝方便時：當加工精度要求較高時：在實際應(yīng)用中：具體尺寸可參照有關(guān)手冊和國標。2.3.3 一面兩孔定位誤差分析削邊銷結(jié)構(gòu)削邊銷結(jié)構(gòu)已經(jīng)實現(xiàn)標準化2.3.3 一面兩孔定位誤差分析削邊銷定位誤差計算：基準位移誤差：轉(zhuǎn)角誤差=2.3.3 一面兩孔定位誤差分析削邊銷定位誤差計算：在計算某一尺寸的基準位移誤差時，要考慮加工尺寸的方向和位置。2.3.3 一面兩孔定位誤差分析削邊銷定位誤差計算：2.3.3 一面兩孔定位誤差分析工件以一面兩孔定位時的設(shè)計步驟和計算（1） 確定定位銷的中心距和尺寸公差。銷間距的基本尺寸和孔間距的基本尺寸相同，

39、銷間距的公差可按下面公式計算：（2） 確定圓柱銷的尺寸及公差。圓柱銷直徑的基本尺寸是該定位孔的最小極限尺寸，其配合一般按g6或f7選取。2.3.3 一面兩孔定位誤差分析工件以一面兩孔定位時的設(shè)計步驟和計算 （3） 按表1-6選取削邊銷的寬度尺寸b1或b及B。 （4） 確定削邊銷的直徑尺寸及公差配合。首先求出削邊銷與定位孔的最小配合間隙X2min，然后求出削邊銷工作部分的直徑，即d2max=D2min-X2min。削邊銷與定位孔的配合一般按h6選取。 （5） 計算定位誤差， 分析定位質(zhì)量。 2.3.3 一面兩孔定位誤差分析工件以一面兩孔定位時的設(shè)計步驟和計算例如圖所示為連桿蓋工序圖， 欲加工其上

40、的4個定位銷孔。根據(jù)加工要求， 用平面A和的孔定位。 試設(shè)計兩定位銷尺寸并計算其定位誤差。 圓柱銷尺寸按g6選取削邊銷尺寸表削邊銷尺寸按h6選取2.4 夾緊裝置的設(shè)計夾緊裝置的組成及基本要求（1）力源裝置（2）中間傳力機構(gòu)（3）夾緊元件1）改變作用力的方向；2）改變作用力的大??；3）使夾緊實現(xiàn)自鎖。1）夾緊時不破壞工件定位后的正確位置； 穩(wěn)2）夾緊力大小要適當； 牢3）夾緊動作要迅速、可靠； 快4）結(jié)構(gòu)緊湊，易于制造與維修。組成作用基本要求2.4 夾緊裝置的設(shè)計2.4.2 夾緊力的確定：大小、方向和作用點 （1）夾緊力方向的確定主要夾緊力方向應(yīng)垂直于主要定位面 。2.4 夾緊裝置的設(shè)計（1）夾

41、緊力方向的確定夾緊力的作用方向應(yīng)使所需夾緊力最小。(即盡量和切削力、工件重力方向一致。)2.4 夾緊裝置的設(shè)計（1）夾緊力方向的確定夾緊力的作用方向盡量與工件剛度最大方向相一致。(減少變形。)薄壁套筒的夾緊a）三爪自定心卡盤夾緊 b）端面夾緊2.4 夾緊裝置的設(shè)計（2）夾緊力作用點的確定與支承點“點對點”對應(yīng)。（避免形成力偶、位于支撐面內(nèi)）夾緊力作用點的位置2.4 夾緊裝置的設(shè)計（2）夾緊力作用點的確定與支承點“點對點”對應(yīng)。（避免形成力偶、位于支撐面內(nèi)）夾緊力作用點的位置2.4 夾緊裝置的設(shè)計（2）夾緊力作用點的確定作用在工件剛度高的部位。（避免變形）夾緊力作用點的位置2.4 夾緊裝置的設(shè)計

42、（2）夾緊力作用點的確定作用在工件剛度高的部位。（避免變形）夾緊力作用點的位置2.4 夾緊裝置的設(shè)計（2）夾緊力作用點的確定盡量靠近切削部位。（提高剛度和抗振性)2.4 夾緊裝置的設(shè)計（2）夾緊力作用點的確定夾緊力反作用力不應(yīng)使夾具產(chǎn)生影響加工精度的變形。夾緊引起導向支架變形a）不合理 b）合理1一工件 2導向支架 3一螺桿 4鏜套2.4 夾緊裝置的設(shè)計夾緊力過小夾緊不可靠工件產(chǎn)生移動，破壞定位；夾緊力過大變形增大jj增大。夾緊力大小的確定：理論夾緊力Fw :根據(jù)切削力F按靜力平衡求得；根據(jù)切削力、工件重力的大小、方向和相互位置關(guān)系具體計算實際夾緊力Fwk :Fwk =KFw 一般精加工K =

43、1.52，粗加工K = 2.53。2.4 夾緊裝置的設(shè)計常用夾緊機構(gòu)（一）斜楔夾緊機構(gòu)工作原理：利用楔塊的斜面將楔塊的推力轉(zhuǎn)變?yōu)閵A緊力，從而夾緊工件2.4 夾緊裝置的設(shè)計（一）斜楔夾緊機構(gòu)夾緊力的大小：夾持原則：楔塊夾緊工件后應(yīng)能自鎖，1 +2 為自鎖條件一般鋼鐵的摩擦系數(shù)為0.10.15，取1 =2 = 57，故1014為了安全可靠，取= 572.4 夾緊裝置的設(shè)計斜楔夾緊機構(gòu)受力分析設(shè)1 =2 =，當10，可用下式近似計算FJ = FQ / tan（2)1 2一般1 =2 = =57，故當1014時自鎖，一般取=68以斜楔為研究對象，夾緊時根據(jù)靜力平衡原理，有 FQ = F1+ FRX F

44、1 = FJ tan1 FRX = FJ tan(2)FJ = FQ / tan1tan(2)設(shè)1 =2 =，當10，可用下式近似計算FJ = FQ / tan（2)夾緊力FQ去除，斜楔受到F1、FRX作用，要能自鎖，必須滿足下式 F1 FRX F1 = FJ tan1 FRX = FJ tan(2) tan1 tan(2) 即 1 ( 2) 或 1 2一般1 =2 = =57，故當1014時自鎖，一般取=68常用夾緊機構(gòu)斜楔夾緊的特點：結(jié)構(gòu)簡單，有增力作用。 一般擴力比Q/F2.5。楔塊夾緊行程小，增大行程會使自鎖性能變差操作不便，夾緊和松開均需敲擊楔塊材料：通常用20鋼滲碳，淬硬5862H

45、RC 偏心輪、凸輪、螺釘為楔塊的變種常用夾緊機構(gòu)（二）螺旋夾緊機構(gòu)2.4 夾緊裝置的設(shè)計（二）螺旋夾緊機構(gòu)工作原理：螺旋相當于斜楔繞在圓柱體上形成，所以夾緊工件仍是楔緊作用。 結(jié)構(gòu)形式： a) 結(jié)構(gòu)簡單，但易壓傷工件表面，且易帶動工件旋轉(zhuǎn)；b)帶有擺動壓塊，克服了上述不足 2.4 夾緊裝置的設(shè)計（二）螺旋夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)形式：光面用a)，毛面用b)2.4 夾緊裝置的設(shè)計（二）螺旋夾緊機構(gòu)夾緊力計算：W夾緊力；Q原動力；L作用力臂；螺紋升角；d0螺紋中徑；1螺母摩擦角；2端部摩擦角；r端部當量摩擦半徑。圓周分力T=T1+T2此頁為備注 2、螺旋夾緊機構(gòu)原始作用力為Q，則施加在手柄上的力矩TQL。摩擦

46、力矩T1= F2 r= rW tan2。 圓周分力對螺桿產(chǎn)生的力矩T=T1+T2圓周分力2.4 夾緊裝置的設(shè)計（二）螺旋夾緊機構(gòu)特點：1）結(jié)構(gòu)簡單，多數(shù)用在手動夾緊的夾具中;2）具有良好的自鎖性，夾緊可靠；3）具有較大的增力比，約為80，遠比斜楔夾緊力大；4）夾緊行程不受限制；5）但夾緊行程大時，操作時間長。夾緊動作較慢，效率低。所以通常使用一些快撤裝置。2.4 夾緊裝置的設(shè)計（二）螺旋夾緊機構(gòu)常用的幾種快撤裝置：2.4 夾緊裝置的設(shè)計（二）螺旋夾緊機構(gòu)常用的幾種快撤裝置（實物照片）：2.4 夾緊裝置的設(shè)計（三）偏心夾緊機構(gòu)工作原理：利用轉(zhuǎn)動中心與幾何中心偏移的圓盤或軸作為夾緊元件2.4 夾緊

47、裝置的設(shè)計（三）偏心夾緊機構(gòu)圓偏心夾緊原理及其幾何特性偏心夾緊實質(zhì)是一種斜楔夾緊，可將偏心輪視為一種楔角變化的斜率，如圖各點升角不等， M、N處升角為為0， P處升角最大。2.4 夾緊裝置的設(shè)計（三）偏心夾緊機構(gòu)圓偏心夾緊的夾緊力W夾緊力；Q原動力；L動力力臂； 夾緊楔角；轉(zhuǎn)動中心O2到作用點P間的距離；1輪周作用點的摩擦角；2轉(zhuǎn)軸處的摩擦角。M=P l =Q1 或 Q1 P l /因為p很小，Q1Q1cosp= FQ 2.4 夾緊裝置的設(shè)計（三）偏心夾緊機構(gòu)圓偏心夾緊的自鎖條件P點夾緊時能自鎖，則可保證其余各點均可自鎖，即p 12tanp=2e/Dp 為安全起見取1=02e/D 22, 取2

48、=0.10.15,D/e1420自鎖,D/e叫偏心輪的偏心特性，表示偏心輪的工作可靠性2.4 夾緊裝置的設(shè)計（三）偏心夾緊機構(gòu)圓偏心夾緊的擴力比一般取 l =(22.5)D D /2 擴力比約為1213圓偏心的夾緊行程 02e內(nèi)變化2.4 夾緊裝置的設(shè)計（三）偏心夾緊機構(gòu)偏心夾緊的優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、動作迅速。缺點：圓偏心輪夾緊力小，行程小，自鎖性能較差，用于切削力小，無振動，工件尺寸公差不大的場合。 常用夾緊機構(gòu)（四）其它夾緊機構(gòu)1）螺旋壓板夾緊機構(gòu)圖a)減力增大行程 圖b)改變力向 圖c) 增力減小行程常用夾緊機構(gòu)（四）其它夾緊機構(gòu)定心夾緊機構(gòu)：定位和夾緊同時實現(xiàn)的夾緊機構(gòu)。采用定心

49、夾緊機構(gòu)可減少dw。工作原理：利用“定位夾緊”元件的等速移動或均勻彈性變形來實現(xiàn)定心或?qū)χ?。特點：“定位夾緊”元件合二為一；始終有：jb=0 主要用在要求定心和對中的場合定心夾緊機構(gòu)常用夾緊機構(gòu)（四）定心夾緊機構(gòu) 1）以等速移動原理工作的定心夾緊機構(gòu) （1）三爪卡盤 在夾緊工件的同時實現(xiàn)定心定位。三爪卡盤常用于工件的粗加工和半精加工。 三爪卡盤的結(jié)構(gòu)如圖1-74a），定心夾緊原理如圖1-74b）。a) b)圖1-74 三爪自定心卡盤常用夾緊機構(gòu)1）以等速移動原理工作的定心夾緊機構(gòu)(2) 螺旋定心夾緊機構(gòu)螺旋定心夾緊機構(gòu)1、2V型塊 3螺桿 4、5、6螺釘 7叉型件 8、9、10螺釘常用夾緊機構(gòu)

50、（四）其它夾緊機構(gòu)實物照片常用夾緊機構(gòu)1）以等速移動原理工作的定心夾緊機構(gòu)(3) 楔式定心夾緊機構(gòu) 圖1-75 斜楔定心夾緊心軸例11滑塊 2螺母常用夾緊機構(gòu) 2）以均勻的彈性變形原理工作的定心夾緊機構(gòu) （1）彈簧夾頭 工件以外圓柱面定位，用彈簧夾頭。圖1-77 加工氣門用的彈簧夾頭1夾具體 2螺母 3銷子 4外罩 5彈性套筒 6工件常用夾緊機構(gòu) 2）以均勻的彈性變形原理工作的定心夾緊機構(gòu) （2）液性塑料定心夾緊機構(gòu)1夾具體；2簿壁套筒；3液性塑料；4滑柱；5螺釘；6限位螺釘常用夾緊機構(gòu)聯(lián)動夾緊機構(gòu) 在夾緊機構(gòu)設(shè)計中，有時需要對一個工件的幾個點或多個工件同時進行夾緊，為減少工件裝夾時間，簡化結(jié)

51、構(gòu)，常采用各種聯(lián)動夾緊機構(gòu)，這種機構(gòu)可以從一處施加作用力，同時在幾處或幾個方向上對一個或幾個工件同時進行夾緊。 常用夾緊機構(gòu)聯(lián)動夾緊機構(gòu) 雙向聯(lián)動夾緊機構(gòu)1螺母 3工件 2杠桿 5螺桿 8夾具體 9、10壓塊下圖所示的聯(lián)動夾緊機構(gòu)，夾緊力作用在兩互相垂直的方向上，稱為雙向聯(lián)動夾緊機構(gòu)。常用夾緊機構(gòu)聯(lián)動夾緊機構(gòu) 平行聯(lián)動夾緊機構(gòu)1螺母 2、6壓板 3工件 4杠桿 5、7螺桿 8夾具體 9、10壓塊 下圖所示的夾緊機構(gòu)兩夾緊點的方向相同，稱為平行聯(lián)動夾緊常用夾緊機構(gòu)聯(lián)動夾緊機構(gòu) 多件聯(lián)動夾緊機構(gòu) 下圖所示的夾緊機構(gòu)為多件聯(lián)動夾緊機構(gòu)，圖a為串聯(lián)式，圖b為并聯(lián)式。2.5 各類機床夾具及設(shè)計要點車床夾

52、具車床夾具一般都安裝在車床主軸端部，加工時夾具隨機床主軸一起旋轉(zhuǎn)，裝在刀架上的切削刀具作進給運動。 CA6140 普通臥式車床車床夾具車床夾具的類型根據(jù)工件的定位基準和夾具本身的結(jié)構(gòu)特點，車床夾具可分為以下4類： 1)以工件外圓定位的車床夾具，如各類夾盤和夾頭。 2)以工件內(nèi)孔定位的車床夾具，如各種心軸。 3)以工件頂尖孔定位的車床夾具，如頂尖、撥盤 等。 4)用于加工非回轉(zhuǎn)體的車床夾具，如各種彎板式、花盤式車床夾具。車床夾具心軸類車床夾具圖725 手動彈簧心軸1錐體 2防轉(zhuǎn)銷 3錐套 4一螺母 5一彈性筒夾車床夾具心軸類車床夾具車床夾具角鐵類車床夾具車床夾具角鐵類車床夾具車床夾具卡盤類車床夾

53、具車床夾具卡盤類車床夾具車床夾具卡盤類車床夾具車床夾具花盤類車床夾具車床夾具卡盤類車床夾具車床夾具注意事項： 設(shè)計卡、花盤類車床夾具應(yīng)注意事項：結(jié)構(gòu)要緊湊，輪廓尺寸要小，夾具重心盡可能靠近回轉(zhuǎn)軸線，以減少離心力和回轉(zhuǎn)力矩；應(yīng)設(shè)有平衡塊，并能調(diào)節(jié)；避免尖角、突出部分，要加防護罩；夾緊裝置應(yīng)安全可靠。車床夾具車床夾具設(shè)計要點(1)車床夾具總體結(jié)構(gòu)為保證夾具工作平穩(wěn)，夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量緊湊，重心應(yīng)盡量靠近主軸端，一般要求夾具懸伸不大于夾具輪廓外徑。對于彎板式車床夾具和偏重的車床夾具，通常采用加平衡塊(配重)的方法進行平衡。為保證工作安全，夾具上所有元件或機構(gòu)不應(yīng)超出夾具體的外廓必要時應(yīng)加防護罩。要求車

54、床夾具的夾緊機構(gòu)要能提供足夠的夾緊力，且有較好的自鎖性，以確保工件在切削過程中不會松動。車床夾具(2)夾具與機床主軸的聯(lián)接 車床夾具與機床主軸的聯(lián)接方式取決于機床主軸軸端的結(jié)構(gòu)以及夾具的體積和精度要求。（a）適用于徑向尺寸D140mm或D(2-3)d的小型夾具。 （b）、（c）適用于徑向尺寸較大的夾具。2.5.2 銑床夾具設(shè)計普通臥式銑床立式銑床2.5.2 銑床夾具設(shè)計銑床夾具的特點工件安裝在夾具上隨同機床工作臺一起作送進運動銑削為斷續(xù)切削，沖擊、振動大，夾緊力要求較大夾具要有足夠的剛度和強度，本體應(yīng)牢固地固定在機床工作臺上銑削加工效率高，工件安裝應(yīng)迅速，要有快速對刀元件銑床夾具的構(gòu)造主要由夾具體、定位板、夾緊機構(gòu)、對刀塊、定向鍵等組成2.5.2 銑床夾具設(shè)計銑床夾具的主要類型直線進給銑床夾具由于工作臺按直線進給方式運動，可加工平面、直