第九章 機(jī)床夾具的基本原理

第九章機(jī)床夾具的基本原理第一節(jié)夾具的基本概念第二節(jié)工件的定位原理第三節(jié)定位方式與定位元件的選擇第四節(jié)定位誤差第五節(jié)工件的夾緊第六節(jié)各類(lèi)機(jī)床夾具特點(diǎn)第一節(jié)夾具的基本概念?yuàn)A具的組成：將工件進(jìn)行定位、夾緊，將刀具進(jìn)行導(dǎo)向或?qū)Φ?，以保證工件和刀具間的相對(duì)位置關(guān)系的附加裝置。定位元件：起定位作用，保證工件相對(duì)于夾具的位置。夾緊裝置：將工件夾緊，以保持工件在加工時(shí)的既得位置。導(dǎo)向元件和對(duì)刀裝置：保證刀具相對(duì)夾具的位置。連接元件：用來(lái)保證夾具和機(jī)床工作臺(tái)之間的相對(duì)位置。夾具體：用于連接夾具各元件及裝置使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件。其它元件：如動(dòng)力裝置、分度裝置等。二、夾具的作用：保證加工質(zhì)量；提高生產(chǎn)率；減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍；三、夾具的分類(lèi)：按專(zhuān)業(yè)化程度分：通用夾具：與通用機(jī)床配套。如：三爪卡盤(pán)等。專(zhuān)用夾具：根據(jù)某一工序?qū)ｉT(mén)設(shè)計(jì)。成組夾具：按照成組工藝原理設(shè)計(jì)，適用于一組零件。組合夾具：由標(biāo)準(zhǔn)件拼接而成。隨行夾具：用于自動(dòng)線(xiàn)上，工件在夾具上由輸送裝置送往各機(jī)床，并在機(jī)床夾具或機(jī)床工作臺(tái)上進(jìn)行定位和夾緊。四、加工誤差的組成：安裝誤差：△安裝工件在夾具中的定位和夾緊誤差對(duì)定誤差：△對(duì)定刀具的導(dǎo)向或?qū)Φ墩`差過(guò)程誤差：△過(guò)程與加工過(guò)程中一些因素有關(guān)的加工誤差。如：受力變形、受熱變形、磨損等。通常：△安裝+△對(duì)定+△過(guò)程≤T工件第二節(jié)工件的定位原理一、六點(diǎn)定位原理：一、六點(diǎn)定位原理：完全定位：六個(gè)自由度全部被限制。不完全定位：（部分定位）欠定位：根據(jù)加工要求，未能限制應(yīng)該限制的自由度一、六點(diǎn)定位原理：過(guò)定位：（重復(fù)定位）零件某一個(gè)自由度同時(shí)由多個(gè)定位元件限制。二、定位方式與定位元件的選擇工件以平面定位：固定支承釘：可調(diào)支承：自位支承：輔助支承：不限制自由度工件以平面定位：支承板：工件以外圓表面定位：套筒：V形塊：工件以圓柱孔定位：圓柱定位銷(xiāo)：圓錐定位銷(xiāo)：定位心軸：工件以圓錐孔定位：定位方式的組合：一個(gè)平面和兩個(gè)與其垂直的孔的組合（一面雙銷(xiāo)）定位方式的組合：一個(gè)平面和兩個(gè)與其垂直的孔的組合（一面雙銷(xiāo)）兩孔中心距為：L±Tlk/2，兩銷(xiāo)中心距為：L±TlX/2。兩孔與兩銷(xiāo)的最小間隙分別是△1min，△2min。由圖中△AO2B和△AO2’C可得：整理后得：去掉式中高階無(wú)窮小量后得：定位銷(xiāo)的設(shè)計(jì)與選?。捍_定兩定位銷(xiāo)的尺寸：確定定位銷(xiāo)中心距及公差：確定圓柱銷(xiāo)尺寸及公差：定位銷(xiāo)的設(shè)計(jì)與選取：確定菱銷(xiāo)的寬度：查表?。篵=4mm確定菱形銷(xiāo)尺寸及公差：根據(jù)式：得：取菱形銷(xiāo)的精度為：IT6，Td2=0.011d2min=d2max-Td2=11.947-0.011=11.936定位方式的組合：一個(gè)平面和一個(gè)與其垂直的孔的組合（一面一銷(xiāo)）定位方式的組合：兩個(gè)相互垂直的平面和一個(gè)與其中一個(gè)平面垂直的孔的組合（兩面一銷(xiāo)）定位方案分析定位方案分析第三節(jié)定位誤差定位誤差的概念：在機(jī)械加工過(guò)程中產(chǎn)生誤差的因素很多，可歸納為兩類(lèi)：一類(lèi)與采用夾具有關(guān)的誤差(Δj)，包括工件在夾具中的定位誤差(ΔD)、夾具在機(jī)床上安裝誤差(Δdz)、夾具幾何誤差(Δjz)及刀具相對(duì)于夾具的相對(duì)位置的調(diào)整誤差(Δdi)。另一類(lèi)是加工方法的誤差(ξ)，其中包括工藝系統(tǒng)的受力變形，熱變形及磨損等因素造成的加工誤差。第三節(jié)定位誤差定位誤差的概念：這兩項(xiàng)誤差引起的被加工工件在加工尺寸方面的誤差總和應(yīng)不大于工件允許誤差(公差)即：

Δ總=Δj+ξ=ΔD+Δdz+Δdi+Δjz+ξ≤δk

Δ總──加工總誤差；δk──工件允許誤差(公差)

Δj──與夾具有關(guān)的誤差；ξ──加工方法的誤差

ΔD──定位誤差；Δdz──安裝誤差

Δdi──調(diào)整誤差；Δjz──夾具制造誤差而其中安裝誤差(Δdz)和調(diào)整誤差(Δdi)在機(jī)床的調(diào)整時(shí)可以綜合調(diào)整，從而消除或減少誤差。一般?。害z=(1/3～1/5)δk

ΔD=(1/3～1/5)δk在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，與加工精度有關(guān)的零件精度分配及定位誤差均按此式進(jìn)行。第三節(jié)定位誤差定位誤差（△D）是指同批工件在夾具中定位時(shí)，工序基準(zhǔn)位置在工序尺寸方向或沿加工要求方向上的最大變動(dòng)量。定位誤差基準(zhǔn)位移誤差(△Y)

基準(zhǔn)不重合誤差(△B)

定位誤差的概念：零件定位基準(zhǔn)不準(zhǔn)確夾具上定位元件不準(zhǔn)確舉例：基準(zhǔn)的位移誤差：基準(zhǔn)不重合誤差：結(jié)論：定位誤差只產(chǎn)生在采用調(diào)整法加工一批零件的條件下。定位誤差是由于工件定位不準(zhǔn)而產(chǎn)生的加工誤差。表現(xiàn)形式為工序基準(zhǔn)相對(duì)加工面可能產(chǎn)生的最大尺寸或位置的變動(dòng)范圍。

△D=△Y±△B以平面定位時(shí)的定位誤差：工件以已加工平面定位，由于定位基準(zhǔn)本身的誤差很小，如果不考慮形位公差，則△Y=0二、定位誤差分析計(jì)算：對(duì)于尺寸A3：對(duì)于尺寸A1：二、定位誤差分析計(jì)算：以平面定位時(shí)的定位誤差：練習(xí)：如圖所示，工件以A、B面(已加工)定位加工φ10H7孔，試計(jì)算尺寸12±0.1mm的定位誤差。解：本題的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為C面，加工的工序基準(zhǔn)為A面，基準(zhǔn)不重合誤差為L(zhǎng)的尺寸公差，即ΔB=0.02+0.03=0.05ΔY=0ΔD=ΔB+ΔY=0.05CL二、定位誤差分析計(jì)算：以外圓在V形塊上定位時(shí)的定位誤差：二、定位誤差分析計(jì)算：以外圓在V形塊上定位時(shí)的定位誤差：對(duì)于尺寸H1：或根據(jù)：△D=△Y+△B二、定位誤差分析計(jì)算：以外圓在V形塊上定位時(shí)的定位誤差：對(duì)于尺寸H2：二、定位誤差分析計(jì)算：以外圓在V形塊上定位時(shí)的定位誤差：對(duì)于尺寸H3：二、定位誤差分析計(jì)算：結(jié)論：上述分析表明，軸套類(lèi)零件在V形塊上定位時(shí)，加工尺寸的標(biāo)注方法不同，產(chǎn)生的定位誤差不同。以下母線(xiàn)為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)時(shí)，定位誤差最?。灰暂S線(xiàn)為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)時(shí)次之；以上母線(xiàn)為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)時(shí)為最大?！铩锕瘦S套類(lèi)零件上鍵槽的尺寸，一般多以下母線(xiàn)為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。★★★★★刀具位置始終不變★★★★★先分析ΔB，再分析ΔY★★★★★刀具的位置始終不變★★★★★尺寸的大小變化根據(jù)公差的變化二、定位誤差分析計(jì)算：小竅門(mén)：當(dāng)工序基準(zhǔn)不在定位基面上時(shí)，肯定相加；當(dāng)工序基準(zhǔn)在定位基面上時(shí)，判斷加減。二、定位誤差分析計(jì)算：已知：D=90+00.2；B=35+00.3；α=45°圖示定位方式能否滿(mǎn)足加工A=40+00.25的要求。解:先進(jìn)行定位誤差計(jì)算；ΔB=0ΔY=TD/(2sin45o)+TB×tg45o=0.071+0.3=0.371ΔD=ΔB+ΔY=0+0.371=0.371已超出A的尺寸公差要求。TBΔY1二、定位誤差分析計(jì)算：齒輪坯的內(nèi)孔和外圓已加工合格，即d=80-00.1mm，D=35+0.025mm?，F(xiàn)在插床上用調(diào)整法加工內(nèi)鍵槽，要求保證尺寸H=38.5+0.2mm。忽略?xún)?nèi)孔與外圓同軸度誤差，試計(jì)算該定位方案能否滿(mǎn)足加工要求?若不能，應(yīng)如何改進(jìn)?解：ΔB=TD/2=0.025/2=0.0125ΔY=0.1/(2sin45o)=0.0707ΔD=ΔY+ΔB=0.0125+0.0707=0.0832>0.2/3=0.0667不能滿(mǎn)足加工要求。取外圓的尺寸和公差為d=80-0.05mm則ΔY=0.05/(2sin45o)=0.0354<0.0667能滿(mǎn)足加工要求。二、定位誤差分析計(jì)算：階梯軸工件的定位如圖所示，欲鉆孔O，保證尺寸A。試計(jì)算工序尺寸A的定位誤差。解：ΔB=Td/2ΔY=TD/(2sin(a/2))ΔD=ΔY+ΔB+CΦC二、定位誤差分析計(jì)算：以?xún)?nèi)孔在圓柱心軸上定位時(shí)的定位誤差：定位心軸水平放置：定位心軸垂直放置：以?xún)?nèi)孔在圓柱心軸上定位時(shí)的定位誤差：對(duì)于尺寸H1：對(duì)于尺寸H2：對(duì)于尺寸H3：以定位心軸水平放置時(shí)為例：對(duì)于尺寸H4：二、定位誤差分析計(jì)算：★★★定位誤差計(jì)算步驟：當(dāng)工序基準(zhǔn)不在定位基面上時(shí)，肯定相加；當(dāng)工序基準(zhǔn)在定位基面上時(shí)，要判斷加減，方法如下：1.分析定位基面直徑由小變大（或由大變小）時(shí)，假設(shè)定位基準(zhǔn)的位置不變動(dòng)，分析工序基準(zhǔn)的變動(dòng)方向2.當(dāng)定位基面直徑同樣變化時(shí)，假設(shè)定位基面與定位元件接觸，分析定位基準(zhǔn)的變動(dòng)方向3.兩者的變動(dòng)方向相同取+，相反取-二、定位誤差分析計(jì)算：以一面雙銷(xiāo)定位時(shí)的定位誤差：基準(zhǔn)位移誤差：轉(zhuǎn)角誤差：二、定位誤差分析計(jì)算：例：如圖所示的工件，加工孔O1和O2，兩定位銷(xiāo)垂直安置(工件水平放置)，試計(jì)算定位誤差。解：由于工件水平放置，孔與銷(xiāo)可以在任意方向上接觸，基準(zhǔn)位移誤差不僅受定位元件的公差及間隙的影響，還受加工尺寸方向和位置的影響。1)計(jì)算O1加工尺寸60±0.260±0.2mm的定位誤差ΔB=0ΔY=(40.05-(40-0.032))=0.082ΔD=ΔB+ΔY=0.082二、定位誤差分析計(jì)算：2)計(jì)算O1加工尺寸70±0.2mm的定位誤差ΔB=0對(duì)于加工尺寸70±0.2mm，基準(zhǔn)位移誤差既有直線(xiàn)位移誤差，又有角位移誤差。如圖所示。對(duì)于孔O1，兩銷(xiāo)孔的間隙偏向一個(gè)方向時(shí)，產(chǎn)生的誤差為最大。故：ΔY=X1max+2L1tanΔα=X1max+2L1((X2max-X1max)/2L)X1max=(40.05-(40-0.032))=0.082X2max=(30.045-(30-0.045))=0.09ΔY=0.082+60(0.09-0.082)/180=0.085ΔD=ΔB+ΔY

=0+0.085=0.085二、定位誤差分析計(jì)算：3)計(jì)算加工尺寸50±0.12mm的定位誤差由于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，故：ΔB=0.24(孔中心距誤差±0.12）基準(zhǔn)位移誤差：ΔY=(40.05-(40-0.032))=0.082定位誤差：ΔD=ΔB+ΔY

=0.24+0.082=0.322二、定位誤差分析計(jì)算：4).計(jì)算O2加工尺寸70±0.2mm的定位誤差基準(zhǔn)不重合誤差：ΔB=0對(duì)于孔O2，兩銷(xiāo)孔的間隙偏向相反方向時(shí)，產(chǎn)生的誤差為最大。故：ΔY=X2max+2L2tanΔβ=X2max+2L2((X1max+X2max)/2L)X1max=(40.05-(40-0.032))=0.082X2max=(30.045-(30-0.045))=0.09ΔY=0.138定位誤差：ΔD=ΔB+ΔY

=0+0.138=0.138二、定位誤差分析計(jì)算：例題：試計(jì)算三種方案的定位誤差，并從中選出最優(yōu)方案。解：對(duì)于圖(b)水平方向：ΔB=ΔY=0ΔD=ΔB+ΔY=0垂直方向：ΔB=0.1/2=0.05ΔY=Td/(2sin(a/2))=0.1/1.41=0.0707ΔD=ΔY-ΔB=0.0207二、定位誤差分析計(jì)算：例題：試計(jì)算三種方案的定位誤差，并從中選出最優(yōu)方案。解：對(duì)于圖(c)水平方向：ΔB=0ΔY=0ΔD=ΔB+ΔY=0垂直方向：ΔB=0.1/2=0.05ΔY=[32.03-31.97)]/2=0.03ΔD=ΔB+ΔY+C

=0.05+0.03=0.08二、定位誤差分析計(jì)算：例題：試計(jì)算三種方案的定位誤差，并從中選出最優(yōu)方案。解：對(duì)于圖(d)水平方向：ΔB=0.1/2=0.05ΔY=0ΔD=ΔB+ΔY=0.05垂直方向：ΔB=0ΔY=0ΔD=ΔB+ΔY=0方案b最合理；方案c最不合理。第四節(jié)工件的夾緊夾緊裝置的組成及設(shè)計(jì)要求：夾緊裝置的組成：夾緊元件：中間傳力機(jī)構(gòu)：改變力的大小，通常為增力機(jī)構(gòu)；改變夾緊力的方向；使夾具具有一定的自鎖性，以保證夾緊可靠。動(dòng)力源：產(chǎn)生原始的作用力執(zhí)行夾緊的最終元件，直接與工件接觸。中間傳力機(jī)構(gòu)夾緊裝置的組成及設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求：夾緊應(yīng)有助于定位，不能破壞定位；夾緊可靠、可調(diào)，應(yīng)保證工件在加工過(guò)程中不