《機械制造工藝》第四章0326

第四章機床夾具基礎(chǔ)4.1概

述4.2工件的定位4.3工件的夾緊4.1概

述1．機床夾具的概念機床夾具，簡稱夾具，是在機械制造過程中，用來確定加工對象在機床的正確加工位置，并使之固定的裝置。

在機床上加工工件時，必須用夾具將工件裝好、夾牢。將工件裝好，就是在機床上確定工件相對于刀具的正確位置，這一過程稱為定位。將工件夾牢，就是對工件施加作用力，使之在確定好的位置上可靠地夾緊，這一過程稱為夾緊。從定位到夾緊的全過程，稱為裝夾。機床夾具的主要功能就是完成工件的裝夾工作。工件裝夾情況的好壞，將直接影響工件的加工精度。4.1.1機床夾具的概念及組成1—夾具體2—定位板3—短軸銷4—開口墊圈、夾緊螺母5—鉆套6—鉆模板圖4-1鉆床夾具（a）鉆孔工序圖（b）鉆模結(jié)構(gòu)圖2．機床夾具的組成1）定位支承元件定位支承元件是用于確定工件在夾具中的正確位置并支承工件的元件，它是夾具的主要功能元件之一。圖4-1中的定為支承件為定位板2和短軸銷3。2）夾緊裝置夾緊裝置的作用是將工件牢固夾緊，并保證在加工過程中工件的正確加工位置不變。圖4-1中夾緊螺母4就是夾緊裝置。按各結(jié)構(gòu)和元件的作用不同，可將夾具的組成分為定位支承元件、夾緊裝置、對刀元件或?qū)蛟?、連接定向元件、夾具體和其他裝置或元件等部分?，F(xiàn)以圖4-1為例進行介紹。3）對刀元件或?qū)蛟Φ对驅(qū)蛟饕糜诖_定刀具與工件加工表面之間的正確位置。不同機床夾具，其對刀元件或?qū)蛟遣煌摹D4-1中的鉆套5就是用于確定鉆頭鉆孔的位置并引導鉆頭進行加工的元件。4）連接元件連接元件用于將夾具與機床連接并確定夾具對機床主軸、工作臺或?qū)к壍南嗷ノ恢谩?）夾具體夾具體是夾具的基體骨架，用以確定其他各組成部分的相對位置，使之組成一個整體。常用的夾具體有鑄件結(jié)構(gòu)、鍛造結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)和裝配結(jié)構(gòu)，形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座形等形狀。6）其他裝置或元件根據(jù)加工需要，有些夾具上還要設(shè)置其他裝置或元件，如分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、工件頂出機構(gòu)、電動扳手和平衡塊等，以及標準化的其他聯(lián)接元件。在夾具的組成中，定位元件、夾緊裝置、夾具體是夾具的基本組成部分。4.1概

述1．按夾具的通用特性分類

1）通用夾具2）專用夾具3）可調(diào)夾具

4）組合夾具通用夾具是指結(jié)構(gòu)、尺寸已標準化、系列化，由專門廠家生產(chǎn)，具有一定通用性的夾具專用夾具是指僅為某一工件的一道或數(shù)道工序的加工而專門設(shè)計和制造的夾具?？烧{(diào)夾具是指針對不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用的夾具。組合夾具是由一些簡單的標準模塊元件組合而成的。5）自動線夾具自動線夾具一般分兩種：一種為固定式夾具，它與專用夾具相似；另一種為隨行夾具。4.1.2機床夾具的分類2．按夾具使用的機床及工序內(nèi)容分類按夾具使用的機床及工序內(nèi)容不同，可將夾具分為鉆床夾具、銑床夾具、車床夾具、磨床夾具、鏜床夾具等。按夾具使用的機床及工序內(nèi)容分類鉆床夾具銑床夾具車床夾具磨床夾具鏜床夾具3．按夾具的夾緊動力分類按夾具的夾緊動力不同，可將夾具分為手動夾具、機動夾具、氣動夾具、液動夾具、電動夾具、電液動夾具等。夾緊動力的選擇應(yīng)以工件的加工批量來確定。手動夾具機動夾具氣動夾具液動夾具電動夾具電液動夾具按夾具的夾緊動力分類4.1概

述4.1.3機床夾具的作用用機床夾具裝夾工件，能準確確定工件與刀具、機床之間的相對位置關(guān)系，可以保證加工精度。使用夾具后，工件的定位迅速、夾緊快捷，因此能夠縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率。2

改變工件的定位方式或采用不同類型的夾具，可以擴大機床的原有加工工藝范圍。3在批量生產(chǎn)中用夾具裝夾工件，方便、省力、安全。4保證加工精度，并使加工質(zhì)量穩(wěn)定縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率減輕工人勞動強度，改善工人勞動條件在批量生產(chǎn)中使用夾具，由于勞動生產(chǎn)率的提高和允許使用技術(shù)等級較低的工人操作，故可明顯降低生產(chǎn)成本。但在單件生產(chǎn)中，使用夾具的生產(chǎn)成本仍較高。5降低生產(chǎn)成本1擴大機床工藝范圍4.2工件的定位1．直接找正法直接找正法的具體方式為：將工件直接裝在機床上后，用劃針、千分表、劃線盤等量具或量儀，以目測法矯正工件的正確位置，一邊校驗一邊找正，直到符合要求位置。如圖4-2所示套筒零件的內(nèi)孔加工，為保證磨削內(nèi)孔時余量均勻，裝夾時先將工件在四爪單動卡盤上預(yù)緊，然后用千分表找正內(nèi)孔表面，使內(nèi)孔的軸線與車床主軸軸線同軸，夾緊工件。4.2.1工件的定位方法圖4-2工件的直接找正2．劃線找正法劃線找正法的具體方式為：先按要求在工件的表面上劃出找正線，再將工件裝到機床上，按找正線找正工件的正確位置。圖4-3所示為一待鏜孔的長方體工件，孔的中心不在其幾何中心上，該工件在車床上用四爪單動卡盤裝夾。3．夾具定位法夾具定位法就是用夾具定位、夾緊，不再需要劃線與找正，直接由夾具來保證工件在機床上的正確加工位置并夾緊。圖4-3工件的劃線找正4.2工件的定位1．自由度的概念任何工件在機床或夾具中未定位前，都可認為它是空間直角坐標系中的自由物體，可以有6個獨立的運動，我們將這種可能出現(xiàn)的獨立運動稱為自由度，如圖4-4所示。4.2.2六點定位原理圖4-4工件的六個自由度2．六點定位原理如果要使自由工件在空間上有一個確定的位置，就必須限制其相應(yīng)的六個自由度，我們把這種限制稱為約束。如果對工件的六個自由度都加以限制，工件在空間的位置也就完全被確定下來了。因此，定位實質(zhì)上就是限制工件的自由度。分析工件定位時，通常是用一個支承點限制工件的一個自由度。合理的設(shè)置6個支承點限制工件的6個自由度，使工件在夾具中的位置完全被確定，就是六點定位原理。如圖4-5所示，工件的6個自由度全部被限制了，實現(xiàn)六點定位。在實際應(yīng)用中，支承點是由定位元件來體現(xiàn)的。軸類工件的六點定位，如圖4-6所示。圓盤類工件的六點定位，如圖4-7所示。圖4-5工件6個自由度的限制圖4-6軸類零件的六點定位圖4-7軸類零件的六點定位4.2工件的定位4.2.3限制自由度與加工要求的關(guān)系1．完全定位不重復地限制工件的6個自由度的定位稱為完全定位。當工件在x，y，z三個坐標方向均有尺寸要求或位置精度要求時，一般采用這種定位方式，如圖4-8（a）所示。2．不完全定位

根據(jù)工件的加工要求，不需要限制工件的全部自由度就能滿足加工要求的定位方式稱為不完全定位，如圖4-8（b）、（c）所示。圖4-8工件應(yīng)限制自由度的確定（a）（c）（b）3．欠定位欠定位是指根據(jù)工件的加工要求，應(yīng)該限制的自由度沒有完全被限制的定位。4．重復定位重復定位是指夾具上的兩個或兩個以上的定位元件重復限制同一個自由度的現(xiàn)象，如圖4-9所示。圖4-9工件的重復定位重復定位分為可用重復定位和不可用重復定位。1）可用重復定位可用重復定位不但不會對加工產(chǎn)生影響，反而會增大工件裝夾的剛度，如圖4-10所示。圖4-10工件的可用重復定位圖4-11工件的不可用重復定位2）不可用重復定位不可用重復定位會造成定位質(zhì)量不穩(wěn)定，降低定位精度，使工件裝夾困難，引起夾緊變形和虛假接觸。

如圖4-11所示為工件用底面及兩銷孔定位，定位元件是1個平面和2個短圓柱銷，平面限制3個自由度

，短圓柱銷1限制2個自由度

，短圓柱銷2與短圓柱銷1組合限制1個自由度

，同時短圓柱銷2限制也兩個自由度

，產(chǎn)生重復定位。如果兩定位孔的孔間距誤差較大或兩定位銷中心距誤差較大，會使工件上的兩定位孔無法與夾具上的兩銷配合，造成定位干涉，給正常裝夾帶來困難。又如圖4-12（a）所示的插齒加工，齒坯定位是利用心軸1和平面支承2組合定位，心軸1限制了

四個自由度，支承2限制了

三個自由度，共重復限制

兩個自由度。如果提高齒輪分度圓與齒坯內(nèi)孔的同軸度，齒坯內(nèi)孔與心軸的配合間隙就會很小，這樣，當齒坯端面對內(nèi)孔軸線的垂直度產(chǎn)生較大誤差時，齒坯在夾具上的裝夾就會產(chǎn)生干涉，如圖4-12（b）所示。如果強行夾緊，則齒坯或心軸必然有一個要變形而使齒輪的加工產(chǎn)生誤差。圖4-12工件的不可用重復定位（a）（b）防止不可用重復定位有以下2種方法：①修改夾具重復定位結(jié)構(gòu)，使定位系統(tǒng)不再發(fā)生重復定位。如圖4-11所示的定位，可以把圓柱銷2在中心距的方向上改成削邊銷，使定位不會因中心距的變化產(chǎn)生干涉，如圖4-13所示。②提高工件定位基準之間與定位元件之間的位置精度。圖4-13一面兩銷定位結(jié)構(gòu)的改善1．工件以平面定位在飛機零件的機械加工中，有大量的零件以平面作為定位基準實現(xiàn)定位，定位元件可分為支承釘與支承板、可調(diào)支承、自位支承、輔助支承等。1）支承釘與支承板支承釘有三種形式，如圖4-14所示。當工件以較大的、平面度精度較高的基準平面定位時，為使工件安裝穩(wěn)固、可靠，夾具上的定位元件多選用支承板來定位。定位板有兩種形式，如圖4-15所示。4.2工件的定位4.2.4常用的定位元件及選用圖4-14支承釘（a）A型（b）B型（c）C型圖4-15支承板（a）A型（b）B型2）可調(diào)支承可調(diào)支承是指高度可以調(diào)節(jié)的支承，用以調(diào)整定位面的位置。幾種常用的可調(diào)支承結(jié)構(gòu)如圖4-16所示?？烧{(diào)支承的調(diào)整都具備支承、調(diào)整、鎖緊三個基本功能。3）自位支承自位支承又稱浮動支承，是在工件定位過程中能自動調(diào)整位置的支承。它既能限制工件的自由度，又能增加工件的剛度，如圖4-17所示。圖4-16可調(diào)支承圖4-17自位支承4）輔助支承輔助支承是指不起定位作用，用以提高工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性的支承，如圖4-18所示。圖4-19所示為常用的輔助支承結(jié)構(gòu)。輔助支承與可調(diào)支承在結(jié)構(gòu)上和操作上有較大的差別，具體為：輔助支承要求一工件一調(diào)整，其支承高度一件一變；可調(diào)支承多為快速調(diào)整或自動調(diào)整，不參與定位，不屬于定位元件，為了不破壞工件的定位，其支承動作的操作在每次工件定位、夾緊后再進行。圖4-18輔助支承的應(yīng)用圖4-19常用的輔助支承的結(jié)構(gòu)（a）普通輔助支承（b）彈力式輔助支承（c）液壓推力式輔助支承圖4-20V型塊2．工件以外圓表面定位工件以外圓表面定位的常用定位元件有V型塊、定位套和半圓套。1）V型塊

V型塊是工件以外圓表面定位時最常用的定位元件，其主要技術(shù)參數(shù)如下α——V型塊的V面夾角。h——V型塊的高度。D——V型塊設(shè)計心軸直徑，其值為工件定位基準直徑的平均尺寸。H——V型塊定位高度（底面到心軸中心的距離）

。C——V型塊的開口尺寸。如果將V型塊按其V面夾角分類，應(yīng)分為60°，90°，120°三種，其中應(yīng)用最多的是90°V形塊。如圖4-20所示，90°V形塊的典型結(jié)構(gòu)和尺寸已標準化，使用時可根據(jù)定位圓柱面的長度和直徑進行選擇。

V形塊結(jié)構(gòu)有多種形式，圖4-21（a）所示的V形塊適用于較短的精基準圓柱面定位；圖4-21（b）所示的V形塊適于較長的、粗糙的圓柱面定位；圖4-21（c）所示V形塊適用于尺寸較大的圓柱面定位，這種V形塊底座采用鑄件，V形面采用淬火鋼件，V形塊由二者鑲合而成。圖4-21V型塊結(jié)構(gòu)形式（a）單V形塊結(jié)構(gòu)（b）雙V形塊結(jié)構(gòu)（c）鑲塊結(jié)構(gòu)

V形有兩大特點：一是對中性好，工件上定位用的外圓柱面軸線始終處在V形塊兩斜面的對稱面上，不管工件上的定位基準直徑誤差如何，其軸線位置均在V形塊的對稱面上變動；二是不論定位基準是否經(jīng)過加工，是完整的圓柱面還是圓弧面，都可采用V形塊定位。V形塊的應(yīng)用如圖4-22所示。圖4-22V型塊的應(yīng)用工件以外圓柱面定位時，也常用定位套定位。定位套結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，但定位精度不高，多用于一般的精基準定位。圖4-23所示為常用的兩種定位套結(jié)構(gòu)。2）定位套圖4-23常用定位套圖4-24半圓套定位半圓套由兩個半圓構(gòu)成，下半圓套起定位作用，如圖4-24所示。上半圓套起夾緊作用，半圓套適用于大型軸類零件和曲軸等軸向裝夾不方便的零件。3）半圓套名稱尺寸范圍名稱尺寸范圍小定位銷1～3mm可換式定位銷3～50mm固定式定位銷3～50mm定位插銷3～50mm3．工件以內(nèi)孔表面定位當工件以圓孔內(nèi)表面作為定位表面時，其定位基準為實際內(nèi)圓柱面或內(nèi)圓錐面的軸線。這個軸線往往是工件的設(shè)計基準。常用的內(nèi)孔表面定位元件有定位銷、定位心軸、小錐度心軸、圓錐銷等。1）定位銷定位銷按其結(jié)構(gòu)分為圓柱銷和削邊銷；按其安裝連接方式又分為固定式和可換式。圓柱銷的尺寸及結(jié)構(gòu)需要根據(jù)工件的定位要求具體確定，而對于常用尺寸范圍（

）的圓柱銷，由于應(yīng)用廣泛，均已標準化，如表4-1所示。表4-1定位銷類型、尺寸及適用范圍(a)(b)(c)圖4-25固定式圓柱銷圖4-25所示為固定式圓柱銷。其中，圖4-25（a）所示的圓柱銷的工作直徑為3～10mm，為增加其剛度，避免銷釘因碰撞而折斷或在熱處理時開裂，應(yīng)在其根部倒出圓角。圖4-25（b）、（c）所示為常用圓柱銷結(jié)構(gòu)。圓柱銷的結(jié)構(gòu)和尺寸均已標準化，不同直徑的定位銷有其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式，可根據(jù)工件定位內(nèi)孔的直徑選用。為方便工件順利定位安裝，定位銷的頭部應(yīng)倒出15°的倒角。為保證每批相同的工件都能順利裝卸，且確保加工精度，定位銷的最大極限尺寸要小于定位基準孔的最小極限尺寸，且保持一個最小間隙。圖4-26可換式定位銷圖4-27削邊銷圖4-26所示為可換定位銷結(jié)構(gòu)。可換定位銷結(jié)構(gòu),在大批量生產(chǎn)中，為了便于更換定位銷，多采用可換式定位銷。為了保護底板，定位銷與底板之間應(yīng)設(shè)置襯套，襯套與襯套孔常用H7/h6，H7/f6間隙配合，再用螺紋鎖緊?？蓳Q定位銷的工作部結(jié)構(gòu)也分圓柱銷、削邊銷兩大類。圖4-27所示為固定式削邊銷，又稱菱形銷。這種結(jié)構(gòu)是為了解決銷定位時的重復定位及干涉而設(shè)置的，且當尺寸

時，銷體多做成菱形結(jié)構(gòu)。2）定位心軸在套類、盤類零件的車削、磨削和齒輪加工中，大多選用心軸定位，以保證加工面與內(nèi)孔的同軸度公差。其中圓柱心軸與圓錐心軸應(yīng)用比較廣泛。

（1）圓柱心軸圖4-28所示為圓柱心軸。圓柱心軸常用的定位有兩種：間隙配合心軸和過盈配合心軸。間隙配合心軸：如圖4-28（a）所示過盈配合心軸：如圖4-28（b）所示圖4-28圓柱心軸（a）間隙配合心軸

（b）過盈配合心軸圓柱心軸在機床上的安裝有兩頂、一夾一頂和莫氏錐3種方式，如圖4-29所示。圖4-29圓柱心軸在機床上的安裝方式（a）兩頂安裝

（b）一夾一頂安裝

（c）莫氏錐安裝

（2）小錐度心軸（圓錐心軸）當工件內(nèi)孔精度很高，而加工時工件力矩很小時，可選用小錐度心軸定位。如圖4-30所示，其錐度c有1∶1500，1∶3000，1∶5000三種。工件在圓錐心軸上安裝時，要求具有一定的楔緊力，使其產(chǎn)生彈性變形，保持兩者在一定軸向深度內(nèi)相互擠壓配合來保證同軸度要求。錐度c值越小，兩者接配長度越長，定心精度越高。圖4-30小錐度心軸圖4-31圓錐銷（a）

（b）

3）圓錐銷在加工套筒類工件時也常用圓錐銷定位，如圖4-31所示。當工件圓孔端邊緣形狀精度較差或為粗基準時，選用圖4-31（a）所示的圓錐銷定位；當工件圓孔端邊緣形狀精度較高或為精基準時，選用圖4-31（b）所示的圓錐銷定位。表4-2所示為各種定位元件所能限制的自由度數(shù)：工件定位基準面定位元件定位簡圖定位元件特點限制的自由度平面定位支承釘6個支承釘①1，2，3三點限制

②4，5兩點限制

③6一點限制

支承板每個支承板可用2個或2個以上的支承釘替代①1，2兩條板限制

②3一條板限制

固定支承與浮動支承1，3為固定支承；2為浮動支承①1，2兩條板限制

②3一條板限制

1，2，3，4為固定支承5為浮動支承①1，2，3三點限制

②4一條板限制

③

5一點不能限制自由度，只能增強剛性表4-2各種定位元件所能限制的自由度數(shù)工件定位基準面定位元件定位簡圖定位元件特點限制的自由度圓孔定位銷或定位心軸短銷或短心軸限制

兩個自由度長銷或長心軸：可以用兩個短銷替代長銷；用兩段短心軸替代長心軸①限制

兩個自由度②限制

兩個自由度圓錐銷單圓錐銷限制

三個自由度1，2兩個固定圓錐銷限制

，

五個自由度重復限制

兩個自由度1為固定圓錐銷2為浮動圓錐銷限制

，

五個自由度續(xù)表

工件定位基準面定位元件定位簡圖定位元件特點限制的自由度圓柱面支承釘或支承板短支承釘或支承板限制

一個自由度一條支承板或兩個支承釘限制

兩個自由度V型塊窄V型塊限制

兩個自由度垂直運動的活動V型塊限制

一個自由度長V型塊或兩個窄V型塊限制

四個自由度續(xù)表

工件定位基準面定位元件定位簡圖定位元件特點限制的自由度圓柱面定位套短定位套限制

兩個自由度長定位套或2個短定位套限制

四個自由度半圓套短半圓套限制

兩個自由度長半圓套限制

四個自由度錐套單錐套限制

三個自由度一個固定錐套，一個活動錐套限制

，

五個自由度續(xù)表

4．一面兩孔定位在加工箱體工件時，往往采用一平面及與該平面垂直的兩孔為定位基準。定位元件為一平面、一短圓柱銷及一短削邊銷，如圖4-32所示。削邊銷已標準化，有兩種結(jié)構(gòu)形式，如圖4-33所示。削邊銷的尺寸如表4-3所示。圖4-32一面兩孔定位（a）

（b）圖4-33削邊銷的兩種結(jié)構(gòu)dBb2345566表4-3削邊銷的尺寸單位：mm如圖4-34所示，在一面兩孔定位中，常按以下步驟進行兩銷設(shè)計。圖4-34一面兩孔定位設(shè)計

①確定兩銷中心距尺寸及公差。取工件上兩孔中心距的公稱尺寸為兩銷中心距的公稱尺寸，其公差取工件孔中心距公差的1/5～1/3，即令②確定圓柱銷直徑及其公差。取相應(yīng)孔的最小直徑作為圓柱銷直徑的公稱尺寸，其公差一般取g6或f7。③確定削邊銷的寬度、直徑及其公差。首先按有關(guān)標準（表4-3）選取削邊銷的寬度b；然后根據(jù)

計算削邊銷與其配合孔的最小間隙

；再計算削邊銷直徑的公稱尺寸

；最后按h6或h7確定削邊銷的直徑公差。4.2工件的定位六點定位原理解決了消除工件自由度的問題，而能否保證工件的加工精度，則取決于刀具與工件之間的相互位置關(guān)系。由于一批工件逐個在夾具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，即出現(xiàn)工件位置定得“準與不準”的問題。如果工件在夾具中所占據(jù)的位置不準確，加工后各工件的加工尺寸必然大小不一、形成誤差。這種只與工件定位有關(guān)的誤差稱為定位誤差，用

表示。影響定位誤差的因素很多，其中最主要的影響因素有2個：12定位基準與工序基準不重合引起的誤差基準位置移動變化引起的誤差影響定位誤差的兩個主要因素：4.2.5定位誤差的分析與計算1．基準不重合誤差ΔB工件在夾具中定位時，由于定位基準與工序基準不重合而造成的定位誤差，稱為基準不重合誤差，用

ΔB表示。如圖4-35所示，加工缺口B的工序基準為頂面C，而如果用底面A定位加工B面，則會因基準不重合而產(chǎn)生誤差。圖4-35基準不重合誤差示例（a）

（b）圖4-36基準位移誤差2．基準位移誤差ΔY由于定位副的制造誤差或定位副配合間隙所導致的定位基準在加工尺寸方向上最大位置變動量，稱為基準位移誤差，用

ΔY

表示。不同的定位方式，基準位移誤差的計算方式也不同。例如，在工件外圓柱上銑鍵槽，如圖4-36（a）所示，工序基準為內(nèi)孔軸線，要求保證槽寬尺寸B和槽深尺寸A。如果工件內(nèi)孔直徑與心軸外圓直徑完全一致，作無間隙配合，即孔的中心線與軸的中心線位置重合，則不存在因定位引起的誤差。但實際上，如圖4-36（b）所示，心軸和工件內(nèi)孔都有制造誤差。于是工件套在心軸上必然會有間隙，孔的中心線與軸的中心線位置不重合，導致這批工件的加工尺寸A中附加了工件定位基準變動誤差，其變動量即為最大配合間隙的一半。其計算公式為3．定位誤差的計算由于定位誤差主要由基準不重合誤差和基準位移誤差兩大類組成?？紤]到這兩類誤差均為矢量，所以，定位誤差矢量的合成式為【例1】

在套筒零件上銑槽，如圖4-37（a）所示，要求保持尺寸

和

，其他尺寸已在前一工序完成。若采用圖4-37（b）所示的定位方案，孔與銷釘配合按H7/g6，請問能否保持加工精度要求？否則應(yīng)如何改進？（a）

（b）（c）圖4-37定位誤差計算實例1【解】解

按H7/g6的配合精度，則銷釘直徑應(yīng)為

，銷釘為水平放置。①對尺寸

而言，工序基準為A面，定位基準為B面，基準不重合。因為采用大端面定位，所以

；基準不重合誤差是由定位尺寸

和

決定的，所以有由于

工序尺寸的公差值

，因此不能滿足要求。②對于尺寸

，工序基準為外圓柱母線，定位基準為內(nèi)孔軸線，基準不重合。

基準位移誤差為

孔與銷釘配合按H7/g6，查孔與軸的極限偏差可知，孔的尺寸為

，心軸的尺寸為

。所以有基準不重合誤差產(chǎn)生的原因為外圓直徑的變動，外圓尺寸為

，影響尺寸

的變動在半徑方向上，所以定位誤差為

工序尺寸的公差值

，滿足設(shè)計要求。

③對尺寸

定位方法的改進方法為：制造一短心軸，以f30的內(nèi)孔和端面A定位，如圖4-37（c）所示。內(nèi)孔與心軸的配合為f30H7/g6

對尺寸

，工序基準和定位基準都為A面，基準重合

。

而

，所以

。

對于尺寸

，基準不重合誤差不變，

，根據(jù)內(nèi)孔與心軸的配合為

，由于公差不變，所以，

。因此，該定位能夠滿足設(shè)計要求。圖4-38定位誤差計算實例2【例2】如圖4-38所示，在工件上加工孔，尺寸為mm，現(xiàn)采用f70H8與底面組合定位，定位銷的尺寸為f70f7，要求保證尺寸

，試計算定位誤差?！窘狻竣俟ば蚧鶞蕿閒70H8的中心線，與定位基準重合，所以有

。②受定位副的制造誤差與配合間隙的影響，產(chǎn)生基準位移誤差為式中：Xmin——當孔徑最小、定位銷直徑最大時的間隙；孔的尺寸為

，定位銷的尺寸為

，有所以

因為

，所以該定位滿足設(shè)計要求。圖4-39定位誤差計算實例3【例3】在圓柱體上銑削斜面，用V形塊定位，如圖4-39所示。求工序尺寸

的定位誤差?！窘狻勘竟ば虻墓ば蚧鶞蕿閳A柱體的軸線，采用V形塊定位，定位基準與工序基準重合，所以

。由于采用V型塊定位，當圓柱體尺寸變化時，會引起軸線位置的變動，即基準產(chǎn)生位移。軸線基準沿V型塊對稱面下方的位移量為

基準變動使刀具相對于工件在工序尺寸方向產(chǎn)生的變動量就是基準位移誤差，即由于

，所以，

。4.3工件的夾緊夾緊裝置一般有兩部分組成，一是動力裝置，即在夾緊裝置中產(chǎn)生夾緊力的部分，常用的有人力、液壓、氣動、液-氣聯(lián)動、電動、電磁等；二是夾緊機構(gòu)，是對工件實施壓緊的部分。圖4-40所示為氣動夾緊裝置。4.3.1對夾緊裝置的基本要求圖4-40氣動夾緊裝置1—壓板2—連桿3—活塞桿4—氣缸體5—活塞6—配氣閥設(shè)計夾緊裝置時應(yīng)滿足以下基本要求：③夾緊機構(gòu)的操作要安全、方便、省力，即通用性好；②夾緊應(yīng)可靠和穩(wěn)定，夾緊力要適當①在夾緊過程中，應(yīng)能保持工件定位時所獲得的正確位置⑤夾緊機構(gòu)的自動化、復雜化應(yīng)與零件的生產(chǎn)批量相適應(yīng)④夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)要便于安裝、調(diào)整、使用和維修，盡可能使用標準件在設(shè)計夾緊機構(gòu)時，對夾緊機構(gòu)通常有以下要求：①一定的可浮動性。②聯(lián)動性。由于工件上各夾緊點之間總是存在位置誤差，一般要求夾緊機構(gòu)和支承件等要有浮動自定位的功能。為了實現(xiàn)幾個方向的夾緊力同時作用或順序作用，并使操作簡便，設(shè)計中廣泛采用各種聯(lián)動機構(gòu)。③有適當?shù)脑隽π?。④有良好的自鎖性能。為了減小動力源的作用力，在夾緊機構(gòu)中常采用增力機構(gòu)。最常用的增力機構(gòu)有：螺旋、杠桿、斜面、鉸鏈及其組合。當去掉動力源的作用力之后，仍能保持對工件的夾緊狀態(tài)，稱為夾緊機構(gòu)的自鎖。自鎖是夾緊機構(gòu)的一種十分重要且必要的特性。4.3工件的夾緊夾緊力包含力的大小、力的方向和力的作用點3個要素。這3個要素對夾緊機構(gòu)的設(shè)計起著決定性的作用，是在夾緊裝置設(shè)計中首先要解決的問題。4.3.2夾緊力的確定夾緊力的作用點夾緊力的大小夾緊力的方向圖4-41夾緊力朝主要定位基準③夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力，以減小工件的變形、減輕勞動強度。當夾緊力、切削力、工件的重力三力同向時，所需夾緊力最??；當切削力和工件的重力同向、與夾緊力反向時，所需夾緊力最大。1．夾緊力方向的確定①夾緊力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。如圖4-41所示②夾緊力的方向應(yīng)是工件剛性較好的方向，以盡可能減小工件變形。如圖4-42所示圖4-42夾緊力指向工件剛度好的方向2．夾緊力作用點的確定①夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。裝夾工件時，應(yīng)盡可能使夾緊點與支承點對應(yīng)，使夾緊力作用在支承內(nèi)，如圖4-43所示。③夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面，以防止工件產(chǎn)生振動和變形，并提高定位的穩(wěn)定性和可靠性。②夾緊力的作用點應(yīng)選在工件剛性較好的部位。如圖4-44所示圖4-41夾緊力朝主要定位基準圖4-44夾緊力應(yīng)作用在工件剛度較好的部位3．夾緊力大小的確定①切削力（FH）完全作用在支承面上，如圖4-45（a）所示，只需要很小的夾緊力或不用夾緊力，如拉刀拉孔。②切削力（FH）沿著支承面方向，如圖4-45（b）、（c）所示。平衡切削力依靠夾緊力在支承面上的摩擦力（Ff）或力矩。③切削力（FH）與支承面成一定的夾角，如圖4-45（d）所示，靠夾緊力在支承面上的分力平衡切削力。④切削力（FH）與支承面方向反向，如圖4-45（f）所示。切削力（FH）直接由夾緊力（FJ）來平衡，此時所需夾緊力最大。所以，當三力同向時，作用于支承面上時，夾緊工件所要的夾緊力最??；如果要減小夾緊力，可在夾具上設(shè)置止推塊或止推銷。圖4-45夾緊方向與夾緊力大小的關(guān)系(a)(b)(c)(d)(e)(f)4.3工件的夾緊

1．斜楔夾緊機構(gòu)斜楔是夾緊機構(gòu)中最基本的增力和鎖緊元件。斜楔夾緊機構(gòu)是利用楔塊上的斜面直接或間接（如用杠桿）將工件夾緊的機構(gòu)，如圖4-46所示。4.3.3基本夾緊機構(gòu)圖4-46斜楔夾緊機構(gòu)1—斜楔塊2—楔座3—壓板4—彈簧5—柱塞6—螺釘圖4-47斜楔夾緊受力分析(a)(b)1）夾緊力的計算現(xiàn)取斜楔作為研究對象進行受力分析，如圖4-47（a）所示作R1，R2，F(xiàn)R三力的平衡圖，夾緊力為由于斜楔、工件、夾具體通常都為金屬件，它們之間的摩擦角基本接近。令

，且當

時，夾緊力可表示為

2）斜楔的自鎖斜楔自鎖是指撤出原始外力（FR）后，仍能保證工件處于夾緊狀態(tài)。工件夾緊后，外力消失，如圖4-47（b）所示為外力消失后的受力情況。為了保證自鎖必須滿足即

一般鋼鐵件間的摩擦系數(shù)，故摩擦角，相應(yīng)地

。設(shè)計時為了可靠一般取

。圖4-48斜楔夾緊機構(gòu)的行程3）斜楔夾緊機構(gòu)的增力特性當

時，

，夾緊機構(gòu)增力。設(shè)

，

為斜楔夾緊機構(gòu)的增力比。則有

越小，增力性能越好。若取

，，則

，即夾緊力比外力大三倍。因此，

愈小，

愈大，要獲得較大的增力比，必須減小斜楔升角

。4）斜楔夾緊機構(gòu)的夾緊行程斜楔的夾緊行程是指斜楔壓緊工件的行程，如圖4-48所示，可知由此可見，當增大，行程h增大，效率提高，但自鎖性差，增力性降低。所以，對于斜楔夾緊的增力性與行程應(yīng)綜合考慮。5）斜楔夾緊機構(gòu)的特點結(jié)構(gòu)簡單，有增力作用；行程易受限制；夾緊和松開均要敲擊大、小端，操作不方便。因此，斜楔夾緊機構(gòu)一般應(yīng)用于批量不大、切削力不大、振動小的小型夾具。

1）螺旋夾緊機構(gòu)的特點螺旋夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、元件已標準化、增力比大、自鎖性能好、夾緊可靠、適應(yīng)性強、夾緊行程較大，是夾具中用得最多的一種夾緊機構(gòu)。但操作費時，故常與其他機構(gòu)組合使用。圖4-49螺旋夾緊機構(gòu)2．螺旋夾緊機構(gòu)由螺釘、螺母、墊圈、壓板等元件組成，采用螺旋直接夾緊或與其他元件組合實現(xiàn)夾緊工件的機構(gòu)，統(tǒng)稱為螺旋夾緊機構(gòu)。

2）簡單螺旋夾緊機構(gòu)

如圖4-49所示為一種較簡單的螺旋夾緊機構(gòu)，該機構(gòu)實際上是斜楔的一種轉(zhuǎn)換形式。螺旋可以視為繞在圓柱體上的斜楔，螺桿壓緊工件，相當于螺母相對上升。外作用力（FQ）轉(zhuǎn)化為力矩（MQ）。因此，可以從斜楔夾緊力計算公式直接導出螺旋夾緊力的計算公式，即這種裝置的螺桿直接與工件接觸，容易損害或移動工件，為減輕螺釘頭部對工件的損傷，增大螺釘與工件的接觸面，常采用活動壓頭，如圖4-50所示。圖4-50活動壓頭的類型

3）螺旋壓板夾緊機構(gòu)在夾緊機構(gòu)中，結(jié)構(gòu)形式變化最多的、應(yīng)用最廣泛的就是螺旋壓板機構(gòu)。常用的螺旋壓板夾緊機構(gòu)如圖4-51所示。選用時，可根據(jù)夾緊力的大小要求、工作高度尺寸的變化范圍、夾具上夾緊機構(gòu)允許占有的部位和面積進行選擇。在圖4-51（a）、（b）、（c）所示的三種裝置中，如果要求對工件的夾緊力Q相同，那么所需要施加的原始力P的大小和方向是不同的。其中，圖4-51（a）所示裝置減力，增加夾緊行程；圖4-51（b）所示裝置不增加力，但可改變夾緊力的方向；圖4-51（c）所示裝置采用了鉸鏈壓板增力，但減少了夾緊行程，使用上受工件尺寸形狀的限制。圖4-51（d）所示裝置為鉤形壓板，其結(jié)構(gòu)緊湊，特別適用于夾具上安裝夾緊機構(gòu)位置受到限制的場合。圖4-51螺旋壓板夾緊機構(gòu)（a）

（b）

（c）

（d）3．偏心夾緊機構(gòu)偏心夾緊機構(gòu)是由偏心元件直接夾緊或與其他元件組合而實現(xiàn)對工件夾緊的機構(gòu)，如圖4-52所示。偏心夾緊機構(gòu)也是從斜楔夾緊裝置轉(zhuǎn)化而來的，它近似于把一個斜楔彎成圓盤形，偏心元件一般有圓偏心和曲線偏心兩種類型，圓偏心夾緊因結(jié)構(gòu)簡單、容易制造而得到廣泛應(yīng)用。圖4-52偏心夾緊機構(gòu)1—手柄2—偏心輪3—銷軸4—墊板5—壓板

1）偏心夾緊機構(gòu)的工作原理偏心圓的幾何中心O1、回轉(zhuǎn)中心O2如圖4-53所示。圖4-53偏心夾緊的工作原理弧楔的升角

隨轉(zhuǎn)動角度

而變化，在m，n點升角最小，在m，n點之間的某一點升角最大，其值為偏心夾緊機構(gòu)的夾緊力計算公式為由斜楔分析可知：楔升角

越大，自鎖性能越差，有效夾緊力越小。故偏心輪升角的變化特性與自鎖條件、工作段的選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計等關(guān)系極大。

2）偏心夾緊的自鎖條件

與斜楔夾緊的自鎖條件

相同，偏心夾緊的自鎖條件為有自鎖條件：，即圓偏心輪的自鎖與其直徑有關(guān)。故

其中，f一般取0.1～0.15，則

。

的值稱為偏心率或偏心特性，其值越大，自鎖性越好，但輪廓尺寸也越大。

3）偏心夾緊行程及工作段

偏心輪由O1O2中心連線分為兩個半圓，其中一個半圓工作，工作段為0°～180°的弧長，但在實際中一般工作段小于90°才便于操作和安全。①在0°～90°內(nèi)升角（

）上升（0至最大值），夾緊行程，自鎖性極差；②在45°～135°內(nèi)升角（

）大，但變化小，夾緊行程

，行程大，夾緊力穩(wěn)定；③在90°～180°內(nèi)升角（

）由大到小，夾緊行程

，夾緊力增大快。4.3工件的夾緊

1．聯(lián)動夾緊機構(gòu)在一次操作中，能同時多點夾緊一個或幾個工件的機構(gòu)稱為聯(lián)動夾緊機構(gòu)。裝夾工件過程中，為了提高生產(chǎn)率，減少工件裝夾時間，往往需要夾具同時有幾個點對工件進行夾緊，或有時則需要同時夾緊幾個工件，而有些夾具除了夾緊動作外，還需要松開或緊固輔助支承等，這時可以采用各種聯(lián)動機構(gòu)。聯(lián)動夾緊機構(gòu)主要用于銑床夾具與鉆床夾具。聯(lián)動夾緊的優(yōu)點是縮短夾緊的輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率；使各作用點受力均勻；補償工件各受力處的尺寸差別。下面介紹一些常見的聯(lián)動夾緊機構(gòu)。4