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1、第六章 機(jī)床夾具設(shè)計, 6. 1 機(jī)床夾具概述,一、機(jī)床夾具及其組成 1、機(jī)床夾具 機(jī)床夾具是在機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機(jī)床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。,2、機(jī)床夾具的組成 (1).定位元件：確定工件在夾具中位置的元件。 (2).導(dǎo)向元件：用以引導(dǎo)刀具或調(diào)整刀具相對于夾具的位置。 如：鉆套、對刀塊。 (3).夾緊元件：確定夾具與機(jī)床或夾具與刀具的元件。 (4) .連接元件：用以確定夾具在機(jī)床上的位置并與機(jī)床相連接。(5).夾具件：基礎(chǔ)件，用于安裝其它元件，形成整體(6).其它輔件：夾緊用的扳手，操作手柄，分度機(jī)構(gòu)等。

2、 如下圖所示：,二、機(jī)床夾具的分類,1、分類方法：,1)按夾具的應(yīng)用范圍：通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合 夾具、隨行夾具； 2)按加工類型：車床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、 數(shù)控機(jī)床夾具等； 3)按夾緊力來源：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電磁夾具、 真空夾具。,機(jī)床夾具通常按夾具的應(yīng)用范圍進(jìn)行。,(1)通用夾具：指已標(biāo)準(zhǔn)化，通用化好，可用于加工同一類型，不同尺寸工件加工的夾具。,如：三爪長盤、四爪長盤、平口鉗、回轉(zhuǎn)工作臺、萬能分度頭、磁鐵吸盤。適用場合：廣泛用于單件，小批量生產(chǎn)中。,(2)專用夾具：指的是專為某一工件的某道工序而設(shè)計

3、制造夾具，這種夾具“剛性”大，即當(dāng)產(chǎn)品變換或工序內(nèi)容變更后，往住 無法使用。因此適用于產(chǎn)品固定、工藝相對穩(wěn)定、批量 大的加工過程。,(3)可調(diào)夾具：是指經(jīng)調(diào)整或更換個別元件，即可加工多種工件的夾具。 這種夾具主要用了加工形狀相似，尺寸相近的工件的加工。,(4)組合夾具（拼裝夾具）：這種夾具是在夾具零部件完全標(biāo)準(zhǔn)化的基 礎(chǔ)上，根據(jù)積木化原理，針對不同的工件 對象和加工要求，拼裝組合則成夾具。構(gòu) 成夾具的各零部件，在工件加工完后，可拆散成各種元件，組合成適用其它產(chǎn)品加工要求的夾具。（圖示見下頁）當(dāng)今生產(chǎn)發(fā)展趨勢：多品種、小批量。由此導(dǎo)致對生產(chǎn)裝備的要求是高效、快捷的柔性系統(tǒng)。,(5)隨行夾具：切削

4、加工中隨帶安裝好的工件在各工位間被自動運(yùn)送轉(zhuǎn)移的機(jī)床夾具。隨行夾具主要是在自動生產(chǎn)線加工中心中、柔性生產(chǎn)線。,三、機(jī)床夾具的作用,(1)保證加工精度，降低工人等級 加工精度包括：尺寸精度、幾何形狀精度、表面相互位置精度。使用夾具最有利于保證表面相互位置精度。如：在搖臂鉆加工孔系 夾具：可達(dá)0.100.20mm 劃線找正：0.41.0mm (2) 提高勞動生產(chǎn)率，降低加工成本無找正，對刀等時間，工件裝卸迅速，從而大大減少了工件安裝的輔助時間，同時易于實現(xiàn)多件加工，多工位加工，特別適用于加工時間短，輔助時間長的中、小工件的加工。 (3) 擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍擴(kuò)大機(jī)床的功能，實現(xiàn)一機(jī)多用。如在車床上利用

5、鏜夾具，進(jìn)行鏜孔。利用銑夾具，進(jìn)行銑槽。 (4) 減輕工人勞動強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。,定位方式用六點定位原理進(jìn)行定位分析時，以定位點來消除自由度，在實際應(yīng)用中，不可能是點，而應(yīng)該是各種定位元件,工件的定位表面有各種形式：如平面，內(nèi)孔，外圓，成型面，組合表面等，對這些表面應(yīng)采用不同的方法來實現(xiàn)。定位設(shè)計時應(yīng)做的工作及步驟：A）根據(jù)加工零件的工序要求合理布置支承點B）正確考慮定位方法C）選用恰當(dāng)?shù)亩ㄎ辉?6. 2 工件在夾具上的定位,一、常用定位方式與定位元件,工件常用定位表面,以平面定位 以內(nèi)孔定位 以外圓表面定位,以平面定位,基本支承 輔助支承,固定支承 可調(diào)支承 自位支承,支承釘、支承板,基

6、本支承：限制自由度，真正起定位作用 輔助支承：不限制自由度，起預(yù)定位、增加工件和夾具剛性等作用,（一）工件以平面定位 1基本支承 (1)固定支承：安裝到夾具上后，不可拆卸或調(diào)節(jié)。分為支承板和支承釘。 支承釘：用于小平面未加工或已加工表面的定位。a.分類： 平頭：用于經(jīng)過精加工的表面，面接觸。球頭：點接觸，可保證接觸位置相對穩(wěn)定，但易磨損，夾緊時使加工表面產(chǎn)生壓陷，產(chǎn)生較大安裝誤差，不易使幾個支承釘保持在同一平面內(nèi)，用于精加工中網(wǎng)紋頂面：與定位面摩擦力較大，可住阻礙工件移動，加強(qiáng)定位穩(wěn)定性，精中易積屑，多用在粗糙表面的側(cè)面定位。,b.支承釘尾部與基體孔的配合： 過盈配合：H7/r6 或H7/n

7、6 加中間套(可換)：套與夾具體上孔為過盈配合，套與支承釘尾部可選過渡配合H7/js6 c.支承釘布置原則：三點：組成的平面面積盡可能大 二點：距離盡可能長 一點：應(yīng)與切削力方向?qū)?yīng),支承板 用于較大已加工平面的定位，所以常出現(xiàn)在精基準(zhǔn)定位中，一個支承板的作用，相當(dāng)于兩個支承釘，消除兩個自由度。,a.結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用場合： A型 制造簡單，常用于底面定位 B型 切有斜槽，易于 清屑，常用于側(cè)面定位,b.應(yīng)用場合：用于難以用支承釘布置成合適的、穩(wěn)定的定位中。 工件剛度不足，定位面又小,并且切削力不能恰好作用在支承上。圖(a) 薄板上鉆孔，支隨釘使工件變形。圖(b),承受較大力的場合，保護(hù)精加

8、工表面。方便安裝：如側(cè)面支承板取代兩支承釘，可避免長死。,c. 材料： D12的支承釘和小型支承板，用較好的T7A鋼，淬硬HRC60-64 對D12的支承釘和大型支承板，一般用20#鋼滲碳淬火，滲碳深度為0.81.2mm,硬度至HRC6064,d.注意 為保持幾塊支承板在同一平面上，在裝配后應(yīng)將頂部進(jìn)行統(tǒng)磨。 有精度要求或使支承板裝配牢固，需加定位銷。,(2)可調(diào)支承,可調(diào)支承:適用于毛坯分批制造，其形狀和尺寸變化較大的粗基準(zhǔn)定位并適用于同一夾具加工形狀相同而尺寸不同的工件及專用可調(diào)夾具或組合夾具中。,方法： 一批工件調(diào)整一次，調(diào)整后應(yīng)鎖緊。,(3)自位支承 （浮力支承）,特點：有定位元件有多

9、個工作點與工件接觸，定位元件在定位過程中 所處的位置，隨工件定位基準(zhǔn)面位置的變化而自動與之適應(yīng)，其作用相當(dāng)于一個固定支承，因此，只限制一個自由度。由于增加了與工件定位基準(zhǔn)面接觸的點數(shù)，故可提高工件的安裝剛 性，適用于以粗基準(zhǔn)定位，剛性不足或不連續(xù)表面的定位。 注意：設(shè)計自位支承時，應(yīng)考慮可動部分有足夠的擺動余動。,2、輔助支承,a. 特點：根據(jù)六點定位原理，工件定位原理，工件定位夾緊后，若工件剛性很差，在切削力和夾緊力的影響下，會發(fā)生變形和振動。為此，需增加輔助支承，減小變形，以提高剛性和穩(wěn)定性。,b.作用：由于輔助支承是在工件定位后才參與支承，因此不起任何消除自由度作用，只起減小工件變形和振

10、動的作用。各種輔助支承在每次卸下工件后，必須松開，裝上工件后再進(jìn)行調(diào)整和鎖緊，另外，輔助支承不應(yīng)破壞原有定位。,c.應(yīng)用場合： 起預(yù)定位作用 提高夾具工件的穩(wěn)定性 提高工件的剛性,d.結(jié)構(gòu)形式： 螺旋式：結(jié)構(gòu)簡單，易頂起工件，用限力板手，逐個調(diào)整、效率低、常用于單件小批生產(chǎn)中 自位式：效率高，彈簧力不可太大，tgf，保證自鎖,推引式：適用于工件較重，切削負(fù)荷大的場合,（二）工件以外圓定位,工件以內(nèi)孔定位時，常用的有V形塊、定位套筒及剖分套筒、自動定心機(jī)構(gòu)（三爪長盤、彈簧夾頭、錐孔、自動定心夾頭）,1. V形塊 V形塊的定位情況：,a. V形塊結(jié)構(gòu)：(已標(biāo)準(zhǔn)化） 常取90或120 工藝

11、槽：降低應(yīng)力集中，便于v形工作面加工。 支承面和底面精度要求較高 安裝時，需采用定位銷孔(有定位銷孔和安裝孔),b.特點： 對中性好（水平方向）所定位的水平軸中心位置（垂直方向），隨V形塊夾角 及工件直徑的誤差而發(fā)生變化V形塊裝在夾具體時，除用螺釘緊固外，還要加裝定位銷,c. 材料： 20鋼, 熱處理：滲碳深度0.8-1.2mm, 淬硬HRC60-64，大型V形塊，可用鑄鐵在夾具體支承面鑲以淬硬耐磨的鋼板,d.主要結(jié)構(gòu)參數(shù)： V形塊已標(biāo)準(zhǔn)化，繪制V形塊工作圖時，可不繪制圖形，但應(yīng)注明尺寸C、H、h,尺寸h：h0.5D用于大直徑定位 h1.2D 用于小直徑定位H：用于檢驗形塊精度,2.定位套

12、筒及剖分套筒,定位套筒 特點： 元件結(jié)構(gòu)簡單，定心精度不變； 當(dāng)工件外圓與定位圓孔配合較松時，易使工件傾斜，可考慮利用套筒內(nèi)孔及端面一起定位； 當(dāng)端面大時，定位孔應(yīng)短些，以避免產(chǎn)生過定位。,定位套與夾具體配合： 小：H7/r6或H7/s6 較緊大：N7/R6或H7/js6 較松，裝入后再用螺釘擰緊,剖分套筒 主要用于大型軸類零件的精密軸經(jīng)定位，以便于安裝。結(jié)構(gòu):下半孔起定位作用 上半孔起夾緊作用,剖分套筒,3.外圓定心夾緊機(jī)構(gòu),（三）工件以內(nèi)孔定位,工件以內(nèi)孔定位時，常用的有：定位銷、定位心軸、自動定心機(jī)構(gòu)（如三爪卡盤、彈簧心軸等。,1.定位銷：通常結(jié)合端面定位 結(jié)構(gòu)形式： a. d10 d太

13、小，不宜開退刀槽，軸肩下埋； b. d10 帶有臺肩，端面定位可避免夾具體磨損；c. d16 凸肩與退刀槽合二為一；d. 可換式：用于大量生產(chǎn)中，易于更換，更換時為避免 破壞夾具體加上襯套，定位銷與襯套配合H7/js6、H7/n7,另外還有一種定位銷：圓錐銷特點：定心好，軸向定位精度不高，常用于浮動定位中,2.剛性心軸根據(jù)工件的形狀和用途的不同，定位心軸的結(jié)論形式很多，常用的有下列幾種形式： a.帶小錐度的心軸（1/50001/1000）：限5個自由度，定心精度高，可達(dá)0.0050.01mm，但軸向位移大，傳遞扭矩小，使用于精加工中。,b.圓柱形心軸：工件與心軸定位部分為過盈配合采用r6、s6

14、配合，軸向位置較固定（通過限位套）前編加有導(dǎo)向部分，與工件為間隙配合的保證工件用手能自由套入,c.心軸：工件與心軸為間隙配合，心軸采用h6、g6、f7制造，同心度不高，裝卸方便，端部夾緊。,d.花鍵心軸,3.內(nèi)圓定心夾緊機(jī)構(gòu)用于內(nèi)孔的定心夾緊機(jī)構(gòu)，其作用原理與外圓定位時是一樣的。區(qū)別僅在于孔定位時，支承等速遠(yuǎn)離中心移動，與工件孔表面接觸。,孔用漲緊套,（四）工件以組合表面定位,以上所述的定位方法，全指工件以單一表面定位。實際上，零件往往是以幾個表面同時定位的，例如:用兩個平行孔、兩個平行階梯表面、階梯軸的兩個外圓等等，這都稱為“工件以組合表面定位”。工件以組合表面定位時，幾個定位表面間的相互位

15、置，總是具有一定的誤差，若將所有的支承元件都做成固定的，工件將不能正確定位甚至無法定位。因而，在組合表面定位時，必須將其中的一個（或幾個）支承做成浮動的，或雖是固定的，但能補(bǔ)償其定位面間的誤差。,1.以軸心線平行的兩孔定位（一面兩孔）,工件以兩孔定位的方式，在生產(chǎn)中普遍用于箱體類大、中型零件的加工中，如機(jī)床主軸箱、發(fā)動機(jī)機(jī)體。,以一面兩孔定位,用箱體的兩孔及平面定位的分析,若以兩個圓柱銷作定位件時，常會產(chǎn)生過定位現(xiàn)象，造成后果：工件可能無法安裝。,解決辦法： (1)右孔與右銷間給予較大的配合間隙，足以補(bǔ)償工件兩孔和兩銷中心距的誤差，但這樣定位誤差較大有時也會造成工件位置的偏斜。 (2)將右邊定

16、位銷在兩銷連心線的垂直方面削去兩邊，做成削邊銷，這樣在此連心線方向上獲得間隙補(bǔ)償；能使工件兩孔與兩銷順利安裝且使定位較準(zhǔn)確。 比較：方法1簡單，但增大轉(zhuǎn)角誤差。方法2更為科學(xué)。,削邊銷的寬度計算，應(yīng)考慮在圖紙規(guī)定公差范圍內(nèi)的任一工件，都能保證裝到夾具的兩定位銷上，這要分析可能出定位,削邊銷的寬度計算,干涉的極限情況。圖中為工件裝在夾具上的一種極限位置，這時為：（O1為孔1及銷1的中心；O2為銷2的中心，O2 為銷2的中心）,干涉最容易發(fā)生在： 工件兩孔的直徑最小：D1min, D2min 夾具兩銷的直徑最大：d1max, d2max 且銷距與孔距偏差向相反方向。 如： 工件兩孔的孔距最大：L+

17、 Lg，而夾具兩銷的銷距最小：L Lx,,工件兩孔順利裝到銷上的條件： 工件兩孔與順利裝到夾具兩銷上的最小間隙為：1 = D1min d1max 2 = D2min d2max,,,,,,,若假定工件安裝時，左邊的孔、銷兩中心O1重合；右邊孔中心 的偏移量這時為：,,由于這一偏移，使銷2與孔2產(chǎn)生了新月形的干涉區(qū)（圖中的陰影部分）。如果將銷2的削邊后寬度b ，便不再發(fā)生干涉。而b的大小，即可按幾何關(guān)系進(jìn)行計算：,,,,,,,（1）,,代入（1）式，得：,,約去高階微量，得削邊銷寬度為：,,生產(chǎn)中，削邊銷寬度b常按工件孔的基本尺寸D2選定。此時，由上式可得最小間隙2：,削 邊 銷 的 尺

18、 寸,再根據(jù) ，d2maxD2min2可算出削邊銷的尺寸及偏差。,例：已知某工件用兩個孔定位，孔間距要求1100.03。試設(shè)計一個圓柱銷、一個削邊銷的各有關(guān)定位尺寸。 解： （1）確定兩定位銷的中心距尺寸及偏差 銷距的基本尺寸（Lx）與孔距的基本尺寸（Lg）相同，其偏差為：Lx Lg。 ?。篖Lx110（ 0.03）Lg1100.01 注意：若工件孔間距上、下偏差在零件圖上非對稱分布時，應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為對稱形式。,,,（2）確定圓柱銷直徑尺寸（d1）及偏差 通常以該工件孔的最小尺寸（D1min）作為圓柱銷的基本尺寸（d1），其配合的偏差一般以g6（或f7）選取。 故選：d18.035

19、g6 （3）選定削邊銷基本尺寸（d2）及偏差 首先，查表得削邊銷寬度（b）及其它結(jié)構(gòu)尺寸 當(dāng)D28時，得b3， BD21817。 d2maxD2min2D2min 8.035 8.005 一般以d2max作為削邊銷的基本尺寸，與該孔的配合可選取為h6。 所以取：d28.005 h6= ,,,,,,,若工件在垂直平面定位后，再將工件左端外圓、用圓孔或V形定位時，則工件右端外所用的V形塊，一定要做成浮動結(jié)構(gòu)，這時只起限制一個自由度的作用，否則就會過定位。,2.以軸心線平行的兩個圓表面定位,,兩個零件（a）、(b)，均需以大孔及底面定位，加工兩個小孔?？梢杂袃?/p>

20、種定位方案，視其加工尺寸要求而定。根據(jù)其準(zhǔn)重合原則，如圖（a）零件應(yīng)選用圖(c)方案：即平面用支承板定位，,3.以一個孔和一個平行于孔中心線的平面定位,孔用削邊銷定位，且削邊方向應(yīng)平行于定位平面，以補(bǔ)償孔中心線與底面間距離的尺寸誤差公差。再如圖（b）零件則宜采用圖（d）的方案，即孔用圓銷定位，而平面下方則加入梯形塊可使定位平面升降，以補(bǔ)償工件孔與平面間的尺寸誤差。, 6. 3 定位誤差,1、定位誤差 把工件上被加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)相對于定位元件工作表面在加工尺寸方向上的最大變動量，稱為“定位誤差”。,一、定位誤差的產(chǎn)生,分析： 右圖齒輪輪齒加工中定位對下兩項技術(shù)坐標(biāo)的影響,節(jié)圓中心與內(nèi)孔中心

21、的同軸度 輪齒周節(jié)誤差,2、定位誤差產(chǎn)生原因,a.一批工件彼此在尺寸、形狀及相互位置上均存在差異，而夾具定位元件也有制造誤差。 b.工件的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，或工件的定位基準(zhǔn)與定位元件的工作表面之間存在間隙。 c.工件用夾具定位加工時，只按定程法（即調(diào)整法）加工一批工件，如果按逐件試切法加工，則根本不存在定位誤差。（僅有加工誤差等）,誤差來源,a.基準(zhǔn)不重合誤差b.定位元件制造誤差c.基準(zhǔn)位移誤差,圖中零件，底面3與側(cè)面4已加工好，需加工平面1、2，均用底面及側(cè)面定位。,1、基準(zhǔn)不重合誤差,,,工序二：加工平面1時，圖紙要求的設(shè)計尺寸為AA，而加工時刀具調(diào)整尺寸CAA 。因此，即使不考慮

22、本工序的加工誤差，這種定位方法也將可能使加工尺寸A發(fā)生變化（在工序一留下的誤差 范圍H內(nèi)波動），因而也就產(chǎn)生了定位誤差（A ）。,,工序一：加工平面2時，定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，其圖紙的設(shè)計尺寸 與加工時刀具調(diào)整控制尺寸 （對一批工件說，可看作為常量不變）兩者一致，則定位誤差A(yù)=0 。,定位誤差大小計算 （1） 畫出被加工零件定位時的兩個極限尺寸的位置 （2） 從圖形中的幾何關(guān)系，找出零件圖上被加工尺寸方向上之設(shè)計基準(zhǔn)的最大變動量（最大值與最小值之差）。因此，工序二尺寸A的定位誤差A(yù)為： A=(H+H)(H-H) = 2H,上述的誤差完全是由于定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)不重合引起的，可稱這類

23、定位誤差為“基準(zhǔn)不符誤差”。為提高定位精度，設(shè)計夾具時盡量使定位基準(zhǔn)與加工表面之設(shè)計基準(zhǔn)重合。但定位精度雖然提高了，有時使得夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工件安裝不便, 穩(wěn)定性和可靠性變差。生產(chǎn)中只要在滿足工藝的要求前提下，如果能降低工序成本，基準(zhǔn)不重合的定位方案，也允許選用。,2、定位元件制造誤差,由于夾具定位元件和工件定位基準(zhǔn)本身有制造誤差，也可能使工件被加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)，在加工尺寸方向上產(chǎn)生變動而形成定位誤差。,心線與軸心線重合，則設(shè)計基準(zhǔn)與套到心軸上，還應(yīng)留有最小間隙，故孔和軸中心線必然不重合圖（b）也會使工件的定件基準(zhǔn)位置產(chǎn)生變動而下移。所以通常稱這另一類定位誤差為“基準(zhǔn)位移誤差”。其大小分析如下

24、：,圖（a）如果心軸水平放置，工件以內(nèi)孔中心 O為定位基準(zhǔn)，套在心軸中心O1上，要求加工上平面HH。在理想狀態(tài)時，孔,當(dāng)心軸如圖（b）水平放置時：工件內(nèi)孔始終與心軸上母線A單邊接觸。當(dāng)內(nèi)孔和心軸尺寸為Dmax 及 dmin時，設(shè)計基準(zhǔn)O在最下面（設(shè)計基準(zhǔn)變動最大值）： OO1maxOAO1A Dmax/2 dmin/2 =（DsD）/2（dxd）/2 =sD/2sd/2 同理，當(dāng)內(nèi)孔和心軸尺寸為 Dmin及dmax時，設(shè)計基準(zhǔn)O在最上面（設(shè)計基準(zhǔn)變動最小值）： OO1minDmin/2dmax/2=D/2(dsd)/2=sd/2 所以，H的定位誤差，即為設(shè)計基準(zhǔn)0在H尺寸方向上的最大變動量，應(yīng)

25、為：H=OO1maxOO1min（sD/2+xd/2）(xd/2) =sD/2+(xd/2sd/2)TD/2Td/2,假定：孔徑為 ， 銷徑為,,,結(jié)論： 這時的基準(zhǔn)位移造成的定位誤差為內(nèi)孔公差和心軸公差之和的一半，且與間隙 無關(guān)。,如果心軸垂直放置，就可能心軸與工件內(nèi)孔任意邊接觸，則應(yīng)考慮加工尺寸方向的二個極限位置及孔軸間隙 ，故定位誤差為： HTDTd 。,由此可見，工件定位基準(zhǔn)和夾具定位元件本身的制造誤差，也是直接影響定位精度的。在設(shè)計夾具時，除應(yīng)盡量滿足基準(zhǔn)重合原則外，還應(yīng)根據(jù)加工零件的精度要求，合理規(guī)定定位元件的制造精度和限制加工零件上與定位基準(zhǔn)有關(guān)的公差值。,二、定位誤差的

26、計算,工件定位誤差的實質(zhì)是工件上被加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)相對于定位元件工作表面在加工尺寸方向上的最大變動量，因此，計算定位誤差時， 首先要找出工序尺寸的工序基準(zhǔn)； 然后求其在工序尺寸方向上的最大變動量。,1、定位誤差計算的方法,定位誤差計算的方法,幾何法 微分法,2、用幾何方法計算定位誤差,例：工件在使用心軸、銷、定位時，常會考慮留有間隙而需要進(jìn)行定位誤差計算。(以兩孔定位為例）,左端： 孔徑 ，公差為TD1；銷徑 ，公差為Td1；最小間隙為1。,,,右端： 孔徑公差為TD2；銷徑公差為Td2；最小間隙為2。,先單獨分析左端圓銷1的定位情況。銷與孔之間的最大間隙為：1 1 TD1 T

27、d1 。 1將使一批工件安裝時孔的中心偏離銷的中心。其中偏心位移誤差范圍，是以 1為直徑的圓，圓心即為銷的中心O1（如圖b中所示）。,分析：,,再分析削邊銷2定位情況： 由于削邊銷不限制X 的移動自由度，而限制Z的轉(zhuǎn)動自由度，所以孔2與削邊銷2的中心偏移范圍為： 在X方向： x 1 1 TD1 Td1 在Y方向： y 2 2 TD2 Td2 。,,這時的誤差范圍近似為一個橢圓（見圖b）。,孔1、2的中心偏移誤差組合起來，將引起工件的兩種定位誤差：,綜合誤差,(1) 縱向定位誤差：即在兩孔聯(lián)心線方向的最大可能移動量（ x ）。 x 1 1 TD1 Td1 （相當(dāng)于第一孔定位誤差）,

28、(2)角度定位誤差：即工件繞O1和O2的最大偏轉(zhuǎn)角 。,,角度定位誤差：,由上式看出，欲減小，可以從兩方面著手：（i）提高孔與銷的加工精度，減小配合間隙；（ii）增大孔間距。故在選擇定位基準(zhǔn)時，應(yīng)盡可能選距離較遠(yuǎn)的兩孔；若工件上無合適的兩孔而需另設(shè)工藝孔時，兩工藝孔也應(yīng)布置在具有最大距離的適當(dāng)部位。,若采用以上兩種措施還不能滿足要求，應(yīng)采用單邊靠。此時，角度誤差為：,分析：,,2、用微分方法計算定位誤差,例、工件用V形塊定位加工鍵槽時的定位誤差計算。,用V形塊定位加工鍵槽時的定位誤差計算,加工鍵槽時，一般有兩項工序要求： 1）尺寸H； 2）鍵槽對工件外圓中心的對稱度。,標(biāo)注鍵槽設(shè)計尺寸H時，有

29、三種不同的標(biāo)注方法： (a)要求保證上母線到加工面尺寸H1； (b)要求保證下母線到加工面尺寸H2； (c)要求保證上母線到加工面尺寸H3。,若忽略工件的圓度誤差和V形塊角度誤差，可認(rèn)為工件外圓中心在水平方向上的位置變動量為零,,,,已知：工件外圓直徑為d，公差為Td，V形塊兩斜面夾角為a，求各種標(biāo)準(zhǔn)方式下的定位誤差？,解：,,首先：寫出O點（工件基準(zhǔn)點）至加工尺寸方向上某固定點（通常取點A）的距離,再對上式求全微分,用微小增量代替微分，并將尺寸誤差視為微小增量，且考慮到尺寸誤差可正可負(fù)，各項誤差應(yīng)取絕對值，故定位誤差為：,若使用同一夾具進(jìn)行加工，則Ta0,所以,,,,,同理：,請用幾何解法求

30、解上題,用幾何解法求上題：,通過以上計算，可得出如下結(jié)論： （1） ，即定誤差隨毛坯誤差增大而增大。（2） 與V形塊夾角有關(guān)。即定位誤差隨增大而增減小， 但定 位穩(wěn)定性卻差了，故一般選用=90。（3） 與加工尺寸標(biāo)注方法有關(guān)。,分析：,,,注意：,定位誤差是對采用調(diào)整法加工的成批生產(chǎn)或小批生產(chǎn)中，在數(shù)控機(jī)床上加工時也在定位誤差； 對采用試切法加工的小批生產(chǎn)中不存在定位誤差。,保證規(guī)定加工精度實現(xiàn)的條件,工件利用夾具加工時，影響加工精度的誤差因素除定位誤差外，尚有：1.夾具的有關(guān)制造誤差（制造） 這個誤差主要包括夾具制造時的兩項誤差：確定刀具位置的元件和引導(dǎo)刀具的元件與定位元件間的

31、位置誤差；定位元件與夾具安裝到機(jī)床上的安裝基面間的位置誤差。2.夾具安裝誤差（安裝 ）即是夾具在機(jī)床上的定位誤差。3.加工誤差（加工）指上件在切削過程中所產(chǎn)生的誤差。如機(jī)床的工作精度，刀具的磨損和跳動，刀具相對工件加工位置的調(diào)整誤差，以及工藝系統(tǒng)在加工過程中的彈性變形等。,為了保證工件的加工精度，必須使上述所有誤差因素對工件加工的綜合影響，控制在工件所允許的公差（T公差）范圍之內(nèi)，即： 制造 安裝 加工 T工件 上式即為保證規(guī)定加工精度實現(xiàn)的條件，也稱為用夾具安裝加工時的誤差計算不等式。為使T工件做到合理地分配給以上機(jī)械加工中產(chǎn)生誤差的各個環(huán)節(jié)，通常在夾具設(shè)計時，夾具上定位元件之間，定位元件

32、與引導(dǎo)元件之間，以及其他相關(guān)尺寸和相互位置的公差，一般取工件上相應(yīng)公差的1/51/2，最常用的是1/31/2，因粗加工的T工件大，此時，夾具上相應(yīng)公差取小的比例。, 6. 3 工 件 的 夾 緊,一、工件夾緊的基本要求,夾得穩(wěn)：不破壞穩(wěn)定的正確定位，以作平衡，剛度足夠； 夾得牢：夾緊力要合適，過大工件變形或損傷，影響加工精度，過小工件加工中易移動或產(chǎn)生振動，同時，夾緊裝置應(yīng)保證自鎖，即原始夾緊力去除后，工件能保持夾緊狀態(tài)；夾得快：機(jī)構(gòu)簡單、緊湊、操作安全、省力、迅速方便。確定夾緊方案一般應(yīng)與定位問題同時考慮，為達(dá)到以上三個要求，正確設(shè)計夾緊機(jī)構(gòu)，首先必須合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用

33、點。,二、夾緊力方向的確定,1.夾緊力方向的確定 不破壞定位的準(zhǔn)確性，朝向是定位基準(zhǔn)； 夾緊力方向應(yīng)使工件變形盡可能??； 夾緊力方面應(yīng)使所需夾緊力盡可能小。,P：切削力、W：重力，Q：夾緊力,P、W相同時，哪一情況Q可最??？,由此可見，夾緊力大小與夾緊力方向直接有關(guān)，在考慮夾緊方向時，只要滿足夾緊條件，夾緊力越小越好。,2.夾緊力作用點的選擇 夾緊力應(yīng)落在支承元件上或幾個支承元件所形成的平面內(nèi) 夾緊力應(yīng)落在工件剛性較好的部件上 夾緊力應(yīng)盡量靠近加工面,夾緊力應(yīng)落在工件剛性較好的部件上,夾緊力應(yīng)盡量靠近加工面,夾緊力要合適，過大工件變形或損傷，影響加工精度，過小工件加工中易移動或產(chǎn)生振動。,3.

34、夾緊力大小的估算,估算夾緊力的方法：,首先：將工件視為分離體，分析作用在工件上的各種力； 再根據(jù)力系平衡條件，確定保持工件平衡所需的最小夾緊力； 最后將乘以一合適的安全系數(shù)，以此作為所需的夾緊力。,典型夾緊機(jī)構(gòu),常見的有斜楔、偏心、螺旋和鉸鏈等夾緊機(jī)構(gòu)，斜楔、偏心、螺旋是利用機(jī)械摩擦的斜楔自鎖原理。,1.斜楔夾緊,斜楔夾緊的特點：(1)斜楔機(jī)構(gòu)簡單，有增力作用。一般擴(kuò)力比（約為3） ，愈小增力作用愈大。,(2)斜楔夾緊行程小，且受斜楔升角影響。增大可加大行程，但自鎖性能變差。 為解決增力、行程之間矛盾，斜楔還可采用雙升角形式，大升角用 于夾緊前的快速行程，小升角則滿足增力和自鎖條件 。,,

35、,,與上表面的摩擦角 與下表面的摩擦角,夾緊行程,工件所要求的夾緊行程 h 與斜楔相應(yīng)移動的距離 s 之比稱為行程比 ,is,不考慮摩擦影響時：,斜楔理想增力倍數(shù)等于夾緊行程的縮小倍數(shù)。因此，選擇升角時，必須同時考慮增力比和夾緊行程兩方面的問題。,(3)夾緊和松開要敲擊大、小端，操作不方便。,手動操作的簡單斜楔夾 緊很少應(yīng)用，而在常見的夾緊裝置中，改變夾緊力方向和 作為增力機(jī)構(gòu)時則應(yīng)用較多。,如氣液壓夾緊時，斜楔上作用的動力源是不間斷的，所以不必自鎖，可增大到1530。,材料：斜楔一般用20鋼滲碳，淬硬HRC5862。批量不大時也可用45鋼，淬硬HRC4246。,2. 螺旋夾緊 螺旋夾緊結(jié)構(gòu)簡

36、單，增力比大，自鎖性好，夾緊可靠，所以在夾具中得到最廣泛的應(yīng)用。,螺桿1在2中轉(zhuǎn)動而起夾緊作用。 螺母2采用可換式，其目的是為了內(nèi)螺紋磨損后可及時更換。 螺釘3用以防止2的松動。 壓塊4是防止在夾緊時帶動工件轉(zhuǎn)動；并避免1的頭部直接與工件接觸而造成壓痕，同時也可增大夾緊力作用面積，使夾緊更為可靠。,簡單的螺旋夾緊機(jī)構(gòu):,,式中： P原始作用力； L手柄長度； r螺桿下端（或壓塊）與工件接觸處的當(dāng)量摩 擦半徑； r平均螺旋作用中徑之半；（作用中徑為d平均）；螺旋升角； 螺桿下端（或壓塊）與工件接觸處的摩擦角； 螺旋配合面的摩擦角（常取830）。,螺旋夾緊力的計算公式,實際生產(chǎn)中，采用螺旋壓

37、板的組合夾緊，在手動操作時用得比單螺旋夾緊更為普遍。較典型有三種：,圖（a）的擴(kuò)比力最低；圖（c）的操作省力，但結(jié)構(gòu)受工件形狀限制，圖（b）基本不變。故設(shè)計這類夾具時，要注意合理布置杠桿比例，尋求最省力、最方便的方案。,3.偏心夾緊 螺旋夾緊的主要缺點安裝、拆卸工件的輔助時間太長，而偏心夾緊是一種快速的夾緊機(jī)構(gòu)。,常用的有圓偏心和曲線偏心兩種，可做成平面凸輪的形狀。因圓偏心機(jī)構(gòu)簡單，制造方便，較曲線偏心應(yīng)用廣泛。,在設(shè)計圓偏心時，應(yīng)注意以下三個問題： a）自鎖條件； b）保證足夠的夾緊力； c）保證足夠的夾緊距離（指偏心輪工作部分與工作間接觸點的最大垂直位移）。,偏心夾緊必須保證自鎖條件偏心

38、夾緊必須保證自鎖，否則就不能應(yīng)用。 D/e值反映了偏心輪的偏心特性，它可用來表示偏心輪工作的可靠性；此值大，自鎖性能好，但結(jié)構(gòu)尺寸也大。滿足偏心輪D/e1420的條件時，機(jī)構(gòu)即能自鎖。,4.多件夾緊 加工時采取多件夾緊，可以大大提高生產(chǎn)率，尤其在小件加工時應(yīng)用更為廣泛。,按夾緊力的方向及作用情況，多件夾緊可分為兩種： (1)連續(xù)式夾緊由一個力的來源，以同樣大小的夾緊力，依次連續(xù)朝同一方向由一個工件傳遞到其他工件。,使用連續(xù)式夾緊 ，沿夾緊方向，每個工件與定位夾緊元件接觸處的誤差，必定要傳到另一工件上。如此累積，使最后一個工件沿此方向的定位精度非常低。因此，連續(xù)式多件夾緊只適用于被加工表面與

39、夾緊方向平行（即工件加工尺寸的方向與夾緊方向相垂直）的時候。因此時的定位誤差，并不影響工件的加工精度。,(2)平行式夾緊總的原始力按幾個平行的相同方向，分布在不同的多個夾緊位置上。,工件安裝在V形塊上，旋緊螺母1，通過一特殊壓板2，使四個工件同時夾緊。,圖（c）是用液性塑料的平行式多件夾緊。,一、車床夾具 1車床夾具的基本類型 安裝在車床主軸上的夾具：各種卡盤、頂尖、各種心軸或其它專用夾具。加工時夾具隨機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn)，切削刀具作進(jìn)給運(yùn)動。 三爪自定心卡盤和四爪單動卡盤 撥動頂尖 心軸式,6.4 常用機(jī)床夾具,圓盤式 角鐵式 花盤式 適用于形狀復(fù)雜的大型工件 需要平衡配重 通過過渡盤與主軸頭端

40、連接 安裝在滑板或床身上的夾具：用于某些形狀不規(guī)則和尺寸較大的工件，刀具安裝在車床主軸上作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，夾具作進(jìn)給運(yùn)動,,2車床夾具的設(shè)計特點 工件均為回轉(zhuǎn)體，夾具隨機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn)，因此要求夾具結(jié)構(gòu)緊湊、輪廓尺寸盡可能小、重量盡可能靠近回轉(zhuǎn)軸線，以減少慣性力和回轉(zhuǎn)力矩 轉(zhuǎn)速高，必須考慮平衡、夾緊力大小、元件剛度和強(qiáng)度、操作安全等問題，注意消除不平衡引起的振動現(xiàn)象,與機(jī)床的聯(lián)接視具體情況而定，通常有較準(zhǔn)確的圓柱孔或圓錐孔 夾具帶動工件旋轉(zhuǎn)，不允許工件相對主軸位移 為使夾具使用安全，應(yīng)盡可能避免帶有尖角或凸出部分，必要時要加防護(hù)罩,二、銑床類夾具 1銑床類夾具的特點 用途： 適用于銑床、平面磨床。

41、特點： 工件安裝在夾具上隨同機(jī)床工作臺一起作送進(jìn)運(yùn)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(qiáng)度，本體應(yīng)牢固地固定在機(jī)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,2、銑床夾具的構(gòu)造 主要由夾具體、定位板、夾緊機(jī)構(gòu)、對刀塊、定向鍵等組成,3銑床夾具的設(shè)計 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。定位鍵的結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)按銑床工作臺的T形槽尺寸選定，它和夾具底座以及工作臺T形槽的配合為H7/h6、H8/h8。兩定位鍵的距離應(yīng)力求最大,銑床夾具的對刀裝置：由對刀塊、（平、圓）塞尺等組成,三、鉆床類夾具 1鉆床類夾具的種類及其構(gòu)造 這

42、類夾具主要是用來保證被加工孔的位置精度 還可用于某些鏜床、組合機(jī)床上 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，一般分為固定式、回轉(zhuǎn)式、移動式、翻轉(zhuǎn)式、復(fù)蓋式和滑柱式等幾種類型,,2鉆床夾具的設(shè)計 鉆床夾具的設(shè)計主要考慮鉆套的設(shè)計。鉆套是用來引導(dǎo)鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀等孔加工刀具，加強(qiáng)刀具剛度，并保證所加工的孔和工件其它表面有準(zhǔn)確的相對位置。 鉆套按結(jié)構(gòu)和使用特點可分為以下四類 固定鉆套 可換鉆套 快換鉆套 特殊鉆套,四 、典型數(shù)控機(jī)床夾具 數(shù)控機(jī)床夾具 數(shù)控機(jī)床夾具有高效化、柔性化和高精度等特點，設(shè)計時，除了應(yīng)遵循一般夾具設(shè)計的原則外，還應(yīng)注意以下特點：,應(yīng)有較高的精度 應(yīng)有利于

43、實現(xiàn)加工工序的集中 夾緊應(yīng)牢固可靠、操作方便 設(shè)計數(shù)控機(jī)床夾具時，應(yīng)按坐標(biāo)圖上規(guī)定的定位和夾緊表面以及機(jī)床坐標(biāo)的起始點，確定夾具坐標(biāo)原點的位置,數(shù)控銑床夾具 對數(shù)控銑床夾具的基本要求 夾具應(yīng)能保證在機(jī)床上實現(xiàn)定向安裝，還要求能協(xié)調(diào)零件定位面與機(jī)床之間保持一定的坐標(biāo)尺寸聯(lián)系。 夾緊機(jī)構(gòu)元件與加工面之間應(yīng)保持一定的安全距離，同時要求夾緊機(jī)構(gòu)元件能低則低，從防止夾具與銑床主軸套筒或刀套、刀具在加工過程中發(fā)生碰撞。 夾具的剛性與穩(wěn)定性要好。,數(shù)控銑削加工常用的夾具 組合夾具 專用銑削夾具 多工位夾具 氣動或液壓夾具 真空夾具,數(shù)控鉆床夾具 數(shù)控鉆床夾具設(shè)計原理與通用鉆床相同，選用時應(yīng)注意以下幾個問題: 優(yōu)先選用組合夾具 盡量減少夾壓變形，合理選擇定位點及夾緊點 單件加工應(yīng)盡量減少裝卸夾壓時間；中小型零件可考慮在工作臺面上同時裝夾幾個零件進(jìn)行加工 避免干涉 可在夾具上設(shè)置對刀點,加工中心機(jī)床夾具 在加工中心上，夾具的任務(wù)不僅是夾緊工件，而且還要以各個方向的定位面為參考基準(zhǔn)，確定工件編程的零點 根據(jù)加工中心機(jī)床特點和加工需要，目前常用的夾具結(jié)構(gòu)類型有專用夾具、組合夾具、可調(diào)整夾具和成組夾具,