第六章 机床夹具设计原理

1、第六章第六章 机床夹具设计原理机床夹具设计原理 本章主要介绍以下内容：本章主要介绍以下内容： 引言引言 6.1 6.1 机床夹具概述机床夹具概述 6.2 6.2 工件的定位原理及定位元件工件的定位原理及定位元件 6.3 6.3 定位误差分析计算定位误差分析计算 6.4 6.4 工件的夹紧及夹紧装置工件的夹紧及夹紧装置 6.5 6.5 机床夹具的设计要求及设计步骤机床夹具的设计要求及设计步骤 重点：重点：工件的定位原理及定位元件； 定位误差分析计算 难点：难点：定位误差分析计算 机床夹具是机械加工工艺系统的一个重要 组成部分。为保证工件某工序的加工要求， 必须使工件在机床上相对刀具的切削或成形必

2、须使工件在机床上相对刀具的切削或成形 运动处于准确的相对位置。运动处于准确的相对位置。 当用夹具装夹加工一批工件时，是通过当用夹具装夹加工一批工件时，是通过 夹具来实现这一要求的。而要实现这一要求，夹具来实现这一要求的。而要实现这一要求， 又必须满足三个条件：又必须满足三个条件： 一批工件在夹具中占有正确的加工位置；一批工件在夹具中占有正确的加工位置； 夹具装夹在机床上的准确位置；夹具装夹在机床上的准确位置； 刀具相对夹具的准确位置。刀具相对夹具的准确位置。 这里涉及了三层关系：零件相对夹具， 夹具相对于机床，零件相对于机床。工件的工件的 最终精度是由零件相对于机床获得的。最终精度是由零件相对

3、于机床获得的。 所以“定位”也涉及到三层关系：工件 在夹具上的定位，夹具相对于机床的定位， 而工件相对于机床的定位是间接通过夹具来 保证的。 工件定位以后必须通过一定的装置产生 夹紧力把工件固定，使工件保持在准确定位 的位置上，否则，在加工过程中因受切削力， 惯性力等力的作用而发生位置变化或引起振 动，破坏了原来的准确定位，无法保证加工 要求。 这种产生夹紧力的装置便是夹紧装置。 返回返回 6 61 1 机床夹具概述机床夹具概述 1.1.机床夹具的概念机床夹具的概念 机床夹具是机床上用以装夹工件（和引 导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位， 以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置， 并把工件

4、可靠地夹紧。 装夹装夹: :定位定位+ +夹紧夹紧 2. 2. 机床夹具的分类机床夹具的分类 （1 1）按专门化程度分类）按专门化程度分类 1 1）通用夹具）通用夹具 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围通用夹具是指已经标准化的，在一定范围 内可用于加工不同工件的夹具。内可用于加工不同工件的夹具。( (通用性）通用性） 例如，车床上三爪卡盘和四爪卡盘，铣床 上的平口钳等。 2 2）专用夹具）专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专用夹具是指专为某一工件的某道工序而 专门设计的夹具。专门设计的夹具。 其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省 力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但 设计制造

5、周期较长、制造费用也较高。 3 3）通用可调夹具和成组夹具）通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换，部分 装置可以调整，以适应不同零件的加工。 用于相似零件的成组加工所用的夹具，称 为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比， 加工对象不很明确，适用范围更广一些。 4 4）组合夹具）组合夹具 组合夹具组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事 先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。 由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能 性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适特别适 用于新产品的试制和单件小批生产。用于新产品的试制和单件小批生产。 5 5）随行夹具）随行夹具 随行夹具随行夹具是一种

6、在自动线上使用的夹具。 该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件 成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工 位，进行不同工序的加工。 （2 2）按使用的机床分类）按使用的机床分类 按所使用的机床不同，夹具又可分为：车 床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨 床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。 （3 3）按夹紧动力源分类）按夹紧动力源分类 根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分 为：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹 具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。 3.3.机床夹具的组成机床夹具的组成 (1)(1)定位元件定位元件 它与工件的定位基准相接触，用于确定工 件在夹具中的正确位置。 如图图

7、6.16.1中的定位销6。 图图6-1钻床夹具钻床夹具 1快换钻套快换钻套2导向套导向套3钻模板钻模板4开口垫圈开口垫圈5螺母螺母6定位销定位销7夹具体夹具体 夹紧装置夹紧装置夹具体夹具体上一页上一页功用功用 (2)(2)夹紧装置夹紧装置 用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中 保持既定位置。如图图6-16-1中的螺母5和开口垫圈4。 (3)(3)对刀、引导元件或装置对刀、引导元件或装置 这些元件的作用是保证工件与刀具之间的 正确位置。 用于确定刀具在加工前正确位置的元件，用于确定刀具在加工前正确位置的元件， 称为对刀元件，如对刀块。称为对刀元件，如对刀块。 用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的

8、元用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元 件，称为引导元件件，称为引导元件。如图图6-16-1中的快换钻套1。 (4)(4)夹具体夹具体 用于连接或固定夹具上各元件及装置，使 其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件 进行连接，使夹具相对机床具有确定的位置。 如图图6-16-1中的夹具体7。 (5)(5)其它元件及装置其它元件及装置 有些夹具根据工件的加工要求，要有分度 机构，铣床夹具还要有定位键等。 以上这些组成部分，并不是对每种机床夹 具都是缺一不可的，但是任何夹具都必须有定 位元件和夹紧装置，它们是保证工件加工精度 的关键，目的是使工件定准、夹牢。 4 4、机床夹具的功用、机床夹具的功用

9、 1 1）能稳定地保证工件的）能稳定地保证工件的加工精度加工精度 用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机 床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平 的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。 2 2）能减少辅助工时，提高劳动生产率）能减少辅助工时，提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需 要划线找正，可显著地减少辅助工时； 工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性， 可加大切削用量； 3 3）能扩大机床的使用范围，实现一机多能）能扩大机床的使用范围，实现一机多能。 返回返回图图 6.26.2工件的定位原理及定位元件工件的定位原理及定位元件 1.1.工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位 ( (一

10、一) )六点定位原理六点定位原理 任何未定位的工件在空间直角坐标系中都 具有六个自由度。工件定位的任务就是根据 加工要求限制工件的全部或部分自由度。 工件的六点定位原理六点定位原理是指用六个支撑点来 分别限制工件的六个自由度，从而使工件在 空间得到确定定位的方法。 ( (二二) )完全定位与不完全定位完全定位与不完全定位 工件的六个自由度完全被限制的定位称工件的六个自由度完全被限制的定位称 为完全定位。按加工要求，允许有一个或几为完全定位。按加工要求，允许有一个或几 个自由度不被限制的定位称为不完全定位。个自由度不被限制的定位称为不完全定位。 ( (三三) )欠定位与过定位欠定位与过定位 按工

11、序的加工要求，工件应该限制的自由按工序的加工要求，工件应该限制的自由 度而未予限制的定位，称为欠定位。度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定工 件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。 工件的同一自由度被二个或二个以上的支工件的同一自由度被二个或二个以上的支 撑点重复限制的定位，称为过定位。撑点重复限制的定位，称为过定位。 在通常情况下，应尽量避免出现过定位。 措施措施返回返回 消除过定位及其干涉一般有两个途径： 改变定位元件的结构，以消除被重复改变定位元件的结构，以消除被重复 限制的自由度；限制的自由度； 如图图6-3b6-3b中将大端面改为小端面，图图6-6- 3c3c中在工件与大端面间加球形

12、垫圈。 提高工件定位基准面之间及夹具定位提高工件定位基准面之间及夹具定位 元件工作表面之间的位置精度，以减少或消元件工作表面之间的位置精度，以减少或消 除过定位引起的干涉。除过定位引起的干涉。 ( (四四) ) 定位元件定位元件 各种定位元件所限制的自由度数，与定 位元件的形式、数量及其布置情况有关。表表 6.16.1列举了各种定位元件所能限制的自由度数 6.2.2 6.2.2 常见的定位方式及其定位元件常见的定位方式及其定位元件 （一）工件以平面定位（一）工件以平面定位 平面定位的主要形式是支承定位，工件 的定位基准平面与定位元件表面相接触而实 现定位。常见的支承元件有下列几种： 1 1固定

13、支承固定支承 支承的高矮尺寸是固定的，使 用时不能调整高度。 1 1）支承钉）支承钉 图图6-66-6所示为用于平面定位的几 种常用支承钉，它们利用顶面对工件进行定 位。 图6-6 几种常用支承钉 2 2）支承板）支承板 支承板有较大的接触面积，工件定位稳固。 一般较大的精基准平面定位多用支承板作为定 位元件。 图5-7是两种常用的支承板，图图6-7a6-7a为平 板式支承板，结构简单、紧凑，但不易清除落 入沉头螺孔中的切屑，一般用于侧面定位。 图图6-7b6-7b为斜槽式支承板，它在结构上做了 改进，即在支承面上开两个斜槽为固定螺钉用， 使清屑容易，适用于底面定位。 短支承板限制一个自由度，

14、长支承板限制 两个自由度。 图图6-7 6-7 两种常用的支承板两种常用的支承板 返回返回 2 2可调支承可调支承 可调支承的顶端位置可以在一定的范围内调 整。 图6-8为几种常用的可调支承典型结构，按要 求高度调整好调整支承钉1后，用螺母2锁紧。 3 3自位支承自位支承 又称浮动支承浮动支承，在定位过程中，支承本 身所处的位置随工件定位基准面的变化而自 动调整并与之相适应。 图6-9是几种常见的自位支承结构，常 用于毛坯表面、断续表面、阶梯表面定位。 4 4辅助支承辅助支承 辅助支承是在工件实现定位后才参与支 承的定位元件，不起定位作用，只能提高工 件加工时刚度或起辅助定位作用。 图6-10

15、为常用的几种辅助支承类型，图 6-10a、b为螺旋式辅助支承，用于小批量生 产；图6-10c为推力式辅助支承，用于大批量 生产。 图图6-10常见的几种辅助支承常见的几种辅助支承 1支承支承2螺母螺母3手轮手轮4楔块楔块 （二）工件以外圆定位（二）工件以外圆定位 工件以外圆柱面作定位基准时，根据外圆 柱面的完整程度、加工要求和安装方式，可以可以 在在V V形块、定位套、半圆套及圆锥套中定位形块、定位套、半圆套及圆锥套中定位。 其中最常用的是在V形块上定位。 1. V1. V形块形块 V V形块有固定式和活动式之分。形块有固定式和活动式之分。图图5-125-12为 常用固定式V形块，图图5-12

16、a5-12a用于较短的精基准 定位；图图5-12b5-12b用于较长的粗基准(或阶梯轴) 定位；图图5-12c5-12c用于两段精基准面相距较远的 场合；图图5-12d5-12d中的V形块是在铸铁底座上镶淬 火钢垫而成，用于定位基准直径与长度较大的 场合。 图图5-12 5-12 常用固定式常用固定式V V形块形块 下一页下一页 V形块定位的优点是： 对中性好对中性好，即能使工件的定位基准轴 线对中在V形块两斜面的对称平面上，在左右 方向上的不会发生偏移，且安装方便； 应用范围较广应用范围较广。不论定位基准是否经 过加工，不论是完整的圆柱面还是局部圆弧 面，都可采用V形块定位。 V形块上两斜面

17、间的夹角一般选用夹角一般选用6060、 9090和和120120，其中以，其中以9090应用最多应用最多。其典型 结构和尺寸均已标准化，设计时可查国家标 准手册。 V形块的材料一般用20钢，渗碳深0.8 1.2mm，淬火硬度为6064HBC。 2. 2. 定位套定位套 工件以外圆柱表面为定位基准在定位套内 孔中定位，这种定位方法一般适用于精基准定这种定位方法一般适用于精基准定 位位，见图图6-146-14所示。图图6-14a6-14a为短定位套定位， 限制工件两个自由度，图图6-14b6-14b为长定位套定位， 限制工件四个自由度。 3. 3. 半圆套半圆套 图图6-156-15为半圆套结构简

18、图，下半圆起定位 作用，上半圆起夹紧作用。图图6-15a6-15a为可卸式， 图图6-15b6-15b为铰链式，后者装卸工件方便些。 短半圆套限制工件两个自由度，长半圆套 限制工件四个自由度。 图图6-14 6-14 工件在定位套内定位工件在定位套内定位 返回返回 图图6-15 6-15 半圆套结构简图半圆套结构简图 返回返回 4. 4. 圆锥套圆锥套 工件以圆柱面为定位基准面在圆锥孔中 定位时，常与后顶尖（反顶尖）配合使用。 如图图6-166-16所示，夹具体锥柄1插入机床主 轴孔中，通过传动螺钉2对定位圆锥套3传递 扭矩，工件圆柱左端部在定位圆锥套3中通 过齿纹锥面进行定位，限制工件的三个

19、移动 自由度；工件圆柱右端锥孔在后顶尖5(当外 径小于6mm时，用反顶尖)上定位，限制工件 两个转动自由度。 图图6-16 6-16 工件在圆锥套中定位工件在圆锥套中定位 1 1夹具体锥柄夹具体锥柄 2 2传动螺钉传动螺钉 3 3定位圆锥套定位圆锥套 4 4工件工件 5 5后顶尖后顶尖 （三）工件以圆孔定位（三）工件以圆孔定位 工件以圆孔定位大都属于定心定位工件以圆孔定位大都属于定心定位 (定位基准为孔的轴线)，常用的定位元 件有定位销、定位心轴定位销、定位心轴等。圆孔定位还 经常与平面定位联合使用。 图图6-176-17为几种常用的圆柱定位销,图6-17a、 b、c所示定位销与夹具体的连接采

20、用过盈配 合；图6-17d为带衬套的可换式圆柱销结构， 这种定位销与衬套的配合采用间隙配合，故 其位置精度较固定式定位销低，一般用于大 批大量生产中。 图图6-17 6-17 几种常用的圆柱定位销几种常用的圆柱定位销 说明：说明：为便于工件顺利装入，定位销的头部 应有15倒角。短圆柱销限制工件两个自由度， 长圆柱销限制工件的四个自由度。 2 2圆锥销圆锥销 在加工套筒、空心轴等类工件时在加工套筒、空心轴等类工件时，也经常也经常 用到圆锥销用到圆锥销，如图图6-186-18所示。图图6-18a6-18a用于粗基 准，图图6-18b6-18b用于精基准。它限制了工件三个移 动自由度。 圆锥销组合定

21、位圆锥销组合定位: :工件在单个圆锥销上定位 容易倾斜，所以圆锥销一般与其它定位元件组 合定位。 如图图6-196-19所示，工件以底面作为主要定位 基面，采用活动圆锥销，只限制两个移动自由 度，即使工件的孔径变化较大，也能准确定位。 图图6-18 6-18 圆锥销圆锥销 返回返回 图图6-19 6-19 圆锥销组合定位圆锥销组合定位 3 3定位心轴定位心轴 主要用于套筒类和空心盘类工件的车、铣、 磨及齿轮加工。常见的有圆柱心轴和圆锥心轴常见的有圆柱心轴和圆锥心轴 等等。 1 1）圆柱心轴）圆柱心轴 图图6-20a6-20a为间隙配合圆柱心轴， 其定位精度不高，但装卸工件较方便；图图6-20b

22、6-20b 为过盈配合圆柱心轴，常用于对定心精度要求 高的场合；图图6-20c6-20c为花键心轴，用于以花键孔 为定位基准的场合。 注意：短圆柱心轴限制工件两个自由度，注意：短圆柱心轴限制工件两个自由度， 长圆柱心轴制工件的四个自由度。长圆柱心轴制工件的四个自由度。 图图6-20 6-20 几种常见的圆柱心轴几种常见的圆柱心轴 返回返回 2 2）圆锥心轴）圆锥心轴 图图6-216-21是以工件上的圆锥孔在圆锥心轴 上定位的情形。这类定位方式是圆锥面与圆 锥面接触，要求锥孔和圆锥心轴的锥度相同， 接触良好，因此定心精度与径向定位精度均 较高，而轴向定位精度取决于工件孔和心轴 的尺寸精度。 注意

23、：圆锥心轴限制工件的五个自由度，注意：圆锥心轴限制工件的五个自由度， 即除绕轴线转动的自由度没限制外均已限制。即除绕轴线转动的自由度没限制外均已限制。 图图6-21 6-21 圆锥心轴圆锥心轴 四）工件以组合表面定位四）工件以组合表面定位 在实际加工过程中，工件往往不是采用 单一表面的定位，而是以组合表面定位以组合表面定位。 常见的有平面与平面组合、平面与孔组有平面与平面组合、平面与孔组 合、平面与外圆柱面组合、平面与其它表面合、平面与外圆柱面组合、平面与其它表面 组合、锥面与锥面组合等。组合、锥面与锥面组合等。 例如，在加工箱体工件时，往往采用一 面两孔组合定位，即一个平面及与该平面垂 直的

24、两孔为定位基准，如图图6-226-22所示。 图图6-22 6-22 一面两孔组合定位情况一面两孔组合定位情况 a)1a)1、2 2孔孔 b)1b)1平面平面 2 2短圆柱销短圆柱销 3 3短削边销短削边销 下一页下一页 解决过定位的方法有： 减小第二个销子的直径。此种方法由于 销子直径减小，配合间隙加大，故使工件绕 第一个销子的转角误差加大。 使第二个销子可沿X方向移动，但结构复 杂。 第二个销子采用削边销结构，即采取在 过定位方向上，将第二个圆柱销削边，如图 6-22b所示。它不需要减小第二个销子直径， 因此转角误差较小。 图6-22c所示削边销的截面形状为菱形， 又称菱形销，用于直径小于

25、50mm的孔，图6- 22d所示削边销的截面形状常用于直径大于 50mm的孔。 返回返回上一页上一页 6 63 3 夹具定位误差分析计算夹具定位误差分析计算 所谓定位误差，是指由于工件定位造成的所谓定位误差，是指由于工件定位造成的 加工面相对工序基准的位置误差。加工面相对工序基准的位置误差。 因为对一批工件来说， 刀具经调整后位 置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位 基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在定位误差就是工序基准在 加工尺寸方向上的最大变动量。加工尺寸方向上的最大变动量。 引言引言 总总 其中总为多种原因产生的误差总和， 是工件被加工尺寸的公差。 定定+ 其中，除定位误差外，

26、其他因素引起的 误差总和，可按经济加工精度查表确定。 所以由和知道 定定- （是验算加工工件合格与否的公式） 或者：定定1/31/3 （也是验算加工工件合格与否的公式） 定位误差的组成定位误差的组成 1 1、定义：定位误差是工件在夹具中定位，、定义：定位误差是工件在夹具中定位， 由于定位不准造成的加工面相对于工序基准沿由于定位不准造成的加工面相对于工序基准沿 加工尺寸方向上的最大位置变动量。加工尺寸方向上的最大位置变动量。 2 2、 定位误差的组成：定位误差的组成： 1)1) 定位基准与工序基准不一致所引起的 定位误差，称基准不重合误差基准不重合误差，即工序基准 (设计基准）相对定位基准在加工

27、尺寸方向上 的最大变动量，以不表示。 2)定位基准面和定位元件本身的制造误差 所引起的定位误差，称基准位置误差基准位置误差，即定 位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大 变动量，以基表示。故有： 定定= =不不+ +基基 图示零件图示零件，设，设e e面已加工好，今在铣床上用调整法加工面已加工好，今在铣床上用调整法加工f f面面 和和g g面。在加工面。在加工f f面时若选面时若选e e面为定位基准，则面为定位基准，则f f面的工序基准和面的工序基准和 定位基准都是定位基准都是e e面，基准重合，没有基准不重合误差，尺寸面，基准重合，没有基准不重合误差，尺寸A A的的 制造公差为制造公差为T

28、TA A。 加工加工g g面时，定位基准有两种不同的选择方案：面时，定位基准有两种不同的选择方案： 一种方案（一种方案（方案方案）加工时选用）加工时选用f f面作为定位基准，定位基面作为定位基准，定位基 准与工序基准重合，没有基准不重合误差，尺寸准与工序基准重合，没有基准不重合误差，尺寸B B的制造公差为的制造公差为 T TB B；但这种定位方式的夹具结构复杂，夹紧力的作用方向与铣；但这种定位方式的夹具结构复杂，夹紧力的作用方向与铣 削力方向相反，不够合理，操作也不方便。削力方向相反，不够合理，操作也不方便。 另一种方案（另一种方案（方案方案）是选用）是选用e e面作为定位基准来加工面作为定位

29、基准来加工g g面，面， 此时，工序尺寸此时，工序尺寸C C是直接得到的，尺寸是直接得到的，尺寸B B是间接得到的，由于定是间接得到的，由于定 位基准位基准e e与设计基准与设计基准f f不重合而给不重合而给g g面加工带来的基准不重合误差面加工带来的基准不重合误差 等于设计基准等于设计基准f f面相对于定位基准面相对于定位基准e e面在尺寸面在尺寸B B方向上的最大变动方向上的最大变动 量量T TA A。 返回返回 如图图所示工件的孔装夹在水平放置的心轴上 铣削平面，要求保证尺寸h，由于定位基准与设 计基准重合，故无基准不重合误差；但由于工 件的定位基面（内孔D）和夹具定位元件（心轴 d1）

30、皆有制造误差，如果心轴制造得刚好为d1min， 而工件的内孔刚好为Dmax（如图示如图示），当工件在 水平放置的心轴上定位时，工件内孔与心轴在P 点接触，工件实际内孔中心的最大下移量ab （Dmaxd1min）/2，ab就是定位副制造不准确 而引起的误差。 返回返回 定位误差定位误差 此外明确两点：此外明确两点： 定位基准与设计基准(工序基准）不重 合时所产生的基准不重合误差，只有在采用 调整法加工时才会产生，在试切法加工中不 会产生。 定位误差是一个界限值（有一个范 围）。 基准不重合误差的方向和定位副制造不 准确误差的方向可能不相同，定位误差取为 基准不重合误差和定位副制造不准确误差的 矢

31、量和。 定位误差的分析计算定位误差的分析计算 工件以平面定位时的工件以平面定位时的定位误差定位误差 定位基准：平面 ； 定位元件工作面：平面 =易加工平整，接触良好= 所以e基=0 e定=e不 （注：若为毛坯面，则仍有e基） 工件以外圆柱面定位时的定位误差（工件以外圆柱面定位时的定位误差（以以V V形块形块 为例为例） 如图如图6.206.20，在镗床上加工箱体的，在镗床上加工箱体的A A、B B两通孔时的定位情况两通孔时的定位情况 （因是通孔，所以不需要止动定位基准）（因是通孔，所以不需要止动定位基准） 图6.20 平面定位时的定位误差 返回返回 前进前进 e e定 定=e =e基 基 e

32、e不 不 (1)定位基准面与限位基面接触，分析定位 基准面直径由小变大时，定位基准的变动方定位基准的变动方 向。向。 （2)定位基准的位置不动，当定位基准面直 径同样变化时，分析工序基准的变动方向工序基准的变动方向。 (3)两者的变动方向相同时取“+”、相反时 取“-”号。（同加异减） 问题问题：两者的变动方向无关时，取？ 仍然取仍然取“+”+” 下图所示齿轮坯在V形块上定位插齿槽，要求 保证工序尺寸H=38.5+0.2 +0.2。已知：外圆直径 d=80-0.1 -0.1， ，内孔直径 D=35+0.025 +0.025 。若不计内 孔与外圆同轴度误差的影响，试求此工序的定 位误差。（8%）

33、 上一页上一页 工件以内孔表面定位时的定位误差工件以内孔表面定位时的定位误差 主要介绍工件孔与定位心轴（或销）采用 主要介绍工件孔与定位心轴（或销）采用 间隙配合的定位误差计算间隙配合的定位误差计算 定 定= = 不 不+ + 基 基 a. a.心轴（或定位销）水平放置心轴（或定位销）水平放置，孔中心线，孔中心线 的最大变动量（在铅垂方向上）即为的最大变动量（在铅垂方向上）即为定 定 基 基=OO=1/2( =OO=1/2(D D+d d+ +min min)= )=max max/2 /2 b b、 、心轴（或定位销）垂直放置心轴（或定位销）垂直放置，按最大孔，按最大孔 和最小轴求得孔中心线

34、位置的变动量为：和最小轴求得孔中心线位置的变动量为： 基 基= = D D+d d+ +min min= = max max ( (最大间隙）最大间隙） 例题 在套筒零件上铣槽，如图627(a)所示，要 求保持尺寸10-0.08，8-0.12。其它尺寸已在前工序完 成。若采用图627(b)的定位方案，孔与销子配合 按H7g6，问能否保证加工精度要求?否则应如何 改进? 返回返回 6 64 4 工件的夹紧与常用的夹紧装置工件的夹紧与常用的夹紧装置 一、工件的夹紧一、工件的夹紧 ( (一一) )夹紧装置夹紧装置 1.夹紧装置的组成动力装置、夹紧元件、中动力装置、夹紧元件、中 间传力机构间传力机构

35、2.2.夹紧装置的基本要求夹紧装置的基本要求 (1)夹紧既不应破坏工件的定位，或产生过大的 夹紧变形，又要有足够的夹紧力，防止工件在加工 中产生振动； (2)足够的夹紧行程，夹紧动作迅速，操纵方便、 安全省力； (3)手动夹紧机构要有可靠的自锁性，机动夹紧 装置要统筹考虑夹紧的自锁性和原动力的稳定性； (4)结构应尽量简单紧凑，制造、维修方便。 ( (二二) )夹紧力的确定夹紧力的确定 1.1.确定夹紧力作用方向的原则确定夹紧力作用方向的原则 (1)夹紧力的方向应使定位基准面与定位元 件接触良好，保证工件定位准确可靠； (2)(2)夹紧力的方向应使工件夹紧后的变形小；夹紧力的方向应使工件夹紧后

36、的变形小； (3)(3)夹紧力的方向应尽量与工件受到的切削夹紧力的方向应尽量与工件受到的切削 力、重力等的方向一致，以减小夹紧力。力、重力等的方向一致，以减小夹紧力。 图6.33(a)是用三爪卡盘将薄壁套筒零件用 径向力夹紧，因刚性不足易引起工件变形。若 改为图6.33(b)用特制螺母通过轴向力夹紧工件， 则工件不易变形。 返回返回 2.2.确定夹紧力作用点的原则确定夹紧力作用点的原则 (1) 力的作用点的位置应能保证工件的正确定 位而不发生位移或偏转。 为此，作用点的位置应靠近支承面的几何 中心，使夹紧力均匀分布在接触面上。如图图 6.34(a )6.34(a )、(b)(b)应将夹紧力Q改

37、为Q1。 (2)夹紧力的作用点应位于工件刚性较大处，而 且作用点应有足够的数目，这样可使工件的变 形量最小。 如图6.34(c)6.34(c)、(d)(d)应将Q改为Q1。 返回返回 (3)夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以 减小切削力对夹紧点的力矩，防止或减小工 件的加工振动或弯曲变形。 当工件由于结构形状使加工面远离夹紧 作用点时，可以增加辅助支承并附加夹紧力 以防止工件在加工中产生位置变动、变形或 振动。 如图图6.356.35所示，a为辅助支承，Fj2是朝向 辅助支承的附加夹紧力。 图图 6-35 6-35 夹紧点靠近加工表面夹紧点靠近加工表面 二、常用的夹紧装置二、常用的夹紧装置

38、夹具中常用的夹紧装置有楔块夹紧装置楔块夹紧装置, ,螺螺 旋夹紧装置旋夹紧装置, ,偏心夹紧装置，定心夹紧装置偏心夹紧装置，定心夹紧装置等. （一）楔块夹紧装置（一）楔块夹紧装置 楔块夹紧装置是最基本的夹紧装置形式 之一,其他夹紧装置均是它的变形。 它主要用于增大夹紧力或改变夹紧力方它主要用于增大夹紧力或改变夹紧力方 向。向。 （1 1）夹紧力计算）夹紧力计算: : Q=P/tan Q=P/tan2 2+tan(+tan(+1 1) 其中其中P P为原始力为原始力,为楔块升角为楔块升角, ,常数常数6 6度度-10-10度度 2 2 : :工件与楔块的摩擦角工件与楔块的摩擦角 1 1 : :夹

39、具体与楔块的摩擦角夹具体与楔块的摩擦角 （2 2）自锁条件）自锁条件: : 原始力原始力P P撤除后撤除后, ,楔块在摩擦力作用下仍然不会松楔块在摩擦力作用下仍然不会松 开工件的现象称为自锁开工件的现象称为自锁. . 1 1+2 2 , ,一般 一般取取10-1510-15度或更小度或更小 （3 3）传力系数）传力系数: : 夹紧力与原始力之比称为传力系数夹紧力与原始力之比称为传力系数. .用用i ip p表示表示 i ip p=Q/P=1/tan=Q/P=1/tan2 2+tan(+tan(+1 1) （4 4）楔块尺寸与材料）楔块尺寸与材料: : 升角确定后,其工作长度应满足夹紧要求,其厚

40、 度保证热处理不变形,小头厚应为大于5mm.材料一般 用20钢或20Cr,渗碳厚为0.8-1.2mm，HRC:56-62，Ra 为1.6m. 楔块夹紧装置特点楔块夹紧装置特点: : 自锁性自锁性(自锁条件1+2) 斜楔能改变夹紧作用力方向斜楔能改变夹紧作用力方向 斜楔具有扩力作用斜楔具有扩力作用 ip=Q/P=1/tan2+tan(+1) 夹紧行程小夹紧行程小 效率低效率低 因为斜楔与夹具体及工件间是滑动摩擦，所以 夹紧效率低。 所以适用范围适用范围: :多用与机动夹紧装置中。多用与机动夹紧装置中。 （二）螺旋夹紧装置（二）螺旋夹紧装置 螺旋夹紧装置是从楔块夹紧装置转化而来的,相当 于把楔块绕

41、在圆柱体上,转动螺旋时即可夹紧工作。 （1 1）螺杆夹紧力计算）螺杆夹紧力计算: : Q=PL/r Q=PL/r中 中tan(+ tan(+1 1)+r)+r1 1tantan2 2 其中其中:P:P是原始力是原始力, , L L是原始力作用点到螺杆中心距离是原始力作用点到螺杆中心距离, , r r中 中是螺旋中径的一半 是螺旋中径的一半, , 是螺旋升角是螺旋升角, , 1 1螺母于螺杆的摩擦角螺母于螺杆的摩擦角, , r r1 1摩擦力矩计算半径摩擦力矩计算半径, , 2 2工件与螺杆头部工件与螺杆头部( (或压块或压块) )间的摩擦角间的摩擦角 （2 2）自锁性能）自锁性能: : 因为楔块的自锁条件为因为楔块的自锁条件为11.511.5-17-17, ,而螺旋而螺旋 夹紧装的螺旋升角夹紧装的螺旋升角(2(2-4-4) )很小很小, ,所以自锁性所以自锁性 很好很好. . 传力系数传力系数: : i ip p=Q/P=L/r=Q/P=L/r中 中tan(+ tan(+1 1)+r)+r1 1tantan2 2 多位或多件夹紧多位或多件夹紧: : 为了减小夹压的辅助时间和提高生产率为了减小夹压的辅助时间和提高生产率, ,可采用可采用 多位或多件夹紧装置多位或多件夹紧装置. . 压块的材料一般为压块的材料一般为4545钢钢,HRC:43-48,HRC:43-48 螺杆的材料一般为