第二章_机床夹具

1、1 机械制造技术基础机械制造技术基础教案教案 适用专业：机械工程及自动化适用专业：机械工程及自动化 普通高等教育普通高等教育“十五十五”国家级规划教材：国家级规划教材：机械制造技术基础机械制造技术基础 l（第三版）（第三版） 熊良山熊良山 等主编等主编 华中科技大学出版社华中科技大学出版社 总学时：总学时：56学时学时(本科）本科） 其中实验：其中实验：6学时学时 l学时分配：学时分配： l 第一章第一章 诸论诸论 1学时学时 l 第二章第二章 制造工艺装备制造工艺装备 15学时学时 l 第三章第三章 切削过程及控制切削过程及控制 10学时学时 l 第四章第四章 机械加工质量分析及控制机械加工

2、质量分析及控制 10 学时学时 l 第五章第五章 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 14学时学时 l 武汉理工大学机电学院：沈奇显武汉理工大学机电学院：沈奇显 2 23 机床夹具机床夹具 一、一、基本概念基本概念 二、工件在夹具中的定位（重点和难点）二、工件在夹具中的定位（重点和难点） 三、定位误差的分析与计算三、定位误差的分析与计算 四、工件在夹具中的夹紧四、工件在夹具中的夹紧 五、常用的典型夹紧机构五、常用的典型夹紧机构 六、机床夹具的设计方法六、机床夹具的设计方法 3 一、基本概念一、基本概念 1 1、工件的定位方法、工件的定位方法 (1)(1)直接找正定位直接找正定位 效率低，

3、适于单件小批生产和定位精度要求较高的情况。效率低，适于单件小批生产和定位精度要求较高的情况。 4 工件的定位方法工件的定位方法 (2)划线找正定位划线找正定位 单件小批生产或毛坯精度较低、大型工件粗单件小批生产或毛坯精度较低、大型工件粗 加工。加工。 (3)(3)夹具中定位夹具中定位 效率高，易保证质量，广泛用于批量生产。效率高，易保证质量，广泛用于批量生产。 例：在薄板工件上加工孔：例：在薄板工件上加工孔：左图为划线找正左图为划线找正 加工法；加工法； 右图为夹具定位加工方法：右图为夹具定位加工方法： 5 机床夹具的作用机床夹具的作用 L2 L1 L1 L2 定 位 元 件 图: 钻孔时的定

4、位方法 6 机床夹具的作用机床夹具的作用 以上分析可以看出，机床夹具的作用是：以上分析可以看出，机床夹具的作用是： （1）保证加工精度）保证加工精度 零件加工精度包括尺寸精度、几何形状和表面相互零件加工精度包括尺寸精度、几何形状和表面相互 位置精度。夹具的位置精度。夹具的最大功用是保证加工表面的最大功用是保证加工表面的位置精度。位置精度。 （2）提高生产率，降低生产成本）提高生产率，降低生产成本 快速将工件定位夹紧，免除了找正、对刀等，缩短快速将工件定位夹紧，免除了找正、对刀等，缩短 辅助时间，提高了成品率，降低了成本。辅助时间，提高了成品率，降低了成本。 （3）扩大机床的加工范围）扩大机床的

5、加工范围 如在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。如在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。 （4）减轻工人劳动强度）减轻工人劳动强度 7 2、夹具的分类和组成、夹具的分类和组成 夹具的分类夹具的分类： 按机床的应用范围分类：按机床的应用范围分类：通用夹具通用夹具(通用性很强的夹具，如：通用性很强的夹具，如： 三爪卡盘、台虎钳等三爪卡盘、台虎钳等) 专用夹具专用夹具(专门为某个加工工序设计专门为某个加工工序设计 制造的夹具，一般不通用制造的夹具，一般不通用) 还有：组合夹具、随行夹具；还有：组合夹具、随行夹具； 如按机床类型可分为：如按机床类型可分为：车床夹具、铣床夹具车床夹具、铣床夹具等等 。 机床夹

6、具的组成：机床夹具的组成：由由定位元件、夹紧机构、导向装置和夹定位元件、夹紧机构、导向装置和夹 具体具体组成。组成。（如下图所示）（如下图所示） 8 机床夹具的组成机床夹具的组成 .（1 1）定位元件）定位元件 （2 2）夹紧元件）夹紧元件 （3 3）导向元件）导向元件 （钻套、对刀块）（钻套、对刀块） （4 4）夹具体）夹具体 此外有连接元件、此外有连接元件、 分度机构、操作分度机构、操作 元件等元件等 9 机床夹具的组成机床夹具的组成 . 钻孔夹具：钻孔夹具： 10 基本概念基本概念 3、 装夹的基本概念装夹的基本概念 装夹：装夹：将工件安放在机床上或夹具上进行将工件安放在机床上或夹具上进

7、行定位和定位和 夹紧夹紧的操的操 作过程。作过程。 定位：定位：使一批工件在机床上或夹具上相对于刀具使一批工件在机床上或夹具上相对于刀具处在正确的处在正确的 加工位置加工位置的操作过程。的操作过程。 夹紧：夹紧：工件在夹具中定位后，将其压紧、夹牢，使工件在加工件在夹具中定位后，将其压紧、夹牢，使工件在加 工过程中，工过程中，始终保持定位时所取得的正确加工位置始终保持定位时所取得的正确加工位置。 定位与夹紧的区别：定位与夹紧的区别： 定位是使工件占有一个正确的位置，定位是使工件占有一个正确的位置， 夹紧是使工件保持这个正确位置。夹紧是使工件保持这个正确位置。 11 二、工件在夹具中的定位（重点和

8、难点）二、工件在夹具中的定位（重点和难点） 工件定位目的：工件定位目的：使同批工件在机床或夹具上使同批工件在机床或夹具上 有正确的加工位置。有正确的加工位置。 用夹具定位用夹具定位涉及到三层关系：涉及到三层关系：（1）工件在）工件在 夹具上的定位；（夹具上的定位；（2）夹具相对于机床的定位；（）夹具相对于机床的定位；（3） 工件相对于机床的定位工件相对于机床的定位间接通过夹具来保证的。间接通过夹具来保证的。 本章主要讨论本章主要讨论工件在夹具上的定位原理工件在夹具上的定位原理。 工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力，工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力， 使工件保持在准确的位置上。这种

9、产生夹紧力的装使工件保持在准确的位置上。这种产生夹紧力的装 置就是置就是夹紧装置夹紧装置。 12 1、六点定位原理、六点定位原理 l 一个自由的物体，它对三个相互垂直的坐标 系来说，有六个活动可能性，其中三种是移动， 三种是转动。习惯上把这种活动的可能性称为 自由度自由度，因此空间任一自由物体共有六个自由 度。 l 如下图所示： 13 六点定位原理六点定位原理 14 六点定位原理六点定位原理 未受约束的刚体，在空间的位置是不确定的，它具有六未受约束的刚体，在空间的位置是不确定的，它具有六 个自由度：个自由度： 。为使刚体在空间具有确定的。为使刚体在空间具有确定的 位置，就必须限制其六个自由度。

10、位置，就必须限制其六个自由度。 定位定位就是用各种形状不同的定位元件，来限制工件的自就是用各种形状不同的定位元件，来限制工件的自 由度。由度。 六点定位原理六点定位原理：用六个支承点分别限制工件的六个自用六个支承点分别限制工件的六个自 由度从而使工件在夹具中得到正确加工位置的方法称为六点由度从而使工件在夹具中得到正确加工位置的方法称为六点 定位原理定位原理 强调：强调：是用六个支承点，而不是用六个定位元件 、 、 、 、 、X Y Z X Y Z 15 六点定位原理六点定位原理举例举例 在在XOY平面内布置了平面内布置了3个支承点，工件被限制的自由度为个支承点，工件被限制的自由度为 三个：三个

11、： 、 、Z X Y 图： 六点定位原理 在在XOZ平面内布置了平面内布置了 2个支承点，工件被个支承点，工件被 限制的自由度为二个：限制的自由度为二个： ; 在在YOZ平面内布置了平面内布置了 1个支承点，工件被个支承点，工件被 限制的自由度为一个：限制的自由度为一个： 。 、Y Z X 16 2、各种定位元件和定位方法、各种定位元件和定位方法 工件定位基准面：工件定位基准面： 粗基准粗基准未经机械切削加工的工件表面未经机械切削加工的工件表面（如：铸造面、（如：铸造面、 锻造面等）。锻造面等）。 精基准精基准经过机械切削加工的工件表面经过机械切削加工的工件表面。 以工件平面定位以工件平面定位

12、 支承钉（圆头支承钉、平头支承钉）和支承板支承钉（圆头支承钉、平头支承钉）和支承板 17 支承钉和支承板支承钉和支承板 支承钉形状： 支承板形状： 18 粗基准和精基准粗基准和精基准 对粗基准：对粗基准：使用三个支承銷（三点构成一个平面）作为使用三个支承銷（三点构成一个平面）作为 定位元件，限制工件三个自由度定位元件，限制工件三个自由度 对精基准：对精基准：可用一支承板代替三个支承銷定位，同样限可用一支承板代替三个支承銷定位，同样限 制工件的三个自由度制工件的三个自由度 图:支承钉、支 承板及其用法 19 可调支承可调支承 可调支承可调支承多用于粗糙工件表面的定位，每批调整一次，以多用于粗糙工

13、件表面的定位，每批调整一次，以 补偿各批毛坯的误差补偿各批毛坯的误差 20 自位支承自位支承 自位支承自位支承本身可本身可 随工件定位基准随工件定位基准 面的变化而面的变化而自动自动 适应，适应，一般只限一般只限 制一个自由度，制一个自由度， 即一点定位。即一点定位。 21 辅助支承辅助支承 22 以工件外圆定位以工件外圆定位 V形块形块 用用V V形块定位，工件的定位基准始终处在形块定位，工件的定位基准始终处在V V形块两定位形块两定位 面的对称面中，面的对称面中，对中性好对中性好。 结构尺寸已标准化，斜面夹角有结构尺寸已标准化，斜面夹角有60609090120120 如下图所示：如下图所示

14、： 长长V形块定位限制工件四个自由度：形块定位限制工件四个自由度： 短短V形块定位限制工件二个自由度：形块定位限制工件二个自由度： 、 、 、X Y X Y 、X Y 23 V形块定位形块定位 24 活动活动V V形块的应用形块的应用 25 定位套定位套 定位套的用法： 26 用定位套定位用定位套定位 定位套限制的自由度：定位套限制的自由度： 、 、 、X Z X Z 长定位套长定位套限制工件四个自由度：限制工件四个自由度： 短定位套短定位套限制工件二个自由度：限制工件二个自由度： 图： 定位套定位 、X Z 27 半圆定位座半圆定位座 常用于大型工件的定位，其定位原理与定位套相同。常用于大型

15、工件的定位，其定位原理与定位套相同。 28 三爪卡盘三爪卡盘 29 三爪卡盘三爪卡盘 用三爪卡盘定位的定位分析，用三爪卡盘定位的定位分析，主要看工件的定位表面主要看工件的定位表面 与三爪卡盘的相对长度的多少：与三爪卡盘的相对长度的多少： 、 、 、X Y X Y 当相对夹持长度长时，限制工件四个自由度：当相对夹持长度长时，限制工件四个自由度： 当相对夹持长度短时，限制工件二个自由度：当相对夹持长度短时，限制工件二个自由度： 、X Y 生产中常采用在三 爪与工件之间设置 一钢丝圆环，以减 少相对夹持长度。 30 弹簧夹头弹簧夹头 利用弹簧夹头的夹紧元件弹性收缩而夹紧工件：利用弹簧夹头的夹紧元件弹

16、性收缩而夹紧工件： 31 以工件内孔定位以工件内孔定位 定位销 分固定式和可换式，圆柱销和菱形销分固定式和可换式，圆柱销和菱形销 32 定位销定位 定位銷定位限制的自由度：定位銷定位限制的自由度： 、X Y 短銷定位仅限制工件二个自由度：短銷定位仅限制工件二个自由度： 长銷定位限制工件四个自由度：长銷定位限制工件四个自由度： 、 、 、X YX Y 图228 定位销定 位 33 圆锥销圆锥销 圆锥销圆锥销常常 用于工件孔端用于工件孔端 的定位，的定位，可限可限 制三个移动自制三个移动自 由度由度。 34 定位心轴定位心轴 定位心轴定位心轴 主要用于盘套类零件的主要用于盘套类零件的 定位：定位：

17、 长心轴限制工件长心轴限制工件4个个自自 由度（如由度（如b)图所示）。图所示）。 短心轴短心轴限制工件限制工件2个个移移 动自由度，如动自由度，如c)图所示。图所示。 （不能限制转动自由度）（不能限制转动自由度） a)图所示，为带台阶面图所示，为带台阶面 的定位心轴：限制的定位心轴：限制5个个自由自由 度。度。 35 大锥度心轴定位大锥度心轴定位 l大锥度心轴定位大锥度心轴定位 大锥度心轴定位限制工件五个自由度：大锥度心轴定位限制工件五个自由度： YXZYX 、 36 双顶尖定位双顶尖定位 、 、X Y Z 固定顶尖限制工件三个自由度：固定顶尖限制工件三个自由度： 活顶尖限制工件二个自由度：

18、活顶尖限制工件二个自由度： 、X Y 图： 双顶尖定位 37 工件在圆锥套中定位工件在圆锥套中定位 38 3、 生产中的实际定位生产中的实际定位 完全定位完全定位 工件工件在夹具中在夹具中相对于刀具的六个自由度全部被相对于刀具的六个自由度全部被 限制限制的定位方法的定位方法称为完全定位。称为完全定位。 举例举例：连杆工件在由定位支承板、短銷和挡銷组成的夹具中连杆工件在由定位支承板、短銷和挡銷组成的夹具中 定位，试对此定位方案进行定位分析。（如下图所示）定位，试对此定位方案进行定位分析。（如下图所示） 解：解：写出各定位元件所限制的自由度：写出各定位元件所限制的自由度： 支承板限制工件三个自由度

19、：支承板限制工件三个自由度： 短銷限制工件二个自由度：短銷限制工件二个自由度： 挡銷限制工件一个自由度：挡銷限制工件一个自由度： 、X Y YXZ 、 Z 39 完全定位举例完全定位举例 图:连杆工件的定位方案 故定位性质：为完全定位。故定位性质：为完全定位。 40 部分定位部分定位 部分定位部分定位(也称不完全定位也称不完全定位)： 仅仅限制影响工件加工精度的自由度仅仅限制影响工件加工精度的自由度，且又少于六，且又少于六 点定位的定位方法称为部分定位。点定位的定位方法称为部分定位。 重要概念重要概念： 不能片面地理解为不能片面地理解为“少于六点定位的定位方法称为部分少于六点定位的定位方法称为

20、部分 定位定位”。因为下面讲到的。因为下面讲到的“欠定位欠定位”也是少于六点的定也是少于六点的定 位，两者不能混淆。位，两者不能混淆。 影响该加工表面加工精度的自由度也影响该加工表面加工精度的自由度也称称必须限制的自由必须限制的自由 度度。换句话说换句话说, 必须限制的自由度如果不限制的话，必将必须限制的自由度如果不限制的话，必将 影响工件的加工精度而出现废品工件，这是绝对不允许影响工件的加工精度而出现废品工件，这是绝对不允许 的。的。 不影响工件加工精度的自由度允许不被限制。不影响工件加工精度的自由度允许不被限制。 41 必须限制的自由度分析必须限制的自由度分析 举例举例1：在长方形工件毛坯

21、上，用铣刀铣槽、铣台阶面和在长方形工件毛坯上，用铣刀铣槽、铣台阶面和 铣平面。试分析必须限制的自由度有哪些？允许不限制铣平面。试分析必须限制的自由度有哪些？允许不限制 的自由度又有哪些？（如下图举例的自由度又有哪些？（如下图举例1所示）所示） X 42 必须限制的自由度分析必须限制的自由度分析 、 、X Y Z 举例举例2：如上右图所示，在如上右图所示，在 球体的中心加工一个不透孔，球体的中心加工一个不透孔， 试分析必须限制的自由度有哪试分析必须限制的自由度有哪 些？允许不限制的自由度又有些？允许不限制的自由度又有 哪些？哪些？ 解：解：由于加工的孔必须位于由于加工的孔必须位于 球的中心，孔还

22、有深度要求，球的中心，孔还有深度要求， 故：故：必须限制的自由为：必须限制的自由为： （其余的三个自由度允许不限制，它（其余的三个自由度允许不限制，它 们并不影响孔的加工精度。）们并不影响孔的加工精度。） 43 生产中的实际定位生产中的实际定位 欠定位欠定位 按工序加工要求，按工序加工要求，影响工件加工表面加工精度的自由度没影响工件加工表面加工精度的自由度没 有被限制的错误定位称为欠定位有被限制的错误定位称为欠定位。（欠定位将使工件出现废。（欠定位将使工件出现废 品，这是一种错误定位）品，这是一种错误定位） 过定位过定位（又称重复定位）：（又称重复定位）：工件的工件的同一个自由度同一个自由度

23、被两个或两个以上的支承点重复限制的错误定位称为过定位被两个或两个以上的支承点重复限制的错误定位称为过定位。 （过定位将影响工件的加工精度，有时甚至无法对工件进行（过定位将影响工件的加工精度，有时甚至无法对工件进行 安装定位，故应避免）安装定位，故应避免） 44 过定位过定位 过定位造成的后果： （1 1）使工件或夹具元件变形，引起加工误差；）使工件或夹具元件变形，引起加工误差； （2 2）使部分工件不能安装，产生定位干涉（如一面两销）使部分工件不能安装，产生定位干涉（如一面两销） 过定位一般是不允许的。过定位一般是不允许的。 45 过定位分析过定位分析 . a） X Z Y X a1） X Z

24、 Y X X Z a2） Y X X Z a3） Y X 46 过定位过定位 消除过定位及其干涉的途径：消除过定位及其干涉的途径： 1. 改变定位元件结构，消除对自由度的重复改变定位元件结构，消除对自由度的重复 限制，如长销改成短销；限制，如长销改成短销； 2. 提高工件定位基面之间的位置精度，提高提高工件定位基面之间的位置精度，提高 夹具定位元件之间的位置精度，减少或消夹具定位元件之间的位置精度，减少或消 除过定位引起的干涉，精加工时可增加刚除过定位引起的干涉，精加工时可增加刚 度和定位稳定性。（如：两个山形导轨）度和定位稳定性。（如：两个山形导轨） 47 三、定位原理分析举例三、定位原理分

25、析举例 例一：例一：工件上的孔与端面联合定位。试对下图所示工件的定工件上的孔与端面联合定位。试对下图所示工件的定 位方案进行定位分析，指出定位性质。如不合理，提出改进位方案进行定位分析，指出定位性质。如不合理，提出改进 意见。（如下图所示）意见。（如下图所示） 图: 定位方案分析一 48 定位原理分析例一定位原理分析例一 解：解：定位分析定位分析 ： 心轴的心轴的大端面限制大端面限制的自由度为：的自由度为： 心轴的心轴的长銷限制长銷限制的自由度为：的自由度为： 分析可知：两个自由度被重复限制。故分析可知：两个自由度被重复限制。故属过定位属过定位。 改进方案有两个：改进方案有两个： 方案一方案一

26、(工件孔作为主要基准时工件孔作为主要基准时)：采用长銷与小端面组合采用长銷与小端面组合 定位定位(长銷限制工件四个自由度；心轴的小端面限制工件长銷限制工件四个自由度；心轴的小端面限制工件 一个自由度一个自由度)。 方案二方案二(工件端面作为主要基准时工件端面作为主要基准时)：采用短銷与大端面组采用短銷与大端面组 合定位合定位(短銷限制两个自由度，大端面限制三个自由度短銷限制两个自由度，大端面限制三个自由度)。 、 、Y X Z 、 、 、X Y X Y 、Y X 49 定位原理分析例二定位原理分析例二 例二：例二：如图所示为一长轴工件在双顶尖和三爪卡盘上定位。如图所示为一长轴工件在双顶尖和三爪

27、卡盘上定位。 试分析此定位方案：写出各定位元件所限制的自由度；属于试分析此定位方案：写出各定位元件所限制的自由度；属于 何种性质的定位？如有不合理之处，提出改进意见。何种性质的定位？如有不合理之处，提出改进意见。 图： 双顶尖定位方案分析二 50 定位原理分析例二定位原理分析例二 、 、 、X Y X Y 、X Y Z 解：解：定位分析：定位分析： 三爪卡盘限制工件四个自由度（三爪与工件的相对夹持长度三爪卡盘限制工件四个自由度（三爪与工件的相对夹持长度 较长）：较长）： 左顶尖限制工件三个自由度：左顶尖限制工件三个自由度： 右顶尖限制工件二个自由度：右顶尖限制工件二个自由度： 分析可知，这属于

28、过定位。分析可知，这属于过定位。 改进方案：去掉三爪定位，采用双顶尖定位。（部分定位）改进方案：去掉三爪定位，采用双顶尖定位。（部分定位） 、X Y 51 定位原理分析例三定位原理分析例三 例三：例三：分析下图所示加工零件，加工两个小孔时必须限制的分析下图所示加工零件，加工两个小孔时必须限制的 自由度，选择定位基准和定位元件，并在图中用示意图自由度，选择定位基准和定位元件，并在图中用示意图 画出；确定夹紧力作用点的位置和作用方向，用规定的画出；确定夹紧力作用点的位置和作用方向，用规定的 符号在图中标出。符号在图中标出。 图：定位方案分析三 52 定位原理分析例三定位原理分析例三 提示提示：解此

29、类题目，要解此类题目，要把握二点：一是定位方案必须合把握二点：一是定位方案必须合 理理（无重复定位和欠定位）；（无重复定位和欠定位）；二是该定位方案必须能够保证二是该定位方案必须能够保证 加工精度加工精度（尺寸精度和位置精度），如不能同时满足以上二（尺寸精度和位置精度），如不能同时满足以上二 点，则该定位方案是错误的。点，则该定位方案是错误的。 解解:必须限制的自由度：必须限制的自由度： 支承板定位，限制工件的三个自由度：支承板定位，限制工件的三个自由度： （保证（保证 各孔的轴心线垂直于工件底面）；各孔的轴心线垂直于工件底面）； 两支承销定位，限制工件二个自由度：两支承销定位，限制工件二个自

30、由度： (保证工件保证工件 二小孔的位置尺寸二小孔的位置尺寸H）；）； 削边销定位，限制一个自由度：削边销定位，限制一个自由度： (保证工件二小孔保证工件二小孔 与大孔中心的对称位置尺寸与大孔中心的对称位置尺寸A)。 属于完全定位，且能保证工件的加工精度要求，方案正属于完全定位，且能保证工件的加工精度要求，方案正 确。确。 、 、Y X Z 、Z Y X ZYXZX 、 53 定位原理分析例四定位原理分析例四 例四：例四：一个平面和与其垂直的两个孔组合一个平面和与其垂直的两个孔组合 54 定位原理分析例四定位原理分析例四 这种定位属于过定位：这种定位属于过定位：两定位销的中心距为两定位销的中心

31、距为L，当一批工，当一批工 件的两定位孔中心距在公差范围变动时，部分零件发生孔销件的两定位孔中心距在公差范围变动时，部分零件发生孔销 干涉。干涉。 55 定位原理分析例四定位原理分析例四 解决办法是：解决办法是：将销将销 2做成削边销（做成削边销（注注 意削边销的使用意削边销的使用 方向方向） 56 定位原理分析例五定位原理分析例五 一平面和与其垂直的两外圆柱面组合一平面和与其垂直的两外圆柱面组合 如如b)图所示：支承板限制图所示：支承板限制3个自由度；左面固定的短个自由度；左面固定的短V形块限形块限 制制2个自由度；右面活动的短个自由度；右面活动的短V形块限制形块限制1个自由度。个自由度。

32、57 定位原理分析例六定位原理分析例六 一孔和一平行于孔中心线的平面组合：一孔和一平行于孔中心线的平面组合： 图图c)定位方案能保证图定位方案能保证图a)零件中零件中 尺寸（支承板限制工件尺寸（支承板限制工件3 个自由度、削边销限制个自由度、削边销限制1个自由度、下侧面限制个自由度、下侧面限制2个自由度）个自由度） 以及工件尺寸以及工件尺寸 对称于大孔中对称于大孔中 心线。心线。 图图d)定位方案能保证图定位方案能保证图b)零件中零件中 尺寸，支承板限制工件尺寸，支承板限制工件 3个自由度、短销限制工件个自由度、短销限制工件2个自由度，个自由度，窄斜楔限制窄斜楔限制1个自个自 由度（转动自由度

33、）由度（转动自由度）。 3 A 32 AA 和 1 A 58 三、定位误差的分析与计算三、定位误差的分析与计算 1、定位误差概念、定位误差概念 定位误差定位误差指一批工件在夹具中定位时，工件的设计基准指一批工件在夹具中定位时，工件的设计基准 （或工序基准）在加工尺寸方向上的最大变动量，以（或工序基准）在加工尺寸方向上的最大变动量，以dw 表示表示。 成批加工工件时，夹具相对机床的位置及切削运动的行程成批加工工件时，夹具相对机床的位置及切削运动的行程 调定后不再变动，可认为调定后不再变动，可认为加工面的位置是固定的加工面的位置是固定的。但因一批工。但因一批工 件中每个工件在尺寸形状及表面相互位置

34、上均存在差异，所以件中每个工件在尺寸形状及表面相互位置上均存在差异，所以 定位后各表面有不同的位置变动。定位后各表面有不同的位置变动。 工序基准的位置变动将对加工精度有直接影响。工序基准的位置变动将对加工精度有直接影响。 定位误差定位误差包括包括基准不重合误差和基准位移误差：基准不重合误差和基准位移误差： 59 基准不重合误差基准不重合误差jb 基准不重合误差基准不重合误差jb 其大小等于设计基准与定位基准间其大小等于设计基准与定位基准间联联 系尺寸系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）。在加工尺寸方向上的变动量（公差）。 一次安装加工两孔一次安装加工两孔A和和B，孔孔B在在X方向定位基准方向

35、定位基准C与设计与设计 基准基准A不重合，不重合，基准不重合误差为联系尺寸基准不重合误差为联系尺寸22的公差的公差0.2 60 基准位移误差基准位移误差jw 基准位移误差基准位移误差jw 是指工件的是指工件的定位基准在加工尺寸方向上定位基准在加工尺寸方向上 的变动量。由的变动量。由工件定位面和夹具定位元件的工件定位面和夹具定位元件的制造误差制造误差以及两以及两 者之间的者之间的间隙间隙所引起所引起。(由于间隙，由于间隙，定位基准下降定位基准下降） 61 2、定位误差的分析与计算、定位误差的分析与计算 以平面定位时的定位误差计算以平面定位时的定位误差计算 平面度误差很小，定位副制造不准确误差可忽

36、略，故平面度误差很小，定位副制造不准确误差可忽略，故 平面定位时的定位误差主要由基准不重合引起平面定位时的定位误差主要由基准不重合引起。 以工件圆孔定位时的定位误差计算以工件圆孔定位时的定位误差计算 工件孔与定位心轴工件孔与定位心轴无间隙配合无间隙配合 不存在定位副制造不准确误差，不存在定位副制造不准确误差，定位精度较高定位精度较高。 工件工件单向靠紧定位单向靠紧定位 如定位心轴水平放置，或在夹紧力作用下单向推移如定位心轴水平放置，或在夹紧力作用下单向推移 工件靠紧定位。（如下图图工件靠紧定位。（如下图图a)、图、图b)所示）所示） 62 单向推移工件靠紧定位单向推移工件靠紧定位 定位心轴水平

37、放置定位心轴水平放置 单向推移工件靠紧定位单向推移工件靠紧定位 63 单向推移工件靠紧定位单向推移工件靠紧定位 工件孔工件孔(为基孔制）：为基孔制）： Dmax=D+TD Dmin=D 心轴心轴 （为基轴制）：（为基轴制）： dmax=d dmin=d- Td O1Omax= OA-O1A=(D+TD)/2-(d- Td) /2 最小间隙：最小间隙：O1Omin= D/2-d/2 （当（当Dd时，时， ） 则则基准位移误差：基准位移误差：jw= O1Omax- O1Omin=(TD + Td) /2 即销孔即销孔单向单向靠靠紧定位紧定位的基准位移误差为的基准位移误差为销和孔的公差的一半！销和孔

38、的公差的一半！ A 0 min1 oo 64 工件进行回转加工（如滚齿、内涨夹紧）工件进行回转加工（如滚齿、内涨夹紧） 工件孔工件孔 ： Dmax=D+TD ， ， Dmin=D 心轴心轴 ： dmax=d ， ， dmin=d- Td 影响同轴度影响同轴度的的基准位移误差为：基准位移误差为： jw= O1Omax = OA-O1A =(D+TD)/2-(d- Td) /2 = (TD + Td + Xmin) /2 （当（当Dd时，时， ） A 0 min X 65 工件孔与垂直放置的心轴间隙配合工件孔与垂直放置的心轴间隙配合 基准位移误差：基准位移误差： jw =TD + Td + Xmi

39、n 66 以外圆定位时的定位误差计算以外圆定位时的定位误差计算 工件在工件在V形形 块上定位：块上定位： 工序尺寸以工序尺寸以H3标注，其定位误差为：标注，其定位误差为： d3=B1B2=O2B2+O1O2-O1B1 = = sin 2 1Td 2 d-Td 2 d 2 + sin 2 1 Td 2 1 67 以外圆定位时的定位误差计算以外圆定位时的定位误差计算 工序尺寸以工序尺寸以 标注，其定位误差为：标注，其定位误差为： 可以得到工序尺寸可以得到工序尺寸 的定位误差（的定位误差（基准不重合误差为零）基准不重合误差为零） （推导过程略）为：（推导过程略）为： 2 2 24 22 d dw d

40、 T T cos sinsin () 式中式中Td和和T分别为工件外圆直径公差和分别为工件外圆直径公差和V形块的角度形块的角度 公差。公差。 若忽略若忽略V形块的角度误差，在形块的角度误差，在垂直方向上的定位误差为垂直方向上的定位误差为： （基准位移误差）（基准位移误差） 2 2 d dw T sin 1 H 1 H 68 以一面两销定位时的定位误差计算以一面两销定位时的定位误差计算 在加工箱体类零件时经常采用在加工箱体类零件时经常采用面两销定位，面两销定位， 为了避免由于过定位而引起的工件安装时的干涉，为了避免由于过定位而引起的工件安装时的干涉， 两销中的一个应采用菱形销。两销中的一个应采用

41、菱形销。菱形销的宽度菱形销的宽度可以通可以通 过简单的几何关系过简单的几何关系导出导出： 69 一面两销定位一面两销定位 图： 菱形销的宽度计算 70 一面两销定位一面两销定位 根据上图，可以推导出根据上图，可以推导出菱形销的宽度菱形销的宽度为：为： l式中式中 b 菱形销的宽度；菱形销的宽度； lD2 工件上与菱形销配合孔的最小直径；工件上与菱形销配合孔的最小直径； l 菱形销菱形销与其配合孔之间的最小间隙；与其配合孔之间的最小间隙； l 工件上两孔中心距公差；工件上两孔中心距公差； l 夹具上两孔中心距公差；夹具上两孔中心距公差； l 圆柱销圆柱销与其配合孔的最小间隙。与其配合孔的最小间隙

42、。 22 1lklx D b TT min min 2 min lk T lx T 1 min 71 保证加工精度实现的条件保证加工精度实现的条件 若规定工件的加工允差为若规定工件的加工允差为 工件工件，以，以夹具夹具表示与采用表示与采用 夹具有关的误差，以夹具有关的误差，以加工加工表示除夹具外与工艺系统其它表示除夹具外与工艺系统其它 因素（如机床误差、刀具误差、受力受热变形等）有关因素（如机床误差、刀具误差、受力受热变形等）有关 的加工误差，为保证工件的加工精度要求，必须满足误的加工误差，为保证工件的加工精度要求，必须满足误 差计算不等式差计算不等式 ： 工件工件 夹具夹具 加工加工 制订夹

43、具公差时，制订夹具公差时，应保证应保证夹具夹具的定位、制造和调整误差的定位、制造和调整误差 的总和的总和不超过零件公差的三分之一不超过零件公差的三分之一。 72 四、工件在夹具中的夹紧四、工件在夹具中的夹紧 1、关于定位和夹紧的重要慨念、关于定位和夹紧的重要慨念 夹紧夹紧把工件放置在夹具中，压紧夹牢。把工件放置在夹具中，压紧夹牢。 夹紧的作用夹紧的作用保持工件在夹具中由定位所获得的正确加保持工件在夹具中由定位所获得的正确加 工位置工位置，使工件在加工时不至于由于切削力等外力作用而破，使工件在加工时不至于由于切削力等外力作用而破 坏已取得的正确定位。坏已取得的正确定位。 重要概念重要概念 ： 定

44、位与夹紧在夹具设计中是两个非常重要的概念定位与夹紧在夹具设计中是两个非常重要的概念,两者既两者既 有紧密联系有紧密联系,缺一不可缺一不可,但在概念上又有严格区别但在概念上又有严格区别: 定位的作定位的作 用是确定工件在夹具中相对于刀具处于一个正确的加工位置用是确定工件在夹具中相对于刀具处于一个正确的加工位置, 而夹紧的作用是保证工件在加工过程中始终保持由定位所确而夹紧的作用是保证工件在加工过程中始终保持由定位所确 定的正确加工位置定的正确加工位置, 夹紧不能代替定位夹紧不能代替定位 。 73 2.夹紧装置的组成及基本要求夹紧装置的组成及基本要求 阿组 成 （1）力源装置力源装置 （2）中间传力

45、机构中间传力机构 （3）夹紧元件夹紧元件 作 用 1 1）改变作用力的方向；）改变作用力的方向； 2 2）改变作用力的大小；）改变作用力的大小； 3 3）使夹紧实现自锁。）使夹紧实现自锁。 基基 本本 要要 求求 1 1）夹紧时不破坏工件定位后的正确位置；）夹紧时不破坏工件定位后的正确位置； 稳稳 2 2）夹紧力大小要适当；）夹紧力大小要适当； 牢牢 3 3）夹紧动作要迅速、可靠；）夹紧动作要迅速、可靠； 快快 4 4）结构紧凑，易于制造与维修。）结构紧凑，易于制造与维修。 74 3、夹紧力的确定、夹紧力的确定 合理确定夹紧力的合理确定夹紧力的三要素：力的三要素：力的大小、方向和作用点大小、方

46、向和作用点 夹紧力的方向的选择夹紧力的方向的选择 夹紧力的方向应垂直于工件的主要定位基准面夹紧力的方向应垂直于工件的主要定位基准面 定位基准面 定位基准面 B面 1.6 15 0.04A A面 90 A 夹紧力垂直于B面零件图 夹紧力垂直于A面 75 夹紧力方向应有利于减少夹紧力的大小夹紧力方向应有利于减少夹紧力的大小 夹紧力的方向： 图:夹紧力的方向对夹紧力大小的影响 76 夹紧力方向应有利于减少夹紧力的大小夹紧力方向应有利于减少夹紧力的大小 a）图表示：夹紧力方向与工件重力和切削力方向）图表示：夹紧力方向与工件重力和切削力方向 一致时所需的夹紧力为一致时所需的夹紧力为最小最小； b) 图表

47、示：夹紧力和工件重力的方向与切削力方向图表示：夹紧力和工件重力的方向与切削力方向 垂直时所需切削力为垂直时所需切削力为 ;(较小较小） c) 图表示：当夹紧力的方向与工件重力和切削力的方向相反图表示：当夹紧力的方向与工件重力和切削力的方向相反 时，所需夹紧力较大，为时，所需夹紧力较大，为 ;（较大较大） d)图表示：当夹紧力方向与切削力、重力方向垂直时，所需图表示：当夹紧力方向与切削力、重力方向垂直时，所需 夹紧力最大，为夹紧力最大，为 。（。（最大最大） 可见，选择夹紧力方向时，应尽量使所需夹紧力最小。可见，选择夹紧力方向时，应尽量使所需夹紧力最小。 Z WG f F fGFW/ )( GF

48、W 77 夹紧力的方向应选择在工件刚度较大的方向上夹紧力的方向应选择在工件刚度较大的方向上 夹紧力的方向应选择在工件刚度较大的方向上，以减小夹紧力的方向应选择在工件刚度较大的方向上，以减小 工件夹紧变形。工件夹紧变形。 78 夹紧力作用点的选择夹紧力作用点的选择 力的作用点：力的作用点：指夹紧元件与工件相接触的部位指夹紧元件与工件相接触的部位 夹紧力的作用点夹紧力的作用点应正对支承元件应正对支承元件或或应位于由支承元件所组应位于由支承元件所组 成的成的支承面内支承面内，防止工件翻转，防止工件翻转 图：工件容易翻转 79 夹紧力的作用点应位于工件刚度较大的部位夹紧力的作用点应位于工件刚度较大的部位 夹紧力的作用点应位于工件刚度较大