机床夹具 机床夹具的主要功能

1、5.1 机床夹具概述 在机械加工过程中，为了保证工件的加在机械加工过程中，为了保证工件的加工精度，使之相对于机床、刀具占有确定工精度，使之相对于机床、刀具占有确定的位置，并能迅速、可靠地夹紧工件，以的位置，并能迅速、可靠地夹紧工件，以接受加工或检测的工艺装备称为机床夹具，接受加工或检测的工艺装备称为机床夹具，简称夹具。简称夹具。 机床夹具的主要功能：机床夹具的主要功能：是使工件定位和夹紧。是使工件定位和夹紧。 定位定位使工件相对于刀具及机床占有正确的加工位使工件相对于刀具及机床占有正确的加工位置，保证其被加工表面达到工序所规定的各项技术要置，保证其被加工表面达到工序所规定的各项技术要求。求。

2、夹紧夹紧工件定位后，经夹紧装置施力于工件，将其工件定位后，经夹紧装置施力于工件，将其固定夹牢，使其在加工过程中保持正确位置不变。固定夹牢，使其在加工过程中保持正确位置不变。 安装安装工件从定位到夹紧的整个过程。工件从定位到夹紧的整个过程。 找正安装法找正安装法：按工件的有关表面或专门划出的线：按工件的有关表面或专门划出的线痕作为找正依据，用划针或指示表，逐个地找正痕作为找正依据，用划针或指示表，逐个地找正工件相对于刀具及机床的位置，然后将工件夹紧。工件相对于刀具及机床的位置，然后将工件夹紧。 专用夹具安装法专用夹具安装法：靠专用夹具保证工件相对于刀：靠专用夹具保证工件相对于刀具及机床所需的位置

3、，并使其夹紧。具及机床所需的位置，并使其夹紧。 保证加工精度，并使之稳定保证加工精度，并使之稳定 缩短辅助时间，提高生产效率，降低成本缩短辅助时间，提高生产效率，降低成本 扩大机床的工艺范围扩大机床的工艺范围 减轻劳动强度，降低技术要求减轻劳动强度，降低技术要求 便于变更工位、引导刀具或进行仿形加工。便于变更工位、引导刀具或进行仿形加工。铣键槽夹具铣键槽夹具工件孔位示意图工件孔位示意图钻床夹具钻床夹具 用夹具装夹工件的特点用夹具装夹工件的特点 1、工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的、工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的；定位基准面与夹具上的定位元

4、件相接触而实现的； 2、夹具预先在机床上已调整好位置，工件通过、夹具预先在机床上已调整好位置，工件通过夹具对于机床也就占有了正确的位置；夹具对于机床也就占有了正确的位置； 3、通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表、通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。面相对于刀具的正确位置。 1）通用夹具）通用夹具：指结构、尺寸已标准化、系列化，：指结构、尺寸已标准化、系列化，且具有一定通用性的机床附件；且具有一定通用性的机床附件； 2）专用夹具）专用夹具：针对某一种工件的某一工序的加工：针对某一种工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。要求而专门设计和制造的夹具。 3）成组

5、专用）成组专用（可调）夹具：采用成组加工工艺，（可调）夹具：采用成组加工工艺，将工件按形状、尺寸和工艺的共性分组，再为每组工件将工件按形状、尺寸和工艺的共性分组，再为每组工件设计组内通用的专用夹具设计组内通用的专用夹具 4）组合夹具）组合夹具：是一种模块化的夹具，由一套预先：是一种模块化的夹具，由一套预先制造好的标准元件组装成的专用夹具制造好的标准元件组装成的专用夹具 5）随行夹具）随行夹具：自动线夹具，既担负装夹任务，又担：自动线夹具，既担负装夹任务，又担负沿自动线输送工件的任务。负沿自动线输送工件的任务。（1）按夹具的通用特性分类）按夹具的通用特性分类 按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具

6、按夹具夹紧动力源可将夹具分为手动夹具和机动夹具两大类。和机动夹具两大类。 手动夹具应有扩力机构与自锁性能，以减轻劳手动夹具应有扩力机构与自锁性能，以减轻劳动强度与确保安全生产动强度与确保安全生产 常用的机动夹具有：气动、液压、气液增压、常用的机动夹具有：气动、液压、气液增压、电动、电磁、真空、离心力、自夹紧夹具等电动、电磁、真空、离心力、自夹紧夹具等（2） 按夹具使用的机床分类按夹具使用的机床分类 可分为车床、铣床、钻床、镗床、磨床、可分为车床、铣床、钻床、镗床、磨床、齿轮机床、数控机床夹具等。齿轮机床、数控机床夹具等。（3 3）按夹具的动力源分类）按夹具的动力源分类机床夹具的组成机床夹具的组

7、成（1 1）定位元件定位元件：用于确定工件在夹具中的位置：用于确定工件在夹具中的位置（2）夹紧装置夹紧装置：将工件压紧夹牢，并保证工件在加：将工件压紧夹牢，并保证工件在加工过程中位置不变工过程中位置不变（3）夹具体夹具体：是夹具的基座和骨架，用来配置、安：是夹具的基座和骨架，用来配置、安装各夹具元件及装置装各夹具元件及装置（4）对刀或导向元件对刀或导向元件：用于保证工件加工表面与刀：用于保证工件加工表面与刀具之间的位置；具之间的位置；（5）其它装置或元件其它装置或元件：定向键、操作件、分度装置、：定向键、操作件、分度装置、靠模装置、上下料装置、平衡块等，以及标准化了的靠模装置、上下料装置、平衡

8、块等，以及标准化了的其它联接元件；其它联接元件；（1）对机床夹具提出了如下新的要求）对机床夹具提出了如下新的要求： 能迅速而方便地装备新产品，以缩短生产准备能迅速而方便地装备新产品，以缩短生产准备周期，降低生产成本周期，降低生产成本 能装夹一组具有相似性特征的工件能装夹一组具有相似性特征的工件 适用于精密加工的高精度机床夹具适用于精密加工的高精度机床夹具 适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具 采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率进一步提高劳动生产率 提高机床夹具的标准化程度提高机床夹具的标准

9、化程度机床夹具的现状及发展方向（2）现代机床夹具的发展方向）现代机床夹具的发展方向 精密化：如精密分度、高精度自定心精密化：如精密分度、高精度自定心 高效化：缩短加工的基本时间和辅助时间，以提高效化：缩短加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度高劳动生产率，减轻工人的劳动强度 柔性化：通过调整、组合等方式，以适应工艺可柔性化：通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素变因素 标准化：标准化： 按夹具零件及部件的国家标准以及各类按夹具零件及部件的国家标准以及各类通用夹具、组合夹具标准制造，有利于夹具的商通用夹具、组合夹具标准制造，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期

10、，降低生产品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。总成本。5.2 工件定位 按照加工工艺要求，将工件置于夹具中，使工件在按照加工工艺要求，将工件置于夹具中，使工件在夹紧前相对于机床和刀具就占有一个预定的位置，或者夹紧前相对于机床和刀具就占有一个预定的位置，或者是使同一批工件逐次放置到夹具中时都能占据同一位置。是使同一批工件逐次放置到夹具中时都能占据同一位置。 定位基准定位基准在机械加工中用作定位的基准。在机械加工中用作定位的基准。 定位基面定位基面工件定位时，作为定位基准的点和线，往工件定位时，作为定位基准的点和线，往往由某些具体表面体现出来，这种表面称为定位基面。往由某些具体表面体

11、现出来，这种表面称为定位基面。1. 工件定位的基本原理工件定位的基本原理（1）工件定位）工件定位 所谓自由度，即空间位置的不确定性所谓自由度，即空间位置的不确定性 一个位于空间自由状态的物体，对于空间直角坐标一个位于空间自由状态的物体，对于空间直角坐标系来说，具有六个自由度：三个位移自由度和三个系来说，具有六个自由度：三个位移自由度和三个旋转自由度。旋转自由度。（2） 自由度的概念自由度的概念 定位的实质：就是限制自由度。工件的六个自就是限制自由度。工件的六个自由度如果都加以限制了，工件在空间的位置就由度如果都加以限制了，工件在空间的位置就完全被确定下来了。完全被确定下来了。 1）六点定位法则

12、）六点定位法则 通常，一个支承点限制工件的一个自由度。通常，一个支承点限制工件的一个自由度。 使用合理设置的六个支承点，与工件的定位基使用合理设置的六个支承点，与工件的定位基准相接触，以限制工件的六个自由度，使工件准相接触，以限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全被确定的方法，称为六点在夹具中的位置完全被确定的方法，称为六点定位法则。定位法则。（2）六点定位原则）六点定位原则长方体定位时支承点的分配长方体定位时支承点的分配圆柱体在圆柱体在V形块上定位时支承点的分配形块上定位时支承点的分配 2）定位基准按自由度分类）定位基准按自由度分类 主要定位基准面： 设置三个支承点，限制了工件的三个

13、自由设置三个支承点，限制了工件的三个自由度的定位表面。要求：支承面积大；三个支承度的定位表面。要求：支承面积大；三个支承点要对称配置。点要对称配置。1、2、3点支承位置合理的点支承位置合理的导向定位基准面： 设置二个支承点，限制了工件的二个自由设置二个支承点，限制了工件的二个自由度的定位表面。要求：应选狭长表面；支度的定位表面。要求：应选狭长表面；支承点布置应尽可能远。承点布置应尽可能远。双导向定位基准面： 限制四个自由度的圆限制四个自由度的圆 柱定位面柱定位面 双支承定位基准面： 限制二个移动自由度限制二个移动自由度 的圆柱定位面的圆柱定位面止推定位基准面： 限制一个移动自由度的定位基准面。

14、限制一个移动自由度的定位基准面。 要求：应选窄小且与切削力相对的表面；支要求：应选窄小且与切削力相对的表面；支承方向平行于导向方向。承方向平行于导向方向。 防转定位基准面： 限制一个旋转自由度的定位表面。限制一个旋转自由度的定位表面。 要求：支承点布置应离回转线尽可能远。要求：支承点布置应离回转线尽可能远。 （3 3）定位时应注意的几个主要问题）定位时应注意的几个主要问题 定位支承点必须与工件的定位基准面始终保持定位支承点必须与工件的定位基准面始终保持紧贴接触；紧贴接触； 分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响；响； 定位支承点是定位元件抽象而来的。

15、定位支承点是定位元件抽象而来的。 通常，自由度限制大于通常，自由度限制大于3，小于、等于，小于、等于6。 完全定位：不重复地限制了工件的六个自由度的不重复地限制了工件的六个自由度的定位。定位。 不完全定位：根据实际加工要求，并不需要限制根据实际加工要求，并不需要限制工件全部自由度的定位。工件全部自由度的定位。 欠定位：定位点少于应消除的自由度、工件定位定位点少于应消除的自由度、工件定位不足的定位。不足的定位。（4）工件定位中的几种情况）工件定位中的几种情况 过定位过定位：工件同一个自由度分别被几个支承点重复限工件同一个自由度分别被几个支承点重复限制的定位。制的定位。 过定位的不良后果： 使接触

16、点不稳定，增加了不同性；使接触点不稳定，增加了不同性； 增加了夹紧变形；增加了夹紧变形； 部分工件不能顺利与定位元件配合。部分工件不能顺利与定位元件配合。 消除或减少过定位干涉的两种方法： 改变定位元件结构，使定位元件重复限制自由度的部分改变定位元件结构，使定位元件重复限制自由度的部分不起定位作用；不起定位作用； 提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位提高工件定位基准之间以及定位元件工作表面之间的位置精度。置精度。 只有提出合理的附加条件，才允许采用过定位。只有提出合理的附加条件，才允许采用过定位。 足够的精度；足够的精度； 较好的耐磨性；较好的耐磨性； 足够的强度和刚度；足够的强度

17、和刚度； 较好的工艺性；较好的工艺性； 便于清除切屑。便于清除切屑。 5.2.2 常用定位元件及选用常用定位元件及选用（1）对定位元件的基本要求）对定位元件的基本要求 1）常用定位元件可按工件典型定位基准面分为：）常用定位元件可按工件典型定位基准面分为： 用于平面定位的用于平面定位的 用于外圆柱面定位的用于外圆柱面定位的 用于孔定位的用于孔定位的 2）常用定位元件所能限制的自由度见表）常用定位元件所能限制的自由度见表3- -1（2） 常用定位元件所能限制的自由度 1）工件以平面定位）工件以平面定位 面积较小的基准平面选用面积较小的基准平面选用支承钉支承钉 面积较大、平面度精度较高的基准平面定位

18、选用面积较大、平面度精度较高的基准平面定位选用支承支承板板 毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用用自位支承自位支承 毛坯面作基准平面，调节时可按定位面质量和面积大毛坯面作基准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分别选用小分别选用可调支承可调支承 当工件定位基准面需提高定位刚度、稳定性和可靠性当工件定位基准面需提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用时，可选用辅助支承辅助支承（3） 常用定位元件的选用 支承钉支承钉面积较小的基准平面选用面积较小的基准平面选用图图5-10 支承板支承板支承板支承板面积较大、平面度精度较高的面积较大、平面度精度

19、较高的 基准基准平面定位选用平面定位选用可调支承可调支承毛坯面作基准平面，调节时可按定位毛坯面作基准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分别选用面质量和面积大小分别选用自位支承自位支承毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准毛坯面、阶梯平面和环形平面作基准平面定位时选用平面定位时选用辅助支承辅助支承当工件定位基准面需提高定位刚度、稳当工件定位基准面需提高定位刚度、稳定性和可靠性时选用定性和可靠性时选用2 2）工件以外圆柱定位）工件以外圆柱定位当工件对称度要求较高时，选用当工件对称度要求较高时，选用V V形块形块当工件定位圆柱面精度较高时，可选用定位套或当工件定位圆柱面精度较高时，可选用定位套或半圆形定

20、位座半圆形定位座3）工件以内孔定位工件上定位内孔较小时，常选定位销工件上定位内孔较小时，常选定位销在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用心轴工中，大都选用心轴5.3 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 工件的定位基面和定位元件的限位基面合称为工件的定位基面和定位元件的限位基面合称为定位副。定位副。 当工件有几个定位基面时，限制自由度最多的当工件有几个定位基面时，限制自由度最多的定位基面称为主要定位面，相应的限位基面称为主定位基面称为主要定位面，相应的限位基面称为主要限位面。要限位面。 5.3.1 定位副定位副 定位元件的限位基面，一般都经过

21、精加工，所以可认为限位基定位元件的限位基面，一般都经过精加工，所以可认为限位基面就是限位基准，即定位元件的工作平面就是限位基准。面就是限位基准，即定位元件的工作平面就是限位基准。 一批工件逐个在夹具上定位时，各个工件所占据的位一批工件逐个在夹具上定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，加工后，各工件的加工尺寸必然大小不一，置不完全一致，加工后，各工件的加工尺寸必然大小不一，这种这种由于工件定位引起的使工序基准在工序尺寸方向上的由于工件定位引起的使工序基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量，称为定位误差，用最大位置变动量，称为定位误差，用D表示。表示。 在工件的加工中，还会因夹具在制造与安装、工件

22、的在工件的加工中，还会因夹具在制造与安装、工件的夹紧、机床的工作精度、刀具的精度、受力变形、热变形夹紧、机床的工作精度、刀具的精度、受力变形、热变形等因素而产生误差，定位误差仅是加工误差的一部分。一等因素而产生误差，定位误差仅是加工误差的一部分。一般限定定位误差不超过工件加工公差般限定定位误差不超过工件加工公差T的的1/51/3，即，即 D(1/51/3)T 5.3.2 定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因 1 1）基准不重合误差）基准不重合误差 由于工序基准与定位基准不重合所导致由于工序基准与定位基准不重合所导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置

23、变动量，称为基准不重合误差量，称为基准不重合误差, ,用用B B表示表示 2) 2) 基准位移误差基准位移误差 由于定位副的制造误差或定位副配合间由于定位副的制造误差或定位副配合间隙所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位隙所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用置变动量，称为基准位移误差，用Y Y表示表示 3 3）定位误差）定位误差 D D=B B+Y Y（1）产生定位误差的原因产生定位误差的原因 图图5-25（a）为被加工零件的工序简图，在）为被加工零件的工序简图，在工件上铣缺口，加工尺寸为工件上铣缺口，加工尺寸为A和和B。 图图5-25（b）是加工示意图）是加工

24、示意图 基基准准不不重重合合误误差差 从图中可看出，工件以底面和从图中可看出，工件以底面和E面定位。调整好面定位。调整好尺寸后，在一批工件的加工过程中对刀尺寸尺寸后，在一批工件的加工过程中对刀尺寸C的大小的大小是不变的。是不变的。 加工尺寸加工尺寸A的工序基准是的工序基准是F，定位基准是，定位基准是E，两者，两者不重合。不重合。 当一批工件逐个在夹具上定位时，当一批工件逐个在夹具上定位时，A的尺寸受尺的尺寸受尺寸寸Ss/2的影响，这个误差就是基准不重合误差。的影响，这个误差就是基准不重合误差。 基准不重合误差的大小应等于因定位基准与工序基准不重合误差的大小应等于因定位基准与工序基准不重合而造成

25、的加工尺寸的变动范围。基准不重合而造成的加工尺寸的变动范围。即即 B=Amax-Amin=Smax-Smin=s 图图5-26（a）所示工序简图，在圆柱面上铣槽，加工尺寸为）所示工序简图，在圆柱面上铣槽，加工尺寸为A和和B。 图图5-26（b）是加工示意图，工件以内孔）是加工示意图，工件以内孔D在圆柱心轴上定位，在圆柱心轴上定位，O是心是心轴轴线，轴轴线，C是对刀尺寸。是对刀尺寸。 基准位移误差基准位移误差2 2）基准不重合误差）基准不重合误差 由于工序基准与定位基准不重合所导由于工序基准与定位基准不重合所导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为

26、基准不重合误差置变动量，称为基准不重合误差, ,用用B B表表示示 尺寸尺寸A的工序基准是内孔轴线，定位基准也的工序基准是内孔轴线，定位基准也是内孔轴线，两者重合，是内孔轴线，两者重合，B =0。 由于定位副（工件内孔表面与心轴圆柱面）由于定位副（工件内孔表面与心轴圆柱面）有制造公差和最小配合间隙，使得定位基准（工有制造公差和最小配合间隙，使得定位基准（工件内孔轴线）与限位基准（心轴轴线）不能重合，件内孔轴线）与限位基准（心轴轴线）不能重合，定位基准相对于限位基准下移了一段距离。定位基准相对于限位基准下移了一段距离。 定位基准的位置变动影响到工序尺寸定位基准的位置变动影响到工序尺寸A的大的大小

27、，给小，给A造成了误差，这个误差就是基准位移误造成了误差，这个误差就是基准位移误差。差。 基准位移误差的大小应等于因定位基准与基准位移误差的大小应等于因定位基准与限位基准不重合造成的加工尺寸的变动范围。限位基准不重合造成的加工尺寸的变动范围。 当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向相同时，基准位移误差等于定位基准的变动范相同时，基准位移误差等于定位基准的变动范围，即围，即iy 3 3）定位误差）定位误差 定位误差由定位误差由基准位移误差基准位移误差Y Y和基准和基准位移误差用位移误差用B B两部分组成部分两部分组成部分 D D=Y Y+B B 计算定位误差时，

28、可以分别求出基准位移计算定位误差时，可以分别求出基准位移误差和基准不重合误差，再求出它们在加工尺误差和基准不重合误差，再求出它们在加工尺寸方向上的矢量和；也可以按最不利情况寸方向上的矢量和；也可以按最不利情况, ,确定确定工序基准的两个极限位置，根据几何关系求出工序基准的两个极限位置，根据几何关系求出这两个位置的距离，将其投影到加工方向上，这两个位置的距离，将其投影到加工方向上，求出定位误差求出定位误差。（2）定位误差的计算定位误差的计算5.3.3 常见定位方式的定位误差计算常见定位方式的定位误差计算 定位误差由基准不重合误差和基准位移误差两项组定位误差由基准不重合误差和基准位移误差两项组合而

29、成。计算时，先分别计算合而成。计算时，先分别计算B和和y，B在工序图在工序图上确定，上确定，y由定位副间接触状态获得，然后将两者组合由定位副间接触状态获得，然后将两者组合而得而得D 。其合成方法为：。其合成方法为： 如果工序基准不在定位基面上如果工序基准不在定位基面上,则则:D = B+y 如果工序基准在定位基面上如果工序基准在定位基面上,则则:D = By a、定位基面与限位基面接触，分析定位基面直径由、定位基面与限位基面接触，分析定位基面直径由小变大（或由大变小）时，定位基准的变动方向。小变大（或由大变小）时，定位基准的变动方向。 b、定位基准的位置不动，当定位基面直径同样变化、定位基准的

30、位置不动，当定位基面直径同样变化时，分析工序基准的变动方向。时，分析工序基准的变动方向。 c、两者的变动方向相同时取、两者的变动方向相同时取“+”号，相反时取号，相反时取“”号。号。 图图5-27所示，（所示，（a）为工件工序简图，（）为工件工序简图，（b）是工）是工件在夹具中的加工简图。工件以件在夹具中的加工简图。工件以A平面为主要定位基准，平面为主要定位基准，B平面为导向基准，同时加工平面为导向基准，同时加工D、C平面平面（1）工件）工件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 工件以圆柱孔在心轴（或定位销）上定位与工工件以圆柱孔在心轴（或定位销）上定位与工件以外圆柱面在定位套

31、上定位时所产生的基准位移件以外圆柱面在定位套上定位时所产生的基准位移误差的计算方法相同，应按圆孔与外圆柱面固定边误差的计算方法相同，应按圆孔与外圆柱面固定边接触和非固定边接触两种情况分别计算。接触和非固定边接触两种情况分别计算。（2）工件和夹具间以圆孔、外圆柱面为定位副）工件和夹具间以圆孔、外圆柱面为定位副时的定位误差计算时的定位误差计算1）固定边接触）固定边接触2 2）非固定边接触非固定边接触例例5-1钻铰如图钻铰如图5-29（a）所示凸轮的两小孔）所示凸轮的两小孔2-16，定位定位方式如图所示。定位销走直径为方式如图所示。定位销走直径为 ，求加工尺寸，求加工尺寸（1000.1)mm的定位误

32、差的定位误差.0021. 022解解 a ）分析）分析 定位基准与工序基准重合同为定位基准与工序基准重合同为22轴线。定位基面与轴线。定位基面与限位基面间有间隙，定位基准与限位基准不重合，限位基面间有间隙，定位基准与限位基准不重合，y0。虽然定位销垂直布置，但定位时活动虽然定位销垂直布置，但定位时活动V形块将工件推向左形块将工件推向左边，使孔、销右边固定接触。定位基准移动方向与加工边，使孔、销右边固定接触。定位基准移动方向与加工尺寸方向间的夹角尺寸方向间的夹角 。 b） 计算计算mmymmiymmTTiOBDdDB023. 0023. 030cos027. 02021. 0033. 022 5

33、130 例例5-2 图图5-30所示工件以所示工件以80mm0.05mm外圆柱面外圆柱面在定位元件在定位元件 的止口中定位，加工宽的止口中定位，加工宽11mm的的槽，求槽对称度的定位误差。槽，求槽对称度的定位误差。 mm1 . 007. 080解解 a ) 分析分析对 称 度 的 工 序 基 准 为对 称 度 的 工 序 基 准 为 1 2 H 8 的 轴 线 ， 与 定 位 基 准的 轴 线 ， 与 定 位 基 准80mm0.05mm的轴线不重合，的轴线不重合，B0。定位基准与限位。定位基准与限位基准（基准（ ）不重合，）不重合，y0。定位基准可任意方向移动。定位基准可任意方向移动。 b)

34、计算计算 B=0.02mm（同轴度误差）（同轴度误差） y y=TD+Td+Xmin =0.03+0.10+0.02=0.15mm 或或 y=Dmax-dmin=80.10-79.95=0.15mm D=y+B=0.15+0.02=0.17mm 这种定位方式的定位误差太大，很难保证槽的对称度这种定位方式的定位误差太大，很难保证槽的对称度要求。其原因一方面是定位基准与工序基准不重合，另一要求。其原因一方面是定位基准与工序基准不重合，另一方面是定位基面的公差太大。方面是定位基面的公差太大。 10. 007. 080 解决以上问题的措施是：解决以上问题的措施是： 改用改用12H8孔定位，使孔定位，使

35、B =0。同时，由于。同时，由于12H8孔的公差较小，孔的公差较小，y 也将缩小。也将缩小。 提高定位基面的制造精度，缩小提高定位基面的制造精度，缩小y。如可将。如可将80mm0.05mm提高到提高到80mm0.02mm，限位，限位基面直径改为。基面直径改为。即 （3）工件用）工件用V型块定位时的定位误差计算型块定位时的定位误差计算 由于圆柱面的加工误差，圆由于圆柱面的加工误差，圆柱面尺寸最大时定位基准为柱面尺寸最大时定位基准为O1，最小时为最小时为O2。定位基准的变动量：。定位基准的变动量：2sin22sin22sin2minmaxminmax2121ddddOOOOOOi2/sin2diT

36、例5-3 铣如图5-32所示工件上的键槽，以圆柱面或 在 的V形块上定位，求加工尺寸分别为A1，A2，A3时的定位误差。0 dd 90解解 ： a 分析分析 定位基准是圆柱体轴线，定位基准是圆柱体轴线，A1尺寸的工序基准也尺寸的工序基准也是圆柱体轴线，基准重合；是圆柱体轴线，基准重合；A2尺寸的工序基准是圆尺寸的工序基准是圆柱的下母线，在定位基面上，两者不重合，且定位基柱的下母线，在定位基面上，两者不重合，且定位基准的变动方向与工序基准变动方向相反；准的变动方向与工序基准变动方向相反；A3尺寸在尺寸在定位基面上的上母线上，也不重合，工序基准变动方定位基面上的上母线上，也不重合，工序基准变动方向

37、与定位基准的变动方向相同。向与定位基准的变动方向相同。b 计算计算A1的定位误差的定位误差2/sin22/sin20dBDdByiyA2的定位误差的定位误差 )2/sin211 (22/sin222/sin22dddyBDddByA3的定位误差的定位误差)2/sin211 (22/sin222/sin22 dddBDddByy “一面两孔一面两孔”定位的特点：定位的特点： a、容易实现基准统一；、容易实现基准统一； b、位置精度高；、位置精度高； c、存在过定位现象（支承平面限制三个自由、存在过定位现象（支承平面限制三个自由度，每根短销限制两个自由度）度，每根短销限制两个自由度）（4）工件以）

38、工件以“一面两孔一面两孔”定位时的定位误差计定位时的定位误差计算算 销、孔安装时，必须有一定的间销、孔安装时，必须有一定的间隙，此时隙，此时 dmax=Dmin Xmin d 轴径；轴径；D 孔径；孔径；X 间隙间隙A. 二圆销一平面定位二圆销一平面定位第二定位销装入的条件：第二定位销装入的条件： 当孔径、销径为：当孔径、销径为：D1min、D2min、d1max、d2max 孔间距最小、销间距最大：孔间距最小、销间距最大：(L LD)、 (L+ Ld)第一销孔中心到第二孔径的最大距离为：第一销孔中心到第二孔径的最大距离为：L LD+ D2min/2= L+ Ld+ d2max/2+X2min

39、/2即：即：d2max= D2min 2( LD+ Ld+ X2min/2) 当孔径、销径为： D1min、D2min、d1max、d2max 孔间距最大、销间距最小：孔间距最大、销间距最小：(L+ LD)、 (L Ld) 第一销孔中心到第二孔径的最小距离为：第一销孔中心到第二孔径的最小距离为： L+ LDD2min/2= L Ldd2max/2X2min/2 即：即：d2max= D2min 2( LD+ Ld+ X2min/2) 由此可知，只要将定位销的直径缩小到：由此可知，只要将定位销的直径缩小到： d2max= D2min 2( LD+ Ld+ X2min/2)即可即可 实际定位时上述

40、两种极限情况的机会是很实际定位时上述两种极限情况的机会是很少的，因此通常第二定位销孔不预留间隙，即少的，因此通常第二定位销孔不预留间隙，即X2min=0； 此外，第一定位销、孔的最小配合间隙此外，第一定位销、孔的最小配合间隙起补偿中心距偏差的作用。起补偿中心距偏差的作用。 于是得到：于是得到： d2max= D2min 2( LD+ Ld X1min/2) 或：或：X2min= 2( LD+ Ld X1min/2)B. 一圆销、一一圆销、一削边销及削边销及一平面定位一平面定位削边销的削边销的形成形成 为了保证销的强为了保证销的强度，通常使用菱度，通常使用菱形销。形销。 图图a用于直径很小用于直

41、径很小时时 图图b用于直径为用于直径为350mm时时 图图c用于大于用于大于50mm时时 削边销尺寸的确定削边销尺寸的确定 定位误差分析定位误差分析 基准位移误差：为第一定位销、孔的最基准位移误差：为第一定位销、孔的最大配合间隙大配合间隙 Y= D1+ d1+X1min 转角误差：转角误差： 或或LXXtgdDdD2min222min1111LXXtg2max2max115.4 工件的夹紧工件的夹紧 一一 夹紧装置的组成及设计要求夹紧装置的组成及设计要求 二二 夹紧力确定的基本原则夹紧力确定的基本原则 三三 常用的夹紧机构及选用常用的夹紧机构及选用 四四 夹紧动力源装置夹紧动力源装置 工件定位

42、后将其固定，使其在加工过程中保工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的装置，称为夹紧装置。持定位位置不变的装置，称为夹紧装置。 1.夹紧装置的组成夹紧装置的组成动力源装置：动力源装置：它是产生夹紧作用力的装置。它是产生夹紧作用力的装置。传力机构：传力机构：传递力的机构，其作用是：改变作用传递力的机构，其作用是：改变作用力的方向；改变作用力的大小；具有一定的自锁力的方向；改变作用力的大小；具有一定的自锁性能，以保证夹紧可靠。性能，以保证夹紧可靠。夹紧元件：夹紧元件：它是直接与工件接触完成夹紧作用的它是直接与工件接触完成夹紧作用的元件。元件。5.4.1 5.4.1 夹紧装置的组成和设

43、计要求夹紧装置的组成和设计要求夹紧装置的组成夹紧装置的组成1气缸气缸 2斜楔斜楔 3滚子滚子 4压板压板 5工件工件 2.设计夹具时应考虑的问题设计夹具时应考虑的问题 夹紧力（三要素：大小、方向、作用点）夹紧力（三要素：大小、方向、作用点） 传力方式（手动、气动、液力、电力等）传力方式（手动、气动、液力、电力等） 夹紧机构（增力、快速、机动等）夹紧机构（增力、快速、机动等）3.对夹紧装置的设计要求对夹紧装置的设计要求 能保持工件定位时已获得的正确位置能保持工件定位时已获得的正确位置 夹紧要可靠和适当夹紧要可靠和适当 操作方便、安全，劳动强度低，生产效率高操作方便、安全，劳动强度低，生产效率高

44、夹紧装置的自动化和复杂程度与生产批量与生产夹紧装置的自动化和复杂程度与生产批量与生产方式相适应方式相适应 有良好的工艺性和经济性有良好的工艺性和经济性 夹紧力的确定包括夹紧力的大小、方向和作用夹紧力的确定包括夹紧力的大小、方向和作用点三个要素点三个要素 1.夹紧力方向的确定夹紧力方向的确定 应指向各定位元件，且尽可能使之垂直于主要应指向各定位元件，且尽可能使之垂直于主要定位基准，应在工件刚度最大的方向上将工件夹紧。定位基准，应在工件刚度最大的方向上将工件夹紧。 有助于定位，不破坏定位的准确性和可靠性。有助于定位，不破坏定位的准确性和可靠性。 应考虑接触面积的影响，使工件变形尽可能小。应考虑接触

45、面积的影响，使工件变形尽可能小。 应使夹紧力尽可能小，减轻劳动强度、提高生应使夹紧力尽可能小，减轻劳动强度、提高生产效率。产效率。5.4.2 5.4.2 夹紧力确定的基本原则夹紧力确定的基本原则 夹紧力应指向主要定位基面夹紧力应指向主要定位基面 b)、c)错误，d)正确 结论：主要夹紧力方向应尽量垂直主要定位面结论：主要夹紧力方向应尽量垂直主要定位面结论：有利于减小夹紧力的大小结论：有利于减小夹紧力的大小 夹紧力方向与夹紧力大小的关系夹紧力方向与夹紧力大小的关系 FW 夹紧力；夹紧力；F切削力；切削力；G工件自重工件自重b)较较a)好好 结论：夹紧力的方向应是工件刚度较高的方向结论：夹紧力的方

46、向应是工件刚度较高的方向 2.2.夹紧力作用点的选择夹紧力作用点的选择 夹紧力作用点是指夹紧元件与工件接触的一小夹紧力作用点是指夹紧元件与工件接触的一小块面积块面积 应落在支承元件上或几个支承元件所形成应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承面内的支承面内 a)错误，错误，b)正确正确 应选在工件刚性较好的部位应选在工件刚性较好的部位 a)错误，错误，b)正确正确 当作用点只能远离加工面，可增设辅助支承当作用点只能远离加工面，可增设辅助支承 应尽可能靠近被加工表面，以减少切应尽可能靠近被加工表面，以减少切削力翻转力矩的影响，减少振动削力翻转力矩的影响，减少振动 3.夹紧力大小的确定夹紧力大小

47、的确定 要足够防止加工时松动要足够防止加工时松动 使工件受压变形小，刚性差的工件使工件受压变形小，刚性差的工件应均匀加压应均匀加压 机动夹紧时应计算夹紧力的大小，机动夹紧时应计算夹紧力的大小，以理论夹紧力乘以安全系数以理论夹紧力乘以安全系数K 粗加工取粗加工取K2.53， 精加工取精加工取K1.52夹紧力三要素的确定，是一夹紧力三要素的确定，是一个综合性问题，必须考虑工个综合性问题，必须考虑工件的结构特点、加工工艺方件的结构特点、加工工艺方法、定位元件的结构和布置法、定位元件的结构和布置等多种因素。等多种因素。1.基本夹紧机构基本夹紧机构（1）斜楔夹紧机构）斜楔夹紧机构工作原理：工作原理：利用

48、楔块的斜面将楔块的推力利用楔块的斜面将楔块的推力转变为夹紧力，从而夹紧工件转变为夹紧力，从而夹紧工件夹紧力的大小：夹紧力的大小：21tgtgFQ5.4.3.典型的夹紧机构典型的夹紧机构 （1）斜楔夹紧机构）斜楔夹紧机构 锤击夹紧和松开工件，原理是楔紧作用锤击夹紧和松开工件，原理是楔紧作用 斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构1斜楔斜楔 2工件工件 3夹具体夹具体夹持原则：夹持原则： 楔块夹紧工件后应能自锁，楔块夹紧工件后应能自锁， 1 1 + +2 2 为自锁条件为自锁条件 一般钢铁的摩擦系数为一般钢铁的摩擦系数为0.10.15，取取1 1 =2 = 57，故故1014 为了安全可靠，取为了安全可靠，取=

49、 571）夹紧力）夹紧力Fw计算：计算： FQ夹紧作用力；夹紧作用力；斜楔升角；斜楔升角； 1、 2摩擦角摩擦角 由静力平衡：由静力平衡：F F1 1+F+Frxrx= =而而F F1 1= = tgtg 1 1 F Frxrx= F= FW W tg( tg(+ +2 2) ) F FW W = F= FQ Q/ /tgtg1 1+tg(+tg(+2 2) ) a）自锁条件：）自锁条件： F1Frx， 即 tg tg( )tg tg( )WF1WF212 为自锁条件一般 、 = 6 =12 一般取68 1212max夹紧特点：夹紧特点： 结构简单，有增力作用。结构简单，有增力作用。 一般扩力

50、比一般扩力比Q/ /F3。 楔块夹紧行程小，增大行程会使自锁性能楔块夹紧行程小，增大行程会使自锁性能变差变差 操作不便，夹紧和松开均需敲击操作不便，夹紧和松开均需敲击 楔 块 材 料 ： 通 常 用楔 块 材 料 ： 通 常 用 2 0 钢 渗 碳 ， 淬 硬钢 渗 碳 ， 淬 硬5862HRC 偏心轮、凸轮、螺钉为楔块的变种偏心轮、凸轮、螺钉为楔块的变种 （2）螺旋夹紧机构）螺旋夹紧机构工作原理：工作原理：类似楔块，螺旋相当于斜类似楔块，螺旋相当于斜楔绕在圆柱体上形成，所以夹紧工件楔绕在圆柱体上形成，所以夹紧工件仍是楔紧作用。仍是楔紧作用。 夹紧力大小：夹紧力大小：类似楔块类似楔块夹紧特点：

51、夹紧特点： 结构简单，增力大结构简单，增力大 夹紧可靠，能保证自锁夹紧可靠，能保证自锁 夹紧动作慢，适合手动夹紧夹紧动作慢，适合手动夹紧1）夹紧力计算）夹紧力计算受力分析受力分析在在 原始力矩，原始力矩，M1螺螺母阻止螺钉转动的力矩，母阻止螺钉转动的力矩，M2工件阻止螺钉转动的力工件阻止螺钉转动的力矩仨作用下处于平衡：矩仨作用下处于平衡： QMMQM1 M20 FW=FQL/d2/2tg(+ 1 1)+rtg2 2 FW夹紧力夹紧力(N)；FQ原始作用力原始作用力(N)L作用力臂作用力臂(mm)；d2螺纹中径螺纹中径(mm)；螺纹升角螺纹升角()；1 1 螺螺纹处摩擦角螺螺纹处摩擦角()2 2

52、 螺钉端部摩擦角螺钉端部摩擦角() r螺钉端部当量摩擦半径螺钉端部当量摩擦半径(mm) 2）结构特点）结构特点 具有斜楔的结具有斜楔的结构特点，而且螺纹构特点，而且螺纹升角升角4，自锁，自锁性能更好，耐振；性能更好，耐振；夹紧行程不受限制，夹紧行程不受限制，但夹紧行程大时，但夹紧行程大时，操作时间长。操作时间长。 单个螺旋夹紧机构单个螺旋夹紧机构 a) 结构简单，但易压伤工件表面，易带动工结构简单，但易压伤工件表面，易带动工件旋转；件旋转；b)带有摆动压块，克服了上述不足带有摆动压块，克服了上述不足 3）应用：广泛用在手动夹紧中）应用：广泛用在手动夹紧中图图a)减力增大行程减力增大行程 图图b

53、)改变力向改变力向 图图c) 增力减小行程增力减小行程 （3）偏心夹紧机构）偏心夹紧机构工作原理：工作原理：利用转动中心与几何中心偏移的利用转动中心与几何中心偏移的圆盘或轴作为夹紧元件圆盘或轴作为夹紧元件夹紧特点：夹紧特点： 结构简单，制造方便结构简单，制造方便 夹紧迅速，操作灵活夹紧迅速，操作灵活 行程小，增力小，自锁能力差行程小，增力小，自锁能力差 适合夹紧力小、振动小的场合适合夹紧力小、振动小的场合自锁条件：自锁条件：D/ /e 1420设计计算：设计计算： 偏心距取偏心距取2e + （：工件尺寸公差；：工件尺寸公差；：装卸工件预留间隙）：装卸工件预留间隙） 偏心轮直径取偏心轮直径取D=

54、14e20e 手柄长取手柄长取L=(22.5)D 最小夹紧行程最小夹紧行程Smin=+ 偏心轮材料：偏心轮材料：20钢或钢或20Cr；表面渗碳淬；表面渗碳淬火火5560HRC，磨光、发蓝，磨光、发蓝2. 联动夹紧机构联动夹紧机构 原理：利用一个原始作用力实现单件或多件的多点、多向同时夹紧的机构。单件同向联动夹紧机构单件同向联动夹紧机构 （1）单件联动夹紧机构）单件联动夹紧机构单件对向联动夹紧机构单件对向联动夹紧机构单件互垂力或斜交力联动夹紧机构单件互垂力或斜交力联动夹紧机构 互垂力或斜交力联动夹紧机构互垂力或斜交力联动夹紧机构 （）多件联动夹紧机构（）多件联动夹紧机构 多件平行联动夹紧机构多件

55、平行联动夹紧机构多件连续夹紧机构多件连续夹紧机构 对称式多件联动夹紧机构复合式多件联动夹紧机构复合式多件联动夹紧机构（3）与其它动作联动的夹紧机构）与其它动作联动的夹紧机构 先定位后夹紧的联动机构先定位后夹紧的联动机构设计多位夹紧机构应注意的问题 夹紧元件必须为浮动、可调节的联动零夹紧元件必须为浮动、可调节的联动零件，以保证同时均匀夹紧和同时松开件，以保证同时均匀夹紧和同时松开 夹紧力方向应与定位方式和加工方法相夹紧力方向应与定位方式和加工方法相适应适应 应保证每一工件都有足够的夹紧力应保证每一工件都有足够的夹紧力 夹紧元件和传力零件应有足够的刚性，夹紧元件和传力零件应有足够的刚性，保证传力均

56、匀保证传力均匀（4）夹紧动力源装置 1）气动夹紧气动夹紧 包括三个部分：第一部分为气源，包括三个部分：第一部分为气源，第二部分为控制部分，第三部分为执行第二部分为控制部分，第三部分为执行部分。部分。 2）液压夹紧）液压夹紧 液压夹紧是利用液压油为工作介质液压夹紧是利用液压油为工作介质来传力的一种装置。它与气动夹紧比较，来传力的一种装置。它与气动夹紧比较，具有夹紧力稳定、吸收振动能力强等优具有夹紧力稳定、吸收振动能力强等优点，但结构比较复杂、制造成本高，因点，但结构比较复杂、制造成本高，因此适用于大量生产。液压夹紧的传动系此适用于大量生产。液压夹紧的传动系统与普通气压系统类似。统与普通气压系统类

57、似。 3）气）气- -液组合夹紧液组合夹紧 气气- -液组合夹紧的动力源为压缩空气，液组合夹紧的动力源为压缩空气，但要使用特殊的增压器，比气动夹紧装置但要使用特殊的增压器，比气动夹紧装置复杂。它的工作原理下图所示，压缩空气复杂。它的工作原理下图所示，压缩空气进入气缸进入气缸1的右腔，推动增压器活塞的右腔，推动增压器活塞3左移，左移，活塞杆活塞杆4随之在增压缸随之在增压缸2内左移。因活塞杆内左移。因活塞杆4的作用面积小，使增压缸的作用面积小，使增压缸2和工作缸和工作缸5内内的油压得到增加，并推动工作缸中的活塞的油压得到增加，并推动工作缸中的活塞6上抬，将工件夹紧。上抬，将工件夹紧。3. 定心夹紧

58、机构定心夹紧机构 （1）定心夹紧机构的工作原理）定心夹紧机构的工作原理例例1：如图工件以外圆定位加：如图工件以外圆定位加工内孔，保证同轴度。若在套工内孔，保证同轴度。若在套筒中动配合定位：筒中动配合定位：B=0，Y0，D=Y；若在三爪；若在三爪自动卡盘中定位，因三爪等速自动卡盘中定位，因三爪等速向中心的移动，使定位基准没向中心的移动，使定位基准没有位移，有位移，Y=0，D=0。 例例2：如图在工件上：如图在工件上加工槽，保证对工件加工槽，保证对工件中心面的对称度。若中心面的对称度。若采用固定双支承平面采用固定双支承平面定位：定位：B0，Y=0，D=B；若左右侧面采用等速若左右侧面采用等速内、外

59、移定位元件，内、外移定位元件，使定位基准为中心面，使定位基准为中心面，B=0，D=0。b) 定心夹紧机构：定位和夹紧同时实现的夹紧机定心夹紧机构：定位和夹紧同时实现的夹紧机构。采用定心夹紧机构可减少构。采用定心夹紧机构可减少dw。工作原理：利用工作原理：利用“定位定位夹紧夹紧”元件的等速移元件的等速移动或均匀弹性变形来实现定心或对中。动或均匀弹性变形来实现定心或对中。特点：特点：a. “定位定位夹紧夹紧”元件合二为一；元件合二为一；b. 始终有：始终有：db=0 c.主要用在要求定心和对中的场合主要用在要求定心和对中的场合（2）常见的定心夹紧机构）常见的定心夹紧机构螺旋式定心夹紧机构螺旋式定心

60、夹紧机构1、5滑座；滑座；2、4V形块钳口；形块钳口；3调节杆；调节杆；6双向螺杆双向螺杆 1）螺栓式定心夹紧机构）螺栓式定心夹紧机构机动楔式夹爪自动定心机构机动楔式夹爪自动定心机构 1-夹爪；夹爪；2-本体；本体；3-弹簧卡圈；弹簧卡圈；4-拉杆；拉杆；5-工件工件 2） 楔式定心夹紧机构楔式定心夹紧机构 杠杆作用的定心卡盘杠杆作用的定心卡盘 1拉杆；拉杆；2滑套；滑套；3钩形杠杆；钩形杠杆；4轴销；轴销；5夹爪夹爪 3）杠杆式定心夹紧机构杠杆式定心夹紧机构 弹性夹头和弹性心轴弹性夹头和弹性心轴 1夹具体；夹具体；2弹性筒夹；弹性筒夹；3锥套；锥套；4螺母；螺母；5心轴心轴 4） 弹簧筒夹式