机械制造工程学 课件 第八章 工件的安装及夹具

1、第8章工件的安装与夹具8.1概述8.2工件定位原理8.3定位方式与定位元件的选择8.4定位误差8.5工件的夹紧8.6基本夹紧机构8.7联动夹紧机构8.8定心夹紧机构8.9夹紧动力源装置8.10典型夹具8.11车床夹具8.12现代机床夹具8.13数控机床夹具特点 1.用找正法装夹工件 把工件直接放在机床工作台上或放在四爪单动卡盘、机用虎钳等机床附件中，根据工件的一个或几个表面用划针或指示表找正工件准确位置后再进行夹紧。也有先按加工要求进行加工面位置的划线工序，然后再按划出的线痕进行找正实现装夹。8.18.1概述概述8.1.1工件的安装2.用夹具装夹工件 图4-1 铣槽工序用的铣床夹具 1定位键

2、2支承板 3齿纹顶支承钉 4平头支承钉 5对刀块 6夹具底座7夹具底板 8螺旋压板 9夹紧螺母 10对刀塞尺在机床上用于装夹工件或在机床上用于装夹工件或引导刀具的装置。引导刀具的装置。1. 1. 夹具的组成夹具的组成（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、分度机构、此外有连接元件、分度机构、 操作元件等。操作元件等。8.1.2夹具的组成按使用特点分：按使用特点分：（1 1）通用夹具）通用夹具（2 2）专用夹具）专用夹具（3 3）成组夹具）成组夹具（4 4）组合夹具）组合夹具 （

3、5 5）随行夹具）随行夹具按使用机床分：按使用机床分：车床夹具、铣床夹具、车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具钻床夹具、镗床夹具按动力源分：按动力源分：手动夹具、气动夹具、液压夹具、手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等电动夹具、磁力夹具、真空夹具等8.1.3夹具的分类工件定位目的：工件定位目的：使同批工件在机床或夹具上有正确位置使同批工件在机床或夹具上有正确位置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，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 (2)(2)划线找正定位划线找正定位 适于单

4、件小批生产或毛坯精度较低、大型工件粗加工适于单件小批生产或毛坯精度较低、大型工件粗加工 (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8.2工件定位原理 2. 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位 (1)(1)六点定位原理六点定位原理 未定位工件在空间有六个自由度，未定位工件在空间有六个自由度， 定位就是限制其自由度。定位就是限制其自由度。合理布置六个定位支承点，使工合理布置六个定位支承点，使工件上的定位基面与其接触，一个件上的定位基面与其接触，一个支承点限制工件一个自由度，使支承点限制工件一个自由度，使工件六个自由度被完全限制，在工

5、件六个自由度被完全限制，在空间得到唯一确定的位置，此即空间得到唯一确定的位置，此即六点定位原理六点定位原理。 实际中一个定位元件可体现一个或多个支承点，实际中一个定位元件可体现一个或多个支承点， 视具体工作方式及其与工件接触范围大小而定视具体工作方式及其与工件接触范围大小而定定位与夹紧的区别：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。确的位置，夹紧是使工件保持这个正确位置。(2)(2)完全定位完全定位与与不完全定位不完全定位工件的六个自由度被完全限制的定位称工件的六个自由度被完全限制的定位称完全定位，完全定位，允许少于六点的定位称为

6、允许少于六点的定位称为不完全定位不完全定位。都是合理的定位方式。都是合理的定位方式。 考虑定位方案时，先分析必须消除哪些自由度，考虑定位方案时，先分析必须消除哪些自由度，再以相应定位点去限制。再以相应定位点去限制。(3)(3)欠定位欠定位与与过定位过定位工件应限制的自由度未被限制的定位，为工件应限制的自由度未被限制的定位，为欠定位，欠定位，在实际生产中是绝对不允许的。在实际生产中是绝对不允许的。工件一个自由度被两个或以上支承点重复限制的工件一个自由度被两个或以上支承点重复限制的定位称为定位称为过定位过定位或或重复定位。重复定位。一般来说也是不合一般来说也是不合理的。理的。 过定位造成的后果：过

7、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，但在精加工时也可看到。过定位一般是不允许的，但在精加工时也可看到。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. 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. 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

8、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。度和定位稳定性。 1) 1) 固定支承（支承钉、固定支承（支承钉、支承板支承板）8.3定位方式与定位元件的选择8.3.1工件以平面定位工件以平面定位工件以平面定位1) 1) 固定支承（支承钉、支承板、定位分析）固定支承（支承钉、支承板、定位分析）2) 2) 可调支承可调支承 多用于毛面定位，每批调整一次多用于毛面定位，每批调整一次，以补偿各批以补偿各批 毛坯误差毛坯误差3) 3) 自位支承自位支承支承本身可随工件定位基准面的变化而自动适应，支承本身可随工件定位基准面的变

9、化而自动适应，一般只限制一般只限制一个自由度，一个自由度，即一点定位。即一点定位。4) 4) 辅助支承辅助支承 在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度，在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度， 主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。 1 1）定位销）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8.3.2工件以孔定位2 2）圆锥销）圆锥销 常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度 3 3）定位心轴）定位心轴 主要用于盘套主要用于盘套 类零件的定位类零件的定位 1 1）定位套筒）定位套筒 8.

10、3.3工件以外圆柱面定位2 2）半圆定位座）半圆定位座 常用于大型轴类工件的定位常用于大型轴类工件的定位3 3）V V形块定位形块定位 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606090901201204 4）外圆定心夹紧）外圆定心夹紧 三爪卡盘、双三爪卡盘、双V V形铁定心夹紧、弹簧夹头形铁定心夹紧、弹簧夹头(4) (4) 工件以其它表面定位工件以其它表面定位（1 1）工件以圆锥孔定位）工件以圆锥孔定位 1) 1) 锥度心轴（长轴与短轴）锥度心轴（长轴与短轴） 2) 2) 顶尖（固定与活动）顶尖（固定与活动）（2 2）工件以成形表面定位）工件以成形表面定位 如：渐开线齿面；

11、键槽、花键表面等。如：渐开线齿面；键槽、花键表面等。（3 3）工件以一面两孔工件以一面两孔 1 1）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8.3.4工件以一面两孔定位这种定位属于过定位这种定位属于过定位解决办法是：解决办法是：将销将销2 2做成做成削边销削边销 2 2）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3 3）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定位误差概念定位误差概念 指一批工件在夹具中定位时，工件的设计基准（或工序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。基准）

12、在加工尺寸方向上的最大变动量。 成批加工工件时，夹具相对机床的位置及切削运动成批加工工件时，夹具相对机床的位置及切削运动的行程调定后不再变动，可认为加工面的位置是固定的。的行程调定后不再变动，可认为加工面的位置是固定的。但因一批工件中每个工件在尺寸形状及表面相互位置上但因一批工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。均存在差异，所以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8.4.1定位误差及其组成8.4定位误差 采用调整法加工一批工件时，工件在夹具上定位采用调整法加工一批工件时，

13、工件在夹具上定位时，由于每个工件所占据的位置不完全一致，使加工时，由于每个工件所占据的位置不完全一致，使加工后各工件的加工尺寸不一而形成误差。这种只与工件后各工件的加工尺寸不一而形成误差。这种只与工件定位有关的误差，称为定位误差，用符号定位有关的误差，称为定位误差，用符号D D 表示。表示。1. 1. 产生定位误差的原因产生定位误差的原因 产生定位误差的原因有两个：一个是定位基准与产生定位误差的原因有两个：一个是定位基准与设计基准（工序基准）不重合；另一个是定位基准与设计基准（工序基准）不重合；另一个是定位基准与起始（调刀、限位）基准不重合。起始（调刀、限位）基准不重合。（1 1）基准不重合误

14、差（）基准不重合误差（B B ） 工件在夹具上定位时，由于所选择的定位基准与工件在夹具上定位时，由于所选择的定位基准与工序基准不重合而引起的，同批工件的工序基准相对工序基准不重合而引起的，同批工件的工序基准相对于定位基准在该工序（加工）尺寸方向的最大位移量于定位基准在该工序（加工）尺寸方向的最大位移量（位置变动范围），称为基准不重合误差。用符号（位置变动范围），称为基准不重合误差。用符号B 表示。表示。 基准不重合误差（基准不重合误差（B ）的大小应等于工序基准相）的大小应等于工序基准相对于定位基准在该工序（加工）尺寸方向的最大位移对于定位基准在该工序（加工）尺寸方向的最大位移量。量。 可通过

15、可通过计算定位尺寸（计算定位尺寸（C C）的公差在工序（加工）的公差在工序（加工）尺寸方向上的投影分量得到基准不重合误差（尺寸方向上的投影分量得到基准不重合误差（B）的）的大小。定位尺寸（大小。定位尺寸（C）是指工序（设计）基准与定位）是指工序（设计）基准与定位基准之间的联系尺寸。当定位尺寸（基准之间的联系尺寸。当定位尺寸（C）由多个尺寸）由多个尺寸所决定时，则要以定位尺寸为封闭环所组成的尺寸链所决定时，则要以定位尺寸为封闭环所组成的尺寸链进行解算。进行解算。 基准不重合误差基准不重合误差B的计算公式表示为：的计算公式表示为： B =C COS 为工序基准的变动方向与工序（加工）尺寸为工序基准

16、的变动方向与工序（加工）尺寸方向间的夹角。方向间的夹角。 本工序加工直角上表面，设计尺寸为本工序加工直角上表面，设计尺寸为A1，用下平，用下平面定位。由于定位基准与设计基准不重合，从而产生面定位。由于定位基准与设计基准不重合，从而产生基准不重合误差基准不重合误差B 。 D（A1） = B （A1） = C COS = A2（a）图图 D （20）= B （20）= 0.28（b）图图 D （20）= B （20）= 0D （A） = 0 D（B） = B （B） = d / 2 D（C） = B （C） = d 平面定位，Y=0.对于A,B=0。对于B,B=0.5d。Y=d。2 2）基准位移误

17、差（）基准位移误差（Y ） 工件在夹具上定位时，由于定位副的制造误差工件在夹具上定位时，由于定位副的制造误差和定位副的配合间隙的影响，使工件的定位基准与和定位副的配合间隙的影响，使工件的定位基准与夹具定位元件的起始（调刀、限位）基准不重合，夹具定位元件的起始（调刀、限位）基准不重合，导致同批工件位置的不一致而造成的加工误差，称导致同批工件位置的不一致而造成的加工误差，称为基准位移误差。用符号（为基准位移误差。用符号（Y ）表示。）表示。 基准位移误差（基准位移误差（Y Y）的大小应等于定位基准与）的大小应等于定位基准与起始（调刀、限位）基准不重合而造成的基准位移起始（调刀、限位）基准不重合而造

18、成的基准位移量量Y Y 在工序（加工）尺寸方向上的投影分量。基准在工序（加工）尺寸方向上的投影分量。基准位移量位移量Y Y 应根据不同的定位方案所决定。应根据不同的定位方案所决定。 基准位移误差基准位移误差Y Y 的计算公式表示为：的计算公式表示为： Y Y = Y Y COSCOS 为定位基准的变动方向与工序（加工）尺为定位基准的变动方向与工序（加工）尺寸方向间的夹角。寸方向间的夹角。 D D （A3） = Y Y （A3）= 2（H h）tanD D （A1） = B B（A1）+ Y Y （A1） = A2 + 2（H h）tan2 2定位误差的计算方法定位误差的计算方法1 1）极限位置

19、法（几何作图法）极限位置法（几何作图法） 先根据工件的定位方案，画出工序（设计）基准先根据工件的定位方案，画出工序（设计）基准相对起始（调刀、限位）基准最大与最小的两个极限相对起始（调刀、限位）基准最大与最小的两个极限位置，再根据几何关系求出这两个极限位置间的距离，位置，再根据几何关系求出这两个极限位置间的距离，即得出定位误差。即得出定位误差。 2 2）合成法）合成法 由于定位误差是由基准不重合误差以及基准位移由于定位误差是由基准不重合误差以及基准位移误差所造成的。因此定位误差可以由这两项误差组合误差所造成的。因此定位误差可以由这两项误差组合而成。计算定位误差时，先分别求出基准不重合误差而成。

20、计算定位误差时，先分别求出基准不重合误差与基准位移误差，然后再将两项误差组合后得出定位与基准位移误差，然后再将两项误差组合后得出定位误差。即：误差。即：D D = B BY Y 定位误差定位误差的合成的合成解算方法如下：解算方法如下：（1 1）当）当B B 0 0， Y Y 00 时，则时，则D D Y Y ；（2 2）当）当B B 00， Y Y 0 0 时，则时，则D D B B ；（3 3）当）当B B 00， Y Y 00 时，时， 1 1）如果工序（设计）基准不在定位基面上：）如果工序（设计）基准不在定位基面上： D D = B B + + Y Y 2 2）如果工序（设计）基准落在定

21、位基面上：）如果工序（设计）基准落在定位基面上：D D = B BY Y公式中公式中“” 、“”号的确定方法如下：号的确定方法如下： 先分析先分析定位基面定位基面直径由大到小（或由小到大）直径由大到小（或由小到大）时，时，定位基准定位基准的变动方向。的变动方向。 然后设然后设定位基准定位基准的位置不变，再分析的位置不变，再分析工序（设工序（设计）基准计）基准的变动方向。（此时定位基面直径应作上述的变动方向。（此时定位基面直径应作上述相同的变化。）相同的变化。） 如果在上述判断中两者的变动方向相同时，取如果在上述判断中两者的变动方向相同时，取“”号，而两者的变动方向相反时，取号，而两者的变动方向

22、相反时，取“”号。号。由于两个基准的变化方向相同，故取由于两个基准的变化方向相同，故取 “ + ”号号由大到小由大到小由大到小由大到小 当工件以外圆柱面在当工件以外圆柱面在V V形块上定位，且工序（设计）形块上定位，且工序（设计） 基准落在定位基面的上母线时，基准变化的分析。基准落在定位基面的上母线时，基准变化的分析。由于两个基准的变化方向相反，故取由于两个基准的变化方向相反，故取 “ ”号号由大到小由大到小由大到小由大到小 当工件以外圆柱面在当工件以外圆柱面在V V形块上定位，且工序（设计）形块上定位，且工序（设计） 基准落在定位基面的下母线时，基准变化的分析。基准落在定位基面的下母线时，基

23、准变化的分析。由大到小由大到小由大到小由大到小由于两个基准的变化方向相反，故取由于两个基准的变化方向相反，故取 “”号号 当工件以内孔在心轴上定位，且工序（设计）基准当工件以内孔在心轴上定位，且工序（设计）基准 落在定位基面的上母线时，基准变化的分析。落在定位基面的上母线时，基准变化的分析。由大到小由大到小由大到小由大到小由于两个基准的变化方向相同，故取由于两个基准的变化方向相同，故取 “+”号号 当工件以内孔在心轴上定位，且工序（设计）基准当工件以内孔在心轴上定位，且工序（设计）基准 落在定位基面的下母线时，基准变化的分析。落在定位基面的下母线时，基准变化的分析。3.3.常见定位方式的定位误

24、差分析与计算常见定位方式的定位误差分析与计算 1) 1) 工件以平面定位工件以平面定位已知：大圆直径公差为已知：大圆直径公差为0.03，小圆直径公差为，小圆直径公差为0.02，同轴度误差为，同轴度误差为0.02 求：求： D D（30） =？ 解：分析可知解：分析可知 B B（30）0， Y Y（30）0 得：得：D D（30） = B B（30） = 0.03/2+0.02/2+0.02 0.03/2+0.02/2+0.02 = 0.0450.045已知：已知：大圆直径公差为大圆直径公差为 0.03，小圆直径公差为，小圆直径公差为 0.02，同轴度误差为同轴度误差为 0.02 。 求：求：

25、D（30） =？ 解：解： 分析可知分析可知 B（30） 0， Y（30） 0得：得： D（30） = 0已知：已知：大圆直径公差为大圆直径公差为 0.03，小圆直径公差为，小圆直径公差为 0.02，同轴，同轴度误差为度误差为 0.02求：求： D（30） =？ 解：解： 分析可知分析可知 B（30）0， Y（30）0 得：得： D（30） = B（30） = 0.03 / 2+0.02 / 2+ 0.02 = 0.0452) 2) 工件以外圆柱面在工件以外圆柱面在V V形块上定位形块上定位已知：外圆直径公差为已知：外圆直径公差为D D V V形块的夹角为形块的夹角为 得：得： Y Y )2/

26、sin(2D已知：外圆直径公差为已知：外圆直径公差为D ， V形块的夹角为形块的夹角为（1 1）设计基准为外圆轴线时：）设计基准为外圆轴线时：求：求： D D（H1H1） = = ？ 解：分析可知解：分析可知 B B（H1H1） 0 0 ； Y Y（H1H1） 0 0 得：得： D D（H1H1） = = Y Y（H1H1） = =)2/sin(2D（2 2）设计基准为外圆下母线时：）设计基准为外圆下母线时： 求：求： D D （H2） = ？ 解：分析可知解：分析可知 B B （H2） 0， Y Y （H2） 0 得：得： B B （H2） = ； Y Y （H2） = 分析：分析：设计基准

27、落在定位基面上，两基准的变化方向相反，故取设计基准落在定位基面上，两基准的变化方向相反，故取 - - 号。号。 最终得：最终得： D D （H2）= Y Y （H2） - - B B （H2） =2D)2/sin(2D1)2/sin(12D由大到小由大到小由大到小由大到小（3 3）设计基准为外圆上母线时：）设计基准为外圆上母线时： 求：求： D D （H3） = ？ 解：分析可知解：分析可知 B B （H3） 0， Y Y （H3） 0 得：得： B B （H3） = ； Y Y （H3） = 分析：设计基准落在定位基面上，两基准的变化方向相同，分析：设计基准落在定位基面上，两基准的变化方向相

28、同， 故取故取“”号。号。 最终得：最终得： D D （H3） = Y Y （H3） B B （H3） = 2D)2/sin(2D1) 1/sin(12D由大到小由大到小由大到小由大到小已知：大圆直径公差为已知：大圆直径公差为0.03 0.03 ，小圆直径公差为，小圆直径公差为0.020.02，同轴度误差为，同轴度误差为0.020.02， V V形块的夹角为形块的夹角为9090o o 求：求： D D （3030）= = ？ 解：分析可知解：分析可知 B B （3030） 0 0 ； Y Y （3030） 0 0得：得： B B （3030）= 0.03/2 = 0.03/2 0.02 = 0

29、.035 0.02 = 0.035 Y Y （3030）= = 0.014 = = 0.014 D D （3030）= = B B （3030） Y Y （3030）= 0.049 = 0.049 （设计基准不在定位基面上）（设计基准不在定位基面上）045sin202. 0 已知：大圆直径公差为已知：大圆直径公差为0.030.03，小圆直径公差为，小圆直径公差为0.020.02，同轴度误差为，同轴度误差为0.020.02， V V形块的夹角为形块的夹角为9090o o 求：求： D D （3030）= = ？ 解：解： 分析可知分析可知 B B （3030） 0 0， Y Y （3030） 0

30、 0 得：得： B B （3030）= 0.03/2 = 0.03/2 0.02 = 0.035 0.02 = 0.035 ； D D （3030）= = B B （3030）= 0.035= 0.035已知：大圆直径公差为已知：大圆直径公差为0.03 ，小圆直径公差为，小圆直径公差为0.02， 同轴度误差为同轴度误差为0.02 ， V形块的夹角为形块的夹角为90o 求：求：D （30） ？ 解：分析可知解：分析可知 B （30） 0， Y （30） 0（通过调节通过调节V型台，型台，Y 不变不变） 得：得：B （30） 0.03/2 0.02 = 0.035 ；D （30）B （30）0.0

31、35已知：大圆直径公差为已知：大圆直径公差为T TD D ，小圆直径公差为，小圆直径公差为T Td d，同轴度误差为，同轴度误差为2e2e， V V形块的夹角为形块的夹角为求：求： D D （A A） ？ 解：分析可知解：分析可知 B B （A A ） 0 0， Y Y （A A） 0 0得：得： B B （A A） 2e2e Y Y （A A） D D （A A） B B （A A） Y Y （A A） （设计基准不在定位基面上）（设计基准不在定位基面上）2Td)2/sin(2TD )2/sin(2d cos)2/sin(2d D D （A） D D （B） 0 D D （C）此图不存在基准

32、不重合误差2d 12sincos2d 12sin12dD D （A） D D （B） D D （C）此图存在基准不重合误差 12sin12d2d 12sincos2dD D （A） D D （B）(cos=0) D D （C）2d cos2dD D （A） D D （B） 0 D D （C）D D （A） 0 D D （B） D D （C） （设计基准落在定位基面上，设计基准落在定位基面上， 两基准的变化方向相反。）两基准的变化方向相反。）2d cos12dD D （A） D D （B） D D （C） （设计基准落在定位基面上，设计基准落在定位基面上， 两基准的变化方向相同。）两基准的变化方

33、向相同。）d 2d cos12d3) 3) 工件以圆柱孔在心轴（定位销）上定位工件以圆柱孔在心轴（定位销）上定位（1 1）工件定位孔与心轴（销）为固定）工件定位孔与心轴（销）为固定单边接触单边接触时：时： 已知：工件定位孔已知：工件定位孔 ，心轴为，心轴为 得：得： Y Y = （2 2）工件定位孔与心轴（销）为）工件定位孔与心轴（销）为任意边接触任意边接触时：时： 已知：工件定位孔已知：工件定位孔 ，心轴为，心轴为 得：得： Y Y Y Y D0D 0d00d min0maxdD )d()D(0d0D min0dDX D0D 0d00d 2dD2dDOOOOmax0minmin0max122

34、dD2)d()D(0d0D020dD 已知：工件定位孔与定位销的配合已知：工件定位孔与定位销的配合为固定单边接触，加工上表面。为固定单边接触，加工上表面。 定位孔直径为定位孔直径为 定位销直径为定位销直径为解：解：分析分析 B B （5959） 0 ；Y Y （5959） 0B B （5959） Y Y （5959） D D （59） B B （5959） + Y Y （5959） 0.1151 . 004. 0212. 0 015. 0201. 002. 0 02. 003. 020 02. 0020 已知：工件小圆与定位套的配合为固已知：工件小圆与定位套的配合为固定单边接触。大圆直径公差为

35、定单边接触。大圆直径公差为0.03 0.03 ，小，小圆直径公差为圆直径公差为0.020.02，同轴度误差为，同轴度误差为0.020.02，定位套直径公差为定位套直径公差为0.040.04。解：分析得解：分析得 B B （3030） 0 0，Y Y （3030） 0 0B B （3030） 0.03/2 0.03/2 0.02 = 0.035 0.02 = 0.035 Y Y （3030） D D （3030）B B （3030） + + Y Y （3030） 0.070.07035. 0201. 002. 004. 0 (4)(4)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

36、 1）在平面内任意方向的位移误差）在平面内任意方向的位移误差 孔孔O1中心偏移在直径为中心偏移在直径为dw1 圆内，圆内，dw1 =TD1 + Td1 + X1min 孔孔O2在在X方向偏心与孔方向偏心与孔O1相同（不限位），为相同（不限位），为dw1 在在Y方向偏心在直径为方向偏心在直径为dw2 ，dw2 =TD2 + Td2 + X2 min 2）转角误差）转角误差 =arctan(TD1 + Td1 + X1min+ TD2 + Td2 + X2 min )/2L 要减小角度定位误差，提高孔销精度，减小配合间隙；要减小角度定位误差，提高孔销精度，减小配合间隙； 增大孔（销）中心距增大孔（

37、销）中心距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，以，以T-AT-A表示夹具的制造安表示夹具的制造安装误差，以装误差，以G G表示除夹具外与工艺系统其它因素（如机床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）有关的加工误差，为误差、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，必须满足保证工件的加工精度要求，必须满足误差计算不等式误差计算不等式 ：T-AT-AD+G G 误差计算不等式是确定和检验夹具精度的基本公式。通常初步计算误差计算不等式是确定和检验夹具精度的基本公式。通常初步计算时，可假定

38、夹具的定位误差、安装和调整误差以及加工过程误差各时，可假定夹具的定位误差、安装和调整误差以及加工过程误差各不超过工序尺寸公差的三分之一。不超过工序尺寸公差的三分之一。由于前二项误差与夹具设计和制造有关，当这种单项平均分配不能由于前二项误差与夹具设计和制造有关，当这种单项平均分配不能满足不等式要求时，也可综合考虑，即按满足不等式要求时，也可综合考虑，即按T-AD 321.1.夹紧装置的组成及基本要求夹紧装置的组成及基本要求组成（1）力源装置力源装置（2）中间传力机构中间传力机构（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

39、 3）使夹紧实现自锁。）使夹紧实现自锁。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。基基本本要要求求8.5工件的夹紧2.2.夹紧力的确定夹紧力的确定必须合理确定夹紧力的三要素：必须合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点大小、方向和作用点 (1)(1)夹紧力方向的确定夹紧力方向的确定 1 1）主要夹紧力方向应垂直于主要定位面）主要夹紧力方向应垂直于主要定位面 2 2）夹紧力的作用方

40、向应使所需夹紧力最小）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小 3 3）夹紧力的作用方向应使工件变形尽可能小）夹紧力的作用方向应使工件变形尽可能小 ( () )夹紧力作用点的确定夹紧力作用点的确定 1 1）夹紧力应作用在刚度较好部位）夹紧力应作用在刚度较好部位 2 2）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件 形成的形成的支承面内支承面内3 3）夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面）夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面 ( () )夹紧力大小的估算夹紧力大小的估算 夹紧力的大小根据切削力、工件重力的夹紧力的大小根据切削力、工件重力的大小、方向和相互位置关系具体计算，

41、并大小、方向和相互位置关系具体计算，并乘以安全系数乘以安全系数K ，一般精，一般精加工加工K =1.52 2，粗加工粗加工K = 2 2.53。8.6基本夹紧机构8.6.1斜楔夹紧机构 斜楔夹紧是利用其斜面移动所产生的压力来夹斜楔夹紧是利用其斜面移动所产生的压力来夹紧工件。在实际应用时，直接用楔块楔紧工件的情紧工件。在实际应用时，直接用楔块楔紧工件的情况很少。多数是楔块与其它机构联合使用。广泛用况很少。多数是楔块与其它机构联合使用。广泛用于气动或液压夹紧装置中。于气动或液压夹紧装置中。以斜楔为研究对象，夹紧时以斜楔为研究对象，夹紧时根据静力平衡原理，有根据静力平衡原理，有 FQ = F1+ F

42、RX F1 = FJ tan1 FRX = FJ tan(2)FJ = FQ / tan1tan(2)设设1 =2 =，当当10，可用下式近似计算可用下式近似计算FJ = FQ / ( tan2)夹紧力夹紧力FQ去除，斜楔受到去除，斜楔受到F1、FRX作用，要能自锁，必须满作用，要能自锁，必须满足下式足下式 F1 FRX F1 = FJ tan1 FRX = FJ tan(2) tan1 tan(2) 即即 1 ( 2) 或或 1 2一般一般1 =2 = =57，故当故当1014时自锁，时自锁，一般取一般取=68 斜楔夹紧的特点：斜楔夹紧的特点： 1 1）有增力作用，扩力比）有增力作用，扩力比

43、 i = FJ / FQ ，约等于约等于3 3； 2 2）夹紧行程小）夹紧行程小, ,h/s =tan，故，故 h 远小于远小于 s ； 3 3）结构简单，但操作不方便。）结构简单，但操作不方便。主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。8.6.2螺旋夹紧机构指采用单个螺旋直接夹紧或与其它元件组合实现指采用单个螺旋直接夹紧或与其它元件组合实现夹紧工件的机构。这类夹紧机构由于其机构简单，夹夹紧工件的机构。这类夹紧机构由于其机构简单，夹紧可靠，通用性高等优点，故在机床夹具中得到广泛紧可靠，通用性高等优点，故在机床夹具中得到广泛应用。它的缺点是夹紧和松开工件时比

44、较费工费时。应用。它的缺点是夹紧和松开工件时比较费工费时。螺旋夹紧机构是斜楔夹紧机构的变形，但其增力螺旋夹紧机构是斜楔夹紧机构的变形，但其增力比和自锁性能都优于斜楔夹紧机构。夹紧行程不受限比和自锁性能都优于斜楔夹紧机构。夹紧行程不受限制。螺旋夹紧机构包括单个螺旋夹紧机构、螺旋压板制。螺旋夹紧机构包括单个螺旋夹紧机构、螺旋压板夹紧机构和钩形压板夹紧机构。夹紧机构和钩形压板夹紧机构。8.6.2螺旋夹紧机构螺旋压板夹紧机构螺旋压板夹紧机构螺旋压板机构螺旋压板机构螺旋夹紧特点：螺旋夹紧特点： 1 1）结构简单，自锁性好，夹紧可靠；）结构简单，自锁性好，夹紧可靠； 2 2）扩力比约为扩力比约为80,80

45、,远比斜楔夹紧力大；远比斜楔夹紧力大； 3 3）夹紧行程不受限制；）夹紧行程不受限制； 4 4）夹紧动作慢，辅助时间长，效率低）夹紧动作慢，辅助时间长，效率低8.6.3偏心夹紧机构 偏心夹紧机构是指由偏心件直接夹紧工件或和其偏心夹紧机构是指由偏心件直接夹紧工件或和其他元件组合而实现夹紧工件的机构。偏心夹紧机构是他元件组合而实现夹紧工件的机构。偏心夹紧机构是靠偏心轮回转时其半径逐渐增大而产生夹紧力来夹紧靠偏心轮回转时其半径逐渐增大而产生夹紧力来夹紧工件。偏心夹紧机构的工作原理与斜楔夹紧机构相似，工件。偏心夹紧机构的工作原理与斜楔夹紧机构相似，只是以圆弧楔代替平面楔。但是斜楔夹紧的楔角不变，只是以

46、圆弧楔代替平面楔。但是斜楔夹紧的楔角不变，而偏心夹紧的楔角是变化的。偏心夹紧机构有圆偏心而偏心夹紧的楔角是变化的。偏心夹紧机构有圆偏心和曲线偏心两种类型，常用的是圆偏心件和曲线偏心两种类型，常用的是圆偏心件( (偏心轮或偏心轮或偏心轴偏心轴) )，曲线偏心有阿基米德螺线偏心和对数螺线，曲线偏心有阿基米德螺线偏心和对数螺线偏心，因制造较困难故很少使用。以下主要介绍圆偏偏心，因制造较困难故很少使用。以下主要介绍圆偏心夹紧机构。心夹紧机构。常见的偏心轮常见的偏心轮压板夹紧机构压板夹紧机构8.6.3偏心夹紧机构 1 1）圆偏心夹紧原理及其几何特性）圆偏心夹紧原理及其几何特性 偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧

47、，但各点升角不等，偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，但各点升角不等， M、N处处 升角为为升角为为0 0， P处升角最大。处升角最大。 2 2）圆偏心夹紧的自锁条件）圆偏心夹紧的自锁条件 P P点夹紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁点夹紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁 自锁条件自锁条件 p 1 12 2 tanp=2e/Dtanp=2e/Dp 为安全起见取为安全起见取1 1 =0=0 2e/D 2e/D 2 22 2, , 取取2 2=0.1=0.1 0.15,0.15, D/e14 D/e142020自锁自锁, , D/e D/e叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮的工作叫偏心轮的偏心特性，表示偏

48、心轮的工作 可靠性可靠性 3 3）圆偏心夹紧的夹紧力）圆偏心夹紧的夹紧力 3 3）圆偏心夹紧的夹紧力）圆偏心夹紧的夹紧力 M=P l =Q1 或或Q1 P l / 因为因为p很小，很小， Q1Q1cosp= FQ 根据斜楔夹紧原理，得根据斜楔夹紧原理，得P P点产生的夹紧力为点产生的夹紧力为QFJ P l / /(tan(tan1 1+tan+tan（p p2 2） 一般取一般取 l =(22.5)D， D /2 扩力比约为扩力比约为12121313 4 4）圆偏心的夹紧行程）圆偏心的夹紧行程 确定夹紧行程确定夹紧行程hPE需考虑如下因素：需考虑如下因素： 夹紧工件尺寸公差、装卸间隙、夹紧变形

49、及夹紧工件尺寸公差、装卸间隙、夹紧变形及磨损贮备量等磨损贮备量等 hPET+间间+ 贮贮偏心距偏心距e为为 e = hPE / (cosP - cosE ) 若取若取P P点左右各点左右各4545圆弧作为工作段，则圆弧作为工作段，则 e = hPE / (cos 4545 - cos 135 5) = hPE / 1.1414 圆偏心轮夹紧力小，行程小，自锁性不太好，用于圆偏心轮夹紧力小，行程小，自锁性不太好，用于 切削力小，无振动，工件尺寸公差不大的场合。切削力小，无振动，工件尺寸公差不大的场合。 偏心夹紧的偏心轮已标准化，其夹紧行程和夹偏心夹紧的偏心轮已标准化，其夹紧行程和夹紧力在夹具设计

50、手册上也给出了，可以选用。偏心紧力在夹具设计手册上也给出了，可以选用。偏心夹紧机构的优点是结构简单，操作方便，动作迅速。夹紧机构的优点是结构简单，操作方便，动作迅速。缺点是由于其夹紧点处的楔角（升角）是一个变值，缺点是由于其夹紧点处的楔角（升角）是一个变值，夹紧力的大小将随之变化，夹紧行程和增力比小，夹紧力的大小将随之变化，夹紧行程和增力比小，自锁性能受到偏心轮几何参数的限制。因此一般用自锁性能受到偏心轮几何参数的限制。因此一般用于工件被夹表面尺寸变化不大，切削力小且平稳的于工件被夹表面尺寸变化不大，切削力小且平稳的场合，不适合在粗加工中应用。场合，不适合在粗加工中应用。8.7联动夹紧机构 偏

51、心夹紧的偏心轮已标准化，其夹紧行程和夹偏心夹紧的偏心轮已标准化，其夹紧行程和夹紧力在夹具设计手册上也给出了，可以选用。偏心紧力在夹具设计手册上也给出了，可以选用。偏心夹紧机构的优点是结构简单，操作方便，动作迅速。夹紧机构的优点是结构简单，操作方便，动作迅速。缺点是由于其夹紧点处的楔角（升角）是一个变值，缺点是由于其夹紧点处的楔角（升角）是一个变值，夹紧力的大小将随之变化，夹紧行程和增力比小，夹紧力的大小将随之变化，夹紧行程和增力比小，自锁性能受到偏心轮几何参数的限制。因此一般用自锁性能受到偏心轮几何参数的限制。因此一般用于工件被夹表面尺寸变化不大，切削力小且平稳的于工件被夹表面尺寸变化不大，切

52、削力小且平稳的场合，不适合在粗加工中应用。场合，不适合在粗加工中应用。1.单件多点联动夹紧机构单件多点联动夹紧机构2.2.多件联动夹紧机构多件联动夹紧机构1) 1) 平行式多件联动夹紧机构平行式多件联动夹紧机构1) 1) 平行式多件联动夹紧机构平行式多件联动夹紧机构2) 2) 对向式多件联动夹紧机构对向式多件联动夹紧机构3 3）复合式多件联动夹紧机构）复合式多件联动夹紧机构联动夹紧机构设计要点1)联动夹紧机构在两个夹紧点之间必须设置必要的浮动环节,并具有足够的浮动量,动作灵活,符合机械传动原理。2)适当限制被夹工件的数量。3)联动夹紧机构的中间传力杠杆应力求增力，以免使驱动力过大，并要避免采用

53、过多的杠杆，力求结构简单紧凑，提高工作效率，保证机构可靠地工作。4)设置必要的复位环节,保证复位准确, 松夹装卸方便。5) 要保证联动夹紧机构的系统刚度。6)正确处理夹紧力方向和工件加工之间的关系，避免工件在定位、夹紧时的逐个积累误差对加工精度的影响。8.8定心夹紧机构8.8.1螺旋式定心夹紧机构8.8.2杠杆式定心夹紧机构8.8.3楔式定心夹紧机构8.8.4弹簧筒夹式定心夹紧机构8.8.5膜片卡盘定心夹紧机构8.8.6波纹套定心夹紧机构8.8.7液性塑料定心夹紧机构8.8定心夹紧机构定心夹紧机构的设计可按以下两种原理来进行：定心夹紧机构的设计可按以下两种原理来进行：1)1)定位定位- -夹紧

54、元件按等速位移原理来均分工件定位面夹紧元件按等速位移原理来均分工件定位面的尺寸误差，实现定心或对中。的尺寸误差，实现定心或对中。2)2)定位定位- -夹紧元件的均匀弹性变形原理来实现定心夹夹紧元件的均匀弹性变形原理来实现定心夹紧。如各种弹性心轴，弹性筒夹，液性塑料夹头等。紧。如各种弹性心轴，弹性筒夹，液性塑料夹头等。 8.8.1螺旋式定心夹紧机构图8-42杠杆作用的定心卡盘1拉杆2滑套3钩形杠杆4轴销5夹爪8.8.2杠杆式定心夹紧机构图8-43机动楔式夹爪自动定心机构1夹爪2本体3弹簧卡圈4拉杆5工件8.8.3楔式定心夹紧机构8.8.4弹簧筒夹式定心夹紧机构图8-44弹簧夹头和弹簧心轴1夹具体

55、2弹性筒夹3锥套4螺母5心轴8.8.5膜片卡盘定心夹紧机构图8-45膜片卡盘定心夹紧机构1支承钉2膜片3滑柱4螺钉5楔块6支柱图8-46波纹套定心心轴1螺母2波纹套3垫圈4工件5支承圈8.8.6波纹套定心夹紧机构图8-47液性塑料定心夹紧机构1夹具体2薄壁套筒3液性塑料4滑柱5螺钉6限位螺钉8.8.7液性塑料定心夹紧机构1.气动夹紧 图4-39 典型气压传动系统1雾化器 2减压阀 3止回阀 4换向阀5调速阀 6气压表 7气缸8.9夹紧动力源装置2.液压夹紧 液压夹紧相比气动夹紧另有其本身的优点: (1)工作压力高(可达56.5MPa)，比气压高出十余倍，故液压缸尺寸比气缸小得多。因传动力大，通

56、常不需增力机构，使夹具结构简单、紧凑。 (2)油液不可压缩，因此夹紧刚性大、工作平稳、夹紧可靠。 (3)噪声小，劳动条件好。3.气液压组合夹紧 图4-41 气液压组合夹紧工作原理1气缸 2增压缸 3活塞 4活塞杆 5工作缸 6活塞8.10.1 铣床类夹具铣床类夹具8.10典型夹具 铣床夹具主要用于加工零件上的平面、键槽、缺铣床夹具主要用于加工零件上的平面、键槽、缺口、花键、齿轮及直线成型面和立体成型面等。口、花键、齿轮及直线成型面和立体成型面等。 1. 1. 铣床夹具的类型及结构特点铣床夹具的类型及结构特点 铣削过程中多数情况是铣床夹具和工作台一起作铣削过程中多数情况是铣床夹具和工作台一起作送

57、进运动，并承受较大的切削力，易引起振动现象。送进运动，并承受较大的切削力，易引起振动现象。铣床夹具的整体结构在很大程度上取决于铣削加工的铣床夹具的整体结构在很大程度上取决于铣削加工的送进方式，故将铣床夹具分为直线送进式、圆周送进送进方式，故将铣床夹具分为直线送进式、圆周送进式和靠模夹具三种类型。式和靠模夹具三种类型。 1) 1) 直线进给式铣床夹具直线进给式铣床夹具 在铣床夹具中，这种夹具用得最多，加工中工作在铣床夹具中，这种夹具用得最多，加工中工作台是按直线进给方式运动的。按照在夹具上安装工件台是按直线进给方式运动的。按照在夹具上安装工件的数目，可分为单件夹具和多件夹具。的数目，可分为单件夹

58、具和多件夹具。 多件装夹的铣床夹具多件装夹的铣床夹具 2) 2) 圆周进给式铣夹具圆周进给式铣夹具 多用在有回转工多用在有回转工作台的铣床上或夹具作台的铣床上或夹具本身具有自动回转装本身具有自动回转装置，送进运动是连续置，送进运动是连续不断的，能在不停车不断的，能在不停车的情况下装卸工件，的情况下装卸工件，是一种生产效率很高是一种生产效率很高的加工方法，适用于的加工方法，适用于较大批量的生产。较大批量的生产。 3) 3) 铣削靠模夹具铣削靠模夹具 靠模夹具是用来加工各种直线曲面或空间曲面，靠模夹具是用来加工各种直线曲面或空间曲面，靠模夹具的作用是使主送进运动和由靠模获得的辅助靠模夹具的作用是使

59、主送进运动和由靠模获得的辅助运动形成加工所需要的仿形运动。因此按照送进运动运动形成加工所需要的仿形运动。因此按照送进运动的方式，把用于加工直线曲面的仿形夹具分为直线送的方式，把用于加工直线曲面的仿形夹具分为直线送进和圆周送进两种。采用靠模夹具可在一般万能铣、进和圆周送进两种。采用靠模夹具可在一般万能铣、刨床上加工出所需要的成形面以代替价格昂贵的机床，刨床上加工出所需要的成形面以代替价格昂贵的机床，对于中小企业来说，通过采用夹具来扩大机床工艺用对于中小企业来说，通过采用夹具来扩大机床工艺用途，以解决缺少特殊设备问题，具有较大的技术经济途，以解决缺少特殊设备问题，具有较大的技术经济意义。意义。2.

60、 2. 铣床夹具的设计要求铣床夹具的设计要求 铣削加工一般切削用量和切削力较大，多刀多铣削加工一般切削用量和切削力较大，多刀多刃连续切削，切削力的方向和大小不断变化，加工刃连续切削，切削力的方向和大小不断变化，加工时极易产生振动。因此铣夹具的设计应着重解决以时极易产生振动。因此铣夹具的设计应着重解决以下几个方面问题。下几个方面问题。 (1) (1) 注意工件定位的稳定性注意工件定位的稳定性(2) (2) 注意夹具的可靠性注意夹具的可靠性(3)(3)注意减少夹紧工件的辅助时间注意减少夹紧工件的辅助时间(4)(4)注意合理选择夹紧工件的数量注意合理选择夹紧工件的数量1) 1) 铣床夹具的结构特点铣