第8章 机床夹具设计原理1

第8章机床夹具设计原理8.1机床夹具概述8.2工件在夹具中的定位8.3工件夹紧8.4各类机床夹具设计特点8.5专用夹具设计示例1机械工程学院机械制造基础8.1.1夹具的作用

1.保证精度；2.提高效率；3.扩大功能；4.减轻强度8.1.2夹具分类（1）通用夹具

（2）专用夹具（3）可调夹具（4）组合夹具（5）随行夹具

8.1.3

夹具的组成

1）

定位元件2）

夹紧装置3）

引导元件（对刀装置）4）

夹具体8.1机床夹具概述2机械工程学院机械制造基础3机械工程学院机械制造基础4机械工程学院机械制造基础8.2工件夹具中的定位

8.2.1定位的概念定位：为了保证工件被加工表面的尺寸和位置精度，工件必须在机床上占有相对刀具及切削运动的正确位置。夹紧：施加一作用力，使工件在重力、切削力、惯性力等力的作用下能保持其正确的位置。安装（装夹）：工件在机床上定位和夹紧的过程。工件装夹l

直接装夹l

划线找正装夹l

夹具装夹5机械工程学院机械制造基础基准的概念及其分类基准：用来确定生产对象上的几何要素之间的几何关系所依据的那些点、线、面。

基面：基准不一定具体可见（如孔的中心线等），在零件上通常是通过有关具体表面表现出来的，这些表面称为基面。基准的分类：6机械工程学院机械制造基础8.2工件夹具中的定位

8.2.2定位原理一个空间刚体具有六个自由度7机械工程学院机械制造基础8.2工件夹具中的定位

8.2.2定位原理l

六点定位原理：假定工件为空间刚体，正确分布六各支承点与工件的基准面相接触，限制其空间六个自由度，确定工件的空间位置。一个空间刚体具有六个自由度l

应用六点定位原理时的注意事项：1）定位支承点与工件的定位基准面必须始终保持紧贴；2）

一个定位支承点只能限制工件一个自由度，同时一个自由度原则上不得有多个支承点重复限制；3）

工件应限制几个自由度，由工件加工技术条件来确定；4）

工件的定位不是由夹紧力作用获得的。8机械工程学院机械制造基础9机械工程学院机械制造基础10机械工程学院机械制造基础11机械工程学院机械制造基础12机械工程学院机械制造基础定位现象分析l

完全定位：限制工件的全部六个自由度。l

不完全定位：限制工件自由度少于六个，但仍能满足加工技术要求。l

欠定位：限制自由度数少于加工技术要求限制的最少自由度数。l

过定位/重复定位：工件的某一个或几个自由度被多个定位元件限制。13机械工程学院机械制造基础采用完全定位还是部分定位，主要根据工件的形状特点和工序加工要求来确定，一般应遵循以下几条原则：①由于工件的形状特点，限制工件某些方向的自由度没有必要，也无法限制，则可不必限制该方向的自由度。②由于加工特点，工件某些方向自由度的存在并不影响加工精度要求，则该方向的自由度可以不必限制。

③在保证加工要求的条件下，限制自由度的数目应尽量少，使夹具结构简单。

④在实际加工中，对工件限制的自由度数目一般不少于三个。

⑤欠定位是不允许的。

⑥应尽量避免重复定位，但在有利于减小加工误差时可采用重复定位方式定位的。

定位方案限定自由度的选择原则：14机械工程学院机械制造基础8.2.3典型定位方式及定位元件l

工件以平面定位（1）固定支承：支承钉（限1个）、支承板（限2个）（4）辅助支承（不限制自由度）（2）可调支承（3）自位支承（浮动支承）15机械工程学院机械制造基础

l

工件以圆锥孔定位（1）锥心轴（2）顶尖l

工件以内圆定位（1）心轴：短的限两个自由度，长的限四个自由度，锥度多限一个。（2）定位销16机械工程学院机械制造基础（2）支承定位

支承平面l

工件以外圆定位（1）定心定位：定位套V形块17机械工程学院机械制造基础l

定位分析方法与步骤：u

找与工件表面接触的元件；u

根据零件表面形状和零件的加工要求分出定位元件和夹紧元件（一般夹紧元件拿走后，零件定位状态保持不变，且夹紧元件上有施力机构或作用力符号）；u

根据典型表面、元件类型分析各定位元件限制的自由度；u

根据加工表面技术要求和实际限制自由度，分析定位属哪种定位。18机械工程学院机械制造基础定位实例分析1

19机械工程学院机械制造基础定位实例分析1

20机械工程学院机械制造基础定位实例分析221机械工程学院机械制造基础定位实例分析222机械工程学院机械制造基础定位实例分析323机械工程学院机械制造基础定位实例分析324机械工程学院机械制造基础定位实例分析425机械工程学院机械制造基础定位误差（）：是指定位不准确而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面对工序基准的距离）或位置要求方面的加工误差。定位误差包括：8.2.4定位误差分析加工误差：零件加工后的实际几何参数与图纸规定的设计参数的不符合程度，即实际数值与设计数值之差。当两种误差使工序尺寸变动方向相同取“+”，方向相反取“-”，没有直接关联时取“+”。

基准不重合误差（）：由于工序基准与定位基准不重合而引起的工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大位置变动范围。基准位移误差（）：由于定位元件和工件的制造误差而引起的定位基准在加工尺寸方向上的最大位置变动范围。26机械工程学院机械制造基础定位误差的结论：定位误差只产生于采用调整法加工一批工件的情况下，若单件或批量工件逐个试切加工者不存在定位误差。定位误差是由于工件定位不准确而产生的加工误差。

表现形式：工序基准相对加工表面可能产生的最大尺寸或位置的变动范围。

产生原因：基准不重合；工件的定位基准面制造误差、定位元件制造误差、工件基面与定位元件间的配合间隙。定位误差由基准不重合误差和基准位移误差两部分组成，但二者不一定同时存在。定位误差的计算可以按照定位误差的定义进行计算，也可以按定位误差的组成注意分析计算。27机械工程学院机械制造基础常见定位方式的定位误差分析和计算1.工件以平面定位工件以平面定位时产生的定位误差主要是基准不重合误差，基准不重合误差的计算可根据其定义，即工序基准相对定位基准在工序尺寸方向上的最大位置变动范围。基准位移误差分两种情况：工件以粗基准定位：其中ΔH是基面形状误差造成的基面最大变动范围。工件以精基准定位：28机械工程学院机械制造基础2.工件以圆孔定位时的定位误差（1）工件圆孔与刚性心轴或销过盈配合孔与心轴始终同心（2）工件圆孔与刚性心轴或销间隙配合心轴水平放置（重力作用下孔与心轴固定上母线接触）

工件孔尺寸，心轴尺寸工件孔中心最大变动量即为基准位移误差：29机械工程学院机械制造基础心轴垂直放置

孔与心轴可以在任意方向接触，孔的中心最大变动量即为基准位移误差：（3）工件圆孔与弹性（自动定心）心轴定位其中Xmin=(Dmin-dmax)为孔与轴的最小配合间隙30机械工程学院机械制造基础（4）工件圆孔与锥心轴定位其中α为锥心轴的半锥角，TD为孔的直径公差。孔直径方向配合无间隙，径向基准位移误差：轴向最大位移即轴向基准位移误差：工件轴线可能发生偏转，转角定位误差为：Δθ=α31机械工程学院机械制造基础3.工件以外圆定位时的定位误差主要分析工件外圆在V形块上定位情况：由于工件工序基准不同，可能出现以下三种情况，即工序基准分别为A、B、C。32机械工程学院机械制造基础（1）工序基准为A时的定位误差V形块是对中定心元件，制造无误差时，理论上外圆中心与V形块中心位置重合，无基准不重合误差。工件外圆直径有偏差时，工件轴线在V形块中心线上下偏移。33机械工程学院机械制造基础（2）工序基准为B时的定位误差由于定位基准是A，而工序基准是B，故工件尺寸变化时，定位基准的移动方向与工序基准相对定位基准的移动方向相同。故基准位移误差即工件直径误差造成的A上下最大变化量34机械工程学院机械制造基础（3）工序基准为C点时的定位误差由于定位基准是A，而工序基准是C，故工件尺寸变化时，定位基准的移动方向与工序基准相对定位基准的移动方向相反。故基准位移误差即工件直径误差造成的A上下最大变化量35机械工程学院机械制造基础例：

有一批直径为d±δd/2的轴类零件，欲加工端面孔，分析下列方案加工孔与外圆得同轴度误差。36机械工程学院机械制造基础37机械工程学院机械制造基础38机械工程学院机械制造基础(4)组合定位误差分析

1.内孔与端面组合定位长心轴与窄圆环端面组合孔与端面的垂直度误差将产生基准位移误差和角度误差：短心轴与大端面组合孔与端面的垂直度误差将产生基准位移误差和角度误差：39机械工程学院机械制造基础2.一面两孔组合定位基准位移误差40机械工程学院机械制造基础一面两孔组合定位中心线角度误差41机械工程学院机械制造基础例：铣键槽工序要求的位置尺寸L、H及对称度分析采用小凸台的长心轴定位误差（定