第九章 機(jī)床夾具的基本原理

1、將工件進(jìn)行定位、夾緊，將刀具進(jìn)行導(dǎo)向或?qū)Φ?，以將工件進(jìn)行定位、夾緊，將刀具進(jìn)行導(dǎo)向或?qū)Φ叮员ＷC工件和刀具間的相對位置關(guān)系的附加裝置。保證工件和刀具間的相對位置關(guān)系的附加裝置。 定位元件：起定位作用，保證工件相對于夾具的位置。定位元件：起定位作用，保證工件相對于夾具的位置。 夾緊裝置：將工件夾緊，以保持工件在加工時的既得位置。夾緊裝置：將工件夾緊，以保持工件在加工時的既得位置。 導(dǎo)向元件和對刀裝置：保證刀具相對夾具的位置。導(dǎo)向元件和對刀裝置：保證刀具相對夾具的位置。 連接元件：用來保證夾具和機(jī)床工作臺之間的相對位置。連接元件：用來保證夾具和機(jī)床工作臺之間的相對位置。 夾具體：用于連接夾具各元件

2、及裝置使其成為一個整體的基夾具體：用于連接夾具各元件及裝置使其成為一個整體的基礎(chǔ)件。礎(chǔ)件。 其它元件：如動力裝置、分度裝置等。其它元件：如動力裝置、分度裝置等。工件在夾具中的定位和夾緊誤差工件在夾具中的定位和夾緊誤差刀具的導(dǎo)向或?qū)Φ墩`差刀具的導(dǎo)向或?qū)Φ墩`差與加工過程中一些因素有關(guān)的加與加工過程中一些因素有關(guān)的加工誤差。如：受力變形、受熱變工誤差。如：受力變形、受熱變形、磨損等。形、磨損等。通常：通常：安裝安裝+ +對定對定+ +過程過程TT工件工件零件某一個自由度同時由多個定位元件限制。零件某一個自由度同時由多個定位元件限制。 套筒：套筒： V形塊：形塊：H2tg2N2sin2DT 兩孔中心距

3、為：兩孔中心距為：L LT Tlklk/2/2，兩銷中心距為：兩銷中心距為：L LT TlXlX/2 /2 。兩孔與兩。兩孔與兩銷的最小間隙分別是銷的最小間隙分別是1min1min， 2min2min。222222ABAOACAO22min2222222222222122bDbdTTbDlxlk2min2min22222)(4121DTTTTblxlklxlklxlkTTDbmin2206. 080L)7H(12018. 00 孔孔已已知知兩兩孔孔尺尺寸寸：02.08004.0)5131(銷取：LTTlklx006. 0017. 0)6(1267ggH ，則圓銷尺寸：取配合：lxlkTTDbm

4、in22053. 012)04. 012. 0(42min2DTTblxlk947.11053. 012min2min2max2max2min2min2DddD取菱形銷的精度為：取菱形銷的精度為：IT6，Td2=0.011d2min=d2max-Td2=11.947-0.011=11.936053. 0064. 0212dDdzjzdi定位誤差（定位誤差（D D）是指同批工件在夾具中定位時，工序）是指同批工件在夾具中定位時，工序基準(zhǔn)位置在工序尺寸方向或沿加工要求方向上的最大基準(zhǔn)位置在工序尺寸方向或沿加工要求方向上的最大變動量。變動量。定位誤差定位誤差基準(zhǔn)位移誤差基準(zhǔn)位移誤差( (Y Y) )

5、基準(zhǔn)不重合誤差基準(zhǔn)不重合誤差( (B B) ) 零件定位基準(zhǔn)不準(zhǔn)確零件定位基準(zhǔn)不準(zhǔn)確夾具上定位元件不準(zhǔn)確夾具上定位元件不準(zhǔn)確TD31min14321TdTDOOOOYTdAAB2121TdTdTDBYD21min1tghHDA)(2321TABAtghHYA)(212)(2111TAtghHBAYADA練習(xí)：如圖所示，工件以練習(xí)：如圖所示，工件以A、B面面(已加工已加工)定位加工定位加工10H7孔，試計算尺寸孔，試計算尺寸120.1mm的定位誤差。的定位誤差。解：本題的設(shè)計基準(zhǔn)為解：本題的設(shè)計基準(zhǔn)為C面，加工的工序基準(zhǔn)為面，加工的工序基準(zhǔn)為A面，基準(zhǔn)不重合誤差為面，基準(zhǔn)不重合誤差為 L的的尺寸

6、公差，即尺寸公差，即B=0.02+0.03=0.05Y =0D=B+Y=0.05 111OOHHDH2sin22sin2sinTDAOAOOO2sin21TDDH或根據(jù)：或根據(jù)：D=Y+B110OOYHBH，2sin211TDYHDH222CCHHDH)(COCOOOCOCOCCDCOTDDCOTDOO21),(212sin2TDTDDH212sin22333KKHHDH)(KOKOOOKOKOKK)(21,212sin2TDDKODKOTDOOTDTDDH212sin23結(jié)論：上述分析表明，軸套類零件在結(jié)論：上述分析表明，軸套類零件在V形塊上定位形塊上定位時，加工尺寸的標(biāo)注方法不同，產(chǎn)生的定

7、位誤差不同。時，加工尺寸的標(biāo)注方法不同，產(chǎn)生的定位誤差不同。以下母線為設(shè)計基準(zhǔn)時，定位誤差最小；以軸線為設(shè)計以下母線為設(shè)計基準(zhǔn)時，定位誤差最??；以軸線為設(shè)計基準(zhǔn)時次之；以上母線為設(shè)計基準(zhǔn)時為最大?；鶞?zhǔn)時次之；以上母線為設(shè)計基準(zhǔn)時為最大。故軸套類零件上鍵槽的尺寸，一般多故軸套類零件上鍵槽的尺寸，一般多以下母線以下母線為設(shè)計基準(zhǔn)為設(shè)計基準(zhǔn)。刀具位置始終不變刀具位置始終不變先分析先分析B，再分析，再分析Y刀具的位置始終不變刀具的位置始終不變尺寸的大小變化根據(jù)公差的變化尺寸的大小變化根據(jù)公差的變化小竅門：小竅門：當(dāng)工序基準(zhǔn)不在當(dāng)工序基準(zhǔn)不在定位基面定位基面上時，肯定相加；上時，肯定相加；當(dāng)工序基準(zhǔn)在當(dāng)

8、工序基準(zhǔn)在定位基面定位基面上時，判斷加減。上時，判斷加減。已知：已知：D= 90+00.2 ；B=35+00.3；=45圖示定位方式圖示定位方式能否滿足加工能否滿足加工A=40+00.25的要求。的要求。解解:先進(jìn)行定位誤差計算；先進(jìn)行定位誤差計算；B =0Y=TD/(2sin45o) +TBtg45o =0.071+0.3=0.371D= B+Y = 0+0.371 =0.371已超出已超出A的尺寸公差要求。的尺寸公差要求。TBY1齒輪坯的內(nèi)孔和外圓已加工合格，即齒輪坯的內(nèi)孔和外圓已加工合格，即d=80-00.1 mm，D=35+0.025mm?，F(xiàn)在插床上用調(diào)整法加工內(nèi)鍵槽，要求保證尺?，F(xiàn)在

9、插床上用調(diào)整法加工內(nèi)鍵槽，要求保證尺寸寸H=38.5+0.2mm。忽略內(nèi)孔與外圓同軸度誤差，試計算該定位。忽略內(nèi)孔與外圓同軸度誤差，試計算該定位方案能否滿足加工要求方案能否滿足加工要求?若不能，應(yīng)如何改進(jìn)若不能，應(yīng)如何改進(jìn)?解：解：B =TD/2=0.025/2=0.0125Y =0.1/(2sin45o)=0.0707D=Y+B=0.0125+0.0707=0.08320.2/3=0.0667不能滿足加工要求。不能滿足加工要求。取外圓的尺寸和公差為取外圓的尺寸和公差為d=80-0.05mm則則Y =0.05/(2sin45o)=0.03540.0667能滿足加工要求。能滿足加工要求。 階梯軸

10、工件的定位如圖所示，欲鉆孔階梯軸工件的定位如圖所示，欲鉆孔O，保證尺寸，保證尺寸A。試。試計算工序尺寸計算工序尺寸A的定位誤差。的定位誤差。解：解：B =Td/2Y =TD/(2sin(a/2)D=Y+B+CC0Tdd 01Td1d 22maxminminmax12dDdDOOOOY)(21TdTDYminminmaxTdTDdDY0B)(211TdTDYDHTDB21TdBYDH2120Tdd 01Td1d TDB21121TdBTdTDTDTdTDBYDH2121)(213)(2121)(21114TdTdTDTdTdTDBYDH222TdTD 111TdTD 111TdTDYLOOOOt

11、g22111LTdTDTdTDtg22221111例：如圖所示的工件，加工孔例：如圖所示的工件，加工孔O1和和O2，兩定位銷垂直安置，兩定位銷垂直安置(工件水平放置工件水平放置)，試計算定位誤差。，試計算定位誤差。解：由于工件水平放置，孔與銷可以在任意方向上接觸，基解：由于工件水平放置，孔與銷可以在任意方向上接觸，基準(zhǔn)位移誤差不僅受準(zhǔn)位移誤差不僅受定位元件的公差及間隙的影響，還受加工尺寸定位元件的公差及間隙的影響，還受加工尺寸方向和位置的影響。方向和位置的影響。1) 計算計算O1加工尺寸加工尺寸600.2600.2mm的定位誤差的定位誤差B=0Y =(40.05-(40-0.032) =0.0

12、82D = B +Y =0.0822) 計算計算O1加工尺寸加工尺寸700.2mm的定位誤差的定位誤差B=0對于加工尺寸對于加工尺寸700.2mm，基準(zhǔn)位移誤差基準(zhǔn)位移誤差既有既有直線位移誤差直線位移誤差，又，又有有角位移誤差角位移誤差。如圖所示。如圖所示。對于孔對于孔O1，兩銷孔的間隙偏向一個方向時兩銷孔的間隙偏向一個方向時，產(chǎn)生的誤差為最大。，產(chǎn)生的誤差為最大。故：故：Y=X1max+2L1tan=X1max+2L1(X2max-X1max)/2L)X1max=(40.05-(40-0.032)=0.082X2max=(30.045-(30-0.045)=0.09Y=0.082 +60(0

13、.09-0.082)/180 =0.085D= B +Y =0+0.085 =0.0853) 計算加工尺寸計算加工尺寸500.12mm的定位誤差的定位誤差由于設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)由于設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合不重合，故：，故：B=0.24(孔中心距誤差孔中心距誤差0.12）基準(zhǔn)位移誤差基準(zhǔn)位移誤差：Y = (40.05-(40-0.032)=0.082定位誤差：定位誤差： D = B +Y =0.24+0.082 =0.3224).計算計算O2加工尺寸加工尺寸700. 2mm的定位誤差的定位誤差基準(zhǔn)不重合誤差：基準(zhǔn)不重合誤差：B=0對于孔對于孔O2，兩銷孔的間隙偏向相反方向時兩銷孔的間隙偏向相反方

14、向時，產(chǎn)生的誤差為最大。，產(chǎn)生的誤差為最大。故：故：Y =X2max+2L2tan=X2max+2L2(X1max+X2max)/2L)X1max=(40.05-(40-0.032)=0.082X2max=(30.045-(30-0.045)=0.09Y =0.138定位誤差：定位誤差：D = B +Y =0+0.138 =0.138例題：試計算三種方案的定位誤差，并從中選出最優(yōu)方案。例題：試計算三種方案的定位誤差，并從中選出最優(yōu)方案。解：對于圖解：對于圖(b)水平方向水平方向：B =Y = 0D = B +Y =0垂直方向垂直方向：B =0.1/2=0.05Y = Td/(2sin(a/2)

15、=0.1/1.41=0.0707D = Y -B =0.0207例題：試計算三種方案的定位誤差，并從中選出最優(yōu)方案。例題：試計算三種方案的定位誤差，并從中選出最優(yōu)方案。解：對于圖解：對于圖(c)水平方向：水平方向：B = 0Y = 0D = B +Y =0垂直方向：垂直方向：B =0.1/2=0.05Y = 32.03-31.97)/2 =0.03D =B +Y + C = 0.05 + 0.03 = 0.08例題：試計算三種方案的定位誤差，并從中選出最優(yōu)方案。例題：試計算三種方案的定位誤差，并從中選出最優(yōu)方案。解：對于圖解：對于圖(d)水平方向：水平方向：B = 0.1/2=0.05Y =

16、0D = B +Y =0.05垂直方向：垂直方向：B = 0Y = 0D = B +Y = 0方案方案b b最合理；最合理；方案方案c c最不合理。最不合理。 改變力的大小，通常為增力機(jī)改變力的大小，通常為增力機(jī)構(gòu)；構(gòu)； 改變夾緊力的方向；改變夾緊力的方向； 使夾具具有一定的自鎖性，以使夾具具有一定的自鎖性，以保證夾緊可靠。保證夾緊可靠。產(chǎn)生原始的作用力產(chǎn)生原始的作用力執(zhí)行夾緊的最終元件，執(zhí)行夾緊的最終元件，直接與工件接觸。直接與工件接觸。中中間間傳傳力力機(jī)機(jī)構(gòu)構(gòu) 夾緊應(yīng)有助于定位，不能破壞定位；夾緊應(yīng)有助于定位，不能破壞定位； 夾緊可靠、可調(diào)，應(yīng)保證工件在加工過程中不發(fā)生位置變動和夾緊可靠、

17、可調(diào)，應(yīng)保證工件在加工過程中不發(fā)生位置變動和振動；振動； 夾緊產(chǎn)生的工件變形應(yīng)在允許的范圍之內(nèi)；夾緊產(chǎn)生的工件變形應(yīng)在允許的范圍之內(nèi)； 夾緊裝置操作應(yīng)安全、方便、省力，結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單合理，便于制夾緊裝置操作應(yīng)安全、方便、省力，結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單合理，便于制造；造； 手動夾緊時，應(yīng)有自鎖性能。手動夾緊時，應(yīng)有自鎖性能。FF摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)f1WKW0 121Gf)ff (WF 2110ff)GfF(KKWW 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)f2特點：特點： 有自鎖性。通常斜角有自鎖性。通常斜角=6=68 8 有增力作用。增力比為有增力作用。增力比為i=2 5。 能改變夾緊力的方向。能改變夾緊力的方向。夾緊行程小。夾緊行程小

18、。QQaaRRF11a+12WWF2RW2)tan(tan)sin()cos(cossincos)sin(sin)cos(cos12112221212WWWWRWQRW工件特點：特點： 自鎖性好，可靠性高。自鎖性好，可靠性高。 增力比大。增力比大。i=65140 多為手動操作，通常使用快速裝夾結(jié)構(gòu)提高工件安多為手動操作，通常使用快速裝夾結(jié)構(gòu)提高工件安裝速度。裝速度。結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛。結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛。F1F1WF2QF12102101012221tan)tan(22)tan(2tanrdQLWTTTdWdFTrWrFTQLT得而WW轉(zhuǎn)動手柄，偏心輪繞回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動手柄，偏心輪繞回轉(zhuǎn)中心O轉(zhuǎn)動。它相當(dāng)于把一個轉(zhuǎn)動。它相當(dāng)于把一個圓弧形斜楔楔入工件與圓弧形斜楔楔入工件與“基圓基圓”之間，而實現(xiàn)對工件的夾緊。之間，而實