機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)(第4章)2015

1、科學(xué)出版社高等教育出版中心機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第第4章章 機(jī)床夾具設(shè)計原理機(jī)床夾具設(shè)計原理2022-5-17科學(xué)出版社高等教育出版中心2第第4章章 機(jī)床夾具設(shè)計原理機(jī)床夾具設(shè)計原理4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊 4.4 典型機(jī)床夾具設(shè)計要點(diǎn)典型機(jī)床夾具設(shè)計要點(diǎn) 4.5 機(jī)床專用夾具的設(shè)計方法機(jī)床專用夾具的設(shè)計方法4.1 機(jī)床夾具概述機(jī)床夾具概述2022-5-17科學(xué)出版社高等教育出版中心34.1 機(jī)床夾具概述機(jī)床夾具概述 n4.1.1機(jī)床夾具及其分類機(jī)床夾具及其分類 在機(jī)床上用來確定工件位置并將其夾緊的工藝裝備稱為機(jī)床夾具

2、機(jī)床夾具（簡稱夾具）。研究機(jī)床夾具分類的目的是為了更好地了解各類夾具的不同特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，進(jìn)而掌握各類夾具設(shè)計中的普遍性原理和特殊性問題。機(jī)床夾具一般按專門化程度、使用的機(jī)床和夾緊動力源進(jìn)行分類。n1. 按專門化程度分類（按專門化程度分類（5類）類）n（1）通用夾具通用夾具。指具有較高通用性的較高通用性的夾具，其結(jié)構(gòu)尺寸已經(jīng)系列化。這類夾具一般由專門廠家生產(chǎn)制造，有些已經(jīng)作為機(jī)床附件隨機(jī)床一起供應(yīng)。如：三爪卡盤、四爪卡盤、虎鉗等。通用夾具均具有適應(yīng)性強(qiáng)、成本低、可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期的優(yōu)點(diǎn)；但其效率較低、定位精度較差也是不容忽視的。因此，通用夾具多用于加工精度要求不高、中、小批和單件生產(chǎn)的場合。n

3、（2）專用夾具專用夾具。針對某一工件的某一工序的某一工件的某一工序的加工精度要求而專門設(shè)計、制造的夾具稱為專用夾具。由于具有非常高的針對性，所以其效率很高，結(jié)構(gòu)緊湊，定位精度較高；但制造周期較長，成本較高，不具有通用性。專用夾具多用于生產(chǎn)批量較大場合；小批量生產(chǎn)中，當(dāng)工件加工精度較高或加工困難時也采用專用夾具。4.1 機(jī)床夾具概述機(jī)床夾具概述n（3）可調(diào)夾具可調(diào)夾具。通過更換和調(diào)整夾具上的個別元件更換和調(diào)整夾具上的個別元件，就可滿足相同或相似類型、但具有不同結(jié)構(gòu)尺寸工件裝夾需要的一類夾具稱為可調(diào)夾具?？烧{(diào)夾具又分為通用可調(diào)夾具和成組夾具兩種。通用可調(diào)夾具是指具有一定通用性的可調(diào)夾具，如：滑柱鉆

4、模；成組夾具是專門應(yīng)用于成組工藝的夾具，要求夾具在同組工件裝夾中能夠可調(diào)。 n（4）組合夾具組合夾具。由預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件、合件組裝而成標(biāo)準(zhǔn)元件、合件組裝而成的夾具，組成夾具的元件、合件可多次拆裝，重復(fù)利用。組合夾具的特點(diǎn)就是夾具組裝極快；可減少夾具品種，降低夾具的保管、維護(hù)費(fèi)用；可降低工件的加工成本。因此，組合夾具非常適合于新產(chǎn)品的開發(fā)試制和單件、小批生產(chǎn)類型。n（5）隨行夾具隨行夾具。隨行夾具是指在自動線加工中，可隨同工件按加隨同工件按加工工藝需要一起移動工工藝需要一起移動的夾具。隨行夾具必須要與固定安裝在各加工工位的工位夾具配套使用。隨行夾具不同于一般夾具的地方就是具有兩套定位基準(zhǔn)，一

5、套用于對工件進(jìn)行定位，另一套用于在工位夾具上對其本身定位。加工時，先將工件裝夾在隨行夾具上，然后隨行夾具帶著工件沿自動線依次完成在各工位的裝夾和加工。隨行夾具適用于被加工工件無可靠定位基準(zhǔn)或無可靠輸送基面的情況。4.1 機(jī)床夾具概述機(jī)床夾具概述n2.按使用的機(jī)床分類按使用的機(jī)床分類 根據(jù)所使用的機(jī)床，夾具可分為車床夾具，銑床夾具，鉆床夾具，鏜床夾具，拉床夾具、齒輪加工機(jī)床夾具等。n3.按夾緊動力源分類按夾緊動力源分類 根據(jù)夾具所使用的夾緊動力源，夾具可分為手動夾具，電動夾具，氣動夾具，液壓夾具，電磁夾具，真空夾具等。n4.1.2機(jī)床夾具的功用機(jī)床夾具的功用n（1）可以穩(wěn)定保證工件的加工精度。采

6、用夾具裝夾工件，工件相對于刀具及機(jī)床的位置精度位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。4.1 機(jī)床夾具概述機(jī)床夾具概述n（2）可以減少輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率。采用夾具后，可以省去對工件的逐個找正和對刀，使輔助時間顯著減少；另外，用夾具裝夾工件，比較容易實現(xiàn)多件、多工位加工，以及使機(jī)動時間與輔助時間重合等；當(dāng)采用機(jī)械化、自動化程度較高的夾具時，可進(jìn)一步減少輔助時間，從而可以大大提高勞動生產(chǎn)率。n（3）可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實現(xiàn)一機(jī)多能。在機(jī)床上配備專用夾具，可以使機(jī)床使用范圍擴(kuò)大例如在車床床鞍上或在搖臂鉆床工作臺上安放鏜模后，可以進(jìn)行箱體孔系的鏜削加工，使車

7、床、鉆床具有鏜床的功能。n（4）可以改善工人的勞動條件，降低勞動強(qiáng)度?？梢愿纳乒と说膭趧訔l件，降低勞動強(qiáng)度。4.1 機(jī)床夾具概述機(jī)床夾具概述 盡管夾具的種類繁多,夾具結(jié)構(gòu)形式各異，但夾具一般由下列幾部分組成組成：n（1）定位元件定位元件。定位元件指與工件定位表面相接觸或配合，用以確定工件在夾具中準(zhǔn)確位置的元件。如圖5-1中的定位心軸1。n（2）夾緊裝置夾緊裝置。夾緊裝置用以夾緊工件，防止加工中其它作用力對工件已定好位的破壞。如圖5-1中的螺母11和開口墊圈10。n（3）對刀、引導(dǎo)元件對刀、引導(dǎo)元件。對刀、引導(dǎo)元件用來保證刀具相對于夾具或工件之間準(zhǔn)確位置的元件。如圖5-1中的鉆套9。此外，銑床夾

8、具中的對刀塊和鏜床夾具中的鏜套也屬此類元件。n（4）連接元件連接元件。連接元件用以確定夾具相對于機(jī)床之間準(zhǔn)確位置，并將夾具緊固在機(jī)床上的元件。如夾具與機(jī)床工作臺之間連接用T型槽螺栓。4.1 機(jī)床夾具概述機(jī)床夾具概述n （5）其它元件和裝置其它元件和裝置。為了滿足工件裝卸和加工中其它需要所設(shè)置的元件及裝置。如：為提高工件局部剛度的輔助支承；裝卸工件用的上下料裝置、頂出器；為實現(xiàn)多分布面加工用的分度裝置；為了讓刀的抬起裝置等。如圖5-1中的對定銷5及相關(guān)元件。n （6）夾具體夾具體。夾具體是用來連接夾具其它各部分使之成為一個有機(jī)整體的基礎(chǔ)件。一般情況下，夾具體是夾具中最大的一個元件。如圖5-1中的

9、件4。 在夾具中，定位元件和夾緊機(jī)構(gòu)是必有的定位元件和夾緊機(jī)構(gòu)是必有的，其它各組成部分并不是每一夾具所必須的。 4.1 機(jī)床夾具概述機(jī)床夾具概述n4.1.3機(jī)床夾具的組成（舉例）機(jī)床夾具的組成（舉例） 要求要求：欲在一批量生產(chǎn)的盤狀零件上鉆：欲在一批量生產(chǎn)的盤狀零件上鉆-鉸鉸3-6H9均布孔，均布孔，該孔距右端面為該孔距右端面為360.1mm，且與大孔，且與大孔40中心線的垂直度為中心線的垂直度為0.1 mm、位置度為、位置度為0.2 mm。 現(xiàn)采用圖4-1所示的鉆床夾具來加工。工件2以內(nèi)孔40和右端面在心軸1及其臺肩面上定位；采用螺母11和開口墊圈10可實現(xiàn)對工件的快速夾緊和裝卸；通過對定銷

10、5實現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)分度，以加工3-6H9孔，回轉(zhuǎn)分度完成后，可以通過手柄螺母7對定位心軸1實現(xiàn)鎖緊固定；鉆套9用來引導(dǎo)鉆頭，以保證加工孔的位置尺寸要求。 由此可見，被加工孔的尺寸精度（6H9）直接由定尺寸刀具（鉆頭、鉸刀）保證，孔的位置尺寸360.1mm以及其他要求均由鉆套相對于有關(guān)定位元件的位置精度來保證，而3-6H9孔的相互位置則由夾具上設(shè)置的分度裝置保證。4.1 機(jī)床夾具概述機(jī)床夾具概述圖4-1 鉆36H9孔的鉆床夾具1定位心軸；2工件；3對定套；4夾具體；5對定銷；6把手；7手柄螺母； 8襯套；9鉆套；10開口墊圈；11螺母2022-5-17科學(xué)出版社高等教育出版中心11 4.2 工件在夾

11、具中的定位工件在夾具中的定位 工序加工時，必須先要保證工件相對于機(jī)床或夾具的正確幾何位置關(guān)系，這一操作過程稱為“定位”。定位的目的是為了保證工序的加工精度（位置尺寸精度和位置精度）要求。n4.2.1工件定位原理工件定位原理n1. 六點(diǎn)定位原理六點(diǎn)定位原理 工件在夾具中定位的實質(zhì)就是解決工件相對于夾具應(yīng)占有的準(zhǔn)確幾何位置問題。在定位前，工件相對于夾具的位置是不確定的，正如自由剛體在空間直角坐標(biāo)系中一樣。 而一個自由剛體在空間直角坐標(biāo)系中有六個獨(dú)立活動的可能性。其中有三個是沿坐標(biāo)軸方向的移動，另外三個是繞坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動（正反方向的活動均認(rèn)為是一個活動），這種獨(dú)立活動的可能性稱為自由度，活動可能性的個

12、數(shù)就是自由度的數(shù)目。4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 工件可以看作是一個自由剛體，它在空間直角坐標(biāo)系中有六個自由度，其中有三個是沿坐標(biāo)軸x、y、z方向的移動自由度，分別用 表示；另外三個是繞坐標(biāo)軸x、y、z的轉(zhuǎn)動自由度，分別用 表示，這就是工件在空間的六個自由度。如圖5-2所示。YX 圖4-2自由剛體在空間的六個自由度 圖4-3 工件的六點(diǎn)定位4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 要使工件在某方向具有確定的位置，就必須在該方向上對工件施加約束。當(dāng)工件的六個自由度均被限制后，工件在空間的位置就唯一地被確定下來。而每個自由度可以用相應(yīng)

13、的支承點(diǎn)來加以限制。對于圖5-2所示的工件，如果按圖5-3所示那樣布置六個支承點(diǎn)，工件的三個面分別與這些點(diǎn)保持接觸，工件的六個自由度就都被限制了。這些用來限制工件自由度的支承點(diǎn)，稱為定位支承點(diǎn)。 用合理分布的六個定位支承點(diǎn)限制工件的六個自由度，使工件在空間得到唯一確定的位置的方法，稱為工件的六點(diǎn)定位原理。n 2. 加工要求決定必須限制的自由度加工要求決定必須限制的自由度 工件在夾具中定位的目的是為了保證工件的工序加工精度要求，所以影響工件工序加工精度的自由度必須加以限制。但有些不影響工序加工精度要求的自由度在夾具設(shè)計時也需要加以限制。 因此，需要限制的自由度有兩類：第一類自由度第一類自由度是指

14、影響工件的工序加工精度要求必須要限制的自由度；第二類自由度第二類自由度是指為了抵消切削力、夾緊力等其它方面要求而需要限制的自由度。4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 在分析限制工件第一類自由度時，工件的工序尺寸和位置精度往往幾項并存，應(yīng)逐一分析每項加工要求所需限制的第一類自由度，然后加以綜合，剔除重復(fù)限制的自由度，從而確定必須限制的第一類自由度數(shù)目。如果已分析限制的第一類自由度數(shù)目達(dá)到六個，就不需再分析第二類自由度的限制；如果第一類自由度數(shù)目少于六個，就要根據(jù)具體加工情況考慮是否需要限制第二類自由度。事實上，工件的六個自由度不一定都要加以限制，那些對工件加工精度要求及其它要求不產(chǎn)生影

15、響的自由度可以不限制。n3. 工件在夾具中的幾種定位方式工件在夾具中的幾種定位方式 根據(jù)夾具定位元件限制工件自由度的情況，將工件在夾具中的定位分為下列幾種定位方式： （1）完全定位完全定位。工件的六個自由度均被夾具定位元件所限制，使工件在夾具中處于完全確定的位置。這種定位方式顯然是合理的。圖4-4所示為幾種不同工件的完全定位。 4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位(a) 板類零件的完全定位 (b) 軸類零件的完全定位 (c) 桿類零件的完全定位 圖4-4 完全定位示例4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 （2）不完全定位不完全定位。根據(jù)工件加工精度要求不需限制的自由度沒有被夾具

16、定位元件限制或沒有被全部限制的定位。這種定位雖然沒有完全限制工件的六個自由度，但保證加工精度的自由度已全部限制，因此也是合理的定位，在實際夾具定位中普遍存在。如圖4-5所示為幾種不完全定位方式。(a) 限制五個自由度 (b) 限制五個自由度 (c) 限制四個自由度圖4-5 不完全定位示例4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位（3）欠定位欠定位。根據(jù)工件加工精度要求需要限制的自由度而未加限制的定位。這種定位顯然不能保證工件的加工精度要求，在工件加工中是絕對不允許的。如圖4-4中沿Y軸移動的自由度不限制的話，則出現(xiàn)欠定位，就無法保證尺寸L的要求。（4）過定位過定位。工件的同一自由度被兩個或兩

17、個以上的定位支承點(diǎn)重復(fù)限制的定位方式，稱為過定位。過定位可能導(dǎo)致定位干涉或工件裝不上定位元件，進(jìn)而導(dǎo)致工件或定位元件產(chǎn)生變形、定位誤差增大，因此在定位設(shè)計中應(yīng)該盡量避免過定位。但另一方面，過定位可以提高工件的局部剛度和工件定位的穩(wěn)定性，所以當(dāng)加工剛性差的工件時，過定位又是非常必要的，在精密加工和裝配中也時有應(yīng)用。 圖4-6(a)為一工件以一面兩孔在兩個圓柱銷上的定位情況。由于兩個短圓柱銷均限制了 自由度，產(chǎn)生了過定位。其后果會造成部分工件無法同時裝入兩定位銷內(nèi)。圖4-6(b)所示的定位方案解決了過定位問題。4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 圖4-6(c)為孔與端面組合定位的情況。由

18、于長銷可限制工件 四個自由度，大端面限制工件 三個自由度，其中 兩個自由度被重復(fù)限制，因此該定位是過定位。如果工件孔與其端面間、長銷與其臺肩面間存在垂直度誤差，則在軸向夾緊力作用下，將導(dǎo)致定位銷和工件產(chǎn)生變形。此時，可采用圖d、e、f中的一種定位方案。圖4-6 工件過定位情況及改善措施4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位4.常見定位元件常見定位元件（1）工件以平面定位：以平面作定位基準(zhǔn)所用定位元件主要包括固定支承（支承釘、支承板）、可調(diào)支承和自位支承，另外還有輔助支承。 圖圖4-7 常用支撐釘結(jié)構(gòu)形式常用支撐釘結(jié)構(gòu)形式 （a）用于支撐精基準(zhǔn)面；（）用于支撐精基準(zhǔn)面；（b）用于支撐粗基準(zhǔn)

19、面；）用于支撐粗基準(zhǔn)面； （c）用在工件以粗基準(zhǔn)定位且要求較大摩擦力的側(cè)面定位。）用在工件以粗基準(zhǔn)定位且要求較大摩擦力的側(cè)面定位。圖圖4-8 常用支撐板結(jié)構(gòu)形式常用支撐板結(jié)構(gòu)形式2022-5-17科學(xué)出版社高等教育出版中心19（a）多用于側(cè)面和頂面定位；（）多用于側(cè)面和頂面定位；（b）適用于做底面定位。）適用于做底面定位。 圖圖4-9 可調(diào)支撐結(jié)構(gòu)形式可調(diào)支撐結(jié)構(gòu)形式 圖圖4-10 自位支撐結(jié)構(gòu)形式自位支撐結(jié)構(gòu)形式 在同一批工件加工中位置保持不變，在同一批工件加工中位置保持不變， 自動調(diào)整位置，提高工件定位自動調(diào)整位置，提高工件定位 等同于固定支撐等同于固定支撐 剛度和穩(wěn)定性剛度和穩(wěn)定性（2）

20、工件以圓孔定位：工件以圓孔定位所用定位元件有定位銷、定位心軸等。（3）工件以外圓柱面定位：常用的定位元件有V形塊、定位套、半圓定位座等。 實際應(yīng)用中，工件定位方式常為組合表面定位（實際生產(chǎn)中為滿足加工要求，有時采用幾個定位面相結(jié)合的方式進(jìn)行定位，稱之為組合表面定位）。常見的組合形式有：兩頂尖孔、一端面一孔、一端面一外圓、一面兩孔等，與之相對應(yīng)的定位元件也是組合式的。例如，長軸類零件采用雙頂尖組合定位；箱體類零件采用一面雙銷組合定位2022-5-17科學(xué)出版社高等教育出版中心204.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 設(shè)計定位元件時設(shè)計定位元件時，應(yīng)滿足以下基本要求基本要求，具有較高的制造

21、精度，以保證工件定位準(zhǔn)確，耐磨性好，以延長定位元件的更換周期，提高夾具的使用壽命；應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證在夾緊力、切削力等外力作用下，不產(chǎn)生較大變形而影響加工精度；工藝性好，定位元件的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、合理、便于加工、裝配和更換。 定位元件的設(shè)計主要取決于工件的加工要求和工件定位基準(zhǔn)的形狀、尺寸、精度等因素，故定位設(shè)計時要注意分析定位基準(zhǔn)的形態(tài)。定位元件的工作表面的結(jié)構(gòu)形狀，必須與工件的定位基準(zhǔn)面形狀特點(diǎn)相適應(yīng)，常用定位元件的結(jié)構(gòu)和常用定位元件的結(jié)構(gòu)和尺寸已經(jīng)制定了國家標(biāo)準(zhǔn)尺寸已經(jīng)制定了國家標(biāo)準(zhǔn)，對其規(guī)格、尺寸和技術(shù)要求等都作了具體規(guī)定，設(shè)計者可參照這些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計。2022-5-17科學(xué)

22、出版社高等教育出版中心214.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位2022-5-17科學(xué)出版社高等教育出版中心224.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位2022-5-17科學(xué)出版社高等教育出版中心234.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位2022-5-17科學(xué)出版社高等教育出版中心244.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位2022-5-17科學(xué)出版社高等教育出版中心254.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位2022-5-17科學(xué)出版社高等教育出版中心264.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位n4.2.2定位誤差的分析與計算定位誤差的分析與計算 工件在夾具中定位

23、的任務(wù)是使同一工序中的一批工件都使同一工序中的一批工件都能在夾具中占據(jù)正確的位置。能在夾具中占據(jù)正確的位置。用來確定加工對象上幾何要素之間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線或面稱為基準(zhǔn)基準(zhǔn)。從設(shè)計和工藝兩方面看，基準(zhǔn)可分為設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。 零件在加工和裝配過程中所采用的基準(zhǔn)稱為工藝基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)又進(jìn)一步可分為：工序基準(zhǔn) 在工序圖上用來確定本道工序所加工的表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn)，稱為工序基準(zhǔn)。 定位基準(zhǔn) 在加工時用于工件定位的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)還可以進(jìn)一步分為：粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)及輔助基準(zhǔn)。使用未經(jīng)機(jī)械加工的表面作定位基準(zhǔn)，稱為粗基準(zhǔn)；使用已經(jīng)過機(jī)械加工的表面作定位基準(zhǔn)，稱

24、為精基準(zhǔn)；而零件上僅僅是根據(jù)機(jī)械加工工藝需要專門設(shè)計的定位基準(zhǔn)，稱為輔助基準(zhǔn)。 4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 測量基準(zhǔn) 裝配基準(zhǔn) 作為基準(zhǔn)的點(diǎn)、線、面有時在工件上并不一定實際存在（如孔和軸的軸心線，兩平面之間的對稱中心面等），而常常是由某些具體表面來體現(xiàn)的，這些表面稱為定位基面。2022-5-17科學(xué)出版社高等教育出版中心284.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 用定位元件可以解決工件相對于夾具的定位問題。但對大批工件定位而言，即使單一定位副，由于不同工件的定位面尺寸存在差異，而且定位元件因磨損需要更換，不同的定位元件同樣存在尺寸差異，因此用定位元件對一批工件定位時，不

25、同的工件相對于夾具所占有的空間幾何位置是不一樣的。這種位置的變化就導(dǎo)致了調(diào)整法加工時工件工序尺寸和位置精度的變化。定位誤差是指一批工件在夾具中定位時，工件的工序基準(zhǔn)在工序尺寸方向或加工要求方向上的最大變化量。定位誤差如何產(chǎn)生、如何計算、如何用定位誤差評定定位方案的合理性是本節(jié)要重點(diǎn)解決的問題。n1. 定位誤差產(chǎn)生的原因定位誤差產(chǎn)生的原因 工件在夾具中定位時會產(chǎn)生定位誤差，為了有效地控制和最大限度地減小定位誤差對加工精度的影響，必須要徹底搞清楚定位誤差產(chǎn)生的原因。關(guān)于產(chǎn)生定位誤差的原因有兩種，詳述如下：2022-5-17科學(xué)出版社高等教育出版中心294.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位（

26、1） 基準(zhǔn)不重合誤差基準(zhǔn)不重合誤差B 在調(diào)整法加工一批工件中，由于工序基準(zhǔn)與調(diào)刀基準(zhǔn)不重合，而導(dǎo)致工序基準(zhǔn)有可能產(chǎn)生的最大位置變化量稱作基準(zhǔn)不重合誤差，用符號“B”表示。 如圖4-7所示。刀具以支承釘3的支承面，即定位基準(zhǔn)E面作調(diào)刀基準(zhǔn)，一次調(diào)整好刀具位置，保證調(diào)刀尺寸T不變。而工序尺寸A的工序基準(zhǔn)為D面。顯然工序基準(zhǔn)與調(diào)刀基準(zhǔn)（定位基準(zhǔn)）不重合，它們之間的尺寸為Cc。由于尺寸Cc是在本工序之前已加工好，因此在本工序定位中，對一批工件而言，其工序基準(zhǔn)D相對于調(diào)刀基準(zhǔn)（定位基準(zhǔn)E）有可能產(chǎn)生的最大位置變化量就是2c。因為工序基準(zhǔn)的變化方向與工序尺寸A同向，所以這一位置變化會導(dǎo)致工序尺寸A產(chǎn)生2c

27、的加工誤差。這一加工誤差就是由于基準(zhǔn)不重合誤差B導(dǎo)致產(chǎn)生的定位誤差dw。即：dwB2c 4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位圖4-7 基準(zhǔn)不重合誤差產(chǎn)生的原因 由此可見，基準(zhǔn)不重合誤差的大小就等于工件上從工序基準(zhǔn)到定位基準(zhǔn)之間的距離公差。顯然，基準(zhǔn)不重合誤差是由于工序基準(zhǔn)選擇不當(dāng)引起的，可以通過不同的工序尺寸標(biāo)注加以消除。4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位（2） 基準(zhǔn)位移誤差基準(zhǔn)位移誤差Y 調(diào)整法加工一批工件中，由于定位副制造誤差和兩者的最小配合間隙的影響，使工件定位基準(zhǔn)在工序尺寸方向上相對于調(diào)刀基準(zhǔn)產(chǎn)生的最大位置變動量稱為基準(zhǔn)位移誤差，用符號“Y”表示。 如圖4-8所示為某

28、工件加工的定位方案示意圖。設(shè)工件定位孔尺寸為 ，定位銷直徑尺寸為 。由于孔和銷（即定位副）的制造誤差，當(dāng)孔在銷上定位時，孔的軸線（即定位基準(zhǔn)）就會相對于銷的軸線（即理想位置）發(fā)生位置移動。若移動的方向是任意的，即孔和銷的母線可能在任意方向上接觸，則該位置移動的范圍是一圓，圓直徑就是其可能產(chǎn)生的最大移動量，大小為：式中 Xmin定位銷與定位孔的最小配合間隙。4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位圖4-8 孔、銷定位時的基準(zhǔn)位移誤差4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 由于工序尺寸 的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)（孔軸線）重合，因此定位基準(zhǔn)的位置移動會導(dǎo)致工序基準(zhǔn)產(chǎn)生具有與其相同的移動。當(dāng)Y在

29、工序尺寸 方向上發(fā)生時，就導(dǎo)致工序尺寸 產(chǎn)生Xmax的加工誤差，這一加工誤差就是由于基準(zhǔn)位移誤差Y導(dǎo)致產(chǎn)生的定位誤差dw。即：dwY D +d + Xmin (4-1) 從上述分析可知：基準(zhǔn)不重合和基準(zhǔn)位移是導(dǎo)致定位誤差產(chǎn)生的原因。但基準(zhǔn)不重合和基準(zhǔn)位移均是通過導(dǎo)致工序基準(zhǔn)發(fā)生位置變動，進(jìn)而使工序尺寸產(chǎn)生加工誤差。因此可以說，定位誤差產(chǎn)生的根本原因是由于工序基準(zhǔn)的位置變化，即定位誤差均是由于工序基準(zhǔn)位置變化引起的。4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 由定位誤差原因分析知道：基準(zhǔn)位移誤差是由于定位副制造誤差及其最小配合間隙引起的，而基準(zhǔn)不重合誤差是由于工序基準(zhǔn)選擇不當(dāng)產(chǎn)生的。在工件定位

30、時，上述兩項誤差可能同時存在，也可能只有一項存在，但無論如何，定位誤差應(yīng)是兩項誤差共同作用的結(jié)果。這種由于基準(zhǔn)不重合和基準(zhǔn)位移的存在而導(dǎo)致調(diào)整法加工一批工件時，工序尺寸（或位置精度）有可能產(chǎn)生的最大變化量稱為定位誤差，用符號“dw”表示。由于誤差具有方向性，那么定位誤差的一般計算公式應(yīng)寫成： (4-2) (4-3)式中 基準(zhǔn)不重合誤差B方向與工序尺寸方向間的夾角； 基準(zhǔn)位移誤差Y方向與工序尺寸方向間的夾角；BYdwcoscosBYdw4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 利用上式計算定位誤差稱為誤差合成法。當(dāng)B和Y是由同一誤差因素因素導(dǎo)致產(chǎn)生的，這時稱B和Y關(guān)聯(lián)。當(dāng)B和Y關(guān)聯(lián)時：如果B

31、cos和Y cos方向相同，合成時取“+”號；如果Bcos和Y cos方向相反，合成時取“”號。當(dāng)兩者不關(guān)聯(lián)時，可直接采用兩者的和疊加計算定位誤差。 綜上說述，定位誤差產(chǎn)生的前提是調(diào)整法加工一批工件。也就是說，只有采用調(diào)整法加工一批工件時，才可使用該定位誤差理論分析計算。調(diào)整法加工時，調(diào)刀基準(zhǔn)一般和定位基準(zhǔn)重合。在定位誤差計算中，應(yīng)當(dāng)清楚調(diào)刀基準(zhǔn)的含義。在實際應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)注意下列幾種尺寸精度保證方法的調(diào)刀基準(zhǔn)和定位誤差的產(chǎn)生情況。 采用鉆、鏜套加工系列孔時。如圖4-9所示，工序尺寸l1和l2分別由夾具中的刀具引導(dǎo)尺寸L1和L2保證。此時對工序尺寸l1而言，工序基準(zhǔn)、調(diào)刀基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)三者重合，

32、不存在基準(zhǔn)不重合誤差的影響；而工序尺寸l2只是工序基準(zhǔn)和調(diào)刀基準(zhǔn)重合，其調(diào)刀尺寸不受定位基準(zhǔn)影響，因此工序尺寸l2不但不存在基準(zhǔn)不重合誤差，同時也不存在基準(zhǔn)位移誤差。4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 多刀加工時，某一刀具可以用另一刀具位置作為其調(diào)刀基準(zhǔn)，如圖4-10所示。刀具1的軸向加工位置可依刀具2的刀尖為調(diào)刀基準(zhǔn)。此時，工序尺寸l的調(diào)刀基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，而與定位基準(zhǔn)不重合。但工序尺寸l不受定位誤差影響。圖4-9 孔系加工的定位誤差 圖4-10 多刀加工時的調(diào)刀基準(zhǔn)4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 除上述尺寸精度獲得方法外，試切法、定尺寸刀具法、靠模法等非調(diào)整法保證

33、的尺寸亦不存在定位誤差。 在分析計算定位誤差時必須清楚：定位誤差與工序尺寸（或位置精度）是一一對應(yīng)的關(guān)系，即某一個定位誤差一定是某一個工序尺寸（或位置精度）的定位誤差，某一個工序尺寸（或位置精度）一定有它自己的定位誤差。 2. 常見典型單一面定位時的定位誤差分析計算常見典型單一面定位時的定位誤差分析計算 工件的結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸可以千變?nèi)f化，但構(gòu)成工件的表面不外乎平面、孔、外圓、特型面，而工件定位時尤以平面、圓柱孔和外圓柱面最為常用。以工件這三種常見單一面定位時的定位誤差分析計算如下。4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位n1）平面定位時的定位誤差計算 當(dāng)工件以單一平面定位時，基準(zhǔn)位移誤差

34、由平面度誤差引起，而對工序加工而言，平面度誤差的影響一般可以忽略不計。因此，單一平面定位時，定位誤差只受基準(zhǔn)不重合誤差影響。即：dwBcos (4-4)n2）孔、銷單邊接觸定位時的定位誤差計算 工件以單一圓柱孔定位時常用的定位元件是圓柱銷（心軸），此時定位誤差的計算有兩種情形：任意邊接觸和單邊接觸。任意邊接觸時的定位誤差計算已在基準(zhǔn)位移誤差Y分析時已知，此處不再贅述。單邊接觸是指在工件重力或其它外力作用下，定位孔和銷的母線總在固定方位上相接觸。4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 如圖4-11所示。定位銷水平設(shè)置：圖（a）為理想定位狀態(tài)，工序基準(zhǔn)（孔軸線）與定位基準(zhǔn)（銷軸線）重合，B=

35、0；但在工件重力作用下，定位孔和銷總在銷的上母線處接觸，孔軸線相對于銷軸線將總是下移，圖（b）是可能產(chǎn)生的最小下移狀態(tài)，圖（c）是最大下移狀態(tài)，孔軸線在垂直方向上的最大位置變動量為：4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 此例的計算是通過分析工件在工序尺寸方向上的極限位置，然后根據(jù)幾何關(guān)系計算定位基準(zhǔn)（孔軸線）的最大位置變動量（定位誤差）。這種分析計算定位誤差的方法稱為“極限位置法”。 需要注意：基準(zhǔn)位移誤差Y是最大位置變化量，而不是最大位移量，所以基準(zhǔn)位移誤差Y計算結(jié)果中沒有包含Xmin/2。這是因為，Xmin/2是常值系統(tǒng)誤差，可以通過調(diào)刀消除。因此，在確定調(diào)刀尺寸時應(yīng)加以注意。n3

36、）外圓柱面在V形塊上定位時的定位誤差計算 如圖4-12所示，若不考慮V形塊的制造誤差，則工件定位基準(zhǔn)（工件軸線）總是處于V形塊的對稱面上，這就是V形塊的對中作用。因此，在水平方向上，工件定位基準(zhǔn)不會產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差。但在垂直方向上，由于工件定位直徑尺寸的加工誤差，將導(dǎo)致工件定位基準(zhǔn)產(chǎn)生位置變化，其可能產(chǎn)生的最大位置變化量為： 4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位圖4-12 V形塊定位誤差計算4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 由上式可知：基準(zhǔn)位移誤差Y與V形塊夾角成反比，即夾角越大，Y反而越小。當(dāng)180時，Y=d/2為最小，但V形塊的對中作用也最差（無對中作用）。所以，一般多

37、采用90的V形塊定位。 圖4-13所示為一外圓直徑為 的軸類零件在夾角為的V形塊上定位銑鍵槽。求工序尺寸分別為H1、H2、H3時的定位誤差。(a) (b) (c)圖4-13 不同工序尺寸標(biāo)注的定位誤差計算4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 1) 工序尺寸為H1時的定位誤差計算（圖4-13（a） 由于工序基準(zhǔn)與定為基準(zhǔn)均為外圓的中心，二者重合，故B=0；而基準(zhǔn)位移誤差按式(5-6)計算。故影響工序尺寸H1的定位誤差為： 2) 工序尺寸為H2時的定位誤差計算（圖4-13（b） 由于工序基準(zhǔn)在外圓的上母線B處，而定位基準(zhǔn)仍是外圓的中心，二者不重合，故基準(zhǔn)不重合誤差B0， B=d/2；基準(zhǔn)位

38、移誤差Y同上。由于B和Y均含有d，即都是由工件直徑尺寸制造誤差引起的，屬于關(guān)聯(lián)性誤差，因此采用合成法計算定位誤差時需要判斷其正負(fù)。經(jīng)過分析得：12sin(/ 2)ddw 22sin(/ 2)2dddwYB 4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 3) 工序尺寸為H3時的定位誤差計算（圖4-13（c） 由于工序基準(zhǔn)在外圓的下母線C處，與定位基準(zhǔn)不重合，故基準(zhǔn)不重合誤差B0， B=d/2；基準(zhǔn)位移誤差Y同上。顯然B和Y也屬于關(guān)聯(lián)性誤差。經(jīng)過分析得： 3. 組合面定位時的定位誤差分析計算組合面定位時的定位誤差分析計算 單一表面定位是工件在夾具中定位的一種簡單形式，更多情況下需要工件上多個表面共

39、同參與定位。關(guān)于組合定位的定位誤差分析計算如下： 1） 獨(dú)立定位時的定位誤差計算 當(dāng)不同表面各自獨(dú)立定位用于約束工件不同的自由度時，可按單一面定位分別計算不同方向上的定位誤差。32sin(/ 2)2dddwYB 4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 如圖4-14所示，工件以平面B和C定位，各自獨(dú)立約束工件不同的自由度。工序尺寸H2只受平面C定位的影響。由前面（見圖5-7）的分析可知： 工序尺寸A只受平面B定位的影響，考慮平面B和C的夾角制造誤差，則工序尺寸A的定位誤差為： 該定位誤差是由于定位基準(zhǔn)之間的位置不準(zhǔn)確引起的，稱為“基準(zhǔn)位置誤差”，也可以看成是另一種基準(zhǔn)位移誤差。02dwHt

40、gHHdw)(214.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位圖4-14 組合面獨(dú)立定位時的基準(zhǔn)位置誤差2）關(guān)聯(lián)定位、獨(dú)立誤差因素的定位誤差計算由組合面共同約束工件某自由度的定位稱為關(guān)聯(lián)定位。圖4-15(a)所示零件以側(cè)平面和部分外圓柱面和相應(yīng)的定位元件側(cè)平面1和斜平面2接觸，工件的某些自由度由它們共同限制。其中工件圓柱面和限位面2定位副所產(chǎn)生定位誤差由外圓直徑誤差引起，而工件側(cè)平面和限位面1定位副的定位誤差由尺寸35的誤差引起，即各定位副產(chǎn)生的定位誤差分別由各自獨(dú)立的誤差因素引起。4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 圖4-15 獨(dú)立誤差因素的關(guān)聯(lián)定位工件側(cè)平面定位副定位時，只有水平

41、方向的基準(zhǔn)不重合誤差，即：B10.062（mm）工件圓柱面定位副定位時，只有垂直于斜面2方向的基準(zhǔn)不重合誤差，大小為：B20.035/20.0175（mm）4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 但由于限位面1定位的影響，該誤差只能沿平行于側(cè)面1的垂直方向變化，即：使工序基準(zhǔn)產(chǎn)生位置變化OO2，如圖4-16(b)所示。因此，其在垂直方向上導(dǎo)致工序尺寸40可能產(chǎn)生的最大加工誤差為：dw2B2/cos 450.025（mm）(a) (b) (c)圖4-16 獨(dú)立誤差因素、關(guān)聯(lián)定位的定位誤差計算4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 由于dw1和dw2并不相互關(guān)聯(lián)，因此，工序尺寸40總的

42、定位誤差應(yīng)是dw1和dw2的疊加，如圖4-16(c)所示，則：dw1dw1 +dw20.062+0.0250.087（mm）3)雙孔關(guān)聯(lián)定位的定位誤差計算 雙孔定位時常采用的定位元件是：一個短圓柱銷和一個短削邊銷，如圖4-17(a)所示。在不同的方向和不同的位置，其定位誤差的計算方法是不同的，定位誤差計算有下列幾種情況。l（1）X軸方向上的基準(zhǔn)位移誤差Y(X)。在X軸方向上的定位是由定位孔1實現(xiàn)的，定位孔2不起定位作用。因此，工件所能產(chǎn)生的最大定位誤差是定位孔1相對于定位銷1的基準(zhǔn)位移誤差，即：Y(X) D1+ d1+ X1min4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位l（2）y軸方向上的

43、基準(zhǔn)位移誤差Y(Y)。在y軸方向上，基準(zhǔn)位移誤差受雙孔定位的共同影響，其大小隨著位置的不同而不同，且在不同的區(qū)域內(nèi)計算方法也有所不同。如圖4-17 (b)所示。 在中心O1或O2處，其Y（Y）就等于該處單孔、銷定位的基準(zhǔn)位移誤差；在O1和O2的中間區(qū)域，應(yīng)按雙孔同向最大位移計算Y（Y），如圖4-17 (b)中n處的基準(zhǔn)位移誤差為 ；在O1和O2的外側(cè)區(qū)域，應(yīng)按雙孔的最大轉(zhuǎn)角計算Y（Y），如圖4-21中m處的基準(zhǔn)位移誤差為 。 nn mm4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位(a) 工件以雙孔定位(b) Y方向的基準(zhǔn)位移誤差 (c) 轉(zhuǎn)角誤差計算圖4-17雙孔關(guān)聯(lián)定位的定位誤差計算4.2

44、工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位l（3）轉(zhuǎn)角誤差 如圖4-17 (c)所示。最大轉(zhuǎn)角發(fā)生的條件是：雙孔直徑最大D1+D1、D2+D2；兩銷直徑最小d1-d1、d2-d2；銷心距和孔心距應(yīng)取最小相等值，由于其對轉(zhuǎn)角誤差影響不大，且考慮計算方便起見，銷心距和孔心距一般取其基本尺寸。 圖中O1和O2分別為兩銷中心。當(dāng)雙孔順時針轉(zhuǎn)動時，即孔1中心上移至O1，而孔2中心下移至O2時轉(zhuǎn)角有最大值。根據(jù)圖4-17(c)中的幾何關(guān)系得：LCOOOLCOtg2222(4-7)式中 2min22222DdOO2min111112DdOOCO4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位由以上可得出：LtgDdD

45、d2min222min111LarctgDdDd2min222min111 (4-8) 當(dāng)雙孔逆時針轉(zhuǎn)動時，具有相同的誤差，故總的轉(zhuǎn)角誤差應(yīng)為或2。即：LarctgDdDd222min222min111(4-9)4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位n4. 對夾具的定位精度要求對夾具的定位精度要求 合理的定位方案必須首先滿足工件對工序加工精度的需要，即定位精度是合理的定位方案設(shè)計必須要保證的。那么，合理的定位方案其定位精度應(yīng)是多少呢？事實上，影響加工精度的因素很多，但根據(jù)其影響程度，可將加工誤差產(chǎn)生的原因歸納為如下四個方面：n（1）工件在夾具中裝夾時的定位誤差dw；n（2）夾具在機(jī)床上安

46、裝時產(chǎn)生的夾具安裝誤差ja；n（3）由對刀、引導(dǎo)元件引起的對刀、引導(dǎo)誤差yd；n（4）加工中其它因素引起的加工誤差qt。 上述所有誤差的合成值不應(yīng)超出工件的工序加工公差Tw之值。即：4.2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位dw+(ja+yd)+ qtTw (4-10) 上式稱為誤差計算不等式。在判定工件定位方案合理性時，一般按dw、(ja+yd)和qt各占工序公差Tw的三分之一。即：13dwwT (4-11) 上式只能作為誤差估算時的初步分配方案，此后還必須根據(jù)具體情況進(jìn)行必要的調(diào)整。4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊4.3工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊 工件定位后將其固定

47、，使其在加工過程中保持已定位的位置不發(fā)生改變的操作稱為夾緊。夾緊是工件裝夾過程的重要組成環(huán)節(jié)。工件定位后必須進(jìn)行夾緊，才能保證工件不會因為切削力、重力、離心力等外力作用而破壞定位。這種對工件進(jìn)行夾緊的裝置就稱為夾緊裝置。夾緊裝置設(shè)計要受到定位方案、切削力大小、生產(chǎn)率、加工方法、工件剛性、加工精度要求等因素的制約。4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊n4.3.1夾緊裝置的組成和要求夾緊裝置的組成和要求n1. 夾緊裝置的組成夾緊裝置的組成 按照夾緊動力源的不同一般把夾緊機(jī)構(gòu)劃分為兩類：手動夾緊裝置和機(jī)動夾緊裝置；而根據(jù)擴(kuò)力次數(shù)的多少，把具有單級擴(kuò)力的夾緊裝置稱為簡單（基本）夾緊裝置，把具有

48、兩級或更多級擴(kuò)力機(jī)構(gòu)的夾緊裝置稱為復(fù)合夾緊裝置。圖4-18 夾緊裝置的組成1氣缸 2斜楔 3滾輪 4壓板 5工件4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊 由此可知，夾緊裝置的結(jié)構(gòu)形式是千變?nèi)f化的。但不管夾緊裝置的結(jié)構(gòu)形式如何變化，作為簡單夾緊裝置一般有以下三部分組成：l（1）力源裝置。力源裝置指產(chǎn)生夾緊力的裝置，它是機(jī)動夾緊的必有裝置，如：氣動、電動、液壓、電磁等夾緊的動力裝置。圖4-18中的氣缸1就是力源裝置。l（2）夾緊元件。夾緊元件是指與工件直接接觸用于夾緊的元件。如圖4-18中的壓板4即為夾緊元件。l（3）中間遞力機(jī)構(gòu)。介于力源裝置和夾緊元件之間的機(jī)構(gòu)叫中間遞力機(jī)構(gòu)。它把力源產(chǎn)生的

49、力傳遞給夾緊元件以實施對工件的夾緊。為滿足夾緊設(shè)計需要，中間遞力機(jī)構(gòu)在傳力過程中，可以改變力的大小和方向并可具有自鎖功能。如圖4-18中的斜楔及相關(guān)元件部分。4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊 不同的夾緊裝置會有不同的構(gòu)成。圖4-19所示為機(jī)動和手動夾緊裝置的不同構(gòu)成。力源裝置中間傳力機(jī)構(gòu)夾緊元件工件夾緊操作機(jī)構(gòu)手動夾緊裝置機(jī)動夾緊裝置圖4-19 不同夾緊裝置的構(gòu)成4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊n2. 對夾緊裝置的基本要求對夾緊裝置的基本要求 夾緊裝置設(shè)計的合理與否，直接影響著工件的加工質(zhì)量和工人的工作效率和勞動強(qiáng)度等方面。為此，設(shè)計夾緊裝置時應(yīng)滿足下列基本要求：n（1

50、） 夾緊應(yīng)保證工件各定位面的定位可靠，而不能破壞定位；n（2） 夾緊力大小要適中，在保證工件加工所需夾緊力大小的同時，應(yīng)盡量減小工件的夾緊變形；n（3） 夾緊裝置要具有可靠的自鎖，以防止加工中夾緊突然松開；n（4） 夾緊裝置要有足夠的夾緊行程，以滿足工件裝卸空間的需要；n（5） 夾緊動作要迅速，操作要方便、安全、省力；n（6） 手動夾緊裝置，工人作用力一般不超過80100N；4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊n（7） 夾緊裝置的設(shè)計應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型相一致；n（8） 結(jié)構(gòu)緊湊，工藝性要好，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化夾緊裝置及元件。n4.3.2夾緊力的確定原則夾緊力的確定原則 大小、方向和作用點(diǎn)是

51、力的三要素。因此，夾緊力的大小、方向、作用點(diǎn)的確定就至關(guān)重要，它們直接影響著夾緊裝置工作的各個方面。但作為夾緊力，由于其作用的目的不同，所以夾緊力是有所區(qū)別的。在確定夾緊力時首先要考慮夾具的整體布局問題，其次要考慮加工方法、加工精度、工件結(jié)構(gòu)、切削力等方面對夾緊力的不同需要。n1. 夾緊力方向的確定原則 夾緊力作用方向主要影響工件的定位可靠性、夾緊變形、夾緊力大小諸方面。選擇夾緊力作用方向時應(yīng)遵循下列原則：4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊（1） 為了保證加工精度，主要夾緊力的作用方向應(yīng)垂直于工件的主要定位面，同時要保證工件其它定位面定位可靠。圖4-20所示鏜孔時要求孔中心線與A面垂

52、直，夾緊力方向應(yīng)與A面垂直。故圖(a)方案正確，圖(b) 不正確。圖4-20 夾緊力作用方向與工件主要定位面的關(guān)系4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊（2） 夾緊力的作用方向應(yīng)盡量避開工件剛性比較薄弱的方向，以盡量減小工件的夾緊變形對加工精度的影響。如圖4-21中應(yīng)避免圖(a)的夾緊方式，可采用圖(b)的夾緊方式。圖4-21 夾緊力作用方向?qū)ぜ冃蔚挠绊?.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊（3） 夾緊力的作用方向應(yīng)盡可能有利于減小夾緊力。假設(shè)機(jī)械加工中工件只受夾緊力Fj、切削力F和工件重力FG的作用，這幾種力的可能分布如圖4-22所示。為保證工件加工中定位可靠，顯然只有采用圖

53、a）受力分布時夾緊力Fj最小。圖4-22 夾緊力與切削力、工件重力的關(guān)系4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊n2. 夾緊力作用點(diǎn)的確定原則夾緊力作用點(diǎn)的確定原則 夾緊力作用點(diǎn)選擇包括作用點(diǎn)的位置、數(shù)量、布局、作用方式。它們對工件的影響主要表現(xiàn)在：定位準(zhǔn)確性和可靠性及夾緊變形；同時，作用點(diǎn)選擇還影響夾緊裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和工作效率。具體設(shè)計時應(yīng)遵循下列原則：n（1）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)正對定位元件定位面或落在多個定位元件所組成的支承面內(nèi)。圖4-23所示夾具的夾緊力作用點(diǎn)就違背了這項原則，夾緊力作用點(diǎn)位于定位元件之外，會使工件發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而破壞工件的定位。圖4-23中用箭頭指出了夾緊力作用點(diǎn)的正確

54、位置。 圖4-23 夾緊力作用點(diǎn)對工件定位的影響4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊n（2）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，以盡量減小工件的夾緊變形。如圖4-24所示，圖(a)是錯誤的，圖(b)是正確的。圖4-24 工件剛性對夾緊力作用點(diǎn)選擇的影響4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊n（3） 夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工部位，以提高夾緊的可靠性，必要時應(yīng)在工件剛性差的部位增加輔助支承，以提高工件被加工部位的剛性，降低由切削力引起的加工振動。如圖4-25所示，輔助支承應(yīng)盡量靠近加工部位，同時給予附加夾緊力Fj2，這樣可使夾緊剛度大大提高。圖4-25 增加輔助支承和附加夾緊力

55、4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊n（4）選擇合適的夾緊力作用點(diǎn)的作用形式，可有效的減小工件的夾緊變形、改善接觸可靠性、提高摩擦系數(shù)、增大接觸面積、防止夾緊元件破壞工件的定位和損傷工件表面等。圖4-26所示的作用形式中，圖(a)適合于對毛坯面夾緊；圖(b) 的工件是薄壁套筒，為了減小夾緊變形，應(yīng)增大夾壓面積以使工件受力均勻；圖(c)作用面積大，適用于對工件已加工面夾緊并可提高摩擦系數(shù)。圖4-26 夾緊力作用點(diǎn)作用形式選擇4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊n3. 夾緊力的種類和設(shè)計注意事項夾緊力的種類和設(shè)計注意事項n1） 夾緊力的種類 工件在夾具中裝夾時，有時有多個夾緊力作用

56、于工件，這些夾緊力的作用目的可能不盡相同。根據(jù)其作用目的的不同，將夾緊力分為下列三種：(1) 基本夾緊力。為保證工件已定好的位免遭切削力、重力、離心力等作用力破壞而施加的作用力。一般是在工件定位后才開始作用。如圖4-25中的Fj1和圖4-27中的Fj2。圖4-27 基本夾緊力和輔助（定位）夾緊力的區(qū)別4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊(2) 輔助（定位）夾緊力。定位過程中，為保證工件可靠定位而施加的作用力。這種力與工件定位過程同步進(jìn)行。如圖4-27中的Fj1。(3) 附加夾緊力。為提高工件局部剛性而施加的作用力。一般在基本夾緊力作用后才開始作用。如圖4-25中的Fj2。n2）夾緊力設(shè)

57、計注意事項 在設(shè)計夾緊力時，必須明確工件裝夾對上述三種夾緊力的要求，以及三種夾緊力作用的先后順序。同時作用的夾緊力，應(yīng)盡量采用聯(lián)動或浮動夾緊機(jī)構(gòu)。n4. 夾緊力大小的確定夾緊力大小的確定 為了保證夾緊的可靠性，選擇合適的夾緊裝置以及確定機(jī)動夾緊裝置的動力部件（如缸孔直徑）時，一般需要確定夾緊力的大小。夾緊力的大小應(yīng)當(dāng)適中。輔助（定位）夾緊力的大小一般以能保證工件可靠定位即可；附加夾緊力應(yīng)能保證工件局部剛性、避免加緊變形為實際原則；在實際設(shè)計中，確定基本夾緊力大小的方法有兩種：經(jīng)驗類比法和分析計算法。4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊 用分析計算法計算夾緊力時，實質(zhì)上是解靜力平衡的問題

58、。首先以工件作受力體進(jìn)行受力分析，受力分析時，一般只考慮切削力和工件重力；然后建立靜力平衡方程求出理論夾緊力FL；最后還要考慮到實際加工過程的動態(tài)不穩(wěn)定性，需要將理論夾緊力乘上一個安全系數(shù)K，就得出工件加工所需要的實際夾緊力Fj。即： Fj=KFL (4-12)一般取K =1.53，小值用于精加工，大值用于粗加工。n5.3.3幾種常用的夾緊機(jī)構(gòu)幾種常用的夾緊機(jī)構(gòu) 夾緊裝置可由簡單夾緊機(jī)構(gòu)直接構(gòu)成，大多數(shù)情況下使用的是復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)。夾緊機(jī)構(gòu)的選擇需要滿足加工方法、工件所需夾緊力大小、工件結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率等方面的要求。因此，在設(shè)計夾緊機(jī)構(gòu)時，首先需要了解各種簡單夾緊機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn)（能產(chǎn)生的夾緊力大小、

59、自鎖性能、夾緊行程、擴(kuò)力比等）。本節(jié)主要介紹幾種常用的典型基本夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計問題。4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊n1. 斜楔夾緊機(jī)構(gòu)斜楔夾緊機(jī)構(gòu) 如圖4-28所示為斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的工作原理圖。在夾緊源動力FQ的作用下，斜楔向左移動L的位移，由于斜楔斜面的作用，將導(dǎo)致斜楔在垂直方向上產(chǎn)生S的夾緊行程，從而實現(xiàn)對工件的夾緊，。圖4-29為斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用實例簡圖。圖4-28 斜楔夾緊工作原理 圖4-29 斜楔夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)用舉例4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊n1） 斜楔夾緊機(jī)構(gòu)所能產(chǎn)生的夾緊力計算 以圖4-28為例，夾緊時斜楔的受力分析如圖4-30所示。當(dāng)斜楔處于平衡狀態(tài)時

60、，根據(jù)靜力平衡可列方程組如下：F1FRxFQF1FWtg1FRx FWtg(2) 圖4-30 斜楔夾緊受力分析解上述方程組可得斜楔夾緊所能產(chǎn)生的夾緊力：)(21tgtgFFQW (4-13)4.3 工件在夾具中的夾緊工件在夾具中的夾緊式中 FQ斜楔所受的源動力（N）； FW斜楔所能產(chǎn)生的夾緊力的反力（N）； 1、2分別為斜楔與工件和夾具體間的摩擦角； 斜楔的楔角。由于、1、2均很小，設(shè)1=2=，式（5-13）可簡化為：n2） 斜楔夾緊的自鎖條件(4-14)2(tgFFQW 手動夾緊機(jī)構(gòu)必須具有自鎖功能。自鎖是指對工件夾緊后，撤除源動力時，夾緊機(jī)構(gòu)依靠靜摩擦力仍能保持對工件的夾緊狀態(tài)。根據(jù)這一要