第4章_機床夾具設計

1、第四章第四章 工件的安裝和工件的安裝和夾具設計原則夾具設計原則（1） 定位：定位：在進行機加工前，使工件在機床或夾具上，占據(jù)某一 正確位置的過程。（2） 夾緊：夾緊：工件定位后，通過一定的機構給工件施以一定的力，避免工件因受切削力或重力等力的作用而改變原有的位置。 注：夾緊力不是越大越好，夾緊力，工件形變 ，精度，夾具結構龐大 。 4. 1 工件的安裝方式工件的安裝方式1.安裝：安裝：定位定位 夾緊夾緊2. 安裝對機加工的影響安裝對機加工的影響 直接影響加工精度影響生產率和勞動者的勞動強度3. 工件的安裝方式工件的安裝方式 (1) 直接找正安裝 (2) 劃線找正安裝 (3) 采用夾具安裝 工件

2、在機床上的應有位置，是通過一系列嘗試而獲得的。 具體做法：具體做法：用千分尺或劃盤上的劃針，以目測法 校正工件位置，一邊較正，一邊找正。 (1)直接找正安裝：直接找正安裝：工件中心線機床主軸中心線四爪卡盤直接找正安裝的特點：直接找正安裝的特點：缺點：缺點：安裝時費時，效率低，需憑經驗操作，對工人技術要求高。優(yōu)點：優(yōu)點：夾具結構簡單，可避免因夾具本身的制造誤差而產生的定位誤差，因此，定位精度高。如：加工誤差 0.010.005mm，采用夾具加工難以達到。適用場合：適用場合：單件小批生產中（如工具修理車間）。 (2)劃線找正安裝劃線找正安裝 對重、大、復雜工件的加工，往往是在待加工處劃 線，然后裝

3、上機床，工件在機床或夾具上位置按所 劃的線進行找正定位。劃線找正安裝特點：劃線找正安裝特點：定位精度不高。 定位誤差來源 ：劃線誤差觀察誤差適用場合：適用場合：生產批量小，毛坯精度低，以及大型工件等不適宜采用夾具的粗加工中 。(3)采用夾具安裝采用夾具安裝夾具：夾具：是用來使加工對象，占有正確位置，以便接受施工，檢測的裝置。 利用夾具進行加工，由于工件相對夾具的位置是一定的，而夾具與機床的位置關系預先調整好，這樣，在切削一批零件時，不必再逐個找正定位，就能達到規(guī)定的技術要求。 特點：采用夾具安裝是一種先進的安裝方式，既能保證質量，又能節(jié)省工時，對操作者的技能要求較低，特別適用于成批大量生產中。

4、工藝裝備：在機械加工中，通常將夾具、刀具、量具及各種刀具間的輔助工具統(tǒng)稱為工藝裝備。 4. 2 機床夾具概述機床夾具概述一、機床夾具及其組成一、機床夾具及其組成1、機床夾具、機床夾具 機床夾具是在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床或刀具有個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變。2、機床夾具的組成、機床夾具的組成 (1).定位元件：定位元件：確定工件在夾具中位置的元件。 (2).導向元件：導向元件：用以引導刀具或調整刀具相對于夾具的位置。 如：鉆套、對刀塊。 (3).夾緊元件：夾緊元件：確定夾具與機床或夾具與刀具的元件。 (4) .連接元件：連接元件：用以確定夾具在機床

5、上的位置并與機床相連接。(5).夾具件：夾具件：基礎件，用于安裝其它元件，形成整體(4).其它輔件：其它輔件：夾緊用的扳手，操作手柄，分度機構等。 如下圖所示：二、機床夾具的分類二、機床夾具的分類1、分類方法、分類方法：1)按夾具的應用范圍：按夾具的應用范圍：通用夾具、專用夾具、可調夾具、組合 夾具、隨行夾具；2)按加工類型：按加工類型：車床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、 數(shù)控機床夾具等；3)按夾緊力來源：按夾緊力來源：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電磁夾具、 真空夾具。機床夾具通常按夾具的應用范圍進行。(1)通用夾具通用夾具：指已標準化，通用化好，可用于加工同一類型，不同尺寸工件加工的

6、夾具。如：三爪長盤、四爪長盤、平口鉗、回轉工作臺、萬能分度頭、磁鐵吸盤。適用場合：廣泛用于單件，小批量生產中。(2)專用夾具專用夾具：指的是專為某一工件的某道工序而設計制造夾具，這種夾具“剛性”大，即當產品變換或工序內容變更后，往住 無法使用。因此適用于產品固定、工藝相對穩(wěn)定、批量 大的加工過程。(3)可調夾具：可調夾具：是指經調整或更換個別元件，即可加工多種工件的夾具。 這種夾具主要用了加工形狀相似，尺寸相近的工件的加工。(4)組合夾具（拼裝夾具）：組合夾具（拼裝夾具）：這種夾具是在夾具零部件完全標準化的基 礎上，根據(jù)積木化原理，針對不同的工件 對象和加工要求，拼裝組合則成夾具。構 成夾具的

7、各零部件，在工件加工完后，可拆散成各種元件，組合成適用其它產品加工要求的夾具。（圖示見下頁）當今生產發(fā)展趨勢：多品種、小批量。由此導致對生產裝備的要求是高效、快捷的柔性系統(tǒng)。(5)隨行夾具：隨行夾具：切削加工中隨帶安裝好的工件在各工位間被自動運送轉移的機床夾具。隨行夾具主要是在自動生產線加工中心中、柔性生產線。 三、機床夾具的作用三、機床夾具的作用(1)保證加工精度，降低工人等級保證加工精度，降低工人等級加工精度包括：尺寸精度、幾何形狀精度、表面相互位置精度。使用夾具最有利于保證表面相互位置精度。如：在搖臂鉆加工孔系 夾具：可達0.100.20mm 劃線找正：0.41.0mm(2) 提高勞動生

8、產率，降低加工成本提高勞動生產率，降低加工成本無找正，對刀等時間，工件裝卸迅速，從而大大減少了工件安裝的輔助時間，同時易于實現(xiàn)多件加工，多工位加工，特別適用于加工時間短，輔助時間長的中、小工件的加工。(3) 擴大機床工藝范圍擴大機床工藝范圍擴大機床的功能，實現(xiàn)一機多用。如在車床上利用鏜夾具，進行鏜孔。利用銑夾具，進行銑槽。 (4) 減輕工人勞動強度，保證安全生產。減輕工人勞動強度，保證安全生產。 4. 3 六點定位原理六點定位原理 任何剛體在空間都有六個自由度，它們分別是沿空間直角坐標系X、Y、Z軸方向的移動自由度(X、Y Z)和繞三軸的轉動自由度(X、Y、Z)。 YYZXZXYXZ1、剛體的

9、六個自由度、剛體的六個自由度 是使工件在機床上(或夾具中)占有正確的位置，也就是 使它相對于刀具刀刃有正確的相對位置。 2、工件定位之目的、工件定位之目的 假定工件也是一個剛體，要使工件在機床上（或夾具中）完全定位，就必須限制它在空間的六個自由度。 3、工件定位的實質、工件定位的實質若工件脫離定位支承點而失去了定位，這是由于工件還沒有夾緊的緣故。因此，定位是使工件占有一個正確的位置，夾緊才使它不能移動和轉動，把工件保持在一個正確的位置，所以定位與夾緊是兩個概念，決不能混淆。 4、定位與夾緊、定位與夾緊 用六個點(實際上相當于支承點的定位元件)與工件接觸，每個固定點限制工件的一個自由度，這樣圖中

10、剛體的六個自由度完全限制了。 4、六個自由度的消除與六點定位原則、六個自由度的消除與六點定位原則不能移動，也不能轉動，剛體在空間的位置是確定的。由此可見，要使工件完全定位就必須限定工件在空間的六個自由度，這一定律就稱為六點定位原則六點定位原則。 六個支承點完全限制了剛體的六個自由度，工件既 完全定位：全部限定工件的六個自由度。 不完全定位：至少有一個自由度未被限制。 是否所有的工件加工時在夾具中都必須完全定位呢？不一定。究竟應該限制哪幾個自由度，根據(jù)零件的具體加工要求來定。因我們討論的是調整法定程切削加工，即刀具或工作臺的行程調整至規(guī)定的距離為止，這樣，在哪一個方向上有尺寸要求，就必須限制與此

11、尺寸方向有關的自由度，否則用定程切削，就得不到該工序所要求的加工尺寸。 5、完全定位和不完全定位、完全定位和不完全定位ZXZYXYXYZYXYXYZXZYXZXZzyxxzzZ(a)(b)(c) 圖（a）中，工件上銑鍵槽，在沿x,y,z三個軸的移動和轉動方向上都有尺寸要求，所以加工時必須將全部六個自由度限制。 圖（b）為工件上銑臺階面，只要限制五個自由度就夠了; 圖（c）為工件銑上平面，它只需保持高度尺寸z，只要在工件底面上限制三個自由度就已足夠，這也是不完全定位。 注：注： 不需完全定位的加工工序中，采用完全定位固然可以，但增加了夾具的復雜程序。在機械加工中，一般為了簡化夾具的定位元件結構，

12、只要對影響本工序的加工尺寸的自由度加以限制即可。 6、過定位與欠定位、過定位與欠定位 欠定位：加工中，工件定位點數(shù)少于應限制的自由度數(shù)。會產生不良后果。 過定位：工件的某個自由度被限制兩次以上。2.過定位是否允許?一般來說過定位將使工件定位不確定，夾緊后會使工件或定位元件產生變形。1.分析：工件的定位支承點少于應限制的自由度數(shù)時，會造成什么后果？結果：應限制了自由度來被限制，導致加工時達不到要求的加工精度。定位情況：定位情況：銷：限制了 X Y(移動） X Y(轉動）四個自由支承板：限制Z(移動) X Y(轉動) 三個自由度擋銷：限制Z(轉動) 結果：X Y重復限制 連桿的過定位 后果：后果：

13、當工件定位孔與端面垂直度誤差較大，而且孔與長銷的間隙又很小時：若長銷剛度好，工件被壓歪，連桿變形；若長銷剛度不足時，長銷被夾歪 。 兩種情況均會引起加工的左孔的位置精度，使連桿大小頭孔軸線不能平行。 注：注： 精加工中以一個精確平面代替三個支承點，剛度好，振動小，有利于提高精度。因此：過定位一般不允許，有時，若合理采用過定位，不僅不會影響零件的加工，反而有利于提高加工精度。 六點定位中，支承點布置不合理也將產生過定位或欠定位。如：三支承點在一條線上，欠定位。二支承點轉90，既過，又欠定位。思考：思考：不完全定位就是欠定位?過定位不一定就是完全定位?多于六個定位點的定位一定是過定位? 1)方法問

14、題： 根據(jù)工序加工技術要求和工件形狀的特點，確定應限制 那些自由度，而用相應的定位點數(shù)目去消除。 分析時也可反過來分析哪幾個自由度可不必限制，剩下 的就是要限制的了。 (2)過定位有時是允許的，而欠定位決不允許，欠定位的后果只導致加工時達不到加工精度。 過定位優(yōu)點：使定位可能更為可靠，如冰箱有四個支承點。 缺點：易使工件的定位精度受影響，使工件或夾具夾緊后產生變形。 7、應用六點定位原則應注意的問題、應用六點定位原則應注意的問題(3)過定位一般會造成如下不良影響:a.使接觸點不穩(wěn)定，增加了同批工件在夾具中位置不同一性b.增加了工件和夾具的夾緊變形c.導致部分工件不能順利與定位元件定位d.干擾了

15、設計意圖的實現(xiàn)因此，大多情況下，應避免過定位過定位常出現(xiàn)在精中工工序中。 (4) 必須結合定位基質面和定位無件的接觸情況來分析、建立相對概念。 1212Q8、定位符號的表示方法、定位符號的表示方法 把定位元件抽象地轉化為相應的定位支承點，分析其限制工件在空間的自由度時應搞清以下幾個概念：1、不使工件在外力作用下脫離支承點而失去定位 定位不考慮力的影響，工件在某一坐標方向上的自由度被限制，是指工件定位后在該坐標方向上有確定的位置，而不是指工件在受到使工件脫離支承點的外力時不能運動；2、反過來講，夾緊不等于定位 隨意夾緊好的工件，不能動，但它的位置是不確定的；3、六點定位原則也適用于其它形狀的工件

16、，只是定位點的分布形式有所不同；4、定位與定位誤差的關系 定位：解決的是定與不定的問題 定位誤差：解決的才是定位精度的問題。定位方式定位方式用六點定位原理進行定位分析時，以定位點來消除自由度，在實際應用中，不可能是點，而應該是各種定位元件,工件的定位表面有各種形式：如平面，內孔，外圓，成型面，組合表面等，對這些表面應采用不同的方法來實現(xiàn)。定位設計時應做的工作及步驟：定位設計時應做的工作及步驟：A）根據(jù)加工零件的工序要求合理布置支承點B）正確考慮定位方法C）選用恰當?shù)亩ㄎ辉?4. 4 工件在夾具上的定位工件在夾具上的定位一、常用定位方式與定位元件一、常用定位方式與定位元件工件常用定位表面工件常

17、用定位表面 以平面定位以內孔定位以外圓表面定位以平面定位以平面定位 基本支承輔助支承固定支承可調支承自位支承 支承釘、支承板基本支承：基本支承：限制自由度，真正起定位作用輔助支承：輔助支承：不限制自由度，起預定位、增加工件和夾具剛性等作用（一）工件以平面定位（一）工件以平面定位 1基本支承 (1)固定支承：固定支承：安裝到夾具上后，不可拆卸或調節(jié)。分為支承板和支承釘。支承釘：用于小平面未加工或已加工表面的定位。a.分類： 平頭：用于經過精加工的表面，面接觸。球頭：點接觸，可保證接觸位置相對穩(wěn)定，但易磨損，夾緊時使加工表面產生壓陷，產生較大安裝誤差，不易使幾個支承釘保持在同一平面內，用于精加工中

18、網紋頂面：與定位面摩擦力較大，可住阻礙工件移動，加強定位穩(wěn)定性，精中易積屑，多用在粗糙表面的側面定位。 b.支承釘尾部與基體孔的配合： 過盈配合：H7/r6 或H7/n6 加中間套(可換)：套與夾具體上孔為過盈配合，套與支承釘尾部可選過渡配合H7/js6c.支承釘布置原則：三點：組成的平面面積盡可能大 二點：距離盡可能長 一點：應與切削力方向對應 支 承 釘Lh支承板支承板 用于較大已加工平面的定位，所以常出現(xiàn)在精基準定位中，一個支承板的作用，相當于兩個支承釘，消除兩個自由度。支承板B 型A 型a.結構形式及應用場合：A型型 制造簡單，常用于底面定位B型型 切有斜槽，易于 清屑，常用于側面定位

19、b.應用場合：用于難以用支承釘布置成合適的、穩(wěn)定的定位中。工件剛度不足，定位面又小,并且切削力不能恰好作用在支承上。圖(a)薄板上鉆孔，支隨釘使工件變形。圖(b)(a)(b)不宜用三個釘支承定位的情況承受較大力的場合，保護精加工表面。方便安裝：如側面支承板取代兩支承釘，可避免長死。 c. 材料：材料：D12的支承釘和小型支承板，用較好的T7A鋼，淬硬HRC60-64對D12的支承釘和大型支承板，一般用20#鋼滲碳淬火，滲碳深度為0.81.2mm,硬度至HRC6064 d.注意注意為保持幾塊支承板在同一平面上，在裝配后應將頂部進行統(tǒng)磨。有精度要求或使支承板裝配牢固，需加定位銷。(2)可調支承可調

20、支承 可調支承可調支承:適用于毛坯分批制造，其形狀和尺寸變化較大的粗基準定位并適用于同一夾具加工形狀相同而尺寸不同的工件及專用可調夾具或組合夾具中。 方法：方法：一批工件調整一次，調整后應鎖緊。(3)自位支承自位支承 （浮力支承）（浮力支承）123(a)(b)(c)自 位 支 承 特點：特點：有定位元件有多個工作點與工件接觸，定位元件在定位過程中 所處的位置，隨工件定位基準面位置的變化而自動與之適應，其作用相當于一個固定支承，因此，只限制一個自由度。由于增加了與工件定位基準面接觸的點數(shù)，故可提高工件的安裝剛 性，適用于以粗基準定位，剛性不足或不連續(xù)表面的定位。 注意：設計自位支承時，應考慮可動

21、部分有足夠的擺動余動。 2、輔助支承、輔助支承a. 特點：特點：根據(jù)六點定位原理，工件定位原理，工件定位夾緊后，若工件剛性很差，在切削力和夾緊力的影響下，會發(fā)生變形和振動。為此，需增加輔助支承，減小變形，以提高剛性和穩(wěn)定性。輔助支承的作用0+TAA312b.作用：作用：由于輔助支承是在工件定位后才參與支承，因此不起任何消除自由度作用，只起減小工件變形和振動的作用。各種輔助支承在每次卸下工件后，必須松開，裝上工件后再進行調整和鎖緊，另外，輔助支承不應破壞原有定位。 c.應用場合：應用場合： 起預定位作用 提高夾具工件的穩(wěn)定性 提高工件的剛性d.結構形式：結構形式：螺旋式：結構簡單，易頂起工件，用

22、限力板手，逐個調整、效率低、常用于單件小批生產中自位式：效率高，彈簧力不可太大，tgf，保證自鎖推引式：適用于工件較重，切削負荷大的場合（二）工件以外圓定位（二）工件以外圓定位工件以內孔定位時，常用的有V形塊、定位套筒及剖分套筒、自動定心機構（三爪長盤、彈簧夾頭、錐孔、自動定心夾頭）1. V形塊形塊V形塊的定位情況：a. V形塊結構：形塊結構：(已標準化） 常取90或120 工藝槽：降低應力集中，便于v形工作面加工。 支承面和底面精度要求較高 安裝時，需采用定位銷孔(有定位銷孔和安裝孔)b.特點：特點：對中性好（水平方向）所定位的水平軸中心位置（垂直方向），隨V形塊夾角 及工件直徑的誤差而發(fā)生

23、變化V形塊裝在夾具體C時，除用螺釘緊固外，還要加裝定位銷 c. 材料：材料：20鋼, 熱處理：滲碳深度0.8-1.2mm, 淬硬HRC60-64，大型V形塊，可用鑄鐵在支承面C鑲以碎硬耐磨的鋼板 d.主要結構參數(shù)：主要結構參數(shù)： V形塊已標準化，繪制V形塊工作圖時，可不繪制圖形，但應注明尺寸C、H、hhH+D/2HCaD尺寸h：h0.5D用于大直徑定位 h1.2D 用于小直徑定位H：用于檢驗形塊精度2.定位套筒及剖分套筒定位套筒及剖分套筒定位套筒定位套筒特點：元件結構簡單，定心精度不變；當工件外圓與定位圓孔配合較松時，易使工件傾斜，可考慮利用套筒內孔及端面一起定位；當端面大時，定位孔應短些，以

24、避免產生過定位。 定位套與夾具體配合： ?。篐7/r6或H7/s6 較緊大：N7/R6或H7/js6 較松，裝入后再用螺釘擰緊剖分套筒剖分套筒 主要用于大型軸類零件的精密軸經定位，以便于安裝。結構:下半孔起定位作用 上半孔起夾緊作用剖分套筒3.外圓定心夾緊機構外圓定心夾緊機構（三）工件以內孔定位（三）工件以內孔定位 工件以內孔定位時，常用的有：定位銷、定位心軸、自動定心機構（如三爪卡盤、彈簧心軸等。 1.定位銷定位銷：通常結合端面定位 結構形式：a. d10 d太小，不宜開退刀槽，軸肩下埋； b. d10 帶有臺肩，端面定位可避免夾具體磨損；c. d16 凸肩與退刀槽合二為一；d. 可換式：用

25、于大量生產中，易于更換，更換時為避免 破壞夾具體加上襯套，定位銷與襯套配合H7/js6、H7/n7( a)(b)( c)(d)定 位 銷另外還有一種定位銷：圓錐銷特點：定心好，軸向定位精度不高，常用于浮動定位中 圓錐銷削邊銷2.剛性心軸剛性心軸根據(jù)工件的形狀和用途的不同，定位心軸的結論形式很多，常用的有下列幾種形式：a.帶小錐度的心軸（帶小錐度的心軸（1/50001/1000）：）：限5個自由度，定心精度高，可達0.0050.01mm，但軸向位移大，傳遞扭矩小，使用于精加工中。b.圓柱形心軸：圓柱形心軸：工件與心軸定位部分為過盈配合采用r6、s6配合，軸向位置較固定（通過限位套）前編加有導向部

26、分，與工件為間隙配合的保證工件用手能自由套入c.心軸：心軸：工件與心軸為間隙配合，心軸采用h6、g6、f7制造，同心度不高，裝卸方便，端部夾緊。d.花鍵心軸花鍵心軸3.內圓定心夾緊機構內圓定心夾緊機構用于內孔的定心夾緊機構，其作用原理與外圓定位時是一樣的。區(qū)別僅在于孔定位時，支承等速遠離中心移動，與工件孔表面接觸。 孔用漲緊套（四）工件以組合表面定位（四）工件以組合表面定位 以上所述的定位方法，全指工件以單一表面定位。實際上，零件往往是以幾個表面同時定位的，例如:用兩個平行孔、兩個平行階梯表面、階梯軸的兩個外圓等等，這都稱為“工件以組合表面定位”。工件以組合表面定位時，幾個定位表面間的相互位置

27、，總是具有一定的誤差，若將所有的支承元件都做成固定的，工件將不能正確定位甚至無法定位。因而，在組合表面定位時，必須將其中的一個（或幾個）支承做成浮動的，或雖是固定的，但能補償其定位面間的誤差。1.以軸心線平行的兩孔定位（一面兩孔）以軸心線平行的兩孔定位（一面兩孔） 工件以兩孔定位的方式，在生產中普遍用于箱體類大、中型零件的加工中，如機床主軸箱、發(fā)動機機體。 以一面兩孔定位以一面兩孔定位用箱體的兩孔及平面定位的分析用箱體的兩孔及平面定位的分析若以兩個圓柱銷作定位件時，常會產生過定位現(xiàn)象，造成后果：工件可能無法安裝。D10+ DS12D0+S2Dd1- dS1- dX12d- d- dXS2221

28、22工件以兩孔定位（a）（b） LLg LLxLL-x L+gLLxgL 解決辦法：解決辦法：(1)右孔與右銷間給予較大的配合間隙，足以補償工件兩孔和兩銷中心距的誤差，但這樣定位誤差較大有時也會造成工件位置的偏斜。(2)將右邊定位銷在兩銷連心線的垂直方面削去兩邊，做成削邊銷，這樣在此連心線方向上獲得間隙補償；能使工件兩孔與兩銷順利安裝且使定位較準確。比較：比較：方法1簡單，但增大轉角誤差。方法2更為科學。 削邊銷的寬度計算，應考慮在圖紙規(guī)定公差范圍內的任一工件，都能保證裝到夾具的兩定位銷上，這要分析可能出定位削邊銷的寬度計算削邊銷的寬度計算干涉的極限情況。圖中圖中為工件裝在夾具上的一種極限位置

29、，這時為：（O1為孔1及銷1的中心；O2為銷2的中心，O2 為銷2的中心）2122LL-x L+gLLxgL d2 maxD2 minD1 mind1 maxO2O2BAEC干涉最容易發(fā)生在：干涉最容易發(fā)生在：工件兩孔的直徑最小：D1min, D2min夾具兩銷的直徑最大：d1max, d2max且銷距與孔距偏差向相反方向。 如：工件兩孔的孔距最大：L+ Lg，而夾具兩銷的銷距最?。篖 Lx工件兩孔順利裝到銷上的條件：工件兩孔順利裝到銷上的條件：工件兩孔與順利裝到夾具兩銷上的最小間隙為：1 = D1min d1max 2 = D2min d2max 若假定工件安裝時，左邊的孔、銷兩中心O1重合

30、；右邊孔中心 的偏移量這時為： xgLLOO 22 由于這一偏移，使銷2與孔2產生了新月形的干涉區(qū)（圖中的陰影部分）。如果將銷2的削邊后寬度b ，便不再發(fā)生干涉。而b的大小，即可按幾何關系進行計算： BCxgLLOOdDBObEOdBOBEOOEOBOEOBOBEOBEO 222max2min222max222222222222222;22;2;2:)(式中式中等高，等高，和和（1）代入（1）式，得：)(2)2(2max22xgLLdb 約去高階微量，得削邊銷寬度為：)(2min22xgLLDb 生產中，削邊銷寬度b常按工件孔的基本尺寸D2選定。此時，由上式可得最小間隙2： min22)(2D

31、LLbxg ?D2bB2D3668820 2025 2532 32404050b2345568BD 0.52D 12D 22D 32D 42D 522削削 邊邊 銷銷 的的 尺尺 寸寸再根據(jù) ，d2maxD2min2可算出削邊銷的尺寸及偏差。 例：已知某工件用兩個孔定位，孔間距要求1100.03。試設計一個圓柱銷、一個削邊銷的各有關定位尺寸。 解：（1）確定兩定位銷的中心距尺寸及偏差）確定兩定位銷的中心距尺寸及偏差銷距的基本尺寸（Lx）與孔距的基本尺寸（Lg）相同，其偏差為：Lx Lg。取：?。篖Lx110（ 0.03）Lg1100.01注意：注意：若工件孔間距上、下偏差在零件圖上非對稱分布時

32、，應將其轉化為對稱形式。)3151( 31（2）確定圓柱銷直徑尺寸（）確定圓柱銷直徑尺寸（d1）及偏差）及偏差通常以該工件孔的最小尺寸（D1min）作為圓柱銷的基本尺寸（d1），其配合的偏差一般以g6（或f7）選取。 故選：d18.035 g6 （3）選定削邊銷基本尺寸（）選定削邊銷基本尺寸（d2）及偏差）及偏差首先，查表得削邊銷寬度（b）及其它結構尺寸當D28時，得b3， BD21817。d2maxD2min2D2min 8.035 8.005一般以d2max作為削邊銷的基本尺寸，與該孔的配合可選取為h6。所以取：d28.005 h6= 005. 0014. 0035. 8 030. 002

33、1. 08 min2)(2DLLbxg 035. 8)01. 003. 0(32 0009. 0005. 8 005. 0004. 08 若工件在垂直平面定位后，再將工件左端外圓、用圓孔或V形定位時，則工件右端外所用的V形塊，一定要做成浮動結構，這時只起限制一個自由度的作用，否則就會過定位。 2.以軸心線平行的兩個圓表面定位以軸心線平行的兩個圓表面定位 兩個零件（a）、(b)，均需以大孔及底面定位，加工兩個小孔。可以有兩種定位方案，視其加工尺寸要求而定。根據(jù)其準重合原則，如圖（a）零件應選用圖(c)方案：即平面用支承板定位，3.以一個孔和一個平行于孔中心線的平面定位以一個孔和一個平行于孔中心線

34、的平面定位A2A2HdhA1A2HdhA2A1孔用削邊銷定位，且削邊方向應平行于定位平面，以補償孔中心線與底面間距離的尺寸誤差公差。再如圖（b）零件則宜采用圖（d）的方案，即孔用圓銷定位，而平面下方則加入梯形塊可使定位平面升降，以補償工件孔與平面間的尺寸誤差。 4. 5 定位誤差定位誤差1、定位誤差 把工件上被加工表面的設計基準相對于定位元件工作表面在加工尺寸方向上的最大變動量，稱為“定位誤差定位誤差”。 一、定位誤差的產生一、定位誤差的產生 分析：右圖齒輪輪齒加工中定位對下兩項技術坐標的影響節(jié)圓中心與內孔中心的同軸度輪齒周節(jié)誤差2、定位誤差產生原因a.一批工件彼此在尺寸、形狀及相互位置上均存

35、在差異，而夾具定位元件也有制造誤差。b.工件的定位基準與設計基準不重合，或工件的定位基準與定位元件的工作表面之間存在間隙。c.工件用夾具定位加工時，只按定程法（即調整法）加工一批工件，如果按逐件試切法加工，則根本不存在定位誤差。（僅有加工誤差等）誤差來源誤差來源 a.基準不重合誤差b.定位元件制造誤差c.基準位移誤差 工序二：工序二：加工平面1時，圖紙要求的設計尺寸為AA，而加工時刀具調整尺寸CAA 。因此，即使不考慮本工序的加工誤差，這種定位方法也將可能使加工尺寸A發(fā)生變化（在工序一留下的誤差 范圍H內波動），因而也就產生了定位誤差（A ）。 1、基準不重合誤差、基準不重合誤差工序一：工序一

36、：加工平面2時，定位基準與設計基準重合，其圖紙的設計尺寸 與加工時刀具調整控制尺寸 （對一批工件說，可看作為常量不變）兩者一致，則定位誤差A=0 。 圖中零件，底面3與側面4已加工好，需加工平面1、2，均用底面及側面定位。H +-HA+-ACH H+-AA+-C-H HH H+1234(a) 工作（b)工序一(c) 工序二 (d) 工序二改進基準不重合產生的定位誤差定位誤差大小計算定位誤差大小計算（1） 畫出被加工零件定位時的兩個極限尺寸的位置 （2） 從圖形中的幾何關系，找出零件圖上被加工尺寸方向上之設計基準的最大變動量（最大值與最小值之差）。因此，工序二尺寸A的定位誤差A為： A=(H+H

37、)(H-H) = 2H 上述的誤差完全是由于定位基準和設計基準不重合引起的，可稱這類定位誤差為“基準不符誤差基準不符誤差”。為提高定位精度，設計夾具時盡量使定位基準與加工表面之設計基準重合。但定位精度雖然提高了，有時使得夾具結構復雜，工件安裝不便, 穩(wěn)定性和可靠性變差。生產中只要在滿足工藝的要求前提下，如果能降低工序成本，基準不重合的定位方案，也允許選用。 2、定位元件制造誤差、定位元件制造誤差 由于夾具定位元件和工件定位基準本身有制造誤差，也可能使工件被加工表面的設計基準，在加工尺寸方向上產生變動而形成定位誤差。 CH H+ _CH0sH+DDs+0sd-dxdAoo1(a)(b) 基準位移

38、產生的誤差1oo心線與軸心線重合，則設計基準與套到心軸上，還應留有最小間隙，故孔和軸中心線必然不重合圖（b）也會使工件的定件基準位置產生變動而下移。所以通常稱這另一類定位誤差為“基基準位移誤差準位移誤差”。其大小分析如下： 1ooAAo圖（a）如果心軸水平放置，工件以內孔中心 O為定位基準，套在心軸中心O1上，要求加工上平面HH。在理想狀態(tài)時，孔 當心軸如圖（b）水平放置時：工件內孔始終與心軸上母線A單邊接觸。當內孔和心軸尺寸為Dmax 及 dmin時，設計基準O在最下面（設計基準變動最大值）：D=d時，OO1maxOAO1A Dmax/2 dmin/2=（DsD）/2（dxd）/2 =sD/

39、2xd/2 同理，當內孔和心軸尺寸為 Dmin及dmax時，設計基準O在最上面（設計基準變動最小值）：OO1minDmin/2dmax/2=D/2(dsd)/2=sd/2 所以，H的定位誤差，即為設計基準0在H尺寸方向上的最大變動量，應為：H=OO1maxOO1min（sD/2+xd/2）(sd/2) =sD/2+(xd/2sd/2)TD/2Td/2 假定：孔徑為 ， 銷徑為sDD 0sdxdd 結論： 這時的基準位移造成的定位誤差為內孔公差和心軸公差之和的一半，且與間隙 無關。 如果心軸垂直放置，就可能心軸與工件內孔任意邊接觸，則應考慮加工尺寸方向的二個極限位置及孔軸間隙 ，故定位誤差為：H

40、TDTd 。 由此可見，工件定位基準和夾具定位元件本身的制造誤差，也是直接影響定位精度的。在設計夾具時，除應盡量滿足基準重合原則外，還應根據(jù)加工零件的精度要求，合理規(guī)定定位元件的制造精度和限制加工零件上與定位基準有關的公差值。二、定位誤差的計算二、定位誤差的計算 工件定位誤差的實質是工件上被加工表面的設計基準相對于定位元件工作表面在加工尺寸方向上的最大變動量，因此，計算定位誤差時，首先要找出工序尺寸的工序基準；然后求其在工序尺寸方向上的最大變動量。1、定位誤差計算的方法、定位誤差計算的方法定位誤差計算的方法定位誤差計算的方法 幾何法微分法2、用幾何方法計算定位誤差、用幾何方法計算定位誤差例：工

41、件在使用心軸、銷、定位時，常會考慮留有間隙而需要進行定位誤差計算。(以兩孔定位為例）(a)o1o21222Le1e2e3(b)d1maxD1minTD1Td1左端：左端：孔徑 ，公差為TD1；銷徑 ，公差為Td1；最小間隙為1。 101DsD 111ddsxd 右端：右端：孔徑公差為TD2；銷徑公差為Td2；最小間隙為2。 先單獨分析左端圓銷1的定位情況。銷與孔之間的最大間隙為：1 1 TD1 Td1 。 1將使一批工件安裝時孔的中心偏離銷的中心。其中偏心位移誤差范圍，是以 1為直徑的圓，圓心即為銷的中心O1（如圖b中所示）。 分析：分析： 再分析削邊銷2定位情況： 由于削邊銷不限制X 的移動

42、自由度，而限制Z的轉動自由度，所以孔2與削邊銷2的中心偏移范圍為： 在X方向： x 1 1 TD1 Td1 在Y方向： y 2 2 TD2 Td2 。這時的誤差范圍近似為一個橢圓（見圖b）。 孔1、2的中心偏移誤差組合起來，將引起工件的兩種定位誤差：綜合誤差(1) 縱向定位誤差：縱向定位誤差：即在兩孔聯(lián)心線方向的最大可能移動量（ x ）。 x 1 1 TD1 Td1 （相當于第一孔定位誤差） (2) 角度定角度定位誤差：位誤差：即工件繞O1和O2的最大偏轉角 。 2ey12ey2(c)一面兩孔定位時的定位誤差計算o1o2LTDTDTdTdLtgyy2)()()(221212121 角度定位誤差

43、：角度定位誤差：由上式看出，欲減小，可以從兩方面著手：（i）提高孔與銷的加工精度，減小配合間隙；（ii）增大孔間距。故在選擇定位基準時，應盡可能選距離較遠的兩孔；若工件上無合適的兩孔而需另設工藝孔時，兩工藝孔也應布置在具有最大距離的適當部位。 若采用以上兩種措施還不能滿足要求，應采用單邊靠。此時，角度誤差為：分析：分析：Ltgyy2|21 2、用微分方法計算定位誤差、用微分方法計算定位誤差例、工件用V形塊定位加工鍵槽時的定位誤差計算。 用V形塊定位加工鍵槽時的定位誤差計算D(c)(b)(a)CAAOOOFEAaHHH123加工鍵槽時，一般有兩項工序要求：1）尺寸H；2）鍵槽對工件外圓中心的對稱

44、度。標注鍵槽設計尺寸H時，有三種不同的標注方法：(a)要求保證上母線到加工面尺寸H1；(b)要求保證下母線到加工面尺寸H2；(c)要求保證上母線到加工面尺寸H3。若忽略工件的圓度誤差和V形塊角度誤差，可認為工件外圓中心在水平方向上的位置變動量為零2sin22sinadaOEOA )2(sin42cos)(2sin21)(2aadddaOAd 已知：工件外圓直徑為d，公差為Td，V形塊兩斜面夾角為a，求各種標準方式下的定位誤差？解： 首先：寫出O點（工件基準點）至加工尺寸方向上某固定點（通常取點A）的距離A(a)EOH1再對上式求全微分2sin21aTdH TaaadTdadh)2(sin42c

45、os2sin212 用微小增量代替微分，并將尺寸誤差視為微小增量，且考慮到尺寸誤差可正可負，各項誤差應取絕對值，故定位誤差為：若使用同一夾具進行加工，則Ta0所以12sin12 adOCOACA12sin122 aTdH 12sin12 adODOADA12sin123 aTdH 同理：A(c)H2CaEDOF(b)AOH3請用幾何解法求解上題AO1O2r21r用幾何解法求上題：2sin22sin22sin21221211aTdadadAOAOOOH 通過以上計算，可得出如下結論：（1） ，即定誤差隨毛坯誤差增大而增大。（2） 與V形塊夾角有關。即定位誤差隨增大而增減小， 但定 位穩(wěn)定性卻差了

46、，故一般選用=90。（3） 與加工尺寸標注方法有關。分析：分析：Td H 注意：注意： 定位誤差是對采用調整法調整法加工的成批生產或小批生產中，在數(shù)控機床上加工時也在定位誤差； 對采用試切法試切法加工的小批生產中不存在定位誤差。H 保證規(guī)定加工精度實現(xiàn)的條件保證規(guī)定加工精度實現(xiàn)的條件 工件利用夾具加工時，影響加工精度的誤差因素除定位誤差外，尚有：1.夾具的有關制造誤差（制造） 這個誤差主要包括夾具制造時的兩項誤差：確定刀具位置的元件和引導刀具的元件與定位元件間的位置誤差；定位元件與夾具安裝到機床上的安裝基面間的位置誤差。2.夾具安裝誤差（安裝 ）即是夾具在機床上的定位誤差。3.加工誤差（加工）

47、指上件在切削過程中所產生的誤差。如機床的工作精度，刀具的磨損和跳動，刀具相對工件加工位置的調整誤差，以及工藝系統(tǒng)在加工過程中的彈性變形等。 為了保證工件的加工精度，必須使上述所有誤差因素對工件加工的綜合影響，控制在工件所允許的公差（T公差）范圍之內，即：制造制造 安裝安裝 加工加工 T工件工件 上式即為保證規(guī)定加工精度實現(xiàn)的條件，也稱為用夾具安裝加工時的誤差計算不等式。為使T工件做到合理地分配給以上機械加工中產生誤差的各個環(huán)節(jié)，通常在夾具設計時，夾具上定位元件之間，定位元件與引導元件之間，以及其他相關尺寸和相互位置的公差，一般取工件上相應公差的1/51/2，最常用的是1/31/2，因粗加工的T

48、工件大，此時，夾具上相應公差取小的比例。 4. 6 工工 件件 的的 夾夾 緊緊一、工件夾緊的基本要求一、工件夾緊的基本要求 夾得穩(wěn)夾得穩(wěn)：不破壞穩(wěn)定的正確定位，以作平衡，剛度足夠； 夾得牢：夾得牢：夾緊力要合適，過大工件變形或損傷，影響加工精度，過小工件加工中易移動或產生振動，同時，夾緊裝置應保證自鎖，即原始夾緊力去除后，工件能保持夾緊狀態(tài)；夾得快：夾得快：機構簡單、緊湊、操作安全、省力、迅速方便。確定夾緊方案一般應與定位問題同時考慮，為達到以上三個要求，正確設計夾緊機構，首先必須合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點。大小、方向和作用點。 二、夾緊力方向的確定二、夾緊力方向的確定1.夾緊力方向的確定夾緊力方向的確定 不破壞定位的準確性，朝向是定位基準； 夾緊力方向應使工件變形盡可能??； 夾緊力方面應使所需夾緊力盡可能小。Qa不合理合理QBQAQQQQ合理不合理WQPWPQWPQP：切削力、W：重力，Q：夾緊力P、W相同時，哪一情況Q可最小？ 由此可見，夾緊力大小與夾緊力方向直接有關，在考慮夾緊方向時，只要滿足夾緊條件，夾緊力越小越好。QQ2.夾緊力作用點的選擇 夾緊力應落在支承元件上或幾個支承元件所形成的平面內 夾緊力應落在工件剛性較好的部件上 夾緊力應盡量靠近加工面Q合理不合理QQ合理不合理Q22Q夾緊力應落在工件剛性較好的部件上夾緊力應盡量靠近加