第三章 工件裝夾和機(jī)床夾具

第3章工件的裝夾

和機(jī)床夾具

在機(jī)床上加工工件時(shí)，為了使工件在該工序所加工的表面能達(dá)到規(guī)定的尺寸和位置公差要求，在開(kāi)動(dòng)機(jī)床進(jìn)行加工之前，必須首先使工件占有一正確位置。通常將確定工件在機(jī)床上或機(jī)床夾具中占有正確位置的過(guò)程，稱為定位。當(dāng)工件定位后，為了避免在加工中受到切削力、重力等力的作用而受到破壞，還應(yīng)該用一定的機(jī)構(gòu)或裝置將工件固定住。工件定位后將其固定，使其在加工過(guò)程中保持定位位置不變的操作，稱為夾緊。將工件在機(jī)床上或機(jī)床夾具中定位、夾緊的過(guò)程稱為裝夾。在成批大量生產(chǎn)中，工件的裝夾是通過(guò)機(jī)床夾具實(shí)現(xiàn)的。用以裝夾工件(和引導(dǎo)刀具)的裝置，稱為機(jī)床夾具。機(jī)床夾具是工藝系統(tǒng)的組成部分之一。機(jī)床夾具在汽車(chē)零件機(jī)械加工過(guò)程中應(yīng)用十分廣泛。第一節(jié)基準(zhǔn)的概念

機(jī)械零件是由若干幾何要素(點(diǎn)、線、面)組成的，各幾何要素之間都有一定的尺寸和位置公差要求。用來(lái)確定生產(chǎn)對(duì)象上幾何要素間幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面，稱為基準(zhǔn)。根據(jù)其作用和應(yīng)用場(chǎng)合不同，基準(zhǔn)可分為兩大類(lèi)，即一、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

設(shè)計(jì)圖樣上采用的基準(zhǔn)稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。如圖2-1a所示，假想的球心O為球外圓Sφ100mm的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，實(shí)際存在的球下點(diǎn)B是平面A的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。圖2-1b所示的汽車(chē)變速器撥叉圖樣中，孔φ19mm和螺紋孔M10的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)分別為假想的孔軸線和螺紋孔軸線。撥叉平面F，用尺寸31.7mm±0.15mm與螺紋孔相聯(lián)系，假想的螺紋孔軸線是撥叉平面F的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；反之也可以認(rèn)為實(shí)際存在的撥叉平面F是螺紋孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，兩者互為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。螺紋孔垂直度的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為φ19mm孔的軸線和19mm槽的對(duì)稱中心平面組成的公共軸平面A—B。從上述兩個(gè)實(shí)例分析可知，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)可以是點(diǎn)、線、面，它既可以是實(shí)際存在的，也可以是假想的；并且有些設(shè)計(jì)基準(zhǔn)可以是互為的。設(shè)計(jì)圖樣上標(biāo)注的尺寸均稱為設(shè)計(jì)尺寸。二、工藝基準(zhǔn)在工藝過(guò)程中采用的基準(zhǔn)稱為工藝基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)常見(jiàn)的有工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)等。1．工序基準(zhǔn)

工序卡上用以表示工件被加工表面加工要求及工件裝夾情況的簡(jiǎn)圖，稱為工序圖。在工序圖上用來(lái)確定本道工序被加工表面加工尺寸、位置公差的基準(zhǔn)，稱為工序基準(zhǔn)。圖2-2所示為—車(chē)削工序圖，工件外圓表面5裝夾在三爪自定心卡盤(pán)中，端面6靠在卡爪平面上，加工端面F、1、2和內(nèi)孔及外圓3、4。分別保證軸向尺寸L0、L1、L2和外圓、內(nèi)孔直徑尺寸φd、φD。端面6是端面F的工序基準(zhǔn)，端面F是端面1和2的工序基準(zhǔn)，表面1、2通過(guò)加工尺寸L1、L2及平行度公差與工序基準(zhǔn)F相聯(lián)系。外圓φd和內(nèi)孔φD的工序基準(zhǔn)為其軸線。聯(lián)系被加工表面與工序基準(zhǔn)間的加工尺寸，是本工序應(yīng)直接保證的尺寸，稱為工序尺寸。工序基準(zhǔn)是工序圖上工序尺寸、位置公差標(biāo)注的起始點(diǎn)。從上述分析可知，工序基準(zhǔn)可以是實(shí)際存在的，也可以是假想的點(diǎn)、線、面。工序尺寸從工序基準(zhǔn)為起點(diǎn)，指向被加工表面，所以工序尺寸具有方向性。多數(shù)情況下，工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。2．定位基準(zhǔn)

在加工中確定工件在機(jī)床上或機(jī)床夾具中占有正確位置的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。有時(shí)，作為定位基準(zhǔn)的點(diǎn)、線、面在工件上不一定實(shí)際存在(如外圓和內(nèi)孔的軸線、對(duì)稱面等)，而常由某些實(shí)際存在的表面來(lái)體現(xiàn)，這些體現(xiàn)假想的定位基準(zhǔn)的表面稱為定位基面。如圖2-2所示工件裝夾在三爪自定心卡盤(pán)中，工件外圓5與卡爪接觸，端面6靠在卡盤(pán)平面上，從而實(shí)現(xiàn)徑向(軸線)和軸向的定位。端面6是實(shí)際存在的定位基準(zhǔn)，它確定了工件的軸向位置；外圓軸線是假想的定位基準(zhǔn)，它確定了工件的徑向位置；外圓5是徑向定位的定位基面。

定位基準(zhǔn)(基面)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分。用未經(jīng)加工過(guò)的表面作為定位基準(zhǔn)(基面)，稱為粗基準(zhǔn)；用已加工過(guò)的表面作為定位基準(zhǔn)(基面)，稱為精基準(zhǔn)。一般情況下，定位基準(zhǔn)應(yīng)與工序基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，否則將產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。有關(guān)基準(zhǔn)不重合誤差問(wèn)題將在本章第五節(jié)中詳細(xì)介紹。3．測(cè)量誤差

測(cè)量時(shí)所采用的基準(zhǔn)，即用來(lái)確定被測(cè)量尺寸、形狀和位置的基準(zhǔn)，稱為測(cè)量基準(zhǔn)。測(cè)量基準(zhǔn)可以是實(shí)際存在的，也可以是假想的。實(shí)際存在的測(cè)量基準(zhǔn)亦稱為測(cè)量基面。如圖2-2中，以端面F為基準(zhǔn)，用深度卡尺測(cè)量端面1、2的尺寸L1、L2，端面F就是端面1、2的測(cè)量基面。對(duì)于假想的測(cè)量基準(zhǔn)，一定有一實(shí)際存在的測(cè)量基面來(lái)體現(xiàn)，如圖2-3所示階梯軸放在V形塊上測(cè)量軸頸2的徑向圓跳動(dòng)，軸頸1的軸線3為測(cè)量基準(zhǔn)，而軸頸1的外圓表面為測(cè)量基面。4．裝配基準(zhǔn)

裝配時(shí)用來(lái)確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對(duì)位置所采用的基準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。裝配基準(zhǔn)可以是實(shí)際存在的，也可以是假想的。實(shí)際存在的裝配基準(zhǔn)，亦稱為裝配基面。如圖2-4所示，倒擋齒輪2軸向的裝配基面是與變速器殼體1接觸的右端輪轂端面，倒擋齒輪徑向的裝配基準(zhǔn)為其內(nèi)孔軸線，而內(nèi)孔表面為裝配基面。

上述各基準(zhǔn)應(yīng)該盡可能使之重合。圖2-4所示的倒擋齒輪，其零件圖樣設(shè)計(jì)時(shí)，把裝配基準(zhǔn)的內(nèi)孔作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；在輪齒齒面加工時(shí)，將內(nèi)孔軸線又作為工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)；在測(cè)量齒圈徑向圓跳動(dòng)時(shí)，也將內(nèi)孔軸線作為測(cè)量基準(zhǔn)。因此該齒輪的內(nèi)孔軸線——裝配基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)重合?；鶞?zhǔn)重合是工程設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的一個(gè)基本原則。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量把裝配基準(zhǔn)作為零件圖樣上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，以便直接保證裝配精度的要求。在零件加工時(shí)，應(yīng)使工序基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，以便能直接保證零件的加工精度；工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，可避免進(jìn)行復(fù)雜的尺寸換算，還可以避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。第二節(jié)工件的裝夾方法

工件裝夾時(shí)，為了保證工序尺寸和位置公差，應(yīng)滿足以下兩項(xiàng)基本要求：

1)加工之前，工件必須正確定位，即工件相對(duì)于機(jī)床和刀具應(yīng)占有正確位置。

2)加工過(guò)程中，工件必須合理夾緊，即保證作用于工件上的各種外力不破壞定位。實(shí)現(xiàn)工件的正確裝夾，有找正裝夾法和專(zhuān)用機(jī)床夾具裝夾法兩種方法。

一、找正裝夾法

按找正的方法，有直接找正裝夾和劃線找正裝夾兩種。

(1)直接找正裝夾以工件的實(shí)際表面作為定位的依據(jù)，用找正工具(如劃針和指示表)找正工件的正確位置以實(shí)現(xiàn)定位，然后將工件夾緊的方法，稱為直接找正裝夾。如圖2-5所示，在內(nèi)孔磨床上用四爪單動(dòng)卡盤(pán)裝夾套筒，欲保證磨孔后的內(nèi)孔對(duì)外圓的同軸度。采用指示表(百分表)按工件外圓進(jìn)行找正，使外圓軸線與磨床主軸軸線同軸，從而使工件徑向在磨床上占有一正確位置，然后用四爪單動(dòng)卡盤(pán)將找正獲得的正確位置固定下來(lái)。此時(shí)．找正的外圓稱為定位基面，外圓的軸線為定位基準(zhǔn)。

此種裝夾方法生產(chǎn)率低，一般只適用于單件小批生產(chǎn)。找正的精度取決于找正工具和工人的技術(shù)水平。如果操作工人的技術(shù)水平高，且采用精密測(cè)量?jī)x器，則可以獲得較高的定位精度。(2)劃線找正裝夾以劃線工人在工件上劃出的待加工表面所在位置的線痕作為定位依據(jù)，定位時(shí)用劃針找正其位置，然后將工件夾緊的裝夾方法，稱為劃線找正裝夾。圖2-6所示為在汽車(chē)變速器撥叉上加工螺紋孔的找正裝夾。若加工工件數(shù)量較少，可以按劃線找正裝夾。首先將撥叉安裝在劃線平臺(tái)的方箱上，在螺紋孔處涂上顏色，按要求找出螺紋孔中心位置，并在孔中心處劃出十字線痕和底孔圓線痕。然后將待加工撥叉裝在圖2-6示的虎鉗上，用劃針找正撥叉的正確位置。加工時(shí)，將鉆頭對(duì)準(zhǔn)已劃出孔中心線痕的位置進(jìn)行鉆孔和攻螺紋。此種裝夾方法生產(chǎn)率低，定位精度也低，而且對(duì)工人的技術(shù)水平要求較高，一般只適用于單件小批生產(chǎn)中加工復(fù)雜而笨重的零件，或零件不宜直接使用通用機(jī)床夾具裝夾的場(chǎng)合。采用找正裝夾法，工件正確定位是通過(guò)找正來(lái)實(shí)現(xiàn)的，工件夾緊往往是通過(guò)四爪單動(dòng)卡盤(pán)、虎鉗等通用機(jī)床夾具或壓板夾緊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由上述可知，找正裝夾法雖然簡(jiǎn)便，但效率較低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度較大，找正精度取決于找正方法、找正工具和工人的技術(shù)水平等，對(duì)于產(chǎn)量不大、加工質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合，仍不失為一種簡(jiǎn)單、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的裝夾方法，但對(duì)于成批大量生產(chǎn)的汽車(chē)零件機(jī)械加工并不適用。二、專(zhuān)用機(jī)床夾具裝夾法專(zhuān)用機(jī)床夾具是為某種零件在某一道工序上的裝夾而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)和制造的機(jī)床夾具。圖2-7a所示為加工撥叉工件用的專(zhuān)用鉆床夾具。該鉆床夾具安放在鉆床工作臺(tái)上，先將鉆頭對(duì)準(zhǔn)鉆套2，然后用壓板將鉆床夾具固定在鉆床工作臺(tái)上。使用時(shí)，首先將撥叉工件套人定位銷(xiāo)3(A1)上，同時(shí)使工件的槽對(duì)準(zhǔn)并裝在定位銷(xiāo)8(A2)上，并將撥叉平面F與支承釘5接觸，實(shí)現(xiàn)工件的正確定位。然后，轉(zhuǎn)動(dòng)星形手柄(螺母)7，通過(guò)鉤形壓板6夾緊工件。這樣，加工時(shí)只需將工件裝夾到鉆床夾具上，就可方便地進(jìn)行鉆孔，并保證工序尺寸及位置公差要求。為在鉆孔后立即攻螺紋，可把鉆模板l繞銷(xiāo)軸翻轉(zhuǎn)讓出空間，絲錐就能下移加工。

專(zhuān)用機(jī)床夾具定位準(zhǔn)確，裝卸工件迅速，但設(shè)計(jì)與制造的周期較長(zhǎng)，費(fèi)用較高。因此，主要適用于產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定而產(chǎn)量較大的成批和大量生產(chǎn)。對(duì)于多品種、小批生產(chǎn)的汽車(chē)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，采用專(zhuān)用機(jī)床夾具裝夾工件是不適當(dāng)?shù)?。為適應(yīng)多品種、小批生產(chǎn)的需要，可以使用組合夾具、可調(diào)整夾具和成組夾具等。由上述分析可知，專(zhuān)用機(jī)床夾具的作用有以下幾方面：

1)保證加工精度。機(jī)床夾具可準(zhǔn)確確定工件、刀具和機(jī)床之間的相對(duì)位置，從而保證被加工表面的工序尺寸和位置公差要求，加工精度的穩(wěn)定性好。

2)提高生產(chǎn)率。專(zhuān)用機(jī)床夾具可快速地將工件定位和夾緊，減少裝卸工件的輔助時(shí)間。

3)減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。采用機(jī)械、氣動(dòng)、液壓等夾緊裝置，安全省力，可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4)擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。利用專(zhuān)用機(jī)床夾具，可擴(kuò)大機(jī)床的加工范圍。如在臥式車(chē)床刀架處安裝一專(zhuān)用鏜孔夾具，車(chē)床可對(duì)箱體軸承座孔進(jìn)行加工。一、工件定位的六點(diǎn)定位規(guī)則

一個(gè)自由剛體，在空間直角坐標(biāo)系中有六個(gè)方向活動(dòng)的可能性，即沿三個(gè)坐標(biāo)軸方向的移動(dòng)(分別用符號(hào)表示)和繞三個(gè)坐標(biāo)軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)(分別用符號(hào)表示)。自由剛體在空間的不同位置，就是六個(gè)方向活動(dòng)的結(jié)果。一般將某個(gè)方向活動(dòng)的可能性稱為一個(gè)自由度，即一個(gè)自由剛體在空間共有六個(gè)自由度。工件可以近似地看成為自由剛體。工件在沒(méi)有采取定位措施時(shí)，其位置具有六個(gè)可活動(dòng)的自由度。要使工件在某個(gè)方向有確定的位置，就必須限制該方向的自由度?？赏ㄟ^(guò)在坐標(biāo)平面上適當(dāng)布置支承點(diǎn)(實(shí)際上是一較小的支承面積)的方式來(lái)限制相應(yīng)的自由度。如圖2-11所示，若使一個(gè)六方體工件在空間占有惟一確定的位置，可在空間直角坐標(biāo)系的三個(gè)平面上適當(dāng)布置六個(gè)支承點(diǎn)，即在XOY平面上布置三個(gè)不在同一直線上的支承點(diǎn)l、2和3，相應(yīng)限制工件的三個(gè)自由度；在YOZ平面上布置兩個(gè)支承點(diǎn)4和5，限制兩個(gè)自由度；在XOZ平面上布置一個(gè)支承點(diǎn)6，限制工件自由度。六個(gè)支承點(diǎn)實(shí)現(xiàn)限制工件在空間的六個(gè)自由度，使工件在空間占據(jù)了惟一確定位置。我們將在工件的適當(dāng)位置上布置六個(gè)支承點(diǎn)，相應(yīng)限制工件的六個(gè)自由度，從而確定工件惟一確定位置的規(guī)則，稱為六點(diǎn)定位規(guī)則。第三節(jié)工件在機(jī)床夾具中的定位

定位原理

圖2-8六點(diǎn)定位原理XZY

六點(diǎn)定位原理

要確定其空間位置，就需要限制其6個(gè)自由度。

將6個(gè)支承抽象為6個(gè)“點(diǎn)”，6個(gè)點(diǎn)限制了工件的6個(gè)自由度，這就是六點(diǎn)定位原理。

任何一個(gè)物體在空間直角坐標(biāo)系中都有6個(gè)自由度——用表示。Z移動(dòng)，X、Y軸旋轉(zhuǎn)自由度X移動(dòng)，Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)自由度Y移動(dòng)自由度例1在圖2-12所示的一圓球上銑平面B，保證工序尺寸H。試分析為保證加工要求應(yīng)限制的自由度。

解直角坐標(biāo)系如圖2-12所示，坐標(biāo)軸應(yīng)與工件工序基準(zhǔn)重合或相平行。然后對(duì)應(yīng)限制的自由度進(jìn)行分析，凡是對(duì)加工要求有影響的自由度必須加以限制，并用分析式表示例2在圖2-13所示的一圓柱體上銑平面，保證工序尺寸H。試分析為保證加工要求應(yīng)限制的自由度。解直角坐標(biāo)系如圖2-13所示。分析為保證加工要求應(yīng)限制的自由度：工序尺寸H(工序基準(zhǔn)為圓柱體下母線A)，應(yīng)限制的自由度；該工序應(yīng)限制兩個(gè)自由度。例3在圖2-14所示圓柱體上擴(kuò)孔，要保證擴(kuò)孔尺寸ΦD及內(nèi)孔對(duì)外圓的同軸度公差Φt的加工要求。試分析工件正確定位應(yīng)限制的自由度。例4在圖2-15所示的長(zhǎng)方形鐵塊上銑一通槽，要保證工序尺寸A、B、C。試分析正確定位應(yīng)限制的自由度。例5在圖2-16所示的圓柱體上銑一槽，要保證：①槽寬尺寸b；②槽深尺寸H；③槽對(duì)圓柱體軸線的對(duì)稱度公差t。試分析工件正確定位應(yīng)限制的自由度。解直角坐標(biāo)系如圖2-16所示。為保證加工要求應(yīng)限制的自由度：槽寬尺寸b：由定尺寸刀具直接保證，不需要限制自由度；槽深尺寸H(工序基準(zhǔn)為下母線C)，應(yīng)限制自由度;

槽的對(duì)稱度(工序基準(zhǔn)為圓柱體軸線)，應(yīng)限制自由度;

綜上分析知，該工序應(yīng)限制四個(gè)自由度。例6在圖2-7b所示撥叉上鉆螺紋孔底孔。要保證：①鉆孔φ8.9mm；②螺紋孔位置尺寸(31.7±0.15)mm；③孔φ8.9mm對(duì)孔φ19mm的對(duì)稱度；④孔φ8.9mm對(duì)孔φ19mm及槽19mm的對(duì)稱中心平面A-B的垂直度。試分析為保證加工要求應(yīng)限制的自由度。解直角坐標(biāo)系如圖2-7b所示。為保證加工要求應(yīng)限制的自由度：鉆底孔φ8.9mm：由刀具直接保證，不需要限制自由度；工序尺寸31.7mm(工序基準(zhǔn)為F平面)，應(yīng)限制自由度;

保證垂直度(工序基準(zhǔn)為A一B平面)，應(yīng)限制自由度;

保證對(duì)稱度(工序基準(zhǔn)為φ19mm孔的軸線)，應(yīng)限制的自由度

;

綜上分析知，該工序應(yīng)限制五個(gè)自由度。

通過(guò)上述實(shí)例分析可知，用靜調(diào)整法加工一批工件時(shí)，為保證某一工序的加工要求，工件必須正確定位。正確定位可以用對(duì)工件工序基準(zhǔn)限制一定的自由度來(lái)達(dá)到。但是工件應(yīng)限制的自由度并不一定要將六個(gè)自由度都被限制住，只是對(duì)加工要求有影響的自由度應(yīng)加以限制。由刀具直接保證的加工要求和不影響加工要求的自由度，都不必加以限制。為保證加工要求應(yīng)限制的自由度，稱為第一類(lèi)自由度。而對(duì)加工要求無(wú)關(guān)的自由度稱為第二類(lèi)自由度。在工件實(shí)際定位時(shí)，第二類(lèi)自由度可根據(jù)工件所承受的切削力、夾緊力等情況和刀具在工件加工表面上運(yùn)行的工作行程范圍，考慮是否應(yīng)加以限制。為簡(jiǎn)化分析自由度，可將對(duì)工件工序各項(xiàng)加工要求應(yīng)限制的自由度分析，轉(zhuǎn)化成對(duì)各項(xiàng)加工要求的工序基準(zhǔn)的自由度分析。工序基準(zhǔn)常見(jiàn)的有點(diǎn)、線、平面三種，它們?cè)谥苯亲鴺?biāo)系中的位置分別由：點(diǎn)—三個(gè)移動(dòng)自由度；線—兩個(gè)移動(dòng)和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度；平面—一個(gè)移動(dòng)和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度決定的。如果某些自由度對(duì)加工要求有影響，則該自由度就必須加以限制。表2-1列舉了常見(jiàn)加工形式為保證加工要求應(yīng)限制的自由度。

三、機(jī)床夾具定位元件及其所限制的自由度在實(shí)際生產(chǎn)中，工件正確定位時(shí)，對(duì)工件第一類(lèi)自由度的限制，是通過(guò)工件定位基準(zhǔn)(或基面)與機(jī)床夾具定位元件的配合或接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。工件在機(jī)床夾具中定位時(shí)，根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工序的加工要求的不同，選擇的定位基準(zhǔn)(基面)有各種形式(如平面、內(nèi)孔、外圓、圓錐面和型面等)，不同的定位基準(zhǔn)(基面)選擇不同類(lèi)型的定位元件。定位元件限制工件定位基準(zhǔn)(基面)的自由度情況與定位元件的結(jié)構(gòu)形式、采用的數(shù)量、布置的位置等有關(guān)，也與定位元件與工件定位基面的接觸及配合的面積或長(zhǎng)度的大小等有關(guān)。由于機(jī)床夾具定位元件是確定工件正確位置的元件，它要經(jīng)常與工件定位基準(zhǔn)(基面)接觸，所以定位元件必須滿足以下幾點(diǎn)要求：

1)一定的精度。定位元件的精度直接影響工件的加工精度。除定位元件本身應(yīng)具有一定尺寸精度外，定位元件間的位置尺寸及位置公差，一般應(yīng)取與工件相應(yīng)尺寸及位置公差的1／5～1／2。

2)良好的耐磨性。定位元件與定位基準(zhǔn)(基面)直接接觸，易引起磨損。為能較長(zhǎng)期保持其精度，定位元件的定位表面必須具有良好的耐磨性。

3)足夠的剛性。為保證在受到切削力、夾緊力等力的作用下，不致發(fā)生較大的變形而影響工件的加工精度，定位元件必須具有足夠的剛性。

4)良好的工藝性。定位元件應(yīng)便于制造、裝配和維修。(一)工件以平面為定位基準(zhǔn)時(shí)常用的定位元件

使用元件的平面支承工件的定位基準(zhǔn)，這類(lèi)元件稱為支承件。支承件有兩類(lèi)：一類(lèi)是用來(lái)限制自由度的支承件，即起定位作用的支承件，稱為基本支承；另一類(lèi)是不起限制自由度作用的支承件，稱為輔助支承。

1．支承釘常用支承釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式如圖2-17所示，A型平頭支承釘用于支承精基準(zhǔn)；B型球頭支承釘用于支承粗基準(zhǔn)；C型齒紋平面支承釘常用于要求摩擦力大的工件側(cè)面的支承。一個(gè)支承釘相當(dāng)于一點(diǎn)支承，限制一個(gè)自由度；在一個(gè)平面內(nèi)，兩個(gè)支承釘限制兩個(gè)自由度；不在同一條直線上的三個(gè)支承釘限制三個(gè)自由度。2．支承板常用支承板的結(jié)構(gòu)形式如圖2-18所示。圖a所示為平面型支承板的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，其缺點(diǎn)是埋頭螺釘孔處落入切屑后不易清除，適用于作工件側(cè)面和頂面的定位；圖b所示為帶斜槽型支承板，優(yōu)點(diǎn)是易清除槽內(nèi)落入的切屑，適用于作工件底面的定位。當(dāng)支承的定位基準(zhǔn)平面較大時(shí)，常用幾塊支承板組合成一個(gè)大的支承平面，各支承板組裝到夾具體上后，應(yīng)在平面磨床上將其支承平面一起磨平，以保證等高。限制三個(gè)自由度，一般稱為主要支承；一個(gè)支承板相當(dāng)于兩個(gè)支承點(diǎn)，限制兩個(gè)自由度，一般稱為導(dǎo)向支承，一般將限制一個(gè)自由度的支承稱為止推支承。3．可調(diào)支承可調(diào)支承常用形式如圖2-20所示。可調(diào)支承多用于支承工件的粗基準(zhǔn)，其支承的高度可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。一般每加工一批工件時(shí)，應(yīng)根據(jù)粗基準(zhǔn)表面的狀態(tài)作出相應(yīng)調(diào)節(jié)，以保證加工余量均勻或保證加工面與非加工面間的位置尺寸。支承調(diào)節(jié)到位后應(yīng)用螺母將其鎖緊。在同一批工件加工中，一般不再進(jìn)行調(diào)節(jié)，其定位作用與支承釘相同。4．自位支承自位支承常用的幾種結(jié)構(gòu)形式如圖2-21所示。由于自位支承是擺動(dòng)的或浮動(dòng)的結(jié)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)是以兩點(diǎn)或三點(diǎn)與工件支承表面接觸，其實(shí)質(zhì)只起一個(gè)點(diǎn)的支承作用，限制一個(gè)自由度。自位支承用以增加與工件表面的支承點(diǎn)，以減小工件的變形或減小接觸應(yīng)力。5．輔助支承

輔助支承不是定位元件，只是用以增加工件在加工中的支承剛性作用，不能限制工件的自由度。圖2-22所示為工件以兩個(gè)相互垂直的平面定位在支承上，并在上部夾緊，加工表面(以粗實(shí)線表示)遠(yuǎn)離定位支承面和夾緊點(diǎn)。由于加工面懸伸較大，剛性差，加工時(shí)工件容易發(fā)生變形和引起振動(dòng)。因此，在懸伸部位設(shè)置輔助支承2，并在輔助支承對(duì)面處施加夾緊力FC2，這樣，縮短了力臂，提高了工件在加工中的剛性和穩(wěn)定性。

圖2-23所示為幾種典型的輔助支承的結(jié)構(gòu)形式。圖a所示結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但調(diào)節(jié)支承釘轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)破壞工件的定位；圖b所示結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)螺母l旋轉(zhuǎn)時(shí)，支承釘2作上下移動(dòng)；圖c結(jié)構(gòu)為彈性輔助支承，支承釘4受下端彈簧3的作用而與工件底平面接觸。當(dāng)工件夾緊后，回轉(zhuǎn)手柄7通過(guò)鎖緊螺桿6，推動(dòng)斜面頂銷(xiāo)5，將支承釘4的圓柱銷(xiāo)鎖緊；圖d所示為推力輔助支承，工作時(shí)通過(guò)推桿8的斜面，將支承滑柱9上移與工件平底面接觸，然后回轉(zhuǎn)手柄11使與之相連接的螺桿左移，通過(guò)鋼球12使上、下半圓鍵10脹緊在孔壁上而被鎖緊。(二)工件以內(nèi)孔為定位基面時(shí)常用的定位元件以內(nèi)孔作為定位基面，常用的定位元件有定位銷(xiāo)和心軸兩類(lèi)。1．定位銷(xiāo)常用的固定式定位銷(xiāo)的幾種典型結(jié)構(gòu)如圖2-24所示。當(dāng)工件的內(nèi)孔直徑尺寸較小時(shí)，可選用圖a所示的結(jié)構(gòu)；內(nèi)孔直徑尺寸較大時(shí)可使用圖b所示結(jié)構(gòu)的定位銷(xiāo)；當(dāng)工件同時(shí)以內(nèi)孔及其端面組合定位時(shí)，則應(yīng)用圖c所示的帶有支承環(huán)的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)定位銷(xiāo)為非標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)；圖d為圓錐形定位銷(xiāo)。圓柱定位銷(xiāo)根據(jù)與工件內(nèi)孔配合的長(zhǎng)徑比，分為長(zhǎng)圓柱銷(xiāo)和短圓柱銷(xiāo)。長(zhǎng)圓柱銷(xiāo)可限制四個(gè)自由度，短圓柱銷(xiāo)限制兩個(gè)自由度。圖d所示圓錐銷(xiāo)限制三個(gè)移動(dòng)自由度。2．心軸常用心軸有下列三種結(jié)構(gòu)形式。

1)錐形心軸。圖2-25a所示錐形心軸的錐度，一般為1／1000～1／5000。定位時(shí)是依靠心軸的錐體定心和脹緊，可限制五個(gè)自由度。

2)過(guò)盈配合的圓柱心軸。圖2-25b所示心軸的定位部分3與工件定位基面內(nèi)孔為過(guò)盈配合。為了使工件易于迅速而準(zhǔn)確地套入，在心軸的前端設(shè)置導(dǎo)向部分1。這種心軸的定心精度較高，利用過(guò)盈產(chǎn)生的摩擦力矩傳遞一定的扭矩，常用于盤(pán)套類(lèi)零件的精車(chē)外圓和端面等。過(guò)盈配合心軸限制四個(gè)自由度。

3)間隙配合心軸。圖2-25c所示心軸的定位部分3與工件定位基面內(nèi)孔為間隙配合，圖示心軸左端軸肩作軸向定位，依靠心軸右端的螺母進(jìn)行夾緊。間隙配合心軸裝卸工件較為方便，但因存在配合間隙，定位精度較低。帶軸肩的間隙配合心軸可限制五個(gè)自由度，其中心軸定位部分限制四個(gè)自由度。(三)工件以外圓為定位基面時(shí)常采用的定位元件工件以外圓作為定位基面時(shí)，常用定位元件有V形塊、半圓定位塊、定位套及定心夾緊機(jī)構(gòu)等。

1．固定式V形塊固定式V形塊的幾種結(jié)構(gòu)形式如圖2-26所示。其中圖a所示為短V形塊；圖b所示為兩個(gè)短V形塊的組合，用于作為定位基面的外圓柱面較長(zhǎng)或兩段外圓柱面分布較遠(yuǎn)時(shí)的情況；圖c所示為分體式結(jié)構(gòu)的V形塊，它們裝在夾具體上，其V形塊工作面上鑲有淬硬鋼或硬質(zhì)合金鑲塊，常用于工件定位基面外圓柱面長(zhǎng)度和直徑均較大的情況。上述V形塊如用于粗基準(zhǔn)或階梯外圓柱面的定位時(shí)，V形塊工作面的長(zhǎng)度一般應(yīng)減為2～5mm，可制造成圖d的結(jié)構(gòu)，以提高定位的穩(wěn)定性。一個(gè)短V形塊限制兩個(gè)自由度；兩個(gè)短V形塊的組合或一個(gè)長(zhǎng)V形塊均限制四個(gè)自由度。2．活動(dòng)式V形塊活動(dòng)式V形塊有浮動(dòng)式V形塊和移動(dòng)式V形塊兩種。圖2-27所示為兩種浮動(dòng)式V形塊結(jié)構(gòu)，V形塊是依靠其后邊的彈簧實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)的。活動(dòng)式短V形塊限制一個(gè)自由度。3．定位套定位套的結(jié)構(gòu)形式如圖2-28所示。圖a結(jié)構(gòu)用于工件以端面為主要定位基準(zhǔn)，工件短圓柱面定位于夾具定位套內(nèi)孔內(nèi)，定位套孔限制兩個(gè)自由度；圖b結(jié)構(gòu)用于以工件外圓柱面為主要定位基面定位在長(zhǎng)定位套內(nèi)孔內(nèi)，長(zhǎng)定位套孔限制四個(gè)自由度；圖c結(jié)構(gòu)用于工件以圓柱端面外緣為定位基面定位于錐孔內(nèi)，定位元件錐孔限制三個(gè)自由度。欠定位工件加工時(shí)必須限制的自由度未被完全限制，稱為欠定位。欠定位不能保證工件的正確安裝，是不允許的。圖2-10欠定位示例XZYa）BB欠定位b）B正確定位過(guò)定位過(guò)定位—工件某一個(gè)自由度（或某幾個(gè)自由度）被重復(fù)約束，稱為過(guò)定位。

過(guò)定位是否允許，要視具體情況而定：1）如果工件的定位面經(jīng)過(guò)機(jī)械加工，且形狀、尺寸、位置精度均較高，則過(guò)定位是允許的。有時(shí)還是必要的，合理的過(guò)定位不僅不會(huì)影響加工精度，還會(huì)起到加強(qiáng)工藝系統(tǒng)剛度和增加定位穩(wěn)定性的作用。2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或雖經(jīng)過(guò)機(jī)械加工，但加工精度不高，這時(shí)過(guò)定位一般是不允許的，因?yàn)樗赡茉斐啥ㄎ徊粶?zhǔn)確，或定位不穩(wěn)定，或發(fā)生定位干涉等情況。

過(guò)定位分析圖2-13過(guò)定位示例XYa)過(guò)定位ZYb)合理定位ZYXY2.2.5定位誤差

定位誤差的概念如圖2-28在軸上銑鍵槽，采用V型塊定位，鍵槽銑刀按規(guī)定尺寸H調(diào)整好位置，分析其定位誤差。圖2-28定位誤差HOAO2O1ΔDW定位誤差是由于工件在夾具上（或機(jī)床上）定位不準(zhǔn)確而引起的加工誤差。

實(shí)際加工時(shí)，由于工件直徑存在公差，會(huì)使軸心位置發(fā)生變化，進(jìn)而使工序尺寸H也發(fā)生變化。定位誤差

1）由于工件定位表面或夾具定位元件制作不準(zhǔn)確引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)位置誤差。

2）由于工件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差。圖2-29所示工件以底面定位銑臺(tái)階面，要求保證尺寸a。2.2.5定位誤差

定位誤差的來(lái)源ba圖2-29由于基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差定位基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)ΔDW基準(zhǔn)不重合誤差第2章工件的裝夾與夾具設(shè)計(jì)

2.3工件的夾緊2.3.1夾緊裝置的組成及基本要求組成（1）力源裝置.人力、氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)等。（2）中間傳力機(jī)構(gòu)（3）夾緊元件作用1）改變作用力的方向；2）改變作用力的大小；3）使夾緊實(shí)現(xiàn)自鎖。1）夾緊時(shí)不破壞工件定位后的正確位置；2）夾緊力大小要適當(dāng)；并能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié),工件在夾緊后的變形和受壓表面的損傷不應(yīng)超出允許的范圍；

3）應(yīng)有足夠的夾緊行程；4）手動(dòng)時(shí)要有自鎖性能：5）夾緊動(dòng)作要迅速、可靠；6）結(jié)構(gòu)緊湊，易于制造與維修?；疽罄巍?zhǔn)、快2.3.2.夾緊力的確定必須合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點(diǎn)

(1)夾緊力方向的確定

1）夾緊力方向應(yīng)垂直于主要定位面,以保證加工精度

2）夾緊力的作用方向應(yīng)使所需夾緊力最小

3）夾緊力的作用方向應(yīng)使工件變形盡可能小

(２)夾緊力作用點(diǎn)的確定

1）夾緊力應(yīng)作用在剛度較好部位

2）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)支承元件或位于支承元件

形成的支承面內(nèi)3）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近加工表面，以減小切削力對(duì)夾緊點(diǎn)的力矩，防止或減少工件加工時(shí)的振動(dòng)(３)夾緊力大小的估算

夾緊力的大小根據(jù)切削力、工件重力的大小、方向和相互位置關(guān)系具體計(jì)算，并乘以安全系數(shù)K，一般精加工K=1.5～2，粗加工K=

2.5～3。2.3.3.常用夾緊機(jī)構(gòu)（1）斜楔夾緊機(jī)構(gòu)利用斜面移動(dòng)所產(chǎn)生的壓力夾緊工件。以斜楔為研究對(duì)象，夾緊時(shí)根據(jù)靜力平衡原理，有

FQ=F1+FRXF1=FJtanΦ1FRX=FJtan(α＋Φ2)FJ=FQ/[tanΦ1＋tan(α＋Φ2)]設(shè)Φ1=Φ2=Φ，當(dāng)α≤10°，可用下式近似計(jì)算FJ=FQ/(

tanα＋2Φ)夾緊力FQ去除，斜楔受到F1、FRX作用，要能自鎖，必須滿足下式

F1＞FRXF1=FJtanΦ1FRX=FJtan(α－Φ2)tanΦ1＞tan(α－Φ2)即Φ1＞(α－Φ2)或α＜Φ1＋Φ2一般Φ1=Φ2=Φ=5～7°，故當(dāng)α＜10～14°時(shí)自鎖，一般取α=6～8°斜楔夾緊的特點(diǎn)：

1）有增力作用，擴(kuò)力比i=FJ/FQ

，約等于3；2）夾緊行程小,h/s=tanα，故h遠(yuǎn)小于s；3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但操作不方便。主要用于機(jī)動(dòng)夾緊，且毛坯質(zhì)量較高的場(chǎng)合。（2）偏心夾緊機(jī)構(gòu)常見(jiàn)的偏心輪—壓板夾緊機(jī)構(gòu)1）圓偏心夾緊原理及其幾何特性

偏心夾緊實(shí)質(zhì)是一種斜楔夾緊，但各點(diǎn)升角不等，m、n處升角為0，P處升角最大。

2）圓偏心夾緊的自鎖條件

P點(diǎn)夾緊時(shí)能自鎖，則可保證其余各點(diǎn)均可自鎖自鎖條件αp≤

Φ1＋Φ2

tanαp=2e/D≈αp為安全起見(jiàn)取Φ1=02e/D≤Φ2≈μ2,取μ2=0.1~0.15,D/e≥14～20自鎖,D/e叫偏心輪的偏心特性，表示偏心輪的工作可靠性3）圓偏心夾緊的夾緊力

3）圓偏心夾緊的夾緊力

M=Pl=Q1ρ或Q1＝Pl/ρ

因?yàn)棣羛很小，Q1≈Q1cosαp=FQ

根據(jù)斜楔夾緊原理，得P點(diǎn)產(chǎn)生的夾緊力為Q＝FJ＝Pl/〔ρ(tanΦ1+tan（αp＋Φ2））〕

一般取l=(2～2.5)D，ρ≈D/2

擴(kuò)力比約為12～134）圓偏心的夾緊行程確定夾緊行程hPE需考慮如下因素：夾緊工件尺寸公差、裝卸間隙、夾緊變形及磨損貯備量等

hPE≥T+Δ間+Δ貯偏心距e為e=hPE/(cosγP-cosγE)若取P點(diǎn)左右各45°圓弧作為工作段，則

e=hPE/(cos45°

-cos135°)=hPE/1.1414

圓偏心輪夾緊力小，行程小，自鎖性不太好，用于切削力小，無(wú)振動(dòng)，工件尺寸公差不大的場(chǎng)合。（3）螺旋夾緊機(jī)構(gòu)螺旋夾緊特點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，自鎖性好，夾緊可靠；2）擴(kuò)力比約為80,遠(yuǎn)比斜楔夾緊力大；3）夾緊行程不受限制；4）夾緊動(dòng)作慢，輔助時(shí)間長(zhǎng)，效率低（4）其它夾緊機(jī)構(gòu)1）螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)2）螺旋定心夾緊機(jī)構(gòu)3）聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)4）多件夾緊機(jī)構(gòu)（5）夾緊動(dòng)力裝置氣動(dòng)、液壓、電磁、真空等氣—液壓組合夾緊圖2-61固定式鉆床夾具

1一圓支承板2一長(zhǎng)V形塊3一鉆模板4一鉆套

5一v形壓塊6一止動(dòng)螺釘7一轉(zhuǎn)軸8一手柄專(zhuān)用鉆床夾具定位鍵是保證銑床夾具對(duì)銑床工作臺(tái)間相對(duì)位置的連接元件。(2).對(duì)刀裝置(3).引導(dǎo)元件鉆套是用來(lái)引導(dǎo)鉆頭、鉸刀等孔加工刀具的導(dǎo)向元件。鉆套的功能是確定孔加工刀具相對(duì)于夾具定位元件間的位置和引導(dǎo)孔加工刀具，提高刀具的剛性，防止其在加工中發(fā)生偏移。當(dāng)鉆削凹坑內(nèi)孔，或處于斜面上孔，或鉆削兩孔中心距很小的孔時(shí)，可分別使用特殊鉆套。鉆套的高度與工件材料、鉆孔直徑、孔深、刀具剛度、工件表面形狀等因素有關(guān)。鉆套高度尺寸H對(duì)孔加工刀具的導(dǎo)向作用和刀具與鉆套內(nèi)孔間的摩擦都有很大的影響。一般取H／d=1～2．5，如被加工孔的加工精度要求高、工件材料強(qiáng)度高、鉆頭剛性較差和在工件斜面上鉆孔時(shí)，取較大的比值。鉆套與工件間的間隙是排屑的空間。其間隙值h太大，將影響刀具的導(dǎo)向精度，進(jìn)而影響孔的加工精度；如尺寸h太小，切屑難以自由排出，會(huì)影響被加工孔的表面質(zhì)量，甚至?xí)蜃枇氐脑龃蠖蹟嚆@頭。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，加工鋼件材料時(shí)取h=(0．7～0．5)d；加工鑄鐵等脆性材料時(shí)取h=(0．3～0．4)d，其中大孔取小值，小孔取大值。2.3.5常見(jiàn)機(jī)床夾具（1）鉆床夾具

（2）銑床夾具（3）車(chē)床夾具（4）成組夾具（5）組合夾具（6）隨行夾具.北汽福田汽車(chē)股份有限公司蒙派克工廠右舵輕客（左右舵車(chē)型切換）車(chē)身總成裝焊線改造的設(shè)計(jì)、加工制造、安裝調(diào)試與現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)。2.3.6汽車(chē)焊接夾具示例.河北長(zhǎng)安汽車(chē)股份有限公司SC6393車(chē)身左右側(cè)圍裝焊夾具改造的設(shè)計(jì)、加工制造、安裝調(diào)試與現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)。.北京汽車(chē)制造廠有限公司007皮卡左右側(cè)圍焊接總成焊裝線的設(shè)計(jì)、加工制造、安裝調(diào)試與現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)。

.長(zhǎng)安汽車(chē)(集團(tuán))重慶長(zhǎng)安跨越車(chē)輛有限公司CY5車(chē)身焊接夾具的設(shè)計(jì)、加工制造與安裝調(diào)試與現(xiàn)場(chǎng)服務(wù).鄭州日產(chǎn)汽車(chē)股份有限公司D22車(chē)架焊接總成裝焊線的設(shè)計(jì)、加工制造、安裝調(diào)試與現(xiàn)場(chǎng)服務(wù).北汽福田南海汽車(chē)廠皮卡系列三種車(chē)架焊接總成裝焊線的設(shè)計(jì)、加工制造、安裝調(diào)試與現(xiàn)場(chǎng)服務(wù).北京汽車(chē)制造廠有限責(zé)任公司S12副車(chē)架焊接總成裝焊夾具的設(shè)計(jì)、加工制造、安裝調(diào)試與現(xiàn)場(chǎng).奇瑞汽車(chē)有限公司P11（SUV）車(chē)架焊裝線改造項(xiàng)目設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試。.北京汽車(chē)制造廠有限責(zé)任公司007項(xiàng)目車(chē)架焊接總成裝焊線的設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試。第2章工件的裝夾與夾具設(shè)計(jì)

2.4夾具設(shè)計(jì)2.4.1夾具設(shè)計(jì)的步驟

1)收集和研究有關(guān)資料（1）生產(chǎn)批量；（2）零件圖及工序圖；（3）零件工藝規(guī)程；（4）夾具典型結(jié)構(gòu)及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2)確定夾具的結(jié)構(gòu)方案(1)確定工件的定位方式和定位元件，進(jìn)行定位誤差計(jì)算；(2)確定工件的夾緊方式，選擇合適的夾緊裝置；(3)選擇刀具的對(duì)準(zhǔn)及引導(dǎo)元件；(4)確定其它元件或裝置的結(jié)構(gòu)形式；(5)協(xié)調(diào)各元件、裝置的布局，確定夾具體的總體結(jié)構(gòu)。(6)夾具工作精度的分析計(jì)算2.4.1夾具設(shè)計(jì)的步驟

3)繪制夾具總圖4)確定并標(biāo)注有關(guān)尺寸、配合及技術(shù)條件(1)應(yīng)標(biāo)注的尺寸及配合①工件與定位元件的聯(lián)系尺寸；②夾具與刀具的聯(lián)系尺寸；③夾具與機(jī)床的聯(lián)系尺寸；④夾具內(nèi)部的配合尺寸；⑤夾具的外廓尺寸。

(2)應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)條件①定位元件之間或定位元件與夾具體底面間的位置要求；②定位元件與連接元件間的位置要求；③對(duì)刀元件與連接元件間的位置要求；④定位元件與導(dǎo)引元件的位置要求。例1（1）熟悉工件零件圖以及本工序的加工要求該零件中批生產(chǎn)，材料為45鋼。該銑槽工序在X6130臥銑上用三面刃銑刀加工。本工序加工要求為（1）槽寬12+0.27mm。（2）槽底至工件底面的位置尺寸62±0.01mm。（3）槽兩側(cè)面對(duì)孔軸線的對(duì)稱度0.2mm。（4）槽底面對(duì)工件B面的垂直度0.10mm。（1）熟悉工件零件圖以及本工序的加工要求1）自由度分析建立坐標(biāo)系（2）確定定位方案①為保證槽底面至工件B面的垂直度0.10mm

，應(yīng)限制工件、，選B面作定位基準(zhǔn)

。1）自由度分析（2）確定定位方案②為保證工序尺寸62土0.10mm，應(yīng)限制工件

，選A面為定位基準(zhǔn)。1）自由度分析（2）確定定位方案③為保證槽兩側(cè)面對(duì)mm孔軸線的對(duì)稱度，應(yīng)限制工件，選孔軸線定位基準(zhǔn)。1）自由度分析（2）確定定位方案④為了方便地控制刀具的走刀位置，還應(yīng)限制工件。因而工件的六個(gè)自由度都被限制。1）自由度分析（2）確定定位方案本道工序工件的定位面是后平面B、底平面A和mm孔。夾具上相應(yīng)的定位元件選為支承板、支承釘和菱形定位銷(xiāo)。2）選擇定位元件旋轉(zhuǎn)：Z、X移動(dòng):Y旋轉(zhuǎn)：Y移動(dòng):Z旋轉(zhuǎn)：移動(dòng):X（2）確定定位方案

定位平面B所用的支承板參考JB／T8029.1—1999中的定位支承板進(jìn)行設(shè)計(jì)。定位平面A的定位支承釘以及菱形定位銷(xiāo)按實(shí)際需要在JB／T8029.2—1999中選取。

（3）確定定位元件尺寸、極限偏差和定位元件間位置尺寸及其極限偏差（3）確定定位元件尺寸、極限偏差和定位元件間位置尺寸及其極限偏差確定支承釘定位表面到菱形定位銷(xiāo)中心的名義尺寸及其極限偏差Ld=L±δd。其中l(wèi)取工件相應(yīng)尺寸的平均尺寸，公差取相應(yīng)尺寸公差的1／4，則有

Ld=23±0.02mm。（其中，查閱手冊(cè)b=3）（3）確定定位元件尺寸、極限偏差和定位元件間位置尺寸及其極限偏差最后確定菱形定位銷(xiāo)圓柱部分的直徑及其極限偏差，則菱形定位銷(xiāo)和定位孔配合的最小間隙Xmin為公差按IT7選取，則（3）確定定位元件尺寸、極限偏差和定位元件間位置尺寸及其極限偏差菱形定位銷(xiāo)圓柱部分的直徑為

①槽寬12+0.27mm的定位誤差

該尺寸由銑刀直接保證，不存在定位誤差。（4）分析計(jì)算定位誤差平面定位時(shí)，基準(zhǔn)位移誤差忽略不計(jì)，△Y=0（4）分析計(jì)算定位誤差②槽底至工件底面位置尺寸62土0.10mm的定位誤差定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，△B=0故△D=△B+△Y=0③槽兩側(cè)面對(duì)孔軸線的對(duì)稱度0.2mm的定位誤差工件以φ14孔軸線定位，定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，△B=0。（4）分析計(jì)算定位誤差菱形定位銷(xiāo)圓柱部分直徑和定位孔配合時(shí)產(chǎn)生的最大間隙將直接影響對(duì)稱度要求。△Y約為對(duì)稱度允差的1／2，應(yīng)采取措施減小該項(xiàng)誤差。（4）分析計(jì)算定位誤差0.097mm仍接近加工允差0.2mm的1／2。減少對(duì)稱度定位誤差的措施①提高菱形定位銷(xiāo)圓柱部分的制造精度，將菱形定位銷(xiāo)圓柱部分精度提高到IT6級(jí)。這時(shí)孔的尺寸為，公差為0.027mm②在提高菱形定位銷(xiāo)圓柱部分精度的基礎(chǔ)上，將φ14孔的精度提高到IT8級(jí)減少對(duì)稱度定位誤差的措施有約0.12mm的加工精度預(yù)留量，可以保證對(duì)稱度加工要求。通過(guò)鉆、鉸加工仍能保證孔的加工要求。

④槽底面對(duì)工件B面的垂直度的定位誤差定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，△B=0。平面定位，基準(zhǔn)位移誤差△Y=0。故△D=△B+△Y=0（4）分析計(jì)算定位誤差在對(duì)稱銑削情況下FH=（0.2~0.3）Fc

FV=（1.0~1.2）Fc

(5)確定夾緊方式，設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)1）計(jì)算切削力及所需夾緊力

如下圖所示，加工時(shí)，工件受到切削合力F′，可分解為水平和垂直方向的切削分力FH、FV，切向銑削力Fc。式中Fc——銑削力，N；CFc——影響系數(shù)，大小與實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)；ae——銑削寬度，mm；fz——每齒進(jìn)給量，mm／齒；d0——銑刀直徑，mm；ap——銑削深度，mm；Z——銑刀齒數(shù)；KFc——修正系數(shù)。切向銑削力Fc為1）計(jì)算切削力及所需夾緊力(5)確定夾緊方式，設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)1）計(jì)算切削力及所需夾緊力已知：CFc=68.3，ae=3mm，fz=0.15mm／齒，d0=100mm，ap=12mm，Z=12；故水平分力和垂直分力FH=0.3Fc=348N;FV=1.1,Fc=1275N(5)確定夾緊方式，設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)由于工件主定位面是B面，故選擇夾緊力的作用方向?yàn)樗椒较蜃饔糜贐面上。當(dāng)夾緊力水平作用于工件上時(shí)，所需要的計(jì)算夾緊力F應(yīng)為：實(shí)際所需夾緊力與計(jì)算夾緊力之間的關(guān)系為（K為安全系數(shù)，取K=2.5）1）計(jì)算切削力及所需夾緊力(5)確定夾緊方式，設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)

方案A:為螺旋杠桿壓板夾緊機(jī)構(gòu)，夾緊時(shí)從夾具體背面擰緊夾緊螺母。2）設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)并驗(yàn)算機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的夾緊力a）方案B.鉸鏈壓板機(jī)構(gòu)，當(dāng)鉸鏈壓板轉(zhuǎn)開(kāi)時(shí)，裝卸工件及清理切屑都很方便，這種結(jié)構(gòu)較好。2）設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)并驗(yàn)算機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的夾緊力b）式中η——夾緊機(jī)構(gòu)效率，取0.9；FQ——螺栓的許用夾緊力，N。2）設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)并驗(yàn)算機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的夾緊力圖b）所示的夾緊機(jī)構(gòu)所能產(chǎn)生的夾緊力，由下圖所示的壓板受力分析計(jì)算得鉸鏈壓板受力分析選定L1=L2，當(dāng)螺桿螺紋公稱直徑為M12時(shí)，查表可得FQ=5620N。FJ=2FQη=2×5620×0.9=10116N因FJ＞FJ需（=8988N），故夾緊方案可行。2）設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)并驗(yàn)算機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的夾緊力根據(jù)工件加工表面形狀，對(duì)刀元件可選用標(biāo)準(zhǔn)的直角對(duì)刀塊。它的直角對(duì)刀面應(yīng)和工件被加工槽形相對(duì)應(yīng)（間距等于3mm塞尺厚度），并把它安裝在夾具體的豎直板上。3）設(shè)計(jì)對(duì)刀元件、連接元件根據(jù)所選X6130型銑床T形槽的寬度，選用寬度B=14mm，公差帶為h6的A型兩個(gè)定位鍵來(lái)確定夾具在機(jī)床上的位置。3）設(shè)計(jì)對(duì)刀元件、連接元件夾具選用灰鑄鐵的鑄造夾具體?；竞穸冗x為22mm，并要在夾具體底部?jī)啥嗽O(shè)計(jì)出U形槽耳座，用于T形槽用螺栓緊固夾具。布置好夾具上各種元件、機(jī)構(gòu)、裝置之間的相對(duì)位置。4）設(shè)計(jì)夾具體根據(jù)工件在幾個(gè)視圖上的投影關(guān)系，分別畫(huà)出其輪廓線，如工件三視圖所示。(6)、繪制夾具總圖及制定技術(shù)要求1).繪制夾具總圖夾具總圖及其繪制步驟如下:工件三視圖安排定位元件，如定位元件布置圖所示。1)繪制夾具總圖定位元件布置圖布置夾緊裝置，如夾緊裝置布置圖所示。1)繪制夾具總圖夾緊裝置布置圖布置對(duì)刀元件、連接元件；設(shè)計(jì)夾具體并完成夾具總圖。1).繪制夾具總圖2).標(biāo)注總圖上的尺寸、公差配合與技術(shù)條件標(biāo)注尺寸、公差與配合夾具外形輪廓尺寸夾具在長(zhǎng)、寬、高三個(gè)方向的外形輪廓尺寸分別為212mm、158mm和115mm。標(biāo)注尺寸、公差與配合菱形定位銷(xiāo)軸線的位置尺寸（23±0.02）mm，菱形定位銷(xiāo)定位圓柱部分直徑尺寸

mm。工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸該夾具的夾具與刀具之間的聯(lián)系尺寸就是調(diào)刀尺寸，該調(diào)刀尺寸又分為水平與垂直兩個(gè)方向的尺寸。夾具與刀具的聯(lián)系尺寸標(biāo)注尺寸、公差與配合水平方向的調(diào)刀尺寸為菱形定位銷(xiāo)中心至對(duì)刀元件尺面之間的距離。水平方向的調(diào)刀尺寸夾具與刀具的聯(lián)系尺寸由手冊(cè)查得所選用銑刀的寬度尺寸及其極限偏差為12+0.018mm，其平均尺寸為12.09mm。菱形定位銷(xiāo)中心至工件上槽左側(cè)面的距離為12.09/2=6.045mm

水平方向的調(diào)刀尺寸夾具與刀具的聯(lián)系尺寸再加上3mm的塞尺厚度，故水平方向調(diào)刀尺寸的基本尺寸為6.045+3=9.045mm由于調(diào)刀誤差△T對(duì)工件尺寸公差有直接影響，故取工件相應(yīng)要求公差（槽兩側(cè)面對(duì)φ14mm孔軸線的對(duì)稱度0.2mm）的1／5，就得到水平方向調(diào)刀尺寸的基本尺寸及其極限偏差為（9.045±0.02）mm。水平方向的調(diào)刀尺寸夾具與刀具的聯(lián)系尺寸垂直方向的調(diào)刀尺寸為定位元件工作面P面至對(duì)刀元件S面之間的位置尺寸。垂直方向的調(diào)刀尺寸夾具與刀具的聯(lián)系尺寸工件上相應(yīng)的尺寸為工件槽底至工件底面之間的位置尺寸（62±0.10）mm，減去3mm的塞尺厚度，就得到垂直方向調(diào)刀尺寸的基本尺寸為（62-3）mm=59mm。垂直方向的調(diào)刀尺寸夾具與刀具的聯(lián)系尺寸垂直方向的調(diào)刀尺寸夾具與刀具的聯(lián)系尺寸根據(jù)與水平調(diào)刀尺（9.045±0.02）mm相同的公差，取垂直方向調(diào)刀尺寸的基本尺寸及其極限偏差為（59士0.02）mm。定向鍵與工作臺(tái)T型槽的配合尺寸14H7／h6。夾具與機(jī)床連接部分的聯(lián)系尺寸菱形銷(xiāo)：φ12H7／n6，夾緊裝置轉(zhuǎn)銷(xiāo)：φ10F8／h7，φ10M8／h7，定位銷(xiāo)：φ10H7／n6夾緊元件轉(zhuǎn)銷(xiāo)：φ6F8／H7，φ6M8／h7，對(duì)刀塊定位銷(xiāo)：φ5H7／n6等。夾具內(nèi)部的配合尺寸由于工件上有槽底至工件B面的垂直度要求0.10mm，夾具上應(yīng)標(biāo)注定位表面Q對(duì)夾具體底面的垂直度允差100：0.02（mm）。由于工件上槽兩側(cè)面對(duì)φ14孔軸線對(duì)稱度的要求，夾具上應(yīng)標(biāo)注定位表面Q對(duì)定位鍵側(cè)面的垂直度允差100：0.02（mm）。（3）兩定位支承釘?shù)牡雀咴什畈淮笥?.02mm。3）制訂技術(shù)條件在完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的全部工作之后，還需對(duì)夾具工作精度進(jìn)行分析計(jì)算，即分析計(jì)算各項(xiàng)加工要求的夾具部分誤差△J，并將它與加工允差進(jìn)行比較，從而判斷該夾具能否可靠地保證各項(xiàng)加工要求，以證明所設(shè)計(jì)夾具方案的合理性。（7）夾具工作精度的分析計(jì)算用夾具裝夾工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多。與夾具有關(guān)的因素有定位誤差△D、對(duì)刀誤差△T、夾具在機(jī)床上的安裝誤差△A和夾具誤差△Z。在機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中，影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差△G。上述各項(xiàng)誤差均導(dǎo)致刀具相對(duì)工件的位置不精確，而形成總的加工誤差△J

，即為由夾具引起的總的加工誤差。（7）夾具工作精度的分析計(jì)算1）影響加工精度的因素分析1）.影響加工精度的因素分析（1）定位誤差△D（2）對(duì)刀誤差△T

因刀具相對(duì)于對(duì)刀或?qū)蛟奈恢貌痪_而造成的加工誤差，稱為對(duì)刀誤差。（3）夾具的安裝誤差△A因夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。1）影響加工精度的因素分析（4）夾具誤差△Z因夾具上定位元件、對(duì)刀或?qū)蛟鞍惭b基面三者間（包括導(dǎo)向元件與導(dǎo)向元件之間）的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。1).影響加工精度的因素分析（5）加工方法誤差△G因機(jī)床精度、刀具精度、刀具與機(jī)床的位置精度、工藝系統(tǒng)受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項(xiàng)誤差影響因素多，又不便于計(jì)算，所以常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為它留出工件公差的三分之一。計(jì)算時(shí)可設(shè)△G=Tg/32)保證加工精度的條件工件在夾具中加工時(shí)，總加工誤差△J為上述各項(xiàng)加工誤差之和。由于上述誤差均為獨(dú)立隨機(jī)變量，應(yīng)用概率