第四章機(jī)床夾具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

第四章機(jī)床夾具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)在機(jī)械加工過程中，為了保證工件的加工精度，使之相對于機(jī)床、刀具占有確定的位置，并能迅速、可靠地夾緊工件，以接受加工或檢測的工藝裝備稱為機(jī)床夾具，簡稱夾具。第一節(jié)概述機(jī)床夾具的主要功能是使工件定位和夾緊。定位——使工件相對于刀具及機(jī)床占有正確的加工位置，保證其被加工表面達(dá)到工序所規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)要求。夾緊——工件定位后，經(jīng)夾緊裝置施力于工件，將其固定夾牢，使其在加工過程中保持正確位置不變。安裝——工件從定位到夾緊的整個過程。一、機(jī)床夾具的主要功能工件的安裝方法找正安裝法：按工件的有關(guān)表面或?qū)ｉT劃出的線痕作為找正依據(jù)，用劃針或指示表，逐個地找正工件相對于刀具及機(jī)床的位置，然后將工件夾緊。專用夾具安裝法：靠專用夾具保證工件相對于刀具及機(jī)床所需的位置，并使其夾緊。實(shí)例用夾具裝夾工件的特點(diǎn)工件在夾具中的正確定位，是通過工件上的定位基準(zhǔn)面與夾具上的定位元件相接觸而實(shí)現(xiàn)的夾具預(yù)先在機(jī)床上已調(diào)整好位置，工件通過夾具對于機(jī)床也就占有了正確的位置通過夾具上的對刀裝置，保證了工件加工表面相對于刀具的正確位置1．按夾具的通用特性分類通用夾具：指結(jié)構(gòu)、尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，且具有一定通用性的機(jī)床附件專用夾具：針對某一種工件的某一工序的加工要求而專門設(shè)計(jì)和制造的夾具成組專用（可調(diào)）夾具：采用成組加工工藝，將工件按形狀、尺寸和工藝的共性分組，再為每組工件設(shè)計(jì)組內(nèi)通用的專用夾具二、機(jī)床夾具的分類組合夾具：是一種模塊化的夾具，由一套預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件組裝成的專用夾具隨行夾具：自動線夾具，既擔(dān)負(fù)裝夾任務(wù)，又擔(dān)負(fù)沿自動線輸送工件的任務(wù)。2.按夾具使用的機(jī)床分類可分為車床、銑床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪機(jī)床、數(shù)控機(jī)床夾具等。

3.按夾具的動力源分類按夾具夾緊動力源可將夾具分為手動夾具和機(jī)動夾具兩大類。手動夾具應(yīng)有擴(kuò)力機(jī)構(gòu)與自鎖性能，以減輕勞動強(qiáng)度與確保安全生產(chǎn)常用的機(jī)動夾具有：氣動、液壓、氣液增壓、電動、電磁、真空、離心力、自夾緊夾具等三、機(jī)床夾具的組成定位元件：用于確定工件在夾具中的位置；夾緊裝置：將工件壓緊夾牢，并保證工件在加工過程中位置不變；聯(lián)接元件：用于確定夾具對機(jī)床主軸、工作臺或?qū)к壍南鄬ξ恢?；對刀或?qū)蛟河糜诒ＷC工件加工表面與刀具之間的位置其它裝置或元件：定向鍵、操作件、分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、平衡塊等，以及標(biāo)準(zhǔn)化了的其它聯(lián)接元件；夾具體：是夾具的基座和骨架，用來配置、安裝各夾具元件及裝置。四、機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用保證加工精度，并使之穩(wěn)定縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率，降低成本擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍減輕勞動強(qiáng)度，降低技術(shù)要求便于變更工位、引導(dǎo)刀具或進(jìn)行仿形加工。五、機(jī)床夾具的現(xiàn)狀及發(fā)展方向?qū)C(jī)床夾具提出了如下新的要求：能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本能裝夾一組具有相似性特征的工件適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向精密化：如精密分度、高精度自定心高效化：縮短加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強(qiáng)度柔性化：通過調(diào)整、組合等方式，以適應(yīng)工藝可變因素標(biāo)準(zhǔn)化：按夾具零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)制造，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。一、工件定位的基本原理1．定位基準(zhǔn)的基本概念工件定位——按照加工工藝要求，將工件置于夾具中，使工件在夾緊前相對于機(jī)床和刀具就占有一個預(yù)定的位置，或者是使同一批工件逐次放置到夾具中時都能占據(jù)同一位置。第二節(jié)工件定位定位基準(zhǔn)——在機(jī)械加工中用作定位的基準(zhǔn)。定位基面——工件定位時，作為定位基準(zhǔn)的點(diǎn)和線，往往由某些具體表面體現(xiàn)出來，這種表面稱為定位基面。2．自由度的概念所謂自由度，即空間位置的不確定性一個位于空間自由狀態(tài)的物體，對于空間直角坐標(biāo)系來說，具有六個自由度：三個位移自由度和三個轉(zhuǎn)動自由度。注意：

1）機(jī)械加工中關(guān)于自由度的概念與力學(xué)中自由度的概念不完全相同。機(jī)械加工中的自由度實(shí)際上是指工件在空間位置的不確定性。這里特別要注意將定位與夾緊的概念區(qū)分開來。工件一經(jīng)夾緊，其空間位置就不能再改變，但這并不意味著其空間位置是確定的。

2）六點(diǎn)定位原則中"點(diǎn)"的含義是限制自由度，不要機(jī)械地理解成接觸點(diǎn)。3、六點(diǎn)定位法則采用六個定位支承點(diǎn)合理布置，使工件有關(guān)定位基面與其相接觸，每一個定位支承點(diǎn)限制了工件的一個自由度，便可將工件六個自由度完全限制，使工件在空間的位置被唯一地確定。這就是通常所說的工件的六點(diǎn)定位原理。定位基準(zhǔn)按自由度分類主要定位基準(zhǔn)面：設(shè)置三個支承點(diǎn)，限制了工件的三個自由度的定位表面。要求：支承面積要大；三個支承點(diǎn)要對稱配置；三個支承點(diǎn)不能在一條直線上。

導(dǎo)向定位基準(zhǔn)面：設(shè)置二個支承點(diǎn)，限制了工件的二個自由度的定位表面。要求：應(yīng)選狹長表面；支承點(diǎn)布置應(yīng)盡可能遠(yuǎn)；兩支承點(diǎn)的連線不能與主要定位及面垂直。導(dǎo)向定位支承與轉(zhuǎn)角誤差的關(guān)系

雙導(dǎo)向定位基準(zhǔn)面：限制四個自由度的圓柱定位面雙支承定位基準(zhǔn)面：限制二個移動自由度的圓柱定位面

止推定位基準(zhǔn)面：限制一個移動自由度的定位基準(zhǔn)面。要求：應(yīng)選窄小且與切削力相對的表面；支承方向平行于導(dǎo)向方向。防轉(zhuǎn)定位基準(zhǔn)面：限制一個旋轉(zhuǎn)自由度的定位表面。要求：支承點(diǎn)布置應(yīng)離回轉(zhuǎn)線盡可能遠(yuǎn)。定位時應(yīng)注意的幾個主要問題定位支承點(diǎn)必須與工件的定位基準(zhǔn)面始終保持緊貼接觸；分析定位支承點(diǎn)的定位作用時，不考慮力的影響；定位支承點(diǎn)是定位元件抽象而來的。歸納分析

1、工件在夾具中定位，可以用定位支撐點(diǎn)約束自由度來分析；2、支撐點(diǎn)的數(shù)目（所需限制自由度數(shù)）由加工技術(shù)要求確定；3、一個支撐點(diǎn)只能限制一個自由度，即使全部自由度都被限制，支撐點(diǎn)數(shù)目也不會多于六個——六點(diǎn)定位原理。典型定位元件的定位分析

典型定位元件的定位分析

典型定位元件的定位分析

限制工件自由度與加工要求的關(guān)系：需要限制的自由度必須都得到恰當(dāng)?shù)叵拗?；保證必要的定位精度和穩(wěn)定性。因此：確定定位方案時，要根據(jù)工件的加工精度要求，遵循六點(diǎn)定則原則，分析工件應(yīng)該限制的自由度，確定定位方法，選擇定位元件，并進(jìn)行定位誤差的分析計(jì)算。4．工件定位中的幾種情況通常，自由度限制大于3，小于、等于6。完全定位：不重復(fù)地限制了工件的六個自由度的定位。不完全定位：根據(jù)實(shí)際加工要求，并不需要限制工件全部自由度的定位。完全定位與不完全定位ZYXa）ZYXb）ZYXc）ZYXd）圖工件應(yīng)限制的自由度欠定位工件加工時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，因而是不允許的。圖欠定位示例XZYa）b）BBB過定位：夾具上的兩個或兩個以上的定位元件，重復(fù)限制工件的同一個或幾個自由度的現(xiàn)象。過定位的不良后果：（1）工件無法安裝（2）造成工件或定位元件變形過定位是否允許，要視具體情況而定：1）如果工件的定位面是毛坯面，或雖經(jīng)過機(jī)械加工，但加工精度不高，這時過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。2）反之，如果工件的定位面經(jīng)過機(jī)械加工，且形狀、尺寸、位置精度均較高，則過定位是允許的。有時還是必要的，因?yàn)楹侠淼倪^定位不僅不會影響加工精度，還會起到加強(qiáng)工藝系統(tǒng)剛度和增加定位穩(wěn)定性的作用。消除或減少過定位干涉的方法：⑴如圖使定位元件沿某一坐標(biāo)軸可移動，來消除其限制沿該坐標(biāo)軸移動方向自由度的作用。⑵圖采用自位支承結(jié)構(gòu)，消除定位元件限制繞某個(或兩個)坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動方向的自由度的作用。

⑶改變定位元件的結(jié)構(gòu)，消除重復(fù)限制自由度的支承，把圓柱銷改為削邊銷就是典型的例子(如圖4-18)。⑷提高定位基準(zhǔn)之間、定位元之間的位置精度，避免重復(fù)定位的干涉（如圖4-19）。

過定位討論如圖示，齒輪坯以內(nèi)孔和一小端面定位，車削外圓和大端面。加工后檢測發(fā)現(xiàn)大端面與內(nèi)孔垂直度超差。試分析原因，提出改進(jìn)意見。4A0.02A間隙配合剛性心軸過定位示例過定位引起夾緊變形圖2-22b過定位處理分析1、在下列零件的加工中需限制幾個自由度？工序簡圖位置要求機(jī)床及刀具1．尺寸B2．尺寸H3．槽側(cè)面與N面平行4．槽底面與M面平行立式銑床立銑刀加工面D對d須同軸2.尺寸L車床1.尺寸L2.加工孔中心與軸D的軸線垂直并相交立式鉆床鉆頭1.尺寸R2.對孔d的角度位置3.圓孔與底面垂直立式鉆床鉆頭組合定位中各定位元件限制自由度分析

⑴判斷準(zhǔn)則①定位元件單個定位時，限制轉(zhuǎn)動自由度的作用在組合定位中不變；②組合定位中各定位元件單個定位時限制的移動自由度，相互間若無重復(fù)，則在組合定位中該元件限制該移動自由度的作用不變；若有重復(fù)，其限制自由度的作用要重新分析判斷，方法如下：1)在重復(fù)限制移動自由度的元件中，按各元件實(shí)際參與定位的先后順序，分首參和次參定位元件，若實(shí)際分不出，可假設(shè)；2)首參定位元件限制移動自由度的作用不變；3)讓次參定位元件相對首參定位元件在重復(fù)限制移動自由度的方向上移動，引起工件的動向就是次參定位元件限制的自由度。分析下面各定位元件都限制了哪幾個自由度，是否存在過定位，如何改進(jìn)。1．兩支承板：

兩支承釘：

菱形銷：2．三爪1：

中心架2：

3．固定頂尖1：

活動頂尖2：

中心架3：4．浮動長V形塊：

活動錐坑：5．長心軸：

支承釘：

浮動雙支承：6．支承大平面：

活動錐坑：

活動短V形塊：7．固定長V形塊：活動頂尖：8．支承環(huán)：活動球面：11．三個支承釘1：

輔助支承釘2：12．大支承面：

活動錐銷：

活動短V形塊：13．大支承面：

活動錐坑：

活動圓錐：14．長圓柱銷：

定承塊：

自位雙支承：有一批如題圖所示的零件，圓孔和平面均已加工合格，現(xiàn)需在銑床上銑削寬度為b0-Δb的槽子。要求保證槽底到底面的距離為h0-Δh；槽側(cè)面到面的距離為a+Δao，且與A面平行，圖示定位方案是否合理?有無改進(jìn)之處?試分析之。二、常用定位元件及選用1．對定位元件的基本要求足夠的精度；較好的耐磨性；足夠的強(qiáng)度和剛度；較好的工藝性；便于清除切屑。2．常用定位元件所能限制的自由度

常用定位元件可按工件典型定位基準(zhǔn)面分為：用于平面定位的用于外圓柱面定位的用于孔定位的3．常用定位元件的選用

工件以平面定位面積較小的基準(zhǔn)平面選用支承釘面積較大、平面度精度較高的基準(zhǔn)平面定位選用支承板毛坯面、階梯平面和環(huán)形平面作基準(zhǔn)平面定位時，選用自位支承毛坯面作基準(zhǔn)平面，調(diào)節(jié)時可按定位面質(zhì)量和面積大小分別選用可調(diào)支承當(dāng)工件定位基準(zhǔn)面需提高定位剛度、穩(wěn)定性和可靠性時，可選用輔助支承1.支承釘2.支承板3.可調(diào)支承

多用于毛面定位，每批調(diào)整一次，以補(bǔ)償各批毛坯誤差4.自位支承

支承本身可隨工件定位基準(zhǔn)面的變化而自動適應(yīng)，一般只限制一個自由度，即一點(diǎn)定位。a)兩點(diǎn)式：用于斷續(xù)表面或階梯表面的定位；b）滑柱式：用于基面不直或傾斜時；c)球面三點(diǎn)式：基面在兩個方向上均不平或傾斜時，可實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)接觸。工作特點(diǎn)：定位過程中支承點(diǎn)位置能隨工件定位基面的變化而自行浮動并與之適應(yīng)，當(dāng)一個點(diǎn)被壓下時，其余點(diǎn)上升，直至這些點(diǎn)都與定位基面接觸。作用仍相當(dāng)于一個固定支承，限制一個自由度；增加了接觸點(diǎn)數(shù)，提高了工件的支承剛度和穩(wěn)定性；適用于工件以毛坯面定位或剛性不足的場合。5.輔助支承

在工件定位后才參與支承的元件，不限制自由度，主要用于提高工件的剛度和定位穩(wěn)定性。主要用于因尺寸形狀或局部剛性較差，使定位不穩(wěn)或受力變形，用以承受工件重力、夾緊力或切削力。輔助支承的應(yīng)用

工件每安裝一個就調(diào)整一次。工件以圓柱孔定位特點(diǎn)：定位孔與定位元件之間處于配合狀態(tài)，并要求確?？字行木€與夾具規(guī)定的軸線相重合。常與平面聯(lián)合使用。工件上定位內(nèi)孔較小時，常選定位銷在套類、盤類零件的車削、磨削和齒輪加工中，大都選用心軸設(shè)計(jì)：為便于工件順利裝入，頭部應(yīng)有15度倒角；定位銷按過盈配合壓入夾具體孔中，襯套外徑與夾具體為過渡配合，內(nèi)徑與定位銷為間隙配合；圖a）為增加剛性避免銷子因撞擊折斷，或熱處理時淬裂，通常將根部倒成圓角。此時，夾具體上應(yīng)有沉孔。1.圓柱銷根據(jù)定位需要可設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)定位銷。圖a帶有較大的凸肩，可從正面用螺釘緊固，便于拆裝，適用于大型夾具；圖b為空心結(jié)構(gòu)，適用于孔徑較大的工件定位。2.圓錐銷常用于工件孔端的定位，可限制三個自由度

圖a用于粗基準(zhǔn)，圖b用于精基準(zhǔn)定位。由于單個定位不穩(wěn)，常成對使用，或與其他元件聯(lián)合使用。圖a為成對使用；圓錐—圓柱組合定位：圓錐定心，圓柱部分可減小因圓錐錐度過大而傾斜，且裝卸方便；浮動圓錐和固定支承組合定位：圓錐徑向定心，浮動消除過定位。3.定位心軸

主要用于盤套類零件車、銑、磨及齒輪加工的定位。圖a為間隙配合。切削力矩靠夾緊力傳遞，裝卸方便，定心精度不高；為減小傾斜，常以孔和端面聯(lián)合定位，故要求孔和端面垂直，心軸的定位圓柱面和端面垂直，并在一次安裝中加工；為裝卸方便可使用開口墊圈，兩端面應(yīng)相互平行，當(dāng)垂直度誤差較大時，采用球面墊圈。圖b為過盈配合心軸設(shè)計(jì)：導(dǎo)向部分使心軸迅速裝卸，其基本尺寸為基準(zhǔn)孔的最小尺寸，長度為基準(zhǔn)孔長度的一半；心軸工作部分的基本尺寸取定位孔直徑的最大尺寸，對于工件孔的長徑比L/D<1，工作部分的直徑D1=D2，當(dāng)L/D>1時，其工作部分略帶錐度；凹槽為供車削時退刀用；特點(diǎn)：定心準(zhǔn)確，裝卸不方便，易損傷工件定位孔；應(yīng)用：用于定心精度要求高的場合設(shè)計(jì)：心軸錐度較小，常用錐度為1：1000—1：1500；工件裝在心軸上楔緊后，靠孔產(chǎn)生的彈性變形有少許過盈，以消除間隙并產(chǎn)生摩擦力帶動工件回轉(zhuǎn)，不需夾緊，但傳遞的扭矩較??；應(yīng)用：適用于工件定位孔精度較高的精車和磨削加工。如要對工件的端面進(jìn)行加工，須在定位孔口預(yù)先作出大倒角，以便退刀。工件以圓錐孔定位1.圓錐形心軸2.頂尖優(yōu)點(diǎn)：定心精度高，可實(shí)現(xiàn)定位基準(zhǔn)統(tǒng)一，可加工出所有的外圓表面。當(dāng)用半頂尖時，還可加工端面。缺點(diǎn)：軸向定位精度不高；減少軸向定位誤差的辦法：嚴(yán)格控制左頂尖孔的尺寸，放入標(biāo)準(zhǔn)鋼球檢驗(yàn)尺寸；改用軸向浮動的前頂尖定位。此時工件端面為軸向定位基準(zhǔn)面，緊貼頂尖套端面定位，使前頂尖只起定心作用。工件以外圓柱定位當(dāng)工件對稱度要求較高時，選用V形塊當(dāng)工件定位圓柱面精度較高時，可選用定位套或半圓形定位座1.V形塊定位

結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，斜面夾角有60°90°120°優(yōu)點(diǎn)：對中心好，可使一批工件的定位基準(zhǔn)軸線對中在V型架兩斜面的對稱平面上，而不受定位基準(zhǔn)直徑誤差的影響，且安裝方便；應(yīng)用廣泛。圖a用于較短的精基準(zhǔn)面的定位；圖b、c用于較長的或階梯軸的圓柱面，圖b

用于粗基準(zhǔn)面，圖c用于精基準(zhǔn)面；圖d用于工件較長且定位基準(zhǔn)面直徑較大的場合。分類：固定式：直接裝配在夾具體上，一般用螺釘和兩個定位銷連接活動式：除定位外還有夾緊作用。非標(biāo)準(zhǔn)V型塊的設(shè)計(jì)：2.在圓孔中定位

一般用于精基準(zhǔn)定位。做成鋼套裝于夾具中。常與端面聯(lián)合定位。3.在半圓孔中定位應(yīng)用：當(dāng)工件尺寸較大，或在整體式定位套內(nèi)定位裝卸不變時；下半圓孔的最小直徑應(yīng)取工件定位基準(zhǔn)外圓的最大直徑。3.在圓錐孔中定位相應(yīng)定位元件為反頂尖；工件以特殊表面定位1）一個平面和與其垂直的兩個孔組合組合表面定位

這種定位屬于過定位

1）一個平面和與其垂直的兩個孔組合組合表面定位

解決辦法是：將銷2做成削邊銷

1）一個平面和與其垂直的兩個孔組合（五）組合表面定位

2）一平面和與其垂直的兩外圓柱面組合組合表面定位

3）一孔和一平行于孔中心線的平面組合組合表面定位

影響刀具與工件間正確位置關(guān)系的因素：定位誤差：由于一批工件在夾具中的位置不一致引起的誤差。用ΔD表示。安裝誤差和調(diào)整誤差：安裝誤差指夾具在機(jī)床上安裝時，引起定位元件與機(jī)床上安裝夾具的裝夾面之間位置不準(zhǔn)確的誤差。用ΔA表示。調(diào)整誤差是指夾具上的對刀元件或?qū)蛟c定位元件之間的位置不準(zhǔn)確所引起的誤差。用ΔT表示.調(diào)安誤差以用ΔA-T表示。加工過程誤差：由機(jī)床精度和工藝系統(tǒng)的變形等引起的誤差。以用ΔG表示。為保證加工要求，使三項(xiàng)之和小于等于工件公差，可假設(shè)各項(xiàng)誤差分別占工件誤差的1/3。三、定位誤差的分析和計(jì)算（一）定位誤差及其產(chǎn)生的原因當(dāng)一批工件用夾具安裝，以調(diào)整法加工時，一批工件的工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上，相對定位基準(zhǔn)的位置變動范圍有多大，該加工尺寸便會產(chǎn)生多大的誤差。這種由于定位引起的加工尺寸的最大變動范圍稱為定位誤差。由基準(zhǔn)不重合所引起的定位誤差由定位基準(zhǔn)發(fā)生位移所引起的定位誤差三、定位誤差的分析和計(jì)算三、定位誤差的分析和計(jì)算由基準(zhǔn)不重合所引起的定位誤差由于工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合所導(dǎo)致的工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大位置變動量，稱為基準(zhǔn)不重合誤差,用ΔB表示.如圖4-48，在工件上銑一通槽，要求保證尺寸a,b,h，試分析選擇不同定位時的基準(zhǔn)不重合誤差。

（1）圖a定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合。

ΔB=0

（2）圖b基準(zhǔn)不重合。ΔB=ΔLd如圖,在工件上鉆兩個孔，要求保證尺寸30,42,42，試分析選擇以下定位方案時存在的基準(zhǔn)不重合誤差。三、定位誤差的分析和計(jì)算基準(zhǔn)不重合誤差的計(jì)算（1）當(dāng)定位尺寸與工序尺寸方向一致時，定位誤差就是定位尺寸的公差。（2）若定位尺寸與工序尺寸方向不一致，定位誤差就等于定位尺寸公差在加工尺寸（工序尺寸）方向的投影。若定位尺寸有兩個或兩個以上，基準(zhǔn)不重合誤差為定位尺寸各組成環(huán)的尺寸公差在加工尺寸方向上的投影和。（3）例題：如圖4-49.要求保證加工尺寸h，工件以平面A、B為定位基準(zhǔn)，工序基準(zhǔn)為孔的中心，求基準(zhǔn)不重合誤差。三、定位誤差的分析和計(jì)算由定位基準(zhǔn)發(fā)生位移所引起的定位誤差定義：由于定位副的制造誤差或定位副配合間隙所導(dǎo)致的定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上最大位置變動量，稱為基準(zhǔn)位移誤差，用ΔY表示。舉例：要求保證尺寸H、b。其中b由銑刀保證，H按心軸中心調(diào)整好銑刀的高度位置來保證。ΔY=1/2（Dmax-d0min）=TD/2+Td/2三、定位誤差的分析和計(jì)算定位誤差的計(jì)算1）?Y≠0，?B=0時，?D=?Y

；2）?Y=0，?B≠0時，?D=?B；3）?Y≠0、?B≠0時，此時兩者的合成要看工序基準(zhǔn)是否在定位基面上：（1）如果工序基準(zhǔn)不在定位基面上，則?D=?Y+?B；（2）如果工序基準(zhǔn)在定位基面上，則?D=?Y±?B。式中“+、-”號判斷的方法和步驟如下：①分析定位基面直徑由小變大（或由大變?。r，定位基準(zhǔn)的變動方向；②當(dāng)定位基面直徑作相同變化時，設(shè)定位基準(zhǔn)的位置不動，分析工序基準(zhǔn)的變動方向；③如果兩者的變動方向相同時，取“+”號，如果兩者的變動方向相反時，則取“-”號。（二）常見定位方式的定位誤差的計(jì)算工件以平面定位如圖，按圖a定位方案銑工件上的臺階面C，要求保證尺寸（20±0.15）mm，試分析計(jì)算其定位誤差。并判斷這一方案是否可行。三、定位誤差的分析和計(jì)算解：（1）ΔB=0.28mm。（2）ΔY=0（3）ΔD＝ΔB=0.28mm由于：ΔD=0.28mm>0.3/3所以：定位誤差太大，實(shí)際加工中易出現(xiàn)廢品。（二）常見定位方式的定位誤差的計(jì)算工件以圓柱孔定位工件以圓柱孔在過盈配合心軸上定位ΔY=0因此：ΔD＝ΔB

工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合ΔD＝ΔB=0工序基準(zhǔn)在工件定位孔的母線上ΔD＝ΔB=TD/2工序基準(zhǔn)在工件外圓母線上ΔD＝ΔB=Td/2工件以圓柱孔在間隙配合心軸上定位孔與心軸或定位銷固定單邊接觸ΔY=1/2（Dmax-d0min）=TD/2+Td0/2

(1)工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合ΔB=0ΔD＝ΔY=TD/2+Td0/2三、定位誤差的分析和計(jì)算工件以圓柱孔在間隙配合心軸上定位孔與心軸或定位銷固定單邊接觸ΔY=1/2（Dmax-d0min）=TD/2+Td0/2

(2)工序基準(zhǔn)在工件外圓母線上ΔB=Td/2ΔD＝ΔY+ΔB=TD/2+Td/2+Td0/2(3)工序基準(zhǔn)在定位孔的下母線上ΔB=TD/2

ΔD＝ΔY+ΔB=TD

+Td/2（4）工序基準(zhǔn)在定位孔的上母線上

ΔB=TD/2

ΔD＝ΔY-ΔB=Td0/2三、定位誤差的分析和計(jì)算三、定位誤差的分析和計(jì)算定位誤差的計(jì)算1）?Y≠0，?B=0時，?D=?Y

；2）?Y=0，?B≠0時，?D=?B；3）?Y≠0、?B≠0時，此時兩者的合成要看工序基準(zhǔn)是否在定位基面上：（1）如果工序基準(zhǔn)不在定位基面上，則?D=?Y+?B；（2）如果工序基準(zhǔn)在定位基面上，則?D=?Y±?B。式中“+、-”號判斷的方法和步驟如下：①分析定位基面直徑由小變大（或由大變?。r，定位基準(zhǔn)的變動方向；②當(dāng)定位基面直徑作相同變化時，設(shè)定位基準(zhǔn)的位置不動，分析工序基準(zhǔn)的變動方向；③如果兩者的變動方向相同時，取“+”號，如果兩者的變動方向相反時，則取“-”號。（二）常見定位方式的定位誤差的計(jì)算工件以圓柱孔定位孔與心軸或定位銷任意邊接觸此時應(yīng)考慮加工尺寸方向的兩個極限位置及孔軸線的最小配合間隙Xmin的影響，此時Xmin無法通過調(diào)整刀具尺寸預(yù)先補(bǔ)償，所以：

ΔY=Dmax-dmin=TD+Td+Xmin三、定位誤差的分析和計(jì)算工件以外圓定位主要分析工件以外圓在V型架上的定位。（不考慮V型架的制造誤差），由于工件定位基準(zhǔn)在V型架的對稱面上，所以工件中心線在水平方向上的位移為零。但在垂直方向上，因工件外圓有制造誤差，從而產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差：

三、定位誤差的分析和計(jì)算例題

銑圖所示工件上的鍵槽，以圓柱面在的V形塊上定位，求加工尺寸分別為A1、A2、A3時的定位誤差。

1）工序尺寸為時的定位誤差：

（1）工序基準(zhǔn)是圓柱軸線，定位基準(zhǔn)也是圓柱軸線，兩者重合，=0。（2）定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合，由圖b可知：

（3）==

2）當(dāng)工序尺寸為時的定位誤差：（1）工序基準(zhǔn)是圓柱下母線，定位基準(zhǔn)是圓柱軸線，兩者不重合，且兩基準(zhǔn)之間的距離為軸的半徑，因此有:=Td/2（2）由前面分析已知（3）≠0,≠0工序基準(zhǔn)在定位基面上：當(dāng)定位基面直徑由大變小，定位基準(zhǔn)朝下變動；當(dāng)定位直徑仍然由大變小，設(shè)定位基準(zhǔn)不動時，工序基準(zhǔn)朝上變動，兩者的變動方向相反，取“-”號，所以:3）當(dāng)工序尺寸為時的定位誤差：（1）工序基準(zhǔn)是圓柱上母線，定位基準(zhǔn)是圓柱軸線，兩者不重合，仍然有=（2）同前分析，（3）工序基準(zhǔn)在定位基面上，當(dāng)定位基面直徑由大變小，定位基準(zhǔn)朝下變動；當(dāng)定位直徑做同樣變化，設(shè)定位基準(zhǔn)不動時，工序基準(zhǔn)也朝下變動。兩者的變動方向相同，取“+”號所以，（三）定位誤差的綜合分析與計(jì)算實(shí)例

三、定位誤差的分析和計(jì)算例:如圖是在金剛鏜床上鏜活塞銷孔示意圖，活塞銷孔軸線對活塞裙部內(nèi)孔軸線的對稱度要求為0.2mm?，F(xiàn)以裙部內(nèi)孔及端面定位，內(nèi)孔與定位銷的配合為φ，求對稱度的定位誤差。解：查表：φ95H7=φmm

φ95g6=φmm1）對稱度的工序基準(zhǔn)是裙部內(nèi)孔軸線，定位基準(zhǔn)也是裙部內(nèi)孔軸線，兩者重合，=0；2)定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合，定位基準(zhǔn)可任意方向移動，但基準(zhǔn)位移誤差的大小應(yīng)為定位基準(zhǔn)變動范圍在對稱度方向上的投影，所以，

舉例：如圖在圓柱體上銑臺階面，采用b)～h)定位方案，試分別進(jìn)行定位誤差分析。

b）d）a）C）

a）e）f）

g）h）（四）組合表面定位生產(chǎn)中最常見的“一面兩孔”定位“一面兩孔”定位的特點(diǎn)：容易實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一；位置精度高；存在過定位現(xiàn)象（支承平面限制三個自由度，每個短銷限制兩個自由度）（四）組合表面定位定位方案的選擇1.以兩個圓柱銷及平面支承定位通過將定位銷2直徑縮小解除干涉；假設(shè)圓柱孔1與定位銷1的中心重合，所以第一個孔的裝入條件：d1max=D1min–X1mind—軸徑；D—孔徑；X—間隙工件上孔心距誤差和夾具上銷心距誤差均通過縮小定位銷2的方法補(bǔ)償，此時應(yīng)考慮在圖示兩種情況工件均能裝入；考慮到安裝順序，第二個定位副中增加最小安裝間隙X2min第二定位銷裝入的條件，求解定位銷2的直徑：(1)當(dāng)孔徑、銷徑為：D1min、D2min、d1max、d2max

孔間距最小、銷間距最大：(L–LD)、(L+Ld)第一銷孔中心到第二孔徑的最大距離為：L–LD+D2min/2=L+Ld+d2max/2+X2min/2即：d2max=D2min–2(LD+Ld+X2min/2)(2)當(dāng)孔徑、銷徑為：D1min、D2min、d1max、d2max

孔間距最大、銷間距最?。?L+LD)、(L–Ld)第一銷孔中心到第二孔徑的最小距離為：L+LD–D2min/2=L–Ld–d2max/2–X2min/2即：d2max=D2min–2(LD+Ld+X2min/2)由此可知，只要將定位銷的直徑縮小到：

d2max=D2min–2(LD+Ld+X2min/2)即可實(shí)際定位時上述兩種極限情況的機(jī)會是很少的，因此通常第二定位銷孔不預(yù)留間隙，即X2min=0；此外，第一定位銷、孔的最小配合間隙起補(bǔ)償中心距偏差的作用。于是得到：d2max=D2min–2(LD+Ld–X1min/2)或：X2min=2(LD+Ld–X1min/2)式中2(LD+Ld–X1min/2)就是定位銷2要補(bǔ)償?shù)闹行木嗥钪?，也就是完全用縮小定位銷2的直徑，以增大定位副2最小間隙X2min來補(bǔ)償。第二定位銷裝入的條件，求解定位銷2的直徑：定位誤差的分析計(jì)算按最大配合間隙計(jì)算，此時孔心距和銷心距相等，定位孔直徑最大，定位銷直徑最小?；鶞?zhǔn)位移誤差的計(jì)算定位誤差的分析計(jì)算定位誤差的分析計(jì)算分析：式中的Δθ為單邊方向，而工件可做任意方向偏轉(zhuǎn)，故最大轉(zhuǎn)角誤差為雙向轉(zhuǎn)角誤差2Δθ；用這種縮小定位銷2的直徑來補(bǔ)償中心距誤差的方法，會使工件的轉(zhuǎn)角誤差增大，因?yàn)棣う戎泻蠰D+Ld的部分，而孔心距較單孔加工較難保證，因此孔心距誤差一般較大，從而使轉(zhuǎn)角誤差增大。（四）組合表面定位定位方案的選擇2.以一圓柱銷和一削邊銷及平面支承定位（1）為了保證銷的強(qiáng)度，通常使用菱形銷。圖a用于直徑很小時圖b用于直徑為3~50mm時圖c用于大于50mm時(2)削邊銷尺寸的確定(2)削邊銷尺寸的確定剩余圓柱部分的最大直徑：d2max=D2min–X2minAE和CF應(yīng)能補(bǔ)償LD和Ld，則：AE=CF=a=LD+Ld+X2min/2-X1min/2

當(dāng)考慮工件安裝方便時，取a=LD+Ld+X2min/2

當(dāng)加工精度要求較高時，取a=LD+Ld-X1min/2

實(shí)際生產(chǎn)中一般?。篴=LD+Ld計(jì)算其他尺寸：b1=D2minX2min/2a其結(jié)構(gòu)可參見《夾具零部件》(3)定位誤差分析基準(zhǔn)位移誤差：為第一定位銷、孔的最大配合間隙Y=D1+d1+X1min轉(zhuǎn)角誤差：

或（四）組合表面定位工件以一面兩孔定位時的設(shè)計(jì)步驟和計(jì)算實(shí)例1.首先確定定位銷的中心距和尺寸誤差銷間距的基本尺寸和孔間距的基本尺寸相同；銷心距公差取Ld=（1/3-1/5）LD2.確定圓柱銷的尺寸及公差直徑的基本尺寸為定位孔的最小極限尺寸；配合按g6或f7選取3.按表選取削邊銷的尺寸4.確定削邊銷的直徑尺寸和公差以及與孔的配合性質(zhì)（四）組合表面定位工件以一面兩孔定位時的設(shè)計(jì)步驟和計(jì)算實(shí)例4.確定削邊銷的直徑尺寸和公差以及與孔的配合性質(zhì)求最小配合間隙：X2min=2ab1/D2min；求削邊銷工作部分的直徑：d2max=D2min–X2min削邊銷跟孔的配合按h6選取5.計(jì)算定位誤差，分析定位質(zhì)量（四）組合表面定位保證工件順利安裝時定位銷的合理高度（四）組合表面定位舉例：如圖工件以2-?12mm孔定位的方案。已知兩定位孔的中心距為80，試設(shè)計(jì)兩定位銷尺寸并計(jì)算定位誤差。解：（1）確定定位銷的中心距和尺寸誤差取Ld=1/3LD=1/3x0.12mm=0.04mm

故兩定位銷的中心距為：800.02mm（2）確定圓柱銷尺寸及公差取?12g6=?12（3）按表選定削邊銷的b1及B之值取b1=4mm，B=d-2=12-2=10mm（四）組合表面定位（4）確定削邊銷的直徑尺寸及公差取補(bǔ)償值：a=Ld+LD=0.06+0.02=0.08mm

則：X2min=2ab1/D2min=2*0.08*4/12=0.053mm削邊銷工作部分的直徑：

d2max=D2min–X2min=12-0.053=11.947削邊銷與孔的配合取h6，其下偏差為-0.011，所以削邊銷的直徑為d2max

?

11.9470-0.011=?12-0.064-0.053mm(5)計(jì)算定位誤差：Y=D1+d1+X1min=0.027+（-0.006+0.017）+（0+0.006）=0.044mm（四）組合表面定位=arctan[(0.027+0.017)+(0.027+0.064)]/2*80=arctan(0.135/160)=2’54’’一、夾緊裝置的組成和設(shè)計(jì)要求工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的裝置，稱為夾緊裝置第三節(jié)工件的夾緊1．夾緊裝置的組成動力源裝置：它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置傳力機(jī)構(gòu)：傳遞力的機(jī)構(gòu)，其作用是：改變作用力的方向；改變作用力的大??；具有一定的自鎖性能，以保證夾緊可靠。夾緊元件：它是直接與工件接觸完成夾緊作用的元件2．對夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求能保持工件定位時已獲得的正確位置夾緊要可靠和適當(dāng)。操作方便、安全，勞動強(qiáng)度低，生產(chǎn)效率高夾緊裝置的自動化和復(fù)雜程度與生產(chǎn)批量與生產(chǎn)方式相適應(yīng)有良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性3．設(shè)計(jì)夾具時應(yīng)考慮的問題夾緊力（三要素：大小、方向、作用點(diǎn)）傳力方式（手動、氣動、液力、電力等）夾緊機(jī)構(gòu)（增力、快速、機(jī)動等）1、夾緊力方向的選擇（1）夾緊力的作用方向應(yīng)不破壞工件定位的準(zhǔn)確性和可靠性。因此夾緊力的方向應(yīng)垂直于工件的主要定位基準(zhǔn)，把工件壓向定位元件的主要定位表面上。1、夾緊力方向的選擇（2）夾緊力的方向應(yīng)使工件變形盡可能小。應(yīng)與工件剛度最大的方向一致，以減小工件的夾緊。1、夾緊力方向的選擇（3）夾緊力的方向應(yīng)使所需夾緊力盡可能小，可減輕勞動強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率、使機(jī)構(gòu)輕便、緊湊以及減少工件變形。盡量使夾緊力與工件的切削力、重力等的作用方向一致，這樣可以減小夾緊力。2．夾緊力作用點(diǎn)的選擇（1）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)正對定位元件或位于定位元件所形成的支承面2．夾緊力作用點(diǎn)的選擇（2）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)位于工件剛性較好的部位

（3）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面以減小切削力對工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩，使夾緊穩(wěn)固可靠。2．夾緊力作用點(diǎn)的選擇3．夾緊力大小的確定要足夠防止加工時松動使工件受壓變形小，剛性差的工件應(yīng)均勻加壓手動夾緊時，可憑人力控制夾緊力大小，不需要計(jì)算夾緊力的具體數(shù)值，必要時可估算機(jī)動夾緊時應(yīng)計(jì)算夾緊力的大小，以理論夾緊力乘以安全系數(shù)K粗加工取K＝2.5~3，精加工取K＝1.5~2計(jì)算時：可根據(jù)靜力平衡將切削力、慣性力、離心力、重力及夾緊力等組成靜平衡方程式進(jìn)行求解。2．夾緊力大小的確定例題：如圖示鉆孔時，受切削力矩M和軸向力Fx。M使工件產(chǎn)生回轉(zhuǎn)，F(xiàn)x使工件壓向支承表面，不及自重。若工件夾緊時與定位表面間的摩擦系數(shù)為f，摩擦力臂為r，試求夾緊力。2．夾緊力大小的確定解：因?yàn)镸-(Q1+Q2+Fx)fr=0Q=Q1=Q2所以：Q=((M/fr)-Fx)/2Q實(shí)=((M/fr)-Fx)*K/2夾緊力三要素的確定，是一個綜合性問題，必須考慮工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工工藝方法、定位元件的結(jié)構(gòu)和布置等多種因素。三、典型夾緊機(jī)構(gòu)1．斜楔夾緊機(jī)構(gòu)工作原理：利用楔塊的斜面將楔塊的推力轉(zhuǎn)變?yōu)閵A緊力，從而夾緊工件夾緊力的大?。簥A持原則：楔塊夾緊工件后應(yīng)能自鎖，α≤φ1+φ2

為自鎖條件一般鋼鐵的摩擦系數(shù)為0.1~0.15，取φ1

=φ2=5~7°，故α≤10~14°為了安全可靠，取α=5~7°夾緊特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，有增力作用。一般擴(kuò)力比Q/F≈3。楔塊夾緊行程小，增大行程會使自鎖性能變差操作不便，夾緊和松開均需敲擊楔塊材料：通常用20鋼滲碳，淬硬58~62HRC

偏心輪、凸輪、螺釘為楔塊的變種2．螺旋夾緊機(jī)構(gòu)工作原理：類似楔塊，是將楔塊的斜面繞在圓柱體上形成螺旋面。夾緊力大?。侯愃菩▔K夾緊特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，增力大夾緊可靠，能保證自鎖夾緊動作慢，適合手動夾緊螺旋夾緊的構(gòu)造：螺釘、壓塊、手柄等簡單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)簡單螺旋夾緊機(jī)構(gòu):直接用螺釘或螺母夾緊工件快速接近、退離工件的方法：螺旋壓板機(jī)構(gòu)：3．偏心夾緊機(jī)構(gòu)工作原理：利用轉(zhuǎn)動中心與幾何中心偏移的圓盤或軸作為夾緊元件夾緊特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便夾緊迅速，操作靈活行程小，增力小，自鎖能力差適合夾緊力小、振動小的場合自鎖條件：D/e≥14~20設(shè)計(jì)計(jì)算：偏心距取2e>δ+

Δ（δ：工件尺寸公差；Δ：裝卸工件預(yù)留間隙）偏心輪直徑取D=14e~20e手柄長取L=(2~2.5)D最小夾緊行程Smin=δ+

Δ偏心輪材料：20鋼或20Cr；表面滲碳淬火55~60HRC，磨光、發(fā)藍(lán)4．多位夾緊機(jī)構(gòu)定義：操作一個手柄或用一個動力裝置在幾個夾緊位置上同時夾緊一個工件（單件多位夾緊）或夾緊幾個工件（多件多位夾緊）的夾緊機(jī)構(gòu)。按夾緊過程可分為：平行、先后與平行先后多位夾緊機(jī)構(gòu)。4．多位夾緊機(jī)構(gòu)單件多位（聯(lián)動）夾緊機(jī)構(gòu)多件多位（聯(lián)動）夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)多位夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問題夾緊元件必須為浮動、可調(diào)節(jié)的聯(lián)動零件，以保證同時均勻夾緊和同時松開設(shè)計(jì)多位夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)注意的問題為保證實(shí)現(xiàn)多位夾緊，常采取以下措施：各夾緊件之間要能聯(lián)動或浮動；夾緊件或傳力件應(yīng)設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)的，以便適應(yīng)工件公差和夾緊件磨損；既保證同時夾緊，也要保證同時松開。機(jī)構(gòu)中的彈簧均為松脫夾緊件；應(yīng)保證每一工件都有足夠的夾