機(jī)床夾具設(shè)計(jì)

定位方式

用六點(diǎn)定位原理進(jìn)行定位分析時(shí)，以定位點(diǎn)來(lái)消除自由度，在實(shí)際應(yīng)用中，不可能是點(diǎn)，而應(yīng)該是各種定位元件，工件的定位表面有各種形式：如平面，內(nèi)孔，外圓，成型面，組合表面等，對(duì)這些表面應(yīng)采用不同的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（一）工件在夾具上的定位§3-4

機(jī)床夾具設(shè)計(jì)常用定位方式與定位元件工件常用定位表面以平面定位以內(nèi)孔定位以外圓表面定位以平面定位基本支承輔助支承固定支承可調(diào)支承自位支承支承釘、支承板基本支承：限制自由度，真正起定位作用輔助支承：不限制自由度，起預(yù)定位、增加工件和夾具剛性等作用定位元件要滿足以下幾點(diǎn)要求：①一定的精度②良好的耐磨性③足夠的剛性④良好的工藝性（1）固定支承(支承釘)

1.以平面定位H7/n6或H7/r6（2）固定支承(支承板)

1.以平面定位

用于較大已加工平面的定位，常出現(xiàn)在精基準(zhǔn)定位中，一個(gè)支承板的作用，相當(dāng)于兩個(gè)支承釘，消除兩個(gè)自由度。A型平面型支承板：制造簡(jiǎn)單，常用于工件側(cè)面和頂面的定位B型帶斜槽型支承板：切有斜槽，易于清屑，常用于工件底面的定位平面定位的幾種情況。ZXYZXYZXYZXY工件以平面定位ZXYZXY（2）固定支承(支承板)1.以平面定位一.常用定位元件及定位分析對(duì)粗基準(zhǔn)：使用三個(gè)支承銷（三點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)平面）作為定位元件，限制工件三個(gè)自由度對(duì)精基準(zhǔn)：可用一支承板代替三個(gè)支承銷定位，同樣限制工件的三個(gè)自由度圖:支承釘、支承板及其用法（2）固定支承(支承板)

1.以平面定位一.常用定位元件及定位分析平面的過(guò)定位分析平面過(guò)定位分析。（2）固定支承(支承板)1.以平面定位常用定位元件及定位分析支承板支承板支承釘支承釘支承釘鉆套平面過(guò)定位分析。（2）固定支承(支承板)1.以平面定位常用定位元件及定位分析

可調(diào)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(zhǔn)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(diào)夾具或組合夾具中。

方法：一批工件調(diào)整一次，調(diào)整后應(yīng)鎖緊。（3）可調(diào)支承1.以平面定位（3）可調(diào)支承1.以平面定位可調(diào)支承的應(yīng)用例:常用定位元件及定位分析在定位時(shí)，其支承點(diǎn)的位置可隨工件定位基準(zhǔn)面位置的變化而自動(dòng)與之協(xié)調(diào)，雖然自位支承與工件有兩三個(gè)接觸點(diǎn)，但只起到一個(gè)支承點(diǎn)的作用。（4）自位支承1.以平面定位常用定位元件及定位分析（4）自位支承1.以平面定位工件自位支承例:常用定位元件及定位分析（5）輔助支承1.以平面定位圓柱銑刀輔助支承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(dòng)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(jìn)行調(diào)整和鎖緊，另外，輔助支承不應(yīng)破壞原有定位。常用定位元件及定位分析螺旋式輔助支承彈性輔助支承推式輔助支承小結(jié):輔助支承與可調(diào)支承是否類同?

（5）輔助支承1.以平面定位小結(jié):輔助支承與可調(diào)支承是否類同?

（5）輔助支承1.以平面定位常用定位元件及定位分析

心軸結(jié)構(gòu)形式很多，上圖為幾種常見的剛性心軸，其中a為過(guò)盈配合心軸，b為間隙配合心軸，c為小錐度心軸。小錐度心軸的錐度為1:5000~1:1000。工件安裝時(shí)輕輕敲入或壓入，通過(guò)孔和軸接觸表面的彈性變形來(lái)夾緊工件。使用小錐度心軸定位可獲得較高的定位精度。（1）心軸2.以圓柱孔定位常用定位元件及定位分析（1）心軸心軸工件●當(dāng)接觸線比較長(zhǎng)，即：●當(dāng)接觸線比較短，即：約束4個(gè)自由度。約束2個(gè)自由度。2.以圓柱孔定位常用定位元件及定位分析

圖示為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的圓柱定位銷，其工作部分直徑d通常根據(jù)加工要求和考慮便于裝夾，按g5、g6、f6或f7制造。定位銷與夾具體的連接可采用過(guò)盈配合(如圖a、b、c所示)，也可以采用間隙配合(如圖d)；圓柱定位銷通常限制工件的2個(gè)移動(dòng)自由度。2.以圓柱孔定位（2）定位銷常用定位元件及定位分析菱形銷圓錐銷約束1個(gè)自由度。約束3個(gè)自由度。2.以圓柱孔定位（3）菱形銷與圓錐銷常用定位元件及定位分析（1）定位套長(zhǎng)接觸：工件被約束的自由度為：，短接觸：工件被約束的自由度為：3.以外圓定位常用定位元件及定位分析長(zhǎng)接觸：短接觸：（2）V型塊工件V型塊分析同定位套。常用定位元件及定位分析

實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的不是單一表面定位，而是幾個(gè)定位表面的組合。常見的定位表面組合有：平面與平面的組合，平面與圓孔的組合，平面與外圓表面的組合、平面其它表面的組合，錐面與錐面的組合等。（1）前、后頂尖4.組合定位常用定位元件及定位分析（2）一面一銷定位（3）兩面一銷定位4.組合定位（4）一面兩銷定位

一面兩銷定位時(shí)，若為兩圓柱銷，則會(huì)產(chǎn)生過(guò)定位現(xiàn)象。解決辦法：①一銷縮小直徑；②菱形銷4.組合定位對(duì)刀塊工件支承塊連接鍵連接鍵J活動(dòng)V型塊固定V型塊（5）采用兩V型塊，左端固定、右端活動(dòng)。輔助支承支承塊4.組合定位（二）定位誤差的分析與計(jì)算一、定位誤差的定義及產(chǎn)生的原因

用調(diào)整法加工一批工件時(shí)，工件在定位過(guò)程中會(huì)遇到如下情況：●工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合●定位副制造不準(zhǔn)確

導(dǎo)致工件的工序基準(zhǔn)偏離理想位置而產(chǎn)生加工誤差。定位誤差：工件在夾具（或機(jī)床）上定位不準(zhǔn)確（工序基準(zhǔn)偏離理想位）而引起的加工誤差。定位誤差值的大?。汗ば蚧鶞?zhǔn)沿工序尺寸方向發(fā)生的最大位移量。H1H41.基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差BAO1CH3H2H1O2H4HH1minH1max如圖所示，用調(diào)整法加工C面。工序基準(zhǔn)：B面。

工件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合。

由于尺寸H1的誤差會(huì)使工件頂面位置發(fā)生變化，從而使工序尺寸H4產(chǎn)生誤差。一、定位誤差的定義及產(chǎn)生的原因基準(zhǔn)不重合誤差：

工件外圓直徑尺寸有大有小，會(huì)使外圓中心位置發(fā)生變化，從而導(dǎo)致工序尺寸H的變化——基準(zhǔn)發(fā)生位移導(dǎo)致工序尺寸H的加工誤差。H

如圖所示，用調(diào)整法加工鍵槽。工序基準(zhǔn)：O點(diǎn)。一、定位誤差的定義及產(chǎn)生的原因O2.

定位副制造不準(zhǔn)確引起的定位誤差基準(zhǔn)位移誤差：綜上所述：定位誤差產(chǎn)生的原因?yàn)椋杭矗阂?、定位誤差的定義及產(chǎn)生的原因●工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合引起的基準(zhǔn)不重合誤差●定位副制造不準(zhǔn)確引起的基準(zhǔn)位移誤差

因此，要提高定位精度，應(yīng)使工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合；提高定位副（工件的定位基面、定位元件）的制造精度，減小配合間隙。H21.工件以平面定位二、定位誤差的分析與計(jì)算H3H1解：（1）工序尺寸為H2

銑削臺(tái)肩面，定位方式如圖，高度尺寸H1的公差為T(H1)，試分析銑臺(tái)肩面的工序尺寸分別為H2和H3的定位誤差。（2）工序尺寸為H32.工件以內(nèi)孔定位兩種情況：（1）任意邊接觸

如果工件的工序基準(zhǔn)為孔心，則其定位誤差與孔銷的配合間隙有關(guān)。過(guò)盈配合時(shí)，不產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差；間隙配合時(shí)，將產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差。o1oo2二、定位誤差的分析與計(jì)算

銑鍵槽，安裝方式如圖。已知定位心軸與工件孔的配合為：分析銑鍵槽的定位誤差。（2）單邊接觸二、定位誤差的分析與計(jì)算H解：?jiǎn)芜吔佑|3.工件以外圓定位二、定位誤差的分析與計(jì)算H1O（1）工序尺寸H1

此時(shí)，定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合即：二、定位誤差的分析與計(jì)算H2O（2）工序尺寸H2

此時(shí)，定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合即：二、定位誤差的分析與計(jì)算H3O（3）工序尺寸H3此時(shí)，定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合即：●

定位方案的選擇●

V型塊的對(duì)中性●

V型塊夾角α的影響三、加工誤差不等式

在機(jī)械加工中，產(chǎn)生加工誤差的因素很多，其主要原因有：1.定位誤差2.對(duì)刀誤差3.安裝誤差4.其他誤差

因此，在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，其定位方案的確定需依據(jù)定位誤差的計(jì)算，若：，則定位方案可行。定位誤差的分析計(jì)算題1.在下圖所示階梯軸上銑一平面，其工序尺寸為練習(xí)題有圖a、b、c、d所示四種定位方案。試計(jì)算：（1）如果不考慮階梯軸兩外圓柱同軸度誤差，四種定位方案的定位誤差。（2）如果考慮階梯軸兩外圓柱同軸度公差，四種方案的定位誤差。并指出哪幾種方案能可靠保證加工要求。a)b)c)d)解：（1）不考慮階梯軸兩外圓柱同軸度誤差圖a）①由于大圓的制造誤差引起的中心高度變化（基準(zhǔn)位移誤差）為：

②由于小圓的制造誤差引起的基準(zhǔn)不重合誤差為：

③在工序尺寸方向上，定位誤差為：圖b），同圖a）圖c）

①由于大圓的制造誤差引起的中心高度變化（基準(zhǔn)位移誤差）為：

②由于小圓的制造誤差引起的基準(zhǔn)不重合誤差為：

③在工序尺寸方向上，定位誤差為：圖d）

①由于大圓的制造誤差，不會(huì)引起中心在工序尺寸方向上的工序尺寸變化。

②由于小圓的制造誤差引起的基準(zhǔn)不重合誤差為：

③在工序尺寸方向上，定位誤差為：圖e）

①由于雙移動(dòng)式V型塊具有自動(dòng)對(duì)中的能力，大圓的制造誤差，不會(huì)引起中心在工序尺寸方向上的工序尺寸變化。

②由于小圓的制造誤差引起的基準(zhǔn)不重合誤差為：

③在工序尺寸方向上，定位誤差為：（2）考慮階梯軸兩外圓柱同軸度誤差圖a）圖b）圖c）圖d）因?yàn)椋?/p>

所以，圖a)、圖b)、圖c)、圖d)、圖e）皆不能保證加工要求。圖e）（三）機(jī)床專用夾具的組成及分類一、夾具的組成定位元件導(dǎo)向元件夾緊裝置連接元件夾具體鉆床夾具⑴定位元件⑵夾緊裝置⑶對(duì)刀引導(dǎo)元件⑷連接元件⑸夾具體⑹其它件1)工件通過(guò)定位元件在夾具上占有一個(gè)正確的位置2)工件通過(guò)夾緊元件保證加工過(guò)程中始終保持原有的正確位置3)

夾具通過(guò)對(duì)刀元件相對(duì)刀具保持正確位置4)

夾具通過(guò)連接元件，相對(duì)于機(jī)床保持一個(gè)正確位置5)夾具通過(guò)其他裝置，完成其他要求6)

夾具體把上述的幾種元件組合成一個(gè)整體。連接元件定位元件對(duì)刀、導(dǎo)引元件夾緊裝置其它機(jī)構(gòu)與裝置機(jī)床工件刀具夾具體夾具專用機(jī)床夾具的組成及其與工件、機(jī)床、刀具間的關(guān)系二、專用機(jī)床夾具的分類1.專用夾具這類夾具是針對(duì)某一種工件的某一個(gè)工序?qū)ｉT設(shè)計(jì)的，因用途專一而得名。上例鉆孔夾具就是一個(gè)專用夾具。2.組合夾具這類夾具是由一套完全標(biāo)準(zhǔn)化的元件，根據(jù)零件的加工要求拼裝而成的夾具。就好像搭積木一樣，不同元件的不同組合和連接，可構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)和用途的夾具。這類夾具的特點(diǎn)是靈活多變，萬(wàn)能性強(qiáng)，制造周期短，元件可以重復(fù)使用。三爪卡盤四爪卡盤萬(wàn)向平口鉗回轉(zhuǎn)工作臺(tái)分度頭通用夾具專用夾具組合夾具實(shí)例鏜孔組合夾具3.成組夾具指在多品種、中小批量生產(chǎn)中采用成組加工時(shí)，為每個(gè)工件組設(shè)計(jì)制造的機(jī)床專用夾具。這類夾具的特點(diǎn)是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。4.隨行夾具這是一種在自動(dòng)線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。工件安裝在隨行夾具上，除完成對(duì)工件的定位和夾緊外，還載著工件由運(yùn)輸裝置送往各機(jī)床，并在各機(jī)床上被定位和夾緊。二、專用機(jī)床夾具的分類零件工序簡(jiǎn)圖43φDLLφD43φD43LφDL34φDL43φDL34成組（部分元件可更換）夾具KH1KH2KH3KH4三、機(jī)床夾具的作用(1)保證加工精度，降低工人等級(jí)加工精度包括：①尺寸精度、②幾何形狀精度、③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①夾具：可達(dá)0.10～0.20mm

②劃線找正：0.4～1.0mm(2)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低加工成本

無(wú)找正，對(duì)刀等時(shí)間，工件裝卸迅速，從而大大減少了工件安裝的輔助時(shí)間，同時(shí)易于實(shí)現(xiàn)多件加工，多工位加工，特別適用于加工時(shí)間短，輔助時(shí)間長(zhǎng)的中、小工件的加工。(3)擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍

擴(kuò)大機(jī)床的功能，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。如在車床上利用鏜夾具，進(jìn)行鏜孔。利用銑夾具，進(jìn)行銑槽。(4)減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。（四）工件的夾緊和夾緊裝置一、夾緊裝置的組成工件1.力源裝置

產(chǎn)生夾緊力的動(dòng)力裝置。2.夾緊元件

直接用于夾緊工件的元件。3.中間傳力機(jī)構(gòu)

將原動(dòng)力以一定的大小和方向傳遞給夾緊元件的機(jī)構(gòu)。夾緊元件+中間傳力機(jī)構(gòu)=夾緊機(jī)構(gòu)（四）工件的夾緊和夾緊裝置二、對(duì)夾緊的基本要求1.夾緊時(shí)不破壞工件在定位時(shí)所處的正確位置。2.夾緊力大小要適當(dāng)，應(yīng)使工件在加工中的位置穩(wěn)定不變，不允許產(chǎn)生振動(dòng)、變形和表面損傷。3.夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便、安全，便于維護(hù)。4.具有良好的自鎖性能。工件F三、夾緊力的確定力的三要素——大小、方向、作用點(diǎn)。

工件在加工過(guò)程中會(huì)受到切削力、慣性力、重力等外力的作用，若不夾緊，工件在加工過(guò)程中就可能發(fā)生移動(dòng)。工件移動(dòng)會(huì)破壞其在定位過(guò)程中獲得的既定位置，會(huì)損壞刀具及機(jī)床，甚至導(dǎo)致人身事故。1.夾緊力作用點(diǎn)的選擇原則工件①夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)支承元件或支承元件所形成的支承面內(nèi)，以保證工件已獲得的定位保持不變。（四）工件的夾緊和夾緊裝置②夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)處于工件剛性較好的部位或使夾緊力均勻分布，以減小工件的夾緊變形。薄壁套筒的夾緊變形③夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面，以減少切削力對(duì)夾緊點(diǎn)的力矩，防止和減少加工時(shí)的振動(dòng)。2.

夾緊力方向的選擇原則①主要夾緊力的作用方向應(yīng)指向工作主要定位基準(zhǔn)面，以保證工件的加工要求

②夾緊力的作用方向不應(yīng)破壞工件的準(zhǔn)確定位，應(yīng)使工件定位正確穩(wěn)定。③夾緊力的作用方向應(yīng)盡量與工件剛度最大的方向相一致，以減小工件夾緊變形。④夾緊力的作用力方向應(yīng)盡可能與切削力、工件重力方向一致，以減小所需夾緊力，以利于夾緊裝置的體積的減小。3.夾緊力大小的估算

估算夾緊力的一般方法是將工件看成整體，并分析作用在工件上的各種力，再根據(jù)力系平衡條件，確定保持工件平衡所需最小夾緊力。最小夾緊力乘以一合適的安全系數(shù)即為計(jì)算夾緊力。（安全系數(shù)：粗加工k=2.5~3,精加工k=1.5~2）

在專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中，夾緊力的確定并非所有情況下都需要理論計(jì)算，通?？筛鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)或類比法估算確定所需