機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)之4-機(jī)床夾具設(shè)計(jì)(annie)

機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)鄭州科技學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院“工欲善其事，必先利其器”

邱慧DesignofMachineManufacturingEquipment本課程主要講述內(nèi)容機(jī)械制造裝備及制造業(yè)動(dòng)態(tài)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)方法金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)金屬切削刀具與刀具系統(tǒng)設(shè)計(jì)物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)概述夾具？在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，為保證加工精度和提高生產(chǎn)率，使工件在機(jī)床上相對(duì)刀具占有正確位置的輔助裝置。對(duì)機(jī)械加工質(zhì)量、工人勞動(dòng)強(qiáng)度、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本有直接影響。比直接裝夾和劃線(xiàn)找正等方法更為快捷有效夾具工作的要點(diǎn)使工件在夾具中占有正確的位置；（工件在夾具中的定位）夾具對(duì)機(jī)床有準(zhǔn)確的相對(duì)位置（夾具相對(duì)機(jī)床的定位）定位元件的定位工作面對(duì)于夾具與機(jī)床相聯(lián)接的表面之間有準(zhǔn)確的相對(duì)位置，從而滿(mǎn)足工件加工面對(duì)定位基準(zhǔn)的相互位置精度要求；刀具相對(duì)定位元件的定位工作面調(diào)整到準(zhǔn)確位置，保證刀具在工件上加工出的表面對(duì)工件定位基準(zhǔn)的位置尺寸；（對(duì)刀）定位始終可靠，需要夾緊；裝夾效率夾具的分類(lèi)1.按夾具的應(yīng)用范圍分類(lèi)(1)通用夾具：指結(jié)構(gòu)、尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，且有較大適用范圍的夾具。如車(chē)床用的三爪自動(dòng)定心卡盤(pán)、四爪單動(dòng)卡盤(pán)，銑床用的平口鉗及分度頭等。(2)專(zhuān)用夾具：針對(duì)某一工件某一工序的加工要求專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)和制造的夾具。專(zhuān)用夾具適于在產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定、產(chǎn)量較大的場(chǎng)合應(yīng)用。(3)可調(diào)夾具：不對(duì)應(yīng)特定的加工對(duì)象，適用范圍寬，通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或更換夾具上的個(gè)別元件，即可用于加工形狀、尺寸和加工工藝相似的多種工件，是針對(duì)通用夾具和專(zhuān)用夾具的缺陷而發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)新型夾具。(4)組合夾具：是由一套預(yù)先制定好的各種不同形狀、不同尺寸規(guī)格、具有互換性的標(biāo)準(zhǔn)元件或組件，按照一定的裝配約束關(guān)系組合而成的。組合夾具常用在單件，中、小批多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中，是一種較經(jīng)濟(jì)的夾具。(5)隨行夾具：給自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的夾具。夾具的分類(lèi)（一）保證加工精度：

定位——獲得正確的位置；

夾緊——加工過(guò)程中保證工件在正確的位置上不變。（二）提高生產(chǎn)率：減少輔助時(shí)間。（三）擴(kuò)大機(jī)床的適用范圍。（四）減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全。機(jī)床夾具的作用機(jī)床夾具的組成1、定位元件用以確定工件在夾具中的位置2、夾緊裝置保持工件在夾具中的既定位置加工過(guò)程中不因外力而改變位置3、對(duì)刀與導(dǎo)引元件預(yù)先調(diào)正夾具相對(duì)于刀具的位置4、聯(lián)接元件和聯(lián)接表面確定夾具在機(jī)床上的位置5、夾具體夾具的各種元件、裝置聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體的基礎(chǔ)件6、其它裝置一些特殊需要而設(shè)置的裝置機(jī)床夾具的組成機(jī)床夾具的組成機(jī)床夾具的組成夾具設(shè)計(jì)——工件在夾具中的定位定位的概念定位——使工件占據(jù)規(guī)定的位置夾緊——使該既定位置固定下來(lái)安裝——是指工件從定位到夾緊的過(guò)程首先選擇與夾具定位元件接觸的表面，即選擇工件的定位基準(zhǔn)。工件的定位基準(zhǔn)一旦選定，則工件的定位方案、夾具的定位元件也就基本確定了。基準(zhǔn)零件上用以確定其它點(diǎn)、線(xiàn)、面位置所依據(jù)的那些點(diǎn)、線(xiàn)、面。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)零件圖上用以確定點(diǎn)、線(xiàn)、面位置的基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)零件加工、測(cè)量和裝配過(guò)程中使用的基準(zhǔn)。分為工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、度量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。夾具設(shè)計(jì)——工件在夾具中的定位基準(zhǔn)——（續(xù)）定位基準(zhǔn)在工件加工時(shí)用來(lái)確定工件加工位置所采用的基準(zhǔn)。工序基準(zhǔn)在工序圖上用來(lái)確定本工序所加工表面的尺寸和位置所采用的基準(zhǔn)。測(cè)量基準(zhǔn)測(cè)量工件已加工表面的尺寸和位置所采用的基準(zhǔn)。裝配基準(zhǔn)產(chǎn)品裝配時(shí)，用來(lái)確定零件或部件在產(chǎn)品中的相互位置所采用的基準(zhǔn)。幾點(diǎn)注意：作為基準(zhǔn)的點(diǎn)、線(xiàn)、面在工件上不一定存在，而常常由基準(zhǔn)面來(lái)體現(xiàn)；基準(zhǔn)可以是沒(méi)有面積的點(diǎn)或線(xiàn)，但基準(zhǔn)面一定是有面積的；基準(zhǔn)包含尺寸之間的聯(lián)系和位置之間的關(guān)系（如平行度、垂直度等）。夾具設(shè)計(jì)——定位原理六點(diǎn)定位原理任何一個(gè)剛體在空間都有6個(gè)自由度，即沿（繞）三個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)——用表示；要完全確定剛體的空間位置，就需要限制其6個(gè)自由度；六個(gè)自由度可以用夾具上按一定要求布置的六個(gè)定位支承點(diǎn)來(lái)限制，每個(gè)定位支承點(diǎn)限制一個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)工件在夾具中的位置唯一。夾具設(shè)計(jì)——定位原理關(guān)于“六點(diǎn)定位”的幾個(gè)問(wèn)題：定位限制自由度，幾“點(diǎn)”定位不能機(jī)械地理解成幾個(gè)接觸點(diǎn)；限制自由度應(yīng)理解為：定位支承點(diǎn)與工件定位基準(zhǔn)面始終保持緊貼接觸;定位支承點(diǎn)數(shù)目原則上不應(yīng)超過(guò)工件自由度數(shù)目；自由度被限制，是指工件在此方向上有確定的位置:不考慮外力的影響（注：定位和夾緊的區(qū)別）;定位支承點(diǎn)是抽象的，通過(guò)具體定位元件來(lái)體現(xiàn)。工件應(yīng)限制幾個(gè)自由度，由工件加工技術(shù)條件來(lái)確定。1)明確工件在本工序的加工要求和相應(yīng)的工序基準(zhǔn)。2)根據(jù)工序基準(zhǔn)的所在位置建立空間直角坐標(biāo)系。3)依次找出影響本工序加工要求的自由度。4)將找出的自由度進(jìn)行歸納即可得到本工序應(yīng)限制的第一種自由度。自由度分析方法及步驟a）圖應(yīng)限制的第一種自由度為沿著Z

軸的一個(gè)移動(dòng)自由度。

b）圖應(yīng)限制的第一種自由度為沿著X

和Y

軸的兩個(gè)移動(dòng)自由度。c）應(yīng)限制的第一種自由度為沿著Z

軸的一個(gè)移動(dòng)自由度和沿著X和Y軸的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。

d）應(yīng)限制的第一種自由度為沿著X

與Z

軸的兩個(gè)移動(dòng)自由度和沿著X和Z軸的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。e）圖應(yīng)限制的第一種自由度為沿著X與Z的二個(gè)移動(dòng)自由度和沿著X、Y和Z軸的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。f）圖應(yīng)限制的第一種自由度為沿著X、Y和Z軸的三個(gè)移動(dòng)自由度和沿著X、Y和Z軸的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。夾具設(shè)計(jì)——定位狀態(tài)完全定位工件的6個(gè)自由度均被限制，稱(chēng)為“完全定位”。不完全定位（部分定位）工件6個(gè)自由度中有1個(gè)或幾個(gè)自由度未被限制。欠定位工件加工時(shí)必須限制的自由度未被完全限制；不能保證工件的正確安裝，不允許。過(guò)定位（重復(fù)定位）工件某一個(gè)自由度（或某幾個(gè)自由度）同時(shí)被兩個(gè)（或兩個(gè)以上）定位支承點(diǎn)限制。夾具設(shè)計(jì)——重復(fù)定位平面定位正常三點(diǎn)決定一個(gè)平面；若四點(diǎn)則過(guò)定位粗糙平面采用四點(diǎn)，不合理；精基準(zhǔn)平臺(tái)，則無(wú)礙，甚至有利。夾具設(shè)計(jì)——重復(fù)定位套筒類(lèi)工件加工時(shí)，常以?xún)?nèi)孔與端面組合作為定位基準(zhǔn)AB之間垂直度很高時(shí)，沒(méi)問(wèn)題形式上屬于重復(fù)定位，但是定位支承點(diǎn)之間并末產(chǎn)生干涉。AB之間垂直度低，則有問(wèn)題工件一旦被夾緊，就可能使工件或心軸產(chǎn)生變形。重復(fù)限制同一自由度的定位支承點(diǎn)互相產(chǎn)生了干涉夾具設(shè)計(jì)——重復(fù)定位套筒類(lèi)工件加工，重復(fù)定位解決方案長(zhǎng)心軸與小端面支承凸臺(tái)組合，定位以長(zhǎng)心軸為主；短心軸與大端面支承凸臺(tái)組合，定位以大端面為主；長(zhǎng)心軸與浮動(dòng)端面組合，定位以長(zhǎng)心軸為主。夾具設(shè)計(jì)——重復(fù)定位連桿加工大頭孔的定位情況在夾緊力的作用下，必然會(huì)造成連桿或長(zhǎng)銷(xiāo)l彎曲變形，降低大頭孔與小頭孔的位置精度定位方案的選擇要點(diǎn)：工件形狀特點(diǎn)導(dǎo)致某些方向自由度沒(méi)必要限制，則可不必限制；加工特點(diǎn)使得某些自由度不影響加工精度，則可不必限制。保證加工要求后，限制自由度越少越好，有利于夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。在實(shí)際加工中，對(duì)工件限制的自由度數(shù)目一般不少于三個(gè)。欠定位是不允許的。是否采用重復(fù)定位，應(yīng)具體情況具體分析。有利于減小加工誤差時(shí)，可采用重復(fù)定位1）固定支承支承釘（平頭、球頭、鋸齒頭）支承板（無(wú)槽、有槽）夾具設(shè)計(jì)——常見(jiàn)定位元件1工件以平面定位利用工件上一個(gè)或幾個(gè)平面作為定位基面來(lái)定位工件的方式。如箱體、支架、機(jī)座、板盤(pán)類(lèi)零件的加工，多用平面定位。平面定位的主要形式是支承定位，所用的定位元件稱(chēng)為基本支承多用于工件上已加工表面的定位，有時(shí)可用一塊支承板代替兩個(gè)支承釘A型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但埋頭螺釘處易堆積切屑，故用于工件側(cè)面或頂面定位B型支承板可克服這一缺點(diǎn)，主要用于工件的底面定位定位元件的設(shè)計(jì)要求要有與工件相適應(yīng)的精度。要有足夠的剛度，不允許受力后發(fā)生變形。要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多采用低碳鋼滲碳淬火或中碳鋼淬火，硬度為58～62HRC夾具設(shè)計(jì)——常見(jiàn)定位元件可調(diào)支承（限制一個(gè)自由度）(錐頭、球頭、自位、側(cè)向)

頂端位置可在一定高度范圍內(nèi)調(diào)整的支承。多用于未加工平面的定位，以調(diào)節(jié)和補(bǔ)償各批毛坯尺寸的誤差；一般每批毛坯調(diào)整一次。自位支承（浮動(dòng)支承）——相當(dāng)于1個(gè)定位支承位置能在定位過(guò)程中自動(dòng)適應(yīng)工件定位基面位置變化。多用于剛度不足的毛坯表面或不連續(xù)的平面的定位。輔助支承——不起定位作用提高工件的剛度和定位穩(wěn)定性；在定位支承對(duì)工件定位后才參與支承；

輔助支承是在工件定位后才實(shí)現(xiàn)支承的作用。因此只能起到支承工件的作用。輔助支承的結(jié)構(gòu)形式很多。常見(jiàn)的有螺旋式、自位式和推引式等。輔助支撐結(jié)構(gòu)形式有：固定式、伸縮式長(zhǎng)圓柱銷(xiāo)（可限制4個(gè)自由度）短圓柱銷(xiāo)（可限制2個(gè)自由度）短固定圓錐銷(xiāo)（可限制3個(gè)自由度）工件以圓柱孔定位1)定位銷(xiāo)（可分為圓柱銷(xiāo)、圓錐銷(xiāo)、菱形銷(xiāo)與組合銷(xiāo)）可分為剛性心軸和彈性心軸。剛性心軸可分為圓柱心軸和小錐度心軸。剛性圓柱心軸可分為間隙配合、過(guò)盈配合和花鍵軸。長(zhǎng)圓柱心軸（可限制4個(gè)自由度）短圓柱心軸（可限制2個(gè)自由度）2)定位心軸夾具設(shè)計(jì)——常見(jiàn)定位元件圓孔定位——定位心軸心軸定心精度高，但裝卸費(fèi)時(shí)，有時(shí)易損傷工件孔定位時(shí)，工件楔緊在心軸上，多用于車(chē)或磨同軸度要求高的盤(pán)類(lèi)零件類(lèi)型：間隙配合心軸、過(guò)盈配合心軸、小錐度心軸、彈性心軸等。芯軸一般限制的自由度為四個(gè)。過(guò)盈芯軸定位的定心精度都比較高，但工件的安裝比較麻煩。所以在定心精度要求較高時(shí)一般均使用小錐度芯軸。帶小軸肩的芯軸多限制一個(gè)自由度；帶大軸肩的芯軸產(chǎn)生過(guò)定位。彈性芯軸結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，適于定心精度要求較高、生產(chǎn)量較大零件。實(shí)際應(yīng)用中圓柱孔常與平面組合定位若為短孔，應(yīng)與大平面組合，并以大平面為第一定位基準(zhǔn)若為長(zhǎng)孔，則與小平面組合，并以孔中心線(xiàn)為第一定位基準(zhǔn)夾具設(shè)計(jì)——常見(jiàn)定位元件外圓柱面定位——軸套類(lèi)零件等類(lèi)型有：V形塊、定位套、半圓定位座、定心裝置等。V型塊在V形塊上定位時(shí)，工件具有自動(dòng)對(duì)中作用D—標(biāo)準(zhǔn)心軸直徑，即工件定位用外圓直徑(mm);H—V形塊高度(mm);N—V形塊的開(kāi)口尺寸(mm);T—對(duì)標(biāo)準(zhǔn)心軸而言，V形塊的標(biāo)準(zhǔn)高度，α—V形塊兩工作平面間的夾角。工件以外圓柱面定位1)

V形塊(定位長(zhǎng)V形塊和短V形塊；固定V形塊和活動(dòng)V形塊)固定長(zhǎng)V形塊（可限制4個(gè)自由度）固定短V形塊（可限制2個(gè)自由度）2)定位套（半圓套、圓柱及圓錐套）3)定心夾緊機(jī)構(gòu)（卡盤(pán)類(lèi)、彈性卡頭）夾具設(shè)計(jì)——常見(jiàn)定位元件外圓定位——定位套筒定位套筒內(nèi)孔支承工件外圓表面定位（套筒自身定于夾具體）定位元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但定心精度不高；當(dāng)工件外圓與定位孔配合較松時(shí)，還易使工件偏斜常采用套筒內(nèi)孔與端面一起定位，以減少偏斜。若工件端面較大，為避免過(guò)定位，定位孔應(yīng)做短些。夾具設(shè)計(jì)——常用定位元件夾具設(shè)計(jì)——常用定位元件夾具設(shè)計(jì)——常用定位元件夾具設(shè)計(jì)——常用定位元件夾具設(shè)計(jì)——常用定位元件定位分析實(shí)例夾具設(shè)計(jì)——定位誤差分析誤差成因（總誤差）夾具在機(jī)床上的安裝和調(diào)整誤差；工件在夾具中的定位誤差和夾緊誤差；工藝系統(tǒng)的彈性變形和熱變形誤差；機(jī)床和刀具的制造誤差及磨損誤差應(yīng)滿(mǎn)足：Δ總≤T；T為工件被加工尺寸的公差要求；Δ總=△D+△AZ+△GC△DW——定位誤差：只與工件的定位有關(guān)的加工誤差，它是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的最大位置變動(dòng)量?！鰽Z——安裝調(diào)整誤差：包括夾具在機(jī)床上的裝夾誤差、機(jī)床調(diào)整誤差、夾緊誤差以及機(jī)床和刀具的制造誤差等。△GC——加工過(guò)程誤差：包括工藝系統(tǒng)的彈性變形和熱變形誤差以及磨損誤差等。對(duì)定位方案進(jìn)行分析時(shí)，假設(shè)上述三項(xiàng)誤差各占工件公差的1/3。有：△D≤T/3夾具設(shè)計(jì)——定位誤差分析定位誤差△D的組成（1）基準(zhǔn)不重合誤差△B工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而引起的工序基準(zhǔn)相對(duì)于定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大位置變動(dòng)當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的變動(dòng)方向與加工尺寸的方向存在夾角時(shí)，△B等于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)之間所有尺寸的公差和在加工尺寸方向上投影。方向相同時(shí)，△B等于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)之間所有尺寸的公差和。加工頂面2，以底面和側(cè)面定位，定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，△B=0加工臺(tái)階面1，定位基準(zhǔn)為底面3，而設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為頂面2，基準(zhǔn)不重合。即使本工序刀具以底面為基準(zhǔn)調(diào)整得絕對(duì)準(zhǔn)確，且無(wú)其它加工誤差，仍會(huì)由于上一工序加工后頂面2在H±△H范圍內(nèi)變動(dòng)，導(dǎo)致加工尺寸A±△A變?yōu)锳±△A±△H，基準(zhǔn)不重合誤差△B=2△H。

可通過(guò)計(jì)算定位尺寸（δC）的公差在工序（加工）尺寸方向上的投影分量得到基準(zhǔn)不重合誤差（ΔB）的大小。定位尺寸（δC）是指工序（設(shè)計(jì)）基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)之間的聯(lián)系尺寸。當(dāng)定位尺寸（δC）由多個(gè)尺寸所決定時(shí)，則要以定位尺寸為封閉環(huán)所組成的尺寸鏈進(jìn)行解算。

基準(zhǔn)不重合誤差ΔB的計(jì)算公式表示為：

ΔB=δCCOSβ

β—為工序基準(zhǔn)的變動(dòng)方向與工序（加工）尺寸方向間的夾角。（a）圖ΔD

（20）=ΔB

（20）=0.28

（b）圖ΔD

（20）=ΔB

（20）=0夾具設(shè)計(jì)——定位誤差分析定位誤差△D的組成（2）基準(zhǔn)位置誤差△Y定位元件和工件的制造誤差而引起的定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大位置變動(dòng)例：工件以圓柱孔在水平放置的心軸上定位銑鍵槽理想狀態(tài)（左）——定位副無(wú)間隙配合實(shí)際情況（右）——定位副有制造誤差并預(yù)留有間隙該批工件定位基準(zhǔn)的最大位置變動(dòng)量，在圓柱孔和心軸間有最大間隙時(shí)夾具設(shè)計(jì)——定位誤差的計(jì)算方法1）極限位置法（幾何作圖法）

先根據(jù)工件的定位方案，畫(huà)出工序（設(shè)計(jì)）基準(zhǔn)相對(duì)起始（調(diào)刀、限位）基準(zhǔn)最大與最小的兩個(gè)極限位置，再根據(jù)幾何關(guān)系求出這兩個(gè)極限位置間的距離，即得出定位誤差。

2）合成法

由于定位誤差是由基準(zhǔn)不重合誤差以及基準(zhǔn)位移誤差所造成的。因此定位誤差可以由這兩項(xiàng)誤差組合而成。計(jì)算定位誤差時(shí)，先分別求出基準(zhǔn)不重合誤差與基準(zhǔn)位移誤差，然后再將兩項(xiàng)誤差組合后得出定位誤差。即：ΔD

=ΔB±ΔY

夾具設(shè)計(jì)——定位誤差分析定位誤差的合成計(jì)算基準(zhǔn)位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差是彼此獨(dú)立存在的誤差；分別求基準(zhǔn)位置誤差與基準(zhǔn)不重合誤差，根據(jù)它們的作用方向?qū)ば虺叽绠a(chǎn)生影響的極端情況，將其合成為定位誤差(矢量合成）。若設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不在定位基面上（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基面為彼此獨(dú)立表面），即基準(zhǔn)不重合誤差與基準(zhǔn)位移誤差無(wú)相關(guān)公共變量?！鱀＝△Y＋△B若設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在定位基面上，即基準(zhǔn)不重合誤差與基準(zhǔn)位移誤差有相關(guān)的公共變量?！鱀＝△Y±△B工序基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)△DWH1尺寸：A圓心O△B≠0，△Y≠0H2尺寸：o圓心O△B=0，△Y≠0H3尺寸：B圓心O△B≠0，△Y≠0夾具設(shè)計(jì)——定位誤差分析續(xù)上圖對(duì)H2尺寸（加工面到中心線(xiàn)）△Y為定位基準(zhǔn)線(xiàn)O的在加工方向的最大變動(dòng)量，即O1O2

所以△Y=O1O2=O1C-O2C

對(duì)H1尺寸（加工到上母線(xiàn)）由于△B≠0，△Y≠0；△D＝△Y＋△B△Y=O1O2=O1C－O2C=△B=則△D＝△Y＋△B△D=Aa=AO1＋O1O2－aO2定位誤差隨工件誤差的增大而增大;與V形塊夾角有關(guān)，隨α增大而減小，但定位穩(wěn)定性變差，一般取α=90゜定位誤差的合成解算方法如下：（1）當(dāng)ΔB＝0，ΔY

≠0

時(shí)，則ΔD

＝ΔY

；

（2）當(dāng)ΔB≠0，ΔY

＝0

時(shí)，則ΔD

＝ΔB

；

（3）當(dāng)ΔB≠0，ΔY

≠0

時(shí)，

1）如果工序（設(shè)計(jì)）基準(zhǔn)不在定位基面上：

ΔD

=ΔB+ΔY

2）如果工序（設(shè)計(jì)）基準(zhǔn)落在定位基面上：ΔD

=ΔB±ΔY公式中“＋”、“－”號(hào)的確定方法如下：

①

先分析定位基面直徑由大到小（或由小到大）時(shí)，定位基準(zhǔn)的變動(dòng)方向。

②然后設(shè)定位基準(zhǔn)的位置不變，再分析工序（設(shè)計(jì)）基準(zhǔn)的變動(dòng)方向。（此時(shí)定位基面直徑應(yīng)作上述相同的變化。）

③如果在上述判斷中兩者的變動(dòng)方向相同時(shí)，取“＋”號(hào)，而兩者的變動(dòng)方向相反時(shí)，取“－”號(hào)。由于兩個(gè)基準(zhǔn)的變化方向相同，故取“

+”號(hào)由大到小由大到小

當(dāng)工件以外圓柱面在V形塊上定位，且工序（設(shè)計(jì)）

基準(zhǔn)落在定位基面的上母線(xiàn)時(shí)，基準(zhǔn)變化的分析。由于兩個(gè)基準(zhǔn)的變化方向相反，故取“―

”號(hào)由大到小由大到小

當(dāng)工件以外圓柱面在V形塊上定位，且工序（設(shè)計(jì)）

基準(zhǔn)落在定位基面的下母線(xiàn)時(shí)，基準(zhǔn)變化的分析。由大到小由大到小由于兩個(gè)基準(zhǔn)的變化方向相反，故取“―”號(hào)

當(dāng)工件以?xún)?nèi)孔在心軸上定位，且工序（設(shè)計(jì)）基準(zhǔn)

落在定位基面的上母線(xiàn)時(shí)，基準(zhǔn)變化的分析。由大到小由大到小由于兩個(gè)基準(zhǔn)的變化方向相同，故取“+”號(hào)

當(dāng)工件以?xún)?nèi)孔在心軸上定位，且工序（設(shè)計(jì)）基準(zhǔn)

落在定位基面的下母線(xiàn)時(shí)，基準(zhǔn)變化的分析。夾具設(shè)計(jì)——定位誤差分析常見(jiàn)定位誤差計(jì)算——平面定位工件定位面與定位元件的工作面是平面接觸，二者幾何位置變化一般不考慮，即△Y＝0精基準(zhǔn)平面時(shí)，確實(shí)很小，可忽略不計(jì)；粗基準(zhǔn)平面時(shí)，有△Y，但因要求也不高，所以一般仍忽略。定位誤差△D＝△B聯(lián)系兩基準(zhǔn)面的尺寸稱(chēng)為定位尺寸，定位尺寸公差就是基準(zhǔn)不重合誤差。常見(jiàn)定位方式的定位誤差分析與計(jì)算

1)工件以平面定位已知：大圓直徑公差為0.03，小圓直徑公差為0.02，同軸度誤差為0.02

求：ΔD（30）

=？解：分析可知ΔB（30）≠0，ΔY（30）＝0

得：ΔD（30）

=ΔB（30）

=0.03/2+0.02/2+0.02=0.045已知：大圓直徑公差為0.03，小圓直徑公差為0.02，同軸度誤差為0.02。求：ΔD（30）

=？解：分析可知

ΔB（30）＝0，ΔY（30）

＝0得：ΔD（30）

=0已知：大圓直徑公差為0.03，小圓直徑公差為0.02，同軸度誤差為0.02求：

ΔD（30）

=？解：分析可知

ΔB（30）≠0，ΔY（30）＝0

得：ΔD（30）

=ΔB（30）

=0.03/2+0.02/2+0.02=0.0452)工件以外圓柱面在V形塊上定位已知：外圓直徑公差為δD

V形塊的夾角為

得：δY

＝

已知：外圓直徑公差為δD

，V形塊的夾角為

（1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為外圓軸線(xiàn)時(shí)：

求：ΔD（H1）

=？解：分析可知ΔB（H1）

＝0；ΔY（H1）

≠0

得：ΔD（H1）

=ΔY（H1）

=（2）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為外圓下母線(xiàn)時(shí)：

求：ΔD

（H2）

=？解：分析可知ΔB

（H2）≠0，ΔY

（H2）≠0

得：ΔB

（H2）=

；ΔY

（H2）

=

分析：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)落在定位基面上，兩基準(zhǔn)的變化方向相反，故取-號(hào)。

最終得：

ΔD

（H2）=ΔY

（H2）

-

ΔB

（H2）

=由大到小由大到?。?）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為外圓上母線(xiàn)時(shí)：

求：ΔD

（H3）

=？解：分析可知ΔB

（H3）≠0，ΔY

（H3）

≠0

得：ΔB

（H3）=；ΔY

（H3）

=

分析：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)落在定位基面上，兩基準(zhǔn)的變化方向相同，故取“＋”號(hào)。

最終得：ΔD

（H3）

=ΔY

（H3）

＋ΔB

（H3）=由大到小由大到小解：分析可知ΔB（30）≠0；ΔY（30）≠0

得：ΔB（30）=0.03/2＋0.02=0.035

ΔY（30）==0.014

ΔD（30）=ΔB（30）＋ΔY（30）=0.049

（工序基準(zhǔn)不在定位基面上）已知：大圓直徑公差為0.03，小圓直徑公差為0.02，同軸度誤差為0.02，

V形塊的夾角為90o求：ΔD

（30）=？

求：ΔD

（30）=？解：分析可知ΔB

（30）≠0，ΔY

（30）＝0

得：ΔB

（30）=0.03/2＋0.02=0.035；ΔD

（30）=ΔB

（30）=0.035

已知：大圓直徑公差為0.03，小圓直徑公差為0.02，同軸度誤差為0.02，V形塊的夾角為90o

求：ΔD

（30）＝？

解：分析可知ΔB

（30）≠0，ΔY

（30）＝0

得：ΔB

（30）＝0.03/2＋0.02=0.035；ΔD

（30）＝ΔB

（30）＝0.035已知：大圓直徑公差為0.03，小圓直徑公差為0.02，同軸度誤差為0.02，V形塊的夾角為90o已知：大圓直徑公差為T(mén)D

，小圓直徑公差為T(mén)d，同軸度誤差為2e，

V形塊的夾角為

求：ΔD

（A）＝？解：分析可知ΔB

（A）≠0，ΔY

（A）≠0

得：ΔB

（A）＝＋2e

ΔY

（A）＝

ΔD

（A）＝ΔB

（A）＋ΔY

（A）（工序基準(zhǔn)不在定位基面上）3)工件以圓柱孔在心軸（定位銷(xiāo)）上定位（1）工件定位孔與心軸（銷(xiāo)）為固定單邊接觸時(shí)：

已知：工件定位孔，心軸為

得：δY

＝＝

δY

＝＝

（2）工件定位孔與心軸（銷(xiāo)）為任意邊接觸時(shí)：

已知：工件定位孔，心軸為

得：δY

＝＝

δY

＝已知：工件定位孔與定位銷(xiāo)的配合為固定單邊接觸，加工上表面。

定位孔直徑為

定位銷(xiāo)直徑為解：分析

ΔB

（59）

≠0；ΔY

（59）

≠0

ΔB

（59）

＝

ΔY

（59）

＝

ΔD

（59）＝ΔB

（59）

+ΔY

（59）

＝0.115

已知：工件小圓與定位套的配合為固定單邊接觸。大圓直徑公差為0.03，小圓直徑公差為0.02，同軸度誤差為0.02，定位套直徑公差為0.04。

解：分析得ΔB

（30）

≠0，ΔY

（30）

≠0

ΔB

（30）

＝0.03/2＋0.02=0.035

ΔY

（30）

＝

ΔD

（30）＝ΔB

（30）

+ΔY

（30）

＝0.07夾具設(shè)計(jì)——定位誤差分析提高工件定位精度的措施消除或減少基準(zhǔn)不重合誤差要正確選擇定位基準(zhǔn)，盡可能與工序基準(zhǔn)重合。消除或減少基準(zhǔn)位移誤差（1）選擇精度高、位置誤差小的表面為定位基準(zhǔn)，尤其是組合定位中的第一基準(zhǔn)，位置誤差要??；（2）選用位置誤差小的定位元件，提高定位元件間的位置精度；（3）提高工件定位表面與定位元件的配合精度，減小或消除配合間隙來(lái)減小基準(zhǔn)位移誤差。夾具設(shè)計(jì)——夾緊夾緊裝置的組成力源裝置提供原始作用力的裝置稱(chēng)為力源裝置，常用的力源裝置有：液壓裝置、氣動(dòng)裝置、電磁裝置、電動(dòng)裝置、真空裝置等。以操作者的人力為力源時(shí)，稱(chēng)為手動(dòng)夾緊。夾緊機(jī)構(gòu)最終夾緊工件的執(zhí)行元件（即夾緊元件）以及將原始作用力或操作者的人力傳遞給夾緊元件的中間遞力機(jī)構(gòu)夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求滿(mǎn)足加工要求——不破壞工件定位；夾緊變形在允許的范圍之內(nèi)效率高——迅速夾緊工藝性好——結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊；制造維修方便；盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件操作方便、省力、安全。夾具設(shè)計(jì)——定位誤差分析夾緊力的確定確定夾緊力就是確定夾緊力的大小、方向和作用點(diǎn)三個(gè)要素。1.夾緊力方向的確定（1）夾緊力方向應(yīng)朝向主要定位基準(zhǔn)面。（2）夾緊力應(yīng)朝向工件剛性較好的方向，使工件變形盡可能小，（3）夾緊力方向應(yīng)盡可能實(shí)現(xiàn)“三力”同向，以利于減小所需的夾緊力，2.夾緊力作用點(diǎn)的確定（1）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件上或幾個(gè)定位元件形成的支承區(qū)域內(nèi)（2）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)作用在工件剛性較好的部位上；（3）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工部位。3.夾緊力大小的確定大小要適當(dāng)，太小難夾緊；太大將增大結(jié)構(gòu)尺寸與工件變形，影響加工質(zhì)量。夾緊力大小的計(jì)算可根據(jù)具體情況用類(lèi)比法進(jìn)行估算或用分析計(jì)算進(jìn)行估算。分析計(jì)算法是將夾具和工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng)，根據(jù)工件在加工過(guò)程中受切削力、離心力、慣性力以及工件的重力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)工件最不利的瞬間狀態(tài)，然后按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力，再乘上安全系數(shù)即可得到實(shí)際夾緊力的數(shù)值。即：Ｗk＝ＷＫ式中：K＝K0Ｋ1Ｋ２Ｋ３Ｋ４Ｋ５Ｋ６夾具設(shè)計(jì)——典型夾緊機(jī)構(gòu)斜楔夾緊機(jī)構(gòu)斜鍥角度一般為6-8度，便于自鎖有擴(kuò)力出力裝置，則可大一些優(yōu)點(diǎn)：有擴(kuò)力作用，擴(kuò)力比3左右；方便地改變出力方向90度；缺點(diǎn)：楔角小，從而行程較長(zhǎng)。Ｗ——斜楔夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力（N）；Ｑ——原始作用力（N）；α——斜楔升角（0）；φ1——平面摩擦?xí)r作用在斜楔面上的摩擦角（0）；φ２——平面摩擦?xí)r作用在斜楔基面上的摩擦角（0）。1）斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力計(jì)算2）斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的增力比3）斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的自鎖條件4）斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的行程比夾具設(shè)計(jì)——典型夾緊機(jī)構(gòu)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾緊可靠擴(kuò)力比大（ip＝80）夾緊行程不受限制夾緊動(dòng)作慢，輔助時(shí)間長(zhǎng)，效率低螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾具設(shè)計(jì)——典型夾緊機(jī)構(gòu)偏心夾緊機(jī)構(gòu)偏心輪回轉(zhuǎn)時(shí)半徑逐漸增大，而產(chǎn)生夾緊力與斜楔夾緊類(lèi)似，只是楔角變化。特性：夾緊力小，自鎖性能差?yuàn)A緊行程小夾緊動(dòng)作快，效率高應(yīng)用場(chǎng)合：切削力小，無(wú)振動(dòng)，工件尺寸公差不大的場(chǎng)合夾具設(shè)計(jì)——典型夾緊機(jī)構(gòu)定心夾緊機(jī)構(gòu)夾緊的過(guò)程中保證圓心定位（一般來(lái)說(shuō)）。等速位移原理——均分工件定位面的尺寸誤差均勻彈性變形原理——彈性心軸、彈性筒夾等。夾具設(shè)計(jì)——典型夾緊機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)單一力源實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、多向同時(shí)夾緊應(yīng)用場(chǎng)合：工件多點(diǎn)同時(shí)夾緊；多個(gè)工件同時(shí)夾緊；工件先可靠定位再夾緊；先鎖定輔助支承再夾緊。多件聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)一般有平行式機(jī)構(gòu)和連續(xù)式機(jī)構(gòu)右下方與右上方分別是平行式與連續(xù)式夾具設(shè)計(jì)——?jiǎng)恿ρb置動(dòng)力裝置氣動(dòng)夾緊裝置夾緊力較?。?.4-0.6MPa工作壓力），噪音大，有氣源的則比較方便。液壓夾緊6Mpa左右工作壓力，緊湊有力，噪音小，常用。真空夾緊適合鋁、銅等薄板及薄殼工件電磁夾緊慣性力、彈性力等。夾具設(shè)計(jì)——夾具的其他裝置導(dǎo)向裝置（鉆套、鏜套等）增加鉆頭或鏜桿的支承，以提高其剛度，確保孔的位置精度對(duì)刀裝置刀具與工件加工面的位置準(zhǔn)確調(diào)整。對(duì)定裝置夾具在機(jī)床上的定位、固定。夾具設(shè)計(jì)——夾具設(shè)計(jì)步驟1.研究原始資料，明確設(shè)計(jì)任務(wù)2.確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖—確定工件的定位方案、夾緊方案和引導(dǎo)方案?！_定其他元件或裝置的結(jié)構(gòu)型式，如定向鍵，分度裝置等?！侠聿贾酶髟蜓b置，確定夾具體和夾具的總體結(jié)構(gòu)。3.繪制夾具總裝配圖—主視圖應(yīng)選面對(duì)操作者的工作位置?！L制總裝配圖的順序：先用雙點(diǎn)劃線(xiàn)將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個(gè)視圖上;視工件為透明體，再繪出定位、對(duì)刀引導(dǎo)、夾緊元件及其它元件或裝置；最后繪出夾具體，并填寫(xiě)明細(xì)表及標(biāo)題欄.—標(biāo)注有關(guān)的尺寸、公差和技術(shù)要求。4.繪制夾具零件圖并按夾具總裝配圖的要求,確定各零件的尺寸、公差及技術(shù)要求。夾具設(shè)計(jì)——設(shè)計(jì)過(guò)程示例夾具設(shè)計(jì)實(shí)例：A）工件圖B）設(shè)計(jì)定位裝置C）設(shè)計(jì)鉆套D）設(shè)計(jì)夾緊裝置E）總裝配圖夾具設(shè)計(jì)——鉆床夾具鉆床夾具簡(jiǎn)稱(chēng)鉆模，類(lèi)型有：

1、固定式鉆模多為大型鉆模，一般在立鉆或搖臂鉆床上使用，加工工件上較大的孔或軸線(xiàn)相互平行（用搖臂鉆）的孔系，鉆模需要固定在機(jī)床工作臺(tái)。2、回轉(zhuǎn)式鉆模按其轉(zhuǎn)軸的位置可分為立軸式，臥軸式和斜軸式三種。這類(lèi)鉆模的引導(dǎo)元件－鉆套，一般是固定不動(dòng)的，一般配合采用回轉(zhuǎn)式分度裝置。待加工孔是互相平行的軸向孔或分布在圓柱面上的徑向孔時(shí)，使用回轉(zhuǎn)式鉆模是很方便的，即可保證加工精度，又可以提高生產(chǎn)效率。

3、翻轉(zhuǎn)式鉆模整個(gè)工件和夾具可以一起翻轉(zhuǎn)，可以用來(lái)加工同方向的平行孔系，也可以用來(lái)加工不同方向的孔。這類(lèi)鉆模是一種小型夾具，在操作過(guò)程中，需要用人工進(jìn)行翻動(dòng)，為了減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，這類(lèi)鉆模的總質(zhì)量最好不要超過(guò)10KG，對(duì)于稍大一些的工件用翻轉(zhuǎn)鉆模時(shí)，必須設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的托架。還有：覆蓋式、移動(dòng)式、滑柱式等。。。夾具設(shè)計(jì)——鉆床夾具鉆套：鉆套又稱(chēng)為導(dǎo)套，作用是引導(dǎo)并確定刀具的位置和方向。類(lèi)型：固定鉆套固定鉆套分為無(wú)肩鉆套和帶肩鉆套兩種形式。這種鉆套的外圓用H7/r6或H7/n6的過(guò)盈配合壓入鉆模板或夾具體的底孔內(nèi)?？蓳Q鉆套可換鉆套用H7/g5或H7/g6的間隙配合壓入襯套孔內(nèi)，襯套外圓與鉆模板底孔的配合采用H7/n6或H7/r6的過(guò)盈配合。為了防止鉆套隨刀具轉(zhuǎn)動(dòng)或被切削頂出，常用螺釘固緊。快換鉆套快換鉆套更換迅速，只要將鉆套逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一下，即可從鉆模板中取出。適用于在一個(gè)工序中使用幾種刀具（指鉆，擴(kuò)，鉸）依次連續(xù)