第二章_機(jī)床夾具

1、1 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)教案教案 適用專業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化適用專業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化 普通高等教育普通高等教育“十五十五”國家級規(guī)劃教材：國家級規(guī)劃教材：機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) l（第三版）（第三版） 熊良山熊良山 等主編等主編 華中科技大學(xué)出版社華中科技大學(xué)出版社 總學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)：56學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)(本科）本科） 其中實(shí)驗(yàn)：其中實(shí)驗(yàn)：6學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) l學(xué)時(shí)分配：學(xué)時(shí)分配： l 第一章第一章 諸論諸論 1學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) l 第二章第二章 制造工藝裝備制造工藝裝備 15學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) l 第三章第三章 切削過程及控制切削過程及控制 10學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) l 第四章第四章 機(jī)械加工質(zhì)量分析及控制機(jī)械加工

2、質(zhì)量分析及控制 10 學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) l 第五章第五章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 14學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) l 武漢理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院：沈奇顯武漢理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院：沈奇顯 2 23 機(jī)床夾具機(jī)床夾具 一、一、基本概念基本概念 二、工件在夾具中的定位（重點(diǎn)和難點(diǎn)）二、工件在夾具中的定位（重點(diǎn)和難點(diǎn)） 三、定位誤差的分析與計(jì)算三、定位誤差的分析與計(jì)算 四、工件在夾具中的夾緊四、工件在夾具中的夾緊 五、常用的典型夾緊機(jī)構(gòu)五、常用的典型夾緊機(jī)構(gòu) 六、機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)方法六、機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)方法 3 一、基本概念一、基本概念 1 1、工件的定位方法、工件的定位方法 (1)(1)直接找正定位直接找正定位 效率低，

3、適于單件小批生產(chǎn)和定位精度要求較高的情況。效率低，適于單件小批生產(chǎn)和定位精度要求較高的情況。 4 工件的定位方法工件的定位方法 (2)劃線找正定位劃線找正定位 單件小批生產(chǎn)或毛坯精度較低、大型工件粗單件小批生產(chǎn)或毛坯精度較低、大型工件粗 加工。加工。 (3)(3)夾具中定位夾具中定位 效率高，易保證質(zhì)量，廣泛用于批量生產(chǎn)。效率高，易保證質(zhì)量，廣泛用于批量生產(chǎn)。 例：在薄板工件上加工孔：例：在薄板工件上加工孔：左圖為劃線找正左圖為劃線找正 加工法；加工法； 右圖為夾具定位加工方法：右圖為夾具定位加工方法： 5 機(jī)床夾具的作用機(jī)床夾具的作用 L2 L1 L1 L2 定 位 元 件 圖: 鉆孔時(shí)的定

4、位方法 6 機(jī)床夾具的作用機(jī)床夾具的作用 以上分析可以看出，機(jī)床夾具的作用是：以上分析可以看出，機(jī)床夾具的作用是： （1）保證加工精度）保證加工精度 零件加工精度包括尺寸精度、幾何形狀和表面相互零件加工精度包括尺寸精度、幾何形狀和表面相互 位置精度。夾具的位置精度。夾具的最大功用是保證加工表面的最大功用是保證加工表面的位置精度。位置精度。 （2）提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本）提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本 快速將工件定位夾緊，免除了找正、對刀等，縮短快速將工件定位夾緊，免除了找正、對刀等，縮短 輔助時(shí)間，提高了成品率，降低了成本。輔助時(shí)間，提高了成品率，降低了成本。 （3）擴(kuò)大機(jī)床的加工范圍）擴(kuò)大機(jī)床的

5、加工范圍 如在車床上加鏜夾具，可完成鏜孔加工。如在車床上加鏜夾具，可完成鏜孔加工。 （4）減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度）減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度 7 2、夾具的分類和組成、夾具的分類和組成 夾具的分類夾具的分類： 按機(jī)床的應(yīng)用范圍分類：按機(jī)床的應(yīng)用范圍分類：通用夾具通用夾具(通用性很強(qiáng)的夾具，如：通用性很強(qiáng)的夾具，如： 三爪卡盤、臺(tái)虎鉗等三爪卡盤、臺(tái)虎鉗等) 專用夾具專用夾具(專門為某個(gè)加工工序設(shè)計(jì)專門為某個(gè)加工工序設(shè)計(jì) 制造的夾具，一般不通用制造的夾具，一般不通用) 還有：組合夾具、隨行夾具；還有：組合夾具、隨行夾具； 如按機(jī)床類型可分為：如按機(jī)床類型可分為：車床夾具、銑床夾具車床夾具、銑床夾具等等 。 機(jī)床夾

6、具的組成：機(jī)床夾具的組成：由由定位元件、夾緊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向裝置和夾定位元件、夾緊機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向裝置和夾 具體具體組成。組成。（如下圖所示）（如下圖所示） 8 機(jī)床夾具的組成機(jī)床夾具的組成 .（1 1）定位元件）定位元件 （2 2）夾緊元件）夾緊元件 （3 3）導(dǎo)向元件）導(dǎo)向元件 （鉆套、對刀塊）（鉆套、對刀塊） （4 4）夾具體）夾具體 此外有連接元件、此外有連接元件、 分度機(jī)構(gòu)、操作分度機(jī)構(gòu)、操作 元件等元件等 9 機(jī)床夾具的組成機(jī)床夾具的組成 . 鉆孔夾具：鉆孔夾具： 10 基本概念基本概念 3、 裝夾的基本概念裝夾的基本概念 裝夾：裝夾：將工件安放在機(jī)床上或夾具上進(jìn)行將工件安放在機(jī)床上或夾具上進(jìn)

7、行定位和定位和 夾緊夾緊的操的操 作過程。作過程。 定位：定位：使一批工件在機(jī)床上或夾具上相對于刀具使一批工件在機(jī)床上或夾具上相對于刀具處在正確的處在正確的 加工位置加工位置的操作過程。的操作過程。 夾緊：夾緊：工件在夾具中定位后，將其壓緊、夾牢，使工件在加工件在夾具中定位后，將其壓緊、夾牢，使工件在加 工過程中，工過程中，始終保持定位時(shí)所取得的正確加工位置始終保持定位時(shí)所取得的正確加工位置。 定位與夾緊的區(qū)別：定位與夾緊的區(qū)別： 定位是使工件占有一個(gè)正確的位置，定位是使工件占有一個(gè)正確的位置， 夾緊是使工件保持這個(gè)正確位置。夾緊是使工件保持這個(gè)正確位置。 11 二、工件在夾具中的定位（重點(diǎn)和

8、難點(diǎn)）二、工件在夾具中的定位（重點(diǎn)和難點(diǎn)） 工件定位目的：工件定位目的：使同批工件在機(jī)床或夾具上使同批工件在機(jī)床或夾具上 有正確的加工位置。有正確的加工位置。 用夾具定位用夾具定位涉及到三層關(guān)系：涉及到三層關(guān)系：（1）工件在）工件在 夾具上的定位；（夾具上的定位；（2）夾具相對于機(jī)床的定位；（）夾具相對于機(jī)床的定位；（3） 工件相對于機(jī)床的定位工件相對于機(jī)床的定位間接通過夾具來保證的。間接通過夾具來保證的。 本章主要討論本章主要討論工件在夾具上的定位原理工件在夾具上的定位原理。 工件定位以后必須通過一定的裝置產(chǎn)生夾緊力，工件定位以后必須通過一定的裝置產(chǎn)生夾緊力， 使工件保持在準(zhǔn)確的位置上。這種

9、產(chǎn)生夾緊力的裝使工件保持在準(zhǔn)確的位置上。這種產(chǎn)生夾緊力的裝 置就是置就是夾緊裝置夾緊裝置。 12 1、六點(diǎn)定位原理、六點(diǎn)定位原理 l 一個(gè)自由的物體，它對三個(gè)相互垂直的坐標(biāo) 系來說，有六個(gè)活動(dòng)可能性，其中三種是移動(dòng)， 三種是轉(zhuǎn)動(dòng)。習(xí)慣上把這種活動(dòng)的可能性稱為 自由度自由度，因此空間任一自由物體共有六個(gè)自由 度。 l 如下圖所示： 13 六點(diǎn)定位原理六點(diǎn)定位原理 14 六點(diǎn)定位原理六點(diǎn)定位原理 未受約束的剛體，在空間的位置是不確定的，它具有六未受約束的剛體，在空間的位置是不確定的，它具有六 個(gè)自由度：個(gè)自由度： 。為使剛體在空間具有確定的。為使剛體在空間具有確定的 位置，就必須限制其六個(gè)自由度。

10、位置，就必須限制其六個(gè)自由度。 定位定位就是用各種形狀不同的定位元件，來限制工件的自就是用各種形狀不同的定位元件，來限制工件的自 由度。由度。 六點(diǎn)定位原理六點(diǎn)定位原理：用六個(gè)支承點(diǎn)分別限制工件的六個(gè)自用六個(gè)支承點(diǎn)分別限制工件的六個(gè)自 由度從而使工件在夾具中得到正確加工位置的方法稱為六點(diǎn)由度從而使工件在夾具中得到正確加工位置的方法稱為六點(diǎn) 定位原理定位原理 強(qiáng)調(diào)：強(qiáng)調(diào)：是用六個(gè)支承點(diǎn)，而不是用六個(gè)定位元件 、 、 、 、 、X Y Z X Y Z 15 六點(diǎn)定位原理六點(diǎn)定位原理舉例舉例 在在XOY平面內(nèi)布置了平面內(nèi)布置了3個(gè)支承點(diǎn)，工件被限制的自由度為個(gè)支承點(diǎn)，工件被限制的自由度為 三個(gè)：三個(gè)

11、： 、 、Z X Y 圖： 六點(diǎn)定位原理 在在XOZ平面內(nèi)布置了平面內(nèi)布置了 2個(gè)支承點(diǎn)，工件被個(gè)支承點(diǎn)，工件被 限制的自由度為二個(gè)：限制的自由度為二個(gè)： ; 在在YOZ平面內(nèi)布置了平面內(nèi)布置了 1個(gè)支承點(diǎn)，工件被個(gè)支承點(diǎn)，工件被 限制的自由度為一個(gè)：限制的自由度為一個(gè)： 。 、Y Z X 16 2、各種定位元件和定位方法、各種定位元件和定位方法 工件定位基準(zhǔn)面：工件定位基準(zhǔn)面： 粗基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)未經(jīng)機(jī)械切削加工的工件表面未經(jīng)機(jī)械切削加工的工件表面（如：鑄造面、（如：鑄造面、 鍛造面等）。鍛造面等）。 精基準(zhǔn)精基準(zhǔn)經(jīng)過機(jī)械切削加工的工件表面經(jīng)過機(jī)械切削加工的工件表面。 以工件平面定位以工件平面定位

12、 支承釘（圓頭支承釘、平頭支承釘）和支承板支承釘（圓頭支承釘、平頭支承釘）和支承板 17 支承釘和支承板支承釘和支承板 支承釘形狀： 支承板形狀： 18 粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn) 對粗基準(zhǔn)：對粗基準(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)自由度定位元件，限制工件三個(gè)自由度 對精基準(zhǔn)：對精基準(zhǔn)：可用一支承板代替三個(gè)支承銷定位，同樣限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)自由度制工件的三個(gè)自由度 圖:支承釘、支 承板及其用法 19 可調(diào)支承可調(diào)支承 可調(diào)支承可調(diào)支承多用于粗糙工件表面的定位，每批調(diào)整一次，以多用于粗糙工

13、件表面的定位，每批調(diào)整一次，以 補(bǔ)償各批毛坯的誤差補(bǔ)償各批毛坯的誤差 20 自位支承自位支承 自位支承自位支承本身可本身可 隨工件定位基準(zhǔn)隨工件定位基準(zhǔn) 面的變化而面的變化而自動(dòng)自動(dòng) 適應(yīng)，適應(yīng)，一般只限一般只限 制一個(gè)自由度，制一個(gè)自由度， 即一點(diǎn)定位。即一點(diǎn)定位。 21 輔助支承輔助支承 22 以工件外圓定位以工件外圓定位 V形塊形塊 用用V V形塊定位，工件的定位基準(zhǔn)始終處在形塊定位，工件的定位基準(zhǔn)始終處在V V形塊兩定位形塊兩定位 面的對稱面中，面的對稱面中，對中性好對中性好。 結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，斜面夾角有結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，斜面夾角有60609090120120 如下圖所示：如下圖所示

14、： 長長V形塊定位限制工件四個(gè)自由度：形塊定位限制工件四個(gè)自由度： 短短V形塊定位限制工件二個(gè)自由度：形塊定位限制工件二個(gè)自由度： 、 、 、X Y X Y 、X Y 23 V形塊定位形塊定位 24 活動(dòng)活動(dòng)V V形塊的應(yīng)用形塊的應(yīng)用 25 定位套定位套 定位套的用法： 26 用定位套定位用定位套定位 定位套限制的自由度：定位套限制的自由度： 、 、 、X Z X Z 長定位套長定位套限制工件四個(gè)自由度：限制工件四個(gè)自由度： 短定位套短定位套限制工件二個(gè)自由度：限制工件二個(gè)自由度： 圖： 定位套定位 、X Z 27 半圓定位座半圓定位座 常用于大型工件的定位，其定位原理與定位套相同。常用于大型

15、工件的定位，其定位原理與定位套相同。 28 三爪卡盤三爪卡盤 29 三爪卡盤三爪卡盤 用三爪卡盤定位的定位分析，用三爪卡盤定位的定位分析，主要看工件的定位表面主要看工件的定位表面 與三爪卡盤的相對長度的多少：與三爪卡盤的相對長度的多少： 、 、 、X Y X Y 當(dāng)相對夾持長度長時(shí)，限制工件四個(gè)自由度：當(dāng)相對夾持長度長時(shí)，限制工件四個(gè)自由度： 當(dāng)相對夾持長度短時(shí)，限制工件二個(gè)自由度：當(dāng)相對夾持長度短時(shí)，限制工件二個(gè)自由度： 、X Y 生產(chǎn)中常采用在三 爪與工件之間設(shè)置 一鋼絲圓環(huán)，以減 少相對夾持長度。 30 彈簧夾頭彈簧夾頭 利用彈簧夾頭的夾緊元件彈性收縮而夾緊工件：利用彈簧夾頭的夾緊元件彈

16、性收縮而夾緊工件： 31 以工件內(nèi)孔定位以工件內(nèi)孔定位 定位銷 分固定式和可換式，圓柱銷和菱形銷分固定式和可換式，圓柱銷和菱形銷 32 定位銷定位 定位銷定位限制的自由度：定位銷定位限制的自由度： 、X Y 短銷定位僅限制工件二個(gè)自由度：短銷定位僅限制工件二個(gè)自由度： 長銷定位限制工件四個(gè)自由度：長銷定位限制工件四個(gè)自由度： 、 、 、X YX Y 圖228 定位銷定 位 33 圓錐銷圓錐銷 圓錐銷圓錐銷常常 用于工件孔端用于工件孔端 的定位，的定位，可限可限 制三個(gè)移動(dòng)自制三個(gè)移動(dòng)自 由度由度。 34 定位心軸定位心軸 定位心軸定位心軸 主要用于盤套類零件的主要用于盤套類零件的 定位：定位：

17、 長心軸限制工件長心軸限制工件4個(gè)個(gè)自自 由度（如由度（如b)圖所示）。圖所示）。 短心軸短心軸限制工件限制工件2個(gè)個(gè)移移 動(dòng)自由度，如動(dòng)自由度，如c)圖所示。圖所示。 （不能限制轉(zhuǎn)動(dòng)自由度）（不能限制轉(zhuǎn)動(dòng)自由度） a)圖所示，為帶臺(tái)階面圖所示，為帶臺(tái)階面 的定位心軸：限制的定位心軸：限制5個(gè)個(gè)自由自由 度。度。 35 大錐度心軸定位大錐度心軸定位 l大錐度心軸定位大錐度心軸定位 大錐度心軸定位限制工件五個(gè)自由度：大錐度心軸定位限制工件五個(gè)自由度： YXZYX 、 36 雙頂尖定位雙頂尖定位 、 、X Y Z 固定頂尖限制工件三個(gè)自由度：固定頂尖限制工件三個(gè)自由度： 活頂尖限制工件二個(gè)自由度：

18、活頂尖限制工件二個(gè)自由度： 、X Y 圖： 雙頂尖定位 37 工件在圓錐套中定位工件在圓錐套中定位 38 3、 生產(chǎn)中的實(shí)際定位生產(chǎn)中的實(shí)際定位 完全定位完全定位 工件工件在夾具中在夾具中相對于刀具的六個(gè)自由度全部被相對于刀具的六個(gè)自由度全部被 限制限制的定位方法的定位方法稱為完全定位。稱為完全定位。 舉例舉例：連桿工件在由定位支承板、短銷和擋銷組成的夾具中連桿工件在由定位支承板、短銷和擋銷組成的夾具中 定位，試對此定位方案進(jìn)行定位分析。（如下圖所示）定位，試對此定位方案進(jìn)行定位分析。（如下圖所示） 解：解：寫出各定位元件所限制的自由度：寫出各定位元件所限制的自由度： 支承板限制工件三個(gè)自由度

19、：支承板限制工件三個(gè)自由度： 短銷限制工件二個(gè)自由度：短銷限制工件二個(gè)自由度： 擋銷限制工件一個(gè)自由度：擋銷限制工件一個(gè)自由度： 、X Y YXZ 、 Z 39 完全定位舉例完全定位舉例 圖:連桿工件的定位方案 故定位性質(zhì)：為完全定位。故定位性質(zhì)：為完全定位。 40 部分定位部分定位 部分定位部分定位(也稱不完全定位也稱不完全定位)： 僅僅限制影響工件加工精度的自由度僅僅限制影響工件加工精度的自由度，且又少于六，且又少于六 點(diǎn)定位的定位方法稱為部分定位。點(diǎn)定位的定位方法稱為部分定位。 重要概念重要概念： 不能片面地理解為不能片面地理解為“少于六點(diǎn)定位的定位方法稱為部分少于六點(diǎn)定位的定位方法稱為

20、部分 定位定位”。因?yàn)橄旅嬷v到的。因?yàn)橄旅嬷v到的“欠定位欠定位”也是少于六點(diǎn)的定也是少于六點(diǎn)的定 位，兩者不能混淆。位，兩者不能混淆。 影響該加工表面加工精度的自由度也影響該加工表面加工精度的自由度也稱稱必須限制的自由必須限制的自由 度度。換句話說換句話說, 必須限制的自由度如果不限制的話，必將必須限制的自由度如果不限制的話，必將 影響工件的加工精度而出現(xiàn)廢品工件，這是絕對不允許影響工件的加工精度而出現(xiàn)廢品工件，這是絕對不允許 的。的。 不影響工件加工精度的自由度允許不被限制。不影響工件加工精度的自由度允許不被限制。 41 必須限制的自由度分析必須限制的自由度分析 舉例舉例1：在長方形工件毛坯

21、上，用銑刀銑槽、銑臺(tái)階面和在長方形工件毛坯上，用銑刀銑槽、銑臺(tái)階面和 銑平面。試分析必須限制的自由度有哪些？允許不限制銑平面。試分析必須限制的自由度有哪些？允許不限制 的自由度又有哪些？（如下圖舉例的自由度又有哪些？（如下圖舉例1所示）所示） X 42 必須限制的自由度分析必須限制的自由度分析 、 、X Y Z 舉例舉例2：如上右圖所示，在如上右圖所示，在 球體的中心加工一個(gè)不透孔，球體的中心加工一個(gè)不透孔， 試分析必須限制的自由度有哪試分析必須限制的自由度有哪 些？允許不限制的自由度又有些？允許不限制的自由度又有 哪些？哪些？ 解：解：由于加工的孔必須位于由于加工的孔必須位于 球的中心，孔還

22、有深度要求，球的中心，孔還有深度要求， 故：故：必須限制的自由為：必須限制的自由為： （其余的三個(gè)自由度允許不限制，它（其余的三個(gè)自由度允許不限制，它 們并不影響孔的加工精度。）們并不影響孔的加工精度。） 43 生產(chǎn)中的實(shí)際定位生產(chǎn)中的實(shí)際定位 欠定位欠定位 按工序加工要求，按工序加工要求，影響工件加工表面加工精度的自由度沒影響工件加工表面加工精度的自由度沒 有被限制的錯(cuò)誤定位稱為欠定位有被限制的錯(cuò)誤定位稱為欠定位。（欠定位將使工件出現(xiàn)廢。（欠定位將使工件出現(xiàn)廢 品，這是一種錯(cuò)誤定位）品，這是一種錯(cuò)誤定位） 過定位過定位（又稱重復(fù)定位）：（又稱重復(fù)定位）：工件的工件的同一個(gè)自由度同一個(gè)自由度

23、被兩個(gè)或兩個(gè)以上的支承點(diǎn)重復(fù)限制的錯(cuò)誤定位稱為過定位被兩個(gè)或兩個(gè)以上的支承點(diǎn)重復(fù)限制的錯(cuò)誤定位稱為過定位。 （過定位將影響工件的加工精度，有時(shí)甚至無法對工件進(jìn)行（過定位將影響工件的加工精度，有時(shí)甚至無法對工件進(jìn)行 安裝定位，故應(yīng)避免）安裝定位，故應(yīng)避免） 44 過定位過定位 過定位造成的后果： （1 1）使工件或夾具元件變形，引起加工誤差；）使工件或夾具元件變形，引起加工誤差； （2 2）使部分工件不能安裝，產(chǎn)生定位干涉（如一面兩銷）使部分工件不能安裝，產(chǎn)生定位干涉（如一面兩銷） 過定位一般是不允許的。過定位一般是不允許的。 45 過定位分析過定位分析 . a） X Z Y X a1） X Z

24、 Y X X Z a2） Y X X Z a3） Y X 46 過定位過定位 消除過定位及其干涉的途徑：消除過定位及其干涉的途徑： 1. 改變定位元件結(jié)構(gòu)，消除對自由度的重復(fù)改變定位元件結(jié)構(gòu)，消除對自由度的重復(fù) 限制，如長銷改成短銷；限制，如長銷改成短銷； 2. 提高工件定位基面之間的位置精度，提高提高工件定位基面之間的位置精度，提高 夾具定位元件之間的位置精度，減少或消夾具定位元件之間的位置精度，減少或消 除過定位引起的干涉，精加工時(shí)可增加剛除過定位引起的干涉，精加工時(shí)可增加剛 度和定位穩(wěn)定性。（如：兩個(gè)山形導(dǎo)軌）度和定位穩(wěn)定性。（如：兩個(gè)山形導(dǎo)軌） 47 三、定位原理分析舉例三、定位原理分

25、析舉例 例一：例一：工件上的孔與端面聯(lián)合定位。試對下圖所示工件的定工件上的孔與端面聯(lián)合定位。試對下圖所示工件的定 位方案進(jìn)行定位分析，指出定位性質(zhì)。如不合理，提出改進(jìn)位方案進(jìn)行定位分析，指出定位性質(zhì)。如不合理，提出改進(jìn) 意見。（如下圖所示）意見。（如下圖所示） 圖: 定位方案分析一 48 定位原理分析例一定位原理分析例一 解：解：定位分析定位分析 ： 心軸的心軸的大端面限制大端面限制的自由度為：的自由度為： 心軸的心軸的長銷限制長銷限制的自由度為：的自由度為： 分析可知：兩個(gè)自由度被重復(fù)限制。故分析可知：兩個(gè)自由度被重復(fù)限制。故屬過定位屬過定位。 改進(jìn)方案有兩個(gè)：改進(jìn)方案有兩個(gè)： 方案一方案一

26、(工件孔作為主要基準(zhǔn)時(shí)工件孔作為主要基準(zhǔn)時(shí))：采用長銷與小端面組合采用長銷與小端面組合 定位定位(長銷限制工件四個(gè)自由度；心軸的小端面限制工件長銷限制工件四個(gè)自由度；心軸的小端面限制工件 一個(gè)自由度一個(gè)自由度)。 方案二方案二(工件端面作為主要基準(zhǔn)時(shí)工件端面作為主要基準(zhǔn)時(shí))：采用短銷與大端面組采用短銷與大端面組 合定位合定位(短銷限制兩個(gè)自由度，大端面限制三個(gè)自由度短銷限制兩個(gè)自由度，大端面限制三個(gè)自由度)。 、 、Y X Z 、 、 、X Y X Y 、Y X 49 定位原理分析例二定位原理分析例二 例二：例二：如圖所示為一長軸工件在雙頂尖和三爪卡盤上定位。如圖所示為一長軸工件在雙頂尖和三爪

27、卡盤上定位。 試分析此定位方案：寫出各定位元件所限制的自由度；屬于試分析此定位方案：寫出各定位元件所限制的自由度；屬于 何種性質(zhì)的定位？如有不合理之處，提出改進(jìn)意見。何種性質(zhì)的定位？如有不合理之處，提出改進(jìn)意見。 圖： 雙頂尖定位方案分析二 50 定位原理分析例二定位原理分析例二 、 、 、X Y X Y 、X Y Z 解：解：定位分析：定位分析： 三爪卡盤限制工件四個(gè)自由度（三爪與工件的相對夾持長度三爪卡盤限制工件四個(gè)自由度（三爪與工件的相對夾持長度 較長）：較長）： 左頂尖限制工件三個(gè)自由度：左頂尖限制工件三個(gè)自由度： 右頂尖限制工件二個(gè)自由度：右頂尖限制工件二個(gè)自由度： 分析可知，這屬于

28、過定位。分析可知，這屬于過定位。 改進(jìn)方案：去掉三爪定位，采用雙頂尖定位。（部分定位）改進(jìn)方案：去掉三爪定位，采用雙頂尖定位。（部分定位） 、X Y 51 定位原理分析例三定位原理分析例三 例三：例三：分析下圖所示加工零件，加工兩個(gè)小孔時(shí)必須限制的分析下圖所示加工零件，加工兩個(gè)小孔時(shí)必須限制的 自由度，選擇定位基準(zhǔn)和定位元件，并在圖中用示意圖自由度，選擇定位基準(zhǔn)和定位元件，并在圖中用示意圖 畫出；確定夾緊力作用點(diǎn)的位置和作用方向，用規(guī)定的畫出；確定夾緊力作用點(diǎn)的位置和作用方向，用規(guī)定的 符號(hào)在圖中標(biāo)出。符號(hào)在圖中標(biāo)出。 圖：定位方案分析三 52 定位原理分析例三定位原理分析例三 提示提示：解此

29、類題目，要解此類題目，要把握二點(diǎn)：一是定位方案必須合把握二點(diǎn)：一是定位方案必須合 理理（無重復(fù)定位和欠定位）；（無重復(fù)定位和欠定位）；二是該定位方案必須能夠保證二是該定位方案必須能夠保證 加工精度加工精度（尺寸精度和位置精度），如不能同時(shí)滿足以上二（尺寸精度和位置精度），如不能同時(shí)滿足以上二 點(diǎn)，則該定位方案是錯(cuò)誤的。點(diǎn)，則該定位方案是錯(cuò)誤的。 解解:必須限制的自由度：必須限制的自由度： 支承板定位，限制工件的三個(gè)自由度：支承板定位，限制工件的三個(gè)自由度： （保證（保證 各孔的軸心線垂直于工件底面）；各孔的軸心線垂直于工件底面）； 兩支承銷定位，限制工件二個(gè)自由度：兩支承銷定位，限制工件二個(gè)自

30、由度： (保證工件保證工件 二小孔的位置尺寸二小孔的位置尺寸H）；）； 削邊銷定位，限制一個(gè)自由度：削邊銷定位，限制一個(gè)自由度： (保證工件二小孔保證工件二小孔 與大孔中心的對稱位置尺寸與大孔中心的對稱位置尺寸A)。 屬于完全定位，且能保證工件的加工精度要求，方案正屬于完全定位，且能保證工件的加工精度要求，方案正 確。確。 、 、Y X Z 、Z Y X ZYXZX 、 53 定位原理分析例四定位原理分析例四 例四：例四：一個(gè)平面和與其垂直的兩個(gè)孔組合一個(gè)平面和與其垂直的兩個(gè)孔組合 54 定位原理分析例四定位原理分析例四 這種定位屬于過定位：這種定位屬于過定位：兩定位銷的中心距為兩定位銷的中心

31、距為L，當(dāng)一批工，當(dāng)一批工 件的兩定位孔中心距在公差范圍變動(dòng)時(shí)，部分零件發(fā)生孔銷件的兩定位孔中心距在公差范圍變動(dòng)時(shí)，部分零件發(fā)生孔銷 干涉。干涉。 55 定位原理分析例四定位原理分析例四 解決辦法是：解決辦法是：將銷將銷 2做成削邊銷（做成削邊銷（注注 意削邊銷的使用意削邊銷的使用 方向方向） 56 定位原理分析例五定位原理分析例五 一平面和與其垂直的兩外圓柱面組合一平面和與其垂直的兩外圓柱面組合 如如b)圖所示：支承板限制圖所示：支承板限制3個(gè)自由度；左面固定的短個(gè)自由度；左面固定的短V形塊限形塊限 制制2個(gè)自由度；右面活動(dòng)的短個(gè)自由度；右面活動(dòng)的短V形塊限制形塊限制1個(gè)自由度。個(gè)自由度。

32、57 定位原理分析例六定位原理分析例六 一孔和一平行于孔中心線的平面組合：一孔和一平行于孔中心線的平面組合： 圖圖c)定位方案能保證圖定位方案能保證圖a)零件中零件中 尺寸（支承板限制工件尺寸（支承板限制工件3 個(gè)自由度、削邊銷限制個(gè)自由度、削邊銷限制1個(gè)自由度、下側(cè)面限制個(gè)自由度、下側(cè)面限制2個(gè)自由度）個(gè)自由度） 以及工件尺寸以及工件尺寸 對稱于大孔中對稱于大孔中 心線。心線。 圖圖d)定位方案能保證圖定位方案能保證圖b)零件中零件中 尺寸，支承板限制工件尺寸，支承板限制工件 3個(gè)自由度、短銷限制工件個(gè)自由度、短銷限制工件2個(gè)自由度，個(gè)自由度，窄斜楔限制窄斜楔限制1個(gè)自個(gè)自 由度（轉(zhuǎn)動(dòng)自由度

33、）由度（轉(zhuǎn)動(dòng)自由度）。 3 A 32 AA 和 1 A 58 三、定位誤差的分析與計(jì)算三、定位誤差的分析與計(jì)算 1、定位誤差概念、定位誤差概念 定位誤差定位誤差指一批工件在夾具中定位時(shí)，工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)指一批工件在夾具中定位時(shí)，工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn) （或工序基準(zhǔn)）在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以（或工序基準(zhǔn)）在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以dw 表示表示。 成批加工工件時(shí)，夾具相對機(jī)床的位置及切削運(yùn)動(dòng)的行程成批加工工件時(shí)，夾具相對機(jī)床的位置及切削運(yùn)動(dòng)的行程 調(diào)定后不再變動(dòng)，可認(rèn)為調(diào)定后不再變動(dòng)，可認(rèn)為加工面的位置是固定的加工面的位置是固定的。但因一批工。但因一批工 件中每個(gè)工件在尺寸形狀及表面相互位置

34、上均存在差異，所以件中每個(gè)工件在尺寸形狀及表面相互位置上均存在差異，所以 定位后各表面有不同的位置變動(dòng)。定位后各表面有不同的位置變動(dòng)。 工序基準(zhǔn)的位置變動(dòng)將對加工精度有直接影響。工序基準(zhǔn)的位置變動(dòng)將對加工精度有直接影響。 定位誤差定位誤差包括包括基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差：基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差： 59 基準(zhǔn)不重合誤差基準(zhǔn)不重合誤差jb 基準(zhǔn)不重合誤差基準(zhǔn)不重合誤差jb 其大小等于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)間其大小等于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)間聯(lián)聯(lián) 系尺寸系尺寸在加工尺寸方向上的變動(dòng)量（公差）。在加工尺寸方向上的變動(dòng)量（公差）。 一次安裝加工兩孔一次安裝加工兩孔A和和B，孔孔B在在X方向定位基準(zhǔn)方向

35、定位基準(zhǔn)C與設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì) 基準(zhǔn)基準(zhǔn)A不重合，不重合，基準(zhǔn)不重合誤差為聯(lián)系尺寸基準(zhǔn)不重合誤差為聯(lián)系尺寸22的公差的公差0.2 60 基準(zhǔn)位移誤差基準(zhǔn)位移誤差jw 基準(zhǔn)位移誤差基準(zhǔn)位移誤差jw 是指工件的是指工件的定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上 的變動(dòng)量。由的變動(dòng)量。由工件定位面和夾具定位元件的工件定位面和夾具定位元件的制造誤差制造誤差以及兩以及兩 者之間的者之間的間隙間隙所引起所引起。(由于間隙，由于間隙，定位基準(zhǔn)下降定位基準(zhǔn)下降） 61 2、定位誤差的分析與計(jì)算、定位誤差的分析與計(jì)算 以平面定位時(shí)的定位誤差計(jì)算以平面定位時(shí)的定位誤差計(jì)算 平面度誤差很小，定位副制造不準(zhǔn)確誤差可忽

36、略，故平面度誤差很小，定位副制造不準(zhǔn)確誤差可忽略，故 平面定位時(shí)的定位誤差主要由基準(zhǔn)不重合引起平面定位時(shí)的定位誤差主要由基準(zhǔn)不重合引起。 以工件圓孔定位時(shí)的定位誤差計(jì)算以工件圓孔定位時(shí)的定位誤差計(jì)算 工件孔與定位心軸工件孔與定位心軸無間隙配合無間隙配合 不存在定位副制造不準(zhǔn)確誤差，不存在定位副制造不準(zhǔn)確誤差，定位精度較高定位精度較高。 工件工件單向靠緊定位單向靠緊定位 如定位心軸水平放置，或在夾緊力作用下單向推移如定位心軸水平放置，或在夾緊力作用下單向推移 工件靠緊定位。（如下圖圖工件靠緊定位。（如下圖圖a)、圖、圖b)所示）所示） 62 單向推移工件靠緊定位單向推移工件靠緊定位 定位心軸水平

37、放置定位心軸水平放置 單向推移工件靠緊定位單向推移工件靠緊定位 63 單向推移工件靠緊定位單向推移工件靠緊定位 工件孔工件孔(為基孔制）：為基孔制）： Dmax=D+TD Dmin=D 心軸心軸 （為基軸制）：（為基軸制）： dmax=d dmin=d- Td O1Omax= OA-O1A=(D+TD)/2-(d- Td) /2 最小間隙：最小間隙：O1Omin= D/2-d/2 （當(dāng)（當(dāng)Dd時(shí)，時(shí)， ） 則則基準(zhǔn)位移誤差：基準(zhǔn)位移誤差：jw= O1Omax- O1Omin=(TD + Td) /2 即銷孔即銷孔單向單向靠靠緊定位緊定位的基準(zhǔn)位移誤差為的基準(zhǔn)位移誤差為銷和孔的公差的一半！銷和孔

38、的公差的一半！ A 0 min1 oo 64 工件進(jìn)行回轉(zhuǎn)加工（如滾齒、內(nèi)漲夾緊）工件進(jìn)行回轉(zhuǎn)加工（如滾齒、內(nèi)漲夾緊） 工件孔工件孔 ： Dmax=D+TD ， ， Dmin=D 心軸心軸 ： dmax=d ， ， dmin=d- Td 影響同軸度影響同軸度的的基準(zhǔn)位移誤差為：基準(zhǔn)位移誤差為： jw= O1Omax = OA-O1A =(D+TD)/2-(d- Td) /2 = (TD + Td + Xmin) /2 （當(dāng)（當(dāng)Dd時(shí)，時(shí)， ） A 0 min X 65 工件孔與垂直放置的心軸間隙配合工件孔與垂直放置的心軸間隙配合 基準(zhǔn)位移誤差：基準(zhǔn)位移誤差： jw =TD + Td + Xmi

39、n 66 以外圓定位時(shí)的定位誤差計(jì)算以外圓定位時(shí)的定位誤差計(jì)算 工件在工件在V形形 塊上定位：塊上定位： 工序尺寸以工序尺寸以H3標(biāo)注，其定位誤差為：標(biāo)注，其定位誤差為： d3=B1B2=O2B2+O1O2-O1B1 = = sin 2 1Td 2 d-Td 2 d 2 + sin 2 1 Td 2 1 67 以外圓定位時(shí)的定位誤差計(jì)算以外圓定位時(shí)的定位誤差計(jì)算 工序尺寸以工序尺寸以 標(biāo)注，其定位誤差為：標(biāo)注，其定位誤差為： 可以得到工序尺寸可以得到工序尺寸 的定位誤差（的定位誤差（基準(zhǔn)不重合誤差為零）基準(zhǔn)不重合誤差為零） （推導(dǎo)過程略）為：（推導(dǎo)過程略）為： 2 2 24 22 d dw d

40、 T T cos sinsin () 式中式中Td和和T分別為工件外圓直徑公差和分別為工件外圓直徑公差和V形塊的角度形塊的角度 公差。公差。 若忽略若忽略V形塊的角度誤差，在形塊的角度誤差，在垂直方向上的定位誤差為垂直方向上的定位誤差為： （基準(zhǔn)位移誤差）（基準(zhǔn)位移誤差） 2 2 d dw T sin 1 H 1 H 68 以一面兩銷定位時(shí)的定位誤差計(jì)算以一面兩銷定位時(shí)的定位誤差計(jì)算 在加工箱體類零件時(shí)經(jīng)常采用在加工箱體類零件時(shí)經(jīng)常采用面兩銷定位，面兩銷定位， 為了避免由于過定位而引起的工件安裝時(shí)的干涉，為了避免由于過定位而引起的工件安裝時(shí)的干涉， 兩銷中的一個(gè)應(yīng)采用菱形銷。兩銷中的一個(gè)應(yīng)采用

41、菱形銷。菱形銷的寬度菱形銷的寬度可以通可以通 過簡單的幾何關(guān)系過簡單的幾何關(guān)系導(dǎo)出導(dǎo)出： 69 一面兩銷定位一面兩銷定位 圖： 菱形銷的寬度計(jì)算 70 一面兩銷定位一面兩銷定位 根據(jù)上圖，可以推導(dǎo)出根據(jù)上圖，可以推導(dǎo)出菱形銷的寬度菱形銷的寬度為：為： l式中式中 b 菱形銷的寬度；菱形銷的寬度； lD2 工件上與菱形銷配合孔的最小直徑；工件上與菱形銷配合孔的最小直徑； l 菱形銷菱形銷與其配合孔之間的最小間隙；與其配合孔之間的最小間隙； l 工件上兩孔中心距公差；工件上兩孔中心距公差； l 夾具上兩孔中心距公差；夾具上兩孔中心距公差； l 圓柱銷圓柱銷與其配合孔的最小間隙。與其配合孔的最小間隙

42、。 22 1lklx D b TT min min 2 min lk T lx T 1 min 71 保證加工精度實(shí)現(xiàn)的條件保證加工精度實(shí)現(xiàn)的條件 若規(guī)定工件的加工允差為若規(guī)定工件的加工允差為 工件工件，以，以夾具夾具表示與采用表示與采用 夾具有關(guān)的誤差，以夾具有關(guān)的誤差，以加工加工表示除夾具外與工藝系統(tǒng)其它表示除夾具外與工藝系統(tǒng)其它 因素（如機(jī)床誤差、刀具誤差、受力受熱變形等）有關(guān)因素（如機(jī)床誤差、刀具誤差、受力受熱變形等）有關(guān) 的加工誤差，為保證工件的加工精度要求，必須滿足誤的加工誤差，為保證工件的加工精度要求，必須滿足誤 差計(jì)算不等式差計(jì)算不等式 ： 工件工件 夾具夾具 加工加工 制訂夾

43、具公差時(shí)，制訂夾具公差時(shí)，應(yīng)保證應(yīng)保證夾具夾具的定位、制造和調(diào)整誤差的定位、制造和調(diào)整誤差 的總和的總和不超過零件公差的三分之一不超過零件公差的三分之一。 72 四、工件在夾具中的夾緊四、工件在夾具中的夾緊 1、關(guān)于定位和夾緊的重要慨念、關(guān)于定位和夾緊的重要慨念 夾緊夾緊把工件放置在夾具中，壓緊夾牢。把工件放置在夾具中，壓緊夾牢。 夾緊的作用夾緊的作用保持工件在夾具中由定位所獲得的正確加保持工件在夾具中由定位所獲得的正確加 工位置工位置，使工件在加工時(shí)不至于由于切削力等外力作用而破，使工件在加工時(shí)不至于由于切削力等外力作用而破 壞已取得的正確定位。壞已取得的正確定位。 重要概念重要概念 ： 定

44、位與夾緊在夾具設(shè)計(jì)中是兩個(gè)非常重要的概念定位與夾緊在夾具設(shè)計(jì)中是兩個(gè)非常重要的概念,兩者既兩者既 有緊密聯(lián)系有緊密聯(lián)系,缺一不可缺一不可,但在概念上又有嚴(yán)格區(qū)別但在概念上又有嚴(yán)格區(qū)別: 定位的作定位的作 用是確定工件在夾具中相對于刀具處于一個(gè)正確的加工位置用是確定工件在夾具中相對于刀具處于一個(gè)正確的加工位置, 而夾緊的作用是保證工件在加工過程中始終保持由定位所確而夾緊的作用是保證工件在加工過程中始終保持由定位所確 定的正確加工位置定的正確加工位置, 夾緊不能代替定位夾緊不能代替定位 。 73 2.夾緊裝置的組成及基本要求夾緊裝置的組成及基本要求 阿組 成 （1）力源裝置力源裝置 （2）中間傳力

45、機(jī)構(gòu)中間傳力機(jī)構(gòu) （3）夾緊元件夾緊元件 作 用 1 1）改變作用力的方向；）改變作用力的方向； 2 2）改變作用力的大??；）改變作用力的大?。?3 3）使夾緊實(shí)現(xiàn)自鎖。）使夾緊實(shí)現(xiàn)自鎖。 基基 本本 要要 求求 1 1）夾緊時(shí)不破壞工件定位后的正確位置；）夾緊時(shí)不破壞工件定位后的正確位置； 穩(wěn)穩(wěn) 2 2）夾緊力大小要適當(dāng)；）夾緊力大小要適當(dāng)； 牢牢 3 3）夾緊動(dòng)作要迅速、可靠；）夾緊動(dòng)作要迅速、可靠； 快快 4 4）結(jié)構(gòu)緊湊，易于制造與維修。）結(jié)構(gòu)緊湊，易于制造與維修。 74 3、夾緊力的確定、夾緊力的確定 合理確定夾緊力的合理確定夾緊力的三要素：力的三要素：力的大小、方向和作用點(diǎn)大小、方

46、向和作用點(diǎn) 夾緊力的方向的選擇夾緊力的方向的選擇 夾緊力的方向應(yīng)垂直于工件的主要定位基準(zhǔn)面夾緊力的方向應(yīng)垂直于工件的主要定位基準(zhǔn)面 定位基準(zhǔn)面 定位基準(zhǔn)面 B面 1.6 15 0.04A A面 90 A 夾緊力垂直于B面零件圖 夾緊力垂直于A面 75 夾緊力方向應(yīng)有利于減少夾緊力的大小夾緊力方向應(yīng)有利于減少夾緊力的大小 夾緊力的方向： 圖:夾緊力的方向?qū)A緊力大小的影響 76 夾緊力方向應(yīng)有利于減少夾緊力的大小夾緊力方向應(yīng)有利于減少夾緊力的大小 a）圖表示：夾緊力方向與工件重力和切削力方向）圖表示：夾緊力方向與工件重力和切削力方向 一致時(shí)所需的夾緊力為一致時(shí)所需的夾緊力為最小最??； b) 圖表

47、示：夾緊力和工件重力的方向與切削力方向圖表示：夾緊力和工件重力的方向與切削力方向 垂直時(shí)所需切削力為垂直時(shí)所需切削力為 ;(較小較?。?c) 圖表示：當(dāng)夾緊力的方向與工件重力和切削力的方向相反圖表示：當(dāng)夾緊力的方向與工件重力和切削力的方向相反 時(shí)，所需夾緊力較大，為時(shí)，所需夾緊力較大，為 ;（較大較大） d)圖表示：當(dāng)夾緊力方向與切削力、重力方向垂直時(shí)，所需圖表示：當(dāng)夾緊力方向與切削力、重力方向垂直時(shí)，所需 夾緊力最大，為夾緊力最大，為 。（。（最大最大） 可見，選擇夾緊力方向時(shí)，應(yīng)盡量使所需夾緊力最小?？梢?，選擇夾緊力方向時(shí)，應(yīng)盡量使所需夾緊力最小。 Z WG f F fGFW/ )( GF

48、W 77 夾緊力的方向應(yīng)選擇在工件剛度較大的方向上夾緊力的方向應(yīng)選擇在工件剛度較大的方向上 夾緊力的方向應(yīng)選擇在工件剛度較大的方向上，以減小夾緊力的方向應(yīng)選擇在工件剛度較大的方向上，以減小 工件夾緊變形。工件夾緊變形。 78 夾緊力作用點(diǎn)的選擇夾緊力作用點(diǎn)的選擇 力的作用點(diǎn)：力的作用點(diǎn)：指夾緊元件與工件相接觸的部位指夾緊元件與工件相接觸的部位 夾緊力的作用點(diǎn)夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)正對支承元件應(yīng)正對支承元件或或應(yīng)位于由支承元件所組應(yīng)位于由支承元件所組 成的成的支承面內(nèi)支承面內(nèi)，防止工件翻轉(zhuǎn)，防止工件翻轉(zhuǎn) 圖：工件容易翻轉(zhuǎn) 79 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)位于工件剛度較大的部位夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)位于工件剛度較大的部位 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)位于工件剛度較大