第二章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)20130505

1、機(jī)械制造工藝學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院 第二章第二章 2 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 2.1 概述 2.2 工件的定位 2.3 工件的夾緊 2.4 夾具的其它元件及裝置 2.5 典型機(jī)床夾具設(shè)計(jì)要求 2.6 專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)方法與步驟 2.1 概述概述 2.1.1 2.1.1 工件的安裝工件的安裝 安裝安裝是將工件在機(jī)床上或夾具中是將工件在機(jī)床上或夾具中定位定位并并夾緊夾緊的過(guò)程。的過(guò)程。 定位定位是指確定工件在機(jī)床或夾具是指確定工件在機(jī)床或夾具占有正確位置占有正確位置的過(guò)程。的過(guò)程。 夾緊夾緊是指工件定位后將其固定，使其在加工過(guò)程中是指工件定位后將其固定，使其在加工過(guò)程中保持定位保持定位 位置不變位置不變的

2、操作。的操作。 在各種不同的機(jī)床上加工時(shí)，一般可采用如下幾種在各種不同的機(jī)床上加工時(shí)，一般可采用如下幾種安裝方法安裝方法。 1. 直接安裝直接安裝 2. 找正安裝找正安裝 3. 夾具安裝夾具安裝 圖2-1 找正裝夾方法 直接安裝是將工件的定位基準(zhǔn)面直接靠緊在機(jī)床的裝直接安裝是將工件的定位基準(zhǔn)面直接靠緊在機(jī)床的裝 夾面上進(jìn)行定位，然后將工件夾緊。夾面上進(jìn)行定位，然后將工件夾緊。如：平磨工作臺(tái)，等。平磨工作臺(tái)，等。 找正安裝是先將工件夾持在機(jī)床上，然后使機(jī)床緩慢運(yùn)動(dòng)，找正安裝是先將工件夾持在機(jī)床上，然后使機(jī)床緩慢運(yùn)動(dòng)， 再利用劃針或百分表在工件表面上劃過(guò)的軌跡來(lái)調(diào)整工件，使工再利用劃針或百分表在工

3、件表面上劃過(guò)的軌跡來(lái)調(diào)整工件，使工 件處于正確的位置，然后夾緊。件處于正確的位置，然后夾緊。 夾具是機(jī)床的附加裝置，其上備有專(zhuān)門(mén)的定位元件和夾具是機(jī)床的附加裝置，其上備有專(zhuān)門(mén)的定位元件和 夾緊裝置，加工工件可以在夾具上迅速而準(zhǔn)確地安裝。夾緊裝置，加工工件可以在夾具上迅速而準(zhǔn)確地安裝。 夾具在機(jī)床上已預(yù)先調(diào)整好位置，故工件通過(guò)夾具相對(duì)夾具在機(jī)床上已預(yù)先調(diào)整好位置，故工件通過(guò)夾具相對(duì) 于機(jī)床就占據(jù)了正確的位置。于機(jī)床就占據(jù)了正確的位置。 2.1 概述概述 直接找正安裝 精度高，效率低，對(duì)精度高，效率低，對(duì) 工人技術(shù)水平高工人技術(shù)水平高。 毛坯孔毛坯孔 加工線加工線 找正線找正線 劃線找正安裝 精度

4、不高，效率低，多精度不高，效率低，多 用于形狀復(fù)雜的鑄件。用于形狀復(fù)雜的鑄件。 對(duì)于對(duì)于形狀復(fù)雜形狀復(fù)雜、重重、大大的的鑄鑄、鍛鍛件，往往先件，往往先 在在待加工處劃線待加工處劃線，然后裝上機(jī)床，再按所劃的，然后裝上機(jī)床，再按所劃的 線進(jìn)行找正定位。線進(jìn)行找正定位。劃線工序費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低、劃線工序費(fèi)時(shí)費(fèi)力、效率低、 精度差，精度差，故主要應(yīng)用于故主要應(yīng)用于單件小批生產(chǎn)單件小批生產(chǎn)。 2.1 概述概述 工件在夾具上裝夾（滾齒夾具） 精度和效率精度和效率 均高，在批量生均高，在批量生 產(chǎn)上廣泛采用。產(chǎn)上廣泛采用。 2.1 概述概述 2.1.2 夾具的組成夾具的組成 1定位元件定位元件：起定位作用

5、，保證起定位作用，保證工件工件在機(jī)床上或夾具中占有在機(jī)床上或夾具中占有正確正確 的位置。的位置。 2夾緊裝置夾緊裝置：將工件夾緊，保證工件定位后的將工件夾緊，保證工件定位后的正確位置不變正確位置不變。 3導(dǎo)向元件和對(duì)刀裝置導(dǎo)向元件和對(duì)刀裝置：保證保證刀具刀具加工時(shí)的加工時(shí)的正確位置正確位置，對(duì)于鉆、，對(duì)于鉆、 鏜等孔加工刀具用導(dǎo)向元件。對(duì)于銑刀、刨刀等用對(duì)刀裝置。鏜等孔加工刀具用導(dǎo)向元件。對(duì)于銑刀、刨刀等用對(duì)刀裝置。 4連接元件連接元件：用來(lái)保證用來(lái)保證夾具和機(jī)床夾具和機(jī)床之間的之間的相對(duì)位置相對(duì)位置，如銑床夾具，如銑床夾具 的定位鍵，的定位鍵，車(chē)床卡盤(pán)類(lèi)夾具有過(guò)渡盤(pán)等。車(chē)床卡盤(pán)類(lèi)夾具有過(guò)渡盤(pán)

6、等。 5夾具體夾具體：它是夾具的它是夾具的基礎(chǔ)件基礎(chǔ)件，將上述各元件連成一個(gè)整體。，將上述各元件連成一個(gè)整體。 6其它元件：其它元件：如如對(duì)刀裝置、對(duì)定裝置、分度機(jī)構(gòu)、對(duì)刀裝置、對(duì)定裝置、分度機(jī)構(gòu)、起重吊環(huán)、排起重吊環(huán)、排 屑裝置、機(jī)械傳動(dòng)屑裝置、機(jī)械傳動(dòng)裝置等裝置等。 2.1 概述概述 圖圖2-2 銑床夾具銑床夾具圖圖2-3 鉆床夾具鉆床夾具 2.1 概述概述 2.1.3 2.1.3 夾具的作用及分類(lèi)夾具的作用及分類(lèi) 1.1.夾具的作用夾具的作用 （1 1）保證加工精度）保證加工精度 夾具與機(jī)床、工件與夾具的相對(duì)位置均已確定，從而使工件在夾具與機(jī)床、工件與夾具的相對(duì)位置均已確定，從而使工件在

7、 加工中的位置精度得到保證，且精度穩(wěn)定；加工中的位置精度得到保證，且精度穩(wěn)定； （2 2）提高生產(chǎn)率）提高生產(chǎn)率 減少了劃線、找正、多次對(duì)刀、調(diào)刀等輔助時(shí)間，生產(chǎn)率提高減少了劃線、找正、多次對(duì)刀、調(diào)刀等輔助時(shí)間，生產(chǎn)率提高； （3 3）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 如用氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)等夾具，動(dòng)作迅速、簡(jiǎn)單、省力；如用氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)等夾具，動(dòng)作迅速、簡(jiǎn)單、省力； （4 4）擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍）擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍 如在車(chē)床上安裝鏜模夾具，可以進(jìn)行箱體孔系加工；在銑床上如在車(chē)床上安裝鏜模夾具，可以進(jìn)行箱體孔系加工；在銑床上 加轉(zhuǎn)臺(tái)和分度裝置，可加工有等分要求的零件。加轉(zhuǎn)臺(tái)和分度裝置，可加工有等分要

8、求的零件。 2.1 概述概述 2. 夾具的分類(lèi)夾具的分類(lèi) （1）按）按夾具的使用范圍夾具的使用范圍來(lái)分來(lái)分 三爪、四爪卡盤(pán)，平口鉗等。三爪、四爪卡盤(pán)，平口鉗等。 為某一工件特定工序?qū)ｉT(mén)設(shè)計(jì)的夾具。為某一工件特定工序?qū)ｉT(mén)設(shè)計(jì)的夾具。 夾具的部分元件可以更換，部分裝夾具的部分元件可以更換，部分裝 置可以調(diào)整，以適應(yīng)同一組（類(lèi)）零件的加工。有一定的柔性。置可以調(diào)整，以適應(yīng)同一組（類(lèi)）零件的加工。有一定的柔性。 由一套預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件組合而成。根據(jù)工件的由一套預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件組合而成。根據(jù)工件的 工藝要求，組裝成各種專(zhuān)用夾具。使用后，元件可拆開(kāi)、洗凈后工藝要求，組裝成各種專(zhuān)用夾具。使用后，元件

9、可拆開(kāi)、洗凈后 存放，待需要時(shí)重新組裝。適用于新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)。存放，待需要時(shí)重新組裝。適用于新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)。 在自動(dòng)線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。在自動(dòng)線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。 2.1 概述概述 三爪卡盤(pán)三爪卡盤(pán)四爪卡盤(pán)四爪卡盤(pán) 回回 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 工工 作作 臺(tái)臺(tái) 萬(wàn)向平口鉗萬(wàn)向平口鉗 通用夾具示例通用夾具示例 分分 度度 頭頭 2.1 概述概述 組合夾具組合夾具 實(shí)例實(shí)例 2.1 概述概述 （2） 按使用機(jī)床劃分按使用機(jī)床劃分 可分為可分為鉆床夾具鉆床夾具、銑床夾具銑床夾具、車(chē)床夾具車(chē)床夾具、磨床夾具磨床夾具等等 （3）按用途來(lái)分）按用途來(lái)分 可分為可分為機(jī)床夾具機(jī)床夾具

10、、裝配夾具裝配夾具、檢驗(yàn)夾具檢驗(yàn)夾具等等 （4 4）按夾緊力源劃分按夾緊力源劃分 可分為可分為手動(dòng)夾具手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具氣動(dòng)夾具、液壓夾具液壓夾具、真空夾具真空夾具、電動(dòng)夾具電動(dòng)夾具等等 氣動(dòng)虎鉗氣動(dòng)虎鉗 液壓夾具液壓夾具 2.1 概述概述 2.1.4 2.1.4 工件在夾具中加工時(shí)加工誤差的組成工件在夾具中加工時(shí)加工誤差的組成 工件的加工誤差是指工件加工后的工件的加工誤差是指工件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)實(shí)際幾何參數(shù) (尺寸、形狀、相互位置尺寸、形狀、相互位置)偏離偏離理想幾何參數(shù)理想幾何參數(shù)的大小。采的大小。采 用夾具安裝加工工件時(shí)，產(chǎn)生的用夾具安裝加工工件時(shí)，產(chǎn)生的加工誤差加工誤差由由三部分因

11、素三部分因素 產(chǎn)生。產(chǎn)生。 1.工件安裝誤差工件安裝誤差 包括工件在夾具中的包括工件在夾具中的定位誤差定位誤差和和夾緊誤差?yuàn)A緊誤差。 2.夾具對(duì)定誤差?yuàn)A具對(duì)定誤差 包括包括夾具相對(duì)刀具夾具相對(duì)刀具位置的對(duì)刀誤差和位置的對(duì)刀誤差和夾具相對(duì)機(jī)床切削成形運(yùn)夾具相對(duì)機(jī)床切削成形運(yùn) 動(dòng)動(dòng)的誤差。的誤差。 3.加工過(guò)程誤差加工過(guò)程誤差 包括工藝系統(tǒng)包括工藝系統(tǒng)幾何精度幾何精度、受力變形受力變形、受熱變形受熱變形及及磨損磨損等因素造等因素造 成的誤差。成的誤差。 2.1 概述概述 為保證零件加工精度，必須使上述各誤差之和小于或?yàn)楸ＷC零件加工精度，必須使上述各誤差之和小于或 等于零件的相應(yīng)公差等于零件的相應(yīng)公

12、差 T ，即，即 T 對(duì)定安裝過(guò)程 1 3 T 安裝 1 3 T 對(duì)定 2 3 T 對(duì)定安裝 此式稱(chēng)為加工誤差不等式。通?？纱致缘仄骄峙?，此式稱(chēng)為加工誤差不等式。通?？纱致缘仄骄峙洌?各項(xiàng)均在公差要求的各項(xiàng)均在公差要求的1/3之內(nèi)，并給過(guò)程誤差留有余地：之內(nèi)，并給過(guò)程誤差留有余地： 也可綜合考慮，按也可綜合考慮，按 Z移動(dòng)，移動(dòng)，X、Y 軸旋轉(zhuǎn)自由度軸旋轉(zhuǎn)自由度 2.2 工件的定位工件的定位 圖圖 2-4 六點(diǎn)定位原理六點(diǎn)定位原理 X Z Y 任何一個(gè)物體在任何一個(gè)物體在 空間直角坐標(biāo)系中都空間直角坐標(biāo)系中都 有有 6 個(gè)自由度個(gè)自由度用用 表示。表示。 X ,Y , Z, X ,Y ,

13、Z Y移動(dòng)，移動(dòng)，Z軸軸 轉(zhuǎn)動(dòng)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 X移動(dòng)自由度移動(dòng)自由度 2.2.1 六點(diǎn)定位原理六點(diǎn)定位原理 2.2 工件的定位工件的定位 工件在空間的六個(gè)自由度，可以用合理設(shè)置的六個(gè)支承 點(diǎn)與其保持接觸來(lái)限制，從而使工件在空間得到確定位置的 方法，稱(chēng)為稱(chēng)為六點(diǎn)定位原理六點(diǎn)定位原理。 工件的定位通常有如下幾種情況：工件的定位通常有如下幾種情況： 1.1.完全定位完全定位 工件的六個(gè)自由度完全被限制的定位。如六方體零 件在中的定位。 2.2.不完全定位（部分定位）不完全定位（部分定位） 允許有一個(gè)或幾個(gè)自由度不被限制的定位稱(chēng)為不 完全定位。在實(shí)際生產(chǎn)中，工件被限制的自由度數(shù)一般 不少于三個(gè)。 2

14、.2 工件的定位工件的定位 Z Y X a） 限制限制3個(gè)個(gè) 自由度自由度 Z Y X b） 限制限制5個(gè)個(gè) 自由度自由度 Z Y X c） 限制限制6個(gè)個(gè) 自由度自由度 d） Z Y X 限制限制2個(gè)個(gè) 自由度自由度 e） Z Y X 限制限制4個(gè)個(gè) 自由度自由度 f） Z Y X 限制限制5個(gè)個(gè) 自由度自由度 X Z Y a） 2.2 工件的定位工件的定位 3. 3.欠定位欠定位 按工序的加工要求，工件應(yīng)該限制的自由度而未被限 制的定位，稱(chēng)為欠定位。欠定位是絕對(duì)不允許的。 B 欠定位欠定位 b） B 正確定位正確定位 2.2 工件的定位工件的定位 4. 4.過(guò)定位過(guò)定位 工件的同一自由度被

15、重復(fù)限制的定位，稱(chēng)為過(guò)定 位或稱(chēng)重復(fù)定位、超定位。過(guò)定位應(yīng)盡量避免，消除過(guò) 定位一般有兩種方法：其一是改變定位元件結(jié)構(gòu)，以消 除重復(fù)限制的自由度；其二是提高定位基面之間及夾具 定位元件工作表面之間的位置精度，以減小或消除過(guò)定 位引起的誤差。 2.2 工件的定位工件的定位 （桌子與三角架）（桌子與三角架） 2.2 工件的定位工件的定位 b） Z Y Y X a） Z Y X Y 2.2 工件的定位工件的定位 刀柄與傳統(tǒng)刀柄結(jié)構(gòu)刀柄與傳統(tǒng)刀柄結(jié)構(gòu) 刀柄刀柄 傳統(tǒng)刀傳統(tǒng)刀 柄柄 1:10 7:24 拉桿拉桿 刀柄刀柄 主主 軸軸 拉拉 桿桿 漲漲 套套 主軸主軸 刀柄刀柄 過(guò)定位應(yīng)用過(guò)定位應(yīng)用 2.

16、2 工件的定位工件的定位 A 0.02 A 間隙配合剛間隙配合剛 性心軸性心軸 2.2 工件的定位工件的定位 過(guò)定位引起夾緊變形過(guò)定位引起夾緊變形 2.2 工件的定位工件的定位 2.2 工件的定位工件的定位 解決過(guò)定位的措施：解決過(guò)定位的措施：以教材圖以教材圖2-62-6（b b）為例）為例 圖2-7 改善過(guò)定位的措施 2.2 工件的定位工件的定位 思考：思考： 不完全定位就是欠定位不完全定位就是欠定位? 過(guò)定位不一定就是完全定位過(guò)定位不一定就是完全定位? 多于六個(gè)定位點(diǎn)的定位一定是過(guò)定位多于六個(gè)定位點(diǎn)的定位一定是過(guò)定位? 常見(jiàn)的典型定位元件分析常見(jiàn)的典型定位元件分析，見(jiàn)教材，見(jiàn)教材表表2-1

17、2-1 2.2 工件的定位工件的定位 2.2.2 2.2.2 典型的定位方式及定位元件典型的定位方式及定位元件 1 1工件以平面定位工件以平面定位 箱體、床身、機(jī)座、支架箱體、床身、機(jī)座、支架類(lèi)零件的加工，常以類(lèi)零件的加工，常以平面為定位基準(zhǔn)平面為定位基準(zhǔn)。 圖圖28(a)為為粗基準(zhǔn)定位，采用支承釘粗基準(zhǔn)定位，采用支承釘；圖；圖28(b)為為精基準(zhǔn)定位，精基準(zhǔn)定位， 采用支承板。采用支承板。 圖2-8 平面定位 2.2 工件的定位工件的定位 (1)主要支承主要支承 在工件定位時(shí)起主要的支承作用在工件定位時(shí)起主要的支承作用，有如下幾種：，有如下幾種： 固定支承固定支承 在夾具中定位支承點(diǎn)的在夾具

18、中定位支承點(diǎn)的位置固定不變位置固定不變的定位元件。根據(jù)工件上定位的定位元件。根據(jù)工件上定位 平面的不同，可選取圖平面的不同，可選取圖29所示的所示的支承釘或支承板支承釘或支承板。 圖2-9 各類(lèi)固定支承 A型支承釘型支承釘平頭平頭，已加工表面，已加工表面 B型支承釘型支承釘球頭球頭，未加工表面，未加工表面 C型支承釘型支承釘網(wǎng)紋網(wǎng)紋，要求摩擦大，要求摩擦大 的側(cè)面的側(cè)面 A型支承板型支承板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、難于難于 清理清理 積屑，積屑， 多用于多用于側(cè)面?zhèn)让妫?B型支承板型支承板易于清理積屑，易于清理積屑， 廣泛用于平面定位。廣泛用于平面定位。 2.2 工件的定位工件的定位 可調(diào)支承可調(diào)支

19、承 在夾具中定位支承點(diǎn)的在夾具中定位支承點(diǎn)的位置可調(diào)節(jié)位置可調(diào)節(jié)的定位元件。的定位元件。 圖圖2l0所示即為常用的幾種可調(diào)支承。所示即為常用的幾種可調(diào)支承?？烧{(diào)支承一般可調(diào)支承一般 只對(duì)一批毛坯只對(duì)一批毛坯調(diào)整一次調(diào)整一次。 圖2-10 各種可調(diào)支承 2.2 工件的定位工件的定位 自位支承自位支承 定位支承點(diǎn)的位置在工件定位過(guò)程中，定位支承點(diǎn)的位置在工件定位過(guò)程中，隨工件定位基準(zhǔn)位置變隨工件定位基準(zhǔn)位置變 化而自動(dòng)與之適應(yīng)的定位元件化而自動(dòng)與之適應(yīng)的定位元件。圖。圖211所示即為經(jīng)常采用的自位所示即為經(jīng)常采用的自位 支承結(jié)構(gòu)。支承結(jié)構(gòu)。定位基面不連續(xù)、臺(tái)階面、有角度誤差時(shí)，或多個(gè)支定位基面不連

20、續(xù)、臺(tái)階面、有角度誤差時(shí)，或多個(gè)支 承組合只限制一個(gè)自由度而提高支承剛度，可采用自位支承。承組合只限制一個(gè)自由度而提高支承剛度，可采用自位支承。 圖圖2-11 自位支承自位支承 2.2 工件的定位工件的定位 (2) 輔助支承輔助支承 在工件定位時(shí)只起提高工件支承剛性或輔助定位作用的定位在工件定位時(shí)只起提高工件支承剛性或輔助定位作用的定位 元件元件稱(chēng)為稱(chēng)為輔助支承輔助支承。圖。圖212所示為輔助支承的結(jié)構(gòu)。所示為輔助支承的結(jié)構(gòu)。 圖圖2-12 輔助支撐輔助支撐 導(dǎo) 向 導(dǎo) 向 斜面 2.2 工件的定位工件的定位 思考辨析：思考辨析：輔助支承輔助支承與與可調(diào)支承可調(diào)支承的區(qū)別的區(qū)別 輔助支承有些結(jié)

21、構(gòu)與可調(diào)支承相近，輔助支承有些結(jié)構(gòu)與可調(diào)支承相近，但有區(qū)但有區(qū) 別別?？烧{(diào)支承起定位作用可調(diào)支承起定位作用，而，而輔助支承不起定位輔助支承不起定位 作用，不限制自由度作用，不限制自由度。可調(diào)支承是先調(diào)整，而后可調(diào)支承是先調(diào)整，而后 定位，最后夾緊工件定位，最后夾緊工件；輔助支承是先定位，夾緊輔助支承是先定位，夾緊 工件，最后調(diào)整輔助支承。工件，最后調(diào)整輔助支承。 2.2 工件的定位工件的定位 2. 工件以孔定位工件以孔定位 當(dāng)工件上的當(dāng)工件上的孔為定位基準(zhǔn)孔為定位基準(zhǔn)時(shí)，即采用這種定位方式，其基本特時(shí)，即采用這種定位方式，其基本特 點(diǎn)是定位孔和定位元件之間處于點(diǎn)是定位孔和定位元件之間處于配合狀

22、態(tài)配合狀態(tài)。常用的定位元件是各常用的定位元件是各 種心軸和定位銷(xiāo)。種心軸和定位銷(xiāo)。 (1)心軸定位心軸定位 小錐度心軸小錐度心軸 這類(lèi)心軸外圓表面錐度為這類(lèi)心軸外圓表面錐度為1:1000一一1:5000，定心精度高定心精度高達(dá)達(dá) 0.0050.01mm，要求工件定位孔有較高的精度。，要求工件定位孔有較高的精度。工件安裝是工件安裝是從從 小端楔入小端楔入，楔緊后孔表面，楔緊后孔表面產(chǎn)生產(chǎn)生局部彈性變形局部彈性變形，使其與心軸在，使其與心軸在長(zhǎng)度長(zhǎng)度 LK上產(chǎn)生上產(chǎn)生過(guò)盈配合過(guò)盈配合，保證工件定位后不傾斜。同時(shí)工件不需再夾，保證工件定位后不傾斜。同時(shí)工件不需再夾 緊緊。如圖。如圖213所示。所示。

23、 圖圖2-13 小錐度心軸小錐度心軸 2.2 工件的定位工件的定位 剛性的心軸剛性的心軸 對(duì)套類(lèi)工件，常用剛性心軸作定位元件對(duì)套類(lèi)工件，常用剛性心軸作定位元件，如圖，如圖214214所示。剛性心所示。剛性心 軸由軸由導(dǎo)向部分導(dǎo)向部分1 1、定位部分定位部分2 2及及傳動(dòng)部分傳動(dòng)部分而組成。而組成。 導(dǎo)向部分導(dǎo)向部分的作用是使工件能快速正確地套在心軸的定位部分上，其直的作用是使工件能快速正確地套在心軸的定位部分上，其直 徑尺寸按徑尺寸按間隙配合選取間隙配合選取。心軸兩端設(shè)有。心軸兩端設(shè)有頂尖孔頂尖孔，一端銑扁，可插入撥盤(pán)方，一端銑扁，可插入撥盤(pán)方 孔，也可設(shè)計(jì)成帶有孔，也可設(shè)計(jì)成帶有莫氏錐柄莫氏

24、錐柄的結(jié)構(gòu)，使用時(shí)直接插入主軸前錐孔內(nèi)。的結(jié)構(gòu)，使用時(shí)直接插入主軸前錐孔內(nèi)。 圖圖214(a)214(a)和圖和圖214(b)214(b)為為過(guò)盈配合，采用基孔制過(guò)盈配合，采用基孔制r r、s s、u u，定心精，定心精 度高。圖度高。圖214(c)214(c)為為間隙配合，采用基孔制間隙配合，采用基孔制h h、g g、f f，裝卸方便，裝卸方便。 圖圖2-14 剛性心軸剛性心軸 其它心軸：其它心軸：彈性心軸彈性心軸、 液性塑料心軸液性塑料心軸，在完，在完 成定位的同時(shí)也夾緊成定位的同時(shí)也夾緊 了工件。使用方便、了工件。使用方便、 結(jié)構(gòu)復(fù)雜。結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 2.2 工件的定位工件的定位 (2)(2

25、)定位銷(xiāo)定位銷(xiāo) 圖圖215215所示為常用的所示為常用的固定式定位銷(xiāo)固定式定位銷(xiāo)的幾種典型結(jié)構(gòu)。圓孔尺的幾種典型結(jié)構(gòu)。圓孔尺 寸較小時(shí)選用圖寸較小時(shí)選用圖(a)(a)所示結(jié)構(gòu)；圓孔尺寸較大時(shí)選用圖所示結(jié)構(gòu)；圓孔尺寸較大時(shí)選用圖(b)(b)所示結(jié)所示結(jié) 構(gòu)；當(dāng)工件同時(shí)以圓孔和端面組合定位時(shí)，選用圖構(gòu)；當(dāng)工件同時(shí)以圓孔和端面組合定位時(shí)，選用圖(c)(c)所示結(jié)構(gòu)。所示結(jié)構(gòu)。 定位銷(xiāo)上端部定位銷(xiāo)上端部有較長(zhǎng)倒角有較長(zhǎng)倒角，便于工件裝卸。，便于工件裝卸。直徑部分與定位直徑部分與定位 孔配合，按基孔制孔配合，按基孔制g g或或f f制造。制造。尾柄部分與夾具體過(guò)盈配合尾柄部分與夾具體過(guò)盈配合。 圖2-1

26、5 固定式定位銷(xiāo) 2.2 工件的定位工件的定位 圖2-16 可換式定位銷(xiāo)及錐面定位銷(xiāo) 長(zhǎng)圓柱銷(xiāo)長(zhǎng)圓柱銷(xiāo)限制限制四個(gè)四個(gè)自由度；自由度；短圓柱銷(xiāo)短圓柱銷(xiāo)限制限制二個(gè)二個(gè)自由度；自由度； 短削邊銷(xiāo)短削邊銷(xiāo)限制限制一個(gè)一個(gè)自由度；自由度；錐面定位銷(xiāo)錐面定位銷(xiāo)限制限制三個(gè)三個(gè)自由度自由度。 2.2 工件的定位工件的定位 箱體類(lèi)零件加工時(shí)的箱體類(lèi)零件加工時(shí)的一面二銷(xiāo)定位一面二銷(xiāo)定位 以加工好的以加工好的一個(gè)面一個(gè)面及其面上的及其面上的兩個(gè)工藝孔兩個(gè)工藝孔作為定位基準(zhǔn)。作為定位基準(zhǔn)。 平面平面限制限制三個(gè)三個(gè)自由度，自由度，一個(gè)短圓柱銷(xiāo)一個(gè)短圓柱銷(xiāo)限制限制二個(gè)二個(gè)自由度，另一個(gè)是自由度，另一個(gè)是菱形銷(xiāo)菱形

27、銷(xiāo) (或削邊銷(xiāo)或削邊銷(xiāo))，限制，限制一個(gè)一個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)自由度，實(shí)現(xiàn)完全定位完全定位。 短圓柱銷(xiāo)短圓柱銷(xiāo) 菱形銷(xiāo)菱形銷(xiāo) 2.2 工件的定位工件的定位 一面二銷(xiāo)定位的設(shè)計(jì)按下述步驟進(jìn)行：一面二銷(xiāo)定位的設(shè)計(jì)按下述步驟進(jìn)行： 已知條件為已知條件為D D1min 1min、D D2min2min孔距及公差 孔距及公差L L T TL L工 工 。 。 確定兩銷(xiāo)中心距及公差確定兩銷(xiāo)中心距及公差 L L T TL L夾 夾 其中其中 T TL L夾 夾=(1/3 =(1/31/5) 1/5) T TL L工 工 確定圓銷(xiāo)直徑確定圓銷(xiāo)直徑d d1max 1max及其公差 及其公差 d d1max 1max

28、D D1min 1min，配合選 ，配合選H7/g6H7/g6或或H7/f6H7/f6。 確定菱形銷(xiāo)直徑確定菱形銷(xiāo)直徑d d2max 2max、寬度 、寬度b b及公差及公差 查表查表2222選定選定b b，按下式計(jì)算出菱形銷(xiāo)與孔配合最小間隙，按下式計(jì)算出菱形銷(xiāo)與孔配合最小間隙2min 2min，再計(jì)算菱形 ，再計(jì)算菱形 銷(xiāo)直徑。銷(xiāo)直徑。 2min 2min = = b b( (T TL L夾 夾+ +T TL L工工)/ )/D D2min 2min d d2max 2max D D2min 2min 2min 2min 菱形銷(xiāo)公差可按菱形銷(xiāo)公差可按H7/g6H7/g6選取。選取。 1 2

29、1 2 2 2.2 工件的定位工件的定位 3.3.工件以外圓定位工件以外圓定位 工件以外圓表面定位主要有兩種形式。一種是工件以外圓表面定位主要有兩種形式。一種是定心定位定心定位，常用各種，常用各種自定自定 心卡盤(pán)和彈簧夾頭以及定位套心卡盤(pán)和彈簧夾頭以及定位套；另一種是；另一種是支承定位支承定位，常用，常用支承板和支承板和V V型塊型塊。 (1)(1)定位套定位套 圖圖218218所示為各種定位套。圖所示為各種定位套。圖(a)(a)所示為所示為短定位套短定位套和和長(zhǎng)定位筒長(zhǎng)定位筒，其內(nèi)孔，其內(nèi)孔 分別限制分別限制二個(gè)自由度二個(gè)自由度和和四個(gè)自由度四個(gè)自由度。圖。圖(b)(b)為為錐面定位套錐面定

30、位套，限制，限制三個(gè)自由度三個(gè)自由度。 圖圖(c)(c)為便于裝卸工件的為便于裝卸工件的半圓定位套半圓定位套，限制的自由度視其長(zhǎng)短而定。，限制的自由度視其長(zhǎng)短而定。 圖2-18 各種類(lèi)型定位套 2.2 工件的定位工件的定位 (2)(2)支承板支承板 工件工件以外圓表面的側(cè)母線定位以外圓表面的側(cè)母線定位時(shí)，時(shí)，常采用支承板常采用支承板，此時(shí)屬支承，此時(shí)屬支承 定位。支承板與側(cè)母線定位。支承板與側(cè)母線接觸接觸長(zhǎng)長(zhǎng)限制限制二個(gè)二個(gè)自由度，自由度，接觸接觸短短限制限制個(gè)個(gè)自自 由度，如由度，如圖圖219219所示。所示。 圖2-19 支承板對(duì)工件外圓表面定位 2.2 工件的定位工件的定位 (3)(3)

31、V形塊形塊 工件外圓以工件外圓以V V形塊定位是最形塊定位是最常見(jiàn)常見(jiàn)的定位方式一。的定位方式一。V V形塊兩斜面形塊兩斜面 夾角有夾角有6060、9090、120120等，等，其中其中9090V形塊應(yīng)用最廣泛形塊應(yīng)用最廣泛。V形塊形塊 定位的定位的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)中性好優(yōu)點(diǎn)是對(duì)中性好，可用于非完整外圓柱表面定位。，可用于非完整外圓柱表面定位。長(zhǎng)長(zhǎng)V形塊形塊 或或兩個(gè)短兩個(gè)短V形塊形塊組合限制組合限制四個(gè)四個(gè)自由度；自由度；短短V形塊形塊則限制則限制二個(gè)二個(gè)自由度，自由度， 常見(jiàn)的常見(jiàn)的V V形塊結(jié)構(gòu)型式見(jiàn)圖形塊結(jié)構(gòu)型式見(jiàn)圖220220所示。所示。 圖2-20 常見(jiàn)V形塊的結(jié)構(gòu)形式 2.2 工件的定位

32、工件的定位 4.4.工件以錐面定位工件以錐面定位 圖圖221221所示為錐孔套簡(jiǎn)在錐度心軸上定位磨外圓及精密齒輪在錐度所示為錐孔套簡(jiǎn)在錐度心軸上定位磨外圓及精密齒輪在錐度 心軸上定位進(jìn)行滾齒加工的情況，此時(shí)心軸上定位進(jìn)行滾齒加工的情況，此時(shí)錐形心軸將限制工件的五個(gè)自由度錐形心軸將限制工件的五個(gè)自由度。 相當(dāng)于長(zhǎng)心軸相當(dāng)于長(zhǎng)心軸+ +小平面小平面 圖圖222(a)222(a)所示為軸類(lèi)零件以頂尖孔在頂尖上定位的情況，所示為軸類(lèi)零件以頂尖孔在頂尖上定位的情況，左端固定左端固定 頂尖限制三個(gè)自由度頂尖限制三個(gè)自由度，右端可移動(dòng)頂尖只限制二個(gè)自由度右端可移動(dòng)頂尖只限制二個(gè)自由度。為提高工件軸。為提高工

33、件軸 向定位精度，可采用圖向定位精度，可采用圖222(b)222(b)所示的固定頂尖套和活動(dòng)頂尖的結(jié)構(gòu)，此所示的固定頂尖套和活動(dòng)頂尖的結(jié)構(gòu)，此 時(shí)時(shí)左端活動(dòng)頂尖只限制二個(gè)自由度左端活動(dòng)頂尖只限制二個(gè)自由度，固定頂尖套限制沿軸向移動(dòng)的一個(gè)自固定頂尖套限制沿軸向移動(dòng)的一個(gè)自 由度。由度。 圖2-21 長(zhǎng)圓錐孔在錐度心軸上的定位圖2-22 工件上頂尖孔在頂尖上的定位 主要定位基準(zhǔn)，限制主要定位基準(zhǔn)，限制 X、Y、Z 自由度自由度 次次 基基 準(zhǔn)，準(zhǔn)， 與與 主主 基基 準(zhǔn)準(zhǔn) 一一 起起 限限 制制 X、 Y 自自 由由 度度 限制限制5個(gè)自由度個(gè)自由度 2.2 工件的定位工件的定位 2.2.3 2.

34、2.3 定位誤差的分析與計(jì)算定位誤差的分析與計(jì)算 1.1.定位誤差的概念及組成定位誤差的概念及組成 定位誤差定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)確造成的某一工序的工序基準(zhǔn)在是指由于定位不準(zhǔn)確造成的某一工序的工序基準(zhǔn)在 工序尺寸方向上相對(duì)于其理想位置的工序尺寸方向上相對(duì)于其理想位置的最大位移量最大位移量。 (1)(1)基準(zhǔn)位置誤差基準(zhǔn)位置誤差 圖2-23 平面定位的基準(zhǔn)位置誤差 2.2 工件的定位工件的定位 圖圖223(a)223(a)所示工件在相應(yīng)垂直的三個(gè)平面內(nèi)定位。對(duì)于工件上所示工件在相應(yīng)垂直的三個(gè)平面內(nèi)定位。對(duì)于工件上 的第二定位基準(zhǔn)的第二定位基準(zhǔn) B B 面，則由于與面，則由于與 A A 面有角度

35、偏差面有角度偏差，將造成此，將造成此 定定 位基準(zhǔn)的位置誤差位基準(zhǔn)的位置誤差位置 位置和角度誤差 和角度誤差角度 角度。其值可由圖示幾何關(guān)系求得 。其值可由圖示幾何關(guān)系求得 11 tan 2 H HHH 位置 當(dāng) 定位基準(zhǔn)本身的定位基準(zhǔn)本身的最大位置變動(dòng)量最大位置變動(dòng)量在在工序尺寸工序尺寸方向上造成的誤差即為方向上造成的誤差即為 基準(zhǔn)位置誤差?；鶞?zhǔn)位置誤差。 角度 11 tan 2 H HH 位置 當(dāng) 2.2 工件的定位工件的定位 (2)(2)基準(zhǔn)不重合誤差基準(zhǔn)不重合誤差 基基準(zhǔn)準(zhǔn)不重不重合合誤差是由于誤差是由于定定 位基位基準(zhǔn)準(zhǔn)和工序基和工序基準(zhǔn)準(zhǔn)不重不重合合造成造成 的工序基的工序基準(zhǔn)準(zhǔn)在

36、在工序尺寸工序尺寸方向上方向上 的最大位置變動(dòng)量。的最大位置變動(dòng)量。 N 不重（ ）A1A2 T+T 2.2 工件的定位工件的定位 2.2.定位誤差的計(jì)算定位誤差的計(jì)算 (1)(1)定位誤差只產(chǎn)生在用定位誤差只產(chǎn)生在用調(diào)整法加工調(diào)整法加工的條件下，按的條件下，按 試切法加工時(shí)，則不存在定位誤差；試切法加工時(shí)，則不存在定位誤差； (2)(2)定位誤差是由于工件定位不準(zhǔn)而產(chǎn)生的加下誤定位誤差是由于工件定位不準(zhǔn)而產(chǎn)生的加下誤 差。其產(chǎn)生原因?yàn)椴?。其產(chǎn)生原因?yàn)榛鶞?zhǔn)位置變動(dòng)和基準(zhǔn)不重合基準(zhǔn)位置變動(dòng)和基準(zhǔn)不重合。但兩部但兩部 分并不一定都存在；分并不一定都存在； (3)(3)定位誤差計(jì)算可按其定義，畫(huà)出工

37、件定位時(shí)的定位誤差計(jì)算可按其定義，畫(huà)出工件定位時(shí)的 兩種極端位置兩種極端位置，再通過(guò)幾何關(guān)系直接求得，也可根據(jù)，再通過(guò)幾何關(guān)系直接求得，也可根據(jù) 定位 定位= =位置 位置+ +不重 不重計(jì)算得到。但要注意， 計(jì)算得到。但要注意，定位 定位是 是位置 位置 和和不重 不重的 的幾何和幾何和。 2.2 工件的定位工件的定位 3.3.幾種定位誤差的計(jì)算幾種定位誤差的計(jì)算 (1)(1)工件上圓孔與剛性心軸或定位銷(xiāo)間隙配合，定位元件水平工件上圓孔與剛性心軸或定位銷(xiāo)間隙配合，定位元件水平 或垂直放置?；虼怪狈胖谩?圖圖225(a)225(a)所示，在套類(lèi)工件上銑鍵槽，保證工序尺寸所示，在套類(lèi)工件上銑鍵槽

38、，保證工序尺寸H H1 1、H H2 2 和和H H3 3，現(xiàn)分析計(jì)算采用定位銷(xiāo)定位時(shí)的定位誤差。，現(xiàn)分析計(jì)算采用定位銷(xiāo)定位時(shí)的定位誤差。 圖2-25 套類(lèi)工件銑鍵槽工序簡(jiǎn)圖及定位誤差分析 2.2 工件的定位工件的定位 1 121max1minmaxminmin()DdH OOHHDdTTX 定位 max min min d D d T X 工件上定位孔的最大直徑； 夾具上定位銷(xiāo)的最小直徑； 剛性心軸或定位銷(xiāo)公差； 工件內(nèi)孔與銷(xiāo)最小配合間隙。 122max2minmaxminmin(2)DdH BBHHDdTTX 定位 111 123max3min12112(3) 11 12min 22 22

39、 d H dd Dd dTd A AHHO AO AOO TT OOTTX 定位 鍵槽的對(duì)鍵槽的對(duì) 稱(chēng)度誤差稱(chēng)度誤差 多大？多大？ 如果銷(xiāo)與如果銷(xiāo)與 孔是過(guò)盈孔是過(guò)盈 配合，定配合，定 位誤差是位誤差是 多少？多少？ 2.2 工件的定位工件的定位 (2)工件以外圓表面在工件以外圓表面在V形塊中定位形塊中定位 圖圖226(a)所示，在一軸所示，在一軸 類(lèi)工件上銑鍵槽，要求鍵類(lèi)工件上銑鍵槽，要求鍵 槽與外圓中心線對(duì)稱(chēng)，并槽與外圓中心線對(duì)稱(chēng)，并 保證工序尺寸保證工序尺寸H1 、H2或或 H3，現(xiàn)分別計(jì)算各工序尺，現(xiàn)分別計(jì)算各工序尺 寸的定位誤差。寸的定位誤差。 圖2-26 軸類(lèi)工件銑鍵槽工序簡(jiǎn)圖及定

40、位誤差分析 上母線上母線 變動(dòng)變動(dòng) 下母線下母線 變動(dòng)變動(dòng) 2.2 工件的定位工件的定位 1 121max1min() 2sin 2 d H T OOHH 定位 2 122max2min() 1 (1) 22 2sinsin 22 ddd H TTT D DHH 定位 工序尺寸工序尺寸H H1 1的定位誤差分析如圖的定位誤差分析如圖226(b)226(b)所示，圖中所示，圖中1 1和和2 2為一批工件在為一批工件在V V形塊中形塊中 定位的兩種極端位置，根據(jù)圖中幾何關(guān)系可知定位的兩種極端位置，根據(jù)圖中幾何關(guān)系可知 工序尺寸工序尺寸H H2 2的定位誤差分析如圖的定位誤差分析如圖226(c)所示

41、，圖中所示，圖中1及及2為一批工件在為一批工件在V形塊形塊 中定位的兩個(gè)極端位置，根據(jù)圖示幾何關(guān)系可知中定位的兩個(gè)極端位置，根據(jù)圖示幾何關(guān)系可知 工序尺寸工序尺寸H H3 3的定位誤差分析如圖的定位誤差分析如圖226(d)所示，圖中所示，圖中1及及2為一批工件在為一批工件在V形塊形塊 上定位的兩種極端位置，極據(jù)圖示幾何關(guān)系可知上定位的兩種極端位置，極據(jù)圖示幾何關(guān)系可知 3 123max3min() 1 (1) 22 2sinsin 22 ddd H TTT C CHH 定位 2.2 工件的定位工件的定位 圖圖227所示為工件以一所示為工件以一 面二孔定位的情況，夾具采用面二孔定位的情況，夾具采

42、用 一面二銷(xiāo)。工件底面一面二銷(xiāo)。工件底面A為第一為第一 定位基準(zhǔn)限制三個(gè)自由度，孔定位基準(zhǔn)限制三個(gè)自由度，孔 O1用用短圓銷(xiāo)短圓銷(xiāo)定位限制二個(gè)自由定位限制二個(gè)自由 皮，孔皮，孔O2用用短削邊銷(xiāo)短削邊銷(xiāo)定位限制定位限制 一個(gè)自由度。一個(gè)自由度。 圖2-27 長(zhǎng)方體工件在夾 具中的一面兩銷(xiāo)上定位 (3)工件以一面二孔組合定位工件以一面二孔組合定位 長(zhǎng)削邊銷(xiāo)限制幾個(gè)自由度？長(zhǎng)削邊銷(xiāo)限制幾個(gè)自由度？ 2.2 工件的定位工件的定位 圖2-28 兩銷(xiāo)位定位基準(zhǔn)的位置誤差和角度誤差 橫向橫向 縱向縱向 2.2 工件的定位工件的定位 1 12111min() () DdO O OTTX 位置 任意方向 2 2

43、211111min() () LDdLO O OO OTTTXT 工工位置 橫向 D1 T 由于與由于與定位銷(xiāo)配合間隙定位銷(xiāo)配合間隙及及兩孔、兩銷(xiāo)中心距誤差兩孔、兩銷(xiāo)中心距誤差將引起基準(zhǔn)位置誤將引起基準(zhǔn)位置誤 差。如圖差。如圖228(a)所示，當(dāng)所示，當(dāng)O1孔徑最大、孔徑最大、d1銷(xiāo)徑最小，且考慮兩孔中銷(xiāo)徑最小，且考慮兩孔中 心距誤差，根據(jù)圖示的心距誤差，根據(jù)圖示的兩種極端位置（即極值情況）兩種極端位置（即極值情況）可知可知 式中 工件上內(nèi)孔D1公差 夾具上短圓銷(xiāo)d1公差 工件內(nèi)孔O1與銷(xiāo)最小配合間隙 工件兩孔中心矩公差 d1 T 1 mi n x L T 工工 2.2 工件的定位工件的定位

44、如圖如圖228(b)228(b)所示，當(dāng)工件所示，當(dāng)工件O O2 2孔徑最大，削邊銷(xiāo)孔徑最大，削邊銷(xiāo)d d2 2直徑最小，直徑最小， 根據(jù)圖示的兩種極端位置可求得兩孔中心連線根據(jù)圖示的兩種極端位置可求得兩孔中心連線O O1 1O O2 2的角度誤差，即的角度誤差，即 12 12 OO () arctan 2 O O L 位置位置 角度 2 222min() () DdO TTX 位置 垂直方向 式中 工件上內(nèi)孔D2公差 夾具上短圓銷(xiāo)d2公差 工件內(nèi)孔O2與削邊銷(xiāo)最小配合間隙 兩孔、兩銷(xiāo)中心矩 D2 T d2 T 2min X L 什么情況下，什么情況下， 產(chǎn)生最大的角產(chǎn)生最大的角 度誤差？度誤

45、差？ 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 2.3.1 夾緊裝置的組成及設(shè)計(jì)要求夾緊裝置的組成及設(shè)計(jì)要求 1. 夾緊裝置的組成夾緊裝置的組成 包括包括中間傳力機(jī)構(gòu)中間傳力機(jī)構(gòu)和和夾緊元件夾緊元件。 中間傳力機(jī)構(gòu)作用：中間傳力機(jī)構(gòu)作用：改變?cè)剂Υ笮。ㄔ隽Γ?；改變?cè)剂Υ笮。ㄔ隽Γ?改變?cè)剂Ψ较?；改變?cè)剂Ψ较颍?具有自鎖性能具有自鎖性能 人力人力、氣動(dòng)氣動(dòng)、液動(dòng)液動(dòng)、電磁電磁、電動(dòng)電動(dòng) 等。等。 2. 夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求 (1) 應(yīng)保證應(yīng)保證定位準(zhǔn)確定位準(zhǔn)確而不能破壞定位；而不能破壞定位； (2) 夾緊后工件與夾具的夾緊后工件與夾具的變形變形應(yīng)在允許的范圍內(nèi)；應(yīng)在允許的范圍內(nèi)；

46、(3) 夾緊機(jī)構(gòu)安全夾緊機(jī)構(gòu)安全可靠可靠，有足夠的，有足夠的剛度和強(qiáng)度剛度和強(qiáng)度，手動(dòng)夾緊應(yīng)自鎖，夾緊，手動(dòng)夾緊應(yīng)自鎖，夾緊行程行程 要足夠；要足夠； (4) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單、制造和操作方、制造和操作方便便、快速和、快速和省力省力。 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 2.3.2 夾緊力的確定夾緊力的確定 夾緊力包括夾緊力包括方向方向、作用點(diǎn)作用點(diǎn)和和大小大小三個(gè)要素，這是夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中首先三個(gè)要素，這是夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中首先 要解決的問(wèn)題。要解決的問(wèn)題。 1夾緊力方向的確定夾緊力方向的確定 (1)夾緊力方向夾緊力方向應(yīng)有利于工件的準(zhǔn)確定位應(yīng)有利于工件的準(zhǔn)確定位，一般，一般應(yīng)朝向應(yīng)朝向主要定位基準(zhǔn)主要

47、定位基準(zhǔn)。 如如圖圖229所示。所示。 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 (2)夾緊力方向應(yīng)夾緊力方向應(yīng)與工件剛度大的方向一致與工件剛度大的方向一致，以，以減小工件夾緊變形減小工件夾緊變形，如，如圖圖 230所示。所示。 (3)夾緊力的方向盡可能夾緊力的方向盡可能與切削力方向、重力方向等一致與切削力方向、重力方向等一致，以，以減小夾緊力減小夾緊力。 圖圖231(a)所示情況是合理的，所示情況是合理的，圖圖231(b)則不盡合理。則不盡合理。 圖2-31 夾緊力與切削力的方向 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 2夾緊力作用點(diǎn)的選擇夾緊力作用點(diǎn)的選擇 (1)夾緊力作用點(diǎn)夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)作用在支承元件所形成的

48、支承面內(nèi)應(yīng)作用在支承元件所形成的支承面內(nèi)，圖，圖232所示兩種情所示兩種情 況均況均破壞了定位破壞了定位。 (2)夾緊力作用點(diǎn)夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)位于工件剛性較好的部位應(yīng)位于工件剛性較好的部位，如圖，如圖233(a)所示情況可造成所示情況可造成 工件底部較大變形，改進(jìn)后情況如圖工件底部較大變形，改進(jìn)后情況如圖(b)所示。所示。 (3)夾緊力作用點(diǎn)夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面應(yīng)盡量靠近加工表面,以提高切削部分的剛度和抗振性以提高切削部分的剛度和抗振性，如圖，如圖 234所示夾具，在切削部位增加了輔助支承和輔助夾緊。所示夾具，在切削部位增加了輔助支承和輔助夾緊。 圖2-32 夾緊力作用點(diǎn)的位置 2.3

49、 工件的夾緊工件的夾緊 圖2-33 夾緊力的作用點(diǎn)與工件變形圖2-34 輔助支承和輔助夾緊 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 3夾緊力大小的估算夾緊力大小的估算 在估算夾緊力時(shí)，可將夾具和工件看成一個(gè)剛在估算夾緊力時(shí)，可將夾具和工件看成一個(gè)剛 性系統(tǒng)并視工件在切削力、夾緊力、重力和慣性性系統(tǒng)并視工件在切削力、夾緊力、重力和慣性 力作用下，處于力作用下，處于靜力平衡靜力平衡，然后列出平衡方程式，然后列出平衡方程式， 即可求出理論夾緊力。為使夾緊可靠，再乘以即可求出理論夾緊力。為使夾緊可靠，再乘以安全安全 系數(shù)系數(shù)K，即可得到實(shí)際所需的夾緊力。，即可得到實(shí)際所需的夾緊力。K值值在粗加在粗加 工時(shí)取工時(shí)

50、取2.53，精加工時(shí)取精加工時(shí)取1.52。 由于在加工過(guò)程中，切削力的由于在加工過(guò)程中，切削力的作用點(diǎn)、方向和作用點(diǎn)、方向和 大小大小可能都在可能都在變化變化，因此應(yīng)按，因此應(yīng)按最不利情況考慮。最不利情況考慮。 O點(diǎn)點(diǎn) 圖2-35 臥式銑床上銑平面時(shí) 工件受力情況 圖圖2-35所示中，最不利的情況是開(kāi)始銑削時(shí)，切所示中，最不利的情況是開(kāi)始銑削時(shí)，切 削力矩削力矩FrL會(huì)使工件繞會(huì)使工件繞O點(diǎn)翻轉(zhuǎn)，與之平衡的是點(diǎn)翻轉(zhuǎn)，與之平衡的是A、B處處 的摩擦力對(duì)的摩擦力對(duì)O點(diǎn)的力矩。點(diǎn)的力矩。NA=NB=W/2， 力矩平衡得：力矩平衡得：FrL=MFA+MFB MFA=WL1/2 ， MFB=WL2/2

51、解得夾緊力解得夾緊力W= ，實(shí)際夾緊力，實(shí)際夾緊力WO=KW 2FrL （L1-L2） 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 2.3.2 常用夾緊機(jī)構(gòu)常用夾緊機(jī)構(gòu) 1. 斜楔夾緊機(jī)構(gòu)斜楔夾緊機(jī)構(gòu) 斜楔斜楔夾緊機(jī)構(gòu)是最基本的夾緊機(jī)構(gòu)，夾緊機(jī)構(gòu)是最基本的夾緊機(jī)構(gòu)，螺旋螺旋和和偏心偏心夾緊機(jī)構(gòu)都是斜楔夾緊的變形。夾緊機(jī)構(gòu)都是斜楔夾緊的變形。 圖2-36 斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的作用原理及受力分析 斜楔的楔角斜楔的楔角 手動(dòng)一般為手動(dòng)一般為 oo 6 8 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 (2)自鎖條件自鎖條件 圖圖237(a)所示為所示為自鎖斜楔自鎖斜楔的一種結(jié)構(gòu)，其的一種結(jié)構(gòu)，其楔角一般取楔角一般取1:10。 圖2-3

52、7 自鎖斜楔結(jié)構(gòu)及自鎖條件分析 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 (3)(3)斜楔特點(diǎn)斜楔特點(diǎn) 斜楔可斜楔可改變?cè)甲饔昧Ψ较蚋淖冊(cè)甲饔昧Ψ较颍?斜楔有斜楔有擴(kuò)力作用擴(kuò)力作用，一般擴(kuò)力比，一般擴(kuò)力比 當(dāng)當(dāng) Q Q一定時(shí)，一定時(shí)，越小越小，擴(kuò)力比越大；擴(kuò)力比越大； 夾緊行程小，夾緊行程小，夾緊行程與楔角有關(guān)夾緊行程與楔角有關(guān)， 楔角越小，夾緊行程越小楔角越小，夾緊行程越?。划?dāng)要求；當(dāng)要求 具有較大的夾緊行程，且機(jī)構(gòu)又要具有較大的夾緊行程，且機(jī)構(gòu)又要 求自鎖時(shí)，可采用圖求自鎖時(shí)，可采用圖238238所示的所示的雙雙 升角的斜楔結(jié)構(gòu)升角的斜楔結(jié)構(gòu)。 圖2-38 具有兩個(gè)升角的斜楔 2.3 工件的夾緊工

53、件的夾緊 夾緊效率低，因斜楔與工件夾緊效率低，因斜楔與工件 和夾具體為和夾具體為滑動(dòng)摩擦，故夾滑動(dòng)摩擦，故夾 緊效率低緊效率低。為提高效率，可。為提高效率，可 采用帶滾輪的斜楔夾緊機(jī)構(gòu)，采用帶滾輪的斜楔夾緊機(jī)構(gòu)， 如圖如圖239所示。所示。 圖2-39 帶滾子的斜楔夾緊機(jī)構(gòu) 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 2螺旋夾緊機(jī)構(gòu)螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的一種轉(zhuǎn)化形式螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的一種轉(zhuǎn)化形式，螺紋相當(dāng)于繞在圓柱體上的，螺紋相當(dāng)于繞在圓柱體上的 楔塊。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋，使繞在圓柱體上的斜楔高度發(fā)生變化來(lái)實(shí)現(xiàn)工件夾緊。楔塊。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋，使繞在圓柱體上的斜楔高度發(fā)生變化來(lái)實(shí)現(xiàn)工件夾

54、緊。 圖2-40 典型螺旋夾緊機(jī)構(gòu)及壓塊結(jié)構(gòu) 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 (1) 工作原理及夾緊力計(jì)算工作原理及夾緊力計(jì)算 圖2-41 螺旋夾緊中的螺桿受力分析 M1 M2 (2) 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)特點(diǎn)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，自鎖性好結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，自鎖性好； 是增力機(jī)構(gòu)；一般可達(dá)是增力機(jī)構(gòu)；一般可達(dá)i ip p=75=75 動(dòng)作慢，效率低，常用于手動(dòng)夾緊。動(dòng)作慢，效率低，常用于手動(dòng)夾緊。 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 (3) 螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu) 在夾具中除采用螺桿直接夾緊工作外，還經(jīng)常采用在夾具中除采用螺桿直接夾緊工作外，還經(jīng)常采用螺旋壓板螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)。常夾

55、緊機(jī)構(gòu)。常 用的結(jié)構(gòu)形式如用的結(jié)構(gòu)形式如圖圖2-42所示所示 圖2-42 螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu) 1 2 L Q W= L 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 在中 = 故= 0 O X C s i n 180 -s i n D e 2 2e s i ns i n D 0 90 3圓偏心夾緊機(jī)構(gòu)圓偏心夾緊機(jī)構(gòu) 偏心夾緊也是斜楔夾緊的一種轉(zhuǎn)化形式偏心夾緊也是斜楔夾緊的一種轉(zhuǎn)化形式。常見(jiàn)的有。常見(jiàn)的有圓偏心圓偏心和和曲線偏心曲線偏心 (1) 圓偏心夾緊圓偏心夾緊工作原理和幾何特性工作原理和幾何特性 工作原理工作原理 幾何特征幾何特征 圖2-43 圓偏心輪的分析 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí) ， 2e D pm ax s i n

56、s i n 當(dāng)當(dāng) 較小時(shí)較小時(shí)， p ta p s i nn 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 m ax12 + m ax 1 2 p (2)自鎖條件自鎖條件 圓偏心夾緊和斜楔夾緊一樣，應(yīng)滿(mǎn)足如下條件圓偏心夾緊和斜楔夾緊一樣，應(yīng)滿(mǎn)足如下條件 式中 偏心圓工作弧段最大升角偏心圓工作弧段最大升角 偏心圓與工件間摩擦角偏心圓與工件間摩擦角 偏心圓轉(zhuǎn)軸處摩擦角偏心圓轉(zhuǎn)軸處摩擦角 當(dāng)當(dāng) 較小時(shí)較小時(shí)， 2e D pm ax t ant an m ax12 t ant an+ m ax1 t ant an 2e D 1 1 0. 10. 15 D 1420 e 因 為確保自鎖，為確保自鎖，忽略轉(zhuǎn)軸摩擦忽略轉(zhuǎn)軸

57、摩擦， 0 2 則即 當(dāng)時(shí)實(shí)際多采用實(shí)際多采用 D 14 e (3) 夾緊力計(jì)算見(jiàn)教材（夾緊力計(jì)算見(jiàn)教材（圖圖2-44） 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 S 123 1 2 3 S + S + S S0. 3m m S0. 050. 15m m S0. 10. 3m m S e 2 (4) 偏心輪設(shè)計(jì)偏心輪設(shè)計(jì) 圖2-45 圓偏心的夾緊行程 夾緊行程夾緊行程S： 偏心距偏心距e： 偏心輪直徑偏心輪直徑D: D1420 e 圓偏心輪作為夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算主圓偏心輪作為夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算主 要是以上三項(xiàng)內(nèi)容要是以上三項(xiàng)內(nèi)容 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 (5) 圓偏心夾緊機(jī)構(gòu)得特點(diǎn)圓偏心夾緊機(jī)構(gòu)得特

58、點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、操作方便、夾緊迅速；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、操作方便、夾緊迅速； 夾緊行程小、自鎖性差，適合于加工負(fù)荷小、振動(dòng)不大的場(chǎng)合夾緊行程小、自鎖性差，適合于加工負(fù)荷小、振動(dòng)不大的場(chǎng)合； 偏心輪是增力機(jī)構(gòu)，可與其它元件聯(lián)合使用偏心輪是增力機(jī)構(gòu)，可與其它元件聯(lián)合使用。 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 4其它夾緊機(jī)構(gòu)其它夾緊機(jī)構(gòu) (1) 鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu) 氣缸 工件 滾 輪 鉸 鏈 (a) 單臂鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu) 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 單臂鉸鏈機(jī)構(gòu)受力及行程分析簡(jiǎn)圖單臂鉸鏈機(jī)構(gòu)受力及行程分析簡(jiǎn)圖 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 由銷(xiāo)軸由銷(xiāo)軸2處三力平衡，得到：處三力平衡，得到： 式

59、中：式中： 受力分析受力分析 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 銷(xiāo)軸銷(xiāo)軸5處的垂直方向分力為：處的垂直方向分力為： 若壓板若壓板4的杠桿比為的杠桿比為1:1，則夾緊力：，則夾緊力： 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 壓板的夾緊總行程壓板的夾緊總行程h和氣缸的工作行程和氣缸的工作行程x 壓緊工件所需的總行程為：壓緊工件所需的總行程為： 式中：式中： 氣缸工作行程為：氣缸工作行程為： 式中：式中： 可求得可求得 L 擺動(dòng)氣缸 (b) 雙臂單作用鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)雙臂單作用鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu) 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 工件 雙作用氣缸 鉸鏈1 鉸鏈2 (c) 雙臂雙作用鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)雙臂雙作用鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu) 2.3 工

60、件的夾緊工件的夾緊 (2) 定心夾緊機(jī)構(gòu)定心夾緊機(jī)構(gòu) 螺桿 V形塊 緊固 螺釘 調(diào)整螺釘 叉形件 定位夾緊元件等速移動(dòng)實(shí)現(xiàn)定心、對(duì)中夾緊定位夾緊元件等速移動(dòng)實(shí)現(xiàn)定心、對(duì)中夾緊 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 手 柄 雙面 凸輪 卡 爪 錐 體 卡 爪 推桿 拉桿 滑塊 勾形杠桿 螺母 卡爪 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 定位夾緊元件均勻彈性變形實(shí)現(xiàn)定心夾緊定位夾緊元件均勻彈性變形實(shí)現(xiàn)定心夾緊 工件 自動(dòng) 工件 彈簧 膜片 壓緊 螺釘 壓緊 螺釘 壓緊套 蝶形 簧片 工件 夾緊 螺釘 柱塞 液性 塑料 薄壁 套筒 工件 2.3 工件的夾緊工件的夾緊 (3) 聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu) 用一個(gè)原始作用