項目十三機床夾具設(shè)計

1、任務(wù)1:機床夾具概述2任務(wù)2： 典型的定位方式、定位元件及定位裝置10任務(wù)3:定位誤差的分析計算23項目十三 機床夾具設(shè)計項目內(nèi)容任務(wù)1:機床夾具概述；任務(wù)2:典型的定位方式、定位元件及定位裝置； 任務(wù)3:定位誤差的分析計算；任務(wù)4:定位誤差的分析與計算；任務(wù)5:機床夾具的夾緊裝置；任務(wù)6:夾具體設(shè)計；任務(wù)7:各種機床專用夾具實例；任務(wù)8:專用夾具的設(shè)計方法; 學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知識目標(biāo)(1)掌握典型的定位方式；(2)掌握各種定位元件對工件自由度的限制情況；(3) 掌握定位誤差的分析與計算方法；(4)掌握專用夾具的設(shè)計方法。2.技能目標(biāo)(1)學(xué)會定位誤差的分析與計算；(2)機床夾具夾緊裝置的選擇；(

2、3)學(xué)會專用夾具的設(shè)計方法;(4)具有團隊合作的能力；任務(wù)1 機床夾具概述1、 機床夾具在機械加工中的作用機床夾具的概念:在機械加工過程中，為了保證工件的加工精度，使之相對于機床、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床夾具，簡稱夾具。如車床上的三爪夾盤、銑床上的平口虎鉗等都是機床夾具。如圖13-1,13-2。圖13-1三爪夾盤 圖13-2平口虎鉗機床夾具在機械加工的作用體現(xiàn)以下幾個方面:1.保證加工精度用夾具裝夾工件，工件相對刀具、機床的位置由刀具保證，基本不受工人技術(shù)水平的影響，因而能穩(wěn)定的保證工件的加工精度。如圖13-3所示零件的斜孔加工， 就是用

3、如圖13-4的專用鉆孔夾具完成。2.提高生產(chǎn)效率如圖13-4專用鉆孔夾具，工件不需要劃十字中心線，節(jié)省了在十字中心線上沖孔的時間，工件裝夾迅速方便，節(jié)省了很多輔助時間，提高了效率。圖13-3 楔塊零件 圖13-4專用鉆孔夾具 3.擴大機床的加工范圍使用專用夾具可以改變機床的用途和擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能。例如在臥試銑床上安裝鏜模，可以將銑床做為鏜床用，如圖13-5。圖13-5 銑床上安裝鏜模4.減輕了勞動強度2、 機床的分類機床夾具通常有三種分類方法,如圖13-6。圖13-6機床的分類方法按使用特點分：（1）通用夾具：指結(jié)構(gòu)、尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，且具有一定通用性的夾具。如三爪自動定心卡盤、四

4、爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、頂尖、中心架、電磁吸盤等。其特點是適應(yīng)范圍大，已成為機床附件。但生產(chǎn)率較低，適用單件小批量生產(chǎn)中。（2）專用夾具：針對某一工件某一工序的加工要求專門設(shè)計和制造的夾具。其特點是針對性極強，沒有通用性。常用于批量較大的生產(chǎn)中，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。但設(shè)計制造周期長，如圖13-7。圖13-7專用夾具（3）成組夾具：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)計組內(nèi)通用的專用夾具，如圖13-8。圖13-8成組夾具（4）組合夾具： 是一種模塊化的專用夾具。標(biāo)準(zhǔn)的模塊元件有較高的精度和耐磨性，可組裝成各種夾具；夾具用完畢后可進行拆卸，留待組裝

5、新的夾具。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)濟的夾具。組合夾具也已商品化，如圖13-9。 圖13-9組合夾具（5）隨行夾具：自動線夾具，既擔(dān)負裝夾任務(wù)，又擔(dān)負沿自動線輸送工件的任務(wù)，如圖13-10。圖13-10隨行夾具（6）可調(diào)夾具：是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的一類新型夾具。對不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用，如圖13-11。 圖13-11可調(diào)夾具3、 專用機床夾具的組成 機床夾具的組成可以分為四個部分，如圖13-12：1、定位元件：用于確定工件在夾具中的位置。2、夾緊裝置：將工件壓緊夾牢，并保證工件在加工過程中位置

6、不變。3、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。聯(lián)接元件：用于確定夾具對機床主軸、工作臺或?qū)к壍南鄬ξ恢谩?、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)接元件如用于確定夾具對機床主軸、工作臺或?qū)к壍南鄬ξ恢玫穆?lián)接元件。圖13-12夾具的組成4、 現(xiàn)代機床夾具的發(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

7、利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。5、 習(xí)題1.按夾具的通用特性夾具的分類有( )。A.通用夾具 B.專用夾具 C.成組專用（可調(diào)）夾具 D.組合夾具與隨行夾具2.機床夾具的組成有( ) 。A.定位元件 B.夾緊裝置 C.聯(lián)接元件 D.夾具體3.機床夾具在機械加工中的作用A.保證加工精度 B.提高生產(chǎn)效率 C.擴大機床的工藝范圍 D.減輕勞動強度4.現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向是 A.精密化 B.高效化 C.柔性化 D.標(biāo)準(zhǔn)化 E.輕便化任務(wù)2 典型的定位方式、定位元件及定位裝置工件定位時,夾具上的定位元件要受到來自于切削力、夾緊力的作用,因此需要定位元件有一定的剛性和強度。同時定位元件與工件的

8、定位表面接觸，所以要有足夠的精度、硬度和耐磨性。為了便于制造和清除切屑要求有較好的工藝性。下面是幾種典型的定位方式、定位元件及定位裝置。1、 工件以平面定位工件以平面定位是最常見的定位方式之一。如圖13-13所示是粗基準(zhǔn)定位的情形；如圖13-14所示是精基準(zhǔn)定位的情形；圖13-13 圖13-141.主要支承:起主要定位作用（1）固定支承: 固定支承有支承釘和支承板兩種形式，在使用中它們都是固定不動的。固定支承釘：如圖13-15（a)固定支承釘用于精基準(zhǔn) （b)固定支承釘用于粗基準(zhǔn)（c)齒紋頭支承釘用在工件的側(cè)面 （d)固定支承釘用于大量生產(chǎn)，需要更換的場合圖13-15固定支承釘支承板:如圖13

9、-13A，結(jié)構(gòu)簡單，但是孔邊切屑不易清除。適于側(cè)面與頂面。如圖13-13B，便于清除切屑，適用底面定位。（a) （b)圖13-16 支承板（2） 可調(diào)支承：支撐釘?shù)母叨瓤梢哉{(diào)整，如圖13-17。( (b)圖13-17可調(diào)支承 可調(diào)支撐主要用于工件以粗基準(zhǔn)定位，或定位基面的形狀復(fù)雜以及各毛坯尺寸、形狀變化較大的情況。（3） 自位支承：也稱浮動支承，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，即一點定位，如圖13-18。（a) （b)（c) （d)圖13-18自位支承由于工件定位表面有幾何形狀誤差，或當(dāng)定位表面是斷續(xù)表面、階梯表面時，采用浮動支承可以增加與工件的接觸點，提高剛

10、度，又可避免過定位。2、 輔助支撐：不起定位作用，提高工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性或輔助定位的作用。輔助支撐的形式有：螺旋式；自位式；推引式，圖13-19（a)為螺旋式輔助支承，圖13-19（b)為自位式輔助支承，圖13-19（c)為推引式輔助支承。輔助支撐與可調(diào)支撐的區(qū)別：輔助支撐是在工件定位后才參與支撐的元件，其高度由工件確定，因此它不起定位作用，但輔助支撐鎖緊后就成為固定支撐，能承受切削力。（a) （b)（c)圖13-19輔助支承圖13-20中，支撐釘1為輔助支撐，起著提高工件剛性，防止工件在加工中振動的作用。圖13-21中的輔助支撐釘在工件定位夾緊后不與工件接觸。圖13-22中的輔助支撐釘在

11、工件定位夾緊后不與工件接觸。圖13-20輔助支撐提高工件剛性 圖13-21輔助支撐幫助工件預(yù)定位圖13-22輔助支撐提高工件穩(wěn)定性1-工件 2-短定位銷 3-支承塊 4-輔助支承2、 工件以外圓柱面定位工件以外圓定位常用的定位元件有V型塊、定位套、半圓套和圓錐套，如圖13-23。1、 V形塊：V型塊的對中性好，能使工件的定位基準(zhǔn)軸線（外圓的軸線）在V形塊兩斜面的對稱平面上，而不受定位基準(zhǔn)面（外圓）直徑誤差的影響，并且安裝方便，可用于粗、精基準(zhǔn)。（a) （b) （c) （d)圖13-23 V型塊的結(jié)構(gòu)類型長V形塊限制4個自由度；短V形塊限制2個自由度；兩個短V形塊組合相當(dāng)于1個長V形塊，限制4個

12、自由度。 V型塊限制工件自由度如圖13-24。圖13-24 V型塊限制工件自由度情況V型塊結(jié)構(gòu)形式有固定式和活動式，其中活動式兼有夾緊作用。其限制工件自由度如圖13-25。圖13-25活動V型塊的應(yīng)用定位套：定位套常用的有兩種。如圖13-26。短套限制2個自由度，長套限制4個自由度。定位套結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,但定心精度不高。半圓套適合大型軸類零件,圖13-27。圖13-26 短套與長套圖13-27半圓套定位裝置三、工件以圓孔定位工件以內(nèi)孔定位時，常用以下定位元件。圓柱銷：又稱定位銷。有短銷和長銷之分，短銷限制2個自由度，長銷限制4個自由度。1、圖13-28（a)圓柱銷是當(dāng)孔徑較小（D=3-10

13、mm)時，為增加定位銷剛度，避免銷子受沖擊而折斷，或熱處理時淬裂，通常把根部倒成圓角。這時家具體應(yīng)有沉孔，使銷子的圓角部位沉入孔而不妨礙定位。為大批大量生產(chǎn)，便于更換定位銷，可采用圖13-28（d)的帶襯套的結(jié)構(gòu)形式。為便于工件順利裝入，定位銷的頭部應(yīng)有15°倒角。圓柱銷限制工件自由度如圖13-29。（a) （b) （c) （d)圖13-28圓柱銷13-29圓柱銷限制工件自由度的三種情況2、圓柱心軸：心軸常用于套類、盤類零件的車削、磨削和齒輪加工中，以保證加工面（或齒輪分度圓）對內(nèi)孔的同鈾度公差。心軸是夾具中一種結(jié)構(gòu)較緊湊的單元體，心軸以柄部或中心孔與機床連接。心軸在定位過程中一般限

14、制工件四個自由度。圓柱心軸限制工件自由度如圖13-30。13-30心軸銷限制工件自由度的三種情況3、圓錐銷：限制3個移動自由度，在加工套筒類工件時，也常用錐形定位銷，如圖13-31所示。(a)用于精基準(zhǔn) (b)用于粗基準(zhǔn)圖13-31圓錐銷限制工件自由度如圖13-32。13-32圓錐銷限制工件自由度的三種情況四、工件以錐面定位 工件以錐面定位時，常用固定頂尖、浮動頂尖和錐度心軸。圖13-33是各種定位元件限制工件自由度的情況。圖13-33 錐面定位元件五、習(xí)題一、選擇填空：1.一個位于空間自由狀態(tài)的物體的自由度為( )。A.1個 B.2個 C.3個 D.6個 答案：C2.主要定位基準(zhǔn)面限制的自由

15、度數(shù)是( )。 A.1個 B.2個 C.3個 D.6個 答案：C3.導(dǎo)向定位基準(zhǔn)面限制的自由度數(shù)是( )。A.1個 B.2個 C.3個 D.6個 答案：B4.輔助支承的作用是增加工件的剛性，( )。 A.不起定位作用 B.一般來說只限制一個自由度 C.限制二個自由度 D.限制三個自由度答案：A5.短V形塊限制自由度數(shù)量是( )。 A.1個 B.2個 C.4個 D.6個答案：B6.長錐度心軸限制工件的自由度數(shù)是( )。A.1個 B.5個 C.3個 D.6個 答案：B二、簡答題1、對定位元件的基本要求是什么？ 答:足夠的精度；較好的耐磨性；足夠的強度和剛度；較好的工藝性；便于清除切屑。2、 工件平

16、面定位時有幾種定位元件？答：4種 定位支撐釘、支撐板、可調(diào)支撐、浮動支撐。任務(wù)3:定位誤差的分析計算1、 定位誤差： 一批工件逐個在夾具上定位時，由于工件及定位元件存在公差，使各個工件所占據(jù)的位置不完全一致即定位不準(zhǔn)確，加工后形成加工尺寸的不一致，形成加工誤差。這種只與工件定位有關(guān)的加工誤差，稱為定位誤差，用D表示。定位誤差：設(shè)計基準(zhǔn)（或工序基準(zhǔn)）在工序尺寸方向上的最大位置變動量。造成定位誤差的原因只有兩個：一是基準(zhǔn)不重合誤差B，二是基準(zhǔn)位移誤差Y。在加工時，由于多種誤差的影響，在分析定位方案時，根據(jù)工廠的實際經(jīng)驗，定位誤差應(yīng)控制在所要保證加工尺寸公差的1/3以內(nèi)。1、基準(zhǔn)不重合誤差B基準(zhǔn)不重

17、合誤差B:由于工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差成為基準(zhǔn)不重合誤差用B表示。圖13-34(a) 為零件設(shè)計圖 ，圖13-34(b) 為加工2面的工序圖，圖13-34(c)是加工1面的工序圖。（a)（b)（c)圖13-34基準(zhǔn)不重合誤差加工頂面2，以底面定位，此時定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)都是底面3，即基準(zhǔn)重合。定位誤差： D = 0加工臺階面1，此時定位基準(zhǔn)為底面3，而設(shè)計基準(zhǔn)為頂面2，即基準(zhǔn)不重合。即使本工序刀具以底面為基準(zhǔn)調(diào)整得絕對準(zhǔn)確，且無其它加工誤差，仍會由于上一工序加工后頂面2在 H ± H 范圍內(nèi)變動，導(dǎo)致加工尺寸A ± A 變?yōu)锳 ± A ± H

18、，其誤差為2 H。基準(zhǔn)不重合誤差B = 2 H，所以基準(zhǔn)不重合誤差的大小應(yīng)等于定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)之間所有尺寸的公差和。通常在工序圖上尋找這些尺寸的公差。 定位誤差計算實例1:如圖13-35所示，以A面定位加工20H8孔，求加工尺寸40±0.1mm的定位誤差。解:D=B+Y由于是平面定位，所以Y=0。又由于保證40±0.1mm尺寸孔的設(shè)計基準(zhǔn)是B面，而定位基準(zhǔn)面是A面，所以存在基準(zhǔn)不重合誤差，B=定位基準(zhǔn)到設(shè)計基準(zhǔn)之間尺寸公差A(yù)到B面之間的尺寸的公差等于0.1+0.05=0.15B=0.15當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)的變動方向與要保證的加工尺寸的方向不一致，存在一夾角時，基準(zhǔn)不重合誤差等于定

19、位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)之間所有尺寸的公差之和在加工尺寸方向上的投影。定位誤差計算實例2:如圖13-36所示,求加工尺寸A的定位誤差.解:工序基準(zhǔn)是孔的中心O,定位基準(zhǔn)是底面，定位尺寸為50 ±0.05 ，其公差為s=0.2 ，工序基準(zhǔn)的位移方向與加工尺寸的方向夾角為45°。所以存在基準(zhǔn)不重合誤差，B= s cos=0.2×cos45=0.1414mmY=0所以D= B+Y=0.1414mm圖13-35定位誤差計算實例1 圖13-36定位誤差計算實例22、 基準(zhǔn)位移誤差Y工件定位面與夾具定位元件的限位表面共同構(gòu)成定位副，由于定位副制造得不準(zhǔn)確和定位副間的配合間隙引起的工件

20、定位基準(zhǔn)的最大位置變動量，稱為基準(zhǔn)位移誤差Y。如圖13-37所示，工件用心軸定位，以內(nèi)孔中心O為定位基準(zhǔn)，套在心軸上，銑上平面，工序尺寸為 ，理想情況下從定位角度看，孔心線與軸心線重合，即設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合， B =0，Y=0。 但實際上，定位心軸和工件內(nèi)孔都有制造誤差，而且為了便于工件套在心軸上，還應(yīng)留有間隙，故安裝后孔和軸的中心必然不重合，使得兩個基準(zhǔn)發(fā)生位置變動。因為OO1+Dmax/2 = dmin/2+(Dmax-dmin)所以此時基準(zhǔn)位移誤差： Y = OO1 =（ D+ d ）/2Dmax 孔的最大極限尺寸Dmin 軸的最小極限尺寸D 工件孔的公差d 定位心軸的公差圖13-3

21、7若定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)的最大變動量為i。 定位基準(zhǔn)的變動方向與設(shè)計尺寸方向相同時： Y =i 定位基準(zhǔn)的變動方向與加工尺寸的方向不一致，兩者之間成夾角時，基準(zhǔn)位移誤差等于定位基準(zhǔn)的變動范圍在加工尺寸方向上的投影。 Yicos如圖13-38所示由于工件外圓直徑公差Td的影響，使工件中心從圖13-38O點移到O1點，即基準(zhǔn)位移量是：3、 定位誤差的計算 定位誤差的常用計算方法是合成法。 定位誤差應(yīng)是基準(zhǔn)不重合誤差與基準(zhǔn)位移誤差的合成。計算時，可先算出基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差，然后將兩者合成。 合成時，若設(shè)計基準(zhǔn)不在定位基面上如圖13-39（設(shè)計基準(zhǔn)與定位基面為兩個獨立的表面），即基準(zhǔn)不重合誤差

22、與基準(zhǔn)位移誤差無相關(guān)公共變量。 DYB 圖13-39合成時，若設(shè)計基準(zhǔn)在定位基面上如圖13-38，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。 DY±B在DY±B式中， + - 確定方法如下：定位基準(zhǔn)與限位基面接觸，定位基面直徑由小變大（或由大變小），分析定位基準(zhǔn)變動方向。 定位基準(zhǔn)不變，定位基面直徑同樣變化，分析設(shè)計基準(zhǔn)的變動方向。 Y（或定位基準(zhǔn)）與B（或工序基準(zhǔn)）的變動方向相同時，取“”號；變動方向相反時，取“一”號。下面以銑削工件上的鍵槽為例說明 + - 確定方法：在圖13-40中，鍵槽尺寸的標(biāo)記方法有三種情況：以軸中心為工序基準(zhǔn)，工序尺寸為A1。圖13-401

23、） 工序尺寸A1的定位誤差計算：如圖13-41用V型塊定位,加工槽,保證尺寸A1，試求定位誤差。解:工序基準(zhǔn)是工件的中心O,定位基準(zhǔn)是V型塊的對稱中心線，二者重合，所以不存在基準(zhǔn)不重合誤差。圖13-412） 工序尺寸A3的定位誤差計算：如圖13-42用V型塊定位,加工槽,保證尺寸A3，試求定位誤差。 解:工序基準(zhǔn)是工件的上素線M1,定位基準(zhǔn)是V型塊的對稱中心線O，二者不重合，所以存在基準(zhǔn)不重合誤差B，又由于毛坯存在公差，所以也存在位移誤差Y。當(dāng)毛坯尺寸由大變小時，工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)變動方向如下面題解所述：圖13-423） 工序尺寸A2的定位誤差計算：如圖13-43(11-35)用V型塊定位,加

24、工槽,保證尺寸A2，試求定位誤差。 解:工序基準(zhǔn)是工件的下素線C1,定位基準(zhǔn)是V型塊的對稱中心線O，二者不重合，所以存在基準(zhǔn)不重合誤差B，又由于毛坯存在公差，所以也存在位移誤差Y。當(dāng)毛坯尺寸由大變小時，工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)變動方向如下面題解所述：圖13-43根據(jù)上面V型塊的定位情況，總結(jié)出不同標(biāo)注工序尺寸的定位誤差值，如圖表13-1：表13-1（3）當(dāng)工序尺寸由下素線標(biāo)處，其定位誤差最小，當(dāng)工序尺寸由上素線表處出，其定位誤差最大。（4）V型塊工作夾角越大，其垂直方向定位誤差越小。4、 組合表面定位 1) 工件以一圓柱銷和一削邊銷及平面支承定位(1) 削邊銷尺寸的確定如圖13-44削邊銷剩余圓柱部

25、分的最大直徑為d2max=D2min-X2min,AE和CF應(yīng)能補償±LD和±Ld,則AE=CF=a=LD+Ld+X2min-X1min。實際加工中，補償值一般按下式計算a=LD+Ld 補償值確定后，可根據(jù)圖13-43計算削邊銷的尺寸。圖13-43中OAH和OEH中有如下關(guān)系：OA2-AH2=OE2-EH2OA=D2min/2AH=a+b1/2OE=(D2min-X2min)/2EH=b1/2所以（D2min/2）2-a+(b1/2)2=（D2min-X2min）/22-（b1/2）2展開得D22min-4a2-4ab1-b21=D22min-2D2minX2min+X22

26、min-b21由于a和X2min很小，故可略去4a和X22min，整理后得到b1=D2minX2min/2a或X2min=2ab1/D2min 圖13-44削邊銷尺寸如下表13-2: 表13-2d>3-6>6-8>8-20>20-25>25-32>32-40>40-50>50Bb1d-0.52d-13d-24d-35d-45d-56d-68-14注:d-削邊銷工作部分直徑(2)定位誤差的計算基準(zhǔn)不重合誤差的計算與前方法相同，下面重點分析基準(zhǔn)位移誤差的計算。定位基準(zhǔn)位移方式有兩種:如圖13-45a所示為兩定位副的間隙同方向時定位基準(zhǔn)的兩個極限位置,

27、最上位置O”1O”2,最下位置O1O2,如圖13-45b所示為兩定位副的間隙反方向時定位基準(zhǔn)的兩個極限位置,逆時針方向轉(zhuǎn)動的極限位置O1O”2,順時針方向轉(zhuǎn)動的極限位置O”1O2,圖中O1O”1=X1max為第一定位副的最大間隙，O2O”2為第二定位副的最大間隙，根據(jù)13-45可以導(dǎo)出、的計算公式：=arctan(X2max-X1max)/2L=arctan(X2max+X1max)/2L圖13-45在計算某一加工尺寸的基準(zhǔn)位移誤差時，要考慮加工尺寸的方向和位移，計算時可參考表13-3： 表13-3 一面兩孔定位誤差時位移誤差計算公式加工尺寸方向和位移加工尺寸定位基準(zhǔn)的位移方式計算公式水平尺寸

28、：任意位置B1、B2、B3Y=X1max垂直尺寸：在O1O2上的垂直尺寸A2A4Y=O1O”1=X1maxY=O2O”2=X2max垂直尺寸：在O1O2之間的垂直尺寸A3見圖13-44aY=X1max+2B2TAN垂直尺寸：在O1O2外側(cè)的垂直尺寸A1A5見圖13-44不Y=X1max+2B1TANY=X1max+2B3TAN2、 定位誤差計算實例1、 工件以一面兩孔定位時的設(shè)計步驟和計算實例1）確定定位銷的中心距和尺寸公差銷間距的基本尺寸和孔間距的基本尺寸相同，銷間距的公差可按下面公式?。篖d=（1/31/5）LD2）確定圓柱銷的尺寸及公差圓柱銷的基本尺寸（最大尺寸）是該定位孔的最小極限尺寸

29、，配合一般按g6或f7選取。3）按表13-3選取削邊銷的尺寸b1和B4）確定削邊銷的直徑尺寸和公差及孔的配合性質(zhì)。首先按（式13-1）求出削邊銷的最小配合間隙X2min，然后求出削邊銷工作部分的直徑，即d2max=D2min-X2min削邊銷與定位孔的配合一般按h6選取。5）計算定位誤差圖13-46所示為連桿蓋工序圖，現(xiàn)要加工其上的四個定位銷孔。根據(jù)加工要求，用平面A和2-12+0.027 0mm的孔定位。已知兩孔的中心局距為59±0.1mm，試設(shè)計定位銷尺寸并計算定位誤差。解：按上述設(shè)計步驟（1） 確定定位銷的中心距和尺寸公差Ld=（1/5）LD=（1/5）×0.2=0.

30、04mm故兩定位銷中心距為59±0.2mm(2) 確定圓柱銷的尺寸及公差取：12g6=12-0.006 -0.017mm(3) 按表13-2選取削邊銷的尺寸b1和B的值b1=4mmB=d-2=12-2=10mm(4) 確定削邊銷的直徑尺寸和公差取a=LD+Ld =0.1+0.02=0.12mm則X2min=2ab1/D2min =2×0.12×4/12=0.08mmd2max=D2min-X2min=12-0.08=11.92mm削邊銷與孔的配合取h6,其下偏差為-0.011mm，故削邊銷直徑為11.920 -0.091=12-0.08 -0.091所以d2max

31、=11.92mm圖13-46(5） 計算定位誤差本工序要保證的尺寸有四個，63±0.01mm，20±0.1mm，31.5±0.2mm，10±0.15mm。其中63±0.01mm和20±0.1mm取決于夾具上兩鉆套之間的距離，與工件定位無關(guān)，因而無定位誤差，只計算31.5±0.2mm和10±0.15mm的定位誤差。加工尺寸31.5±0.2mm的定位誤差計算如下：由于定位基準(zhǔn)是孔，工序基準(zhǔn)是零件對稱中心線，所以存在基準(zhǔn)不重合誤差，兩者之間的聯(lián)系尺寸是20.5±0.1,所以基準(zhǔn)不重合誤差B=0.2mm

32、。由于31.5±0.2mm是水平尺寸，根據(jù)表13-2 Y=X1max=0.027+0.017=0.044mm由于工序基準(zhǔn)不在定位基面上，所以D=Y+B=0.044+0.2=0.244加工尺寸10±0.15mm的定位誤差計算如下：由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，所以基準(zhǔn)不重合誤差B=0mm。分別計算左邊兩小孔和右邊小孔的基準(zhǔn)位移誤差，取最大的為10±0.15mm的基準(zhǔn)位移誤差。因左右兩小孔都在O1O2外側(cè)，按圖13-44a(11-36a)方式計算。=arctan(X2max+X1max)/2L=(0.044+0.118)/2×59=0.00138左端兩小孔的尺

33、寸相當(dāng)于表11-6中的A1尺寸，故Y=X1max+2B1tan=(0.044+2×2×0.00138)=0.05右端兩小孔的尺寸相當(dāng)于表11-6中的A5尺寸，故Y=X1max+2B3tan=(0.118+2×2×0.00138)=0.124所以（10±0.15）mm的基準(zhǔn)位移誤差為Y=0.124mm定位誤差：D=Y=0.124mm3、 習(xí)題1、 如圖13-46所示，以A面定位加工20H8孔，求加工尺寸40±0.1mm的定位誤差。D=B+YY=0B=定位基準(zhǔn)到設(shè)計基準(zhǔn)之間尺寸公差A(yù)尺寸的公差等于0.1+0.05=0.15B=0.15圖1

34、3-462、 如圖13-47所示，分析以V型塊定位加工大孔的定位誤差。加工大孔時的定位誤差D大=B+Y Y=d/2 /sin(/2) =0.05/2/sin(90/2)=0.035 B=d/2 =0.05/2 =0.025 大孔基本尺寸12的定位誤差等于0.035+0.025=0.06 B=0.06 圖13-473、 造成定位誤差的原因有那些？答：有兩個：一是由于設(shè)計基準(zhǔn)（或工序基準(zhǔn)）與定位基準(zhǔn)不重合造成的基準(zhǔn)不重合誤差B。二是由于定位副制造不準(zhǔn)確造成的基準(zhǔn)位移誤差Y。任務(wù)4： 機床夾具的夾緊裝置夾緊的目的：工件在定位元件上定位好以后，還需要采用一些裝置將工件牢固夾緊，保證工件在加工過程中不因

35、外力如切削力、工件重力、離心力、或慣性力的作用而發(fā)生位移和振動。夾緊裝置的概念：夾具上用來把工件夾緊的機構(gòu)叫夾緊裝置。1、 夾緊裝置的組成和基本要求1、 夾緊裝置的組成如圖13-48是夾緊裝置組成的示意圖，夾緊裝置的組成有：1）動力裝置：是產(chǎn)生夾緊原始作用力的裝置，對機動夾緊機構(gòu)來說，是指氣動、液壓、電力等動力裝置。如圖13-48中1-汽缸屬于動力裝置。2）夾緊元件：是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件，它與工件直接接觸，把工件夾緊。如圖13-48中4-壓板屬于夾緊元件3）中間傳力機構(gòu)：把動力裝置產(chǎn)生的力傳給夾緊元件的中間機構(gòu)。其作用是改變力的方向、大小和起鎖緊作用。如圖13-43中 2-斜楔 3-滾子屬

36、于中間傳力機構(gòu)。圖13-48 夾緊裝置的組成 1-汽缸 2-斜楔 3-滾子 4-壓板2、 對夾緊裝置的要求1）夾緊過程不得破壞工件在夾具中占有的定位位置；2）夾緊力要適當(dāng)，既要保證工件在加工過程中定位的穩(wěn)定性，又要防止因夾緊力過大損傷工件表面或使工件產(chǎn)生過大的夾緊變形；3） 操作安全、省力；4）結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡單，便于制造，便于維修。二、夾緊力的確定1、夾緊力作用點的選擇1）夾緊力的作用點應(yīng)正對定位元件或位于定位元件所形成的支承面內(nèi)。如圖 13-49圖 13-49 夾緊力作用點的選擇1-定位元件 2-元件2） 夾緊力的作用點應(yīng)位于工件剛性較好的部位 如圖 13-50 。圖 13-50 夾緊力作用點

37、的選擇3） 夾緊力作用點應(yīng)盡量靠近加工表面，使夾緊穩(wěn)固可靠，如圖 13-51 。圖 13-51 夾緊力作用點的選擇2 、夾緊力作用方向的選擇1） 夾緊力的作用方向應(yīng)垂直于工件的主要定位基面，如圖 13-52。圖13-52 夾緊力作用方向的選擇2） 夾緊力的作用方向應(yīng)與工件剛度最大的方向一致，以減小工件的夾緊，如圖 13-53。圖13-53 夾緊力作用方向的選擇3） 夾緊力作用方向應(yīng)盡量與工件的切削力、重力等的作用方向一致，這樣可以減小夾緊力，如圖 13-54。圖13-542、 夾緊力的確定1） 夾緊力的估算在確定夾緊力時，可將夾具和工件看成一個整體，將作用在工件上的切削力、夾緊力、重力和慣性力

38、等，根據(jù)靜力平衡原理列出靜力平衡方程式，即可求得夾緊力。為使夾緊可靠，應(yīng)再乘一安全系數(shù)k，粗加工時取k = 2.53，精加工時取k = 1.52。 加工過程中切削力的作用點、方向和大小可能都在變化，估算夾緊力時應(yīng)按最不利的情況考慮。圖示為在車床上用三爪自定心卡盤安裝工件加工外圓的情況：如圖13-55只考慮主切削力FC所產(chǎn)生的力矩與卡爪夾緊力Fj所產(chǎn)生的摩擦力矩相平衡，可列出如下關(guān)系式FCd/2=3Fjmind0/2為卡爪與工件之間的摩擦系數(shù)，F(xiàn)jmin為最小夾緊力。Fjmin=FCd/3d0 將最下小夾緊力乘以安全系數(shù)k,得到所需要的夾緊力為Fj=kFCd/3d0圖13-553、 典型夾緊機構(gòu)

39、1、斜楔夾緊機構(gòu)斜楔是夾緊機構(gòu)中最為基本的一種形式，它是利用斜面移動時所產(chǎn)生的力來夾緊工件的，常用于氣動和液壓夾具中。在手動夾緊中，斜楔往往和其它機構(gòu)聯(lián)合使用，如圖13-56。如圖13-57中夾緊力FQ去除，斜楔受到F1、FRX作用，要能自鎖，必須滿足下式 F1 FRXF1 = FJ tan1FRX = FJ tan(2)tan1 tan(2)即 1 ( 2)或 1 2一般1 =2 = =57°，故當(dāng)1014°時自鎖，一般取=68°1 與2-是斜楔與工件、夾具體的摩擦角,一般鋼表面的摩擦因數(shù)f=0.10.15,即50°4580°32斜楔夾緊的特

40、點： 1）有增力作用，擴力比 i = FJ / FQ ，約等于3； 2）夾緊行程小,h/s =tan，故 h 遠小于 s ； h-為夾緊行程S-為夾緊時斜楔移動行程當(dāng)h夾緊行程一定時，減小，就會增大S，即增大夾緊時斜楔移動行程，增加了夾緊機構(gòu)所占空間。2） 結(jié)構(gòu)簡單，但操作不方便。3）4）5）6）7）圖13-56斜楔夾緊機構(gòu) 圖13-571-斜楔 2-工件 2、 螺旋夾緊機構(gòu)由螺釘、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機構(gòu)，如圖13-58,13-59。特點是結(jié)構(gòu)簡單，夾緊力大，自鎖性能好，具有較大的夾緊行程。圖13-58螺旋壓板夾緊機構(gòu)1-螺母2-球面墊圈3-錐面墊圈4-壓板（a）開口墊圈(b)快

41、卸螺母 (c)回轉(zhuǎn)壓板圖13-59快速螺旋夾緊機構(gòu)3、 偏心夾緊機構(gòu)偏心夾緊機構(gòu)是斜楔夾緊機構(gòu)的一種變型，它是通過偏心輪直接夾緊工件或與其它元件組合夾緊工件的。常用的偏心件有圓偏心和曲線偏心，圓偏心夾緊機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，夾緊迅速等優(yōu)點；但它的夾緊行程小，增力倍數(shù)小，自鎖性能差，故一般只在被夾緊表面尺寸變動不大和切削過程振動較小的場合應(yīng)用，如圖13-60。銑削加工屬斷續(xù)切削，振動較大，銑床夾具一般都不采用偏心夾緊機構(gòu)。圖13-55偏心夾緊機構(gòu)4、 定心夾緊機構(gòu)定心夾緊機構(gòu)能夠在實現(xiàn)定心作用的同時，又起著將工件夾緊的作用。定心夾緊機構(gòu)中與工件定位基面相接觸的元件，既是定位元件，又是夾緊元件。如圖1

42、3-56a利用偏心輪2推動卡爪3、4同時向里夾緊工件，實現(xiàn)定心夾緊；如圖13-56b利用斜楔實現(xiàn)定心夾緊，中間傳力機構(gòu)推動錐體6向右移動，使三個卡爪5同時向外伸出，對工件內(nèi)孔進行定心夾緊。 （a） (b)圖13-56定心夾緊機構(gòu)5、 鉸鏈夾緊機構(gòu)鉸鏈夾緊機構(gòu)是一種增力裝置，它具有增力倍數(shù)較大，摩擦損失較小的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于氣動夾具中。圖13-57就是一個應(yīng)用實例，壓縮空氣進入氣缸后，氣缸1經(jīng)鉸鏈擴力機構(gòu)2，推動壓板3、4同時將工件夾緊。圖13-57鉸鏈夾緊機構(gòu)6、 聯(lián)動夾緊機構(gòu)聯(lián)動夾緊機構(gòu)是一種高效夾緊機構(gòu)，它可通過一個操作手柄或一個動力裝置，對一個工件的多個夾緊點實施夾緊，或同時夾緊若干個工

43、件,如圖13-58。圖13-58聯(lián)動夾緊機構(gòu)聯(lián)動夾緊機構(gòu)實例,如圖13-59，如圖13-59a是為實現(xiàn)相互垂直的兩個方向的夾緊力同時作用的聯(lián)動夾緊機構(gòu)；如圖13-59b是為實現(xiàn)相互平行的兩個夾緊力同時作用的聯(lián)動夾緊機構(gòu)。（a）（b）圖13-59 連續(xù)多件聯(lián)動夾緊裝置4、 夾緊的動力裝置1、 氣動夾緊裝置 氣動夾緊裝置以壓縮空氣作為動力源推動夾緊機構(gòu)夾緊工件。進入氣缸的壓縮空氣的壓力為0.40.6Mpa。常用的氣缸結(jié)構(gòu)有活塞式和薄膜式兩種。活塞式氣缸按照氣缸裝夾方式分類有固定式、擺動式和回轉(zhuǎn)式三種，按工作方式分類有單向作用和雙向作用兩種，應(yīng)用最廣泛的是雙作用固定式氣缸。圖13-60 雙向作用固定

44、式活塞式氣缸圖1- 前蓋 2-氣缸體3-活塞桿4-活塞5-密封圈 6-后蓋圖 13-61回轉(zhuǎn)式氣缸及其應(yīng)用1-導(dǎo)氣接頭 2-活塞 3-氣缸4、7-過渡桿 5-活塞桿6-主軸8-夾具體圖13-62導(dǎo)氣接頭1-配氣軸 2-閥體 3、4-接頭2、液壓夾緊裝置 液壓夾緊裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理基本與氣動夾緊裝置相同，所不同的是它所用的工作介質(zhì)是壓力油，工作壓力可達56.5MPa。 與氣壓夾緊裝置相比，液壓夾緊具有以下優(yōu)點：1）傳動力大，夾具結(jié)構(gòu)相對比較小；2）油液不可壓縮，夾緊可靠，工作平穩(wěn)；3）噪聲小。它的不足之處是須設(shè)置專門的液壓系統(tǒng)，應(yīng)用范圍受限制。五、習(xí)題1、填空題：1）夾緊力的方向應(yīng)朝向（ ）定

45、位面。答：主要2）偏心夾緊的夾緊動作快，（ ）高。答：效率3）螺旋夾緊機構(gòu)的特點是增力大，（ ）性能好。答：自鎖4）楔塊夾緊時，增大可加大行程，但（ ）能變差。答：自鎖性5）楔塊夾緊時，越小，（ ）作用越大。答：增力 2、簡答題：1）簡述夾緊機構(gòu)的種類答：斜楔夾緊機構(gòu) 螺旋夾緊機構(gòu) 定心夾緊機構(gòu) 偏心夾緊機構(gòu) 鉸鏈夾緊機構(gòu) 聯(lián)動夾緊機構(gòu)2）夾緊力作用方向如何選擇？答：（1）夾緊力的作用方向應(yīng)垂直于工件的主要定位基面。（2）夾緊力的作用方向應(yīng)與工件剛度最大的方向一致，以減小工件的夾緊。（3）夾緊力作用方向應(yīng)盡量與工件的切削力、重力等的作用方向一致，這樣可以減小夾緊力。任務(wù)5 各種機床夾具實例1、

46、 鉆床夾具鉆床夾具的明顯特點是設(shè)有引導(dǎo)鉆頭的鉆套，鉆套安裝在鉆模板上，習(xí)慣上將鉆床夾具稱為“鉆?！?。1、鉆模的主要類型及其結(jié)構(gòu)特點 根據(jù)工件上被加工孔的分布情況和工件的生產(chǎn)類型，鉆模在結(jié)構(gòu)上有固定式、回轉(zhuǎn)式、翻轉(zhuǎn)式和滑柱式等多種形式。1） 固定式鉆模固定式鉆模是指加工中鉆模板相對于工件和機床的位置保持不變的鉆模。如圖13-63為用于加工撥叉軸孔的固定式鉆模。圖13-63固定式鉆模2）回轉(zhuǎn)式鉆?；剞D(zhuǎn)式鉆模用于加工分布在同一圓周上的平行孔系或徑向孔系。如右圖是用來加工扇形工件上三個等分徑向孔的回轉(zhuǎn)式鉆模，如圖13-64圖 13-64 回轉(zhuǎn)式鉆模1-拔銷 2-等分定位套3-圓支撐板4-開口墊圈5-螺

47、母6-定位銷軸 7-鉆8-鉆套9-分度盤 10-套筒11-鎖緊手柄12-手柄13-底座3） 翻轉(zhuǎn)式鉆模翻轉(zhuǎn)式鉆模主要用于加工小型工件上幾個不同方向的孔。如右圖所示是鉆鎖緊螺母上徑向孔的翻轉(zhuǎn)式鉆模，如圖13-65圖13-65翻轉(zhuǎn)式鉆模1-鉆套 2-倒椎螺栓 3-彈簧漲套 4-圓支承板 5-螺母4） 滑柱式鉆?；姐@模的鉆模板可上下升降，其結(jié)構(gòu)已規(guī)格化，如圖13-66所示。 滑柱式鉆模具有結(jié)構(gòu)簡單、操作迅速方便、自鎖可靠、其結(jié)構(gòu)已通用化等優(yōu)點，它被廣泛用于成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)中。圖13-66滑柱式鉆模1-齒輪軸 2-斜齒條滑柱 3、12-鉆模板 4-螺母 5-手柄 6-導(dǎo)向柱 7-錐套環(huán) 8-定位

48、支承 9-可調(diào)支承 10-擋銷 11-自位壓柱 13-螺釘 14-鉆套 15-定位元件5）分度鉆模工件裝夾后，能按一定規(guī)律依次改變工件加工位置的裝置，稱為分度鉆模。（1）分度鉆模的組成：如圖13-67 加工工件上的四個孔：轉(zhuǎn)動部分：實現(xiàn)工件的轉(zhuǎn)位固定部分：與夾具體連成一體。對定機構(gòu)：保證工件的正確分度位置，并完成插銷、撥銷動作，如圖13-68中對定爪6，分度盤7、彈簧銷4及手柄5等。鎖緊機構(gòu)：將轉(zhuǎn)動部分與固定部分緊固在一起，起減小加工時的振動和保護對定機構(gòu)的作用。如圖13-68中14、13、12圖13-67法蘭鉆孔（a) （b)圖13-68法蘭鉆孔件的分度鉆模1- 鉸鏈?zhǔn)姐@模板 2-螺母 3-

49、開口墊圈 4-彈簧銷 5、11-手柄 6-對定爪 7-回轉(zhuǎn)臺8-分度盤 9-夾具體 10-活動V形塊 12-鎖緊塊 13-滑柱 14-鎖緊螺釘6） 蓋板式鉆模特點：定位元件、夾緊裝置及鉆套均設(shè)在鉆模板上，鉆模板在工件上夾緊。常用于床身、箱體等大型工件上的小孔加工。結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低。加工孔的精度高。圖13-69（a) （b) 圖13-70蓋板式鉆模2、鉆套是夾具上特有的元件，用來引導(dǎo)刀具以保證被加工孔的位置精度和提高工藝系統(tǒng)的剛度。1）鉆套類型標(biāo)準(zhǔn)鉆套和特殊鉆套兩類。（1） 固定鉆套固定鉆套用于批量不大的產(chǎn)品，如圖13-71固定鉆套。A型使用過程中磨損后不易拆卸，主要用在小批生產(chǎn)的單純鉆孔中。B型用在鉆模板較簿或鑄鐵鉆模板。（a)A型 （b)B型圖13-71固定鉆套(2） 可換鉆套：可換鉆套用于大批量固定