第1章 定位誤差分析及機床夾具

1、1機床夾具機床夾具 一、一、基本概念基本概念二、工件在夾具中的定位（重點和難點）二、工件在夾具中的定位（重點和難點）三、定位誤差的分析與計算三、定位誤差的分析與計算四、工件在夾具中的夾緊四、工件在夾具中的夾緊五、常用的典型夾緊機構(gòu)五、常用的典型夾緊機構(gòu)六、機床夾具的設(shè)計方法六、機床夾具的設(shè)計方法 2 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：按機床的應(yīng)用范圍分類：按機床的應(yīng)用范圍分類：通用夾具通用夾具(通用性很強的夾具，如：通用性很強的夾具，如： 三爪卡盤、臺虎鉗等三爪卡盤、臺虎鉗等) 專用夾具專用夾具(專門為某個加工工序設(shè)計專門為某個加工工序設(shè)計 制造的夾具，一般不通用制造

2、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；如按機床類型可分為：如按機床類型可分為：車床夾具、銑床夾具車床夾具、銑床夾具等等 。機床夾具的組成：機床夾具的組成：由由定位元件、夾緊機構(gòu)、導(dǎo)向裝置和夾定位元件、夾緊機構(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）3機床夾具的組成機床夾具的組成.（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、分度機構(gòu)、操作分度機構(gòu)、操作元件等元件等4基本概念基本概念 3、 裝夾的基本概念裝夾的基

3、本概念裝夾：裝夾：將工件安放在機床上或夾具上進行將工件安放在機床上或夾具上進行定位和定位和 夾緊夾緊的操的操作過程。作過程。定位：定位：使一批工件在機床上或夾具上相對于刀具使一批工件在機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，始終保持定位時所取得的正確加工位置始終保持定位時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正確的位置，定位是使工件占有一個正確的位置，夾緊是使工件保持這個正確位置。夾緊是

4、使工件保持這個正確位置。5二、工件在夾具中的定位（重點和難點）二、工件在夾具中的定位（重點和難點） 工件定位目的：工件定位目的：使同批工件在機床或夾具上使同批工件在機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）夾具相對于機床的定位；（）夾具相對于機床的定位；（3）工件相對于機床的定位工件相對于機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

5、裝置產(chǎn)生夾緊力，使工件保持在準確的位置上。這種產(chǎn)生夾緊力的裝使工件保持在準確的位置上。這種產(chǎn)生夾緊力的裝置就是置就是夾緊裝置夾緊裝置。61、六點定位原理、六點定位原理l 一個自由的物體，它對三個相互垂直的坐標(biāo)系來說，有六個活動可能性，其中三種是移動，三種是轉(zhuǎn)動。習(xí)慣上把這種活動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自由度。 l 如下圖所示：7六點定位原理六點定位原理8六點定位原理六點定位原理 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，它具有六個自由度：個自由度： 。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

6、其六個自由度。位置，就必須限制其六個自由度。 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。 六點定位原理六點定位原理：用六個支承點分別限制工件的六個自用六個支承點分別限制工件的六個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定位原理定位原理 強調(diào)：強調(diào)：是用六個支承點，而不是用六個定位元件、 、 、 、 、X Y Z X Y Z9六點定位原理六點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個支承點，工件被限制的自由度為個支承點，工件被限制的自由度為三個：三個：、

7、 、Z X Y 圖： 六點定位原理 在在XOZ平面內(nèi)布置了平面內(nèi)布置了2個支承點，工件被個支承點，工件被限制的自由度為二個：限制的自由度為二個： ;在在YOZ平面內(nèi)布置了平面內(nèi)布置了1個支承點，工件被個支承點，工件被限制的自由度為一個：限制的自由度為一個： 。、Y ZX102、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面：工件定位基準面： 粗基準粗基準未經(jīng)機械切削加工的工件表面未經(jīng)機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）。 精基準精基準經(jīng)過機械切削加工的工件表面經(jīng)過機械切削加工的工件表面。以工件平面定位以工件平面定位 支承釘（圓頭支承釘、平頭支承

8、釘）和支承板支承釘（圓頭支承釘、平頭支承釘）和支承板11 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自由度：限制工件四個自由度： 短定位套短定位套限制工件二個自由度：限制工件二個自由度： 圖： 定位套定位 、X Z12 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，限制工件四個自由度：當(dāng)相對夾持長度長時，限制工件四個自由度： 當(dāng)相對夾持長度短時，限制工件二個自由

9、度：當(dāng)相對夾持長度短時，限制工件二個自由度：、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。 13 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自由度：短銷定位僅限制工件二個自由度： 長銷定位限制工件四個自由度：長銷定位限制工件四個自由度：、 、 、X YX Y 圖228 定位銷定位 14 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： 長心軸限制工件長心軸限制工件4個個自自由度（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個個移移動自由度，如動自由度，如c)

10、圖所示。圖所示。（不能限制轉(zhuǎn)動自由度）（不能限制轉(zhuǎn)動自由度） a)圖所示，為帶臺階面圖所示，為帶臺階面的定位心軸：限制的定位心軸：限制5個個自由自由度。度。 15 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自由度：大錐度心軸定位限制工件五個自由度： YXZYX、16 雙頂尖定位雙頂尖定位、 、X Y Z固定頂尖限制工件三個自由度：固定頂尖限制工件三個自由度： 活頂尖限制工件二個自由度：活頂尖限制工件二個自由度： 、X Y 圖： 雙頂尖定位17工件在圓錐套中定位工件在圓錐套中定位183、 生產(chǎn)中的實際定位生產(chǎn)中的實際定位 完全定位完全定位 工件工件在夾具

11、中在夾具中相對于刀具的六個自由度全部被相對于刀具的六個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，試對此定位方案進行定位分析。（如下圖所示）定位，試對此定位方案進行定位分析。（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自由度：支承板限制工件三個自由度：短銷限制工件二個自由度：短銷限制工件二個自由度：擋銷限制工件一個自由度：擋銷限制工件一個自由度：、X YYXZ、Z19完全定位舉例完全定位舉例圖:連桿工件

12、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。20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，且又少于六點定位的定位方法稱為部分定位。點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“少于六點定位的定位方法稱為部分少于六點定位的定位方法稱為部分定位定位”。因為下面講到的。因為下面講到的“欠定位欠定位”也是少于六點的定也是少于六點的定位，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必須限制的自由稱

13、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。21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：在長方形工件毛坯上，用銑刀銑槽、銑臺階面和在長方形工件毛坯上，用銑刀銑槽、銑臺階面和銑平面。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）

14、所示）X22 生產(chǎn)中的實際定位生產(chǎn)中的實際定位 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誤定位稱為欠定位有被限制的錯誤定位稱為欠定位。（欠定位將使工件出現(xiàn)廢。（欠定位將使工件出現(xiàn)廢品，這是一種錯誤定位）品，這是一種錯誤定位） 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自由度同一個自由度被兩個或兩個以上的支承點重復(fù)限制的錯誤定位稱為過定位被兩個或兩個以上的支承點重復(fù)限制的錯誤定位稱為過定位。（過定位將影響工件的加工精度，有時甚至無法對工件進行（過定位將影響工件的加工精度，有時甚至無法對工

15、件進行安裝定位，故應(yīng)避免）安裝定位，故應(yīng)避免）23三、定位原理分析舉例三、定位原理分析舉例例一：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行定位分析，指出定位性質(zhì)。如不合理，提出改進位方案進行定位分析，指出定位性質(zhì)。如不合理，提出改進意見。（如下圖所示）意見。（如下圖所示）圖: 定位方案分析一 24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：兩個自由度被重復(fù)限制。故分析可知：兩個自由度被重復(fù)限制。故

16、屬過定位屬過定位。改進方案有兩個：改進方案有兩個： 方案一方案一(工件孔作為主要基準時工件孔作為主要基準時)：采用長銷與小端面組合采用長銷與小端面組合定位定位(長銷限制工件四個自由度；心軸的小端面限制工件長銷限制工件四個自由度；心軸的小端面限制工件一個自由度一個自由度)。方案二方案二(工件端面作為主要基準時工件端面作為主要基準時)：采用短銷與大端面組采用短銷與大端面組合定位合定位(短銷限制兩個自由度，大端面限制三個自由度短銷限制兩個自由度，大端面限制三個自由度)。、 、Y X Z、 、 、X Y X Y、YX25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

17、上定位。如圖所示為一長軸工件在雙頂尖和三爪卡盤上定位。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，提出改進意見。何種性質(zhì)的定位？如有不合理之處，提出改進意見。圖： 雙頂尖定位方案分析二26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自由度：左頂尖限制工件三個自由度：右頂尖限制工件二個自由度：右頂尖限制工件二個自由度：

18、分析可知，這屬于過定位。分析可知，這屬于過定位。改進方案：去掉三爪定位，采用雙頂尖定位。（部分定位）改進方案：去掉三爪定位，采用雙頂尖定位。（部分定位）、X Y27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，加工兩個小孔時必須限制的分析下圖所示加工零件，加工兩個小孔時必須限制的自由度，選擇定位基準和定位元件，并在圖中用示意圖自由度，選擇定位基準和定位元件，并在圖中用示意圖畫出；確定夾緊力作用點的位置和作用方向，用規(guī)定的畫出；確定夾緊力作用點的位置和作用方向，用規(guī)定的符號在圖中標(biāo)出。符號在圖中標(biāo)出。圖：定位方案分析三28定位原理分析例三定位原理分析例三 提示提示：解此類題目

19、，要解此類題目，要把握二點：一是定位方案必須合把握二點：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），如不能同時滿足以上二（尺寸精度和位置精度），如不能同時滿足以上二點，則該定位方案是錯誤的。點，則該定位方案是錯誤的。 解解:必須限制的自由度：必須限制的自由度： 支承板定位，限制工件的三個自由度：支承板定位，限制工件的三個自由度： （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，限制工件二個自由度：兩支承銷定位，限制工件二個自由度： (保證

20、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，限制一個自由度：削邊銷定位，限制一個自由度： (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 YXZYXZX、29四、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夾緊把工件放置在夾具中，壓緊夾牢。 夾緊的作用保持工件在夾具中由定位所獲得的正確加工位置，使工件在加工時不至于由于切削力等外力作用而破壞已取得的正確定位。 重要概念 ： 定位與夾緊

21、在夾具設(shè)計中是兩個非常重要的概念,兩者既有緊密聯(lián)系,缺一不可,但在概念上又有嚴格區(qū)別: 定位的作用是確定工件在夾具中相對于刀具處于一個正確的加工位置,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定的正確加工位置, 夾緊不能代替定位 。30 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）中間傳力機構(gòu)中間傳力機構(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??；）改變作用力的大小；3 3）使夾緊實現(xiàn)自鎖。）使夾緊實現(xiàn)自鎖?；颈疽笄? 1）夾緊時不破壞工件定位后的正確位置；）夾緊時不破壞工件定位后

22、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）夾緊動作要迅速、可靠；）夾緊動作要迅速、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。313、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、方向和作用點大小、方向和作用點 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面夾緊力的方向應(yīng)垂直于工件的主要定位基準面定位基準面定位基準面B面1.6150.04AA面90A夾緊力垂直于B面零件圖夾緊力垂直于A面32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

23、大小夾緊力的方向：圖:夾緊力的方向?qū)A緊力大小的影響 33 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所需的夾緊力為一致時所需的夾緊力為最小最?。籦) 圖表示：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所需切削力為垂直時所需切削力為 ;(較小較?。ヽ) 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，所需夾緊力較大，為時，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，所需圖表示：當(dāng)夾緊力方向與切削力、重力方向垂直時，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，應(yīng)盡量使所需夾緊力最小?？梢?，選擇夾緊力方向時，應(yīng)盡量使所需夾緊力最小。ZWGfFfGFW/ )(GFW34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