機(jī)械行業(yè)制造裝備管理分析設(shè)計(jì)

1、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）機(jī)器人研究所山東省現(xiàn)代數(shù)字化醫(yī)療裝備高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃 博本課程主要講述內(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)典型部件設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械加工生產(chǎn)線總體設(shè)計(jì)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)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

2、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；裝夾效率夾具設(shè)計(jì)典型夾具看組成夾具的組成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 夾具的分類1. 按夾具的應(yīng)用范圍分類(1) 通用夾具：指結(jié)

3、構(gòu)、尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，且有較大適用范圍的夾具。如車床用的三爪自動(dòng)定心卡盤、四爪單動(dòng)卡盤，銑床用的平口鉗及分度頭等。(2) 專用夾具：針對(duì)某一工件某一工序的加工要求專門設(shè)計(jì)和制造的夾具。專用夾具適于在產(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)通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的一類新型夾具。(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

4、，是一種較經(jīng)濟(jì)的夾具。(5) 隨行夾具：給自動(dòng)化生產(chǎn)線專門設(shè)計(jì)的夾具。夾具的分類夾具設(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 安裝是指工件從定位到夾緊的過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?；鶞?zhǔn)零件上用以確定其它點(diǎn)、線、面位置所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)零件圖上用以確定點(diǎn)、線、面位置的基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)零件加工、測(cè)量和裝配過程中使用的基準(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)）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)零件圖上用以確定點(diǎn)、線、面位置的基

5、準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)零件加工、測(cè)量和裝配過程中使用的基準(zhǔn)。分為工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、度量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。幾點(diǎn)注意：作為基準(zhǔn)的點(diǎn)、線、面在工件上不一定存在，而常常由基準(zhǔn)面來體現(xiàn)；基準(zhǔn)可以是沒有面積的點(diǎn)或線，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

6、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，通過具體定位元件來體現(xiàn)。工件應(yīng)限制幾個(gè)自由度，由工件加工技術(shù)條件來確定。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。過定位（重復(fù)定位）工件某一個(gè)自由度（或某

7、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)則過定位粗糙平面采用四點(diǎn)，不合理；精基準(zhǔn)平臺(tái)，則無礙，甚至有利。夾具設(shè)計(jì)重復(fù)定位套筒類工件加工時(shí)，常以內(nèi)孔與端面組合作為定位基準(zhǔn)AB之間垂直度很高時(shí)，沒問題形式上屬于重復(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)

8、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)定位夾具設(shè)計(jì)常見定位元件定位元件的設(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

9、般多采用低碳鋼滲碳淬火或中碳鋼淬火，硬度為5862HRC定位方式：平面定位、圓孔定位、外圓柱定位等。平面定位（典型定位之一）利用工件上一個(gè)或幾個(gè)平面作為定位基面來定位工件的方式。如箱體、支架、機(jī)座、板盤類零件的加工，多用平面定位。平面定位的主要形式是支承定位，所用的定位元件稱為基本支承有支承釘、支承板、及平面等基本支承包括固定支承、可調(diào)支承、自位支承。夾具設(shè)計(jì)常見定位元件平面支承定位固定支承支承釘支承釘與夾具體孔的配合可取 H7/n6 或 H7/r6 。如用襯套則支承釘與襯套內(nèi)孔的配合可取 H7/js6 支承板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

10、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夾具設(shè)計(jì)常見定位元件平面可調(diào)支承（限制一個(gè)自由度）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。平面自位支承（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；夾具設(shè)計(jì)常見定位元件圓孔定位（套筒、法蘭盤、撥叉等以孔作為定位基準(zhǔn)）采用的定位元件有定位銷、圓錐銷、定位心軸等。定位銷定位銷頭部

11、應(yīng)做出倒角或圓角，以便于裝入工件定位孔。定位銷主要用于直徑小于50mm的中小孔定位一般精度：固定部分：H7r6或H7n6；工作部分g5，g6,f6，f7;圓錐銷工件孔端的定位可限制工件三個(gè)自由度 夾具設(shè)計(jì)常見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，多用于車或磨同軸度要求高的盤類零件類型：間隙配合心軸、過盈配合心軸、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)生過定位。彈性芯軸結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，

12、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，并以孔中心線為第一定位基準(zhǔn)夾具設(shè)計(jì)常見定位元件外圓柱面定位軸套類零件等類型有：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);HV形塊高度(mm);NV形塊的開口尺寸 (mm);T對(duì)標(biāo)準(zhǔn)心軸而言，V形塊的標(biāo)準(zhǔn)高度，V形塊兩工作平面間的夾角。夾具設(shè)計(jì)常見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

13、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，為避免過定位，定位孔應(yīng)做短些。夾具設(shè)計(jì)常見定位元件外圓定位半圓孔下半圓部分裝在夾具體上，起定位作用；上半圓部分裝在可卸式或鉸鏈?zhǔn)缴w上，起夾緊作用；適用于大型軸類工件的定位。外圓定位定心定位以外圓柱面的中心線為定位基準(zhǔn)，夾具定位元件與外圓柱面保持接觸，將其中心線確定在要求的位置上。多屬于定心夾緊機(jī)構(gòu)定心的同時(shí)，能將工件夾緊的機(jī)構(gòu)。若工件尺寸一致性好，則彈性夾頭速度較快?？ㄗūP以適應(yīng)尺寸范圍寬的加工工件。夾具設(shè)計(jì)工件以組合表面定位組合表面定位實(shí)際加工過程中，工件往往是以幾個(gè)表面同時(shí)定位的。之1：一面二

14、孔定位（一個(gè)平面和兩個(gè)與其垂直的孔的組合）在箱體、連桿、蓋板等類零件加工中，常采用這種組合定位兩圓柱銷重復(fù)限制了沿方向的移動(dòng)自由度，屬于過定位。工件上兩孔的孔心距和夾具上兩銷的銷心距均會(huì)有誤差，相互干涉。解決途徑：削邊銷等。夾具設(shè)計(jì)工件以組合表面定位組合定位之2：一個(gè)平面和兩個(gè)與其垂直的外圓柱面的組合工件在垂直平面定位后，再將工件左端用圓孔或V形塊定位，工件右端外圓所用的V形塊須做成浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，使其只能限制工件一個(gè)自由度，否則就會(huì)出現(xiàn)過定位。 之3：一個(gè)孔和一個(gè)平行于孔中心線的平面的組合圖中所示兩個(gè)零件，均需以大孔及底面定位，加工兩小孔。避免過定位，并保證工件要求的方案：圖a零件選用圖定位方案，

15、圖b零件選用圖d定位方案。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：找與工件表面接觸的元件；根據(jù)零件表面形狀和零件的加工要求分出定位元件和夾緊元件夾緊一般不改變零件定位狀態(tài)，夾緊有施力機(jī)構(gòu)或作用力符號(hào)；根據(jù)典型表面、元件類型分析各定位元件限制的自由度；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)定位誤差分析定位誤差（工件的一組定位基準(zhǔn)與夾具上相應(yīng)的定位元件相接觸或相配合）概念：用夾具裝夾一批工件時(shí)，由于定位不準(zhǔn)確引起該批工件某加工精度參數(shù)的誤差（含尺寸、位置誤差）問題1：（對(duì)一批工件而言）每個(gè)工件在尺寸、形狀、表面形態(tài)上都存在著在

16、允許范圍內(nèi)的誤差。問題2：（定位元件存在制造誤差）后果：使用夾具定位、采用調(diào)整法加工一批工件時(shí)的結(jié)果多種多樣。問題3：（定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合）加工質(zhì)量不僅取決于本道工序的加工質(zhì)量，且與相關(guān)工序的質(zhì)量有關(guān)問題4：（便于裝夾而預(yù)留的定位元件與工件之間的間隙）間隙方向的不確定將影響到工件的定位質(zhì)量夾具設(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)滿足：總 T ；T為工件被加工尺寸的公差要求；總= DW+ AT+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

17、方向上的最大位置變動(dòng)量。AT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：DW T/3夾具設(shè)計(jì)定位誤差分析定位誤差DW的組成（1）基準(zhǔn)不重合誤差JB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)，JB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)，JB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

18、底面和側(cè)面定位，定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，JB=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JB = 2 H。夾具設(shè)計(jì)定位誤差分析定位誤差DW的組成（2）基準(zhǔn)位置誤差JW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)

19、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)位移誤差無相關(guān)公共變量。 DWJWJB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。 DWJWJB工序基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)DWH1尺寸：A圓心OJB0，JW0H2尺寸：o圓心OJB=0， JW0H3尺寸：B圓心OJB0，JW0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）JW為定位基準(zhǔn)

20、線O的在加工方向的最大變動(dòng)量，即O1O2 所以JB = O1O2=O1C-O2C 對(duì)H1尺寸（加工到上母線）由于JB0，JW0 ； DWJWJB JW =O1O2=O1CO2C=JB =則DWJWJB DW= Aa= AO1O1O2 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)，隨增大而減小，但定位穩(wěn)定性變差，一般取=90夾具設(shè)計(jì)定位誤差分析常見定位誤差計(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 JW0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JW，但因要求也不高，所以一般仍忽略。定位誤差DWJB聯(lián)系兩基準(zhǔn)面的尺寸稱為定位尺寸，定位尺

21、寸公差就是基準(zhǔn)不重合誤差。夾具設(shè)計(jì)定位誤差分析常見定位誤差計(jì)算內(nèi)孔定位工件孔與定位心軸（或銷）間隙配合， DW = JB + JW 心軸垂直放置，按最大孔和最銷軸求得孔中心線位置的變動(dòng)量為：JW = D + d + min = max (最大間隙）水平放置，孔中心線的最大變動(dòng)量（在鉛垂方向上）即為定JW=OO=1/2(D+d+min)=(Dmax/2)-(dmin/2)=max/2過盈配合時(shí)(垂直或水平放置)時(shí)的定位誤差JW=0；對(duì)H1尺寸，定位基準(zhǔn)重合，JB=0；對(duì)H2尺寸:JB=d/2夾具設(shè)計(jì)定位誤差分析常見定位誤差計(jì)算以外圓表面定位工件外圓直徑有偏差時(shí)，工件軸線在V形塊中心線上下偏移：工

22、件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般有三種情況，即：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)分別為A、B、C設(shè)計(jì)基準(zhǔn)A, V形塊是對(duì)中定心元件,所以JB =0;設(shè)計(jì)基準(zhǔn)B， JB = Lb= K/2; DW=JW + JB 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)C， JB = Lb= K/2; DW=JW - JB (因方向相反)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)，位置誤差要小；（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減小基準(zhǔn)位移

23、誤差。定位誤差分析作業(yè)有一批如圖所示的工件， 外圓， 內(nèi)孔和兩端面均已加工合格，并保證外圓對(duì)內(nèi)孔的同軸度誤差在 范圍內(nèi)。按圖示的定位方案，用心軸 定位，在立式銑床上用頂尖頂住心軸銑鍵槽 。除槽寬要求外，還應(yīng)保證下列要求：（1）槽的軸向位置尺寸（2）槽底位置尺寸（3）槽子兩側(cè)面對(duì)外圓軸線的對(duì)稱度公差試分析計(jì)算定位誤差，判斷定位方案的合理性。圖3.28 心軸定位內(nèi)孔銑鍵槽定位誤差的計(jì)算定位誤差分析范例解答定位誤差分析范例解答夾具設(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)，稱為手動(dòng)夾緊。

24、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

25、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)。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（ip80）夾緊行程不受限制夾緊動(dòng)作慢，輔助時(shí)間長(zhǎng)，效率低夾具設(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似，只是楔角變化。特性：夾緊力小，自

26、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)鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)動(dòng)作迅速，增力比大，易于改變力的方向；自鎖性差，一般用于氣動(dòng)、液壓夾緊。需仔細(xì)進(jìn)行鉸鏈、杠桿受力分析、運(yùn)動(dòng)分析等。考慮必要的浮動(dòng)、調(diào)整環(huán)節(jié)。夾具設(shè)計(jì)典型夾緊機(jī)構(gòu)定心夾緊機(jī)構(gòu)夾緊的過程中保證圓心定位（一般來說）。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

27、下方與右上方分別是平行式與連續(xù)式夾具設(shè)計(jì)動(dòng)力裝置動(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?？椎奈恢镁葘?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。確定其他元件或裝置的結(jié)構(gòu)型式，如定向鍵，分度裝置

28、等。合理布置各元件或裝置，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。繪制總裝配圖的順序：先用雙點(diǎn)劃線將工件的外形輪廓、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)車床夾具車床夾具類型1、卡盤類車床夾具大都是回轉(zhuǎn)體或?qū)ΨQ零件。2、角鐵式車床夾

29、具（兩種情況）（1）工件的主要定位基準(zhǔn)是平面，要求被加工表面的軸線對(duì)定位基準(zhǔn)面保持一定的位置關(guān)系。（2）由于工件外形的限制，必須采用半圓孔或V形塊定位件。3、花盤式車床夾具夾具體為一個(gè)大園盤形零件。在花盤式夾具上加工的工件一般形狀比較復(fù)雜。工件的定位基準(zhǔn)多數(shù)是用圓柱面與其垂直的端面，因而夾具對(duì)工件多數(shù)也是端面定位和軸向夾緊的。4、安裝在拖板上或床身上的專用夾具對(duì)于某些形狀不規(guī)則和尺寸較大的工件，常常把夾具安裝在拖板上，刀具則安裝在車床主軸上作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，夾具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。夾具設(shè)計(jì)車床夾具車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：一般與機(jī)床主軸聯(lián)接，工作時(shí)高速回轉(zhuǎn)。精度之外，還應(yīng)考慮：夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力要求緊湊，輪廓小，重量

30、輕，且重心靠近回轉(zhuǎn)軸線。夾具應(yīng)有平衡措施，以減小振動(dòng)等不利影響。平衡塊位置可調(diào)。夾緊裝置除應(yīng)使夾緊迅速、可靠外，還應(yīng)注意夾具旋轉(zhuǎn)的慣性力不應(yīng)使夾緊力由較小的趨勢(shì)，以防回轉(zhuǎn)過程種夾緊元件松脫。夾具上的定位、夾緊元件及其他裝置不應(yīng)大于夾具體的直徑；靠近夾緊外緣的元件，不應(yīng)該有突出的棱角，必要時(shí)應(yīng)加防護(hù)罩。車床夾具與主軸聯(lián)接精度對(duì)夾具的回轉(zhuǎn)精度有決定性的影響。因此回轉(zhuǎn)軸線與車床主軸軸線要有盡可能高的同軸度。當(dāng)主軸有高速轉(zhuǎn)動(dòng)、急剎車等情況時(shí)，夾具與主軸之間的聯(lián)接應(yīng)該有防松裝置。在加工過程中，工件在夾具上應(yīng)能用量具測(cè)量。切屑能順利排出。夾具設(shè)計(jì)車床夾具實(shí)例研究原始資料，明確設(shè)計(jì)任務(wù)（40的孔）定位方案的

31、確定確定要限制的自由度根據(jù)加工工序的尺寸,形狀和位置精度要求，工件定位時(shí)需限制四個(gè)方向的自由度: 沿X,Y方向的水平運(yùn)動(dòng)以及XY軸向轉(zhuǎn)動(dòng)。夾具設(shè)計(jì)車床夾具定位方案的設(shè)計(jì)固定V形塊：限制X方向的移動(dòng)，Y方向的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)?；顒?dòng)V形塊：限制X方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。夾具設(shè)計(jì)車床夾具夾緊方案的設(shè)計(jì)比如：根據(jù)零件的定位方案，采用移動(dòng)壓板式螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾具設(shè)計(jì)車床夾具夾具體的設(shè)計(jì)及連接形成總裝圖和工程圖比如：采用銷釘固定，軸孔連接等（該方案不夠好）夾具設(shè)計(jì)銑床夾具設(shè)計(jì)銑床夾具類型1、直線進(jìn)給銑床夾具可加工平面、直角面和各種槽等。2、圓周進(jìn)給的銑床夾具配合高效夾緊，生產(chǎn)率高，可加工平面。3、靠模仿形銑床夾具主進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和

32、由靠模獲得輔助運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)仿形銑床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)銑削特點(diǎn)：一般不是連續(xù)切削，極易產(chǎn)生銑削振動(dòng)。銑削特點(diǎn)：加工余量一般較大，銑削力也較大，且方向是變化的。（1）夾具要有足夠的剛度和強(qiáng)度；（2）夾具要有足夠的夾緊力，夾緊裝置自鎖性要好（3）夾具的重心應(yīng)盡量低，高度與寬度之比應(yīng)不大于11.25；（4）要有足夠的排屑空間，切削和冷卻液能順利排除。（5）銑床夾具應(yīng)設(shè)置定位鍵和對(duì)刀裝置；（6）定位鍵與工作臺(tái)T型槽可用單面貼合；（7）兩定位鍵的距離應(yīng)盡量遠(yuǎn)一些；小型夾具可只用一個(gè)長(zhǎng)矩形鍵。夾具設(shè)計(jì)銑床夾具設(shè)計(jì)研究原始資料，明確設(shè)計(jì)任務(wù)工件為一水泵葉輪，要求設(shè)計(jì)一副銑床夾具,用在臥式銑床上加工兩條互成90的十字槽

33、，如圖所示：確定要限制的自由度根據(jù)加工工序的尺寸,形狀和位置精度要求，工件定位時(shí)需完全限制六個(gè)方向的自由度: 沿X,Y,Z方向的水平運(yùn)動(dòng)以及軸向轉(zhuǎn)動(dòng)。夾具設(shè)計(jì)銑床夾具設(shè)計(jì)定位方案（定五個(gè)位，限制六個(gè)自由度）加工過的葉輪底面放置在一個(gè)大的圓形定位盤上，以大平面定位，消除X、Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和Z方向的移動(dòng)自由度。用一個(gè)定位銷與葉輪上的孔相配合，以此消除X、Y的移動(dòng)自由度。利用兩塊開槽的壓板從兩個(gè)方向卡住葉片，并將它們固定在定位盤上，這樣就消除了Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度.夾具設(shè)計(jì)銑床夾具設(shè)計(jì)確定夾緊方案螺旋夾緊葉輪上的葉片與壓板頭部的缺口對(duì)中,旋轉(zhuǎn)螺母，通過杠桿使兩塊壓板同時(shí)夾緊工件。選用移動(dòng)式彎曲壓板

34、,它的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)快速裝拆.夾具設(shè)計(jì)銑床夾具設(shè)計(jì)分度機(jī)構(gòu)選用“立軸式回轉(zhuǎn)分度裝置”,一般這樣的分度采用棘輪的比較普遍,但是由于該工件的定位夾緊機(jī)構(gòu)尺寸較大, 改用分度盤加定位銷的分度方案,具體如下:設(shè)計(jì)一個(gè)分度盤,盤底有四段斜槽，分度盤與定位盤之間用螺釘固定在夾具體上開一沉頭孔,孔中放入銷套，銷套與定位銷配合,底部有彈簧。這樣，當(dāng)分度盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，銷始終在斜槽中運(yùn)動(dòng).每轉(zhuǎn)過90,銷就在彈簧的作用上升至最高點(diǎn),反靠夾緊。夾具設(shè)計(jì)銑床夾具設(shè)計(jì)夾具體和定位鍵為保證夾具在工作臺(tái)上安裝穩(wěn)定，應(yīng)按照夾具體的高度比不大于1.25的原則確定其寬度，并在兩端設(shè)置耳座，以便固定。定位鍵位置如圖所示。夾具設(shè)計(jì)銑床夾具

35、裝配圖及工程圖夾具設(shè)計(jì)鉆床夾具鉆床夾具簡(jiǎn)稱鉆模，類型有： 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)，可以用來加工同方向的平行孔系，也可以用來加工不同方向的孔。這類鉆模是一種小型夾具，在操作過程中，需要用人工進(jìn)行翻

36、動(dòng)，為了減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，這類鉆模的總質(zhì)量最好不要超過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)專門的托架。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：鉆套又稱為導(dǎo)套，作用是引導(dǎo)并確定刀具的位置和方向。類型：固定鉆套固定鉆套分為無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

37、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)加工。 特種鉆套當(dāng)工件的結(jié)構(gòu)形狀或工序加工條件均不允許采用上述幾種標(biāo)準(zhǔn)鉆套時(shí)，就應(yīng)視具體情況設(shè)計(jì)各種形式的特種鉆套。 夾具設(shè)計(jì)鉆床夾具研究原始資料，明確設(shè)計(jì)任務(wù)加工零件：杠桿加工任務(wù)：加工杠桿臂上兩個(gè)相互垂直的10mm和13mm孔。夾具設(shè)計(jì)鉆床夾具定位方案根據(jù)零件的構(gòu)造，最容易想到的是以22mm的孔為定位基準(zhǔn)，這樣可以避免基準(zhǔn)不重合誤差，同時(shí)可以限定可以限定四個(gè)自由度。再用一個(gè)螺母限定零件的上下竄動(dòng)的自由度和用一個(gè)支撐釘限定零件沿22mm中心線轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度就可以實(shí)現(xiàn)完全定位。定位銷22mm的孔，用來限制X,Y方向的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，共四個(gè)自由

38、度可調(diào)支承釘：限定Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng) 用一輔助支承來提高工件的安裝剛度和定位的穩(wěn)定性夾具設(shè)計(jì)鉆床夾具鉆模板類型選擇根據(jù)工件和夾具體的結(jié)構(gòu)，選用固定式鉆模板。固定式鉆模板雖然有時(shí)裝卸工件不便，但它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、定位精度高。鉆套的選擇由于孔10mm和13mm，一次鉆孔就可達(dá)到要求，因此采用固定式鉆套。10mm選無肩，13mm選有肩夾具設(shè)計(jì)鉆床夾具夾緊方案設(shè)計(jì)采用鎖緊螺母和開口墊圈來實(shí)現(xiàn)快速鎖緊夾緊機(jī)構(gòu)，它與一個(gè)加工面位置靠近，增加了剛性，零件夾緊變形也小；但對(duì)于另一個(gè)加工面較遠(yuǎn)，為提高剛性，故采用輔助定位元件來固定，該設(shè)計(jì)采用了螺旋輔助支承夾具設(shè)計(jì)鉆床夾具夾具體與總裝圖夾具設(shè)計(jì)鏜床夾具鏜床夾具導(dǎo)向支架的布置在布置上有多種形式，可分為：?jiǎn)蚊媲皩?dǎo)向：導(dǎo)向支架在刀具前方，鏜桿與機(jī)床主軸剛性連接。單面雙導(dǎo)向：兩個(gè)導(dǎo)向支架布置在工件的一側(cè)，鏜桿與機(jī)床主軸浮動(dòng)連接。單面后導(dǎo)向：導(dǎo)向支架在刀具后方，鏜桿與機(jī)床主軸剛性連接。刀桿剛性好，加工精度高。雙面單導(dǎo)向：導(dǎo)向支架分別裝在工件兩側(cè)，鏜桿與機(jī)床主軸浮動(dòng)連接。雙面雙導(dǎo)向：適于專用雙面鏜床，效率高，在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。中間導(dǎo)向：鏜桿長(zhǎng)L鏜桿直徑d十倍時(shí)，應(yīng)增加中間導(dǎo)向裝置，適用于安裝面敞開的工件。鏜套設(shè)計(jì)固定式鏜套:外形尺寸小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同軸度