第二章-機床夾具設計

第二章

機床夾具設計

本章要點機床夾具概述工件在夾具中的定位工件在夾具中的夾緊機床夾具設計步驟與方法各類機床夾具視頻：1§2-1

機床夾具概述

一、機床夾具在加工中的作用

劃線找正加工方法

夾具定位加工方法2

以上分析可以看出，機床夾具的作用是：（1）保證加工精度夾具的最大功用是保證加工表面的位置精度。（2）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，縮短輔助時間，提高了成品率，降低了成本。（3）擴大機床的加工范圍如在車床上加鏜夾具，可完成鏜孔加工。（4）減輕工人勞動強度

3二．機床夾具及其組成

1．機床夾具

機床上用來裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床或刀具有一個正確的加工位置，并在加工過程中保持這個位置不變。4裝夾：將工件安放在機床上或夾具上進行定位和夾緊的操作過程。定位：使一批工件在機床上或夾具上相對于刀具處在正確的加工位置的操作過程。夾緊：工件在夾具中定位后，將其壓緊、夾牢，使工件在加工過程中，始終保持定位時所取得的正確加工位置。2、裝夾、定位、夾緊的基本概念定位與夾緊的區(qū)別：

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。53．工件裝夾的方法

1）直接找正法

2）劃線找正法

3）夾具裝夾：

視頻：視頻：視頻：6表：各種裝夾方法的比較

直接找正劃線找正定位元件法夾具類型通用夾具專用夾具或通用改造

生產(chǎn)率、成本費時、成本較高、劃線更甚迅速方便、成本低

定位精度取決于量儀精度工人技術水平方法是否得當可達0.01較高且穩(wěn)定

一般不高使用高精度量儀、技術高，也可達到很高一般不高約0.2～0.5還與劃線粗細等有關適用零件形狀簡單、加工面少形狀復雜、加工面多、位置要求不高、大重件

生產(chǎn)批量單件小批量大批大量

7三．機床夾具的分類：

1．按使用范圍分：

1）通用夾具

2）專用夾具

4）成組夾具

3）組合夾具：

5）隨行夾具：

8三爪卡盤四爪卡盤萬向平口鉗回轉工作臺分度頭通用夾具9組合夾具實例1011零件工序簡圖43φDLLφD43φD43LφDL34φDL43φDL34成組（部分元件可更換）夾具KH1KH2KH3KH412

2．按機床分類

1）車床夾具

2）銑床夾具

3）鉆床夾具

4）磨床夾具

5）數(shù)控機床夾具

13

3．按動力源分類

1）手動夾緊

2）氣動夾緊

3）液動夾緊

4）電磁夾緊

5）真空夾緊

14氣動虎鉗液壓夾具15四．專用夾具的組成（如圖）

鉆床夾具1．定位元件2．夾緊裝置3．對刀引導元件4．連接元件5．夾具體6．其它件16

1．工件通過定位元件在夾具上占有一個正確的位置

2．工件通過夾緊元件保證加工過程中始終保持原有的正確位置

3．夾具通過對刀元件相對刀具保持正確位置

4．夾具通過連接元件，相對于機床保持一個正確位置

5．夾具通過其他裝置，完成其他要求

6．夾具體把上述的幾種元件組合成一個整體。17

§2-2

工件在夾具中的定位

一．定位的原理

1．自由物體：

2．六個自由度：沿x軸移動自由度

沿y軸移動自由度

沿z軸移動自由度

沿x軸轉動自由度

沿y軸轉動自由度

沿z軸轉動自由度

視頻：18

3．定位支承點（約束點）如圖2-6所示

圖2-619X六點定位原理ZY4、六點定位原理要確定其空間位置，就需要限制其6個自由度將6個支承抽象為6個“點”，6個點限制了工件的6個自由度，這就是六點定位原理。任何一個物體在空間直角坐標系中都有6個自由度20

——夾緊與定位概念分開

兩點注意：“點”的含義

——對自由度的限制，與實際接觸點不同21二、根據(jù)加工精度要求，確定工件必須限制的自由度數(shù)目

【例1

】在球面上加工平面：如下圖

應限制22

【例2】球面上加工不通孔：如圖2-8應限制

圖2-823【例3】銑平面，如圖2-9應限制xyzh±△h圖2-9銑平面24【例4】車光軸，如圖2-10應限制yxzφD圖2-10車光軸25【例5】銑溝槽

b由銑刀保證，如圖2-11

應限制

b：由刀具保證

L：

h：26

【例6】銑不通槽

如圖2-12應限制

27（三）定位元件限制工件自由度

首先講解單個典型表面的定位元件，單個典型表面是指平面、內外圓柱面、內外圓錐面等。單個典型表面是組成各種不同復雜工件的基本單元，分析單個典型表面的定位及定位元件設計是進行夾具定位分析和夾具定位方案設計的基礎28平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承釘、支承板、夾具支承件和夾具體的凸臺及平面等。下圖給出了平面定位的幾種情況。1、工件以平面定位1）支承釘A、結構A型是平頭支承釘：B型是球頭支承釘：C型是齒紋頂面的

支承釘：29B定位情況302）支承板A結構A型：所以常用于側面或頂面的定位。B型：支承板的工作平面上開有斜槽，B型支承板應用較多，用于底面的定位更合適。31B定位情況32平面定位的幾種情況。ZXYZXYZXYZXY工件以平面定位ZXYZXY33對粗基準：使用三個支承銷（三點構成一個平面）作為定位元件，限制工件三個自由度對精基準：可用一支承板代替三個支承銷定位，同樣限制工件的三個自由度圖:支承釘、支承板及其用法34

工件以圓孔定位多屬于定心定位（定位基準為圓柱孔軸線）。常用定位元件是定位銷和心軸。定位銷有圓柱銷、圓錐銷、菱形銷等形式；心軸有剛性心軸（又有過盈配合、間隙配合和小錐度心軸等）、彈性心軸之分。2、工件以圓孔定位1）圓柱銷A結構35B定位情況362）菱形銷B定位分析如前圖A結構373）圓錐銷A結構B定位分析384）定位心軸A結構B定位分析39

工件以圓錐孔定位時，所用定位元件為圓錐心軸或圓錐銷以及雙頂尖。圓錐心軸限制工件5個自由度，圓錐銷限工件四個自由度。3、工件圓錐孔定位A定位形式40B定位分析41雙頂尖定位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：42

工件以外圓柱面定位兩種形式：定心定位和支承定位。工件以外圓柱面定心定位的情況與工件以圓孔定位的情況相仿（用套筒和卡盤代替心軸或柱銷）。支承定位時用支承板、支承釘。

4、工件以外圓柱面定位1）圓定位套A定位情況43B定位分析442）V形塊用于完整的外圓柱面和非完整的外圓柱面的定位，是外圓定位中最常用的定位元件。A結構45B定位分析46C：V形塊的特點

1、V形塊對外圓柱面定位，形式上是支承定位，但其實質是定心定位。

2、V形塊能起對中作用

3、可以用于非完整外圓的定位

4、活動V形塊常常起著定位和夾緊的雙重作用（既是定位元件，又是夾緊元件）。47c’）XZYX484）支承板

支承板對外圓柱面的定位就是平面與外圓母線的接觸.定位分析495）三爪卡盤定位50三爪卡盤定位的定位分析主要看工件的定位表面與三爪卡盤的相對夾持長度的多少：當相對夾持長度長時，限制工件四個自由度：當相對夾持長度短時，限制工件二個自由度：生產(chǎn)中常采用在三爪與工件之間設置一鋼絲圓環(huán)，以減少相對夾持長度。51（四）幾種不同的定位形式1．固定支承：2．可調支承：可調支承的結構523．自位支承：自位支承結構自位支承雖然增加了與工件定位面的接觸點數(shù)目，但通過其內部的浮動聯(lián)系起到的是單點支承的作用，即自位支承只限制工件一個自由度。用途：常用于毛坯表面，斷續(xù)表面，階梯表面的定位。

定位分析534．輔助支承：A輔助支承的應用5455B輔助支承結構56輔助支承定位分析：

輔助支承是在工件定位后才參與支承的元件，其高度是由工件確定的，因此它不起定位作用，但輔助支承鎖緊后就成為固定支撐，能承受切削力。

57（五）工件定位時的幾種情況1、完全定位舉例：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）工件在夾具中相對于刀具的六個自由度全部被限制的定位方法稱為完全定位。58解：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：短銷限制工件二個自由度：擋銷限制工件一個自由度：故定位性質：為完全定位。

59

限制了影響工件加工精度的自由度，且又少于六點的定位方法稱為部分定位。重要概念：不能片面地理解為“少于六點定位的定位方法稱為部分定位”。因為下面講到的“欠定位”也是少于六點的定位，兩者不能混淆。影響該加工表面加工精度的自由度也稱必須限制的自由度。換句話說,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，這是絕對不允許的。不影響工件加工精度的自由度允許不被限制。2、部分定位（不完全定位）60舉例：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？允許不限制的自由度又有哪些？613、欠定位b）B欠定位示例XZYa）B624、過定位1）如果工件的定位面經(jīng)過機械加工，且形狀、尺寸、位置精度均較高，則過定位是允許的。因為合理的過定位不僅不會影響加工精度，還會起到加強工藝系統(tǒng)剛度和增加定位穩(wěn)定性的作用。2）如果工件的定位面是毛坯面，或雖經(jīng)過機械加工，但加工精度不高，這時過定位一般是不允許的，因為它可能造成定位不準確，或定位不穩(wěn)定，或發(fā)生定位干涉等情況。63

過定位分析（桌子與三角架）圖2-17過定位分析64（六）定位表面的組合（組合定位分析）

工件上常見的定位基準是以組合的形式出現(xiàn)：如面與面的組合；內、外圓柱面與端面的組合；圓柱孔與平行于孔軸線的平面的組合（如：平面與削邊銷定位）；

錐面與錐面的組合（中心孔定位）；兩平行圓柱孔與垂直于圓柱孔軸線的平面的組合（簡稱一面兩孔定位）等等。651、組合定位的概念及定位基準的主次之分

主要定位面：

限制工件自由度數(shù)最多的定位表面稱第一基準面或支承面次要定位面：

限制工件自由度數(shù)次多的定位面稱第二基準面或導向面第三定位面：

限制工件自由度數(shù)為1的定位稱第三基準面或止推面66三基面組合基準定位67

2．組合定位的定位分析要點

（1）先分析限制工件自由度數(shù)最多的那個定位元件（或定位元件的典型組合）限制工件的具體自由度，再分析限制工件自由度次多的那個定位元件限制的具體自由度，

（2）定位元件組合時限制工件自由度的總數(shù)目等于各個定位元件單獨定位時限制工件自由度數(shù)目之和，但具體限制哪些自由度卻會隨組合情況的不同而發(fā)生變化。

68（3）定位元件單獨使用時限制移動自由度，在組合定位中常會轉化成限制轉動自由度。一經(jīng)轉化，將不再起單獨定位時的作用。（如下圖中的兩短V形塊組合定位）

（重點、難點?。?9a)b)

組合定位分析圖例a）圖解：1）定位原理分析支承板限制的自由度：短銷限制的自由度：固定短V形塊限制的自由度：故屬過定位。

2）改進方案：將固定V形塊改為活動V形塊。b）圖解：1）定位原理分析：右邊兩短V形塊相當于一長V形塊，限制：左邊短V形塊限制：故屬完全定位。703、組合定位時過定位現(xiàn)象的消除方法

（1）使定位元件在產(chǎn)生過定位的方向上可移動，以消除該方向的移動過定位。（如活動頂尖不能限制）a)b)過定位消除方法之一71a)b)d)c)自位支承a)三點球面式b)兩點擺動式c)兩點杠桿式d)兩點均衡移動式（2）采用自位支承，消除定位元件繞某個（或某兩個）坐標軸轉動方向的過定位。72（3）改變定位元件的結構形式來消除過定位。

過定位：

一面兩銷定位：73過定位引起夾緊變形4、定位方案分析舉例【例1

】過定位引起夾緊變形74橡膠墊改進方案：75題型一：判斷定位方案是否正確（重點內容）分析下列圖示定位方案：①各方案限制的自由度？②有無欠定位或過定位?③對不合理的定位方案提出改進意見。

b）XZYX76a）圖解：

1）定位分析左頂尖限制的自由度：右頂尖（活動頂尖）限制的自由度：三爪卡盤（夾持長度長）限制的自由度：2）定位性質：過定位3）改進方案：去掉三爪卡盤，采用雙頂尖定位。【例1

】77b）圖解：1）定位分析支承板限制的自由度：左短V形塊限制的自由度：右活動短V形塊限制的自由度：2）定位性質：過定位3）改進方案：去掉活動短V形塊，對工件直接夾緊。b）XZYX【例2

】78【例3

】分析圖示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，并在圖中示意畫出；確定夾緊力作用點的位置和作用方向，用規(guī)定的符號在圖中標出。題型二：根據(jù)工件加工表面的加工要求，設計定位方案（重點）79判斷定位方案是否正確時，要把握二點：一是定位方案必須合理（無重復定位和欠定位）；二是該定位方案必須能夠保證工件的加工精度（定位誤差應為最小）；如不能同時滿足以上二點，則該方案是錯誤的。解：1）必須限制的自由度：2）定位原理設計：（參見定位原理圖）80工件的大底面定位，限制工件的三個自由度：（保證二各孔的軸心線垂直于工件底面）；工件的下側面定位，限制工件二個自由度：（保證工件二孔的位置尺寸H）；而工件的大孔定位，限制一個自由度：

（保證工件二小孔與大孔中心的對稱位置尺寸A）。定位原理圖選擇定位元件3）選擇定位元件（參見右圖，也可用文字表達）81其它方案：窄支承板第一定位基準：底平面（支承板）第二定位基準：下側面第三定位基準：大孔（窄支承板）（削邊銷）82

【例3

】

當兩小孔的設計基準改為大孔中心時（如下圖），應如何來設計定位方案？

提示：應使兩小孔的設計基準大孔中心與定位基準重合。83第一定位基準：底平面（支承板）第二定位基準：大孔（短銷）第三定位基準：下側面（限制1個自由度）（活動窄支承板）解：解題要訣：將加工孔的設計基準作為定位基準！84§2-3

定位誤差的計算（重點、難點）（一）概述1、基準的概念1）定義：

基準是指工件上的一些點、線、面。（在零件設計或加工中，可以用這些點、線、面來確定其他點、線、面的位置）。

2）基準分類（1）設計基準：（零件圖中所使用的基準）（2）工藝基準：是指加工過程中所使用的工件上的一些線或面，但不能是點?。üに嚮鶞时仨毦哂幸欢ù笮〉拿娣e）85c：對刀基準：調整刀具位置時所使用的基準。d：度量基準：測量時所用的基準。e:裝配基準：裝配零件所依據(jù)的基準。

a：工序基準

加工過程中工序尺寸的設計基準稱為工序基準。

b：定位基準

在加工過程中使工件占據(jù)正確加工位置所依據(jù)的基準，亦即工件與夾具定位元件定位工作面接觸或配合的表面。86基準的判別：例如：下圖中：下母線B是零件圖中工序尺寸的設計基準；下母線B也是銑削鍵槽時的工序基準；

軸的中心O是V形塊定位時的定位基準（位置隨直徑的大小而改變）；

工序尺寸零件圖加工過程中87又如：下圖中：孔中心O是銑削上平面時的設計基準；

孔中心O是銑削上平面加工過程中的工序基準；

孔中心O也是心軸定位時的定位基準；定位心軸中心為對刀基準?？着c心軸間無間隙時孔與心軸間存在間隙時88（二）定位誤差及其產(chǎn)生原因

1．定位誤差：

1)基本概念用夾具裝夾加工一批工件時，由于定位不準確引起該批工件在某加工精度參數(shù)（尺寸、位置）的加工誤差，稱為該加工精度參數(shù)的定位誤差（簡稱定位誤差）。

2)定位誤差的大?。憾ㄎ徽`差指一批工件在夾具中定位時，工件的設計基準（或工序基準）在加工尺寸方向上的最大變動量，以△dw表示。（工序基準的位置變動將對加工精度有直接影響）89

定位誤差包括基準不重合誤差和基準位移誤差即：

=

±注：1、根據(jù)一批工件的定位由一種可能的極端位置變?yōu)榱硪环N極端位置時，和的方向的異同，以確定公式中的加減號。

2、定位基準無位置變動，基準位移誤差為零；定位基準與工序基準重合，基準不重合誤差為零。902、基準不重合誤差：

當定位基準和工序基準不重合時，工序基準相對于定位基準在加工尺寸方向上的最大位移量，用表示。

定位基準與工序基準之間必然存在一個聯(lián)系尺寸L，稱為定位尺寸，基準不重合誤差就是定位尺寸的公差。在設計夾具時，應盡量使兩者重合。91基準不重合誤差△jb：其大小等于工序基準與定位基準間聯(lián)系尺寸在加工尺寸方向上的變動量（公差）。

【例1】

一次安裝加工兩孔A和B，孔B在X方向定位基準C與設計基準A不重合，基準不重合誤差為聯(lián)系尺寸22的公差0.2923、基準位移誤差：對刀基準：就是調整刀具位置時所用的基準。93如圖為一套筒類零件放在水平心軸上定位而銑鍵槽的例子，加工時要保證尺寸b和h，b是由刀具本身的寬度尺寸決定，尺寸h則按心軸中心調整好銑刀的高度位置h1來保證。（即心軸中心就是對刀基準！）【例如】：94當保證鍵槽尺寸h時：

定位基準:工件內孔中心線；工序基準:圓柱的下母線A；對刀基準:定位心軸的外圓中心線。基準分析:95b±△bh-△h?

Dmax?dminhmin基準位移誤差產(chǎn)生原因hmax基準分析：當保證尺寸h1時：

定位基準:工件內孔中心線；工序基準:工件內孔中心線；對刀基準:

定位心軸的外圓中心線。96由上分析可知：當定位基準和工序基準不重合時，工序基準相對定位基準產(chǎn)生位移，會產(chǎn)生基準不重合誤差定位誤差應表示為：

當兩項誤差同時發(fā)生時，所產(chǎn)生的定位誤差為工序基準相對于對刀基準的最大位移

當定位副制造不準確時，會引起定位基準相對于對刀基準產(chǎn)生位移，從而產(chǎn)生基準位移誤差97誤差不等式：

判斷定位方案是否合理可行的依據(jù)是

式中：T-------工序尺寸的公差。例如：上例銑鍵槽時，定位誤差不得大于鍵槽尺寸h公差的1/3,即。98（三）定位單個典型表面時定位誤差的分析計算

1．平面定位時的定位誤差

定位基準和對刀基準是重合的，不存在基準位移誤差，其可能產(chǎn)生的誤差是基準不重合誤差。

=

09952±0.0230±0.1060±0.06?12H8ABCD0.04(a)(b)銑臺階面工序定位誤差的分析計算【例1】加工一批工件如圖所示，除了A、B處臺階面其余各表面均已加工完成，現(xiàn)在采用由圖所示夾具定位方案加工A、B面，保證尺寸30±0.1mm和60±0.06mm，試分析此定位方案產(chǎn)生的定位誤差能否滿足加工要求。1001．30±0.1，定位基準是C，工序基準是孔的軸線，定位尺寸為52±0.02，

（定位基準與對刀基準是同一平面）

（工序基準相對于定位基準的位移量）

故可以滿足要求

2．60±0.06，定位基準D，工序基準為D，定位基準和工序基準重合，定位基準與對刀基準重合。

，所以

101【例2

】如下圖所示零件的定位方案，求銑A、B兩平面時L1、L2、L3、L4的定位誤差δL1、δL2、δL3、δL4？工序基準：工序圖上工序尺寸的設計基準。對刀基準：調整刀具位置時所用的基準。定位基準：在加工過程中使工件占據(jù)正確加工位置所使用的基準解：：定位基準相對對刀基準的最大移動量：工序基準相對于定位基準在加工尺寸方向上的最大位移量。1022．圓孔定位時定位誤差的計算工件采用圓孔定位室時，工件定位面是圓柱孔，定位工件的定位工作面是外圓柱面，兩者以一定性質的配合實現(xiàn)工件定心定位，應根據(jù)配合性質的不同，分別計算定位誤差。

1）定位面與定位工作面是過盈配合，不存在配合間隙。則，103其中：為定位孔的最大值

為定位用心軸或銷子的最小直徑2）定位面和定位工作面作間隙配合根據(jù)前述，是由內孔和心軸之間的最大間隙所決定的：

（即等于定位的孔和心軸間最大間隙的一半！）b±△bh-△h?

Dmax?dminhmin基準位移誤差產(chǎn)生原因hmax104【例3】有一批如圖所示的工件，外圓為，內孔為，兩端面均已加工合格，并保證外圓對內孔的同軸度誤差在范圍內。今按圖示的定位方案，用心軸定位，在立式銑床上用頂尖頂住心軸銑槽子。除槽寬要求外，還應保證下列要求：（1）槽的軸向位置尺寸；（2）槽底位置尺寸試分析計算定位誤差，判斷定位方案的合理性。

105用心軸定位內孔銑槽工序的定位誤差分析計算106解：（1）對尺寸而言：

工序基準、定位基準和對刀基準都是工件左端面，平面定位。所以

，，(2)對尺寸來說：尺寸的定位誤差：

工序基準為外圓下母線，

定位基準為內孔中心線，

對刀基準為心軸中心線。定位基準和工序基準不重合，定位尺寸為（這僅是外圓下母線和外圓圓心之間的位置關系，沒考慮同軸度?。?07

內孔和外圓有同軸度誤差，這項誤差會引起的基準不重合誤差為：則（基準不重合誤差是這兩項之和！）內孔和心軸作間隙配合，所引起的基準位移誤差為：

三個量都是獨立變量，互不相干，又都在同一尺寸方向上，因此

定位誤差占尺寸公差的＜，能保證加工要求。1083、V形塊定位外圓時的定位誤差的分析計算109

如上圖，O為理論圓的中心，O＇，O＇＇為外圓直徑為dmax和dmin，時的圓心位置。在ΔO’CO’’中，oCdmaxdmindo'1o''1o

V形塊定位外圓時的定位誤差分析計算110【例4】一批如圖（a）所示工件，外圓已經(jīng)加工合格，現(xiàn)在用V形塊定位銑寬度為b的槽，若要求保證槽底的尺寸分別為L1，L2，L3，試分別計算這三種不同尺寸要求的定位誤差。（a）bL1L3d±T(d)/2L2oMN111d+T(d)/2d-T(d)/2L1minL1max

（b）''1o'1o1dwD1）L1的定位誤差112解：1）L1的定位誤差

L1工序基準為外圓軸線，

定位基準為外圓軸線。兩者不存在基準不重合誤差，故

對刀基準為理論圓中心。存在基準位移誤差113d+T(d)/2d-T(d)/2L2maxL2min

L3max（c）'1o''1o2dwDL3min

3dwD

V形塊定位外圓銑槽時的三種不同尺寸要求及其定位誤差計算'M''M'N''N2）L2尺寸的定位誤差114

L2的工序基準:外圓上母線，

定位基準:外圓中心，存在基準不重合誤差(工序基準M由于定位圓柱面的制造誤差引起的位移)：

對刀基準為理論圓中心。存在基準位移誤差：L2尺寸的定位誤差115

L2的定位誤差為兩者的合成。兩者都是由外圓直徑的變化同時引起的。所以要判斷兩者的方向特點。

當外圓直徑從大到小時，工序基準M相對定位基準O是向O方向即向下偏移的（如下圖所示）。

當放入V形塊中后，當外圓直徑由大變小時，定位基準（軸心線）相對對刀基準（理論軸中心）也是向下偏移的。

綜合起來兩者合成方向相同(取+號）

116d+T(d)/2d-T(d)/2L2maxL2min

L3max（d）'1o''1o2dwDL3min

3dwD

V形塊定位外圓銑槽時的三種不同尺寸要求及其定位誤差計算'M''M'N''N

3）L3尺寸的定位誤差117

L3的工序基準為外圓下母線，

L3的定位基準為外圓中心，存在基準不重合誤差：

對刀基準為理論圓中心。存在基準位移誤差

L3尺寸的定位誤差同理：118

L3的定位誤差為兩者的合成。兩者都是由外圓直徑的變化同時引起的。所以要判斷兩者的方向特點：

當外圓直徑從大到小時，工序基準N相對定位基準O是向O方向即向上偏移的（從零件圖上看）。

當放入V形塊中后，當外圓直徑由大變小時，定位基準（軸心線）相對對刀基準（為理論圓中心）是向下偏移的。綜合起來兩者合成方向相反(取-號）。注意：兩者中的大值減小值！119

工序尺寸以H3標注，其定位誤差為：

=B1B2=O2B2+O1O2-O1B1

==sinα21Td2d-Td2

d2+－sinα21Td2－1也可按定位誤差定義推算：L3尺寸的定位誤差：工序基準B在加工尺寸方向的變動量。120【例5】如圖所示，已知，兩外圓同軸度公差為Φ0.02，V形塊夾角α=90°。定位方案如圖所示，試計算：（1）銑鍵槽時尺寸A及對稱度的定位誤差；（2）若鍵槽深度要求A=

,鍵槽對稱中心對軸線的對稱度公差為t=0.25，問此定位方案可行否？121解：（1）定位誤差的計算1）鍵槽中心對稱度的定位誤差（僅有基準不重合誤差）：

槽寬的定位基準：小外圓軸心，槽寬的工序基準：大外圓中心，

槽寬的對刀基準：V形塊上小圓的理論圓中心。由于兩外圓有同軸度誤差，所以存在基準不重合誤差

=

0.02對刀基準和定位基準存在的基準位移誤差發(fā)生在垂直方向和對稱度誤差無關。因此在對稱度方向上，=0122定位基準：小外圓軸線，工序基準：大外圓的下母線，對刀基準：V形塊上小圓的理論圓中心由于定位基準和工序基準不重合，且兩外圓有同軸度誤差，所以存在基準不重合誤差：對刀基準和定位基準存在基準位移誤差：

2）A尺寸的定位誤差：123

兩個誤差對尺寸A的影響是相互獨立的，因此總的定位誤差為：故此定位方案可行。

2）分析定位方案是否可行124如圖所示零件已加工好Φ100，40，α＝45°，求尺寸L的定位誤差?！纠?】

由100引起的基準位移誤差：

L

的定位誤差為：

解：

由40引起的基準不重合誤差：

（基準重合）125由尺寸40引起的定位誤差：126§2-4

工件在夾具上的夾緊工件定位之后必須通過夾具上的夾緊裝置將其可靠地固定在正確的加工位置上，使其在承受工藝力和慣性力等的情況下正確位置不發(fā)生變化。否則，在加工過程中因切削力、慣性力的作用而發(fā)生位置的變化或引起振動，原有的正確定位遭到破壞，就不能保證加工要求。

產(chǎn)生夾緊力的裝置是夾緊裝置。127一．夾緊裝置的組成1．對夾緊機構的基本要求1）夾緊時不破壞工件定位后的正確位置；

穩(wěn)2）夾緊力大小要適當；牢3）夾緊動作要迅速、可靠；

快4）結構緊湊，易于制造與維修。1282．夾緊機構的組成

下圖是典型的夾緊裝置，它由以下幾個部分組成129（1）夾緊力源裝置；（2）中間遞力機構；

特點：改變力的大小，通常為增力機構；改變夾緊力的方向；使夾具具有一定的自鎖性，以保證夾緊可靠。（3）夾緊元件；夾具的組成：（4）夾具體。130二．夾緊力的確定

1．夾緊力方向的選擇1）主要夾緊力的作用方向應指向工作主要定位基準面，以保證工件的加工要求

1312）夾緊力的作用方向不應破壞工件的準確定位，應使工件定位正確穩(wěn)定。1323）夾緊力的作用方向應盡量與工件剛度大的方向相一致，以減小工件夾緊變形。1334）夾緊力的作用方向應盡可能有利于減小夾緊力，以利于夾緊裝置的體積的減小。1342．夾緊力作用點的確定

1）夾緊力的作用點應正對支承元件或處于支承元件構成的穩(wěn)定受力區(qū)內，以免引起工件移動或偏轉而破壞工件的正確定位。1351362）夾緊力作用點應處于工件剛性較好的部位或使夾緊力均勻分布，以減小工件的夾緊變形。137薄壁套筒的夾緊變形1383）夾緊力的作用點應盡量靠近加工部位，防止工件的振動或變形。139

3．夾緊力大小的估算

1）夾緊力的大小應適當2）夾緊力的大小應穩(wěn)定

3）夾緊力大小的估算

夾緊力的計算方法一般是將工件作為一受力體進行受力分析，根據(jù)靜力平衡條件列出平衡方程，求解出保持工件平衡所需的最小夾緊力。

工件承受的力有切削力、夾緊力、重力、慣性力等，其中切削力是一個主要力，計算夾緊力時，一般先根據(jù)金屬切削原理的相關理論計算出加工過程中可能產(chǎn)生的最大切削力（或切削力矩），并找出切削力對夾緊力影響最大的狀態(tài)，按靜力平衡求出夾緊力的大小。

140實際夾緊力的計算公式為式中Fj—實際所需夾緊力

Fj0—按靜力平衡求出的夾緊力

k—安全系數(shù)

安全系數(shù)k值的取值范圍在1.5～3.5之間，視其具體情況而定。精加工、連續(xù)切削、切削刀具鋒利等加工條件好時，取k=1.5～2；粗加工，斷續(xù)加工、刀具刃口鈍化等加工條件差時，取k=2.5～3.5。141三．常用夾緊機構

1．斜楔夾緊機構斜楔直接夾緊142斜楔杠桿夾緊1431）斜楔夾緊機構的工作原理斜楔夾緊機構是利用斜楔的軸向移動直接對工件進行夾緊或推動中間元件將力傳遞給夾緊元件再對工件進行夾緊。2）斜楔夾緊機構夾緊力的計算

FSFJF1Pφ1αFJ’NF2φ2α圖斜楔機構受力分析圖144由于在垂直方向受力是相等的所以在水平方向：

式中Fj—工件獲得的夾緊力（N）；Fs—施加在斜楔上的原始作用力（N）；α—斜楔的斜角（°）；φ1—工件與斜楔之間的摩擦角，摩擦系數(shù)f1=tgφ1；φ2—夾具體與斜楔之間的摩擦角，摩擦系數(shù)f2=tgφ2。1453）斜楔自鎖條件的計算

自鎖：是指當工件被夾緊之后，在不再施加原始作用力的情況下工件依然被夾緊的現(xiàn)象。圖1-63斜楔機構自鎖時受力分析圖αFJF1φ1FJ’NF2φ2α-φ2146若N和F2的合力為R，則由自鎖條件：其中代入上式，得：一般取斜角α=6°～10°。圖1-63斜楔機構自鎖時受力分析圖αFJF1φ1FJ’NF2φ2α-φ21475）斜楔夾緊機構的夾緊行程

斜楔夾緊機構的夾緊行程一般很小，夾緊行程的大小與斜角和斜楔軸向移動距離成正比關系。要增大夾緊行程，就必須增大斜楔軸向移動距離或增大斜角，但往往都是不可行的。增大斜角會受到自鎖條件的限制；增大斜楔軸向移動距離會使夾緊機構的尺寸增大、體積增大，還會延長操作時間，影響勞動生產(chǎn)率。在生產(chǎn)實際中常采用雙斜角結構的斜楔.α1α圖1-64雙斜角結構的斜楔1486）斜楔夾緊機構的特點及應用

斜楔夾緊機構結構簡單，增力比較大Fj=(2.6～3.2)Q，自鎖性能好，廣泛應用于中間遞力機構。由于手動夾緊費時費力效率低，所以很少用來手動直接夾緊工件。斜楔夾緊機構夾緊行程很小，故對工件夾緊表面的尺寸精度要求比較高，以避免發(fā)生夾不著或無法夾的情況。1492、螺旋夾緊機構

1）螺旋夾緊機構的工作原理

螺旋夾緊機構是利用螺旋副配合轉動產(chǎn)生的軸向移動和軸向力直接夾緊工件或推動夾緊元件對工件實施夾緊的，螺旋夾緊機構1502）螺旋夾緊機構的夾緊力

螺栓或螺釘上的螺旋線相當于繞在其中徑上的一個斜面，從本質上講，螺旋夾緊機構是由斜楔夾緊機構演變而來的，故由斜楔夾緊機構夾緊力Fj的計算可導出螺旋夾緊機構的夾緊力151式中FJ—螺旋夾緊機構所產(chǎn)生的夾緊力；FS—作用在手柄上的原始作用力；L—原始作用力的力臂；d0—螺紋中徑；α—螺紋升角，標準緊固螺紋的螺旋升角為3.5°；φ1’—螺旋副的當量摩擦角，可參閱相關資料求出；φ2—壓塊與工件之間的摩擦角；r’—壓塊與工件表面間的摩擦力矩半徑，可參閱相關資料進行計算。p108152

3）增力倍數(shù)

一般摩擦系數(shù)f1=f2=0.1～0.15,對應的摩擦角為5°43′～8°32′；螺旋的斜角α小于4°，若取φ1=8°32′，φ2=6°，α=3°，L=（12~8）d當r=0，則Fj=140FS

；r=1/3d，F(xiàn)j=105FS

；r=1/2d，F(xiàn)j=98FS4）螺旋夾緊機構的自鎖條件螺旋夾緊機構中，螺紋的升角α≤4°，具有良好的自鎖性能和抗振性能。1535）螺旋夾緊機構的夾緊行程

螺旋相當于將長斜楔繞在圓柱體上，夾緊行程不受限制，增大螺旋的軸向尺寸便可獲得大的夾緊行程，很方便。6）螺旋夾緊機構的特點、應用及快速作用措施

螺旋夾緊機構結構簡單，制造容易，操作方便，自鎖性能好，增力比大，常用于手動夾緊。

螺旋夾緊機構的缺點是操作緩慢，為了提高其工作速度，生產(chǎn)實際中常采用快速作用措施。

154

b)1—工件2—止動銷3—螺母套筒手柄4—夾緊螺桿

快速作用螺旋夾緊機構155螺旋的其他應用1563．圓偏心夾緊機構1）圓偏心夾緊機構的工作原理

圓偏心夾緊機構作用原理ρx157圖中O1是圓偏心輪的幾何中心，R是幾何半徑，O2是回轉中心，e是偏心距（幾何中心與回轉中心之間的距離）。NN面是工件被夾緊表面。順時針扳動手柄，圓偏心輪繞其回轉中心O2回轉，其回轉半徑逐漸增大，直至夾緊工件表面NN。以O2為圓心，以（R-e）為半徑作一虛線圓（稱基圓），則圖中陰影部分相當于一個繞在基圓盤上的弧形楔。當順時針扳動手柄時，弧形楔便逐漸地楔緊在轉軸和工件之間，夾緊點x，此時回轉半徑ρx，如圖1-67b）所示，逆時針扳動手柄即可實現(xiàn)松夾。

158圓偏心輪夾緊的工作原理就是利用圓偏心輪回轉半徑的變化夾緊或松開工件。圓偏心輪也是斜楔的一種變形結構，其作用原理與斜楔相同。1）圓偏心夾緊機構的工作原理

159

2）主要結構參數(shù)

圓偏心夾緊的主要結構參數(shù)1603）圓偏心夾緊機構夾緊力的計算

設有一當量力FS1如圖所示，該力與回轉半徑ρx垂直，對回轉中心的力距與手柄上原始作用力Fs對回轉中心的力矩相等即161ρx162圓偏心輪也是斜楔的一種變形結構，忽略轉軸對圓偏心輪的摩擦力距及轉軸對圓偏心輪的作用力（忽略會使夾緊力的值稍有增大），且時（要保證自鎖，αx=6°～10°），由斜楔夾緊機構夾緊力Fj的計算可導出圓偏心夾緊機構的夾緊力為：163式中Fj—夾緊力；FS—原始作用力；L—作用力臂；ρx—夾緊點處的回轉半徑；αx—夾緊點處的升角；φ1—圓偏心輪與工件之間的摩擦角；φ2—圓偏心輪與轉軸之間的摩擦角。1644）圓偏心夾緊機構的自鎖條件

MFjFxαγρx圓偏心夾緊機構自鎖條件分析165若忽略轉軸處摩擦力矩、作用力對自鎖的有利影響，要保證圓偏心夾緊機構自鎖必須166是工件與圓偏心輪之間的摩擦系數(shù)，一般取，故：因為是α變化的，要保證自鎖需167

5）增力倍數(shù)

當,f1=0.1，對應的摩擦角為5°43′，

L=（2~2.5）DFj=(9-11)FS

6）圓偏心的夾緊行程

0～2e內變化1687）圓偏心夾緊機構的特點及應用

圓偏心夾緊機構結構簡單，操作方便，動作迅速，但自鎖能力較差，增力比小，（取決于L/ρ的比值）。常用在切削平穩(wěn)且切削力不大的場合。下圖為幾種常見的圓偏心機構。169圓偏心夾緊機構：1704．定心夾緊機構定心夾緊機構定心定位171

1）以等速移動原理工作的定心夾緊機構

（1）三爪卡盤在夾緊工件的同時實現(xiàn)定心定位。三爪卡盤常用于工件的粗加工和半精加工。三爪卡盤的結構如圖1-74a），定心夾緊原理如圖1-74b）。172a)b)圖1-74三爪自定心卡盤173（2）斜楔式定心夾緊機構斜楔式定心夾緊機構常用于工件以圓柱孔定位的情況。依靠斜楔的移動，推動滑塊徑向移動，實現(xiàn)對工件的定心定位和夾緊。圖1-75是斜楔推動滑塊對套筒件夾緊的實例。174圖1-75斜楔定心夾緊心軸例11—滑塊2—螺母175（3）螺旋定心夾緊機構螺旋定心夾緊機構是利用等螺距的左右旋螺紋驅動兩活動V形塊對工件實行定心夾緊。工件以對稱中心平面為定為基準時，應用這種夾緊機構。176圖1-76螺旋、V形塊定心夾緊機構1、2—V形塊3—螺桿4、10—緊定螺釘5、9—調節(jié)螺釘6、8—固定螺釘7—叉座11—工件177

2）以均勻的彈性變形原理工作的定心夾緊機構

（1）彈簧夾頭

工件以外圓柱面定位，用彈簧夾頭。圖1-77是加工發(fā)動機氣門用的彈簧夾頭。178圖1-77加工氣門用的彈簧夾頭1—夾具體2—螺母3—銷子4—外罩5—彈性套筒6—工件179（2）可漲心軸

工件以圓柱孔定位時，用可脹心軸。圖1-78是可脹心軸對套筒類工件定位夾緊的實例。180a)b)圖1-78可脹心軸）可脹心軸b)彈性套1—薄壁彈性套2、3—錐體4—拉桿5—工件181（3）彈性薄膜卡盤齒輪加工中，常以齒輪分度圓齒面定位（定為基準是分度圓柱面的軸線），精加工齒輪內孔，以保證內孔與分度圓的同軸度。圖1-79所示的彈性薄膜卡盤為定心夾具。182圖1-79彈性薄膜卡盤1—夾具體2—彈性薄膜盤3—卡爪4—保持架5—工件（齒輪）6—定心圓柱7—彈簧8—螺釘9—推桿183（4）液性塑料夾具

當工件以圓柱孔定位時，常以液體塑料產(chǎn)生的彈力對工件實施定心夾緊。圖1-80即為實現(xiàn)這一功能的夾具—液塑定心夾緊心軸。184圖1-80液塑心軸1—柱塞2—螺釘3—液體塑料4—薄壁套5—工件1856．聯(lián)動夾緊機構

在夾緊機構設計中，有時需要對一個工件的幾個點或多個工件同時進行夾緊，為減少工件裝夾時間，簡化結構，常采用各種聯(lián)動夾緊機構，這種機構可以從一處施加作用力，同時在幾處或幾個方向上對一個或幾個工件同時進行夾緊。

下圖所示的聯(lián)動夾緊機構，夾緊力作用在兩互相垂直的方向上，稱為雙向聯(lián)動夾緊機構。186雙向聯(lián)動夾緊機構1—螺母3—工件2—杠桿5—螺桿8—夾具體9、10—壓塊187平行聯(lián)動夾緊機構1—螺母2、6—壓板3—工件4—杠桿5、7—螺桿8—夾具體9、10—壓塊下圖所示的夾緊機構兩夾緊點的方向相同，稱為平行聯(lián)動夾緊188下圖所示的夾緊機構為多件聯(lián)動夾緊機構，圖a為串聯(lián)式，圖b為并聯(lián)式。多件聯(lián)動夾緊機構189四.夾緊動力源裝置1.氣動夾緊1—霧化器2—減壓閥3—止回閥4—轉向閥

5—調速閥6—氣壓表7—氣缸

工作壓力在0.4~0.6MPa1902.液壓夾緊特點：

(1)工作壓力高,可達5~6.5MPa，傳動力大，不需增力機構，夾具結構簡單；

(2)油液不可壓縮，夾緊剛性大，工作平穩(wěn)，夾緊可靠；

(3)噪聲小，勞動條件好。

(4)適用于重力切削或加工大型工件時的多處夾緊1913.氣-液壓組合夾緊1—氣缸2—增壓缸3—活塞桿4—活塞桿5—工作缸6—活塞

1926.4車床夾具車床主要用于加工零件的內外圓柱面、圓錐面、螺紋以及端平面等。上述表面都是圍繞機床主軸的旋轉軸線而成形的，因此車床夾具一般都安裝在車床主軸上，加工時夾具隨機床主軸一起旋轉，切削刀具作進給運動。

臥式車床（1）心軸類（2）角鐵式（3）花盤式1、主要類型

（1）心軸類車床夾具心軸類車床夾具多用于工件以內孔作為定位基準，加工外圓柱面的情況。常見的車床心軸有圓柱心軸、彈簧心軸、頂尖式心軸等。彈簧心軸工件（2）角鐵式車床夾具1－削邊銷；2－圓柱銷；3－過渡盤；4－夾具體；5－定程基面；6－導向套；7－平衡塊；8－壓板；9－工件（3）花盤式車床夾具1、3、4－定位套；2－定位銷2、車床夾具設計要點（1）夾具與機床的連接方式由于加工中車床夾具隨車床主軸一起回轉，夾具與主軸的連接精度直接影響夾具的回轉精度，故要求車床夾具與主軸二者軸線有較高的同軸度，且要連接可靠。根據(jù)夾具徑向尺寸的大小，夾具在機床主軸上的安裝連接一般有兩種方式：夾具通過主軸錐孔與主軸連接夾具通過過渡盤與機床主軸連接車床夾具與機床主軸的連接（2）定位元件的設計要點加工回轉面時，定位元件的結構和布置必須保證工件被加工面的軸線與車床主軸的旋轉軸線重合。

對于同軸的軸套類和盤類工件，要求夾具定位元件工作表面的中心軸線與夾具的回轉軸線重合，同軸度誤差應控制在0.01mm之內；

對于殼體、接頭或支座等工件，被加工的回轉面軸線與工序基準之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時，則應以夾具軸線為基準確定定位元件工作表面的位置。（3）夾緊裝置的設計要點夾緊機構必須產(chǎn)生足夠的夾緊力，自鎖性能要良好。優(yōu)先采用螺旋夾緊機構。對于角鐵式夾具，還應注意施力方式，防止引起夾具變形。（4）車床夾具的平衡及結構要求對角鐵式、花盤式等結構不對稱的車床夾具：1）設計時應采用平衡裝置以減少由離心力產(chǎn)生的振動及主軸軸承的磨損；2）夾具結構應力求簡單緊湊，輕便且安全，懸伸長度盡量小，使重心靠近主軸前支承。3）夾具的結構還應便于工件的安裝、測量和切屑的順利排出或清理。6.3

銑床夾具銑床夾具主要用于加工零件上的平面、凹槽、鍵槽、花鍵、缺口及各種成形面。銑削加工時，夾具通常隨工作臺一起作進給運動。銑床夾具

龍門銑床（1）直線進給式（2）圓周進給式（3）靠模式1、主要類型

（1）直線進給式銑床夾具這類夾具安裝在銑床工作臺上，加工中隨工作臺一起作直線進給運動。按照在夾具上裝夾工件的數(shù)目，它可分為單件夾具和多件夾具。多件夾具廣泛用于成批生產(chǎn)或大量生產(chǎn)的中、小零件加工。它可按先后加工，平行加工，或平行—先后加工等方式設計銑床夾具，以節(jié)省切削的基本時間或使切削的基本時間重合。直線進給式銑床夾具（2）圓周進給式銑床夾具

圓周進給式銑床夾具一般在有回轉工作臺的專用銑床上使用。在通用銑床上使用時，應進行改裝，增加一個回轉工作臺。這種夾具結構緊湊，操作方便，在不停車的情況下裝卸工件，機動時間與輔助時間重疊，是高效銑床夾具，使用于大批量生產(chǎn)。圖6-30圓周進給式銑床夾具（3）靠模銑床夾具帶有靠模裝置的銑床夾具，用于專用或通用銑床上加工各種成形面。靠模夾具的作用是使主進給運動和由靠模獲得的輔助運動合成加工所得需的仿形運動。按照主進給運動的運動方式，靠模銑床夾具可分為直線進給和圓周進給兩種?？磕ｃ姶矈A具（a）直線進給（b）圓周進給靠模板輪廓曲線的繪制過程（1）圓出工件成形面的準確外形。（2）從工件的加工輪廓面或回轉中心作均分的平行線或輻射線。（3）在平行線或輻射線上以銑刀半徑r作與工件外形輪廓相切的圓，得銑刀中心的運動軌跡。（4）從銑刀中心沿各平行線或輻射線截取長度等于k的線段，得到滾柱中心的運動軌跡，然后以滾柱半徑R作圓弧，再作這些圓弧的包絡線，即得靠摸板的輪廓曲線?？磕：蜐L柱的材料：T8A、T10A或20、20Cr滲碳淬硬至58～62HRC。2、銑床夾具的設計要點

定位元件：除遵循一般的設計原則外，布置時應盡量使主要支承面積大些。工件加工部位呈懸臂狀態(tài)時，應采用輔助支承。（1）定位元件和夾緊裝置的設計要點夾緊裝置：應保證足夠的夾緊力，并具有良好的自鎖性能，以防止夾緊機構因振動而松夾。施力的方向和作用點要恰當，并盡量靠近加工表面，必要時設置輔助夾緊機構，以提高夾緊剛度。（2）特殊元件設計1）定位鍵

定位鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個，用開槽圓柱頭螺釘固定。定位鍵有矩形和圓形兩種，常用定位鍵的斷面為矩形。對于位置精度要求高的夾具，常不設置定位鍵，而用找正的方法安裝夾具。

定位鍵定位鍵夾具體定位鍵（GB/T2206-91）夾具位置的找正（2）對刀裝置對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定夾具和刀具的相對位置。對刀裝置的結構形式取決于加工表面的形狀。標準對刀塊圖6-34對刀裝置標準對刀塞尺（3）夾具體的設計夾具體上各種裝置的布置應緊湊，加工面盡可能靠近工作臺面，以降低夾具的重心，一般夾具的高寬之比應限制在H／B≤1～1.25范圍內。夾具體應具有足夠的剛度和強度，必要時設置加強肋。夾具體上應合理地設置耳座，以便與工作臺連接。夾具體應具有足夠的排屑空間，并注意切屑的流向，使清理切屑方便。對于重型銑床夾具，在夾具體上應設置吊裝孔或吊環(huán)，以便于搬運。圖6-35夾具體和耳座一、鉆床夾具組成：鉆模板、鉆套、定位元件、夾緊裝置、夾具體§2-5

各類機床夾具特點227鉆套：230231鉆套尺寸：內徑：

d=刀具的外徑?；S制F7/h6，G6/h5。

高度：

H=(1.5~2)d