機(jī)械制造工藝講義完整版在線閱讀

第1章機(jī)械制造工藝的根本知識(shí)1.1根本概念1.2基準(zhǔn)及工件的安裝方式1.3定位副的選擇和要求1.4定位誤差的分析和計(jì)算1.5夾緊裝置及夾具動(dòng)力裝置思考題與習(xí)題1.1基

本

概

念

1.1.1機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程和工藝過(guò)程1.機(jī)械的生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械產(chǎn)品制造時(shí)，將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返乃袆趧?dòng)過(guò)程，稱為生產(chǎn)過(guò)程。制造任何一種產(chǎn)品〔機(jī)器或零件〕都有各自的生產(chǎn)過(guò)程。對(duì)于機(jī)器的制造而言，其生產(chǎn)過(guò)程包括：(1)生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備過(guò)程。這一過(guò)程完成產(chǎn)品投入生產(chǎn)前的各項(xiàng)生產(chǎn)和技術(shù)準(zhǔn)備。如產(chǎn)品設(shè)計(jì)，工藝規(guī)程的編制和專用工裝設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造，各種生產(chǎn)資料的準(zhǔn)備和生產(chǎn)組織等方面的工作。(2〕毛坯的制造過(guò)程。如鑄造、鍛造和沖壓等。(3〕原材料及半成品的運(yùn)輸和保管。(4〕零件的機(jī)械加工、焊接、熱處理和其它外表處理等。(5〕部件和產(chǎn)品的裝配過(guò)程。這一過(guò)程包括組裝、部裝等。(6〕產(chǎn)品的檢驗(yàn)、調(diào)試、油漆和包裝等。2.工藝過(guò)程在生產(chǎn)過(guò)程中，直接改變?cè)牧匣蛎鞯男螤?、尺寸、性能以及相互位置關(guān)系，使之成為成品的過(guò)程，稱為工藝過(guò)程。工藝過(guò)程主要包括毛坯的制造〔鑄造、鍛造、沖壓等〕、熱處理、機(jī)械加工和裝配。1.1.2機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成利用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯形狀、尺寸和外表質(zhì)量，使其變?yōu)闄C(jī)械零件的過(guò)程，稱為機(jī)械加工工藝過(guò)程。它一般由一個(gè)或假設(shè)干個(gè)工序組成，而工序又可分為安裝、工位、工步和走刀等，它們按一定順序排列，逐步改變毛坯的形狀、尺寸和材料的性能，使之成為合格的零件。1.工序所謂工序，就是由一個(gè)〔或一組〕工人，在一個(gè)工作地點(diǎn)〔或一臺(tái)機(jī)床上〕，對(duì)同一個(gè)零件〔或一組零件〕進(jìn)行加工所連續(xù)完成的那局部工藝過(guò)程。工序是工藝過(guò)程的根本單元。劃分工序的主要依據(jù)：零件加工過(guò)程中的工作地〔或設(shè)備〕是否變動(dòng)，該工序的工藝過(guò)程是否連續(xù)完成。假設(shè)有變動(dòng)或不連續(xù)完成外表加工，那么構(gòu)成了另一道工序。如圖1-1所示的階梯軸，在生產(chǎn)批量較小時(shí)其工序的劃分如表1-1所示；加工批量較大時(shí)，可按表1-2劃分工序。圖1-1階梯軸簡(jiǎn)圖

表1-1生產(chǎn)批量較小時(shí)階梯軸加工工藝路線

表1-2成批生產(chǎn)階梯軸時(shí)加工工藝路線

從表1-1和表1-2可以看出，當(dāng)工作地點(diǎn)變動(dòng)時(shí)，即構(gòu)成另一工序；同時(shí)，在同一工序內(nèi)所完成的工作必須是連續(xù)的，假設(shè)不連續(xù)，也構(gòu)成另一工序。如表1-2中的工序2和工序3，先將一批工件的一端全部車好，然后掉頭在同一車床上再車這批工件的另一端，盡管工作地點(diǎn)沒(méi)有變動(dòng)，但對(duì)每一工件來(lái)說(shuō)，兩端的加工是不連續(xù)的，也應(yīng)劃分為兩道不同工序。不過(guò)，在這種情況下，究竟是先將工件的兩端全部車好再車另一階梯軸，還是先將這批工件一端全部車好后再分別車工件的另一端，對(duì)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量影響不大，可以由操作者自行決定，在工序的劃分上有時(shí)也把它當(dāng)作一道工序。2.安裝在機(jī)械加工中，使工件在機(jī)床或夾具中占據(jù)某一正確位置并被夾緊的過(guò)程稱為裝夾。有時(shí)，工件在機(jī)床上需經(jīng)過(guò)屢次裝夾才能完成一個(gè)工序的工作內(nèi)容。工件在機(jī)床上每裝卸一次所完成的那局部工序，稱為安裝。在一個(gè)工序中，工件的工作位置可能只需一次安裝，也可能需要屢次安裝。如表1-1的工序2，一次安裝即可銑出鍵槽；而工序1中，為了車出全部外圓，最少需要兩次安裝。零件在加工過(guò)程中應(yīng)盡可能減少安裝次數(shù)。3.工位為了減少工件的安裝次數(shù)，在大批量生產(chǎn)時(shí)，常采用各種回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)夾具或移位夾具，使工件在一次安裝中先后處于幾個(gè)不同位置進(jìn)行加工。工件在一次安裝下相對(duì)于機(jī)床或刀具每占據(jù)一個(gè)加工位置所完成的那局部工藝過(guò)程稱為工位。工位又可分為單工位和多工位。圖1-2所示為一種用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)在一次安裝中順次完成裝卸工件、鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔四個(gè)工位。圖1-2多工位加工工位1：

裝卸工件;工位2：

鉆孔;工位3：

擴(kuò)孔;工位4：

鉸孔

4.工步加工外表、切削工具、切削速度和進(jìn)給量都不變的情況下，所連續(xù)完成的那一局部工序，稱為工步。一道工序可以包括幾個(gè)工步，也可以只包括一個(gè)工步。例如在表1-2的工序3中，它包括車各外圓外表及車槽等工步，而工序4中采用鍵槽銑刀銑鍵槽時(shí)，就只包括一個(gè)工步。應(yīng)該說(shuō)明的是，構(gòu)成工步的因素有：加工外表、刀具和切削用量，它們中的任一因素改變后，一般就變成了另一個(gè)工步。但對(duì)于那些在一次安裝中連續(xù)進(jìn)行的假設(shè)干相同工步，可簡(jiǎn)寫成一個(gè)工步。有時(shí)為了提高生產(chǎn)率，用幾把不同刀具同時(shí)加工幾個(gè)不同外表，此類工步稱為復(fù)合工步，如圖1-3所示。在工藝文件上，復(fù)合工步視為一個(gè)工步。圖1-3復(fù)合工步

5.走刀〔或進(jìn)給〕在一個(gè)工步中，假設(shè)被加工外表要切除的金屬層很厚〔即加工余量較大〕，需要分幾次切削，那么每進(jìn)行一次切削就是一次進(jìn)給，亦稱為走刀。1.1.3生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型及其工藝特征機(jī)械產(chǎn)品的制造工藝不僅和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求有很大關(guān)系，而且也與企業(yè)的生產(chǎn)類型有較大關(guān)系，而企業(yè)的生產(chǎn)類型是由企業(yè)的生產(chǎn)綱領(lǐng)來(lái)決定的。

1.生產(chǎn)綱領(lǐng)工廠一年中制造產(chǎn)品的數(shù)量，就是該產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。而零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)是指包括備品和廢品在內(nèi)的年產(chǎn)量。

零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)通?？砂聪率接?jì)算：

N=Q·n(1+a%)(1+b%)式中，N——零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)〔件/年〕；Q——產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)〔年產(chǎn)量〕〔臺(tái)/年〕；n——每臺(tái)產(chǎn)品中含該零件的數(shù)量〔件/臺(tái)〕；a%——備品率；b%——廢品率。2.生產(chǎn)類型及其工藝特征在制定機(jī)械加工工藝的過(guò)程中，工序的安排不僅與零件的技術(shù)要求有關(guān)，而且與生產(chǎn)類型有關(guān)。生產(chǎn)綱領(lǐng)不同，生產(chǎn)規(guī)模也不同。根據(jù)投入生產(chǎn)的批量或生產(chǎn)的連續(xù)性，機(jī)械制造可分為三種不同的生產(chǎn)類型，即單件生產(chǎn)、成批〔小批、中批和大批〕生產(chǎn)和大量生產(chǎn)?！?〕單件生產(chǎn)。單個(gè)生產(chǎn)不同結(jié)構(gòu)和不同尺寸的產(chǎn)品，并且很少重復(fù)。例如，重型機(jī)械制造、專用設(shè)備制造和新產(chǎn)品試制等都屬于單件生產(chǎn)?！?〕成批生產(chǎn)。一年中分批地制造相同的產(chǎn)品，制造過(guò)程有一定的重復(fù)性。例如，機(jī)床制造就是比較典型的成批生產(chǎn)。同一產(chǎn)品〔或零件〕每批投入生產(chǎn)的數(shù)量稱為批量。根據(jù)批量的大小和被加工零件的特征，成批生產(chǎn)又可分為小批生產(chǎn)、中批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)。小批生產(chǎn)工藝過(guò)程的特點(diǎn)和單件生產(chǎn)相似；大批生產(chǎn)工藝過(guò)程的特點(diǎn)和大量生產(chǎn)相似；中批生產(chǎn)工藝過(guò)程的特點(diǎn)那么介于單件小批生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)之間?！?〕大量生產(chǎn)。產(chǎn)品數(shù)量很大、品種少，大多數(shù)工作地點(diǎn)經(jīng)常重復(fù)地進(jìn)行某一個(gè)零件的某一道工序的加工。例如，汽車、拖拉機(jī)、軸承等的制造通常都是以大量生產(chǎn)的方式進(jìn)行的。生產(chǎn)類型的劃分一方面要考慮生產(chǎn)綱領(lǐng)，即年產(chǎn)量；另一方面還必須考慮產(chǎn)品本身的大小和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。生產(chǎn)類型的劃分如表1-3所示。表1-3生產(chǎn)類型的劃分

表1-4不同機(jī)械產(chǎn)品的零件重量型別表1-5各種生產(chǎn)類型的工藝特征

1.2基準(zhǔn)及工件的安裝方式

1.2.1基準(zhǔn)的概念及分類所謂基準(zhǔn)就是零件上用來(lái)確定其他點(diǎn)、線、面的位置的那些點(diǎn)、線、面?；鶞?zhǔn)按其作用可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。

1.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在零件圖上使用的基準(zhǔn)稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。如圖1-4〔a〕所示零件，對(duì)尺寸20mm而言，A、B面互為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；圖1-4〔b〕中，50mm圓柱面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是50mm的軸線，30mm圓柱面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是30mm的軸線。就同軸度而言，50mm的軸線是30mm軸線的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。圖1-4〔c〕所示零件，圓柱面的下素線D為槽底面C的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的點(diǎn)、線、面在工件上不一定具體存在，例如外表的幾何中心、對(duì)稱線、對(duì)稱平面等。圖1-4設(shè)計(jì)基準(zhǔn)例如2.工藝基準(zhǔn)在制造零件或裝配機(jī)器的生產(chǎn)過(guò)程中使用的基準(zhǔn)稱為工藝基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)按用途不同又分為工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)等。〔1〕工序基準(zhǔn)。在工序圖上，用以確定本工序被加工面加工后的尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn)稱為工序基準(zhǔn)。其所標(biāo)注的加工面尺寸稱為工序尺寸。如圖1-5所示為一工件上鉆孔工序簡(jiǎn)圖，圖(a)、圖(b)分別表示對(duì)被加工孔的工序基準(zhǔn)的兩種不同選擇。圖中尺寸22±0.1和尺寸18±0.1為選取不同工序基準(zhǔn)時(shí)的工序尺寸。圖1-5工序基準(zhǔn)例如〔2〕定位基準(zhǔn)。在機(jī)械加工中，用來(lái)使工件在機(jī)床上或夾具中占有正確位置的點(diǎn)、線或面稱為定位基準(zhǔn)。如圖1-6所示齒輪，在切齒時(shí)，利用已精加工的孔和端面，將工件安裝在機(jī)床夾具上，所以孔的軸線和端面是加工齒形的定位基準(zhǔn)。作為定位基準(zhǔn)的點(diǎn)、線、面可能是工件上的某些面，也可能是看不見摸不著的中心線、對(duì)稱線、對(duì)稱面、球心等。應(yīng)該指出的是：工件上作為定位基準(zhǔn)的點(diǎn)、線、面，通常是由具體的外表來(lái)表達(dá)的，這些具體外表稱為定位基準(zhǔn)面。如圖1-6所示齒輪孔的軸線實(shí)際上是由孔的外表來(lái)表達(dá)的。再例如，用三爪自定心卡盤夾持工件外圓，表達(dá)以軸線為定位基準(zhǔn)，外圓面為定位基準(zhǔn)面。圖1-6齒輪〔3〕測(cè)量基準(zhǔn)。檢驗(yàn)已加工外表的尺寸及位置精度所使用的基準(zhǔn)稱為測(cè)量基準(zhǔn)。如圖1-4〔c〕所示，在檢驗(yàn)尺寸45mm時(shí)，下素線D為測(cè)量基準(zhǔn)?！?〕裝配基準(zhǔn)。裝配時(shí)，用以確定零件或部件在機(jī)器中位置的基準(zhǔn)稱為裝配基準(zhǔn)。如圖1-6所示的齒輪是以孔作為裝配基準(zhǔn)的。1.2.2工件的安裝方式

1.工件裝夾的實(shí)質(zhì)在機(jī)床上加工工件時(shí)，為了使該工序加工的外表能到達(dá)圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其它外表的相互位置精度等技術(shù)要求，在加工前，必須首先將工件裝好、夾牢。工件裝夾的實(shí)質(zhì)，就是在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行定位和夾緊。裝夾工件的目的，那么是通過(guò)定位和夾緊而使工件在加工過(guò)程中始終保持其正確的加工位置，以保證到達(dá)該工序所規(guī)定的加工技術(shù)要求。2.工件裝夾的方法(1)直接找正定位的安裝。對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的工件，可以采用直接找正定位的安裝方法，即用劃針、百分表或目測(cè)在機(jī)床上直接找正工件的位置。例如，在磨床上加工一個(gè)與外圓外表有同軸度要求的內(nèi)孔，如圖1-7〔a〕所示。加工前將工件裝在四爪單動(dòng)卡盤上，用百分表直接找正外圓外表，即可獲得工件的正確位置。又如，在牛頭刨床上加工一個(gè)同工件底面及側(cè)面有平行度要求的槽，如圖1-7〔b〕所示。用百分表找正工件的右側(cè)面，即可使工件獲得正確的位置。直接找正裝夾工件時(shí)的找正面即為定位基準(zhǔn)面。直接找正定位的安裝生產(chǎn)效率低，對(duì)工人技術(shù)水平要求高，因此一般只適用于以下兩種情況：①工件批量小，采用夾具不經(jīng)濟(jì)時(shí)。這種方法，常在單件小批生產(chǎn)的加工車間，以及修理、試制、工具車間中得到應(yīng)用。②對(duì)工件的定位精度要求特別高〔小于0.01～0.005mm〕，而采用夾具不能保證其精度時(shí)，只能用精密量具直接找正定位。(2)按劃線找正定位的安裝。對(duì)于形狀復(fù)雜的零件〔如車床主軸箱〕，采用直接安裝找正法會(huì)顧此失彼，這時(shí)就有必要按照零件圖在毛坯上先劃出中心線、對(duì)稱線及各待加工外表的加工線，然后按照劃好的線找正工件在機(jī)床上的位置，如圖1-7〔c〕所示。此時(shí)用于找正的劃線即為定位基準(zhǔn)。對(duì)于形狀復(fù)雜的工件，常常需要經(jīng)過(guò)幾次劃線。劃線找正的定位精度一般只能到達(dá)0.2～0.5mm。劃線加工需要技術(shù)高的劃線工，而且非常費(fèi)時(shí)，因此它只適用于以下三種情況：①生產(chǎn)批量不大，形狀復(fù)雜的鑄件；②在重型機(jī)械制造中，尺寸和重量都很大的鑄件和鍛件；③毛坯的尺寸公差很大，外表很粗糙，一般無(wú)法直接使用夾具時(shí)。(3)用專用夾具定位的安裝。目前，對(duì)于中小尺寸的工件，在批量較大時(shí)，都用專用夾具定位來(lái)安裝，如圖1-7〔d〕所示，此時(shí)工件與定位元件相接觸的面即為定位基準(zhǔn)。專用夾具以一定的位置〔用定位鍵〕安裝在機(jī)床上，工件按照“六點(diǎn)定位原理〞在夾具中定位并夾緊，不需要找正。圖1-7工件裝夾方法磨孔時(shí)直接找正；(b)刨削時(shí)直接找正；(c)按劃線找正裝夾；(d)用專用夾具裝夾

1.2.3夾具的分類、作用及組成1.夾具的概念如前所述，在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行切削加工時(shí)，為了能夠加工出符合精度要求的工件，需要將工件在機(jī)床上裝好夾牢。用于安裝工件的裝置稱為機(jī)床夾具。有時(shí)習(xí)慣上還將一些擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍的裝置，如靠模、仿形裝置等也稱為機(jī)床夾具。加工中使用的夾具、刀具、量具以及其它輔助工具等統(tǒng)稱為工藝裝備〔簡(jiǎn)稱工裝〕。2.夾具的分類〔1〕通用夾具。在通用機(jī)床上一般都附有通用夾具，如車床上的三爪自定心卡盤、四爪單動(dòng)卡盤、花盤、頂尖和雞心夾頭，銑床上的平口虎鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。它們有較大的適用范圍，無(wú)需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用于裝夾不同的工件。這類夾具結(jié)構(gòu)已定型，尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化?，F(xiàn)在這類夾具大多數(shù)已成為機(jī)床的一種標(biāo)準(zhǔn)附件，由專門的機(jī)床附件廠負(fù)責(zé)制造、供給。用這類夾具夾緊工件〔特別是夾緊形狀復(fù)雜或加工精度要求高的工件〕往往很費(fèi)時(shí)，且操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率低。故通用夾具主要用于單件小批量生產(chǎn)和采用找正法裝夾工件的場(chǎng)合?！?〕專用夾具。針對(duì)某一工件的某一工序的要求而專門設(shè)計(jì)制造的夾具稱為專用夾具。這類夾具上有專門的定位和夾緊裝置，工件無(wú)須進(jìn)行找正就能獲得正確的位置。另外，因不需要考慮通用性，所以專用夾具可以設(shè)計(jì)得緊湊，操作方便。因此，用專用夾具可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率。專用夾具通常是根據(jù)加工要求自行設(shè)計(jì)與制造的。它的設(shè)計(jì)與制造周期較長(zhǎng)，制造費(fèi)用也較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，往往因無(wú)法再使用而“報(bào)廢〞?！?〕可調(diào)整夾具。它是指加工完一種工件后，通過(guò)調(diào)整或更換夾具上個(gè)別元件，就可加工形狀相似、尺寸相近、加工工藝相似的多種工件的一種夾具，包括通用可調(diào)夾具和成組夾具兩類?！?〕組合夾具。是指按某種工序的加工要求，用事先準(zhǔn)備好的通用標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組合而成的一種夾具。用完之后可以將這類夾具拆卸下來(lái)，更換元部件組裝成新夾具，供再次使用。這種夾具具有組裝迅速、準(zhǔn)備周期短、能反復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于多品種、小批量生產(chǎn)，特別是新產(chǎn)品試制尤為適用。近幾年組合夾具也在數(shù)控加工中得到廣泛使用?！?〕隨行夾具。這是一種在自動(dòng)線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。它除了具有一般夾具所擔(dān)負(fù)的裝夾工件的任務(wù)外，還擔(dān)負(fù)著沿自動(dòng)線輸送工件的任務(wù)，即跟隨被加工工件沿著自動(dòng)線從一個(gè)工位移到下一個(gè)工位，故有“隨行夾具〞之稱。機(jī)床夾具雖然分成上述幾大類，但是，不管何種夾具結(jié)構(gòu)，其根本原理都是一致的，夾具設(shè)計(jì)中的一些根本問(wèn)題，如工件的定位和夾緊，夾具的對(duì)定等那么是共同的。3.專用夾具的作用專用夾具在機(jī)械加工過(guò)程中的主要作用表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：〔1〕易于保證加工精度，并使加工精度穩(wěn)定?！?〕縮短裝夾工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。〔3〕減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，降低生產(chǎn)本錢。〔4〕擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。4.專用夾具的組成〔1〕定位元件。由于夾具的首要任務(wù)是對(duì)工件進(jìn)行定位和夾緊，因此，無(wú)論何種夾具都必須設(shè)置有確定工件在夾具中正確加工位置的定位元件。圖1-8所示為鉆后蓋零件上12mm孔的夾具。夾具上的圓柱銷5、菱形銷1和支承板6都是定位元件，通過(guò)它們使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。圖1-8后蓋零件圖及后蓋鉆夾具(a)后蓋零件圖；(b)后蓋鉆夾具1—菱形銷2—螺桿3—螺母4—開口墊圈5—圓柱銷6—支承板7—夾具體8—鉆模板9—鉆套

〔2〕夾緊裝置。該裝置用來(lái)夾緊工件，使已經(jīng)定好位置的工件在加工過(guò)程中不因外力〔重力、慣性力以及切削力等〕的作用而產(chǎn)生位移。它通常是一種機(jī)構(gòu)，包括夾緊元件〔如夾爪、壓板等〕、增力及傳動(dòng)裝置〔如杠桿、螺紋傳動(dòng)副、斜楔、凸輪等〕以及動(dòng)力裝置〔如氣缸、油缸〕等。如圖1-8中的螺桿2〔與圓柱銷合成的1個(gè)零件〕、螺母3和開口墊圈4組成了夾緊裝置?！?〕夾具體。它用來(lái)連接夾具上各個(gè)元件及裝置，使其成為一個(gè)整體。它是夾具的根底件，常常通過(guò)將夾具體與機(jī)床有關(guān)部位進(jìn)行連接，以確定夾具相對(duì)于機(jī)床的位置。如圖1-8中的件7，通過(guò)它將夾具的所有局部連接成一個(gè)整體。〔4〕對(duì)刀-引導(dǎo)元件。采用專用夾具加工工件時(shí)，一般都用調(diào)整法加工。為了預(yù)先調(diào)整好刀具的位置，在夾具上設(shè)有確定刀具〔銑刀、刨刀、砂輪等〕位置或引導(dǎo)刀具〔孔加工用刀具〕方向的對(duì)刀-導(dǎo)引元件。如銑夾具中常見的對(duì)刀塊，鉆夾具中的鉆套、鉆模板等。圖1-8中的鉆套9與鉆模板8就是為了引導(dǎo)鉆頭而設(shè)置的引導(dǎo)元件。〔5〕其它裝置或元件。為了使夾具在機(jī)床上占有正確的位置，一般夾具〔小型夾具除外〕都設(shè)有供其本身在機(jī)床上定位和夾緊用的連接元件〔如定位鍵〕。此外，按照加工要求，有些夾具上還設(shè)有其它裝置和機(jī)構(gòu)，如上下料裝置、分度裝置、工件頂出裝置等。1.2.4工件在夾具中的定位

圖1-9工件的六個(gè)自由度

1.工件的定位原理從理論力學(xué)中知道，一個(gè)不受任何約束的物體，在空間具有六個(gè)自由度，即沿三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)軸的移動(dòng)自由度（用x、y、z表示）和繞三個(gè)坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)自由度（用x、y、z表示），如圖1-9所示。因此，要使物體在空間具有確定的位置（即定位），就必須約束這六個(gè)自由度。一個(gè)未定位的工件，在空間直角坐標(biāo)系中可看成是自由物體，它也具有六個(gè)自由度。在機(jī)床上要確定工件的正確位置，同樣要限制工件的六個(gè)自由度。要使工件沿某方向的位置確定，就必須限制該方向的自由度。當(dāng)工件的六個(gè)自由度在夾具中全部被限定時(shí)，工件在夾具中的位置就被完全確定了，

這就是工件的定位原理。

圖1-10六點(diǎn)定位原理簡(jiǎn)圖

在應(yīng)用定位原理分析工件在夾具中的定位問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：〔1〕工件在夾具中定位時(shí)，并非在任何情況下都必須限制六個(gè)自由度，究竟哪幾個(gè)自由度需要限制，主要取決于工件的技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)尺寸和加工方法等。〔2〕一般地說(shuō)，一個(gè)定位支承點(diǎn)只能限制工件一個(gè)自由度。因此，工件在夾具中定位時(shí)，所用支承點(diǎn)數(shù)目，最多不應(yīng)超過(guò)六個(gè)。同時(shí)，每個(gè)定位支承點(diǎn)所限制的自由度，原那么上不允許重復(fù)或互相矛盾?！?〕定位支承點(diǎn)限制工件自由度的作用，可以這樣去理解：即定位支承點(diǎn)與工件的定位基準(zhǔn)始終保持緊貼接觸。假設(shè)二者一旦脫離，就表示定位支承點(diǎn)失去了限制工件自由度的作用〔也即失去了定位作用〕。〔4〕在分析定位支承點(diǎn)起定位作用時(shí)，不考慮力的影響。工件在某一坐標(biāo)參數(shù)方向上的自由度被限制，是指工件在該坐標(biāo)參數(shù)方向上有了確定的位置，而不是指工件在受到使工件脫離支承點(diǎn)的外力時(shí)不能運(yùn)動(dòng)。使工件在外力作用下不能運(yùn)動(dòng)，這是夾緊的任務(wù)。不要把定位與夾緊兩個(gè)概念相混淆，初學(xué)者往往容易忽略二者的區(qū)別。反過(guò)來(lái)說(shuō)，工件在外力作用下不能運(yùn)動(dòng)〔即被夾緊了〕，并不一定說(shuō)工件的所有自由度都被限制了。2.工件的定位方式及種類(1)完全定位。工件上的六個(gè)自由度全部被限制的定位稱為完全定位，如圖1-11所示。在銑床上加工一批零件的溝槽時(shí)，為了保證圖中x、y、z三個(gè)尺寸的加工精度，就必須限制該零件的六個(gè)自由度。一般工件在三個(gè)坐標(biāo)方向上均有尺寸要求時(shí)，

要用此方式定位。

圖1-11完全定位例如(2)不完全定位。

圖1-12不完全定位例如(3)欠定位。應(yīng)該限制的自由度在定位時(shí)未被限制的定位稱為欠定位。這種定位方式顯然無(wú)法保證工序所規(guī)定的加工要求，因此，在實(shí)際生產(chǎn)中欠定位是絕對(duì)不允許出現(xiàn)的。如圖1-13所示零件在圓柱上銑鍵槽，如果只采用V形塊1、2及止推銷3定位，無(wú)防轉(zhuǎn)銷4，那么工件繞工件軸線回轉(zhuǎn)方向的位置將不確定，銑出的鍵槽將難以到達(dá)要求。圖1-13欠定位例如〔4〕過(guò)定位。工件的自由度被設(shè)置的定位元件重復(fù)限制的定位方式稱為過(guò)定位。如圖1-14所示。圖1-14過(guò)定位例如圖1-15連桿定位分析(a)完全定位；(b)過(guò)定位；(c)過(guò)定位的不良后果1—短圓柱銷1′—長(zhǎng)圓柱銷2—平面支承3—擋銷

由以上分析可知，過(guò)定位可能會(huì)產(chǎn)生以下不良影響：①使定位變得不穩(wěn)定而降低定位精度。②使工件或定位元件受力后產(chǎn)生變形。③

阻礙工件裝入夾具等。

實(shí)際生產(chǎn)中，在采取適當(dāng)工藝措施的情況下，可利用過(guò)定位來(lái)提高工件的定位剛度。過(guò)定位是允許存在的，有時(shí)甚至是必要的，但需要我們解決好以下兩個(gè)問(wèn)題：①重復(fù)限制自由度的支承之間，不能使工件的安裝發(fā)生干預(yù)。②因過(guò)定位而引起的不良后果，在采取相應(yīng)措施后，仍應(yīng)保證工件的加工要求。如圖1-15所示，假設(shè)連桿大頭孔與端面的垂直度誤差很小，長(zhǎng)銷與臺(tái)階面的垂直度誤差也很小，此時(shí)就可利用大頭孔與長(zhǎng)銷的配合間隙來(lái)補(bǔ)償這種較小的垂直度誤差，并不致引起相互干預(yù)，仍能保證連桿端面與平面支承可靠接觸，就不會(huì)產(chǎn)生圖1-15〔b〕的定位不確定情況，也不會(huì)造成圖1-15〔c〕夾緊后的嚴(yán)重變形，因而是允許采用的。采用這種方式定位由于整個(gè)端面接觸，增強(qiáng)了切削時(shí)的剛度和定位穩(wěn)定性，而且用長(zhǎng)圓柱銷定位大頭孔，有利于保證被加工孔相對(duì)大頭孔軸線的平行。①適當(dāng)提高定位基準(zhǔn)之間以及定位元件工作外表之間的位置精度〔但要考慮工藝的可行性、經(jīng)濟(jì)合理性〕，使產(chǎn)生的誤差在允許的范圍內(nèi)。②酌情改變重復(fù)定位元件的結(jié)構(gòu)，借以降低或消除過(guò)定位的干擾作用。這種方法實(shí)質(zhì)上已不是過(guò)定位了。1.3定位副的選擇和要求

1.3.1定位基準(zhǔn)的選擇

1.粗基準(zhǔn)的選擇原那么〔1〕選用不加工的外表作粗基準(zhǔn)，這樣可以保證零件的加工外表與不加工外表之間的相互位置關(guān)系，并可能在一次裝夾中加工出更多的外表。如圖1-16所示，鑄件毛坯孔B與外圓有偏心，假設(shè)以不加工的外圓面A〔圖〔a〕〕為粗基準(zhǔn)加工孔B，那么加工時(shí)余量不均勻，但加工后的孔B與不加工的外圓面A根本同軸，較好地保證了壁厚均勻。假設(shè)選擇孔B作為粗基準(zhǔn)加工〔圖〔b〕〕，那么加工余量均勻，但加工后內(nèi)孔與外圓不同軸，壁厚不均勻。圖1-16鑄件粗基準(zhǔn)的選擇

〔2〕合理分配加工余量。對(duì)有較多加工面的工件，其粗基準(zhǔn)選擇時(shí)，應(yīng)考慮合理地分配各加工外表的加工余量。主要應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：①應(yīng)保證各主要加工外表都有足夠的加工余量。為滿足這個(gè)要求，應(yīng)選擇毛坯上精度高、余量小的外表作粗基準(zhǔn)。如圖1-17所示的階梯軸毛坯，其大、小兩端的同軸度誤差為0～3mm，大端最小加工余量為8mm，小端最小加工余量為5mm。假設(shè)以加工余量大的大端為粗基準(zhǔn)先車小端，那么小端可能會(huì)因加工余量缺乏而使工件報(bào)廢。反之，以加工余量小的小端為粗基準(zhǔn)先車大端，那么大端的加工余量足夠，經(jīng)過(guò)加工的大端外圓與小端毛坯外圓根本同軸，再以加工過(guò)的大端外圓為精基準(zhǔn)車小端外圓，小端的余量也就足夠了。圖1-17階梯軸毛坯粗基準(zhǔn)的選擇②為保證工件上最重要的外表〔如機(jī)床導(dǎo)軌面和重要的內(nèi)孔等〕的加工余量均勻，應(yīng)選擇這些重要外表作粗基準(zhǔn)。如圖1-18所示的車床床身，導(dǎo)軌外表是重要外表，要求耐磨性好且在整個(gè)導(dǎo)軌外表內(nèi)具有大體一致的力學(xué)性能。因此，加工時(shí)應(yīng)選導(dǎo)軌外表作為粗基準(zhǔn)加工床腿底面〔圖〔a〕〕，然后以床腿底面為基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌平面〔圖〔b〕〕。圖1-18車床床身的粗基準(zhǔn)選擇

〔3〕粗基準(zhǔn)應(yīng)防止重復(fù)使用。一般情況下，在同一尺寸方向上，粗基準(zhǔn)只允許使用一次。因?yàn)榇只鶞?zhǔn)外表粗糙，定位精度不高，假設(shè)重復(fù)使用，在兩次裝夾中會(huì)使加工外表產(chǎn)生較大的位置誤差，對(duì)于相互位置精度要求較高的外表，常常會(huì)造成超差而使零件報(bào)廢。如圖1-19所示小軸的加工中，如果重復(fù)使用毛坯B面定位，分別加工外表A和C，那么必然會(huì)使A面與C面的軸線產(chǎn)生較大的同軸度誤差。圖1-19重復(fù)使用粗基準(zhǔn)例如A、C—加工面B—毛坯面〔4〕粗基準(zhǔn)外表應(yīng)平整。所選粗基準(zhǔn)外表應(yīng)盡可能平整，并有足夠大的面積，還要將澆口、冒口和飛邊等毛刺打磨掉，以便工件安裝時(shí)定位可靠，夾緊方便。2.精基準(zhǔn)的選擇原那么精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)從保證零件加工精度出發(fā)，同時(shí)考慮裝夾方便可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單?！?〕“基準(zhǔn)重合〞原那么。所謂“基準(zhǔn)重合〞，是指設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)重合。精基準(zhǔn)選擇時(shí)應(yīng)盡可能選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以防止產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差?！盎鶞?zhǔn)重合〞原那么對(duì)于保證外表間的相互位置精度〔如平行度，垂直度，同軸度等〕亦完全適用。〔2〕“基準(zhǔn)統(tǒng)一〞原那么。使位置精度要求較高的各加工外表，盡可能在多數(shù)工序中統(tǒng)一用同一基準(zhǔn)，應(yīng)盡可能在多個(gè)工序中采用同一基準(zhǔn)，這就是“基準(zhǔn)統(tǒng)一〞原那么，也稱“基準(zhǔn)同一〞原那么。例如，軸類零件加工時(shí)，一般總是先將兩端面打好中心孔，其余工序都是以兩中心孔為定位基準(zhǔn)；齒輪的齒坯和齒形加工時(shí)，多采用內(nèi)孔及基準(zhǔn)端面為定位基準(zhǔn)；箱體零件加工時(shí)，大多以一組平面或一面兩孔作統(tǒng)一基準(zhǔn)加工孔系和端面。采用“基準(zhǔn)統(tǒng)一〞原那么可較好地保證各加工面的位置精度，也可減小工裝設(shè)計(jì)及制造的費(fèi)用，提高生產(chǎn)率，并且可以防止基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所造成的誤差?！?〕“自為基準(zhǔn)〞原那么。有些精加工工序?yàn)榱吮ＷC加工質(zhì)量，要求加工余量小而均勻，便以加工外表自身來(lái)作為定位基準(zhǔn)，這就是“自為基準(zhǔn)〞原那么。如圖1-20所示，磨削床身導(dǎo)軌面時(shí)，一般以導(dǎo)軌面為基準(zhǔn)找正定位，然后進(jìn)行加工。此外，鉸削孔、拉削孔、無(wú)心磨削、珩磨等都是應(yīng)用“自為基準(zhǔn)〞原那么進(jìn)行加工的。圖1-20床身導(dǎo)軌面的磨削

〔4〕“互為基準(zhǔn)〞原那么。有位置精度要求的兩個(gè)外表在加工時(shí)，為了使加工面獲得均勻的加工余量和較高的相互位置精度，用其中任意一個(gè)外表作為定位基準(zhǔn)來(lái)加工另一外表，這就是“互為基準(zhǔn)〞原那么。例如加工精密齒輪時(shí)，通常是齒面淬硬后再磨齒面及內(nèi)孔。由于齒面磨削余量小，為了保證加工要求，采用圖1-21所示的裝夾方式。先以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以內(nèi)孔為基準(zhǔn)磨齒面，這樣不但能使齒面磨削余量小而均勻，而且能較好地保證內(nèi)孔與齒切圓有較高的同軸度。圖1-21精密齒輪內(nèi)孔的磨削1—卡盤2—滾柱3—齒輪

〔5〕其它原那么。應(yīng)選擇精度較高、定位方便、夾緊可靠、便于操作及夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的外表作為精基準(zhǔn)。有時(shí)為了使基準(zhǔn)統(tǒng)一或定位可靠，操作方便，人為地制造出一種基準(zhǔn)面，這些外表在零件使用中并不起作用，僅在加工中起定位作用，如頂尖孔、工藝凸臺(tái)、工藝孔等，這類基準(zhǔn)稱為輔助基準(zhǔn)?？傊?，無(wú)論是粗基準(zhǔn)還是精基準(zhǔn)，選擇時(shí)都必須是首先使工件定位穩(wěn)定、平安可靠，然后再考慮夾具設(shè)計(jì)容易、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、本錢低廉等技術(shù)經(jīng)濟(jì)原那么。在實(shí)際生產(chǎn)中選擇粗、精基準(zhǔn)時(shí)，要想完全符合上述原那么是不可能的，往往會(huì)出現(xiàn)相互矛盾的情況，這時(shí)應(yīng)從工件的整個(gè)加工全過(guò)程統(tǒng)一考慮，抓住主要矛盾，確保選擇出合理的加工方案。1.3.2定位元件的根本要求定位元件作為夾具結(jié)構(gòu)中的重要元件之一，一般應(yīng)具備以下根本要求：〔1〕足夠的精度?！?〕耐磨性好?！?〕足夠的強(qiáng)度和剛度?！?〕良好的結(jié)構(gòu)工藝性?！?〕便于去除切屑。1.3.3常用定位元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用1.工件以平面定位時(shí)的定位元件〔1〕固定支承。固定支承有支承釘和支承板兩種形式。在使用過(guò)程中，支承是固定不變的。①支承釘。圖1-22所示是標(biāo)準(zhǔn)支承釘結(jié)構(gòu)〔GB/T2226—1991〕，A型是平頭支承釘，用于加工過(guò)的精基準(zhǔn)面的定位；B型是球頭支承釘，用于未加工〔毛坯面〕的粗基準(zhǔn)面的定位；C型是齒紋面支承釘，也用于粗基準(zhǔn)面的定位，常用于側(cè)面定位以增大摩擦力。一個(gè)支承釘只限制一個(gè)自由度，因此為了保證定位的穩(wěn)定可靠，對(duì)于作為主要定位面的粗基準(zhǔn)而言，一般必須采用三點(diǎn)支承方式〔選用三個(gè)球頭支承釘或三個(gè)齒紋面支承釘〕。假設(shè)工件是以加工過(guò)的平面為定位基準(zhǔn)，那么可用三個(gè)或更多的平頭支承釘定位，但必須保證這幾個(gè)平頭支承釘?shù)亩ㄎ还ぷ髅嫖挥谕黄矫鎯?nèi)，否那么，就會(huì)使各支承釘不能全部與工件接觸，造成定位不穩(wěn)定。圖1-22支承釘

②支承板。如圖1-23所示是標(biāo)準(zhǔn)支承板結(jié)構(gòu)〔GB/T2236—1991〕，用于精基準(zhǔn)面的定位。其中，A型支承板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但切屑易堆聚在固定支承板用的埋頭螺釘坑中，不易去除，故適用于側(cè)面及頂面定位；B型支承板因開有斜槽，容易去除切屑，但制造略嫌麻煩，故適用于底面定位。支承板一般用2～3個(gè)M6～M12的螺釘緊固在夾具體上。圖1-23支承板

〔2〕可調(diào)支承。顧名思義，這種支承的高度是可調(diào)節(jié)的。如圖1-24所示為幾種常用的可調(diào)支承的結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)根本上都是螺釘/螺母型式。圖〔a〕所示支承是直接用手或扳手?jǐn)Q動(dòng)圓柱頭進(jìn)行高度調(diào)節(jié)的，一般適用于小型工件；圖〔b〕、圖〔c〕所示支承那么需用扳手進(jìn)行調(diào)節(jié)，故宜用于較重的工件?？烧{(diào)支承的高度一旦調(diào)節(jié)適宜后，便須用鎖緊螺母鎖緊，因此一般必須設(shè)有防松的鎖緊螺母，以防止螺紋松動(dòng)而使高度發(fā)生變化?？烧{(diào)支承在一批工件加工前調(diào)整一次，在同一批工件加工中保持不變，其作用與固定支承相同?？烧{(diào)支承的結(jié)構(gòu)也已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。圖1-24可調(diào)支承

可調(diào)支承主要用于毛坯質(zhì)量不高而又以粗基準(zhǔn)定位時(shí)的場(chǎng)合，尤其在中小批生產(chǎn)時(shí)，不同批毛坯的尺寸往往變化很大，如果采用固定支承在夾具中定位，并用調(diào)整法加工時(shí)，那么由于各批毛坯尺寸的不穩(wěn)定，將直接引起工件上以后將要加工的各外表位置的不穩(wěn)定，從而使以后工序的加工余量變化太大，影響其加工精度。為了防止發(fā)生這種情況，需要改用可調(diào)支承來(lái)定位。如圖1-25〔a〕所示工件，毛坯為砂型鑄件。首先以B面定位銑A面，再以A面定位鏜雙孔。銑A面時(shí)，假設(shè)采用固定支承，那么由于定位基面B的尺寸和形狀誤差較大，銑完后A面與兩毛坯孔〔圖中虛線〕的距離尺寸H1、H2變化也大，致使鏜孔時(shí)余量很不均勻，甚至余量不夠。因此，可把固定支承改為可調(diào)支承，再根據(jù)每批毛坯的實(shí)際誤差大小調(diào)整支承釘?shù)母叨龋涂煞乐股鲜銮闆r發(fā)生?？烧{(diào)支承也可用于同一夾具加工形狀相同而尺寸不同的工件。如圖1-25〔b〕所示銷軸端部銑槽，采用可調(diào)支承3軸向定位，通過(guò)調(diào)整其高度位置，可以加工不同長(zhǎng)度的銷軸類工件。圖1-25可調(diào)支承的應(yīng)用1—工件2—V形塊3—可調(diào)支承

〔3〕自位支承。在工件定位過(guò)程中，能自動(dòng)調(diào)整位置的支承稱為自位支承〔也稱浮動(dòng)支承〕。圖1-26〔a〕、〔b〕所示為兩點(diǎn)式自位支承。這類支承的工作特點(diǎn)是：浮動(dòng)支承點(diǎn)的位置能隨著工件定位基準(zhǔn)位置的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)，使與之適應(yīng)。當(dāng)基準(zhǔn)面有誤差時(shí)，壓下其中一點(diǎn)，其余點(diǎn)即上升，直至各點(diǎn)都與工件接觸為止，故其作用仍相當(dāng)于一個(gè)固定支承，只限制一個(gè)自由度。圖1-26自位支承

〔4〕輔助支承。生產(chǎn)中，由于工件形狀以及夾緊力、切削力、工件重力等原因，可能使工件在定位后仍產(chǎn)生變形或定位不穩(wěn)定。為了提高工件的安裝剛性和穩(wěn)定性，常常設(shè)置輔助支承。如圖1-27所示，當(dāng)工件的重心超出根本支承所形成的穩(wěn)定區(qū)域時(shí)，工件上中心所在的一端便會(huì)下垂，而使另一端向上翹起，于是工件上的定位基準(zhǔn)便脫離定位元件。為了防止出現(xiàn)這種情況，在將工件放在定位元件上時(shí)，應(yīng)根本上接近其正確定位位置，再在工件重心所在部位下方設(shè)置輔助支承，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定位。圖1-27輔助支承起預(yù)定位作用

應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出的是：輔助支承只能起提高工件支承剛性的輔助定位作用，而決不能允許它破壞根本支承應(yīng)起的主要定位作用，即輔助支承不起限制自由度的作用。因此，使用輔助支承時(shí)，需等工件定位夾緊好以后，再調(diào)整輔助支承的高度，使其與工件的有關(guān)外表接觸并鎖緊。每安裝一個(gè)工件就調(diào)整一次輔助支承，即必須逐個(gè)工件進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)工件支承外表〔如圖1-25中的B面〕的位置誤差。圖1-28輔助支承(a)螺旋式；(b)自位式；(c)推引式1—支承銷2—滑塊3—操作手柄4—彈簧5—滑柱銷6—斜楔7—手輪

圖1-28輔助支承(a)螺旋式；(b)自位式；(c)推引式1—支承銷2—滑塊3—操作手柄4—彈簧5—滑柱銷6—斜楔7—手輪

2.工件以圓孔外表定位時(shí)的定位元件〔1〕圓柱定位銷。圖1-29所示為常用圓柱定位銷結(jié)構(gòu)。當(dāng)定位銷定位局部直徑小于10mm時(shí)，由于銷徑太細(xì)，為增加剛度，防止銷子因撞擊而折斷，或熱處理時(shí)淬裂，通常將根部倒出圓角R。這時(shí)，在夾具體上安裝定位銷的局部應(yīng)锪出沉孔，使定位銷圓角局部沉入孔內(nèi)而不影響定位，如圖1-29〔a〕所示。大批量生產(chǎn)時(shí)，為了便于更換定位銷，可采用圖1-29〔d〕所示的帶襯套結(jié)構(gòu)。圓柱定位銷的工作局部直徑，通常根據(jù)加工要求和安裝方便，按g5、g6、f6、f7制造，固定定位銷是直接用過(guò)盈配合〔H7/h6或H7/n6〕壓入夾具體孔中使用的。所有定位銷的定位端頭部均做成15°大倒角，以便于工件順利套入。圖1-29圓柱定位銷〔2〕圓柱定位心軸。定位心軸主要用在車、銑、磨、齒輪加工等機(jī)床上加工套筒和盤類零件。圖1-30所示為常用幾種圓柱心軸的結(jié)構(gòu)形式。圖〔a〕為間隙配合心軸，心軸定位工作局部一般按基孔制h6、g6或f7制造，因此它裝卸工件較為方便，但定心精度不高。圖〔b〕為過(guò)盈配合心軸，它由導(dǎo)向局部3，工作局部2，安裝局部1組成。導(dǎo)向局部的作用是使工件迅速而正確地套入心軸。當(dāng)工件孔的長(zhǎng)徑比L/d＞1時(shí)，為了裝卸工件容易，心軸的工作局部應(yīng)稍帶錐度。心軸上的凹槽是供車削端面時(shí)退刀用的。這種心軸制造簡(jiǎn)便且定心精度高，但裝卸工件不便，易損傷工件定位孔，因此多用于定心精度要求較高的場(chǎng)合。圖〔c〕是花鍵心軸，用于加工以花鍵孔為定位基準(zhǔn)的工件。圖1-30圓柱心軸1—安裝局部2—工作局部3—導(dǎo)向局部〔3〕圓錐定位銷。在實(shí)際生產(chǎn)中，也常常遇到工件以圓孔在錐銷上的定位方式，如圖1-31所示。圖1-31圓錐銷定位

3.工件以外圓柱面定位時(shí)的定位元件〔1〕V形塊的典型結(jié)構(gòu)。圖1-32所示為常用V形塊結(jié)構(gòu)，其中圖〔a〕是用于較短的精基準(zhǔn)定位；圖〔b〕是用于基準(zhǔn)面較長(zhǎng)的精基準(zhǔn)定位；圖〔c〕是用于較長(zhǎng)的粗基準(zhǔn)或階梯軸的定位；當(dāng)定位基準(zhǔn)直徑和長(zhǎng)度較大時(shí)，V形塊不必做成整體鋼件，可采用圖〔d〕所示的鑄鐵底座鑲淬硬支承板或硬質(zhì)合金鋼墊的V形塊。V形塊上兩斜面根部的凹槽是為加工兩斜面時(shí)讓刀用的。V形塊的長(zhǎng)、短是按照V形塊量棒與V形塊定位工作面的接觸長(zhǎng)度L和量棒直徑d之比來(lái)區(qū)分的。一般L/d<<1時(shí)為短V形塊，它限制工件的兩個(gè)自由度；L/d>>1時(shí)為長(zhǎng)V形塊，限制工件的四個(gè)自由度。圖1-32V形塊的典型結(jié)構(gòu)

〔2〕V形塊的結(jié)構(gòu)參數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)V形塊〔GB/T2208—1991〕的結(jié)構(gòu)參數(shù)見圖1-33。V形塊在夾具上安裝時(shí)，先調(diào)整好位置，再用螺釘緊固，并配作兩個(gè)銷孔起定位作用。兩斜面的夾角α有60°、90°、120°三種，其中90°V形塊結(jié)構(gòu)和尺寸均已標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)用最廣。圖1-33V形塊的結(jié)構(gòu)尺寸

V形塊的主要尺寸有：

D——V形塊檢驗(yàn)心軸直徑，即定位基準(zhǔn)直徑；

H——V形塊的高度；

α——V形塊兩工作平面間夾角；

T——V形塊的標(biāo)準(zhǔn)定位高度，即檢驗(yàn)心軸中心高。在V形塊工作圖上必須標(biāo)柱此尺寸，用以綜合檢驗(yàn)V形塊的制造精度。標(biāo)準(zhǔn)V形塊是根據(jù)工件定位面外圓直徑來(lái)選取的。設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)V形塊時(shí)可參考標(biāo)準(zhǔn)V形塊的結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)進(jìn)行。

〔3〕V形塊的定位特性。①V形塊定位的最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)中性好，它可使一批工件的定位基準(zhǔn)軸線始終對(duì)中在V形塊兩斜面的對(duì)稱面上，而不受定位基準(zhǔn)直徑誤差的影響。②無(wú)論定位基準(zhǔn)是否經(jīng)過(guò)加工，也不管是完整的圓柱面還是局部的圓弧面，都可以采用V形塊定位。因此在以外圓柱面定位時(shí)，V形塊是應(yīng)用最廣的定位元件。③V形塊以兩斜面與工件的外圓面接觸起定位作用。工件的定位面是外圓柱面，但其定位基準(zhǔn)是外圓軸線，即V形塊起定心作用。這一點(diǎn)對(duì)分析V形塊的定位誤差有著重要意義。④V形塊的位置是用理論圓來(lái)標(biāo)注的。在圖1-34〔a〕所示的夾具簡(jiǎn)圖中，要保證V形塊1與定位支承2的相對(duì)尺寸h±Δh，以實(shí)現(xiàn)定位要求，這時(shí)V形塊的高度位置是以與其相切的圓3的軸線來(lái)表示的，這個(gè)圓稱為V形塊的理論圓。理論圓的直徑尺寸等于工件定位外圓直徑的平均尺寸，它是一個(gè)常量。圖1-34用理論圓來(lái)標(biāo)注V形塊位置

若用90°的V形塊定位一批外圓直徑為的工件，則V形塊理論圓直徑尺寸為39.992mm，如圖1-34（b）所示。在夾具裝配檢驗(yàn)中，往往采用測(cè)量心軸使理論圓具體化，以便直接測(cè)量V形塊的位置尺寸h。但這往往要為此專門制造一根非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的專用測(cè)量心軸，因而很不經(jīng)濟(jì)。所以?shī)A具圖上實(shí)際不是直接按圖1-34（a）那樣以理論圓軸線來(lái)標(biāo)注h±Δh尺寸的，而是按采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的測(cè)量心軸軸線來(lái)標(biāo)注的。因此，必須根據(jù)實(shí)際采用的測(cè)量心軸的直徑修正原來(lái)以理論圓為出發(fā)點(diǎn)計(jì)算的h±Δh尺寸。設(shè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的測(cè)量心軸直徑為36mm，那么根據(jù)圖1-34〔b〕所示的幾何關(guān)系可知尺寸的修正值a為由36mm標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量心軸軸線到定位支承2的距離尺寸h′為

h′＝h-2.823(mm)1.4定位誤差的分析和計(jì)算

在機(jī)械加工過(guò)程中，產(chǎn)生加工誤差的因素很多，其中有一項(xiàng)與采用夾具來(lái)安裝工件進(jìn)行加工有關(guān)。夾具的設(shè)計(jì)與制造所造成的誤差必然會(huì)影響工件的定位精度，從而反映在工件的加工精度上。為了使工藝系統(tǒng)能夠加工出合格的工件，系統(tǒng)中各組成誤差的總和∑Δ應(yīng)不超過(guò)加工允差或位置公差δG，即∑Δ≤δG。而∑Δ＝ΔJ+ΔG，ΔJ＝ΔD+ΔT-A，從而有

ΔD+ΔT-A+ΔG≤δG

(誤差計(jì)算不等式)式中：

ΔJ——與夾具有關(guān)的加工誤差；ΔG——除夾具外與工藝系統(tǒng)其它因素有關(guān)的加工誤差；ΔD——工件在夾具中定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差；ΔT-A——夾具在機(jī)床上調(diào)整安裝時(shí)產(chǎn)生的誤差。

由此可見，在夾具設(shè)計(jì)與制造中，為了滿足加工要求，要盡可能設(shè)法減少這些與夾具有關(guān)的加工誤差。如果這局部誤差所占比例很大，那么留給補(bǔ)償其它加工誤差的比例就很小，結(jié)果不是降低了工件的加工精度，就是有可能造成超差而導(dǎo)致工件報(bào)廢。這里只討論定位誤差問(wèn)題。在根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或類比法初步確定工件的定位方案后，可假設(shè)誤差計(jì)算不等式中的三項(xiàng)誤差各占工件公差的三分之一。最后可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。如果滿足ΔD≤1/3δG那么合格；假設(shè)ΔD＞1/3δG，那么說(shuō)明定位誤差按絕對(duì)平均法所分得的允許公差已經(jīng)超差，此時(shí)應(yīng)按綜合調(diào)整法相互調(diào)劑，使三項(xiàng)誤差的總和不超過(guò)工序公差要求，或采取相應(yīng)工藝措施解決超差問(wèn)題。1.4.1定位誤差產(chǎn)生的原因

1.基準(zhǔn)不重合誤差因定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差，以ΔB表示。圖1-35〔a〕所示為銑削臺(tái)階面工序簡(jiǎn)圖，圖1-35〔b〕為其定位簡(jiǎn)圖。要求保證尺寸L1±T1/2和H1±TH1/2。由圖〔a〕知尺寸L1的工序基準(zhǔn)是E面，由圖〔b〕知其定位基準(zhǔn)是A面，二者不重合。這樣，對(duì)于一批工件而言，當(dāng)?shù)毒甙炊ㄎ换鶞?zhǔn)A面調(diào)整好位置時(shí)，其中每個(gè)工件的E面位置卻是隨尺寸L2±T2/2的變化而變化的。由圖〔b〕可知，此時(shí)一批工件的E面位置可能發(fā)生的最大變動(dòng)量為ΔL2，它便是尺寸L2的公差，即ΔL2＝T2＝L2max－L2min。因此，在尺寸L1中實(shí)際上附加了ΔL2這樣一個(gè)誤差值，這個(gè)誤差就是基準(zhǔn)不重合誤差ΔB，它將直接影響加工尺寸L1的精度。對(duì)尺寸H1而言，其工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)均為B面，二者重合，不存在ΔB。圖1-35基準(zhǔn)不重合誤差例如

2.基準(zhǔn)位移誤差ΔY

對(duì)于有些定位方式來(lái)說(shuō)，即使基準(zhǔn)重合，也會(huì)產(chǎn)生另一種形式的定位誤差，即由于定位基準(zhǔn)本身發(fā)生位移而引起的基準(zhǔn)位移誤差。工件在夾具中定位時(shí)，由于定位副制造不準(zhǔn)確及最小配合間隙的影響，定位基準(zhǔn)本身在加工尺寸方向上會(huì)產(chǎn)生一定的位移量，從而導(dǎo)致各個(gè)工件的位置不一致，造成加工誤差，我們把這種誤差稱為基準(zhǔn)位移誤差，以ΔY表示。不同的定位方式，其基準(zhǔn)位移誤差的分析和計(jì)算方法也不同。

1〕工件以圓孔面定位(1)當(dāng)定位元件與定位孔為間隙配合時(shí)(如圖1-36所示)，由于配合間隙的影響，會(huì)使工件內(nèi)孔的中心〔定位基準(zhǔn)〕與定位心軸中心發(fā)生偏移，其最大偏移量〔即最大配合間隙〕就是基準(zhǔn)位移誤差。可按下式計(jì)算：ΔY＝Xmax=δD＋δd＋Xmin式中：

Xmax——定位副最大配合間隙；

δD——工件定位基準(zhǔn)孔的直徑公差；

δd——圓柱定位銷或圓柱心軸的直徑公差；

Xmin——定位副所需最小間隙，由設(shè)計(jì)時(shí)確定。基準(zhǔn)位移誤差的方向是任意的。減小定位副的配合間隙，即可減小ΔY值，從而提高定位精度。

圖1-36工件以內(nèi)孔在心軸〔或定位銷〕上定位(2)當(dāng)定位元件與定位孔為過(guò)盈配合時(shí)，不存在間隙，定位基準(zhǔn)〔內(nèi)孔軸線〕相對(duì)定位元件沒(méi)有位置變化，即ΔY=0，故可實(shí)現(xiàn)定心定位。2〕工件以外圓柱面定位用定位套內(nèi)孔定位的基準(zhǔn)位移誤差與用圓柱心軸定位時(shí)的基準(zhǔn)位移誤差分析計(jì)算一致。如圖1-37所示，因V形塊的對(duì)中定心性很好，工件的定位面雖是外圓面，但定位基準(zhǔn)是外圓軸線。如果不考慮V形塊的制造誤差，那么定位基準(zhǔn)一定在V形塊對(duì)稱平面上，它在水平方向上的位移為零，但在垂直方向上，由于定位外圓面的直徑有制造誤差，引起定位基準(zhǔn)相對(duì)定位元件發(fā)生位置變化，其最大變化量即為基準(zhǔn)位移誤差。可按下式計(jì)算：〔1-2〕式中：δd——工件定位基準(zhǔn)的直徑公差〔mm〕；α——V形塊兩斜面夾角。圖1-37工件以外圓在V形塊上定位銑鍵槽

3.結(jié)論〔1〕工件在夾具中定位時(shí)，不僅要限制工件的自由度，使工件在加工尺寸方向上有確定的位置，而且還必須盡量設(shè)法減少定位誤差，保證有足夠的定位精度?！?〕一批工件在夾具中定位時(shí)產(chǎn)生定位誤差的原因有兩個(gè)：一是由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，引起一批工件的工序基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)產(chǎn)生了位置變化，即存在基準(zhǔn)不重合誤差ΔB；二是由于定位副制造不準(zhǔn)確，引起一批工件的定位基準(zhǔn)相對(duì)定位元件發(fā)生了位置變化，即存在基準(zhǔn)位移誤差ΔY?！?〕工件以平面定位時(shí)，由于定位基準(zhǔn)面的形狀誤差〔如定位基準(zhǔn)面的平行度誤差、兩基準(zhǔn)面間的垂直度誤差等〕，也會(huì)引起基準(zhǔn)位移誤差，但誤差值一般較小，可忽略不計(jì)。即工件以平面定位時(shí)，一般只考慮基準(zhǔn)不重合誤差，而忽略基準(zhǔn)位移誤差，即ΔY＝0?！?〕分析計(jì)算定位誤差時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。①由以上分析可知，工序基準(zhǔn)相對(duì)于被加工外表在加工尺寸方向上所產(chǎn)生的最大位移量，便是定位誤差。假設(shè)工序基準(zhǔn)的位移方向與加工方向不一致，那么只要考慮工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大位移即可。②某一工序的定位方案可以對(duì)本工序所有加工精度參數(shù)產(chǎn)生不同的定位誤差，因此應(yīng)對(duì)所有精度參數(shù)逐個(gè)分析，計(jì)算其定位誤差。③定位誤差主要發(fā)生在采用夾具裝夾工件，并按調(diào)整法保證加工精度的情況下。如果按逐件試切法加工，那么不存在定位誤差。④分析計(jì)算得出的定位誤差值是指加工一批工件時(shí)可能產(chǎn)生的最大定位誤差值，它是一個(gè)界限值，而不是指某一工件精度參數(shù)的定位誤差具體數(shù)值。1.4.2定位誤差的計(jì)算例如1.定位誤差的正確疊加由定位誤差產(chǎn)生的原因可知，定位誤差由基準(zhǔn)不重合誤差ΔB和基準(zhǔn)位移誤差ΔY組成。〔1〕當(dāng)ΔB＝0，ΔY≠0時(shí),定位誤差是由基準(zhǔn)位移引起的，ΔD＝ΔY。〔2〕當(dāng)ΔB≠0，ΔY＝0時(shí),定位誤差是由基準(zhǔn)不重合引起的，ΔD＝ΔB?！?〕當(dāng)ΔB≠0，ΔY≠0時(shí)，如果工序基準(zhǔn)不在工件定位面上〔造成基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差的原因是相互獨(dú)立的因素〕時(shí)，那么定位誤差為兩項(xiàng)之和，即ΔD＝ΔY＋ΔB；如果工序基準(zhǔn)在工件定位面上〔造成基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差的原因是同一因素〕時(shí)，那么定位誤差為ΔD＝ΔY±ΔB

〔1-3〕其中，“＋〞、“－〞號(hào)的判定原那么為：在力求使定位誤差為最大〔即極限位置法那么〕的可能條件下，當(dāng)ΔY和ΔB均引起工序尺寸作相同方向變化時(shí)取“＋〞號(hào)，反之那么取“－〞號(hào)。以圖1-37〔b〕為例說(shuō)明如下：①當(dāng)工序尺寸為H1時(shí)，因基準(zhǔn)重合，ΔB＝0。故有②當(dāng)工序尺寸為H2時(shí)，因基準(zhǔn)不重合，那么分析：當(dāng)定位外圓直徑由大變小時(shí)，定位基準(zhǔn)下移，從而使工序基準(zhǔn)也下移，即ΔY使工序尺寸H2增大；與此同時(shí)，假定定位基準(zhǔn)不動(dòng)，當(dāng)定位外圓直徑仍由大變小時(shí)〔注意：定位外圓直徑變化趨勢(shì)要同前一致〕，工序基準(zhǔn)上移，即ΔB使工序尺寸H2減小。因ΔB、ΔY引起工序尺寸H2作反方向變化，故取“－〞號(hào)。那么有〔1-4〕③

當(dāng)工序尺寸為H3時(shí)，同理可知：

〔1-5〕2.定位誤差計(jì)算例如例1-1如圖1-38所示為一盤類零件鉆削孔￠1時(shí)的三種定位方案。試分別計(jì)算被加工孔的位置尺寸L1、L2、L3的定位誤差。圖1-38以短銷定位時(shí)的定位誤差分析計(jì)算(1〕對(duì)圖1-38〔a〕所示的定位方案，加工尺寸L1±0.10的工序基準(zhǔn)為定位孔的軸線，定位基準(zhǔn)也是該孔的軸線，二者重合，那么ΔB＝0。由于定位內(nèi)孔與定位銷之間的配合尺寸為22H7/g6〔屬于間隙配合〕，當(dāng)在夾具上裝夾這一批工件時(shí)，定位基準(zhǔn)必然會(huì)發(fā)生相對(duì)位置變化，從而產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差。按式〔1-1〕求得也即

ΔD＝ΔY＝0.041mm因

那么該定位方案合格。（2）

對(duì)圖1-38（b）所示的定位方案，

加工尺寸L2±0.05的工序基準(zhǔn)為外圓面的左母線，定位基準(zhǔn)為孔的軸線，二者不重合，

聯(lián)系尺寸為，則有

同理，由于定位副之間存在配合間隙，其基準(zhǔn)位移誤差

ΔY

＝0.041mm因?yàn)榛鶞?zhǔn)不重合誤差是由尺寸

引起的，而基準(zhǔn)位移誤差是由配合間隙引起的，

二者為相互獨(dú)立因素，則有

ΔD＝ΔY＋ΔB

＝0.025+0.041＝0.066mm因

那么該定位方案不合格。（3）對(duì)1-38圖（c）所示的定位方案，加工尺寸L3±0.10的工序基準(zhǔn)為外圓面的右母線，定位基準(zhǔn)為孔的軸線，二者不重合，

聯(lián)系尺寸為 ，（特別注意同軸度的影響），故

同理，基準(zhǔn)位移誤差為ΔY＝0.041mm。因工序基準(zhǔn)不在工件定位面〔內(nèi)孔〕上，那么有ΔD＝ΔY＋ΔB

＝0.125+0.041＝0.166mm因

那么該定位方案不合格。討論：①在圖〔b〕和圖〔c〕方案中，因定位基準(zhǔn)選擇不當(dāng)，均出現(xiàn)定位誤差太大的情況，從而影響工序精度，定位方案不合理。實(shí)際上，尺寸L2的定位誤差占其工序允差的比例為0.066/0.10＝66%，尺寸L3的定位誤差占其工序允差的比例為0.166/0.20＝83%，所占比例過(guò)大，不能保證加工要求，需改進(jìn)定位方案。假設(shè)改為圖1-39所示以V形塊定位的方案，那么此時(shí)尺寸L2±0.05的定位誤差為只占加工允差0.10的10%。

圖1-39以V形塊定位時(shí)的定位誤差分析計(jì)算②分析計(jì)算定位誤差時(shí)，必然會(huì)遇到定位誤差占工序允差比例過(guò)大問(wèn)題。究竟所占比例值多大才適宜，要想確定這樣一個(gè)值來(lái)分析、比較是很困難的。因?yàn)榧庸すば虻囊蟾鞑幌嗤煌募庸し椒ㄋ艿竭_(dá)的經(jīng)濟(jì)精度也各有差異。這就要求工藝設(shè)計(jì)人員有豐富的實(shí)際工藝經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，并按實(shí)際加工情況具體問(wèn)題具體分析，根據(jù)從工序允差中扣除定位誤差后余下的允差局部大小，來(lái)判斷具體加工方法能否經(jīng)濟(jì)地保證精度要求。在分析定位方案時(shí)，一般推薦在正常加工條件下，定位誤差占工序允差的1/3以內(nèi)比較適宜。例1-2如圖1-40（a）所示的定位方案，以直徑為d1的外圓面在90°V形塊上定位加工階梯軸大端面上的小孔。已知 ，兩外圓的同軸度公差為￠0.02mm。試分析、計(jì)算工序尺寸H±0.20mm的定位誤差，

并分析其定位質(zhì)量。

圖1-40臺(tái)階軸在V形塊上定位

分析為便于分析、計(jì)算，畫出圖1-40〔b〕所示簡(jiǎn)圖。同軸度可標(biāo)為e=0±0.01mm， 。

由于工序尺寸H的工序基準(zhǔn)為d2外圓下母線G，而定位基準(zhǔn)為d1外圓軸線O1，基準(zhǔn)不重合，二者的聯(lián)系尺寸為e及r2。故有ΔB＝2×0.01+0.008＝0.028mm。又因外圓直徑d1有制造誤差，引起定位基準(zhǔn)相對(duì)定位元件發(fā)生位置變化，其最大變化量即基準(zhǔn)位移誤差為因工序基準(zhǔn)G不在工件定位面〔d1外圓〕上，故有計(jì)算所得定位誤差

故此方案可行。

1.4.3組合面定位

1.采用“一面兩孔〞定位時(shí)須解決的主要問(wèn)題“一面兩孔〞定位時(shí)所用的定位元件是：平面采用支承板定位，限制工件三個(gè)自由度；兩孔采用定位銷定位，各限制工件兩個(gè)自由度。因兩銷連心線方向上的移動(dòng)自由度被重復(fù)限制而出現(xiàn)了過(guò)定位。由于兩定位銷中心距和兩定位孔中心距都在規(guī)定的公差范圍內(nèi)變化，孔心距與銷心距很難完全相等，當(dāng)一批工件以其兩個(gè)孔定位裝入夾具的定位銷中時(shí)，就可能出現(xiàn)工件安裝干預(yù)甚至無(wú)法裝入兩銷的嚴(yán)重情況。為此，采用一面兩孔組合定位時(shí)，必須注意解決以下兩個(gè)主要問(wèn)題：正確處理過(guò)定位；(2)控制各定位元件對(duì)定位誤差的綜合影響。

2.解決一面兩孔定位問(wèn)題的有效方法〔1〕以兩個(gè)圓柱銷及平面支承定位。由上述分析可知，工件以一面兩孔在夾具平面支承和兩個(gè)圓柱銷上定位時(shí)，出現(xiàn)過(guò)定位。當(dāng)工件上第一個(gè)定位孔裝上定位銷后，由于孔間距和銷間距有制造誤差，第二個(gè)定位孔將有可能裝不到第二個(gè)定位銷上。解決的方法是：通過(guò)減小第二個(gè)定位銷的直徑來(lái)增加連心線方向上定位副的間隙，到達(dá)解決兩孔裝不進(jìn)定位銷的矛盾。如圖1-41所示，假定工件上圓孔1與夾具上定位銷1的中心重合，這時(shí)第一孔能裝入的條件為

式中：d1max——第一定位銷的最大直徑；D1min——第一定位孔的最小直徑；X1min——第一定位副的最小間隙。

工件上孔心距的誤差和夾具上銷心距的誤差完全用縮小定位銷2的直徑的方法來(lái)補(bǔ)償。當(dāng)定位銷2的直徑縮小到使工件在圖1-41所示的兩種極限情況下都能裝入定位銷2時(shí)，考慮到安裝順利，還應(yīng)在第2定位副中增加一最小安裝間隙X

2min，

此時(shí)，第二個(gè)定位銷的最大直徑為

式中：

d2max——第2個(gè)定位銷的最大直徑；

D2min——第2個(gè)定位孔的最小直徑；

X2min——兩孔同時(shí)定位時(shí)，在極限情況下，第2個(gè)定位副留下的最小安裝間隙；

δLD、δLd——孔間距和銷間距偏差。

圖1-41兩圓柱銷定位分析1—第一定位副2—第二定位副

〔2〕以一圓柱銷和一削邊銷及平面支承定位。這種方法沒(méi)有縮小定位銷的直徑，而是通過(guò)改變定位銷結(jié)構(gòu)〔即“削邊〞〕來(lái)增大連心線方向的間隙，補(bǔ)償中心距的誤差，消除了過(guò)定位〔削邊銷限制一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度〕的影響。同時(shí)也因在垂直連心線方向上銷2的直徑并未減小，而使工件的轉(zhuǎn)角誤差沒(méi)有增大，大大提高了定位精度。①削邊銷的結(jié)構(gòu)。為了保證削邊銷的強(qiáng)度，一般多采用菱形結(jié)構(gòu)，故又稱為菱形銷。常用削邊銷的結(jié)構(gòu)如圖1-42所示。圖中A型又名菱型銷，剛性好，應(yīng)用廣，主要用于定位銷直徑為3～50mm的場(chǎng)合；B型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，但剛性差，主要用于銷徑大于50mm時(shí)。在“一面兩孔〞組合定位中，安裝菱形銷時(shí)，應(yīng)注意使其削邊方向垂直于兩銷的連心線。圖1-42菱形銷結(jié)構(gòu)

②削邊銷尺寸確實(shí)定。如圖1-43所示，削邊銷未削邊圓柱局部的最大直徑為d2max=D2min-X2min。AE和CF應(yīng)能補(bǔ)償±δLD、±δLd，那么補(bǔ)償值a轉(zhuǎn)角誤差、

裝卸工件是否方便、

削邊銷寬度及其使用壽命對(duì)定位精度都有影響。

圖1-43削邊銷尺寸計(jì)算

在實(shí)際工作中，補(bǔ)償值一般按下式計(jì)算：

a=δLD+δLd〔1-6〕必要時(shí)，經(jīng)過(guò)精度分析后，再行調(diào)整。在補(bǔ)償值確定后，

便可根據(jù)圖1-43計(jì)算削邊銷的尺寸：

〔1-7〕當(dāng)采用修圓削邊銷時(shí)，以b替換b1。尺寸b、b1及B可以根據(jù)表1-6選取。削邊銷的結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，選用時(shí)可參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)?機(jī)床夾具零件及部件?標(biāo)準(zhǔn)GB/T2203—91。表1-6削邊銷的尺寸

3.工件以一圓柱銷和一削邊銷定位時(shí)定位誤差的計(jì)算

（1）基準(zhǔn)不重合誤差ΔB。計(jì)算方法同前。（2）基準(zhǔn)位移誤差ΔY。在計(jì)算某一加工尺寸的基準(zhǔn)位移誤差時(shí)，要考慮加工尺寸的方向和位置。由于兩定位副的最大間隙引起的基準(zhǔn)位移誤差不一樣，從而使公共定位基準(zhǔn)發(fā)生錯(cuò)移而轉(zhuǎn)動(dòng)。定位基準(zhǔn)的位移方式有兩種：

①平移變動(dòng)。如圖1-44（a）所示，給出了兩定位副的間隙同方向時(shí)定位基準(zhǔn)的兩個(gè)極限位置，最高位置，

最低位置

。

②

交叉變動(dòng)。

如圖1-44（b）所示，

兩定位副的間隙反方向時(shí)定位基準(zhǔn)的兩個(gè)極限位置為和。因此，在計(jì)算垂直于兩孔連心線方向上位置尺寸的基準(zhǔn)位移誤差時(shí)，要看定位基準(zhǔn)的兩種位移方式誰(shuí)占優(yōu)勢(shì)，然后視哪種變動(dòng)對(duì)加工尺寸影響最大而采用之。

圖1-44定位基準(zhǔn)位移示意圖

一般的，當(dāng)加工尺寸在兩定位基準(zhǔn)孔之間時(shí)，取平移變動(dòng)方式；當(dāng)加工尺寸在兩定位基準(zhǔn)孔之外時(shí)，取交叉變動(dòng)方式。圖中為第一定位副的最大間隙，為第二定位副的最大間隙，根據(jù)圖1-44可以推導(dǎo)出Δα、Δβ的計(jì)算公式。圖中被加工的五個(gè)小孔的工序尺寸對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)位移誤差大小，

可參考表1-7中的公式來(lái)計(jì)算。

表1-7一面兩孔定位時(shí)基準(zhǔn)位移誤差的計(jì)算公式

4.工件以一面兩孔定位時(shí)的設(shè)計(jì)步驟和計(jì)算實(shí)例〔1〕確定定位銷的中心距和尺寸公差。銷間距的根本尺寸和孔間距的根本尺寸相同，銷間距的公差可按下面公式計(jì)算：〔2〕確定圓柱銷的尺寸及公差。圓柱銷直徑的根本尺寸是該定位孔的最小極限尺寸，其配合一般按g6或f7選取?！?〕按表1-6選取削邊銷的寬度尺寸b1或b及B。〔4〕確定削邊銷的直徑尺寸及公差配合。首先求出削邊銷與定位孔的最小配合間隙X2min，然后求出削邊銷工作局部的直徑，即d2max=D2min-X2min。削邊銷與定位孔的配合一般按h6選取。〔5〕計(jì)算定位誤差，分析定位質(zhì)量。

例1-3

圖1-45所示為連桿蓋工序圖，

欲加工其上的4個(gè)定位銷孔。根據(jù)加工要求，

用平面A和 的孔定位。

試設(shè)計(jì)兩定位銷尺寸并計(jì)算其定位誤差。

圖1-45連桿蓋工序圖

解〔1〕確定定位銷中心距及尺寸公差。取故兩定位銷中心距為〔59±0.02〕mm?！?〕確定圓柱銷尺寸及公差。取〔3〕按表1-6選定削邊銷的b1及B之值。取b1＝4mm

B＝d－2＝12－2＝10mm〔4〕確定削邊銷的直徑尺寸及公差。取

a＝δLd+δLD＝0.02+0.1＝0.12mm那么所以

d2max＝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

所以

d2max＝11.92mm〔5〕計(jì)算定位誤差。本工序要保證的尺寸有4個(gè)：(63±0.10)mm，(20±0.10)mm，(31.5±0.20)mm，(10±0.15)mm。其中(63±0.10)mm和(20±0.10)mm取決于夾具上兩鉆套之間的距離，與工件定位無(wú)關(guān)，因而無(wú)定位誤差。這里我們只要計(jì)算尺寸(31.5±0.20)mm和尺寸(10±0.15)mm的定位誤差即可。①加工尺寸(31.5±0.20)mm的定位誤差。由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，兩者之間的聯(lián)系尺寸為(29.5±0.10)mm，基準(zhǔn)不重合誤差應(yīng)等于該定位尺寸的公差，即ΔB＝0.2mm。由于(31.5±0.20)mm是水平尺寸，

根據(jù)表1-7中的公式求得

ΔY＝X1max＝0.027+0.017＝0.044mm由于工序基準(zhǔn)不在定位基面上，所以

ΔD＝ΔY+ΔB＝0.044+0.2＝0.244mm②加工尺寸(10±0.15)mm的定位誤差。由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合，因此ΔB＝0。尺寸(10±0.15)mm在垂直方向上，分別計(jì)算出左邊兩小孔和右邊兩孔的基準(zhǔn)位移誤差，取最大的作為(10±0.15)mm的基準(zhǔn)位移誤差。因左、右兩小孔都在O1、O2外側(cè)，故按圖1-44〔b〕方式計(jì)算：左端兩小孔的尺寸相當(dāng)于表1-7中的A1尺寸，

B1＝2mm，

故

ΔY＝X1max+2B1tanΔβ＝0.044+2×2×0.00138＝0.05mm

右端兩小孔的尺寸相當(dāng)于表1-7中的A5尺寸，B3＝2mm，故

所以，(10±0.15)mm的基準(zhǔn)位移誤差

即

ΔD＝ΔY＝0.124mm1.4.4定位裝置設(shè)計(jì)實(shí)例1.定位裝置設(shè)計(jì)的根本原那么在定位裝置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能遵循“基準(zhǔn)重合〞和“基準(zhǔn)統(tǒng)一〞等原那么，以減少定位誤差。在組合定位中，主要定位基準(zhǔn)面的選擇應(yīng)便于工件的裝夾和加工，并使夾具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。當(dāng)基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)按工藝尺寸鏈計(jì)算，求得新的工序尺寸，并以新的基準(zhǔn)定位保證加工精度。2.定位裝置設(shè)計(jì)例如圖1-46所示為支座工序圖，本工序要求鉆2-M8螺紋底孔，鉆、擴(kuò)、鉸￠8H8孔，其余加工外表均已加工合格，試設(shè)計(jì)其定位裝置。圖1-46支座工序簡(jiǎn)圖

〔1〕分析加工要求。2-M8螺紋底孔相距〔40±0.1〕mm，其中一孔距側(cè)面E為8mm；兩螺孔中心連線至￠15H7孔中心距離為(20±0.1)mm；8H8孔位于尺寸〔60±0.1〕mm的對(duì)稱平面內(nèi)，且距底面B的尺寸為〔25.5±0.05〕mm；￠8H8孔軸心線相對(duì)15H7孔軸心線垂直度要求為￠0.1mm?！?〕根據(jù)加工要求確定工件所需限制的自由度?！?〕選擇定位基準(zhǔn)，確定工件定位面上的支承點(diǎn)分布。①以外表C為定位基準(zhǔn)，設(shè)置兩個(gè)支承點(diǎn)〔見圖1-47〕。這種方案因外表C為毛面，難以保證尺寸(20±0.1)mm及￠8H8孔軸線相對(duì)￠15H7孔軸線的垂直度要求。圖1-47支座定位方案分析

②以￠15H7孔為定位基準(zhǔn)，設(shè)置兩個(gè)支承點(diǎn)〔見圖1-48〕。這種方案符合基準(zhǔn)重合原那么，能滿足加工要求，但定位元件結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。比較這兩種方案后，確定以￠15H7孔為定位基準(zhǔn)。對(duì)工件x自由度的限制也有兩種方案：①以外表E為定位基準(zhǔn)，設(shè)置一個(gè)支承點(diǎn)〔見圖1-47〕。該方案使尺寸8mm的工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)重合，便于保證該尺寸，但E面為毛面，此時(shí)很難保證8H8孔軸線位于(60±0.1)mm尺寸的對(duì)稱平面上，且定位元件數(shù)量增多，使定位裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜。圖1-48支座定位方案分析

②以￠15H7孔的端面D為定位基準(zhǔn)，設(shè)置一個(gè)支承點(diǎn)〔見圖1-48〕。該方案使尺寸8mm的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合。因工序基準(zhǔn)為毛面，尺寸8mm要求較低，并且有利于使孔￠8H8的軸線位于(60±0.1)mm尺寸的對(duì)稱平面內(nèi)。綜上所述，選擇圖1-48作為工件的定位方案，即以底面B、￠15H7孔及端面D構(gòu)成組合定位基準(zhǔn)?！?〕選擇定位元件結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)定位裝置。①選擇結(jié)構(gòu)。因工件底面尺寸較小且定位元件必須讓開鉆孔位置，應(yīng)選擇一塊支承板和兩個(gè)平頭支承釘構(gòu)成釘板組合，與工件的B面接觸組成主要定位副〔見圖1-51〕。￠15H7孔及端面D所用定位元件的選擇有兩種結(jié)構(gòu)：A.選用固定式帶臺(tái)階削邊銷和移動(dòng)削邊銷定位￠15H7孔及端面D，如圖1-49〔a〕所示。其結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，夾具的制造本錢高，故不宜用。B.選用帶臺(tái)階的削邊長(zhǎng)軸定位工件的￠15H7孔及端面D，如圖1-49〔b〕所示。圖1-49定位元件結(jié)構(gòu)分析

②設(shè)計(jì)定位裝置。該工件由平面、孔及端面組合定位。此時(shí)削邊軸仍需補(bǔ)償孔的位置誤差及定位元件之間的距離尺寸公差。設(shè)計(jì)計(jì)算方法與兩孔定位相似。A.削邊軸與平面支承元件工作面之間的距離。其根本尺寸應(yīng)為工件孔到底面的平均尺寸，公差可根據(jù)推薦范圍±ΔLd=±〔1/5～1/2〕ΔLD選取，再考慮尺寸〔40±0.05〕mm、生產(chǎn)批量及制造夾具的設(shè)備精度等。此例取削邊軸至支承元件工作面之間的距離為〔40±0.02〕mm。

B.計(jì)算削邊軸直徑d。由表1-6查得削邊軸的寬度b=4mm，代入式 中可得

〔5〕計(jì)算定位誤差。①尺寸8mm的定位誤差。因其工序基準(zhǔn)為毛面，精度要求低，故不需計(jì)算。②尺寸〔25.5±0.05〕mm的定位誤差。工序基準(zhǔn)為B面，定位基準(zhǔn)也為B面，且是以平面定位，故ΔD=0。③尺寸(20±0.1)mm的定位誤差。工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，ΔB=0。④垂直度￠0.1mm的定位誤差。工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，ΔB=0?；鶞?zhǔn)轉(zhuǎn)角誤差Δθ/2的求解如下：如圖1-50所示，轉(zhuǎn)角誤差Δθ/2是由定位基準(zhǔn)〔￠15H7孔軸線〕相對(duì)削邊軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)而引起的，故圖1-50定位誤差計(jì)算Ⅱ、

Ⅲ—￠15H7孔軸線極限位置

圖1-51支座定位裝置結(jié)構(gòu)1.5夾緊裝置及夾具動(dòng)力裝置

1.5.1夾緊裝置的組成夾緊裝置是夾具的重要組成局部，也是夾具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)，盡管夾緊方式多種多樣，但其組成卻大體相同。一般夾緊裝置主要由以下三個(gè)局部組成〔如圖1-52所示〕：〔1〕力源裝置。產(chǎn)生原始夾緊力的裝置。通常是指機(jī)動(dòng)夾緊時(shí)所用的氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)等動(dòng)力裝置。如圖1-52所示擺動(dòng)汽缸4。力源來(lái)自人力的，那么稱為手動(dòng)夾緊。圖1-52夾緊裝置組成1—工件2—夾緊元件3—中間傳力機(jī)構(gòu)4—力源裝置〔2〕夾緊元件。直接夾緊工件的元件，它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。如各種螺釘、壓板等?！?〕中間傳力機(jī)構(gòu)。介于力源和夾緊元件之間的傳力機(jī)構(gòu)，是把力源裝置產(chǎn)生的力傳給夾緊元件的中間機(jī)構(gòu)。中間傳力機(jī)構(gòu)常常起著重要的作用，它可根據(jù)實(shí)際的需要設(shè)計(jì)