汽車制造工藝學(xué)第二章

汽車制造工藝學(xué)第二章2汽車制造工藝學(xué)第2章

工件的裝夾和機(jī)床夾具32.1基準(zhǔn)基準(zhǔn)

確定加工對(duì)象上幾何要素間幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面稱為基準(zhǔn)。

設(shè)計(jì)基準(zhǔn)

在設(shè)計(jì)圖樣上所采用的基準(zhǔn)

定位支座零件42.1基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)

在工藝過程中所采用的基準(zhǔn)。又可分為：工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)與裝配基準(zhǔn)。

工序基準(zhǔn)–

在工序圖上用來確定本道工序被加工表面的加工尺寸、位置公差的基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)–

在加工中確定工件在機(jī)床上或機(jī)床夾具中占有正確位置的基準(zhǔn)。測(cè)量基準(zhǔn)–

測(cè)量時(shí)采用的基準(zhǔn)裝配基準(zhǔn)—裝配式采用的基準(zhǔn)5圖a支座零件第1工序（車削）62.1基準(zhǔn)圖2-9b支座零件第2工序（鉆孔）72.1基準(zhǔn)圖2-9c支座零件第3工序（鉆、锪4分布孔）82.1基準(zhǔn)圖2-9d支座零件第4工序（磨內(nèi)孔、端面）圖2-9e支座零件第5工序（磨外圓、臺(tái)階面）92.2工件裝夾劃線找正裝夾——以劃線工人在工件上劃出的代加工表面所在位置的線痕作為定位依據(jù)，定位時(shí)用劃針找正位置，然后將工件夾緊直接找正裝夾——

以工件的實(shí)際表面作為定位的依據(jù)，用找正工具找正工件的正確位置以實(shí)現(xiàn)定位然后將工件夾緊。夾具裝夾裝夾的含義

裝夾又稱安裝，包括定位和夾緊兩項(xiàng)內(nèi)容。定位

——使工件在機(jī)床或夾具上占有正確位置夾緊

——對(duì)工件施加一定的外力，使其已確定的位置在加工過程中保持不變工件裝夾方法102.2工件裝夾

圖2-10直接找正安裝flash毛坯孔加工線找正線

圖2-11劃線找正安裝flash精度高，效率低，對(duì)工人技術(shù)水平要求高精度不高，效率低，多用于形狀復(fù)雜的鑄件112.2工件裝夾圖2-12工件在夾具上裝夾（滾齒夾具）精度和效率均高，廣泛采用122.3定位原理

圖2-13六點(diǎn)定位原理XZY

六點(diǎn)定位原理

要確定其空間位置，就需要限制其6個(gè)自由度

將6個(gè)支承抽象為6個(gè)“點(diǎn)”，6個(gè)點(diǎn)限制了工件的6個(gè)自由度，這就是六點(diǎn)定位原理。

任何一個(gè)物體在空間直角坐標(biāo)系中都有6個(gè)自由度——用表示13圖2-14工件以平面3點(diǎn)定位XYZ

與理論力學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)自由度概念差別

——位置不定度

——夾緊與定位概念分開

——工件、夾具是彈性體

兩點(diǎn)注意：“點(diǎn)”的含義

——對(duì)自由度的限制，與實(shí)際接觸點(diǎn)不同2.3定位原理

14工件的6個(gè)自由度均被限制，稱為完全定位。工件6個(gè)自由度中有1個(gè)或幾個(gè)自由度未被限制，稱為不完全定位。完全定位與不完全定位不完全定位主要有兩種情況：①工件本身相對(duì)于某個(gè)點(diǎn)、線是完全對(duì)稱的，則工件繞此點(diǎn)、線旋轉(zhuǎn)的自由度無法被限制（即使被限制也無意義）。例如球體繞過球心軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，圓柱體繞自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)等。②工件加工要求不需要限制某一個(gè)或某幾個(gè)自由度。如加工平板上表面，要求保證平板厚度及與下平面的平行度，則只需限制3個(gè)自由度就夠了。2.3定位原理

152.3定位原理

完全定位與不完全定位ZYXa）ZYXb）ZYXc）ZYXd）e）ZYXf）ZYX圖2-15工件應(yīng)限制的自由度16欠定位工件加工時(shí)必須限制的自由度未被完全限制，稱為欠定位。欠定位不能保證工件的正確安裝，因而是不允許的。圖2-16欠定位示例XZYa）b）BBB2.3定位原理

17過定位

過定位——工件某一個(gè)自由度（或某幾個(gè)自由度）被兩個(gè)（或兩個(gè)以上）約束點(diǎn)約束，稱為過定位。

過定位是否允許，要視具體情況而定：1）如果工件的定位面經(jīng)過機(jī)械加工，且形狀、尺寸、位置精度均較高，則過定位是允許的。有時(shí)還是必要的，因?yàn)楹侠淼倪^定位不僅不會(huì)影響加工精度，還會(huì)起到加強(qiáng)工藝系統(tǒng)剛度和增加定位穩(wěn)定性的作用。2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或雖經(jīng)過機(jī)械加工，但加工精度不高，這時(shí)過定位一般是不允許的，因?yàn)樗赡茉斐啥ㄎ徊粶?zhǔn)確，或定位不穩(wěn)定，或發(fā)生定位干涉等情況。2.3定位原理

18

過定位分析（桌子與三角架）圖2-17過定位分析2.3定位原理

19

過定位分析圖2-18過定位示例a）ZYXYc）ZYXY2.3定位原理

b）ZYYX20

過定位分析圖2-19過定位示例XYa）ZYb）ZYXY2.3定位原理

21刀柄主軸拉桿漲套

過定位應(yīng)用圖2-21HSK刀柄與傳統(tǒng)刀柄結(jié)構(gòu)HSK刀柄傳統(tǒng)刀柄1:107:24間隙主軸拉桿刀柄2.3定位原理

定位端面配合錐面22

過定位討論如圖示，齒輪坯以內(nèi)孔和一小端面定位，車削外圓和大端面。加工后檢測(cè)發(fā)現(xiàn)大端面與內(nèi)孔垂直度超差。試分析原因，提出改進(jìn)意見。4A0.02A間隙配合剛性心軸圖2-22過定位示例2.3定位原理

23圖2-22a過定位引起夾緊變形2.3定位原理

24橡膠墊圖2-22b過定位處理分析2.3定位原理

25

討論分析圖示定位方案：①各方案限制的自由度②有無欠定位或過定位③對(duì)不合理的定位方案提出改進(jìn)意見。

b）XZYXc）XZYXa）YXZ圖2-23過定位分析2.3定位原理

26a）YXZa1）YXZa2）YXZ圖2-23a過定位示例分析2.4.3定位原理

27b）XZYXb1）XZYXXZb2）YXXZb3）YX圖2-23b過定位示例分析2.4.3定位原理

28c）XZYXc’）XZYXc1）YXXZ圖2-23c過定位示例分析2.3定位原理

29ZXYZXYZXYZXY圖2-24工件以平面定位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(tái)及平面等。圖2-24給出了平面定位的幾種情況。ZXYZXY2.4定位方法與定位元件

工件以平面定位

（一）工件以平面定位

1．基本支承

(1)固定支承：安裝到夾具上后，不可拆卸或調(diào)節(jié)。分為支承板和支承釘。①支承釘：用于小平面未加工或已加工表面的定位。

a.分類：平頭：用于經(jīng)過精加工的表面，面接觸。

球頭：點(diǎn)接觸，可保證接觸位置相對(duì)穩(wěn)定，但易磨損，夾緊時(shí)使加工表面產(chǎn)生壓陷，產(chǎn)生較大安裝誤差，不易使幾個(gè)支承釘保持在同一平面內(nèi)，用于精加工中。

網(wǎng)紋頂面：與定位面摩擦力較大，可住阻礙工件移動(dòng)，加強(qiáng)定位穩(wěn)定性，精中易積屑，多用在粗糙表面的側(cè)面定位。b.支承釘尾部與基體孔的配合：

過盈配合：H7/r6或H7/n6

加中間套(可換)：套與夾具體上孔為過盈配合，套與支承釘尾部可選過渡配合H7/js6c.支承釘布置原則：三點(diǎn)：組成的平面面積盡可能大

二點(diǎn)：距離盡可能長(zhǎng)

一點(diǎn)：應(yīng)與切削力方向?qū)?yīng)②支承板用于較大已加工平面的定位，所以常出現(xiàn)在精基準(zhǔn)定位中，一個(gè)支承板的作用，相當(dāng)于兩個(gè)支承釘，消除兩個(gè)自由度。

a.結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用場(chǎng)合：

A型制造簡(jiǎn)單，常用于底面定位

B型切有斜槽，易于清屑，常用于側(cè)面定位b.應(yīng)用場(chǎng)合：用于難以用支承釘布置成合適的、穩(wěn)定的定位中。①工件剛度不足，定位面又小,并且切削力不能恰好作用在支承上。圖(a)②薄板上鉆孔，支隨釘使工件變形。圖(b)③承受較大力的場(chǎng)合，保護(hù)精加工表面。

④方便安裝：如側(cè)面支承板取代兩支承釘，可避免長(zhǎng)死。(2)可調(diào)支承

可調(diào)支承:適用于毛坯分批制造，其形狀和尺寸變化較大的粗基準(zhǔn)定位并適用于同一夾具加工形狀相同而尺寸不同的工件及專用可調(diào)夾具或組合夾具中。

方法：一批工件調(diào)整一次，調(diào)整后應(yīng)鎖緊。(3)自位支承（浮動(dòng)支承、球面支撐）

特點(diǎn)：有定位元件有多個(gè)工作點(diǎn)與工件接觸，定位元件在定位過程中所處的位置，隨工件定位基準(zhǔn)面位置的變化而自動(dòng)與之適應(yīng)，其作用相當(dāng)于一個(gè)固定支承，因此，只限制一個(gè)自由度。由于增加了與工件定位基準(zhǔn)面接觸的點(diǎn)數(shù)，故可提高工件的安裝剛性，適用于以粗基準(zhǔn)定位，剛性不足或不連續(xù)表面的定位。

注意：設(shè)計(jì)自位支承時(shí)，應(yīng)考慮可動(dòng)部分有足夠的擺動(dòng)余動(dòng)。2、輔助支承a.特點(diǎn)：根據(jù)六點(diǎn)定位原理，工件定位原理，工件定位夾緊后，若工件剛性很差，在切削力和夾緊力的影響下，會(huì)發(fā)生變形和振動(dòng)。為此，需增加輔助支承，減小變形，以提高剛性和穩(wěn)定性。b.作用：由于輔助支承是在工件定位后才參與支承，因此不起任何消除自由度作用，只起減小工件變形和振動(dòng)的作用。各種輔助支承在每次卸下工件后，必須松開，裝上工件后再進(jìn)行調(diào)整和鎖緊，另外，輔助支承不應(yīng)破壞原有定位。c.應(yīng)用場(chǎng)合：①起預(yù)定位作用

②提高夾具工件的穩(wěn)定性

③提高工件的剛性d.結(jié)構(gòu)形式：①螺旋式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易頂起工件，用限力板手，逐個(gè)調(diào)整、效率低、常用于單件小批生產(chǎn)中②自位式：效率高，彈簧力不可太大，tgа＜f，保證自鎖③推引式：適用于工件較重，切削負(fù)荷大的場(chǎng)合45圖2-25工件以圓孔定位工件以圓孔定位多屬于定心定位（定位基準(zhǔn)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。工件以圓孔定位所限制的自由度見圖2-25。XYZXYZXYZXYZXYZXYZ2.4定位方法與定位元件

工件以圓孔定位（三）工件以內(nèi)孔定位

工件以內(nèi)孔定位時(shí)，常用的有：定位銷、定位心軸、自動(dòng)定心機(jī)構(gòu)（如三爪卡盤、彈簧心軸等〕。1.定位銷：通常結(jié)合端面定位

結(jié)構(gòu)形式：a.d＜10d太小，不宜開退刀槽，軸肩下埋；

b.d＞10帶有臺(tái)肩，端面定位可避免夾具體磨損；

c.d＞16凸肩與退刀槽合二為一；

d.可換式：用于大量生產(chǎn)中，易于更換，更換時(shí)為避免破壞夾具體加上襯套，定位銷與襯套配合H7/js6、H7/n7

另外還有一種定位銷：圓錐銷特點(diǎn)：定心好，軸向定位精度不高，常用于浮動(dòng)定位中

2.剛性心軸

根據(jù)工件的形狀和用途的不同，定位心軸的結(jié)論形式很多，常用的有下列幾種形式：

a.帶小錐度的心軸（1/5000～1/1000）：限5個(gè)自由度，定心精度高，可達(dá)0.005～0.01mm，但軸向位移大，傳遞扭矩小，使用于精加工中。b.圓柱形心軸：工件與心軸定位部分為過盈配合采用r6、s6配合，軸向位置較固定（通過限位套）前編加有導(dǎo)向部分，與工件為間隙配合的保證工件用手能自由套入。c.心軸：工件與心軸為間隙配合，心軸采用h6、g6、f7制造，同心度不高，裝卸方便，端部夾緊。d.花鍵心軸

3.內(nèi)圓定心夾緊機(jī)構(gòu)

用于內(nèi)孔的定心夾緊機(jī)構(gòu)，其作用原理與外圓定位時(shí)是一樣的。區(qū)別僅在于孔定位時(shí)，支承等速遠(yuǎn)離中心移動(dòng)，與工件孔表面接觸。孔用漲緊套53圖2-26工件以外圓柱面定位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）。工件以外圓柱面支承定位的元件常采用V型塊，短V型塊限制2個(gè)自由度，長(zhǎng)V型塊（或兩個(gè)短V型塊組合）限制4個(gè)自由度。XYZXYZXYZXYZXYZ2.4定位方法與定位元件

工件以外圓柱面定位工件以外圓定位

工件以外圓定位時(shí)，常用的有V形塊、定位套筒及剖分套筒、自動(dòng)定心機(jī)構(gòu)（三爪長(zhǎng)盤、彈簧夾頭、錐孔、自動(dòng)定心夾頭）1.V形塊V形塊的定位情況：a.V形塊結(jié)構(gòu)：(已標(biāo)準(zhǔn)化）①а常取90°或120°②工藝槽：降低應(yīng)力集中，便于v形工作面加工。③支承面和底面精度要求較高④安裝時(shí)，需采用定位銷孔(有定位銷孔和安裝孔)

b.特點(diǎn)：①對(duì)中性好（水平方向）

②所定位的水平軸中心位置（垂直方向），隨V形塊夾角及工件直徑的誤差而發(fā)生變化

③V形塊裝在夾具體C時(shí)，除用螺釘緊固外，還要加裝定位銷2.定位套筒及剖分套筒

定位套筒特點(diǎn)：①元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定心精度不變；②當(dāng)工件外圓與定位圓孔配合較松時(shí)，易使工件傾斜，可考慮利用套筒內(nèi)孔及端面一起定位；③當(dāng)端面大時(shí)，定位孔應(yīng)短些，以避免產(chǎn)生過定位。59除平面、圓孔、外圓柱面外，工件有時(shí)還可能以其它表面（如圓錐面、漸開線齒面、曲面等）定位。圖2-27為工件以錐孔定位的例子，錐度心軸限制了除繞工件自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)外的5個(gè)自由度。圖2-27工件以錐孔定位2.4定位方法與定位元件

工件以其他表面定位60在多個(gè)表面同時(shí)參與定位情況下，各定位表面所起作用有主次之分。通常稱定位點(diǎn)數(shù)最多的表面為主要定位面或支承面，稱定位點(diǎn)數(shù)次多的表面為第二定位基準(zhǔn)面或?qū)蛎?，稱定位點(diǎn)數(shù)為1的表面為第三定位基準(zhǔn)面或止動(dòng)面。2.4定位方法與定位元件

定位表面的組合XZY圖2-28工件在兩頂尖上定位在分析多個(gè)表面定位情況下各表面限制的自由度時(shí)，分清主次定位面很重要。如圖2-28所示工件在兩頂尖上的定位，應(yīng)首先確定前頂尖限制的自由度，他們是。然后再分析后頂尖限制的自由度。此時(shí)，應(yīng)與前頂尖一起綜合考慮，可以確定其限制的自由度是。612.5定位誤差

定位誤差的概念

例如在軸上銑鍵槽，要求保證槽底至軸心的距離H。若采用V型塊定位，鍵槽銑刀按規(guī)定尺寸H調(diào)整好位置（圖2-29）。實(shí)際加工時(shí)，由于工件直徑存在公差，會(huì)使軸心位置發(fā)生變化。不考慮加工過程誤差，僅由于軸心位置變化而使工序尺寸H也發(fā)生變化。此變化量（即加工誤差）是由于工件的定位而引起的，故稱為定位誤差。圖2-29定位誤差HOAO1O2ΔDW定位誤差是由于工件在夾具上（或機(jī)床上）定位不準(zhǔn)確而引起的加工誤差。1）由于工件定位表面或夾具定位元件制作不準(zhǔn)確引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)位置誤差，如圖2-29所示例子。622）由于工件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差。

圖2-30所示工件以底面定位銑臺(tái)階面，要求保證尺寸a，即工序基準(zhǔn)為工件頂面。如刀具已調(diào)整好位置，則由于尺寸b的誤差會(huì)使工件頂面位置發(fā)生變化，從而使工序尺寸a產(chǎn)生誤差。bΔDWa圖2-30由于基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差工序基準(zhǔn)

定位基準(zhǔn)2.5定位誤差

632.5定位誤差

定位誤差計(jì)算在采用調(diào)整法加工時(shí)，工件的定位誤差實(shí)質(zhì)上就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量。因此計(jì)算定位誤差，首先要找出工序尺寸的工序基準(zhǔn)，然后求其在工序尺寸方向上的最大變動(dòng)量即可。用幾何方法計(jì)算定位誤差通常要畫出工件的定位簡(jiǎn)圖，并在圖中夸張地畫出工件變動(dòng)的極限位置；然后運(yùn)用三角幾何知識(shí)，求出工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，即為定位誤差。用幾何方法計(jì)算定位誤差64常見定位方式的定位誤差分析和計(jì)算1.工件以平面定位工件以平面定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差主要是基準(zhǔn)不重合誤差，基準(zhǔn)不重合誤差的計(jì)算可根據(jù)其定義，即工序基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的最大位置變動(dòng)范圍。

基準(zhǔn)位移誤差分兩種情況：工件以粗基準(zhǔn)定位：其中ΔH是基面形狀誤差造成的基面最大變動(dòng)范圍。

工件以精基準(zhǔn)定位：652.工件以圓孔定位時(shí)的定位誤差（1）工件圓孔與剛性心軸或銷過盈配合

孔與心軸始終同心，故但由于工件裝夾困難，一般很少采用。（2）工件圓孔與剛性心軸或銷間隙配合心軸水平放置（重力作用下孔與心軸固定上母線接觸）

工件孔尺寸，心軸尺寸工件孔中心最大變動(dòng)量即為基準(zhǔn)位移誤差：66心軸垂直放置

孔與心軸可以在任意方向接觸，孔的中心最大變動(dòng)量即為基準(zhǔn)位移誤差：（3）工件圓孔與彈性（自動(dòng)定心）心軸定位67（4）工件圓孔與錐心軸定位其中α為錐心軸的半錐角，

TD為孔的直徑公差。孔直徑方向配合無間隙，徑向基準(zhǔn)位移誤差：

軸向最大位移即軸向基準(zhǔn)位移誤差：工件軸線可能發(fā)生偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)角定位誤差為：Δθ=α683.工件以外圓定位時(shí)的定位誤差

主要分析工件外圓在V形塊上定位情況：由于工件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不同，可能出現(xiàn)以下三種情況，即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)分別為A、B、C。69（1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為A時(shí)的定位誤差V形塊是對(duì)中定心元件，制造無誤差時(shí)，理論上外圓中心與V形塊中心位置重合，無基準(zhǔn)不重合誤差。

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。70（2）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為B時(shí)的定位誤差由于定位基準(zhǔn)是A，而設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是B，故

工件尺寸變化時(shí)，定位基準(zhǔn)的移動(dòng)方向與工序基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)的移動(dòng)方向相同。故

基準(zhǔn)位移誤差即工件直徑誤差造成的A上下最大變化量71（3）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為C點(diǎn)時(shí)的定位誤差由于定位基準(zhǔn)是A，而設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是C，故

工件尺寸變化時(shí)，定位基準(zhǔn)的移動(dòng)方向與工序基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)的移動(dòng)方向相反。故

基準(zhǔn)位移誤差即工件直徑誤差造成的A上下最大變化量72(4)組合定位誤差分析(一面兩孔組合定位)基準(zhǔn)位移誤差73

一面兩孔組合定位中心線角度誤差74例：同軸度誤差分析

計(jì)算一外圓和平面定位加工內(nèi)孔時(shí)產(chǎn)生的與外圓的同軸度誤差。外圓φ80變化時(shí)，軸心線變化為OO’=δ’尺寸30變化時(shí)，軸心線變化為O’O”=δ”合成后75例：水平放置心軸定位軸套上銑鍵槽，求H1、H2、H3、H4、H5的定位誤差及鍵槽對(duì)稱度誤差。尺寸ΔjwΔjbΔdwH1H2H3H4H5對(duì)稱76例：水平放置心軸定位軸套上銑鍵槽，求H1、H2、H3、H4、H5的定位誤差及鍵槽對(duì)稱度誤差。尺寸ΔjwΔjbΔdwH10H2H3H4H5對(duì)稱0007778(5)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)，經(jīng)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）選用基準(zhǔn)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，將銷或消除配合間隙來減小基準(zhǔn)位移誤差。792.6工件夾緊

（1）保證加工精度，不破壞工件定位或產(chǎn)生不允許的夾緊變形；（2）保證生產(chǎn)率、力求夾緊迅速；（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，制造維修方便，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件；（4）操作方便、省力、安全。2.6.2夾緊力的確定夾緊力的方向

（1）夾緊力的方向應(yīng)使定位基準(zhǔn)面與定位元件緊密接觸，保證定位準(zhǔn)確、可靠；（2）夾緊力的方向應(yīng)指向工件剛性最大的方向，以減少工件夾緊變形；（3）夾緊力的方應(yīng)盡量與切削力、重力方向一致，以減小所需的夾緊力。2.6.1夾緊裝置設(shè)計(jì)基本要求802.6.2夾緊力的確定

（1）作用力點(diǎn)應(yīng)針對(duì)或位于支承元件所形成的支承面內(nèi)，防止夾緊破壞定位；（2）作用力點(diǎn)應(yīng)位于工件剛性最好的部位，以減少夾緊變形；（3）夾緊應(yīng)靠近加工表面，以減小切削力對(duì)夾緊點(diǎn)得力矩，增加可靠性，防止振動(dòng)和變形。夾緊力作用力點(diǎn)的確定81夾緊力的大小

在加工過程中，夾緊力要克服工件受到切削力、慣性力及重力的作用，保證工件的工作位置不變。如果工件在這些力的作用下產(chǎn)生瞬間的少量位移，即為夾緊失效。以對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)來估算所需的夾緊力,對(duì)于受力狀態(tài)復(fù)雜的工件，通常只考慮主要因素的影響，略去次要因素。確定夾緊力的大小，通常把工件和夾具看成剛性系統(tǒng)，把工件看成是在切削力、夾緊力、重力、慣性力等作用下的平衡體，通過力平衡求出夾緊力，再乘以安全系數(shù)ｋ，作為實(shí)際夾緊力。

K=K0K1K2K3確定過程：1）加工情況分析：切削力的大小、方向和變化；夾緊失效的可能性；2）夾緊力估算：靜力平衡方程，夾緊力計(jì)算合成。822.6.3常用夾緊機(jī)構(gòu)斜楔夾緊機(jī)構(gòu)：斜楔的楔角

是斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)，它對(duì)斜楔的增力比、自鎖性、夾緊行程及操作性能都起決定性的作用。

自鎖條件是壓力角(此處是斜楔升角

)小于摩擦角

<

1+2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。FSFJF1Pφ1αFJ’NF2φ2α圖斜楔機(jī)構(gòu)受力分析圖若N和F2的合力為R，則由自鎖條件：其中代入上式，得：圖1-63斜楔機(jī)構(gòu)自鎖時(shí)受力分析圖αFJF1φ1FJ’NF2φ2α-φ2斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊行程在生產(chǎn)實(shí)際中常采用雙斜角結(jié)構(gòu)的斜楔.α1α圖1-64雙斜角結(jié)構(gòu)的斜楔868.3.3常用夾緊機(jī)構(gòu)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)：由螺釘、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機(jī)構(gòu)，增力比很大，自鎖性很好。87偏心夾緊機(jī)構(gòu)自鎖條件：偏心夾緊斜楔角αx

：偏心輪的工作轉(zhuǎn)角一般小于90o，常用工作段φx：45o~135o：升角大，夾緊力較小，但夾緊行程大

90o~180o：升角由大到小，夾緊力增大，但夾緊行程小。

2.6.3常用夾緊機(jī)構(gòu)偏心夾緊機(jī)構(gòu)：偏心夾緊的實(shí)質(zhì)還是斜楔的作用。

882.6.3常用夾緊機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)89夾緊的動(dòng)力：人工手動(dòng)、氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)等。2.6.3常用夾緊機(jī)構(gòu)鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)定心、對(duì)中夾緊機(jī)構(gòu)90機(jī)床夾具：機(jī)床夾具概述將工件進(jìn)行定位、夾緊，將刀具進(jìn)行導(dǎo)向或?qū)Φ叮员ＷC工件和刀具間的相對(duì)位置關(guān)系的附加裝置，簡(jiǎn)稱夾具。91圖5-1加工撥叉零件的鉆床夾具。（1）定位元件（2）夾緊裝置（3）導(dǎo)向元件（4）對(duì)刀裝置（5）連接元件（6）夾具體（7）其它元件及裝置機(jī)床夾具的組成92機(jī)床夾具和機(jī)床、刀具、工件之間的關(guān)系如圖所示。機(jī)床夾具的組成931．通用化程度(1)通用夾具；(2)專用夾具；(3)成組夾具；(4)組合夾具；(5)隨行夾具。2．使用機(jī)床的類型車床夾具、磨床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、銑床夾具等。3．用途機(jī)床夾具、裝配夾具和檢驗(yàn)夾具等。4．動(dòng)力來源手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動(dòng)夾具、電磁夾具、真空夾具、自緊夾具(靠切削力本身夾緊)等。5.1.2夾具的分類942.7機(jī)床夾具氣動(dòng)虎鉗液壓夾具95圖2-46b組合夾具實(shí)例2.7機(jī)床夾具96

設(shè)計(jì)特點(diǎn)和要求

（1）因夾具要回轉(zhuǎn)，要求結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，重量輕，重心盡可能靠近回轉(zhuǎn)軸線，減小慣性力。（2）應(yīng)有平衡措施，消除回轉(zhuǎn)不平衡引起的振動(dòng)現(xiàn)象，一般設(shè)計(jì)平衡塊的位置可調(diào)，便于調(diào)整。（3）為了操作安全，夾具盡可能避免尖角或突出部位，必要時(shí)回轉(zhuǎn)部分外面應(yīng)加防護(hù)罩。（4）夾具與機(jī)床主軸定位面間必須有良好的配合和可靠的聯(lián)接。2.7典型夾具實(shí)例2.7.1車床及磨圓夾具

車床和磨圓夾具通常安裝在機(jī)床的主軸上，與主軸一起回轉(zhuǎn)。

結(jié)構(gòu)形式：心軸式、圓盤式、角鐵式等972.7.2銑床夾具銑床夾具設(shè)計(jì)時(shí)特別注意：銑削加工切削力較大，又是斷續(xù)切削，加工中易引起振動(dòng)，因此夾緊機(jī)構(gòu)要有足夠的夾緊力和較好的自鎖性，且受力元件要有足夠的強(qiáng)度和剛性。銑削加工一般是定距加工，為了便于調(diào)整刀具，通常要設(shè)置對(duì)刀裝置。對(duì)刀塊和刀具之間要放對(duì)刀塞尺，以避免刀具與對(duì)刀塊直接接觸，而碰傷刀刃獲對(duì)刀塊。銑床夾具在機(jī)床上要定位，要使夾具上定位元件工作面與銑削運(yùn)動(dòng)方向有一準(zhǔn)確位置。常采用導(dǎo)向鍵與機(jī)床工作臺(tái)T形槽相配合來實(shí)現(xiàn)。98

鉆套

分度機(jī)構(gòu)2.7.3鉆床夾具鉆夾具的特點(diǎn)（1）夾具放在工作臺(tái)上，鉆孔時(shí)鉆頭回轉(zhuǎn)和進(jìn)給，夾具和工件不動(dòng)。（2）由于鉆削力矩小，鉆小孔時(shí)夾具常不固定。（3）鉆床夾具用鉆套引導(dǎo)鉆頭，防止鉆頭偏斜，用鉆模板固定鉆套，保證鉆孔正確位置。992.8機(jī)床夾具設(shè)計(jì)2.8.1專用夾具設(shè)計(jì)的基本要求保證工件的加工要求。正確定位、引刀、夾緊。提高加工效率、降低成本。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝夾快速。操作方便、便于排屑、工作安全。優(yōu)良好的結(jié)構(gòu)工藝性。2.8.2專用夾具設(shè)計(jì)的步驟明確任務(wù)，研究資料，了解生產(chǎn)條件；擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖；（1）確定工件的定位方案，設(shè)計(jì)對(duì)刀裝置（2）確定工件夾緊方式和夾緊裝置（3）確定夾具其它元件及夾具具體結(jié)構(gòu)繪制夾具圖，標(biāo)注有關(guān)尺寸和技術(shù)要求；繪制零件圖。1002.8.3夾具公差與技術(shù)要求應(yīng)標(biāo)注的尺寸和技術(shù)要求與一般機(jī)械裝配圖一樣，要求標(biāo)注夾具輪廓尺寸、配合尺寸、與機(jī)床聯(lián)接尺寸及配合要求、動(dòng)作極限等。定位元件之間、定位元件與引導(dǎo)元件間位置精度要求。裝配、檢驗(yàn)及調(diào)整方法及特殊技術(shù)要求等。夾具操作、平衡及安全說明。

夾具公差

確定夾具公差的原則是保證零件的加工精度。在不增加制造難度的情況下，夾具公差引盡量減少，提高可靠性，補(bǔ)償使用中的磨損量。由于夾具生產(chǎn)為單件生產(chǎn)，高精度要求的夾具可采用調(diào)整法、修配法或組合法加工。通常夾具公差取相應(yīng)零件公差的1/3~1/5，角度公差取1/2~1/5。有配合要求的按一般配合原則決定。返回101夾具設(shè)計(jì)示例鉆床夾具設(shè)計(jì)示例102（1）加工工藝分析在本工序中除保證孔本身的尺寸精度和表面粗糙度要求外，還需要保證以下的位置精度：兩孔軸線的平行度誤差不得大于0.16mm；孔與端面的垂直度誤差不得大于(0.1／100)mm；兩孔中心距精度mm；孔Φ25G7與已加工表面Φ10F8孔相距為(100±0.5)mm；孔壁應(yīng)均勻相等。該工件的剛性較差，Φ25G7為深孔，且兩孔的加工精度要求較高，故本工序分三個(gè)工步即鉆、擴(kuò)、鉸進(jìn)行加工。在進(jìn)入本工序前，工件上的平面A、B、C和Φ10F8孔均已經(jīng)過加工，為定位基準(zhǔn)的選擇提供了有利條件。103（2）定位方案和定位元件的設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是工件安裝穩(wěn)定，但違背基準(zhǔn)重合原則，使孔心距尺寸(100±0.5)mm不易保證。且鉆模板不在一個(gè)平面上，夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。第一方案：以平面C、Φ25G7外廓的半圓周、Φ12G7外廓的一側(cè)為定位基準(zhǔn)，以限制工件的六個(gè)自由度，而從A、B面鉆孔。第二方案：以平面A、B，工件外廓的一側(cè)和銷孔Φ10F8為基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)定位。優(yōu)點(diǎn)是工件安裝穩(wěn)定，定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。但突出的問題是：平面B和A形成“臺(tái)階”式的定位基準(zhǔn)。由于尺寸120mm和28mm的公差影響平面B和A之間的尺寸，將造成工件傾斜，可能使孔與端面的垂直度超差。另外，以外廓一側(cè)定位、限制工件的回轉(zhuǎn)自由度，不易保證孔壁的均勻性。104第三方案：以平面A，銷孔Φ10F8和Φ25G7外廓的半圓周進(jìn)行定位，滿足完全定位的要求，做到基準(zhǔn)重合。如采用自動(dòng)定心夾緊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)Φ25G7外廓的定位夾緊，還可保證孔壁均勻。但工件的安裝穩(wěn)定性較差，須要使用輔助支承來承受鉆削Φ12G7孔時(shí)的軸向鉆削力，夾具結(jié)構(gòu)較第二方案復(fù)雜。從保證加工要求(包括孔壁均勻性)和夾具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性兩方面來分析比較，第一方案可不予考慮，第二方案夾具結(jié)構(gòu)可能較簡(jiǎn)單，但定位誤差大，難以保證加工要求。對(duì)于中批生產(chǎn)來說，增加輔助支承所引起的成本增加，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件是很少的。因此，應(yīng)按第三方案來設(shè)計(jì)定位裝置。105為實(shí)現(xiàn)第三種定位方案，所使用的定位元件又有下面兩種可能性：1)用夾具平面，短削邊銷，固定V形塊給工件定位(圖a)。在縱長(zhǎng)方向上的定位誤差較大，不易保證尺寸(100±0.5)mm的要求，另外，安裝工件較不方便。1062)用夾具平面，短圓柱銷，活動(dòng)V形塊給工件定位(圖b)。在縱長(zhǎng)方向上的定位誤差決定于圓柱銷和銷孔的配合性質(zhì)。使用活動(dòng)V形塊具有較好的對(duì)中性，可保證孔壁均勻。且裝卸工件較方便，故應(yīng)按此方案設(shè)計(jì)夾具。107如圖所示，定位元件選用帶肩平面的短圓柱銷和帶肩平面的短套，兩定位件的肩平面應(yīng)在同一水平面上，并和兩鉆套的軸線保持垂直。在工件的平面B上，采用了輔助支承，以增加工件的安裝剛度，防止工件受力后發(fā)生傾斜和變形。108（3）確定夾緊方式和設(shè)計(jì)夾緊裝置由于工件結(jié)構(gòu)剛性較差，應(yīng)注意使夾緊力朝向主要定位基準(zhǔn)，并使其作用點(diǎn)落在剛性較好的部位。109對(duì)于鉆削時(shí)所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，一方面依靠夾緊力所產(chǎn)生的摩擦阻力矩來平衡，另一方面則由活動(dòng)V形塊承受。為使能產(chǎn)生較大的夾緊力，故采用螺旋壓板機(jī)構(gòu)對(duì)工件進(jìn)行夾緊。如圖所示，夾緊力應(yīng)作用在靠近Φ25G7的加強(qiáng)筋之上。在Φ12G7孔附近由于使用輔助支承來承受鉆孔的軸向力，且孔徑較小，因此不需施加加緊力。110（4）鉆套、鉆模板、夾具體及整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由于兩加工孔須依次進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸加工，故鉆套選用快換式的，其孔徑尺寸公差可按前述介紹的方法確定。其結(jié)構(gòu)尺寸可查閱有關(guān)手冊(cè)。111112113規(guī)定:定位元件的精度，限制夾具裝配和在機(jī)床上的安裝誤差。本例確