第九章 机床夹具的基本原理

1、将工件进行定位、夹紧，将刀具进行导向或对刀，以将工件进行定位、夹紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置。保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置。 定位元件：起定位作用，保证工件相对于夹具的位置。定位元件：起定位作用，保证工件相对于夹具的位置。 夹紧装置：将工件夹紧，以保持工件在加工时的既得位置。夹紧装置：将工件夹紧，以保持工件在加工时的既得位置。 导向元件和对刀装置：保证刀具相对夹具的位置。导向元件和对刀装置：保证刀具相对夹具的位置。 连接元件：用来保证夹具和机床工作台之间的相对位置。连接元件：用来保证夹具和机床工作台之间的相对位置。 夹具体：用于连接夹具各元件

2、及装置使其成为一个整体的基夹具体：用于连接夹具各元件及装置使其成为一个整体的基础件。础件。 其它元件：如动力装置、分度装置等。其它元件：如动力装置、分度装置等。工件在夹具中的定位和夹紧误差工件在夹具中的定位和夹紧误差刀具的导向或对刀误差刀具的导向或对刀误差与加工过程中一些因素有关的加与加工过程中一些因素有关的加工误差。如：受力变形、受热变工误差。如：受力变形、受热变形、磨损等。形、磨损等。通常：通常：安装安装+ +对定对定+ +过程过程TT工件工件零件某一个自由度同时由多个定位元件限制。零件某一个自由度同时由多个定位元件限制。 套筒：套筒： V形块：形块：H2tg2N2sin2DT 两孔中心距

3、为：两孔中心距为：L LT Tlklk/2/2，两销中心距为：两销中心距为：L LT TlXlX/2 /2 。两孔与两。两孔与两销的最小间隙分别是销的最小间隙分别是1min1min， 2min2min。222222ABAOACAO22min2222222222222122bDbdTTbDlxlk2min2min22222)(4121DTTTTblxlklxlklxlkTTDbmin2206. 080L)7H(12018. 00 孔孔已已知知两两孔孔尺尺寸寸：02.08004.0)5131(销取：LTTlklx006. 0017. 0)6(1267ggH ，则圆销尺寸：取配合：lxlkTTDbm

4、in22053. 012)04. 012. 0(42min2DTTblxlk947.11053. 012min2min2max2max2min2min2DddD取菱形销的精度为：取菱形销的精度为：IT6，Td2=0.011d2min=d2max-Td2=11.947-0.011=11.936053. 0064. 0212dDdzjzdi定位误差（定位误差（D D）是指同批工件在夹具中定位时，工序）是指同批工件在夹具中定位时，工序基准位置在工序尺寸方向或沿加工要求方向上的最大基准位置在工序尺寸方向或沿加工要求方向上的最大变动量。变动量。定位误差定位误差基准位移误差基准位移误差( (Y Y) )

5、基准不重合误差基准不重合误差( (B B) ) 零件定位基准不准确零件定位基准不准确夹具上定位元件不准确夹具上定位元件不准确TD31min14321TdTDOOOOYTdAAB2121TdTdTDBYD21min1tghHDA)(2321TABAtghHYA)(212)(2111TAtghHBAYADA练习：如图所示，工件以练习：如图所示，工件以A、B面面(已加工已加工)定位加工定位加工10H7孔，试计算尺寸孔，试计算尺寸120.1mm的定位误差。的定位误差。解：本题的设计基准为解：本题的设计基准为C面，加工的工序基准为面，加工的工序基准为A面，基准不重合误差为面，基准不重合误差为 L的的尺寸

6、公差，即尺寸公差，即B=0.02+0.03=0.05Y =0D=B+Y=0.05 111OOHHDH2sin22sin2sinTDAOAOOO2sin21TDDH或根据：或根据：D=Y+B110OOYHBH，2sin211TDYHDH222CCHHDH)(COCOOOCOCOCCDCOTDDCOTDOO21),(212sin2TDTDDH212sin22333KKHHDH)(KOKOOOKOKOKK)(21,212sin2TDDKODKOTDOOTDTDDH212sin23结论：上述分析表明，轴套类零件在结论：上述分析表明，轴套类零件在V形块上定位形块上定位时，加工尺寸的标注方法不同，产生的定

7、位误差不同。时，加工尺寸的标注方法不同，产生的定位误差不同。以下母线为设计基准时，定位误差最小；以轴线为设计以下母线为设计基准时，定位误差最小；以轴线为设计基准时次之；以上母线为设计基准时为最大。基准时次之；以上母线为设计基准时为最大。故轴套类零件上键槽的尺寸，一般多故轴套类零件上键槽的尺寸，一般多以下母线以下母线为设计基准为设计基准。刀具位置始终不变刀具位置始终不变先分析先分析B，再分析，再分析Y刀具的位置始终不变刀具的位置始终不变尺寸的大小变化根据公差的变化尺寸的大小变化根据公差的变化小窍门：小窍门：当工序基准不在当工序基准不在定位基面定位基面上时，肯定相加；上时，肯定相加；当工序基准在当

8、工序基准在定位基面定位基面上时，判断加减。上时，判断加减。已知：已知：D= 90+00.2 ；B=35+00.3；=45图示定位方式图示定位方式能否满足加工能否满足加工A=40+00.25的要求。的要求。解解:先进行定位误差计算；先进行定位误差计算；B =0Y=TD/(2sin45o) +TBtg45o =0.071+0.3=0.371D= B+Y = 0+0.371 =0.371已超出已超出A的尺寸公差要求。的尺寸公差要求。TBY1齿轮坯的内孔和外圆已加工合格，即齿轮坯的内孔和外圆已加工合格，即d=80-00.1 mm，D=35+0.025mm。现在插床上用调整法加工内键槽，要求保证尺。现在

9、插床上用调整法加工内键槽，要求保证尺寸寸H=38.5+0.2mm。忽略内孔与外圆同轴度误差，试计算该定位。忽略内孔与外圆同轴度误差，试计算该定位方案能否满足加工要求方案能否满足加工要求?若不能，应如何改进若不能，应如何改进?解：解：B =TD/2=0.025/2=0.0125Y =0.1/(2sin45o)=0.0707D=Y+B=0.0125+0.0707=0.08320.2/3=0.0667不能满足加工要求。不能满足加工要求。取外圆的尺寸和公差为取外圆的尺寸和公差为d=80-0.05mm则则Y =0.05/(2sin45o)=0.03540.0667能满足加工要求。能满足加工要求。 阶梯轴

10、工件的定位如图所示，欲钻孔阶梯轴工件的定位如图所示，欲钻孔O，保证尺寸，保证尺寸A。试。试计算工序尺寸计算工序尺寸A的定位误差。的定位误差。解：解：B =Td/2Y =TD/(2sin(a/2)D=Y+B+CC0Tdd 01Td1d 22maxminminmax12dDdDOOOOY)(21TdTDYminminmaxTdTDdDY0B)(211TdTDYDHTDB21TdBYDH2120Tdd 01Td1d TDB21121TdBTdTDTDTdTDBYDH2121)(213)(2121)(21114TdTdTDTdTdTDBYDH222TdTD 111TdTD 111TdTDYLOOOOt

11、g22111LTdTDTdTDtg22221111例：如图所示的工件，加工孔例：如图所示的工件，加工孔O1和和O2，两定位销垂直安置，两定位销垂直安置(工件水平放置工件水平放置)，试计算定位误差。，试计算定位误差。解：由于工件水平放置，孔与销可以在任意方向上接触，基解：由于工件水平放置，孔与销可以在任意方向上接触，基准位移误差不仅受准位移误差不仅受定位元件的公差及间隙的影响，还受加工尺寸定位元件的公差及间隙的影响，还受加工尺寸方向和位置的影响。方向和位置的影响。1) 计算计算O1加工尺寸加工尺寸600.2600.2mm的定位误差的定位误差B=0Y =(40.05-(40-0.032) =0.0

12、82D = B +Y =0.0822) 计算计算O1加工尺寸加工尺寸700.2mm的定位误差的定位误差B=0对于加工尺寸对于加工尺寸700.2mm，基准位移误差基准位移误差既有既有直线位移误差直线位移误差，又，又有有角位移误差角位移误差。如图所示。如图所示。对于孔对于孔O1，两销孔的间隙偏向一个方向时两销孔的间隙偏向一个方向时，产生的误差为最大。，产生的误差为最大。故：故：Y=X1max+2L1tan=X1max+2L1(X2max-X1max)/2L)X1max=(40.05-(40-0.032)=0.082X2max=(30.045-(30-0.045)=0.09Y=0.082 +60(0

13、.09-0.082)/180 =0.085D= B +Y =0+0.085 =0.0853) 计算加工尺寸计算加工尺寸500.12mm的定位误差的定位误差由于设计基准与工序基准由于设计基准与工序基准不重合不重合，故：，故：B=0.24(孔中心距误差孔中心距误差0.12）基准位移误差基准位移误差：Y = (40.05-(40-0.032)=0.082定位误差：定位误差： D = B +Y =0.24+0.082 =0.3224).计算计算O2加工尺寸加工尺寸700. 2mm的定位误差的定位误差基准不重合误差：基准不重合误差：B=0对于孔对于孔O2，两销孔的间隙偏向相反方向时两销孔的间隙偏向相反方

14、向时，产生的误差为最大。，产生的误差为最大。故：故：Y =X2max+2L2tan=X2max+2L2(X1max+X2max)/2L)X1max=(40.05-(40-0.032)=0.082X2max=(30.045-(30-0.045)=0.09Y =0.138定位误差：定位误差：D = B +Y =0+0.138 =0.138例题：试计算三种方案的定位误差，并从中选出最优方案。例题：试计算三种方案的定位误差，并从中选出最优方案。解：对于图解：对于图(b)水平方向水平方向：B =Y = 0D = B +Y =0垂直方向垂直方向：B =0.1/2=0.05Y = Td/(2sin(a/2)

15、=0.1/1.41=0.0707D = Y -B =0.0207例题：试计算三种方案的定位误差，并从中选出最优方案。例题：试计算三种方案的定位误差，并从中选出最优方案。解：对于图解：对于图(c)水平方向：水平方向：B = 0Y = 0D = B +Y =0垂直方向：垂直方向：B =0.1/2=0.05Y = 32.03-31.97)/2 =0.03D =B +Y + C = 0.05 + 0.03 = 0.08例题：试计算三种方案的定位误差，并从中选出最优方案。例题：试计算三种方案的定位误差，并从中选出最优方案。解：对于图解：对于图(d)水平方向：水平方向：B = 0.1/2=0.05Y =

16、0D = B +Y =0.05垂直方向：垂直方向：B = 0Y = 0D = B +Y = 0方案方案b b最合理；最合理；方案方案c c最不合理。最不合理。 改变力的大小，通常为增力机改变力的大小，通常为增力机构；构； 改变夹紧力的方向；改变夹紧力的方向； 使夹具具有一定的自锁性，以使夹具具有一定的自锁性，以保证夹紧可靠。保证夹紧可靠。产生原始的作用力产生原始的作用力执行夹紧的最终元件，执行夹紧的最终元件，直接与工件接触。直接与工件接触。中中间间传传力力机机构构 夹紧应有助于定位，不能破坏定位；夹紧应有助于定位，不能破坏定位； 夹紧可靠、可调，应保证工件在加工过程中不发生位置变动和夹紧可靠、

17、可调，应保证工件在加工过程中不发生位置变动和振动；振动； 夹紧产生的工件变形应在允许的范围之内；夹紧产生的工件变形应在允许的范围之内； 夹紧装置操作应安全、方便、省力，结构应简单合理，便于制夹紧装置操作应安全、方便、省力，结构应简单合理，便于制造；造； 手动夹紧时，应有自锁性能。手动夹紧时，应有自锁性能。FF摩擦系数摩擦系数f1WKW0 121Gf)ff (WF 2110ff)GfF(KKWW 摩擦系数摩擦系数f2特点：特点： 有自锁性。通常斜角有自锁性。通常斜角=6=68 8 有增力作用。增力比为有增力作用。增力比为i=2 5。 能改变夹紧力的方向。能改变夹紧力的方向。夹紧行程小。夹紧行程小

18、。QQaaRRF11a+12WWF2RW2)tan(tan)sin()cos(cossincos)sin(sin)cos(cos12112221212WWWWRWQRW工件特点：特点： 自锁性好，可靠性高。自锁性好，可靠性高。 增力比大。增力比大。i=65140 多为手动操作，通常使用快速装夹结构提高工件安多为手动操作，通常使用快速装夹结构提高工件安装速度。装速度。结构简单，应用广泛。结构简单，应用广泛。F1F1WF2QF12102101012221tan)tan(22)tan(2tanrdQLWTTTdWdFTrWrFTQLT得而WW转动手柄，偏心轮绕回转中心转动手柄，偏心轮绕回转中心O转动。它相当于把一个转动。它相当于把一个圆弧形斜楔楔入工件与圆弧形斜楔楔入工件与“基圆基圆”之间，而实现对工件的夹紧。之间，而实