机械制造第四章

1、第四章机床夹具原理与设计第四章机床夹具原理与设计第四章第四章 机床夹具原理与设计机床夹具原理与设计第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述 第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位第三节第三节 定位误差分析定位误差分析 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧第五节第五节 各类机床夹具各类机床夹具第六节第六节 现代机床夹具现代机床夹具第七节第七节 自学机床夹具设计的基本步骤自学机床夹具设计的基本步骤自学自学内容提要内容提要概述主要内容：概述主要内容：一、工件的装夹方法一、工件的装夹方法 二、机床夹具的工作原理二、机床夹具的工作原理三、机床夹具在机械加工过程中的作用三、机床夹具

2、在机械加工过程中的作用三、夹具的分类与组成三、夹具的分类与组成 第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述在机械加工过程中，为了保证的加工精度，使在机械加工过程中，为了保证的加工精度，使工件工件在在机床机床上相对上相对刀具刀具占有占有正确的位置正确的位置，并能迅速、可，并能迅速、可靠地夹紧工件，以接受加工或检测的工艺装备称为靠地夹紧工件，以接受加工或检测的工艺装备称为机床夹具。机床夹具。概念：概念：气缸体、气缸盖检测夹具气缸体、气缸盖检测夹具第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述工件的装夹方法工件的装夹方法装夹是装夹是定位定位和和夹紧夹紧过程的总和过程的总和 定位：定位：确定工件在机床上或夹具中确

3、定工件在机床上或夹具中占有准确加工位占有准确加工位置置的过程的过程夹紧：夹紧：在工件定位后用外力将其固定，使其在加工在工件定位后用外力将其固定，使其在加工过程中过程中保持定位位置保持定位位置不变的操作不变的操作轴线用于定位轴线用于定位卡爪用于夹紧卡爪用于夹紧第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述双顶尖装夹双顶尖装夹气动装夹钻斜孔气动装夹钻斜孔车刀在刀架上的装夹车刀在刀架上的装夹气缸盖在流水线上运输的装夹气缸盖在流水线上运输的装夹1第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述用找正法装夹工件用找正法装夹工件 工件在机床上的装夹方法工件在机床上的装夹方法用夹具装夹工件用夹具装夹工件 找正法与用夹具装夹工

4、件的对比找正法与用夹具装夹工件的对比第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述a) 直接找正：把工件直接放在机床工作台上或四爪卡盘、机用台虎钳等机床附件中，根据工件的一个或几个表面用划针或指示表找正工件准确位置后再进行夹紧； 用找正法装夹工件用找正法装夹工件 方法方法：b) 画线找正：画线找正：先按加工要求进行加工面位置的划线工序，然后再按划出的线痕进行找正实现装夹。第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述直接找正法直接找正法 直接找正：如图 ，零件在磨床上磨削内孔，若零件外圆与内孔有很高的同轴度要求，可用卡盘装夹工件，在加工前用百分表等控制外圆的径向圆跳动，从而保证加工后零件外圆与内孔的同轴度要求

5、。 p 划线找正法：受划线精度和找正精度的限制，定位精度不高。主要用于批量小，毛坯精度低及大型零件等不便于使用夹具进行加工的粗加工找正法装夹工件找正法装夹工件 画线找正法画线找正法第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述p找正法找正法只需使用通用性很好的机床附件和工具，只需使用通用性很好的机床附件和工具，因此能适用于加工各种不同零件的各种表面，特因此能适用于加工各种不同零件的各种表面，特别适合于别适合于单件、小批量生产单件、小批量生产。特点特点： 劳动强度大劳动强度大 生产效率低生产效率低 要求工人技术等级高要求工人技术等级高 定位精度低定位精度低适用范围：适用范围：找正法装夹工件找正法装夹工件

6、 第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述工件装在夹具上，不再进行找正，便能直接得到准确加工位置的装夹方式。 用夹具装夹工件用夹具装夹工件方法方法：在机床主轴装夹非轴类零件，利用花盘弯板使加工孔轴心与主轴轴心自动重合第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述 广泛用于广泛用于大批量生产大批量生产，中批生产中批生产及及单件小批生产单件小批生产，尤其是无夹具安装就无法保证精度的工件。尤其是无夹具安装就无法保证精度的工件。适用范围：适用范围：特点特点： 效率高，成本低效率高，成本低 易保证重复精度易保证重复精度 减轻劳动强度，对减轻劳动强度，对工人技术要求低工人技术要求低 扩大机床使用范围扩大机床使用范围

7、夹具装夹工件夹具装夹工件 第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述画线找正法装夹画线找正法装夹利用花盘弯板装夹利用花盘弯板装夹直接找正装夹直接找正装夹几种装夹方法图示几种装夹方法图示第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述几种装夹方法比较几种装夹方法比较 装夹方法直接找正画线找正夹具装夹夹具类型通用夹具专用夹具效率、成本费时、成本较高、画线不便迅速方便、成本低定位精度取决于量具精度、工人技术水平精度高，可达0.01mm，且较稳定一般不高，使用高精器具、操作精准也可获得较高精度约0.20.5mm，与画线粗细有关适用零件形状简单、加工面少形状复杂、位置要求不高、大件夹具设计适应加工零件生产批量单件小批

8、量大批量第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述机床夹具的工作原理机床夹具的工作原理 以钻模为例，首先借助夹具体1的底面A1及钻套2的内孔A2实现钻模在机床上的定位；工件以孔基准S1和端面S2为定位基准放在心轴3的J1及J2表面上定位螺母5夹紧工件；最后刀具插入钻套2的导向套孔A2进行钻削加工， 工件装在夹具上， 不再进行找正， 便能直接得到 准确加工位置。第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述回转式钻模将钻模心轴安装在分度台上，分度台可实现心轴周向的精确定位，因此与心轴固定的工件同样可周向精确定位，适用于工件周向孔加工。回转式钻模第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述采用调整法保证尺寸精度采用

9、调整法保证尺寸精度 调整法：调整法：预先用样件或标准件调整好机床、夹具、刀具和工件的准确相对位置，以保证工件的尺寸精度。所以加工时，不用试切，尺寸自动获得，并在一批零件加工过程中保持不变。以铣槽夹具为例说明调整法的基本原理。第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述工件的A面是支承在支承板2的工作面上的，因而最终达到了铣出的糟底面与A面平行的要求。对位置精度的保证夹具利用两定位键1与铣床工作台的T型槽配合，保证了与铣床纵向进给方向平行。加工槽加工槽加工工件加工工件第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述利用塞尺10塞入对刀块(5)工作面与立铣刀切削刃之间来确定铣刀相对夹具的位置，此时可相应调整工作台

10、来达到刀具相对对刀块的正确位置。对尺寸精度的保证对刀块的两个工作面与相应夹具定位支承板2和齿纹顶支承钉3的各自支承面已保证和尺寸，因而最终保证铣出槽子的a和b尺寸。第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述槽的长度尺寸c,通过调整工作台纵向进给行程挡块，改变工作台纵向进给的终结位置，保证铣刀距支承钉4的距离等于c。由于工件以端面与支承钉4的工作面相接触，因而最终使铣出槽子的长度位置达到尺寸的要求。第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述夹具工作原理的要点保证工件在夹具中占有正确的加工位置保证夹具对于机床应先保证有准确的相对位置保证刀具相对有关的定位元件的定位工作面有准确位置第一节第一节 机床夹具概述

11、机床夹具概述保证稳定可靠地达到各项加工精度要求保证稳定可靠地达到各项加工精度要求缩短加工工时，提高劳动生产率缩短加工工时，提高劳动生产率降低生产成本降低生产成本减轻工人劳动强度减轻工人劳动强度可由较低技术等级的工人进行加工可由较低技术等级的工人进行加工能扩大机床工艺范围能扩大机床工艺范围机床夹具在机械加工中的作用机床夹具在机械加工中的作用第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述夹具的分类与组成夹具的分类与组成夹具的分类夹具的分类机床夹具机床夹具检验夹具检验夹具装配夹具装配夹具焊接夹具焊接夹具其它夹具其它夹具（按工艺过程分类）（按工艺过程分类）a）按机床种类分）按机床种类分b）按夹紧动力源分）按夹

12、紧动力源分c）按结构通用性分）按结构通用性分车床夹具车床夹具铣床夹具铣床夹具齿轮机床床夹具齿轮机床床夹具手动夹具手动夹具液压夹具液压夹具气动夹具气动夹具电动夹具电动夹具磁力夹具磁力夹具真空夹具真空夹具第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述可调夹具可调夹具机床附件类夹具机床附件类夹具随行夹具随行夹具组合夹具组合夹具专用夹具专用夹具机床夹具的分类通用可调夹具通用可调夹具成组夹具成组夹具机床附件类夹具机床附件类夹具回转工作台回转工作台第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述万向平口钳万向平口钳通用可调夹具通用可调夹具数控分度盘数控分度盘第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述组合夹具组合夹具第一节第一节

13、 机床夹具概述机床夹具概述专用夹具专用夹具连杆大头倒角夹具连杆大头倒角夹具气缸体卧加工夹具气缸体卧加工夹具发动机前罩铣加工夹具发动机前罩铣加工夹具第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述气动回转台气动回转台液压夹具液压夹具手动夹具手动夹具第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述各类机床夹具的特点通用夹具通用夹具通用性强，被广泛应用于单件小批量生产专用夹具专用夹具专为某一工序设计，结构紧凑、操作方便、生产效率高、加工精度容易保证，适用于定型产品的成批和大量生产。组合夹具组合夹具由一套预先制造好的标准元件和合件组装而成的专用夹具。通用可调通用可调夹具夹具不对应特定的加工对象，适用范围宽，通过适当的调整

14、或更换夹具上的个别元件，即可用于加工形状、尺寸和加工工艺相似的多种工件。成组夹具成组夹具专为某一组零件的成组加工而设计，加工对象明确,针对性强。通过调整可适应多种工艺及加工形状、尺寸。第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述夹具的组成定位元件：定位元件：用于确定工件在夹具中的位置夹紧装置：夹紧装置：用于夹紧工件对刀、导引元件：对刀、导引元件：确定刀具相对夹具定位元件的位置其它装置：其它装置：如分度元件等连接元件和连接表面：连接元件和连接表面：用于确定夹具本身在机床主轴 或工作台上的位置夹具体：夹具体：用于将夹具上的各种元件和装置连接成一个有机整体第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述分度板分度板

15、定位心定位心轴轴夹紧螺夹紧螺母母开口垫开口垫圈圈钻套钻套棘轮棘轮棘爪棘爪夹具体夹具体连接表面连接表面定位元件定位元件夹紧装置夹紧装置导引元件导引元件分度装置分度装置第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述钻模的组成（动画）钻模的组成（动画）钻模的组成钻模的组成第四章机床夹具原理与设计第四章机床夹具原理与设计第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述 第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位第三节第三节 定位误差分析定位误差分析 第四节第四节 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧第七节第七节 机床夹具设计的基本步骤机床夹具设计的基本步骤第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位 定位

16、的目的是使工件在夹具中相对于机床、刀具占有确定的正确位置，并且应用夹具定位工件，还能使同一批工件在夹具中的加工位置一致性好。 在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工件定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位一.基准的概念 定位方案的分析与确定，必须按照工件的加工要求合理的选择工件的定位基准。基准：零件上用来确定点、线、面位置时，作为参考的其它的点、线、面。基准可分为设计基准和工艺基准。 第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位设计基准：在零件图上，确定点、线、面位 置的基准。 工艺基准：在加工和装配中使用的基准

17、，按照用途不同又可分为： 1)定位基准：在加工中使工件在机床夹具上占有正确位置所采用的基准。 2)度量基准：在检验时所使用的基准。 3)装配基准：装配时用来确定零件或部件在机器中位置所采用的基准。第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位确定基准时需注意以下几点：作为基准的点、线、面在工件上不一定存在，如孔的中心线、外圆的轴线以及对称面等，而是常常由某些具体的表面来体现，这些面称为基准面。例如在车床上用三爪卡盘定位工件时，基准是工件的轴线，而实际使用的是外圆柱面。因此选择定位基准就是选择恰当的基准面。 作为基准，可以是没有面积的点或线，但是基准面总是有一定面积的，如代表轴心线的是中心孔

18、面 。基准的定义不仅涉及尺寸之间的联系，还涉及到位置精度（平行度、垂直度等）。第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位二.六点定位原理 任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有六个自由度,即沿三个坐标轴的移动自由度 和绕三个坐标轴的转动自由度 。 第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位“六点定位原理”的注意问题 定位就是限制自由度，通常用合理布置定位支承点的方法来限制工件的自由度。 定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。若二者脱离，则意味着失去定位作用。 一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件仅有六个自由度，所设置的定位支承

19、点数目，原则上不应超过六个。第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响，定位和夹紧是两个概念，不能混淆：工件的某一自由度被限制，是指工件在这一方向上有确定的位置，并非指工件在受到使其脱离定位支承点的外力时，不能运动，即夹紧。 定位支承点是由定位元件抽象而来的，在夹具中，定位支承点总是通过具体的定位元件体现。常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度定位基准面 定位元件的定位方式及所限制的自由度平面支承钉支承板固定支承与自位支承固定支承与辅助支承常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度常见典型定位方式及定位元

20、件所限制的自由度定位基准面 定位元件的定位方式及所限制的自由度圆孔定位销（心轴）锥销常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度定位基准面 定位元件的定位方式及所限制的自由度外圆柱面支承板或支承钉V形块常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度定位基准面 定位元件的定位方式及所限制的自由度外圆柱面定位套半圆孔常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度常见典型定位方式及定位元件所限制的自由度定位基准面定位基准面定位元件的定位方式及所限制的自由度外圆柱面外圆柱面锥套锥套锥孔锥孔顶尖顶尖锥心轴锥心轴第二节第二节 工件在夹具中的定

21、位工件在夹具中的定位完全定位与不完全定位1)完全定位：工件的六个自由度完全被限制的定位。第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位2)不完全定位：按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位。不完全定位是合理的定位方式，在实际生产中，工件被限制的自由度数一般不少于三个。第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位欠定位与过定位1)欠定位：按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位。欠定位是绝对不允许的。第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位2)过定位：工件的同一自由度被二个或二个以上的支承点重复限制的定位。可能造成工件的定位误差，或者造成部分工件装不进

22、夹具的情况。过定位不是绝对不允许，要由具体情况决定。第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位 消除过定位及其干涉的两种途径： a)改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度。 b)提高工件定位基面之间及定位元件工作表面之间的位置精度，以减小或消除过定位引起的干涉。定位销过定位的消除 V型快过定位的消除 第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位三.常见的定位方式和定位元件定位元件的设计应满足下列要求：要有与工件相适应的精度；要有足够的刚度，不允许受力后发生变形；要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多采用低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，硬度为58 62HRC。第二节第二节 工件

23、在夹具中的定位工件在夹具中的定位典型表面的定位方法 工件的定位表面有各种形式，如平面、外圆、内孔等，对于这些表面，总是采用一定结构的定位元件。常见的定位方法有：平面定位、圆孔定位、外圆柱面定位、组合表面定位。 第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位1.工件以平面定位概念：在机械加工中，利用工件上的一个或几个平面作为定位基面来定位工件的方式，称为平面定位。 定位元件：固定支承、可调支承和自位支承。第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位(1)固定支承：包括固定支承钉、固定支承板。固定支承钉第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位固定支承板 固定支承板多用于工件上已

24、加工表面的定位，有时可用一块支承板代替两个支承钉。左图A型结构简单，但埋头螺钉处易堆积切屑，故用于工件侧面或顶面定位。而右图B型支承板可克服这一缺点，主要用于工件的底面定位。 第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位(2)可调支承 可调支承是顶端位置可在一定高度范围内调整的支承。多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺寸的误差，一般每批毛坯调整一次。第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位(3)自位支承 支承本身的位置在定位过程中，能自动适应工件定位基准面位置变化的一类支承。自位支承能增加与工件定位面的接触点数目，使单位面积压力减小，故多用于刚度不足的毛坯表面或不连续

25、的平面的定位。第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位(4)辅助支承 在生产中，有时为了提高工件的刚度和定位稳定性，常采用辅助支承。如图所示阶梯零件，当用平面1定位铣平面2时，于工件右部底面增设辅助支承3，可避免加工过程中工件的变形。第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位2.工件以圆孔定位 有些工件，如套筒、法兰盘、拨叉等以孔作为定位基准，此时采用的定位元件有定位销、定位心轴等。 第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位(1)定位销定位销头部应做出倒角或圆角，以便于装入工件定位孔。主要用于直径小于50mm的中小孔定位。 第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具

26、中的定位(2)锥销常用于工件孔端的定位可限制工件三个自由度 第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位(3)定位心轴心轴定心精度高，但装卸费时，有时易损伤工件孔，多用于定心精度要求高的情况。定位时，工件楔紧在心轴上，多用于车或磨同轴度要求高的盘类零件，小锥度 心轴实际上起不到 定位的作用。第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位3.工件以外圆柱面定位 工件以外圆柱面定位在生产中是常见的，如轴套类零件等。常用的定位元件有V形块、定位套、半圆定位座。 第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位(1)V形块V形块是用得最广泛的外圆表面定位元件。第二节第二节 工件在夹具中的定

27、位工件在夹具中的定位在V形块上定位时，工件具有自动对中作用。D标准心轴直径，即工件定位用外圆直径 (mm);HV形块高度(mm);NV形块的开口尺寸 (mm);T对标准心轴而言，V形块的标准高度，V形块两工作平面间的夹角。 2sin2tan22DHTH设计V形块时T值的计算： 第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位(2)定位套筒定位套筒装在夹具体上，用以支承外圆表面，起定位作用。定位元件结构简单，但定心精度不高，当工件外圆与定位孔配合较松时，还易使工件偏斜，因而常采用套筒内孔与端面一起定位，以减少偏斜。若工件端面较大，为避免过定位，定位孔应做短些。 第二节第二节 工件在夹具中的定位

28、工件在夹具中的定位(3)半圆孔定位座将同一圆周面的孔分成两半圆，下半圆部分装在夹具体上，起定位作用，上半圆部分装在可卸式或铰链式盖上，起夹紧作用，半圆孔定位座适用于大型轴类工件的定位。 第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位(4)外圆定心夹紧机构 在实现定心的同时，能将工件夹紧的机构，称为定心夹紧机构，如三爪自定心卡盘、弹簧夹头等。 弹簧夹头的速度是有弹性的，如果工件尺寸是一致的，弹簧夹头的速度会更快。如果工件尺寸的变化大，可能需要采用卡爪卡盘以适应尺寸范围宽的加工工件。第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位4.工件以组合表面定位实际加工过程中，工件往往是以几个表面同时

29、定位的，称为“组合表面定位”。 (1)一个平面和二个与其垂直的孔的组合在箱体、连杆、盖板等类零件加工中，常采用这种组合定位，俗称“一面二孔”定位。(会出现定位干涉问题)第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位 “一面两销”的两圆柱销重复限制了沿方向的移动自由度，属于过定位。由于工件上两孔的孔心距和夹具上两销的销心距均会有误差，因而会出现上图所示的相互干涉现象。 第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位解决“一面两孔”的定位干涉问题的途径：(1)减小一个销的直径；(2)将一个销做成削边销。第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位(2)一个平面和二个与其垂直的外圆柱面

30、的组合 工件在垂直平面定位后，再将工件左端用圆孔或V形块定位，工件右端外圆所用的V形块必须做成浮动结构，使其只能限制工件一个自由度，否则就会出现过定位。 第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位(3)一个孔和一个平行于孔中心线的平面的组合 图中所示两个零件，均需以大孔及底面定位，加工两小孔。视其加工尺寸要求的不同，图a零件选用图定位方案，图b零件选用图d定位方案，均能避免过定位，并保证工件要求。 第四章机床夹具原理与设计第四章机床夹具原理与设计第一节第一节 机床夹具概述机床夹具概述 第二节第二节 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位第三节第三节 定位误差分析定位误差分析 第四节第四节

31、 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧第七节第七节 机床夹具设计的基本步骤机床夹具设计的基本步骤第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q调刀基准的概念调刀基准的概念 q定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因q定位误差的计算定位误差的计算q保证加工精度的条件保证加工精度的条件第三节第三节 定位误差分析定位误差分析定位基本原理进行夹具定位分析，重点是解决定位基本原理进行夹具定位分析，重点是解决单个单个工件工件在夹具中占有准确加工位置的问题。在夹具中占有准确加工位置的问题。要达到一批工件在夹具中占有准确加工位置，还必要达到一批工件在夹具中占有准确加工位置，还必须对一批工件在夹具中定位时会不会产生误

32、差进行须对一批工件在夹具中定位时会不会产生误差进行分析计算，即分析计算，即定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算。第三节第三节 定位误差分析定位误差分析计算的计算的目的目的是依据所产是依据所产生的误差的大小，判断生的误差的大小，判断该定位方案能否保证加该定位方案能否保证加工要求，从而证明该定工要求，从而证明该定位方案的位方案的可行性可行性。何为何为夹具误差？夹具误差？第三节第三节 定位误差分析定位误差分析夹具误差夹具误差定位误差定位误差基本概念基本概念由于夹具设计、制造与使用由于夹具设计、制造与使用中引起的各项有关误差称为中引起的各项有关误差称为夹具误差。它是工序加工误夹具误差。它是工序加工

33、误差的一个组成部分，对保证差的一个组成部分，对保证加工精度加工精度起着重要作用。起着重要作用。 设计基准在工序尺寸方向上设计基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量。它是夹的最大位置变动量。它是夹具误差的一个重要组成部分。具误差的一个重要组成部分。定位误差的大小定位误差的大小往往成为评往往成为评价一个夹具设计质量的重要价一个夹具设计质量的重要指标。指标。第三节第三节 定位误差分析定位误差分析夹具误差夹具误差定位误差定位误差基本概念基本概念根据定位误差分析计算的结根据定位误差分析计算的结果，便可看出影响定位误差果，便可看出影响定位误差的因素，从而找到减少定位的因素，从而找到减少定位误差和提高夹具工作

34、精度的误差和提高夹具工作精度的途径。由此可见，途径。由此可见，分析计算分析计算定位误差是夹具设计中的一定位误差是夹具设计中的一个十分重要的环节。个十分重要的环节。第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q调刀基准的概念调刀基准的概念在零件加工前对机床进行调整时，为了确定在零件加工前对机床进行调整时，为了确定刀具刀具的位置的位置，还要用到，还要用到调刀基准调刀基准。由于最终目的是为了确定刀具相对工件的位置，由于最终目的是为了确定刀具相对工件的位置，所以所以调刀基准往往选在夹具上定位元件的某个工调刀基准往往选在夹具上定位元件的某个工作面作面。因此它与其它各类基准不同，不是体现在工件上，因此它与其它各

35、类基准不同，不是体现在工件上，而是体现在而是体现在夹具夹具中，是由中，是由夹具定位元件的定位工夹具定位元件的定位工作面体现作面体现。 第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q调刀基准的概念调刀基准的概念由以上得出调刀基准应具备的两个条件：由以上得出调刀基准应具备的两个条件：它是由夹具定位元件的定位工作面体现的；它是由夹具定位元件的定位工作面体现的；它是在加工精度参数（尺寸、位置）方向上调它是在加工精度参数（尺寸、位置）方向上调整刀具位置的依据。若加工精度参数是整刀具位置的依据。若加工精度参数是尺寸尺寸时，时，则则夹具图上应以调刀基准标注调刀尺寸夹具图上应以调刀基准标注调刀尺寸。 第三节第三节

36、定位误差分析定位误差分析q调刀基准的概念调刀基准的概念选取调刀基准时，选取调刀基准时，应尽可能不受夹具应尽可能不受夹具定位元件制造误差定位元件制造误差的影响。的影响。例例1：右上图为定位心轴。：右上图为定位心轴。1是定位部分，是定位部分，2是与夹具是与夹具体配合部分。选取体配合部分。选取定位心轴的轴线定位心轴的轴线OO为调刀基准时，为调刀基准时，可不受定位外圆直径制造误差的影响。可不受定位外圆直径制造误差的影响。即使在夹具维修后更换了定位心轴，虽然定位外圆即使在夹具维修后更换了定位心轴，虽然定位外圆直径发生变化但直径发生变化但OO轴线位置仍不变（假设不考虑定轴线位置仍不变（假设不考虑定位心轴上

37、位心轴上1与与2的同轴度误差）。的同轴度误差）。 但但若选用若选用定位外圆上母线定位外圆上母线A为调刀基准时，则由于为调刀基准时，则由于外圆直径制造误差的影响，将使调刀尺寸产生外圆直径制造误差的影响，将使调刀尺寸产生A的变化。的变化。第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q调刀基准的概念调刀基准的概念例例2：图：图4-31a是零件图（或工序是零件图（或工序图）。在其上钻孔，要求保证尺寸图）。在其上钻孔，要求保证尺寸和孔轴线对内孔轴线的对称度。和孔轴线对内孔轴线的对称度。 图图4-31b是加工孔的钻床夹具部分视是加工孔的钻床夹具部分视图，为保证尺寸要求，工件以端面图，为保证尺寸要求，工件以端面紧

38、靠心轴紧靠心轴2的端面定位。的端面定位。 使导引钻头的钻套轴线到心轴使导引钻头的钻套轴线到心轴2的的A端面的位置尺寸调整成相应尺寸端面的位置尺寸调整成相应尺寸（一般应为（一般应为 的平均尺寸），即可的平均尺寸），即可保证钻出一批工件保证钻出一批工件 孔轴线的位置孔轴线的位置尺寸。尺寸。jL1Ld第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q调刀基准的概念调刀基准的概念在图在图4-31b的夹具俯视图中可以看出：的夹具俯视图中可以看出：为保证孔轴线对工件内孔轴线的对称，为保证孔轴线对工件内孔轴线的对称，必须保证钻套轴线对定位心轴必须保证钻套轴线对定位心轴2的轴线的轴线OO对称（垂直相交）。对称（垂直相交

39、）。这时工件这时工件 尺寸的设计基准是尺寸的设计基准是 端端面，定位基准也是面，定位基准也是 端面，二者重端面，二者重合。夹具上的调刀基准则是定位心合。夹具上的调刀基准则是定位心轴轴2的的A端面。端面。 1LAA对于对称度要求，工件内孔对于对称度要求，工件内孔 轴线轴线 是设计基准，工件以内孔在心轴是设计基准，工件以内孔在心轴2上定上定位，内孔轴线位，内孔轴线 又是定位基准。而定又是定位基准。而定位心轴轴线位心轴轴线OO则是调刀基准。则是调刀基准。 1DOOOO第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q调刀基准的概念调刀基准的概念由上面的分析可知：设计基准和定位基准都是体由上面的分析可知：设计基

40、准和定位基准都是体现在工件上的，而调刀基准却是由夹具定位元件现在工件上的，而调刀基准却是由夹具定位元件的定位工作面来体现的。从上面的示例中还可归的定位工作面来体现的。从上面的示例中还可归纳出调刀基准的特点及其与相应定位基准的对应纳出调刀基准的特点及其与相应定位基准的对应关系如下关系如下,如下图所示。如下图所示。调刀基准与定位基准的关系图调刀基准与定位基准的关系图 第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因定位误差由定位误差由基准不重合基准不重合误差和误差和定位副制造不准确定位副制造不准确误差组成误差组成当夹具在机床上的定位精度已达到要求时，如果当夹具在机床

41、上的定位精度已达到要求时，如果工件在夹具中定位的不准确工件在夹具中定位的不准确，将会使设计基准在，将会使设计基准在加工尺寸方向上加工尺寸方向上产生偏移产生偏移。往往导致加工后工件。往往导致加工后工件达不到要求。达不到要求。 定位误差由定位误差由 表示。表示。dw第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因需要明确的需要明确的概念概念设计基准设计基准工序基准工序基准在零件图上用来确定某一表面在零件图上用来确定某一表面的尺寸、位置所依据的基准。的尺寸、位置所依据的基准。在工序图上用来确定本工序被在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置加工表面加工后的

42、尺寸、位置所依据的基准。所依据的基准。第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因基准不重合误差基准不重合误差定位基准与设计基准不重合产生的定位误差定位基准与设计基准不重合产生的定位误差底面底面3和侧面和侧面4已加工好，现已加工好，现需加工台阶面需加工台阶面1和顶面和顶面2。工。工序一：加工顶面序一：加工顶面2，以底面，以底面和侧面定位；工序二：加工和侧面定位；工序二：加工台阶面台阶面1。定位同工序一。定位同工序一 工序一中调刀基准是与底工序一中调刀基准是与底面面3相接触的定位平面，相接触的定位平面，而定位基准和设计基准都而定位基准和设计基准都是底面是底面3

43、，二者与调刀基，二者与调刀基准准重合重合。 加工时，使刀具调整尺寸加工时，使刀具调整尺寸与工序尺寸一致，即与工序尺寸一致，即 (对于一批工件来说，可对于一批工件来说，可视为常量视为常量)，则定位误差，则定位误差为零。为零。 CHH第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因基准不重合误差基准不重合误差定位基准与设计基准不重合产生的定位误差定位基准与设计基准不重合产生的定位误差工序二中定位基准为底面工序二中定位基准为底面3，与调刀基准重合，而设计基与调刀基准重合，而设计基准为顶面准为顶面2，即，即定位基准与定位基准与设计基准不重合。设计基准不重合。 即使本工序

44、刀具以底面为即使本工序刀具以底面为基准调整得绝对准确，且基准调整得绝对准确，且无其它加工误差，仍会由无其它加工误差，仍会由于上一工序加工后顶面于上一工序加工后顶面2 在在 范围内变动范围内变动HH加工尺寸加工尺寸 变为变为其误差为其误差为2HAAAAH 该误差完全是由于定位基该误差完全是由于定位基准与设计基准不重合引起准与设计基准不重合引起的，称为的，称为“基准不重合误基准不重合误差差”，以，以 表示，即表示，即 =2H。jbjb将定位基准到设计基准间将定位基准到设计基准间的尺寸称为的尺寸称为联系尺寸联系尺寸，则，则基准不重合误差就等于联基准不重合误差就等于联系尺寸的公差。系尺寸的公差。 HH

45、第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因基准不重合误差基准不重合误差定位基准与设计基准不重合产生的定位误差定位基准与设计基准不重合产生的定位误差工序二改进后如右图所示。工序二改进后如右图所示。使其基准重合，即使其基准重合，即 =0。jb这种方案虽然提高了定位精这种方案虽然提高了定位精度，但夹具结构复杂，工件度，但夹具结构复杂，工件安装不便，并使加工稳定性安装不便，并使加工稳定性和可靠性变差，因而有可能和可靠性变差，因而有可能产生更大的加工误差产生更大的加工误差。 从多方面考虑，在从多方面考虑，在满足满足加工要求加工要求的前提下，的前提下，基基准不重合的定

46、位方案准不重合的定位方案在在实践中也实践中也可以采用可以采用。第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因定位副制造不准确产生的基准位移误差定位副制造不准确产生的基准位移误差 工件定位工作面与夹具定位元件的定位工作面工件定位工作面与夹具定位元件的定位工作面合称为合称为定位副定位副，则由于定位副制造误差，也，则由于定位副制造误差，也直接影响定位精度。直接影响定位精度。由于定位副制造不准确，使得定位基准相对夹由于定位副制造不准确，使得定位基准相对夹具的调刀基准发生位移而产生的定位误差，称具的调刀基准发生位移而产生的定位误差，称为为“基准位移误差基准位移误差”，用

47、，用 表示。表示。 jw第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因定位副制造不准确产生的基准位移误差定位副制造不准确产生的基准位移误差 如右图所示，工件以内孔轴线如右图所示，工件以内孔轴线O为定位基准，套在心轴为定位基准，套在心轴 上，铣上，铣上平面上平面，工序尺寸为，工序尺寸为 。尺寸。尺寸H的设计基准为内孔轴线的设计基准为内孔轴线O，设计，设计基准与定位基准重合。基准与定位基准重合。1O0HH调刀基准是定位心轴轴线调刀基准是定位心轴轴线 ，从，从定位角度看，此时内孔轴线与心定位角度看，此时内孔轴线与心轴轴线重合，即设计基准与定位轴轴线重合，即设计基准与

48、定位基准以及调刀基准重合，基准以及调刀基准重合， =0。 1Ojb第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因定位副制造不准确产生的基准位移误差定位副制造不准确产生的基准位移误差 实际上，定位心轴和工件内孔实际上，定位心轴和工件内孔都有制造误差，而且为了便于都有制造误差，而且为了便于工件套在心轴上，还应留有配工件套在心轴上，还应留有配合间隙，故安装后孔和轴的中合间隙，故安装后孔和轴的中心必然不重合心必然不重合 (如右图所示如右图所示)。这就使得这就使得定位基准定位基准O相对调刀相对调刀基准发生位置变动。基准发生位置变动。第三节第三节 定位误差分析定位误差分析

49、q定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因定位副制造不准确产生的基准位移误差定位副制造不准确产生的基准位移误差 计算：计算：如右图所示，孔径如右图所示，孔径为为 ，轴径为，轴径为 ，则，则最小间隙为最小间隙为 。0DD0ddD d当心轴如右图水平放置时当心轴如右图水平放置时 ，O与与O1之间最大与最小距之间最大与最小距离分别为：离分别为：1max122DDddOOOAO A 1min22DdOO第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因定位副制造不准确产生的基准位移误差定位副制造不准确产生的基准位移误差 基准发生位移而造成的加工误差为：基准发生位移而造成的

50、加工误差为：1max1min()()22221()222jwDDddDdOOOODdDd即此定位误差为内孔公差即此定位误差为内孔公差D与心轴公差与心轴公差d之和之和的一半，且与最小配合的一半，且与最小配合无关。无关。第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因定位副制造不准确产生的基准位移误差定位副制造不准确产生的基准位移误差 若心轴若心轴垂直垂直放置，则放置，则工件孔与心轴可能在工件孔与心轴可能在任意边接触，此时定任意边接触，此时定位误差为位误差为jwDd 第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因定位副制造不准确产生

51、的基准位移误差定位副制造不准确产生的基准位移误差 根据上面的分析，可以看出：在用夹具装夹加工一批根据上面的分析，可以看出：在用夹具装夹加工一批工件时，一批工件的工件时，一批工件的设计基准相对夹具调刀基准发生设计基准相对夹具调刀基准发生最大位置变化最大位置变化是产生定位误差的原因，包括两方面：是产生定位误差的原因，包括两方面：由于由于定位基准与设计基准不重合定位基准与设计基准不重合，引起一批工件的，引起一批工件的设计基准相对定位基准发生位置变化；设计基准相对定位基准发生位置变化；由于由于定位副的制造误差定位副的制造误差，引起一批工件的定位基准，引起一批工件的定位基准相对夹具调刀基准发生位置变化。

52、相对夹具调刀基准发生位置变化。 定位误差的定义可进一步概括为定位误差的定义可进一步概括为：一批工件某加工参：一批工件某加工参数（尺寸、位置）的设计基准相对夹具的调刀基准在数（尺寸、位置）的设计基准相对夹具的调刀基准在该加工参数方向上的最大位置变化量该加工参数方向上的最大位置变化量 ，称为该加工，称为该加工参数的定位误差。参数的定位误差。dw第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q定位误差的计算定位误差的计算两两种方法种方法： 合成法合成法分析计算分析计算极限法极限法分析计算分

53、析计算jwjwjw计算思路计算思路：合成法：合成法： 计算基准不重合误差计算基准不重合误差 计算基准位移误差计算基准位移误差 ： 1 1、工件以、工件以平面平面定位：定位： ； jwjb0jw第三节第三节 定位误差分析定位误差分析2 2、工件以、工件以内孔内孔定位：定位： a a、定位原件为定位原件为刚性心轴刚性心轴，水平水平放置放置，如图，如图1 1所示：则在接触点所示：则在接触点切向方向切向方向 ，在法向方向，在法向方向 。 b b、刚性心轴垂直放置刚性心轴垂直放置，如图，如图2 2所示：在任意方向上所示：在任意方向上 (X(X为间隙值为间隙值) ) 0jw0jw2dDjwminXdDjw

54、第三节第三节 定位误差分析定位误差分析 c、定位元件为定位元件为可胀心轴可胀心轴：3、工件以、工件以外圆外圆定位定位 0jw0jwb、定位元件采用、定位元件采用定位套定位套，如图，如图4所示，若孔与外圆单边接触，则：所示，若孔与外圆单边接触，则：在水平方向上在水平方向上 ，在垂直，在垂直方向上方向上若孔与外圆任意边接触，则：任若孔与外圆任意边接触，则：任意方向上意方向上2dDjwminXdDjw0jwa a、定位元件用、定位元件用V V型块型块（忽略制（忽略制造误差）如图造误差）如图3 3所示：所示：在水平方向上在水平方向上 ，在垂直，在垂直方向上方向上)(2sin2型块夹角为Vdjw0jw第

55、三节第三节 定位误差分析定位误差分析 计算定位误差计算定位误差将将 和和 合成，合成时有两种情况合成，合成时有两种情况 ： 1、设计基准不在定位基面上，则、设计基准不在定位基面上，则 2、设计基准在定位基面上，则、设计基准在定位基面上，则jbjwdwjwjbdwjbjwdw 的的符号符号问题：问题： 当由于基准位移和基准不重合分别引起尺寸作当由于基准位移和基准不重合分别引起尺寸作相同方向变化相同方向变化( (同时增大或同时减少同时增大或同时减少) )时，取时，取“+”+”号号; ;而当引起加工尺寸彼此向相反方向变化时，取而当引起加工尺寸彼此向相反方向变化时，取“-”-”号。号。jb第三节第三节

56、 定位误差分析定位误差分析例例：图示为一带键槽的轴，工件铣槽时以：图示为一带键槽的轴，工件铣槽时以 外外圆柱面在圆柱面在900V型块上定位，求加工尺寸为型块上定位，求加工尺寸为A1、A2、A3时的定位误差。时的定位误差。 01 . 030l A1的定位误差：的定位误差：A1的工序基准：圆柱上母线，定位的工序基准：圆柱上母线，定位基准：圆柱轴线，两者不重合基准：圆柱轴线，两者不重合071. 02sin2,05. 02djwdjb01 . 030A1的工序基准在定位基准面上，两者的变化方的工序基准在定位基准面上，两者的变化方向相同，故向相同，故jwjbdw第三节第三节 定位误差分析定位误差分析l

57、A2的定位误差：的定位误差： 工序基准面为圆柱轴线，定位基准为圆柱轴线，工序基准面为圆柱轴线，定位基准为圆柱轴线，两者重合，故：两者重合，故：0jb071.02sin2djw071.0dw第三节第三节 定位误差分析定位误差分析l A3的定位误差：的定位误差： A3的工序基准为圆柱下母线，定位基准为圆柱的工序基准为圆柱下母线，定位基准为圆柱轴线，两者不重合。轴线，两者不重合。05. 02djb071. 02sin2djw A3的工序基准在定位基准面的工序基准在定位基准面上，但是两者变动的方向是相上，但是两者变动的方向是相反的，故：反的，故：021. 0jbjwdw第三节第三节 定位误差分析定位误

58、差分析极限法极限法: 确定一批工件设计基准的两个确定一批工件设计基准的两个极限位极限位置置，再根据几何关系求出此二位置的距离，再根据几何关系求出此二位置的距离，并将其投影到加工尺寸方向上，便可求出定并将其投影到加工尺寸方向上，便可求出定位误差。位误差。第三节第三节 定位误差分析定位误差分析例例：用极限法活动：用极限法活动V型块的定位误差型块的定位误差 图中大小图中大小2 2个圆分别为个圆分别为工件在定位结构结束下的工件在定位结构结束下的2 2个极限状态个极限状态, ,这这2 2个极限状态个极限状态下所得工序尺寸的差值就是下所得工序尺寸的差值就是由定位因素造成的工序尺寸由定位因素造成的工序尺寸的

59、变动量的变动量, ,即定位误差。即定位误差。）（）（，则很小，故由于则有作过cos1220sincos1sin2sintg) (2)()() (DNONODdwPPDtgDPOPPONPOONONODNONOOMNOMONONMNMdw 对于工序基准位于上半圆的情况如工序尺寸对于工序基准位于上半圆的情况如工序尺寸L L，同样可由该方法导出正确结构，由图可知，尺寸同样可由该方法导出正确结构，由图可知，尺寸L L的定位误差即是的定位误差即是NKNK与与NKNK之差：之差：)cos1 (2)(DDDdwLMNNMMNDNMDNKNK第三节第三节 定位误差分析定位误差分析q保证加工精度的条件保证加工精

60、度的条件 采用夹具加工时的误差计算不等式：采用夹具加工时的误差计算不等式： 加工夹具工件 减少与夹具有关的各项误差是设计夹具时减少与夹具有关的各项误差是设计夹具时必须认真考虑的问题之一。制订夹具公差时，必须认真考虑的问题之一。制订夹具公差时，应保证夹具的定位、制造和调整误差的总和不应保证夹具的定位、制造和调整误差的总和不超过零件公差的超过零件公差的1/31/3。 第三节第三节 定位误差分析定位误差分析夹具误差夹具误差：由夹具各元件、装置以及定位基：由夹具各元件、装置以及定位基面间位置不精确引起。面间位置不精确引起。 定位元件相对安装基准的尺寸或位置误差；定位元件相对安装基准的尺寸或位置误差；