机械制造工程原理第四章

1、第四章第四章 工件的定位夹紧与夹具设计工件的定位夹紧与夹具设计4 4.1 .1 夹具的基本概念夹具的基本概念机床夹具的定义机床夹具的定义 在机械制造业中广泛采用能迅速将工件固定在准确位置上，完成在机械制造业中广泛采用能迅速将工件固定在准确位置上，完成其切削加工、检验、装配、焊接等工作所使用的工艺装备称为夹其切削加工、检验、装配、焊接等工作所使用的工艺装备称为夹具。如机床夹具、检验夹具、装配夹具、焊接夹具等。具。如机床夹具、检验夹具、装配夹具、焊接夹具等。机床夹具：机床夹具：在机械加工过程中，使工件在机床上相对刀具占具正确在机械加工过程中，使工件在机床上相对刀具占具正确加工位置，并夹紧使其在整个

2、加工过程中始终保持原定位置不变加工位置，并夹紧使其在整个加工过程中始终保持原定位置不变的工艺装备。的工艺装备。( (在各种金属切削机床上所使用的夹具称为机床夹具在各种金属切削机床上所使用的夹具称为机床夹具。) )机床夹具在机械加工中起着重要的作用，尤其是在大批大量生机床夹具在机械加工中起着重要的作用，尤其是在大批大量生产中。产中。第四章第四章 工件的定位夹紧与夹具设计工件的定位夹紧与夹具设计4 4.1 .1 夹具的基本概念夹具的基本概念4 4.1 .1 夹具的基本概念夹具的基本概念4 4.1.1 .1.1 机床夹具的定义及组成机床夹具的定义及组成（1 1）定位元件）定位元件（2 2）夹紧装置）

3、夹紧装置（3 3）导向元件和对刀装置）导向元件和对刀装置（4 4）连接元件）连接元件（5 5）夹具体）夹具体（6 6）其他元件及装置）其他元件及装置4 4.1 .1 夹具的基本概念夹具的基本概念4 4.1.1 .1.1 机床夹具的定义及组成机床夹具的定义及组成1 1）定位元件）定位元件 确定工件在机床夹具中正确位置的元件。如支承钉、支承板、形块、圆柱销等。确定工件在机床夹具中正确位置的元件。如支承钉、支承板、形块、圆柱销等。 2 2）夹紧装置）夹紧装置 将工件压紧夹牢，以确保工件在加工过程中不因受外力作用而破坏其定位后的既将工件压紧夹牢，以确保工件在加工过程中不因受外力作用而破坏其定位后的既定

4、位置的装置。它包括有夹紧元件、夹紧机构和动力装置。如压板、斜楔机构、定位置的装置。它包括有夹紧元件、夹紧机构和动力装置。如压板、斜楔机构、气缸等。气缸等。3 3）对刀装置）对刀装置确定或引导刀具与工件被加工表面之间位置的元件。确定或引导刀具与工件被加工表面之间位置的元件。 如：对刀块、钻套、镗套如：对刀块、钻套、镗套4 4）连接元件）连接元件 确定夹具在机床上占有正确位置的元件。确定夹具在机床上占有正确位置的元件。 如定位键、定向键、过渡盘等。如定位键、定向键、过渡盘等。5 5）夹具体）夹具体 将夹具所有元件和装置连接成为一个整体的基础件。将夹具所有元件和装置连接成为一个整体的基础件。 如底座

5、、本体等。如底座、本体等。 6 6）其它装置）其它装置 根据工件的某些特殊加工要求而设置的装置。根据工件的某些特殊加工要求而设置的装置。 如分度装置、靠模装置、上下料如分度装置、靠模装置、上下料装置等。装置等。车床夹具车床夹具钻床夹具钻床夹具4 4.1 .1 夹具的基本概念夹具的基本概念4 4.1.2 .1.2 夹具的作用夹具的作用（1 1）保证加工质量）保证加工质量（2 2）提高生产率）提高生产率（3 3）减轻劳动强度）减轻劳动强度（4 4）扩大机床的工艺范围）扩大机床的工艺范围4 4.1.3 .1.3 夹具的分类夹具的分类（1 1）按通用化程度分类（）按通用化程度分类（通用夹具、专用夹具、

6、成组夹具、组合夹具、随行通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具、随行夹具夹具）（2 2）按使用机床的类型分类（）按使用机床的类型分类（车床夹具、磨床夹具、钻床夹具（又称钻模）、车床夹具、磨床夹具、钻床夹具（又称钻模）、镗床夹具（又称镗模）、铣床夹具等镗床夹具（又称镗模）、铣床夹具等）（3 3）按用途分类（）按用途分类（机床夹具、装配夹具和检验夹具等）机床夹具、装配夹具和检验夹具等）（4 4）按动力来源分类（）按动力来源分类（手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具和自紧夹具（靠切削力本身夹紧）等）具、电磁夹具、真空夹具和

7、自紧夹具（靠切削力本身夹紧）等）4 4.1 .1 夹具的基本概念夹具的基本概念4 4.1.4 .1.4 工件在夹具中加工时加工误差的组成工件在夹具中加工时加工误差的组成（1 1）工件在夹具中加工时的加工误差）工件在夹具中加工时的加工误差（2 2）误差值的估算）误差值的估算一般夹具的制造误差值为该零件尺寸公差值的一般夹具的制造误差值为该零件尺寸公差值的1/31/5,安装误差和对定安装误差和对定误差约占整个加工误差的误差约占整个加工误差的1/3。4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位4 4.2.1.2.1工件的安装工件的安装定位：定位：加工前加工前，使，使工件在机床上工件在机床上或夹

8、具上占有正确的加工位置或夹具上占有正确的加工位置的过程的过程，称为定位，称为定位。夹紧：夹紧：用施加外力的形式，把工用施加外力的形式，把工件已确定的件已确定的定位位置固定定位位置固定下来下来的过程，的过程，称为夹紧称为夹紧。这个定位、这个定位、夹紧的过程，称为装夹或安装。夹紧的过程，称为装夹或安装。定位在前，夹紧在后定位在前，夹紧在后, ,定位是首要的定位是首要的 . . 4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位4 4.2.1.2.1工件的安装工件的安装（1 1）直接找正安装）直接找正安装（2 2）划线找正安装）划线找正安装（3 3）夹具安装）夹具安装4.2 4.2 工件在夹具中的

9、定位工件在夹具中的定位4 4.2.2 .2.2 定位原理定位原理（1 1）六点定位原理）六点定位原理4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位（2 2）典型定位元件及限制的自由度）典型定位元件及限制的自由度4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位（2 2）典型定位元件及限制的自由度）典型定位元件及限制的自由度4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位（2 2）典型定位元件及限制的自由度）典型定位元件及限制的自由度4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位（2 2）典型定位元件及限制的自由度）典型定位元件及限制的自由度4.2 4.2 工件在夹具中的定位工

10、件在夹具中的定位（3 3）完全定位和不完全定位）完全定位和不完全定位 4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位（3 3）完全定位和不完全定位）完全定位和不完全定位 4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位（3 3）完全定位和不完全定位）完全定位和不完全定位4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位（4 4）欠定位和过定位）欠定位和过定位4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位（4 4）欠定位和过定位）欠定位和过定位4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位（4 4）欠定位和过定位）欠定位和过定位4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具

11、中的定位（4 4）欠定位和过定位）欠定位和过定位D1D2d2d1lTl21LTL21lTl21LTL21b4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位4 4.2.3.2.3常用定位方法与定位元件常用定位方法与定位元件 （1 1）工件以平面定位）工件以平面定位 1 1）固定支承）固定支承4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位4 4.2.3.2.3常用定位方法与定位元件常用定位方法与定位元件 （1 1）工件以平面定位）工件以平面定位 2 2）可调支承）可调支承4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位4 4.2.3.2.3常用定位方法与定位元件常用定位方法与定位元件

12、 （1 1）工件以平面定位）工件以平面定位 3 3）自位支承）自位支承4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位4 4）辅助支承）辅助支承4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位 （2 2）工件以圆柱孔定位）工件以圆柱孔定位 1 1）心轴）心轴4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位2 2）定位销）定位销4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位 （3 3）工件以外圆表面定位）工件以外圆表面定位4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位 （3 3）工件以外圆表面定位）工件以外圆表面定位4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位 （

13、4 4）工件以其他表面定位）工件以其他表面定位4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位 （5 5）定位表面的组合）定位表面的组合4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位4.2.4 4.2.4 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 采用调整法加工一批工件时，采用调整法加工一批工件时，由于一批工件在夹具上定位时，每个工件所由于一批工件在夹具上定位时，每个工件所占据的位置不完全一致，使加工后各工件的加工尺寸不一而形成误差。这种占据的位置不完全一致，使加工后各工件的加工尺寸不一而形成误差。这种只与工件定位有关的误差，称为定位误差。用符号只与工件定位有关的误差，称为定位误差。

14、用符号D D（D D）表示）表示1. 1. 产生定位误差的原因产生定位误差的原因产生定位误差的原因有两个：一个是定位基准与设计基准（工序基准）不重合产生定位误差的原因有两个：一个是定位基准与设计基准（工序基准）不重合; ;另一个是定位基准与起始（调刀、限位）基准不重合。另一个是定位基准与起始（调刀、限位）基准不重合。 1 1）基准不重合误差基准不重合误差C C（B B） 工件在夹具上定位时，由于所选择的定位基准与设计（工序）基准不重合而工件在夹具上定位时，由于所选择的定位基准与设计（工序）基准不重合而引起的引起的, ,同批工件的设计（工序）基准相对于定位基准在该工序（加工）尺同批工件的设计（工

15、序）基准相对于定位基准在该工序（加工）尺寸方向的最大位移量（位置变动范围），称为基准不重合误差。用符号寸方向的最大位移量（位置变动范围），称为基准不重合误差。用符号C C（B B）表示。）表示。 基准不重合误差基准不重合误差C C（B B）的大小应等于设计（工序）基准相对于定位基准在该）的大小应等于设计（工序）基准相对于定位基准在该工序（加工）尺寸方向的最大位移量。工序（加工）尺寸方向的最大位移量。 4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位4.2.4 4.2.4 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算D（A）= 0 0 ； D（B）= C（B）= d d /2/2D（C）= C（

16、C）= d d 4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位4.2.4 4.2.4 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位4.2.4 4.2.4 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算2）基准位移误差）基准位移误差W（W）o工件在夹具上定位时，由于定位副的制造误差和定位副的配合间隙的影响，工件在夹具上定位时，由于定位副的制造误差和定位副的配合间隙的影响，使工件的定位基准与夹具定位元件的起始（调刀、限位）基准不重合，导致使工件的定位基准与夹具定位元件的起始（调刀、限位）基准不重合，导致同批工件位置的不一致而造成的加工误差，称为基准位

17、移误差。用符号同批工件位置的不一致而造成的加工误差，称为基准位移误差。用符号W（W）表示。）表示。o 基准位移误差基准位移误差W（W）的大小应等于定位基准与起始（调刀、限位）基）的大小应等于定位基准与起始（调刀、限位）基准不重合而造成的基准位移量准不重合而造成的基准位移量W在工序（加工）尺寸方向上的投影分量。在工序（加工）尺寸方向上的投影分量。4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位4.2.4 4.2.4 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算D（A3）= W（A3）= 2（H-h）tanD（A1）= C（A1）+W（A1）= A2 +2（H-h）tan4.2 4.2 工件在夹具

18、中的定位工件在夹具中的定位4.2.4 4.2.4 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算2 2定位误差的计算方法定位误差的计算方法1 1）极限位置法（几何作图法）极限位置法（几何作图法） 先根据工件的定位方案，画出工序（设计）基准相对起始（调刀、限位）先根据工件的定位方案，画出工序（设计）基准相对起始（调刀、限位）基准最大与最小的两个极限位置，再根据几何关系求出这两个极限位置间的基准最大与最小的两个极限位置，再根据几何关系求出这两个极限位置间的距离，即得出定位误差。距离，即得出定位误差。 2 2）合成法）合成法 由于定位误差是由基准不重合误差以及基准位移误差所造成的。因此定位由于定位误差是由

19、基准不重合误差以及基准位移误差所造成的。因此定位误差可以由这两项误差组合而成。计算定位误差时，先分别求出基准不重合误差可以由这两项误差组合而成。计算定位误差时，先分别求出基准不重合误差与基准位移误差，然后再将两项误差组合后得出定位误差。误差与基准位移误差，然后再将两项误差组合后得出定位误差。 即即DCW4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位4.2.4 4.2.4 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算)2/sin(2D 1)2/sin(12D 1)1/sin(12D（1 1）设计基准为外圆轴线时）设计基准为外圆轴线时DH1 =（2 2）设计基准为外圆下母线时）设计基准为外圆下母

20、线时DH2 =（3）设计基准为外圆上母线时：）设计基准为外圆上母线时： DH3 =4.3 4.3 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧4.3.14.3.1对夹紧装置的要求对夹紧装置的要求4.3.24.3.2夹紧力的确定夹紧力的确定（1 1）夹紧力方向的选择）夹紧力方向的选择4.3 4.3 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧（2 2）夹紧力作用点的选择）夹紧力作用点的选择4.3 4.3 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧（2 2）夹紧力作用点的选择）夹紧力作用点的选择第四章第四章 工件的定位夹紧与夹具设计工件的定位夹紧与夹具设计（2 2）夹紧力作用点的选择）夹紧力作用点的选择 （3 3）夹紧力大小的估算）夹紧力大小的估算4.4 4.4 各类机床夹具举例各类机床夹具举例4.4.14.4.1钻床夹具钻床夹具（1 1）钻模的类型）钻模的类型4.4 4.4 各类机床夹具举例各类机床夹具举例4.4.14.4.1钻床夹具钻床夹具（1 1）钻模的类型）钻模的类型4.4 4.4 各类机床夹具举例各类机床夹具举例4.4.14.4.1钻床夹具钻床夹具（1 1）钻模的类型）钻模的类型4.4 4.4 各类机床夹具举例各类机床夹具举例4.4.14.4.1钻床夹具钻床夹具（1 1）钻模的类型）钻模的类型4.4 4.4 各类机床夹具举例各类机床夹具