第8章 机床夹具设计原理

1、第章第章 机床夹具设计原理机床夹具设计原理8.1 机床夹具概述机床夹具概述8.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位8.3 机床夹具设计机床夹具设计8.4 典型夹具实例典型夹具实例2022-4-292学习要求学习要求了解机床夹具的分类及组成；了解机床夹具的分类及组成；掌握工件的六点定位原理及其应用，典型定位方式掌握工件的六点定位原理及其应用，典型定位方式和定位元件，定位误差的分析与计算；和定位元件，定位误差的分析与计算；了解夹紧装置的作用、组成和基本要求；了解夹紧装置的作用、组成和基本要求；了解各类机床夹紧的特点和设计要点。了解各类机床夹紧的特点和设计要点。 重点和难点重点和难点工件在夹具中

2、的定位，定位误差的分析与计算工件在夹具中的定位，定位误差的分析与计算2022-4-2938.1 概述概述定位：为了保证工件被加工表面的尺寸和位置精度，工定位：为了保证工件被加工表面的尺寸和位置精度，工件必须在机床上占有相对刀具及切削运动的正确位置。件必须在机床上占有相对刀具及切削运动的正确位置。夹紧：施加一作用力，使工件在重力、切削力、惯性力夹紧：施加一作用力，使工件在重力、切削力、惯性力等力的作用下能保持其正确的位置。等力的作用下能保持其正确的位置。安装（装夹）：工件在机床上定位和夹紧的过程。安装（装夹）：工件在机床上定位和夹紧的过程。工件装夹方法工件装夹方法1 1 直接装夹直接装夹2 2

3、划线找正装夹划线找正装夹3 3 夹具装夹夹具装夹2022-4-2948.1 概述概述工件易于正确定位，保证加工精度。工件易于正确定位，保证加工精度。缩短安装时间，提高劳动生产率。缩短安装时间，提高劳动生产率。扩大机床工艺范围，实现一机多能。扩大机床工艺范围，实现一机多能。操作方便、安全、可降低对工人的技术要求，减操作方便、安全、可降低对工人的技术要求，减轻工人的劳动强度轻工人的劳动强度8.1.1 机床夹具的作用机床夹具的作用2022-4-2958.1.2 机床夹具的分类机床夹具的分类按应用范围来分按使用机床分类按夹紧动力源分类见书见书P203 图图5.62022-4-2968.1.2 机床夹具

4、的分类机床夹具的分类 l 夹具的作用夹具的作用 l夹具的种类夹具的种类（1）通用夹具通用夹具 （2）专用夹具）专用夹具（3）可调夹具）可调夹具 （4）组合夹具）组合夹具（5）随行夹具）随行夹具l夹具的组成夹具的组成 1） 定位元件定位元件 2） 夹紧装置夹紧装置 3） 引导元件（对刀装置）引导元件（对刀装置） 4） 夹具体夹具体 5）连接元件）连接元件 6）其他装置）其他装置2022-4-2972022-4-2988.2.1 8.2.1 定位的概念定位的概念8.2 8.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位 工件的有关表面要紧靠在定位元件上，从而被确工件的有关表面要紧靠在定位元件上，从而被确

5、定在一个既定的位置上，实现工件的定位定在一个既定的位置上，实现工件的定位 定位和夹紧的区别定位和夹紧的区别 定位的概念并不是使工件固定，而是使工件占据定位的概念并不是使工件固定，而是使工件占据规定的位置，使该既定位置固定下来是通过夹紧实现规定的位置，使该既定位置固定下来是通过夹紧实现的。的。 定位的作用：使工件占据定位元件所规定的位置，定位的作用：使工件占据定位元件所规定的位置，并使一批逐次加工的工件在夹具体中占据正确的位置。并使一批逐次加工的工件在夹具体中占据正确的位置。 不能只定位不夹紧，也不能用夹紧代替定位不能只定位不夹紧，也不能用夹紧代替定位2022-4-299 研究和分析工件定位问题

6、时，研究和分析工件定位问题时，首先首先要选择与夹具要选择与夹具定位元件接触的表面，即定位元件接触的表面，即选择工件的定位基准选择工件的定位基准。工件。工件的定位基准一旦选定，则工件的的定位基准一旦选定，则工件的定位方案定位方案、夹具的、夹具的定定位元件位元件也就基本确定了。所以，在设计夹具结构之前，也就基本确定了。所以，在设计夹具结构之前，必须合理选择工件的定位基准。必须合理选择工件的定位基准。8.2.1 8.2.1 定位的概念定位的概念2022-4-2910位位置置的的基基准准加加工工表表面面尺尺寸寸、形形状状、来来确确定定本本工工序序工工序序基基准准：工工序序图图上上用用的的基基准准装装配

7、配基基准准：装装配配时时采采用用的的基基准准测测量量基基准准：测测量量时时采采用用作作定定位位的的基基准准定定位位基基准准：在在加加工工中中用用工工艺艺基基准准标标注注设设计计尺尺寸寸的的起起点点设设计计基基准准：设设计计图图样样上上基基准准 基准：基准：用来确定生产对象上的几何要素之间的几何关系用来确定生产对象上的几何要素之间的几何关系所依据的那些点、线、面。所依据的那些点、线、面。 基面：基面：基准不一定具体可见（如孔的中心线等），在零基准不一定具体可见（如孔的中心线等），在零件上通常是通过有关具体表面表现出来的，这些表面称为件上通常是通过有关具体表面表现出来的，这些表面称为基面。基面。

8、基准的分类：基准的分类：8.2.1 8.2.1 定位的概念定位的概念2022-4-2911工序基准工序基准定位基准定位基准 零件机加工过程中，在每一个工序中确定加工表零件机加工过程中，在每一个工序中确定加工表面的尺寸和位置所依据的基准面的尺寸和位置所依据的基准 设计夹具时，尽可能选择工序基准为定位基准设计夹具时，尽可能选择工序基准为定位基准2022-4-29128.2 8.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位工件的定位应解决两方面的问题：工件的定位应解决两方面的问题：8.2.2 8.2.2 工件定位的基本原理工件定位的基本原理 一是工件位置的一是工件位置的“定与不定定与不定”问题，使工件在

9、宏问题，使工件在宏观上得到定位。观上得到定位。二是工件位置的二是工件位置的“准与不准准与不准”问题，即定位精度问题，即定位精度问题。问题。2022-4-29138.2.2 8.2.2 工件定位的基本原理工件定位的基本原理1. 1. 六点定位原理六点定位原理工件在加工之前其位置的工件在加工之前其位置的“定与不定定与不定”问问题题 假定工件为空间刚体，正确分布六个支承点与工假定工件为空间刚体，正确分布六个支承点与工件的基准面相接触，限制其空间六个自由度，确定工件的基准面相接触，限制其空间六个自由度，确定工件的空间位置。件的空间位置。2022-4-29141. 1. 六点定位原理六点定位原理2022

10、-4-29152022-4-29162022-4-29171. 1. 六点定位原理六点定位原理工件有六个自由度，为了限制工件的六个工件有六个自由度，为了限制工件的六个自由度，需要按一定规则布置六个定位支承自由度，需要按一定规则布置六个定位支承点，这就实现了工件的六点定位点，这就实现了工件的六点定位2022-4-29181 1） 定位支承点与工件的定位基准面必须始终保持紧贴；定位支承点与工件的定位基准面必须始终保持紧贴；2 2） 一个定位支承点只能限制工件一个自由度，同时一一个定位支承点只能限制工件一个自由度，同时一个自由度原则上不得有多个支承点重复限制，（支承点个自由度原则上不得有多个支承点重

11、复限制，（支承点数不应超过六个）；数不应超过六个）；3 3） 工件应限制几个自由度，由工件加工技术条件来确工件应限制几个自由度，由工件加工技术条件来确定；定；4 4） 工件的定位不是由夹紧力作用获得的。工件的定位不是由夹紧力作用获得的。2. 应用六点定位原理时的注意事项应用六点定位原理时的注意事项2022-4-2919 定位支承点数多于所限制的自由度定位支承点数多于所限制的自由度数，出现几个定位支承点重复限制同一个自由度。（过定数，出现几个定位支承点重复限制同一个自由度。（过定位，超定位）位，超定位） 限制工件自由度少于六个，但仍能限制工件自由度少于六个，但仍能满足加工技术要求。（部分定位）满

12、足加工技术要求。（部分定位） 实际限制的自由度数少于按其加工要实际限制的自由度数少于按其加工要求所必须限制的自由度数，工件定位不足。求所必须限制的自由度数，工件定位不足。3. 3. 定位现象分析定位现象分析（1）完全定位完全定位（2 2）不完全定位）不完全定位（3 3）欠定位）欠定位（4 4）重复定位）重复定位限制工件的全部六个自由度。限制工件的全部六个自由度。2022-4-29203. 3. 定位现象分析定位现象分析（1）完全定位：限制工件的全部六个自由度。完全定位：限制工件的全部六个自由度。X XY YZ ZX XY YZ ZX XY YZ ZY YZ Z2022-4-29213. 3.

13、定位现象分析定位现象分析（2 2）不完全定位）不完全定位 限制工件自由度少于六个，但仍限制工件自由度少于六个，但仍能满足加工技术要求。（部分定位）能满足加工技术要求。（部分定位）2022-4-29223. 3. 定位现象分析定位现象分析 考虑工件定位方案时，对不必要限制的自由度，可考虑工件定位方案时，对不必要限制的自由度，可以不限制，而采用部分定位。以不限制，而采用部分定位。 采用完全定位还是部分定位，主要根据工件的形状采用完全定位还是部分定位，主要根据工件的形状特点和工序加工要求来确定。特点和工序加工要求来确定。a.a.由于工件的形状特点，限制工件某些方向的自由度没有必要由于工件的形状特点，

14、限制工件某些方向的自由度没有必要也无法限制，则可不必限制该方向的自由度；也无法限制，则可不必限制该方向的自由度；b.b.由于加工特点，工件某些方向自由度的存在并不影响加工精由于加工特点，工件某些方向自由度的存在并不影响加工精度要求，则可不必限制该方向的自由度；度要求，则可不必限制该方向的自由度；c.c.在保证加工要求的条件下，限制自由度的数目应尽量少，使在保证加工要求的条件下，限制自由度的数目应尽量少，使夹具结构简单；夹具结构简单；d.d.实际加工中，对工件限制的自由度数目一般不少于三个。实际加工中，对工件限制的自由度数目一般不少于三个。2022-4-29233. 3. 定位现象分析定位现象分

15、析（3 3）欠定位）欠定位 实际限制的自由度数少于按其加工要实际限制的自由度数少于按其加工要求所必须限制的自由度数，工件定位不足。求所必须限制的自由度数，工件定位不足。见书见书P208-图图5.132022-4-29243. 3. 定位现象分析定位现象分析（4 4）重复定位）重复定位 定位支承点数多于所限制的自由度定位支承点数多于所限制的自由度数，出现几个定位支承点重复限制同一个自由度。（过定数，出现几个定位支承点重复限制同一个自由度。（过定位，超定位）位，超定位）2022-4-2925套筒零件的重复定位套筒零件的重复定位2022-4-29262022-4-29272022-4-2928202

16、2-4-2929重复定位是否允许，不能单凭形式上的分析予以肯定重复定位是否允许，不能单凭形式上的分析予以肯定或否定，应根据具体情况具体分析：或否定，应根据具体情况具体分析： 根据工件定位基准面与定位元件接触的具体情况分析根据工件定位基准面与定位元件接触的具体情况分析定位支承点的数目；定位支承点的数目； 根据重复定位对工件安装所造成的后果分析。根据重复定位对工件安装所造成的后果分析。2022-4-2930采用完全定位还是部分定位，主要根据工件的形状特点和工序加采用完全定位还是部分定位，主要根据工件的形状特点和工序加工要求来确定，一般应遵循以下几条原则：工要求来确定，一般应遵循以下几条原则：由于工

17、件的形状特点，限制工件某些方向的自由度没有必要，由于工件的形状特点，限制工件某些方向的自由度没有必要，也无法限制，则可不必限制该方向的自由度。也无法限制，则可不必限制该方向的自由度。由于加工特点，工件某些方向自由度的存在并不影响加工精度由于加工特点，工件某些方向自由度的存在并不影响加工精度要求，则该方向的自由度可以不必限制。要求，则该方向的自由度可以不必限制。 在保证加工要求的条件下，限制自由度的数目应尽量少，使夹在保证加工要求的条件下，限制自由度的数目应尽量少，使夹具结构简单。具结构简单。 在实际加工中，对工件限制的自由度数目一般不少于三个。在实际加工中，对工件限制的自由度数目一般不少于三个

18、。 欠定位是不允许的。欠定位是不允许的。 应尽量避免重复定位，但在有利于减小加工误差时可采用重复应尽量避免重复定位，但在有利于减小加工误差时可采用重复定位方式定位的。定位方式定位的。 定位方案限定自由度的选择原则：定位方案限定自由度的选择原则：2022-4-2931各种各种加工加工形式形式保证保证加工加工精度精度需要需要限制限制的自的自由度由度2022-4-29322022-4-29332022-4-2934 常 用 定 位 元常 用 定 位 元件限制自由度件限制自由度常见元件：常见元件：长（短）圆柱销、长（短）圆柱销、菱形销、菱形销、 固定式（活动式）固定式（活动式）V V形块、形块、顶尖顶

19、尖三爪卡盘等。三爪卡盘等。 2022-4-29352022-4-29362022-4-29378.2.3 8.2.3 常见定位方式及定位元件常见定位方式及定位元件1. 工件以平面定位工件以平面定位 支承定位支承定位定位基准平面支承在定位元件上，定位基准平面支承在定位元件上，以与定位元件接触的实有表面或其上的点和线为定以与定位元件接触的实有表面或其上的点和线为定位基准位基准第一定位基准第一定位基准( (主要定位面主要定位面) )第二定位基准第二定位基准( (导向定位面导向定位面) )第三定位基准第三定位基准( (止推定位面止推定位面) )2022-4-29388.2.3 8.2.3 常见定位方式

20、及定位元件常见定位方式及定位元件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：支承钉（限支承钉（限1 1个）、支承板（限个）、支承板（限2 2个）个）2022-4-29398.2.3 8.2.3 常见定位方式及定位元件常见定位方式及定位元件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2022-4-29408.2.3 8.2.3 常见定位方式及定位元件常见定位方式及定位元件（3 3）自位支承（浮动支承，）自位支承（浮动支承，一般只限制一个自由度一般只限制一个自由度）1. 工件以平面定位工件以平面定位2022-4-29418.2.3 8.2.3 常见定位方式及

21、定位元件常见定位方式及定位元件（4 4）辅助支承（不限制自由度）辅助支承（不限制自由度）1. 工件以平面定位工件以平面定位 不起限制工件自由度的作用，不能转化为定位支承点不起限制工件自由度的作用，不能转化为定位支承点2022-4-29422. 2. 工件以内圆柱孔定位工件以内圆柱孔定位短的心轴限两个自由度，长的限四个自由度短的心轴限两个自由度，长的限四个自由度8.2.3 8.2.3 常见定位方式及定位元件常见定位方式及定位元件（1 1）心轴）心轴 刚性心轴刚性心轴 小锥度心轴小锥度心轴 弹性心轴弹性心轴2022-4-29432. 2. 工件以内圆柱孔定位工件以内圆柱孔定位短销限两个自由度，长销

22、限四个自由度短销限两个自由度，长销限四个自由度8.2.3 8.2.3 常见定位方式及定位元件常见定位方式及定位元件（2 2）定位销）定位销2022-4-2944小结：小结：工件以圆柱孔定位是以孔的中心线为定位基准的定心定工件以圆柱孔定位是以孔的中心线为定位基准的定心定位，以并不与定位元件实际接触的工件几何中心线为位，以并不与定位元件实际接触的工件几何中心线为定位基准。实际应用中圆柱孔常与平面组合定位：定位基准。实际应用中圆柱孔常与平面组合定位：8.2.3 8.2.3 常见定位方式及定位元件常见定位方式及定位元件2. 2. 工件以内圆柱孔定位工件以内圆柱孔定位若为若为短孔短孔，与，与大平面大平面

23、组合，以组合，以大平面大平面为第一定位基准；为第一定位基准； 长孔长孔，与，与小平面小平面组合，以组合，以孔中心线孔中心线为第一定位基准。为第一定位基准。2022-4-29453. 3. 工件以圆锥孔定位工件以圆锥孔定位（1 1）锥心轴）锥心轴（2 2）顶尖）顶尖8.2.3 8.2.3 常见定位方式及定位元件常见定位方式及定位元件2022-4-2946（1 1）定心定位：）定心定位： V V形块形块 定位套定位套 8.2.3 8.2.3 常见定位方式及定位元件常见定位方式及定位元件4. 4. 工件以外圆定位工件以外圆定位2022-4-2947（2 2）支承定位）支承定位- - -支承平面支承平

24、面4. 4. 工件以外圆定位工件以外圆定位8.2.3 8.2.3 常见定位方式及定位元件常见定位方式及定位元件2022-4-2948n 定位分析方法与步骤：定位分析方法与步骤：1. 找与工件表面接触的元件；找与工件表面接触的元件；2. 根据零件表面形状和零件的加工要求分出定位元根据零件表面形状和零件的加工要求分出定位元件和夹紧元件（一般夹紧元件拿走后，零件定位件和夹紧元件（一般夹紧元件拿走后，零件定位状态保持不变，且夹紧元件上有施力机构或作用状态保持不变，且夹紧元件上有施力机构或作用力符号）；力符号）；3. 根据典型表面、元件类型分析各定位元件限制的根据典型表面、元件类型分析各定位元件限制的自

25、由度；自由度；4. 根据加工表面技术要求和实际限制自由度，分析根据加工表面技术要求和实际限制自由度，分析定位属哪种定位。定位属哪种定位。2022-4-2949定位实例分析定位实例分析1 2022-4-2950定位实例分析定位实例分析 2夹紧力2022-4-2951定位实例分析定位实例分析 32022-4-29528.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分析位位置置的的基基准准加加工工表表面面尺尺寸寸、形形状状、来来确确定定本本工工序序工工序序基基准准：工工序序图图上上用用的的基基准准装装配配基基准准：装装配配时时采采用用的的基基准准测测量量基基准准：测测量量时时采采用用作作定定位位的的基基

26、准准定定位位基基准准：在在加加工工中中用用工工艺艺基基准准标标注注设设计计尺尺寸寸的的起起点点设设计计基基准准：设设计计图图样样上上基基准准 基准的概念及其分类基准的概念及其分类2022-4-29531.1.定位误差的概念定位误差的概念加工误差：加工误差：零件加工后的实际几何参数与图纸规定的设计零件加工后的实际几何参数与图纸规定的设计参数的不符合程度，即实际数值与设计数值之差。参数的不符合程度，即实际数值与设计数值之差。8.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分析 定位误差（定位误差（ ）：）：是指定位不准确而造成某一工是指定位不准确而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面对工序基准的距离

27、）或位序在工序尺寸（通常指加工表面对工序基准的距离）或位置要求方面的加工误差。定位误差包括：置要求方面的加工误差。定位误差包括： DW 基准位置误差基准位置误差基准不重合误差基准不重合误差2022-4-2954（1 1）基准位置）基准位置( (位移）误差（位移）误差（ ）8.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分析JW 由于定位元件由于定位元件和工件的制造误差和工件的制造误差而引起的定位基准而引起的定位基准在加工尺寸方向上在加工尺寸方向上的最大位置变动范的最大位置变动范围。围。2022-4-2955b+Tb0d0-Td00D+Tb0H-TH0基准位置误差分析基准位置误差分析O1H1H2O2

28、JW Dmaxdmin2/ )(minmax12dDHHJW 2022-4-2956（2 2）基准不重合误差（）基准不重合误差（ ） 由于工序基准与定位基准不重合而引起的工序基准由于工序基准与定位基准不重合而引起的工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大位置变动范围。相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大位置变动范围。JB 8.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分析2022-4-2957b+Tb0基准不重合误差分析基准不重合误差分析d1-Td10H-TH0H1H2B2B1JB 2/ )(min1max121ddBBJB 2/1dT d1mind1max2022-4-2958定位误差分析

29、定位误差分析H1H2B2B1JB d1mind1maxJW B3JW H3JBJWDWHH 132022-4-2959 定位误差（定位误差（ ）：是指定位不准确而造成某一工序：是指定位不准确而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面对工序基准的距离）或位置在工序尺寸（通常指加工表面对工序基准的距离）或位置要求方面的加工误差。定位误差包括：要求方面的加工误差。定位误差包括： 8.2.4 定位误差分析定位误差分析加工误差：加工误差：零件加工后的实际几何参数与图纸规定的设零件加工后的实际几何参数与图纸规定的设计参数的不符合程度，即实际数值与设计数值之差。计参数的不符合程度，即实际数值与设计数值之差。b

30、j.wj.wd.wjbjwd.其中一批工件定位时误差变动方向相同取其中一批工件定位时误差变动方向相同取“+”，方向相反取，方向相反取“-”，没有直接关联时取没有直接关联时取“+”。 基准不重合误差（基准不重合误差（ ）：由于工序基准与定位基准：由于工序基准与定位基准不重合而引起的工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向不重合而引起的工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大位置变动范围。上的最大位置变动范围。 基准位移基准位移（位置）位置）误差（误差（ ）：）：由于定位元件和工由于定位元件和工件的制造误差而引起的定位基准在加工尺寸方向上的最大件的制造误差而引起的定位基准在加工尺寸方向上的最大位置

31、变动范围。位置变动范围。2022-4-29602. 2. 定位误差的结论：定位误差的结论：定位误差只产生于采用调整法加工一批工件的情况下，定位误差只产生于采用调整法加工一批工件的情况下，若逐个试切加工者不存在定位误差。若逐个试切加工者不存在定位误差。定位误差是由于工件定位不准确而产生的加工误差。定位误差是由于工件定位不准确而产生的加工误差。表现形式：表现形式：工序基准相对加工表面可能产生的最大尺寸或工序基准相对加工表面可能产生的最大尺寸或位置的变动范围。位置的变动范围。产生原因：产生原因：基准不重合；工件的定位基准面制造误差、定基准不重合；工件的定位基准面制造误差、定位元件制造误差、工件基面与

32、定位元件间的配合间隙位元件制造误差、工件基面与定位元件间的配合间隙及基准不重合误差。及基准不重合误差。定位误差由基准不重合误差和基准位移误差两部分组定位误差由基准不重合误差和基准位移误差两部分组成，但二者不一定同时存在。成，但二者不一定同时存在。定位误差的计算可分别按其定义进行计算，再合成。定位误差的计算可分别按其定义进行计算，再合成。8.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分析2022-4-2961 由于平面度误差一般很小，工件以平面定位时产由于平面度误差一般很小，工件以平面定位时产生的定位误差主要是基准不重合误差，生的定位误差主要是基准不重合误差，基准不重合误基准不重合误差差的计算可根

33、据其定义，即的计算可根据其定义，即工序基准相对定位基准在工序基准相对定位基准在工序尺寸方向上的最大位置变动范围工序尺寸方向上的最大位置变动范围。 对较复杂的两基准面间定位尺寸不是一个独立尺对较复杂的两基准面间定位尺寸不是一个独立尺寸时，可用尺寸链来计算定位尺寸（定位基准与工序寸时，可用尺寸链来计算定位尺寸（定位基准与工序基准间尺寸）及其公差，公差就是基准不重合误差。基准间尺寸）及其公差，公差就是基准不重合误差。3. 3. 常见定位方式的定位误差分析和计算常见定位方式的定位误差分析和计算（1 1）工件以平面定位）工件以平面定位8.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分析2022-4-2962

34、Hwj.0.wj 基准位置误差基准位置误差分两种情况：分两种情况： 工件以粗基准定位工件以粗基准定位：其中其中HH是基面形状误差造成的基面最大变动范围。是基面形状误差造成的基面最大变动范围。 工件以精基准定位：工件以精基准定位：8.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分析（1 1）工件以平面定位）工件以平面定位2022-4-2963（2 2） 工件以圆孔定位时的定位误差工件以圆孔定位时的定位误差 1 1）工件圆孔与刚性心轴或销过盈配合。）工件圆孔与刚性心轴或销过盈配合。但由于工件但由于工件装夹困难，一般很少采用。装夹困难，一般很少采用。0.wj8.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分

35、析孔与心轴孔与心轴始终同心始终同心2022-4-2964心轴水平放置心轴水平放置（重力作用下孔与心轴固定上母线接触重力作用下孔与心轴固定上母线接触） 2 2）工件圆孔与刚性心轴或销间隙配合）工件圆孔与刚性心轴或销间隙配合8.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分析2022-4-2965b+Tb0d0-Td00D+Tb0H-TH0O1H1H2O2JW Dmaxdmin2/ )(minmax12dDHHJW 心轴水平放置心轴水平放置（重力作用下孔与心轴固定上母线接触重力作用下孔与心轴固定上母线接触）2022-4-2966 工件孔尺寸工件孔尺寸 ，心轴尺寸，心轴尺寸 DTD0min0maxdTd

36、2)22()22(maxminmaxmin1221.dDdDwjTTdDTdTDOOOOOO8.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分析工件孔中心最大变动量即为基准位置误差：工件孔中心最大变动量即为基准位置误差：2/ )(minmax12dDHHJW 心轴水平放置心轴水平放置（单向推移工件靠紧定位）单向推移工件靠紧定位）2022-4-2967心轴垂直放置心轴垂直放置 孔与心轴可以在任意方向接触，孔的中心最大变孔与心轴可以在任意方向接触，孔的中心最大变动量即为基准位移误差：动量即为基准位移误差：minmaxminminmaxmax21.)()(XTTTdTDdDXOOdDdDwj其中其中 X

37、 Xminmin=(D=(Dminmin-d-dmaxmax) ) 为孔与轴的最小配合间隙为孔与轴的最小配合间隙8.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分析2022-4-29680.wj 3 3）工件圆孔与弹性（自动定心）心轴定位）工件圆孔与弹性（自动定心）心轴定位8.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分析2022-4-2969 4 4）工件圆孔与锥心轴定位）工件圆孔与锥心轴定位其中其中 为锥心轴的半锥角，为锥心轴的半锥角， T TD D为孔的直径公差。为孔的直径公差。0.（径）wjtgTDwj2.（轴）孔直径方向配合无间隙，径向基准位置误差：孔直径方向配合无间隙，径向基准位置误差：

38、 轴向最大位移即轴向基准位轴向最大位移即轴向基准位置误差：置误差：工件轴线可能发生偏转，转角定位误差为：工件轴线可能发生偏转，转角定位误差为：=8.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分析2022-4-2970（3 3） 工件以外圆定位时的定位误差工件以外圆定位时的定位误差 主要分析工件外圆在主要分析工件外圆在V V形块上定位情况：形块上定位情况： 由于工件设计基准不同，可能出现以下三种情况，由于工件设计基准不同，可能出现以下三种情况，即设计基准分别为即设计基准分别为A A、B B、C C。8.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分析2022-4-2971OO1d-TddEJW1 1）

39、设计基准为）设计基准为A A时的定位误差时的定位误差8.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分析V V形块是对中定心元件，制造形块是对中定心元件，制造无误差时，理论上外圆中心无误差时，理论上外圆中心与与V V形块中心位置重合，无基形块中心位置重合，无基准不重合误差。准不重合误差。 工件外圆直径有偏差时，工件轴线工件外圆直径有偏差时，工件轴线在在V V形块中心线上下偏移。形块中心线上下偏移。2sin22sin22sin211 ddJWTTddEOOEOO 01 JBH2sin21 dJWDWHT H12022-4-29722 2）设计基准为）设计基准为B B时的定位误差时的定位误差由于定位基

40、准是由于定位基准是A A，而设计基准是而设计基准是B B，故，故 工件尺寸变化时，定位基准的工件尺寸变化时，定位基准的移动方向与工序基准相对定位基准移动方向与工序基准相对定位基准的移动方向相同。故的移动方向相同。故 基准位移误差即基准位移误差即工件直径误差造成的工件直径误差造成的A A上下最大变化量上下最大变化量8.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分析ddJBHTL212 2sin2 dJWTAA )sin(121232 dJBHJWDWHT2022-4-29733 3）设计基准为）设计基准为C C点时的定位误差点时的定位误差由于定位基准是由于定位基准是A A，而设计基准是而设计基准是

41、C C，故，故 工件尺寸变化时，定位基准的工件尺寸变化时，定位基准的移动方向与工序基准相对定位基准移动方向与工序基准相对定位基准的移动方向相反。故的移动方向相反。故 基准位移误差即工基准位移误差即工件直径误差造成的件直径误差造成的A A上下最大变化量上下最大变化量8.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分析2sin2 dJWTAA )sin(121233 dJBHJWDWHTddJBHTL213 2022-4-2974(4) 组合定位误差分析组合定位误差分析 1. 内孔与端面组合定位内孔与端面组合定位长心轴与窄圆环端面组合长心轴与窄圆环端面组合 孔与端面的垂直度误差将产生基准位移误差孔与端

42、面的垂直度误差将产生基准位移误差和角度误差：和角度误差：gBjjggBwjtgdtgd)()(.gBggAwjBwjtgL)()(.)(.20 短心轴与大端面组合短心轴与大端面组合 孔与端面的垂直度误差将产生基准位移误差孔与端面的垂直度误差将产生基准位移误差和角度误差：和角度误差：2022-4-29754 4） 一面两孔组合定位一面两孔组合定位u基准位移误差基准位移误差gOwjOwjTLTdTDOOTdTDOOmin11122)(.min11111)(.218.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分析2022-4-2976u中心线角度误差中心线角度误差LarctgcOwjOwjOO2)(.

43、)(.)(2121min22222)(.2TdTDOOcOwj8.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分析min111111.XTdTDOOwj2022-4-2977已知条件：定位心轴：已知条件：定位心轴： 孔径：孔径： 工件外径：工件外径： 0ddDD0011dd基准位置误差基准位置误差：定位基准：定位基准在加工尺寸方向上在加工尺寸方向上的位置变动量的位置变动量基准不重合误差基准不重合误差：工序基准相对于定位基准的位置变动量：工序基准相对于定位基准的位置变动量例例1：工件以内孔定位：孔与心轴间隙配合定位：工件以内孔定位：孔与心轴间隙配合定位书书P282 例例8-12022-4-2978例

44、例1：水平放置心轴定位轴套上铣键槽，求：水平放置心轴定位轴套上铣键槽，求H1、H2、H3、H4、H5的定位误差及键槽对称度误差。的定位误差及键槽对称度误差。尺寸尺寸jwjbdwH10H2H3H4H5对称对称0002DdTT 21dT21dT2DT2DT2DdTT 21dDdTTT21dDdTTTDdTT22dT2022-4-2979 按图示定位方式，在外圆柱面上铣互相垂直的两个平面，按图示定位方式，在外圆柱面上铣互相垂直的两个平面，知：知： , , ，两外圆柱面的同轴度为，两外圆柱面的同轴度为0.02mm0.02mm，V V形块夹角形块夹角9090，加工工序尺寸，加工工序尺寸 ，试计算其定位误

45、差，并分析其定位精度。试计算其定位误差，并分析其定位精度。例例2书书P286LHd1d20021. 0125 d0025. 0240 d017. 035 H15. 0030 L2022-4-2980例例3：同轴度误差分析：同轴度误差分析 计算一外圆和平面定位加工计算一外圆和平面定位加工内孔时产生的与外圆的同轴内孔时产生的与外圆的同轴度误差。度误差。 外圆外圆80变化时，轴心线变变化时，轴心线变化为化为OO=mm106. 045sin1215. 0尺寸尺寸30变化时，轴心线变化为变化时，轴心线变化为OO”=”mm198. 045sin1207. 0 合成后合成后mm283. 0)106. 014

46、. 0(14. 0222022-4-2981提高工件定位精度的措施提高工件定位精度的措施消除或减少基准不重合误差消除或减少基准不重合误差 要正确选择定位基准，尽可能与工序基准重合。要正确选择定位基准，尽可能与工序基准重合。消除或减少基准位置误差消除或减少基准位置误差（1 1）选择精度高、位置误差小的表面为定位基准，尤其）选择精度高、位置误差小的表面为定位基准，尤其是组合定位中的第一基准，位置误差要小；是组合定位中的第一基准，位置误差要小；（2 2）选用基准位置误差小的定位元件，提高定位元件间）选用基准位置误差小的定位元件，提高定位元件间的位置精度；的位置精度；（3 3）提高工件定位表面与定位元

47、件的配合精度，消除配）提高工件定位表面与定位元件的配合精度，消除配合间隙来减小基准位移误差。合间隙来减小基准位移误差。8.2.4 8.2.4 定位误差分析定位误差分析2022-4-2982（1 1）保证加工精度，不破坏工件定位或产生不允许的夹）保证加工精度，不破坏工件定位或产生不允许的夹紧变形；紧变形；（2 2）保证生产率、力求夹紧迅速；）保证生产率、力求夹紧迅速；（3 3）结构简单紧凑，制造维修方便，尽量采用标准件；）结构简单紧凑，制造维修方便，尽量采用标准件；（4 4）操作方便、省力、安全。）操作方便、省力、安全。8.3.1 夹紧装置设计基本要求夹紧装置设计基本要求8.3 8.3 工件的夹

48、紧工件的夹紧2022-4-2983 夹紧力的方向夹紧力的方向（1 1）夹紧力的方向应使定位基准面与定位元件紧密接触，）夹紧力的方向应使定位基准面与定位元件紧密接触，保证定位准确、可靠；保证定位准确、可靠；（2 2）夹紧力的方向应指向工件刚性最大的方向，以减少）夹紧力的方向应指向工件刚性最大的方向，以减少工件夹紧变形；工件夹紧变形；（3 3）夹紧力的方应尽量与切削力、重力方向一致，以减）夹紧力的方应尽量与切削力、重力方向一致，以减小所需的夹紧力。小所需的夹紧力。( (见书图见书图8-538-53）8.3 8.3 工件的夹紧工件的夹紧8.3.2 夹紧力的确定夹紧力的确定2022-4-2984（1

49、1）作用力点应针对或位于支承元件所形成的支承面内，）作用力点应针对或位于支承元件所形成的支承面内，防止夹紧破坏定位；防止夹紧破坏定位； (见书图见书图8-54）（2 2）作用力点应位于工件刚性最好的部位，以减少夹紧）作用力点应位于工件刚性最好的部位，以减少夹紧变形；变形； (见书图见书图8-55）（3 3）夹紧应靠近加工表面，以减小切削力对夹紧点的力）夹紧应靠近加工表面，以减小切削力对夹紧点的力矩，增加可靠性，防止振动和变形。矩，增加可靠性，防止振动和变形。夹紧力作用力点的确定夹紧力作用力点的确定8.3 8.3 工件的夹紧工件的夹紧2022-4-29853 3夹紧力的大小夹紧力的大小确定夹紧力

50、的大小，通常把工件和夹具看成刚性系统，确定夹紧力的大小，通常把工件和夹具看成刚性系统，把工件看成是在切削力、夹紧力、重力、惯性力等作用下把工件看成是在切削力、夹紧力、重力、惯性力等作用下的平衡体，通过力平衡求出夹紧力，再乘以安全系数，的平衡体，通过力平衡求出夹紧力，再乘以安全系数，作为实际夹紧力。作为实际夹紧力。通常粗加工取，精加工取通常粗加工取，精加工取8.3 8.3 工件的夹紧工件的夹紧2022-4-2986斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构圆偏心夹紧机构圆偏心夹紧机构定心、对中夹紧机构定心、对中夹紧机构联动夹紧机构联动夹紧机构8.3.3 基本夹紧机构基本夹紧机构8.3 8.

51、3 工件的夹紧工件的夹紧2022-4-2987斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构圆偏心夹紧机构圆偏心夹紧机构定心、对中夹紧机构定心、对中夹紧机构联动夹紧机构联动夹紧机构8.3.3 基本夹紧机构基本夹紧机构8.3 8.3 工件的夹紧工件的夹紧2022-4-2988 设计特点和要求设计特点和要求 （1 1）因夹具要回转，要求结构紧凑，尺寸小，重量轻，重心尽）因夹具要回转，要求结构紧凑，尺寸小，重量轻，重心尽可能靠近回转轴线，减小惯性力。可能靠近回转轴线，减小惯性力。 （2 2）应有平衡措施，消除回转不平衡引起的振动现象，一般设）应有平衡措施，消除回转不平衡引起的振动现象，一般设计平衡

52、块的位置可调，便于调整。计平衡块的位置可调，便于调整。 （3 3）为了操作安全，夹具尽可能避免尖角或突出部位，必要时）为了操作安全，夹具尽可能避免尖角或突出部位，必要时回转部分外面应加防护罩。回转部分外面应加防护罩。 （4 4）夹具与机床主轴定位面间必须有良好的配合和可靠的联接。）夹具与机床主轴定位面间必须有良好的配合和可靠的联接。8.4 8.4 典型夹具实例典型夹具实例 8.4.1 8.4.1 车床及磨圆夹具车床及磨圆夹具 车床和磨圆夹具通常安装在机床的主轴上，与主轴车床和磨圆夹具通常安装在机床的主轴上，与主轴一起回转。一起回转。 结构形式：心轴式、圆盘式、角铁式等结构形式：心轴式、圆盘式、角铁式等2022-4-29898.4.2 8.4.2 铣床夹具铣床夹具铣床夹具设计时特别注意：铣床夹具设计时特别注意：铣削加工切削力较大，又是断续切削，加工中易引起铣削加工切削力较大，又是断续切削，加工中易引起振动，因此夹紧机构要有足够的夹紧力和较好的自锁振动，因此夹紧机构要有足够的夹紧力和较好的自锁性，且受力元件要有足够的强度和刚性。性，且受力元件要有足够的强度和刚性。铣削加工一般是定距加工，为了便于调整刀具，通常铣削加工一般是定距加工，为了便于调整刀具，通常要设置对刀装置。对刀块和刀具之间要放对刀塞尺，要设置对刀装置。对刀块和刀具之间要放对刀塞尺，以避免刀具与对刀块直