夹具设计基础

1、1机械制造技术基础机械制造技术基础FUNDAMENTALS OF MACHINERY MANUFACTURING TECHNOLOGY第第4章章 夹具设计基础夹具设计基础Jigs and Fixture Design24.1 概述概述 小方锤 怎样安排加工？怎样安排加工？ 单件生产时？单件生产时？ 成批生产时？成批生产时？3在机床上加工必须首先完成的动作（过程）在机床上加工必须首先完成的动作（过程）（1 1）把工件装在机床的合适位置上）把工件装在机床的合适位置上 定位定位：使工件相对于刀具和机床运动占据正确：使工件相对于刀具和机床运动占据正确的位置的位置 使用定位元件（机构、装置）使用定位元件

2、（机构、装置）（2 2）把工件夹牢，使其位置不变以接受加工）把工件夹牢，使其位置不变以接受加工 夹紧夹紧：把工件压紧夹牢，以保持其正确位置把工件压紧夹牢，以保持其正确位置 使用夹紧元件（机构、装置）使用夹紧元件（机构、装置）4工件的装夹工件的装夹就是定位和夹紧过程的组合就是定位和夹紧过程的组合（1 1）直接装夹）直接装夹 将工件的将工件的定位基准定位基准面直接靠紧在机床的装夹面上，面直接靠紧在机床的装夹面上，然后夹紧工件实施加工。然后夹紧工件实施加工。 （2 2）找正装夹）找正装夹 将工件的定位基准面直接靠紧在机床的装夹面上，将工件的定位基准面直接靠紧在机床的装夹面上，但需采用按划线或打表测定

3、等手段来找正工件相对于刀但需采用按划线或打表测定等手段来找正工件相对于刀具和机床切削成形运动的正确位置，然后夹紧工件进行具和机床切削成形运动的正确位置，然后夹紧工件进行加工。加工。 三爪卡盘卡爪的作用？三爪卡盘卡爪的作用？5（3 3）夹具装夹）夹具装夹 夹具是使工件迅速而准确地定位与夹紧的夹具是使工件迅速而准确地定位与夹紧的工艺装备工艺装备 。 可分为通用夹具、专用夹具、可分为通用夹具、专用夹具、可调整夹具、可调整夹具、成组夹具、组合夹具及随行夹具等成组夹具、组合夹具及随行夹具等 。 也可按也可按机床来分类，如钻床夹具、车床夹机床来分类，如钻床夹具、车床夹具、铣床夹具、数控机床夹具等等。具、铣

4、床夹具、数控机床夹具等等。 6专用夹具的组成专用夹具的组成（1 1）定位元件或装置）定位元件或装置 （2 2）夹紧机构或装置）夹紧机构或装置（3 3）对刀导引装置）对刀导引装置 （4 4）夹具体）夹具体（5 5）其他元件或装置）其他元件或装置 7夹具装夹时加工误差的组成夹具装夹时加工误差的组成 机械加工机械加工 工艺系统工艺系统v加工误差不等式加工误差不等式 定位方案设计是否合理的定位方案设计是否合理的判断依据判断依据 TGCDDZJ3DWT工件工件夹具夹具刀具刀具机床机床装夹误差装夹误差夹具制造误差夹具制造误差夹具位置误差夹具位置误差机床制机床制造误差造误差对刀误差对刀误差84.2 工件在夹

5、具中的定位工件在夹具中的定位需要解决的问题（定位方案的确定）：需要解决的问题（定位方案的确定）： 怎样才认为工件定位了？怎样才认为工件定位了？ 采用什么元件使工件定位？采用什么元件使工件定位？ 工件定位的精度能否符合工件定位的精度能否符合工序要求工序要求？提请注意：提请注意： 讨论是在采用讨论是在采用调整法加工调整法加工的的批量生产批量生产条件下进行的。条件下进行的。 定位：定位基准与定位元件处于定位：定位基准与定位元件处于接触或配合接触或配合状态。状态。遵循定位原理遵循定位原理选择定位元件选择定位元件计算定位误差计算定位误差91六点定位原理六点定位原理不定度不定度 对一批工件来说，是指它们所

6、在空间位置的不确对一批工件来说，是指它们所在空间位置的不确定性（最多为定性（最多为6 6个）。个）。 定位的任务定位的任务 根据加工的具体要求限制（或称消除）工件的相根据加工的具体要求限制（或称消除）工件的相应不定度。应不定度。限制工件不定度的方法限制工件不定度的方法 设置相应的定位支承点（选择合适定位元件）设置相应的定位支承点（选择合适定位元件）六点定位原理六点定位原理 工件的六个不定度需要夹具上按一定要求布置的工件的六个不定度需要夹具上按一定要求布置的六个支承点来限制，其中每个支承点相应地限制六个支承点来限制，其中每个支承点相应地限制一个不定度。定位元件作用可转化为定位支承点一个不定度。定

7、位元件作用可转化为定位支承点 10实例分析实例分析11使用六点定位原理时需要注意的问题使用六点定位原理时需要注意的问题（1）“定位支承点定位支承点”与与“定位元件定位元件” 将定位元件抽象为定位支承点，不能脱将定位元件抽象为定位支承点，不能脱离其与工件的接触或配合情况离其与工件的接触或配合情况 长轴与工件孔配合相长轴与工件孔配合相当于当于4个定位支承点，小个定位支承点，小台肩与工件端面接触相台肩与工件端面接触相当于当于1个定位支承点。共个定位支承点。共限制了工件的限制了工件的5个不定度。个不定度。 工件孔的轴线为第一定工件孔的轴线为第一定位基准位基准 大台肩与工件端面接触大台肩与工件端面接触相

8、当于相当于3个定位支承点，短个定位支承点，短轴与工件孔配合相当于轴与工件孔配合相当于2个个定位支承点。共限制了工定位支承点。共限制了工件的件的5个不定度。个不定度。 工件端面为第一定位基准工件端面为第一定位基准12使用六点定位原理时需要注意的问题使用六点定位原理时需要注意的问题（1）“定位支承点定位支承点”与与“定位元件定位元件” 将定位元件抽象为定位支承点，不能脱将定位元件抽象为定位支承点，不能脱离其与工件的接触或配合情况离其与工件的接触或配合情况（2）“位置不定度位置不定度”与与“运动自由度运动自由度” 工件是否定位工件是否定位 工件是否能运动工件是否能运动（3）“定位定位”与与“夹紧夹紧

9、” 工件被夹牢工件被夹牢 工件工件定位定位（4）“定位方式定位方式”依据于依据于“加工要求加工要求” 工件定位工件定位 六个不定度都要六个不定度都要限制限制132定位方式和加工要求的关系定位方式和加工要求的关系（1）完全定位）完全定位 根据工序要求需要将工件的六个不定度全部限根据工序要求需要将工件的六个不定度全部限制（即实现六点定位）的定位方式制（即实现六点定位）的定位方式 基准？基准？142定位方式和加工要求的关系定位方式和加工要求的关系（2）不完全定位）不完全定位 （部分定位）（部分定位） 限制工件的部分不定度（限制工件的部分不定度（6）即可满足工）即可满足工序要求的定位方式序要求的定位方

10、式 152定位方式和加工要求的关系定位方式和加工要求的关系（3）欠定位）欠定位 所设定位支承点数少于根据工序要求应予以所设定位支承点数少于根据工序要求应予以限制的工件不定度数。限制的工件不定度数。 绝不允许发生绝不允许发生162定位方式和加工要求的关系定位方式和加工要求的关系（4）重复定位）重复定位 有些定位支承点重复限制了工件的同一个有些定位支承点重复限制了工件的同一个（或几个）不定度。（或几个）不定度。 也称也称“过定位过定位”若定位基准精度低若定位基准精度低带来问题：带来问题： 装不上装不上 夹紧变形夹紧变形（c）解决办法：解决办法： 提高定位基准制造精度提高定位基准制造精度（a） 撤除

11、重复定位支承点撤除重复定位支承点（d）abcd刚度大刚度大会怎样？会怎样？大端悬空大端悬空怎么办？怎么办？17实例分析实例分析 属重复定位：属重复定位： 和和 被重复限制被重复限制如何改进？如何改进？要限制哪些不定度？要限制哪些不定度？如何分析支承点？如何分析支承点？yz183定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算（1）定位误差及其产生原因）定位误差及其产生原因 定位误差定位误差DW：由于：由于定位不准而造成定位不准而造成工序尺寸或工序尺寸或位置要求方面位置要求方面的加工误差的加工误差。产生原因：产生原因：u一批工件的定位一批工件的定位 基准在夹具中的基准在夹具中的 位置不一致位置不一致 （

12、如配合间隙等）（如配合间隙等）u工序基准未被选工序基准未被选 做定位基准做定位基准（其间尺寸有公差）（其间尺寸有公差）0TddDDT02T11HH 钻套钻套短柱销短柱销 支承垫支承垫0THH193定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算（1）定位误差及其产生原因）定位误差及其产生原因 定位误差定位误差DW：由于：由于定位不准而造成定位不准而造成工序尺寸或工序尺寸或位置要求方面位置要求方面的加工误差的加工误差。产生原因：产生原因：u一批工件的定位一批工件的定位 基准在夹具中的基准在夹具中的 称之为称之为 定位基准位置误差定位基准位置误差WZ(X) 位置不一致位置不一致 简称为简称为 基准位置误差

13、基准位置误差 （如配合间隙等）（如配合间隙等）u工序基准未被选工序基准未被选 做定位基准做定位基准 称之为称之为 基准不重合误差基准不重合误差BC(Y)（其间尺寸公差）（其间尺寸公差）203定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算（2）定位误差的计算方法）定位误差的计算方法 1）按定义直接计算）按定义直接计算 分析思路：分析思路： 定位误差定位误差DW是由于定位不准而造成工序是由于定位不准而造成工序尺寸（或位置要求方面）的加工误差。尺寸（或位置要求方面）的加工误差。 调整法加工时，刀具位置一经调整好以后调整法加工时，刀具位置一经调整好以后则不再改变，即加工面位置不变。则不再改变，即加工面位置不

14、变。 一批工件工序尺寸变化源于装夹后工序基一批工件工序尺寸变化源于装夹后工序基准所在位置的不一致。准所在位置的不一致。 定位误差数值则等于工序基准在工序尺寸定位误差数值则等于工序基准在工序尺寸方向上的最大变动范围。方向上的最大变动范围。21D+TDO1OO2HminHmax(d-Td)/2d/2d1-Td1A1A2)(DW HB3定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算（2）定位误差的计算方法）定位误差的计算方法 1）按定义直接计算）按定义直接计算 计算示例：计算示例： 极端位置极端位置1 （A1，Hmin） Dmax，d1min， dmin 下母线接触下母线接触 极端位置极端位置2 （A2

15、，Hmax ） Dmax，d1min ， dmax 上母线接触上母线接触 由此，由此， ddDHHHT21 min1maxminmax)(DW调整法加工调整法加工H尺寸时尺寸时B 点 位 置 是 不 变 的点 位 置 是 不 变 的22D+TDO1OO2HminHmax(d-Td)/2d/2d1-Td1A1A2)(DW HB3定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算（2）定位误差的计算方法）定位误差的计算方法 2）按误差合成计算）按误差合成计算分析思路：分析思路：WZ(O)：定位基准可能发定位基准可能发 生偏移的最大范围生偏移的最大范围 BC (A)：工序基准定位基准工序基准定位基准A和定位和

16、定位基准基准O 之间尺寸的变化范围之间尺寸的变化范围 计算（合成计算（合成 ）：）： 故得：故得： ,min1maxWZ(O)dD2 )BC(Ad2min1maxBC(A)0(WZ)(DWddDH？233定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 以图示零件加工钻孔工序尺寸的不同要求为例，以图示零件加工钻孔工序尺寸的不同要求为例，分析定位误差的计算问题分析定位误差的计算问题Od 0-TdH2HH1243定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算V形块定位形块定位 求求DW（H）dOd -TdOH HDW（H） WZ2sin2TWZ)DW(dHHH 对工序基准为外圆轴线的对工序基准为外圆轴线的H 尺

17、寸而言，尺寸而言，BC= 0 ，故，故有：有：25V形块定位形块定位 求求DW（H1）dOd -TdO WZ 工序基准为外圆上母线时，工序基准为外圆上母线时，BC= Td/2 ，则，则H1尺寸尺寸的定位误差为：的定位误差为：H1DW（H1）H1 12sin12T2T2sin2TBCWZ11)DW(1dddHHH26V形块定位形块定位 求求DW（H2）dOd -TdO WZ 工序基准为外圆下母线时，工序基准为外圆下母线时，BC= Td/2 ，则，则H2尺寸尺寸的定位误差为：的定位误差为：H2H2DW 12sin12T2T2sin2TBCWZ22)DW(2dddHHH27 工序基准为外圆下母线时，工序基准为外圆下母线时，BC= Td/2 ，有：，有：) 1(012sin12TDW(X)d 综之，本例工件以外圆表面在综之，本例工件以外圆表面在V型块上定位时，型块上定位时，定位误差的计算式可表述为：定位误差的计算式可表述为：工序基准为外圆工序基准为外圆上上母线时母线时工序基准为外圆工序基准为外圆轴轴线线时时工序基准为外圆工序基准为外圆下下母线时母线时28练习：