第三章机床夹具设计

第三章机床夹具设计第一节机床夹具概述第二节工件的定位定位误差的计算★第三节工件的夹紧第一节机床夹具概述一、机床夹具及其组成机床夹具：各种金属切削机床上用以装夹工件的工艺装备。

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。一、机床夹具及其组成定位元件：起定位作用，保证工件在夹具中占据正确的位置。夹紧装置：将工件压紧夹牢，以保证工件在加工过程中受到外力时不离开已经占据正确的位置。导向元件和对刀装置：确定刀具相对于定位元件的正确位置。连接元件：用来保证夹具和机床工作台之间的正确位置。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。其它元件：如动力装置、分度装置等二、夹具的分类：按专业化程度分：通用夹具：与通用机床配套。如：三爪卡盘、开口虎钳等。专用夹具：根据某一个零件的某一道工序专门设计。成组夹具：按照成组工艺原理设计，适用于一组零件。组合夹具：由标准件拼接而成。随行夹具：用于自动线上，工件在夹具上由输送装置送往各机床，并在机床夹具或机床工作台上进行定位和夹紧。二、夹具的分类：按机床分类按动力源分类车床、铣床夹具手动夹具钻床、镗床夹具气动夹具齿轮机床夹具液压夹具数控机床夹具气液增力夹具自动线随行夹具电磁夹具三、机床夹具的功用：保证加工质量，尤其是位置精度；提高生产率，降低成本；减轻劳动强度，保证安全生产；扩大机床的工艺范围。第二节定位误差的计算---调整法定位误差△D：是指一批工件逐个在夹具上定位时,由于工件及定位元件存在公差,使定位不准而造成某一工序尺寸或位置要求方面的最大变动范围，而造成的加工误差。定位误差中的基本概念：1、定位误差的概念2、工序基准的概念在工件加工的工序图中，用来确定本工序加工表面位置的基准。可通过工序图上标注的加工尺寸与形位公差来确定工序基准。一、定位误差中的基本概念：3、定位基准的概念定位基面：与定位元件接触的表面。定位基准：在加工时工件上用于工件定位的基准---定位基面的理想状况。当工件以回转面与定位元件接触时，其轴线为定位基准；工件以平面与定位元件接触时，工件上实际存在的面是定位基准。4、限位基准的概念限位基面：定位元件上与工件接触的表面。限位基准：限位基面的理想状况。理论上，定位基准和限位基准应重合。定位误差基准位移误差(△Y)

基准不重合误差(△B)

零件定位基准不准确定位元件限位基准不准确1、定位误差的概念工件尺寸不准确基准不重合误差：定位基准与工序基准不重合，由此产生基准不重合误差ΔB。工序尺寸B的定位误差：ΔB=0如图：工序尺寸：A，B；定位基准：底面和E面；C尺寸：对刀尺寸，在一批工件的加工过程中是不变的。工序尺寸A的定位误差计算解：工序尺寸A的工序基准是F,定位基准是E，工序基准和定位基准不重合，故产生基准不重合误差。S:定位基准E与工序基准F间的距离尺寸，称为定位尺寸。ΔB=Amax-Amin=Smax-Smin=δs当工序基准的变动方向与加工尺寸的方向不一致，存在一夹角α时，基准不重合误差ΔB等于定位尺寸公差在加工尺寸方向上的投影，即ΔB=δscosα基准位移误差：定位基准与限位基准不重合，由此产生基准不重合误差ΔY。如图：工序尺寸：B，H，A，E；对刀尺寸：C定位基准:内孔轴心线不考虑内孔和外圆的同轴度误差工序尺寸A的基准位移误差的计算：定位基准：工件内孔轴线；限位基准：心轴的轴线基准位移误差的大小等于因定位基准与限位基准不重合造成的加工尺寸的变动范围。ΔY=Amax-Amin=imax-imin=(Dmax/2-dmin/2)-(Dmin/2-dmin/2)=(Dmax-Dmin)/2+(dmax-dmin)/2=δD/2+δd0/2当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向不一致，两者之间成夹角α时，基准位移误差等于定位基准的变动范围在加工尺寸方向上的投影，即

ΔY=δicosα结论：定位误差只产生在采用调整法加工一批零件的条件下。定位误差是由于工件定位不准而产生的加工误差。表现形式为工序基准在加工尺寸方向上产生的最大尺寸或位置的变动范围。△D=△Y±△B二、定位误差的计算方法合成法：ΔD=ΔB±ΔY判据：变动方向一定（由大变小，或由小变大）的条件下，Δy

（工序基准是否在定位基面上，若不在，则ΔB和ΔY无关，故：ΔD=ΔB+ΔY

若在）与ΔB（工序基准）的变动方向相同时，取“＋”号；变动方向相反时，取“一”号。解：1）加工尺寸E：工序基准为外圆下母线F，定位基准为内孔轴线O，存在ΔB；ΔB=Td/22）定位基准与限位基准不重合，存在Δy:Δy=TD/2+Td0/23）因为工序基准不在定位基面上，即ΔB与Δy无相关公共变量，所以

ΔD=ΔB+Δy=(TD+Td0+Td)/2二、定位误差的计算方法求图中加工尺寸H的定位误差。解：1）工序基准是孔的上母线G，定位基准为孔轴线O，存在ΔB：ΔB=TD/22）定位基准与限位基准不重合：ΔY=TD/2+Td0/23）工序基准在定位基面上，两者有相关的公共变量，当定位孔由小变大时，ΔY（或定位基准O）向下移动，而ΔB（或工序基准G）则向上变动（考虑工序基准变动方向时，设定位基准的位置不变），两者方向相反，故取“－”号，所以

ΔD=ΔY-ΔB=Td0/2三、定位误差分析计算：以平面定位时的定位误差：对于尺寸A3：对于尺寸A1：三、定位误差分析计算：以外圆在V形块上定位时的定位误差：对于尺寸H1：或根据：△D=△Y+△B三、定位误差分析计算：对于尺寸H2：三、定位误差分析计算：对于尺寸H3：三、定位误差分析计算：以内孔在圆柱心轴上定位时的定位误差：定位心轴水平放置：定位心轴垂直放置：三、定位误差分析计算对于尺寸H1：对于尺寸H2：对于尺寸H3：以定位心轴水平放置时为例：对于尺寸H4：三、定位误差分析计算小结基准不重合误差△B=Ts基准位移误差△Y

平面定位时,

△Y=0

孔轴配合,单边接触时,△Y=(TD+Td0)/2

任意边接触时,△Y=XmaxV型块定位,垂直方向,△Y=Td/(2sinα/2)

水平方向,△Y=0定位误差△D=△Y±△B四、定位误差分析计算习题课例1：求加工尺寸A的定位误差。解：1）定位基准为底面，工序基准为圆孔中心线O，定位位尺寸S=50mm,Ts=0.2mm工序基准的位移方向与加工尺寸方向夹450ΔB=Tscosα=0.2cos45=0.1414定位基准与限位基准重合,ΔY=0；∴ΔD=ΔB=0.1414mm答：A的定位误差为0.1414mm结论:

1）平面定位时,ΔY=0;

2)工序基准变动方向与加工尺寸不一致时,需向加工尺寸方向投影.四、定位误差分析计算习题课例2:钻铰凸轮上两小孔,求加工尺寸100的定位误差.解:1）定位基准与工序基准重合,ΔB=0;位基准相对限位基准单向移动,且与加工尺寸成30o±15’夹角.Ti=(TD+Td0)/2,Δy=Ticosα∴Δy=[(0.033+0.021)/2]*cos30=0.02mmΔD=Δy=0.02mm结论:定位方式为孔轴配合时,当单边接触时,

Δy=[(TD+Td0)/2]cosα.

四、定位误差分析计算习题课例3:金刚镗床上镗活塞销孔,求对称度的定位误差.解:1)对称度的工序基准是裙部内孔轴线,定位基准也是,∴ΔB=0;2)定位基准相对限位基准可任意方向移动,在对称度方向上的最大变动范围为孔轴配合的最大间隙Xmax,δi移动方向与对称度方向一致，α=0，∴ΔY=Ti=Xmax=ES-ei=0.035+0.034=0.069mm3)ΔD=ΔY=0.069mm结论:定位方式为孔轴配合任意边接触时,

ΔY=Xmaxcosα

=(TDTd0+Xmin)cosα四、定位误差分析计算习题课例4:加工均布的4个槽，求槽的对称度的定位误差。解：1）对称度的工序基准是Φ12H8的轴线，定位基准是Φ80士0.05mm的轴线，两者不重合，ΔB=0．02mm。2）定位基准相对限位基准可任意方向移动，ΔY=Xmax=0.03+0.02+0.1=0.15mm3)工序基准不在定位基面上，故：ΔY十ΔB＝（0．15＋0．O2）=O．17mm该定位超过工件公差的2／3，难以保证对称度要求。若改用Φ12H8孔定位，使ΔB=0；选定位心轴为Φ12g6,ΔY=Xmax=0.027+0.017=0.044mm<δk,可满足加工要求。结论:选择定位基准应尽可能与工序基准重合；应选择精度高的表面作定位基准。第三节工件的夹紧夹紧装置的组成及设计要求：夹紧装置的组成：夹紧元件：中间传力机构：改变力的大小，通常为增力机构；改变夹紧力的方向；使夹具具有一定的自锁性，以保证夹紧可靠。动力源：产生原始的作用力执行夹紧的最终元件，直接与工件接触。中间传力机构夹紧装置的组成及设计要求设计要求：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振动；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，便于制造；手动夹紧时，应有自锁性能。二、夹紧力的确定夹紧力的方向：夹紧力的方向应不破坏工件定位的准确性和可靠性夹紧力的方向应有利于减小夹紧力二、夹紧力的确定夹紧力的作用点：作用点应保持工件的稳定，不能使工件产生位移或偏转作用点应位于工件刚性较好的部位夹紧力应尽可能靠近工件上被加工面，必要时应加辅助支承夹紧力应使夹具本身变形小F’摩擦系数f1二、夹紧力的确定夹紧力的大小：式中：W0：实际夹紧力；W：理论夹紧力；K：安全系数。粗加工时K=2.5~3，精加工时K=1.5~2如右图所示:摩擦系数f2三、典型夹紧机构斜楔夹紧机构：特点：有自锁性。通常斜角α=6°～8°有增力作用。增力比为i=2～5。能改变夹紧