典型机床夹具设计演示文稿

典型机床夹具设计演示文稿当前第1页\共有207页\编于星期六\0点§2-1

机床夹具概述

一、机床夹具在加工中的作用划线找正加工方法夹具定位加工方法2当前第2页\共有207页\编于星期六\0点

以上分析可以看出，机床夹具的作用是：（1）保证加工精度夹具的最大功用是保证加工表面的位置精度。（2）提高生产率，降低生产成本快速将工件定位夹紧，免除了找正、对刀等，缩短辅助时间，提高了成品率，降低了成本。（3）扩大机床的加工范围如在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。（4）减轻工人劳动强度 3当前第3页\共有207页\编于星期六\0点二．机床夹具及其组成

1．机床夹具

机床上用来装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的加工位置，并在加工过程中保持这个位置不变。4当前第4页\共有207页\编于星期六\0点装夹：将工件安放在机床上或夹具上进行定位和夹紧的操作过程。定位：使一批工件在机床上或夹具上相对于刀具处在正确的加工位置的操作过程。夹紧：工件在夹具中定位后，将其压紧、夹牢，使工件在加工过程中，始终保持定位时所取得的正确加工位置。2、装夹、定位、夹紧的基本概念定位与夹紧的区别：定位是使工件占有一个正确的位置，夹紧是使工件保持这个正确位置。5当前第5页\共有207页\编于星期六\0点3．工件装夹的方法

1）直接找正法

2）划线找正法

3）夹具装夹：

6当前第6页\共有207页\编于星期六\0点表：各种装夹方法的比较

直接找正划线找正定位元件法夹具类型通用夹具专用夹具或通用改造

生产率、成本费时、成本较高、划线更甚迅速方便、成本低

定位精度取决于量仪精度工人技术水平方法是否得当可达0.01较高且稳定

一般不高使用高精度量仪、技术高，也可达到很高一般不高约0.2～0.5还与划线粗细等有关适用零件形状简单、加工面少形状复杂、加工面多、位置要求不高、大重件

生产批量单件小批量大批大量

7当前第7页\共有207页\编于星期六\0点三．机床夹具的分类：

1．按使用范围分：

1）通用夹具

2）专用夹具

4）成组夹具

3）组合夹具：

5）随行夹具：

8当前第8页\共有207页\编于星期六\0点三爪卡盘四爪卡盘万向平口钳回转工作台分度头通用夹具9当前第9页\共有207页\编于星期六\0点组合夹具实例10当前第10页\共有207页\编于星期六\0点11当前第11页\共有207页\编于星期六\0点零件工序简图43φDLLφD43φD43LφDL34φDL43φDL34成组（部分元件可更换）夹具KH1KH2KH3KH412当前第12页\共有207页\编于星期六\0点

2．按机床分类

1）车床夹具

2）铣床夹具

3）钻床夹具

4）磨床夹具

5）数控机床夹具

13当前第13页\共有207页\编于星期六\0点

3．按动力源分类

1）手动夹紧

2）气动夹紧

3）液动夹紧

4）电磁夹紧

5）真空夹紧

14当前第14页\共有207页\编于星期六\0点气动虎钳液压夹具15当前第15页\共有207页\编于星期六\0点四．专用夹具的组成（如图）

钻床夹具1．定位元件2．夹紧装置3．对刀引导元件4．连接元件5．夹具体6．其它件16当前第16页\共有207页\编于星期六\0点

1．工件通过定位元件在夹具上占有一个正确的位置

2．工件通过夹紧元件保证加工过程中始终保持原有的正确位置

3．夹具通过对刀元件相对刀具保持正确位置

4．夹具通过连接元件，相对于机床保持一个正确位置

5．夹具通过其他装置，完成其他要求

6．夹具体把上述的几种元件组合成一个整体。17当前第17页\共有207页\编于星期六\0点

§2-2

工件在夹具中的定位

一．定位的原理

1．自由物体：

2．六个自由度：沿x轴移动自由度

沿y轴移动自由度

沿z轴移动自由度

沿x轴转动自由度

沿y轴转动自由度

沿z轴转动自由度

视频：18当前第18页\共有207页\编于星期六\0点

3．定位支承点（约束点）如图2-6所示

图2-619当前第19页\共有207页\编于星期六\0点X六点定位原理ZY4、六点定位原理要确定其空间位置，就需要限制其6个自由度将6个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件的6个自由度，这就是六点定位原理。任何一个物体在空间直角坐标系中都有6个自由度20当前第20页\共有207页\编于星期六\0点

——夹紧与定位概念分开

两点注意：“点”的含义

——对自由度的限制，与实际接触点不同21当前第21页\共有207页\编于星期六\0点二、根据加工精度要求，确定工件必须限制的自由度数目

【例1

】在球面上加工平面：如下图

应限制22当前第22页\共有207页\编于星期六\0点

【例2】球面上加工不通孔：如图2-8应限制

图2-823当前第23页\共有207页\编于星期六\0点【例3】铣平面，如图2-9应限制xyzh±△h图2-9铣平面24当前第24页\共有207页\编于星期六\0点【例4】车光轴，如图2-10应限制yxzφD图2-10车光轴25当前第25页\共有207页\编于星期六\0点【例5】铣沟槽

b由铣刀保证，如图2-11

应限制

b：由刀具保证

L：

h：26当前第26页\共有207页\编于星期六\0点

【例6】铣不通槽

如图2-12应限制

27当前第27页\共有207页\编于星期六\0点（三）定位元件限制工件自由度

首先讲解单个典型表面的定位元件，单个典型表面是指平面、内外圆柱面、内外圆锥面等。单个典型表面是组成各种不同复杂工件的基本单元，分析单个典型表面的定位及定位元件设计是进行夹具定位分析和夹具定位方案设计的基础28当前第28页\共有207页\编于星期六\0点平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。下图给出了平面定位的几种情况。1、工件以平面定位1）支承钉A、结构A型是平头支承钉：B型是球头支承钉：C型是齿纹顶面的支承钉：29当前第29页\共有207页\编于星期六\0点B定位情况30当前第30页\共有207页\编于星期六\0点2）支承板A结构A型：所以常用于侧面或顶面的定位。B型：支承板的工作平面上开有斜槽，B型支承板应用较多，用于底面的定位更合适。31当前第31页\共有207页\编于星期六\0点B定位情况32当前第32页\共有207页\编于星期六\0点平面定位的几种情况。ZXYZXYZXYZXY工件以平面定位ZXYZXY33当前第33页\共有207页\编于星期六\0点对粗基准：使用三个支承銷（三点构成一个平面）作为定位元件，限制工件三个自由度对精基准：可用一支承板代替三个支承銷定位，同样限制工件的三个自由度图:支承钉、支承板及其用法34当前第34页\共有207页\编于星期六\0点

工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。2、工件以圆孔定位1）圆柱销A结构35当前第35页\共有207页\编于星期六\0点B定位情况36当前第36页\共有207页\编于星期六\0点2）菱形销B定位分析如前图A结构37当前第37页\共有207页\编于星期六\0点3）圆锥销A结构B定位分析38当前第38页\共有207页\编于星期六\0点4）定位心轴A结构B定位分析39当前第39页\共有207页\编于星期六\0点

工件以圆锥孔定位时，所用定位元件为圆锥心轴或圆锥销以及双顶尖。圆锥心轴限制工件5个自由度，圆锥销限工件四个自由度。3、工件圆锥孔定位A定位形式40当前第40页\共有207页\编于星期六\0点B定位分析41当前第41页\共有207页\编于星期六\0点双顶尖定位固定顶尖限制工件三个自由度：活顶尖限制工件二个自由度：42当前第42页\共有207页\编于星期六\0点

工件以外圆柱面定位两种形式：定心定位和支承定位。工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）。支承定位时用支承板、支承钉。

4、工件以外圆柱面定位1）圆定位套A定位情况43当前第43页\共有207页\编于星期六\0点B定位分析44当前第44页\共有207页\编于星期六\0点2）V形块用于完整的外圆柱面和非完整的外圆柱面的定位，是外圆定位中最常用的定位元件。A结构45当前第45页\共有207页\编于星期六\0点B定位分析46当前第46页\共有207页\编于星期六\0点C：V形块的特点

1、V形块对外圆柱面定位，形式上是支承定位，但其实质是定心定位。

2、V形块能起对中作用

3、可以用于非完整外圆的定位

4、活动V形块常常起着定位和夹紧的双重作用（既是定位元件，又是夹紧元件）。47当前第47页\共有207页\编于星期六\0点c’）XZYX48当前第48页\共有207页\编于星期六\0点4）支承板

支承板对外圆柱面的定位就是平面与外圆母线的接触.定位分析49当前第49页\共有207页\编于星期六\0点5）三爪卡盘定位50当前第50页\共有207页\编于星期六\0点三爪卡盘定位的定位分析主要看工件的定位表面与三爪卡盘的相对夹持长度的多少：当相对夹持长度长时，限制工件四个自由度：当相对夹持长度短时，限制工件二个自由度：生产中常采用在三爪与工件之间设置一钢丝圆环，以减少相对夹持长度。51当前第51页\共有207页\编于星期六\0点（四）几种不同的定位形式1．固定支承：2．可调支承：可调支承的结构52当前第52页\共有207页\编于星期六\0点3．自位支承：自位支承结构自位支承虽然增加了与工件定位面的接触点数目，但通过其内部的浮动联系起到的是单点支承的作用，即自位支承只限制工件一个自由度。用途：常用于毛坯表面，断续表面，阶梯表面的定位。

定位分析53当前第53页\共有207页\编于星期六\0点4．辅助支承：A辅助支承的应用54当前第54页\共有207页\编于星期六\0点55当前第55页\共有207页\编于星期六\0点B辅助支承结构56当前第56页\共有207页\编于星期六\0点辅助支承定位分析：

辅助支承是在工件定位后才参与支承的元件，其高度是由工件确定的，因此它不起定位作用，但辅助支承锁紧后就成为固定支撑，能承受切削力。

57当前第57页\共有207页\编于星期六\0点（五）工件定位时的几种情况1、完全定位举例：连杆工件在由定位支承板、短銷和挡銷组成的夹具中定位，试对此定位方案进行定位分析。（如下图所示）工件在夹具中相对于刀具的六个自由度全部被限制的定位方法称为完全定位。58当前第58页\共有207页\编于星期六\0点解：写出各定位元件所限制的自由度：支承板限制工件三个自由度：短銷限制工件二个自由度：挡銷限制工件一个自由度：故定位性质：为完全定位。

59当前第59页\共有207页\编于星期六\0点

限制了影响工件加工精度的自由度，且又少于六点的定位方法称为部分定位。重要概念：不能片面地理解为“少于六点定位的定位方法称为部分定位”。因为下面讲到的“欠定位”也是少于六点的定位，两者不能混淆。影响该加工表面加工精度的自由度也称必须限制的自由度。换句话说,必须限制的自由度如果不限制的话，必将影响工件的加工精度而出现废品工件，这是绝对不允许的。不影响工件加工精度的自由度允许不被限制。2、部分定位（不完全定位）60当前第60页\共有207页\编于星期六\0点举例：在长方形工件毛坯上，用铣刀铣槽、铣台阶面和铣平面。试分析必须限制的自由度有哪些？允许不限制的自由度又有哪些？61当前第61页\共有207页\编于星期六\0点3、欠定位b）B欠定位示例XZYa）B62当前第62页\共有207页\编于星期六\0点4、过定位1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、位置精度均较高，则过定位是允许的。因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。2）如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过机械加工，但加工精度不高，这时过定位一般是不允许的，因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生定位干涉等情况。63当前第63页\共有207页\编于星期六\0点

过定位分析（桌子与三角架）图2-17过定位分析64当前第64页\共有207页\编于星期六\0点（六）定位表面的组合（组合定位分析）

工件上常见的定位基准是以组合的形式出现：如面与面的组合；内、外圆柱面与端面的组合；圆柱孔与平行于孔轴线的平面的组合（如：平面与削边销定位）；锥面与锥面的组合（中心孔定位）；两平行圆柱孔与垂直于圆柱孔轴线的平面的组合（简称一面两孔定位）等等。65当前第65页\共有207页\编于星期六\0点1、组合定位的概念及定位基准的主次之分

主要定位面：限制工件自由度数最多的定位表面称第一基准面或支承面次要定位面：限制工件自由度数次多的定位面称第二基准面或导向面第三定位面：限制工件自由度数为1的定位称第三基准面或止推面66当前第66页\共有207页\编于星期六\0点三基面组合基准定位67当前第67页\共有207页\编于星期六\0点

2．组合定位的定位分析要点

（1）先分析限制工件自由度数最多的那个定位元件（或定位元件的典型组合）限制工件的具体自由度，再分析限制工件自由度次多的那个定位元件限制的具体自由度，（2）定位元件组合时限制工件自由度的总数目等于各个定位元件单独定位时限制工件自由度数目之和，但具体限制哪些自由度却会随组合情况的不同而发生变化。68当前第68页\共有207页\编于星期六\0点（3）定位元件单独使用时限制移动自由度，在组合定位中常会转化成限制转动自由度。一经转化，将不再起单独定位时的作用。（如下图中的两短V形块组合定位）

（重点、难点！）69当前第69页\共有207页\编于星期六\0点a)b)

组合定位分析图例a）图解：1）定位原理分析支承板限制的自由度：短销限制的自由度：固定短V形块限制的自由度：故属过定位。

2）改进方案：将固定V形块改为活动V形块。b）图解：1）定位原理分析：右边两短V形块相当于一长V形块，限制：左边短V形块限制：故属完全定位。70当前第70页\共有207页\编于星期六\0点3、组合定位时过定位现象的消除方法

（1）使定位元件在产生过定位的方向上可移动，以消除该方向的移动过定位。（如活动顶尖不能限制）a)b)过定位消除方法之一71当前第71页\共有207页\编于星期六\0点a)b)d)c)自位支承a)三点球面式b)两点摆动式c)两点杠杆式d)两点均衡移动式（2）采用自位支承，消除定位元件绕某个（或某两个）坐标轴转动方向的过定位。72当前第72页\共有207页\编于星期六\0点（3）改变定位元件的结构形式来消除过定位。过定位：一面两销定位：73当前第73页\共有207页\编于星期六\0点过定位引起夹紧变形4、定位方案分析举例【例1

】过定位引起夹紧变形74当前第74页\共有207页\编于星期六\0点橡胶垫改进方案：75当前第75页\共有207页\编于星期六\0点题型一：判断定位方案是否正确（重点内容）分析下列图示定位方案：①各方案限制的自由度？②有无欠定位或过定位?③对不合理的定位方案提出改进意见。

b）XZYX76当前第76页\共有207页\编于星期六\0点a）图解：

1）定位分析左顶尖限制的自由度：右顶尖（活动顶尖）限制的自由度：三爪卡盘（夹持长度长）限制的自由度：2）定位性质：过定位3）改进方案：去掉三爪卡盘，采用双顶尖定位。【例1

】77当前第77页\共有207页\编于星期六\0点b）图解：1）定位分析支承板限制的自由度：左短V形块限制的自由度：右活动短V形块限制的自由度：2）定位性质：过定位3）改进方案：去掉活动短V形块，对工件直接夹紧。b）XZYX【例2

】78当前第78页\共有207页\编于星期六\0点【例3

】分析图示零件加工两个小孔时必须限制的自由度，选择定位基准和定位元件，并在图中示意画出；确定夹紧力作用点的位置和作用方向，用规定的符号在图中标出。题型二：根据工件加工表面的加工要求，设计定位方案（重点）79当前第79页\共有207页\编于星期六\0点判断定位方案是否正确时，要把握二点：一是定位方案必须合理（无重复定位和欠定位）；二是该定位方案必须能够保证工件的加工精度（定位误差应为最小）；如不能同时满足以上二点，则该方案是错误的。解：1）必须限制的自由度：2）定位原理设计：（参见定位原理图）80当前第80页\共有207页\编于星期六\0点工件的大底面定位，限制工件的三个自由度：（保证二各孔的轴心线垂直于工件底面）；工件的下侧面定位，限制工件二个自由度：（保证工件二孔的位置尺寸H）；而工件的大孔定位，限制一个自由度：

（保证工件二小孔与大孔中心的对称位置尺寸A）。定位原理图选择定位元件3）选择定位元件（参见右图，也可用文字表达）81当前第81页\共有207页\编于星期六\0点其它方案：窄支承板第一定位基准：底平面（支承板）第二定位基准：下侧面第三定位基准：大孔（窄支承板）（削边销）82当前第82页\共有207页\编于星期六\0点

【例3

】

当两小孔的设计基准改为大孔中心时（如下图），应如何来设计定位方案？提示：应使两小孔的设计基准大孔中心与定位基准重合。83当前第83页\共有207页\编于星期六\0点第一定位基准：底平面（支承板）第二定位基准：大孔（短销）第三定位基准：下侧面（限制1个自由度）（活动窄支承板）解：解题要诀：将加工孔的设计基准作为定位基准！84当前第84页\共有207页\编于星期六\0点§2-3

定位误差的计算（重点、难点）（一）概述1、基准的概念1）定义：基准是指工件上的一些点、线、面。（在零件设计或加工中，可以用这些点、线、面来确定其他点、线、面的位置）。

2）基准分类（1）设计基准：（零件图中所使用的基准）（2）工艺基准：是指加工过程中所使用的工件上的一些线或面，但不能是点！（工艺基准必须具有一定大小的面积）85当前第85页\共有207页\编于星期六\0点c：对刀基准：调整刀具位置时所使用的基准。d：度量基准：测量时所用的基准。e:装配基准：装配零件所依据的基准。

a：工序基准

加工过程中工序尺寸的设计基准称为工序基准。

b：定位基准

在加工过程中使工件占据正确加工位置所依据的基准，亦即工件与夹具定位元件定位工作面接触或配合的表面。86当前第86页\共有207页\编于星期六\0点基准的判别：例如：下图中：下母线B是零件图中工序尺寸的设计基准；下母线B也是铣削键槽时的工序基准；轴的中心O是V形块定位时的定位基准（位置随直径的大小而改变）；

工序尺寸零件图加工过程中87当前第87页\共有207页\编于星期六\0点又如：下图中：孔中心O是铣削上平面时的设计基准；

孔中心O是铣削上平面加工过程中的工序基准；

孔中心O也是心轴定位时的定位基准；定位心轴中心为对刀基准。孔与心轴间无间隙时孔与心轴间存在间隙时88当前第88页\共有207页\编于星期六\0点（二）定位误差及其产生原因

1．定位误差：

1)基本概念用夹具装夹加工一批工件时，由于定位不准确引起该批工件在某加工精度参数（尺寸、位置）的加工误差，称为该加工精度参数的定位误差（简称定位误差）。

2)定位误差的大小：定位误差指一批工件在夹具中定位时，工件的设计基准（或工序基准）在加工尺寸方向上的最大变动量，以△dw表示。（工序基准的位置变动将对加工精度有直接影响）89当前第89页\共有207页\编于星期六\0点

定位误差包括基准不重合误差和基准位移误差即：

=

±注：1、根据一批工件的定位由一种可能的极端位置变为另一种极端位置时，和的方向的异同，以确定公式中的加减号。

2、定位基准无位置变动，基准位移误差为零；定位基准与工序基准重合，基准不重合误差为零。90当前第90页\共有207页\编于星期六\0点2、基准不重合误差：

当定位基准和工序基准不重合时，工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大位移量，用表示。

定位基准与工序基准之间必然存在一个联系尺寸L，称为定位尺寸，基准不重合误差就是定位尺寸的公差。在设计夹具时，应尽量使两者重合。91当前第91页\共有207页\编于星期六\0点基准不重合误差△jb：其大小等于工序基准与定位基准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）。

【例1】

一次安装加工两孔A和B，孔B在X方向定位基准C与设计基准A不重合，基准不重合误差为联系尺寸22的公差0.292当前第92页\共有207页\编于星期六\0点3、基准位移误差：对刀基准：就是调整刀具位置时所用的基准。93当前第93页\共有207页\编于星期六\0点如图为一套筒类零件放在水平心轴上定位而铣键槽的例子，加工时要保证尺寸b和h，b是由刀具本身的宽度尺寸决定，尺寸h则按心轴中心调整好铣刀的高度位置h1来保证。（即心轴中心就是对刀基准！）【例如】：94当前第94页\共有207页\编于星期六\0点当保证键槽尺寸h时：

定位基准:工件内孔中心线；工序基准:圆柱的下母线A；对刀基准:定位心轴的外圆中心线。基准分析:95当前第95页\共有207页\编于星期六\0点b±△bh-△h?

Dmax?dminhmin基准位移误差产生原因hmax基准分析：当保证尺寸h1时：定位基准:工件内孔中心线；工序基准:工件内孔中心线；对刀基准:定位心轴的外圆中心线。96当前第96页\共有207页\编于星期六\0点由上分析可知：当定位基准和工序基准不重合时，工序基准相对定位基准产生位移，会产生基准不重合误差定位误差应表示为：

当两项误差同时发生时，所产生的定位误差为工序基准相对于对刀基准的最大位移

当定位副制造不准确时，会引起定位基准相对于对刀基准产生位移，从而产生基准位移误差97当前第97页\共有207页\编于星期六\0点误差不等式：

判断定位方案是否合理可行的依据是

式中：T-------工序尺寸的公差。例如：上例铣键槽时，定位误差不得大于键槽尺寸h公差的1/3,即。98当前第98页\共有207页\编于星期六\0点（三）定位单个典型表面时定位误差的分析计算

1．平面定位时的定位误差

定位基准和对刀基准是重合的，不存在基准位移误差，其可能产生的误差是基准不重合误差。

=

099当前第99页\共有207页\编于星期六\0点52±0.0230±0.1060±0.06?12H8ABCD0.04(a)(b)铣台阶面工序定位误差的分析计算【例1】加工一批工件如图所示，除了A、B处台阶面其余各表面均已加工完成，现在采用由图所示夹具定位方案加工A、B面，保证尺寸30±0.1mm和60±0.06mm，试分析此定位方案产生的定位误差能否满足加工要求。100当前第100页\共有207页\编于星期六\0点1．30±0.1，定位基准是C，工序基准是孔的轴线，定位尺寸为52±0.02，

（定位基准与对刀基准是同一平面）

（工序基准相对于定位基准的位移量）

故可以满足要求

2．60±0.06，定位基准D，工序基准为D，定位基准和工序基准重合，定位基准与对刀基准重合。

，所以

101当前第101页\共有207页\编于星期六\0点【例2

】如下图所示零件的定位方案，求铣A、B两平面时L1、L2、L3、L4的定位误差δL1、δL2、δL3、δL4？工序基准：工序图上工序尺寸的设计基准。对刀基准：调整刀具位置时所用的基准。定位基准：在加工过程中使工件占据正确加工位置所使用的基准解：：定位基准相对对刀基准的最大移动量：工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大位移量。102当前第102页\共有207页\编于星期六\0点2．圆孔定位时定位误差的计算工件采用圆孔定位室时，工件定位面是圆柱孔，定位工件的定位工作面是外圆柱面，两者以一定性质的配合实现工件定心定位，应根据配合性质的不同，分别计算定位误差。

1）定位面与定位工作面是过盈配合，不存在配合间隙。则：103当前第103页\共有207页\编于星期六\0点其中：为定位孔的最大值

为定位用心轴或销子的最小直径2）定位面和定位工作面为间隙配合根据前述，此时定位基准为孔的中心线；对刀基准为心轴的中心线，则位移误差：

（即等于定位的孔和心轴间最大间隙的一半！）b±△bh-△h?

Dmax?dminhmin基准位移误差产生原因hmax104当前第104页\共有207页\编于星期六\0点【例3】有一批如图所示的工件，外圆为，内孔为，两端面均已加工合格，并保证外圆对内孔的同轴度误差在范围内。今按图示的定位方案，用心轴定位，在立式铣床上用顶尖顶住心轴铣槽子。除槽宽要求外，还应保证下列要求：（1）槽的轴向位置尺寸；（2）槽底位置尺寸试分析计算定位误差，判断定位方案的合理性。

105当前第105页\共有207页\编于星期六\0点用心轴定位内孔铣槽工序的定位误差分析计算106当前第106页\共有207页\编于星期六\0点解：（1）对尺寸而言：

工序基准、定位基准和对刀基准都是工件左端面，平面定位。所以

，，(2)对尺寸来说：尺寸的定位误差：工序基准为外圆下母线，定位基准为内孔中心线，对刀基准为心轴中心线。定位基准和工序基准不重合，定位尺寸为（这仅是外圆下母线和外圆圆心之间的位置关系，没考虑同轴度！）107当前第107页\共有207页\编于星期六\0点

内孔和外圆有同轴度误差，这项误差会引起的基准不重合误差为：则（基准不重合误差是这两项之和！）内孔和心轴作间隙配合，所引起的基准位移误差为：

三个量都是独立变量，互不相干，又都在同一尺寸方向上，因此

定位误差占尺寸公差的＜，能保证加工要求。108当前第108页\共有207页\编于星期六\0点3、V形块定位外圆时的定位误差的分析计算109当前第109页\共有207页\编于星期六\0点

如上图，O为理论圆的中心，O＇，O＇＇为外圆直径为dmax和dmin，时的圆心位置。在ΔO’CO’’中，oCdmaxdmindo'1o''1o

V形块定位外圆时的定位误差分析计算★重要公式：110当前第110页\共有207页\编于星期六\0点【例4】一批如图（a）所示工件，外圆已经加工合格，现在用V形块定位铣宽度为b的槽，若要求保证槽底的尺寸分别为L1，L2，L3，试分别计算这三种不同尺寸要求的定位误差。（a）bL1L3d±T(d)/2L2oMN111当前第111页\共有207页\编于星期六\0点d+T(d)/2d-T(d)/2L1minL1max

（b）''1o'1o1dwD1）L1的定位误差112当前第112页\共有207页\编于星期六\0点解：1）L1的定位误差

L1工序基准为外圆轴线，

定位基准为外圆轴线。两者不存在基准不重合误差，故

对刀基准为理论圆中心。存在基准位移误差113当前第113页\共有207页\编于星期六\0点d+T(d)/2d-T(d)/2L2maxL2min

L3max（c）'1o''1o2dwDL3min

3dwD

V形块定位外圆铣槽时的三种不同尺寸要求及其定位误差计算'M''M'N''N2）L2尺寸的定位误差114当前第114页\共有207页\编于星期六\0点

L2的工序基准:外圆上母线，定位基准:外圆中心，存在基准不重合误差(工序基准M由于定位圆柱面的制造误差引起的位移)：

对刀基准为理论圆中心。存在基准位移误差：L2尺寸的定位误差115当前第115页\共有207页\编于星期六\0点

L2的定位误差为两者的合成。两者都是由外圆直径的变化同时引起的。所以要判断两者的方向特点。

当外圆直径从大到小时，工序基准M相对定位基准O是向O方向即向下偏移的（如下图所示）。

当放入V形块中后，当外圆直径由大变小时，定位基准（轴心线）相对对刀基准（理论轴中心）也是向下偏移的。

综合起来两者合成方向相同(取+号）

116当前第116页\共有207页\编于星期六\0点d+T(d)/2d-T(d)/2L2maxL2min

L3max（d）'1o''1o2dwDL3min

3dwD

V形块定位外圆铣槽时的三种不同尺寸要求及其定位误差计算'M''M'N''N

3）L3尺寸的定位误差117当前第117页\共有207页\编于星期六\0点

L3的工序基准为外圆下母线，

L3的定位基准为外圆中心，存在基准不重合误差：

对刀基准为理论圆中心。存在基准位移误差

L3尺寸的定位误差同理：118当前第118页\共有207页\编于星期六\0点

L3的定位误差为两者的合成。两者都是由外圆直径的变化同时引起的。所以要判断两者的方向特点：

当外圆直径从大到小时，工序基准N相对定位基准O是向O方向即向上偏移的（从零件图上看）。当放入V形块中后，当外圆直径由大变小时，定位基准（轴心线）相对对刀基准（为理论圆中心）是向下偏移的。综合起来两者合成方向相反(取-号）。注意：两者中的大值减小值！119当前第119页\共有207页\编于星期六\0点

工序尺寸以H3标注，其定位误差为：

=B1B2=O2B2+O1O2-O1B1

==sinα21Td2d-Td2

d2+－sinα21Td2－1也可按定位误差定义推算：L3尺寸的定位误差：工序基准B在加工尺寸方向的变动量。120当前第120页\共有207页\编于星期六\0点【例5】如图所示，已知，两外圆同轴度公差为Φ0.02，V形块夹角α=90°。定位方案如图所示，试计算：（1）铣键槽时尺寸A及对称度的定位误差；（2）若键槽深度要求A=

,键槽对称中心对轴线的对称度公差为t=0.25，问此定位方案可行否？121当前第121页\共有207页\编于星期六\0点解：（1）定位误差的计算1）键槽中心对称度的定位误差（仅有基准不重合误差）：

槽宽的定位基准：小外圆轴心，槽宽的工序基准：大外圆中心，

槽宽的对刀基准：V形块上小圆的理论圆中心。由于两外圆有同轴度误差，所以存在基准不重合误差

=

0.02对刀基准和定位基准存在的基准位移误差发生在垂直方向和对称度误差无关。因此在对称度方向上，=0★122当前第122页\共有207页\编于星期六\0点定位基准：小外圆轴线，工序基准：大外圆的下母线，对刀基准：V形块上小圆的理论圆中心由于定位基准和工序基准不重合，且两外圆有同轴度误差，所以存在基准不重合误差：对刀基准和定位基准存在基准位移误差：

2）A尺寸的定位误差：123当前第123页\共有207页\编于星期六\0点

两个误差对尺寸A的影响是相互独立的，因此总的定位误差为：故此定位方案可行。

2）分析定位方案是否可行124当前第124页\共有207页\编于星期六\0点如图所示零件已加工好Φ100，40，α＝45°，求尺寸L的定位误差。【例6】

由100引起的基准位移误差：

L

的定位误差为：

解：

由40引起的基准不重合误差：

（基准重合）立铣刀125当前第125页\共有207页\编于星期六\0点由尺寸40引起的定位误差：126当前第126页\共有207页\编于星期六\0点§2-4

工件在夹具上的夹紧工件定位之后必须通过夹具上的夹紧装置将其可靠地固定在正确的加工位置上，使其在承受工艺力和惯性力等的情况下正确位置不发生变化。否则，在加工过程中因切削力、惯性力的作用而发生位置的变化或引起振动，原有的正确定位遭到破坏，就不能保证加工要求。产生夹紧力的装置是夹紧装置。127当前第127页\共有207页\编于星期六\0点一．夹紧装置的组成1．对夹紧机构的基本要求1）夹紧时不破坏工件定位后的正确位置；稳2）夹紧力大小要适当；牢3）夹紧动作要迅速、可靠；快4）结构紧凑，易于制造与维修。128当前第128页\共有207页\编于星期六\0点2．夹紧机构的组成

下图是典型的夹紧装置，它由以下几个部分组成129当前第129页\共有207页\编于星期六\0点（1）夹紧力源装置；（2）中间递力机构；

特点：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。（3）夹紧元件；夹具的组成：（4）夹具体。130当前第130页\共有207页\编于星期六\0点二．夹紧力的确定

1．夹紧力方向的选择1）主要夹紧力的作用方向应指向工作主要定位基准面，以保证工件的加工要求

131当前第131页\共有207页\编于星期六\0点2）夹紧力的作用方向不应破坏工件的准确定位，应使工件定位正确稳定。132当前第132页\共有207页\编于星期六\0点3）夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度大的方向相一致，以减小工件夹紧变形。133当前第133页\共有207页\编于星期六\0点4）夹紧力的作用方向应尽可能有利于减小夹紧力，以利于夹紧装置的体积的减小。134当前第134页\共有207页\编于星期六\0点2．夹紧力作用点的确定

1）夹紧力的作用点应正对支承元件或处于支承元件构成的稳定受力区内，以免引起工件移动或偏转而破坏工件的正确定位。135当前第135页\共有207页\编于星期六\0点2）夹紧力作用点应处于工件刚性较好的部位或使夹紧力均匀分布，以减小工件的夹紧变形。136当前第136页\共有207页\编于星期六\0点3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工部位，防止工件的振动或变形。137当前第137页\共有207页\编于星期六\0点

3．夹紧力大小的估算

1）夹紧力的大小应适当2）夹紧力的大小应稳定

3）夹紧力大小的估算

夹紧力的计算方法一般是将工件作为一受力体进行受力分析，根据静力平衡条件列出平衡方程，求解出保持工件平衡所需的最小夹紧力。

工件承受的力有切削力、夹紧力、重力、惯性力等，其中切削力是一个主要力，计算夹紧力时，一般先根据金属切削原理的相关理论计算出加工过程中可能产生的最大切削力（或切削力矩），并找出切削力对夹紧力影响最大的状态，按静力平衡求出夹紧力的大小。

138当前第138页\共有207页\编于星期六\0点实际夹紧力的计算公式为式中Fj—实际所需夹紧力

Fj0—按静力平衡求出的夹紧力

k—安全系数

安全系数k值的取值范围在1.5～3.5之间，视其具体情况而定。精加工、连续切削、切削刀具锋利等加工条件好时，取k=1.5～2；粗加工，断续加工、刀具刃口钝化等加工条件差时，取k=2.5～3.5。139当前第139页\共有207页\编于星期六\0点三．常用夹紧机构

1．斜楔夹紧机构斜楔直接夹紧140当前第140页\共有207页\编于星期六\0点斜楔杠杆夹紧141当前第141页\共有207页\编于星期六\0点1）斜楔夹紧机构的工作原理斜楔夹紧机构是利用斜楔的轴向移动直接对工件进行夹紧或推动中间元件将力传递给夹紧元件再对工件进行夹紧。2）斜楔夹紧机构夹紧力的计算

FSFJF1Pφ1αFJ’NF2φ2α图斜楔机构受力分析图142当前第142页\共有207页\编于星期六\0点由于在垂直方向受力是相等的所以在水平方向：

式中Fj—工件获得的夹紧力（N）；Fs—施加在斜楔上的原始作用力（N）；α—斜楔的斜角（°）；φ1—工件与斜楔之间的摩擦角，摩擦系数f1=tgφ1；φ2—夹具体与斜楔之间的摩擦角，摩擦系数f2=tgφ2。143当前第143页\共有207页\编于星期六\0点3）斜楔自锁条件的计算

自锁：是指当工件被夹紧之后，在不再施加原始作用力的情况下工件依然被夹紧的现象。图1-63斜楔机构自锁时受力分析图αFJF1φ1FJ’NF2φ2α-φ2144当前第144页\共有207页\编于星期六\0点若N和F2的合力为R，则由自锁条件：其中代入上式，得：一般取斜角α=6°～10°。图1-63斜楔机构自锁时受力分析图αFJF1φ1FJ’NF2φ2α-φ2145当前第145页\共有207页\编于星期六\0点5）斜楔夹紧机构的夹紧行程

斜楔夹紧机构的夹紧行程一般很小，夹紧行程的大小与斜角和斜楔轴向移动距离成正比关系。要增大夹紧行程，就必须增大斜楔轴向移动距离或增大斜角，但往往都是不可行的。增大斜角会受到自锁条件的限制；增大斜楔轴向移动距离会使夹紧机构的尺寸增大、体积增大，还会延长操作时间，影响劳动生产率。在生产实际中常采用双斜角结构的斜楔.α1α图1-64双斜角结构的斜楔146当前第146页\共有207页\编于星期六\0点6）斜楔夹紧机构的特点及应用

斜楔夹紧机构结构简单，增力比较大Fj=(2.6～3.2)Q，自锁性能好，广泛应用于中间递力机构。由于手动夹紧费时费力效率低，所以很少用来手动直接夹紧工件。斜楔夹紧机构夹紧行程很小，故对工件夹紧表面的尺寸精度要求比较高，以避免发生夹不着或无法夹的情况。147当前第147页\共有207页\编于星期六\0点2、螺旋夹紧机构

1）螺旋夹紧机构的工作原理

螺旋夹紧机构是利用螺旋副配合转动产生的轴向移动和轴向力直接夹紧工件或推动夹紧元件对工件实施夹紧的，螺旋夹紧机构148当前第148页\共有207页\编于星期六\0点2）螺旋夹紧机构的夹紧力

螺栓或螺钉上的螺旋线相当于绕在其中径上的一个斜面，从本质上讲，螺旋夹紧机构是由斜楔夹紧机构演变而来的，故由斜楔夹紧机构夹紧力Fj的计算可导出螺旋夹紧机构的夹紧力149当前第149页\共有207页\编于星期六\0点式中FJ—螺旋夹紧机构所产生的夹紧力；FS—作用在手柄上的原始作用力；L—原始作用力的力臂；d0—螺纹中径；α—螺纹升角，标准紧固螺纹的螺旋升角为3.5°；φ1’—螺旋副的当量摩擦角，可参阅相关资料求出；φ2—压块与工件之间的摩擦角；r’—压块与工件表面间的摩擦力矩半径，可参阅相关资料进行计算。p108150当前第150页\共有207页\编于星期六\0点

3）增力倍数

一般摩擦系数f1=f2=0.1～0.15,对应的摩擦角为5°43′～8°32′；螺旋的斜角α小于4°，若取φ1=8°32′，φ2=6°，α=3°，L=（12~8）d当r=0，则Fj=140FS

；r=1/3d，Fj=105FS

；r=1/2d，Fj=98FS4）螺旋夹紧机构的自锁条件螺旋夹紧机构中，螺纹的升角α≤4°，具有良好的自锁性能和抗振性能。151当前第151页\共有207页\编于星期六\0点5）螺旋夹紧机构的夹紧行程

螺旋相当于将长斜楔绕在圆柱体上，夹紧行程不受限制，增大螺旋的轴向尺寸便可获得大的夹紧行程，很方便。6）螺旋夹紧机构的特点、应用及快速作用措施

螺旋夹紧机构结构简单，制造容易，操作方便，自锁性能好，增力比大，常用于手动夹紧。

螺旋夹紧机构的缺点是操作缓慢，为了提高其工作速度，生产实际中常采用快速作用措施。152当前第152页\共有207页\编于星期六\0点

b)1—工件2—止动销3—螺母套筒手柄4—夹紧螺杆

快速作用螺旋夹紧机构153当前第153页\共有207页\编于星期六\0点3．圆偏心夹紧机构1）圆偏心夹紧机构的工作原理

圆偏心夹紧机构作用原理ρx154当前第154页\共有207页\编于星期六\0点图中O1是圆偏心轮的几何中心，R是几何半径，O2是回转中心，e是偏心距（几何中心与回转中心之间的距离）。NN面是工件被夹紧表面。顺时针扳动手柄，圆偏心轮绕其回转中心O2回转，其回转半径逐渐增大，直至夹紧工件表面NN。以O2为圆心，以（R-e）为半径作一虚线圆（称基圆），则图中阴影部分相当于一个绕在基圆盘上的弧形楔。当顺时针扳动手柄时，弧形楔便逐渐地楔紧在转轴和工件之间，夹紧点x，此时回转半径ρx，如图1-67b）所示，逆时针扳动手柄即可实现松夹。

155当前第155页\共有207页\编于星期六\0点圆偏心轮夹紧的工作原理就是利用圆偏心轮回转半径的变化夹紧或松开工件。圆偏心轮也是斜楔的一种变形结构，其作用原理与斜楔相同。1）圆偏心夹紧机构的工作原理

156当前第156页\共有207页\编于星期六\0点

2）主要结构参数

圆偏心夹紧的主要结构参数157当前第157页\共有207页\编于星期六\0点3）圆偏心夹紧机构夹紧力的计算

设有一当量力FS1如图所示，该力与回转半径ρx垂直，对回转中心的力距与手柄上原始作用力Fs对回转中心的力矩相等即158当前第158页\共有207页\编于星期六\0点ρx159当前第159页\共有207页\编于星期六\0点圆偏心轮也是斜楔的一种变形结构，忽略转轴对圆偏心轮的摩擦力距及转轴对圆偏心轮的作用力（忽略会使夹紧力的值稍有增大），且时（要保证自锁，αx=6°～10°），由斜楔夹紧机构夹紧力Fj的计算可导出圆偏心夹紧机构的夹紧力为：160当前第160页\共有207页\编于星期六\0点式中Fj—夹紧力；FS—原始作用力；L—作用力臂；ρx—夹紧点处的回转半径；αx—夹紧点处的升角；φ1—圆偏心轮与工件之间的摩擦角；φ2—圆偏心轮与转轴之间的摩擦角。161当前第161页\共有207页\编于星期六\0点4）圆偏心夹紧机构的自锁条件

MFjFxαγρx圆偏心夹紧机构自锁条件分析162当前第162页\共有207页\编于星期六\0点若忽略转轴处摩擦力矩、作用力对自锁的有利影响，要保证圆偏心夹紧机构自锁必须163当前第163页\共有207页\编于星期六\0点是工件与圆偏心轮之间的摩擦系数，一般取，故：因为是α变化的，要保证自锁需164当前第164页\共有207页\编于星期六\0点

5）增力倍数

当,f1=0.1，对应的摩擦角为5°43′，

L=（2~2.5）DFj=(9-11)FS

6）圆偏心的夹紧行程

0∼2e内变化165当前第165页\共有207页\编于星期六\0点7）圆偏心夹紧机构的特点及应用

圆偏心夹紧机构结构简单，操作方便，动作迅速，但自锁能力较差，增力比小，（取决于L/ρ的比值）。常用在切削平稳且切削力不大的场合。下图为几种常见的圆偏心机构。166当前第166页\共有207页\编于星期六\0点圆偏心夹紧机构：167当前第167页\共有207页\编于星期六\0点4．定心夹紧机构定心夹紧机构定心定位168当前第168页\共有207页\编于星期六\0点

1）以等速移动原理工作的定心夹紧机构

（1）三爪卡盘在夹紧工件的同时实现定心定位。三爪卡盘常用于工件的粗加工和半精加工。三爪卡盘的结构如图1-74a），定心夹紧原理如图1-74b）。169当前第169页\共有207页\编于星期六\0点a)b)图1-74三爪自定心卡盘170当前第170页\共有207页\编于星期六\0点（2）斜楔式定心夹紧机构斜楔式定心夹紧机构常用于工件以圆柱孔定位的情况。依靠斜楔的移动，推动滑块径向移动，实现对工件的定心定位和夹紧。图1-75是斜楔推动滑块对套筒件夹紧的实例。171当前第171页\共有207页\编于星期六\0点图1-75斜楔定心夹紧心轴例11—滑块2—螺母172当前第172页\共有207页\编于星期六\0点（3）螺旋定心夹紧机构螺旋定心夹紧机构是利用等螺距的左右旋螺纹驱动两活动V形块对工件实行定心夹紧。工件以对称中心平面为定为基准时，应用这种夹紧机构。173当前第173页\共有207页\编于星期六\0点图1-76螺旋、V形块定心夹紧机构1、2—V形块3—螺杆4、10—紧定螺钉5、9—调节螺钉6、8—固定螺钉7—叉座11—工件174当前第174页\共有207页\编于星期六\0点5．联动夹紧机构

在夹紧机构设计中，有时需要对一个工件的几个点或多个工件同时进行夹紧，为减少工件装夹时间，简化结构，常采用各种联动夹紧机构，这种机构可以从一处施加作用力，同时在几处或几个方向上对一个或几个工件同时进行夹紧。

下图所示的联动夹