《机床夹具设计》PPT课件

1、机床夹具设计,机床夹具设计,5.1 机床夹具的功能和应满足的要求 5.2 机床夹具的类型和组成 5.3 机床夹具定位机构的设计 5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.1 机床夹具的功能和应满足的要求,5.1.1机床夹具的功能 (1)保证被加工表面的位置精度。 工件加工表面的位置精度主要靠夹具和机床来保证，且加工精度稳定。 (2)提高生产率。 可以显著减少辅助时间，提高劳动生产率。 (3)扩大机床的工艺范围。 在机床上使用夹具可以改变机床的用途和扩大机床的使用范围，如以车代镗。 (4)减轻工人的劳动强度，保证生产安全。,5.1 机床夹具的功能和应满足的要求,5.1.2机床夹具应满足的要求 (1)保

2、证工件的加工精度 夹具应有合理的定位、夹紧和导向方案，必要时应进行定位误差的分析与计算，以确保夹具能满足工件的加工精度要求。 (2)夹具的总体方案应与生产纲领相适应 在大批大量生产时，应尽量采用各种快速、高效的结构，提高生产率；在小批生产中，尽量使夹具结构简单、易于制造；对介于大批大量和小批生产之间的各种生产规模，则可根据经济性原则选择合理的结构方案。,5.1 机床夹具的功能和应满足的要求,5.1.2机床夹具应满足的要求 3)安全、方便、减轻劳动强度 即夹具的操作应方便、安全，能减轻工人的劳动强度。如操作位置应符合工人的习惯，工件的装卸要方便，夹紧要省力，必要时要加防护装置等。 (4)排屑顺畅

3、 排屑要通畅，因为积集切屑会影响工件定位精度；切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度；清理切屑将会增加辅助时间降低生产率。,5.1 机床夹具的功能和应满足的要求,5.1.2机床夹具应满足的要求 (5)机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性 应尽量采用标准元件。应有良好的结构工艺性，以便于制造、装配和维修。同时，还应合理选用夹具零件的材料和必要的热处理规范。,5.2机床夹具的类型和组成,5.2.1机床夹具的类型 按其使用范围可分为：通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具及随行夹具五种基本类型。 3.如按所适用的机床来分类，则可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、自动

4、机床夹具及数控机床夹具等。,5.2机床夹具的类型和组成,5.2.1机床夹具的类型 用于某一特定工件特定工序的夹具，称为专用夹具。 安装和加工一组尺寸相似、结构相似、工艺相似的工件适合采用成组夹具。 生产同类产品不同品种的工件时，只需更换部分元件，或调整部分装置就可以继续加工的夹具是可调整夹具。 由一系列标准化元件根据被加工工件的结构和工序要求组装而成的夹具，称为组合夹具。 在自动线和柔性制造系统中使用的，既能完成工件定位夹紧，又能作为运载工具将工件在机床间传送的夹具是随行夹具。,5.2机床夹具的类型和组成,5.2.2机床夹具的基本组成 (1)定位元件及定位装置 (2)夹紧元件及夹紧装置 (3)

5、导向或对刀元件 (4)夹具体 (5)其它元件及装置,夹具中用于确定工件正确位置的元件是定位元件。 夹具中用于固定工件已获得的正确位置的装置是夹紧元件。 夹具中用于确定工件与刀具相互位置的元件是导向及对刀元件。 将各种夹具元件和装置联接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上的元件是夹具体。,5.2.2机床夹具的基本组成,5.3机床夹具定位机构的设计,5.3.1 工件的定位 六点定位原理 完全定位和不完全定位 定位的正常情况和非正常情况,5.3.1.1 六点定位原理,工件定位就是采取适当的约束措施来限制工件的某些自由度，使工件在该方向上有确定的位置。 图示为典型形状工件的六点定位。 实际夹具是用定

6、位元件对工件产生约束作用的。,图5-2 典型形状工件六点定位,5.3.1.1 六点定位原理,一个自由的物体，它对三个相互垂直的坐标系来说，有六个活动可能性，其中三种是移动，三种是转动。习惯上把这种活动的可能性称为自由度，因此空间任一自由物体共有六个自由度。 工件定位的实质就是限制对工件加工有不良影响的自由度。 工件定位的任务就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。,5.3.1.1 六点定位原理,（1）沿X轴移动，用 表示； （2）沿Y轴移动，用 表示； （3）沿Z轴移动，用 表示；,（4）绕X轴转动，用 表示； （5）绕Y轴转动，用 表示； （6）绕Z轴转动，用 表示。,图5-3 未定位工

7、件的六个自由度,5.3.1.1 六点定位原理,图5-4 六位支承点分布,5.3.1.1 六点定位原理,图5-5 轴类零件六位定位,5.3.1.1 六点定位原理,图5-6 盘类零件六位定位,5.3.1.1 六点定位原理,六点定位原理 是指采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，是工件实现完全定位。,5.3.1.1 六点定位原理,应用六点定位原则时的5个主要问题： （1） 支承点分布必须适当，否则六个支承点限制不了工件的六个自由度。 （2）工件定位面与夹具的定位元件的工作面保持接触。 （3） 工件定位后，要用夹紧装置将工件紧固。 （4）定位支承点所限制的自由度名称，通常可按定位接触处

8、的形态确定。 （5）有时定位点的数量及其布置不一定那样明显、直观，如自动定心定位就是这样。,5.3.1.1 六点定位原理,图5-7 自动定心定位原理图,5.3.1.1 六点定位原理,夹具中用于确定工件正确位置的元件是定位元件。 典型定位元件的定位分析详见 书P277的表5-1,5.3.1.2完全定位和不完全定位,完全定位：工件的六个自由度被全部限制了的定位称为完全定位。（图5-8（a） 不完全定位（准定位）：没有完全限制六个自由度而仍然能保证工件加工要求的定位称为不完全定位。（图5-8（b）,图5-8 工件应限制自由度的确定,5.3.1.2完全定位和不完全定位,5.3.1.3定位的正常情况和非

9、正常情况,定位的正常情况：完全定位和不完全定位 定位的非正常情况：欠定位和过定位 欠定位：按照工件加工要求应限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。 过定位（重复定位）：工件的某个自由度被两个或两个以上的约束重复限制的现象称为过定位 。,5.3.1.3定位的正常情和非正常情况,一般情况下应当尽量避免过定位。 在某些条件下，过定位的现象不仅允许，而且是必要的。 1、工件刚度很差，在夹紧力、切削力作用下会产生很大变形。，此时过定位会提高工件某些部位的刚度，减少变形。 2、工件的定位表面和定位元件在尺寸、形状、位置精度已很高时。,5.3.1.3定位的正常情和非正常情况,因此消除过定位及其干涉一般有两

10、个途径： 其一是提高工件定位基面之间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度，以减少或消除过定位引起的干涉； 其二是改变定位元件的结构，使定位元件在重复限制自由度的部分不起定位作用。通常可采取下列措施来消除过定位：,5.3.1.3定位的正常情和非正常情况,(1) 减小接触面积 如图5-9所示,图5-9 过定位及其消除方法示例之一,5.3.1.3定位的正常情和非正常情况,(2) 修改定位元件形状，以减少定位支承点，如图5-10所示,图5-10 过定位及其消除方法示例之二 1菱形销；2支承板,5.3.1.3定位的正常情和非正常情况,(3) 缩短圆柱面的接触长度。如采用短圆柱销。 (4) 设法使过定位的

11、定位元件在干涉方向上能浮动，以减少实际支承点的数目。如图5-11所示的可浮动的定位元件，分别在、和、方向上浮动，从而消除了过定位。 (5) 拆除过定位元件。,图5-11 可浮动定位元件的浮动方向,5.3.1.3定位的正常情和非正常情况,图5-12 过定位及其改进 a)、c)过定位b)、d)、e)、f)改进方案,5.3.1.3定位的正常情和非正常情况,图5-13 平面定位方案分析,5.3.2典型的定位方式、定位元件,5.3.2.1工件以平面定位,对于箱体、床身、机座、支架类零件的加工，最常用的定位方式是以平面为基准。图5-12所示为平面定位方式简图，图5-12a为粗基准定位，采用支承钉；图5-1

12、2b为精基准定位，,图514 平面定位 a)粗基准定位 b)精基准定位,5.3.2.1 工件以平面定位,工件以平面为定位基面时常用的定位元件： （一） 基本支承(主要支承) 主要支承用来限制工件的自由度，起定位作用。 （1）固定支承 固定支承有支承钉和支承板两种型式。在使用过程中，它们都是固定不动的。在定位过程中，支承钉一般只限制工件的一个自由度，而支承板相当于两个支承钉。,5.3.2.1 工件以平面定位,图5-15 支承钉(JB/T 8029.21999),5.3.2.1 工件以平面定位,图5-16 支承板(JB/T 8029.11999),5.3.2.1 工件以平面定位,图5-17 其他定

13、位方法和元件,5.3.2.1 工件以平面定位,（2）可调支承 在工件定位过程中，支承钉的高度需要调整时，则可采用图1.25所示的调节支承(JB/T8026.41999)。 可调支承适用于工件以粗基准面定位或定位基面的形状复杂（如成型面、台阶面等），以及各批毛坯的尺寸、形状变化较大时的情况。 每个工件调整一次或每批工件调整一次。 注意：调好后应锁紧。,5.3.2.1 工件以平面定位,可调支承与固定支承的区别是，它 的顶端有一个调整范围，调整好后用螺 母锁紧。当工件的定位基面形状复杂， 各批毛坯尺寸、形状有变化时，多采用 这类支承。可调支承一般只对一批毛坯 调整一次。这类支承结构如图518所 示。

14、,图5-18 可调节支承(JB/T 8026.41999),5.3.2.1 工件以平面定位,图5-19 调节支承的应用,工件以粗基准面定位，毛坯的尺寸形状变化较大时,在可调夹具上加工形状相同而尺寸不等的工件时，用调节支承,5.3.2.1 工件以平面定位,（3）自位支承(浮动支承) 在工件定位过程中，能自动调整位置的支承称为自位支承，或称浮动支承。 特点： 支承点的位置能随着工件定位基面位置的变动而自动调整，定位基面压下其中一点，其余点便上升，直至各点均与工件接触。接触点数的增加，提高了工件装夹刚度和稳定性，但其作用相当于一个固定支承，只限制了工件的一个自由度。 适用于工件以毛坯面定位或定位刚性

15、较差的场合。,5.3.2.1 工件以平面定位,图5-20 自位支承,图5-18 自位支承,图5-21 自位支承的应用 1、2浮动支承,5.3.2.1 工件以平面定位,（二)辅助支承 辅助支承用来提高工件的装夹刚度和稳定性，不起定位作用。,工件以内孔及端面定位钻右端小孔。若右端不设支承，工件装夹后，右臂为一悬臂，刚性差。若在 A 点设置固定支承则属过定位，有可能破坏左端定位。在这种情况下，宜在右端设置辅助支承。工件定位时，辅助支承是浮动的（或可调的），待工件夹紧后再把辅助支承固定下来，以承受切削力。,图5-22 辅助支承的应用,5.3.2.1 工件以平面定位,图5-23 辅助支承 a)简单辅助支

16、承 b)带自锁的辅助支承 c)自动调位的辅助支承 1一支承2一螺母3一弹簧4一手柄,5.3.2.1 工件以平面定位,图5-24 辅助支承的应用 1、2一支承板3一辅助支承,5.3.2.1 工件以平面定位,辅助支承有些结构与可调支承很相近，应分清它们的区别。 从功能上讲，可调支承起定位作用，而辅助支承不起定位作用。 从操作上讲，可调支承是先调整，而后定位，最后夹紧工件，辅助支承则是先定位，夹紧工件，最后调整辅助支承。,5.3.2.2 孔定位,当工件上的孔为定位基准时，就采用这种定位方式，其基本特点是定位孔和定位元件之间处于配合状态。常用定位元件是各种心轴和定位销。,5.3.2.2 孔定位,（一）

17、心轴定位,a)为间隙配合心轴，工件装卸方便，定心精度不高。 b)为过盈配合心轴，定心精度高，但装卸工件不便，易损伤工件定位孔。 c)为小锥度心轴，工件安装时轻轻敲人或压人，通过孔和心轴接触表面的弹性变形来夹紧工件，可获得较高的定心精度。 除了刚性心轴外，生产中还有弹性心轴、液塑心轴及自动定心心轴等，它们在定位的同时将工件夹紧，使用很方便，但结构比较复杂。,图5-25 心轴 a) 间隙配合心轴b) 过盈配合心轴c)小锥度心轴,5.3.2.2 孔定位,（一）心轴定位,图5-26 圆柱心轴 1引导部分；2工作部分；3传动部分,5.3.2.2 孔定位,（二）定位销,短圆柱销可限制两个自由度，而长圆柱销

18、可限制四个自由度。 从结构上看，定位销一般可分为固定式和可换式两种（如图5-27所示）。,5.3.2.2 孔定位,图5-27 定位销,5.3.2.2 孔定位,（二）定位销,图5-27 圆锥销定位,圆锥销一般只能限制工件的三个移动自由度。 工件在单个圆锥销上容易倾斜，为此，圆锥销一般与其它定位元件组合适用。,5.3.2.3 外圆定位,（一）定心定位,图5-28 磨齿轮内孔卡盘,5.3.2.3 外圆定位,（二）V形块定位,工件以外圆柱面在V型块上定位的突出优点是对中性好，即工件上定位用的外圆柱面轴线始终处在V型块两斜面的对称面上，且不受定位基准直径误差的影响。 两斜面之间夹角有60、90、120等

19、， 90V形块使用最广，其定位精度比60V形块比高，定位稳定性比120V形块高。,5.3.2.3 外圆定位,（二）V形块定位,图5-29 V形块,5.3.2.3 外圆定位,（二）V形块定位,90V形块(JB/T 8018.11999)的典型结构和尺寸均已标准化。设计非标准V形块时，可参考图1.42所示的有关尺寸进行计算。,图5-30 V形块结构尺寸,5.3.2.3 外圆定位,（三）其他定位,1）定位套 用定位套定位时内孔轴线是限位基准,内孔面是限位基面 短定位套限制工件2个自由度 长定位套限制工件4个自由度 定位套结构简单，容易制造，定心精度不高，适用于精定位基面。为了限制工件沿轴向的自由度，

20、常与端面联合定位。,5.3.2.3 外圆定位,图5-31 常用定位套,5.3.2.3 外圆定位,图5-32 半圆套定位,2）半圆套 主要用于大型轴类工件及不便轴向装夹的工件定位。下面的半圆套是定位元件，上面的半圆套起夹紧作用。半圆套的最小内径应取工件定位基面的最大直径。,5.3.2.3 外圆定位,3）圆锥套 工件以圆柱面的端部在外拨顶尖的锥孔中定位，锥孔中有齿纹，以便带动工件旋转。顶尖体的锥柄部分插入机床主轴孔中。,图5-33 工件在外拨顶尖锥孔中的定位,5.3.2.4 定位表面的组合,1、平面与平面组合 2、平面与孔组合 3、平面与外圆柱组合 4、平面与其他表面组合 5、锥面与锥面组合,5.

21、3.2.4 定位表面的组合,第一定位基准面（主基准） 限制自由度最多 第二定位基准面（导向基准） 限制自由度次之 第三定位基准面（定程基准） 限制一个自由度,5.3.3 定位误差的分析与计算,1、定位误差及其产生的原因 1) 定位误差的定义 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,使各个工件在夹具上所占据的位置不可能完全一致，以致使加工后各工件的加工尺寸存在误差，这种因工件定位而产生的工序基准在工序尺寸上的最大变动量，称为定位误差，用D表示。,5.3.3 定位误差的分析与计算,2) 定位误差产生的原因 造成定位误差的原因有两个： 一个是由于定位基准与设计基准不重合，产生的误差称

22、为基准不重合误差B ； 二是由于定位副制造误差而引起定位基准的位移(即定位基准与限位基准不重合)，称为基准位移误差Y 。 定位误差发生在按调整法加工一批工件时，如果逐个按试切法加工不存在定位误差。,5.3.3 定位误差的分析与计算,（1）基准不重合误差B 当定位基准与设计基准不重合时便产生基准不重合误差。因此选择定位基准时应尽量与设计基准相重合。当被加工工件的工艺过程确定以后，各工序的工序尺寸也就随之而定，此时在工艺文件上，设计基准便转化为工序基准。,5.3.3 定位误差的分析与计算,设计夹具时，应当使定位基准与工序基准重合。当定位基准与工序基准不重合时，即产生基准不重合误差，其大小等于定位基

23、准与工序基准之间尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影，用B表示。 工序基准与定位基准之间的尺寸就称为定位尺寸。,5.3.3 定位误差的分析与计算,B=Amax-Amin=Smax-Smin=s 当定位基准的变动方向与加工方向不一致,存在一个夹角时 B=sCOS,图5-34 基准不重合误差B,5.3.3 定位误差的分析与计算,2）基准位移误差Y 工件在夹具中定位时，由于工件定位基面与夹具上定位元件限位基面的制造公差和最小配合间隙的影响，使定位基准在加工方向上产生位移,从而使各个工件的位置不一致，给加工尺寸造成的误差称为基准位移误差，用Y表示。,5.3.3 定位误差的分析与计算,图5-35(a)所示是

24、在圆柱面上铣槽的工序简图，加工尺寸为A和B。图5-35(b)所示是加工示意图，工件以内孔D在圆柱心轴(直径为d0)上定位；O是心轴轴心，即限位基准；C是对刀尺寸。,图5-35 基准位移误差,5.3.3 定位误差的分析与计算,2. 定位误差的常用计算方法 1）合成法 定位误差由基准不重合误差与基准位移误差两项组合而成。计算时，先分别算出B和Y，然后将两者组合而成D。 组合方法为： 如果工序基准不在定位基面上：D =Y + B 如果工序基准在定位基面上： D = Y B 式中“+”、“-”号的确定方法如下： （1）分析定位基面尺寸由小变大（或由大变小）时，定位基准的变动方向。 （2）当定位基面尺寸

25、作同样变化时，设定位基准的位置不变动，分析工序基准的变动方向。 （3）两者的变动方向相同时，取“+”号，两者的变动方向相反时，取“-”号。,5.3.3 定位误差的分析与计算,2) 不同定位方式的基准位移误差的计算方法 不同的定位方式和不同的定位副结构，其定位基准的移动量的计算方法是不同的。 (1) 利用圆柱定位销、圆柱心轴定位 工件以圆孔在圆柱销、圆柱心轴上定位，其定位基准为孔的中心线，定位基面为内孔表面。 当圆柱销、圆柱心轴与被定位的工件内孔的配合为过盈配合时，不存在间隙,定位基准(内孔轴线)相对定位元件没有位置变化。 所以：Y=0,5.3.3 定位误差的分析与计算,当定位副为间隙配合时，由

26、于由于定位副配合间隙的影响，会使工件上圆孔中心线（定位基准）的位置发生偏移，其中心偏移量在加工尺寸方向上的投影即为基准位移误差Y 。 定位基准偏移的方向有两种可能： 一是可以在任意方向上偏移； 二是只能在某一方向上偏移。,图5-36 Xmax对工件尺寸公差的影响,5.3.3 定位误差的分析与计算,当定位基准在任意方向偏移时，其最大偏移量即为定位副直径方向的最大间隙，即 Y =Xmax=Dmaxd0min=D+d0+Xmin 式中：Xmax 定位副最大配合间隙（mm）； Dmax 工件定位孔最大直径（mm）； d0min 圆柱销或圆柱心轴的最小直径（mm）； D 工件定位孔的直径公差（mm）；

27、d0 圆柱销或圆柱心轴的直径公差（mm）； Xmin 定位所需最小间隙，由设计时确定（mm）。,5.3.3 定位误差的分析与计算,当基准偏移为单方向时，在其移动方向最大偏移量为半径方向的最大间隙，即 Y=Xmax/2=（Dmax-d0min）/2=（D+d0+Xmin）/2 如果基准偏移的方向与工件加工尺寸的方向不一致时，应将基准的偏移量向加工尺寸方向上投影，投影后的值才是此加工尺寸的基准位移误差。 Y=iCOS,5.3.3 定位误差的分析与计算,按图5-35(a)所示： 加工尺寸A时: B=0 Y=(D+d0+Xmin)/2 D=Y+B=(D+d0+Xmin)/2 加工尺寸E时: B=d/2

28、 Y=(D+d0+Xmin)/2 D=Y+B=(D+d0+Xmin+d)/2 加工尺寸H时: B=D/2 Y=(D+d0+Xmin)/2 D=Y-B=(d0+Xmin)/2,5.3.3 定位误差的分析与计算,（2）利用平面定位 工件以平面定位时的基准位移误差计算较方便。由于工件以平面定位时，其定位基面与定位元件限位基面以平面接触,二者的位置不会发生相对变化，因此基准位移误差为零，即工件以平面定位时Y=0,5.3.3 定位误差的分析与计算,（3）利用外圆柱面在V形块上定位 工件以外圆柱面在V形块上定位时，其定位基准为工件外圆柱面的轴心线，定位基面为外圆柱面。,图5-37 V形块定心定位的位移误差

29、,基准位移量为：,5.3.3 定位误差的分析与计算,3）定位误差计算实例 例1：图5-38所示求加工尺寸A的定位误差 （1）定位基准为底面，工序基准为圆孔中心线O，基准不重合。两者之间的定位尺寸为50mm，其公差为S=0.2mm 由于工序基准的位移方向与加工尺寸方向间的夹角为45 B=sCOS=0.1414mm (2)定位基准与限位基准重合 Y=0 (3) D=B=0.1414mm,图5-38 定位误差计算示例之一,5.3.3 定位误差的分析与计算,例2： 如图5-39所示，以A面定位加工20H8孔，求加工尺寸(400.1)mm的定位误差。 解：(1) 工件以平面定位Y=0。 (2) 由图1.

30、57可知，工序基准为B面，定位基准为A面，故基准不重合。 按式(1-4)得 =(0.05+0.1)cos0mm =0.15m (3) 定位误差 D=B+ Y=0.15mm。,图5-39 定位误差计算示例之二,5.3.3 定位误差的分析与计算,例3：钻铰图5-40所示零件上10H7孔，工件主要以20H7 孔定位，定位轴直径为 ，求工序尺寸(500.07)mm及平行度的定位误差。,图5-40 定位误差计算示例之三,5.3.3 定位误差的分析与计算,1) 工序尺寸500.07mm的定位误差 (1) 定位基准为20H7( )孔的轴线，工序尺寸 (500.07)mm的工序基准也为20H7孔的轴线，故 定

31、位基准与工序基准重合，即： B=0 (2) 由于定位基准在任意方向偏移，按式(1-7)得 Y=Xmax=D+ +Xmin=(0.02l+0.09+0.007)=0.037mm (3) 定位误差 D=Y=0.037mm。 2) 平行度的定位误差 (1) 同理，B=0 (2) 按式(1-9)得,=(0.02l+0.09+0.007) =0.018 mm,(3) 影响工件平行度的定位误差 D=Y=0.018mm,5.3.3 定位误差的分析与计算,例4：钻铰图5-41a)所示凸轮上的 两小孔(16mm)，定位方式如图5-41(b) 所示。定位销直径为mm，求加工尺寸 (l000.1)mm的定位误差。

32、(1) 定位基准与工序基准重合，B=0。 (2) 由于夹紧力的作用，定位基准相对限位基准单方向移动，定位基准的移动方向与加工尺寸方向间的夹角为3015。根据式(1-6)和式(1-8)得 =(0.033+0.021+0)/2=0.027mm Y=Ycos=0.027cos30=0.02mm (3) 由于工序基准(孔的轴线)不在定位基面内孔圆柱面上，B与Y无相关公共变量，所以 D=Y+B=(0.02+0)mm=0.02mm,图5-41 定位误差计算示例之四,5.3.3 定位误差的分析与计算,例5：如图5-42所示，工件以小端外圆dl用V形块定位，V形块上两斜面间的夹角为90，加工10H8孔。已知

33、，H=(400.15)mm，同轴度误差t=0.03mm，求加工尺寸(400.15)mm的定位误差。,图5-42 定位误差计算示例之五,解：(1) 定位基准是圆柱dl的轴线，工序基准在外圆d2的素线B上，两者不重合，定位尺寸是外圆d2的半径，并且考虑两圆的同轴度误差。按式(1-4)得 = =( + 0.03)mm=0.053mm (2) 按式(1-11)得 =0.7070.0lmm=0.007mm (3) 工序基准不在定位基面上，B与Y无相关公共变量，所以 D=B+Y =(0.053+0.007)mm=0.06mm,5.3.3 定位误差的分析与计算,图5-43 定位误差计算示例之六,例6：如图5

34、-43所示铣工件上的键槽。如图5-44所示工件以圆柱面在=90的V形块上定位，求加工尺寸分别为A1、A2、A3时的定位误差。,图5-44工件在V形块定位时的基准位移误差,5.3.3 定位误差的分析与计算,解： 1) 加工尺寸A1的定位误差 (1) 工序基准是圆柱轴线，定位基准也是圆柱轴线，两者重合，故 B=0 (2) 定位基准相对限位基准有位移，i与加工尺寸方向一致，按式(1-10)得 (3) 由于工序基准(轴线)不在定位基面(圆柱面)上，B与Y无相关公共变量，所以 (=90时),5.3.3 定位误差的分析与计算,2) 加工尺寸A2的定位误差 (1) 由于工序基准是圆柱下母线，定位基准是圆柱轴

35、线， 两者不重合，并且定位尺寸 ，所以 (2) 同理，按式(1-10)得 (3) 定位误差的合成。工序基准在定位基面上，当定位基面直径由大变小时，定位基准朝下变动；当定位基面直径由大变小、定位基准不动时，工序基准朝上变动。两者的变动方向相反，取“”号，故 =0.207d (=90时),5.3.3 定位误差的分析与计算,3) 加工尺寸A3的定位误差 (1) 同理，定位基准与工序基准不重合时， (2) 同理，按式(1-10)得 (3) 定位误差的合成。工序基准在定位基面上，当定位基面直径由大变小时，定位基准朝下变动；当定位基面直径由大变小、定位基准不动时，工序基准也朝下变动。两者的变动方向相同，取

36、“+”号，故 =1.207d (=90时),5.3.3 定位误差的分析与计算,结论：轴在V形块上定位时的基准位移误 差为 ： 由于B与Y中均包含一个公共变量d，所以需用合成计算定位误差，根据两者的作用方向取代数和。,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.4.1 夹紧机构的基本要求 5.4.2 夹紧力的确定 5.4.3 常用的夹紧机构 5.4.4 其他夹紧机构 5.4.5 夹紧机构的动力装置,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.4.1 夹紧机构的基本要求 1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。 2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。 3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚

37、度，手动夹紧机构必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。 4)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速，符合工人操作习惯。 5)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.4.2 夹紧力的确定 夹紧力包括方向、作用点和大小三个要素，这是夹紧机构设计中首先要解决的问题。 (一)夹紧力方向的确定 1)夹紧力的方向应有利于工件的准确定位,图5-45 夹紧力的方向选择,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,2)夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致,图5-46 薄壁套筒的夹紧,a）三爪自定心卡盘夹紧 b)端面夹紧,5.4 机床夹具夹紧机

38、构的设计,3)夹紧力的方向应尽可能与切削力、重力方向一致，以利于减小夹紧力,图5-47 夹紧力与切削力的方向,a）夹紧力与切削力同向 b)夹紧力与切削力反向,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,(二)夹紧力作用点的选择 1)夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内,图5-48 夹紧力作用点的位置,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,(二)夹紧力作用点的选择 2)夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。,图5-49夹紧力的作用点与工件变形,a)工件底面产生夹紧变形 b)改进方案,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,(二)夹紧力作用点的选择 3)夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，

39、以提高工件切削部位的刚度和抗振性。,图5-50 辅助支承和辅助夹紧,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,(二)夹紧力作用点的选择 4)夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。,图5-51 夹紧引起导向支架变形 a)不合理b)合理 1一工件 2一导向支架 3-夹紧螺杆 4一镗套,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,(三)夹紧力大小的确定 夹紧力大小需要准确的场合，一般可经过实验来确定。通常，由于切削力本身是估算的，工件与支承件间的摩擦系数也是近似的，因此夹紧力也是粗略估算的。 在计算夹紧力时，将夹具和工件看作一个刚性系统，以切削力的作用点、方向和大小处于最不利于夹紧时的状况为工件受力状况。根据

40、切削力、夹紧力(大工件还应考虑重力，运动速度较大时应考虑惯性力，以及夹紧机构具体尺寸，列出工件的静力平衡方程式，求出理论夹紧力，再乘以安全系数，作为实际所需夹紧力。,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.4.3 常用夹紧机构 (一)斜楔夹紧机构,图552 斜楔夹紧机构 图5-53 斜楔夹紧受力分析 1一斜楔 2一滑柱 3一摆动压板 4一工件 5一挡销 6一弹簧,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.4.3 常用夹紧机构 (一)斜楔夹紧机构 优点：是有一定的扩力作用，可以方便地使力的方向改变900， 缺点：是较小，行程较长。,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.4.3 常用夹紧机构 （二）螺旋夹紧机

41、构 螺旋夹紧机构是手动夹紧机构中应用最广泛的一种。,图5-54 螺旋紧机构示例,a)顶丝 b)螺栓 c)压板 d)钩形压板,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.4.3 常用夹紧机构 （二）螺旋夹紧机构 螺旋夹紧机构夹紧力的计算与斜楔夹紧机构的计算相似，因为螺旋可以看作一斜楔绕在圆柱体上而形成。,图5-55 螺杆受力示意图,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.4.3 常用夹紧机构 （二）螺旋夹紧机构 优点： 扩力比可达80以上，自锁性好，结构简单，制造方 便，适应强。 缺点：其缺点是动作慢，操作强度大。,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.4.3 常用夹紧机构 (三) 偏心夹紧机构 偏心夹紧机构

42、靠偏心轮回转时其半径逐渐增大而产生夹紧力来夹紧工件。图所示为三种偏心夹紧机构。,图5-56 偏心夹紧机构,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.4.3 常用夹紧机构 (三) 偏心夹紧机构 偏心夹紧原理与斜楔夹紧机构靠斜面高度增高而产生夹紧相，只是斜楔夹紧的楔角不变，而偏心夹紧的楔角是变化的。,图5-57 偏心夹紧原理,a)偏心轮 b)偏心轮展开图,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.4.3 常用夹紧机构 (三) 偏心夹紧机构 偏心夹紧的偏心轮已标准化，其夹紧行程和夹紧力在夹具设计手册上也给出了，可以选用。偏心夹紧机构的优点是结构简单，操作友便，动佳迅速。其缺点是自锁性能差，夹紧行程和增力比小。因

43、此一般用于工件尺寸变化不大，切削力小面且平稳的场合，不适合在粗加工中应用。,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.4.4 其他夹紧机构 (一)铰链夹紧机构,图5-58 铰链夹紧机构,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.4.4 其他夹紧机构 (二) 定心夹紧机构,图5-60 螺旋定心夹紧机构,图5-59 锥面定心夹紧机构,1一滑块 2一螺母,1一夹紧螺杆 2、3一钳口 4一钳口定心叉 5一钳口对中调节螺钉 6一锁紧螺钉,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.4.4 其他夹紧机构 (三) 联动夹紧机构,图5-61 夹紧件与夹紧件多点联动夹紧机构,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.4.4 其他夹紧机构

44、 (三) 联动夹紧机构,图5-62 多工件联动夹紧机构,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.4.4 其他夹紧机构 (三) 联动夹紧机构,图5-63 夹紧与辅助支承联动夹紧机构,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.4.4 其他夹紧机构 设计联动夹紧机构时应注意如下几点： 1)由于联动机构动作和受力情况比较复杂，应仔细进行运动分析和受力分析，以确保设计意图能够实现。 2)在联动机构中要充分注意在哪些地方设置浮动环节，如铰链、球面垫等，要注意浮动的方向和浮动量的大小，要注意设置必要的调整环节，保证各处夹紧均衡，运动不发生干涉。 3)各压板都能很好地松夹，以便装卸工件。 4)要注意整个机构和传动受力环

45、节的强度和刚度。 5)联动机构不要设计得太复杂，注意提高可靠性，降低制造成本。,5.4.5 夹紧机构的动力装置 (一)气动夹紧装置,图5-64 典型气压传动系统 1一分水滤油器 2一调压阀 3一油雾器 4一单向阀 5一配气阀 6一气缸 7一气压继电器,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.4.5 夹紧机构的动力装置 （一）气动夹紧装置 （二）液压夹紧装置 （三）气-液联合夹紧装置 （四）其他动力装置,5.4 机床夹具夹紧机构的设计,5.5 机床夹具的其他装置,5.5.1 孔加工刀具的导向装置 5.5.2 对刀装置 5.5.3 分度装置 5.5.4 对定装置,5.5 机床夹具的其他装置,5.5.1 孔加工刀具的导向装置 刀具的导向是为了保证孔的位置精度，增加钻头和镗杆的支承以提高其刚度，减少刀具的变形，确保孔加工的位置精度。,5.5 机床夹具的其他装置,5.5.1 孔加工刀具的导向装置,(一) 钻孔的导向装置 钻床夹具中钻头的导向采用钻套，钻套有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种如图所示。,图5-65 钻套,a)固定钻套 b)可换钻套 c)快换钻套 1-钻套 2-衬套 3-钻模板 4-螺钉,5.5 机床夹具的其他装置,5.5.1 孔加工刀具的导向装置,图5-66 特殊钻套 a)两孔距离较小 b)孔离钻模板较远 c)斜面上钻