称机床夹具学习.pptx

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1、3.1 3.1 绪论绪论 夹具是机械制造过程中使用的一种工艺装备，分夹具是机械制造过程中使用的一种工艺装备，分为机床夹具、焊接夹具、装配夹具和检验夹具等。为机床夹具、焊接夹具、装配夹具和检验夹具等。各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备，各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备，称机床夹具，如车床上使用的三爪自动定心卡盘、称机床夹具，如车床上使用的三爪自动定心卡盘、铣床上使用的平口虎钳等。铣床上使用的平口虎钳等。第1页/共119页 机床夹具是机械加工中不可缺少的一种工艺装备，机床夹具是机械加工中不可缺少的一种工艺装备，应用十分广泛。其主要作用有：应用十分广泛。其主要作用有：v稳定保证加工质量

2、稳定保证加工质量 ；v提高劳动生产率提高劳动生产率 ；v减轻工人的劳动强度，保证安全生产减轻工人的劳动强度，保证安全生产 ；v扩大机床的使用范围扩大机床的使用范围 。第2页/共119页机床夹具分类机床夹具分类1 1按夹具的使用特点分类按夹具的使用特点分类v通用夹具通用夹具 已经标准化的，可加工一定范围内不同工件的夹已经标准化的，可加工一定范围内不同工件的夹具，如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、万能具，如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、万能分度头、磁力工件台等。分度头、磁力工件台等。v专用夹具专用夹具 专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。

3、专用夹具一般在批量生产中使用。专用夹具。专用夹具一般在批量生产中使用。第3页/共119页v可调夹具可调夹具 夹具的某些元件可调整或可更换，以适应多种工夹具的某些元件可调整或可更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。它还分为通用可件加工的夹具，称为可调夹具。它还分为通用可调夹具和成组可调夹具两类。调夹具和成组可调夹具两类。v组合夹具组合夹具 采用标准的组合夹具元件、部件，专为某一工件采用标准的组合夹具元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。v拼装夹具拼装夹具 用专门的标准化、系列化的拼装夹具零部件拼装、用专门的标准化、系列化的拼装夹具

4、零部件拼装、而成的夹具，称为拼装夹具。它具有组合夹具的而成的夹具，称为拼装夹具。它具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高、效率高、结构紧凑。优点，但比组合夹具精度高、效率高、结构紧凑。第4页/共119页2 2按使用机床分类按使用机床分类 夹具按使用机床可分为车床夹具、铣床夹具、钻夹具按使用机床可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其它机具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其它机床夹具等。床夹具等。第5页/共119页3 3按夹紧的动力源分类按夹紧的动力源分类 夹具按夹紧的动力源可分为手动

5、夹具、气动夹具、夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。具等。第6页/共119页机床夹具的组成机床夹具的组成 机床夹具的种类繁多、结构各异，但它们的工作原理基本机床夹具的种类繁多、结构各异，但它们的工作原理基本相同。按夹具上各部分元件和装置所起的功用划分，可得相同。按夹具上各部分元件和装置所起的功用划分，可得出夹具一般有以下几个组成部分，以钻模夹具为例。出夹具一般有以下几个组成部分，以钻模夹具为例。1-1-钻套钻套 2-2-钻模板钻模板 3-3-夹具体夹具体 4-4-支承板支承板 5-5-圆柱销圆柱销

6、 6-6-开口垫圈开口垫圈 7-7-螺母螺母 8-8-螺杆螺杆 9-9-菱形销菱形销第7页/共119页v定位元件定位元件 定位元件用于确定工件在夹具中的正确位置，它是夹具定位元件用于确定工件在夹具中的正确位置，它是夹具的主要功能元件之一。图中的圆柱销的主要功能元件之一。图中的圆柱销5 5、菱形销、菱形销9 9和支承和支承板板4 4都是定位元件，它们使工件在夹具中占据正确位置。都是定位元件，它们使工件在夹具中占据正确位置。第8页/共119页v夹紧装置夹紧装置 夹紧装置用于保证工件在加工过程中受到外力（如切削力、夹紧装置用于保证工件在加工过程中受到外力（如切削力、重力、惯性力等）作用时，已经占据的

7、正确位置不被破坏。重力、惯性力等）作用时，已经占据的正确位置不被破坏。如图所示钻床夹具中的开口垫圈如图所示钻床夹具中的开口垫圈6 6是夹紧元件，与螺杆是夹紧元件，与螺杆8 8、螺母螺母7 7一起组成夹紧装置。一起组成夹紧装置。第9页/共119页v对刀对刀-导向元件导向元件 对刀对刀-导向元件用于确定刀具相对于夹具的正确位置和引导向元件用于确定刀具相对于夹具的正确位置和引导刀具进行加工。其中，对刀元件是在夹具中起对刀作用导刀具进行加工。其中，对刀元件是在夹具中起对刀作用的零部件，如铣床夹具上的对刀块。导向元件是在夹具中的零部件，如铣床夹具上的对刀块。导向元件是在夹具中起对刀和引导刀具作用的零部件

8、，图中的钻套起对刀和引导刀具作用的零部件，图中的钻套1 1是导向元是导向元件。件。第10页/共119页v夹具体夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，它用于连接夹具上各个元件夹具体是机床夹具的基础件，它用于连接夹具上各个元件或装置，使之成为一个整体，并与机床有关部件相连接，或装置，使之成为一个整体，并与机床有关部件相连接，如图中的夹具体如图中的夹具体3 3。第11页/共119页v连接元件连接元件 确定夹具在机床上正确位置的元件，如定位键、确定夹具在机床上正确位置的元件，如定位键、定位销及紧固螺栓等。定位销及紧固螺栓等。v其他元件和装置其他元件和装置 根据夹具上特殊需要而设置的装置和元件，如：根据夹具

9、上特殊需要而设置的装置和元件，如：分度装置分度装置 加工按一定规律分布的多个表面。加工按一定规律分布的多个表面。上下料装置上下料装置 为方便输送工件，如输送垫铁等。为方便输送工件，如输送垫铁等。吊装元件吊装元件 对于大型夹具，应设置吊装元件，如吊环对于大型夹具，应设置吊装元件，如吊环螺钉等。螺钉等。工件的顶出装置（或让刀装置）加工箱体类零件多层工件的顶出装置（或让刀装置）加工箱体类零件多层壁上的孔。壁上的孔。第12页/共119页3.2 3.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位 工件在夹具中定位就是要确定工件与定位元件的相对位置，工件在夹具中定位就是要确定工件与定位元件的相对位置，从而保证工

10、件相对于刀具和机床的正确加工位置。工件在从而保证工件相对于刀具和机床的正确加工位置。工件在夹具中的定位是由工件的定位基准（面）与夹具定位元件夹具中的定位是由工件的定位基准（面）与夹具定位元件的工作表面（定位表面）相接触或相配合实现的。工件位的工作表面（定位表面）相接触或相配合实现的。工件位置正确与否，用加工要求来衡量，一批工件逐个在夹具上置正确与否，用加工要求来衡量，一批工件逐个在夹具上定位时，每个工件在夹具中占据的位置不可能绝对一致，定位时，每个工件在夹具中占据的位置不可能绝对一致，但每个工件的位置变动量必须控制在加工要求所允许的范但每个工件的位置变动量必须控制在加工要求所允许的范围内。由此

11、可知，工件在夹具中的定位应解决两方面的问围内。由此可知，工件在夹具中的定位应解决两方面的问题：一是工件位置是否确定，即定位方案的设计；二是工题：一是工件位置是否确定，即定位方案的设计；二是工件位置是否准确，即定位精度问题。件位置是否准确，即定位精度问题。第13页/共119页六点定位原理六点定位原理 如图所示，用六个合理分布的定位支承点与工件分别接触，如图所示，用六个合理分布的定位支承点与工件分别接触，即一个支承点限制工件的一个自由度，使工件在夹具中的即一个支承点限制工件的一个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定。由此可见，要使工件在空间具有唯一确定位置完全确定。由此可见，要使工件在空间具有唯一

12、确定的位置，就必须限制工件在空间的六个自由度，这就是的位置，就必须限制工件在空间的六个自由度，这就是“六点定位原理六点定位原理”。第14页/共119页 在应用工件的在应用工件的“六点定位原理六点定位原理”进行定位分析时，进行定位分析时，应注意以下几点：应注意以下几点：v定位就是限制自由度，通常用合理布置的定位支定位就是限制自由度，通常用合理布置的定位支承点来限制工件的自由度。承点来限制工件的自由度。v定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。若二者脱离，则意味着失去定位

13、作用。若二者脱离，则意味着失去定位作用。第15页/共119页v定位和夹紧是两个不同的概念：定位是为了使工定位和夹紧是两个不同的概念：定位是为了使工件在空间某一方向占据唯一确定的位置，此时工件在空间某一方向占据唯一确定的位置，此时工件除受自身重力作用外，不受其它外力作用。而件除受自身重力作用外，不受其它外力作用。而夹紧则是使工件在外力作用下，仍能保证这唯一夹紧则是使工件在外力作用下，仍能保证这唯一正确位置不变，对于一般夹具，先实施定位，然正确位置不变，对于一般夹具，先实施定位，然后再夹紧。对于自定心夹具后再夹紧。对于自定心夹具 （如三爪卡盘），（如三爪卡盘），则是定位和夹紧过程同时进行。因此，一

14、定要把则是定位和夹紧过程同时进行。因此，一定要把定位和夹紧区别开来，不能混为一谈。定位和夹紧区别开来，不能混为一谈。第16页/共119页v定位支承点是由定位元件抽象而来的，在夹具中，定位支承点是由定位元件抽象而来的，在夹具中，定位支承点总是通过具体的定位元件来体现，至定位支承点总是通过具体的定位元件来体现，至于具体的定位元件应转化为几个定位支承点，需于具体的定位元件应转化为几个定位支承点，需结合其结构进行分析。结合其结构进行分析。第17页/共119页工件定位的几种情况工件定位的几种情况1.1.完全定位完全定位 工件的六个自由度被定位元件无重复的限制，工件在工件的六个自由度被定位元件无重复的限制

15、，工件在夹具中具有唯一确定的位置称为完全定位。夹具中具有唯一确定的位置称为完全定位。第18页/共119页2.2.不完全定位不完全定位对不影响工件加工要求的某些自由度不加限制的对不影响工件加工要求的某些自由度不加限制的定位方式称为不完全定位。定位方式称为不完全定位。第19页/共119页3.3.欠定位欠定位 根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位称为欠定位。欠定位无法保证加全被限制的定位称为欠定位。欠定位无法保证加工要求。因此，在确定工件的定位方案时，决不工要求。因此，在确定工件的定位方案时，决不允许有欠定位的现象发生。允许有欠定位的现象

16、发生。第20页/共119页4 4过定位过定位 工件的一个或几个自由度被不同的定位支承点重工件的一个或几个自由度被不同的定位支承点重复限制的定位称为过定位或重复定位。复限制的定位称为过定位或重复定位。第21页/共119页常见定位方式及其所用定位元件常见定位方式及其所用定位元件1 1工件以平面定位工件以平面定位 平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承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。给出了平面定位的几种情况。ZXYZXYZXYZXYZXYZXY第

17、22页/共119页支承钉和支承板支承钉和支承板第23页/共119页2 2、工件以圆孔定位工件以圆孔定位工件以圆孔定位工件以圆孔定位 工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）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。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。隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。工件以圆孔定位工件以圆孔定位XYZXYZXYZXYZXYZXYZ第24页/共119页3

18、3、工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位 工件以外圆柱面定位两种形式：定心定位和支承定位。工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）。工件以外圆柱面支仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）。工件以外圆柱面支承定位的元件常采用承定位的元件常采用V V型块，短型块，短V V型块限制型块限制2 2个自由度，长个自由度，长V V型块（或两个短型块（或两个短V V型块组合）限制型块组合）限制4 4个自由度。个自由度。工件以外圆柱面定位

19、工件以外圆柱面定位XYZXYZXYZXYZXYZ第25页/共119页4 4、工件以其他表面定位工件以其他表面定位工件以其他表面定位工件以其他表面定位 除平面、圆孔、外圆柱面外，工件有时还可能以其它表面除平面、圆孔、外圆柱面外，工件有时还可能以其它表面（如圆锥面、渐开线齿面、曲面等）定位。图为工件以锥（如圆锥面、渐开线齿面、曲面等）定位。图为工件以锥孔定位的例子，锥度心轴限制了除绕工件自身轴线转动外孔定位的例子，锥度心轴限制了除绕工件自身轴线转动外的的 5 5个自由度。个自由度。工件以锥孔定位工件以锥孔定位第26页/共119页6 6、定位表面的组合定位表面的组合定位表面的组合定位表面的组合 在在

20、在在多多多多个个个个表表表表面面面面同同同同时时时时参参参参与与与与定定定定位位位位情情情情况况况况下下下下，各各各各定定定定位位位位表表表表面面面面所所所所起起起起作作作作用用用用有有有有主主主主次次次次之之之之分分分分。通通通通常常常常称称称称定定定定位位位位点点点点数数数数最最最最多多多多的的的的表表表表面面面面为为为为主主主主要要要要定定定定位位位位面面面面或或或或支支支支承承承承面面面面，称称称称定定定定位位位位点点点点数数数数次次次次多多多多的的的的表表表表面面面面为为为为第第第第二二二二定定定定位位位位基基基基准准准准面面面面或或或或导导导导向向向向面面面面，称称称称定定定定位位

21、位位点点点点数数数数为为为为 1 1 1 1 的表面为第三定位基准面或止动面。的表面为第三定位基准面或止动面。的表面为第三定位基准面或止动面。的表面为第三定位基准面或止动面。第27页/共119页（1 1）一个平面和两个与其垂直的孔的组合）一个平面和两个与其垂直的孔的组合 在成批和大量生产中加工箱体、杠杆、盖板等类在成批和大量生产中加工箱体、杠杆、盖板等类零件时，常常采用以一平面和两定位孔作为定位零件时，常常采用以一平面和两定位孔作为定位基准实现组合定位，该组合定位方式简称为一面基准实现组合定位，该组合定位方式简称为一面两孔定位。这时，工件上的两个定位孔，可以是两孔定位。这时，工件上的两个定位孔

22、，可以是工件结构上原有的，也可以专为工艺上定位需要工件结构上原有的，也可以专为工艺上定位需要而特地加工出来的，称为工艺孔。因该定位方案而特地加工出来的，称为工艺孔。因该定位方案所需夹具结构简单、定心精度高、夹具敞开性好、所需夹具结构简单、定心精度高、夹具敞开性好、易于实现定位过程自动化及定位基准统一等优点，易于实现定位过程自动化及定位基准统一等优点，因此在实际生产中应用非常广泛。因此在实际生产中应用非常广泛。第28页/共119页（2 2）一孔与一端面组合）一孔与一端面组合 一孔和端面组合定位时，孔与销或心轴定位采用间隙配合，一孔和端面组合定位时，孔与销或心轴定位采用间隙配合，此时应注意避免过定

23、位，以免造成工件和定位元件的弯曲此时应注意避免过定位，以免造成工件和定位元件的弯曲变形。变形。第29页/共119页v常采用端面为第一定位基准，限制工件的常采用端面为第一定位基准，限制工件的 三个自由度。三个自由度。孔中心线为第二定位基孔中心线为第二定位基准，限制工件的准，限制工件的 两个自由度，定位元件两个自由度，定位元件是平面支承和短圆柱销，是平面支承和短圆柱销，实现五点定位。实现五点定位。第30页/共119页v以孔中心线作为第一定位基准，限制工件的以孔中心线作为第一定位基准，限制工件的 四个自由度；四个自由度；v平面为第二定位基准，限制工件的平面为第二定位基准，限制工件的 一个自由度；用的

24、一个自由度；用的定位元件为小平面支承（小支承板或浮动支承）和长圆柱定位元件为小平面支承（小支承板或浮动支承）和长圆柱销或心轴，实现五点定位。销或心轴，实现五点定位。第31页/共119页3.3 3.3 定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 一批工件逐个在夹具上定位时，由于工件及定位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，使各个工件所占据的位置不完全元件存在公差，使各个工件所占据的位置不完全一致，加工后形成加工尺寸的不一致，为加工误一致，加工后形成加工尺寸的不一致，为加工误差。差。只与工件定位有关的加工误差，称为定位误差。只与工件定位有关的加工误差，称为定位误差。第32页/共1

25、19页产生定位误差的原因产生定位误差的原因 造成定位误差的原因有两个：造成定位误差的原因有两个：v一是定位基准与工序基准不重合，由此产生基准一是定位基准与工序基准不重合，由此产生基准不重合误差不重合误差BB；v二是定位基准与限位基准不重合，由此产生基准二是定位基准与限位基准不重合，由此产生基准位移误差位移误差YY。第33页/共119页1 1基准不重合误差基准不重合误差BB 图图a a是在工件上铣缺是在工件上铣缺口的工序简图，加口的工序简图，加工尺寸为工尺寸为A A和和B B。图。图b b是加工示意图，工是加工示意图，工件以底面和件以底面和E E面定位。面定位。基准不重合误差基准不重合误差BB是

26、一批工件逐个在夹具上定位时，定是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准与工序基准不重合而造成的加工误差，其大小为位基准与工序基准不重合而造成的加工误差，其大小为定位尺寸的公差定位尺寸的公差ss在加工尺寸上的投影。在加工尺寸上的投影。第34页/共119页2 2基准位移误差基准位移误差YY 由于定位副有制造误差及包含定位副间的配合间由于定位副有制造误差及包含定位副间的配合间隙，而引起的定位基准在加工尺寸方向上的最大隙，而引起的定位基准在加工尺寸方向上的最大位置变动范围称为基准位移误差，以表示位置变动范围称为基准位移误差，以表示YY。第35页/共119页 综合上述定位误差产生原因分析，无论是基准不综合

27、上述定位误差产生原因分析，无论是基准不重合误差，还是基准位移误差，皆是由定位引起重合误差，还是基准位移误差，皆是由定位引起的，因此统称为定位误差。定位误差是基准位移的，因此统称为定位误差。定位误差是基准位移误差和基准不重合误差的综合结果。可表示为：误差和基准不重合误差的综合结果。可表示为：第36页/共119页常见定位方式的定位误差计算常见定位方式的定位误差计算1 1工件以平面定位工件以平面定位 如图所示，按图如图所示，按图a a所示定位方案铣工件上的台阶面所示定位方案铣工件上的台阶面C C，要，要求保证尺寸。下面计算其定位误差。求保证尺寸。下面计算其定位误差。第37页/共119页 由工序简图知

28、，加工尺寸由工序简图知，加工尺寸 的工序基准（也是设的工序基准（也是设计基准）是计基准）是A A面，而图面，而图a a中定位基准是中定位基准是B B面，可见定位基准面，可见定位基准与工序基准不重合，必然存在基准不重合误差。这时的定与工序基准不重合，必然存在基准不重合误差。这时的定位尺寸是位尺寸是 ，与加工尺寸方向一致，所以基准，与加工尺寸方向一致，所以基准不重合误差的大小就是定位尺寸的公差，即不重合误差的大小就是定位尺寸的公差，即 =0.28mm=0.28mm。而以而以B B面定位加工面定位加工C C面时，不会产生基准位移误差，即面时，不会产生基准位移误差，即 。所以有：。所以有：第38页/共

29、119页而加工尺寸而加工尺寸 的公差为的公差为此时，此时，第39页/共119页v由上面分析计算可见，定位误差太大，而留给其由上面分析计算可见，定位误差太大，而留给其它加工误差的允许值就太小了，只有它加工误差的允许值就太小了，只有0.02mm0.02mm。所。所以在实际加工中容易出现废品，因此这一方案在以在实际加工中容易出现废品，因此这一方案在没有其它工艺措施的条件下不宜采用。若改成图没有其它工艺措施的条件下不宜采用。若改成图b b所示定位方案，使工序基准与定位基准重合，所示定位方案，使工序基准与定位基准重合，则定位误差为零，但改成新的定位方案后，工件则定位误差为零，但改成新的定位方案后，工件需

30、从下向上夹紧，夹紧方案不够理想，且使夹具需从下向上夹紧，夹紧方案不够理想，且使夹具结构复杂。结构复杂。第40页/共119页2 2工件以圆柱孔定位工件以圆柱孔定位（1 1）工件以圆孔在过盈配合心轴上定位）工件以圆孔在过盈配合心轴上定位 因为过盈配合时，定位副间无间隙，所以定位基准的位因为过盈配合时，定位副间无间隙，所以定位基准的位移量为零，即移量为零，即 。第41页/共119页v若工序基准与定位基准重合（见图若工序基准与定位基准重合（见图a a），则定位误），则定位误差为差为v若工序基准在工件定位孔的母线上（见图若工序基准在工件定位孔的母线上（见图c c），则），则定位误差为定位误差为 v若工序

31、基准在工件外圆母线上（见图若工序基准在工件外圆母线上（见图b b），则定位），则定位误差为误差为第42页/共119页（2 2）工件以圆柱孔在间隙配合的圆柱心轴（或圆柱）工件以圆柱孔在间隙配合的圆柱心轴（或圆柱销）上定位销）上定位 如工件在水平放置的心轴上定位，由于工件的自重作用，如工件在水平放置的心轴上定位，由于工件的自重作用，使工件孔与心轴的上母线单边接触，如图所示。由于定位使工件孔与心轴的上母线单边接触，如图所示。由于定位副的制造制造误差，将产生定位基准的位移误差，即副的制造制造误差，将产生定位基准的位移误差，即第43页/共119页v当工序基准与定位基准重合时（如上图中尺寸当工序基准与定位

32、基准重合时（如上图中尺寸a a）。）。则则 ，所以定位误差为：，所以定位误差为：第44页/共119页v若工序基准在工件外圆母线上，见图所示。此时若工序基准在工件外圆母线上，见图所示。此时除基准位移误差外，还有基准不重合误差，所以除基准位移误差外，还有基准不重合误差，所以尺寸尺寸h h的定位误差为的定位误差为第45页/共119页v若工序基准在定位孔的下母线上，见上图中尺寸。此时仍若工序基准在定位孔的下母线上，见上图中尺寸。此时仍为工序基准与定位基准不重合，尺寸的定位误差可由图为工序基准与定位基准不重合，尺寸的定位误差可由图b b和和c c算出：算出：第46页/共119页v当工序基准在定位孔的上母

33、线上，见图中尺寸当工序基准在定位孔的上母线上，见图中尺寸f f。仍然属。仍然属于基准不重合，由图于基准不重合，由图b b和和c c可算出工序尺寸可算出工序尺寸f f的定位误差：的定位误差：第47页/共119页v综合上述分析计算结果可知，当工件以圆柱孔在综合上述分析计算结果可知，当工件以圆柱孔在间隙配合圆柱心轴（或定位销）上定位，且为固间隙配合圆柱心轴（或定位销）上定位，且为固定单边接触时，工序尺寸的定位误差值、随工序定单边接触时，工序尺寸的定位误差值、随工序基准的不同而异。其中以孔上母线为工序基准时，基准的不同而异。其中以孔上母线为工序基准时，定位误差最小；定位误差最小；v以孔轴线为工序基准时

34、其次；以孔轴线为工序基准时其次；v以孔下母线为工序基准时较大；以孔下母线为工序基准时较大；v当以工件外圆母线为工序基准时，定位误差较前当以工件外圆母线为工序基准时，定位误差较前几种情况都大。几种情况都大。第48页/共119页3 3工件以外圆定位工件以外圆定位 工件以外圆在工件以外圆在V V形块上定位。如不考虑形块上定位。如不考虑V V型块的制造误差，型块的制造误差，则工件定位基准在则工件定位基准在V V形块的对称面上，因此工件中心线在形块的对称面上，因此工件中心线在水平方向上的位移为零。但在垂直方向上，因工件外圆有水平方向上的位移为零。但在垂直方向上，因工件外圆有制造误差，而产生基准位移，见图

35、所示。其值为：制造误差，而产生基准位移，见图所示。其值为：第49页/共119页（1 1）工序基准为工件轴心线）工序基准为工件轴心线 此时为定位基准与工序基准重合，则基准不重合误差为零，此时为定位基准与工序基准重合，则基准不重合误差为零，而基准位移的方向又与加工尺寸方向一致，所以加工尺寸而基准位移的方向又与加工尺寸方向一致，所以加工尺寸B2B2的定位误差为：的定位误差为：第50页/共119页（2 2）工序基准为外圆上母线）工序基准为外圆上母线 此时为定位基准与工此时为定位基准与工序基准不重合。不仅序基准不重合。不仅有基准位移误差，而有基准位移误差，而且还有基准不重合误且还有基准不重合误差，定位尺

36、寸方向与差，定位尺寸方向与加工尺寸方向一致，加工尺寸方向一致，所以加工尺寸所以加工尺寸B1B1的定的定位误差为：位误差为：第51页/共119页（3 3）工序基准为外圆下母线）工序基准为外圆下母线 此时亦为基准不此时亦为基准不重合，且基准位重合，且基准位移和定位尺寸的移和定位尺寸的方向均与加工尺方向均与加工尺寸方向一致，故寸方向一致，故工序尺寸工序尺寸B3B3的定的定位误差为：位误差为：第52页/共119页v轴类零件以轴类零件以V V形块定位时定位误差随加工尺寸的标形块定位时定位误差随加工尺寸的标注方法不同而异；注方法不同而异；v随随V V形块夹角的增大，定位误差减小，但夹角过大，形块夹角的增大

37、，定位误差减小，但夹角过大，将引起工件定位不稳定，故一般采用将引起工件定位不稳定，故一般采用9090角角V V形块。形块。第53页/共119页3.4 3.4 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧 工件在夹具上定位以后，必须采用一些装置将工工件在夹具上定位以后，必须采用一些装置将工件夹紧压牢，使其在加工过程中不会因受切削力、件夹紧压牢，使其在加工过程中不会因受切削力、惯性力等作用而使工件产生位移或振动。这种将惯性力等作用而使工件产生位移或振动。这种将工件夹紧压牢的装置称为夹紧装置。工件夹紧压牢的装置称为夹紧装置。第54页/共119页夹紧装置的组成及基本要求夹紧装置的组成及基本要求1.1.夹紧装置

38、的组成夹紧装置的组成 夹紧装置的结构形式是多种多样的，一般由三部夹紧装置的结构形式是多种多样的，一般由三部分组成，包括：分组成，包括：v力源装置力源装置 v中间传力机构中间传力机构 v夹紧元件夹紧元件 在一些简单的手动夹紧装置中，夹紧元件与中间传力机构在一些简单的手动夹紧装置中，夹紧元件与中间传力机构往往是混在一起的，很难截然分开，因此常将二者又统称往往是混在一起的，很难截然分开，因此常将二者又统称为夹紧机构。为夹紧机构。第55页/共119页2.2.对夹紧装置的基本要求对夹紧装置的基本要求v夹紧时不破坏工件的定位，不损伤已加工表面；夹紧时不破坏工件的定位，不损伤已加工表面；v夹紧力的大小要适当

39、，即既要夹紧，又不使工件夹紧力的大小要适当，即既要夹紧，又不使工件产生不允许的变形；产生不允许的变形；v夹紧动作准确、迅速、操作方便省力，安全可靠；夹紧动作准确、迅速、操作方便省力，安全可靠；v手动夹紧装置要有可靠的自锁性，机动夹紧装置手动夹紧装置要有可靠的自锁性，机动夹紧装置要统筹考虑其自锁性和稳定的原动力；要统筹考虑其自锁性和稳定的原动力；第56页/共119页v夹紧装置要具有足够的夹紧行程，以满足工件装夹紧装置要具有足够的夹紧行程，以满足工件装卸空间的需要；卸空间的需要；v夹紧装置的设计应与工件的生产类型一致；夹紧装置的设计应与工件的生产类型一致；v结构简单，制造修理方便，工艺性好，尽量采

40、用结构简单，制造修理方便，工艺性好，尽量采用标准化元件。标准化元件。第57页/共119页夹紧力的确定夹紧力的确定 设计夹紧机构，必须首先合理确定夹紧力的三要设计夹紧机构，必须首先合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点。素：大小、方向和作用点。1.1.夹紧力方向的确定夹紧力方向的确定 确定夹紧力作用方向时，应与工件定位基准的配确定夹紧力作用方向时，应与工件定位基准的配置及所受外力的作用方向等结合起来考虑。其确置及所受外力的作用方向等结合起来考虑。其确定原则是：定原则是：第58页/共119页v夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面。夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面。v夹紧力作用方向应使所

41、需夹紧力最小。夹紧力作用方向应使所需夹紧力最小。v夹紧力作用方向应使工件变形尽可能小。夹紧力作用方向应使工件变形尽可能小。第59页/共119页2.2.夹紧力作用点的确定夹紧力作用点的确定 它对工件的可靠定位、夹紧后的稳定和变形有显它对工件的可靠定位、夹紧后的稳定和变形有显著影响，选择时应依据以下原则：著影响，选择时应依据以下原则：v夹紧力的作用点应落在支承元件或几个支承元件夹紧力的作用点应落在支承元件或几个支承元件形成的稳定受力区域内。形成的稳定受力区域内。v夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位。夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位。v夹紧力作用点应尽可能靠近加工面。夹紧力作用点应尽可能靠近加工面

42、。第60页/共119页3.3.夹紧力的大小夹紧力的大小 夹紧力的大小可根据切削力、工件重力的大小、方向和相夹紧力的大小可根据切削力、工件重力的大小、方向和相互位置关系具体计算。为安全起见，计算出的夹紧力应乘互位置关系具体计算。为安全起见，计算出的夹紧力应乘以安全系数以安全系数K K，故实际夹紧力一般比理论计算值大，故实际夹紧力一般比理论计算值大2 23 3倍。倍。K KKoKlK2K3K4K5 KoKlK2K3K4K5 式中式中KoKo基本安全系数，取基本安全系数，取1 15 5；K1K1考虑工件材质和余量不均匀的安全系数，一般取考虑工件材质和余量不均匀的安全系数，一般取1 15 52 2；K

43、2K2考虑加工性质的安全系数，粗加工取考虑加工性质的安全系数，粗加工取1 12 2，精加工取，精加工取1 1；K3K3考虑刀具钝化的安全系数，取考虑刀具钝化的安全系数，取1 11 11 13 3；K4K4考虑加工状态的安全系数，断续切削取考虑加工状态的安全系数，断续切削取1 12 2，连续切削取，连续切削取1 1；K5K5考虑夹紧动力稳定性系数，手动夹紧取考虑夹紧动力稳定性系数，手动夹紧取1 13 3，机动夹紧取，机动夹紧取1 1。第61页/共119页v进行夹紧力计算时，通常将夹具和工件看作一刚性系统，进行夹紧力计算时，通常将夹具和工件看作一刚性系统，以简化计算。根据工件在切削力、夹紧力以简化

44、计算。根据工件在切削力、夹紧力(重型工件要考重型工件要考虑重力，高速时要考虑惯性力虑重力，高速时要考虑惯性力)作用下处于静力平衡，列作用下处于静力平衡，列出静力平衡方程式，即可算出理论夹紧力。出静力平衡方程式，即可算出理论夹紧力。v一般来说，手动夹紧时不必算出夹紧力的确切值，只有机一般来说，手动夹紧时不必算出夹紧力的确切值，只有机动夹紧时，才进行夹紧力计算，以便决定动力部件动夹紧时，才进行夹紧力计算，以便决定动力部件(如气如气缸、液压缸直径等缸、液压缸直径等)的尺寸。的尺寸。第62页/共119页典型夹紧机构典型夹紧机构1 1斜楔夹紧斜楔夹紧 图为斜楔夹紧的钻夹具，以原始作用力将斜楔推图为斜楔夹

45、紧的钻夹具，以原始作用力将斜楔推入工件和夹具之间实现夹紧。入工件和夹具之间实现夹紧。第63页/共119页 斜楔夹紧的特点：斜楔夹紧的特点：v有增力作用。有增力作用。v夹紧行程小。夹紧行程小。v结构简单，但操作不方便。结构简单，但操作不方便。根据以上特点，斜楔夹紧很少用于手动操作的夹根据以上特点，斜楔夹紧很少用于手动操作的夹紧装置，而主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高紧装置，而主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。的场合。第64页/共119页2.2.螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构 螺旋夹紧机构是利用螺旋直接或间接夹紧工件的螺旋夹紧机构是利用螺旋直接或间接夹紧工件的机构。这类夹紧结构简单，夹紧可靠，易于

46、操作，机构。这类夹紧结构简单，夹紧可靠，易于操作，增力比大，自锁性能好，是手动夹紧中应用最广增力比大，自锁性能好，是手动夹紧中应用最广泛的一种夹紧机构。其中有关元件和结构多数已泛的一种夹紧机构。其中有关元件和结构多数已标准化、规格化和系列化。其主要缺点是夹紧和标准化、规格化和系列化。其主要缺点是夹紧和松开工件比较费时费力。松开工件比较费时费力。第65页/共119页1 1）简单螺旋夹紧机构）简单螺旋夹紧机构 这种装置有两种形式，这种装置有两种形式，如图如图a a所示的机构螺杆直所示的机构螺杆直接与工件接触，容易损接与工件接触，容易损伤已加工面或使工件转伤已加工面或使工件转动，一般不宜选用。如动，

47、一般不宜选用。如图图b b所示的是常用的螺旋所示的是常用的螺旋夹紧机构，其螺钉头部夹紧机构，其螺钉头部常装有摆动压块，可防常装有摆动压块，可防止螺杆夹紧时带动工件止螺杆夹紧时带动工件转动和损伤工件表面。转动和损伤工件表面。a b第66页/共119页2 2）螺旋压板夹紧机构）螺旋压板夹紧机构 在夹紧机构中，结构形式变化最多的是螺旋压板机构，如在夹紧机构中，结构形式变化最多的是螺旋压板机构，如图所示。选用时，可根据夹紧力大小的要求、工作高度尺图所示。选用时，可根据夹紧力大小的要求、工作高度尺寸的变化范围、夹具上夹紧机构允许占有的部位和面积进寸的变化范围、夹具上夹紧机构允许占有的部位和面积进行选择。

48、行选择。第67页/共119页3.3.偏心夹紧机构偏心夹紧机构 偏心夹紧是指由偏心轮偏心夹紧是指由偏心轮或凸轮实现夹紧的夹紧或凸轮实现夹紧的夹紧机构。该结构简单，制机构。该结构简单，制造容易，操作方便，动造容易，操作方便，动作迅速，缺点是自锁性作迅速，缺点是自锁性能较差，增力比较小，能较差，增力比较小，夹紧行程小。一般常用夹紧行程小。一般常用于切削平稳且切削力不于切削平稳且切削力不大的场合。大的场合。第68页/共119页4.4.铰链夹紧机构铰链夹紧机构 铰链夹紧机构是一种增力机构，其结构简单，动作迅速，铰链夹紧机构是一种增力机构，其结构简单，动作迅速，增力比大，摩擦损失小，并易于改变力的作用方向

49、，但自增力比大，摩擦损失小，并易于改变力的作用方向，但自锁性能差，常与具有自锁性能的机构组成复合夹紧机构。锁性能差，常与具有自锁性能的机构组成复合夹紧机构。铰链夹紧机构适用于多点、多件夹紧，在气动、液压夹具铰链夹紧机构适用于多点、多件夹紧，在气动、液压夹具中获得广泛应用。中获得广泛应用。第69页/共119页5.5.联动夹紧机构联动夹紧机构 需多点夹紧工件或同时夹紧几个工件时，为提高需多点夹紧工件或同时夹紧几个工件时，为提高生产效率，可采用联动夹紧机构。生产效率，可采用联动夹紧机构。浮动压头和四点双向浮动夹紧机构浮动压头和四点双向浮动夹紧机构 第70页/共119页3.5 3.5 典型机床夹具典型

50、机床夹具车床夹具车床夹具 这类夹具一般都装在车床主轴上并随其带动工件回转。车床上除使用象顶尖、三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、花盘等通用夹具外，常按工件的加工需要，设计一些专用夹具。第71页/共119页图所示为花盘角铁式车床夹具：图所示为花盘角铁式车床夹具：花盘角铁式车床夹具花盘角铁式车床夹具1 1一削边销一削边销2 2一圆柱定位销一圆柱定位销3 3一轴向定程基面一轴向定程基面4 4一夹具体一夹具体5 5一压块一压块 6 6一工件一工件7 7一导向套一导向套8 8一平衡块一平衡块第72页/共119页车床夹具的设计特点是：车床夹具的设计特点是：v整个车床夹具随机床主轴一起回转，所以要求它整个车床夹