第22章机床夹具设计原理课件.ppt

1、第六章第六章 机床夹具设计原理机床夹具设计原理 6.1 6.1 概概 述述 6.2 6.2 工工 件件 的的 定定 位位 6.3 6.3 定位误差的计算定位误差的计算 6.4 6.4 工工 件件 的的 夹夹 紧紧 6.5 6.5 夹具应用实例及夹具应用实例及 夹具的设计方法夹具的设计方法引言引言 n一、什么是夹具？一、什么是夹具？n 所谓的夹具：是在机械加工中为保证加所谓的夹具：是在机械加工中为保证加工精度，固定工件使之占有确定位置以接工精度，固定工件使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备的统称受加工或检测的工艺装备的统称。n二、工件的安装：二、工件的安装：n 装装定位定位占据正确位置占据

2、正确位置 p安装=装夹p 夹夹夹紧夹紧保持位置不变保持位置不变 6.1 概概 述述一、机床夹具及其组成一、机床夹具及其组成 夹具的作用：夹具的作用：是机床的一种装置，使工件相对于机是机床的一种装置，使工件相对于机床或刀床或刀 具占有正确的位置，并在加工过程具占有正确的位置，并在加工过程中保持这一位置不会改变。中保持这一位置不会改变。机床夹具实例：机床夹具实例：套筒零件钻孔夹具；铣侧面夹具套筒零件钻孔夹具；铣侧面夹具 夹具的功用夹具的功用套套筒筒零零件件钻钻孔孔夹夹具具 1 1快换钻套快换钻套 2 2衬衬 套套 3 3钻钻 模模 板板 4 4开口垫圈开口垫圈 5 5螺螺 母母 6 6定位心轴定位

3、心轴 7 7夹夹 具具 体体工件：拨叉工件：拨叉加工面：铣拨叉两侧面加工面：铣拨叉两侧面此夹具构成：此夹具构成：1 1对刀装置对刀装置 2 2夹具体夹具体 3 3定位元件定位元件（固定支撑、平（固定支撑、平面面+短销）短销）4 4连接元件：连接元件：定位键定位键 5 5夹紧元件：夹紧元件：开口垫圈开口垫圈+螺母螺母3.3.机床夹具的功用机床夹具的功用保证加工精度保证加工精度提高生产率，降低生产成本提高生产率，降低生产成本扩大机床的加工范围扩大机床的加工范围减轻工人劳动强度减轻工人劳动强度夹具的组成及夹具与机床刀具相互关系夹具的组成及夹具与机床刀具相互关系连接元件连接元件导向或对刀元件导向或对刀

4、元件夹紧机构夹紧机构定位元件定位元件其它装置其它装置工工 件件夹具体夹具体机机 床床刀刀 具具辅辅 助助 工工 具具夹具夹具特别提示：上述的各组成不是每个夹具都必须完全具备的，但特别提示：上述的各组成不是每个夹具都必须完全具备的，但定位装置、夹紧装置、夹具体是夹具必不可少的组成部分定位装置、夹紧装置、夹具体是夹具必不可少的组成部分机机 床床 夹夹 具具通用夹具通用夹具专用夹具专用夹具成组夹具成组夹具组合夹具组合夹具车车床床夹夹具具钻钻床床夹夹具具铣铣床床夹夹具具镗镗床床夹夹具具磨磨床床夹夹具具齿轮齿轮加工加工机床机床夹具夹具其它其它机床机床夹具夹具一、定位的基本概念一、定位的基本概念确定工件在

5、机床确定工件在机床或夹具中占有正或夹具中占有正确位置的过程确位置的过程。需要使用定位装置；需要使用定位装置；有一定力的作用有一定力的作用(重力、重力、放置力等放置力等)；在夹紧作用之前。在夹紧作用之前。定定义义1 1、定位的概念、定位的概念 (不同于夹紧）不同于夹紧）2 2、定位基准与工序基准、定位基准与工序基准 定位基准定位基准定位时确定工件在夹具中位置定位时确定工件在夹具中位置 的工件表面。的工件表面。工序基准工序基准加工工序图中规定本工序加工加工工序图中规定本工序加工 表面相对位置的基准。表面相对位置的基准。ABOHOb1b2 D AEFA 工序基准工序基准 的概念的概念距离位置要求距离

6、位置要求尺寸要求尺寸要求角度位置要求角度位置要求平行度、平行度、垂直度等垂直度等三、常用的定位方法和定位元件三、常用的定位方法和定位元件1 1、工件以平面定位、工件以平面定位 定位元件定位元件支承支承起起 定定 位位 作作 用用 的的 支支 承承固定支承、可调支承、浮动支承固定支承、可调支承、浮动支承不不 起起 定定 位位 作作 用用 的的 支支 承承辅辅 助助 支支 承承固定支承固定支承限制的自由度限制的自由度点点1 1、线、线2 2、面、面3 3固固 定定 支支 承承用于侧面定位用于侧面定位支承钉支承钉(GB222680)(GB222680)用于粗基准定位用于粗基准定位用于精基准定位用于精

7、基准定位限制的自由度数限制的自由度数点点1 1、线、线2 2、面、面3 3用于侧面或顶面定位用于侧面或顶面定位支支 承承 板板(GB223680)(GB223680)有下凹斜槽有下凹斜槽,用于底面定位用于底面定位固固 定定 支支 承承可调支承可调支承 主要主要 定位表面不规则或毛坯定位表面不规则或毛坯 尺寸变化较大的粗基准尺寸变化较大的粗基准 应用应用 定位，也用于成组夹具定位，也用于成组夹具可调支承可调支承一般仅对一般仅对一批工件调整一次一批工件调整一次可可调调支支承承应应用用实实例例以顶面以顶面A A（毛坯面）定位加工（毛坯面）定位加工B B面，再以面，再以B B面定位镗孔，面定位镗孔，采

8、用可调支承可根据一批毛坯的实际偏差情况，调节采用可调支承可根据一批毛坯的实际偏差情况，调节支承点的位置，以解决镗孔的余量均匀问题支承点的位置，以解决镗孔的余量均匀问题。B可调支承可调支承A采用可调支承可使夹具适应不采用可调支承可使夹具适应不同尺寸工件加工的定位要求同尺寸工件加工的定位要求可可调调支支承承应应用用实实例例自位支承自位支承（浮动支承）（浮动支承）(a)(c)(b)工工 作作 原原 理理根据工件定位面的变化自动调整根据工件定位面的变化自动调整支承点与定支承点与定位面位面的接触位置的接触位置作作 用用 增加支承接触点数增加支承接触点数 增大支承接触面积增大支承接触面积 避免过定位的产生

9、避免过定位的产生一般只限制一个自由度一般只限制一个自由度（相当一点定位）（相当一点定位）使使 用用 于于毛坯表面、断续表面毛坯表面、断续表面或阶梯面或阶梯面(图图a a、b)b)有基准角度误差的平面有基准角度误差的平面(c)(c)几几种种自自位位支支承承的的实实例例球球面面三三点点式式二点浮动式二点浮动式杠杠杆杆二二点点式式辅助支承辅助支承作作 提高工件的定位刚度和稳定性，减提高工件的定位刚度和稳定性，减用用 小工件的装夹受力变形及加工振动小工件的装夹受力变形及加工振动工作工作 工件定位完成后再使辅助支承与工件工件定位完成后再使辅助支承与工件原理原理 表面接触；辅助支承必须逐件调整。表面接触；

10、辅助支承必须逐件调整。提高定位稳定性提高定位稳定性提高工件安装刚度提高工件安装刚度辅助支承辅助支承的应用的应用辅助支承辅助支承不不 起起定位作用定位作用2 2、工件以圆柱孔定位、工件以圆柱孔定位 工件的定位基准工件的定位基准孔的轴线（定心定位）孔的轴线（定心定位）夹具的定位元件夹具的定位元件：间隙心轴间隙心轴 长长4短短2 刚性心轴刚性心轴 过盈心轴过盈心轴 长长4短短2 心轴心轴 小锥度心轴小锥度心轴 3点定位点定位 定心夹紧心轴定心夹紧心轴 长长4 圆柱销圆柱销 长长4短短2 定位销定位销 菱形销菱形销 1点定位点定位 圆锥销圆锥销 3点定位点定位定心夹紧心轴定心夹紧心轴举举 例例心心 轴

11、轴 定定 位位过盈心轴过盈心轴小锥度心轴小锥度心轴间隙心轴间隙心轴菱形销菱形销定定 位位 销销固定定位销：固定定位销：GB2203-80可换定位销：可换定位销：GB2204-80定位销头部应做出倒角或圆角，以便于装入工件定位孔。主要用于直径小于50mm的中小孔定位。固定锥销固定锥销活动锥销活动锥销用于用于粗基准粗基准用于用于精基准精基准圆圆 锥锥 销销3 3、工件以外圆表面定位、工件以外圆表面定位定位形式定位形式定位元件定位元件限制的自由度限制的自由度支承定位支承定位V V形块形块长长4短短2定定 心心圆柱套圆柱套长长4短短2定定 位位圆锥套圆锥套三点定位三点定位外圆定心外圆定心夹紧机构夹紧机

12、构长长4短短2V 形形 块块特特 点点 对对 中中 性性 好好;可用于非完整可用于非完整 外圆表面定位外圆表面定位主要参数主要参数:夹角夹角 标准标准:90(GB220880)非标准非标准:60，120 V形块的常用形式形块的常用形式活动活动V形块形块按接触线长短分析圆柱体按接触线长短分析圆柱体在在V形块上的定位形块上的定位定定 位位 套套圆柱套筒圆柱套筒圆锥套筒圆锥套筒剖分套筒剖分套筒外圆定心外圆定心夹紧机构夹紧机构举例举例外圆其它外圆其它定位方式定位方式举例举例弹簧卡头弹簧卡头4 4、定位表面的组合、定位表面的组合实际工件的定位是几个定位表面的组合。实际工件的定位是几个定位表面的组合。常见

13、的定位表面组合有：常见的定位表面组合有：平面平面+平面组合平面组合 平面平面+孔的组合孔的组合 平面平面+外圆组合外圆组合 平面平面+其它表面组合其它表面组合 锥面锥面+锥面的组合锥面的组合定位面的主次之分：定位面的主次之分：第一定位面第一定位面(支承面支承面)定位点数最多的定位表面定位点数最多的定位表面 第二定位面第二定位面(导向面导向面)定位点数次多的定位表面定位点数次多的定位表面 第三定位面第三定位面(止动面止动面)定位点数为定位点数为1的定位表面的定位表面、L+kL kL+xL xB1、当两孔中心距最大，而两销的中心距最小时的干涉、当两孔中心距最大，而两销的中心距最小时的干涉2、当两孔

14、中心距最小，而两销的中心距最大时的干涉、当两孔中心距最小，而两销的中心距最大时的干涉一面两销定位时的削边销一面两销定位时的削边销工件定位孔工件定位孔夹具定位销夹具定位销B(5)(5)组合表面定位组合表面定位 1 1）一个平面和与其垂直的两个孔组合）一个平面和与其垂直的两个孔组合这种定位属于过定位这种定位属于过定位解决办法是：解决办法是：将销将销2 2做成做成削边销削边销 2 2）一平面和与其垂直的两外圆柱面组合）一平面和与其垂直的两外圆柱面组合3 3）一孔和一平行于孔中心线的平面组合）一孔和一平行于孔中心线的平面组合5、常用常用的定的定位方位方式及式及定位定位分析分析 常用常用 的定的定 位方

15、位方 式及式及 定位定位 分析分析常常用用定定位位元元件件所所限限制制的的自自由由度度常用定位元件所限制的自由度常用定位元件所限制的自由度常常用用定定位位元元件件所所限限制制的的自自由由度度常常用用定定位位元元件件所所限限制制的的自自由由度度 6.3 6.3 定位误差的计算定位误差的计算 一、一、定位误差的产生定位误差的产生 基准位移误差基准位移误差 基准不重合误差基准不重合误差 二、二、定位误差的计算定位误差的计算 1 1、工件以平面定位工件以平面定位 2 2、工件以孔定位工件以孔定位 3 3、工件以外圆在工件以外圆在V V形块上定位形块上定位 4 4、“一面二孔一面二孔”组合定位时的定位误

16、差组合定位时的定位误差 专题一、专题一、定位误差的分析与计算定位误差的分析与计算 u 一批工件逐个在夹具上定位时，由于工件及定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位元件存在公差，使各个工件所占据的位置不完全一致即定位不准确，加工后形成加工尺寸的不一致一致即定位不准确，加工后形成加工尺寸的不一致，形成加工误差。，形成加工误差。u 这种只与工件定位有关的加工误差，称为定这种只与工件定位有关的加工误差，称为定位误差，用位误差，用D D表示。表示。u定位误差定位误差：工序基准在工序尺寸方向上的最大位置工序基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量。变动量。用逐

17、件试切法加工是否存在定位误差？用逐件试切法加工是否存在定位误差？当夹具在机床上的定位精度已达到要求时，当夹具在机床上的定位精度已达到要求时，如果工件在夹具中定位的不准确，将会使工序如果工件在夹具中定位的不准确，将会使工序基准在加工尺寸方向上产生偏移。往往导致加基准在加工尺寸方向上产生偏移。往往导致加工后工件达不到要求，存在定位误差。工后工件达不到要求，存在定位误差。明确两点：明确两点：1 1、只有用调整法加工一批零件才产生定位误、只有用调整法加工一批零件才产生定位误差，用试切法不产生定位误差。差，用试切法不产生定位误差。2 2、定位误差是一个界限值（有一个范围）、定位误差是一个界限值（有一个范

18、围）一一.定位误差及其产生原因定位误差及其产生原因v注意注意定位误差是某一工序中某一精度指标（尺寸、定位误差是某一工序中某一精度指标（尺寸、位置）的误差；位置）的误差；一种定位方式可以引起多种定位误差；一种定位方式可以引起多种定位误差；存在定位误差的前提是采取调整法加工一批存在定位误差的前提是采取调整法加工一批零件时；零件时；得出的误差值是最大的误差范围；得出的误差值是最大的误差范围；误差不一定为线性关系。误差不一定为线性关系。u定位误差定位误差：是指采用：是指采用“调整法调整法”加工工件时，其加工工件时，其工序工序基准在加工方向上的最大变动量基准在加工方向上的最大变动量。u基准不重合误差基准

19、不重合误差：工序基准相对于定位基准在加工方工序基准相对于定位基准在加工方向上的最大位置变动量向上的最大位置变动量。（。（用用JB表示可简化为表示可简化为B）u基准位移误差基准位移误差：由于定位元件、定位基准本身制造误：由于定位元件、定位基准本身制造误差而引起差而引起定位基准本身相对位置在加工方向上的最大定位基准本身相对位置在加工方向上的最大变动量变动量。（用（用JW表示表示可简化为可简化为Y）二、基本概念：二、基本概念：加工顶面加工顶面2，以底面和侧面定位，此时定位基准和，以底面和侧面定位，此时定位基准和工序基准都是底面工序基准都是底面3，即基准重合。，即基准重合。定位误差：定位误差：D=0一

20、）、工件以平面定位一）、工件以平面定位加工台阶面加工台阶面1，定位同工序一，此时定位基准为底面，定位同工序一，此时定位基准为底面3，而，而工序基准为顶面工序基准为顶面2，即基准不重合。，即基准不重合。即使本工序刀具以底面为基准调整得绝对准确，且无其它即使本工序刀具以底面为基准调整得绝对准确，且无其它加工误差，仍会由于上一工序加工后顶面加工误差，仍会由于上一工序加工后顶面2在在 H H 范范围内变动，导致加工尺寸围内变动，导致加工尺寸A A 变为变为A A H，其其误差为误差为2 H。基准不重合误差基准不重合误差B=2 H1、定位误差的产生、定位误差的产生基准不重合误差基准不重合误差工序二改进方

21、案使基准重合了工序二改进方案使基准重合了(B B=0)=0)。这种方案虽然。这种方案虽然提高了定位精度，但夹具结构复杂，工件安装不便，并提高了定位精度，但夹具结构复杂，工件安装不便，并使加工稳定性和可靠性变差，因而有可能产生更大的加使加工稳定性和可靠性变差，因而有可能产生更大的加工误差。工误差。从多方面考虑，在满足加工要求的前提下，基准不重合从多方面考虑，在满足加工要求的前提下，基准不重合的定位方案在实践中也可以采用。的定位方案在实践中也可以采用。H1-1d-dd0-d0OHH1-1 YD+DOO1H定位心轴与工件孔定位心轴与工件孔为过盈配合时为过盈配合时定位心轴与工件孔定位心轴与工件孔为间隙

22、配合时为间隙配合时 D=0 D=Y例例 2:加工如图加工如图A所示零件，在工件上欲铣削一缺口，保所示零件，在工件上欲铣削一缺口，保 证尺寸证尺寸8-0.08 mm。现采用图。现采用图 B,C 所示两种定位方案。所示两种定位方案。试分析那种定位方案的定位精度高。若不能满足图纸试分析那种定位方案的定位精度高。若不能满足图纸 要求，定位方案应如何改进？并绘草图说明。要求，定位方案应如何改进？并绘草图说明。A8-0.0850+0.1520-0.2CB1=0.15方案方案D3=020-0.2 2=0.2A8-0.0850+0.1520-0.2D方案方案B方案方案Cd-dD+DO心轴水平心轴水平放置的定放

23、置的定位示意图位示意图OO1O1H3H2H1d0 d0工序尺寸不同的工序尺寸不同的标注方式标注方式二、工件以内孔定位二、工件以内孔定位H1maxd-dO YD+DH1min当孔最大、心轴最小当孔最大、心轴最小 Dmax=D+D；dmin=d d Y=(Dmaxdmin)/2 =(D+d)/2 D=H1max H1min=Y =(D+d)/2O1工序基准：孔的轴线工序基准：孔的轴线定位基准：孔的轴线定位基准：孔的轴线 此时基准重合此时基准重合 B=0 D=YH2d-dO=HH2 YD+DOO1H孔最小、心轴最大孔最小、心轴最大Dmin=D；dmax=dH2=Hd/2孔最大、心轴最小孔最大、心轴最

24、小Dmax=D+D；dmax=d d H2=H+Y(D+D)/2 O1工序基准：孔上母线工序基准：孔上母线定位基准：孔的轴线定位基准：孔的轴线 d/2(D+D)/2 D=H2 H2=H+Y(D+D)/2(Hd/2)=Y D/2=d/2本题：本题：D=Y B基准不重合基准不重合有基准不重合误差有基准不重合误差 B B HH3d-dd0OH*3H YD+DOO1 B=d0/2H3H*3 B=d0/2孔最小、心轴最大孔最小、心轴最大d0max时时:H3=H+d0/2d0min时时:H3=H+(d0 d0)/2孔最大、心轴最小孔最大、心轴最小d0max时时:H*3=H+Y+d0/2d0min时时:H*

25、3=H+Y+(d0 d0)/2 D=H*3 H3=d0/2+Y=(d0+d+D)/2工序基准：外圆下母线工序基准：外圆下母线定位基准：孔的轴线定位基准：孔的轴线 基准不重合基准不重合有基准不重合误差有基准不重合误差 B B 本题：本题：D=Y+BXmax/2XmaxXmaxXmaxdminDmax为保证工件装卸方便为保证工件装卸方便,孔轴孔轴之间应有最小间隙之间应有最小间隙,因此标因此标注形式为注形式为:孔孔:,轴轴:Xmax=Dmax dmin=D+D(d ex)=D+D(d ex)+es-es=D+(-es+ex)+D(d es)=D+d+xmine es se ex xd dY=D+d+

26、x min垂直放置心轴垂直放置心轴D0DD0D三）、工件三）、工件以外圆以外圆在在V形块形块上的定位误差计算上的定位误差计算2d/2(d d)/2 YOO基准位移误基准位移误差差 的产生的产生22sindY2 /Y圆柱体上铣平面不同圆柱体上铣平面不同形式的工序尺寸标注形式的工序尺寸标注OO 工序尺寸标注为工序尺寸标注为H1 H1=HH1H3H2H1 D(H1)=H1H1=Y=d2sin(/2)标准心棒轴线标准心棒轴线 d/2(d d)/2 /Y D(H2)=H2H2 H2=d/2 H H2=(d d)/2 H YOO工序尺寸标注为工序尺寸标注为H2HH2H2d/2(d d)/2 D(H2)=Y

27、+B12sin12dHD2abP /Y D(H3)=H3H3 H3=d/2+H H3=(d d)/2+H+YOO工序尺寸标注为工序尺寸标注为H3HH3H3d/2(d d)/2 D(H3)=Y B12sin12dHD3ce1.定义法（也称几何作图法）定义法（也称几何作图法）采用几何作图法计算定位误差通常要画出工件的定采用几何作图法计算定位误差通常要画出工件的定位简图，并在图中夸张地画出工件变动地位简图，并在图中夸张地画出工件变动地极限位置极限位置，重要的是找出工序基准变动的两个极限位置，然后重要的是找出工序基准变动的两个极限位置，然后运用初等几何知识，求出运用初等几何知识，求出工序基准在工序尺寸

28、加工工序基准在工序尺寸加工方向上的最大变动量方向上的最大变动量即为定位误差。即为定位误差。2.合成法：合成法：基准不重合误差的方向和基准位移误差的方向可能基准不重合误差的方向和基准位移误差的方向可能不相同，不相同，定位误差定位误差D D取为基准不重合误差取为基准不重合误差B B和基和基准位移误差准位移误差Y Y的矢量和的矢量和(D=YB)。3.微分法（不常用）定位误差的大小由定位误差的大小由基准不重合误差基准不重合误差B和和基准位移基准位移误差误差Y两项因素所决定。一般在计算时，先分别两项因素所决定。一般在计算时，先分别计算出计算出B和和Y，然后按一定的规律将两者合成得，然后按一定的规律将两者

29、合成得到到D。计算时通常有下列几种情况：。计算时通常有下列几种情况：(1)Y0，B=0时，时，D=Y。(2)Y=0，B0时，时，D=B。(3)Y0，B0时，时，两者的合成要看工序基准是否两者的合成要看工序基准是否在定位基面上：在定位基面上：，则，则D=Y+B;，则，则D=YB。式中式中“”号判断的方法和步骤如下：号判断的方法和步骤如下：分析分析定位基面直径定位基面直径，定位基准的变动方向定位基准的变动方向;设定位基准的位置不动，设定位基准的位置不动，分析工序基准的变动方向分析工序基准的变动方向;如果两者的变动方向如果两者的变动方向，则取，则取“+”号，号，如果两者的变动方向如果两者的变动方向，

30、则取，则取“-”号。通过以下几个例题，介绍定位误差计通过以下几个例题，介绍定位误差计算的解题分析过程及计算方法。算的解题分析过程及计算方法。工序尺寸工序尺寸A1、A2、A3 的定位误差？的定位误差？定位误差计算例题定位误差计算例题1HDdLL1D=1600.14 d=400.10 L1=80 0.10D对对d的同轴度误差为的同轴度误差为0.04，求，求H、L尺寸的定尺寸的定位误差？位误差？XYL尺寸尺寸:H尺寸：尺寸：AB定位基准定位基准A工序基准工序基准B基准不重合基准不重合定位基准定位基准D外圆外圆的中心线的中心线工序基准工序基准d下母线下母线定位误差计算例题定位误差计算例题2计算计算H尺

31、寸的定位误差，需考虑三个问题：尺寸的定位误差，需考虑三个问题：1、由、由D尺寸误差变化引起的基准位移误差；尺寸误差变化引起的基准位移误差；Y=D/2sin(/2)=0.14/2sin450=0.102、由于、由于D对对d有同轴度误差，使有同轴度误差，使D轴线与轴线与d轴线偏移，还将影轴线偏移，还将影响基准不重合误差的大小。响基准不重合误差的大小。B1=d/2 B2=同轴度误差同轴度误差=0.043、D与与d的尺寸组合不同时的的尺寸组合不同时的H尺寸问题尺寸问题:a）D最大、最大、d最大：最大：Ha=C+d/2 b）D最大、最大、d最小：最小：Hb=C+d/2 d/2 c）D最小、最小、d最大：

32、最大：Hc=C+Y+d/2 d）D最小、最小、d最小：最小：Hd=C+Y+d/2 d/2 D*(H)=HcHb=Y+d/2=Y+B1 D(H)=D*(H)+B2=0.19dmin/2OO2O1LmaxLminHHOO1O2 HO2定位误差计算例题定位误差计算例题3 P19 第第32题题A1A2L3L2L1阶梯轴以两短阶梯轴以两短V形块定位铣半圆键槽、钻孔（左侧），形块定位铣半圆键槽、钻孔（左侧），已知已知 ，L1=30，L2=80，L3=120，求工序尺寸，求工序尺寸A1，A2的定位误差的定位误差025.005.0230d0016.0130dd1d2-1-定位误差计算例题定位误差计算例题4L3

33、L2L1O1O2O1O1O1O2O2O2 y1 y2Ld1maxd2mind1mind2max-2-d1maxd2maxd1mind2mixMNEF保证加工精度实现的条件保证加工精度实现的条件 若规定工件的加工允差为若规定工件的加工允差为工件工件，以，以夹具夹具表示表示与采用夹具有关的误差，以与采用夹具有关的误差，以加工加工表示除夹具外与表示除夹具外与工艺系统其它因素（如机床误差、刀具误差、受工艺系统其它因素（如机床误差、刀具误差、受力受热变形等）有关的加工误差，为保证工件的力受热变形等）有关的加工误差，为保证工件的加工精度要求，必须满足误差计算不等式加工精度要求，必须满足误差计算不等式 ：工

34、件工件夹具夹具加工加工 工件在夹具中位置确定了以后工件在夹具中位置确定了以后,有可能存在定位误差有可能存在定位误差,为了保证工件的加工精度为了保证工件的加工精度,在进行定位设计时在进行定位设计时,必须进必须进行定位误差的分析和计算行定位误差的分析和计算,根据具体情况根据具体情况,计算后的定计算后的定位误差小于相应尺寸及位置公差的位误差小于相应尺寸及位置公差的1/31/31/5,1/5,认为这种定认为这种定位方案合适。位方案合适。一、对夹紧装置的基本要求一、对夹紧装置的基本要求二、夹紧力的确定二、夹紧力的确定 1 1、夹紧力方向选择的原则、夹紧力方向选择的原则 2 2、夹紧力作力点选择的原则、夹

35、紧力作力点选择的原则 3 3、夹紧力大小方向的估算、夹紧力大小方向的估算三、基本夹紧机构三、基本夹紧机构 1 1、斜楔夹紧机构、斜楔夹紧机构 2 2、螺旋夹紧机构、螺旋夹紧机构 3 3、偏心夹紧机构、偏心夹紧机构 4 4、联动夹紧机构、联动夹紧机构 5 5、其它夹紧机构、其它夹紧机构四、夹紧机构的动力装置四、夹紧机构的动力装置 一一、工件在夹具中的夹紧、工件在夹具中的夹紧1.1.夹紧装置的组成及基本要求夹紧装置的组成及基本要求组成（1）力源装置力源装置（2）中间传力机构中间传力机构（3）夹紧元件夹紧元件作作用用1 1）改变作用力的方向；）改变作用力的方向；2 2）改变作用力的大小；）改变作用力

36、的大小；3 3）使夹紧实现自锁。）使夹紧实现自锁。1 1）夹紧时不破坏工件定位后的正确位置；）夹紧时不破坏工件定位后的正确位置；稳稳2 2）夹紧力大小要适当；）夹紧力大小要适当；牢牢3 3）夹紧动作要迅速、可靠；）夹紧动作要迅速、可靠；快快4 4）结构紧凑，易于制造与维修。）结构紧凑，易于制造与维修。5 5）标准化）标准化基基本本要要求求一、对夹紧机构的基本要求一、对夹紧机构的基本要求 1 1、夹得稳、夹得稳夹紧过程不能破坏工件的正确定位，夹夹紧过程不能破坏工件的正确定位，夹紧机构动作平稳，有足够的刚度和强度。紧机构动作平稳，有足够的刚度和强度。2 2、夹得牢、夹得牢夹紧过程应可靠适当，夹紧力

37、过大会引起夹紧过程应可靠适当，夹紧力过大会引起工件的变形或损伤，夹紧机构一般应能自锁。工件的变形或损伤，夹紧机构一般应能自锁。3 3、夹得快、夹得快夹紧机构的结构设计力求简单紧凑，操作夹紧机构的结构设计力求简单紧凑，操作应方便、省力和快捷，以减轻工人的劳动强度，缩短辅应方便、省力和快捷，以减轻工人的劳动强度，缩短辅助时间，提高生产效率。助时间，提高生产效率。4 4、安全性、安全性夹紧机构的设计应保证安全性，不允许在夹紧机构的设计应保证安全性，不允许在加工中出现松动或振动。加工中出现松动或振动。5 5、标准化、标准化尽量采用标准结构设计和标准化元件。尽量采用标准结构设计和标准化元件。二、夹紧力的

38、确定二、夹紧力的确定1 1、夹紧力方向的选择、夹紧力方向的选择 夹紧力的方向夹紧力的方向不能破坏工件定不能破坏工件定位的准确性位的准确性夹紧力方向夹紧力方向应朝向主要定位应朝向主要定位基准，并保证工基准，并保证工件与定位元件接件与定位元件接触的可靠性触的可靠性。夹紧力的方向应使夹紧时工件的变形最小夹紧力的方向应使夹紧时工件的变形最小夹紧薄壁工件尤其应当注意夹紧薄壁工件尤其应当注意WQWPPQ 夹紧力方向的选择应使夹紧力最小夹紧力方向的选择应使夹紧力最小利用重力、切削力，最好是方向相同。利用重力、切削力，最好是方向相同。QWPQ、P、W同同向，所需夹向，所需夹紧力紧力Q最小最小Q与与P、W反向反

39、向,Q P+WQ(P+W)/所需夹紧力所需夹紧力Q最大最大Q夹紧力夹紧力 P切削力切削力 W重力重力PWQQQ=P+f1 W PQ=(Pf1 W)/f2 P/f2 选择不选择不同方向同方向夹紧力夹紧力的比较的比较2 2、夹紧力作力点、夹紧力作力点 选择的原则选择的原则 夹紧力作用点夹紧力作用点应落在支承元件或应落在支承元件或支承平面范围内支承平面范围内QQ/2Q/2 夹紧力作用点应处于工件刚度好的部位夹紧力作用点应处于工件刚度好的部位(A)(B)改变着力点改变着力点形式以减小形式以减小工件的夹紧工件的夹紧变形变形AB锥面锥面垫圈垫圈 夹紧力作用点应尽量靠近被加工表面夹紧力作用点应尽量靠近被加工

40、表面提高工件加工部位的刚度，减小切削提高工件加工部位的刚度，减小切削 振动，必要时采用辅助支承振动，必要时采用辅助支承QQ3、夹紧力的估算、夹紧力的估算 Q=K Q Q按静力平衡条件估算的夹紧点的夹紧力。按静力平衡条件估算的夹紧点的夹紧力。K安全系数；粗加工：安全系数；粗加工：2.53，精加工：精加工：1.52。估算方法估算方法分析计算法分析计算法 类比法类比法 QFR钻削力矩与夹紧摩擦力矩平衡：钻削力矩与夹紧摩擦力矩平衡：M=(nQ+F)f1r+n Q f2RM例：钻孔时压板夹紧工件端面例：钻孔时压板夹紧工件端面211RfrfrFfMn1QM钻削力矩；钻削力矩；F钻削轴向力；钻削轴向力；Q夹

41、紧力；夹紧力；n压板数；压板数；f1 工件与夹具间的摩擦系数工件与夹具间的摩擦系数；f2 压板与工件间的摩擦系数；压板与工件间的摩擦系数；r工件底面的当量摩擦圆半径；工件底面的当量摩擦圆半径；211RfrfrFfMnkkQQ若考虑安全系数，则：若考虑安全系数，则：202303DDDD31r夹具夹具工件工件压板压板三、基本夹紧机构三、基本夹紧机构 1 1、斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构 2 2、螺旋夹紧机构、螺旋夹紧机构 3 3、偏心夹紧机构、偏心夹紧机构 4 4、铰链夹紧机构、铰链夹紧机构1、斜楔夹紧机构、斜楔夹紧机构基本的夹紧机构基本的夹紧机构螺旋及偏心夹紧螺旋及偏心夹紧均为斜楔的变形均为斜楔的变

42、形基本问题基本问题 夹夹 紧紧 力力 自锁条件自锁条件 夹紧行程夹紧行程双升角斜楔，前端大升角双升角斜楔，前端大升角1 用于加大夹紧行程，用于加大夹紧行程，后端小升角后端小升角2 则用于夹紧与自锁则用于夹紧与自锁PQNR2R1F1 2 1 根据静力平衡：根据静力平衡：X方向：方向：P=F1+Rx因为：因为：F1=Q tg 1 Rx=Q tg(+2)所以：所以：P=Qtg 1+tg(+2)斜楔夹紧力斜楔夹紧力 Q=P tg(+1)+tg 2工件工件斜楔斜楔斜楔夹紧机构的夹紧力斜楔夹紧机构的夹紧力PP原始作用力；原始作用力；QQ斜楔夹紧力；斜楔夹紧力；1 1斜楔与工件间的摩擦角斜楔与工件间的摩擦角

43、 2 2斜楔与夹具体间的摩擦角斜楔与夹具体间的摩擦角QRXLh夹具体夹具体WNR2R1F2F1 2 1 Q撤除后，斜楔不松动，则撤除后，斜楔不松动，则:F1 R2x=R2 sin(2)=W tg(2)F1=W tg 1 W tg 1 W tg(2)自锁条件自锁条件 (1+2)工件工件斜楔斜楔斜楔夹紧机构的自锁条件斜楔夹紧机构的自锁条件R2x 钢与钢钢与钢(或铁或铁)的摩擦系数为的摩擦系数为0.10.15 1、2约为约为5.7 8.5，11 17 为确保手动斜楔夹紧的自锁，为确保手动斜楔夹紧的自锁，取取 6 11 W斜楔夹紧的增力比与行程比斜楔夹紧的增力比与行程比增增 力力 比比 i p：令令i

44、 p=Q/P=1/tg(+1)+tg 2若若 1=2=0，i p=1/tg ，i p理想增力比。理想增力比。显然由于摩擦的存在，斜楔机构的实际增力比变小。显然由于摩擦的存在，斜楔机构的实际增力比变小。行行 程程 比比 i S：i s=h/L=tg =1/i p h夹紧行程；夹紧行程；L水平移动行程；水平移动行程；对于需要自锁的手动对于需要自锁的手动斜楔夹紧机构来讲，增力比与行程斜楔夹紧机构来讲，增力比与行程比是一对相互矛盾的参数。比是一对相互矛盾的参数。斜楔夹紧的特点：斜楔夹紧的特点：1 1）有增力作用，扩力比）有增力作用，扩力比 i=Q/P 2 2）夹紧行程小）夹紧行程小,h/l=tan，故

45、，故 h 远小远小于于 l；3 3）结构简单，但操作不方便。）结构简单，但操作不方便。主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。的场合。2、螺旋夹紧机构、螺旋夹紧机构单螺旋夹紧单螺旋夹紧特特 结构简单、增力比大结构简单、增力比大点点 夹紧辅助时间长。夹紧辅助时间长。螺旋压板机构螺旋压板机构钩型压板钩型压板R1QR2QF2F1NRx 1 2 P L紧固螺纹的扳手力矩紧固螺纹的扳手力矩:M=P L 螺旋底端与夹压工件表面的螺旋底端与夹压工件表面的摩擦力矩：摩擦力矩：Md=F2 r*=Q r*tg 2 螺纹副接触处的摩擦力矩：螺纹副接触处的摩擦力矩：Mf=RX dz/2

46、=Q tg(+1)dz/2 对工件的夹紧力：对工件的夹紧力：Q=P L r*tg 2+tg(+1)dz/2力矩平衡：力矩平衡：M=Mf+Md符号说明：符号说明：P 作用在扳手上的力：作用在扳手上的力：L扳手长度；扳手长度；r*螺旋底端与工件接触的当量摩擦半径螺旋底端与工件接触的当量摩擦半径;dz/2 螺纹中径螺纹中径;1螺旋副的当量摩擦角；螺旋副的当量摩擦角；2螺旋底端与工件的摩擦角螺旋底端与工件的摩擦角单个螺旋夹紧力的计算单个螺旋夹紧力的计算螺旋底端螺旋底端螺旋螺母副螺旋螺母副接触处接触处单螺旋夹紧的快卸结构及元件单螺旋夹紧的快卸结构及元件（3）螺旋夹紧机构）螺旋夹紧机构螺旋夹紧特点：螺旋夹

47、紧特点：1）结构简单，）结构简单，自锁性好，夹紧自锁性好，夹紧可靠；可靠；2）扩力比）扩力比,远比远比斜楔夹紧力大；斜楔夹紧力大；3）夹紧行程不）夹紧行程不受限制；受限制；4）夹紧动作慢，）夹紧动作慢，辅助时间长，效辅助时间长，效率低率低类类 型型圆圆 偏偏 心心升角变化大升角变化大;曲线偏心曲线偏心升角变化均匀升角变化均匀特特 点点 快速夹紧，夹紧力及夹快速夹紧，夹紧力及夹紧行程小；自锁性差；紧行程小；自锁性差；用于表面尺寸精度高和用于表面尺寸精度高和切削振动小的夹紧。切削振动小的夹紧。3、偏心夹紧机构、偏心夹紧机构OO1e x x x xD/2圆偏心作用原理圆偏心作用原理O偏心转轴；偏心转

48、轴；O1偏心轮中心；偏心轮中心；D圆偏心直径；圆偏心直径；e偏心距偏心距；Nx 偏心轮夹压点；偏心轮夹压点；x夹压点楔角夹压点楔角Nx p pOO1e 1 2QF1F2R2R1N三个三个 自锁条件；夹紧力；自锁条件；夹紧力；问题问题 夹紧距离（升程）夹紧距离（升程）A）偏心夹紧自锁条件：）偏心夹紧自锁条件：斜楔自锁条件：斜楔自锁条件：1+2；当；当 为曲线斜楔中的为曲线斜楔中的 max时，可满足圆时，可满足圆偏心任意一点夹压时的自锁。偏心任意一点夹压时的自锁。因此：因此：1+2 max=p 1 偏心圆周夹压点处的摩擦角；偏心圆周夹压点处的摩擦角；2 转轴转轴O圆周处的摩擦角圆周处的摩擦角。当当

49、 x=/2时，时，max=p，则：，则：D2eeRetg22p若忽略摩擦角若忽略摩擦角 2（更利于自锁）（更利于自锁）则则:tg 1 tg p=2e/D 取取 tg 1=0.100.15 则则 D/e1420时，圆偏心夹紧机时，圆偏心夹紧机构能保证自锁构能保证自锁.自锁受力自锁受力分析分析圆偏心夹紧设计原理圆偏心夹紧设计原理OO1e p x=90 pQ F1F2R1NR2PFxF 2 1夹夹 紧紧 力力Q=2PL D tg 2+tg(1+p)B）圆偏心的夹紧力）圆偏心的夹紧力C）圆偏心的）圆偏心的工作表面范围工作表面范围与夹紧行程与夹紧行程0180bO1aOO1 a b ee工作表面范围工作表

50、面范围工作表面范围在工作表面范围在 X=0 180时时,最大夹紧行程：最大夹紧行程：S=2eOeOO1O1 eSaba圆偏心的工作表面范围圆偏心的工作表面范围与夹紧行程与夹紧行程工作表面范围在工作表面范围在 X=/4 3/4 时时最大夹紧行程：最大夹紧行程：e2S Sb X X X=/4 X=3/44、其它夹紧机构、其它夹紧机构铰链夹紧机构铰链夹紧机构 由铰链与杠杆组合成的夹紧机构由铰链与杠杆组合成的夹紧机构：基本类型：基本类型：单臂铰链夹紧机构；单臂铰链夹紧机构；单臂双作用铰链夹紧机构，单臂双作用铰链夹紧机构，双臂双作用铰链夹紧机构；双臂双作用铰链夹紧机构；Fig6-34 特点特点：增力比大