第2章-夹具设计..ppt

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1、机械制造工工艺学机械制造工工艺学 第第2 2章章 工件的装夹工件的装夹 与夹具设计与夹具设计 2.1 概概 述述12.1.1 夹具的基本概念夹具的基本概念夹具的含义夹具的含义 夹具夹具是指在机床上用以装夹工件的一种装置。是指在机床上用以装夹工件的一种装置。夹具的功用夹具的功用 (1)保证加工质量，使工件相对于机床或刀具保持正确位置。保证加工质量，使工件相对于机床或刀具保持正确位置。(2)提高生产率，降低成本。提高生产率，降低成本。(3)扩大了机床的工艺范围。扩大了机床的工艺范围。(4)减轻了工人劳动强度，保证生产安全。减轻了工人劳动强度，保证生产安全。2.1.1 夹具的基本概念夹具的基本概念夹

2、具的组成夹具的组成夹具的组成夹具的组成图图2-42 铣轴端槽夹具铣轴端槽夹具1 V型块型块 2 支撑套支撑套 3 手柄手柄 4 定向键定向键 5 夹具体夹具体 6 对刀块对刀块1236411）定位元件及装置；定位元件及装置；6）其他元件及）其他元件及装置（防护、装置（防护、防错、分度防错、分度）。）。5）夹具体；）夹具体；4）连接元件；）连接元件；3）对刀及导向）对刀及导向元件；元件；2）夹紧元件及装置；夹紧元件及装置；3夹具的分类夹具的分类夹具的分类夹具的分类 1 1）通用夹具：通用夹具：通用夹具：通用夹具：三爪、四爪卡盘，平口钳等。三爪、四爪卡盘，平口钳等。2 2）专用夹具：专用夹具：专用

3、夹具：专用夹具：为某一工件特定工序专门设计的夹具。为某一工件特定工序专门设计的夹具。3 3）通通通通用用用用可可可可调调调调整整整整夹夹夹夹具具具具及及及及成成成成组组组组夹夹夹夹具具具具：夹夹具具的的部部分分元元件件可可以以更更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。4 4）组组组组合合合合夹夹夹夹具具具具：由由一一套套预预先先制制造造好好的的标标准准元元件件组组合合而而成成。根根据据工工件件的的工工艺艺要要求求，组组装装成成各各种种专专用用夹夹具具。使使用用后后，元元件件可可拆拆开开、洗洗净净后后存存放放，待待需需要要时时重重新新组组装装。适

4、适用用于于新新产产品品试试制和单件小批生产。制和单件小批生产。5 5）随行夹具：）随行夹具：）随行夹具：）随行夹具：在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。在自动线或柔性制造系统中使用的夹具。按夹具使用范围划分按夹具使用范围划分2.1.1 夹具的基本概念夹具的基本概念42.1.1 夹具的基本概念夹具的基本概念三爪卡盘三爪卡盘四爪卡盘四爪卡盘万向平口钳万向平口钳回转工作台回转工作台分度头分度头图图2-2 通用夹具通用夹具5图图2-3 组合夹具实例组合夹具实例2.1.1 机床夹具机床夹具6可分为钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具等。可分为钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具等。按使用机床划分按使

5、用机床划分可可分分为为手手动动夹夹具具、气气动动夹夹具具、液液压压夹夹具具、真真空空夹夹具具、电电动夹具等。动夹具等。按夹紧力源划分按夹紧力源划分2.1.1 夹具的基本概念夹具的基本概念夹具的分类夹具的分类夹具的分类夹具的分类气动虎钳气动虎钳 液压夹具液压夹具图图2-4 夹具夹具72.1.2 工件装夹工件装夹直接找正装夹直接找正装夹直接找正装夹直接找正装夹装夹的含义装夹的含义装夹的含义装夹的含义 装夹又称安装，包括定位和夹紧两项内容。装夹又称安装，包括定位和夹紧两项内容。定位定位定位定位 使工件在机床或夹具上占有正确位置。使工件在机床或夹具上占有正确位置。夹紧夹紧夹紧夹紧 对工件施加一定的外力

6、，使其已确定的位置对工件施加一定的外力，使其已确定的位置在加工过程中保持不变。在加工过程中保持不变。工件装夹方法工件装夹方法工件装夹方法工件装夹方法82.1.2 工件装夹工件装夹图图2-5 直接找正安装直接找正安装毛坯孔毛坯孔加工线加工线找正线找正线 图图2-6 划线找正安装划线找正安装精度高，效率低，精度高，效率低，对工人技术水平高对工人技术水平高。划线找正装夹划线找正装夹划线找正装夹划线找正装夹精度不高，效率低，多精度不高，效率低，多用于形状复杂的铸件。用于形状复杂的铸件。92.1.2 工件装夹工件装夹图图2-7 工件在夹具上装夹（滚齿夹具）工件在夹具上装夹（滚齿夹具）夹具装夹夹具装夹夹具

7、装夹夹具装夹精度和效率均精度和效率均高，广泛采用。高，广泛采用。10机械制造工工艺学机械制造工工艺学 第第2章章 工件的装夹工件的装夹 与夹具设计与夹具设计 2.2 工件的定位工件的定位112.2.1 定位原理定位原理 图图 2-8 六点定位原理六点定位原理XZY 六点定位原理六点定位原理六点定位原理六点定位原理 要确定其空间位置，就需要限制其要确定其空间位置，就需要限制其 6 个自由度。个自由度。将将 6 个个支支承承抽抽象象为为6个个“点点”，6个个点点限限制制了了工工件件的的6 个个自自由由度度，这这就就是是六点定位原理。六点定位原理。任何一个物体在空间直角坐标系中都有任何一个物体在空间

8、直角坐标系中都有 6 个自由度个自由度用用 表示。表示。Z移动，移动，X、Y轴旋转自由度轴旋转自由度X移动，移动，Z轴轴转动自由度转动自由度Y移动自由度移动自由度12工工件件的的6个个自自由由度度均均被被限限制制，称称为为完完全全定定位位。工工件件6个个自自由由度度中中有有1个个或或几几个个自自由由度度未未被被限限制制，称称为为不不完完全全定位。定位。完全定位与不完全定位完全定位与不完全定位完全定位与不完全定位完全定位与不完全定位不完全定位主要有两种情况：不完全定位主要有两种情况：工工件件本本身身相相对对于于某某个个点点、线线是是完完全全对对称称的的，则则工工件件绕绕此此点点、线线旋旋转转的的

9、自自由由度度不不需需限限制制。例例如如球球体体绕绕过过球心轴线的转动，圆柱体绕自身轴线的转动等。球心轴线的转动，圆柱体绕自身轴线的转动等。工工件件加加工工要要求求不不需需要要限限制制某某一一个个或或某某几几个个自自由由度度。如如加加工工平平板板上上表表面面，要要求求保保证证平平板板厚厚度度及及与与下下平平面面的的平行度，则只需限制平行度，则只需限制 3 个自由度就够了。个自由度就够了。2.2.1 定位原理定位原理 132.2.1 定位原理定位原理完全定位与不完全定位完全定位与不完全定位图图2-9 工件应限制的自由度工件应限制的自由度ZYXa）限制限制3个个自由度自由度ZYXb）限制限制5个个自

10、由度自由度ZYXc）限制限制6个个自由度自由度ZYXd）限制限制2个个自由度自由度限制限制5个个自由度自由度e）ZYX限制限制4个个自由度自由度限制限制2个个自由度自由度f）ZYX限制限制5个个自由度自由度14欠定位欠定位欠定位欠定位工工工工件件件件加加加加工工工工时时时时必必必必须须须须限限限限制制制制的的的的自自自自由由由由度度度度未未未未被被被被完完完完全全全全限限限限制制制制，称称称称为为为为欠欠欠欠定定定定位。欠定位不能保证工件的正确安装，是不允许的。位。欠定位不能保证工件的正确安装，是不允许的。位。欠定位不能保证工件的正确安装，是不允许的。位。欠定位不能保证工件的正确安装，是不允许

11、的。图图2-10 欠定位示例欠定位示例XZYa）B2.2.1 定位原理定位原理 B欠定位欠定位b）B正确定位正确定位15过定位过定位过定位过定位过过过过定定定定位位位位工工工工件件件件某某某某一一一一个个个个自自自自由由由由度度度度（或或或或某某某某几几几几个个个个自自自自由由由由度度度度）被被被被重复约束，称为过定位。重复约束，称为过定位。重复约束，称为过定位。重复约束，称为过定位。过定位是否允许，要视具体情况而定：过定位是否允许，要视具体情况而定：过定位是否允许，要视具体情况而定：过定位是否允许，要视具体情况而定：1 1）如如如如果果果果工工工工件件件件的的的的定定定定位位位位面面面面经经

12、经经过过过过机机机机械械械械加加加加工工工工，且且且且形形形形状状状状、尺尺尺尺寸寸寸寸、位位位位置置置置精精精精度度度度均均均均较较较较高高高高，则则则则过过过过定定定定位位位位是是是是允允允允许许许许的的的的。有有有有时时时时还还还还是是是是必必必必要要要要的的的的，合合合合理理理理的的的的过过过过定定定定位位位位不不不不仅仅仅仅不不不不会会会会影影影影响响响响加加加加工工工工精精精精度度度度，还还还还会会会会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。2 2

13、）反反反反之之之之，如如如如果果果果工工工工件件件件的的的的定定定定位位位位面面面面是是是是毛毛毛毛坯坯坯坯面面面面，或或或或虽虽虽虽经经经经过过过过机机机机械械械械加加加加工工工工，但但但但加加加加工工工工精精精精度度度度不不不不高高高高，这这这这时时时时过过过过定定定定位位位位一一一一般般般般是是是是不不不不允允允允许许许许的的的的，因因因因为为为为它它它它可可可可能能能能造造造造成成成成定定定定位位位位不不不不准准准准确确确确，或或或或定定定定位位位位不不不不稳稳稳稳定定定定，或发生定位干涉等情况。或发生定位干涉等情况。或发生定位干涉等情况。或发生定位干涉等情况。2.2.1 定位原理定位

14、原理 16 过定位分析过定位分析过定位分析过定位分析（桌子与三角架）（桌子与三角架）图图2-11 过定位分析过定位分析2.2.1 定位原理定位原理 17 过定位分析过定位分析过定位分析过定位分析图图2-12 过定位示例过定位示例a）ZYXYc）非过定位）非过定位ZYXY2.2.1 定位原理定位原理 b）ZYYX18 过定位分析过定位分析过定位分析过定位分析图图2-13 过定位示例过定位示例XYa)过定位过定位ZYb)合理定位合理定位ZYXY2.2.1 定位原理定位原理 19刀柄刀柄主轴主轴拉杆拉杆涨套涨套 过定位应用过定位应用图图2-14 HSK刀柄与传统刀柄结构刀柄与传统刀柄结构HSK刀柄刀

15、柄传统刀柄传统刀柄1:107:24间隙间隙主轴主轴拉杆拉杆刀柄刀柄2.2.2 定位原理定位原理 定位端面定位端面配合锥面配合锥面20 过定位讨论过定位讨论过定位讨论过定位讨论如如如如图图图图示示示示，齿齿齿齿轮轮轮轮坯坯坯坯以以以以内内内内孔孔孔孔和和和和一一一一小小小小端端端端面面面面定定定定位位位位，车车车车削削削削外外外外圆圆圆圆和和和和大大大大端端端端面面面面。加加加加工工工工后后后后检检检检测测测测发发发发现现现现大大大大端端端端面面面面与与与与内内内内孔孔孔孔垂垂垂垂直直直直度度度度超超超超差差差差。试试试试分分分分析原因，提出改进意见。析原因，提出改进意见。析原因，提出改进意见。

16、析原因，提出改进意见。4A0.02 A间隙配合刚性心轴间隙配合刚性心轴图图2-15 过定位示例过定位示例2.2.2 定位原理定位原理 21图图2-15a 过定位引起夹紧变形过定位引起夹紧变形2.2.2 定位原理定位原理 22橡胶垫橡胶垫图图2-15b 过定位处理分析过定位处理分析2.2.2 定位原理定位原理23 讨论讨论讨论讨论分析图示定位方案：分析图示定位方案：分析图示定位方案：分析图示定位方案：各方案限制的自由度；各方案限制的自由度；各方案限制的自由度；各方案限制的自由度；有无欠定位或过定位；有无欠定位或过定位；有无欠定位或过定位；有无欠定位或过定位；对对对对不不不不合合合合理理理理的的的

17、的定定定定位位位位方方方方案案案案提提提提出改进意见。出改进意见。出改进意见。出改进意见。b）XZYXc）XZYXa）YXZ图图2-16 过定位分析过定位分析2.2.2 定位原理定位原理 24a）过定位）过定位YXZa2）合理定位）合理定位YXZa1）合理定位）合理定位YXZ图图2-16a 过定位示例分析过定位示例分析2.2.2 定位原理定位原理 25b）过定位）过定位XZYXb1）XZYXXZb2）合理定位）合理定位YXXZb3）YX图图2-16b 过定位示例分析过定位示例分析2.2.2 定位原理定位原理 有过定位，提高有过定位，提高V形块的制造与形块的制造与导向精度，可解导向精度，可解决此

18、问题决此问题有过定位，提高有过定位，提高相关精度，可解相关精度，可解决此问题决此问题26c2）YXXZ图图2-16c 过定位示例分析过定位示例分析2.2.2 定位原理定位原理 c）XZYX有过定位，有过定位，提高提高V形块形块的制造与导的制造与导向精度，可向精度，可解决此问题解决此问题合理定位合理定位27图图2-17 工件以平面定位工件以平面定位平平面面定定位位的的主主要要形形式式是是支支承承定定位位。常常用用的的定定位位元元件件有有支支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。ZXY2.2.3 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 工件以

19、平面定位工件以平面定位工件以平面定位工件以平面定位ZXYZXYZXYZXYZXY282.2.3 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 图图2-18 支承钉与支承板支承钉与支承板a)支承钉支承钉b)支承板支承板固定支承固定支承固定支承固定支承292.2.3 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 可调支承可调支承可调支承可调支承图图2-19 可调支承可调支承302.2.3 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 图图2-20 自位支承自位支承自位支承自位支承自位支承自位支承31图图2-21 工件以圆孔定位工件以圆孔定位 工工件件以以圆圆孔孔定定位位多多属属于于定定心心定定位位，常常用用的的定定位位元

20、元件件有有定定位位销销和和心心轴轴。定定位位销销有有圆圆柱柱销销、圆圆锥锥销销、菱菱形形销销等等形形式式；心轴有刚性心轴、弹性心轴之分。心轴有刚性心轴、弹性心轴之分。XYZXYZXYZXYZXYZXYZ2.2.3 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 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322.2.3 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 定位销定位销定位销定位销图图2-22 常用的定位销常用的定位销332.2.3 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 刚性心轴刚性心轴刚性心轴刚性心轴图图2-23 刚性新轴刚性新轴342.2.3 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 工件以

21、外圆定位工件以外圆定位工件以外圆定位工件以外圆定位 常用于外圆表面的定位元件有：定位套、支承板和常用于外圆表面的定位元件有：定位套、支承板和V型块型块等。等。图图2-24 定位套定位套352.2.3 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 图图2-25 V形块形块36 除除平平面面、圆圆孔孔、外外圆圆柱柱面面外外，工工件件有有时时还还可可能能以以其其它表面（如圆锥面、渐开线齿面、曲面等）定位。它表面（如圆锥面、渐开线齿面、曲面等）定位。图图2-26 工件以锥孔定位工件以锥孔定位2.2.3 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 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

22、位限制限制5个自由度个自由度37在在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。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、位位位位点点点点数次多的表面为次定位基准面。数次多的表面为次定位基准面。数次多的表面为次定位基准面。数次多的表面为次定位基准面。2.2.3 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 定位表面的组合定位表面的组合定位表面的组

23、合定位表面的组合XZY图图2-27 工件在两顶尖上定位工件在两顶尖上定位在在在在分分分分析析析析多多多多个个个个表表表表面面面面定定定定位位位位情情情情况况况况下下下下各各各各表表表表面面面面限限限限制制制制的的的的自自自自由由由由度度度度时时时时，分分分分清主次定位面很重要。清主次定位面很重要。清主次定位面很重要。清主次定位面很重要。主要定位基主要定位基准，限制准，限制X、Y、Z自由度自由度次基准，与主次基准，与主基准一起限制基准一起限制X、Y自由度自由度382.2.4 定位误差定位误差 定位误差的概念定位误差的概念定位误差的概念定位误差的概念如如如如图图图图2-282-28在在在在轴轴轴轴

24、上上上上铣铣铣铣键键键键槽槽槽槽，采采采采用用用用V V 型型型型块块块块定定定定位位位位，键键键键槽槽槽槽铣铣铣铣刀刀刀刀按按按按规规规规定定定定尺尺尺尺寸寸寸寸HH调调调调整整整整好好好好位位位位置置置置，分分分分析析析析其其其其定定定定位误差。位误差。位误差。位误差。图图2-28 定位误差定位误差HOAO2O1DW定位误差是由于工件在夹具上（或机床上）定位不准确定位误差是由于工件在夹具上（或机床上）定位不准确定位误差是由于工件在夹具上（或机床上）定位不准确定位误差是由于工件在夹具上（或机床上）定位不准确而引起的加工误差。而引起的加工误差。而引起的加工误差。而引起的加工误差。实际加工时，由

25、于工件直径存实际加工时，由于工件直径存实际加工时，由于工件直径存实际加工时，由于工件直径存在公差，会使轴心位置发生变化，在公差，会使轴心位置发生变化，在公差，会使轴心位置发生变化，在公差，会使轴心位置发生变化，进而使工序尺寸进而使工序尺寸进而使工序尺寸进而使工序尺寸HH也发生变化。也发生变化。也发生变化。也发生变化。定位误差定位误差定位误差定位误差39 1）由由于于工工件件定定位位表表面面或或夹夹具具定定位位元元件件制制作作不不准准确确引引起的定位误差，称为起的定位误差，称为基准位置误差。基准位置误差。2）由由于于工工件件的的工工序序基基准准与与定定位位基基准准不不重重合合而而引引起起的的定位

26、误差，称为定位误差，称为基准不重合误差基准不重合误差。图图图图2-292-29所所所所示示示示工工工工件件件件以以以以底底底底面面面面定定定定位位位位铣铣铣铣台台台台阶阶阶阶面面面面，要要要要求求求求保保保保证尺寸证尺寸证尺寸证尺寸a a。2.2.4 定位误差定位误差 定位误差的来源定位误差的来源定位误差的来源定位误差的来源ba图图2-29 由于基准不重合引起由于基准不重合引起的定位误差的定位误差定位基准定位基准工序基准工序基准DW基准不重合误差基准不重合误差402.2.4 定位误差定位误差 定位误差计算定位误差计算定位误差计算定位误差计算 工工件件的的定定位位误误差差实实质质上上就就是是工工

27、序序基基准准在在加加工工尺尺寸寸方方向向上的最大变动量上的最大变动量。用用几几何何方方法法计计算算定定位位误误差差通通常常要要画画出出工工件件的的定定位位简简图图，并并在在图图中中夸夸张张地地画画出出工工件件变变动动的的极极限限位位置置；然然后后运运用用几几何何知知识识，求求出出工工序序基基准准在在加加工工尺尺寸寸方方向向上上的的最最大大变变动量，动量，即可求出定位误差。即可求出定位误差。1)1)用几何方法计算定位误差用几何方法计算定位误差用几何方法计算定位误差用几何方法计算定位误差41 当当工工件件孔孔径径为为最最大大，定定位位销销的的直直径径为为最最小小时时，孔孔处处在在左左右右两两个个极

28、限位置。极限位置。【解解】2.2.4 定位误差定位误差 【例例2-1】图图2-30所示为孔与销间隙配合的情况，销垂直所示为孔与销间隙配合的情况，销垂直放置，若工件的工序基准为孔心，试确定其定位误差。放置，若工件的工序基准为孔心，试确定其定位误差。式中式中 DW 定位误差；定位误差；Dmax工件定位孔最大直径工件定位孔最大直径;dmin夹具定位销最小直径。夹具定位销最小直径。图图2-30 孔与销间隙孔与销间隙配合时的定位误差配合时的定位误差DmaxdminO定位误差均为：定位误差均为：O2DWO1422.2.4 定位误差定位误差 当当当当工工工工件件件件孔孔孔孔与与与与夹夹夹夹具具具具定定定定位

29、位位位销销销销保保保保持持持持固固固固定定定定边边边边接接接接触触触触时时时时，定定定定位位位位误误误误差差差差为为为为孔径公差的一半。孔径公差的一半。孔径公差的一半。孔径公差的一半。DW=（Dmax Dmin）=TD （2-7）1212此此此此时时时时，定定定定位位位位误误误误差差差差是是是是由由由由于于于于定定定定位位位位基基基基准准准准与与与与工工工工序序序序基基基基准准准准不不不不重重重重合合合合所所所所造造造造成成成成的的的的，属属属属于于于于基基基基准准准准不不不不重重重重合合合合误误误误差差差差，与与与与定定定定位位位位销销销销直直直直径无关。径无关。径无关。径无关。图图2-31

30、 孔与销间隙配合孔与销间隙配合固定边接触时定位误差固定边接触时定位误差OO1DminDmaxDWO2定位误差为：定位误差为：定位误差为：定位误差为：432.2.4 定位误差定位误差 2.2.用微分方法计算定位误差用微分方法计算定位误差用微分方法计算定位误差用微分方法计算定位误差 【例例2-2】工工件件在在V型型块块上上定定位位铣铣键键槽槽，计计算算定定位位误误差差。要要求求保保证证的的工工序序尺尺寸寸和和工工序序要要求求：槽槽底底至至工工件件外外圆圆中中心心的距离的距离H；键槽对工件外圆中心的对称度。键槽对工件外圆中心的对称度。图图2-32 外圆表面在外圆表面在V型型块上的定位误差块上的定位误

31、差HBOAOA=Sin(/2)OB=Sin(/2)d对上式求全微分，得到：对上式求全微分，得到：d(OA)=Sin(/2)1 d(d)4Sin2(/2)dcos(/2)d()对对对对于于于于第第第第1 1项项项项要要要要求求求求，写写写写出出出出OO点点点点至至至至加加加加工工工工尺尺尺尺寸寸寸寸方方方方向向向向上上上上某某某某一一一一固固固固定定定定点点点点 如如如如V V型块两斜面交点型块两斜面交点型块两斜面交点型块两斜面交点A A的距离：的距离：的距离：的距离：44 以以微微小小增增量量代代替替微微分分，并并将将尺尺寸寸误误差差视视为为微微小小增增量量，且且考考虑虑到到尺尺寸寸误误差差可

32、可正正可可负负，各各项项误误差差均均取取绝绝对对值值，得得到到工工序序尺寸尺寸H的定位误差：的定位误差：2.2.4 定位误差定位误差（2-8）式中式中 Td 工件外圆直径公差；工件外圆直径公差；T V型块两斜面夹角角度公差。型块两斜面夹角角度公差。若若忽忽略略V型型块块两两斜斜面面夹夹角角的的角角度度公公差差，可可以以得得到到用用V型型块对外圆表面的定位误差为：块对外圆表面的定位误差为：（2-9）45 若若忽忽略略V型型块块两两斜斜面面夹夹角角的的角角度度公公差差，可可以以得得到到用用V型块对外圆表面的定位误差为：型块对外圆表面的定位误差为：2.2.4 定位误差定位误差 工件工序基准为外圆下母

33、线工件工序基准为外圆下母线时，时，由右图得：由右图得：图图2-33 外圆表面在外圆表面在V型块型块 上的定位误差上的定位误差b）H1BOAC462.2.4 定位误差定位误差 若工件工序基准为外圆若工件工序基准为外圆上母线时，由右图得：上母线时，由右图得：图图2-33 外圆表面在外圆表面在V型型 块上的定位误差块上的定位误差c）H2BdOAC 若若忽忽略略V型型块块两两斜斜面面夹夹角角的的角角度度公公差差，可可以以得得到到用用V型块对外圆表面的定位误差为：型块对外圆表面的定位误差为：47 关关于于键键槽槽对对工工件件外外圆圆中中心心的的对对称度要求。称度要求。图图2-32 外圆表面在外圆表面在V

34、型型 块上的定位误差块上的定位误差HBOA2.2.4 定位误差定位误差 若忽略工件的圆度误差和若忽略工件的圆度误差和若忽略工件的圆度误差和若忽略工件的圆度误差和V V型型型型块角度偏差，可以认为工序基准块角度偏差，可以认为工序基准块角度偏差，可以认为工序基准块角度偏差，可以认为工序基准在水平方向上的位置变动量为零，在水平方向上的位置变动量为零，在水平方向上的位置变动量为零，在水平方向上的位置变动量为零，即定位误差为零。即定位误差为零。即定位误差为零。即定位误差为零。482.2.4 定位误差定位误差 3.3.组合定位误差组合定位误差组合定位误差组合定位误差【例例2-3】一面两销定位误差分析计算。

35、一面两销定位误差分析计算。图图2-34 一面两销的定位误差一面两销的定位误差492.2.4 定位误差定位误差 直线位移误差直线位移误差图图2-35 两销定位的直线位移误差两销定位的直线位移误差O1O2O11O21O12O22 极端情况为：工件内孔极端情况为：工件内孔1的直径尺寸最大、定位销的直径尺寸最大、定位销1直径直径尺寸最小尺寸最小，极端位置为最左、最右两种情况。，极端位置为最左、最右两种情况。O1O1=Dmax dmin式中式中 O1 定位误差；定位误差；D1max工件定位孔最大直径；工件定位孔最大直径；d1min夹具定位销最小直径。夹具定位销最小直径。502.2.4 定位误差定位误差

36、角位移误差角位移误差角位移误差角位移误差图图2-36 两销定位的角位移误差两销定位的角位移误差O1O2O11O21O12O22 极端情况为：工件内孔极端情况为：工件内孔1、2的直径尺寸最大、的直径尺寸最大、定位销定位销1、2直径尺寸最小直径尺寸最小，极端偏摆为上、下最大转角两种情况。，极端偏摆为上、下最大转角两种情况。dw-dwO12O22O12O22O2O1L512.2.4 定位误差定位误差 角位移误差角位移误差角位移误差角位移误差O12O22O12O22O2O1L52机械制造工工艺学机械制造工工艺学 第第2章章 工件的装夹工件的装夹 与夹具设计与夹具设计 2.3 工件的夹紧工件的夹紧532

37、.3.1 夹紧装置的组成及设计要求夹紧装置的组成及设计要求 夹紧装置的组成夹紧装置的组成夹紧装置的组成夹紧装置的组成(1)(1)动力源。动力源。动力源。动力源。人力、气动、液动、电动人力、气动、液动、电动 等。等。(2)(2)夹紧机构。夹紧机构。夹紧机构。夹紧机构。包括中间递力机构和夹紧元件。包括中间递力机构和夹紧元件。夹紧装置的设计要求夹紧装置的设计要求夹紧装置的设计要求夹紧装置的设计要求 （1 1）夹紧力应有助于定位，而不应破坏定位；）夹紧力应有助于定位，而不应破坏定位；）夹紧力应有助于定位，而不应破坏定位；）夹紧力应有助于定位，而不应破坏定位；（2 2）夹紧立的大小应能保证加工过程中工件

38、不发生位置）夹紧立的大小应能保证加工过程中工件不发生位置）夹紧立的大小应能保证加工过程中工件不发生位置）夹紧立的大小应能保证加工过程中工件不发生位置变动和振动，并能在一定范围内调节；变动和振动，并能在一定范围内调节；变动和振动，并能在一定范围内调节；变动和振动，并能在一定范围内调节；（3 3）工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不应超出允）工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不应超出允）工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不应超出允）工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不应超出允许的范围；许的范围；许的范围；许的范围；（4 4）应有足够的夹紧行程；）应有足够的夹紧行程；）应有足够的夹紧行程；）应有足够

39、的夹紧行程；（5 5）手动时要有自锁性能：）手动时要有自锁性能：）手动时要有自锁性能：）手动时要有自锁性能：（6 6）结构简单紧凑、动作灵活，制造、维护方便，省力、）结构简单紧凑、动作灵活，制造、维护方便，省力、）结构简单紧凑、动作灵活，制造、维护方便，省力、）结构简单紧凑、动作灵活，制造、维护方便，省力、安全并有足够的强度和刚度。安全并有足够的强度和刚度。安全并有足够的强度和刚度。安全并有足够的强度和刚度。542.3.2 夹紧力的确定夹紧力的确定 正确确定夹紧力，主要是正确确定夹紧力的方向、作用正确确定夹紧力，主要是正确确定夹紧力的方向、作用点和大小。点和大小。夹紧力的方向夹紧力的方向夹紧力

40、的方向夹紧力的方向 (1)夹紧力的方向应垂直于主要定位基准面。夹紧力的方向应垂直于主要定位基准面。WWWW 90 90 90图图2-37 两销定位的角位移误差两销定位的角位移误差552.3.2 夹紧力的确定夹紧力的确定 (2)夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向相一致，夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度最大的方向相一致，以减小工件变形。以减小工件变形。Fj变形大变形大FjFj变形小变形小 (a)(b)图图2-38 薄壁套筒的夹紧薄壁套筒的夹紧562.3.2 夹紧力的确定夹紧力的确定 (3)夹紧力的方向应尽可能与切削力、工件重力方向一致，夹紧力的方向应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减少

41、夹紧力。以减少夹紧力。夹紧力作用点的选择夹紧力作用点的选择夹紧力作用点的选择夹紧力作用点的选择 (1)夹紧力的作用点应能保持工件定位稳定，不致引起工件夹紧力的作用点应能保持工件定位稳定，不致引起工件产生位移或偏转。产生位移或偏转。(a)(b)FjFj图图2-39 加紧力作用点对稳定性的影响加紧力作用点对稳定性的影响 572.3.2 夹紧力的确定夹紧力的确定 (2)夹紧力的作用点应使被夹紧工件的夹紧变形尽可能小。夹紧力的作用点应使被夹紧工件的夹紧变形尽可能小。FjFjFj (a)不合理不合理 (b)合理合理 图图2-40 夹紧力作用点的布置比较夹紧力作用点的布置比较 (3)夹紧力的作用点应尽量靠

42、近切削部位，以提高夹紧的夹紧力的作用点应尽量靠近切削部位，以提高夹紧的可靠性，若切削部位刚性不足，可采用辅助支承。可靠性，若切削部位刚性不足，可采用辅助支承。58夹紧力的大小夹紧力的大小夹紧力的大小夹紧力的大小 2.3.2 夹紧力的确定夹紧力的确定 夹紧力的大小必须适当，夹紧力过小，工件在夹具中的位夹紧力的大小必须适当，夹紧力过小，工件在夹具中的位置可能在加工过程中产生变动，破坏原有的定位。夹紧力过大，置可能在加工过程中产生变动，破坏原有的定位。夹紧力过大，不但会使工件和夹具产生过大的变形，对加工质量不利。不但会使工件和夹具产生过大的变形，对加工质量不利。计算夹紧力，通常将夹具和工件看成一个刚

43、性系统以简化计算夹紧力，通常将夹具和工件看成一个刚性系统以简化计算。然后根据工件受切削力、重力、夹紧力等后处于静力平计算。然后根据工件受切削力、重力、夹紧力等后处于静力平衡条件，计算出理论夹紧力衡条件，计算出理论夹紧力W，再乘以安全系数，再乘以安全系数K，作为实际，作为实际所需的夹紧力所需的夹紧力W0，即，即 WW0 0KWKW 592.3.3 常用夹紧机构常用夹紧机构 (1)(1)斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构原理斜楔夹紧机构原理斜楔夹紧机构原理斜楔夹紧机构原理图图2-41 斜楔夹紧机构的原理图斜楔夹紧机构的原理图602.3.3 常用夹紧机构常用夹紧机构 斜楔夹

44、紧的特点斜楔夹紧的特点斜楔夹紧的特点斜楔夹紧的特点 （1）斜楔的自锁性；）斜楔的自锁性；（2）斜楔能改变夹紧作用力的方向；）斜楔能改变夹紧作用力的方向；（3）斜楔具有扩力作用；）斜楔具有扩力作用；（4）斜楔的夹紧行程小；）斜楔的夹紧行程小；（5）斜楔夹紧的效率低。）斜楔夹紧的效率低。由于手动的斜楔夹紧机构在夹紧工件时既费时又费力，效由于手动的斜楔夹紧机构在夹紧工件时既费时又费力，效率很低，故实际上多在机动夹紧装置中采用。率很低，故实际上多在机动夹紧装置中采用。适用范围适用范围适用范围适用范围612.3.3 常用夹紧机构常用夹紧机构 (2)(2)螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构

45、图图2-42 螺旋夹紧原理图螺旋夹紧原理图 螺旋夹紧机构具有结构螺旋夹紧机构具有结构简单、制造容易、夹紧可靠、简单、制造容易、夹紧可靠、扩力比大和夹紧行程不受限扩力比大和夹紧行程不受限制等特点，所以在手动夹紧制等特点，所以在手动夹紧装置中被广泛使用，其缺点装置中被广泛使用，其缺点是夹紧动作慢、效率低。是夹紧动作慢、效率低。622.3.3 常用夹紧机构常用夹紧机构 (3)(3)圆偏心夹紧机构圆偏心夹紧机构圆偏心夹紧机构圆偏心夹紧机构 圆偏心夹紧实际上是斜楔夹紧的一种变形。圆偏心夹紧实际上是斜楔夹紧的一种变形。图图2-43 偏心圆夹紧原理图偏心圆夹紧原理图 适应范围：适应范围：(1)适用于切削负荷

46、不大且无很大振动的场合；适用于切削负荷不大且无很大振动的场合；(2)用于夹紧行程较小的情况；用于夹紧行程较小的情况；(3)很少直接用于夹紧工件，大很少直接用于夹紧工件，大多是与其它夹紧元件联合使用。多是与其它夹紧元件联合使用。632.3.3 常用夹紧机构常用夹紧机构 (4)(4)铰链夹紧机构铰链夹紧机构铰链夹紧机构铰链夹紧机构 图图2-44 铰链夹紧原理图铰链夹紧原理图 铰链夹紧机构的结铰链夹紧机构的结构简单、扩力比大且摩构简单、扩力比大且摩擦损失小，故适用于多擦损失小，故适用于多点或多件夹紧，在气动点或多件夹紧，在气动或液压夹具中广泛应用。或液压夹具中广泛应用。642.3.3 常用夹紧机构常

47、用夹紧机构(5)(5)定心、对中夹紧机构定心、对中夹紧机构定心、对中夹紧机构定心、对中夹紧机构 定心、对中夹紧机构，是一种特殊的夹紧机构，工件在其定心、对中夹紧机构，是一种特殊的夹紧机构，工件在其上同时实现定位和夹紧。在这种夹紧机构上与工件定位基准面上同时实现定位和夹紧。在这种夹紧机构上与工件定位基准面相接触的元件，即是定位元件，又是夹紧元件。相接触的元件，即是定位元件，又是夹紧元件。图图2-45 定心、对中夹紧原理图定心、对中夹紧原理图652.3.3 常用夹紧机构常用夹紧机构(5)(5)联动夹紧机构联动夹紧机构联动夹紧机构联动夹紧机构 图图2-46 联动夹紧原理图联动夹紧原理图66机械制造工

48、工艺学机械制造工工艺学 第第2章章 工件的装夹工件的装夹 与夹具设计与夹具设计 2.4 夹具设计夹具设计672.4.1 夹具设计的步骤夹具设计的步骤 1)1)收集和研究有关资料收集和研究有关资料收集和研究有关资料收集和研究有关资料（1）生产批量；）生产批量；（2）零件图及工序图；）零件图及工序图；（3）零件工艺规程；）零件工艺规程；（4）夹具典型结构及有关标准。）夹具典型结构及有关标准。2)2)确定夹具的结构方案确定夹具的结构方案确定夹具的结构方案确定夹具的结构方案(1)确定工件的定位方式和定位元件，确定工件的定位方式和定位元件，进行定位误差计算；进行定位误差计算；(2)确定工件的夹紧方式，选

49、择合适的夹紧装置；确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧装置；(3)选择刀具的对准及引导元件；选择刀具的对准及引导元件；(4)确定其它元件或装置的结构形式；确定其它元件或装置的结构形式；(5)协调各元件、装置的布局，确定夹具体的总体结构。协调各元件、装置的布局，确定夹具体的总体结构。682.4.1 夹具设计的步骤夹具设计的步骤 3)3)绘制夹具总图绘制夹具总图绘制夹具总图绘制夹具总图4)4)确定并标注有关尺寸、配合及技术条件确定并标注有关尺寸、配合及技术条件确定并标注有关尺寸、配合及技术条件确定并标注有关尺寸、配合及技术条件(1)(1)应标注的尺寸及配合应标注的尺寸及配合应标注的尺寸及配合应标注的

50、尺寸及配合 工件与定位元件的联系尺寸；工件与定位元件的联系尺寸；工件与定位元件的联系尺寸；工件与定位元件的联系尺寸；夹具与刀具的联系尺寸；夹具与刀具的联系尺寸；夹具与刀具的联系尺寸；夹具与刀具的联系尺寸；夹具与机床的联系尺寸；夹具与机床的联系尺寸；夹具与机床的联系尺寸；夹具与机床的联系尺寸；夹具内部的配合尺寸；夹具内部的配合尺寸；夹具内部的配合尺寸；夹具内部的配合尺寸；夹具的外廓尺寸。夹具的外廓尺寸。夹具的外廓尺寸。夹具的外廓尺寸。(2)(2)应标注的技术条件应标注的技术条件应标注的技术条件应标注的技术条件 定位元件之间或定位元件与夹具体底面间的位置要求；定位元件之间或定位元件与夹具体底面间的