1、內容提要內容提要 機床夾具是機械加工工藝系統的一個重要組成部分。為保證工件某工序的加工要求，必須使工件在機床上相對刀具的使工件在機床上相對刀具的切削或成形運動處于準確的相對位置切削或成形運動處于準確的相對位置，必須通過一定的裝置通過一定的裝置把工件固定保持在準確定位的位置上把工件固定保持在準確定位的位置上。 本章主要討論工件在夾具上的定位原理與定位誤差、夾本章主要討論工件在夾具上的定位原理與定位誤差、夾緊裝置的設計與計算。緊裝置的設計與計算。 本章內容主要包括本章內容主要包括： (1)工件定位基本原理；工件定位基本原理； (2)基本定位元件對工件的定位；基本定位元件對工件的定位； (3)定位誤

2、差的分析與計算；定位誤差的分析與計算； (4)夾緊力及夾緊裝置設計的一般原則；夾緊力及夾緊裝置設計的一般原則； (5)常用的夾緊機構。常用的夾緊機構。機機 床床 夾夾 具具 概概 述述6.1 機床夾具概述機床夾具概述 機床夾具通過使工件在機床上相對刀具占有正確的位置的使工件在機床上相對刀具占有正確的位置的過程過程定位定位，以及克服切削過程中工件受外力的作用保持工件克服切削過程中工件受外力的作用保持工件的準確位置的過程的準確位置的過程夾緊夾緊，來實現工件裝夾。定位和夾緊兩個定位和夾緊兩個過程的綜合稱為過程的綜合稱為裝夾裝夾,完成工件裝夾的工藝裝備稱為完成工件裝夾的工藝裝備稱為機床夾具機床夾具。6

3、.1.1 夾具的作用和組成夾具的作用和組成 下面以鉆床夾具和銑床夾具為例進行分析。 6.1.1.1 夾具的作用夾具的作用 (1)可以縮短輔助時間，提高勞動生產率可以縮短輔助時間，提高勞動生產率 (2)易于保證加工精度的穩定易于保證加工精度的穩定 (3)可擴大機床的使用范圍可擴大機床的使用范圍 (4)可以減輕勞動強度，保證安全生產可以減輕勞動強度，保證安全生產機機 床床 夾夾 具具 的的 分分 類及作用類及作用 6.1.1.2 夾具的組成夾具的組成 (1)定位元件：定位元件：與工件的定位基準相接觸，確定工件在夾具中的正確位置。 (2)夾緊裝置：夾緊裝置：這是用于夾緊工件的裝置，在切削時使工件在夾

4、具中保持既定位置。 (3)對刀元件：對刀元件：這種元件用于確定夾具與刀具的相對位置。如鉆套，對刀塊等 (4)夾具體：夾具體：這是用于聯接夾具各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎件。它與機床相結合，使夾具相對機床具有確定的位置。 (5)其它元件及裝置：其它元件及裝置：有些夾具根據工件的加工要求，要有分度機構，銑床夾具還要有定位鍵（將夾具定位夾緊于機床上）等。 夾夾 具具 的的 組組 成成 任何夾具都必須有定位元件和夾緊裝置，它們是保證工件加工精度的關鍵，目的是使工件“定準、夾牢”。各種夾具不論結構如何，其基本原理都是一致的。本章主要介紹專用夾具的結構設計原理。機床夾具的分類機床夾具的分類 機床夾

5、具按通用化程度可分為兩大類。 第一類第一類通用夾具通用夾具 此類夾具具有通用性，只需調整或更換少量零件就可用于裝夾不此類夾具具有通用性，只需調整或更換少量零件就可用于裝夾不同的工件同的工件。如三爪、四爪卡盤、頂尖、平口鉗等。通用夾具的結構復通用夾具的結構復雜，適用用于大批量生產，也適用于單件小批生產雜，適用用于大批量生產，也適用于單件小批生產，是使用最廣泛的一類夾具。 第二類第二類專用夾具專用夾具 專用夾具是專門為某工件的某工序設計和制造的專用夾具是專門為某工件的某工序設計和制造的專用夾具,其結其結構簡單、緊湊、操作迅速方便構簡單、緊湊、操作迅速方便，因設計和制造的周期較長，批量少，所以成本較

6、高。當產品變更時，因無法使用而報廢，因此專用夾具適用于產品固定的成批或大量生產中。 成組夾具和可調夾具 組合夾具 隨行夾具工工 件件 的的 定定 位位6.2 工件的定位工件的定位 定位的目的定位的目的是使工件在夾具中相對于機床、刀具都有一個是使工件在夾具中相對于機床、刀具都有一個確定的正確位置確定的正確位置。工件上用來定位的表面稱為工件上用來定位的表面稱為定位基準面。定位基準面。6.2.1 六點定位原理六點定位原理 一個自由的物體相對于三個相互垂直的空間坐標系，有六一個自由的物體相對于三個相互垂直的空間坐標系，有六種活動的可能性種活動的可能性(三種是移動，三種是轉動三種是移動，三種是轉動)。習

7、慣把這種活動把這種活動的可能性稱為的可能性稱為自由度自由度，自由物體在空間的不同位置，就是這六種活動的綜合結果。因此空間任一自由物體共有六個自由度空間任一自由物體共有六個自由度。 如圖6.3所示，這六個自由度為沿x、y、z軸移動的三個自由度；繞x、y、z軸轉動的三個自由度。 若使物體在某方向有確定的位置，就必須限制在該方向的自由度，所以要使工件在空間處于相對固定不變的位置，就必須對六個自由度加以限制。六六 點點 定定 位位 原原 理理 用相當于六個支承點的定位元件與工件的定位基準面接觸，如圖6.4所示。在底面在底面xoy內內，三個支承點限制了x和y方向旋轉自由度、z 方向移動自由度；在側面在側

8、面yoz內內，兩個支承點限制了x方向移動自由度、 z 方向旋轉自由度；在端面在端面xoz內內，一個支承點限制了y方向移動自由度。 用正確分布的六個支承點來限制工件的六個自由度，使用正確分布的六個支承點來限制工件的六個自由度，使工件在夾具中得到正確位置的規律稱為工件在夾具中得到正確位置的規律稱為六點定位原理六點定位原理。 工件在加工中對六個自由度的限制，要根據被加工工件的加工要求來確定。如圖6.5所示。六六 點點 定定 位位 原原 理理 圖6.5(a)是在工件上加工不通槽。槽寬由刀具直徑保證，但是要保證尺寸A、尺寸B、尺寸C ，就需要限制x、y、 z方向的移動和x、y、 z的旋轉六個自由度。這種

9、定位方法，稱這種定位方法，稱為為完全定位完全定位。 圖6.5(b)是在工件上加工通槽，不需要保證C，所以也不必限制y方向的移動自由度，只需要限制其它五個自由度就可以了。 圖6.5(c)是在工件上加工平面，不需要保證尺寸B、C，所以也不必限制x方向的移動、 z 方向的旋轉自由度，只需要限制其它三個自由度就可以了。 這種沒有完全限制六個自由度而仍然保證有關工序尺寸這種沒有完全限制六個自由度而仍然保證有關工序尺寸的定位方法，稱為的定位方法，稱為不完全定位不完全定位。六六 點點 定定 位位 原原 理理 如果兩種定位元件均能限制工件的同一個方向自由度時，稱為如果兩種定位元件均能限制工件的同一個方向自由度

10、時，稱為過定位過定位。（過定位是否絕對不允許？）。 圖6.6(a)是軸承蓋的定位簡圖 。 圖中長V形塊與兩個支撐釘A 、B的組合均限制了z方向移動 自由度， 屬于過定位。 yxzABDH(a)(b)圖 6.6 軸 承 蓋 的 過 定 位 其 消 除 避免產生這種不良后果的方法有：避免產生這種不良后果的方法有： 消除過定位現象消除過定位現象 改變過定位件的結構，使它失去過定位的能改變過定位件的結構，使它失去過定位的能力力。如兩個支承釘去掉一個，只剩一個支承釘用來限制；或把兩個支承釘聯起來并可移動如圖6.6(b) ，消除限制z方向移動自由度。 當確定定位元件尺寸時，應使過定位元件當確定定位元件尺寸

11、時，應使過定位元件(支承釘支承釘)與工件定位與工件定位基準之間有足夠間隙基準之間有足夠間隙，以保證在任何情況下，工件總與v形塊兩側面接觸，以限制z方向移動自由度。六六 點點 定定 位位 原原 理理 各種定位若定位支承點少于所應消除的自由度數，則工各種定位若定位支承點少于所應消除的自由度數，則工件定位不足，稱為件定位不足，稱為欠定位欠定位。這種定位方法不能滿足加工要求，因此是不允許的。 元件所限制的自由度數，與定位元件的形式、數量及其布置情況有關。 表6.1列舉了各種定位元件所能限制的自由度數。分析六點定位時，要注意以下幾點：分析六點定位時，要注意以下幾點： (1)用支承點或相當于支承點的定位元

12、件去限制工件自由度時，定位支承點必須與工件定位基準始終保持緊密貼合，不得脫離，否則支承點就失去限制自由度的作用。 (2)工件在夾具中定位是否要限制六個自由度，這就不一定，要根據具體情況決定。 (3)應分清“定位”與“夾緊”兩個不同概念，兩者不能代替，如果認為工件被夾緊后，其位置不能動了，所有自由度都已限制了，這樣理解是錯誤的。 定定 位元件位元件6.2.2 定位元件定位元件 夾具定位元件的結構和尺寸，主要取決于工件上已被選定的定位基準面的結構形狀、大小及工件的重量等。定位元件在夾具中的布置，既要符合六點定位原理，又要能保證工件定位的穩定性。6.2.2.1 定位元件的主要技術要求和常用材料定位元

13、件的主要技術要求和常用材料 要求一定的：定位精度、粗糙度值、耐磨性、硬度和剛度。 常用的材料： 低碳鋼低碳鋼 如20鋼或20Cr鋼，工件表面經滲碳淬火，深度0.81.2mm左右，硬度HRC5565。 高碳鋼高碳鋼 如T7、T8、T10等，淬硬至HRC5565。 此外也有用中碳鋼此外也有用中碳鋼 如45鋼，淬硬至HRC4348。 定定 位元件位元件6.2.2.2 固定式定位元件固定式定位元件 支承釘支承釘 多用于以平面作定位基準時的定位元件多用于以平面作定位基準時的定位元件。 如圖6.8， (a)平頂支承釘平頂支承釘，適用于己加工表面的定位； (b) 圓頂支承圓頂支承釘釘，適用于毛坯面定位，以減

14、小裝夾誤差，但支撐釘容易磨損和壓傷工件基準面； (c) 花紋頂面支撐釘花紋頂面支撐釘，用于工件的側面定位，增大摩擦系數，但清除切屑不方便，不易用在水平面定位； (d) 帶襯套支撐釘帶襯套支撐釘，批量大、磨損快時使用，便于拆卸。 支撐釘與夾具體的配合可用H7/r6或H7/n6。 hdHh圖6-8(a)(b)(c)(d)支承板支承板 一般用作精基準面較大時的一般用作精基準面較大時的定位元件定位元件。 如圖6.9。 (a) 平板式支承板平板式支承板，結構簡單、緊湊，但不易清除落入沉頭螺釘孔內的碎屑； (b) 臺階式支承板臺階式支承板，裝夾螺釘的平面低于支承面35mm，克服了不易清屑的缺點，但結構不緊

15、湊； (c) 斜槽式支承板斜槽式支承板，在支承面上開兩個斜槽為固定螺釘用，使清屑容易又結構緊湊。 不論采用支承釘或支承板作為不論采用支承釘或支承板作為定位元件，裝入夾具體后，為定位元件，裝入夾具體后，為使各支承面在一個水平面內，使各支承面在一個水平面內，應再修磨一次應再修磨一次。 定定 位元件位元件(a )(b )(c )圖 6 . 9 支 撐 板(b )(a )(c )(d )(e )圖 6 . 1 0 幾 種 常 用 圓 柱 型 定 位 銷 定定 位元件位元件 定位銷定位銷 對于既用平面又用與平面相垂直的圓柱孔定位對于既用平面又用與平面相垂直的圓柱孔定位的工件，通常用定位銷作定位元件的工件

16、，通常用定位銷作定位元件。 圖6.10是幾種常用的圓柱型定位銷。圖(a)、(c) 固定式定位固定式定位銷銷，結構簡單，采用H7/r6與夾具體直接配(b )(a )(c)(d)(e)圖 6 . 1 0 幾 種 常 用 圓 柱 型 定 位 銷圖(b)、(d) 帶襯套的可換式定位銷帶襯套的可換式定位銷，用于大批量生產，因工件裝卸次數頻繁，定位銷易磨損，采用此結構便于更換，襯套外徑與夾具體配合采用H7/n6，而內徑與定位銷的配合采用H7/h6或H7/g6；圖 (e) 可換的支承墊圈銷，用于凸肩端面易磨損的場合，可以在銷子未裝入之前，將墊圈支承面與其它支承面磨成同一平面。 所有定位銷的定位端頭部均做成1

17、5的長倒角，以便于工件套人，定位銷與定位孔的配合采用K7/g6或H7/f7。 定定 位元件位元件在加工套筒類工件時，也常用錐形定位銷錐形定位銷，如圖6.11所示，(a)用于粗基準，(b)用于精基準。(a)(b)圖6.11 錐形定位銷 定定 位元件位元件 定定 位元件位元件 在加工箱體工件時，往往采用一平面一平面及與該平面垂直的兩及與該平面垂直的兩孔為定位基準孔為定位基準。定位元件則為一平面、一一平面、一短圓柱銷及一短的削短圓柱銷及一短的削角銷角銷，如圖6.12。削角銷的截面形狀，見圖6.13。zx圖6.12 削角銷的應用圖 6 . 1 3 削 角 銷 的 截 面 形 狀bdBb(a )(b )

18、 定位心軸定位心軸 用于以內孔表面為定位基準的工件，如套筒、盤類等用于以內孔表面為定位基準的工件，如套筒、盤類等。 心軸的結構如圖6.14，其中 (a)是圓柱心軸， (b)是花鍵心軸，與孔的配合常采用H7/h8或H7/g6；(c)為錐心軸，其錐度一般為1/15001/2000，使用時將工件輕輕壓人，依靠錐面使工件對中和漲緊，此種心軸用于磨削或精車。圖6.14 定位心軸12341-傳動部分；2- 定位部分；3-開口墊圈；4-螺母1:15001:20000.8(a)(b)(b) 定定 位元件位元件 v形塊形塊 用于以外圓表面為定位基準的工件用于以外圓表面為定位基準的工件。 其結構如圖6.15。 v

19、形塊用銷子及螺釘緊固在夾具體上，工件外圓中心對中于兩斜面的對稱軸線上。兩斜面的夾角一般選用60,90,120。當基準面較大時可選用圖6.16的結構，其中 (b)用于粗基準；(a) (c)用于精基準。DcchH圖6.15 V形塊典型結構25(a)(b)(c)圖6.16 長V形塊定位元件 定定 位元件位元件 定定 位元件位元件6.2.2.3 可調式定位元件可調式定位元件 主要用于粗基準定位主要用于粗基準定位。當毛坯的尺寸及形狀變化較大時，為了適應各批毛坯表面位置的變化，需采用可調支承進行定位。如圖6.17。(通過調整得到合適的工序尺寸）122112圖6.17 可調式定位元件1- 支撐釘；2-螺母；

20、6.2.2.4 輔助式支承元件輔助式支承元件 工件在裝夾加工時，為了增加為了增加工件的剛性和穩定性，但又要工件的剛性和穩定性，但又要避免過定位，此時經常采用輔避免過定位，此時經常采用輔助支承助支承，圖6.18為常見的幾種輔助支承。(a)、(b)為旋出式輔助支承，(a)結構簡單，但會損傷工件定位面，帶動工件轉動而破壞定位；(b) 支承只做上下運動，避免了上述缺點。(c)是彈力式輔助支承，靠彈簧的彈力使支承與工件表面接觸，并可鎖緊；(d)是推力式輔助支承，推動楔塊頂起支承，通過漲緊進行鎖緊。 一般輔助支承是在工件定位后才參與工作，故不起定位作用。555(a)(b)(c)1 定定 位元件位元件圖6.

21、18 常見的輔助支撐54321AAA A(d)1-手輪或手柄；2-楔塊；3-鋼球；4-半圓鍵；5-支撐； 定定 位元件位元件緒緒 論論 定定 位元件位元件6.2.2.5 浮動式定位支承浮動式定位支承 由于工件定位表面有幾何形狀誤差，或當定位表面是斷續表面、階梯表面時，采用浮動式支承可以增加與工件的接觸點，提高剛度，又可避免過定位。 這種支承在結構上是活動的，能夠隨工件定位基準面位置的變化而自動與之相適應，如圖6.19。(a)是兩點浮動式支承；(b)、(c)是三點浮動支承；(d)是杠桿式浮動支承；(e)是斜面式浮動支承。 上述各種浮動支承，只限制工件一個方向自由度，起一個支承點的作用。( a )

22、( b )( c )( e )( d )圖6.1 9 浮動式定位支撐 6.2.3 組合定位分析（工件以兩個及以上定位基準組合定位分析（工件以兩個及以上定位基準定位）定位） 6.2.3 .1組合定位分析要點組合定位分析要點1、限制自由度最多的第一基準，依次為第二，第三基準 2、限制自由度個數組合前后不變，限制哪些自由度可能改變 3、限制移動自由度的定位基準作用會轉化為限制轉動自由度的基準，限制轉動的不變 4、單個表面的定位是基本單元 5、定位元件的長短：實際接觸長度L0和總長度L之比。 定定 位元件位元件 定定 位元件位元件 定定 位元件位元件 定定 位元件位元件 定定 位元件位元件 定定 位元

23、件位元件 6.2.3.3幾種不同組合形式的定位分析 定定 位元件位元件 一面兩孔 一面兩外圓柱面 定定 位元件位元件 一個孔和一平面 d圖為何需要楔塊定位誤差定位誤差6.2.3 定位誤差定位誤差 六點定位原理，可以保證工件在夾具中的正確位置，但是能否滿足加工精度的要求，還需要進一步討論定位的準確性，即定位誤差有多大。為了保證加工質量，應滿足如下關系： e總T (6.1)式中 e總各種因素產生誤差的總和； T工件被加工尺寸的公差。上式又可寫成： e定T (6.2)式中 e定定位誤差； 除定位誤差以外，其它因素所引起的誤差總和(如機床、刀具誤差，工藝系統變形等)，可按加工經濟精度查表確定。或者Te

24、31?e定定位誤差定位誤差 6.2.3.1 定位誤差的組成定位誤差的組成 所謂定位誤差所謂定位誤差，是指由于工件定位造成的加工面相對工是指由于工件定位造成的加工面相對工序基準的位置誤差序基準的位置誤差。 因為對一批工件來說，刀具經調整后位置是不動的，即被加工表面的位置相對于定位基準是不變的，所以定位誤差定位誤差就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量。 定位誤差的組成及產生原因有以下兩個方面： 定位基準與工序基準不一致所引起的定定位基準與工序基準不一致所引起的定位誤差位誤差，稱基準不重合誤差基準不重合誤差，即工序基準相對定工序基準相對定位基準在加工尺寸方

25、向上的最大變動量位基準在加工尺寸方向上的最大變動量，以e不不表示。定位誤差定位誤差 定位基準面和定位元件本身的制造誤差所定位基準面和定位元件本身的制造誤差所引起的定位誤差引起的定位誤差，稱基準位置誤差基準位置誤差，即定定位基準的相對位置在加工尺寸方向上的最位基準的相對位置在加工尺寸方向上的最大變動量大變動量，以e基基表示。故有 e定= e不+e基 (6.3) 此公式是在加工尺寸方向上的代數和。緒緒 論論定位誤差定位誤差(1)工件以平面定位時的定位誤差工件以平面定位時的定位誤差 圖6.20為在鏜床上加工箱體的A、B兩通孔時的定位情況(因是通孔，所以不需要止動定位基準)，要保證尺寸A1、A2和B1

26、、B2。加工時刀具位置經調整好不再改變，因此對加工一批工件來說，被加工的A、B二孔表面相對夾具的位置不變。 圖6.19 平面定位時的定位誤差CDEFHA2L -T A1B2L -TTABB11L12L2緒緒 論論定位誤差定位誤差(2)工件以外圓柱定位的定位誤差工件以外圓柱定位的定位誤差 外圓面在v形塊上定位時的定位誤差。如圖6.21，在圓柱面上加工一平面。設V形塊的夾角制造誤差，外圓定位面的直徑公差為Td。 (a)中加工尺寸A，工序基準為o1中心線。一批工件從最小尺寸dTd變到最大尺寸d，工序基準從o1變到o2 ，工序基準o1在加工尺寸方向的最大變動量，根據定義為：( A )d212Tpo1e

27、o o2sinsin22定緒緒 論論定位誤差定位誤差從結果看出，e定與v形塊夾角有關，越大，e定越小，但太大時，v形塊對中性差，故常取 =90。 依此方法可對其它兩種情況進行分析，可得：工序基準為外圓表面上側母線時定位誤差為(6.20)；工序基準為外圓表面下側母線時定位誤差為(6.21)。 顯然e定(h) e定(A)e定(B) ，圖6.21(c)的尺寸標注方法最好。緒緒 論論定位誤差定位誤差 (3)工件以內孔表面定位時的定位誤差 工件孔與定位心軸(或銷)采用間隙配合，以孔中心線為工序基準時的定位誤差計算。 當工件裝夾到心軸上時，工序基準、定位基準都是中心線，基準重合；工件孔和心軸是間隙配合，有

28、制造誤差，則： e不=0 e定=e不+e基=e基 。 設孔尺寸為D+TD，心軸尺寸為d-Td，最小配合間隙為Cmin，工件裝夾時心軸放置的位置不同，定位誤差分兩種情況： 心軸垂直放置心軸垂直放置，如圖6.22(a) ，按最大孔和最小軸求得孔中心線位置的變動量為)24. 6(22222maxminmin21CCTTCTTooedDdD定 心軸水平放置心軸水平放置，如圖6.22(b)所示，由于自重，工件始終靠往心軸一邊下垂，此時孔中心線的變動是鉛垂方向，其最大值為：)25. 6(2121maxmin21CCTTooedD定圖6.22 心軸定位時的定位誤差工件dDT /2T /2Cmin/2T /2

29、T /2Cmin/2(a)(b)DDdd(4)工件以工件以“一面兩孔一面兩孔”定位時的定位誤差定位時的定位誤差 當采用一平面、兩短圓柱銷的定位元件時，此時平面限制三個自由度，第一個銷和第二個銷各限制兩個自由度，因此過定位，在兩銷連心線方向過定位。由于兩孔、兩銷的直徑，兩孔中心距和兩銷中心距都存在制造誤差，故有可能使工件兩孔無法套在兩定位銷上，如圖6.23所示 設兩孔直徑、孔心距，兩銷直徑、銷心距分別為： 緒緒 論論定位誤差定位誤差。、dddDDDLdTTLDTTTLddTLDD21212121; 針對第二個銷子解決的方法有：針對第二個銷子解決的方法有：減小直徑；采用削角銷；使其沿x方向移動。第

30、三種方法結構復雜，一般采用前兩種方法消除過定位。緒緒 論論定位誤差定位誤差 減小第二個銷子直徑減小第二個銷子直徑。見圖6.24，銷子的大小應在AB范圍內，由圖得：)TT( 2DdDdLL22 此種方法由于銷子直徑減小，配合間隙加大，故使工件繞銷子1的轉角誤差加大。主圓柱銷同心時的極限情況極限：孔心距最大，銷心距最小；孔心距最小，銷心距最大D2=AB+2TLDd2=AB-2TLd圖6.24 第 二 個 圓 柱 銷 直 徑L-TL+To1o2Dooo222D ABDdDLL-TL+T2TdDCmin/2LdLdLDLDLD1122緒緒 論論定位誤差實例定位誤差實例6.2.4 定位誤差計算實例定位誤

31、差計算實例【例題【例題6.1】在套筒零件上銑槽，如圖6.27(a)所示，要求保持尺寸100.08、80.12，其它尺寸已在前工序完成。若采用圖6.27(b)的定位方案，孔與銷子配合按H7/g6，問能否保持加工精度要求？否則應如何改進？dd1A+0.021-0.06+0.03+0.15-0.2-0.12解：解：按H7/g6的配合精度,則銷子直徑應為 ，因銷子為水平放置，故由式(6.25)有： 007. 0020. 025051. 003. 0021. 003. 006. 02121021. 0)02. 0021. 0(2121)(2188maxmin)8(1）定（）不（基eTeCCTTeddD1

32、2. 0101. 0051. 005. 0)8(8Te）定（在銑床上加工，其平均經濟精度為10級，查表得0.05，所以 可滿足尺寸可滿足尺寸80.12的要求的要求。 對于尺寸80.12， 對于尺寸100.08，又因08. 04 . 035. 005. 035. 035. 02 . 015. 00)10(10101010Teeee）定（）定（）不（）基（緒緒 論論定位誤差定位誤差定位誤差實例定位誤差實例不能滿足尺寸不能滿足尺寸100.08的求的求。 采用圖6.27(c)的改進方案，以端面A和右端孔為定位基準，銷子與孔的配合仍然按H7/g6，則銷子直徑為12. 0105. 0055. 005. 0

33、055. 003. 0025. 003. 0025. 0)02. 003. 0(5 . 021)8()8()8()8(max)8(TeeeCe有得因基定不基可滿足尺寸可滿足尺寸80.12的要求。的要求。 又e定(10)0 +e定(10)0.05T(10)=0.08可滿足尺寸可滿足尺寸100.08的要求。的要求。 定位誤差實例定位誤差實例 有一批如圖 6-54 所示工件，采用鉆模夾具鉆削工件上 5mm 和 8mm 兩孔，除保證圖紙尺寸要求外，還須保證兩孔的連心線通過 60 mm 的軸線，其偏移量公差為 0.08mm 。現可采用如圖 b 、 c 、 d 三種方案，若定位誤差不大于加工允差的 1/2

34、 ，試問這三種定位方案是否可行（ =90）？ 緒緒 論論定位誤差定位誤差工件的夾緊工件的夾緊6.3 工件的夾緊工件的夾緊 工件在定位元件上定位后，必須采用一定的裝置將工件壓采用一定的裝置將工件壓緊夾牢緊夾牢，使其在加工過程中不會因受切削力、慣性力或離心力等作用而發生振動或位移，從而保證加工質量和生產安全，這種裝置稱為夾緊裝置夾緊裝置。 機械加工中所使用的夾具一般都必須有夾緊裝置，在大型工件上鉆小孔時，可不單獨設計夾緊裝置。 設計夾緊裝置的要求：設計夾緊裝置的要求：夾緊動作要準確迅速；操作方便夾緊動作要準確迅速；操作方便省力；夾緊安全可靠；結構簡單，易于制造。省力；夾緊安全可靠；結構簡單，易于制

35、造。 夾緊裝置設計和選擇的核心問題是夾緊力的大小、方向夾緊裝置設計和選擇的核心問題是夾緊力的大小、方向和作用點。和作用點。工件的夾緊工件的夾緊6.3.1 夾緊力三要素設計原則夾緊力三要素設計原則6.3.1.1 夾緊力的方向夾緊力的方向 夾緊力的方向選取考慮以下三方面： 工件用幾個表面作為定位基準工件用幾個表面作為定位基準。大型工件為保持工件的正確位置，朝向各定位元件都要有夾緊力；小型工件尺寸，則只要垂直朝向主定位面有夾緊力，保證主要定位面與定位元件有較大的接觸面積，就可以使工件裝夾穩定可靠。 夾緊力的方向應方便裝夾和有利于減小夾緊力夾緊力的方向應方便裝夾和有利于減小夾緊力。為夾緊力Q、重力G、

36、切削力F三者之間的方向組合關系見圖6.30、圖6.31、圖6.32。 夾緊力的方向應使工件夾緊后的變形小夾緊力的方向應使工件夾緊后的變形小。由于工件在不同方向上剛性不同，因此對工件在不同方向施加夾緊力時所產生的變形也不同。見圖6.33。工件的夾緊工件的夾緊6.3.1.2 夾緊力的作用點夾緊力的作用點 夾緊力方向確定后，夾緊力的作用點的位置和數目的選擇將直接影響工件定位后的可靠性和夾緊力的變形。對作用點位置的選擇和數目的確定應注意以下幾個方面： 力的作用點的位置應能保持工件的正確定位而不發生位移力的作用點的位置應能保持工件的正確定位而不發生位移或偏轉或偏轉。為此，作用點的位置應靠近支承面的幾何中

37、心，使夾緊力均勻分布在接觸面上。見圖6.34(a)、(b) 。 夾緊力的作用點應位于工件剛性較大處夾緊力的作用點應位于工件剛性較大處。且作用點應有足夠的數目，這樣可使工件的變形量最小。如圖6.34(c)、(d)。 夾緊力的作用點應盡量靠近工件被加工表面夾緊力的作用點應盡量靠近工件被加工表面。這樣可使切削力對該作用點的力矩減小，同時減小工件的振動。若加工面遠離夾緊作用點，可增加輔助支承并附加夾緊力以防止工件在加工中產生位置變動、變形或振動。如圖6.35。工件的夾緊工件的夾緊6.3.1.3 夾緊力的大小夾緊力的大小 對工件所施加的夾緊力，要適當。夾緊力過大，會引起工件變形；夾緊力過小，易破壞定位。

38、 進行夾緊力計算時，通常將夾具和工件看作一剛性系統，以簡化計算。根據工件在切削力、夾緊力 (重型工件要考慮重力，高速時要考慮慣性力)作用下處于靜力平衡，列出靜力平衡方程式，即可算出理論夾緊力。 為安全起見，計算出的夾緊力應乘以安全系數安全系數K，故實際夾緊力一般比理論計算值大2 3倍。常用的夾緊裝置常用的夾緊裝置6.3.2 常用的夾緊裝置常用的夾緊裝置 夾具中常用的夾緊裝置有楔塊、螺旋、偏心輪等，它們都是根據斜面夾緊原理夾緊工件。下面分別介紹各種夾緊裝置的結構、夾緊力的計算和它們的特性。6.3.2.1 楔塊夾緊裝置楔塊夾緊裝置 楔塊夾緊裝置見圖6.36，主要用于增大夾緊力或改變夾緊力方向。楔塊

39、夾緊常與杠桿、壓板、螺旋等組合使用。 特點：特點： (1)有增力作用；有增力作用； (2)夾緊行程小；夾緊行程小； (3)結構簡單，但操作不方便。結構簡單，但操作不方便。楔塊夾緊裝置楔塊夾緊裝置(1)楔塊夾緊受力的計算楔塊夾緊受力的計算 楔塊夾緊的受力分析見圖6.37。楔塊在原始力P、工件給楔塊的作用力Q、夾具體給楔塊的作用力R作用下，處于平衡狀態。當工件被夾緊時，P、Q、R三力合成，計算出楔塊對工件所產生的夾緊力Q為：)36. 6()tan(tan12PQ式中 楔塊升角，通常取610。 因工件、 夾具體與楔塊的摩擦系數一般取f0.10.15,故相應的摩擦角為1和2為545830 。楔塊夾緊裝

40、置楔塊夾緊裝置(2)楔塊的自鎖條件楔塊的自鎖條件 當原始力P撤除后，楔塊在摩擦力的作用下仍然不會松開工件的現象稱為自鎖。楔塊在力Q、R作用下平衡，此時摩擦力的方向與楔塊松開的趨勢相反，如圖6.37(c)所示自鎖的條件應該是：)39. 6(21 若12 ，f0.10.15，則11.517。為安全起見一般取1015或更小些。(3)傳力系數傳力系數 夾緊力與原始力之比稱傳力系數，以iP表示則有：)40. 6(tantan112PQip楔塊夾緊裝置楔塊夾緊裝置 從公式可以看出，楔塊的升角越小，iP就越大；當原始力P一定時，越小則夾緊力Q就越大，但同時楔面的工作長度加大致使結構不緊湊，夾緊速度變慢。特點

41、：特點： 結構簡單，升程小，擴力倍數不算大，操作情況不理想，但與機動裝置聯合應用較廣。另外，增大行程和增大夾緊力使斜楔自鎖是矛盾的，因此，選斜楔角時必須考慮這兩方面因素，如果兩者都要求很嚴，可將斜楔做成兩個升角，前一段大升角用于加大工作行程，后一段小升角用于工件的夾緊并自鎖。(4)楔塊的尺寸及材料楔塊的尺寸及材料 升角確定后，其工作長度應滿足夾緊要求，其厚度應保證熱處理時不變形，小頭厚度應大于5mm為宜。 楔塊材料一般用20鋼或20Cr，滲碳厚度0.81.2mm，熱處理硬度HRC5662，工作表面粗糙度值Ra為1.6m。螺旋夾緊裝置螺旋夾緊裝置6.3.2.2 螺旋夾緊裝置螺旋夾緊裝置 螺旋夾緊

42、裝置是從楔塊夾緊裝置轉化而來的，相當于把螺旋夾緊裝置是從楔塊夾緊裝置轉化而來的，相當于把楔塊繞在圓柱體上，轉動螺旋時即可夾緊工件楔塊繞在圓柱體上，轉動螺旋時即可夾緊工件。圖6.38為單螺旋夾緊機構。圖6.39為兩種標準壓塊結構。 特點：特點：(1)夾緊結構簡單，夾緊可靠，在夾具中得到廣泛應用；夾緊結構簡單，夾緊可靠，在夾具中得到廣泛應用； (2)夾緊力比斜楔夾緊力大，螺旋夾緊行程不受限制，所夾緊力比斜楔夾緊力大，螺旋夾緊行程不受限制，所 以在手動夾緊中應用極廣；以在手動夾緊中應用極廣； (3)螺旋夾緊動作慢，輔助時間長，效率低，在實際生產螺旋夾緊動作慢，輔助時間長，效率低，在實際生產 中，螺旋

43、壓板組合夾緊比單螺旋夾緊應用更為普遍。中，螺旋壓板組合夾緊比單螺旋夾緊應用更為普遍。螺旋夾緊裝置螺旋夾緊裝置)48.6(tantan211rrPLQ中 (1)螺桿夾緊力計算螺桿夾緊力計算 如圖6.40所示，工件處于夾緊狀態時，根據力的平衡、力矩的平衡可算得夾緊力Q：式中 螺旋升角，一般為=24； 1螺母與螺桿間的摩擦角； 2 工件與螺桿頭部(或壓塊)間的摩擦角； r中螺旋中徑的一半 r1摩擦力矩計算半徑。其數值與螺桿頭部或壓塊的 形狀有關，如圖6.41所示。螺旋夾緊裝置螺旋夾緊裝置(2)螺旋夾緊的自鎖性能和傳力系數螺旋夾緊的自鎖性能和傳力系數 楔塊夾緊裝置的自鎖條件為11.517，而螺旋夾緊裝

44、置的螺旋升角(a24)很小，故自鎖性能好。 傳力系數為：)49. 6(tantan211rrLPQip中 因為螺旋升角小于楔塊升角，而L大于r中和r1，所以螺旋夾緊裝置的傳力系數遠比楔塊夾緊裝置的大。 由于螺旋夾緊裝置結構簡單，制造容易，夾緊行程大，傳力系數大，自鎖性能好，所以廣泛用于手動夾緊。但夾緊緩慢，效率低。 螺旋夾緊裝置螺旋夾緊裝置(3)螺旋與壓板的組合夾緊裝置螺旋與壓板的組合夾緊裝置 為了在工件最合適的位置和方向上進行夾緊，生產中經常采用圖6.42的結構。在圖6.42(a)、(b)、(c)三種裝置中，若要求對工件產生的夾緊力Q相同，那么所需要施加的原始力P的大小和方向是不同的。圖6.

45、43(d)為鉤形螺旋壓板，它使夾具結構緊湊，且已規格化，選用時可查夾具設計手冊。 偏心夾緊裝置偏心夾緊裝置6.3.2.3 偏心夾緊裝置偏心夾緊裝置 偏心夾緊裝置是將楔塊包在圓盤上，旋轉圓盤使工件得偏心夾緊裝置是將楔塊包在圓盤上，旋轉圓盤使工件得以夾緊以夾緊。偏心夾緊經常與壓板聯合使用，如圖6.44。常用的偏心輪有圓偏心和曲線偏心。曲線偏心為阿基米德曲線或對數曲線，這兩種曲線的優點是升角變化均勻或不變，可使工件夾緊穩定可靠，但制造困難，故使用較少；圓偏心由于制造容易，因而使用較廣。下面介紹圓偏心夾緊裝置。 特點：特點： 由于圓由于圓偏心夾緊時的夾緊力小，自鎖性能不是很好，且偏心夾緊時的夾緊力小，

46、自鎖性能不是很好，且夾緊行程小，故多用于切削力小，無振動，工件尺寸公差不夾緊行程小，故多用于切削力小，無振動，工件尺寸公差不大的場合，但是圓偏心夾緊機構是一種快速夾緊機構。大的場合，但是圓偏心夾緊機構是一種快速夾緊機構。圓偏心夾緊裝置圓偏心夾緊裝置(1)圓偏心夾緊原理圓偏心夾緊原理 圓偏心夾緊原理見圖6.45，圓偏心輪直徑為D，幾何中心為Ol，回轉中心為O，偏心距為e，虛線圓為基圓，其直徑為D2e，圓偏心就相當于繞在基圓盤上的楔塊圓偏心就相當于繞在基圓盤上的楔塊。 偏心輪順時針轉動時，楔塊楔進基圓盤和工件中間，使工件得以夾緊。 定心夾緊裝置定心夾緊裝置6.3.2.4 定心夾緊裝置定心夾緊裝置

47、在切削加工中，若工件是以中心線或對稱面為工序基準，為使C定0，可采用一種保證工件準確定心或對中的裝置，使工件的定位和夾緊過程同時完成，而定位元件與夾緊元件合二為一。這種裝置稱為定心夾緊裝置定心夾緊裝置。 (1)定心夾緊裝置的原理定心夾緊裝置的原理 在定心夾緊裝置中，利用等速移動或均勻的彈性變形，使定位夾緊元件或工件定位基準的尺寸制造誤差均勻分布在工件定位面上，保證工件的中心或對稱位置不變。圖6.49 為圓柱面定位的情況。 圖(a)定位誤差C定O1O2TDTdCmin，使圓柱面中心偏離圓孔中心。 圖(b)是圓柱面在三爪卡盤中定心和夾緊的情況。圓柱面的制造誤差Td在三個爪上的分布是相同的，各為Td

48、/2，使中心O位置不動。 定心夾緊裝置定心夾緊裝置(2)定心夾緊裝置的類型定心夾緊裝置的類型 定心夾緊裝置種類很多，按其工作原理可分為兩大類。 定位夾緊元件等速移動的裝置定位夾緊元件等速移動的裝置。這類裝置中常見的幾種如圖6.50所示。 圖6.50(a) 左右螺旋定心夾緊裝置。圖6.50(b) 斜楔定心夾緊裝置。 此類定心夾緊裝置，由于制造誤差和組成元件間的間隙較大，故定心精度不高，約為0.20.16mm，但夾緊力和夾緊行程較大，所以常用于粗加工和半精加工。 定位夾緊元件均勻彈性變形的裝置定位夾緊元件均勻彈性變形的裝置 當定心精度要求較高時，一般都利用這類定心夾緊裝置，其中常見的裝置如圖6.5

49、1所示。 機床夾具的基本要求和設計步驟機床夾具的基本要求和設計步驟6.4 機床夾具的基本要求和設計步驟機床夾具的基本要求和設計步驟6.4.1 對機床夾具的基本要求對機床夾具的基本要求 對機床夾具的基本要求可總括為四個方面：對機床夾具的基本要求可總括為四個方面： 穩定地保證工件的加工精度； 提高機械加工的勞動生產率； 結構簡單，有良好的結構工藝性和勞動條件； 應能降低工件的制造成本。 考慮上述四方面要求時，應在滿足加工要求的前提下，根據具體情況處理好生產率與勞動條件、生產率與經濟性的關系，解決主要矛盾。 應在設計過程中深入生產實際進行調查研究，廣泛征求操作者的意見，吸收國內外有關的先進經驗，在此

50、基礎上擬出初步設計方案，經過討論，然后定出合理的方案進行具體設計。機床夾具的基本要求和設計步驟機床夾具的基本要求和設計步驟6.4.2 夾具設計的工作步驟夾具設計的工作步驟6.4.2.1 研究原始資料，明確設計任務研究原始資料，明確設計任務 為明確設計任務，首先應分析研究工件的結構特點、材料、生產規模和本工序加工的技術要求以及前后工序的聯系；然后了解加工所用設備、輔助工具中與設計夾具有關的技術性能和規格；了解工具車間的技術水平等。必要時還要了解同類工件的加工方法和所使用夾具的情況，作為設計的參考。6.4.2.2 考慮和確定夾具的結構方案，繪制結構草圖考慮和確定夾具的結構方案，繪制結構草圖 確定夾

51、具的結構方案時，主要解決如下問題： 根據六點定位原理確定工件的定位方式，并設計相應的定位裝置； 確定刀具的引導方法，并設計引導元件或對刀裝置；機床夾具的基本要求和設計步驟機床夾具的基本要求和設計步驟 確定工件的夾緊方式和設計夾緊裝置； 確定其它元件或裝置的結構型式，如定向鍵，分度裝置等； 考慮各種裝置、元件的布局，確定夾具體和總體結構。 對夾具的總體結構，最好考慮幾個方案，畫出草圖，經過分析比較，從中選取較合理的方案。6.4.2.3繪制夾具總圖繪制夾具總圖 夾具總圖應遵循國家標準繪制，圖形大小的比例盡量取1:1，使所繪的夾具總圖有良好的直觀性，如工件過大時可用1:2或1:5的比例，過小時可用2

52、:1的比例。總圖中的視圖應盡量少，但必須能夠清楚地表示出夾具的工作原理和構造，表示各種裝置或元件之間的位置關系等。主視圖應取操作者實際工作時的位置，以作為裝配夾具的依據并供使用時參考。機床夾具的基本要求和設計步驟機床夾具的基本要求和設計步驟 繪制總圖的順序是：先用雙點劃線繪出工件的輪廓外形，并顯示出加工余量；然后把工件視為透明體，按照工件的形狀及位置依次繪出定位、導向、夾緊及其它元件或裝置的具體結構；最后繪制夾具體，形成一個夾具整體。6.4.2.4確定并標注有關尺寸和夾具技術要求確定并標注有關尺寸和夾具技術要求 在夾具總圖上應標注輪廓尺寸，必要的裝配、檢驗尺寸及其公差，制定主要元件、裝置間的相

53、互位置精度要求等。當加工的技術要求較高時，應進行工序精度分析。6.4.2.5繪制夾具零件圖繪制夾具零件圖 夾具中的非標準零件都必須繪制零件圖。在確定這些零件的尺寸、公差或技術條件時，應注意使其滿足夾具總圖的要求。機床夾具的基本要求和設計步驟機床夾具的基本要求和設計步驟 在夾具設計圖紙全部繪制完畢后，設計工作并不就此結束。因為所設計的夾具還有待于實踐的驗證，在試用后有時可能要對原設計作必要的修改。因此設計人員應關心夾具的制造和裝配過程，參與鑒定工作，并了解使用過程，以便發現問題及時加以改進，使之達到正確設計的要求。只有夾具制造出來了，使用合格后才能算完成設計任務。 在實際工作中，上述設計程序并非

54、一成不變，但設計程序在一定程度上反映了設計夾具所要考慮的問題和設計經驗，因此對于缺乏設計經驗的人員來說，遵循一定的方法、步驟進行設計是有益的。機床夾具的基本要求和設計步驟機床夾具的基本要求和設計步驟本章小結本章小結本章小結本章小結 機床夾具是由定位元件、加緊裝置、對刀元件、夾具體機床夾具是由定位元件、加緊裝置、對刀元件、夾具體等部分組成，其中定位與夾緊兩個環節是夾具設計的重點。等部分組成，其中定位與夾緊兩個環節是夾具設計的重點。 定位就是確定工件在夾具中的正確位置，是通過定位元定位就是確定工件在夾具中的正確位置，是通過定位元件實現。工件有完全定位和不完全定位，過定位和欠定位。件實現。工件有完全

55、定位和不完全定位，過定位和欠定位。欠定位是不允許的，過定位有條件地采用。欠定位是不允許的，過定位有條件地采用。 由于基準不重合、定位副制造不準確等原因，定位過程由于基準不重合、定位副制造不準確等原因，定位過程中會產生誤差，定位誤差的計算要根據具體情況分析計算。中會產生誤差，定位誤差的計算要根據具體情況分析計算。 夾緊是為了克服切削力等外力干擾而使工件在空間中夾緊是為了克服切削力等外力干擾而使工件在空間中保持正確的定位位置的一種手段。夾緊一般在定位步驟之后，保持正確的定位位置的一種手段。夾緊一般在定位步驟之后，有時定位與夾緊是同時進行的，如定心夾緊機構。有時定位與夾緊是同時進行的，如定心夾緊機構

56、。 機床夾具設計應根據具體設計任務，遵循夾具設計的基機床夾具設計應根據具體設計任務，遵循夾具設計的基本要求和步驟進行設計。本要求和步驟進行設計。懸掛式鉆模固定式鉆模謝謝 謝！謝！L1工 件圖 6 . 1 鉆 床 夾 具23145671-快 換 鉆 套 ；2- 導 向 套 ； 3 -鉆 模 板 ；4- 開 口 墊 圈 ；5-螺 母 ；6-定 位 銷 ；7-夾 具 體夾夾 具具 的的 組組 成成圖6.3 物體的六個自由度zxyxzyo圖6.4 工件的六點定位六六 點點 定定 位位 原原 理理動畫oxzyBCAAByzxoAyzxo(a )(b )(c )圖 6 . 5 不 同 加 工 要 求 的

57、工 件 簡 圖六六 點點 定定 位位 原原 理理yxzABDH(a)(b)圖6.6 軸承蓋的過定位其消除六六 點點 定定 位位 原原 理理工 件 定 位 基 準 面定 位 元 件定 位 方 式 簡 圖定 位 元 件 特 點 限 制 的 自 由 度 平 面支 承 釘支 承 板每 個 支 承 板也 可 設 計 成兩 個 或 以 上小 支 承 板1、 2、 3限 制Z方 向 的 移 動自 由 度 ， X 、Y方 向 的 旋 轉自 由 度4、 5限 制 X方向 移 動 自 由 度和 Z方 向 的 旋轉 自 由 度6 限 制 Y方 向的 移 動 自 由 度1、 2、 限 制Z方 向 的 移 動自 由 度

58、 ， X 、Y方 向 的 旋 轉自 由 度3 限 制 X 方 向移 動 自 由 度 和Z 方 向 的 旋 轉自 由 度yzxo456123312定定 位位 元元 件件工件定位基準面定位元件定位方式簡圖定位元件特點 限制的自由度外園柱面支承板或支承釘短支承板或支承釘Z方向的移動自由度，Z方向的移動自由度，Y方向的旋轉自由度yzxo兩個支承板或兩個支承釘定定 位位 元元 件件工件定位基準面定位元件定位方式簡圖定位元件特點 限制的自由度支承板或支承釘窄V形塊X、Z方向的移動自由度X方向的移動自由度yzxo垂直運動的窄活動V形塊 寬V形塊或兩個窄V形塊X、Z方向的移動自由度X、Z方向的旋轉自由度外園柱

59、面定定 位位 元元 件件工件定位基準面定位元件定位方式簡圖定位元件特點 限制的自由度 外園柱面定位套短套Y、Z方向的移動自由度，Y、Z方向的移動自由度，Y、Z方向的旋轉自由度yzxo長套定定 位位 元元 件件XXX451、3固定支承2浮動支承1、2、3、4固定支承5浮動支承工件定位基準面定位元件定位方式簡圖定位元件特點 限制的自由度平面固定支承與浮動支承固定支承與浮動支承1、2限制Z方向的移動自由度，X 、Y方向的旋轉自由度3限制X方向移動自由度和Z方向的旋轉自由度1、2、3限制Z方向的移動自由度，X 、Y方向的旋轉自由度4 限制X 方向移動自由度和Z 方向的旋轉自由度5增強剛性不限制自由度y

60、zxo312312定定 位位 元元 件件工件定位基準面定位元件定位方式簡圖定位元件特點 限制的自由度 園孔定位銷（心軸） 短銷（短心軸）X、Y方向的移動自由度X、Y方向的移動自由度，X、Y方向的旋轉自由度yzxo 長銷（長心軸）定定 位位 元元 件件工件定位基準面定位元件定位方式簡圖定位元件特點 限制的自由度 園孔 錐銷 單錐銷X、Y、Z方向的移動自由度X、Y、Z方向的移動自由度，X、Y方向的旋轉自由度yzxo 1-固定銷 2-活動銷12定定 位位 元元 件件X、Y、Z方向的移動自由度X、Z方向的旋轉自由度外園柱面短半圓孔長半圓孔X、Z方向的移動自由度及旋自由度轉錐套單錐套 1-固定錐套 2-