1、3.1 機床夾具概述3.2 工件夾具中的定位3.3 定位方式與定位元件3.4 定位誤差(wch)分析3.5 工件在夾具中的夾緊3.6 現代機床不夾具簡介共一百七十頁3.1.1 工件的裝夾方式(fngsh)裝夾是指工件加工前，在機床或夾具中占據某一正確加工位置，然后再予以壓緊工件的過程。1. 找正法裝夾工件找正法裝夾工件有以下兩種：(1) 以工件已有表面找正裝夾工件，如圖3-1所示在四爪卡盤上用劃針找正裝夾工件。3.1 機床夾具(jij)概述 共一百七十頁圖3-1 四爪裝夾工件共一百七十頁 (2) 以工件上事先劃好的線痕跡找正裝夾工件，如圖3-2所示在虎鉗上用劃針找正裝夾工件。找正法裝夾工件主要

2、過程：預夾緊找正、調整完全夾緊。找正法裝夾工件，工件正確位置的獲得是通過(tnggu)找正達到的，夾具只起到夾緊工件的作用。這種方法方便、簡單、生產率低、勞動強度大，適用于單件、小批生產。 共一百七十頁圖3-2 虎鉗裝夾工件共一百七十頁2. 專用夾具裝夾工件1) 鉆床夾具裝夾工件如圖3-3所示，在鉆床夾具上加工套類零件(ln jin)上的徑向小孔，工件以內孔及端面與夾具上定位銷6及其端面接觸定位，通過開口墊圈4、螺母5壓緊工件。把夾具放在鉆床工作臺面上，移動夾具讓鉆套1引導鉆頭鉆孔。共一百七十頁圖3-3 鉆床夾具共一百七十頁2) 銑床夾具裝夾工件如圖3-4所示，在銑床夾具上加工套類零件上的通槽

3、，工件以內孔及端面與夾具上心軸1及其端面接觸定位，通過開口墊圈(din qun)5、螺母4壓緊工件。在銑床上，夾具通過底面和定位鍵2與銑床工作臺面和T形槽面接觸確定在銑床工作臺上的位置，用螺栓壓板壓緊夾具，然后移動工作臺，通過對刀塊3工作面確定刀具與工件的相對位置加工工件。因為對刀塊工作面到定位銷軸線的位置尺寸是根據工件加工要求確定的，所以能滿足工件加工要求。 共一百七十頁圖3-4 銑床夾具共一百七十頁專用夾具(jij)裝夾工件的特點如下：(1) 工件在夾具(jij)中定位迅速；(2) 工件通過預先在機床上調整好位置的夾具(jij)，相對機床占有正確位置；(3) 工件通過對刀、導引元件，相對刀

4、具占有正確位置；(4) 對加工成批工件效率尤為顯著。共一百七十頁3. 工件裝夾的目的(1) 定位：使工件獲得正確的加工位置。(2) 夾緊：固定工件的正確加工位置。一般先定位、后夾緊，特殊(tsh)情況下定位、夾緊同時實現，如三爪自動卡盤裝夾工件。 共一百七十頁3.1.2 夾具的組成與作用1. 夾具的組成如圖3-3和圖3-4所示，機床夾具主要(zhyo)由以下幾部分組成。(1) 定位元件：用于確定工件在夾具中的位置。(2) 夾緊裝置：用于夾緊工件。(3) 對刀、導引元件：確定刀具相對夾具定位元件的位置。(4) 其他裝置：如分度元件等。(5) 連接元件和連接表面：用于確定夾具本身在機床主軸或工作臺

5、上的位置。(6) 夾具體：用于將夾具上的各種元件和裝置連接成一個有機整體。共一百七十頁2. 夾具的作用夾具的作用有以下幾點：(1) 保證(bozhng)加工精度。用機床夾具裝夾工件，能準確確定工件與刀具、機床之間的相對位置關系，可以保證(bozhng)加工精度。(2) 提高生產效率、降低成本。機床夾具能快速地將工件定位和夾緊，可以減少輔助時間，提高生產效率，降低成本。共一百七十頁(3) 減輕工人勞動強度。機床夾具采用機械、氣動、液動夾緊裝置，可以大大減輕工人的勞動強度。(4) 擴大機床的使用范圍。利用機床夾具，能擴大機床的加工范圍，例如在車床或鉆床上使用鏜模可以代替鏜床鏜孔(tn kn)，使車

6、床、鉆床具有鏜床的功能。共一百七十頁3.1.3 夾具的分類1. 按夾具的應用范圍分類按夾具的應用范圍不同，夾具可分為以下幾種。(1) 通用夾具：指結構、尺寸已標準化，且有較大適用范圍的夾具。如車床用的三爪自動(zdng)定心卡盤、四爪單動卡盤，銑床用的平口鉗及分度頭等。(2) 專用夾具：針對某一工件某一工序的加工要求專門設計和制造的夾具。專用夾具適于在產品相對穩定、產量較大的場合應用。共一百七十頁(3) 可調夾具：不對應特定的加工對象，適用范圍寬，通過適當的調整或更換夾具上的個別元件，即可用于加工形狀、尺寸和加工工藝相似的多種工件，是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發展起來的一類新型夾具。(4)

7、 組合夾具：是由一套預先制定(zhdng)好的各種不同形狀、不同尺寸規格、具有互換性的標準元件或組件，按照一定的裝配約束關系組合而成的。組合夾具常用在單件，中、小批多品種生產和數控加工中，是一種較經濟的夾具。(5) 隨行夾具：給自動化生產線專門設計的夾具。共一百七十頁2. 按使用機床分類按使用的機床不同，夾具可分為車床、銑床、刨床、鉆床、鏜床、磨床夾具等。3. 按夾緊動力源分類按夾緊動力源不同，夾具可分為手動、氣動(q dn)、液動、電動等。共一百七十頁3.2.1 基準的概念基準是零件上用來確定其他點、線、面位置所依據的那些(nxi)點、線、面。按其功用不同，基準可分為設計基準和工藝基準兩大類

8、。1. 設計基準設計基準是在零件圖上所采用的基準。它是標注設計尺寸的起點。如圖3-5(a)所示的零件，平面2、3的設計基準是平面1，平面5、6的設計基準是平面4，孔7的設計基準是平面1和平面4，而孔8的設計基準是孔7的中心和平面4。3.2 工件夾具(jij)中的定位 共一百七十頁在零件圖上不僅標注的尺寸具有設計基準，而且標注的位置精度同樣具有設計基準。如圖3-5(b)所示的鉆套零件，軸心線OO是各外圓和內孔的設計基準，也是兩項跳動(tiodng)誤差的設計基準；端面A是端面B、C的設計基準。共一百七十頁圖3-5 基準分析(a) 支承塊；(b) 鉆套共一百七十頁2. 工藝基準工藝基準是在加工、測

9、量和裝配時所使用的，必須是實在的。然而作為基準的點、線、 面有時并不一定具體存在(如孔和外圓的中心線，兩平面的對稱中心面等)，往往通過具體的表面來體現。用以體現基準的表面稱為基面。例如圖3-5(b)所示鉆套的中心線是通過內孔表面來體現的，內孔表面就是基面。工藝基準是在工藝過程中所使用的基準。工藝過程是一個復雜的過程，按用途不同(b tn)，工藝基準又可分為定位基準、工序基準、測量基準和裝配基準。共一百七十頁1) 定位(dngwi)基準 在加工中用做定位(dngwi)的基準，稱為定位(dngwi)基準。它是工件上與夾具定位(dngwi)元件直接接觸的點、線或面。如圖3-5(a)所示零件，加工平面

10、3和6是通過平面1和4放在夾具上定位(dngwi)的，所以，平面1和4是加工平面3和6的定位(dngwi)基準；如圖3-5(b)所示的鉆套，用內孔裝在心軸上磨削40h6外圓表面時，內孔表面是定位(dngwi)基面，孔的中心線就是定位(dngwi)基準。 定位(dngwi)基準又分為粗基準和精基準。用做定位(dngwi)的表面，如果是沒有經過加工的毛坯表面，稱為粗基準；若是已加工過的表面，則稱為精基準。 共一百七十頁2) 工序基準 在工序圖上，用來標定本工序被加工面尺寸和位置所采用的基準，稱為工序基準。它是某一工序所要達到加工尺寸(即工序尺寸)的起點(qdin)。如圖3-5(a)所示零件，加工平

11、面3時按尺寸H2進行加工，則平面1即為工序基準，加工尺寸H2叫做工序尺寸。工序基準應當盡量與設計基準相重合；當考慮定位或試切測量方便時，也可以與定位基準或測量基準相重合。 共一百七十頁3) 測量基準 零件測量時所采用的基準，稱為(chn wi)測量基準。如圖3-5(b)所示，鉆套以內孔套在心軸上測量外圓的徑向圓跳動，則內孔表面是測量基面，孔的中心線就是外圓的測量基準；用卡尺測量尺寸l和L，表面A是表面B、C的測量基準。4) 裝配基準 裝配時用以確定零件在機器中位置的基準，稱為裝配基準。如圖3-5(b)所示的鉆套，40h6外圓及端面B即為裝配基準。 共一百七十頁3.2.2 六點定位原理 一個尚未

12、定位的工件，其空間位置是不確定的，有六個自由度，如圖3-6所示。沿空間坐標軸X、Y、Z三個方向(fngxing)的移動和繞這三個坐標軸的轉動分別以、和、表示。共一百七十頁圖3-6 工件的六個自由度共一百七十頁圖3-7 長方體形工件的定位共一百七十頁定位，就是限制自由度。如圖3-7所示的長方體工件，欲使其完全定位，可以設置六個固定點，工件的三個面分別(fnbi)與這些點保持接觸。在其底面設置三個不共線的點1、2、3(構成一個面)，限制工件的三個自由度：、；側面設置兩個點4、5(成一條線)，限制了 、兩個自由度；端面設置一個點6，限制自由度。于是工件的六個自由度便都被限制了。這些用來限制工件自由度

13、的固定點，稱為定位支承點，簡稱支承點。用合理分布的六個支承點限制工件六個自由度的法則，稱為六點定位原理。 共一百七十頁在應用“六點定位原理”分析工件的定位時，應注意以下幾點：(1) 支承點限制工件自由度的作用，應理解(lji)為定位支承點與工件定位基準面始終保持接觸。若二者脫離，則意味著失去定位作用。(2) 一個定位支承點僅限制一個自由度，一個工件僅有六個自由度，所設置的定位支承點數目原則上不應超過六個。共一百七十頁(3) 分析定位支承點的定位作用時，不考慮力的影響。工件的某一自由度被限制，并非指工件在受到使其脫離定位支承點的外力時不能運動。欲使其在外力作用下不能運動，是夾緊的任務；反之，工件

14、在外力作用下不能運動，即被夾緊，也并非是說工件的所有自由度都被限制了。所以(suy)，定位和夾緊是兩個概念，絕不能混淆。共一百七十頁3.2.3 工件定位的幾種情況工件定位有以下幾種情況。(1) 完全定位：工件的六個自由度全部被限制的定位。(2) 不完全定位：工件的部分自由度被限制的定位。(3) 欠定位：工件定位時，應該(ynggi)限制的自由度沒有被全部限制的定位。這種情況在實際定位時不允許發生。(4) 過定位(重復定位)：工件定位時，幾個定位元件重復限制工件同一自由度的定位。在通常情況下不允許出現這種定位方式。共一百七十頁3.3.1 工件以平面定位在機械加工中，利用工件上的一個或幾個(j )

15、平面作為定位基準來定位工件的方式，稱為平面定位。如箱體、支架類零件等，常以平面為定位基準。平面定位常用的定位元件有固定支承、可調支承和自位支承。3.3 定位(dngwi)方式與定位(dngwi)元件 共一百七十頁1. 固定支承固定支承是指高度尺寸固定，不能調整的支承，包括固定支承釘和固定支承板兩類。常用支承釘的結構形式如圖3-8所示。當工件以粗糙不平的毛坯面定位時，采用球頭支承釘(B型)，使其與毛坯良好(lingho)接觸。齒紋頭支承釘(C型)用在工件的側面，能增大摩擦系數，防止工件滑動。 當工件以加工過的平面定位時，可采用平頭支承釘(A型)。共一百七十頁圖3-8 常用支承釘的結構形式共一百七

16、十頁工件以精基準面定位時，除采用上述平頭支承釘外，還常用圖3-9所示的支承板作定位元件。A型支承板結構簡單，便于制造，但不利于清除切屑，故適用于頂面和側面定位；B型支承板則易保證工作表面清潔，故適用于底面定位。夾具裝配時，為使幾個支承釘或支承板嚴格(yng)共面，裝配后需將其工作表面一次磨平，從而保證各定位表面的等高性。共一百七十頁圖3-9 常用支承板的結構形式共一百七十頁2. 可調支承(zh chn)可調支承是指頂端位置可在一定高度范圍內調整的支承。常用的可調支承結構如圖3-10 所示。可調支承多用于支承工件的粗基準面，支承高度可根據需要進行調整，調整到位后用螺母鎖緊。一個可調支承限制一個自

17、由度。共一百七十頁圖3-10 常用可調支承的結構形式共一百七十頁3. 自位支承自位支承是指支承本身的位置(wi zhi)在定位過程中能自動適應工件定位基準面位置(wi zhi)變化的一類支承。自位支承能增加與工作定位面的接觸點數目，使單位面積壓力減小，故多用于剛度不足的毛坯表面或不連續平面的定位。圖3-11為幾種自位支承的結構形式，無論圖(a)、(b)還是圖(c)都只相當于一個定位支承點，僅限制工件的一個自由度。共一百七十頁圖3-11 自位支承的結構形式共一百七十頁此外，在生產中有時為了提高工件的剛度和定位穩定性，常采用輔助支承。圖3-12在靠近銑刀處增設輔助支承，可避免銑削時的振動，提高定位

18、及加工的穩定性。值得注意的是：無論采用哪種形式(xngsh)的輔助支承，它都不起定位作用，因此不限制工件的自由度。 共一百七十頁圖3-12 輔助支承的應用實例共一百七十頁3.3.2 工件以圓孔定位有些工件，如套筒、法蘭盤等類工件常以孔作為定位基準，此時(c sh)采用的定位元件有定位銷、圓錐銷、定位心軸等。1. 定位銷 圖3-13為幾種常用的圓柱定位銷，其工作部分直徑d通常根據加工要求和考慮便于裝夾，按g5、g6、f6或f7制造。圖3-13(a)、(b)、(c)所示定位銷為固定式定位銷，其與夾具體的連接采用過盈配合；圖3-13(d)為帶襯套的可換式圓柱銷結構，這種定位銷與襯套的配合采用間隙配合

19、，故其位置精度較固定式定位銷低，一般用于大批大量生產中。共一百七十頁圖3-13 幾種常用的圓柱定位銷共一百七十頁為便于工件順利裝入，定位銷的頭部應有15倒角。短圓柱銷限制工件的兩個自由度，長圓柱銷限制工件的四個自由度。2. 圓錐銷 在加工套筒、空心軸等類工件時，也經常用到圓錐銷，如圖3-14所示。圖3-14(a)用于粗基準(jzhn)，圖3-14(b)用于精基準(jzhn)。圓錐銷限制了工件、三個移動自由度。 共一百七十頁圖3-14 圓錐銷共一百七十頁工件(gngjin)在單個圓錐銷上定位容易傾斜，所以圓錐銷一般與其他定位元件組合定位。如圖315所示，工件(gngjin)以底面作為主要定位基面

20、，采用活動圓錐銷，只限制、兩個移動自由度，即使工件(gngjin)的孔徑變化較大，也能準確定位。 共一百七十頁圖3-15 圓錐銷組合定位共一百七十頁3. 定位心軸定位心軸主要用于套筒類和空心盤類工件的車、銑、磨及齒輪加工。常見的定位心軸有圓柱心軸和圓錐心軸等。1) 圓柱心軸 圖3-16(a)為間隙配合圓柱心軸，其定位精度(jn d)不高，但裝卸工件較方便；圖316(b)為過盈配合圓柱心軸，常用于對定心精度(jn d)要求高的場合；圖3-16(c)為花鍵心軸， 用于以花鍵孔作為定位基準的場合。當工件孔的長徑比L/D1時，工作部分可略帶錐度。 共一百七十頁圖3-16 幾種常見的圓柱心軸共一百七十頁

21、短圓柱心軸限制工件的兩個自由度，長圓柱心軸限制工件的四個自由度。2) 圓錐心軸 圖3-17是以工件上的圓錐孔在圓錐心軸上定位的情形(qng xing)。這類定位方式是圓錐面與圓錐面接觸，要求錐孔和圓錐心軸的錐度相同，接觸良好，因此定心精度與角向定位精度均較高，而軸向定位精度取決于工件孔和心軸的尺寸精度。圓錐心軸限制工件的五個自由度，即除繞軸線轉動的自由度沒限制外均已限制。 共一百七十頁圖3-17 圓錐心軸共一百七十頁3.3.3 工件以外圓定位工件以外圓柱面作為定位基準時，根據外圓柱面的完整程度、加工要求和安裝方式，可以在V形塊、定位套、半圓套及圓錐套中定位。其中最常用的是在V形塊上定位。1.

22、V形塊 V形塊有固定式和活動式之分。圖3-18為常用固定式V形塊。其中，圖3-18(a)用于較短的精基準定位；圖3-18(b)用于較長的粗基準(或階梯軸)定位；圖3-18(c)用于兩段精基準面相距較遠的場合；圖3-18(d)中的V形塊是在鑄鐵底座上鑲淬火(cu hu)鋼墊而成的，用于定位基準直徑與長度較大的場合。共一百七十頁圖3-18 固定式V形塊共一百七十頁圖3-19 活動式V形塊應用實例共一百七十頁圖3-19中的活動式V形塊限制工件在Y方向上的移動自由度。它除定位外，還兼有夾緊作用。根據工件與V形塊的接觸母線長度，固定式V形塊可以(ky)分為短V形塊和長V形塊，前者限制工件兩個自由度，后者

23、限制工件四個自由度。V形塊定位的優點是： 對中性好，即能使工件的定位基準軸線對中在V形塊兩斜面的對稱平面上，在左右方向上不會發生偏移，且安裝方便； 應用范圍較廣。不論定位基準是否經過加工，不論是完整的圓柱面還是局部圓弧面，都可采用V形塊定位。 共一百七十頁圖319 活動V形塊應用實例共一百七十頁根據工件與V形塊的接觸母線長度，固定式V形塊可以分為短V形塊和長V形塊，前者限制工件兩個自由度，后者限制工件四個自由度。V形塊定位的優點是： 對中性好，即能使工件的定位基準軸線對中在V形塊兩斜面的對稱平面上，在左右方向上不會發生偏移(pin y)，且安裝方便； 應用范圍較廣。不論定位基準是否經過加工，不

24、論是完整的圓柱面還是局部圓弧面，都可采用V形塊定位。V形塊上兩斜面間的夾角一般選用60、90和120，其中以90應用最多。其典型結構和尺寸均已標準化，設計時可查國家標準手冊。V形塊的材料一般用20鋼，滲碳深0.81.2 mm，淬火硬度為6064 HRC。共一百七十頁圖3-20 工件在定位套內定位共一百七十頁3. 半圓套 圖3-21為半圓套結構簡圖，下半圓起定位作用，上半圓起夾緊作用。圖3-21(a)為可卸式，圖3-21(b)為鉸鏈(jiolin)式，后者裝卸工件方便些。短半圓套限制工件兩個自由度，長半圓套限制工件四個自由度。共一百七十頁圖321 半圓套結構簡圖共一百七十頁4. 圓錐套 工件以圓

25、錐面為定位基準面在圓錐孔中定位時，常與后頂尖（反頂尖）配合使用。如圖3-22所示，夾具體錐柄1插入機床主軸孔中，通過傳動螺釘2對定位圓錐套3傳遞扭矩，工件圓柱左端部在定位圓錐套3中通過齒紋錐面進行定位，限制工件的三個移動(ydng)自由度；工件圓柱右端錐孔在后頂尖5(當外徑小于6 mm時，用反頂尖)上定位，限制工件的兩個轉動自由度。共一百七十頁圖3-22 工件在圓錐套中定位共一百七十頁3.3.4 工件以組合表面定位在實際(shj)加工過程中，工件往往不是采用單一表面定位，而是以組合表面定位。常見的有平面與平面組合、平面與孔組合、平面與外圓柱面組合、平面與其他表面組合、錐面與錐面組合等。 共一百

26、七十頁例如，在加工箱體零件時，往往采用一面兩孔組合定位，即以一個平面(pngmin)及與該平面(pngmin)垂直的兩孔為定位基準，如圖3-23所示。共一百七十頁圖3-23 一面兩孔組合定位情況共一百七十頁解決過定位的方法有：(1) 減小第二個銷子的直徑。此種方法由于銷子直徑減小，配合間隙加大，故使工件繞第一個銷子的轉角誤差加大。(2) 使第二個銷子可沿X方向移動，但結構復雜。(3) 第二個銷子采用削邊銷結構，即采取在過定位方向上，將第二個圓柱銷削邊，如圖3-23(b)所示。平面限制、三個自由度，短圓柱銷限制、兩個自由度，短的削邊銷（菱形銷）限制一個自由度。它不需要減小第二個銷子的直徑，因此轉

27、角誤差較小。共一百七十頁圖3-23(c)所示削邊銷的截面形狀為菱形，又稱菱形銷，用于直徑小于50 mm的孔；圖3-23(d)所示削邊銷的截面形狀常用于直徑大于50 mm的孔。常用定位(dngwi)元件能限制的工件自由度如表3-1所示。共一百七十頁表31 常用定位元件能限制的工件自由度共一百七十頁共一百七十頁共一百七十頁共一百七十頁3.4.1 定位誤差(wch)及其產生原因當夾具在機床上的定位精度已達到要求時，如果工件在夾具中定位得不準確，將會使設計基準在加工尺寸方向上產生偏移，往往導致加工后工件精度達不到要求。設計基準在工序尺寸方向的最大位置變動量，稱為定位誤差，以dw表示。下面討論產生定位誤

28、差的原因。3.4 定位(dngwi)誤差分析 共一百七十頁1. 定位基準與設計基準不重合產生的定位誤差圖3-24所示零件，底面3和側面4已加工好，現需加工臺階面1和頂面2。工序一：加工頂面2，以底面和側面定位，此時定位基準和設計基準都是底面3，即基準重合。加工時，使刀具調整尺寸與工序尺寸一致，即C=HH(對于一批工件(gngjin)來說，可視為常量)， 則定位誤差dw=0。 共一百七十頁圖3-24 基準不重合產生的定位誤差共一百七十頁工序二：加工臺階面1，定位同工序一，此時定位基準為底面3，而設計基準為頂面2，即基準不重合。即使本工序刀具以底面為基準調整得絕對準確，且無其他加工誤差，仍會由于上

29、一工序加工后頂面2在HH范圍內變動(bindng)，導致加工尺寸AA變為AAH，其誤差為2H，顯然該誤差完全是由于定位基準與設計基準不重合引起的，稱為“基準不重合誤差”，以jb表示，即jb=2H。如果將定位基準到設計基準間的尺寸稱為聯系尺寸，則基準不重合誤差就等于聯系尺寸的公差。共一百七十頁圖3-24中，工序改進方案使基準重合了(jb=0)。這種方案雖然提高了定位精度，但夾具結構復雜，工件安裝不便，并使加工(ji gng)穩定性和可靠性變差，因而有可能產生更大的加工誤差。因此，從多方面考慮，在滿足加工(ji gng)要求的前提下，基準不重合的定位方案在實踐中也可以被采用。共一百七十頁2. 定位

30、副制造不準確產生的定位誤差如圖3-25(a)所示，工件(gngjin)以內孔中心O為定位基準，套在心軸O1上，銑上平面，工序尺寸為H+H 0。從定位角度看，孔心線與軸心線重合，即設計基準與定位基準重合，jb=0。但實際上，定位心軸和工件內孔都有制造誤差，而且為了便于工件套在心軸上，還應留有間隙，故安裝后孔和軸的中心必然不重合(如圖3-25(b)所示)，使得兩個基準發生位置變動。共一百七十頁圖3-25 基準位移產生的定位誤差共一百七十頁設孔徑為，軸徑為，最小間隙配合為=D-d。當心軸如圖3-25(b)水平(shupng)放置時，工件與心軸始終在上母線A單邊接觸。則設計基準O與O1間的最大和最小距

31、離分別為共一百七十頁因此，由于基準發生位移而造成的加工誤差為 共一百七十頁因此定位誤差(wch)為內孔公差D與心軸公差d之和的一半，且與最小配合無關。若將工件定位基準與夾具定位元件合稱為“定位副”，則由于定位副制造誤差，也直接影響定位精度。這種由于定位副制造不準確，使得設計基準位置發生變動而產生的定位誤差，稱為“基準位移誤差”，用jw表示。上例中，若心軸垂直放置，則工件孔與心軸可能在任意邊接觸，此時定位誤差為 jw=D+d+ 共一百七十頁3.4.2 定位誤差的分析與計算通常，定位誤差可按兩種方法進行分析計算：一是先分別求出基準位移誤差和基準不重合誤差，再求出其在加工尺寸方向上的矢量和，即dw=

32、jb+jw；二是按最不利情況，確定一批工件設計基準的兩個極限位置，再根據幾何關系求出此兩位置的距離，并將其投影到加工尺寸方向上，便可求出定位誤差。下面舉例說明工件用V形塊定位時的定位誤差計算。如圖3-26所示，直徑為的軸在V形塊上定位銑平面，加工表面的工序尺寸有三種(sn zhn)不同的標注方式：共一百七十頁圖3-26 用V形塊定位的誤差共一百七十頁(1) 要求(yoqi)保證上母線到加工面的尺寸H1，即設計基準為B，見圖3-26(a)；(2) 要求保證下母線到加工面的尺寸H2，即設計基準為C，見圖3-26(b)；(3) 要求保證軸心線到加工面的尺寸H3，即設計基準為O，見圖3-26(c)。三

33、種尺寸標注的工件均以外圓上的半圓面為定位基準，在V形塊上定位。若工件尺寸有大有小，則接觸點E、F的位置將會變化，所以，加工前以不變點A (V形塊兩工作表面的交點)作為調整刀具位置尺寸C的依據。因此，對于尺寸H1、H2、H3都有因基準不重合和定位基準本身制造誤差而造成的定位誤差。 共一百七十頁現分別計算如下。(1) 尺寸H1的定位誤差。這時設計基準的最大位置變動量為，即定位誤差： 共一百七十頁(2) 尺寸H2的定位誤差。這時設計基準的最大位置變動量為，即定位誤差： 共一百七十頁(3) 尺寸H3的定位誤差。這時設計基準的最大位置變動量為，即定位誤差： 共一百七十頁通過以上計算，可得出如下結論：(1

34、) dwd，定位誤差隨工件誤差的增大而增大；(2) dw與V形塊夾角有關，隨增大而減小，但定位穩定性變差，故一般(ybn)取=90；(3) 與dw工序尺寸標注方式有關，本例中dw1dw3dw2。 共一百七十頁3.4.3 保證加工精度的條件機械加工過程中，產生加工誤差的因素很多。若規定(gudng)工件的加工誤差為工件，并以夾具表示與采用夾具有關的誤差，以加工表示除夾具外，與工藝系統其他一切因素(諸如機床誤差、刀具誤差、受力變形、熱變形等)有關的加工誤差，則為保證工件的加工精度要求，必須滿足： 工件夾具+加工此不等式即為保證加工精度的條件，稱為采用夾具加工時的誤差計算不等式。共一百七十頁上式中的

35、夾具包括了有關夾具設計與制造的各種誤差，如工件在夾具中定位、夾緊時的定位夾緊誤差，夾具在機床上安裝時的安裝誤差，確定刀具位置的元件和引導刀具的元件與定位元件之間的位置誤差等。因此，在夾具的設計與制造中，要盡可能設法減少這些與夾具有關的誤差。這部分誤差所占比例越大，留給補償其他加工誤差的比例就越小，其結果不是(b shi)降低了零件的加工精度，就是增加了加工難度，導致加工成本增加。共一百七十頁3.5 工件在夾具中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力而發生振動或位移，從而保證加工質量和生產安全， 這種裝置稱為夾緊裝置

36、。機械加工中所使用(shyng)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。 共一百七十頁3.5.1 夾緊(ji jn)裝置的組成及基本要求圖3-27為夾緊裝置組成示意圖。它主要由以下三部分組成。1. 力源裝置力源裝置是產生夾緊作用力的裝置，所產生的力稱為原始力，其動力可用氣動、液動、電動等。圖3-27中的力源裝置是氣缸。對于手動夾緊來說，力源來自人力。 共一百七十頁圖3-27 夾緊裝置組成示意圖共一百七十頁2. 中間傳力機構中間傳力機構是介于力源和夾緊元件之間傳遞力的機構，如圖3-27中的杠桿。在傳遞力的過程中，它能起到如下作用：(1) 改變作用力的方向；(2)

37、改變作用力的大小，通常是起增力作用；(3) 使夾緊實現自鎖，保證力源提供(tgng)的原始力消失后，仍能可靠地夾緊工件，這對手動夾緊尤為重要。 共一百七十頁3. 夾緊元件(yunjin)夾緊元件是最終執行元件，與工件直接接觸完成夾緊作用，如圖3-27中的壓板。夾緊裝置的具體組成并非一成不變，須根據工件的加工要求、安裝方法和生產規模等條件來確定。但無論其具體組成如何，都必須滿足如下基本要求：(1) 夾緊時不能破壞工件定位后獲得的正確位置； 共一百七十頁(2) 夾緊力大小要合適，既要保證工件(gngjin)在加工過程中不移動、不轉動、不振動，又不能使工件(gngjin)產生變形或損傷工件(gngj

38、in)表面；(3) 夾緊動作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全；(4) 結構緊湊，易于制造與維修。其自動化程度及復雜程度應與工件(gngjin)的生產綱領相適應。 共一百七十頁3.5.2 夾緊力的確定設計(shj)夾緊機構，首先必須合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點。1. 夾緊力方向的確定確定夾緊力作用方向時，應與工件定位基準的配置及所受外力的作用方向等結合起來考慮，其確定原則是：(1) 夾緊力的作用方向應垂直于主要定位基準面。圖3-28所示工件是以A、B面作為定位基準來鏜孔C，要求保證孔C軸線垂直于A面。為此應選擇A面為主要定位基準， 夾緊力FQ作用方向應垂直于A面。這樣，無論A

39、面與B面有多大的垂直度誤差，都能保證孔C軸線與A面垂直。否則，夾緊力FQ方向垂直于B面，則因A、B面間有垂直度誤差，使鏜出的孔C軸線不垂直于A面，產生垂直度誤差，如圖3-28所示。共一百七十頁圖3-28 夾緊力作用方向不垂直于主要定位基準面共一百七十頁(2) 夾緊力作用方向應使所需夾緊力最小。這樣可使機構輕便、緊湊，工件變形小，對手動夾緊可減輕工人勞動強度。圖3-29表示了夾緊力FQ與切削力FP、工件重力W之間三種不同方向的關系，其中圖3-29(a)所需夾緊力最小，較為理想；圖3-29(b)所需夾緊力FQFP+W，要比圖3-29(a)大得多；圖3-29(c)完全靠摩擦力克服(kf)切削力和重力

40、，故所需夾緊力FQ(FP+W)(為工件與定位元件間的摩擦系數)最大。所以，最理想的夾緊力的作用方向是與重力、切削力方向一致。共一百七十頁圖3-29 夾緊力方向與夾緊力大小的關系共一百七十頁（3) 夾緊力作用方向應使工件變形盡可能小。由于工件不同方向上的剛度不一致，因此(ync)不同的受力面也會因其受力面積不同而變形各異，夾緊薄壁工件時，尤應注意這種情況。如圖30所示套筒的夾緊，用三爪自定心卡盤夾緊外圓顯然要比用特制螺母從軸向夾緊工件的變形要大得多。共一百七十頁圖3-30 套筒夾緊(a) 徑向夾緊；(b) 軸向夾緊共一百七十頁2. 夾緊力作用點的確定夾緊力作用點的確定對工件的可靠定位、夾緊后的穩

41、定和變形有顯著影響，選擇(xunz)時應依據以下原則：(1) 夾緊力的作用點應落在支承元件或幾個支承元件形成的穩定受力區域內。圖3-31(a)中夾緊力作用在支承面范圍之外，工件發生傾斜，因而不合理；而圖3-31(b)則是合理的。共一百七十頁圖3-31 夾緊力作用點應在支承面內(a) 不合理；(b) 合理共一百七十頁(2) 夾緊(ji jn)力作用點應落在工件剛性好的部位。如圖3-32所示，將作用在殼體中部的單點改為在工件外緣處的兩點夾緊(ji jn)，工件的變形大大改善，夾緊(ji jn)也更可靠。此項原則對剛性差的工件尤為重要。(3) 夾緊(ji jn)力作用點應盡可能靠近加工面。這可減小切

42、削力對夾緊(ji jn)點的力矩，從而減輕工件振動。圖3-32(a)中，若壓板直徑過小，則對滾齒時的防振不利。圖3-32(b)中工件形狀特殊，加工面距夾緊(ji jn)力FQ1作用點甚遠，這時應增設輔助支承，并附加夾緊力FQ2，以提高工件夾緊后的剛度。共一百七十頁圖3-32 夾緊力應靠近加工表面共一百七十頁3. 夾緊力的大小夾緊力的大小可根據切削力和工件重力的大小、方向和相互位置關系具體計算。為安全起見，計算出的夾緊力應乘以安全系數(nqun xsh)K，故實際夾緊力一般比理論計算值大23倍。進行夾緊力計算時，通常將夾具和工件看做一剛性系統，以簡化計算。根據工件在切削力、夾緊力(重型工件要考慮

43、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。共一百七十頁一般來說，手動夾緊(ji jn)時不必算出夾緊(ji jn)力的確切值，只有機動夾緊(ji jn)時，才進行夾緊(ji jn)力計算，以便確定動力部件(如氣缸、液壓缸直徑等)的尺寸。3.5.3 典型夾緊機構夾緊機構是夾緊裝置的重要組成部分，因為無論采用何種動力源裝置，都必須通過夾緊機構將原始力轉化為夾緊力。各類機床夾具應用的夾緊機構多種多樣，以下介紹幾種利用機械摩擦實現夾緊，并可自鎖的典型夾緊機構。共一百七十頁1. 斜楔夾緊圖3-33(a)為斜楔夾緊的鉆夾具，以原始作用力將斜楔推入工件和夾具之間實

44、現夾緊。斜楔夾緊的特點(tdin)：(1) 有增力作用。升角越小增力作用越大。(2) 夾緊行程小。設當斜楔水平移動距離為s時，其垂直方向的夾緊行程為h。則因h/s=tan 及tan1，故hs，且越小，其夾緊行程也越小。共一百七十頁圖3-33 斜楔夾緊原理及受力分析共一百七十頁(3) 結構(jigu)簡單，但操作不方便。根據以上特點，斜楔夾緊很少用于手動操作的夾緊裝置，而主要用于機動夾緊且毛坯質量較高的場合。有時，為解決增力和夾緊行程間的矛盾，可在動力源不間斷的情況下，增大為1530；也可采用雙升角形式，大升角用于夾緊前的快速行程，小升角用于夾緊中的增力和自鎖。共一百七十頁圖3-34 單螺旋夾緊

45、共一百七十頁2. 螺旋夾緊由于螺旋夾緊結構簡單，夾緊可靠，因此在夾具中得到廣泛應用。圖3-34是最簡單的單螺旋夾緊機構。夾具體上裝有螺母，轉動螺桿，通過壓塊將工件夾緊。螺母為可換式，以螺釘防止其轉動。壓塊可避免螺桿頭部與工件直接接觸，夾緊時帶動工件轉動，并造成壓痕。螺旋夾緊的擴力比iP=FQ/FP=80，遠比斜楔夾緊力大。同時螺旋夾緊行程不受限制，所以在手動夾緊中應用極廣。但螺旋夾緊動作(dngzu)慢，輔助時間長，效率低，為此出現了許多快速螺旋夾緊機構。在實際生產中，螺旋壓板組合夾緊比單螺旋夾緊更為普遍。共一百七十頁3. 偏心夾緊偏心夾緊機構是由偏心件作為夾緊元件，直接夾緊或與其他元件組合實

46、現對工件的夾緊。常用的偏心件有圓偏心和軸偏心兩種。圖3-35是一種常見的偏心輪壓板夾緊機構。當順時針轉動手柄使偏心輪繞軸轉動時， 偏心輪的圓柱面緊壓在墊板上，由于(yuy)墊板的反作用力，使偏心輪上移，同時抬起壓板右端，而左端下壓夾緊工件。 共一百七十頁圖3-35 偏心輪壓板夾緊機構共一百七十頁由于圓偏心夾緊時的夾緊力小，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，工件尺寸公差不大的場合，但是圓偏心夾緊機構是一種快速夾緊機構。4. 聯動夾緊機構 聯動夾緊機構是利用一個(y )原始作用力實現單件或多件的多點、多向同時夾緊的機構。聯動夾緊機構的主要形式及其特點如下所述。共一百七十頁1

47、) 單件聯動夾緊機構(1) 單件同向聯動夾緊機構。如圖3-36所示，在圖3-36(a)中，通過浮動柱2的水平滑動協調浮動壓頭1、3實現對工件(gngjin)的夾緊; 在圖3-36(b)中，通過薄膜氣缸9的活塞桿8帶動浮動盤7和三個鉤形壓板5松、夾工件(gngjin)。共一百七十頁圖3-36 單件同向聯動夾緊機構共一百七十頁這種夾緊機構的特點是在夾緊點之間，必須設計有浮動元件2、7。(2) 單件對向聯動夾緊機構。如圖3-37所示，當液壓缸中的活塞桿向下移動時，通過雙臂鉸鏈使兩浮動壓板繞鉸鏈相對(xingdu)轉動而夾緊工件。共一百七十頁圖3-37 單件對向聯動夾緊機構共一百七十頁(3) 單件互垂

48、力或斜交力聯動夾緊機構。如圖3-38所示，在圖3-38(a)中，擰緊螺母4，使之對鉸鏈壓板施壓，從而使搖臂2轉動帶動擺動壓塊1、3實現(shxin)相互垂直兩個方向四點聯動夾緊工件；在圖3-38(b)中，通過擺動壓塊1實現(shxin)斜交力兩點聯動夾緊工件。 共一百七十頁圖3-38 單件互垂力或斜交力聯動夾緊機構共一百七十頁2) 多件聯動夾緊(ji jn)機構(1) 多件平行聯動夾緊(ji jn)機構。如圖3-39所示，在圖3-39(a)中，由于球面墊圈4和擺動壓塊3的作用，擰緊螺母5可實現同時平行夾緊(ji jn)四個工件；在圖3-39(b)中，擰緊螺母5，使鉸鏈壓板2轉動，在液性介質8作

49、用下，五個滑柱同時平行夾緊(ji jn)工件。這種夾緊(ji jn)機構的特點是夾緊(ji jn)元件必須做成浮動的。共一百七十頁圖3-39 多件平行聯動夾緊機構共一百七十頁(2) 多件連續夾緊機構。如圖3-40所示，擰緊螺釘對移動V形塊依次施壓從而夾緊工件。這種夾緊機構的特點(tdin)是定位夾緊元件合二為一；工件直徑變化引起工件的移動，不會影響加工精度，故只能用在工件加工面與夾緊力方向平行的場合。共一百七十頁圖3-40 多件連續夾緊機構共一百七十頁(3) 對向式多件聯動夾緊(ji jn)機構。如圖3-41所示，旋轉偏心輪6，迫使壓板1、4同時對向夾緊(ji jn)兩工件。 (4) 復合式多

50、件聯動夾緊(ji jn)機構。它是將上述多件夾緊(ji jn)機構組合構成的夾緊(ji jn)機構。圖3-42 所示為平行式和對向式組合的復合夾緊(ji jn)機構。共一百七十頁圖3-41 對向式多件聯動夾緊機構共一百七十頁3) 與其他動作聯動的夾緊機構(1) 先定位(dngwi)后夾緊聯動機構。如圖3-43所示，活塞桿9右移，螺釘10與撥桿1脫開，在彈簧2的作用下，推桿3上移，因其斜面作用使活塞4右移推動工件與定位(dngwi)塊7接觸定位(dngwi)。當活塞桿9繼續右移時，其上斜面作用通過滾子11頂推桿12而頂壓板5夾緊工件。 共一百七十頁圖342復合式多件聯動夾緊機構共一百七十頁圖3-

51、43 先定位后夾緊聯動機構共一百七十頁(2) 夾緊(ji jn)與移動壓板聯動機構。如圖3-44所示，逆時針扳動手柄，先是撥銷1撥動壓板2上的螺釘3，使壓板左移到夾緊(ji jn)位置，繼續逆時針扳動手柄，偏心輪5頂起壓板夾緊(ji jn)工件。松開時，順時針扳動手柄，偏心輪5的作用先松開工件，繼而撥銷1撥動螺釘4使壓板右移。 共一百七十頁圖3-44 夾緊與移動壓板聯動機構共一百七十頁(3) 夾緊與輔助支承聯動機構。如圖3-45所示，轉動螺母3壓壓板2，夾緊工件的同時通過(tnggu)鎖銷4鎖緊輔助支承1。 5. 定心夾緊機構 1) 定心夾緊機構的工作原理圖3-46(a)中工件以外圓定位加工內

52、孔，保證同軸度。若在套筒中動配合定位，則jb=0，db0，dw=db；若在三爪自動定心卡盤中定位，因三爪等速向中心的移動，使定位基準沒有位移，則db=0，dw=0。共一百七十頁圖3-45 夾緊與輔助支承聯動機構共一百七十頁如圖3-46(b)所示，在工件上加工槽，保證對工件中心面的對稱度。若采用固定雙支承平面定位，則jb0，db=0，dw=jb；若左、右側面采用等速內、外移動定位元件，使定位基準為中心面，則jb=0，dw=0。定心夾緊機構是指定位和夾緊同時實現的夾緊機構。采用定心夾緊機構可減少dw。它的工作(gngzu)原理是利用“定位夾緊”元件的等速移動或均勻彈性變形來實現定心或對中。共一百七

53、十頁定心夾緊機構有以下幾個特點：(1) “定位夾緊”元件合二為一；(2) 始終有db=0；(3) 主要用在要求定心和對中的場合。2) 常見的定心夾緊機構(1)螺旋式定心夾緊機構。如圖3-47所示，轉動有左、右螺紋的雙向螺桿6，V形塊鉗口2、4可等速靠攏(kolng)中心或等速遠離中心而實現工件定心裝夾。定心精度可借助調節桿3實現。 共一百七十頁圖3-47 螺旋式定心夾緊機構共一百七十頁 (2) 楔式定心夾緊機構。如圖3-48所示，拉桿4帶動本體2右移，因斜面的作用使夾爪1向外張開而定心夾緊工件；反之，拉桿4左移，在彈簧卡圈3作用下使夾爪收攏松開工件。 (3) 杠桿式定心夾緊機構。如圖3-49所

54、示，拉桿1左移帶動滑套2移動(ydng)而撥動鉤形杠桿3繞軸銷4順時針轉動使夾爪5收攏而定心夾緊工件。夾爪的張開靠拉桿右移時裝在滑套2上的斜面推動。 共一百七十頁圖3-48 機動楔式夾爪自動定心機構共一百七十頁圖3-49 杠桿作用的定心卡盤共一百七十頁(4) 彈簧筒夾式定心夾緊機構。如圖3-50所示，在圖3-50(a)中，旋轉(xunzhun)螺母4迫使彈性筒夾2左右移動的同時，因彈性筒夾2上外錐面和錐套3上內錐面的作用，使彈性筒夾2縮、脹而定心夾緊和松開工件；在圖3-50(b)中， 旋轉(xunzhun)螺母4迫使錐套3左右移動的同時，因錐套3上外錐體與彈性筒夾2上內錐體的作用，使彈性筒夾2

55、脹、縮而定心夾緊和松開工件。 共一百七十頁圖3-50 彈性夾頭和彈性心軸共一百七十頁(5) 波紋套定心夾緊機構。如圖3-51所示，旋轉螺母1帶動墊圈3左右移動壓緊和松開波紋套2，使其脹、縮而定心夾緊和松開工件。(6) 液性塑料定心夾緊機構。如圖3-52所示，旋轉螺釘5使滑柱4移動而在液性塑料3內產生壓力，迫使薄壁套筒2彈性變形(bin xng)而定心夾緊工件；反之，松開工件。 共一百七十頁圖3-51 波紋套定心夾緊機構共一百七十頁圖3-52 液性塑料定心夾緊機構共一百七十頁3.6.1 自動線夾具自動線夾具根據自動線的配置形式，主要有固定(gdng)夾具和隨行夾具兩大類。固定(gdng)夾具用于

56、工件直接輸送的生產線，夾具是安裝在每臺機床上的。隨行夾具是用于組合機床自動線上的一種移動式夾具，工件安裝在隨行夾具上。隨行夾具除了完成對工件的定位、夾緊外，還帶著工件隨自動線移動到每臺機床加工臺面上，再由機床上的夾具對其整體定位和夾緊，工件在隨行夾具上的定位和夾緊與在一般夾具上的定位和夾緊一樣。圖3-53所示為自動線夾具。3.6 現代機床(jchung)夾具簡介 共一百七十頁圖3-53 自動線夾具共一百七十頁3.6.2 組合夾具組合夾具是在夾具元件高度標準化、通用化的基礎上發展起來的一種夾具。它由一套預先制造好的，具有各種形狀、功用、規格和系列尺寸(ch cun)的標準元件和組件組成。根據工廠

57、的加工要求，利用這些標準元件和組件組裝成各種不同夾具。圖3-54和圖3-55所示為常用的槽系列組合夾具元件和組件圖。 共一百七十頁圖3-54(a)是基礎(jch)件，用做夾具體底座的基礎(jch)元件；圖354(b)是支承件，主要作為夾具體的支架或角架等；圖3-54(c)是定位件，用來定位工件和確定夾具元件之間的位置；圖3-54(d)是導向件，用于確定或引導切削刀具位置；圖3-55(a)是壓緊件，用來壓緊工件或夾具元件；圖3-55(b)是緊固件，用于緊固工件或夾具元件；圖3-55(c)是其他件，它們在夾具中起輔助作用；圖3-55(d)是合件，用來完成特定動作或功用(如分度)。上述是各元件的主要

58、功用，實際情況可有不同。 共一百七十頁例如，支承件也可用做定位工件平面的定位元件。組合夾具有下列(xili)的使用特點：(1) 確定采用組合夾具后，不需設計夾具圖紙，只需填寫組合夾具任務單，連同產品圖紙、工藝規程和坯件實物送組裝室組裝。組裝后的夾具送車間給操作者使用。使用完畢交還后，由組裝室清點并拆開夾具，清洗元件，歸類存放備用。 共一百七十頁圖3-54 組合夾具的標準元件和組件圖共一百七十頁圖3-55 組合夾具的標準元件和組件圖共一百七十頁(2) 組合夾具的元件要重復多次使用，但組裝成某一夾具后，一般仍為某工件的某道工序使用。所以，其結構是專用性的，只能一次使用。(3) 組合夾具是由標準元件

59、組裝而成的，元件還需多次重復使用。除一些尺寸可采用調節方法保證外，其他精度都靠各元件精度組合來直接保證，不允許進行修配或補充(bchng)加工。因此，要求元件的制造精度高以保證其互換性，而且還需耐磨，重要元件都采用40Cr、20CrMnTi等合金鋼制造，滲碳淬火，并經精密磨削加工，制造費用高。 共一百七十頁(4) 組合夾具的各元件之間采用鍵定位和螺栓緊固的連接，其剛性不如整體結構好，尤其是連接處結合面間的接觸剛度是一個(y )薄弱環節。組裝時對提高夾具剛度問題應予足夠重視。(5) 組合夾具各標準元件的尺寸系列的級差是有限的，使組裝成的夾具尺寸不能像專用夾具那樣緊湊，體積較為笨重。共一百七十頁3.6.3 通用可調夾具目前, 機械制造工業向多品種、小批量生產占優勢的方向發展，原有傳統的專用夾具由于設計制造周期長、成本高，產品改型或變換后原有夾具無法繼續使用。因此，針對專用夾具專用性的問題發展了通用性夾具，這就是通用可調夾具或成組夾具。通用可調夾具是通過調節(tioji)或更換裝在通用底座上的某些可調節(tioji)或可更換元件，以裝夾加工多種軸類工件的夾具；而成組夾具則是根據成組工藝的