第2章-工件的装夹与夹具设计课件.ppt

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 2.1 概概 述述2.1.1 2.1.1 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)(1)保证加工质量，使工件相对于机床或刀具保持正确位保证加工质量，使工件相对于机床或刀具保持正确位置。置。(2)(2)提高生产率，降低成本。提高生产率，降低成本。(3)(3)扩大了机床的工艺范围。扩大了机床的工艺范围。(4)(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。2.1.12.1.1 夹具的基本概念夹具的基本概念夹具的组成夹具的组成夹具的组成夹具的组成图图2-42 2-42 铣轴端槽夹具铣轴端槽夹具1 1 V V型块型块 2 2 支撑套支撑套 3 3 手柄手柄 4 4 定向键定向键 5 5 夹具体夹具体 6 6 对刀块对刀块1 12 23 36 64 41 11 1）定位元件及装置；）定位元件及装置；6 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 5）夹具体；）夹具体；4 4）连接元件；）连接元件；3 3）对刀及导向）对刀及导向元件；元件；2 2）夹紧元件及装置；）夹紧元件及装置；夹具的分类夹具的分类夹具的分类夹具的分类 1 1 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 2 2）专用夹具：）专用夹具：）专用夹具：）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 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换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。4 4 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。适适用用于于新新产产品品试试制制和单件小批生产。和单件小批生产。5 5 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2.1.12.1.1 夹具的基本概念夹具的基本概念2.1.12.1.1 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 2-2 通用夹具通用夹具图图2-3 2-3 组合夹具实例组合夹具实例2.1.1 2.1.1 机床夹具机床夹具可分为钻床夹具、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 获得加工表面之间位置精度有两种情况，一种是获得加工表面之间位置精度有两种情况，一种是零件比较简单，可以在一次安装中，将有相互位置要零件比较简单，可以在一次安装中，将有相互位置要求的几个表面同时加工出来。因此，其求的几个表面同时加工出来。因此，其位置精度主要位置精度主要取决于机床部件之间的位置精度和运动精度取决于机床部件之间的位置精度和运动精度，一般可，一般可获得较高的位置精度。另一种是零件比较复杂，有相获得较高的位置精度。另一种是零件比较复杂，有相互位置要求的表面不能在一次安装中连续加工。这时，互位置要求的表面不能在一次安装中连续加工。这时，由于需要多次安装，因此，其由于需要多次安装，因此，其加工表面的位置精度还加工表面的位置精度还与安装精度有关与安装精度有关。常用的保证位置精度的安装方法有：常用的保证位置精度的安装方法有：直接找正安装法、划线找正安装法和机床夹具安装法。直接找正安装法、划线找正安装法和机床夹具安装法。2.1.2 2.1.2 工件装夹工件装夹2.1.2 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，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是是指指用用测测量量工工具具在在机机床床或或通通用用夹夹具具上上直直接接找找正正工工件件，使使其其加加工工表表面面相相对对于于刀刀具具获获得得正正确确位位置置的的安安装装方方法。法。2.1.2 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。如如:在普通车床上加工阶梯轴，若待加工在普通车床上加工阶梯轴，若待加工的圆柱面要求与已加工的圆柱面同轴，的圆柱面要求与已加工的圆柱面同轴，就可在卡盘中用划针找正己加工圆柱面就可在卡盘中用划针找正己加工圆柱面与机床主轴回转轴线同轴后进行加工。与机床主轴回转轴线同轴后进行加工。找正误差与工人的技术水平和细心程度找正误差与工人的技术水平和细心程度有关。有关。直接找正法示例直接找正法示例a a）磨内孔时工件的找正磨内孔时工件的找正 b b）刨槽时工件的找正刨槽时工件的找正对对形形状状复复杂杂，加加工工面面多多的的零零件件，直直接接找找正正较较为为困困难难，如如对对孔孔系系的的加加工工，常常用用划划针针在在毛毛坯坯上上按按零零件件图图要要求求先先划划线线，画画出出中中心心线线、对对称称线线或或各各加加工工表表面面的的加加工工位位置置，然然后后，按按其其划划线线找找正正工工件件在在机机床床上上的的正正确确位位置置。这这种种方方法法称称为为划划线线找找正正安安装法。装法。划线找正装夹划线找正装夹划线找正装夹划线找正装夹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。特点特点:划线找正的误差较大，因为线宽约有划线找正的误差较大，因为线宽约有0.2-0.5mm0.2-0.5mm，且划线时也会有误差。划线时虽能兼顾各表面的加工，且划线时也会有误差。划线时虽能兼顾各表面的加工余量、壁厚和装配要求等因素，但由此也增加了划线时余量、壁厚和装配要求等因素，但由此也增加了划线时间，又需技术水平高的划线工。这种安装法也仅在单件间，又需技术水平高的划线工。这种安装法也仅在单件小批量生产中使用小批量生产中使用 划线找正装夹划线找正装夹划线找正装夹划线找正装夹是先将机床夹具以正确位置安装于机床上，工件按定位是先将机床夹具以正确位置安装于机床上，工件按定位原理在夹具上定位并夹紧。原理在夹具上定位并夹紧。夹具装夹夹具装夹夹具装夹夹具装夹2.1.2 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。特点特点:1)1)当工件以精基准在夹具上定位时，工件的重复定位误差可以当工件以精基准在夹具上定位时，工件的重复定位误差可以小至小至0.010.01-0.02mm0.02mm。重复定位误差稳定且小，易于保证加工精度；。重复定位误差稳定且小，易于保证加工精度；2 2）用夹具安装的，装卸方便，大大地减轻工人劳动强度。节）用夹具安装的，装卸方便，大大地减轻工人劳动强度。节省辅助时间，能大大地提高生产率，操作技术要求低，但夹具设计、省辅助时间，能大大地提高生产率，操作技术要求低，但夹具设计、制造周期长，费用高，只有在大批、大量生产中才得以广泛使用。制造周期长，费用高，只有在大批、大量生产中才得以广泛使用。夹具装夹夹具装夹夹具装夹夹具装夹第第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2.2.1 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 2.2.1 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4个个自由度自由度限制限制2个个自由度自由度 e）ZYX限制限制4个个自由度自由度f）ZYX限制限制5个个自由度自由度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）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 定位原理定位原理 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）ZYYX 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 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 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。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 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 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 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 a）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 b）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c2）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ZXYZXYZXYZXYZXY2.2.3 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2.2.3 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2.2.3 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2.2.3 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2.2.3 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 刚性心轴刚性心轴2.2.3 定位方法与定位元件定位方法与定位元件 工件以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：定位套常用于外圆表面的定位元件有：定位套、V型块等。型块等。图图2-24 定位套定位套2.2.3 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 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位限制限制5个自由度个自由度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自由度自由度基准基准概念概念2.2.4 基准基准零件是由若干表面组成，各表面之间零件是由若干表面组成，各表面之间都有一定的尺寸和相互位置要求。用都有一定的尺寸和相互位置要求。用以确定零件上点、线、面间的相互位以确定零件上点、线、面间的相互位置关系所依据的点、线、面称为基准置关系所依据的点、线、面称为基准按作用不按作用不同分为设同分为设计基准和计基准和工艺基准工艺基准设计设计基准基准设计图样上所设计图样上所采用的基准采用的基准工艺工艺基准基准在工艺中采用的基准。在工艺中采用的基准。工艺基准按用途不同，工艺基准按用途不同，又分为工序基准、定位又分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准、测量基准和装配基准、对刀基准基准、对刀基准加工时使工件在机加工时使工件在机床或夹具中占据正床或夹具中占据正确位置所用的基准确位置所用的基准工艺工艺基准基准零件检验时，用以零件检验时，用以测量已加工表面尺测量已加工表面尺寸及位置的基准寸及位置的基准装配时用以确定零装配时用以确定零件在部件或产品中件在部件或产品中位置的基准位置的基准定位定位基准基准测量测量基准基准装配装配基准基准工序工序基准基准工序图上用来确定本工工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置尺寸、形状、位置调整刀具与机床的调整刀具与机床的相对位置的基准相对位置的基准对刀对刀基准基准未经机械加工未经机械加工定位定位基准基准经过机械加工经过机械加工工艺需要专门设计工艺需要专门设计粗基准粗基准精基准精基准附加基准附加基准2.2.5 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 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。2.2.5 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2.2.5 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 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限位置。极限位置。【解解】2.2.5 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：O2DWO12.2.5 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(或或或或销销销销子子子子水水水水平平平平放放放放置），定位误差为孔径公差的一半。置），定位误差为孔径公差的一半。置），定位误差为孔径公差的一半。置），定位误差为孔径公差的一半。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 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：2.2.5 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：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：2.2.5 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）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：2.2.5 定位误差定位误差 工件工序基准为外圆下母线工件工序基准为外圆下母线时，由右图得：时，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）H1BOAC2.2.5 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：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型型 块上的定位误差块上的定位误差HBOA2.2.5 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。2.2.5 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。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2.2.5 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。2.2.5 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图图2-36 两销定位的角位移误差两销定位的角位移误差O1O2 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。O11O21O12O22dw-dwO12O22O12O22O2O1LO1O2O12O22dwO12O22O12O22O2O1L角位移误差角位移误差角位移误差角位移误差2.2.5 定位误差定位误差 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2.3.1 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.人力、气动、液动、电动人力、气动、液动、电动 等。等。（2）中间传力机构中间传力机构（3）夹紧元件夹紧元件作用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；2 2）夹紧力大小要适当；并能在一定范围内调节）夹紧力大小要适当；并能在一定范围内调节,工件在夹紧后的变形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和受压表面的损伤不应超出允许的范围；3 3 3 3）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；）应有足够的夹紧行程；4 4 4 4）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：5 5）夹紧动作要迅速、可靠；）夹紧动作要迅速、可靠；6 6）结构紧凑，易于制造与维修。）结构紧凑，易于制造与维修。基基本本要要求求牢、准、快牢、准、快2.3.2.夹紧力的确定夹紧力的确定必须合理确定夹紧力的三要素：必须合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点大小、方向和作用点 (1)(1)夹紧力方向的确定夹紧力方向的确定 1 1）主要夹紧力方向应垂直于主要定位面）主要夹紧力方向应垂直于主要定位面 2 2）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小）夹紧力的作用方向应使所需夹紧力最小 3 3）夹紧力的作用方向应使工件变形尽可能小）夹紧力的作用方向应使工件变形尽可能小 ()夹紧力作用点的确定夹紧力作用点的确定 1 1）夹紧力应作用在刚度较好部位）夹紧力应作用在刚度较好部位 2 2）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件）夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件 形成的形成的支承面内支承面内3 3）夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面）夹紧力作用点应尽可能靠近加工表面 ()夹紧力大小的估算夹紧力大小的估算 夹紧力的大小根据切削力、工件重力的夹紧力的大小根据切削力、工件重力的大小、方向和相互位置关系具体计算，并大小、方向和相互位置关系具体计算，并乘以安全系数乘以安全系数K，一般精一般精加工加工K=1.52 2，粗加工粗加工K=2 2.53。2.3.3.常用夹紧机构常用夹紧机构（1）斜楔夹紧机构）斜楔夹紧机构利用斜面移动所产生利用斜面移动所产生的压力夹紧工件。的压力夹紧工件。以斜楔为研究对象，夹紧时以斜楔为研究对象，夹紧时根据静力平衡原理，有根据静力平衡原理，有 FQ=F1+FRX F1=FJ tan1 FRX=FJ tan(2)FJ=FQ/tan1tan(2)设设1=2=，当当10，可用下式近似计算可用下式近似计算FJ=FQ/(tan2)夹紧力夹紧力FQ去除，斜楔受到去除，斜楔受到F1、FRX作用，要能自锁，必须满作用，要能自锁，必须满足下式足下式 F1 FRX F1=FJ tan1 FRX=FJ tan(2)tan1 tan(2)即即 1 (2)或或 1 2一般一般1=2=57，故当故当1014时时自锁，自锁，一般取一般取=68 斜楔夹紧的特点：斜楔夹紧的特点：1 1）有有增增力力作作用用，扩扩力力比比 i=FJ/FQ，约约等等于于3 3；2 2）夹紧行程小）夹紧行程小,h/s=tan，故故 h 远小于远小于 s；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，且毛坯质量较高的场合。主要用于机动夹紧，且毛坯质量较高的场合。（2）偏心夹紧机构）偏心夹紧机构常见的偏心轮常见的偏心轮压板夹紧机构压板夹紧机构 1 1）圆偏心夹紧原理及其几何特性）圆偏心夹紧原理及其几何特性 偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，但各点升角不等，偏心夹紧实质是一种斜楔夹紧，但各点升角不等，m、n处处 升角为升角为0 0，P处升角最大。处升角最大。2 2）圆偏心夹紧的自锁条件）圆偏心夹紧的自锁条件 P P点夹紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁点夹紧时能自锁，则可保证其余各点均可自锁 自锁条件自锁条件 p 1 12 2 tanp=2e/Dtanp=2e/Dp 为安全起见取为安全起见取1 1=0=0 2e/D 2e/D 2 22 2,取取2 2=0.1=0.1 0.15,0.15,D/e14 D/e142020自锁自锁,D/e D/e叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮的工作叫偏心轮的偏心特性，表示偏心轮的工作 可靠性可靠性 3 3）圆偏心夹紧的夹紧力）圆偏心夹紧的夹紧力 3 3）圆偏心夹紧的夹紧力）圆偏心夹紧的夹紧力 M=P l=Q1 或或Q1 P l/因为因为p很小，很小，Q1Q1cosp=FQ 根据斜楔夹紧原理，得根据斜楔夹紧原理，得P P点产生的夹紧力为点产生的夹紧力为QFJ P l/(tan(tan1 1+tan+t