1、 机床夹具设计基础主要内容主要内容r 项目1 机床夹具概述r 项目2 工件在夹具中的定位r 项目3 定位误差的分析与计算r 项目4 工件在夹具中的夹紧r 项目5 夹具在机床上的定位和其它装置3.1 定位误差的概念及产生原因定位误差的概念工件在夹具上因定位不准确引起的加工误差。定位误差的产生原因基准不重合误差基准位移误差【案例】基准不重合误差的计算图6-19（a）为工件上铣缺口的工序简图，加工尺寸为A和B。图6-19b为铣缺口的加工示意图，工件的定位面是底面和E面。C是对刀尺寸，在一批工件的加工过程中，其大小不变。求加工尺寸A和B的基准不重合误差。【解】对加工尺寸A：其工序基准为F面，定位基准为
2、E面，工序基准和定位基准二者不重合。工序基准F受尺寸Ss/2的影响，位置是变动的。由于F的位置变动造成加工尺寸A产生误差，这个误差就是基准不重合误差。基准不重合误差的大小等于工序基准和定位基准不重合造成的加工尺寸的变动范围。工序基准和定位基准之间的联系尺寸称为定位尺寸。很显然，基准不重合误差大小等于定位尺寸的变动范围，即定位尺寸的公差值。由图6-19（b）可知A的B=（S+s/2）-（S-s/2）=s。当工序基准的变动方向与加工尺寸的方向不一致，存在夹角时，基准不重合误差等于定位尺寸的变动范围在加工尺寸方向上的投影。即B=scos 【解】对加工尺寸B：由于其工序基准和定位基准均为底面，基准重合
3、，故B=0。【案例】基准位移误差的计算图6-20（a）为圆套铣键槽的工序简图，工序尺寸为A和B。图6-20（b）其加工示意图，工件以内孔D在圆柱心轴上定位，定位基准为O1，限位基准为定位元件心轴的中心O，C是对刀尺寸。求尺寸A和B的基准位移误差。【解】对于加工尺寸A：由于工件内孔和心轴都存在制造公差和最小配合间隙，使得定位基准工件内孔的轴线和限位基准定位元件心轴的轴线之间不能重合，造成定位基准相对于限位基准产生位置移动；其位置移动的范围即基准位移误差。222maxminminmaxminmaxdDYTTdDdDAA当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向不一致，存在夹角时，基准位移误差等于定位基准
4、的变动范围在加工尺寸方向上的投影。3.1 定位误差的概念及产生原因定位误差总结定位误差只产生在按调整法加工工件的过程中，如果按试切法逐件加工，则不存在定位误差问题。定位误差由基准不重合误差和基准位移误差两部分组成，它们是彼此独立的加工误差。基准不重合误差取决于工序基准和定位基准之间的联系尺寸即定位尺寸的误差；基准位移误差只与定位副的制造精度有关。求解定位误差时，先分别求解基准不重合误差和基准位移误差的大小，然后根据它们的作用方向将其合成为定位误差。在确定定位方案和选择定位元件时，允许的定位误差值可按工序尺寸公差的1/51/3计算。3.2 定位误差的计算方法1）合成法若工序基准不在定位基面上，即
5、B和y无相关的公共变量，则DW=y+B；若工序基准在定位基面上，即B和y有相关的公共变量，则DW=yB。3.2 定位误差的计算方法合成法中正负号的判别分析定位基面直径由小到大或由大到小变化时，判断定位基准的变动方向；当定位基面直径作相同变化（由小到大或由大到小）时，假设定位基准的位置不动，判断工序基准的变动方向；如果定位基准和工序基准的变动方向相同，取“+”号；反之，则取“-”号。【案例】合成法求定位误差3.2 定位误差的计算方法2）微分法先作工件的定位图，确定加工尺寸y与相关的工件和夹具相应几何参数xi的尺寸链关系式为：y=f(x1，x2，xm)；然后对尺寸链关系式求全微分，即可求出加工尺寸
6、的定位误差dy【案例】微分法求解定位误差图6-21为工件在V形块上铣键槽的定位示意图，按微分法计算H、H1、H2的定位误差。3.3 典型表面定位时的定位误差计算1）平面定位时的定位误差计算工件以平面定位时，基准位移误差是由定位表面的平面度误差引起的。一般情况下，用已加工过的平面作定位基准，其基准位移误差可以不予考虑，即Y=0。当工序基准的变动方向与加工方向不一致时，需向加工尺寸方向投影。【案例】平面定位时的定位误差计算图6-22为工件铣45平面的定位示意图。计算加工尺寸A的定位误差。【解】（1）工件的定位基准为底面，工序基准为圆孔中心，存在基准不重合误差。定位尺寸为500.1，公差值为0.2m
7、m。由于工序基准的变动方向与加工尺寸的方向存在45夹角，基准不重合误差等于定位尺寸的变动范围在加工尺寸方向上的投影，即：B=0.2cos45=0.1414（2）因定位基准和限位基准重合，故Y=0。（3）根据合成法，DW=yB=0.1414(mm)。3.3 典型表面定位时的定位误差计算2）圆孔表面定位时的定位误差计算圆孔表面定位的主要方式是定心定位，常用的定位元件是定位销和心轴。工件在夹具中以圆孔表面定位时，其产生的定位误差随定位方式和定位副的配合性质的不同而不同。下面对工件以圆孔表面定位时的基准位移误差进行分析和计算，基准不重合误差随实际情况不同而不同，在此不作计算。（1）工件以圆孔表面在过盈
8、配合心轴上定位因为是过盈配合，定位副无间隙，所以基准位移误差Y=0。（2）工件以圆孔表面在间隙配合心轴上定位工件以圆孔表面在间隙配合心轴上定位时，因心轴的放置位置不同或工件所受外力的作用方向不同，定位基面圆孔和定位元件心轴之间有两种接触方式：（a）圆孔与心轴固定单边接触 如工件在水平放置的心轴上定位就属于这种情况。由于定位副的制造误差和工件的自重作用，工件圆孔与心轴固定单边接触，其基准位移误差等于定位副最大间隙的一半，即：dDYTTdDX212121minmaxmax（b）圆孔与心轴任意边接触 如定位心轴垂直放置时就属于这种情况。当心轴垂直放置时，由于定位副存在制造公差和最小配合间隙，且最小配
9、合间隙无法通过调整刀具预先予以补偿，故无法消除其对基准位移误差的影响。因此，圆孔与心轴任意边接触时的基准位移误差为：mindDYTT【案例】心轴定位时的定位误差计算图6-23为在轴套上铣键槽的定位示意图。设定位心轴水平放置，工件在垂直外力作用下固定单边接触，求图中工序尺寸H1、H2、H3、H4、H5及键槽相对于轴套中心对称度的定位误差。【解】由于圆孔表面与心轴固定单边接触，当定位方式确定以后，其基准位移误差就确定了。对不同的工序尺寸，其基准不重合误差是不同的，两者都求出后，按照合成法对二者进行合成，不同工序尺寸的定位误差见下表。3.3 典型表面定位时的定位误差计算3）外圆表面定位时的定位误差计
10、算外圆表面的定位方式是定心定位或支承定位，常用的定位元件为定位套、支承板和V形块；采用定位套定位时，定位误差的分析计算与圆孔表面定位相同；采用支承板定位时，定位误差的分析计算与平面定位相同；V形块是一种对中定心元件，考虑到定位副的制造误差，工件以外圆柱面定位时只在V形块对称平面垂直方向上产生基准位移误差，在水平方向上没有基准位移误差。【案例】外圆表面定位时的定位误差计算图6-24为工件在V形块上铣键槽的定位示意图，按合成法计算H1、H2、H3的定位误差。【解】（1）先计算基准位移误差。工件以外圆面在V形块上定位，由于存在定位副制造误差，会造成定位基准相对于限位基准发生位置移动，定位基准O位置移
11、动的最大值为基准位移误差，即：2/sin2/sin2/sin2/sin2/sin111ddYTTddBOOACOOCOO（2）分别求工序尺寸H1、H2、H3的基准不重合误差。（3）将基准位移误差和基准不重合误差进行合成，得到定位误差，合成结果见下表。3.3 典型表面定位时的定位误差计算4）一面两孔定位时的定位误差计算工件以一面两孔在平面支承和两个圆柱销上定位时，两销在连心线方向上会出现过定位。为了防止工件定位孔无法装入夹具定位销的情况，必须用削边的菱形销代替其中的一个圆柱销，如图6-25所示。工件以一面两孔定位时，圆柱孔O1与圆柱销之间存在最大配合间隙X1max，圆柱孔O2与菱形销存在最大配合间隙X2max，因此会产生直线位移误差Y1和Y2，二者组成基准位移误差Y=Y1+Y2。因X1maxX2max，所以直线位移误差Y1受X1max的控制，当工件在外力作用下单向位移时，Y1=X1max/2；当工件在任意方向位移时，Y1=X1max。工件以一面两孔定位时，有可能出现图6-25所示工件轴线偏斜的极端情况。工件轴线相对于两销轴线的偏转角为：min22222min1111122112121arctandDdDOOOOLOOOOThank You！
