1、第第4 4章章 机床夹具设计原理机床夹具设计原理 4.1 4.1 机床夹具概述机床夹具概述定位定位在机床上加工工件时，为了保证工件被加工表面的尺在机床上加工工件时，为了保证工件被加工表面的尺寸、几何形状和相互位置精度等要求，必须使工件在机寸、几何形状和相互位置精度等要求，必须使工件在机床上占有正确的位置，这一过程称为工件的定位。床上占有正确的位置，这一过程称为工件的定位。夹紧夹紧为使该正确位置在加工过程中不发生变化，就需要使为使该正确位置在加工过程中不发生变化，就需要使用特殊的工艺方法将工件夹紧压牢，这一过程称为工件用特殊的工艺方法将工件夹紧压牢，这一过程称为工件的夹紧。的夹紧。机床夹具机床夹
2、具从定位到夹紧的全过程称为工件的装夹。而用于从定位到夹紧的全过程称为工件的装夹。而用于装夹工件的工艺装备称为机床夹具。装夹工件的工艺装备称为机床夹具。一一.机床夹具的作用机床夹具的作用 1.1.机床夹具实例机床夹具实例图图4-1 4-1 铣键槽工序简图铣键槽工序简图图图4-2 4-2 铣键槽夹具结构图铣键槽夹具结构图2.2.机床夹具的作用机床夹具的作用 （1）可稳定保证加工精度）可稳定保证加工精度 （2）可提高劳动生产率）可提高劳动生产率 （3）可降低生产成本）可降低生产成本 （4）可扩大机床的加工范围）可扩大机床的加工范围 （5）可降低对工人的技术要求）可降低对工人的技术要求 （6）可减轻工
3、人的劳动强度）可减轻工人的劳动强度 二二.工件的装夹方法工件的装夹方法（一）直接装夹一）直接装夹 （二）找正装夹（二）找正装夹 1.1.直接找正装夹直接找正装夹 2.2.按画线找正装夹按画线找正装夹（三）夹具装夹（三）夹具装夹三三.机床夹具的分类机床夹具的分类 有三种分类方法有三种分类方法按通用程度和使用范围通用夹具专用夹具成组可调组合夹具单件小批大批量多品种小批量单件中小批量三爪、平口钳、分度头针对某一固定工序设计成组相似性零件通用标准部件组装而成随行夹具大批量随零件在自动线上移动按其夹紧装置的动力源手 动 夹 具气 动 夹 具液 压 夹 具电 磁 夹 具真 空 夹 具按加工类型 加工工种
4、使用机床车 床 夹 具铣 床 夹 具钻 床 夹 具镗 床 夹 具磨 床 夹 具 1.定位元件、定位装置定位元件、定位装置 2.夹紧装置夹紧装置 3.对刀对刀元件元件和引导元件和引导元件 4.夹具体夹具体 5.其它元件及装置其它元件及装置 四、夹具的结构四、夹具的结构组成组成4.2 4.2 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位 定位的概念：定位的概念：工件的定位，就是要使工件在夹具中占工件的定位，就是要使工件在夹具中占据某个确定的正确加工位置。据某个确定的正确加工位置。一、基准的概念一、基准的概念 用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面
5、称为基准。根据其作用的不同，据的那些点、线、面称为基准。根据其作用的不同，基准分为设计基准和工艺基准两大类。基准分为设计基准和工艺基准两大类。（一）设计基准（一）设计基准1.1.设计基准设计基准 零件设计图样上所采用的基准，称为设计基准。零件设计图样上所采用的基准，称为设计基准。这是设计人员从零件的工作条件、性能要求出发，这是设计人员从零件的工作条件、性能要求出发，适当考虑加工工艺性而选定的。适当考虑加工工艺性而选定的。一个机器零件，一个机器零件，在零件图上可以有一个也可以有多个设计基准。在零件图上可以有一个也可以有多个设计基准。图图4-3 4-3 零件图中的设计基准零件图中的设计基准（二）工
6、艺基准（二）工艺基准 零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。其中又包括工序基准、定位基准、测量基准和准。其中又包括工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。装配基准。1.1.工序基准工序基准 在工序图上，用来确定本工序被加工表面加工在工序图上，用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准，称为工序基准。后的尺寸、形状、位置的基准，称为工序基准。图图4-4 4-4 工序图中的工序基准工序图中的工序基准2.2.定位基准定位基准 工件在机床上或夹具中进行加工时，用作定位工件在机床上或夹具中进行加工时，用作定位的基准，称为定位基准。的基准，称为定位
7、基准。图图4-5 4-5 工件在加工时的定位基准工件在加工时的定位基准3.3.测量基准测量基准 测量时所采用的基准，称为测量基准。测量时所采用的基准，称为测量基准。图图4-6 4-6 工件上已加工表面的测量基准工件上已加工表面的测量基准4.4.装配基准装配基准 在机器装配时，用来确定零件或部件在产品中在机器装配时，用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准，称为装配基准。的相对位置所采用的基准，称为装配基准。（a）（b）图图4-7 4-7 零件装配时的装配基准零件装配时的装配基准二、六点定位的基本原理二、六点定位的基本原理 工件没有采取定位措施以前，与空间自由状态的刚工件没有采取定位措施
8、以前，与空间自由状态的刚体相似，每个工件的位置将是任意的、不确定的。对体相似，每个工件的位置将是任意的、不确定的。对一批工件来说，它们的位置将是不一致的。工件空间一批工件来说，它们的位置将是不一致的。工件空间位置的这种不确定性，可按一定的直角坐标分为如下位置的这种不确定性，可按一定的直角坐标分为如下六个独立方面六个独立方面：沿沿X X轴方向的移动不定度，以轴方向的移动不定度，以 X X 表示；表示；沿沿Y Y轴方向的移动轴方向的移动不定不定度，以度，以 Y Y 表示；表示；沿沿Z Z轴方向的移动轴方向的移动不定不定度，以度，以 Z Z 表示；表示；绕绕X X轴方向的转动轴方向的转动不定不定度，
9、以度，以 X X 表示；表示；绕绕Y Y轴方向的转动轴方向的转动不定不定度，以度，以 Y Y 表示；表示；绕绕Z轴方向的转动轴方向的转动不定不定度，以度，以 Z Z 表示。表示。图图4-8 工件在空间的六个不定度工件在空间的六个不定度 夹具上采用一定规则布置的六个定位支承点可以限夹具上采用一定规则布置的六个定位支承点可以限制工件的六个不定度，其中每个支承点相应地限制一制工件的六个不定度，其中每个支承点相应地限制一个不定度。这一原理称为工件定位原理，也称为个不定度。这一原理称为工件定位原理，也称为六点六点定位原理。定位原理。六点定位原理XZY 如何限制工件的不定度？最典型的方法就是如下如何限制工
10、件的不定度？最典型的方法就是如下图所示设置六个定位支承点。图所示设置六个定位支承点。工件的底面放置在三个不共线的支承工件的底面放置在三个不共线的支承1、2、3上，这样就限制了工件沿上，这样就限制了工件沿Z轴移动的自由度和绕轴移动的自由度和绕X轴、轴、Y轴转动的自由度；轴转动的自由度；侧面侧面B靠在两个连线与底面平行的支承靠在两个连线与底面平行的支承4、5上，上，限制了工件沿限制了工件沿X轴移动的自由度和绕轴移动的自由度和绕Z轴转动的自轴转动的自由度；由度；端面端面C与支承与支承6接触，限制了工件沿接触，限制了工件沿 Z轴移动轴移动的自由度。的自由度。工件每次都放置在与六个支承相接触的位置，工件
11、每次都放置在与六个支承相接触的位置，从而使每个工件得到确定的位置，一批工件也就从而使每个工件得到确定的位置，一批工件也就获得了同一位置。由于上述每个支承与工件接触获得了同一位置。由于上述每个支承与工件接触的面积很小，可以抽象为一个点。的面积很小，可以抽象为一个点。用六个支承点来限制工件的六个不定度的定位方法称为用六个支承点来限制工件的六个不定度的定位方法称为工件的六点定位。工件的六点定位。着重理解以下几点：着重理解以下几点：1.1.采用一定规则布置六个定位支承点。采用一定规则布置六个定位支承点。2.2.定位支承点与工件定位基准要始终保持紧密接触或配合。定位支承点与工件定位基准要始终保持紧密接触
12、或配合。3.3.用定位支承点限制某一方向的不定度，并不是说工件在该用定位支承点限制某一方向的不定度，并不是说工件在该 方向不能产生运动（移动或转动），而是说工件在该方向方向不能产生运动（移动或转动），而是说工件在该方向的位置可以确定。定位指的是位置，而不是指是否运动。的位置可以确定。定位指的是位置，而不是指是否运动。定位定位 是确定位置是确定位置 夹紧夹紧是限制运动是限制运动4.4.一个不定度由对应的一个定位支承点限制，六个一个不定度由对应的一个定位支承点限制，六个不定不定度最度最多由六个定位支承点限制。多由六个定位支承点限制。5.5.采用定位支承点限制工件采用定位支承点限制工件不定不定度的分
13、析方法，是为了简化度的分析方法，是为了简化问题，便于分析。工件在夹具中实际定位时，是根据工件问题，便于分析。工件在夹具中实际定位时，是根据工件上已被选作定位基准的形状，而采用相应结构的定位元件上已被选作定位基准的形状，而采用相应结构的定位元件来实现的。来实现的。三、工件在夹具中定位的几种情况三、工件在夹具中定位的几种情况 完全定位完全定位 不完全（部分）定位不完全（部分）定位 欠定位欠定位 重复定位（过定位、超定位）重复定位（过定位、超定位）1.完全定位完全定位 工件在夹具中定位时，六个不定度均被限制，称工件在夹具中定位时，六个不定度均被限制，称为完全定位。为完全定位。长方形工件钻孔工序及工件
14、定位分析长方形工件钻孔工序及工件定位分析 2.部分定位部分定位 工件在机床上或夹具中定位，若六个不定度没有被工件在机床上或夹具中定位，若六个不定度没有被全部限制，亦能满足加工要求，称为部分定位。全部限制，亦能满足加工要求，称为部分定位。按工件加工前的结构特点和工序加工精度要求，又按工件加工前的结构特点和工序加工精度要求，又可分成如下两种情况：可分成如下两种情况：（1）由于工件结构特点，不必限制所有不定度）由于工件结构特点，不必限制所有不定度 （a）（b）（c）（d）都没有必要，也无法限制它们绕自身回转轴线的不定度都没有必要，也无法限制它们绕自身回转轴线的不定度（2）由于工序的加工精度要求，工件
15、在定位时允许保）由于工序的加工精度要求，工件在定位时允许保留某些方面的不定度留某些方面的不定度 由于工序的加工精度要求，允许保留某些方面的不定度由于工序的加工精度要求，允许保留某些方面的不定度 3.欠定位欠定位 工件在机床或夹具中定位时，若定位支承点数少于工件在机床或夹具中定位时，若定位支承点数少于工序加工要求应予以限制的不定度数，则工件定位不工序加工要求应予以限制的不定度数，则工件定位不足，称为欠定位。足，称为欠定位。铣键槽工序及工件在夹具中的定位铣键槽工序及工件在夹具中的定位 4.重复定位：工件在夹具中定位时，若几个定重复定位：工件在夹具中定位时，若几个定位支承点重复限制一个或几个不定度，
16、称为重位支承点重复限制一个或几个不定度，称为重复定位。复定位。*当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不允当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不允许重复定位。许重复定位。*为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面定位时，可以出现重复定位。定位时，可以出现重复定位。从上述工件定位实例可知，形成重复定位的原因是从上述工件定位实例可知，形成重复定位的原因是由于夹具上的定位元件同时重复限制了工件的一个或由于夹具上的定位元件同时重复限制了工件的一个或几个不定度。几个不定度。重复定位的后果是：重复定位的后果是：使工件定位不稳定，破坏一批工件位置的一致性；使工件定位不稳定，破坏
17、一批工件位置的一致性；使工件或定位元件在夹紧力作用下产生变形；使工件或定位元件在夹紧力作用下产生变形；使工件不能顺利地与定位元件配合，甚至使部分工使工件不能顺利地与定位元件配合，甚至使部分工件不能进行装夹。件不能进行装夹。为了减少或消除重复定位造成的不良后果，可采为了减少或消除重复定位造成的不良后果，可采取如下措施。取如下措施。（1）改变定位元件结构）改变定位元件结构（2）撤消重复定位的定位元件：）撤消重复定位的定位元件：（3）提高工件定位基准之间、定位元件定位）提高工件定位基准之间、定位元件定位面之间的位置精度面之间的位置精度说明以下工件应限制哪几个不定度？说明以下工件应限制哪几个不定度？图
18、图4-16 4-16 因定位元件结构限制了不需限制的不定度因定位元件结构限制了不需限制的不定度图图4-17 4-17 实际加工中需要限制的最少不定度数实际加工中需要限制的最少不定度数四、常用定位元件四、常用定位元件 定位表面不同，应选择不同的定位元件定位表面不同，应选择不同的定位元件1.1.工件以平面定位所用的定位元件工件以平面定位所用的定位元件（1 1）主要支承（基本支承）主要支承（基本支承）工件定位时起主要定位支承作用工件定位时起主要定位支承作用固定支承固定支承 定位支承点的位置固定不变的定位元件，定位支承点的位置固定不变的定位元件，称为固定支承。称为固定支承。可调支承可调支承 定位支承点
19、的位置可以调节的定位元件，称为可定位支承点的位置可以调节的定位元件，称为可调支承。调支承。主要用于以制造精度不高的毛坯面定位的场合。主要用于以制造精度不高的毛坯面定位的场合。自位支承自位支承 定位支承点的位置随工件定位基准位置变化而定位支承点的位置随工件定位基准位置变化而自动与之适应的定位元件，称为自位支承。自动与之适应的定位元件，称为自位支承。自位支承一般只起一个定位支承点的作用。自位支承一般只起一个定位支承点的作用。只起提高工件支承刚性或辅助定位作用的定只起提高工件支承刚性或辅助定位作用的定位元件，称为辅助支承。位元件，称为辅助支承。2.2.工件以圆孔表面定位所用的定位元件工件以圆孔表面定
20、位所用的定位元件主要有：定位销、刚性心轴和小锥度心轴等主要有：定位销、刚性心轴和小锥度心轴等 固定式定位销固定式定位销可换式定位销可换式定位销锥面定位销锥面定位销削边定位销及菱形定位销削边定位销及菱形定位销D3mm3 D 50mm (a)(b)图图4-25 4-25 常用削边常用削边定位销及菱形定位销及菱形定位销的标准结构定位销的标准结构表表4-1 标准菱形定位销的结构尺寸（标准菱形定位销的结构尺寸（mm）d3-66-88-2020-2525-3232-4040-50Bbb1d-0.512d-123d-234d-335d-435d-546d-6582)刚性心轴：常用于套类零件的定位元件刚性心轴
21、一般由导向、定位及传动三部分组成（2 2）刚性心轴）刚性心轴常用于套类零件的定位元件。刚性心轴一般由导常用于套类零件的定位元件。刚性心轴一般由导向、定位及传动三部分组成向、定位及传动三部分组成（3 3）弹性心轴）弹性心轴（4 4）小锥度心轴）小锥度心轴小锥度心轴可消除工件与心轴之间的配合小锥度心轴可消除工件与心轴之间的配合间隙，提高定心精度。锥度一般取间隙，提高定心精度。锥度一般取 K=1/50001/10003.3.工件以外圆表面定位所用的定位元件工件以外圆表面定位所用的定位元件常用的有三类常用的有三类 定位套：实现定心定位定位套：实现定心定位 支承板：给外圆定位支承板：给外圆定位 V V型
22、块：实现外圆表面定心、对中定位型块：实现外圆表面定心、对中定位（1 1）定位套）定位套长套限制四个不定度，短套限制二个不定度，锥套限制三个不定度，半圆套长四、短二。（2 2）支承板）支承板长板限制二个不定度，短板限制一个不定度。长V形块限制四个不定度短V形块限制二个不定度4.4.工件以锥孔面定位所用的定位元件工件以锥孔面定位所用的定位元件 当轴类零件要求精确定心时，可以工件上当轴类零件要求精确定心时，可以工件上的锥孔作为定位基准。的锥孔作为定位基准。长锥心轴限制五个不定度：长锥心轴限制五个不定度：图图4-32 4-32 工件上顶尖孔在顶尖工件上顶尖孔在顶尖上的定位上的定位五五.典型定位方式典型
23、定位方式 1.组合定位组合定位 2.一面两销一面两销 六、定位误差的分析与计算六、定位误差的分析与计算（一）定位误差的概念（一）定位误差的概念及其产生原因及其产生原因 定位误差是指由于工件定位所造成加工表面相对定位误差是指由于工件定位所造成加工表面相对其工序基准的位置误差，以其工序基准的位置误差，以DW表示。表示。在调整法加工中，加工表面的位置可认为是固定在调整法加工中，加工表面的位置可认为是固定不动的。因此定位误差也可以认为是由于工件定位所不动的。因此定位误差也可以认为是由于工件定位所造成的工序基准沿工序尺寸方向的变动量。造成的工序基准沿工序尺寸方向的变动量。1.1.定位误差的概念定位误差的
24、概念 由于工件在夹具中的位置是由定位基准确定的，由于工件在夹具中的位置是由定位基准确定的，因此工序基准的位置变动可以分解为因此工序基准的位置变动可以分解为定位基准本身的变动量定位基准本身的变动量准位置误差准位置误差 工序基准相对于定位基准的变动量工序基准相对于定位基准的变动量基准不重合误差基准不重合误差 基准位置误差基准位置误差以以JWJW表示表示 基准不重合误差基准不重合误差以以JBJB表示表示 工件的定位误差等于基准位置误差与基准不重合工件的定位误差等于基准位置误差与基准不重合误差之和，即误差之和，即 DWDWJWJWJBJB *基准位置误差和基准不重合误差均应沿工序尺寸方基准位置误差和基
25、准不重合误差均应沿工序尺寸方向度量，如果与工序尺寸方向不一致，则应投影到工向度量，如果与工序尺寸方向不一致，则应投影到工序尺寸方向后计算。序尺寸方向后计算。有时造成基准位置误差及基准不重合误差是由同有时造成基准位置误差及基准不重合误差是由同一尺寸变化所致，则一尺寸变化所致，则*式中存在叠加与相互抵消的两式中存在叠加与相互抵消的两种可能种可能,因此式因此式*应写成如下形式：应写成如下形式：DWDWJWJWJBJB 使用夹具以调整法加工工件时使用夹具以调整法加工工件时 定位误差仅是加工误差的一部分定位误差仅是加工误差的一部分，因此在设计和制，因此在设计和制造夹具时一般限定定位误差不超过工件相应尺寸
26、公差造夹具时一般限定定位误差不超过工件相应尺寸公差的的1/51/51/31/3，即应：，即应：夹具对定夹具对定工件夹紧工件夹紧加工过程加工过程误差误差TDW31512.2.产生定位误差的原因产生定位误差的原因（1 1）基准位置误差）基准位置误差JW 由于定位副制造误差而引起的定位基准位置由于定位副制造误差而引起的定位基准位置在加工尺寸方向的最大变动量在加工尺寸方向的最大变动量实例：实例：dminH2Dmax 0-Td 0-Td 0-Td 0-TddJWJWH1o1o)()(min21minmax21121XTTdDHHOOdDJW（2 2）基准）基准不重合不重合误差误差 JB 工序基准与定位基
27、准不重合，工序基准与定位基准不重合，工序基准相对工序基准相对定位基准定位基准在加工尺寸方向的最大变动量。在加工尺寸方向的最大变动量。实例：实例：dminH3Dmax 0-Td 0-Td 0-Td 0-TddJWH1o1od1minB1d1maxJBB2H2B3121min1max1211221)(dJBTddHHBB 3.3.结论结论 （1 1）定位误差只产生在采用调整法加工一批工件）定位误差只产生在采用调整法加工一批工件的条件下，若一批工件逐个按试切法加工，则不存的条件下，若一批工件逐个按试切法加工，则不存在定位误差。在定位误差。（2 2）定位误差是由于工件定位不准而产生的加工）定位误差是由
28、于工件定位不准而产生的加工误差。它的表现形式为工序基准相对加工表面可能误差。它的表现形式为工序基准相对加工表面可能产生的最大尺寸或位置的变动范围。它的产生原因产生的最大尺寸或位置的变动范围。它的产生原因是工件的制造误差、定位元件的制造误差、两者的是工件的制造误差、定位元件的制造误差、两者的配合间隙及基准不重合等。配合间隙及基准不重合等。0JW0JBJBJWDW当定位基准与工序基准重合，则当定位基准与工序基准重合，则（4 4）定位误差的计算可按定位误差的定义，根据）定位误差的计算可按定位误差的定义，根据所画出的一批工件定位可能产生定位误差的两种极端所画出的一批工件定位可能产生定位误差的两种极端位
29、置，再通过几何关系直接求得。也可按定位误差的位置，再通过几何关系直接求得。也可按定位误差的组成，由公式组成，由公式 （3 3）定位误差由基准位置误差和基准不重合误差）定位误差由基准位置误差和基准不重合误差两部分组成，但并不是在任何情况下这两部分都存两部分组成，但并不是在任何情况下这两部分都存在。在。当定位基准无位置变动，则当定位基准无位置变动，则计算得到。计算得到。1.1.平面定位时的定位误差平面定位时的定位误差（二）几种典型表面定位时的定位误差（二）几种典型表面定位时的定位误差 2.2.圆柱孔定位的定位误差圆柱孔定位的定位误差（1 1）工件以圆柱孔在无间隙配合心轴上定位）工件以圆柱孔在无间隙
30、配合心轴上定位JW=0DW=JB（2 2）工件以圆柱孔在间隙配合心轴上定位）工件以圆柱孔在间隙配合心轴上定位第一种情况：定位时圆柱孔与心轴固定单边接触例如：心轴水平放置式中式中 TD工件孔工件孔D的尺寸公差；的尺寸公差；Td定位心轴定位心轴d的尺寸公差；的尺寸公差；Xmin最小间隙（孔的最小直径与心轴的最大最小间隙（孔的最小直径与心轴的最大直径配合时的间隙）。直径配合时的间隙）。)()(min21minmax211XTTdDOOdDJW 例一)(0)(:min21min211XTTXTTHdDdDJBJWDW)()(:min2121min21211XTTTTXTTHddDddDJBJWDW)(
31、)(:min2121min21311XTTTTXTTHddDddDJBJWDW)()(:min2121min214XTTTXTTHdDDdDJBJWDW 在影响基准位置误差和基准不重合误差的因素中，没有任在影响基准位置误差和基准不重合误差的因素中，没有任何一个误差因素对两者同时产生影响，考虑到各误差因素的何一个误差因素对两者同时产生影响，考虑到各误差因素的独立变化，在计算定位误差时，应将二者相加独立变化，在计算定位误差时，应将二者相加。在影响基准位置误差和基准不重合误差的因素中，若某误在影响基准位置误差和基准不重合误差的因素中，若某误差因素差因素既影响基准位置误差又影响基准不重合误差，在这种既
32、影响基准位置误差又影响基准不重合误差，在这种情况下，定位误差为两项误差的合成，但应根据实际误差的情况下，定位误差为两项误差的合成，但应根据实际误差的作用方向，在式作用方向，在式DWDW=JWJWJBJB中取中取“”号或号或“”号。号。)()(:min2121min215XTTXTTHdDdDJBJWDW 其符号可按如下原则判断：当误差因素引起的基准位置误其符号可按如下原则判断：当误差因素引起的基准位置误差与基准不重合误差分别引起工序尺寸作相同方向变化时差与基准不重合误差分别引起工序尺寸作相同方向变化时（即同时使工序尺寸增大或减小），取（即同时使工序尺寸增大或减小），取“”号；而当引起号；而当引
33、起工序尺寸向相反方向变化时，取工序尺寸向相反方向变化时，取“”号。号。例如：对于工序尺寸例如：对于工序尺寸H4。影响其基准位置误差和基准不重合误差的公共因影响其基准位置误差和基准不重合误差的公共因素是工件内孔公差素是工件内孔公差TD。当工件内孔直径由最小尺寸变为最大尺寸时，定位当工件内孔直径由最小尺寸变为最大尺寸时，定位基准（即工件内孔圆心）向下移动，基准位置误差引起工序尺寸基准（即工件内孔圆心）向下移动，基准位置误差引起工序尺寸H4增大；增大；与此同时，假定定位基准位置没有向下移动，则当工件内孔直径由最小尺与此同时，假定定位基准位置没有向下移动，则当工件内孔直径由最小尺寸变为最大尺寸时，工序
34、基准也向下移动，也使工序尺寸寸变为最大尺寸时，工序基准也向下移动，也使工序尺寸H4增大，两者变增大，两者变动引起工序尺寸作相同方向变化，故定位误差为两项误差之和。动引起工序尺寸作相同方向变化，故定位误差为两项误差之和。例如：对于工序尺寸例如：对于工序尺寸H5。影响其基准位置误差和基准不重合误差的公共因影响其基准位置误差和基准不重合误差的公共因素是工件内孔公差素是工件内孔公差TD。当工件内孔直径由最小尺寸变为最大尺寸时，定位当工件内孔直径由最小尺寸变为最大尺寸时，定位基准（即工件内孔圆心）向下移动，基准位置误差引起工序尺寸基准（即工件内孔圆心）向下移动，基准位置误差引起工序尺寸H5增大；增大；与
35、此同时，假定定位基准位置没有向下移动，则当工件内孔直径由最小尺与此同时，假定定位基准位置没有向下移动，则当工件内孔直径由最小尺寸变为最大尺寸时，工序基准则向上移动，会使工序尺寸寸变为最大尺寸时，工序基准则向上移动，会使工序尺寸H5减小，两者变减小，两者变动引起工序尺寸作相反方向变化，故定位误差为两项误差之差。动引起工序尺寸作相反方向变化，故定位误差为两项误差之差。min)max()min(minmaxmax21XTTTdTDdDXOOdDdDJW第二种情况：第二种情况：定位时圆柱孔与心轴任意边接触定位时圆柱孔与心轴任意边接触例如：心轴垂直放置例如：心轴垂直放置（a）（b）图图4-38 4-38
36、 套筒类工件以间隙配合心轴定位铣键槽时的定位简图及定位误差分析套筒类工件以间隙配合心轴定位铣键槽时的定位简图及定位误差分析 例二1H2H3Hmin1XTTdDJWDWH1122121minminddDddDJBJWDWHTXTTTXTT）（1132121minminddDddDJBJWDWHTXTTTXTT）（对工序尺寸对工序尺寸 其定位误差的分析方法与其定位误差的分析方法与例一例一相同，它们的定位相同，它们的定位误差为误差为来说，来说，4H5Hmin54XTTdDJWDWDWH对工序尺寸对工序尺寸见图4-38（b）看是否有一个误差因素对看是否有一个误差因素对JW和和JB同时同时产生影响产生影
37、响 JB：尺寸小尺寸小大，工件中心不动，看工序基准相对工件中心的变动方向大，工件中心不动，看工序基准相对工件中心的变动方向Jw：尺寸小：尺寸小大，看工件相对工件定位元件的变动方向大，看工件相对工件定位元件的变动方向产生影响的尺寸产生影响的尺寸 简单方法：简单方法：否：否：+有：判断有：判断方向相同方向相同 +方向相反方向相反 -3.3.外圆柱面定位的定位误差外圆柱面定位的定位误差（1）外圆柱面定心定位）外圆柱面定心定位（2）外圆柱面支承板定位）外圆柱面支承板定位（3）外圆柱面）外圆柱面V形块定位形块定位（1 1）外圆柱面定心定位）外圆柱面定心定位 外圆柱面定心定位的定位基准是外圆中心线，外圆柱
38、面定心定位的定位基准是外圆中心线，其定位误差与圆柱孔定位的定位误差分析计算方法完其定位误差与圆柱孔定位的定位误差分析计算方法完全相同。全相同。（2）外圆柱面支承板定位）外圆柱面支承板定位图图4-29 4-29 支承板对工件外圆表面定位支承板对工件外圆表面定位 定位基准是与定位支承固定接触的一条母线。工件直径尺定位基准是与定位支承固定接触的一条母线。工件直径尺寸的变化不会使定位基准在与定位支承面垂直的方向产生位寸的变化不会使定位基准在与定位支承面垂直的方向产生位置变动，因此在该方向没有基准位置误差。基准不重合误差置变动，因此在该方向没有基准位置误差。基准不重合误差的分析计算方法与平面定位方式相同
39、。的分析计算方法与平面定位方式相同。（3 3）外圆柱面）外圆柱面V V形块定位形块定位2sin21dJWTOO 2sin21dJBJWDWTH)12sin1(222sin22dddJBJWDWTTTH)12sin1(222sin23dddJBJWDWTTTH4.4.定位误差综合分析与计算实例定位误差综合分析与计算实例（1 1）工件在双）工件在双V V形块上定位时的定位误差分析与计算形块上定位时的定位误差分析与计算1O1O2O2Orr DWrhh DWh 1)1(sin2sin2sin2)(1)1(sin2sin2sin2)(12221212212112211212121212121212211
40、1 ddddddDWrddddddDWhTTLLTTTTLLOOOOOOLLrrTTLLTTTLLTLOOOOLOOhh（2 2）工件在一面两销上定位时的定位误差分析与计算）工件在一面两销上定位时的定位误差分析与计算 图图4-41 4-41 长方形工件在夹具中长方形工件在夹具中的一面两销上定位的一面两销上定位孔孔O1的基准位置误差的基准位置误差孔孔O2的基准位置误差的基准位置误差两孔中心连线两孔中心连线O O1 1O O2 2的角的角度位置误差度位置误差JJ 2JW1JW（3 3）工件在）工件在V V形块上定位形块上定位 d1 三角卡盘三角卡盘上定位上定位 d2间隙心轴定位间隙心轴定位 D 固
41、定单边固定单边 心轴心轴Td弹簧心轴定位弹簧心轴定位 D（三）提高工件在夹具中定位精度的主要措施（三）提高工件在夹具中定位精度的主要措施1.1.减少或消除基准位置误差的措施减少或消除基准位置误差的措施 （1 1）选用基准位置误差小的定位元件）选用基准位置误差小的定位元件 （2 2）合理布置定位元件在夹具中的位置）合理布置定位元件在夹具中的位置 （3 3）提高工件定位表面与定位元件的配合精度）提高工件定位表面与定位元件的配合精度 （4 4）正确选取工件上的第一、第二和第三定位基准）正确选取工件上的第一、第二和第三定位基准2.2.消除或减少基准不重合误差的措施消除或减少基准不重合误差的措施 在夹具
42、设计时，为了消除或减少基准不重合误差，应尽可在夹具设计时，为了消除或减少基准不重合误差，应尽可能选择该工序的工序基准为定位基准。若一个工件在加工中，能选择该工序的工序基准为定位基准。若一个工件在加工中，对加工表面有几项加工精度要求，则应根据各项加工精度要求对加工表面有几项加工精度要求，则应根据各项加工精度要求的高低相应选取工件定位的第一、第二和第三定位基准。的高低相应选取工件定位的第一、第二和第三定位基准。4.3 4.3 工件在夹具中的夹紧工件在夹具中的夹紧一、夹紧装置的组成与功能一、夹紧装置的组成与功能1.1.夹紧装置的组成：夹紧装置的组成：（两个部分组成）（两个部分组成）(1)(1)动力源
43、：动力源：手动夹紧：人力提供动力源手动夹紧：人力提供动力源 机动夹紧机动夹紧:以气动、液动、电动等提供动力。以气动、液动、电动等提供动力。(2)(2)夹紧机构：夹紧机构：是接受和传递作原始力使之转变为夹紧力直接是接受和传递作原始力使之转变为夹紧力直接作用在工件上实现加紧的机构。（包括三部分）作用在工件上实现加紧的机构。（包括三部分）2.2.夹紧装置夹紧装置的功能的功能 夹紧机构的功能是使工件在机床上占有的正确位夹紧机构的功能是使工件在机床上占有的正确位置在加工过程中不发生变化，将工件迅速、可靠地夹置在加工过程中不发生变化，将工件迅速、可靠地夹紧压牢。紧压牢。二、夹紧装置的设计要求与夹紧力的计算
44、二、夹紧装置的设计要求与夹紧力的计算（一）夹紧装置的设计要求（一）夹紧装置的设计要求1.1.夹紧时不应破坏定位；夹紧时不应破坏定位；2.2.足以抵抗加工中的各种力和振；足以抵抗加工中的各种力和振；3.3.工件不应发生过度变形；工件不应发生过度变形；4.4.有足够的夹紧行程；有足够的夹紧行程；5.5.具有自锁性；具有自锁性；6.6.结构简单、易于操作。结构简单、易于操作。1.1.夹紧力的方向夹紧力的方向（1 1）夹紧力的方向应有助于定位）夹紧力的方向应有助于定位 垂直于主要定位基准面，主要定位基准面面积垂直于主要定位基准面，主要定位基准面面积大、精度高、限制不定度数目多，二者垂直，有利大、精度高
45、、限制不定度数目多，二者垂直，有利于准确定位。于准确定位。（二）夹紧力的计算（二）夹紧力的计算多向施力与一力多用：（2 2）夹紧力的方向应有利于减小夹紧力）夹紧力的方向应有利于减小夹紧力2.2.夹紧力的作用点夹紧力的作用点（1 1）所选作用点，应保证定位稳定，不破坏定位（位移或偏移）所选作用点，应保证定位稳定，不破坏定位（位移或偏移）（2 2）应尽量减小夹紧变形）应尽量减小夹紧变形 措施：增大受力面积，合理布置作用点措施：增大受力面积，合理布置作用点（3 3）作用点尽量靠近切削部位，也可设辅助支承）作用点尽量靠近切削部位，也可设辅助支承3.3.夹紧力的大小夹紧力的大小夹紧力太小，不足以抵抗加工
46、中的各种力。夹紧力太小，不足以抵抗加工中的各种力。夹紧力太大，易造成工件、夹具的较大变形。夹紧力太大，易造成工件、夹具的较大变形。实际夹紧力实际夹紧力W0一般为理论夹紧力一般为理论夹紧力W乘以安全乘以安全系数系数K K，即：，即：W0=KW一般安全系数一般安全系数 K=1.53 粗加工粗加工 K=2.53 精加工精加工 K=1.52在图示的定位夹紧方案中，六面体工件以底面、侧在图示的定位夹紧方案中，六面体工件以底面、侧面和端面分别在支承板面和端面分别在支承板，支承釘，支承釘、上定上定位位，在另一侧面上用螺旋压板夹紧。当在铣床上用，在另一侧面上用螺旋压板夹紧。当在铣床上用圆柱铣刀铣上平面时，试分
47、析计算所需夹紧力（活圆柱铣刀铣上平面时，试分析计算所需夹紧力（活动压板不计夹紧点处的摩擦力）。已知：动压板不计夹紧点处的摩擦力）。已知：W0实际采用的夹紧力实际采用的夹紧力 N计算所需的夹紧力计算所需的夹紧力 NK安全系数安全系数Fr铣削合力铣削合力 L铣削到全深时，铣削合力距点的垂直距离铣削到全深时，铣削合力距点的垂直距离 mL1支承钉支承钉1轴线距支承钉轴线距支承钉3定位工作面的距离定位工作面的距离 mL2支承钉支承钉2轴线距支承钉轴线距支承钉3定位工作面的距离定位工作面的距离 mf支承钉定位工作面与工件定位面间摩擦系数支承钉定位工作面与工件定位面间摩擦系数铣削合力铣削合力Fr引起工件绕引
48、起工件绕O点翻点翻转的力矩转的力矩FrL为最大，由夹紧为最大，由夹紧力力 W0在侧面支承钉上产生的在侧面支承钉上产生的摩檫力矩摩檫力矩11fLN22fLN和和克服。即克服。即:1-定位支承板；2-V形块图图4-49 4-49 在立式钻床上钻不通孔时工件受力情况在立式钻床上钻不通孔时工件受力情况MrFdFff1224 2sin2222WffNFf3232ddrMdFfdWf32sin122sin321dfdFfMW因 故 2sin332sin321210dfdFfMKdfdFfMKKWW三、典型夹紧机构三、典型夹紧机构（一）斜楔夹紧机构（一）斜楔夹紧机构1.1.作用原理及夹紧力作用原理及夹紧力1
49、-支承钉；2-工件；3-斜楔图图4-51 4-51 斜楔夹紧机构的作用原理受力分析斜楔夹紧机构的作用原理受力分析WN21)(WtgWtgQ21tgtgQW 夹紧工件时，夹紧工件时，Q三力三力平衡平衡 由图示的力平衡图可得由图示的力平衡图可得 （l l）斜楔的自锁性）斜楔的自锁性2.2.结构特点结构特点21610/11.06tg 在实际工作中，为自锁更可靠，通常取 由图由图4-514-51中可以看出，当外加一个作用力中可以看出，当外加一个作用力Q，则，则斜楔产生一个与斜楔产生一个与Q力方向垂直的夹紧力力方向垂直的夹紧力W。（2 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 3
50、）斜楔具有扩力作用）斜楔具有扩力作用 且当Q一定时，越小，扩力作用越大。一般以扩力比ip（QWip/）表示 越大，夹紧行程越大，但自锁性越差。越大，夹紧行程越大，但自锁性越差。双升角双升角斜楔具有较大的夹紧行程，又具有自锁性。斜楔具有较大的夹紧行程，又具有自锁性。（4 4）斜楔的夹紧行程小）斜楔的夹紧行程小 （5 5）斜楔夹紧的效率低：可加用滚子）斜楔夹紧的效率低：可加用滚子（3 3）斜楔夹紧机构适用范围）斜楔夹紧机构适用范围斜楔夹紧机构增力比小，效率低下，斜楔夹紧机构增力比小，效率低下，多用于机动夹紧机构中。多用于机动夹紧机构中。（二）螺旋夹紧机构（二）螺旋夹紧机构1.1.作用原理及典型结构
