1、第 2 章数控加工用机床夹具和附件第第 2 2 章数控加工用机床夹具和附件章数控加工用机床夹具和附件2.1机床夹具概述机床夹具概述2.2工件的定位与定位元件工件的定位与定位元件2.3工件的夹紧工件的夹紧2.4组合夹具和拼装夹具组合夹具和拼装夹具2.5数控机床常用附件数控机床常用附件第 2 章数控加工用机床夹具和附件2.1.1机床夹具的分类机床夹具的分类1.按使用机床的类型分类按使用机床的类型分类按使用机床的类型可将机床夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具及齿轮加工机床夹具等。2.按机床夹具的通用特性分类按机床夹具的通用特性分类按机床夹具的通用特性可将机床夹具分为通用夹具、专
2、用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具。2.1机床夹具概述机床夹具概述第 2 章数控加工用机床夹具和附件1)通用夹具通用夹具是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具，如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、平口钳、万能分度头、顶尖、中心架、电磁吸盘等。这类夹具因其通用性已成为机床附件。通用夹具一般用于单件、小批量生产。2)专用夹具专用夹具是根据某一零件加工过程中某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具，主要用于大批大量生产。第 2 章数控加工用机床夹具和附件3)可调夹具可调夹具又分为通用可调夹具和成组夹具两种。这两种夹具的结构很相似，其共同点为：在加工完一种工件后，经过调整或更换个别元件，即可加
3、工形状相似、尺寸相近或加工工艺相似的工件；不同点为：通用可调夹具的加工对象具有不确定性，通用范围较大，而成组夹具则是专门为成组加工工艺中某一组工件而设计制造的，其针对性强，加工对象及适用范围明确，结构更为紧凑。可调夹具在多品种、小批量生产中，能获得较好的经济效益。第 2 章数控加工用机床夹具和附件4)组合夹具组合夹具指根据某一工件的某道工序的加工要求，由一套预先准备好的通用标准元件及合件组成的夹具。夹具使用完毕后即可拆卸，留待组装新的夹具。由于这种夹具组装周期短，元件能重复多次使用，故可在新产品试制及在多品种、小批量生产中使用。5)自动线夹具自动线夹具一般分为两种：一种为固定式夹具，它与专用夹
4、具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。第 2 章数控加工用机床夹具和附件2.1.2机床夹具的组成机床夹具的组成机床夹具通常可由定位元件、夹紧元件、导向元件、对刀元件、连接元件和夹具体等几个部分组成。图2-1（a）为轴套类零件的工序简图，在钻床上钻6H9径向孔。其钻床夹具如图 2-1（b）所示，工件以内孔和端面与定位轴的外圆和轴肩接触定位。夹紧由开口垫圈和夹紧螺母旋紧实现。钻套的位置由钻模板确定，由钻套引导钻头钻孔并控制尺寸L。第 2 章数控加工用机床夹具和附件1快换钻套；2钻套用衬套；3钻模板；4开口垫圈；5螺母；6定位轴；7
5、夹具体图2-1钻轴套上径向孔的钻床夹具第 2 章数控加工用机床夹具和附件1.定位元件定位元件定位元件是用来确定工件在夹具中位置的元件，即与工件定位基准面相接触的元件。定位元件是夹具的主要功能元件之一，如图2-1（b）中的定位轴。通常，当工件定位基准面的形状确定后，定位元件的结构也就基本确定了。2.夹紧元件夹紧元件的作用是将已定位的工件予以夹紧。夹紧元件也是夹具的主要功能元件之一，如图2-1（b）中的开口垫圈、螺母等。通常，夹紧装置结构的不同往往会影响夹具的结构复杂程度和使用性能。第 2 章数控加工用机床夹具和附件3.导向元件导向元件导向元件的作用是调整刀具的位置，并引导刀具进行切削，主要指钻模
6、的钻套和镗模的镗套等，如图2-1（b）中的快换钻套。4.对刀元件对刀元件在铣床夹具中常常有对刀元件，用对刀块可调整铣刀加工前的位置。对刀时，铣刀不能与对刀块直接接触，以免碰伤铣刀的切削刃和对刀块的工作表面。通常，在铣刀和对刀块的对刀表面间留有空隙，并且用塞尺检查，以调整刀具，使其保持正确的加工位置。第 2 章数控加工用机床夹具和附件5.连接元件连接元件连接元件用来确定夹具本身在机床上的位置。夹具在机床上安装连接元件的形式要根据机床的工作特点而定，通常有两种形式，一种是安装在机床工作台上，另一种是安装在机床主轴上。6.夹具体夹具体夹具体是夹具的基本骨架，通过它将夹具所有元件构成一个整体，如图2-
7、1（b）中的夹具体。常用的夹具体有铸件结构、锻造结构以及焊接结构，形状有回转形和底座形两种。定位元件、夹紧装置等分布在夹具体不同的位置上。第 2 章数控加工用机床夹具和附件7.其它装置或元件其它装置或元件根据加工要求，有些夹具还需采用分度装置、靠模装置、上下料装置、顶出器和平衡块等。数控机床由于有高度的自动功能，因此在其上用的夹具不一定都有上述部分，如钻、镗时刀具位置并不依赖导向元件，铣削时对刀用定位器或对刀仪。由此可知，数控机床加工时主要是解决各个工件处于统一的正确的加工位置（即定位）和每个工件在加工过程中始终保持不变（即夹紧）的问题。第 2 章数控加工用机床夹具和附件2.2工件的定位与定位
8、元件工件的定位与定位元件2.2.1工件的定位工件的定位1.六点定位原理六点定位原理工件在直角坐标系中有六个自由度(、)，如图2-2所示。其中、称为沿轴线方向的移动自由度；称为绕x、y、z轴的转动自由度。在夹具上用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度,即用一个支承点限制工件的一个自由度的方法,使工件在夹具中的位置完全确定。这就是六点定位原理。zyxzy、xxzy、zyx、第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-2工件的六个自由度第 2 章数控加工用机床夹具和附件在夹具上用合理分布的六个支承点来限制工件的六个自由度,即用一个支承点限制工件的一个自由度的方法,使工件在夹具中的位置完全确定，这就
9、是六点定位原理。第 2 章数控加工用机床夹具和附件1)平面几何体的定位如图 2-3所示,工件以A、B、C三个平面为定位基准。其中A面最大,设置成三角形布置的三个定位支承点1、2、3,当工件的A面与该三点接触时,限制 三个自由度；B面较狭长,在沿平行于A面方向设置两个定位支承点4、5,当侧面B与该两点相接触时，即限制、两个自由度；在最小的平面C上设置一个定位支承点6,限制 自由度。用图2-3 中如此设置的六个定位支承点，可使工件完全定位。注意定位是通过定位点与工件和定位基准面相接触来实现的，如两者一旦相脱离，定位作用就自然消失了。yxz、xzy第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-3平面几何
10、体的定位第 2 章数控加工用机床夹具和附件2)圆柱几何体的定位如图2-4所示,工件的定位基准是长圆柱面的轴线、后端面和键槽侧面。圆柱面采用中心定位，外圆与V形块呈两直线接触（定位点1、2,定位点4、5）,限制了工件的 、四个自由度；定位支承点3限制了工件的 自由度；定位支承点6限制了工件绕 y 轴回转方向的自由度 。xzxz、yy第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-4圆柱几何体的定位第 2 章数控加工用机床夹具和附件3)圆盘几何体的定位如图2-5所示,圆盘几何体可以视做圆柱几何体的变形,即随着圆柱面缩短,圆柱面的定位功能也相应减少。图2-5中由定位销的定位支承点5、6限制了工件的 两个自
11、由度；相反,几何体的端面则上升为主要定位基准,由定位支承点1、3、4限制了工件的、三个自由度；防转支承点2限制了工件的自由度。zy、xzy、x第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-5圆盘几何体的定位第 2 章数控加工用机床夹具和附件通过上述三种典型定位示例的分析,说明了六点定位规则的两个主要问题。(1)定位支承点的合理分布主要取决于定位基准的形状和位置，如图2-3 所示的“3、2、1”分布,图2-4所示的“4、1、1”分布和图2-5所示的“3、2、1”分布。同样可以推理,定位支承点的分布是不能随意组合的。如平面几何体和盘形几何体定位支承点中的“2”、“1”所限制的是不同的自由度。(2)在完
12、全定位中,通常要选择几个表面作为定位基准。在诸定位基准中,有一个为主要定位基准。第 2 章数控加工用机床夹具和附件2.六点定位原理应用的几种情况六点定位原理应用的几种情况六点定位原理适用于任何形状的工件。然而在应用六点定位原理时，还应考虑具体的工件形状、定位表面、加工要求等。下面就几种情况进行说明。1)完全定位工件的六个自由度全部被限制的定位，称为完全定位。当工件在x、y、z三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式，如图 2-3 所示。第 2 章数控加工用机床夹具和附件2)不完全定位根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位称为不完全定位。如图2-6(
13、a)所示，在长方体工件上铣槽，本工序的要求是保证尺寸L和H，以及槽侧面和底面与工件侧面和底面的平行度。因此,需要限制、五个自由度，而工件沿x轴方向无尺寸要求，可以不必限制。又如图2-6(b)所示，在长方体上磨平面，仅要求被加工平面与工件底部基准面平行以及z轴方向的高度尺寸，只需限制工件的、三个自由度。由此可见，在保证加工要求情况下的不完全定位是合理的定位方式。yzyx、zxzyx、第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-6不完全定位示例第 2 章数控加工用机床夹具和附件3)欠定位应该限制的自由度没有完全被限制的定位，称为欠定位。欠定位是不允许的，因为欠定位保证不了工件的加工要求。4)过定位同
14、一个自由度被几个支承点重复限制的情况，称为过定位（也称重复定位、超定位)。一般来说，将工件上形状精度和位置精度很低的面作为定位基准时，不允许出现过定位；将精度较高的面作为定位基准时，为提高工件定位的刚度和稳定性，在一定条件下是允许采用过定位的。第 2 章数控加工用机床夹具和附件如图2-7所示的齿坯2以内孔在心轴5上定位，限制齿坯图 、四个自由度；又以端面在支承凸台3上定位，限制齿坯、三个自由度，其中 被重复限制了，是过定位。当齿坯内孔与端面的垂直度误差较大，夹紧时会使齿坯或心轴产生变形，影响加工精度，一般是不允许的。但在实际生产时，齿坯内孔与端面是在一次安装中车出的，垂直度误差很小，心轴的制造
15、精度更高，产生的较小垂直度误差可以利用心轴和定位孔间的间隙来补偿。这样可以增加定位的可靠性，是允许的。xyyx、zyx、yx、第 2 章数控加工用机床夹具和附件1压板;2齿坯;3支承凸台;4工作台;5心轴图2-7滚齿时齿坯的定位第 2 章数控加工用机床夹具和附件3.常见定位元件限制的自由度常见定位元件限制的自由度在定位时，起定位支承点作用的是具有一定几何形状的定位元件。表2-1所示为常用定位元件限制的工件自由度。其中，应注意菱形销、短圆柱销、活动式V形块、顶尖以及三爪自定心卡盘等的定位方式。第 2 章数控加工用机床夹具和附件第 2 章数控加工用机床夹具和附件第 2 章数控加工用机床夹具和附件第
16、 2 章数控加工用机床夹具和附件第 2 章数控加工用机床夹具和附件2.2.2常用定位方式和定位元件常用定位方式和定位元件1.工件以平面定位工件以平面定位在机械加工中,大多数工件都以平面作为主要定位基准,如箱体、机体、支架、圆盘等零件。在设计和分析定位方案时，应根据工件定位基准面与定位元件工作表面接触面积的大小、长短及接触形式，来判断定位元件所相当的支承点数目及其所限制的工件自由度。第 2 章数控加工用机床夹具和附件当接触面积较大时，相当于三个支承点，限制工件三个自由度；当接触面窄长时，相当于两个支承点，限制工件两个自由度；当接触面积较小时，只相当于一个支承点，限制工件一个自由度。工件以平面定位
17、时，常用的定位元件有固定支承、可调节支承、浮动支承和辅助支承等。除辅助支承外，其余支承均对工件起定位作用。第 2 章数控加工用机床夹具和附件1)固定支承固定支承有支承钉和支承板两种，其结构如图2-8 所示。如图 2-8（a）所示为用于工件平面定位的各种固定支承钉，它们的结构和尺寸均已标准化。图2-8(a)中A型为平头支承钉，主要用于支承工件上已加工过的基准平面；B型为球头支承钉，主要用于工件上未经加工的粗糙平面的定位；C型为网纹顶面的支承钉，常用于要求摩擦力大的工件侧平面定位。图2-8(b)所示为用于平面定位的各种固定支承板，主要用于工件上已加工过的平面定位。图2-8(b)中A型支承板结构简单
18、、制造方便，但由于埋头螺钉处积屑不易清除，一般多用于工件的侧平面定位或顶面反向支承；B型支承板则易于清除切屑和容纳切屑，宜作底面支承。第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-8固定支承第 2 章数控加工用机床夹具和附件当几个支承钉或支承板在装配后要求等高时，应在装配后一次磨平其工作表面，以保证它们在同一平面上。2)可调节支承可调节支承的支承高度可以调节,常用的几种可调节支承的结构如图 2-9 所示。当支承高度尺寸调整好后，用锁母锁紧就相当于固定支承。可调节支承主要是为了保证工序有足够和均匀的加工余量。第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-9可调节支承第 2 章数控加工用机床夹具和附件3)
19、浮动支承浮动支承适用于工件以毛面定位或刚性不足的场合。浮动支承的结构如图2-10所示，它们与工件的接触点虽然是两点或三点,但仍只限制工件的一个自由度。浮动支承点的位置随工件定位基准面的变化而自动调节，当基准面有误差时，压下其中一点，其余点即上升，直至全部接触为止。由于增加了接触点数，因此可提高工件的安装刚性和稳定性，但夹具结构复杂。第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-10浮动支承第 2 章数控加工用机床夹具和附件4)辅助支承在切削过程中，由于工件形状以及夹紧力、切削力、工件重力等原因会使工件定位后有可能产生变形或使定位不稳定。为了提高工件的安装刚性和稳定性，常需要设置辅助支承。辅助支承在
20、定位支承对工件定位后才参与支承，因此不起限制工件自由度的作用。平面还可以与其它形状的表面组合，作为组合定位基准对工件进行定位。第 2 章数控加工用机床夹具和附件2.工件以圆孔定位工件以圆孔定位以圆柱孔定位的零件很多，如连杆、套、盘以及一些中小型壳体零件等。常用的定位元件有定位销、定位心轴等。1)定位销定位销的结构有：固定式定位销、小定位销、可换式定位销和定位插销等几种形式。如图2-11所示为固定式圆柱定位销，可限制工件的两个移动自由度。大批量生产时，为便于更换定位销，可采用如图2-11(d)所示带衬套的可换式定位销结构。第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-11固定式圆柱定位销(a)d10
21、;(b)d1018;(c)d18;(d)d10第 2 章数控加工用机床夹具和附件2)定位心轴能限制工件四个自由度的心轴为圆柱定位心轴，它能分别与前后顶尖、拨盘或鸡心夹头等配套，用于加工盘类及套类等零件。3)圆锥销采用圆锥销定位时，由于圆锥销与工件圆孔的接触线为一个圆，因此可限制工件三个移动自由度。第 2 章数控加工用机床夹具和附件3.工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位以外圆柱面定位的工件有：轴类、套类、盘类、连杆类以及小壳体类零件等。常用的定位元件有：V形块、半圆套、定位套等。1)V形块V形块的优点是对中性好，并且安装方便。所以不论工件的定位基准是否经过加工、是完整的圆柱面还是圆弧面，都可以
22、采用V形块定位。第 2 章数控加工用机床夹具和附件常用的V形块结构如图2-12所示。图2-12(a)用于较短的精基面定位，短V形块能限制工件的两个移动自由度；图2-12(b)适用于粗基准或阶梯轴的定位；图2-12(c)适用于长的精基面或两段基准面相距较远的轴的定位，长V形块能限制工件的四个自由度（两个移动及两个转动）；图2-12(d)适用于直径和长度较大的重型工件，其V形块采用铸铁底座镶装淬硬的钢片或硬质合金结构。上述V形块的结构虽然各异，但其目的均在于与定位基准面保持预定的紧贴关系。第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-12V形块的结构第 2 章数控加工用机床夹具和附件V形块两斜面间的夹
23、角 一般有60、90、和120三种，其中90应用最广，其结构和尺寸均已标准化。2)半圆套如图2-13 所示,半圆套的定位面A位于工件的下方。这种定位方式类似于V形块,也类似于轴承,常用于大型轴类零件的精基准定位。其稳固性比V形块更好，其定位精度取决于定位基面的精度。通常工件轴颈取精度为IT7、IT8，表面粗糙度值Ra为0.80.4 m。第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-13半圆套第 2 章数控加工用机床夹具和附件3)定位套如图 2-14所示为几种常用的定位套。图2-14(a)所示的短定位套圆柱面限制工件的、两个自由度；图 2-14(b)所示的长定位套圆柱面限制工件的 、四个自由度。定位
24、套定心方式是间隙配合的中心定位,故对基面的精度也有严格的要求,通常轴颈精度为IT7、IT8,表面粗糙度值Ra小于0.8m。通常，定位套的圆柱面与端面组合定位，限制工件的五个自由度。定位套常用于小型的形状简单的轴类零件的定位。xyxyxy、第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-14定位套(a)短定位套;(b)长定位套第 2 章数控加工用机床夹具和附件4.工件以一面两孔定位工件以一面两孔定位在加工箱体、支架类零件时,常用工件的一面两孔定位,以使基准统一，相应的定位元件为支承板、定位销和菱形销。1)定位方式如图2-15所示即为工件以一面两孔定位。工件以平面作为主要定位基准，用支承板A限制工件的三
25、个自由度；其中一个孔用定位销1定位，限制工件 、两个自由度；另一个孔用菱形销2定位,仅限制工件的一个转动自由度。菱形销作为防转支承，其长轴方向应与两销的中心连线相垂直。yxz、xyz第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-15一面两孔定位第 2 章数控加工用机床夹具和附件2)菱形销的设计当孔距为最大极限尺寸、销距为最小极限尺寸时，菱形销的干涉点会发生在A、B，如图2-16(a)所示。当孔距为最小极限尺寸，销距为最大极限尺寸时，菱形销的干涉点则在C、D，如图2-16(b)所示。为了满足顺利装卸工件的要求，需控制菱形销直径d2和经削边后的圆柱部分宽度b的大小。第 2 章数控加工用机床夹具和附件图
26、 2-16菱形销的设计第 2 章数控加工用机床夹具和附件菱形销宽度b已标准化，按表2-2数值选取，故可反算得：aXDb2min22(2-1)菱形销宽度b已标准化，按表2-2数值选取，故可反算得：2min22DabX(2-2)式中：X2min菱形销定位的最小间隙（mm）；b菱形销圆柱部分的宽度（mm）；D2工件定位孔2的最小极限尺寸（mm）；a补偿量（mm）。第 2 章数控加工用机床夹具和附件又2LdLDa(2-3)式中:LD孔距公差（mm）；Ld销距公差（mm）。菱形销直径可按式(2-4)求得：d2max=D2X2min (2-4)第 2 章数控加工用机床夹具和附件第 2 章数控加工用机床夹具
27、和附件2.2.3常用定位方式的定位误差常用定位方式的定位误差1.定位误差的定义定位误差的定义由定位引起的同一批工件的工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量称为定位误差,用D表示。定位误差研究的主要对象是工件的工序基准和定位基准。它的变动量将影响工件的尺寸精度和位置精度。第 2 章数控加工用机床夹具和附件2.定位误差产生的原因定位误差产生的原因造成定位误差的原因有定位基准与工序基准不重合以及定位基准的位移误差两个方面。1)基准不重合误差B由于定位基准与工序基准不重合而造成的定位误差,称为基准不重合误差,用B表示。如图 2-17 所示为一个工件的铣削加工工序简图,图2-18为其定位简图。加工尺寸h1
28、的工序基准是E,定位基准是A。这种定位基准与工序基准的不重合，将会使它们之间的尺寸hh220（或位置）产生误差，给工序尺寸hh110 造成定位误差,由图2-18可知:B=h2maxh2min=2 (2-5)第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-17铣削加工工序简图第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-18定位简图第 2 章数控加工用机床夹具和附件由于B仅与基准的选择有关,故在设计时只要遵循基准重合原则,即可防止产生B。如图2-17中的工序尺寸hh110，其工序基准与定位基准均为B,即基准重合,基准不重合误差为零。计算基准不重合误差时,应注意判别定位基准和工序基准。当基准不重合误差由多个
29、尺寸影响时,应将其在工序尺寸方向上合成。基准不重合误差的一般计算公式为cos1niiB(2-6)第 2 章数控加工用机床夹具和附件式中:i定位基准与工序基准间的尺寸链组成环的公差(mm)；方向与加工尺寸方向间的夹角（）。2)基准位移误差Y由于定位基准的误差或定位支承点的误差而造成定位基准位移,这种定位误差称为基准位移误差,用Y表示。不同的定位方式,其基准位移误差的计算方法也不同。(1)平面支承定位。工件以精基准平面在支承平面上定位时，其基准位移误差可忽略不计。在图2-17 中,认为工序尺寸h1的基准位移误差为零。第 2 章数控加工用机床夹具和附件(2)用圆柱定位销、圆柱心轴中心定位。如图2-1
30、9所示,由于定位副配合间隙的影响,会使工件的中心发生偏移,其偏移量即为最大配合间隙,可按式(2-7)计算：Y=Xmax=Dd0Xmin (2-7)式中：Xmax定位最大配合间隙(mm)；D工件定位基准孔的直径公差(mm)；d0圆柱定位销或圆柱心轴的直径公差(mm)；Xmin定位所需最小间隙,由设计时确定(mm)。第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-19Xmax引起的基准位移误差第 2 章数控加工用机床夹具和附件(3)用定位套定位。用定位套中心定位的基准位移误差产生的原因，与上述定位相同，其定位误差可按下式计算：Y=D0dXmin (2-8)式中：D0定位套孔径的公差(mm)；d工件定位外
31、圆的直径公差(mm)。其基准位移误差的方向也是任意的。第 2 章数控加工用机床夹具和附件(4)用V形块定心定位。如图2-20(a)所示,若不计V形块的误差而仅有工件基准面的圆度误差时,其工件的定位中心会发生偏移,产生基准位移误差。由图2-20(b)可知,仅由于d的影响,就使工件中心沿 z 向发生偏移,即基准位移量：)2/sin(2d21OOY(2-6)式中:d工件定位基准直径公差(mm）;/2V形块的半角()。第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-20V形块定心定位的位移误差第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-21定位误差计算示例之一第 2 章数控加工用机床夹具和附件3.定位误差的计
32、算定位误差的计算定位误差是由基准不重合误差B与基准位移误差Y构成。下面介绍几个例子：当B=0、Y0时,产生定位误差的原因是基准位移,故只要计算出Y即可,即D=Y (2-11)【例例2-1】钻铰图2-21所示零件上10H7的孔,工件主要以20H7（）mm孔定位,定位轴直径为mm,求工序尺寸500.07 mm及平行度的定位误差。021.00007.0016.020第 2 章数控加工用机床夹具和附件解解 计算工序尺寸500.07 mm的定位误差。因定位基准与工序基准重合,均为A，故B=0。按式(5-8)得 Y=Xmax=D0dXmin =(0.0210.0090.007)mm=0.037 mm则由式
33、(5-11)求得D=Y=0.037 mm第 2 章数控加工用机床夹具和附件 计算平行度 0.04 mm的定位误差。因定位基准与工序基准重合，均为A，故B=0。按式(2-7)得 Y=(Dd0Xmin)=(0.021+0.009+0.007)=0.018 mm 则影响工件平行度的定位误差为D=Y=0.0185 mm(2)当B0、Y=0时，产生定位误差的原因是基准不重合,故只计算B即可，即 D=B (2-12)这种情况常见于以平面为主要基准的定位中。5829第 2 章数控加工用机床夹具和附件【例例2-2】如图2-22 所示,以A面定位加工20H8孔,求加工尺寸400.1mm的定位误差。解解因平面A与
34、支承接触较好，故Y=0。由图2-22可知,工序基准为B面,定位基准为A,故基准不重合。按式(2-6)可得B=i cos=(0.05+0.10)cos=0.15 mmD=B=0.15 mm(3)当B0、Y0,且造成定位误差的原因是相互独立的因素时（D、d、i）,应将两项误差相加,即ni 1第 2 章数控加工用机床夹具和附件D=BY (2-13)(4)在圆柱间隙配合定位和V形块中心定位中,当B0、Y0,且造成定位误差的原因是同一因素时,定位误差的合成需判别“”、“”号,即D=YB或D=YB (2-14)例如,当工序基准在圆柱面上定位时,其判别方法如图2-23 所示。对于工序尺寸A1、A2,其基准不
35、重合误差和基准位移误差值是第 2 章数控加工用机床夹具和附件2dB(2-15)）（2sin2dY(2-16)造成定位误差的原因虽是同一因素d,但B与Y之间的方向,即两者的工序基准的变动方向有两种情况。第 2 章数控加工用机床夹具和附件对于工序尺寸A1的工序基准 F 而言,两者的变动方向相同,取“”号,即1)2/sin(12dBYD(2-17)对于工序尺寸A2的工序基准E而言,两者的变动方向相反,取“-”号,即1)2/sin(12dBYD(2-18)第 2 章数控加工用机床夹具和附件(5)工件以一面两孔定位时的定位误差。以一面两孔定位时，定位误差主要是基准位移误差的计算，这时定位基准是两孔中心的
36、连线，限位基准是两销中心的连线。基准位移误差有移动和转动两种可能。移动的基准位移误差一般取决于第一定位副的最大配合间隙。若定位销垂直放置时，可按式(2-19)计算：Y=X1max=D1d1X1min (2-19)式中:X1max圆柱销与定位孔的最大配合间隙；D1与圆柱销配合的定位孔的直径公差；d1圆柱销的直径公差；X1min圆柱销与定位孔的最小配合间隙。第 2 章数控加工用机床夹具和附件 转动的基准位移误差(转角误差)。如图2-24所示，转角误差取决于两定位孔与定位销的最大配合间隙X1max和X2max、中心距L及工件的偏转方向。当两孔同侧偏转时如图2-24(a)所示，其单边转角误差为LXX2
37、arctanmax1max2(2-20)当两孔异侧偏转时,如图2-24(b)所示，其单边转角误差为LXX2arctanmax2max1(2-21)由于工件可能向另一侧偏转和，因此真正的转角误差应该是和。第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-24一面两孔定位转角误差第 2 章数控加工用机床夹具和附件2.3.1对夹紧装置的基本要求对夹紧装置的基本要求(1)在夹紧过程中，不改变工件定位后所占据的正确位置。(2)夹紧力的大小要可靠、适当,既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变、振动小,又要使工件不产生过大的夹紧变形。(3)夹紧装置的自动化和复杂程度应在保证生产效率的前提下力求简单,以便于制造和维
38、修。(4)夹紧装置的操作应方便、安全、省力。2.3工工 件件 的的 夹夹 紧紧第 2 章数控加工用机床夹具和附件2.3.2夹紧力的确定夹紧力的确定1.夹紧力方向的确定夹紧力方向的确定(1)夹紧力的方向应有助于定位稳定,且主夹紧力应朝向主要定位基面。如图2-25(a)所示,夹紧力Fw的竖直分力背向定位基面使工件抬起,图2-25(b)中夹紧力的两个分力分别朝向定位基面,有助于定位稳定。又如图2-26(b)、(c)中的Fw都不利于保证加工孔轴线与A面的垂直度,而图2-26(d)中的Fw朝向主要定位基面,有利于保证加工孔轴线与A面的垂直度。第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-25夹紧力方向(a)
39、错误;(b)正确第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-26夹紧力应指向主要定位基面(a)工序简图;(b)、(c)错误；(d)正确第 2 章数控加工用机床夹具和附件(2)夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。如图 2-27所示为夹紧力Fw、工件重力G和切削力F三者之间关系的几种常见典型情况。为了安装方便并减小夹紧力，应使主要定位支承表面处于水平朝上位置，如图 2-27(a)、(b)所示工件安装既方便又稳定，特别是图2-27(a)，其切削力F和工件重力G均朝向主要支承表面，与夹紧力方向相同，因而所需夹紧力最小。如图 2-27(c)、(d)、(e)、(f)所示的情况就较差，特别是图2-27(d)所示情
40、况所需夹紧力最大，一般应尽量避免。第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-27夹紧力方向与夹紧力大小的关系第 2 章数控加工用机床夹具和附件(3)夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。如图2-28所示，薄套件径向刚性差而轴向刚性好,采用如图2-28(b)所示夹紧方案,可避免工件发生严重的夹紧变形和产生较大的加工误差。第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-28夹紧力方向与工件刚性的关系(a)径向夹紧;(b)轴向夹紧第 2 章数控加工用机床夹具和附件2.夹紧力作用点的确定夹紧力作用点的确定夹紧力的方向确定后,应根据下述几点原则合理确定作用点的位置。(1)夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内
41、。如图2-29(d)、(f)、(h)所示,夹紧力的作用点落到了定位元件支承范围之外,夹紧时将破坏工件的定位；图2-29(b)、(c)、(e)、(g)布置的作用点全落在支承范围内,有助于定位稳定。第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-29作用点与定位支承的位置关系(a)作用点选择示意;(b)、(c)、(e)、(g)正确；(d)、(f)、(h)错误第 2 章数控加工用机床夹具和附件(2)夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的部位。如图2-30所示，其中图(a)、(c)中工件的夹紧变形最小，图(b)、(d)、(e)中夹紧力作用点的选择会使工件产生较大的变形。第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-
42、30作用点应在工件刚性好的部位(a)、(c)正确;(b)、(d)、(e)错误第 2 章数控加工用机床夹具和附件(3)夹紧力的作用点应靠近加工表面。夹紧力的作用点靠近加工表面，可减小切削力对该点的力矩并减小振动。如图2-31所示,因M110)时，要使用辅助支承中心架或跟刀架，以防止工件的弯曲变形。另外,较长轴类工件在端面钻孔或车孔时，也要以中心架作为支承。中心架和跟刀架的结构及使用情况如图2-56和图2-57所示。使用这两种附件时，在工件的支承部位都必须预先车出光滑的定位用圆柱面。第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-56中心架及使用情况第 2 章数控加工用机床夹具和附件图 2-57跟刀架及
43、使用情况第 2 章数控加工用机床夹具和附件中心架应用压板固定在床身导轨上，三个径向布置的支承柱可以单独调节，支承柱可支承在工件已车好的光滑柱面上，调节支承柱时应使工件轴线与回转轴线重合，且使支承柱与工件接触松紧适当。跟刀架应固定在车床床鞍上，并跟车刀一起移动。跟刀架一般只有两个支承柱，另一个支承柱由车刀来代替。跟刀架的支承柱在工件上的支承部位，一般是车刀刚车出的部位。因此每次走刀前必须重新调节支承柱，并保持松紧适当的接触。第 2 章数控加工用机床夹具和附件5.花盘花盘 花盘及其使用如图2-58 所示，花盘的工作平面上布置有若干条径向排列的直槽，以便用螺栓、压板等将工件压紧在花盘平面上。安装工件时，应根据工件上事先划好的基准线(内、外圆或十字线)进行找正，然后用螺栓、压板等压紧工件。若工件质量不均衡，必须在花盘上加装平衡铁予以平衡，以防振动和保证安全。花盘主要适用于单件、小批生产中形状比较特殊的零件安装。第 2 章数控加工用机床夹具和附件1平衡块；2工件；3压板；4螺栓图 2-58花盘及其使用
