典型机床夹具设计【专业知识】

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1、典型机床夹具设计典型机床夹具设计 本章要点机床夹具概述工件在夹具中的定位工件在夹具中的夹紧机床夹具设计步骤与方法各类机床夹具12-1机床夹具概述机床夹具概述 一、一、一、一、机床夹具在加工中的作用机床夹具在加工中的作用划线找正加工方法夹具定位加工方法2 以上分析可以看出，机床夹具的作用是：（1）保证加工精度 夹具的最大功用是保证加工表面的位置精度。（2）提高生产率，降低生产成本 快速将工件定位夹紧，免除了找正、对刀等，缩短辅助时间，提高了成品率，降低了成本。（3）扩大机床的加工范围 如在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。 （4）减轻工人劳动强度3二机床夹具及其组成二机床夹具及其组成 1机床夹具机

2、床夹具机机床床上上用用来来装装夹夹工工件件的的一一种种装装置置，其其作作用用是是使使工工件件相相对对于于机机床床或或刀刀具具有有一一个个正正确确的的加加工工位位置置，并在加工过程中保持这个位置不变。并在加工过程中保持这个位置不变。4装夹：装夹：将工件安放在机床上或夹具上进行将工件安放在机床上或夹具上进行定位和夹定位和夹 紧紧的操作过程。的操作过程。定位：定位：使一批工件在机床上或夹具上相对于刀具使一批工件在机床上或夹具上相对于刀具处处 在正确的加工位置在正确的加工位置的操作过程。的操作过程。夹紧：夹紧：工件在夹具中定位后，将其压紧、夹牢，使工件在夹具中定位后，将其压紧、夹牢，使 工件在加工过程

3、中，工件在加工过程中，始终保持定位时所取得始终保持定位时所取得 的正确加工位置的正确加工位置。2 2、 装夹、定位、夹紧的基本概念装夹、定位、夹紧的基本概念定位与夹紧的区别：定位与夹紧的区别： 定位是使工件占有一个正确的位定位是使工件占有一个正确的位置，夹紧是使工件保持这个正确位置。置，夹紧是使工件保持这个正确位置。53工件装夹的方法工件装夹的方法 1）直接找正法）直接找正法 2）划线找正法）划线找正法3）夹具装夹：）夹具装夹： 6表表：各种装夹方法的比较各种装夹方法的比较 直接找正直接找正划线找正划线找正定位元件法定位元件法夹具类型夹具类型通用夹具通用夹具专用夹具或通用改专用夹具或通用改造造

4、生产率、成生产率、成本本费时、成本较高、划线更甚费时、成本较高、划线更甚迅速方便、成本低迅速方便、成本低定位精度定位精度取决于量仪精度工人技术水平方法是否取决于量仪精度工人技术水平方法是否得当得当可达可达0.010.01较高且稳较高且稳定定一般不高使用高精一般不高使用高精度量仪、度量仪、技术高，也可达到技术高，也可达到很高很高一般不高约一般不高约0.20.20.50.5还与划线粗细等还与划线粗细等有关有关适用零件适用零件形状简单、加工面形状简单、加工面少少形状复杂、加工形状复杂、加工面多、面多、位置要求不高、位置要求不高、大重件大重件生产批量生产批量单件小批量单件小批量大批大量大批大量7三机床

5、夹具的分类：三机床夹具的分类：1按使用范围分：按使用范围分： 1）通用夹具）通用夹具 2）专用夹具）专用夹具 4）成组夹具）成组夹具 3）组合夹具：）组合夹具： 5）随行夹具：）随行夹具： 8三爪卡盘四爪卡盘万向平口钳回转工作台分度头通用夹具9组合夹具实例1011零件工序简图43DLLD43D43LDL34DL43DL34成组（部分元件可更换）夹具KH1KH2KH3KH4122按机床分类按机床分类 1）车床夹具）车床夹具 2）铣床夹具）铣床夹具 3）钻床夹具）钻床夹具 4）磨床夹具）磨床夹具 5）数控机床夹具）数控机床夹具 133按动力源分类按动力源分类 1）手动夹紧）手动夹紧 2）气动夹紧）

6、气动夹紧 3）液动夹紧）液动夹紧 4）电磁夹紧）电磁夹紧 5）真空夹紧）真空夹紧 14气动虎钳 液压夹具15四专用夹具的组成（如图）四专用夹具的组成（如图）钻床夹具钻床夹具钻床夹具钻床夹具1定位元件定位元件2夹紧装置夹紧装置3对刀引导元件对刀引导元件4连接元件连接元件5夹具体夹具体6其它件其它件161工工件件通通过过定定位位元元件件在在夹夹具具上上占占有有一一个个正正确确的的位置位置2工工件件通通过过夹夹紧紧元元件件保保证证加加工工过过程程中中始始终终保保持持原有的正确位置原有的正确位置3夹具夹具通过通过对刀元件对刀元件相对相对刀具刀具保持正确位置保持正确位置4夹夹具具通通过过连连接接元元件件

7、，相相对对于于机机床床保保持持一一个个正正确位置确位置5夹具通过其他装置，完成其他要求夹具通过其他装置，完成其他要求6夹具体夹具体把上述的几种元件把上述的几种元件组合成一个整体组合成一个整体。172-2工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位一定位的原理一定位的原理 1自由物体：自由物体：2六个自由度：六个自由度：沿沿x轴移动自由度轴移动自由度 沿沿y轴移动自由度轴移动自由度 沿沿z轴移动自由度轴移动自由度 沿沿x轴转动自由度轴转动自由度 沿沿y轴转动自由度轴转动自由度 沿沿z轴转动自由度轴转动自由度 视频：视频：183定位支承点（约束点）如图定位支承点（约束点）如图2-6所示所示 图2-619X

8、六点定位原理ZY4、 六点定位原理要确定其空间位置，就需要限制其6个自由度将6个支承抽象为 6个 “点 ”， 6个点限制了工件的6个自由度，这就是六点定位原理。任何一个物体在空间直角坐标系中都有6个自由度20夹紧与定位概念分开两点注意两点注意：“点”的含义对自由度的限制，与实际接触点不同21二、根据加工精度要求，确定工件必须限制二、根据加工精度要求，确定工件必须限制的自由度数目的自由度数目 【例例1 】在球面上加工平面：如下图在球面上加工平面：如下图应限制22【例例2 】球面上加工不通孔：如图球面上加工不通孔：如图2-8应限制应限制图2-8 23【例3 】铣平面，如图2-9应限制应限制xyzh

9、h图2-9铣平面24【例例4 】车光轴，如图车光轴，如图2-10应限制应限制yxzD图2-10车光轴25【例例5 】铣沟槽铣沟槽b由铣刀保证，如图由铣刀保证，如图2-11 应限制应限制b：由刀具保证：由刀具保证L：h：26【例例6 】铣不通槽铣不通槽如图如图2-12应限制应限制27（三）定位元件限制工件自由度（三）定位元件限制工件自由度 首先讲解首先讲解单个典型表面单个典型表面的定位元件，单个的定位元件，单个典型表面是指平面、内外圆柱面、内外圆锥面等。典型表面是指平面、内外圆柱面、内外圆锥面等。单个典型表面是组成各种不同复杂工件的基本单单个典型表面是组成各种不同复杂工件的基本单元，元，分析单个

10、典型表面的定位及定位元件设计分析单个典型表面的定位及定位元件设计是是进行夹具定位分析和夹具定位方案设计的基础进行夹具定位分析和夹具定位方案设计的基础 28平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。下图给出了平面定位的几种情况。1、工件以平面定位1 1）支承钉）支承钉A A、 结构结构A型是型是平头支承钉平头支承钉：B型是型是球头支承钉球头支承钉：C型是型是齿纹齿纹顶面的顶面的支承钉支承钉：29B B 定位情况定位情况302 2）支承板）支承板A A 结构结构A型：型：所以所以常用于侧面常用于侧面或顶面的或顶面的定位定位。B型：型：支承板的工

11、作平面上开有斜槽，支承板的工作平面上开有斜槽，B型支承型支承板应用较多，板应用较多，用于底面的定位用于底面的定位更合适。更合适。31B B 定位情况定位情况32平面定位的几种情况。ZXYZXYZXYZXY工件以平面定位ZXYZXY33对粗基准：对粗基准：使用三个支承銷（三点构成一个平面）作为定使用三个支承銷（三点构成一个平面）作为定位元件，限制工件三个自由度位元件，限制工件三个自由度对精基准：对精基准：可用一支承板代替三个支承銷定位，同样限制可用一支承板代替三个支承銷定位，同样限制工件的三个自由度工件的三个自由度图:支承钉、支承板及其用法34工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）

12、。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。2 2、工件以圆孔定位、工件以圆孔定位1 1）圆柱销）圆柱销A A 结构结构35B B 定定位位情情况况362 2）菱形销）菱形销B B 定位分析如前图定位分析如前图A A 结构结构373 3）圆锥销）圆锥销A A 结构结构B B 定位分析定位分析384 4）定位心轴）定位心轴A A 结构结构B B 定位分析定位分析39 工工件件以以圆圆锥锥孔孔定定位位时时，所所用用定定位位元元件件为为圆圆锥锥心心轴轴或或圆圆锥锥销销以以及及双双顶顶尖尖。圆圆锥锥心心轴轴限

13、限制制工工件件5个自由度，圆锥销限工件四个自由度。个自由度，圆锥销限工件四个自由度。3、工件圆锥孔定位A A 定位形式定位形式40B B 定位分析定位分析41双顶尖定位双顶尖定位固定顶尖限制工件三个自由度：固定顶尖限制工件三个自由度： 活顶尖限制工件二个自由度：活顶尖限制工件二个自由度： 42工件以外圆柱面定位两种形式：定心定位和支承定位。工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）。支承定位时用支承板、支承钉。支承定位时用支承板、支承钉。4、工件以外圆柱面定位1 1）圆定位套）圆定位套A A 定位情况定位情况43B B 定位分析定位分析442 2）V

14、V形块形块 用用于于完完整整的的外外圆圆柱柱面面和和非非完完整整的的外外圆圆柱柱面面的的定位，是外圆定位中最常用的定位元件。定位，是外圆定位中最常用的定位元件。A A 结构结构45B B 定位分析定位分析46C C： V V形块的特点形块的特点1、V形形块块对对外外圆圆柱柱面面定定位位，形形式式上上是是支支承承定定位，但其位，但其实质是定心定位实质是定心定位。2、V形块形块能起对中作用能起对中作用 3 3、可以用于非完整外圆的定位、可以用于非完整外圆的定位 4 4、活活动动V形形块块常常常常起起着着定定位位和和夹夹紧紧的的双双重重作作用用（既是定位元件，又是夹紧元件）。（既是定位元件，又是夹紧

15、元件）。47c）XZYX484 4）支承板）支承板 支承板对外圆柱面的定位就是平面与外圆母线支承板对外圆柱面的定位就是平面与外圆母线的接触的接触. .定位分析定位分析495）三爪卡盘定位三爪卡盘定位50三爪卡盘定位的定位分析三爪卡盘定位的定位分析主要看工件的定位表面与三爪卡盘的相对夹持长度的多少：主要看工件的定位表面与三爪卡盘的相对夹持长度的多少：当相对夹持长度长时，限制工件四个自由度：当相对夹持长度长时，限制工件四个自由度： 当相对夹持长度短时，限制工件二个自由度：当相对夹持长度短时，限制工件二个自由度：生产中常采用在三爪与工件之间设置一钢丝圆环，以减少相对夹持长度。51（四）几种不同的定位

16、形式（四）几种不同的定位形式1固定支承：固定支承：2可调支承：可调支承：可可 调调 支支 承承的结构的结构523自位支承：自位支承：自自位位支支承承结结构构 自位支承虽然增加了与工件定位面的接触点数自位支承虽然增加了与工件定位面的接触点数目，但通过其内部的浮动联系目，但通过其内部的浮动联系起到的是单点支承的作起到的是单点支承的作用用，即，即自位支承只限制工件一个自由度自位支承只限制工件一个自由度。用途：用途：常用于常用于毛坯表面毛坯表面，断续表面断续表面，阶梯表面阶梯表面的定位。的定位。 定位分析定位分析534辅助支承：辅助支承：A A 辅辅助助支支承承的应用的应用5455B B 辅助支承结构

17、辅助支承结构56辅助支承定位分析：助支承定位分析： 辅助助支支承承是是在在工工件件定定位位后后才才参参与与支支承承的的元元件件，其其高高度度是是由由工工件件确确定定的的，因因此此它它不不起起定定位位作作用用，但但辅助助支支承承锁紧后后就就成成为固固定定支支撑撑，能能承承受切削力。受切削力。 57（五）工件定位时的几种情况（五）工件定位时的几种情况1、完全定位举例举例：连杆工件在由定位支承板、短銷和挡銷组成的夹具中定连杆工件在由定位支承板、短銷和挡銷组成的夹具中定位，试对此定位方案进行定位分析。（如下图所示）位，试对此定位方案进行定位分析。（如下图所示） 工件工件在夹具中在夹具中相对于刀具的六个

18、自由度全部被限制相对于刀具的六个自由度全部被限制的的定位方法定位方法称为完全定位。称为完全定位。58 解：解：写出各定位元件所限制的自由度：写出各定位元件所限制的自由度： 支承板限制工件三个自由度：支承板限制工件三个自由度：短銷限制工件二个自由度：短銷限制工件二个自由度：挡銷限制工件一个自由度：挡銷限制工件一个自由度：故故 定位性质：为完全定位定位性质：为完全定位。 59 限制了影响工件加工精度的自由度，且又限制了影响工件加工精度的自由度，且又少于六点的定位方法少于六点的定位方法称为部分定位称为部分定位。重要概念：重要概念：不能片面地理解为不能片面地理解为“少于六点定位的定位方法称为部少于六点

19、定位的定位方法称为部分定位分定位”。因为下面讲到的“欠定位”也是少于六点的定位，两者不能混淆。影响该加工表面加工精度的自由度也影响该加工表面加工精度的自由度也称必须限制的自称必须限制的自由度由度。换句话说换句话说, , 必须限制的自由度如果不限制的话，必须限制的自由度如果不限制的话，必将影响工件的加工精度而出现废品工件，这是绝对必将影响工件的加工精度而出现废品工件，这是绝对不允许的。不允许的。不影响工件加工精度的自由度允许不被限制。不影响工件加工精度的自由度允许不被限制。2 2、部分定位（部分定位（不完全定位）60举例：在长方形工件毛坯上，用铣刀铣槽、铣台阶面和举例：在长方形工件毛坯上，用铣刀

20、铣槽、铣台阶面和铣平面。试分析必须限制的自由度有哪些？允许不铣平面。试分析必须限制的自由度有哪些？允许不限制的自由度又有哪些？限制的自由度又有哪些？613、欠定位b）B欠定位示例XZYa）B624、过定位1 1）如如果果工工件件的的定定位位面面经经过过机机械械加加工工，且且形形状状、尺尺寸寸、位位置置精精度度均均较较高高，则则过过定定位位是是允允许许的的。因因为为合合理理的的过过定定位位不不仅仅不不会会影影响响加加工工精精度度，还还会会起起到到加加强强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。2 2）如如果果工工件件的的定定位位面面是是毛毛坯坯面面，或或虽虽经经过

21、过机机械械加加工工，但但加加工工精精度度不不高高，这这时时过过定定位位一一般般是是不不允允许许的的，因因为为它它可可能能造造成成定定位位不不准准确确，或或定定位位不不稳稳定定，或或发发生定位干涉等情况。生定位干涉等情况。63过定位分析过定位分析（桌子与三角架）图2-17过定位分析64（六）定位表面的组合（组合定位分析）（六）定位表面的组合（组合定位分析） 工件上工件上常见的定位基准是以组合的形式出现：常见的定位基准是以组合的形式出现： 如如面与面的面与面的组合；组合； 内、外内、外圆柱面与端面圆柱面与端面的组合；的组合； 圆圆柱柱孔孔与与平平行行于于孔孔轴轴线线的的平平面面的的组组合合（如如：

22、平平面与削边销定位面与削边销定位）；）； 锥面与锥面锥面与锥面的组合（的组合（中心孔中心孔定位）；定位）； 两两平平行行圆圆柱柱孔孔与与垂垂直直于于圆圆柱柱孔孔轴轴线线的的平平面面的的组组合（简称合（简称一面两孔一面两孔定位）等等。定位）等等。651、组合定位的概念及定位基准的主次之分合定位的概念及定位基准的主次之分主要定位面主要定位面： 限限制制工工件件自自由由度度数数最最多多的的定定位位表表面面称称第第一一基基准面准面或支承面或支承面次要定位面次要定位面： 限限制制工工件件自自由由度度数数次次多多的的定定位位面面称称第第二二基基准准面面或导向面或导向面第三定位面第三定位面： 限限制制工工件

23、件自自由由度度数数为为1的的定定位位称称第第三三基基准准面面或止推面或止推面66三基面组合基准定位672组合定位的定位分析要点合定位的定位分析要点（1）先分析限制工件自由度数最多的那个定位元件先分析限制工件自由度数最多的那个定位元件（或定位元件的典型组合）限制工件的具体自由度，（或定位元件的典型组合）限制工件的具体自由度，再分析限制工件自由度次多的那个定位元件限制的再分析限制工件自由度次多的那个定位元件限制的具体自由度，具体自由度， （2）定位元件组合时限制工件自由度的总数目）定位元件组合时限制工件自由度的总数目等等于各个定位元件单独定位时限制工件自由度数目之于各个定位元件单独定位时限制工件自

24、由度数目之和，但具体限制哪些自由度却会随组合情况的不同和，但具体限制哪些自由度却会随组合情况的不同而发生变化。而发生变化。 68（3）定位元件）定位元件单独使用时限制移动自由度，在单独使用时限制移动自由度，在组合定位中常会转化成限制转动自由度组合定位中常会转化成限制转动自由度。一经转。一经转化，将不再起单独定位时的作用。（化，将不再起单独定位时的作用。（如下图中的两短如下图中的两短V V形块组合定位形块组合定位） （重点、难点！）（重点、难点！）69a) b) 组合定位分析图例a）图）图 解：解：1）定位原理分析）定位原理分析支承板支承板限制的自由度：限制的自由度：短销短销限制的自由度：限制的

25、自由度：固定短固定短V形块形块限制的自由度：限制的自由度：故属过定位。故属过定位。 2）改进方案：将固定）改进方案：将固定V形块形块改为活动改为活动V形块。形块。b）图）图 解：解： 1）定位原理分析：）定位原理分析：右边右边两短两短V形块相当于一长形块相当于一长V形形块块，限制：，限制： 左边左边短短V形块形块限制：限制：故属完全定位。故属完全定位。703、组合定位合定位时过定位定位现象的消除方法象的消除方法（1 1）使使定定位位元元件件在在产产生生过过定定位位的的方方向向上上可可移移动动，以以消消除该方向的移动过定位。（如活动顶尖不能限制除该方向的移动过定位。（如活动顶尖不能限制 ） a)

26、 b)过定位消除方法之一71a)b)d)c)自位支承a)三点球面式b)两点摆动式c)两点杠杆式d)两点均衡移动式（2）采用自位支承，消除定位元件绕某个（或某两）采用自位支承，消除定位元件绕某个（或某两个）坐标轴转动方向的过定位。个）坐标轴转动方向的过定位。72（3）改变定位元件的结构形式来消除过定位。）改变定位元件的结构形式来消除过定位。过定位：过定位：一面两销定位：一面两销定位：73过定位引起夹紧变形4 4、定位方案分析举例、定位方案分析举例【例例1 】过定位引起夹紧变形过定位引起夹紧变形74橡胶垫橡胶垫改进方案：75题型一：判断定位方案是否正确（重点内容）题型一：判断定位方案是否正确（重点

27、内容）分析下列图示定位方案：分析下列图示定位方案：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? ?对对不不合合理理的的定定位位方方案案提提出改进意见。出改进意见。 b）XZYX76a）图解： 1 1 1 1）定位分析）定位分析）定位分析）定位分析左顶尖左顶尖限制的自由度：限制的自由度：右顶尖（活动顶尖）右顶尖（活动顶尖）限制的自由度限制的自由度：三爪卡盘（夹持长度长）三爪卡盘（夹持长度长）限制的自由度：限制的自由度：2 2）定位性质：）定位性质：过定位3 3）改进方案：）改进方案： 去掉三爪卡盘，采用双顶尖定位。去掉三爪卡盘，采用双顶尖定位。【例例1】77b

28、b b b）图）图）图）图 解：解：解：解：1 1 1 1）定位分析）定位分析）定位分析）定位分析支承板支承板限制的自由度：限制的自由度：左短左短V V形块形块限制的自由度：限制的自由度：右活动短右活动短V V形块形块限制的自由度：限制的自由度：2 2）定位性质：）定位性质：过定位3 3）改进方案：）改进方案：去掉活动短去掉活动短V V形块，对工件直接夹紧。形块，对工件直接夹紧。b）XZYX【例例2】78【例例3】分析图示零件加工两个小孔时必须限制的自由度，选择定位基准和定位元件，并在图中示意画出；确定夹紧力作用点的位置和作用方向，用规定的符号在图中标出。题型二：题型二：根据工件加工表面的加工

29、要求，设计定位方案（重点）根据工件加工表面的加工要求，设计定位方案（重点）79 判断判断定位方案是否正确时，要定位方案是否正确时，要把握二点：把握二点：一是定位方案必须合理一是定位方案必须合理（无重复定位和欠定位）；（无重复定位和欠定位）；二是该定位方案必须能够保证工件的加工精度二是该定位方案必须能够保证工件的加工精度（定位误差应（定位误差应为最为最小）；小）； 如不能同时满足以上二点，则该方案是错误的。如不能同时满足以上二点，则该方案是错误的。解：解： 1）必须限制的自由度：）必须限制的自由度：2）定位原理设计：）定位原理设计：（参见定位原理图）（参见定位原理图）80工件的工件的大底面定位大

30、底面定位，限制工件的三个自由度：，限制工件的三个自由度：（保证二各孔的轴心线垂直于工件底面保证二各孔的轴心线垂直于工件底面）；）；工件的工件的下侧面定位下侧面定位，限制工件二个自由度：，限制工件二个自由度：（保证工件二孔的位置尺寸保证工件二孔的位置尺寸H H）；）；而工件的而工件的大孔定位大孔定位，限制一个自由度：，限制一个自由度：（保证工件二小孔与大孔中心的对称位置尺寸（保证工件二小孔与大孔中心的对称位置尺寸A A）。定位原理图定位原理图选择定位元件选择定位元件3）选择定位元件）选择定位元件（参见右图，也可用文字表达）（参见右图，也可用文字表达）81其它方案：其它方案：窄支承板第一定位基准：

31、底平面底平面（支承板支承板）第二定位基准：下侧面下侧面第三定位基准：大孔大孔（窄支承板窄支承板）（削边销削边销）82【例例3】当两小孔的设计基准改为大孔中心时当两小孔的设计基准改为大孔中心时（如下图），应如何来设计定位方案？（如下图），应如何来设计定位方案？ 提示：提示：应使两小孔的应使两小孔的设计基准大孔中心设计基准大孔中心与与定位基定位基准准重合。重合。83第一定位基准：底平面（底平面（支承板支承板）第二定位基准：大孔（大孔（短销短销）第三定位基准：下侧面（限制下侧面（限制1个自由度）（个自由度）（活动窄支承板活动窄支承板）解：解：解题要诀：解题要诀：将加工孔的设计基准作为定位基准！将加工

32、孔的设计基准作为定位基准！842-3定位误差定位误差的计算（重点、难点）（一）概述（一）概述1、基准的概念、基准的概念1）定义：）定义： 基准基准是指工件上的一些点、线、面。是指工件上的一些点、线、面。（在零件设计或加（在零件设计或加工中，可以用这些点、线、面来确定其工中，可以用这些点、线、面来确定其 他他 点、线、面的位置）。点、线、面的位置）。 2）基准分类）基准分类（1）设计基准：）设计基准：（零件图中所使用的基准）（零件图中所使用的基准）（2）工艺基准：）工艺基准：是指是指加工过程中加工过程中所使用的工件上的一些所使用的工件上的一些线线或面或面，但不能是点！但不能是点！（工艺基准必须具

33、有（工艺基准必须具有一定大小的面积）一定大小的面积）85c c：对刀基准：对刀基准：调整刀具位置调整刀具位置时所使用的基准。时所使用的基准。d d：度量基准：度量基准：测量时所用的基准。测量时所用的基准。e: e: 装配基准：装配基准：装配零件所依据的基准。装配零件所依据的基准。 a a：工序基准：工序基准 加工过程中加工过程中工序尺寸的设计基准称为工序基准。 b b：定位基准：定位基准 在加工过程中在加工过程中使工件占据正确加工位置所依据的基准使工件占据正确加工位置所依据的基准，亦即工件与夹具定位元件定位工作面接触或配合的表面。亦即工件与夹具定位元件定位工作面接触或配合的表面。86基准的判别

34、：基准的判别：例如：下图中：例如：下图中：下母线下母线B B是是零件图中工序尺寸零件图中工序尺寸 的的设计基准设计基准；下母线下母线B也是也是铣削键槽铣削键槽时的时的工序基准工序基准； 轴的中心轴的中心O O是是V V形块定位时的形块定位时的定位基准定位基准（位置（位置 随直径的大小而改变）随直径的大小而改变）； 工序尺寸零件图零件图加工过程中加工过程中87又如：下图中：又如：下图中：孔中心孔中心O是是铣削上平面时的铣削上平面时的设计基准设计基准； 孔中心孔中心O是是铣削上平面加工过程铣削上平面加工过程中的工序基准中的工序基准； 孔中心孔中心O也也是是心轴定位时的心轴定位时的定位基准定位基准；

35、 定位心轴中心定位心轴中心 为为对刀基准对刀基准。孔与心轴间无间隙时孔与心轴间存在间隙时88（二）定位误差及其产生原因（二）定位误差及其产生原因 1 1定位误差：定位误差： 1)1)基本概念基本概念 用用夹夹具具装装夹夹加加工工一一批批工工件件时时，由由于于定定位位不不准准确确引引起起该该批批工工件件在在某某加加工工精精度度参参数数（尺尺寸寸、位位置置）的的加加工工误误差差，称称为为该该加加工工精精度度参参数数的的定定位位误误差差（简简称称定位误差）。定位误差）。 2)2)定位误差的大小：定位误差的大小： 定定位位误误差差指指一一批批工工件件在在夹夹具具中中定定位位时时，工工件件的的设设计计基

36、基准准（或或工工序序基基准准）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，以以dw 表示。表示。 （工序基准的位置变动将对加工精度有直接影响）工序基准的位置变动将对加工精度有直接影响）89 定位误差定位误差包括包括基准不重合误差基准不重合误差 和基准位移误和基准位移误差差即：即： = 注：1、根据一批工件的定位由一种可能的极端位置变为另一种极端位置时， 和 的方向的异同，以确定公式中的加减号。 2、定位基准无位置变动，基准位移误差为零；定位基准与工序基准重合，基准不重合误差为零。902 2、基准不重合误差：、基准不重合误差： 当当定定位位基基准准和和工工序序基基准准不不重重合合

37、时时，工工序序基基准准相相对对于于定定位位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位位移移量量，用用 表示。表示。 定位基准与工序基准之间必然存在一个联系尺寸L，称为定位尺寸，基准不重合误差就是定位尺寸的公差。在设计夹具时，应尽量使两者重合。91 基准不重合误差基准不重合误差jb ： 其大小等于工序基准与定位基其大小等于工序基准与定位基准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）。 【例例1 】 一次安装加工两孔一次安装加工两孔A和和B，孔，孔B在在X方向定位基准方向定位基准C与设与设计基准计基准A不重合，不重合，基准不重合误差为基准不重

38、合误差为联系联系尺寸尺寸22的公差的公差0.2923、基准位移误差、基准位移误差 ：对刀基准：就是对刀基准：就是调整刀具位置调整刀具位置时所用的基准。时所用的基准。93如如图图为为一一套套筒筒类类零零件件放放在在水水平平心心轴轴上上定定位位而而铣铣键键槽槽的的例例子子，加加工工时时要要保保证证尺尺寸寸b和和h，b是是由由刀刀具具本本身身的的宽宽度度尺尺寸寸决决定定，尺尺寸寸h则则按按心心轴轴中中心心调调整整好好铣铣刀刀的的高高度度位位置置h1h1来保证。来保证。（即心轴中心就是对刀基准！即心轴中心就是对刀基准！）【例如例如】：94当保证键槽尺寸当保证键槽尺寸h h时：时：定位基准定位基准: :

39、工件工件内孔中心线；内孔中心线；工序基准工序基准: : 圆柱的圆柱的下母线下母线A A；对刀基准对刀基准: :定位定位心轴的外圆中心线。心轴的外圆中心线。基准分析基准分析: :95bbh-h? Dmax? dminhmin基准位移误差产生原因基准位移误差产生原因hmax基准分析：基准分析：当保证尺寸当保证尺寸h1h1时：时：定位基准定位基准:工件工件内孔中心线；内孔中心线；工序基准工序基准:工件工件内孔中心线；内孔中心线；对刀基准对刀基准:定位定位心轴的外圆中心线。心轴的外圆中心线。96由上分析可知：由上分析可知： 当当定定位位基基准准和和工工序序基基准准不不重重合合时时，工工序序基基准准相相

40、对对定位基准产生位移，会产生基准不重合误差定位基准产生位移，会产生基准不重合误差 定位误差应表示为：定位误差应表示为： 当当两项误差同时发生时两项误差同时发生时，所产生的，所产生的定位误差为工定位误差为工序基准相对于对刀基准的最大位移序基准相对于对刀基准的最大位移 当定位副制造不准确时当定位副制造不准确时，会引起，会引起定位基准相对定位基准相对于对刀基准于对刀基准产生位移，从而产生基准位移误差产生位移，从而产生基准位移误差97误差不等式：误差不等式： 判断定位方案是否合理可行的依据是判断定位方案是否合理可行的依据是 式中：式中：T-工序尺寸的公差。工序尺寸的公差。例如：例如：上例铣键槽时，定位

41、误差不得大于上例铣键槽时，定位误差不得大于键槽键槽尺寸尺寸h公差的公差的1/3,即即。98（三）定位单个典型表面时定位误差的分析计算 1平面定位时的定位误差平面定位时的定位误差 定定位位基基准准和和对对刀刀基基准准是是重重合合的的，不不存存在在基基准位移误差，准位移误差， 其可能产生的误差是基准不重合误差。其可能产生的误差是基准不重合误差。 = 099520.02300.10600.06?12H8AB CD0.04(a)(b) 铣台阶面工序定位误差的分析计算【例例1 】加加工工一一批批工工件件如如图图所所示示，除除了了A、B处处台台阶阶面面其其余余各各表表面面均均已已加加工工完完成成，现现在在

42、采采用用由由图图所所示示夹夹具具定定 位位 方方 案案 加加 工工 A、 B面面 ， 保保 证证 尺尺 寸寸 300.1mm和和600.06mm，试试分分析析此此定定位位方方案案产产生生的的定定位位误误差差能能否否满足加工要求。满足加工要求。1001300.1，定定位位基基准准是是C，工工序序基基准准是是孔孔的的轴轴线线，定位尺寸定位尺寸为为520.02， （定位基准与定位基准与对刀基准是同一平面）对刀基准是同一平面）（工序基准相对于定位基准的位移量）（工序基准相对于定位基准的位移量）故故可以满足要求可以满足要求2600.06，定定位位基基准准D，工工序序基基准准为为D，定定位位基准和工序基准

43、重合，基准和工序基准重合，定位基准与对刀基准重合。定位基准与对刀基准重合。，所以所以 101【例例2】如下图所示零件的定位方案，求铣如下图所示零件的定位方案，求铣A A、B B两平面时两平面时L L1 1、L L2 2、L L3 3、L L4 4的定位误差的定位误差L L1 1、L L2 2、L L3 3、L L4 4？工序基准工序基准 ：工序图上工序尺寸的设计基准。工序图上工序尺寸的设计基准。对刀基准：调整刀具位置时所用的基准。对刀基准：调整刀具位置时所用的基准。定位基准定位基准 ：在加工过程中：在加工过程中使工件占据正确加工位置所使用的基准使工件占据正确加工位置所使用的基准解：解：定位基准

44、：定位基准相对相对对刀基准对刀基准的的最大移动量最大移动量：工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大位移量。：工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大位移量。1022 2圆孔定位时定位误差的计算圆孔定位时定位误差的计算 工工件件采采用用圆圆孔孔定定位位室室时时，工工件件定定位位面面是是圆圆柱柱孔孔，定定位位工工件件的的定定位位工工作作面面是是外外圆圆柱柱面面，两两者者以以一一定定性性质质的的配配合合实实现现工工件件定定心心定定位位，应应根根据据配配合合性性质质的的不不同同，分别计算定位误差。分别计算定位误差。1）定位面与定位工作面是）定位面与定位工作面是过盈配合，过盈配合，不存在配合间

45、隙。不存在配合间隙。则：则：103其中： 为定位孔的最大值定位孔的最大值为定位用心轴定位用心轴或销子的最小直径最小直径2 2）定位面和定位工作面定位面和定位工作面为间隙配合为间隙配合根据前述，此时定位基准为孔的中心线；对刀基准为心轴的根据前述，此时定位基准为孔的中心线；对刀基准为心轴的中心线，则中心线，则位移误差：位移误差：（即（即等于等于定位的定位的孔和心轴间最大间隙的一半！孔和心轴间最大间隙的一半！）b bh-h? Dmax?dminhmin基准位移误差产生原因基准位移误差产生原因hmax104【例例3 3 】有有一一批批如如图图所所示示的的工工件件，外外圆圆为为 ， 内内孔孔为为 ，两两

46、端端面面均均已已加加工工合合格格，并并保保证证外外圆圆对对内内孔孔的的同轴度误差同轴度误差 在范围内。今按图示的定位方案，用在范围内。今按图示的定位方案，用 心轴定位，在立式铣床上用顶尖顶住心轴铣心轴定位，在立式铣床上用顶尖顶住心轴铣槽子。除槽宽要求外，还应保证下列要求：槽子。除槽宽要求外，还应保证下列要求：（1 1）槽的轴向位置尺寸；）槽的轴向位置尺寸；（2 2）槽底位置尺寸）槽底位置尺寸试分析计算定位误差，判断定位方案的合理性。试分析计算定位误差，判断定位方案的合理性。105用心轴定位内孔铣槽工序的定位误差分析计算 106解：解：（1）对尺寸）对尺寸 而言：而言：工工序序基基准准、定定位位

47、基基准准和和对对刀刀基基准准都都是是工工件件左左端端面面，平平面面定定位位。所以所以， ，(2)对尺寸对尺寸 来说：来说： 尺寸尺寸 的定位误差：的定位误差： 工序基准为工序基准为外圆下母线，外圆下母线， 定位基准为定位基准为内孔中心线，内孔中心线， 对刀基准为对刀基准为心轴中心线。心轴中心线。 定位基准和工序基准不重合，定位基准和工序基准不重合，定位尺寸为定位尺寸为 （这这仅仅是是外外圆圆下下母母线线和和外圆圆心之间的外圆圆心之间的位置关系，位置关系，没考虑同轴度！没考虑同轴度！）107 内内孔孔和和外外圆圆有有同同轴轴度度误误差差，这这项项误误差差会会引引起起的的基基准准不不重重合合误差为

48、：误差为： 则（基准不重合误差是这两项之和！（基准不重合误差是这两项之和！）内孔和心轴作间隙配合，所引起的基准位移误差内孔和心轴作间隙配合，所引起的基准位移误差为： 三个量都是独立变量，互不相干，又都在同一尺寸方向上，因此定位误差占尺寸公差的 ，能保证加工要求。能保证加工要求。1083 3、V V形块定位外圆时的定位误差形块定位外圆时的定位误差的分析计算的分析计算 109如上图，O为理论圆的中心，O，O为外圆直径为dmax和dmin，时的圆 心 位 置 。 在OCO中，oCdmaxdmindo1o 1o V形块定位外圆时的定位误差分析计算重要公式：重要公式：110【例例4 】一一批批如如图图（

49、a）所所示示工工件件，外外圆圆已已经经加加工工合合格格，现现在在用用V形形块块定定位位铣铣宽宽度度为为b的的槽槽，若若要要求求保保证证槽槽底底的的尺尺寸寸分分别别为为L1，L2，L3，试试分分别别计计算算这这三三种种不不同同尺尺寸寸要求的定位误差。要求的定位误差。（a）bL1L3dT(d)/2L2oMN111d+T(d)/2d-T(d)/2L1minL1max （b） 1o1o1dwD1）L1的定位误差的定位误差112解：解：1）L1的定位误差L1工序基准工序基准为外圆轴线， 定定位位基基准准为外圆轴线。两者不存在基准不重合误差，故对刀基准为理论圆中心对刀基准为理论圆中心。存在基准位移误差11

50、3d+T(d)/2d-T(d)/2L2maxL2min L3max（c）1o 1o2dwDL3min 3dwD V形块定位外圆铣槽时的三种不同尺寸要求及其定位误差计算M MN N2）L2尺寸的定位误差114L2的工序基准:外圆上母线， 定位基准:外圆中心，存在基准不重合误差存在基准不重合误差(工序基准M由于定位圆柱面的制造误差引起的位移)： 对刀基准为理论圆中心。存在基准位移误差：L2L2尺寸的定位误差尺寸的定位误差115L2的定位误差为两者的合成。两者都是由外圆直径的变化同时引起的。所以要判断两者的方向要判断两者的方向特点。 当外圆直径从大到小时，当外圆直径从大到小时，工序基准工序基准M M

51、相对相对定位基准定位基准O O是向是向O O方方向即向即向下偏移向下偏移的的（如下图所示如下图所示）。 当放入V形块中后，当外圆直径由大变小时，当外圆直径由大变小时，定位基准定位基准（轴心线轴心线）相对）相对对刀基准对刀基准（理论轴中心理论轴中心）也是）也是向下偏移向下偏移的。的。 综合起来两者合成方向相同方向相同( (取取+ +号号） 116d+T(d)/2d-T(d)/2L2maxL2min L3max（d）1o 1o2dwDL3min 3dwD V形块定位外圆铣槽时的三种不同尺寸要求及其定位误差计算M MN N 3 3）L3L3尺寸的定位误差尺寸的定位误差117 L3的工序基准为的工序基

52、准为外圆下母线，外圆下母线， L3的的定位基准为定位基准为外圆中心，存在基准不重合误差：外圆中心，存在基准不重合误差： 对刀基准为理论圆中心对刀基准为理论圆中心。存在基准位移误差。存在基准位移误差 L3L3尺寸的定位误差尺寸的定位误差同理：同理：118L3 L3 的的定定位位误误差差为为两两者者的的合合成成。两者都是由外圆直径的变化同时引起的。所以要判断两者的方向要判断两者的方向特点：当当外外圆圆直直径径从从大大到到小小时时，工工序序基基准准N N相相对对定定位位基基准准O O是是向向O O方方向即向即向上偏移向上偏移的（的（从零件图上看从零件图上看）。）。 当当放放入入V V形形块块中中后后

53、，当当外外圆圆直直径径由由大大变变小小时时，定定位位基基准准（轴轴心心线线）相相对对对对刀刀基基准准（为为理理论论圆圆中中心心）是是向向下下偏偏移移的的。综综合合起起来来两者合成方向相反两者合成方向相反(取取-号号）。注意：注意：两者中的大值减小值！两者中的大值减小值！119工序尺寸以工序尺寸以H3标注，其定位误差为：标注，其定位误差为：=B1B2=O2B2+O1O2-O1B1 =sin21Td2d-Td2 d2+sin21Td21也可按定位误差定义推算：也可按定位误差定义推算：L3尺寸的尺寸的定位误差：定位误差：工序基准工序基准B在加工尺寸方向的变动量。在加工尺寸方向的变动量。120【例例5

54、】如如图图所所示示，已已知知， 两两外外圆圆同同轴轴度公差为度公差为0.02，V形块夹角形块夹角=90。定位方案如图所示，试计算：定位方案如图所示，试计算：（1）铣键槽时）铣键槽时尺寸尺寸A及及对称度对称度的定位误差的定位误差；（2）若若键键槽槽深深度度要要求求A=,键键槽槽对对称称中中心心对对 轴轴线线的的对对称度公差为称度公差为t=0.25，问此，问此定位方案可行否？定位方案可行否？121解：解：（1）定位误差的计算）定位误差的计算1 1）键键槽槽中中心心对对称称度度的的定定位位误误差差（仅仅有有基基准准不不重重合合误误差）：差）： 槽宽的槽宽的定位基准：定位基准：小外圆轴心，小外圆轴心，

55、 槽宽的槽宽的工序基准：工序基准：大外圆中心大外圆中心， 槽宽的槽宽的对刀基准：对刀基准：V V形块上小圆的理论圆中心。形块上小圆的理论圆中心。 由于由于两外圆有同轴度误差两外圆有同轴度误差，所以存在基准不重合误差，所以存在基准不重合误差 = = 0.020.02对对刀刀基基准准和和定定位位基基准准存存在在的的基基准准位位移移误误差差发发生生在在垂垂直直方方向向和对称度误差无关和对称度误差无关。因此。因此在对称度方向上在对称度方向上， =0122定位基准：定位基准：小外圆小外圆 轴线，轴线，工序基准：工序基准：大外圆大外圆 的下母线，的下母线，对刀基准：对刀基准：V V形块形块上上小圆的小圆的

56、理论圆中心理论圆中心 由由于于定定位位基基准准和和工工序序基基准准不不重重合合，且且两两外外圆圆有有同同轴轴度度误误差，所以存在基准不重合误差：差，所以存在基准不重合误差：对刀基准和定位基准对刀基准和定位基准存在基准位移误差：存在基准位移误差： 2 2）A A尺寸的定位误差：尺寸的定位误差：123 两两个个误误差差对对尺尺寸寸A A的的影影响响是是相相互互独独立立的的，因因此此总总的定位误差为的定位误差为：故此定位方案可行。故此定位方案可行。 2 2）分析定位方案是否可行）分析定位方案是否可行124如图所示零件已加工好如图所示零件已加工好100100，4040，4545，求尺寸求尺寸L的定位误

57、差。的定位误差。【例例6】由由100100引起的引起的基准位移误基准位移误差：差：L L 的定位误差为：的定位误差为：解：解： 由由4040引起的引起的基准不重合误差：基准不重合误差：（基准重合）立铣刀立铣刀125由尺寸由尺寸40引起的定位误差：引起的定位误差：1262-42-4 工件在夹具上的夹紧工件在夹具上的夹紧 工工件件定定位位之之后后必必须须通通过过夹夹具具上上的的夹夹紧紧装装置置将将其其可可靠靠地地固固定定在在正正确确的的加加工工位位置置上上，使使其其在在承承受受工工艺艺力力和和惯惯性性力力等等的的情情况况下下正正确确位位置置不不发发生生变变化化。否否则则，在在加加工工过过程程中中因

58、因切切削削力力、惯惯性性力力的的作作用用而而发发生生位位置置的的变变化化或或引引起起振振动动，原原有有的的正正确确定定位位遭遭到破坏，就不能保证加工要求。到破坏，就不能保证加工要求。 产生夹紧力的装置是夹紧装置。产生夹紧力的装置是夹紧装置。127一夹紧装置的组成一夹紧装置的组成1对夹紧机构的基本要求对夹紧机构的基本要求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； 稳稳2 2）夹紧力大小要适当；）夹紧力大小要适当； 牢牢3 3）夹紧动作要迅速、可靠；）夹紧动作要迅速、可靠； 快快4 4）结构紧凑，易于制造与维修。）结构紧凑，易于制造与维修。1282夹紧机构的组成

59、夹紧机构的组成 下下图是典型的夹紧装置，它由以下几个部分组成图是典型的夹紧装置，它由以下几个部分组成129（1）夹紧）夹紧力源力源装置；装置；（2）中间）中间递力机构；递力机构； 特点：特点：改变力的大小改变力的大小，通常为增力机构；，通常为增力机构；改变改变夹紧夹紧力的方向力的方向；使使夹夹具具具具有有一一定定的的自自锁锁性性，以以保保证证夹夹紧可靠。紧可靠。（3）夹紧元件；夹紧元件；夹具的组成：夹具的组成：（4 4）夹具体。夹具体。130二夹紧力的确定 1夹紧力方向的选择夹紧力方向的选择1）主要）主要夹紧力的作用方向力的作用方向应指向工作主要定位基指向工作主要定位基准面准面，以保，以保证工

60、件的加工要求工件的加工要求1312 2）夹紧力的作用方向不应破坏工件的准确定位，应）夹紧力的作用方向不应破坏工件的准确定位，应使工件定位正确稳定使工件定位正确稳定。 1323 3）夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度大的方向相）夹紧力的作用方向应尽量与工件刚度大的方向相一致，以减小工件夹紧变形。一致，以减小工件夹紧变形。 1334 4）夹紧力的作用方向应尽可能有利于减小夹紧力，以）夹紧力的作用方向应尽可能有利于减小夹紧力，以利于夹紧装置的体积的减小。利于夹紧装置的体积的减小。 1342 2夹紧力作用点的确定夹紧力作用点的确定 1 1）夹紧力的作用点应正对支承元件）夹紧力的作用点应正对支承元件或处于

61、支承元或处于支承元件构成的稳定受力区内，以免引起工件移动或偏转而件构成的稳定受力区内，以免引起工件移动或偏转而破坏工件的正确定位。破坏工件的正确定位。 1352 2）夹紧力作用点应处于工件刚性较好的部位）夹紧力作用点应处于工件刚性较好的部位或使夹紧或使夹紧力均匀分布，以减小工件的夹紧变形。力均匀分布，以减小工件的夹紧变形。 1363 3）夹紧力的作用点应）夹紧力的作用点应尽量靠近加工部位尽量靠近加工部位，防止工件的，防止工件的振动或变形。振动或变形。 137 3夹紧力大小的估算 1 1）夹紧力的大小应适当）夹紧力的大小应适当2）夹紧力的大小力的大小应稳定定3）夹紧力大小的估算力大小的估算夹紧力

62、的力的计算方法一般是将工件作算方法一般是将工件作为一受力体一受力体进行受力行受力分析，分析，根据静力平衡条件列出平衡方程，求解根据静力平衡条件列出平衡方程，求解出保持工件平出保持工件平衡衡所需的最小所需的最小夹紧力力。工件承受的力有切削力、夹紧力、重力、惯性力等，其中工件承受的力有切削力、夹紧力、重力、惯性力等，其中切削力是一个主要力，计算夹紧力时，一般先根据金属切削切削力是一个主要力，计算夹紧力时，一般先根据金属切削原理的相关理论计算出加工过程中可能产生的最大切削力原理的相关理论计算出加工过程中可能产生的最大切削力（或切削力矩），并找出切削力对夹紧力影响最大的状态，（或切削力矩），并找出切削

63、力对夹紧力影响最大的状态，按静力平衡求出夹紧力的大小。按静力平衡求出夹紧力的大小。138实际夹紧力的计算公式为实际夹紧力的计算公式为式中 Fj实际所需夹紧力 Fj0按静力平衡求出的夹紧力 k安全系数 安安全全系系数数k k值值的的取取值值范范围围在在1.51.53.53.5之之间间，视视其其具具体体情情况况而而定定。精精加加工工、连连续续切切削削、切切削削刀刀具具锋锋利利等等加加工工条条件件好好时时，取取k=k=1.51.52 2；粗粗加加工工，断断续续加加工工、刀刀具具刃刃口口钝钝化化等等加加工条件差时，工条件差时，取取k=k=2.52.53.53.5。139三常用夹紧机构三常用夹紧机构 1

64、 1斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构 斜楔直接夹紧斜楔直接夹紧140斜楔杠杆夹紧斜楔杠杆夹紧1411 1）斜楔夹紧机构的工作原理）斜楔夹紧机构的工作原理斜楔夹紧机构是利用斜楔的轴向移动直接对工件进行夹紧或推动中间元件将力传递给夹紧元件再对工件进行夹紧。2）斜楔夹紧机构夹紧力的计算）斜楔夹紧机构夹紧力的计算 FSFJF1P1FJNF22图斜楔机构受力分析图142由于在垂直方向受力是相等的所以在水平方向：式中 Fj工件获得的夹紧力（N）；Fs施加在斜楔上的原始作用力（N）；斜楔的斜角（）；1工件与斜楔之间的摩擦角，摩擦系数f1=tg1；2夹具体与斜楔之间的摩擦角，摩擦系数f2=tg2。1433 3）斜楔自

65、锁条件的计算）斜楔自锁条件的计算 自锁自锁： 是指当工件被夹紧之后，在不再施加原始作用力的情况下工件依然被夹紧的现象。图1-63斜楔机构自锁时受力分析图FJF11FJNF22-2144若N和F2的合力为R，则由自自锁锁条条件：件：其中其中代入上式，得：一般取斜角一般取斜角=6=61010。图1-63斜楔机构自锁时受力分析图FJF11FJNF22-21455）斜楔）斜楔夹紧机构的机构的夹紧行程行程斜楔夹紧机构的夹紧行程一般很小，夹紧行程的大小与斜角和斜楔轴向移动距离成正比关系。要增大夹紧行程，就必须增大斜楔轴向移动距离或增大斜角，但往往都是不可行的。增大斜角会受到自锁条件的限制；增大斜楔轴向移动

66、距离会使夹紧机构的尺寸增大、体积增大，还会延长操作时间，影响劳动生产率。在生产实际中常采用双斜角结构的斜楔在生产实际中常采用双斜角结构的斜楔.1图1-64双斜角结构的斜楔1466）斜楔斜楔夹紧机构的特点及机构的特点及应用用 斜斜楔楔夹夹紧紧机机构构结结构构简简单单，增增力力比比较较大大F Fj j=(2.6=(2.63.2)3.2)Q Q，自锁性能好自锁性能好，广泛应用于中间递力机构。，广泛应用于中间递力机构。 由由于于手手动动夹夹紧紧费费时时费费力力效效率率低低，所所以以很很少少用用来来手手动动直接夹紧工件直接夹紧工件。 斜斜楔楔夹夹紧紧机机构构夹夹紧紧行行程程很很小小，故故对对工工件件夹夹

67、紧紧表表面面的的尺尺寸寸精精度度要要求求比比较较高高，以以避避免免发发生生夹夹不不着着或或无无法法夹夹的情况。的情况。1472 2、螺旋夹紧机构、螺旋夹紧机构 1 1）螺旋夹紧机构的工作原理）螺旋夹紧机构的工作原理 螺旋夹紧机构是利用螺旋副配合转动产生的轴向移动和轴向力直接夹紧工件或推动夹紧元件对工件实施夹紧的， 螺旋夹紧机构1482 2）螺旋夹紧机构的夹紧力）螺旋夹紧机构的夹紧力 螺栓或螺钉上的螺旋线相当于绕在其中径上的一个斜面，从本质上讲，螺旋夹紧机构是由斜楔夹紧机构演变而来的，故由斜楔夹紧机构夹紧力Fj的计算可导出螺旋夹紧机构的夹紧力149式中 FJ螺旋夹紧机构所产生的夹紧力；FS作用在

68、手柄上的原始作用力；L原始作用力的力臂；d0螺纹中径；螺纹升角，标准紧固螺纹的螺旋升角为3.5； 1螺旋副的当量摩擦角，可参阅相关资料求出；2压块与工件之间的摩擦角；r压块与工件表面间的摩擦力矩半径，可参阅相关资料进行计算。p1081503 3）增力倍数）增力倍数 一般摩擦系数f1=f2=0.10.15,对应的摩擦角为543832；螺旋的斜角小于4，若取1=832，2=6，=3，L=（128）d 当 r=0， 则 Fj=140FS ； r=1/3d， Fj=105FS ； r=1/2d，Fj=98FS4 4）螺旋夹紧机构的自锁条件）螺旋夹紧机构的自锁条件螺旋夹紧机构中，螺螺纹的的升升角角4，具

69、有良好的自锁性能和抗振性能。1515 5）螺旋夹紧机构的夹紧行程）螺旋夹紧机构的夹紧行程 螺螺旋旋相相当当于于将将长长斜斜楔楔绕绕在在圆圆柱柱体体上上，夹夹紧紧行行程程不不受受限限制制，增大螺旋的轴向尺寸便可获得大的夹紧行程，很方便。，增大螺旋的轴向尺寸便可获得大的夹紧行程，很方便。6 6）螺旋夹紧机构的特点、应用及快速作用措施）螺旋夹紧机构的特点、应用及快速作用措施 螺螺旋旋夹夹紧紧机机构构结结构构简简单单，制制造造容容易易，操操作作方方便便，自自锁锁性性能好，增力比大，常用于手动夹紧能好，增力比大，常用于手动夹紧。 螺螺旋旋夹夹紧紧机机构构的的缺缺点点是是操操作作缓缓慢慢，为为了了提提高高

70、其其工工作作速速度，生产实际中度，生产实际中常采用快速作用措施。常采用快速作用措施。 152a) b)1工件 2止动销 3螺母套筒手柄 4夹紧螺杆 快速作用快速作用螺旋夹紧机构螺旋夹紧机构1533圆偏心夹紧机构圆偏心夹紧机构 1）圆偏心偏心夹紧机构的工作原理机构的工作原理 圆偏心夹紧机构作用原理x x154 图中O1是圆偏心轮的几何中心，R是几何半径，O2是回转中心，e是偏心距（几何中心与回转中心之间的距离）。NN面是工件被夹紧表面。顺时针扳动手柄，圆偏心轮绕其回转中心O2回转，其回转半径逐渐增大，直至夹紧工件表面NN。以O2为圆心，以（R-e）为半径作一虚线圆（称基圆），则图中阴影部分相当于

71、一个绕在基圆盘上的弧形楔。当顺时针扳动手柄时，弧形楔便逐渐地楔紧在转轴和工件之间，夹紧点x，此时回转半径x，如图1-67b）所示，逆时针扳动手柄即可实现松夹。 155 圆偏心轮夹紧的工作原理就是利用圆偏心轮回转半径的变化夹紧或松开工件。圆偏心轮也是斜楔的一种变形结构，其作用原理与斜楔相同。1）圆偏心偏心夹紧机构的工作原理机构的工作原理1562）主要结构参数）主要结构参数 圆偏心夹紧的主要结构参数1573）圆偏心偏心夹紧机构机构夹紧力的力的计算算 设有一当量力FS1如图所示，该力与回转半径x垂直，对回转中心的力距与手柄上原始作用力Fs对回转中心的力矩相等即 158x x159 圆偏心轮也是斜楔的

72、一种变形结构，忽略转轴对圆偏心轮的摩擦力距及转轴对圆偏心轮的作用 力 （ 忽 略 会 使 夹 紧 力 的 值 稍 有 增 大 ） ， 且 时 （要保证自锁，x=610） ，由斜楔夹紧机构夹紧力Fj的计算可导出圆圆偏偏心心夹紧机构的夹紧力为：夹紧机构的夹紧力为：160式中 Fj夹紧力；FS原始作用力；L作用力臂；x夹紧点处的回转半径；x夹紧点处的升角；1圆偏心轮与工件之间的摩擦角；2圆偏心轮与转轴之间的摩擦角。1614 4）圆偏心夹紧机构的自锁条件）圆偏心夹紧机构的自锁条件MFjFxx x圆偏心夹紧机构自锁条件分析162 若忽略转轴处摩擦力矩、作用力对自锁的有利影响，要保证圆偏心夹紧机构自锁必须

73、163是工件与圆偏心轮之间的摩擦系数，一般取 ，故：因为是变化的，要保证自锁需1645）增力倍数）增力倍数 当 ,f1 =0.1，对应的摩擦角为543， L=（22.5）DFj=(9-11)FS6）圆偏心的夹紧行程）圆偏心的夹紧行程 0 0 2e2e内变化内变化1657 7）圆偏心夹紧机构的特点及应用）圆偏心夹紧机构的特点及应用 圆圆偏偏心心夹夹紧紧机机构构结结构构简简单单，操操作作方方便便，动动作作迅迅速速，但但自自锁锁能能力力较较差差，增增力力比比小小，（取取决决于于L/L/的的比比值值）。常常用用在在切切削削平平稳稳且且切切削削力力不不大大的的场场合合。下下图为几种常见的圆偏心机构。图为

74、几种常见的圆偏心机构。166圆偏心夹紧机构：圆偏心夹紧机构：1674定心定心夹紧机构机构定心夹紧机构定心定位1681）以等速移）以等速移动原理工作的定心原理工作的定心夹紧机构机构（1 1）三爪卡盘）三爪卡盘 在夹紧工件的同时实现定心定位。三爪卡盘常用于工件的粗加工和半精加工。 三爪卡盘的结构如图1-74a），定心夹紧原理如图1-74b）。169a) b)图1-74 三爪自定心卡盘170（2）斜楔式定心夹紧机构）斜楔式定心夹紧机构 斜楔式定心夹紧机构常用于工件以圆柱孔定位的情况。依靠斜楔的移动，推动滑块径向移动，实现对工件的定心定位和夹紧。 图1-75是斜楔推动滑块对套筒件夹紧的实例。171图1

75、-75 斜楔定心夹紧心轴例11滑块2螺母172（3 3）螺旋定心夹紧机构）螺旋定心夹紧机构 螺旋定心夹紧机构是利用等螺距的左右旋螺纹驱动两活动V形块对工件实行定心夹紧。工件以对称中心平面为定为基准时，应用这种夹紧机构。173图1-76 螺旋、V形块定心夹紧机构1、2V形块 3螺杆 4、10紧定螺钉 5、9调节螺钉 6、8固定螺钉 7叉座 11工件1745 5联动夹紧机构联动夹紧机构 在夹紧机构设计中，有时需要对一个工件的几个点或多个工件同时进行夹紧，为减少工件装夹时间，简化结构，常采用各种联动夹紧机构，这种机构可以从一处施加作用力，同时在几处或几个方向上对一个或几个工件同时进行夹紧。下图所示的

76、联动夹紧机构，夹紧力作用在两互相垂直的方向上，称为双向联动夹紧机构。175双向联动夹紧机构1螺母3工件2杠杆5螺杆8夹具体9、10压块176平行联动夹紧机构1螺母2、6压板3工件4杠杆5、7螺杆8夹具体9、10压块 下图所示的夹紧机构两夹紧点的方向相同，称为平行联动夹紧177四四四四. . . .夹紧动力源装置夹紧动力源装置夹紧动力源装置夹紧动力源装置1.1.气动夹紧气动夹紧1雾化器 2减压阀 3止回阀 4转向阀 5调速阀 6气压表 7气缸 工作压力在工作压力在0.40.6MPa0.40.6MPa1782.2.液压夹紧液压夹紧特点： (1)工作压力高,可达56.5MPa，传传动动力力大大，不需

77、增力机构，夹具结构简单夹具结构简单； (2)油液不可压缩，夹紧刚性大，工工作作平平稳稳，夹夹紧可靠；紧可靠； (3)噪声小，劳动条件好。 (4)适适用用于于重重力力切切削削或加工大型工件时的多处夹紧1793.3.气气- -液压组合夹紧液压组合夹紧1气缸 2增压缸 3活塞杆 4活塞杆 5工作缸 6活塞 180一、钻床夹具一、钻床夹具一、钻床夹具一、钻床夹具1. 1.组成：钻模板、钻套、定位元件、夹紧装置、夹具体组成：钻模板、钻套、定位元件、夹紧装置、夹具体组成：钻模板、钻套、定位元件、夹紧装置、夹具体组成：钻模板、钻套、定位元件、夹紧装置、夹具体2-52-5 各类机床夹具特点各类机床夹具特点18

78、12.钻套：钻套：1821833.钻套尺寸：钻套尺寸： 内径：内径： d=刀具的外径。基轴刀具的外径。基轴制制F7/h6，G6/h5。 高度：高度： H=(1.52)d（一般）（一般） H=(2.53.5)d（高精度）（高精度）钻套与工件间的距离：钻套与工件间的距离： h=(0.30.7)d（铸铁）（铸铁） h=(0.71.5)d（钢材）（钢材）1844 4、钻钻模模的的类类型型1851861871885 5、钻模板、钻模板189二、镗床夹具二、镗床夹具组成：镗模支架、组成：镗模支架、组成：镗模支架、组成：镗模支架、 镗套、镗套、镗套、镗套、 定位元件、定位元件、定位元件、定位元件、 夹紧装置

79、、夹紧装置、夹紧装置、夹紧装置、 夹具体夹具体夹具体夹具体190悬挂臂（一）镗模的类型（一）镗模的类型（一）镗模的类型（一）镗模的类型a) 单面前导向60mm的短孔 根据镗模支架的布置形式将镗模分为单面导向镗模单面导向镗模和双面导向镗模两类b) c) 单面后导向 盲孔或60mm的通孔191双面导向镗模双面导向镗模1921931. 1.镗套：镗套：镗套：镗套：（二）镗模设计要点（二）镗模设计要点（二）镗模设计要点（二）镗模设计要点194195回转式镗套 图中左端a处镗套叫内滚式镗套，工作时镗刀杆4连同轴承相对导向滑套3转动，并连同导向滑套3相对镗套2移动。图中右端b处的镗套称为外滚式镗套，镗套5

80、与镗刀杆4配合，处于滚动轴承之内，工作时镗套5随同镗刀杆4一起旋转并只可相对移动。这种镗套结构尺寸较小，常用于前导向。 1962. 2.镗模支架镗模支架镗模支架镗模支架与夹具体与夹具体与夹具体与夹具体197夹具体198组成：组成：组成：组成：定位元件、定位元件、定位元件、定位元件、夹紧装置、夹紧装置、夹紧装置、夹紧装置、对刀块、对刀块、对刀块、对刀块、连接元件、连接元件、连接元件、连接元件、夹具体夹具体夹具体夹具体三、铣床夹具三、铣床夹具199（一）铣床夹具的类型（一）铣床夹具的类型（一）铣床夹具的类型（一）铣床夹具的类型 根据铣削的进给方式不同铣床夹具根据铣削的进给方式不同铣床夹具可分为直线

81、进给式、圆周进给式和仿形可分为直线进给式、圆周进给式和仿形进给式三种，其中进给式三种，其中直线进给式铣床夹具直线进给式铣床夹具应用最多应用最多。200201202（二）铣床夹具的设计要点（二）铣床夹具的设计要点1.夹具总体结构夹具总体结构 1 1）夹具体要有足够的强度和刚度。）夹具体要有足够的强度和刚度。 为了保证夹具的工作稳定可靠，铣床夹为了保证夹具的工作稳定可靠，铣床夹具的夹具体尺寸一般比较大。具的夹具体尺寸一般比较大。 2 2）夹紧机构所提供的夹紧力要足够大，夹紧机构所提供的夹紧力要足够大，且要求有较好的自锁性能。且要求有较好的自锁性能。 3 3）应尽可能的采用机动夹紧机构或联动）应尽可

82、能的采用机动夹紧机构或联动夹紧机构夹紧机构。并在可能的情况下，采用多件装。并在可能的情况下，采用多件装夹和多件加工。夹和多件加工。 2032.对刀装置对刀装置2043. 3.夹具体夹具体夹具体夹具体与连接元件（定位键）与连接元件（定位键）与连接元件（定位键）与连接元件（定位键）205铣床夹具的定位键：铣床夹具的定位键：夹具夹具工作台工作台T形槽形槽2061）先先用用双双点点划划线线（假假想想线线）画画出出工工件件外外形形（在在夹具图中，工件视为透明体）；夹具图中，工件视为透明体）； 2 2）然然后后围围绕绕工工件件依依次次画画出出定定位位元元件件、夹夹紧紧装装置置和刀具导向元件等；和刀具导向元件等； 3 3）最最后后用用夹夹具具体体把把各各种种元元件件连连成成一一整整体体，有有的的还需画出夹具与机床还需画出夹具与机床连接的元件连接的元件。 2-6机床夹具结构草图的绘制方法机床夹具结构草图的绘制方法207设计实例：设计实例：208