機(jī)械制造工藝學(xué)(機(jī)床夾具)

1、第二章 機(jī) 床 夾 具,2.1夾具概述§2.1.1 工件的安裝方式 工件要加工必須有兩個(gè)前提：一個(gè)是定位，一個(gè)是夾緊。從定位到夾緊的整個(gè)過(guò)程叫安裝。用于安裝的工藝裝備稱(chēng)為機(jī)床夾具.不同的生產(chǎn)條件（機(jī)床、工件、加工面、生產(chǎn)類(lèi)型等）安裝方法也不同。可分為3種：,一 直接找正安裝,操作者利用劃針、百分表等量具直接校準(zhǔn)待加工面或相關(guān)表面以獲得正確位置。   特點(diǎn): 安裝精度高低取決于操作者

2、水平。（劃針0.5，百分表0.02，精密量具可達(dá)0.01以上。）安裝費(fèi)力費(fèi)時(shí)，效率低；工件上要有可供找正的表面。  應(yīng)用范圍: 單件小批生產(chǎn)和精度要求高、使用夾具無(wú)法達(dá)到精度的成批生產(chǎn)。  如圖8-1所示，在單件小批滾齒時(shí)，為了使工件中心與機(jī)床中心一致，專(zhuān)門(mén)為此設(shè)計(jì)夾具成本過(guò)高，一般采取用百分表直接找正工件。就是開(kāi)動(dòng)機(jī)床慢速旋轉(zhuǎn)，觀察百分表的指針，檢查工件的徑跳，合格后再夾緊工件。,圖8-1 直接找正安

3、裝,返回,圖8-2 直接找正動(dòng)畫(huà),二 劃線找正安裝,鉗工先按加工要求在工件表面劃好線，機(jī)加工時(shí)工人按劃線找正后再夾緊。例如，在刨床上利用平口鉗裝夾，加工軸承座的底座平面，工人先輕夾工件，再利用劃針盤(pán)按鉗工劃好的線在工作臺(tái)上來(lái)回移動(dòng)，直到劃針在工件兩頭都與加工線重合再夾緊工件。（見(jiàn)圖8-3）特點(diǎn) : 1) 可保證各加工面有足夠的加工余量及位置精度；     

4、 2)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，采取補(bǔ)救措施；       3)增加了劃線工序、浪費(fèi)工時(shí)；       4) 劃線具有一定的寬度（0.2～0.3），安裝精度不高應(yīng)用范圍 :單件小批生產(chǎn)無(wú)可供直接找正表面的復(fù)雜件，如箱體類(lèi)零件；或雖然有條件使用夾具，但毛坯誤差過(guò)大的工件。,返回,圖8-3,三 采用夾具安裝,使

5、用能保證工件迅速定位與夾緊的裝置進(jìn)行安裝叫作夾具安裝。（見(jiàn)圖8-4） 特點(diǎn) ;1）安裝效率高成本低；        2）可保證重復(fù)精度；        3）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保證生產(chǎn)節(jié)拍；      

6、0; 4）擴(kuò)大機(jī)床使用范圍。 應(yīng)用范圍 :廣泛用于大批量生產(chǎn)，中批生產(chǎn)及單件小批生產(chǎn)無(wú)夾具安裝就無(wú)法保證精度的工件加工。,返回,圖8-4,§2.1.2 機(jī)床夾具的功用,夾具的概念: 在機(jī)械加工中能用來(lái)迅速裝夾工件,使機(jī)床,刀具,工件保持正確相對(duì)位置的裝置。 夾具有以下作用:☆ 工件裝夾迅速，減少輔助時(shí)間；☆ 保證一定的加工精度，特別是相互位置精度；☆ 發(fā)揮機(jī)床潛力，擴(kuò)大使用范圍；

7、☆ 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)；☆ 平衡工序時(shí)間，便于生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。    目前，正在研究“尋位加工”。即用螺栓、壓板將工件隨機(jī)地夾緊在工作臺(tái)上，由測(cè)量頭尋找工件的位置并將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)指揮機(jī)床對(duì)工件進(jìn)行加工。這種加工方法是不需要專(zhuān)用夾具的。但是尚在研究之中。,圖8-5 車(chē)孔夾具動(dòng)畫(huà),§2.1.3 機(jī)床夾具的組成,如圖8-6為鉆床夾具。工件5以孔和大端面定位，孔中有一

8、心軸6，大端靠在夾具體7立柱上；以螺母夾緊；以鉆模套4引導(dǎo)刀具對(duì)工件進(jìn)行鉆孔。心軸和鉆模板3固定在夾具體上。若要鉆不同方向的孔，還需配分度裝置。可見(jiàn)，機(jī)床夾具組成如下：  ○ 定位元件 確定工件在夾具中的正確位置。如心軸、定位銷(xiāo)、V形塊等；  ○ 夾緊元件 夾緊工件，確保工件的位置不因各種外力而改變。如螺栓、壓板、楔塊、偏心輪等；  ○ 引導(dǎo)元件 確定刀具、機(jī)床與夾具的相對(duì)位置。如鉆模套、鏜套、對(duì)刀塊

9、等。  ○ 夾具體 夾具的基礎(chǔ)件，將上述各種元件連成一個(gè)整體。  ○ 其它 分度機(jī)構(gòu)、鎖緊裝置、定向鍵、平衡鐵、連接件、動(dòng)力裝置,可選用。,返回,圖8-6,§2.1.4 機(jī)床夾具的分類(lèi),一按應(yīng)用范圍分:▲ 通用夾具 指已標(biāo)準(zhǔn)化，在使用中不加或稍加調(diào)整即可裝夾不同的工件的夾具。    如三爪、四爪、平口鉗、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度頭等。這類(lèi)夾具，通常作為機(jī)床附件由專(zhuān)門(mén)廠

10、家生產(chǎn)。廣泛用于單件小批生產(chǎn)。夾緊工件費(fèi)時(shí)間，特別對(duì)形狀復(fù)雜或精度要求高個(gè)工件更是如此，操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率低?！?專(zhuān)用夾具 指為某一工件的某道工序設(shè)計(jì)的夾具。    由于只適用于特定對(duì)象，當(dāng)產(chǎn)品更換或工序內(nèi)容變化，就無(wú)法繼續(xù)使用。因此，主要用于產(chǎn)品定型、工藝穩(wěn)定的大、中批量生產(chǎn)。另外專(zhuān)用夾具1、對(duì)毛坯的質(zhì)量要求高2、設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng),,▲ 成組夾具（可調(diào)夾具）可多次重復(fù)使用， 用于加工形狀相

11、似、尺寸相近的工件的安裝。當(dāng)加工完一種工件后，經(jīng)過(guò)調(diào)整或更換少量元件即可加工另一種工件。同時(shí)適合多品種小批量生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)?！?組合夾具  由按標(biāo)準(zhǔn)化系列化生產(chǎn)出來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)件加少量特殊件組裝而成，可根據(jù)加工對(duì)象進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)新的對(duì)象。,,組合夾具的組成（圖8-7）1 基礎(chǔ)件 組合夾具的基體,將其它元件、合件組裝成一個(gè)整體。2 支承件 把上面的其它元件與基礎(chǔ)件連成一體。3 定位件 用于工件的正確定位。4 導(dǎo)向件 用于

12、確定刀具與工件的相對(duì)位置,也稱(chēng)對(duì)刀元件。5 夾緊件 將已定位好的工件夾緊在夾具上。保證加工時(shí)工件的位置不變。6 緊固件 用來(lái)連接組合夾具中的各種元件及緊固工件。7 其它件 各種用途單一的元件稱(chēng)為其它件。8 合件   由若干零件組裝而成，以完成一定的功用。,圖2-6 鉆孔組合夾具,返回,圖8-7,,二 按動(dòng)力源分 手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液動(dòng)夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具三 按使用機(jī)床分

13、 車(chē)床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、磨床夾具、刨床夾具、鏜床夾具四 按生產(chǎn)過(guò)程分 裝配夾具、檢驗(yàn)夾具、焊接夾具、熱處理夾具,§2.2工件定位,§2.2.1 六點(diǎn)定位原理 一 定位原理  任一物體在空間都有六種宏觀運(yùn)動(dòng)的可能性，稱(chēng)為六個(gè)自由（圖8-8），即沿X、Y、Z軸的移動(dòng)和繞此三軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，欲使工件在空間取得唯一位置，則必須限制六個(gè)自由度。這就是六點(diǎn)定位原理。,返回,圖8

14、-8,,二 原理要點(diǎn)  1、任何物體都有、且只有6個(gè)自由度。    如圖8-9一箱體類(lèi)零件，只要限制了6個(gè)自由度，物體的位置就確定了。2、6個(gè)自由度都存在，是工件在機(jī)床上或夾具中位置不確定的最大程度，即工件最多只能有6個(gè)自由度。 3、消除自由度，加約束（定位元件）。     加約束的同時(shí)要保證工件與定位元件緊貼接觸（靠自重或夾緊力）。4

15、、夾緊不等于定位。    夾緊與定位是兩個(gè)完全不同的概念，不能混為一談。定位是使工件占有正確位置，夾緊是使工件不離開(kāi)正確位置,圖2-7 完全定位,圖8-9,返回,§2.2.2 完全定位  消除全部（6個(gè)）自由度，叫做完全定位。   如圖8-9和圖8-10b所示的定位情況即為完全定位。在底面（主支承面）設(shè)置3個(gè)支承釘限制Z旋轉(zhuǎn)、X移動(dòng)、Y移動(dòng)；側(cè)面（導(dǎo)向

16、面）設(shè)置2個(gè)支承釘限制Z旋轉(zhuǎn)、X移動(dòng)；后面（止推面）設(shè)置1個(gè)支承釘限制Y移動(dòng)，共限制6個(gè)自由度。   這種方式常用、保險(xiǎn)，因?yàn)椴槐負(fù)?dān)心漏了自由度。但是，可能會(huì)造成夾具復(fù)雜化，使夾具成本上升。,§2.2.3 部分定位（不完全定位）,只限制那些影響加工精度的自由度（第一類(lèi)自由度），稱(chēng)為部分定位。如果圖8-9的箱體只加工上平面，則只需限制3個(gè)自由度，在下面設(shè)置三個(gè)支承釘即可。而圖8-10a)銑臺(tái)階面則

17、需限制除Y以外的5個(gè)自由度。這些都是采用部分定位。   圖2-8a)中銑臺(tái)階面時(shí)，由于臺(tái)階面長(zhǎng)度只與工作臺(tái)的移動(dòng)長(zhǎng)度有關(guān)。此方向上的自由度Y移動(dòng)可不限制，只需保證臺(tái)階的高和寬，采用部分定位即去掉限制Y移動(dòng)的支承釘，限制5個(gè)自由度即可。   圖2-8b)中銑不通槽時(shí)，由于除需保證槽的高和寬外，還要保證槽的長(zhǎng)度，Y移動(dòng)也需要限制，所以必須采用如圖所示的完全定位。,圖2-8 定位

18、實(shí)例,圖8-10,返回,§2.2.4 超定位,——某自由度被兩個(gè)以上的約束所限制。   如圖8-11車(chē)長(zhǎng)軸用雙頂尖與三爪裝夾，Y 和Z的移動(dòng)超定位。若頂尖孔與工件外圓不同軸，就會(huì)造成頂尖與工件的變形。改進(jìn)：將前頂尖改為擋銷(xiāo)，只限制X移動(dòng)。   又如加工連桿時(shí)（圖8-12），在兩孔中都使用圓柱銷(xiāo)定位，則X移動(dòng)超定位,工件可能不能順利安裝。   

19、;改進(jìn)：將圓柱銷(xiāo)2改為削邊銷(xiāo)或在右邊加一活動(dòng)V形塊，只限制Z的旋轉(zhuǎn)。,8-11,8-12,返回,超定位可能帶來(lái)定位不可靠或工件不能順利安裝，是否絕對(duì)不能使用呢?并非如此。   只要裝夾的外圓是以頂尖孔定位車(chē)過(guò)的，具有較高的同軸度，就不會(huì)發(fā)生干涉,反而可以傳遞較大的扭矩。     又如加工齒形時(shí)往往用大端面和長(zhǎng)軸定位，（見(jiàn)圖8-13）也是超定位。但是，由于工件孔與端

20、面和心軸與端面有較高的垂直度，不會(huì)發(fā)生干涉，且可承受較大的切削力，對(duì)加工有利。   可見(jiàn)只要不發(fā)生干涉,對(duì)提高工件的支承剛度有利，還是可用的。,8-13,返回,§2.2.5 欠定位,某個(gè)（些）影響加工精度的自由度未加限制。    例如，在加工如圖8-12所示的連桿孔時(shí)，只有平面定位或用平面與一短圓銷(xiāo)定位都屬于欠定位。因?yàn)閮煽椎奈恢脹](méi)有確定。  

21、; 又如車(chē)一小軸（圖8-14a），只用三爪卡盤(pán)夾很短的外圓，限制Y移動(dòng)、Z移動(dòng)，屬于欠定位。（圖8-14b）的工件只限制X移動(dòng)、Y移動(dòng)、Z移動(dòng)，也屬于欠定位。如何改進(jìn)？請(qǐng)思考之(答案)。   再如在圖8-15a)中銑臺(tái)階面時(shí)只限制下面三點(diǎn)，圖b)中銑不通槽時(shí)只限制下面3點(diǎn)和左側(cè)面2點(diǎn)都屬于欠定位。     顯然欠定位是絕對(duì)不可以使用的，因?yàn)樗绊懠庸ぞ?/p>

22、。,8-14,返回,圖8-15 欠定位示例二,返回,圖2-13a 應(yīng)將工件夾長(zhǎng)一些,限制四個(gè)自由度。若工件長(zhǎng)度方向也需要控制,還要在前面加擋銷(xiāo)限X的移動(dòng)。           圖2-13b 一種方案是將心軸加長(zhǎng)一些，以增加對(duì)Y、Z的旋轉(zhuǎn)的限制；     另一種方案是將心軸左面臺(tái)階直徑加大，以增加對(duì)Y、Z的旋轉(zhuǎn)的限制，這兩種方案都可限

23、制除X的旋轉(zhuǎn)以外的5個(gè)自由度。圖8-16 欠定位的改進(jìn),返回,圖8-16 欠定位的改進(jìn),返回,§2.3.1 工件以平面定位§2.3.2 工件以外圓定位§2.3.3 工件以?xún)?nèi)孔定位§2.3.4工件以組合面定位,§2.3定位方式與定位元件,§2.3.1 工件以平面定位   基本支承與輔助支承一、基本支承——起

24、定位作用的支承。  1 固定支承支承釘：（圖2-14)平頭形 用于較光潔的表面；圓頭形 用于毛坯表面；網(wǎng)頭形 用于側(cè)毛坯表面。 支承板：支承面積大，定位面精度較低時(shí)穩(wěn)定性差；（圖2-15) 小板：光條板 螺釘處槽中切屑難以清理； 斜槽板： 螺釘處槽中切屑易于清理，但制造困難。2 可調(diào)支承  可根據(jù)毛坯的尺寸誤差進(jìn)行調(diào)節(jié)。（圖2-16）,,返回,對(duì)固定支承的幾點(diǎn)說(shuō)明：1.支承板用于精基

25、準(zhǔn)面的定位或定位基準(zhǔn)面面積較大時(shí).2.無(wú)論是平頭支承釘或支承板，一般在安裝到夾具體上后需進(jìn)行最終磨削，以使釘或板保持等高，并與夾具體地面保持必要的位置精度（平行或垂直）3.支承釘與支承板已標(biāo)準(zhǔn)化，收集在國(guó)標(biāo)《夾具零部件》中支承釘GB2226-80、支承板GB2236-804.無(wú)論采用國(guó)標(biāo)或自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)件，定位原件必須注意在高度尺寸上預(yù)留最終磨削余量。,可隨工件表面誤差浮動(dòng)，增加與工件的接觸點(diǎn)，提高支承剛度，變形減少，尤其是毛坯

26、表面定位時(shí)，改善余量分配。只限制一個(gè)自由度。兩點(diǎn)式（圖2-17a、b）三點(diǎn)式（圖2-18）,3 自位支承,§2.3.1 工件以平面定位,自位支承是活動(dòng)的，因此盡管每一個(gè)自位支承與工件可能有三點(diǎn)或兩點(diǎn)接觸，但一個(gè)自位支承實(shí)質(zhì)上只起一個(gè)定位支承點(diǎn)的作用，尤其是毛坯表面定位時(shí)，接觸點(diǎn)增加，工件剛度提高，變形減少，改善余量分配,（舉例：拉齒輪花鍵孔）,花鍵孔,在齒輪毛坯上拉花鍵孔，預(yù)孔加工后拉孔，是以被拉孔和一端面作為定位基準(zhǔn)。拉

27、刀剛進(jìn)入孔時(shí)起導(dǎo)向作用的前導(dǎo)部沒(méi)有切削刃，與工件的孔相配合，相當(dāng)于一段定位用的心軸，起著定位原件的作用限制了工件的4個(gè)自由度根據(jù)工件拉花鍵的定位要求只需再設(shè)一個(gè)定位支承點(diǎn)，但已知拉削產(chǎn)生的切削力很大，這要由定位端面來(lái)承受，一般我們很自然的想到與3個(gè)定位支承點(diǎn)接觸，由此產(chǎn)生重復(fù)定位。既要保證工件的定位穩(wěn)定和支承剛性，又不發(fā)生過(guò)定位，通常采用球面式自位支承作為端面支承而達(dá)到目的，而且還可以補(bǔ)償工件上作為定位基準(zhǔn)用的孔和端面間的垂直度偏差，使

28、定位更加可靠。,（舉例：拉齒輪花鍵孔）,二 輔助支承—— 工件定位后,為提高支承剛度所增加的支承，不起定位作用。 如車(chē)削長(zhǎng)軸時(shí)除了以雙頂尖定位外，在中間增加中心架支承。平面常用輔助支承有三種:螺旋式：利用螺栓螺母調(diào)節(jié)與工件接觸。（同可調(diào)支承）自位式：利用彈簧推力保持與工件接觸。（圖2-19）推引式：利用斜面推力保持與工件接觸。（圖2-20）,§2.3定位方式與定位元件,返回,返回,一 V形塊(一) V形塊

29、的形式 1 短V形塊 限制工件2個(gè)自由度。（圖2-21a）2 長(zhǎng)V形塊 限制工件4個(gè)自由度。（圖2-21 b、C）(二) V形塊的應(yīng)用范圍 V形塊應(yīng)用廣泛，對(duì)完整圓與非完整圓都適用主要作用是對(duì)中，可使工件上定位用的外圓中心對(duì)中在V形塊兩斜面的對(duì)稱(chēng)面上1.用于精基準(zhǔn)定位2.用于粗基準(zhǔn)或階梯圓柱面定位3.用于基準(zhǔn)面較長(zhǎng)或兩端基準(zhǔn)面分布較遠(yuǎn)時(shí)(三) V形塊的特征1.兩斜面根部凹槽作用：加工斜面讓刀用的

30、 2.當(dāng)外圓直徑很大時(shí)，V形塊可不用整體結(jié)構(gòu)鋼件，而改用鑄鐵底座上鑲淬硬支撐板或硬質(zhì)合金（節(jié)省材料）3.V形塊兩側(cè)面夾角有600、900、1200，900常用，這些都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。,§2.3.2 工件以外圓定位,返回,二 定位套筒（一）圓柱面定位套 1 整體式 與工件之間有間隙，定心精度不高,用于小型工件。（圖2-22a） 2 剖分式 為無(wú)間隙配合，接觸面積大，定位誤差小，用于中、大型工件。（圖2-22b、

31、c）消除自由度數(shù)視與工件接觸長(zhǎng)短而定。（二）錐套（圖2-22d） 與工件接觸為一圓環(huán)，消除三個(gè)移動(dòng)自由度。（三）半圓定位套p23　　裝卸工件方便，消除自由度數(shù)視與工件接觸長(zhǎng)短而定。三 自動(dòng)定心機(jī)構(gòu)    1 三爪卡盤(pán)    2 彈簧夾頭 可與其它機(jī)構(gòu)聯(lián)合自動(dòng)定位、夾緊。有三種：推式（圖2-23b）；拉式（圖2-23a）；不動(dòng)式（圖2-23C）,

32、67;2.3.2 工件以外圓定位,返回,a b c 1 套筒 2 工件 圖 2-22 定位套筒,圖2-22d 錐套,返回,返回,（一）支承板的支承型式,（二）支承板的組合定位（長(zhǎng)母線與短

33、母線）,四　支承板,返回,一 銷(xiāo)、軸類(lèi)  (一) 定位銷(xiāo)　　1.固定式: 直接用過(guò)盈配合安裝在夾具體上，用于批量不大的生產(chǎn)。（圖2-24a、b、c）　　2.可換式:磨損時(shí)可更換， 用于大批量生產(chǎn)。（圖2-24d）按與工件接觸長(zhǎng)度可分為長(zhǎng)銷(xiāo)（L/d≥1.75）限4點(diǎn)；短銷(xiāo)（L/d≤0.75）限2點(diǎn)。在銷(xiāo)與夾具體之間有一襯套，襯套與夾具體采用過(guò)渡或過(guò)盈配合，襯套和定位銷(xiāo)采用間隙配合　　3.組合式定位銷(xiāo)： 工件同

34、時(shí)以?xún)?nèi)孔和端面定位，除定位銷(xiāo)外，還附加端臺(tái)或支撐墊圈，與夾具體連接為過(guò)盈配合，支承與銷(xiāo)可合為一體，也可是單獨(dú)元件　　　4.削邊銷(xiāo)： A.削邊銷(xiāo)一般是配合圓銷(xiāo)使用的短銷(xiāo) B.斷面形狀多種 C.只消除一個(gè)自由度 D.用的較多為菱形定位銷(xiāo)　　5.錐銷(xiāo)：錐銷(xiāo)又分為圓錐銷(xiāo)和削邊錐銷(xiāo) 圓錐銷(xiāo)：工件以精基準(zhǔn)定位時(shí)選用，接觸線為圓 削

35、邊錐銷(xiāo)：工件以粗基準(zhǔn)定位時(shí)選用，接觸線為間斷圓,§2.3.3 工件以?xún)?nèi)孔定位,返回,§2.3.3 工件以?xún)?nèi)孔定位,（二） 定位心軸    相對(duì)而言，定心精度高，裝卸工件方便，但軸向誤差較大（圖2-25a），圓柱心軸 限制4點(diǎn)，錐度心軸 限制5點(diǎn)。采用間隙配合工件裝卸方便（圖2-25b），但定心精度低。而過(guò)盈配合（圖2-25c）定心精度高，工件裝卸不方便。,§2.3.3 工

36、件以?xún)?nèi)孔定位,（三）小錐度心軸定位時(shí)工件楔緊在心軸上再Lk長(zhǎng)度上工件與心軸產(chǎn)生過(guò)盈配合，加工時(shí)靠過(guò)盈配合帶動(dòng)工件。,,,,,,,,,,,,,,,,小錐度心軸的優(yōu)點(diǎn)：1.消除了工件與心軸的配合間隙，提高了定心定位精度．２.裝卸工件方便（敲擊），定位元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單３.靠過(guò)盈帶動(dòng)工件，不需另外夾緊，又可避免工件在心軸上定位時(shí)的傾斜,§2.3.3 工件以?xún)?nèi)孔定位,（四） 自動(dòng)定心機(jī)構(gòu)    

37、60;三爪卡盤(pán)；彈性心軸（圖2-26a）靠壓緊錐套使彈性套變大脹緊工件； 液性塑料心軸（圖2-26b）靠擠壓液體塑料使薄壁套變形擠緊工件。,§2.3.3 工件以?xún)?nèi)孔定位,二　 雙頂尖裝夾有三種組合方式：    1 前死頂尖+后死頂尖       定心精度高，有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，易磨損。用于低轉(zhuǎn)速，如磨削時(shí)工件的支承。  

38、  2 前死頂尖+后活頂尖       活頂尖以雙軸承支承，定心精度低，但不易磨損。用于高轉(zhuǎn)速，如車(chē)削。    3 前死頂尖+后彈簧頂尖      工件軸向可允許一定量的變形。應(yīng)用于： A 成批生產(chǎn)中快速裝夾　B 發(fā)熱量大、剛度差的工件。,返回,§2.3.4 工件以組合面定位,組合

39、面定位常用的方式有: 一面兩孔定位（一面兩銷(xiāo)） 1 定位情況     如圖2-28所示，一零件兩定位孔，孔中設(shè)短圓銷(xiāo)，銷(xiāo)1限X移動(dòng)、Y移動(dòng)，銷(xiāo)2限X移動(dòng)和Z轉(zhuǎn)動(dòng)，底面支承板限Z移動(dòng)和X轉(zhuǎn)動(dòng)、Y轉(zhuǎn)動(dòng), X移動(dòng)超定位?！　?#160;2 后果   當(dāng)孔心距最小、銷(xiāo)心距最大或孔心距最大、銷(xiāo)心距最小時(shí)，工件不能順利安裝。強(qiáng)行安裝則導(dǎo)致工件或夾

40、具的變形。3措施   1）減小銷(xiāo)子直徑，但轉(zhuǎn)角誤差增大；   2）把銷(xiāo)2妨礙安裝的部分削去，Y向尺寸不變，即削邊銷(xiāo)。,§2.3.5 定位實(shí)例分析,,,,,,,,,,,,,,,,,,,§2.4 定位誤差,基準(zhǔn)位置誤差 基準(zhǔn)不重合誤差,一 基準(zhǔn)位置誤差△jw1、定位元件的制造誤差2、工件的制造誤差（定位基準(zhǔn)面）3、定位元

41、件和工件之間的配合間隙二 基準(zhǔn)不重合誤差△jb    定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合導(dǎo)致的誤差。     計(jì)算定位誤差時(shí),主要這兩項(xiàng),把它們限制在工件公差的1/3范圍內(nèi),把2/3留給其它(安裝誤差、夾緊變形、熱變形、磨損等）誤差,§2.4.1 定位誤差（△dw）的產(chǎn)生,并是在任何情況下這兩部分誤差都同時(shí)存在,§2.4.2

42、平面定位誤差,1 基準(zhǔn)面位置誤差△jw : 工件以已經(jīng)加工過(guò)的表面定位，其定位基準(zhǔn)的位置可以認(rèn)為沒(méi)有變動(dòng)，即△jw=0。2 基準(zhǔn)不重合誤差△jb : 圖2-32a為零件圖，圖 b 銑頂面工序中，H尺寸定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，不存在△jb。而圖c 銑臺(tái)階面工序中，A尺寸由于基準(zhǔn)不重合而存在△jb，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在T+TH與T-TH之間變化，∴△jb=2TH ?！?△dw = △jw +△jb=2TH

43、,如工件總高H=40±0.14mm,要求保證A=20±0.15mm.求加工階梯面時(shí)的△dw △dw=2TH=2X0.14=0.28mm 本工序要保證的尺寸A=20±0.15mm 其公差Tg=0.15-(-0.15)=0.30mm不滿(mǎn)足,內(nèi)孔定位誤差根據(jù)工件尺寸的標(biāo)注方式不同，定位誤差計(jì)算方法也不一樣，一般有以下不同的情況：一、工件內(nèi)孔以過(guò)盈配合在剛性心軸(或定位銷(xiāo))上定位1.過(guò)盈配

44、合，孔與軸無(wú)間隙，孔與軸（銷(xiāo)）的同軸度誤差等于零，即△jw =02.孔中心線作定位基準(zhǔn)，在心軸上定位， △jb=0 所以△dw = 03. 過(guò)盈配合時(shí)，孔在心軸上定位的定心精度是最高的。,§2.4.3 內(nèi)孔定位誤差,1、心軸與內(nèi)孔單邊接觸（心軸水平放置） 由于工件自重，工件內(nèi)孔的上母線始終與心軸上母線接觸，由于孔中心定位，△jb=0 設(shè)定位心軸（銷(xiāo)）直徑d1、工件外徑

45、d、工件內(nèi)孔D,二、工件內(nèi)孔以間隙配合在剛性心軸（或銷(xiāo)）上定位,△dw=△jw=o1o2=o1 P-o2P= (Dmax-d1min)/2 =(D+△D)/2-(d1-△d1)/2 =△S/2+△D/2+△d1/2 =(△S+△D+ △ d1)/2,2、心軸與內(nèi)孔雙邊接觸（心軸垂直放置） 同樣以孔中心定位△jb=0 △dw = △jw = Dmax-d

46、1min=(D+△D)-(d1-△d1) =△S+△D+△d1 定位誤差為單邊接觸定位誤差的兩倍,例：在一批零件上鉆孔Ｏ１（心軸垂直放置），Ｏ１距中心 Ｏ的尺寸要求為Ｈ，問(wèn)能否滿(mǎn)足加工要求？ 其中Ｈ＝23±0.1mm 內(nèi)孔直徑 Ｄ＝ mm　 心軸直徑

47、 d1=　　 mm,∵設(shè)計(jì)尺寸的起點(diǎn)為Ｏ，△jb ＝０∴△dw = △jw ＝ Dmax-d1min ＝40.25-39.95＝0.3mm 加工孔Ｏ１ 的最大允許公差Ｔ＝0.1-(-0.1)=0.2mm 此方案不能滿(mǎn)足加工要求,解決方法①提高定位元件心軸（銷(xiāo)）和工件定位基準(zhǔn)面（內(nèi)孔）的精度②將間隙配合的定心定位進(jìn)行轉(zhuǎn)化 A.將心軸水平放置，△dw 減少一半　Ｂ.用其他支承定位Ｃ.采用過(guò)盈配合　　　

48、　　 以上所講兩種情況，無(wú)論心軸與孔（銷(xiāo)）單邊接觸還是雙邊接觸，都是△jb=0 實(shí)際中的情況不僅如此：,§2.4.3 內(nèi)孔定位誤差,3、零件以下母線為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)加工鍵槽時(shí)定位誤差 此時(shí)既有基準(zhǔn)位置誤差，又有基準(zhǔn)不重合誤差,（1）取定位心軸（銷(xiāo)）尺寸最小、工件內(nèi)孔最大，且與定位心軸（銷(xiāo)）下母線接觸，而工件外圓尺寸最?。?）取定位心軸（銷(xiāo)）尺寸最小、工件內(nèi)孔最大，且與定位

49、心軸（銷(xiāo)）上母線接觸，而工件外圓尺寸最大,△dw=Hmax-Hmin=A1A2=A2O1-A1O1=O1O2+A2O2-A1O1=△jw+A2O2-A1O1=△jw+d/2-(d-△d)/2=△jw+△d/2 △jw =△S+△D +△d1 △jb=△d/2,4、零件以上母線為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)加工鍵槽時(shí)定位誤差 此時(shí)既有基準(zhǔn)位置誤差，也有基準(zhǔn)不重合誤差,（1）取定位心軸（銷(xiāo)）尺寸最小、工件內(nèi)孔最大

50、，且與定位心軸（銷(xiāo)）下母線接觸，而工件外圓尺寸最大（2）取定位心軸（銷(xiāo)）尺寸最小、工件內(nèi)孔最大，且與定位心軸（銷(xiāo)）上母線接觸，而工件外圓尺寸最小,△dw=Hmax-Hmin=A1A2 =A1O2-A2O2 =O1O2+A1O1-A2O2=△jw+d/2-(d-△d)/2=△jw+△d/2 △jb=△d/2 △jw = △S+△D +△d1,§2.4.

51、4 外圓定位誤差,工件以外圓定位，有定心定位和支承定位，最常見(jiàn)的就是V形塊定位， 從定位作用看， V形塊定位屬于對(duì)中—定心定位，其定位基準(zhǔn)為工件外圓中心線。,一、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工件的中心 定位基準(zhǔn)也是軸心線，沒(méi)有基準(zhǔn)不重合誤差 △jb=0 △dw =△jw,△dw=△jw=A1A=AE-A1E AE=AF/sin(α/2) =d/[2sin(α/2)] A1E=A

52、1F1/sin(α/2) =(d-△d)/[2sin(α/2)] △dw=(d-d+ △d)/[2sin(α/2)] = △d/ [2sin(α/2)] 設(shè) KA=1/ [2sin(α/2)],△dw =KA△d 1、當(dāng)工件外圓直徑公差△d一定時(shí)，α角增加， △dw 減小 2、當(dāng)α=180 ° ，△dw min= △d/ 2，此時(shí)V形塊為一平面，失去對(duì)中作用，另外，α太大時(shí)，

53、定位不穩(wěn)定 通常α=90 °,§2.4.4 外圓定位誤差,二、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工件的上母線,定位基準(zhǔn)是軸心線，同時(shí)存在△jb 和△jw△dw=BB1=BE-B1E　=(BA+AE)-(B1A1+A1E)　=BA+AE-B1A1-A1E　=d/2+d/[2sin(α/2) - (d/2-△d/2)　　- (d-△d)/[2sin(α/2)] =△d/2 [1

54、+1/sin(α/2)] 設(shè)KB=1 /2 [1+1/sin(α/2)] △dw=KB△d,二、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工件的下母線,△dw=CC1=EC-EC1 =(AE-AC)-(A1E-A1C1) =AE-AC-A1E+A1C1 =d/[2sin(α/2)]-d/2 -(d- △d)/[2sin(α/2)] +(d-△d)/2 = △d/2 [-1+1/ sin(α/2)] 設(shè) KC=1/2 [-1+1/ si

55、n(α/2)] △dw=KC△d,△dw（A）= △d/ [2sin(α/2)]=KA△d△dw（B）= △d/2 [1+1/sin(α/2)] =KB△d△dw（C）= △d/2 [-1+1/ sin(α/2)] =KC△d 其中KA、 KB、 KC分別與α有關(guān),二、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工件的下母線,△dw（B）＞ △dw（A） ＞△dw（C） 控制軸類(lèi)零件的加工表面時(shí)，多以下母線標(biāo)注或以軸心標(biāo)注，以上母線為

56、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)時(shí)，定位誤差為最大。,§2.4.5 組合表面定位誤差,一、平面組合定位 1.工件上的A面已加 工，如前所述，基準(zhǔn)位置誤差忽略不計(jì) △jw（A）=0,2.B面與A面有角度偏差±△α△jw（B）=±（Ｈ-Ｈ1）tg △α△jd（AB）=± △α3、C面與A面、B面均有角度偏差±△β、 ± △γ，同樣造成△jw（C）、 △jd（BC）、△jd（

57、C A ）,二、平面與內(nèi)孔組合定位１.一面一孔：,（1）內(nèi)孔中心線的位置誤差可按已講內(nèi)孔表面定位時(shí)的定位誤差來(lái)確定 （2） 端面對(duì)內(nèi)孔中心線的垂直度誤差引起的基準(zhǔn)位置誤差及角度誤差 △jw（B） =d工tg △α工 + d夾tg △α夾 △jd（B）= ± △α,內(nèi)孔為第一定位基準(zhǔn),端面為第一定位基準(zhǔn),（1）端面為第一定位基準(zhǔn)在短軸（銷(xiāo)）定位中，端面無(wú)基準(zhǔn)位置誤差 △jd（B）= 0

58、（2）內(nèi)孔中心線對(duì)端面的垂直度誤差將引起位置誤差和角度誤差 △jw（A）=2L工tg △α工 △jd（A）= ± △α工,二、平面與內(nèi)孔組合定位１.一面一孔：,（１）各工序基準(zhǔn)得到統(tǒng)一，減少基準(zhǔn)多次改變而產(chǎn)生的誤差，從而提高工件的加工精度，減少夾具結(jié)構(gòu)多樣化，降低成本（2）基準(zhǔn)統(tǒng)一后，工件可一次裝入夾具，省時(shí)省力，提高生產(chǎn)率,二、平面與內(nèi)孔組合定位2.一面兩孔：,（1）△jw（底）=0，短銷(xiāo)定位孔較淺，內(nèi)

59、孔與底面的垂直度誤差引起的△jw也可忽略（2）兩孔與兩銷(xiāo)的配合間隙、兩孔與兩銷(xiāo)的中心距誤差將引起基準(zhǔn)位置誤差和角度誤差,二、平面與內(nèi)孔組合定位3. 底面是第一定位基準(zhǔn),△jw（O1）=O1′O1〞= △D1+ △d1+ △S△jw（O2）=O2′O2〞= O1′O1〞+ △L =△D1+ △d1+ △S + △L,過(guò)Ｏ1引一條Ｏ1′ Ｏ２′ 的平行線交于P,其中△θ是單向偏轉(zhuǎn)，實(shí)際工件還可以向另一方向偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)角誤差應(yīng)該為±

60、; △ θ,Ｌ增大， △θ減小，因此盡可能加大Ｌ,§2.4.6 提高工件在夾具中定位精度的主要措施 一.減少或消除△jw的措施１.選用△jw小的定位元件： 毛坯面用球頭支承釘（一批工件表面狀況不同）考慮換成自位支承，因此自位支承的支承點(diǎn)反映毛坯表面的平均狀態(tài)，減少△jw 2.合理布置定位元件在夾具中的位置 盡量增加定位支承點(diǎn)間的距離3.提高工件定位表面與

61、定位元件的配合精度 內(nèi)孔和外圓為定位基準(zhǔn)的工件，要提高它們與定位心軸、定位銷(xiāo)、定位套的配合精度，從而減小配合間隙達(dá)到減小工件定位表面位置誤差的目的。4.正確選第一、二、三定位基準(zhǔn) 第一定位基準(zhǔn)的誤差小，第二、三定位基準(zhǔn)誤差大，應(yīng)選與工件加工精度直接有關(guān)的基準(zhǔn)為第一定位基準(zhǔn)，使△jw減小,二、消除或減少基準(zhǔn)不重合誤差的措施

62、1.盡量選該工序的工序基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)2.根據(jù)加工精度要求的高低相應(yīng)選取工件的第一、第二和第三定位基準(zhǔn),解：尺寸B的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為頂 面M，而定位基準(zhǔn)為底面 N，基準(zhǔn)不重合 △jb=TA △jw=0 ∴△dwB=△jw+△jb=TA  尺寸D的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為右 面，而定位基 準(zhǔn)為W面，基準(zhǔn)不重合  △jb=TC △jw=0 

63、∴△dwD=TC,§2.4.7 定位誤差計(jì)算實(shí)例,例1 各平面已加工，欲加工孔O，保 證B（0～TB）和D（0～TD），設(shè)W⊥N，試計(jì)算該定位誤差。,解：m尺寸因是平板定位且基準(zhǔn)重合 △jb=0 △jw=0 ∴ △dwm=0 ，但是鍵槽會(huì)出現(xiàn)對(duì)稱(chēng)度誤差(Td/2 )。  n尺寸是平板定位，但基準(zhǔn)不重合△jb=Td/2 △jw=0 ∴△dwn=Td/2

64、60; 這是外圓母線位置的變化量。,例2 一批軸件以平面定位銑鍵槽，試計(jì) 算 m和n尺寸的定位誤差。 m尺寸和n尺寸皆為平板定位,§2.4.7 定位誤差計(jì)算實(shí)例,解:1.平板從下面夾緊。 m尺寸的工序基準(zhǔn)是軸心線，基準(zhǔn)重合△jb=0 ∴△dwm=△jw=Td/2sin(α/2)    n尺寸的工序基準(zhǔn)是外圓下母線，除△jw外

65、，還存在△jb?！唷鱠wn=△jw+△jb =Td/2sin(α/2)+Td/2　　2.若以平板定位，V形塊夾緊又如何呢？ m尺寸只存在△jb        ∴△dwm=Td/2  n尺寸由于基準(zhǔn)重合，△jb=0,且△jw=0 ∴△dwn=0,例3 一批直徑為d±

66、Td/2軸銑鍵槽，定位方式如圖2-43所示，試計(jì)算m和n尺寸的定位誤差。 分別從工件以V形塊定位和以平板定位兩方面考慮,§2.4.7 定位誤差計(jì)算實(shí)例,§2.5 工件夾緊與夾緊機(jī)構(gòu),以上主要研究了工件在夾具中的定位 問(wèn)題，目的在于確定工件的定位方法和保證必要的定位精度，即使工件的定位問(wèn)題解決得再好，那也只是完成了工件裝夾任務(wù)的前一半，仍無(wú)法進(jìn)行加工，只有對(duì)工件實(shí)行加緊，才能完成工件在夾

67、具中裝夾的全部任務(wù)。,§2.5.1 夾緊機(jī)構(gòu)的組成及工作要求 一 夾緊機(jī)構(gòu)的組成 由圖2-48可見(jiàn)夾緊機(jī)構(gòu)由以下機(jī)構(gòu)組成：動(dòng)力裝置——產(chǎn)生加緊作用的裝置。通常指氣缸、油缸、活塞、電磁裝置等； 中間機(jī)構(gòu)——介于力源和夾緊元件之間的傳遞力的機(jī)構(gòu)如斜楔、連接桿、鉸鏈等； 執(zhí)行機(jī)構(gòu)（夾緊元件）——加緊裝置的最終執(zhí)行元件，壓板、螺栓等。,★ 確保工件與定位元件接觸，不得破壞定位；

68、 ★ 應(yīng)具有相應(yīng)的浮動(dòng)環(huán)節(jié)，以適應(yīng)工件尺寸A的誤差；(如圖2-49所示的結(jié)構(gòu)因無(wú)浮動(dòng)環(huán)節(jié)而無(wú)法調(diào)整，當(dāng)工件尺寸偏大時(shí)就無(wú)法安裝。) ★ 能自鎖，原動(dòng)力去掉不因外力而松動(dòng)； ★ 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、操作方便迅速； ★ 自動(dòng)化程度與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。,二 夾緊機(jī)構(gòu)的工作要求,§2.5.2 夾緊力的確定,夾緊力的選擇包括：作用點(diǎn)、方向、大小和施加順序。一 作用點(diǎn)的選擇 ● 應(yīng)落在

69、支承點(diǎn)上或支承面以?xún)?nèi)，避免工件翻轉(zhuǎn)。如圖2-51所示，夾緊力W的作用點(diǎn)可能會(huì)使工件翻轉(zhuǎn)。 ● 應(yīng)落在工件剛性大的部位。如圖2-52所示，鏜連桿大頭孔時(shí)，W1加在桿身中間，會(huì)使兩頭上翹，鏜孔后，導(dǎo)致孔軸線與端面不垂直。 ● 應(yīng)靠近加工面。如圖2-52所示，鏜連桿大頭孔時(shí)，W2加在小頭孔端，離加工面過(guò)遠(yuǎn)，導(dǎo)致工件夾緊變形大或夾緊不可靠。,返回,§2.5.2 夾緊力的確定,二 作用力方向的選擇★ 應(yīng)垂直主定

70、位面，最好對(duì)著平面形定位件。（圖2-53a）★ 主夾緊力最好與F切、F重、方向一致。（圖2-53b）三 作用力的施加順序   應(yīng)先施加較小的力使工件與定位元件接觸，再加主夾緊力。 四 作用力的大小   W足夠而不過(guò)大，即只要能夠克服F切、F重等外力的影響，不破壞定位。W過(guò)大則工件變形愈大。  W=KWL  式中K——安全系數(shù)；粗加工K=2.5～3

71、,精加工K=1.5～2。        WL ——解靜力學(xué)求得的理論值。,§2.5.2 夾緊力的確定,返回,§2.5.3 常見(jiàn)夾緊機(jī)構(gòu)一 楔塊夾緊機(jī)構(gòu),圖2-49 楔塊夾緊動(dòng)畫(huà),楔塊夾緊機(jī)構(gòu)是利用斜面來(lái)夾緊工件的，它是夾具的基本形式，其他一些機(jī)構(gòu)實(shí)際上是由此派生出來(lái)的。(圖8-50a）1 夾緊力的計(jì)算 （受力分析如圖8-50b）∑F（X）

72、=0 Q=F1+Rx。。。（1） Q——外力； F1——工件與楔塊之間的摩擦力； Rx——楔塊與夾具體之間的摩擦力F2與夾具體反力N的合力在水平方向的分力； F1=Wtgφ1 Rx=Wtg(α+φ2) 代入（1）式得 Q=Wtgφ1+Wtg(α+φ2) 令φ1=φ2=φ則tgφ1+tg(α+φ2)≈tg(α+2φ),8-50,返回,,2 自鎖條件 &

73、#160;  這種機(jī)構(gòu)要求能自鎖，即當(dāng)Q去掉后不致因切削力和工件自重而退出。此時(shí)要求F1＞Rx（圖8-51）∵F1=Wtgφ1 Rx=Wtg(α-φ2)又α、φ1、φ2很小，tgφ1≈φ1tg(α-φ2)≈α-φ2∴φ1＞α-φ2α＜φ1+φ2 令φ1=φ2∴自鎖條件α＜2φ一般鋼鐵的摩擦系數(shù)為0.1—0.15,而μ=tgφφ= 5°43‘—8°28‘  

74、; α ＜ 2φ = 11°—17° 為安全可靠，手動(dòng)時(shí)取6～8°，機(jī)動(dòng)時(shí)(氣動(dòng)、液動(dòng))可不考慮 自鎖,取15～30°。,8-51,返回,,4、增力比與夾緊行程由夾緊力的計(jì)算公式，可得增力比 即當(dāng)α與φ都很小時(shí)，外加一個(gè)不大的力Q，可獲得比Q大若干倍的夾緊力W 。當(dāng)α↓時(shí)，W↑，自鎖性能↑，但水平行程↑，升程↓，操作時(shí)間↑。通常 摩擦角φ 取5～7&

75、#176;， α取8°，一般W=(2.8～3.3)Q。,3、改變夾緊作用力的方向當(dāng)外加作用力Q時(shí)，斜楔產(chǎn)生一個(gè)與Q垂直的加緊力W 。,,5、特點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，升程小，擴(kuò)力倍數(shù)不算大，操作情況不理想，但與機(jī)動(dòng)裝置聯(lián)合應(yīng)用較廣。另外，增大行程和增大夾緊力使斜楔自鎖是矛盾的，因此，選斜楔角時(shí)必須考慮這兩方面因素，如果兩者都要求很?chē)?yán)，，可將斜楔做成兩個(gè)升角，，前一段大升角用于加大工作行程，后一段小升角用于工件的加緊并自

76、鎖。,,二 螺旋夾緊機(jī)構(gòu),8-52,1 夾緊力的計(jì)算,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,φ2,φ2,,W,W',F2,α,α,φ1,W,Rx,R,F1,圖8-53,根據(jù)外力矩應(yīng)與阻力矩相平衡M=M1+M2 。。。。。。（1）M——外力矩=QL；M1——螺桿與螺母之間的摩擦阻力矩；M1=Rxr0=r0Wtg(α+φ1)。。。（2）Rx——反力N與F1的合力在水平方向上的分力； r0——螺桿中徑之半。mm