1、會計學1第第22章機床章機床(jchung)夾具設計原理夾具設計原理第一頁，共119頁。夾具的功用夾具的功用第1頁/共119頁第二頁，共119頁。第2頁/共119頁第三頁，共119頁。工件(gngjin)：撥叉加工(ji gng)面：銑撥叉兩側面此夾具(jij)構成： 1對刀裝置 2夾具體 3定位元件（固定支撐、平面+短銷） 4連接元件：定位鍵 5夾緊元件：開口墊圈+螺母第3頁/共119頁第四頁，共119頁。3.機床(jchung)夾具的功用保證加工精度提高生產率，降低生產成本擴大機床的加工范圍(fnwi)減輕工人勞動強度第4頁/共119頁第五頁，共119頁。連接(linji)元件導向(do

2、xin)或對刀元件夾緊機構定位元件其它裝置工 件夾具體機 床刀 具輔 助 工 具夾具特別提示：上述的各組成不是每個夾具都必須完全具備的，但定位裝置、夾緊裝置、夾具體是夾具必不可少的組成部分第5頁/共119頁第六頁，共119頁。機 床 夾 具通用(tngyng)夾具專用(zhunyng)夾具成組夾具(jij) 組合夾具車床夾具鉆床夾具銑床夾具鏜床夾具磨床夾具齒輪加工機床夾具其它機床夾具第6頁/共119頁第七頁，共119頁。第7頁/共119頁第八頁，共119頁。確定(qudng)工件在機床或夾具中占有正確位置的過程。 三 需要使用定位裝置； 個 有一定力的作用(重力、 條 放置力等) ； 件 在夾

3、緊(ji jn)作用之前。定義1、定位的概念 (不同于夾緊）2、定位基準與工序基準 定位基準定位時確定工件在夾具中位置 的工件表面。 工序基準加工工序圖中規(guī)定本工序加工 表面相對位置的基準。第8頁/共119頁第九頁，共119頁。BOHOb1b2 D AEFA 工序(gngx)基準 的概念加工面到工序基準間的相對位置(wi zhi)關系：距離位置(wi zhi)要求尺寸要求角度位置(wi zhi)要求平行度、垂直度等第9頁/共119頁第十頁，共119頁。起 定 位 作 用 的 支 承固定(gdng)支承、可調支承、浮動支承不 起 定 位 作 用 的 支 承輔 助 支 承固定支承限制的自由度點1、

4、線2、面3第10頁/共119頁第十一頁，共119頁。用于側面(cmin)定位支承(zh chn)釘(GB222680)用于粗基準(jzhn)定位用于精基準定位限制的自由度數(shù)點1、線2、面3第11頁/共119頁第十二頁，共119頁。用于側面(cmin)或頂面定位支 承 板(GB223680)有下凹斜槽,用于底面定位(dngwi)固 定 支 承第12頁/共119頁第十三頁，共119頁。 主要 定位表面不規(guī)則或毛坯 尺寸變化較大的粗基準 應用(yngyng) 定位，也用于成組夾具可調支承一般僅對一批工件(gngjin)調整一次第13頁/共119頁第十四頁，共119頁?？烧{支承應用(yngyng)實例

5、以頂面A（毛坯面）定位加工(ji gng)B面，再以B面定位鏜孔，采用可調支承可根據(jù)一批毛坯的實際偏差情況，調節(jié)支承點的位置，以解決鏜孔的余量均勻問題。B可調支承(zh chn)A第14頁/共119頁第十五頁，共119頁。采用可調支承(zh chn)可使夾具適應不同尺寸工件加工的定位要求可調支承應用(yngyng)實例第15頁/共119頁第十六頁，共119頁。(a)(c)(b)第16頁/共119頁第十七頁，共119頁。工 作 原 理根據(jù)工件定位面的變化(binhu)自動調整支承點與定位面的接觸位置作 用 增加支承接觸點數(shù) 增大(zn d)支承接觸面積 避免過定位的產生一般只限制一個自由度（相當

6、(xingdng)一點定位）使 用 于毛坯表面、斷續(xù)表面或階梯面(圖a、b)有基準角度誤差的平面(c)第17頁/共119頁第十八頁，共119頁。幾種(j zhn)自位支承的實例球面(qimin)三點式二點浮動式杠桿(gnggn)二點式第18頁/共119頁第十九頁，共119頁。作 提高工件(gngjin)的定位剛度和穩(wěn)定性，減用 小工件(gngjin)的裝夾受力變形及加工振動工作 工件定位完成后再使輔助支承與工件原理 表面(biomin)接觸；輔助支承必須逐件調整。第19頁/共119頁第二十頁，共119頁。提高(t go)定位穩(wěn)定性提高工件(gngjin)安裝剛度輔助(fzh)支承的應用輔助支承

7、不 起定位作用第20頁/共119頁第二十一頁，共119頁。第21頁/共119頁第二十二頁，共119頁。定心夾緊(ji jn)心軸舉 例心 軸 定 位過盈心軸小錐度(zhud)心軸間隙(jin x)心軸第22頁/共119頁第二十三頁，共119頁。菱形(ln xn)銷定 位 銷固定(gdng)定位銷：GB2203-80可換定位銷：GB2204-80定位銷頭部應做出倒角或圓角，以便于裝入工件(gngjin)定位孔。主要用于直徑小于50mm的中小孔定位。第23頁/共119頁第二十四頁，共119頁。固定(gdng)錐銷活動(hu dng)錐銷用于粗基準(jzhn)用于精基準圓 錐 銷第24頁/共119頁

8、第二十五頁，共119頁。定位形式定位形式定位元件定位元件限制的自由度限制的自由度支承定位支承定位V V形塊形塊長長4短短2定定 心心圓柱套圓柱套長長4短短2定定 位位圓錐套圓錐套三點定位三點定位外圓定心外圓定心夾緊機構夾緊機構長長4短短2第25頁/共119頁第二十六頁，共119頁。V 形 塊特 點 對 中 性 好;可用于非完整 外圓表面(biomin)定位主要參數(shù): 夾角(ji jio)標準: 90(GB220880)非標準: 60 ，120 第26頁/共119頁第二十七頁，共119頁。V形塊的常用(chn yn)形式活動(hu dng)V形塊按接觸(jich)線長短分析圓柱體在V形塊上的定位

9、第27頁/共119頁第二十八頁，共119頁。定 位 套圓柱(yunzh)套筒圓錐(yunzhu)套筒剖分套筒第28頁/共119頁第二十九頁，共119頁。外圓定心夾緊(ji jn)機構舉例外圓其它定位方式(fngsh)舉例彈簧(tnhung)卡頭第29頁/共119頁第三十頁，共119頁。第30頁/共119頁第三十一頁，共119頁。L+ kLkL+xLxB1、當兩孔中心(zhngxn)距最大，而兩銷的中心(zhngxn)距最小時的干涉2、當兩孔中心(zhngxn)距最小，而兩銷的中心(zhngxn)距最大時的干涉工件定位孔夾具定位銷B第31頁/共119頁第三十二頁，共119頁。(5) 組合表面定位

10、(dngwi) 1）一個平面和與其垂直的兩個孔組合第32頁/共119頁第三十三頁，共119頁。這種定位(dngwi)屬于過定位(dngwi)第33頁/共119頁第三十四頁，共119頁。解決辦法是：將銷2做成削邊銷 第34頁/共119頁第三十五頁，共119頁。2）一平面和與其垂直(chuzh)的兩外圓柱面組合第35頁/共119頁第三十六頁，共119頁。3）一孔和一平行(pngxng)于孔中心線的平面組合第36頁/共119頁第三十七頁，共119頁。第37頁/共119頁第三十八頁，共119頁。 常用(chn yn) 的定 位方 式及 定位 分析第38頁/共119頁第三十九頁，共119頁。常用定位元件

11、(yunjin)所限制的自由度第39頁/共119頁第四十頁，共119頁。常用(chn yn)定位元件所限制的自由度第40頁/共119頁第四十一頁，共119頁。常用定位(dngwi)元件所限制的自由度第41頁/共119頁第四十二頁，共119頁。常用(chn yn)定位元件所限制的自由度第42頁/共119頁第四十三頁，共119頁。第43頁/共119頁第四十四頁，共119頁。第44頁/共119頁第四十五頁，共119頁。用逐件試切法加工是否存在定位(dngwi)誤差？第45頁/共119頁第四十六頁，共119頁。一.定位誤差(wch)及其產生原因第46頁/共119頁第四十七頁，共119頁。第47頁/共1

12、19頁第四十八頁，共119頁。二、基本概念：第48頁/共119頁第四十九頁，共119頁。一）、工件(gngjin)以平面定位第49頁/共119頁第五十頁，共119頁。第50頁/共119頁第五十一頁，共119頁。第51頁/共119頁第五十二頁，共119頁。H1-1d -dd0-d0OHH1-1YD+DOO1H定位心軸與工件(gngjin)孔為過盈配合時定位(dngwi)心軸與工件孔為間隙配合時D=0D= Y第52頁/共119頁第五十三頁，共119頁。例 2: 加工如圖A所示零件，在工件上欲銑削一缺口，保 證尺寸(ch cun)8-0.08 mm?，F(xiàn)采用圖 B,C 所示兩種定位方案。 試分析那種定

13、位方案的定位精度高。若不能滿足圖紙 要求，定位方案應如何改進？并繪草圖說明。A8-0.0850+0.1520-0.2CB第53頁/共119頁第五十四頁，共119頁。1= 0.15方案(fng n)D3 = 020-0.2 2= 0.2A8-0.0850+0.1520-0.2D方案(fng n)B方案(fng n)C第54頁/共119頁第五十五頁，共119頁。d -dD+DO心軸水平放置(fngzh)的定位示意圖OO1O1H3H2H1d0 d0工序(gngx)尺寸不同的標注方式二、工件以內(y ni)孔定位第55頁/共119頁第五十六頁，共119頁。H1maxd -dOYD +DH1min當孔最

14、大、心軸最小 Dmax= D+ D ； dmin= d d Y=(Dmaxdmin)/2 = (D +d)/2 D = H1max H1min = Y = (D +d)/2O1工序(gngx)基準：孔的軸線定位基準：孔的軸線 此時基準(jzhn)重合 B = 0D = Y第56頁/共119頁第五十七頁，共119頁。H2d -dO=HH2YD +DOO1H孔最小、心軸最大Dmin=D； dmax=dH2=Hd/2孔最大、心軸最小Dmax=D+ D ；dmax=d d H2=H+ Y (D+D)/2 O1工序基準：孔上母線定位(dngwi)基準：孔的軸線 d/2(D+D)/2 D = H2 H2

15、= H+ Y (D+D)/2 (Hd/2) = Y D/2 = d/2本題(bnt)：D = Y B基準不重合有基準不重合誤差B 第57頁/共119頁第五十八頁，共119頁。HH3d -dd0OH*3HYD+DOO1B= d0/2H3H*3B= d0/2孔最小、心軸最大d0max時: H3=H+ d0/2d0min時: H3=H+( d0d0)/2孔最大、心軸最小d0max時: H*3=H+Y+ d0/2d0min時: H*3=H+Y+( d0d0)/2D=H*3 H3= d0/2+ Y= (d0+ d +D)/2工序基準：外圓下母線定位(dngwi)基準：孔的軸線 基準(jzhn)不重合有基

16、準(jzhn)不重合誤差B 本題：D = Y +B第58頁/共119頁第五十九頁，共119頁。Xmax/2XmaxXmaxXmaxdminDmax為保證工件裝卸(zhungxi)方便,孔軸之間應有最小間隙, 因此標注形式為:孔: , 軸: Xmax=Dmax dmin=D+D(d ex)=D+D(d ex)+es-es=D+(-es+ex)+D(d es)=D+d+xmine es se ex xd dY = D + d + x minD0DD0D第59頁/共119頁第六十頁，共119頁。2d/2(dd)/2YOO基準(jzhn)位移誤差 的產生22sindY2第60頁/共119頁第六十一頁，

17、共119頁。 / Y圓柱體上銑平面(pngmin)不同形式的工序尺寸標注OO 工序尺寸(ch cun)標注為H1 H1=HH1H3H2H1D(H1) =H1H1= Y = d2sin(/2)標準(biozhn)心棒軸線 d/2(dd)/2第61頁/共119頁第六十二頁，共119頁。 / YD(H2)=H2H2 H2 =d/2 H H2=(dd)/2 H YOO工序(gngx)尺寸標注為H2HH2H2d/2(dd)/2D(H2)= Y+ B12sin12dHD2abP第62頁/共119頁第六十三頁，共119頁。 / YD(H3)=H3H3 H3 =d/2 +H H3=(dd)/2 + H+ YO

18、O工序(gngx)尺寸標注為H3HH3H3d/2(dd)/2D(H3)= Y B12sin12dHD3ce第63頁/共119頁第六十四頁，共119頁。第64頁/共119頁第六十五頁，共119頁。第65頁/共119頁第六十六頁，共119頁。 - 第66頁/共119頁第六十七頁，共119頁。第67頁/共119頁第六十八頁，共119頁。工序尺寸(ch cun)A1、A2、A3 的定位誤差？定位(dngwi)誤差計算例題1第68頁/共119頁第六十九頁，共119頁。HDdLL1D=1600.14 d= 400.10 L1=80 0.10D對d的同軸度誤差(wch)為0.04 ，求H、L尺寸的定位誤差(

19、wch)？XYL尺寸(ch cun):H尺寸(ch cun)：AB定位(dngwi)基準A工序基準B基準不重合定位基準D外圓的中心線工序基準d下母線定位誤差計算例題2第69頁/共119頁第七十頁，共119頁。D(H)=D*(H)+ B2=0.19第70頁/共119頁第七十一頁，共119頁。dmin/2OO2O1LmaxLminHHOO1O2HO2定位誤差計算(j sun)例題3 P19 第32題第71頁/共119頁第七十二頁，共119頁。A1A2L3L2L1階梯軸以兩短V形塊定位銑半圓鍵槽(jinco)、鉆孔（左側），已知 ， ， L1=30 ，L2=80 ，L3=120 ，求工序尺寸A1，A

20、2的定位誤差025. 005. 0230d0016. 0130dd1d2-1-定位誤差(wch)計算例題4第72頁/共119頁第七十三頁，共119頁。L3L2L1O1O2O1O1O1O2O2O2y1y2Ld1maxd2mind1mind2max-2-d1maxd2maxd1mind2mixMNEF第73頁/共119頁第七十四頁，共119頁。保證加工精度實現(xiàn)(shxin)的條件 若規(guī)定工件的加工允差為工件，以夾具表示與采用夾具有關的誤差，以加工表示除夾具外與工藝系統(tǒng)其它因素（如機床誤差、刀具誤差、受力受熱變形等）有關的加工誤差，為保證工件的加工精度要求，必須滿足誤差計算不等式 ： 工件夾具加工

21、工件在夾具中位置確定了以后, 有可能存在定位誤差, 為了保證工件的加工精度, 在進行定位設計時, 必須進行定位誤差的分析和計算, 根據(jù)具體情況, 計算后的定位誤差小于相應尺寸及位置公差的1/31/5, 認為這種定位方案合適。第74頁/共119頁第七十五頁，共119頁。第75頁/共119頁第七十六頁，共119頁。一、工件(gngjin)在夾具中的夾緊1.夾緊裝置的組成(z chn)及基本要求組成（1）力源裝置（2）中間(zhngjin)傳力機構（3）夾緊元件作用1）改變作用力的方向；2）改變作用力的大??；3）使夾緊實現(xiàn)自鎖。1）夾緊時不破壞工件定位后的正確位置； 穩(wěn)2）夾緊力大小要適當； 牢3）

22、夾緊動作要迅速、可靠； 快4）結構緊湊，易于制造與維修。5）標準化基本要求第76頁/共119頁第七十七頁，共119頁。第77頁/共119頁第七十八頁，共119頁。1、夾緊(ji jn)力方向的選擇 夾緊力的方向不能破壞工件定位的準確性夾緊力方向應朝向主要定位基準，并保證工件與定位元件(yunjin)接觸的可靠性。第78頁/共119頁第七十九頁，共119頁。 夾緊力的方向應使夾緊時工件的變形(bin xng)最小夾緊薄壁工件尤其應當注意第79頁/共119頁第八十頁，共119頁。WQWPPQ 夾緊力方向的選擇應使夾緊力最小利用重力(zhngl)、切削力，最好是方向相同。QWPQ、P、W同向，所需夾

23、緊(ji jn)力Q最小Q與P、W反向(fn xin), Q P+WQ (P+W)/所需夾緊力Q最大Q夾緊力 P切削力 W重力第80頁/共119頁第八十一頁，共119頁。PWQQQ = P + f1W PQ = (Pf1W)/f2 P / f2 選擇不同方向(fngxing)夾緊力的比較第81頁/共119頁第八十二頁，共119頁。2、夾緊力作力點(l din) 選擇的原則 夾緊力作用點應落在支承(zh chn)元件或支承(zh chn)平面范圍內第82頁/共119頁第八十三頁，共119頁。QQ/2Q/2 夾緊力作用點應處于(chy)工件剛度好的部位(A)(B)第83頁/共119頁第八十四頁，共

24、119頁。改變著力點形式以減小工件(gngjin)的夾緊變形AB錐面墊圈(din qun)第84頁/共119頁第八十五頁，共119頁。 夾緊力作用點應盡量靠近被加工表面提高工件加工部位的剛度(n d)，減小切削 振動，必要時采用輔助支承QQ第85頁/共119頁第八十六頁，共119頁。估算( sun)方法分析計算法 類比法 第86頁/共119頁第八十七頁，共119頁。QFR鉆削力矩與夾緊(ji jn)摩擦力矩平衡：M=(nQ +F)f1r+n Q f2RM例：鉆孔時壓板夾緊工件(gngjin)端面211RfrfrFfMn1QM鉆削力矩； F鉆削軸向力； Q夾緊力； n壓板數(shù)； f1 工件與夾具間

25、的摩擦系數(shù)； f2 壓板與工件間的摩擦系數(shù)； r工件底面的當量(dngling)摩擦圓半徑；211RfrfrFfMnkkQQ若考慮安全系數(shù)，則：202303DDDD31r夾具工件壓板第87頁/共119頁第八十八頁，共119頁。第88頁/共119頁第八十九頁，共119頁?；?jbn)的夾緊機構螺旋及偏心夾緊均為斜楔的變形基本問題 夾 緊 力 自鎖條件 夾緊(ji jn)行程第89頁/共119頁第九十頁，共119頁。雙升角斜楔，前端大升角1 用于加大夾緊(ji jn)行程，后端小升角2 則用于夾緊(ji jn)與自鎖第90頁/共119頁第九十一頁，共119頁。PQNR2R1F121根據(jù)靜力平衡(

26、pnghng)：X方向：P=F1+Rx因為：F1= Q tg 1 Rx = Q tg(+ 2)所以：P=Qtg 1 +tg(+ 2)斜楔夾緊(ji jn)力 Q=P tg(+ 1)+ tg 2工件(gngjin)斜楔斜楔夾緊機構的夾緊力P原始作用力；Q斜楔夾緊力；1斜楔與工件間的摩擦角2斜楔與夾具體間的摩擦角QRXLh夾具體第91頁/共119頁第九十二頁，共119頁。WNR2R1F2F121 Q撤除(chch)后，斜楔不松動，則: F1 R2x= R2 sin( 2) =Wtg( 2) F1 =W tg 1 W tg 1W tg( 2)自鎖條件(tiojin) ( 1+ 2) 工件(gngji

27、n)斜楔斜楔夾緊機構的自鎖條件R2x 鋼與鋼(或鐵)的摩擦系數(shù)為0.10.15 1 、2約為5.7 8.5， 11 17 為確保手動斜楔夾緊的自鎖，取 6 11 W第92頁/共119頁第九十三頁，共119頁。斜楔夾緊(ji jn)的增力比與行程比增 力 比 i p ：令i p=Q / P=1/tg(+ 1)+ tg 2若1= 2=0， i p=1/tg ， i p理想增力比。顯然由于摩擦的存在(cnzi)，斜楔機構的實際增力比變小。行 程 比 i S ： i s=h/L= tg = 1/ i p h夾緊行程； L水平移動行程；對于需要自鎖的手動斜楔夾緊機構來講，增力比與行程比是一對(y du)

28、相互矛盾的參數(shù)。第93頁/共119頁第九十四頁，共119頁。 斜楔夾緊的特點： 1）有增力作用，擴力比 i = Q / P 2）夾緊行程小,h / l =tan，故 h 遠小于 l ； 3）結構簡單，但操作(cozu)不方便。主要用于機動夾緊，且毛坯質量較高的場合。第94頁/共119頁第九十五頁，共119頁。單螺旋(luxun)夾緊特 結構簡單、增力比大點 夾緊輔助(fzh)時間長。第95頁/共119頁第九十六頁，共119頁。螺旋(luxun)壓板機構鉤型壓板(y bn)第96頁/共119頁第九十七頁，共119頁。R1QR2QF2F1NRx12PL緊固(jn )螺紋的扳手力矩: M = P L

29、 螺旋底端與夾壓工件(gngjin)表面的摩擦力矩：Md = F2 r* =Q r* tg2 螺紋副接觸(jich)處的摩擦力矩：Mf = RX dz/2 = Q tg(+1) dz/2 對工件的夾緊力：Q = P L r* tg2+ tg(+1) dz/2力矩平衡： M = Mf + Md符號說明： P 作用在扳手上的力： L扳手長度； r*螺旋底端與工件接觸的當量摩擦半徑; dz/2 螺紋中徑; 1螺旋副的當量摩擦角；2螺旋底端與工件的摩擦角單個螺旋夾緊力的計算螺旋底端螺旋螺母副接觸處第97頁/共119頁第九十八頁，共119頁。單螺旋夾緊(ji jn)的快卸結構及元件第98頁/共119頁第

30、九十九頁，共119頁。（3）螺旋夾緊(ji jn)機構螺旋夾緊(ji jn)特點：1）結構簡單，自鎖性好，夾緊(ji jn)可靠； 2）擴力比,遠比斜楔夾緊(ji jn)力大；3）夾緊(ji jn)行程不受限制；4）夾緊(ji jn)動作慢，輔助時間長，效率低第99頁/共119頁第一百頁，共119頁。類 型圓 偏 心升角變化大; 曲線(qxin)偏心升角變化均勻特 點 快速夾緊(ji jn)，夾緊(ji jn)力及夾緊(ji jn)行程?。蛔枣i性差；用于表面尺寸精度高和切削振動小的夾緊(ji jn)。第100頁/共119頁第一百零一頁，共119頁。第101頁/共119頁第一百零二頁，共119頁

31、。OO1ex xx xD/2圓偏心(pinxn)作用原理O偏心(pinxn)轉軸； O1偏心(pinxn)輪中心； D圓偏心(pinxn)直徑； e偏心(pinxn)距； Nx 偏心(pinxn)輪夾壓點； x夾壓點楔角Nx第102頁/共119頁第一百零三頁，共119頁。ppOO1e12QF1F2R2R1N三個 自鎖條件；夾緊(ji jn)力；問題 夾緊(ji jn)距離（升程）A）偏心夾緊自鎖條件： 斜楔自鎖條件：1+2；當為曲線斜楔中的max時，可滿足圓偏心任意一點夾壓時的自鎖。 因此：1 + 2 max= p1 偏心圓周夾壓點處的摩擦角；2 轉軸(zhunzhu)O圓周處的摩擦角 。當x

32、=/2時， max =p，則：D2eeRetg22p若忽略摩擦角2 （更利于自鎖） 則: tg1 tgp= 2e/D 取 tg1 =0.100.15 則 D/e1420時，圓偏心夾緊機構(jgu)能保證自鎖. 自鎖受力分析圓偏心夾緊設計原理第103頁/共119頁第一百零四頁，共119頁。OO1e px=90 pQF1F2R1NR2PFxF21夾 緊 力Q = 2PL D tg2 + tg (1 + p) B）圓偏心(pinxn)的夾緊力第104頁/共119頁第一百零五頁，共119頁。C）圓偏心(pinxn)的工作表面范圍與夾緊行程0180bO1aOO1abee工作表面(biomin)范圍工作表面范圍在X=0 180時,最大夾緊(ji jn)行程：S=2e第105頁/共119頁第一百零六頁，共119頁。OeOO1O1eSaba圓偏心的工作表面(biomin)范圍與夾緊行程工作表面范圍在X = /4 3/4 時最大夾緊(ji jn)行程：e2