第四章機(jī)床夾具設(shè)計原理學(xué)習(xí)目的與要求（1）了解機(jī)床夾具的組成、作用及其對零件加工的重要性（2）掌握對工件定位的概念、原理、要求及定位誤差的概念（3）掌握各種不同定位方式定位誤差的計算（4）熟悉對工件夾緊的目的、要求和夾緊機(jī)構(gòu)（5）熟悉各種機(jī)床上使用的夾具特點（6）初步掌握夾具設(shè)計的方法、要點和步驟主要內(nèi)容第4章機(jī)床夾具設(shè)計原理 4.1機(jī)床夾具的概述 4.2工件的定位4.3典型的定位方式、定位元件及定位裝置4.4定位誤差 4.5工件的夾緊 4.6夾緊機(jī)構(gòu) 4.7夾具的動力裝置 4.8夾具的其它裝置 4.9夾具設(shè)計的方法及步驟 思考與練習(xí)： 一、機(jī)床夾具的定義廣義機(jī)床夾具輔助——將刀具在機(jī)床上進(jìn)行定位、夾緊的裝置。二、工件的安裝定義內(nèi)容：方式：§4-1夾具的基本概念安裝定位夾緊劃線安裝夾具安裝三、夾具的組成1、夾具的組成①定位元件及定位裝置②夾緊元件及夾緊裝置③導(dǎo)向元件或?qū)Φ堆b置④動力裝置⑤夾具體⑥其它元件與裝置2、夾具的工作原理要點①使工件占有正確的加工位置

②保證夾具定位工作面相對機(jī)床切削運(yùn)動形成表面的準(zhǔn)確幾何位置，滿足加工面對定位基準(zhǔn)的相互位置精度要求③保證加工面對定位基準(zhǔn)的位置尺寸機(jī)床夾具和機(jī)床、刀具、工件之間關(guān)系圖四、夾具的作用（1）保證加工精度（2）提高生產(chǎn)率（3）減輕工人勞動強(qiáng)度（4）擴(kuò)大機(jī)床使用范圍（5）降低生產(chǎn)成本（6）可由較低技術(shù)等級的工人加工

五、夾具分類

1、按專業(yè)化程度①通用夾具②專用夾具③成組夾具④組合夾具⑤隨行夾具

2、按機(jī)床種類①車床夾具②磨床夾具③鉆床夾具(鉆模)④鏜床夾具(鏜模)⑤銑床夾具

3、按動力源手動、氣動、液壓、氣液、電動、電磁、真空、自緊(切削力)§4-2工件的定位一、定位與基準(zhǔn)定位：工件在夾具中占有正確的位置夾緊：固定工件的位置定位基準(zhǔn)：確定工件安裝時所用的基準(zhǔn)

二、定位原理

自由度：一個物體在空間中可能具有的運(yùn)動

剛體有六個自由度：

定位條件：采取各種約束措施來消除六個自由度

六點定位原理：平面1、2、3：圓柱面5、6：槽4：圓盤類零件軸類零件圓柱面1、3、4、5：槽2：端6：

①定位銷定位：六點定位原理

采用六個按一定規(guī)則布置的約束點，限制工件的六個自由度，實現(xiàn)完全定位常見定位元件分析②V型鐵定位：③錐銷定位：④頂尖定位：三、定位的正常情況與非正常情況需限制5個自由度需限制6個自由度正常定位完全定位不完全定位不正常定位欠定位超定位超定位的幾個例子①平面定位：四個支撐釘→三個②平面長銷

平面→3個；長銷→4個改進(jìn)措施長銷與小端面短銷與大端面長銷與浮動端面墊③一面兩銷兩個短銷均限制了

→將其中一銷改為削邊銷過定位益處增加穩(wěn)定性增加剛性具體情況具體分析：

該限制的沒有限制→欠定位，不允許；限制自由度小于六時，是欠定位或不完全定位一個自由度被多個定位元件限制→超定位，一般不允許工件定位面精度、夾具定位元件精度較高→允許過定位→提高剛度工件剛度低，過定位→提高剛度根據(jù)加工要求確定定位欠定位和過定位可能同時存在§5-3典型的定位方式、定位元件及定位裝置

一、定位元件的要求①有與工件相應(yīng)的精度；②有足夠的剛度；③有足夠的耐磨性。二、常見的定位方式及定位元件平面定位、外圓定位、內(nèi)孔定位、復(fù)合定位1、平面定位

應(yīng)用場合：箱體、床身、機(jī)座、支架等定位元件：支承釘及支承板、可調(diào)支承與自位支承、輔助支承①支承釘與支承板精基準(zhǔn)：

支承釘或支承板粗基準(zhǔn)：

三個支承釘②可調(diào)支承用于未加工過的面（粗基準(zhǔn)）③自位支承④輔助支承避免粗基準(zhǔn)的超定位增加工件剛性輔助支承2、圓孔定位

①定位銷：主用于中心孔定位，一般d≤50mm②錐銷圓柱形定位銷：限制2個自由度

菱形銷(削邊銷)：限制1個自由度固定：限制3個自由度浮動：限制2個自由度③心軸：

A、剛性心軸間隙配合，定心低過盈配合，定心高B、錐度心軸常用錐度：1:1000～1:5000

工件緊，定心高，不用夾緊C、彈性心軸：

定心精度高，裝卸方便液性塑料心軸D、定心心軸：用于粗基準(zhǔn)或孔徑大時

孔定位3、外圓定位

①套筒

②自動定心定位：卡盤及卡頭③支承④V型鐵定位

分類：

特點：對中性好

應(yīng)用：外圓柱面定位；任意曲線柱面的定位；與其他定位元件組合使用；超定位時，可做成浮動形式平支承兩個平支承半圓支承長V型鐵：限制4個自由度短V型鐵：限制2個自由度V型鐵4、圓錐孔定位

用錐軸限5個自由度，特例是頂尖（死頂尖和浮動頂尖）5、復(fù)合定位——一個平面和兩個與平面垂直的孔組合；一個平面和一個與其垂直的孔組合（1）一個平面和兩個與其垂直的孔

A、采用兩個圓柱銷和一個平面的情況

使工件兩個孔中一個準(zhǔn)確定位，兩孔中心距誤差和兩銷中心距誤差由另一個定位銷來補(bǔ)償設(shè)孔1和銷1準(zhǔn)確定位，兩者最小間隙△1

，要將孔2套入定位銷2，而兩個中心距又有誤差，則只能將定位銷2減小。從圖中可以看出，當(dāng)兩孔中心距最大兩銷中心距最小或反之 L-δLxL+δLx

△2為孔2與銷2的最小間隙，這樣d2較小，從而定位的角度小誤差很大。

兩孔中心誤差和兩銷的中心誤差由兩個定位銷來補(bǔ)償：將兩個銷直徑減小，這樣在中心連線方向定位精度降低，另外也不能減小角度誤差，因此很少采用。B、用削邊銷來補(bǔ)償兩孔中心距和兩銷中心距的誤差

削邊銷的出現(xiàn)

設(shè)兩孔中心距最大，兩銷中心距最小如把定位銷2削成寬為b的扁銷，即可補(bǔ)償兩個中心距誤差使工件順利裝入。根據(jù)幾何關(guān)系得（兩三角形）略去高階小量當(dāng)兩孔中心距最小，兩銷中心距最大時，結(jié)果相同。

削邊銷結(jié)構(gòu)已標(biāo)準(zhǔn)化扁銷剛性差凸肚銷制造復(fù)雜菱形銷C、削邊銷（菱形）設(shè)計

已知：兩銷孔公稱尺寸及公差，兩孔中心距公稱尺寸及公差

求：兩銷公稱尺寸削邊銷寬度及銷公差，兩銷孔中心距及公差

例：已知工件兩孔為

兩孔中心距為

解：①公差為對稱分布②確定圓柱銷的直徑及公差圓柱銷1的為最小間隙③確定菱形銷2的直徑公稱尺寸、公差及寬度

先根據(jù)D2值查表選b（P204表4.1），b=4

根據(jù)b求△2

則由最小間隙得，選銷與孔為H/g，H/f，一般為g6，公差為公差值為0.011所以，取d2=12，則（2）一個平面和一個與其垂直的孔組合

A、大平面、短銷

B、大平面、長銷（3）兩個互相垂直的平面和一個與其中一個面垂直的孔組合

6、其它定位方式

一些特殊的如齒輪淬火后磨內(nèi)孔→齒→余量均勻123齒面定位§5-4定位誤差一、與夾具有關(guān)的誤差：

1、定位誤差△定

2、夾緊誤差△夾緊

3、導(dǎo)向誤差△導(dǎo)

4、夾具安裝誤差△夾具安

5、夾具制造誤差△夾具基準(zhǔn)不重合間隙定位基面形狀誤差定位誤差△dw對正安裝誤差△az△az—過程誤差dw+△az+△gc=δ各取1/3二、定位誤差的分析定位誤差是否滿足要求，與分布有關(guān)，也與標(biāo)準(zhǔn)值（調(diào)整值有關(guān)）

誤差分布范圍下限上限標(biāo)準(zhǔn)（調(diào)整時）基準(zhǔn)不重合基準(zhǔn)位移誤差工件定位面不準(zhǔn)

—一批零件，系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差夾具定位元件不準(zhǔn)

—夾具，系統(tǒng)誤差三、常見定位形式的定位誤差

1、用支承或平面作定位元件

①平面定位要求尺寸：A1

則由基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差△定=δA2A2±δA2/2

②支承定位平面

要求尺寸：A3

基準(zhǔn)重合，但工件定位面不準(zhǔn)，有基準(zhǔn)位移引起定位誤差△定=(H-h)tg(△α)，

α=90°若要求A1則即有基準(zhǔn)位移引起，又有定位基準(zhǔn)不重合△定=(H-h)tg(△α)+δA2③支承定位外圓表面

對H1:△定=δD/2(不重合)

對H2:△定=0

對A:△定=δD/2(不重合)

2、用定位銷、心軸定位內(nèi)圓表面和用套筒定位外圓表面

(1)中心偏移—銷或套筒垂直放置

如圖，x、y兩個方向定位誤差中心圓當(dāng)定位銷或套筒水平放置，由于重力等作用，高點接觸定位誤差：

銷小孔大銷大孔小⑵中心偏轉(zhuǎn)3、錐心軸定位當(dāng)工件孔有孔徑誤差時，基準(zhǔn)位移誤差：

——孔直徑公差

——錐角

當(dāng)心軸有直徑誤差時公差⑴位移誤差對銷1來說最小間隙各個方向

——孔徑公差

——銷徑公差

——最小間隙對銷2來說，由于不限x方向自由度，即由銷1決定。y方向：⑵轉(zhuǎn)角：轉(zhuǎn)角為一般α轉(zhuǎn)角：可取4、V形鐵定位①下母線為設(shè)計基準(zhǔn)（如鍵槽等）此時由于基準(zhǔn)不重合（Q→A、C）產(chǎn)生基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差。設(shè)調(diào)整是按標(biāo)準(zhǔn)工件調(diào)整，工件直徑為d，現(xiàn)工件直徑為d+δ，則產(chǎn)生的定位誤差為其中∴帶入直徑公差→誤差分布范圍②中心線為設(shè)計基準(zhǔn)(如端鍵槽)

此時定位誤差α=120°，60°，90°③設(shè)計基準(zhǔn)為上母線此時定位誤差∴α=120°，90°，60°K3>K2>K1注意§5-5工件的夾緊一、夾緊機(jī)構(gòu)的組成

1、夾緊元件

2、動力裝置

3、中間傳力機(jī)構(gòu)二、夾緊機(jī)構(gòu)的基本要求與設(shè)計原則

1、夾緊必須保證定位而不能破壞定位主要夾緊力垂直于裝置基面

夾緊元件不應(yīng)破壞工件定位2、工件和夾具的夾緊變形必須在允許范圍內(nèi)夾緊力作用在工件剛性較好的方向上夾緊力的著力點和支承點盡可能靠近切削力作用點夾緊力的反作用力不應(yīng)使夾具產(chǎn)生影響加工精度的變形夾緊力大小要適當(dāng)3、夾緊機(jī)構(gòu)必須可靠夾緊元件本身有足夠的剛度和強(qiáng)度手動夾緊的自鎖性能可靠夾緊機(jī)構(gòu)有足夠的夾緊行程4、夾緊機(jī)構(gòu)的操作安全、省力、方便、迅速5、夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度和自動化程度與生產(chǎn)規(guī)模及工廠的財力、物力相適應(yīng)

三、夾緊力的確定夾緊力大小、方向和作用點

1、夾緊力的方向保證定位準(zhǔn)確可靠，一般垂直于主要定位基準(zhǔn)面應(yīng)使所需夾緊力盡可能小應(yīng)使工件變形小

2、夾緊力的作用點

保持工件穩(wěn)定定位使工件夾緊變形盡可能小盡可能靠近工件被加工表面三要素輔助支承3、夾緊力大小的選擇夾緊力大小應(yīng)適當(dāng)確定方法：

①類比法②計算分析法

加工過程中，切削力變化時，按最不利的情況考慮開始，繞0點翻轉(zhuǎn)，摩擦力矩§5-6夾緊機(jī)構(gòu)一、斜楔夾緊機(jī)構(gòu)1、夾緊力計算即又2、結(jié)構(gòu)特點：⑴斜楔具有自鎖性一般約6o，→手動可靠氣動、液壓時，α可大些，15o～30o。⑵具有改變壓力方向的特點⑶具有增力作用增力系數(shù)3左右⑷夾緊行程小，行程h，移動S

α↓行程小α↑自鎖差3、適用范圍小型鉆床、銑床；與其他裝置組合使用二、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)

1、結(jié)構(gòu)形式三、偏心夾緊機(jī)構(gòu)

四、鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)增力機(jī)構(gòu)，常與氣缸、油缸聯(lián)動以擴(kuò)大夾緊力，動作迅速，容易改變力的傳遞方向壓板張開量大；但自鎖性能差特點五、定心夾緊機(jī)構(gòu)

三爪卡墊、彈性夾頭等六、聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)

1、常見的聯(lián)動夾緊方式

①多點夾緊聯(lián)動②多件夾緊聯(lián)動彎軸瓦分型面③先定位后夾緊聯(lián)動④夾緊與其他動作聯(lián)動如夾緊與鎖緊輔助支承聯(lián)動2、設(shè)計聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)時