機床夾具設計基礎第一節(jié)概述

一.工件的裝夾及裝夾方法(一)裝夾的概念1.定位~為保證加工精度，在加工前，工件在機床的裝夾面上或夾具中，必須相對刀具及其切削成形運動，占據(jù)一正確位置。這一過程就稱為定位。2.夾緊~加工過程中，為避免在各種力的作用下，使工件偏離已經(jīng)確定的正確位置，還必須把它壓緊，夾牢。這一過程稱為夾緊。3.裝夾~工件從定位到加緊的全過程。稱為裝夾。（二）裝夾方法1.直接裝夾把工件的定位面，直接靠緊在機床的裝夾面上，并密切貼合，然后夾緊工件。這種方法稱為直接裝夾。如工件在三爪卡盤或平面工作臺上的裝夾。如圖1-1所示。2.找正裝夾1）直接找正裝夾用劃針，百分表或目測直接找正工件在機床或夾具中的正確位置，然后再夾緊。這種方法稱為直接找正裝夾。如工件在四爪卡盤上裝夾，通過采用測量工具找正工件在機床上的正確位置，然后再夾緊。如圖1-2所示。圖1-1圖1-22）劃線找正裝夾按照工件上劃好的線，找正工件在機床上的正確位置，然后再夾緊。這種方法稱為劃線找正裝夾。如圖1-3所示。3.

專用夾具裝夾專用夾具是根據(jù)加工某一零件的某一工序的具體加工要求而設計的。其上有專用的定位夾緊裝置，可迅速的裝夾工件。多用于大批大量生產(chǎn)，如圖1-4所示。圖1-3圖1-4二.機床夾具及其分類（一）機床夾具的概念（二）機床夾具分類1、按適用工件范圍和特點分類1）通用夾具可裝夾一定尺寸范圍內(nèi)的工件。如，三爪卡盤，四爪卡盤，平口虎鉗等。2）專用夾具根據(jù)加工某一零件的某一工序的具體加工要求而設計的夾具。3）可調(diào)夾具通過更換或調(diào)整個別定位，夾緊或?qū)蛟纯捎糜谘b夾多種工件。4）組合夾具由預先制造的不同尺寸，形狀，規(guī)格的標準件及合件組裝而成，以滿足在不同的機床上裝夾不同的工件。5）隨行夾具加工自動線夾具，即能裝夾工件，也起到輸送工件的作用。2、按適用的機床不同分類1）車床夾具。2）銑床夾具。3）鏜床夾具。---3、按夾緊的動力源不同分類可分為手動夾具，氣動夾具，液壓夾具，氣-液夾具，電磁夾具，及真空夾具等。三.專用夾具裝夾的優(yōu)點及專用夾具組成

（一）專用夾具裝夾的優(yōu)點

1.能穩(wěn)定可靠的保證加工精度。

用專用夾具裝夾工件時，工件相對刀具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。

2.能提高勞動生產(chǎn)率。專用夾具裝夾工件時，裝夾工件方便，快速；不需找正，可顯著的減少輔助時間，提高了勞動生產(chǎn)率。3.擴大機床的使用范圍。如設計一鏜模夾具即可在車床上實現(xiàn)鏜床鏜孔的功能，因此專用夾具裝夾工件，可擴大機床的使用范圍。（二）專用夾具的組成1.定位裝置作用使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。2.夾緊裝置作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中，受到外力作用下，不偏離已經(jīng)占據(jù)的正確位置。3.對刀或?qū)蜓b置用于確定刀具相對定位元件及工件加工表面的正確位置。4.連接元件是夾具在機床上安裝的連接元件。5.夾具體是機床夾具的基礎件，通過夾具體將所有的元件連接組合成一個整體。6.其它裝置及元件指因特殊需要而設置的裝置或元件。如分度裝置，吊裝件，操作件等。如圖1-5所示。圖1-5圖1-6第二節(jié)工件定位的基本原理一.六點定則一個尚未定位的工件，其空間位置是不確定的?？裳豖、Y、Z軸移動和繞X、Y、Z軸轉(zhuǎn)動。沿三坐標軸的移動記作：繞三坐標軸的轉(zhuǎn)動記作：如圖1-6所示：要想使工件在某一方向上有確定的位置，必須在某一方向上分布一個支承點，來限制該方向上的自由度。要想使工件在機床上有完全確定的位置，必須分布合適的六個支承點，分別限制工件的六個自由度，使工件有完全確定的位置。這一法則，稱為六點定則。如圖所示，在處在空間直角坐標系中的六方體的三個相互垂直的平面上，分布有六個定位支承點。現(xiàn)試分析各定位支承點，限制自由度的情況。如圖1-7所示：在XOY平面有定位支承點1，2，3；限制了三個自由度；在XOZ平面有4，5兩個定位支承點，限制了兩個自由度；在YOZ平面有6一個定位支承點，限制了圖1-7一個自由度。恰好六個定位支承點，分別限制了六個自由度，使六方體在空間直角坐標系中有完全確定的位置。二.幾種定位情況1.完全定位工件六個自由度被分別完全限制的定位，稱為完全定位。如圖1-8所示，在長圓柱體工件上，鉆一個與已加工的鍵槽對稱且與端面的距離為a的小孔。夾具上的定位元件有：兩個V形塊，一個定位支承，一個定位銷。圖1-8兩個V形塊相當于四個定位支承點，限制了四個自由度，定位銷相當于一個定位支承點，限制了一個自由度，定位支承相當于一個定位支承點，限制了一個自由度。這種用相當于六個定位支承點的定位元件完全限制工件六個自由度的定位，稱為完全定位。2.不完全定位根據(jù)具體的加工方法，在滿足加工要求的前提下，把限制工件少于六個自由度的定位，稱為不完全定位。如圖1-9（a）所示，為保證加工尺寸及上下平面的平行度，限制圖1-9三個自由度即可。3.過定位幾個定位支承點，同時限制同一個自由度的定位，稱為過定位。如圖1-10所示，加工連桿大頭孔的定位。大平面相當于三個定位支承點，限制了三個自由度；長圓柱銷相當于四個定位支承點，限制了四個自由度，定位銷3相當于一個定位支承點，限制了一個自由度。很顯然被重復限制了。圖1-10如果連桿小頭孔軸線與端面不垂直，夾緊后會造成連桿體的彎曲或定位長銷被拉彎，引起較大的加工誤差，因此，過定位一般情況下是不允許的，只有因過定位引起的加工誤差比不采用過定位引起的加工誤差小時，過定位才是允許的。如加工細長軸時，徑向切削力會引起軸的彎曲變形，一般采用加中心架或跟刀架的方法來減小因徑向切削力引起的軸的彎曲變形，加中心架或跟刀架屬于過定位，但產(chǎn)生的加工誤差小，因此，是允許的。4.欠定位當定位支承點的數(shù)目，少于應限制的自由度數(shù)目，工件不能正確定位，不能滿足加工要求。這種定位方式，稱為欠定位。如圖1-11所示，為一欠定位的實例。在長V形塊上定位，加工軸上距一端為尺寸a的槽。為保證尺寸a，需限制

但，沒有被限制，屬于欠定位。欠定位，工件在夾具中不能正確定位，不能滿足加工要求。因此，是絕對不允許的。圖1-11三.常用定位元件限制的自由度四.限制工件自由度與加工要求的關系影響加工要求的自由度，必須限制；不影響加工要求的自由度可限制，可不限制。如圖1-12所示，在一工件上銑通槽。為保證尺寸圖1-12圖1-13及與底面的平行度兩項要求，必須限制為保證尺寸30±0·1mm及槽側面與B面的平行度，必須限制兩個自由度，至于則可限制可不限制。五.正確處理過定位1.改變定位元件的結構避免過定位如圖1-13所示，把長圓柱銷改成短圓柱銷，即可避免了過定位。如圖1-14所示，定位支承銷3重復限制了把定位支承銷3撤消，增加一個輔助支承，即消除了過定位，也增加了工件的裝夾剛度。3、提高定位基面的位置精度，消除過定位如圖1-15所示，只要提高齒輪內(nèi)孔與端面的垂直度，即可避免在夾緊時，拉彎心軸，消除了過定位的影響。圖1-15圖1-142.

去掉多余的定位支承，消除過定位圖1-16六.定位實例分析例1.在車床上加工軸上外圓的定位方案如圖1-16所示，試分析定位元件限制的自由度，屬于那種定位情況，是否合理，如需改進，應如何改進。解：1.分析加工要求需要限制的自由度。要想加工出準確的圓柱面來，必須限制2.分析定位元件所能限制的自由度三爪卡盤夾持較長，相當于四個定位支承點，限制后浮動頂尖相當于兩個定位支承點，限制3.結論屬于過定位。應改進為三爪卡盤夾持較短。例2：如圖1-17所示，為采用大平面、固定V塊、活動V塊定位，加工連桿的大小頭孔。試分析定位元件限制的自由度，屬于那種定位情況，是否合理，如需改進，應如何改進。解：1.分析加工要求需要限制的自由度。需完全定位。2.分析定位元件所能限制的自由度1）大平面限制圖1-172）固定V塊限制3）滑動V塊限制3.結論屬于完全定位。定位方案合理，不需改進。例4：如圖1-18所示，為采用大平面、固定V塊、活動V塊定位，加工圓盤軸心孔。試分析定位元件限制的自由屬于那種定位情況，是否合理，如需改進，應如何改進。解：1.分析加工要求需要限制的自由度。根據(jù)加工要求應限制2.分析定位元件所能限制的自由度1）大平面限制圖1-18度2）固定V塊限制

3）滑動V塊限制（如存在圓度誤差）3.結論屬于過定位。如不存在圓度誤差，則滑動V塊不限制屬于不完全定位。第三節(jié)定位副及定位元件一.定位副（一）定位副概念1.定位基準、定位基面1）工件以回轉(zhuǎn)體定位時如圖1-19所示：回轉(zhuǎn)體表面為定位基面；回轉(zhuǎn)體的軸線為定位基準。2）工件以平面定位時實際存在的那個表面為定位基面；定位平面的理想狀態(tài)為定位基準。如圖1-20所示：2.限位基準、限位基面1）工件以回轉(zhuǎn)體定位時圖1-19圖1-20定位元件的回轉(zhuǎn)體表面為限位基面，定位元件的回轉(zhuǎn)軸線為限位基準。2）工件以平面定位時定位元件上實際存在的那個表面為限位基面；其定位平面的理想狀態(tài)稱為限位基準。當平面的精度較高時，限位基面與限位基準重合。3.定位副定位基面與限位基面合稱為定位副。當工件上有幾個定位基面時，限制自由度最多的那個定位基面，稱為主要的定位基面。二.定位符號定位、夾緊符號已有部頒標準（JB/T5061—91），可參看下列圖1-21示例。圖1-21三.對定位元件的基本要求1.足夠的精度工件的定位是通過定位副間的接觸或配合實現(xiàn)的，定位元件上的限位基面的精度，將直接影響定位精度。2.足夠的強度和剛度定位元件不僅限制工件自由度，還在加工過程中，承受夾緊力、切削力等，為保證夾具不在各種力的作用下，產(chǎn)生變形或破壞，因此定位元件要有足夠的強度和剛度。3.耐磨性好在大批大量生產(chǎn)中，頻繁地裝卸工件，定位元件的限位基面因磨損而精度下降。為延長定位元件的使用或更換周期，定位元件應具有良好的耐磨性。4.工藝性好定位元件的結構，應力求簡單、合理、便于加工、裝配和更換。四.常用定位元件（一）工件以平面定位時的定位元件1.主要支承1）固定支承支承釘，如圖1-22所示：支承板，如圖1-23所示：圖1-22圖1-232）可調(diào)支承支承的高度可以根據(jù)需要進行調(diào)整。如圖1-24（a）、（b）所示圖1-24（a）圖1-24（b）3）自位支承在工件的定位過程中，能自動調(diào)整位置的支承。如圖1-25所示：圖1-252.輔助支承輔助支承用來提高工件的裝夾剛度，不起定位作用。如圖1-26所示：圖1-26（二）工件以圓柱孔定位時的定位元件1.圓柱銷2.圓柱心軸圖1-283.圓錐銷4.圓錐心軸圖1-29圖1-30圖1-29圓錐銷（三）工件以外圓定位時的定位元件1.V形塊圖1-312.定位套3.半圓套圖1-32圖1-334.圓錐套圖1-34第四節(jié)定位誤差的分析與計算一.造成定位誤差的原因1.定位誤差概念一批工件逐個在夾具上定位時，由于工件及定位元件存在制造公差，使各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，加工后形成的加工尺寸大小不一，產(chǎn)生加工誤差。這種僅與定位有關的加工誤差，稱為定位誤差，用ΔD表示。造成造成定位誤差的原因，主要有兩個，一是定位基準與工序基準不重合；二是定位基準與限位基準不重合。1.基準不重合誤差ΔB由于定位基準與工序基準不重合，所產(chǎn)生的加工誤差，稱為基準不重合誤差。如圖1-35所示，是在工件上銑缺口的工序簡圖。加工尺寸為A和B。工件以底面和E面定位，C為對刀尺寸，在一批零件的加工過程中，C的大小是不變的。加工尺寸A的工序基準是F面，定位基準是E面，兩者不重合。圖1-35當在一批零件逐個在夾具上定位時，受尺寸S±δs/2的影響，工序基準是F的位置是變動的。F的變動直接影響加工尺寸A的大小，造成A的尺寸誤差，這個誤差就是基準不重合誤差。其數(shù)值：

ΔΒ=Amax-Amin=Smax-Smin=δs

S—是定位基準與工序基準間的距離尺寸，稱為定位尺寸。

δs---為定位尺寸公差。當工序基準的變動方向與加工尺寸的變動方向成α角時，則：ΔΒ=δs×COSα2.基準位移誤差一批工件在夾具上定位時，由于定位副存在制造公差及最小間隙的影響，會造成定位基準與限位基準不重合。這種由于定位基準與限位基準不重合，所產(chǎn)生的加工誤差，稱為基準位移誤差，用ΔY表示。下圖1-36為在小套零件的外圓柱面上加工鍵槽的工序簡圖。加工尺寸A和B，工件以內(nèi)孔D在圓柱心軸（直徑為do）上定位，O是心軸軸心，即限位基準，C是對刀尺寸。尺寸A的工序基準是內(nèi)孔軸線，定位基準也是內(nèi)孔軸線，兩者重合，ΔΒ=0。但是，由于定位副有制造公差和配合間隙，使得定位基準與限位基準不重合，在夾緊力FJ的影響下定位基準相對于限位基準下移一段距離。定位基準的位置變動影響到尺寸A的大小，造成了A的誤差，這個誤差就是基準位移誤差。圖1-36由圖可知，當工件孔的直徑為最大（Dmax），定位銷的直徑為最?。╠min）時，定位基準的位移量i為最大（imax=OO1），加工尺寸A也為最大（Amax）；當工件孔的直徑為最?。―min），定位銷的直徑為最大（dmax），定位基準的位移量i為最?。╥min=002），加工尺寸A也為最?。ˋmin）。因此：ΔY=Amax-Amin=imax-imin=δi----一批工件定位基準的變動范圍。當定位基準的變動方向與加工尺寸的變動方向成α角時，則：ΔY=δiconα二.定位誤差的計算方法（一）合成法由于造成定位誤差的原因是，基準不重合與基準位移，因此，定位誤差應為這兩種誤差的組合。δi1.ΔΒ=0ΔY≠0ΔD=ΔY2.ΔΒ≠

0ΔY=0ΔD=ΔΒ3.ΔΒ≠

0ΔY≠0

工序基準不在定位基面上

ΔD=ΔΒ+ΔY

工序基準在定位基面上

ΔD=ΔΒ±ΔY

①當定位基面直徑由大變?。ɑ蛴尚∽兇螅r，分析定位基準的變動方向；②當定位基面直徑作同樣變化時，假定定位基準不動，分析工序基準的變動方向，③兩者變動方向相同取“+”號，變動方向相反取“-”號。（二）極限位置法由幾何關系求出，因定位引起的加工尺寸的最大變動范圍。解：如圖1-37所示，為在半V塊上定位銑軸上平面。試按極限位置法求工序尺寸A的定位誤差。圖1-37三.定位誤差計算實例例1：如圖1-38所示，求加工尺寸A的定位誤差。解：1）計算ΔΒ定位基準為底面，工序基準為圓孔中心線，定位基準與工序基準不重合。ΔΒ=δs=±0·1=0·2mm工序基準的位移方向與加工尺寸的方向間夾角為45o，則：

ΔΒ=δs×cos45o=0·2×cos45o=0·1414mm。2）計算ΔY定位基準與限位基準重合。ΔY=03）ΔD=ΔΒ=0.1414mm。圖1-38例2：鉆鉸凸輪上的兩個小孔（2-Φ16）的定位方式如圖1-39所示，定位銷的直徑為定位孔的直徑為求加工尺寸100±0.1mm的定位誤差。解：1.定位基準與工序基準重合，ΔΒ=02.定位基準相對于限位基準單向移動，定位基準移動方向與加工尺寸間的夾角為30o±15'ΔY=圖1-39ΔY=3.ΔD=ΔY=0.02mm例3：在金剛鏜床上鏜活塞銷孔的示意圖1-40?；钊N孔軸線對活塞裙部內(nèi)孔軸線的對稱度為0.2mm。以裙部內(nèi)孔及端面定位，內(nèi)孔與定位銷的配合為解：查表：1、對稱度的工序基準是內(nèi)孔軸線，定位基準圖1-40也是內(nèi)孔軸線，兩者重合，ΔΒ=02、定位基準相對限位基準可任意方向移動，其最大位移范圍即為基準位移誤差。

ΔY=±例4、銑軸零件外圓上的鍵槽，如圖1-41所示,以圓柱面在α=90o的V形塊上定位，求加工尺寸解：1、加工尺寸A1的定位誤差1）A1的工序基準是圓柱軸線，定位基準也是圓柱軸線。兩者重合，ΔΒ=02）定位基準與限位基準不重合，兩者的相對位移量為：圖-412、加工尺寸A2的定位誤差1）A2的工序基準是圓柱下母線，定位基準是圓柱軸線。兩者不重合。定位尺寸故ΔΒ=δs=2）定位基準與限位基準不重合。3）工序基準在定位基面上當定位基面直徑由大變小時，定位基準朝下變動；當定位基面直徑由大變小時，假定定位基準不動，工序基準朝上變動，兩者變動方向相反，取“-”號。3、加工尺寸A3的定位誤差1）的工序基準是圓柱上母線，定位基準是圓柱軸線。兩者不重合。ΔΒ=2）定位基準與限位基準不重合，3）工序基準在定位基面上當定位基面直徑由大變小時，定位基準朝下變動；當定位基面直徑由大變小時，假定定位基準不動，工序基準朝下變動，兩者變動方向相同，取“+”號。例5、葉輪加工的定位方式如圖1-42所示，工件以Φ80±0.05mm的外圓柱面，在定位元件的加工均勻分布的四槽。求槽的對稱度的定位誤差。解：1、對稱度的工序基準是Φ12H8的軸線，定位基準是工件Φ80±0.05mm的軸線，兩者不重合，ΔΒ=0.02mm；2、定位基準相對限位基準可任意方向移動，其最大位移范圍即為基準位移誤差。圖1-42ΔY==+0.10-(-0.05)=0.15mm3、工序基準不在定位基面上故，定位誤差太大，難以保證槽的對稱度要求。如改用Φ12H8孔定位，使ΔΒ=0，選定位心軸為ΔD=ΔΥ=0.044mm<δk/3，可滿足加工精度要求。第五節(jié)一面兩孔定位一面兩孔定位即一平面兩個圓柱孔的定位方式。這種定位方式，在箱體、支架、杠桿和蓋板類零件加工中應用廣泛。如圖1-43所示為連桿蓋上的四個定位銷孔的加工，就是采用一面兩孔定位的。工件的定位平面，一般是加工過的精基面，兩個定位孔，可能是工件上原有的，也可能是專為定位的需要而設置的定位孔。一、定位元件除了相應的支承板外，用于兩個圓孔的定位元件有兩種。圖1-43

（一）兩個圓柱銷采用兩個圓柱銷與兩個定位孔配合，為過定位。重復限制了兩孔連線方向的自由度。

當工件的孔間距與夾具的銷間距的公差之和大于工件定位孔（D1、D2）與夾具兩定位銷（d1、d2）之間的配合間隙之和時，將妨礙部分工件的裝入。使同一工序一批工件都能順利裝入的條件：1、當工件兩定位孔徑都為最?。―1min、D2min）、夾具兩定位銷徑都為最大（d1max、d2max），2、孔間距為最大為滿足上述條件，第二銷與第二孔則不能采用標準配合，第二銷的直徑縮小了，連心線之間的間隙增大了。如圖1-44所示，縮小后的第二銷的最大直徑為：圖1-44要滿足工件順利裝入的條件，直徑縮小后的第二銷與第二孔的最小配合間隙應達到：圖1-45如圖1-45所示，第二銷采用削邊的方法來增大連心線方向的間隙。削邊量越大連心線方向的間隙越大，當間隙達到：便滿足了工件順利裝入的條件?？s小第二銷的直徑，雖然保證了同一工序一批工件都能順利裝入，但增大了工件的轉(zhuǎn)角誤差，只有在加工精度要求不高時使用。（二）一圓柱銷與一削邊銷由圖可知：二、定位誤差（一）直線位移誤差1、圓柱銷定位基準可任意方向移動，ΔY1=X1max。2、棱形銷在兩孔連線方向，由于削邊不限制該方向上的自由度，ΔY2=ΔY1=X1max。通過棱形銷軸心垂直于兩孔連線方向上，ΔY2=X2max。（二）角位移誤差如圖1-46所示：當工件作同時向上移動時，由于棱形銷與第二孔的配合間隙大于圓柱銷與第一孔的配合間隙，會產(chǎn)生轉(zhuǎn)角誤差：圖1-46工件一端向上，另一端向下作反向轉(zhuǎn)動時，其轉(zhuǎn)角誤差為：兩定位孔任意方向移動，尺寸A7的位移誤差：（三）復合誤差當加工尺寸垂直于兩定位孔連線或其外延長線時，則存在直線位移誤差和角位移誤差。復合誤差=直線位移誤差+角位移誤差。如圖1-47所示，工件作同向轉(zhuǎn)動時，對于單向移動，尺寸A7的位移誤差：圖1-47兩定位孔作反向轉(zhuǎn)動時，加工尺寸A6的位移誤差。工件作單向移動時，位移誤差為：工件作任意方向移動時，位移誤差為：同理，也可推出加工尺寸A5的位移誤差為：工件作單向移動時，位移誤差為：工件作任意方向移動時，位移誤差為：三：定位誤差計算示例工件采用一面兩孔定位，如圖1-48所示，兩定位銷垂直放置?，F(xiàn)在工件上鉆兩孔O3，O4，保證兩孔的位置尺寸為若定位誤差只占工件公差的1/2。試計算上述定位，能否滿足O3，O4兩孔的位置精度要求，如不能保證，應采取何種措施？解（一）孔O3的位置尺寸的定位誤差1：工序尺寸的定位誤差圖1-481）尺寸的工序基準是孔O1的軸線，定位基準也是孔O1的軸線，兩者重合。ΔΒ=02）由于孔D1與銷d1有配合間隙，工件定位孔可任意方向移動。3）ΔD=＜0.5×1/22：尺寸的定位誤差1）尺寸的的工序基準是孔O1O2的連線，定位基準也是孔O1O2的連線，兩者重合。ΔΒ=0。2）尺寸的垂足在兩孔連線之間，基準位移誤差以任意轉(zhuǎn)動的同向移動為最大。0.0745<0.3×1/2，滿足加工精度要求。（二）孔O4位置尺寸的定位誤差1：尺寸的定位誤差1）尺寸工序基準是孔D2的軸心線，定位基準是孔O1的軸線，兩者不重合。ΔΒ=δs=±0.08=0.16mm2）尺寸在兩孔連線方向，由于削邊不限制該方向上的自由度，ΔY2=ΔY1=X1max=0.057mm。3）工序基準不在定位基面上，則：ΔD=ΔΒ+ΔY=0.057+0.16=0.217>0.2×??？譕3的平行于在兩孔連線方向的尺寸，應以定位孔D1的中心線為工序基準標注，即可消除ΔΒ，以滿足加工精度要求。2：尺寸的定位誤差1）尺寸的的工序基準是孔O1O2的連線，定位基準也是孔O1O2的連線，兩者重合。ΔΒ=0。

2）尺寸的垂足在兩孔連線之間，基準位移誤差以任意轉(zhuǎn)動的同向移動為最大。3）ΔD=能夠滿足定位精度要求。四、一面兩孔定位設計示例鉆連桿蓋四個定位銷孔的定位方式如圖1-49所示，其設計步驟如下：圖1-491、確定兩定位銷中心間距兩定位銷中心間距的基本尺寸應等于工件兩定位孔中心間距的平均尺寸，其公差一般為：因孔間距LD=59±0.1mm，故取銷間距Ld=59±0.02mm。2、確定圓柱銷直徑圓柱銷直徑的基本尺寸應等于與之配合的工件孔的最小極限尺寸，其公差帶一般取g6或h7。因連桿蓋定位孔的直徑為：，故取圓柱銷的直徑為3、確定菱形銷的直徑菱形銷的公差等級一般取IT6或IT7，因IT6=0.011mm所以4、計算定位誤差如圖1-50所示，鉆連桿蓋四個定位孔的位置尺寸。尺寸63±0.1mm,20±01mm,沒有定位誤差，而尺寸31.5±0.20mm和10±0.15mm，均受定位影響，有定位誤差。1）加工尺寸31.5±0.20mm的定位誤差由于定位基準與工序基準不重合，定位尺寸S=29.5±0.1mm所以：ΔΒ=δs=0.2mm。由于加工尺寸31.5±0.20mm的方向與兩定位孔連心線平行圖1-50由于工序基準不在定位基面上，所以2）加工尺寸10±0.15mm的定位誤差由于定位基準與工序基準重合，ΔΒ=0由于定位基準與限位基準不重合，定位基準O1O2可任意方向移動，加工位置在兩定位孔外側。左邊兩定位銷孔的基準位移誤差為：右邊兩定位銷孔的基準位移誤差為：定位誤差應取較大值，故ΔD=ΔY=0.124mm五、例題如圖1-51所示零件，其端面和兩孔均已加工，現(xiàn)采用一面兩孔定位方案設計鉆模加工孔。要求此孔的軸線通過孔的中心，其對稱度不得大于0.12mm。并且軸線要與兩定位孔的連心線成75o±50'的夾角。試確定：1、兩定位銷間距尺寸2、兩定位銷直徑尺寸3、若鉆模的鉆套軸心線與兩定位銷連心線的制造裝配誤差為75o±10'。問此定位方案能否保證75o±50'的加工精度（規(guī)定夾具誤差只能占加工誤差的三分之一，不考慮鉆套的制造誤差）？圖1-51解：1、確定兩銷間距尺寸工件兩定位孔尺寸：LD=50+0.1=50.05±0.05mmLd=50.05±(1/3×0.05)=50.05±0.017mm。2、確定圓柱銷直徑按對稱度不大于0.06mm，則：取圓柱銷的配合公差帶為?7，3、確定菱形銷的尺寸查表：b=4mm，取菱形銷的公差等級為IT6，IT6=0.009最后取菱形銷的尺寸為：4：驗算孔軸線與兩定位孔連心線夾角能否滿足75o±50'的要求。第六節(jié)工件在夾具中的夾緊

一、夾緊裝置組成及基本要求

（一）夾緊裝置的組成1、動力裝置┄產(chǎn)生原始作用力的部分。1）手動夾緊┄人力。

2）機動夾緊┄液、氣、電、氣~液聯(lián)動。2、夾緊機構

中間的遞力機構。起力的傳遞作用的機構。3、夾緊元件夾緊的最終執(zhí)部分。機床夾具的夾緊裝置如圖1-52所示：±7'+(±10')=±17'，稍微大于±16'，還是能夠滿足孔軸線與兩定位孔連心線夾角為75o±50'的要求的。圖1-52(二)對夾緊裝置的基本要求1.

在夾緊過程中不能破壞原來的正確定位，2.夾緊力大小要適當，以免夾緊后夾緊裝置變形或損壞，影響夾緊的可靠性，3.工藝性要好，以便于夾緊裝置本身的制造，4.使用性要好。操作應靈活方便，安全省力。二、夾緊力的確定正確確定夾緊力，主要是正確確定夾緊力的方向，作用點和大小。

(一)夾緊力方向的確定1、應垂直于工件上的主要的

定位基面。如圖1-53所示，2、如需向多個夾緊點，施加夾緊力時，應采用一定的裝置，使一力多用。如圖1-54所示，但主要的夾緊力應朝向主要的定位基面。圖1-53圖1-54圖1-55圖1-563、夾緊力的方向應有利于減小夾緊力。如圖1-55所示。

（二）夾緊力的作用點應落在定位元件支承的范圍內(nèi)。如圖1-56所示。2、應落在工件剛性較好的方向和部位。如圖1-57所示。3、應靠近工件的加工表面。如圖1-58所示。圖1-57圖1-58(三)夾緊力大小的確定加工過程中，工件受到切削力，離心力，傳動力和重力的影響。理論上，夾緊力應于上述力(距)的作用平衡。實際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)剛度，夾緊機構的傳遞效率有關。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是一個很復雜的問題，只能進行粗略的估算。如圖1-59所示。圖1-59估算夾緊力的方法:在靜力平衡條件下，求出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)K。如FJ實=K×FJ理通常情況下，K=1.5~2.5，當夾緊力與切削力方向相反時，取K=2.5~3。三、基本夾緊機構夾緊機構的種類雖然很多，但其結構大都以斜楔夾緊機構，螺旋夾緊機構和偏心夾緊機構為基礎，這三種夾緊機構合稱為基本夾緊機構。(一)斜楔夾緊機構1、幾種典型的斜楔夾緊機構如圖1-60所示。圖1-602、斜楔的夾緊力如下圖1-61所示:FQ┄加在斜楔上的外作用力。α┄斜楔的升角。FJ┄斜楔對工件的夾緊力。Φ1┄斜楔與工件間的摩擦角。Φ2┄斜楔與夾具體之間的摩擦角。

圖1-61在外作用力FQ存在時的斜楔受力情況，根據(jù)靜力平衡條件。F1+FRX=FQF1=FJtgΦ1FRX=FJtg(α+Φ2)

設Φ1=Φ2=Φ當α很小時(α≤100)，可用下式作近似計算:

3、斜楔自鎖條件如圖所示，外作用力FQ去掉以后的斜楔受力情況。從圖中看出，要自鎖，必須：

F1>FRX因F1=FJtgΦ1FRX=FJtg(α-Φ2)代入上式，F(xiàn)JtgΦ1>FJtg(α-Φ2)tgΦ1>tg(α-Φ2)由于Φ1、Φ2、α都很小，tgΦ1≈Φ1，tg(α-Φ2)≈α-Φ2；上式可簡化成:Φ1>α-Φ2

或α<Φ1+Φ2為了保證自鎖可靠，手動夾緊機構一般取α=60~80。氣動或液動裝置驅(qū)動的斜楔則不需自鎖，可取α=150~300。4、擴力比與夾緊行程1)擴力比夾緊力FJ與外作用力FQ之比稱為斜楔的擴力比i。如取Φ1=Φ2=60,α=100代入上式得:i=2.6?？梢娫贔Q不很大的情況下，斜楔的夾緊力是不大的。2)夾緊行程

h=stgαS┄斜楔在夾緊工件過程中移動的距離。α=6o,h=stg6o=0.1S.由于S受到斜楔長度的限制，一般S較小，h也較小。要想增大夾緊行程h，只能增大斜角α。而α太大，便不能自鎖。因此，在要求自鎖，又要求有較大行程時，可采用雙斜面斜楔。一段斜楔α較大，以增大夾緊行程，另一段則α較小以實現(xiàn)自鎖。5、能改變外作用力的方向。(二)螺旋夾緊機構1.幾種常見的螺旋夾緊機構由螺釘、螺母、墊圈、壓板等元件組成的夾緊機構，稱為螺旋夾緊機構。如圖1-62所示：圖1-62螺旋夾緊機構中的螺旋，實際上是把斜楔繞在圓柱面上，旋轉(zhuǎn)螺桿時，斜面上升，從而對工件進行夾緊。2．夾緊力計算單螺桿夾緊時的受力分析如圖1-63所示。根據(jù)靜力距平衡條件:圖1-63

F2=FJtgΦ2FRX=FJtg(α+Φ1)代入上式整理得:式中:d0┄螺紋中徑；α┄螺紋升角；Φ1┄螺紋處摩擦角；Φ2┄螺桿端部與工件之間的摩擦角；rˊ┄螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑；如圖1-64所示：圖1-64圖1-65Φ1---為方牙螺紋副的磨擦角。對于梯形螺紋副對于三角形螺紋副3．螺旋鉤形壓板所產(chǎn)生的加緊力如圖1-65所示：式中:H~鉤形壓板的高度；L~壓板軸線至夾緊點的距離；

f~摩擦系數(shù)，一般取f=0.1-0.154、例:夾緊裝置，如圖1-66所示，若FQ=150N，L=150mm，螺桿為M12×1.75，D=40mm，d1=10mm，l=l1=100mm,α=300，各處摩擦系數(shù)f=0.1,試計算夾緊力FJ。

解:式中:FJ1┄斜楔對壓板的作用力；P1┄螺旋對斜楔的推力；Φ1,Φ2┄分別為斜楔與夾具體、與壓板的摩擦角。Φ1=Φ2=tg-1f=tg-10.1=5042ˊ式中：d0┄螺紋中徑；Φ1'┄螺母與螺釘?shù)漠斄磕Σ两牵籸ˊ┄螺桿軸肩端部直徑D處與夾具支架的當量摩擦半徑。d0=10.863mmΦ1ˊ=tg-1(1.15f)=tg-1(1.15×0.1)=6034'。螺紋升角α=2056ˊ

那么:

將P1值代入FJI式，可得：

那么:l=l1=100則：FJ=FJ1=23353.78(N)5、螺旋夾緊的特點1）自鎖性好，2）力比大，一般為65~140倍，3）夾緊行程不受限制，4）夾緊行程大時，操作費時，效率低，勞動強度大。（三）偏心夾緊機構用偏心件直接或間接夾緊工件的機構，稱為偏心夾緊機構。幾種常見的偏心夾緊機構，如圖1-67所示。圖1-671：圓偏心輪的夾緊原理圖1-68中，O1是圓偏心輪的幾何中心，R是它的幾何半徑。O2是偏心輪的的回轉(zhuǎn)中心，O1O2是偏心距。若以O2為圓心，r為半徑畫圓，便把偏心輪分成了三個部分。其中，虛線部分是一個“基圓盤”，半徑r=R-e；另兩部分是兩個相同的弧形楔。當偏心輪繞回轉(zhuǎn)中心O2順時針方向轉(zhuǎn)動時，相當于一個弧形楔逐漸楔入“基圓盤”與工件之間，從而夾緊工件。2：圓偏心輪的夾緊行程及工作段如圖所示，當圓偏心輪繞回轉(zhuǎn)中心O2轉(zhuǎn)動時，設輪周上任意點x的回轉(zhuǎn)角為Φx，即工件夾壓表面法線與O1O2連線圖1-68間的夾角，回轉(zhuǎn)半徑為rx。用Φx，rx為坐標軸，建立直角坐標系，再將輪周上各點的回轉(zhuǎn)角與回轉(zhuǎn)半徑一一對應地記入此坐標系中，便得到了圓偏心輪上弧形楔的展開圖。如圖1-69所示：圖1-69上圖表明，當圓偏心輪從0o回轉(zhuǎn)到180o時，其夾緊行程為2e。輪周上各點的升角α是不相等的，P點的升角最大，為αmax。過P點分別作O1P，O2P的垂線，便可得到P點的升角。

αmax=∠O1PO2sinαmax=sin∠O1PO2=圓偏心輪的工作轉(zhuǎn)角一般小于90o，因轉(zhuǎn)角太大，不僅操作費時，也不安全。工作轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的那段輪周稱為圓偏心輪的工作段。常用工作段：1：Φx=45o–135o，升角大，夾緊力小，夾緊行程大（h≈1.4e）。

2：

Φx=90o–180o，升角由大到小，夾緊力逐漸加大，但，夾緊行程較?。╤=e）。3：圓偏心輪的自鎖條件由于圓偏心輪夾緊工件，實質(zhì)上是弧形楔夾緊工件。圓偏心輪的自鎖條件，應與斜楔的自鎖條件相同。即：

αmax≤Φ1+Φ2式中：Φ1--圓偏心輪與工件間的摩擦角。Φ2--圓偏心輪與回轉(zhuǎn)銷間的摩擦角。由于摩擦力不大可忽略不計。上式可簡化為：αmax≤Φ1tgαmax≤tgΦ1因αmax很小，tgαmax

≈sinαmax，tgΦ1=?代入上式，sinαmax≤?而sinαmax=所以，圓偏心輪的自鎖條件是≤?當?=0.1時，4：圓偏心輪的夾緊力由于圓偏心輪各點的升角不同，各點的夾緊力也不相等。下圖1-70為任意點x夾緊工件時圓偏心輪的受力情況。根據(jù)靜力距平衡原理：FQL=F1r+Fjesinθ+F2(R-ecosθ)F1=FN?1≈FJ?1,F2=FJ?2,可得：FQL=FJ?1r+FJesinθ+FJ?2(R-ecosθ)設?1=?2≥20；當?=0.15時，≥14。圖1-70FQL=FJ[?(R+r)+e(sinθ-?cosθ)]式中：FJ----夾緊力，F(xiàn)Q----外作用力，

FN---回轉(zhuǎn)銷對偏心輪的反作用力，

F1---回轉(zhuǎn)銷對偏心輪的摩擦力，F(xiàn)2---工件對偏心輪的摩擦力，

θ---夾緊點x與偏心輪的幾何中心O1及回轉(zhuǎn)中心O2連線間的夾角。?1---回轉(zhuǎn)軸與偏心輪的之間的摩擦系數(shù)，?2---工件與偏心輪的之間的摩擦系數(shù)。圓偏心輪夾緊工件時，可把圓偏心輪看成是作用在工件與轉(zhuǎn)軸之間的弧形楔。如圖1-71所示：可將力距FQL轉(zhuǎn)化為力距FQ`rx，F(xiàn)QL=FQ`rx所以弧形楔上的作用力：因此，與斜楔夾緊力公式相似，夾緊力：圖1-71一般情況下，回轉(zhuǎn)角θP=90o時，αP=αmax,FJ最小，只要計算出此時的夾緊力，如能滿足要求，則偏心輪上其它各點的夾緊力都能滿足要求。5：圓偏心輪的設計1）確定夾緊行程，圓偏心輪直接夾緊工件時：

h=δ+S1+S2+S3式中：δ---工件夾壓表面至定位面的尺寸公差；S1---裝卸工件所需的間隙，一般取S1≥0.3mmS2---夾緊裝置的壓移量，一般取S2=0.3---0.5mm，S3---夾緊行程儲備量，一般取S3=0.1--0.3mm。偏心輪不直接夾緊工件時：h=K（δ+S1+S2+S3）

K---夾緊行程系數(shù)，與夾緊機構的結構有關。2）計算偏心距Φx=45o–135o，工作段時，e=0.7h；Φx=90o–180o為工作段時，e=h。3）按自鎖條件計算D?=0.1時，D=20e；?=0.15時，D=14e。6：圓偏心夾緊的特點1）夾緊動作迅速，操作簡便，因此應用廣泛。2）夾緊行程小，對工件的相應尺寸精度要求高，3）自鎖性差，當D/e<14時，自鎖性就不好，一般多用于振動不大的場合。4）具有增力作用，增力比一般為12–14。（四）鉸鏈杠桿夾緊機構圖1-721：夾緊原理如圖1-72所示，為幾種典型的鉸鏈杠桿夾緊機構。以（a）圖為例，氣缸活塞的推力，經(jīng)鉸鏈a傳到推桿A，再傳到鉸鏈b，然后，由杠桿B把力放大（或減小）并改變方向施加在工件的壓緊點上。2：夾緊力計算如圖1-73所示，對一單臂鉸鏈杠桿夾緊機構進行受力分析。分析銷軸2的受力情況，銷軸所受的外力有：拉桿1的作用力Q，滾子的作用力F，和鉸鏈臂的作用力N。當上述三力處于靜力平衡時，有：圖1-73

Q-Nsin(α+Φ1)-FsinΦ2=0Ncos(α+Φ1)-cosΦ2=0解得：N=式中：Φ1–鉸鏈臂兩端鉸鏈的當量摩擦角。Φ2–滾子滾動當量摩擦角，tgΦ–鉸鏈臂兩端銷軸與軸承間的摩擦系數(shù)，α–夾緊時鉸鏈臂的傾斜角度，ρ–鉸鏈銷軸處的摩擦圓半經(jīng)，圖1-73

r–鉸鏈銷軸半徑；r1–滾子半徑；L---鉸鏈臂上兩鉸鏈孔中心距。力N又通過銷軸5作用于壓板4上，其垂直分力FJ'，使壓板壓緊工件，F(xiàn)J'=Ncos(α+Φ1)

再乘以杠桿比，即為機構的夾緊力。當杠桿比為1：1時，夾緊力為：3：壓板的夾緊總行程及氣缸的工作行程由下圖1-74可知：h=h1+h2=L(cosα2-cosα1)x=L(sinα1-sinα2)式中：h1---滿足裝卸工件所需的夾緊行程，一般大于3mm，h2---考慮到有關尺寸的公差T和系統(tǒng)變形（取0.05~0.15m）所需的行程。α1---未夾緊時鉸鏈臂的傾斜角，α2----夾緊時鉸鏈臂的傾斜角。h3–--最小行程儲備，一般取h3=0.5mm，或α2=5o。4：鉸鏈杠桿夾緊的特點1）具有增力作用，增力比一般為1.5~4。圖1-742）改變外作用力的方向，3）夾緊行程受到限制，4）一般多與氣動、液壓裝置連接使用，鉸鏈夾緊機構簡單，應用廣泛。例題：夾緊裝置如圖1-75所示，已知：D=50mm，e=2.5mm,L=100m,l=75mm,各處摩擦系數(shù)?=0.15，F(xiàn)Q=80N。試求：1）FQ與FJ之間的關系式2）計算FJ解：1）FQ與FJ之間的關系式圖1-752）計算FJ的大小rx=D/2，θ=90o，則四：其它夾緊機構（一）定心夾緊機構具有定心、夾緊雙重作用的機構，稱為定心夾緊機構。常用的定心夾緊機構有以下幾種：1：等速移動定心夾緊機構1）虎鉗式如圖1-75所示：圖1-752）斜楔滑塊式如圖1-76所示：3）偏心式如圖1-77所示：圖1-77圖1-762）波紋套彈性心軸，如圖1-79所示：2：均勻變形式1）彈性夾頭如圖1-78所示：圖1-79圖1-784）液性介質(zhì)彈性心軸如圖1-81所示：3）碟形彈簧片彈性心軸，如圖1-80所示：圖1-80圖1-81（二）聯(lián)動夾緊機構能同時多點夾緊一個工件或同時夾緊多個工件的機構，稱為聯(lián)動夾緊機構。1：多點夾緊聯(lián)動夾緊機構。如圖1-82所示：2：多件聯(lián)動夾緊機構1）平行多件夾緊如圖1-83所示：圖1-82圖1-832）順序多件夾緊3）對向夾緊4）平行、對向夾緊如圖1-84所示：如圖1-85所示：如圖1-86所示圖1-84圖1-85圖1-86五：工件裝夾實例分析如圖1-87所示，在撥叉上銑槽，最后一道工序的加工要求有：槽寬16H11，槽深8mm，槽側面與Φ25H7孔軸線的垂直度0.08mm，槽側面與E面的距離為11±0.2mm，槽底面與B面平行。試設計其定為裝置及手動夾緊裝置。圖1-87（一）定位方案分析1：確定要限制的自由度、選擇定位基面及定位元件1）確定要限制的自由度

分析工序加工要求需要限制的自由度，為保證尺寸11±0.2mm，須限制尺寸8mm?須限制平衡銑削力，須限制為保證鍵槽側面對Φ25H7的垂直度，須限制總體分析，需完全定位。2）定位方案分析根據(jù)加工要求需要限制的自由度，選擇定位基面及定位元件，確定定位方案。方案I：以E面作為主要定位基面，內(nèi)孔Φ25H7作為第二定位基面，以短圓柱銷配合限位；為提高工件的裝夾剛度，C面加一輔助支承。如圖1-88a)所示。分析：支承板限制短圓柱銷限制沒有限制屬于欠定位，不能滿足工序加工要求，另外，鍵槽側面垂直度的工序基準為Φ25H7孔軸線，而第一定位基準為E面，工序基準與定位基準不重合，不利于保證鍵槽側面對Φ25H7孔軸線的垂直度要求。方案Ⅱ以Φ25H7孔軸線作為第一定位基準，限位采用長圓柱銷，圖1-88第二定位基準為E面，限位元件為支承釘，同樣在C面加一輔助支承。如圖1-88b)所示。分析：長圓柱銷限制：支承釘限制：未被限制，欠定位。該方案符合基準重合原則，有利于保證鍵槽側面對Φ25H7孔軸線的垂直度要求。但不便于夾緊。由于支承釘與E面的接觸面積太小，夾緊時極易產(chǎn)生歪斜變形，夾緊也不可靠。方案Ⅲ：以Φ25H7孔軸線作為第一定位基準，限位采用長圓柱銷；第二定位基準為E面，限位元件為支承板；第三定位基面為Φ55H12半圓孔面一側，限位元件為一止轉(zhuǎn)銷。如圖1-88c)所示。分析：長圓柱銷限制：支承板限制:止轉(zhuǎn)銷限制：

被重復限制，過定位。工件夾緊后會產(chǎn)生變形。但，C面對Φ25H7孔軸線有較高的垂直度，定位基面間有較高的位置精度，工件夾緊后不會產(chǎn)生較大變形，能滿足加工精度要求。工序基準與定位基準重合，有利于保證鍵槽側面對Φ25H7孔軸線的垂直度要求。（二）計算定位誤差槽寬尺寸16H11由銑刀保證，槽側面與E面之間的距離尺寸11±0.2mm及槽側面與Φ25H7孔軸線的垂直度要求0.08mm，其它要求為未注公差尺寸。1：尺寸11±0.2mm的定位誤差1）尺寸11±0.2mm的工序基準是E面，定位基準也是E面，基準重合。ΔΒ=0。2）支承板與工件的E面重合,ΔΥ

=0。3）ΔD=0。2：槽側面與Φ25H7孔軸線的垂直度要求的定位誤差1）垂直度的工序基準是Φ25H7孔軸線，定位基準也是Φ25H7孔軸線，基準重合。ΔΒ=0。2）Φ25H7孔與長圓柱銷存在配合間隙，定位基準相對限位基準可以兩個方向轉(zhuǎn)動。如圖1-89所示：圖1-89（三）夾緊方案分析方案I：對E面施加夾緊力，由于支承板距加工表面較遠，銑槽時的切削力較大，須再增加一個距切槽處較近的夾緊力。如圖1-90（a）所示：工件該部位的剛性較差，夾緊變形大。方案Ⅱ：對E面和Φ25H7孔端面均施加夾緊力，夾緊力均施加在了工件剛性較好的部位，夾緊變形小，夾緊可靠。如圖1-90（b）所示：綜合以上分析，撥叉銑槽的裝夾方案如圖1-91所示，裝夾時，先擰緊鉤形壓板，再調(diào)整好輔助支承，最后插上開口墊圖1-90圈，擰緊螺母。圖1-91第七節(jié)夾具體及夾具的對定一：夾具體（一）對夾具體的基本要求1：有適當?shù)木燃俺叽绶€(wěn)定性夾具體上的重要表面，如安裝定位元件、對刀、導向元件的表面及夾具體的安裝基面等，應有適當?shù)木燃俺叽绶€(wěn)定性，以保證夾具本身的精度。2：有足夠的強度和剛度在加工過程中，夾具體承受較大的切削力、夾緊力，為保證夾具體不產(chǎn)生不允許的變形及振動，因此，夾具體應有足夠的強度和剛度。3：結構工藝性好以便于夾具體的制造、裝配和檢驗。4：便于排屑切屑多時，夾具體上應設置有排屑結構。5：在機床上安裝穩(wěn)定可靠當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應低，夾具體的底面應凸出，使夾具體的安裝基面與機床工作臺面接觸良好。當夾具在機床主軸上安裝時，使夾具體的安裝基面與機床主軸上相應表面應有較高的配合精度，并保證夾具體安裝穩(wěn)定可靠。（二）夾具體的毛坯類型1：鑄造夾具體一般為灰口鑄鐵，強度高時用鑄鋼，重量輕時用鑄鋁?？设T出復雜的形狀，具有較好的抗壓強度、剛度及抗振性；但生產(chǎn)周期長，需進行時效處理，以消除內(nèi)應力。圖1-83設置排屑結構2：焊接夾具體由各種型材組焊而成。制造方便，生產(chǎn)周期短，成本低，重量輕。但焊接熱應力大，易變形，需退火處理。3：鍛造夾具體適用于形狀簡單，尺寸不大，強度、剛度要求大的場合。鍛造后，也需退火處理。4：型材夾具體小型夾具體直接用板料、棒料、鋼管等型材，加工裝配而成。取材方便，生產(chǎn)周期短，成本低，重量輕。如心軸、鋼套鉆模，一般采用型材夾具體。5：裝配夾具體由標準的毛坯件、零件及個別非標準件，通過螺釘、銷釘組裝而成。標準的毛坯件由專業(yè)廠生產(chǎn)。制造成本低，周期短，精度穩(wěn)定等，有利于夾具標準化、系列化，也便于夾具的計算機輔助設計。圖1-88裝配夾具體圖1-85鑄造夾具體圖1-86焊接夾具體圖1-87鍛造夾具體二：夾具的對定為保證工件的加工精度，除工件在夾具中定位外，那么，夾具相對刀具及其切削成形運動還需占據(jù)一正確位置，這一過程，稱為夾具的對定。夾具的對定包括夾具的定位安裝、夾具的對刀、導向，及夾具的分度和轉(zhuǎn)位。（一）夾具的定位、安裝夾具在機床上安裝時，其安裝、定位基面，還需相對刀具及其切削成形運動，占據(jù)一正確位置。根據(jù)機床的工作特點，夾具在機床上安裝的基本形式有兩種。1：夾具安裝在工作臺上對與銑、刨、磨、鏜床等夾具，一般需安裝在工作臺上，為保證夾具底平面與工作臺面有良好的貼合，夾具體的定位面，應在一次安裝中磨出或刮研出。圖1-92為保證夾具在機床工作臺上的正確位置、方向，承受部分切削扭矩，一般采用定向鍵與工作臺上的“T”型槽相配合。如圖1-92所示：A形定向鍵，與夾具體槽和工作臺“T”型槽的配合尺寸均為B，極限偏差選h6或h8；夾具體上的槽寬極限偏差選H7或Js6。B形定向鍵與T”型槽的配合尺寸為B1，留0.5mm磨余量，可按機床工作臺上的“T”型槽實際寬度配作，極限偏差取H7或Js6。另外，還有圓形定向鍵，制造簡單，但容易磨損，定位穩(wěn)定性不如矩形定向鍵好。定向精度要求高的場合，可不使用定向鍵，而在夾具體的側面，加工出一窄長平面作為，夾具安裝時的找正基面。通過找正可獲得較高的定向精度。2：夾具安裝在主軸上夾具在回轉(zhuǎn)主軸上安裝，取決于機床主軸端部結構，常見的有圖1-93以下幾種形式：（二）夾具的對刀與導向圖1-93確定刀具相對工件加工表面的正確位置的方法，通常有如圖1-94所示，三種。1：單件試切法2：調(diào)整法利用對刀塊、標準樣件來調(diào)整刀具相對工件加工表面的正確位置。幾種銑刀的對刀裝置如圖所示：利用對刀塊對刀時，工件加工表面的尺寸精度，一般不超過IT級，尺寸精度要求高時，需采用試切法。3：導向套法圖1-94在鉆夾具中，一般采用導向套來確定刀具相對工件加工表面的正確位置。幾種常用的鉆套如圖1-95所示：（三）夾具的分度與轉(zhuǎn)位在生產(chǎn)中，當遇到工件上有一組成一定角度或一定間距均勻分布的加工表面時，為了使工件能在一次裝夾中完成加工，以提高生產(chǎn)率，就需要分度和轉(zhuǎn)位夾具。圖1-95鉆法蘭上4-Φ20（均布）孔的回轉(zhuǎn)分度鉆模如下圖1-96所示：圖1-96圖1-96回轉(zhuǎn)分度式鉆模分度裝置分度裝置有兩種：一是直線分度裝置；另一種是回轉(zhuǎn)分度裝置。1：分度裝置組成1）轉(zhuǎn)動或移動部分，它實現(xiàn)工件的轉(zhuǎn)位或移位。如上圖1-96，回轉(zhuǎn)分度鉆模的回轉(zhuǎn)臺。2）固定部分，它是分度裝置的基體，常與夾具體制成一體。如上圖1-96，的夾具體。3）對定機構，它保證工件正確地分度位置，并完成插銷、拔銷動作。如如上圖1-96回轉(zhuǎn)分度鉆模的對定爪、分度盤、彈簧銷及手柄等。4）鎖緊機構，它將移動或轉(zhuǎn)動部分與固定部分緊固在一起，起減小加工時的振動和保護對定機構的作用。如回轉(zhuǎn)鉆模中的鎖緊螺釘、滑柱及鎖緊塊。2：分度對定機構分度的對定機構的結構型式很多，如圖1-97所示，常見的有以下幾種：鋼球?qū)ΧC構，結構簡單，操作方便，但分度精度不高對定也不可靠，常用于精度不高的場合或作預定位。齒輪齒條圓錐銷對定機構，對定時可消除配合間隙，提高分度對定精度，但應有防塵措施。杠桿單斜面對定機構，它用直邊對定，直邊插入時，可推除污物，斜面處污物不影響對定精度，因而對防塵要求不高。而分度精度較高，使用較多。手拉式菱形銷對定機構，結構簡單，制造容易，操作方便。也不需嚴格防塵措施，在中等分度精度場合使用。圖1-973：鎖緊機構對定機構對定后，尚需鎖緊，常用的幾種鎖緊機構如圖1-98所示：偏心輪鎖緊機構斜楔式鎖緊機構切向鎖緊機構圖1-984：分度誤差分度裝置分度時，最大分度值與最小分度值之差，稱為分度誤差。下面以圓柱銷對定機構為例，分析計算分度誤差。1）直線分度誤差從下圖可知，影響分度誤差的主要因素有：

X1---對定銷與分度套的最大間隙；

X2---對定銷與固定套的最大間隙；

e–分度套內(nèi)外圓的同軸度；2δ–分度盤相鄰孔距的公差值。如圖1-99所示，固定套中心C，在對定過程中位置不變，當圓柱對定銷1與固定套2右邊接觸，與A孔分度套3左邊接觸時，分度盤A孔中心向右偏移到A'；其最大偏移量為（X1+X2+e）/2。同理，當圓柱對定銷1與固定套2左邊接觸，與A孔分度套3右邊接觸時，分度盤A孔中心向左偏移到A"；其最大偏移量為：（X1+X2+e）/2。因此A孔對定時，最大偏移量為A'A"=X1+X2+e。同理，其相鄰B孔對定時，最大偏移量為：B'B"=X1+X2+e。分度盤兩孔間還存在孔距公差2δ。由圖可知：A、B兩孔的最小分度距離為：Smin=S-(δ+X1+X2+e)，其最大分度距離為：Smax=S+(δ+X1+X2+e)，因此，直線分度誤差為：圖1-99由于影響分度誤差的各項因素都是獨立隨機變量，故可按概率法疊加：2）回轉(zhuǎn)分度誤差如圖1-100所示：下列符號的含義Δα—回轉(zhuǎn)分度誤差；αmax—相鄰兩孔最大分度角；αmin—相鄰兩孔最小分度角；ΔF—菱形銷在分度套中的對定誤差；2δα—分度盤相鄰兩孔的角度公差；2δ—2δα在分度套中心處所對應的弧長，X3—分度盤回轉(zhuǎn)軸與軸承之間的最大間隙；R—回轉(zhuǎn)中心到分度套中心的距離。在回轉(zhuǎn)分度中，對定銷在分度盤相鄰兩個分度套中對定的情況與直線分度相似，其分度誤差受的影響，此處還受分度盤回轉(zhuǎn)軸與軸孔之間最大間隙X3的影響?；剞D(zhuǎn)分度誤差Δα可根據(jù)右圖的幾何關系求出：圖1-1005：端齒盤分度裝置如圖1-101所示為簡易的端齒盤分度裝置，上齒盤與下齒盤嚙合時，相當于端齒盤上全部齒都參加對定，雖然各齒距間也存在一定的制造誤差，但在嚙合時，互相受到牽制，正、負誤差相互抵消，使誤差均化，從而實現(xiàn)高精度分度。分度時，轉(zhuǎn)動偏心軸4，可通過心軸3將上齒盤1抬起，使上、下齒盤脫開，即可轉(zhuǎn)動上齒盤實現(xiàn)分度。圖1-101第八節(jié)夾緊動力裝置設計工件裝夾中所使用的高效率夾具，大多數(shù)采用機動夾緊方式，如氣動、液動、電動等。其中以氣動和液動夾緊動力裝置應用最為普遍。一：氣動夾緊氣動夾緊是使用最廣泛的一種機動夾緊方式，其動力來源是壓縮空氣，壓縮空氣則由壓縮空氣站提供，經(jīng)管路損失后，通到夾緊裝置中的壓縮空氣,為方便用一般為4—6個大氣壓。1：氣壓管路系統(tǒng)如圖1-102所示，氣源部分：1--空氣壓縮機2---冷卻器3---儲氣罐4---過濾器。圖1-102控制部分：5---分水濾氣器6---減壓閥7---壓力表8---油霧器9---單向閥10---配氣閥。執(zhí)行部分：11---壓板12---氣缸13---調(diào)速器14---薄膜式氣缸。2：氣缸結構及夾緊作用力1）氣缸結構類型（1）活塞式：按其工作過程中的運動情況可分為：固定式、擺動式、差動式和回轉(zhuǎn)式；按進氣情況可分為：單作用式、雙作用式。在夾具中最常用的是固定式氣缸。如圖1-103所示為活塞式雙作用氣缸。特點：其工作行程可根據(jù)需要自行設計，且作用力不隨行程長短而變化，但氣缸結構龐大，制造成本高，且滑動副間易漏氣。（2）薄膜式氣缸如圖1-104所示，與活塞式相比，優(yōu)點是結構簡單，容易制造，不需密封裝置，成本較低。缺點是受薄膜變形量限制，工作行程短，一般不超過30---40mm；推力也小，并隨著夾緊行程的增大而減小。圖1-103圖1-1042）推力計算單作用氣缸：式中：FQ---活塞推力；A---活塞作用面積；d—活塞直徑；po—壓縮空氣的工作壓力；η—傳動效率；由運動部件的磨擦損失和漏氣損失決定。一般取η=0.85；P—活塞壓縮彈簧時的阻力。雙作用氣缸：二：液動夾緊液動夾緊所采用的油缸結構和工作原理基本與氣缸相同，只不過所使用的工作介質(zhì)為液壓油。由于油壓比氣壓高的多（一般為6MPa以上）及液體的不可壓縮性，因此產(chǎn)生同樣大小的作用力，油缸尺寸要比氣缸尺寸小得多。液壓夾緊的剛度比氣壓夾緊的剛度大得多；工作平穩(wěn)，噪音低。但需要專門的液壓泵站，成本高，因此，多用于本身具有液壓裝置的機床上。第九節(jié)專用夾具設計方法一：設計步驟（一）收集研究有關資料1：生產(chǎn)綱領生產(chǎn)批量的大小對夾具結構的復雜程度及經(jīng)濟性有著很大的影響。大批大量生產(chǎn)多采用氣動、液動或其它機動夾具，其自動化程度高，同時夾緊的工件數(shù)量多，因而，結構比較復雜。中、小批量生產(chǎn)，則宜采用結構簡單，成本低廉的手動夾具，以及萬能通用夾具或組合夾具。2：零件圖及工序圖零件圖給出了零件具體結構、尺寸、位置精度等方面的總要求；工序圖則給出了本工序的加工表面、工序尺寸、工序基準、定位基準、工序加工精度等，是設計夾具主要結構方案的依據(jù)。3：零件工藝規(guī)程零件工藝規(guī)程給出了該工序所用的機床、刀具、加工余量、切削用量、工序安排、工時定額及同時加工的工件數(shù)量等。這些都是確定夾具結構尺寸、形式、夾緊裝置及與機床連接部分的結構尺寸的主要依據(jù)。4：夾具典型結構及有關標準收集夾具典型結構圖冊和有關夾具零部件標準等資料，并了解本廠制造使用夾具的情況以及國內(nèi)外同類夾具的資料，以便設計時參考，在吸收先進經(jīng)驗的同時，應盡量采用國家標準。（二）確定夾具的結構方案1：根據(jù)工序加工要求、工件的定位原理，確定工件的定位方式、選擇定位元件，擬定定位裝置；2：根據(jù)對夾緊的基本要求，確定工件的夾緊方式，選擇或擬定合適的夾緊裝置；3：確定刀具的對準及導引方式，選取刀具的對準及導引元件；4：確定其它元件及裝置的結構形式，如定向元件、分度轉(zhuǎn)位裝置等；5：協(xié)調(diào)各元件、裝置的布局，確定夾具體的結構尺寸和夾具的總體結構。6：繪制夾具的結構草圖，并標注尺寸、公差及技術要求。（三）進行必要的分析計算工件的加工精度高時，應進行工件在夾具中的加工精度分析，夾緊力計算；有多個方案時，可進行經(jīng)濟分析，在滿足加工精度的前提下，選用經(jīng)濟性好的方案。（四）審查方案與改進設計夾具草圖繪出后，應征求有關人員意見并送有關部門審查，然后根據(jù)他們的意見對夾具方案作進一步的改進。（五）繪制夾具總圖1：繪制夾具總圖時，圖樣應符合國家有關標準。一般繪圖比例為1：1，也可按1：2、1：5的比例繪制。2：被加工工件可看成透明體，加工部位用網(wǎng)狀線繪出，必要時，可繪出工件的三視圖。3：先繪出定位元件，然后，依次繪出夾緊，對刀、導向、分度轉(zhuǎn)位、定向等元件或裝置，最后繪出夾具體及與機床的連接部分。（六）標注有關尺寸、配合及技術條件1：應標注的尺寸、配合1）最大輪廓尺寸一般是指夾具的最大外形輪廓尺寸。2）影響定位精度的尺寸主要是指工件與定位元件及定位元件之間的尺寸、公差。如圖1-105所示，標注的定位基面與限位基面的配合尺寸，定位元件之間的距離尺寸L±δL3）影響對刀精度的尺寸指刀具與對刀、導向元件之間的尺寸、公差。如刀具外徑與導向套內(nèi)孔的配合尺寸、公差；塞尺的尺寸公差等。圖1-1054）影響夾具在機床上安裝精度的尺寸、公差主要指夾具安裝基面與機床相應配合表面間的尺寸、公差，如夾具上錐柄與機床主軸錐孔的配合尺寸、公差。5）影響夾具精度的尺寸、公差主要指夾具定位元件、對刀元件、安裝基面三者之間的位置尺寸、公差。6）其它重要的尺寸、公差一般機械設計中應標注的配合尺寸、公差。公差值的確定：夾具上定位元件、定位元件之間、對刀、導向、安裝基面之間的尺寸公差，直接對工件上相應的加工尺寸發(fā)生影響，因此可根據(jù)工件的加工尺寸公差確定，一般可取工件的加工尺寸公差的一般的配合尺寸、公差，應根據(jù)其功用和裝配要求，按一般公差與配合原則確定。2：應標注的技術條件1）定位元件之間或定位元件與夾具體底面間位置要求，以保證工件加工面與定位基面間的位置精度。2）定位元件與連接元件（或找正基面）間的位置精度要求。3）對刀與連接元件（或找正基面）間的位置精度要求。4）定位元件與導向元件間的位置精度要求。以上要求，其數(shù)值應取工件相應技術要求所規(guī)定數(shù)值的另外，還應提出使用多個支承釘（板）定位時，安裝后統(tǒng)一磨削以達到等高；滑動副、操作系統(tǒng)應靈活等。二：夾具設計舉例鋼套工件如圖1-106所示，其它表面均已加工，現(xiàn)本工序在鋼套上鉆Φ5mm孔，工序加工要求：Φ5mm孔軸線到端面B的距離為：20±0.1mm，Φ5mm孔對Φ20H7孔的對稱度為0.1mm。工件材料Q235A鋼，產(chǎn)量N=500件。試設計鉆Φ5mm孔鉆模。圖1-106確定定位方案根據(jù)工序加工要求，保證尺寸20±0.1須限制保證對稱度要求須限制：平衡鉆削力須限制總共需限制五個自由度。相應的定位方案有：

方案I

長圓柱銷、端面小臺肩。限制符合工序限制自由度要求，但不利于夾緊。

方案II

短圓柱銷、端面大臺肩。限制符合工序限制自由度要求，但降低了工件加工時的剛度。

方案III