第4章機(jī)床夾具設(shè)計4.1概述夾具定義：在機(jī)械加工中，為了安裝加工工件，使之占有正確的位置，以保證零件和產(chǎn)品的質(zhì)量，并提高生產(chǎn)效率，所采用的工藝裝備稱為夾具。

在機(jī)床上確定工件相對于刀具的正確位置—定位。

對工件施加作用力，使之在已經(jīng)定好的位置上保持工件狀態(tài)—夾緊

夾具定義夾具是機(jī)械制造中的一種工藝裝備，是機(jī)床和工件之間的連接裝置，使工件相對機(jī)床或者刀具獲得正確位置。因此，機(jī)床夾具的好壞直接影響工件加工表面的位置精度。

夾具定義1、夾具功能

夾具定義（1）保證加工精度

定位——獲得正確的位置；

夾緊——加工過程中保證工件在正確的位置上不變（2）提高生產(chǎn)率：減少輔助時間（3）擴(kuò)大機(jī)床的適用范圍（4）減輕工人的勞動強(qiáng)度，保證生產(chǎn)安全2、夾具應(yīng)該滿足的要求

夾具定義（1）保證加工精度

關(guān)鍵在于正確的定位、夾緊和導(dǎo)向方案、夾具制造的技術(shù)要求，定位誤差的分析和驗算。（2）夾具的總體方案應(yīng)與年生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)（生產(chǎn)效率）

大批量生產(chǎn)采取快速、高效的定位、夾緊和動力裝置；中小批量，夾具應(yīng)有一定的可調(diào)性。（3）安全、方便、減輕勞動強(qiáng)度

（4）排屑順暢

切屑熱量；切屑清理（5）有良好的強(qiáng)度、剛度和結(jié)構(gòu)工藝性1、夾具分類--按夾具的使用范圍分類

夾具分類及組成（1）通用夾具--通用性強(qiáng)，例如車床的卡盤、銑床的分度頭等，適用于單件小批量生產(chǎn)；夾具分類及組成（2）專用夾具—用于某特定工序的特定夾具，廣泛地用于成批生產(chǎn)和大批量生產(chǎn)。焊接夾具夾具分類及組成（3）可調(diào)整夾具--有一定可調(diào)整性，可更換部分元件，調(diào)整部分裝置；可調(diào)整夾具同類產(chǎn)品，不同品種生產(chǎn)。成組夾具尺寸、結(jié)構(gòu)、工藝相似件，適合多品種、中小批量生產(chǎn)。夾具分類及組成（4）組合夾具---由一系列的標(biāo)準(zhǔn)化元件組裝而成，標(biāo)準(zhǔn)元件有不同規(guī)格、形狀，但其配合部分具有良好的互換性。適合單件小批量生產(chǎn)中位置精度要求較高零件；夾具分類及組成（5）隨行夾具—在自動線和柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具，它不僅要完成工件的定位和夾緊，又要作為運(yùn)載工具將工件在機(jī)床間進(jìn)行傳送。2、夾具分類----按使用機(jī)床分類

夾具按使用機(jī)床可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、齒輪機(jī)床夾具等。夾具分類及組成2、機(jī)床夾具的基本組成

夾具分類及組成（1）定位元件及裝置——確定工件正確位置；（2）夾緊元件及裝置——固定工件于已獲得的正確位置；（3）導(dǎo)向及對刀元件——確定工件與刀具之間的距離及相互位置；（4）動力裝置——減輕勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率；（5）夾具體——將各元件連為一體，與機(jī)床安裝成一體；（6）其它元件及裝置——定向鍵等（銑、鏜）。

定位、夾緊、夾具體三部分不可缺少1-工件；2-定位銷；3-擋銷；4-分度定位套；5-分度定位銷；6-手扭；7-手柄；8-襯套；9-開口墊圈；10-螺母；11-轉(zhuǎn)盤；12-鉆套；13-夾具體夾具分類及組成第4章機(jī)床夾具設(shè)計4.2工件定位1、工件的定位

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)幾個基本概念工件定位——按照加工工藝要求，將工件置于夾具中，使工件在夾緊前相對于機(jī)床和刀具就占有一個預(yù)定的位置。定位基準(zhǔn)——在機(jī)械加工中用作定位的基準(zhǔn)。定位基面——在工件定位時，作為定位基準(zhǔn)的點(diǎn)、線、面，往往由某些具體表面體現(xiàn)出來，這種表面稱為定位基面。夾具設(shè)計時，原則上應(yīng)選擇工藝基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)。1）六點(diǎn)定位原理自由度——物體在三維空間中可能具有的運(yùn)動。在OXYZ坐標(biāo)系中，有沿X、Y、Z軸移動及繞X、Y、Z軸轉(zhuǎn)動的六個獨(dú)立運(yùn)動。工件定位的實質(zhì)就是限制工件的自由度，在空間需要有固定點(diǎn)與工件表面保持接觸。用來限制工件自由度的固定點(diǎn)，稱為定位支承點(diǎn)。六點(diǎn)定位原理：采用適當(dāng)?shù)募s束措施，來消除工件的六個自由度，以實現(xiàn)工件的定位。機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)未定位的六個自由度

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)長方體工件定位

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)圓盤工件定位

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)軸類工件定位

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)定位元件—用來限制工件自由度的幾何體。常用定位元件：

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)2）工件定位中幾種情況

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)完全定位、不完全定位、欠定位、過定位

完全定位——需要將工件的六個自由度全部限制。

不完全定位——需要限制的自由度少于六個。欠定位——按照加工要求需要限制的自由度沒有完全被限制。

過定位（重復(fù)定位、超定位）——某個自由度被兩個或兩個以上的約束重復(fù)限制。機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)過定位產(chǎn)生的不良后果：使接觸點(diǎn)不穩(wěn)定、增加了夾緊變形、部分工件不能順利與定位元件配合。平面支承：長圓柱銷：擋銷：3）定位的正常情況和非正常情況

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)定位的正常情況：

根據(jù)加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均已被限制。它可以是完全定位，也可以是不完全定位。定位的非正常情況：

根據(jù)加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度沒有完全被限制，或者某自由度被兩個或兩個以上的約束重復(fù)限制。4）定位分析與非正常情況改進(jìn)

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)短圓柱銷1限制

短圓柱銷2限制

平面限制

短圓柱銷1限制

短菱形銷限制

平面限制

過定位改進(jìn)方案如何改進(jìn)下面過定位？

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)、

、

大平面限制

長銷限制

過定位定位改進(jìn)方案、

、

小平面限制

長銷限制

大平面限制

改進(jìn)方案改進(jìn)方案改進(jìn)方案短銷限制

小平面限制

長銷限制

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)在分析定位方案是否合理時，僅僅考慮六點(diǎn)定位原理是不夠的，還要認(rèn)真仔細(xì)分析本工序加工表面的位置精度要求。

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)

定位銷限制

底面限制

定位釘與定位銷限制

底面限制

兩定位釘限制

在工件上銑鍵槽，a)所示方案，是過定位，肯定不合理的。改成b)所示方案，滿足六點(diǎn)定位原理。是否合理？

分析工序尺寸加工要求，鍵槽中心線與基準(zhǔn)A有平行度要求。方案b)也不能滿足要求。如何改？（圓柱銷-》菱形銷）

2、典型的定位方式、定位元件及裝置

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)三種定位方式：平面定位、孔定位、外圓定位1）平面定位（1）支承釘和支承板圓頭支承釘——粗基準(zhǔn)定位（點(diǎn)接觸、位置相對穩(wěn)定，但易磨損）平頭釘——精基準(zhǔn)定位花頭釘——側(cè)面粗定位支承板——大、中型零件精基準(zhǔn)定位、、平面定位a）粗基準(zhǔn)定位b）精基準(zhǔn)定位機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)

精基準(zhǔn)定位粗基準(zhǔn)定位側(cè)面粗定位

（可以減少磨損，（點(diǎn)接觸，位置相對穩(wěn)定（摩擦力大，容易存屑）避免定位表面壓壞）但易磨損）a)平頭支承釘

b)圓頭支承釘c)花頭支承釘

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)以已加工過平面為定位基準(zhǔn)面時，選用平頭支承；以粗糙不平平面為基準(zhǔn)面時，選用圓頭支承釘；側(cè)面定位時，選用網(wǎng)狀支承釘。

支承板機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)（2）可調(diào)支承可調(diào)支承：有一個可調(diào)整范圍，調(diào)整后用螺母鎖緊。

多用于毛面定位，每批調(diào)整一次，以補(bǔ)償各批毛坯誤差（不一致性）。適用于毛坯（如鑄件）分批制造，其形狀和尺寸變化較大的粗基準(zhǔn)定位。亦可用于同一夾具加工形狀相同而尺寸不同的工件，或用于專用可調(diào)整夾具和成組夾具中。在一批工件加工前調(diào)整一次，調(diào)整后用鎖緊螺母鎖緊。

可調(diào)支承機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)圓頭可調(diào)支承錐頭可調(diào)支承網(wǎng)狀平頭可調(diào)支承機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)（3）自定位支承自定位支承：具有浮動或聯(lián)動結(jié)構(gòu)，具備自定位功能。用于定位基面不連續(xù)或臺階面、有角度誤差等場合。與工件作兩點(diǎn)接觸與工件作三點(diǎn)接觸機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)（4）輔助支承輔助支承是在工件定位后才參與支承的元件，不限制自由度，主要是增加工件剛度，減少切削變形。機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)2）孔定位

當(dāng)工件上的孔為定位基準(zhǔn)時，采用孔定位。其特點(diǎn)是定位孔和定位元件之間處于配合狀態(tài)，常用心軸和定位銷。（1）心軸定位

錐度心軸：定心精度高，軸向定位精度較低；

剛性心軸：間隙配合——裝卸容易，精度較低；過盈配合——裝卸困難，精度較高。

彈性心軸、液塑心軸、定心心軸等。

心軸定位a)b)c)d)a)錐度心軸

b)c)d)剛性心軸機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)（2）定位銷

長圓柱銷——限制四個自由度

短圓柱銷——限制兩個自由度

短菱形銷——限制一個自由度圓柱銷定位

菱形銷圓錐銷（限制三個自由度，配合使用）

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)3）外圓定位工件以外圓柱表面定位，常用有：定位套筒、半圓定位座、V形塊定位、外圓定心夾緊。（1）定位套筒套筒定位結(jié)構(gòu)簡單，主要用于精基準(zhǔn)定位。套筒有長、短之分，其定位孔常與端面構(gòu)成組合限位面，共同約束工件自由度。機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)（2）半圓定位座常用于大型軸類工件的定位，將同一圓周面的孔分成兩半圓，下半圓部分裝在夾具體上，起定位作用，上半圓部分裝在可卸式或鉸鏈?zhǔn)缴w上，起夾緊作用，半圓孔定位座適用于大型軸類工件的定位。機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)（3）

V形塊定位

V形定位塊結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，斜面夾角有60°、90°、120°三種

，其中90°應(yīng)用最廣泛，其定位精度和定位穩(wěn)定性都介于三種中間。V形塊有長、短之分，長的限制四個自由度，短的限制兩個自由度。

V形塊定位結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，斜面夾角60°、90°、120°機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)

工件以外圓柱面定位

a)較長精基準(zhǔn)；

b)較長粗基準(zhǔn)；

c)階梯軸定位用；

d)較長、較重工件。5.3

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)（4）

外圓定心夾緊使用

三爪卡盤、雙V形鐵定心夾緊、彈簧夾頭等定位和夾緊工件的外圓。磨齒輪內(nèi)孔卡盤，保證內(nèi)孔與節(jié)圓的同軸度機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)4）定位表面組合實際生產(chǎn)中，工件不是由單一表面定位，而是幾個定位表面的組合。

定位表面的組合

第一定位基準(zhǔn)面（主基準(zhǔn)面）：限制自由度數(shù)最多的定位面；

第二定位基準(zhǔn)面（導(dǎo)向基準(zhǔn)）：限制自由度數(shù)較多的定位面；

第三定位基準(zhǔn)面（定程基準(zhǔn)）：限制一個自由度。

箱體類零件——一面兩銷定位：頂平面——限制三個自由度；圓柱銷——限制兩個自由度；菱形銷——限制一個自由度。

（1）一個平面和與其垂直的兩個孔組合機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)

（2）一個孔和一平行于孔中心線的平面組合如何組合？根據(jù)加工工藝要求來確定定位方案。機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)

（3）一面兩銷組合定位機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)“一面兩銷”的兩圓柱銷重復(fù)限制了沿x方向的移動自由度，屬于過定位。由于工件上兩孔的孔心距和夾具上兩銷的銷心距均會有誤差，因而會出現(xiàn)上圖所示的相互干涉現(xiàn)象。

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)解決“一面兩孔”的定位干涉問題的途徑：(1)減小一個銷的直徑；（降低角度精度）(2)將一個銷做成削邊銷—菱形銷。

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)圓柱銷削多少合適？當(dāng)兩個銷中心距最小，而兩個孔中心距最大，或者兩個銷中心距最大而兩個孔中心距最小時，出現(xiàn)干涉。因此，在圓柱銷--》菱形銷時需要考慮：兩個定位孔公差、兩個銷公差、孔與銷的間隙。

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)菱形銷參數(shù)計算

在圖中，削的部分是AE和FC，定義其為a，其值由：孔公差、銷公差、第2個銷孔間隙、第1個銷孔間隙等確定。

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)菱形銷參數(shù)計算在圖中，?OAH和?OEH中，存在下列關(guān)系：

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)菱形銷參數(shù)計算令得到菱形銷與孔的最小間隙：菱形銷的直徑為：

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)一面兩孔夾具定位設(shè)計步驟：1）確定夾具中兩個定位銷的中心距及其公差

銷中心距公差取孔中心距公差的1/5—1/32）確定圓柱銷直徑d1及其公差圓柱銷D1和d1采用基孔制間隙配合，H7/g63）確定菱形銷直徑d2、寬度b1及其公差通過D2，查表得到b1；計算菱形銷與孔的最小間隙，得到菱形銷直徑。配合按照H/g，銷的公差等級高于孔的一級。

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)定位銷設(shè)計與選擇實例確定兩定位銷的尺寸：確定定位銷中心距及公差：確定圓柱銷尺寸及公差：

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)確定菱銷的寬度：b1=4確定菱形銷尺寸及公差取菱形銷的精度為：IT6，Td2=0.011d2min=d2max-Td2=11.947-0.011=11.9363、定位誤差的分析與計算

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)1）定位誤差六點(diǎn)定位原理解決了約束工件自由度問題，即解決了工件在夾具中位置“定與不定”的問題。但是，由于一批工件逐個在夾具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，出現(xiàn)了工件位置定得“準(zhǔn)與不準(zhǔn)”的問題。因為工件在夾具中位置不準(zhǔn)確，導(dǎo)致加工后工件的加工尺寸不一致，形成誤差，即定位誤差。

定位誤差是指工序基準(zhǔn)在加工方向上的最大位置變動量所引起的加工誤差。在設(shè)計夾具時，定位誤差應(yīng)控制在工件誤差的1/5--1/3。機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)工序基準(zhǔn)：在工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準(zhǔn)，稱為工序基準(zhǔn)。基本概念工藝基準(zhǔn):零件在加工、檢測和裝配中，用作依據(jù)的點(diǎn)、線、面稱為工藝基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)分為工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)定位基準(zhǔn)：零件加工時，用以確定其在機(jī)床上相對刀具正確位置所依據(jù)的點(diǎn)、線、面稱為定位基準(zhǔn)。使用夾具安裝時，定位基準(zhǔn)為工件上與夾具定位元件相接觸的表面。定位基準(zhǔn)還可以進(jìn)一步分為：粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)、附加基準(zhǔn)。機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)2）定位誤差產(chǎn)生的原因

定位誤差包括基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差。（1）基準(zhǔn)不重合誤差（ΔB）

工件在夾具上定位時，由于所選擇的定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合而引起的，同批工件的工序基準(zhǔn)相對于定位基準(zhǔn)在該工序（加工）尺寸方向的最大位移量（位置變動范圍），稱為基準(zhǔn)不重合誤差。用符號ΔB表示。

基準(zhǔn)不重合誤差（ΔB）的大小應(yīng)等于工序基準(zhǔn)相對于定位基準(zhǔn)在該工序（加工）尺寸方向的最大位移量。

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)

可通過計算定位尺寸（δC）的公差在工序（加工）尺寸方向上的投影分量得到基準(zhǔn)不重合誤差（ΔB）的大小。

定位尺寸（δC）是指工序（設(shè)計）基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)之間的聯(lián)系尺寸。當(dāng)定位尺寸（δC）由多個尺寸所決定時，則要以定位尺寸為封閉環(huán)所組成的尺寸鏈進(jìn)行解算。

基準(zhǔn)不重合誤差ΔB的計算公式表示為：

ΔB=δCCOSβ

β—為工序基準(zhǔn)的變動方向與工序（加工）尺寸方向間的夾角。機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)

本工序加工直角上表面，設(shè)計尺寸為A1，用下平面定位。由于定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，從而產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差ΔB

。

ΔD（A1）=ΔB（A1）=δCCOSβ=δA2

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)（2）基準(zhǔn)位移誤差△y

是指工件的定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的變動量。由工件定位面和夾具定位元件的制造誤差以及兩者之間的間隙所引起。機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)（2）基準(zhǔn)位移誤差（ΔY）

基準(zhǔn)位移誤差（ΔY）的大小應(yīng)等于定位基準(zhǔn)與起始（調(diào)刀、限位）基準(zhǔn)不重合而造成的基準(zhǔn)位移量δY在工序（加工）尺寸方向上的投影分量。基準(zhǔn)位移量δY

應(yīng)根據(jù)不同的定位方案所決定。基準(zhǔn)位移誤差ΔY的計算公式表示為：

ΔY

=δYCOSβ

β—為定位基準(zhǔn)的變動方向與工序（加工）尺寸方向間的夾角。機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)ΔD

（A3）=ΔY

（A3）=2（H–h）tanΔα

ΔD

（A1）=ΔB（A1）+ΔY

（A1）

=δA2+2（H–h）tanΔαOO1=Dmin/2－dmax/2OO2=Dmax/2－dmin/2ΔY=O1O2=OO2

－OO1=(δD＋δd)/2圓柱孔與心軸單邊接觸結(jié)論:孔、軸單邊接觸，定位誤差為孔、軸尺寸公差之和的一半孔、軸任意邊接觸ΔY=O1O2=Xmax=Dmax—dmin＝δD+δd+Xmin結(jié)論：任意邊接觸的基準(zhǔn)位移誤差為：孔、軸配合的最大間隙。以外圓在Ｖ塊定位時的定位誤差計算機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)V形塊定位誤差分析工件直徑為D，直徑公差為機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)3）定位誤差的計算方法

由于定位誤差是由基準(zhǔn)不重合誤差以及基準(zhǔn)位移誤差所造成的。因此定位誤差可以由這兩項誤差組合而成。計算定位誤差時，先分別求出基準(zhǔn)不重合誤差與基準(zhǔn)位移誤差，然后再將兩項誤差組合后得出定位誤差。即：ΔD

=ΔB±ΔY

機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)3）定位誤差的計算方法（1）當(dāng)ΔB＝0，ΔY

≠0

時，則ΔD

＝ΔY

；

（2）當(dāng)ΔB≠0，ΔY

＝0

時，則ΔD

＝ΔB

；

（3）當(dāng)ΔB≠0，ΔY

≠0

時，

1）如果工序（設(shè)計）基準(zhǔn)不在定位基面上(產(chǎn)生定位誤差的原因是相互獨(dú)立因素)：

ΔD

=ΔB+ΔY

2）如果工序（設(shè)計）基準(zhǔn)落在定位基面上：ΔD

=ΔB±ΔY機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)公式中“＋”、“－”號的確定方法如下：

①

先分析定位基面直徑由大到?。ɑ蛴尚〉酱螅r，定位基準(zhǔn)的變動方向。

②然后設(shè)定位基準(zhǔn)的位置不變，再分析工序（設(shè)計）基準(zhǔn)的變動方向。（此時定位基面直徑應(yīng)作上述相同的變化。）

③如果在上述判斷中兩者的變動方向相同時，取“＋”號，而兩者的變動方向相反時，取“－”號。機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)

已知：外圓直徑公差為δD

，V形塊的夾角為a

（1）設(shè)計基準(zhǔn)為外圓軸線時：

求：ΔD（H1）

=？解：分析可知ΔB（H1）

＝0；ΔY（H1）

≠0

得：ΔD（H1）

=ΔY（H1）

=機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)（2）設(shè)計基準(zhǔn)為外圓下母線時：

求：ΔD

（H3）

=？解：分析可知ΔB

（H3）≠0，ΔY

（H3）≠0

得：ΔB

（H3）=

；ΔY

（H3）

=

分析：設(shè)計基準(zhǔn)落在定位基面上，兩基準(zhǔn)的變化方向相反，故取-號。

最終得：

ΔD

（H3）=ΔY

（H3）

-

ΔB

（H3）

=機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)（3）設(shè)計基準(zhǔn)為外圓上母線時

求：ΔD

（H2）

=？解：分析可知ΔB

（H2）≠0，ΔY

（H2）

≠0

得：ΔB

（H2）=；ΔY

（H2）

=

分析：設(shè)計基準(zhǔn)落在定位基面上，兩基準(zhǔn)變化方向相同，故取“＋”號。

最終得：ΔD

（H3）

=ΔY

（H3）

＋ΔB

（H3）=工件在V形塊上定位銑槽三種不同工序尺寸標(biāo)注，定位誤差分析a)b)c)a)b)c)機(jī)床夾具的定位機(jī)構(gòu)第4章機(jī)床夾具設(shè)計4.3工件夾緊機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計

在加工過程中，工件會受到切削力、離心力、慣性力等的作用。為了保證在外力作用下，工件能在夾具中保持已由定位元件所確定的加工位置而不發(fā)生振動和位移，需要裝置將工件可靠地夾緊。

夾緊裝置：在工件定位后，將工件固定并使其在加工過程中保持定位位置不變的裝置。1、夾緊機(jī)構(gòu)的組成及基本要求

機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計

組成（1）力源裝置（2）中間傳力機(jī)構(gòu)（3）夾緊元件作用1）改變作用力的方向；2）改變作用力的大?。?）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；（作用點(diǎn)、方向）

2）夾緊力大小要適當(dāng)；3）夾緊動作要迅速、可靠；

4）結(jié)構(gòu)緊湊，易于制造與維修?；疽?、夾緊力確定的基本原則機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計

夾緊裝置設(shè)計原則：工件不移動、工件不變形、工件不振動、安全可靠。

確定夾緊力包括正確地選擇夾緊力的大小、方向和作用點(diǎn)。必須根據(jù)工件的形狀、尺寸、重量和加工要求、定位元件的結(jié)構(gòu)及其分布形式、加工過程中工件所受到的外力（切削力、重力、慣性力和離心力）大小等因素進(jìn)行綜合分析。

1)夾緊力方向的確定（1）夾緊力的作用方向應(yīng)有利于工件的準(zhǔn)確定位，而不能破壞定位，因此，主要夾緊力方向應(yīng)垂直于主要定位面。機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計

（2）夾緊力的作用方向應(yīng)使所需夾緊力最小，即盡量和切削力、工件重力方向一致。

a)最小，b)FQ=FP+W,c)FQ=(FP+W)/fFQ夾緊力；FP切削力；W工件自重機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計

（3）夾緊力的作用方向盡量與工件剛度最大方向相一致，以使工件變形盡可能小。機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計

如圖所示的薄壁套筒工件，它的軸向剛度比徑向剛度大，應(yīng)沿軸向均勻施加夾緊力。

（1）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)正對支承元件或位于支承元件形成的支承面內(nèi)，以保證工件已獲得的定位不變，保證定位穩(wěn)定可靠。2）夾緊力作用點(diǎn)的確定b)、c)正確

d)錯誤機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計

e)、g)正確

f)、h)錯誤（2）避免支承反力與夾緊力構(gòu)成力偶夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件上或支承元件所形成的支承平面內(nèi)，否則夾緊力與支承反力會構(gòu)成力矩，夾緊時工件將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計

（3）夾緊力應(yīng)作用在剛度較好部位，以減少工件的夾緊變形。機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計

3)夾緊力大小的估算

夾緊力大小保證了定位穩(wěn)定和夾緊可靠。理論上，夾緊力大小應(yīng)與作用在工件上的其他力或（力矩）相平衡。

但是，實際上，夾緊力大小還與工藝系統(tǒng)剛度、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等相關(guān)，計算比較復(fù)雜。因此，夾緊力計算常采用估算法、類比法、試驗法等方法來確定夾緊力。

計算公式：F實際=K*F理論K—安全系數(shù)，粗加工取2.5—3；精加工取1.5--2機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計3、典型夾緊機(jī)構(gòu)1）斜楔夾緊機(jī)構(gòu)

斜楔夾緊是利用其斜面移動所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件。在實際應(yīng)用時，楔形直接用楔塊楔緊工件的情況很少。多數(shù)是楔塊與其它機(jī)構(gòu)聯(lián)合使用。廣泛用于氣動或液壓夾緊裝置中。機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計夾緊受力圖自鎖受力圖以斜楔為研究對象，夾緊時根據(jù)靜力平衡原理，有

FQ=F1+FRXF1=FJtanΦ1FRX=FJtan(α＋Φ2)FJ=FQ/[tanΦ1＋tan(α＋Φ2)]注：tan(a+b)=(tana+tanb)(1-tana*tanb)設(shè)Φ1=Φ2=Φ，當(dāng)α≤10°，可用下式近似計算FJ=FQ/(

tanα＋2Φ)夾緊力FQ去除，斜楔受到F1、FRX作用，要能自鎖，必須滿足下式

F1＞FRXF1=FJtanΦ1FRX=FJtan(α－Φ2)tanΦ1＞tan(α－Φ2)

即Φ1＞(α－Φ2)

或α＜Φ1＋Φ2一般Φ1=Φ2=Φ=5～7°，故當(dāng)α＜10～14°時自鎖，一般取α=6～8°（2）螺旋夾緊機(jī)構(gòu)指采用單個螺旋直接夾緊或與其它元件組合實現(xiàn)夾緊工件的機(jī)構(gòu)。這類夾緊機(jī)構(gòu)由于其機(jī)構(gòu)簡單，夾緊可靠，通用性高等優(yōu)點(diǎn)，故在機(jī)床夾具中得到廣泛應(yīng)用。它的缺點(diǎn)是夾緊和松開工件時比較費(fèi)工費(fèi)時。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的變形，但其增力比和自鎖性能都優(yōu)于斜楔夾緊機(jī)構(gòu)。夾緊行程不受限制。機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計（2）螺旋夾緊機(jī)構(gòu)機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計螺旋夾緊特點(diǎn)：

1）結(jié)構(gòu)簡單，自鎖性好，夾緊可靠；

2）擴(kuò)力比約為80,遠(yuǎn)比斜楔夾緊力大；

3）夾緊行程不受限制；

4）夾緊動作慢，輔助時間長，效率低。機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計螺旋夾緊受力圖螺旋夾緊力計算原始動力為FQ，力臂為L。工件對螺桿的反作用力為垂直方向的反作用力FW，工件對其產(chǎn)生的摩擦力為FW*tanφ2，其產(chǎn)生的摩擦力矩為FW*tanφ2*r’。螺母對螺桿作用力：垂直于螺旋面的作用力FR及摩擦力F1，其合力為FR1，該合力在螺桿軸向分力FW和周向的分力F1，其作用點(diǎn)在螺紋中經(jīng)上，其產(chǎn)生力矩為FWd0/2tan(a+φ1)。螺桿上力矩平衡公式為：機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計（3）偏心夾緊機(jī)構(gòu)

偏心夾緊機(jī)構(gòu)是指由偏心件直接夾緊工件或和其他元件組合而實現(xiàn)夾緊工件的機(jī)構(gòu)。偏心夾緊機(jī)構(gòu)是靠偏心輪回轉(zhuǎn)時其半徑逐漸增大而產(chǎn)生夾緊力來夾緊工件。

偏心夾緊機(jī)構(gòu)的工作原理與斜楔夾緊機(jī)構(gòu)相似，只是斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的楔角不變，而偏心夾緊的楔角是變化的。機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計（3）偏心夾緊機(jī)構(gòu)機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計不同位置楔角的計算公式為：a—偏心輪的楔角；e—是偏心輪偏心距；R—偏心輪半徑；γ—偏心輪作用點(diǎn)與起始點(diǎn)之間的夾角。偏心輪偏心輪展開圖機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計偏心輪楔角最大值為（γ=90）：偏心夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力計算公式為：

機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計偏心輪工作在任一點(diǎn)（P點(diǎn)）產(chǎn)生自鎖的條件為：

（4）鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)

鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)是一種增力夾緊機(jī)構(gòu)。由于其結(jié)構(gòu)簡單，增力倍數(shù)大，在氣壓夾具中得到了廣泛應(yīng)用，以彌補(bǔ)氣壓或液壓李亮不足。

鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是動作迅速，增力比大，易于改變力的作用方向。缺點(diǎn)是自鎖性能差，常用于氣動和液動夾緊。鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)要仔細(xì)進(jìn)行鉸鏈、杠桿的受力分析、運(yùn)動分析和主要參數(shù)的分析計算，以保證鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)的正常工作。機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計（4）鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)

如圖，單臂鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)，臂的兩端是鉸鏈的連線，一端帶滾子，一端作用于杠桿，施壓與工件。機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計（5）定心夾緊機(jī)構(gòu)在工件定位時，常常將工件的定心定位和夾緊結(jié)合在一起，這種機(jī)構(gòu)就是定心夾緊機(jī)構(gòu)。其特點(diǎn)是：1、定位和夾緊是同一元件；2、元件之間有精確聯(lián)系3、能同時等距離地移向或退離工件；4、能將工件定位基準(zhǔn)的誤差對稱地分布開來。機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計螺旋定心夾緊機(jī)構(gòu)1-夾緊螺桿；2、3-鉗口；4-鉗口定心叉；5-鉗口對中調(diào)節(jié)螺釘；6-鎖緊螺釘機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計（6）聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)在工件的裝卡過程中，有事需要夾具同時有幾個點(diǎn)對工件進(jìn)行夾緊，而有時有需要同時夾緊幾個工件。因此，為了提高生產(chǎn)效率，減少工裝時間，采用各種聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)。機(jī)床夾具的聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)是指只需操作某一個手柄就能同時從各個方向上均勻地夾緊一個工件，或同時夾緊若干個工件。前者稱為單件聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)，后者稱為多件聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)。機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計二力互相垂直的單件聯(lián)動夾緊1——壓板2——螺母3——工件單件多點(diǎn)聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)：用一個原始作用力，通過一定的機(jī)構(gòu)分散到數(shù)個點(diǎn)上對工件進(jìn)行夾緊。機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計多件聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)：用一個原始作用力，通過一定的機(jī)構(gòu)實現(xiàn)對數(shù)個相同或者不同的工件進(jìn)行夾緊。機(jī)床夾具夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計多件夾緊機(jī)構(gòu)第4章機(jī)床夾具設(shè)計4.4智能夾具設(shè)計智能夾具設(shè)計—零點(diǎn)定位1、零點(diǎn)定位系統(tǒng)概念零點(diǎn)定位系統(tǒng)是一個獨(dú)特的定位和鎖緊裝置，能保持工件從一個工位到另一個工位，一個工序到另一個工序，或一臺機(jī)