第二章机床夹具设计(第一部分)

2）合成法
由于定位误差为基准不重合误差与基准位移 误差组合而成。计算时，先算出Δjb和Δjw， 然后将两者组合而得Δdw。 ① Δjb≠0，Δjw＝0时，Δdw＝Δjb； ② Δjb＝0，Δjw≠0时，Δdw＝Δjw； ③ Δjb≠0，Δjw≠0时： 如果工序基准不在定位基面上，即Δjb与Δjw无 关联时，Δdw=Δjb+Δjw； 如工序基准在定位基面上，即Δjb与Δjw有相关 性时，Δdw=Δjb±Δjw。
二. 定位误差的计算(解决定的准也不准的问题) 1.定位误差产生的原因
1 20±0.1
z
30 A
B
20±0.1
x
50±0.2
2 50±0.2
假设调刀尺寸：30，总长50，加工后尺寸20 但总长50±0.2，加工后尺寸20±0.2 图纸要求20±0.1，产生废品？
成批加工工件时，夹具相对刀具的位置 及切削运动的行程调定后不再变动，可认为 加工面的位置是固定的。 但因一批工件中每个工件在尺寸形状及 表面相互位置上均存在差异，所以定位后各 表面有不同的位置变动。在这种情况下，加 工面对其工序基准的位置误差必然是工序基 准的位置变动引起的。所以定位误差也就是 工件定位时工序基准（一批工件的）沿加工 要求方向上的位置变动量。 工序基准的位置变动将对加工精度有直 接影响。
菱形销设计分析
可见孔2与销2最小配合间隙减少 了好多，所以常用。 此时： 工件在两孔连线方向上的定位基准 为圆柱销所在孔中心线，在垂直两 孔连线方向上的定位基准为两孔中 心连线(组合定位基准)。
定位组件的设计步骤（以例子讲解）
1）确定两销中心距及公差（取孔心距1/5—1/3） 即：TLX＝（1/5—1/3）TLK
2）定位套筒
3）半圆定位座
无对中性，常用于大型轴类工件的定位。
定位基准均为外圆中心线。
4）在锥坑中定位：
如图固定锥坑限制3个自由度。
锥坑定位分析
定位基准均为外圆中心线。
5）外圆定心夹紧
三爪卡盘、双V形铁定心夹紧、弹簧夹头
(四) 工件以其它表面定位
(五) 定位表面组合 1）一个平面和与其垂直的两个孔组合
分固定式（中批量以下）和可换式（大批量以上）
2）圆锥销
常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度
(a)精基准定位用；(b)粗基准定位用；
3)
4）定位心轴
主要用于盘套类零 件的定位。
在心轴上定位：心 轴的种类有：刚性、 弹性、液塑、自动 定心。 a)间隙配合心轴 b)过盈配合心轴 c)小锥度心轴
5）定位以圆锥孔定位 一般定位基准为孔中心线。 如图顶尖孔在顶尖上定位，图（a）固定 顶尖限3个自由度、图(b)活动顶尖限2个自由 度。
效率低，适于单件小批生产和定位精度要求较高的情况。
(2)划线找正定位
适于单件小批生产或毛坯精度较低、大型工件粗加工。
(3)夹具中定位
效率高，易保证质量，广泛用于批量生产。
一．常用定位方法和定位元件
对定位元件的基本要求： 1）限位基面应有足够的精度。 2）限位基面应有较好的耐磨性。 3）支承元件应有足够的强度和刚度。 4）定位元件应有较好的工艺性。 5）定位元件应便于清除切屑。
d1 = D1 g6 = 12－ 0.006
∴ △1=0.006 查表2.1 b=4 ∴ △2 =b/ D2 (△K +△J－△1) =0.038
－ 0.017
4） 确定菱形销直径：
d2=( D2－△2)h6=
12
0.038 0.049
2）一平面和与其垂直的两外圆柱面组合
3）一孔和一平行于孔中心线的平面组合
(a)
(b)
jw O1O2
2 ③工序尺寸以H3 ① 工序尺寸以H1标注时： ②工序尺寸以H2标注，其定位误差为： T Td Td Tdd 1 1 d dw jw－ jb 0; dw 1 d 1 jw dw jw 2 2sin sin 2 2sin 2 2 2 2
附：夹具体的毛坯结构
二.机床夹具的功用
（1）保证加工质量 夹具的最大功用是保证加工表面的位置精度。 （2）提高生产率，降低生产成本 快速将工件定位夹紧，免除了找正、对刀等，缩短 辅助时间，提高了成品率，降低了成本。 （3）扩大机床的加工范围 如在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。 （4）减轻工人劳动强度
辅助支承应用实例（起预定位作用）
辅助支承应用实例 （提高夹具工作稳定性）
辅助支承应用实例（提高工件加工稳定性） 1－工件 2－辅助支承 3－铣刀
a) 侧平面精基准定位用；b) 水平面精基准定位用。
（二）工件以圆孔定位
圆孔定位 圆柱销 圆锥销 棱形销 心轴
一般定位基准为孔中心线。
1）圆柱定位销
※定位误差：指一批工件在夹具中定 位时，工件的工序基准在加工尺寸方 向上的最大变动量，以△dw 表示。
产生定位误差的原因： 1.基准不重合误差Δjb：是由于工序基 准与定位基准不重合引起的； 2.基准位移误差Δjw：是指工件的定位 基准在加工尺寸方向上的变动量。
△dw＝ Δjb＋Δjw
1）基准不重合误差(△jb)： 因工序基准与定位基准不重合(原因)，用 调整法加工一批工件时(条件) ，引起工序基准 相对定位基准在加工尺寸方向上产生的最大变 化量 (结果)，称为基准不重合误差。
工件在V形块上定位
③ 工序尺寸以H 标注，其定位误差为： ④② 工序尺寸以H231标注，其定位误差为： 定位误差分析： 标注，其定位误差为： ① 工序尺寸以H Δd3=B A22=O O1+O1O d O2 a) Δd2=A111O=A121C-O21O2-O的增大而增大； 定位误差Δ2=O B2+O C 2-A21B1 Δd1=O B dW 随毛坯误差T TT 1 b) 定位误差ΔdW 1 Td1 d-Td 1 = Tdd d 1 1 + 11 d-T d 1 － d-T增大而减小，但稳定性变差； dd dT随V形块夹角α d d == + + sinα α － α = = sinα α － = sin － 2 2 2 sinα ＞Δ ＞ Δ 2 22 dW2 α 2 sin2 sin 2 2 2 sin22 2 2 c) 定位误差Δ 与工序尺寸标注方式有关，Δd2 2 d1 d3 2
△jb为工序基准相对定位基准的max变化量 把工序基准与定位基准之间的联系尺寸称 定位尺寸，△jb的值就是定位尺寸的公差在加 工尺寸方向上的投影。
※1）基准不重合误差△jb 其大小等于
工序基准与定位基准间联系尺寸在加工 尺寸方向上的变动量（公差）。
一次安装加工两孔A和B，孔B在X方向定位基准C 与设计基准A不重合，基准不重合误差为联系尺寸22 的公差0.2
第一节 机床夹具概述
一．机床夹具及其组成 机床夹具：在机床上用于装夹工件（和引 导刀具）的一种装置,其作用是定位并夹紧， 以保证工件相对于刀具、机床的正确位置。 1. 夹具的组成
（1）夹具体 （2）定位组件 （3）夹紧装置 （4）对刀或导向组件 （5）连接元件 （6）其它机构和组件：除上述各部分以外的 机构和组件。如分度装置

夹具误差：与夹具的设计，制造，安装和使 用等有关的误差。一般可用： ΔJ=Δdw+Δw+Δjj+Δdy+Δjm ΔJ ——与夹具有关的误差。 Δdw——定位误差 Δw ——夹具位置误差 Δjj ——夹紧误差 Δdy ——导引误差 Δjm ——磨损误差 Δdw≦（1/5—1/3）T T ——工件的制造公差
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(a)固定顶尖 (b)浮动顶尖 顶尖定位分析
（三）工件以外圆定位
可用套筒（圆孔）、半圆孔、 支承钉、支承板等定位，也常用三 爪卡盘，弹簧夹头等装夹。但常用 的定位组件是Ｖ形块。
1）V形块定位
结构尺寸已标准化，斜面夹角有60°90°120°
a) b) c) d)
较长精基准； 较长粗基准； 阶梯轴定位用； 较长、较重工件。
“+”“-”号的确定方法： ①分析定位基面直径由大变小 (或由小变大)时， 定位基准的变动方向； ②当定位基面直径作相同变化时，设定位基准 的位置不变动，分析工序基准的变动方向； ③两者的变动方向相同时，取“+”号，两者的 变动方向相反时，取“-”号。
或者 ：在工序尺寸方向上，工件的工序基准与 工件与定位元件的定位接触点位于工件定位 基准同侧时，合成‘－’，异侧时，合成 ‘+’。
三．夹具的分类
按使用特点分： （1）通用夹具 （2）专用夹具 （3）通用可调夹具和成组夹具。 （4）组合夹具 （5）随行夹具 按使用机床分：
车床夹具、铣床夹具、 钻床夹具、镗床夹具 按动力源分： 手动夹具、气动夹具、液压夹具、 电动夹具、磁力夹具、真空夹具等
通用夹具
专用可调夹具
组合夹具
钻床夹具
铣床夹具
四.现代机床夹具的发展方向
（1）标准化 （2）精密化 （3）高效化：常见的高效化夹具有自动化夹具、 高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。 （4）柔性化：具有柔性化特征的新型夹具种类 主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、 模块化夹具、数控夹具等。
第二节 工件在夹具中的定位
工件定位目的： 使同批工件在机床或夹具上有正确位置 正确位置：定与不定，准与不准的问题。 工件的定位方法 (1)直接找正定位
（一）工件以平面定位
支承钉 平面定位 支承板 一般情况下，平面定位时定位基准是平面本身 固定支承 可调支承 自位支承 辅助支承
a）平头： 较小精基准平面定位用； b）圆头： 水平面粗基准定位用； c）锯齿头：侧平面粗基准定位用。
成组可调夹具中用 如图(b)夹具加工图(a)工件，因L不同，定 位右侧支承用可调支承，问题方可解决。