华东交通大学动车组制造工艺第1章夹具

三爪卡盘
四爪卡盘
万向平口钳
回转工作台
通用夹具
分度头
专用夹具：指专为某一工件的某一 加工工序而设计制造的夹具。结构 紧凑，操作方便，主要用于固定产 品的大批大量生产。
连杆加工专用夹具：该夹具靠工作台T形槽和夹具体上
定位键确定其在数控铣床上的位置，并用T形螺栓紧固。
组合夹具：由一套预先制造好的标准元件组合 而成。根据工件的工艺要求，将不同的组合夹 具元件像搭积木一样，组装成各种专用夹具。 使用后，元件可拆开、洗净后存放，待需要时 重新组装。组合夹具特别适用于新产品试制和 单件小批生产。
2）、划线找正装夹
(连接）
不需要专用设备，通用性好，但效率低，精度 也不高，通常划线找正精度只能达到0.1～ 0.5mm。此方法多用于单件小批生产。
3）、使用夹具装夹
使用夹具 装夹，工件 在夹具中可 迅速而正确 的定位和夹 紧。
ห้องสมุดไป่ตู้(连接）
效率高、定位精度好而可靠，还可以减轻工人的劳 动强度和降低对工人技术水平的要求，因而广泛应用 于各种生产类型。
(二) 工件以孔定位常用定位元件
工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴 线）。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、 圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、 间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。
如下图是几种常用固定式定位销的结构形式。当工件的孔径尺寸 较小时，可选用图 a 所示的结构；当孔径尺寸较大时，选用图 b 所 示的结构；当工件同时以圆孔和端面组合定位时，则应选用图c所 示的带有支承端面的结构。用定位销定位时，短圆柱销限制二个自 由度；长圆柱销可以限制四个自由度；短圆锥销（图d）限制三个 自由度。
3.半圆孔
常用于大型轴类工件的定位。
当工件尺寸较大，用圆柱孔定位不方便时，可将圆柱孔改成两半 ，下半孔用作定位，上半孔用于压紧工件。短半圆孔定位限制工件 的二个自由度；长半圆孔定位限制工件的四个自由度。
4.工件以组合表面定位常用定位元件
在实际生产中，为满足加工要求，有时采用几个定位 面相组合的方式进行定位。常见的组合形式有：两顶尖孔、 一端面一孔、一端面一外圆、一面两孔等；与之相对应的 定位元件也是组合式的。例如，长轴类零件采用双顶尖组 合定位；箱体类零件采用一面双销组合定位。
定位基准与工序基准不重合所产生的定位误差。
其大小等于工序基准相对定位基准在工序尺寸方 向上的变动量。
2）定位副制造不准确与定位副间配合间隙引起 的定位基准位移误差 △jw
其大小等于定位基准在工序尺寸方向上的变动量。
定位误差 工序基准在工序尺寸方向上的最大变动量
dwjbjw
jw T D2T 轴2 S2
2021/6/23
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V块的形式：长V块，短V块，双V块
2.定位套
Z
Y X
Z
Y X
Z
短套筒： 限制工件2Y个自由度。
X
长套筒： 限制工件4个自由度。
2.定位套
图a用在工件以端面为主要定位基面的场合，短定位套孔限制工件 的两个自由度；图b用在工件以外圆柱表面为主要定位基面的场合， 长定位套孔限制工件的四个自由度；图c用于工件以圆柱面端部轮廓 为定位基面，锥孔限制工件的三个自由度。
定位元件、夹紧装置和夹具体是夹具的基本组 成部分，其它部分可根据需要设置。
四、 工件在夹具中的定位
定位元件的设计制造应满足以下要求： （1）足够的精度 （2）较好的耐磨性 （3）足够的强度和刚度 （4）较好的工艺性 （5）便于清除切屑
六点定位原理
1、空间物体的自由度 X ,Y ,Z ,X ,Y ,Z
4. 自位支承
由于自位支承是活 动的或是浮动的，无 论结构上是两点或三 点支承，其实质只起 一个支承点的作用， 所以自位支承只限制 一个自由度。使用自 位支承的目的在于增 加与工件的接触点， 减小工件变形或减少 接触应力。
5. 辅助支承
在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由 度，主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。
(三) 工件以外圆定位常用定位元件
工件以外圆表面定位时， 常用的定位元件有V形块 、定位套和半圆孔等。
1. V形块定位
结构尺寸已标准化，斜面夹角 有60°90°120°
用V形块定位，工件的定位基准 始终在V形块两定位面的对称中心 平面内，对中性能好。
一个短V形块限制两个自由度； 两个短V形块组合或一个长V形块 限制四个自由度；浮动式V形块只 限制一个自由度。
气动虎钳
液压夹具
三、 夹具的组成
（1）定位元件—用来确定工件正确位置的元件。被加工工
件的定位基面与夹具定位元件直接接触或相配合。
（2）夹紧元件—使工件在外力作用下仍能保持其正确定位
位置的装置。
（3）对刀、导向元件—夹具中用于确定（或引导）刀具
相对于夹具定位元件具有正确位置关系的元件，例如钻套、镗 套、对刀块等。
•
成批、大量生产
调整法
3）定尺寸刀具法
即是在加工过程中采用具有一定尺寸的刀具或组合 刀具，以保证被加工零件尺寸精度的一种方法。如用 方形拉刀拉方孔、用钻头、扩孔钻、铰刀或镗刀块加 工内孔、及用组合铣刀铣工件两侧面和槽面等。均属 尺寸刀具法加工。
此方法生产率较高，但刀具结构较复杂，工件的加 工尺寸主要取决于刀具的制造质量和刃磨质量。
2、限制空间物体的自由度 要确定其空间位置，就
需要限制其 6 个自由度。 接触－可以滑动，
不可脱开
3、六点定位原理 将 6 个支承抽象为6个“点”，6个点分别同时限制了
工件的6 个自由度，使工件在空间中唯一确定的位置。 Z
Y
X
图 六点定位原理
一）、机床夹具定位元件 （一）工件以平面定位常用定位元件
短柱销 限制
菱形销 限制
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长圆柱销 限制
两段短圆柱销 限制
长销小平面组合 长销限制 小平面限制
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短销大平面组合 短销限制 大平面限制
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第 二 章 机 床 夹 具 定 位 机 构 的 设 计
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2.定位心轴
主要用于盘套类零件的定位。
图a为过盈配合心轴，限制工件四个自由度；图b为间隙配合心轴，限 制工件五个自由度（心轴外圆部分限制四个自由度，轴肩面限制一个自 由度）；图c为小锥度（1：5000～1：1000）心轴，装夹工件时，通过 工件孔和心轴接触表面的弹性变形夹紧工件，使用小锥度心轴定位可获 得较高的定位精度，它可以限制五个自由度。
SDm i n d轴m ax
jb Td 2 d w j b jw T D 2 T 轴 2 S 2 T d2
定位误差 工序基准在工序尺寸方向上的最大变动量
2、定位误差的分析计算
在分析定位误差时，应根据工序简图规定的定 位方式分别计算基准不重合误差△jb和定位基准位 移误差△jw ，再利用公式进行计算。
二、机床夹具的分类 1、按夹具的应用范围分类：
按适用工作的范围和特点分类
通 用 夹 具
专 用 夹 具
组 合 夹 具
成 组 夹 具
自 动 化 夹
具
通用夹具：指已经标准化、无需调整或 稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹 具。如三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳 和万能分度头等。这类夹具主要用于单 件小批生产 。
（1）工件以平面定位时定位误差的计算
工件以平面定位时，由于定位副容易制造得准 确，可视△jw =0；若工件以粗基准定位，则工序尺 寸的公差值很大（＞ △jw ），也可视△jw =0。故只 计算△jb即可。
（1）工件以平面定位时定位误差的计算
例 按图a）所示的定位方案铣工件上的台阶面，试 分析和计算工序尺寸（20±0.15）mm的定位误差 ，并判断这一方案是否可行。
• 2）工件加工面的设计基准与刀具保持正确 的位置
工件加工尺寸获得方法
尺寸精度是指机械加工后零件的直径、 长度和表面间距离等尺寸的实际值与理想值 的接近程度。在机械加工中，获得尺寸精度 的方法有以下几种：
1）试切法
2）调整法
3）定尺寸刀具法
4）自动控制法
1）试切法 通过对工件进行多次重复试切、测量及调整， 使加工尺寸达到要求的方法。
夹紧
工件定位后将其固定，使
其在加工过程中保持定位位置 不变的操作。
3) 工件的装夹: 定位过程和夹紧过程的综合。
对刀 2、特殊功能
导向
调整刀具切削刃相对工 件或夹具的正确位置。
如钻床夹具中的钻模板 和钻套，能迅速地确定钻头 的位置，并引导其进行钻削。
工件定位要求
• 1）工件加工面的设计基准与机床保持正确 的位置
三、 夹具的组成
（4）连接元件—用于确定夹具在机床上具有正确位置并与
之连接的元件，例如安装在铣床夹具底面上的定位键等。
（5）其它元件及装置—根据加工要求，有些夹具尚需设
置分度转位装置、靠模装置、工件抬起装置和辅助支承等装置。
（6）夹具体—夹具体是用于连接夹具元件和有关装置使之
成为一个整体的基础件，夹具通过夹具体与机床连接。
一、夹具的作用
（1）减少加工误差，保证加工精度 （2）提高生产效率 （3）减轻劳动强度 （4）扩大机床的加工范围
例如，在车床或钻床上使用镗模可以代替镗床镗孔，使车床、 钻床具有镗床的功能。
定位 1、主要功能
确定工件在夹具中占有
正确位置的过程。定位是通 过工件定位基准面与夹具定 位元件的定位面接触或配合 实现的。
六、装夹误差
（一）定位误差
1、定位误差的概念 因定位不准确而
引起的误差称为定位误 差，以△dw表示。
1）定位基准与工序基准不重合
2）定位副（含工件定位基面 和定位元件）制造不准确与定 位副间配合间隙
直接影响工件的位置尺寸精度和位置精度
基准不重合误差△jb 定位基准位移误差△jw
（一）定位误差
定位误差的组成 1）基准不重合误差 △jb
试切+测量+调整 ➢效率低，对操作者水平要求高 ➢单件、小批生产或高精度零件加工
试切法视频试切法.swf
2）调整法
利用对刀块或样件预先调整好刀具和工件在 机床上的相对位置而使加工尺寸达到规定要 求的方法。
该方法生产率高，加工精度稳定可靠，适于 在成批、大量生产中应用。
• 试切好工件/标准样件+对刀装置
一个支承钉
限制
二个支承钉 限制
三个支承钉 限制
一个支承钉相当于一个支承点，限制一个自 由度；在一个平面内，两个支承钉限制二 个自由度；不在同一直线上的三个支承钉 限制三个自由度。
2. 支承板
平面型支承板（图a）结构简单，但沉头螺钉处清理 切屑比较困难，适于作侧面和顶面定位；带斜槽型 支承板（图b），在带有螺钉孔的斜槽中允许容纳少 许切屑，适于作底面定位。当工件定位平面较大时 ，常用几块支承板组合成一个平面。
几个表面同时参与定位时，各定位基准（基面）在定 位中所起的作用有主次之分。例如，轴以两顶尖孔在车床 前后顶尖上定位的情况，前顶尖孔为主要定位基面，前顶 尖限制三个自由度，后顶尖只限制两个自由度。
Z X
Y
图 工件在两顶尖上定位
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五、工件在夹具中的定位方式
• 1、完全定位 不完全定位 • 2、欠定位 • 3、过定位
4）自动控制法
在自动、半自动机床和数控机床上，利用测量装 置、进给机构和控制系统自动获得规定加工尺寸的方 法。
该方法生产率高，加工精度高，但装备较复杂， 适于在成批、大量生产中应用。
自动控制法
3、工件定位方法
1）、直接找正装夹(连接）
效率较低，但找正精度可以很高，适用于单件 小批生产或定位精度要求特别高的场合。
支承板： 有斜槽、无斜槽
一块条形支承板 限制
二块条形支承板 限制
一块矩形支承板 限制
一个支承板相当于两个支承点，限制两个自 由度；两个（或多个）支承板组合，相当 于一个平面，可以限制三个自由度。
3. 可调支承
多用于支承工件的粗基准面，支承高度可以根 据需要进行调整，调整到位后用螺母锁紧。一个 可调支承限制一个自由度。
1、工件以平面定位
Z
Z
Z
Y
Y
Y
X
X
X
Z
Z
Z
Y
Y
Y
X
X
X
图 工件以平面定位
一、机床夹具定位元件 （一）工件以平面定位常用定位元件 1. 支承钉
平头支承钉（图a）用于支承精基准面；球头支 承钉（图b）用于支承粗基准面；网纹顶面支承钉 （图c）能产生较大的摩擦力，但网槽中的切屑不 易清除，常用在工件以粗基准定位且要求产生较大 摩擦力的侧面定位场合。
通用可调整夹具及成组夹具：夹具的部分元件 可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零 件的加工。
随行夹具：在自动线或柔性制造系统中使用的 夹具。
孔系组合夹具
2、按使用机床类型分类：
按使用机床分类
车 床 夹 具
铣 床 夹 具
钻
镗
磨
床
床
床
夹
夹
夹
具
具
具
3、按夹具动力源分类：
• 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。