第四章夹具设计

装配基准——装配时用来确定零件或部件在产品中的相对 位置所采用的基准。如箱体零件的底面。 工序基准——在工序图上，用来确定本工序所加工表面加 工后的尺寸、形状、位置所采用的基准。 三、工件的定位方法 1.直接找正法 2.划线找正法 3.在夹具上定位
四、六点定位原则
六点定位原则 用六个定位点，分别限制工件的六个自由度， 从而使工件在空间得到确定位置的方法。
第四节 定位误差分析及计算 Analysis and Calculation of the Positioning Error 一、工件获得加工精度的方法
1.试切法 2.定尺寸刀具法 3.调整法 4.自动控制法 进给 再试切 测量 ……
方法
1.试切法
试切 测量
2.定尺寸刀具法
用具有一定尺寸精度的刀具（如钻头、铰刀等），来 保证工件被加工部位的精度。
ΔD=ΔB+ΔY ΔB在工序图上确定，ΔY由定位副间接触状态获得。 二者的合成方法为： 如果工序基准不在定位基面上，则： ΔD=ΔB+ΔY 如果工序基准在定位基面上，则： 式中“+”、“-”号的确定方法如下： （1）定位基面与限位基面接触，分析定位基面直径变化 时，定位基准的变动方向； ΔD=ΔB±ΔY
二、夹具的分类
通用夹具：指结构、尺寸已规格化，具有一定通用性的夹具。通用夹具 一般作为某种机床的附件。
机 床 夹 具 类 型
专用夹具：针对某一零件的某道工序加工要求而专门设计和制造的夹具。 一般是在产品批量生产加工中使用。 可调夹具：是根据待加工的零件结构相似、尺寸不同的特点，而专门设 计、制造的一种夹具。 组合夹具：是一种用预先制造好的标准元件及合件组装成的专用夹具。 自动线夹具：用于大批大量生产的自动生产线之中。一般分为两类： 一类为工位固定式夹具，又称随机夹具，它一般与专用机床夹具相似； 一类为随行夹具，它适用于工件形状复杂而又无良好定位基面或输 送基面的情况下。
（2）改变定位元件的结构，以消除被重复定位的自由度。
第三节 工件的定位方法及定位元件 Positioning Methods of the Workpiece and Positioning Elements 一、工件以平面定位 1.支承钉和支承板
支承钉和支承板统称为固定支承。其结构和尺寸都已 标准化。如GB2226-80、GB2236-80。
2.可调支承 当支承的高度要求在一定范围内调整时，应采用可调 支承。可调支承一般用于粗基准定位. 注意：可调支承在一批工件加工前调整一次，调整 好后，其作用相当于固定支承。
应 用
各批毛坯形状和尺寸变化较大而又以粗基准定位的场合 同一夹具加工形状相同而尺寸不同的工件
通用可调夹具及成组夹具中
3.浮动支承（自位支承） 浮动支承（自位支承）：在工件定位过程中，能自动调整 位置的支承。
4.辅助支承 为了克服工件由于形状以及夹紧力、切削力、工件重 力等原因使得工件定位后还产生变形或定位不稳定，提高 安装刚性和稳定性，常需设置辅助支承。
辅助支承不起定 位作用
二、工件以孔定位 1.圆柱销
2.圆锥销
圆锥销限制三个 移动自由度。但 易使工件倾斜， 故圆锥销定位一 般与其它定位元 件构成组合定位
第二节 夹具的定位原理 Positioning Principle of the Fixtures 一、工件的定位与夹紧——安装 定位：机械加工时，为使被加工表面获得要求的尺寸和位 置，将工件在机床上或夹具中占有确定位置的过程。 夹紧：为使工件在加工过程中各种力的作用下已经确定的 位置不发生变化，需要将其固定，这就是夹紧。 安装：定位和夹紧称之为安装。
定位是通过定位基准与定位元件的紧密接触来实现 二、基准及其分类
基准：用来确定生产对象（工件）上几何要素间相互位置 关系所依据的那些点、线、面称之为基准。
基 准 类 型
设计 基准 定位基准 工 艺 基 准 测量基准 装配基准 工序基准
设计基准——在设计图样上采用的基准。
工艺基准——在工艺过程中采用的基准。 定位基准——在加工中用作定位的基准。 测量基准——测量时所采用的基准。
六、欠定位与过定位
欠定位：按工序的加工要求，应该被限制的自由度而没有 被限制的定位，称为欠定位。欠定位是不允许的。
过定位：在夹具中，若某一自由度被定位元件重复限制， 这种定位称为过定位。
消除过定位的两种措施
（1）提高定位基面之间以及定位元件定位表面之间的位 置精度，以减少或消除过定位引起的干涉。
3.调整法 利用机床上的定程装置、对刀装置或预先调整好的刀 架，使刀具相对于机床或夹具达到一定的位置精度，然后 加工一批工件。
调刀基准的确定
（1）限位表面为平面时，则以此平面表示； （2）限位表面为圆柱面时，则以此中心线表示； （3）限位表面为V形面时，则以放在V形面上的标准心轴 的轴线表示。 4.自动控制法 使用一定的装置，在工件达到要求的尺寸时，自动停 止加工。
定位基面：指与定位点相接触的工件上的表面。
第一定位基面：限制三个自由度的定位基面
定位 基面
第二定位基面：限制两个自由度的定位面 第三定位基面：限制一个自由度的定位面
强调说明
（1）“几点定位”是指数个定位点的综合作用，而非各 定位点与被限制自由度之间成一一对应关系。 （2）由于定位是通过定位点与工件的定位基面相接触来 实现的，所以，二者一旦脱离，定位作用自然就消失了， 因此，也就不存在自由度相反方向的定位问题。
3.圆柱心轴 圆柱心轴定位常见于车、铣、磨、齿轮加工中，心轴 与孔的配合有间隙和过盈两种，此外，还有花键心轴定位 方式。
4.圆锥心轴（小锥度心轴） 圆锥心轴定位方式定心精度高，但工件的轴向位移误 差较大，适宜工件定位孔精度不低于IT7的精车和磨削加 工，不能加工端面。锥度通常为1/5000~1/1000。
2.基准移位误差ΔY 由于定位副的制造公差和最小配合间隙的影响，使得 定位基准和限位基准不重合，导致各个工件不一致，从而 给加工尺寸造成误差，这个误差称为基准位移误差。
3.定位误差的计算方法 在计算定位误差时，要注意误差的方向和工序 尺寸的方向。当基准位移误差和基准不重合误差与 工序尺寸的方向相同或平行时，则定位误差为两项 误差的代数和；若方向不同，则应将各误差向工序 尺寸方向投影，然后求其代数和。
三、工件以外圆柱面定位 1.在V形块中定位
特点
对中性好，既能使工件的定位基面轴线对中在 V形块两斜面的对称平面上，而不受定位基面直径 误差的影响，并且安装方便。
V形块两斜面夹角一般为60、90、120，其中90V形 块的典型结构和尺寸已标准化，设计时可参考有关手册。
2.在定位套中定位
定位套其内孔轴线是限位基准，内孔面是限位基面。 为了限制工件轴向自由度，常与端面联合定位。定位套结 构简单，容易制造，但定心精度不高，只适用于精基面。 半圆套下半圆套为定位元件，上半圆套起夹紧作用。 主要用于大型轴类零件及不便于轴向装卸的零件。定位基 面的精度不低于IT8-IT9，半圆套的最小直径应取工件定 位基面的最大直径。
（3）限制工件自由度数与加工要求的关系。
五、完全定位与不完全定位
完全定位：工件六个自由度都被限制的定位称为完全定位。
不完全定位：加工时，工件的六个自由度不需要都被限制 就可以满足加工精度的定位，称为不完全定位。
定位的稳定性
第一定位基面的面积应力求大些，与之相接触的三个 定位点的间距应尽可能远些；导向面上的两个定位点的间 距越大，其导向的稳定性就越好；第三定位点的作用是止 推还是限转，取决于它限制的自由度是位移还是转动。而 防转定位点的设置，以远离转动中心越远，稳定性越好。
平头：接触面积大、压强小，避免压坏定位表面，用于半精基准定位，易保证接触点位置相对稳定，但易磨损。 齿纹：增大接触区摩擦力，但易积屑，用于摩擦力要求较大的侧面定位。
支 承 板
A型：结构简单，加工容易，但切屑在沉头孔中不易清除，用于侧面、 顶面定位。 B型：带有下凹的斜槽，克服A型的缺点。
第四章 夹具设计
Clamping Apparatus Design
第一节 概述 一、夹具的定义 在机械生产中，用来安装工件使之固定在正确位置上 所使用的工艺装备统称为夹具。 在机械加工中，为了迅速、准确地确定工件在机床上 的位置，保证工件与机床、刀具的正确相对位置关系，并 在加工过程中始终保持这个正确位置所使用的工艺装备称 为夹具。 General Consideration
三、夹具的功用
夹具的功用
保证加工 精度稳定 产品质量
提高生产 效率降低 加工成本
改善工人 劳动条件
扩大机床 工艺范围
四、夹具的组成
导向 对刀 元件
定位元件
夹具
夹紧元件
（1）定位元件——确定工件在夹具中的正确位置的元件。 如定位销、定位块、支撑板等。 （2）夹紧元件——夹紧工件，确保工件在加工过程中不 因外力作用而破坏其定位精度的元件。例如螺母、压板。 （3）导向、对刀元件——引导刀具或确定刀具与被加工 工件加工表面间正确位置的元件。例如钻套、对刀块等。 （4）连接元件——确定并固定夹具本身在机床的工作台 或主轴上的位置的元件。例如铣床上的定位键等。 （5）夹具体——连接或固定夹具上各元件使之成为一个 整体的基础元件。 （6）其他装置和元件——如分度装置、上下料装置、靠 模装置等。
二、定位误差的基本概念 定位误差ΔD：工件在加工过程中，由定位造成的工件误 差称为定位误差。
产生定位 误差原因
（1）基准不重合误差ΔB （2）基准位移误差ΔY
1.基准不重合误差ΔB
由于定位基准和工序基准不重合而引起同批工件的工 序基准相对于定位基准在工序尺寸方向上的最大位置变动 范围。
工序基准与定位基准之间的联系尺寸称为定 位尺寸。定位尺寸的公差在工序尺寸方向上的投 影分量即为基准不重合误差。
2.工件以孔在心轴或定位销上定位 （1）定位孔与心轴固定单边接触