第8章 机床夹具的设计原理

• V形块是对中定心元件，
制造无误差时，理论上外 圆中心与V形块中心位置 重合，无基准不重合误差。
j.b 0
• 工件外圆直径有偏差时， 工件轴线在V形块中心线上 下偏移。
j.w(z) A AA' AE AE
d .w( z) A j.w( z) A j.b
D
2sin
D K
2sin
'
0.15 2
1 sin 45
0.106mm
尺寸30变化时，轴心线变化为O’O”=δ”
合成后
''
0.07 2
1 sin 45
0.198mm
0.142 (0.14 0.106)2 0.283mm
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δ δ
δ"
30
例：阶梯轴组合定位
• 在阶梯轴轴颈 d的2铣工半序圆尺键寸槽H定 位误差
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8.2.2 定位现象分析
l 完全定位：限制工件的全部六个自由度。 l 不完全定位：限制工件自由度少于六个，但仍能满足 加工技术要求。
l 欠定位：限制自由度 数少于加工技术要求限制 的最少只有度数。
l 过定位/重复定位： 工件的某一个或几个自由 度被多个定位元件限制。
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没有直202接0/6/关21 联时取“+”。机械工程学院 机械制造基础
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定位误差的结论：
1. 定位误差只产生于采用调整法加工一批工件的情况下，若单件 或批量工件逐个试切加工者不存在定位误差。
2. 定位误差是由于工件定位不准确而产生的加工误差。
表现形式：工序基准相对加工表面可能产生的最大尺寸或位置 的变动范围。
j.w(B) 0
j.w( A) 2Lgtg g
(B) g
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2. 一面两孔组合定位
• 基准位移误差 j.w(O1) O1'O1" TD1 Td1 1min
j.w(O2 ) O2' O2" TD1 Td1 1min TLg
5
8.2.3 常见定位方式及定位元件
l 工件以平面定位 （1）固定支承：支承钉（限1个）、支承板（限2个） （2）可调支承 （3）自位支承（浮动支承） （4）辅助支承（不限制自由度）
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l 工件以内圆定位
（1）心轴：短的限两个自由度，长的限四个自由度，锥度多限一 个。
2
动方向与工序基准相对定位基准的
移动方向相同。故
K 1
d.w( z) A j.w( z) A j.b( z)
2
( 2 sin
1)
2
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（3）设计基准为C点时的定位误差
• 由于定位基准是A， 而设计基准是C，故
j.b( z)
Ld
1 K 2
• 基准位移误差即工 件直径误差造成的A 上下最大变化量
• 安装（装夹）：工件在机床上定位和加紧的过程。 8.1.1工件装夹
l 直接装夹
l 划线找正装夹
l 夹具装夹
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8.1.2 夹具简介 l 夹具的种类
（1）通用夹具 （3）可调夹具 （5）随行夹具
l 夹具的作用
（2）专用夹具 （4）组合夹具
l 夹具的组成
1） 定位元件 3） 引导元件（对刀装置）
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►组合定位误差分析
1. 内孔与端面组合定位
• 长心轴与窄圆环端面组合
孔与端面的垂直度误差将产生基准位移误差 和角度误差：
j.w(B) dgtg g d jtg j
(B) g
• 短心轴与大端面组合
孔与端面的垂直度误差将产生基准位移误差 和角度误差：
产生原因：基准不重合；工件的定位基准面制造误差、定位元 件制造误差、工件基面与定位元件间的配合间隙及基准不重合 误差。
3. 定位误差由基准不重合误差和基准位移误差两部分组成，但二 者不一定同时存在。
4. 定位误差的计算可以按照定位误差的定义进行计算，也可以按 定位误差的组成注意分析计算。
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➢ 心轴水平放置（重力作用下孔与心轴固定上母线接触）
工件孔尺寸
D TD min0
，心轴尺寸
d0 m a xTd
工件孔中心最大变动量即为基准位移误差：
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j.w O1O2 OO2 OO1
( Dmin TD dmax Td ) ( Dmin dmax )
2
2
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TD Td 2
u 根据典型表面、元件类型分析各定位元件限制的 自由度；
u 根据加工表面技术要求和实际限制自由度，分析 定位属哪种定位。
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定位实例分析1
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定位实例分析 2
夹紧力
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工件尺寸变化时，定位基准的移
j.w(z) A
AA'
K
2sin
2
动方向与工序基准相对定位基准的
移动方向相反。故
d.w(z) A
j.w( z) A j.b( z)
K 2
(
2
1 sin
1)
2
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例： 有一批直径为d±δd/2的轴类零件，欲加工端面孔，分析 下列方案加工孔与外圆得同轴度误差。
•工件轴线可能发生偏转，转角定位误差为：Δθ=α
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3. 工件以外圆定位时的定位误差
主要分析工件外圆在V形块上定位情况： 由于工件设计基准不同，可能出现以下三种情况， 即设计基准分别为A、B、C。
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（1）设计基准为A时的定位误差
• 基准位移误差分两种情况：
1) 工件以粗基准定位：
j.w H
其中ΔH是基面形状误差造成的基面最大变动范围。
2) 工件以精基准定位：
j.w 0
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2. 工件以圆孔定位时的定位误差
（1）工件圆孔与刚性心轴或销过盈配合
孔与心轴始终同心
j.w 0
（2）工件圆孔与刚性心轴或销间隙配合
定位实例分析 3
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定位实例分析 4
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8.2.4 定位误差分析
► 基准的概念及其分类
• 基准：用来确定生产对象上的几何要素之间的几何关系所依据的 那些点、线、面。 •基面：基准不一定具体可见（如孔的中心线等），在零件上通常 是通过有关具体表面表现出来的，这些表面称为基面。
2） 夹紧装置 4） 夹具体
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8.2 工件在夹具中的定位
8.2.1 定位基本原理
一个空间刚体具有六个自由度
l 六点定位原理：假定工件为空间刚体，正确分布六
各支承点与工件的基准面相接触，限制其空间六个自由 度，确定工件的空间位置。
l 应用六点定位原理时的注意事项：
2
2
d.w(对称) j.w(O) j.b(O) TD Td j min
0.021 0.0013 0.007 0.041mm
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例：同轴度误差分析
计算一外圆和平面定位加工
内孔时产生的与外圆的同轴 度误差。
外圆φ80变化时，轴心线变 化为OO’=δ’
（2）定位销
l 工件以圆锥孔定位 （1）锥心轴 （2）顶尖
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l 工件以外圆定位
（1）定心定位： 定位套
（2）支承定位 支承平面
V形块
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l 定位分析方法与步骤：
u 找与工件表面接触的元件；
u 根据零件表面形状和零件的加工要求分出定位元 件和夹紧元件（一般夹紧元件拿走后，零件定位 状态保持不变，且夹紧元件上有施力机构或作用 力符号）；
1） 定位支承点与工件的定位基准面必须始终保持紧贴；
2） 一个定位支承点只能限制工件一个自由度，同时一个自由度原 则上不得有多个支承点重复限制，（支承点数不应超过六个）；
3） 工件应限制几个自由度，由工件加工技术条件来确定；
4） 工件的定位不是由夹紧力作用获得的。
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一面两孔组合定位
•中心线角度误差
(O1O2 )
arctg
j.w(O1 )
j.w(O2 )(c) 2L
j.w(O2 )(c) O2' O2" TD2 Td2 2min
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例：铣键槽
• 工序要求的位置尺寸L、H 及对称度
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