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1、工件的装夹指的是工件的定位和夹紧第一章 工件的装夹-本书重点工件的装夹指的是工件的定位和夹紧。定位的任务是：使同一工序中的一批工件都能在夹具中占据正确的位置。 工件位置的正确与否，用加工要求来衡量夹紧的任务是：使工件在切削力、离心力、惯性力和重力的作用下不离开已经占据的正确位置，以保证机械加工的正常进行。 定位、夹紧 装夹在 装夹工件-夹具-机床-刀具一.1工件定位的基本原理一.六点定则在空间直角坐标系中，工件可以沿X、Y、Z轴有不同的位置，称作工件沿X、Y、Z的位置自由度， 用X、Y、Z表示；也可以绕X、Y、Z轴有不同的位置，称作工件绕X、Y和Z轴的角度自由度，用X、Y、Z表示。用以描述工件

2、位置不确定性的X、Y、Z和X、Y、Z，称为工件的六个自由度。用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度的法则，称为六点定则。XOY面中，1，2，3支撑点：Z,X,YYOZ 面中，4，5点：X,ZZOX面中，6点：Y 支承点的分布必须合理:工件底面上的三个支承点应放成三角形，三角形的面积越大，定位越稳。工件侧面上的两个支承点不能垂直放置.注意：(1).定位就不能脱离，始终保持接触(2).不考虑受力，受力后不脱离定位面-夹紧的任务二.限制工件自由度与加工要求的关系按照加工要求确定工件必须限制的自由度，在夹具设计中是首先要解决的问题。加工要求-工件需要限制的自由度l时，心轴的工作部分应稍带锥度。制造简

3、单、定心准确、不用另设夹紧装置，但装卸不便，易损伤工件定位孔，故多用于定心精度要求高的精加工。(3).花健心轴：用于加工以花键孔定位的工件。当工件定位孔的长径比 Ldl时，可稍带锥度。设计花键心轴时，应根据工件的不同定心方式来确定定位心轴的结构。3.圆锥销：限制了工件的X、Y、Z三个位置自由度。常与其他定位元件组合定位。4.锥度心轴：工件孔与心轴圆柱面的弹性变形夹紧工件，定心精度较高，可达0.01mm，但工件的轴向位移误差较大，用于精车和磨削加工，不能加工端面。三.工件以外圆柱面定位时的定位元件：1.V形块：以外圆定位用的最多。V形块既能用于精定位基面，又能用于粗定位基面；能用于完整的圆柱面，

4、也能用于局部圆柱面；而且具有对中性（使工件的定位基准总处在 V形块两限位基面的对称面内），活动V形块还可兼作夹紧元件。2.定位套：其内孔轴线是限位基准，内孔面是限位基面。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，故只适用于精定位基面。3.半圆套：主要用于大型轴类零件和不便轴向装架的零件。4.圆锥套：作业：1-4、1-6、1-7、1-8一.4 定位误差的分析与计算加工误差:一批工件逐个在夹具上定位时，由于工件及定位元件存在公差，使各个工件所占据的位置不完全一致，加工后形成加工尺寸的不一致，为加工误差。定位误差：只与工件定位有关的加工误差,称为定位误差，用D表示。一.造成定位误

5、差的原因产生定位误差的原因有两个：一是定位基准与工序基准不重合，由此产生基准不重合误差B。二是定位基准与限位基准不重合，由此产生基准位移误差Y。1.基准不重合误差B:工序尺寸：A，B;定位基准：底面和E面；C尺寸：对刀尺寸，在一批工件的加工过程中是不变的。工序尺寸A的工序基准是F,定位基准是E，产生基准不重合误差。B=Amax-Amin=Smax-Smin=sS是定位基准E与工序基准F间的距离尺寸，称为定位尺寸。*当工序基准的变动方向与加工尺寸的方向不一致，存在一夹角时，基准不重合误差B等于定位尺寸公差在加工尺寸方向上的投影，即 B=scos*工序基准的变动方向与加工尺寸的方向相同时，即=0，

6、cos=1，基准不重合误差等于定位尺寸的公差，即 B=s因此，基准不重合误差面B是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准与工序基准不重合而造成的加工误差，其大小为定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。尺寸B：工序基准和定位基准重合，B=02.基准位移误差Y 在圆柱面上铣槽的工序简图，加工尺寸为A和B，工件以内孔D在圆柱心轴上定位O是心轴轴心，即限位基准，C是对刀尺寸，即刀刃到O的距离尺寸A：工序基准是内孔轴线，定位基准也是内孔轴线，两者重合，B=0由于定位副有制造公差和配合间隙，定位基准和限位基准不重合，造成了加工尺寸的变动范围-基准位移误差Y基准位移误差的大小等于因定位基准与限位基准不重合造成

7、的加工尺寸的变动范围。当工件孔的直径为最大Dmax，定位销直径为最小dmin时，imax=OO1,Amax；当工件孔的直径为最小Dmin,定位销直径为最大dmax时，imin=OO2,Amin;因此 Y=Amax-Amin=imax-imin当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向不一致，两者之间成夹角时，基准位移误差等于定位基准的变动范围在加工尺寸方向上的投影，即 Y=icos当定位基准的变动方向与加工尺寸的方向一致时，即=0，cos=1，基准位移误差等于定位基准的变动范围，即 Y=i因此，基准位移误差y是一批工件逐个在夹具上定位时，定位基准相对于限位基准的最大变化范围在加工尺寸方向上的投影。y

8、=(Dmax/2-dmin/2)-(Dmin/2-dmin/2)=(Dmax-Dmin)/2+(dmax-dmin)/2=D/2+d0/2二.定位误差D的计算方法1.合成法D=B+y*在定位基面尺寸变动方向一定（由大变小，或由小变大）的条件下，y（定位基准）与B（工序基准）的变动方向相同时，取“”号；变动方向相反时，取“一”号。例1-2用合成法求图1-32所示加工尺寸E的定位误差。解：加工尺寸E：1）工序基准为工件外圆面的下母线F，定位基准为工件内孔轴线O，存在BB=d/2 2）定位基准与限位基准不重合，存在y，y=D/2-d0/23）因为工序基准不在定位基面上，即B与y无相关公共变量，所以

9、D=B+y=(D+d0+d)/2例1-3求图l32中加工尺寸H的定位误差。解：1）工序基准是孔的上母线G，定位基准为孔轴线O，存在基准不重合误差B：B=D/22）定位基准与限位基准不重合，y=D/2-d0/23）工序基准在定位基面上，两者有相关的公共变量，当定位孔由小变大时，y（或定位基准O）向下移动，而B（或工序基准G）则向上变动（考虑工序基准变动方向时，设定位基准的位置不变），两者方向相反，故取“”号，所以 D=y-B=d0/22.极限位置法：定位误差等于由于定位而引起的加工尺寸的最大变动范围。3.例如求图1-33a中的加工尺寸A的定位误差。4.解：定位误差的大小等于尺寸A的最大变动范围，

10、 即DA=Amax-Amin当Bmin,dmin时，工件中心为O1点;当Bmax,dmin时，工件中心为O2点;当Bmin,dmax时，工件中心为O3点; 当Bmax,dmax时，工件中心为O2点;DA=ao4=ao2+o2o4=Btg+d/2cos5.尺寸链分析计算法（微分法）其方法为：作工件定位图，确定加工尺寸D与有关的工件和夹具相应各几何参数xi的尺寸链关系式为 D=（xi，x2，x3）对上式求全微分，即可求出加工尺寸D的定位误差.例：（上例）A=L-Btg-d/2cos(B,d为变量)DA=|Btg|+|d/2cos|*此法对包含多误差因素的复杂定位方案的定位误差分析计算较方便。三.定

11、位误差计算实例（习题课）例l：如图135所示，求加工尺寸A的定位误差。解：1）定位基准为底面，工序基准为圆孔中心线O，定位尺寸s=50mm,s=0.2mm工序基准的位移方向与加工尺寸方向夹45oB=s cos=0.2cos45=0.14142)定位基准与限位基准重合, y=0;D=B=0.1414*结论:1)平面定位时, y=0;2)工序基准的位移方向与加工尺寸不一致时,需向加工尺寸方向投影.例2:钻铰凸轮上两小孔,求加工尺寸100的定位误差.解:1）定位基准与工序基准重合, B=0;2）位基准相对限位基准单向移动,且与加工尺寸成30o15夹角.i=(D+d0)/2, y =i cosy =(

12、0.033+0.021)/2 *cos30=0.02mm3）D=y=0.02mm*结论:定位方式为孔轴配合时,当单边接触时, y=(D+d0)/2 cos-定位基准的变动方向与加工尺寸的方向间的夹角例3:金刚镗床上镗活塞销孔,求对称度的定位误差.解:1)对称度的工序基准是裙部内孔轴线,定位基准也是,B=0;2)定位基准相对限位基准可任意方向移动,在对称度方向上的最大变动范围为孔轴配合的最大间隙Xmax, i移动方向与对称度方向一致，=0，y=i=Xmax=ES-ei=0.035+0.034=0.069mm 3) D=y =0.069mm*结论：定位方式为孔轴配合并可任意方向移动时，其基准位移误

13、差:y= Xmaxcos=(D +d0+Xmin) cos例4:在鼓轮上先铣平面A，再铣平面B，求铣平面B时的角度定位误差。 解1）工序基准为A面，定位基准是OO2，两者不重合，定位尺寸为25o士10，B=204）定位基准 O与限位基准 O重合，但定位基准 O2相对限位基准O1不重合,可两个方向转动;ia=(D +d+ Xmin)/R =(0.027+0.018+0.012)rad=0.002375rady=ia=810”5）因工序基准不在定位基准OO。上，D=B+y =20+810”结论：角度定位误差的计算方法与尺寸定位误差相同。例5:铣工件上的键槽，求加工尺寸分别为A1、A2、A3时的定位

14、误差。解:加工尺寸A1的定位误差 1）工序基准是圆柱轴线，定位基准也是圆柱轴线，两者重合，B=0； 2）定位基准相对限位基准有位移， Y=i=O1O2=d/2（sin/2）-（d-d）/2（sin/2）=d/2（sin/2）3)D=Y=d/2（sin/2）加工尺寸A2的定位误差:1)工序基准是圆柱下母线，定位基准是圆柱轴线，两者不重合；定位尺寸s=d/2故B=s=d/2.2）Y=d/2（sin/2）3）工序基准在定位基面上：定位基面直径由大变小时 ，定位基准朝下变动；当定位基面直径由大变小、定位基准不动时，工序基准朝上变动。两者的变动方向相反，取“”号，故 D=Y-B=d/2sin/2-d/2

15、=d/2（1/ sin/2）-1 加工尺寸A3的定位误差:1）定位基准与工序基准不重合，B=s=d/2.2）Y=d/2（sin/2）3）工序基准在定位基面上：定位基面直径由大变小时 ，定位基准朝下变动；当定位基面直径由大变小、定位基准不动时，工序基准朝下变动。两者的变动方向相同，取“+”号，故 D=Y+B=d/2sin/2+d/2=d/2（1/ sin/2）+1 *结论：轴在V形块上定位时的基准位移误差为Y=d/2（sin/2），由于Y与B中均包含一个公共变量d，所以需用合成法计算定位误差。例6：加工均布的4个槽，求槽的对称度的定位误差。 解：1）对称度的工序基准是12H8的轴线，定位基准是8

16、0士 0.05mm的轴线，两者不重合，B= 002mm。2）定位基准相对限位基准可任意方向移动，Y=Xmax=0.03+0.02+0.1=0.15mm3)工序基准不在定位基面上，故：Y十B（0150O2）=O17mm该定位方式的定位误差太大，已超过工件公差的23，难以保证槽的对称度要求。若改用12H8孔定位，使B= 0；选定位心轴为12g6,Y=Xmax=0.027+0.017=0.044mmXmax1+Xmax2时，将妨碍部分工件的装入。要使所有所有工件都能顺利地装卸，须满足下列条件：当工件两孔径为(D1min、D2min)、夹具两销径为最小（dlmax、d2max）、孔间距为最大（L+LD

17、/2）、销间距为最小（L-Ld/2）,或孔间距为最小（L-LD/2）、销间距为最大（L+Ld/2）时,两孔与销之间仍有最小装配间隙X1min、X2min存在。为了满足上述条件，第二销与第二孔不能采用标准配合，第二销的直径缩小了，连心线方向的间隙增大了。缩小后的第二销的最大直径为d2max=D2min/2-X”2min/2-O2O2O2O2=（L+Ld/2）-（L-LD/2）=Ld/2+LD/2 d2max=D2min/2-X”2min/2-Ld/2-LD/2d2max=D2min-X”2min-Ld-LD这就是说，要满足工件顺利装卸的条件，直径缩小后的第二销与第二孔之间的最小间隙应达到：X”2

18、min= D2min- d2max-Ld-LD 这种缩小一个定位销直径的方法，虽然能实现工件的顺利装卸，但增大了工件的转动误差，因此，只能在加工要求不高时使用。2.一圆柱销与一削边销：*采用定位销“削边”的方法只增大连心线方向的间隙，不增大工件的转动误差，因而定位精度较高。当间隙达到a= X2min/2时，满足了工件顺利装卸的条件。a= X2min/2=（Ld+LD+ X”2min）/2a=（Ld+LD）/2b=D2minX2min/2aX2min=2ab/D2min二. 定位误差（一圆柱销，一菱形销 ）孔与圆柱销的最大配合间隙X1max,孔和菱形销的最大配合间隙X2max,所以产生直线和角度

19、位移误差Y1和Y2，即基准位移误差Y为：Y=Y1+Y2因为X1maxX2max,所以Y1受X1max控制，当工件单向位移时，Y1=X1max/2；tg=(X2max-X1max)/2L；当工件任意方向移动时：Y1=X1max，tg=(X2max+X1max)/ 2L；三.设计示例：设计步骤：1确定两定位销的中心距LdLd2两定位销的中心距的基本尺寸应等于工件两定位孔中心距的平均尺寸，其公差一般为：Ld=（1/3-1/5）LD因孔间距LD =59士0lmm，销间距Ld=59土002mm。2确定圆柱销直径d；圆柱销直径的基本尺寸应等于与之配合的工件孔的最小极限尺寸，其公差带一般取g6或h7。因定位

20、孔的直径为12+0。027mm，故圆柱销的直径d1=12g6 3确定菱形销的尺寸b 查表 1-3, b=4mm。4确定菱形销的直径(1). 计算X2min: a=（Ld+LD）/2=0.1+0.02=0.12mm,b=4mm,D2=12+0。027mm,X2min=2ab/D2min=2*0.12*4/12=0.08mm 采用修圆菱形销时，应以b1代替b进行计算。(2).按公式d2max-X2min算出菱形销的最大直径，d2max=(120.08)=11.92mm；(3).确定菱形销的公差等级。菱形销直径的公差等级一般取IT6或IT7，因 IT6=0011mm，所以 d2min=(2-0.09

21、1)mm2.5.计算定位误差63士0lmm和20土0lmm没有定位误差，因为它们的大小主要取决于钻套间的距离，与工件定位无关；而 31 5士02mm和10士015mm均有定位误差。1）加工尺寸对31 5士02mm的定位误差：由于定位基准与工序基准不重合，定位尺寸S=295士0lmm，B=s=0.2mm.尺寸315士02 mm的方向与两定位孔连心线平行，Y1=X1max=0.027+0.017=0.044mm 所以：D=y+B=0。2+0。044=0。244；2）加工尺寸10士015mm的定位误差：B=0；定位基准可做任意方向的位移：tg=(X2max+X1max)/ 2L=（0.044+0.118）/22