《机械制造技术基础》课程教案

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夹具

一．机床夹具概述

1．机床夹具的作用 ①保证加工精度

②提高劳动生产率 ③扩大机床的使用范围 ④改善劳动条件、保证生产安全

2．机床夹具的分类

按应用范围：通用夹具、专用夹具、可调夹具、成组夹具、组合夹具、随行夹具

按使用机床：车夹具、铣夹具、钻夹具、镗夹具、磨夹具等 按动力源：手动、气动、液压、电动、磁力、真空等

3．夹具的组成 ①定位元件——确定工件的正确位置

②夹紧装置——保证工件正确位置不变。

③对刀及导向装置——确定刀具与工件的相对位置 ④夹具体——基础件

⑤其他装置或元件——如分度装置，联接元件等。

二．工件的定位

定位——加工前，使工件在机床上或夹具中占有某一正确的位置

夹紧——使工件保持正确位置，不受力的作用而位移，要将工件压紧夹牢 装夹=定位+夹紧 1.工件定位的方式

（1）直接找正定位——生产率低，精度→工人技术——单件小批或位置要求高

定位基准——所找正的表面

（2）划线找正定位——精度低——单件小批，复杂件，毛坯精度低

定位基准——所划的线

（3）夹具定位——生产率高，定位精度高，成批及大量生产

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2．工件的定位原理

（1）六点定则——用空间合理布置的六个支承点限制工件的六个自由度

误解：①工件被夹紧，就定位了——并没有保证一批工件的一致位置。

②工件定位后，反方向可移动——定位面与定位点应保持接触

（2）限制工件自由度与加工要求的关系

①完全定位——六个自由度全部限制 ②不完全定位——限制的自由度＜6

③欠定位——该限的自由度没有限——绝不允许

④过定位——重复限制一自由度——一般不允许

正确处理：危害——定位不稳，安装困难，工件或夹具变形

措施——去除过定位，修改结构

特殊——可用过定位—提高定位稳定性和结构刚度，简化夹具

前提——提高工件定位面、夹具定位面的相互位置精度

★注意：理论上要限制的自由度——按加工要求确定——不欠定位

实际上所限制的自由度——多于理论要求的——不过定位

为承受切削力、简化夹具结构

3．定位元件——基本要求 ①足够的精度

②足够的硬度和耐磨性 ③足够的强度和刚度 ④工艺性好

（1）平面定位

1)主要支承——限制自由度

①固定支承——支承钉——球头——毛坯面

齿纹——侧面 平头——已加工面

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支承板——光——侧面、顶面

斜槽——底面

非标支承板——如圆环

②可调支承—— 一批工件调一次——限制自由度 ③自位支承（浮动支承）——只定1点

2）辅助支承—— 一个工件调一次——不限制自由度——提高刚度

（2）孔定位

1）圆柱销（定位销）——短销——定2点 长销——定4点

2）圆柱心轴——间隙配合心轴——定心精度低——和端面联合定位

过盈配合心轴——定心准确、装卸不便——精加工 花键心轴——花键孔定位

3）圆锥销——定3点

4）圆锥心轴（小锥度心轴）——定5点

（3）外圆定位

1）V形块——短——定2点 基准是检验心轴的中心

长——定4点 ①对中性好 活动——定1点 ②非整圆表面定位

2）定位套——定心精度低，已加工面定位 3）半圆套——大轴件、不便轴向装夹的零件 4）圆锥套——反顶尖

（4）组合表面定位（一面两孔）——支承板——x、y、z

菱短圆柱销——x、y

短削边销——z

安装——削边方向垂直于两销连线

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三．工件的夹紧 1.夹紧装置的组成和基本要求

（1）夹紧装置的组成 1）力源装置——产生夹紧原始作用力

2）中间传动机构——①改变作用力的方向

②改变作用力的大小 ③起自锁作用

3）夹紧元件——最终执行元件

（2）对夹紧装置的基本要求 ①不得破坏定位

②力适当，不移动、不振动，不损伤、不变形 ③操作方便，迅速省力

④结构简单，工艺性好，标准件，自锁性

2.确定夹紧力三要素的原则——三要素——作用点、大小和方向 （1）夹紧力作用点、方向的确定 ①应指向主要定位面

②夹紧力应落在定位支承范围内 ③夹紧力应尽量靠近加工面 ④夹紧力应作用在刚性好的部位上 ⑤夹紧力最好与切削力、重力方向一致 （2）夹紧力大小的估算

受切削力、重力、离心力和惯性力等的作用——力（矩）平衡 建立力学模型，求出切削力，在最不利的瞬时，求夹紧力大小。 为了保证夹紧可靠，再乘以安全系数

FJ = K F′ 一般K =1.5～3，粗加工取大值，精加工取小值。

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四．夹具与定位误差分析 1.夹具的误差分析

①工件在夹具上定位不一致——定位误差△D。

②刀具与对刀导向元件的位置不准确——对刀误差△T。

③夹具在机床安装不准确——安装误差△T。

④定位元件、对刀导向元件及安装基面三者位置不准确——制造误差△Z

⑤ 加工方法误差△G

△ D ≤

13

T

D T

22

A Z

22

G

2

≤T

2.定位误差分析

（1）产生定位误差的原因

1）基准不重合误差 B——工序基准与定位基准不重合，工序基准相对于定位

基准在加工尺寸方向上的最大变动范围，△ B

2）基准位移误差 Y——定位副制造误差，定位基准相对于刀具在加工

尺寸方向上的最大变动范围，△ Y

（2）定位误差的计算方法（合成法）

① △ Y≠0、△ B=0时，则△ D=△ Y ② △ B≠0、△ Y=0时，则△ D=△ B ③ △ Y≠0、△ B≠0时，判断相关性：

若工序基准不在定位基面上，△ B与△ Y不相关，则 D Y B ④ 若工序基准在定位基面上，△ B与△ Y相关，判断方向性：

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⑤ 若工序基准和定位接触点在定位基准的异侧，方向相同，

D Y B

若工序基准和定位接触点在定位基准的同侧，方向相反， D Y B

(3)各种定位方法的基准位移误差

① 平面定位 一般△Y=0

② 孔销定位 单方向位移， d

Y

D2

任意方向位移，△ Y = X max =Dmax d0min

③ V形块定位 水平方向，△ Y =0

垂直方向，△ Y =

d 2sin

2

【例】求加工尺寸A的定位误差。

解：① 横向上基准重合；纵向上基准不重合，且夹角α为45°

B icos 0.2cos45 mm 0.1414mm

② 平面定位，一般 Y 0，横向上定心夹紧， Y 0

③ D B 0.1414mm

【例】钻铰凸轮上的两小孔（ 16mm），

定位销 22

0.021

mm，

求加工尺寸100±0.lmm的定位误差

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解：① 基准重合， B 0

② 孔销定位，单方向位移，夹角30°±15′，

y

D d0

2

cos

0.033 0.021

2

cos30

0.02

③ D

y

0.02mm＜T/3=0.2/3≈0.067

【例】圆环工件，外圆 40

0.03

mm，内孔 250

0.02

mm，

内外圆同轴度φ0.02

欲钻小孔φ5，保证尺寸36±0.1mm

定位方案：① 图5.25b,以定位销 25 0.015mm定位（轴线垂直安放）

② 图5.25c,以圆定位套 400

0.03

mm定位（轴线垂直安放）

试比较两定位方案的定位误差。

解：方案①：工序基准为外圆下母线，定位基准为内孔中心，基准不重合

△ B=δD/2+◎ =0.015+0.02=0.035

孔销配合，任意方向位移，△ Y=Xmax=0.035 mm

基准不重合误差和基准位移误差不相关

△ D=△ Y+△ B=0.07mm＞T/3=0.067mm。

方案②：工序基准为外圆下母线，定位基准为外圆中心，基准不重合

△ B=δD/2=0.015mm；

孔销配合，任意方向位移，△ Y=Xmax=0.06

工序基准在定位基面上——相关，判断方向性。——很难判断

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◆改用极限法计算，直接求工序基准的最大位移量

△ D=Xmax=0.06mm＜T/3=0.06mm。

∴ 方案② 好

3.减少夹具及定位误差的措施

(1)提高夹具的精度——提高定位元件、对刀元件及配合表面

与机床连接表面的制造精度，提高精度、安装精度

调整夹具，刀具与夹具位置，提高对刀精度

(2)减少定位误差——基准重合，误差小的定位方式（如定心夹紧装置等）

提高定位面与定位件加工精度，减少间隙，减少基准位移误差

(3)减少夹具的磨损——提高夹具易磨件耐磨性。可换装置，及时更换

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/bu3j.html