机床夹具设计教程.pdf

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1、机床夹具设计机床夹具设计机床夹具设计机床夹具设计 ? ? 第一章第一章第一章第一章 机床夹具概论机床夹具概论机床夹具概论机床夹具概论 ? ? 第二章第二章第二章第二章 工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位工件在夹具中的定位 ? ? 第三章第三章第三章第三章 工件的夹紧工件的夹紧工件的夹紧工件的夹紧 ? ? 第四章第四章第四章第四章 夹具的对定夹具的对定夹具的对定夹具的对定 ? ? 第五章第五章第五章第五章 各类机床夹具各类机床夹具各类机床夹具各类机床夹具 ? ? 第六章第六章第六章第六章 专用夹具的设计方法专用夹具的设计方法专用夹具的设计方法专用夹具的设计方法 ? ? 第七章

2、第七章第七章第七章 现代机床夹具现代机床夹具现代机床夹具现代机床夹具 ? ? 附附附附 录录录录 第一章第一章 机床夹具概论机床夹具概论 1.2 工件的装夹工件的装夹 1.3 机床夹具的组成机床夹具的组成 1.4 机床夹具的工作原理及作用机床夹具的工作原理及作用 1.5 加工误差的组成加工误差的组成 1.6 内容任务内容任务 1.1 机床夹具的分类机床夹具的分类 概述概述 夹具夹具： 在机械制造过程中，用来固定加工对象，使 之占有正确加工位置的工艺装备。 机械制造过程机械制造过程：机床切削加工、焊接、装配、检验等 机 床 夹 具机 床 夹 具： 在机床上用来固定加工对象，使之占有正确 加工位置

3、的工艺装备，称机床夹具，以后简 称夹具。 1.1机床夹具的分类机床夹具的分类 见图1.1机床夹具的几种分类方法： 图1.1 机床夹具的分类 1、按夹具的通用特性分类 通用夹具通用夹具：指结构、尺寸已标准化，且具有一定 通用性的夹具。如三爪自动定心卡盘、四爪单动 卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架、电 磁吸盘等。其特点是适应范围大，已成为机床附 件。但生产率较低，适用单件小批量生产中。 通用夹具通用夹具专用夹具专用夹具可调夹具 组合夹具 可调夹具 组合夹具 专用夹具专用夹具：针对某一工件某一工序的加工要求专门 设计和制造的夹具。其特点是针对性极强，没有通 用性。常用于批量较大的生产中，可获得

4、较高的生 产率和加工精度。但设计制造周期长。 可调夹具：可调夹具：是针对通用夹具和专用夹具的缺 陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型 和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上 的个别定位元件和夹紧元件便可使用。 组合夹具组合夹具： 是一种模块化的专用夹具。标准的模 块元件有较高的精度和耐磨性，可组装成各种夹 具；夹具用完毕后可进行拆卸，留待组装新的夹具。 用在单件，中、小批多品种生产和数控加工中，是 一种较经济的夹具。组合夹具也已商品化。 2、按使用机床分类：车床、铣床、刨床、钻床、 镗床、磨床夹具等。 、按使用机床分类：车床、铣床、刨床、钻床、 镗床、磨床夹具等。 3、按夹紧动力源分类：手动

5、、气动、液动、电动 等。 、按夹紧动力源分类：手动、气动、液动、电动 等。 1.2 工件的装夹工件的装夹 装夹装夹：工件加工前，在机床或夹具中占据某一正确加工位 置，然后再予以压紧工件的过程。 1、 找正法装夹工件 （） 以工件已有表面找正装夹工件，见下图1.2在 四爪卡盘上用划针找正装夹工件。 （）以工件上事先划好的线痕迹找正装夹工件，见 下图1.3在虎钳上用划针找正装夹工件。 过程：预夹紧找正、敲击完全夹紧。 可见：找正法装夹工件，工件正确位置的获得是找 正达到，夹具只起到夹紧工件的作用。 方便、简单，生产率低、劳动强度大，单件、 小批生产用。 2、专用夹具装夹工件、专用夹具装夹工件 (1

6、)钻床夹具装夹工件：见图1.4在钻床夹具上 加工套类零件上6H9径向孔，工件以6H9内孔及 端面与夹具上定位销6及其端面接触定位，通过开 口垫圈4、螺母5压紧工件。把夹具放在钻床工作台 面上，移动夹具让钻套1导引钻头钻孔。因钻套内 孔中心线到定位销6端面的尺寸及对定位销6轴线的 对称度是根据工件孔加工位置要求确定，所以能满 足加工要求。 图1-4 钻床夹具 1-钻套；2-衬套；3-钻模板； 4-开垫圈；5-螺母；6-定位销：7夹具体 (2)(2)铣床夹具装夹工件：见图铣床夹具装夹工件：见图铣床夹具装夹工件：见图铣床夹具装夹工件：见图1.51.5在铣床夹具上加在铣床夹具上加在铣床夹具上加在铣床夹

7、具上加 工套类零件上的通槽，工件以内孔及端面在定位工套类零件上的通槽，工件以内孔及端面在定位工套类零件上的通槽，工件以内孔及端面在定位工套类零件上的通槽，工件以内孔及端面在定位 销销销销6 6及端面上接触定位，通过开口垫圈及端面上接触定位，通过开口垫圈及端面上接触定位，通过开口垫圈及端面上接触定位，通过开口垫圈4 4、螺母、螺母、螺母、螺母5 5压压压压 紧工件。在铣床上夹具通过底面和定位键紧工件。在铣床上夹具通过底面和定位键紧工件。在铣床上夹具通过底面和定位键紧工件。在铣床上夹具通过底面和定位键2 2与铣床与铣床与铣床与铣床 工作台面和工作台面和工作台面和工作台面和T T形槽面接触确定夹具在

8、铣床工作台上形槽面接触确定夹具在铣床工作台上形槽面接触确定夹具在铣床工作台上形槽面接触确定夹具在铣床工作台上 的位置，通过螺栓压板压紧夹具，然后移动工作的位置，通过螺栓压板压紧夹具，然后移动工作的位置，通过螺栓压板压紧夹具，然后移动工作的位置，通过螺栓压板压紧夹具，然后移动工作 台，让对刀块台，让对刀块台，让对刀块台，让对刀块3 3工作面与塞尺、刀具切削表面接触工作面与塞尺、刀具切削表面接触工作面与塞尺、刀具切削表面接触工作面与塞尺、刀具切削表面接触 确定其相对位置加工工件，因对刀块工作面到定确定其相对位置加工工件，因对刀块工作面到定确定其相对位置加工工件，因对刀块工作面到定确定其相对位置加工

9、工件，因对刀块工作面到定 位销轴线的位置尺寸是根据工件加工要求确定，位销轴线的位置尺寸是根据工件加工要求确定，位销轴线的位置尺寸是根据工件加工要求确定，位销轴线的位置尺寸是根据工件加工要求确定， 所以能满足加工。所以能满足加工。所以能满足加工。所以能满足加工。 图1.5 铣床夹具 1心轴；2定位键；3对刀块；4螺母； 5开口垫圈；6夹具体 (3)专用夹具装夹工件的特点 工件在夹具中定位迅速； 工件通过预先在机床上调整好位置的夹 具，相对机床占有正确位置； 工件通过对刀、导引装置，相对刀具占 有正确位置； 对加工成批工件效率尤为显著。 3、工件装夹的目的 (1)定位：使工件获得正确的加工位置。

10、(2)夹紧：固定工件的正确加工位置。 一般先定位、后夹紧，特殊情况下定位、夹紧同时 实现，如三爪自动卡盘装夹工件。 1.3机床夹具的组成机床夹具的组成 1、基本组成基本组成 (1)定位元件：与工件定位基准接触的元件，用 来确定工件在夹具中的位置。 (2)夹紧装置：压紧工件的装置，是由多个元件 组合而成。 (3)夹 具 体：基本骨架，连接所有夹具元件。 2、其它组成其它组成 (4)连接元件：连接机床与夹具的元件，用来确定 夹具在机床中的位置。 (5)对刀、导引元件：用来确定夹具与刀具相对位置 的元件。 (6)其它元件：起辅助作用。 1.4机床夹具的工作原理及作用机床夹具的工作原理及作用 保证了正

11、确保证了正确 加工工件加工工件 图1.6 夹具工作原理分析 工件定位元件夹具工件定位元件夹具 工件工件+夹具连接元件机床 工件 夹具连接元件机床 工件+夹具对刀、导引元件刀具夹具对刀、导引元件刀具 相对位置正确相对位置正确 相对位置正确 工件相对 相对位置正确 工件相对 机床、刀具 位置正确 机床、刀具 位置正确 2、作用 保证加工精度； 提高劳动生产率、降低成本； 降低工人劳动强度； 可由较低技术等级工人进行加工； 扩大机床使用范围 1.5工件加工误差的组成工件加工误差的组成 1、装夹误差(ZJ)：把工件装夹到夹具上，工 件位置不准在工件上产生的加工误差。 定位误差(dw)：工件在夹具上定位

12、不准确 在工件上产生的加工误差。 夹紧误差(jj)：工件夹紧变形在工件上产 生的加工误差。当夹紧力方向、作用点、大 小合理时近似为零。 2、对定误差(DD)：夹具在机床上安装位置不 准确和夹具与刀具相对位置不准确在工件上产 生的加工误差。 夹具位置误差(jw)：夹具在机床上安装 位置不准确在工件上产生的加工误差。 夹具对刀误差(jd)：夹具与刀具对刀不准 确在工件上产生的加工误差。 3、过程误差(GC)：加工过程中的磨损、变 形、振动等因素造成工件上产生的加工误差。 属随机变量，无法量化。 4、误差不等式 ZJ+ DD +GCT (工件允许的最大加工误差，即工序尺寸的公差) 为方便计算，一般人

13、为各取1/3，ZJ1/3 T 忽略jj dw1/3 T 满足认为正确 1.6 本课程的内容与任务本课程的内容与任务 1、内容：重点围绕专用夹具设计讲解。 主要内容：工件在夹具中的定位、夹紧；夹具 在机床上的安装、对刀。 其它内容：各种典型夹具介绍；专用夹具设计 方法。 2、任务 掌握机床夹具设计的基础理论知识。 掌握机床夹具设计的方法、步骤。 学会查阅机床夹具设计的标准、手册、 图册等资料。 了解现代机床夹具发展方向。 复习题复习题 本章重点性掌握机床夹具的工作原理、工件加工误差 的组成，一般性掌握机床夹具的分类、组成和作用。 11、什么是专用夹具？ 12、什么是装夹？工件定位与夹紧的区别与联

14、系？ 13、机床夹具由哪几部分组成？ 14、结合图1.5简述夹具的工作原理？ 15、工件的加工误差有哪几大类？每类含哪几项误 差？ 16、学习本教材的目的和任务是什么？ 下一节下一节目录目录 第二章 工件在夹具中的定位第二章 工件在夹具中的定位 2.1 概述概述 1、定位的概念、定位的概念 本门课程研究的是专用夹具，所以定位专 门研究在专用夹具中的定位，而专用夹具加工 的是一批工件，所以研究一批工件在专用夹具 中的定位。 定位的概念由工艺课讲的定位来分析： 定位定位：工件加工前，在机床或夹具中占据某一正 确加工位置的过程。 工件加工前，在夹具中占据某一正确加工 位置的过程。 指一批工件先后装到

15、夹具中，都能占据一 致正确加工位置的过程。 一致在坐标系中就是确定 定位：定位：工件加工前，在夹具中占据工件加工前，在夹具中占据“确定确定”、 “正确正确”加工位置的过程。加工位置的过程。 2、基准的概念 基准基准：零件上用以确定其它点、线、面 位置所依据的要素(点、线、面)。 设计基准设计基准：在零件图上用以确定点、线、 面位置的基准。由产品设计人员确定。 工序基准工序基准：工序图上用以确定被加工表面 位置的基准。 图2.1 加工键槽的工序图 工序基准工序基准：工序图上用 以确定被加工表面位置的 基准。查找查找：首先找到加 工面，确定加工面位置的 尺寸就是工序尺寸，其一 端指向加工面，另一端

16、指 向工序基准。见图2.1所示 键槽为加工面，h、L 、 为三个方向的工序尺寸， 三个方向上的中心线为工 序基准。工序基准由工艺 人员确定。 图2.1 加工键槽的工序图 定位基准定位基准：确定工件在夹具中位置的基准， 即与夹具定位元件接触的工件上的点、线、面。 当接触的工件上的点、线、面为回转面、对称面 时，称回转面、对称面为定位基面定位基面，其回转面、 对称面的中心线称定位基准。由工艺人员确定， 是工序图上标“”所示的基准。 对刀基准对刀基准：确定刀具相对夹具(工件)位置的 基准，一般选与定位基准重合的定位元件上的 要素。 3、尺寸精度获得的方法 ? 试切法试切法：试切测量调刀，反复进行，达

17、到 要求。单件加工用。 ? 定尺寸刀具法定尺寸刀具法：由刀具尺寸确定加工要素尺寸。 ? 调整法调整法：事先调整好刀具与夹具(工件)的位 置，在加工一批工件过程中，刀具位置不变。夹 具课中涉及尺寸精度获得的方法一般试为调整法。 ? 自动控制法自动控制法：通过自动控制机床、刀具的运 动，达到尺寸精度的方法。 4、工件的自由度：工件空间位置不确定性的 数目。见下2.2图，工件有六个自由度，表示 为：。 5、定位付定位付：把定位基面和定位元件工作面合 称定位付，二者重合，称定位付设计、制造 准确。 2.2 工件定位的基本原理工件定位的基本原理 举例 下图2.3(a)在工件上铣通槽，保证槽宽和 槽的上下

18、、左右位置要求，试确定定位方案 。 z r y ) x ) y ) z ) x r x ) x r y ) z ) z r 分析满足加工要求必须限制的自由度，也简称理限 保证槽的上下位置要求：必须限制 保证槽的左右位置要求：必须限制 槽宽由定尺寸刀具保证 综合结果： 必须限制五个自由度 x r z ) x r z ) x ) y ) z r 用“定位元件”来限制理论上应该限制的自由度 见图2.3(b)在与机床工作台面平行的坐标面上“合理”布 置三个支承钉与工件底面接触，限制了， 在与机床进给方向平行的坐标面上“合理”布置两个支 承钉与工件侧面接触，限制了， 综合结果：限制了。 图2.3 铣槽定

19、位分析 z r y ) x ) 下2.4图在工件上铣槽，保证槽在三个方向上的位 置要求，试确定定位方案。 z r x r z ) y r x ) y ) y r y ) x r z ) x ) z r 分析满足加工要求必须限制的自由度，也简称理限 保证槽的上下位置要求：必须限制 保证槽的左右位置要求：必须限制 保证槽的前后位置要求： 必须限制 综合结果：必须限制六个自由度。 y ) 用定位元件来限制理论上应该限制的自由度 用长V形块与工件外圆面接触限制 用定位支承钉与工件端面接触限制 用定位销与工件槽面接触限制 综合结果：限制了。 y ) x ) x r z ) z r y r y ) y r

20、 x ) x r z ) z r 注意问题注意问题 1)定位元件限制自由度的作用表示它与工件 定位面接触，一旦脱开就失去限制自由度的作 用。 2)在分析定位元件起定位作用时不考虑外力 影响，即要分清定位和夹紧的区别。 下图2.5在工件上磨平面，保证h和平行度， 理限为：，现把工件放在磨床磁性工作台面 上吸牢后磨平面，分析实际限制了几个自由度？分 析实际仍然限制了三个自由度：。 x ) y ) z r x ) y ) z r 判断工件在某一方向的自由度是 否被限制，唯一的标准是看同一批 工件先后定位后，在该方向上的位 置是否一致。 定位基本原理 工件在夹具中定位，可以归结为在空间直 角坐标系中用

21、定位元件限制工件自由度的方 法来分析； 工件定位时，应限制的自由度数目，主要 由工件工序加工要求确定； 一般讲，工件定位所选定位元件限制自由 度的数目充其量6； 各定位元件限制的自由度原则上不允许重 复或干涉(见下面相关内容分析)； 限制了理论上应该限制的自由度，使一批 工件定位位置一致。 确定确定：限制了理论上应该限制的自由度， 使一批工件定位位置一致。 限制了理论上应该限制的自由度， 使一批工件定位位置一致。 2、定位的类别、定位的类别 可见工件定位采用那一种定位类别，主要由加 工要求确定。反过来讲，也都能满足加工要求。 图2.3图2.4 完全定位完全定位：工件的6个自由度完全被限制的定

22、位。如图2.4 不完全定位不完全定位：工件的部分自由度被限制的定位 。如图2.3 3、定位中存在问题、定位中存在问题 ?欠定位欠定位：工件定位时，应该限制的自由度没 有被全部限制的定位。实际不允许发生。 ：工件定位时，应该限制的自由度没 有被全部限制的定位。实际不允许发生。 ?过定位过定位(重复定位重复定位)：工件定位时，几个定位：工件定位时，几个定位 元件元件重复限制工件同一自由度的定位。 如下 重复限制工件同一自由度的定位。 如下2.6图，位于同 一平面内的四个定位 支承钉限制了三个自 由度，是否允许，视 具体情况，干涉、冲 突就不允许。 图，位于同 一平面内的四个定位 支承钉限制了三个自

23、 由度，是否允许，视 具体情况，干涉、冲 突就不允许。 4、限制自由度与加工要求的关系，从上面 几例分析知，一般情况下： 、限制自由度与加工要求的关系，从上面 几例分析知，一般情况下： 保证一个方向上的加工尺寸需要限制保证一个方向上的加工尺寸需要限制1- 3个自由度：个自由度： 保证二个方向上的加工尺寸需要限制保证二个方向上的加工尺寸需要限制4-5 个自由度：个自由度： 保证三个方向上的加工尺寸需要限制保证三个方向上的加工尺寸需要限制6个 自由度。 个 自由度。 特殊性例外。如在圆球上铣平面需限制特殊性例外。如在圆球上铣平面需限制1个 自由度，在圆柱上铣平面需限制 个 自由度，在圆柱上铣平面需

24、限制2个自由度个自由度。 5、定位元件的合理布置、定位元件的合理布置 要求要求：定位元件的布置应有利于提高定 位精度和定位的稳定性。 布置原则布置原则布置原则布置原则 (1) 一平面上布置的三个定位支承钉应相互 远离，且不能共线； (2) 窄长面上布置的二个定位支承钉应相互 远离，且连线不能垂直三个定位支承钉 所在平面； (3) 防转支承钉应远离回转中心布置； (4) 承受切削力的定位支承钉应布置在正对 切削力方向的平面上； (5) 工件重心应落在定位元件形成的稳定区 或内。 本节重点内容是根据工序加工要 求，会分析理论上应该限制哪几个自 由度。 2 21616、基准辨认、基准辨认、基准辨认、

25、基准辨认 如下图如下图1 1、2 2铣平面，铣平面，3 3、5 5铣槽，铣槽，4 4车端面、镗孔，车端面、镗孔，6 6钻孔，试指出工序、定钻孔，试指出工序、定 位基准。位基准。 根据工件加工要求、分析理根据工件加工要求、分析理 论上应该限制哪几个自由度论上应该限制哪几个自由度 2铣两台阶面1钻6H7孔 理限：理限： 4车端面保证L3铣b槽 理限：理限： 6铣台阶面5钻d孔 a) 理限：b) 理限：理限： a b 8a) 钻2个d孔b) 钻d孔7铣前、后两平面 理限：理限： 10钻孔9铣平面 R9 下一节下一节目录目录 2.3定位单个典型表面的定位元件定位单个典型表面的定位元件 1、定位平面的定

26、位元件 一般情况下，平面定位时定位基准是平面本身。 常用定位元件： 标 准 固 定 支 承 钉 图2.7：支承 高度不变。 上图中： a) 圆头：水平面粗基准定位用； b)平头：较小精基准平面定位用； c)锯齿头：侧平面粗基准定位用。 (2)标准可调支承钉： 支承高度可调 图2.8 从a)c)， 工件从轻重。 用用途：毛坯精度不高，而又以粗基准定位时毛坯精度不高，而又以粗基准定位时。 如下2.9图箱体零件， H有H差，当工第一道工序以示下面定位 加工上平面，第二道工序再以上面定位加工孔，出现量不均，若 第一道工用可调支承定位，保H有足够精度，再加孔时，余量均 匀。 成组可调夹具中用成组可调夹具

27、中用 如下2.10b)图 夹具加工a) 图工件，因 L不同，定 位右侧支承 用可调支承， 问题方可解 决。 标准定位支承板标准定位支承板 下2.11图： a) 侧平面精 基准定位用； b) 水平面精 基准定位用； 以上定位元件，小平面 限制1个自由度；窄长平面限制2 个自由度；大平面限制3个自由度。 辅助支承辅助支承： 不起定位作用的支承，工件定好位后参与 工作，不能破坏工件的定位。 主要用途： 图2.12起预定位作用； 图2.13起提高夹具工作稳定性作用； 图2.14起提高工件加工稳定性作用。 图2.12 辅助支承应用实例 图2.13 辅助支承应用实例 图2.14辅助支承应用实例 1工件 2

28、辅助支承 3铣刀 2、定位圆孔的定位元件 一般定位基准为孔中心线。 在心轴上定位：心轴的种类有：刚性、弹性、液 塑性；圆柱、圆锥。 刚性心轴：如图2.15 a)是动配合心轴，直径D(h6、g6、f7) ， b)是静配合心轴，当L/D1时， D1=D2=Dmax(r6)， 当L/D1时，D1=Dmax(r6)、D2=Dmax(h6)，导向 部分D3=Dmin(e8)，动配合心轴通用结构见图 2.16，；图2.17锥度心轴；图2.18各类心轴示例。 图2.15 刚性心轴 图2.16 标准心轴 图2.17 小锥度心轴 图2.18 各类机床心轴 a)磨床心轴b)车床心轴c)滚齿心轴d)插齿心轴e)磨齿

29、心轴f)滚齿心轴 定位销：定位销的种类有：圆柱销、圆锥销(固 定、浮动、活动)。 如下2.19图圆锥定位销，(a)粗基准定位用；(b)精基 准定位用； 图2.19 圆锥销定位分析 如下2.20(a)图固定式定位销，中批量以 下生产用； 如下2.20(b)图可换式定位销，大批量以上生 产用； 如下2.21图圆柱销限制自由度分析，短接触 可理解为一条圆母线接触，长接触可理解为相距 较远的两条圆母线接触。 长、短分析： 绝对讲，限4是长，限2是短；相对讲：L/d0.5 视为短；L/d1.2视为长，但L工L元时，仍视 为短。 锥轴定位，限制5个自由度；固定锥销限制3个 自由度。 3、定位圆锥孔的定位元

30、件 一般定位基准为孔中心线。 如图2.22顶尖孔在顶尖上定位，图（a）固定顶尖 限3个自由度、图(b)活动顶尖限2个自由度。 (a)固定顶尖(b)浮动顶尖 图2.22 顶尖定位分析 如图2.23所示长圆锥孔在长圆锥轴上定位，限 制5个自由度。 图2.23 锥轴定位分析 4、定位外圆的定位元件 在V形块中定位， 如下2.24 a) 较长精基准； b) 较长粗基准； c) 阶梯轴定位用； d) 较长、较重工件。 经分析知，V形块定位有以下特点 对中性：即当工件外圆直径发生变化时，其中 心线始终位于V形块两斜面的对称面上，所以可认 为定位基准为外圆中心线。 对固定V形块而言，短接触限2个自由度，长接

31、触 限4个自由度，其长短接触与孔轴接触判断相似。 在半圆孔中定位：如图2.25无对中性，但耐磨性 好。 在锥坑中定位：如图2.26固定锥坑限自3个自由 度。 图2.25 半圆孔定位分析 图2.26 锥坑定位分析 以上定位方式，定位基准均为外圆中心线。 (4)支承定位：如图2.27， 一般定位基准接触的点、线，也可认为是中心线。 点接触限1个自由度、线接触限2个自由度。 图2.27 支承定位分析 下一节下一节目录目录 2.4 组合定位中各定位元件限制自由度分析组合定位中各定位元件限制自由度分析 组合定位： 工件以两个及以上定位基准的定位。 1、组合定位中各定位元件限制自由度分析 判断准则判断准则

32、 定位元件单个定位时，限制转动自由度的作用在 组合定位中不变； 组合定位中各定位元件单个定位时限制的移动自 由度，相互间若无重复，则在组合定位中该元件限 制该移动自由度的作用不变；若有重复，其限制自 由度的作用要重新分析判断，方法如下： 定位元件单个定位时，限制转动自由度的作用在 组合定位中不变； 组合定位中各定位元件单个定位时限制的移动自 由度，相互间若无重复，则在组合定位中该元件限 制该移动自由度的作用不变；若有重复，其限制自 由度的作用要重新分析判断，方法如下： 1)在重复限制移动自由度的元件中，按各元件实 际参与定位的先后顺序，分首参和次参定位元件， 若实际分不出，可假设； 在重复限制

33、移动自由度的元件中，按各元件实 际参与定位的先后顺序，分首参和次参定位元件， 若实际分不出，可假设； 2)首参定位元件限制移动自由度的作用不变；首参定位元件限制移动自由度的作用不变； 3)让次参定位元件相对首参定位元件在重复限制 移动自由度的方向上移动，引起工件的动向就是次 参定位元件限制的自由度。 让次参定位元件相对首参定位元件在重复限制 移动自由度的方向上移动，引起工件的动向就是次 参定位元件限制的自由度。 应用举例 例1 如图2.28工件以两孔一面在两销一面上定位， 分析各元件限制的自由度。 图2.28 两销一面 单个定位时： 支承平面：限制了： x ) y ) z r 圆柱销1：限制了

34、： x r y r 圆柱销2：限制了： x r y r 重复限制 ，分析知x r y r 实际参与定位先后分不出， 假设1首参，限制：x r y r x r z ) 综合结果：限制了：且 重复限制。x ) x r y ) y r z ) z r x r 2次参， 限制了 图2.29 三个V形块 组合定位分析 例3：如图2.29工件以外圆柱在3个 短V形块上定位，分析各元件限制 的自由度。 单个定位时： V1限制了：x r z r V2限制了：x r z r V3限制了： y r z r 两次重复限制， 叁次重复限制， 按上准则分析，实际V1、V2较V3先 参与，V1、V2参与分不出先后，假 设

35、为首参限制了，V2次参 限制了；V3最后限制了。 x r z r x )z) y r y ) x r z r 例2：如图2.30工件以内孔面、平面在圆柱销、支 承平面上定位，分析各元件限制的自由 单个定位时： 平面限制了： 销限制了： 综合限制了x ) x r y ) y r z r 且重复限制 x ) y ) z r x ) x r y ) y r x ) y ) 例4：如图2.31工件以两顶尖孔在两顶尖上定位， 分析各元件限制的自由度。 图2.31 两顶尖组合定位分析 单个定位时： 固定顶尖1限制了：均两次重复限制，按上准则分 析，固定顶尖为首参，限制了：； 后定顶尖为次参限制了：。 活动

36、顶尖2限制了： z r y r x r y r z r z r y r x r y r z r z ) y ) 例5 如图2.32工件以外圆柱在两V形块上定位，分析各元 件限制的自由度。 图2.32 V形块组合定位分析 右V1、左V2 单个定位时： 限制了：两次重复限制，首参限制了 ；次参限制了； 限制了：结果仍重复限制。 1 V x r y r y r 1 V x r y r 2 Vy r 2 V y r y r 2、组合定位中重复定位现象的消除方法 如下2.33图使定位元件沿某一坐标轴可移动，来消除其 限制沿该坐标轴移动方向自由度的作用。 如下2.34图采用自位支承结构，消除定位元件限 制

37、绕某个(或两个)坐标轴转动方向的自由度的作用。 改变定位元件的结构，消除重复限制自由度的 支承，把圆柱销改为削边销就是典型的例子。 提高定位基准之间、定位元之间的位置精度， 避免重复定位的干涉。 、分析下面各定位元件都限制了哪几个自由度、分析下面各定位元件都限制了哪几个自由度 2三爪1：中心架2：1两支承板：两支承钉： 菱形销： 4浮动长V形块： 活动锥坑： 3固定顶尖1：活动顶尖2： 中心架3： 6支承大平面：活动锥坑： 活动短V形块： 5长心轴：支承钉： 浮动双支承： 8支承环： 活动球面： 7固定长V形块： 活动顶尖： 10两定位块： 两活动V形块： 9长接触弹性心轴： 12大支承面：活

38、动锥销： 活动短V形块： 11三个支承钉1： 辅助支承钉2： 14长圆柱销：定承块： 自位双支承： 13大支承面：活动锥坑： 活动圆锥： 下一节下一节目录目录 3一面两孔定位的设计计算 定位存在问题：定位元件为一面两销，由前分析 知，主要问题是被重复限制，严重时，工件装 不进。 解决办法： 缩小圆柱销2直径 孔间距及偏差：LK K 销间距及偏差：LJJ 孔2最小直径：D2 孔2最大直径： D2+D2 销2最大直径：d2 销2最小直径： d2 d2 孔1最小直径：D1 1 孔1最大直径： D1+ D1 销1最大直径：d1 销1最小直径： d1 d1 孔1与销1最小配合间隙：1 孔2与销2最小配合

39、间隙：2 X r 图2.35两销设计分析 ?见图2.35分析： ?图(a)当LK= LJ时，不会干涉 ?下面为分析方便期间，先假设孔1与销1中心重合。 ?图 (b) 缩小销2直径(在孔2min、销2max、缩小最 多) ?LK+ K = LJJ +( D2d2)/2 ? ?d2= D22(K +J) ?图(c)因1的补偿作用： ?d2= D22 (K+J)+(1/2)2 ?= D22(K+J1/2) ?图(d) 孔间距min、销间距max，干涉冲突 ?图(e) 缩小销2直径(在孔2min、销2max、 缩小最多) ?LKK= LJ+J(D2d2)/2 ? ?d2= D22(K+J) ?因1的补

40、偿作用： ?d2= D22(K+J)+(1/2)2 ?= D22(K+J1/2) ?由此可见： d2= D22(K+J 1/2) ?或2圆= D2d2=2(K+J1/2) ?不会发生干涉，但此办法引起的转角误 差太大，一般不可用。 销销2 2采用采用削边削边( (菱形菱形) )销销 ?由图(a)(d)知，去掉干涉冲突部分，剩下部分 为一椭圆，但其制造困难，所以用菱形销代 替，见图2.36，此时不干涉冲突的条件： ?销上E点与孔上F点间距离 ?a/2= 圆/2 ?=(K+J1/2) 而EF距离又由削边销与孔的最小配合间隙2菱 决定 图2.36 菱形销设计分析 ?(O2C)2=( O2E)2(CE

41、)2=( d2/2)2(b/2)2 ?=（D22菱）/22(b/2)2-(2) ?在O2CF中： ?(O2C)2=( O2F)2(CF)2 ?=( D2/2)2(b+a)/22 ?=（d2+2菱）/22(b+a)/22-(3) ?(2)=(3)：略去更小量、： ?a =（D2/b）2菱 菱. (4) ?(1)=(4)： ?2菱=2b/ D2 K+J1/2 ?=b/ D22圆 可见孔2与销2最小配合间隙减少了好多，所 以常用。此时： 工件在两孔连线方向上的定位基准为圆柱 销所在孔中心线，在垂直两孔连线方向上的定 位基准为两孔中心连线 工件在两孔连线方向上的定位基准为圆柱 销所在孔中心线，在垂直两

42、孔连线方向上的定 位基准为两孔中心连线(组合定位基准组合定位基准)。 （3 3）设计步骤）设计步骤 ? 布置销位：一般把圆柱销布置在工序基 准所在的孔，当两孔均为工序基准时，把圆 柱销布置在工序尺寸精度要求高的孔上。 ? L J=L(1/21/5) K ? d1= D1g6 所以1已知(当D1时， 孔1变成了平面，此时1=0) ? 查表2.1取b (由d= D2查表) 2=2b/ D2(K+J1/2) d2=( D22) h6 表2.1菱形销的主要结构参数表（mm）(GB/T2203-91) 8655432b 5433321b1 d5d5d4d3d2d1d0.5B 40 50 32 40 25

43、 32 20 25 8 20 6 8 3 6 d 例1 根据图2.37所示加工要素及工序 要求，布置圆柱销、菱形销位置。 (a) (b) 图2.37 菱形销布位分析 解：图(a)圆柱销布右、菱形销布左。 图(b)圆柱销布在工序尺寸精度高对应的左孔、 菱形销布右孔。 例2 如图2.38所示工件以两孔一面在两销一 面上定位，试设计两销尺寸。 图2.38 两销设计算 解：1) 布置销位：因无加工要求，圆柱销任意 布置，本题圆柱销布在左孔 2) 确定销间距：LJ=800.02 3) 确定圆柱销直径： d1= D1g6 = 1=0.006 4) 确定菱形销直径： 查表2.1 b=4 2=2b/ D2(K

44、+J1/2) =0.038 d2=( D22)h6= 006. 0 017. 0 12 038. 0 049. 0 12 表2.2常用定位 元件能限制的 工件自由度 215定位方案确定定位方案确定 1铣b槽2钻O1孔 4钻6H8孔3铣b槽 目录目录下一节下一节 目录目录下一节下一节 2.5 定位误差的分析计算定位误差的分析计算 定位包含确定确定和正确正确，定位基本原理解 决了确定问题，如何解决正确问题，是本节 要讨论的主要问题。 、定位误差及其产生的原因 (1)举例 如图2.39所示，工件以内孔在心轴上固定单边 接触定位，在外圆面上铣平面，保证图示加工要 求，试分析加工一批工件时，对工序加工要

45、求H或 H1或H2或H3产生的定位误差。 图2.39 定位误差产生分析 O1 轴心；O2 孔心；D 孔min直径；D 孔公差； d 轴max直径；d 轴公差； R 、R工件外圆半径、公差 图2.40(a) H定位误差产生分析 A是工序基准上极位点、A2是工序基准下极位点 分析：本工序加工要求有：H或H1或H2或H3。 对H1：为上下方向，定位基准是O2，工序基准 是A。 1)当d=D时(工件定位基面与定位元件工作表面重 合，称定位付准确)，最小配合间隙为0，O1与O2重 合： 当工序尺寸为H1时，工序基准A与定位基准O2不 重合，R直接影响H1； 当工序尺寸为H时，工序基准O2与定位基准O2重

46、 合，无这项误差； 基准不重合误差基准不重合误差(jb)： 因工序基准与定位基准不重合(原因)，用调整 法加工一批工件时(条件) ，引起工序基准相对定位 基准在加工尺寸方向上产生的最大变化量 (结果)， 称为基准不重合误差。 jb为工序基准相对定位基准的为工序基准相对定位基准的max变化量变化量 把工序基准与定位基准之间的联系尺寸称定位 尺寸 定位 尺寸，jb的值就是定位尺寸的公差在加工尺寸方 向上的投影。 由上定义知，当dD时，工件平移并不影响 jb。 2)当dD时(称定位付不准确，因设计、制造 原因产生)，O2与O1不重合： 工件向下产生最大平移，即O2相对O1在加工尺寸 方向上向下产生的

47、最大变化量：1/2(Dmaxdmin)， 也影响H1产生误差。 基准位移误差基准位移误差(db)： 因定位付不准确(原因)，用调整法加工一批工 件时(条件)，引起定位基准在加工尺寸方向上相对 产生的最大变化量(结果)，称为基准位移误差。 db为定位基准相对定位基准的为定位基准相对定位基准的max变化量变化量 上述jb、db均影响H1，把综合影响称定位 误差dw。 由图2.39a)知： dw=jb+db。 ?定位误差定位误差(dw)： ?因工序基准与定位基准不重合和定位付不准 确(原因)，用调整法加工一批工件时(条件)，引 起工序基准在加工尺寸方向上相对产生的最大 变化量(结果)，称为定位误差。 dw为工序基准相对工序基准的为工序基准相对工序基准的max变化量变化量 由此可见：定位误差值是一批工件可能产生的 最大定位误差范围，它是一个界线值，并非某 个工件的定位误差值。 图2.40(b) H定位误差产生分析 C是工序基准上极位点、C2是工序基准下极位点 对H2：为上下方向，定位基准是O2，工序基 准是C。由图2.39b)知： jb=D/2 db=1/2(Dmaxdmin) dw =jb+db 图2.40(c) H3定位误差产生分析 B是工序基准上极位点、B2是工序基准下极位点 对H3：为上下方向，定位基准是O2，工序基 准是B，由图2.39c)知： jb=D/2