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(共22张PPT)
单元四　机床夹具及其设计方法
导　　读
模块一 工件的定位
模块二 工件的夹紧 模块三　车床夹具 模块四　铣床夹具 模块五　钻床夹具 模块六　镗床夹具 模块七 高效机床夹具
模块八 工件在夹具中的误差与误差估算
模块九　专用夹具设计方法
模块八 工件在夹具中的加工误差与夹具误差估算
一、 工件在夹具中的加工误差的组成
工件在夹具中的加工误差一般由定位误差△D、夹紧误差△J、夹具装配与安装误差△P和加工方法过程误差△m四部分组成。
1. 定位误差△D
定位误差是指一批工件在用调整法加工时，仅仅由于定位不准所引起的工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围，用△D表示。
在工件的加工过程中，产生误差的因素很多，定位误差仅是加工误差的一部分。为了保证加工精度，一般限定定位误差△D不超过工件加工公差δ的1/5~1/3，即
工件逐个在夹具中定位时，各个工件定位不准的原因主要
是基准不重合，而基准不重合又分为两种情况：一是定位基准
与限位基准不重合，产生的定位基准位移误差△Y；二是定位基
准与工序基准不重合，产生的基准不重合误差△B。
计算公式为：
模块八 工件在夹具中的加工误差与夹具误差估算
（1）定位基准位移误差
由于定位副的制造误差或定位副之间配合间歇所导致的定位基准在工序
尺寸方向上的最大可能的位置变动量，称为基准位移误差，用△Y表示。不
同的定位方式，基准位移误差的计算公式也不同。
例4-1 如图4-80所示，工件以圆柱孔在心轴上定位铣键槽，要求保证尺寸B和A。其中尺寸B由铣刀宽度保证，而尺寸A由按心轴中心调整的铣刀位置保证。
实际上，如图4-80b所示，心轴和工件内孔都有制造误差，于是工件
套在心轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批
工件的工序尺寸的误差中附加了工件工序基准变动误差，其变动量即为最大
配合间隙。可按下式计算：
模块八 工件在夹具中的加工误差与夹具误差估算
图4-80 基准位移误差
模块八 工件在夹具中的加工误差与夹具误差估算
（2）定位基准与工序基准的基准不重合误差△B
基准不重合误差△B的数值，等于同批工件工序基准与定位基准之间距
离尺寸的公差在工序尺寸方向上的投影。
例4-2 图4-81是以平面定位，加工工件的一个缺口。
图4-81 平面定位
时的基准不重合误差
模块八 工件在夹具中的加工误差与夹具误差估算
（3）定位误差的计算方法
1）几何法。定位误差的计算可按定位误差的定义，画出一批工件定位
时可能产生定位误差的工序基准的两个极端位置（如例4-1），再通过几何
关系直接求得，即所谓的几何法求解定位误差。
2）公式法。定位误差的计算也可根据定位误差的组成，按公式
△D=△Y±△B计算得到。但计算时应特别注意公式中“+、—”号的判别。这里有两种情况：
①工序基准在定位基面上：当工件由一种可能极端位置变为另一种可能
极端位置时，如果定位基准位置的变动方向与工序基准相对于理想定位基准
位置的变动方向一致，公式中取“+”号，反之取“—”号。
②工序基准不在定位基面上：此时公式中取“+”号。
模块八 工件在夹具中的加工误差与夹具误差估算
定位误差计算举例
工序基准在定位基面上，公式法计算定位误差时加、减符号的判别举例
模块八 工件在夹具中的加工误差与夹具误差估算
工序基准不在定位基面上，公式法计算定位误差时加、减符号的判别举例
定位误差计算举例
模块八 工件在夹具中的加工误差与夹具误差估算
（4）关于定位误差的几点结论
1）定位误差只发生在用调整法加工一批工件时，如果工件逐个用试切法加工，则不存在定位误差。
2）定位误差是工件定位时由于定位不准而产生的加工误差。它的表现形式为工序基准相对于被加工表面可能产生的最大尺寸或位置变动量。它的产生原因是工件制造误差、定位元件制造误差、两者配合间隙及基准不重合。
3）定位误差由基准位移误差和基准不重合误差两部分组成。但不是在任何情况下二者都存在。当定位基准无位置变动时△Y =0；当定位基准与工序基准重合时△B=0。
4）在先进的数控机床上，只要将工件可靠地装夹，检测装置就可以准确测定工件的位置，然后控制刀具到达预定位置，因此可以不必考虑定位误差的影响。
模块八 工件在夹具中的加工误差与夹具误差估算
2. 夹紧误差△J
夹紧误差指工件夹紧变形在工件上产生的误差，其大小是工件基准面至刀具调整面之间距离的最大与最小尺寸之差。它包括工件在夹紧力作用下的弹性变形、夹紧时工件发生的位移量或偏转量（这种情况改变了工件在定位时所占有的正确位置）、工件定位面与夹具支承面之间的接触部分的变形等。当夹紧力方向、作用点、大小合理时夹紧误差近似为零。
3. 夹具装配与安装误差△P
夹具装配与安装误差△P包括以下几种误差：
1）夹具的制造和装配误差。
2）相对位置误差。夹具相对机床的安装定位位置误差，即夹具在机床上的定位、夹紧误差。
3）对刀误差。夹具与刀具的相对位置误差，即刀具的导向或对刀误差。
模块八 工件在夹具中的加工误差与夹具误差估算
4. 加工方法的过程误差△m
它是指加工方法的原理误差、工艺系统受力及受热变形后产生的误差、工艺系统各组成部分（如机床、刀具、量具等）的静精度和磨损造成的误差对工件加工精度的综合影响。
模块八 工件在夹具中的加工误差与夹具误差估算
二、 夹具误差估算
为满足加工要求，上述四部分的误差总和不应超过工件的工序尺寸公差
δ。即：
考虑到各项误差的方向性和它们的最大值一般不会同时出现的实际情
况，按概率论方法计算就更符合实际，即：
上述的定位夹紧误差和夹具装配和安装误差，都是与夹具有关的误差。
这几项误差约各占整个工序尺寸公差的1/3。
若定位夹紧误差控制在工件相关尺寸或位置公差的1/3~1/5之内，就认为
该定位方案能满足该工序的加工精度要求。
一般夹具的制造精度，其公差值通常取为工序尺寸公差值的1/3~1/5。
模块八 工件在夹具中的加工误差与夹具误差估算
工件定位与夹紧方案实例分析
拨叉零件铣槽工序定位方案设计
加工要求有：槽宽16H11，槽深8mm，槽侧面与φ25H7孔轴
线的垂直度为0.08mm，槽侧面与E面的距离为11±0.2mm，槽底
面与B面平行。
拨叉零件图
工件定位与夹紧方案实例分析
定位方案分析
1—支承板 2—短销 3—长销 4—支承钉 5长条支承板
工件定位与夹紧方案实例分析
挡销的位置
工件定位与夹紧方案实例分析
夹紧方案分析
工件定位与夹紧方案实例分析
拨叉的装夹方案
1—钩形压板 2—螺母 3—开口垫圈 4—长销 5—滑柱
6—长条支承板 7—挡销 8—夹具体
工件定位与夹紧方案实例分析
模块九　专用夹具设计方法
一、设计步骤与方法 1.研究原始资料明确设计任务 2.确定夹具的结构方案，绘制结构草图 1)根据六点定则确定工件的定位方式，并设计相应的定位装置； 2)确定刀具的对刀或引导方法，并设计对刀装置或引导元件； 3)确定工件的夹紧方式和夹紧装置； 4)确定其它元件或装置的结构型式，如定位键，分度装置等； 5)考虑各种装置、元件的布局，确定夹具体和总体结构。 3.绘制夹具总图 4.确定并标注有关尺寸和夹具技术要求 5.绘制夹具零件图 二、技术要求的制订
1.尺寸要求 1)夹具的外形轮廓尺寸； 2)与夹具定位元件、引导元件以及夹具安装基面有关的配合尺寸、位置尺寸及公差； 3)夹具定位元件与工件的配合尺寸； 4)夹具引导元件与刀具的配合尺寸； 5)夹具与机床的联结尺寸及配合尺寸； 6)其它主要配合尺寸。 2.形状、位置要求 1)定位元件间的位置精度要求； 2)定位元件与夹具安装面之间的相互位置精度要求； 3)定位元件与对刀引导元件之间的相互位置精度要求；
模块九　专用夹具设计方法
4)引导元件之间的相互位置精度要求； 5)定位元件或引导元件对夹具找正基面的位置精度要求； 6)与保证夹具装配精度有关的或与检验方法有关的特殊的技术要求。 三、精度分析
图6-31　支架
模块九　专用夹具设计方法

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