机床夹具总结

机床夹具总结（精选10篇）

1.机床夹具总结 篇一

机床夹具考试大纲

第一章

1、装夹的概念、装夹方法、保证加工精度的条件、夹具的组成。

2、夹具的分类（按应用范围分，动力源分），夹具的作用。

第二章

1、工件定位原理：完全定位、部分定位、欠定位、过定位，消除过定位的措施

2、平面、孔、外圆定位的定位元件，各定位元件的特点、所限制自由度及其应用场合3、定位误差的分析和计算

4、提高定位精度的主要措施。

第三章

1、夹紧装置的组成和设计要求，夹紧力三要素的确定原则；

2、斜楔夹紧机构的作用原理、结构特点和夹紧力的计算

3、螺旋夹紧机构、圆偏心夹紧机构的作用原理、结构特点和适用范围。

4、定心对中夹紧机构和联动夹紧机构的作用原理和适用范围

5、气动传动系统的组成和工作压力，气缸结构和夹紧力计算，气-液增压的工作原理。

第四章

1、夹具在机床上的定位方式、定位误差和提高夹具在机床上定位精度的措施。

2、铣床夹具的对刀方法、对刀装置的组成，对刀块与夹具的连接。

3、钻套的种类，其结构特点和适用范围

4、分度装置的基本形式，机械分度装置的基本组成和配置方式。对定拔销、锁紧的原理

第五章

1、钻床夹具的结构特点、主要类型和适用范围

2、钻模板的作用与要求，钻模板的主要类型，及其结构特点

3、镗模的结构类型及其优缺点。镗套的结构形式。

4、铣床夹具的主要类型及其适用范围。铣床夹具的结构特点。

5、车床夹具的主要类型（重点了解角铁式车床夹具）和设计特点

6、了解磨齿轮内孔的膜片卡盘，电磁无心磨夹具的工作原理及其加工特点。

第六章

1、通用可调夹具与成组夹具的特点。

2、什么叫组合夹具，及其应用范围。

3、组合夹具所包含元件主要有哪些。

第七章

设计夹具所需的原始资料

绘制夹具总图的注意事项和绘制顺序。

夹具总图上应标注的尺寸和技术要求。

夹具体设计的基本要求。

2.机床夹具总结 篇二

关键词：机床,作用,设计方法

机床夹具是在进行机械制造时, 用于固定工件的一种装备, 在机械生产中发挥着重要的作用。工业企业生产的工件, 对尺寸、规格有很严格的要求, 很小的偏差就会造成工件不能使用, 给后续的操作带来不便。机床夹具的使用可以减少工件不合格的几率, 在对工件进行作业时, 将工件固定在机床夹具内, 可以方便作业, 保证生产的工具满足生产的要求。

一、机床夹具的作用

机床夹具在生产工件时有很重要的作用, 主要体现在以下方面:

首先, 使用机床夹具可以保证工件的加工精度, 我们知道, 机械产品的规格要求比较严格, 有些工件的尺寸较小, 可是又是机械设备中必不可少的, 传统的手工生产很难保证规格不出现偏差, 使用机床夹具就可以有效的避免尺寸不准确的问题, 因为将需要加工的工件固定的夹具内, 能够精准的确定刀具和机床的位置, 保证生产的产品准确无偏差。

其次, 使用机床夹具可以提高生产效率, 减轻工作人员的劳动强度, 使用机床夹具可以很快速的将需要加工的工件加紧, 进行加工操作, 不会进行其他的辅助操作, 节约时间。现在采用的机械、气动、液压夹具装置可以大大的减轻工人的劳动强度, 提高工作效率。

最后, 可以扩展机床的使用范围, 许多工件的加工都可以采用机床夹具的模式来完成, 不管尺寸多少, 规格怎样, 只需要选择恰当的夹具。例如传统的生产镗具的时候需要用到镗床, 现在只需要在机床上加入镗模就可以, 是机床具有了镗床的功能, 从而扩宽了机床的使用范围。

二、机床家具设计方法的应用

(一) 机床夹具的总体设计思路

首次要明确产品的要求, 协调好各工序之间的生产程序, 让生产能够流畅顺利的进行, 对于生产时间短, 用量大的工件可以一次夹装多个, 以保证各环节的平衡。

其次, 要精准的确定夹具的规格, 要保证生产出的产品准确无误, 在产品生产的过程中, 也要保证生产夹具体和加工工件的生产的流程中, 没有碰撞, 以防止夹具之间碰撞造成损伤。另外的生产的过程中, 也要注意机床的使用极限, 不能盲目的追求效率而不注重质量, 极限作业就造成机床生产的精度下降, 影响产品的质量。

再次, 要保证夹具的刚性, 工件的加工生产完全依靠夹具的形状, 因此夹具的质量直接影响着工件的质量, 在选择夹具材质时, 要选择刚性较强的, 防止夹具在多次的使用中出现变形, 影响生产。

最后, 夹具的基准要统一, 夹具调校基准、对刀基准和工件测量基准是夹具设置基准的几个方面, 在夹具安装的期初, 就需要把这些基准调整好, 以保证工件的精确生产。

(二) 机床夹具的定位设计

夹具是连接机床和工件的只要设备, 我们使用夹具的目的是为了精准的确定工件在机床中的几何位置, 因此做好机床夹具的定位设计是很有必要的, 稍微的偏差就会造成工件在机床中的位置不准确, 从而影响产品的质量。工件定位中有完全定位、不完全定位、欠定位和过定位几种方式, 不同的机床可以根据生产的工件的要求选择不同的定位方式。在确定工件规格以后, 就要选择恰当的夹具定位方式, 并合理的进行夹具定位设计, 以保证产品的顺利生产。定位原件的选择也是很重要的, 最好是应用强度大和刚性强的材质, 不易磨损, 在工件的加工过程中会有粉屑产生, 定位原件也要具备较好的防尘、防屑效果。生产不同的工件需要的夹具是不一样的, 因此定位原件要便于拆装, 方便更换定位原件, 进行不同的工件生产。

(三) 机床夹具的加紧设计

机械加工中所生产的工件的材质一般比较硬, 所需要的切削力比较大, 因此对于夹具的夹紧力也要求较高, 现阶段夹具采用的加紧力源主要有机械力源、液压力源和气动力源。首先, 要确定夹紧力的作用方向, 这样可以轻松的进行夹紧力增大或减小的操作。夹紧力的大小要控制得当, 因为太小会夹不住工件, 不便于进行工具操作, 夹紧力太大, 可能会造成工件变形, 所生产的工件也会不符合要求。其次, 选择合理的加紧位置, 要选择刚性好、部件厚的部位加紧, 否则容易造成工件的损伤。同时加紧力要靠近加工的部位, 但是也要与刀具保持一定的距离, 防止在工件的加工过程中, 夹具也被刀具加工的现象发生。

三、结语

总之, 机床夹具在机械生产中发挥着重要的作用, 企业要根据自己的生产需要合理的设计夹具, 让其更好的为生产服务。

参考文献

[1]唐敦兵, 钱晓明, 王晓勇, 楼佩煌.公理化设计矩阵与设计结构矩阵同步演化机制研究[J].计算机集成制造系统, 2007 (08) .

[2]高卫国, 徐燕申, 陈永亮, 章青.广义模块化设计原理及方法[J].机械工程学报, 2007 (06) .

[3]姜莉莉, 习小英, 李敏, 李宗斌.基于多色集合理论的夹具概念设计研究[J].中国机械工程, 2006 (08) .

3.机械专业机床夹具教学方法探讨 篇三

关键词：机床夹具 课堂教学 学习兴趣 教学方法

机床夹具课程具有知识点多、杂、难等特点，在这种情况下多数学生的学习只是为了应付考试，造成课堂教学气氛死气沉沉、事倍功半。因此如何有效地改进课堂教学方法，激发学生求知欲，便成为教师认真探索的一个重要课题。下面笔者谈谈在“机床夹具”课堂教学中采用的一些方法。

一、创设问题情境，启发学生质疑问难

学习新知识实际上是设疑解疑的过程，我们在教学中有意识地设置一些疑问，巧妙合理地设疑发问能激发学生学习新知识的兴趣，使学生感到“山重水复疑无路”，然后去寻找“柳暗花明又一村”，这样可以培养学生的积极探索精神，在解疑后有一种成功的喜悦感。如讲“六点定位基本原理”时，教师可以利用准备好的教具向同学发问：“该零件对它未加限制时，它在我们设置的直角坐标系中的位置是不确定的，那么它有哪些位置不确定度呢？”通过设疑吸引同学们的注意力，再让同学们利用手中的书、笔等模拟零件上下、前后、左右移动和转动，从而得出六个位置不定度。此时再设问：“要想使零件在加工中有一个正确的位置，我们如何消除六个不定度呢？”。教师利用手中的模型做演示，设问“一个定位点消除几个不定度？两个呢？……还是六个呢？”这样通过设疑层层递进，牢牢抓住学生的好奇心，最后得出六点定位基本原理：利用空间合理分布的六个定位点消除工件最多六个不定度。

二、转变课堂教学观念，发挥学生主体作用

在课堂上，教师引导学生去寻找和发现，教师只是一个组织者与参与者，与学生一起共同探索；学生真正成为学习的主人，积极地参与每一个教学环节，切身感受学习的快乐，品尝成功的喜悦，这样使不同的学生得到不同的发展，满足学生求知、参与、成功、交流和自尊的需要。比如在讲夹紧力的确定原则时，教师先让学生自由结合分组，每组7～8人，每个小组有一个零件模型，根据模型的特点每组确定合理的夹紧力方案。这样学生可以自己去回顾与本堂课有关的旧知识。由于学生的个体差异，寻找到的旧知识可能各不相同，因此需要通过相互组合讨论、交流，首先确定夹紧力有三个要素：大小、方向和作用点，然后再通过进一步分析、讨论确定夹紧力的合理布置。职业院校的学生动手能力较强，思维比较活跃，他们提出的方案也五花八门，因此老师要做一个引导者，对学生的奇思妙想要给予表扬和鼓励，对于错误的方案不要横加指责，而要耐心地和他们分析不足之处，从而进一步确定正确的夹紧方案。每个小组根据自己的夹紧方案，总结出夹紧力三要素的确定原则并且写到黑板上，通过小组之间的对比总结出最佳的夹紧原则，最后评选出最佳小组和最佳个人。这种教学模式改变了以往教师自导自演、学生被动学习的状况，体现了学生的个性需求和参与操作性，使学生的创新意识和创造性思维得到充分的发挥，有利于培养学生的学习兴趣，调动了学生学习的积极性和主动性。

三、理论与实践相结合，增强感性认识

机床夹具课的所有知识都来自于现实的生活、生产实践实习中，并与现代机械工业密切联系。因此，在教学中我们要将课本中的理论知识与实践相结合，以增强学生的感性认识，提高学生的学习兴趣。除此之外，我们还要创造各种条件，让学生有更多的动手机会。如讲到典型机床夹具之车床夹具时，可组织现场参观，结合生产实习车间现有的车床夹具的类型、特点及应用进行讲解。学生通过观察车床的工作，可以得到大部分车床夹具都是与车床主轴连接，并随着主轴高速回转的认识，从而进一步总结出车床夹具的回转轴线必须与车床主轴轴线同轴，车床夹具的结构一般要平衡，在不平衡时可加配重块或加工减重孔，卡盘类夹具及心轴类夹具均为自动定心夹具等等。耳听为虚眼见为实，教师与其在课堂上滔滔不绝地讲，不如在实习车间边观察边讲解，这样就可以用20分钟的时间解决需要45分钟解决的内容，并且学生有了感性认识，加深了所学知识的理解。最后教师再回到课堂上，引导学生对本课题的知识点做总结，以加深记忆。

机床夹具是中职学校专业课中较难掌握的一门课程，其内容紧密贴近生活与实际生产。教师只有恰当地应用教学方法，才能使学生对这门课产生浓厚的兴趣，才能让学生感到这是一门很实用、能解决实际问题的课程，从而使学生对这门课产生极大的兴趣，提高学习的效果，达到预期的教学目标。

4.机床夹具拆装与调整实验报告 篇四

学号

专业

机制

成绩

课程名：

机械制造基础 日期 2015.12.25 指导教师

赵瑾

实验题目：

机床夹具拆装与调整

一、【目的要求】

1.掌握夹具的组成、结构及各部分的作用

2.理解夹具各部分连接方法，了解夹具的装配过程

3.掌握夹具与机床连接、定位方法，了解加工前的对刀方法。

二、【实验仪器与试剂】

1.铣床一台

2.铣床夹具一套

3.拆装、调整工具各一套

三、【实验原理】

四、【实验方法和步骤】

1.熟悉整个夹具的总体结构，熟悉各元件之间的连接及定位关系。

2.使用工具，按顺序把夹具各连接元件元件拆开，注意各元件之间的连接状况，并把拆掉的各元件摆放整齐。

3.利用工具，按正确的顺序在把各元件装配好，了解装配方法，并调整好各工作表面之间的位置。

4.把夹具装到铣床的工作台上，注意夹具在机床上的定位，调整好夹具相对机床的位置，然后将夹具夹紧。

5.将工件安装到夹具中，注意工件在夹具中的定位、夹紧。6.利用对刀塞尺，调整好刀具的位置，注意对刀时塞尺的使用。

五、【实验现象、结果记录及整理】

1、找出夹具中的定位元件、夹紧元件。①定位元件：定位支承板3，V形块5。

②夹紧元件：偏心轮及活动V形块。

2、找出夹具中的对刀元件、夹具体及导向元件。①对刀元件：对刀块6

②夹具体：零件1

Z X

六、【分析讨论与思考题解答】

1、加工中为满足工件的加工精度，试进行定位分析。建立坐标系如图。

铣轴端槽：长V形块5，限制工件X,X,Y,Y4个自由度



Y

支承板3，限制工件Z 1个自由度，共限制工件5个自由度。

因在工件上只加工一个槽，Z可不限制。

2、夹具是如何与机床相连的？

夹具是通过定向键2与铣床连接在一起的。

5.机床夹具总结 篇五

一、本章知识要点及要求

4.1 机床夹具概述

1．了解机床夹具的概念，掌握组成机床夹具的各元件或装置及其在机床夹具中所起的作用。2．了解工件在夹具上定位和夹紧的概念。3．了解机床夹具的分类。

4.2 工件在夹具中的定位

1．能根据工件工序图的加工要求，利用定位基本原理，确定保证加工要求应该限制工件的哪些自由度；能够较熟练的分析工件定位方案的合理性，判断其属于完全定位、不完全定位、欠定位和过定位，对不合理的定位方案能进行改正。

2．了解常用的定位基准面（平面、圆柱孔、外圆、圆锥孔）经常采用的定位元件和特点，针对给定的定位基准面能够正确的选择定位元件。

3．掌握常用的定位元件能够限制工件的自由度数目和在给定的坐标系下能够限制哪些自由度。4．掌握组合定位，对给定的组合定位方案能够进行合理性分析，对给定的组合定位表面能够拟订组合定位方案，并能选择合适的定位元件。

例题4.1 在例题4.1图中，注有“

”的表面为要求加工的表面，试分析确定应限制的自由度。

例题4.1图

解：

图a要求在球体上铣平面，由于是球体，所以三个转动自由度不必限制，此外该平面在x方向和y方向均无位置尺寸要求，因此这两个方向的移动自由度也不必限制。因为z方向有位置尺寸要求，所以必须限制z方向的移动自由度，即球体铣平面(通铣)只需限制1个自由度。

图b要求在球体上钻通孔，仿照同样的分析，只需要限制2个自由度，即x方向和y方向的移动自由度。

图c要求在圆轴上通铣键槽，只需限制4个自由度，即、图d要求在长方体上通铣槽，只需限制五个自由度，即、、、、、。、。

这里必须强调指出，有时为了使定位元件帮助承受切削力、夹紧力或为了保证一批工件的进给长度一致，常常对无位置尺寸要求的自由度也加以限制。如本例中图a，虽然从定位分析上看，球体上通铣平面 只需限制1个自由度，但在决定定位方案的时候，往往要考虑工件装夹方便（如本例中用平板限制1个自由度，工件会乱滚动。），一般情况下，工件至少应限制3个自由度。

例题4.2 分析例题4.2图所示的定位方案。按图示坐标系各定位元件限制了哪些自由度？有无重复定位现象?

例题4.2图

组合定位分析实例 1，2，3——固定短V形块

解：一个固定短V形块能限制工件两个自由度，三个固定短V形块组合起来共限制工件六个自由度，不会因组合而发生数量上的增减。按图示坐标系，短V形块1限制、组合起限制、方向自由度，短V形块2与之方向自由度的作用，即V形块2由单独定位时限制两个移动自由度转化成限制工件两个转动自由度。也可以把固定短V形块1，2组合来视为一个长V形块，用它来定位长圆柱体，共限制、、、四个方向自由度。两种分析是等同的。固定短V形块3限制了、方向自由度的作用在组合定位时转化成限制

方向自由度，其中单个定位时限制方向自由度的作用。这是一个完全定位，没有重复定位现象。

注意：分析组合定位时要注意以下几点：a）几个定位元件组合起来定位一个工件相应的几个定位面，该组合定位元件能限制工件的自由度总数等于各个定位元件单独定位各自相应定位面时所能限制自由度的数目之和，不会因组合定位而发生数量上的改变，但它们限制了哪些方向的自由度却因虽不同组合情况而定。b）组合定位中，定位元件在单独定位某定位面时原起的限制移动自由度的作用可能会转化成限制转动自由度的作用。c）单个表面的定位是组合定位分析的基本单元。

例题4.3 如例题4.3图a所示，有一批工件的锥孔和各平面均己加工合格。要在铣床上用图示定位方案的铣床夹具装夹工件，加工尺寸为b-T(b)的槽子，除了保证图示的技术要求外，还须保证槽的对称平面通过锥孔轴线。试分析图示的定位方案是否合理?如不合理，如何改进? 2

a)1——平面支承

2——锥形定位销

3——支承钉（注：平面支承和锥形定位销在俯视图中未表示出来）

b)1——面支承

2——可移动锥形定位销

3——可移动双支承钉组合（注：俯视图中未表示平面支承）

例题4.3图

解：（1）先分析各定位元件所限制工件的自由度

a)平面支承限制工件、、三个方向自由度；

三个方向自由度； b)锥形定位短销限制工件、、c)二支承钉限制工件、从上面分析可如产生了（2）

两个方向自由度。

和方向重复定位，应予以消除，否则会形成定位不稳定，难保证加工要求。

方向重复定位的消除方法

方向自由度应由平面支承来限制，锥形定位短销不应起

方向重复定位的矛盾。根据h-T(h)尺寸和T(P)2的平行度加工要求, 限制方向自由度的作用。只要使锥形定位销沿z轴可移动，就可解决（3）方向重复定位的消除方法

为保证槽的对称平面通过锥孔轴线，应该用可移动的锥形定位短销定位锥孔。但为保证槽侧面与A面平行，应该用两个支承钉定位A面起导向作用。要同时满足这两个要求似乎很难两全其美，好像必须牺牲一方要求才能解决重复定位矛盾。仔细研究工件的加工要求可以发现，对槽到A面的距离尺寸，没有提出特别要求，这就提供了一条两全其美的解决途径。只要能使一批工件在装入夹具后，A面平行地前后移动而不产生转动。这样，上工序锥孔加工时，一批工件的锥孔轴线到A面的距离误差只反映在本工序槽侧面到A面的距离尺寸上，而不反映在本工序槽侧面对A面的平行度误差上。采用图(b)的可移动双支承钉的组合结构，便可满足要求。最后改进的方案如图(b)所示。

注意：组合定位时重复定位现象的消除方法如下：a)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。b）采用自位支承结构，消除定位元件限制绕某个（或两个）坐标轴转动方向自由度的作用。c）改变定位元件的结构形式。例题4.4 分析例题4.4图所示的定位方案。按图示坐标系各定位元件限制了哪些自由度？有无重复定位现象?

例题4.4图

1——固定短V形块

2——活动短V形块

3——平面支承

解：各定位元件单独定位相应各表面时，平面支承3限制3个自由度、、；固定短V形块1限制2个自由度、；可移动短V形块2只限制1个自由度、。图中可移动短V形块2单独定位时起限制方向自由度的作用，但在组合定位时，由于固定短V形块1已限制、方向自由度，起了定心作用，因此可移动短V形块2便转化为起限制

方向自由度的作用，成为完全定位，没有重复定位现象。

例题4.5 分析例题4.5图所示的定位方案。按图示坐标系各定位元件限制了哪些自由度？有无重复定位现象?

例题4.5图

1—平面支承

2—固定短V形块

3—活动短V形块

解：各定位元件单独定位相应各表面时，平面支承1限制3个自由度、、；固定短V形块2限制2个自由度、；可移动短V形块3只限制1个自由度。图中可移动短V形块3单独定位时起限制方向自由度的作用，但在组合定位时，由于工件是一个圆柱体，无法转化为起限制

方面自由度的作用，因而仍然限制方向自由度。即固定短V形块2要确定圆柱件轴心Y方向的位置，而可移动短V形决3也要确定工件轴心Y方向的位置，形成重复定位现象。

解决该重复定位现象的措施可以采用：

a)因为定位元件1和2组合限制了工件5个自由度已经足够，剩下

方向的自出度对圆形工件来说既不必要予以限制也无法实现限制，所以只要去掉可移动V形块3改为夹紧机构即可，比如可用一个平压块，只起夹紧作用而不起定位作用。

b)把固定短V形块2改为平面支承，只限制方向自由度，保留可移动短V形块3限制方向自由度（并兼有夹紧作用）。

4.3 定位误差分析计算

掌握什么是定位误差以及定位误差产生的原因；明白基准不重合引起的误差和定位副不准确（包括制造不准确和配合间隙）引起的基准位置移动误差的含义和计算方法；掌握常见的定位方案定位误差的分析计算方法，并能根据工件给定的加工允差判断该定位方案是否能够满足加工要求。

例题4.6 有一批如例题4.6图a所示的工件，除A，B处台阶面外其余各表面均已加工合格。今用例题图4.6b所示的夹具方案定位铣削A，B处台阶面保证30±0.1mm和60±0.06mm尺寸。试分折计算定位误差。

例题4.6图

铣台阶面工序定位误差分析计算

解：本工序加工精度参数有30±0.1和60±0.06两个尺寸，应分别分析计算其定位误差。

(1)对30±0.1尺寸的分析

该尺寸的设计基准是Φ12H8孔轴线，定位基准是C面，基准不重合，二者以尺寸52±0.02相联系。一批工件的设计基准相对定位基准的位置变化即为由于基准不重合引起的定位误差jbjb。

20.020.04

因为是平面定位，jw0。

30±0.1尺寸的定位误差为

dwjbjw0.0400.04

加工允许差为2×0.1=0.2，定位误差只占加工允差1/5，是可以保证本工序30±0.1尺寸的要求的。

(2)对60±0.06尺寸的分析

由于设计基准是D面，定位基准也是D面，基准重合，故又是平面定位，jwjb0。

0

jb60±0.06尺寸的定位误差为

dwjw000

0 0例题4.7 工件尺寸如例题4.7图所示，400.03mm与350.02mm的同轴度误差0.02mm。欲钻孔O，并保证尺寸300.1mm，V形块夹角90，试分析计算下列定位方案的定位误差。00 5

例题4.7图

解：本工序要保证的尺寸为300.1mm，该尺寸工序基准为400.03mm外圆上母线，见例题4.8图b，定位基准为350.02mm中心线，存在基准不重合误差。该基准不重合误差包括下列两部分：

 0 0 0 0jb10.0320.015mmjb2jb0.02mmjb1

jb20.020.0150.035mm

工件以350.02mm外圆在V形块上定位，存在基准位置移动误差：

jwT(d)2sin20.022220.020.7070.01414mm

尺寸300.1mm的定位误差为 dw 0jbjw0.0350.014140.04914mm

00.025例题4.8 例题4.8图所示齿轮坯，内孔和外圆已加工合格（d800.1mm，D350插床上用调整法加工内键槽，要求保证尺寸H38.500.2mm），现在mm。试分析采用图4.8(a)所示定位方法能否满足加工要求(要求定位误差不大于工件尺寸公差的1/3)?若不能满足，应如何改进?(忽略外圆与内孔的同轴度误差)

例题4.8图

解：H尺寸的工序基准为D3500.025内孔的下母线，定位基准为d8000.1外圆的中心线，工序基准与定位基准不重合，存在基准不重合误差，忽略外圆与内孔的同轴度误差，得到

jbT(D)20.02520.0125

工件以d8000.1外圆在V形块上定位，存在基准位置移动误差

T(d)2sin9020.0832130.2，故该定位方案无法满

0jw0.1220.0707

H尺寸的定位误差为dw足H尺寸的加工要求。

jbjw0.01250.0707改进方案如例题4.8图b所示，此时由于V形块的对中作用，基准位置移动误差合误差与原方案相同，故H尺寸的定位误差为

dwjbjw0，基准不重jw0.012500.0125130.2，满足H尺寸的加工要求。

例题4.9 有一批如例题4.9图所示的工件，除2-Φ5孔外其余各表面均已加工合格。今按例题4.9 图b的方案用盖板式钻模一次装夹后依次加工孔Ⅰ和孔Ⅱ。盖板式钻模用25f9(0.072)心轴与工件25H9(00.0520.020)孔相配实现定位。试分析计算孔心距尺寸的定位误差。

例题4.9图

解：（1）孔Ⅰ的孔心距尺寸220.2的定位误差 尺寸220.2的工序基准和定位基准都是25H9(00.052)的轴线，二者重合jb0。

调刀基准（即决定钻套孔Ⅰ位置的基准）是25f9(0.072)心轴轴线，由于一批工件定位孔和心轴的配合间隙会引起基准位置移动误差：

jw0.020T(D)T(d)min0.0520.0520.0200.124

孔Ⅰ的孔心距尺寸220.2的定位误差为dw0.124（2）孔Ⅱ的孔心距尺寸440.2的定位误差

由于在一次装夹下依次加工出孔Ⅰ和孔Ⅱ，它们之间的孔心距尺寸完全由钻模板的两钻套孔心距离来保证。不管由于配合间隙的存在，盖板式钻模板相对工件发生了多大相对位移，在一次装夹下加工出的孔Ⅰ和孔Ⅱ的孔心距尺寸不会变化，其定位误差为零。如何从基准关系来解释上述现象呢?孔Ⅱ轴线位置尺寸440.2的工序基准是孔Ⅰ轴线，定位基准是25H9(00.052)孔轴线，二者不重合。但钻套Ⅱ轴线的调刀基准是钻套Ⅰ轴线，它和工序基准孔Ⅰ的轴线始终重合在一起，没有相对位移，不会产生定位误差。也就是说，工序基准相对定位基准的位移正好被定位基准相对调刀基准的位置变化所抵消，最后合成为零，不产生定位误差。由此可见，凡是由相互位置不变的刀具组直接加工出的一组表面，它们之间的相互位置不受定位基准位置变化的影响。其定位误差为零。

例题4.10 有一批如例题4.10图a所示的工件，除C面外其余各表面均已加工合格。今按例题4.10图b所示的定位方案在铣床夹具中装夹铣削C面。试分析计算尺寸A4000.15的定位误差。

例题4.10图

解：工件以平面和90部分圆柱面定位，是组合定位方案。A尺寸的设计基是轴线O；定位基准是侧平面和部分圆柱面的母线；相应的调刀基准是支承侧带面的定位工作平面和斜角为60的斜面定位工作面。都是单一几何要素。现分别计算设计基准分别相对调刀基准的位置变化引起加工精度参数的定位误差。

定位基准是侧平面，设计基准是轴线O，二者不重合，以尺寸35相联系，面定位,故jw1jb100.062，由于是平0；dw10.062。

0

由于有60斜面起定位圆柱的组合定位作用，当90直径不变时，由于dw1的变化引起设计基准0沿着60斜面平行方向移动，因而引起尺寸40的变化如例题4.10解答图a所示。

dw1(A)dw1tg60000.062tg6000.107mm 另一定位基准是外圆母线，设计基准是外圆轴线，二者不重合，以半径45尺寸相联系，jb20.035/2；由于是平面定位，故jw20；dw20.035/2。

由于侧平面与平面支承的组合定位作用，当尺寸35保持不变时，因为dw2的变化引起设计基准O的位移如例题4.10解答图b所示。

dw2(A)dw2cos6000.0352cos6000.035mm 35和90是独立变量，互不相关。所以A尺寸的定位误差为

dw(A)dw1dw20.1070.0350.142mm 定位误差占加工允差的0.142/0.16=88.8%，所占比例过大，难保证A尺寸的加工要求。

例题4.10解答图 组合定位铣平面夹具定位误差的分析计算

4.4夹紧机构

1．了解夹紧装置的组成以及各组成机构的作用；了解夹紧机构设计主要要解决的问题。2．了解如何准确的施加夹紧力，主要指如何确定夹紧力的方向、作用点和大小。3．了解斜楔夹紧机构的工作原理、自锁条件、结构特点、应用范围以及夹紧力的计算。4．了解圆偏心夹紧机构工作原理、自锁条件、结构特点、应用范围以及夹紧力的计算。

5．了解螺旋夹紧机构的工作原理、结构特点、应用范围以及夹紧力的计算；熟悉常见的各种螺旋夹紧机构的结构特点，在夹具设计中能够正确的选择和正确的绘制其结构。

6．了解其它夹紧机构的结构特点和应用范围。

例题4.11 为使例题4.11图所示移动式螺钉压板能起良好的夹紧作用，试分析它在结构上有哪些特点?

例题4.11图

移动式螺钉压板

解：一个完善的螺钉压板，应具有例题4.11图中圆圈图示的六个结构上的特点：

(1)支承高度应可调节，以适应各种高度尺寸的工件；

(2)采用球面垫圈组。当压板因工件受压面高度变化而倾斜时，能起调节补偿作用，保证螺栓不会弯曲；

(3)采用厚螺母作夹紧螺母，使扳手不易打滑，拧紧可靠；

(4)压板上开长圆孔供夹紧螺栓穿过，使压板松开后能快速后移，实现快撤；

(5)压板与被压面接触部分做成圆弧形或小方块凸出结构，保证夹紧力作甩点的正确位置；

(6)压板下方增设垫圈和弹簧，当压板后移工件卸下后，压板受弹簧力托住而不致下落，便于操作。

4.5 夹具的其它装置

1．了解钻床夹具的组成、类型、特点、适用范围和设计要点；明白钻套是钻床夹具的特有元件，掌握钻套的类型、结构特点以及导引孔设计的方法，熟悉常见的钻模板的类型和结构特点，能合理的进行选择。了解镗床夹具的组成、特点、适用范围和设计要点。明白镗套是镗床夹具所特有的导引元件，熟悉镗套的类型、结构特点和适用范围，能完成合理的设计。了解镗床夹具中常见的导引装置的布置形式及其特 点；了解常见的镗杆结构、镗杆与机床主轴的连接形式及镗床夹具中的引导措施。

2．了解铣床夹具的组成、类型、特点、适用范围和设计要点；明白对刀装置是铣床夹具特有的元件和装置，会合理的进行选择。

3．掌握车床、磨床夹具与机床主轴的连接方式，并能正确的应用。正确的设计铣床夹具与机床工作台的连接。

4．了解分度装置的作用，熟悉常用的分度装置的结构形式；熟悉常用的对定装置的结构设计。例题4.12 用钻模加工一批工件的Φ22H10孔。分别用Φ20.2麻花钻和Φ22扩孔钻加工。试决定各快换钻套导引孔直径的基本尺寸和极限偏差。

解：导引直径的基本尺寸分别等于各刀具直径的基本尺寸，即为Φ20.2和Φ22。根据国标可如，麻花钻直径的上偏差为零，因此钻孔用钻套导引孔直径的上、下偏差就等于公差带F7的上、下偏差。同样地，标准的最终扩孔用扩孔钻直径的上偏差也为零，因此扩孔用钻套导引孔直径的上、下偏差也就等于公差带F7的上、下偏差。最后可得到：钻孔用快换钻套导引孔尺寸为Φ20.2F7(0.020)mm；扩孔用快换钻套导引孔尺寸为d22F7(0.020)mm。0.0410.0414.6 组合夹具

了解组合夹具的特点、元件及其作用。了解组合夹具的组装过程和要求

4.7夹具的设计方法

1．了解专用机床夹具的生产过程和设计步骤。

2．根据给定的零件工序图，能综合前面的知识确定定位方案、夹紧方案以及其他各机构或装置的结构方案，必要时进行一定的分析计算。

3．能正确的进行定位误差分析计算、尺寸精度的校核以及夹紧机构受力分析。4．能正确的标注夹具总图上的尺寸、公差和技术要求。

例题4.13今有例题4.13图b所示的钻斜孔钻模，其工件尺寸见例题4.13图a。试分析此钻模存在的主要问题。

例题4.13图

1——钻套

2——钻模板

3——压紧螺钉

4——长定位销

5——定位支承板

6——夹具体

7——定位键 解：该钻模存在的主要问题如下：

（1）有重复定位(过定位)现象。定位支承板定位工件端面，限制工件三个自由度，长定位销定位内孔限制工件四个自由度，但实际组合起来只能限制工件五个方向的自由度，因而存在重复定位。如果工件内孔对短面的垂直度精度高，配合间隙能补偿垂直度误差，则属形式上重复定位，不会引起矛盾和定位不稳定现象。否则，需要修改定位元件结构来消除过定位。

（2）夹不紧工件。压紧螺钉的头部己进入螺孔尾部(实际上螺孔尾部有不完整螺纹，螺钉旋不到底)因而夹不紧工件。

（3）因为钻套下端面离工件加工面太远，又是在斜面上起钻，所以钻套不能保证钻头有良好的起钻和得到正确的导引。钻套下端部应做成与工件加工面相对应的斜面，并尽可能靠近加工表面。

（4）工件无法装卸。钻模板右边部分做得太长(过长部分不起作用)，且定位心轴又太长，妨碍工件的装卸。

（5）心轴上应做出让钻头钻通的出刀孔，并在心轴上出刀孔口处留出让开钻削毛刺的空间。（6）无法测量钻套孔轴线的正确位置。本工序是钻斜孔，应在夹具体上设置工艺孔，便于装配时测量钻套孔轴线的位置。

（7）钻模板与夹具体的连接精度无法保证。在调整好钻模板相对夹具体的正确位置后，除拧紧紧固螺钉外，还应配作两个对定销。

（8）钻床夹具不宜用定位键与钻床工作台相连接。定位键会妨碍钻模在钻床工作台上移动，以找正钻套孔轴线相对钻头轴线的同轴位置。

（9）夹具底面应做成四个钻脚的结构。不但可减少底面的加工量，也可使钻模放置更为稳定。

二、习题与思考题提示

4.1不完全定位和欠定位都没有限制工件的六个自由度，它们之间有什么本质上的区别？（提示：从能否满足加工要求来考虑。）

4.2 实际限制工件的自由度数目与根据加工要求应予以限制的自由度数目相等，是否一定不会出现欠定位现象？为什么？（提示：从数量与方向两个方面来考虑。）

4.3 如工件的六个自由度没有全部被限制，是否一定不会出现重复定位现象？为什么？（提示：从重复定位的定义来考虑。）

4.4 题4.4 图中，注有“

”的表面为待加工表面，试分析确定应限制的自由度。（提示：图a中绕圆柱轴线转动的自由度可不限制。

题4.4 图 4.5 试分析题4.5 图所示的定位方案，各定位元件限制了哪些自由度？判断有无过定位或欠定位？对不合理的定位方案提出改进意见。（提示：图a左端去掉顶尖1。）

题4.5 图

a)1——顶尖

2——三爪卡盘

3——顶尖

b)1——三爪卡盘

2——中心架

4.6 试分析题4.6 图所示的定位方案，各定位元件限制了哪些自由度？判断有无过定位或欠定位？对不合理的定位方案提出改进意见。（提示：图a应轴向定位。）

题4.6 图

a)1——三爪卡盘

2——活动顶尖；b)1——顶尖

2——拔秆

3——活动顶尖

4.7试分析题4.7图所示的定位方案，各定位元件限制了哪些自由度？判断有无过定位或欠定位？（提示：先分析每个定位元件限定的自由度后进行判断，无。）

4.8试分析题4.8 图所示的定位方案，各定位元件限制了哪些自由度？判断有无过定位或欠定位？对不合理的定位方案提出改进意见。（提示：先分析每个定位元件限定的自由度后进行判断。若有，提出改进意见。）

题4.7 图

题4.8 图

1——支承平面

2——短圆柱销

3——活动V形块

1—带小端面的定位心轴

2—开口垫圈

3—拉杆

4.9 试分析题4.9 图所示的定位方案，各定位元件限制了哪些自由度？判断有无过定位或欠定位？对不合理的定位方案提出改进意见。（提示：先分析每个定位元件限定的自由度后进行判断。若有，提出改进意见。）

4.10 试分析题4.10图所示的定位方案，各定位元件限制了哪些自由度？判断有无过定位或欠定位？ 对不合理的定位方案提出改进意见。（提示：先分析每个定位元件限定的自由度后进行判断。若有，提出改进意见。）

题4.9 图

题4.10图

1——支承板

2——支承钉

3——菱形销

1，2——固定短V形块

3——活动锥套

4.11 试分析题4.11图所示的定位方案，各定位元件限制了哪些自由度？判断有无过定位或欠定位？对不合理的定位方案提出改进意见。（提示：先分析每个定位元件限定的自由度后进行判断。若有，提出改进意见。）

4.12 试分析题4.12 图所示的定位方案，各定位元件限制了哪些自由度？判断有无过定位或欠定位？对不合理的定位方案提出改进意见。提示：先分析每个定位元件限定的自由度后进行判断。若有，提出改进意见。）

题4.11 图

题4.12 图

1——长圆柱销

2——活动锥套

1——平面支承

2——活动锥套

3——活动短V形块

4.13试分析题4.13 图所示的定位方案，各定位元件限制了哪些自由度？判断有无过定位或欠定位？对不合理的定位方案提出改进意见。提示：先分析每个定位元件限定的自由度后进行判断。若有，提出改进意见。）

4.14 试分析题4.14 图所示的定位方案，各定位元件限制了哪些自由度？判断有无过定位或欠定位？对不合理的定位方案提出改进意见。提示：先分析每个定位元件限定的自由度后进行判断。若有，提出改进意见。）

题4.13 图

题4.14 图

1—平面支承

2—圆柱挡销

3—活动锥套

1——平面支承

2——活动锥销

3——活动短V形块

4.15 有一批如题4.15 图所示的工件。圆孔和各平面均已加工合格。今用图示的铣床夹具定位铣削b-T(b)槽子，达到图示的加工要求。试分析该定位方案是否合理？如何改进？（提示：除了从定位原理出发考虑各定位元件限制哪些自由度，判断有没有欠定位和过定位的情况，然后审查各项加工要求是否能够保证。）

4.16 在题4.16 图所示的套筒零件上铣键槽，要求保证尺寸5400.14mm。现有三种方案，分别如图b、c、d所示。试计算三种不同定位方案的定位误差，并从中选择最优方案（已知内孔与外圆的同轴度误差不大于0.02mm）。（参考答案：b图 dw(54)0.021；c图 dw(54)0.13；d图 dw(54)0）

题4.15 图

题4.16 图

1—短圆柱销

2—平面支承

3—支承钉

4.17 有一批外圆为350.075的圆柱形工件。用铣床夹具多件装夹后在其一端铣槽，要求保证槽两侧面对外圆轴线对称。试分析计算题4.17 图中1，2，3三种方案的定位误差，并作比较。

4.18 有一批题4.18a 图所示的工件，除A，B两处凹槽面外其余各表面均已加工合格。今按图b所示的定位方案在铣床夹具中装夹，用铣刀组1，2同时加工凹槽A，B。试分析计算A，B两凹槽面位置尺寸的定位误差。(参考答案：dw(16)0.086mm，dw(40)0mm)0.050 14

题4.17 图

题4.18图

1，2——铣刀组

3——支承钉

4——支承板

4.19 分析题4.19 图所示的夹紧方案是否合理？为什么？若有不合理之处，如何改进？（提示：从施加夹紧力的基本原则，特别是夹紧力的作用点的布置原则来考虑。）

4.20 试分析题4.20 图所示的多点夹紧机构是否合理？并对不合理之处提出修改方案。（提示：从夹压点能否同时夹紧考虑。）

题4.19 图

题4.20 图

4.21 试分析题4.21 图所示的多件平行夹紧机构是否能全部夹紧工件？为什么？如不能的话，在原方案的基础上提出修改意见。（提示：增加弹性装置。）

4.22试分析题4.22 图所示的联动夹紧机构存在什么问题？并提出相应得改进方案。（提示：不仅要从联动夹紧工作原理上去分析该题方案是否能满足要求，还要根据螺旋压板的合理结构来分析该机构存在的问题）

题4.21 图

题4.22 图

1——铰链压板

2——摆动压块

3——V形块

4——工件

4.23有一批如题4.23图a所示的工件，其上下四个端面均已加工合格。现用图b所示的钻模装夹加工 两平行孔800.036mm，要求保证两孔平行度为100：0.06。试分析该钻模存在的主要问题（工件其余表面为毛面）。（提示：参照例题4.13的分析思路和方法）

6.数控机床总结 篇六

2：数控机床的加工特点：1适应性强，适合于单件加工，特别是中小批量复杂零件的加工。2加工精度高，产品质量稳定。3生产效率高。4能实现复杂的运动。5良好的经济效益6自动化程度高7有利于生产管理的现代化。

3：按加工工艺分类：1金属切削类数控机床2特种加工类数控机床3金属成型类数控机床4测绘类数控机床。

4：按控制运动轨迹分类;1点位控制数控机床2直线控制数控机床3轮廓控制数控机床 5：按驱动装置的特点分类：开环控制数控机床2闭环控制数控机床3半闭环控制数控机床 6:主轴支撑轴承大多采用滚动轴承，包括深沟球轴承，角接触球轴承，圆锥滚子轴承，推力轴承和圆柱滚子轴承等。

7:电气方式主轴定向控制特点是：1高精确性和刚性，完全可以满足加工中心机床上所要求的换刀动作。2主轴定向的可靠性很高3无需机械零部件。没有磨损等情况，只需简单地连接位置编码器或磁性传感器。4减少停机定向时间，只需简单的强电程序顺序控制即可。5工件定位方便而准确。6镗孔结束时，可按主轴旋转方向进行主轴定向，因此工件不会被刀具打坏。同时，可按相对工件某一固定方向装卸刀具，易于编程。

8滚动螺旋机构按其循环方式不同，可分为外循环和内循环两种形式。1外循环滚珠丝杠2内循环滚珠丝杠

9一套完整的滚动支承的设计内容包括两个内容：一个是轴承本身的设计，由于常用的的滚动轴承绝大多数以标准化，并由于专门的工程大量制造，因而对使用者来说，这一部分内容，只是根据具体工作条件，正确选择轴承的类型和尺寸；另一个则是轴承组合的设计，它包括安装。调整，润滑，密封等一系列内容设计。

7.实际生产中机床工装夹具的设计 篇七

1 夹具精度设计

在精度设计中,必须重视两个重要的条件:夹紧和定位。只有这样,才能保障工件的进度。

1.1 夹紧

在进行机械加工时,因为工件会受到惯性力以及切削力等作用的影响[1],所以要确保在此外力作用的影响下,其工件还要能确保家具中元件位置不出现改变与振动。因此,必须要将夹紧装置设置好,尤其当工件定位后,有效固定工件并在其加工中确保位置不变,这称之为夹紧装置[2]。在工件的夹紧过程中,夹紧效果能对工件的生产、表面粗糙度以及加工进度有一定的影响。所以,在对夹紧装置进行设计时,必须要做到几点原则,分别是工件不移动、不变形、不振动、安全可靠、经济使用等。只要遵循这些原则所设计的夹紧装置,才能有更大的实用性。

1.2 定位

夹具设计中,最为重要的设计内容是做好工件定位工作,以保障加工精度。首先,必须要使定位的元件、方法以及基准等的选择正确,同时要对误差进行相应分析。如果夹具被反复使用过,其元件的耐磨性以及强度也要注意,要最大程度使夹具满足工件中所有对加工精度的要求。

一般来说,在夹具设计中非常重要的任务就是工件定位,而工件定位主要是让工件在夹具的放置中能做到同一个位置。如果工件未有效定位,其位置自然也无法确定。其中,必须要有效设置6个约束,将6个运动中的自由度很好地进行约束,即6点定位的原理。工件中的自由度均有效被约束[3],那么工件中的位置自然也能确定好。不过,在对工件进行定位时,还需要对其进行认真地分析。进行定位分析时,如何正确选择定位基准是一个非常重要的问题。如果能够较好地选择定位基准,那么定位方案将很好确定,而定位方案的合理性对工件加工的精度有较大的影响。所以,在进行工件定位时,表面能将定位中基准线的所有线与定位很好体现,即定位基面的意义。

2 结构设计

在进行结构设计的时候,夹具的重复使用以及长期设计中,有几点细节需要引起重视。特别是在实际的生产中,能做好以下几点,可以最大程度地提高劳动效率,节约生产成本。

2.1 耐用性

即使夹紧部件一样,若设计的结构不一样,那么使用寿命自然也不相同。比如,两侧的压板受力处都属于两侧受力[4],其中间的开口压板刚性明显更好,也更加耐用,在一定程度上还可有效节省成本。再如,在中间开口以及侧开口的机床压板中,即使其工作中受力的方位以及大小一样,然而因为结构不一样,所以受力作用点也是不一样的。如果其压板受力的地方在开门口一侧,那么就属于单边的受力。因此,在相同的性能要求得以完成的时候,需要多选择一些耐用性强的结构。

2.2 统一性

夹具如果非常复杂,其中必然会有调节与辅助支撑以及多处的压紧等元件进行设置。比如,螺栓和螺母都是应用螺旋来压紧。因为受很多因素的影响,包括夹紧力度、空间大小等,针对不同部位,螺纹的选择自然也不一样。如果依照理论设计元件外形,其操作部分也不一样。外齿尺寸不相同,使用者就需要应用完整的工具进行操作。对加工来说,这不仅会有很大不便,而且其效率也会相对降低。比如,在设计需要长期应用的工装夹具时,针对不一样;螺纹要应用外形尺寸相同的螺母以及螺栓,那么在其使用中只要有一样工具,就可以有效调节以及夹紧绝大部分的夹具,以有效减少因为加工形成的辅佐时间,相应提高生产效率。

2.3 注重定位元件

在进行镗床以及铣床夹具设计时,其结构较为复杂时必须引起注意。如果夹具元件以及加工部位无法进行加工,需要将定位以及找正等基准面设计留下来。在工装夹具的设计中,该细节往往被忽略,一定程度上给现场的生产带来不便。

3 结束语

综上所述,夹具设计在机械制造业中有非常重要的应用意义,所以在进行工装夹具的设计工作时,(下转第78页)(上接第76页)需要对细节引起重视,针对每一件事都能得到相应的改进以及有效的总结,只有这样才能使机械制造业不断发展,有效提高生产效率,大幅度降低成产成本,设计出与生产现场更为贴近的工装夹具。

摘要：随着我国社会经济的不断发展,机械制造业的发展也越来越快。现阶段,在机械制造业中,机床的应用非常广泛,同时也在一定程度上促进了机械制造业的不断进步。本文将重点对机床中夹具的设计原理、方法以及应用进行详细分析与探讨。

关键词：生产,机床,工装,夹具设计

参考文献

[1]刘曙光.一种简单可靠的数控加工工装夹具设计[J].科技创新导报,2014,12(16):219.

[2]谢冬,王晓霞.浅谈实际生产中机床工装夹具设计[J].世界家苑,2012,03(11):266-267.

[3]张国政,徐小飞,刘顺,等.面向数控加工的一体多件装夹夹具设计[J].安阳工学院学报,2014,13(4):14-16.

8.机床夹具总结 篇八

关键词：机床夹具 Pro/E软件 三维模型

机床夹具课程是技工学校机械类专业学生的一门理论课。老师都知道这门课不好上，学生学不懂、老师不容易教。为此，笔者探讨将Pro/E软件应用到这门课上来，在多媒体教室上课，现对教学应用的实践做几点归纳。

一、用Pro/E的零件模块，建立夹具的三维模型，给学生感性的认识

笔者将夹具课程移到多媒体教室，用PowerPoint软件制作课件，将每节课的知识点用幻灯片的形式展示给学生。由于课堂上要用到的夹具模型都是标准件，因此笔者自己建立了一个简易的夹具标准件库，如用于定位的支承钉和V形块，用于夹紧的螺钉、螺母、弹簧，以及对刀块和镗套等。这样笔者使用Pro/E的家族表功能，创建好标准件库，上课时就可以随时将其调出来使用。而对于非标准件的零部件，较复杂的需事先做好，简单的可以进行现场制作，并将制作过程演示给学生看。由于夹具零部件形状大都比较规则、简单，均为实体，因此采用Pro/E软件的拉伸、旋转、扫描、混合等基本命令即可创建。在零件创建好后，我们将零件慢慢旋转360°全方位展示给学生看，这样可以增加学生对夹具的感性认识。尤其是对一些制图基础很差的学生，通过观看零件三维图，也会增加他们学习这门课的兴趣。同时，教师可以用鼠标指点着模型讲解各个知识点，这样能够使学生对知识点消化吸收的效果更好。

二、用Pro/E的装配模块，讲解夹具的结构组成，工作原理

Pro/E软件具有的装配功能，可将已经设计好的零件通过一定的约束方式装配在一起。已经装配好的部件通过爆炸图的形式可以清晰地表示产品的内部结构和部件间的装配顺序，这样可以使学生更好地掌握夹具体的内部结构和它的工作过程与原理。比如笔者讲组合夹具时，以夹具夹紧卡爪为例，事先用Pro/E将此夹具的8个零件分别做好，在课堂上再以它们的装配模型的创建讲解其组成结构和工作原理。如图1、图2所示，夹具的卡爪底部与基体以凹槽相配合（配合性质为H7/g6，间隙配合），螺杆的外螺纹与卡爪的内螺纹连接，而螺杆的缩颈被垫铁卡住，使它只能在垫铁中转动，而不能沿轴向移动。垫铁用2个螺钉固定在基体的弧形槽内，为了防止卡爪脱出基体，用前、后2块盖板加6个内六角螺钉连接基体。这样，我们用扳手旋转螺杆，经过梯形螺纹的传动使卡爪在基体内左右移动，实现夹紧或松开工件。通过这样的实例讲解，学生对夹具的结构组成、工作原理就能够慢慢地掌握。

图1

图2

三、用Pro/E的绘图模块，讲解夹具二维装配图的画法，开启学生的设计思路

机床夹具课的期末考核，就是让学生在学习了夹具各知识点的基础上，能够学以致用，设计出一个简单实用的小夹具。如何画夹具图，对于这些学习基础很差的技校生来说，是件很头疼的事。在以往的教学中，我们画夹具图，先是要根据夹具的功用和工作原理，构思好夹具的整体结构，画好装配图后，再拆画零件图。对于学生来说，画装配图是最重要的，也是最难的。而老师讲这节课也是很困难的，在没有挂图的情况下，自己要花费很多时间在黑板上画图。但是有了Pro/E软件后，我们就可以将创建好的三维装配模型用绘图功能直接生成二维装配图，这样讲课就容易多了。例如笔者以夹紧卡爪为例，用Pro/E的绘图功能，创建其二维装配图（图3），讲解其设计思路：基体底部有前后及左右方向两个凹槽，它与底板上的相应凹槽用键形零件固定，为了固定键，基体底部的前、后、左、右设有4个螺孔，以便使用紧固螺钉进行固定。有了设计思路后，笔者再讲解主视图的投射方向应该如何确定，其他视图应该怎样投影、剖切才能表达得最清楚、完整。教师用此方法多讲几个例子后，学生对简单夹具体的设计开始有了思路，就知道怎样去画图了。

图3

四、总结

在多媒体教室上机床夹具课，笔者收获颇多。社会在进步，我们的教学方法、教学态度、教学技能也要不断地更新进步，这样才能教好学生，教会学生。过去，我们一味地指责学生，指责教材，认为这门课没法上，上课画个图就需要好长时间，学生还看不懂，没人听。现在我们将Pro/E软件应用到这门课程，画图的时间节省了，学生听课的积极性提高了，老师更容易讲课了，学生也学得会了。同时教学相长，老师自己的Pro/E水平和夹具设计水平也得到很大提高。所以，这是一次满意的、双赢的教学实践。

参考文献：

[1]王咏梅，李春茂，张瑞萍.Pro/ENGINEER Wildfire5.0中文版基础教程[M].北京：清华大学出版社，2011.

[2]屠国栋.机床夹具（第三版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.

（作者单位：湖南兵器工业高级技工学校）endprint

摘 要：由于机床夹具是一门图多、教具少、内容相对枯燥的课，所以为了更好地服务于课堂教学，本文探讨将Pro/E软件应用到这门课的教学实践中，改变了以往学生不爱听课，老师不爱上课的局面，收到了良好的教学效果。

关键词：机床夹具 Pro/E软件 三维模型

机床夹具课程是技工学校机械类专业学生的一门理论课。老师都知道这门课不好上，学生学不懂、老师不容易教。为此，笔者探讨将Pro/E软件应用到这门课上来，在多媒体教室上课，现对教学应用的实践做几点归纳。

一、用Pro/E的零件模块，建立夹具的三维模型，给学生感性的认识

笔者将夹具课程移到多媒体教室，用PowerPoint软件制作课件，将每节课的知识点用幻灯片的形式展示给学生。由于课堂上要用到的夹具模型都是标准件，因此笔者自己建立了一个简易的夹具标准件库，如用于定位的支承钉和V形块，用于夹紧的螺钉、螺母、弹簧，以及对刀块和镗套等。这样笔者使用Pro/E的家族表功能，创建好标准件库，上课时就可以随时将其调出来使用。而对于非标准件的零部件，较复杂的需事先做好，简单的可以进行现场制作，并将制作过程演示给学生看。由于夹具零部件形状大都比较规则、简单，均为实体，因此采用Pro/E软件的拉伸、旋转、扫描、混合等基本命令即可创建。在零件创建好后，我们将零件慢慢旋转360°全方位展示给学生看，这样可以增加学生对夹具的感性认识。尤其是对一些制图基础很差的学生，通过观看零件三维图，也会增加他们学习这门课的兴趣。同时，教师可以用鼠标指点着模型讲解各个知识点，这样能够使学生对知识点消化吸收的效果更好。

二、用Pro/E的装配模块，讲解夹具的结构组成，工作原理

Pro/E软件具有的装配功能，可将已经设计好的零件通过一定的约束方式装配在一起。已经装配好的部件通过爆炸图的形式可以清晰地表示产品的内部结构和部件间的装配顺序，这样可以使学生更好地掌握夹具体的内部结构和它的工作过程与原理。比如笔者讲组合夹具时，以夹具夹紧卡爪为例，事先用Pro/E将此夹具的8个零件分别做好，在课堂上再以它们的装配模型的创建讲解其组成结构和工作原理。如图1、图2所示，夹具的卡爪底部与基体以凹槽相配合（配合性质为H7/g6，间隙配合），螺杆的外螺纹与卡爪的内螺纹连接，而螺杆的缩颈被垫铁卡住，使它只能在垫铁中转动，而不能沿轴向移动。垫铁用2个螺钉固定在基体的弧形槽内，为了防止卡爪脱出基体，用前、后2块盖板加6个内六角螺钉连接基体。这样，我们用扳手旋转螺杆，经过梯形螺纹的传动使卡爪在基体内左右移动，实现夹紧或松开工件。通过这样的实例讲解，学生对夹具的结构组成、工作原理就能够慢慢地掌握。

图1

图2

三、用Pro/E的绘图模块，讲解夹具二维装配图的画法，开启学生的设计思路

机床夹具课的期末考核，就是让学生在学习了夹具各知识点的基础上，能够学以致用，设计出一个简单实用的小夹具。如何画夹具图，对于这些学习基础很差的技校生来说，是件很头疼的事。在以往的教学中，我们画夹具图，先是要根据夹具的功用和工作原理，构思好夹具的整体结构，画好装配图后，再拆画零件图。对于学生来说，画装配图是最重要的，也是最难的。而老师讲这节课也是很困难的，在没有挂图的情况下，自己要花费很多时间在黑板上画图。但是有了Pro/E软件后，我们就可以将创建好的三维装配模型用绘图功能直接生成二维装配图，这样讲课就容易多了。例如笔者以夹紧卡爪为例，用Pro/E的绘图功能，创建其二维装配图（图3），讲解其设计思路：基体底部有前后及左右方向两个凹槽，它与底板上的相应凹槽用键形零件固定，为了固定键，基体底部的前、后、左、右设有4个螺孔，以便使用紧固螺钉进行固定。有了设计思路后，笔者再讲解主视图的投射方向应该如何确定，其他视图应该怎样投影、剖切才能表达得最清楚、完整。教师用此方法多讲几个例子后，学生对简单夹具体的设计开始有了思路，就知道怎样去画图了。

图3

四、总结

在多媒体教室上机床夹具课，笔者收获颇多。社会在进步，我们的教学方法、教学态度、教学技能也要不断地更新进步，这样才能教好学生，教会学生。过去，我们一味地指责学生，指责教材，认为这门课没法上，上课画个图就需要好长时间，学生还看不懂，没人听。现在我们将Pro/E软件应用到这门课程，画图的时间节省了，学生听课的积极性提高了，老师更容易讲课了，学生也学得会了。同时教学相长，老师自己的Pro/E水平和夹具设计水平也得到很大提高。所以，这是一次满意的、双赢的教学实践。

参考文献：

[1]王咏梅，李春茂，张瑞萍.Pro/ENGINEER Wildfire5.0中文版基础教程[M].北京：清华大学出版社，2011.

[2]屠国栋.机床夹具（第三版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.

（作者单位：湖南兵器工业高级技工学校）endprint

摘 要：由于机床夹具是一门图多、教具少、内容相对枯燥的课，所以为了更好地服务于课堂教学，本文探讨将Pro/E软件应用到这门课的教学实践中，改变了以往学生不爱听课，老师不爱上课的局面，收到了良好的教学效果。

关键词：机床夹具 Pro/E软件 三维模型

机床夹具课程是技工学校机械类专业学生的一门理论课。老师都知道这门课不好上，学生学不懂、老师不容易教。为此，笔者探讨将Pro/E软件应用到这门课上来，在多媒体教室上课，现对教学应用的实践做几点归纳。

一、用Pro/E的零件模块，建立夹具的三维模型，给学生感性的认识

笔者将夹具课程移到多媒体教室，用PowerPoint软件制作课件，将每节课的知识点用幻灯片的形式展示给学生。由于课堂上要用到的夹具模型都是标准件，因此笔者自己建立了一个简易的夹具标准件库，如用于定位的支承钉和V形块，用于夹紧的螺钉、螺母、弹簧，以及对刀块和镗套等。这样笔者使用Pro/E的家族表功能，创建好标准件库，上课时就可以随时将其调出来使用。而对于非标准件的零部件，较复杂的需事先做好，简单的可以进行现场制作，并将制作过程演示给学生看。由于夹具零部件形状大都比较规则、简单，均为实体，因此采用Pro/E软件的拉伸、旋转、扫描、混合等基本命令即可创建。在零件创建好后，我们将零件慢慢旋转360°全方位展示给学生看，这样可以增加学生对夹具的感性认识。尤其是对一些制图基础很差的学生，通过观看零件三维图，也会增加他们学习这门课的兴趣。同时，教师可以用鼠标指点着模型讲解各个知识点，这样能够使学生对知识点消化吸收的效果更好。

二、用Pro/E的装配模块，讲解夹具的结构组成，工作原理

Pro/E软件具有的装配功能，可将已经设计好的零件通过一定的约束方式装配在一起。已经装配好的部件通过爆炸图的形式可以清晰地表示产品的内部结构和部件间的装配顺序，这样可以使学生更好地掌握夹具体的内部结构和它的工作过程与原理。比如笔者讲组合夹具时，以夹具夹紧卡爪为例，事先用Pro/E将此夹具的8个零件分别做好，在课堂上再以它们的装配模型的创建讲解其组成结构和工作原理。如图1、图2所示，夹具的卡爪底部与基体以凹槽相配合（配合性质为H7/g6，间隙配合），螺杆的外螺纹与卡爪的内螺纹连接，而螺杆的缩颈被垫铁卡住，使它只能在垫铁中转动，而不能沿轴向移动。垫铁用2个螺钉固定在基体的弧形槽内，为了防止卡爪脱出基体，用前、后2块盖板加6个内六角螺钉连接基体。这样，我们用扳手旋转螺杆，经过梯形螺纹的传动使卡爪在基体内左右移动，实现夹紧或松开工件。通过这样的实例讲解，学生对夹具的结构组成、工作原理就能够慢慢地掌握。

图1

图2

三、用Pro/E的绘图模块，讲解夹具二维装配图的画法，开启学生的设计思路

机床夹具课的期末考核，就是让学生在学习了夹具各知识点的基础上，能够学以致用，设计出一个简单实用的小夹具。如何画夹具图，对于这些学习基础很差的技校生来说，是件很头疼的事。在以往的教学中，我们画夹具图，先是要根据夹具的功用和工作原理，构思好夹具的整体结构，画好装配图后，再拆画零件图。对于学生来说，画装配图是最重要的，也是最难的。而老师讲这节课也是很困难的，在没有挂图的情况下，自己要花费很多时间在黑板上画图。但是有了Pro/E软件后，我们就可以将创建好的三维装配模型用绘图功能直接生成二维装配图，这样讲课就容易多了。例如笔者以夹紧卡爪为例，用Pro/E的绘图功能，创建其二维装配图（图3），讲解其设计思路：基体底部有前后及左右方向两个凹槽，它与底板上的相应凹槽用键形零件固定，为了固定键，基体底部的前、后、左、右设有4个螺孔，以便使用紧固螺钉进行固定。有了设计思路后，笔者再讲解主视图的投射方向应该如何确定，其他视图应该怎样投影、剖切才能表达得最清楚、完整。教师用此方法多讲几个例子后，学生对简单夹具体的设计开始有了思路，就知道怎样去画图了。

图3

四、总结

在多媒体教室上机床夹具课，笔者收获颇多。社会在进步，我们的教学方法、教学态度、教学技能也要不断地更新进步，这样才能教好学生，教会学生。过去，我们一味地指责学生，指责教材，认为这门课没法上，上课画个图就需要好长时间，学生还看不懂，没人听。现在我们将Pro/E软件应用到这门课程，画图的时间节省了，学生听课的积极性提高了，老师更容易讲课了，学生也学得会了。同时教学相长，老师自己的Pro/E水平和夹具设计水平也得到很大提高。所以，这是一次满意的、双赢的教学实践。

参考文献：

[1]王咏梅，李春茂，张瑞萍.Pro/ENGINEER Wildfire5.0中文版基础教程[M].北京：清华大学出版社，2011.

[2]屠国栋.机床夹具（第三版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.

9.数控机床期末考试总结 篇九

数控机床主轴传动系统应达到的要求：1）较高的主轴转速，较宽的调速范围，并实现无级调速2）较高的精度，较大的刚度，低噪声3）良好的热抗性和热稳定性4）能实现刀具的快速和自动装卸。

主轴部件包括主轴、主轴的支承、安装在主轴上的传动件和密封件。他的回转精度影响工件的加工精度，它的功率大小与回转速度影响加工效率，它的自动变速、准停和换刀等功能机床的自动化程度。因此主轴部件应满足：高回转精度、刚度、抗震性、耐磨性和热稳定性。

在自动换刀的数控机床上，每次自动装卸刀具时，都必须使刀柄上的键槽对准主轴的端面键，这就要求主轴具有准停功能。主轴准停机构分为机械控制式与电气控制式。机床控制方式有定位盘准停机构或机械凸轮准停机构。

电气准停的三种方式：磁传感器型、编码器型以及数控系统控制完成的主轴准停。主轴润滑方式：喷注润滑方式、油雾润滑方式和油气润滑方式。第三章

数控机床进给传动系统的要求：1）低惯量2）低摩擦阻力3）高刚度4）高谐振5）消除传动间隙。

滚珠丝杠螺母副的特点：1）传动效率高摩擦损失小2）给予适当预紧，可消除丝杆和螺母的螺纹间隙3）运动平稳无爬行现象传动精度高4）有可逆性5）磨损小使用寿命长，精度保持性好6）制造工艺复杂成本高7）不能自锁。

滚珠丝杠螺母副的参数：公称直径d0、导程L基本导程L0、接触角、滚珠的工作圈数i、滚珠的总数N其他参数。工作丝杠螺母副的精度等级及其应用范围P普通级（普通机床）B标准级（一般数控机床）J精密级（精密机床、普通数控机床、加工中心和仪表机床）C超精级（精密机床、精密数控机床、高精度加工中心和仪表机床）。为了保证滚珠丝杠传动精度和轴向刚度，必须消除滚珠丝杠螺母副轴向间隙，方法有单螺母消隙和双螺母小消隙。

对数控机床导轨的要求：1）导向精度高2）良好的精度保持性3）低速运动平稳性4）耐磨性好5）足够的刚度6）温度变化影响小7）其他要求（结构简单、工艺性好、便于加工、装配调整和维修）。导轨磨损形式有硬粒磨损、咬合和热焊、疲劳和压溃。数控机床的导轨按运动轨迹了分为直线运动轨迹和圆周运动轨迹；按工作性质可分为主运动导轨、进给运送导轨和调整导轨；按受力情况可分为开式和闭式导轨。目前数控机床使用的导轨主要有塑料滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。

形成压力油膜的条件是：两导轨间应有楔形间隙和一定的相对速度，还要有一定粘度的润滑油系统流进楔形间隙。第四章

步进电动机的工作原理实际上是电磁铁的作用原理。步进电动机的主要参数：步距角、空载起动频率、静态矩角特性、运行矩频特性、加减速特性。

直流伺服电动机的分类：按励磁方式分为永磁式、励磁式（他励、并励、串励、复励）混合式（励磁和永磁合成）；按电枢结构分为有槽、无槽、应刷绕组、空心杯形；按输出量分为位置、速度、转矩、三种控制系统；根据空载方式分为磁场空载方式和电枢空载方式；按运动模式分为增量式和连续式。直流伺服电动机的结构：小惯量直流伺服电动机、大惯量宽调速直流伺服电动机和无刷直流伺服电动机（它没有换向器由同步电动机和逆变器组成逆变器由装在转子上的转子位置传感器控制）。交流伺服电动机通常分为交流同步伺服电动机和交流异步电动机。交流同步伺服电动机有励磁式、永磁式、磁阻式和磁滞式。数控机床位置检测装置有旋转变压器、感应同步器、光栅、光电脉冲编码器。旋转变压器分为正余弦、线性和比例式旋转变压器。旋转变压器根据互感原理工作，定子与转子之间气隙磁通分布呈正/余弦规律。

步进电机工作方式三相：单三拍A-B-C-A双

三

拍

AB-BC-CA-AB

六

拍

10.数控机床误差实时补偿技术总结 篇十

数控机床实时误差补偿技术的学习总结

第1章

绪论

制造业的高速发展和加工业的快速提高，对数控机床加工精度的要求日益提高。一般来说，数控机床的不精确性是由以下原因造成：

[1] 机床零部件和结构的几何误差； [2] 机床热变形误差； [3] 机床几何误差；

[4] 切削力（引起的）误差； [5] 刀具磨损误差；

[6] 其它误差源，如机床轴系的伺服误差，数控插补算法误差。

其中热变形误差和几何误差为最主要的误差，分别占了总误差的45％、20％。提高机床加工精度有两种基本方法：误差防止法和误差补偿法（或称精度补偿法）。

误差防止法依靠提高机床设计、制造和安装精度，即通过提高机床本书的精度来满足机械加工精度的要求。由于加工精度的提高受制于机床精度，因此该方法存在很大的局限性，并且经济上的代价也很昂贵。误差补偿法是认为地造出一种新的误差去抵消当前成为问题的原始误差，以达到减小加工误差，提高零件加工精度目的的方法。误差补偿法需要投入的费用很小，误差补偿技术是提高机床加工精度的经济和有效的手段，其工程意义非常显著。

误差补偿技术（Error Compensation Technique，简称ECT）是由于科学技术的不断发展对机械制造业提出的加工精度要求越来越高、随着精密工程发展水平的日益提高而出现并发展起来的一门新兴技术。误差补偿技术具有两个主要特性：科学性和工程性。1．机床误差补偿技术可分为下面七个基本内容：

[1] 误差及误差源分析；

[2] 误差运动综合数学模型的建立；

[3] 误差检测；

[4] 温度测点选择和优化布置技术； [5] 误差元素建模技术；

[6] 误差补偿控制系统及实施； [7] 误差补偿实施的效果检验。2．数控机床误差补偿的步骤：

[1] 误差源的分析和检测；

[2] 误差综合数学模型的建立； [3] 误差元素的辨识和建模； [4] 误差补偿的执行； [5] 误差补偿效果的评价。

3．数控机床误差补偿技术研究的现状：

[1] 过长的机床特性检测和辨识时间； [2] 温度测点布置位置优化； [3] 误差补偿模型的鲁棒性； [4] 误差补偿系统及实施；

[5] 五轴数控机床多误差实时补偿问题。4．数控机床误差补偿技术研究的发展趋势：

[1] 多误差高效检测方法；

数控机床误差实时补偿技术

[2] 多误差的综合补偿； [3] 多轴误差的实时补偿；

[4] 实时补偿控制系统的网络化、群控化； [5] 补偿的智能化与开放化。

第2章

数控机床误差及其形成机理

一、误差的概念

1.机床误差－机床工作台或刀具在运动中，理想位置和实际位置的差异（机床误差－位置误差）,或就称机床位置误差。机床精度-机床工作台或刀具在运动中，理想位置和实际位置的相符程度。2.加工误差－由刀具与工件相对运动中的非期望分量引起的。

3.运动误差--机床运动元件（如刀具与工件）之间的相对运动所造成的误差。

4.机床几何误差--是指机床上零、部件的制造与安装过程中因几何尺寸、位置等产生的偏差，造成机床上某些零件位置产生偏差，从而使得机床在刀具和工件相对运动中产生位置误差，最终表现在机床的加工精度上。运动误差--机床运动元件（如刀具与工件）之间的相对运动所造成的误差。5.热（变形）误差--机床温度变化引起变形造成的机床零件间相对位置及形状等误差。

6.力（变形）误差--机床受力（包括切削力、工件和夹具重力、装夹力，机床部件本身重力，等等）引起变形造成的机床零件间相对位置及形状等误差，也称刚度误差。7.加工误差－由刀具与工件相对运动中的非期望分量引起的。

二、误差的分类

1.分类一：静态误差、准静态误差、动态误差、高频误差 2.分类二：位置误差、非位置误差

三、数控机床几何误差元素

1.移动副误差元素分析

根据一个物体在空间运动有六个自由度，故机床移动部件在导轨上移动时共有6项误差，其中包括3项移动误差和3项转动误差，同时还存在3个垂直度误差。

Z-AXIS21 Error ComponentsVerticalPitch xyStraightness zyYawRoll yyzyHorizontalStraightness xyX-ZY-ZYLinearX-AXIS-AXISDisplacement yyX-Y SquarenessSxy

2.转动副误差元素分析

转动副绕转轴转动时存在六个误差元素，包括三个移动误差和三个转角误差。数控机床误差实时补偿技术

3.主轴误差元素

机床主轴旋转时存在五个误差元素，包括三个移动误差和两个转角误差。

四、机床热变形机理

金属材料具有热胀冷缩的特性，当机床处于工作状态时，由于机床运动部件产生摩擦热、切削热以及外部热源等引起工艺系统变形，这种变形成为热变形。

五、机床热变形形态及对策(一)机床热变形状况

1、普通车床的主轴箱温度高，其右边温度高于左边，主轴轴线被抬高并右高左低的倾斜；床身温度上高下低，故弯曲而中凸。

2、升降台铣床的主轴处温高，机床中部温高，故主轴被抬高并倾斜，立柱外翻；工作台温度上高下低，故弯曲而中凸。

3、卧式磨床主轴箱右侧处温高，故主轴向内倾斜。

4、立式磨床的立柱左侧温高，主轴被抬高并倾斜，立柱外翻。

5、龙刨或龙门铣的主轴右侧及床身上部温度高，故立柱向外倾斜，床身向上弯曲。(二)控制机床热变形的对策

1、优化机床设计，减小热变形

2、强制冷却，控制机床温升

3、设置辅助热源

4、补偿技术

5、控制温度环境

第3章

机床误差综合数学模型 数控机床误差实时补偿技术

一、机床误差综合数学模型建模的具体步骤：

1、建立坐标系

2、建立误差转换矩阵

3、建立刀具坐标系和工件坐标系之间的关系

二、机床误差综合模型的建模方法：

1、设定坐标系

2、误差运动转换矩阵

3、TXYZ型加工中心的综合数学模型

第4章

机床误差检测技术

一、机床误差检测技术

检测机床几何精度传统的常用检测工具有：精密水平仪、直角尺、平尺、平行光管、千分表或测微仪和高精度主轴芯棒等。

二、温度测点布置技术

(一)温度测点的选择

在机床热误差的补偿中，温度测点的布置是关键和难点。选择适当的温度测点不但能减少用于建模的测点数目，简化建模过程和热误差模型，而且还可提高机床热误差模型的精度。在几乎所有应用的热误差补偿系统中，温度测点位置的确定在一定程度上是根据经验进行试凑的过程，我们称试凑法。它通常是先基于工程判断，在机床的不同位置安装大量的温度传感器，再采用统计相关分析来选出少量的温度传感器用于误差分量的建模。具体步骤如下框图：

(二)温度测点布置策略

1、主因素策略

主因素策略的意思是用于热误差建模的各温度测点数据 Tij 应与热误差数据 Ej 有一定的联系，即具有一定的相关性，用数学式子表达为： 数控机床误差实时补偿技术

其中：i=1, 2,..., m, m为温度测点数；

j=1, 2,..., n, n为测量数据个数。

2、能观测性策略

能观测性策略是指所选温度点的温度信号能否具有一定精度地表达机床热误差。对于机床热动态过程，一般有：

TATBQ LCTDQ其中T为机床温度矩阵，△ L为热误差（输出）矩阵，Q为热源（输入）矩阵，A、B、C、D分别为常数矩阵。

状态完全能观测（即温度T能表达热误差△L）的充分必要条件是其能观测性矩阵

G = [CT

ATCT

…(AT)n-1CT

] 满秩。由此可得下列结论：

(1)可观测性条件或温度对于热误差的表达与温度传感器在机床上的位置紧密有关；(2)只要布置合适，少量的温度测点也能表达热误差；

(3)为了保证可观测性或用温度表达热误差，温度传感器应避免布置在特征函数的零点位置上。

第5章 机床误差元素建模技术

数控机床的误差因素有很多,其中几何误差和热误差是影响数控机床精度的主要误差因素.一般情况下,几何误差和热误差混杂,给建模造成一定的难度。由于几何误差和坐标误差与坐标位置有关，热误差与温度有关，而实际检测到的误差是几何误差和热误差的复合误差，因此可把以上误差分为仅与机床坐标位置有关的几何误差因素、仅与机床温度有关的热误差因素、与机床温度和位置坐标都有关的复合误差因素三类。机床误差元素建模技术

1、仅与机床温度有关的热误差元素建模

由于机床热误差在很大程度上取决于诸如加工条件、加工周期、冷却液的使用以及周围环境等等多种因素，而且机床热误差呈现非线性及交互作用，所以仅用理论分析来精确建立热误差数学模型是相当困难的。最为常用的热误差建模方法为实验建模法，即根据统计理论对热误差数据和机床温度值作相关分析用最小二乘原理进行拟合建模。(1)最小二乘建模(2)神经网络建模(3)模糊理论建模(4)正交实验设计建模(5)综合最小二乘建模(6)递推最小二乘建模

数控机床误差实时补偿技术

2、仅与机床坐标有关的几何误差元素建模

依据刚体假设，可使用机床运动轴位置坐标的多项式模型对某些几何误差院元素进行拟合，即：

Eg(p)= a0 + a1p + a2p+.… 其中：

p 为 p 轴的位置坐标，p 是 x、y 或 z。

应用多项式拟合法的原理建模。

3、与机床温度和坐标有关的误差元素建模

第6章 补偿控制系统一、补偿控制方式

误差补偿实施是移动刀具或工件使刀具和工件之间在机床空间误差的逆方向上产生一个大小与误差接近的相对运动而实现的。机床误差补偿控制方式一般可分为以下三种：闭环反馈补偿控制方式、开环前馈补偿控制方式和半闭环前馈补偿控制方式。

1、闭环（反馈）补偿控制方式

闭环反馈补偿控制在机械加工过程中直接补偿实际测量值和理论值之间的误差。

2、开环（前馈）补偿控制方式

开环前馈补偿控制利用预先求得的加工误差数学模型，预测误差而进行补偿。

3、半闭环（前馈）补偿控制方式

半闭环前馈补偿控制选择几个比较容易检测，又能表征系统状态、环境条件的参量作为误差数学模型的变量，建立加工误差和这些参量的并反映规律的关系式。

比较以上三种补偿系统，闭环反馈补偿控制系统的优点是补偿精度最高，而缺点是系统制造成本也最高；开环前馈补偿控制系统的优点是系统制造成本最低，而补偿精度也最低；半闭环前馈补偿控制系统的功能与价格比最佳，故根据我国的具体情况，以经济、技术、实用和精度等综合考虑，选用半闭环前馈补偿控制系统是相对最优的控制方式。

二、误差补偿控制系统的补偿实施策略

在早期的误差补偿研究中，误差是通过离线修改数控代码而实现的。该方法相当耗时，且假定离线辨识的误差在实际加工中保持相同。近年来，开发了两种不同的策略来实施误差补偿：反馈中断策略、原点平移策略。

1、反馈中断策略

反馈中断策略是将相位信号插入伺服系统的反馈环中而实现的。补偿用计算机获取编码器的反馈信号，同时，该计算机还根据误差运动综合数学模型计算机床的空间误差，且将等同于空间误差的脉冲信号与编码器信号相加减。伺服系统据此实时调节机床拖板的位置。

该技术的优点是无需改变CNC控制软件，可用于任何CNC机床，包括一些具有机床运动副位置反馈装置的老型号CNC机床。然而，该技术需要特殊的电子装置将相位信号插入伺服环中。这种插入有时是非常复杂的，需要特别小心，以免插入信号与机床本身的反馈信号相干涉。

2、原点平移策略

补偿用计算机计算机床的空间误差，这些误差量作为补偿信号送至CNC控制器，通过I/O口平移控制系统的参考原点，并加到伺服环的控制信号中以实现误差量的补偿。这种补偿既不影响坐标值，也不影响CNC控制器上执行的工件程序，因而，对操作者而言，该方法是不可见的。原点平移法不用改变任何CNC机床的硬件，但它需要改变CNC控制器中的可编程控制器（PLC）单元，以便在CNC端可以接收补偿值。这种改变在老型号的CNC控制器中也许是不可能的。数控机床误差实时补偿技术

第7章 车削中心热误差实时补偿应用实例

一、车削中心热误差实时补偿应用实例

1、问题的提出

随着加工进行，机床温度升高，机床各部件产生热变形，由此使得刀具与工件的相对位置变化而造成工件尺寸的变化。

2、温度场、热误差的检测和分析

(1)温度传感器布置及试验系统的建立(2)热误差测量试验

(3)一系列影响热误差的单因素试验

3、热误差模态分析

4、热误差建模

5、补偿控制系统及补偿效果检验

二、数控双主轴车床几何误差和热误差综合实时补偿应用

1、几何和热误差综合数学模型的简化

2、误差元素检测和建模

(1)温度传感器的布置

(2)与机床拖板位置有关误差元素的检测和建模(3)与机床拖板位置无关误差元素的检测和建模

3、误差补偿系统

4、误差补偿效果检验

(1)主轴热漂误差检验(2)对角斜线检验

(3)实际补偿切削效果检验

学习心得体会

在提高机床加工精度有两种基本方法中，误差防止法是靠提高机床设计、制造和安装精度，即通过提高机床本书的精度来满足机械加工精度的要求。由于加工精度的提高受制于机床精度，因此该方法存在很大的局限性，并且经济上的代价也很昂贵。误差补偿法是认为地造出一种新的误差去抵消当前成为问题的原始误差，以达到减小加工误差，提高零件加工精度目的的方法。误差补偿法需要投入的费用很小，误差补偿技术是提高机床加工精度的经济和有效的手段，其工程意义非常显著。所以，误差补偿技术必然成为提高机床加工精度的最重要办法，成为研究的前沿和主流。我们通过本课程对误差补偿技术进行学习非常有必要，为进一步的学习研究打好基础。