第3章 工件的定位與裝夾

1、第 3 章 工件的裝夾與定位,1、掌握夾具的分類、組成和作用，了解各典型夾具的結(jié)構(gòu)和功能。2、掌握六點(diǎn)定位原理與常見定位方式與元件，了解定位誤差與夾緊力的計(jì)算,教學(xué)目的：,重點(diǎn)： 六點(diǎn)定位原理與定位誤差的概念及產(chǎn)生原因 難點(diǎn)： 定位元件的合理選擇與定位誤差的計(jì)算,3.1 機(jī)床夾具概述,1.工件裝夾的概念 在機(jī)床上加工工件時，必須用夾具裝好夾牢工件。將工件裝好，

2、就是在加工前確定工件在工藝系統(tǒng)中的正確位置，即定位。將工件夾牢，就是對工件施加作用力，使之在加工過程中始終保持在原先確定的位置上，即夾緊。從定位到夾緊的全過程，稱為裝夾。2.機(jī)床夾具的概念 在機(jī)床上使工件占有正確的加工位置并使其在加工過程中始終保持不變的工藝裝備稱為機(jī)床夾具。例如車床上使用的三爪自定心卡盤、銑床上使用的平口鉗等都是機(jī)床夾具。,2.夾具的分類,按驅(qū)動夾具工作的動力源分類,,手動夾具,氣動夾具,液壓夾具,電動夾

3、具,磁力夾具,真空夾具,自夾緊夾具,4、機(jī)床夾具的組成,(1)定位元件 定位元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置并支承工件，是夾具的主要功能元件之一。如圖3-1所示的圓柱銷5、菱形銷9和支承板4。定位元件的定位精度直接影響工件加工的精度。(2)夾緊裝置 夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢，并保證在加工過程中工件的正確位置不變。如圖3-1中的螺母7。(3)連接定向元件 這種元件用于將夾具與機(jī)床連接并確定夾具對機(jī)床

4、主軸、工作臺或?qū)к壍南嗷ノ恢谩?4)對刀元件或?qū)蛟?這些元件的作用是保證工件加工表面與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件稱為對刀元件；用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的元件稱為導(dǎo)向元件，如圖3-1所示的鉆套1。（5）夾具體 夾具體是夾具的基體骨架，用來配置、安裝各夾具元件使之組成一整體，如圖3-1所示的零件3。常用的夾具體有鑄件結(jié)構(gòu)、鍛造結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)和裝配結(jié)構(gòu)，形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座

5、形等形狀。,(6)其它裝置或元件 根據(jù)加工需要，有些夾具上還設(shè)有分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、工件頂出機(jī)構(gòu)、電動扳手和平衡塊等，以及標(biāo)準(zhǔn)化了的其它聯(lián)接元件。上述各組成部分中，定位元件、夾緊裝置、夾具體是夾具的基本組成部分。,圖3-2 連桿銑槽夾具結(jié)構(gòu)1-夾具體 2-壓板 3、7-螺母 4、5-墊圈6-螺栓 8-彈簧 9-定位鍵 10-菱形銷 11-圓柱銷,圖3-3 銑床夾具,3.2 工件裝夾方法,

6、1.直接找正裝夾法 用劃針、百分表等工具直接找正工件位置并加以夾緊的方法稱直接找正裝夾。此法生產(chǎn)率低，精度取決于工人的技術(shù)水平和測量工具的精度，一般只用于單件小批生產(chǎn)或要求位置精度特別高的工件。如圖2-2所示，在車床上用四爪單動卡盤裝夾工作過程中，采用百分表進(jìn)行內(nèi)孔表面的找正。,在車床上用四爪單動卡盤精車型芯，為使表面的余量均勻，工人慢慢地轉(zhuǎn)動夾持工件的卡盤，用百分表找正。,圖3-4 直接找正法,2.劃線找正裝夾法　

7、 先用劃針畫出要加工表面的位置，再按劃線用劃針找正工件在機(jī)床上的位置并加以夾緊。如圖3-5所示為在牛頭刨床上按劃線找正裝夾。劃線找正的定位精度不高，主要用于批量小，毛坯精度低及大型零件的粗加工。3.夾具裝夾法 此法是用夾具上的定位元件使工件獲得正確位置的一種方法。這種方法安裝迅速方便，定位精度較高而且穩(wěn)定，生產(chǎn)率較高，廣泛用于成批和大量生產(chǎn)。,模板的刨削加工，裝夾工件之前，先在工件上按設(shè)計(jì)要求劃出中心線、對稱線及各待加工

8、表面的加工線，工件裝夾時再用劃針按劃線位置找正以確定其正確的加工位置。,圖3-5 劃線找正法,3.3 工件的定位,3.3.1 工件定位的基本原理,1.自由度的概念 任何一個工件，在其位置沒有確定前，均有六個自由度，即沿空間坐標(biāo)軸x、y、z三個方向的移動自由度和繞此三坐標(biāo)的轉(zhuǎn)動自由度。,圖3-6 工件六個自由度,圖3-7 點(diǎn)定位原理個自由度,2、六點(diǎn)定位原理 要使工件定位，必須限制工件的這些自由度

9、。工件定位時，用合理分布的六個支承點(diǎn)與工件的定位基準(zhǔn)相接觸來限制工件的六個自由度，使工件的位置完全確定，稱為“六點(diǎn)定位規(guī)則”，簡稱“六點(diǎn)定位”（如圖3-7）。當(dāng)工件的某個定位基準(zhǔn)面或者某一個定位元件限制了工件幾個自由度時，我們即稱它起了幾點(diǎn)的定位作用。應(yīng)用六點(diǎn)定位原理實(shí)現(xiàn)工件在夾具中的正確定位時，應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：1)定位支承點(diǎn)是定位元件抽象而來的。在夾具的實(shí)際結(jié)構(gòu)中，定位支承點(diǎn)是通過具體的定位元件體現(xiàn)的，即支承點(diǎn)不一定用點(diǎn)或銷的頂端

10、，而常用面或線來代替。根據(jù)數(shù)學(xué)概念可知，兩個點(diǎn)決定一條直線，三個點(diǎn)決定一個平面，即一條直線可以代替兩個支承點(diǎn)，一個平面可代替三個支承點(diǎn)。在具體應(yīng)用時，還可用窄長的平面（條形支承）代替直線，用較小的平面來替代點(diǎn)。2)定位支承點(diǎn)與工件定位基準(zhǔn)面始終保持接觸，才能起到限制自由度的作用。3)分析定位支承點(diǎn)的定位作用時，不考慮力的影響。工件的某一自由度被限制，是指工件在某個坐標(biāo)方向有了確定的位置，并不是指工件在受到使其脫離定位支承點(diǎn)的外力時不

11、能運(yùn)動。使工件在外力作用下不能運(yùn)動，要靠夾緊裝置來完成。,3.3.2 工件定位中的幾種情況完全定位 工件的六個自由度都限制的定位稱為完全定位 如圖3-8所示，在長方形工件上加工一個盲孔，為滿足所有加工要求，必須限制工件的6個自由度，這就是完全定位。,圖3-8 完全定位示例,（2）不完全定位 工件被限制的自由度少于六個，但能保證加工要求的定位。如上圖中是加工一個通孔，就只需限制5個自由度，這就是屬于不完

12、全定位。,（3）欠定位 根據(jù)工件的加工要求，應(yīng)該限制的自由度沒有完全被限制的定位，稱為欠定位。欠定位無法保證加工要求，所以是絕不允許的。,如圖3-9所示，工件在支承板1和兩個圓柱銷2上定位，按此定位方式， 自由度沒被限制，屬欠定位。工件在x方向上的位置不確定，如圖3-9中的雙點(diǎn)劃線位置和虛線位置，因此鉆出孔的位置也不確定，無法保證尺寸A的精度。只有在x方向設(shè)置一個止推銷后，工件在x方向才能取得確定的位置。,圖3-9

13、欠定位示例1—支撐板 2—圓柱銷,（4）過定位 工件的一個或幾個自由度被重復(fù)限制的定位稱為過定位，在生產(chǎn)中也是不允許的，但應(yīng)說明的是，生產(chǎn)中過定位現(xiàn)象是存在的。,圖3-10 過定位,由于過定位往往會帶來不良后果，一般確定定位方案時，應(yīng)盡量避免。消除或減少過定位引起的干涉，一般有兩種方法。 ①改變定位裝置的結(jié)構(gòu)，使定位元件重復(fù)限制自由度的部分不起定位作用。對圖3-11a）可以采用以下幾種改進(jìn)措施：采用小平面與長銷組

14、合定位，如圖3-11b ）所示；采用大平面與短銷組合定位，如圖圖3-11c）所示；還可以采用球面墊圈與長銷組合定位，如圖3-11 d）所示。 ②提高工件和夾具有關(guān)表面的位置精度 對圖3-11a）所示定位方案，若能保證工件孔軸線與左端面之間、定位元件的長銷軸線與臺階端面之間具有很高的垂直度精度，雖然存在過定位，但不會對加工產(chǎn)生不利影響。甚至還能提高了工件在加工中的剛度和穩(wěn)定性，有利于保證加工精度，反而可以獲得良好的效果。,3

15、.3.3 常用定位方式和定位元件,1.基準(zhǔn)的概念及其分類 基準(zhǔn)是零件上用以確定其它點(diǎn)、線、面位置所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面?；鶞?zhǔn)根據(jù)功用不同，它可以分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。（1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是在零件圖上所采用的基準(zhǔn)，它是標(biāo)注設(shè)計(jì)尺寸的起點(diǎn)，如圖3-12中的A面是B面和C面長度尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；D面為E面和F面長度尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，又是兩孔水平方向的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。,圖3-12 設(shè)計(jì)基準(zhǔn),（2）工藝基準(zhǔn)

16、 工藝基準(zhǔn)是在工藝過程中所使用的基準(zhǔn)。工藝過程是一個復(fù)雜的過程，按用途不同工藝基準(zhǔn)又可分為工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。,①工序基準(zhǔn) 在工序圖上，用來標(biāo)定本工序被加工面尺寸和位置所采用的基準(zhǔn)，稱為工序基準(zhǔn)。所標(biāo)定的被加工表面位置的尺寸，稱為工序尺寸。如圖3-13所示，通孔為加工表面，要求其中心線與A面垂直，并與B面及C面保持距離L1、L2，因此表面A、表面B和表面C均為本工序的工序基準(zhǔn)。②定位基準(zhǔn)

17、 定位時據(jù)以確定工件在夾具中位置的點(diǎn)、線、面稱為定位基準(zhǔn)。這些作為定位基準(zhǔn)的點(diǎn)、線、面既可以是工件與定位元件實(shí)際接觸的3-14所示，零件的內(nèi)孔套在心軸上加工￠40h6外圓時，內(nèi)孔軸線即為定位基準(zhǔn)。 ③測量基準(zhǔn) 測量已加工表面尺寸及位置的基準(zhǔn)，稱為測量基準(zhǔn)。圖3-14所示的零件，當(dāng)以內(nèi)孔為基準(zhǔn)（套在檢驗(yàn)心軸上）去檢驗(yàn)Φ40h6外圓的徑向圓跳動和端面B的端面圓跳動時，內(nèi)孔軸線即測量基準(zhǔn)。④裝配基準(zhǔn) 裝

18、配時用以確定零件在機(jī)器中位置的基準(zhǔn)。,2.定位副 通常將工件上的定位基面和與之相接觸（或配合）的定位元件的限位基面合稱為定位副。圖3-15中，工件以圓孔在心軸上定位，工件的內(nèi)孔面稱為定位基面，它的軸線稱為定位基準(zhǔn)；與之對應(yīng)，心軸的圓柱面稱為限位基面，心軸的軸線稱為限位基準(zhǔn)；而工件的內(nèi)孔表面與定位元件心軸的圓柱表面就合稱為一對定位副。,3.常用定位方式所能限制的自由度表3-1所示為常見定位方式所能限制的自由度。,4.常用定位

19、元件及選用（1）工件以平面定位時的定位元件1）主要支承 主要支承用來限制工件的自由度，起定位作用。常用的有固定支承、可調(diào)支承、自位支承三種。①固定支承 固定支承有支承釘和支承板兩種形式，如圖3-16所示。在使用過程中，它們都是固定不動的。,支承釘a）A型（平頭） b）B型（球頭） c）C型（齒紋）,支承板 a）A型光面支承板 b）B型帶斜槽的支承板,圖3-16 支承釘與支承板,圖3-16a)所示

20、為用于平面定位的各種支承釘，它們的的結(jié)構(gòu)和尺寸均已標(biāo)準(zhǔn)化。圖中A型為平頭支承釘，主要用于支承工件上已加工過的基準(zhǔn)平面；圖中B型為球頭支承釘，主要用于工件上未經(jīng)加工的粗糙平面定位；圖中C型為網(wǎng)紋頂面的支承釘，常用于要求摩擦力大的工件側(cè)面定位。 圖3-16b)所示為用于平面定位的各種支承板，主要用于工件上已加工過的平面定位。A型支承板結(jié)構(gòu)簡單，便于制造，但不利于清除切屑，故適用于頂面和側(cè)面定位。B型支承板則易保證工作表面清潔，故適用于

21、底面定位。②可調(diào)支承 可調(diào)支承是指支承的高度可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，圖3-17為幾種可調(diào)支承的結(jié)構(gòu)?？烧{(diào)支承在一批工件加工前調(diào)整一次，調(diào)整后需要鎖緊，其作用與固定支承相同。,③自位支承（浮動支撐） 在工件定位過程中能自動調(diào)整位置的支承稱為自位支承。其作用相當(dāng)于1個固定支承，只限制1個自由度。由于增加了接觸點(diǎn)數(shù)，可提高工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性，但夾具結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，自位支承一般適用于毛面定位或剛度不足的場合，圖3-18為自位支承結(jié)構(gòu)。

22、,④輔助支承 工件因尺寸形狀或局部剛度較差，使其定位不穩(wěn)或受力變形等原因，需增設(shè)輔助支承，用以承受工件重力、夾緊力或切削力。輔助支承的工作特點(diǎn)是：待工件定位夾緊后，再調(diào)整輔助支承，使其與工件的有關(guān)表面接觸并鎖緊；而且輔助支承是每安裝一個工件就調(diào)整一次。但此支承不限制工件的自由度，也不允許破壞原有定位。如圖3-19所示，工件以平面A定位，由于被加工面懸伸較大，在切削力作用下會產(chǎn)生變形和振動，因此工件定位后增設(shè)輔助支承3，以提高支承

23、剛度，減少振動，提高加工精度。,（2）工件以圓孔定位時的定位元件 生產(chǎn)中，工件以圓柱孔定位應(yīng)用較廣，如各類套筒、盤類、杠桿、撥叉等，所采用的定位元件有圓柱銷和各種心軸。1）圓柱銷 圖3-20為圓柱定位銷結(jié)構(gòu)。定位銷工作部分的直徑d，可根據(jù)工件定位基面的尺寸和裝卸方便來設(shè)計(jì)，與工件的配合按g5、g6、f6、f7制造；定位銷與夾具體的連接采用過盈配合，可用H7/r6或H7/n6配合壓入夾具體孔中。,2）圓錐銷 如圖3-21所示

24、，工件以圓柱孔在圓錐銷上定位?？锥伺c錐銷接觸，其交線是一個圓，相當(dāng)于三個止推定位支承，限制了工件的三個自由度( )。圖3-21中a)用于粗基準(zhǔn)， b)用于精基準(zhǔn)。,、,、,3）定位心軸①間隙配合心軸 如圖3-22a）為圓柱心軸的間隙配合心軸結(jié)構(gòu)，孔軸配合采用H7／g6。結(jié)構(gòu)簡單、裝卸方便，但因有裝卸間隙，定心精度低，只適用于同軸度要求不高的場合，一般采用孔與端面聯(lián)合定位方式。②

25、過盈配合心軸 如圖3-22b)所示，采用H7／r6過盈配合。其有導(dǎo)向部分、定位部分、連接部分，適用于定心精度要求高的場合。③小錐度心軸 如圖3-22c）為小錐度心軸結(jié)構(gòu)。小錐度心軸的錐度很小，一般為1/800～1/1000。定位時，工件楔緊在心軸上，楔緊后工件孔有彈性變形，自動定心，定心精度可達(dá)0.005～0.01mm。,（3）工件以圓錐孔定位時的定位元件 工件以圓錐孔定位時，可以采用錐形心軸作為定位元件；當(dāng)工件采用

26、頂尖孔錐面定位時，可以采用頂尖來作為定位元件，如圖3-23所示。,圖3-24 V形塊的結(jié)構(gòu)形式,圖3-25 V型塊的應(yīng)用a）固定V形塊 b）活動V形塊,圖3-26 常用定位套a）長定位套 b）短定位套,圖3-27 半圓套定位裝置,圖3-28 圓錐套定位,圖3-29 彈簧夾頭定心夾緊機(jī)構(gòu),為使工件順利地裝到定位銷上，可把定位銷B上與工件孔壁相碰的那部分削去，即做成削邊銷。為保證削邊銷的強(qiáng)度，一般多采用菱形結(jié)構(gòu)，故又

27、稱為菱形銷，見表3-2中圖。,3.3.4 定位誤差,六點(diǎn)定位原則解決了消除工件自由度的問題，即解決了工件在夾具中位置“定與不定”的問題。但是，由于一批工件逐個在夾具中定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一致，即出現(xiàn)工件位置定得“準(zhǔn)與不準(zhǔn)”的問題。如果工件在夾具中所占據(jù)的位置不準(zhǔn)確，加工后各工件的加工尺寸必然大小不一，形成誤差。這種只與工件定位有關(guān)的誤差稱為定位誤差，用ΔD表示。 在工件的加工過程中，產(chǎn)生誤差的因素很多，定位誤差僅是

28、加工誤差的一部分，為了保證加工精度，一般限定定位誤差不超過工件加工尺寸公差的1/5～1/3，即 ΔD≤(1/5～1/3)T （3-1） 式中 ΔD──定位誤差(mm)； T ──工件加工尺寸公差(mm)。,圖3-32a）方案是以工序基準(zhǔn)面B為定位基準(zhǔn)，

29、即工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合?；鶞?zhǔn)不重合誤差ΔB=0。 圖3-32b）方案是以工件上的C面為定位基準(zhǔn)，因定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合。這時定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)之間的聯(lián)系尺寸L(定位尺寸)的公差ΔLd，將引起工序基準(zhǔn)相對于定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上發(fā)生變動。其變動的最大范圍，即為基準(zhǔn)不重合誤差值，故ΔB＝ΔLd。注意：①當(dāng)定位尺寸與工序尺寸方向一致時，則基準(zhǔn)不重合誤差就是定位尺寸的公差；②若定位尺寸與工序尺寸方向不一致時，則基準(zhǔn)不重合誤差就

30、等于定位尺寸公差在加工尺寸(即工序尺寸)方向的投影。 （2）基準(zhǔn)位移誤差 由于定位副的制造誤差而造成定位基準(zhǔn)位置的變動，對工件加工尺寸造成的誤差，稱為基準(zhǔn)位移誤差，用ΔY來表示。圖3-33所示，工件以圓柱孔在心軸上定位銑鍵槽，要求保證尺寸A 和B。其中尺寸B由銑刀保證，而尺寸A由按心軸中心調(diào)整的銑刀位置保證。如果工件內(nèi)孔直徑與心軸外圓直徑做成完全一致，作無間隙配合，即孔的中心線與軸的中心線位置重合，則不存在因定位引起的誤差

31、。但實(shí)際上，如圖3-33b)所示，心軸和工件內(nèi)孔都有制造誤差。于是工件套在心軸上必然會有間隙，孔的中心線與軸的中心線位置不重合，導(dǎo)致這批工件的加工尺寸A中附加了工件定位基準(zhǔn)變動誤差，其變動量可按下式計(jì)算： ΔY =Amax - Amin = imax - imin （3-2）式中 ΔY──基準(zhǔn)位移誤差(mm)； i──定位基準(zhǔn)的位移量

32、(mm),注意：①當(dāng)定位基準(zhǔn)的變動方向與加工尺寸方向一致時，則基準(zhǔn)位移誤差就等于定位基準(zhǔn)的最大變動范圍；②當(dāng)定位基準(zhǔn)的變動方向與加工尺寸方向不一致時，則基準(zhǔn)位移誤差就等于定位基準(zhǔn)的最大變動范圍在加工尺寸(即工序尺寸)方向的投影。,2.定位誤差的計(jì)算 由于定位誤差ΔD是由基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差組合而成的，因此在計(jì)算定位誤差，先分別算出ΔB和ΔY，然后將兩者組合而得ΔD。組合時可有如下情況。（1）兩種特殊情況ΔY=0，

33、ΔB≠0時 ΔD=ΔB （3-3）ΔY≠0，ΔB =0時 ΔD=ΔY （3-4）（2）一般情況ΔB≠0, ΔY≠0如果工序基準(zhǔn)不在定位基面上,如果工序基準(zhǔn)在定位基面上,“+”“－”的判別方法如下:①分析定位基面尺寸由大變?。ɑ蛴尚∽兇螅r，定位基準(zhǔn)的變動方向；②當(dāng)定位基

34、面尺寸作同樣變化時，設(shè)定位基準(zhǔn)不動，分析工序基準(zhǔn)變動方向；③若兩者變動方向相同即“ + ”，兩者變動方向相反即“-”。 常見定位方式的定位誤差見表3-3,【例3-2】如圖3-34，以A面定位加工￠20H8孔。求加工尺寸40±0.1mm的定位誤差。解：①工序基準(zhǔn)為B面，定位基準(zhǔn)為A面，基準(zhǔn)不重合。因定位尺寸與工序尺寸方向一致時，基準(zhǔn)不重合誤差就是定位尺寸的公差,故ΔB =0.05+0.1=0.15；②ΔY =

35、 0（定位基面為平面）③ΔD =ΔB =0.15mm,圖3-34 平面上加工孔,【例3-3】如圖3-35所示，銑削斜面，求加工尺寸39±0.04mm的定位誤差。解：①工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)均為￠80外圓軸線，基準(zhǔn)重合，因此ΔB =0；②查表3-3，得,③ΔD =ΔY =0.024mm,圖3-35 銑削斜面,3.4 工件的夾緊,3.4.1 夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求,在機(jī)械加工過程中，工件會受到切削力、離心力、慣性力等的作用。為了

36、保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持已由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動和位移，在夾具結(jié)構(gòu)中必須設(shè)置一定的夾緊裝置將工件可靠地夾牢。1.夾緊裝置的組成 圖3-37為夾緊裝置組成示意圖，它主要由以下三部分組成：,① 動力源裝置 產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。所產(chǎn)生的力稱為原始力，如氣動、液動、電動等，圖中的力源裝置是氣缸1。對于手動夾緊來說，力源來自人力。②中間傳力機(jī)構(gòu) 介于力源和夾緊元件之間傳遞力的機(jī)構(gòu)，如圖中

37、的連桿2。在傳遞力的過程中，它能夠改變作用力的方向和大小，起增力作用；還能使夾緊實(shí)現(xiàn)自鎖，保證力源提供的原始力消失后，仍能可靠地夾緊工件，這對手動夾緊尤為重要。③夾緊元件 夾緊裝置的最終執(zhí)行件，與工件直接接觸完成夾緊作用，如圖中的壓板3。 2.夾緊裝置的要求 必須指出，夾緊裝置的具體組成并非一成不變，須根據(jù)工件的加工要求、安裝方法和生產(chǎn)規(guī)模等條件來確定。但無論其組成如何，都必須滿足以下基本要求： ①夾緊過程中不破

38、壞工件在定位時已獲得的正確位置。②夾緊力大小要適當(dāng)。夾緊機(jī)構(gòu)既要保證工件在加工過程中不產(chǎn)生松動或振動。同時，又不得產(chǎn)生過大的夾緊變形和表面損傷。③夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)操作方便、安全省力，以便減輕勞動強(qiáng)度，縮短輔助時間,提高生產(chǎn)效率。④夾緊機(jī)構(gòu)的自動化程度和復(fù)雜程度應(yīng)和工件的生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，并有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化元件。,3.夾緊力的確定 設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)，必須首先合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點(diǎn)（1）夾緊力

39、方向的確定①夾緊力方向應(yīng)指向主要定位表面 如圖3-38所示直角支座鏜孔，要求孔與A面垂直，故應(yīng)以A面為主要定位基準(zhǔn)，且夾緊力方向與之垂直，則較容易保證質(zhì)量。反之，若壓向B面，當(dāng)工件A、B兩面有垂直度誤差，就會使孔不垂直A面而可能報廢。,②夾緊力的方向應(yīng)是工件剛度較好的方向 由于工件在不同方向上剛度是不等的。不同的受力表面也因其接觸面積大小而變形各異。尤其在夾壓薄壁零件時，更需注意使夾緊力的方向指向工件剛度最好的

40、方向。③夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力的大小 應(yīng)盡量與工件受到的切削力、重力等的方向一致，以減小夾緊力，如圖3-39所示。,（2）夾緊力作用點(diǎn)的選擇①夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)正對支承元件或位于支承元件所形成的支撐面內(nèi) 如圖3-40a）中夾緊力作用在支承面范圍之內(nèi)，所以是合理的；而圖3-40b）中夾緊力作用在支承面范圍之外，會使工件傾斜或移動，是錯誤的。,a)

41、 b)圖3-40 夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)在支承面內(nèi)a)正確；b) 錯誤,②夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)位于工件剛度較好的部位，不損傷工件表面 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)施加于工件剛度較好的方向和部位，這一原則對剛度差的工件特別重要。如圖3-41a)所示，薄壁套筒零件的軸向剛度比徑向剛度好，應(yīng)沿軸向施加夾緊力；如圖3-41b）所示薄壁箱體零件，應(yīng)作用于剛度較好的凸邊上；箱體沒有凸邊時，可以將單點(diǎn)夾緊改為三點(diǎn)夾緊(見圖3-41c))

42、,從而改變了著力點(diǎn)的位置，降低了著力點(diǎn)的壓強(qiáng)，減少了工件的變形。,a) b) c)圖3-41 夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)在工件剛度較大的地方a) 薄壁套筒零件；b) 有凸邊箱體；c)無凸邊箱體,③夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面 夾緊力的作用點(diǎn)靠近加工表面，可以減小切削力對夾緊點(diǎn)的力矩，防止或減小工件的加工振動或彎曲變形。如圖3-43所示，增加輔助支

43、承，同時給予夾緊力F2。這樣翻轉(zhuǎn)力矩小又增加了工件的剛度，既保證了定位夾緊的可靠性，又減小了振動和變形。,圖3-43 夾緊力的作用點(diǎn)靠近加工表面,（3）夾緊力大小的確定 夾緊力的大小，對于保證定位穩(wěn)定、夾緊可靠，確定夾緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，都有著密切的關(guān)系。夾緊力的大小要適當(dāng)。夾緊力過小則夾緊不牢靠，在加工過程中工件可能發(fā)生位移而破壞定位，其結(jié)果輕則影響加工質(zhì)量，重則造成工件報廢甚至發(fā)生安全事故；夾緊力過大會使工件變形，也會對加

44、工質(zhì)量不利。（教材P76）,圖3-44 平口鉗 分固定側(cè)與活動側(cè)，固定側(cè)與底面作為定位面，活動側(cè)用于夾緊。l-底座 2-固定鉗口 3-活動鉗口 4-螺桿,圖3-45 臺虎鉗,圖3-46 自定心三爪卡盤,圖3-47 四爪卡盤,3.5 數(shù)控機(jī)床的典型夾具,一、典型夾具1.數(shù)控銑床夾具,2．?dāng)?shù)控車床夾具,主要有三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、花盤等,四爪單動卡盤1-卡盤體 2-卡爪 3-絲桿,圖3-48 液

45、壓 三爪卡盤：用于回轉(zhuǎn)工件的自動裝卡,圖3-49 四爪單動卡盤：用于非回轉(zhuǎn)體或偏心件的裝卡,3.加工中心夾具,數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺,二、組合夾具,除以上通用夾具外，數(shù)控機(jī)床夾具主要采用組合夾具、拼裝夾具、可調(diào)夾具和數(shù)控夾具。 組合夾具是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化程度很高的工藝裝備。,1．組合夾具的特點(diǎn),組合夾具的優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：使用組合夾具可節(jié)省夾具的材料費(fèi)、設(shè)計(jì)費(fèi)、制造費(fèi)，方便庫存保管；另外，其組合時間短，能夠縮短生

46、產(chǎn)周期，反復(fù)拆裝，不受零件尺寸改動限制，可以隨時更換夾具定位易磨損件； 缺點(diǎn)：組合夾具需要經(jīng)常拆卸和組裝；其結(jié)構(gòu)與專用夾具相比顯得復(fù)雜、笨重；對于定型產(chǎn)品大批量生產(chǎn)時，組合夾具的生產(chǎn)效率不如專用夾具生產(chǎn)效率高。,組合夾具的適用范圍：1、組合夾具適用于新產(chǎn)品研制，單件、小批量生產(chǎn)，適用于產(chǎn)品品種多，生產(chǎn)周期短的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。2、機(jī)床設(shè)備適用于鉆床、加工中心、鏜床、銑床、磨床，也可以組合成裝配工裝、檢查的檢具和焊接夾具。,圖3-50

47、 鉆盤類零件徑向孔的組合夾具1-基礎(chǔ)件 2-支承件 3-定位件 4-導(dǎo)向件5-夾緊件 6-緊固件 7-其他件 8-合件,2.組合夾具的類型,孔系組合夾具,圖3-51 BIUCO孔系組合夾具組裝示意圖,孔系組合夾具應(yīng)用實(shí)例,槽系組合夾具l一長方形基礎(chǔ)板；2一方形支撐件；3一菱形定位盤；4一快換鉆套；5一叉形壓板；6一螺栓；7一手柄桿；8一分度合件,表3-4 槽系組合夾具的主要結(jié)構(gòu)要素及性能,槽系組合夾

48、具應(yīng)用實(shí)例,3.組合夾具的元件,（1）基礎(chǔ)件,（2）支承件,（3）定位件,圖3-52 基礎(chǔ)件,圖3-53 支承件,圖3-54 定位件,（4）導(dǎo)向件,圖3-55 導(dǎo)向件 a)固定鉆套 b)快換鉆套 c)鉆模板、左、右偏心鉆模板 d)立式鉆模板,圖3-56 壓緊件 a)彎壓板 b)搖板 c)U形壓板 d)叉形壓板,（5）夾緊件,（7）其他件,圖3-58 其他件,（8）合件,圖3-59 合件 a)尾座 b)可調(diào)V形塊 c)折合

49、板 d)回轉(zhuǎn)支架,（6）緊固件,圖3-57 緊固件,連桿加工專用夾具該夾具靠工作臺T形槽和夾具體上定位鍵確定其在數(shù)控銑床上的位置，并用T形螺栓緊固。,連桿加工專用銑槽夾具結(jié)構(gòu)夾具l一夾具體；2一壓板；3、7一螺母；4、5一墊圈：6一螺栓；8一彈簧；9一定位鍵；10一菱形銷；11一圓柱銷,復(fù)習(xí)思考題1.試述機(jī)床夾具的概念、組成及其作用。2.工件的定位與夾緊有什么區(qū)別？3.常用的定位方法有哪些？,4.如圖3-60所示一批零件，欲

50、在銑床上加工C、D面，其余各面均已加工完畢，符合圖樣規(guī)定的精度要求，問應(yīng)如何選擇定位方案？,圖3-60 題5圖,6.有一批如圖3-61所示的零件，圓孔和各平面均已加工合格，今在銑床上銑寬度為b-△b的槽。要求保證槽底到底面的距離為h-△h；槽側(cè)面到A面的距離為a±△a，且與A面平行。問圖示的定位方案是否合理?有無改進(jìn)之處?試分析之。,7.有一批如圖3-62所示的零件，錐孔和各平面均已加工合格，今在銑床上銑寬度為b-△b的槽。

51、要求保證槽底到底面的距離為h-△h;槽側(cè)面與A面平行；槽對稱軸線通過錐孔軸線。問圖示的定位方案是否合理?有無改進(jìn)之處?試分析之。,圖 3-62 題7圖,圖3-61 題6圖,補(bǔ)一 專用夾具設(shè)計(jì)方法,1.專用夾具的設(shè)計(jì)要求①保證工件的加工精度 保證加工精度的關(guān)鍵，首先在于正確地選定定位基準(zhǔn)、定位方法和定位元件，必要時還需進(jìn)行定位誤差分析，還要注意夾具中其它零部件的結(jié)構(gòu)對加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精

52、度要求。②提高生產(chǎn)效率 專用夾具的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，應(yīng)盡量采用各種快速高效的裝夾機(jī)構(gòu)，保證操作方便，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。③工藝性能好 專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、合理，便于制造、裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)、維修等。④使用性能好 專用夾具的操作應(yīng)簡便、省力、安全可靠。在客觀條件允許且又經(jīng)濟(jì)適用的前提下，應(yīng)盡可能采用氣動、液壓等機(jī)械化夾緊裝置，以減輕操作者的勞動強(qiáng)度。同時，專用夾具還應(yīng)便于排屑

53、。⑤經(jīng)濟(jì)性好 專用夾具應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)元件和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，力求結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，以降低夾具的制造成本。,2.專用夾具設(shè)計(jì)步驟（1）明確設(shè)計(jì)要求，認(rèn)真調(diào)查研究，收集設(shè)計(jì)資料①仔細(xì)研究零件工作圖、毛坯圖及其技術(shù)條件；②了解零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)、投產(chǎn)批量以及生產(chǎn)組織等有關(guān)信息；③了解本工序加工用的機(jī)床、刀具和輔助工具的技術(shù)性能及其規(guī)格尺寸；④準(zhǔn)備好設(shè)計(jì)夾具用的各種標(biāo)準(zhǔn)、工藝規(guī)定、典型夾具圖冊和有關(guān)夾具的設(shè)計(jì)指導(dǎo)資料等；⑤本企

54、業(yè)制造和使用夾具的生產(chǎn)條件和技術(shù)現(xiàn)狀；⑥收集國內(nèi)外有關(guān)設(shè)計(jì)、制造同類型夾具的資料，吸取其中先進(jìn)而又能結(jié)合本企業(yè)實(shí)際情況的合理部分。,（2）確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 在廣泛收集和研究有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，著手?jǐn)M定夾具的結(jié)構(gòu)方案，主要包括：①根據(jù)工藝的定位原理，確定工件的定位方案，選擇定位元件。②確定工件的夾緊方案和設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)。③確定夾具的其它組成部分，如分度裝置、對刀塊或引導(dǎo)元件、微調(diào)機(jī)構(gòu)等。④協(xié)調(diào)各元件、裝置的布局，確定夾

55、具體的總體結(jié)構(gòu)和尺寸。 在確定方案的過程中，會有各種方案供選擇，但應(yīng)從保證精度和降低成本的角度出發(fā)，選擇一個與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)的最佳方案。,（3）繪制夾具總裝圖 遵循國家制圖標(biāo)準(zhǔn)，繪圖比例應(yīng)盡可能選取1﹕1，當(dāng)夾具過大或過小時，應(yīng)按制圖標(biāo)準(zhǔn)合理選取比例?？傃b圖上的主視圖應(yīng)盡量選取夾具工作時與操作者正對著的位置，以便使所繪制的夾具總裝圖具有良好的直觀性；視圖應(yīng)盡可能少，但必須能夠清楚地表達(dá)夾具各部分的結(jié)構(gòu)。

56、繪制夾具總圖通常按以下步驟進(jìn)行：1）用雙點(diǎn)劃線繪出工件輪廓外形、定位基準(zhǔn)和加工表面。將工件輪廓線視為“透明體”，并用網(wǎng)紋線或粗實(shí)線表示出加工余量；2）按照工件的形狀和位置，依次畫出定位元件、夾緊裝置（一般按夾緊狀態(tài)處理）、導(dǎo)向元件和傳動裝置等各元件的具體結(jié)構(gòu)；3）最后繪制出夾具體及連接元件，把夾具的各組成元件和裝置連成一體。,4）標(biāo)注有關(guān)尺寸 （4）確定應(yīng)標(biāo)注的有關(guān)尺寸、配合及技術(shù)條件1）夾具總裝配圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸

57、 夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的有以下五類尺寸：①夾具的輪廓尺寸：即夾具的長、寬、高尺寸。若夾具上有可動部分，應(yīng)包括可動部分極限位置所占的空間尺寸。②工件與定位元件的聯(lián)系尺寸：常指工件以孔在心軸或定位銷上（或工件以外圓在內(nèi)孔中）定位時，工件定位表面與夾具上定位元件間的配合尺寸。③夾具與刀具的聯(lián)系尺寸：用來確定夾具上對刀、導(dǎo)引元件位置的尺寸。對于銑、刨床夾具，是指對刀元件與定位元件的位置尺寸；對于鉆、鏜床夾具，則是指鉆（鏜）套與定位元件間的位置

58、尺寸，鉆（鏜）套之間的位置尺寸，以及鉆（鏜）套與刀具導(dǎo)向部分的配合尺寸等。,④夾具內(nèi)部的配合尺寸：它們與工件、機(jī)床、刀具無關(guān)，主要是為了保證夾具裝配后能滿足規(guī)定的使用要求。⑤夾具與機(jī)床的聯(lián)系尺寸：用于確定夾具在機(jī)床上正確位置的尺寸。對于車、磨床夾具，主要是指夾具與主軸端的配合尺寸；對于銑、刨床夾具，則是指夾具上的定位鍵與機(jī)床工作臺上的T型槽的配合尺寸。標(biāo)注尺寸時，常以夾具上的定位元件作為相互位置尺寸的基準(zhǔn)。2）夾具的有關(guān)尺寸公差和形

59、位公差標(biāo)注 夾具的有關(guān)尺寸公差和形位公差通常取工件上相應(yīng)公差的 1／5～1／2。當(dāng)工序尺寸公差是未注公差時，夾具上的尺寸公差取為±0．1mm(或±10ˊ)，或根據(jù)具體情況確定；當(dāng)加工表面未提出位置精度要求時，夾具上相應(yīng)的公差可按經(jīng)驗(yàn)取為0.02～0.05mm（每100mm），或在全長上0.03～0.05mm。,3）夾具總裝配圖上的技術(shù)條件 夾具總裝配圖上的技術(shù)條件主要有以下幾個方面：①定位元

60、件之間或定位元件與夾具體底面間的位置要求，其作用是保證工件加工面與工件定位基準(zhǔn)面間的位置精度。②定位元件與連接元件（或找正基面）間的位置要求。③對刀元件與連接元件（或找正基面）間的位置要求。④定位元件與導(dǎo)引元件的位置要求。⑤夾具在機(jī)床上安裝時位置精度要求。 夾具總裝配圖上無法用符號標(biāo)注而又必須說明的問題，如夾具的裝配、調(diào)整方法，夾具使用時的操作順序，某些零件的重要表面需配作等，可以作為技術(shù)要求用文字寫在總裝圖上。（5

61、）繪制夾具零件圖 繪制裝配圖中非標(biāo)準(zhǔn)零件的零件圖，其視圖應(yīng)盡可能與裝配圖上的位置一致。,補(bǔ)二 典型夾緊機(jī)構(gòu),1.斜楔夾緊機(jī)構(gòu) 圖2-34為用斜楔夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件的實(shí)例。圖2-34a)中，需要在工件上鉆削互相垂直的￠8mm與￠5mm小孔，工件裝入夾具后，用錘擊楔塊大頭，則楔塊對工件產(chǎn)生夾緊力，對夾具體產(chǎn)生正壓力，從而把工件楔緊。圖2-34b)是將斜楔與滑柱合成一種夾緊機(jī)構(gòu)，一般用氣壓或液壓驅(qū)動。圖2-34c)是由端面

62、斜楔與壓板組合而成的夾緊機(jī)構(gòu)。,a) c)圖2-34 斜楔夾緊機(jī)構(gòu)a)基本斜楔夾緊機(jī)構(gòu)；b) 斜楔-滑柱組合夾緊機(jī)構(gòu)；c) 端面斜楔-壓板組合夾緊機(jī)構(gòu),b),選用斜楔夾緊機(jī)構(gòu)時，應(yīng)根據(jù)需要確定斜角α。凡有自鎖要求的楔塊夾緊，其斜角α必須小于2φ（φ為摩擦角），為可靠起見，通常取α = 6°～8°內(nèi)選擇。在現(xiàn)代夾具中，斜楔夾緊機(jī)構(gòu)常與氣壓

63、、液壓傳動裝置聯(lián)合使用，由于氣壓和液壓可保持一定壓力，楔塊斜角α不受此限，可取更大些，一般在15°～30°內(nèi)選擇。斜楔夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，但傳力系數(shù)小，夾緊行程短，自鎖能力差。,2.螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 由螺釘、螺母、墊圈、壓板等元件組成，采用螺旋直接夾緊或與其它元件組合實(shí)現(xiàn)夾緊工件的機(jī)構(gòu)，統(tǒng)稱為螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)簡單、容易制造，而且自鎖性能好、夾緊可靠，夾緊力和夾緊行程都較大，是夾具中用得最多

64、的一種夾緊機(jī)構(gòu)。(1) 簡單螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 圖2-35a)所示的機(jī)構(gòu)螺桿直接與工件接觸，容易使工件受損害或移動，一般只用于毛坯和粗加工零件的夾緊。圖2-35b)所示的是常用的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，其螺釘頭部常裝有擺動壓塊，可防止螺桿夾緊時帶動工件轉(zhuǎn)動和損傷工件表面，螺桿上部裝有手柄，夾緊時不需要板手，操作方便、迅速。,a) b)圖2-35 簡單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)a)螺桿與工件

65、直接接觸；b)螺桿不與工件直接接觸1—螺釘（螺桿） 2—螺母套 3—夾具體 4—工件 5—擺動壓板,（2）螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu) 在夾緊機(jī)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)形式變化最多的是螺旋壓板機(jī)構(gòu)，常用的螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)如圖2-36所示。選用時，可根據(jù)夾緊力大小的要求、工作高度尺寸的變化范圍、夾具上夾緊機(jī)構(gòu)允許占有的部位和面積進(jìn)行選擇。例如，當(dāng)夾具中只允許夾緊機(jī)構(gòu)占很小面積，而夾緊力又要求不很大時，可選用如圖2-36a)所示的螺旋鉤形壓板夾緊機(jī)構(gòu)；

66、又如工件夾緊高度變化較大的小批、單件生產(chǎn)，可選用如圖2-36e）、f）所示的通用壓板夾緊機(jī)構(gòu)。,3.偏心夾緊機(jī)構(gòu) 如圖2-37所示為常見的各種偏心夾緊機(jī)構(gòu)，其中圖2-37a)、b)是偏心輪和螺栓壓板的組合夾緊機(jī)構(gòu)；圖2-37c)是利用偏心軸夾緊工件的；圖2-37d) 是利用偏心叉將鉸鏈壓板鎖緊在夾具體上，通過擺動壓塊將工件夾緊。 偏心夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，與螺旋夾緊機(jī)構(gòu)相比，還具有夾緊迅速、操作方便等優(yōu)點(diǎn)

67、；其缺點(diǎn)是夾緊力和夾緊行程均不大，自鎖能力差，結(jié)構(gòu)不抗振，故一般適用于夾緊行程及切削負(fù)荷較小且平穩(wěn)的場合。,補(bǔ)三 常用機(jī)床夾具,一、 鉆床夾具,在鉆床上進(jìn)行孔的鉆、擴(kuò)、鉸、锪、攻螺紋加工所用的夾具，稱為鉆床夾具。鉆床夾具是用鉆套引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的，所以簡稱為鉆模。鉆模有利于保證被加工孔對其定位基準(zhǔn)和各孔之間的尺寸精度和位置精度，并可顯著提高勞動生產(chǎn)率。,1.鉆床夾具的分類,（1）固定式鉆模 在加工一批工件的過程中，其位置

68、固定不動的鉆模稱為固定式鉆模。固定式鉆模在使用過程中鉆模板的位置固定不動，常用于在立式鉆床上加工較大的單孔或在搖臂鉆床上加工平行孔系。在立式鉆床上安裝鉆模時，一般先將裝在主軸上的定尺寸刀具（精度要求高時用心軸）伸入鉆套中，以確定鉆模的位置，然后將其緊固。這種加工方式的鉆孔精度較高。圖2-1中鉆模即屬于固定式鉆模。,（2）移動式鉆模 這類鉆模在機(jī)床工作臺上不固定，用于鉆削中、小型工件同一表面上的多個孔。（3）回轉(zhuǎn)式鉆模