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铣 工 技 术 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 目 录3.1 铣 床 夹 具 的 组 成 和 作 用 3.2 工 件 在 铣 床 夹 具 中 的 定 位 3.3 工 件 夹 紧 3.4 定 位 与 夹 紧 的 关 系3.5 铣 床 夹 具 介 绍 3.6 组 合 夹 具 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 理 解 工 件 定 位 基 本 原 理掌 握 基 本 定 位 体 的 定 位 作 用掌 握 相 关 的 定 位 知 识掌 握 夹 紧 装 置 的 基 本 要 求 和 夹 紧 力 三 要 素 的 确 定掌 握 组 合 夹 具 的 特 点 及 应 用掌 握 组 合 夹 具 的 基 本 元 件掌 握 夹 具 的 组 成 和 作 用 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 夹 具 的 组 成 和 作 用工 件 在 夹 具 中 的 定 位铣 床 夹 具 介 绍工 件 夹 紧组 合 夹 具 简 介 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术夹 具 的 组 成 和 作用 ， 工 件 定 位 基本 原 理 ， 夹 紧 装置 的 基 本 要和 夹 紧 力 三 要 素的 确 定 讲 授 、 现 场 教学 、 课 件 6学 时 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 在 铣 床 上 加 工 工 件 时 ， 为 了 在 工 件 上 加 工 出 符 合 工 艺 规 程 和技 术 要 求 的 表 面 ， 工 件 在 加 工 前 需 要 在 铣 床 上 占 有 一 个 正 确 的 位置 ， 即 定 位 。 在 加 工 过 程 中 ， 工 件 受 到 切 削 力 、 重 力 、 振 动 、 离心 力 、 惯 性 力 等 作 用 ， 所 以 还 需 采 用 一 定 的 机 构 ， 让 工 件 在 加 工过 程 中 一 直 保 持 在 最 先 确 定 的 位 置 上 ， 即 夹 紧 。 在 铣 床 上 使 工 件占 有 正 确 的 加 工 位 置 并 使 其 在 加 工 过 程 中 始 终 保 持 不 变 的 工 艺 装备 称 为 铣 床 夹 具 。 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 铣 床 夹 具 通 常 由 定 位 元 件 、 夹 紧 装 置 、 安 装 连 接 元 件 、 导 向 元 件 、 对 刀元 件 和 夹 具 体 等 几 部 分 组 成 。 1.定 位 元 件 定 位 元 件 用 于 确 定 工 件 在 夹 具 中 的 位置 ， 使 工 件 因 相 对 于 刀 具 及 运 动 轨 迹 有 一 个正 确 的 位 置 。 定 位 元 件 是 夹 具 的 主 要 功 能 元件 之 一 ， 其 定 位 精 度 将 直 接 影 响 工 件 的 加 工精 度 。 2.夹 紧 装 置 夹 紧 装 置 用 于 保 持 工 件 在 夹 具 中 的 既 定 位 置 ，使 工 件 不 致 在 加 工 时 受 到 切 削 力 、 重 力 、 离 心 力等 外 力 而 改 变 原 有 的 位 置 。 夹 紧 装 置 也 是 夹 具 的主 要 功 能 元 件 之 一 ， 它 通 常 由 夹 紧 元 件 、 增 力 装置 和 动 力 源 等 部 分 组 成 。 如 图 3-1所 示 ， 螺 母 螺 杆 副 是 夹 紧 元 件 ， 同 时 也 是 增 力 装 置 及 快 卸 垫 圈 、定 位 销 上 构 成 了 夹 紧 装 置 。 此 钻 模 夹 具 中 动 力 源为 手 动 夹 紧 。 图 3-1 铣 床 上 钻 模 的 组 成 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 3.安 装 连 接 元 件 安 装 连 接 元 件 用 于 确 定 夹 具 在 铣 床 上 的 位 置 ， 以 保 证 工 件 与 铣床 之 间 的 正 确 加 工 位 置 。 4.导 向 元 件 和 对 刀 元 件 1） 导 向 元 件 是 用 于 确 定 刀 具 位 置 并 引 导刀 具 进 行 加 工 的 元 件 。 在 图 3-1中 ，钻 套 就 是 引 导 钻 头 用 的 导 向 元 件 。 2） 对 刀 元 件 是 用 于 确 定 刀 具 在 加 工 前 处于 正 确 位 置 的 元 件 ， 如 对 刀 块 5.夹 具 体 是 夹 具 的 基 础 部 件 ， 用 来 连 接 夹具 上 各 个 元 件 或 装 置 ， 使 之 成为 一 个 整 体 。 图 3-1 铣 床 上 钻 模 的 组 成 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 1.保 证 加 工 质 量 铣 床 夹 具 的 首 要 任 务 是 保 证 加 工 精 度 ， 特 别 是 保 证 被 加 工 工 件 的 加工 面 与 定 位 面 之 间 ， 以 及 被 加 工 表 面 相 互 之 间 的 位 置 精 度 。 使 用 夹 具 后， 这 种 精 度 主 要 靠 夹 具 和 铣 床 来 保 证 ， 不 再 依 赖 于 工 人 的 技 术 水 平 。 2.提 高 劳 动 生 产 率 ， 降 低 成 本 生 产 率 的 高 低 可 以 用 单 位 时 间 内 生 产 出 工 件 数 量 的 多 少 来 衡 量 。 采用 夹 具 安 装 工 件 ， 不 仅 省 去 划 线 找 正 等 辅 助 时 间 ， 简 化 了 工 件 的 安 装 ，而 且 当 采 用 快 速 夹 紧 装 置 时 ， 还 可 以 进 一 步 加 快 夹 紧 速 度 ， 所 以 提 高 了劳 动 生 产 率 。 劳 动 生 产 率 的 提 高 、 产 品 质 量 的 稳 定 和 对 操 作 工 人 技 术 要求 的 降 低 ， 均 有 利 于 降 低 加 工 成 本 。 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 3.扩 大 铣 床 工 艺 范 围 在 单 件 小 批 量 生 产 的 情 况 下 ， 工 件 的 种 类 、 规 格 多 ，而 铣 床 的 数 量 品 种 有 限 ， 为 解 决 这 种 矛 盾 ， 可 设 计 专 用 夹具 ， 使 铣 床 一 机 多 用 。 4.改 善 工 人 劳 动 条 件 ， 保 障 生 产 安 全 夹 具 中 可 采 用 扩 力 机 构 来 减 小 操 作 的 原 始 力 ， 还 可 以采 用 各 种 机 动 夹 紧 装 置 ， 减 轻 劳 动 强 度 。 由 于 专 用 夹 具 是针 对 具 体 工 件 的 具 体 加 工 要 求 而 专 门 设 计 的 ， 可 以 保 证 工件 的 定 位 精 度 ， 其 再 与 夹 紧 装 置 相 配 合 ， 便 可 以 充 分 保 证生 产 安 全 。 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 尚 未 定 位 的 工 件 在 空 间 的 位 置 是 任 意 的 且 不 确 定 的 。 工 件 位置 的 这 种 不 确 定 性 可 用 三 维 直 角 坐 标 系 加 以 描 述 。 如 图 3-2所 示 ，工 件 在 直 角 坐 标 系 中 ， 可 以 沿 着 x轴 、 y轴 、 z轴 的 方 向 ， 分 别 处 于各 轴 线 上 任 意 的 位 置 ， 一 般 称 为 沿 x轴 移 动 、 沿 y轴 移 动 、 沿 z轴 移动 ， 用 来 表 示 ； 同 时 ， 也 可 以 分 别 绕 着 每 一 坐 标 轴 线 的角 度 方 位 转 动 ， 用 来 表 示 。 完 全 确 定 一 个 物 体 在 空 间 位置 所 需 要 的 独 立 坐 标 的 数 目 ， 叫 做 这 个 物 体 的 自 由 度 。 因 此 ， 工件 的 自 由 度 共 有 六 个 。 zyx 、 zyx 、 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 定 位 的 任 务 就 是 要 设 法 限 制 工 件 的 自 由 度 。 若 工件 的 某 一 自 由 度 被 限 制 ， 工 件 在 这 个 方 向 或 方 位 上 的位 置 就 被 确 定 了 ； 若 工 件 的 六 个 自 由 度 均 被 限 制 ， 工件 在 空 间 中 就 将 占 有 唯 一 确 定 的 固 定 位 置 。 在 夹 具 中， 用 分 布 适 当 的 、 与 工 件 接 触 的 六 个 支 承 点 来 限 制 工件 六 个 自 由 度 的 原 理 ， 称 为 六 点 定 位 原 理 。 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 图 3-2 工 件 的 自 由 度 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 1.工 件 以 平 面 定 位 定 位 元 件 主 要 有 支 承 钉 、 支 承 板 、 可 调 支 承 和 辅 助 支 承 四 种 。1） 支 承 钉 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 例 ： 如 图 3-4所 示 ， 三 点 确 定 一 个 平 面 ， 工 件 在 XY平 面 上 定 位 ，支 承 钉 1、 2、 3限 制 了 工 件 的 三 个自 由 度 分 别 是 ；在 XZ平 面 上 定 位 ， 支 承 钉 4和 5限制 了 工 件 的 两 个 自 由 度 分 别 是 ；在 YZ平 面 上 定 位 ， 支 承 钉 6限 制了 工 件 一 个 自 由 度 是 。 图 3-4 箱 体 类 工 件 的 六 点 定 位 zyx 、 yz、x 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 2） 支 承 板 支 承 板 适 用 于 精 加 工 过 的 平 面 定 位 ， 如 图 3-5所 示 。 A型 支 承 板 沉 头 螺 钉凹 坑 处 积 屑 不 易 清 除 ， 会影 响 定 位 ， 所 以 仅 适 用 于侧 平 面 的 定 位 。 B型 支 承 板 由 于 有 斜槽 ， 易 清 除 切 屑 ， 且 支 承板 与 工 件 接 触 较 少 ， 定 位较 准 确 ， 因 此 可 用 于 已 加工 水 平 面 的 定 位 。 图 3-5 支 承 板 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 3） 可 调 支 承 可 调 支 承 的 顶 端 位 置 能 在 一 定 范 围内 调 整 ， 调 整 后 用 螺 母 旋 紧 ， 多 用于 毛 坯 表 面 的 定 位 ， 如 图 3-6所 示 。可 调 支 承 分 为 圆 头 式 、 尖 头 式 和 摆动 式 。4） 辅 助 支 承 如 图 3-7所 示 ， 当 工 件 由 于 结 构 上的 特 点 使 定 位 不 稳 定 或 工 件 局 部刚 度 地 易 变 形 时 ， 可 在 工 件 的适 当 部 位 设 置 辅 助 支 承 ， 但 它 并不 能 限 制 自 由 度 。 图 3-6 可 调 支 承 图 3-7 辅 助 支 承 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 2.工 件 以 外 圆 定 位 工 件 以 外 圆 定 位 时 ， 最 常 见 的 定 位 元 件 有 V形 架 、 半 圆 弧 定 位 等 装置 。 1） V形 架 工 件 在 V形 架 上 的 定 位 情 况 要 视 V形 架 的 长 短 具 体 分 析 。短 V形 架 限 制 两 个 自 由 度 ， 分 别 是 : 图 3-9 半 圆 形 工 件 的 定 位长 V形 架 限 制 四 个 自 由 度 ， 分 别 是 : zxzx 、 yx、 图 3-8 回 转 体 在 V形 架 上 的 定 位 图 回 转 体 在 形 架 上 的 定 位 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 2） 半 圆 弧 定 位 装 置 其 下 半 圆 弧 固 定 在 夹 具 体 上 ， 起定 位 作 用 ， 上 半 圆 弧 是 活 动 的 ， 起 夹紧 作 用 。 由 于 工 件 在 半 圆 弧 上 定 位 时与 夹 具 的 接 触 面 较 大 ， 表 面 不 易 夹 毛， 因 此 适 用 于 外 圆 已 精 加 工 过 的 工 件。 为 了 保 证 定 心 精 度 ， 半 圆 弧 的 下 部应 适 当 挖 空 。 图 3-10 工 件 在 半 圆 弧 上 定 位 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 3.工 件 以 圆 柱 孔 定 位 工 件 以 圆 柱 孔 为 定 位 基 面 时 ， 常 用 圆 柱 体 和 圆 锥 体 作 为 定 位 元 件 。 1） 圆 柱 销 从 长 度 上 看 ， 圆 柱 销 （ 又 称 为 定 位 销 ） 可 分 为 短 圆 柱 销 和 长 圆 柱 销两 种 。 短 圆 柱 销 可 限 制 两 个 自 由 度 ， 而 长 圆 柱 销 可 限 制 四 个 自 由 度 。 从 结构 上 看 ， 圆 柱 销 一 般 可 分 为 固 定 式 和 可 换 式 两 种 。 如 图 3-11所 示 为 固 定式 圆 柱 销 的 几 种 典 型 结 构 ， 固 定 式 圆 柱 销 是 直 接 用 过 盈 配 合 装 在 夹 具 体 上使 用 的 。 图 3-11 固 定 式 圆 柱 销 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 2） 圆 柱 心 轴 圆 柱 心 轴 是 以 外 圆 柱 面 为 定 心 ，以 端 面 压 紧 来 装 夹 工 件 的 。 如 图 3-12所 示 ， 圆 柱 心 轴 和 工 件 孔 一 般 采 用 间隙 配 合 ， 所 以 工 件 能 很 方 便 地 套 在 心轴 上 。 但 是 ， 由 于 配 合 间 隙 太 大 ， 一般 只 能 保 证 同 轴 度 0.02 mm左 右 。 图 3-12 工 件 以 圆 柱 心 轴 上 定 位 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 3） 圆 锥 销 圆 锥 销 一 般 只 能 限 制 三 个 自 由 度 。 如图 3-13所 示 为 工 件 以 圆 锥 销 定 位 的 示意 图 ， 图 （ a） 用 于 粗 定 位 基 面 ， 图（ b） 用 于 精 定 位 基 面 。 工 件 在 单 个圆 锥 销 上 容 易 倾 斜 ， 为 此 ， 圆 锥 销 一般 与 其 他 定 位 元 件 组 合 使 用 。4） 圆 锥 心 轴 当 工 件 带 有 圆 锥 孔 时 ， 一 般 可 用 与工 件 孔 锥 度 相 同 的 圆 锥 心 轴 定 位 ，当 圆 锥 半 角 小 于 自 锁 角 时 ， 为 了 便于 工 件 拆 卸 ， 可 在 圆 锥 心 轴 大 端 配上 一 个 可 旋 出 工 件 的 螺 母 ， 如 图 3-14所 示 。 图 3-13 工 件 以 圆 锥 销 定 位 图 3-14 工 件 以 圆 锥 心 轴 定位 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 1.完 全 定 位 加 工 时 ， 工 件 的 六 个 自 由 度 被 完 全 限 制 了 的 定 位 称 为 完 全 定 位 。 但生 产 中 并 不 是 任 何 工 序 都 需 要 采 用 完 全 定 位 的 ， 限 制 自 由 度 的 数 目 和 种类 应 由 工 件 的 加 工 要 求 决 定 。 在 图 3-4中 ， 箱 体 类 工 件 的 六 点 定 位 都 是完 全 定 位 。 完 全 定 位 时 ， 整 批 工 件 相 对 于 加 工 铣 床 及 刀 具 有 一 个 统 一 的完 全 确 定 的 唯 一 位 置 。 一 般 情 况 下 ， 当 工 件 的 工 序 内 容 在 这 三 个 坐 标 轴方 向 上 均 有 尺 寸 或 形 位 精 度 要 求 时 ， 需 要 在 加 工 工 位 上 对 工 件 施 行 完 全定 位 。 2.不 完 全 定 位 工 件 定 位 时 ， 并 非 所 有 情 况 下 都 必 须 完 全 定 位 。 在 满 足 加 工 要 求 的前 提 下 ， 少 于 六 个 支 承 点 的 定 位 ， 称 为 不 完 全 定 位 或 部 分 定 位 。 例 如 ，在 长 轴 上 铣 一 个 键 槽 ， 加 工 要 求 除 了 键 槽 本 身 的 宽 度 、 深 度 和 长 度 外 ，还 需 保 证 槽 距 轴 端 的 尺 寸 及 槽 对 外 圆 轴 线 的 对 称 度 。 此 时 ， 绕 工 件 轴 线转 动 的 自 由 度 就 不 必 限 制 ， 而 只 要 限 制 五 个 自 由 度 就 可 以 了 。 这 就 是 工件 的 不 完 全 定 位 。3.2.3工 件 定 位 的 几 种 现 象 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术图 3-15 欠 定 位 3.欠 定 位 按 照 加 工 要 求 应 该 限 制 的 自 由 度 没 有 被 限 制 的 定 位 称 为 欠 定 位 。 在生 产 中 ， 欠 定 位 是 不 允 许 出 现 的 ， 因 为 欠 定 位 保 证 不 了 加 工 要 求 。如 图 3-15所 示 铣 削 零 件 上 的 通 槽 ， 应 该 限 制 这 三 个 自 由 度 ，以 保 证 槽 底 与 A面 的 平 行 度 及 尺 寸 mm两 项 加 工 要 求 ； 应 该 限制 两 个 自 由 度 以 保 证 槽 侧 面 与 B面 的 平 行 度 及 尺 寸 30 0.10 mm两 项 加 工 要 求 ； 而 自 由 度 不 影 响 通 槽 加 工 ， 可 以 不 被 限 制 。 如果 没 有 被 限 制 ， 那 么 mm就 无 法 保 证 ； 如 果 没 有 被 限制 ， 槽 底 与 A面 的 平 行 度 就 不 能 保 证 。 zyx 、 0 20.060 xz、y z0 20.060 yx 或 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 4.重 复 定 位 工 件 的 一 个 或 几 个 自 由 度 被 不 同 的 定 位 元 件 重 复 限 制 的 定 位 称 为 重 复 定 位 或过 定 位 。 它 会 造 成 定 位 干 涉 、 定 位 不 稳 或 增 大 误 差 ， 使 工 件 或 定 位 元 件 受 力 产 生变 形 ， 甚 至 出 现 部 分 工 件 装 不 进 夹 具 的 局 面 ， 因 此 应 该 尽 量 避 免 。 但 在 精 密 加 工和 装 配 中 ， 重 复 定 位 有 时 也 是 有 必 要 的 。 如 图 3-16（ a） 所 示 为 加 工 连 杆 小 头 孔 的 定位 方 式 。 一 个 端 面 与 支 承 板 3接 触 ， 限 制 了 这 三 个 自 由 度 ； 大 头 孔 内 设 一 个 短 圆 柱 销 1， 限 制了 两 个 自 由 度 ； 杆 身 靠 在 挡 销 2上 ， 限 制自 由 度 。 若 将 孔 中 的 短 圆 柱 销 改 成 长 圆 销 ， 而 且配 合 间 隙 较 小 ， 则 长 圆 柱 销 实 际 上 可 限 制 连 杆 的 这 四 个 自 由 度 。 此 时 ， 孔 中 心 线 的 方 向由 长 圆 柱 销 决 定 ， 而 不 由 支 承 板 的 平 面 决 定 。 图 3-16 连 杆 的 定 位 分 析1 短 圆 柱 销 ； 2 挡 销 ； 3 支 承 板zyx 、 yx、 z yxyx 、 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 工 件 在 加 工 前 除 了 定 位 外 ， 还 需 要 夹 紧 ， 夹 紧 是 工 件 装 夹 过 程 中的 一 个 重 要 组 成 部 分 。 它 必 须 在 工 件 定 位 后 利 用 一 种 机 构 产 生 的 夹 紧力 把 工 件 压 紧 在 定 位 元 件 上 ， 让 工 件 保 持 原 有 的 准 确 确 定 位 置 ， 不 会因 为 切 削 力 、 工 件 重 力 、 离 心 力 或 惯 性 力 等 作 用 而 产 生 变 化 和 振 动 ，从 而 确 保 加 工 精 度 和 安 全 操 作 。 能 够 产 生 夹 紧 力 的 这 种 机 构 就 称 为 夹紧 装 置 。 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 1夹 紧 装 置 结 构性 要 好 ， 其 结构 应 简 单 、 紧凑 ， 便 于 制 造和 维 修 。 2夹 紧 过 程 一 定要 可 靠 ， 保 证工 件 定 位 所 占据 的 正 确 位 置不 变 。 3夹 紧 力 的 大 小应 适 当 ， 由 此保 证 工 件 在 加工 过 程 中 的 位置 稳 定 、 振 动小 ， 使 工 件 不产 生 过 大 的 夹紧 变 形 。 4操 作 方 便 、 快 捷 、省 力 、 安 全 。 在 保 证 工 件 的 定 位 精 度 和 加 工 质 量 的 前 提 下 ， 应 该 尽 可 能 使夹 紧 装 置 具 备 以 下 基 本 要 求 ： 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 力 的 三 要 素 是 力 的 大 小 、 方 向 和 作 用 点 ， 在 确 定 夹 紧 装 置 后 ，正 确 选 择 夹 紧 力 的 三 要 素 成 为 首 先 要 解 决 的 问 题 。 1.夹 紧 力 方 向 的 合 理 确 定 1） 应 指 向 主 要 定 位 基 准 面 如 图 3-17（ a） 所 示 ， 被 加 工 孔 的 轴 线 与 A面 有垂 直 度 要 求 ， 所 以 在 加 工 这 个 工 件 时 要 以 A面 为 主要 定 位 基 准 面 ， 夹 紧 力 Fi的 方 向 应 指 向 A面 。 如 图 3-17 （ b） 所 示 ， 若 夹 紧 力 Fi的 方 向 改 指 向 B面 ， 则 工件 侧 面 A与 底 面 B的 夹 角 误 差 就 会 影 响 工 件 夹 紧 时 的定 位 位 置 ， 从 而 无 法 保 证 孔 与 A面 的 垂 直 度 要 求 。 2） 应 与 切 削 力 或 重 力 的 方 向 一 致 夹 紧 力 的 方 向 应 和 切 削 力 或 重 力 的 方 向 一 致 ，这 样 ， 切 削 力 和 重 力 可 以 承 担 部 分 夹 紧 力 作 用 ， 这时 所 需 的 夹 紧 力 最 小 ， 对 夹 紧 机 构 的 要 求 也 最 低 。 图 3-17 夹 紧 力 的 方 向 示 意 图 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 2.夹 紧 力 作 用 点 的 合 理 确 定 夹 紧 力 的 作 用 点 应 尽 量 落 在 定 位 元 件的 支 承 范 围 内 并 靠 近 支 承 元 件 的 几 何 中 心 。如 图 3-18所 示 ， 如 果 夹 紧 力 的 作 用 点 在 支承 件 的 几 何 中 心 以 外 ， 则 会 导 致 工 件 的 倾斜 和 移 动 ， 从 而 无 法 保 证 工 件 的 定 位 。 图3-18中 所 示 为 正 确 的 夹 紧 力 作 用 点 位 置 。 夹 紧 力 的 作 用 点 要 靠 近 工 件 加 工 表 面 ， 从而 提 高 工 件 加 工 部 位 的 刚 度 ， 提 高 抗 振 性 。 如图 3-19所 示 拨 叉 装 夹 时 ， 主 要 夹 紧 力 F 1垂 直 作用 定 位 基 面 ， 辅 助 支 承 点 设 在 靠 近 加 工 面 处 ，再 施 加 适 当 的 辅 助 夹 紧 力 F2， 从 而 提 高 工 件 的安 装 刚 度 。 图 3-18 夹 紧 力 的 作 用 点 示 意 图1 夹 具 ； 2 工 件图 3-19 夹 紧 力 的 作 用 点 靠 近 加 工 表 面 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 3.夹 紧 力 大 小 的 合 理 确 定 夹 紧 力 的 大 小 对 工 件 安 装 的 可 靠 性 、 工 件 和 夹 具 的 变 形 、 夹 紧 机 构 的 复杂 程 度 等 有 很 大 关 系 。 如 果 夹 紧 力 太 小 ， 工 件 的 位 置 得 不 到 稳 固 ， 在 加 工 过程 中 工 件 会 产 生 振 动 或 移 动 ； 如 果 夹 紧 力 过 大 ， 则 会 引 起 工 件 和 夹 具 变 形 ，还 可 能 损 伤 工 件 表 面 ， 影 响 加 工 质 量 。 夹 紧 力 的 大 小 关 系 到 夹 紧 机 构 主 要 元件 的 规 格 尺 寸 ， 并 影 响 到 夹 紧 传 动 装 置 的 结 构 尺 寸 和 整 个 夹 具 的 外 形 轮 廓 尺寸 的 大 小 。 实 际 生 产 中 可 以 采 用 类 比 法 或 计 算 法 得 到 合 理 的 夹 紧 力 。 根 据 工 件 具 体加 工 要 求 ， 参 照 现 有 生 产 中 类 似 切 削 条 件 的 夹 紧 装 置 的 情 况 确 定 夹 紧 力 的 方法 称 为 类 比 法 。 计 算 法 的 计 算 公 式 为 （ 3-1） 式 中 ， F i为 实 际 所 需 夹 紧 力 ； F为 一 定 条 件 下 ， 按 静 力 平 衡 计 算 出 的 夹 紧 力 ；k为 安 全 系 数 ， 考 虑 切 削 力 的 变 化 和 工 艺 系 统 变 形 等 因 素 ， 一 般 取 k=1.5 3。 kFF i 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 铣 床 夹 具 中 使 用 最 普 遍 的 机 械 夹 紧 机 构 是 利 用 机 械 摩 擦 的 原 理 来 实 现 夹紧 工 件 的 。 1.斜 楔 夹 紧 机 构 斜 楔 夹 紧 机 构 是 夹 紧 机 构 中 的 最 基 本 形 式 。 如 图 （ a） 所 示 为 在 工 件 上 钻 四个 均 布 孔 的 钻 模 。 工 件 装 入 夹 具 中后 ， 用 锤 子 击 打 斜 楔 的 大 头 ， 楔 紧的 斜 面 使 工 件 夹 紧 ， 保 证 工 件 不 会因 切 削 力 的 作 用 和 振 动 而 退 出 。 这种 夹 紧 机 构 结 构 简 单 ， 增 力 比 大 ，自 锁 性 能 好 ， 但 操 作 费 力 ， 所 以 实际 生 产 中 应 用 不 多 ， 多 数 情 况 下 是将 斜 楔 与 其 他 机 构 联 合 起 来 使 用 。 如 图 （ b） 所 示 为 圆 柱 形 工 件 用 两 个短 V形 块 及 支 承 钉 定 位 ， 工 件 夹 紧 则 是 由 活 塞 带 动 斜 楔 发 通 过 滚 子 拉 动滑 柱 经 压 板 实 现 的 。 图 3-20 斜 械 夹 紧 机 构 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 2.螺 旋 夹 紧 机 构 采 用 螺 旋 直 接 夹 紧 或 采 用 螺 旋 与 其 他 元 件 组 合 实 现 夹 紧 的机 构 称 为 螺 旋 夹 紧 机 构 。 螺 旋 夹 紧 具 有 结 构 简 单 紧 凑 、 通 用 性和 自 锁 性 好 ， 增 力 比 大 ， 夹 紧 力 和 夹 紧 行 程 大 等 特 点 ， 所 以 在手 动 夹 紧 装 置 中 应 用 广 泛 。 但 由 于 夹 紧 、 松 开 动 作 慢 ， 在 高 效夹 具 中 应 用 较 少 。 螺 旋 夹 紧 机 构 包 括 单 螺 旋 夹 紧 机 构 和 螺 旋 压板 夹 紧 机 构 两 种 。 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 1） 单 螺 旋 夹 紧 机 构 单 螺 旋 夹 紧 有 螺 钉 夹 紧 和 螺 母 夹 紧 两 种 基 本 形 式 ， 如 图 3-21所 示 。 其螺 栓 头 部 直 接 对 工 件 表 面 施 加 夹 紧 力 ， 损 坏 工 件 表 面 ， 产 生 夹 紧 变 形 ； 螺栓 转 动 时 ， 容 易 损 伤 工 件 表 面 或 带 动 工 件 转 动 。 为 了 解 决 这 些 问 题 ， 在 螺栓 头 部 套 上 一 个 摆 动 压 块 ， 来 保 证 螺 钉 （ 螺 母 ） 与 工 件 表 面 的 良 好 接 触 ，避 免 造 成 压 痕 ， 如 图 3-22所 示 。 摆 动 压 块 的 结 构 已 经 标 准 化 ， 可 根 据 夹 紧表 面 来 选 择 。 a） 螺 钉 夹 紧 （ b） 螺 母 夹 紧 （ a） 螺 钉 夹 紧 机 构 （ b） 常 用 压 块 图 3-21 螺 钉 与 螺 母 夹 紧 图 3-22 装 有 摆 动 压 块 的 螺 钉 夹 紧 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 为 克 服 螺 旋 夹 紧 动 作 慢 的 缺 点 ， 提 高 夹 紧 效 率 ， 可 采 用 各 种 快 速 夹 紧 措 施 。如 图 3-23（ a） 所 示 ， 使 用 开 口 垫 圈 。 如 图 3-23（ b） 所 示 A型 ， 采 用 快 卸 螺 母 。如 图 3-23（ b） 所 示 B型 ， 夹 紧 轴 1上 的 直 槽 连 着 螺 旋 槽 ， 先 推 动 手 柄 2， 使 摆 动压 块 迅 速 靠 近 工 件 ， 继 而 转 动 手 柄 ， 夹 紧 工 件 并 自 锁 。 如 图 3-23（ d） 所 示 ， 手柄 2推 动 螺 杆 沿 直 槽 方 向 快 速 接 近 工 件 4， 然 后 使 手 柄 3位 于 图 示 位 置 ， 再 转 动 手柄 2带 动 螺 母 5旋 转 。 因 手 柄 3的 限 制 ， 螺 母 不 能 右 移 ， 致 使 螺 杆 带 着 摆 动 压 块 6向 左 移 动 ， 从 而 夹 紧 工 件 。 反 转 手 柄 2， 稍 微 松 开 后 ， 即 可 推 开 手 柄 3， 为 手 柄 2的 快 速 右 移 让 出 了 空 间 。 图 3-23 快 速 螺 旋 夹 紧 机 构1夹 紧 轴 ； 2、 3手 柄 ； 4工 件 ； 5螺 母 ； 6摆 动 压 块 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 2） 螺 旋 压 板 夹 紧 机 构 如 图 3-24（ a） 、 （ b） 所 示 为 移 动 式 螺 旋 压 板 ， 压 板 上 开 有 长 圆 孔 ， 以 便松 开 工 件 时 压 板 可 以 后 撤 ， 便 于 装 卸 工 件 。 图 （ a） 所 示 为 减 力 的 螺 旋 压 板 ，夹 紧 力 Fw小 于 作 用 力 FQ， 主 要 用 于 夹 紧 行 程 较 大 的 场 合 ； 图 （ b） 所 示 机 构 可 通过 调 整 压 板 的 杠 杆 比 l/L， 实 现 增 力 或 增 大 夹 紧 行 程 的 作 用 ； 图 （ c） 是 铰 链 压板 机 构 ， 主 要 用 于 增 大 夹 紧 力 的 场 合 ； 图 （ d） 是 回 转 压 板 ， 它 并 不 起 增 力 或扩 大 夹 紧 行 程 的 作 用 ， 但 压 板 可 绕 一 端 支 点 轴 旋 转 ， 便 于 装 卸 工 件 。 图 3-24 螺 旋 压 板 组 合 夹 具 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 3.偏 心 夹 紧 机 构 用 偏 心 件 直 接 或 间 接 夹 紧工 件 的 机 构 ， 称 为 偏 心 夹 紧机 构 。 常 用 的 偏 心 件 有 圆 偏心 轮 、 偏 心 轴 和 偏 心 叉 如 图3-25所 示 。 偏 心 夹 紧 机 构 操 作 方 便 ，夹 紧 迅 速 ， 缺 点 是 夹 紧 力 和夹 紧 行 程 都 小 。 一 般 用 于 切削 力 不 大 、 振 动 小 、 没 有 离心 力 影 响 的 加 工 中 。 （ a） 圆 偏 心 轮 （ b） 凸 轮 偏 心 轮 （ c） 偏 心 轴 （ d） 偏 心 叉图 3-25 偏 心 夹 紧 机 构 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 4.铰 链 夹 紧 机 构 铰 链 夹 紧 机 构 是 一 种 铰 链 和 杠 杆 组合 的 夹 紧 机 构 。 如 图 3-26所 示 为 铰 链 夹紧 机 构 的 五 种 基 本 类 型 。图 （ a） 所 示 为 单 臂 单 作 用 铰 链 夹 紧 机 构 ；图 （ b） 所 示 为 双 臂 单 作 用 铰 链 夹 紧 机 构 ；图 （ c） 所 示 为 双 臂 双 作 用 铰 链 夹 紧 机 构 ；图 （ d） 所 示 为 双 臂 单 作 用 带 移 动 柱 塞 的 铰 链 夹 紧 机 构 ；图 （ e） 所 示 为 双 臂 双 作 用 带 移 动 柱 塞 的 铰 链 夹 紧 机 构 。铰 链 夹 紧 机 构 的 主 要 特 点 是 结 构 简 单 ，摩 擦 损 失 小 ， 增 力 比 大 ， 但 自 锁 性 差 。它 常 在 气 动 夹 具 中 作 为 增 力 机 构 ， 以 弥 补汽 缸 原 动 力 的 不 足 。 图 3-26 铰 链 夹 紧 机 构 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 定 位 与 夹 紧 在 机 械 加 工 中 缺 一 不 可 ， 两 者 的 任 务 是 不 同 的 ，不 能 互 相 取 代 。 如 果 单 一 地 认 为 工 件 被 夹 紧 后 ， 就 限 制 了 它 全 部的 自 由 度 ， 工 件 的 位 置 也 就 不 能 动 了 ， 那 么 这 种 理 解 是 错 误 的 。如 图 3-27所 示 为 定 位 与 夹 紧 的 关 系 示 意 图 。 工 件 在 支 承 平 面 和 两个 长 圆 柱 销 上 定 位 ， 工 件 放 在 实 线 和 虚 线 位 置 都 可 以 夹 紧 ， 但 是工 件 在 方 向 的 位 置 不 能 确 定 ， 钻 出 的 孔 的 位 置 也 不 确 定 （ 出 现 尺寸 A1和 A2） 。 只 有 在 方 向 设 置 一 个 挡 销 时 ， 才 能 保 证 钻 出 的 孔 在方 向 获 得 确 定 的 位 置 。 另 一 方 面 ， 如 果 认 为 工 件 在 挡 销 的 反 方 向仍 然 有 移 动 的 可 能 性 ， 因 此 位 置 不 确 定 ， 这 种 理 解 也 是 错 误 的 。定 位 时 ， 必 须 使 工 件 的 定 位 基 准 紧 贴 在 夹 具 的 定 位 元 件 上 ， 否 则就 不 能 称 其 为 定 位 ， 而 夹 紧 则 使 工 件 不 离 开 定 位 元 件 。3.4 定 位 与 夹 紧 的 关 系 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术图 3-27 定 位 与 夹 紧 的 关 系 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 由 于 铣 削 加 工 的 切 削 用 量 及 切 削 力 较 大 ， 又 是 多 刃 断 续 切 削 ， 加 工时 易 产 生 振 动 ， 因 此 铣 床 夹 具 具 有 以 下 特 点 ： （ 1） 铣 床 夹 具 要 有 足 够 的 夹 紧 力 ， 并 且 具 有 反 行 程 自 锁 功 能 和 较 高的 抗 振 性 。 （ 2） 铣 床 夹 具 要 有 足 够 的 强 度 和 刚 度 ， 对 于 重 型 铣 床 夹 具 ， 夹 具 体两 端 要 有 吊 装 孔 或 吊 环 等 以 便 搬 运 。 （ 3） 铣 床 夹 具 的 安 装 要 准 确 可 靠 ， 即 安 装 及 加 工 时 要 正 确 使 用 定 向键 、 对 刀 装 置 等 。 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 铣 削 加 工 时 ， 夹 具 通 常 随 工 作 台 一 起 做 进 给 运 动 。 按 进 给方 式 的 不 同 ， 铣 床 夹 具 可 分 为 直 线 进 给 式 、 圆 周 进 给 式 和 靠 模进 给 式 三 种 类 型 。 其 中 ， 靠 模 进 给 式 在 实 际 中 现 在 已 经 很 少 应用 了 ， 故 本 书 中 只 详 细 介 绍 前 两 种 铣 床 夹 具 。 1.直 线 进 给 式 铣 床 夹 具 如 图 3-28所 示 为 轴 上 铣 键 槽 的 直 线 进 给 式 铣 床 夹 具 。 工 件以 外 圆 和 端 面 在 一 组 V形 块 2和 支 承 钉 8上 实 现 5点 定 位 ； 转 动 手柄 7带 动 偏 心 凸 轮 3， 从 而 推 动 浮 动 盘 9、 拉 杆 10下 移 ， 使 两 个 压板 4同 时 夹 紧 两 个 工 件 ； 用 对 刀 块 5和 塞 尺 来 调 整 铣 刀 相 对 于 工件 的 正 确 位 置 ； 夹 具 通 过 定 位 键 6在 铣 床 上 占 有 确 定 位 置 。 这 样的 夹 具 可 以 实 现 工 件 的 单 件 、 多 件 平 行 联 动 夹 紧 方 式 加 工 ， 提高 了 生 产 效 率 。 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 这 类 夹 具 在 铣 床 应 用 最 多 ， 它 安 装 在 工 作 台 上 ， 加 工 中 随 工 作台 按 直 线 进 给 方 式 运 动 。图 3-28 直 线 进 给 式 铣 床 夹 具1夹 具 体 ； 2V形 块 ； 3偏 心 凸 轮 ； 4压 板 ； 5对 刀 块 ；6定 位 键 ； 7操 纵 手 柄 ； 8支 承 钉 ； 9浮 动 盘 ； 10拉 杆 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 2.圆 周 进 给 式 铣 床 夹 具 如 图 3-29所 示 为 立 式 铣 床 上 铣拨 叉 上 下 端 面 的 圆 周 进 给 夹 具 。 工件 以 圆 孔 、 端 面 及 侧 面 在 定 位 销 2和挡 销 4上 定 位 ； 液 压 缸 6驱 动 拉 杆 1通过 开 口 垫 圈 3将 工 件 夹 紧 ， 夹 具 上 同时 装 夹 12个 工 件 。 转 台 5由 电 动 机 带动 回 转 ， 切 削 区 是 AB扇 形 区 ， 装 卸工 件 区 是 CD扇 形 区 。 圆 周 进 给 铣 削在 不 停 车 的 情 况 下 装 卸 工 件 ， 一 般是 多 工 位 加 工 ， 在 有 回 转 工 作 台 的铣 床 上 使 用 。 这 种 夹 具 结 构 紧 凑 ，操 作 方 便 ， 机 动 时 间 与 辅 助 时 间 重叠 ， 是 高 效 的 铣 床 夹 具 ， 适 用 于 大批 量 生 产 。 图 3-29 圆 周 进 给 铣 床 夹 具1拉 杆 ； 2定 位 销 ； 3开 口 ；4挡 销 ； 5转 台 ； 6液 压 缸 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 夹 具 零 部 件 组 装 成 易 于 连 接 和 拆 卸 的 系 列 化 程 度 很 高 的 柔 性 化 夹 具称 为 组 合 夹 具 。 它 的 使 用 寿 命 一 般 为 15 20年 ， 选 用 适 当 ， 可 以 成 为 一种 很 经 济 的 夹 具 。 根 据 组 合 夹 具 组 装 连 接 基 面 的 形 状 ， 可 将 其 分 为 槽 系和 孔 系 两 大 类 。 1.组 合 夹 具 的 特 点 （ 1） 组 合 夹 具 可 以 大 大 缩 短 设 计 和 制 造 专 用 夹 具 的 周 期 和 工 作 量 ，还 可 以 节 省 设 计 制 造 专 用 夹 具 的 劳 动 量 、 材 料 、 资 金 和 设 备 。 （ 2） 组 合 夹 具 零 部 件 相 互 配 合 部 分 的 尺 寸 公 差 小 ， 硬 度 高 ， 耐 磨 性好 ， 而 且 有 良 好 的 互 换 性 。 （ 3） 组 合 夹 具 一 般 多 采 用 工 具 钢 及 优 质 合 金 钢 制 造 ， 元 件 的 材 料 费用 较 高 ； 元 件 的 制 造 精 度 要 求 高 ， 制 造 成 本 也 较 高 ； 为 满 足 各 类 夹 具 组装 的 需 要 ， 应 有 足 够 的 元 件 储 备 量 ， 所 以 组 合 夹 具 的 初 始 投 资 大 。 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 2.组 合 夹 具 的 应 用 场 合 从 组 合 夹 具 的 特 点 不 难 看 出 ， 其 特 别 适 用 于 生 产 准 备 周 期很 短 的 临 时 突 击 性 生 产 任 务 ， 新 产 品 的 试 制 ， 以 及 品 种 多 变 或单 件 小 批 量 生 产 的 场 合 。 除 可 在 规 模 较 大 的 大 、 中 型 企 业 推 广应 用 外 ， 一 般 也 可 在 具 有 一 定 生 产 规 模 的 小 城 市 建 立 专 门 的 组合 夹 具 站 ， 统 一 进 行 组 合 夹 具 的 拼 装 、 租 赁 业 务 ， 以 充 分 发 挥其 优 越 性 ， 并 取 得 好 的 经 济 效 益 。 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 目 前 ， 为 适 应 不 同 外 形 尺 寸 工 件 的 装 夹 需 要 ， 组 合 夹 具 有 大 型 、 中型 和 小 型 三 个 尺 寸 系 列 之 分 。 组 合 夹 具 元 件 已 标 准 化 ， 按 其 用 途 不 同 ，组 合 夹 具 的 各 元 件 可 分 为 基 础 件 、 支 承 件 、 定 位 件 、 压 紧 件 、 紧 固 件 、辅 助 件 和 组 合 件 共 七 大 类 。 如 图 3-30所 示 为 T形 槽 系 组 合 夹 具 各 类 元 件的 外 形 结 构 ， 该 夹 具 为 槽 系 组 合 夹 具 。 图 3-30 T形 槽 系 组 合 夹 具 元 件 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 组 合 夹 具 的 一 般 组 装 步 骤 如 下 ：（ 1） 首 先 根 据 工 件 的 加 工 图 样 （ 或 实 物 ） 、 加 工 工 艺 卡 等 技 术 要 求确 定 组 装 方 案 ， 选 择 定 位 和 夹 紧 方 法 及 相 应 的 元 件 。 同 时 应 该 考 虑工 件 的 装 卸 、 排 屑 、 空 刀 位 置 、 夹 具 的 刚 性 和 质 量 的 平 衡 等 因 素 。（ 2） 然 后 进 行 夹 具 的 试 装 ， 认 为 方 案 合 理 后 ， 即 可 装 上 定 位 键 ， 进行 元 件 的 连 接 和 尺 寸 调 整 工 作 。（ 3） 最 后 仔 细 检 验 夹 具 的 总 装 精 度 、 尺 寸 精 度 和 相 互 位 置 精 度 ， 经确 认 合 格 后 方 可 交 付 使 用 。 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术 如 图 3-31和 图 3-32所 示 ， 按 图 中 双 点 画 线 部 分 的 示 意 ， 即 可完 成 组 合 夹 具 的 组 装 （ 该 种 夹 具 为 孔 系 组 合 夹 具 ） 。 图 3-31 孔 系 组 合 夹 具 图 3-32 德 国 的 孔 系 组 合 夹 具 2021年 4月 27日 星 期 二 铣 工 技 术