资源描述
2006-2 1 当 用 夹 具 装 夹 工 件 来 对 进 行 加 工时 ， 必 须 满 足 三 个 条 件 ： 1、 这 批 工 件 在 夹 具 中 占 有 正 确 的 加 工位 置 ； 2、 夹 具 安 装 在 机 床 上 应 具 有 准 确 的 位置 ； 3、 刀 具 相 对 夹 具 应 具 有 准 确 的 位 置 。 2006-2 2 第二章 工件装夹与夹具设计原理u为 保 证 工 件 某 工 序 的 加 工 要 求 ， 必 须 在 加工 前 ， 使 工 件 在 机 床 上 相 对 刀 具 的 切 削 或成 形 运 动 处 于 准 确 的 相 对 位 置 。u 这 项 工 作 便 是 对 工 件 的 装 夹 （ 安 装 ） 。u在 成 批 加 工 工 件 时 一 般 都 通 过 夹 具 来 进 行 。u机 床 夹 具 是 机 械 加 工 工 艺 系 统 的 一 个 重 要组 成 部 分 。 2006-2 3 这 里 涉 及 了 三 层 关 系 ： 工 件 相 对 夹 具 ， 夹 具 相 对 于 机 床 ， 工 件 相 对 于 机 床 。 2006-2 4 工 件 的 最 终 精 度 是 由 工 件 件 相 对 于 机 床获 得 的 。 所 以 “ 定 位 ” 也 涉 及 到 三 层 关 系 ： 工 件 在 夹 具 上 的 定 位 ； 夹 具 相 对 于 机 床 的 定 位 ； 工 件 相 对 于 机 床 的 定 位 ； 而 工 件 相 对 于 机 床 的 定 位 是 通 过 夹 具 来 间 接保 证 的 。 2006-2 5 工 件 定 位 以 后 必 须 通 过 一 定 的 装 置 产 生 夹 紧力 把 工 件 固 定 ， 使 工 件 在 加 工 中 保 持 在 准 确定 位 的 位 置 上 ， 否 则 ， 在 加 工 过 程 中 因 受 切 削 力 ， 惯 性 力 等力 的 作 用 而 发 生 位 置 变 化 或 引 起 振 动 ， 破 坏了 原 来 的 准 确 定 位 ， 无 法 保 证 加 工 要 求 。 这 个 过 程 称 为 夹 紧 。 这 种 产 生 夹 紧 力 的 装 置 便 是 夹 紧 装 置 。 2006-2 6 一、机床夹具概述1、 机 床 夹 具 的 概 念 机 床 夹 具 是 机 床 上 用 以 装 夹 工 件 （ 和 引 导 刀 具 ） 的一 种 装 置 。 其 作 用 是 将 工 件 定 位 ， 以 使 工 件 获 得 相 对 于 机 床 和刀 具 的 正 确 位 置 ， 并 把 工 件 可 靠 地 夹 紧 。 2006-2 7 装 夹 = 定 位 + 夹 紧 定 位 ： 使 工 件 在 机 床 或 夹 具 中 占 有 正 确 位 置的 过 程 。 夹 紧 ： 工 件 定 位 后 对 工 件 施 加 一 定 的 外 力 ，使 工 件 在 加 工 过 程 中 保 持 定 位 后 的 正 确 位 置不 变 动 。 2006-2 8 装 夹 方 式 工 件 在 机 床 上 的 装 夹 方 式 ， 取 决 于 生 产 批 量 、工 件 大 小 及 复 杂 程 度 、 加 工 精 度 要 求 及 定 位 的 特 点等 。 主 要 装 夹 形 式 有 三 种 ： 直 接 找 正 装 夹 、 划 线 找 正 装 夹 和 夹 具 装 夹 。 2006-2 9 1） 直 接 找 正 装 夹 效 率 低 ， 找 正 精 度较 高 ； 适 用 单 件 小批 量 中 形 状 简 单 的工 件 。 3） 夹 具 装 夹2） 划 线 找 正 装 夹 通 用 性 好 ， 但 效 率低 ， 精 度 不 高 ； 适用 于 单 件 小 批 量 中形 状 复 杂 的 铸 件 。 操 作 简 单 ， 效 率 高 ，容 易 保 证 加 工 精 度 ，适 用 于 各 种 生 产 类 型 。 装 夹 的 方 式 2006-2 10 1） 直 接 找 正 装 夹 将 工 件 装 在 机 床 上 ， 然 后 按 工 件 的 某 个 （ 或某 些 ） 表 面 ， 用 划 针 或 用 百 分 表 等 量 具 进 行找 正 ， 以 获 得 工 件 在 机 床 上 的 正 确 位 置 。 直 接 找 正 装 夹 效 率 较 低 ， 但 找 正 精 度 可 以 很高 ， 适 用 于 单 件 小 批 生 产 或 定 位 精 度 要 求 特别 高 的 场 合 。 2006-2 11 2006-2 12 2） 划 线 找 正 装 夹 这 种 装 夹 方 法 是 按 图 纸 要 求 在 工 件 表 面 上 事 先划 出 位 置 线 、 加 工 线 和 找 正 线 ， 装 夹 工 件 时 ， 先 按找 正 线 找 正 工 件 的 位 置 ， 然 后 夹 紧 工 件 。 划 线 找 正 装 夹 不 需 要 专 用 设 备 ， 通 用 性 好 ， 但效 率 低 ， 精 度 也 不 高 ， 通 常 划 线 找 正 精 度 只 能 达 到0.1 0.5mm。 此 方 法 多 用 于 单 件 小 批 生 产 中 铸 件 的 粗 加 工 工 序 。 2006-2 13 2006-2 14 3） 使 用 夹 具 装 夹 使 用 夹 具 装 夹 ， 工 件 在 夹 具 中 可 迅 速 而 正确 的 定 位 和 夹 紧 。 这 种 装 夹 方 式 效 率 高 、 定 位 精 度 好 而 可 靠 ，还 可 以 减 轻 工 人 的 劳 动 强 度 和 降 低 对 工 人 技术 水 平 的 要 求 ， 因 而 广 泛 应 用 于 各 种 生 产 类型 。 2006-2 15 2006-2 16 2、 机 床 夹 具 的 分 类（ 1） 按 专 门 化 程 度 分 类 1） 通 用 夹 具 通 用 夹 具 是 指 已 经 标 准 化 的 ， 在 一 定 范 围 内 可 用 于加 工 不 同 工 件 的 夹 具 。 例 如 ， 车 床 上 三 爪 卡 盘 和 四 爪 单 动 卡 盘 ， 铣 床 上 的平 口 钳 、 分 度 头 和 回 转 工 作 台 等 。 这 类 夹 具 一 般 由专 业 工 厂 生 产 ， 常 作 为 机 床 附 件 提 供 给 用 户 。 其 特 点 是 适 应 性 广 ， 生 产 效 率 低 ， 主 要 适 用 于 单 件 、小 批 量 的 生 产 中 。 2006-2 17 2） 专 用 夹 具 专 用 夹 具 是 指 专 为 某 一 工 件 的 某 道 工 序 而 专 门 设 计的 夹 具 。 其 特 点 是 结 构 紧 凑 ， 操 作 迅 速 、 方 便 、 省 力 ， 可 以保 证 较 高 的 加 工 精 度 和 生 产 效 率 ， 但 设 计 制 造 周 期较 长 、 制 造 费 用 也 较 高 。 当 产 品 变 更 时 ， 夹 具 将 由 于 无 法 再 使 用 而 报 废 。 只 适 用 于 产 品 固 定 且 批 量 较 大 的 生 产 中 。 2006-2 18 2006-2 19 3） 通 用 可 调 夹 具 和 成 组 夹 具 其 特 点 是 夹 具 的 部 分 元 件 可 以 更 换 ， 部 分 装 置 可以 调 整 ， 以 适 应 不 同 零 件 的 加 工 。 用 于 相 似 零 件 的 成 组 加 工 所 用 的 夹 具 ， 称 为 成 组夹 具 。 通 用 可 调 夹 具 与 成 组 夹 具 相 比 ， 加 工 对 象 不 很 明确 ， 适 用 范 围 更 广 一 些 。 2006-2 20 2006-2 21 4） 组 合 夹 具 组 合 夹 具 是 指 按 零 件 的 加 工 要 求 ， 由 一 套 事 先 制 造好 的 标 准 元 件 和 部 件 组 装 而 成 的 夹 具 。 由 专 业 厂 家 制 造 ， 其 特 点 是 灵 活 多 变 ， 万 能 性 强 ， 制 造 周 期 短 、 元 件能 反 复 使 用 ， 特 别 适 用 于 新 产 品 的 试 制 和 单 件 小 批生 产 。 2006-2 22 2006-2 23 5） 随 行 夹 具 随 行 夹 具 是 一 种 在 自 动 线 上 使 用 的 夹 具 。 该 夹 具 既 要 起 到 装 夹 工 件 的 作 用 ， 又 要 与 工 件 成 为一 体 沿 着 自 动 线 从 一 个 工 位 移 到 下 一 个 工 位 ， 进 行不 同 工 序 的 加 工 。 2006-2 24 （ 2） 按 使 用 的 机 床 分 类 由 于 各 类 机 床 自 身 工 作 特 点 和 结 构 形 式 各 不 相 同 ，对 所 用 夹 具 的 结 构 也 相 应 地 提 出 了 不 同 的 要 求 。 按 所 使 用 的 机 床 不 同 ， 夹 具 又 可 分 为 ： 车 床 夹 具 、铣 床 夹 具 、 钻 床 夹 具 、 镗 床 夹 具 、 磨 床 夹 具 、 齿 轮机 床 夹 具 和 其 他 机 床 夹 具 等 。 2006-2 25 钻 床 夹 具 钻 床 夹 具 简 称 钻 模 ， 主 要 用 于 加 工 孔 及 螺 纹 。它 主 要 由 钻 套 、 钻 模 板 、 定 位 及 夹 紧 装 置 夹具 体 组 成 。 2006-2 26 镗 床 夹 具 镗 床 夹 具 又 称 为 镗 模 ， 主 要 用 于 加 工 箱 体 或支 座 类 零 件 上 的 精 密 孔 和 孔 系 。 主 要 由 镗 模底 座 、 支 架 、 镗 套 、 镗 杆 及 必 要 的 定 位 和 夹紧 装 置 组 成 。 2006-2 27 （ 3） 按 夹 紧 动 力 源 分 类 根 据 夹 具 所 采 用 的 夹 紧 动 力 源 不 同 ， 可 分 为 ： 手 动夹 具 、 气 动 夹 具 、 液 压 夹 具 、 气 液 夹 具 、 电 动 夹 具 、磁 力 夹 具 、 真 空 夹 具 等 。 机 床 夹 具 的 组 成 定 位 元 件夹 紧 装 置 或 元 件对 刀 、 引 导 元 件其 它 装 置 或 元 件夹 具 体连 接 元 件3、 机 床 夹 具 的 组 成 2006-2 29 2006-2 30 图 为 用 于 钻 轴 套 工 件 上 6H7孔 的 钻 床 夹 具 ，工 件 以 内 孔 及 端 面 为 定 位 基 准 ， 在 夹 具 的 定位 销 6及 其 端 面 上 定 位 ， 即 确 定 了 工 件 在 夹 具中 的 正 确 位 置 。 拧 紧 螺 母 5， 通 过 开 口 垫 圈 4可 将 工 件 夹 紧 ，然 后 由 装 在 钻 模 板 3上 的 快 换 钻 套 1导 引 钻 头进 行 钻 孔 。 2006-2 31 (1) 定 位 元 件 它 与 工 件 的 定 位 基 准 相 接 触 ， 用 于 确 定 工 件 在 夹 具 中 的 正 确位 置 ， 从 而 保 证 加 工 时 工 件 相 对 于 刀 具 和 机 床 加 工 运 动 间 的相 对 正 确 位 置 。 如 图 中 的 定 位 销 6。 2006-2 32 (2) 夹 紧 装 置 或 元 件 用 于 夹 紧 工 件 ， 在 切 削 时 使 工 件 在 夹 具 中 保 持 既 定位 置 。 如 图 中 的 螺 母 5和 开 口 垫 圈 4。 2006-2 33 (3) 对 刀 、 引 导 元 件 或 装 置 这 些 元 件 的 作 用 是 保 证 工 件 与 刀 具 之 间 的 正 确 位 置 。 用 于 确 定 刀 具 在 加 工 前 正 确 位 置 的 元 件 ， 称 为 对 刀元 件 ， 如 对 刀 块 。 用 于 确 定 刀 具 位 置 并 导 引 刀 具 进 行 加 工 的 元 件 ， 称为 导 引 元 件 。 如 图 中 的 快 换 钻 套 1。 2006-2 34 (4) 连 接 元 件 使 夹 具 与 机 床 相 连 接 的 元 件 ， 保 证 机 床 与 夹 具 之 间的 相 互 位 置 关 系 。 (5)夹 具 体 用 于 连 接 或 固 定 夹 具 上 各 元 件 及 装 置 ， 使 其 成 为 一个 整 体 的 基 础 件 。 它 与 机 床 有 关 部 件 进 行 连 接 、 对 定 ， 使 夹 具 相 对 机床 具 有 确 定 的 位 置 。 如 图 中 的 夹 具 体 7。 2006-2 35 (6) 其 它 元 件 及 装 置 有 些 夹 具 根 据 工 件 的 加 工 要 求 ， 要 有 分 度 机 构 ， 铣床 夹 具 还 要 有 定 位 键 等 。 以 上 这 些 组 成 部 分 ， 并 不 是 对 每 种 机 床 夹 具 都 是 缺一 不 可 的 ， 但 是 任 何 夹 具 都 必 须 有 定 位 元 件 和 夹 紧装 置 ， 它 们 是 保 证 工 件 加 工 精 度 的 关 键 ， 目 的 是 使工 件 定 准 、 夹 牢 。 2006-2 36 2006-2 37 4、 机 床 夹 具 的 功 用 1） 能 稳 定 地 保 证 工 件 的 加 工 精 度 用 夹 具 装 夹 工 件 时 ， 工 件 相 对 于 刀 具 及 机 床 的 位 置 精 度 由 夹具 保 证 ， 不 受 工 人 技 术 水 平 的 影 响 ， 使 一 批 工 件 的 加 工 精 度趋 于 一 致 。 2 ） 能 减 少 辅 助 工 时 ， 提 高 劳 动 生 产 率 使 用 夹 具 装 夹 工 件 方 便 、 快 速 ， 工 件 不 需 要 划 线 找 正 ， 可 显著 地 减 少 辅 助 工 时 ； 工 件 在 夹 具 中 装 夹 后 提 高 了 工 件 的 刚 性 ， 可 加 大 切 削 用 量 ； 可 使 用 多 件 、 多 工 位 装 夹 工 件 的 夹 具 ， 并 可 采 用 高 效 夹 紧 机构 ， 进 一 步 提 高 劳 动 生 产 率 。 2006-2 38 3） 能 扩 大 机 床 的 使 用 范 围 ， 实 现 一 机 多 能 根 据 加 工 机 床 的 成 形 运 动 ， 附 以 不 同 类 型 的 夹 具 ，即 可 扩 大 机 床 原 有 的 工 艺 范 围 。 例 如 在 车 床 的 溜 板 上 或 摇 臂 钻 床 工 作 台 上 装 上 镗 模 ，就 可 以 进 行 箱 体 零 件 的 镗 孔 加 工 。 基准定 位 基 准工 序 基 准装 配 基 准测 量 基 准设计基准工艺基准用 于 确 定 零 件 上其 它 点 、 线 、 面位 置 所 依 据 的 那些 点 、 线 、 面 。 设 计 图 样 上 所 采用 的 基 准 就 是 设计 基 准 。 （ 图 ） 在 加 工 时 用 于 工 件定 位 的 基 准 ， 称 为定 位 基 准 。 （ 图 ） 1、 粗 基 准2、 精 基 准3、 辅 助 基 准4、 主 要 基 准5、 附 加 基 准在 加 工 中 或 加 工后 用 来 测 量 工 件时 采 用 的 基 准在 装 配 时 用 来 确 定 零件 或 部 件 在 产 品 中 相对 位 置 所 采 用 的 基 准在 工 序 图 上 使 用 的 基 准 。加 工 、 测 量 、装 配 过 程 中 使用 的 基 准 。二 、 基 准 及 其 分 类 图 2 钻 套 的 设 计 基 准 图 3 齿 轮 的 装 配 基 准 图 4 工 件 钻 孔 工 序 简 图 设 计 合 理 的 定 位 方 法 与 定 位 装 置 ；有 足 够 的 定 位 精 度 。 六 点 定 位 原 理 定位的任务 定位的原理三、工件在夹具中的定位 2006-2 44 定 位 原 理 学 习 要 点 ： 定 位 是 机 械 加 工 中 一 个 极 为 重 要 的 问 题 。 要 深 刻 理 解 和 牢 固 掌 握 定 位 原 理 ， 熟 知 常 用的 定 位 方 法 。 深 刻 理 解 欠 定 位 与 过 定 位 的 概 念 ， 能 正 确 分析 和 处 理 有 关 欠 定 位 与 过 定 位 的 问 题 。 深 刻 理 解 定 位 误 差 的 概 念 ， 能 正 确 计 算 定 位误 差 。 2006-2 45 (一 ) 六 点 定 位 原 理 任 何 未 定 位 的 工 件 在 空 间 直 角 坐 标 系 中 都 具 有 六 个自 由 度 。 工 件 定 位 的 任 务 就 是 根 据 加 工 要 求 限 制 工 件 的 全 部或 部 分 自 由 度 。 工 件 的 六 点 定 位 原 理 是 指 用 六 个 支 撑 点 来 分 别 限 制工 件 的 六 个 自 由 度 ， 从 而 使 工 件 在 空 间 得 到 确 定 定位 的 方 法 。 图 工 件 在 空 间 的 自 由 度 与 工 件 六 点 定 位 2006-2 47 几 个 需 特 别 注 意 的 问 题1） 定 位 与 夹 紧 的 区 别 机 械 加 工 中 关 于 自 由 度 的 概 念 与 力 学 中 自由 度 的 概 念 不 完 全 相 同 。 机 械 加 工 中 的 自 由 度 实 际 上 是 指 工 件 在 空间 位 置 的 不 确 定 性 。 这 里 特 别 要 注 意 将 定 位 与 夹 紧 的 概 念 区 分开 来 。 工 件 一 经 夹 紧 ， 其 空 间 位 置 就 不 能 再 改 变 ，但 这 并 不 意 味 着 其 空 间 位 置 是 确 定 的 。 2006-2 48 定 位 是 工 件 在 夹 具 中 获 得 正 确 的 位 置 ； 夹 紧 是 保 证 定 好 的 位 置 不 因 外 力 的 作 用 而 发 生 改 变 。 例 如 ， 板 状 工 件 安 放 在 平 面 磨 床 的 磁 性 工 作 台 上 ，扳 动 磁 性 开 关 后 ， 工 件 即 被 夹 紧 ， 其 位 置 就 被 固 定 。但 工 件 放 在 工 作 台 什 么 位 置 上 并 不 确 定 ， 既 可 以 放在 1的 位 置 上 ， 也 可 以 放 在 2的 位 置 上 。 2006-2 49 2） 六 点 定 位 原 则 中 “ 点 ” 的 含 义 是 限 制 自 由 度 ，不 要 机 械 地 理 解 成 接 触 点 。 例 如 ， 下 图 所 示 板 状 工 件 安 放 工 作 台 上 限 制 了 3个自 由 度 ， 是 三 点 定 位 。 实 际 上 ， 工 件 与 工 作 台 面 接 触 点 可 能 有 多 个 。 2006-2 50 3） 限 制 自 由 度 与 加 工 技 术 要 求 的 关 系 工 件 需 限 制 几 个 自 由 度 ？ 需 限 制 哪 几 个 自 由 度 ？ 完 全 取 决 于 加 工 技术 要 求 。 2006-2 51 2006-2 52 图 2-34a所 示 为 铣 削 长 方 体 工 件 上 平 面 工 序 ，要 求 保 证 Z方 向 上 的 高 度 尺 寸 及 上 平 面 与 底 面的 平 行 度 ， 只 需 限 制 、 、 3个 自 由 度 即 可 。 而 图 2-34b所 示 为 铣 削 一 个 通 槽 ， 需 限 制 除 了外 的 其 他 5个 自 由 度 。 图 中 c所 示 在 同 样 的 长 方 体 工 件 上 铣 削 一 个 键槽 ， 在 三 个 坐 标 轴 的 移 动 和 转 动 方 向 上 均 有尺 寸 及 相 互 位 置 的 要 求 ， 因 此 ， 这 种 情 况 必须 限 制 全 部 的 6个 自 由 度 ， 即 完 全 定 位 。 2006-2 53 若 将 图 2-34中 的 e与 b相 比 较 ， 图 e为 圆 柱 体 的 工 件 ，而 图 b为 长 方 体 工 件 。 虽 然 ， 它 们 均 是 铣 一 个 通 槽 ，加 工 内 容 、 要 求 相 同 。 但 是 ， 加 工 定 位 时 ， 图 b的定 位 基 面 是 一 个 底 面 与 一 个 侧 面 ， 而 图 e只 能 采 用外 圆 柱 面 作 为 定 位 基 面 。 因 此 ， 图 e对 于 的 限 制 就无 必 要 ， 则 限 制 4个 自 由 度 就 可 以 了 。 再 如 图 2-34d所 示 过 球 体 中 心 打 一 通 孔 ， 定 位 基 面为 球 面 ， 则 对 三 个 坐 标 轴 的 转 动 自 由 度 均 无 必 要 限制 ， 所 以 ， 限 制 、 2个 移 动 就 够 了 。 2006-2 54 若 将 图 2-34的 f与 e对 照 ： 均 是 在 圆 柱 体 工 件上 铣 通 槽 ， 但 图 f的 加 工 要 求 增 加 了 一 条 ， 被铣 通 槽 与 下 端 槽 需 对 中 。 虽 然 ， 它 们 的 定 位基 面 仍 是 外 圆 面 ， 但 图 f需 增 加 对 自 由 度 的 限制 ， 共 需 限 制 5个 自 由 度 才 正 确 。 2006-2 55 (二 ) 工 件 的 四 种 定 位 形 式 1、 完 全 定 位 与 2、 不 完 全 定 位 工 件 的 六 个 自 由 度 完 全 被 限 制 的 定 位 称 为 完 全 定位 。 按 加 工 要 求 ， 允 许 有 一 个 或 几 个 自 由 度 不 被 限 制的 定 位 称 为 不 完 全 定 位 。 图 7 完 全 定 位 与 不 完 全 定 位 2006-2 57 工 件 定 位 时 ， 以 下 几 种 情 况 允 许 采 用 不 完 全定 位 1、 加 工 通 孔 或 通 槽 时 ， 沿 贯 通 轴 的 位 置 自 由 度 可不 限 制 。 2、 毛 坯 （ 本 工 序 加 工 前 ） 是 轴 对 称 时 。 3、 绕 对 称 轴 的 转 动 自 由 度 可 不 限 制 。 4、 加 工 贯 通 的 平 面 时 ， 除 可 不 限 制 沿 两 个 贯 通 轴的 位 置 自 由 度 外 ， 还 可 不 限 制 绕 垂 直 加 工 面 的 轴 的角 度 自 由 度 。 2006-2 58 3、 欠 定 位 与 4、 过 定 位 按 工 序 的 加 工 要 求 ， 工 件 应 该 限 制 的 自 由 度 而 未予 限 制 的 定 位 ， 称 为 欠 定 位 。 在 确 定 工 件 定 位 方 案 时 ， 欠 定 位 时 绝 对 不 允 许 的 。 工 件 的 同 一 自 由 度 被 二 个 或 二 个 以 上 的 支 撑 点 重复 限 制 的 定 位 ， 称 为 过 定 位 。 在 通 常 情 况 下 ， 应 尽 量 避 免 出 现 过 定 位 。 图 常 见 的 几 种 过 定 位 实 例 2006-2 60 消 除 过 定 位 及 其 干 涉 一 般 有 两 个 途 径 ： 提 高 工 件 定 位 表 面 与 定 位 元 件 之 间 的 位 置 精 度 ，以 减 少 或 消 除 过 定 位 引 起 的 干 涉 ； 改 变 定 位 元 件 的 结 构 ， 以 消 除 被 重 复 限 制 的 自由 度 。 图 改 善 过 定 位 的 措 施 2006-2 62 过 定 位 是 否 允 许 ， 应 根 据 具 体 情 况 进 行具 体 分 析 。 一 般 情 况 下 ， 如 果 工 件 的 定 位 面 为 没 有 经 过 机械 加 工 的 毛 坯 面 ， 或 虽 经 过 了 机 械 加 工 ， 但 仍 然 很粗 糙 ， 这 时 过 定 位 是 不 允 许 的 。 如 果 工 件 的 定 位 面 经 过 了 机 械 加 工 ， 并 且 定 位面 和 定 位 元 件 的 尺 寸 、 形 状 和 位 置 都 做 得 比 较 准 确 ，比 较 光 整 ， 则 过 定 位 不 但 对 工 件 加 工 面 的 位 置 尺 寸影 响 不 大 ， 反 而 可 以 增 强 加 工 时 的 刚 性 ， 这 时 过 定位 是 允 许 的 。 2006-2 63 2006-2 64 机 床 夹 具 设 计 的 首 要 任 务 是 选 择 和 设 计相 应 的 定 位 元 件 来 实 现 工 序 图 上 （ 工 艺 文 件 ）所 要 求 的 定 位 方 案 。 四、定位方法与定位元件n在 具 体 的 夹 具 中 ， 与 工 件 为 点 接 触 的 支 承 点是 由 对 工 件 起 定 位 作 用 的 定 位 元 件 如 支 承 钉 、支 承 板 、 圆 柱 销 等 来 体 现 的 。n一 个 定 位 元 件 可 以 体 现 一 个 或 多 个 支 承 点 。某 一 定 位 元 件 相 当 支 承 点 的 数 目 ， 由 该 定 位元 件 限 制 的 工 件 自 由 度 数 来 判 断 。 2006-2 66 正 确 配 置 支 承 点 一 般 按 三 、 二 、 一 布 置 。 主 要 定 位 表 面 受 力 面 积 越 大 越 好 。 2006-2 67 常 见 的 定 位 方 式 及 其 定 位 元 件见 Word文 档 定 位 元 件 图 连 杆 的 定 位1 定 位 销 2 支 承 板 3 圆 柱 销 4 工 件 应 该 限 制 五 个 自 由 度 ： 1） 、 在 长 方 体 工 件 上 铣 通 槽2） 、 在 长 方 体 工 件 上 铣 不 通 槽O XYZ 应 该 限 制 六 个 自 由 度 ：不 完 全 定 位 ; ZYXZYX 完 全 定 位六 点 定 位 原 理 应 用 举 例 ; ZYXZY 应 该 限 制 一 个 自 由 度 ：3） 、 在 球 面 上 铣 平 面4） 、 在 车 床 上 车 外 圆O XYZ 应 该 限 制 四 个 自 由 度 ：Z不 完 全 定 位 ; ZYZY 不 完 全 定 位 分 析 下 列 定 位 方 案 中 各 定 位 元 件 限 制 了 那 些 自 由 度 ？ 车 光 轴 外 圆 的 三 种 安装 方 式 。 a)b)c) ZYZY ;ZY ; ZY ;ZY ; ZY ; X 2006-2 75 2006-2 76 2006-2 77 2006-2 78 2006-2 79 例 题 2 试 分 析 图 中 各 工 件 ， 为 满 足 工 件 的 加工 要 求 需 要 限 制 的 自 由 度 ， 选 择 定 位 基 准 及各 定 位 基 准 所 限 制 的 自 由 度 ， 为 各 定 位 基 准选 择 相 应 的 定 位 元 件 及 各 定 位 元 件 所 限 制 的自 由 度 。 2006-2 80 2006-2 81 2006-2 82 由 动 力 装 置 和 夹 紧机 构 两 大 部 分 组 成 ;有的 有 中 间 传 力 装 置 。 图 夹 紧 装 置 组 成 示 例 1 气 缸 （ 动 力 装 置 ） 2 压 板 （ 夹 紧 机 构 ） 3 弹 簧 销 4 偏 心 轮 5 调 整 螺 钉1.夹 紧 装 置 的 组 成五 、 工 件 的 夹 紧 与 常 用 的 夹 紧 装 置 （ 一 ） 夹 紧 装 置 2006-2 84 l（ 1） 夹 紧 时 不 能 破 坏 工 件 在 夹 具 中 占 有 的 正 确 位置 ；l（ 2） 夹 紧 力 要 适 当 ， 既 要 保 证 工 件 在 加 工 过 程 中不 移 动 、 不 转 动 、 不 振 动 ， 又 不 因 夹 紧 力 过 大 而 使 工件 表 面 损 伤 、 变 形 ；l（ 3） 夹 紧 机 构 的 操 作 应 安 全 、 方 便 、 迅 速 、 省 力 ；l（ 4） 结 构 应 尽 量 简 单 ， 制 造 、 维 修 要 方 便 。2. 对 夹 紧 装 置 的 基 本 要 求 2006-2 85 3、 夹 紧 力 的 确 定 （ 1） 确 定 夹 紧 力 作 用 点 的 原 则1） 夹 紧 力 的 作 用 点 应 正 对 支 承 元 件 或 位 于 支 承元 件 所 形 成 的 支 承 平 面 内 ；2） 夹 紧 力 的 作 用 点 应 位 于 工 件 刚 性 较 好 的 部 位 。3） 夹 紧 力 的 作 用 点 应 尽 量 靠 近 加 工 面 ， 以 减 小切 削 力 对 夹 紧 点 的 力 矩 ， 防 止 或 减 小 工 件 的 加 工 振动 或 弯 曲 变 形 。 图 夹 紧 力 作 用 点 的 选 择1 夹 具 体 2 工 件 3 定 位 支 承 图 夹 紧 力 作 用 点 对 工 件 变 形 的 影 响 图 夹 紧 点 靠 近 加 工 表 面 （ 2） 确 定 夹 紧 力 作 用 方 向 的 原 则n1） 夹 紧 力 的 方 向 应 使 定 位 基 面 与 定 位 元 件 接触 良 好 ， 以 保 证 工 件 定 位 准 确 可 靠 ；n2） 夹 紧 力 的 方 向 应 与 工 件 刚 度 最 大 的 方 向 一致 ， 以 减 小 工 件 变 形 ；n3） 夹 紧 力 的 方 向 应 尽 量 与 工 件 受 到 的 切 削 力、 重 力 等 的 方 向 一 致 ， 以 减 小 夹 紧 力 。 图 夹 紧 力 垂 直 指 向 主 要 支 承 面 图 夹 紧 力 方 向 与 工 件 刚 性 关 系 一 般 采 用 机 动 （ 气 动 、 液 动 ） 夹 紧 装 置 时 ，需 对 夹 紧 力 进 行 计 算 ； 而 采 用 手 动 夹 紧 机 构 时 ， 常 根 据 经 验 或 类比 法 确 定 所 需 的 夹 紧 力 。4 . 夹 紧 力 的 计 算 2006-2 93 常 用 的 夹 紧 装 置 夹 具 中 常 用 的 夹 紧 装 置 有 楔 块 ,螺 旋 ,偏 心 轮 等 ,它们 都 是 根 据 斜 面 夹 紧 原 理 而 夹 紧 工 件 的 。 1、 楔 块 夹 紧 装 置 2006-2 94 2006-2 95 楔 块 夹 紧 装 置 是 最 基 本 的 夹 紧 装 置 形 式 之一 ,其 他 夹 紧 装 置 均 是 它 的 变 形 。 它 主 要 用 于 增 大 夹 紧 力 或 改 变 夹 紧 力 方 向 。 2006-2 96 （ 1） 楔 块 夹 紧 装 置 特 点 : 自 锁 性 (自 锁 条 件 1+2)， 斜 楔 能 改 变 夹 紧 作 用 力 方 向 ， 斜 楔 具 有 扩 力 作 用 , 夹 紧 行 程 小 ， 效 率 低 (因 为 斜 楔 与 夹 具 体 及 工 件 间 是 滑 动 摩 擦 ,所 以 夹 紧 效 率 低 )， 所 以 适 用 范 围 : 多 用 于 机 动 夹 紧 装 置 中 2006-2 97 夹 紧 力 计 算 : =P/tan2+tan(+1) 其 中 P为 原 始 力 , 为 楔 块 升 角 ,常 数 6度 -10度 1:工 件 与 楔 块 的 摩 擦 角 2:夹 具 体 与 楔 块 的 摩 擦 角 2006-2 98 自 锁 条 件 : 原 始 力 P撤 除 后 ,楔 块 在 摩 擦 力 作 用 下 仍然 不 会 松 开 工 件 的 现 象 称 为 自 锁 . 1+2 ,一 般 取 10-15度 或 更 小 2006-2 99 传 力 系 数 （ 扩 力 比 ） : 夹 紧 力 与 原 始 力 之 比 称 为 传 力 系 数 。 用 ip表 示 ip=/P=1/tan2+tan(+1) 2006-2 100 楔 块 尺 寸 与 材 料 : 升 角 确 定 后 ,其 工 作 长 度 应 满 足 夹 紧 要 求 ，其 厚 度 保 证 热 处 理 不 变 形 ， 小 头 厚 应 为75mm。 材 料 一 般 用 20钢 或 20Cr， 渗 碳 厚 为 0.8-1.2mm； HRC:5662； Ra为 1.6m。 2006-2 101 2、 螺 旋 夹 紧 装 置螺 旋 夹 紧 装 置 是 从 楔 块 夹 紧 装 置 转 化 而 来 的 ， 相 当 于把 楔 块 绕 在 圆 柱 体 上 ， 转 动 螺 旋 时 即 可 夹 紧 工 作 。 2006-2 102 （ 1） 螺 旋 夹 紧 装 置 特 点 : 结 构 简 单 、 制 造 容 易 、 夹 紧 可 靠 ； 扩 力 比 （ 传 力 系 数 ） 大 ， 夹 紧 行 程 不 受限 制 ； 夹 紧 动 作 慢 ， 效 率 低 ； 应 用 场 合 : 手 动 夹 紧 装 置 常 采 用 。 2006-2 103 螺 杆 夹 紧 力 计 算 : =PL/r中 tan(+1)+r1tan2 其 中 : P是 原 始 力 , L是 原 始 力 作 用 点 到 螺 杆 中 心 距 离 , r中 是 螺 旋 中 经 的 一 半 , 是 螺 旋 升 角 , 1螺 母 于 螺 杆 的 摩 擦 角 , r1摩 擦 力 矩 计 算 半 径 , 2工 件 与 螺 杆 头 部 (或 压 块 )间 的 摩 擦 角 2006-2 104 自 锁 性 能 : 因 为 楔 块 的 自 锁 条 件 为 11.5 - 17 ,而 螺旋 夹 紧 装 的 螺 旋 升 角 (2 - 4 )很 小 ,所 以 自 锁性 很 好 . 传 力 系 数 : ip=/P=L/r中 tan(+1)+r1tan2 楔 块的 ip 2006-2 105 多 位 或 多 件 夹 紧 : 为 了 减 小 夹 压 的 辅 助 时 间 和 提 高 生 产 率 ， 可 采用 多 位 或 多 件 夹 紧 装 置 。 压 块 的 材 料 一 般 为 45钢 ， HRC:43-48 螺 杆 的 材 料 一 般 为 45钢 ， HRC:33-38 2006-2 106 3、 偏 心 夹 紧 装 置 偏 心 夹 紧 装 置 也 是 由 楔 块 夹 紧 装 置 的 一 种 变 形 。 2006-2 107 圆 偏 心 夹 紧 力 : =PL/tan(+1)+tan2 其 中 L为 手 柄 长 度 ； 支 承 轴 中 心 (回 转 中 心 )到 夹 紧 点 距 离 ； 1， 2分 别 为 偏 心 轮 与 支 承 轴 及 偏 心 轮 与 工 件 间的 摩 擦 角 。 2006-2 108 传 力 系 数 ip: ip=L/tan(+1)+tan2 ，远 小 于 螺 旋 夹 紧 的 ip 特 点 及 应 用 场 合 : 偏 心 夹 紧 与 螺 旋 夹 紧 相 比 ， 夹 紧 行 程 小 ，夹 紧 力 小 ， 自 锁 能 力 差 ， 但 夹 紧 迅 速 ， 结 构紧 凑 ， 所 以 常 用 与 切 削 力 不 大 ， 振 动 较 小 的 的 场合 ， 常 与 其 他 夹 紧 元 件 联 合 使 用 。 2006-2 109 4、 定 心 夹 紧 结 构 2006-2 110 2006-2 111 定 心 夹 紧 结 构 是 一 种 利 用 定 位 夹 紧 元 件 等 速移 动 或 弹 性 变 形 来 保 证 工 件 准 确 定 心 或 对 中的 装 置 。 使 工 件 的 定 位 和 夹 紧 过 程 同 时 完 成 ， 而 定 位元 件 与 夹 紧 元 件 合 二 为 一 。 2006-2 112 机 床 夹 具 的 基 本 要 求 和 设 计 步 骤一 、 对 机 床 夹 具 的 基 本 要 求 对 机 床 夹 具 的 基 本 要 求 可 总 括 为 四 个 方 面 ： 稳 定 地 保 证 工 件 的 加 工 精 度 ； 提 高 机 械 加 工 的 劳 动 生 产 率 ； 结 构 简 单 ， 有 良 好 的 结 构 工 艺 性 和 劳 动 条 件 ； 应 能 降 低 工 件 的 制 造 成 本 。 2006-2 113 二 、 夹 具 设 计 的 工 作 步 骤 研 究 原 始 资 料 ， 明 确 设 计 任 务 考 虑 和 确 定 夹 具 的 结 构 方 案 ， 绘 制 结 构 草 图 绘 制 夹 具 总 图 确 定 并 标 注 有 关 尺 寸 和 夹 具 技 术 要 求 绘 制 夹 具 零 件 图 2006-2 114 小 结 1.机 床 夹 具 是 由 定 位 元 件 ， 夹 紧 装 置 ， 对 刀元 件 ， 夹 具 体 部 分 组 成 ， 机 床 夹 具 设 计 也 就 是 针 对 夹 具 组 成 的 各 个 部分 进 行 设 计 ， 其 中 定 位 与 夹 紧 两 个 环 节 是 夹 具 设 计 的 重 点 。 2006-2 115 2.定 位 就 是 确 定 工 件 在 夹 具 种 的 正 确 位 置 ，是 通 过 在 夹 具 上 设 置 正 确 的 定 位 元 件 与 工 件定 位 面 的 接 触 来 实 现 的 。 工 件 的 定 位 有 完 全 定 位 和 不 完 全 定 位 ， 要 根据 其 具 体 加 工 要 求 而 定 ， 欠 定 位 在 夹 具 设 计种 是 不 容 许 的 ， 而 过 定 位 则 有 条 件 地 采 用 。 2006-2 116 3.通 常 ， 由 于 定 位 副 制 造 不 准 确 或 采 用 了 基准 不 重 合 定 位 等 原 因 ， 定 位 过 程 中 会 引 入 定位 误 差 ， 定 位 误 差 的 计 算 要 根 据 具 体 情 况 分 析 计 算 。 2006-2 117 4.夹 紧 是 为 了 克 服 切 削 力 等 外 力 干 扰 而 使 工件 在 空 间 中 保 持 正 确 的 定 位 位 置 的 一 种 手 段 。 夹 紧 一 般 在 定 位 步 骤 之 后 ， 有 时 定 位 与 夹 紧是 同 时 进 行 的 ， 入 膨 胀 式 定 心 夹 紧 机 构 。 2006-2 118 5.车 ， 铣 ， 钻 ， 磨 等 不 同 的 机 床 其 夹 具 设 计具 有 各 自 典 型 特 点 ， 应 根 据 具 体 设 计 任 务 ，遵 循 夹 具 设 计 的 基 本 要 求 和 步 骤 进 行 设 计 。
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