《汽車制造工藝學(xué)》四章

1、內(nèi)容提要 機(jī)床夾具是機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。為保證工件某工序的加工要求，必須使工件在機(jī)床上相對(duì)刀具的切削或成形運(yùn)動(dòng)處于準(zhǔn)確的相對(duì)位置，必須通過(guò)一定的裝置把工件固定保持在準(zhǔn)確定位的位置上。 本章主要討論工件在夾具上的定位原理與定位誤差、夾緊裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算。 本章內(nèi)容主要包括： (1)工件定位基本原理； (2)基本定位元件對(duì)工件的定位； (3)定位誤差的分析與計(jì)算； (4)夾緊力及夾緊裝置設(shè)計(jì)的一般原則； (5)常用的夾緊機(jī)構(gòu)； (6)典型機(jī)床夾具?；鶞?zhǔn)的概念和工件的裝夾第一節(jié) 基準(zhǔn)的概念和工件的安裝一、基準(zhǔn)的概念 在零件圖上或?qū)嶋H的零件上，用來(lái)確定一些點(diǎn)、線、面位置時(shí)所依據(jù)的那些點(diǎn)

2、、線、面稱為基準(zhǔn)。（一）基準(zhǔn)的分類 基準(zhǔn)按其作用的不同，可分為兩大類： 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)基準(zhǔn) 工序基準(zhǔn) 工藝基準(zhǔn) 定位基準(zhǔn) 測(cè)量基準(zhǔn) 裝配基準(zhǔn)基準(zhǔn)的概念和工件的裝夾 （1） 設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 設(shè)計(jì)人員在零件圖上標(biāo)注尺寸或相互位置關(guān)系時(shí)所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面稱為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。基準(zhǔn)的概念和工件的裝夾 （2）工藝基準(zhǔn) 零件在加工或裝配過(guò)程中所使用的基準(zhǔn)，稱為工藝基準(zhǔn)(也稱制造基準(zhǔn))。工藝基準(zhǔn)按用途又可分為： 工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)1、工序基準(zhǔn)：在工序圖上標(biāo)注被加工表面尺寸(稱工序尺寸)和相互位置關(guān)系時(shí)，所依據(jù)的點(diǎn)、線、面稱為工序基準(zhǔn)。2、定位基準(zhǔn)：工件在機(jī)床上加工時(shí)，在工件上用以確定被加工表面相對(duì)機(jī)床、

3、夾具、刀具位置的點(diǎn)、線、面稱為定位基準(zhǔn)。確定位置的過(guò)程稱為定位。加工軸類零件時(shí)，常以頂尖孔為定位基準(zhǔn)。加工盤類零件時(shí)，常以孔和端面為定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的概念和工件的裝夾3、測(cè)量基準(zhǔn)：在工件上用以測(cè)量己加工表面位置時(shí)所依據(jù)的點(diǎn)、線、面稱為測(cè)量基準(zhǔn)。4、裝配基準(zhǔn)：在裝配時(shí)，用來(lái)確定零件或部件在機(jī)器中的位置時(shí)所依據(jù)的點(diǎn)、線、面稱為裝配基準(zhǔn)。 如齒輪裝在軸上，內(nèi)孔是它的裝配基準(zhǔn)；軸裝在箱體孔上，則軸頸是裝配基準(zhǔn)；主軸箱體裝在床身上，則箱體的底面是裝配基準(zhǔn)。各基準(zhǔn)之間的關(guān)系（如圖）基準(zhǔn)的概念和工件的裝夾（二）定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)又分為粗定位基準(zhǔn)、精定位基準(zhǔn)和輔助定位基準(zhǔn)，分別簡(jiǎn)稱為粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)和輔助基

4、準(zhǔn)。 粗基準(zhǔn)：以未加工過(guò)的表面進(jìn)行定位的基準(zhǔn)稱粗基準(zhǔn)，也就是第一道工序所用的定位基準(zhǔn)為粗基準(zhǔn)。 精基準(zhǔn)：以已加工過(guò)的表面進(jìn)行定位的基準(zhǔn)稱精基準(zhǔn)。 輔助基準(zhǔn)：該基準(zhǔn)在零件的裝配和使用過(guò)程中無(wú)用處，只是為了便于零件的加工而設(shè)置的基準(zhǔn)稱輔助基準(zhǔn)。如軸加工用的頂尖孔等。 選擇定位基準(zhǔn)主要是為了保證零件加工表面之間以及加工表面與未加工表面之間的相互位置精度，因此定位基淮的選擇應(yīng)從有相互位置精度要求的表面間去找。 基準(zhǔn)的概念和工件的裝夾 （1）精基準(zhǔn)的選擇 選擇精基準(zhǔn)時(shí)主要考慮應(yīng)保證加工精度并使工件裝夾得方便、準(zhǔn)確、可靠。因此，要遵循以下幾個(gè)原則： 1、基準(zhǔn)重合的原則 盡量選擇工序基準(zhǔn)(或設(shè)計(jì)基準(zhǔn))為定位

5、基準(zhǔn)。這樣可以減少由于定位基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化引起的加工誤差。 如圖(a）是在鉆床上成批加工工件孔的工序簡(jiǎn)圖。 若選N面為尺寸B的定位基準(zhǔn) 見(jiàn)圖(b) ，鉆頭相對(duì)1面位置已調(diào)整好且固定不動(dòng)，則加工這一批工件時(shí)尺寸B不受尺寸A變化的影響。 若選擇M面為定位基準(zhǔn) 見(jiàn)圖(c) ，鉆頭相對(duì)2面已調(diào)整好且固定不動(dòng)，則加工的尺寸B要受到尺寸A變化的影響，使尺寸B精度下降。基準(zhǔn)的概念和工件的裝夾 2、基準(zhǔn)不變的原則 盡可能使各個(gè)工序的定位基準(zhǔn)相同。 如軸類多以兩個(gè)頂尖孔為定位基準(zhǔn)；齒輪加工以內(nèi)孔和端面為定位基準(zhǔn)；箱體加工以平面和兩個(gè)銷孔為定位基準(zhǔn)。 各工序所用的夾具統(tǒng)一，減少了設(shè)計(jì)和制造夾具的時(shí)間和費(fèi)用； 避免因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)

6、換過(guò)多帶來(lái)的誤差，有利于保證其相互位置精度；各表面之間達(dá)到很高的位置精度； 避免多次裝夾帶來(lái)的裝夾誤差和減少多次裝載工件的輔助時(shí)間。 3、互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工的原則 兩個(gè)表面互為基準(zhǔn)反復(fù)加工，可以不斷提高定位基準(zhǔn)的精度，保證兩個(gè)表面之間相互位置精度。 如加工套筒類，先以孔定位加工外圓，再以外圓定位加工孔，反復(fù)加工幾次就可大大提高同軸度精度。基準(zhǔn)的概念和工件的裝夾 4、自為基準(zhǔn)的原則 當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量小且均勻時(shí)，可選擇加工表面本身為精基準(zhǔn)，以保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率。 精鉸孔時(shí)，鉸刀與主軸采用浮動(dòng)連接，加工時(shí)是以孔本身為定位基準(zhǔn)。 磨削車床床身導(dǎo)軌面時(shí)，常在磨頭上裝百分表以導(dǎo)軌面本身

7、為基準(zhǔn)來(lái)找正工件，或者用觀察火花的方法來(lái)找正工件。 精鏜連桿小頭孔，以自身定位。 自為基準(zhǔn)加工只能提高加工表面的尺寸精度，不能提高表面間的相互位置精度，后者應(yīng)由先行工序保證。 5、應(yīng)能使工件裝夾穩(wěn)定可靠、夾具簡(jiǎn)單?；鶞?zhǔn)的概念和工件的裝夾 （2）粗基準(zhǔn)的選擇 1、選擇要求加工余量小而均勻的重要表面為粗基準(zhǔn)，以保證該表面有足夠而均勻的加工余量。 (此原則簡(jiǎn)稱：余量均勻原則) 例如，導(dǎo)軌面是車床床身的主要工作表面，要求在加工時(shí)切去薄而均勻的一層金屬，使其保留鑄造時(shí)在導(dǎo)軌面上所形成的均勻而細(xì)密的金相組織，以便增加導(dǎo)軌的耐磨性。另外，小而均勻的加工余量將使切削力小而均勻，因此引起的工件變形小，而且不易產(chǎn)

8、生振動(dòng)，從而有利于提高導(dǎo)軌的幾何精度和降低表面粗糙度。見(jiàn)圖 2、某些表面不需加工，則應(yīng)選擇其中與加工表面有相互位置精度要求的表面為粗基準(zhǔn)。(此原則簡(jiǎn)稱：相互位置原則) 見(jiàn)下圖及后圖基準(zhǔn)的概念和工件的裝夾基準(zhǔn)的概念和工件的裝夾 3、選擇比較平整、光滑、有足夠大面積的表面為粗基準(zhǔn)。該表面不允許有澆、冒口的殘跡和飛邊，以確保安全、可靠、誤差小。(此原則簡(jiǎn)稱：光滑平整原則) 4、粗基準(zhǔn)在同一定位方向上只允許在零件加工工序中使用一次，不允許重復(fù)使用。(此原則簡(jiǎn)稱：一次使用原則) 因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的精度和粗糙度都很差，如果重復(fù)使用，則不能保證工件相對(duì)刀具的位置在重復(fù)使用粗基準(zhǔn)的工序中都一致，因而影響加工精度。

9、基準(zhǔn)的概念和工件的裝夾二、工件的裝夾方法 (一) 直接找正定位的裝夾 將工件直接放在機(jī)床上，工人可用百分表、劃線盤、直角尺等對(duì)被加工表面進(jìn)行找正，確定工件在機(jī)床上相對(duì)刀具的正確位置之后再夾緊。見(jiàn)圖 這種裝夾方法，找正困難且費(fèi)時(shí)間，找正的精度要依靠生產(chǎn)工人的經(jīng)驗(yàn)和量具的精度，因此多用于單件、小批生產(chǎn)或某些相互位置精度要求很高、應(yīng)用夾具裝夾又難以達(dá)到精度的零件加工。(二) 按劃線找正裝夾 工件在切削加工前，預(yù)先在毛坯表面上劃出要加工表面的輪廓線，然后按所劃的線將工件在機(jī)床上找正、夾緊。 劃線時(shí)要注意照顧各表面間的相互位置和保證被加工表面有足夠的加工余量。 這種裝夾方法被廣泛用于單件、小批生產(chǎn)，尤其

10、是用于形狀較復(fù)雜的大型鑄件或鍛件的機(jī)械加工。這種方法的缺點(diǎn)是增加了劃線工序，另外由于劃的線條本身有一定的寬度，劃線時(shí)又有劃線誤差，因此它的裝夾精度低，一般在0.20.5 mm 之間。基準(zhǔn)的概念和工件的裝夾基準(zhǔn)的概念和工件的裝夾(三) 在夾具中裝夾 夾具固定在機(jī)床上，夾具本身有使工件定位和夾緊的裝置。工件在夾具上固定以后便獲得了相對(duì)刀具的正確位置。 這種裝夾方法方便、迅速、精度高且穩(wěn)定，廣泛用于成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)中。如圖1.1階梯軸的銑鍵槽工序，可將工件直接放在夾具體的v形塊上(見(jiàn)圖)，不用找正就保證了工件相對(duì)刀具的位置，然后用壓板夾緊工件，便可進(jìn)行銑鍵槽的工作。 對(duì)于某些零件(例如連桿、曲軸)

11、，即使批量不大，但是為了達(dá)到某些特殊的加工要求，仍需要設(shè)計(jì)制造專用夾具。第二節(jié) 機(jī)床夾具的組成及其分類機(jī)床夾具的組成及其分類一、機(jī)床夾具的組成下面以鉆床夾具和銑床夾具為例進(jìn)行分析（動(dòng)畫)（一） 夾具的作用 (1)可以縮短輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 (2)易于保證加工精度的穩(wěn)定 (3)可擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍 (4)可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn) 機(jī)床夾具通過(guò)使工件在機(jī)床上相對(duì)刀具占有正確的位置的過(guò)程定位，以及克服切削過(guò)程中工件受外力的作用保持工件的準(zhǔn)確位置的過(guò)程夾緊，來(lái)實(shí)現(xiàn)工件裝夾。定位和夾緊兩個(gè)過(guò)程的綜合稱為裝夾,完成工件裝夾的工藝裝備稱為機(jī)床夾具。機(jī)床夾具的組成及其分類（二） 夾具的組成 (1)

12、定位元件：與工件的定位基準(zhǔn)相接觸，確定工件在夾具中的正確位置。 (2)夾緊裝置：這是用于夾緊工件的裝置，在切削時(shí)使工件在夾具中保持既定位置。 (3)對(duì)刀元件：這種元件用于確定夾具與刀具的相對(duì)位置。 (4)夾具體：這是用于聯(lián)接夾具各元件及裝置，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件。它與機(jī)床相結(jié)合，使夾具相對(duì)機(jī)床具有確定的位置。 任何夾具都必須有定位元件和夾緊裝置，它們是保證工件加工精度的關(guān)鍵，目的是使工件“定準(zhǔn)、夾牢”。 (5)其它元件及裝置：夾具的其他元件及裝置包括連接元件、分度裝置及鎖緊機(jī)構(gòu)等。這里主要介紹連接元件。機(jī)床夾具的組成及其分類 夾具在機(jī)床上必須定位夾緊，才能最終保證工件與刀具的相對(duì)位置，在機(jī)

13、床上進(jìn)行夾具定位夾緊的元件，稱之為連接元件。 對(duì)于銑床、刨床、鏜床等機(jī)床，夾具都是裝在工作臺(tái)上，用兩個(gè)定位鍵定位，用若干個(gè)螺栓夾緊。 對(duì)于車床和內(nèi)外圓磨床，其夾具一般是安裝在主軸上，其安裝方法如圖6.3所示。 A. 用莫氏錐度配合并用拉桿從尾部拉緊如圖 （a） 。 B. 用圓柱定位面定位螺紋連接，并用兩個(gè)壓塊防松保險(xiǎn)如圖（b）。 C. 用短錐和端面定位，螺釘夾緊如圖（c）。 D. 用過(guò)渡盤定位。過(guò)渡盤與主軸端部是用短錐和端面定位，夾具體用止口與過(guò)渡盤定位，用螺釘夾緊如圖 （d）。 對(duì)于鉆床，一般不用定位鍵和T形槽螺釘、開(kāi)口耳座夾緊 機(jī)床夾具的組成及其分類 通用夾具 如車床上常用的三爪自定心卡盤

14、、四爪單動(dòng)卡盤、頂尖，銑床上常用的平口鉗、分度頭、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等均屬此類夾具。該類夾具由于具有較大的通用性，故得其名。通用夾具一般已標(biāo)準(zhǔn)化，并由專門的專業(yè)工廠（如機(jī)床附件廠）生產(chǎn)，常作為機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)附件提供給用戶。二、機(jī)床夾具的分類按通用化程度可分為兩大類 專用夾具是專門為某工件的某工序設(shè)計(jì)和制造的專用夾具,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、操作迅速方便，因設(shè)計(jì)和制造的周期較長(zhǎng)，批量少，所以成本較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，因無(wú)法使用而報(bào)廢，因此專用夾具適用于產(chǎn)品固定的成批或大量生產(chǎn)中。機(jī)床夾具的組成及其分類按夾具結(jié)構(gòu)與夾具零件的通用性程度分類： 專用夾具、組合夾具、成組夾具組合夾具 組合夾具是用系列化的標(biāo)準(zhǔn)零件和部件根據(jù)

15、加工工序的要求拼裝而成的。機(jī)床夾具的組成及其分類成組夾具：僅調(diào)整（或更換）夾具中的個(gè)別元件便可使用于一組（結(jié)構(gòu)相似）零件的加工。工 件 的 定 位 定位的目的是使工件在夾具中相對(duì)于機(jī)床、刀具都有一個(gè)確定的正確位置。工件上用來(lái)定位的表面稱為定位基準(zhǔn)面。 一、六點(diǎn)定位原理（工件定位的六自由度原則） 一個(gè)自由的物體相對(duì)于三個(gè)相互垂直的空間坐標(biāo)系，有六種活動(dòng)的可能性(三種是移動(dòng)，三種是轉(zhuǎn)動(dòng))。習(xí)慣把這種活動(dòng)的可能性稱為自由度，自由物體在空間的不同位置，就是這六種活動(dòng)的綜合結(jié)果。因此空間任一自由物體共有六個(gè)自由度。 如圖所示，這六個(gè)自由度為沿x、y、z軸移動(dòng)的三個(gè)自由度；繞x、y、z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的三個(gè)自由度。

16、 若使物體在某方向有確定的位置，就必須限制在該方向的自由度，所以要使工件在空間處于相對(duì)固定不變的位置，就必須對(duì)六個(gè)自由度加以限制。第三節(jié) 工件的定位原理六 點(diǎn) 定 位 原 理 用相當(dāng)于六個(gè)支承點(diǎn)的定位元件與工件的定位基準(zhǔn)面接觸，如圖所示。在底面xoy內(nèi)，三個(gè)支承點(diǎn)限制了x和y方向旋轉(zhuǎn)自由度、z 方向移動(dòng)自由度；在側(cè)面yoz內(nèi)，兩個(gè)支承點(diǎn)限制了x方向移動(dòng)自由度、 z 方向旋轉(zhuǎn)自由度；在端面xoz內(nèi)，一個(gè)支承點(diǎn)限制了y方向移動(dòng)自由度。 用正確分布的六個(gè)支承點(diǎn)來(lái)限制工件的六個(gè)自由度，使工件在夾具中得到正確位置的規(guī)律稱為六點(diǎn)定位原理。 六 點(diǎn) 定 位 原 理 工件在加工中對(duì)六個(gè)自由度的限制，要根據(jù)被加

17、工工件的加工要求來(lái)確定。如圖所示。 圖 (a)是在工件上加工不通槽。槽寬由刀具直徑保證，但是要保證尺寸A、尺寸B、尺寸C ，就需要限制x、y、 z方向的移動(dòng)和x、y、 z的旋轉(zhuǎn)六個(gè)自由度。這種定位方法，稱為完全定位。 圖 (b)是在工件上加工通槽，不需要保證C，所以也不必限制y方向的移動(dòng)自由度，只需要限制其它五個(gè)自由度就可以了。 圖 (c)是在工件上加工平面，不需要保證尺寸B、C，所以也不必限制x方向的移動(dòng)、 z 方向的旋轉(zhuǎn)自由度，只需要限制其它三個(gè)自由度就可以了。 這種沒(méi)有完全限制六個(gè)自由度而仍然保證有關(guān)工序尺寸的定位方法，稱為不完全定位。二、工件正確定位應(yīng)限制的自由度六 點(diǎn) 定 位 原 理

18、 如果兩種定位元件均能限制工件的同一個(gè)方向自由度時(shí)，稱為過(guò)定位。 對(duì)于過(guò)定位的工件，施加夾緊力后，可能產(chǎn)生工件變形或定位元件被損壞、定位精度降低等不良后果。 圖(a)是軸承蓋的定位簡(jiǎn)圖。圖中長(zhǎng)V形塊與兩個(gè)支撐釘A、B的組合均限制了z方向移動(dòng)自由度， 屬于過(guò)定位，后果如圖（b）所示。 避免產(chǎn)生這種不良后果的方法有： 消除過(guò)定位現(xiàn)象 改變過(guò)定位件的結(jié)構(gòu)，使它失去過(guò)定位的能力。如兩個(gè)支承釘去掉一個(gè)，只剩一個(gè)支承釘用來(lái)限制；或把兩個(gè)支承釘聯(lián)起來(lái)并可移動(dòng)如圖(c) ，消除限制z方向移動(dòng)自由度。 當(dāng)確定定位元件尺寸時(shí)，應(yīng)使過(guò)定位元件(支承釘)與工件定位基準(zhǔn)之間有足夠間隙，以保證在任何情況下，工件總與v形塊

19、兩側(cè)面接觸，以限制z方向移動(dòng)自由度。六 點(diǎn) 定 位 原 理 各種定位若定位支承點(diǎn)少于所應(yīng)消除的自由度數(shù)，則工件定位不足，稱為欠定位。這種定位方法不能滿足加工要求，因此是不允許的。 表4-2為常見(jiàn)形式應(yīng)限制的自由度P80 六 點(diǎn) 定 位 原 理六 點(diǎn) 定 位 原 理六 點(diǎn) 定 位 原 理完全定位不完全定位過(guò)定位欠定位 定 位元件定位元件的主要技術(shù)要求和常用材料術(shù)要求： 要求一定的：定位精度、粗糙度值、耐磨性、硬度和剛度。 常用的材料： 低碳鋼 如20鋼或20Cr鋼，工件表面經(jīng)滲碳淬火，深度0.81.2mm左右，硬度HRC5565。 高碳鋼 如T7、T8、T10等，淬硬至HRC5565。 此外也有

20、用中碳鋼 如45鋼，淬硬至HRC4348。 第四節(jié) 常用定位元件和工件在夾具中的定位誤差 夾具定位元件的結(jié)構(gòu)和尺寸，主要取決于工件上已被選定的定位基準(zhǔn)面的結(jié)構(gòu)形狀、大小及工件的重量等。 定位元件在夾具中的布置，既要符合六點(diǎn)定位原理，又要能保證工件定位的穩(wěn)定性。 定 位元件 支承板 一般用作精基準(zhǔn)面較大時(shí)的定位元件。 如圖。(a) 平板式支承板，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，但不易清除落入沉頭螺釘孔內(nèi)的碎屑； (b) 臺(tái)階式支承板，裝夾螺釘?shù)钠矫娴陀谥С忻?5mm，克服了不易清屑的缺點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)不緊湊； (c) 斜糟式支承板，在支承面上開(kāi)兩個(gè)斜糟為固定螺釘用，使清屑容易又結(jié)構(gòu)緊湊。 不論采用支承釘或支承板作為定

21、位元件，裝人夾具體后，為使各支承面在一個(gè)水平面內(nèi)，應(yīng)再修磨一次。（一）固定式定位元件 支承釘 多用于以平面作定位基準(zhǔn)時(shí)的定位元件。 如圖， (a)平頂支承釘，適用于己加工表面的定位； (b) 圓頂支承釘，適用于毛坯面定位，以減小裝夾誤差，但支撐釘容易磨損和壓傷工件基準(zhǔn)面； (c) 花紋頂面支撐釘，用于工件的側(cè)面定位，增大摩擦系數(shù)，但清除切屑不方便，不易用在水平面定位； (d) 帶襯套支撐釘，批量大、磨損快時(shí)使用，便于拆卸。 支撐釘與夾具體的配合可用H7/r6或H7/n6。一、常用定位元件 定 位元件 定位銷 對(duì)于既用平面又用與平面相垂直的圓柱孔定位的工件，通常用定位銷作定位元件。 圖是幾種常用

22、的圓柱型定位銷。圖(a)、(c) 固定式定位銷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用H7/r6與夾具體直接配合；圖(b)、(d) 帶村套的可換式定位銷，用于大批量生產(chǎn)，因工件裝卸次數(shù)頻繁，定位銷易磨損，采用此結(jié)構(gòu)便于更換，襯套外徑與夾具體配合采用H7/n6，而內(nèi)徑與定位銷的配合采用H7/h6或H7/g6；圖 (e) 可換的支承墊圈銷，用于凸肩端面易磨損的場(chǎng)合，可以在銷子未裝入之前，將墊圈支承面與其它支承面磨成同一平面。 所有定位銷的定位端頭部均做成15的長(zhǎng)倒角，以便于工件套人，定位銷與定位孔的配合采用K7/g6或H7/f7。 在加工套筒類工件時(shí)，也常用錐形定位銷，如圖所示，(a)用于粗基準(zhǔn)，(b)用于精基準(zhǔn)。 定

23、位元件 在加工箱體工件時(shí)，往往采用一平面及與該平面垂直的兩孔為定位基準(zhǔn)。定位元件則為一平面、一短圓柱銷及一短的削角銷，如圖6.12。削角銷的截面形狀，見(jiàn)圖6.13。 定位心軸 用于以內(nèi)孔表面為定位基準(zhǔn)的工件，如套筒、盤類等。 心軸的結(jié)構(gòu)如圖6.14，其中 (a)是圓柱心軸， (b)是花鍵心軸，與孔的配合常采用H7/h8或H7/g6；(c)為錐心軸，其錐度一般為1/15001/2000，使用時(shí)將工件輕輕壓人，依靠錐面使工件對(duì)中和漲緊，此種心軸用于磨削或精車。 v形塊 用于以外圓表面為定位基準(zhǔn)的工件。 其結(jié)構(gòu)如圖6.15。 v形塊用銷子及螺釘緊固在夾具體上，工件外圓中心對(duì)中于兩斜面的對(duì)稱軸線上。兩

24、斜面的夾角一般選用60,90,120。當(dāng)基準(zhǔn)面較大時(shí)可選用圖6.16的結(jié)構(gòu)，其中 (b)用于粗基準(zhǔn)；(a) (c)用于精基準(zhǔn)。 定 位元件（二）可調(diào)式定位元件 主要用于粗基準(zhǔn)定位。當(dāng)毛坯的尺寸及形狀變化較大時(shí)，為了適應(yīng)各批毛坯表面位置的變化，需采用可調(diào)支承進(jìn)行定位。如圖。（三）輔助式支承元件 工件在裝夾加工時(shí)，為了增加工件的剛性和穩(wěn)定性，但又要避免過(guò)定位，此時(shí)經(jīng)常采用輔助支承，圖示為常見(jiàn)的幾種輔助支承。(a)、(b)為旋出式輔助支承，(a)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但會(huì)損傷工件定位面，帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)而破壞定位；(b) 支承只做上下運(yùn)動(dòng)，避免了上述缺點(diǎn)。(c)是彈力式輔助支承，靠彈簧的彈力使支承與工件表面接觸，并

25、可鎖緊；(圖)是推力式輔助支承，推動(dòng)楔塊頂起支承，通過(guò)漲緊進(jìn)行鎖緊。 一般輔助支承是在工件定位后才參與工作，故不起定位作用。緒 論 定 位元件（四）浮動(dòng)式定位支承 由于工件定位表面有幾何形狀誤差，或當(dāng)定位表面是斷續(xù)表面、階梯表面時(shí)，采用浮動(dòng)式支承可以增加與工件的接觸點(diǎn)，提高剛度，又可避免過(guò)定位。 這種支承在結(jié)構(gòu)上是活動(dòng)的，能夠隨工件定位基準(zhǔn)面位置的變化而自動(dòng)與之相適應(yīng)，如圖所示。(a)是兩點(diǎn)浮動(dòng)式支承；(b)、(c)是三點(diǎn)浮動(dòng)支承；(d)是杠桿式浮動(dòng)支承；(e)是斜面式浮動(dòng)支承。 上述各種浮動(dòng)支承，只限制工件一個(gè)方向自由度，起一個(gè)支承點(diǎn)的作用。 定位元件所限制的自由度數(shù)，與定位元件的形式、數(shù)量

26、及其布置情況有關(guān)。 表中4-3列舉了各種定位元件所能限制的自由度數(shù)。組合定位分析二、 組合定位分析 實(shí)際生產(chǎn)中工件的形狀千變?nèi)f化各不相同，往往不能用單一定位元件定位單個(gè)表面就可解決定位問(wèn)題的，而是要用幾個(gè)定位元件組合起來(lái)同時(shí)定位工件的幾個(gè)定位面。復(fù)雜的機(jī)器零件都是由一些典型的幾何表面（如平面、圓柱面、圓錐面等）做各種不同組合而形成的，因此一個(gè)工件在夾具中的定位，實(shí)質(zhì)上就是把前面介紹的各種定位元件做不同組合來(lái)定位工件相應(yīng)的幾個(gè)定位面，以達(dá)到工件在夾具中的定位要求，這種定位分析就是組合定位分析。（一） 組合定位分析要點(diǎn) 1、幾個(gè)定位元件組合起來(lái)定位一個(gè)工件相應(yīng)的幾個(gè)定位面，該組合定位元件能限制工件

27、的自由度總數(shù)等于各個(gè)定位元件單獨(dú)定位各自相應(yīng)定位面時(shí)所能限制自由度的數(shù)目之和，不會(huì)因組合后而發(fā)生數(shù)量上的變化，但它們限制了哪些方向的自由度卻會(huì)隨不同組合情況而改變。 2、組合定位中，定位元件在單獨(dú)定位某定位面時(shí)原起限制工件移動(dòng)自由度的動(dòng)作可能會(huì)轉(zhuǎn)化成起限制工件轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的作用。但一旦轉(zhuǎn)化后，該定位元件就不再起原來(lái)限制工件移動(dòng)自由度的作用了。 3、單個(gè)表面的定位是組合定位分析的基本單元。例如：三個(gè)支承釘定位一平面時(shí)，就以平面定位做為定位分析的基本單元，限制 三個(gè)方向自由度，而不再進(jìn)一步去探討這三個(gè)方向的自由度分別由哪個(gè)支承釘來(lái)限制。否則易引起混亂，對(duì)能夠?yàn)榉治龊翢o(wú)幫助。（二） 幾種不同組合形式的

28、定位分析 一個(gè)平面和二個(gè)與其垂直（即一面兩孔）的孔的組合 一個(gè)平面和二個(gè)與其垂直的外圓柱面的組合 一個(gè)孔和一個(gè)平行于孔中心線的平面的組合 其它 舉例組合定位分析定位誤差三、 定位誤差 六點(diǎn)定位原理，可以保證工件在夾具中的正確位置，但是能否滿足加工精度的要求，還需要進(jìn)一步討論定位的準(zhǔn)確性，即定位誤差有多大。為了保證加工質(zhì)量，應(yīng)滿足如下關(guān)系： e總T式中 e總各種因素產(chǎn)生誤差的總和； T工件被加工尺寸的公差。上式又可寫成： e定T式中 e定定位誤差； 除定位誤差以外，其它因素所引起的誤差總和(如機(jī)床、刀具誤差，工藝系統(tǒng)變形等)，可按加工經(jīng)濟(jì)精度查表確定。定位誤差（一） 定位誤差的組成 所謂定位誤差

29、，是指由于工件定位造成的加工面相對(duì)工序基準(zhǔn)的位置誤差。因?yàn)閷?duì)一批工件來(lái)說(shuō)，刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動(dòng)的，即被加工表面的位置相對(duì)于定位基準(zhǔn)是不變的，所以定位誤差就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量。 定位誤差的組成及產(chǎn)生原因有以下兩個(gè)方面： 1、 定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不一致所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)不重合誤差，即工序基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以e不表示。 2、 定位基準(zhǔn)面和定位元件本身的制造誤差所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)位置誤差，即定位基準(zhǔn)的相對(duì)位置在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以e基表示。故有 e定= e不+e基（兩種計(jì)算方法：極限位置法；單項(xiàng)計(jì)算法） 此公式是在加工尺寸方向上的

30、代數(shù)和。緒 論定位誤差 1、工件以平面定位時(shí)的定位誤差 圖示為在鏜床上加工箱體的A、B兩通孔時(shí)的定位情況(因是通孔，所以不需要止動(dòng)定位基準(zhǔn))，要保證尺寸A1、A2和B1、B2。加工時(shí)刀具位置經(jīng)調(diào)整好不再改變，因此對(duì)加工一批工件來(lái)說(shuō)，被加工的A、B二孔表面相對(duì)夾具的位置不變。 加工孔A時(shí)，尺寸A1的工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)均是D面，基準(zhǔn)重合，所以 e不(A1)0 定位基準(zhǔn)面D有角度制造誤差T/2，根據(jù)基準(zhǔn)位置誤差的定義有： e基(A1)=2H.tanT 所以 e定(A1)=e不(A1) +e基(A1)= 2H.tan T緒 論定位誤差 尺寸A2的工序基準(zhǔn)是E面，定位基準(zhǔn)是C面，基準(zhǔn)不重合，根據(jù)基準(zhǔn)不重

31、合誤差的定義有： e不(A2) TL2 假定定位基準(zhǔn)C面制造得平整光滑，則同批工件的定位基準(zhǔn)位置不變，此時(shí)就有： e基(A2)0 所以 e定(A2)=e不(A2) +e基(A2)=TL2 加工孔B1時(shí)，尺寸B1的工序基準(zhǔn)是F面，定位基準(zhǔn)是D面，基準(zhǔn)不重合，根據(jù)定義有： e不(B1) TL1 e基(B1)= 2H.tan T所以 e定(B1)=e不(B1) +e基(B1)=TL1 +2H.tan T緒 論定位誤差 尺寸B2的工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)均是C面，基準(zhǔn)重合，此時(shí)有： e不(B2) 0 e基(B2) 0所以 e定(B2)=e不(B2)+e基(B2)=0 工件以平面定位時(shí)，在大多數(shù)情況下，不考慮

32、定位基準(zhǔn)面和定位元件的制造誤差。 2、工件以外圓柱定位的定位誤差 外圓面在v形塊上定位時(shí)的定位誤差。如圖，在圓柱面上加工一平面。設(shè)V形塊的夾角a無(wú)制造誤差，外圓定位面的直徑公差為Td。 (a)中加工尺寸A，工序基準(zhǔn)為o1中心線。一批工件從最小尺寸dTd變到最大尺寸d，工序基準(zhǔn)從o1變到o2 ，工序基準(zhǔn)o1在加工尺寸方向的最大變動(dòng)量，根據(jù)定義為：緒 論定位誤差 從結(jié)果看出，e定與v形塊夾角有關(guān)，越大，e定越小，但太大時(shí)，v形塊對(duì)中性差，故常取 =90。 依此方法可對(duì)其它兩種情況進(jìn)行分析，可得：工序基準(zhǔn)為外圓表面上側(cè)母線時(shí)定位誤差為；工序基準(zhǔn)為外圓表面下側(cè)母線時(shí)定位誤差為。 顯然e定(b)e定(a

33、)e定(c) ，圖4.36(b)的尺寸標(biāo)注方法最好。3、工件以內(nèi)孔表面定位時(shí)的定位誤差 工件孔與定位心軸(或銷)采用間隙配合，以孔中心線為工序基準(zhǔn)時(shí)的定位誤差計(jì)算。緒 論定位誤差 當(dāng)工件裝夾到心軸上時(shí)，工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)都是中心線，基準(zhǔn)重合；工件孔和心軸是間隙配合，有制造誤差，則： e不=0 e定=e不+e基=e基 。 設(shè)孔尺寸為D+TD，心軸尺寸為d-Td，最小配合間隙為Cmin，工件裝夾時(shí)心軸放置的位置不同，定位誤差分兩種情況： 心軸垂直放置，如圖(a) ，按最大孔和最小軸求得孔中心線位置的變動(dòng)量為 心軸水平放置，如圖(b)所示，由于自重，工件始終靠往心軸一邊下垂，此時(shí)孔中心線的變動(dòng)是鉛垂

34、方向，其最大值為：4、工件以“一面兩孔”定位時(shí)的定位誤差 當(dāng)采用一平面、兩短圓柱銷的定位元件時(shí)，此時(shí)平面限制三個(gè)自由度，第一個(gè)銷和第二個(gè)銷各限制兩個(gè)自由度，因此過(guò)定位，在兩銷連心線方向過(guò)定位。由于兩孔、兩銷的直徑，兩孔中心距和兩銷中心距都存在制造誤差，故有可能使工件兩孔無(wú)法套在兩定位銷上，如圖所示 設(shè)兩孔直徑分別、孔心距，兩銷直徑、銷心距分別為： 緒 論定位誤差 針對(duì)第二個(gè)銷子解決的方法有：減小直徑；采用削角銷；使其沿x方向移動(dòng)。第三種方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般采用前兩種方法消除過(guò)定位。緒 論定位誤差 減小第二個(gè)銷子直徑。見(jiàn)圖，銷子的大小應(yīng)在AB范圍內(nèi)，由圖得： 此種方法由于銷子直徑減小，配合間隙加大

35、，故使工件繞銷子1的轉(zhuǎn)角誤差加大。 第二個(gè)銷采用削角銷。工件轉(zhuǎn)角誤差要求較嚴(yán)格時(shí)，采用這種方法。不減小第二個(gè)銷子直徑，而轉(zhuǎn)角誤差較小。 a.削角銷寬度b的確定。如圖，令A(yù)F等于圓柱形定位銷應(yīng)減小的部分DE，則可通過(guò)削角而不減小銷的直徑消除過(guò)定位，且工件轉(zhuǎn)角誤差小。由圖可得： b.定位誤差的確定： “1”孔中心線在x、y方向的最大位移為：緒 論定位誤差 “2”孔中心線在x、y方向的最大位移分別為： 兩孔中心連線對(duì)兩銷中心連線的最大轉(zhuǎn)角誤差，可由圖得出： 以上定位誤差都屬于基準(zhǔn)位置誤差，因?yàn)閑不0。 定位銷的直徑公差一般按g6、f7配合選取，兩定位銷之間的尺寸公差取兩孔中心距公差的1/51/3。削

36、角銷的結(jié)構(gòu)尺寸可參考表4.4。削角銷的截面形狀見(jiàn)圖。表4.4削角銷的結(jié)構(gòu)尺寸 銷子直徑d2(mm)4661010181830305050b(mm)23581214B(mm)d21d22d24d26d2 10d212緒 論定位誤差緒 論定位誤差實(shí)例 定位誤差計(jì)算實(shí)例【例題4.1】在套筒零件上銑槽，如圖(a)所示，要求保持尺寸100.08、80.12，其它尺寸已在前工序完成。若采用圖 (b)的定位方案，孔與銷子配合按H7/g6，問(wèn)能否保持加工精度要求？否則應(yīng)如何改進(jìn)？解：按H7/g6的配合精度,則銷子直徑應(yīng)為 ，因銷子為水平放置，故由式(6.25)有： 在銑床上加工，其平均經(jīng)濟(jì)精度為10級(jí)，查表得

37、0.05，所以 可滿足尺寸80.12的要求。 對(duì)于尺寸80.12， 對(duì)于尺寸100.08，又因緒 論定位誤差定位誤差實(shí)例不能滿足尺寸100.08的求。 采用圖(c)的改進(jìn)方案，以端面A和右端孔為定位基準(zhǔn)，銷子與孔的配合仍然按H7/g8，則銷子直徑為 。 可滿足尺寸80.12的要求。 又 e定(10)0 +e定(10)0.05T(10)=0.08可滿足尺寸100.08的要求。 【例題4.2】如圖所示零件，在銑槽工序中，要保證4550(其它尺寸已在前工序完成)。要求設(shè)計(jì)該工序的定位方案，并檢查能否滿足精度要求。解：采用“一面兩孔”的完全定位方案。選取 短圓銷、 短削角銷。查表削角銷b3,B8。夾具

38、的制造公差可取工件公差的1/3左右，即兩銷心距公差 為TLd=0.08,夾具上45角公差取T30 (是定位誤差的一部分)。銑床平均加工經(jīng)濟(jì)精度10級(jí)，查表得4。由式(6.34)得T,45角的定位誤差為：緒 論定位誤差定位誤差實(shí)例這種定位方案可滿足加工精度要求。若不能滿足加工精度要求時(shí)，可采用下述方法解決： 減小銷子與孔的配合間隙，銷子直徑選g5或h6，同時(shí)適當(dāng)減小削角銷寬度b。 采用活動(dòng)錐形定位銷，使孔與銷無(wú)間隙配合，如圖。 定位誤差實(shí)例【例題4.3】有一批直徑為的軸類鑄坯零件，欲在兩端面同時(shí)打中心孔，工件定位方案如圖所示，試計(jì)算加工后這批毛坯上的中心孔與外圓可能出現(xiàn)的最大同軸度誤差，并確定最

39、佳定位方案。 定位誤差實(shí)例【例題4.4】工件定位如圖所示。欲加工C面，要求保證尺寸20土0.1mm試計(jì)算該定位方案能否保證精度要求？若不能滿足要求時(shí)，應(yīng)如何改進(jìn)?解如第18題圖所示，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，而定位基準(zhǔn)為平面，若該平面已加工了，可以認(rèn)為基準(zhǔn)位置誤差為0，只有基準(zhǔn)不重合誤差。 尺寸50的公差值20.20.4(20.1)不能滿足加工要求。解決方案有兩種：（1）改為以50尺寸的另一表面定位基準(zhǔn)；（2）原定位基準(zhǔn)不變，提高50尺寸的加工精度。定位誤差實(shí)例定位誤差實(shí)例定位誤差實(shí)例定位誤差實(shí)例定位誤差實(shí)例對(duì)刀誤差緒 論定位誤差工件的夾緊第五節(jié) 工件的夾緊及夾緊裝置 工件在定位元件上定位后，

40、必須采用一定的裝置將工件壓緊夾牢，使其在加工過(guò)程中不會(huì)因受切削力、慣性力或離心力等作用而發(fā)生振動(dòng)或位移，從而保證加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全，這種裝置稱為夾緊裝置。 機(jī)械加工中所使用的夾具一般都必須有夾緊裝置，在大型工件上鉆小孔時(shí)，可不單獨(dú)設(shè)計(jì)夾緊裝置。 設(shè)計(jì)夾緊裝置的要求：夾緊動(dòng)作要準(zhǔn)確迅速；操作方便省力；夾緊安全可靠；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造。夾緊裝置設(shè)計(jì)和選擇的核心問(wèn)題是： 夾緊力的大小、方向和作用點(diǎn)。工件的夾緊（1）夾緊力的方向 夾緊力的方向選取考慮以下三方面： 1）工件用幾個(gè)表面作為定位基準(zhǔn)。大型工件為保持工件的正確位置，朝向各定位元件都要有夾緊力；小型工件尺寸，則只要垂直朝向主定位面有夾緊力，保證

41、主要定位面與定位元件有較大的接觸面積，就可以使工件裝夾穩(wěn)定可靠。 2）夾緊力的方向應(yīng)方便裝夾和有利于減小夾緊力。為夾緊力Q、重力G、切削力F三者之間的方向組合關(guān)系見(jiàn)圖示、圖示、圖示。 3）夾緊力的方向應(yīng)使工件夾緊后的變形小。由于工件在不同方向上剛性不同，因此對(duì)工件在不同方向施加夾緊力時(shí)所產(chǎn)生的變形也不同。見(jiàn)圖示。一、夾緊力三要素設(shè)計(jì)原則工件的夾緊（2）夾緊力的作用點(diǎn) 夾緊力方向確定后，夾緊力的作用點(diǎn)的位置和數(shù)目的選擇將直接影響工件定位后的可靠性和夾緊力的變形。對(duì)作用點(diǎn)位置的選擇和數(shù)目的確定應(yīng)注意以下幾個(gè)方面： 1）力的作用點(diǎn)的位置應(yīng)能保持工件的正確定位而不發(fā)生位移或偏轉(zhuǎn)。為此，作用點(diǎn)的位置應(yīng)靠

42、近支承面的幾何中心，使夾緊力均勻分布在接觸面上。見(jiàn)圖 (a)、(b) 。 2）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)位于工件剛性較大處。且作用點(diǎn)應(yīng)有足夠的數(shù)目，這樣可使工件的變形量最小。如圖 (c)、(d)。 3）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近工件被加工表面。這樣可使切削力對(duì)該作用點(diǎn)的力矩減小，同時(shí)減小工件的振動(dòng)。若加工面遠(yuǎn)離夾緊作用點(diǎn)，可增加輔助支承并附加夾緊力以防止工件在加工中產(chǎn)生位置變動(dòng)、變形或振動(dòng)。如圖。工件的夾緊（3）夾緊力的大小 對(duì)工件所施加的夾緊力，要適當(dāng)。夾緊力過(guò)大，會(huì)引起工件變形；夾緊力過(guò)小，易破壞定位。 進(jìn)行夾緊力計(jì)算時(shí)，通常將夾具和工件看作一剛性系統(tǒng)，以簡(jiǎn)化計(jì)算。根據(jù)工件在切削力、夾緊力 (重型工件

43、要考慮重力，高速時(shí)要考慮慣性力)作用下處于靜力平衡，列出靜力平衡方程式，即可算出理論夾緊力。 為安全起見(jiàn)，計(jì)算出的夾緊力應(yīng)乘以安全系數(shù)K，故實(shí)際夾緊力一般比理論計(jì)算值大23倍。常用的夾緊裝置二、 幾種常用典型夾緊機(jī)構(gòu) 夾具中常用的夾緊裝置有楔塊、螺旋、偏心輪等，它們都是根據(jù)斜面夾緊原理夾緊工件。下面分別介紹各種夾緊裝置的結(jié)構(gòu)、夾緊力的計(jì)算和它們的特性。1、 楔塊夾緊裝置 楔塊夾緊裝置見(jiàn)圖示，主要用于增大夾緊力或改變夾緊力方向。楔塊夾緊常與杠桿、壓板、螺旋等組合使用。 特點(diǎn)： (1)有增力作用； (2)夾緊行程??； (3)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但操作不方便。楔塊夾緊裝置 1) 楔塊夾緊受力的計(jì)算 楔塊夾緊的

44、受力分析見(jiàn)圖示。楔塊在原始力P、工件給楔塊的作用力Q、夾具體給楔塊的作用力R作用下，處于平衡狀態(tài)。當(dāng)工件被夾緊時(shí)，P、Q、R三力合成(根據(jù)力的多邊形定律)，計(jì)算出楔塊對(duì)工件所產(chǎn)生的夾緊力Q為：式中 楔塊升角，通常取610。 因工件、 夾具體與楔塊的摩擦系數(shù)一般取f0.10.15,故相應(yīng)的摩擦角為1和2為545830 。楔塊夾緊裝置 2) 楔塊的自鎖條件 當(dāng)原始力P撤除后，楔塊在摩擦力的作用下仍然不會(huì)松開(kāi)工件的現(xiàn)象稱為自鎖。楔塊在力Q、R作用下平衡，此時(shí)摩擦力的方向與楔塊松開(kāi)的趨勢(shì)相反，如圖6.37(c)所示自鎖的條件應(yīng)該是： 若12 ，f0.10.15，則11.517。為安全起見(jiàn)一般取1015

45、或更小些。 3) 增力系數(shù) 夾緊力與原始力之比稱傳力系數(shù)，以iP表示則有：楔塊夾緊裝置 從公式可以看出，楔塊的升角越小，iP就越大；當(dāng)原始力P一定時(shí)，越小則夾緊力Q就越大，但同時(shí)楔面的工作長(zhǎng)度加大致使結(jié)構(gòu)不緊湊，夾緊速度變慢（25）。因此楔塊夾緊裝置常用在工件尺寸公差較小的機(jī)動(dòng)夾緊裝置中。 4) 楔塊的尺寸及材料 升角確定后，其工作長(zhǎng)度應(yīng)滿足夾緊要求，其厚度應(yīng)保證熱處理時(shí)不變形，小頭厚度應(yīng)大于5mm為宜。 楔塊材料一般用20鋼或20Cr，滲碳厚度0.81.2mm，熱處理硬度HRC5662，工作表面粗糙度值Ra為1.6m。螺旋夾緊裝置2、 螺旋夾緊裝置 螺旋夾緊裝置是從楔塊夾緊裝置轉(zhuǎn)化而來(lái)的，相

46、當(dāng)于把楔塊繞在圓柱體上，轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋時(shí)即可夾緊工件。圖示為單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。圖示為兩種標(biāo)準(zhǔn)壓塊結(jié)構(gòu)。 特點(diǎn)： (1)夾緊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，夾緊可靠，在夾具中得到廣泛應(yīng)用； (2)夾緊力比斜楔夾緊力大，螺旋夾緊行程不受限制，所 以在手動(dòng)夾緊中應(yīng)用極廣； (3)螺旋夾緊動(dòng)作慢，輔助時(shí)間長(zhǎng)，效率低，在實(shí)際生產(chǎn) 中，螺旋壓板組合夾緊比單螺旋夾緊應(yīng)用更為普遍。螺旋夾緊裝置 1) 螺桿夾緊力計(jì)算 如圖所示，工件處于夾緊狀態(tài)時(shí)，根據(jù)力的平衡、力矩的平衡可算得夾緊力Q：式中 螺旋升角，一般為=24； 1螺母與螺桿間的摩擦角； 2 工件與螺桿頭部(或壓塊)間的摩擦角； r中螺旋中徑的一半 r1摩擦力矩計(jì)算半徑。其數(shù)值與螺桿頭

47、部或壓塊的 形狀有關(guān)，如下表所示。表4-A 壓緊螺釘頂部的摩擦力矩計(jì)算半徑Rcot接觸形式點(diǎn)接觸平面接觸圓環(huán)線接觸圓環(huán)面接觸 r10 簡(jiǎn)圖螺旋夾緊裝置 2) 螺旋夾緊的自鎖性能和傳力系數(shù) 楔塊夾緊裝置的自鎖條件為11.517，而螺旋夾緊裝置的螺旋升角(a24)很小，故自鎖性能好。 增力系數(shù)為： 因?yàn)槁菪切∮谛▔K升角，而L大于r中和r1，所以螺旋夾緊裝置的傳力系數(shù)遠(yuǎn)比楔塊夾緊裝置的大（65140）。 由于螺旋夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，夾緊行程大，傳力系數(shù)大，自鎖性能好，所以廣泛用于手動(dòng)夾緊。但夾緊緩慢，效率低。 螺旋夾緊裝置(3)螺旋與壓板的組合夾緊裝置 為了在工件最合適的位置和方向上進(jìn)行

48、夾緊，生產(chǎn)中經(jīng)常采用圖示的結(jié)構(gòu)。在圖 (a)、(b)、(c)三種裝置中，若要求對(duì)工件產(chǎn)生的夾緊力Q相同，那么所需要施加的原始力P的大小和方向是不同的。圖示(d)為鉤形螺旋壓板，它使夾具結(jié)構(gòu)緊湊，且已規(guī)格化，選用時(shí)可查夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)。 而為了減少夾壓的輔助時(shí)間和提高生產(chǎn)率，采用多位或多件夾緊裝置，如圖示 。多件夾緊的共同特點(diǎn)是：用一個(gè)原始力對(duì)數(shù)個(gè)點(diǎn)或數(shù)個(gè)工件同時(shí)進(jìn)行夾緊。為了避免工件因尺寸或形狀誤差而出現(xiàn)夾緊不牢或破壞夾緊機(jī)構(gòu)的現(xiàn)象，在壓塊兩邊各連接擺動(dòng)壓板，可以擺動(dòng)來(lái)補(bǔ)償各自?shī)A壓的兩個(gè)工件的直徑尺寸公差。偏心夾緊裝置 3 、偏心夾緊裝置 偏心夾緊裝置是將楔塊包在圓盤上，旋轉(zhuǎn)圓盤使工件得以?shī)A緊。偏

49、心夾緊經(jīng)常與壓板聯(lián)合使用，如圖示。常用的偏心輪有圓偏心和曲線偏心。曲線偏心為阿基米德曲線或?qū)?shù)曲線，這兩種曲線的優(yōu)點(diǎn)是升角變化均勻或不變，可使工件夾緊穩(wěn)定可靠，但制造困難，故使用較少；圓偏心由于制造容易，因而使用較廣。下面介紹圓偏心夾緊裝置。 特點(diǎn)： 由于圓偏心夾緊時(shí)的夾緊力小，自鎖性能不是很好，且?jiàn)A緊行程小，故多用于切削力小，無(wú)振動(dòng)，工件尺寸公差不大的場(chǎng)合，但是圓偏心夾緊機(jī)構(gòu)是一種快速夾緊機(jī)構(gòu)。圓偏心夾緊裝置 1) 圓偏心夾緊原理 圓偏心夾緊原理見(jiàn)圖示，圓偏心輪直徑為D，幾何中心為Ol，回轉(zhuǎn)中心為O，偏心距為e，虛線圓為基圓，其直徑為D2e，圓偏心就相當(dāng)于繞在基圓盤上的楔塊。 偏心輪順時(shí)針轉(zhuǎn)

50、動(dòng)時(shí)，楔塊楔進(jìn)基圓盤和工件中間，使工件得以?shī)A緊。 若將偏心輪的工作部分弧展開(kāi)，就可得到一個(gè)具有曲線斜邊的楔塊。從圖中看出，斜面上各點(diǎn)的斜率(即升角)是變化的，而在P點(diǎn)(展開(kāi)圖為90的點(diǎn))附近變化較小。為使偏心輪工作穩(wěn)定可靠，常取P點(diǎn)左右?jiàn)A角為3045度的一段圓弧為工作部分，也就是弧APB為6090。 ，圓偏心夾緊裝置 2) 圓偏心的自鎖條件 圓偏心x點(diǎn)處升角x為：在=0，即P點(diǎn)升角最大p根據(jù)楔塊自鎖條件，為安全起見(jiàn)，可不考慮偏心輪孔與支承軸間的摩擦，于是可得到圓偏心的夾緊特性為：式中 是偏心距e從水平位置轉(zhuǎn)過(guò)的角度。 3) 圓偏心夾緊行程 圓偏心轉(zhuǎn)過(guò)角度,其夾緊行程為： 設(shè)計(jì)夾緊行程S時(shí)，考慮

51、工件尺寸公差T，裝卸工件必要的間隙C間，夾緊機(jī)構(gòu)的變形、磨損等行程儲(chǔ)備量為C貯,則 圓偏心夾緊裝置 4) 圓偏心夾緊力計(jì)算 圓偏心夾緊實(shí)際上是斜楔夾緊的一種變形，假設(shè)一升角為的楔塊，根據(jù)楔塊夾緊力計(jì)算式，有： 5) 圓偏心夾緊的傳力系數(shù) 圓偏心最大升角p8.13,而螺旋升角為24,又因在一般情況下r中，因此圓偏心夾緊的傳力系數(shù)遠(yuǎn)小于螺旋夾緊的傳力系數(shù)（1214）。 偏心輪的材料，一般可選用20鋼或20Cr鋼，工作表面滲碳淬火至HRC5560，表面粗糙度值Ra為0.8m。 式中：支承軸（回轉(zhuǎn)中心）至夾緊點(diǎn)的距離。定心夾緊裝置 4、定心夾緊裝置 在切削加工中，若工件是以中心線或?qū)ΨQ面為工序基準(zhǔn)，為

52、使C定0，可采用一種保證工件準(zhǔn)確定心或?qū)χ械难b置，使工件的定位和夾緊過(guò)程同時(shí)完成，而定位元件與夾緊元件合二為一。這種裝置稱為定心夾緊裝置。 1) 定心夾緊裝置的原理 在定心夾緊裝置中，利用等速移動(dòng)或均勻的彈性變形，使定位夾緊元件或工件定位基準(zhǔn)的尺寸制造誤差均勻分布在工件定位面上，保證工件的中心或?qū)ΨQ位置不變。圖示 為圓柱面定位的情況。 圖(a)定位誤差C定O1O2TDTdCmin，使圓柱面中心偏離圓孔中心。 圖(b)是圓柱面在三爪卡盤中定心和夾緊的情況。圓柱面的制造誤差Td在三個(gè)爪上的分布是相同的，各為Td/2，使中心O位置不動(dòng)。 定心夾緊裝置 2) 定心夾緊裝置的類型 定心夾緊裝置種類很多，

53、按其工作原理可分為兩大類。 定位夾緊元件等速移動(dòng)的裝置。這類裝置中常見(jiàn)的幾種如圖6.50所示。 圖示(a) 左右螺旋定心夾緊裝置。圖示(b) 斜楔定心夾緊裝置。 此類定心夾緊裝置，由于制造誤差和組成元件間的間隙較大，故定心精度不高，約為0.20.16mm，但夾緊力和夾緊行程較大，所以常用于粗加工和半精加工。 定位夾緊元件均勻彈性變形的裝置 當(dāng)定心精度要求較高時(shí)，一般都利用這類定心夾緊裝置，其中常見(jiàn)的裝置如下圖所示。 圖示(a)為用于裝夾工件以外圓柱面為定位基準(zhǔn)的彈簧夾頭。圖示(b)為蝶型簧片式定心夾緊裝置。圖示(c)為液性塑料定心夾緊裝置。這是一種以液性塑料為介質(zhì)傳遞作用力的高精度夾具。圖示(

54、d)為鼓膜式定心夾緊裝置。鉸鏈杠桿增力機(jī)構(gòu)5、鉸鏈杠桿增力機(jī)構(gòu)多件多位夾緊機(jī)構(gòu)6、多件多位夾緊機(jī)構(gòu)(1)多件平行夾緊機(jī)構(gòu)液性塑料的流動(dòng)來(lái)補(bǔ)償同批工件尺寸誤差的變化(2)多件順序夾緊機(jī)構(gòu)多件多位夾緊機(jī)構(gòu)多件多位夾緊機(jī)構(gòu)(3)多位夾緊機(jī)構(gòu)【例題4.5】有一批工件如圖(a)所示。其四個(gè)端面均已加工合格?，F(xiàn)采用圖(b)所示鉆模，加工兩個(gè)平行孔 mm，要求兩孔軸線的平行度為0.06100mm，試分析該鉆模所存在的主要錯(cuò)誤(工件其余表面是毛坯面)。 實(shí)例綜合分析解(1)定位方面存在過(guò)定位現(xiàn)象 內(nèi)錐6限制三個(gè)自由度，上鉆套2內(nèi)錐限制二個(gè)自由度，而v形塊5限制二個(gè)自由度，造成過(guò)定位現(xiàn)象。將出現(xiàn)：1)V形塊5及

55、內(nèi)錐孔2、6使工件二孔的連線上重復(fù)限制了自由度，可能出現(xiàn)套上內(nèi)錐6，而另一端與V形抉發(fā)生干涉，套不進(jìn)或是套上后，間隙較大。2)用上下內(nèi)錐定位及夾緊，由于毛坯表面誤差較大，可能出現(xiàn)工件毛坯直徑太大而裝不進(jìn)去，或是毛坯直徑太小與內(nèi)錐6底面接觸，而工件外圓卻出現(xiàn)較大的間隙。 實(shí)例綜合分析(2)影響兩孔軸線的平行度 1)鉆工件右端孔時(shí)，因無(wú)輔助支承，鉆削時(shí)因鉆削軸向力，將使工件變形 2)工件左端使用了夾緊裝置2，因夾緊力將使鉆模板變形。 3)快換鉆套裝在夾緊裝置2中，而夾緊裝置2與鉆模扳螺紋聯(lián)接精度低且有間隙。(3)鉆套1過(guò)長(zhǎng)使加工時(shí)，鉆頭與鉆套易磨損，加工時(shí)甚至造成鉆頭折斷，快換鉆套臺(tái)肩缺口位置設(shè)計(jì)

56、反了(見(jiàn)K向局部視圖)(4)排屑和清屑困難(5)零件小，鉆孔直徑為8，采用小型鉆夾具，常在立式鉆床上加工，夾緊手柄可能與立鉆主軸相碰，操作不方便。(6)V形塊5同夾具體設(shè)計(jì)為一體，無(wú)法加工。(7)夾具裝配圖沒(méi)有標(biāo)注有關(guān)尺寸、配合及技術(shù)要求。典型機(jī)床夾具第六節(jié) 典型機(jī)床夾具一、鉆床夾具典型機(jī)床夾具典型機(jī)床夾具典型機(jī)床夾具典型機(jī)床夾具典型機(jī)床夾具鉆套典型機(jī)床夾具典型機(jī)床夾具 （1）鉆套的高度典型機(jī)床夾具鉆模板典型機(jī)床夾具典型機(jī)床夾具二、銑床夾具典型機(jī)床夾具典型機(jī)床夾具典型機(jī)床夾具定位鍵典型機(jī)床夾具對(duì)刀裝置機(jī)床夾具的基本要求和設(shè)計(jì)步驟第七節(jié) 機(jī)床夾具的基本要求和設(shè)計(jì)步驟一、 對(duì)機(jī)床夾具的基本要求 對(duì)

57、機(jī)床夾具的基本要求可總括為四個(gè)方面： 穩(wěn)定地保證工件的加工精度； 提高機(jī)械加工的勞動(dòng)生產(chǎn)率； 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和勞動(dòng)條件； 應(yīng)能降低工件的制造成本。 考慮上述四方面要求時(shí)，應(yīng)在滿足加工要求的前提下，根據(jù)具體情況處理好生產(chǎn)率與勞動(dòng)條件、生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)性的關(guān)系，解決主要矛盾。 應(yīng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中深入生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行調(diào)查研究，廣泛征求操作者的意見(jiàn)，吸收國(guó)內(nèi)外有關(guān)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上擬出初步設(shè)計(jì)方案，經(jīng)過(guò)討論，然后定出合理的方案進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。機(jī)床夾具的基本要求和設(shè)計(jì)步驟二、夾具設(shè)計(jì)的工作步驟1、研究原始資料，明確設(shè)計(jì)任務(wù) 為明確設(shè)計(jì)任務(wù)，首先應(yīng)分析研究工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料、生產(chǎn)規(guī)模和本工序加工的技術(shù)要求以及前后工序的聯(lián)系；然后了解加工所用設(shè)備、輔助工具中與設(shè)計(jì)夾具有關(guān)的技術(shù)性能和規(guī)格；了解工具車間的技術(shù)水平等。必要時(shí)還要了解同類工件的加工方法和所使用夾具的情況，作為設(shè)計(jì)的參考。2、考慮和確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案時(shí)，主要解決如下問(wèn)題： 根據(jù)六點(diǎn)定位原理確定工件的定位方式，并設(shè)計(jì)