《機械制造工藝》課件-第17次課 銑床零件定位和夾緊

板類零件的定位與裝夾專業(yè)課程/項目化課程機械制造工藝01夾具分類3銑削夾具分類：

◆1.按夾具使用范圍劃分1）通用夾具：三爪、四爪卡盤，平口鉗等，一般由專業(yè)廠生產(chǎn)，常作為機床附件提供給用戶。2）專用夾具：為某一工件特定工序?qū)ｉT設計的夾具，多用于批量生產(chǎn)中。3）通用可調(diào)整夾具及成組夾具：夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應不同零件的加工。4）組合夾具：由一套預先制造好的標準元件組合而成。根據(jù)工件的工藝要求，將不同的組合夾具元件像搭積木一樣，組裝成各種專用夾具。使用后，元件可拆開、洗凈后存放，待需要時重新組裝。組合夾具特別適用于新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)。5）隨行夾具：在自動線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。

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通用夾具三爪卡盤四爪卡盤萬向平口鉗回轉(zhuǎn)工作臺分度頭

專用夾具圖鉆后蓋零件上Φ10mm的孔圖加工Φ10mm的鉆床夾具示意圖6組合夾具7隨行夾具82.按使用機床的類型分按使用機床的類型分，機床夾具可分為鉆床夾具、銑床夾具、車床夾具、磨床夾具、鏜床夾具、齒輪機床夾具等。3.按夾緊動力源分按夾緊動力源分，機床夾具可分為手動夾具、電磁夾具、液壓夾具及氣動夾具等。

圖鉆銑床夾具圖快速虎鉗手動夾具圖液壓夾具圖氣動夾具02工件定位一、工件定位的基本原理1．六點定位原理

工件的六個自由度

長方體形工件的定位①、概念：用合理分布的六個支承點限制工件六個自由度的法則，稱為六點定位原理。②、“六點定位原理”應注意：(1)定位支承點限制工件自由度的作用，應理解為定位支承點與工件定位基準面始終保持緊貼接觸。(2)一個定位支承點僅限制一個自由度，一個工件僅有六個自由度，所設置的定位支承點數(shù)目，原則上不應超過六個。(3)分析定位支承點的定位作用時，不考慮力的影響2．工件定位中的幾種情況(1)完全定位（圖）概念：工件的六個自由度全部被限制的定位。(2)不完全定位（圖）概念：根據(jù)工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度的定位。按照技術(shù)要求，工件的六個自由度沒有被全部限制的定位方式。(3)欠定位（圖）概念：根據(jù)工件的加工要求，應該限制的自由度沒有完全被限制的定位(4)過定位（圖）概念：夾具上的兩個或兩個以上的定位元件，重復限制工件的同一個或幾個自由度的現(xiàn)象2．工件定位中的幾種情況(1)完全定位(2)不完全定位(3)欠定位(4)過定位欠定位——應該消除的自由度沒有消除，不允許過定位——幾個支承點重復限制某個自由度，一般不允許，應用是有條件的工件限制幾個、限制哪幾個自由度完全取決于加工技術(shù)要求。完全定位示例分析欠定位示例(a)長銷和大端面定位(b)平面和兩短圓柱銷定位過定位示例(a)四個支承釘定位(b)長銷和大端面定位(c)平面和兩短圓柱銷定位過定位示例①過定位可能導致的后果：A、工件無法安裝B、造成工件或定位元件變形②消除或減小過定位所引起干涉的方法：A、合理應用過定位，提高工件定位基準之間以及定位元件的工作表面之間的位置精度。（圖）B、改變定位元件的結(jié)構(gòu)，使定位元件重復限制自由度的部分不起定位作用。（改進圖）改善過定位的措施(a)大端面加球面墊圈(b)大端面改為小端面03定位原件定位方法及常用定位元件工件上的定位基準面與相應的定位元件合稱為定位副。定位副的選擇及其制造精度直接影響工件的定位精度和夾具的工作效率以及制造使用性能等1．工件以平面定位(1)支承釘如圖所示。當工件以粗糙不平的毛坯面定位時，采用球頭支承釘(B型)，使其與毛坯良好接觸。齒紋頭支承釘(C型)用在工件的側(cè)面，能增大摩擦系數(shù)，防止工件滑動。當工件以加工過的平面定位時，可采用平頭支承釘(A型)。在支承釘?shù)母叨刃枰{(diào)整時，應采用可調(diào)支承。可調(diào)支承主要用于工件以粗基準面定位，或定位基面的形狀復雜，以及各批毛坯的尺寸、形狀變化較大時。如圖是在規(guī)格化的銷軸端部銑槽，用可調(diào)支承3軸向定位，達到了使用同一夾具加工不同尺寸的相似件的目的。(2)支承板工件以精基準面定位時，除采用上述平頭支承釘外，還常用圖所示的支承板作定位元件。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，故適用于底面定位。A型B型夾具裝配時，為使幾個支承釘或支承板嚴格共面，裝配后，需將其工作表面一次磨平，從而保證各定位表面的等高性。2、工件以外圓柱表面定位(1)V形塊

V形塊定位的最大優(yōu)點是對中性好。即使作為定位基面的外圓直徑存在誤差，仍可保證一批工件的定位基準軸線始終處在V形塊的對稱面上；并且使安裝方便。見圖。圖為常用V形塊結(jié)構(gòu)。圖(a)用于較短的精基準面的定位，圖(b)和圖(c)用于較長的或階梯軸的圓柱面，其中圖(b)用于粗基準面，圖(c)用于精基準面；圖(d)用于工件較長且定位基面直徑較大的場合，V形塊做成在鑄鐵底座上鑲裝淬火鋼墊板的結(jié)構(gòu)。V形塊可分為固定式和活動式。固定式V形塊在夾具體上的裝配，一般用螺釘和兩個定位銷連接?；顒覸形塊除限制工件一個自由度外，還兼有夾緊作用，其應用見圖(2)定位套工件以外圓柱面在圓孔中定位，這種定位方法一般適用于精基準定位，常與端面聯(lián)合定位。所用定位件結(jié)構(gòu)簡單，通常做成鋼套裝于夾具中，有時也可在夾具體上直接做出定位孔。工件以外圓柱面定位，有時也可用半圓套或錐套作定位元件。(a)(b)(c)(d)(1)圓柱銷圖為常用的標準化的圓柱定位銷結(jié)構(gòu)。圖(a)、(b)、(c)是最簡單的定位銷，用于不經(jīng)常需要更換的情況下。圖(d)帶襯套可換式定位銷。3.工件以圓孔定位(2)圓柱心軸心軸主要用于套筒類和空心盤類工件的車、銑、磨及齒輪加工。圖為常用圓柱心軸的結(jié)構(gòu)形式。其中(a)為間隙配合心軸，(b)為過盈配合心軸，(c)是花鍵心軸。(a)間隙配合心軸(b)過盈配合心軸1—引導部分2—工作部分3—傳動部分(c)花鍵心軸(3)圓錐銷如圖所示，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，相當于三個止推定位支承，限制了工件的三個自由度()。圖(a)用于粗基準，圖(b)用于精基準。(a)(b)但是工件以單個圓錐銷定位時易傾斜，故在定位時可成對使用，或與其它定位元件聯(lián)合使用。如圖采用圓錐銷組合定位，均限制了工件的五個自由度。(4)小錐度心軸這種定位方式的定心精度較高，但工件的軸向位移誤差較大，適用于工件定位孔精度不低于IT7的精車和磨削加工，不能加工端面。(5)圓錐形心軸圓錐心軸限制了工件除繞軸線轉(zhuǎn)動自由度以外的其它五個自由度。(6)頂尖在加工軸類或某些要求準確定心的工件時，在工件上專為定位加工出工藝定位面——中心孔。中心孔與頂尖配合，即為錐孔與錐銷配合。兩個中心孔是定位基面，所體現(xiàn)的定位基準是由兩個中心孔確定的中心線。圖示，左中心孔用軸向固定的前頂尖定位，限制了三個自由度()

；右中心孔用活動后頂尖定位，與左中心孔一起聯(lián)合限制了兩個自由度。中心孔定位的優(yōu)點是定心精度高，還可實現(xiàn)定位基準統(tǒng)一，并能加工出所有的外圓表面。這是軸類零件加工普遍采用的定位方式。、4.工件以一面二孔定位以上所述定位方法，多為以單一表面定位。實際上，工件往往是以兩個或兩個以上的表面同時定位的，即采取組合定位方式。組合定位的方式很多，生產(chǎn)中最常用的就是“一面兩孔”定位。如加工箱體、杠桿、蓋板等。這種定位方式簡單、可靠、夾緊方便，易于做到工藝過程中的基準統(tǒng)一，保證工件的相互位置精度。工件采用一面兩孔定位時，定位平面一般是加工過的精基面，兩孔可以是工件結(jié)構(gòu)上原有的，也可以是為定位需要專門設置的工藝孔。相應的定位元件是支承板和兩定位銷。圖3-48所示為某箱體鏜孔時以一面兩孔定位的示意圖。支承板限制工件、、三個自由度；短圓柱銷1限制工件的、兩個自由度；短圓柱銷2限制工件的、兩個自由度?？梢姳粌蓚€圓柱銷重復限制，產(chǎn)生過定位現(xiàn)象，嚴重時將不能安裝工件。圖3-48一面兩孔組合定位圖3-49削邊銷的形成一批工件定位可能出現(xiàn)干涉的最壞情況為：孔心距最大，銷心距最小，或者反之。為使工件在兩種極端情況下都能裝到定位銷上，可把定位銷2上與工件孔壁相碰的那部分削去，即做成削邊銷。圖3-49所示削邊銷的形成機理。為保證削邊銷的強度，一般多采用菱形結(jié)構(gòu)，故又稱為菱形銷。圖3-50常用削邊銷結(jié)構(gòu)。安裝削邊銷時，削邊方向應垂直于兩銷的連心線。(a)(b)

(c)圖3-50削邊銷結(jié)構(gòu)(a)d＜3(b)d=3～50(c)d＞5004銑床夾具(三)數(shù)控銑床常用夾具及工件的裝夾1.通用夾具及工件的裝夾

(1)機床用平口虎鉗機床用平口虎鉗結(jié)構(gòu)如圖3-93所示。圖3-93機床用平口虎鉗1-底座；2-固定鉗口；3-活動鉗口；4-螺桿(2)壓板對中型、大型和形狀比較復雜的零件，一般采用壓板將工件緊固在數(shù)控銑床工作臺臺面上，如圖3-94所示。壓板裝夾工件時所用工具比較簡單，主要是壓板、墊鐵、T型螺栓（或T型螺母和螺栓）及螺母。為滿足不同形狀零件的裝夾需要，壓板的形狀種類也較多。另外，在搭裝壓板時應注意搭裝穩(wěn)定和夾緊力的三要素。圖3-94用壓板裝夾工件(3)萬能分度頭萬能分度頭是數(shù)控銑床常用的通用夾具之一，如圖3-95所示。通常將萬能分度頭作為機床附件，其主要作用是對工件進行圓周等分分度或不等分分度。許多機械零件（如花鍵等）在銑削時，需要利用分度頭進行圓周等分。萬能分度頭可把工件軸線裝夾成水平、垂直或傾斜的位置，以便用兩坐標加工斜面。圖3-95F125萬能分度頭1-頂尖2-分度頭主軸3-刻度盤4-殼體5-分度叉6-分度頭外伸軸7-插銷8-分度手柄9-分度盤10-底座11-鎖緊螺釘

2.組合夾具及工件的裝夾組合夾具是一種標準化、系列化、通用化程度很高的工藝裝備，我國目前已基本普及。組合夾具由一套預先制造好的不同形狀、不同規(guī)格、不同尺寸的標準元件及部件組裝而成。圖3-97所示為被加工盤類零件的工序圖，用來鉆徑向分度孔的組合夾具立體圖及其分解圖如圖3-98所示。圖3-97被加工盤類零件圖3-98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-導向件5-夾緊件6-緊固件7-其他件8-合件組合夾具一般是為某一工件的某一工序而組裝的專用夾具，也可以組裝成通用可調(diào)夾具或成組夾具。組合夾具適用于各類機床，但以鉆模和車床夾具用得最多。組合夾具把專用夾具的設計、制造、使用、報廢的單向過程變?yōu)榻M裝、拆散、清洗入庫、再組裝的循環(huán)過程，用幾小時的組裝周期代替幾個月的設計制造周期，從而縮短了生產(chǎn)周期，節(jié)省了工時和材料，降低了生產(chǎn)成本，還可減少夾具庫房面積，有利于管理。組合夾具的元件精度高、耐磨，并且實現(xiàn)了完全互換，元件精度一般為IT6～IT7。組合夾具加工的工件，位置精度一般可達到IT8～IT9，若精心調(diào)整，可以達到IT7級。由于很多優(yōu)點，又特別適合于新產(chǎn)品試制和多品種小批量生產(chǎn)，所以近年來發(fā)展迅速，應用較廣。組合夾具的主要缺點是體積較大，剛度較差，一次投資多，成本高，這使組合夾具的推廣應用受到一定限制。（1）組合夾具的分類1）槽系組合夾具槽系組合夾具的開發(fā)和應用已超過半個世紀。槽系組合夾具就是指元件上制作有標準間距的相互平行及垂直的T形槽或鍵槽，通過鍵在槽中的定位，就能準確決定各元件在夾具中的準確位置，元件之間再通過螺栓連接和緊固。圖3-98所示鉆盤類零件徑向孔的組合夾具是由基礎(chǔ)底板、支承件、鉆模板和V形塊等元件組成，元件間的相互位置都由可沿槽滑動的鍵在槽中的定位來決定，所以槽系組合夾具有很好的可調(diào)整性。20世紀以來，世界上已生產(chǎn)了數(shù)以千萬計的槽系組合夾具，其中著名的有英國的Wharton，俄羅斯的YCJI，中國的CATIC，德國的Halder等。為了適應不同工廠、不同產(chǎn)品的需要，槽系組合夾具分大、中、小型3種規(guī)格，其主要參數(shù)如表3-2所示。2）孔系組合夾具孔系組合夾具的元件用一面兩圓柱銷定位，屬允許使用的過定位?？紫到M合夾具的定位精度高。與槽系組合夾具相比較，孔系組合夾具的優(yōu)缺點是：元件剛度高，制造和材料成本低，組裝時間短，定位可靠，裝配的靈活性差。在當今的世界制造業(yè)中，孔系和槽系組合夾具并存，但以孔系組合夾具更具有優(yōu)勢，已廣泛用于NC銑床、立式和臥式加工中心，也用于FMS。目前許多發(fā)達國家都有自己的孔系組合夾具。圖3-99為德國BIUCO公司的孔系組合夾具組裝示意圖。元件與元件間用兩個銷釘定位，用一個螺釘緊固。定位孔孔徑有10、12、16、24mm4個規(guī)格；相應的孔距為30、40、50、80mm；孔徑公差為H7，孔距公差為±0.Olmm。圖3-99BIUCO孔系組合夾具組裝示意圖（2）槽系組合夾緊與孔系組合夾具比較有關(guān)槽系和孔系兩種組合夾具的全面比較如表3-3所示。比較項目槽系組合夾具孔系組合夾具夾具剛度低高組裝方便和靈活性好較差對工人裝配技術(shù)要求高較低夾具定位元件尺寸調(diào)整方便，可作無級調(diào)節(jié)不方便，只能作有級調(diào)節(jié)夾具上是否具備NC機床需要的原點需要專門制作元件任何定位均可作為原點制造成本高低元件品種數(shù)量多較少合件化程度低較高（3）組合夾具的元件1）基礎(chǔ)件如圖3-100所示，基礎(chǔ)件有長方形、圓形、方形及基礎(chǔ)角鐵等，常作為組合夾具的夾具體。圖3-98中的基礎(chǔ)件1為長方形基礎(chǔ)板做的夾具體。圖3-100基礎(chǔ)件2）支承件如圖3-101所示，支承件有V形支承、長方支承、加肋角鐵和角度支承等。支承件是組合夾具中的骨架元件，數(shù)量最多，應用最廣。支承件可作為各元件間的連接件，又可作為大型工件的定位件。圖3-98中支承件2將鉆模板與基礎(chǔ)板連成一體，并保證鉆模板的高度和位置。圖3-101支承件3）定