機(jī)床與夾具課件

機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第2章

機(jī)床與夾具M(jìn)achineToolandFixture2.1機(jī)床MachineTool1機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第2章機(jī)床與夾具2.1機(jī)床12.1.2機(jī)床的分類與型號(hào)編制

機(jī)床的分類

按機(jī)床的加工性質(zhì)和所用刀具來分類，分成為12大類：車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、銑床、刨插床、拉床、特種加工機(jī)床、鋸床和其它機(jī)床。每一類機(jī)床，又可按其結(jié)構(gòu)、性能和工藝特點(diǎn)的不同細(xì)分為若干組。22.1.2機(jī)床的分類與型號(hào)編制機(jī)床的分類按2.1.2機(jī)床的分類與型號(hào)編制

注：1）有“□”符號(hào)者，為大寫的漢語拼音字母；2）有“△”符號(hào)者，為阿拉伯?dāng)?shù)字；3）有“（）”的代號(hào)或數(shù)字，當(dāng)無內(nèi)容時(shí)則不表示，有內(nèi)容時(shí)應(yīng)去掉括號(hào)分類代號(hào)類別代號(hào)通用特性和結(jié)構(gòu)特性代號(hào)組別代號(hào)型別代號(hào)主參數(shù)或設(shè)計(jì)順序號(hào)主軸數(shù)（用“·”分開）重大改進(jìn)序號(hào)同一型號(hào)機(jī)床的變型代號(hào)(用“／”分開)最大跨距、最大工件長度、工作臺(tái)長度等第二參數(shù)(用“×”分開)(△)

□

(□)

△

△

△△

(·△)

(□)

(／△)

(×△)機(jī)床型號(hào)表示方法32.1.2機(jī)床的分類與型號(hào)編制注：1）有“□2.1.3機(jī)床的組成

1）動(dòng)力源：為機(jī)床提供動(dòng)力（功率）和運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部分2）傳動(dòng)系統(tǒng)：包括主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)和其他運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，如變速箱、進(jìn)給箱等部件3）支撐件：用于安裝和支承其它固定的或運(yùn)動(dòng)的部件，承受其重力和切削力，如床身、底座、立柱等4）工作部件：包括機(jī)床的組成①與主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的有關(guān)執(zhí)行部件，如主軸及主軸箱、工作臺(tái)及其溜板、滑枕等安裝工件或刀具的部件；②與工件和刀具有關(guān)的部件或裝置，如自動(dòng)上下料裝置、自動(dòng)換刀裝置、砂輪修整器等；③與上述部件或裝置有關(guān)的分度、轉(zhuǎn)位、定位機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)等。42.1.3機(jī)床的組成1）動(dòng)力源：為機(jī)床提供動(dòng)2.1.3機(jī)床的組成

5）控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)用于控制各工作部件的正常工作，主要是電氣控制系統(tǒng)，有些機(jī)床局部采用液壓或氣動(dòng)控制系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床則是數(shù)控系統(tǒng)。6）冷卻系統(tǒng)7）潤滑系統(tǒng)機(jī)床的組成8）其他裝置：如排屑裝置，自動(dòng)測量裝置52.1.3機(jī)床的組成5）控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)用于控制圖2-35臥式車床的基本結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)1—主軸箱2—夾盤3—刀架4—后頂尖5—尾座6—床身7—光杠8—絲杠9—溜板箱10—底座11—進(jìn)給箱XZn

◆普通車床2.1.3機(jī)床的組成

6圖2-35臥式車床的基本結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)XZn◆普通

◆萬能臥式升降臺(tái)銑床nXY2.1.3機(jī)床的組成

圖2-36萬能臥式升降臺(tái)銑床1—底座2—床身3—懸梁4—主軸5—支架6—工作臺(tái)7—回轉(zhuǎn)盤8—床鞍9—升降臺(tái)7◆萬能臥式升降臺(tái)銑床nXY2.1.3機(jī)床的組成圖2-37立式鉆床1—工作臺(tái)2—主軸3—主軸箱4—立柱5—底座圖2-38搖臂鉆床1—底座2—工作臺(tái)3—立柱4—搖臂5—主軸箱和進(jìn)給箱6—主軸nnff

◆立式鉆床與搖臂鉆床2.1.3機(jī)床的組成

8圖2-37立式鉆床圖2-38搖臂鉆床nnff圖2-39臥式鏜床1—床身2—下滑座3—工作臺(tái)4—主軸箱5—前立柱6—主軸7—后立柱8—后支撐XZfn◆臥式鏜床2.1.3機(jī)床的組成

9圖2-39臥式鏜床XZfn◆臥式鏜床2.1.3

◆普通外圓磨床圖2-40普通外圓磨床1—床身2—床頭箱3—砂輪4—砂輪主軸箱5—尾座6—導(dǎo)軌7—工件8—工作臺(tái)fLfRnGnW2.1.3機(jī)床的組成

10◆普通外圓磨床圖2-40普通外圓磨床fLfR

◆立式加工中心2.1.3機(jī)床的組成

nXYZ圖2-41立式加工中心1—床身2—滑座3—工作臺(tái)4—立柱5—數(shù)控柜6—機(jī)械手7—刀庫8—主軸箱9—驅(qū)動(dòng)電柜10—操縱面板11◆立式加工中心2.1.3機(jī)床的組成nXYZ2.1.4機(jī)床的技術(shù)性能指標(biāo)

表2-7常用機(jī)床主參數(shù)和第二主參數(shù)最大模數(shù)最大工件直徑滾齒機(jī)工作臺(tái)工作面長度工作臺(tái)工作面寬度坐標(biāo)鏜床工作臺(tái)工作面長度工作臺(tái)工作面寬度矩臺(tái)平面磨床最大磨削長度最大磨削直徑外圓磨床主軸直徑臥式鏜床最大跨矩最大鉆孔直徑搖臂鉆床工作臺(tái)工作面長度工作臺(tái)工作面寬度升降臺(tái)銑床最大車削直徑立式車床工件最大長度床身上工件最大回轉(zhuǎn)直徑普通車床第二主參數(shù)主參數(shù)機(jī)床名稱尺寸參數(shù)

表示機(jī)床加工范圍，包括主參數(shù)、第二主參數(shù)和其他參數(shù)。122.1.4機(jī)床的技術(shù)性能指標(biāo)表2-7常用機(jī)床主2.1.4機(jī)床的技術(shù)性能指標(biāo)

運(yùn)動(dòng)參數(shù)

指機(jī)床執(zhí)行件運(yùn)動(dòng)速度。如主軸最高、最低轉(zhuǎn)速，最大、最小進(jìn)給量等。動(dòng)力參數(shù)

指機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率。精度參數(shù)

表示機(jī)床精度的參數(shù)，如主軸回轉(zhuǎn)精度、工作臺(tái)定位精度、重復(fù)定位精度等。剛度參數(shù)

表示機(jī)床剛度的參數(shù)，包括靜剛度和動(dòng)剛度。其他參數(shù)132.1.4機(jī)床的技術(shù)性能指標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)動(dòng)力參數(shù)2.2工件的裝夾與機(jī)床夾具概述

工件的裝夾機(jī)床夾具的組成機(jī)床夾具的分類機(jī)床夾具的功能142.2工件的裝夾與機(jī)床夾具概述工件的裝夾機(jī)床夾具2.2.1工件裝夾劃線找正裝夾（圖2-11）——

精度不高，效率低，多用于形狀復(fù)雜的鑄件直接找正裝夾（圖2-10）——

精度高，效率低，對(duì)工人技術(shù)水平高夾具裝夾（圖2-12）——

精度和效率均高，廣泛采用裝夾的含義

裝夾又稱安裝，包括定位和夾緊兩項(xiàng)內(nèi)容。定位

——使工件在機(jī)床或夾具上占有正確位置夾緊

——對(duì)工件施加一定的外力，使其已確定的位置在加工過程中保持不變工件裝夾方法152.2.1工件裝夾劃線找正裝夾（圖2-11）——精度不2.2.1工件裝夾圖2-10直接找正安裝毛坯孔加工線找正線圖2-11劃線找正安裝flash162.2.1工件裝夾圖2-10直接找正安裝毛坯孔加2.2.1工件裝夾圖2-12工件在夾具上裝夾（滾齒夾具）172.2.1工件裝夾圖2-12工件在夾具上裝夾（滾齒圖2-42銑軸端槽夾具1—V型塊2—支撐套3—手柄4—定向鍵5—夾具體6—對(duì)刀塊2.2.2

夾具的組成1）定位元件及裝置（1、2）123646）其他元件及裝置（防護(hù)、防錯(cuò)、分度…）5）夾具體（5）4）連接元件（4）3）對(duì)刀及導(dǎo)向元件（6）2）夾緊元件及裝置（1、3）夾具的組成18圖2-42銑軸端槽夾具2.2.2夾具的組成1）定位夾具的分類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(jī)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(shè)計(jì)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(yīng)不同零件的加工。4）組合夾具：由一套預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(dòng)線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具?！舭磰A具使用范圍劃分2.2.3機(jī)床夾具的分類19夾具的分類1）通用夾具：三爪、四爪卡盤，平口鉗等，一般由專業(yè)2.2.3機(jī)床夾具的分類三爪卡盤四爪卡盤萬向平口鉗回轉(zhuǎn)工作臺(tái)分度頭圖2-43通用夾具202.2.3機(jī)床夾具的分類三爪卡盤四爪卡盤萬向平口鉗回轉(zhuǎn)圖2-44專用夾具

43φDL零件工序簡圖2.2.3機(jī)床夾具的分類21圖2-44專用夾具43φDL零件工序簡圖2.2.圖2-46b組合夾具實(shí)例2.2.3機(jī)床夾具的分類22圖2-46b組合夾具實(shí)例2.2.3機(jī)床夾具的分類可分為鉆床夾具、銑床夾具、車床夾具、磨床夾具等?！舭词褂脵C(jī)床劃分可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、真空夾具、電動(dòng)夾具等?！舭磰A緊力源劃分2.2.3機(jī)床夾具的分類夾具的分類氣動(dòng)虎鉗液壓夾具23可分為鉆床夾具、銑床夾具、車床夾具、磨床夾具等?！舭词褂脵C(jī)床2.3.1定位原理

圖2-13六點(diǎn)定位原理XZY

六點(diǎn)定位原理要確定其空間位置，就需要限制其6個(gè)自由度將6個(gè)支承抽象為6個(gè)“點(diǎn)”，6個(gè)點(diǎn)限制了工件的6個(gè)自由度，這就是六點(diǎn)定位原理。任何一個(gè)物體在空間直角坐標(biāo)系中都有6個(gè)自由度——用表示242.3.1定位原理圖2-13六點(diǎn)定位原理XZY圖2-14工件以平面3點(diǎn)定位XYZ與理論力學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)自由度概念差別——位置不定度——夾緊與定位概念分開——工件、夾具是彈性體

兩點(diǎn)注意：“點(diǎn)”的含義——對(duì)自由度的限制，與實(shí)際接觸點(diǎn)不同2.3.1定位原理

25圖2-14工件以平面3點(diǎn)定位XYZ與理論力學(xué)、機(jī)構(gòu)工件的6個(gè)自由度均被限制，稱為完全定位。工件6個(gè)自由度中有1個(gè)或幾個(gè)自由度未被限制，稱為不完全定位。完全定位與不完全定位不完全定位主要有兩種情況：①工件本身相對(duì)于某個(gè)點(diǎn)、線是完全對(duì)稱的，則工件繞此點(diǎn)、線旋轉(zhuǎn)的自由度無法被限制（即使被限制也無意義）。例如球體繞過球心軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，圓柱體繞自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)等。②工件加工要求不需要限制某一個(gè)或某幾個(gè)自由度。如加工平板上表面，要求保證平板厚度及與下平面的平行度，則只需限制3個(gè)自由度就夠了。2.3.1定位原理

26工件的6個(gè)自由度均被限制，稱為完全定位。工件6個(gè)自由度中有12.3.1定位原理

完全定位與不完全定位ZYXa）ZYXb）ZYXc）圖2-15工件應(yīng)限制的自由度272.3.1定位原理完全定位與不完全定位ZYXa）ZY欠定位工件加工時(shí)必須限制的自由度未被完全限制，稱為欠定位。欠定位不能保證工件的正確安裝，因而是不允許的。圖2-16欠定位示例XZYa）b）BBB2.3.1定位原理

28欠定位工件加工時(shí)必須限制的自由度未被完全限制，稱為欠定位。欠過定位過定位——工件某一個(gè)自由度（或某幾個(gè)自由度）被兩個(gè)（或兩個(gè)以上）約束點(diǎn)約束，稱為過定位。過定位是否允許，要視具體情況而定：1）如果工件的定位面經(jīng)過機(jī)械加工，且形狀、尺寸、位置精度均較高，則過定位是允許的。有時(shí)還是必要的，因?yàn)楹侠淼倪^定位不僅不會(huì)影響加工精度，還會(huì)起到加強(qiáng)工藝系統(tǒng)剛度和增加定位穩(wěn)定性的作用。2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或雖經(jīng)過機(jī)械加工，但加工精度不高，這時(shí)過定位一般是不允許的，因?yàn)樗赡茉斐啥ㄎ徊粶?zhǔn)確，或定位不穩(wěn)定，或發(fā)生定位干涉等情況。2.3.1定位原理

29過定位過定位——工件某一個(gè)自由度（或某幾個(gè)自由度）被兩個(gè)（

過定位分析（桌子與三角架）圖2-17過定位分析2.3.1定位原理

30過定位分析（桌子與三角架）圖2-17過定位分析2.3.2.3.2定位誤差

定位誤差的概念例如在軸上銑鍵槽，要求保證槽底至軸心的距離H。若采用V型塊定位，鍵槽銑刀按規(guī)定尺寸H調(diào)整好位置（圖2-29）。實(shí)際加工時(shí)，由于工件直徑存在公差，會(huì)使軸心位置發(fā)生變化。不考慮加工過程誤差，僅由于軸心位置變化而使工序尺寸H也發(fā)生變化。此變化量（即加工誤差）是由于工件的定位而引起的，故稱為定位誤差。圖2-29定位誤差HOAO1O2ΔDW定位誤差是由于工件在夾具上（或機(jī)床上）定位不準(zhǔn)確而引起的加工誤差。312.3.2定位誤差定位誤差的概念例如在軸上銑鍵槽，1）由于工件定位表面或夾具定位元件制作不準(zhǔn)確引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)位置誤差，如圖2-29所示例子。2）由于工件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差。圖2-30所示工件以底面定位銑臺(tái)階面，要求保證尺寸a，即工序基準(zhǔn)為工件頂面。如刀具已調(diào)整好位置，則由于尺寸b的誤差會(huì)使工件頂面位置發(fā)生變化，從而使工序尺寸a產(chǎn)生誤差。bΔDWa圖2-30由于基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差工序基準(zhǔn)

定位基準(zhǔn)2.3.2定位誤差

定位誤差的來源321）由于工件定位表面或夾具定位元件制作不準(zhǔn)確引起的定位誤差，2.3.2定位誤差

定位誤差計(jì)算在采用調(diào)整法加工時(shí)，工件的定位誤差實(shí)質(zhì)上就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量。因此計(jì)算定位誤差，首先要找出工序尺寸的工序基準(zhǔn)，然后求其在工序尺寸方向上的最大變動(dòng)量即可。用幾何方法計(jì)算定位誤差通常要畫出工件的定位簡圖，并在圖中夸張地畫出工件變動(dòng)的極限位置；然后運(yùn)用三角幾何知識(shí)，求出工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，即為定位誤差。1.用幾何方法計(jì)算定位誤差332.3.2定位誤差定位誤差計(jì)算在采用調(diào)整法加工時(shí)，工當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的直徑為最小時(shí)，孔心在任意方向上的最大變動(dòng)量等于孔與銷配合的最大間隙量，即無論工序尺寸方向如何，只要工序尺寸方向垂直于孔心軸線，其定位誤差均為：

ΔDW

=Dmax－dmin（2-6）式中ΔDW

——定位誤差

Dmax——工件定位孔最大直徑

dmin——夾具定位銷最小直徑【解】2.3.2定位誤差

【例2-4】圖2-31所示為孔與銷間隙配合的情況，若工件的工序基準(zhǔn)為孔心，試確定其定位誤差。圖2-31孔與銷間隙配合時(shí)的定位誤差DmaxdminOΔDWO1O234當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的直徑為最小時(shí)，2.3.2定位誤差

某些情況，工件孔與夾具定位銷保持固定邊接觸（圖2-32），此時(shí)孔心在接觸點(diǎn)與銷子中心連線方向上的最大變動(dòng)量為孔徑公差的一半。若工件的定位基準(zhǔn)仍為孔心，且工序尺寸方向與接觸點(diǎn)和銷子中心連線方向相同，則其定位誤差為：圖2-32孔與銷間隙配合固定邊接觸時(shí)定位誤差DmaxO1DminOΔDWO2

ΔDW

=（Dmax－Dmin）=TD

（2-7）1212此時(shí)，孔在銷上的定位已由定心定位轉(zhuǎn)化為支承定位的形式，定位基準(zhǔn)也由孔心變成了與定位銷固定邊接觸的一條母線。這種情況下，定位誤差是由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合所造成的，屬于基準(zhǔn)不重合誤差，與定位銷直徑無關(guān)。352.3.2定位誤差某些情況，工件孔與夾具定位銷保持固2.3.2定位誤差

2.用微分方法計(jì)算定位誤差【例2-5】工件在V型塊上定位銑鍵槽，計(jì)算定位誤差【解】要求保證的工序尺寸和工序要求：①槽底至工件外圓中心的距離H（或槽底至外圓下母線的距離H1，或槽底至外圓上母線的距離H2）；②鍵槽對(duì)工件外圓中心的對(duì)稱度OA=Sin(α/2)OB=Sin(α/2)d對(duì)上式求全微分，得到：d(OA)=Sin(α/2)1

d(d)－Sin(α/2)1

d(α)圖2-33外圓表面在V型塊上的定位誤差HBαOA對(duì)于第1項(xiàng)要求，考慮第1種情況（工序基準(zhǔn)為圓心O，見圖2-33），寫出O點(diǎn)至加工尺寸方向上某一固定點(diǎn)（如V型塊兩斜面交點(diǎn)A）的距離：362.3.2定位誤差2.用微分方法計(jì)算定位誤差【例以微小增量代替微分，并將尺寸誤差視為微小增量，且考慮到尺寸誤差可正可負(fù)，各項(xiàng)誤差均取最大值，得到工序尺寸H的定位誤差：2.3.2定位誤差定位（2-8）式中Td

——工件外圓直徑公差；

Tα——V型塊兩斜面夾角角度公差。若忽略V型塊兩斜面夾角的角度公差，可以得到用V型塊對(duì)外圓表面定位，當(dāng)工序基準(zhǔn)為外圓中心時(shí)，在垂直方向（圖2-33中尺寸H方向）上的定位誤差為：（2-9）37以微小增量代替微分，并將尺寸誤差視為微小增量，且考慮到尺寸誤對(duì)于第2項(xiàng)要求，若忽略工件的圓度誤差和V型塊角度偏差，可以認(rèn)為工序基準(zhǔn)（工件外圓中心）在水平方向上的位置變動(dòng)量為零，即使用V型塊對(duì)外圓表面定位時(shí)，在垂直于V型塊對(duì)稱面方向上定位誤差為零。2.3.2定位誤差

若工件工序基準(zhǔn)為外圓下母線或上母線時(shí)，用同樣方法可求出其定位誤差分別為：圖2-34外圓表面在V型塊上的定位誤差b）a）H2BdOH1BOAC（2-10）38對(duì)于第2項(xiàng)要求，若忽略工件的圓度誤差和V型塊角度偏差，可以認(rèn)ZXYZXYZXYZXY圖2-24工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承釘、支承板、夾具支承件和夾具體的凸臺(tái)及平面等。圖2-24給出了平面定位的幾種情況。ZXYZXY2.3.3定位方法與定位元件

工件以平面定位39ZXYZXYZXYZXY圖2-24工件以平面定位平面定圖2-25工件以圓孔定位工件以圓孔定位多屬于定心定位（定位基準(zhǔn)為圓柱孔軸線）。常用定位元件是定位銷和心軸。定位銷有圓柱銷、圓錐銷、菱形銷等形式；心軸有剛性心軸（又有過盈配合、間隙配合和小錐度心軸等）、彈性心軸之分。工件以圓孔定位所限制的自由度見圖2-25。XYZXYZXYZXYZXYZXYZ2.3.3定位方法與定位元件

工件以圓孔定位40圖2-25工件以圓孔定位工件以圓孔定位多屬于定心定位（定圖2-26工件以外圓柱面定位工件以外圓柱面定位兩種形式：定心定位和支承定位。工件以外圓柱面定心定位的情況與工件以圓孔定位的情況相仿（用套筒和卡盤代替心軸或柱銷）。工件以外圓柱面支承定位的元件常采用V型塊，短V型塊限制2個(gè)自由度，長V型塊（或兩個(gè)短V型塊組合）限制4個(gè)自由度。XYZXYZXYZXYZ2.3.3定位方法與定位元件

工件以外圓柱面定位41圖2-26工件以外圓柱面定位工件以外圓柱面定位兩種形式：除平面、圓孔、外圓柱面外，工件有時(shí)還可能以其它表面（如圓錐面、漸開線齒面、曲面等）定位。圖2-27為工件以錐孔定位的例子，錐度心軸限制了除繞工件自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)外的5個(gè)自由度。圖2-27工件以錐孔定位2.3.3定位方法與定位元件

工件以其他表面定位42除平面、圓孔、外圓柱面外，工件有時(shí)還可能以其它表面（如圓錐面在多個(gè)表面同時(shí)參與定位情況下，各定位表面所起作用有主次之分。通常稱定位點(diǎn)數(shù)最多的表面為主要定位面或支承面，稱定位點(diǎn)數(shù)次多的表面為第二定位基準(zhǔn)面或?qū)蛎?，稱定位點(diǎn)數(shù)為1的表面為第三定位基準(zhǔn)面或止動(dòng)面。2.3.3定位方法與定位元件

定位表面的組合XZY圖2-28工件在兩頂尖上定位在分析多個(gè)表面定位情況下各表面限制的自由度時(shí)，分清主次定位面很重要。如圖2-28所示工件在兩頂尖上的定位，應(yīng)首先確定前頂尖限制的自由度，他們是。然后再分析后頂尖限制的自由度。此時(shí)，應(yīng)與前頂尖一起綜合考慮，可以確定其限制的自由度是。43在多個(gè)表面同時(shí)參與定位情況下，各定位表面所起作用有主次之分。2.4

工件的夾緊

一、夾具的夾緊應(yīng)滿足的要求：1、夾緊過程中應(yīng)保持工件定位時(shí)所獲得的正確位置。2、夾緊應(yīng)可靠適當(dāng)。3、夾緊位置應(yīng)盡可能操作簡單、省力并確保位置。4、復(fù)雜程度和自動(dòng)化程度應(yīng)與工件的生產(chǎn)批量和生產(chǎn)方式相適應(yīng)、盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)件。442.4工件的夾緊一、夾具的夾緊應(yīng)滿足的要求：442.4

工件的夾緊

二、夾緊力包括大小、方向、作用點(diǎn)夾具的夾緊力的方向選擇：1、應(yīng)有利于工件的準(zhǔn)確定位，而不能破壞定位。2、應(yīng)盡量與工件剛度最大的方向一致。3、應(yīng)盡量與切削力、工件重力方向一致，以減少所需的夾緊力。452.4工件的夾緊二、夾緊力包括大小、方向、作用點(diǎn)452.4工件的夾緊

夾具的夾緊力的作用點(diǎn)選擇：1、應(yīng)正對(duì)支撐元件的支撐面內(nèi)，防止工件偏斜，破壞已獲得的定位。2、應(yīng)處在工件剛性較好的部位，以減少工件的夾緊變形。3、應(yīng)盡可能靠近被加工表面，以減少切削力對(duì)工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩。462.4工件的夾緊夾具的夾緊力的作用點(diǎn)選擇：46機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第2章

機(jī)床與夾具M(jìn)achineToolandFixture2.1機(jī)床MachineTool47機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第2章機(jī)床與夾具2.1機(jī)床12.1.2機(jī)床的分類與型號(hào)編制

機(jī)床的分類

按機(jī)床的加工性質(zhì)和所用刀具來分類，分成為12大類：車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、銑床、刨插床、拉床、特種加工機(jī)床、鋸床和其它機(jī)床。每一類機(jī)床，又可按其結(jié)構(gòu)、性能和工藝特點(diǎn)的不同細(xì)分為若干組。482.1.2機(jī)床的分類與型號(hào)編制機(jī)床的分類按2.1.2機(jī)床的分類與型號(hào)編制

注：1）有“□”符號(hào)者，為大寫的漢語拼音字母；2）有“△”符號(hào)者，為阿拉伯?dāng)?shù)字；3）有“（）”的代號(hào)或數(shù)字，當(dāng)無內(nèi)容時(shí)則不表示，有內(nèi)容時(shí)應(yīng)去掉括號(hào)分類代號(hào)類別代號(hào)通用特性和結(jié)構(gòu)特性代號(hào)組別代號(hào)型別代號(hào)主參數(shù)或設(shè)計(jì)順序號(hào)主軸數(shù)（用“·”分開）重大改進(jìn)序號(hào)同一型號(hào)機(jī)床的變型代號(hào)(用“／”分開)最大跨距、最大工件長度、工作臺(tái)長度等第二參數(shù)(用“×”分開)(△)

□

(□)

△

△

△△

(·△)

(□)

(／△)

(×△)機(jī)床型號(hào)表示方法492.1.2機(jī)床的分類與型號(hào)編制注：1）有“□2.1.3機(jī)床的組成

1）動(dòng)力源：為機(jī)床提供動(dòng)力（功率）和運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部分2）傳動(dòng)系統(tǒng)：包括主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)和其他運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，如變速箱、進(jìn)給箱等部件3）支撐件：用于安裝和支承其它固定的或運(yùn)動(dòng)的部件，承受其重力和切削力，如床身、底座、立柱等4）工作部件：包括機(jī)床的組成①與主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的有關(guān)執(zhí)行部件，如主軸及主軸箱、工作臺(tái)及其溜板、滑枕等安裝工件或刀具的部件；②與工件和刀具有關(guān)的部件或裝置，如自動(dòng)上下料裝置、自動(dòng)換刀裝置、砂輪修整器等；③與上述部件或裝置有關(guān)的分度、轉(zhuǎn)位、定位機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)等。502.1.3機(jī)床的組成1）動(dòng)力源：為機(jī)床提供動(dòng)2.1.3機(jī)床的組成

5）控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)用于控制各工作部件的正常工作，主要是電氣控制系統(tǒng)，有些機(jī)床局部采用液壓或氣動(dòng)控制系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床則是數(shù)控系統(tǒng)。6）冷卻系統(tǒng)7）潤滑系統(tǒng)機(jī)床的組成8）其他裝置：如排屑裝置，自動(dòng)測量裝置512.1.3機(jī)床的組成5）控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)用于控制圖2-35臥式車床的基本結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)1—主軸箱2—夾盤3—刀架4—后頂尖5—尾座6—床身7—光杠8—絲杠9—溜板箱10—底座11—進(jìn)給箱XZn

◆普通車床2.1.3機(jī)床的組成

52圖2-35臥式車床的基本結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)XZn◆普通

◆萬能臥式升降臺(tái)銑床nXY2.1.3機(jī)床的組成

圖2-36萬能臥式升降臺(tái)銑床1—底座2—床身3—懸梁4—主軸5—支架6—工作臺(tái)7—回轉(zhuǎn)盤8—床鞍9—升降臺(tái)53◆萬能臥式升降臺(tái)銑床nXY2.1.3機(jī)床的組成圖2-37立式鉆床1—工作臺(tái)2—主軸3—主軸箱4—立柱5—底座圖2-38搖臂鉆床1—底座2—工作臺(tái)3—立柱4—搖臂5—主軸箱和進(jìn)給箱6—主軸nnff

◆立式鉆床與搖臂鉆床2.1.3機(jī)床的組成

54圖2-37立式鉆床圖2-38搖臂鉆床nnff圖2-39臥式鏜床1—床身2—下滑座3—工作臺(tái)4—主軸箱5—前立柱6—主軸7—后立柱8—后支撐XZfn◆臥式鏜床2.1.3機(jī)床的組成

55圖2-39臥式鏜床XZfn◆臥式鏜床2.1.3

◆普通外圓磨床圖2-40普通外圓磨床1—床身2—床頭箱3—砂輪4—砂輪主軸箱5—尾座6—導(dǎo)軌7—工件8—工作臺(tái)fLfRnGnW2.1.3機(jī)床的組成

56◆普通外圓磨床圖2-40普通外圓磨床fLfR

◆立式加工中心2.1.3機(jī)床的組成

nXYZ圖2-41立式加工中心1—床身2—滑座3—工作臺(tái)4—立柱5—數(shù)控柜6—機(jī)械手7—刀庫8—主軸箱9—驅(qū)動(dòng)電柜10—操縱面板57◆立式加工中心2.1.3機(jī)床的組成nXYZ2.1.4機(jī)床的技術(shù)性能指標(biāo)

表2-7常用機(jī)床主參數(shù)和第二主參數(shù)最大模數(shù)最大工件直徑滾齒機(jī)工作臺(tái)工作面長度工作臺(tái)工作面寬度坐標(biāo)鏜床工作臺(tái)工作面長度工作臺(tái)工作面寬度矩臺(tái)平面磨床最大磨削長度最大磨削直徑外圓磨床主軸直徑臥式鏜床最大跨矩最大鉆孔直徑搖臂鉆床工作臺(tái)工作面長度工作臺(tái)工作面寬度升降臺(tái)銑床最大車削直徑立式車床工件最大長度床身上工件最大回轉(zhuǎn)直徑普通車床第二主參數(shù)主參數(shù)機(jī)床名稱尺寸參數(shù)

表示機(jī)床加工范圍，包括主參數(shù)、第二主參數(shù)和其他參數(shù)。582.1.4機(jī)床的技術(shù)性能指標(biāo)表2-7常用機(jī)床主2.1.4機(jī)床的技術(shù)性能指標(biāo)

運(yùn)動(dòng)參數(shù)

指機(jī)床執(zhí)行件運(yùn)動(dòng)速度。如主軸最高、最低轉(zhuǎn)速，最大、最小進(jìn)給量等。動(dòng)力參數(shù)

指機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率。精度參數(shù)

表示機(jī)床精度的參數(shù)，如主軸回轉(zhuǎn)精度、工作臺(tái)定位精度、重復(fù)定位精度等。剛度參數(shù)

表示機(jī)床剛度的參數(shù)，包括靜剛度和動(dòng)剛度。其他參數(shù)592.1.4機(jī)床的技術(shù)性能指標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)動(dòng)力參數(shù)2.2工件的裝夾與機(jī)床夾具概述

工件的裝夾機(jī)床夾具的組成機(jī)床夾具的分類機(jī)床夾具的功能602.2工件的裝夾與機(jī)床夾具概述工件的裝夾機(jī)床夾具2.2.1工件裝夾劃線找正裝夾（圖2-11）——

精度不高，效率低，多用于形狀復(fù)雜的鑄件直接找正裝夾（圖2-10）——

精度高，效率低，對(duì)工人技術(shù)水平高夾具裝夾（圖2-12）——

精度和效率均高，廣泛采用裝夾的含義

裝夾又稱安裝，包括定位和夾緊兩項(xiàng)內(nèi)容。定位

——使工件在機(jī)床或夾具上占有正確位置夾緊

——對(duì)工件施加一定的外力，使其已確定的位置在加工過程中保持不變工件裝夾方法612.2.1工件裝夾劃線找正裝夾（圖2-11）——精度不2.2.1工件裝夾圖2-10直接找正安裝毛坯孔加工線找正線圖2-11劃線找正安裝flash622.2.1工件裝夾圖2-10直接找正安裝毛坯孔加2.2.1工件裝夾圖2-12工件在夾具上裝夾（滾齒夾具）632.2.1工件裝夾圖2-12工件在夾具上裝夾（滾齒圖2-42銑軸端槽夾具1—V型塊2—支撐套3—手柄4—定向鍵5—夾具體6—對(duì)刀塊2.2.2

夾具的組成1）定位元件及裝置（1、2）123646）其他元件及裝置（防護(hù)、防錯(cuò)、分度…）5）夾具體（5）4）連接元件（4）3）對(duì)刀及導(dǎo)向元件（6）2）夾緊元件及裝置（1、3）夾具的組成64圖2-42銑軸端槽夾具2.2.2夾具的組成1）定位夾具的分類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(jī)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(shè)計(jì)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(yīng)不同零件的加工。4）組合夾具：由一套預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(dòng)線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具?！舭磰A具使用范圍劃分2.2.3機(jī)床夾具的分類65夾具的分類1）通用夾具：三爪、四爪卡盤，平口鉗等，一般由專業(yè)2.2.3機(jī)床夾具的分類三爪卡盤四爪卡盤萬向平口鉗回轉(zhuǎn)工作臺(tái)分度頭圖2-43通用夾具662.2.3機(jī)床夾具的分類三爪卡盤四爪卡盤萬向平口鉗回轉(zhuǎn)圖2-44專用夾具

43φDL零件工序簡圖2.2.3機(jī)床夾具的分類67圖2-44專用夾具43φDL零件工序簡圖2.2.圖2-46b組合夾具實(shí)例2.2.3機(jī)床夾具的分類68圖2-46b組合夾具實(shí)例2.2.3機(jī)床夾具的分類可分為鉆床夾具、銑床夾具、車床夾具、磨床夾具等。◆按使用機(jī)床劃分可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、真空夾具、電動(dòng)夾具等。◆按夾緊力源劃分2.2.3機(jī)床夾具的分類夾具的分類氣動(dòng)虎鉗液壓夾具69可分為鉆床夾具、銑床夾具、車床夾具、磨床夾具等?！舭词褂脵C(jī)床2.3.1定位原理

圖2-13六點(diǎn)定位原理XZY

六點(diǎn)定位原理要確定其空間位置，就需要限制其6個(gè)自由度將6個(gè)支承抽象為6個(gè)“點(diǎn)”，6個(gè)點(diǎn)限制了工件的6個(gè)自由度，這就是六點(diǎn)定位原理。任何一個(gè)物體在空間直角坐標(biāo)系中都有6個(gè)自由度——用表示702.3.1定位原理圖2-13六點(diǎn)定位原理XZY圖2-14工件以平面3點(diǎn)定位XYZ與理論力學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)自由度概念差別——位置不定度——夾緊與定位概念分開——工件、夾具是彈性體

兩點(diǎn)注意：“點(diǎn)”的含義——對(duì)自由度的限制，與實(shí)際接觸點(diǎn)不同2.3.1定位原理

71圖2-14工件以平面3點(diǎn)定位XYZ與理論力學(xué)、機(jī)構(gòu)工件的6個(gè)自由度均被限制，稱為完全定位。工件6個(gè)自由度中有1個(gè)或幾個(gè)自由度未被限制，稱為不完全定位。完全定位與不完全定位不完全定位主要有兩種情況：①工件本身相對(duì)于某個(gè)點(diǎn)、線是完全對(duì)稱的，則工件繞此點(diǎn)、線旋轉(zhuǎn)的自由度無法被限制（即使被限制也無意義）。例如球體繞過球心軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，圓柱體繞自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)等。②工件加工要求不需要限制某一個(gè)或某幾個(gè)自由度。如加工平板上表面，要求保證平板厚度及與下平面的平行度，則只需限制3個(gè)自由度就夠了。2.3.1定位原理

72工件的6個(gè)自由度均被限制，稱為完全定位。工件6個(gè)自由度中有12.3.1定位原理

完全定位與不完全定位ZYXa）ZYXb）ZYXc）圖2-15工件應(yīng)限制的自由度732.3.1定位原理完全定位與不完全定位ZYXa）ZY欠定位工件加工時(shí)必須限制的自由度未被完全限制，稱為欠定位。欠定位不能保證工件的正確安裝，因而是不允許的。圖2-16欠定位示例XZYa）b）BBB2.3.1定位原理

74欠定位工件加工時(shí)必須限制的自由度未被完全限制，稱為欠定位。欠過定位過定位——工件某一個(gè)自由度（或某幾個(gè)自由度）被兩個(gè)（或兩個(gè)以上）約束點(diǎn)約束，稱為過定位。過定位是否允許，要視具體情況而定：1）如果工件的定位面經(jīng)過機(jī)械加工，且形狀、尺寸、位置精度均較高，則過定位是允許的。有時(shí)還是必要的，因?yàn)楹侠淼倪^定位不僅不會(huì)影響加工精度，還會(huì)起到加強(qiáng)工藝系統(tǒng)剛度和增加定位穩(wěn)定性的作用。2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或雖經(jīng)過機(jī)械加工，但加工精度不高，這時(shí)過定位一般是不允許的，因?yàn)樗赡茉斐啥ㄎ徊粶?zhǔn)確，或定位不穩(wěn)定，或發(fā)生定位干涉等情況。2.3.1定位原理

75過定位過定位——工件某一個(gè)自由度（或某幾個(gè)自由度）被兩個(gè)（

過定位分析（桌子與三角架）圖2-17過定位分析2.3.1定位原理

76過定位分析（桌子與三角架）圖2-17過定位分析2.3.2.3.2定位誤差

定位誤差的概念例如在軸上銑鍵槽，要求保證槽底至軸心的距離H。若采用V型塊定位，鍵槽銑刀按規(guī)定尺寸H調(diào)整好位置（圖2-29）。實(shí)際加工時(shí)，由于工件直徑存在公差，會(huì)使軸心位置發(fā)生變化。不考慮加工過程誤差，僅由于軸心位置變化而使工序尺寸H也發(fā)生變化。此變化量（即加工誤差）是由于工件的定位而引起的，故稱為定位誤差。圖2-29定位誤差HOAO1O2ΔDW定位誤差是由于工件在夾具上（或機(jī)床上）定位不準(zhǔn)確而引起的加工誤差。772.3.2定位誤差定位誤差的概念例如在軸上銑鍵槽，1）由于工件定位表面或夾具定位元件制作不準(zhǔn)確引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)位置誤差，如圖2-29所示例子。2）由于工件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差。圖2-30所示工件以底面定位銑臺(tái)階面，要求保證尺寸a，即工序基準(zhǔn)為工件頂面。如刀具已調(diào)整好位置，則由于尺寸b的誤差會(huì)使工件頂面位置發(fā)生變化，從而使工序尺寸a產(chǎn)生誤差。bΔDWa圖2-30由于基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差工序基準(zhǔn)

定位基準(zhǔn)2.3.2定位誤差

定位誤差的來源781）由于工件定位表面或夾具定位元件制作不準(zhǔn)確引起的定位誤差，2.3.2定位誤差

定位誤差計(jì)算在采用調(diào)整法加工時(shí)，工件的定位誤差實(shí)質(zhì)上就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量。因此計(jì)算定位誤差，首先要找出工序尺寸的工序基準(zhǔn)，然后求其在工序尺寸方向上的最大變動(dòng)量即可。用幾何方法計(jì)算定位誤差通常要畫出工件的定位簡圖，并在圖中夸張地畫出工件變動(dòng)的極限位置；然后運(yùn)用三角幾何知識(shí)，求出工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，即為定位誤差。1.用幾何方法計(jì)算定位誤差792.3.2定位誤差定位誤差計(jì)算在采用調(diào)整法加工時(shí)，工當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的直徑為最小時(shí)，孔心在任意方向上的最大變動(dòng)量等于孔與銷配合的最大間隙量，即無論工序尺寸方向如何，只要工序尺寸方向垂直于孔心軸線，其定位誤差均為：

ΔDW

=Dmax－dmin（2-6）式中ΔDW

——定位誤差

Dmax——工件定位孔最大直徑

dmin——夾具定位銷最小直徑【解】2.3.2定位誤差

【例2-4】圖2-31所示為孔與銷間隙配合的情況，若工件的工序基準(zhǔn)為孔心，試確定其定位誤差。圖2-31孔與銷間隙配合時(shí)的定位誤差DmaxdminOΔDWO1O280當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的直徑為最小時(shí)，2.3.2定位誤差

某些情況，工件孔與夾具定位銷保持固定邊接觸（圖2-32），此時(shí)孔心在接觸點(diǎn)與銷子中心連線方向上的最大變動(dòng)量為孔徑公差的一半。若工件的定位基準(zhǔn)仍為孔心，且工序尺寸方向與接觸點(diǎn)和銷子中心連線方向相同，則其定位誤差為：圖2-32孔與銷間隙配合固定邊接觸時(shí)定位誤差DmaxO1DminOΔDWO2

ΔDW

=（Dmax－Dmin）=TD

（2-7）1212此時(shí)，孔在銷上的定位已由定心定位轉(zhuǎn)化為支承定位的形式，定位基準(zhǔn)也由孔心變成了與定位銷固定邊接觸的一條母線。這種情況下，定位誤差是由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合所造成的，屬于基準(zhǔn)不重合誤差，與定位銷直徑無關(guān)。812.3.2定位誤差某些情況，工件孔與夾具定位銷保持固2.3.2定位誤差

2.用微分方法計(jì)算定位誤差【例2-5】工件在V型塊上定位銑鍵槽，計(jì)算定位誤差【解】要求保證的工序尺寸和工序要求：①槽底至工件外圓中心的距離H（或槽底至外圓下母線的距離H1，或槽底至外圓上母線的距離H2）；②鍵槽對(duì)工件外圓中心的對(duì)稱度OA=Sin(α/2)OB=Sin(α/2)d對(duì)上式求全微分，得到：d(OA)=Sin(α/2)1

d(d)－Sin(α/2)1

d(α)圖2-33外圓表面在V型塊上的定位誤差HBαOA對(duì)于第1項(xiàng)要求，考慮第1種情況（工序基準(zhǔn)為圓心O，見圖2-33），寫出O點(diǎn)至加工尺寸方向上某一固定點(diǎn)（如V型塊兩斜面交點(diǎn)A）的距離：822.3.2定位誤差2.用微分方法計(jì)算定位誤差【例以微小增量代替微分，并將尺寸誤差視為微小增量，且考慮到尺寸誤差可正可負(fù)，各項(xiàng)誤差均取最大值，得到工序尺寸H的定位誤差：2.3.2定位誤差定位（2-8）式中Td

——工件外圓直徑公差；

Tα——V型塊兩斜面夾角角度公差。若忽略V型塊兩斜面夾角的角度公差，可以得到用V型塊對(duì)外圓表面定位，當(dāng)工序基準(zhǔn)為外圓中心時(shí)，在垂直方向（圖2-33中尺寸H方向）上的定位誤差為：