機床與夾具課件

機械制造技術(shù)基礎第2章

機床與夾具MachineToolandFixture2.1機床MachineTool1機械制造技術(shù)基礎第2章機床與夾具2.1機床12.1.2機床的分類與型號編制

機床的分類

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

注：1）有“□”符號者，為大寫的漢語拼音字母；2）有“△”符號者，為阿拉伯數(shù)字；3）有“（）”的代號或數(shù)字，當無內(nèi)容時則不表示，有內(nèi)容時應去掉括號分類代號類別代號通用特性和結(jié)構(gòu)特性代號組別代號型別代號主參數(shù)或設計順序號主軸數(shù)（用“·”分開）重大改進序號同一型號機床的變型代號(用“／”分開)最大跨距、最大工件長度、工作臺長度等第二參數(shù)(用“×”分開)(△)

□

(□)

△

△

△△

(·△)

(□)

(／△)

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

1）動力源：為機床提供動力（功率）和運動的驅(qū)動部分2）傳動系統(tǒng)：包括主傳動系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)和其他運動的傳動系統(tǒng)，如變速箱、進給箱等部件3）支撐件：用于安裝和支承其它固定的或運動的部件，承受其重力和切削力，如床身、底座、立柱等4）工作部件：包括機床的組成①與主運動和進給運動的有關(guān)執(zhí)行部件，如主軸及主軸箱、工作臺及其溜板、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，如自動上下料裝置、自動換刀裝置、砂輪修整器等；③與上述部件或裝置有關(guān)的分度、轉(zhuǎn)位、定位機構(gòu)和操縱機構(gòu)等。42.1.3機床的組成1）動力源：為機床提供動2.1.3機床的組成

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)，有些機床局部采用液壓或氣動控制系統(tǒng)。數(shù)控機床則是數(shù)控系統(tǒng)。6）冷卻系統(tǒng)7）潤滑系統(tǒng)機床的組成8）其他裝置：如排屑裝置，自動測量裝置52.1.3機床的組成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)及運動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—進給箱XZn

◆普通車床2.1.3機床的組成

6圖2-35臥式車床的基本結(jié)構(gòu)及運動XZn◆普通

◆萬能臥式升降臺銑床nXY2.1.3機床的組成

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

◆立式鉆床與搖臂鉆床2.1.3機床的組成

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—導軌7—工件8—工作臺fLfRnGnW2.1.3機床的組成

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機床的組成

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

表2-7常用機床主參數(shù)和第二主參數(shù)最大模數(shù)最大工件直徑滾齒機工作臺工作面長度工作臺工作面寬度坐標鏜床工作臺工作面長度工作臺工作面寬度矩臺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工作面長度工作臺工作面寬度升降臺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)機床名稱尺寸參數(shù)

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

運動參數(shù)

指機床執(zhí)行件運動速度。如主軸最高、最低轉(zhuǎn)速，最大、最小進給量等。動力參數(shù)

指機床電動機功率。精度參數(shù)

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

表示機床剛度的參數(shù)，包括靜剛度和動剛度。其他參數(shù)132.1.4機床的技術(shù)性能指標運動參數(shù)動力參數(shù)2.2工件的裝夾與機床夾具概述

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

精度不高，效率低，多用于形狀復雜的鑄件直接找正裝夾（圖2-10）——

精度高，效率低，對工人技術(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內(nèi)容。定位

——使工件在機床或夾具上占有正確位置夾緊

——對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、防錯、分度…）5）夾具體（5）4）連接元件（4）3）對刀及導向元件（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。◆按夾具使用范圍劃分2.2.3機床夾具的分類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)工作臺分度頭圖2-43通用夾具202.2.3機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組合夾具實例2.2.3機床夾具的分類22圖2-46b組合夾具實例2.2.3機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床劃分可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、真空夾具、電動夾具等。◆按夾緊力源劃分2.2.3機床夾具的分類夾具的分類氣動虎鉗液壓夾具23可分為鉆床夾具、銑床夾具、車床夾具、磨床夾具等。◆按使用機床2.3.1定位原理

圖2-13六點定位原理XZY

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

兩點注意：“點”的含義——對自由度的限制，與實際接觸點不同2.3.1定位原理

25圖2-14工件以平面3點定位XYZ與理論力學、機構(gòu)工件的6個自由度均被限制，稱為完全定位。工件6個自由度中有1個或幾個自由度未被限制，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工件本身相對于某個點、線是完全對稱的，則工件繞此點、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，圓柱體繞自身軸線的轉(zhuǎn)動等。②工件加工要求不需要限制某一個或某幾個自由度。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個自由度就夠了。2.3.1定位原理

26工件的6個自由度均被限制，稱為完全定位。工件6個自由度中有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——工件某一個自由度（或某幾個自由度）被兩個（或兩個以上）約束點約束，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。有時還是必要的，因為合理的過定位不僅不會影響加工精度，還會起到加強工藝系統(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)過機械加工，但加工精度不高，這時過定位一般是不允許的，因為它可能造成定位不準確，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——工件某一個自由度（或某幾個自由度）被兩個（

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）。實際加工時，由于工件直徑存在公差，會使軸心位置發(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（或機床上）定位不準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確引起的定位誤差，稱為基準位置誤差，如圖2-29所示例子。2）由于工件的工序基準與定位基準不重合而引起的定位誤差，稱為基準不重合誤差。圖2-30所示工件以底面定位銑臺階面，要求保證尺寸a，即工序基準為工件頂面。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由于基準不重合引起的定位誤差工序基準

定位基準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確引起的定位誤差，2.3.2定位誤差

定位誤差計算在采用調(diào)整法加工時，工件的定位誤差實質(zhì)上就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量。因此計算定位誤差，首先要找出工序尺寸的工序基準，然后求其在工序尺寸方向上的最大變動量即可。用幾何方法計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的極限位置；然后運用三角幾何知識，求出工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量，即為定位誤差。1.用幾何方法計算定位誤差332.3.2定位誤差定位誤差計算在采用調(diào)整法加工時，工當工件孔徑為最大，定位銷的直徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動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，若工件的工序基準為孔心，試確定其定位誤差。圖2-31孔與銷間隙配合時的定位誤差DmaxdminOΔDWO1O234當工件孔徑為最大，定位銷的直徑為最小時，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），此時孔心在接觸點與銷子中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差的一半。若工件的定位基準仍為孔心，且工序尺寸方向與接觸點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定位誤差DmaxO1DminOΔDWO2

ΔDW

=（Dmax－Dmin）=TD

（2-7）1212此時，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與工序基準不重合所造成的，屬于基準不重合誤差，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.用微分方法計算定位誤差【例2-5】工件在V型塊上定位銑鍵槽，計算定位誤差【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鍵槽對工件外圓中心的對稱度OA=Sin(α/2)OB=Sin(α/2)d對上式求全微分，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對于第1項要求，考慮第1種情況（工序基準為圓心O，見圖2-33），寫出O點至加工尺寸方向上某一固定點（如V型塊兩斜面交點A）的距離：362.3.2定位誤差2.用微分方法計算定位誤差【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，各項誤差均取最大值，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型塊對外圓表面定位，當工序基準為外圓中心時，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，且考慮到尺寸誤對于第2項要求，若忽略工件的圓度誤差和V型塊角度偏差，可以認為工序基準（工件外圓中心）在水平方向上的位置變動量為零，即使用V型塊對外圓表面定位時，在垂直于V型塊對稱面方向上定位誤差為零。2.3.2定位誤差

若工件工序基準為外圓下母線或上母線時，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對于第2項要求，若忽略工件的圓度誤差和V型塊角度偏差，可以認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個自由度，長V型塊（或兩個短V型塊組合）限制4個自由度。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)動外的5個自由度。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，工件有時還可能以其它表面（如圓錐面在多個表面同時參與定位情況下，各定位表面所起作用有主次之分。通常稱定位點數(shù)最多的表面為主要定位面或支承面，稱定位點數(shù)次多的表面為第二定位基準面或?qū)蛎妫Q定位點數(shù)為1的表面為第三定位基準面或止動面。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表面定位情況下各表面限制的自由度時，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，應與前頂尖一起綜合考慮，可以確定其限制的自由度是。43在多個表面同時參與定位情況下，各定位表面所起作用有主次之分。2.4

工件的夾緊

一、夾具的夾緊應滿足的要求：1、夾緊過程中應保持工件定位時所獲得的正確位置。2、夾緊應可靠適當。3、夾緊位置應盡可能操作簡單、省力并確保位置。4、復雜程度和自動化程度應與工件的生產(chǎn)批量和生產(chǎn)方式相適應、盡可能采用標準件。442.4工件的夾緊一、夾具的夾緊應滿足的要求：442.4

工件的夾緊

二、夾緊力包括大小、方向、作用點夾具的夾緊力的方向選擇：1、應有利于工件的準確定位，而不能破壞定位。2、應盡量與工件剛度最大的方向一致。3、應盡量與切削力、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452.4工件的夾緊

夾具的夾緊力的作用點選擇：1、應正對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、應處在工件剛性較好的部位，以減少工件的夾緊變形。3、應盡可能靠近被加工表面，以減少切削力對工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩。462.4工件的夾緊夾具的夾緊力的作用點選擇：46機械制造技術(shù)基礎第2章

機床與夾具MachineToolandFixture2.1機床MachineTool47機械制造技術(shù)基礎第2章機床與夾具2.1機床12.1.2機床的分類與型號編制

機床的分類

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

注：1）有“□”符號者，為大寫的漢語拼音字母；2）有“△”符號者，為阿拉伯數(shù)字；3）有“（）”的代號或數(shù)字，當無內(nèi)容時則不表示，有內(nèi)容時應去掉括號分類代號類別代號通用特性和結(jié)構(gòu)特性代號組別代號型別代號主參數(shù)或設計順序號主軸數(shù)（用“·”分開）重大改進序號同一型號機床的變型代號(用“／”分開)最大跨距、最大工件長度、工作臺長度等第二參數(shù)(用“×”分開)(△)

□

(□)

△

△

△△

(·△)

(□)

(／△)

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

1）動力源：為機床提供動力（功率）和運動的驅(qū)動部分2）傳動系統(tǒng)：包括主傳動系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)和其他運動的傳動系統(tǒng)，如變速箱、進給箱等部件3）支撐件：用于安裝和支承其它固定的或運動的部件，承受其重力和切削力，如床身、底座、立柱等4）工作部件：包括機床的組成①與主運動和進給運動的有關(guān)執(zhí)行部件，如主軸及主軸箱、工作臺及其溜板、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，如自動上下料裝置、自動換刀裝置、砂輪修整器等；③與上述部件或裝置有關(guān)的分度、轉(zhuǎn)位、定位機構(gòu)和操縱機構(gòu)等。502.1.3機床的組成1）動力源：為機床提供動2.1.3機床的組成

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)，有些機床局部采用液壓或氣動控制系統(tǒng)。數(shù)控機床則是數(shù)控系統(tǒng)。6）冷卻系統(tǒng)7）潤滑系統(tǒng)機床的組成8）其他裝置：如排屑裝置，自動測量裝置512.1.3機床的組成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)及運動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—進給箱XZn

◆普通車床2.1.3機床的組成

52圖2-35臥式車床的基本結(jié)構(gòu)及運動XZn◆普通

◆萬能臥式升降臺銑床nXY2.1.3機床的組成

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

◆立式鉆床與搖臂鉆床2.1.3機床的組成

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—導軌7—工件8—工作臺fLfRnGnW2.1.3機床的組成

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機床的組成

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

表2-7常用機床主參數(shù)和第二主參數(shù)最大模數(shù)最大工件直徑滾齒機工作臺工作面長度工作臺工作面寬度坐標鏜床工作臺工作面長度工作臺工作面寬度矩臺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工作面長度工作臺工作面寬度升降臺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)機床名稱尺寸參數(shù)

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

運動參數(shù)

指機床執(zhí)行件運動速度。如主軸最高、最低轉(zhuǎn)速，最大、最小進給量等。動力參數(shù)

指機床電動機功率。精度參數(shù)

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

表示機床剛度的參數(shù)，包括靜剛度和動剛度。其他參數(shù)592.1.4機床的技術(shù)性能指標運動參數(shù)動力參數(shù)2.2工件的裝夾與機床夾具概述

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

精度不高，效率低，多用于形狀復雜的鑄件直接找正裝夾（圖2-10）——

精度高，效率低，對工人技術(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內(nèi)容。定位

——使工件在機床或夾具上占有正確位置夾緊

——對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、防錯、分度…）5）夾具體（5）4）連接元件（4）3）對刀及導向元件（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?！舭磰A具使用范圍劃分2.2.3機床夾具的分類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)工作臺分度頭圖2-43通用夾具662.2.3機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組合夾具實例2.2.3機床夾具的分類68圖2-46b組合夾具實例2.2.3機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床劃分可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、真空夾具、電動夾具等?！舭磰A緊力源劃分2.2.3機床夾具的分類夾具的分類氣動虎鉗液壓夾具69可分為鉆床夾具、銑床夾具、車床夾具、磨床夾具等。◆按使用機床2.3.1定位原理

圖2-13六點定位原理XZY

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

兩點注意：“點”的含義——對自由度的限制，與實際接觸點不同2.3.1定位原理

71圖2-14工件以平面3點定位XYZ與理論力學、機構(gòu)工件的6個自由度均被限制，稱為完全定位。工件6個自由度中有1個或幾個自由度未被限制，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工件本身相對于某個點、線是完全對稱的，則工件繞此點、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，圓柱體繞自身軸線的轉(zhuǎn)動等。②工件加工要求不需要限制某一個或某幾個自由度。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個自由度就夠了。2.3.1定位原理

72工件的6個自由度均被限制，稱為完全定位。工件6個自由度中有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——工件某一個自由度（或某幾個自由度）被兩個（或兩個以上）約束點約束，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。有時還是必要的，因為合理的過定位不僅不會影響加工精度，還會起到加強工藝系統(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)過機械加工，但加工精度不高，這時過定位一般是不允許的，因為它可能造成定位不準確，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——工件某一個自由度（或某幾個自由度）被兩個（

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）。實際加工時，由于工件直徑存在公差，會使軸心位置發(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（或機床上）定位不準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確引起的定位誤差，稱為基準位置誤差，如圖2-29所示例子。2）由于工件的工序基準與定位基準不重合而引起的定位誤差，稱為基準不重合誤差。圖2-30所示工件以底面定位銑臺階面，要求保證尺寸a，即工序基準為工件頂面。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由于基準不重合引起的定位誤差工序基準

定位基準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確引起的定位誤差，2.3.2定位誤差

定位誤差計算在采用調(diào)整法加工時，工件的定位誤差實質(zhì)上就是工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量。因此計算定位誤差，首先要找出工序尺寸的工序基準，然后求其在工序尺寸方向上的最大變動量即可。用幾何方法計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的極限位置；然后運用三角幾何知識，求出工序基準在加工尺寸方向上的最大變動量，即為定位誤差。1.用幾何方法計算定位誤差792.3.2定位誤差定位誤差計算在采用調(diào)整法加工時，工當工件孔徑為最大，定位銷的直徑為最小時，孔心在任意方向上的最大變動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，若工件的工序基準為孔心，試確定其定位誤差。圖2-31孔與銷間隙配合時的定位誤差DmaxdminOΔDWO1O280當工件孔徑為最大，定位銷的直徑為最小時，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），此時孔心在接觸點與銷子中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差的一半。若工件的定位基準仍為孔心，且工序尺寸方向與接觸點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定位誤差DmaxO1DminOΔDWO2

ΔDW

=（Dmax－Dmin）=TD

（2-7）1212此時，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與工序基準不重合所造成的，屬于基準不重合誤差，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.用微分方法計算定位誤差【例2-5】工件在V型塊上定位銑鍵槽，計算定位誤差【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鍵槽對工件外圓中心的對稱度OA=Sin(α/2)OB=Sin(α/2)d對上式求全微分，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對于第1項要求，考慮第1種情況（工序基準為圓心O，見圖2-33），寫出O點至加工尺寸方向上某一固定點（如V型塊兩斜面交點A）的距離：822.3.2定位誤差2.用微分方法計算定位誤差【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，各項誤差均取最大值，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型塊對外圓表面定位，當工序基準為外圓中心時，在垂直方向（圖2-33中尺寸H方向）上的定位誤差為：