第二章 工件的裝夾及數(shù)控機(jī)床夾具

第二章工件的裝夾與數(shù)控機(jī)床夾具§2.1工件的裝夾方法與定位原理§2.2常用定位方式和定位元件§2.3定位誤差§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具

習(xí)題二§2.1工件的裝夾方法與定位原理在機(jī)床上加工零件時，為保證加工精度,必須先使工件在機(jī)床上占據(jù)一個正確的位置，即定位；然后將其壓緊夾牢，使其在加工中保持這一正確的位置不變，即夾緊。從定位到夾緊的全過程稱為工件的裝夾。 2.1.1工件裝夾的方法1.直接找正法工件定位時由工人用百分表、劃針或目測的方法在機(jī)床上直接找正某些表面，以保證被加工表面位置精度的一種方法。如圖2-1所示，在磨床上磨削工件內(nèi)孔前，用百分表找正工件外圓，以保證工件內(nèi)孔與外圓同心。

下一頁返回§2.1工件的裝夾方法與定位原理直接找正法的定位精度和找正速度的快慢，取決于找正精度、找正方法、找正工具和工人的技術(shù)水平，一般要花費(fèi)較多的時間，故生產(chǎn)率低，多用于單件小批生產(chǎn)或位置精度要求特別高的工件。

2）劃線找正法先在工件上用工具標(biāo)出加工表面的位置，再在安裝工件時用劃針按劃線找正工件的方法。如圖2-2所示。劃線找正法由于受到劃線精度和找正精度的限制，定位精度和生產(chǎn)率都較低，多用于批量較小、毛坯精度較低以及不便于使用夾具的大型零件的粗加工中。3）夾具定位法

上一頁下一頁返回§2.1工件的裝夾方法與定位原理用夾具上的定位元件使工件獲得正確位置的方法。采用夾具定位法時工件定位迅速可靠，定位精度和生產(chǎn)率都較高，故應(yīng)用廣泛，尤其適用于成批和大量生產(chǎn)。2.1.2工件定位的基本原理1．六點(diǎn)定位原理工件在空間具有六個自由度，即沿x、y、z三個直線坐標(biāo)軸方向的移動自由度和繞這三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動自由度（如圖2-4）。因此，要完全確定工件在夾具上的位置，就必須限制這六個自由度，通常用六個支承點(diǎn)(即定位元件)來限制工件的六個自由度，其中每一個支承點(diǎn)限制相應(yīng)的一個自由度，這就是工件的“六點(diǎn)定位原理”。

上一頁下一頁返回§2.1工件的裝夾方法與定位原理如圖2-5所示的長方形工件，主基準(zhǔn)面（底面A）放置在不在同一直線上的三個支承上，限制了工件的三個自由度；工件導(dǎo)向平面（側(cè)面B）緊靠在沿長度方向布置的兩個支承點(diǎn)上，限制了、兩個自由度；止動平面（端面C）緊靠在一個支承點(diǎn)上，限制了自由度。六點(diǎn)定位原理對于任何形狀工件的定位都是適用的，如果違背這個原理，工件在夾具中的位置就不能完全確定。工件定位的宗旨是使用最簡單的定位方法，使工件在夾具中迅速獲得正確的位置。

上一頁下一頁返回§2.1工件的裝夾方法與定位原理工件形狀不同，定位表面不同，定位點(diǎn)的布置情況會各不相同。根據(jù)工件加工表面的不同加工要求，有些自由度對加工要求有影響，有些自由度對加工要求無影響。工件定位時，影響加工要求的自由度必須限制，不影響加工要求的自由度可以不必限制。2．完全定位與不完全定位圖2-6五點(diǎn)定位示例1）完全定位工件的六個自由度都被夾具中的定位元件所限制，這種定位稱為完全定位，工件在夾具中的位置是唯一的。

上一頁下一頁返回§2.1工件的裝夾方法與定位原理2）不完全定位工件被限制的自由度數(shù)目少于六個，但不影響加工要求的定位稱為不完全定位。不完全定位是允許的。如圖2-7所示為工件的四點(diǎn)定位。

上一頁下一頁返回§2.1工件的裝夾方法與定位原理3．過定位與欠定位1）按照加工要求應(yīng)該限制的自由度沒有被限制的定位稱為欠定位。欠定位是不允許的。因?yàn)榍范ㄎ槐ＷC不了加工要求。如銑削圖2-8所示零件上的通槽，如果沒有限制，則60mm就無法保證；或沒有限制，槽底與A面的平行度就不能保證。2）工件的一個或幾個自由度被不同的定位元件重復(fù)限制的定位稱為過定位。當(dāng)過定位導(dǎo)致工件或定位元件變形，影響加工精度時，應(yīng)嚴(yán)禁采用；但當(dāng)過定位不影響工件的正確定位，對提高加工精度有利時，也可以采用。過定位是否采用，要針對具體情況具體分析。上一頁下一頁返回§2.1工件的裝夾方法與定位原理4.定位與夾緊的關(guān)系定位與夾緊的任務(wù)是不同的，兩者不能互相取代。若認(rèn)為工件被夾緊后，其位置不能動了，因此自由度都已限制了，這種理解是錯誤的。圖2-9所示為定位與夾緊的關(guān)系圖，工件在平面支承1和兩個長圓柱銷2上定位，工件放在實(shí)線和虛線位置都可以夾緊，但是工件在工方向的位置不能確定，鉆出的孔其位置也不確定(出現(xiàn)尺寸A1和A2)。只有在x方向設(shè)置一個擋銷，才能保證鉆出的孔在工方向獲得確定的位置。另一方面，若認(rèn)為工件在擋銷的反方向仍然有移動的可能性，因此位置不確定，這種理解也是錯誤的。定位時，必須使工件的定位基準(zhǔn)緊貼在夾具的定位元件上，否則不稱其為定位；而夾緊則使工件不離開定位元件。上一頁返回§2.2常用定位方式和定位元件

2.2.1常見定位方式工件的定位是通過工件上的定位基準(zhǔn)面和夾具上的定位元件工作表面之間的配合或接觸實(shí)現(xiàn)的，一般應(yīng)根據(jù)工件上定位基準(zhǔn)面的形狀，選擇相應(yīng)的定位元件。常見定位元件及定位方式見表2-12.2.2常見定位方案1．工件以平面定位工件以平面作為定位基準(zhǔn)時，常用定位元件主要有固定支承、可調(diào)支承、浮動支承、輔助支承四種類型。1）固定支承固定支承在使用過程中，都是固定不變的。固定支承有支承釘和支承板兩種形式，如圖2-10所示，平頭支承釘（圖a）和支承板（圖d、e）用于已加工平面的下一頁返回§2.2常用定位方式和定位元件的定位；球頭支承釘（圖b）主要用于毛坯面定位；齒紋頭支承釘（圖c）主要用于工件側(cè)面定位。定位時，它們能通過增大摩擦系數(shù)來防止工件的滑動。2）可調(diào)支承在工件定位過程中，當(dāng)支承釘高度需要調(diào)整的場合，一般采用可調(diào)支承，如圖2-11所示，調(diào)節(jié)時松開鎖緊螺母2，將調(diào)整釘1調(diào)整到所需高度，再用鎖緊螺母2固定，從而起到支承的作用?？烧{(diào)支承大多用于毛坯尺寸、形狀變化較大，以及粗加工定位。

上一頁下一頁返回§2.2常用定位方式和定位元件3）浮動支承浮動支承是在工件定位過程中，能自動調(diào)節(jié)工件定位基準(zhǔn)位置的支承。浮動支承的特點(diǎn)是：支承點(diǎn)的位置能隨著工件定位面的位置不同而自動調(diào)節(jié)，直至各點(diǎn)都與工件接觸為止。其作用相當(dāng)于一個固定支承，只限制工件一個自由度，可提高工件的剛性和穩(wěn)定性。主要用于毛坯面定位或剛性不足的場合。常用的浮動支承有三點(diǎn)式和二點(diǎn)式兩種，如圖2-12所示，圖（a）為三點(diǎn)式浮動支承，圖（b）為二點(diǎn)式浮動支承。

上一頁下一頁返回§2.2常用定位方式和定位元件4）輔助支承輔助支承是為了提高工件的裝夾剛性和穩(wěn)定性的支承。不起定位作用，也不允許破壞工件原有定位。2．工件以外圓柱面定位工件以外圓柱面定位有定心定位和支承定位兩種，常用定位元件有V形塊、支承板、定位套、半圓孔襯套、錐套和三爪自定心卡盤等形式。三爪自定心卡盤、套筒等定位元件主要用于數(shù)控車床，能自動地將工件的軸線確定在要求的位置上。數(shù)控銑床上最常用的是V形塊，V形塊的優(yōu)點(diǎn)是對中性好，可以使工件的定位基準(zhǔn)軸線保持在V形塊兩斜面的對稱平面上，而且不受工件直徑誤差的影響，安裝方便。V形塊有長V形塊、短V形塊兩種基本結(jié)構(gòu)形式。長V形塊定位限制工件的四個自由度；短V形塊限制工件的二個自由度。上一頁下一頁返回§2.2常用定位方式和定位元件3．工件以內(nèi)圓孔定位工件以內(nèi)圓孔定位時，常用的定位元件有定位銷、圓柱心軸、圓錐銷和圓錐心軸等。1）定位銷圖2-13為常用定位銷的結(jié)構(gòu)形式。為便于工件的裝入，定位銷的頭部一般制有15°的倒角。定位銷可分為短銷和長銷。短銷只能限制兩個移動自由度，而長銷除限制兩個移動自由度外，還可限制兩個轉(zhuǎn)動自由度。2）圓柱心軸圖2-14為常用圓柱心軸的結(jié)構(gòu)形式。圓柱心軸有間隙配合心軸和過盈配合心軸兩種。間隙配合心軸裝卸工件方便，但定心精度不高；過盈配合心軸由引導(dǎo)部分1、工件部分2和傳動部分3組成，其制造簡單，定心準(zhǔn)確，不用另設(shè)夾緊裝置，但裝卸工件不方便，易損傷工件定位孔，一般用于定心精度較高的精加工。

上一頁下一頁返回§2.2常用定位方式和定位元件3）圓錐銷當(dāng)工件以圓孔在圓錐銷上定位時，工件圓孔與圓錐銷的接觸線為一個圓，可限制工件的三個移動自由度。4）圓錐心軸工件在圓錐心軸是定位，是靠工件定位圓孔與心軸限位圓錐面的彈性變形來夾緊工件。采用這種定位方式的定心精度高，但工件的軸向位移誤差較大，且不能加工端面。適用于工件定位孔精度不低于IT7的精車和磨削加工。4．工件以一面兩孔定位一面兩孔定位是以工件上的一個大平面和與該平面垂直的兩個孔作定位基準(zhǔn)定位，即平面支承限制、和三個自由度，兩個圓柱銷各限制和兩個自由度，在兩銷連心線方向產(chǎn)生過定位。

上一頁下一頁返回§2.2常用定位方式和定位元件圖2-15是一面兩孔定位簡圖。在定位過程中，為避免過定位，保證工件能夠順利安裝，通常將其中一銷做成削邊銷。削邊銷不限制自由度，削邊銷的尺寸可參考表2-2，削邊銷與孔的最小配合間隙Xmin可由式2-1計算所得：Xmin=(2-1)式中：b——削邊銷的寬度；TLD——兩定位孔中心距公差；TLd——兩定位銷中心距公差；D——與削邊銷配合的孔的直徑。

上一頁返回§2.3定位誤差

2.3.1定位誤差的產(chǎn)生工件定位時，每一次裝夾，各個工件在夾具中的位置不可能完全一致，從而使加工后各工件的工序尺寸存在一定誤差。這種因工件在夾具上定位不一致而造成的加工誤差，稱為定位誤差ΔD。其實(shí)質(zhì)就是工序基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的最大變動量，它包括基準(zhǔn)位移誤差ΔY和基準(zhǔn)不重合誤差ΔB兩種類型。工件在夾具中的位置是以其定位基面與定位元件的相互接觸（配合）來確定的，由于定位基面、定位元件的工作表面本身存在一定的制造誤差，這個制造誤差是最終產(chǎn)生定位誤差的主要原因。1．定位誤差的類型1）基準(zhǔn)位移誤差ΔY工件定位基準(zhǔn)相對于定位元件的位置

下一頁返回§2.3定位誤差最大變動量或定位基準(zhǔn)本身的位置變動量，即為基準(zhǔn)位移誤差。如圖2-16所示，在加工鍵槽（圖a）時，工序尺寸A是由工件與刀具的相對位置決定的。按基準(zhǔn)重合的原則，工件以內(nèi)孔在圓柱心軸上定位，刀具與心軸的相對位置按工序尺寸A確定后保持不變。但由于心軸和工件內(nèi)孔的制造誤差和配合間隙，使定位基準(zhǔn)在工序尺寸A方向有一個變化范圍，造成工序尺寸A的加工誤差，這個誤差就是基準(zhǔn)位移誤差，其大小為定位基準(zhǔn)的最大變動范圍，即Δy＝Amax—Amin （2-2）式中：Amax——最大工序尺寸；Amin——最小工序尺寸。

上一頁下一頁返回§2.3定位誤差2）基準(zhǔn)不重合誤差ΔB定位基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)（或工序基準(zhǔn)）不重合時所產(chǎn)生的加工誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差?；鶞?zhǔn)位移誤差和基準(zhǔn)不重合誤差并不是在任何情況下都存在，當(dāng)定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合時，ΔB＝0；當(dāng)基準(zhǔn)無變動時，ΔY＝0。定位誤差只產(chǎn)生在用調(diào)整法加工一批工件的條件下，采用試切法加工工件時，不存在定位誤差。2.3.2定位誤差的計算方法定位誤差是由基準(zhǔn)位移誤差和基準(zhǔn)不重合誤差組合而成，計算時，只要先分別計算出基準(zhǔn)位移誤差ΔY和基準(zhǔn)不重合誤差ΔB，然后再根據(jù)具體情況按下述方法進(jìn)行合成得到定位誤差ΔD。

上一頁下一頁返回§2.3定位誤差1）當(dāng)工序基準(zhǔn)不在定位基面上時，ΔD＝ΔY十ΔB； （2-3）2）當(dāng)工序基準(zhǔn)在定位面上時，ΔD＝|ΔY±ΔB|； （2-4）當(dāng)基準(zhǔn)位移和基準(zhǔn)不重合引起的加工尺寸相同方向變化時，取“十”號；反之取“—”號。幾種常見定位方式的定位誤差：1）工件以平面定位當(dāng)定位基準(zhǔn)為平面時，其定位誤差主要由基準(zhǔn)不重合誤差所引起，而基準(zhǔn)位移誤差很小，可忽略不計。2）工件以圓柱面配合定位當(dāng)工件以圓柱面為定位基準(zhǔn)時的定位誤差，與工件圓柱面的制造精度、定位元件的放置形式、工件圓柱面與定位元件的配合性質(zhì)和工序基準(zhǔn)與定位基上一頁下一頁返回§2.3定位誤差準(zhǔn)是否重合等因素密切相關(guān)。如圖2-17所示，當(dāng)心軸水平放置，工件在自重作用下與心軸固定單邊接觸（圖b），此時其基準(zhǔn)位移誤差為ΔY＝OO1-OO2=（TD+Td）/2 （2-5）當(dāng)心軸垂直放置，工件與心軸任意邊接觸（圖c），此時其基準(zhǔn)位移誤差為ΔY＝Dmax-dmin=TD+Td+Xmin （2-6）式中：TD——工件定位孔直徑公差；Td——定位心軸直徑公差；Xmin——定位孔與定位心軸的最小配合公差。上一頁下一頁返回§2.3定位誤差3）工件以外圓在V形塊上定位時的定位誤差工件以外圓在V形塊上定位（見圖2-17b），定位基準(zhǔn)是工件外圓軸心線，因工件外圓柱面直徑有制造誤差，導(dǎo)致工件在垂直方向上產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差，其誤差值為：定位誤差因選擇的定位基準(zhǔn)不同而不同，圖2-17（c）中的h1、h2、h3為三種不同的工序尺寸，其定位誤差分別為：⑴當(dāng)工序尺寸為h1時，工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故ΔB＝0，所以⑵當(dāng)工序尺寸為h2時，工序基準(zhǔn)為圓柱面的下母線，與定位基準(zhǔn)不重合，但又都與d相聯(lián)系，所以基準(zhǔn)不重合誤差ΔB＝Td/2。因工序基準(zhǔn)在定位基面上，因此定位誤差上一頁下一頁返回§2.3定位誤差ΔD＝|ΔY±ΔB|。當(dāng)定位基面直徑由大變小時，定位基準(zhǔn)向下移動，使h2變大；當(dāng)定位基面直徑由大變小時，假設(shè)定位基準(zhǔn)不動，則工序基準(zhǔn)相對于定位基準(zhǔn)向上移動，使h2變小，兩者變動方向相反。故有（2-9）上一頁下一頁返回§2.3定位誤差

⑶當(dāng)工序尺寸為h3時，工序基準(zhǔn)是圓柱面的上母線，基準(zhǔn)不重合誤差仍為ΔB＝Td/2。當(dāng)定位基面直徑由大變小時，ΔB、ΔY都使h3變小，故有

（2-10）上一頁下一頁返回§2.3定位誤差4）工件以一面兩孔組合定位的定位誤差工件以一面兩孔定位時，其定位誤差主要是基準(zhǔn)位移誤差，主要有移動和轉(zhuǎn)動兩種誤差。⑴移動的基準(zhǔn)位移誤差該誤差取決于第一定位副的最大配合間隙，即ΔY=X1max=Td1+TD1+X1max （2-11）式中：X1max——圓柱銷與定位孔的最大配合間隙；

Td1——圓柱銷的直徑公差；

TD1——與圓柱銷配合的定位孔的直徑公差；

X1max——圓柱銷與定位孔的最小配合間隙。上一頁下一頁返回§2.3定位誤差⑵轉(zhuǎn)動的基準(zhǔn)位移誤差(轉(zhuǎn)角誤差)轉(zhuǎn)角誤差取決于兩定位孔與定位銷的最大配合間隙X1max和X2max、中心距L及工件的偏轉(zhuǎn)方向。當(dāng)兩孔偏轉(zhuǎn)于兩銷同一側(cè)時（如圖2-18（a）），其單邊轉(zhuǎn)角誤差為：Δβ=arctan（2-12）當(dāng)兩孔偏轉(zhuǎn)于兩銷異側(cè)時（如圖2-18（b）），其單邊轉(zhuǎn)角誤差為：Δα=arctan（2-13）實(shí)際上，由于工件還可能向另一側(cè)偏轉(zhuǎn)Δβ和Δα，因此真正的轉(zhuǎn)角誤差應(yīng)當(dāng)是±Δβ和±Δα。上一頁返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具

夾緊是工件裝夾過程中的重要組成部分。在加工過程中，為保證工件定位時確定的定位位置，不會因?yàn)榍邢髁?、工件重力、離心力或慣性力等的作用而產(chǎn)生位置變化和振動，以保證加工的精度和安全操作。必須通過一定的機(jī)構(gòu)產(chǎn)生夾緊力，把工件壓緊在定位元件上，這種產(chǎn)生夾緊力的機(jī)構(gòu)稱為夾緊裝置。1．對夾緊裝置的基本要求1）在夾緊工件時，不得改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。2）夾緊力的大小要適當(dāng)，既要能保證工件在加工過程中的位置穩(wěn)定，又要能使工件不會產(chǎn)生過大的夾緊變形。3）結(jié)構(gòu)力求簡單，操作要求方便、省力、安全。下一頁返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具4）夾緊裝置的自動化程度及復(fù)雜程度要與被加工零件的批量相適應(yīng)。2．夾緊力方向和作用點(diǎn)的選擇1）夾緊力的方向夾緊力應(yīng)朝向主要定位基準(zhǔn)。如圖2-19（a）所示，因工件被加工孔與左端A面有一垂直度要求，因此在加工時應(yīng)以A面作為主要定位基面，夾緊力FJ的方向應(yīng)朝向A面。如果夾緊力朝向B面，由于工件側(cè)面A與底面B的夾角存在誤差，夾緊時工件的定位位置將會受到破壞，影響孔與左端A面的垂直度要求。又如圖2-19b所示，夾緊力FJ的方向朝向V形塊，工件的裝夾穩(wěn)定可靠。若夾緊力朝向端面B，則夾緊時，工件有可能會離開V形塊工作面而影響工件的定位。

上一頁下一頁返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具另外，夾緊力的方向還應(yīng)有利于減小夾緊力的大小。如圖2-20所示，鉆削孔A時，當(dāng)夾緊力FJ與軸向切削力FH、工件重力G的同方向時，加工過程中所需的夾緊力最小。2）夾緊力的作用點(diǎn)夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選擇在工件剛性較好的方向和部位，并盡量靠近工件加工表面。尤其對剛性較差的工件更為重要。如圖2-21（a）所示，工件的軸向剛性比徑向剛性好，沿軸向夾緊工件比沿徑向夾緊工件產(chǎn)生的變形要小得多；在裝夾薄壁箱體時，如圖2-21（b）所示，夾緊力不應(yīng)作用在箱體頂面，而應(yīng)作用于剛性較好的凸邊上。若箱體沒有凸邊，可以將單點(diǎn)夾緊改為三點(diǎn)夾緊，如圖2-21（c）所示，以減少工件的夾緊變形。上一頁下一頁返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具為提高工件加工部位的剛性，防止或減少工件在加工過程中產(chǎn)生的振動，應(yīng)將夾緊力的圖2-21夾緊力與工件剛性的關(guān)系。作用點(diǎn)盡量靠近加工表面，夾緊力的作用線應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，并盡量靠近支承元件的幾何中心。在圖2-22中，夾緊力作用在支承面之外，夾緊時引起工件的傾斜和移動，破壞了工件的正確定位，所以是錯誤的。圖2-22夾緊力作用點(diǎn)位置不正確。3．夾緊力的估算夾緊力的大小，對工件安裝的可靠性、工件和夾具的變形有著很大關(guān)系，因此，在裝夾工件時，必須正確估算夾緊力的大小。上一頁下一頁返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具夾緊力的估算應(yīng)充分考慮在加工過程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力和工件自身重力等多種因素的影響。一般情況下，加工中小工件時，切削力（矩）起決定性作用；加工重、大型工件時，必須考慮工件重力的作用；高速切削加工時，則不能忽略離心力或慣性力對夾緊作用的影響。此外，切削力本身在加工過程中也是變化的。夾緊力的大小除受上述各個力的影響外，還與工藝系統(tǒng)剛度、夾緊機(jī)構(gòu)的傳動效率等因素有關(guān)。因此，夾緊力大小的計算是一個很復(fù)雜的問題，一般只能作粗略的估算。為簡化起見，在確定夾緊力大小時，可只考慮切削力（矩）對夾緊力的影響，并假設(shè)工藝系統(tǒng)是剛性的，

上一頁下一頁返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具切削過程是平穩(wěn)的，根據(jù)加工過程中對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力平衡原理求出夾緊力的大小，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需的夾緊力，即

FJ＝kF （2-14）式中：FJ——實(shí)際所需夾緊力；

F——定條件下，按靜力平衡計算出的夾緊力；

k——安全系數(shù)，一般取k＝1.5~3實(shí)際應(yīng)用中，夾緊力的大小，一般可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或類比法確定。若確實(shí)需要比較準(zhǔn)確地計算夾緊力，可采用上述方法進(jìn)行計算。

上一頁下一頁返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具4．常用夾緊方式常用夾緊方式主要有手動夾緊和機(jī)動夾緊兩種。當(dāng)直接由人力通過各種傳力機(jī)構(gòu)對工件進(jìn)行夾緊，稱為手動夾緊。手動夾緊速度慢，產(chǎn)生的夾緊力小。一些高效率的夾具，大多采用機(jī)動夾緊，其動力系統(tǒng)可以是氣壓、液壓、電動、電磁、真空等，其中氣壓和液壓動力系統(tǒng)是最常用的傳動裝置。1）氣壓傳動裝置氣壓傳動裝置是以壓縮空氣作為動力的夾緊裝置。其優(yōu)點(diǎn)是夾緊動作迅速，壓力大小可根據(jù)需要調(diào)節(jié)，設(shè)備維護(hù)方便，且污染小。缺點(diǎn)是夾緊剛性差，夾緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸大。

上一頁下一頁返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具圖2-23所示為典型氣壓傳動系統(tǒng)原理圖。工作時，氣源1送出的壓縮空氣經(jīng)過濾器2與霧化的潤滑油混合后，由減壓閥3調(diào)整至所需壓力，經(jīng)單向閥4和換向閥5將需要的壓縮空氣送入氣缸8，推動活塞移動，帶動夾具裝置夾緊或松開工件。夾具裝置夾緊或松開工件的速度可通過節(jié)流閥6進(jìn)行調(diào)節(jié)。2）液壓傳動裝置液壓傳動的工作原理與氣壓傳動相類似，只是以壓力油作為介質(zhì)。液壓傳動裝置的優(yōu)點(diǎn)是夾緊力大，夾緊可靠，裝置體積小，剛性好，且噪聲??；其缺點(diǎn)是易漏油，對液壓元件的精度要求高。上一頁下一頁

返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具2.4.2數(shù)控機(jī)床夾具1．夾具的定義在數(shù)控機(jī)床上加工工件時，為了保證加工精度，加工前首先要使工件在機(jī)床上有一個正確的位置，即定位。然后將其夾緊。工件定位與夾緊的過程又稱為工件的裝夾，在機(jī)床上用于裝夾工件的工藝裝備就稱為機(jī)床夾具。2．機(jī)床夾具的作用及分類1）機(jī)床夾具的作用機(jī)床夾具是機(jī)械加工過程中必不可少的部分。在機(jī)床加工過程中，其最主要的作用是用于裝夾工件，使工件在機(jī)床上有一個正確的定位。在定位的基礎(chǔ)上，機(jī)床夾具能起到以下作用：上一頁下一頁返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具⑴有利于保證工件的加工精度使用夾具能有效保證工件加工質(zhì)量，提高機(jī)床加工精度等級。如在搖臂鉆床上使用鉆夾具加工平行孔系時，其位置精度可達(dá)到0.10~0.20mm，而按普通的劃線找正法加工時，其位置精度僅能控制在0.40~1.0mm。同時由于受操作者的影響，同批生產(chǎn)零件的質(zhì)量也不穩(wěn)定。⑵可擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍如在數(shù)控車床的床鞍上或搖臂鉆床的工作臺上裝上鏜模，就可以進(jìn)行箱體或支架類零件的鏜孔加工，用以代替鏜床加工；在刨床上加裝夾具后可代替拉床進(jìn)行拉削加工等。⑶可提高生產(chǎn)率使用夾具后，不僅可省去劃線找正等輔助時間，而且有時還可采用高效率的多件、多位、機(jī)動夾緊裝置，縮短輔助時間，從而大大提高勞動生產(chǎn)率。上一頁下一頁返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具⑷可減輕勞動強(qiáng)度，如采用氣動、電動夾緊。2）機(jī)床夾具的分類機(jī)床夾具的種類很多，按使用機(jī)床的類型可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、加工中心夾具和其他機(jī)床夾具等；按驅(qū)動夾具工作的動力源可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具和自夾緊夾具等；按其專門化程度，機(jī)床夾具一般可分為以下五種類型：⑴通用夾具通用夾具是指夾具的結(jié)構(gòu)、尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，使用時無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可用于裝夾不同工件的夾具。如三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、平口虎鉗、萬能分度頭、頂尖、中心架等。采用這類夾具可縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，減少夾具品種，從而降低生產(chǎn)成本。其缺點(diǎn)是定位與夾緊費(fèi)時，生產(chǎn)率較低。通用夾具一般用于單件、小批量的生產(chǎn)。上一頁下一頁返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具⑵專用夾具專用夾具是針對某一工件的某一加工工序而專門設(shè)計和制造的夾具。其最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便。由于這類夾具是專門為某一工件的某一工序而專門制造的，產(chǎn)品變更后便無法利用，因而只適用于產(chǎn)品固定的大批量生產(chǎn)。⑶可調(diào)夾具可調(diào)夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的，它是在加工完某一工件后，通過調(diào)整或更換個別元件，即可加工另外一種形狀相似、尺寸相近的工件。可調(diào)夾具多用于多品種，中、小批生產(chǎn)，有較好的經(jīng)濟(jì)效果。⑷組合夾具組合夾具是按一定的工藝要求，由一套通用標(biāo)準(zhǔn)元、部件組合而成的夾具（見圖2-24）。這種夾具使用結(jié)束后可拆卸或重新組裝，并且組裝迅速。組合夾具能有效縮短生產(chǎn)周期，減少專用夾具的品種和數(shù)量的優(yōu)點(diǎn)，適用于單件、中、小批生產(chǎn)及新產(chǎn)品的試制。上一頁下一頁返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具⑸隨行夾具隨行夾具是在自動加工線中針對某一工件所采用的一種夾具。此類夾具除了擔(dān)負(fù)一般夾具的裝夾任務(wù)外，還擔(dān)負(fù)著自動加工線輸送工件的任務(wù)。3．機(jī)床夾具的組成機(jī)床夾具的種類很多，但它們的組成基本是相同的，主要由定位元件、夾緊裝置、連接元件、導(dǎo)向元件和夾具體等幾個部分組成。⑴定位元件起定位作用，用于確定工件在夾具中的正確位置。定位元件是夾具的主要功能元件之一，其定位精度將直接影響工件的加工精度。常用的定位元件有支承釘（板）、V形鐵、定位銷、定位塊等。圖2-25中的定位銷2即是定位元件。上一頁下一頁返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具⑵夾緊裝置用于保持工件在夾具中的既定位置，使工件在加工時不致因受到切削力、重力、離心力等外力作用而產(chǎn)生移動。夾緊裝置也是夾具的主要功能元件之一，通常包括夾緊元件(如壓板、壓塊)、傳動裝置和動力裝置等組成部分。圖2-25中的快卸墊圈5、螺母7及定位銷2上的螺栓構(gòu)成了夾緊裝置。⑶連接元件用來保證夾具和機(jī)床工作臺之間的相對位置。對于鉆床夾具，由于孔加工時只要沿軸向進(jìn)給就可完成，用導(dǎo)向元件就能保證相對位置，不必再用連接元件定位，所以一般的鉆床夾具沒有連接元件。⑷導(dǎo)向元件用于確定刀具相對于夾具的位置，并引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的元件，稱為導(dǎo)向元件。圖2-25中的鉆套3就是引導(dǎo)鉆頭用的導(dǎo)向元件。

上一頁下一頁返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具⑸夾具體是夾具的本體，用來連接夾具上各個元件或裝置，使之成為一個整體，并能保證各元件之間的相對位置。夾具體也用來與機(jī)床的有關(guān)部位相連接，如圖2-25中的夾具體6。⑹其他元件或裝置根據(jù)加工需要，有些夾具上還可有分度裝置、靠模裝置、頂出器、定位鍵及平衡塊等其他元件或裝置。4．夾具的選擇數(shù)控加工對夾具主要有兩點(diǎn)要求：一是要保證夾具本身在機(jī)床上安裝準(zhǔn)確；二是要能協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。在選擇夾具時，一般應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：上一頁下一頁返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具1）夾具的結(jié)構(gòu)力求簡單。夾具應(yīng)盡可能利用通用元件拼裝的組合可調(diào)夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。在成批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單。2）裝卸零件要快速方便，以縮短機(jī)床的停頓時間。3）要使加工部位敞開，夾緊機(jī)構(gòu)上的各部件不得妨礙走刀。4）夾具在機(jī)床上安裝要準(zhǔn)確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。

上一頁下一頁返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具5）為了在一次裝夾中能加工出更多的表面，對一些不便用夾具直接安裝定位的毛坯，可采用增加工藝凸臺或輔助定位面。在圖2-26中，因該零件缺少定位基準(zhǔn)孔，其它方法較難保證其定位精度。若按圖示方式在工件左、右位置各增加一個工藝凸耳，并在凸耳上加工出定位基準(zhǔn)孔，這一問題就能得到圓滿解決。5.數(shù)控機(jī)床常用夾具簡介不同的數(shù)控機(jī)床，使用不同的夾具。在數(shù)控車床上，主要加工回轉(zhuǎn)體類零件，夾具通常采用三爪自定心卡盤或四爪單動卡盤及頂尖等。在大批量生產(chǎn)過程中，為提高裝夾效率，常常使用便于自動控制的液壓、電動或氣動夾具。對于一些特殊類型的零件，可以用花盤、角鐵、心軸及其它輔助工具作為數(shù)控車床的夾具。下面主要介紹數(shù)控銑床、加工中心的一些常上一頁下一頁返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具用夾具，主要有以下幾種：1．斜楔夾緊機(jī)構(gòu)斜楔夾緊機(jī)構(gòu)是數(shù)控銑床夾具中使用最普遍的機(jī)械夾緊機(jī)構(gòu)，這類機(jī)構(gòu)是利用機(jī)械摩擦的原理來夾緊工件，是最基本的形式之一。斜楔夾緊機(jī)構(gòu)是指采用斜楔作為傳力元件或夾緊元件的夾緊機(jī)構(gòu)。如圖2-27（a）所示，該斜楔夾緊機(jī)構(gòu)是一種最基本的結(jié)構(gòu)，使用時，敲入斜楔1，迫使滑柱2下降，裝在滑柱上的浮動壓板3即可同時夾緊兩個工件4。加工完成后，敲斜楔1的小頭，即可松開工件。由于用斜楔直接夾緊工件的夾緊力較小、操作不方便，因此實(shí)際生產(chǎn)中一般與其他機(jī)構(gòu)聯(lián)合使用。圖2-27（b）為斜楔與螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的組合形式。當(dāng)擰緊螺旋時楔塊向左移動，使杠桿壓板轉(zhuǎn)動夾緊工件；當(dāng)反向轉(zhuǎn)動螺旋時，楔塊向右移動，杠桿壓板在彈簧力的作用下松開工件。上一頁下一頁返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具2．螺旋夾緊機(jī)構(gòu)采用螺旋直接夾緊或采用螺旋與其他元件組合實(shí)現(xiàn)夾緊的機(jī)構(gòu)，稱為螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)主要由螺釘、螺母、墊圈、壓板等元件組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、夾緊力大、自鎖性好和制造方便等優(yōu)點(diǎn)，適用于手動夾緊，是夾具中用得最多的一種夾緊機(jī)構(gòu)。其缺點(diǎn)是夾緊動作較慢。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)分為簡單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)和螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)。圖2-28所示為最簡單的單個螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。圖（a）是用螺釘直接夾壓工件，對工件表面施加夾緊力，螺栓轉(zhuǎn)動時，其表面易夾傷工件表面，且在夾緊過程中使工件可能轉(zhuǎn)動。解決這一問題的辦法是在螺釘頭部加上一個擺動壓塊，如圖2-28（b）所示，這樣既能保證與工件表面有良好的接觸，防止夾緊時螺栓帶動工件轉(zhuǎn)動，還可避免螺栓頭部直接與工件接觸而造成壓痕。上一頁下一頁返回§2.4工件的夾緊與數(shù)控機(jī)床夾具圖2-29所示為典型的螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)。圖2-29（a）、（b）為移動壓板式螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，圖2-29（c）為轉(zhuǎn)動壓板式螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。它們是利用杠桿原理來實(shí)現(xiàn)對工件的夾緊，由于它們的夾緊點(diǎn)、支點(diǎn)、原動力作用點(diǎn)之間的相對位置不同，其杠桿比也不同，夾緊力也不同。其中圖2-29（c）的增力倍數(shù)最大。3．偏心夾緊機(jī)構(gòu)偏心夾緊機(jī)構(gòu)是用偏心件直接或間接夾緊工件的機(jī)構(gòu)。常用的偏心件有圓偏心輪（圖2-30（a）、（b））、偏心軸（圖2-30（c））和偏心叉（圖2-30（d））。圖2-30偏心夾緊機(jī)構(gòu)。偏心夾緊機(jī)構(gòu)操作簡單，夾緊動作快，但夾緊力和夾緊行程都較小，一般用于夾緊力要求不大、沒有振動或振動較小、沒有離心力的場合。上一頁返回習(xí)題二2-1工件的定位與夾緊的區(qū)別是什么？2-2確定工件在夾具中應(yīng)限制自由度數(shù)目的依據(jù)是什么？2-3試根據(jù)六點(diǎn)定位原理分析題圖2-31中各定位方案的定位元件所限制的自由度。（2-4什么是輔助支承？使用輔助支承時應(yīng)注意什么問題？舉例說明輔助支承的應(yīng)用。2-5工件以平面作定位基準(zhǔn)時，常用支承類型有哪些？各起什么作用？各有何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？2-6工件以外圓、圓孔、錐孔定位時，常用哪些形式的定位元件？各有哪些約束功能？使用時分別需要注意哪些問題？下一頁返回習(xí)題二2-6工件以外圓、圓孔、錐孔定位時，常用哪些形式的定位元件？各有哪些約束功能？使用時分別需要注意哪些問題？2-7工件一面兩孔定位的定位誤差是怎么產(chǎn)生的？可分哪兩部分來計算？2-8題圖2-32所示工件，欲鉆孔保證尺寸mm（其外圓、端面均已加工），試分析計算圖中各種定位方案的定位誤差。V形塊2-9對夾緊裝置有哪些基本要求？2-10確定夾緊力的作用方向和作用點(diǎn)應(yīng)遵循哪些原則？2-11試分析題圖2-33中夾緊力的作用點(diǎn)及方向是否合理，為什么？如不合理應(yīng)如何改進(jìn)？2-12機(jī)床夾具在加工中起什么作用？常用夾具有哪些類型？上一頁返回圖2-1

直接找正法實(shí)例

四爪卡盤百分表砂輪工件返回圖2-2

劃線找正法實(shí)例工件劃針返回圖2-4

工件在空間的自由度

圖2-5長方形工件的六點(diǎn)定位

返回1返回2圖2-6