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1、模块二 零件的定位与夹紧,任务一 零件的定位 任务二 工件的夹紧 任务三 机床夹具,任务一 零件的定位,【学习目标】 1、知识目标：（1）了解六点定位的原理； （2）熟悉定位基准选择的原则及应用； （3）熟悉定位元件的应用。 2、技能目标：根据零件的结构，能正确选择其加工过程中的粗、精加工基准。,下一页,返回,任务一 零件的定位,【知识学习】 一、零件的六点定位 1、六点定位原理 工件在任意空间中是一个自由体，对于空间中相互 直的三个坐标平面有六个自由度。这六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。应该说工件在空间的自由度越少，工件的定位越好。当工件的六个自由度都被完全消除时，它在这一空间的
2、位置即被完全确定，也就是具有了唯一性。如图2-1所示。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,沿X轴方向的移动，以 表示，如图2-1a； 沿X轴方向的转动，以 表示，如图2-1b； 沿Y轴方向的移动，以 表示，如图2-1c； 沿Y轴方向的移动，以 表示，如图2-1d； 沿Z轴方向的移动，以 表示，如图2-1e； 沿Z轴方向的移动，以 表示，如图2-1f。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,2、六点定位原理的应用 实际生产中运用六点定位原理时，必须根据实际加工情况灵活运用。会出现一些不同的定位方式。 （1）完全定位 工件在夹具中定位时，六个自由度全部被消除，称为完全定位。当采用完全定
3、位时，工件在夹具中的位置是唯一的。由图2-2可知，工件形状不同，定位表面不同，定位点的布置情况会各不相同。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,（2）不完全定位 不完全定位根据工件加工表面的不同加工要求，定位支承点的数目可以少于六个。有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，只要分布与加工要求有关的支承点，就可以用较少的定位元件达到定位的要求，这种定位情况称为不完全定位。不完全定位是允许的，下面举例说明。 五点定位如图2-3a所示，钻削加工小孔D，工件以内孔和一个端面在夹具的心轴和平面上定位，限制工件 、 、 、 、 五个自由度，相当于五个支承点定位。工件绕心轴的转动 不影
4、响对小孔D的加工要求。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,四点定位如图2-4所示，铣削加工通槽B，工件以长外圆在夹具的双V形块上定位，限制工件的 、 、 、 、四个自由度，相当于四个支承点定位。工件的 、 两个自由度不影响对通槽B的加工要求。,下一页,上一页,返回,图2-3 五点定位实例,图2-4 四点定位实例,任务一 零件的定位,（3）欠定位 工件在夹具中定位时，该消除的自由度没有完全被消除，工件不能正确定位称为欠定位。欠定位不能保证工件的加工精度，往往会产生废品，在加工中是完全不允许的。 如铣削图2-5所示零件上的通槽，应该限制 、 、 三个自由度以保证槽底面与A面的平行度及尺寸6
5、0 mm两项加工要求；应该限制 、 两个自由度以保证槽侧面与B面的平行度及尺寸（(30士0.1)mm两项加工要求； 自由度不影响通槽加工，可以不限制。如果 没有限制，60 mm就无法保证；如果 、 没有限制，槽底与A面的平行度就不能保证。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,（4）重复定位 工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为重复定位。重复定位不能保证工件的加工精度，往往会产生废品，在加工中是完全不允许的。如图2-5a所示的连杆定位方案，长销限制了 、 、 、 四个自由度，支承板限制了 、 三个自由度，其中 、 被两个定位元件重复限制，这就产生重复定位。当工件小头孔与
6、端面有较大垂直度误差时，夹紧力FJ将使连杆变形，或使长销弯曲图2-6b、c，造成连杆加工误差。若采用图2-6d所示方案，即将长销改为短销，就不会产生过定位。当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应严禁采用，但当过定位不影响工件的正确定位，对提高加工精度有利时，也可以采用。可见重复定位是否要采用，要具体情况具体分析。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,工件定位基准选择 1、基准概念 在加工工件时，为了使工件相对于机床、刀具具有一个正确的位置，必须把工件按工艺要求安放在所用的夹具中，使之加工工后能够符合图纸的要求，这一过程，叫做定位。而工件上的定位是靠工件上的某些表面和夹具中的定
7、位元件接触来实现的。因些，工件的定位基准的选择非常重要。所谓的基准就是用来确定零件或部件上某些点、线、面位置时所依据的该零件上的点、线、面。 基准可以分为设计基准和工艺基准。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,（1）设计基准 零件图上确定其次点、线、面的位置所依据的那些点、线、面称为设计基准。下面图2-7为一设计基准实例。,下一页,上一页,返回,图2-7设计基准,任务一 零件的定位,2）工艺基准 是指工艺过程中所采用的基准。工艺基准又可分为定位基准、测量基准和装配基准等几种。 1）定位基准 是指加工程中用作定位的基准。也就是指用确定工件在夹具中位置点、线、面。工件定位基准位置一经确定，
8、工件其它部分的位置也就随之确定。工件定位时，作为定们基准的点或线，往往是由某些具体表面体现出来，这种表面称为定位基准面。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,例如下图2-8、2-9为车削一轴类工件，用三爪卡盘装夹时，定位基准面是工件外圆。采用两顶尖装夹时，定位基准面是工件的两中心孔，定位基准则是轴的中心线。,下一页,上一页,返回,图2-8三爪卡盘装夹,图2-9用两顶尖装夹,任务一 零件的定位,2) 测量基准 是指测量时所采用的基准。 被加工工件各项精度测量和检测时的基准。机械加工工件的精度要求包括尺寸精度、形状精度和位置精度。 尺寸误差可用长度测量量具检测；形状误差和位置误差要借助测量夹
9、具和量具来完成。下面以被加工工件径向跳动的测量误差和测量基准为例来说明。 测量径向跳动误差时，测量方向应垂直于基准轴线。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,当实际基准表面形状误差较小时，可用一对V形铁支撑被测工件。工件旋转一周，指示表上最大、最小读数之差即为径向圆跳动的误差，如图2-10a所示。此种测量方法的测量基准是零件支撑处的外表面，用两工件的圆周确定工件的中心线来进行工件的测量。测量误差中包含测量基准本身的形状误差和不同轴位置误差。 使用两中心孔作为测量基准是更为广泛应用的方法，如图2-10b所示。这是比较理想的测量基准。其好处在于：此种测量方法的基准是用两中心孔来确定工件的中心
10、线，而一般工件在数控车削加工时的加工基准和在工件设计时的设计基准都是中心线遥准，保证了基准的重合，从而能够提高工件的加工精度。由此可见，在数控车削加工中要尽量使工件的定位基准与设计基准重合。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,3）、装配基准 是指装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所采用的基准。如图2-11所示。,下一页,上一页,返回,图2-11装配基准,任务一 零件的定位,2、定位基准的选择 对于基准的选择，由于种类和功用的不同，选择的方法也不同。这里仅介绍与夹具计最为密切的基准之一定位基准。 定位基准的选择与工艺过程的制定是密切相关的。因此对定位基准的选择要多定方案，比较其优缺
11、点，多考虑其与工艺方案的关系，对加工精度的影响。应该说合理的选择定位基准对保证加工精度确定加工顺序都有决定性影响。定位基准分为粗基准和精基准。机械加工中，第一道工序中，用毛坯上末加工过的表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,粗基准的选择 粗基准的选择是否合理，直接影响到各加工表面加工余量的分配，以及加工表面和不加工表面的相互位置关系。因此，必须合理选择。 要求： 1）要保证所有的加工表面都足够的加工余量： 2）要保证加工表面与不加工表面有一定的位置精度。 原则：,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,1）相互位置要求原则：选择与加工表面相互位置精
12、度要求较高的不加工表面作为粗基准，以确不加工表面与加工表面的位置要求。如图2-12所示。 2）重要表面原则：为了保证重要加工表面的均匀，应选择重要加工表面为粗基准。,下一页,上一页,返回,图2-12相互位置原则,任务一 零件的定位,例如，车床床身加工时，为保证导轨面有均匀一致的金相组织和较高的耐磨性，应使其加工余量小而均匀。因此，应选择导轨面为粗基准，先加工与床腿的连接面，如图2-13a所示。然后，再以连接面为精基准，加工导轨面，如图2-13b所示。这样就可以保证导轨面被切去的余量小而均匀。,下一页,上一页,返回,图2-13重要表面原则,任务一 零件的定位,3）加工余量合理分配原则：对于全部表
13、面都需要加工的零件，应该选择加工余量最小的表面作为粗基准，这样不会因为位置的偏移而造成余量太小的部位加工不出来。 如上图2-14所示的阶梯轴，毛坯锻造时两外圆有5mm的偏心，应选择58mm的外圆表面作粗基准，因其加工余量较小。如果选114mm外圆为粗基准加工拓58mm外圆时，则加工后的50mm的外圆，因一侧余量不足而使工件报废。,下一页,上一页,返回,图2-14加工余量合理分配原则,任务一 零件的定位,4）不重复使用原则：粗基准未经加工，表面比较粗糙且精度低，二次安装时，其在机床上（或夹具中）的实际位置可能与第一次安装时不一样，从而产生定位差，导致相应加工表面出现较在的位置误差。从图2-15可
14、以看出粗基准不能重复使用。,下一页,上一页,返回,图2-15加工余量合理分配原则,任务一 零件的定位,5）便于工件装夹原则：作为粗基准的表面，应尽量平整光滑，没有飞边、冒口、浇口口或其他缺陷，以便使工件定位准确、夹紧可靠。 （2）精基准的选择 精基准的选择重点是保证工件的加工精度且装夹可靠方便、结构简单。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,1）基准重合原则：直接选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差。图2-16为采用两端中心孔作为统一基准磨削各外圆表面，这样可以很好的保证各表面之间的同轴度。,下一页,上一页
15、,返回,图2-16基准重合原则,任务一 零件的定位,2）基准统一原则：同一个零件上的多道工序尽可能选择同一个定位基准，称为基准统一。这样既可保证零件各加工表面的相到位置精度，避免或减少因基准转换而引起的误差，而且简化了夹具的设计与制造。从而降低了成本缩短生间周期。如在车、铣、磨等工序中加工轴类零件时，始终是以工件的中心孔作为精基准。在加工齿轮时，先把工件的内孔加工好，然后始终以内孔作为基准。 3）自为基准原则：精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，应选择加工表面身作为定位基准，称为自为基准原则。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,图2-17所示的导轨面磨削，在磨床上用百分表找正导轨面相
16、对机床运动方向的正确位置，然后磨去薄而均匀的一层，以满足对导轨面的质量要求。采用自为基准原则加工时，只能提高加工表面本身的尺寸精度、形状精度，而不能提高加土表面的位置精度，加工表面的位置精度应由前道工序保证。,下一页,上一页,返回,图2-17自为基准原则 1磁力表座 2百分表 3床身 4垫铁,任务一 零件的定位,4）互为基准原则：为使用工件各加工表面肯有较高的位置精度或使各加工表面肯有均匀的加工余量，可采用两个加工表面互为基进行反复加工的方法，称为互为基准原则。 车床主轴轴颈与前端锥孔有很高的同轴度要求，生产中常以主轴颈表面和锥孔表面互为基准反复加工来达到要求。又如图2-18加工精密齿轮，采用
17、齿面和内孔互为基准，反复加工。,下一页,上一页,返回,图2-18互为基准原则 1卡盘 2滚柱 3齿轮,任务一 零件的定位,5）便于装夹原则：所选精基准应能保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用，操作方便灵活。同时。定位基准应足够大的接触面积，以承受较大的切削力。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,（3）辅助基准的选择 辅助基准是为了便于装夹或实现基准统一而人为制成的一种定位基准，如轴类零件加工时所用两个中心孔，它不是零件的工作表面，只是出于工艺上的需要才做出来的，也如图2-19所采用的工艺孔和工艺搭子等。,下一页,上一页,返回,图2-19辅助基准,任务一 零件的定位,三、
18、工件定位方式与定位元件 工件的定位是通工件上的定位表面与夹具上的定位元件的配合或接触实现的。一般应根据工件上定位基准面的形状，选择相应的定位元件。而定位表面分为以平面定位、以外圆柱面定位、以内孔定位等。由于定位的方式不同，所选择的定位元件也不同。 1、工件以平面定位 平面定位的形式主要是支承定位。常用的的定位元件有固定支承、可调支承、浮动支承、辅助支承四类。 （1）固定支承 有支承钉和支承板两种形式。固定支承在使用过程中是固定不动的。支承钉和支承板目前已标准化了。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,图2-20所示为各类支承钉。图2-20 (a)为平头支承钉,常用于已加工工的表 面既精基
19、准的定位。图2-20（b）为圆头支承钉，常用于毛坯表面的定位既精基准的定位，这种支承钉由于是点接触，在使用过程中容易磨损。图2-20（c）为齿纹头支承钉，它能增加接触面的磨擦力，防止工件产生变动，常用于工件侧面的定位。对于大中型零件，当用精基准定位时，通常采用支承板。图2-20（d）为A型支承板，A型支承板结构简单，制造方便，但切屑末易堆聚在固定支承板用沉头螺钉坑中，不易清除。常用于工件侧面或顶面的定位。图2-20（e）为B型支承板，B型支承板的结构克服了A型支承板的缺点，但存在制造略为麻烦。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,（2）可调支承 常用于使用过程中，工件尺寸变化较大而支承钉
20、高度需要调整的场合。如形状变化较大或系列化产品生产时往往需要采用可调支承。可调支承的顶面位置可以在一定范围内调节调节好后用螺母其锁紧。一般调整一次后加工一批零件，调整好的可调支承其作用相当于固定支承。其结构如图2-21所示。 在毛坯质量不高而又以粗基准定位时，尤其在中小批量生产时，不同批次的毛坯尺寸住往变化很大；如果采用固定支承在夹具中定位，并用调整法加工时，则由于各批毛坯尺寸不一致，将直接引起工件上以后要加工的各表面位置的不稳定，从而使以后工序的加工余量变化太大，影响加工精度，而采用可调支承则可通过批次生产首件调整来解决问题。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,（3）浮动支承 工件在
21、定位过程中，能随工件定位基准位置的变化自动调节的支承 ，称为浮动支承图2-22所示。因些，这种支承在夹具上是活动的。（a）为球面三点式，定位时可保证与工件定位面上三个分布点接触；（b）和（c）为二点式浮动支承，分别通过球面和斜面实现浮动，从而确保工件与支承的二个浮动点接触。无论是那种形式的浮动支承，其作相当于一个固定支承，只限制一个自由度，主要目的是提高工件的刚性和稳定性。常用于毛坯面定位或刚性不足场合定位。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,（4）辅助支承 辅助支承是指由于工件形状、夹紧力、切削力和工件重力等原因，可能使工件在定位后还产生变形或定位不稳，为了提高工件的装夹刚性和稳定性
22、而增设的支承。辅助支承只能起提高工件支承刚性的辅助定位作用，而不起限制自由度的作用，更不能破坏工件原有定位。 图2-23a顶面，为防止工件左端在切削力作用下产生变形和振动。因此在工件左端悬伸部位下设置辅助支承，用来提高工件的安装稳定性和刚性。 图2-23b变速箱壳体在工件定位上定位安装铣削顶面。在箱底设置一处辅助支承，既为工件提供了预定位位置，又方便操作工人的夹紧安装，并可起到增加刚性的作用。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,2、工件以外圆柱面定位 采用外圆满定位进行加工是一种常用的定位方式，在生产中应用十分广泛。外圆定位的基本形式有两种：定心定位和支承定位。 （1）支承定位 支承定
23、位最常用的是V形块定位。以下图所示的是各种V形块的定位方式。图2-24a所示V形块用于较短工件精基准定位；图2-24b形式用于较长工件的粗基准定位；图2-24C所示形式用于工件两段精基准面相距较远的定位；图2-24d所示形式，长V形块限制工件的四个自由度，短V形块限制工件的两个自由度。V形块的夹角常用的有60，90120三种，其中以90的最常用。 （2）定心定位 由于外圆柱面具有对称性，可以很方便的采用自动定心夹具进行安装，如最常见的三爪定心卡盘、弹簧夹头等安装实例。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,3、工件以内孔定位 圆孔定位在夹具中应用十分广泛。其基本特点是定位孔和定位元件间处于
24、配合状态，理论上要求确保工件孔中心线与夹具定位元件轴线重合。圆孔定位常用的定位元件有心轴和定位销等多种形式。 （1）心轴 根据心轴结构和功能不同，心轴的结构形式很多，常用的有圆柱心轴和圆锥心轴。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,1）圆锥心轴 圆锥也称小锥度心轴图2-25所示。这类心轴的表面带有很小的锥度，一般为K=1： 10001：5000。工作时，利用小锥度的自锁性将工件楔紧在心轴上，从而带动工件旋转，因此不需另加夹紧装置。小锥度心轴定心精度高，可达0.0050.Olmm。但它所能传递的转矩较小，并要求工件孔有较高的精度，否则孔径的变化将影响工件在心轴上的轴向位置，给后续加工带来麻
25、烦。因此，这种心轴一般适用于定位孔的精度不低于7级的精车和磨削加工。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,2）圆柱心轴如图2-26所示，其为常用圆柱心轴的结构形式。图2-26 (a）所示为间隙配合心轴，装卸工件较方便，但定心精度不高。图2-26 ( b )所示是过盈配合心轴，由引导部分1、工作部分2和传动部分3组成。这种心轴制造简单，定心准确，不用另设夹紧装置，但装卸工件不便，易损伤工件定位孔，因此，多用于定心精度要求高的精加工。图2-26 (c) 所示是花键心轴，用于加工以花键孔定位的工件。,下一页,上一页,返回,任务一 零件的定位,（2）定位销 定位销定位销一般分为固定式和可换式两种
26、，图2-27为常用定位销的结构。当定位销直径D为3一10nmm时，为避免在使用中折断，或热处理时淬裂，通常把根部倒成圆角R。夹具体上应设有沉孔，使定位销沉人孔内而不影响定位。大批大量生产时，为了便于定位销的更换，可采用图4-33d所示的带衬套的结构形式。为便于工件装入，定位销的头部有150倒角。,下一页,上一页,返回,（a） （b） （c） （d）,图2-27定位销,任务一 零件的定位,（3）圆锥销 圆锥销在实际生产中，常常遇到工件以圆孔在锥销上的定位方式，如图2-28所示。其定位方式是圆柱面和圆锥面的接触，所以，两者的接触迹线是圆锥销某一高度上的截面圆。因此，这种定位方式较之于短圆柱定位，多
27、限制了一个高度方向的移动自由度。若将其轴向做成浮动，则只能限制两个移动方向的自由度。,下一页,上一页,返回,图2-28圆锥销,任务一 零件的定位,4、工件以一面两孔定位 图2-29为一面两孔定位简图。利用工件上的一个大平面和与该平面垂直的两个圆孔作定位基准进行定位。夹具上如果采用一个平面支承（限制 、 和 畜三个自由度）和两个圆柱销（各限制 和 二个自由度）作定位元件，则在两销连心线方向产生过定位(重复限制 自由度）。为了避免过定位，将其中一销做成削边销。削边销不限制 自由度。,下一页,上一页,返回,图2-29圆锥销 1圆柱销 2削边销 3定位平面,任务一 零件的定位,5、工件以一组表面定位（
28、组合定位） 实际生产中，工件通常不是以单一表面定位，而常常是以一组表面作为定位基准，采用组合定位方式。其中常见的方式有：一孔及其垂直端面定位；一外圆表面及其端面定位；两个或三个相互垂直平面定位；一外圆表面与一圆孔定位；两个外圆表面定位；两平行孔和与之垂直平面定位等等。采用组合定位时，必须注意解决两个主要问题，一是正确处理重复定位，二是控制各定位副产生的多项定位误差的综合影响，并使其最小。,下一页,上一页,返回,任务二 工件的夹紧,【学习目标】 1、知识目标：（1）了解工件的夹紧对加工过程的影响； （2） 熟悉选择夹紧力作用点的原则； （3）了解常见的夹紧机构。 2、技能目标：学会选择工件的夹紧
29、装置。,下一页,上一页,返回,任务二 工件的夹紧,【知识学习】 一、工件在夹具中的夹紧 机械加工中，工件的安装包括定位和夹紧两个密切相关的过程。以上主要讨论了工件在夹具中的定位问题，目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。但是，即使将工件的定位问题解决的十分正确，那也只是完成了工件装夹任务的前一半。单纯定好位，在大多数情况下还无法进行加工。 工件在定位元件上定位以后，必须用一定的装置或机构将它压牢，以保证在加工过程中不会产生位移和振动，这样才完成了工件在夹具中装夹的全部任务。,下一页,上一页,返回,任务二 工件的夹紧,1、对夹紧装置的要求 夹紧装置的性能如何对整个夹具的使用性能影响很大
30、，在设计夹具时必须加以考虑和分析。对夹紧装置的基本要求是，在不破坏工件定位精度，并保证加工质量的前提下，应尽量做到： 夹紧准确、安全、可靠，能自锁； 夹紧动作迅速，操作方便、省力； 结构简单，便于制造； 夹紧变形小，不影响加工精度。,下一页,上一页,返回,任务二 工件的夹紧,2、对夹紧装置的要求 夹紧装置是夹具中的重要组成部分，其设计或选用的是否合理，对于保证加工质量，提高生产效率，降低成本及创造良好的工作条件都有很大影响，因此，设计加紧装置时应满足以下基本要求。 在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。 夹紧应可靠和适当。 夹紧装置应操作方便，省力、安全。 夹紧装置的复杂程度与自动化
31、程度应与工件的生产批量和生产方式相适应。,下一页,上一页,返回,任务二 工件的夹紧,3、夹紧力方向和作用点的选择 （1）夹紧力应朝向主要定位基准。 如图2-30a所示，被加工孔与左端面有垂直度要求，因此，要求夹紧力FJ朝向定位元件A面。如果夹紧力改朝B面，由于工件左端面与底面的夹角误差，夹紧时将破坏工件的定位，影响孔与左端面的垂直度要求。又如图2-30b所示，夹紧力FJ朝向V形块，使工件的装夹稳定可靠。但是，如果改为朝向B面，则夹紧时工件有可能会离开V形块的工作面而破坏工件的定位。,下一页,上一页,返回,任务二 工件的夹紧,（2）夹紧力方向应有利于减小夹紧力 如图2-31所示，当夹紧力FJ与切
32、削力F、工件重力W同方向时，加工过程所需夹紧力可最小。 （3）夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的方向和部位。这一原则对刚性差的工件特别重要。,下一页,上一页,返回,图2-31夹紧力方向应有利于减小夹紧力,任务二 工件的夹紧,如图2-32c所示，薄壁套的轴向刚性比径向好，用卡爪径向夹紧时工件变形大，若沿轴向施加夹紧力，变形就会小得多。夹紧图2-32a所示的薄壁箱体时，夹紧力不应作用在箱体的顶面，而应作用于刚性较好的凸边上。箱体没有凸边时，可如图2-32b那样，将单点夹紧改为三点夹紧，以减少工件的夹紧变形。,下一页,上一页,返回,(a) (b) (c),图2-32夹紧力作用点,任务二 工件的夹紧,
33、（4)夹紧力作用点应尽量靠近工件加工面。如图2-33所示在拨叉上铣槽。由于主要夹紧力的作用点距加土表面较远，故在靠近加工面的地方设置了辅助支承增加了夹紧力F减少了加工过程中的振动。,下一页,上一页,返回,图2-33夹紧力作用点,任务二 工件的夹紧,5)夹紧力作用线应落在定位支承范围内。如图2-34紧力作用线落在定位元件支件的定位，因而是错误的。,下一页,上一页,返回,图2-34夹紧力作用线,任务二 工件的夹紧,二、夹紧装置的组成 1、夹紧装置的组成 夹紧装置的种类很多.但其结构均由两部分组成。 （1）动力装置产生夹紧力 机械加工过程中.要保证工件不离开定位时占据的正确位置.就必须有足够的夹紧力
34、来平衡切削力、惯性力、离心力及重力对工件的影响。夹紧力的来源:一是人力;二是某种动力装置。常用的动力装置有液压装置、气压装置、电磁装置、电动装置、气一液联动装置和真空装置等。,下一页,上一页,返回,任务二 工件的夹紧,2.夹紧机构传递夹紧力 要使动力装置所产生的力或人力正确地作用到工件上.需有适当的传递机构。在工件夹紧过程中起力的传递作用的机构.称为夹紧机构。 夹紧机构在传递力的过程中.能根据需要改变力的大小、方向和作用点。手动夹具的夹紧机构还应具有良好的自锁性能.以保证人力的作用停止后.仍能可靠地夹紧工件。,下一页,上一页,返回,任务二 工件的夹紧,图2-35为两种典型夹紧装置示例。其中图2
35、-35（a）偏心压板加紧装置。搬动手柄1通过小轴1带动偏心轮3转动，在偏心轮作用下，销4上移，推动压板5右端上升，而左端下压将工件夹紧在定位元件6件。反方向搬动手柄，则松开工件。图2-35（b所示为气动压板夹装置。压缩空气通过分配阀1，管道2进入气缸右室，推动活塞3和活塞杆4左移，在单壁铰链5的作用下，使压板6摆动而压紧工件，当压缩空气进入气缸左室时即可松开工件。,下一页,上一页,返回,图2-35 典型夹紧装置示意图,任务二 工件的夹紧,从上述实例看，夹紧工件的方式多种多样，因而加紧装置的结构形式也是种类繁多，但加紧装置的组成却大体相同，即由以下几部分组成。 （1）力源装置 力源装置是产生夹紧
36、原始作用力的动力装置。 （2）夹紧机构 夹紧机构一般由中间递力机构和夹紧元件组成。,下一页,上一页,返回,任务二 工件的夹紧,2、夹紧力的方向和作用点的确定 （1）夹紧力方向的确定 1）夹紧力应朝向主要限位面。对工件只施加一个夹紧力或施加几个方向不同的夹紧力时，夹紧力的方向应尽可能地朝向主要限位面。 如图236（a）所示，工件被镗的孔与左端面有一定的垂直度要求。当工件以孔的左端面与定位元件的A面接触，限制三个自由度；当工件以底面与B面接触，限制两个自由度；夹紧力朝向主要限位面A，这样做有利于保证孔与左端面的垂直度要求。如果夹紧力朝向B面，则由于工件左端面与底面的夹角误差，夹紧时将破坏工件的定位
37、，影响孔与端面的垂直度要求。,下一页,上一页,返回,任务二 工件的夹紧,又如图236（b）所示，夹紧力朝向主要限位面V形块的V形面，使工件的装夹稳定可靠。如果夹紧力朝向B面，则由于工件圆柱面与端面的垂直度误差，夹紧时，工件的圆柱面可能离开V形块的V形面，这不仅破坏了定位，影响加工精度，而且加工时工件容易振动。 2）夹紧力方向应尽可能地使所需要夹紧力减小。 3）夹紧力方向的选择应尽可能地使工件变形减小。由于工件的刚度在不同的方向一般是不相同的，安装时应引起重视。,下一页,上一页,返回,任务二 工件的夹紧,（2）夹紧力作用点的确定 对工件施加几个方向不同的夹紧力时.朝向主要限位面的夹紧力应是主要夹
38、紧力。图2-37所示为夹紧力作用点不正确示意图。 1）夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 2）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的方向和部位。 3）夹紧力作用点应靠近工件的加工表面。,下一页,上一页,返回,图2-37夹紧力作用点位置不正确,任务二 工件的夹紧,3、夹紧力大小的估算 加工过程中.工件受到切削力、离心力、惯性力及重力的作用。理论上.夹紧力的作用应与上述力(矩)的作用平衡;而实际上.夹紧力的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且.切削力的大小在加工过程中是变化的.因此.夹紧力的计算是个很复杂的问题.只能进行粗略的估算。估算时应找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状
39、态下所需的夹紧力。并只考虑主要因索在力系中的影响，略去次要因索在力系中的影响估算步骤如下。 (1)建立理论夹紧力与主要最大切削力的静平衡方程。 (2)实际需要的夹紧力.应考虑安全系数。 (3)校核夹紧机构产生的夹紧力,是否满足条件。,下一页,上一页,返回,任务二 工件的夹紧,三、基本夹紧机构 机床夹具中使用最普遍的是机械夹紧机构，这类机构绝大部分都是利用机械摩擦的自锁原理来夹紧工件的。斜楔夹紧机构是其中最基本的形式，螺旋、偏心、凸轮等机构是斜楔夹紧的变化应用。 1、斜楔夹紧机构 斜楔夹紧机构的特点包括以下方面。 （1）斜楔结构简单，有增力作用。 （2）斜楔夹紧的行程小。通过增大斜角可增大行程，
40、但自锁性差。 （3）通常与其他机构联合使用。,下一页,上一页,返回,任务二 工件的夹紧,图238所示是螺旋与简单斜楔相结合的联合夹紧机构。由于不必考虑斜楔自锁，所以楔角可以做得较大。当拧紧螺旋时楔块向左移动，使杠杆压板转动压紧工件。当反向转动螺旋时，楔块右移，在弹簧力作用下，杠杆压板松开工件。斜楔一般用20钢制造，表面渗碳淬硬至5560HRC，使斜楔表面比较耐磨。,下一页,上一页,返回,图2-38 斜锲夹紧机构,任务二 工件的夹紧,2.螺旋夹紧机构 由于螺旋夹紧机构结构简单、夹紧可靠，所以在机床夹具中得到广泛的应用。图239（a）所示为最简单的螺旋夹紧机构，用扳手拧紧螺钉时，螺钉头直接作用于工
41、件表面。图239（b）是在螺钉头部加可摆动的压脚，这样能保证与工件表面有良好的接触，防止夹紧时带动工件转动，并可避免螺钉头部直接与工件接触而造成压痕。 螺旋夹紧机构的缺点是夹紧动作慢，为克服缺点，许多机构采用各种快速螺旋夹紧装置。,下一页,上一页,返回,图2-39 螺旋夹紧机构,任务二 工件的夹紧,3、偏心夹紧机构 偏心夹紧是一种快速夹紧机构，常用的有圆偏心和曲线偏心两种形式。因圆偏心结构简单、制造方便，较曲线偏心应用更广。偏心夹紧装置的夹紧距离较小，通常用于没有振动或振动很小，需要夹紧力不大的场合。 图2-40是一个典型的偏心夹紧机构，以原始力p作用于手柄3，使偏心轮绕小轴2转动，偏心轮的圆
42、柱面压在垫板4上，在垫板的反作用力作用下小轴被向上推动，使压板1左端向下压紧工件。,下一页,上一页,返回,任务二 工件的夹紧,4、复合夹紧机构 图241是斜楔与杠杆夹紧机构组成的斜楔钩形压板。夹紧动力源是气压，活塞杆4推动斜楔2向左，通过滚子3把钩形压板1拉下，直接压紧工件。,下一页,上一页,返回,1-钩形压板；2-斜楔；3-滚子；4-活塞杆 图2-41 斜楔钩形压板,任务三 机床夹具,【学习目标】 1、知识目标：（1）了解机床夹具的类型及其应用; ( 2 )了解数控加工机床的常见夹具。 2、技能目标：根据零件结构及加工要求选择数控加工的夹具。,下一页,上一页,返回,任务三 机床夹具,【知识学
43、习】 一、夹具的概述 在机械制造过程中，用来固定加工对象，使其占有正确的位置，以接受加工或检测的装置，都可统称为夹具。如焊接过程中用于拼焊的焊接夹具、检验过程中用的检验夹具、装配过程中用的装配夹具、机械加工中用的机床夹具等，都属于泛指的夹具范畴。本章所讨论的对象仅限于机床夹具。,下一页,上一页,返回,任务三 机床夹具,在机床上进行加工时，除了使用刀具、量具之外，还需要一些装夹工件的辅助装置，如车床上的三爪卡盘、铣床上的平口钳等。它们通常将不需要找正便能将工件安装到机床的正确位置上。这些辅助装置称为机床夹具。此外还需要一些装夹和支承刀具的辅助工具，如铣刀杆、钻夹头等，称为辅具。刀具、夹具、量具和
44、辅具统称为工艺装备。夹具在工艺装备中占有十分重要的地位。因为夹具的好坏对于工件的加工精度、生产率及成本影响很大，因此夹具是机械加工中的一个十分重要的装备。,下一页,上一页,返回,任务三 机床夹具,二、机床夹具的分类 夹具的分类方法很多，通常根据其使用范围可将其分为以下几类。 1、按通用性分 按通用性夹具可分为：通用夹具、专用夹具、组合夹具等。,下一页,上一页,返回,任务三 机床夹具,（1）通用夹具 通用夹具是指结构和尺寸已经标准化、系列化，在一定范围内具有一定的通用性的夹具。如车床上的三爪卡盘、四爪卡盘、铣床上的平口钳、分度头、平面磨床的电磁吸盘等。这些夹具通用性强、应用广泛，并由专业厂批量生
45、产，有些已经成为机床的一个附件而随机床一起供应。如下图2-42、图2-43为通用夹具。,下一页,上一页,返回,图2-42 自定心卡盘 图2-43 机用虎钳,任务三 机床夹具,（2）组合夹具 组合夹具由一套预先制造好的标准元件组合而成，如图2-44所示。这些元件按夹具各组成部分分成几个功能类，它们具有各种不同的形状、尺寸和规格，并具有较好的互换性、耐磨性和较高的精度。生产中可根据具体工件的工艺要求组装成各种专用夹具。使用完毕后，可方便地拆开元件，洗净后存放起来，待需要时重新组装成新的夹具。,下一页,上一页,返回,任务三 机床夹具,组合夹具的精度主要取决于各主要元件的精度、组装的刚度及调整精度，所
46、以它的各主要元件加工精度和表面质量均要求很高，而且要求有很高的耐磨性，一般用低碳合金钢制造并经渗碳淬火，表面硬度为60HRC左右。组合夹具由于灵活通用，使生产准备时间大大缩短，同时能节约大量的设计、制造夹具的时间和材料，特别适用于新产品试制等单件小批生产和临时性生产任务。但组合夹具刚性较差，同时需要大量的元件储备，从而限制了它在中小型企业的推广使用。如图2-32是由一套标准元件组装而成的夹具。这种夹具用后可拆卸存放，当重新组装时又可循环重复使用。,下一页,上一页,返回,任务三 机床夹具,（3）专用夹具 专用夹具是针对某一工件的某一工序而专门设计和制造的。因为不需考虑通用性，所以夹具可设计得结构
47、紧凑、操作方便。由于这类夹具设计与制造周期较长，产品变更后无法利用，因此适用于大批大量生产。 1）车床夹具 在车床上用来加工工件的内、外回转面及端面的夹具称为车床夹具。车床夹具多数安装在车床主轴上，少数安装在车床的床鞍或床身上。 除了顶尖、拨盘、三爪自定心卡盘等通用夹具外，安装在车床主轴上的专用夹具通常分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式等。,下一页,上一页,返回,任务三 机床夹具,图2-45所示为车气门顶杆的角铁式车床夹具。由于该工件是以细小的外圆面定位，因此很难采用自动定心装置，于是采用半圆孔定位元件，夹具体必然设计成角铁状。为了使夹具平衡，该夹具采用了在一侧钻平衡孔的办法。,下一页
48、,上一页,返回,图2-45 车气门顶杆的角铁式车床夹具,任务三 机床夹具,2）铣床夹具 铣床夹具主要用于加工零件上的平面、凹槽、花键及各种成型面。铣削加工时切削用量较大，且是多刀齿断续切削，所以切削力大，冲击和振动也较严重，因此要求铣床夹具的夹紧力较大，夹具各组成部分要有较好的强度和刚度。 铣床夹具一般必须有确定夹具方向和刀具位置的定向键和对刀块，以保证夹具与刀具和机床的相对位置。这是铣床夹具结构的主要特点。 按铣削时的进给方式不同，铣床夹具主要分为直线进给式和圆周进给式两种。,下一页,上一页,返回,任务三 机床夹具,这类夹具安装在铣床工作台上，加工中随工作台按直线进给方式运动。例如，图2-4
49、7是铣图2-46所示连杆上直角凹槽的直线进给式夹具。工件以一面两孔在支撑板8、菱形销7和圆柱销9上定位。拧紧螺母6，通过活节螺栓5带动浮动杠杆3，使两副压板10均匀且同时夹紧两个工件。该夹具可同时加工6个工件，属于多件加工铣床夹具，生产效率高。,下一页,上一页,返回,图2-48所示是在立式铣床上连续铣削拨叉两端面的圆周进给方式夹具。工件以圆孔、孔的端面及侧面在定位销2和挡销4上定位，由液压缸6驱动拉杆1，通过开口垫圈3将工件夹紧。,任务三 机床夹具,下一页,上一页,返回,1-拉杆；2-定位销；3-开口垫圈；4-挡销；5-转台；6-液压缸 图2-48拨叉两端面铣夹具,任务三 机床夹具,2、按机床类型分为 按机床类型分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、磨床夹具等。 3、按夹紧动力源分 按夹紧动力源分为：气动夹具、液压夹具、手动夹具、电动夹具等。,下一页,上一页,返回,任务三 机床夹具,三、夹具的组成 图2-49所示为一个铣削轴端槽的夹具。工件以外圆和端面为定位基准，放在一个固定V形块1和定位支承2上定位，转动手柄3，偏心轮推动活动V形块夹紧工件。对刀块6用来确定铣刀相对工件的位置。所有的装置