《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》全套教案

1、模塊模塊 1 機(jī)床夾具概述機(jī)床夾具概述 【知識(shí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)】 機(jī)床夾具的基本概念； 機(jī)床夾具的基本結(jié)構(gòu)及其分類方法； 機(jī)床夾具的發(fā)展方向。 【技能目標(biāo)技能目標(biāo)】 掌握生產(chǎn)一線工件在機(jī)床夾具中的裝夾方法； 能夠辨別生產(chǎn)一線常見的機(jī)床夾具類型； 初步具備辨識(shí)常見機(jī)床夾具的能力。 用來固定加工對(duì)象，使其處于正確位置，以接受加工或檢測(cè)的裝置，統(tǒng)稱為夾具。它 廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過程中，如焊接過程中用于拼焊的焊接夾具，零件檢驗(yàn)過程中用的 檢驗(yàn)夾具，裝配過程中用的裝配夾具，機(jī)械加工過程中用的機(jī)床夾具等，都屬于這一范疇。 在金屬切削機(jī)床上使用的夾具統(tǒng)稱為機(jī)床夾具。機(jī)床夾具就是在機(jī)床上用以裝夾工件（和 引導(dǎo)刀

2、具）的一種裝置，其作用是將工件定位，以使工件獲得相對(duì)于機(jī)床和刀具的正確位 置，并把工件可靠地夾緊。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接 影響著零件加工的精度、勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。本模塊所講述的僅限于機(jī)床夾 具，以后簡(jiǎn)稱為夾具。 【任務(wù)描述任務(wù)描述】 如圖 1-1 所示為生產(chǎn)一線常見的鉆床夾具示意圖，試分析如何正確去使用該夾具。 圖 1-1 生產(chǎn)一線常見的鉆床夾具示意圖 1鉆模板； 2壓緊螺母； 3壓板； 4工件； 5長(zhǎng)方形基礎(chǔ)板； 6方形支撐； 7v 型塊 【任務(wù)分析任務(wù)分析】 圖 1-1 是生產(chǎn)一線常見的鉆床夾具示意圖，要正確使用該夾具，必須明確該夾具的基 本組成

3、、工作原理、工作特性以及裝夾方式。要想進(jìn)一步了解并認(rèn)識(shí)此夾具的設(shè)計(jì)過程及 其在生產(chǎn)中的作用，就要學(xué)習(xí)本模塊的內(nèi)容。 【任務(wù)引導(dǎo)任務(wù)引導(dǎo)】 （1）該鉆床夾具在生產(chǎn)中有什么作用？ （2）該鉆床夾具作為機(jī)床夾具的典型代表，其基本組成是什么？ （3）便于認(rèn)識(shí)和更好的使用機(jī)床夾具，如何對(duì)機(jī)床的夾具進(jìn)行分類？ （4）生產(chǎn)一線對(duì)機(jī)床夾具還有什么新的要求？ （5）在生產(chǎn)實(shí)習(xí)時(shí)，應(yīng)對(duì)常見機(jī)床夾具的基本結(jié)構(gòu)及其分析有所認(rèn)識(shí)。 【知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備】 學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境 1.1 機(jī)床夾具機(jī)床夾具 1.1.1 機(jī)床夾具的基本概念機(jī)床夾具的基本概念 工件在機(jī)床上進(jìn)行加工時(shí)，為了保證其精度要求，工件的加工表面與刀具之間必須保

4、 持一定的位置關(guān)系。機(jī)床夾具就是機(jī)床上用以裝夾工件和引導(dǎo)刀具的一種裝置。其作用是 將工件定位，以使工件獲得相對(duì)于機(jī)床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。 因此，工件必須借助于夾具占有正確位置。夾具是指夾持工件的工具，如卡盤、頂尖、 平口鉗等。刀具也必須借助于輔具使其保持一定位置。輔具是指夾持刀具的工具，如鉆夾 頭、絲錐夾頭及刀夾等，如圖 1-2 所示為絲錐夾頭。 圖 1-2 絲錐夾頭 1.1.2 機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用 在機(jī)械加工中，工件通過定位元件在夾具中占有正確的位置，工件和夾具通過連接元 件在機(jī)床上占有正確位置，工件和夾具通過對(duì)刀元件相對(duì)于刀具占有正確位置

5、，從而保證 了工件相對(duì)于機(jī)床位置正確、工件相對(duì)于刀具位置正確，最終保證工件的加工要求。因此， 機(jī)床夾具在機(jī)械加工中應(yīng)具有以下作用： 1.能穩(wěn)定地保證工件的加工精度能穩(wěn)定地保證工件的加工精度 使用機(jī)床夾具來對(duì)工件定位，可以準(zhǔn)確地確定工件與機(jī)床、刀具之間的相互位置。工 件的位置精度完全由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一 致，保證工件加工精度高且穩(wěn)定。 2.能減少輔助工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率能減少輔助工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 由于機(jī)床夾具的存在，無需找正便能使工件迅速地定位和夾緊，顯著地減少了輔助工 時(shí)；用夾具裝夾工件提高了工件的剛性，因此，可增大切削用量；可以使用多件、多工位

6、夾具裝夾工件，并采用高效夾緊機(jī)構(gòu)，這些因素均有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。另外，采用夾 具后，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，廢品率下降，可以安排技術(shù)等級(jí)較低的工人，明顯降低了生產(chǎn)成本。 3.能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多能一機(jī)多能” 根據(jù)加工機(jī)床的成形運(yùn)動(dòng)，附以不同類型的夾具，即可擴(kuò)大機(jī)床原有的工藝范圍。例 如，在車床的溜板上或搖臂鉆床工作臺(tái)上裝上鏜模，就可以進(jìn)行箱體零件的鏜孔加工了。 4.能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 用夾具裝夾工件方便、快速，當(dāng)采用液壓、氣動(dòng)等夾緊裝置時(shí)，可減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng) 度。 學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境 1.2 機(jī)床夾具的分類及組成機(jī)床夾具的分類及組成 1.2.

7、1 機(jī)床夾具的分類機(jī)床夾具的分類 在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著工件加工的精度、 勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。機(jī)床夾具的種類繁多，可以從不同的角度對(duì)它進(jìn)行分類。 常用的分類方法有以下幾種： 1.按使用范圍分按使用范圍分 根據(jù)夾具在不同生產(chǎn)類型中的通用特性，按使用范圍分，機(jī)床夾具可分為通用夾具、 專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和隨行夾具五大類。 1）通用夾具 通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了的夾具，適用于不同工件的裝夾。如三爪卡盤、四爪卡盤、 平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等，如圖 1-3 所示，這些夾具已經(jīng)作為機(jī)床附件，可以充分 發(fā)揮機(jī)床的使用性能。因此，通用夾具使用范圍廣泛

8、，無論是大批大量生產(chǎn)，還是單件小 批量生產(chǎn)都廣泛地使用通用夾具。 （a）三爪卡盤 （b）四爪卡盤 （c）平口鉗 （c）分度頭 （d）回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 圖 1-3 常見通用夾具 2）專用夾具 專用夾具是指為加工某一零件、某一道工序?qū)ｉT設(shè)計(jì)的夾具。該夾具結(jié)構(gòu)緊湊，針對(duì) 性強(qiáng)，使用方便，但設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)，制造費(fèi)用高，需要庫房保存。當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，專用 夾具常會(huì)因無法再用而“報(bào)廢” 。因此，專用夾具只用在成批和大量生產(chǎn)中。 3）可調(diào)夾具 可調(diào)夾具是把通用夾具和專用夾具相結(jié)合，通過少量零件的調(diào)整、更換以適應(yīng)某些零 件加工的夾具。根據(jù)加工范圍的寬窄，可調(diào)夾具可分為以下兩種類型： （1）通用可調(diào)夾具通用可調(diào)夾具指經(jīng)

9、調(diào)整、更換某些元件后可獲得較寬加工范圍的可 調(diào)夾具。 （2）專用可調(diào)夾具。專用可調(diào)夾具又稱為成組夾具，是指經(jīng)調(diào)整、更換某些元件后其 加工范圍較窄的可調(diào)夾具。它是專門為成組加工工藝中某一組零件而設(shè)計(jì)制造的。 可調(diào)夾具在多品種，中、小批工件的生產(chǎn)中被廣泛采用。 【小提示小提示】可調(diào)夾具是由基本部分和可調(diào)部分組成的。基本部分即通用部分，它包括可調(diào)夾具是由基本部分和可調(diào)部分組成的?；静糠旨赐ㄓ貌糠?，它包括 夾具體、動(dòng)力裝置和操縱機(jī)構(gòu)；可調(diào)部分即專用部分，是為某些工件或某族工件專門設(shè)計(jì)夾具體、動(dòng)力裝置和操縱機(jī)構(gòu)；可調(diào)部分即專用部分，是為某些工件或某族工件專門設(shè)計(jì) 的，它包括定位元件、夾緊元件和導(dǎo)向元件

10、等。的，它包括定位元件、夾緊元件和導(dǎo)向元件等。 4）組合夾具 組合夾具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由一套事先準(zhǔn)備好的通用標(biāo)準(zhǔn)元件 和組件組合而成的夾具。標(biāo)準(zhǔn)元件包括基礎(chǔ)件、支承元件、定位元件、導(dǎo)向元件、夾緊元 件、緊固元件、輔助元件和組件八類。如圖 1-4 所示，這些元件相互配合部分尺寸精度高、 硬度高及耐磨性好，并有互換性。用這些元件組裝的夾具用完之后可以拆卸存放，重新組 裝新夾具時(shí)可再次使用。采用組合夾具可減輕專用夾具設(shè)計(jì)和制造的工作量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn) 備周期，具有靈活多變、重復(fù)使用的特點(diǎn)，因此，在多品種、單件小批量生產(chǎn)及新產(chǎn)品試 制中使用。 圖 1-4 組合夾具 5）隨行夾具 隨行夾

11、具是適用于自動(dòng)線上的一種移動(dòng)式夾具。工件安裝在隨行夾具上，隨行夾具由 自動(dòng)線運(yùn)輸裝置從一個(gè)工序運(yùn)送到另一個(gè)工序，完成全部工序的加工。隨行夾具用于形狀 復(fù)雜且不規(guī)則、又無良好輸送基面的工件中。一些有色金屬的工件，雖具有良好的輸送基 面，為了保護(hù)基面避免劃傷，也采用隨行夾具。 2.按使用機(jī)床的類型分按使用機(jī)床的類型分 按使用機(jī)床的類型分，機(jī)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(jī)床夾具等。如圖 1-5 所示為鉆銑床夾具。 圖 1-5 鉆銑床夾具 3.按夾緊動(dòng)力源分按夾緊動(dòng)力源分 按夾緊動(dòng)力源分，機(jī)床夾具可分為手動(dòng)夾具、電磁夾具、液壓夾具及氣動(dòng)夾具等。 1）手動(dòng)夾具 手

12、動(dòng)夾具是指以人力將工件定位和夾緊的夾具。如圖 1-6 所示為手動(dòng)虎鉗夾具。 圖 1-6 快速虎鉗手動(dòng)夾具 2）電磁夾具 電磁夾具是指采用最新稀土永磁材料，應(yīng)用現(xiàn)代磁路原理設(shè)計(jì)的新型夾具，其夾緊力 可達(dá) 15kgf/cm，可用于黑色金屬的各種切削加工，裝夾方便并能充分暴露表面。如圖 1-7 所示為電磁吸盤夾具，它主要用于平面磨床和數(shù)控加工中心。如圖 1-8 所示為電磁吸盤夾 具在數(shù)控加工中心的應(yīng)用。 圖 1-7 電磁吸盤夾具 圖 1-8 電磁吸盤夾具在數(shù)控加工中心的應(yīng)用 3）液壓夾具 液壓夾具是以液體壓力將工件定位和夾緊的夾具，如圖 1-9 所示。 圖 1-9 液壓夾具 液壓夾具主要用于大批量高

13、精度產(chǎn)品的加工，它的主要特點(diǎn)是定位精度高，夾緊穩(wěn)定 可靠，夾緊釋放工件時(shí)間短，可縮短加工輔助時(shí)間，減少人為因素，提高機(jī)床效率。如圖 1-10 所示液壓夾具的應(yīng)用。 圖 1-10 液壓夾具的應(yīng)用 4）氣動(dòng)夾具 氣動(dòng)夾具是用液壓、氣動(dòng)元件代替機(jī)械零件實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的定位、支撐與夾緊的專用夾 具，它主要在高效率、大批量、高精度的生產(chǎn)加工中使用，如圖 1-11 所示。 圖 1-11 氣動(dòng)夾具 1.2.2 機(jī)床夾具的組成機(jī)床夾具的組成 機(jī)床夾具的種類和結(jié)構(gòu)繁多，但它們一般是由定位元件、夾緊裝置、對(duì)刀或?qū)蛟?連接元件、其他裝置或元件以及夾具體等部分組成，為了更好理解機(jī)床夾具的基本組成， 下面以鉆床夾具為

14、例來說明。 【相關(guān)舉例相關(guān)舉例】 例例 1-1 如圖 1-12 所示為鉆6h9mm 徑向孔的鉆床夾具。試分析該夾具的基本組成及 各組成部分的作用。 圖 1-12 鉆6h9 徑向孔的鉆床夾具 1快換鉆套；2襯套；3鉆模板；4開口墊圈； 5螺母；6定位銷；7夾具體 分析如下：分析如下： 本工序（工藝過程的基本單元）要求在軸套零件上按尺寸6h9 加工，并保證所鉆孔的 軸線與工件內(nèi)孔的中心線垂直相交。工件分別以內(nèi)孔及端面在定位銷 6 及其端面支承上定 位，用開口墊圈 4 和螺母 5 夾緊工件；快換鉆套 1 用來導(dǎo)引鉆頭，所有的元件和裝置都在 夾具體 7 上。夾具在立式鉆床上的位置，可通過先找正主軸上裝

15、夾的鉆頭與鉆套的位置， 然后把其緊固在工作臺(tái)上。 例例 1-2 如圖 1-13 所示為銑銷軸端槽的夾具。試分析該夾具的基本組成及各組成部分 的作用。 圖 1-13 銑銷軸端槽的夾具 1v 形塊；2定位套；3手柄；4定位鍵；5夾具體；6對(duì)刀塊 分析如下：分析如下： 本工序要求保證槽寬、槽深和槽兩側(cè)面對(duì)軸心線的對(duì)稱度。工件分別以外圓和一端面 在 v 形塊 1 和定位套 2 上定位，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄 3，偏心輪推動(dòng)活動(dòng) v 形塊夾緊工件。夾具以夾 具體 5 的底面及安裝在夾具體上的兩個(gè)定位鍵 4 與銑床工作臺(tái)面、t 形槽配合，并固定在 機(jī)床工作臺(tái)面上。這樣夾具相對(duì)于機(jī)床占有確定的位置，然后通過對(duì)刀塊 6 及

16、塞尺調(diào)整刀 具位置，使刀具相對(duì)于夾具占有確定的位置。所有的元件和裝置都裝在夾具體 5 上。 一般的專用夾具由以下幾部分組成： 1.定位元件定位元件 定位元件是用來確定工件在夾具中位置的元件，見圖 1-12 中的定位銷 6，以及圖 1-13 中的 v 形塊 1 和定位套 2。 2.夾緊裝置夾緊裝置 夾緊裝置是用來夾緊工件，使其保持在正確的定位位置上的裝置，見圖 1-12 中的開口 墊圈 4 和螺母 5，以及圖 1-13 中的 v 形塊 1 和手柄 3。 3.對(duì)刀或?qū)蛟?duì)刀或?qū)蛟?對(duì)刀或?qū)蛟怯脕泶_定刀具位置或引導(dǎo)刀具方向的元件，用于確定刀具在加工前 正確位置的元件稱為對(duì)刀元件，見圖

17、1-13 中的對(duì)刀塊 6；用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進(jìn) 行加工的元件稱為導(dǎo)向元件，見圖 1-12 中的快換鉆套 l。 4.連接元件連接元件 連接元件是用來確定夾具和機(jī)床之間正確位置的元件，見圖 1-13 中的定位鍵 4。 5.其他裝置或元件其他裝置或元件 其他裝置和元件如分度裝置、為便于卸下工件而設(shè)置的頂出器、動(dòng)力裝置的操作系統(tǒng)、 夾具起吊和搬運(yùn)用的起重螺栓和起重吊環(huán)等。 6.夾具體夾具體 夾具體是將上述裝置和元件連成整體的基礎(chǔ)件，見圖 1-12 中的夾具體 7 和圖 1-13 中 的夾具體 5。 【小提示小提示】若需加工按一定規(guī)律分布的多個(gè)表面，常設(shè)置分度裝置；為了能方便、準(zhǔn)若需加工按一定規(guī)

18、律分布的多個(gè)表面，常設(shè)置分度裝置；為了能方便、準(zhǔn) 確地定位，常設(shè)置預(yù)定位裝置；對(duì)于大型夾具常設(shè)置吊裝元件等。確地定位，常設(shè)置預(yù)定位裝置；對(duì)于大型夾具常設(shè)置吊裝元件等。 【知識(shí)拓展知識(shí)拓展】機(jī)床夾具各組成部分的關(guān)系機(jī)床夾具各組成部分的關(guān)系 機(jī)床夾具的各部分之間既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。為了更好理解機(jī)床夾具各組成部分的 關(guān)系，圖示加以說明。如圖 1-14 所示可以看到被加工件通過夾緊裝置進(jìn)行固定的，整個(gè)夾 具體通過連接元件與機(jī)床工作臺(tái)連接，加工過程中，刀具通過對(duì)刀或?qū)蛟M(jìn)行準(zhǔn)確定 位。因此，機(jī)床夾具的各部分之間既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。 圖 1-14 夾具的組成及各組成部分與機(jī)床工件刀具的相互關(guān)系 學(xué)

19、習(xí)情境學(xué)習(xí)情境 1.3 工件在機(jī)床中的裝夾方法工件在機(jī)床中的裝夾方法 1.3.1 工件裝夾的概念工件裝夾的概念 工件在開始加工前，首先必須使工件在機(jī)床上或夾具中占有某一正確的位置，這個(gè)過 程稱為定位。為了使定位好的工件在切削力的作用下不發(fā)生位移，使其在加工過程始終保 持正確的位置，還需將工件壓緊夾牢，這個(gè)過程稱為夾緊。定位和夾緊的整個(gè)過程合起來 稱為裝夾。工件的裝夾不僅影響加工質(zhì)量，而且對(duì)生產(chǎn)率、加工成本及操作安全都有直接 影響。 1.3.2 找正裝夾方式找正裝夾方式 1.直接找正安裝直接找正安裝 直接找正安裝是用劃針或百分表等直接在機(jī)床上找正工件的位置，如圖 1-15（a）所示 為在磨床上磨

20、削一個(gè)與外圓表面有同軸度要求的內(nèi)孔，加工前將工件裝在四爪盤上，用百 分表直接找正外圓，使工件獲得正確的位置。又如圖 1-15（b）所示為在牛頭刨床上加工 一個(gè)與工件底面、右側(cè)面有平行度要求的槽，用百分表找正工件的右側(cè)面，可確定工件的 位置，而槽與底面的平行度則由機(jī)床的幾何精度來保證。 （a） （b） 圖 1-15 直接找正安裝 直接找正安裝的精度和工作效率，取決于要求的找正精度、所采用的找正方法、所使 用的找正工具和工人的技術(shù)水平。此法的缺點(diǎn)是費(fèi)時(shí)較多，因此，一般只適用于工件批量 用夾具不經(jīng)濟(jì)或工件定位精度要求特別高，采用專用夾具也不能保證，只能用精密量具直 接找正定位的場(chǎng)合。 【小提示小提示

21、】直接找正法生產(chǎn)率低，對(duì)工人技術(shù)水平要求高，一般用于單件、小批量生直接找正法生產(chǎn)率低，對(duì)工人技術(shù)水平要求高，一般用于單件、小批量生 產(chǎn)中。產(chǎn)中。 2.劃線找正安裝劃線找正安裝 對(duì)形狀復(fù)雜的工件，因毛坯精度不易保證，若用直接找正很難使工件上各個(gè)加工面都 有足夠和比較均勻的加工余量。若先在毛坯上劃線，然后按照所劃的線來找正安裝，則能 較好地解決這些矛盾。如圖 1-16 所示，此方法要增加劃線工序，定位精度也不高。因此， 多用于批量小、零件形狀復(fù)雜、毛坯制造精度較低的場(chǎng)合，以及大型鑄件和鍛件等不宜使 用專用夾具的粗加工中。 圖 1-16 劃線找正安裝 【小提示小提示】劃線找正法生產(chǎn)率低，精底低，且對(duì)

22、工人技術(shù)水平要求高，一般用于單件、劃線找正法生產(chǎn)率低，精底低，且對(duì)工人技術(shù)水平要求高，一般用于單件、 小批量生產(chǎn)中加工復(fù)雜而笨重零件，或毛坯尺寸公差大而無法直接用夾具裝夾的場(chǎng)合。小批量生產(chǎn)中加工復(fù)雜而笨重零件，或毛坯尺寸公差大而無法直接用夾具裝夾的場(chǎng)合。 1.3.3 夾具裝夾方式夾具裝夾方式 用專用夾具安裝可使工件在夾具中定位并夾緊，不需要進(jìn)行找正。此方法安裝精度較 高，而且裝卸方便，可以節(jié)省大量輔助時(shí)間。但制造專用夾具成本高，周期長(zhǎng)，因此，適 用于成批和大量生產(chǎn)。為了更好理解夾具裝夾方式，以鉆后蓋零件上孔的加工找正為例來 說明夾具裝夾方式。 【小提示小提示】用夾具裝夾工件生產(chǎn)率高，定位精度高

23、，但需要設(shè)計(jì)、制造專用夾具。用夾具裝夾工件生產(chǎn)率高，定位精度高，但需要設(shè)計(jì)、制造專用夾具。 【相關(guān)舉例相關(guān)舉例】 例例 1-3 如圖 1-17 所示，成批生產(chǎn)中，鉆后蓋零件上10mm 的孔。保證10mm 孔的 中心線距后蓋零件后端面的距離為（180.1）mm，10mm 孔的中心線與30mm 孔的中心 線垂直，10mm 孔的中心線與其下面的5.8mm 孔的中心線在同一平面上。試分析該零件 在鉆床夾具上的裝夾過程。 圖 1-17 鉆后蓋零件上10 mm 的孔 分析如下：分析如下： 加工10mm 孔的鉆床夾具示意圖如圖 1-18 所示。10mm 孔徑尺寸由刀具（鉆頭）自 身的尺寸保證，10mm 孔的

24、中心線距后蓋零件后端面的距離（180.1）mm 由支承板 4 保 證，10mm 孔的中心線與30mm 孔的中心線垂直由鉆套 1 和圓柱銷 5 共同保證，10mm 孔的中心線與其下面的5.8mm 孔的中心線在同一平面上由菱形銷 9 保證。加工時(shí)，擰緊 螺母 7 以實(shí)現(xiàn)定位；松開螺母 7，拿開開口墊圈 6 以實(shí)現(xiàn)快速更換工件。 圖 1-18 加工10 mm 孔的鉆床夾具示意圖 1鉆套；2鉆模板；3夾具體；4支承板；5圓柱銷；6開口墊圈； 7螺母；8螺桿；9菱形銷 通過例題 1-3，我們不難看出使用專用夾具裝夾工件有如下優(yōu)點(diǎn)： （1）保證工件加工精度。使用專用夾具裝夾工件時(shí)，工件相對(duì)于刀具及機(jī)床的位

25、置精 度由專用夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。 （2）提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。使用專用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要?jiǎng)澗€找正，可 顯著地減少輔助工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；工件在專用夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因 此，可增大切削用量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用 高效夾緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 （3）擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍。在通用機(jī)床上采用專用夾具可以擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，充 分發(fā)揮機(jī)床的潛力，達(dá)到一機(jī)多用的目的。例如，使用專用夾具可以在普通車床上很方便 地加工小型殼體類工件，甚至在車床上拉出油槽，減少了昂貴的專用機(jī)床，降低了成本。 這對(duì)中

26、、小型工廠尤為重要。 （4）改善了操作者的勞動(dòng)條件。由于液壓、氣動(dòng)、電磁等動(dòng)力源在夾具中的應(yīng)用，一 方面減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，另一方面也保證了夾緊工件的可靠性，并能實(shí)現(xiàn)機(jī)床的互鎖， 避免事故，保證了操作者和機(jī)床設(shè)備的安全。 （5）降低了成本。在批量生產(chǎn)中使用專用夾具后，由于勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高、使用技術(shù) 等級(jí)較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯地降低了生產(chǎn)成本。專用夾具制造成本分?jǐn)?在一批工件上，每個(gè)工件增加的成本是極少的。工件批量越大，使用專用夾具所取得的經(jīng) 濟(jì)效益就越顯著。 【小提示小提示】專用夾具也有其弊端，如設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)；因工件直接裝在夾具體中，不專用夾具也有其弊端，如設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)；因

27、工件直接裝在夾具體中，不 需要找正工序，因此，對(duì)毛坯質(zhì)量要求較高；所以專用夾具主要適用于生產(chǎn)批量較大，產(chǎn)需要找正工序，因此，對(duì)毛坯質(zhì)量要求較高；所以專用夾具主要適用于生產(chǎn)批量較大，產(chǎn) 品品種相對(duì)穩(wěn)定的場(chǎng)合。品品種相對(duì)穩(wěn)定的場(chǎng)合。 學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境 1.4 機(jī)床夾具的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)機(jī)床夾具的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 1.4.1 機(jī)床夾具的現(xiàn)狀機(jī)床夾具的現(xiàn)狀 機(jī)床夾具最早出現(xiàn)在 18 世紀(jì)后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床夾具已從一種輔助 工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。 國際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批量多品種生產(chǎn)的工件已占工件種類總數(shù) 的 85左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品經(jīng)常更新?lián)Q代，以適

28、應(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。 然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里， 約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔 34 年就要更 新 5080左右的專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為 1020左右。特別是近年來， 數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（fms）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾 具提出了如下新的要求： （1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本。 （2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。 （3）能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具。 （4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具。 （5）采用以液壓站

29、等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生 產(chǎn)率。 （6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。 1.4.2 機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì)機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì) 機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個(gè)方面。 1.標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化 機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。目前我國已有機(jī)床夾具零件及部 件技術(shù)要求的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（jb/t80441999）及各類通用夾具、組合夾具的標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾 具的標(biāo)準(zhǔn)化有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。 2.精密化精密化 隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié) 構(gòu)類型很多，例如，用于

30、精密分度的多齒盤，其分度精度可達(dá)0.1；用于精密車削的高 精度三爪自定心卡盤，其定心精度為 5m。 3.高效化高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕 工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具 等。例如，在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件，效率可提高 5 倍左右；在車床上使用高速三 爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為 9000r/min 的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而 使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動(dòng)線配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具 外，在數(shù)控機(jī)床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)

31、更換夾具 的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。 4.柔性化柔性化 一般機(jī)械制造裝備的柔性化有兩重含義，即產(chǎn)品結(jié)構(gòu)柔性化和功能柔性化。 1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)柔性化 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)柔性化是指產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)采用模塊化設(shè)計(jì)方法和機(jī)電一體化技術(shù)，只需對(duì)結(jié)構(gòu) 做少量的重組和修改，或修改軟件，就可以快速推出滿足市場(chǎng)需求的、具有不同功能的新 產(chǎn)品。 2）功能柔性化 功能柔性化是指只需進(jìn)行少量的調(diào)整或修改軟件，就可以方便地改變產(chǎn)品或系統(tǒng)的運(yùn) 行功能，以滿足不同的加工需要。如數(shù)控機(jī)床、柔性制造單元或系統(tǒng)具有較高的功能柔性 化程度。柔性制造系統(tǒng)中，不同工件可以同時(shí)上線，實(shí)現(xiàn)混流加工。 這里所講的機(jī)床夾具柔性化主要是指機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)柔性

32、化。即指機(jī)床夾具設(shè)計(jì)時(shí)采 用可調(diào)或成組技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)(系統(tǒng))，只需對(duì)結(jié)構(gòu)做少量的重組、調(diào)整和修改，或 修改軟件，就可以快速地推出滿足不同工件或相同工件的相似工序加工要求的夾具。 可調(diào)夾具、成組夾具、組合夾具由于其柔性較好，為企業(yè)在保證產(chǎn)品質(zhì)量、滿足用戶 的不同要求、大大縮短生產(chǎn)周期需要的同時(shí)，從單一品種的生產(chǎn)成為多品種、小批量生產(chǎn) 的需要，近年來得到快速發(fā)展。尤其是可調(diào)整機(jī)床夾具逐步成為機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中的一個(gè)發(fā) 展趨勢(shì)。 隨行夾具由于其特有的適用于自動(dòng)線或柔性制造系統(tǒng)的功用，因此，成為整個(gè)柔性制 造系統(tǒng)發(fā)展中的一個(gè)研究?jī)?nèi)容。 機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過調(diào)整、組合

33、等方式，以 適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和 尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、 模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種，中、小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大機(jī) 床夾具的柔性化程度，改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)，發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)，將是 當(dāng)前機(jī)床夾具發(fā)展的主要方向。 學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境 1.5 本課程研究的內(nèi)容、性質(zhì)及任務(wù)本課程研究的內(nèi)容、性質(zhì)及任務(wù) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是高等職業(yè)院校機(jī)械類專業(yè)的必修課。在教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃中一般作為 主要的專業(yè)課，總是安排在學(xué)生畢業(yè)前的 12 個(gè)學(xué)期開設(shè)。此前開設(shè)的基礎(chǔ)課程和專業(yè)技

34、 術(shù)課程都將直接在本門課程中得到應(yīng)用，機(jī)床夾具也是學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要課題，是體現(xiàn) 學(xué)生專業(yè)能力的重要課程，在機(jī)制專業(yè)的課程設(shè)置中占有重要的地位。 1.5.1 課程內(nèi)容課程內(nèi)容 本書涵蓋以下幾方面內(nèi)容： （1）機(jī)床夾具的基本概念，包括：機(jī)床夾具的分類及組成、工件在機(jī)床夾具中的定位 以及機(jī)床夾具現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。 （2）工件在夾具中的定位基準(zhǔn)的概念，定位的基本原理，定位單個(gè)典型表面的定位元 件，組合定位中各定位元件限制自由度分析，定位誤差的分析計(jì)算。 （3）夾緊裝置的組成和基本要求，設(shè)計(jì)夾緊裝置的基本準(zhǔn)則，常見的典型夾緊機(jī)構(gòu)包 括：鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)及定心夾緊機(jī)構(gòu)等。 （4）典型機(jī)床夾具包括

35、：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具。 （5）專用夾具的設(shè)計(jì)方法包括：夾具設(shè)計(jì)的要求、方法和設(shè)計(jì)步驟、夾具總裝配圖上 尺寸、公差配合與技術(shù)要求的標(biāo)注及夾具的制造等特點(diǎn)。 （6）現(xiàn)代機(jī)床夾具包括：隨行夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、組合夾具及數(shù)控機(jī)床 夾具等。 1.5.2 課程性質(zhì)及任務(wù)課程性質(zhì)及任務(wù) 按照機(jī)床夾具設(shè)計(jì)課程教學(xué)的基本要求，這是最后一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，也是對(duì)學(xué)生 進(jìn)行一次較全面的設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練。該課程的任務(wù)包括以下幾個(gè)方面： （1）綜合運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)及其他有關(guān)先修課程，如機(jī)械制圖 、 公差配合與測(cè)量 技術(shù) 、 金屬材料與熱處理 、 工程力學(xué)等的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)進(jìn)行機(jī)床夾具設(shè)計(jì)

36、訓(xùn) 練，使理論和實(shí)際結(jié)合起來，使這些知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、加深和拓展。 （2）學(xué)習(xí)和理解機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的一般步驟和方法，培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力和解決實(shí)際問題的能 力。 （3）進(jìn)行機(jī)床夾具設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練，對(duì)計(jì)算、制圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（如手冊(cè)、圖 冊(cè)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等）以及進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算等基本技能得到一次綜合訓(xùn)練，提高技能水平。 【情景模擬情景模擬】 如圖 1-19 所示為加工墊片上300 mm 孔的零件圖，請(qǐng)同學(xué)們應(yīng)用本模塊所學(xué)過的知識(shí)， 從機(jī)床夾具應(yīng)用的角度出發(fā)，構(gòu)建該零件上孔的加工機(jī)床夾具基本框架方案。 【小提示小提示】可以從機(jī)床夾具的類型、孔類夾具的基本組成、機(jī)床夾具的找正方法等方可以從機(jī)床夾具的類型、

37、孔類夾具的基本組成、機(jī)床夾具的找正方法等方 面考慮。面考慮。 圖 1-19 加工墊片上300 mm 孔的零件圖 模塊模塊 2 工件在夾具中的定位工件在夾具中的定位 【知識(shí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)】 工件在夾具中的定位基本原理和定位基準(zhǔn)； 常用的定位元件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用； 工件在夾具中的定位誤差分析與計(jì)算； 常見定位裝置設(shè)計(jì)原則和基本思路。 【技能目標(biāo)技能目標(biāo)】 掌握基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差的概念及原理； 掌握典型零件表面常用的定位方法及其定位元件的特點(diǎn)； 初步具備基本定位裝置的設(shè)計(jì)能力。 在機(jī)械加工中，要加工出合格的機(jī)械零件，工件在機(jī)床上與夾具、刀具必須保持正確 的加工位置。在此過程中，工件的正確定位

38、顯得尤為重要。工件定位是指工件在機(jī)床或夾 具中取得一個(gè)正確的加工位置的過程。怎樣才算工件“取得一個(gè)正確的加工位置”以及工 件定位時(shí)遇到的“定位元件選取和定位誤差分析”等實(shí)際問題是本模塊要講的主要內(nèi)容。 【任務(wù)描述任務(wù)描述】 如圖 2-1 所示零件的工序圖，鉆、擴(kuò)、鉸9h7mm 孔，其余表面均已加工，根據(jù)加工 要求，設(shè)計(jì)一套完整的定位裝置。 圖 2-1 鉆、擴(kuò)、鉸9h7 孔的工序圖 【任務(wù)分析任務(wù)分析】 圖 2-1 為鉆、擴(kuò)、鉸9h7 孔的工序圖，要想設(shè)計(jì)一套完整的定位裝置，首先考慮圖上 所有工序尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)可定位性。如果設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)重合，那么誤差分析就簡(jiǎn)單 多啦。其次分析該工件定位面的

39、形式（圓柱面、平面等） ，盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)的定位元件。這樣 大大減少定位裝置設(shè)計(jì)的工作量。 【任務(wù)引導(dǎo)任務(wù)引導(dǎo)】 （1）了解該工件的工藝特點(diǎn)，選擇正確的定位方案。 （2）根據(jù)該工件的幾何表面性質(zhì)，確定工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)及裝配基準(zhǔn)等。 （3）定位方案設(shè)計(jì)的基本原則是什么？定位元件的要求是什么？ （4）常用定位元件有哪些？如何正確地選取定位元件？ （5）如果出現(xiàn)定位誤差，如何進(jìn)行分析和計(jì)算？ （6）根據(jù)定位裝置設(shè)計(jì)的基本原則，確定該工件的定位裝置的設(shè)計(jì)思路。 【知識(shí)準(zhǔn)備知識(shí)準(zhǔn)備】 學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境 2.1 工件定位的基本原理工件定位的基本原理 2.1.1 工件的自由度工件的自由度 由工程力學(xué)

40、中剛體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知，在空間一個(gè)自由剛體有且僅有六個(gè)自由度。 如圖 2-2 所示的工件，它在空間的位置是任意的，即既能沿 x、y、z 三個(gè)坐標(biāo)軸移動(dòng)，稱 為移動(dòng)自由度，分別表示為 ；又能繞 x、y、z 三個(gè)坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，稱為轉(zhuǎn)動(dòng)自由度， 分別表示為 。 圖 2-2 工件的六個(gè)自由度 2.1.2 六點(diǎn)定位原理六點(diǎn)定位原理 1.六點(diǎn)定位原理的概念六點(diǎn)定位原理的概念 由上述介紹可知，如果要使一個(gè)自由剛體在空間有一個(gè)確定的位置，就必須設(shè)置相應(yīng) 的六個(gè)約束，分別限制剛體的六個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度。在討論工件的定位時(shí)，工件就是我們所指 的自由剛體。如果工件的六個(gè)自由度都加以限制了，工件在空間的位置也就完全被確定下 來

41、了。 【小提示小提示】定位實(shí)質(zhì)上就是限制工件的自由度。 分析工件定位時(shí)，通常是用一個(gè)支承點(diǎn)限制工件的一個(gè)自由度。合理設(shè)置六個(gè)支承點(diǎn) 限制工件的六個(gè)自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，這就是六點(diǎn)定位原理。例如， 在如圖 2-3（a）所示的矩形工件上銑削半封閉式矩形槽時(shí)，如圖 2-3（b）所示，可以設(shè)想 有六個(gè)支撐點(diǎn)分布在三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)平面內(nèi)，在其底面設(shè)置三個(gè)不共線的支承點(diǎn) 1、2、3，限制工件的三個(gè)自由度、；在其側(cè)面設(shè)置兩個(gè)支承點(diǎn) 4、5，限制工件x yz 的兩個(gè)自由度、；在其端面設(shè)置一個(gè)支承點(diǎn) 6，限制工件的一個(gè)自由度。于是工件x z y 的六個(gè)自由度全部被限制了，實(shí)現(xiàn)了六點(diǎn)定位，如圖

42、2-3（c）所示，設(shè)置了六個(gè)支承釘。 在具體的夾具中，支承點(diǎn)是由定位元件來體現(xiàn)的。 zyx 、 zyx 、 （a）零件 （b）定位分析 （c）支承點(diǎn)位置 圖 2-3 六點(diǎn)定位 2.工件定位的幾種情況工件定位的幾種情況 1）完全定位與不完全定位 工件的 6 個(gè)自由度全部被限制而在夾具中占有完全確定的唯一位置，稱為完全定位。 如圖 2-4 所示，在某長(zhǎng)方體工件上加工一個(gè)不通孔，為滿足所有加工要求，必須限制工件 的 6 個(gè)自由度，這就是完全定位。 （a）工件 （b）定位設(shè)計(jì) 圖 2-4 完全定位 【小提示小提示】在夾具的實(shí)際結(jié)構(gòu)中，定位支承點(diǎn)是通過具體的定位元件體現(xiàn)的，即支承 點(diǎn)不一定用點(diǎn)或銷的頂端

43、，而常用面或線來代替。由于兩點(diǎn)決定一條直線，三點(diǎn)決定一個(gè) 平面，即一條直線可以代替兩個(gè)支承點(diǎn)，一個(gè)平面可以代替三個(gè)支承點(diǎn)，因而在具體應(yīng)用 時(shí)，還可用窄長(zhǎng)的平面代替直線，用較小的平面代替點(diǎn)。 沒有全部限制工件的 6 個(gè)自由度，但也能滿足加工要求的定位，稱為不完全定位。如 圖 2-5（a）所示為銑削工件的臺(tái)階面，為保證兩個(gè)加工尺寸 y 和 z，和臺(tái)肩平行的底面和 側(cè)面只需限定、五個(gè)自由度即可；如圖 2-5（b）所示為磨削工件的頂面，y z x yz 為保證一個(gè)加工尺寸 z，僅需限制、三個(gè)自由度即可。像這種根據(jù)加工的技術(shù)要x yz 求，沒有完全限制六個(gè)自由度的定位都屬于不完全定位。 圖 2-5 不完

44、全定位 【小提示小提示】為了便于承受切削力、夾緊力或?yàn)榱吮ＷC一批工件的進(jìn)給長(zhǎng)度一致，有時(shí) 將無加工要求的自由度也加以限制。 2）欠定位與過定位 根據(jù)加工要求，工件必須限制的自由度沒有達(dá)到全部限制的定位，稱為欠定位。欠定 位必然導(dǎo)致無法正確保證工序所規(guī)定的加工要求。如圖 2-6 所示，銑削某軸的不通槽時(shí)， 只限制了工件的 4 個(gè)自由度；應(yīng)該約束的自由度未被限制，故加工出來的槽的長(zhǎng)度尺寸無 法保證一致。因此，欠定位是不允許的。 圖 2-6 欠定位 工件在夾具中定位時(shí)，若幾個(gè)定位支承點(diǎn)重復(fù)限制同一個(gè)或幾個(gè)自由度，稱為過定位。 過定位是否允許，應(yīng)根據(jù)工件的不同加工情況進(jìn)行具體分析。一般地，當(dāng)工件以未加

45、工表 面為位基準(zhǔn)時(shí)，不允許采用過定位；而以已加工過的或精度高的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)時(shí)， 為了提高工件定位的穩(wěn)定性和剛度，在一定條件下允許采用過定位。如圖 2-7 所示，銑削 某矩形工件的上表面時(shí)，工件以地面作為定位基準(zhǔn)。 圖 2-7 銑削矩形工件的定位分析 當(dāng)設(shè)置 3 個(gè)定位支承點(diǎn)時(shí)，見圖 2-7（a） ，屬于不完全定位，是合理方案；當(dāng)設(shè)置 4 個(gè) 定位支承點(diǎn)時(shí)，見圖 2-7（b） ，屬于過定位。 【小提示小提示】若地面粗糙或是 4 個(gè)定位支承點(diǎn)不在同一平面上，實(shí)際只有 3 個(gè)點(diǎn)接觸， 將造成工件定位的位置不定或一批工件定位位置不一致，是不合理方案；若底面已加工過， 保證 4 個(gè)定位支承點(diǎn)在同

46、一平面上，則一批工件在夾具中的位置基本一致，增加的定位支 承點(diǎn)可使工件定位更加穩(wěn)定，更有利于保證工件的加工精度，是合理方案。如果重復(fù)限制 相同自由度的定位支承點(diǎn)之間存在嚴(yán)重的干涉和沖突，以致造成工件或夾具的變形，從而 明顯影響定位精度，這樣的過定位必須嚴(yán)禁采用。 3.應(yīng)用六點(diǎn)定位原理應(yīng)注意的問題應(yīng)用六點(diǎn)定位原理應(yīng)注意的問題 應(yīng)用六點(diǎn)定位原理實(shí)現(xiàn)工件在夾具中的正確定位時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1）設(shè)置三個(gè)定位支承點(diǎn)的平面限制一個(gè)移動(dòng)自由度和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，稱為主要定 位面。工件上選作主要定位的表面應(yīng)力求面積盡可能大些，而三個(gè)定位支承點(diǎn)的分布應(yīng)盡 量彼此遠(yuǎn)離和分散，絕對(duì)不能分布在一條直線上，以承受較

47、大外力作用，提高定位穩(wěn)定性。 （2）設(shè)置兩個(gè)定位支承點(diǎn)的平面限制兩個(gè)自由度，稱為導(dǎo)向定位面。工件上選作導(dǎo)向 定位的表面應(yīng)力求面積狹而長(zhǎng)，而兩個(gè)定位支承點(diǎn)的分布在平面縱長(zhǎng)方向上應(yīng)盡量彼此遠(yuǎn) 離，絕對(duì)不能分布在平面窄短方向上，以使導(dǎo)向作用更好，提高定位穩(wěn)定性。 （3）設(shè)置一個(gè)定位支承點(diǎn)的平面限制一個(gè)自由度，稱為止推定位面或防轉(zhuǎn)定位面。究 竟是止推作用還是防轉(zhuǎn)作用，要根據(jù)這個(gè)定位支承點(diǎn)所限制的自由度是移動(dòng)的還是轉(zhuǎn)動(dòng)的 而定。 （4）一個(gè)定位支承點(diǎn)只能限制一個(gè)自由度。 （5）定位支承點(diǎn)必須與工件的定位基準(zhǔn)始終貼緊接觸。一旦分離定位支承點(diǎn)就失去了 限制工件自由度的作用。 （6）工件在定位時(shí)需要限制的自由

48、度數(shù)目以及究竟是限制哪幾個(gè)自由度，完全由工件 該工序的加工要求所決定，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行具體分析，合理設(shè)置定位支承點(diǎn)的數(shù)量 和分布情況。 （7）定位支承點(diǎn)所限制的自由度，原則上不允許重復(fù)或相互矛盾。 【相關(guān)舉例相關(guān)舉例】 例例 2-1 如圖 2-8（a）和圖 2-8（b）所示為加工連桿小頭孔的兩種定位方案，試分析 兩種定位方案限制工件自由度的數(shù)目是否合理，并說明原因。 圖 2-8 連桿定位分析 1短圓柱銷； 1/長(zhǎng)圓柱銷； 2平面支承； 3檔銷 解解 （1）方案（a）合理。平面支承 2 限制了、三個(gè)自由度，短圓柱銷 1 限z x y 制了、兩個(gè)自由度，檔銷 3 限制了一個(gè)自由度，從而實(shí)現(xiàn)完全

49、定位。因此，此定位x y z 方案限制工件自由度的數(shù)目合理。 （2）方案（b）不合理。平面支承 2 限制了、三個(gè)自由度，長(zhǎng)圓柱銷 1限制z x y 了、四個(gè)自由度，檔銷 3 限制了一個(gè)自由度，從而導(dǎo)致、兩個(gè)自由度x y x yz x y 重復(fù)限制。 【小提示小提示】方案（b）不合理，造成后果是：當(dāng)工件夾緊后，使連桿產(chǎn)生彈性變形，如 圖 2-8（c）所示，加工完后松開夾緊力，工件變形恢復(fù)，就會(huì)使加工表面形成嚴(yán)重的位置 誤差或形狀誤差。 學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境 2.2 工件的定位基準(zhǔn)工件的定位基準(zhǔn) 2.2.1 基準(zhǔn)概念及分類基準(zhǔn)概念及分類 在零件的設(shè)計(jì)和制造過程中，要確定零件上點(diǎn)、線、面的位置，必須以一

50、些指定的點(diǎn)、 線、面作為依據(jù)，這些作為依據(jù)的點(diǎn)、線、面稱為基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)按作用的不同，常分為設(shè)計(jì) 基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩類。 1.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是指設(shè)計(jì)時(shí)在零件圖樣上所使用的基準(zhǔn)。如圖 2-9 所示，齒輪內(nèi)孔、外圓和 分度圓的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是齒輪的軸線，齒輪兩端面可認(rèn)為是互為基準(zhǔn)。又如圖 2-10 所示，機(jī)座 表面 2、3 和孔 4 軸線的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是機(jī)座表面 1；孔 5 軸線的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是孔 4 的軸線。 圖 2-9 齒輪設(shè)計(jì)基準(zhǔn)選擇示意圖 圖 2-10 機(jī)座設(shè)計(jì)基準(zhǔn)選擇示意圖 2.工藝基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn) 工藝基準(zhǔn)是指在制造零件和裝配機(jī)器的過程中所使用的基準(zhǔn)。工藝基準(zhǔn)又分為工序基 準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和

51、裝配基準(zhǔn)，它們分別用于工序圖中工序尺寸的標(biāo)注、工件加工 時(shí)的定位、工件的測(cè)量檢驗(yàn)和零件的裝配。 （1）工序基準(zhǔn)。工序基準(zhǔn)在工序圖上，用以標(biāo)定被加工表面位置的點(diǎn)、線、面稱為工 序基準(zhǔn)(所標(biāo)注的加工面的位置尺寸是工序尺寸)，即工序尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。如圖 2-11 所示 銑平面 c，則平面 m 是平面 c 的工序基準(zhǔn)，尺寸 cc 是工序尺寸。 圖 2-11 工序基準(zhǔn) （2）定位基準(zhǔn)。加工時(shí)確定零件在機(jī)床或夾具中位置所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面稱為定 位基準(zhǔn)，即確定被加工表面位置的基準(zhǔn)。例如，車削圖 2-9 中的齒輪輪坯的外圓和下端面 時(shí)，若用已經(jīng)加工過的內(nèi)孔將工件安裝在心軸上，則孔的軸線就是外圓和下端面的定

52、位基 準(zhǔn)。 【小提示小提示】工件上作為定位基準(zhǔn)的點(diǎn)或線，總是由具體表面來體現(xiàn)的，這個(gè)表面稱為 定位基準(zhǔn)面。例如，圖 2-9 中的齒輪內(nèi)孔的軸線，并不具體存在，而是由內(nèi)孔表面來體現(xiàn) 的，確切地說，內(nèi)孔是加工外圓和左端面的定位基準(zhǔn)面。 （3）測(cè)量基準(zhǔn)。被加工表面的尺寸、位置所依據(jù)的基準(zhǔn)稱為測(cè)量基準(zhǔn)，如圖 2-12 所示。 圖 2-12 測(cè)量基準(zhǔn) 1測(cè)量基準(zhǔn) （4）裝配基準(zhǔn)。裝配基準(zhǔn)在裝配時(shí)，確定零件位置的點(diǎn)、線、面稱為裝配基準(zhǔn)，即裝 配中用來確定零件、部件在機(jī)器中位置的基準(zhǔn)，如圖 2-13 所示。錐齒輪 1 的裝配基準(zhǔn)是內(nèi) 孔及端面，軸 2 的裝配基準(zhǔn)是中心線及端面，軸承 3 的裝配基準(zhǔn)是軸承中心

53、線及端面。裝 配基準(zhǔn)一般與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。 圖 2-13 裝配基準(zhǔn) 1齒輪； 2軸； 3軸承； 4螺釘； 5隔圈 【小提示小提示】一般情況下，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是在圖樣上給定的。定位基準(zhǔn)是工藝人員根據(jù)不同 的工藝順序與裝夾方法確定的，即可以選出不同的定位基準(zhǔn)。正確地選擇定位基準(zhǔn)是制定 工藝規(guī)程的主要內(nèi)容之一，也是夾具設(shè)計(jì)的前提。 2.2.2 定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇 合理地選擇定位基準(zhǔn)，對(duì)于保證加工精度和確定加工順序都有決定性的影響。在最初 的每一道工序中，只能用毛坯上未經(jīng)加工的表面作為定位基準(zhǔn)，這種定位基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。 經(jīng)過加工的表面所組成的定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。 1.粗基準(zhǔn)的選擇粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗

54、基準(zhǔn)時(shí)一般應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （1）選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)，可以保證加工表面與不加工表面之間的相互位置精 度。例如，如圖 2-14（a）所示的零件，可以選擇外圓柱面和左端面作為粗基準(zhǔn)，這樣既可 以保證內(nèi)外圓同軸(壁厚均勻),又保證定位尺寸 l。 （2）若工件必須保證某個(gè)重要表面加工余量均勻，則應(yīng)選擇該表面作為粗基準(zhǔn)。例如， 車床床身的導(dǎo)軌面是重要表面，要求硬度高而均勻，希望加工該表面時(shí)只切去一小層均勻 的余量，使其表面保留均勻的金相組織，具有較高且一致的物理力學(xué)性能，以增加導(dǎo)軌的 耐磨性。故應(yīng)先以導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)加工床腿底平面，如圖 2-14（b）所示；然后以床腿 底平面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面，

55、如圖 2-14（c）所示。 圖 2-14 粗基準(zhǔn)的選擇 （3）選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)盡可能平整光潔，無飛邊、毛刺等缺陷，使定位準(zhǔn)確、夾緊 可靠。 （4）粗基準(zhǔn)原則上只能用一次。因粗基準(zhǔn)本身都是未經(jīng)加工的表面，精度低，粗糙度 數(shù)值大，若在不同工序中重復(fù)使用同一方向的粗基準(zhǔn)，則不能保證被加工表面之間的位置 精度。 2.精基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)有利于保證加工精度，具體選擇時(shí)可參考下列原則： （1）基準(zhǔn)重合原則?；鶞?zhǔn)重合原則是指盡量選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以避免基準(zhǔn) 不重合誤差。如圖 2-15 所示的零件，其設(shè)計(jì)尺寸為 l1、l2。若以零件表面 b 作為定位基準(zhǔn) (同時(shí)還要以底面定位)銑

56、零件表面 c，這時(shí)定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，可直接保證設(shè)計(jì)尺 寸 l1。若以零件表面 a 作為定位基準(zhǔn)(同樣還要以底面定位)銑零件表面 c，這時(shí)定位基準(zhǔn) 與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，只能直接保證定位尺寸 l，而設(shè)計(jì)尺寸 l1，是通過尺寸 l2和 l 來間接保 證的。尺寸 l1的精度取決于尺寸 l2和 l 的精度。 【小提示小提示】尺寸 l2的誤差即為定位基準(zhǔn) a 與設(shè)計(jì)基準(zhǔn) b 不重合而產(chǎn)生的誤差，稱為基 準(zhǔn)不重合誤差，它將影響尺寸 l1的加工精度。 （2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。基準(zhǔn)統(tǒng)一原則是指在盡可能多的工序中選用相同的精基準(zhǔn)定位。 這樣便于保證不同工序中所加工的各表面之間的相互位置精度，并能簡(jiǎn)化夾具的設(shè)計(jì)與制

57、 造工作。如軸類零件常用兩個(gè)頂尖孔作為統(tǒng)一精基準(zhǔn)，箱體類零件常用一面兩孔作為統(tǒng)一 精基準(zhǔn)等。 （3）互為基準(zhǔn)原則?；榛鶞?zhǔn)原則是指互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工。如精密齒輪高頻淬火后， 齒面的淬硬層較薄，可先以齒面作為精基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以內(nèi)孔作為精基準(zhǔn)磨齒面，這樣可 以保證齒面切去小而均勻的余量。 （4）自為基準(zhǔn)原則。某些精加工或光整加工工序中要求余量小而均勻，可選擇加工表 面本身作為精基準(zhǔn)。例如，磨削床身導(dǎo)軌面時(shí)可先用百分表找正導(dǎo)軌面，然后進(jìn)行磨削， 可以獲得均勻的余量，如圖 2-16 所示。導(dǎo)軌面本身既定位面，又是進(jìn)行精加工或光整加工 的精基準(zhǔn)。 圖 2-15 基準(zhǔn)重合舉例 圖 2-16 自為基準(zhǔn)舉例

58、此外，還要求所選精基準(zhǔn)能保證工件定位準(zhǔn)確可靠，裝夾方便，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 【小提示小提示】上述定位基準(zhǔn)的選擇原則常常不能全都滿足，甚至?xí)ハ嗝?，如基?zhǔn)統(tǒng) 一，有時(shí)就不能基準(zhǔn)重合，故不應(yīng)生搬硬套，必須結(jié)合具體情況，靈活應(yīng)用。 3.定位基準(zhǔn)選擇實(shí)例定位基準(zhǔn)選擇實(shí)例 現(xiàn)需加工如圖 2-17 所示的軸承座，其機(jī)械加工工藝過程見表 2-1，表中列出各工序的 定位基準(zhǔn)以及選擇定位基準(zhǔn)的依據(jù)。 圖 2-17 軸承座 表 2-1 軸承座機(jī)械加工工藝過程 工序號(hào)工序內(nèi)容設(shè)備 定位基準(zhǔn)（括弧內(nèi)數(shù)字 為限制自由度數(shù)） 簡(jiǎn)述原因 10銑底面銑床 粗基準(zhǔn)為40mm 外圓及 底面?zhèn)让?保證不加工面（40mm 外 圓）與加

59、工面（底面）的 位置精度 20 車端面，鉆、 車25h7mm 孔 車床 精基準(zhǔn)為底面及40mm 外圓側(cè)面 基準(zhǔn)重合，即定位基準(zhǔn)與 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合 30車另一端面車床25h7 孔基準(zhǔn)重合 40 鉆 39mm、 锪14mm 孔 鉆床底面及底面邊側(cè)基準(zhǔn)重合 【小提示小提示】粗基準(zhǔn)可以用劃線基準(zhǔn)體現(xiàn)。例如，表 2-1 中在工序 10 前安排劃線工序， 以40mm外圓的軸線作為基準(zhǔn)，劃出底面加工線，在工序 10 中按線加工底面，則可以認(rèn) 為劃線基準(zhǔn)（40mm外圓的軸線）是粗基準(zhǔn)。 學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境 2.3 常用的定位元件常用的定位元件 工件在夾具中定位時(shí)除了正確應(yīng)用六點(diǎn)定位原理和合理選擇定位基準(zhǔn)外，還要合

60、理選 擇定位元件。各類定位元件結(jié)構(gòu)雖然各不相同，但在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下共同要求： （1）應(yīng)有足夠的精度。定位元件具有足夠的精度，才能保證工件的定位精度。 （2）應(yīng)有較好的耐磨性。定位元件的工作表面經(jīng)常與工件接觸和摩擦，容易磨損，因 此，要求定位元件工作表面的耐磨性要好，以保持夾具的使用壽命和定位精度。 （3）應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。定位元件在加工過程中，受工件重力、夾緊力和切削力 的作用，因此，要求其有足夠的強(qiáng)度和剛度，避免使用中變形和磨損。 （4）應(yīng)有較好的結(jié)構(gòu)工藝性。定位元件應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，便于制造、裝配、更 換及排屑。 在機(jī)械加工中，雖然被加工工件的種類繁多、形狀各異，但從它們的基本結(jié)