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課題計(jì)算夾具的定位誤差——機(jī)床夾具原理（2）課時(shí)2課時(shí)（90min）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)技能目標(biāo)：（1）掌握定位誤差的分析和計(jì)算（2）掌握夾緊裝置的組成和夾緊力的確定思政育人目標(biāo)：樹立拼搏進(jìn)取、勇于擔(dān)當(dāng)?shù)穆殬I(yè)精神教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：定位誤差的分析和計(jì)算，夾緊裝置的組成，夾緊力的確定教學(xué)難點(diǎn)：定位誤差的計(jì)算，夾緊力的確定教學(xué)方法啟發(fā)式、講授法、案例分析法、討論法、總結(jié)法教學(xué)用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學(xué)設(shè)計(jì)→考勤（2min）→教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟設(shè)計(jì)意圖課前任務(wù)【教師】上傳預(yù)習(xí)資料，發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)，和學(xué)生負(fù)責(zé)人取得聯(lián)系，讓其提醒同學(xué)通過文旌課堂APP或其他學(xué)習(xí)軟件，完成課前任務(wù)請大家查找使用夾具裝夾工件的視頻，觀察工件在夾具中的位置，思考影響工件位置精度的因素有哪些？通過發(fā)起的線上任務(wù)，討論應(yīng)該如何分析和計(jì)算夾具的定位誤差?！緦W(xué)生】完成課前任務(wù)通過課前任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立收集資料的能力，加深對夾具定位誤差的認(rèn)識(shí)和理解，鍛煉其觀察、分析、總結(jié)的能力考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP進(jìn)行簽到【學(xué)生】按照老師要求簽到培養(yǎng)學(xué)生的組織紀(jì)律性，掌握學(xué)生的出勤情況互動(dòng)導(dǎo)入

（5min）【教師】講述影響工件位置精度的因素，并提出問題使用夾具加工工件時(shí)，影響工件位置精度的因素很多，主要包括加工過程誤差和來自夾具方面的定位誤差和安裝誤差。那怎樣才能通過控制這三種誤差讓工件的位置精度符合要求呢？【學(xué)生】聆聽、思考、回答通過提問引導(dǎo)的方式快速引入有關(guān)定位誤差的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考的能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣傳授新知（53min）【教師】通過學(xué)生的回答，引出本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)，講解定位誤差與工件夾緊的相關(guān)內(nèi)容一、定位誤差的分析與計(jì)算加工過程誤差、來自夾具方面的定位誤差和安裝誤差，這三方面誤差的總和不超過工件允許的工序公差，才能使工件的位置精度符合要求。在做初步估算時(shí)，一般限定定位誤差、安裝誤差和加工過程誤差均不超過工件工序誤差的1/3?！窘?jīng)驗(yàn)傳承】教師補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)定位誤差一般是針對批量生產(chǎn)，并采用調(diào)整法加工（采用樣件或?qū)Φ兑?guī)對刀）的情況而言的。在單件生產(chǎn)時(shí)，采用調(diào)整法或在數(shù)控機(jī)床上加工也需要考慮定位誤差，但如果采用試切法進(jìn)行加工則一般不考慮定位誤差。1、定位誤差Δ?定位誤差是指因工件在夾具上的定位不準(zhǔn)確而產(chǎn)生的加工誤差。造成定位誤差的原因主要有基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差兩方面。1）基準(zhǔn)不重合誤差【多媒體】展示“基準(zhǔn)不重合誤差”的圖片（詳見教材），引出基準(zhǔn)不重合誤差的相關(guān)知識(shí)基準(zhǔn)不重合誤差是指由于工件的工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)不重合而造成的加工誤差，用表示。如圖（a）所示在工件上銑缺口，加工尺寸為A和B。如圖（b）所示為加工示意圖，加工尺寸A的工序基準(zhǔn)是F面，定位基準(zhǔn)是E面，兩者不重合。刀具相對于夾具的對刀尺寸C在加工范圍內(nèi)是不變的。一批工件中尺寸S的公差會(huì)使F面（工序基準(zhǔn)）的位置在一定范圍內(nèi)變動(dòng)，從而使加工尺寸A產(chǎn)生誤差，這個(gè)誤差就是基準(zhǔn)不重合誤差，即S是定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)間的距離尺寸，稱為定位尺寸。當(dāng)工序基準(zhǔn)變動(dòng)方向與加工尺寸的方向相同時(shí)，基準(zhǔn)不重合誤差等于定位尺寸誤差，即當(dāng)工序基準(zhǔn)的變動(dòng)方向與加工尺寸方向不同，其夾角為時(shí)，基準(zhǔn)不重合誤差為……詳見教材2）基準(zhǔn)位移誤差【多媒體】展示“基準(zhǔn)位移誤差”的圖片（詳見教材），引出基準(zhǔn)位移誤差的相關(guān)知識(shí)當(dāng)工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)相同時(shí)，由于定位副（工件定位工作面與夾具定位元件定位工作面的合稱）的制造誤差和最小間隙配合引起定位基準(zhǔn)的位置產(chǎn)生變動(dòng)，從而造成加工誤差，這種誤差稱為基準(zhǔn)位移誤差，用表示。如圖所示，工件以圓柱孔在芯軸上定位，在圓柱面上銑鍵槽，加工尺寸為A和B。加工尺寸A的定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)都是內(nèi)孔軸線，兩者重合，基準(zhǔn)不重合誤差。但工件內(nèi)孔和芯軸存在制造誤差和最小配合間隙，使工件內(nèi)孔軸線和芯軸軸線不重合，導(dǎo)致加工尺寸A產(chǎn)生誤差，這個(gè)誤差就是基準(zhǔn)位移誤差，即式中：——定位基準(zhǔn)的位移量；——定位基準(zhǔn)的變動(dòng)范圍。……詳見教材【點(diǎn)撥】教師補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)使用夾具加工工件，在調(diào)整刀具加工位置時(shí)，一般以定位元件上與工件定位基準(zhǔn)重合的基面為調(diào)刀基準(zhǔn)。因此，定位誤差的定義可進(jìn)一步概括為：調(diào)刀基準(zhǔn)相對設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在該加工參數(shù)方向上的最大位置變化量。其同樣包括兩個(gè)方面：①由于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，引起工件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相對于定位基準(zhǔn)發(fā)生的位置變化；②由于定位副的制造誤差，引起工件的定位基準(zhǔn)相對夾具的調(diào)刀基準(zhǔn)發(fā)生了位置變化。2、定位誤差的計(jì)算方法1）合成法根據(jù)定位誤差產(chǎn)生的原因，定位誤差應(yīng)由基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差組合而成。因此，可以先根據(jù)定位方式分別計(jì)算出基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差，然后將兩者組合成定位誤差。2）極限位置法極限位置法的具體計(jì)算方法是：根據(jù)定位誤差的定義，直接計(jì)算出工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上相對位置的最大位移量，即加工尺寸的最大變動(dòng)范圍。……詳見教材二、工件在夾具中的夾緊工件在機(jī)床或夾具中定位后，還應(yīng)采用一定的機(jī)構(gòu)將它壓緊夾牢，以保證工件在加工過程中不會(huì)因受切削力、慣性力和重力等作用而產(chǎn)生位移或振動(dòng)。這種把工件壓緊夾牢的裝置稱為夾緊裝置。1、夾緊裝置的組成及要求【多媒體】展示“液壓夾緊裝置”的圖片（詳見教材），引出夾緊裝置組成及要求的相關(guān)知識(shí)夾緊裝置主要由力源裝置、中間傳力機(jī)構(gòu)和夾緊元件組成。力源裝置：是指產(chǎn)生夾緊作用力的裝置，通常是指機(jī)動(dòng)夾緊時(shí)所用的氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)等裝置。中間傳力機(jī)構(gòu)：是指將力源裝置產(chǎn)生的力傳遞給夾緊元件的機(jī)構(gòu)。其作用是改變作用力的方向或大小，并實(shí)現(xiàn)自鎖，保證力源裝置提供的夾緊力消失后仍能可靠地夾緊工件。夾緊元件：是指夾緊裝置的最終執(zhí)行元件，它與工件直接接觸并將工件夾緊。夾緊裝置的要求：（1）夾緊時(shí)不能破壞工件定位后所占據(jù)的正確位置。（2）夾緊力大小要合適，既要保證工件在加工過程中不移動(dòng)、不轉(zhuǎn)動(dòng)、不振動(dòng)，又要避免工件變形和工件表面損傷。（3）夾緊動(dòng)作要迅速、可靠，操作要方便、省力、安全。（4）結(jié)構(gòu)緊湊，易于制造與維修。?【教師】提問：“夾緊裝置與對工件有什么影響？”，安排學(xué)生分組討論并派代表回答問題?【學(xué)生】聆聽、分組、思考、討論、回答問題?【教師】總結(jié)學(xué)生的回答夾緊裝置的結(jié)構(gòu)是否合理、可靠，將直接影響工件的加工精度和生產(chǎn)率，還會(huì)影響工件的、表面粗糙度和加工時(shí)間，影響生產(chǎn)率、勞動(dòng)強(qiáng)度等。2、夾緊力的確定夾緊力的確定就是合理確定夾緊力的大小、方向和作用點(diǎn)。1）夾緊力大小的確定夾緊力的大小應(yīng)適當(dāng)，過大會(huì)引起工件變形，過小則無法可靠夾緊工件，兩種情況都會(huì)影響加工精度。計(jì)算夾緊力時(shí)，可將夾具和工件看作一個(gè)剛性系統(tǒng)以簡化計(jì)算。根據(jù)工件在切削力和夾緊力（重型工件要考慮重力，高速運(yùn)動(dòng)時(shí)要考慮慣性力）作用下所處的靜力平衡狀態(tài)，列出靜力平衡方程式，即可計(jì)算出理論夾緊力。理論夾緊力再乘以安全系數(shù)K，作為所需的實(shí)際夾緊力。一般情況下，粗加工時(shí)K取2.5～3，精加工時(shí)K取1.5～2。……詳見教材2）夾緊力方向的確定確定夾緊力的方向時(shí)，應(yīng)與工件定位基準(zhǔn)的配置及所受外力的方向等結(jié)合起來綜合考慮，具體確定原則如下。（1）夾緊力的方向應(yīng)垂直于主要定位基面如左圖所示，在直角支座上鏜孔，孔與A面有垂直度要求，所以A面為主要定位基面，夾緊力方向與之垂直。若夾緊力朝向B面，如右圖所示，則有可能因A、B兩面之間的垂直度誤差而影響A面的垂直度。（2）夾緊力的方向應(yīng)使所需夾緊力最小如左圖所示，夾緊力和、鉆削軸向切削力和工件自身重力都垂直于定位基面且方向相同。這些力的合力作用在限位基面上產(chǎn)生的摩擦力矩較大，可平衡鉆削產(chǎn)生的扭矩，因此此時(shí)所需的夾緊力較小。由于采用這種方法夾緊工件，這樣既可使夾緊機(jī)構(gòu)輕便、緊湊，還可減小工件的變形。如右圖所示，夾緊力和、鉆削軸向切削力和工件自身重力方向相反。由于這些力的合力作用在限位基面上產(chǎn)生的摩擦力矩較小，因此需要更大的夾緊力來產(chǎn)生足夠的摩擦力矩，以平衡鉆削產(chǎn)生的扭矩。（3）夾緊力作用方向應(yīng)使工件的變形盡可能小工件在不同方向上的剛度是不一樣的，不同的受力面也會(huì)因其面積不同而產(chǎn)生不同的變形。因此，夾緊力的方向應(yīng)指向工件剛度較好的位置，尤其在夾緊薄壁工件時(shí)，更加需要注意。如圖左圖所示為薄壁套筒，將其徑向夾緊時(shí)易引起工件變形，若將其軸向夾緊，則會(huì)因其軸向剛度較好而不易產(chǎn)生變形。3）夾緊力作用點(diǎn)的確定（1）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)位于支撐元件或幾個(gè)支撐元件形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內(nèi)。如下圖所示，若夾緊力的作用點(diǎn)落在定位元件的支撐范圍之外，夾緊時(shí)將會(huì)使工件傾斜或移動(dòng)，破壞工件的定位。（2）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)位于工件剛度大的部位。夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)位于工件剛度大的部位可避免和減小工件的夾緊變形，夾緊也更為可靠。如下圖所示薄壁箱體，夾緊力不應(yīng)作用在箱體頂面，而應(yīng)作用在剛度較大的凸緣上。當(dāng)箱體沒有凸緣時(shí)，可在頂部采用多點(diǎn)夾緊，以分散夾緊力。（3）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工面。夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工面可以防止工件產(chǎn)生振動(dòng)和變形，提高定位的穩(wěn)定性和可靠性。當(dāng)因受工件結(jié)構(gòu)形狀的影響，而使加工面與夾緊力作用點(diǎn)的距離較遠(yuǎn)時(shí)，可增加輔助支撐并附加夾緊力，以增加夾緊剛度。……詳見教材3、定位夾緊符號【多媒體】展示“常用的定位夾緊符號”的表格（詳見教材），引出定位夾緊符號相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)在選定定位基準(zhǔn)及確定夾緊力之后，應(yīng)在圖樣上標(biāo)注定位符號和夾緊符號，以便選擇合適的夾具。。標(biāo)注定位夾緊符號時(shí)，應(yīng)注意：①當(dāng)在工件的一個(gè)定位面上布置一個(gè)定位點(diǎn)時(shí)，可直接用定位夾緊符號表示；②當(dāng)在工件的一個(gè)定位面上布置兩個(gè)以上的定位點(diǎn)，且對每個(gè)點(diǎn)的位置無特殊要求時(shí)，允許用定位符號右邊加數(shù)字的方法進(jìn)行表示，不必將每個(gè)定位點(diǎn)的符號都畫出。【頭腦風(fēng)暴】?【教師】展示幾種工件的定位夾緊符號標(biāo)注示例（詳見教材），提問：“請大家開動(dòng)腦筋，分析一下圖中各工件定位夾緊符號表示什么，它們又分別采用了哪種定位方式呢？”安排學(xué)生分組討論并派代表回答問題?【學(xué)生】聆聽、分組、思考、討論、回答問題?【教師】總結(jié)學(xué)生的回答4、基本夾緊機(jī)構(gòu)【多媒體】展示“基本夾緊機(jī)構(gòu)”的圖片（詳見教材），引出基本夾緊機(jī)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)夾緊機(jī)構(gòu)的種類有很多，但其結(jié)構(gòu)大都以斜楔夾緊機(jī)構(gòu)、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)和偏心夾緊機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)，這三種夾緊機(jī)構(gòu)合稱為基本夾緊機(jī)構(gòu)。1）斜楔夾緊機(jī)構(gòu)斜楔夾緊機(jī)構(gòu)是指利用楔塊上的斜面直接將工件夾緊的機(jī)構(gòu)。2）螺旋夾緊機(jī)構(gòu)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是指通過螺旋元件直接夾緊或采用螺旋元件與其他元件組合實(shí)現(xiàn)夾緊的機(jī)構(gòu)。3）偏心夾緊機(jī)構(gòu)偏心夾緊機(jī)構(gòu)是指利用偏心元件直接或與其他元件組合，間接實(shí)現(xiàn)夾緊工件的機(jī)構(gòu)。常用的偏心元件是偏心輪和偏心軸。……詳見教材【學(xué)生】聆聽、理解、記憶運(yùn)用多媒體課件，通過提問引導(dǎo)和小組討論的方式，對定位誤差的分析計(jì)算等相關(guān)知識(shí)進(jìn)行講解，開展課堂活動(dòng)，結(jié)合案例分析法，加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，訓(xùn)練學(xué)生的邏輯性思維能力項(xiàng)目實(shí)踐

（25min）計(jì)算定位誤差并進(jìn)行分析【教師】組織學(xué)生以小組形式開展項(xiàng)目訓(xùn)練活動(dòng)，描述任務(wù)并發(fā)布任務(wù)要求如圖所示為圓套零件在V形塊上定位。該零件內(nèi)、外圓均已加工合格，現(xiàn)在插床上用調(diào)整法加工鍵槽，要求保證尺寸。其中，d=80-0.10mm，D=350+0.025mm，h=38.50+0.2mm，α=【學(xué)生】分組練習(xí)，組內(nèi)分工，帶入實(shí)際工作人員角色，計(jì)算尺寸h的定位誤差并分析是否滿足加工要去【教師】巡堂輔導(dǎo)，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)以下問題1.定位基準(zhǔn)、定位基面、工序基準(zhǔn)之間相互獨(dú)立2.采用合成法計(jì)算定位誤差【教師】項(xiàng)目訓(xùn)練活動(dòng)結(jié)束后，對各小組進(jìn)行點(diǎn)評，從技能操作、參與程度與合作意識(shí)等多個(gè)方面綜合評價(jià)各組的實(shí)踐情況【學(xué)生】互相評價(jià)，并結(jié)合評價(jià)結(jié)果及教師評價(jià)進(jìn)行自我總結(jié)通過引入實(shí)際案例，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力，實(shí)現(xiàn)知識(shí)學(xué)習(xí)與技能訓(xùn)練目標(biāo)通過學(xué)生的實(shí)時(shí)反饋進(jìn)行針對性指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生查漏補(bǔ)缺，夯實(shí)基礎(chǔ)課堂小結(jié)

（3min）【教師】簡要總結(jié)本節(jié)課的要點(diǎn)本節(jié)課主要講解了工件的定位誤差和工件在夾具中的夾緊等知識(shí)內(nèi)容，其中定位誤差的分析和計(jì)算，夾緊裝置夾緊力的確定是重難點(diǎn)知識(shí)需要大家加強(qiáng)理解和記憶，希望同學(xué)們課后及時(shí)復(fù)習(xí)鞏固相關(guān)內(nèi)容?！緦W(xué)生】總結(jié)回顧知識(shí)點(diǎn)總結(jié)本節(jié)課知識(shí)點(diǎn)，加