機(jī)械工藝與工裝夾具的設(shè)計(jì)

一.工裝夾具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)

㈠.具備機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)；

㈡.具備機(jī)械原理、液壓（氣壓）傳動(dòng)原理、電機(jī)電氣

等方面的知識(shí)；

㈢.具備制造工藝方面的知識(shí)；

㈣.具備材料工程方面的知識(shí)；

㈤.具備檢測(cè)方面的知識(shí)；

伏）.具備機(jī)械繪圖（特別是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）方面的知

識(shí)；

㈤.具備有關(guān)國(guó)家、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)方面的知識(shí)；

二.制造工藝的簡(jiǎn)單介紹

I、機(jī)床的分類

機(jī)床要緊是按加工方法與所用刀具進(jìn)行分類，根據(jù)國(guó)家制定的機(jī)床

型號(hào)編制方法，機(jī)床分為11大類：車床，鉆床，鋒床，磨床，齒輪加

工機(jī)床，螺紋加工機(jī)床，銃床，刨插床，拉床，鋸床與其他機(jī)床。在每

一類機(jī)床中，又按工藝范圍，布局型式與結(jié)構(gòu)性能分為若干組，每一組

又分為若干個(gè)系（系列）。

除了上述基本分類方法外，還有其它分類方法：

1.按照萬能性程度，機(jī)床可分為:

①通用機(jī)床工藝范圍很寬，可完成多種類型零件不一致工序的加

工，如臥式車床、萬能外圓磨床及搖臂鉆床等。

②專門化機(jī)床工藝范圍較窄，它是為加工某種零件或者某種工序

而專門設(shè)計(jì)與制造的，如鏟齒車床、絲杠鐵床等。

③專用機(jī)床工藝范圍最窄，它通常是為某特定零件的特定工序而

設(shè)計(jì)制造的，如大量生產(chǎn)的汽車零件所用的各類鉆、鋒組合機(jī)床。

2.按照機(jī)床的工作精度，可分為普通精度機(jī)床、精密機(jī)床與高精度機(jī)

床。

3.按照重量與尺寸，可分為儀表機(jī)床、中型機(jī)床（通常機(jī)床）、大型

機(jī)床（質(zhì)量大于10t）、重型機(jī)床（質(zhì)量在30t以上）與超重型機(jī)床（質(zhì)

量在100t以上）。

4.按照機(jī)床要緊器官的數(shù)目，可分為單軸、多軸、單刀、多刀機(jī)床等。

5.按照自動(dòng)化程度不一致，可分為普通、半自動(dòng)與自動(dòng)機(jī)床。

三.自動(dòng)機(jī)床具有完整的自動(dòng)工作循環(huán)，包含自動(dòng)裝卸工件，能夠連

續(xù)的自動(dòng)加工出工件。半自動(dòng)機(jī)床也有完整的自動(dòng)工作循環(huán)，但

裝卸工件還需人工完成，因此不能連續(xù)地加工。

由于機(jī)械零件的材質(zhì)、形狀、技術(shù)要求與加工工藝的多樣性，客觀上要求進(jìn)

行加工的刀具具有不一致的結(jié)構(gòu)與切削性能。因此，生產(chǎn)中所使用的刀具的種類

很多。刀具常按加工方式與具體用途，分為車刀、孔加工刀具、銃刀、拉刀、螺

紋刀具、齒輪刀具、自動(dòng)線及數(shù)控機(jī)床刀具與磨具等幾大類型。刀具還能夠按其

它方式進(jìn)行分類，如按所用材料分為高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具、陶瓷刀具、立

方氮化硼（CBN）刀具與金剛石刀具等；按結(jié)構(gòu)分為整體刀具、鑲片刀具、機(jī)

夾刀具與復(fù)合刀具等；按是否標(biāo)準(zhǔn)化分為標(biāo)準(zhǔn)刀具與非標(biāo)準(zhǔn)刀具等。

（二）常用刀具簡(jiǎn)介

1.車刀

車刀是金屬切削加工中應(yīng)用最廣的一種刀具。它能夠在車床上加工外圓、端

平面、螺紋、內(nèi)孔，也可用于切槽與切斷等。車刀在結(jié)構(gòu)上可分為整體車刀、焊

接裝配式車刀與機(jī)械夾固刀片的車刀。機(jī)械夾固刀片的車刀又可分為機(jī)床車刀與

可轉(zhuǎn)位車刀。機(jī)械夾固車刀的切削性能穩(wěn)固，工人不必磨刀，因此在現(xiàn)代生產(chǎn)中

應(yīng)用越來越多。

2.孔加工刀具

孔加工刀具通?？煞譃閮纱箢悾阂活愂菑膶?shí)體材料上加工出孔的刀具，常用

的有麻花鉆、中心鉆與深孔鉆等；另一類是對(duì)工件上已有孔進(jìn)行再加工的刀具，

常用的有擴(kuò)孔鉆、錢刀及鍵刀等。比如，下圖示標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的結(jié)構(gòu)。工作

部分（刀體）的前端為切削部分，承擔(dān)要緊的切削工作，后端為導(dǎo)向部分，起引

導(dǎo)鉆頭的作用，也是切削部分的后備部分。

3.銃刀

齒刀。

7.自動(dòng)線與數(shù)控機(jī)床刀具

這類刀具的切削部分總的來說與通常刀具沒有多大區(qū)別不一致情況，只是為

了習(xí)慣數(shù)控機(jī)床與自動(dòng)線加工的特點(diǎn)，對(duì)它們提出了更高的要求。

螺紋刀具齒輪刀具孔加工刀具

車刀拉刀銃刀

（梳刀）（盤形械刀）（麻花鉆）

二、刀具材料

刀具切削性能的好壞，取決于構(gòu)成刀具切削部分的材料、幾何形狀

與刀具結(jié)構(gòu)。刀具材料對(duì)刀具使用壽命、加工效率、加工質(zhì)量與加工成

本等都有很大影響，因此要重視刀具材料的正確選擇與與合理使用。

（-）刀具材料應(yīng)具備的性能

1、高的硬度與耐磨性

刀具材料要比工件材料硬度高，常溫硬度在HRC62以上；耐磨性表示抵抗磨損的

能力，它取決于組織中硬質(zhì)點(diǎn)的硬度、數(shù)量與分布。

2、足夠的強(qiáng)度與韌性

為了承受切削中的壓力沖擊與韌性，避免崩刀與折斷，刀具材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度

與韌性。

3、高耐熱性

刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強(qiáng)度與韌性得能力。

4、良好的工藝性

為了便于制造，要求刀具材料有較好的可加工性。如，切削加工性、鑄造性、鍛造

性與熱處理性等。

5、良好的經(jīng)濟(jì)性

（二）常用的刀具材料

目前，生產(chǎn)中所用的刀具材料以高速鋼與硬質(zhì)合金居多。碳素工具鋼（如T10A、T12A）、

工具鋼（如9SiCr、CrWMn）因耐熱性差，僅用于一些手工或者切削速度較低的刀具。

?高速鋼

＞定義：是一種加入較多的鴇、鋁、機(jī)等合金元素的高合金工具鋼。

》性能：有較高的熱穩(wěn)固性；有較高的強(qiáng)度、韌性、硬度與耐磨性；制造工藝簡(jiǎn)單，容易

磨成鋒利的切削刃，可鍛造。是制造鉆頭、成形刀具、拉刀、齒輪刀具等的要緊材料。

》分類：

按用途分：通用型高速鋼與高性能高速鋼；

按制造工藝分：熔煉高速鋼與粉末冶金高速鋼。

1、通用型高速鋼

鋁鋼：典型牌號(hào)為WI8Q4V,有良好的綜合性能，能夠制造各類復(fù)雜刀具。

銬鋁鋼：典型牌號(hào)為W6Mo5Cr4V2,可做尺寸較小、承受沖擊力較大的刀具；熱塑性

特別好，更適用于制造熱軋鉆頭等；磨加工性好，目前各國(guó)廣泛應(yīng)用。

2、高性能高速鋼

典型牌號(hào)為高碳高速鋼9W18O4V、高帆高速鋼W6Moer4V3、鉆高速鋼

W6MoCr4V2Co8與超硬高速鋼W2Mo9Cr4Co8等。適合于加工高溫合金、鈦合金與超高強(qiáng)

度鋼等難加工材料。

3、粉末冶金高速鋼

用高壓氨氣或者氮?dú)忪F化熔融的高速鋼水，直接得到細(xì)小的高速鋼粉末，高溫卜壓

制成致密的鋼坯，而后鍛壓成材或者刀具形狀,適合于制造切削難加工材料的刀具、

大尺寸刀具（如滾刀、插齒刀）、精密刀具、磨加工量大的復(fù)雜刀具、高動(dòng)教荷下使

用的刀具等。

?硬質(zhì)合金

由難熔金屬化合物（如WC、TiC）與金屬粘結(jié)劑（Co）經(jīng)粉末冶金法制成。

硬質(zhì)合金以其切削性能優(yōu)良被廣泛用作刀具材料（約占50%）。如大多數(shù)的車刀、

端銃刀以至深孔鉆、狡刀、拉刀、齒輪刀具等。

具有高耐磨性與密耐熱性，但抗彎強(qiáng)度低、沖擊韌性差，很少用于制造整體刀具。

它還可用于高速鋼刀具不能切削的淬硬鋼等硬材料。

ISO將切削用的硬質(zhì)合金分為三類：（各類牌號(hào)的應(yīng)用范圍見p16表1.1）

1、YG（K）類，即WC-Co類硬質(zhì)合金

2、YT（P）類，即WC-TiC-Co類硬質(zhì)合金

3、YW（M）類，即WC-TiC-TaC-Co類硬質(zhì)合金

（三）其它刀具材料

1、涂層刀具

2、陶瓷：硬度高、耐用度高，還可用于沖擊負(fù)荷下的粗加工，切削效率顯

著提高。

3、金剛石

4、立方氮化硼

三、刀具選用

1.刀具種類的選擇

刀具種類要緊根據(jù)被加工表面的形狀、尺寸、精度、加工方法、所用機(jī)床及要求的生產(chǎn)

率等進(jìn)行選擇。

2.刀具材料的選擇

刀具材料要緊根據(jù)工件材料、刀具形狀與類型及加工要求等進(jìn)行選擇。

ni-機(jī)械加工方法

根據(jù)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的不一致、刀具的不一致，可將去除零件毛坯多余材

料的切削方法分為幾種要緊不一致方法。要緊有：車削、刨削、磨削、

鉆削與特種加工等。下面對(duì)這些要緊方法逐一介紹。

一、車削

車削中工件旋轉(zhuǎn)，形成主切削運(yùn)動(dòng)。刀具沿平行旋轉(zhuǎn)軸線運(yùn)動(dòng)時(shí)，就

形成內(nèi)、外園柱面。刀具沿與軸線相交的斜線運(yùn)動(dòng)，就形成錐面。仿形

車床或者數(shù)控車床上，能夠操縱刀具沿著一條曲線進(jìn)給，則形成一特定

的旋轉(zhuǎn)曲面。使用成型車刀，橫向進(jìn)給時(shí)，也可加工出旋轉(zhuǎn)曲面來。車

削還能夠加工螺紋面、端平面及偏心軸等。車削加工精度通常為

IT8—IT7,表面粗糙度為6.3—1.6即1。精車時(shí)，可達(dá)IT6—IT5,粗糙

度可達(dá)0.4—0.1/。車削的生產(chǎn)率較高，切削過程比較平穩(wěn)，刀具較

簡(jiǎn)單。

車床加工的典型工藝（FLASH動(dòng)畫）錐面車削（avi）

二、銃削

主切削運(yùn)動(dòng)是刀具的旋轉(zhuǎn)。臥銃時(shí)，平面的形成是由銃刀的外園面上

的刃形成的。立銃時(shí)，平面是由銃刀的端面刃形成的。提高銃刀的轉(zhuǎn)速

能夠獲得較高的切削速度，因此生產(chǎn)率較高。但由于銃刀刀齒的切入、

切出，形成沖擊，切削過程容易產(chǎn)生振動(dòng)，因而限制了表面質(zhì)量的提高。

這種沖擊，也加劇了刀具的磨損與破舊，往往導(dǎo)致硬質(zhì)合金刀片的碎裂。

在切離工件的通常時(shí)間內(nèi)，能夠得到一定冷卻，因此散熱條件較好。按

照銃削時(shí)主運(yùn)動(dòng)速度方向與工件進(jìn)給方向的相同或者相反，又分為順銃

與逆銃。

銃削力的水平分力與工件的進(jìn)給方向相同，工件臺(tái)

進(jìn)給絲杠與固定螺母之間通常有間隙存在，因此切

順削力容易引起工件與工作臺(tái)一起向前竄動(dòng)，使進(jìn)給

銃量突然增大，引起打刀。在銃削鑄件或者鍛件等表

面有硬度的工件時(shí)，順銃刀齒首先接觸工件硬皮，

加劇了銃刀的磨損。

能夠避免順銃時(shí)發(fā)生的竄動(dòng)現(xiàn)象。逆銃時(shí)，切削厚

逆度從零開始逐步增大，因而刀刃開始經(jīng)歷了一段在

切削硬化的已加工表面上擠壓滑行的階段，加速了

銃刀具的磨損。同時(shí)，逆銃時(shí)，銃削力將工件上抬，

易引起振動(dòng)，這是逆銃的不利之處。

銃削的加工精度通常可達(dá)IT8—IT7,表面粗糙度為6.3—1.6即1。

普通銃削通常只能加工平面，用成形銃刀也能夠加工出固定的曲面。

數(shù)控銃床能夠用軟件通過數(shù)控系統(tǒng)操縱幾個(gè)軸按一定關(guān)系聯(lián)動(dòng)，銃出復(fù)

雜曲面來，這時(shí)通常使用球頭銃刀。數(shù)控銃床對(duì)加工葉輪機(jī)械的葉片、

模具的模芯與型腔等形狀復(fù)雜的工件，具有特別重要的意義。

三、刨削

包I］削時(shí)，刀具的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)為切削主運(yùn)動(dòng)。因此，

刨削速度不可能太高，生產(chǎn)率較低。刨削比銃削平穩(wěn)，

其加工精度通常可達(dá)IT8—IT7,表面粗糙度為‘

Ra6.3-l.6nm,精刨平面度可達(dá)0.02/1000,表面粗糙

度為0.8—0.4/m。

犯、磨削

磨削以砂輪或者其它磨具對(duì)工件進(jìn)行加工，其主運(yùn)動(dòng)是砂輪的旋轉(zhuǎn)。

砂輪的磨削過程實(shí)際上是磨粒對(duì)工件表面的切削、刻削與滑擦三種作用

的綜合效應(yīng)。磨削中，磨粒本身也由尖銳逐步磨鈍，使切削作用變差，

切削力變大。當(dāng)切削力超過粘合劑強(qiáng)度時(shí)，圓鈍的磨粒脫落，露出一層

新的磨粒，形成砂輪的“自銳性”。但切屑與碎磨粒仍會(huì)將砂輪堵塞。

因而，磨削一定時(shí)間后，需用金剛石車刀等對(duì)砂輪進(jìn)行修整。

磨削時(shí)，由于刀刃很多，因此加工時(shí)平穩(wěn)、、精度高。磨床是精加工機(jī)

床，磨削精度可達(dá)IT6—IT4,表面粗糙度Ra可達(dá)1.25—0.01|im,甚至

可達(dá)0.1—0.008用口。磨削的另一特點(diǎn)是能夠?qū)Υ阌驳慕饘俨牧线M(jìn)行加

工。因此，往往作為最終加工工序。磨削時(shí)，產(chǎn)生熱量大，需有充分的

切削液進(jìn)行冷卻。按功能不一致，磨削還可分為外園磨、內(nèi)孔磨、平磨

五、鉆削與鋒削

在鉆床上，用鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆削孔，是孔加工的最常用方法。鉆削的加工

精度較低，通常只能達(dá)到IT10,表面粗糙度通常為12.5—6.3用。在鉆削

后常常使用擴(kuò)孔與較孔來進(jìn)行半精加工與精加工。擴(kuò)孔使用擴(kuò)孔鉆，錢

孔使用皎刀進(jìn)行加工。錢削加工精度通常為IT9—IT6,表面粗糙度為

Ral.6—0.4pimo擴(kuò)孔、錢孔時(shí)，鉆頭、錢刀通常順著原底孔的軸線，無

法提高孔的位置精度。鋒孔能夠較正孔的位置。鋒孔可在鎮(zhèn)床上或者車

床上進(jìn)行。在鋒床上鋒孔時(shí)，鋒刀基本與車刀相同，不一致之處是工件

不動(dòng)，鋒刀在旋轉(zhuǎn)。鋒孔加工精度通常為IT9—IT7,表面粗糙度為

Ra6.3—0.8mm。。

六、齒面加工

齒輪齒面加工方法可分為兩大類：成形法與展成法。成形法加工齒

面所使用的機(jī)床通常為普通銃床，刀具為成形銃刀，需要兩個(gè)簡(jiǎn)單成形

運(yùn)動(dòng)：刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線移動(dòng)。展成法加工齒面的常用機(jī)床有滾齒

機(jī)、插齒機(jī)等。

七、復(fù)雜曲面加工

三維曲面的切削加工，要緊使用仿形銃與數(shù)控銃的方法或者特種加

工方法。仿形銃務(wù)必有原型作為靠模。加工中球頭仿形頭，一直以一定

壓力接觸原型曲面。仿形頭的運(yùn)動(dòng)變換為電感量，加工放大操縱銃床三

個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)，形成刀頭沿曲面運(yùn)動(dòng)的軌跡。銃刀多使用與仿形頭等半徑

的球頭銃刀。數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)為曲面加工提供了更有效的方法。在數(shù)控

銃床或者加工中心上加工時(shí)，是通過球頭銃刀逐點(diǎn)按坐標(biāo)值加工而成。

使用加工中心加工復(fù)雜曲面的優(yōu)點(diǎn)是：加工中心上有刀庫，配備幾十把

刀具。曲面的粗、精加工，可用不一致刀具對(duì)凹曲面的不一致曲率半徑,

也可選用適當(dāng)?shù)牡毒摺Ｍ瑫r(shí)，可在一次安裝中加工各類輔助表面，如孔、

螺紋、槽等。這樣充分保證了各表面的相對(duì)位置精度。

八、特種加工

特種加工方法是指區(qū)別于傳統(tǒng)切削加工方法，利用化學(xué)、物理(電、聲、

光、熱、磁)或者電化學(xué)方法對(duì)工件材料進(jìn)行加工的一系列加工方法的

總稱。這些加工方法包含：化學(xué)加工(CHM)、電化學(xué)加工(ECM)、電化學(xué)

機(jī)械加工(ECMM)、電火花加工(EDM)、電接觸加工(RHM)、超聲波加工

(USM)、激光束加工(LBM)、離子束加工(IBM)、電子束加工(EBM)、等離

子體加工(PAM)、電液加工(EHM)、磨料流加工(AFM)、磨料噴射加工

(A川)、液體噴射加工(HDM)及各類復(fù)合加工等。

IV.粵件制造的工藝過程

一、幾個(gè)概念

1、生產(chǎn)過程：從原材料或者半成品到成品制造出來的各有關(guān)勞動(dòng)過程

的總與稱之工廠的生產(chǎn)過程。

品L臺(tái)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程包含的內(nèi)容有：

:演示:

2、工藝過程：在生產(chǎn)過程中凡直接改變生產(chǎn)對(duì)象的尺寸、形狀、性能（包

含物理性能、化學(xué)性能、機(jī)械性能等）與相對(duì)位置關(guān)系的過程，統(tǒng)稱之

工藝過程。

工藝過程又可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機(jī)械加工、裝配等工

藝過程，本門課程只研究機(jī)械加工工藝過程與裝配工藝過程；鑄造、鍛

造、沖壓、焊接、熟處理等工藝過程是《材料成型技術(shù)》課程的研究對(duì)

象。

二、機(jī)械加工工藝過程

（-）定義：用機(jī)械加工的方法直接改變毛坯形狀、尺寸與機(jī)械性能等，

使之變?yōu)楹细窳慵倪^程，稱之機(jī)械加工工藝過程，又稱工藝路線或者

工藝流程。

（二）機(jī)械加工工藝過程的構(gòu)成

機(jī)械加工工藝過程由若干個(gè)按一定順序排列的需工序構(gòu)成。

::工序：指一個(gè)（或者一組）工人在一個(gè)工作地點(diǎn)（如一臺(tái)機(jī)床或者一個(gè)鉗工臺(tái)），

對(duì)一個(gè)（或者同時(shí)對(duì)幾個(gè)）工件連續(xù)完成的那部分工藝過程，稱之工序。工位：工

位是指在一次裝夾中，工件在機(jī)床上所占的每個(gè)位置上所完成那一部分工

序。

（三）機(jī)械加工工藝過程與生產(chǎn)類型

不一致的生產(chǎn)類型，其生產(chǎn)過程與生產(chǎn)組織、車間的機(jī)床布置、毛

坯的制造方法、使用的工藝裝備、加工方法與工人的熟練程度等都有很

大的不一致，因此在制定工藝路線時(shí)務(wù)必明確該產(chǎn)品的生產(chǎn)類型。

1、生產(chǎn)綱領(lǐng)：指包含備品、備件在內(nèi)的該產(chǎn)品的年產(chǎn)產(chǎn)品的年生

產(chǎn)綱領(lǐng)就是產(chǎn)品的年生產(chǎn)

:圖件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)由下式計(jì)算：

2、生產(chǎn)類型：根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小，篌產(chǎn)可分為三種類型：

1）單件生產(chǎn)：定義：?jiǎn)蝹€(gè)的生產(chǎn)不一致結(jié)構(gòu)與不一致尺寸的產(chǎn)品。特

點(diǎn)：是產(chǎn)品的種類繁多。

2）成批生產(chǎn)：定義：一年中分批、分期地制造同一產(chǎn)品。特點(diǎn)：生

產(chǎn)品種較多，每種品種均有一定數(shù)量，各類產(chǎn)品分批、分期輪番進(jìn)行生

產(chǎn)。

?小批生產(chǎn)：生產(chǎn)特點(diǎn)與單件生產(chǎn)基本相同。

?中批生產(chǎn)：生產(chǎn)特點(diǎn)介于小批生產(chǎn)與大批生產(chǎn)之間。

?大批生產(chǎn)：生產(chǎn)特點(diǎn)與大量生產(chǎn)相同。

3）大■生產(chǎn)：定義：全年中重復(fù)制造同一產(chǎn)品。特點(diǎn)：產(chǎn)品品種少、

產(chǎn),大，長(zhǎng)期重復(fù)進(jìn)行同一產(chǎn)品的加工。

V.粵件工藝性分析與毛坯的選擇

一、零件工藝性分析

1、查零件圖的完整性：審查零件圖上的尺寸標(biāo)注是否完整、結(jié)構(gòu)表達(dá)

是否清晰。

2、分析技術(shù)要求是否合理：

(1)加工表面的尺寸精度；

(2)要緊加工表面的形狀精度；

(3)要緊加工表面的相互位置精度；

(4)表面質(zhì)量要求；

(5)熱處理要求。

零件上的尺寸公差、形位公差與表面粗糙度的標(biāo)注，應(yīng)根據(jù)零件的功

能經(jīng)濟(jì)合理地決定。過高的要求會(huì)增加加工難度，過低的要求會(huì)影響工

作性能，兩者都是不同意的。

3、審查零件材料選用是否適當(dāng)：

材料的選擇既要滿足產(chǎn)品的使用要求，又要考慮產(chǎn)品成本，盡可能

使用常用材料，如45號(hào)鋼，少用貴重金屬。

4、零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析：

(1)零件結(jié)構(gòu)工藝性：是指所設(shè)計(jì)的零件在能滿足使用要求的前提

下制造的可行性與經(jīng)濟(jì)性。

它包含零件的各個(gè)制造過程中的工藝性，有零件結(jié)構(gòu)的鑄造、鍛造、

沖壓、焊接、熱處理、切削加工等工藝性。由此可見，零件結(jié)構(gòu)工藝性

涉及面很廣，具有綜合性，務(wù)必全面綜合地分析。

在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，要緊進(jìn)行零件切削加工工藝性分析。

(2)機(jī)械加工對(duì)零件局部結(jié)構(gòu)工藝性的要求

(3)機(jī)械加工對(duì)零件整體結(jié)構(gòu)工藝性的要求

零件是各要素、各尺寸構(gòu)成的一個(gè)整體，因此更應(yīng)考慮零

件整體結(jié)構(gòu)的工藝性，具體有下列幾點(diǎn)要求：

1)盡■使用標(biāo)準(zhǔn)件、通用件。

2)在滿足產(chǎn)品使用性能的條件下，零件圖上標(biāo)注的尺寸精

度等級(jí)與表面粗糙度要求應(yīng)取最經(jīng)濟(jì)值

3)盡?選用切削加工性好的材料

4)有便于裝夾的定位基準(zhǔn)與夾緊表面。

5)節(jié)約材料，減輕質(zhì)量。

二、毛坯的選擇

1、毛坯的種類：

(1)鑄造毛坯：適合做形狀復(fù)雜零件的毛坯

(2)鍛造毛坯：適合做形狀簡(jiǎn)單零件的毛坯；

(3)型材：適合做軸、平板類零件的毛坯；

(4)焊接毛坯：適合板料、框架類零件的毛坯。

2、選擇毛坯的原則：

(1)選擇原則：毛坯的形狀與尺寸應(yīng)盡■接近零件的形狀與尺寸，

以減少機(jī)械加工。

(2)毛坯選擇應(yīng)考慮的因素：

1)生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小：關(guān)于大批大■生產(chǎn)，應(yīng)選擇高精度的毛坯制

造方法，以減少機(jī)械加工，節(jié)約材料。

2)現(xiàn)有生產(chǎn)條件：要考慮現(xiàn)有的毛坯制造水平與設(shè)備能力。

VI.基準(zhǔn)

一、基準(zhǔn)的概念及分類:

1、基準(zhǔn)的定義：在零件圖上或者實(shí)際的零件上，用來確定其它點(diǎn)、

線、面位置時(shí)所根據(jù)的那些點(diǎn)、線、面，稱之基準(zhǔn)。

2、基準(zhǔn)的分類：承其功用可分為：

1)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)：零件工作圖上用來確定其它點(diǎn)、線、面位置的基準(zhǔn)，為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。

2)工藝基準(zhǔn)：是加工、測(cè)量與裝配過程中使用的基準(zhǔn)，又稱制造基準(zhǔn)。

a、工序基準(zhǔn)：是指在工序圖上，用來確定加工表面位置的基準(zhǔn)。它與加工表面有尺寸、位置

要求。

b、定位基準(zhǔn)：是加工過程中，使工件相對(duì)機(jī)床或者刀具占據(jù)正確位置所使用的基準(zhǔn)。

c、度量基準(zhǔn)(測(cè)量基準(zhǔn))：是用來測(cè)量加工表面位置與尺寸而使用的基準(zhǔn)。

d、裝配基準(zhǔn)：是裝配過程中用以確定零部件在產(chǎn)品中位置的基準(zhǔn)。苫比如下：

（a）零件圖上的設(shè)計(jì)其準(zhǔn)⑹工序圖上的工序基準(zhǔn)

⑷測(cè)量E面時(shí)的測(cè)量基準(zhǔn)

圖5.3各種基準(zhǔn)示例

圖5.4定住基準(zhǔn)表示法

二、定位基準(zhǔn)的選擇：

定位基準(zhǔn)包含粗基準(zhǔn)與精基準(zhǔn)。

粗基準(zhǔn)：用未加工過的毛坯表面做基準(zhǔn)。

精基準(zhǔn)：用已加工過的表面做基準(zhǔn)。

1、粗基準(zhǔn)的選擇原則：

粗基準(zhǔn)影響：位置精度、各加工表面的余量大?。ň鶆颍孔銐?？）o

重點(diǎn)考慮：如何保證各加工表面有足夠余量，使不加工表面與加工

表面間的尺寸、位置符合零件圖要求。

1）合理分配加工余量的原則

a、應(yīng)保證各加工表面都有足夠的加工余量：如外圓加工以軸線為基

準(zhǔn)；

b、以加工余量小而均勻的重要表面為粗基準(zhǔn)，以保證該表面加工余

量分布均勻、表面質(zhì)量高；如床身加工，先加工床腿再加工導(dǎo)軌面；：;

具體實(shí)例

在床身零件中，導(dǎo)軌面是最重要的表面，它

不僅精度要求高，而且要求導(dǎo)軌面具有均勻的導(dǎo)軌面作粗基準(zhǔn)加

金相組織與較高的耐磨性。由于在鑄造床身工床身底面

時(shí)，導(dǎo)軌面是倒扣在砂箱的最底部澆鑄成型

的，導(dǎo)軌面材料質(zhì)地致密，砂眼、氣孔相對(duì)較

少，因此要求加工床身時(shí)，導(dǎo)軌面的實(shí)際切除

量要盡可能地小而均勻，故應(yīng)選導(dǎo)軌面作粗基

床身底面作精基準(zhǔn)

準(zhǔn)加工床身底面，然后再以加工過的床身底面

加工導(dǎo)軌面

作精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面，如今從導(dǎo)軌面上去除的

加工余量可較小而均勻。

2）保證零件加工表面相關(guān)于不加工表面具有一定位置精度的原則

通常應(yīng)以非加工面做為粗基準(zhǔn)，這樣能夠保證不加工表面相關(guān)于加

工表面具有較為精確的相對(duì)位置。當(dāng)零件上有幾個(gè)不加工表面時(shí)，應(yīng)

選擇與加工面相對(duì)位置精度要求較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)具體實(shí)

例

圖示套筒法蘭零件，表面為不加工

表面，為保證鍵孔后零件的壁厚均勻，

應(yīng)選表面作粗基準(zhǔn)鍵孔、車外圓、車

端面。套筒法蘭加工實(shí)例

3）便于裝夾的原則：選表面光潔的平面做粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確、夾緊可

靠。

4）粗基準(zhǔn)通常不得重復(fù)使用的原則：在同一尺寸方向上粗基準(zhǔn)通常只同意使

用一次，這是由于粗基準(zhǔn)通常都很粗糙，重復(fù)使用同一粗基準(zhǔn)所加工的兩組表

面之間位置誤差會(huì)相當(dāng)大，因此，粗基通常不得重復(fù)使用。

2、精基準(zhǔn)的選擇：重點(diǎn)考慮：如何較少誤差，提高定位精度。

1）基準(zhǔn)重合原則：利用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)做為定位基準(zhǔn)，即為基準(zhǔn)重合原則。.

2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則：在大多數(shù)工序中，都使用同一基準(zhǔn)的原則。這樣容易保證各加工表面的相互位置精度,

基準(zhǔn)變換所產(chǎn)生的誤差。

比如，加工軸類零件時(shí)，通常都使用兩個(gè)頂尖孔作為統(tǒng)一精基準(zhǔn)來加工軸類零件上的所有外圓表面與端面:

能夠保證各外圓表面間的同軸度與端面對(duì)軸心線的垂直度。

3）互為基準(zhǔn)原則：加工表面與定位表面互相轉(zhuǎn)換的原則。通常適用于精加工與光磨加工中。比如:

車床主軸前后支承軸頸與主軸錐孔間有嚴(yán)格的同軸度要求，常先以主軸錐孔為基準(zhǔn)磨主軸前、后支承

軸頸表面，然后再往常、后支承軸頸表面為基準(zhǔn)磨主軸錐孔，最后達(dá)到圖紙上規(guī)定的同軸度要求。

4）自為基準(zhǔn)原則：以加工表面自身做為定位基準(zhǔn)的原則，如浮動(dòng)鍵孔、拉孔。只能提高加工表面的

尺寸精度，不能提高表面間的位置精度。

還有一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均勻，常以加工表面自身為基準(zhǔn)，洪匕如：

圖示為在導(dǎo)軌磨床上磨床身導(dǎo)軌表面，被加工床身1通過楔鐵2支承在工作臺(tái)上，縱向移動(dòng)工作臺(tái)時(shí),

輕壓在被加工導(dǎo)軌面上的百分表指針便給出了被加工導(dǎo)軌面相關(guān)于機(jī)床導(dǎo)軌的不平行度讀數(shù)，根據(jù)此

讀數(shù)操作工人調(diào)整工件1底部的4個(gè)楔鐵，直至工作臺(tái)帶動(dòng)工件縱向移動(dòng)時(shí)百分表指針基本不動(dòng)為止，

然后將工件1夾緊在工作臺(tái)上進(jìn)行磨削。

在導(dǎo)軌磨床上磨床身導(dǎo)軌面

1—工件（床身）2—楔鐵3一百分表4一機(jī)床工作臺(tái)

在導(dǎo)軌磨床上磨床身導(dǎo)軌面

三.工裝夾具設(shè)計(jì)原理

I.工藝裝備的概念與分類

從廣義來說，工藝過程所使用的一切工具，都屬于“工裝”的范疇。

各工序使用的主機(jī)，如機(jī)床、沖壓設(shè)瞽等是工藝裝備的要緊部分，而每

工序使用的各類輔助工具，如夾具、刀具、■檢具與各類模具等也是工

裝的內(nèi)容。通常，我們說的“工裝”，指的是后者。

機(jī)床夾具是機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的一個(gè)重要構(gòu)成部分。為保證工件某

工序的加工要求，務(wù)必使工件在機(jī)床上相對(duì)刀具的切削或者成形運(yùn)動(dòng)處

于準(zhǔn)確的相對(duì)位置。當(dāng)用夾具裝夾加工一批工件時(shí)，是通過夾具來實(shí)現(xiàn)

這一要求的。而要實(shí)現(xiàn)這一要求，又務(wù)必滿足三個(gè)條件：①一批工件在

夾具中占有正確的加工位置；②夾具裝夾在機(jī)床上的準(zhǔn)確位置；③刀具

相對(duì)夾具的準(zhǔn)確位置。這里涉及了三層關(guān)系：零件相對(duì)夾具，夾具相關(guān)

于機(jī)床，零件相關(guān)于機(jī)床。工件的最終精度是由零件相關(guān)于機(jī)床獲得的。

因此“定位”也涉及到三層關(guān)系：工件在夾具上的定位，夾具相關(guān)于機(jī)床

的定位，而工件相關(guān)于機(jī)床的定位是間接通過夾具來保證的。

工件定位以后務(wù)必通過一定的裝置產(chǎn)生夾緊力把工件固定，使工件

保持在準(zhǔn)確定位的位置上，否則，在加工過程中因受切削力，慣性力等

力的作用而發(fā)生位置變化或者引起振動(dòng)，破壞了原先的準(zhǔn)確定位，無

法保證加工要求。這種產(chǎn)生夾緊力的裝置便是夾緊裝置。

u.夾具

㈠：機(jī)床夾具概述

1.機(jī)床夾具的概念?尸yu

機(jī)床夾具是機(jī)床上用以裝夾工件(與引導(dǎo)刀具)的一種裝置。其作

用是將工件定位，以使工件獲得相關(guān)于機(jī)床與刀具的正確位置,并把工

件可靠地夾緊。

裝夾:定位+夾緊

2.機(jī)床夾具的分類

(1)按專門化程度分類

1）通用夾具

通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不一致工件

的夾具。比如，車床上三爪卡盤與四爪單動(dòng)卡盤，銃床上的平口鉗、分

度頭與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。這類夾具通常由專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機(jī)床附件

提供給用戶。其特點(diǎn)是習(xí)慣性廣，生產(chǎn)效率低，要緊適用于單件、小批

量的生產(chǎn)中。

2）專用夾具

專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設(shè)計(jì)的夾具。其特點(diǎn)

是結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便、省力，能夠保證較高的加工精度與生產(chǎn)

效率，但設(shè)計(jì)制造周期較長(zhǎng)、制造費(fèi)用也較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，夾具將

由于無法再使用而報(bào)廢。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。

3）通用可調(diào)夾具與成組夾具

其特點(diǎn)是夾具的部分元件能夠更換，部分裝置能夠調(diào)整，以習(xí)慣不

一致零件的加工。用于相似零件的成組加工所用的夾具，稱之成組夾具。

通用可調(diào)夾具與成組夾具相比,加工對(duì)象不很明確，適用范圍更廣一些。

4）組合夾具

組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件與

部件組裝而成的夾具。由專業(yè)廠家制造，其特點(diǎn)是靈活多變，萬能性強(qiáng),

制造周期短、元件能反復(fù)使用，特別適用于新產(chǎn)品的試制與單件小批生

產(chǎn)。

5）隨行夾具

隨行夾具是一種在自動(dòng)線上使用的夾具。該夾具既要起到裝夾工件

的作用，又要與工件成為一體沿著自動(dòng)線從一個(gè)工位移到下一個(gè)工位，

進(jìn)行不一致工序的加工。

（2）按使用的機(jī)床分類

由于各類機(jī)床自身工作特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)形式各不相同，對(duì)所用夾具的結(jié)

構(gòu)也相應(yīng)地提出了不一致的要求。按所使用的機(jī)床不一致，夾具又可分

為：車床夾具、銃床夾具、鉆床夾具、鏈床夾具、磨床夾具、齒輪機(jī)床

夾具與其他機(jī)床夾具等。

（3）按夾緊動(dòng)力源分類

根據(jù)夾具所使用的夾緊動(dòng)力源不一致，可分為：手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾

具、液壓夾具、氣液夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具等。

3.機(jī)床夾具的構(gòu)成

⑴定位元件：它與工件的定位基準(zhǔn)相接觸，用于確定工件在夾具中的

正確位置，從而保證加工時(shí)工件相關(guān)于刀具與機(jī)床加工運(yùn)動(dòng)間的相

對(duì)正確位置。如圖6-1中的定位銷60

⑵夾緊裝置：用于夾緊工件，在切削時(shí)使工件在夾具中保持既定位置。

如圖6-1中的螺母5與開口墊圈4o

(3)對(duì)刀、引導(dǎo)元件或者裝置：這些元件的作用是保證工件與刀具之間的

正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱之對(duì)刀元件，如

對(duì)刀塊。用于確定刀具位置并導(dǎo)引刀具進(jìn)行加工的元件，稱之導(dǎo)引元件。

如圖6-1中的快換鉆套1。

圖為用于鉆軸套工件上96H7孔的鉆床夾具，工件以內(nèi)孔及

端面為定位基準(zhǔn)，在夾具的定位銷6及其端面上定位，即確定了工

件在夾具中的正確位置。擰緊螺母5,通過開口墊圈4可將工件夾

緊，然后由裝在鉆模板3上的快換鉆套1導(dǎo)引鉆頭進(jìn)行鉆孔。

軸套工件

375±0.叱

-S6H7"""

圖6-1鉆床夾具

1一快換鉆套2—導(dǎo)向套3一鉆模板4一開口墊圈5一螺母

6一定位銷7一夾具體

(4)連接元件

使夾具與機(jī)床相連接的元件，保證機(jī)床與夾具之間的相互位置關(guān)系。

(5)夾具體

用于連接或者固定夾具上各元件及裝置，使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)

件。它與機(jī)床有關(guān)部件進(jìn)行連接、對(duì)定，使夾具相對(duì)機(jī)床具有確定的位

置。如圖6-1中的夾具體7。

(6)其它元件及裝置

有些夾具根據(jù)工件的加工要求，要有分度機(jī)構(gòu)，銃床夾具還要有定

位鍵等。

以上這些構(gòu)成部分，并不是對(duì)每種機(jī)床夾具都是缺一不可的，但是

任何夾具都務(wù)必有定位元件與夾緊裝置，它們是保證工件加工精度的關(guān)

鍵，目的是使工件定準(zhǔn)、夾牢。

4、機(jī)床夾具的功用

1)能穩(wěn)固地保證工件的加工精度

用夾具裝夾工件時(shí)，工件相關(guān)于刀具及機(jī)床的位置精度由夾具保證,

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。

2)能減少輔助工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率

使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);工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性,可加大切削用量;

可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可使用高效夾緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步

提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

3)能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能

根據(jù)加工機(jī)床的成形運(yùn)動(dòng)，附以不一致類型的夾具，即可擴(kuò)大機(jī)床

原有的工藝范圍。比如在車床的溜板上或者搖臂鉆床工作臺(tái)上裝上健

模，就能夠進(jìn)行箱體零件的錨孔加工。

㈡、工件在夾具中的定位

(1).六點(diǎn)定位原理

任何未定位的工件在空間直角坐標(biāo)系中都

具有六個(gè)自由度。工件定位的任務(wù)就是根據(jù)加

工要求限制工件的全部或者部分自由度。工件^

7月J%0

的六點(diǎn)定位原理是指用六個(gè)支撐點(diǎn)來分別限fJ密以

制工件的六個(gè)自由度,從而使工件在空間得到"

確定定位的方法。

⑵,完全定位與不完全定位

工件的六個(gè)自由度完全被限制的定位稱之完全定位。按加工要求，

同意有一個(gè)或者幾個(gè)自由度不被限制的定位稱之不完全定位。

圖6-2a所示，在工件上加工

不通槽。槽寬由刀具直徑保

證，但是要保證尺寸A,就

需要限制X、P、要

保證尺寸B,需要限制尤、

3要保證尺寸c,需要限

制P,因此六個(gè)自由度都要

限制。

圖6-3b所示，在工件上

加工通槽，不需要保證尺

寸C,因此也不必限制

P,只需要限制其它五個(gè)

自由度就能夠了。這種定

位盡管沒有完全限制工

圖6?2不一致加工要求的工件

件的六個(gè)自由度，但保證

加工精度的自由度己全

部限制，因此也是合理的

定位，在實(shí)際夾具定位中

普遍存在。

(4).欠定位與過定位

圖6?3工件過定位情況及改善措施

按工序的加工要求，工件應(yīng)該限制的自由度而未予限制的定位，稱之欠定

位。在確定工件定位方案時(shí)，欠定位時(shí)絕對(duì)不同意的。

工件的同一自由度背二個(gè)或者二個(gè)以上的支撐點(diǎn)重復(fù)限制的定位，稱之過定

位。在通常情況下，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)過定位。

圖6-3a為某工件以孔與端面聯(lián)合定位情況，長(zhǎng)銷與工件孔配合限制工件

，泉RP四個(gè)自由度，支承大端面限制工件發(fā)R2三個(gè)自由度，可見

X.P被兩個(gè)定位元件重復(fù)限制，出現(xiàn)過定位。

消除過定位及其干涉通常有兩個(gè)途徑：

①改變定位元件的結(jié)構(gòu)，以消除被重復(fù)限制的自由度；如圖6-3b中將

大端面改為小端面，圖6-3c中在工件與大端面間加球形墊圈。

②提高工件定位基面之間及夾具定位元件工

作表面之間的位置精度，以減少或者消除過定-||-^——^4-崔-

位引起的干涉。a>

支承點(diǎn)與定位元件

（3）.圖5-7兩種常用的支承板

常見的定位方式及其定位元件：

（一）工件以平面定位

平面定位的要緊形式是支承定

位，工件的定位基準(zhǔn)平面與定位元件

表面相接觸而實(shí)現(xiàn)定位。常見的支承

元件有下列幾種：

1.固定支承支承的高矮尺寸

是固定的，使用時(shí)不能調(diào)整高度。

1）支承釘圖5-6所示為用于

平面定位的幾種常用支承釘，它們利圖5-6幾種常用支承打

用頂面對(duì)工件進(jìn)行定位。其中圖5-6a

為平頂支承釘，常用于精基準(zhǔn)面的定位。圖5-61）為圓頂支承釘，多用于粗基準(zhǔn)面的定位。

圖5-6c為網(wǎng)紋頂支承釘，常用在要求較大摩擦力的側(cè)面定位。圖5-6d為帶襯套支承釘，由

于它便于拆卸與更換，通常用于批量大、磨損快、需要經(jīng)常修理的場(chǎng)合。支承釘限制一個(gè)自

由度。

2）支承板支承板有較大的接觸面積，工件定位穩(wěn)固。通常較大的精基準(zhǔn)平面定位多

用支承板作為定位元件。圖5-7是兩種常用的支承板，圖5-7a為平板式支承板，結(jié)構(gòu)筒單、

緊湊，但不易清除落入沉頭螺孔中的切屑，通常用于側(cè)面定位。圖5-7b為斜槽式支承板，

它在結(jié)構(gòu)上做了改講，即在支承面上開兩個(gè)斜槽為固定螺釘用，使清屑容易，適用于底面定

位。短支承板限制一個(gè)自由度，長(zhǎng)支戈

支承釘、支承板的結(jié)構(gòu)、尺寸均

已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可查國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)。

2.可調(diào)支承可調(diào)支承的頂端位

置能夠在一定的范圍內(nèi)調(diào)整。圖5-8

為幾種常用的可調(diào)支承典型結(jié)構(gòu)，按

要求高度調(diào)整好調(diào)整支承釘1后，用

螺母2鎖緊。可調(diào)支承壓于未加工過

的平面定位，以調(diào)節(jié)補(bǔ)償各批毛坯尺

寸誤差，通常不是對(duì)每個(gè)加工工件進(jìn)圖5-8幾種常用的可調(diào)支承

行調(diào)整，而是一批工件毛環(huán)調(diào)整一次。1一可謂支承螺釘2—摞母

3.自位支承又稱浮動(dòng)支承，在

定位過程中，支承本身所處的位置隨

工件定位基準(zhǔn)面的變化而自動(dòng)調(diào)整并

與之相習(xí)慣。圖5-9是幾種常見的自

位支承結(jié)構(gòu)，盡管每一個(gè)自位支承與

工件間可能是二點(diǎn)或者三點(diǎn)接觸，但

實(shí)質(zhì)上仍然只起一個(gè)定位支承點(diǎn)的作

用，只限制工件的一個(gè)自由度，常用

于毛壞表面、斷續(xù)表面、階梯表面定

位。圖5-9幾種常見的自位支承結(jié)構(gòu)

4.輔助支承輔助支承是在工件

實(shí)現(xiàn)定位后才參與支承的定位元件，不起定位作用，只能提高工件加工時(shí)剛度或者起輔助定

位作用。圖57()為常用的幾種輔助支承類型，圖5T0a、b為螺旋式輔助支承，用于小批量

生產(chǎn)；圖5Toe為推力式輔助支承，用于大批量生產(chǎn)。

圖5-11為輔助支承應(yīng)用實(shí)例，圖5-lla的輔助支承用于提高工件穩(wěn)固性與剛度；圖

圖5T0常見的幾種輔助支承

1一支承2—燥母3一手輪4-楔塊

圖6-11輔助支承應(yīng)用實(shí)例

工件以外圓定位

工件以外圓柱面作定位基準(zhǔn)時(shí).，根據(jù)外圓柱面的完整程度、加工要求與安裝方式，能夠

在V形塊、定位套、半圓套及圓錐套中定位。其中最常用的是在V形塊上定位。

I.V形塊V形塊有固定式

與活動(dòng)式之分。圖5-12為常用固

定式V形塊，圖572a用于較短

的精基準(zhǔn)定位；圖5-12b川于較長(zhǎng)

的粗基準(zhǔn)（或者階梯軸D定位；圖

5-12c用于兩段精基準(zhǔn)面相距較

遠(yuǎn)的場(chǎng)合;圖572d中的V形塊是圖5-12常用固定式V形塊

在鑄鐵底座上鑲淬火鋼墊而成，用

于定位基準(zhǔn)直徑與長(zhǎng)度較大的場(chǎng)合。

圖5-13中的活動(dòng)式V形塊限制工件在Y方向上的移動(dòng)自

由度。它除定位外，還兼有夾緊作用。

根據(jù)工件與V形塊的接觸母線長(zhǎng)度，固定式V形塊能夠分

為短V形塊與長(zhǎng)V形塊，前者限制工件兩個(gè)自由度，后者限制

工件四個(gè)自由度。

V形塊定位的優(yōu)點(diǎn)是：①對(duì)中性好，即能使工件的定位基

準(zhǔn)軸線對(duì)中在V形塊兩斜面的對(duì)稱平面上，在左右方向上的不

可能發(fā)生偏移，旦安裝方便；②應(yīng)用范圍較廣。不論定位基準(zhǔn)

是否通過加工，不論是完整的圓柱面還是局部圓弧面，都可使圖5T3活動(dòng)V形塊應(yīng)用實(shí)例

用V形塊定位。

V形塊上兩斜面間的夾角通常選用60°、90。與120°,其中以900應(yīng)用最多。其典

型結(jié)構(gòu)與尺寸均已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可查國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)。V形塊的材料通常用20鋼，滲碳深

0.8?1.2mm,淬火硬度為60?64HBC。

2.定位套工件以外圓柱表面為定位基準(zhǔn)在定位套內(nèi)孔中定位,

用于精基準(zhǔn)定位，見圖5-14所示。圖5-14a為短定

位套定位，限制工件兩個(gè)自由度，圖5T4b為長(zhǎng)定

位套定位，限制工件四個(gè)自由度。

3.半圓套圖5T5為半圓套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，下半

圓起定位作用，上半圓起夾緊作用。圖5T5a為可

卸式，圖575b為錢鏈?zhǔn)?，后者裝卸工件方便些。

短半圓套限制工件兩個(gè)自由度，長(zhǎng)半圓套限制工件

四個(gè)自由度。圖574工件在定位套內(nèi)定位

4.圓錐套工件以圓柱面為定位基準(zhǔn)面在圓

錐孔中定位時(shí)，常與后頂尖（反頂尖）配合使用。如圖5-16所示，夾具體錐柄1插入機(jī)床

主軸孔中，通過傳動(dòng)螺釘2對(duì)定位圓錐套3傳遞扭矩，工件4圓柱左端部在定位圓錐套3

中通過齒紋錐面進(jìn)行定位，限制工件的三個(gè)移動(dòng)自由度；工件圓柱右端錐孔在后頂尖5（當(dāng)

外徑小于6mm時(shí)，用反頂尖）上定位，限制工件兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。

圖5T6工件在圓錐套中定位

圖5T5半圓套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1一夾具體錐柄2一傳動(dòng)螺燈3一定位E1錐套4一工件5一后頂尖

（三）工件以圓孔定位

工件以圓孔定位大都屬于定心定位（定位基準(zhǔn)為孔的軸線），常用的定位元件有定位銷、

圓柱心軸、圓錐銷、圓錐心軸等。圓孔定位還經(jīng)常與平面定位聯(lián)合使用。

1.定位銷圖5T7為幾種常用的圓柱定位銷，其工作部分直徑d通常根據(jù)加工要求與

考慮便于裝夾，按g5、g6、f6或者

f7制造。圖5T7a、b、c所示定位

銷與夾具體的連接使用過盈配合；

圖5-17d為帶襯套的可換式圓柱銷

結(jié)構(gòu)，這種定位銷與襯套的配合使

用間隙配合，故其位置精度較固定

式定位銷低，通常用于大批大量生

產(chǎn)中。

為便于工件順利裝入，定位銷

的頭部應(yīng)有15°倒角。圖5T7幾種常用的畫柱定位銷

短圓柱銷限制工件兩個(gè)自由

度，長(zhǎng)圓柱銷限制工件的四個(gè)自由度。

2.圓錐銷在加工套筒、空心軸等類工件時(shí)，也經(jīng)常用到圓錐銷，如圖5T8所示。圖

5-18a用于粗基準(zhǔn)，圖5T8b用于精基準(zhǔn)。它限制了工件反、Y.2三個(gè)移動(dòng)自由度。

工件在單個(gè)圓錐銷上定位容易傾斜，因此圓錐銷通常與其它定位元件組合定位。如圖

5-19所示，工件以底面作為要緊定位基面.,使用活動(dòng)圓錠銷，只限制文、聲兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,

即使工件的孔徑變化較大，也能準(zhǔn)確定位。

3.定位心軸要緊用于套簡(jiǎn)類與空心盤類工件的

a)b)

圖5T8圓錐銷

圖579圓錐銷組合定位

車、銃、磨及齒輪加工。常見的有圓柱心軸與圓錐心釉等。

1)圓柱心軸圖5-20a為間隙配合圓柱心軸，其定位精度不高，但裝卸工件較方便；

圖5-20b為過盈配合圓柱心軸，常用于對(duì)定心精度要求高的場(chǎng)合；圖5-20c為花鍵心軸，用

于以花鍵孔為定位基準(zhǔn)的場(chǎng)合。當(dāng)工件孔的長(zhǎng)徑比時(shí)，工作部分可略帶錐度。

短圓柱心地限制工件兩個(gè)自由度，長(zhǎng)圓柱心軸

限制工件的四個(gè)自由度。

/7/7/三///三//////2)圓錐心軸圖5-21是以工件上的圓錐孔在

圓錐心軸上定位的情形。這類定位方式是圓錐面與

同，接觸良好，因此定心精度與角向定位精a)

度均較高，而軸向定位精度取決于工件孔與圖5-21圓錐心軸

心釉的尺寸精度。圓錐心軸限制工件的五個(gè)自由度，即除繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度沒限制外均已

限制。

(四)工件以組合表面定位

在實(shí)際加工過程中，工件往往不是使用單一表面的定位，而是以組合表面定位。常見的

有平面與平面組合、平面與孔組合、平面與外圓柱面組合、平面與其它表面組合、錐面與錐

面組合等。

比如，在加工箱體工件時(shí)，往往使用一面兩孔組合定位，即一個(gè)平面及與該平面垂直

的兩孔為定位基準(zhǔn)，如圖5-22所示。當(dāng)使用一平面、兩短圓柱銷為定位元件時(shí)，如今平面

限制又、Y.2三個(gè)自由度，第一個(gè)定位銷限制文、V兩個(gè)移動(dòng)自由度，第二定位銷限制區(qū)與

Z,因此又過定位。又設(shè)兩孔直徑分別為。,兩孔中心距為L(zhǎng)±S〃)，兩銷直

徑分別為4山、d「心壯，兩銷中心距為由于兩孔、兩銷的直徑，兩孔中心

距與兩銷中心距都存在制造誤差，故有可能使工件兩孔無法套在兩定位銷上，如圖E-22a

所示。

a)b)c)d)

圖5-22一面兩孔組合定位情況

a)l、2一孔b}l—平面2—短圓柱銷3一短削邊銷

解決亍過定位的方法有:

①減小第二個(gè)銷子的直徑。此種方法由于銷子直徑減小，配合間隙加大，故

使工件繞第一個(gè)銷子的轉(zhuǎn)角誤差加大。

②使第二個(gè)銷子可沿X方向移動(dòng)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

③第二個(gè)銷子使用削邊銷結(jié)構(gòu)，即采取在過定位方向上，將第二個(gè)圓柱銷削邊，如圖

5-18b所示。平面限制禮Y,2三個(gè)自由度，短圓柱銷限制片聲兩個(gè)自由度，短的削邊銷

（菱形銷）限制2一個(gè)自由度。它不需要減小第二個(gè)銷子直徑，因此轉(zhuǎn)角誤差較小。

圖5-22c所示削邊銷的截面形狀為菱形，乂稱菱形銷，用于直徑小于50mm的孔，圖5-22d

所示削邊銷的截面形狀常用于直徑大于50mm的孔。

習(xí)題與思考題

1根據(jù)六點(diǎn)定位原理，分析圖5-47所示各類定位方案中定位元件所限制的臼由度。

圖5-47題5-8圖

2圖5-44所示零件以平面3與兩個(gè)短V形塊1、2進(jìn)行定位，試分析該定位方案是否合理?

各定位元件應(yīng)分別限制什么自由度？如何改進(jìn)？

圖5-48題5-9圖

㈢.定位誤差分析計(jì)算

所謂定位誤差，是指由于工件定位造成的加工面相對(duì)工序基準(zhǔn)的位置誤

差。由于對(duì)一批工件來說，刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動(dòng)的，即被加工表面

的位置相關(guān)于定位基準(zhǔn)是不變的，因此定位誤差就是工序

基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量。

㈠引言

?①△總Wb其中△總為多種原因產(chǎn)生的誤差總與，b是工件被加

工尺寸的公差，△總包含夾具在機(jī)床上的裝夾誤差，工件在夾具中

的定位誤差與夾緊誤差，機(jī)床調(diào)整誤差，工藝系統(tǒng)的彈性變形與

熱變形誤差，機(jī)床與刀具的制造誤差及磨損誤差等。

?②△定+3W&其中，3除定位誤差外，其他因素引起的誤差總

與，可按加工經(jīng)濟(jì)精度查表確定。

?因此由①與②明白：△定W6-3（是驗(yàn)算加工工件合格與否的

公式）

或者者：△定《1/36（也是驗(yàn)算加工工件合格與否的公式）

㈡定位誤差的構(gòu)成

1、定義：定位誤差是工件在夾具中定位，由于定位不準(zhǔn)造成的加工面

相關(guān)于工序基準(zhǔn)沿加工要求方向上的最大位置變動(dòng)量。

2、定位誤差的構(gòu)成：

1）定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不一致所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)不重合誤

差，即工序基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以

△不表示。

2）定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)所產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差，只有在使

用調(diào)整法加工時(shí)才會(huì)產(chǎn)生，在試切法加工中不可能產(chǎn)生。

3）定位基準(zhǔn)面與定位元件本身的制造誤差所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)

位置誤差，即定位基準(zhǔn)的相對(duì)位置在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)

量，以△墓表示。故有：基準(zhǔn)不重合誤差的方向與定位副制造不準(zhǔn)

確誤差的方向可能不相同，定位誤差取為基準(zhǔn)不重合誤差與定位副

制造不準(zhǔn)確誤差的矢量與。

△定二△不十△基

此外明確兩點(diǎn)：

①只用調(diào)整法加工一批零件才產(chǎn)生定位誤差，用試切法不產(chǎn)生定位誤差；

②定位誤差是一個(gè)界限值（有一個(gè)范圍）。

㈣.工件的夾緊與加用的夾緊裝置

一：工件的夾緊

（一）夾緊裝Jt

1.夾緊裝置的構(gòu)成——?jiǎng)恿ρb置、夾緊元件、中間傳力機(jī)構(gòu)

2.夾緊裝置的基本要求

(1)夾緊既不應(yīng)破壞工件的定位，或者產(chǎn)生過大的夾緊變形，又要有足夠

的夾緊力，防止工件在加工中產(chǎn)生振動(dòng)；

(2)足夠的夾緊行程，夾緊動(dòng)作迅速，操縱方便、安全省力；

(3)手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)要有可靠的自鎖性，機(jī)動(dòng)夾緊裝置要統(tǒng)籌考慮夾緊的自

鎖性與原動(dòng)力的穩(wěn)固性；

(4)結(jié)構(gòu)應(yīng)盡,簡(jiǎn)單緊湊,制造、維修方便。

(二)夾緊力的確定

1.確定夾緊力作用方向的原則

⑴夾緊力的方向應(yīng)使定位基面與定位元件接觸

良好，保證工件定位準(zhǔn)確可靠；

⑵加緊力的方向應(yīng)與工件剛度最大的方向一致，W山

以減小工件變形；||\可

⑶加緊力的方向應(yīng)盡量與工件受到的切削力、重

力等的方向一致，以減小加緊力。

2.確定夾具力作用點(diǎn)的原則

(1)加緊力的作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)支撐元件或者位于支撐元件所形成的支撐面

內(nèi)；

(2)夾具力的作用點(diǎn)應(yīng)位于工件剛性較好的部位。

(3)夾具力的作用點(diǎn)應(yīng)盡,靠近加工表面，以減小切削力對(duì)夾緊點(diǎn)的力

矩，防止或者減小工件的加工振動(dòng)或者鸞曲變形。

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MAD2005-(￡■工，曲十

二、常用的夾緊裝置

?楔塊夾緊裝置

楔塊夾緊裝置是最基本的夾緊裝置形式之一,其他夾緊裝置均是它

的變形。它要緊用于增大夾緊力或者改變夾緊力方向。

⑴楔塊夾緊裝置特點(diǎn)：

①自鎖性（自鎖條件燼明+甲2）

②斜楔能改變夾緊作用力方向

③斜楔具有擴(kuò)力作用,ip=e/p=1/[tanip2+tan（a+qji）]

④夾緊行程小

⑤效率低（由于斜楔與夾具體及工件間是滑動(dòng)摩擦，因此夾緊效率低）

因此適用范圍:多用與機(jī)動(dòng)夾緊裝置中

?螺旋夾緊裝置

螺旋夾緊裝量是從楔塊夾緊裝■轉(zhuǎn)化而來的，相當(dāng)于把楔塊繞在圓

柱體上，轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋時(shí)即可夾緊工作.

⑴螺旋夾緊裝置特點(diǎn)：

①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，夾緊可靠

②擴(kuò)力比ip大，夾緊行程S不受限制

③夾緊動(dòng)作慢，效率低

應(yīng)用場(chǎng)合:手動(dòng)夾緊裝置常使用.

.偏心夾緊裝置

偏心夾緊裝置也是由楔塊夾緊裝的一種變形.

特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合:

偏心夾緊與螺旋夾緊相比，夾緊行程小，夾緊力小，自鎖能力差，但夾

緊迅速，結(jié)構(gòu)緊湊，因此常用與切削力不大，振動(dòng)較小的的場(chǎng)合，常與其他

夾緊元件聯(lián)合使用.

.定心夾緊結(jié)構(gòu)

定心夾緊結(jié)構(gòu)是一種利用定位夾緊元件等速移動(dòng)或者彈性變形來保

證工件準(zhǔn)確定心或者對(duì)中的裝置.使工件的定位與夾緊過程同時(shí)完成，而

定位元件與夾緊元件合二為一.

㈤.機(jī)床夾具的基本要求與設(shè)計(jì)步驟

一、對(duì)機(jī)床夾具的基本要求

對(duì)機(jī)床夾具的基本要求可總括為四個(gè)方面：

①穩(wěn)固地保證工件的加工精度；

②提高機(jī)械加工的勞動(dòng)生產(chǎn)率；

③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性與勞動(dòng)條件；

④應(yīng)能降低工件的制造成本。

二、夾具設(shè)計(jì)的工作步要

⑴研究原始資料，明確設(shè)計(jì)任務(wù)

⑵考慮與確定夾具的結(jié)構(gòu)方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖

⑶繪制夾具總圖

⑷確定并標(biāo)注有關(guān)尺寸與夾具技術(shù)要求

⑸繪制夾具零件圖

困.精度設(shè)計(jì)中的要緊原理與原則

工藝狄*通笊有校高的精