第5章工件的裝夾

5.1機床夾具概述

5.1.1基準的定義及分類基準是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線、面。1.設(shè)計基準是指在設(shè)計圖樣上所采用的基準。2.工藝基準是指在加工工藝過程中所采用的基準。〔1〕工序基準是指在工序圖上用以確定本工序被加工外表加工后的尺寸、形狀及位置的基準?！?〕定位基準是指在加工中用于工件定位的基準〔3〕測量基準是指在加工中或加工后對工件進行測量時所采用的基準?！?〕裝配基準是指在裝配時，用來確定零件或部件在產(chǎn)品中的相對位置所采用的基準。2.劃線找正裝夾法是指在工件外表上按圖紙要求劃出中心線、對稱線和各待加工外表的加工位置線，然后在機床上按劃好的線找正工件的位置并將工件夾緊的一種裝夾方法。其生產(chǎn)效率低，裝夾精度也不高，多用于生產(chǎn)批量較小、毛坯精度較低以及大型零件的粗加工中。3.夾具裝夾法是指用夾具上的定位元件使工件獲得正確位置的一種裝夾方法。采用這種方法時，工件定位迅速方便，定位精度高，但需設(shè)計、制造專用夾具。夾具裝夾法廣泛用于大批大量生產(chǎn)中。5.1.3夾具的作用、分類及組成

3〕可調(diào)夾具可調(diào)夾具在加工不同類型和尺寸的工件時，只需調(diào)整或更換原夾具上個別元件便可使用。它一般可分為通用可調(diào)夾具和成組夾具兩種4〕組合夾具是一種模塊化的夾具，由預(yù)先制造好的通用標準部件經(jīng)組裝而成。當產(chǎn)品變更時，夾具在短時間內(nèi)經(jīng)拆卸、清洗后可重新組裝成另一種形式的夾具。因其具有生產(chǎn)準備周期短，元件能重復(fù)使用，并能減少專用夾具數(shù)量的特點，故特別適合于新產(chǎn)品的試制、中小批量多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中。5〕隨行夾具是一種在自動線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具?！?〕按使用的機床分類可分為車床夾具、鉆床夾具、銑床夾具、鏜床夾具、磨床夾具等?！?〕按使用的動力源分類可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具等。3.夾具的組成〔1〕定位元件它與工件的定位基準相接觸，用以確定工件在夾具中的正確位置。〔2〕夾緊裝置其作用是保證工件在夾具中已定位好的位置，不受加工過程中外力的作用而破壞，使加工得以順利進行。〔3〕夾具體是夾具的根底件，用于連接夾具上各個元件或裝置，使之成為一個整體。它與機床相結(jié)合，使夾具相對機床具有一個確定的位置。〔4〕對刀元件用于確定夾具與刀具的相對位置?！?〕其他裝置或元件為滿足設(shè)計給定條件及使用方便，有些夾具還要設(shè)置分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、頂出器等。5.2定位原理5.2.1六點定位原理1.工件的定位工件的定位有兩層含義。一種是夾具在機床上的定位。一種是工件在夾具中的定位。2.六點定位原理這種用合理分布的六個支承點限制工件六個自由度的方法，稱為六點定位原理。5.2.2定位方式分類

1.完全定位是指工件六個自由度全部被限制的一種定位狀態(tài)。2.不完全定位是指工件被限制的自由度數(shù)目少于六個，但能保證加工要求的一種定位狀態(tài)。3.欠定位是指工件實際定位所限制的自由度數(shù)目少于按其加工要求所必須限制的自由度數(shù)目時的一種定位狀態(tài)。欠定位是不允許的。4.過定位是指多個支承點重復(fù)限制同一個自由度的一種定位狀態(tài)，又稱為重復(fù)定位。防止過定位或減小因過定位引起的干預(yù)，通常采取下述兩種措施。〔1〕改變定位元件的結(jié)構(gòu)〔2〕提高定位基面之間以及定位元件工作外表之間的位置精度。5.3定位元件

5.3.1工件以平面定位的定位元件1.主要支承〔1〕固定支承是指在夾具體上其位置固定不變時的定位元件。常用的有支承釘和支承板兩種類型。1〕支承釘有三種形式，如圖a所示：A型是平頭支承釘，用于精基準定位；B型是球頭支承釘，多用于粗基準定位；C型是齒紋頭支承釘，常用于側(cè)面定位。2〕支承板大中型工件以精基準面定位時，多采用支承板定位，圖b所示為支承板的結(jié)構(gòu)形式，其中A型支承板適用于側(cè)面及頂面的定位；B型支承板適用于底面定位?！?〕可調(diào)支承是指支承點的位置可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)的支承，如下圖為幾種常用的可調(diào)支承。應(yīng)注意，可調(diào)支承在一批工件加工前調(diào)整一次，在同一批工件的加工中應(yīng)保持不變，其作用相當于固定支承?！?〕自位支承是指在工件定位過程中，能自動調(diào)整位置的支承，也稱為浮動支承，但其作用仍相當于一個固定支承，只限制工件一個自由度。2.輔助支承是指在夾具中對工件不起限制自由度作用的支承。它主要用來提高工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性，防止工件因受力產(chǎn)生變形。常用的輔助支承有以下幾種?！?〕螺旋式輔助支承如圖a所示，這種支承結(jié)構(gòu)簡單，但效率較低。〔2〕自位式輔助支承如圖b所示，彈簧推動滑柱與工件接觸，用頂柱鎖緊。彈簧力的大小應(yīng)能使滑柱彈出，但不能頂起工件?！?〕推引式輔助支承如圖c所示，適用于工件較重、垂直作用的切削負荷較大的場合。5.3.2工件以圓孔定位的定位元件

1.圓柱定位銷以下圖為常用的定位銷結(jié)構(gòu)。2.圓柱定位心軸圓柱定位心軸主要用在車床、銑床、磨床上加工套類和盤類零件。以下圖所示為常用的幾種心軸結(jié)構(gòu)形式。圖a為間隙配合心軸，裝卸工件方便，但定位精度不高，為了減少因配合間隙造成工件的傾斜，工件常以孔和端面聯(lián)合定位。圖b為過盈配合心軸，適用于加工工件外圓及端面。這種心軸結(jié)構(gòu)簡單，制造方便且定心精度高，無需夾緊裝置，但裝卸工件不方便，因此多用于定心精度要求高的精加工場合。圖c是花鍵心軸，用于加工以花鍵孔定位的工件。當工件定位孔的長度與直徑之比為＞1時，工作局部可稍帶錐度。心軸在機床上的常用裝夾方式如右圖所示。3.圓錐銷以下圖所示為工件以圓孔在圓錐銷上定位的示意圖。其中圖a用于粗基準定位，圖b用于精基準定位。4.小錐度心軸如下圖，工件是以圓柱孔定位，并靠定位基準孔與心軸工作圓錐外表的彈性變形夾緊工件。這種心軸的定心精度較高，但工件的軸向位移誤差較大，裝卸工件不便且易傾斜，傳遞扭矩小。適用于工件定位孔精度不低于IT7的精車和磨削，但不宜加工端面。5.3.3工件以外圓柱面定位的定位元件

1.V形塊V形塊定位的最大優(yōu)點是對中性好，另一個特點是無論定位基準是否經(jīng)過加工，是完整的圓柱面還是局部的圓弧面，都可以采用V形塊定位。如下圖為常用V形塊的結(jié)構(gòu)。圖a是用于精基準的短V形塊；圖b是用于粗基準和階梯定位面的長V形塊；圖c是用于較長的基準面和相距較遠的兩個定位面的V形塊；V形塊不一定采用整體結(jié)構(gòu)，也可在鑄鐵底座上鑲淬硬支承板或硬質(zhì)合金板，如圖d所示。V形塊有活動式和固定式之分，活動式V形塊如下圖，它除限制工件一個轉(zhuǎn)動自由度外，還起到夾緊的作用。2.定位套工件以外圓柱面定位時，可采用如下圖的定位套。其中圖a為長定位套，限制工件四個自由度；圖b為短定位套，限制工件兩個自由度。為了限制工件的軸向自由度，定位套常與端面聯(lián)合定位。定位套結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但定心精度不高，一般適用于精基準定位。3.半圓套如下圖為兩種結(jié)構(gòu)的半圓套定位裝置，主要用于大型軸類工件以及不便于軸向裝夾的工件。4.圓錐套圖5.24所示為常用的反頂尖。工件以圓柱面的端部在圓錐套的錐孔中定位。頂尖體的錐柄局部插入機床主軸孔中，螺釘用來傳遞扭矩。5.3.4工件以一面兩孔的組合定位

在生產(chǎn)中，常用幾個定位元件組合起來同時定位工件的幾個定位面，以到達定位要求，這就是組合定位。在成批及大量加工箱體、杠桿、蓋板和支架等零件時，常采用“一面兩孔〞的定位方式。但此時，最容易出現(xiàn)過定位的問題。如圖a所示為一箱體用一面兩孔定位的示意圖。自由度被重復(fù)限制產(chǎn)生了過定位。當一批工件上兩定位孔及夾具上兩銷之間的中心距誤差較大時，就有可能使工件無法正確裝到夾具上定位。因此，一般不采用兩個圓柱銷，而是采用如圖b所示的一個圓柱銷和一個菱形銷。因菱形銷只限制一個自由度，這樣共限制了六個自由度，屬完全定位。常用菱形銷的結(jié)構(gòu)形式如圖5.26所示。5.4夾緊裝置

5.4.1夾緊裝置的組成1.力源裝置是指提供原始夾緊力的裝置。2.中間傳力機構(gòu)是把力源裝置產(chǎn)生的力傳給夾緊元件的機構(gòu)。3.夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件。

5.4.2夾緊裝置的根本要求〔1〕在夾緊和加工過程中，應(yīng)能保證工件定位后所獲得的正確位置不會改變?！?〕夾緊力的大小要適當?！?〕工藝性要好。〔4〕使用性好。5.4.3夾緊力確實定1.夾緊力方向確實定〔1〕夾緊力的方向應(yīng)朝向主要的定位基準面?！?〕夾緊力的方向應(yīng)盡量與工件剛度最大的方向相一致，以減小工件變形?！?〕夾緊力的方向應(yīng)盡量與切削力、工件重力的方向一致，以減小夾緊力。2.夾緊力作用點確實定〔1〕夾緊力的作用點應(yīng)落在支承點上或幾個支承元件所形成的支承區(qū)域內(nèi)，以保證工件已獲得的定位位置不變〔2〕夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性最好的部位，以減小工件的夾緊變形?！?〕夾緊力作用點應(yīng)盡量靠近被加工外表，以減小對工件造成的翻轉(zhuǎn)力矩。3.夾緊力大小確實定在夾緊力的方向、作用點確定之后，就要確定夾緊力的大小。夾緊力的大小應(yīng)適當。夾緊力的計算是一個很復(fù)雜的問題，通常只能在靜態(tài)下利用力學(xué)原理和考慮各種因素，對夾緊力的大小進行粗略估算。5.5夾緊機構(gòu)

5.5.1根本夾緊機構(gòu)1.斜楔夾緊機構(gòu)它是指利用斜面直接或間接夾緊工件的機構(gòu)。其特點是具有增力作用，但夾緊行程較小。2.螺旋夾緊機構(gòu)它是指由螺釘、螺母、墊圈、壓板等元件組成的一種夾緊機構(gòu)。其結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、通用性好，自鎖性能好、夾緊力和夾緊行程大，目前得到廣泛的應(yīng)用?！?〕單個螺旋夾緊機構(gòu)它是指直接用螺釘、螺母夾緊工件的機構(gòu)。如圖a所示的結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)動螺釘時，可能會損傷工件的已加工外表，或帶開工件旋轉(zhuǎn)。在實際應(yīng)用中，常在螺釘頭部裝上如圖b所示的可以擺動的壓塊，可防止發(fā)生上述現(xiàn)象。標準壓塊的結(jié)構(gòu)有兩種，A型的端面是光滑的，用于已加工外表，B形端面有齒紋，用于夾緊毛坯粗糙外表?！?〕快速螺旋夾緊機構(gòu)單個螺旋夾緊機構(gòu)在使用時夾緊動作慢，工件裝卸費時。所以，為迅速夾緊工件，減少程較小輔助時間，生產(chǎn)中常采用各種快速螺旋夾緊機構(gòu)。圖a所示為帶有開口墊圈的螺母夾緊機構(gòu)；圖b所示為快卸螺母結(jié)構(gòu)。圖c所示為回轉(zhuǎn)壓板夾緊機構(gòu)。3.偏心夾緊機構(gòu)它是指用偏心件直接或間接夾緊工件的機構(gòu)，常用的偏心件有圓偏心和曲線偏心兩種。曲線偏心制造困難，應(yīng)用較少；圓偏心結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，應(yīng)用較多。如下圖為采用圓偏心輪的夾緊機構(gòu)。圓偏心夾緊機構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、夾緊迅速，缺點是夾緊力和夾緊行程較小，機構(gòu)耐振性能差，自鎖性能不穩(wěn)定。一般用于切削