【文章內(nèi)容簡介】 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)，例如：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支承在工作臺上，縱向移動工作臺時，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)軌面相對于機(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個楔鐵，直至工作臺帶動工件縱向移動時百分表指針基本不動為止，然后將工件1夾緊在工作臺上進(jìn)行磨削。在導(dǎo)軌磨床上磨床身導(dǎo)軌面三．工裝夾具設(shè)計原理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)備等是工藝裝備的主要部分，而每工序使用的各種輔助工具，如夾具、刀具、量檢具以及各種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)的一個重要組成部分。為保證工件某工序的加工要求，必須使工件在機(jī)床上相對刀具的切削或成形運(yùn)動處于準(zhǔn)確的相對位置。當(dāng)用夾具裝夾加工一批工件時，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，又必須滿足三個條件：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刀具相對夾具的準(zhǔn)確位置。這里涉及了三層關(guān)系：零件相對夾具，夾具相對于機(jī)床，零件相對于機(jī)床。工件的最終精度是由零件相對于機(jī)床獲得的。所以“定位”也涉及到三層關(guān)系：工件在夾具上的定位，夾具相對于機(jī)床的定位，而工件相對于機(jī)床的定位是間接通過夾具來保證的。 工件定位以后必須通過一定的裝置產(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)生位置變化或引起振動，破壞了原來的準(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。Ⅱ.夾具㈠：機(jī)床夾具概述 機(jī)床夾具是機(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，以使工件獲得相對于機(jī)床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。 裝夾:定位+夾緊（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)可用于加工不同工件的夾具。例如，車床上三爪卡盤和四爪單動卡盤，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等。這類夾具一般由專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機(jī)床附件提供給用戶。其特點(diǎn)是適應(yīng)性廣，生產(chǎn)效率低，主要適用于單件、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)計的夾具。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設(shè)計制造周期較長、制造費(fèi)用也較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時，夾具將由于無法再使用而報廢。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)夾具和成組夾具 其特點(diǎn)是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。用于相似零件的成組加工所用的夾具，稱為成組夾具。通用可調(diào)夾具與成組夾具相比，加工對象不很明確，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)元件和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)品的試制和單件小批生產(chǎn)。 5）隨行夾具 隨行夾具是一種在自動線上使用的夾具。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線從一個工位移到下一個工位，進(jìn)行不同工序的加工。 （2）按使用的機(jī)床分類 由于各類機(jī)床自身工作特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)形式各不相同，對所用夾具的結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地提出了不同的要求。按所使用的機(jī)床不同，夾具又可分為：車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機(jī)床夾具和其他機(jī)床夾具等。 （3）按夾緊動力源分類 根據(jù)夾具所采用的夾緊動力源不同，可分為：手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等。(1) 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，從而保證加工時工件相對于刀具和機(jī)床加工運(yùn)動間的相對正確位置。如圖61中的定位銷6。(2) 夾緊裝置: 用于夾緊工件，在切削時使工件在夾具中保持既定位置。如圖61中的螺母5和開口墊圈4。(3)對刀、引導(dǎo)元件或裝置: 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，稱為對刀元件，如對刀塊。用于確定刀具位置并導(dǎo)引刀具進(jìn)行加工的元件，稱為導(dǎo)引元件。如圖61中的快換鉆套1。 圖為用于鉆軸套工件上 φ6H7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。圖61 鉆床夾具 1—快換鉆套 2—導(dǎo)向套 3—鉆模板 4—開口墊圈 5—螺母 6—定位銷 7—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 用于連接或固定夾具上各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎(chǔ)件。它與機(jī)床有關(guān)部件進(jìn)行連接、對定，使夾具相對機(jī)床具有確定的位置。如圖61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)，銑床夾具還要有定位鍵等。 以上這些組成部分，并不是對每種機(jī)床夾具都是缺一不可的，但是任何夾具都必須有定位元件和夾緊裝置，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。 機(jī)床夾具的功用 1）能穩(wěn)定地保證工件的加工精度 用夾具裝夾工件時，工件相對于刀具及機(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，提高勞動生產(chǎn)率 使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要劃線找正，可顯著地減少輔助工時；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，并可采用高效夾緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步提高勞動生產(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，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上裝上鏜模，就可以進(jìn)行箱體零件的鏜孔加工。㈡、工件在夾具中的定位⑴．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部分自由度。工件的六點(diǎn)定位原理是指用六個支撐點(diǎn)來分別限制工件的六個自由度，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 工件的六個自由度完全被限制的定位稱為完全定位。按加工要求，允許有一個或幾個自由度不被限制的定位稱為不完全定位。圖62a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 、 、 ,要保證尺寸B，需要限制 、 ，要保證尺寸C，需要限制 ，所以六個自由度都要限制。 圖63b所示，在工件上加工通槽，不需要保證尺寸C，所以也不必限制 ，只需要限制其它五個自由度就可以了。這種定位雖然沒有完全限制工件的六個自由度，但保證加工精度的自由度已全部限制，因此也是合理的定位，在實(shí)際夾具定位中普遍存在。圖62 不同加工要求的工件 ⑷. 欠定位與過定位圖63 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，稱為欠定位。在確定工件定位方案時，欠定位時絕對不允許的。 工件的同一自由度背二個或二個以上的支撐點(diǎn)重復(fù)限制的定位，稱為過定位。在通常情況下，應(yīng)盡量避免出現(xiàn)過定位。 圖63a為某工件以孔與端面聯(lián)合定位情況，長銷與工件孔配合限制工件四個自由度，支承大端面限制工件 三個自由度，可見 被兩個定位元件重復(fù)限制，出現(xiàn)過定位。 消除過定位及其干涉一般有兩個途徑：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63b中將大端面改為小端面，圖63c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，以減少或消除過定位引起的干涉。⑶. 支承點(diǎn)與定位元件常見的定位方式及其定位元件：（一）工件以平面定位圖56 幾種常用支承釘平面定位的主要形式是支承定位，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，使用時不能調(diào)整高度。1）支承釘 圖56所示為用于平面定位的幾種常用支承釘，它們利用頂面對工件進(jìn)行定位。其中圖56a為平頂支承釘，常用于精基準(zhǔn)面的定位。圖56b為圓頂支承釘，多用于粗基準(zhǔn)面的定位。圖56c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56d為帶襯套支承釘，由于它便于拆卸和更換，一般用于批量大、磨損快、需要經(jīng)常修理的場合。支承釘限制一個自由度。圖57 兩種常用的支承板2）支承板 支承板有較大的接觸面積，工件定位穩(wěn)固。一般較大的精基準(zhǔn)平面定位多用支承板作為定位元件。圖57是兩種常用的支承板，圖57a為平板式支承板，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，但不易清除落入沉頭螺孔中的切屑，一般用于側(cè)面定位。圖57b為斜槽式支承板，它在結(jié)構(gòu)上做了改進(jìn)，即在支承面上開兩個斜槽為固定螺釘用，使清屑容易，適用于底面定位。短支承板限制一個自由度，長支承板限制兩個自由度。支承釘、支承板的結(jié)構(gòu)、尺寸均已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計時可查國家標(biāo)準(zhǔn)手冊。圖58 幾種常用的可調(diào)支承1—可調(diào)支承螺釘 2—螺母圖59 幾種常見的自位支承結(jié)構(gòu)2．可調(diào)支承 可調(diào)支承的頂端位置可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)整。圖58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)支承用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，一般不是對每個加工工件進(jìn)行調(diào)整，而是一批工件毛坯調(diào)整一次。3．自位支承 又稱浮動支承，在定位過程中，支承本身所處的位置隨工件定位基準(zhǔn)面的變化而自動調(diào)整并與之相適應(yīng)。圖59是幾種常見的自位支承結(jié)構(gòu)，盡管每一個自位支承與工件間可能是二點(diǎn)或三點(diǎn)接觸，但實(shí)質(zhì)上仍然只起一個定位支承點(diǎn)的作用，只限制工件的一個自由度，常用于毛坯表面、斷續(xù)表面、階梯表面定位。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剛度或起輔助定位作用。圖510為常用的幾種輔助支承類型，圖510a、b為螺旋式輔助支承，用于小批量生產(chǎn)；圖510c為推力式輔助支承，用于大批量生產(chǎn)。圖511為輔助支承應(yīng)用實(shí)例，圖511a的輔助支承用于提高工件穩(wěn)定性和剛度；圖511b的輔助支承起預(yù)定位作用。圖510 常見的幾種輔助支承1—支承 2—螺母 3—手輪 4—楔塊圖511 輔助支承應(yīng)用實(shí)例（二）工件以外圓定位工件以外圓柱面作定位基準(zhǔn)時，根據(jù)外圓柱面的完整程度、加工要求和安裝方式，可以在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。圖512 常用固定式V形塊1. V形塊 V形塊有固定式和活動式之分。圖512為常用固定式V形塊，圖512a用于較短的精基準(zhǔn)定位；圖512b用于較長的粗基準(zhǔn)(或階梯軸)定位；圖512c用于兩段精基準(zhǔn)面相距較遠(yuǎn)的場合；圖512d中的V形塊是在鑄鐵底座上鑲淬火鋼墊而成，用于定位基準(zhǔn)直徑與長度較大的場合。圖513 活動V形塊應(yīng)用實(shí)例圖513中的活動式V形塊限制工件在Y方向上的移動自由度。它除定位外，還兼有夾緊作用。根據(jù)工件與V形塊的接觸母線長度，固定式V形塊可以分為短V形塊和長V形塊，前者限制工件兩個自由度，后者限制工件四個自由度。V形塊定位的優(yōu)點(diǎn)是：①對中性好，即能使工件的定位基準(zhǔn)軸線對中在V形塊兩斜面的對稱平面上，在左右方向上的不會發(fā)生偏移，且安裝方便；②應(yīng)用范圍較廣。不論定位基準(zhǔn)是否經(jīng)過加工，不論是完整的圓柱面還是局部圓弧面，都可采用V形塊定位。V形塊上兩斜面間的夾角一般選用60176。、90176。和120176。，其中以90176。應(yīng)用最多。其典型結(jié)構(gòu)和尺寸均已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計時可查國家標(biāo)準(zhǔn)手冊。V形塊的材料一般用20鋼，～，淬火硬度為60～64HBC。圖514 工件在定位套內(nèi)定位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，這種定位方法一般適用于精基準(zhǔn)定位，見圖514所示。圖514a為短定位套定位，限制工件兩個自由度，圖514b為長定位套定位