【文章內(nèi)容簡介】 各種專用夾具，可獲得較高的生產(chǎn)率和加工精度。專用夾具的設(shè)計制造周期較長，隨著現(xiàn)代多品種及中、小批生產(chǎn)的發(fā)展，專用夾具在適應(yīng)性和經(jīng)濟性等方面已產(chǎn)生許多問題。（3）可調(diào)夾具 可調(diào)夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的一類新型夾具。對不同類型和尺寸的工件，只需調(diào)整或更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用。它一般又分為通用可調(diào)夾具和成組夾具兩種。通用可調(diào)夾具的通用范圍大，適用性廣，加工對象不太固定。成組夾具是專門為成組工藝中某組零件設(shè)計的，調(diào)整范圍僅限于本組內(nèi)的工件?？烧{(diào)夾具在多品種、小批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。（4）成組夾具 這是在成組加工技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類夾具。它是根據(jù)成組加工工藝的原則，針對一組形狀相近的零件專門設(shè)計的，也是具有通用基礎(chǔ)件和可更換調(diào)整元件組成的夾具。這類夾具從外形上看，它和可調(diào)夾具不易區(qū)別。但它與可調(diào)夾具相比，具有使用對象明確、設(shè)計科學(xué)合理、結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)整方便等優(yōu)點。（5）組合夾具 組合夾具是一種模塊化的夾具，并已商品化。標準的模塊元件具有較高精度和耐磨性，可組裝成各種夾具，夾具用畢即可拆卸，留待組裝新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產(chǎn)準備周期，元件能重復(fù)多次使用，并具有可減少專用夾具數(shù)量等優(yōu)點；因此組合夾具在單件、中小批多品種生產(chǎn)和數(shù)控加工中，是一種較經(jīng)濟的夾具。（6）自動線夾具 自動線夾具一般分為兩種：一種為固定式夾具，它與專用夾具相似；另一種為隨行夾具，使用中夾具隨著工件一起運動，并將工件沿著自動線從一個工位移至下一個工位進行加工。2．按夾具使用的機床分類這是專用夾具設(shè)計所用的分類方法。按使用的機床分類，可把夾具分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具、齒輪機床夾具、數(shù)控機床夾具等。3．按夾具動力源來分類按夾具夾緊動力源可將夾具分為手動夾具和機動夾具兩大類。為減輕勞動強度和確保安全生產(chǎn)，手動夾具應(yīng)有擴力機構(gòu)與自鎖性能。常用的機動夾具有氣動夾具、液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、電磁夾具、真空夾具和離心力夾具等。三、機床夾具的組成雖然機床夾具的種類繁多，但它們的工作原理基本上是相同的。將各類夾具中，作用相同的結(jié)構(gòu)或元件加以概括，可得出夾具一般所共有的以下幾個組成部分，這些組成部分既相互獨立又相互聯(lián)系。1．定位支承元件定位支承元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置并支承工件，是夾具的主要功能元件之一。2．夾緊裝置夾緊元件的作用是將工件壓緊夾牢，并保證在加工過程中工件的正確位置不變。3．連接定向元件這種元件用于將夾具與機床連接并確定夾具對機床主軸、工作臺或?qū)к壍南嗷ノ恢谩?．對刀元件或?qū)蛟?這些元件的作用是保證工件加工表面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。用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進行加工的元件稱為導(dǎo)向元件。5．其它裝置或元件 根據(jù)加工需要，有些夾具上還設(shè)有分度裝置、靠模裝置、上下料裝置、工件頂出機構(gòu)、電動扳手和平衡塊等，以及標準化了的其它聯(lián)接元件。6．夾具體 夾具體是夾具的基體骨架，用來配置、安裝各夾具元件使之組成一整體。常用的夾具體為鑄件結(jié)構(gòu)、鍛造結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)和裝配結(jié)構(gòu)，形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座形等形狀。上述各組成部分中，定位元件、夾緊裝置、夾具體是夾具的基本組成部分。重慶市工業(yè)高級技工學(xué)校教案（理論）第二節(jié) 夾具定位原理授課時數(shù)授課方法講授教具實物授課班級08數(shù)高合授課時間教學(xué)目的 了解自由度的概念 掌握6點定位原則， 熟悉工件定位方式的劃分 明確定位基準的選擇掌握常用定位元件及選用了解夾緊裝置的組成及其設(shè)計原則了解確定夾緊力的基本原則了解常用的夾緊機構(gòu)及選用了解夾緊動力源裝置教學(xué)重點6點定位原則，工件定位方式的劃分、明確定位基準的選擇常用定位元件及選用，教學(xué)難點工件定位方式的劃分、定位基準的選擇，常用定位元件及選用夾緊裝置的組成及其設(shè)計原則，確定夾緊力的基本原則，常用的夾緊機構(gòu)及選用，夾緊動力源裝置。課后記一、工件定位的基本原理1．自由度的概念由剛體運動學(xué)可知，一個自由剛體，在空間有且僅有六個自由度。圖22所示的工件，它在空間的位置是任意的，即它既能沿Ox、Oy、Oz三個坐標軸移動，稱為移動自由度，分別表示為 ；又能繞Ox、Oy、Oz三個坐標軸轉(zhuǎn)動，稱為轉(zhuǎn)動自由度，分別表示為 。2．六點定位原則由上可知，如果要使一個自由剛體在空間有一個確定的位置，就必須設(shè)置相應(yīng)的六個約束，分別限制剛體的六個運動自由度。在討論工件的定位時，工件就是我們所指的自由剛體。如果工件的六個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了。因此，定位實質(zhì)上就是限制工件的自由度。分析工件定位時，通常是用一個支承點限制工件的一個自由度。用合理設(shè)置的六個支承點，限制工件的六個自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，這就是六點定位原則。通過上述分析，說明了六點定位原則的幾個主要問題：1）定位支承點是定位元件抽象而來的。在夾具的實際結(jié)構(gòu)中，定位支承點是通過具體的定位元件體現(xiàn)的，即支承點不一定用點或銷的頂端，而常用面或線來代替。根據(jù)數(shù)學(xué)概念可知，兩個點決定一條直線，三個點決定一個平面，即一條直線可以代替兩個支承點，一個平面可代替三個支承點。在具體應(yīng)用時，還可用窄長的平面（條形支承）代替直線，用較小的平面來替代點。2）定位支承點與工件定位基準面始終保持接觸，才能起到限制自由度的作用。3）①分析定位支承點的定位作用時，不考慮力的影響。工件的某一自由度被限制，是指工件在某個坐標方向有了確定的位置，并不是指工件在受到使其脫離定位支承點的外力時不能運動。使工件在外力作用下不能運動，要靠夾緊裝置來完成。3．工件定位中的幾種情況（1）完全定位 完全定位是指不重復(fù)地限制了工件的六個自由度的定位。當工件在x、y、z三個坐標方向均有尺寸要求或位置精度要求時，一般采用這種定位方式。（2）不完全定位 根據(jù)工件的加工要求，有時并不需要限制工件的全部自由度，這樣的定位方式稱為不完全定位，工作在定位時應(yīng)該限制的自由度數(shù)目應(yīng)由工序的加工要求而定，不影響加工精度的自由度可以不加限制。采用不完全定位可簡化定位裝置，因此不完全定位在實際生產(chǎn)中也廣泛應(yīng)用。（3）欠定位 根據(jù)工件的加工要求，應(yīng)該限制的自由度沒有完全被限制的定位稱為欠定位。欠定位無法保證加工要求，因此，在確定工件在夾具中的定位方案時，決不允許有欠定位的現(xiàn)象產(chǎn)生。（4）過定位 夾具上的兩個或兩個以上的定位元件重復(fù)限制同一個自由度的現(xiàn)象，稱為過定位。4．定位基準的基本概念在研究和分析工件定位問題時，定位基準的選擇是一個關(guān)鍵問題。定位基準就是在加工中用作定位的基準。一般說來，工件的定位基準一旦被選定，則工件的定位方案也基本上被確定。定位方案是否合理，直接關(guān)系到工件的加工精度能否保證工件定位時，作為定位基準的點和線，往往由某些具體表面體現(xiàn)出來，這種表面稱為定位基面。例如用兩頂尖裝夾車軸時，軸的兩中心孔就是定位基面。但它體現(xiàn)的定位基準則是軸的軸線。根據(jù)定位基準所限制的自由度數(shù)，可將其分為：（1）主要定位基準面 一般應(yīng)選擇較大的表面作為主要定位基面。（2）導(dǎo)向定位基準面 基準面應(yīng)選取工件上窄長的表面，而且兩支承點間的距離應(yīng)盡量遠些，以保證對 的限制精度。（3）雙導(dǎo)向定位基準面 限制工件四個自由度的圓柱面，稱為雙導(dǎo)向定位基準面。（4）雙支承定位基準面 限制工件兩個移動自由度的圓柱面，稱為雙支承定位基準面。（5）止推定位基準面 限制工件一個移動自由度的表面，稱為止推定位基準面，在加工過程中，工件有時要承受切削力和沖擊力等，可以選取工件上窄小且與切削力方向相對的表面作為止推定位基準面。（6）防轉(zhuǎn)定位基準面 限制工件一個轉(zhuǎn)動自由度的表面，稱為防轉(zhuǎn)定位基準面。防轉(zhuǎn)支承點距離工件安裝后的回轉(zhuǎn)軸線應(yīng)盡量遠些。二、常用定位元件及選用 工件在夾具中要想獲得正確定位，首先應(yīng)正確選擇定位基準，其次是選擇合適的定位元件。工件定位時，工件定位基準和夾具的定位元件接觸形成定位副，以實現(xiàn)工件的六點定位。1．對定位元件的基本要求1）限位基面應(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）限位基面應(yīng)有較好的耐磨性。由于定位元件的工作表面經(jīng)常與工件接觸和磨擦，容易磨損，為此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夾具的使用壽命和定位精度。3）支承元件應(yīng)有足夠的強度和剛度。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，因此要求定位元件應(yīng)有足夠的剛度和強度，避免使用中變形和損壞。4）定位元件應(yīng)有較好的工藝性。定位元件應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單、合理，便于制造、裝配和更換。5）定位元件應(yīng)便于清除切屑。定位元件的結(jié)構(gòu)和工作表面形狀應(yīng)有利于清除切屑，以防切屑嵌入夾具內(nèi)影響加工和定位精度。 2．常用定位元件所能限制的自由度 常用定位元件可按工件典型定位基準面分為以下幾類：（1）用于平面定位的定位元件 包括固定支承（釘支承和板支承），自位支承，可調(diào)支承和輔助支承。（2）用于外圓柱面定位的定位元件 包括V形架，定位套和半圓定位座等。（3）用于孔定位的定位元件 包括定位銷（圓柱定位銷和圓錐定位銷），圓柱心軸和小錐度心軸。常用定位元件所能限制的自由度見表21。表21 常用定位元件所能限制的自由度3．常用定位元件的選用 常用定位元件選用時，應(yīng)按工件定位基準面和定位元件的結(jié)構(gòu)特點進行選擇。（1）工件以平面定位 1）以面積較小的已經(jīng)加工的基準平面定位時，選用平頭支承釘。2）以面積較大、平面度精度較高的基準平面定位時，選用支承板定位元件。3）以毛坯面，階梯平面和環(huán)形平面作基準平面定位時，選用自位支承作定位元件。 4）以毛坯面作為基準平面，調(diào)節(jié)時可按定位面質(zhì)量和面積大小分別選用可調(diào)支承作定位元件。5）當工件定位基準面需要提高定位剛度、穩(wěn)定性和可靠性時，可選用輔助支承作輔助定位元件。但須注意，輔助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新調(diào)整支承點高度，支承位置應(yīng)選在有利工件承受夾緊力和切削力的地方。（2）工件以外圓柱定位 1）當工件的對稱度要求較高時，可選用V形塊定位。V形塊工作面間的夾角α常取60176。、90176。、120176。三種，其中應(yīng)用最多的是90176。V形塊。90176。V形塊的典型結(jié)構(gòu)和尺寸已標準化，使用時可根據(jù)定位圓柱面的長度和直徑進行選擇。V形塊結(jié)構(gòu)有多種形式。2）當工件定位圓柱面精度較高時（一般不低于IT8），可選用定位套或半圓形定位座定位。大型軸類和曲軸等不宜以整個圓孔定位的工件，可選用半圓定位座。（3）工件以內(nèi)孔定位 1）工件上定位內(nèi)孔較小時，常選用定位銷作定位元件。圓柱定位銷的結(jié)構(gòu)和尺寸標準化，不同直徑的定位銷有其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式，可根據(jù)工件定位內(nèi)孔的直徑選用。當工件圓柱孔用孔端邊緣定位時，需選用圓錐定位銷。當工件圓孔端邊緣形狀精度較差時，選用圓錐定位銷；當工件圓孔端邊緣形狀較高精度時，選用圓錐定位銷；當工件需平面和圓孔端邊緣同時定位時，選用浮動錐銷。2）在套類、盤類零件的車削、磨削和齒輪加工中，大都選用心軸定位，為了便于夾緊和減小工件因間隙造成的傾斜，當工件定位內(nèi)孔與基準端面垂直精度較高時，常以孔和端面聯(lián)合定位。因此，這類心軸通常是帶臺階定位面的心軸；當工件以內(nèi)花鍵為定位基準時，可選用外花鍵軸；當內(nèi)孔帶有花鍵槽時，可在圓柱心軸上設(shè)置鍵槽配裝鍵塊；當工件內(nèi)孔精度很高，而加工時工件力矩很小時，可選用小錐度心軸定位。 在機械加工過程中，工件會受到切削力、離心力、慣性力等的作用。為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持已由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動和位移，在夾具結(jié)構(gòu)中必須設(shè)置一定的夾緊裝置將工件可靠地夾牢。三、夾緊裝置的組成及其設(shè)計原則工件定位后，將工件固定并使其在加工過程中保持定位位置不變的裝置，稱為夾緊裝置。1．夾緊裝置的組成（1）動力源裝置 它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。分為手動夾緊和機動夾緊兩種。手動夾緊的力源來自人力，用時比較費時費力。為了改善勞動條件和提高生產(chǎn)率，目前在大批量生產(chǎn)中均采用機動夾緊。機動夾緊的力源來自氣動、液壓、氣液聯(lián)動、電磁、真空等動力夾緊裝置。（2）傳力機構(gòu) 它是介于動力源和夾緊元件之間傳遞動力的機構(gòu)。傳力機構(gòu)的作用是：改變作用力的方向；改變作用力的大??；具有一定的自鎖性能，以便在夾緊力一旦消失后，仍能保證整個夾緊系統(tǒng)處于可靠的夾緊狀態(tài)，這一點在手動夾緊時尤為重要。（3）夾緊元件 它是直接與工件接觸完成夾緊作用的最終執(zhí)行元件。2．夾緊裝置的設(shè)計原則在夾緊工件的過程中，夾緊作用的效果會直接影響工件的加工精度、表面粗糙度以及生產(chǎn)效率。因此，設(shè)計夾緊裝置應(yīng)遵循以下原則：（1）工件不移動原則 夾緊過程中，應(yīng)不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。（2）工件不變形原則 夾緊力的大小要適當，既要保證夾緊可靠，又應(yīng)使工件在夾緊力的作用下不致產(chǎn)生加工精度所不允許的變形。（3）工件不振動原則 對剛性較差的工件，或者進行斷續(xù)切削，以及不宜采用氣缸直接壓緊的情況，應(yīng)提高支承元件和夾緊元件的剛性，并使夾緊部位靠近加工表面，以避免工件和夾緊系統(tǒng)的振動。（4）安全可靠原則 夾緊傳力機構(gòu)應(yīng)有足夠的夾緊行程，手動夾緊要有自鎖性能，以保證夾緊可靠。（5）經(jīng)濟實用原則 夾緊裝置的自動化和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)效率的前提下，其結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，便于制造、維修，工藝性能好；操作方便、省力，使用性能好。四、確定夾緊力的基本原則設(shè)計夾緊裝置時，夾緊力的確定包括夾緊力的方向、作用點和大小三個要素。1．夾緊力的方向夾緊力的方向與工件定位的基本配置情況，以及工件所受外力的作用方向等有關(guān)。選擇時必須遵守以下準則：（1）夾緊力的方向應(yīng)有助于定位