【正文】 象而來的。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。 （ 2）定位支承點與工件定位基準(zhǔn)面始終保持接觸，才能起到限制自由度的作用。工件的某一自由度被限制，是指工件在某個坐標(biāo)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。 （ 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。 9 （ 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。由此可知，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。 （ 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。 （ 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。消除或減少過定位引起的干涉，一般有兩種方法：一是改變定位元件的結(jié)構(gòu) , 如縮小定位元件工作面的接觸長度；或者減小定位元件的配合尺寸，增大配合間隙等；二是控制或者提高工件定位基準(zhǔn)之間以及定位元自由 度。工件定位時，工件定位基準(zhǔn)和10 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。定位元件具有足夠的精度，才能保證工件的定位精度。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。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。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。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）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。 常用定位元件選用時，應(yīng)按工件定位基準(zhǔn)面和定位元件的結(jié)構(gòu)特點進(jìn)行選擇。 2）以面積較大、平面度精度較高的基準(zhǔn)平面定位時，選用支承板定位元件，用于側(cè)面定位時，可選用不帶斜槽的支承板，通常盡可能選 用帶斜槽的支承板，以利清除切屑。但須注意，自位支承雖有兩個或三個支承點，由于自位和浮動作用只能作為一個支承點。 5）當(dāng)工件定位基準(zhǔn)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。 V 形12 塊工作面間的夾角α常取 60176。、 120176。 V 形塊。 V 形塊的典型結(jié)構(gòu)和尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，使用時可根據(jù)定位圓柱面的長度和直徑進(jìn)行選擇。 2）當(dāng)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。 （ 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。當(dāng)工件圓柱孔用孔端邊緣定位時，需選用圓錐定位銷。 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(dāng)工件定位內(nèi)孔與 基準(zhǔn)端面垂直精度較高時，常以孔和端面聯(lián)合定位。 六點定位原則解決了消除工件自由度的問題，即解決了工件在夾具中位置“定與不定”的問題。如果工件在夾具中所占據(jù)的位置不準(zhǔn)確，加工后各工件的 加工尺寸必然大小不一，形成誤差。 在工件的加工過程中，產(chǎn)生誤差的因素很多，定位誤差僅是加工誤差的一部分，為了保證加工精度，一般限定定位誤差不超過工件加工公差 T 的 1/5～ 1/3。 定位誤差產(chǎn)生的原因 工件逐個在夾具中定位時，各個工件的位置不一致的原因主要是基準(zhǔn)不重合，而基準(zhǔn)不重合又 分為兩種情況：一是定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生的基準(zhǔn)位移誤差；二是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差。不同的定位方式，基準(zhǔn)位移誤差的計算方式也不同。但實際上，如圖所示，心軸和工件內(nèi)孔都有制造誤差。可按下式計算： Δ Y = amax amin = 1/2 (Dmax dmin) = 1/2（δ D +δ d） 式中Δ Y──基準(zhǔn)位移誤差單位為 mm； Dmax──孔的最大直徑單位為 mm； dmin──軸的最小直徑單位為 mm。 基準(zhǔn)位移誤差的方向是任意的。 B 15 加工尺寸的基準(zhǔn)是外圓柱面的母線時，定位基準(zhǔn)是工件圓柱孔的中心線。此時除定位基準(zhǔn)位移誤差外，還有基準(zhǔn)不重合誤差。 例如下圖 21 16 圖 11 V 形塊中 Δ B＝ δd ／ 2 當(dāng)Δ B 與 ΔY 的變動方向相同時 ： ΔD ＝ ΔB ＋ ΔY ＝ 當(dāng)Δ B 與 ΔY 的變動方向相反時 ΔD ＝ ΔB － ΔY ＝ 工件組合定位應(yīng)注意問題 工件常以平面、外圓柱面、內(nèi)圓柱面、圓錐面等的各種組合，工件組合定位時 ，應(yīng)注意的幾個關(guān)鍵性問題。 。 ，應(yīng)特別注意定位元件所限制的自由度與加工精度關(guān)系，以滿足加工要求?；鶞?zhǔn)位移誤差和基準(zhǔn)不重合誤差分別獨立、互不相干，它們都使工序基準(zhǔn)位置產(chǎn)生變動。當(dāng)無基準(zhǔn)位移誤差時，ΔY=0；當(dāng)定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合時，Δ B=0；若兩項誤差都沒有，則Δ D=0。 工件以兩孔一面定位 組合定位方式很多，常見的組合方式：一個孔及其端面，一根軸及其端面，一個平面及其上的兩個圓孔。采用“一面兩孔”定位，容易做到工藝過程中 的基準(zhǔn)統(tǒng)一，保證工件的相對位置精度。相應(yīng)的定位元件是支承板和兩定位銷。因此，必須正確處理過定位，并控18 制各定位元件對定位誤差的綜合影響。 菱形銷，應(yīng)用較廣，其尺寸見下表 11。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。 夾緊裝置的組成 夾緊裝置的組成由以下三部分組成。分為手動夾緊和機動夾緊兩種。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。 （ 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)。 （ 3）夾緊元件 它是直接與工件接觸完成夾緊作用的最終20 執(zhí)行元件。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。 （ 3）工件不振動原則 對剛性較差的工件，或者進(jìn)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。 （ 5）經(jīng)濟(jì)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。 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)。 （ 2）夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力，以減小工件的變形、減輕勞動強度。 由于工件在不同方向上剛度是不等的。尤其在夾壓薄壁零件時，更需注意使夾緊力的方向指向工件剛性最好的方向。選擇作用點的問題是指在夾緊方向已定的情況下確定夾緊力作用點的位置和數(shù)目。合理選擇夾緊力作用點必須遵守以下準(zhǔn)則： （ 1）夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能使夾緊點與支承點對應(yīng)，使夾緊力作用在支承上。 （ 2）夾緊力的作用點應(yīng)選在工件剛性較好的部位。 （ 3）夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面，以防止工件產(chǎn)生振動和變形，提高定位的穩(wěn)定性和可靠性。夾緊力的大小要適當(dāng)。夾緊力過大會使工件變形，也會對加工質(zhì)量不利。因此，實際設(shè)計中常采用估算法、類比法和試驗法確定所需的夾緊力。根據(jù)工件所受切削力、夾緊力（大型工件應(yīng)考慮重力、慣性力等）的作用情況，找出加工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數(shù)作 為實際所需夾緊力，即 Fwk = KFw 式中 Fwk—— 實際所需夾緊力，單位為 N； Fw—— 在一定條件下，由靜力平衡算出的理論夾緊23 力，單位為 N； K—— 安全系數(shù)，粗略計算時，粗加工取 K＝ ～ 3，精加工取 K＝ ～ 2。必須全面考慮工件結(jié)構(gòu)特點、工藝方法、定位元件的結(jié)構(gòu)和布置等多種因素，才能最后確定并具體設(shè) 計出較為理想的夾緊裝置。如較長的套筒在車床上鏜內(nèi)孔和高支座在鏜床上鏜孔，以及一些薄壁零件的夾持等，均不易找到合適的夾緊點。 若高支座可采用增加一個輔助支承點及輔助夾緊力，就可以使工件獲得滿意的夾緊狀態(tài)。 在壓板下增加墊環(huán)， 使夾緊力通過剛性好的墊環(huán)均勻地作用在薄壁工件上，避免工件局部壓陷。因此，在精加工時，除減小夾緊力外，夾具的夾緊設(shè)計，應(yīng)保證工件能產(chǎn)生均勻的對稱變形，以便獲得變形量的統(tǒng)計平均值，通過調(diào)整刀具適當(dāng)消除部分24 變形量，也可以達(dá)到所要求的加工精度。這類夾具是將極薄的特形工件定位于 一個隨行的型腔里，然后澆灌低熔點金屬，待其固結(jié)后一起加工，加工完成后，再加熱熔解取出工件。 夾緊機構(gòu)是指能實現(xiàn)以一定的夾緊力夾緊工件選定夾緊點的功能的完整結(jié)構(gòu)。對夾緊機構(gòu)通常有如下要求。要使壓板及支承件等產(chǎn)生浮動，可用球面墊圈、球面支承 及間隙聯(lián)接銷不實現(xiàn)。 為了減小動力源的作用力，在夾緊機構(gòu)中常采用增力機構(gòu)。 鉸鏈增力機構(gòu)常和杠桿機構(gòu)組合使用，稱為鉸鏈杠桿機構(gòu)。其優(yōu)點是增力比較大，而25 摩擦損失較小。自鎖是夾緊機構(gòu)的一種十分重要并且十分必要的特性。 26 3 銑床夾具設(shè)計 圖 31 所示拔叉零件，要求設(shè)計銑槽工序用的銑床夾具。 ，槽底面與 B 面平行。設(shè)工件為一理想的鋼體，并以一個空間直角坐標(biāo)作為參照來觀察鋼體的位置變動。用 X、 Y、 Z 和 X、 Y、 Z 分別表示沿三個坐標(biāo)軸的移動和繞著這三個坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動的自由度。定位的任務(wù)，就是要限制工件的自由度。 應(yīng)用定位原理幾種情況 （ 1）完全定位 工件 的六個自由度全部被限制，它在夾具中只有唯一的位置，稱為完全定位。在滿足加工要求的條件下，少于六個支撐點的定位稱為部分定位。如工件裝夾在電磁吸盤上磨削平面只需限制三個自由度。 1） 一般情況下，應(yīng)該避免使用過定位。 2） 過定位亦可合理應(yīng)用 雖然工件在夾具中定位，通常要避免產(chǎn)生“過定位”，但是在某些條件下，合理地采用“過定位”，反而可以獲得良好的效果。 工件本身剛性和支承剛性的加強，是提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)率的有效措施，生產(chǎn)中常有應(yīng)用。這就是個“過定位”的定位方式。由于工件 的支撐剛性得以加強，尾架的扶持有助于實現(xiàn)穩(wěn)定，可靠的定位，所以工件安裝方便，加工質(zhì)量和效率也大為提高。 29 定位方案選擇 如圖 所示，有三中定位方案可供選擇： 方案 I：工件已 E 面作為主要定位面，用支承板 1 和短銷 2（與工件Ф 26H7 孔配合）限制工件五個自由度，另設(shè)置一防轉(zhuǎn)擋銷實現(xiàn)六點定 位。 方案 II：工件以Ф 26H7 孔作為主要定位基面，用長銷 3 和支承釘 4 限制工件五個自由度，另設(shè)置一防轉(zhuǎn)擋銷實現(xiàn)六點定位。 方案 III：工件以Ф 26H7 孔為主要定位基面，用長銷 3 和長條支承板 5 限制兩個自由度，限制工件六個自由度，其中繞 z 軸轉(zhuǎn)動的自由度被重復(fù)限制了，另設(shè)置一防擋銷。 圖 銑床定位方案 1支撐板 2短銷 3長銷 4支撐釘 5長條支撐板 比較以上三種方案，方案 I 中工件繞 x 軸轉(zhuǎn)動的自由度由 E30 面限制，定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，不利于保證槽的中心平面與Ф 26H7 孔軸線的垂直度。由于輔助支承是在工件夾緊后才起作用，而是施加夾緊力 P 時，支承釘 4 的面積太小，工件極易歪斜變形，夾緊也不可靠。在對工件施加夾緊力 P 時，工件的變形也很小，且定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合。 對于防轉(zhuǎn)擋銷位置的設(shè)置，也是三種不同的方案。擋銷放在位置 2 時，雖然距Ф 26H7孔軸線較遠(yuǎn)，但由于工件定位是毛面，因而定位精度也較低。因此，防轉(zhuǎn)擋銷應(yīng)放在位置 3 較好 。 的定位誤差 采用 （ c）31 所示定位方案時， E 面既是工序基準(zhǔn)，又是定位基準(zhǔn)，故基準(zhǔn)不重合誤差為零。因此，加工尺寸 12177。 （ 2）槽的中心平面與Ф 26H7 孔軸線垂直度的定位誤差 長銷與工件的配合去Ф 26H7 g6，則 Ф 26g6=Ф （ mm） Ф 26H7=Ф 25+ 0（ mm） 由于定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，故基準(zhǔn)不重合誤差為零。 根據(jù)工件夾緊的原則，除 施加夾緊力外，還應(yīng)在靠近加工面處增加一夾緊力，用螺母與開口墊圈夾壓在工件圓柱的左端面，而對著支撐板的夾緊機構(gòu)可采用鉤形壓板，使結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便。 為保證工件在工作臺上安裝穩(wěn)定，應(yīng)按照夾具體的高寬比不32 大于 的原則確定其寬度，并在兩