【正文】 了解 夾緊裝置的組成及其設(shè)計(jì)原則 了解 確定夾緊力的基本原則 了解 常用的夾緊機(jī)構(gòu)及選用 了解 夾緊動(dòng)力源裝置 教學(xué)重點(diǎn) 6 點(diǎn)定位原則，工件定位方式的劃分 、明確定位基準(zhǔn)的選擇 常用定位元件及 選用 ， 教學(xué)難點(diǎn) 工件定位方式的劃分 、定位基準(zhǔn)的選擇 ， 常用定位 元件及 選用 夾緊裝置的組成及其設(shè)計(jì)原則 ， 確定夾緊力的基本原則 ， 常用的夾緊機(jī)構(gòu)及選用 ， 夾緊動(dòng)力源裝置 。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(gè)坐標(biāo)軸移動(dòng)，稱為移動(dòng)自由度，分別表示為 ；又能繞 Ox、 Oy、 Oz 三個(gè)坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，稱為轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，分別表示為 。在討論工件的定位時(shí)，工件就是我們所指的自由剛體。因此，定位實(shí)質(zhì)上就是限制工件的自由度。用合理設(shè)置的六個(gè)支承點(diǎn)，限制工件的六個(gè)自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，這就是六點(diǎn)定位原則。在夾具的實(shí)際結(jié)構(gòu)中，定位支承點(diǎn)是 通過(guò)具體的定位元件體現(xiàn)的，即支承點(diǎn)不一定用點(diǎn)或銷的頂端，而常用面或線來(lái)代替。在具體應(yīng)用時(shí)，還可用窄長(zhǎng)的平面（條形支承）代替直線，用較小的平面來(lái)替代點(diǎn)。 3） ① 分析定位支承點(diǎn)的定位作用時(shí)，不考慮力的影響。使工件在外力作用下不能運(yùn)動(dòng)，要靠夾緊裝置來(lái)完成。當(dāng)工件在 x、y、 z 三個(gè)坐標(biāo)方向均有尺寸要求或位置精度要求時(shí)，一般采用這種定位方式。采用不完全定位可簡(jiǎn)化定位裝置，因此不完全定位在實(shí)際生產(chǎn)中也廣泛應(yīng)用 。欠定位無(wú)法保證加工要求，因此，在確定工件在夾具中的定位方案時(shí)，決不允許有欠定位的現(xiàn)象產(chǎn)生。 4．定位基準(zhǔn)的基本概念 zyx ??? 、zyx ??? 、在研究和分析工件定位問(wèn)題時(shí)，定位基準(zhǔn)的選擇是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。一般說(shuō)來(lái)，工件的定位基準(zhǔn)一旦被選定，則工件的定位方案也基本上被確定。例如用兩頂尖裝夾車軸時(shí)，軸的兩中心孔就是定位基面。 根據(jù)定位基準(zhǔn)所限制的自由度數(shù)，可將其分為： （ 1）主要定位基準(zhǔn)面 一般應(yīng)選擇較大的表面作為主要定位基面。 （ 3）雙導(dǎo)向定位基準(zhǔn)面 限制工件四個(gè)自由度的圓柱面，稱為雙導(dǎo)向定位基準(zhǔn)面。 （ 5）止推定位基準(zhǔn)面 限制工件一個(gè)移動(dòng)自由度的表面，稱為止推定位基準(zhǔn)面，在加工過(guò)程中，工件有時(shí)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(duì)的表面作為止推定位基準(zhǔn)面。防轉(zhuǎn)支承點(diǎn)距離工件安裝后的回轉(zhuǎn)軸線應(yīng)盡量遠(yuǎn)些。工件定位時(shí)，工件定位基準(zhǔn)和夾具的定位元件接觸形成定位副， 以實(shí)現(xiàn)工件的六點(diǎn)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(guò)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(qiáng)度，避免使用中變形和損壞。定位元件應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。 常用定位元件所能限制的自由度見(jiàn)表 21。 （ 1）工件以平面定位 1） 以面積較小的已經(jīng)加工的基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用平頭支承釘。 3）以毛坯面，階梯平面和環(huán)形平面作基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用自位支承作定位元件。 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(shí)，可選用輔助支承作輔助定位元件 。 （ 2）工件以外圓柱定位 1）當(dāng) 工件的對(duì)稱度要求較高時(shí)，可選用 V形塊定位。 、90176。三種 ，其中應(yīng)用最多的是 90176。 90176。 V形塊結(jié)構(gòu)有多種形式。大型軸類和曲軸等不宜以整個(gè)圓孔定位的工件，可選用半圓定位座。圓柱定位銷的結(jié)構(gòu)和尺寸標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)工件圓孔端邊緣形狀精度較差時(shí)，選用圓錐定位銷；當(dāng)工件圓孔端邊緣形狀較高精度時(shí)，選用圓錐定位銷；當(dāng)工件需平面和圓孔端邊緣同時(shí)定位時(shí)，選用浮動(dòng)錐銷。因此，這類心軸通常是帶臺(tái)階定位面的心軸；當(dāng)工件以內(nèi)花鍵為定位基準(zhǔn)時(shí)，可選用外花鍵軸；當(dāng)內(nèi)孔帶有花鍵槽時(shí)，可在圓柱心軸上設(shè)置鍵槽配裝鍵塊；當(dāng)工件內(nèi)孔精度很高，而加工時(shí)工件力矩很小時(shí)，可選用小錐度心軸定位。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(dòng)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。 1．夾緊裝置的組成 （ 1）動(dòng)力源裝置 它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。手動(dòng)夾緊的力源來(lái)自人力，用時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。機(jī)動(dòng)夾緊的力源來(lái)自氣動(dòng)、液壓、氣液聯(lián)動(dòng)、電磁、真空等動(dòng)力夾緊裝置。傳力機(jī)構(gòu)的作用是：改變作用力的方向；改變作用力的大?。痪哂幸欢ǖ?自鎖性能，以便在夾緊力一旦消失后，仍能保證整個(gè)夾緊系統(tǒng)處于可靠的夾緊狀態(tài)，這一點(diǎn)在手動(dòng)夾緊時(shí)尤為重要。 2．夾緊裝置的設(shè)計(jì)原則 在夾緊工件的過(guò)程中，夾緊作用的效果會(huì)直接影響工件的加工精度、表面粗糙度以及生產(chǎn)效率。 （ 2）工件不變形原則 夾緊力的大小要適當(dāng)，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。 （ 4）安全可靠原則 夾緊傳力機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的夾緊行程，手動(dòng)夾緊要有自鎖性能，以保證夾緊可靠。 四 、確定夾緊力的基本原則 設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，夾緊力的確定包括夾緊力的方向、 作用點(diǎn)和大小三個(gè)要素。選擇時(shí)必須遵守以下準(zhǔn)則： （ 1）夾緊力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。為此，夾緊力 Fw 的方向最好與切削力 F、工件的重力 G 的方向重合。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(shí)，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(diǎn)的問(wèn)題是指在夾緊方向已定的情況下確定夾緊力作用點(diǎn)的位置和數(shù)目。合理選擇夾緊力作用點(diǎn)必須遵守以下準(zhǔn)則： （ 1）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能使夾緊點(diǎn)與支承點(diǎn)對(duì)應(yīng)，使夾緊力作用在支承上。這對(duì)剛度較差的工件尤其重要，將作用點(diǎn)由中間的單點(diǎn)改成兩旁的兩點(diǎn)夾緊，可使變形大為減小，并且?jiàn)A緊更加可靠。 3．夾緊力的大小 夾緊力的大小，對(duì)于保證定位穩(wěn)定、夾緊可靠，確定夾緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，都有著密切的關(guān)系。夾緊力過(guò)小則夾緊不牢靠，在加工過(guò)程中工件可能發(fā)生位移而破壞定位，其結(jié)果輕則影響加工質(zhì)量，重則造成工件報(bào)廢甚至發(fā)生安全事故。 理論上，夾緊力的大小應(yīng)與作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而實(shí)際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛度、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等因素有關(guān)，計(jì)算是很 復(fù)雜的。 當(dāng)采用估算法確定夾緊力的大小時(shí)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，通常將夾具和工件看成一個(gè)剛性系統(tǒng)。 夾緊力三要素的確定，實(shí)際是一個(gè)綜合性問(wèn)題。 4．減小夾緊變形的措施 有時(shí)，一個(gè)工件很難找出合適的夾緊點(diǎn)。 （ 2）分散著力點(diǎn) 用一塊活動(dòng)壓板將夾緊力的著力點(diǎn)分散成兩個(gè)或四個(gè)，從而改變著力點(diǎn)的位置，減少著力點(diǎn)的壓力，獲得減少夾緊變形的效果。 （ 4）利用對(duì)稱變形 加工薄壁套筒時(shí)，如果夾緊力較大，仍有可能發(fā)生較大的變形。 （ 5）其它措施 對(duì)于一些極薄的特形工件，靠精密沖壓加工仍達(dá)不到所要求的精度而需要進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，上述各種措施通常難以滿足需要，可以采用一種凍結(jié)式夾具。低熔點(diǎn)金屬的澆灌及熔解分離，都是在生產(chǎn)線上進(jìn)行的。其中最基本的形式就是直接利用有斜面的楔塊，偏心輪、凸輪、螺釘?shù)炔贿^(guò)是楔塊的變種。斜楔夾緊機(jī)構(gòu)是利用楔塊上的斜面直接或間接（如用杠桿）等將工件夾緊的機(jī)構(gòu)。凡有自鎖要求的楔塊夾緊，其斜角 α必須 小于 2φ（ φ為摩擦角），為可靠起見(jiàn)，通 常取 α = 6176。內(nèi)選擇。 ~30176。斜楔夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，但傳力系數(shù)小，夾緊行程短，自鎖能力差。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造，而且自鎖性能好、夾緊可靠，夾緊力和夾緊行程都較大，是夾具中用得最多的一種夾緊機(jī)構(gòu)。螺桿直接與工件接觸，容易使工件受損害或移動(dòng)，一般只用于毛坯和粗加工零件的夾緊。當(dāng)工件夾緊部分不宜使用板手 ，且?jiàn)A緊力要求不大的部位，可選用這種機(jī)構(gòu)。 （ 2）螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu) 在夾緊機(jī)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)形式變化最多的是螺旋壓板機(jī)構(gòu)，常用的螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)。例如，當(dāng)夾具中只允許夾緊機(jī)構(gòu)占很小面積，而夾緊力又要求不很大時(shí)，可選用螺旋鉤形壓板夾緊機(jī)構(gòu)。 3．偏心夾緊機(jī)構(gòu) 偏心夾緊機(jī)構(gòu)是由偏心元件直接夾緊或與其它元 件組合而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件夾緊的機(jī)構(gòu)，它是利用轉(zhuǎn)動(dòng)中心與幾何中心偏移的圓盤(pán)或軸作為夾緊元件。偏心元件一般有圓偏心和曲線偏心兩種類型，圓偏心因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造而得到廣泛應(yīng)用。在實(shí)際使用中，偏心輪直接作用在工件上的偏心夾緊機(jī)構(gòu)不多見(jiàn)。 4．鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu) 鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)是一種增力夾緊機(jī)構(gòu)。 5．定心夾緊機(jī)構(gòu) 在工件定位時(shí)，常常將工件的定心定位和夾緊結(jié)合在一起，這種機(jī)構(gòu)稱為定心夾緊機(jī)構(gòu)。 常見(jiàn)的定心夾緊機(jī)構(gòu)有：利用斜面作用的定心夾緊機(jī)構(gòu)、利用杠桿作用的定心夾緊機(jī)構(gòu)以及利用薄壁彈性元件的定心夾緊機(jī) 構(gòu)等。彈簧夾頭亦屬于利用斜面作用的定心夾緊機(jī)構(gòu)。氣缸（或其他動(dòng)力）通過(guò)拉桿推動(dòng)右端鉗口時(shí)，通過(guò)齒輪齒條傳動(dòng)，使左面鉗口同步向心移動(dòng)夾緊工件，使工件在 V形塊中自動(dòng)定心。根據(jù)彈性元件的不同，有鼓膜式夾具、碟形彈簧夾具、液性塑料薄壁套筒夾具及折紋管夾具等。下面介紹一些常見(jiàn)的聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。 （ 2）多件夾緊 多件夾緊是用一個(gè)原始作用力，通過(guò)一定的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)個(gè)相同或不同的工件進(jìn)行夾緊。隨著機(jī)械制造工業(yè)的迅速發(fā)展，自動(dòng)化和半自動(dòng)化設(shè)備的推廣，以及在大批量生產(chǎn)中要求盡量減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，現(xiàn)在大多采用氣動(dòng)、液壓等夾緊來(lái)代替人力夾緊，這類夾緊機(jī)構(gòu)還能進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制，其夾緊力可保持穩(wěn)定，機(jī)構(gòu)也不必考慮自鎖，夾緊質(zhì)量也比較高。選擇動(dòng)力源時(shí)通常應(yīng)遵循兩條原則： 1）經(jīng)濟(jì)合理。 2）與夾 緊機(jī)構(gòu)相適應(yīng)。 1．手動(dòng)動(dòng)力源 選用手動(dòng)動(dòng)力源的夾緊系統(tǒng)一定要具有可靠的自鎖性能以及較小的原始作用力，故手動(dòng)動(dòng)力源多用于螺栓螺母施力機(jī)構(gòu)和偏心施力機(jī)構(gòu)的夾緊系統(tǒng)。 2．氣動(dòng)動(dòng)力源 它包括三個(gè)組成部分：第一部分為氣源，包括空氣壓縮機(jī) 冷卻器 貯氣罐 4等，這一部分一般集中在壓縮空氣站內(nèi)。第三部分為執(zhí)行部分，如氣缸 13 等，它們通常直接裝在機(jī)床夾具上與夾緊機(jī)構(gòu)相連。它的種類很多，按活塞的結(jié)構(gòu)可分為活塞式和膜片式兩大類，按安裝方式可分固定式、擺動(dòng)式和回轉(zhuǎn)式等；按工作方式還可分為單向作 用和雙向作用氣缸。另外，由于空氣的壓縮性大，所以?shī)A具的剛度和穩(wěn)定性較差。 3．液壓動(dòng)力源 液壓動(dòng)力源夾緊系統(tǒng)是利用液壓油為工作介質(zhì)來(lái)傳力的一種裝置。但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、制造成本較高，因此僅適用于大量生產(chǎn) 。在工件夾緊后，液壓泵電動(dòng)機(jī)可停止工作，靠蓄能器補(bǔ)償漏油，保持夾緊狀態(tài)。電磁吸盤(pán)動(dòng)力源主要用于 要求夾緊力穩(wěn)定的精加工夾具中。 1．基準(zhǔn)位移誤差Δ Y 由于定位副的制造誤差或定位副配合間所導(dǎo)致的定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上最大位置變動(dòng)量，稱為基準(zhǔn)位移誤差，用Δ Y 表示。 件以圓柱孔在心軸上定位銑 鍵槽，要求保證尺寸內(nèi) bb??0 和 0aa?? 。如果工件內(nèi)孔直徑與心軸外圓直徑做成完全一致，作無(wú)間隙配合，即孔的中心線與軸的中心線位置重合，則不存在因定位引起的誤差。于是工件套在心軸上必然會(huì)有間隙，孔的中心線 與軸的中心線位置不重合，導(dǎo)致這批工件的加工尺寸 H 中附加了工件定位基準(zhǔn)變動(dòng)誤差，其變動(dòng)量即為最大配合間隙。 δ D ──工件孔的最大直徑公差，單位為 mm； δ d──圓柱心軸和圓柱定位銷的直徑公差，單位為 mm。減小定位配合間隙，即可減小基準(zhǔn)位移誤差Δ Y值，以提高定位精度。這種由于工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合所導(dǎo)致的工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大位置變動(dòng)量，稱為基準(zhǔn)不重合誤差，用Δ B表示。 基準(zhǔn)位移誤差應(yīng)為 Δ Y = 1/2（δ D +δ d0），基準(zhǔn)不重合誤差則為 Δ B = 1/2δ d 式中 Δ B──基準(zhǔn)不重合誤差單位為 mm； δ d──工件的最大外圓面積直徑公差，單位為 mm。當(dāng)基準(zhǔn)不重合誤差由多個(gè)尺寸影響時(shí)，應(yīng)將其在工序尺寸方向上合成。）。 （ 1）Δ B = 0、Δ Y≠ 0 時(shí)，產(chǎn)生定位誤差的原因是基準(zhǔn)位移誤差，故只要計(jì)算出Δ Y即可，即 Δ D = Δ Y 例 31 用單角度銑刀銑削斜面，求加工尺寸為 39177。 〖解〗 由圖 可知，工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，Δ B = 0。 sin（ α /2） = d = 179。 cos30176。 = (2)Δ B≠ 0、Δ Y=0 時(shí)，產(chǎn)生定位誤差的原因是基準(zhǔn)不重合誤差Δ B，故只要計(jì)算出Δ B即可，即 Δ D=Δ B 例 32 如圖所示以 B 面定位，銑工件上的臺(tái)階面 C，保證尺寸 20177。 的定位誤差。 由圖 428a 可知，工序基準(zhǔn)是 A面，定位基準(zhǔn)是 B 面，故基準(zhǔn)不重合。 mm = 因此