組合夾具綜合試驗指導書

1、 組合夾具設計性實驗實驗指導書 適用專業(yè)：機械工程及自動化一 實驗目的隨著科學技術的不斷發(fā)展，機械制造工業(yè)的自動化程度越來越高，生產成本越來越低，尤其組合夾具的使用，在機械制造工業(yè)中取得了十分顯著的經濟效果。因此，了解組合夾具的使用，對于機械制造專業(yè)的學生尤為重要。通過對組合夾具的組裝實驗，可以了解到組合夾具的使用范圍，類型，初步掌握組合夾具的使用原則，設計原理、以及簡單的裝配技術。實驗中，學生必須綜合運用機床夾具、金屬切削機床、金屬切削原理、機械加工工藝規(guī)程設計和裝備設計方面的知識，才能完成本實驗。工藝規(guī)程的設計、組合夾具元器件的選擇，組合夾具裝配方案的確定以及自己動手組裝組合夾具，這些都具

2、有設計性。加強學生綜合運用各種專業(yè)知識的能力、開拓學生的創(chuàng)造性思維、提高學生的動手能力、機械制圖能力，是開設本實驗的根本初衷。 二 實驗所需設備1· 十套典型零件的組合夾具組件，其中包括鉆削類和銑（或刨）削類組合夾具，以及每個零件加工某道工序所用的基礎件、定位元件、夾緊元件、以及鉆套、鉆模、對刀塊等輔助元件。2· 裝配所用工具若干套。三 實驗內容和要求1. 實驗分組每班分成二個大組，每1620人為一個大組，每2人配合共同組裝二套組合夾具。組合夾具組裝實驗用典型零件：(參見附圖，單擊圖面可以放大閱讀零件圖)圖號zhjj01：撥叉（鉆鉸孔） 圖號zhjj02：叉子（鉆鉸孔）圖號

3、zhjj03：活塞（鉆孔） 圖號zhjj04：底座（鉆斜孔） 圖號zhjj05：楔塊（鉆斜孔） 圖號zhjj06：支座（刨面和槽）圖號zhjj07：支架（銑斜槽） 圖號zhjj08：鼓輪（銑斜面）圖號zhjj09：滑塊（銑雙斜面） 圖號zhjj10：托腳（銑開口槽）2實驗任務：每個實驗小組中必須任選銑剝類零件、鉆鉸類零件各一個，根據零件圖的加工要求，合作完成拆裝兩套組合夾具，具體實驗任務如下： 確定這兩個零件各加工表面的加工方法，分析零件加工工藝過程，并設計2 / 21選定零件的機械加工工藝規(guī)程；分析指定工序加工表面的機械加工定位原理、并選擇合理的定位元件； 分析該加工表面的夾緊原理（夾緊力的

4、方向、夾緊力的作用點和夾緊力的大小），確定夾緊方案，并選擇合適的夾緊機構； 如需要設置鉆、鏜刀具的導向裝置時，選擇合適的鉆模或對刀裝置； 根據定位和夾緊方案，畫出該零件的工序簡圖。 根據工序圖的定位和夾緊方案，組裝完成合理、完整的組合夾具裝置。 每個學生選擇一套組合夾具，對有關機械零部件進行實際測量和機械繪圖，現場完成該套組合夾具的部件裝配圖和主要基礎元件、支承元件、定位元件和夾緊元件的機械制圖任務（只要求大致按比例繪圖）、以作為設計性實驗的主要成果。 學生做完實驗后，根據上述實驗過程，寫出詳細的實驗報告。要求：組合夾具有關機械零件草圖、裝配草圖必須現場繪制完成，經指導教師簽字后有效，未經簽字

5、，實驗報告成績無效。3實驗報告要求實驗報告，包含如下內容：1 畫出零件圖，并對該零件進行工藝分析，確定各表面的定位基準面、機械加工方法、定位原理并擬定工件的簡要加工工藝路線；2 分析指定加工表面的定位原理和夾緊原理，并畫出工序圖；3 將現場測繪的機械零件草圖部件裝配草圖以A4復印紙重新繪制成較規(guī)范圖紙，附在實驗報告后面。（經指導教師簽字的零部件草圖，隨實驗報告一起上交）4 做完綜合設計性實驗后的收獲、體會與感想。4.注意事項： 實驗前學生必須進行預學習，認真閱讀教材和實驗指導書，分析工件定位、夾緊的概念，寫出其中一個零件的機械加工工藝過程、畫出指定加工表面的加工工序圖、初步了解組合夾具的各種元

6、件及用途，并寫出預學習報告。學生通過組合夾具的組裝實驗，初步了解機床與組合夾具之間的相互聯系，掌握組合夾具的結構組成原理。通過對機械零部件的實際測繪，提高學生的機械制圖能力和機械設計能力。實驗時嚴格執(zhí)行實驗室的規(guī)章制度，嚴格按操作規(guī)程操作。實驗過程中嚴禁戲耍打鬧，確保實驗安全順利完成。學生在指導教師的指導下完成整個實驗，指導教師只給學生答疑，但不提供具體的實驗方案。四 . 實驗步驟1.指導教師提供有關組合夾具設計性實驗的實驗指導書的電子文檔，學生必須提前加以認真閱讀，以熟悉實驗要求和過程。學生必須寫出預習報告。（學生應提前三天領取實驗報告紙）2. 了解組合夾具各個元件的功能和作用；2 / 21

7、3. 每個學生任意選擇銑、刨類零件和鉆削類零件各一個，對零件進行工藝分析，畫出工序簡圖；4. 根據工序圖，選擇組合夾具元器件，組裝成合理完整的組合夾具。 5. 現場測量并繪制某套組合夾具的零部件裝配草圖。 6. 認真、詳細地撰寫實驗報告。五 . 設計性實驗教學的考核辦法指導教師在指導過程中，注意考察學生的動手能力和刻苦鉆研的工作態(tài)度，作為學生評定實驗成績的重要依據之一。指導教師根據學生在實驗操作中的工作表現和實驗報告質量，給出學生的實驗成績（實行優(yōu)、良、中、及格和不及格五級分制）。實驗成績將計入機械制造技術基礎課程綜合考試成績中（平時成績占30，其中實驗成績占10）、（從機自04級開始執(zhí)行）。

8、六 . 組合夾具基本概念 （一）概述夾具，尤其是機床夾具，在機械制造中應用很廣。由機床夾具和機床、刀具、工件組成的加工工藝系統(tǒng)，能夠根據工藝要求，迅速實現工件的定位和夾緊，并在加工過程中保持它們之間的正確相對位置。使用夾具，可提高勞動生產率和加工精度。夾具是重要的機械制造工藝裝備，其主要作用包括：1） 提高加工精度和保證產品質量。2） 提高勞動生產率和降低加工成本。3） 擴大機床的工藝范圍。4） 減輕工人的勞動強度?，F代的組合夾具是伴隨著大批大量生產的發(fā)展而出現的，早期的夾具為專用夾具。隨著近代工業(yè)的不斷發(fā)展，產品不斷的更新換代，零件的結構和尺寸參數亦發(fā)生變化，原有的專用夾具就要報廢，必須設計

9、新的專用夾具，顯然，在經濟上和生產周期上是非常不合理的。為解決這個問題，從本世紀四十年代開始，科技人員就著手研制能夠適合單件小批量和成批生產的可多次重復使用的夾具，即組合夾具。組合夾具的使用范圍：組合夾具的使用范圍十分廣泛。從不同生產類型講，由于組合夾具靈活多變和便于使用，它最適合于品種多、產品變化快、新產品試制和小批量的輪番生產。對成批生產的工廠，也可利用組合夾具代替臨時短缺的專用夾具，以滿足生產要求。大批生產的工廠也可在工具車間、機修車間和試制車間使用組合夾具。近年來，隨著組合夾具組裝技術的提高，不少工廠也在成批生產中使用組合夾具，效果也較好。（二）組合夾具元件我國目前生產和使用的組合夾具

10、，多為槽系組合夾具，其元件間以鍵和鍵槽定位。用孔和圓銷定位的組合夾具稱作孔系組合夾具，也已在生產中使用。3 / 211 元件的編號 組合夾具根據其承載能力的大小分為三種系列： 16mm槽系列，俗稱大型組合夾具； 12mm槽系列，俗稱中型組合夾具； 8mm、6mm槽系列，俗稱小型組合夾具。其劃分的依據主要是連接螺栓的直徑、定位鍵槽尺寸及支承件界面尺寸。 組合夾具的分類編號原則和標記方法，按照原機械工業(yè)部標準(JB281479)規(guī)定如下：1） 編號方法元件分類編號以分數形勢表示。1. 分子表示元件的型、類、組、品種，稱之為“分類編號”。元件分大、中、小三個類型，用漢語拼音大、中、小三字的字頭表示：

11、D-大（Da）型組合夾具元件，即16mm槽系列組合夾具元件;Z-中（Zhong）型組合夾具元件，即12mm槽系列組合夾具元件;X-小（Xiao）型組合夾具元件，即8mm或6mm槽系列組合夾具元件。元件的類、組、品種各用一位數字表示。第一位數字表示元件的“類”，按元件的用途劃分，用數字19表示。1-基礎件；2-支承件；3-定位件；4-導向件；5-壓緊件；6-緊固件；7-其它件；8-合件；9-組裝用工具和輔具。第二位數字表示元件類中的“組”，按元件的用途劃分，用數字09表示。第三位數字表示“組”中的“品種”，按元件的結構特征劃分，用數字09表示。2. 分母表示元件的規(guī)格特征尺寸，一般用L×

12、;B×H 表示規(guī)格尺寸?！纠?型別（中型），亦稱12mm槽系列 類別，支承件類 組別，支承件中的5號組 品種，伸長板中的4號品種 Z 2 5 4 180×90×302） 元件的分類組合夾具元件的分類，主要根據元件的結構、形狀和用途而劃分的。組合夾具元件，按其用途不同，可劃分為八大類，詳見表1表1 元件類別及用途序號類別作 用序號類別作 用1基礎件夾具的基礎元件5壓緊件作壓緊元件或工件的元件2支承件作夾具骨架的元件6緊固件作緊固元件或工件的元件4 / 213定位件元件間定位和工件正確安裝用的元件7其它件在夾具中起輔助作用的元件4導向件在夾具上確定切削工具位置的元件

13、8合 件用于分度、導向、支承等的組合件2.元件的名稱、結構及尺寸標注要組裝好夾具，必須熟悉各類元件的結構、尺寸和使用方法，才能充分發(fā)揮各種元件的效能和特長，組裝出剛度大、結構良好和使用方便的夾具。1985年機械工業(yè)部頒布了“12mm槽系列組合夾具元件”部標準(JB3930.13930.119-85)。各類元件名稱、結構和尺寸標注如下。第一類，基礎件：包括方型基礎板、長方形基礎板和基礎角鐵等；第二類，支承件：包括各種墊片、墊板、支承、角鐵、V型角鐵、伸長板和菱形板等；第三類，定位件：包括各種鍵、定位銷、定位盤、角度定位件、定位支承、定位板和V型件；第四類，導向件：包括各種鉆模板、鉆套、鉸套和導向

14、支承等；第五類，壓緊件：包括各種壓板；第六類，緊固件：包括各種螺栓、螺釘、螺母和墊片等；第七類，其它件：包括除上述六類外的各種用途的單件元件，如連接板、滾花手柄、各種支釘和支承冒、支承環(huán)、彈簧、二爪支承、三爪支承及平衡塊等。另外還有一些組合件及組裝工具和輔具等，可參見有關資料。（三） 工件在組合夾具中的定位與夾緊1.工件的定位 1）定位在機械加工中，為了保證工件各加工表面間的相互位置精度，工藝系統(tǒng)的各要素，即機床、刀具、組合夾具及工件之間，要有正確的相對位置關系。而工件相對于刀具或切削成形運動的相對位置關系，是由工件在組合夾具上的定位和組合夾具在機床上的定位來保證的。工件在組合夾具上定位的任務

15、是，既要保證單個工件相對于已經調整好刀具位置的準確性，又要保證一批工件相對于刀具位置的一致性。 工件定位的準確性和可靠性是影響加工后工件各表面相互位置精度的重要因素。定位的準確性和可靠性，除了與工件定位基準面的制造精度有關外，還取決于夾具元件定位精度和定位結構的合理性。實踐證明，在組裝組合夾具時，首先要熟悉和掌握工件在組合夾具中的定位基本原理和方法，擬定出定位方案，在此基礎上根據工件的加工要求，分析定位的準確性和可靠性，最后通過組裝達到夾具結構的合理化。2）基準基準就是人們在評價或衡量某一事物時，所采用的出發(fā)點或參照物。在機械加工中人們討論工件上某些點、線和面的位置時，總是相對于工件上的另一些

16、點6 / 21、線 和面而言，后者就是衡量前者的參照點、線和面，成為基準。根據基準的性質和作用，可分為設計基準和工藝基準。在工藝基準中又可分為工序基準、定位基準和測量基準。與組合夾具關系較大的是工序基準和定為基準。(1) 工序基準在機械加工工序中確定本工序被加工表面位置的基準被稱為工序基準。在工藝規(guī)程中的工序簡圖上，要表示出被加工表面本道工序基準的尺寸（稱為加工尺寸）和相互位置要求（如平行度、垂直度等）。工序基準可以使工件上的實際表面，也可以是幾何軸線和對稱面。工序基準與設計基準不同，設計基準是零件圖上所用的基準、設計尺寸經過最終加工才能達到。而工序基準是在加工過程中所用的基準。所以工序基準可

17、能是設計基準，也可能不是設計基準，這要根據工件的加工過程來決定。組合夾具是為加工工件的某些表面而組裝的，所以工序基準和加工尺寸是選擇定位基準和組裝夾具的重要依據。(2) 定位基準 用來確定工件相對于夾具位置的基準稱為定位基準。定位基準是工件與夾具定位元件接觸或配合的實際點、線和面。在機械加工過程中，一般將工件視為剛體，剛體上各質點的相對位置是固定不變的。對于單個的工件來說，只要定位基準的位置被確定，其余部分的位置也隨之確定。因此，工件的定位也就是使定位基準獲得確定的位置。2.工件定位原理1) 六點定位原理當工件不受任何條件約束時，其位置是任意的和不確定的。設工件為一理想的剛體，并以一個空間直角

18、坐標系作為參照來觀察剛體的位置變動。由理論力學可知，在空間處于自由狀態(tài)的剛體，具有六個自由度，即沿 x、 y、 z三個坐標軸的移動，和繞著這三個坐標軸的轉動，如圖2所示。這六種位置變動是基本的變動形式，工件在空間的任何位置狀態(tài)，都可由這六種基本位置變動的組合來得到。在機床夾具設計中，用符號 、 、 和 、 、 分別表示沿三個坐標軸移動和繞這三個軸轉動的自由度。從自由度的數量來看，自由狀態(tài)下的工件有六個自由度。當工件受到外界條件約束時，它的某些自由度被限制，所以工件定位的實質就是從加工要求出發(fā)，限制其應該限制的自由度。2) 完全定位與部分定位如圖2所示，當剛體的六個自由度被完全限制時，這種定位叫

19、做工件的完全定位。但在許多情況下，不需要對工件的自由度都限制，只限制那些對加工后位置精度有影響的自由度就可以了，這樣的定位叫做工件的部分定位。在保證加工精度的前提下，部分定位可簡化夾具的結構。6 / 21圖2 剛體在空間的六個自由度3) 欠定位與過定位如果一個定位結構所限制的自由度，沒有完全包括必須限制的自由度，就會發(fā)生工件定位的不足，這種現象為欠定位。欠定位不能滿足加工要求，因此不允許出現。如果在一個定位結構中，不同的支承點重復的限制工件的同一個或幾個自由度，就會發(fā)生工件定位的不穩(wěn)定，這種現象為過定位（或稱重復定位）。過定位結構是否允許，要具體情況具體分析，一般情況下是不允許出現過定位。3.

20、工件的夾緊 在機械加工過程中，切削力、重力、支承反力和慣性力均作用在工件上，為了使工件保持定位時的正確位置，必須將工件夾緊，以使夾緊力與上述各力平衡。夾具中將工件夾緊的機構稱為夾緊機構。對組合夾具的夾緊機構有如下要求：(1) 夾緊不能破壞工件的定位。(2) 加緊后工件和組合夾具元件的變形要小。(3) 夾緊力的大小要適合。(4) 夾緊動作力求迅速、省力。(5) 加緊裝置不要妨礙工件的裝卸。(6) 夾緊力應指向工件各定位基準的支承面，力的作用點應落在支承面內或支承點上。（四） 組合夾具的組裝組裝就是將組合夾具元件按照一定的原則，裝配成具有一定功能的組合夾具的過程。組合夾具的組裝，其本質和設計制造一

21、套專用夾具完全相同，是一個復雜思維（設計）和動手裝配（制造）的過程。但是，組合夾具又有自己的裝配特點和裝配規(guī)律。一般裝配過程為：1. 熟悉有關資料這是組裝過程開始的第一步，其目的在于明確組裝要求和條件，與之有關的資料有如下內容。1）工件(1) 工件形狀與輪廓尺寸；(2) 加工部位與加工方法；(3) 加工精度與技術要求；(4) 定位基準與工序尺寸；(5) 有關前、后工序的要求；(6) 加工批量與使用時間。7 / 212）機床和刀具(1) 機床型號及主要技術參數；(2) 機床主軸或工作臺的安裝尺寸；(3) 可供使用的刀具種類、規(guī)格及特點；(4) 刀具或輔具所要求的配合尺寸。同時，還要了解類似組合夾

22、具的組裝記錄，供組裝時參考。要了解夾具的使用場合，使用條件，加工條件，工人的操作水平等。2.初步擬定方案根據原始資料，應用組合夾具的基本組裝原理來構思夾具的基本結構，一般過程如下。(1)局部結構的構思。一般首先考慮定位方案和定位部分結構，其次考慮刀具引導方案，然后考慮夾緊方案和夾緊部分機構，最后考慮基礎部分和其它部分結構。(2)整體結構的構思。在各局部結構初步確定之后，應考慮如何將這些局部結構連成一個整體，此時應特別注意整體結構和各部分之間的協(xié)調。(3)有關尺寸的計算和分析，其中包括：工件工序尺寸，夾具結構尺寸，測量尺寸，角度及精度分析等。此外，在構思夾具結構時，還需進行必要的受力分析，以保證夾具有足夠的剛度。(4)元件品種、規(guī)格的選用。(5)調整與測量方法的確定。(6)提出專用件及特殊要求。3.試裝按擬定的組裝方案用實際的元件初步組裝成一個“模樣”，以驗證組裝方案是否能滿足工件、機床、夾具、刀具等各方面要求，以及發(fā)現存在的問題和提出改進措施等等。試裝時