《組合夾具綜合試驗》-指導(dǎo)書教程文件

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。組合夾具綜合試驗指導(dǎo)書-組合夾具設(shè)計性實驗實驗指導(dǎo)書適用專業(yè)：機械工程及自動化一實驗?zāi)康碾S著科學(xué)技術(shù)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(chǎn)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(jīng)濟效果。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(shè)計原理、以及簡單的裝配技術(shù)。實驗中，學(xué)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(shè)計和裝備設(shè)計方面的知識，才能完成本實驗。工藝規(guī)程的設(shè)計、組合夾具元器件的選擇，組合

2、夾具裝配方案的確定以及自己動手組裝組合夾具，這些都具有設(shè)計性。加強學(xué)生綜合運用各種專業(yè)知識的能力、開拓學(xué)生的創(chuàng)造性思維、提高學(xué)生的動手能力、機械制圖能力，是開設(shè)本實驗的根本初衷。二實驗所需設(shè)備1、十套典型零件的組合夾具組件，每套包括鉆削類和銑（或刨）削類組合夾具，如基礎(chǔ)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(nèi)容和要求實驗分組每班分成二個大組，每1620人為一個大組。每2人為一小組，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zhjj

3、03：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(wù)：每個實驗小組中必須任選銑削類零件、鉆鉸類零件各一個，根據(jù)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(wù)如下：=1*GB2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(shè)計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；=2*GB2分析該加工表面的夾緊原理（夾緊力的大小、方向

4、、作用點），確定夾緊方案，并選擇合適的夾緊機構(gòu)；=3*GB2如需要設(shè)置鉆、鏜刀具的導(dǎo)向裝置時，選擇合適的鉆?；?qū)Φ堆b置；=4*GB2根據(jù)定位和夾緊方案，畫出該零件的工序簡圖。=5*GB2根據(jù)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。=6*GB2每個學(xué)生選擇一套組合夾具，對有關(guān)機械零部件進行實際測量和機械繪圖，現(xiàn)場完成該套組合夾具的部件裝配圖和主要基礎(chǔ)元件、支承元件、定位元件和夾緊元件的機械制圖任務(wù)（只要求大致按比例繪圖）、以作為設(shè)計性實驗的主要成果。學(xué)生做完實驗后，根據(jù)上述實驗過程，寫出詳細的實驗報告。要求：組合夾具有關(guān)機械零件草圖、裝配草圖必須現(xiàn)場繪制完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽字后有

5、效，未經(jīng)簽字，實驗報告成績無效。3實驗報告要求實驗報告，包含如下內(nèi)容：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(zhǔn)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；分析指定加工表面的定位原理和夾緊原理，并畫出工序圖；將現(xiàn)場測繪的機械零件草圖部件裝配草圖以A4復(fù)印紙重新繪制成較規(guī)范圖紙，附在實驗報告后面。（經(jīng)指導(dǎo)教師簽字的零部件草圖，隨實驗報告一起上交）做完綜合設(shè)計性實驗后的收獲、體會與感想。4.注意事項：實驗前學(xué)生必須進行預(yù)學(xué)習(xí)，認真閱讀教材和實驗指導(dǎo)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件及用

6、途，并寫出預(yù)學(xué)習(xí)報告。學(xué)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(lián)系，掌握組合夾具的結(jié)構(gòu)組成原理。通過對機械零部件的實際測繪，提高學(xué)生的機械制圖能力和機械設(shè)計能力。實驗時嚴(yán)格執(zhí)行實驗室的規(guī)章制度，嚴(yán)格按操作規(guī)程操作，確保實驗安全順利完成學(xué)生應(yīng)獨立完成整個實驗，指導(dǎo)教師只給學(xué)生答疑，但不提供具體的實驗方案。四.實驗步驟1.學(xué)生根據(jù)組合夾具設(shè)計性實驗實驗指導(dǎo)書，提前閱讀并熟悉實驗要求和過程，寫出預(yù)習(xí)報告。（采用專用實驗報告紙）2.了解組合夾具各個元件的功能和作用；3.每個學(xué)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(jù)工序圖，選擇組合夾具元器

7、件，組裝成合理完整的組合夾具。5.現(xiàn)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(shè)計性實驗教學(xué)的考核辦法指導(dǎo)教師在指導(dǎo)過程中，注意考察學(xué)生的動手能力和刻苦鉆研的工作態(tài)度，作為學(xué)生評定實驗成績的重要依據(jù)之一。指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生在實驗操作中的工作表現(xiàn)和實驗報告質(zhì)量，給出學(xué)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(shù)基礎(chǔ)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）。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(yīng)用很廣，是機械制造過程中的重要工藝裝備，其主要作用包括：提高加工精度

8、和保證產(chǎn)品質(zhì)量；提高勞動生產(chǎn)率和降低加工成本；擴大機床的工藝范圍；減輕工人的勞動強度。定位裝置夾緊裝置夾具體其它裝置或元件作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力作用時不離開已經(jīng)占據(jù)的正確位置。將夾具上的所有組成部分，聯(lián)接成為一個整體的基礎(chǔ)件。包含對刀元件、導(dǎo)向元件、分度裝置、連接元件等。夾具的組成現(xiàn)代的組合夾具是伴隨著大批大量生產(chǎn)的發(fā)展而出現(xiàn)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(chǎn)品不斷的更新?lián)Q代，零件的結(jié)構(gòu)和尺寸參數(shù)亦發(fā)生變化，原有的專用夾具就要報廢，必須設(shè)計新的專用夾具，顯然，在經(jīng)濟上和生產(chǎn)周期上是非常不合理的。為解決這個問題，從

9、本世紀(jì)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(chǎn)的可多次重復(fù)使用的夾具，即組合夾具。通用夾具可調(diào)夾具專用夾具組合夾具成組夾具按用途分類組合夾具的使用范圍：組合夾具的使用范圍十分廣泛，由于其靈活、多變和易于使用，它最適合于品種多、產(chǎn)品變化快、新產(chǎn)品試制和小批量的輪番生產(chǎn)。對成批生產(chǎn)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(chǎn)要求。大批生產(chǎn)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(shù)的提高，不少工廠也在成批生產(chǎn)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(chǎn)和使用的組合夾具，可分為槽系組合夾具和孔系組合夾具。槽系組合夾

10、具元件間以鍵和鍵槽定位?？紫到M合夾具用孔和圓銷定位?？紫到M合夾具槽系組合夾具1元件的編號組合夾具根據(jù)其承載能力的大小分為三種系列，其劃分的依據(jù)主要是連接螺栓的直徑、定位鍵槽尺寸及支承件界面尺寸如：16mm槽系列大型組合夾具；12mm槽系列中型組合夾具；8mm、6mm槽系列小型組合夾具。組合夾具的分類編號原則和標(biāo)記方法，按照原機械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)(JB281479)規(guī)定如下：1）編號方法元件分類編號以分?jǐn)?shù)形勢表示。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：D-大（Da）型組合夾具元件，即16mm槽系列組合夾具元件;Z-中（Zhon

11、g）型組合夾具元件，即12mm槽系列組合夾具元件;X-?。╔iao）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(shù)字表示。第一位數(shù)字表示元件的“類”，按元件的用途劃分，用數(shù)字19表示：1-基礎(chǔ)件；2-支承件；3-定位件；4-導(dǎo)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(shù)字表示元件類中的“組”，按元件的用途劃分，用數(shù)字09表示。第三位數(shù)字表示“組”中的“品種”，按元件的結(jié)構(gòu)特征劃分，用數(shù)字09表示。2、分母表示元件的規(guī)格特征尺寸，一般用LBH（長寬高）表示規(guī)格尺寸。【例】型別（中型），亦稱12mm槽系列類別，支承件類組別，支

12、承件中的5號組品種，伸長板中的4號品種Z25418090302）元件的分類組合夾具元件的分類，主要根據(jù)元件的結(jié)構(gòu)、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部件1基礎(chǔ)件夾具的基礎(chǔ)元件方型基礎(chǔ)板、長方形基礎(chǔ)板和基礎(chǔ)角鐵等2支承件用做不同高度的支承和各種定位支承平面各種墊片、墊板、支承、角鐵、V型角鐵、伸長板和菱形板等3定位件元件間定位和工件正確安裝用的元件各種鍵、定位銷、定位盤、角度定位件、定位支承、定位板和V型件4導(dǎo)向件在夾具上確定切削工具位置的元件各種鉆模板、鉆套、鉸套和導(dǎo)向支承等5壓緊件作壓緊元件或工件的元件各種壓板6緊固件緊固元

13、件或工件各種螺栓、螺釘、螺母和墊片等7其它件在夾具中起輔助作用的元件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。8合件用于分度、導(dǎo)向、支承等的組合件不可拆卸，有定位合件、導(dǎo)向合件、分度合件、支承合件、夾緊合件等要組裝好夾具，必須熟悉各類元件的結(jié)構(gòu)、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(jié)構(gòu)良好和使用方便的夾具。基礎(chǔ)件支承件定位件導(dǎo)向件壓緊件緊固件其它件合件（三）工件在組合夾具中的定位與夾緊圖1定位及夾緊符號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

14、，即機床、刀具、組合夾具及工件之間，要有正確的相對位置關(guān)系。而工件相對于刀具或切削成形運動的相對位置關(guān)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(wù)是，既要保證單個工件相對于已經(jīng)調(diào)整好刀具位置的準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)確性和可靠性，除了與工件定位基準(zhǔn)面的制造精度有關(guān)外，還取決于夾具元件定位精度和定位結(jié)構(gòu)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(chǔ)上根據(jù)工件的加工要求，分析定位的準(zhǔn)

15、確性和可靠性，最后通過組裝達到夾具結(jié)構(gòu)的合理化。2）基準(zhǔn)基準(zhǔn)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點、線和面而言，后者就是衡量前者的參照點、線和面，即為基準(zhǔn)。根據(jù)基準(zhǔn)的性質(zhì)和作用，可分為設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。在工藝基準(zhǔn)中又可分為工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)。與組合夾具關(guān)系較大的是工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)（如圖3）?；鶞?zhǔn)設(shè)計基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)工序基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)測量基準(zhǔn)與組合夾具關(guān)聯(lián)較大圖3基準(zhǔn)的分類工序基準(zhǔn)在機械加工工序中確定本工序被加工表面位置的基準(zhǔn)被稱為工序基準(zhǔn)。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

16、準(zhǔn)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(zhǔn)可以是工件上的實際表面，也可以是幾何軸線和對稱面。工序基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不同，設(shè)計基準(zhǔn)是零件圖上所用的基準(zhǔn)、設(shè)計尺寸經(jīng)過最終加工才能達到。而工序基準(zhǔn)是在加工過程中所用的基準(zhǔn)。所以工序基準(zhǔn)可能是設(shè)計基準(zhǔn)，也可能不是設(shè)計基準(zhǔn)，這要根據(jù)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(zhǔn)和加工尺寸是選擇定位基準(zhǔn)和組裝夾具的重要依據(jù)。定位基準(zhǔn)用來確定工件相對于夾具位置的基準(zhǔn)稱為定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)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(zhì)點的相對位置是固定不變的。

17、對于單個的工件來說，只要定位基準(zhǔn)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(zhǔn)獲得確定的位置。2.工件定位原理六點定位原理基準(zhǔn)軸第二定位基準(zhǔn)面第三定位基準(zhǔn)面基準(zhǔn)軸主定位基準(zhǔn)面基準(zhǔn)軸當(dāng)工件不受任何條件約束時，其位置是任意的和不確定的。設(shè)工件為一理想的剛體，并以一個空間直角坐標(biāo)系作為參照來觀察剛體的位置變動。由理論力學(xué)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(biāo)軸的移動，和繞著這三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動，如圖4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(shè)計中，用符號、和、分別表示沿三個

18、坐標(biāo)軸移動和繞這三個軸轉(zhuǎn)動的自由度。從自由度的數(shù)量來看，自由狀態(tài)下的工件有六個自由度。當(dāng)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(zhì)就是從加工要求出發(fā)，限制其應(yīng)該限制的自由度。圖4剛體在空間的六個自由度完全定位與部分定位如圖4所示，當(dāng)剛體的六個自由度被完全限制時，這種定位叫做工件的完全定位。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(jié)構(gòu)。欠定位與過定位如果一個定位結(jié)構(gòu)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(xiàn)象為欠定

19、位。欠定位不能滿足加工要求，因此不允許出現(xiàn)。如果在一個定位結(jié)構(gòu)中，不同的支承點重復(fù)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(xiàn)象為過定位（或稱重復(fù)定位）。過定位結(jié)構(gòu)是否允許，要試具體情況具體分析，一般情況下是不允許出現(xiàn)過定位。完全定位不完全定位在夾具中限制工件的自由度欠定位過定位工件的六個自由度被完全限制了的定位。在滿足加工要求的前提下，工件的六個自由度沒有被完全限制的現(xiàn)象。根據(jù)加工要求應(yīng)該限制的自由度而沒有限制的現(xiàn)象。工件的某個自由度被重復(fù)限制的現(xiàn)象稱為過定位。3.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

20、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(gòu)稱為夾緊機構(gòu)。對組合夾具的夾緊機構(gòu)有如下要求：（1）夾緊不能破壞工件的定位。（2）夾緊力的大小要適合，加緊后工件和組合夾具元件的變形要小。（3）夾緊動作力求迅速、省力。（4）加緊裝置不要妨礙工件的裝卸?；緤A緊機構(gòu)斜楔夾緊機構(gòu)偏心夾緊機構(gòu)定心：位于中心、對中。用偏心件直接或間接夾緊工件的機構(gòu)。螺旋夾緊機構(gòu)特點：夾緊力小，費時組合。螺旋壓板夾緊機構(gòu)定心夾緊機構(gòu)特點：夾緊力可靠，應(yīng)用廣泛。特點：動作慢，費時。單螺旋夾緊機構(gòu)（5）夾緊力應(yīng)指向工件各定位基準(zhǔn)的支承面，力的作用點應(yīng)落在支承面內(nèi)或支承點上。（四）組合夾具的組裝組裝就是將組合夾具

21、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(zhì)和設(shè)計制造一套專用夾具完全相同，是一個復(fù)雜思維（設(shè)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(guān)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(guān)的資料有如下內(nèi)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(shù)要求；（4）定位基準(zhǔn)與工序尺寸；（5）有關(guān)前、后工序的要求；（6）加工批量與使用時間。2）機床和刀具（1）機床型號及主要技術(shù)參數(shù)；（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(jù)原始資料，應(yīng)用組合夾具的基本組裝原理來構(gòu)思夾具的基本結(jié)構(gòu)，一般過程如下。(1)局部結(jié)構(gòu)的構(gòu)思。一般首先考慮定位方案和定位部分結(jié)構(gòu)，其次考慮刀具引導(dǎo)方案，然后考慮夾緊方案和夾緊部分機構(gòu)，最后考慮基礎(chǔ)部分和其它部分結(jié)構(gòu)。(2)整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)思。在各局部結(jié)構(gòu)初步確定之后，應(yīng)考慮如何將這些局部結(jié)構(gòu)連成一個整體，此時應(yīng)特別注意整體結(jié)構(gòu)和各部分之間的協(xié)調(diào)。(3)有關(guān)尺寸的計算和分析，其中包括：工件工序尺寸，夾具結(jié)構(gòu)尺寸，測