機(jī)械工藝工件的裝夾課件

當(dāng)用夾具裝夾工件來(lái)對(duì)進(jìn)行加工時(shí)，必須滿足三個(gè)條件：

1、這批工件在夾具中占有正確的加工位置；2、夾具安裝在機(jī)床上應(yīng)具有準(zhǔn)確的位置；3、刀具相對(duì)夾具應(yīng)具有準(zhǔn)確的位置。這里涉及了三層關(guān)系：工件相對(duì)夾具，夾具相對(duì)于機(jī)床，工件相對(duì)于機(jī)床。工件的最終精度是由工件件相對(duì)于機(jī)床獲得的。所以“定位”也涉及到三層關(guān)系：工件在夾具上的定位；夾具相對(duì)于機(jī)床的定位；工件相對(duì)于機(jī)床的定位；而工件相對(duì)于機(jī)床的定位是通過(guò)夾具來(lái)間接保證的。工件定位以后必須通過(guò)一定的裝置產(chǎn)生夾緊力把工件固定，使工件在加工中保持在準(zhǔn)確定位的位置上，否則，在加工過(guò)程中因受切削力，慣性力等力的作用而發(fā)生位置變化或引起振動(dòng)，破壞了原來(lái)的準(zhǔn)確定位，無(wú)法保證加工要求。這個(gè)過(guò)程稱為夾緊。這種產(chǎn)生夾緊力的裝置便是夾緊裝置。

裝夾方式

工件在機(jī)床上的裝夾方式，取決于生產(chǎn)批量、工件大小及復(fù)雜程度、加工精度要求及定位的特點(diǎn)等。主要裝夾形式有三種：直接找正裝夾劃線找正裝夾夾具裝夾1）直接找正裝夾

將工件裝在機(jī)床上，然后按工件的某個(gè)（或某些）表面，用劃針或用百分表等量具進(jìn)行找正，以獲得工件在機(jī)床上的正確位置。直接找正裝夾效率較低，但找正精度可以很高，適用于單件小批生產(chǎn)或定位精度要求特別高的場(chǎng)合。3）使用夾具裝夾

使用夾具裝夾，工件在夾具中可迅速而正確的定位和夾緊。這種裝夾方式效率高、定位精度好而可靠，還可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和降低對(duì)工人技術(shù)水平的要求，因而廣泛應(yīng)用于各種生產(chǎn)類型。3.1機(jī)床夾具的概述（1）機(jī)床夾具的定義

在機(jī)床上加工工件時(shí)，為了在工件的某一部分加工出復(fù)合工藝規(guī)程要求的表面，加工前需要使工件在機(jī)床上占有正確的位置，即定位。使工件在加工過(guò)程中始終保持在原先確定的位置上，即加緊。在機(jī)床上使工件占有正確的加工位置并使其在加工過(guò)程中始終保持不變的工藝裝備稱為機(jī)床夾具。

（2）機(jī)床夾具的組成

由定位元件、夾緊裝置、安裝連接元件、導(dǎo)向元件、對(duì)刀元件和夾具體等幾部分組成。①定位元件用于確定工件在夾具中的位置，使工件在加工是相對(duì)刀具及運(yùn)動(dòng)軌跡有一個(gè)正確的位置。常用的定位元件有V形塊、定位銷、定位塊等。②夾緊裝置用于保持工件在夾具中的既定位置。它通常包括夾緊元件（如壓板、壓塊）、增力裝置（如杠桿、螺旋、偏心輪）和動(dòng)力源（如氣缸、液壓缸）等組成部分。③安裝連接元件用于確定夾具在機(jī)床上的位置，從而保證工件與機(jī)床之間的正確加工位置。④導(dǎo)向元件和對(duì)刀元件a.用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的元件，稱為導(dǎo)向元件。b.用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱為對(duì)刀元件，如對(duì)刀塊。e.在批量生產(chǎn)中使用夾具時(shí)，由于勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高和允許使用技術(shù)等級(jí)較低的工人操作，故可明顯的降低生產(chǎn)成本。

②機(jī)床夾具的分類按使用機(jī)床類型分類，可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、加工中心夾具和其他機(jī)床夾具等。按驅(qū)動(dòng)夾具的動(dòng)力源分類，可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具和自?shī)A緊夾具等。

按其通用化程度，一般可分為通用夾具、專用夾具、成組夾具以及組合夾具等。

a.通用夾具的結(jié)構(gòu)、尺寸已規(guī)格化，且具有很大的通用性，無(wú)需調(diào)整或稍加調(diào)整就可裝夾不同的工件。b.專用夾具是針對(duì)某一工件的某一工序而專門設(shè)計(jì)和制造的。因?yàn)椴豢紤]通用性，所以?shī)A具可設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便。c.成組可調(diào)夾具是針對(duì)通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來(lái)的，它是在加工某種工件后，經(jīng)過(guò)調(diào)整或更換個(gè)別定位元件和夾緊元件，即可加工另外一種工件的夾具。d.組合夾具是一種由一套標(biāo)準(zhǔn)元件組裝而成的夾具。這種夾具用后可拆卸存放，當(dāng)重新組裝時(shí)有可循環(huán)使用。

3.2工件的定位3.2.1六點(diǎn)定位原理

若要使工件在夾具中獲得唯一確定的位置，就需要在夾具上合理的設(shè)置相當(dāng)于定位元件的六個(gè)支承點(diǎn)，使工件的定位基準(zhǔn)與定位元件緊貼接觸，即可消除工件的所有六個(gè)自由度，這就是工件的六點(diǎn)定位原理。3.2.2六點(diǎn)定位原理的應(yīng)用

①完全定位工件的六個(gè)自由度全部被夾具中的定位原件所限制，而在夾具中占有完全確定的唯一位置，稱為完全定位。②不完全定位根據(jù)工件加工表面的不同加工要求，定位支承點(diǎn)的數(shù)目可以少于六個(gè)。③欠定位按照加工要求應(yīng)該限制的自由度沒(méi)有被限制的定位稱為欠定位。欠定位是不允許的。

④過(guò)定位工件的一個(gè)或幾個(gè)自由度被不同的定位元件重復(fù)限制的定位稱為過(guò)定位。

3.2.3定位與夾緊的關(guān)系定位與夾緊的任務(wù)是不同的，兩者是不能互相取代。定位時(shí)，必須是工件的定位基準(zhǔn)緊貼在夾具的定位元件，否則不稱其是定位，而夾緊則是工件不離開定位元件。

3.3.1粗定位基準(zhǔn)選擇選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，必須要達(dá)到以下兩個(gè)基本要求：其一，應(yīng)保證所有的加工表面都有足夠的加工余量；其二，應(yīng)保證工件加工表面和不加工表面之間具有一定的位置精度。粗基準(zhǔn)的選擇原則如下：

（1）互相位置要求原則（2）加工余量合理分配（3）重要表面原則（4）不重復(fù)使用原則（5）便于工件裝夾原則

由此可以看出，尺寸A的加工誤差增加了一個(gè)從定位基準(zhǔn)（面1）到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（面2）之間尺寸B的誤差，這個(gè)誤差就是基準(zhǔn)不重合誤差。由于基準(zhǔn)不重合誤差的存在，只有提高本道工序尺寸C的加工精度，才能保證尺寸A的精度；當(dāng)本道工序C的加工精度不能滿足要求時(shí)，還需提高前道工序尺寸B的加工精度，這就增加了加工的難度。若按1-16（c）所示面2定位，則符合基準(zhǔn)重合原則，可以直接保證尺寸A的精度。應(yīng)用基準(zhǔn)重合原則時(shí)，要具體情況分析。定位過(guò)程中產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差，是在用夾具裝夾、調(diào)整法加工——批工件時(shí)產(chǎn)生的。若用試切法加工，設(shè)計(jì)要求的尺寸一般可直接測(cè)量，不存在基準(zhǔn)不重合誤差的問(wèn)題。在帶有自動(dòng)測(cè)量的數(shù)控機(jī)床上加時(shí)，可在工藝中安排坐標(biāo)系檢查工步，即每個(gè)零件加工前由CNC系統(tǒng)測(cè)量頭檢測(cè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)并自動(dòng)計(jì)算、修正坐標(biāo)值，消除基準(zhǔn)不重合誤差。在這種情況下，可不必尊筆循基準(zhǔn)重合原則。3.4常見定位方式及定位元件

（1）平面定位工件以平面作為定位基準(zhǔn)時(shí)，所用定位元件一般可分為“基本支承”和“輔助支承”兩類。“基本支承”用來(lái)限制工件的自由度，具有獨(dú)立定位的作用?！拜o助支承”用來(lái)加強(qiáng)工件的支承剛性，不起限制工件自由度的作用。①基本支承有固定、可調(diào)、自位三種型式，它們的尺寸結(jié)構(gòu)已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，可在夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)中查用。

1）固定支承定位元件裝在夾具上后，一般不再拆卸或調(diào)節(jié)，有支承釘與支承板兩種。

2）可調(diào)支承定位元件在定位過(guò)程中，支承釘?shù)母叨瓤筛鶕?jù)需要調(diào)整。

3）自位支承（浮動(dòng)支承）定位元件在定位過(guò)程中，能自動(dòng)調(diào)整位置。

②輔助支承輔助支承用于提高工件裝夾剛度和穩(wěn)定性而不起定位作用。(2)外圓柱面定位工件以外圓柱面作為定位基準(zhǔn)時(shí)，常用V形塊、半圓套、定位套、支承板、錐套和三爪自定心卡盤等定位元件作為中心定位方法。（3）圓孔定位工件以圓孔定位時(shí)，常用的定位元件有定位銷、圓柱心軸和圓錐銷。（4）一面兩孔定位一面兩孔定位是數(shù)控銑床加工過(guò)程中最常用的定位方式之一，即以工件上的一個(gè)較大平面和平面上相距較遠(yuǎn)的兩個(gè)孔組合定位。3.5定位誤差

在金屬切削加工過(guò)程中，能否保證工件的加工精度，取決于刀具與工件之間正確的互相位置，而影響這個(gè)正確位置關(guān)系的誤差因素有以下幾種：（1）定位誤差（2）加工過(guò)程誤差（加工方法誤差）（3）安裝誤差和調(diào)整誤差3.5.1定位誤差的分析和計(jì)算方法

（1）定位誤差包括基準(zhǔn)位移誤差和基準(zhǔn)不重合誤差①基準(zhǔn)位移誤差定位基準(zhǔn)相對(duì)于其理想位置的最大變動(dòng)量，稱為基準(zhǔn)位移誤差。基準(zhǔn)位移誤差是由定位副的制造誤差造成的。當(dāng)心軸水平放置時(shí)，工件在自重作用下與心軸固定單邊接觸[見圖1-32（b）]，此時(shí)基準(zhǔn)位移誤差為：當(dāng)心軸垂直放置時(shí)，工件與心軸任意邊接觸[見圖1-32（c）]，此時(shí)基準(zhǔn)位移誤差為：②基準(zhǔn)不重合誤差定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合而造成的加工誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差。（2）定位誤差的計(jì)算方法計(jì)算定位誤差時(shí)，現(xiàn)分別計(jì)算出基準(zhǔn)不重合誤差。和基準(zhǔn)位移誤差，然后根據(jù)具體情況按下述方法進(jìn)行合成得到定位誤差。當(dāng)工序基準(zhǔn)不在定位面上時(shí),當(dāng)工序基準(zhǔn)在定位面上時(shí)，當(dāng)基準(zhǔn)位移和基準(zhǔn)不重合引起的加工尺寸變化方向相同時(shí)，取“+”；反之取“-”。(3)幾種典型定位方式的定位誤差①工件以平面定位定位基準(zhǔn)位平面時(shí)，其定位誤差主要是由基準(zhǔn)不重合誤差引起的，一般不計(jì)算基準(zhǔn)位移誤差。②工件以圓孔定位工件以圓孔表面為定位基準(zhǔn)時(shí)的定位誤差，與工件圓孔的制造精度、定位元件的放置形式、工件圓孔與定位元件的配合性質(zhì)和工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)是否重合等因素密切相關(guān)。③工件以外圓在V形塊上定位時(shí)的定位誤差銑削如圖1-34（a）所示軸的鍵槽時(shí)，工件以外圓柱面在V形塊上定位[見圖1-34（b）]，定位基準(zhǔn)是工件外圓軸心線，因工件外圓柱面直徑有制造誤差，導(dǎo)致工件在垂直方向上的基準(zhǔn)唯一誤差為：

④工件以一面兩孔定位時(shí)的定位誤差一面兩孔定位時(shí)，定位誤差主要是基準(zhǔn)位移誤差的計(jì)算，這時(shí)定位基準(zhǔn)是兩孔中心的連線，限位基準(zhǔn)是兩銷中心的連線?；鶞?zhǔn)位移誤差有移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)兩種可能。3.6工件的夾緊

3.6.1夾緊裝置的組成和基本要求

（1）夾緊裝置由力源裝置、中間傳力結(jié)構(gòu)、夾緊元件與夾緊機(jī)構(gòu)組成。①力源裝置力源裝置是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。②中間傳力結(jié)構(gòu)中間傳力結(jié)構(gòu)是介于力源和夾緊元件之間的中間機(jī)構(gòu)。它把力源裝置的夾緊作用力傳遞給夾緊元件，然后由夾緊元件最終完成對(duì)工件的夾緊。③夾緊元件與夾緊機(jī)構(gòu)夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件，通過(guò)它和工件受壓面的直接接觸而完成夾緊動(dòng)作；對(duì)于手動(dòng)夾緊裝置來(lái)說(shuō)，夾緊機(jī)構(gòu)則由中間傳力機(jī)構(gòu)和夾緊元件所組成。

（2）

夾緊裝置具備的基本要求①加緊過(guò)程可靠，不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。

②夾緊力的大小適當(dāng)，既要保證工件在加工過(guò)程中其位置穩(wěn)定不變、振動(dòng)小，又要使工件不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的夾緊變形。

③操作簡(jiǎn)單方便、省力、安全。

④結(jié)構(gòu)性好，夾緊裝置的結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單、緊湊，便于制造和維修。（3）夾緊力方向和作用點(diǎn)的選擇①夾緊力應(yīng)朝向主要定位基準(zhǔn)。

②夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，并靠近支承元件的幾何中心。

③夾緊力方向應(yīng)有利于減小夾緊力大小。④夾緊力的方向和作用點(diǎn)應(yīng)施加在工件剛性較好的方向和部位。

⑤夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近工件加工表面。

3.7機(jī)床典型夾具簡(jiǎn)介

3.7.1車床夾具（1）三爪自定心卡盤三爪自定心卡盤時(shí)車床上最常見的自定心夾具。（2）四爪單動(dòng)卡盤四爪單動(dòng)卡盤也是車床上最常見的夾具，它適用于裝夾形狀不規(guī)則或大型的工件，夾緊力較