機械加工工藝規(guī)程設(shè)計-機床夾具與工件定位

工件以平面作為定位基準(zhǔn)是最常見的一種形式。如箱體零件、盤狀零件。定位元件以平面支承的，通常稱為支承件。分為基本支承和輔助支承?；局С校河脕硐拗乒ぜ杂啥鹊?，即是具有獨立定位作用的定位元件。輔助支承：用來加強工件的支承剛性的，它不起限制工件自由度的作用。一、工件以平面定位工件以平面定位1．基本支承 它有固定支承、可調(diào)支承、自位支承三種形式。（1）固定支承 該種支承裝上夾具后，一般不再拆卸或調(diào)節(jié)。 分為支承釘、支承板兩種。工件以平面定位1）支承釘

通常每個支承釘可視為一點，只能限制一個自由度。根據(jù)支承釘分布的位置而產(chǎn)生不同的作用。 多用作工件平面定位的三點支承或側(cè)面支承，其結(jié)構(gòu)形式有平頭、球頭（圓頭）、齒紋平面（網(wǎng)狀）頂面三種。

圖4-14支承釘結(jié)構(gòu)

a)平頭支承釘b)球頭支承釘c)齒紋平面支承釘4-15a圖中支承釘限制X軸；b圖中支承釘限制繞X軸旋轉(zhuǎn)支承釘不同類型支承釘?shù)氖褂脠龊希浩筋^支承釘：定位平面較光滑的工件；圓頭支承釘：適用于未經(jīng)機械加工的平面定位；網(wǎng)狀頂面支承釘：常用在粗糙表面的側(cè)面定位。支承釘布置的注意事項：對組成主要支承的大平面，應(yīng)盡可能面積大些；對側(cè)面兩點的導(dǎo)向支承應(yīng)盡可能有較長的距離，這樣定位可靠。工件以平面定位2）支承板

支承板多用于工件上已加工平面的定位。 一般說來，支承釘用于較小平面，支承板用于較大平面，有時可用一塊支承板代替兩個支承釘。 支承板有兩種結(jié)構(gòu)形式：A型、B型。支承板A型支承板：結(jié)構(gòu)簡單、制造省工，但埋頭螺釘處清理切屑比較困難；適用于側(cè)面和頂面定位；B型支承板：螺釘處帶有斜凹槽，易于保持工作面清潔，適用于底面定位。圖4-16支承板結(jié)構(gòu)工件以平面定位（2）可調(diào)支承

可調(diào)支承基本形式：由螺釘及螺母組成。適用場合:工件上未經(jīng)機械加工的定位面及形狀變化較大的場合。圖4-18可調(diào)支承及其應(yīng)用

a)可調(diào)支承示例b)可調(diào)支承應(yīng)用

1—調(diào)節(jié)支承釘2—鎖緊螺母工件以平面定位（3）自位支承（浮動支承）

它與工件接觸的幾個工作面能隨工件定位面形狀自行浮動的支承。 常見的有雙接觸點、三接觸點兩種。 適用場合：剛度不足的毛坯平面或不連續(xù)表面的定位中。 注意：每個自位支承，一般只相當(dāng)于一個定位點，即限定一個自由度。（當(dāng)工件以粗基準(zhǔn)平面定位時，即要求增加支承點數(shù)目，以減少工件變形或減少接觸應(yīng)力時，又要求只限制一個自由度時，可使用自位支承。圖4-19自位支承結(jié)構(gòu)

a)、b)二轉(zhuǎn)一c)三轉(zhuǎn)一d)、e)一個小平面轉(zhuǎn)一工件以平面定位2．輔助支承 輔助支承不是定位元件，但它可以在定位過程中增加工件定位的剛性及穩(wěn)定性。 注意： 輔助支承不應(yīng)限制工件的自由度，或破壞工件原來已經(jīng)限制的自由度。 每一工件加工完畢后，一定要將所有輔助支承退回到和新裝上去的工件保證不接觸的位置。圖4-20輔助支承應(yīng)用

1—加工面2—輔助支承圖4-21推式輔助支承

1—支承滑柱2—推桿3—半圓鍵4—手柄5—鋼球圖4-22彈性輔助支承

1—手柄2—螺桿3—滑塊4—支承滑柱1、找正裝夾法找正裝夾法是一種簡單易行的方法，它可分為直接找正裝夾和劃線找正裝夾。（1）直接找正裝夾法

工件在機床上應(yīng)有的位置，是通過一系列的嘗試而獲得的。

方式：工件直接裝上機床，用千分表或劃線盤上的劃針，以目測法校正工件位置。

缺點：費時太多，生產(chǎn)率低，對工人技術(shù)要求高。

適用場合：單件、小批生產(chǎn)中或定位精度要求比較高的場合。(二)工件的安裝方式圖4-5套筒的裝夾簡圖工件的裝夾方法（2）劃線找正安裝

有些重、大、復(fù)雜的工件，往往先在待加工處劃線，然后裝上機床，按所劃的線進(jìn)行找正定位。

適用場合：生產(chǎn)批量較小，毛坯精度較低，以及大型工件等不宜使用夾具的粗加工中。圖4-6工件的劃線找正裝夾工件的裝夾方法2．機床專用夾具裝夾法所謂機床專用夾具，是指為某零件的某道工序而專門設(shè)計制造的夾具。方法：用工件定位基準(zhǔn)或定位基面與夾具上確定工件位置的定位元件接觸或配合來實現(xiàn)定位，用夾具的加緊裝置將工件夾牢。適用場合：產(chǎn)品相對穩(wěn)定，產(chǎn)量較大的場合。特點：保證加工精度；提高生產(chǎn)率；減輕工人勞動強度。返回圖4-7工件的機床專用夾具裝夾

1—夾具體2—工件3—鉆模板

4—引導(dǎo)孔(鉆套)5—定位

元件(支承釘、支承板)一般情況下，在加工過程中工件需要夾緊。若不夾緊，工件在外力作用下就可能發(fā)生移動；同時，工件在定位過程中獲得的既定位置，也要依靠夾緊來保持；有時工件的定位也是在夾緊過程中實現(xiàn)的。設(shè)計夾緊裝置時，首先要合理選擇夾緊點、夾緊力作用方向，并正確確定所需夾緊力大小。然后設(shè)計合適的夾緊機構(gòu)予以保證。一、工件的夾緊及對夾緊裝置的基本要求

夾緊裝置：為保證加工精度和安全生產(chǎn)，工件定位以后必須采用一定的裝置把工件加牢在定位元件上。這種把工件壓緊夾牢的裝置，稱為夾緊裝置。夾緊裝置是夾具的重要組成部分，由于夾緊工件的方式是多種多樣的，因而，夾緊裝置的結(jié)構(gòu)形式也就種類繁多。一般夾緊裝置由動力裝置、中間傳動結(jié)構(gòu)和夾緊元件組成。

(一)夾緊裝置的組成與基本要求夾緊裝置圖4-38夾緊裝置的組成實例

1—液壓缸2—杠桿3—壓塊4—工件

夾緊裝置組成：（1）動力裝置：產(chǎn)生夾緊力的動力源；所產(chǎn)生的力為原始動力。分為機動夾緊（氣動、液壓、電力）和手動夾緊。（2）中間傳力機構(gòu)：變原始動力為夾緊力的中間傳力環(huán)節(jié)稱為中間傳力機構(gòu)。如鉸鏈杠桿、斜楔等。作用主要有三個：①改變夾緊力的大??；②改變夾緊力的方向；③實現(xiàn)自鎖。（3）夾緊元件：是執(zhí)行夾緊的最終元件，直接與工件接觸的元件。如各種螺釘、壓板等。 一般情況把夾緊元件和中間傳動機構(gòu)統(tǒng)稱為夾緊機構(gòu)。有的時候以上三者也會混在一起，很難區(qū)別。對夾緊裝置的基本要求1)夾緊時應(yīng)保證工件的定位，而不能破壞工件的定位。

2)夾緊力的大小應(yīng)適宜，既要保證工件在整個加工過程中位置穩(wěn)定不變，還不能產(chǎn)生振動、變形和表面損傷。

3)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)類型設(shè)計相應(yīng)的夾緊機構(gòu)。

4)為防止夾緊后自動脫開，夾緊機構(gòu)須具備良好的自鎖性能。夾緊力三要素設(shè)計夾具的夾緊機構(gòu)時，所需夾緊力的確定包括三方面的內(nèi)容：夾緊力的作用點、作用點方向及力的大小。(二)夾緊力的確定原則1、夾緊力的作用點夾緊時，夾緊元件與工件表面的接觸位置即為夾緊力作用點。

2、夾緊力的方向在確定夾緊力的方向時，要考慮工件定位基準(zhǔn)所處的位置，以及工件所受外力的作用方向等。

3、夾緊力的大小在確定了夾緊力的作用點和方向之后，還要認(rèn)真確定夾緊力的大小。1)夾緊力應(yīng)落在支承元件上或幾個支承元件所形成的支承平面內(nèi)，這樣夾緊力才不會使工件傾斜而破壞定位。

1、夾緊力的作用點

夾緊時，夾緊元件與工件表面的接觸位置即為夾緊力作用點。圖4-39夾緊力的作用點

1—夾具體2—工件3—支承釘夾緊力的作用點2）夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這對剛性差的工件尤為重要。圖4-40夾緊力的作用點應(yīng)落在工件剛性強的部位上

a)一個夾緊力作用點b)兩個夾緊力作用點夾緊力的作用點3)為提高夾緊的可靠性，防止和減少工件的振動，夾緊力應(yīng)盡可能靠近加工面。圖4-41夾緊力盡可能靠近加工面2．夾緊力的方向

在確定夾緊力的方向時，要考慮工件定位基準(zhǔn)所處的位置，以及工件所受外力的作用方向等有關(guān)。夾緊力的方向1）夾緊力作用力方向應(yīng)不破壞工件定位的準(zhǔn)確性。垂直于工件的主要定位基面，以保證加工精度。圖4-42夾緊力應(yīng)朝向主要基面夾緊力的方向2)應(yīng)選擇所需夾緊力較小的方向。圖4-43鉆孔加工示意圖

a)三者方向一致b)方向相反3．夾緊力的大小夾緊力的大小，對工件裝夾的可靠性，工件和夾具的變形，夾緊裝置的復(fù)雜程度等都有著很大的影響。夾緊力大小的計算方法（簡化計算）：1）平衡計算法。只考慮切削力（或切削矩）對夾緊的影響，并假設(shè)工藝系統(tǒng)是剛性的，切削過程是穩(wěn)定不變的，然后找出加工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理求出夾緊力，最后乘上安全系數(shù)（粗加工取2.5-3，精加工取1.5-2）。

在實際夾具設(shè)計中，對于夾緊力的大小并非所有情況都要用計算確定。如手動夾緊用經(jīng)驗法或類比法。2）經(jīng)驗類比法。前面說過，精確計算夾緊力的大小是件很不容易的事，因此在實際夾具設(shè)計中，有時不用計算的方法來確定夾緊力的大小。如手動夾緊機構(gòu)，常根據(jù)經(jīng)驗或用類比的方法確定所需夾緊力的數(shù)值。但對于需要比較準(zhǔn)確地確定夾緊力大小的，如氣動、液壓傳動裝置或容易變形的工件等，仍有必要對夾緊狀態(tài)進(jìn)行受力分析，估算夾緊力的大小。(1)夾具定位元件與夾具安裝基準(zhǔn)應(yīng)有正確位置關(guān)系因為機床夾具是通過夾具安裝基準(zhǔn)(鉆床和銑床夾具的夾具體底面)裝在機床工作臺上的，所以機床夾具定位元件相對于機床夾具安裝基準(zhǔn)應(yīng)具有正確的位置關(guān)系。

(2)機床夾具應(yīng)正確定位機床夾具裝到機床上時，應(yīng)使機床夾具的安裝基準(zhǔn)相對于機床保持正確位置，即機床夾具相對于機床保持正確位置，這個過程稱為機床夾具的定位。

(3)應(yīng)正確對刀機床夾具裝在機床上后，還應(yīng)使刀具切削刃相對于工件或夾具定位元件具有正確位置關(guān)系，這一過程稱為對刀。一、機床夾具的組成(1)定位元件從上節(jié)對機床專用夾具裝夾工件過程的分析可知，夾具的首要任務(wù)是對工件進(jìn)行快速定位和牢靠夾緊，因此不論何種夾具，都必須設(shè)置用以確定工件正確位置的定位元件。

(2)夾緊裝置在工件定位好正確位置后，將工件牢靠地固定在定位位置的夾緊機構(gòu)。

(3)對刀、導(dǎo)向元件用專用夾具裝夾工件進(jìn)行加工時，基本上都采用調(diào)整法加工。

(4)夾具連接元件夾具最終要安裝在機床上。

(5)夾具體夾具體是夾具的骨架，夾具上的所有組成元件，都必須最終通過它連接成一個有機整體。

(6)其他裝置或元件按照工序的加工要求，有些夾具上還設(shè)有其他裝置或機構(gòu)，如進(jìn)行多工位加工用的分度機構(gòu)、動力裝置的操縱系統(tǒng)等。圖4-8專用機床夾具的組成及其與工件、機床、刀具間的關(guān)系

1．機床專用夾具

通用夾具：指已標(biāo)準(zhǔn)化的，可用于加工同一類型、不同尺寸工件的夾具。機床專用夾具：根據(jù)零件加工工藝過程中專為某一工件的某道工序的需要而專門設(shè)計的夾具，不具備通用性。 優(yōu)點：定位準(zhǔn)確、裝卸工件迅速、效率高、加工質(zhì)量號。適用場合：產(chǎn)品固定，工藝相對穩(wěn)定、批量又大的加工過程。二、機床夾具的分類夾具的分類2．組合夾具

組合夾具：在夾具零件、部件完全標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上，根據(jù)積木化原理，針對不同的加工對象和加工要求，拼裝組合而成的專用夾具。

適用場合：單件小批生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制。返回夾具的分類3．成組夾具 指當(dāng)加工完一種工件后，經(jīng)過調(diào)整或更換個別元件，既可加工另外一種工件的夾具。

主要用于：加工形狀相似、尺寸相近的工件。

適用場合：中小批生產(chǎn)圖4-10車削盤、套類零件內(nèi)、外圓的成組夾具

１—錐柄２—定位襯套３—花盤KH1—鉤形螺栓KH2—定位元件KT1—壓板座組件一、工件定位的六自由度規(guī)則圖4-11工件在空間的六點定位二、確定工件應(yīng)限制的自由度第一類自由度：該自由度會影響加工要求；第二類自由度：該自由度與保證加工尺寸或位置公差無關(guān)。“完全定位”“不完全定位”