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1、*1 (第5章 机床夹具) *2 第五章 机床夹具 FIXTURE OF MACHION TOOL 5-1 概述 l1. 工件的安装方法(installing method) l 1) 定位(position) l 在机加工中，必须使工件在机床上或夹具上 占据有一个正确位置，这一过程称为工件的 定位。 *3 l2)夹紧（clamping ) 工件定位后，采用一定机构将其固定，以 保证定位位置不变，称为夹紧。 l3)安装(installation) 工件从定位到夹紧的整个过程，称为安装 。 *4 l 工件在机床上的安装方法主要有三种。 l 1）直接找正安装 l 在四爪卡盘上(chuck with
2、 four jaws)，用划针（精度 可达0.5mm左右），用百分表（0.02mm左右）。 划针 *5 l 找正时间长，生产效率低，多凭经验操作，工人 技术要求高，劳动强度大，适用于： l （1）批量小（单件）。 l （2）对工件定位精度特别高（0.010.005mm）， 采用夹具不能保证，采用精密量具。 *6 l2）划线找正定位安装(marking spotting) l 形状复杂零件，一般用划线（定位精度0.20.5mm），需增加 一道划线工序，定位精度也不高，划线工水平高。 l 适用于：批量小，毛坯精度较低，不宜用夹具的大型工件（铸 件、锻件），如大型机架、机身。 划线 装置 划线 工件
3、毛坯 平台 *7 l 3）采用夹具安装 l 中小尺寸工件，大批量生产。 l 工件装入夹具定位与夹紧，不需要进行校正，定位 精度可达0.01mm。装卸方便。 l 节省辅助时间。 l 但制造费用高，周期长，不适合单件小批量生产。 *8 2.夹具的作用与分类(fixture function and types) 1）夹具在机械加工中的主要作用有： （1）保证加工精度、降低工人技术等级. （2）提高劳动生产率、降低生产成本。 （3）扩大机床工艺范围，实现一机多用。 （4）减轻工人劳动强度。 *9 l 2）夹具类型（type of fixture) l （1）通常夹具 （指已作为机床的附件）三爪、四
4、爪卡盘、铣床上平口虎钳、万能分度 头、电磁吸盘。 l （2）专用夹具 指专为某一工件的某道工序而设计 制造的夹具。 *10 l （3）可调夹具(flexible jig) 指通用可调夹具和成 组夹具，个别零件可换。 l （4）组合夹具(built up jig) 由标准元件组成。 l （5）随行夹具(pallet) 半自动或自动生产线 上使用的夹具。 定位元件 *11 l 3.夹具的组成 主要部分有： l 1）定位元件(setting element) 确定工件在夹具中位置的元件。 l 2）夹紧机构（clamp syastem） 用来夹紧工件的机构。 l 3）夹具体(fixture base)
5、 用来连接夹具多元件及其装置，使其成为整体 的基础件。 *12 l 4）其它元件及装置 (1)导向元件(director element) 确定夹具与机床或刀具相对位置的元件。 L Location pin Location plate Guiding bush L Drill *13 l(2)对刀元件 确定刀具与夹具相对位置的元件。 h 3 21 5 4 1- 工件；2- 铣刀；3- 塞尺；4-对刀块；5-夹具体 *14 l(3)连接元件(connection element) 用来与机床有关部位进行连接，确定夹具相对机床 位置的元件。 k6 H7 20 定位键 机床工作台 夹具 *15 l
6、(4)分度装置(dividing apparatus)：利用它进 行分度加工。 *16 Clamping set workpiece Guide set Fixture base Location element 活塞镗孔夹具 *17 5-2 工件的定位 workpiece location l 1. 工件定位 l 指工件在加工前相对于机床和刀具占有正确的加 工位置，它包括工件在夹具中的定位，夹具在机 床上的安装以及夹具相对刀具的正确位置。 1.工件定位的基本原理 basic principle of workpiece location *18 Z Y X O *19 定位（六点定位原理）
7、Z Y X O 2.完全定位和不完全定位 1）完全定位 工件的六个不定度（自由度 freedom degree）全部被限制。 *20 活塞销孔镗孔 Z X Y O 6个自由度全部限制 a b *21 l 2）不完全定位 (imperfection location) 根据加工要求，工件不需要限制全部不定度， 如平面加工。 Z Y X O 一个平面限制3个自由度 加工面 *22 l 3.欠定位与过定位 (lack of location , over location) l 1）欠定位：指工件定位时，支承点所限制的不定 度数目少于工件的工序加工要求必须限制的不定 度数目。 l 欠定位不允许存在，
8、可用毛坯上的划线痕来限制 某个不定度。 *23 加工矩形槽时，如果仅限制5个自由度， 而不限制y方向的自由度，不能保证L 尺寸，属于欠定位 L A向 A向 Y X Z O V m part1part2 *24 l 2）过定位 l 指工件上的某一个不定度被几个点支承重复限制的 现象。 长V型块可限制4个自由度，ZX XZ 、 、 X Z Y O A支承点 A支承点重复限制 Z *25 l 例：齿轮轮齿加工中，采用平 面及中心孔定位，易造成齿轮 与定位平面接触不良。 l 过定位是不允许的（一般情况 下），但如果不互相干涉，这 种过定位是可用的，有时是必 要的。 Z Y X O *26 支承平面可限
9、制个自由度， 长圆柱销可限制4个自由度， Z X X X 、Y Y 、 Y 、 Z Y X O 支承平面 圆柱销 *27 5-3 定位元件和工件的定位误差 location element and location error of workpiece l 1.保证规定加工精度的条件 使用夹具加工一批工件时，除了要求工件安装可靠 、操作方便、调整迅速外，主要的要求是保证加工精度 。 l 影响加工精度的误差因素有： l 1）定位误差(location error) l 指一批工件在夹具中定位时，由于定位不准确引起工件 在加工尺寸方向上的最大变动量。 *28 l （1）基准不重合误差 l 设计基准
10、与定位基准不重合，引起工件的设计基准相对于 定位基准的最大变化量。 l 例：加工尺寸l l L+L B *29 l L Z X Y O L l L Z X Y O (L- l) L *30 l(2)基准位移误差 l(displacement error of datum) l 由于工件定位基准和夹具定位元件的定位面的制 造误差，引起一批工件的定位基准的最大位置变 化。这类误差只有在用夹具安装加工一批工件时 才会产生。 l 例：孔与销配合。 O,o h *31 Location pin h h O,o o o A A A- A workpiece *32 l 2）导向误差调 l 夹具的定位元件与
11、对刀或导向元件之间的位置不准确，引 起的误差。 l 钻、镗夹具中，刀具或刀杆与导套的位置误差以及间隙均 引起导向误差。 L Location pin Location plate Guiding bush l *33 l 3）夹具安装误差安 l 夹具与机床间用定位键连接。定向元件与定位元件之 间的误差引起加工误差。 A - A 机床 A A 夹具体 定位键 工件 刀具移动方向 *34 l 4）加工方法误差加工 l 工件在加工过程中产生的误差，该误差与机床运 动精度以及工艺系统的变形、刀具调整、磨损等 因素有关。所以加工中应考虑上述所有误差的综 合影响，使其不超出工件所允许的公差工件，即 ： l
12、 定+ 调-安+ 加工工件 l 一般“定位误差定”为加工允差的1/3比较合适。 *35 l 2.定位元件 l 1）工件以平面定位 l （1）基本支承 l 限制工件不定度，具有独立的定位作用。 l （2）辅助支承 l 加强工件的支承刚度，不限制不定度的作用 *36 l （1）基本支承 l a.固定：支承钉、支承板，用于平面定位的3点支承或侧 面支承2点 l 例：平头、精基准支承；圆头、粗基准支网纹，防止工件 受力滑动，侧面支承。 l b.可调：高度可调节(粗基准)。 A向A向 *37 l c.自位：浮动支承（粗基准），它与工件的几个工作点能 随工件定位面形状自行浮动的支承，只当作一个定位支承 限
13、制一个不定度，支承的稳定性较差。 l 辅助支承（辅助定位支承） 提高工件安装的刚度和稳定性。 *38 l 2）工件以外圆柱面定位 l 工件以外圆定位的定位元件有V型块，圆形或 半圆定位套。 l V型块用于完整或不完整外圆柱面的定位。 l （1）V型块结构与特性 l 一般用20钢，渗碳0.81mm，淬火HRC54-60， l 用45钢或铸铁，镶渗碳淬火钢或硬质合金定位面 。 l 夹角60，90，120，以90为常用。 *39 o z y x Z、YYZ、 、 ZY 、 o z y x *40 l（2）V型定位误差 l长、短V型块 l长V型块限制4个自由度 o y z x 长V型块可限制4个自由度
14、，ZX XZ 、 、 *41 l短V型块限制2个自由度。 z y x o 短V型块可限制2个自由度，Z X 、 *42 lV型块具有对中作用的定位元件 l工件上定位基准轴线与V型块两斜面的对称 中心平面重合，起对中作用。 夹角90 *43 H3 夹角90 o1 o F A A o1 o F A A H1 H2 H1 H2 H3 d d/2 E E 零件外圆 0 d -d *44 基准位移o1o O1 O /2 E1 E F *45 o1 o F A A E E H1 *46 o1 o F A A H1 H2 H3 E E H1 H2 H3 *47 夹角90 o1 A o H 例：零件外圆圆直径
15、，求H的定位误差H H=0 *48 l 3）工件以两孔定位 l 例：缸套、活塞等零件采用内孔定位。 l （1）圆柱销定位 l 长销：L/d0.8-1； l 短销: L/d0.4。 l L 指工件与定位销接触长度。 l 固定销配合H7/r6装在夹具体上。 l 可换式（衬套与夹具体H7/n6，衬套与销H7/h6）d16用 T8钢，HRC55-60；d16，20#，渗碳0.81.2mm， HRC55-60。 L d *49 l 设工件孔直径 ； l 定位销直径为 水平放置 O1 O （间隙） *50 l 垂直放置 O1 O2O2 O1 *51 l （2）心轴 l 主要用于车床、磨床以及齿轮加工机床上
16、长心 轴（4个自由度）与短心轴（2个自由度）。 l L/d0.4（短）；L/d0.8-1（长） l 带有锥度的心轴，工件可楔紧在心轴上，锥度通 常在1/50001/1000。 工件 心轴 *52 l 3）以工件上的两孔一面定位 l 采用一面两孔方法，可适合较多工序，因此符合 基准统一原则。 l 孔与销的配合间隙 ， 。 l 若一面两销，则会产生过定位。 12 *53 D2最小，d2 销最大 假定孔1与轴（销）1轴线重合，当孔距最大 ，销距最小,不产生干扰。 *54 *55 l 由于销2直径减小较多，两个定 位销与两定位孔上下错移接触 ，使工件上两孔轴线相对于夹 具上两轴连线偏转一个角度， 影响工件定位精度。 l 采用削边销（菱形销），可做 得尽可能大，孔2与销2之间有 必要的最小配合间隙即可： holl Cylinder pin Lozenge pin *56 L M N 销2 d2
