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1、第三节 数控机床上的工装夹具一、机床夹具概述在数控机床上加工零件时，为了保证加工精度，必须先使工件在机床上占据一个正确的位置，即定位，然后将其夹紧。这种定位与夹紧的过程称为工件的装夹。二、机床夹具的分类1.按专门化程度分类（1）通用夹具通用夹具是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可用于装夹不同工件的夹具。如三爪自定心卡盘、平口钳、回转工作台、分度头等。这类夹具主要用于单件、小批量生产。（2）专用夹具专为某一工件的一定工序加工而设计制造的夹具。结构紧凑，操作方便，主要用于产品固定的大批量生产中。（3）可调夹具可调夹具是指加工完一种工件后，通过调整或更换个别元件就可加工形状相似、尺寸相近的工件。多
2、用于中小批量生产。（4）组合夹具组合夹具是指按一定的工艺要求，由一套预先制造好的通用标准元件和部件组合而成的夹具。这种夹具使用完以后，可进行拆卸或重新组装夹具，具有缩短生产周期，减少专用夹具的品种和数量的优点。适用于新产品的试制及多品种、小批量的生产。（5）随行夹具随行夹具是在自动线加工中针对某一种工件所采用的一种夹具。除了有装夹工件的功能以外，它还担负着自动线输送工件的任务。2按使用机床类型分类可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他机床夹具。3按驱动夹具工作的动力源分类可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具以及自夹紧夹具。三、机床夹具的组成
3、1夹具体2压板3、7螺母4、5垫圈6螺栓8弹簧9定位键10菱形销11圆柱销夹具由以下几个部分组成：(1)定位装置定位装置是由定位元件及其组合而构成。它用于确定工件在夹具中的正确位置。圆柱销、菱形销。(2)加紧装置夹紧装置用于保证工件在夹具中的既定位置，使其在外力作用下不致产生移动。压板、螺母、垫圈、弹簧。(3)夹具体用于连接夹具各元件机装置，使其成为一个整体的基础件，以保证夹具的精度和刚度。(4) 其它元件和装置 定位键、操作件、分度装置等四、工件的定位一、工件定位的基本原理1六点定位原理工件在空间具有六个自由度。三个平动X、Y、Z和围绕着三个坐标的转动。 2限制工件自由度与加工要求的关系根据
4、工件加工表面的不同加工要求，有些自由度对加工要求有影响。有些自由度对加工要求无影响。工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制，不影响加工要求的自由度不必限制。3完全定位与不完全定位工件的六个自由度都被限制的定位称为完全定位。工件被限制的自由度少于六个，但不影响加工要求的定位称为不完全定位。4 过定位与欠定位按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。如图：五、定位基准的选择1.基准及其分类零件图、实际零件或工艺文件上用来确定某个点、线、面的位置所依据的点、线、面，称为基准。根据基准功用的不同，分为设计
5、基准和工艺基准。 （1）设计基准设计图样上所采用的基准，称为设计基准。（2）工艺基准 在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。包括有：装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中的相对位置所采用的基准。测量基准测量时所采用的基准。工序基准在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。定位基准在加工中确定工件的位置所采用的基准。2.定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准两种。用未加工过的毛坯表面作为定位基准的称为粗基准；用已加工过的表面作为定位基准的称为精基准。（1）粗基准的选择 为保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选择不加工表面为粗基准。为保证重要加工面的余量均匀，应选
6、择重要加工面为粗基准。 为保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面作为粗基准。 粗基准比较粗糙且精度低，一般在同一尺寸方向上不应重复使用。 作为粗基准的表面，应尽量平整，没有浇口、冒口或飞边等其他缺陷，以便使工件定位可靠，夹紧方便（2）精基准的选择基准重合原则选择加工表面的设计基准作为定位基准，称为基准重合原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差。工艺尺寸链的计算公式为：封闭环的基本尺寸A等于所有增环的基本尺寸Ai之和减去所有减环的基本尺寸Aj之和。即: A=Ai-Aj 封闭环的上偏差ESA等于所有增环的上偏差ESAi之和减去所有减环的下偏差EIA
7、j之和，即:ESA=ESAi-EIAj 封闭环的下偏差EIA等于所有增环的下偏差EIAi之和减去所有减环的上偏差ESAj之和，即:EIA=EIAi-ESAj基准统一原则当工件以某一组精基准可以比较方便地加工其它各表面时，应尽可能在多数工序中采用此同一组精基准定位，这就是基准统一原则。采用基准统一原则可以避免基准变换所产生的误差，提高各加工表面之间的位置精度，同时简化夹具的设计和制造工作量。自为基准原则某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。互为基准原则为使各加工表面之间有较高的位置精度，又为了使其加工余量小而均匀，可采用两个表面互为基准反复加工，称
8、为互为基准（3）辅助基准的选择有些零件的加工，为了装夹方便或易于实现基准统一，人为地造成一种定位基准，称为辅助基准。六、常见定位方式及定位元件工件的定位是通过工件上的定位表面与夹具上的定位元件的配合或接触实现的。定位表面形状不同，所用定位元件种类也不同。1.工件以平面定位（1）主要支承主要支承用来限制工件的自由度，起定位作用包括有： 固定支承 支承钉，支承板， 它们在使用过程中是固定不变的。可调支承高度可调浮动支承（2）辅助支承辅助支承用来提高工件的装夹刚性和稳定性，不起定位作用，也不允许破坏原有的定位。2.工件以外圆柱面定位（1）支承定位最常见的是V形块定位。（2）定心定位三爪自动定心卡盘和
9、弹簧夹头3.工件以圆孔定位（1）定位销（2）圆柱心轴（3）圆锥销（4）圆锥心轴4.工件以一面两孔定位利用工件上的一个大面和与该平面垂直的两个圆孔作为定位基准。为了避免过定位，将其中一个销做成削边销（菱形销）。菱形销不限制X自由度。七、工件的夹紧加工过程中，为保证工件定位是确定的正确位置，防止工件在切削力、离心力、惯性力、重力等作用下产生位移和振动，须将工件夹紧。这种保证加工精度和安全生产的装置称为夹紧装置。1.对夹紧装置的基本要求（1）夹紧过程中，不改变工件定位后所占据的正确位置。（2）夹紧力的大小适当。既要保证工件在加工过程中其位置稳定不变、振动小，又要使工件不产生过大的夹紧变形。（3）操作
10、方便、省力、安全。（4）夹紧装置的自动化程度及复杂程度应与工件的产量和批量相适应。2.夹紧力的方向和作用点的选择（1）夹紧力应朝向主要定位基准。（2）夹紧力方向应有利于减小夹紧力（3）夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的方向和部位。这一原则对刚性差的工件特别重要。（4）夹紧力作用点应尽量靠近工件加工面。3. 典型夹紧机构（1）斜楔夹紧机构（2）螺旋夹紧机构（3）偏心夹紧机构4. 气液传动装置（1）气压传动装置以压缩空气为动力的气压夹紧，动作迅速，压力可调，污染小，设备维护简便。但气压夹紧刚性差，装置尺寸较大。（2）液压传动装置优点是夹紧力大，夹紧刚性好，夹紧可靠，体积小，噪音小。缺点是易漏油，液压元件的制造精度要求高。作业1、为什么说夹紧不等于定位？2、什么是欠定位?为什么不能采用欠定位？3、什么是过定位？过定位对加紧零件有什么影响？4、什么是辅助支承？使用时应注意什么问题？5、根据六点定位原理分析，一根轴的两端分别用两个顶尖架支承固定，这根轴被限制了几个自由度。6、粗基准、精基准选择的原则有哪些？7、对夹紧装置的基本要求有哪些？8、分析图中的零件被限制的自由度，并确定定位方案。9、试分析图中夹紧力的方向和作用点是否合理？为什么？如何改进？
