组合夹具实验

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1、机械制造技术实验指导书南昌大学机电工程学院机械制造研究所2009-11组合夹具认识与设计实验实验类型：综合111 实验目的1) 了解组合夹具的标准元件和组合件的结构。2) 了解组合夹具的特点、优缺点及应用范围。3) 加深对六点定位原理的理解认识。4) 通过柔性组合夹具的创新设计和组装实验，了解柔性组合夹具的组成、装配特点 及规律，掌握柔性组合夹具的使用原则、设计原理以及基本的装配技术，加强工程设 计创新思维训练。112 实验设备1) 柔性组合夹具标准元件一批，包括基础件、支承件、定位件、导向件(钻套)、 压紧件、紧固件、合件、其它件等。2) 拆装所需工具，包括小铜银头、一字头改锥、三种套筒扳手

2、、拨杆。 113 试验原理和方法 1131 组合夹具元件我国目前生产和使用的组合夹具，多为槽系组合夹具，其元件间以键和键槽定位。用 孔和圆销定位的组合夹具称作孔系组合夹具，也已在生产中使用。1) 元件的分类及用途 组合夹具根据其承载能力的大小分为三种系列： 16mm 槽系列，俗称大型组合夹具； 12mm 槽系列，俗称中型组合夹具； 8mm、 6mm 槽系列，俗称小型组合夹具。 其划分的依据主要是连接螺栓的直径、定位键槽尺寸及支承件界面尺寸。 组合夹具元件根据元件的结构、形状和用途而分类。如按其用途不同，可划分为八大 类，详见表 1.1表 1.1 元件类别及用途序号类别作用序号类别作用1基础件夹

3、具的基础元件5压紧件作压紧兀件或工件 的元件2支承件作夹具骨架的元件6紧固件作紧固元件或工件 的元件3定位件元件间定位和工件 正确安装用的元件7其它件在夹具中起辅助作 用的元件1导向件在夹具上确定切削工具位置的元件8合件用于分度、导向、支承等的组合件2)元件的名称、结构及尺寸标注1985年机械工业部颁布了 “12mm槽系列组合夹具元件”部标准(JB3930.1 3930.119-85)。各类元件名称、结构和尺寸标注如下。第一类，基础件：包括方型基础板、长方形基础板和基础角铁等。第二类，支承件：包括各种垫片、垫板、支承、角铁、V型角铁、伸长板和菱形板等。 第三类，定位件：包括各种键、定位销、定位

4、盘、角度定位件、定位支承、定位板和 V 型件。第四类，导向件：包括各种钻模板、钻套、铰套和导向支承等。 第五类，压紧件：包括各种压板。第六类，紧固件：包括各种螺栓、螺钉、螺母和垫片等。 第七类，其它件：包括除上述六类外的各种用途的单件元件，如连接板、滚花手柄、 各种支钉和支承冒、支承环、弹簧、二爪支承、三爪支承及平衡块等。另外还有一些组合件及组装工具和辅具等。3）元件的编号方法组合夹具的分类编号原则和标记方法，按照原机械工业部标准（JB281179）规定如下： 元件分类编号以分数形势表示。 分子表示元件的型、类、组、品种，称之为“分类编号”。 元件分大、中、小三个类型，用汉语拼音大、中、小三字

5、的字头表示：D-大（Da）型组合夹具元件，即16mm槽系列组合夹具元件;Z-中（Zhong）型组合夹具元件，即12mm槽系列组合夹具元件；X-小（Xiao）型组合夹具元件，即8mm或6mm槽系列组合夹具元件。 元件的类、组、品种各用一位数字表示。第一位数字表示元件的“类”按元件的用途划分，用数字19表示。1-基础件；2-支承件；3-定位件；1-导向件；5-压紧件；6-紧固件；7- 其它件；8-合件；9-组装用工具和辅具。第二位数字表示元件类中的“组”，按元件的用途划分，用数字09表示。 第三位数字表示“组”中的“品种”，按元件的结构特征划分，用数字09表示。 分母表示元件的规格特征尺寸，一般用

6、LX BXH-称规格。 【例】型别（中型），亦称12m m槽系列类别，支承件类组别，支承件中的5号组品种，伸长板中的4号品种180X90X301132 工件在组合夹具中的定位1）定位工件在组合夹具上定位的任务是：既要保证单个工件相对于已经调整好刀具位置的准 确性，又要保证一批工件相对于刀具位置的一致性。在组装组合夹具时，首先要熟悉和掌 握工件在组合夹具中的定位基本原理和方法，拟定出定位方案，在此基础上根据工件的加 工要求，分析定位的准确性和可靠性，最后通过组装达到夹具结构的合理化。2）基准与组合夹具关系较大的是工序基准和定为基准。 工序基准 组合夹具是为加工工件的某些表面而组装的，所以工序基准

7、和加工尺寸是选择定位基 准和组装夹具的重要依据。 定位基准 工件的定位也就是使定位基准获得确定的位置。3）六点定位原理 工件在夹具中的定位元件的定位情况可以用支撑点的概念进行简化分析，定位元件能 简化成支撑点的个数就相当于其具有多少个自由度的约束能力。工件在夹具中需要约束多 少个自由度完全取决于工件的加工要求，最多需要的支撑点的个数不能大于六个。1）定位现象 完全定位与不完全定位 根据加工要求，工件的六个自由度被完全限制时称为完全定位方式。但在许多情况下， 根据加工要求，限制的自由度数目少于六个的情况称为不完全定位方式。完全定位和 不完全定位都是符合加工要求的定位，且不完全定位可以转化为完全定

8、位方式。 欠定位与过定位 根据加工要求，工件应该约束的自由度而没有被定位元件约束的现象称为欠定位。欠 定位不能满足加工要求，因此不允许出现。而如果有两个或两个以上的定位元件同时 约束了工件的同一个或几个自由度的现象称为过定位。过定位结构在一定的工艺措施 后对工件的加工过程是有意义的。1133 工件在组合夹具中的夹紧 在机械加工过程中，切削力、重力、支承反力和惯性力均作用在工件上，为了使工件 保持定位时的正确位置，必须将工件夹紧，以使夹紧力与上述各力平衡。夹具中将工件夹 紧的机构称为夹紧机构。对组合夹具的夹紧机构有如下要求： 夹紧不能破坏工件的定位。 加紧后工件和组合夹具元件的变形要小。 夹紧力

9、的大小要适合。 夹紧动作力求迅速、省力。 加紧装置不要妨碍工件的装卸。 夹紧力应指向工件各定位基准的支承面，力的作用点应落在支承面内或支承点 上。1131 组合夹具的组装 组装就是将组合夹具元件按照一定的原则，装配成具有一定功能的组合夹具的过程。组合夹具的组装，其本质和设计制造一套专用夹具完全相同，是一个复杂思维（设计）和 动手装配（制造）的过程。但是，组合夹具又有自己的装配特点和装配规律。一般装配过 程为：1）熟悉有关资料 这是组装过程开始的第一步，其目的在于明确组装要求和条件，与之有关的资料有如 下内容。 工件工件形状与轮廓尺寸；加工部位与加工方法； 加工精度与技术要求； 定位基准与工序尺

10、寸； 有关前、后工序的要求； 加工批量与使用时间。 机床和刀具 机床型号及主要技术参数； 机床主轴或工作台的安装尺寸； 可供使用的刀具种类、规格及特点； 刀具或辅具所要求的配合尺寸。 同时，还要了解类似组合夹具的组装记录，供组装时参考。要了解夹具的使用场 合，使用条件，加工条件，工人的操作水平等。2）初步拟定方案 根据原始资料，应用组合夹具的基本组装原理来构思夹具的基本结构，一般过程如下。 局部结构的构思。一般首先考虑定位方案和定位部分结构，其次考虑刀具引导方案，然后考虑夹紧方案 和夹紧部分机构，最后考虑基础部分和其它部分结构。 整体结构的构思。 在各局部结构初步确定之后，应考虑如何将这些局部

11、结构连成一个整体，此时应特别 注意整体结构和各部分之间的协调。 有关尺寸的计算和分析。 其中包括：工件工序尺寸，夹具结构尺寸，测量尺寸，角度及精度分析等。此外，在 构思夹具结构时，还需进行必要的受力分析，以保证夹具有足够的刚度。 元件品种、规格的选用。 调整与测量方法的确定。 提出专用件及特殊要求。3）试装 按拟定的组装方案用实际的元件初步组装成一个“模样”，以验证组装方案是否能满足工件、机床、夹具、刀具等各方面要求，以及发现存在的问题和提出改进措施等等。试 装时一定要按要求的尺寸对每一局部结构及整体结构进行试装，仔细检查每一个定位键、 螺栓的安装位置。1）确定方案 针对试装时所发现的问题，修

12、正原方案，重新试装，直到满足设计要求为止。5）选择元件、装配、调整和固定 选择元件就是根据精度分析的结果，从所要求规定的元件中挑选合适精度的元件。按要求的位置和数量装上定位键，用螺栓和螺母可靠地连接成不同形式的组装单元，由组装 单元装配成不同的结构，最后组装成完整的夹具。6）检验 按零件加工的精度及其要求，在夹具交付使用之前对夹具进行全面检查，必要时还应 在机床上进行试切，以确保夹具合乎使用要求。7）整理和积累组装技术资料 积累组装技术资料是总结组装经验，提高组装技术以及进行技术交流的重要手段。详 细的组合夹具设计原理，设计要求，可参考有关资料。1. 1. 4 实验任务1）实验前认真阅读教材和

13、实验指导书。2）了解工件定位、夹紧的概念，初步了解柔性组合夹具的各种元件及用途。3）通过柔性组合夹具的创新设计和组装实验，了解机床与组合夹具之间的相互联系， 初步掌握组合夹具的设计思路、设计原理、设计方法以及基本的装配技术。1）实验时严格执行实验室的规章制度，严格按操作规程操作。5）实验装配过程中若遇到别卡现象，不要硬行装配，要及时通知指导教师处理，以 避免损坏夹具元件。1. 1. 5 实验步骤和数据记录1）了解组合夹具各种标准元件的功能和作用；2）了解加工零件的结构及工序加工要求、机床相关参数、刀具参数等；3）拟定初步方案，构思夹具的基本结构，进行试装；1）修正方案，再次组装，达到设计要求。

14、5）实验时注意记录实验采用的元件和步骤。1 . 1. 6 实验报告和思考题1） 结合机械制造基础课程设计，绘制夹具总装图（若条件具备，可基于组合夹具 CAD 软件平台进行夹具虚拟装配 ）2） 工件在夹具中定位原理、定位误差分析，夹具强度、刚度验算。117 附：柔性组合夹具的组装过程 组装就是将柔性组合夹具元件按照一定的原则，装配成具有一定功能的组合夹具 的过程。组合夹具的组装，其本质和设计制造一套专用夹具完全相同，是一个复杂思 维（设计和动手装配（制造）的过程。但是，组合夹具又有自己的装配特点和装配 规律。1171 熟悉有关资料 这是组装过程开始的第一步，其目的在于明确组装要求和条件，与之有关的资料 有如下内容：i）工件方面： 工件形状与轮廓尺寸； 加工部位与加工方法； 加工精度与技术要求； 定位基准与工序尺寸； 有关前、后工序的要求； 加工批量与使用时间。ii）机床和刀具方面： 机床型号及主要技术参数； 机床主轴或工作台的安装尺寸； 可供使用的刀具种类、规格及特点； 刀具或辅具所要求的配合尺寸。同时，还要了解类似组合夹具的组装记录，供组装时参 考。要了解夹具的使用场合，使用条件，加工条件，工人的操作水平等。1172 初步拟定方案 根据原始资料，应用组合夹具的基本组装原理来构思夹具的基本结构，一般过程 如下：i）局部结构的构思。 一般首先考虑