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項(xiàng)目四零件定位與夾緊裝置,一、機(jī)床夾具概述,（一）機(jī)床夾具的分類(lèi)1.按夾具的應(yīng)用范圍分類(lèi)(1)通用夾具(2)專(zhuān)用夾具(3)組合夾具(4)成組夾具(5)隨行夾具2.按使用機(jī)床類(lèi)型分類(lèi)車(chē)床夾具、鉆床夾具、銑床夾具、鏜床夾具、磨床夾具和組合機(jī)床夾具等類(lèi)型。3.按夾具動(dòng)力源分類(lèi)手動(dòng)夾緊夾具、氣動(dòng)夾緊夾具、液壓夾緊夾具、氣液聯(lián)動(dòng)夾緊夾具、電磁夾具、真空夾具等。,（二）夾具的組成,夾具一般由下列元件或裝置組成。1.定位元件定位元件是用來(lái)確定工件正確位置的元件。使被加工工件的定位基面與夾具定位元件直接接觸或相配合。2.夾緊裝置夾緊裝置是使工件在外力作用下仍能保持其正確定位位置的裝置。3.對(duì)刀元件、導(dǎo)向元件對(duì)刀元件、導(dǎo)向元件是指夾具中用于確定(或引導(dǎo))刀具相對(duì)于夾具定位元件具有正確位置關(guān)系的元件。,4.聯(lián)接元件夾具聯(lián)接元件是指用于確定夾具在機(jī)床上具有正確位置并與之聯(lián)接的元件，例如安裝在銑床夾具底面上的定位鍵等。5.其他元件及裝置根據(jù)加工要求，有些夾具尚需設(shè)置分度轉(zhuǎn)位裝置、靠模裝置、工件抬起裝置和輔助支承等裝置。6.夾具體夾具體是用于聯(lián)接夾具元件和有關(guān)裝置便之成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件，夾具通過(guò)夾具體與機(jī)床聯(lián)接。,二、工件定位的概念及方法,1.工件定位的概念在加工之前，使工件在機(jī)床或夾具上占據(jù)某一正確位置的過(guò)程稱(chēng)為定位；工件定位后將其固定，使其在加工過(guò)程中保持定位位置不變的操作稱(chēng)為夾緊；工件定位、夾緊的過(guò)程稱(chēng)為裝夾。2.工件定位的方法(1)直接找正定位法在機(jī)床上利用劃針或百分表等測(cè)量工具(儀器)直接找正工件的位置的方法稱(chēng)為直接找正定位法。(2)劃線找正定位法先根據(jù)工序簡(jiǎn)圖在工件上劃出中心線、對(duì)稱(chēng)線和加工表面的加工位置線等，然后再在機(jī)床上按劃好的線找正工件位置的方法稱(chēng)為劃線找正法。（3）利用夾具定位法中批以上生產(chǎn)中廣泛采用專(zhuān)用夾具定位。,三、工件定位的基本原理,1．六點(diǎn)定則工件所具有的運(yùn)動(dòng)的可能性，稱(chēng)為工件的自由度。如果把工件放在空間直角坐標(biāo)系中來(lái)描述，則工件具有六個(gè)自由度，即沿x、y、z軸移動(dòng)和繞x、y、z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的六個(gè)自由度，可分別用x~、y~、z~表示沿x~、y~、z~軸移動(dòng)的自由度。工件的定位，實(shí)質(zhì)上就是限制工件應(yīng)該被限制的自由度。即，若要確定工件在某坐標(biāo)方向上的位置，就需且只需用一個(gè)定位支承點(diǎn)限制工件在該方向上的自由度，用六個(gè)合理布置的定位支承點(diǎn)限制工件的六個(gè)自由度，就可使工件的位置完全確定，此稱(chēng)為工件定位的“六點(diǎn)定位”,在空間直角坐標(biāo)系的O面上布置三個(gè)定位支承點(diǎn)1、2、3，使工件的底面與三點(diǎn)相接觸，則該三點(diǎn)就限制了工件的、、三個(gè)自由度。同理，在O面上布置兩個(gè)定位支承點(diǎn)4、5與工件側(cè)面相接觸，就可限制工件的和的自由度。在O面上布置一個(gè)定位支承點(diǎn)與工件的另一側(cè)面接觸，就可限制工件的自由度，從而使工件的位置完全確定。,任何一個(gè)工件，如果對(duì)其不加任何限制，那么，它在空間的位置是不確定的，可以向任意方向移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，工件所具有的這種運(yùn)動(dòng)的可能性，稱(chēng)為工件的自由度。如果把工件放在空間直角坐標(biāo)系中來(lái)描述，如圖13-2所示，則工件具有六個(gè)自由度，即沿x、y、z軸移動(dòng)和繞x、y、z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的六個(gè)自由度，可分別用x~、y~、z~表示沿x~、y~、z~軸移動(dòng)的自由度。,注意：底面上布置的三個(gè)支承點(diǎn)不能在同一條直線上，且三個(gè)支承點(diǎn)所形成的三角形的面積愈大愈好。側(cè)面上布置的兩個(gè)支承點(diǎn)所形成的連線不能垂直于三點(diǎn)所形成的平面，且兩點(diǎn)之間的距離愈遠(yuǎn)愈好。這就是上述所提到的“合理布置”的含義。“六點(diǎn)定則”可用于任何形狀、任何類(lèi)型的工件，具有普遍性。為盤(pán)狀工件的定位，底面的三個(gè)支承點(diǎn)限制了工件的、、三個(gè)自由度，外圓柱面上的兩個(gè)支承點(diǎn)限制了工件的及自由度，工件圓周槽中的支承點(diǎn)限制了工件的自由度。根據(jù)“六點(diǎn)定則”利用支承點(diǎn)來(lái)限制工件自由度時(shí)，有時(shí)能夠分清哪個(gè)支承點(diǎn)限制了工件的哪個(gè)自由度，有時(shí)分不清哪個(gè)支承點(diǎn)限制了工件的哪一個(gè)自由度。工件在實(shí)際定位時(shí)，不是用定位支承點(diǎn)，而是用各種不同形狀的定位元件，不同的定位元件限制工件的自由度數(shù)是不一樣的。,2．工件的定位形式,（1）完全定位用六個(gè)合理布置的定位支承點(diǎn)限制工件的六個(gè)自由度，使工件位置完全確定的定位形式稱(chēng)為完全定位。（2）不完全定位(部分定位)工件被限制的自由度少于六個(gè)，但能滿足加工技術(shù)要求的定位形式稱(chēng)為不完全定位。即為不完全定位。（3）過(guò)定位(重復(fù)定位)兩個(gè)或兩個(gè)以上的定位支承點(diǎn)同時(shí)限制工件的同一個(gè)自由度的定位形式稱(chēng)為過(guò)定位，也常稱(chēng)為超定位或重復(fù)定位。(4)欠定位根據(jù)加工技術(shù)要求應(yīng)限制的自由度沒(méi)有被限制，這種定位現(xiàn)象稱(chēng)為欠定位現(xiàn)象。欠定位現(xiàn)象是不允許出現(xiàn)的，因?yàn)槠洳荒鼙ＷC工件的加工技術(shù)要求。,三、常見(jiàn)的定位方式及定位元件,常見(jiàn)的工件定位方式有四種，即工件以平面為定位基準(zhǔn)面、工件以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)面、工件以外圓為定位基準(zhǔn)面和工件以一面兩孔為定位基準(zhǔn)面。1．工件以平面為定位基準(zhǔn)面工件以平面作為定位基準(zhǔn)面時(shí)，常用的定位元件有以下幾種：（1）支承釘一個(gè)支承釘相當(dāng)于一個(gè)支承點(diǎn)，可限制工件一個(gè)自由度（2）支承板支承板適用于工件以精基準(zhǔn)定位的場(chǎng)合。工件以大平面與一大（寬）支承板相接觸定位時(shí)，該支承板相當(dāng)于三個(gè)不在一條直線上的定位支承點(diǎn)，可限制工件三個(gè)自由度。一個(gè)窄長(zhǎng)支承板相當(dāng)于兩個(gè)定位支承點(diǎn)，可限制工件兩個(gè)自由度。工件以一個(gè)大平面同時(shí)與兩個(gè)窄長(zhǎng)支承板相接觸定位時(shí)，這兩個(gè)窄長(zhǎng)支承板相當(dāng)于一個(gè)大（寬）支承板，限制工件三個(gè)自由度。支承釘與支承板是固定在夾具體上使用的，因此，也稱(chēng)為固定支承。,圖為三種標(biāo)準(zhǔn)支承釘，其中平頭支承釘多用于工件以精基準(zhǔn)定位；球頭支承釘和齒紋支承釘適用于工件以粗基準(zhǔn)定位，支承釘與夾具體上孔的配合為H7/r6或H7/n6。若支承釘需經(jīng)常更換時(shí)，可加襯套，其外徑與夾具體孔的配合亦為H7/r6或H7/n6，內(nèi)徑與支承釘?shù)呐浜蠟镠7/js6。當(dāng)使用幾個(gè)A型支承釘（處于同一平面）時(shí)，裝配后應(yīng)一次磨平其工作表面，以保證其等高性要求。,為兩種標(biāo)準(zhǔn)支承板。其中A型支承板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，但切屑易落入螺釘頭周?chē)目p隙中，且不易清除。因此，多用于側(cè)面和頂面的定位。B型支承板在工作面上有45的斜槽，且能保持與工件定位基準(zhǔn)面連續(xù)接觸，清除切屑方便，所以多用于底面定位.,(3)可調(diào)支承可調(diào)支承是指高度可以調(diào)節(jié)的支承。一個(gè)可調(diào)支承限制工件一個(gè)自由度。。必須注意，可調(diào)支承在一批工件加工之前只調(diào)整一次，在同一批工件加工中，其位置保持不變，作用相當(dāng)于固定支承，所以，可調(diào)支承在調(diào)整后必須用鎖緊螺母鎖緊。（4）自位支承(浮動(dòng)支承)自位支承是在工件定位過(guò)程中，能隨工件定位基準(zhǔn)面的位置變化而自動(dòng)與之適應(yīng)的多點(diǎn)接觸的浮動(dòng)支承，其作用仍相當(dāng)于一個(gè)定位支承點(diǎn)，限制工件的一個(gè)自由度.由于接觸點(diǎn)數(shù)目的增多，可提高工件的支承剛度和定位穩(wěn)定性適用于粗基準(zhǔn)定位或工件剛度不足的定位情況。,可調(diào)支承可調(diào)支承是指高度可以調(diào)節(jié)的支承。,自位支承(浮動(dòng)支承)自位支承是在工件定位過(guò)程中，能隨工件定位基準(zhǔn)面的位置變化而自動(dòng)與之適應(yīng)的多點(diǎn)接觸的浮動(dòng)支承，其作用仍相當(dāng)于一個(gè)定位支承點(diǎn)，限制工件的一個(gè)自由度.由于接觸點(diǎn)數(shù)目的增多，可提高工件的支承剛度和定位穩(wěn)定性適用于粗基準(zhǔn)定位或工件剛度不足的定位情況。,2．工件以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)面,工件以內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)面時(shí)，常用的定位元件有以下幾種：（1）定位銷(xiāo)可限制工件兩個(gè)自由度。其工作表面直徑的基本尺寸與相應(yīng)的工件定位孔的基本尺寸相同，其精度可根據(jù)工件加工精度、定位基準(zhǔn)面的精度和工件裝卸的方便，按g5、g6、f6、f7制造。為固定式定位銷(xiāo)，可直接用過(guò)盈配合(H7/r6或H7/n6)裝配在夾具體上。在大批大量生產(chǎn)中，定位銷(xiāo)使用一段時(shí)間后，會(huì)因磨損而不能再用，必須更換新的，可采用可換式定位銷(xiāo)?？蓳Q式定位銷(xiāo)，襯套外徑與夾具體的配合為H7/n6，襯套內(nèi)徑與可換式定位銷(xiāo)的配合為H7/h6或H7/h5。當(dāng)工件以內(nèi)孔和端面組合定位時(shí)，常采用帶臺(tái)肩的定位銷(xiāo)或定位銷(xiāo)與支承板等定位元件組合使用。為一非標(biāo)準(zhǔn)的帶臺(tái)肩的定位銷(xiāo)。,可換式定位銷(xiāo)，襯套外徑與夾具體的配合為H7/n6，襯套內(nèi)徑與可換式定位銷(xiāo)的配合為H7/h6或H7/h5。,（2）定位心軸為常用的幾種心軸結(jié)構(gòu)形式。圖13-14a所示為間隙配合心軸，工件裝卸比較方便，但定心精度不高。采用間隙配合心軸時(shí)，工件常以內(nèi)孔和端面聯(lián)合定位。心軸限制工件4個(gè)自由度，心軸的小臺(tái)肩端面限制工件一個(gè)自由度。圖13-14b所示為過(guò)盈配合心軸。心軸由引導(dǎo)部分1、工作部分2以及與傳動(dòng)裝置（如撥盤(pán)、雞心夾頭等）相聯(lián)系的傳動(dòng)部分3組成。引導(dǎo)部分的作用是使工件迅速而正確地套在心軸上，心軸的工作部分應(yīng)稍帶錐度。這種心軸制造簡(jiǎn)單、定心精度高，無(wú)需另設(shè)夾緊裝置，但裝卸工件不便，且易損傷工件定位孔，多用于定心精度要求高的精加工場(chǎng)合。圖13-14c所示為花鍵心軸，用于加工以花鍵孔定位的工件。心軸在機(jī)床上的常用裝夾方式如圖13-15所示。當(dāng)工件既要求定心精度高，又要裝卸方便時(shí)，常以圓柱孔在小錐度心軸上定位，如圖13-16所示。這類(lèi)心軸工作表面的錐度很小，常為1：1000～1：5000。工件裝在心軸上楔緊后，靠孔產(chǎn)生的彈性變形而有少許過(guò)盈，從而消除間隙并產(chǎn)生摩擦力帶動(dòng)工件回轉(zhuǎn)，不需另行夾緊，但因傳遞的扭矩較小，所以僅適用于工件定位孔精度不低于IT7的精車(chē)和磨削加工。（3）圓錐銷(xiāo)如圖13-17所示為幾種圓錐銷(xiāo)的應(yīng)用示例。其中圖13-17a用于粗基準(zhǔn)定位；圖13-17b用于精基準(zhǔn)定位。,常用的幾種心軸結(jié)構(gòu)形式。,心軸在機(jī)床上的常用裝夾方式如圖所示。,3．工件以外圓為定位基準(zhǔn)面,工件以外圓為定位基準(zhǔn)面時(shí)，常用的定位元件有以下幾種：（1）V形架,(2)定位套如圖13-20所示為幾種常見(jiàn)的定位套。為了限制工件的軸向自由度，定位套常與其端面(支承板)配合使用。圖13-20a所示是工件以較長(zhǎng)的外圓柱面在長(zhǎng)定位套的孔中定位，限制了工件四個(gè)自由度；同時(shí)工件以端面在定位套的小端面上定位，限制了工件一個(gè)自由度，共限制了工件五個(gè)自由度。圖13-20b、c所示是工件以較短的外圓柱面在短定位套的孔中定位，限制了工件的兩個(gè)自由度；同時(shí)，工件以端面在定位套的大端面上定位，限制了工件的三個(gè)自由度，共限制了工件五個(gè)自由度。定位套結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造，但定心精度不高，只適用于工件以精基準(zhǔn)定位。且為了便于工件的裝入，在定位套孔口端應(yīng)有15或30的倒角或圓角。（3）半圓套如圖13-21所示為兩種半圓套定位裝置，其下面的半圓套部分起定位作用，上面的半圓套部分起夾緊作用。半圓套定位裝置主要適用于大型軸類(lèi)工件及從軸向進(jìn)行裝卸不方便的工件。采用半圓套定位時(shí)，限制工件自由度的情況與圓套筒相同，但工件定位基準(zhǔn)面的精度不應(yīng)低于IT8～I(xiàn)T9，半圓套的最小內(nèi)徑應(yīng)取工件定位基準(zhǔn)面的最大直徑。（4）圓錐套如圖13-22所示為通用的外撥頂尖。工件以圓柱面的端部在外撥頂尖的錐孔中定位，限制了工件的三個(gè)移動(dòng)自由度。錐孔內(nèi)有齒紋，可帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。頂尖體的錐柄部分插入機(jī)床主軸孔中。圓錐套不能單獨(dú)使用，應(yīng)和其它定位元件共同配合使用，如圖13-22中與后頂尖共同使用。,如圖13-20所示為幾種常見(jiàn)的定位套。,如圖13-21所示為兩種半圓套定位裝置，其下面的半圓套部分起定位作用，上面的半圓套部分起夾緊作用。半圓套定位裝置主要適用于大型軸類(lèi)工件及從軸向進(jìn)行裝卸不方便的工件。,如圖13-22所示為通用的外撥頂尖。,4．工件以一面兩孔定位,在加工箱體、杠桿、蓋板和支架等零件時(shí)，工件常以兩個(gè)軸線互相平行的孔及與兩孔軸線相垂直的大平面為定位基準(zhǔn)。如圖13-23所示，所用的定位元件為一大支承板，它限制了工件的三個(gè)自由度；一個(gè)圓柱銷(xiāo)，它限制了工件兩個(gè)自由度；一個(gè)菱形銷(xiāo)(也稱(chēng)為削邊銷(xiāo))，它可限制工件繞圓柱銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)自由度。工件以一面兩孔定位，共限制了工件的六個(gè)自由度，屬完全定位形式，而且易于做到在工藝過(guò)程中的基準(zhǔn)統(tǒng)一，便于保證工件的相互位置精度。常用菱形銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)形狀如圖13-24所示。當(dāng)工件定位孔直徑D≤3mm時(shí)，用圖13-24a所示的結(jié)構(gòu)，當(dāng)工件定位孔直徑D>3～50mm時(shí)，用13-24b所示的結(jié)構(gòu)，當(dāng)工件定位孔直徑D﹥50mm時(shí)，用圖13-24c所示的結(jié)構(gòu)。在將菱形銷(xiāo)裝配到夾具體上時(shí)，應(yīng)使削邊方向垂直于兩銷(xiāo)連心線方向.表13-2所示為常用定位元件所能限制工件自由度的示例。,如圖所示，所用的定位元件為一大支承板，它限制了工件的三個(gè)自由度；一個(gè)圓柱銷(xiāo)，它限制了工件兩個(gè)自由度；一個(gè)菱形銷(xiāo)(也稱(chēng)為削邊銷(xiāo))，它可限制工件繞圓柱銷(xiāo)轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)自由度。工件以一面兩孔定位，共限制了工件的六個(gè)自由度，屬完全定位形式，而且易于做到在工藝過(guò)程中的基準(zhǔn)統(tǒng)一，便于保證工件的相互位置精度。,常用菱形銷(xiāo)的結(jié)構(gòu)形狀如圖13-24所示,5．輔助支承,在工件定位時(shí)，不限制工件自由度、用于輔助定位支承稱(chēng)為輔助支承。生產(chǎn)中，由于工件形狀以及夾緊力、切削力、工件重力等原因可能使工件在定位后會(huì)產(chǎn)生變形或定位不穩(wěn)定時(shí)，為了提高工件的裝夾剛性和穩(wěn)定性，常需設(shè)置輔助支承。如圖13-25所示，工件以內(nèi)孔、端面及右后面定位鉆小孔。若右端不設(shè)支承，工件裝夾好后，右邊懸空，剛性差。若在A處設(shè)置固定支承，屬過(guò)定位，有可能破壞左端的定位。若在A處設(shè)置輔助支承，則能增加工件的裝夾剛性。輔助支承有以下幾種類(lèi)型：1）螺旋式輔助支承如圖13-26a所示，這種支承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但效率較低。2）自位式輔助支承如圖13-26b所示，彈簧2推動(dòng)滑柱1與工件接觸，用滑塊3鎖緊。彈簧力的大小應(yīng)能使滑柱彈出，但不能頂起工件。3）推引式輔助支承如圖13-26c所示，它適用于工件較重、垂直作用的切削負(fù)荷較大的場(chǎng)合。工件定位后，推動(dòng)手輪4使滑柱5與工件接觸然后轉(zhuǎn)動(dòng)手輪使斜楔6開(kāi)槽部分漲開(kāi)而鎖緊，反轉(zhuǎn)手輪則松開(kāi)。螺旋式輔助支承的結(jié)構(gòu)形式類(lèi)似于可調(diào)支承，但不需要鎖緊螺母。兩者的作用也完全不同，可調(diào)支承限制工件的自由度，而輔助支承不限制工件的自由度。,如圖13-25所示，工件以內(nèi)孔、端面及右后面定位鉆小孔。若右端不設(shè)支承，工件裝夾好后，右邊懸空，剛性差。若在A處設(shè)置固定支承，屬過(guò)定位，有可能破壞左端的定位。若在A處設(shè)置輔助支承，則能增加工件的裝夾剛性。,四、對(duì)定位元件的基本要求,1．足夠的精度定位元件的精度將直接影響工件的定位精度。可根據(jù)分析計(jì)算、查設(shè)計(jì)手冊(cè)、參考工廠現(xiàn)有資料或經(jīng)驗(yàn)等合理確定定位元件的制造公差。2．耐磨性好定位元件在使用過(guò)程中會(huì)受到磨損，從而導(dǎo)致定位精度的下降，當(dāng)磨損到一定程度時(shí)，定位元件必須更換。為了延長(zhǎng)定位元件的更換周期，提高夾具的使用壽命，定位元件應(yīng)有較好的耐磨性。3．足夠的強(qiáng)度和剛度定位元件不僅起到限制工件自由度的作用，而且在加工過(guò)程中還要承受工件重力、切削力、夾緊力等，因此，定位元件必須要有足夠的強(qiáng)度和剛度。4．工藝性好定位元件的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單、合理、便于制造、裝配和維修。,