第11章机床夹具作业

第11章机床夹具作业
1．何谓机床夹具，夹具有哪些作用？
答：在加工中，为了保证工件加工精度，使之占有确定以接受加工或检测的工艺装备统称为机床夹具，简称夹具。

机床夹具的作用有：
保证加工质量：采用夹具装夹工件可以保证工件与机床（或刀具）之间的相对正确位置，容易获得比较高的加工精度和使一批工件稳定地获得同一加工精度，基本不受工人技术水平的影响。

提高生产率，降低生产成本：用夹具来定位、夹紧工件，就避免了用划线找正等方法来定位工件，缩短了安装工件的时间。

减轻劳动强度：采用夹具后，工件的装卸更方便、省力、安全。

如可用气动、液压、电动夹紧。

扩大机床的工艺范围。

2．机床夹具有哪几个组成部分？各起何作用？
答：机床夹具有定位元件、夹紧装置、导向元件和对刀装置、连接元件、夹具体、其它装置或元件组成。

定位元件用来确定工件在夹具中的加工位置；夹紧装置是将定位后的工件压紧固定，以保证在加工时保持所限制和自由度；导向元件和对刀装置用于保证刀具相对于夹具的位置，对于钻头、镗刀等孔加工刀具导向元件，对于铣刀等用对刀装置；连接元件用于保证保证夹具和机床工作台之间的相对位置；夹具体是整个夹具的基座，在夹具体上要安装该夹具所需要的各种元件、机构等到使之组成一个整体；其它元件是根据工序的要求不同，在夹具体上的分度装置、靠模装置等。

3．什么叫“六点定位原则”？什么是欠定位？过定位？试分析图11-48中定位元件限制哪些自由度？是否合理？如何改进？
答：工件在直角坐标系中有六个自由度，夹具用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，即用一个支承点限制工件的一个自由度的方法，使工件在夹具中的位置完全确定。

这就是六点定位原则。

欠定位指根据工件的加工要求，应该限制的自由度而没有完全被限制的定位，在实际加工中，欠定位是不允许的。

过定位是指同一个自由度被几个支承点重复限制的情况。

一般，对于高精度面作为定位基准时，在一定条件下允许采用过定位。

主视图的坐标如图所示。

图11-48 习题11-3图
在图11-48a中，平面限制了
y
、
x
、z
三个个自由度，短锥销限制了
z
、y
、
x
三个移
动自由度，二个定位元件重复限制了一个z移动自由度，为不合理的定位；可采用带有弹簧的短锥销或短圆柱销定位；
图b采用一平面一销一V形块定位，平面限制了
y
、
x
、z
三个个自由度，短圆柱销限
制了
y
、
x
二个移动自由度，固定V型块限制了z
、
x
二个自由度，短圆柱销和V形块共同
限制了一个x移动自由度，出现了过定位现象，也不合理，可将V型块改为在x方向浮动（x 方向加一个弹簧），或短圆柱销改为菱形销（在x方向削边）。

图c中采用一平面一短圆柱销定位，根据工件的加工要求，应该限制工件的六个自由度，
但二个定位元件共限制了工件的
z
、
x
、z
、y
、
x
五个自由度，对y转动自由度没有限制，
x y
z
属于欠定位现象。

应该再加一个挡销来限制工件的y转动自由度。

4．为什么说夹紧不等于定位？
答：因为在分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。

工件的某一自由度被限制时，是指工件在该方向上有了确定的位置，并不是指工件在受到使其脱离定位支承点的外力时，不能运动。

使工件在外力作用下不能运动，要靠夹紧装置来完成，所以夹紧并不等于定位。

5．工件以平面为定位基准时，常用哪些定位元件？
答：工件以平面为定位基准时，常用的定位元件包括：固定支承；可调支承；自位支承；辅助支承。

6．除平面定位外，工件常用的定位表面有哪些？相应的定位元件有哪些类型？
答：除平面外，常用的定位表面还有外圆、内圆柱面、复合面等。

外圆表面定位时用的定位元件有：支承板或支承钉、V形块、定位套、半圆孔、锥套等；内孔表面定位时用的定位元件有：定位销（心轴）、短圆柱销、锥销、锥心轴等；复合表面的定位元件如双顶尖等。

7．V形块定位有什么特点？
答：V形块定位的对中性好，即能使工件的定位基准轴线处在V形块两工作斜面的对称面上，而不受定位基准制造误差的影响，并且安装方便。

8．什么叫组合定位？常见的组合定位方式有哪些？
答：组合定位是指在生产中，以工件上的几个表面同时作为定位基准。

常用的组合定位方式有：一面两销；工件的V形导轨面；燕尾导轨面；齿表面；螺纹表面；花键表面等。

9用图11-49所示的定位方式铣削连杆的两个侧面，计算加工尺寸
mm
)
12
(3.0
的定位误差。

图11-49 习题11-9图解：(1) 基准不重合误差ΔB
由于尺寸mm )12(3.00+的定位基准为大端内孔，而其设计基准为小端内孔，出现定位基
准与设计基准不重合，其基准不重合误差为尺寸05.065±的公差，即ΔB=0.1mm 。

（2）基准位移误差ΔY
ΔY=0.021+0.02=0.041mm
(3)定位误差ΔD
ΔD=ΔB+ΔY=0.141mm
10．用图11-50所示的定位方式在阶梯轴上铣槽，V 形块的V 形角︒=90a ，试计算加工尺寸mm )1.074(±的定位误差。

图11-50 习题11-10图
解：（1）基准不重合误差ΔB
尺寸mm )1.074(±的设计基准为980f φ的外圆母线，而定位基准为940f φ的轴线，其基准不重合误差为：
ΔB=0.02+0.074/2=0.057mm
(2) 基准位移误差ΔY
044.045sin 2062.0)2/sin(2===∆ αd T Y mm
(3)定位误差ΔD
ΔD=ΔB+ΔY=0.057+0.044=0.101mm
11．如图11-51所示工件，采用一面两孔定位。

两销垂直安置，加工孔1O 及2O 。

试
计算其定位误差并判断其定位质量。

图11-51 习题11-11图
解：一面两销定位时的两孔连心线方向的基准位移误差为
ΔY1=0.05+0.032=0.082mm
转角位移误差为：ΔY2=2θ
160/172.016009.0082.0=+=θtg
（1）加工孔1O 时的定位误差
尺寸2.062±的定位误差：ΔD=ΔB+ΔY=0+0.082=0.082mm
尺寸2.070±的定位误差：ΔD=ΔB+ΔY=0+0.082+60*0.172/160=0.1465mm
(2) 加工孔2O 时的定位误差
尺寸12.050±的定位误差：ΔD=ΔB+ΔY=0+0.082=0.082mm
尺寸2.070±的定位误差：ΔD=ΔB+ΔY=0+0.082+130*0.172/160=0.221mm
(3)加工质量判断
若按定位误差为工件尺寸公差的三分之一来计算，由定位误差可以判断，孔2O 的尺寸2.070±有可能出现超差现象。

因为0.221<0.4/3=0.1333.
12．工件在夹具中夹紧的目的是什么？定位与夹紧有何区别？
答：工件在夹具中夹紧的目的是将工件牢固地压紧，防止工件在切削力、工件重力、离心力等到的作用下发生位移或振动，以保证加工质量和安全生产。

定位是限制工件某一自由度，并不考虑力的影响；夹紧是保证定位好的工件在加工时在受到外力的作用下，仍能保证正确的位置。

13．夹紧装置设计的基本要求是什么？确定夹紧力的方向和作用点的准则有哪些？
答：夹紧装置设计的基本要求是：夹紧时既不应破坏工件的定位，又要有足够的夹紧力，同时又不应产生过大的夹紧变形，不允许产生振动和损伤工件表面；夹紧动作迅速，操作方便、安全省力；手动夹紧机构要有可靠的自锁性；结构应昼简单紧凑，工艺性好。

确定夹紧力的方向和作用点的准则有：夹紧力的作用方向应垂直指向主要定位基准面；夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能的小；夹紧力的作用方向应使工作变形尽可能小。

夹紧力的作用点应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承面以内。

夹紧力作用点应落在工件刚性较好的部位上。

夹紧力作用点应尽量靠近加工表面。

14．试分析图11-52所示各夹紧力的方向和作用点是否合理？若不合理应如何改进？
解：a)图：夹紧力的作用点不合理，应布置在支承销上方，压板加长即可。

b)图：夹紧力的作用点不合理，夹紧力的作用点应落在平面定位支承元件所形成的支承面以内，压板压在凸台上即可。

c)图：夹紧力的作用方向不合理，使加长顶销即可。

图11-52 习题11-14图
d)图：夹紧力的作用点不合理，使工件产生一个向上翻转的力矩，夹紧螺钉应布置在与
左端支承销同一水平线上即可。

e)图：夹紧力的作用点不合理，压板可做成几点浮动式的。

因为工件有高度方面的变化，这样对于尺寸小的就会造成夹不紧现象。

f)图：同e图，夹紧力的作用点不合理，压板上的两点式夹紧应该做成浮动式的，象自位支承式。

因为工件有高度方面的变化，这样对于尺寸小的就会造成夹不紧现象。