第四章机床常用夹具

教学方法用固定式钻床夹具模型讲解第三章 机床常用夹具第一节 概述 导入新课：机床夹具（简称夹具）--在机械加工过程中，根据工件的夹工要求，使工件相对机床、刀具占有正确的位置，并能讯速、可靠地夹紧工件的机床附加装置。

讲授新课：一、机床夹具的主要功能 1、工件的安装 在金属切削机床上进行加工时，为了保证工件表面的尺寸，几何形状和相互位子精度等要求，在加工方法确定之后，需要解决的主要问题之一是，使工件相对于刀具和机床占有正确的加工位置(即工件的定位），并把工件压紧夹牢，以保持这个确定了的位置在加工过程中稳定不变（即工件的夹紧），这就是工件在机床上的正确安装。

在机床上安装工件的方法，一般有两种： 1 ）直接在机床工作台或花盘上安装工件。

2）使用各种通用的或专用的装备安装工件。

2、夹具安装工件包括两个过程：1）使工件定位定位是确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。

2）夹紧工件定位后，经夹紧装置势力施力于工件，将其固定夹牢，使工件正确的定位位置保持不变。

工件装夹情况的好坏，直接影响工件加工精度。

以铣床、钻床夹具为例说明。

3、用夹具装夹工件的方法的特点:1）工件在夹具中的正确定位,是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触而实现的。

2）由于夹具预先在机床上已调整好位置，因此，工件通过夹具对机床也就占有了正确的位置。

3）通过夹具上的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。

二、机床夹具的分类1、按夹具的通用特性分类（1） 通用夹具：是指结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具。

（2） 专用夹具：是针对某一工件的某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。

（3） 可调夹具：是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的教学方法一类新型夹具。

（4） 组合夹具：是一种模块化的夹具。

（5）自动线夹具：一般分为两种：一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随着工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工。

2、按夹具使用的机床分类3、按夹具动力源来分类：分为手动和机动夹具两大类。

三、机床夹具的组成 1、定位元件(定位装置)定位元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置。

2、夹紧装置夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢 ，并保证工件在加工过程中正确位置不变。

3、连接元件(确定夹具对机床相互位置)4、对刀或导向元件(保证工件加工表面与刀具之间的正确位置)根据应用情况又可分为两类:（1）用于确定刀具位置并引导刀具进行夹工的元件,称为导向元件。

如钻套。

（2）用于确定刀具在夹工前正确位置的元件，成为对刀元件。

如对刀块。

5、其他装置或元件--如分度装置、上下料装置等6、夹具体：是夹具的基本骨架上述各组成部分，不是每个夹具都必须完全具备的。

但一般来说，定位装置、夹紧机构、夹具体是夹具的基本组成部分。

四、机床夹具在机械夹工中的作用 1、保证工件的夹工精度,稳定产品质量 2、提高劳动生产率和降低夹工成本 3、扩大机床工艺范围和改变机床用途4、改善工人劳动条件,减轻工人的劳动强度 五、机床夹具的现状及发展方向（略）第二节 工件的定位一、工件定位的基本原则 1、定位基准的基本慨念定位基准是在加工中用作定位的基准。

如图3-5 说明选择定位基准是一个关键问题。

工件在定位时，作为定位基准的点和线，往往由某些具体表面体现出来，这种表面称为定位基面。

2、自由度的概念任何一个工件在夹具中未定位前,都可以看成为在空间直角坐标系中的自由物体。

教学方法它在空间的位置是任意的，可沿三个垂直坐标轴放在任何位置。

我们通常称为工件沿三个垂直坐标轴具有移动自由度；工件绕三个垂直坐标轴的传角位置也是任意的。

我们通常称为绕三个垂直坐标轴具有转动自由度。

3、六点定位原则任何工件在直角坐标系中都有以上六个自由度。

定位就是限制自由度，要使工件在夹具中占据一致的正确位置，就必须限制这六个自由度。

六点定位规则--在分析工件定位时，通常是用一个支承点限制工件的一个自由度，用合理分布的六个支承 点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是常说的"六点定位规则"，简称"六点定则"。

分析p175-176中图4-7和图4-8，讲解不同形状特点的工件，其定位支承点的分布不同。

说明了六点定位规则的几个主要问题：1）定位支承点与工件定位基准面此终保持接触，才能起到限制自由度的作用。

2）分析定位支承点的定位作用时，不考虑力的影响。

3）定位支承点是定位元件抽象而来的。

4、工件定位中的几种情况 （1）完全定位是指不重复地限制了工件的六个自由度的定位。

（2）不完全定位根据工件的夹工要求，并不需要限制工件的全部自由度。

（3）欠定位根据工件的夹工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位。

（4）超定位（过定位）夹具上的两个或两个以上的定位元件重复限制同一个自由度的现象。

分析一面两孔超定位和两顶尖装夹中的超定位。

课堂小结：六点定位原则作业布置：预习下一节内容。

教学方法复习提问：什么是六点定位原则？导入新课：在夹具中定位支承点是由具体定位元件和工件定位基面接触来体现的。

设计时应根据工件基面的形状、精度及限制自由度的数量来选用定位元件。

讲授新课：二、常用定位元件及选用 1、对定位元件的基本要求（1）足够的精度 （2）较好的耐磨性 （3）足够的强度和刚度 （4）较好的工艺性 （5）便于清除切屑2、常用定位元件所限制的自由度（讲解表4-1）（1）用于平面定位的定位元件 （2）用于外圆拄面定位的定位元件 （3）用于孔定位的定位元件 3、常用定位元件的选用 （1）工件以平面定位1)以面积较小、已经加工的基准平面定位选用支承钉（讲解图4-11）2)面积较大、平面度精度较高的基准平面定位选用支承板（讲解图4-12）3)毛坯面,阶梯平面和环形平面作基准平面定位选用自位支承。

4)以辅助支承提高支承刚度和稳定性，但不限制自由度。

（讲解图4-13）（2）工件以外圆拄定位常选用V 形块，V 形块对中性好。

当工件定位圆柱面精度较高时可选用定位套或半圆形定位座。

（3）工件以内孔定位当内孔较小时常选用定位销；在套类、盘类零件的车削、磨削及齿轮加工中常选用心轴定位。

课堂练习：教材P222题4-5课堂小结：定位元件的选用应考虑自由度的限制要求。

作业布置：预习下一节内容。

教学方法复习提问：定位元件的应如何选用？导入新课：工件加工中常用试切法或调整法。

采用试切法生产效率较低，一般用在单件或小批量生产中。

在按调整法加工一批工件时，由于工件在夹具中定位不准确，会使工序基准在加工尺寸方向上产生偏移，引起加工误差。

讲授新课： 三、定位误差工序基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量,称为定位误差,用△位表示。

在工件的夹工中，还会因夹具在制造与安装、工件的夹紧、机床的工作精度、刀具的精度、受力变形、热变形等因素而产生误差，定位误差仅是夹工误差的一部分。

一般限定定位误差不超过工件的加工公差T 的1/5-1/3。

即△位≤（1/5-1/3）T1、产生定位误差的原因（1）定位基准发生位移产生定位误差（△Y ）由于定位副的制造误差或配合间隙导致定位基面在加工尺寸方向上发生位移。

a ）工件以内孔和圆柱心轴、圆柱定位销配合定位（为间隙配合时）△Y =δD +δd +X min若心轴为可涨心轴，则无配合间隙，此项误差也就不存在。

b ）用V 形块定心定位 △Y =δd /2sin(α/2)V 形块的α角通常为90°， 因此△Y =0.707δd此项误差出现在V 形块对称平面的方向上，若工序尺寸不在此方向上（夹角为β），则△Y =0.707δd cos βc ）工件以平面支承定位由于工件加工后平面度一般较易保证，故△Y =0 （2）定位基准与工序基准不重合产生定位误差△B由于工序基准和定位基准不重合，导致工序基准在加工尺寸方向上位置变动，即基准不重合误差。

计算基准不重合误差时，应注意判断定位基准和工序基准。

此项误差的计算常涉及尺寸链的计算问题。

此处不多作讲述。

2、定位误差的计算（1）分别求出基准位移误差和基准不重合误差,再求出它们在加工尺寸方向上的矢量和。

通常△D =△Y + △BV 形块定位时则分三种情形： a ） 以轴线为工序基准：△D =△Y =δd /2sin(α/2)教学方法b ）以下母线为工序基准：△D =△B - △Y =δd /2 -δd /2sin(α/2)c ） 以上母线为工序基准：△D =△B + △Y =δd /2 +δd /2sin(α/2) （2）也可以按最不利情况计算，确定工序基准的两个极限位置，根据几何关系求出这两个位置的距离，将其投影到加工方向上，求出定位误差。

讲解例4-1和例4-2课堂练习：教材P222题4-7课堂小结：定位误差的产生原因分析 作业布置： 预习下一节内容。

教学方法复习提问：定位误差产生的原因？ 导入新课：工件在夹具中正确定位后，为了保证在加工过程中受到各种力的作用不发生位移或振动，还必须对工件进行夹紧。

讲授新课：第三节 工件的夹紧一、夹紧装置的组成和设计要求工件在夹工过程中保持定位位置不变的装置叫夹紧装置。

1、夹紧装置的组成（分析图4-27）(1)动力源装置：分为手动夹紧和机动夹紧。

(2)传力机构：作用是改变作用力的方向；改变作用力的大小，具有一定的自锁性能（对于手动夹紧尤其重要） (3)夹紧元件：直接与工件接触，完成夹紧作用。

2、对夹紧装置的设计要求(1)夹紧过程中,不改变工件定位后占据的正确位置。

（2）夹紧力的大小要可靠和适当。

（3）夹紧装置的自动化和复杂程度与生产纲领相适应。

（4）应有足够的夹紧行程。

（5）手动夹紧要有自锁性能。

（6）夹紧装置的操作应当方便、安全、省力并且有足够的强度和刚度。

二、夹紧力确定的基本原则夹紧力的确定包括--夹紧力的方向、作用点和夹紧力的大小三个因素。

1、夹紧力的方向1)夹紧力的方向应有助于定位稳定且主夹紧力应朝向主要定位基面。

讲解图4-282)夹紧的方向应有利于减小夹紧力。

讲解图4-29 3)夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。

举例：车薄壁工件的外圆时最好沿轴向夹紧；镗薄壁内孔时用弹性套过渡装夹。

2、夹紧力的作用点(1)夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。

讲解图4-30 (2)夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的部位。

讲解图4-31 (3)夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。

讲解图4-32 3、夹紧力的大小夹紧力的大小要适合,过大了会使工件变形,过小了则在加工时工件松动造成报废甚至发生事故。

夹紧力与很多因素有关,计算很复杂,实际上常采用估算法。

F wk = KF w粗加工时K = 2.5~3 ，精加工时K = 1.5~ 2教学方法三、常用的夹紧机构及选用 1、斜楔夹紧机构特点：具有增力作用和自锁性，但夹紧行程小，手动操作不便，常与气压、液压传动装置联合使用。