6第六章回转、分度与定位机构
第六章加工中心加工工艺及加工中心使用
第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀
第二节 加工中心加工工件的安 装及对刀、换刀
(6)必须多次安装时应遵从基准 统一原则。
可减少因定位基准转换而引起的 定位误差。
第二节 加工中心加工工件的安装及对刀、换刀
第二节 加工中心加工工件的安 装及对刀、换刀
(二)加工中心夹具的确定 1．对夹具的基本要求 (1)夹紧机构或其他元件不得影
第一节 概述
第一节 概述
4．复合加工中心 复合加工中心指立、卧两用加工中
心，即既有立式加工中心功能又有 卧式加工中心的功能。
第一节 概述
这种加工中心通常有两类： 一类是靠主轴旋转90°，实现立、卧加
工模式的切换； 另一类靠数控回转台绕X轴旋转90°，实
现两种加工功能。
第一节 概述
复合加工中心能在工件一次装夹后，完 成除安装面外其他五个面的加工，降低 了工件二次安装引起的形位误差，大大 提高了加工精度和生产效率。
第二节 加工中心加工工件的安 装及对刀、换刀
1．工件坐标系原点(对刀点) 为圆柱孔(或圆柱面)的中心线
(一)加工中心加工定位基准的选择 1．加工中心加工选择定位基准的基本要求 (1)所选基准应能保证工件定位准确，装卸
方便、迅速，夹压可靠，夹具结构简单； (2)所选基准与各加工部位间的各个尺寸计
算简单； (3)保证各项加工精度。
第二节 加工中心加工工件的安 装及对刀、换刀
2．选择定位基准应遵循的原则 (1)尽量选择零件上的设计基准作为
数控回转台(座)
第二节 加工中心加工工件的安 装及对刀、换刀
第二节 加工中心加工工件的安 装及对刀、换刀
(2)组合夹具 组合夹具是由一套结构已经标准化，尺寸已经
分度工作台和数控回转工作台
分度工作台和数控回转工作台
回转工作台使数控机床能根据掌握指令作分度或回转运动，完成指定的加工工序。
常用的回转工作台有分度工作台和数控回转工作台。
分度工作台只能完成分度运动，不能实现圆周进给运动；数控回转工作台能实现圆周进给运动。
1）分度工作台
通常分度工作台的分度运动只限于某些规定的角度，不能实现0°~360°范围内任意角度的分度。
为了保证加工精度，分度工作台的定位（定心和分度）精度要求很高，要有特地的定位元件来保证。
分度工作台按其定位机构的不同分为定位销式分度工作台和鼠牙盘式分度工作台：
（1）定位销式分度工作台
定位销式分度工作台采纳定位销和定位孔作为定位元件，定位精度取决于定位销和定位孔的位置精度和协作间隙，最高精度可达±5分。
（2）鼠牙盘式分度工作台
采纳鼠牙盘定位的分度工作台能达到较高的分度定位精度，一般为±3分，最高可达±0.4分。
能承受很大的外载，定位刚度高，精度保持性好。
2）数控回转工作台
为了扩大数控机床的加工性能，适应某些零件加工的需要，数控机床的进给运动，除X、Y、Z三个坐标轴的直线进给运动之外，还可以
有绕X、Y、Z三个坐标轴的圆周进给运动，分别称为A、B、C轴。
数控机床的圆周进给运动，由数控回转工作台实现。
数控回转工作台能实现自动进给，在结构上和数控机床的进给驱动机构有很多共同之点。
不同之点在于数控机床的进给驱动机构实现的是直线进给运动，而数控回转工作台实现的是圆周进给运动。
数控回转工作台分为开环和闭环两种。
分度装置结构及应用
及应用
曲柄板零件需钻通孔
5⨯φ5.2mm以及同轴线上沉孔5⨯φ11mm、深3.5mm。
工件材料为45，毛坯为锻件，
年产量2000件。
n分度装置的结构和类型n分度装置的设计
n分度装置的应用
1. 概述
带有回转分度装置的车床夹具，可车削柱塞泵分度圆盘上的7个等分孔。
柱塞泵分度圆盘
2.分度装置的类型
（1）回转分度装置
它是一种对圆周角分度的装置，又称圆分度装置，用于工件表面圆周分度孔或槽的加工。
（2）直线分度装置
它是指对直线方向上的尺寸进行分度的装置，其分度原理与回转分度装置相同。
重点介绍回转分度装置
① 按分度盘和对定销相对位置的不同，可分两种基本形式：n 轴向分度(见图 (a))
n 径向分度(见图 (b))
② 按分度盘回转轴线分布位置的不同，可分为立轴式、卧轴式和斜轴式三种。
③ 按分度装置工作原理的不同，可分为机械分度、光学分度等类型。
④ 按分度装置的使用特性，可分为通用和专用两大类。
3.分度装置的结构
回转分度装置由固定部分、转动部分、分度对定机构及控制机构、抬起锁紧机构以及润滑系统组成。
1. 分度对定机构及控制机构的设计 1) 分度对定机构
2) 控制机构
2) 控制机构
2. 抬起及锁紧机构的设计
1.通用回转分度装置（1）立轴式通用回转台
（2）卧轴式通用回转台
2.端齿盘分度装置
曲柄板零件钻孔立轴回转分度式钻床夹具
法兰盘零件在本工序中钻4 10mm孔， 工件材料为HT250，毛坯为铸件，中批量生产。
《机械制造技术(第2版)》思考与练习答案15
思考与练习项目一一、填空题1．机械制造工艺过程一般包括和机械装配工艺过程。
2．工作地点、工人、和连续作业是构成工序的四个要素，其中任何一个要素发生改变即成为新的工序。
3．工件经一次装夹后所完成的那一部分工艺过程称为。
4．如果同时用几把刀具（或复合刀具）加工不同的几个表面，也可以看作是一个工步，称为。
5．在原材料或毛坯制造成为零件过程中，按照其质量m的变化，零件的成形方法可分为、材料累加方法和材料去除方法。
6．冲压是指利用冲模和冲压设备对材料施加压力，使其产生或分离，获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的加工方法。
7．刨削是指刨刀与工件在水平方向做运动的切削加工方法。
8．钻孔后常用和来进行半精加工和精加工。
二、选择题1．划分生产类型是根据产品的（）。
A．尺寸大小和特征B．批量C．用途D．生产纲领2．在同一台钻床上对工件上的孔进行钻—扩—铰，应划分为（）。
A．三次走刀B．三个工步C．三个工位D．一个复合工步3．（）是构成机械加工工艺过程的最小单元。
A．工序B．工步C．安装D．走刀4．在实心材料上加工孔，应选择（）。
A．钻孔B．扩孔C．铰孔D．镗孔5．车削加工方法最适于加工的零件是（）零件。
A．平板类B．轴类C．箱体类D．轮齿成形类三、判断题1．加工工件时，一次安装只能有一个工位。
（）2．刨削加工每个往复行程中的回程不进行切削，所以其加工过程不连续。
（）3．车、铣、钻、铸、锻均属于金属切削加工。
（）4．粉末冶金是一种材料累加的成形方法。
（）5．插削主要用于加工工件的内表面，如键槽、花键、多边形孔等。
（）四、问答题1．简述工序、安装、工位、工步、走刀之间的关系。
2．简述镗削与车削的异同点。
3．简述特种加工的特点。
项目二一、填空题1．根据零件表面发生线形成的方式不同，零件表面的形成方法可分为、成形法、和相切法四种。
2．在多余材料不断被刀具切除的过程中，工件上通常存在三个依次变化着的表面，即待加工表面、已加工表面和。
机械制造工艺学(王先逵)-第六章-夹具设计习题及答案
机械制造工艺学（王先逵）习题及答案第六章机床夹具设计1、什么是机床夹具?举例说明夹具在机械加工中的作用。
答：机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置,并在加工过程中保持这个位置不变。
机床夹具的功用：①稳定保证工件的加工精度；②减少辅助工时，提高劳动生产率；③扩大机床的使用范围，实现一机多能。
举例：用V形块，用三爪卡盘，顶尖可很好的保证工件的定位精度，以及工件相对于刀具和机床的位置精度.如图a.b2、机床夹具通常由哪几部分组成?答：机床夹具的组成部分：1．定位元件, 2．夹紧装置 3．对刀引导元件 4．连接元件5．夹具体， 6．其它元件或装置3、常见的定位方式、定位元件有哪些?答:⑴工件以平面定位：圆柱支承、可调支承、自位支承、辅助支承⑵工件以外圆定位：V形块、定位套、半园套、圆锥套⑶工件以圆孔定位：定位销、圆锥销、定位心轴⑷工件以组合表面定位:一面两销4、辅助支承与自位支承有何不同？答：辅助支承用来提高支承件零件刚度,不是用作定位支承点，不起消除自由度作用；自位支承是支承本身在定位过程中所处的位置，是随工件定位基准位置的变化而自动与之适应，但一个自位支承只起一个定位支承点的作用.5、什么是定位误差?试述产生定位误差的原因。
答：定位误差：是由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差,由于对同一批工件说，刀具调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的,因此定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量.造成定位误差的原因：⑴定位基准和工序基准不一致所引起的基准不重合误差Δjb⑵由于定位副制造误差及配合间隙所引起的定位误差,即基准位移误差Δjw7、工件在夹具中夹紧时对夹紧力有何要求？答：⑴方向：①夹紧力的作用方向不破坏工件定位的准确性和可靠性②夹紧力方向应使工件变形尽可能小③夹紧力方向应使所需夹紧力尽可能小；⑵夹紧力作用点：①夹紧力作用点应靠近支承元件的几何中心或几个支承元件所形成的支撑面内②夹紧力作用点应落在工件刚度较好的部位上③夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面；⑶夹紧力的大小：夹紧力的大小主要确定方法有经验类比和分析计算法。
模具与制造期末复习资料1
机床夹具一、名词解释（每题4分，共16分）1. 定位:同批工件在夹具中占有同一正确的加工位置2. 夹紧:将工件固定,保护工件已定好的定位.3. 过定位:工件的同名自由度被定位元件重复限制的定位4. 组合夹具:是一种模块化的夹具,它由具有较高的精度和耐磨性的标准模块元件来组装成各种夹具;夹具用毕可拆卸,留待组装新的夹具.二、填空题（每空1分，共15分）1、机床夹具的基本组成是_定位元件_、_夹紧装置和_基础件2、夹紧机构的组成_力源_、__中间传力_ 、_夹紧元件__。
3、常用基本夹紧机构_斜楔、_螺旋_、_偏心、铰链_四类。
4、回转分度装置由固定、转动、分度对、抬起、润滑五部分组成。
三、选择题（每小题1分，共10分）1．在金属切削机床上使用的夹具统称为（B）.A工艺装备 B机床夹具 C加工定位装置 D机床附件2．我们把工件在夹具中占据正确位置后并固定的过程称为（A）.A装夹 B定位 C划线找正 D找正过程3．在三维空间用合理分布的六个支承点制约物体的六个自由度我们称之为（C）.A定位原理 B夹紧原则 C六点定位规则 D定位过程4．一个没有完全定位的工件在空间其位置是不确定的，空间三维直角坐标系中,这个不确定的工件可能有（E ）自由度.A一个 B两个 C三个 D六个 E少于六个5．在各种类型的固定支承钉中,适合于较大型工件的粗基准面定位的支承钉类型是（B）.A E型支承钉B C型支承钉C B型支承钉D A型支承钉6．车床夹具,铣床夹具,钻床夹具,镗床夹具等夹具叫法是按（D）来分类的.A夹具的作用 B夹具的功能 C夹紧方式 D夹具所在的机床7．凡是夹具,其中一定有（D）.A对刀装置 B 分度装置 C 平衡配重块 D 定位元件8．在夹具设计中，当结构方案拟定之后，应该对夹具的方案进行精度分析和估算；在夹具总图设计完成后，还应该根据夹具有关元件的配合性质及技术要求，再进行一次复核.这是确保产品（C）而必须进行的误差分析.A能够被夹紧 B加工质量 C定位 D加工9．镗床夹具又称为镗模，主要用于加工箱体或支座类零件上的精密孔和孔系。
数控机床教学大纲
《数控机床》教学大纲一、说明1．课程性质和内容本课程是一门传授数控数控机械系统相关理论和技能知识的专业课。
主要内容包括：零件与部件、机构与夹具、液压、气压传动控制、数控机床机械结构相关知识，数控机床主传动及进给传动系统、数控机床自动换刀装置及其他装置的结构介绍以及数控机床的安装调试及验收等方面的知识。
2．课程任务和要求本课程的任务是对学生进行数控机床机械结构及其维护与维修知识的介绍，使学生掌握数控机床机械部件结构，了解相关部件工作原理，熟练掌握各机械部件的知识点。
通过本课程的学习达到以一下几个方面要求：(1)掌握各零件与部件的种类、布局、机械结构特点与组成，了解机构与夹具。
(2)掌握数控机床主传动与进给传动的结构、特点与组成。
(3)掌握数控机床自动换刀装置的种类与结构、特点与组成。
(4)熟练掌握数控机床的安装，调试及验收。
3．教学中应注意的问题(1)在教学中注意理论联系实际，采用启发式教学，加强基础知识的教学和基本技能的训练。
注重培养学生分析问题、解决问题的能力，全面提高学生的素质。
(2)本课程是一门理论和实践结合紧密的专业课，因而适宜采用一体化教学模式。
在教学中要充分采用实物示教、演示实验等直观的教学方法，重视现场教学，以提高教学效果。
(3)合理调节教和学中的比例，做到精讲多练，重在应用。
教学中，注意将“讲练结合原则”贯穿于课堂教学的始终，结合学生实际情况，用好思考练习题。
引导学生灵活运用所学知识，认真、独立地完成一定数量的练习题，有助于学生掌握基础知识，提高分析问题、解决问题的能力。
(4)教学中应针对行业动态，时刻注意数控机床及其系统的变化与发展，生产实际现状，使教学不落后于数控技术的发展。
着重培养学生独立分析问题的能力。
二、学时分配表学时分配表(五年制)三、教学要求、内容及建议第一章零件与部件教学要求1.了解轴的种类，应用特点、结构材料；熟悉轴上零件的固定方法；掌握轴径的确定。
2．熟悉带传动的工作原理、传动类型、特点和应用场合。
轴向分度.PPT
图5 - 6 锁紧机构 1 —支板； 2 —偏心轮； 3 , 6 , 1 4 —手柄； 4 —底座； 5 , 9 — 回转台； 7 —分度转轴； 8 心轴； 1 0 —螺钉； 1 1 —滑柱； 1 2 —梯形压紧螺钉； 1 3 —转轴； 1 5 —锁紧套； 1 6 —锁
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5. 2 相关知识
• 5 . 2 . 1 分度装置
• 在加工过程中进行分度 ， 即在完成一个表面的加工以后， 依次使工件随同夹具的可动部分转过一定角度或移动一定 距离 ，对下一个表面进行加工 ，直至完成全部加工内容， 具有这种功能的装置称为分度装置 。如图5 - 1为卧轴式径 向分度钻模，
以及粗糙度的具体要求 。一般的推荐值为： 粗糙度为1 . 6~0 . 8μm ,
平面度或直线度不大于0 . 0 5mm , 平行度或垂直度不大于0 . 0 1 mm
• (2) 有足够的强度和刚度 。其壁厚一般为1 2~2 5mm , 加强筋的厚度 一般为壁厚的0 . 6~0 . 8倍 ， 筋板的高度不大于其壁厚的5倍。
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4 . 抬起锁 紧机构
图5 - 7 ( a ) 所 示为弹簧式抬 起机构 ，顶柱
2通过弹簧1把 转盘3抬起。 转盘3转位后 可用锁紧圈4 、 锥形圈5锁紧。
图5 - 7 抬起锁紧机构
( a ) 弹簧式； (b) 偏心式； ( c ) 液压式； (d) 、 ( e ) 用于小型分度盘的锁紧机构
• 图5 - 7 (d) 、 ( e ) 为用于小型分度盘的锁紧机构。
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5. 2 相关知识
• 图5 - 8是一种立轴式通用回转工作台的典型结构。
数控机床的自动换刀装置设计
第六章数控机床的自动换刀装置第一节自动换刀装置的形式数控机床为了能在工件一次装夹中完成多种乃至所有加工工序，以缩短辅助时刻和减少多次安装工件所引发的误差，必需带有自动换刀装置。
数控车床上的回转刀架确实是一种简单的自动换刀装置，所不同的是在多工序数控机床显现以后，慢慢进展和完善了各类回转刀具的自动换刀装置，扩大了换刀数量，从而能实现更为复杂的换刀操作。
在自动换刀数控机床上，对自动换刀装置的大体要求是：换刀时刻短，刀具重复定位精度高，有足够的刀具存储量，刀库占地面积小及平安靠得住等。
各类数控机床的自动换刀装置的结构取决于机床的形式、工艺范围及其刀具的种类和数量。
其大体类型有以下几种。
一、转刀架换刀回转刀架是一种最简单的自动换刀装置，经常使用于数控车床。
能够设计成四方刀架、六角刀架或圆盘式轴向装刀刀架等多种形式。
回转刀架上别离安装着四把、六把或更多的刀具，并按数控装置的指令换刀。
回转刀架在结构上必需具有良好的强度和刚度，以经受粗加工时的切削抗力。
由于车削加工精度在专门大程度上取决于刀尖位置，关于数控车床来讲，加工进程中刀具位置不进行人工调整，因此更有必要选择靠得住的定位方案和合理的定位结构，以保证回转刀架在每次转位以后，具有尽可能高的重复定位精度（一样为～）。
一样情形下，回转刀架的换刀动作包括刀架抬起、刀架转位及刀架压紧等。
回转刀架按其工作原理分为假设干类型，如图6-1所示。
图6-1a)所示为螺母起落转位刀架，电动机经弹簧平安聚散器到蜗轮副带动螺母旋转，螺母举起刀架使上齿盘与下齿盘分离，随即带动刀架旋转到位，然后给系统发信号螺母反转锁紧。
(e)(d)(c)(b)(a)图6-1 回转刀架的类型及其工作原理图6-1b)所示为利用十字槽轮来转位及锁紧刀架（还要加定位销），销钉每转一周，刀架便转1/4转（也可设计成六工位等）。
图6-1c)所示为凸台棘爪式刀架，蜗轮带动下凸轮台相关于上凸轮台转动，使其上、下端齿盘分离，继续旋转，那么棘轮机构推动刀架转90º，然后利用一个接触开关或霍尔元件发出电动机反转信号，从头锁紧刀架。
回转工作台的结构原理与维修
数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称为数控机床的第四轴：回转工作台可以与X、Y、Z三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲线等。
回转工作台可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。
8.5.1 数控回转工作台数控回转工作台主要用于数控镗床和铣床，其外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式。
它可以与其他伺服进给轴联动。
图8-24为自动换刀数控镗床的回转工作台。
它的进给、分度转位和定位锁紧都是由给定的指令进行控制的。
工作台的运动是由伺服电动机，经齿轮减速后由1一蜗杆 2一蜗轮 3、4一夹紧瓦 5一小液压缸 6一活塞 7一弹簧 8一钢球 9一底座 10一圆光栅11、12一轴承蜗杆1传给蜗轮2。
为了消除蜗杆副的传动间隙，采用了双螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位置宋调整间隙。
这种蜗杆的左右两侧面具有不同的螺距，因此蜗杆齿厚从头到尾逐渐增厚。
但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的啮合。
当工作台静止时，必须处于锁紧状态。
为此，在蜗轮底部的辐射方向装有8对夹紧瓦4和3，并在底座9上均布同样数量的小液压缸5。
当小液压缸的上腔接通压力油时，活塞6便压向钢球8，撑开夹紧瓦，并夹紧蜗轮2。
在工作台需要回转时，先使小液压缸的上腔接通回油路，在弹簧7的作用下，钢球8抬起，夹紧瓦将蜗轮松开。
回转工作台的导轨面由大型滚动轴承支承，并由圆锥滚柱轴承12及双列向心圆柱滚子轴承11保持准确的回转中心。
数控回转工作台的定位精度主要取决于蜗杆副的传动精度，因而必须采用高精度蜗杆副。
在半闭环控制系统中，可以在实际测量工作台静态定位误差之后，确定需要补偿角度的位置和补偿的值，记忆在补偿回路中，由数控装置进行误差补偿。
在全闭环控制系统中，由高精度的圆光栅10发出工作台精确到位信号，反馈给数控装置进行控制。
回转工作台设有零点，当它作回零运动时，先用挡铁压下限位开关，使工作台降速，然后由圆光栅或编码器发出零位信号，使工作台准确地停在零位。
分度装置
Xa-对定销与分度孔的配合间隙；Xb-对定销与导向孔的配合 间隙Xc-分度盘与轴承的配台间隙。Δa1-分度盘分度孔的分 度误差,e-分度盘分度孔衬套的同轴度误差。
4．提高分度稿度的措施
在常规设计中，可以采用下列措施来提高分度装置 的分度精度：
1)增大分度盘的计算直径d。 2)减小对定销与分度孔、导向孔间的配合间隙。 3)提高分度对定元件的制造精度。 4)采用消除配合间隙的结构措施。 5)采用高精度分度对定结构。
图4—7a所示为弹簧式抬起机构 1-弹簧 2-顶柱 3-转盘 4-锁紧圈 5-锥形圈
顶柱2通过弹簧1把转盘3抬起。转盘3转位后可用锁紧圈4、锥 形圈5锁紧。
图4—7b是偏心式抬起机构 6-回转盘 7-轴承 8-螺纹轴 9-圆偏心轴 10—转台体 11-滑动套 12-螺钉
转动圆偏心轴9，经滑动套11轴承7把回转盘6拾起。反向转动 圆偏心，经螺钉12、滑动套11、螺纹轴8即可将回转盘锁紧。
6)单斜面楔形核对定 如图4—5f所示，斜面产生的分力能使 分度盘始终反靠在平面上。图中面N为分度对定的基准，只 要其位置固定不变，就能使分度装置获得很高的分度精度。 这种分度对定机构常用于高精度的径向分度，分度精度可达 到±10″左右。
(7)正多面体对定 正多面体是具有精确角度的基准器件。图 4—5g所示为正六面体基准器件、能作2，、3、6等分。其 特点是制造容易、刚度高、分度精度较高，但分度数不宜多。 多面体可用20钢渗碳淬火至58~63HRC，再经磨削加丁制 成。
钻孔用分度夹具 1菱形销；2钻套；3分度盘；4转轴；5夹具体；6锁紧手柄；7拔 销手柄；8分度销；9压板
用机械式分度装置实现分度必须有两个主要部分： 分度盘和分度定位机构。
分度盘：一般分度盘与转轴相连，并带动工件一起 转动，用以改变工件被加工面的位置。
回转机构PPT课件
D m in
2m
PV
侧向稳定
b M x
PV
②. 求中心轴
与支承滚轮式中心轴计算基本相同（Ⅲ类）
2m P D PV
③．滚子压力 （假定只在臂架平面内受弯矩）
假定： 多支点滚子排列较稀，局部滚子受力，支承环承
受由滚子产生的许多集中力的作用，载荷对称于中心 面。 支承环刚度较大，滚动体与环面之间的变形与载荷是 线性关系。
p pmax cos
M
4
2 0
pmax cos
D 2
d
4
2 0
D2 4
pm
axcos2d
pmaxD2
2 cos2d
0
p m a xD 2sin 4p max
M D2
4
sin
每一个滚子上的压力可看作是节距t一段滑轨上 的压力总和。
Pmax
p max
t
p max
D
n
M Dn
4 sin
KM Dn
K 4 sin
通常 100
K 2.557
三、滚动轴承式回转装置的计算
计算内容：
1. 根据结构和载荷大小定轴承的总体尺寸； 2. 求滚动体的最大作用力； 3. 验算滚动体与滚道的接触强度。
2．滚子式回转支承装置
结构形式 是将许多圆锥式圆柱滚子装在上下两个环形轨
道之间，下轨道为固定部分，上轨道为转动部 分。滚子通过拉杆或保持架组合在一起。
转动部分的环形轨道常制成前后两段圆弧。目 的是提高支承抗倾翻能力。
特点： ① 滚子多，承载能力大。 ② 抗倾翻能力比轮式大，相同，结构可以小。 ③ 高度低。 ④ 工作条件差，磨损严重。 ⑤ 由于磨损不均，工作不平稳，冲击大
第6章 角度及角位移测量
结论：在标准度盘上均布m个读数装置，并取它们读数的 平均值作为度盘的读数时，可将度盘刻线误差中除 m及其正整数以外的各次谐波分量予以消除，从而 减少了标准度盘刻线系统误差对测量结果的影响。
例3: 当m=2，可以消除偏心e的影响 度盘中心O，半径为R ， 轴系回转中心O1 ，偏心距为e 当度盘刻线转0时,实际转角为, B 误差为= -0，由图可知
② 切向光栅的环形莫尔条纹 两块切向光栅 ---栅距角相同 /切线圆半径不同/同心叠合 环形莫尔条纹 --- 以光栅中心为圆心的同心圆簇 条纹宽度 --- 随条纹位置变化 优点：--- 全光栅平均效应 应用：高精度角度测量和分度 ③ 环形光栅的辐射形莫尔条纹 两块环形光栅（相同）--- 栅线相对 /不大的偏心量 辐射形莫尔条纹 --- 条纹近似直线/呈辐射状 特点：条纹数目/位置 --- 偏心量大小/ 圆心连线方向 偏心量（一个栅距）--- 莫尔条纹数目 增加一条（一个象限内） 光栅旋转 --- 条纹数目/位置（不变） 应用：主轴偏移、晃动
6.多面棱体
形状：正棱柱体 面数：4、6、8、12、36、72等 基准：各工作面法线的夹角（底面定位） 应用：测量圆分度误差（自准直仪） 精度：0.5~1 用途：高精度角度标准器，主要用于分度器 件的精度标定。
1---被测度盘 2---多面棱体 3---工作台 4---自准直仪 5---读数显微镜 6---底座
因其能自动瞄准读数常用于高精度智能化仪器及加工机械中径向光栅的圆弧形莫尔条纹两块径向光栅栅距角相同不大偏心量光栅不同区域栅线交角不同圆弧形莫尔条纹不同曲率半径条纹宽度随位置变化偏心垂直位置上条纹近似垂直于栅线偏心方向上纵向莫尔条纹其他位置斜向莫尔条纹实际应用特例光闸莫尔条纹同心栅距角相同主光栅一个栅距角透光量一个周期莫尔条纹圆弧形环形辐射形切向光栅的环形莫尔条纹两块切向光栅栅距角相同切线圆半径不同同心叠合环形莫尔条纹以光栅中心为圆心的同心圆簇条纹宽度随条纹位置变化应用
6第六章回转、分度与定位机构
圆柱凸轮分度机构 Cylindrical cam index mechanism
三、不完全齿轮机构 不完全齿轮机构用于多工位自动机和半自动机工作台的间 歇 转 位 ( Intermittent indexing) 、 计 数 机 构 ( Counting mechanism)及某些间歇进给(Intermittent feed)机构中。
（3）转塔刀架
鼠齿盘式分度工作台
鼠牙盘式分度工作台主 要由工作台面底座 、夹 紧液压缸、分度液压缸 和鼠牙盘等零件组成， 鼠牙盘是保证分度精度 的关键零件， 在每个齿盘的端面有数 目相同的三角形齿。 当两个齿盘啮合时 ，能 自动确定周向和径向的 相对位置。
分度运动步骤1：分度工作台上升，鼠齿盘脱离啮合
• 油孔4进油→进入压紧油缸下腔11→活塞3上升 →通过止推 轴承5和14将分度工作台1抬起→鼠齿盘6和7脱离啮合 →内 齿轮13（与工作台轴心连接）上升套入齿轮12
分度运动步骤2：分度工作台回转分度
• 分度工作台1抬起→推杆8向上移动→推杆9向右移动 →微 动开关复位→油孔19进油 →分度油缸左腔23进油→活塞齿 条22向右移动→带动齿轮12转动→内齿轮13转动→分度工 作台1转动
分度运动步骤3：分度工作台回转下降，并定位夹紧
• 分度工作台 1 转到 90°附近 →ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ挡块 15 碰到推杆 18→ 微动开 关动作→油孔2进油 →压紧油缸上腔10进油→活塞3下降→ 工作台 1 下降 → 鼠齿盘 6 及 7 在新的位置重新啮合，并定位 夹紧
2．基本组成
• 工作部分 分度工作台（2）、矩形工作台（11）、 上底座（12） • 定位部分 定位销（8）、定位孔衬套（7）、马蹄 形环行槽等。 • 夹紧部分 锁紧液压缸（9）、锁紧液压缸活塞22 • 顶起部分 中央液压缸（16） • 传动及支承部分 双列圆柱滚子轴承（19）、滚针 轴承（ 14 ）、推力圆柱滚子轴承（ 13 ）、齿轮 （10）等。
第6单元 钻床夹具的设计
6.2 固定式钻床夹具的设计
6.2.1 固定式固定钻模夹具的设计 固定式固定钻模夹具是指夹具中的钻模板固定在夹具体或支撑体 上不动的固定式钻床夹具。由于钻套是直接安装在钻模板上的，
钻套也始终保持固定状态，因此此类夹具的加工精度比较高。但 是，这种形式的夹具在某些情况下可能会遇到工件的装夹和拆卸 不方便的情况，因此，应用的场合则受到很大限制。固定钻模夹 具的具体设计方法通过钻削套筒加工件用夹具的设计来讲述。
(3)设计固定元件 固定元件只有一个轴钉，用来将回转压板固定 在夹具体底座的前面，如图6-14所示。 (4)组装夹紧元件 首先，根据已经装配定位元件的配合关系和空
间位臵，将夹具体组装上去，并检查一下是否存在配合不当的情 况，如有问题，应及时进行调整。
图6-13
设计完成的套筒夹具体
6.2 固定式钻床夹具的设计
6.1 钻床夹具的分类及设计要点和步骤
(2)钻套轴线最好与夹具体的承载面保持垂直或水平，保证钻削过 程中刀具不致发生倾斜或折断。 (3)夹具体应设臵支脚，以减少底面与机床工作台的接触面积，确
保夹具旋转的平稳性。 (4)在满足强度和刚性的前提下，尽量减轻重量，特别是移动式夹 具。 6.1.3 钻床夹具的设计步骤
6.1 钻床夹具的分类及设计要点和步骤
对于回转式夹具，应根据加工孔的分布状况、孔的精度要求、定 位和夹紧方式，确定具体的分度方法和结构形式。在不影响加工 要求的情况下，尽量选择最简单的分度方式，以减少元件的数量
和制造难度。 5.确定钻模结构 在完成定位、夹紧和分度机构的设计后，根据总体方案来确定钻 模的具体结构。按已完成设计和装配的结构，设计出钻模板、钻 套及其固定元件，并组装到夹具结构中。 6.确定夹具体结构
6.1 钻床夹具的分类及设计要点和步骤
参考答案-《机床夹具第五版习题册》
第一章机床夹具基础知识第一节机床夹具概述一、填空题1．根据机械工艺规程要求，在加工中，用来正确地确定工件及刀具的相对位置，并且合适而迅速地将它们夹紧的一种机床附加装置称为机床夹具。
2.通常，习惯于把夹具按其通用化程度分为通用夹具、专用夹具、拼装夹具三个大类。
3．机床夹具一般由定位装置、夹紧装置、夹具体三大主要部分组成。
4．根据不同的使用要求，机床夹具还可以设置对刀装置、刀具引导装置、回转分度装置及其他辅助装置。
5．按夹具适用的机床及其工序内容的不同，可以把夹具分为钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、磨床夹具、镗床夹具、齿轮加工机床夹具、电加工机床夹具、数控机床夹具等。
二、选择题：1．工件在机床上加工时，通常由夹具中的（A）来保证工件相对于刀具处于一个正确的位置。
A．定位装置B．夹具体C．夹紧装置D．辅助装置2．机用平口钳是常用的（B）。
A．专用夹具B．通用夹具C．拼装夹具D．组合夹具3．下列夹具中，（D）不是专用夹具。
A．钻床夹具B．铣床夹具C．车床夹具D．三爪自定心卡盘4.．（A）是夹具的核心部分。
A.定位装置B.夹紧装置C.夹具体D.V型块5．（A）是由预先制造好的各类标准元件和组件拼装而成的一类新型夹具。
A．拼装夹具B．专用夹具C．通用夹具C．数控机床夹具6．在机床夹具中，V形块通常作为（D）使用。
A．夹具体B．夹紧装置C．辅助装置D．定位元件7．下列说法中，（C）不正确。
A．一般情况下，机床夹具担负着工件在夹具中的定位和夹紧两大功能。
B．夹具相对机床和刀具的位置正确性，则要靠夹具与机床、刀具的对定来解决。
C．工件被夹紧后，就自然实现了定位。
D．定位和夹紧是两回事。
三、判断题：1.一般来说，通用夹具是机床夹具中的主要研究对象。
（×）2.工件安装时，采用找正定位比采用夹具定位效率更高，精度更高。
（×）3.机床夹具只能用于工件的机械加工工序中。
（×）4.夹具体是整个夹具的基础和骨架。
圆周分度定位概述
圆周分度定位概述圆周分度定位分为分度机构和对定机构。
圆周分度机构是采用一些机构来将圆周角等分N分度实现周期性的转位和步进分度，在自动机械中，加工成品或输送工时，在加工工位为完成所需的加工过程，需要提供给工件一定时间的间歇，所采用的机构是间歇机构；对定机构，常见对定机构有：钢球对定，圆柱销对定，圆锥销对定等。
（1）间歇运动机构随着现代社会制造业的不断发展，各式各样的自动化机械设备随之出现。
由于机器各种各样的生产工艺动作以及工作原理的需要，在设计自动化机械设备的运动方案时我们经常采用一些特定机构来实现周期性的转位和步进分度动作，以及采用特定机构来实现那些需要实现瞬时停歇运动和带有停歇区间的断续性运动。
所有能够实现以上目的的机构我们称之为间歇运动机构。
总的来说，根据不同的结构特征和动作原理我们可以将间歇运动机构分为两大类：一类是实现步进运动的间歇运动机构，包括槽轮机构，棘轮机构，不完全齿轮机构，针轮机构，弧面分度凸轮机构以及圆柱分度凸轮机构；另一类是实现瞬时停歇运动或实现停歇区的间歇运动机构，比如差动链轮机构以及凸轮--连杆组合机构。
所有的间歇运动机构中，用在低速场合的一般有棘轮机构，针轮机构，槽轮机构，不完全齿轮机构，除了棘轮机构，可以用在中速场合（采用一些特殊措施），而圆柱分度凸轮机构以及弧面分度凸轮机构可以用在中高速场合。
棘轮机构棘轮机构是由棘轮，棘爪，，摇杆，机架等组成，这种机构是将周期性的往复运动转换为棘轮的单向间歇运动，其还时常用于防止逆转的装置上面。
根据棘轮机构的主动件与从动件传递运动的方式，棘轮机构的可以分为以下几类：Ⅰ：齿式棘轮机构这种棘轮机构是依靠啮合传动，运动非常可靠，但是棘轮转角只能作有级调节，不能无级调节，而且承载能力受齿的弯曲与挤压强度的限制，机构噪声较大。
（齿式棘轮机构）Ⅱ：摩擦式棘轮机构这种棘轮机构是依靠摩擦力传动，没有精确的运动，但是它不同于齿式棘轮机构，这种机构的棘轮转角可作无级调节，并且机构噪声较小，承载能力受工件接触面强度的限制，但其尺寸较大，结构也比齿式复杂一点。
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不完全齿轮机构的类型 外啮合不完全齿轮机构 内啮合不完全齿轮机构
单齿外啮合传动 Externally meshed single-tooth intermittent gearing
部分齿外啮合传动 Externally meshed severaltooth intermittent gearing
锁止弧 填料 填料
锁止弧
使运动平稳
蜂窝煤饼压制机
东华大学专用
瞬心线附加杆
作者：孙志宏
四、多齿盘定位装置
多齿盘（端面齿盘）定位装置由 两个齿数和齿形相同的端面齿盘对 合而成，通常，一个齿盘固定不动， 另一个齿盘与分度回转部件固连， 其工作原理图如图6-13所示，分度 时，油缸5活塞上升，抬起动齿盘1 及工作台，动齿盘1与定齿盘2脱开， 然后转位油缸驱动转位机构4带动 动齿盘1转位，到预定位置后油缸5 活塞下移，动齿盘1落下，与定齿 盘重新啮合并压紧，使分度回转部 件定位。 多齿盘定位装置用于定位精 度高、承受工作载荷较大的场合， 如回转工作台、回转刀架等，应用 较为广泛。
主动轮1为只有一个 齿或几个齿的不完全齿 轮，从动轮2由正常齿 和带有锁止弧的厚齿彼 此相间地组成。
当主动轮1的有齿部分 作用时，从动轮2就转动； 当主动轮1的无齿圆弧部分 作用时，从动轮2停止不动。 因而当主动轮连续转动时， 从动轮获得时转时停的间歇 运动。
每当主动轮连续转过一圈时，图所示机构的从动轮分别间歇转 过1/8圈和1/4圈。
外槽轮机构 External Geneva drive
一、槽轮机构
外槽轮机构 External Geneva drive
内槽轮机构 Internal Geneva drive
槽条机构 Geneva rack mechanism
球面槽轮机构 Spherical Geneva drive
不等臂长多销槽轮机构 Nonequivalent arm and multiple-pin Geneva drive
图6-13 多齿盘分度回转台原理图 1-上齿盘 2-下齿盘 3-立轴 4-转位机构 5-往复缸
五、 插销定位装置
插销定位装置的基本定位元件是定位销和定位套（或分度盘）。工作时， 当分度机构分度后，定位销与固定在分度回转部件上的定位套（或分度 盘的定位套）配合，使分度回转部件定位。
五、 插销定位装置
分度前的准备工作：松开锁紧机构，拔出定位销
• CNC发出分度指令→夹紧液压缸9上腔回油（卸荷）→弹簧（21）顶起→液 压缸活塞（22）在弹簧的作用下复位上升 →分度工作台（2）放松→同时间 隙消除油缸（6）卸荷 →管道（15）进油至中央液压缸（16）下腔→中央液 压缸活塞（17）上升→由螺栓（18）下端上升→支座（5）上升→带动止推 轴承（13）上升抬起顶住底座（12）→通过螺钉（4）和锥套（3）将分度工 作台（2）上升→使得定位销（8）和定位孔衬套（7）分离
鼠齿盘式分度工作台
鼠牙盘式分度工作台主 要由工作台面底座 、夹 紧液压缸、分度液压缸 和鼠牙盘等零件组成， 鼠牙盘是保证分度精度 的关键零件， 在每个齿盘的端面有数 目相同的三角形齿。 当两个齿盘啮合时 ，能 自动确定周向和径向的 相对位置。
分度运动步骤1：分度工作台上升，鼠齿盘脱离啮合
• 油孔4进油→进入压紧油缸下腔11→活塞3上升 →通过止推 轴承5和14将分度工作台1抬起→鼠齿盘6和7脱离啮合 →内 齿轮13（与工作台轴心连接）上升套入齿轮12
分度运动步骤2：分度工作台回转分度
• 分度工作台1抬起→推杆8向上移动→推杆9向右移动 →微 动开关复位→油孔19进油 →分度油缸左腔23进油→活塞齿 条22向右移动→带动齿轮12转动→内齿轮13转动→分度工 作台1转动
分度运动步骤3：分度工作台回转下降，并定位夹紧
• 分度工作台 1 转到 90°附近 → 挡块 15 碰到推杆 18→ 微动开 关动作→油孔2进油 →压紧油缸上腔10进油→活塞3下降→ 工作台 1 下降 → 鼠齿盘 6 及 7 在新的位置重新啮合，并定位 夹紧
圆柱凸轮分度机构 Cylindrical cam index mechanism
圆柱凸轮分度机构也称为 直角型凸轮分度机构，其 基本构件为圆柱凸轮1和滚 子盘2 圆柱凸轮分度机构中滚子的 刚度以及滚子与凸轮的啮合 性能均不及蜗杆凸轮分度机 构，故一般多用于中、低速 及中、轻载的场合，如刀库、 回转式料仓等。
蜗杆凸轮分度机构又称为 弧面凸轮分度机构，用于 两垂直交错轴间的间歇分 度步进传动，分度运动起、 停瞬时无任何冲击，高速 平稳性好，分度定位精度 高，但凸轮加工复杂，常 用于如回转刀架、换刀机 械手等中。
蜗杆凸轮分度机构 Hourglass cam index mechanism
为保证滚子与蜗杆凸轮工 作面的正确啮合，安装时， 蜗杆凸轮2的轴向位置用两端 的螺母1调整，其轴线与滚子 盘轴线垂直交叉。滚子盘安 装时，须使其轴线位于蜗杆 凸轮定位环面的对称平面上 以便定位环面与两滚子均匀 接触。滚子盘轴线与蜗杆凸 轮轴线的距离可通过垫片3加 以调节，以消除滚子与凸轮 突脊之间的间隙及补偿磨损。 此外，调整滚子盘轴的轴承 衬套端面与箱体之间的垫片 （图中未示出）厚度，使滚 子中心平面与蜗4 Y70100齿轮磨床分度机构分度过程
二、凸轮式间歇机构 常用于需要高速间歇转位的分度装置和要求步进动作的 机械中，例如多工位立式半自动机中工作盘的转位，某些包 装机的间歇供料传动系统。
凸轮式间歇机构的类型: 圆柱凸轮间歇运动机构 蜗杆凸轮间歇运动机构
偏置外槽轮机构 Offset external Geneva drive
偏置内槽轮机构 Offset internal Geneva drive
曲线槽外槽轮机构 Curved groove external Geneva drive
曲线槽内槽轮机构 Curved groove internal Geneva drive
分度运动步骤4：分度活塞退回
• 分度工作台1下降→推杆8向下移动→推杆9向左移动 →微 动开关动作→油孔21进油 →分度油缸右腔20进油→活塞齿 条22退回原处→内齿轮13与12脱开→齿轮12顺时针回转 → 挡块15、16回到原处，准备下一次分度
六、 回转、分度与定位机构的应用
1、分度工作台
（1）定位销式分度工作台
2．基本组成
• 工作部分 分度工作台（2）、矩形工作台（11）、 上底座（12） • 定位部分 定位销（8）、定位孔衬套（7）、马蹄 形环行槽等。 • 夹紧部分 锁紧液压缸（9）、锁紧液压缸活塞22 • 顶起部分 中央液压缸（16） • 传动及支承部分 双列圆柱滚子轴承（19）、滚针 轴承（ 14 ）、推力圆柱滚子轴承（ 13 ）、齿轮 （10）等。
六、 回转、分度与定位机构的应用
（2）鼠牙盘式分度工作台
六、 回转、分度与定位机构的应用
2、回转工作台 （1）闭环数控回转工作台
（2）开环数控回转工作台
3、刀架 （1）四方刀架
图6-19 车床四方刀架 1-手柄 2、8-销子 3、4-轴套 5-凸轮 6、10-弹簧 7-定位销 9-钢球
（2）回转刀架
圆柱凸轮分度机构 Cylindrical cam index mechanism
三、不完全齿轮机构 不完全齿轮机构用于多工位自动机和半自动机工作台的间 歇 转 位 ( Intermittent indexing) 、 计 数 机 构 ( Counting mechanism)及某些间歇进给(Intermittent feed)机构中。
图6-14 花键轴铣床分度定位装置 1-油缸 2-箱体 3-凸轮 4-扇形齿轮 5-分度盘 6-活塞齿条 7-固定挡块 8-挡块 9-定位销 10-滚子 11-棘爪 12-锥销 13-主轴
分度时，压力油进入油缸1左腔，使活塞齿条6向右移动，经扇形齿轮4、锥销12带 动凸轮3向逆时针方向转动。当凸轮3转过11°时，滚子10沿凸轮上升曲线B移动， 从分度盘5的定位槽中拔出定位销9。此时棘爪11在分度盘5的端面齿面上移动，分 度盘不动。凸轮3继续转动时，滚子10沿凸轮的C面移动，定位销9仍停留在拔销位 置。当棘爪11继续滑动少许后，碰到端面齿直面，带动分度盘5转动，从而使主轴 13转位，当滚子3沿凸轮的D面移动结束时，定位销9重新插入分度盘的一个定位槽 中使主轴13定位。这时，活塞杆6顶在固定挡铁7上，挡块8压合行程开关，发讯号
不完全齿轮机构的特点 不完全齿轮机构的结构简单、制造容易、工作可靠， 设计时从动轮的运动时间和静止时间的比例可在较大范围 内变化。
当从动轮由停歇而突然到达某一转速，以及由某一转 速突然停止时，此机构具有较大冲击（刚性冲击）。因此， 它只宜用于主动轮低速、轻载的场合。
单齿内啮合轮传动 Internally meshed singletooth intermittent gearing
齿轮与齿条传动 Intermittent pinion and rack
圆锥不完全齿轮传动 Intermittent bevel gearing
球拍 6 铣刀 靠模凸轮 8
作者：潘存云教授
9
7
不完全齿轮1 5
不完全齿轮1
2
1
3
4
乒乓球拍专用靠模铣床
东华大学专用 作者：孙志宏
退煤饼
压制
不完全齿轮
数控机床分度工作台 １．分度工作台特点
• 分度工作台只能完成分度运动，不能实 现圆周进给。分度工作台的分度只限于 某些特定的角度。如 90°、60°或45° 等。 • 定销式分度工作台的定位分度主要靠工 作台的定位销和定位孔实现，分度的角 度取决于定位孔在圆周上的分布数量。
定销式分度工作台图例
定销式分度工作台
（3）转塔刀架
工作台回转分度 • CNC再发指令→伺服电机回转→大齿轮10回转 → 带动工作台 2 回转分度 → 接近目标位置时， 挡块1碰到第一个行程开关→工作台2减速→挡 块1碰到第二个行程开关→工作台2准停→新的 定位销8正好对准定位套7