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机床夹具设计 机床夹具设计 夹具是机械制造厂使用的一种工艺装备，分为机床夹具，焊接夹具，装配夹具检验夹具等。 各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备，称为机床夹具，如车床上使用的三爪自定心卡盘，铣床上使用的平口虎钳等。 一， 机床夹具在机械加工中的作用 对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置，并使这个工件在加工过程中不因外力的影响而变动。为此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。 工件的装夹方法有两种：一种是工件直接装夹在机床的工作台或花盘上；另一种是工件装夹在夹具上， 采用第一种方法装夹工件时，一般要先按图样要求在工件表面划线，画出加工表面的尺寸和位置，装夹是用划针或百分表找正后再夹紧。这种方法无需专用装备，但效率低，一般用于单件或小批量生产。批量较大时，大多用夹具装夹工件。 用夹具装夹工件有下列优点： 1能稳定的保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，是一批工件的加工精度趋于一致。 2能提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便，快速，工件不需要划线找正，可显著的减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高劳动生产率；可使用多件，多工位装夹工件的夹具，并可采用高效加紧机构，进一步提高劳动生产率。 3能扩大机床的使用范围 要镗削所示的阶梯孔如果没有卧式镗铣床和专用设备，可设计一夹具在车床上加工，其加工情况如图所示。 夹具安装在车床的床鞍上，通过夹具使工件的内孔与车床的主轴同轴，镗杆右端由尾座支撑，左端用三抓自动定心卡盘加紧并带动旋转。 4能降低生产成本 在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提高，使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显的降低了生产成本。夹具制造成本分摊在一批工件上，每个工件增加的成本是极少的，远远小于由于提高劳动生产率而降低的成本。工件批量愈大，实用夹具所取得的经济效益就越显著。 二 机床夹具的分类 机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。通常的分类方法有以下几种 1按夹具的使用特点分类 通用夹具 已经标准化的，可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具，如三抓自定心卡盘，机床用平口虎钳，万能分度头，磁力工作台等。这些夹具以作为机床附件由专门工厂制造供应，只需选购即可。 专用夹具 专为某一工件的某一道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。专用夹具一般在批量生产中使用，本书主要介绍专用夹具的设计。 可调夹具 夹具的某些元件可调整或更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。它还分为通用可调夹具和成组夹具两类。 组合夹具 采用标准的组合夹具元件，部件专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。 拼装夹具 用专门的标准化，系列化的拼装夹具零部件拼装而成的夹具称为拼装夹具。它具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高，效能高，结构紧凑。它的基础板和加紧部件中常带有小型液压缸。此类夹具更适合在数控机床上使用。 2按使用机床分类 夹具按使用机床可分为车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具齿轮机床夹具，数控机床夹具。自动机床夹具，自动线随行夹具以及其他机床夹具等。 3按加紧的动力源分类 夹具按加紧的动力源可分为手动夹具，气动夹具液压夹具，气液增力夹具，电磁夹具以及真空夹具等。 三 机床夹具的组成 机床夹具的种类和结构虽然繁多，但它们的组成均可概括为下面几个部分。 1定位装置 定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。 如图所示，钻后盖上的孔，其钻夹具如图所示。夹具上的圆柱销，菱形销和支撑板都是定位元件，通过它们使工件在夹具中占据正确的位置。 2加紧装置 加紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力作用时不离开已经占据的正确位置。图中的螺杆螺母和开口垫圈就起到了上述作用。 3对刀或导向装置 对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。如图所示钻套以和钻模板二组成导向装置，确定了钻头轴线相对定位元件的正确位置。铣床夹具上的对刀块和塞尺为对刀装置。 4连接元件 连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。如图中夹具体的底面为安装基面，保证了钻套的轴线垂直于钻床的工作台以及圆柱销的轴线平行于钻床工作台。因此，夹具体可兼做连接元件。车床夹具上的过的盘，铣床夹具上的定位键都是连接元件。 5夹具体 夹具体是机床夹具的基础元件，如图所示通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。 6其他装置或元件 它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。如需加工按一定按一定规律分布的多个平面时，常设置分度装置；为能方便，准确的定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。 四，本课程的性质和任务 本课程是机械制造工艺与装备专业的一门专业课，实践性很强。按照教学计划，它在学生学完了技术基础课和部分专业课，参加了专业劳动和生产实习之后开设的。 本课程的任务是：阐述机床夹具的设计原理和设计方法；对典型夹具进行结构分析精度分析；介绍与夹具设计有关的标准，手册图册。通过本课程的学习，使学生具有一定的设计专用夹具的能力和分析生产中与夹具有关的技术问题能力。 第一章 工件的装夹 工件的装夹是指工件的定位和加紧。 工件在夹具中定位的任务是；使同一工序中的一批工件都能在夹具中占据正确的位置。 工件位置的正确与否，用加工要求来衡量。能满足加工要求的为正确，不能满足加工要求的为不正确。 一批工件逐个在夹具上定位时，各个工件在夹具中占据的位置不可能完全一致，也不必要求它们完全一致，但各个工件的位置变动量必须控制在加工要求所允许的范围之内。 将工件定位后的位置固定下来，称为加紧。工件加紧的任务是使工件在切削力，离心力。惯性力和重力的作用下不离开已经占据的正确位置，以保证机械加工的正常运行。 第一节 一 六点原则 一个尚未定位的工件，其空间位置是不确定的，这种位置的不确定性可描述如下。如图所示，将未定位工件放在空间直角坐标系中工件可沿轴由不同的位置，称作工件沿轴的位置自由度，用表示；也可绕轴有有不同的位置，称作工件绕轴的角度自由度，用表示。用以描述工件位置不确定性的，称为工件的六个自由度。 工件定位的实质就是要限制对加工有不良影响的自由度。设空间有一固定点，工件的底面与该点保持接触，那么工件沿轴的位置自由度便被限制了。如果按图所示设置六个固定点，工件的三个面分别与这些点保持接触，工件的六个自由度便都被限制了。这些用来限制工件自由度的固定点，称为定位支撑点，简称为支撑点。 无论工件的形状与结构怎么不同，它们的六个自由度都可以用六个支撑点限制，只是六个支撑点的分布不同罢了。 用合理分布的六个支撑点限制工件六个自由度的法则，称为六点原则。 支撑点的分布必须合理，否则六个支撑点限制不了工件的六个自由度，或不能有效的限制工件的六个自由度。例如，图中工件底面上的三个支撑点限制了，他们应放成三角形，三角形的面积越大，定位越稳。工件侧面上的 两个支撑点限制，他们不能垂直放置，否则，工件绕轴的角度自由度变不能限制。 二限制工件自由度与加工要求的关系 工件定位时影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自由度，有时要限制有时可不限制，视具体情况而定。 按照加工要求确定工件必须限制的自由度，在夹具设计汇总时首先要结觉的问题。 例如，铣图所示工件上的通槽，为保证槽底面与面的平行度和尺寸两项加工要求，必须限制三个自由度，为保证槽侧面与面的平行度及两项加工要求，必须限制两个自工件定位的基本原理 由度，至于，从加工要求的角度看,可以不限制，因为一批工件逐个在夹具上定位时，即使各个工件沿轴的位置不同，也不会影响加工要求。 工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位。工件被限制的自由的少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。 在工件定位时，以下几种情况允许不完全定位； 1加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可不限制 2毛坯是轴对称时，绕对称轴的角度自由度可不限制。 3加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯通轴的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。 按照加工要求应限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。确定工件在夹具中的定位方案时欠定位是决不允许发生的。因为欠定位保证不了工件的加工要求。如图所示如果没有限制，就不能保证加工要求，