《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》機(jī)床夾具概述

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1、模塊1機(jī)床夾具概述 【知識(shí)目標(biāo)】 機(jī)床夾具的基本概念； 機(jī)床夾具的基本結(jié)構(gòu)及其分類(lèi)方法； 機(jī)床夾具的發(fā)展方向。 【技能目標(biāo)】 掌握生產(chǎn)一線工件在機(jī)床夾具中的裝夾方法； 能夠辨別生產(chǎn)一線常見(jiàn)的機(jī)床夾具類(lèi)型； 初步具備辨識(shí)常見(jiàn)機(jī)床夾具的能力。 用來(lái)固定加工對(duì)象， 使其處于正確位置， 以接受加工或檢測(cè)的裝置，統(tǒng)稱(chēng)為夾具。 它廣 泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過(guò)程中， 如焊接過(guò)程中用于拼焊的焊接夾具， 零件檢驗(yàn)過(guò)程中用的檢驗(yàn) 夾具，裝配過(guò)程中用的裝配夾具，機(jī)械加工過(guò)程中用的機(jī)床夾具等，都屬于這一范疇。 在金 屬切削機(jī)床上使用的夾具統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)床夾具。 機(jī)床夾具就是在機(jī)床上用以裝夾工件 （和引導(dǎo)

2、刀 具）的一種裝置，其作用是將工件定位， 以使工件獲得相對(duì)于機(jī)床和刀具的正確位置， 并把 工件可靠地夾緊。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝裝備， 它直接影響著零件 加工的精度、勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。 本模塊所講述的僅限于機(jī)床夾具， 以后簡(jiǎn)稱(chēng) 為夾具。 【任務(wù)描述】 如圖1-1所示為生產(chǎn)一線常見(jiàn)的鉆床夾具示意圖，試分析如何正確去使用該夾具。 圖1-1生產(chǎn)一線常見(jiàn)的鉆床夾具示意圖 1 —鉆模板；2—壓緊螺母；3—壓板；4—工件；5—長(zhǎng)方形基礎(chǔ)板； 6—方形支撐；7—V型塊 【任務(wù)分析】 圖1-1是生產(chǎn)一線常見(jiàn)的鉆床夾具示意圖， 要正確使用該夾具，必須明確

3、該夾具的基本 組成、工作原理、工作特性以及裝夾方式。要想進(jìn)一步了解并認(rèn)識(shí)此夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程及其在 生產(chǎn)中的作用，就要學(xué)習(xí)本模塊的內(nèi)容。 【任務(wù)引導(dǎo)】 （1） 該鉆床夾具在生產(chǎn)中有什么作用？ （2） 該鉆床夾具作為機(jī)床夾具的典型代表，其基本組成是什么？ (3) 便于認(rèn)識(shí)和更好的使用機(jī)床夾具，如何對(duì)機(jī)床的夾具進(jìn)行分類(lèi)？ (4) 生產(chǎn)一線對(duì)機(jī)床夾具還有什么新的要求？ (5) 在生產(chǎn)實(shí)習(xí)時(shí)，應(yīng)對(duì)常見(jiàn)機(jī)床夾具的基本結(jié)構(gòu)及其分析有所認(rèn)識(shí)。 【知識(shí)準(zhǔn)備】 學(xué)習(xí)情境1.1機(jī)床夾具 1?1?1機(jī)床夾具的基本概念 工件在機(jī)床上進(jìn)行加工時(shí)， 為了保證其精度要求， 工件的加工表面與刀具之間必須保持

4、 一定的位置關(guān)系。機(jī)床夾具就是機(jī)床上用以裝夾工件和引導(dǎo)刀具的一種裝置。 其作用是將工 件定位，以使工件獲得相對(duì)于機(jī)床和刀具的正確位置，并把工件可靠地夾緊。 因此，工件必須借助于夾具占有正確位置。夾具是指夾持工件的工具，如卡盤(pán)、頂尖、 平口鉗等。刀具也必須借助于輔具使其保持一定位置。 輔具是指夾持刀具的工具，如鉆夾頭、 絲錐夾頭及刀夾等，如圖 1-2所示為絲錐夾頭。 圖1-2絲錐夾頭 1?1?2機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用 在機(jī)械加工中，工件通過(guò)定位元件在夾具中占有正確的位置， 工件和夾具通過(guò)連接元件 在機(jī)床上占有正確位置， 工件和夾具通過(guò)對(duì)刀元件相對(duì)于刀具占有正確位置，

5、從而保證了工 件相對(duì)于機(jī)床位置正確、工件相對(duì)于刀具位置正確，最終保證工件的加工要求。因此， 機(jī)床 夾具在機(jī)械加工中應(yīng)具有以下作用： 1. 能穩(wěn)定地保證工件的加工精度 使用機(jī)床夾具來(lái)對(duì)工件定位，可以準(zhǔn)確地確定工件與機(jī)床、 刀具之間的相互位置。工件 的位置精度完全由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致， 保證工件加工精度高且穩(wěn)定。 2. 能減少輔助工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 由于機(jī)床夾具的存在，無(wú)需找正便能使工件迅速地定位和夾緊， 顯著地減少了輔助工時(shí)； 用夾具裝夾工件提高了工件的剛性， 因此，可增大切削用量； 可以使用多件、多工位夾具裝 夾工件，并采用高效夾

6、緊機(jī)構(gòu)，這些因素均有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。另外，采用夾具后，產(chǎn) 品質(zhì)量穩(wěn)定，廢品率下降，可以安排技術(shù)等級(jí)較低的工人，明顯降低了生產(chǎn)成本。 3. 能擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多能” 根據(jù)加工機(jī)床的成形運(yùn)動(dòng)， 附以不同類(lèi)型的夾具，即可擴(kuò)大機(jī)床原有的工藝范圍。 例如， 在車(chē)床的溜板上或搖臂鉆床工作臺(tái)上裝上鏜模，就可以進(jìn)行箱體零件的鏜孔加工了。 4. 能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 用夾具裝夾工件方便、快速，當(dāng)采用液壓、氣動(dòng)等夾緊裝置時(shí)，可減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 學(xué)習(xí)情境1?2機(jī)床夾具的分類(lèi)及組成 機(jī)床夾具的分類(lèi) 在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著工件加工的精度、 勞動(dòng)生

7、產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等。機(jī)床夾具的種類(lèi)繁多，可以從不同的角度對(duì)它進(jìn)行分類(lèi)。 常用的分類(lèi)方法有以下幾種： 1. 按使用范圍分 根據(jù)夾具在不同生產(chǎn)類(lèi)型中的通用特性， 按使用范圍分，機(jī)床夾具可分為通用夾具、專(zhuān) 用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和隨行夾具五大類(lèi)。 1）通用夾具 通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了的夾具，適用于不同工件的裝夾。如三爪卡盤(pán)、四爪卡盤(pán)、 平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等，如圖 1-3所示，這些夾具已經(jīng)作為機(jī)床附件，可以充分發(fā) 揮機(jī)床的使用性能。 因此，通用夾具使用范圍廣泛，無(wú)論是大批大量生產(chǎn)， 還是單件小批量 生產(chǎn)都廣泛地使用通用夾具。 （a）三爪卡盤(pán)（b）四爪卡盤(pán)（c）平口

8、鉗 （c）分度頭（d）回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 圖1-3常見(jiàn)通用夾具 2） 專(zhuān)用夾具 專(zhuān)用夾具是指為加工某一零件、 某一道工序?qū)ｉT(mén)設(shè)計(jì)的夾具。 該夾具結(jié)構(gòu)緊湊，針對(duì)性 強(qiáng)，使用方便，但設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)，制造費(fèi)用高，需要庫(kù)房保存。當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，專(zhuān)用夾具 常會(huì)因無(wú)法再用而“報(bào)廢”。因此，專(zhuān)用夾具只用在成批和大量生產(chǎn)中。 3） 可調(diào)夾具 可調(diào)夾具是把通用夾具和專(zhuān)用夾具相結(jié)合， 通過(guò)少量零件的調(diào)整、更換以適應(yīng)某些零件 加工的夾具。根據(jù)加工范圍的寬窄，可調(diào)夾具可分為以下兩種類(lèi)型： （1） 通用可調(diào)夾具通用可調(diào)夾具指經(jīng)調(diào)整、更換某些元件后可獲得較寬加工范圍的可 調(diào)夾具。 （2） 專(zhuān)用可調(diào)夾具

9、。專(zhuān)用可調(diào)夾具又稱(chēng)為成組夾具，是指經(jīng)調(diào)整、更換某些元件后其 加工范圍較窄的可調(diào)夾具。它是專(zhuān)門(mén)為成組加工工藝中某一組零件而設(shè)計(jì)制造的。 可調(diào)夾具在多品種，中、小批工件的生產(chǎn)中被廣泛采用。 【小提示】可調(diào)夾具是由基本部分和可調(diào)部分組成的。基本部分即通用部分，它包括 夾具體、動(dòng)力裝置和操縱機(jī)構(gòu)；可調(diào)部分即專(zhuān)用部分，是為某些工件或某族工件專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì) 的，它包括定位元件、夾緊元件和導(dǎo)向元件等。 4） 組合夾具 組合夾具是指按某一工件的某道工序的加工要求， 由一套事先準(zhǔn)備好的通用標(biāo)準(zhǔn)元件和 組件組合而成的夾具。標(biāo)準(zhǔn)元件包括基礎(chǔ)件、支承元件、定位元件、導(dǎo)向元件、夾緊元件、 緊固元件、輔助元件和組件

10、八類(lèi)。如圖 1-4所示，這些元件相互配合部分尺寸精度高、硬度 高及耐磨性好，并有互換性。用這些元件組裝的夾具用完之后可以拆卸存放， 重新組裝新夾 具時(shí)可再次使用。采用組合夾具可減輕專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)和制造的工作量，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期， 具有靈活多變、重復(fù)使用的特點(diǎn)，因此，在多品種、單件小批量生產(chǎn)及新產(chǎn)品試制中使用。 圖1-4組合夾具 5）隨行夾具 隨行夾具是適用于自動(dòng)線上的一種移動(dòng)式夾具。 工件安裝在隨行夾具上， 隨行夾具由自 動(dòng)線運(yùn)輸裝置從一個(gè)工序運(yùn)送到另一個(gè)工序， 完成全部工序的加工。隨行夾具用于形狀復(fù)雜 且不規(guī)則、又無(wú)良好輸送基面的工件中。 一些有色金屬的工件，雖具有良好的輸送

11、基面，為 了保護(hù)基面避免劃傷，也采用隨行夾具。 2. 按使用機(jī)床的類(lèi)型分 按使用機(jī)床的類(lèi)型分，機(jī)床夾具可分為鉆床夾具、銃床夾具、車(chē)床夾具、磨床夾具、鏜 床夾具、齒輪機(jī)床夾具等。如圖 1-5所示為鉆銃床夾具。 圖1-5鉆銃床夾具 3. 按夾緊動(dòng)力源分 按夾緊動(dòng)力源分，機(jī)床夾具可分為手動(dòng)夾具、電磁夾具、液壓夾具及氣動(dòng)夾具等。 1 ）手動(dòng)夾具 手動(dòng)夾具是指以人力將工件定位和夾緊的夾具。如圖 1-6所示為手動(dòng)虎鉗夾具。 圖1-6快速虎鉗手動(dòng)夾具 2）電磁夾具 電磁夾具是指采用最新稀土永磁材料， 應(yīng)用現(xiàn)代磁路原理設(shè)計(jì)的新型夾具， 其夾緊力可 達(dá)15kgf/cm，可用

12、于黑色金屬的各種切削加工， 裝夾方便并能充分暴露表面。 如圖1-7所示 為電磁吸盤(pán)夾具，它主要用于平面磨床和數(shù)控加工中心。 如圖1-8所示為電磁吸盤(pán)夾具在數(shù) 控加工中心的應(yīng)用。 圖1-7電磁吸盤(pán)夾具圖1-8電磁吸盤(pán)夾具在數(shù)控加工中心的應(yīng)用 3）液壓夾具 液壓夾具是以液體壓力將工件定位和夾緊的夾具，如圖 1-9所示。 圖1-9液壓夾具 液壓夾具主要用于大批量高精度產(chǎn)品的加工， 它的主要特點(diǎn)是定位精度高， 夾緊穩(wěn)定可 靠，夾緊釋放工件時(shí)間短，可縮短加工輔助時(shí)間，減少人為因素，提高機(jī)床效率。如圖 1-10 所示液壓夾具的應(yīng)用。 圖1-10液壓夾具的應(yīng)用

13、4）氣動(dòng)夾具 氣動(dòng)夾具是用液壓、氣動(dòng)元件代替機(jī)械零件實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的定位、 支撐與夾緊的專(zhuān)用夾具, 它主要在高效率、大批量、高精度的生產(chǎn)加工中使用，如圖 1-11所示。 圖1-11氣動(dòng)夾具 機(jī)床夾具的組成 機(jī)床夾具的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)繁多，但它們一般是由定位元件、夾緊裝置、對(duì)刀或?qū)蛟?連接元件、其他裝置或元件以及夾具體等部分組成， 為了更好理解機(jī)床夾具的基本組成， 下 面以鉆床夾具為例來(lái)說(shuō)明。 【相關(guān)舉例】 例1-1如圖1-12所示為鉆6H9mm徑向孔的鉆床夾具。試分析該夾具的基本組成及各 組成部分的作用。 圖1-12鉆6H9徑向孔的鉆床夾具 1—快換鉆

14、套；2 —襯套；3 —鉆模板；4—開(kāi)口墊圈； 5—螺母；6—定位銷(xiāo)；7—夾具體 分析如下： 本工序（工藝過(guò)程的基本單元）要求在軸套零件上按尺寸 6H9加工，并保證所鉆孔的 軸線與工件內(nèi)孔的中心線垂直相交。工件分別以內(nèi)孔及端面在定位銷(xiāo) 6及其端面支承上定 位，用開(kāi)口墊圈4和螺母5夾緊工件；快換鉆套1用來(lái)導(dǎo)引鉆頭，所有的元件和裝置都在夾 具體7上。夾具在立式鉆床上的位置， 可通過(guò)先找正主軸上裝夾的鉆頭與鉆套的位置， 然后 把其緊固在工作臺(tái)上。 例1-2如圖1-13所示為銃銷(xiāo)軸端槽的夾具。試分析該夾具的基本組成及各組成部分的 作用。 圖1-13銑銷(xiāo)軸端槽的夾具 1— V形

15、塊；2 —定位套；3—手柄；4—定位鍵；5 —夾具體；6—對(duì)刀塊 分析如下： 本工序要求保證槽寬、槽深和槽兩側(cè)面對(duì)軸心線的對(duì)稱(chēng)度。 工件分別以外圓和一端面在 V形塊1和定位套2上定位，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄3,偏心輪推動(dòng)活動(dòng) V形塊夾緊工件。夾具以?shī)A具體 5的底面及安裝在夾具體上的兩個(gè)定位鍵 4與銃床工作臺(tái)面、T形槽配合，并固定在機(jī)床工 作臺(tái)面上。這樣夾具相對(duì)于機(jī)床占有確定的位置，然后通過(guò)對(duì)刀塊 6及塞尺調(diào)整刀具位置， 使刀具相對(duì)于夾具占有確定的位置。所有的元件和裝置都裝在夾具體 5上。 一般的專(zhuān)用夾具由以下幾部分組成： 1. 定位元件 定位元件是用來(lái)確定工件在夾具中位置的元件，見(jiàn)圖 1-1

16、2中的定位銷(xiāo)6，以及圖1-13 中的V形塊1和定位套2。 2. 夾緊裝置 夾緊裝置是用來(lái)夾緊工件，使其保持在正確的定位位置上的裝置，見(jiàn)圖 1-12中的開(kāi)口 墊圈4和螺母5，以及圖1-13中的V形塊1和手柄3。 3. 對(duì)刀或?qū)蛟? 對(duì)刀或?qū)蛟怯脕?lái)確定刀具位置或引導(dǎo)刀具方向的元件， 用于確定刀具在加工前正 確位置的元件稱(chēng)為對(duì)刀元件，見(jiàn)圖 1-13中的對(duì)刀塊6;用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進(jìn)行 加工的元件稱(chēng)為導(dǎo)向元件，見(jiàn)圖 1-12中的快換鉆套I。 4. 連接兀件 連接元件是用來(lái)確定夾具和機(jī)床之間正確位置的元件，見(jiàn)圖 1-13中的定位鍵4。 5. 其他裝置或元件 其他裝

17、置和元件如分度裝置、為便于卸下工件而設(shè)置的頂出器、動(dòng)力裝置的操作系統(tǒng)、 夾具起吊和搬運(yùn)用的起重螺栓和起重吊環(huán)等。 6. 夾具體 夾具體是將上述裝置和元件連成整體的基礎(chǔ)件，見(jiàn)圖 1-12中的夾具體7和圖1-13中的 夾具體5。 【小提示】若需加工按一定規(guī)律分布的多個(gè)表面，常設(shè)置分度裝置；為了能方便、準(zhǔn) 確地定位，常設(shè)置預(yù)定位裝置；對(duì)于大型夾具常設(shè)置吊裝元件等。 【知識(shí)拓展】機(jī)床夾具各組成部分的關(guān)系 機(jī)床夾具的各部分之間既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。 為了更好理解機(jī)床夾具各組成部分的關(guān) 系，圖示加以說(shuō)明。如圖 1-14所示可以看到被加工件通過(guò)夾緊裝置進(jìn)行固定的，整個(gè)夾具 體通過(guò)連接元件與機(jī)

18、床工作臺(tái)連接，加工過(guò)程中，刀具通過(guò)對(duì)刀或?qū)蛟M(jìn)行準(zhǔn)確定位。 因此，機(jī)床夾具的各部分之間既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。 圖1-14夾具的組成及各組成部分與機(jī)床工件刀具的相互關(guān)系 學(xué)習(xí)情境1.3工件在機(jī)床中的裝夾方法 工件裝夾的概念 工件在開(kāi)始加工前，首先必須使工件在機(jī)床上或夾具中占有某一正確的位置， 這個(gè)過(guò)程 稱(chēng)為定位。為了使定位好的工件在切削力的作用下不發(fā)生位移， 使其在加工過(guò)程始終保持正 確的位置，還需將工件壓緊夾牢，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為夾緊。定位和夾緊的整個(gè)過(guò)程合起來(lái)稱(chēng)為裝 夾。工件的裝夾不僅影響加工質(zhì)量，而且對(duì)生產(chǎn)率、加工成本及操作安全都有直接影響。 找正裝夾方式 1.直接找

19、正安裝 直接找正安裝是用劃針或百分表等直接在機(jī)床上找正工件的位置，如圖 1-15（ a）所示 為在磨床上磨削一個(gè)與外圓表面有同軸度要求的內(nèi)孔， 加工前將工件裝在四爪盤(pán)上，用百分 表直接找正外圓，使工件獲得正確的位置。又如圖 1-15（b）所示為在牛頭刨床上加工一個(gè) 與工件底面、右側(cè)面有平行度要求的槽，用百分表找正工件的右側(cè)面，可確定工件的位置， 而槽與底面的平行度則由機(jī)床的幾何精度來(lái)保證。 （a）（ b） 圖1-15直接找正安裝 直接找正安裝的精度和工作效率， 取決于要求的找正精度、所采用的找正方法、所使用 的找正工具和工人的技術(shù)水平。 此法的缺點(diǎn)是費(fèi)時(shí)較多，因此，一般

20、只適用于工件批量用夾 具不經(jīng)濟(jì)或工件定位精度要求特別高， 采用專(zhuān)用夾具也不能保證，只能用精密量具直接找正 定位的場(chǎng)合。 【小提示】直接找正法生產(chǎn)率低，對(duì)工人技術(shù)水平要求高，一般用于單件、小批量生 產(chǎn)中。 2. 劃線找正安裝 對(duì)形狀復(fù)雜的工件，因毛坯精度不易保證， 若用直接找正很難使工件上各個(gè)加工面都有 足夠和比較均勻的加工余量。 若先在毛坯上劃線， 然后按照所劃的線來(lái)找正安裝， 則能較好 地解決這些矛盾。如圖 1-16所示，此方法要增加劃線工序，定位精度也不高。因此，多用 于批量小、零件形狀復(fù)雜、毛坯制造精度較低的場(chǎng)合，以及大型鑄件和鍛件等不宜使用專(zhuān)用 夾具的粗加工中。

21、 圖1-16劃線找正安裝 【小提示】劃線找正法生產(chǎn)率低，精底低，且對(duì)工人技術(shù)水平要求高，一般用于單件、 小批量生產(chǎn)中加工復(fù)雜而笨重零件，或毛坯尺寸公差大而無(wú)法直接用夾具裝夾的場(chǎng)合。 夾具裝夾方式 用專(zhuān)用夾具安裝可使工件在夾具中定位并夾緊， 不需要進(jìn)行找正。此方法安裝精度較高, 而且裝卸方便，可以節(jié)省大量輔助時(shí)間。但制造專(zhuān)用夾具成本高，周期長(zhǎng)，因此，適用于成 批和大量生產(chǎn)。為了更好理解夾具裝夾方式， 以鉆后蓋零件上孔的加工找正為例來(lái)說(shuō)明夾具 裝夾方式。 【小提示】用夾具裝夾工件生產(chǎn)率高，定位精度高，但需要設(shè)計(jì)、制造專(zhuān)用夾具。 【相關(guān)舉例】 例1-3如圖1-17所示，成批生產(chǎn)

22、中，鉆后蓋零件上 10mm的孔。保證10mm孔的中心 線距后蓋零件后端面的距離為（18 ± 0.1） mm, 10mm孔的中心線與 30mm孔的中心線垂 試分析該零件在鉆床 直，10mm孔的中心線與其下面的 *5.8mm孔的中心線在同一平面上。 夾具上的裝夾過(guò)程。 圖1-17鉆后蓋零件上10mm的孔 分析如下： 加工10mm孔的鉆床夾具示意圖如圖 1-18所示。10mm孔徑尺寸由刀具 （鉆頭）自身 的尺寸保證，10mm孔的中心線距后蓋零件后端面的距離 （18± 0.1）mm由支承板4保證, 10mm孔的中心線與 30mm孔的中心線垂直由鉆套 1和圓柱銷(xiāo)5共同保證，10mm

23、孔的中 心線與其下面的 5.8mm孔的中心線在同一平面上由菱形銷(xiāo) 9保證。加工時(shí)，擰緊螺母 7以 實(shí)現(xiàn)定位；松開(kāi)螺母 7,拿開(kāi)開(kāi)口墊圈6以實(shí)現(xiàn)快速更換工件。 圖1-18加工10mm孔的鉆床夾具示意圖 1—鉆套；2 —鉆模板；3—夾具體；4—支承板；5—圓柱銷(xiāo)；6—開(kāi)口墊圈； 7 —螺母；8—螺桿；9—菱形銷(xiāo) 通過(guò)例題1-3，我們不難看出使用專(zhuān)用夾具裝夾工件有如下優(yōu)點(diǎn)： （1） 保證工件加工精度。使用專(zhuān)用夾具裝夾工件時(shí)，工件相對(duì)于刀具及機(jī)床的位置精 度由專(zhuān)用夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。 （2） 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。使用專(zhuān)用夾具裝夾工件方便、

24、快速，工件不需要?jiǎng)澗€找正，可 顯著地減少輔助工時(shí)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；工件在專(zhuān)用夾具中裝夾后提高了工件的剛性， 因此, 可增大切削用量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率； 可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾 緊機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 （3） 擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍。在通用機(jī)床上采用專(zhuān)用夾具可以擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，充 分發(fā)揮機(jī)床的潛力， 達(dá)到一機(jī)多用的目的。 例如，使用專(zhuān)用夾具可以在普通車(chē)床上很方便地 加工小型殼體類(lèi)工件，甚至在車(chē)床上拉出油槽，減少了昂貴的專(zhuān)用機(jī)床，降低了成本。 這對(duì) 中、小型工廠尤為重要。 （4） 改善了操作者的勞動(dòng)條件。由于液壓、氣動(dòng)、電磁等動(dòng)力源在夾具中的應(yīng)用，一 方面

25、減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，另一方面也保證了夾緊工件的可靠性，并能實(shí)現(xiàn)機(jī)床的互鎖， 避免事故，保證了操作者和機(jī)床設(shè)備的安全。 （5） 降低了成本。在批量生產(chǎn)中使用專(zhuān)用夾具后，由于勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高、使用技術(shù) 等級(jí)較低的工人以及廢品率下降等原因， 明顯地降低了生產(chǎn)成本。專(zhuān)用夾具制造成本分?jǐn)傇? 一批工件上，每個(gè)工件增加的成本是極少的。 工件批量越大，使用專(zhuān)用夾具所取得的經(jīng)濟(jì)效 益就越顯著。 【小提示】專(zhuān)用夾具也有其弊端，如設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)；因工件直接裝在夾具體中，不 需要找正工序，因此，對(duì)毛坯質(zhì)量要求較高；所以專(zhuān)用夾具主要適用于生產(chǎn)批量較大，產(chǎn) 品品種相對(duì)穩(wěn)定的場(chǎng)合。 學(xué)習(xí)情境1.4機(jī)床夾具的現(xiàn)

26、狀與發(fā)展趨勢(shì) 機(jī)床夾具的現(xiàn)狀 機(jī)床夾具最早出現(xiàn)在 18世紀(jì)后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床夾具已從一種輔助 工具發(fā)展成為門(mén)類(lèi)齊全的工藝裝備。 國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明， 目前中、小批量多品種生產(chǎn)的工件已占工件種類(lèi)總數(shù)的 85％左右。 現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品經(jīng)常更新?lián)Q代， 以適應(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。 然而， 一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專(zhuān)用夾具， 一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里， 約擁有 數(shù)千甚至近萬(wàn)套專(zhuān)用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔 3~4 年就要更新 50 ％ ~80％左右的專(zhuān)用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為 10％ ~20％左右。特別是近年來(lái)，數(shù)控機(jī) 床

27、、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（ FMS ）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了 如下新的要求： （1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本。 （ 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。 （3）能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具。 （4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具。 （5）采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生 產(chǎn)率。 （6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。 1.4.2 機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì) 機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個(gè)方面。 1.標(biāo)準(zhǔn)化 機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)

28、系的兩個(gè)方面。 目前我國(guó)已有機(jī)床夾具零件及部件 技術(shù)要求的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（ JB/T8044 — 1999）及各類(lèi)通用夾具、組合夾具的標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的 標(biāo)準(zhǔn)化有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。 2.精密化 隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高， 勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。 精密化夾具的結(jié)構(gòu) 類(lèi)型很多，例如，用于精密分度的多齒盤(pán)，其分度精度可達(dá)± 0.1" ；用于精密車(chē)削的高精度 三爪自定心卡盤(pán)，其定心精度為 5呵。 3.高效化 高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的基本時(shí)間和輔助時(shí)間， 以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率， 減輕工 人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見(jiàn)的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具和具

29、有夾緊力裝置的夾具等。 例如， 在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件， 效率可提高 5 倍左右； 在車(chē)床上使用高速三爪自定 心卡盤(pán)，可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為 9000r/min 的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速 度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動(dòng)線配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控 機(jī)床上， 尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置， 充分 發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。 4.柔性化 一般機(jī)械制造裝備的柔性化有兩重含義，即產(chǎn)品結(jié)構(gòu)柔性化和功能柔性化。 1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)柔性化 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)柔性化是指產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)采用模塊化設(shè)計(jì)方法和機(jī)電一體化技術(shù)， 只需對(duì)結(jié)構(gòu)做 少量的重組

30、和修改， 或修改軟件， 就可以快速推出滿足市場(chǎng)需求的、 具有不同功能的新產(chǎn)品。 2）功能柔性化 功能柔性化是指只需進(jìn)行少量的調(diào)整或修改軟件， 就可以方便地改變產(chǎn)品或系統(tǒng)的運(yùn)行 功能， 以滿足不同的加工需要。 如數(shù)控機(jī)床、 柔性制造單元或系統(tǒng)具有較高的功能柔性化程 度。柔性制造系統(tǒng)中，不同工件可以同時(shí)上線，實(shí)現(xiàn)混流加工。 這里所講的機(jī)床夾具柔性化主要是指機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)柔性化。 即指機(jī)床夾具設(shè)計(jì)時(shí)采用 可調(diào)或成組技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù) （系統(tǒng) ），只需對(duì)結(jié)構(gòu)做少量的重組、調(diào)整和修改，或修改 軟件，就可以快速地推出滿足不同工件或相同工件的相似工序加工要求的夾具。 可調(diào)夾具、成組夾具、組合夾具

31、由于其柔性較好， 為企業(yè)在保證產(chǎn)品質(zhì)量、滿足用戶的 不同要求、大大縮短生產(chǎn)周期需要的同時(shí)， 從單一品種的生產(chǎn)成為多品種、 小批量生產(chǎn)的需 要，近年來(lái)得到快速發(fā)展。尤其是可調(diào)整機(jī)床夾具逐步成為機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。 隨行夾具由于其特有的適用于自動(dòng)線或柔性制造系統(tǒng)的功用， 因此，成為整個(gè)柔性制造 系統(tǒng)發(fā)展中的一個(gè)研究?jī)?nèi)容。 機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似， 它是指機(jī)床夾具通過(guò)調(diào)整、 組合等方式，以適 應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有：工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸 等。具有柔性化特征的新型夾具種類(lèi)主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化 夾具、數(shù)控夾具等

32、。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種，中、小批量生產(chǎn)的需要，擴(kuò)大機(jī)床夾具的 柔性化程度，改變專(zhuān)用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu)， 發(fā)展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)， 將是當(dāng)前機(jī)床夾 具發(fā)展的主要方向。 學(xué)習(xí)情境1.5本課程研究的內(nèi)容、性質(zhì)及任務(wù) 《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》是高等職業(yè)院校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的必修課。 在教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃中一般作為主 要的專(zhuān)業(yè)課，總是安排在學(xué)生畢業(yè)前的 1?2個(gè)學(xué)期開(kāi)設(shè)。此前開(kāi)設(shè)的基礎(chǔ)課程和專(zhuān)業(yè)技術(shù) 課程都將直接在本門(mén)課程中得到應(yīng)用， 機(jī)床夾具也是學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要課題， 是體現(xiàn)學(xué)生 專(zhuān)業(yè)能力的重要課程，在機(jī)制專(zhuān)業(yè)的課程設(shè)置中占有重要的地位。 課程內(nèi)容 本書(shū)涵蓋以下幾方面內(nèi)容： (1) 機(jī)床夾具的基

33、本概念，包括：機(jī)床夾具的分類(lèi)及組成、工件在機(jī)床夾具中的定位 以及機(jī)床夾具現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。 (2) 工件在夾具中的定位基準(zhǔn)的概念，定位的基本原理，定位單個(gè)典型表面的定位元 件，組合定位中各定位元件限制自由度分析，定位誤差的分析計(jì)算。 (3) 夾緊裝置的組成和基本要求，設(shè)計(jì)夾緊裝置的基本準(zhǔn)則，常見(jiàn)的典型夾緊機(jī)構(gòu)包 括：鉸鏈夾緊機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)及定心夾緊機(jī)構(gòu)等。 (4) 典型機(jī)床夾具包括：車(chē)床夾具、銃床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具。 (5) 專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)方法包括：夾具設(shè)計(jì)的要求、方法和設(shè)計(jì)步驟、夾具總裝配圖上 尺寸、公差配合與技術(shù)要求的標(biāo)注及夾具的制造等特點(diǎn)。 (6) 現(xiàn)代機(jī)床夾具包括：隨

34、行夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、組合夾具及數(shù)控機(jī)床 夾具等。 課程性質(zhì)及任務(wù) 按照機(jī)床夾具設(shè)計(jì)課程教學(xué)的基本要求， 這是最后一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)， 也是對(duì)學(xué)生進(jìn) 行一次較全面的設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練。該課程的任務(wù)包括以下幾個(gè)方面： (1) 綜合運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)及其他有關(guān)先修課程，如《機(jī)械制圖》 、《公差配合與測(cè)量 技術(shù)》、《金屬材料與熱處理》、《工程力學(xué)》等的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)進(jìn)行機(jī)床夾具設(shè)計(jì)訓(xùn)練， 使理論和實(shí)際結(jié)合起來(lái)，使這些知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、加深和拓展。 (2) 學(xué)習(xí)和理解機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的一般步驟和方法，培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能 力。 (3) 進(jìn)行機(jī)床夾具設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練，對(duì)計(jì)算、制圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料(如手冊(cè)、圖 冊(cè)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等)以及進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算等基本技能得到一次綜合訓(xùn)練，提高技能水平。 【情景模擬】 如圖1-19所示為加工墊片上 300mm孔的零件圖，請(qǐng)同學(xué)們應(yīng)用本模塊所學(xué)過(guò)的知識(shí)， 從機(jī)床夾具應(yīng)用的角度出發(fā)，構(gòu)建該零件上孔的加工機(jī)床夾具基本框架方案。 【小提示】可以從機(jī)床夾具的類(lèi)型、孔類(lèi)夾具的基本組成、機(jī)床夾具的找正方法等方 面考慮。