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1、教学目标知识目标： （1）了解工件定位与夹紧的概念，了解常见夹紧机构的工作原理（2）熟悉常用的定位元件的定位方式及各种夹具夹紧装置的组成、要求（3）掌握六点定位原理，掌握基准的概念、分类及定位基准的选择原则能力目标：掌握夹具知识素质目标：具有较扎实的基本功和良好的职业素养，具有较强的独立工作能力和创新精神教学重点工件定位、夹紧，六点定位原理；基准的概念、分类和选择原则；夹紧装置的要求、夹紧力作用方向及位置教学难点定位基准中粗、精基准的选择教学手段实物演示；教学板书；录像插件；电子课件。教学学时10教 学 内 容 与 教 学 过 程 设 计注 释项目四 夹具任务一 夹具概述任务分析根据工艺装备的
2、定义我们可知，工艺装备包含在机械加工中所使用的各种刀具、夹具、量具和辅助工具等，其中夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。常用的夹具是如何进行分类的？夹具的作用有哪些？机床夹具的组成有哪些元件和装置？本任务就来介绍解决这些问题。知识准备一、夹具概述在机械加工过程中，依据工件的加工要求，使工件相对机床、刀具占有正确的位置，并能迅速、可靠地夹紧工件的机床附加装置，称为机床夹具，简称夹具。二、夹具的分类1. 按使用特点分类夹具按使用特点可以分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和随行夹具。（1） 通用夹具。（2） 专用夹具。（3）
3、 可调夹具。（4） 组合夹具。（5） 随行夹具。2. 按夹具使用的机床分类夹具按其使用的机床可以分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具（钻模）、镗床夹具（镗模）、磨床夹具等。3. 按夹具的动力源分类夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液动夹具、气液增力夹具、电磁夹具及真空夹具等。三、夹具的作用1. 保证产品的质量2. 提高劳动生产率，降低加工成本3. 解决机床加工、装夹中的特殊困难4. 扩大机床加工范围（工艺范围）四、机床夹具的组成（1）定位装置。（2）夹紧装置。（3）对刀或导向元件。（4）其他元件及装置。（5）夹具体。任务二 工件的定位任务分析工件的定位是由工件的定位基准（面）与夹具定位元
4、件的工作表面（定位表面）相接触或相配合实现的。工件位置正确与否用加工要求来衡量，一批工件逐个在夹具上定位时，每个工件在夹具中占据的位置不可能绝对一致，但每个工件的位置变动量必须控制在加工要求所允许的范围内。知识准备一、定位和基准的基本概念1. 工件的定位定位可以保证工件在车床或夹具中相对刀具有一个正确的加工位置。2. 基准的概念基准是确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面，或者说基准就是“依据”的意思。基准可分为设计基准和工艺基准两大类。工艺基准又可分为定位基准、测量基准和装配基准。二、 工件的六点定位原理位于任意空间的刚体是一个自由体，它对于相互垂直的三个坐标轴共有六个自由度
5、，这六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。六点定位原理是指在夹具中用合理适当分布的与工件接触的六个支承点来限制工件六个自由度的原理。三、 定位基本原理的几种情况1. 完全定位 2.不完全定位（部分定位） 3. 重复定位（过定位） 4. 欠定位四、定位支承点的分布1.长方体工件定位 2.轴类工件的定位3. 盘类工件定位任务实施一、任务引入在数控铣床上加工图4-28 所示的平板类零件，试确定零件的定位方法。二、分析及解决问题该零件为一简单的平板类零件，加工面为轮廓面，零件在x，y，z 三个方向上都有加工精度要求，根据定位的基本原理可知，零件在机床用平口虎钳定位时应限制六个自由度，即沿x，y，
6、z 轴方向移动和绕x，y，z 轴移动的六个自由度。零件加工时用安装在数控铣床工作台上的机床平口虎钳装夹，装夹时，工件的底面用两块等高垫铁支撑，侧面与固定钳口贴紧，加工前通过对刀确定左右方向的加工位置，零件定位后用机床用平口虎钳夹紧，由此可知，工件定位方式为：等高垫铁限制工件的三个自由度，固定钳口限制两个自由度，对刀限制一个自由度，共限制工件的六个自由度。图4-28 平板类零件任务三 工件的定位方式和定位元件任务分析工件的定位，除根据工件的加工要求选择合适的表面作为定位基准面外，还必须选择正确的定位方法，将定位基面支承在适当分布的定位支承点上，然后将各支承点按定位基面的具体结构形状，再具体化为定
7、位元件。工件的定位基准面有多种形式，如平面、外圆柱面、内孔等。本任务主要研究的就是如何根据工件上定位基准面的不同采用不同的定位元件，使定位元件的定位面和工件的定位基准面相接触或配合，实现工件的定位。知识准备 一、工件以平面定位当工件以平面作为定位基准时，由于工件的定位平面和定位件的表面不可能是绝对的理想平面（特别是毛坯面作为定位基准时），只可能由最凸出的三点接触，并且在一批工件中这三点的位置都不一样。工件以平面定位时的定位元件主要有以下几种：（1）支承钉。支承钉的标准结构有平头式（A 型）、球面式（B 型）、网纹顶面式（C 型）（2）支撑。（3） 可调支承。（4）辅助支撑。二、工件以外圆定位工
8、件以外圆定位最常见的定位元件有V 形铁、定位套筒、定位环、半圆弧定位装置。1. 工件在V 形铁上定位工件以外圆柱面作为定位基准时，主要是保证外圆柱面的轴线在夹具中占有预定的位置。如图4-34所示，V 形铁是由两个定位平面并形成夹角 的一种定位元件。 有60、90、120三种。长V 形铁可以限制工件的x ，z，x ， y 四个自由度，短V 形铁可以限制工件的x ，z 两个自由度。特点：当工件定位外圆直径变化时，可保证圆柱体轴向在水平方向上（x 轴方向）没有定位误差，但在垂直平面方向上（z 轴方向）有定位误差，即对中性好。图4-43 工件在V形架上定位2. 在半圆弧上定位这种装置的下半圆弧固定在夹
9、具体上，起定位作用。三、工件以圆柱孔定位1. 在圆柱心轴上定位2. 在小锥度心轴上定位 3. 圆锥心轴4. 螺纹心轴5. 花键心轴四、 工件以两孔一面定位当工件以两个平行孔与跟其相垂直的平面作为定位基准时，可用一个圆柱销、一个菱形销和一个平面作为定位元件来定位。该种定位限制了工件的六个自由度。任务四 工件在夹具中的加紧任务分析工件在夹具上定位以后，必须采用一些装置将工件夹紧压牢，使其在加工过程中不会因受切削力、惯性力等作用而使工件产生位移或振动。这类将工件夹紧压牢的装置及夹紧力的分析就是本任务所要学习的知识。知识准备工件选定以后，由于在加工过程中所受到的切削力、惯性力及工件自重等因素的影响将使
10、工件产生位移或振动，从而破坏工件以确定的加工位置。因此，在夹具中应设有夹紧装置，以产生适当的夹紧力把工件夹紧，使工件在加工过程中始终固定在正确的位置上。夹紧装置：工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的装置。一、对夹紧装置的基本要求对夹紧装置的基本要求如下。（1）牢：夹紧后应保证工件在加工过程中的位置不发生变化。（2）正：夹紧时应不破坏工件的正确定位。（3）快：操作方便，安全省力，加紧迅速。（4）简：结构简单紧凑，有足够的刚性和强度，便于制造。二、夹紧力和夹紧时的注意事项夹紧力的确定包括夹紧力的大小、方向、作用点三个要素。1. 夹紧力的大小夹紧力必须保证工件在加工过程中位置不发生
11、变化，但夹紧力也不能过大，过大会造成工件变形。夹紧力的大小可以计算，但一般用经验预估计法获得。2. 夹紧力的方向（1）夹紧力的方向应尽可能垂直于工件的主要定位基准面，使加紧稳定可靠保证加工质量。（2）夹紧力的方向应尽量与切削力的方向一致。3. 夹紧力的作用点（1）夹紧力的作用点应尽可能地落在主要定位面上，这样可以保证加紧稳定可靠。（2）夹紧力的作用点应与支承点对应，并尽量作用在工件刚性较好的部位。（3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，防止工件产生振动，如图4-45 所示。若无法靠近，可采用辅助轴承。任务五 基本夹紧机构任务分析夹紧装置的种类有很多，在实际生产加工中应当选择合理、适当的定位元件
12、进行支承来限制工件的相应自由度以此来达到加工出合格工件的目的。能较好地对定位元件支承点及自由度限制进行分析是本任务所要研究的主要内容。知识准备工作定位基准定位元件支撑点部分限制自由度平面yxzzxyxz外圆柱面xzxzxzyzy zyzxyz工作定位基准定位元件支撑点部分限制自由度面柱孔xzx zx zxyzxyx yx y圆锥孔xyz圆锥孔xyyzzxyyzz任务实施钻床夹具设计设计在摇臂钻床上加工图4-46 所示杠杆臂零件上孔 10 mm 和 13 mm 的钻夹具。图4-46 杠杆臂零件零件图一、杠杆臂加工工艺分析该工件的结构形状比较不规则，臂部刚性不足，加工孔 10 mm 位于悬臂结构处
13、，且该孔精度和表面粗糙度要求高，故工艺规程中分钻、扩、铰多个工序。二、定位方案与定位元件1. 确定定位方案定位方案如图4-47 所示。2. 选用定位元件定位元件如图4-48 所示。 图4-48 定位元件 图4-47 定位方案三、夹紧方案设计夹紧机构如图4-49 所示。图4-49 夹紧机构四、夹具结构设计1. 定位装置（1）销轴。轴销如图4-50 所示。（2）可调支承钉。可调支承钉根据JB/T 8026.11999 标准选取M840S。（3）螺旋支承。螺旋支承如图4-51 所示。2. 夹紧装置选用M10 螺纹以满足强度要求，另外还应该选用合适的开口垫圈。 图4-50 销轴 图4-51 螺旋支撑3. 辅助装置（1）钻套。根据JB/T 8045.21999 标准中选用。（2）钻模板。钻模板如图4-52 所示。图4-52 钻模板4. 夹具夹具体如图4-53 所示，夹具总图如图4-54 所示。 图4-54夹具总图 图4-53 夹具体明确任务。实物演示间隙和配合。学生完成任务。明确任务。结合例题讲解标准公差数值计算。教师讲解基本偏差数值。知道公差带代号的组成。教师讲解国家标准推荐选用的尺寸公差带。教师讲解一般公差的概念。明确任务。举例说明基准配合制的选择。结合表格内容，讲解配合的选择。