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1、第二章检验夹具1第1页，共24页，编辑于2022年，星期二第二章 检验夹具第一节 检验夹具的分类及设计时硬考虑的问题一、检验夹具的用途和分类 检验夹具简称为检具，它是在大量和成批生产过程中，为了保证产品质量，专门为测量工件上某一参数或几个特定参数而设计的一种检验工具二 检验夹具的种类较多，常用分类方法如下：1)按检验目的来分，有测量长度尺寸（如孔径、轴径、高度、深度）的检验夹具和测量形位公差（如直线度、平行度、垂直度、同轴度、对称度、位置度等）的检验夹具。2)按被测参数的多少，分单参数的和多参数的。3)按使用的工艺目的来分，有工序用的和终检用的。4)按结构特点来分，有底座式的和便携式的。5)按
2、采用测量装置的特点来分，有极限式的、机械式的、气动测量式的、电感测量式的和光学测量式的等。第2页，共24页，编辑于2022年，星期二 二、检验夹具的组成 检验夹具的种类虽然很多，但它们的组成部分大致相同。通常是由定位装置、夹紧装置、传递装置、运动导向装置以及其它辅助元件所组成。(1)定位装置定位装置的作用是使被测工件在夹具中占据正确的位置。保证检验夹具测量精度的一个重要条件是选择正确的测量基准和采用可靠而合理的定位装置。根据GB1958-80形状和位置公差检测规定的要求，由基准实际要素建立基准时，基准为该基准实际要素的理想要素。理想要素的位置应符合最小条件。用检验夹具检查工件的尺寸和t形位公差
3、，大多数采用模拟法来体现基准。模拟的基准本身也存在形状误差，而且在接触时也不一定恰好处于符合最小条件的位置，所以设计检验夹具的定位装置时，应使这些误差相对于被测要素的公差具有最小数值。对于表面具有较大形状误差的工件，如铸、锻、焊后的工件和一些具有特殊型面的工件，不能利用它们的整个表面作为基准要素，为此需给定一些特定的点、线、面来建立基准平面，这些指定的具体几何要素称为基准目标。当图样上规定了“点目标”、“线目标”、“面目标”时，则检验夹具上各定位点的位置按图样规定。被检工件可以用各种方法定位，主要有平面定位、外圆表面定位和内圆表面定位。其定位元件的选择与定位误差的分析与机床夹具类似，第3页，共
4、24页，编辑于2022年，星期二(2)夹紧装置夹紧装置的作用是保证被检工件在定位装置上定位的可靠性。检验夹具的夹紧装置则不允许引起被检工件的变形（永久变形或弹性变形）。防止被检工件表面产生永久变形（如压出凹痕，凹坑等），可以减小承压面上的压力。为防止被检工件产生弹性变形，可以采用比较轻巧的压紧装置和正确地布置压紧点的方法。在大多数情况下，如果检验夹具上被检工件的定位是稳定的，而且测量装置产生的测量力不破坏工件定位的稳定性，可以不用夹紧装置。为了提高检测效率，还要求夹紧装置的夹紧动作快速和方便。因此检验夹具常采用各种快速夹紧装置，如翻转式杠杆弹簧压紧机构（图17-1）和快速螺旋夹紧机构等。第4页
5、，共24页，编辑于2022年，星期二(3)传递装置 传递装置是检验夹具的一个重要组成部分。其作用是：把被测量参数的数值从被测表面传递给测量装置；改变传递数值的方向；改变传动比；避免测量仪器的测头图17-1翻转式杠杆弹簧压紧机构与被检工件表面直接接触，并可根据实际需要选择传递装置与被检工件的接触方式，调整测量装置的自由行程，防止装卸被检工件时冲击测量装置，等等。传递装置有直线传递、杠杆传递及它们的组合形式。图17-2为几种标准化的直线传递装置。为了提高直线传递精度，还常采用图17-3所示的滚珠直线传递机构。图17-4为杠杆传递装置，其中图a和图b分别是直线传递环节布置在杠杆之前和杠杆之后的例子；
6、图c在杠杆前后均布置直线传递。杠杆的两个工作端与被检工件表面或检验夹具其它传动环节接触。杠杆工作端表面可做成球面、平面或尖劈形，如图17-5所示。第5页，共24页，编辑于2022年，星期二第6页，共24页，编辑于2022年，星期二第7页，共24页，编辑于2022年，星期二(4)运动导向机构 大多数检验夹具都有运动导向机构（简称导向机构）。导向机构有两种基本形式：转动导向和直线导向。根据所需的精度和灵敏度，导向机构可以采用滑动式或滚动式。有时可以把这两种方式结合起来使用。第8页，共24页，编辑于2022年，星期二 图17-6为滑动式直线导向机构，常用来引导百分表支架。其中图a是单面导向机构，它仅
7、在一侧限制工件。图b和c为开式双面导向机构。图d和e为半封闭式导轨，主要用于当运动件不要求很高的导向精度和灵敏度时。图d的结构用两个导板与运动件在侧面和凸肩高度上配合，但当磨损后不能调整间隙。图e在一侧有楔块，利用螺钉可调整水平方向和垂直方向上的间隙。图f是一种矩形截面的直线导向机构，在支座上磨出一个槽，加上盖板后形成一个封闭的矩形，运动件的四个面均与槽的表面很好地配合，因此寻向精度较高，并且防尘性能也比较好。第9页，共24页，编辑于2022年，星期二 图17-7为圆柱形直线运动机构具有很好的工艺性。经过淬火的圆柱形运动件在青铜制成的或淬火钢制成的衬套中移动。它们之间有很好动。键的结构根据运动
8、件的角向定位精度要求决定。其中图a结构最简单，但轴的角向定位精度低。图b定向键与本体的孔配合，定向键上两个磨过的侧面与轴上的键槽配合，保证轴有较好的角向定位精度，其缺点是磨损后不便于修理。图c上的定向键有楔形的尾部，与轴上60角的V形槽相配合，故在制造或修理时，可通过修磨定向键法兰端面下的垫圈厚度，使楔形键和v形槽有很好的配合间隙。图c的结构是通过固定在本体上的键与轴上的平面配合实现轴的角向定位，这种结构工艺性较好，防尘性也很好。图e的结构是通过固定在轴上的键与本体上的平面配合实现轴的角向定位，这种结构角向定位精度较高。第10页，共24页，编辑于2022年，星期二图17-8所示为滚珠导轨。与滑
9、动导轨相比，它的摩擦力小，能提高运动件的灵敏度。图中滑板2是运动件。滑板2的两侧和V形导板1、3的槽面都有V形槽，在V形槽中安放滚珠4,V形槽夹角通常取为90，导板3是固定的，导板1可利用螺钉5调节它的位置，调节后用螺钉将导板1固定。滑板2应能灵活移动，不能晃动。用隔离板保持滚珠的位置。隔离板可按图b的方法布置。第11页，共24页，编辑于2022年，星期二(5)辅助元件 例如测量仪表的夹持装置等。正确和可靠地把测量仪表夹持在检验夹具上，也是保证检验夹具测量精度的一个重要因素。图17-9为常用的夹持百分表的方法。利用一个开口衬套和一个螺钉夹持百分表的套管部分。采用此法，百分表可沿衬套作纵向移动，
10、调整百分表的预压量。这种夹紧方法也可用于夹持千分表、气动测头、电感式测头等。检验夹具也常采用支架夹持百分表。图1710是两种通用的百分表支架。第12页，共24页，编辑于2022年，星期二第13页，共24页，编辑于2022年，星期二 三、设计检验夹具时应考虑的几个问题 (1)采用检验夹具的合理性和必要性设计检验夹具前应先考虑是否可以由机床和加工工艺来保证加工的质量，。由质量检查员在检 验站或车间计量室用通用量具定期抽验。对壳体类比较复杂的工件，也应考虑是否可利用三坐标测量机来定期抽检工件的各种形位公差要求，以避免采用复杂的和高精度的检验夹具。（2 明确检验夹具的工艺目的首先应明确检验夹具是用于工
11、序检验还是最终检验，以便确定合适的定位基准。根据基准重合原则，工序用检验夹具的定位基准应采用相应加工工序的定位基准或工序基准，终检用夹具的定位基准应采用被检工件的设计基准或装配基准。（3）测量形位公差的检验夹具须遵守相应的公差原则 对于独立原则，由于图样给出的形位公差与尺寸公差相互无关，应分别满足要求。对于相关原则，因图样上给出的形位公差与尺寸公差有关，而且前者还可从尺寸公差中得到补偿，故设计检验夹。具时应加以考虑。第14页，共24页，编辑于2022年，星期二 （4）检验夹具的测量效率 如需对工件进行100%的检查，应设计测量效率较高的检验夹具70当加工工艺比较稳定或只需利用检验夹具来调整机床
12、，机床调整好后就能保证工件加工精度，则检验夹具的测量效率可以低一些。但是在大量生产中使用的检验夹具，为了不至于因检验而耽误生产，测量效率仍以高些为妤。(5)检验夹具的测量误差，检验夹具的测量误差是夹具所采用的测量方法，定位装置、夹紧装置、传递装置与可移动元件的结构，使用的测量装置与夹具采用的校准件的制造误差，以及测量力与测量温度等引起的一系列误差的总和。应当指出，在测量总误差中还包括由于被检工件定位表面和被检表面尺寸和几何形状在规定公差范围内的偏差所引起的误差。通常检验夹具的总误差不得超过被测参数公差的10%20%，如被测要素精度很高（ITO,ITl,IT2）时，则可放大到33%第15页，共2
13、4页，编辑于2022年，星期二第二节 检验夹具结构示例一、测量长度尺寸的检测量长度尺寸的检验夹具验夹具图17-11是测量外径尺寸的检验夹具。铝合金本体4上有两个成90分布的固定挡销3和5和一个活动测销1 0固定销3和5构成一个V形，确定检验夹具在被测外圆上的位置。利用活动测销1和传动杠杆2将测量的外径尺寸传递到百分表。使用该夹具前须先用校准件6校准百分表的零点。第16页，共24页，编辑于2022年，星期二图17-12是测量孔径的检验夹具。检验夹具用镶硬质合金的支承面A和B安放在被检工件端面上。利用带有两个触头2的活动压板3和固定销5使检验夹具的测量中心线通过被检孔的中心线。通过测量杠杆4和百分
14、表测出被检孔的直径。测量前用校准件1校准百分表的零点。第17页，共24页，编辑于2022年，星期二图17-13是检验变速箱变速叉轴长度尺寸95mm0.2mm的检验夹具。检验时，先把校准件安放在滚珠导轨滑板4的11V形座上，转动手柄2使定位块1的圆弧定位部分卡在校准件的月牙形半圆槽上，确定校准件的半圆槽中心线，然后用螺钉3将校准件另一端压紧在V形块上。用手推动测块5，使测块5紧靠校准件，确定校准件和滑板4的位置，校准百分表的零点。校准后，卸T校准件，用同样方法把被检工件装在检验夹具上进行检查，由百分表读出被检工件的尺寸偏差。第18页，共24页，编辑于2022年，星期二二、测量形位误差的检验夹具
15、图17-14为检验工件轴心线直线度的检验夹具。检验时将被检工件放在两个V形座1上，用手转动工件，被检工件轴心线的直线度误差通过传动杠杆5反映到百分表上。百分表的读数是被检工件轴心线直线度误差的两倍。调整时松开螺母2，沿导板3的A面调整V形座1的位置，调整后拧紧螺母2 0松开螺钉4，调整传动杠杆5的位置，调整后，拧紧螺钉4第19页，共24页，编辑于2022年，星期二图17-15是检验孔纰对螺纹孔M121.5中心线同轴度的检验夹具。检验时，先把心轴3的螺纹部分拧入被检工件的螺纹孔中，然后将本体1靠向工件，挡销2支承在工件端面上，杠杆4的测头与工件纰孔表面接触，将本体回转一，百分表的读数变化等于似孔
16、对螺纹孔中心线的同轴度误差的两倍。第20页，共24页，编辑于2022年，星期二图17-16是检验端面对孔中心线垂直度用的检验夹具。为简化设计，生产中常用检验端面对中心线跳动的方法代替检验端面对孔中心线的垂直度。检验时，在孔中插入心轴2；利用心轴2上的锥面K确定心轴在孔中的位置。心轴2上有一个可回转的本体1，其上带有固定挡销4和测量杠杆3，设计时使固定挡销4和测量杠杆3至回转中心的距离相同，都等于Ao所以当本体1回转一周时，百分表读数是端面对孔中心线在2A长度上的垂直度的两倍。第21页，共24页，编辑于2022年，星期二图7-17是检验汽车后桥上十字轴用的检验夹具。图a是被检工件，图b是检验夹具
17、，用来检验轴颈公共中心线的垂直度（在97mm长度上不大于0.0 75mm）和轴颈公共轴线的位置度。由于对轴颈中心线的垂直度已提出要求，所以检验轴颈中心线的位置度是控制两个公共轴线的相交度。将被检工件放在检验夹具可回转的V形座3上，用手将工件的另一端轴颈靠向V形块5和带V形块的杠杆4，将百分表1和2校准至零点。然后将被检工件绕O-O中心线翻转1800，用同样方法再测量一次。百分表1的读数反映出轴颈中心线的垂直度误差。百分表2的读数反映出两对轴颈公共中心线的相交度误差。此检验夹具不需要校准件。第22页，共24页，编辑于2022年，星期二图17-18是检验汽车变速箱上盖变速叉轴孔中心线间平行度的检验夹具，被检工件见图a0检验时，在被检工件的变速叉轴孔中插入心轴1和2，将检验夹具放在心轴1上，在B点和C点附近（见图17-18a）测量两心轴间的距离，并记下两次测量时百分表的读数。这两次读数的差值反映出两个变速叉轴孔中心线在BC两点间的平行度误差。第23页，共24页，编辑于2022年，星期二图17-19是对称度检验夹具。检验时，工件放在支承块的A面上，沿A面将工件的中间齿靠向传动套的定位槽中，将百分表调整至零点，然后将工件翻转1800，重复检验一次，百分表的读数反映出被检工件的对称度。第24页，共24页，编辑于2022年，星期二