機床夾具的現狀及發展方向(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 軸的軸線。根據定位基準所限制的自由度數，可將其分為：（1）主要定位基準面：平面設置三個支承點，限制工件的三個自由度，這樣的平面稱為主要定位基面。一般應選擇較大的表面作為主要定位基面。（2）導向定位基準面：平面設置兩個個支承點，限制了工件的兩個自由度，這樣的平面或圓柱面稱為主要定位基面。該基準面應選取工件上窄長的表面，而且兩支承點間的距離應盡量遠些，以保證其限制精度。（3）雙導向定位基準面 ： 限制工件四個自由度的圓柱面，稱為雙導向定位基準面。（4）雙支承定位基準面： 限制工件兩個移動自由度的圓柱面，稱為雙支承定位基準面。（5）止推定位基準面：限制工件一個移動自由度的表面，稱為止推定位基準面。平面上只設置了一個支承點，它只限制了工件沿y軸方向的移動。在加工過程中，工件有時要承受切削力和沖擊力等，可以選取工件上窄小且與切削力方向相對的表面作為止推定位基準面。（6）防轉定位基準面：限制工件一個轉動自由度的表面，稱為防轉定位基準面。如軸的通槽側面設置一個防轉銷，它限制了工件沿y軸的轉動，減小了工件的角度定位誤差。防轉支承點距離工件安裝后的回轉軸線應盡量遠些。 工件在夾具中要想獲得正確定位，首先應正確選擇定位基準，其次是選擇合適的定位元件。工件定位時，工件定位基準和夾具的定位元件接觸形成定位副，以實現工件的六點定位。1．對定位元件的基本要求（1）限位基面應有足夠的精度。定位元件具有足夠的精度，才能保證工件的定位精度。（2）限位基面應有較好的耐磨性。由于定位元件的工作表面經常與工件接觸和磨擦，容易磨損，為此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夾具的使用壽命和定位精度。（3）支承元件應有足夠的強度和剛度。定位元件在加工過程中，受工件重力、夾緊力和切削力的作用，因此要求定位元件應有足夠的剛度和強度，避免使用中變形和損壞。（4）定位元件應有較好的工藝性。定位元件應力求結構簡單、合理，便于制造、裝配和更換。（5）定位元件應便于清除切屑。定位元件的結構和工作表面形狀應有利于清除切屑，以防切屑嵌入夾具內影響加工和定位精度。 2．常用定位元件所能限制的自由度 定位元件可按工件典型定位基準面分為以下幾類：（1）用于平面定位的定位元件 包括固定支承（釘支承和板支承），自位支承，可調支承和輔助支承。（2）用于外圓柱面定位的定位元件 包括V形架，定位套和半圓定位座等。（3）用于孔定位的定位元件 包括定位銷（圓柱定位銷和圓錐定位銷），圓柱心軸和小錐度心軸。3．常用定位元件的選用 用定位元件選用時，應按工件定位基準面和定位元件的結構特點進行選擇。（1）工件以平面定位 1）以面積較小的已經加工的基準平面定位時，選用平頭支承釘，以基準面粗糙不平或毛坯面定位時，選用圓頭支承釘，側面定位時，可選用網狀支承釘 。2）以面積較大、平面度精度較高的基準平面定位時，選用支承板定位元件，用于側面定位時，可選用不帶斜槽的支承板，通常盡可能選用帶斜槽的支承板，以利清除切屑。3）以毛坯面，階梯平面和環形平面作基準平面定位時，選用自位支承作定位元件。但須注意，自位支承雖有兩個或三個支承點，由于自位和浮動作用只能作為一個支承點。4）以毛坯面作為基準平面，調節時可按定位面質量和面積大小分別選用可調支承作定位元件。5）當工件定位基準面需要提高定位剛度、穩定性和可靠性時，可選用輔助支承作輔助定位元件，但須注意，輔助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新調整支承點高度，支承位置應選在有利工件承受夾緊力和切削力的地方。（2）工件以外圓柱定位 1）當工件的對稱度要求較高時，可選用V形塊定位。V形塊工作面間的夾角α常取60176。、90176。、120176。三種，其中應用最多的是90176。V形塊。90176。V形塊的典型結構和尺寸已標準化，使用時可根據定位圓柱面的長度和直徑進行選擇。V形塊結構有多種形式，有的V形塊適用于較長的加工過的圓柱面定位；有的V形塊適于較長的粗糙的圓柱面定位；有的V形塊適用于尺寸較大的圓柱面定位，這種V形塊底座采用鑄件，V形面采用淬火鋼件，V形塊是由兩者鑲合而成。 2）當工件定位圓柱面精度較高時（一般不低于IT8），可選用定位套或半圓形定位座定位。大型軸類和曲軸等不宜以整個圓孔定位的工件，可選用半圓定位座，（3）工件以內孔定位 1）工件上定位內孔較小時，常選用定位銷作定位元件。圓柱定位銷的結構和尺寸標準化，不同直徑的定位銷有其相應的結構形式，可根據工件定位內孔的直徑選用。當工件圓柱孔用孔端邊緣定位時，需選用圓錐定位銷。當工件圓孔端邊緣形狀精度較差時，選用圓錐定位銷；當工件需平面和圓孔端邊緣同時定位時，選用浮動錐銷。2）在套類、盤類零件的車削、磨削和齒輪加工中，大都選用心軸定位，為了便于夾緊和減小工件因間隙造成的傾斜，當工件定位內孔與基準端面垂直精度較高時，常以孔和端面聯合定位。因此，這類心軸通常是帶臺階定位面的心軸，當工件以內花鍵為定位基準時，可選用外花鍵軸，當內孔帶有花鍵槽時，可在圓柱心軸上設置鍵槽配裝鍵塊；當工件內孔精度很高，而加工時工件力矩很小時，可選用小錐度心軸定位。 工件的組合定位工件常以平面、外圓柱面、內圓柱面、圓錐面等的各種組合，工件組合定位時，應注意的幾個關鍵性問題。1．合理選擇定位元件，實現工件的完全定位或不安全定位。2．按基準重合原則選擇定位基準。3．組合定位中，一些定位元件單獨使用時限制沿坐標方向的自由度，而在組合定位時則轉化為限制繞坐標軸方向的自由度。 4．從多種定位方案中選擇定位元件時，應特別注意定位元件所限制的自由度與加工精度關系，以滿足加工要求。因工件在夾具上定位時，定位基準發生位移、定位基準與工序其準不重合產生定位誤差。基準位移誤差和基準不重合誤差分別獨立、互不相干，它們都使工序基準位置產生變動。定位誤差包括基準位移誤差和基準不重合誤差。當無基準位移誤差時，ΔY=0；當定位基準與工序基準重合時，ΔB=0；若兩項誤差都沒有，則ΔD=0。分析和計算定位誤差的目的，是為了對定位方案能否保證加工要求，有一個明確的定量概念，以便對不同定位方案進行分析比較，同時也是在決定定位方案時的一個重要依據。以上常見定位方式，多為以單一表面作為定位基準，但在實際生產中，通常都以工件上的兩個或兩個以上的幾何表面作為定位基準，即采用組合定位方式。組合定位方式很多，常見的組合方式：一個孔及其端面，一根軸及其端面，一個平面及其上的兩個圓孔。生產中最常用的就是“一面兩孔”定位，如加工箱體、杠桿、蓋板支架類零件。采用“一面兩孔”定位，容易做到工藝過程中的基準統一，保證工件的相對位置精度。工件采用“一面兩孔”定位時，兩孔可以是工件結構上原有的，也可以是定位需要專門設計的工藝孔。相應的定位元件是支承板和兩定位銷。當兩孔的定位方式都選用短圓柱銷時，支承板限制工件三個自由度；兩短圓柱銷分別限制工件的兩個自由度；有一個自由度被兩短圓柱銷重復限制，產生過定位現象，嚴重時會發生工件不能安裝的現象。因此，必須正確處理過定位，并控制各定位元件對定位誤差的綜合影響。為使工件能方便地安裝到兩短圓柱銷上，可把一個短圓柱銷改為菱形銷，采用一圓柱銷、一菱形銷和一支承板的定位方式，這樣可以消除過定位現象，提高定位精度，有利于保證加工質量。 菱形銷，應用較廣，其尺寸見下表。表： 菱形銷的尺寸d3～6 6～88～2020～2424～3030～4040～50Bd1d2d3d4d5d6b11233345b2345568六點定位原則解決了消除工件自由度的問題，即解決了工件在夾具中位置“定與不定”的問題。但是，由于一批工件逐個在夾具中定位時，各個工件所占據的位置不完全一致，即出現工件位置定得“準與不準”的問題。如果工件在夾具中所占據的位置不準確，加工后各工件的加