机械制造技术基础考试复习资料.doc

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1、 机械制造技术基础 绪 论 制造业：将各种原材料加工制造成可使用的工业制品的工业。 制造技术：使原材料变成产品的技术的总称。 零件的机械制造工艺过程可分为热加工工艺过程（包括铸造、塑性加工、焊接、热处理、表面改性等）冷加工工艺过程（机械加工工艺过程，机器的装配工艺过程），他们都是改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使之成为成品或半成品的过程。 机械加工工艺过程一般是利用切削的原理使工件成型而达到预订的设计要求（尺寸精度、形状、位置精度和表面质量要求）。机械制造冷加工的成本低，耗能少，能加工工种不同形状、尺寸和精度要求的工件。第1章 金属切削基础 金属切削加工是利用刀具从工件待加工表面切

2、去一层多余的金属，从而使工件达到规定的几何形状、尺寸精度和表面质量的机械加工方法。 机床的切削运动：主运动、进给运动。 切削用量：切削速度、进给量（或进给速度）和背吃刀量的总称。 在切削时，工件上存在：1. 待加工表面（工件上即将被切除的表面）；2. 已加工表面（工件上经刀具切削后形成的表面）；3. 过渡表面（工件上被切削刃正在切削着的表面）。 刀具切削部分的结构要素为：三面（前刀面、主后刀面、副后刀面）；二刃（主切削刃、副切削刃）；一点（刀尖）。 刀具角度的参考系：正交平面参考系1. 基面：通过主切削刃上选定点，垂直于该点速度方向的平面；2. 切削平面：通过主切削刃上选定点，与主切削刃相切，

3、且垂直于该点基面的平面；3. 正交平面：通过主切削刃上选定点，垂直于基面和切削平面的平面。 刀具材料：u 刀具材料应具有的性能：高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性、良好的热物理性能和耐热冲击性能、良好的工艺性能。u 常用材料：1. 碳素工具钢、合金工具钢（这些刚因耐热性差，只适用于手工刀具，切削速度较低的工具，如T10AT12A9SiCrCrW有色金属Mn）；2. 高速钢（有较高硬度和耐热性以及高的强度和韧性其切削速度是碳素工具钢切削速度的1-3倍，耐用度是他们的10-40倍，可加工碳素钢、有色金属和高温合金，可制造各种刀具和复杂刀具）；3. 硬质合金（高硬度、高耐热性和高耐磨性，允许的切削速

4、度达100-300m/min，应用广泛，但其抗弯强度低，冲击韧性差，刀口不锋利，不易加工，不易做成形状较复杂的整体刀具）；其他材料（陶瓷、金刚石、立方氮化硼CBN）. 刀具角度选择：u 前角：对切削难易程度有较大关系，增大前角是刀刃变得锋利，使切削变得轻快，可以减少切削变形，减少切削力和切削功率，但增大前角 会使刀刃和刀尖强度下降，刀具散热体积减小，影响刀具寿命， 前 角的大小对工作表面粗糙度、刀具的排屑及断屑性能也有一定影响；u 前角的选择：工件的强度和硬度较低时应选用较大的前角，反之取较小的前角；加工塑性材料（钢）时应选较大的前角；加工脆性材料时（如铁）时选较小的前角；刀具材料韧性好（如高

5、速钢）可选较大的前角，反之选较小的前角；粗加工时，特别是断续切削时，应选较小的前角；精加工是选较大的前角。u 后角：它主要减小后刀面的与工件的摩擦和后刀面的摩损，其大小对刀具耐用度和工件已加工表面质量影响很大；u 后角选择：切削层公称厚度越大，刀具后角越小；工件材料越软、塑性越大，后角越大；工艺系统刚性较差时应适当减小后角，尺寸精度要求较高的刀具，选较小的后角。u 主偏角和负偏角：两角对刀具耐用度有很大的影响，减小主偏角和负偏角可使刀尖角增大，刀尖强度提高，散热条件改善，使刀具耐用度提高；同时可将降低残留面积的高度，减小加工表面的粗糙度，增大主偏角可使切深抗力明显较小，进给抗力增大，有利于减小

6、工艺系统的弹性变形和振动。u 刃倾角：主要影响刀头的强度和切屑的流动方向。 刀具：u 车刀的结构形式：整体式、焊接式、机夹重磨式和机夹可转位式；u 孔加工定尺寸工具：钻头、扩孔钻、铰刀；u 拉刀：有内外拉刀，可拉孔、加工内表面、外表面和平面；u 铣刀（多刃回转刀具）：铣刀方式是指铣削时铣刀相对于工件的运动和位置关系，它有固铣法、端铣法，固铣法分顺铣和逆铣：1. 逆铣法：刀齿旋转方向和工件进给方向相反，由切屑层内切入，从待加工表面切出，切屑厚度由小增至最大，刚切入时刀齿抬磨已加工表面，产生冷硬层，降低表面质量，但切削过程平稳切削分力使夹紧力增大；2. 顺铣： 刀齿旋转方向和工件进给反方向响相同，

7、切削厚度由小到大，切削分力压向工件，可提高铣刀的耐用度和加工表面质量，但水平切削分力和进给方向相同，可能使铣床工作台产生窜动，引起震动和进给不均匀，加工有黑皮和硬皮工件时刀齿已损坏。u 砂轮：最重要的磨削工具，砂轮的特性由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织和形状尺寸等决定，1. 砂轮硬度：砂轮的磨粒在磨削力的作用下脱落的难易程度，其中不易脱落的硬度高，反之硬度低；2. 砂轮的选用：磨削钢时，选用刚玉砂轮，磨削硬铸铁、硬质合金和非铁合金时，选用碳化硅砂轮；磨削软材料时，选用硬砂轮，磨削硬材料时，选用软材料；磨削软而刃的材料时，选用粗磨粒，磨削硬而脆材料时，选用细磨料；磨削表面的粗糙度值要求较低时，选

8、用细磨粒，金属磨除率要求高时，选用粗磨粒；要求加工表面质量好时，选用树脂或橡胶结合剂的砂轮，要求最大金属磨除率时，选用陶瓷结合剂砂轮。 金属切削过程中的三个变形区：u 第一变形区：产生剪切滑移变形，是切削变形的主要区域，在外力作用下，靠近切削刃处产生弹性变形，随着刀刃与工件变进，而变形增大，产生塑性变形，金属内部晶格产生畸形与滑移，到一定程度剪应力达到最大，切削金属变为切屑；u 第二变形区：在第一变形区终了，切屑与基体分离，沿前刀面流出，受到前刀面的挤压和摩擦，使切屑进一步产生滑移变形，位于刀屑接触区；u 第三变形区：刀具后刀面与已加工表面挤压和摩擦产生的加工硬化和残余应力为特征的滑移变形。三

9、个变形区汇集在切削刃附近，该处应力集中，复杂，切削层在该处与工件本体分离，绝大部分变切屑，很小部分留在工件表面上。 积屑瘤及影响：u 积屑瘤：在以中、低切削速度切削一般钢料或其他塑性金属时，常常在刀具前刀面靠近刀尖处粘附着一块硬度很高的金属锲状物；u 积屑瘤的形成：切屑沿前刀面流动时，由于强烈的摩擦而产生粘结现象，使切屑底层金属粘结在前刀面上形成滞留层，滞留层以上的金属从其上流出，产生内摩擦，连续流动的切屑从粘在刀面的滞留层上流过时，在温度适当的情况下也会被阻滞并于底层粘结在一起，粘结层层层堆积扩大形成积屑瘤；u 积屑瘤对切削过程的影响：1. 使前刀面实际前角增大，切削力下降；2. 影响刀具耐

10、用度，由于积屑瘤硬度很高，稳定时代替刀刃工作，起保护刀刃、提高刀具耐用度的作用，但积屑瘤破碎时可能引起材料颗粒剥落，反而会加剧刀具的磨损和破损；3. 使切入深度增大。4. 使工件表面粗糙度值变大。积屑瘤破碎后的碎片会粘附在工件已加工表面，使工件表面粗糙度值增大；5. 总之，积屑瘤对粗加工一般是有利的，但精加工时，为保护工件精度及质量，应该尽力避免积屑瘤的产生。u 切屑的形状：带状切屑、挤裂切屑、单元切屑、崩碎切屑；u 带状切屑：加工塑性金属材料，当切削速厚度小，切削速度较大，刀具前角较大时，会产生带状切屑，它表明切削过程平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙度值较小。 切削力及影响因素：u 切削

11、力：金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力；u 切削力的来源：1. 切削层金属、切屑和工件表面层金属的弹性、塑性变形所产生的抗力；2. 刀具与切削、工件表面间的摩擦阻力；u 影响切削力的因素：1. 工件材料：工件材料的强度、硬度越高，材料的剪切屈服度越高，切削力增大，强度、硬度相近的材料，塑性越大，切削力越大，2. 切削用量：背吃刀量、进给量增加，切削力增加，增大进给量比增大背吃刀量利更有利于减少切削力，切削速度在低速高速时，切削力减少，切削速度在中速时，切削力增加；3. 刀具几何角度：前角增加，切削力减少，主偏角增加，切削层厚度增大，切削变形减少，切削力减少。u 切

12、削热：切削层金属的弹性、塑性变形，工件、刀具、切屑之间的摩擦均产生热，每个变形区均是热源，切削热是刀具磨损的主要原因，它影响尺寸精度。 刀具磨损：u 刀具失效形式：磨损和非正常磨损；1. 磨损：刀具刀面和刀刃上金属微粒被工件、切屑带走，丧失切削能力的现象，有前刀面、后刀面磨损，2. 磨损原因：磨粒磨损、粘结磨损、扩散磨损、氧化磨损、相变磨损、非正常磨损（碎断、崩刃、裂纹、剥落）。 切削用量选择：u 背吃刀量选择：背吃刀量选择应以余量Z确定，粗加工时，选背吃刀量为8-10mm，半精加工时选背吃刀量为0.5-2mm，精加工时选背吃刀量为0.1-0.4mm，当余量Z过大或工艺系统刚性较差时，应尽可能

13、选取较大的背吃刀量和最少的走刀次数；半精加工、精加工时应一次切除全部余量；切削层有硬皮、冷硬层时，应使背吃刀量超过冷硬层厚度，以免刀尖过早磨损。u 进给量选择：精加工时，由于切削力较大，主要考虑机床进给机构强度、刀具强度和刚性、工件装夹刚度，在条件许可的情况下，应选用较大的进给量；精加工时，为保证加工精度和表面质量，应选用较小的进给量；断续切削时，选用较小的进给量，一减少振动。u 耐用度：硬质合金焊接车刀耐用度为60分钟，制造和刃磨复杂、成本较高的刀具如高速钢钻头耐用度为80-120分钟，硬质合金端铣刀耐用度为90-180分钟，齿轮刀具耐用度为200-300分钟，调整、安装费时的刀具，其耐用度

14、约为同类刀具的200%-400%。u 磨钝标准：精车：0.1-0.3；合金钢粗车：0.4-0.5；粗车弱性钢工件：0.4-0.5；粗车刚件：0.6-0.8；粗车铸铁件：0.8-1.2；低速粗车刚及铸铁大件：1.0-1.5。 切削液：u 切削液的作用：减少摩擦，降低切削力和切削温度，改善散热条件，从而减轻刀具磨损，提高刀具耐用度，减少工件热变形，提高加工质量和生产率。u 切削液分类：1. 水溶性切削液：水溶性切削液有水溶液、乳化液、化学合成液三种，水溶液主要用于粗加工、普通磨削加工，水溶液经济、冷却效果强烈，在水溶液中加入清洗剂、防锈剂、油性添加剂可提高其性能；乳化液是由矿物油、乳化剂、其它添加

15、剂与水混合而成的不同浓度的切削液，低浓度乳化液已冷却为主，用于粗加工、普通磨削加工，高浓度乳化液具有良好的润滑作用，可用于精加工和复杂刀具加工；化学合成液是有水、各种表面活性剂和化学添加剂组成，具有良好的冷却、润滑、清洗和防锈作用；2. 油溶性切削液：他有切削油和极压切削油两种，主要起润滑作用，切削油有矿物油、动植物有、混合油等，起润滑作用，极压切削油是在切削油上加入了S、P、cl等极压添加剂的切削液，可显著提高润滑和冷却作用。u 切削液的选用：1. 粗加工：切削量大，产热多，已冷却为主，选用%3-5%的乳化液，硬质合金刀具耐热性较好，可不用切削液；2. 精加工：以润滑为主，提高加工精度、降低

16、表面粗糙度，选用10%-12%的挤压乳化液；3. 难加工材料的切削：切削力大，切削温度高，摩擦严重，选用挤压乳化液；4. 磨削：磨削温度高，工件易烧伤，产生的细屑、磨屑会刮伤已加工表面，一冷却、清洗为主，选用乳化液或挤压乳化液。u 磨削：1. 磨削过程包括：滑擦、刻划、切削三个过程；2. 磨削特点：a. 磨削速度高，滑擦、刻划作用导致严重的挤压和摩擦变形，产生大量热，而磨削加工时，热量难以带走，传入工件使工件产生烧伤，尺寸发生变化，产生裂纹。b. 磨削加工的精度高，表面粗糙度值小，可以实现微量切削，磨削精度可达IT5-6级，表面粗糙度值小至Ra1.25-0.01um；c. 磨削径向磨削力大，且

17、作用在工艺系统刚性较差的方向上；d. 磨削温度高；e. 砂轮有自锐作用；f. 磨削除可以加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料外，还可加工一般刀具难以切削的高硬度材料，但不宜加工塑性较好的有色金属，g. 磨削加工的工艺范围广，不仅可以加工各种表面，还可用于各种刀具的刃磨；h. 磨削在切削加工中的比重增大。u 磨内孔和外孔的区别：外圆磨削工艺性好，高速可通过改变砂轮直径易以实现，砂轮与工件接触区敞开，接触面积小，冷却方便；而磨内孔时，砂轮和砂轮轴尺寸受孔的限制，直径较小，为获得较高的速度，必须提高转速，故易产生振动，影响表面粗糙度，砂轮与内孔内切，接触区封闭，接触面积大，产热集中，散热条件差，由此

18、工件热变形大，轴也变形，加工精度低，形状误差大，磨内孔改善方法：采用较小进给量和背吃刀量，多次重复磨削，以降低效率换取精度提高。第2章 机械加工方法与机床u 工件表面形成的方法：工件表面都可以看成一条发生线沿另一条发生线运动而成的，工件、刀具之一或两者同时按一定规律运动，形成两条发生线，从而生成所要加工的表面。u 形成发生线的方法：轨迹法、成形法、相切法、展成法。采用轨迹法形成所需的发生线需要一个独立的运动；成形法加工时勿需任何运动便可获得所需的发生线；采用相切法形成发生线，需要刀具旋转和刀具与工件之间的相对移动两个彼此独立的运动；展成法需要复合（工件的旋转和刀具的旋转或移动两个运动的复合）运

19、动。 机床u 机床的分类与型号：机床共有12类，每类有10组，如C6140：C表示类代号（车床），A表示结构特征代号（结构不同），6表示组代号（落地及卧式车床组），1表示系代号（卧式车床系），40表示主参数9最大工件回转直径）；又如MG1432A，M表示类代号（磨床），G表示通用特性代号（高精度），1表示组代号（外圆磨床组），4表示系代号（万能外圆磨床系），32表示主参数（磨削直径），A表示重大改进顺序号（第一次重大改进）u 机床工件的运动：机床上形成被加工表面所必须的运动，它分主运动（速度最大，消耗功率最大的运动，是产生切削作用必不可少的运动）、进给运动（使切削运动得以继续进行，直至形成整个

20、表面的运动，此运动速度较低，消耗功率也较小）。u 机床每个运动具备三个基本组成部分：执行件、传动件、动力源。u 传动联系有两种模式：动力源传动装置执行件；执行件传动装置执行件。u 传动链：从一个元件到另一个元件之间的一系列传动件。u 两类机床传动链：内联系传动链（传动链的两个末端件的转角或移动量之间如果有严格的比例关系要求）；外联系传动链（只传递运动没有上述要求）。类如：展成法加工齿轮时，单头滚刀转一转，工件也应该转过一个齿，才能形成准确的齿形，因此，连接工件与滚刀的传动链即展成运动链，就是一条内联系传动链。第3章 机械加工工艺规程的制定u 生产过程与工艺过程：1. 生产过程：将原材料转变成成

21、品的全过程；2. 工艺过程：直接改变生产对象的形状、尺寸及相对位置和性质等，使其成为成品和半成品的过程。u 机械加工工艺过程：采用机械加工方法（切削或磨削）直接改变毛坯的形状、尺寸、相对位置与性质等，使其成为零件的工艺过程，它决定产品精度，对成本、生产周期有影响。u 机械制造工艺是对各种机械制造方法与过程的总称，机械制造工艺过程包括机械加工工艺过程和机器装配工艺过程。u 机械加工工艺过程基本组成单元：工序、安装、工位、工步、走刀。1. 工序：指一组工人或一个人在一个工作地点对同一个或同时几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。工序是制定时间定额，配备工人和机床设备，安排作业计划和进行质量检验的基

22、本单元。2. 安装：工件经过一次装夹后所完成的那一部分工艺过程。3. 装夹：工件在机床上或夹具中占据某一正确位置并被夹紧的过程。一个工序可能装夹一次，也可能多次，但减少装夹次数以减少装夹带来的误差，节约装夹时间。4. 工位：一次装夹后，工件与夹具或设备可动部分一起相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一位置，5. 工步：在加工表面（或装配时连接表面）、加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序（工艺过程）加工表面、加工刀具、切削用量、进给量、切屑速度不变所完成的工艺过程。6. 走刀：一个工步中若分几次切削某一金属层，每一次切削就称一次走刀。u 工艺规程：规定的产品或零部件制造过程和操作方法等

23、工艺文件，它指导生产。u 工艺规程分类：加工工艺过程卡和机械加工工序卡。前者以工序为单位说明零件的整个工艺过程应如何进行的文件。后者，以每道工序所编制的工艺文件说明工序内容、进行步骤、并绘有工序图注明该工序定位基准、装夹方式、加工表面粗糙度、IT、刀具、进刀方向、切削用量、设备、检具、辅具等。u 生产纲领：企业在计划内应当生产的产品产量和进度计划、包括每台零件数、备品、废品率。u 产品类型：大量、成批、单位生产u 基准、设计基准、工艺基准1基准：用来确定生产对象上叫几何要素间的几何关系所依据的那些点线面。2设计基准：设计图上所采用的基准，是标注设计尺寸或位置尺寸的起点。3工艺基准：在工艺过程中

24、所采用的基准，它分为：测量、工艺、装配、定位基准a. 定位基准：在加工中用作定位的基准。它分粗基准、精基准。b. 测量基准：为测量所采用的基准。c. 工序基准：工序图上用来确定该工序加工表面加工后、尺寸、形状位置的基准。d. 装配基准：在装配时用来确定零件、部件在产品中的相对位置的基准。 粗、精基准级选用原则：u 粗基准：用毛坯上未经加工的表面作定位基准。u 粗基准选用原则：1.合理分配余量原则。a. 若要保证某保证重要表面余量分配均匀，选它作为粗基准b. 在没有上述的要求情况下，若每一个平面都要加工，则应以加工余量最小的表面作粗基准。2.保证不加工面与已加工表面具有一定位置精度的原则，以达壁

25、厚均匀、外形对称。3.便于装夹原则：选用粗基准的表面应平整光洁，不应有毛剌、浇口、冒口、以减少定位误差，夹紧可靠。4.粗基准一般不得重复使用原则：一般只在第一道有用，在以后的工序中不能重复之用。u 精基准：使用经过加工的表面作为定位基准：u 选用原则1. 基准重合原则：尽量选设计基准作精基准，避免基准不重合带来的误差。2. 基准统一原则：应尽可能选加工多个表面都选用的定位基准为精基准。以便保证加多个工表面的相互位置精度，便于夹具的制造与设计，u 加工阶段划分：粗加工，精加工加工安排，将主要表面加工按粗精基准分开，次要加工表面也以此安排则相应加工阶段中去而组成零件全部加工内容的加工工艺过程。1.

26、 粗加工：主要切除大部分余量，加工出精基准，特点：表面粗糙度数值大，以生产率为考虑2. 半精加工：清楚粗加工残留下来的误差，达到一定精度为精加工作准备，完成一些次要表面的加工（钻孔、改丝、铣键槽等），可达IT10-12. 粗糙度Ra6.3-3.2um3. 精加工：达到最低要求，加工余量，较小的粗糙度值（IT7-10.Ra1.6-0.4um）4. 光洁加工：对于IT5以上 Ra0.2um的零件必须有此阶段，它有研磨，抛光，起精加，它能调高表面机械物理性质，粗糙度小数值，IT提高，但不能提高位置精度。u 工划分阶段的目的：1. .减少或消除内应力、切削力和切削热对精加工的影响。2. 有利于及早发现

27、毛坯缺陷并得到及时处理。3. 便于安排热处理。4. 可合理使用机床。u 5）.表面精加工安排在最后，可避免或减少在夹紧和运输过程中的损伤已加工过的表面。u 工序顺序的排列：1. 基准先行，后加工表面，当粗精基准定下后顺序大概也出来了2. 先主后次3. 先粗后精4. 先面后孔，对于体之家类零件以孔作粗基准加工表面，以平面作精基准加工孔、面的面积大定位稳定，精度高。u 加工余量及影响因素：加工余量是指加工表面达到所需的精度和表面质量而应切除的金属层表面。加工余量分为工序余量和加工总余量。影响：1.加工表面的表面粗糙度和表面缺陷层深度。2.加工前或上工序的尺寸公差Ta。3.加工前或上工序各表面间的相

28、互位置的空间偏差a。4.本工序加工时的装夹误差b。u 工艺尺寸链计算： 1.工艺尺寸链：由单个零件加工过程和机器装配中互换联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合。尺寸链由组成环、封闭环组成，组成环分为增环、减环；需要特别指出封闭环是加工最后形成的尺寸，不是已在加工的尺寸。例如：一套筒，车外圆直径，钻孔2。 当2一钻成型成壁厚t，t为封闭环，装配也一样：孔的直径D，装进轴d，形成间隙X,间隙的封闭环。第4章 机床夹具设计原理一、夹具1、机床夹具是将工件进行定位、夹紧、将道具进行导向或对刀，一保证工件相对于机床和刀具有正确位置的附加装置，简称夹具。2、夹具的组成：定位元件、夹紧装置、导向元件和对刀装置

29、、连接元件、夹具体、其他元件及装置。（定位元件、夹紧装置和夹具体是夹具的基本组成部分）3、夹具的作用：保证加工质量、提高劳动生产率、减轻劳动强度、扩大机床使用范围4、夹具的分类：（1）按通用化程度分类：通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具、随行夹具。（2）按机床类型分：车床夹具、磨床夹具、钻床夹具、镗床夹具、铣床夹具（3）按用途分类：机床夹具、装配夹具、检验夹具（4）按动力源分：手动夹具、气动夹具、液压夹具、气压夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具、自紧夹具等。5、工件在夹具中加工时加工误差组成：1、安装误差：工件在夹具中的定位和夹紧误差2、对定误差：a、道具的导向或对刀误差即夹具与机床的相对

30、位置误差。b、夹具在机床上的定位和夹紧误差即夹具与机床的相对位置误差；3、加工过程误差。二、定位和夹紧1、定位：工件在机床上加工时，首先要把工件安放在机床工作台上或夹具中，使它和刀具之间有相对正确的位置，这个过程称为定位。定位的任务：使工件相对于刀具占有某一正确的位置。2、夹紧：工件定位后，应将工件固定，使其在加工过程中保持定位位置不变，这个过程称为夹紧。夹紧的任务：是保持工件的定位位置不变。3、安装：工件从定位到夹紧的整个过程称为安装。正确的安装是保证工件加工精度的重要条件。定位过程与夹紧过程都可能使工件偏离所要求的正确位置而产生定位误差与夹紧误差。4、安装误差：定位误差与夹紧误差之和。5、

31、工件安装方法：直接找正安装精度高、效率低、对工人技术水平要求高。一般用于单件小批量生产或定位精度要求特别高的场合。划线找正安装精度不高、效率低、多用于批量不大，形状复杂的铸件。夹具安装精度和效率均高，广泛采用。特点：1）工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接处而实现的。因此，不再需要找正便可将工件 夹紧。2）由于夹具预先在机床上已调整好位置，因此，工件通过夹具相对于机床也就占有了正确的位置。3）通过家具商的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。三、定位原理1、六点定位原理：采用六个按一定规律布置的约束点，可限制工件的六点自由度，实现完全定位，称六点定

32、位原理。2、定位支承点说明：定位支承点必须与工件的定位基准面始终保持紧贴接触；是定位元件抽象而来的；分析其作用时，不考虑里的影响。3、完全定位与不完全定位：工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。有一个或几个自由度未被限制，为不完全定位。4、不完全定位的两种情况：1）工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件绕此点、线旋转地自由度无法被限制，即使限制了也无意义。2）工件加工要求不需要限制某一个或几个自由度。5、欠定位：定位点少于应消除的自由度、工件定位不足的定位。欠定位是不允许的。6、过定位：工件某一个（或某几个）自由度被两个（或两个以上）约束点约束。7、过定位可能导致的后果：工件无法安装；

33、造成工件或定位元件变形。8、如何判断过定位是否允许：1） 如果工件的定位面经过机械加工，切形状、尺寸、位置精度均较高，则过定位是允许的。因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。2） 反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过加工，蛋加工精度不高。这时过定位不允许。因为它可能造成定位不准确，或定位不稳定，或发生定位干涉等情况。9、解决过定位的方法：1） 改变定位元件结构，从根本上消除过定位因素，抓源头。2） 提高工件及定位元件的制造精度，特别是位置精度，允许过定位的存在，但是把影响降低或消除。四、常用定位方法与定位元件1、工件以平面定位平面定位的主要形

34、式是支承定位。夹具上常用的支承元件有：固定支撑、可调支承、自位支承、辅助支承。（1） 固定支承：有支承钉和支承板两种形式。前者用于较小平面支承；后者用于较大平面。（2） 可调支承：是支承点位置可以调整的支承。在支承钉的高度需要调整时采用。主要用于工件一粗基准面 定位，或定位几面的形状复杂，以及各批毛坯的尺寸、形状变化较大时。（3） 自位支承：在工件定位过程中能自动调整位置的支承。其作用相当于一个固定支承，只限制一个自由度。一板适用于毛面定位或刚性不足的场合。（4） 辅助支承：是工件定位后才参与支承的元件。工件因尺寸形状或局部刚度较差，使其定位不稳或受力变形等原因，需增设辅助支承，用以承受工件重

35、力、夹紧力或切削力。其特点是：带弓箭定位夹紧后，再调整辅助支承，使其与工件的有关表面接触并锁紧。且辅助支承是没安装一个工件就调整一次。但它不限制工件的自娱度，也不允许破坏原有定位。辅助支承与可调支承的区别：辅助支承是工件定位后才参与支承的元件，其高度有工件确定，因此不起定位作用，蛋锁紧后就成为固定支承，能承受切削力。2、工件以圆孔定位工件以圆孔定位多属于定心定位，定位基准为圆孔的轴线。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销（限制2个）、圆锥销（3个）、菱形销（一个）等；心轴有刚性心轴、弹性心轴等。3、工件以外圆表面定位形式：定心定位和支承定位。常用元件：V形块。（长V形块或两个短V形块限制

36、4个自由度；短V形块限制2个）。特点是：对中性好，可用于非完整外圆表面的定位。4、工件以其他表面定位5、定位表面的组合定位点数最多的胃主要定位面或支承面；次多的为第二定位面或导向面。五、定位误差的分析与计算1、引起的原因：工件在夹具中按六点定位原理所确定的位置产生变动，导致在工件加工表面至工序基准间的尺寸（即工序尺寸）发生了变化而造成的误差。2、产生的前提：采取调整法加工一批零件时，由于基准不重合（工序基准和定位基准）或定位面的配合间隙而引起；试切法没有。3、定义：用夹具装夹一批工件时，工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量。4、基准不重合误差：由于工件的工序基准和定位基准不重合而

37、引起的定位误差。5、基准位置误差：由于工件定位表面或夹具定位元件制作不准确而引起的定位误差。六、工件在夹具中的夹紧为防止工件的定位在切削力、振动、惯性力及离心力等作用下发生变化，需对其进行夹紧，主要有三部分组成：力源装置，夹紧元件、中间传力机构夹紧装置的基本要求：不破坏工件的定位；夹紧力大小适中；夹紧装置安全、方便、省力；夹紧装置的自动化及复杂程度与生产纲领相符1、夹紧力作用方向的选择1）应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位。因此，一般应垂直指向主要定位面。2）应尽量与工件刚度最大的方向相一致，以减小工件变形。3）应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力。2、夹紧力作用点的选择1

38、）应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面内，以保证工件已获得的定位不变。2）应处在工件刚性较好的部位，以减小工件的夹紧变形。3）应尽可能靠近被加工表面，一边减小切削力对工件造成的翻转力矩。必要时应在工件刚度差的部位增加辅助支承并施加夹紧力，以减小切削过程中的振动和变形。第4章练习题1. 何谓机床夹具？试举例说明机床夹具的作用及其分类？答：所谓机床夹具，就是将工件进行定位、加紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置。机床夹具的功用：稳定保证工件的加工精度；减少辅助工时，提高劳动生产率； 扩大机床的使用范围，实现一机多能。夹具的分类：1）通用夹具； 2）专用夹具；

39、3）成组夹具； 4）组合夹具； 5）随行夹具。2. 工件在机床上的安装方法有哪些？其原理是什么？答：工件在机床上的安装方法分为划线安装和夹具安装。划线安装是按图纸要求，在加工表面是上划出加工表面的尺寸及位置线，然后利用划针盘等工具在机床上对工件找正然后夹紧；夹具安装是靠夹具来保证工件在机床上所需的位置，并使其夹紧。3. 夹具由哪些元件和装置组成？各元件有什么作用？答：1）定位元件及定位装置：用来确定工件在夹具上位置的元件或装置； 2）夹紧元件及夹紧装置：用来夹紧工件，使其位置固定下来的元件或装置； 3）对刀元件：用来确定刀具与工件相互位置的元件； 4）动力装置：为减轻工人体力劳动，提高劳动生产

40、率，所采用的各种机动夹紧的动力源； 5）夹具体：将夹具的各种元件、装置等连接起来的基础件； 6）其他元件及其他装置。4. 机床夹具有哪几种？机床附件是夹具吗？答：机床夹具有通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具。5. 何谓定位和夹紧？为什么说夹紧不等于定位？答：工件在夹具中占有正确的位置称为定位，固定工件的位置称为夹紧。工件在夹具中，没有安放在正确的位置，即没有定位，但夹紧机构仍能将其夹紧，而使其位置固定下来，此时工件没有定位但却被夹紧，所以说夹紧不等于定位。6. 什么叫做六点定位原理？答：采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，即可实现完全定位，这称为六点定位原理。7

41、. 工件装夹在夹具中，凡是有六个定位支承点，即为完全定位，凡是超过六个定位支承点就是过定位，不超过六个定位支承点就不会出现过定位，这种说法对吗，为什么？答：不对；过定位是指定位元件过多，而使工件的一个自由度同时被两个以上的定位元件限制。8. 定位、欠定位和过定位是否均不允许存在？为什么？根据加工要求应予以限制的自由度或工件六个自由度都被限制了就不会出现欠定位或过定位吗？试举例说明。答：1）加工要求限制自由度而没有限制，是欠定位，是不允许的；所限制的自由度小于六个时，不一定是欠定位；2）一个自由度由一个以上定位元件限制时，产生超定位，超定位一般是不允许的，它可能产生破坏；所限制自由度小于六个时，

42、也可能产生过定位；3）如果工件定位而精度较高，夹具定位元件精度也很高时，过定位是可以允许的，它可以提高加工刚度；4）工件定位应根据加工要求而定，不必完全定位；5）过定位和欠定位也可能同时存在。9. 常见的定位元件有哪些，分别限制的自由度的情况如何？答：常见的定位元件：1）平面定位：支撑钉及支撑板、可调支撑与自位支撑、辅助支撑；2）孔定位：定位销、锥销、心轴；3）外圆面定位：三爪卡盘、V型铁定位10. 可调支承、自位支承和辅助支承的不同之处？答：可调支撑：当工件的定位基面形状复杂时或者各毛坯的尺寸、形状变化较大时，多采用这类支撑，它的顶端位置在一个范围内调整，并可用螺母锁紧；自位支撑：为了避免超

43、定位，需要减少某个定位元件所限制的自由度数目时，常把支撑做成浮动或联动结构，使之自为；辅助支撑：当工件定位基面较小，致使其一部分悬伸较长时，为增加工件的刚性，减少切削时的变形，常采用辅助支撑。11根据六点定位原理，是分析图4.74中各零件的定位方案中各个定位元件所限制的自由度。 图4.74 零件的定位方案答：在（a）图中，三扎卡盘限制四个自由度：工件绕y轴、z轴的转动和延y、z轴的移动；挡块限制延x轴方向的移动。共限制五个自由度，属于不完全定位。在(b)图中，三扎卡盘限制两个自由度：延y、z轴的移动；若顶尖为死定尖，则顶尖配合三扎卡盘限制工件绕y、z轴的转动，同时，顶尖限制延x方向的移动。共限

44、制五个自由度，属于不完全定位。若顶尖为活定尖，则顶尖只配合三扎卡盘限制工件绕y、z轴的转动。共限制四个自由度，属于不完全定位。在(c)图中，两顶尖限制工件绕y、z轴转动，x、y、z移动。共五个自由度，属于不完全定位。在（d）图中，小锥度心轴限制工件绕y、z轴的转动和y、z的移动；顶尖限制心轴延x方向的移动。共限制四个自由度，属于不完全定定位。 在（e）图中，若三扎卡盘为相对夹持长三扎卡盘，则三扎卡盘限制四个自由度：y、z轴的旋转以及x、y轴的移动，中心架起辅助作用，增加工件的强度。共限制四个自由度，输油不完全定位。若三扎卡盘为相对夹持短三扎卡盘，则三扎卡盘限制两个自由度：x、y轴的移动，中心架

45、配合三抓卡盘，限制Y、Z轴的转动。共限制四个自由度，属于不完全定位。在（f）图中，心轴限制Y,Z轴的转动与移动，小平面限制X轴移动，共限制五个自由度，为不完全定位。在（g）图中,双顶尖限制Y,Z轴的转动与移动，小平面限制X轴的移动，总共限制五个自由度，为不完全定位。在（h）图中,心轴1控制X,Y轴的移动，平面2控制Z轴的移动X,Y的转动，总共限制五个自由度，为过定位。在（i）图中心轴控制Y,Z的转动与移动，平面2控制X轴的移动Y,Z的转动，总共限制七个自由度，为过定位。在(j)图中，左端固定锥销，限制X、Y、Z的移动自由度；右端浮动锥销与固定锥销组合后限制Y、Z的转动自由度。在（k）图,中当为

46、长V型块限制X,Z移动，为不完全定位；当为短V型块时限制X,Z的移动,为不完全定位。在（l）图中,圆柱销控制X,Y的移动，圆柱销和小平面配合限制X,Z的转动，共限制五个自由度，为不完全定位。12.何谓定位误差?定位误差有哪些因素引起的?定位误差的数值一般应控制在零件公差的什么范围之内?答：指工件在夹具中定位不准确而带来的误差。引起定位误差的因素：1）定位基准与设计基准不重合，2）定位基面与定位元件之间的间隙，3）定位基面本身的形状误差。13.图4.75(a)所示零件，底面3和侧面4已加工好，现需加工台阶面1和顶面2，定位方案如图4.75(b)所示，求各工序的定位误差。1.图4.75 各零件和定

47、位方案 答：在加工顶面2时，设计基准与定位基准重合，所以定位误差即为本工序的加工误差，即C=H=2H.在加工台阶面1时，由于设计基准与定位基准不重合，所以定位误差为本道工序的加工误差与基准转换误差之和，即C=A+H=2A+2H=2（A+H）。14.图4.76所示为套筒零件铣平面，以内孔（D+D 0 ）中心为定位基准，套在心轴上，则为调刀基准，配合间隙为，工序尺寸为，求心轴水平和垂直放置时工序尺寸的定位误差。答：当心轴垂直放置时，由于基准位移而产生基准位移误差，则有孔：Dmax=D+D Dmin=D 轴：dmax=d dmin=d-d所以O1Omax=(D+D)/2-(d-d) /2 O1Omin= D/2-d/2又因为间隙配合为基准位移误差所造成的加工误差为：1=（D+d）/2+所以水平放置时定位误差为:H=1+H=(D+d)/2+H当心轴垂直放置时：加工误差等于间隙配合误差所以，垂直放置时的定位误差为