组合夹具组装实验

一、实验目的

①理解工件装夹中的六点到位原理，熟悉过定位、欠定位、完全定位、不完全定位、工序基准、定位基准、测量基准、设计基准等基本概念。

②了解组合夹具的主要特点，槽系组合夹具中各种零件结构及其功用。

③理解组合夹具设计的基本要求及基本组装知识。

④学会根据零件的工序工艺要求，设计并组装该工序加工需要的合理组合夹具。

二、实验设备

组合夹具所有零部件、拆装工具、工作台及检测工具，如图31．1所示。

图31．1 组合夹具

三、实验原理

1．组合夹具元件的名称、结构及尺寸标注

我国目前生产和使用的组合夹具，多为槽系组合夹具，其元件间以键和键槽定位。 用孔和圆销定位的组合夹具称为孔系组合夹具，也已在生产中使用。

要组装好夹具，必须熟悉各类元件的结构、尺寸和使用方法，才能充分发挥各种元件的效能和特长，组装出刚度大、结构良好和使用方便的夹具。1985年，机械工业部颁布了“12mm槽系列组合夹具元件”部标准（JB3930．1～3930．119—1985）。 各类元件名称、结构和尺寸标注如下：

第一类，基础件：包括方形基础板、长方形基础板和基础角铁等，基础件主要用作夹具体，如图31．2所示。

图31．2 基础件

第二类，支承件：包括各种垫片、垫板、支承、角铁、V形角铁、伸长板和菱形板等，如图31．3所示。 支承件主要用作不同高度的支承和各种定位支承平面，是夹具体的骨架。

图31．3 支承件

第三类，定位件：包括各种键、定位销、定位盘、角度定位件、定位支承、定位板和V形件等，如图31．4所示。 定位件主要用于确定元件与元件、元件与工件之间的相对位置尺寸，以保证夹具的装配精度和工件的加工精度。

图31．4 定位件

第四类，导向件：包括各种钻模板、钻套、铰套和导向支承等，如图31．5所示。 导向件主要用来确定刀具与工件的相对位置，加工时起引导刀具的作用。

图31．5 导向件

第五类，夹紧件：包括各种压板，夹紧件主要用来将工件夹紧在夹具上，保证工件定位后的正确位置在外力作用下不变动（图31．6）。 由于各种压板的主要表面都经过磨光，因此，也常作定位挡板、连接板或其他用途。

图31．6 夹紧件

第六类，紧固件：包括各种螺栓、螺钉、螺母和垫片等。 紧固件主要用来把夹具上的各种元件连接紧固成一整体，并可通过压板将工件夹紧在夹具上。

第七类，其他件：包括除上述6类外的各种用途的单件元件，如连接板、滚花手柄、各种支钉和支承冒、支承环、弹簧、二爪支承、三爪支承及平衡块等。

另外，还有一些组合件及组装工具和辅具等，组合件是指在组装过程中不拆散使用的独立部件。 按其用途可分为定位合件、导向合件、夹紧合件和分度合件等。

2．工件在组合夹具中的定位与夹紧

（1）工件的定位

①完全定位与部分定位。 当刚体的6个自由度被完全限制时，这种定位称为工件的完全定位。 但在许多情况下，不需要对工件的自由度都限制，只限制那些对加工后位置精度有影响的自由度就可以了，这样的定位称为工件的部分定位。 在保证加工精度的前提下，部分定位可简化夹具的结构。

②欠定位与过定位。 如果一个定位结构所限制的自由度，没有完全包括必须限制的自由度，就会发生工件定位的不足，这种现象称为欠定位。 欠定位不能满足加工要求，因此不允许出现。 如图31．7所示，工件由于欠定位，将以O作支点，左右摆动，使工件倾斜。

如果在一个定位结构中，不同的支承点重复的限制工件的同一个或几个自由度，就会发生工件定位的不稳定，这种现象称为过定位（或称为重复定位）。 过定位结构是否允许，要具体情况具体分析，一般情况下是不允许出现过定位。

（2）工件的夹紧

在机械加工过程中，切削力、重力、支承反力和惯性力均作用在工件上，为了使工件保持定

图31．7 零件的欠定位

位时的正确位置，必须将工件夹紧，以使夹紧力与上述各力平衡。 夹具中将工件夹紧的机构称为夹紧机构。 对组合夹具的夹紧机构有如下要求：

①夹紧不能破坏工件的定位。

②加紧后工件和组合夹具元件的变形要小。

③夹紧力的大小要适度。

④夹紧动作力求迅速、省力。

⑤加紧装置不要妨碍工件的装卸。

⑥夹紧力应指向工件各定位基准的支承面，力的作用点应落在支承面内或支承点上。

四、实验步骤

①拆装组合夹具，熟悉组合夹具元件，掌握组合夹具的安装、调整和使用方法。

②熟悉有关资料，明确组装要求和条件，与之有关的资料包括如下内容。

a．工件。 包括工件形状与轮廓尺寸、加工部位与加工方法、加工精度与技术要求、定位基准与工序尺寸、有关前后工序的要求、加工批量与使用时间。

b．机床和刀具。 包括机床型号及主要技术参数、机床主轴或工作台的安装尺寸、可供使用的刀具种类规格及特点、刀具或辅具所要求的配合尺寸。

c．类似组合夹具的组装记录，供组装时参考。 夹具的使用场合、使用条件、加工条件、工人的操作水平等。

③初步拟订方案。 根据原始资料，应用组合夹具的基本组装原理来构思夹具的基本结构，一般过程如下：

a．局部结构的构思。 首先考虑定位方案和定位部分结构；其次考虑刀具引导方案，然后考虑夹紧方案和夹紧部分机构；最后考虑基础部分和其他部分结构。

b．整体结构的构思。 在各局部结构初步确定之后，应考虑如何将这些局部结构连成一个整体，此时应特别注意整体结构和各部分之间的协调。

c．有关尺寸的计算和分析，其中包括工件工序尺寸、夹具结构尺寸、测量尺寸、角度及精度分析等。 此外，在构思夹具结构时，还需进行必要的受力分析，以保证夹具有足够的刚度。

d．元件品种、规格的选用。

e．调整与测量方法的确定。

f．提出专用件及特殊要求。

④试装。 按拟订的组装方案用实际的元件初步组装成一个“模样”，以验证组装方案是否能满足工件、机床、夹具、刀具等各方面要求，以及发现存在的问题和提出改进措施等。 试装时，一定要按要求的尺寸对每一局部结构及整体结构进行试装，仔细检查每一个定位键、螺栓的安装位置。

⑤确定方案。 针对试装时所发现的问题，修正原方案，重新试装，直到满足设计要求为止。

⑥选择元件、装配、调整和固定，组装完成合理、完整的组合夹具装置。

选择元件就是根据精度分析的结果，从所要求规定的元件中挑选合适精度的元件。 按要求的位置和数量装上定位键，用螺栓和螺母可靠地连接成不同形式的组装单元，由组装单元装配成不同的结构，最后组装成完整的夹具。

⑦根据组装完成的组合夹具，绘制夹具的装配示意图，以作为设计性实验的成果。

⑧学生做完实验后，必须根据上述实验过程，详细写出详细的实验报告。

五、注意事项

①拆装前分析好各类夹具的结构特点并进行记录。

②拆装过程中使用正确的工具及方法进行拆装。

③拆装过程中做好相关数据的记录工作。

④安装前进行各部分相关结构的上油保养。

六、思考题

①组合夹具的合件和其他部件有哪些用途？

②组合夹具可多次组装，每一次组装后是专用夹具吗？

③某零件、某道工序可设计专用夹具，试比较组合夹具与专用夹具的优缺点？

④通用夹具、成组夹具、可调夹具、组合夹具各适合什么场合？

⑤你所拆装的那道工序组合夹具设计是否合理？ 你若认为需要改进，应怎样改进更为合理？