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工件的装夹 工件的装夹指的是工件的定位和夹紧。 工件的夹具中定位的任务是：使同一工序中的一批工件都能在夹具中占据正确的位置。 工件位置的正确与否，用加工要求衡量。能满足加工要求的为正确，不能满足加工要求的为不正确。 一批工件逐个在夹具上定位时，各个工件在夹具中占据的位置不可能完全一致，也不必要求它们完全一致，但各个工件的位置变动时必须控制在加工要求所允许的范围之内。 将工件定位后的位置固定下来，称为夹紧。工件夹紧的任务是：使工件在切削力、离心力、惯性力和重力的作用下不离开已经占据的正确位置，以保证机械加工的正常进行。 工件定位的基本原理 一、六点定则 一个尚未定位的工件，其空间位置是不确定的，这种位置的不确定性可描述如下。如图1-1所示，将未定位工件放在空间直角坐标系中，工件可以沿X、Y、Z轴有不同的位置，称作工件沿X、Y和Z轴的位置自由度，用、、表示；也可以绕X、Y、Z轴有不同的位置，称作工件绕X、Y和Z轴的角度自由度，用、、 表示。用以描述工件位置不确定性的、、和、、，称为工件的六个自由度。 工件定位的实质就是要限制对加工有不良影响的自由度。设空间有一固定点，工件的底面与该点保持接触，工件沿Z轴的位置自由度便被限制了。如果按图1-2所示设置六个固定点，工件的三个面分别与这些点保持接触，工件的六个自由度便都限制了。这些用来限制工件自由度的固定点。称为定位支承点，简称支承点。 无论工件的形状和结构怎么不同，它们的六个自由度都可以用六个支承点限制，只是六个支承点的分布不同罢了。 用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度的法则，称为六点定则。 支承点的分布必须合理，否则六个支承点限制不了工件的六个自由度，或不能有效地限制工件的六个自由度。例如，图1-2中工件底面上的三个支承点限制了、、，它们应放成三角形，三角形的面积越大，定位越稳。工件侧面上的两个支承点限制、，它们不能垂直放置，否则，工件绕Z轴的角度自由度便不能限制。 六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承点作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几体体就是定位元件。 二、限制工件自由度与加工要求的关系 工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自由度，有时要限制，有时可不限制，视具体情况而定。 按照加工要求确定工件必须限制和自由度，在夹具设计中是首先要解决的问题。 例如，铣图1-3所示工件上的通槽，为保证槽底面与A面的平行度和尺寸mm两项加工要求，必须限制、、三个自由度；为保证槽侧面与B面的平行度及mm两项加要要求，必须限制 两个自由度；至于，从加工要求的角度看，可以不限制，因为一批工件逐个在夹具上定位时，即使各个工件沿Y轴的位置不同，也不会影响加工要求。 工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位。工件被限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。 在工件定位时，以下几种情况允许不完全定位： 1）加工通孔或通槽时，沿贯能轴的位置自由度可不限制。 2）毛坯是轴对称时，绕对称轴的角度自由度可不限制。 3）加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯通轴的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。 按照加工要求应限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。确定工件在夹具中的定位方案时，欠定位是决不允许发生的。因为欠定位保证不了工件的加工要求。如图1-3中，如果 没有限制，就不能保证加工要求mm；并不能保证槽侧面与B面的平行度要求。表1-2为满足工件的加工要求所必须限制的自由度。 三、重复定位 重复定位分两种情况：当工件的一个或几个自由度被重复限制，并对加工产生有害影响的重复定位，称为不可用重复定位，不可用重复定位是不允许的；当工件的一个或几个自由度被重复限制，但仍能满足加工要求，即不但不产生不害影响，反而可增加工件装夹刚度的定位，称为可用重复定位。在生产实际中，可用重复定位被大量采用。 图1-4为插齿时常用的夹具。工件3以内孔在心轴1上定位，限制工件四个自由度；又以端面的支承凸台2上定位。限制工件三个自由度，其中，、被重复限制了。由于齿坯孔与端面的垂直度较高，可认为是可用重复定位。若在轴与孔的配合为一对定位副的情况下，判断可用重复定位的条件是 式中 ——工件孔端面的垂直度误差； ——孔与定位心轴最小配合间隙； ——允许的定位副弹性变形量。 上例中，设=0.01mm，齿坯孔尺寸为，定位心轴尺寸为，则最小配合间隙=0.007mm。当时，满足式条件。这种定位方式即为可用重复定位。齿坯内孔与端面的垂直误差较大时，工件的定位将如图1-5所示，这时齿坯端面与凸台只有一点接触。夹紧后，不是心轴变形就是工件变形，影响加工精度，因此，这种定位就是不可用重复定位，是不允许的。