实验四、组合夹具设计性实验
一、实验目的
随着科学技术的不断发展，机械制造工业的自动化程度越来越高，生产成本越来越低，尤其组合夹具的使用，在机械制造工业中取得了十分显著的经济效果。因此，了解组合夹具的使用，对于机械制造专业的学生尤为重要。通过对组合夹具的组装实验，可以了解到组合夹具的使用范围，类型，初步掌握组合夹具的使用原则，设计原理、以及简单的装配技术。实验中，学生必须综合运用机床夹具、金属切削机床、金属切削原理、机械加工工艺规程设计和装备设计方面的知识，才能完成本实验。工艺规程的设计、组合夹具元器件的选择，组合夹具装配方案的确定以及自己动手组装组合夹具，这些都具有设计性。
加强学生综合运用各种专业知识的能力、开拓学生的创造性思维、提高学生的动手能力是开设本实验的根本初衷。 二、实验设备
1、 十套典型零件的组合夹具组件，其中包括钻削类和铣（或刨）削类组合
夹具，以及每个零件加工某道工序所用的基础件、定位元件、夹紧元件、以及钻套、钻模、对刀块等辅助元件。
2、 装配所用工具若干套。
三、实验内容和要求
1. 实验分组
打散班机建制，每20人为一个大组（每班约分1.5个大组），每个大组由10个小小组组成。每两人组成一个小小组，合作完成组装两套组合夹具。
组合夹具组装实验用典型零件：(参见附图，单击图面可以放大阅读零件图) 图号zhjj01：拨叉（钻铰孔） 图号zhjj02：叉子（钻铰孔） 图号zhjj03：活塞（钻孔） 图号zhjj04：底座（钻斜孔） 图号zhjj05：楔块（钻斜孔） 图号zhjj06：支座（刨面和槽） 图号zhjj07：支架（铣斜槽） 图号zhjj08：鼓轮（铣斜面） 图号zhjj09：滑块（铣双斜面） 图号zhjj10：托脚（铣开口槽） 2．实验工作任务：
每个实验小组中的每两个学生必须任选二个零件，根据零件图的加工要求，
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合作完成组装两套组合夹具，具体实验工作任务如下：
⑴ 确定这两个零件各加工表面的加工方法，分析零件加工工艺过程，并设计选定零件的机械加工工艺规程；分析指定工序加工表面的机械加工定位原理、并选择合理的定位元件；
⑵ 分析该加工表面的夹紧原理（夹紧力的方向、夹紧力的作用点和夹紧力的大小），确定夹紧方案，并选择合适的夹紧机构；
⑶ 如需要设置钻、镗刀具的导向装置时，选择合适的钻模或对刀装置； ⑷ 根据定位和夹紧方案，画出该零件的工序简图。
⑸ 根据工序图的定位和夹紧方案，组装完成合理、完整的组合夹具装置。 ⑹ 根据组装完成的组合夹具，现场绘制夹具的装配示意图，以作为设计性实验的成果。
⑺ 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。 3．实验报告要求
实验报告，包含如下内容：
⑴ 画出零件图，并对该零件进行工艺分析，确定各表面的机械加工方法、
定位原理并拟定工件的加工工艺路线；
⑵ 分析指定加工表面的定位原理和夹紧原理，并画出工序图；
⑶ 根据工序图的定位和夹紧方案，选择适当的组合夹具元件进行组装，并
将组装好的组合夹具用装配示意图形式绘制在实验报告中； ⑷ 做完综合设计性实验后的收获、体会与感想。 4.注意事项
⑴．实验前认真阅读教材和实验指导书，了解工件定位、夹紧的概念，初步
了解组合夹具的各种元件及用途。
⑵．通过组合夹具的组装实验，初步了解机床与组合夹具之间的相互联系，初步掌握组合夹具的设计思路及设计方法。
⑶．实验时严格执行实验室的规章制度，严格按操作规程操作。 ⑷．实验过程中严禁戏耍打闹，确保实验安全顺利完成。
⑸．学生在指导教师的指导下完成整个实验，指导教师只给学生答疑，但不提供具体的实验方案。
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四、实验步骤
1. 学生应提前三天领取实验报告纸，并在武汉理工大学网站中的机电学院网上，点击“实验中心” ，下载有关综合设计性实验的实验指导书，并加以认真阅读。要求学生提前预学习，以熟悉实验要求和过程(要求写出预习报告)。 2. 了解组合夹具各个元件的功能和作用；
3. 每个学生任意选择铣、刨类零件和钻削类零件各一个，对零件进行工艺分析；
4. 选择组合夹具元器件，组装成合理完整的组合夹具。
5. 现场绘制组装好的组合夹具装配示意图。
6. 认真、详细地撰写实验报告。 五、设计性实验教学的考核办法
指导教师在指导过程中，注意考察学生的动手能力和刻苦钻研的工作态度，作为学生评定实验成绩的重要依据之一。
指导教师根据学生在实验操作中的工作表现和实验报告质量，给出学生的实验成绩（实行优、良、中、及格和不及格五级分制）。
实验成绩将计入《机械制造技术基础》课程综合考试成绩中（平时成绩占30％，其中实验成绩占10％）、（从机自04级开始执行）。 六、组合夹具基本概念 （一）概述
夹具，尤其是机床夹具，在机械制造中应用很广。由机床夹具和机床、刀具、工件组成的加工工艺系统，能够根据工艺要求，迅速实现工件的定位和夹紧，并在加工过程中保持它们之间的正确相对位置。使用夹具，可提高劳动生产率和加工精度。
夹具是重要的机械制造工艺装备，其主要作用包括： 1）提高加工精度和保证产品质量。 2）提高劳动生产率和降低加工成本。 3）扩大机床的工艺范围。 4）减轻工人的劳动强度。
现代的组合夹具是伴随着大批大量生产的发展而出现的，早期的夹具为专用
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夹具。随着近代工业的不断发展，产品不断的更新换代，零件的结构和尺寸参数亦发生变化，原有的专用夹具就要报废，必须设计新的专用夹具，显然，在经济上和生产周期上是非常不合理的。为解决这个问题，从本世纪四十年代开始，科技人员就着手研制能够适合单件小批量和成批生产的可多次重复使用的夹具，即组合夹具。
组合夹具的使用范围：
组合夹具的使用范围十分广泛。从不同生产类型讲，由于组合夹具灵活多变和便于使用，它最适合于品种多、产品变化快、新产品试制和小批量的轮番生产。对成批生产的工厂，也可利用组合夹具代替临时短缺的专用夹具，以满足生产要求。大批生产的工厂也可在工具车间、机修车间和试制车间使用组合夹具。近年来，随着组合夹具组装技术的提高，不少工厂也在成批生产中使用组合夹具，效果也较好。
（二）组合夹具元件
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作孔系组合夹具，也已在生产中使用。 1 元件的编号
组合夹具根据其承载能力的大小分为三种系列：
16mm槽系列，俗称大型组合夹具； 12mm槽系列，俗称中型组合夹具；
8mm、6mm槽系列，俗称小型组合夹具。
其划分的依据主要是连接螺栓的直径、定位键槽尺寸及支承件界面尺寸。 组合夹具的分类编号原则和标记方法，按照原机械工业部标准(JB2814—79)规定如下：
1） 编号方法
元件分类编号以分数形势表示。
1. 分子表示元件的型、类、组、品种，称之为“分类编号”。
元件分大、中、小三个类型，用汉语拼音大、中、小三字的字头表示： D---大（Da）型组合夹具元件，即16mm槽系列组合夹具元件;
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Z---中（Zhong）型组合夹具元件，即12mm槽系列组合夹具元件; X---小（Xiao）型组合夹具元件，即8mm或6mm槽系列组合夹具元件。 元件的类、组、品种各用一位数字表示。
第一位数字表示元件的“类”，按元件的用途划分，用数字1～9表示。 1---基础件；2---支承件；3---定位件；4---导向件；5---压紧件；6---紧固件；7---其它件；8---合件；9---组装用工具和辅具。
第二位数字表示元件类中的“组”，按元件的用途划分，用数字0～9表示。 第三位数字表示“组”中的“品种”，按元件的结构特征划分，用数字0～9表示。
2. 分母表示元件的规格特征尺寸，一般用L×B×H 表示规格尺寸。
【例】
型别（中型），亦称12mm槽系列 类别，支承件类
组别，支承件中的5号组 品种，伸长板中的4号品种 Z 2 5 4 180×90×30
2） 元件的分类
组合夹具元件的分类，主要根据元件的结构、形状和用途而划分的。组合夹具元件，按其用途不同，可划分为八大类，详见表1
表1 元件类别及用途 序号 1 2 基础 件 夹具的基础元件 类别 作 用 序号 5 6 压紧件 作压紧元件或工件的元件 紧固件 作紧固元件或工件的元件 其它件 在夹具中起辅助作用类别 作 用 支承 件 作夹具骨架的元件 定位元件间定位和工件正 24