2）根据加工表面及曲面的复杂程度，决定其联动轴数。 3）根据工件尺寸范围考虑其尺寸、型号，主要考虑X、Y、Z行程及工件大小承重，再考虑其精度等级要求。 4）其他功能 （5）加工中心的应用场合 1）中小批量轮番生产并有一定复杂程度的零件； 2）有多个不同位置的平面和孔系需要加工的箱体或多棱体零件； 3）有较高的位置精度要求，更换机床加工时很难保证加工要求的零件； 4）加工精度一致性要求较高的零件； 5）切削条件多变的零件； 6）可成组安装在工作台上，进行多品种混流加工的零件； 7）结构或形状复杂，普通加工时操作困难，工时长。加工效率低的零件； 8）可镜像加工的零件。 六、其他类型机床 （1）镗床 1）卧式镗床 2）坐标镗床 （2）刨床 1）牛头刨床 2）龙门刨床 （3）插床 （4）滚齿机 （5）插齿机 （6）剃齿机 3.4 高速加工机床 一、简介 （1）高速加工机床的性能优点 （2）高速加工机床的关键技术 （3）高速机床的主要部件 二、高速主轴技术 （1）简介 （2）电主轴的技术参数指标 （3）电主轴的轴承 （4）电主轴的电动机及其驱动方式 三、高速机床的进给系统 （1）高速滚珠丝杠副传动系统 （2）直线电动机进给驱动系统 四、高速加工机床的数控系统 （1）高速加工机床进给系统的要求 （2）高速加工的控制系统 第三章小结，习题讲解 35
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第 11 课 教学过程设计： 复习 分钟；授新课 100 分钟 讨 论 分钟；其它 分钟 授课类型（请打√）：理论课√ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其它□ 教学方式（请打√）：讲授√ 讨论□ 示教□ 指导□ 其它□ 教学手段（请打√）：多媒体√ 模型□ 实物□ 挂图□ 音像□ 其它□ 教学内容（包括基本内容、重点、难点）： 第四章 机床夹具原理与设计 4.1 概述 一、工件的装夹方法 （1）概念 1）装夹 在机床上进行加工时，必须先把工件安装在准确的加工位置上，并将其可靠固定，以确保工件在加工过程中不发生位置改变，才能保证加工出的表面达到规定的加工要求（尺寸、形状和位置精度），这个过程叫做装夹。 a）定位 使工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。 b）夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。 （2）装夹方法 1）找正法 a）直接找正法 效率低，找正精度较高；适用单件小批量中形状简单的工件。 b）划线找正法 通用性好，但效率低，精度不高；适用于单件小批量中形状复杂的铸件。 2）夹具装夹 操作简单，效率高，容易保证加工精度，适用于各种生产类型 。 二、机床夹具的工作原理和在机械加工过程中的作用 （1）夹具的主要工作原理 1）使工件在夹具中占有正确的加工位置 2）夹具对于机床有确定的相对位置 3）刀具相对于有关的定位元件和定位工作面调整到准确位置。 （2）夹具的作用 1）保证稳定可靠的加工精度 2）缩短加工工时，提高劳动生产率 3）降低生产成本 4）减轻工人的劳动强度 5）可由较低技术等级的工人进行加工 6）能扩大机床的工艺范围 三、夹具的分类与组成 （1）夹具的分类 按工艺过程不同，可分为机床夹具、检验夹具、装配夹具、焊接夹具等； 按机床种类的不同，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具等； 按所用的夹紧动力源不同，可分为手动夹具、气动夹具等。 1）机床附件夹具 2）可调夹具 3）随行夹具 4）组合夹具 5）专用夹具 36
（2）夹具的组成 1）定位元件 2）夹紧装置 3）对刀元件 4）引导元件 5）其他装置 6）连接元件和连接表面 7）夹具体 4.2 工件在夹具中的定位 一、六点定位原理（重点、难点） （1）自由度 一个自由的物体，它对三个相互垂直的坐标系来说，有六个活动可能性，其中三种是移动，三种是转动。习惯上把这种活动的可能性称为自由度，因此空间任一自由物体共有六个自由度。 （2）未受约束的刚体，在空间的位置是不确定的，它具有六个自由度：X（平移），Y（平移），Z（平移），X（旋转），Y（旋转），Z（旋转）。为使刚体在空间具有确定的位置，就必须限制其六个自由度。 （3）六点定位原理：用六个支承点分别限制工件的六个自由度从而使工件在夹具中得到正确加工位置的方法。 1）在XOY平面内布置了3个支承点，工件被限制的自由度为三个：Z（平移），X（旋转），Y（旋转）； 2）在XOZ平面内布置了2个支承点，工件被限制的自由度为二个：Y（平移），Z（旋转）； 3）在YOZ平面内布置了1个支承点，工件被限制的自由度为一个：X（平移）。 （4）注意事项 1）定位就是限制自由度，通常用合理布置定位支承点的方法来限制工件的自由度 ； 2）定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。若二者脱离，则意味着失去定位作用； 3）一个定位支承点仅限制 一个自由度，一个工件仅有六个自由度，所设置的定位支承点的数目，原则上不能超过六个； 4）分析定位支承点的作用时，不考虑力的影响； 5）定位支承点是由定位元件抽象而来的，在夹具中，定位支承点总是通过具体的定位元件体现，至于具体定位元件应转化成几个定位支承点，要结合其结构进行分析。 （5）常用的典型定位方式和定位元件限制的自由度 1）平面：支承钉；支承板；固定支承与自位支承；固定支承与辅助支承； 2）圆孔：定位销（心轴）；锥销；固定支承与浮动锥销组合； 3）外圆柱面：支承板或支承钉；V型块；短定位套；长定位套；半圆孔；固定锥套与浮动锥套组合；锥孔； 4）锥孔：顶尖；锥心轴； （6）相关概念 1）完全定位：工件的六个自由度完全被限制的定位。 2）不完全定位：按加工要求, 允许有一个或几个自由度不被限制的定位。在实际生产中, 工件被限制的自由度数一般不少于三个； 3）过定位：某自由度被两个或两个以上的约束重复限制，称为过定位。 4）欠定位：需要限制的自由度没有完全被限制，称为欠定位。 在实际生产中, 欠定位是绝对不能允许的。过定位在特殊场合是允许的，一般是为了提高刚度。 可续页 37
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第 12 课 教学过程设计： 复习 分钟；授新课 100 分钟 讨 论 分钟；其它 分钟 授课类型（请打√）：理论课√ 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其它□ 教学方式（请打√）：讲授√ 讨论□ 示教□ 指导□ 其它□ 教学手段（请打√）：多媒体√ 模型□ 实物□ 挂图□ 音像□ 其它□ 教学内容（包括基本内容、重点、难点）： 二、常用的定位方式和定位元件（重点） （1）工件的定位表面有各种形式，如平面、外圆、内孔等。对于这些表面，总是采用一定结构的定位元件，以保证定位元件的定位面和工件定位基准面相接触或配合，实现工件的定位。一般来说，定位元件的设计应满足下列要求： 1）要有与工件想适应的精度； 2）要有足够的刚度，不允许受力后发生变形； 3）要有耐磨性，以便在使用中保持精度。一般多采用低碳钢渗碳淬火或中碳钢淬火，硬度为58~62HRC。 （2）典型表面的定位方法和定位元件 1）工件以平面定位 a）固定支承 。支承钉 用于较小平面的支承。 。支承板 较大平面或工件以加工表面的支承。 b）可调支承 指顶端位置在一定高度范围内调整的支承。多用于未加工平面的定位，以调节和补偿各批毛坯尺寸的误差，一般每批毛坯调整一次。 c）自位支承 支承本身的位置在定位过程中，能自动适应工件定位基准面位置变化的支承。 d）辅助支承 为提高工件的刚度和定位稳定性采用的支承。 2）工件以圆孔定位 a）定位销 分固定式和可换式，圆柱销和菱形销等形式。短銷定位仅限制工件二个自由度；长銷定位限制工件四个自由度。削边销比圆销少限制一个自由度。 2）工件以圆孔定位 b）锥销 常用于工件孔端的定位。可限制三个移动自由度。 2）工件以圆孔定位 c）定位心轴主要用于盘套类零件的定位。 长心轴限制工件4个自由度；短心轴限制工件2个移动自由度；带台阶面的定位心轴：限制5个自由度。 3）工件以外圆柱面定位 a） V型块 定位时，工件的定位基准始终处在V形块两定位面的对称面中，对中性好。结构尺寸已标准化，斜面夹角有60°90°120°。长V形块定位限制工件四个自由度：短V形块定位限制工件二个自由度。 b）定位套筒 结构简单，但定心精度不高，当工件外圆与定位孔配合较松时，还易使工件偏斜，因而常采用套筒内孔与端面一起定位，以减少偏斜。若工件端面较大，为避免过定位，定位套应做短些。长定位套限制工件四个自由度；短定位套限制工件四个自由度。 c）半圆孔定位座 将同一圆周面的孔分为两半圆，下半圆部分装在夹具体上，起定位作用，上半圆部分装在可卸式或铰链式盖上，起夹紧作用。工作表面是用耐磨材料制成的两个半圆衬套，并镶在基体上，便于更换。半圆孔定位座适用于大型轴类工件的定位。 d）外圆定心夹紧机构 即在实现定心的同时，能将工件夹紧的机构。如三爪自定心卡盘，弹簧夹头等。 4）组合定位分析 a）几个定位元件组合起来定位一个工件相应的几个定位面，该组合定位元件能限制工件的自由度总数等38
于各个定位元件单独定位各自相应定位面时所能限制的自由度的数目之和，不会因组合后而发生数目上的变化，但它们限制了哪些方向的自由度却会随不同组合情况而改变。 b）组合定位中，定位元件在单独定位某定位面时原起限制工件移动自由度的作用可能会转化成起限制工件转动自由度的作用。但一旦转化后，该定位元件就不再起原来限制工件移动自由度的作用了。 c）单个表面的定位是组合定位分析的基本单元。 例1：工件上的孔与端面联合定位。试对下图所示工件的定位方案进行定位分析，指出定位性质。如不合理，提出改进意见。（如下图所示） 解：定位分析：心轴的大端面限制的自由度为Y（平移），X（旋转）；Z（旋转），心轴的长銷限制的自由度为：X（平移）， Y（平移），X（旋转）；Y（旋转），分析可知： Y（平移），X（旋转）两个自由度被重复限制。故属过定位。 改进方案有两个： 方案一（工件孔作为主要基准时）：采用长銷与小端面组合定位（长銷限制工件四个自由度；心轴的小端面限制工件一个自由度）。 方案二（工件端面作为主要基准时）：采用短銷与大端面组合定位（短銷限制两个自由度，大端面限制三个自由度）。 例2：如图所示为一长轴工件在双顶尖和三爪卡盘上定位。试分析此定位方案：写出各定位元件所限制的自由度；属于何种性质的定位？如有不合理之处，提出改进意见。 解：定位分析：三爪卡盘限制工件四个自由度（三爪与工件的相对夹持长度较长）： X（平移）， Y（平移），X（旋转）；Y（旋转），左顶尖限制工件三个自由度： X（平移）， Y（平移），Z（平移），右顶尖限制工件二个自由度：X（旋转）；Y（旋转）。分析可知，这属于过定位。 改进方案：去掉三爪定位，采用双顶尖定位。（部分定位） 例3：一个平面和与其垂直的两个孔组合 这种定位属于过定位：两定位销的中心距为L，当一批工件的两定位孔中心距在公差范围变动时，部分零件发生孔销干涉。 解决办法是：将销2做成削边销（注意削边销的使用方向） 例4：一平面和与其垂直的两外圆柱面组合：支承板限制3个自由度；左面固定的短V形块限制2个自由度；右面活动的短V形块限制1个自由度。 例5：一孔和一平行于孔中心线的平面组合。图c)定位方案能保证图a)零件中A3尺寸（支承板限制工件3个自由度、削边销限制1个自由度、下侧面限制2个自由度）以及工件尺寸A2和A3对称于大孔中 心线。图d)定位方案能保证图b)零件中A1尺寸，支承板限制工件3个自由度、短销限制工件2个自由度，窄斜楔限制1个自由度（转动自由度）。 可续页 39