实验一 六点定位和手动夹具实验
1 六点定位实验
一、 实验目的
通过六点定位实验，学习和掌握六点定位原理，完全定位、不完全定位，欠定位、过定位的区别和使用方法等。 二、实验装置
六点定位台，方工件，盘工件，柱工件 ，其定位示意图分别见图1-1，图1-2，图1-3。
（a）约束坐标系 （b）定位方式
图1.1 长方工件的定位
（a）约束坐标系 （b）定位方式
图1.2 盘工件的定位
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（a）约束坐标系 （b）定位方式
图1.3 柱工件的定位
三、 实验内容及步骤
（一）方工件的定位实验内容和步骤
1. 认识方工件定位实验的实验装置，支承钉，方工件；
2．分别单独实现工件沿X、Y、Z轴的移动及绕X、Y、Z轴的转动； 3. 在定位实验装置所确定的坐标平面中实现以下步骤：
① 在XY坐标平面中确定支承钉1、支承钉2、支承钉3的位置——消除X,Y,Z三个自由度，
② 在XZ坐标平面中确定支承钉4、支承钉5的位置——消除Y,Z两个自由度， ③ 在YZ坐标平面中确定支承钉6的位置——消除X一个自由度，
至此，方工件的沿X、Y、Z轴的移动和绕X、Y、Z轴的转动自由度已被消除，实现了工件的完全定位；
4．参照不完全定位，欠定位、过定位的定义并通过恰当的方法（增加或减少支承钉或其它）来实现上述定位方法；
5. 清理实验台、装置、工具。 （二）盘工件的定位实验内容和步骤
1. 认识盘工件定位实验的实验装置，支承钉，圆销，盘工件； 2．分别单独实现工件沿X、Y、Z轴的移动及绕X、Y、Z轴的转动； 3. 在由定位实验装置所确定的坐标平面中实现以下：
① 在XY坐标平面中确定支承钉1、支承钉2、支承钉3的位置——消除X,Y,Z三个自由度，
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② 在XZ坐标平面中确定圆销4、支承钉5的位置——消除Y,Z两个自由度， ③ 在YZ坐标平面中确定支承钉6的位置——消除X一个自由度；
至此，盘工件的沿X、Y、Z轴的移动和绕X、Y、Z轴的转动自由度已被消除，实现了工件的完全定位；
4．参照不完全定位，欠定位、过定位的定义并通过恰当的方法（增加或减少支承钉或其它）来实现上述定位方法；
5. 清理实验台、装置、工具。 （三）柱工件的定位实验内容和步骤
1. 认识柱工件定位实验的实验装置，V型块，支承钉，块，柱工件； 2．分别单独实现柱工件沿X、Y、Z轴的移动及绕X、Y、Z轴的转动；
3. 将柱工件安放到V型块中，把支承钉和块组合在工件开槽处固定工件，实现柱工件的完全定位； 4、参照不完全定位，欠定位、过定位的定义并通过恰当的方法（增加或减少支承钉或其它）来实现上述定位方法；
5. 清理实验台、装置、工具。 四、实验说明及注意事项
在工业生产中，工件通常都是先被定位，后被夹紧。在本实验中是工件的六点定位演示实验——工件的六个自由度，但是工件本身并没有被夹紧。因此本实验只是对原理的演示，并不代表实际的工装夹具。
五、 实验用仪器工具 六、 实验前的准备
预习实验指导书，复习教材的相关章节。
① 六点定位原理：工件在夹具中的定位，就是要使工件在夹具中占据正确的加工位置，这可以通过布置定位支承点工件相应的自由度获得。任何一个工件 （刚体）在空间直角坐标系中都具有六个自
由度，见图1-4 。以X, Y,Z分别表示沿三个坐标轴的轴向移动（称移动自由度），以X，Y，Z分别
表示绕三个坐标轴的转动（称为转动自由度）。由此可见，要使工件在夹具中占有确定的位置，就是要在空间直角坐标系中，通过合理的布置定位元件工件的六个自由度。在x—y平面上布置三个支承钉，
把工件放在三个支承钉上，就可工件的两个转动自由度X,Y和一个移动自由度Z；在y—z平面上上布置两个支承钉，使工件靠在两个支承钉上，就可一个移动自由度X和一个转动自由度Z；在x--z平面上布置一个支承钉，使工件靠在这个支承钉上，又可工件一个移动自由度Y。通过工件与六个支
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承点接触，其六个自由度。
图1-4 刚体在空间的六个自由度
② 完全定位：工件定位时，其六个自由度全部被的定位称为完全定位．
③ 不完全定位:工件定位时，如果该工件根据加工要求只需要其部分自由度，虽然工件在空间不占有一个完全确定的位置，但不影响该工序加工要求时称为不完全定位。
④ 欠定位：工件实际定位所的自由度数目，少于按该工序加工加工要求必须的自由度数目称为欠定位。
⑤过定位：工件定位时，如果出现两个或两个以上的定位支承点重复工件上的同一个自由度则称为过定位。 七、 思考题
1．一个物体在三维空间中可能有几个自由度，以符号X, Y,Z分别表示沿三个坐标轴的移动，以符
号X，Y，Z分别表示绕三个坐标轴的转动。
2．什么是完全定位和不完全定位，二者有什么区别？ 3．什么是欠定位和过定位，二者有什么区别？
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2 偏心夹紧夹具实验
一、实验目的
通过偏心夹紧夹具实验，学习和掌握偏心夹紧夹具的定位和夹紧原理。 二、实验装置及工量具
实验装置：偏心夹紧夹具机构，工件，见图1-4 工 具：装卸/装配所用工具 I号偏心夹紧夹具：
II号偏心夹紧夹具
图1-4 偏心夹紧夹具
1— 扳手 2—夹具体 3—套 4—工件 5—拉杆 6——偏心轮 7—手柄 8—板手
9—杆 10—销 11—偏心轮 12—垫
三、实验内容及步骤
（一）、I号偏心夹紧夹具实验内容及步骤
1. 认识偏心夹紧夹具实验的实验装置；
2．将手柄转到水平位置，把工件安放到夹具体夹槽内； 3. 按不同角度转动手柄，即在工件上施加相应的夹紧力；
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4．可拆卸夹具，并按照图1-4进行组装； 5. 清理实验台、装置、工具。 （二）、II号偏心夹紧夹具实验内容及步骤
1. 认识偏心夹紧夹具实验的实验装置；
2．将手柄转到水平位置，把工件安放到夹具体夹槽内； 3. 按不同角度转动手柄，即在工件上施加相应的夹紧力； 4．可拆卸夹具，并按照图1-4进行组装； 5. 清理实验台、装置、工具。 四、实验说明及注意事项
偏心夹紧机构是靠偏心轮回转时其半径逐渐增大而产生夹紧力来夹紧工件。偏心夹紧的偏心轮已标准化，其夹紧行程和夹紧力在夹具设计手册上也给出了，可以选用。偏心夹紧机构的优点是结构简单，操作方便，动作迅速。其缺点是自锁性能差，夹紧行程和增力比小。 五 实验用仪器工具 装卸/装配所用工具 六 实验前的准备
预习实验指导书，复习教材的相关章节。 偏心夹紧的夹紧力可用下式计算：
QLW[tan(P2)tan1]其中 W——夹紧力 （N） Q——手柄上动力（N） L——动力力臂（mm）
____转动中心O2到作用点P间距离（mm）
p____夹紧楔角（°） 2——转轴处的摩擦角（°） 七 思考题
1、偏心夹紧夹具的定位和夹紧原理？
2、结合六点定位原理，分析本实验的定位自由度。 3、本实验中的定位是哪一种类型的定位？
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3 螺旋夹紧夹具实验
一 实验目的：
通过螺旋夹紧夹具实验，学习和掌握螺旋夹紧夹具的定位和夹紧原理。 二、实验装置及工量具
实验装置： 螺旋夹紧夹具机构，扇形工件，见图1-5 三 实验内容及步骤：
1. 认识螺旋夹紧夹具机构，
（在本实验中，加工内容是扇形工件的三个Φ8H8的孔）
2. 工件端面与定位销轴2的大圆柱面靠紧，工件的右侧面靠紧档销3； 3. 用扳手拧动螺母10使工件夹紧，通过开口垫圈将工件夹紧在定位销轴2上；
4．三个Φ8H8孔的分度是由固定在定位销轴2的转盘11来实现的。当分度定位销5分别插入转盘的三个分度定位套4，4′和4〞时，工件获得三个位置，来保证三孔均匀分布。分度时，拧动手柄7，可松开转盘11，拔出分度定位销5，由转盘11带动工件一起转过20°后，将定位销5插入另一分度定位套中，然后顺时针拧动手柄7，将工件和转盘夹紧； 5．可拆卸夹具，并按照图1-5进行组装； 6. 清理实验台、装置、工具。
图1-5 螺旋夹紧图
1— 工件 2—定位销轴 3—挡销 4—定位套 5—分度定位销 6—手钮 7—手柄
8—衬套 9—开口垫圈 10—螺母 11—转盘 12—钻模套 13—夹具体
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四、实验说明及注意事项
本夹具为进行工件钻、铰孔工序的钻床夹具。 五 实验用仪器工具
工具：装卸/装配所用工具。 六 实验前的准备
预习实验报告，复习教材的相关章节。 机床夹具的基本组成：
（1） 定位元件及定位装置：用于确定工件正确位置的元件或装置。 （2） 夹紧元件及夹紧装置：用于固定工件已获得的正确位置的元件或装置。 （3） 导向及对刀元件。用于确定工件与刀具相互位置的元件。
（4） 在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液压等动力装置。 （5） 夹具体：用于将各种元件、装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。 （6） 其他元件及装置：根据加工需要来设置的元件或装置，
总体来说，对于一个具体的家具，定位、夹紧和夹具体三部分一般是不可缺少的。
（7） 夹紧力的计算 ：单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按下式计算：
FQL'r'tan1rztan(2)
其中，F—单个螺旋夹紧时产生的夹紧力(N)
Q—原始作用力 L—作用力臂(mm)
r’—螺旋副的当量摩擦半径(mm)，其值视螺旋副的结构形式而定
1—螺杆端部与工件键的摩擦角（°）
rz—螺纹中径之半（mm）
—螺纹升角（°）
''2—螺旋副的当量摩擦角（°），2=arctan(tan2/cos),式中2为螺旋副的摩擦角（°），为
螺纹牙型半角（°）
七 思考题
1、 分析本螺旋夹紧夹具机构的组成并分别指出定位、夹紧和夹具体三部分。
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实验二 液压夹具实验 1 联动夹紧夹具实验
一、
实验目的：
1、 进一步学习和掌握联动夹紧夹具原理，使用方法；掌握夹具的安装、调整。
2、 观察联动夹紧夹具的结构，认识其组成元件（定位元件、夹紧装置、夹具体等），了解它们的功
用。 二、实验装置及工量具
实验装置：一套完整的联动夹紧夹具组件及零件，组装图见附图3-4，如需详细图纸可联系我们。
图3-4 联动夹紧夹具
1—夹具体 2—支承 3—套 4—楔块 5—顶杆 6—压板 7—拉杆 8—工件 9—螺母
10—支铰 11—拉杆 12—三角 13—螺杆 14—销钉 15—盖板
三 、实验内容及步骤：
1．认识联动夹紧夹具实验的实验装置，拆卸夹具并进行组装；
2、点击“正向”按钮，油泵电机启动，延时3秒后夹具夹紧，3秒后夹具松开，再过3秒后油泵电机停止转动；
3、分析定位与夹紧原理；
4、清理实验设备、工量具及实验台。 四、实验说明及注意事项
本实验为多点液压夹紧，在装卸/装配夹具时不要拆卸液压缸及油路部分。 五、 实验前的准备
预习实验报告，复习教材的相关章节。
在夹紧机构设计中，常常遇到工件需要多点同时夹紧，或多个工件同时夹紧，有时需要使工件先可靠定位再夹紧，或者先锁定辅助支承再夹紧等等，这是为了操作方便、迅速、提高生产率，减轻劳动强度，就需要采用联动夹紧机构。 七 思考题
1分析本联动夹紧夹具机构的组成并分别指出定位、夹紧和夹具体三部分。
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2 铰链夹紧夹具实验
一 实验目的：
1 2
进一步学习和掌握铰链夹紧夹具原理，使用方法；掌握夹具的安装、调整。
观察铰链夹紧夹具的结构，认识其组成元件（定位元件、夹紧装置、夹具体等），了解它们的功用。
二、实验装置及工量具
实验装置： 一套铰链夹紧夹具，组装图见附图3-7，如需详细图纸请联系我们。
图5-1 铰链夹紧夹具
1—夹具体 2—垫块 3—连杆 4—连杆 5—连杆 6—杠杆 7—支承 8—压板 9—工件10—底座 11—推杆 `12—支承
三 、实验内容及步骤：
1、认识铰链夹紧夹具实验的实验装置，拆卸夹具并进行组装； 2、分析定位与夹紧原理；
3、清理实验设备、工量具及实验台。 四、实验说明及注意事项
本实验为液压夹紧，在装卸/装配夹具时不要拆卸液压缸及油路部分。 五 实验前的准备
预习实验报告，复习教材的相关章节。
铰链夹紧机构是一种增力机构，增力倍数较大，应用广泛。其夹紧力计算公式如下： F=Fkl21l11'2 QFtan (j)tan1'Fktan(j)tanl10l10铰链夹紧机构的特点是动作迅速，增力比大，易于改变力的作用方向。缺点是自锁性能差。 六 思考题
1分析本铰链夹紧夹具机构的组成并分别指出定位、夹紧和夹具体三部分。
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3 斜楔夹紧夹具实验
一、实验目的：
a) 进一步学习和掌握斜楔夹紧夹具原理，使用方法；掌握夹具的安装、调整。
a) 观察斜楔夹紧夹具的结构，认识其组成元件（定位元件、夹紧装置、夹具体等），了解它们
的功用。 二、实验装置及工量具
实验装置：一套完整的斜楔夹紧夹具组件及零件，组装图见附图3-10，如需详细图纸请联系我们。
图3-10 斜楔夹紧夹具
1—夹具体 2—套 3—导杆 4—滚轮 5—销轴 6—楔块
7—压板 8—套 9—套 10—支承
三 、实验内容及步骤：
1、认识斜楔夹紧夹具实验的实验装置，拆卸夹具并进行组装； 2、分析定位与夹紧原理；
3、清理实验设备、工量具及实验台。 四、实验说明及注意事项
本实验为液压夹紧，在装卸/装配夹具时不要拆卸液压缸及油路部分。 五 实验前的准备
斜楔夹紧机构的优点是有一定的扩力作用，可以方便地使力的方向改变90°，缺点是α较小，行程要长。 六 思考题
1分析本斜楔夹紧夹具机构的组成并分别指出定位、夹紧和夹具体三部分。
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