數(shù)控加工中工件的裝夾與定位

1、第第1章章 數(shù)控加工中工件的裝夾與定位數(shù)控加工中工件的裝夾與定位1.1 1.1 機床夾具的概述機床夾具的概述 （1 1）機床夾具的定義）機床夾具的定義 在機床上加工工件時，為了在工件的某一部分加工出復合工藝規(guī)程要求的表面，加工前需要使工件在機床上占有正確的位置，即定位。 使工件在加工過程中始終保持在原先確定的位置上，即加緊。 在機床上使工件占有正確的加工位置并使其在加工過程中始終保持不變的工藝裝備稱為機床夾具。 （2 2）機床夾具的組成）機床夾具的組成 由定位元件、夾緊裝置、安裝連接元件、導向元件、對刀元件和夾具體等幾部分組成。 定位元件 用于確定工件在夾具中的位置，使工件在加工是相對刀具及運

2、動軌跡有一個正確的位置。常用的定位元件有V形塊、定位銷、定位塊等。 夾緊裝置 用于保持工件在夾具中的既定位置。它通常包括夾緊元件（如壓板、壓塊）、增力裝置（如杠桿、螺旋、偏心輪）和動力源（如氣缸、液壓缸）等組成部分。 安裝連接元件 用于確定夾具在機床上的位置，從而保證工件與機床之間的正確加工位置。 導向元件和對刀元件 a. 用于確定刀具位置并引導刀具進行加工的元件，稱為導向元件。 b. 用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱為對刀元件，如對刀塊。 夾具體 是夾具的基礎件，用來連接夾具上各個元件或裝置，使之成為一個整體。 （3）機床夾具的作用與分類）機床夾具的作用與分類 機床夾具的作用 a.易于

3、保證工件的加工精度。 b.使用夾具可改變和擴大原機床的功能，實現(xiàn)“一機多用”。 c.使用夾具后，不僅省去劃線找正等輔助時間，而且有時還可采用高效率的多件、多位、機動夾緊裝置，縮短輔助時間，從而大大提高勞動生產(chǎn)率。 d.用夾具裝夾工件方便、省力、安全。 e.在批量生產(chǎn)中使用夾具時，由于勞動生產(chǎn)率的提高和允許使用技術等級較低的工人操作，故可明顯的降低生產(chǎn)成本。 機床夾具的分類 按使用機床類型分類，可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、加工中心夾具和其他機床夾具等。 按驅動夾具的動力源分類，可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具和自夾緊夾具等。 按其通用化程度，一般

4、可分為通用夾具、專用夾具、成組夾具以及組合夾具等。 a.通用夾具的結構、尺寸已規(guī)格化，且具有很大的通用性，無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可裝夾不同的工件。 b.專用夾具是針對某一工件的某一工序而專門設計和制造的。因為不考慮通用性，所以夾具可設計的結構緊湊，操作方便。 c.成組可調(diào)夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的，它是在加工某種工件后，經(jīng)過調(diào)整或更換個別定位元件和夾緊元件，即可加工另外一種工件的夾具。 d.組合夾具是一種由一套標準元件組裝而成的夾具。這種夾具用后可拆卸存放，當重新組裝時有可循環(huán)使用。 1.2 工件的定位 1.2.1 1.2.1 六點定位原理六點定位原理 若要使工件在夾具中獲得

5、唯一確定的位置，就需要在夾具上合理的設置相當于定位元件的六個支承點，使工件的定位基準與定位元件緊貼接觸，即可消除工件的所有六個自由度，這就是工件的六點定位原理。 1.2.2 六點定位原理的應用 完全定位 工件的六個自由度全部被夾具中的定位原件所限制，而在夾具中占有完全確定的唯一位置，稱為完全定位。 不完全定位 根據(jù)工件加工表面的不同加工要求，定位支承點的數(shù)目可以少于六個。 欠定位 按照加工要求應該限制的自由度沒有被限制的定位稱為欠定位。欠定位是不允許的。 過定位 工件的一個或幾個自由度被不同的定位元件重復限制的定位稱為過定位。 1.2.3 1.2.3 定位與夾緊的關系定位與夾緊的關系 定位與夾

6、緊的任務是不同的，兩者是不能互相取代。定位時，必須是工件的定位基準緊貼在夾具的定位元件，否則不稱其是定位，而夾緊則是工件不離開定位元件。 1.3 定位基準的選擇原則 設計基準是在零件圖上用以確定其他點、線、面位置的基準。它是標注尺寸的起點。 在零件加工、測量和裝配過程中所用的基準，稱為工藝基準。按用途可分為定位基準、工序基準、測量基準和裝配基準。 定位基準是在加工時，用以確定零件在機床夾具中的正確位置所采用的基準；它是工件與夾具定位元件直接接觸的點、線、面。 工序基準是在工藝文件上用以標注被加工表面位置的基準。 測量基準是零件檢驗時，用以測量已加工表面尺寸及位置的基準；裝配基準是裝配時用以確定

7、零件在機器中位置的基準。 1.3.1 1.3.1 粗定位基準選擇粗定位基準選擇 選擇粗基準時，必須要達到以下兩個基本要求：其一，應保證所有的加工表面都有足夠的加工余量；其二，應保證工件加工表面和不加工表面之間具有一定的位置精度。粗基準的選擇原則如下： （1）互相位置要求原則 （2） 加工余量合理分配 （3） 重要表面原則 （4） 不重復使用原則 （5） 便于工件裝夾原則 1.3.2 精基準的選擇原則精基準的選擇原則 （1） 基準重合原則 （2） 基準統(tǒng)一原則 （3） 自為基準原則 （4） 互為基準原則 （5） 便于裝夾原則 如圖1-16（a）所示零件，欲加工孔3，其設計基準是面2，要求保證尺寸

8、A。在用調(diào)整法加工時，若以面1為定位基準見圖1-16（b），則直接保證的尺寸是C，尺寸A是通過控制尺寸B來間接保證的。因此，尺寸A的公差為： 由此可以看出，尺寸A的加工誤差增加了一個從定位基準（面1）到設計基準（面2）之間尺寸B的誤差，這個誤差就是基準不重合誤差。由于基準不重合誤差的存在，只有提高本道工序尺寸C的加工精度，才能保證尺寸A的精度；當本道工序C的加工精度不能滿足要求時，還需提高前道工序尺寸B的加工精度，這就增加了加工的難度。 若按1-16（c）所示面2定位，則符合基準重合原則，可以直接保證尺寸A的精度。 應用基準重合原則時，要具體情況分析。定位過程中產(chǎn)生的基準不重合誤差，是在用夾具

9、裝夾、調(diào)整法加工批工件時產(chǎn)生的。若用試切法加工，設計要求的尺寸一般可直接測量，不存在基準不重合誤差的問題。在帶有自動測量的數(shù)控機床上加時，可在工藝中安排坐標系檢查工步，即每個零件加工前由CNC系統(tǒng)測量頭檢測設計基準并自動計算、修正坐標值，消除基準不重合誤差。在這種情況下，可不必尊筆循基準重合原則。1.4 1.4 常見定位方式及定位元件常見定位方式及定位元件 （1）平面定位 工件以平面作為定位基準時，所用定位元件一般可分為“基本支承”和“輔助支承”兩類。“基本支承”用來限制工件的自由度，具有獨立定位的作用?！拜o助支承”用來加強工件的支承剛性，不起限制工件自由度的作用。 基本支承 有固定、可調(diào)、自

10、位三種型式，它們的尺寸結構已系列化、標準化，可在夾具設計手冊中查用。 1）固定支承定位元件裝在夾具上后，一般不再拆卸或調(diào)節(jié)，有支承釘與支承板兩種。 2）可調(diào)支承定位元件在定位過程中，支承釘?shù)母叨瓤筛鶕?jù)需要調(diào)整 。 3）自位支承（浮動支承 ）定位元件在定位過程中，能自動調(diào)整位置。 輔助支承 輔助支承用于提高工件裝夾剛度和穩(wěn)定性而不起定位作用。 (2) 外圓柱面定位 工件以外圓柱面作為定位基準時，常用V形塊、半圓套、定位套、支承板、錐套和三爪自定心卡盤等定位元件作為中心定位方法。 （3） 圓孔定位 工件以圓孔定位時，常用的定位元件有定位銷、圓柱心軸和圓錐銷。 （4） 一面兩孔定位 一面兩孔定位是數(shù)

11、控銑床加工過程中最常用的定位方式之一，即以工件上的一個較大平面和平面上相距較遠的兩個孔組合定位。 1.5 1.5 定位誤差定位誤差 在金屬切削加工過程中，能否保證工件的加工精度，取決于刀具與工件之間正確的互相位置，而影響這個正確位置關系的誤差因素有以下幾種： （1）定位誤差 （2）加工過程誤差（加工方法誤差） （3）安裝誤差和調(diào)整誤差 1.5.11.5.1定位誤差的分析和計算方法定位誤差的分析和計算方法 （1） 定位誤差包括基準位移誤差和基準不重合誤差 基準位移誤差 定位基準相對于其理想位置的最大變動量，稱為基準位移誤差?；鶞饰灰普`差是由定位副的制造誤差造成的。 當心軸水平放置時，工件在自重作

12、用下與心軸固定單邊接觸見圖1-32（b），此時基準位移誤差為： 當心軸垂直放置時，工件與心軸任意邊接觸見圖1-32（c），此時基準位移誤差為： 基準不重合誤差 定位基準和工序基準不重合而造成的加工誤差，稱為基準不重合誤差 。 （2） 定位誤差的計算方法 計算定位誤差時，現(xiàn)分別計算出基準不重合誤差 。和基準位移誤差 ，然后根據(jù)具體情況按下述方法進行合成得到定位誤差 。 當工序基準不在定位面上時, 當工序基準在定位面上時， 當基準位移和基準不重合引起的加工尺寸變化方向相同時，取“+”；反之取“-”。BYD (3) 幾種典型定位方式的定位誤差 工件以平面定位 定位基準位平面時，其定位誤差主要是由基準

13、不重合誤差引起的，一般不計算基準位移誤差。 工件以圓孔定位 工件以圓孔表面為定位基準時的定位誤差，與工件圓孔的制造精度、定位元件的放置形式、工件圓孔與定位元件的配合性質(zhì)和工序基準與定位基準是否重合等因素密切相關。 工件以外圓在V形塊上定位時的定位誤差 銑削如圖1-34（a）所示軸的鍵槽時，工件以外圓柱面在V形塊上定位見圖1-34（b），定位基準是工件外圓軸心線，因工件外圓柱面直徑有制造誤差，導致工件在垂直方向上的基準唯一誤差為： 工件以一面兩空定位時的定位誤差 一面兩孔定位時，定位誤差主要是基準位移誤差的計算，這時定位基準是兩孔中心的連線，限位基準是兩銷中心的連線?；鶞饰灰普`差有移動和轉動兩種

14、可能。1.6 1.6 工件的夾緊工件的夾緊 1.6.1 1.6.1 夾緊裝置的組成和基本要求夾緊裝置的組成和基本要求 （1）夾緊裝置由力源裝置、中間傳力結構、夾緊元件與夾緊機構組成。 力源裝置 力源裝置是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。 中間傳力結構 中間傳力結構是介于力源和夾緊元件之間的中間機構。它把力源裝置的夾緊作用力傳遞給夾緊元件，然后由夾緊元件最終完成對工件的夾緊。 夾緊元件與夾緊機構 夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件，通過它和工件受壓面的直接接觸而完成夾緊動作；對于手動夾緊裝置來說，夾緊機構則由中間傳力機構和夾緊元件所組成。 （2） 夾緊裝置具備的基本要求 加緊過程可靠，不改變工件定位后所占據(jù)

15、的正確位置。 夾緊力的大小適當，既要保證工件在加工過程中其位置穩(wěn)定不變、振動小，又要使工件不會產(chǎn)生過大的夾緊變形。 操作簡單方便、省力、安全。 結構性好，夾緊裝置的結構力求簡單、緊湊，便于制造和維修。 （3）夾緊力方向和作用點的選擇 夾緊力應朝向主要定位基準。 夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內(nèi)，并靠近支承元件的幾何中心。 夾緊力方向應有利于減小夾緊力大小。 夾緊力的方向和作用點應施加在工件剛性較好的方向和部位。 夾緊力作用點應盡量靠近工件加工表面。 1.7 1.7 數(shù)控機床典型夾具簡介數(shù)控機床典型夾具簡介1.7.11.7.1 車床夾具車床夾具 （1）三爪自定心卡盤 三爪自定心卡盤時車床上最常見的自定心夾具。 （2）四爪單動卡盤 四爪單動卡盤也是車床上最常見的夾具，它適用于裝夾形狀不規(guī)則或大型