數控加工工藝教（學）案

..課題：第一章數控機床第一節(jié)數控機床的工作原理及組成課次：第一次教學方法：板書、講授教學目的及要求：掌握數控機床的工作原理教學重難點：數控機床的原理及組成教學小結：初步認識數控車床是怎樣工作的導入新課：同學們,大家好,我們學習的是數控機床,有沒有人知道數控機床是個什么東西,大家一定會說,加工工件的機器。還有呢,現(xiàn)在我們就正式開始學習數控機床的工作原理以及它的組成講授新課：一、數控機床的工作原理機床本體伺服機構數控裝置圖樣程序機床本體伺服機構數控裝置圖樣程序工件〔1、根據零件圖樣進行各項準備?！?、按規(guī)定格式編制出加工程序?！?、將加工程序以代碼形式完整記錄在信息介質上?！?、將代碼轉變?yōu)殡娦盘栞敵??！?、數控裝置將結果以脈沖信號形式向伺服系統(tǒng)發(fā)出執(zhí)行信號。〔6、伺服系統(tǒng)向執(zhí)行電機驅動機床進給機構發(fā)出嚴格指令。二、數控機床的組成機床本體伺服機構數控裝置控機床本體伺服機構數控裝置控制裝置輔助控制裝置輔助控制裝置檢測裝置檢測裝置圖1-1數控機床組成示意圖1.控制介質紙帶、磁帶、磁盤、鍵盤控制介質上存儲著加工零件所需要的全部操作信息和刀具相對工件的移動信息.2、數控裝置數控裝置是由專用計算機或通用計算機所組成?？刂葡到y(tǒng)的主要作用是對輸入的零件加工程序進行數字運算和邏輯運算,然后向伺服系統(tǒng)發(fā)出控制信號。3、伺服機構伺服系統(tǒng)的主要作用是根據數控系統(tǒng)發(fā)出的控制信號驅動執(zhí)行元件運動。4、輔助控制裝置輔助控制裝置是介于數控裝置和機床機械、液壓部件之間的強電控制裝置。5、檢測反饋裝置檢測反饋裝置將數控機床各個坐標軸的實際位移量、速度參數檢測出來,轉換成電信號,并反饋到機床的數控裝置中。6、機床本體機床本體是數控機床的主體,是用于完成各種切削加工的機械部分,包括主運動部件、進給運動執(zhí)行部件和床身、立柱、支承部件等。課外作業(yè)：P271、2課題：第二節(jié)數控機床的分類課次：第二次教學方法：板書、講授教學目的及要求：掌握數控機床的分類教學重難點：數控機床的分類與伺服系統(tǒng)的分類教學小結：數控機床的種類很多,可以按不同的方法對數控機床進行分類復習舊課：上節(jié)課我們學習了數控機床的工作原理和組成導入新課：這節(jié)課我們進一步的學習數控機床的分類講授新課：數控機床的分類介紹數控機床的種類很多,可以按不同的方法對數控機床進行分類：

一、按工藝用途可分為：

數控車床、數控銑床、數控鉆床、數控磨床、數控鏜銑床、數控電火花加工機床、數控線切割機床、數控齒輪加工機床、數控沖床、數控液壓機等各種用途的數控機床。

二、按控制運動方式分類：

1點位控制數控機床：數控系統(tǒng)只控制刀具從一點到另一點的準確位置,而不控制運動軌跡,各坐標軸之間的運動是不相關的,在移動過程中不對工件進行加工〔圖1。這類數控機床主要有數控鉆床、數控坐標鏜床、數控沖床等。

2直線控制數控機床：數控系統(tǒng)除了控制點與點之間的準確位置外,還要保證兩點間的移動軌跡為一直線,并且對移動速度也要進行控制,也稱點位直線控制〔圖2。這類數控機床主要有比較簡單的數控車床、數控銑床、數控磨床等。單純用于直線控制的數控機床已不多見。

3輪廓控制數控機床：輪廓控制的特點是能夠對兩個或兩個以上的運動坐標的位移和速度同時進行連續(xù)相關的控制,它不僅要控制機床移動部件的起點與終點坐標,而且要控制整個加工過程的每一點的速度、方向和位移量,也稱為連續(xù)控制數控機床〔圖3。這類數控機床主要有數控車床、數控銑床、數控線切割機床、加工中心等。三、按同時控制且相互獨立的軸數1.二坐標機床2.三坐標數控機床3.二軸半坐標數控機床4.多坐標數控機床四、按伺服控制方式分：

1開環(huán)控制數控機床：這類機床不帶位置檢測反饋裝置,通常用步進電機作為執(zhí)行機構。輸入數據經過數控系統(tǒng)的運算,發(fā)出脈沖指令,使步進電機轉過一個步距角,再通過機械傳動機構轉換為工作臺的直線移動,移動部件的移動速度和位移量由輸入脈沖的頻率和脈沖個數所決定。圖4

開環(huán)控制系統(tǒng)框圖2半閉環(huán)控制數控機床：在電機的端頭或絲杠的端頭安裝檢測元件〔如感應同步器或光電編碼器等,通過檢測其轉角來間接檢測移動部件的位移,然后反饋到數控系統(tǒng)中。由于大部分機械傳動環(huán)節(jié)未包括在系統(tǒng)閉環(huán)環(huán)路內,因此可獲得較穩(wěn)定的控制特性。其控制精度雖不如閉環(huán)控制數控機床,但調試比較方便,因而被廣泛采用。圖5

半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖3閉環(huán)控制數控機床：這類數控機床帶有位置檢測反饋裝置,其位置檢測反饋裝置采用直線位移檢測元件,直接安裝在機床的移動部件上,將測量結果直接反饋到數控裝置中,通過反饋可消除從電動機到機床移動部件整個機械傳動鏈中的傳動誤差,最終實現(xiàn)精確定位。圖6

閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖五、主要數控機床介紹1.數控車床2.數控銑床3.加工中心4.數控鉆床5.數控磨床6.數控電火花成形機床7.數控線切割機床課外作業(yè)：P274課題：第三節(jié)機床坐標系和工作坐標系課次：第三次教學方法：板書、講授教學目的及要求：掌握數控機床的機床坐標系和工作坐標系教學重難點：數控機床坐標的軸向教學小結：數控車床一般有兩個軸向,用X、Z表示,數控銑或加工中心是多軸的復習舊課：上節(jié)課我們學習了機床的分類,從不同的角度分不同的種類導入新課：這節(jié)課我們來學習非常重要的一個知識點,那就是機床的坐標系講授新課：一、數控機床的坐標系1確定原則〔3052-82

1．刀具相對靜止、工件運動的原則：這樣編程人員在不知是刀具移近工件還是工件移近刀具的情況下,就可以依據零件圖紙,確定加工的過程。2．標準坐標系原則：即機床坐標系確定機床上運動的大小與方向,以完成一系列的成形運動和輔助運動。3．運動方向的原則：數控機床的某一部件運動的正方向,是增大工件與刀具距離的方向。2坐標的確定

1．Z坐標標準規(guī)定,機床傳遞切削力的主軸軸線為Z坐標〔如：銑床、鉆床、車床、磨床等；如果機床有幾個主軸,則選一垂直于裝夾平面的主軸作為主要主軸；如機床沒有主軸〔龍門刨床,則規(guī)定垂直于工件裝夾平面為Z軸。

2．X坐標X坐標一般是水平的,平行于裝夾平面。對于工件旋轉的機床〔如車、磨床等,X坐標的方向在工件的徑向上；對于刀具旋轉的機床則作如下規(guī)定：當Z軸水平時,從刀具主軸后向工件看,正X為右方向。當Z軸處于鉛垂面時,對于單立柱式,從刀具主軸后向工件看,正X為右方向；龍門式,從刀具主軸右側看,正X為右方向。

3．Y、A、B、C及Ｕ、Ｖ、Ｗ等坐標由右手笛卡兒坐標系來確定Y坐標,A,B,C表示繞X,Y,Z坐標的旋轉運動,正方向按照右手螺旋法則〔見圖１。

若有第二直角坐標系,可用Ｕ、Ｖ、Ｗ表示。

4．坐標方向判定

當某一坐標上刀具移動時,用不加撇號的字母表示該軸運動的正方向；當某一坐標上工件移動時,則用加撇號的字母〔例如：A’、X’等表示。加與不加撇號所表示的運動方向正好相反。圖１右手直角笛卡兒坐標系圖2數控二坐標車床圖3數控臥式銑床

二、機床坐標系和工件坐標系機床坐標系不能直接用來供用戶編程,它是幫助機床生產廠家確定機床參考點〔零點的。機床參考點由廠家設定后,用戶不得隨意改變,否則影響機床的精度。

供用戶編程的工件坐標系〔編程坐標系和機床坐標系通過機床零點發(fā)生聯(lián)系。課外作業(yè)：P276課題：第四節(jié)數控機床的機械結構課次：第四次教學方法：板書、講授教學目的及要求：了解數控機床的結構,是由哪幾部分構成的,這些組成分別有什么作用教學重難點：數控機床的主傳動系統(tǒng)、滾珠絲杠螺母副系統(tǒng)教學小結：數控機床的構成學完以后,機床的運動方式及工作原理就更加清晰了復習舊課：上節(jié)課我們學的是非常適用的一個知識點,那就是坐標系導入新課：這節(jié)課我們進一步學習機床的構成講授新課：一、數控機床的主體機構有以下特點：1>由于采用了高性能的無級變速主軸及伺服傳動系統(tǒng),數控機床的極限傳動結構大為簡化,傳動鏈也大大縮短；2>為適應連續(xù)的自動化加工和提高加工生產率,數控機床機械結構具有較高的靜、動態(tài)剛度和阻尼精度,以及較高的耐磨性,而且熱變形?。?>為減小摩擦、消除傳動間隙和獲得更高的加工精度,更多地采用了高效傳動部件,如滾珠絲杠副和滾動導軌、消隙齒輪傳動副等；4>為了改善勞動條件、減少輔助時間、改善操作性、提高勞動生產率,采用了刀具自動夾緊裝置、刀庫與自動換刀裝置及自動排屑裝置等輔助裝置。二、根據數控機床的適用場合和機構特點,對數控機床結構因提出以下要求：1.較高的機床靜、動剛度數控機床是按照數控編程或手動輸入數據方式提供的指令自動進行加工的。由于機械結構<如機床床身、導軌、工作臺、刀架和主軸箱等>的幾何精度與變形產生的定位誤差在加工過程中不能為地調整與補償,因此,必須把各處機械結構部件產生的彈性變形控制在最小限度內,以保證所要求的加工精度與表面質量。為了提高數控機床主軸的剛度,不但經常采用三支撐結構,而且選用鋼性很好的雙列短圓柱滾子軸承和角接觸向心推力軸承鉸接出相信忒力軸承,以減小主軸的徑向和軸向變形。為了提高機床大件的剛度,采用封閉界面的床身,并采用液力平衡減少移動部件因位置變動造成的機床變形。為了提高機床各部件的接觸剛度,增加機床的承載能力,采用刮研的方法增加單位面積上的接觸點,并在結合面之間施加足夠大的預加載荷,以增加接觸面積。這些措施都能有效地提高接觸剛度。為了充分發(fā)揮數控機床的高效加工能力,并能進行穩(wěn)定切削,在保證靜態(tài)剛度的前提下,還必須提高動態(tài)剛度。常用的措施主要有提高系統(tǒng)的剛度、增加阻尼以及調整構件的自振頻率等。試驗表明,提高阻尼系數是改善抗振性的有效方法。鋼板的焊接結構既可以增加靜剛度、減輕結構重量,又可以增加構件本身的阻尼。因此,近年來在數控機床上采用了鋼板焊接結構的床身、立柱、橫梁和工作臺。封砂鑄件也有利于振動衰減,對提高抗振性也有較好的效果。2.減少機床的熱變形在內外熱源的影響下,機床各部件將發(fā)生不同程度的熱變形,使工件與刀具之間的相對運動關系遭到破環(huán),也是機床季度下降。對于數控機床來說,因為全部加工過程是計算的指令控制的,熱變形的影響就更為嚴重。為了減少熱變形,在數控機床結構中通常采用以下措施。減少發(fā)熱,機床內部發(fā)熱時產生熱變形的主要熱源,應當盡可能地將熱源從主機中分離出去?？刂茰厣?在采取了一系列減少熱源的措施后,熱變形的情況將有所改善。但要完全消除機床的內外熱源通常是十分困難的,甚至是不可能的。所以必須通過良好的散熱和冷卻來控制溫升,以減少熱源的影響。其中部較有效的方法是在機床的發(fā)熱部位強制冷卻,也可以在機床低溫部分通過加熱的方法,使機床各點的溫度趨于一致,這樣可以減少由于溫差造成的翹曲變形。三、數控機床布局的特點1.滿足多刀加工的布局,如圖7-1特點：多刀同時運動,可同時加工,有刀架,可自動轉位換刀2.滿足換刀要求的布局,如圖7-2,7-3特點：每次只有一把刀進行加工,可自動換刀,有刀庫、機械手3.滿足多坐標聯(lián)動要求的布局,如圖7-4〔五軸聯(lián)動,7-5a,b4.適應快速換刀要求的布局,如圖7-6,7-7特點：換刀速度快,效率提高5.適應多工位加工要求布局,如圖7-8特點：多工位同時加工,可實現(xiàn)多面同時加工,效率高6.適應可換工作臺要求的布局,如圖7-9特點：有兩個工作臺,一個進行加工,另一個可同時裝卸工件,減少輔助時間,提高效率7.工件不移動的布局,如圖7-10特點：工作臺固定不動,機床立柱移動,適用于大型工件8.為提高剛度,減小熱變形要求的布局,如圖7-11特點：采用框架式立柱結構,減少熱變形,提高精度9.龍門式雙立柱加工中心,如圖7-12特點：用于加工較大工件,剛性好,熱變形小四、數控機床的主傳動系統(tǒng)一.主傳動變速方式數控機床主傳動系統(tǒng)主要有三種配置方式：1．帶有變速齒輪的主傳動2．通過帶傳動的主傳動3．由主軸電機直接驅動二.主軸部件結構1.主軸的支承數控機床主軸軸承配置三種主要形式。a>為前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和600角接觸雙列向心推力球軸承,后支承采用成隊向心推力球軸承。b>前支承采用多個高精度向心推力球軸承。c>前支承采用雙列圓錐滾子軸承,后支承為單列圓錐滾子軸承2.主軸內部刀具自動夾緊機構3．主軸準停裝置三.滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠副的優(yōu)點是：1>摩擦系數小,傳動效率高；2>靈敏度高,傳動平穩(wěn),不易產生爬行,隨動精度和定位精度高；3>磨損小,壽命長,精度保持性好；4>可通過預緊和間隙消除措施提高軸間剛度和反向精度；5>運動具有可逆性。四．滾動導軌滾動導軌塊：塊內有許多滾柱,在導軌塊內部作循環(huán)運動,如圖7-41,滾動導軌塊通常在固定在床身上的鑲鋼導軌條上滾動。五．自動換刀數控機床主軸部件設有準停裝置,其作用是使主軸每次都準確地停止在固定的周向位置上,以保證換刀時主軸上的端面鍵能對準刀夾上的鍵槽,同時使每次裝刀時刀夾與主軸的相對位置不變,提高刀具的重復安裝精度,從而提高孔加工時孔徑的一致性。課外作業(yè)：P2715課題：第五節(jié)數控系統(tǒng)及數控機床的發(fā)展課次：第五次教學方法：板書、講授教學目的及要求：了解數控機床的發(fā)展過程教學重難點：數控機床的特點教學小結：初步認識數控車床是怎樣工作的復習舊課：上節(jié)我們學習了數控機床的構成導入新課：這節(jié)我們來學習數控機床的特點及發(fā)展講授新課：一、數控機床的特點1.具有高度柔性2.加工精度高、質量穩(wěn)定、可靠3．加工生產效率高4.改善勞動條件5.利于生產管理現(xiàn)代化二、數控系統(tǒng)1.FANUC系統(tǒng)2.SIEMENS系統(tǒng)3.華中數控系統(tǒng)4.北京航天數控系統(tǒng)5.開放式數控系統(tǒng)介紹三、數控機床的發(fā)展1.高速切削2．高精加工3.復合化加工4.控制智能化5.互聯(lián)網絡化6.計算機集成制造系統(tǒng)課題：第二章數控加工工藝基礎第一節(jié)生產過程和工藝過程課次：第六次教學方法：板書、講授教學目的及要求：掌握加工工藝中的基本概念教學重難點：生產過程和工藝過程機械加工工藝過程的組成教學小結：初步認識數控車床是怎樣工作的復習舊課：通過上一章的學習,我們對數控機床有了一個基本的了解導入新課：在這一節(jié)的學習中我們將學習什么是加工工藝,什么是數控加工工藝講授新課：一、基本概念1.生產過程和工藝過程1．生產過程機械產品的生產過程是將原料轉變?yōu)槌善返娜^程,它一般包括原材料的運輸和保管、生產技術準備、毛坯制造、機械加工、熱處理、產品的裝配、機器的檢驗調試及油漆和安裝等。2．工藝過程工藝過程是指生產過程中直接改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等,使其成為成品或半成品的過程。3.機械加工工藝過程采用機械加工的方法,直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量,使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。2.機械加工工藝過程的組成1．工序一個或一組工人,在一個工作地點對同一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程,稱為工序。劃分工序的主要依據是設備<或工作地點>是否變動和加工是否連續(xù),若改變其中任意一個就構成另一個工序?！踩鐖D4—1、〔表4—1和表4—22．安裝安裝是指工件在加工之前,在機床或夾具上占據正確的位置〔即為定位,然后加以夾緊的過程。在一個工序中,工件可能安裝一次,也可能需要安裝幾次?！脖?—1工序1和工序23.工位為完成一定的工序內容,一次裝夾工件后,工件〔或裝配單元與夾具或機床的可動部分一起相對刀具或機床的固定部分所占據的每一個位置,稱為工位。為了減少工件的安裝次數,常采用各種回轉工作臺、回轉夾具或移動夾具,使工件在一次安裝中,先后處于幾個不同的位置進行加工,不僅縮短了裝夾工件的時間,而且提高了加工精度和生產效率。<如圖4—2>4.工步在加工表面〔或裝配時的連接面和加工〔或裝配工具都不變的情況下,所連續(xù)完成的那一部分工序稱為工步。劃分工步的依據是加工表面和工具是否變化?！脖?—1工序1一次安裝中連續(xù)進行的若干相同的工步看作是一個工步。<圖4—3>用幾把刀具同時加工一個零件上的幾個表面的工步,稱為復合工步。〔如圖4—4在數控加工中,有時將在一次安裝下用一把刀具連續(xù)切削零件的多個表面劃分為一個工步。5.進給進給也稱走刀。在一個工步中,由于余量較大或其他原因,需要用同一把刀具對同一表面進行多次切削,這樣,刀具對工件每切削一次就稱為一次進給。<如表4—2工序4>二、生產綱領、生產類型1.生產綱領是指企業(yè)在計劃期內應當生產的產品產量和進度計劃。計劃期常定為一年,所以生產綱領也稱年產量。2．生產類型<1>單件生產產品的品種繁多,而每個品種數量較少,各工作地加工對象很少有重復生產。<2>大量生產產品的品種少,產量大,大多數工作地點長期進行某種零件的某道工序的重復加工。<3>成批生產一年中分批輪流地制造若干種不同的產品,每種產品有一定的數量,生產對象周期性地重復,而每批所制造的相同零件的數量,稱為批量。單件小批生產：小批生產在工藝方面接近單件生產,二者常相提并論,稱為單件小批生產。大批大量生產：大批生產在工藝特征方面接近于大量生產,常合稱為大批大量生產中批生產：中批生產的工藝特征介于單件生產和大批生產之間課外作業(yè)：P511課題：第二節(jié)數控加工工藝設計課次：第七次教學方法：板書、講授教學目的及要求：數控加工內容的選擇教學重難點：適于數控加工的內容和不適于數控加工的內容教學小結：初步認識數控車床是怎樣工作的復習舊課：上節(jié)課我們學習了加工工藝的一系列概念導入新課：這節(jié)課我們接著看加工工藝設計講授新課：一、數控加工內容的選擇1.適于數控加工的內容<1>通用機床無法加工的內容應作為優(yōu)先選擇內容；<2>通用機床難加工,質量也難以保證的內容應作為重點選擇內容；<3>通用機床加工效率低、工人手工操作勞動強度大的內容,可在數控機床尚存在富裕加工能力時選擇。2.不適于數控加工的內容<1>占機調整時間長的加工內容。如以毛坯的粗基準定位來加工第一個精基準的工序。<2>加工部位分散,不能在一次安裝中完成加工的其他零星加工表面,需要多次安裝、設置原點。這時,采用數控加工很麻煩,效果不明顯,可安排通用機床加工；<3>按某些特定的制造依據<如樣板等>加工的型面輪廓。主要原因是獲取數據困難,易于與檢驗依據發(fā)生矛盾,增加了程序編制的難度。<4>加工余量大而又不均勻的粗加工。此外,在選擇和決定加工內容時,也要考慮生產批量、生產周期、工序間周轉情況等等。二、數控加工工藝性分析1、尺寸標注應符合數控加工的特點

在數控編程中,所有點、線、面的尺寸和位置都是以編程原點為基準的。因此零件圖樣上最好直接給出坐標尺寸,或盡量以同一基準引注尺寸。

2、幾何要素的條件應完整、準確

在程序編制中,編程人員必須充分掌握構成零件輪廓的幾何要素參數及各幾何要素間的關系。因為在自動編程時要對零件輪廓的所有幾何元素進行定義,手工編程時要計算出每個節(jié)點的坐標,無論哪一點不明確或不確定,編程都無法進行。但由于零件設計人員在設計過程中考慮不周或被忽略,常常出現(xiàn)參數不全或不清楚,如圓弧與直線、圓弧與圓弧是相切還是相交或相離。所以在審查與分析圖紙時,一定要仔細核算,發(fā)現(xiàn)問題及時與設計人員聯(lián)系。

3、定位基準可靠在數控加工中,加工工序往往較集中,以同一基準定位十分重要。因此往往需要設置一些輔助基準,或在毛坯上增加一些工藝凸臺。4、統(tǒng)一幾何類型及尺寸

零件的外形、內腔最好采用統(tǒng)一的幾何類型及尺寸,這樣可以減少換刀次數,還可能應用控制程序或專用程序以縮短程序長度。零件的形狀盡可能對稱,便于利用數控機床的鏡向加工功能來編程,以節(jié)省編程時間。三、數控加工工序設計的主要任務是進一步把本工序的加工內容、切削用量、工藝裝備、定位夾緊方式及刀具運動軌跡確定下來,為編制加工程序作好準備。課外作業(yè)：P514課題：第三節(jié)定位基準的選擇課次：第八次教學方法：板書、講授教學目的及要求：掌握數控車床的工作原理教學重難點：定位基準的選擇教學小結：定位基準的分類及選擇復習舊課：上節(jié)我們學習了加工工藝設計導入新課：這節(jié)我們學習定位基準的選擇講授新課：一、基準的分類

<1>設計基準——零件圖上的基準——尺寸→尺寸線的起點

相互位置→基準符號

<2>工藝基準——工藝中用的基準——①工序基準

②定位基準

③測量基準

④裝配基準二、定位基準的選擇——毛坯面定位→粗基準

已加工面定位→精基準

<1>精基準的選擇——可靠保證主要加工表面間的相互位置精度

1基準重合原則——選設計基準為定位基準

2基準統(tǒng)一原則——盡可能在多數工序中用一組精基準定位

3定位穩(wěn)定準確,簡單方便的原則——選面大、精度高的面為精基準

4互為基準原則——為加工余量均勻,位置精度高——反復加工

5自為基準原則——要求余量小而均勻——選加工面本身為精基準

輔助基準——人為制造的基準——工藝需要而作的工藝凸臺、中心孔

提高精度——一面兩孔定位

<2>粗基準選擇——可靠方便地加工精基準

1保證不加工面與加工面間的位置關系——選擇不加工面作粗基準

2定位穩(wěn)定可靠,簡單方便——選大面、平整面,無缺陷

3合理分配各面加工余量——①應保證各加工面有足夠的余量

②某些重要面使其加工余量均勻

4同一方向上的粗基準原則上只允許使用一次

課外作業(yè)：P516課題：第四節(jié)數控加工工藝路線設計課次：第九次教學方法：板書、講授教學目的及要求：掌握加工方案的選擇加工階段的劃分教學重難點：加工方案的選擇加工階段的劃分教學小結：加工方案的選擇、加工階段的劃分、切削加工順序的安排原則、工序劃分原則加工余量復習舊課：上節(jié)我們學習定位基準的選擇導入新課：這節(jié)我們學習加工方案的選擇、加工階段的劃分、切削加工順序的安排原則、工序劃分原則加工余量講授新課：一、加工方案的選擇1.典型零件表面的加工方法1外圓面的加工方法常用的有車削和磨削。當表面粗糙度要求較高時,還要經光整加工。①車削是加工外圓表面的主要方法。小批量生產時,在臥式車床上進行；大批量生產時,多采用高效率的液壓仿形車床或多刀半自動車床。最終工序為車削的加工方案,適用于除淬火鋼以外的各種金屬。②磨削是精加工外圓表面的重要方法。最終工序為磨削的加工方案,適用于淬火鋼、未淬火鋼和鑄鐵,不適用于有色金屬。③對于精度要求高的如精密的主要外圓面還需要光整加工,如研磨、超精磨及超精加工等,為提高生產效率和加工質量,一般在光整加工前進行精磨。④最終工序為精細車或金剛車的加工方案,適用于要求較高的有色金屬的精加工。⑤對表面粗糙度要求高,而尺寸精度要求不高的外圓,可采用滾壓或拋光。2內孔的加工方法有鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、拉孔、磨孔和光整加工。一般采用鉆、擴、鉸,D>20mm的孔采用鏜削加工,有些盤類的孔采用拉削加工。精度要求高的孔有時采用磨削加工。3平面加工平面的加工方法常用的有：刨削、銑削、磨削、車削和拉削。精度要求高的平面還需要經過研磨或刮削加工。①刨削加工的特點是刀具結構簡單、機床調整方便。在龍門刨床上可以利用幾個刀架,在一次裝夾中同時或依次完成若干個表面的加工。精刨還可以代替刮削。②銑削生產率高于刨削,在中批以上生產中多用銑削加工平面。當加工尺寸較大的箱體平面時,常在多軸龍門銑床上,用幾把銑刀同時加工幾個平面。<如圖4—7③平面磨削和拉削的加工質量比刨和銑都高。生產批量較大時,平面常用磨削或拉削來精加工。磨削適用于直線度及表面粗糙度要求高的淬硬工件和薄片工件,也適用于未淬硬鋼件上面積較大的平面的精加工。但不宜加工塑性較大的有色金屬。還常采用組合磨削來精加工平面〔圖4—8。拉削平面適用于大批量生產中的加工質量要求較高且面積較小的平面。④車削主要用于回轉體零件的端面的加工,以保證端面與回轉軸線的垂直度要求。⑤最終工序為刮研的加工方案多用于單件小批量生產中配合表面要求高且不淬硬平面的加工。當批量較大時可用寬刀細刨代替刮研。寬刀細刨特別適用于加工象導軌面這樣的狹長平面。⑥最終工序為研磨的加工方案適用于高精度、小表面粗糙度的小型零件的精密平面,如量規(guī)等精密量具的表面。二、加工階段的劃分<1>粗加工階段在這一階段中要切除大量的加工余量,使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品,因此主要目標是提高生產率。<2>半精加工階段在這一階段中應為主要表面的精加工作好準備<達到一定加工精度,保證一定的加工余量>,并完成一些次要表面的加工<鉆孔、攻螺紋、銑鍵槽等>,一般在熱處理之前進行。〔3精加工階段保證各主要表面達到圖樣規(guī)定的尺寸精度和表面粗糙度要求,主要目標是全面保證加工質量?！?光整加工階段對于零件上精度要求很高,表面粗糙度值要求很小<1T6及IT6以上,Ra≤0.2μm>的表面,還需進行光整加工。主要目標是以提高尺寸精度和減小表面粗糙度值為主,一般不用以糾正形狀精度和位置精度?！?超精密加工階段該階段是按照超穩(wěn)定、超微量切除等原則,實現(xiàn)加工尺寸誤差和形狀誤差在0.1μm以下的加工技術。劃分加工階段的目的〔1保證加工質量粗加工造成的加工誤差可通過半精加工和精加工逐步得到糾正,保證加工質量?！?有利于合理使用設備粗加工余量大、切削用量大,要求功率大、剛性好、生產率高,精度要求不高的設備。精加工切削力小,對機床破壞小,可采用精度高的設備。〔3便于安排熱處理工序使冷、熱加工工序配合得更好例如,粗加工后工件殘余應力大,一般要安排去應力熱處理〔如時效處理,以消除殘余應力。精加工前要安排淬火等最終熱處理,熱處理引起變形又可在精加工中予以消除?！?便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷對毛坯的各種缺陷,如鑄件的氣孔、夾砂和余量不足等,在粗加工各表面后即可發(fā)現(xiàn),便于及時報廢或修補。〔5精加工、光整加工安排在最后,可保護精加工后的表面不受損傷。三、切削加工順序的安排原則〔1基面先行原則加工一開始,總是先把精基面加工出來,因為定位基準的表面越精確,裝夾誤差就越小,所以任何零件的加工過程,總是首先對定位基準面進行粗加工和半精加工,必要時還要進行精加工。如果精基面不止一個,按照基面轉換的順序和逐步提高加工精度的原則來安排基面和主要表面的加工?！?先粗后精原則各個表面的加工順序按照粗加工—半精加工—精加工—光整加工的順序依次進行,這樣才能逐步提高加工表面的精度和減小表面粗糙度?！?先主后次原則零件上的工作表面及裝配面屬于主要表面,應先加工,從而能及早發(fā)現(xiàn)毛坯中主要表面可能出現(xiàn)的缺陷。自由表面、鍵槽、緊固用的螺孔和光孔等表面,屬于次要表面,可穿插進行,一般安排在主要表面加工達到一定精度后、最終精加工之前進行。〔4先面后孔原則對于箱體、支架和機體類零件,平面輪廓尺寸較大,一般先加工平面,后加工孔和其他尺寸。〔5先內后外原則即先進行內型內腔加工工序,后進行外形加工工序。〔6上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊?！?以相同安裝方式或用同一刀具加工的工序,最好連續(xù)進行,以減少重復定位次數?！?>在同一次安裝中進行的多道工序,應先安排對工件剛性破壞較小的工序。四、工序劃分原則〔1工序集中原則就是指每道工序包括盡可能多的加工內容。將工件的加工,集中在少數幾道工序內完成。特點：①減少了設備的數量,減少了操作工人和生產面積。②減少了工序數目,減少了運輸工作量,簡化了生產計劃工作,縮短了生產周期。③減少了工件的裝夾次數,不僅有利于提高生產率,而且由于在一次裝夾下加工了許多表面,也易于保證這些表面的位置精度。④因為采用的專用設備和專用工藝裝備數量多而復雜,因此機床和工藝裝備的調整、維修費時費事。〔2工序分散原則就是將工件的加工分散在較多的工序內進行。每道工序的加工內容很少,最少時即每道工序僅完成一個簡單的工步。特點：①采用比較簡單的機床和工藝裝備。②對工人的技術要求低。③生產準備工作量小,容易變換產品。④設備數量多,工人數量多,生產面積大。在數控機床上加工的零件按工序集中原則劃分工序的方法：〔1按所用刀具劃分即以同一把刀具完成的那一部分工藝過程為一道工序。加工中心常用這種方法劃分工序?！?按安裝次數劃分即以每一次裝夾完成的那一部分工藝過程作為一道工序。這種方法適合于加工內容不多的工件,加工完成后就能達到待檢狀態(tài)?！?>按粗、精加工劃分即以粗加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序,精加工中完成的那一部分工藝過程為一道工序。這種劃分方法適用于加工后變形較大,需粗、精加工分開的零件,如毛坯為鑄件、焊接件或鍛件。〔4按加工部位劃分即以完成相同型面〔如內形、外形、曲面和平面等的那每一部分工藝過程為一道工序。用于加工表面多而復雜的零件。五、加工余量1.加工余量是指加工時從加工表面上切去的金屬層厚度。加工余量可分為工序余量和總余量?！?工序余量工序余量是指某一表面在一道工序中被切除的金屬層厚度,即為前后相鄰兩工序的工序尺寸之差?！?總加工余量是指由毛坯加工成成品過程中,從某一加工表面上切除的金屬層總厚度。其值等于某一表面的毛坯尺寸與成品零件圖的設計尺寸之差,就稱為總加工余量<毛坯余量>,即等于各工序余量之和。2.加工余量的確定加工余量的大小對工件的加工質量和生產效率有較大的影響。余量過大,會造成浪費工時,增加成本；余量過小,會造成廢品。確定加工余量的基本原則是在保證加工質量的前提下,盡可能減小加工余量。確定加工余量的方法有三種：〔1經驗估計法根據實踐經驗來估計和確定加工余量。為避免因余量不足而產生廢品,所估余量一般偏大,僅用于單件小批生產?！?查表修正法根據有關手冊推薦的加工余量數據,結合本單位實際情況進行適當修正后使用。這種方法目前應用最廣。查表時應注意表中的余量值為基本余量值,對稱表面的加工余量是雙邊余量,非對稱表面的余量是單邊余量?！?分析計算法根據一定的試驗資料和計算公式,對影響加工余量的因素進行分析和綜合計算來確定加工余量。目前,只在材料十分貴重,以及軍工生產或少數大量生產的工廠中采用。課外作業(yè)：P519課題：第五節(jié)數控加工工序設計課次：第十一次教學方法：板書、講授教學目的及要求：機床的選擇、確定走刀路線和安排加工順序、對刀點的選擇原則、確定切削用量教學重難點：確定走刀路線和安排加工順序、對刀點的選擇原則、確定切削用量教學小結：初步認識數控車床是怎樣工作的復習舊課：上節(jié)課我們學習了數控加工工藝路線設計加工方案的選擇、加工階段的劃分、切削加工順序的安排原則、工序劃分原則加工余量導入新課：這節(jié)課我們繼續(xù)學習機床的選擇、確定走刀路線和安排加工順序、對刀點的選擇原則、確定切削用量講授新課：一、機床的選擇〔1工序節(jié)拍適應性機床的類型應與工序的劃分原則相適應,再根據加工對象的批量和生產節(jié)拍要求來決定。若工序按集中原則劃分的,對單件小批生產,則應選擇通用機床或數控機床；對大批量生產,則應選擇高效自動化機床和多刀、多軸機床。若工序按分散原則劃分的,則應選擇結構簡單的專用機床。〔2形狀尺寸適應性機床的主要規(guī)格尺寸應與工件的外形尺寸和加工表面的有關尺寸相適應。即小工件則選小規(guī)格的機床加工,大工件則選大規(guī)格的機床加工。另外,所選用的數控機床必須能適應被加工零件的形狀尺寸要求。如加工空間曲面形狀的葉片,往往要選擇四軸或五軸聯(lián)動數控銑床或加工中心?！?加工精度適應性機床的精度與工序要求的加工精度相適應。如精度要求低的粗加工工序,應選用精度低的機床；精度要求高的精加工工序,應選用精度高的機床。應根據加工精度要求合理選擇,保證有三分之一的儲備量。二、確定走刀路線和安排加工順序走刀路線就是刀具在整個加工工序中的運動軌跡,它不但包括了工步的內容,也反映出工步順序。走刀路線是編寫程序的依據之一。確定走刀路線時應注意以下幾點：

1、尋求最短加工路線

2、最終輪廓一次走刀完成為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求,最終輪廓應安排在最后一次走刀中連續(xù)加工出來。

3、選擇切入切出方向考慮刀具的進、退刀〔切入、切出路線時,刀具的切出或切入點應在沿零件輪廓的切線上,以保證工件輪廓光滑；應避免在工件輪廓面上垂直上、下刀而劃傷工件表面；盡量減少在輪廓加工切削過程中的暫?！睬邢髁ν蝗蛔兓斐蓮椥宰冃?以免留下刀痕,4、選擇使工件在加工后變形小的路線對橫截面積小的細長零件或薄板零件應采用分幾次走刀加工到最后尺寸或對稱去除余量法安排走刀路線。安排工步時,應先安排對工件剛性破壞較小的工步。三、確定定位和夾緊方案在確定定位和夾緊方案時應注意以下幾個問題：〔1盡可能做到設計基準、工藝基準與編程計算基準的統(tǒng)一；〔2盡量將工序集中,減少裝夾次數,盡可能在一次裝夾后能加工出全部待加工表面；〔3避免采用占機人工調整時間長的裝夾方案；〔4夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位。四、對刀點的選擇原則如下：〔1所選的對刀點應使程序編制簡單；〔2對刀點應選擇在容易找正、便于確定零件加工原點的位置；〔3對刀點應選在加工時檢驗方便、可靠的位置；〔4對刀點的選擇應有利于提高加工精度。五、確定切削用量對于高效率的金屬切削機床加工來說,被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。這些條件決定著加工時間、刀具壽命和加工質量。經濟的、有效的加工方式,要求必須合理地選擇切削條件。

編程人員在確定每道工序的切削用量時,應根據刀具的耐用度和機床說明書中的規(guī)定去選擇。在選擇切削用量時要充分保證刀具能加工完一個零件,或保證刀具耐用度不低于一個工作班,最少不低于半個工作班的工作時間。

背吃刀量主要受機床剛度的限制,在機床剛度允許的情況下,盡可能使背吃刀量等于工序的加工余量.對于表面粗糙度和精度要求較高的零件,要留有足夠的精加工余量,數控加工的精加工余量可比通用機床加工的余量小一些。課外作業(yè)：P511314課題：第三章數控機床夾具第一節(jié)機床夾具概述課次：第十二次教學方法：板書、講授教學目的及要求：機床夾具的種類和結構、數控加工夾具的特點教學重難點：機床夾具的種類和結構教學小結：初步認識數控車床是怎樣工作的復習舊課：上一章我們學習了數控加工工藝的一系列概念導入新課：從這節(jié)課開始,我們學習數控機床的夾具講授新課：一、機床夾具的組成機床夾具的種類和結構雖然繁多,但它們的組成均可概括為以下幾個部分,這些組成部分既相互獨立又相互聯(lián)系。<1>定位元件定位元件保證工件在夾具中處于正確的位置。如圖3-2所示,鉆后蓋上的φ10㎜孔,其鉆夾具如圖3-3所示。夾具上的圓柱銷5、菱形銷9和支承板4都是定位元件,通過它們使工件在夾具中占據正確的位置。<2>夾緊裝置夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢,保證工件在加工過程中受到外力<切削力等>作用時不離開已經占據的正確位置。圖3-3中的螺桿8<與圓柱銷合成一個零件>、螺母7和開口墊圈6就起到了上述作用。<3>對刀或導向裝置對刀或導向裝置用于確定刀具相對于定位元件的正確位置。如圖3-3中鉆套l和鉆模板2組成導向裝置,確定了鉆頭軸線相對定位元件的正確位置。銑床夾具上的對刀塊和塞尺為對刀裝置。<4>連接元件連接元件是確定夾具在機床上正確位置的元件。如圖3-3中夾具體3的底面為安裝基面,保證了鉆套1的軸線垂直于鉆床工作臺以及圓柱銷5的軸線平行于鉆床工作臺。因此,夾具體可兼作連接元件。車床夾具上的過渡盤、銑床夾具上的定位鍵都是連接元件。<5>夾具體夾具體是機床夾具的基礎件,如圖3-3中的件3,通過它將夾具的所有元件連接成一個整體。<6>其它裝置或元件它們是指夾具中因特殊需要而設置的裝置或元件。多個表面時,常設置分度裝置；為了能方便、準確地定位,常設置預定位裝置；對于大型夾具,常設置吊裝元件等。應用機床夾具,有利于保證工件的加工精度、穩(wěn)定產品質量；有利于提高勞動生產率和降低成本；有利于改善工人勞動條件,保證安全生產；有利于擴大機床工藝范圍,實現(xiàn)"一機多用"。二、夾具的概念及作用數控機床夾具的類型和特點〔１按夾具的使用特點分類根據夾具在不同生產類型中的通用特性,機床夾具可分為通用夾具、專用夾具、可調夾具、組合夾具和拼裝夾具五大類。①通用夾具已經標準化的可加工一定范圍內不同工件的夾具,稱為通用夾具,其結構、尺寸已規(guī)格化,而且具有一定通用性,如三爪自定心卡盤、機床用平口虎鉗、四爪單動卡盤、臺虎鉗、萬能分度頭、頂尖、中心架和磁力工作臺等。這類夾具適應性強,可用于裝夾一定形狀和尺寸范圍內的各種工件。這些夾具已作為機床附件由專門工廠制造供應,只需選購即可。其缺點是夾具的精度不高,生產率也較低,且較難裝夾形狀復雜的工件,故一般適用于單件小批量生產中。②專用夾具專為某一工件的某道工序設計制造的夾具,稱為專用夾具。在產品相對穩(wěn)定、批量較大的生產中,采用各種專用夾具,可獲得較高的生產率和加工精度。專用夾具的設計周期較長、投資較大。專用夾具一般在批量生產中使用。除大批大量生產之外,中小批量生產中也需要采用一些專用夾具,但在結構設計時要進行具體的技術經濟分析。③可調夾具某些元件可調整或更換,以適應多種工件加工的夾具,稱為可調夾具?？烧{夾具是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發(fā)展起來的一類新型夾具。對不同類型和尺寸的工件,只需調整或更換原來夾具上的個別定位元件和夾緊元件便可使用。它一般又可分為通用可調夾具和成組夾具兩種。前者的通用范圍比通用夾具更大；后者則是一種專用可調夾具,它按成組原理設計并能加工一族相似的工件,故在多品種,中、小批量生產中使用有較好的經濟效果。④組合夾具采用標準的組合元件、部件,專為某一工件的某道工序組裝的夾具,稱為組合夾具。組合夾具是一種模塊化的夾具。標準的模塊元件具有較高精度和耐磨性,可組裝成各種夾具。夾具用畢可拆卸,清洗后留待組裝新的夾具。由于使用組合夾具可縮短生產準備周期,元件能重復多次使用,并具有減少專用夾具數量等優(yōu)點,因此組合夾具在單件,中、小批量多品種生產和數控加工中,是一種較經濟的夾具。⑤拼裝夾具用專門的標準化、系列化的拼裝零部件拼裝而成的夾具,稱為拼裝夾具。它具有組合夾具的優(yōu)點,但比組合夾具精度高、效能高、結構緊湊。它的基礎板和夾緊部件中常帶有小型液壓缸。此類夾具更適合在數控機床上使用?！玻舶词褂脵C床分類夾具按使用機床不同,可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、齒輪機床夾具、數控機床夾具、自動機床夾具、自動線隨行夾具以及其他機床夾具等?！玻嘲磰A緊的動力源分類夾具按夾緊的動力源可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液增力夾具、電磁夾具以及真空夾具等。2．數控加工夾具的特點作為機床夾具,首先要滿足機械加工時對工件的裝夾要求。同時,數控加工的夾具還有它本身的特點。這些特點是：<1>

數控加工適用于多品種、中小批量生產,為能裝夾不同尺寸、不同形狀的多品種工件,數控加工的夾具應具有柔性,經過適當調整即可夾持多種形狀和尺寸的工件。<2>傳統(tǒng)的專用夾具具有定位、夾緊、導向和對刀四種功能,而數控機床上一般都配備有接觸試測頭、刀具預調儀及對刀部件等設備,可以由機床解決對刀問題。數控機床上由程序控制的準確的定位精度,可實現(xiàn)夾具中的刀具導向功能。因此數控加工中的夾具一般不需要導向和對刀功能,只要求具有定位和夾緊功能,就能滿足使用要求,這樣可簡化夾具的結構。<3>為適應數控加工的高效率,數控加工夾具應盡可能使用氣動、液壓、電動等自動夾緊裝置快速夾緊,以縮短輔助時間。<4>

夾具本身應有足夠的剛度,以適應大切削用量切削。數控加工具有工序集中的特點,在工件的一次裝夾中既要進行切削力很大的粗加工,又要進行達到工件最終精度要求的精加工,因此夾具的剛度和夾緊力都要滿足大切削力的要求。<5>為適應數控多方面加工,要避免夾具結構包括夾具上的組件對刀具運動軌跡的干涉,夾具結構不要妨礙刀具對工件各部位的多面加工。<6>

夾具的定位要可靠,定位元件應具有較高的定位精度,定位部位應便于清屑,無切屑積留。如工件的定位面偏小,可考慮增設工藝凸臺或輔助基準。<7>

對剛度小的工件,應保證最小的夾緊變形,如使夾緊點靠近支承點,避免把夾緊力作用在工件的中空區(qū)域等。當粗加工和精加工同在一個工序內完成時,如果上述措施不能把工件變形控制在加工精度要求的范圍內,應在精加工前使程序暫停,讓操作者在粗加工后精加工前變換夾緊力〔適當減小,以減小夾緊變形對加工精度的影響。課外作業(yè)：P8012課題：第二節(jié)工件的定位課次：第十四次教學方法：板書、講授教學目的及要求：工件的定位及定位元件教學重難點：工件的定位及定位元件教學小結：一個尚未定位的工件,其空間位置是不確定的,正確的定位,才能加工工件復習舊課：上節(jié)課我們介紹了一系列夾具,那夾具怎樣使用呢？導入新課：這節(jié)課我就為大家介紹如何定位工件,只有把它固定在機床上,我們才能加工工件講授新課：一、工件定位一個尚未定位的工件,其空間位置是不確定的,均有六個自由度,如圖3-4所示,即沿空間坐標軸x、y、z三個方向的移動和繞這三個坐標軸的轉動<分別以、、；和、、表示>。圖3-4

工件的六個自由度圖3-5長方體形工件的定位定位,就是限制自由度。如圖3-5所示的長方體工件,欲使其完全定位,可以設置六個固定點,工件的三個面分別與這些點保持接觸,在其底面設置三個不共線的點1、2、3〔構成一個面,限制工件的三個自由度：、、；側面設置兩個點4、5〔成一條線,限制了、兩個自由度；端面設置一個點6,限制自由度。于是工件的六個自由度便都被限制了。這些用來限制工件自由度的固定點,稱為定位支承點,簡稱支承點。用合理分布的六個支承點限制工件六個自由度的法則,稱為六點定位原理。在應用"六點定位原理"分析工件的定位時,應注意以下幾點：<1>定位支承點限制工件自由度的作用,應理解為定位支承點與工件定位基準面始終保持緊貼接觸。若二者脫離,則意味著失去定位作用。<2>一個定位支承點僅限制一個自由度,一個工件僅有六個自由度,所設置的定位支承點數目,原則上不應超過六個。<3>分析定位支承點的定位作用時,不考慮力的影響。工件的某一自由度被限制,并非指工件在受到使其脫離定位支承點的外力時,不能運動。欲使其在外力作用下不能運動,是夾緊的任務；反之,工件在外力作用下不能運動,即被夾緊,也并非是說工件的所有自由度都被限制了。所以,定位和夾緊是兩個概念,絕不能混淆。<1>完全定位工件的六個自由度全部被限制的定位,稱為完全定位。當工件在x、y、z三個坐標方向上均有尺寸要求或位置精度要求時,一般采用這種定位方式。例如在圖3-6所示的工件上銑槽,槽寬20±0.05㎜取決于銑刀的尺寸；為了保證槽底面與A面的平行度和尺寸㎜兩項加工要求,必須限制、、三個自由度；為了保證槽側面與B面的平行度和尺寸30±0.1㎜兩項加工要求,必須限制、兩個自由度；由于所銑的槽不是通槽,在長度方向上,槽的端部距離工件右端面的尺寸是50㎜,所以必須限制自由度。為此,應對工件采用完全定位的方式,選A面、B面和右端面作定位基準。圖3-6

完全定位示例分析<2>不完全定位根據工件的加工要求,并不需要限制工件的全部自由度,這樣的定位,稱為不完全定位。如圖3-7所示。圖<a>為在車床上加工通孔,根據加工要求,不需要限制和兩個自由度,故用三爪卡盤夾持限制其余四個自由度,就能實現(xiàn)四點定位。圖<b>為平板工件磨平面,工件只有厚度和平行度要求,故只需限制、、三個自由度,在磨床上采用電磁工作臺即可實現(xiàn)三點定位。

<a>

<b>

圖3-7不完全定位示例<a>在車床上加工通孔<b>磨平面圖3-8欠定位示例<3>欠定位根據工件的加工要求,應該限制的自由度沒有完全被限制的定位,稱為欠定位。欠定位無法保證加工要求,所以是絕不允許的。如圖3-8所示,工件在支承1和兩個圓柱銷2上定位,按此定位方式,自由度沒被限制,屬欠定位。工件在x方向上的位置不確定,如圖中的雙點劃線位置和虛線位置,因此鉆出孔的位置也不確定,無法保證尺寸A的精度。只有在x方向設置一個止推銷后,工件在x方向才能取得確定的位置。<4>過定位夾具上的兩個或兩個以上的定位元件,重復限制工件的同一個或幾個自由度的現(xiàn)象,稱為過定位。如圖3-9所示兩種過定位的例子。圖<a>為孔與端面聯(lián)合定位情況,由于大端面限制、、三個自由度,長銷限制、和、四個自由度,可見、被兩個定位元件重復限制,出現(xiàn)過定位。圖<b>為平面與兩個短圓柱銷聯(lián)合定位情況,平面限制、、三個自由度,兩個短圓柱銷分別限制、和、共4個自由度,則自由度被重復限制,出現(xiàn)過定位。過定位可能導致下列后果。<a>

<b>

<a>

<b>圖3-9過定位示例圖3-10消除過定位的措施<a>長銷和大端面定位<b>平面和兩短圓柱銷定位<a>大端面加球面墊圈<b>大端面改為小端面①工件無法安裝②造成工件或定位元件變形由于過定位往往會帶來不良后果,一般確定定位方案時,應盡量避免。消除或減小過定位所引起的干涉,一般有兩種方法。①改變定位元件的結構,使定位元件重復限制自由度的部分不起定位作用。例如將圖3-9<b>右邊的圓柱銷改為削邊銷；對圖3-9<a>的改進措施見圖3-10,其中圖<a>是在工件與大端面之間加球面墊圈,圖<b>將大端面改為小端面,從而避免過定位。②合理應用過定位,提高工件定位基準之間以及定位元件的工作表面之間的位置精度。圖3-11所示滾齒夾具,是可以使用過定位這種定位方式的典型實例,其前提是齒坯加工時工藝上已保證了作為定位基準用的內孔和端面具有很高的垂直度,而且夾具上的定位心軸和支承凸臺之間也保證了很高的垂直度。此時,不必刻意消除被重復限制的、自由度,利用過定位裝夾工件,還提高了齒坯在加工中的剛性和穩(wěn)定性,有利于保證加工精度,反而可以獲得良好的效果。工件上的定位基準面與相應的定位元件合稱為定位副。定位副的選擇及其制造精度直接影響工件的定位精度和夾具的工作效率以及制造使用性能等。下面按不同的定位基準面分別介紹其所用定位元件的結構形式。1．工件以平面定位<1>支承釘如圖3-12所示。當工件以粗糙不平的毛坯面定位時,采用球頭支承釘<B型>,使其與毛坯良好接觸。齒紋頭支承釘<C型>用在工件的側面,能增大摩擦系數,防止工件滑動。當工件以加工過的平面定位時,可采用平頭