工件裝夾定位1

第1章數(shù)控加工中工件的裝夾與定位

1.1機(jī)床夾具的概述（1）機(jī)床夾具的定義

在機(jī)床上加工工件時(shí)，為了在工件的某一部分加工出復(fù)合工藝規(guī)程要求的表面，加工前需要使工件在機(jī)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(jī)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(jī)床夾具。

（2）機(jī)床夾具的組成

由定位元件、夾緊裝置、安裝連接元件、導(dǎo)向元件、對(duì)刀元件和夾具體等幾部分組成。

①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(duì)刀具及運(yùn)動(dòng)軌跡有一個(gè)正確的位置。常用的定位元件有V形塊、定位銷、定位塊等。

②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(dòng)力源（如氣缸、液壓缸）等組成部分。

③安裝連接元件用于確定夾具在機(jī)床上的位置，從而保證工件與機(jī)床之間的正確加工位置。④導(dǎo)向元件和對(duì)刀元件a.用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的元件，稱為導(dǎo)向元件。b.用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱為對(duì)刀元件，如對(duì)刀塊。⑤夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，用來連接夾具上各個(gè)元件或裝置，使之成為一個(gè)整體。

（3）機(jī)床夾具的作用與分類

①機(jī)床夾具的作用

a.易于保證工件的加工精度。

b.使用夾具可改變和擴(kuò)大原機(jī)床的功能，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用”。c.使用夾具后，不僅省去劃線找正等輔助時(shí)間，而且有時(shí)還可采用高效率的多件、多位、機(jī)動(dòng)夾緊裝置，縮短輔助時(shí)間，從而大大提高勞動(dòng)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(shí)，由于勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高和允許使用技術(shù)等級(jí)較低的工人操作，故可明顯的降低生產(chǎn)成本。

②機(jī)床夾具的分類按使用機(jī)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(jī)床夾具等。按驅(qū)動(dòng)夾具的動(dòng)力源分類，可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、電動(dòng)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(jié)構(gòu)、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(duì)某一工件的某一工序而專門設(shè)計(jì)和制造的。因?yàn)椴豢紤]通用性，所以夾具可設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便。c.成組可調(diào)夾具是針對(duì)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(gè)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(biāo)準(zhǔn)元件組裝而成的夾具。這種夾具用后可拆卸存放，當(dāng)重新組裝時(shí)有可循環(huán)使用。

1.2工件的定位

1.2.1六點(diǎn)定位原理

若要使工件在夾具中獲得唯一確定的位置，就需要在夾具上合理的設(shè)置相當(dāng)于定位元件的六個(gè)支承點(diǎn)，使工件的定位基準(zhǔn)與定位元件緊貼接觸，即可消除工件的所有六個(gè)自由度，這就是工件的六點(diǎn)定位原理。1.2.2六點(diǎn)定位原理的應(yīng)用

①完全定位工件的六個(gè)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。②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(diǎn)的數(shù)目可以少于六個(gè)。③欠定位按照加工要求應(yīng)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。

④過定位工件的一個(gè)或幾個(gè)自由度被不同的定位元件重復(fù)限制的定位稱為過定位。1.2.3定位與夾緊的關(guān)系定位與夾緊的任務(wù)是不同的，兩者是不能互相取代。定位時(shí)，必須是工件的定位基準(zhǔn)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(zhǔn)的選擇原則

設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是在零件圖上用以確定其他點(diǎn)、線、面位置的基準(zhǔn)。它是標(biāo)注尺寸的起點(diǎn)。在零件加工、測(cè)量和裝配過程中所用的基準(zhǔn)，稱為工藝基準(zhǔn)。按用途可分為定位基準(zhǔn)、工序基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)是在加工時(shí)，用以確定零件在機(jī)床夾具中的正確位置所采用的基準(zhǔn)；它是工件與夾具定位元件直接接觸的點(diǎn)、線、面。

工序基準(zhǔn)是在工藝文件上用以標(biāo)注被加工表面位置的基準(zhǔn)。測(cè)量基準(zhǔn)是零件檢驗(yàn)時(shí)，用以測(cè)量已加工表面尺寸及位置的基準(zhǔn)；裝配基準(zhǔn)是裝配時(shí)用以確定零件在機(jī)器中位置的基準(zhǔn)。

1.3.1粗定位基準(zhǔn)選擇選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，必須要達(dá)到以下兩個(gè)基本要求：其一，應(yīng)保證所有的加工表面都有足夠的加工余量；其二，應(yīng)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(zhǔn)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(fù)使用原則（5）便于工件裝夾原則

1.3.2精基準(zhǔn)的選擇原則

（1）基準(zhǔn)重合原則（2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則（3）自為基準(zhǔn)原則（4）互為基準(zhǔn)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(shè)計(jì)基準(zhǔn)是面2，要求保證尺寸A。在用調(diào)整法加工時(shí)，若以面1為定位基準(zhǔn)[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(gè)從定位基準(zhǔn)（面1）到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（面2）之間尺寸B的誤差，這個(gè)誤差就是基準(zhǔn)不重合誤差。由于基準(zhǔn)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(dāng)本道工序C的加工精度不能滿足要求時(shí)，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(zhǔn)重合原則，可以直接保證尺寸A的精度。應(yīng)用基準(zhǔn)重合原則時(shí)，要具體情況分析。定位過程中產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差，是在用夾具裝夾、調(diào)整法加工——批工件時(shí)產(chǎn)生的。若用試切法加工，設(shè)計(jì)要求的尺寸一般可直接測(cè)量，不存在基準(zhǔn)不重合誤差的問題。在帶有自動(dòng)測(cè)量的數(shù)控機(jī)床上加時(shí)，可在工藝中安排坐標(biāo)系檢查工步，即每個(gè)零件加工前由CNC系統(tǒng)測(cè)量頭檢測(cè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)并自動(dòng)計(jì)算、修正坐標(biāo)值，消除基準(zhǔn)不重合誤差。在這種情況下，可不必尊筆循基準(zhǔn)重合原則。1.4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(zhǔn)時(shí)，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(dú)立定位的作用?！拜o助支承”用來加強(qiáng)工件的支承剛性，不起限制工件自由度的作用。①基本支承有固定、可調(diào)、自位三種型式，它們的尺寸結(jié)構(gòu)已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，可在夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)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(dòng)支承）定位元件在定位過程中，能自動(dòng)調(diào)整位置。

②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(zhǔn)時(shí)，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(shí)，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)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(gè)較大平面和平面上相距較遠(yuǎn)的兩個(gè)孔組合定位。1.5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(gè)正確位置關(guān)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1.5.1定位誤差的分析和計(jì)算方法

（1）定位誤差包括基準(zhǔn)位移誤差和基準(zhǔn)不重合誤差①基準(zhǔn)位移誤差定位基準(zhǔn)相對(duì)于其理想位置的最大變動(dòng)量，稱為基準(zhǔn)位移誤差?；鶞?zhǔn)位移誤差是由定位副的制造誤差造成的。當(dāng)心軸水平放置時(shí)，工件在自重作用下與心軸固定單邊接觸[見圖1-32（b）]，此時(shí)基準(zhǔn)位移誤差為：當(dāng)心軸垂直放置時(shí)，工件與心軸任意邊接觸[見圖1-32（c）]，此時(shí)基準(zhǔn)位移誤差為：②基準(zhǔn)不重合誤差定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合而造成的加工誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差。（2）定位誤差的計(jì)算方法計(jì)算定位誤差時(shí)，現(xiàn)分別計(jì)算出基準(zhǔn)不重合誤差。和基準(zhǔn)位移誤差，然后根據(jù)具體情況按下述方法進(jìn)行合成得到定位誤差。當(dāng)工序基準(zhǔn)不在定位面上時(shí),當(dāng)工序基準(zhǔn)在定位面上時(shí)，當(dāng)基準(zhǔn)位移和基準(zhǔn)不重合引起的加工尺寸變化方向相同時(shí)，取“+”；反之取“-”。(3)幾種典型定位方式的定位誤差①工件以平面定位定位基準(zhǔn)位平面時(shí)，其定位誤差主要是由基準(zhǔn)不重合誤差引起的，一般不計(jì)算基準(zhǔn)位移誤差。②工件以圓孔定位工件以圓孔表面為定位基準(zhǔn)時(shí)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(zhǔn)與定位基準(zhǔn)是否重合等因素密切相關(guān)。③工件以外圓在V形塊上定位時(shí)的定位誤差銑削如圖1-34（a）所示軸的鍵槽時(shí)，工件以外圓柱面在V形塊上定位[見圖1-34（b）]，定位基準(zhǔn)是工件外圓軸心線，因工件外圓柱面直徑有制造誤差，導(dǎo)致工件在垂直方向上的基準(zhǔn)唯一誤差為：

④工件以一面兩空定位時(shí)的定位誤差一面兩孔定位時(shí)，定位誤差主要是基準(zhǔn)位移誤差的計(jì)算，這時(shí)定位基準(zhǔn)是兩孔中心的連線，限位基準(zhǔn)是兩銷中心的連線。基準(zhǔn)位移誤差有移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)兩種可能。1.6工件的夾緊

1.6.1夾緊裝置的組成和基本要求