装夹与找正

数控加工操作基础篇（一）装夹与找正目的：1.掌握夹具的分类、组成和作用，了解各典型夹具的结构和功能。2.掌握六点定位原理与常见定位方式与元件，了解基准的概念及基准的使用。3.一：装夹的定义装夹是工件在开始加工前，首先必须使工件在机床上或夹具中占有某一正确位置，这个过程称为定位。为了使定好位的工件不至于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程中始终保持正确的位置，还需将工件压紧夹牢，这个过程称为夹紧。定位和夹紧的整个过程合起来称为装夹。二：基准1.基准的概念及其分类基准是零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面。基准根据功用不同，它可以分为设计基准和工艺基准两大类。（1）设计基准设计基准是在零件图上所采用的基准，它是标注设计尺寸的起点，如图3-12中的A面是B面和C面长度尺寸的设计基准；D面为E面和F面长度尺寸的设计基准，又是两孔水平方向的设计基准。图3-12设计基准（2）工艺基准工艺基准是在工艺过程中所使用的基准。工艺过程是一个复杂的过程，按用途不同工艺基准又可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。①工序基准在工序图上，用来标定本工序被加工面尺寸和位置所采用的基准，称为工序基准。所标定的被加工表面位置的尺寸，称为工序尺寸。如图3-13所示，通孔为加工表面，要求其中心线与A面垂直，并与B面及C面保持距离L1、L2，因此表面A、表面B和表面C均为本工序的工序基准。②定位基准定位时据以确定工件在夹具中位置的点、线、面称为定位基准。这些作为定位基准的点、线、面既可以是工件与定位元件实际接触的3-14所示，零件的内孔套在心轴上加工￠40h6外圆时，内孔轴线即为定位基准。③测量基准测量已加工表面尺寸及位置的基准，称为测量基准。图3-14所示的零件，当以内孔为基准（套在检验心轴上）去检验Φ40h6外圆的径向圆跳动和端面B的端面圆跳动时，内孔轴线即测量基准。④装配基准装配时用以确定零件在机器中位置的基准。2.基准的选择原则2.1粗基准的选择原则应保证各加工面有足够的余量，并尽快获得精基面。若要求保证某重要表面加工余量均匀，选该表面为粗基准。若要求保证加工面与不加工面间的位置，选不加工表面为粗基准。粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。粗基准表面，应平整光洁。2.2精基准的选择原则基准重合原则：选用设计基准作为定位基准。基准统一原则：采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面。自为基准原：选择加工表面本身作为定位基准。互为基准原则：工件上两个相互位置要求很高的表面加工时，互相作为基准。3.定位副通常将工件上的定位基面和与之相接触（或配合）的定位元件的限位基面合称为定位副。图3-15中，工件以圆孔在心轴上定位，工件的内孔面称为定位基面，它的轴线称为定位基准；与之对应，心轴的圆柱面称为限位基面，心轴的轴线称为限位基准；而工件的内孔表面与定位元件心轴的圆柱表面就合称为一对定位副。为使工件顺利地装到定位销上，可把定位销B上与工件孔壁相碰的那部分削去，即做成削边销。为保证削边销的强度，一般多采用菱形结构，故又称为菱形销，见表3-2中图。三：六点定位原理夹具用合理分布的六个支承点，分别限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为“六点定位原理”。图3-6工件六个自由度图3-7点定位原理个自由度常用定位方式所能限制的自由度表3-1所示为常见定位方式所能限制的自由度四：机床夹具4.1.机床夹具的概念在机床上使工件占有正确的加工位置并使其在加工过程中始终保持不变的工艺装备称为机床夹具。例如车床上使用的三爪自定心卡盘、铣床上使用的平口钳等都是机床夹具。4.2机床夹具的分类按使用特点：1.通用夹具2.专用夹具3.成组夹具4.组合夹具5.随行夹具按使用机床：1.车床夹具2.铣床夹具3.钻床夹具4.镗床夹具按动力源分:手动夹具气动夹具电动夹具液压夹具磁力夹具真空夹具4.3机床夹具的组成(1)定位元件定位元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置并支承工件，是夹具的主要功能元件之一。如图3-1所示的圆柱销5、菱形销9和支承板4。定位元件的定位精度直接影响工件加工的精度。(2)夹紧装置夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，并保证在加工过程中工件的正确位置不变。如图3-1中的螺母7。(3)连接定向元件这种元件用于将夹具与机床连接并确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相互位置。(4)对刀元件或导向元件这些元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件；用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件称为导向元件，如图3-1所示的钻套1。（5）夹具体夹具体是夹具的基体骨架，用来配置、安装各夹具元件使之组成一整体，如图3-1所示的零件3。常用的夹具体有铸件结构、锻造结构、焊接结构和装配结构，形状有回转体形和底座形等形状。(6)其它装置或元件根据加工需要，有些夹具上还设有分度装置、靠模装置、上下料装置、工件顶出机构、电动扳手和平衡块等，以及标准化了的其它联接元件。上述各组成部分中，定位元件、夹紧装置、夹具体是夹具的基本组成部分。4.4夹紧装置的要求必须指出，夹紧装置的具体组成并非一成不变，须根据工件的加工要求、安装方法和生产规模等条件来确定。但无论其组成如何，都必须满足以下基本要求：①夹紧过程中不破坏工件在定位时已获得的正确位置。②夹紧力大小要适当。夹紧机构既要保证工件在加工过程中不产生松动或振动。同时，又不得产生过大的夹紧变形和表面损伤。③夹紧机构应操作方便、安全省力，以便减轻劳动强度，缩短辅助时间,提高生产效率。④夹紧机构的自动化程度和复杂程度应和工件的生产规模相适应，并有良好的结构工艺性，尽可能采用标准化元件。4.5夹紧力的确定设计夹紧机构，必须首先合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点（1）夹紧力方向的确定①夹紧力方向应指向主要定位表面如图3-38所示直角支座镗孔，要求孔与A面垂直，故应以A面为主要定位基准，且夹紧力方向与之垂直，则较容易保证质量。反之，若压向B面，当工件A、B两面有垂直度误差，就会使孔不垂直A面而可能报废。②夹紧力的方向应是工件刚度较好的方向由于工件在不同方向上刚度是不等的。不同的受力表面也因其接触面积大小而变形各异。尤其在夹压薄壁零件时，更需注意使夹紧力的方向指向工件刚度最好的方向。③夹紧力的方向应有利于减小夹紧力的大小应尽量与工件受到的切削力、重力等的方向一致，以减小夹紧力，如图3-39所示。（2）夹紧力作用点的选择①夹紧力的作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支撑面内如图3-40a）中夹紧力作用在支承面范围之内，所以是合理的；而图3-40b）中夹紧力作用在支承面范围之外，会使工件倾斜或移动，是错误的a)b)图3-40夹紧力作用点应在支承面内a)正确；b)错误②夹紧力的作用点应位于工件刚度较好的部位，不损伤工件表面夹紧力的作用点应施加于工件刚度较好的方向和部位，这一原则对刚度差的工件特别重要。如图3-41a)所示，薄壁套筒零件的轴向刚度比径向刚度好，应沿轴向施加夹紧力；如图3-41b）所示薄壁箱体零件，应作用于刚度较好的凸边上；箱体没有凸边时，可以将单点夹紧改为三点夹紧(见图3-41c)),从而改变了着力点的位置，降低了着力点的压强，减少了工件的变形。a)b)c)图3-41夹紧力作用点应在工件刚度较大的地方薄壁套筒零件；b)有凸边箱体；c)无凸边箱体③夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面夹紧力的作用点靠近加工表面，可以减小切削力对夹紧点的力矩，防止或减小工件的加工振动或弯曲变形。如图3-43所示，增加辅助支承，同时给予夹紧力F2。这样翻转力矩小又增加了工件的刚度，既保证了定位夹紧的可靠性，又减小了振动和变形。图3-43夹紧力的作用点靠近加工表面（3）夹紧力大小的确定夹紧力的大小，对于保证定位稳定、夹紧可靠，确定夹紧装置的结构尺寸，都有着密切的关系。夹紧力的大小要适当。夹紧力过小则夹紧不牢靠，在加工过程中工件可能发生位移而破坏定位，其结果轻则影响加工质量，重则造成工件报废甚至发生安全事故；夹紧力过大会使工件变形，也会对加工质量不利。总之，定位过程与夹紧过程都可能使工件偏离所要求的正确位置而产生定位误差与夹紧误差。装夹误差：定位误差与夹紧误差之和。工件装夹方法1.直接找正装夹法用划针、百分表等工具直接找正工件位置并加以夹紧的方法称直接找正装夹。此法生产率低，精度取决于工人的技术水平和测量工具的精度，一般只用于单件小批生产或要求位置精度特别高的工件。如图2-2所示，在车床上用四爪单动卡盘装夹工作过程中，采用百分表进行内孔表面的找正。图3-4直接找正法2.划线找正装夹法先用划针画出要加工表面的位置，再按划线用划针找正工件在机床上的位置并加以夹图2-2直接找正装夹图2-3划线找正装夹图2-2直接找正装夹图2-3划线找正装夹紧。如图3-5所示为在牛头刨床上按划线找正装夹。划线找正的定位精度不高，主要用于批量小，毛坯精度低及大型零件的粗加工。图3-5划线找正法3.夹具装夹法此法是用夹具上的定位元件使工件获得正确位置的一种方法。这种方法安装迅速方便，定位精度较高而且稳定，生产率较高，广泛用于成批和大量生产。3.组合夹具的元件（1）基础件（2）支承件（3）定位件（4）导向件图2-2直接找正装夹图2-3划线找正装夹图2-2直接找正装夹图2-3划线找正装夹a)固定钻套b)快换钻套c)钻模板、左、右偏心钻模板d)立式钻模板（5）夹紧件（6）紧固件（7）其他件（8）合件a)尾座b)可调V形块c)折合板d)回转支架