机加工工艺培训课件

2020/9/19挖掘机事业部2目录♦一、工件的定位和夹紧♦二、定位原理♦三、工件的夹紧方式♦四、基准的相关知识♦五、内孔表面的加工2020/9/19挖掘机事业部3一、工件的定位和夹紧1、定位：加工前，使工件在机床上或夹具上占有正确的加工位置的过程，称为定位。2020/9/19挖掘机事业部42、夹紧：用施加外力的形式，把工件已确定的定位位置固定下来的过程，称为夹紧。3、装夹：在机械加工工序中，使工件在机床上或在夹具中占据某一正确位置并被夹紧的过程，称为装夹。有时，工件在机床上需经过多次装夹才能完成一个工序的工作内容。安装:指工件经过一次装夹后所完成的那部分工序内容。例如，在车床上加工轴，先从一端加工出部分表面，然后调头再加工另一端，这时的工序内容就包括两个安装。2020/9/19挖掘机事业部5装夹有三种主要的方法：1)．直接找正装夹2)．划线找正装夹3)．夹具装夹2020/9/19挖掘机事业部6工件的定位过程可以由操作工人直接在机床上用百分表、划针或用目测等方法，找正某些有相互位置要求的表面，然后夹紧工件，称之为直接找正装夹。直接找正装夹效率低，但找正精度可以很高，适合于单件小批量生产或在精度要求特别高的生产中使用。1）直接找正装夹2020/9/19挖掘机事业部72020/9/19挖掘机事业部8图3直接找正法示例a）磨内孔时工件的找正b）刨槽时工件的找正2020/9/19挖掘机事业部9当零件形状很复杂时，可先用划针在工件上画出中心线、对称线或各加工表面的加工位置线，然后再按划好的线来找正工件在机床上的位置的方法。划线装夹不需要其它专门设备，通用性好。但生产效率低，精度不高(一般划线找正的对线精度为0.1mm左右），适用于单件，中小批生产中的复杂铸件或铸件精度较低的粗加工工序。2）划线找正装夹2020/9/19挖掘机事业部10图5划线找正法示例2020/9/19挖掘机事业部11■机床夹具：在机床上用来完成工件定位、夹紧任务的装置，称为机床夹具。为保证加工精度要求和提高生产率，通常多采用夹具装夹，用夹具装夹工件，不再需要划线找正，直接由夹具来保证工件在机床上的正确位置，并在夹具上直接夹紧工件。3）夹具装夹2020/9/19挖掘机事业部12图6用专用夹具装夹工件支承板支承板支承钉支承钉支承钉钻套2020/9/19挖掘机事业部13※.使用夹具装夹工件的优点：1）易于保证加工精度；2）能大大地提高生产率，缩短辅助时间；3）装夹方便，能大大地减轻工人劳动强度。2020/9/19挖掘机事业部14二、定位原理1）六点定位原理2）常见定位方式及定位元件3）常见定位分析4）典型定位元件的定位分析2020/9/19挖掘机事业部151）.六点定位原理一个物体在空间可以有六个独立的运动，若采用6个按一定规则布置的约束点，就可以限制工件的6个自由度(不定度)，实现完全定位，称为六点定位原理。2020/9/19挖掘机事业部16图2-1空间物体的六个自由度2020/9/19挖掘机事业部17图2-2六点定位简图2020/9/19挖掘机事业部182).常见定位方式及定位元件①工件以平面定位（主要支承）定位元件：支承钉支承板可调支承自位支承辅助支承2020/9/19挖掘机事业部19图2-3支承钉和支承板2020/9/19挖掘机事业部20图2-4可调支承2020/9/19挖掘机事业部21自位支承：在定位时，其支承点的位置可随工件定位基准面位置的变化而自动与之协调，虽然自位支承与工件有两三个接触点，但只起到一个支承点的作用。2020/9/19挖掘机事业部22图2-5自位支承2020/9/19挖掘机事业部23图2-6辅助支承2020/9/19挖掘机事业部24②工件以圆孔定位定位元件有：定位销定位心轴定心夹紧装置圆柱销圆锥销长定位销短定位销小锥度心轴圆柱心轴过盈配合心轴间隙配合心轴2020/9/19挖掘机事业部25图2-7工件以圆柱孔定位的定位套常见的圆柱销结构：2020/9/19挖掘机事业部26常见的圆锥销结构：图2-8锥销定位2020/9/19挖掘机事业部27小锥度心轴：小锥度心轴可消除工件与心轴之间的配合间隙，提高定心精度。锥度一般取K=1/5000~1/10002020/9/19挖掘机事业部28过盈配合心轴间隙配合心轴图2-10圆柱心轴67rH)7(67fgH2020/9/19挖掘机事业部29③工件以外圆表面定位V形块半圆环定位套支承定位2020/9/19挖掘机事业部30V形块图2-11Ｖ型块2020/9/19挖掘机事业部31定位套图2-12工件以圆孔定位的定位套2020/9/19挖掘机事业部32④工件以组合表面定位图2-13工件以组合表面定位2020/9/19挖掘机事业部333)常见定位分析•工件定位一般有下述四种情况：完全定位部分定位欠定位重复定位•在工件定位分析中，常将定位元件抽象为定位支承点。2020/9/19挖掘机事业部34（一）完全定位：工件在机床上或夹具中定位时，六个不定度均被限制，称为完全定位。2020/9/19挖掘机事业部35（二）部分定位：工件在机床上或夹具中定位时，六个不定度没有被全部限制，称为部分定位。此时可能有两种情况：1、由于工件结构特点，不必限制所有不定度2020/9/19挖掘机事业部36分析：图3-2所示，在球面上钻孔、在光轴上车一段轴颈、在套筒上铣一平面及在圆盘周边铣一个槽等，都没有必要、也不可能限制绕它们自身回转轴线或球心的不定度。这方面的不定度未被限制，并不影响一批工件在加工位置的一致性。2020/9/19挖掘机事业部372、由于加工精度要求，不必限制所有不定度2020/9/19挖掘机事业部38分析：图3-3(a)所示，仅要求保证被加工的上平面与工件底面的高度尺寸及平行度精度，因此加工时只需限制Z方向的移动和X、Y方向的转动，图3-3(b)所示的工件，在立式铣床上用角度铣刀加工燕尾槽时，从定位原理上分析不需限制X方向的移动，但在夹具设计和使用时，为了承受切削力和便于控制刀具行程，仍要加一图3-3(c)所示的挡销A。特别说明：增加挡销虽从形式上看工件已完全定位，但从定位原理分析，仍属于部分定位。2020/9/19挖掘机事业部39（三）欠定位：工件在机床上或夹具中定位时，若定位支承点数目少于工序加工所要求的数目，工件定位不足，称为欠定位。2020/9/19挖掘机事业部40分析：图3-4(a)所示的工件铣键槽工序，若无支撑点1(即未限制)，则铣出键槽的长度C无法保证；若在工件侧面只设置一个支承点2(即未限制)，则铣出键槽的侧面不能保证与侧面D平行；若在工件底面上仅设置两个支承点3(即未限制)，则铣出的键槽底面不能保证对工件底面的平行度。ZXX2020/9/19挖掘机事业部41（四）重复定位：工件在机床上或夹具中定位时，若几个定位支承点重复限制一个或几个不定度，称为部分定位。*当以形、位精度较低的毛坯面定位时，不允许重复定位。*为提高定位稳定性和刚度，以加工过的表面定位时，可以出现重复定位。2020/9/19挖掘机事业部422020/9/19挖掘机事业部43分析：如果工件的底面为形状精度很低的毛坯表面或四个支承钉不在同一平面上，则工件放置在支承钉上时，实际上只有三个点接触。从而造成一个工件定位时的位置不定或一批工件定位时位置不一致。如果工件的底面是已加工过的表面，虽将它放在四个支承钉上，只要四个支承钉处在同一平面上，则一个工件在夹具中的位置基本上是确定的，一批工件在夹具中的位置也是基本一致的。由于增加了支承钉可使工件在夹具中定位稳定，反而对保证工件加工精度有好处。故在夹具设计中对已加工过的表面为工件的定位表面时，大多采用多个支承钉或支承板定位。由于这些定位元件的定位表面均处于同一平面上，它们起着相当于三个支承点限制三个不定度的作用，是符合定位原理的。2020/9/19挖掘机事业部44•当以两个或两个以上的组合表面定位时，重复定位可能造成不良后果。2020/9/19挖掘机事业部45分析：图3-6(a)所示为加工连杆大头孔，连杆的定为基准为端面、小头孔及一侧面，定位元件为支承板、长销及一挡销，支承板限制三个不定度；长销与连杆小头孔限制了四个不定度,挡销与连杆侧面接触，限制一个不定度。共限制了8个不定度，其中被重复限制，属于重复定位。若工件小头孔与端面有较大的垂直度误差，且长销与工件小头孔的配合间隙很小，则会产生连杆小头孔套入长销后，连杆端面与支承板不完全接触(图3-6(b))。当施加夹紧力W后，则会造成长销或连杆的弯曲变形(图3-6(c))，进而降低加工后大头孔与小头孔之间的平行度精度。YXZ、、YXYX、、、ZYX、2020/9/19挖掘机事业部46•为减少重复定位造成的加工误差，可采取如下措施：（1）改变定位元件结构（改成一面两销定位）。2020/9/19挖掘机事业部47（2）撤消重复定位的定位元件。2020/9/19挖掘机事业部48分析：图3-8(a)所示为加工轴承座上盖下平面的定位简图。夹具中的定位元件为V形块1及支承钉2、3，V形块限制了四个自由度，两个支承钉又限制了两个自由度，显然被重复限制属于重复定位。由于工件上尺寸d和H的误差，定位时沿Z轴的自由度有的由两个支承钉限制，有的则由V形块限制，从而造成一批工件在夹具中位置不一致。此时，可将支承钉2、3撤销一个或将其中的一个改为只起支承作用不限制任何自由度的辅助支承(如图3-8(b))即可。ZXZX、、、YZ、Z2020/9/19挖掘机事业部49（3）提高工件定位基准之间、定位元件定位面之间的位置精度。2020/9/19挖掘机事业部504).典型定位元件的定位分析2020/9/19挖掘机事业部51典型定位元件的定位分析工件的定位面夹具的定位元件定位情况1个支承钉2个支承钉3个支承钉图示平面支承钉限制的自由度XZY、YXZ、、定位情况一块条形支承板二块条形支承板一块矩形支承板图示平面支承钉限制的自由度ZY、YXZ、、YXZ、、2020/9/19挖掘机事业部52定位情况短圆柱销长圆柱销两段短圆柱销图示限制的自由度ZY、ZYZY、、、ZYZY、、、定位情况菱形销长销小平面组合短销大平面组合图示圆孔圆柱销限制的自由度ZZYZYX、、、、ZYZYX、、、、2020/9/19挖掘机事业部53定位情况固定锥销浮动锥销固定锥销与浮动锥销组合图示圆锥销限制的自由度ZYX、、ZY、ZYZYX、、、、2020/9/19挖掘机事业部54定位情况长圆柱心轴短圆柱心轴小锥度心轴图示心轴限制的自由度ZXZX、、、ZX、ZYX、、2020/9/19挖掘机事业部55定位情况一块短V形块两块短V形块一块长V形块图示V形块限制的自由度ZX、ZXZX、、、ZXZX、、、定位情况一个短定位销两个短定位销一个长定位销图示外圆柱面定位销限制的自由度ZX、ZXZX、、、ZXZX、、、2020/9/1956定位情况固定顶尖浮动顶尖锥度心轴图示圆锥孔限制的自由度ZYX、、ZY、ZYZYX、、、、2020/9/1957三、工件的夹紧方式1.夹紧装置及其组成什么是夹紧装置？将工件在夹具中夹紧、压牢的装置，就是夹紧装置。动力装置夹紧装置夹紧元件中间递力机构2020/9/19挖掘机事业部581）夹紧应有利于工件的定位而不能破坏工件在定位时所获得的正确位置；2）夹紧力大小应适当，使夹紧作用可靠，而且能够自锁。3）夹紧后工件的变形应尽可能小，不能因夹紧变形而影响加工精度。4）夹紧机构的操作要方便、迅速、省力、安全。2、对夹紧装置的基本要求2020/9/19挖掘机事业部593.夹紧力的确定1）确定夹紧力方向的两个原则：a.夹紧力作用方向应垂直于工件的主定位面。图3-1夹紧力方向对镗孔位置精度的影响2020/9/1960b.夹紧力的方向应有利于减少所需要的夹紧力。2020/9/19挖掘机事业部612）夹紧力作用点的选择