§2-4 工件的安装.doc

军事交通学院讲稿用纸教学内容提要教学组织提要第二章 机械加工基础2-4 工件的安装工件在机械加工之前相对于刀具和机床应有一个正确的位置；并且在加工过程中还需要保持这个位置不变，这就涉及到安装的问题。定位：把工件放到机床或夹具上，使它相对机床和刀具有一个正确的位置，这个过程称为定位；夹紧：为了使工件在加工过程中保持正确的位置，还必须把它压紧夹牢，这个过程称为夹紧。安装：即从定位到夹紧的整个过程，因此安装包括定位和夹紧两部分。在安装时要采用一些夹具，其中三角卡盘与四角卡盘是车床上最常用的夹具，二者的主要区别是三角卡盘三爪同时移动，能自动定心，而四角卡盘各爪单独移动，不能自动定心，但定位精度较三角卡盘高。如何来解决四角卡盘不能自动定心的问题，我们一会会讲到。工件安装好以后，就决定了工件与刀具运动轨迹的相对位置，从而决定工件的加工表面的形状和加工表面与其它表面之间的相对位置。因此，安装是否正确直接影响零件的形状精度、尺寸精度和加工面与其它面之间的位置精度等等，所以，安装是一个非常非常重要的问题。 在安装过程中，定位和夹紧各执其能，不能互相代替，尤其不能认为夹紧可以取代定位！因为：工件可以在很多个位置被夹紧，但它不能决定哪一个位置是正确的。那么，工件是如何定位的呢，它依据的原则又是什么？ 为了便于描述工件在空间的确切位置，在空间建立直角坐标系OXYZ。ZYX一、六点定位原则（原理）（一）定位原理1.自由度工件在空间直角坐标系中在不受任何外力作用的情况下，可看成是一个自由刚体，可以沿x、y、z轴有不同的位置，也可以绕x、y、z轴有不同的位置，用自由度来描述工件位置的不确定性。2.六点定位原理的由来如果要使工件在某方向有确定的位置，就必须限制该方向的自由度，当工件的六个自由度都被限制后，工件在空间的位置就完全确定下来。如何来限制工件的自由度呢？这就是我们今天要重点学习的内容：六点定位原理。3.六点定位原理用一个支撑点限制一个自由度，用合理分布的六个支撑点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是六点定位原则。以六方体工件为例，看六个支撑点是如何限制六个自由度的：图 4-1 六点定位原理XZY123456支撑点1、2、3约束三个自由度、；支撑点4、5约束三个自由度 、 ； 支撑点6约束三个自由度 ；注意：支承点位置的分布必须合理，上例中支承点1、2、3不能在一条直线上，支承点4、5的连线不能与支承点1、2、3所决定的平面垂直，否则它没有限制自由度，一般情况下这是不允许的。实例分析：c）铣顶平面ZYXZYXa）铣键槽b）铣台阶面图4-2 工件应限制自由度的分析图a)所示的是铣键槽，键槽的形状、结构尺寸和位置尺寸都有要求，所以应限制六个自由度，即：、和、；图b) 所示的是铣台阶面或者叫通槽，在以上键槽的基础上放开了一个尺寸，就是槽的长度，因此它定位时需限制五个自由度：、和、；图c) 所示的是平面加工，参照台阶面的加工，铣顶平面又放开一个尺寸：y向结构尺寸，因此它定位时仅需限制四个自由度：和、。工人师傅在车间或现场对工件定位时应用的就是六点定位原理，不难看出：其目的就是工件不能有影响尺寸精度和位置精度的移动和转动；而实际操作时支承点是用定位元件代替的的，也就是说定位元件限制的是自由度，保证的是位置，至于工件还会不会动那是夹紧的问题。4.常见定位元件下面介绍几种常见的定位元件：短销、长销、短V形块、长V形块、定位板等等。其中，短销和短V形块相当于两点支承，因此短销只能限制、，短V形块只能限制、；长销和长V形块相当于四点支承，长销能限制、，长V形块能限制、；定位板相当于三点支承，能限制、。需要注意的是：未必所有被加工的工件都要限制六个自由度，也可能限制五个、四个等等；并且实际定位元件本身也有形状、表面精度误差，在定位时会遇到各种各样的情况，有的能正常定位，有的则不能正常定位。（二）定位情况1正常定位情况完全定位：工件的六个自由度都被限制的定位叫完全定位。实例分析： 图4 连杆的定位 1-短销 2-支承板 3-止动销 4-工件短销限制、；支承板限制、；止动销限制。不完全定位：按照工件的加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位叫不完全定位。完全定位和不完全定位都是正常定位情况。当然，实际定位时有时会对不需要限制的自由度也限制了，这或者是由于定位元件在限制需要限制的自由度时，自然地限制了其它不需要限制的自由度；或者是认为增加了定位，使相应的定位元件帮助承受切削力、夹紧力；或保证一批工件进给长度一致，减少机床的调整等等。这些情况是允许的，有时甚至是必须的。2.非正常定位情况欠定位：定位不够，即欠定位；欠定位不能保证位置精度，因此是绝对不允许的。过定位：在确定工件的定位方法时，几个定位元件同时约束同一个自由度，即重复约束或重复定位，称为过定位；一般情况下，过定位是不允许的，因为重复定位有可能使工件或定位元件产生变形，使接触点不稳定，这样做的后果是同批工件的位置一致性差；还可能增加磨损，缩短了夹具的使用寿命。因此，通常要采取措施避免过定位。但如果定位基准和定位元件都有较高的形状和位置精度，过定位也是允许的。实例分析：上图所示为过定位。若工件定位面粗糙，支承钉或支承板的支承表面又不能保证在同一平面上，则这种定位是不允许的；若工件定位平面已经加工过，特别是经过了精加工，支承钉或支承板又在安装后经过一次磨平，则此定位是允许的，它的好处是支承面大，支承稳固、刚性好、能减小工件受力后的变形。二、工件的安装方式实际上，工件的定位方法不同，其安装方法也就不同，按照定位的方法的不同来分，安装分为直接找正安装、划线找正安装及使用专用夹具安装三种方式。分析实例：对偏心毛坯进行孔加工ABDC 安装时采用四爪卡盘装夹，原因是虽然三爪卡盘能自动定心，但精度与四爪卡盘相比较差。但定心工作需要找正完成，采取的办法有二：可以直接找正、可以间接找正；也可以选择其它夹具。下面分别介绍：1直接找正安装用工件的表面作为找正定位的根据，故称直接找正安装。特点：单件、小批量，生产率低；用精密量具时，加工精度高。缺点：(1)要求操作者工作细心和技术较熟练。(2)找正工件位置所需时间长，往往比加工时间还长。 (3)工件要有可供找正的表面。2划线找正安装用工件上的划线作为找正定位的根据，故称划线找正安装。特点：单件、小批量，生产率低；定位精度低；大型零件，采用装用夹具成本高，采用划线找正安装。缺点：(1)增加划线工序，而且要由技术较熟练的工人来划线，划线工时较多。(2)划线会产生度量误差，划的线本身也有一定的宽度，冲中心眼也会有误差，再加上找正时也要产生线里线外的观察误差。这些误差积累起来就造成安装精度较低(一般为0.20.5毫米)。(3)安装需要较多的时间，可能比加工时间还长，还要由技术较熟练的工人来操作。出现欠定位时，需要采用直接找正安装或划线找正安装的方法来弥补那些需要限制而未被限制的自由度。3使用专用夹具安装用专用夹具完成工件的定位和夹紧。特点：成批、大量生产；生产率高，加工质量高，劳动强度大大降低。三、机床夹具基础、机床夹具的定义及用途1机床夹具的定义机床夹具是机床上用以装夹工件(和引导刀具)的一种附加工艺装置。2. 机床夹具的作用使工件相对于机床和刀具在加工前有一正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。、机床夹具的分类目前生产中所使用的夹具种类和形式十分繁多，可以按照不同的特点进行分类。若根据机床夹具的使用范围，大致可分为四类。 1通用夹具 例如通用的三爪或四爪卡盘，机器虎钳，万能分度头，磁力工作台等。这些夹具通用性强，使用时无需调整或稍加调整，就可以适应多种工件的装夹，因而被广泛应用于单件小批生产中。 2专用夹具 是针对某一工件的某一工序而专门设计制造的夹具。如图3-5-1所示为在立式铣床上专门用于加工连杆盖的两个凹台面所设计的夹具。因此当产品变换或工序内容更动后，夹具往往也就无法使用。故专用夹具主要适用于产品和工艺相对稳定、批量较大的生产中。 3组合夹具 是指按工件某一工序的加工要求，选择一套预先准备好的通用的标准元件或部件组合而成的夹具。这种夹具用完后，可以拆卸、清洗、入库，以备为加工其他零件重复使用。采用组合夹具可以缩短夹具的设计和制造周期，有利于加快生产准备工作，同时一套标准化的组合夹具元件，可多次重复使用，所以在多品种、小批量生产特别是新产品试制中尤为适用。 4通用可调夹具和成组夹具 这两种夹具的共同特点是：经过适当调整或更换夹具上的个别元件后，即可用于加工形状、尺寸和加工工艺相似的多种工件。但通用可调夹具的加工对象并不很明确，其通用范围很大，如车床用的可调整花盘，钻床用的