畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）數(shù)控銑中工件定位與裝夾的方法分析

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1、 河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 題目： 數(shù)控銑中工件定位與裝夾的方法分析 班 級(jí)： 06146 姓 名： 專(zhuān) 業(yè)： 數(shù)控技術(shù) 指導(dǎo)教師： 完成日期： 4 1

2、 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系 2009屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 任 務(wù) 書(shū) 年 月 姓名：楊合江 班級(jí) 06146 專(zhuān)業(yè)：數(shù)控技術(shù) 學(xué)號(hào)：23 論文題目： 數(shù)控銑中工件定位與裝夾的方法分析 內(nèi)容： 在數(shù)控銑中加工工件時(shí) ，必須保證被加工表面相對(duì)于其他表面的

3、 位置要求。因此，在加工之前必需將工件安裝在機(jī)床夾具或工作臺(tái)的合適位置。 為了保證工件在切削過(guò)程中不改變正確位置，必需將其固定，在固定和夾緊之前必需找正。 進(jìn)度： 第1周 了解課題，熟悉相關(guān)資料，到圖書(shū)館借閱有關(guān)書(shū)籍.

4、 第2周 構(gòu)思布局，根據(jù)論文題目初步確定論文重點(diǎn)及樣板 ，確定方案。 第3-5周 進(jìn)行課題正文的論述及相關(guān)圖形的處理 第6周 有關(guān)資料的處理，整理論文，進(jìn)行論文的收尾工作

5、 要求： 通過(guò)撰寫(xiě)論文培養(yǎng)自己綜合應(yīng)用所學(xué)的基本理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力， 訓(xùn)練和提高進(jìn)行調(diào)查研究、整理資料、分析論證和論文寫(xiě)作的能力，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際，分析思考和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 摘要 數(shù)控銑

6、削加工是機(jī)械加工中最常用和最主要的數(shù)控加工方法之一。大量具有復(fù)雜曲面的零件如模具、葉片和螺旋槳等，都需用數(shù)控銑床進(jìn)行加工。本文主要介紹了數(shù)控銑床中工件安裝過(guò)程中找正的基本方法的簡(jiǎn)單分析。 為保證工件加工表面的技術(shù)要求，必須使工件相對(duì)刀具和機(jī)床處于正確的加工位置。在使用夾具的情況下，就要使機(jī)床、刀具、夾具和工件之間保持正確的加工位置。工件在夾具中的定位是使同一批工件在夾具中占據(jù)正確的加工位置。 在數(shù)控銑床中，根據(jù)六點(diǎn)定位原理，為了保證零件的幾何形狀和相互位置正確，工件在空間有了確定位置之后，還必須使工件相對(duì)機(jī)床和刀具有一個(gè)正確的位置，因此，必須找正。 關(guān)鍵詞：定位 夾緊 六點(diǎn)定

7、位原則 目錄 摘要 ………………………………………………………………………4 第一章 定位基準(zhǔn)的選擇 ………………………………………………………7 1.1 粗基準(zhǔn)的選擇原則 ………………………………………………………7 1.2 精基準(zhǔn)的選擇原則 ……………………………………………………10 1.3 輔助基準(zhǔn)的選擇 ………………………………………………………13 1.4 定位誤差 …………………………………………………………………13 第二章 工件的定位原理 …………………

8、……………………………………14 2.1 工件定位的基本原理 ……………………………………………………14 2.2 六點(diǎn)定位原理的應(yīng)用 ……………………………………………………15 第三章 定位方法的確定 ………………………………………………………18 3.1 工件定位的概念及要求 …………………………………………………18 3.2 定位方法的確定 …………………………………………………………19 第四章 常見(jiàn)的定位方式和定位元件 …………………………………………20 4.1 定位方法及定位元件 ……………………………………………………20

9、第五章 工件的找正安裝（裝夾）………………………………………………25 5.1 工件裝夾的實(shí)質(zhì) …………………………………………………………26 5.2 工件裝夾的方法 ………………………………………………………26 第六章 工件在數(shù)控銑床上裝夾的要求 ………………………………………27 結(jié)論 ………………………………………………………………………30 致謝 ………………………………………………………………………31 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………32

10、引言 加工工件時(shí)，必需保證被加工表面相對(duì)于其他表面的位置要求。因此，在加工之前必需將工件安裝在機(jī)床夾具或工作臺(tái)的合適位置，使工件在機(jī)床或夾具上具有正確位置，稱(chēng)為定位。為了保證工件在切削過(guò)程中不改變正確位置，必須將其固定。將工件按已確定的正確位置固定的過(guò)程成為夾緊，定位和夾緊合稱(chēng)為安裝。定位和夾緊之前必須進(jìn)行工件的找正。所以工件定位、夾緊和找正是緊密聯(lián)系的。 第一章 定位基準(zhǔn)的選擇 制定工藝規(guī)程時(shí)，能否正確且合理地選擇定位基準(zhǔn)，將直接影響到被加工零件的位置精度、各表面加工的先后順序，在某些情況下，還會(huì)影響到所采用工藝裝備的復(fù)雜程度，因此必須

11、重視定位基準(zhǔn)的選擇。 1.1 粗基準(zhǔn)的選擇原則[1] 粗基準(zhǔn)選擇的是否合理，直接影響到各個(gè)加工表面加工余量的分配，以及加工表面和非加工表面的相互位置關(guān)系。 ①相互位置要求原則 選取與加工表面相互位置精度要求較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)，以保證不加工表面的位置要求。即某些零件上的個(gè)別表面不需要進(jìn) 行機(jī)械加工，為了保證加工表面和非加工表面的位置關(guān)系，應(yīng)選擇非加工表面為粗基準(zhǔn)。 1.3 粗基準(zhǔn)選擇實(shí)例 如圖1.3所示的套筒毛坯，內(nèi)孔和端面需要加工，外圓表面不需加工。鑄造時(shí)內(nèi)孔2相對(duì)外圓1有偏心。為了保證加工后零件的壁厚均勻，應(yīng)選擇外圓表面作粗基準(zhǔn)。以不加工

12、的外圓1作粗基準(zhǔn)，不僅可以保證內(nèi)孔2加工后壁厚均勻，而且還可以在一次安裝中加工出大部分要加工表面。 當(dāng)零件上有若干個(gè)不需要進(jìn)行機(jī)械加工的表面時(shí)，應(yīng)選擇那個(gè)與加工表面相互位置關(guān)系最為密切的非加工表面作粗基準(zhǔn)。 ② 加工余量合理分配原則 以余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證各加工表面有足夠的加工余量。如圖1.4所示階梯軸毛坯大小端外圓有5mm的偏心，應(yīng)以余量較小的58mm外圓表面作粗基準(zhǔn)。如果選114mm外圓作粗基準(zhǔn)加工58mm外圓，則無(wú)法加工出50mm外圓 ③重要表面原則 為保證重要表面的加工余量均勻，應(yīng)選擇重要加工面為粗基準(zhǔn)。如圖1.5床身導(dǎo)軌加工，為了保證導(dǎo)軌面的金相組織均勻

13、一致并且有較高的耐磨性，應(yīng)使其加工余量小而均勻。因此，應(yīng)先選擇導(dǎo)軌面為粗基準(zhǔn)，加工與床腿的連接面，如圖1.5(a)所示。然后再以連接面為精基準(zhǔn)，加工導(dǎo)軌面，如圖1.5（b）所示。這樣才能保證導(dǎo)軌面加工時(shí)被切去的金屬層盡可能薄而且均勻。 當(dāng)零件上有多個(gè)重要表面時(shí)，應(yīng)選擇加工余量要求最嚴(yán)的那個(gè)表面作為粗基準(zhǔn)。 ④不重復(fù)使用原則 粗基準(zhǔn)未經(jīng)加工，表面比較粗糙且精度低，二次安裝時(shí)，其在機(jī)床上（或夾具中）的實(shí)際位置可能與第一次安裝時(shí)不一樣，從而產(chǎn)生定位誤差，導(dǎo)致相應(yīng)加工表面出現(xiàn)較大的位置誤差。因此粗基準(zhǔn)一般不應(yīng)重復(fù)使用。如圖1.6所示零件，若在加工端面A、內(nèi)孔C和鉆孔D時(shí)，均使用未經(jīng)加工的B表

14、面定位，則鉆孔的位置精度就會(huì)相對(duì)于內(nèi)孔和端面產(chǎn)生偏差。當(dāng)然，若毛坯制造精度較高，而工件加工精度要求不高，則粗基準(zhǔn)也可重復(fù)使用。 ⑤便于工件裝夾原則 作為粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)盡量平整光滑，沒(méi)有飛邊、冒口、澆口或其他缺陷，以便使工件定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。 ⑥粗基準(zhǔn)的選擇，應(yīng)盡可能使加工表面的金屬切除量總和最小 以圖1.5所示，選擇導(dǎo)軌面作粗基準(zhǔn)，則大部分加工余量在床身結(jié)合面的一側(cè)切掉，若選擇床身結(jié)合面為粗基準(zhǔn)，大部分加工余量則在導(dǎo)軌面上切去。兩者比較，導(dǎo)軌面的加工面積大，床身結(jié)合面的加工面積小，故床身結(jié)合面的金屬切除量小，所以，應(yīng)選擇床身導(dǎo)軌面作粗基準(zhǔn)。 以上各項(xiàng)原則，每項(xiàng)只

15、突出了一個(gè)方面的要求，具體應(yīng)用時(shí)，可能會(huì)相互矛盾，應(yīng)根據(jù)零件的技術(shù)要求，保證主要方面，兼顧次要方面，使粗基準(zhǔn)的選擇合理。 1.2 精基準(zhǔn)的選擇原則[5] 在零件的機(jī)械加工過(guò)程中，除起始工序采用粗基準(zhǔn)外，其余工序都應(yīng)采用精基準(zhǔn)定位，因此應(yīng)合理選擇精基準(zhǔn)。選擇精基準(zhǔn)的總原則是：保證零件的加工精度和裝夾方便可靠，使零件的制造較為經(jīng)濟(jì)、容易。 ①基準(zhǔn)重合原則 直接選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，稱(chēng)為基準(zhǔn)重合原則。采用基準(zhǔn)重合原則可以避免由定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差（基準(zhǔn)不重合誤差）。如圖1.7(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

16、1為定位基準(zhǔn)，如圖1.7(b)所示，則直接保證的尺寸是C，尺寸是通過(guò)控制尺寸B和C來(lái)間接保證的。因此，尺寸A的公差為： TA=Amax-Amin=Cmax-Bmin-(Cmin-Bmax)=TB+Tc 由此可以看出，尺寸A的加工誤差中增加了一個(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)吧重合誤差的存在，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)本道程序C的加工精度不能滿(mǎn)足要求時(shí)，還需提高前道工序尺寸B的加工精度，增加了加工的難度。若按1.7(c)所示用面2定位，則符合基準(zhǔn)重合原則，可以直接保證尺寸

17、A的精度。 應(yīng)用基準(zhǔn)重合原則時(shí)，要具體情況具體分析。定位過(guò)程中產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差，是在用夾具裝夾、調(diào)整法加工一批工件時(shí)產(chǎn)生的。若用試切法加工，設(shè)計(jì)要求的尺寸一般可以直接測(cè)量，不存在基準(zhǔn)不重合誤差問(wèn)題。在帶有自動(dòng)測(cè)量功能的數(shù)控銑床上加工時(shí)，可在工藝中安排坐標(biāo)系測(cè)量檢查工步，即每個(gè)零件加工前由CNC系統(tǒng)自動(dòng)控制頭檢測(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。因此，不必遵循基準(zhǔn)重合原則。 ②基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 同一零件的多道工序盡可能選擇同一個(gè)定位基準(zhǔn)，稱(chēng)為基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。這樣既可保證各加工表面間的相互位置精度，避免或減少因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換而引起的誤差，而且簡(jiǎn)化了夾具的設(shè)計(jì)與制造工作，降低了成本

18、，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。 當(dāng)零件上的加工表面很多，有多個(gè)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)時(shí)，若要遵循基準(zhǔn)重合原則，就會(huì)有較多的定位基準(zhǔn)，使夾具的種類(lèi)多、結(jié)構(gòu)差異大。為了盡量統(tǒng)一夾具的結(jié)構(gòu)，縮短夾具的設(shè)計(jì)、制造周期及降低夾具的制造費(fèi)用，可在工件上選一組精基準(zhǔn)，或在工件上專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)一組定位面，用它們定位來(lái)加工工件上盡可能多的表面，這樣就遵循了基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則無(wú)法保證加工表面的位置精度時(shí)，若能考慮先采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則進(jìn)行粗、半精加工，最后采用基準(zhǔn)重合原則進(jìn)行精加工來(lái)保證表面間的相互位置精度。這樣既保證了加工精度，又充分地利用了基準(zhǔn)統(tǒng)一原則的優(yōu)點(diǎn)。 在工序集中的自動(dòng)化加工中，也應(yīng)采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。由于應(yīng)在一次

19、裝夾中盡可能多地加工出工件上的表面，這時(shí)，多個(gè)表面間的位置尺寸精度，取決于加工這些表面的機(jī)床各主軸及刀具間的位置精度和調(diào)整精度，常與定位基準(zhǔn)的選擇無(wú)關(guān)。例如，某些箱體上的孔系加工，常在一次安裝中完成，這時(shí)孔系中各孔間的位置精度與定位精度的選擇無(wú)關(guān)，故應(yīng)采用基準(zhǔn)一原則。 基準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)統(tǒng)一原則是選擇精基準(zhǔn)的兩個(gè)重要原則，但實(shí)際生產(chǎn)中有時(shí)會(huì)遇到兩者相互矛盾的情況。此時(shí)，若采用統(tǒng)一定位基準(zhǔn)能夠保證加工表面的尺寸精度，則應(yīng)遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；若不能保證尺寸精度，則應(yīng)遵循基準(zhǔn)重合原則，以免使工序尺寸的實(shí)際公差值減小，增加加工難度。 ③自為基準(zhǔn)原則 對(duì)于研磨、鉸孔的精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，

20、選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)，稱(chēng)為自為基準(zhǔn)原則。采用自為基準(zhǔn)原則時(shí)，只能提高加工表面本身的尺寸精度、形狀精度，而不能提高加工表面的位置精度，加工表面的位置精度應(yīng)由前道工序保證。 ④互為基準(zhǔn)原則 為使各加工表面之間具有較高的位置精度，或?yàn)槭辜庸け砻婢哂芯鶆虻募庸び嗔?，可采取兩個(gè)加工表面互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的方法，稱(chēng)為互為基準(zhǔn)原則。 對(duì)于零件上的兩個(gè)有位置精度要求的表面，可以認(rèn)為彼此互為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，當(dāng)加工這種位置精度要求較高的表面時(shí)，可以互為定位基準(zhǔn)，反復(fù)進(jìn)行加工。如加工精密齒輪時(shí)，齒面淬火后需進(jìn)行磨削。此時(shí)，先以齒面定位磨孔，然后再以孔為定位基準(zhǔn)磨削齒面，這樣不僅可以保證磨齒時(shí)的余量小而均勻，而且

21、能使齒面和孔之間達(dá)到很高的位置精度。 ⑤便于裝夾原則 所選精基準(zhǔn)應(yīng)能保證工件定位準(zhǔn)確穩(wěn)定，裝夾方便可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單適用，操作方便靈活。同時(shí)，定位基準(zhǔn)應(yīng)有足夠大的接觸面積，以承受較大的切削力。 除上述原則外，選擇精基準(zhǔn)時(shí)，還應(yīng)考慮所選精基準(zhǔn)能使工件定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定、夾緊方便可靠、夾具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。 1.3 輔助基準(zhǔn)的選擇 輔助基準(zhǔn)是為了便于裝夾或易于實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一而人為制成的一種定位基準(zhǔn)，如軸類(lèi)零件加工所用的兩個(gè)中心孔，它不是零件的工作表面，只是出于工藝上的需要才作出的。 如圖1.8所示的零件，為安裝方便，毛坯上專(zhuān)門(mén)鑄出工藝搭子，也是典型的輔助基準(zhǔn)，加工完畢后應(yīng)將其從零件上切

22、除。 1.4 定位誤差 工件在夾具中的位置是以其定位基面與定位元件的相互接觸（配合）來(lái)確定的，由于定位基面、定位元件的工作表面本身存在一定的制造誤差，導(dǎo)致一批工件在夾具中的實(shí)際位置吧可能完全一樣，使加工后各工件的加工尺寸存在誤差。這種因工件在夾具上定位不準(zhǔn)而造成的加工誤差，稱(chēng)為加工誤差，它包括基準(zhǔn)位移誤差和基準(zhǔn)不重合誤差兩種類(lèi)型。 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(chēng)為基準(zhǔn)位移誤差，用△Y表示。 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(chēng)為基準(zhǔn)不重合誤差，用△B表示。 定位誤差的計(jì)算與工件的具體定位方式和定位基準(zhǔn)、定位元件的制造精度有關(guān)，此處不

23、再列舉。 第二章 工件的定位原理 為保證工件加工表面的技術(shù)要求，必須使工件相對(duì)刀具和機(jī)床處于正確的加工位置。在使用夾具的情況下，就要使機(jī)床、刀具和工件之間保持正確的加工位置。工件在夾具中的定位是使同一批工件在夾具中占據(jù)正確的加工位置。 2.1工件定位的基本原理[6] 如圖2.1所示，工件在空間具有六個(gè)自由度，即沿x、y 、z三個(gè)直角坐標(biāo)軸方向的移動(dòng)自由度、、和、、轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。因此，要完全確定工件的位置，就必須消除這六個(gè)自由度。通常用六個(gè)支承點(diǎn)（即定位元件）來(lái)限制工件的六個(gè)自由度，其中每一個(gè)支承點(diǎn)限制相應(yīng)的一個(gè)自由度。 圖2.1 綜上所述，若要使工件在夾具中獲得惟一確定的

24、位置，就需要在夾具上合理設(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。 2.2六點(diǎn)定位原理的應(yīng)用 六點(diǎn)定位原理對(duì)于任何形狀工件的定位都是適用的，如果違背這個(gè)原理，工件在夾具中的位置就不能完全確定。用工件六點(diǎn)定位原理進(jìn)行定位時(shí)，必須根據(jù)具體加工要求靈活運(yùn)用，工件形狀不同定位表面不同，定位點(diǎn)的布置情況各不相同，本文的目的就是運(yùn)用簡(jiǎn)單的找正方法，使工件在夾具中迅速獲得正確的位置。 ①完全定位 工件的六個(gè)自由度全部被夾具中的定位元件所限制，而在夾具中占有完全確定的惟一位置，稱(chēng)為完全定位。[8] ②不完全定位 根據(jù)

25、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)。有些自由度對(duì)加工要求有影響，有些自由度對(duì)加工要求無(wú)影響，只要分布與加工要求有關(guān)的支承點(diǎn)，就可以用較少的定位元件達(dá)到定位的要求，這種定位情況稱(chēng)為不完全定位。不完全定位是允許的。 如圖2.1鉆削小孔，工件以?xún)?nèi)孔和一個(gè)端面在夾具的心軸和平面上定位，限制工件、、、、五個(gè)自由度，相當(dāng)于五個(gè)支承點(diǎn)定位。工件繞心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)不影響對(duì)小孔的加工要求。 ③欠定位 按照加工要求應(yīng)該限制的自由度沒(méi)有被限制的定位稱(chēng)為欠定位。欠定位是不允許的。因?yàn)榍范ㄎ槐ＷC不了加工要求。如圖3.2所示銑削零件上的通槽，應(yīng)該限制、、三個(gè)自由度以保證槽底面與A面的平行度及尺寸600

26、-0.2mm兩相加工要求；應(yīng)該限制、兩個(gè)自由度以保證槽側(cè)面與B面的平行度以及尺寸300.1mm兩相加工要求；自由度不影響通槽加工，可以不限制。如果沒(méi)有限制，600-0.2就無(wú)法保證；如果或沒(méi)有限制，槽底與A面的平行度就不能保證。 圖2.2 圖2.2 ④過(guò)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(chēng)為過(guò)定位。過(guò)定位導(dǎo)致工件或定位元件變形，影響加工精度時(shí)，應(yīng)該嚴(yán)禁采用。但當(dāng)過(guò)定位并不影響加工精度，反而對(duì)提高加工精度有利時(shí)，也可以采用，要具體情況具體分析。[4] 圖2.3 定位與夾緊的關(guān)系 定位與夾緊的任務(wù)是不同的，兩者不能互相取代。若認(rèn)為工件被夾緊

27、后，其位置不能動(dòng)了，所以自由度都被限制了，這種理解是錯(cuò)誤的。上圖3.3為定位與夾緊的關(guān)系，工件在平面支承1和兩個(gè)長(zhǎng)圓柱銷(xiāo)2上定位，工件放在實(shí)線和虛線位置都可以?shī)A緊，但是工件在X方向的位置不能確定，鉆出的孔其位置也不能確定（出現(xiàn)尺寸A1和A2）。只有在X方向上設(shè)置一個(gè)擋銷(xiāo)時(shí)，才能保證鉆出的孔在X方向上獲得確定的位置。另一方面，若認(rèn)為工件在擋銷(xiāo)的反方向仍有移動(dòng)的可能性，因此位置不確定。這種理解也是錯(cuò)誤的。定位時(shí)，必需使工件的定位基準(zhǔn)緊貼在夾具的定位元件上，否則不稱(chēng)其為定位，而夾緊則使工件不離開(kāi)定位元件。 第三章 定位方法的確定 3.1 工件定位的概念及要求[2] 確定工件

28、在機(jī)床或夾具中占有正確位置的過(guò)程稱(chēng)為定位。對(duì)工件的定位有以下兩點(diǎn)基本要求： 1) 為保證加工表面與其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)間的相對(duì)位置精度，應(yīng)使加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相對(duì)于機(jī)床占有以正確的位置。 2) 為了保證加工表面與其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)間的距離尺寸精度，當(dāng)采用調(diào)整法加工時(shí)，位于機(jī)床或夾具上的工件，相對(duì)于刀具必須有一正確位置。 獲得表面間距離尺寸精度的方法通常有兩種：試切法和調(diào)整法。 試切法是一種通過(guò)試切——測(cè)量——調(diào)整——再試切，反復(fù)進(jìn)行到被加工尺寸達(dá)到要求為止的加工方法。采用這種方法，距離尺寸精度是通過(guò)多次試切獲得的，所以工件在加工前相對(duì)刀具的位置可以不必確定。如下圖a)中，為獲得尺寸L,加工前工件在三爪自

29、定心卡盤(pán)中的軸向位置不必嚴(yán)格確定。 調(diào)整法是先調(diào)整好刀具和工件在機(jī)床上的相對(duì)位置，并在一批零件的加工過(guò)程中保持這個(gè)位置不變，以保證工件被加工尺寸的方法。圖b和c為兩個(gè)加工獲得距離尺寸精度的實(shí)例。圖b是用擋鐵1和反三爪來(lái)確定工件和刀具的相對(duì)位置；圖c是用夾具的定位元件2、3、4和導(dǎo)向元件5來(lái)確定工件和刀具的相對(duì)位置。 3.2 定位方法的確定[7] 工件的定位方法有以下兩種。 1 找正定位 此法是利用工件(或儀表）等確定工件在機(jī)床上正確位置的方法。找正定位有直接找正和劃線找正兩種。 (1) 直接找正 這種方法是用目測(cè)、劃針或百分表等在機(jī)床上直接找正工件，使其獲得正確位置。圖

30、 所示，是利用四爪單動(dòng)卡盤(pán)加工偏心軸。先用百分表按工件上A面找正，使A面的軸線——B面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，相對(duì)機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線OO偏離e，然后夾緊車(chē)削B面，從而保證A面與B面的偏心量e。這種方法找正時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)率低，低工人的技術(shù)水平要求高，只適應(yīng)與單件小批生產(chǎn)，或要求定位精度很高的場(chǎng)合。 直接找正定位 （2） 劃線找正 此法是利用劃針按毛坯或半成品上所劃的線找正工件在機(jī)床上的正確位置，從而實(shí)現(xiàn)定位的一種方法。 2.采用夾具定位 此法是用夾具上的定位元件使工件獲得正確位置的一種方法。這種定位方法定位迅速、方便，定位精度高且穩(wěn)定。但專(zhuān)用夾具的制

31、造周期長(zhǎng)、費(fèi)用高，故采用夾具定位廣泛應(yīng)用于成批大量生產(chǎn)中。 第四章 常見(jiàn)的定位方式和定位元件 4.1 定位方法及定位元件 工件上的定位基準(zhǔn)面與相應(yīng)的定位元件合稱(chēng)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、夾具的工作效率以及制造使用性能等，按照不同的定位基準(zhǔn)面所用的定位元件也不相同。 1.工件以平面在支承上定位[6] 工件以平面作為定位基準(zhǔn)，是生產(chǎn)中常見(jiàn)的定位方法之一，如箱體、機(jī)體、支架、圓盤(pán)等零件，常以平面定位。在分析和設(shè)計(jì)定位方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)定位基準(zhǔn)面與定位元件工作表面接觸面積的大小、長(zhǎng)短或接觸形式，來(lái)判斷定位元件所相當(dāng)?shù)闹С悬c(diǎn)數(shù)目及其所限制工件的自由度。當(dāng)接觸

32、面積較大時(shí)，相當(dāng)于三個(gè)支承點(diǎn)，限制工件三個(gè)自由度；窄長(zhǎng)的接觸面，相當(dāng)于二個(gè)支承點(diǎn)，限制工件二個(gè)自由度。 （1） 支承釘 當(dāng)工件以粗糙不平的毛坯面定位時(shí)，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(cè)面，能增大摩擦系數(shù)，防止工件滑動(dòng)。當(dāng)工件以加工過(guò)的平面定位時(shí)，可采用平頭支承釘（A型）。如下圖5.1所示。 在支承釘?shù)母叨刃枰{(diào)整時(shí)，應(yīng)采用可調(diào)支承?？烧{(diào)支承主要用于工件以粗基準(zhǔn)面定位，或定位基面的形狀復(fù)雜，以及各批毛坯的尺寸、形狀變化較大時(shí)的情況?？烧{(diào)支承在一批工件加工前調(diào)整一次，調(diào)整后需要鎖緊，其作用與固定支承相同。在工件定位過(guò)程中能自動(dòng)調(diào)整位置的支承稱(chēng)

33、為自位支承。其作用相當(dāng)于1個(gè)固定支承，只限制1個(gè)自由度。由于增加了接觸點(diǎn)數(shù)，可提高工件的裝夾剛度和穩(wěn)定性，但夾具結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，自位支承一般適用于毛面定位或剛性不足的場(chǎng)合。如球面支承。 圖4.1 工件因尺寸形狀或局部剛度較差，使其定位不穩(wěn)或受力變形等原因，需增設(shè)輔助支承，用以承受工件重力、夾緊力或切削力。輔助支承的工作特點(diǎn)是：待工件定位夾緊后，再調(diào)整輔助支承，使其與工件的有關(guān)表面接觸并鎖緊。而且輔助支承是每安裝一個(gè)工件就調(diào)整一次。但此支承不限制工件的自由度，也不允許破壞原有定位。[4] （2） 支承板 工件以精基準(zhǔn)面定位時(shí)，除采用上述平頭支承釘外，還常用圖5.2所示的支承板作定位

34、元件。A型支承板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，但不利于清除切屑，故適用于頂面和側(cè)面定位；B型支承板則易保證工作表面清潔，故適用于底面定位。 圖4.2 夾具裝配時(shí)，為使幾個(gè)支承釘或支承板嚴(yán)格共面，裝配后，需將其工作表面一次磨平，從而保證各定位表面的等高性。 (3)浮動(dòng)支承和輔助支承 浮動(dòng)支承的特點(diǎn)是具有幾個(gè)支承點(diǎn)。這些支承點(diǎn)在工件定位過(guò)程中能隨著工件定位基準(zhǔn)面位置的變化而自動(dòng)與之適應(yīng)。盡管每一自位支承與工件不可能不止一點(diǎn)接觸，但實(shí)際只能限制一個(gè)自由度，即只能起到一個(gè)支承點(diǎn)的作用。夾具設(shè)計(jì)中，為使工件支承穩(wěn)定，或?yàn)楸苊膺^(guò)定位，常采用浮動(dòng)支承；而輔助支承是指由于工件形狀、重力、夾

35、緊力或切削力等原因，可能使工件在定位后還產(chǎn)生變形或定位不穩(wěn)，為了提高工件的裝夾剛性和穩(wěn)定性而增設(shè)的支承。因此，輔助支承只能起提高工件支承剛性的輔助定位作用，而不起限制自由度的作用，更不能破壞工件的原有定位。 2．工件以圓柱孔定位 各類(lèi)套筒、盤(pán)類(lèi)、杠桿、撥叉等零件，常以圓柱孔定位。所用的定位元件有圓柱銷(xiāo)和各種心軸。這種定位方式的基本特點(diǎn)是：定位孔與定位元件之間出處于配合狀態(tài)，并要求確保孔中心線與夾具規(guī)定的軸線相重合。孔定位還經(jīng)常與平面定位聯(lián)合使用。 （1） 圓柱銷(xiāo) 圖5.3 圖4.3中為常用的標(biāo)準(zhǔn)化的圓柱定位銷(xiāo)結(jié)構(gòu)。a、b、c是最簡(jiǎn)單的定位銷(xiāo)，用于不經(jīng)常需要更換的

36、情況，d為帶襯套可換式定位銷(xiāo)。 （2）圓柱心軸 心軸主要用于套筒和空心盤(pán)類(lèi)工件的車(chē)、銑、磨及齒輪加工。下圖為常用的圓柱心軸的結(jié)構(gòu)形式。 圖4.4 （3）圓錐銷(xiāo) （4）小錐度心軸 這種定位方式的定心精度較高，但工件的軸向位移較大，適應(yīng)與工件定位孔精度不低于IT7的精車(chē)和磨削加工，不能加工端面。 3.工件以圓錐孔定位 圓錐孔定位主要有圓錐形心軸和頂尖。 4.工件以外圓柱表面定位 （1）V形架 V形架定位的最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)中性好。即使作為定位基面的外圓直徑存在誤差，仍可保證一批工件的定位基準(zhǔn)軸線始終處在V形架的對(duì)稱(chēng)面上；并且使安裝方便。V形架可分為固定式和活動(dòng)

37、式。 （2）定位套 工件以外圓柱面在圓孔中定位，這種定位方法一般適用于精基準(zhǔn)定位，常與端面聯(lián)合定位。所用定位件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通常做成鋼套裝于夾具中，有時(shí)也可在夾具體上直接做出定位孔。工件以外圓柱面定位，有時(shí)也可用半圓套或錐套作定位元件。 5.工件以一面兩孔定位[3] 在加工箱體、支架類(lèi)等零件時(shí)，常用工件的一面二孔定位，以使基準(zhǔn)統(tǒng)一。相應(yīng)的定位元件為支承板、定位銷(xiāo)和菱形銷(xiāo)。但是應(yīng)該注意，當(dāng)工件上兩定位孔與銷(xiāo)的配合間隙不大，而中心距誤差較大時(shí)，就會(huì)使裝卸工件發(fā)生干涉。因此，應(yīng)正確選擇菱形銷(xiāo)的直徑和精削邊后圓柱部分的寬度，以防止產(chǎn)生重復(fù)定位。 圖4.5 一面兩孔定位 如上圖所

38、示，一面兩孔定位是機(jī)械加工過(guò)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)孔定位。平面支承限制、和三個(gè)自由度，一個(gè)圓柱銷(xiāo)限制和兩個(gè)自由度，另一個(gè)圓柱銷(xiāo)限制自由度。菱形銷(xiāo)作為防轉(zhuǎn)支承，其長(zhǎng)軸方向應(yīng)與兩銷(xiāo)的中心連線相垂直。 第五章 工件的找正安裝（裝夾） 加工工件時(shí)，必須保證被加工表面相對(duì)于其他表面的位置要求。因此，在加工之前必須將工件安裝在機(jī)床夾具或工作臺(tái)的合適位置，使工件在機(jī)床或夾具上具有正確的位置，稱(chēng)為定位。為了保證工件在切削過(guò)程中不改變正確位置，必須將其固定。將工件按已確定的正確位置固定的過(guò)程稱(chēng)為夾緊，定位和夾緊合稱(chēng)為安裝。定位

39、和夾緊是兩個(gè)不同的概念，通常分開(kāi)進(jìn)行。但也有例外。 5.1 工件裝夾的實(shí)質(zhì) 在機(jī)床上加工工件時(shí)，為了使該工序所加工的表面能達(dá)到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術(shù)要求，在加工前，必須首先將工件裝夾牢靠。 把工件裝好，就是要在機(jī)床上確定工件相對(duì)刀具的正確加工位置，工件只有處在這一位置上才能接受加工，才能保證其被加工表面達(dá)到工序所規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)要求。在夾具設(shè)計(jì)術(shù)語(yǔ)中，裝夾也叫定位。 由此可知，工件裝夾的實(shí)質(zhì)，就是在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行定位和夾緊。裝夾工件的目的則是通過(guò)定位和夾緊而使工件在加工過(guò)程中始終保持其正確的加工位置，以保證達(dá)到該加工工序所規(guī)定的加工

40、技術(shù)要求。 5.2 工件裝夾的方法 根據(jù)六點(diǎn)定位原理，為了保證零件的幾何形狀和相互位置正確，工件在空間有了確定位置之后，還必須使工件相對(duì)機(jī)床和刀具有一個(gè)正確的位置，因此，必須找正。 在機(jī)床上安裝工件一般有以下三種基本方式。 （1） 直接在工作臺(tái)上找正安裝 在單件或少量生產(chǎn)中，以及在不便使用夾具夾持的情況下，常采用這種方法，如圖5.1所示，操作方法如下。 ① 將工件輕輕夾持在機(jī)床的工作臺(tái)上。 ② 以工件上某個(gè)表面作為找正的基準(zhǔn)面，移動(dòng)工作臺(tái)，用百分表等工具找正，以確定工件在機(jī)床上的正確位置，找正再夾緊工件。 （2） 用機(jī)用平口虎鉗找正安裝 在單件小批生產(chǎn)中，

41、適應(yīng)于裝夾尺寸不大的工件。操作方法如下。 ① 找正固定鉗口位置 虎鉗的固定鉗是工件裝夾時(shí)的定位支承面。在臥式數(shù) 控銑床上加工零件時(shí)要求固定鉗口平面不但要垂直于工作臺(tái)臺(tái)面，而且必須和主軸相平行。而在立式數(shù)控銑床上加工零件時(shí)，則只要求固定鉗口和工作臺(tái)臺(tái)面垂直，至于鉗口在水平面內(nèi)的位置，可根據(jù)工件的長(zhǎng)度來(lái)確定。對(duì)于長(zhǎng)的工件，鉗口應(yīng)與進(jìn)給方向平行，對(duì)于短的工件，則最好與進(jìn)給方向垂直，以便由剛性較好的固定鉗口來(lái)承受水平切削分力。 ② 工件安裝 a. 選擇合適的墊鐵以保證加工平面略高于鉗口。 b. 將工件放在鉗口內(nèi)的墊鐵上，并使側(cè)基準(zhǔn)面緊靠固定鉗口 c.

42、跳動(dòng)虎鉗口柄，加預(yù)緊力。若與活動(dòng)鉗口相接觸的一面不平整，可在活動(dòng)鉗口與工件之間放一銅片。 d. 用錘子輕輕敲擊工件，以手不能輕易推動(dòng)墊鐵為宜。 e. 轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，緊固工件，以防松動(dòng)而影響加工精度或損壞設(shè)備及傷人。 （3）用專(zhuān)用夾具安裝 在大批量生產(chǎn)中，為了提高生產(chǎn)效率，常常針對(duì)某一具體工件的加工，設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具。專(zhuān)用夾具除手動(dòng)的外，還有氣壓、液壓、氣液壓、電動(dòng)、電磁等傳動(dòng)的。使用這類(lèi)夾具安裝工件，定位方便、準(zhǔn)確，夾緊迅速、可靠。 ①找正夾具的位置 夾具是一般有一個(gè)基準(zhǔn)面，用來(lái)作為夾具的制造和夾具安裝的基準(zhǔn)。找正時(shí)可先將百分表固定在機(jī)

43、床主軸或床身上，并將表的側(cè)頭和基準(zhǔn)面接觸，然后移動(dòng)工作臺(tái)，調(diào)整夾具位置使夾具基準(zhǔn)面與工作臺(tái)移動(dòng)方向平行。 ②工件安裝 清潔工件定位面及夾具定位元件，將工件放在定位元件山并緊貼定位元件，最后夾緊工件 第六章 工件在數(shù)控銑床上裝夾的要求 在確定裝夾方案時(shí)，要根據(jù)已選定的加工表面和定位基準(zhǔn)確定工件的定位夾緊方式，并選擇合適的夾具。主要考慮以下幾點(diǎn)： 1. 夾緊機(jī)構(gòu)或其他元件不得影響進(jìn)給，工件的加工部位要敞開(kāi)。要求夾持工件后夾具上的一些組件不能與刀具運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生干涉。如圖2.2所示，用立銑刀銑削零件的六邊形，若采用壓板機(jī)構(gòu)壓住工件的A面，則壓板易于銑刀發(fā)生干涉，若壓B面，就不影響刀具

44、進(jìn)給。對(duì)有些箱體零件加工可以利用內(nèi)部空間來(lái)安排夾具結(jié)構(gòu)，將其夾具表面敞開(kāi)，如圖2.3所示。但在臥式加工中心上對(duì)零件四周進(jìn)行加工時(shí)，若很難安排夾具的定位和夾緊裝置，則可以減少加工表面來(lái)預(yù)留出定位夾緊元件的空間。[9] 2. 必須保證最小的夾緊變形。在加工工件時(shí)，切削力大，需要的夾緊力也大，要防止工件夾緊變形而影響加工精度。因此，必須慎重選擇夾夾具的支承點(diǎn)、定位點(diǎn)和夾緊點(diǎn)。應(yīng)使夾緊點(diǎn)靠近支承點(diǎn)，避免把夾緊力作用在工件的中空區(qū)域。如果采用了相應(yīng)措施仍不能控制零件變形對(duì)加工精度的影響，只能將粗、精加工分開(kāi)，或者粗、精加工采用不同的夾緊力，可以在粗銑時(shí)采用較大夾緊力，精銑時(shí)放松工件，重新用較小夾緊力夾

45、緊工件來(lái)控制零件的夾緊變形。 3. 夾具要裝卸方便，輔助時(shí)間盡量短。由于數(shù)控銑床加工效率高，裝夾工件的輔助時(shí)間對(duì)加工效率影響較大，所以要求配套夾具在使用中裝卸工件盡量要快而方便。數(shù)控夾具應(yīng)盡可能使用氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)等自動(dòng)夾具裝置實(shí)現(xiàn)快速夾緊，以縮短輔助時(shí)間。 4. 對(duì)小型零件或工序時(shí)間較短的零件，可以考慮在工作臺(tái)上同時(shí)裝夾零件進(jìn)行加工，以提高加工效率。 5. 夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡(jiǎn)單。由于在數(shù)控銑床上加工工件大都采用工序集中的原則，加工的部位較多，而批量較小，夾具的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和自動(dòng)化對(duì)加工效率的提高及加工費(fèi)用的降低有很大影響。因此，對(duì)批量小的零件應(yīng)優(yōu)先選用組合夾具。對(duì)形狀簡(jiǎn)單的單件

46、小批量生產(chǎn)的零件，可選用通用夾具，如三爪卡盤(pán)、平口鉗等。只有對(duì)批量較大，且周期性投產(chǎn)，加工精度要求較高的關(guān)鍵工序才設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具，以保證加工精度，提高裝夾效率。 6. 夾具應(yīng)便于在機(jī)床工作臺(tái)上裝夾。數(shù)控銑床工作臺(tái)面上一般都有基準(zhǔn)T形槽，轉(zhuǎn)臺(tái)中心有定位圈，臺(tái)面?zhèn)让嬗谢鶞?zhǔn)擋板等定位元件，可用于夾具在機(jī)床上定位。夾具在機(jī)床上的固定方式一般用T形槽螺母、螺栓和壓板壓緊。夾具上用于緊固的孔和槽的位置必須與工作臺(tái)的T形槽和孔的位置相對(duì)應(yīng) 7. 為適應(yīng)數(shù)控工序中的多表面加工，要避免夾具結(jié)構(gòu)，包括夾具上的組件對(duì)刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的干涉，即夾具結(jié)構(gòu)不要妨礙刀具對(duì)工件的多個(gè)表面的加工。 8. 對(duì)工件基準(zhǔn)點(diǎn)不方便測(cè)定

47、的工件，可以不用工件基準(zhǔn)點(diǎn)作為編程原點(diǎn)，而在夾具上設(shè)置找正面，以該找正面為編程原點(diǎn)，把編程原點(diǎn)設(shè)置在夾具上。 總結(jié) 通過(guò)本次設(shè)計(jì)主要介紹了數(shù)控銑削加工中常用的幾種工件的定位方式。其中包括工件的定位原理、定位基準(zhǔn)的選擇、定位方法的確定及常見(jiàn)的定位方式和定位元件。 加工工件時(shí)，必需保證被加工表面相對(duì)于其他表面的位置要求。因此，在加工之前必需將工件安裝在機(jī)床夾具或工作臺(tái)的合適位置，使工件在機(jī)床或夾具上具有正確位置，稱(chēng)為定位。 工件裝夾的實(shí)質(zhì)，就是在機(jī)床上對(duì)工件進(jìn)行定位和夾緊。裝夾工件的目的則是通過(guò)定位和夾緊而使工件在加工過(guò)程中始終保持其

48、正確的加工位置，以保證達(dá)到該加工工序所規(guī)定的加工技術(shù)要求。所以在數(shù)控銑中確定裝夾方案時(shí)，要根據(jù)已選定的加工表面和定位基準(zhǔn)確定工件的定位夾緊方式，并選擇合適的夾具。 致謝 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是我們繼相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)科的課程設(shè)計(jì)之后，進(jìn)行的一次更系統(tǒng)、更全面、更專(zhuān)業(yè)化的設(shè)計(jì)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使我們對(duì)正確解決零件在加工過(guò)程中遇到的一系列工藝性和技術(shù)性問(wèn)題，進(jìn)行的一次具體步驟分析和方法的設(shè)計(jì)，是一次實(shí)踐性設(shè)計(jì)，也是對(duì)即將踏上社會(huì)的我們一次大練兵。特別是在設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到導(dǎo)師黃力剛老師在方法上的指導(dǎo)和同學(xué)們的熱心幫助，以及實(shí)習(xí)工廠的師傅們、圖書(shū)館老師們

49、的協(xié)助，不僅對(duì)該設(shè)計(jì)的最終完成有很大作用，而且對(duì)我個(gè)人以后的工作學(xué)習(xí)竭有重大影響。 本文是在尊敬的黃力剛老師精心指導(dǎo)下完成的，老師高尚的品德，淵博的學(xué)識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和高度的責(zé)任心深深地影響著學(xué)生的精神財(cái)富，并將使學(xué)生受益終生。在此，謹(jǐn)向尊敬的導(dǎo)師表示真誠(chéng)的感謝和崇高的敬意！ 在課題的研究過(guò)程中，我的同學(xué)王蘢蘢等人均給予了很大的幫助。在課題的調(diào)研過(guò)程中，各老師均給了很大的幫助，我表示深深的感謝！ 在此謹(jǐn)向所有在本文的完成中給予我關(guān)懷和幫助而在此無(wú)法一一提及的老師、同學(xué)說(shuō)聲謝謝 參考文獻(xiàn) ［1］ 胡育輝. 數(shù)控加工加工中心. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，

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