工件在数控机床上的装夹.ppt
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1、工件在数控机床上的工件在数控机床上的装夹装夹31工件的装夹方式工件的装夹方式3.1.1概念概念 金属切削加工就是用金属切削刀具把工件毛坯上预留的金属材料(统称余量)切除,获得图样所要求的零件。在切削过程中,刀具和工件之间必须有相对运动,这种相对运动就称为切削运动。3.1.2 3.1.2 工件的装夹方式工件的装夹方式1.直接找正装夹直接找正装夹(如图31)此法是用划针盘上的划针或百分表,以目测法直接在机床上找正工件位置的装夹方法。一边校验,一边找正,工件在机床上应有的位置是通过一系列的尝试而获得的。直接找正装夹法费时太多,生产率较低;且要凭经验操作,对工人的技术水平要求高,所以一般只用于单件小批
2、生产中。2.划线找正装夹划线找正装夹此法是在毛坯上先画出中心线、对称线及各待加工表面的加工线,然后按照划好的线找正工件在机床上的位置。对于形状复杂的工件,常常需要经过几次划线。由于划线既费时,又需要技术水平高的划线工,划线找正的定位精度也不高,所以划线找正装夹只用在批量不大,形状复杂笨重的工件,或毛坯的尺寸公差很大,也无法采用夹具装夹的工件。3.采用夹具装夹采用夹具装夹夹具是机床的一种附加装置,它在机床上与刀具间正确的相对位置,于工件未装夹前已预先调整好,所以在加工一批工件时,工件只需按定位原理在夹具中准确定位,不必再逐个找正定位,就能保证加工的技术要求。既省事又省工,在成批和大量生产中广泛使
3、用。图31就是在车床四爪卡盘上用百分表找正定位。使本工序加工的内孔,能和已加工过的外圆保持较高的同轴度。图图31直接找正法直接找正法return32机床夹具概述机床夹具概述321机床夹具的分类机床夹具的分类1、按使用机床类型分类、按使用机床类型分类可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具(又称钻模)、镗床夹具(又称镗模)、加工中心夹具和其他机床夹具等。2、按驱动夹具工作的动力源分类、按驱动夹具工作的动力源分类可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具和自夹紧夹具(靠切削力本身夹紧)等3、按专门化程度可分类、按专门化程度可分类(1)通用夹具是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可以
4、用来装夹不同工件的夹具。这类夹具作为机床附件,由专门工厂制造供应,主要用于单件、小批生产。(2)专用夹具是指专为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具。这类夹具结构紧凑,操作方便,但当产品变换或工序内容更动后,往往就无法再使用,因此主要用于产品固定、工艺相对稳定的大批量生产。(3)组合夹具是指按一定的工艺要求,由一套预先制造好的通用标准元件和部件组装而成的夹具。它在使用完毕后,可方便地拆散成元件或部件,待需要时重新组合成其他加工过程的夹具,如此不断重复使用。这类夹具具有缩短生产周期,减少专用夹具的品种和数量的优点,适用于新产品的试制和多品种、小批量的生产。(4)可调夹具是指加工完一种工件后,通
5、过调整或更换个别元件就能装夹另外一种工件的夹具,主要用于加工形状相似、尺寸相近的工件。它兼有通用夹具和专用夹具的优点,多用于中小批量生产。(5)自动夹具是指具有自动上、下料机构的专用夹具322机床夹具的组成机床夹具的组成下面以一个数控铣床夹具为例,说明机床夹具的组成。图图32连杆铣槽夹具结构连杆铣槽夹具结构1一夹具体;2一压板;3,7一螺母;4,5一垫圈;6一螺栓;8一弹簧;9一定位键;10一菱形销;11一圆柱销从该例子可以看出,数控机床夹具一般由以下几部分组成。(1)定位装置定位装置是由定位元件及其组合而构成,用于确定工件在夹具中的正确位置。常见定位方式是以平面、圆孔和外圆定位。图32中的圆
6、柱销11、菱形销10等都是定位元件。(2)夹紧装置夹紧装置用于保持工件在夹具中的既定位置,保证定位可靠,使其在外力作用下不致产生移动,包括夹紧元件、传动装置及动力装置等。图32中的压板2、螺母3和7、垫圈4和5、螺栓6及弹簧8等元件组成的装置就是夹紧装置。(3)连接元件这种元件用于确定夹具与机床工作台或机床主轴的相互位置的正确性。如图32中的定位键9。(4)夹具体用于连接夹具各元件及装置,使其成为一个整体的基础件,以保证夹具的精度、强度和刚度。(5)其他元件及装置按照不同工件的不同的加工要求,夹具上还可能有其他组成部分,如确定工件与刀具相对位置并引导刀具进行加工的引导元件;被加工元件需要分度时
7、的分度装置;以及上下料装置、排屑装置、顶出器等。33工件的定位工件的定位331六点定位原理六点定位原理如图33所示,工件在空间具有六个自由度,即沿X、Y、Z三个直角坐标轴方向的移动自由度、和绕这三个坐标轴的转动自由度、。因此,要完全确定工件的位置,就需要按一定的要求布置六个支承点(即定位元件)来限制工件的六个自由度,其中每一个支承点限制相应的一个自由度。这就是工件定位的“六点定位原理”。图图33工件在空间的自由度工件在空间的自由度 图图34工件的六点定位工件的六点定位(a)长方形工件(b)盘类工件(c)轴类工件 由图34可知,工件形状不同,定位表面不同,定位点的布置情况会各不相同332限制工件
8、自由度与加工要求的关系限制工件自由度与加工要求的关系图图35工件应限制自由度的确定工件应限制自由度的确定总之,在机械加工中,一般为了简化夹具的定位元件结构,只要对影响本工序加工尺寸的自由度加以限制即可。333六点定位原理的应用六点定位原理的应用1.完全定位与不完全定位完全定位与不完全定位(1 1)完全定位)完全定位如上图中,在环形工件的侧面上钻孔。又如图34、35a所示。工件的六个自由度都被定位元件所限制的定位,称为完全定位完全定位。(2 2)不完全定位)不完全定位 工件被限制的自由度少于六个,但不影响加工要求的定位称为不完全定位不完全定位。五点定位 四点定位 三点定位 二点定位2过定位与欠定
9、位过定位与欠定位(1 1)欠定位)欠定位 按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位欠定位。欠定位是不允许的。因为欠定位保证不了加工要求。图图36限制自由度与加工要求的关系限制自由度与加工要求的关系 例如铣图36所示零件上的通槽,应该限制 、三个自由度以保证槽底面与A面的平行度及尺寸 mm两项加工要求;应该限制 、两个自由度以保证槽侧面与B面的平行度及尺寸(300.1)mm两项加工要求;自由度不影响通槽加工,可以不限制。如果 没有限制,mm就无法保证;如果 或 没有限制,槽底与A面的平行度就不能保证(2 2)过定位)过定位工件的同一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制两次以上的定
10、位称为过定位。过定位。图图37连杆定位方案连杆定位方案例如,图37a所示的连杆定位方案,长销限制了、四个自由度,支承板限制了、三个自由度,其中、被两个定位元件重复限制,这就产生过定位。当连杆小头孔与端面有较大垂直度误差时,夹紧力FJ将使长销弯曲或使连杆变形(图37b、c),造成连杆加工误差。若采用图37(d)所示方案,将长销改为短销,就不会产生过定位。总之,过定位是否采用,必须看它对加工所起的后果来判断过定位是否允许。当过定位导致工件或定位元件变形,影响加工精度时,应该严禁采用。但当过定位并不影响加工精度,反而对提高加工精度有利时,也可以采用。334定位与夹紧的关系定位与夹紧的关系定位与夹紧的
11、任务是不同的,两者不能互相取代。若认为工件被夹紧后,其位置不能动了,所以自由度都已限制了,这种理解是错误的。图38所示,工件在平面支承1和两个长圆柱销2上定位,工件放在实线和虚线位置都可以夹紧,但是工件在X方向的位置不能确定,钻出的孔其位置也不能确定,(出现尺寸A1和A2)。只有在X方向设置一挡销时,才能保证钻出的孔在X方向获得确定的位置。另一方面,若认为在挡销的反方向仍然有移动的可能性,因此位置不确定,这种理解也是错误的。定位时,必须使工件的定位基准紧贴在夹具定位元件上,否则不成其为定位,而夹紧则使工件不离开定位元件。图图38定位与夹紧的关系定位与夹紧的关系34定位基准的选择定位基准的选择3
12、41基准及其分类基准及其分类1.设计基准设计基准基准基准,就是零件上用来确定其它点、线、面的位置所依据的点、线、面。根据基准功用不同,分为设计基准和工艺基准两大类。设计基准设计基准是在零件设计图纸上用来确定其它点、线、面的位置的基准。图图39设计基准示例设计基准示例2工艺基准工艺基准工艺基准工艺基准是在工艺过程(加工和装配过程)中所采用的基准。它包括:(1)工工序序基基准准 是在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。所标注的被加工面位置尺寸称为工序尺寸工序尺寸。(2 2)定位基准)定位基准 是在加工中用于工件定位的基准。图图310工序基准示例工序基准示例 图图311定
13、位基准示例定位基准示例作为基准的点、线、面有时在工件上并不一定实际存在(如孔和轴的轴心线,两平面之间的对称中心面等),在定位时是通过有关具体表面体现的,这些表面称为定位基面。工件以回转表面(如孔、外圆)定位时,回转表面的轴心线是定位基准,而回转表面就是定位基面。工件以平面定位时,其定位基准与定位基面一致。(3)测量基准)测量基准是测量工件的形状、位置和尺寸误差时所采用的基准图图312工件上已加工表面的测量基准工件上已加工表面的测量基准(4)装配基准)装配基准是在机器装配时,用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。图图313装配基准示例装配基准示例图314是各种基准之间相互关系的实例图
14、图314各种基准之间的关系各种基准之间的关系342定位基准的选择定位基准的选择1粗基准的选择原则粗基准的选择原则机加工的第一道工序中,只能用毛坯上未加工过的表面作定位基准,称为粗基准粗基准。在随后的工序中,用加工过的表面作定位基准,称为精基准精基准。有时,为方便装夹或易于实现基准统一,在工件上专门制出一种定位基准,称为辅助基准辅助基准。粗基准的选择原则粗基准的选择原则(1)相互位置要求原则若工件必须首先保证加工表面与不加工表面之间的位置要求,则应选不加工表面为粗基准,以达到壁厚均匀,外形对称等要求。若有好几个不加工表面,则粗基准应选取位置精度要求较高者。(图315、316)(2)加工余量合理分
15、配原则若工件上每个表面都要加工,则应以余量最小的表面作为粗基准,以保证各加工表面有足够的加工余量。(图317)(3)重要表面原则为保证重要表面的加工余量均匀,应选择重要加工面为粗基准。(图318)(4)不重复使用原则粗基准未经加工,表面比较粗糙且精度低,二次安装时,其在机床上(或夹具中)的实际位置可能与第一次安装时不一样,从而产生定位误差,导致相应加工表面出现较大的位置误差。因此,粗基准一般不应重复使用。(图319)(5)便于工件装夹原则作为粗基准的表面,应尽量平整光滑,没有飞边、冒口、浇口或其他缺陷,以便使工件定位准确、夹紧可靠。图图315套筒粗基准的选择套筒粗基准的选择图图316拨杆粗基准
16、的选择拨杆粗基准的选择图图317阶梯轴的粗基准选择阶梯轴的粗基准选择图图319基准重复使用的误差基准重复使用的误差return图图318床身导轨面的粗基准的选择床身导轨面的粗基准的选择(a)正确(b)不正确return2精基准的选择原则精基准的选择原则 (1)(1)基准重合原则基准重合原则 直接选择加工表面的设计基准为定位基准,称为基准重合原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差(称为基准不重合误差)。图图320设计基准与定位基准的关系设计基准与定位基准的关系 例如,图320(a)所示零件,欲加工孔3,其设计基准是面2,要求保证尺寸A。若如图317(b)所示,以
17、面1为定位基准,在用调整法(先调整好刀具和工件在机床上的相对位置,并在一批零件的加工过程中保持这个位置不变,以保证工件被加工尺寸的方法)加工时,尺寸A是通过控制尺寸B和C来间接保证的。则尺寸A可能的误差值为AmaxAmin=CmaxBmin(CminBmax)=BmaxBmin+CmaxCmin即TA=TB+TC若按图320(c)所示用面2定位,则符合基准重合原则,可以直接保证尺寸A的精度(2)基准统一原则)基准统一原则同一零件的多道工序尽可能选择同一个定位基准,称为基准统一原则。这样既可保证各加工表面间的相互位置精度,避免或减少因基准转换而引起的误差,而且简化了夹具的设计与制造工作,降低了成
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