本科实习培训__机械加工装备与工艺(夹具和量具)

东北大学现代设计与分析研究所机械加工装备•机床•刀具•夹具•量具金属切削机床夹具机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具。夹具通常由定位元件、夹紧装置、对刀引导元件、分度装置、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。夹具种类按使用特点可分为：①万能通用夹具。如机用虎钳、卡盘、分度头和回转工作台等，有很大的通用性，能较好地适应加工工序和加工对象的变换，其结构已定型，尺寸、规格已系列化，其中大多数已成为机床的一种标准附件。②专用性夹具。为某种产品零件在某道工序上的装夹需要而专门设计制造，服务对象专一，针对性很强，一般由产品制造厂自行设计。常用的有车床夹具、铣床夹具、钻模(引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具)、镗模(引导镗刀杆在工件上镗孔用的机床夹具)和随行夹具（用于组合机床自动线上的移动式夹具）。③可调夹具。可以更换或调整元件的专用夹具。④组合夹具。由不同形状、规格和用途的标准化元件组成的夹具，适用于新产品试制和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。通用夹具专用夹具组合夹具零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。结构工艺性的问题比较复杂，它涉及毛坯制造、机械加工、热处理和装配等各方面的要求。机械加工工艺加工工艺分析1）应保证刀具能正常工作应考虑零件在机械加工时，刀具能正常工作，要进、退刀方便，容易测量。工艺性差的零件结构给加工中刀具的进、退刀带来很大困难，有时甚至无法加工。在零件的制造全过程中，机械加工所需的费用最多，所以机械加工的结构工艺性审查尤为重要。机械加工时对零件的结构工艺性有如下一些要求：2）应尽可能减少被加工面的面积这不仅能减少机械加工量，减少刀具的消耗，还可减少装配的工作量，提高装配质量。3）应考虑提高生产率应尽量减少加工时工件和刀具的装夹次数。4）应保证被加工零件具有足够刚性零件的刚性差，加工时会产生较大变形，有时只能降低切削用量，所以零件的刚性会影响加工的质量和生产率。5）避免弯曲孔弯曲孔无法通过钻削加工出来，如无法避免，可采用折线。6）便于零件的装夹零件的形状应便于装夹基准及其选择基准的概念与分类用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。在制订工艺规程时，必须正确地选择定位基准。在加工过程中，选择那些点、线、面作为定位基准，直接影响到零件的尺寸精度和相互位置精度。1）设计基准设计基准是设计图样上所采用的基准。a）B面是A面的设计基准，A面也是B面的设计基准，它们互为设计基准。b）直径50的圆柱面的轴心线是直径30圆柱面的设计基准。c）圆柱面的下母线D是槽底面C的设计基准。如图所示，车床主轴箱的顶面R、孔III、孔IV垂直方向的设计基准是底面M；底部侧面N是孔III、孔IV水平方向的设计基准；孔III和孔IV的轴心线均为孔II的设计基准。设计基准是由该零件在产品结构中的功用来决定的。2）工艺基准工艺基准是零件在工艺过程中所采用的基准，按用途不同又分为定位基准、测量基准和装配基准。（1）定位基准加工时用以确定工件相对于机床刀具正确位置的基准称为定位基准。例如加工轴类工件时，两端的顶尖孔即是定位基准。图为车床主轴箱箱体在组合键床上，以顶面R定位加工孔，则顶面R就是镗孔工序的定位基准。当在普通镗床上加工孔时，以底面M和侧面N定位，则M、N面就是定位基准。轴类零件以中心孔定位加工外圆、齿轮以内孔定位加工齿形时，这时的中心孔和齿轮的内孔都是定位基准。（2）测量基准测量基准是零件测量时用以检验已加工表面尺寸和位置时所依据的基准。例如图所示的用百分表测量工件的径向和端面圆跳动时，工件用两顶尖顶住中心孔定位，工件两端的中心孔即为测量基准。又如图所示的用万能角度尺测量工件燕尾槽的角度，工件顶面即为测量基准。一般情况下，应该用设计基准作为测量基准，但有时用设计基准作为测量基准时，测量不方便，或甚至不可能实现时，也可改用其它表面作为测量基准。（3）装配基准装配基准是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。例如轴类零件的轴颈、齿轮零件的内孔和箱体零件的底面都是装配基准。如图所示车床主轴箱箱体上的底面M和侧面N，即为主轴箱的装配基准。此外，主轴上安装轴承的轴颈、齿轮内孔等，也都是装配基准。定位基准的选择零件加工时，在最初的工序中，只能用毛坯上未经加工的表面作为定位基准，这种定位基准称为粗基准。经过加工的面所组成的定位基准称为精基准。在制订零件的机械加工工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准把各个表面加工出来，然后考虑选择怎样的粗基准把精基准的各基面加工出来。（1）“基准重合”原则应尽量选择零件的设计基准作为精基准，以便消除因基准不重合而引起的误差。精基准的选择（2）“基准统一”原则精基准应选择同一基准定位来加工尽可能多的表面，以便保证各加工面的相互位置精度，避免产生因基准变换所造成的误差，并可简化夹具设计制造工作。（3）“互为基准”原则相对位置要求高的零件，采用互为基准反复加工的原则。例如磨削精密齿轮时，以内孔定位加工齿面，齿面经高频淬火后，先以齿面为基准磨内孔，再以内孔为基准磨齿面。这样不但可以保证齿面对于内孔的相对位置精度，而且齿面磨削时余量小而均匀，保留了齿面上很薄的淬硬层。再如精密套筒类零件磨削时，先以两端孔作为基准，装上心轴磨外圆，再以外圆作为基准，在V形夹具上精磨内孔。（4）“自为基准”原则在精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准。例如用浮动铰刀铰孔、用圆拉刀拉孔和无心外国磨床磨削外圆等。在磨削机床床身导轨面时，加工余量一般不超过0.5mm，也总是以导轨面本身为基准来找正。常用的方法是装百分表来找正工件，或凭经验观察磨削火花来找正工件。粗基准的选择精基准选定之后，再选择加工这些精基准的基准面，这些基准面就是粗基准。选择粗基准时，应注意下面几个问题：（l）选择余量小而均匀的重要表面作为粗基准若工件必须首先保证其重要表面的加工余量均匀，则应选该表面为粗基准。（2）选择不需加工的表面为粗基准选择不需加工的表面作为粗基准，就可保证加工表面与不加工表面之间有一定的相对位置精度。（3）选择平整、定位可靠的面作为粗基准作为粗基准的表面，应尽量平整，没有浇口、冒口或飞边等，以保证定位准确，夹紧可靠。（4）粗基准一般只能使用一次粗基准的表面粗糙，不能保证重复装夹时的位置精度，故应尽量避免重复使用。机械加工工序的安排安排机械加工顺序时，通常遵循下列原则：（1）基准先行零件加工一般多从精基准的加工开始，再以精基准定位加工其它表面。例如，轴类零件先加工两端中心孔，然后再以中心孔作为精基准，粗、精加工所有外圆表面。齿轮加工则先加工孔及基准端面，再以孔及端面作为精基准，粗、精加工齿形表面。（2）先粗后精精基准加工好以后，应按先粗后精的原则加工精度要求较高的主要表面，即先粗加工再半精加工各主要表面，最后再进行精加工和光整加工。在对重要表面精加工之前，有时需对精基准进行一次修整，以利于保证重要表面的加工精度，如主轴的高精度磨削时，精磨和超精磨前都须研磨中心孔，精密齿轮磨齿前，要对内孔进行磨削加工。（3）先主后次先安排主要表面的加工，再把次要表面的加工工序插入其中。次要表面一般指键槽、螺孔、销孔等表面。这些表面一般都与主要表面有一定的相对位置要求，应以主要表面作为基准进行加工，所以一般放在主要表面的半精加工以后，精加工以前一次加工结束。也有放在最后加工的，但要注意在加工时不要碰伤已加工好的主要表面。（4）先平面后孔对于箱体、底座等类零件，平面的轮廓尺寸较大，用平面作为精基准加工孔，比较稳定可靠，也容易加工；如果先加工孔，再以孔为基准加工平面，则比较困难，加工质量也受影响。电火花加工又称为放电加工（ElectricalDischargeMachining，简称为EDM），是一种直接利用电能和热能进行加工的新工艺。电火花加工是在一定介质中，利用两极之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象对材料进行加工，以使零件的尺寸、形状和表面质量达到预定要求的加工方法。电火花加工设备数控电火花线切割机床数控电火花成型加工机床高压水射流切割机数控水刀切割精度：0.1—0.01mm，工作压力：200—400MPa切割厚度：30—50左右mm