数控加工工艺课件

掌握夹具的分类、组成和作用，了解各典型夹具的结构和功能。教学目的：第一节机床夹具概述一、概述在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置，称为夹具。1、机床夹具的概念工件的定位：在机械加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程。夹紧：定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的过程。工件的装夹：工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程。机床夹具：用以装夹工件的装置。定位装置夹紧装置由定位元件组合而成，使工件相对于机床及刀具处于正确的位置工件定位后，将工件紧固，使工件在加工过程中不发生位置变化机床夹具的基本组成2、机床夹具的组成夹具体是夹具的基本骨架，通过它将夹具所有元件构成一个整体。其他特殊元件组成连接元件、对刀或导向元件、其它装置。1-夹具体2-液压缸3-压板4-对刀块5-V形架6-圆柱销7-定向键液压铣床夹具•工件在夹具中的正确定位，是通过工件上的定位基准面与夹具的定位元件相接触面实现。无需找正。•由于夹预先在机床上调整好位置，因此工件通过夹具相对于机床也就占有了正确的位置。•通过夹具的对刀导向装置，保证了工件加工表面相对于刀具的正确位置。1-快换钻套2-钻套用衬套3-钻模板4-开口垫圈5-螺母6-心轴7-夹具体新型数控夹具与组合夹具新型数控夹具体新型数控夹具与组合夹具孔系组合夹具3、夹具的分类通用夹具通用可调夹具专用夹具组合夹具成组夹具拼拆式夹具按用途分类夹具的分类车床夹具铣床夹具钻床夹具镗床夹具磨床夹具齿轮机床夹具其它机床夹具按使用机床分类5、机床夹具在机械加工中的作用：1）保证工件的加工精度。2）提高劳动生产率和降低加工成本。3）扩大机床工艺范围和改变机床用途。4）改善劳动条件和保证生产安全。二、工件的装夹方式工件在机床上的装夹方式有以下三种方法：（1）直接找正法在机床上根据工件上有关基准直接找正工件，使工件获得加工时正确位置的方法。（2）划线找正法在机床上按毛坯或工件上所划线找正工件，使工件获得正确位置的方法。（3）用夹具装夹通过夹具上的定位元件使工件相对刀具及机床获得正确位置的方法。直接找正法示例三、定位基准的选择原则基准零件上用以确定其它点、线、面位置所依据的那些点、线、面。设计基准零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准。工艺基准零件加工、测量和装配过程中使用的基准。分为装配基准、工序基准、测量基准和定位基准。第二节工件的定位在使用夹具的情况下，要使机床、刀具、夹具、工件之间保持正确的加工位置，离不开极重要环节-----定位1、六点定位原则定位，就是限制自由度。通常用一个支承点限制工件的一个自由度。自由度的概念一个位于空间自由状态的物体，对于直角坐标系来说，具有六个自由度。六点定位原理夹具用合理分布的六个支承点，分别限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为“六点定位原理”。•工件的xoy面上的3个支承点限制了移动：z；转动：X,Y。3个自由度。xoy面为主要定位基准面。•工件上的yoz面上的2个支承点限制了移动：x；转动：Z。2个自由度。Yoz面为导向基准面。•工件上的xoz面上的1个支承点限制了移动：z。1个自由度。xoz面为止推基准面。限制工件自由度与加工要求的关系。•工件的六个自由度不一定都限制，需根据加工要求而定。•确定自由度：要根据加工要求所必须限制的自由度。•根据加工要求，所研究对象为工件的被加工表面的工序基准，若它的某自由度妨碍到被加工表面的技术要求，则该自由度需被限制。2．工件的定位l）完全定位工件的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的惟一位置，称为完全定位。2）不完全定位根据工件加工表面的不同加工要求，定位支承点的数目可以少于六个。有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，这种定位情况称为不完全定位。不完全定位是允许的，3）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。欠定位是不允许的。因为欠定位保证不了加工要求。4）过定位工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。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。六点定位原理的应用完全定位ab六点定位原理的应用cd完全定位六点定位原理的应用ef完全定位六点定位原理的应用abc过定位六点定位原理的应用abcdefg欠定位二、常见定位方式和定位元件•常见的3种定位方式①工件以平面定位→支承板②工件以内孔定位→圆柱销（长，短）③工件以外圆定位→V形快（长，短）三、定位误差的分析计算1、定位误差的基本概念•定位误差：调整法加工时，由于加工前，刀具已通过夹具的对刀装置，确定了刀具相对于工件加工表面的位置，但由于某些原因，使得一批工件的工序基准在加工尺寸方向上有变化，从而引起工序尺寸的变化，产生误差，这种误差是由于定位所引起的，称为定位误差。•它的大小是：工序基准位置变动的最大偏移量。•定位误差与加工对象的工序尺寸有关。加工对象有几个工序尺寸，则有几个定位误差。2、定位误差产生的原因及组成•原因：①基准不重合：②工序基准与定位基准不是同个点、面、线。③基准位移：④由于定位元件制造有误差，导致工序基准在尺寸方向上会产生变动。•定位误差(△D)的组成：①基准不重合误差（△B）=定位基准与工序基准之间尺寸的公差。②基准位移误差（△Y）=定位基准在尺寸方向的最大变动量。③定位误差=基准位移误差±基准不重合误差•定位误差的计算方法：①将基准不重合误差与基准位移误差分开计算。基准位移误差通过画图算出的偏移量。②最后组合起来。三、单一定位以平面定位元件所产生的定位误差。（1）不存在基准位移误差（2）只存在基准不重合误差，若定位基准与工序基准重合，基准不重合误差为0，定位误差为0。以内孔定位的定位方式。（以圆柱销为例）1.当工件的内孔与圆柱销过盈配合时，无基准位移误差，只有基准不重合误差。2、当工件的内孔与圆柱销间隙配合时，既有基准不重合误差，也有基准位移误差。圆柱销水平放置，与内孔单边接触22配合孔的公差园柱销公差基准位移误差注意点：1.工件的定位问题也就是工件哪些自由度需要被限制。2.工件的定位并不是说工件固定在那里不可动，那是夹紧。3.定位与夹紧是安装的两个过程，两者不可混淆。定位不意味着夹紧，夹紧也并不代表着定位好了。4.定位必须满足三个条件：①工件有具体的定位表面（定位基准或定位基面）②夹具的定位元件③两者接触。第二节工件的夹紧一、夹紧装置的组成及基本要求1、夹紧装置的组成（1）力源装置——是产生夹紧原始作用力的装置（2）中间传动机构——是把力源装置产生的力传给夹紧元件的中间机构。其作用：1）改变夹紧作用力的方向2）改变夹紧作用力的大小3）具有一定的自琐性能（3）夹紧元件——是夹紧装置的最终执行元件，与工件直接接触，把工件夹紧。•4.5.1工件的夹紧简述•如上所述，工件在加工前需要定位和夹紧。这是两项十分重要的工作。关于定位，在前面几节中已详细论述，本节对工件在机床上或夹具中的夹紧作一概略说明。夹紧的目的是防止工件在切削力、重力、惯性力等的作用下发生位移或振动，以免破坏工件的定位。因此正确设计的夹紧机构应满足下列基本要求：•①夹紧力不应破坏工件的正确定位；•②夹紧装置应有足够的性；•③夹紧时不应破坏工件表面，不应使工件超过允许范围的变形；•④能用较小的夹紧力获得所需的夹紧效果；•⑤工艺性好，在保证生产率的前提下结构应简单，便于制造、维修和操作；手动夹紧机构应具有自锁性能。二、夹紧力的确定根据上述的基本要求，正确确定夹紧力三要素(方向、作用点、大小)是一个不容忽视的问题。1、夹紧力方向的确定1)夹紧力的方向不应破坏工件定位图4.48(a)所示为不正确的夹紧方案，夹紧力有向上的分力Fwz,，使工件离开原来的正确定位位置。而图4.48(b)所示为正确的夹紧方案。2)夹紧力方向应指向主要定位表面。2、夹紧力作用点的确定1)夹紧力的作用点应落在支承范围内如图4.49所示的夹紧力的作用点落到了定位元件的支承范围之外，夹紧时将破坏正确位置，因而是不正确的2)夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位如图4.50(a)所示，薄壁套筒的轴向刚性比径向刚性好，用卡爪径向夹紧时工件变形大，若沿轴向施加夹紧力，变形就会小得多。夹紧如图4.50(b)所示的薄壁箱体时，夹紧力不应作用在箱体的顶面，而应作用杠刚忭较好的凸边上。或如图4.50(c)所示改为三点夹紧，改变着力点的位置，以减少夹紧变形。3)夹紧力的作用点应靠近工件的加工部位如图4.51所示，夹紧力远离加工部位，因此应在加工部位加上辅助夹紧机构，以防止加工时发生振动，影响加工质量和安全。3、夹紧力大小的估算•加工过程中，工件受到切削力、离心力、惯性力及重力等的作用，理论上夹紧力的作用应与上述力(力矩)的作用相平衡。但是切削力的大小和方向在加工过程中是变化的，因此夹紧力的大小只能进行粗略的估算。•估算的方法如下。•1)找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力。•2)为了简便，只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。•3)根据工件状态，列出力(力矩)的平衡方程式，解出夹紧力的大小，还应适当考虑安全系数。如需进行夹紧力估算可参阅有关资料。•4.5.4常见夹紧机构•夹紧机构的种类很多，这里只简单介绍其中一些典型装置。•（1）斜楔夹紧机构•图4.52所示是一些斜楔夹紧实例。斜楔夹紧机构是利用斜面的楔紧作用，将外力传递给工件，完成工件的夹紧。当楔块的升角α在60~100时具有自锁性能。但自锁的稳定性较差，主要用于夹紧机构中来改变力的方向。2、螺旋夹紧机构•螺旋夹紧机构结构简单、容易制造，而且螺旋相当于一个斜楔缠绕在圆柱体的表面形成的；由于其升角小（30左右）则螺旋机构具有较好的自锁性能，获得的夹紧力大，是应用最广泛的一种夹紧机构。•1）单个螺旋夹紧机构直接用螺钉或螺母夹紧工件的机构。螺钉头部直接压在工件表面上，可能会损伤工件或带动工件旋转。为克服这一缺点在其头部加装浮动压块，以增加接触面积，减少损伤。•夹紧动作慢使这一机构的另一缺点。通常采用一些快速结构，如快卸垫圈、快换螺母、快速机构等•（3）偏心夹紧机构•它是利用偏心间直接或间接夹紧工件的机构。偏心夹紧分圆偏心和曲线偏心两种，其特点是结构简单、操作方便、夹紧迅速，缺点是夹紧力小，夹紧行程短，用于振动小、切削力不大的场合。图4.58是几种典型的偏心夹紧机构的实例，图4.59是圆偏心轮的几种结构。•（4）联动夹紧机构•是利用机构的组合完成单件或多件的多点、多向同时夹紧的机构。它可以实现多件加工、减少辅助时间、提高生产效率、减轻工人的劳动强度等。•1）单件联动夹紧机构利用夹紧机构实现工件的多向、多点夹紧。如图4.60所示机构实现二力垂直夹紧。•2）多件联动夹紧机构一般有平行式多件联动夹紧机构和连续式多件联动夹紧机构。①平行式多件联动夹紧机构如图4.61所示，若采用刚性压板夹紧，则因一批工件的外圆直径尺寸的不一致，将导致个别工件夹不紧的现象。在（b）图中增加了浮动装置，既可以同时夹紧工件，又方便操作。在理论上平行式夹紧各工件受到的夹紧力相等。•②连续式多件联动夹紧机构如图4.62是多个工件同时铣槽的夹具。这种方式，由于工件的夹紧力是依次传递的，可能造成工件在夹紧方向的位置误差很大。因此，只适用于加工在夹紧方向上没有加工要求的工件。•另外，在设计联动夹紧机构时，应注意应设置浮动环节；同时夹紧的工件不宜太多；结构的刚度要好，力求简单、紧凑。第一节机械加工工艺规程概述一、生产过程与机械加工工艺过程机械加工工艺过程工艺过程生产过程材料准备生产技术准备毛坯制造机械加工产品装配检验试车包装入库生产过程把原材料转变为成品的过程。•包括：生产技术准备，毛坯制造，机械加工，热处理，装配，测试检验，涂装。工艺过程•在生产过程中改变生产对象的形状，尺寸，相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程，是重要组成部分。(毛坯制造