零件在數(shù)控機(jī)床上的定位與裝夾

董小婷

摘 要： 在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，為保證工件的加工精度和加工質(zhì)量，必須使工件位于機(jī)床上的正確位置，也就是通常所說的“定位”，然后將它固定也就是通常所說的“夾緊”。工件在機(jī)床上定位與夾緊的過程稱為工件的裝夾過程。

關(guān)鍵詞： 定位基準(zhǔn)；裝夾；夾具

在工件的機(jī)械加工工藝過程中，合理的選擇定位基準(zhǔn)對保證工件的尺寸精度起著重要的作用。定位，使零件在機(jī)床或夾具中占有正確位置的過程。夾緊，工件定位后使工件緊固，使工件在加工過程中不發(fā)生位置變化。裝夾，從定位到夾緊的全過程。

一、定位基準(zhǔn)的選擇

定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)兩種。毛坯在開始加工時(shí)，都是以未加工的表面定位，這種基準(zhǔn)面稱為粗基準(zhǔn)；用已加工后的表面作為定位基準(zhǔn)面稱為精基準(zhǔn)。

1、粗基準(zhǔn)的選擇

選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，必須要請足以下兩個(gè)基本要求：其一，應(yīng)保證所有加工表面都有足夠的加工余量；其二，應(yīng)保證工件加工表面和不加工表面之間具有一定的位置精度。

粗基準(zhǔn)的選擇原則如下。

（1）當(dāng)加工表面與不加工表面有位置精度要求時(shí).應(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。因?yàn)殍T造時(shí)有一定的形位誤差，所以，在第一次裝夾車削時(shí)，應(yīng)選擇手輪內(nèi)緣的不加工表面作為粗基準(zhǔn)，加工后就能保證輪緣厚度?；鞠嗟取?/p>

如果選擇手輪外圓（加工表面）作為粗基準(zhǔn)，加工后因鑄造誤差不能消除.使輪緣厚薄明顯不一致，也就是說，在車削前，應(yīng)該找正手輪內(nèi)緣，或用三爪自定心卡盤反撐在手輪的內(nèi)緣上進(jìn)行車削。

（2）對所有表面都需要加工的工件，應(yīng)該根據(jù)加工余量最小的表面找正，這樣，不會因位置的偏移而造成余量太少的部位加工不出來。臺階軸是鍛件毛坯，A段余量較小，曰段余量較大，粗車時(shí)應(yīng)找正A段，再適當(dāng)考慮B段的加工余量。

（3）應(yīng)選用工件上強(qiáng)度、剛性好的表面作為粗基準(zhǔn)，否則會產(chǎn)生松動或?qū)⒐ぜA壞。

（4）粗基準(zhǔn)應(yīng)選擇平整光滑的表面，鑄件裝夾時(shí)應(yīng)讓開澆冒口部分。

（5）粗基準(zhǔn)不能重復(fù)使用。

2、精基準(zhǔn)的選擇

（1） 基準(zhǔn)重合原則

盡可能采用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。一般的套、齒輪坯和皮帶輪，精加工時(shí)一般利用心軸以內(nèi)孔作為定位基準(zhǔn)來加工外圓及其他表面，在車削三爪自定心卡盤法蘭時(shí)，一般先車好內(nèi)孔和螺紋，然后把它安裝在主軸上再車配安裝三爪自定心卡盤的凸肩和端面。這種加工方法的定位基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)重合，容易達(dá)到裝配精度的要求。

應(yīng)用基準(zhǔn)重合原則時(shí)，要具體情況具體分析。定位過程中產(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)要求的尺寸一般可直接測量，不存在基準(zhǔn)不重合誤差問題。在帶有自動測量功能的數(shù)控機(jī)床上加工時(shí)，可在工藝中安排坐標(biāo)系測量檢查工步，即每個(gè)零件加工前由CNC系統(tǒng)自動控制測量頭檢測設(shè)計(jì)基準(zhǔn)并自動計(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，而且簡化了夾具的設(shè)計(jì)與制造工作，降低了成本，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。除第一道工序外，其余加工表面盡量采用同一個(gè)精基準(zhǔn)，因?yàn)榛鶞?zhǔn)統(tǒng)一后，可減少定位誤差，提高加工精度，使裝夾方便。如一般軸類工件的中心孔，在車、銑、磨等工序中，始終用它作為精基準(zhǔn)。又如齒輪加工時(shí)，先把內(nèi)孔加工好，然后始終以孔作為精基準(zhǔn)。

基準(zhǔn)統(tǒng)一和基準(zhǔn)重合原則是選擇精基準(zhǔn)的兩個(gè)重要原則。但是，生產(chǎn)實(shí)際中有時(shí)會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）互為基準(zhǔn)、反復(fù)加工原則

比如，車床主軸支承軸頸與主軸錐孔的同軸度要求很高.常常采用互為基準(zhǔn)、反復(fù)加工的方法來達(dá)到零件圖的要求。

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專門做出的。

二、零件在數(shù)控機(jī)床上的裝夾

數(shù)控機(jī)床工件的定位和夾緊是工件裝夾的兩個(gè)過程。為了保證數(shù)控機(jī)床工件被加工表面的技術(shù)要求，必須使工件相對刀具和機(jī)床處于一個(gè)正確的加工置。在使用夾具的情況下.就要使同一工序中的所有工件都能在夾具中占據(jù)同一正確位置，這就是工件的定位：在工件定位以后，為了保證數(shù)控機(jī)床工件在切削力作用下保持既定位置不變，需要將工件在既定位置上夾緊。因此，定位是讓工件有一個(gè)正確加工位置，而夾緊是固定正確位置，二者是不同的。

1、對夾緊裝置的基本要求

（1）牢夾緊后，應(yīng)保證工件在加工過程中的位置不發(fā)生變化。

（2）正夾緊時(shí)，應(yīng)不破壞工件的正確定位。

（3）快操作方便，安全省力，夾緊迅速。

（4）簡結(jié)構(gòu)簡單緊湊，有足夠的剮性和強(qiáng)度，且便于制造。

2、夾緊力和夾緊時(shí)的注意事項(xiàng)夾緊力的確定包括夾緊力的大小、方向和作用點(diǎn)三個(gè)要素。

（1）夾緊力的大小夾緊力必須保證工件在加工過程中位置不發(fā)生變化，但夾緊力也不能過大，過大會造成工件變形。夾緊力的大小可以計(jì)算，但一般用經(jīng)驗(yàn)估算的方法獲得。

（2）夾緊力的方向 一般情況下.夾緊力的方向應(yīng)符合下列基本要求：

1）夾緊力的方向應(yīng)盡可能垂直于工件的主要定位基準(zhǔn)面。使夾緊穩(wěn)定可靠，保證加工精度。

2）夾緊力的方向應(yīng)盡可能與切削力方向一致。

（3） 數(shù)控機(jī)床夾緊力的作用點(diǎn)選擇夾緊力的作用點(diǎn)時(shí)應(yīng)考慮下列原則：

1）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡可能地落在主要定位面上，這樣可保證夾緊穩(wěn)定可靠。

2）夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)與支承件對應(yīng)，并盡可能作用在工件剛陛較好的部位。如果夾緊力作用點(diǎn)，工件會產(chǎn)生較大的變形，就有利于減小夾緊變形。尤其對一些精度要求較高的薄壁工件，特別要防止夾緊變形。如精車薄壁套的內(nèi)孔時(shí)不宜用三爪自定心卡盤徑向夾緊。因?yàn)閵A緊力徑向作用在工件的薄壁上，容易引起變形如用螺母端面來壓緊工件，使夾緊力沿工件軸向分布，這樣可防止內(nèi)孔產(chǎn)生夾緊變形。

3、數(shù)控夾具的選用原則主要有以下幾點(diǎn)：

（1）夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單

由于零件在數(shù)控機(jī)床或加工中心上加工大都采用工序集中的原則，加工的部位較多，同時(shí)批量較小，零件更換周期短，因此夾具的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和自動化對加工效率的提高及加工費(fèi)用的降低有很大影響。對批量小的零件應(yīng)優(yōu)先選用組合夾具。對形狀簡單的單件小批量生產(chǎn)的零件，可選用通用夾具，如三爪卡盤、臺鉗等。只有對批量較大，且周期性投產(chǎn)，加工精度要求較高的關(guān)鍵工序才考慮設(shè)計(jì)專用夾具，以保證加工精度和提高裝夾效率。

（2）加工部位要敞開

數(shù)控夾具在加工時(shí)，夾緊機(jī)構(gòu)或其它元件不得影響進(jìn)給，即夾具元件不能與刀具運(yùn)動軌跡發(fā)生干涉。對有些箱體零件加工可以利用內(nèi)部空間來安排夾緊機(jī)構(gòu)，將其加工表面敞開。

（3）數(shù)控夾具必須保證最小的夾緊變形

工件在數(shù)控加工尤其在銑削加工時(shí)，切削力大，需要的夾緊力也大，同時(shí)還要減少工件夾緊變形。因此，必須慎重選擇夾具的支撐點(diǎn)、定位點(diǎn)和夾緊點(diǎn)。如果采用了相應(yīng)措施仍不能控制零件變形，則將粗、精加工分開處理，或者在粗、精加工時(shí)采用不同的夾緊力。

（4）數(shù)控夾具裝卸應(yīng)方便

由于數(shù)控機(jī)床的加工效率高，裝夾工件的輔助時(shí)間對加工效率影響較大，所以要求數(shù)控夾具在使用中裝卸要快捷且方便，以縮短輔助時(shí)間?？杀M量采用氣動、液壓夾具。

（5）一次裝夾應(yīng)盡可能裝夾多個(gè)工件，以提高加工效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 賈亞洲主編.金屬切削機(jī)床概論.北京：機(jī)械工業(yè)出版社2010.

[2] 王愛玲.數(shù)控機(jī)床加工工藝.機(jī)械工業(yè)出版社.2006.

[5] 楊仲岡.數(shù)控設(shè)備與編程.高等教育出版社.2003.

[6] 顧京.數(shù)控機(jī)床加工程序編制.機(jī)械工業(yè)出版社.2005.