数控加工中工件的定位与装夹
4 工件定位与夹紧方案的确定
（4）扩大机床使用范围和改变机床用途
如：铣床加分度头，就可以加工有等分要求的工件。 利用镗模，可以用车床或摇臂钻床镗削箱体的孔系。
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§4.1.2 机床夹具的分类
按夹具应用范围划分
➢（1）通用夹具 三爪、四爪卡盘、平口钳等，一般由专业 厂生产，常作为机床附件提供给用户。
防转菱形销限制: Z 方向转动自由度
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4.3 任务3 选择夹具定位元件
➢工件定位时，首先要根据加 工要求，确定工件需要限制 的自由度，选择合适的表面 作为定位基准面。 ➢工件的定位基准面有多种形 式，如平面、外圆柱面、内 孔等。 ➢根据定位基准面的不同，采 用不同的夹具定位元件，使 定位元件的定位面和工件的 定位基准面相接触或配合， 从而实现工件的定位。
顶尖限制: Y、Z 方向转动自 由度
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过定位问题分析 ➢ 图示工件要在端面加工螺孔时，如何进行定位？
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➢使用长圆柱销时，X、Y方 向的转动自由度重复限制， 当夹紧时，连杆会产生变形。
短长圆柱销限制: X、 Y 方向的移动自由度 X、 Y 方向的转动自由度
大端面限制: Z 方向的移动自由度 X、 Y 的转动自由度
图4-1 轴套零件图
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4.1 任务1 认识机床夹具
本节要点
机床夹具的功能 机床夹具在机械加工中的作用 夹具的分类 机床夹具的组成
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§4.1.1 机床夹具的功能与作用
1.机床夹具的功能
机床夹具的主要功能: ➢定位——工件在夹具中相对于刀具和机床占有正确的加 工位置。 ➢夹紧——把工件压紧夹牢，并保持这个确定的位置在加 工过程中稳定不变。
2）夹紧元件及装置
3）对刀及导向 元件
数控机床工件装夹及夹具的选用教学文案
圆柱销
各种心轴
V型块
定位套
以平面定位
支承订 支承板
A型用于精基准，B型用于粗基准，C型用于侧 面定位。支承钉与夹具孔的配合为H7/r6或 H7/n6。若支承钉需经常更换时可加衬套，其 外径与夹具体孔的配合亦为H7/r6或H7/n6， 内径与支承钉的配合为H7/js6。使用几个A型 支承钉时，装配后应磨平工作表面，以保证 等高性
2）由于工序的加工精度要求，工件在定位时允许保留某 些方面的不定度。
•不完全定位是允许的。
不完全定位：
a图：完全自由 b、c、d图：可以沿Y轴方向移动， e图：可以沿x、Y轴方向移动，绕Z轴旋转
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。
而不影响定位。大批量生产时，应采用 可换定位销（JB/T 8014.3－1999）。 工作部分的直径，可根据工件的加工要 求和安装方便，按g5、g6、f6、f7制造 ，与夹具体配合为H7/r6或H7/n6，衬套 外径与夹具体配合为H7/h6，其内径与 定位销配合为H7/h6或H7/h5。当采用 工件上孔与端面组合定位时，应该加上 支承垫板或支承垫圈
支承本身在定位过程中所处的位置，随工件 定位基准面位置的变化而自动与之适应，其 作用相当于一个固定支承，只限制一个自由 度。由于增加了与定位基准面接触的点数， 故可提高工件的安装刚性和稳定性。适用于 工件以粗基准定位或刚性不足的场合
调节支承应用实例
以平面定位
旨在提高工件的装夹刚性和定位的稳定性 ，并不起消除自由度的作用。使用时必须 逐个工件进行调整，以适应工件支承表面 的位置变化结构简单，但效率较低
数控加工工艺判断题
3. 数控加工工艺3.1工件的定位、装夹，加工基准的选择（√）．工件在夹具中或机床上定位时，据以确定加工表面与机床刀具的相对位置的表面（平面或曲面）称为定位基准。
（×）．无论在普通机床或数控机床上加工，首先要分析加工基准。
根据基准的作用不同，我们常把基准分为设计基准、工艺基准、粗基准、辅助精基准。
（×）．粗基准在各道工序中使用时都应认真分析，选择最佳方案。
（√）．毛坯上增加的工艺凸台是为了便于装夹。
（√）当工件的定位基准与工序基准重合时，可以防止基准不符误差的产生。
（×）．用来加强工件的安装刚度而不能限制工件自由度的支承称为基本支承。
3.2刀具的合理选择、安装和调整（×）．模具铣刀就是立铣刀。
（√）模具铣刀是由立铣刀发展而成。
（√）．在用立铣刀切削平面轮廓时，对于外轮廓铣刀半径应小于轮廓的最小曲率半径。
（×）．在用立铣刀切削平面轮廓时，对于内轮廓铣刀半径应大于轮廓的最小曲率半径。
（×）．数控加工首先编制好程序，然后根据程序选择合适的刀具进行加工。
（√）．若普通机床上的一把刀只能加工一个尺寸的孔，而在数控机床这把刀可加工尺寸不同的无数个孔。
(√) ．加工中心上使用的刀具有重量限制。
（√）．数控机床对刀具的要求是高的耐用度、高的交换精度和快的交换速度。
（√）．自动换刀装置的形式有回转刀架换刀、更换主轴换刀、更换主轴箱换刀、带刀库的自动换刀系统。
(√)．主轴准停的目的之一是为了让镗孔后能够退刀。
3.3加工路线的确定以及与加工精度的关系（×）．数控机床和普通机床一样都是通过刀具切削完成对零件毛坯的加工，因此二者的工艺路线是相同的。
（√）．由于数控铣削加工零件时，加工过程是自动的，所以选择毛坯余量时，要考虑充足的余量和尽可能的均匀。
（√）．刀具相对于工件的运动轨迹和方向称加工路线。
（√）．为保证凸轮的工作表面有较好的表面质量，对外凸轮廓，按顺时针方向铣削，对内凹轮廓按逆时针方向铣削。
机械加工工艺规程设计—机床夹具与工件定位
一般情况把夹紧元件和中间传动机构统称为夹 紧机构。有的时候以上三者也会混在一起，很难区 别。
对夹紧装置的基本要求
1) 夹紧时应保证工件的定位，而不能破坏工件的定位。 2) 夹紧力的大小应适宜，既要保证工件在整个加工过程 中位置稳定不变，还不能产生振动、变形和表面损伤。 3) 应根据生产类型设计相应的夹紧机构。 4) 为防止夹紧后自动脱开，夹紧机构须具备良好的自锁 性能。
只考虑切削力（或切削矩）对夹紧的影响，并假设工艺系 统是刚性的，切削过程是稳定不变的，然后找出加工过程中对 夹紧最不利的状态，按静力平衡原理求出夹紧力，最后乘上安 全系数（粗加工取2.5-3，精加工取1.5-2）。
在实际夹具设计中，对于夹紧力的大小并非所有情况都要 用计算确定。如手动夹紧用经验法或类比法。
有些重、大、复杂的工件，往往先在待加 工处划线，然后装上机床，按所划的线进行找 正定位。
适用场合：生产批量较小，毛坯精度较低， 以及大型工件等不宜使用夹具的粗加工中。图4-6 工件划线找正装夹工件的装夹方法
2．机床专用夹具装夹法 所谓机床专用夹具，是 指为某零件的某道工序而专门设计制造的夹具。
2）经验类比法。前面说过，精确计算夹紧力的大小是件很 不容易的事，因此在实际夹具设计中，有时不用计算的方法 来确定夹紧力的大小。如手动夹紧机构，常根据经验或用类 比的方法确定所需夹紧力的数值。但对于需要比较准确地确 定夹紧力大小的，如气动、液压传动装置或容易变形的工件 等，仍有必要对夹紧状态进行受力分析，估算夹紧力的大小。
图4-20 辅助支承应用 1—加工面 2—辅助支承
图4-21 推式辅助支承 1—支承滑柱 2—推杆 3—半圆键 4—手柄 5—钢球
工件定位与夹紧
第3章工件定位与夹紧一．简答题：3-1．工件在夹具中定位、夹紧的任务是什么？定位：把工件装好，就是在机床上使工件相对于刀具及机床有正确的位上加工置。
工件只有在这个位置上接受加工，才能保证被加工表面达到所要求的各项技术教育要求。
夹紧：把工件夹牢，就是指定位好的工件，在加工过程中不会受切削力、离心力、冲击、振动等外力的影响而变动位置。
3-2．一批工件在夹具中定位的目的是什么？它与一个工件在加工时的定位有何不同？3-3．何谓重得定位与欠定位？重复定位在哪些情况下不允许出现？欠定位产生的后果是什么？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。
重复定位：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。
3-4．辅助支承起什么作用？使用应注意什么问题？生产中，由于工件形状以及夹紧力、切削力、工件重力等原因可能使工件在定位后还产生变形或定位不稳定。
常需要设置辅助支承。
辅助支承是用来提高工件的支承刚度和稳定性的，起辅助作用，决不允许破坏主要支承的主要定位作用。
各种辅助支承在每次卸下工件后，必须松开，装上工件后再调整和锁紧。
由于采用辅助支承会使夹具结构复杂，操作时间增加，因此当定位基准面精度较高，允许重复定位时，往往用增加固定支承的方法增加支承刚度3-5．选择定位基准时，应遵循哪些原则？定位时据以确定工件在夹具中位置的点、线、面称为定位基准。
定位基准有粗基准和精基准之分。
零件开始加工时，所有的面均未加工，只能以毛坯面作定位基准，这种以毛坯面为定位基准的，称为粗基准，以后的加工，必须以加工过的表面做定位基准，以加工过表面为定位基准的称精基准。
在加工中，首先使用的是粗基准，但在选样定位基准时，为了保证零件的加工精度，首先考虑的是选择精基准，精基准选定以后，再考虑合理地选择粗基准。
CNC操作指引(最新)
CNC操作指引一、加工前的准备：1.资料准备准备加工零件图，程序单及工艺卡等技术文件，数控机床使用刀具的规格、编号及切削用量等有关资料，数控加工中所用的有关夹具、量具等资料。
2.机床准备清理机床，清除铁屑油污，用油石除去工作台的毛刺，确认加工工件的零件号与图纸、工艺卡、程序单为同一零件编号。
清除工件毛刺、油污。
确定基准角、基准面。
工件按程序单所指定的方向摆放。
二、数控加工中工件的定位与装夹（1）工件的装夹在机床上对工件进行加工时，为了保证加工表面相对其他表面的尺寸和位置精度，首先需要使工件在机床上占有准确的位置，并在加工过程中能承受各种力的作用而始终保持这一准确位置不变。
前者称为工件的定位，后者称为工件的夹紧，这一整个过程统称为工件的装夹。
加工中心是现代自动化加工的基本单元。
加工中心对工件的装夹将充分发挥加工中心的高精度、高效率起着重要的作用，同时对加工中心的效率和精度的稳定性与可靠性有着直接的影响。
在加工中心对工件进行加工的工艺方案及装夹方法与常规生产系统相类似，如通常在制定工艺方案之前，首先要对被加工工件进行工艺分析，选择定位基准，确定装夹方案等。
在普通机床上加工工件时，由于受机床功能的限制，往往采用工序分散原则、一般只进行单一的加工，工件的装夹只需要满足该工序加工的要求即可。
而在加工中心上加工，则采用工序集中的原则，工件多数只经一次装夹、就可连续的对其各待加工表面自动完成钻、扩、铰、镗、攻螺纹、铣削等粗、精加工。
因此在加工中心上定位装夹有以下特点。
1 ）定位基准同普通机床一样，在加工中心上加工工件时，工件的定位仍遵守六点定位原则。
在选择定位基准时，要全面考虑各个工件加工情况，做到三点：①所选基准应能保证工件定位准确、装卸工件方便，能迅速完成工件的定位和夹紧，夹压可靠，且夹具结构简单。
②所选定的基准与各加工部位的各个尺寸运算简单，尽量减少尺寸链计算，避免或减少计算环节和计算误差。
③保证各项加工精度。
工件在数控机床上的定位与装夹
精基准的选择
Ø 在实际生产中,经常使用的统1基准形式有： 1 轴类零件常使用两顶尖孔作统1基准； 2 箱体类零件常使用1面两孔 1个较大的平面和两个距离较
远的销孔 作统1基准； 3 盘套类零件常使用止口面 1端面和1短圆孔 作统1基准； 4 套类零件用1长孔和1止推面作统1基准
Ø 采用统1基准原则好处： 1 有利于保证各加工表面之间的位置精度； 2 可以简化夹具设计,减少工件搬动和翻转次数
a）
b）
c）
图5-2 粗基准选择比较
粗基准的选择
工序1
工序1
工序2
工序2
图5-3 床身粗基准选择比较
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
精基准的选择原则
应保证加工精度和工件安装方便可靠
基准重合原则 基准统1原则 自为基准原则
选用设计基准作为定位基准,避免因基 准不重合带来的误差
课堂讨论
数控车床的装夹找正
Ø 打表找正 通过调整卡爪,使得工件坐标系 的Z轴与数控车床的主轴回转中心轴线重合
Ø 单件的偏心工件 Ø 使用3爪自动定心卡盘装夹较长的工件 Ø 3爪自动定心卡盘的精度不高
7、数控铣床的装夹
通用夹具的选用
平口钳分固定侧与活动侧,固定侧与底面 作为定位面,活动侧用于夹紧
选择平整、光洁、面积大、无飞边毛刺和浇 冒口的表面以便定位准确、夹紧可靠
作为粗基准的表面粗糙且不规则,多次使用 无法保证各加工表面的位置精度
粗基准的选择
◆保证相互位置要求原则——如果首先要求保证工件上加 工面与不加工面的相互位置要求,则应以不加工面作为粗基 准 ◆余量均匀分配原则——如果首先要求保证工件某重要表 面加工余量均匀时,应选择该表面的毛坯面作为粗基准
国家开放大学电大《数控加工工艺》习题及答案
第3章数控加工中工件的定位与装夹作业答案思考与练习题1、车削薄壁零件如何夹紧工件？答：轴向夹紧或增加夹紧力作用点面积。
2、确定工件在夹具中应限制自由度数目的依据是什么？答：根据工件加工精度要求。
3、试简述定位与夹紧之间的关系。
答：任务不同，定位使加工前工件在机床上占有正确的位置，而夹紧则使工件在加工过程中始终保持在原先确定的位置上。
两者相辅相成，缺一不可。
4、采用夹具装夹工件有何优点？答：a. 易于保证工件的加工精度。
b. 使用夹具可改变和扩大原机床的功能，实现“一机多用”。
c. 使用夹具后，不仅省去划线找正等辅助时间，而且有时还可采用高效率的多件、多位、机动夹紧装置，缩短辅助时间，从而大大提高劳动生产率。
d. 用夹具装夹工件方便、省力、安全。
e. 在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显地降低生产成本。
5、当基准重合原则和基准统一原则发生矛盾时，怎么解决？答：以保证工件加工精度为原则，若采用统一定位基准能够保证加工表面的尺寸精度，则应遵循基准统一原则；若不能保证尺寸精度，则应遵循基准重合原则，以免使工序尺寸的实际公差值减小，增加加工难度。
6、什么情况下才需要计算定位误差？答：用夹具装夹、调整法加工一批工件的条件下，基准不重合时，需要计算定位误差。
若采用试切法加工，不存在定位误差，因而也不需要计算定位误差。
7、如何理解定位面与定位基准的区别？答：工件在夹具中的位置是以其定位基面与定位元件的相互接触（配合）来确定的，工件以平面定位时，定位面就是定位基准；工件以内、外圆柱面定位时，定位面是内、外圆柱面，而定位基准则是中心线。
8、车床上装夹轴类零件时，如何找正？答：工件外圆上选择相距较远的两点，用百分表找正。
模拟自测题一、单项选择题1、过定位是指定位时，工件的同一（B）被多个定位元件重复限制的定位方式。
（A）平面（B）自由度（C）圆柱面（D）方向2、若工件采取一面两销定位，限制的自由度数目为（ A ）（A）六个（B）二个（C）三个（D）四个3、在磨一个轴套时，先以内孔为基准磨外圆，再以外圆为基准磨内孔，这是遵循（ D ）的原则。
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第3章数控加工中工件的定位与装夹
作业
思考与练习题
1、车削薄壁零件如何夹紧工件？
2、确定工件在夹具中应限制自由度数目的依据是什么？
3、试简述定位与夹紧之间的关系。
4、采用夹具装夹工件有何优点？
5、当基准重合原则和基准统一原则发生矛盾时，怎么解决？
6、什么情况下才需要计算定位误差？
7、如何理解定位面与定位基准的区别？
8、车床上装夹轴类零件时，如何找正？
模拟自测题
一、单项选择题
1、过定位是指定位时，工件的同一（）被多个定位元件重复限制的定位方式。
（A）平面（B）自由度（C）圆柱面（D）方向
2、若工件采取一面两销定位，限制的自由度数目为（）
（A）六个（B）二个（C）三个（D）四个
3、在磨一个轴套时，先以内孔为基准磨外圆，再以外圆为基准磨内孔，这是遵循（）的原则。
（A）基准重合（B）基准统一（C）自为基准（D）互为基准
4、采用短圆柱芯轴定位，可限制（）个自由度。
（A）二（B）三（C）四（D）一
5、在下列内容中，不属于工艺基准的是（）。
（A）定位基准（B）测量基准（C）装配基准（D）设计基准
6、（）夹紧机构不仅结构简单，容易制造，而且自锁性能好，夹紧力大，是夹具上用得最多的一种夹紧机构。
（A）斜楔形（B）螺旋（C）偏心（D）铰链
7、精基准是用（）作为定位基准面。
（A）未加工表面（B）复杂表面（C）切削量小的（D）加工后的表面
8、夹紧力的方向应尽量垂直于主要定位基准面，同时应尽量与（）方向一致。
（A）退刀（B）振动（C）换刀（D）切削
9、选择粗基准时，重点考虑如何保证各加工表面（），使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合零件图要求。
（A）对刀方便（B）切削性能好（C）进/退刀方便（D）有足够的余量
10、通常夹具的制造误差应是工件在该工序中允许误差的（）。
（A）1~3倍（B）1/10~1/100 （C）1/3~1/5 （D）同等值
11、铣床上用的分度头和各种虎钳都是（）夹具。
（A）专用（B）通用（C）组合（D）随身
12、决定某种定位方法属几点定位，主要根据（）。
（A）有几个支承点与工件接触（B）工件被消除了几个自由度
（C）工件需要消除几个自由度（D）夹具采用几个定位元件
13、轴类零件加工时，通常采用V形块定位，当采用宽V形块定位时，其限制的自由度数目为（）。
（A）三个（B）四个（C）五个（D）六个
14、车细长轴时，要使用中心架或跟刀架来增加工件的（）。
（A）韧性（B）强度（C）刚度（D）稳定性
15、在两顶尖间测量偏心距时，百分表上指示出的（）就等于偏心距。
（A）最大值与最小值之差（B）最大值与最小值之和的一半
（C）最大值与最小值之差的两倍（D）最大值与最小值之差的一半
二、判断题（正确的打√，错误的打×）
1、基准可以分为设计基准与工序基准两大类。
（）
2、夹紧力的方向应尽可能与切削力、工件重力平行。
（）
3、组合夹具是一种标准化，系列化、通用化程度较高的工艺装备。
（）
4、工件在夹具中定位时，应使工件的定位表面与夹具的定位元件相贴合，从而消除自由度。
（）
5、因欠定位没有完全限制按零件加工精度要求应该限制的自由度，因而在加工过程中是不允许的。
（）
6、加工表面的设计基准和定位基准重合时，不存在基准不重合误差。
（）
7、基准位移误差和基准不重合误差不一定同时存在。
（）
8、基准重合原则和基准统一原则发生矛盾时，若不能保证尺寸精度，则应遵循基准统一原则。
（）
9、车削偏心工件时，应保证偏心的中心与机床主轴的回转中心重合。
（）
10、过定位在任何情况下都不应该采用。
（）
三、简答题
1、什么是欠定位？为什么不能采用欠定位？什么是过定位？
2、什么是辅助支承？使用时应注意什么问题？
3、何谓浮动支承？限制几个自由度？
4、什么叫定位误差？产生定位误差的原因是什么？
5、工件以平面作定位基准时，常用支承类型有哪些？
6、确定夹紧力的作用方向和作用点应遵循哪些原则？
7、按照基准统一原则选用精基准有何优点？
8、粗基准的选择原则是什么？
9、精基准的选择原则是什么？
10、夹紧装置应具备的基本要求是什么？
四、计算题
1、轴套类零件铣槽时，其工序尺寸有三种标注方法，如图1所示，定位销为水平放置，试分别计算工序尺寸H1、H
2、H3的定位误差。
H3
图1
五、分析题
1、根据六点定位原理分析图2各定位方案的定位元件所限制的自由度。
图2
2、什么是过定位？试分析图3中的定位元件分别限制了哪些自由度？是否合理？如何
改进？
图3
3、试分析图4中夹紧力的作用点与方向是否合理？为什么？如何改进？
图4。