工件教案资料

数控技术及应用教案及讲稿下部分：数控加工工艺PAGEPAGE5兰州交通大学机电工程学院第三讲一、备课教案适用专业机械设计制造及其自动化讲次第三讲上课时间年月日节教学内容提纲及要求第一章数控加工中工件的装夹与定位第六节工件的夹紧一、夹紧装置的组成了解夹紧装置的组成及其要求；掌握夹紧力方向和作用点的选择原则二、对夹紧装置的要求三、夹紧力方向和作用点的选择第七节数控机床典型夹具简介一、车床夹具了解常见的车床夹具、铣床夹具的类型及其找正方法二、铣床夹具重点夹紧力方向和作用点的选择原则教学实施手段效果记录课堂讲授√课堂讨论√现场示教小结讲评难点其它教具CAI，黑板推荐参考书徐宏海主编.数控加工工艺.北京:化学工业出版社,2004教学后记二、讲稿第一章数控加工中工件的装夹与定位第六节工件的夹紧夹紧是工件装夹过程中的重要组成部分。工件定位后必须通过一定的机构产生夹紧力，把工件压紧在定位元件上，使其保持准确的定位位置，不会由于切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作用而产生位置变化和振动，以保证加工精度和安全操作。这种产生夹紧力的机构称为夹紧装置。（1）夹紧装置由力源装置、中间传力结构、夹紧元件与夹紧机构组成。①力源装置力源装置是产生夹紧作用力的装置。②中间传力结构中间传力结构是介于力源和夹紧元件之间的中间机构。它把力源装置的夹紧作用力传递给夹紧元件，然后由夹紧元件最终完成对工件的夹紧。③夹紧元件与夹紧机构夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件，通过它和工件受压面的直接接触而完成夹紧动作；对于手动夹紧装置来说，夹紧机构则由中间传力机构和夹紧元件所组成。（2）夹紧装置具备的基本要求①加紧过程可靠，不改变工件定位后所占据的正确位置。夹紧力的大小适当，既要保证工件在加工过程中其位置稳定不变、振动小，又要使工件不会产生过大的夹紧变形。操作简单方便、省力、安全。结构性好，夹紧装置的结构力求简单、紧凑，便于制造和维修。（3）夹紧力方向和作用点的选择①夹紧力应朝向主要定位基准。如图1-36（a）所示，工件被镗孔与A面有垂直度要求，因此加工时以A面为主要定位基面，夹紧力的方向应朝向A面。如果夹紧力改朝B面，由于工件侧面A与底面B的夹角误差，夹紧时工件的定位位置被破坏，如图1-36（b）所示，影响孔与A面的垂直度要求。图1-36夹紧力方向示意夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，并靠近支承元件的几何中心。如图1-37所示，夹紧力作用在支承面之外，导致工件的倾斜和移动，破坏工件的定位。正确位置应是图中虚线所示的位置。夹紧力方向应有利于减小夹紧力大小。如图1-38所示，钻削孔A时，夹紧力与轴向切削力、工件重力G的方向相同，加工过程所需的夹紧力为最小。夹紧力的方向和作用点应施加在工件刚性较好的方向和部位。如图1-39（a）所示，薄壁套筒工件的轴向刚性比径向刚性好，应沿轴向施加夹紧力；夹紧图1-39（b）所示薄壁箱体时，应作用于刚性较好的凸边上；箱体没有凸边时，可以将单点加紧改为三点加紧[见图1-39（c）]。图1-37夹紧力作用点示意图1-38夹紧力与切削力、重力的关系1-夹具；2-工件对应辅助点B与同一参照基准上的点进行比较，并按它们与同一参照基准两者距离之差的一般作为调整距离，进行调整，反复几次就能把第一次对称卡爪校好；同理，可找完别一对应卡爪。此法经过一段时间的练习，即可在2～3min的时间内，使找正图1-49目测找正法精度达到0.15～0.20mm的水平。不过这种方法还只适用于精度不高的工件或粗加工工序；而对于高精度的工件，这种方法只能作为粗找正。f.百分表、量块找正为保证高精度的工件达到要求，采用百分表、量块找正法使较佳的方法。（3）其他常用装夹方法（见表1-3）（4）复杂畸形、精密工件装夹车削过程中，主要是加工有回转表面的、比较规则的工件。但也经常遇到一些外形复杂、不规则的异形工件。例如图1-50所示的对开轴承座、十字孔工件、双孔连杆、环首螺栓、齿轮油泵体及偏心工件、曲轴等。这些工件不宜用三爪、四爪卡盘装夹。①花盘、角铁和常用附件对于一些外形复杂、不规则的异形工件，必须使用花盘、角铁或装夹在专用夹具上加工。花盘（见图1-51）其材料为铸铁，用螺纹或定位孔形式直接装夹在车床主轴上。它的工作平面与主轴轴线垂直，平面度误差小，表面粗糙度<1.6。平面上开有长短不等的T行槽（或通槽），用于安装螺栓紧固工件和其他附件。为了适应大小工件的要求，花盘也有各种规格，常用的有ø250mm、ø300mm、ø420mm等。角铁[见图1-52（a）]又叫弯板，是铸铁材料。它有两个互相垂直的平面，表面粗糙度<1.6，并有较高的垂直度精度。V形架[见图（b）]V形架的工作表面是V形面，一般做成90°或120°，它的两个平面之间都有较高的形位精度，主要用作工件以圆弧面为基准定位。平垫铁[见图（c）]它装在花盘或角铁上，作为工件定位的基准平面或导向平面。平衡铁[见图1-52（d）]其材料一般是钢或铸铁，有时为了减小体积，也可用铅制作。②在花盘上装夹工件加工表面与主要定位基准面要求互相垂直的复杂工件（见图1-53），可以装夹在花盘上加工。双孔连杆的加工步骤如下。检查花盘精度（见图1-51）用百分表检查花盘端面的平面度和车床主轴的垂直度。用手转动花盘，百分表在花盘边缘的跳动量要求在0.02mm以内。检查平面度是将百分表装在刀架上，移动中溜板，观察花盘表面凹凸情况，在半径全长上允差0.02mm，但只允许盘面之间凹。如果达不到要求，可先把花盘卸下，清除主轴与花盘装配接触面上的赃物和毛刺，再装上检查。若仍不符合要求，可把盘面精车一刀。精车时注意把床鞍紧固螺钉锁紧，同时最好采用低转速、大进给、宽修光刃的车刀进行加工。盘面车削后要求有较高的平面度，避免盘面出现大的凹凸不平，表面粗糙应达到≤3.2.b.在花盘上装夹工件双孔连杆及其在花盘上的装夹分别如图1-53、1-54所示。先按划线找正连杆第一孔，并用V形架靠紧圆弧面，作为第二件工件定位基准，紧固压板螺钉，然后用手转动花盘，如果转动不碰，表明平衡恰当，即可车孔。在装夹和加工中要注意：花表1-3一般工件常用的装夹方法盘本身的形位精度比工件要求高一倍以上，才能保证工件的形位公差要求；工件的装夹基准面一定要进行精加工，保证与花盘平面贴平。垫压板的垫铁面要平行，高度要合适，最好只垫一块；压板压工件受力点，要选实处压，不要压在空当处，压点牢靠、对称、压紧力一致，以防工件变形或工件松动发生事故；工件压紧后，要进行静平衡，根据具体情况增减平衡铁。车床静平衡就是将主轴箱转速手柄放在空挡位置用手转动花盘，如果花盘能在任何位置上停下，就说明已平衡，否则就要重新调整平衡铁的位置或增减平衡铁的重量。进行静平衡很重要，是保证加工质量和安全操作的重要环节；加工时切削用量不能选择过大，特别是主轴转速过高时，会因离心力过大是工件松动造成事故。表1-3续表加工双孔连杆第二孔时，可用图1-55所示的方法装夹工件。先在花盘上安装一个定位柱，它的直径与第一孔具有较小间隙配合。在调整好定位柱中心到主轴中心的距离，使其符合双孔连杆的两孔中心距。装夹上工件，便可加工第二孔。图1-50复杂工件的种类图1-51用百分表检查花盘平面图1-52角铁和常用附件图1-53双孔连杆③在角铁上装夹工件如图1-50（a）所示的对开轴承座，当工件的主要定位基准面与加工表面平行时，可以用花盘上加角铁来加工（见图1-56）。这种加工方法，也是代替卧镗的方法。装夹和找正的步骤如下。a.找正角铁精度在复杂的装夹工作中，找正每一个基准面的精度是必不可少的。加工对开轴承座，首先找正花盘的平面，达到要求后，再把角铁装在花盘合适的位置上，把百分表装在刀架上，摇动床鞍，检查角铁平面与主轴轴线的平行度。这个平面的平行度误差要小于工件同一加工位置平行度误差的。如果不平行，可把角铁卸下，清除角铁结合面得赃物和毛刺，在装上去测量。若仍不平行，也可在角铁和花盘的结合面中间垫薄纸来调整。图1-54在花盘上装夹连杆图1-55用定位圆柱找正中心1-连杆；2-圆形压板；3-压板；4-V形架；5-花盘1-定位柱；2-螺母；3-心轴图1-56用百分表检查角铁平面与主轴轴线的平行度图1-57在角铁上装夹和找正轴承座1-花盘；2-百分表；3-角铁1-平衡铁；2-轴承座；3-角铁；4-划针盘；5-压板图1-58斜楔夹紧结构1-斜楔；2-滑柱；3-浮动压板；4-工件图1-59简单螺旋夹紧机构b.装夹和找正先用压板初步压紧，再用划线盘找正轴承座中心线（见图1-57）。找正轴承座中心时应该先根据划好的十字线找正轴承座的中心高。找正方法是水平移动划针盘，调整划针高度，是针尖通过工件水平中心线；然后把花盘旋转180°，再用划针轻划一水平线，如果两线不重合，可把划针调整在两线中间，把工件水平线向划针高度调整。再用以上方法直至找正好为止。找正垂直中心线的方法类似。十字线调整好后，再用划针找正两侧母线。最后复查，紧固工件，装上平衡块，用手转动花盘，观察有什么地方碰撞，如果花盘平衡，旋转不碰，即可进行车削。（5）心轴类车床夹具心轴类车床夹具，多用于工件以内孔为定位基准加工外圆柱面的情况，常见的车床心轴有圆柱心轴、弹簧心轴、顶尖式心轴等。（6）花盘式车床夹具花盘式车床夹具的夹具体为圆盘形。在花盘式夹具上加工的工件一般形状都较复杂，多数情况是工件的定位基准为圆柱面与其垂直的端面。夹具上的平面定位件与车床主轴的轴线相垂直。1.7.2铣床夹具铣床夹具中使用最普遍的是机械夹紧机构,这类机构大多数是利用机械摩擦的原理来夹紧工件的。斜楔夹紧是其中最基本的形式，螺旋、偏心等机构是斜楔夹紧机构的演变形式。斜楔夹紧机构采用斜楔作为传力元件或夹紧元件的夹紧机构，称为斜楔夹紧机构。图1-58（a）所示为斜楔夹紧机构的应用示例，敲入斜楔1大头，使滑柱2下降，装在滑柱上的浮动压板3可同时夹紧两个工件4。加工完后，敲斜楔1的小头，即可松开工件。采用斜楔直接夹紧工件的夹紧力较小、操作不方便，因此实际生产中一般与其它机构联合使用。图1-58（b）为斜楔与螺旋夹机构的组合形式，当拧紧螺旋时楔块向左移动，使杠杆压板转动夹紧工件；当反向转动螺旋时，楔块向右移动，杠杆压板在弹簧力的作用下松开工件。图1-60螺旋压板夹紧机构螺旋夹紧机构采用螺旋直接夹紧或采用螺旋与其他元件组合实现夹紧的机构，称为螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构具有结构简单、夹紧力大、自锁性好和制造方便等优点，很适用于手动加紧，因而在机床夹具中得到广泛的应用。其缺点是加紧动作较慢，因此在机动夹紧机构中应用较少。螺旋夹紧机构分为简单螺旋夹紧机构和螺旋压板夹紧机构。图1-61偏心夹紧机构图1-59所示为最简单的螺旋夹紧机构。图（a）螺栓头部直接对工件表面施加夹紧力，螺栓转动时，容易损伤工件表面或使工件转动，解决这一问题的办法是在螺栓头部套上一个摆动压块，如图1-59（b）所示，这样既能保证与工件表面有良好的接触，防止加紧时螺栓带动工件转动，还可避免螺栓头部直接与工件接触而造成压痕。摆动压块的结构已经标准化，可根据夹紧表面来选择。