机加工工艺培训.ppt
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1、机加工工艺理论知识培训课件.目录目录 一、工件的定位和夹紧一、工件的定位和夹紧 二、定位原理二、定位原理 三、工件的夹紧方式三、工件的夹紧方式 四、基准的相关知识四、基准的相关知识 五、内孔表面的加工五、内孔表面的加工2024/5/26 周日2.一、工件的定位和夹紧一、工件的定位和夹紧 1 1、定位:、定位:加工前,使工件在机床上或加工前,使工件在机床上或 夹具上占有正确的加工位置的过夹具上占有正确的加工位置的过 程,称为定位。程,称为定位。2024/5/26 周日3.2 2、夹紧:、夹紧:用施加外力的形式,把工件已确定的定位用施加外力的形式,把工件已确定的定位位置固定下来的过程,称为夹紧。位
2、置固定下来的过程,称为夹紧。3、装夹:、装夹:在机械加工工序中,使工件在机床上或在在机械加工工序中,使工件在机床上或在夹具中占据某一正确位置并被夹紧的过程,称为夹具中占据某一正确位置并被夹紧的过程,称为装夹装夹。有时,工件在机床上需经过多次装夹才能完成一个工有时,工件在机床上需经过多次装夹才能完成一个工序的工作内容。序的工作内容。安装安装:指工件经过一次装夹后所指工件经过一次装夹后所完成的完成的那部分那部分工序工序内容内容。例如,在车床上加工轴,先从一端加工出部分表例如,在车床上加工轴,先从一端加工出部分表面,然后调头再加工另一端,这时的工序内容就包括面,然后调头再加工另一端,这时的工序内容就
3、包括两个安两个安 装。装。2024/5/26 周日4.装夹有三种主要的方法:1)直接找正装夹2)划线找正装夹3)夹具装夹2024/5/26 周日5.工件的定位过程可以由操作工人直接在机床上用百分表、划针或用目测等方法,找正某些有相互位置要求的表面,然后夹紧工件,称之为直接找正装夹。直接找正装夹效率低,但找正精度可以很高,适合于单件小批量生产或在精度要求特别高的生产中使用。1)直接找正装夹)直接找正装夹2024/5/26 周日6.2024/5/26 周日7.图3 直接找正法示例a)磨内孔时工件的找正 b)刨槽时工件的找正2024/5/26 周日8.当零件形状很复杂时,可先用划针在工件上画出中心线
4、、对称线或各加工表面的加工位置线,然后再按划好的线来找正工件在机床上的位置的方法。划线装夹不需要其它专门设备,通用性好。但生产效率低,精度不高(一般划线找正的对线精度为0.1mm左右),适用于单件,中小批生产中的复杂铸件或铸件精度较低的粗加工工序。2)划线找正装夹)划线找正装夹2024/5/26 周日9.图5 划线找正法示例2024/5/26 周日10.机床夹具:在机床上用来完成工件定位、夹紧任务的装置,称为机床夹具。为保证加工精度要求和提高生产率,通常多采 用夹具装夹,用夹具装夹工件,不再需要划线找正,直接由夹具来保证工件在机床上的正确位置,并在夹具上直接夹紧工件。3)夹具装夹)夹具装夹20
5、24/5/26 周日11.图6 用专用夹具装夹工件支承板支承板支承钉支承钉支承钉钻套2024/5/26 周日12.使用夹具装夹工件的使用夹具装夹工件的优点:优点:1 1)易于保证加工精度;)易于保证加工精度;2 2)能大大地提高生产率,缩短辅助时)能大大地提高生产率,缩短辅助时 间;间;3 3)装夹方便,能大大地减轻工人劳动强)装夹方便,能大大地减轻工人劳动强 度。度。2024/5/26 周日13.二、定位原理二、定位原理1)六点定位原理)六点定位原理2)常见定位方式及定位元件)常见定位方式及定位元件3)常见定位分析)常见定位分析4)典型定位元件的定位分析)典型定位元件的定位分析2024/5/
6、26 周日14.1 1).六点定位原理六点定位原理 一个物体在空间可以有六个独立的运动,一个物体在空间可以有六个独立的运动,若采用若采用6个按一定规则布置的约束点,就可个按一定规则布置的约束点,就可以限制工件的以限制工件的6个自由度个自由度(不定度不定度),实现完全,实现完全定位,称为六点定位原理。定位,称为六点定位原理。2024/5/26 周日15.图2-1 空间物体的六个自由度2024/5/26 周日16.图2-2 六点定位简图2024/5/26 周日17.2).2).常见定位方式及定位元件常见定位方式及定位元件 工件以平面定位(工件以平面定位(主要支承主要支承)定位元件:支承钉定位元件:
7、支承钉 支承板支承板 可调支承可调支承 自位支承自位支承 辅助支承辅助支承2024/5/26 周日18.图2-3 支承钉和支承板2024/5/26 周日19.图2-4 可调支承2024/5/26 周日20.自位支承:自位支承:在定位时,其支承点的位置可随工在定位时,其支承点的位置可随工件定位基准面位置的变化而自动与之协调,虽件定位基准面位置的变化而自动与之协调,虽然自位支承与工件有两三个接触点,但只起到然自位支承与工件有两三个接触点,但只起到一个支承点的作用。一个支承点的作用。2024/5/26 周日21.图2-5 自位支承2024/5/26 周日22.图2-6 辅助支承2024/5/26 周
8、日23.工件以圆孔定位工件以圆孔定位 定位元件有:定位元件有:定位销定位销 定位心轴定位心轴 定心夹紧装置定心夹紧装置 圆柱销圆锥销长定位销短定位销 小锥度心轴 圆柱心轴 过盈配合心轴 间隙配合心轴 2024/5/26 周日24.图2-7 工件以圆柱孔定位的定位套常见的圆柱销结构:2024/5/26 周日25.常见的圆锥销结构:图2-8 锥销定位2024/5/26 周日26.小锥度心轴:小锥度心轴可消除工件与心轴之间的配合间隙,提高定心精度。锥度一般取 K=1/50001/10002024/5/26 周日27.过盈配合心轴过盈配合心轴 间隙配合心轴间隙配合心轴图2-10 圆柱心轴2024/5/
9、26 周日28.工件以外圆表面定位工件以外圆表面定位 V V形块形块 半圆环半圆环 定位套定位套 支承定位支承定位 2024/5/26 周日29.V V形块形块 图2-11 型块2024/5/26 周日30.定位套定位套 图2-12 工件以圆孔定位的定位套2024/5/26 周日31.工件以组合表面定位工件以组合表面定位 图2-13 工件以组合表面定位2024/5/26 周日32.3)3)常见定位分析常见定位分析 工件定位一般有下述四种情况:完全定位 部分定位 欠定位 重复定位在工件定位分析中,常将定位元件抽象为定位支承点。2024/5/26 周日33.(一)完全定位(一)完全定位:工件在机床
10、上或夹具中定位时,六个不定度均被限制,称为完全定位。2024/5/26 周日34.(二)部分定位:(二)部分定位:工件在机床上或夹具中定位时,六个不定度没有被全部限制,称为部分定位。此时可能有两种情况:1、由于工件结构特点,不必限制所有不定度2024/5/26 周日35.分析:分析:图3-2所示,在球面上钻孔、在光轴上车一段轴颈、在套筒上铣一平面及在圆盘周边铣一个槽等,都没有必要、也不可能限制绕它们自身回转轴线或球心的不定度。这方面的不定度未被限制,并不影响一批工件在加工位置的一致性。2024/5/26 周日36.2、由于加工精度要求,不必限制所有不定度2024/5/26 周日37.分析:分析
11、:图3-3(a)所示,仅要求保证被加工的上平面与工件底面的高度尺寸及平行度精度,因此加工时只需限制Z方向的移动和X、Y方向的转动,图3-3(b)所示的工件,在立式铣床上用角度铣刀加工燕尾槽时,从定位原理上分析不需限制X方向的移动,但在夹具设计和使用时,为了承受切削力和便于控制刀具行程,仍要加一图3-3(c)所示的挡销A。特别说明:增加挡销虽从形式上看工件已完全定位,但从定位原理分析,仍属于部分定位。2024/5/26 周日38.(三)欠定位(三)欠定位:工件在机床上或夹具中定位时,若定位支承点数目少于工序加工所要求的数目,工件定位不足,称为欠定位。2024/5/26 周日39.分析:分析:图3
12、-4(a)所示的工件铣键槽工序,若无支撑点1(即未限制 ),则铣出键槽的长度C无法保证;若在工件侧面只设置一个支承点2(即未限制 ),则铣出键槽的侧面不能保证与侧面D平行;若在工件底面上仅设置两个支承点3(即未限制 ),则铣出的键槽底面不能保证对工件底面的平行度。2024/5/26 周日40.(四)重复定位:(四)重复定位:工件在机床上或夹具中定位时,若几个定位支承点重复限制一个或几个不定度,称为部分定位。*当以形、位精度较低的毛坯面定位时,不允许重复定位。*为提高定位稳定性和刚度,以加工过的表面定位时,可以出现重复定位。2024/5/26 周日41.2024/5/26 周日42.分析:分析:
13、如果工件的底面为形状精度很低的毛坯表面或四个支承钉不在同一平面上,则工件放置在支承钉上时,实际上只有三个点接触。从而造成一个工件定位时的位置不定或一批工件定位时位置不一致。如果工件的底面是已加工过的表面,虽将它放在四个支承钉上,只要四个支承钉处在同一平面上,则一个工件在夹具中的位置基本上是确定的,一批工件在夹具中的位置也是基本一致的。由于增加了支承钉可使工件在夹具中定位稳定,反而对保证工件加工精度有好处。故在夹具设计中对已加工过的表面为工件的定位表面时,大多采用多个支承钉或支承板定位。由于这些定位元件的定位表面均处于同一平面上,它们起着相当于三个支承点限制三个不定度的作用,是符合定位原理的。2
14、024/5/26 周日43.当以两个或两个以上的组合表面定位时,重复定位可能造成不良后果。2024/5/26 周日44.分析:分析:图3-6(a)所示为加工连杆大头孔,连杆的定为基准为端面、小头孔及一侧面,定位元件为支承板、长销及一挡销,支承板限制 三个不定度;长销与连杆小头孔限制了 四个不定度,挡销与连杆侧面接触,限制一个不定度 。共限制了8个不定度,其中 被重复限制,属于重复定位。若工件小头孔与端面有较大的垂直度误差,且长销与工件小头孔的配合间隙很小,则会产生连杆小头孔套入长销后,连杆端面与支承板不完全接触(图3-6(b)。当施加夹紧力W后,则会造成长销或连杆的弯曲变形(图3-6(c),进
15、而降低加工后大头孔与小头孔之间的平行度精度。2024/5/26 周日45.为减少重复定位造成的加工误差,可采取如下措施:(1)改变定位元件结构(改成一面两销定位)。2024/5/26 周日46.(2)撤消重复定位的定位元件。2024/5/26 周日47.分析:分析:图3-8(a)所示为加工轴承座上盖下平面的定位简图。夹具中的定位元件为V形块1及支承钉2、3,V形块限制了 四个自由度,两个支承钉又限制了 两个自由度,显然 被重复限制属于重复定位。由于工件上尺寸d和H的误差,定位时沿Z轴的自由度有的由两个支承钉限制,有的则由V形块限制,从而造成一批工件在夹具中位置不一致。此时,可将支承钉2、3撤销
16、一个或将其中的一个改为只起支承作用不限制任何自由度的辅助支承(如图3-8(b)即可。2024/5/26 周日48.(3)提高工件定位基准之间、定位元件定位面之间的位置精度。2024/5/26 周日49.4).典型定位元件的定位分析典型定位元件的定位分析2024/5/26 周日50.2024/5/26 周日51.2024/5/26 周日52.2024/5/26 周日53.2024/5/26 周日54.2024/5/26 周日55.2024/5/26 周日56.三、工件的夹紧方式三、工件的夹紧方式1.1.夹紧装置及其组成夹紧装置及其组成 什么是夹紧装置?什么是夹紧装置?将工件在夹具中夹紧、压牢的装
17、置,就是夹将工件在夹具中夹紧、压牢的装置,就是夹紧装置。紧装置。动力装置动力装置 夹紧装置夹紧装置 夹紧元件夹紧元件 中间递力机构中间递力机构2024/5/26 周日57.1 1)夹紧应有利于工件的定位而不能破坏工件在定位)夹紧应有利于工件的定位而不能破坏工件在定位时所获得的正确位置;时所获得的正确位置;2 2)夹紧力大小应适当,使夹紧作用可靠,而且能够)夹紧力大小应适当,使夹紧作用可靠,而且能够自锁。自锁。3 3)夹紧后工件的变形应尽可能小,不能因夹紧变形夹紧后工件的变形应尽可能小,不能因夹紧变形而影响加工精度。而影响加工精度。4 4)夹紧机构的操作要方便、迅速、省力、安全。)夹紧机构的操作
18、要方便、迅速、省力、安全。2、对夹紧装置的基本要求2024/5/26 周日58.3.3.夹紧力的确定夹紧力的确定1)确定夹紧力方向的两个原则:a.夹紧力作用方向应垂直于工件的主定位面。图3-1 夹紧力方向对镗孔位置精度的影响2024/5/26 周日59.b.夹紧力的方向应有利于减少所需要的夹紧力。2024/5/26 周日60.2)夹紧力作用点的选择:a.夹紧力应作用在工件刚度最大的部位。图3-2 夹紧力作用部位2024/5/26 周日61.b.夹紧力的作用点应在夹具支承点所组成的面积之内。图3-3 夹紧稳定性2024/5/26 周日62.c.夹紧力的作用点应尽可能靠近加工表面,以减少和防止加工
19、时工件的振动。2024/5/26 周日63.基本夹紧机构斜楔夹紧机构 偏心夹紧机构 定心:位于中心、对中用偏心件直接或间接夹紧工件的机构。螺旋夹紧机构 特点:夹紧力小,费时单螺旋夹紧机构 螺旋压板夹紧机构 特点:动作慢,费时特点:夹紧力可靠,应用广泛定心夹紧机构 4、基本夹紧机构2024/5/26 周日64.单螺旋夹紧机构2024/5/26 周日65.典型螺旋压板夹紧机构2024/5/26 周日66.螺旋压板夹紧机构中,压紧件主要用于将工件压紧在夹具体上,以保证工件定位后的正确位置,并使工件在切削力的作用下位置保持不变。压紧件的类型较多,用途广泛,适当使用可以改善夹具的压紧结构,提高效。202
20、4/5/26 周日67.紧固件 紧固件在夹具系统中所占的比例较大,数量约占一半以上,主要用于连接夹具系统中的各类元件及紧固被加工工件2024/5/26 周日68.常用夹紧元件的使用2024/5/26 周日69.斜楔夹紧:是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2024/5/26 周日70.斜楔夹紧机构2024/5/26 周日71.斜楔夹紧机构结构简图l一斜楔;2一滑柱;3一浮动压板;4一工件 2024/5/26 周日72.偏心夹紧机构2024/5/26 周日73.螺旋式定心夹紧机
21、构2024/5/26 周日74.四、基准相关知识四、基准相关知识 1、什么是基准?基准就是用来确定生产对象上几何基准就是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点、线、要素间的几何关系所依据的点、线、面。面。2024/5/26 周日75.2、基准基本知识、基准基本知识 基准符号由带圆圈的大写字母和粗的短线并用细实线连接而成,圆圈内的大写字母必须竖直方向书写。为避免引起误解,表示基准要素的大写字母不采用E、F、I、J、L、M、O、P、R。基准符号标注示例:2024/5/26 周日76.1 1)、被测要素的表示法)、被测要素的表示法 采用带箭头的指引线连接框格与被测要素,具体的标注方法是:当
22、被测要素是轮廓要素时,箭头应指向要素的轮廓线或轮廓线的延长线上,但必须与尺寸线明显的错开;圆度标注的指引线箭头必须垂直指向回转体的轴线。如图a1、a2、a3所示:2024/5/26 周日77.2024/5/26 周日78.当被测要素是中心要素时,箭头应对准尺寸线,当被测要素是中心要素时,箭头应对准尺寸线,即与尺即与尺寸线的延长线重合。被测要素要素指引线的箭头,可兼作寸线的延长线重合。被测要素要素指引线的箭头,可兼作一个尺寸箭头;指引线只能从框格的一端垂直引出,指到一个尺寸箭头;指引线只能从框格的一端垂直引出,指到位置之前最多拐折两次。如图位置之前最多拐折两次。如图a4、a5所示:所示:2024
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