夹具和装夹方式的选择

磨授 · 发表于 2011-7-13 23:52:54

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在数控机床上加工零件时，为保证工件的加工精度和加工质量，必须使工件位于机床上的正确位置，也就是通常所说的“定位”，然后将它固定也就是通常所说的“夹紧”。工件在机床上定位与夹紧的过程称为工件的装夹过程。
1．工件的定位原理
（1）六点定位原理
工件在空间有六个自由度，即沿X、Y、Z三个坐标方向的移动自由度和绕X、Y、Z三个移动轴的旋转自由度A、B、C，如下图所示。
要确定工件在空间的位置，需要按一定的要求安排六个支撑点也就是通常所说的定位元件，以限制加工工件的自由度，这就是工件定位的“六点定位原理”。需要指出的是，工件形状不同，定位表面不同，定位点的布置情况也各不相同。

图数控机床的坐标轴
（2）限制自由度与工件加工要求的关系
根据工件加工表面的不同加工要求，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，对加工要求有影响的自由度必须限制，而不影响加工要求的自由度不必限制。
（3）完全定位与不完全定位
工件的六个自由度都被限制的定位成为完全定位，工件被限制的自由度少于六个，但不影响加工要求的定位，成为不完全定位，完全定位和不完全定位是实际加工中工件最常用的定位方式。
（4）工件安装的基本原则
在数控机床上工件安装的原则与普通机床相同，也要合理地选择定位基准和夹紧方案。为了提高数控机床的效率，在确定定位基准与夹紧方案时应注意以下几点：
① 力求设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一。
② 尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位和装夹后就能加工出全部待加工表面。
③ 避免采用占机调整式方案，以充分发挥数控机床的效能。
2．工件的夹紧
金属切削加工过程中，为保证工件定位时确定的正确位置，防止工件在切削力、离心力、惯性力或重力等作用下产生位移和振动，必须将工件夹紧。这种保证加工精度和安全生产的装置称为夹紧装置。
（1）对夹紧的基本要求
① 工件在夹紧过程中，不能改变工件定位后所占据的正确位置。
② 夹紧力的大小适当，既要保证工件在加工过程中的位置不能发生任何变动，又要使工件不产生大的夹紧变形；同时也要使得加工振动现象尽可能小。
③ 操作方便、省力、安全。
④ 夹紧装置的自动化程度及复杂程度，应与工件的批量大小相适应。
（2）夹紧力方向和夹紧点的确定
① 夹紧力应尽可能朝向主要定位基准，这样可以保证夹紧工件时不破坏工件的定位，影响工件的加工精度要求。
② 夹紧力方向应有利于减少夹紧力，要求能够在最小的夹紧力作用下，完成零件的加工过程。
③ 夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的方向和方位上，这一原则对刚性较差的零件特别重要，可以保证零件的夹紧变形量最小。
④ 夹紧力作用点应尽量靠近零件的加工表面，保证主要夹紧力的作用点与加工表面之间的距离最短，可有效提高零件装夹的刚性，减少加工过程中的振动。
⑤ 夹紧力的作用方向应在定位支撑的有效范围内，不破坏零件的定位要求。
3．夹具的选择
数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求，一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能保证零件与机床坐标系之间的准确尺寸关系。依据零件毛料的状态和数控机床的安装要求，应选取能保证加工质量、满足加工需要的夹具。除此之外，还要考虑以下几点：
（1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。在成批生产时可以考虑采用专用夹具，同时要求夹具的结构简单。
（2）装夹零件要方便可靠，避免采用占机人工调整的装夹方式，以缩短辅助时间，尽量采用液压、气动或多工位夹具，以提高生产效率。
（3）在数控机床上使用的夹具，要能够安装准确，能保证工件和机床坐标系的相对位置和尺寸，力求设计基准、工艺基准与编程原点统一，以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。
（4）尽量减少装夹次数，做到一次装夹后完成全部零件表面的加工或大多数表面的加工，以减少装夹误差，提高加工表面之间的相互位置精度，达到充分提高数控机床效率的目的。【MechNet】
文章关键词：夹具

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