工件装夹和基准优化技巧

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：图5-18 基准的种类2)工艺基准。在制造工艺过程中采用的基准称为工艺基准。是产品装配时用来确定零件或部件在机器中的相对位置所用的基准。是在加工中用作定位的基准。当毛坯进入机械加工的第一道工序时，只能用毛坯上未经加工的表面作基准，称为粗基准。但有些工件为了装夹方便、定位稳定或易于实现基准统一，常常人为地设置一种定位基准，这种基准就是辅助基准。

1.工件的装夹

工件的装夹包括定位与夹紧两个方面。

1)工件的定位。确定工件在机床上或夹具中某一正确位置的过程称为定位。

2)工件的夹紧。工件定位后将其紧固，使其在加工过程中保持确定位置不变的操作过程称为夹紧。工件从定位到夹紧的过程称为装夹。

图5-17 直接找正安装

装夹将直接影响工件的加工精度。另外，工件装夹的快慢，还影响生产效率的高低。

2.常用的装夹方法

1)直接找正装夹。用这种方法时，工件在机床上应有的位置是通过一系列的找正而获得的。具体的方法是在工件直接装上机床后，用千分表或划线盘上的划针，以目测法校正工件位置，一边校验一边找正。

图5-17所示是在车床单动卡盘上用千分表找正定位，使本工序加工的内孔表面能和已加工的外圆表面保持较高的同轴度。在其他机床上加工时，也常用这类直接找正装夹的方法。

直接找正装夹法的缺点是费时多，生产率低，故仅用于单件、小批量生产中(如工具车间、修理车间等)。

2)划线找正装夹。对于一些重量大、结构复杂的工件，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。因为所划的线本身有一定宽度，在划线时尚有划线误差，校正工件位置时还有观察误差，因此，该方法多用于生产批量较小、毛坯精度较低、以及大型工件等不宜使用夹具的粗加工中。

3)夹具装夹。夹具是机床的一种附加装置，它在机床上与刀具之间的正确相对位置在工件未装夹前已预先调整好。所以在加工一批工件时，不必再逐个找正定位，就能保证加工的技术要求，故在成批和大量生产中广泛使用。

3.定位基准的选择

(1)基准及其分类机械零件由若干表面组成，各表面之间有确定的尺寸及位置公差要求。用来确定几何要素间几何关系所依据的点、线、面称为基准。

根据基准的功用不同，可分为设计基准与工艺基准两大类，如图5-18所示。

1)设计基准。在设计图样上所采用的基准称为设计基准。作为设计基准的点、线、面在工件上不一定具体存在，例如孔的中心线、轴线、基准中心平面等，而常常由某些具体表面来体现，这些表面称为基面。

图5-18 基准的种类

2)工艺基准。在制造工艺过程中采用的基准称为工艺基准。工艺基准包括:

①装配基准。是产品装配时用来确定零件或部件在机器中的相对位置所用的基准。

②测量基准。是测量时所采用的基准。

③定位基准。是在加工中用作定位的基准。

④工序基准。是在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。

(2)定位基准的选择在零件的机械加工工艺过程中，合理选择定位基准对保证零件的尺寸精度和相互位置精度起决定性的作用。

定位基准分粗基准、精基准和辅助基准等。当毛坯进入机械加工的第一道工序时，只能用毛坯上未经加工的表面作基准，称为粗基准。由经过加工的表面作定位基准的，称为精基准。有时，工件上缺乏合理的定位基面，需要在工件上另外增设专供定位用的基面，称为辅助基面。辅助基准在零件功用上毫无作用，完全是为了加工需要而设置。加工轴类零件时所钻的中心孔就是一例。

1)粗基准的选择原则。

①若工件必须保证加工表面与不加工表面的位置要求，则应选不加工表面为粗基准，以达到壁厚均匀、外形对称等要求。若有好几个不加工表面，则粗基准应选位置精度要求较高者。如图5-19所示工件，设计上要求外圆表面1与加工后的内孔表面2必须保证一定的同轴度，则应在加工内孔表面2时选择不加工表面1来作粗基准。

图5-19 以不加工表面作为粗基准

1—外圆 2—内孔

②若工件上每个表面都要加工，则应以余量小的表面作为粗基准，以保证各表面都有足够的余量。

③选为粗基准的表面，应尽可能平整，并有足够的面积，且不能有飞边、浇冒口或其他缺陷。

④应该选用牢固可靠的表面作为粗基准，否则会使工件夹坏或松动。

⑤由于粗基准定位精度低，所以在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次，以免定位误差太大。在以后的工序中要选择精基面定位。

2)精基准的选择原则。选择精基准时，主要应考虑减少定位误差和装夹方便，其选择原则如下:

①应选用设计基准或装配基准作为定位基准，称为基准重合原则。这样做可以避免基准不重合引起的误差。特别是对于零件的最后精加工工序，更应遵循这一原则。例如机床主轴锥孔最先精磨工序应选择支承轴颈定位。

②应选用统一的定位基准加工各表面，以保证各表面间相互位置精度，称为基准统一原则。除第一道工序外，其余加工表面应尽量采用同一个精基准。采用统一基准能用同一组基准面加工大多数表面，有利于保证各表面的相互位置要求，避免基准转换带来误差，而且简化了夹具的设计和制造，缩短了生产准备周期，降低了费用。如一般轴类零件的中心孔，在车、铣、磨等工序中，始终用它作为精基准；箱体零件的一面两销，都是统一基准的实例。

③有些零件的精加工工序要求余量小且均匀，可用待加工表面作为精基准，称为自为基准原则。图5-20所示为在导轨磨床上磨削床身导轨，安装后用百分表找正工件导轨表面本身，此时，床脚仅起支承作用。此外，衍磨、铰孔及浮动镗孔等都是自为基准的实例。

图5-20 自为基准原则加工机床导轨

④对于精密零件，有时还用互为基准、反复加工的原则。

例如加工精密齿轮，在齿圈高频感应加热淬火后，淬火变形可能造成齿外圆对内孔不同轴。若直接以内孔定位进行磨齿，齿面磨削余量不均匀，淬硬层又较薄，可能将某处的淬硬层全部磨去而有些地方磨不出，从而影响质量。要使磨削余量小而均匀，应先以齿外圆为基准磨内孔，再以内孔为基准磨齿外圆，齿外圆与内孔互为基准，反复加工。

图5-21 具有工艺凸台的刀架毛坯

A—加工面 B—工艺凸台 C—定位面

此外，选择的精基面还应考虑工件定位是否正确，夹具结构是否简单，夹紧是否稳定可靠，操作是否方便等问题。精基面应具有一定的面积，必要时可增加工艺凸台，以扩大定位面。

3)辅助基准的设置。为了保证加工表面的位置精度，大多优先选择设计基准或装配基准为定为基准，这些基准一般为零件的重要工作表面。但有些工件为了装夹方便、定位稳定或易于实现基准统一，常常人为地设置一种定位基准，这种基准就是辅助基准。如图5-21所示零件上的工艺凸台和轴类零件加工所用的中心孔等，就是为了满足加工工艺需要才做出的辅助基准。

此外，零件上的有关表面，因在制造工艺上易作为定位基准面提高其加工精度和表面质量，这种表面也属于辅助基准。例如，从螺旋副的传动看，丝杠的外圆表面是非配合的次要表面，但在丝杠螺纹加工中，外圆表面是导向表面，它的圆度和圆柱度误差直接影响螺纹的加工精度，所以应提高其形状精度，并降低其表面粗糙度。

工件装夹和基准优化技巧

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