第三章 数控加工中工件的定位与装夹

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。

数控加工工艺习题册徐宏海主编中央广播电视大学出版社第1章数控加工的切削基础一、单项选择题1、切削脆性金属材料时，材料的塑性很小，在刀具前角较小、切削厚度较大的情况下，容易产生（）。

（A）带状切屑（B）挤裂切屑（C）单元切屑(D) 崩碎切屑2、切削用量是指（）。

（A）切削速度（B）进给量（C）切削深度（D）三者都是3、切削用量选择的一般顺序是（）。

（A）a p-f-v c（B）a p- v c -f（C）v c -f-a p（D）f-a p- v c4、确定外圆车刀主后刀面的空间位置的角度有（）。

（A）γo和αo（B）αo和K r′ （C）K r和αo（D）λs和K r′5、分析切削层变形规律时，通常把切削刃作用部位的金属划分为（）变形区。

（A）二个（B）四个（C）三个（D）五个6、在切削平面内测量的车刀角度是（）。

（A）前角（B）后角（C）楔角（D）刃倾角7、车削用量的选择原则是：粗车时，一般（），最后确定一个合适的切削速度v。

（A）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f；（B）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f；（C）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f；（D）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f。

8、车削时的切削热大部分由（）传散出去。

（A）刀具（B）工件（C）切屑（D）空气9、切削用量三要素对刀具耐用度的影响程度为（）（A）背吃刀量最大，进给量次之，切削速度最小；（B）进给量最大，背吃刀量次之，切削速度最小；（C）切削速度最大，进给量次之，背吃刀量最小；（D）切削速度最大，背吃刀量次之，进给量最小；10、粗车细长轴外圆时，刀尖的安装位置应（），目的是增加阻尼作用。

（A）比轴中心稍高一些（B）与轴中心线等高（C）比轴中心略低一些（D）与轴中心线高度无关11、数控编程时，通常用F指令表示刀具与工件的相对运动速度，其大小为（）。

数控加工中工件的定位与装夹策略研究摘要：通过分析定位与装夹在数控加工过程中所起的作用,提出了选择定位与装夹的一些原则性工艺常识,同时,通过对几种典型的装夹方式进行分析，不同的装夹方式适用于不同结构、不同精度要求的工件，对工件在加工过程中如何选择合适的定位与装夹方案进行了深入的研究。

关键词：数控加工；工件定位；装夹策略在数控加工中，准确定位是保证工件加工精度和一致性的关键因素之一。

随着现代科学技术的不断进步，新工艺、新技术、新材料都在发展，各种先进的刀具、数控加工设备、刀路仿真软件不断涌现，机械加工设计各类型零件，为了满足不同的应用场景，复杂结构及精度要求高的工件用不同的工艺方法都能被加工出来，但是工艺人员在制定工件的加工工艺路线时，操作人员在加工工件前，首先第一步考虑的就是根据工件特征选择合理的定位和装夹方式，工件装夹的不合理会引起机床的振动或加工尺寸出现偏差，如果是刚性不好的工件可能在加工过程中发生变形，造成不必要的加工事故。

可见，合理的装夹和定位方法对于产品质量、加工效率及操作人员的可操作性，都有很大影响。

1、工件的定位在数控加工中，工件的准确定位对于保证加工质量和精度至关重要。

数控机床通常使用夹具和基准面等工具来实现工件的准确定位。

以下是一些常见的工件定位方法。

（1）夹具定位：使用专门设计的夹具将工件固定在数控机床上。

夹具通常包括夹具座、夹爪、夹紧螺母等部件，可以通过机械力将工件夹紧在合适的位置。

夹具的设计应考虑到工件的形状、尺寸和特殊要求。

（2）基准面定位：基准面是指工件上的一个平整、规定位置的表面，用于与夹具或机床上的其他表面对位。

数控机床通过识别和参考工件上的基准面，确定工件的位置。

（3）边缘定位：使用工件的边缘或特定的几何特征进行定位。

这可以通过感应器或视觉系统检测工件的边缘，使数控机床能够准确地定位工件。

（4）坐标定位：通过数控系统中的坐标系，将工件的具体位置定义为数学坐标。

这样，机床就可以根据预定的坐标精确定位工件，并执行相应的加工操作。

数控机床的零件夹紧与定位技巧数控机床作为现代制造业中的重要设备，在工业生产中起着至关重要的作用。

而其中，零件夹紧与定位技巧是数控机床加工过程中的关键环节之一。

本文将从夹紧与定位的基本概念、常用夹具类型、夹具设计原则以及夹具使用技巧等方面进行探讨，旨在帮助读者深入了解数控机床的零件夹紧与定位技巧。

首先，我们需要明确夹紧与定位的概念。

夹紧是指将工件牢固固定在夹具上，以保证加工过程中工件的稳定性和精确度。

定位则是指确定工件在夹具中的位置，使其能够准确地与加工刀具进行交互。

夹紧和定位是相辅相成的，只有两者兼备才能保证加工的质量和效率。

接着，我们来介绍一些常用的夹具类型。

常见的夹具包括机械夹具、气动夹具和液压夹具等。

机械夹具通过螺纹、扣环或曲柄等机械结构实现夹紧和定位的功能；气动夹具利用气动元件的压力来实现工件的夹紧和定位；液压夹具则运用了液压系统的原理，通过液压缸等装置对工件进行夹紧和定位。

在夹具的设计和使用过程中，有一些基本原则需要遵循。

首先是合理的夹紧力选择。

夹紧力需要根据工件材料、形状、尺寸和加工要求等因素进行合理的估计和选择，以确保工件的稳定性和加工精度。

其次是合理的夹紧方式设计。

不同形状、尺寸的工件需要采用不同的夹紧方式，如夹持、顶针、定心销等，以确保工件在加工过程中不会出现滑动、移位等问题。

此外，还需要注意夹具的刚性和刚性传递，以及夹具的易于操作和调整等方面的设计。

在夹具使用过程中，也有一些技巧值得注意。

首先是夹具的定期检查和维护。

夹具作为数控机床中的重要附件，需要定期检查夹具的各项功能是否正常、夹紧力是否足够稳定，并及时进行维护和更换零部件，以确保夹具的正常使用。

其次是合理的刀具路径设计。

在数控加工中，刀具路径的设计对夹具的选择和使用有着重要的影响，需要根据工件的形状和加工要求等因素，合理规划刀具的运动轨迹，避免因刀具干涉夹具而影响加工质量。

此外，还可以运用一些辅助夹具和夹块等装置，来提高零件的夹紧和定位精度。

数控加工工艺与刀具本试卷出题类型及分值分配一、选择题（下列各题的备选答案中只有一个选项是正确的，请把正确答案填在括号内。

每小题1分，共15分）二、判断题（正确的请在后面的括号内打“√”，错误的请在后面的括号内打“×”。

每小题1分，共15分）三、填空题（请将正确答案填写在横线上。

每空1分，共30分）四、简答题（每小题5分，共25分）五、典型零件工艺分析（一题，共15分）第1章数控加工工艺基础一、单项选择题1、零件的机械加工精度主要包括（ D ）。

（A）机床精度、几何形状精度、相对位置精度（B）尺寸精度、几何形状精度、装夹精度（C）尺寸精度、定位精度、相对位置精度（D）尺寸精度、几何形状精度、相对位置精度2、制订加工方案的一般原则为先粗后精、先近后远、先内后外，程序段最少，（ A ）及特殊情况特殊处理。

（A）走刀路线最短（B）将复杂轮廓简化成简单轮廓（C）将手工编程改成自动编程（D）将空间曲线转化为平面曲线3、换刀点是指在编制数控程序时，相对于机床固定参考点而设置的一个自动换刀的位置，它一般不能设置在（ A ）。

（A）加工零件上（B）程序原点上（C）机床固定参考点上（D）浮动原点上4、加工精度高、（ B ）、自动化程度高，劳动强度低、生产效率高等是数控机床加工的特点。

（A）加工轮廓简单、生产批量又特别大的零件（B）对加工对象的适应性强（C）装夹困难或必须依靠人工找正、定位才能保证其加工精度的单件零件（D）适于加工余量特别大、质及余量都不均匀的坯件5、在数控加工中，（ D ）相对于工件运动的轨迹称为进给路线，进给路线不仅包括了加工内容，也反映出加工顺序，是编程的依据之一。

（A）刀具原点（B）刀具（C）刀具刀尖点（D）刀具刀位点6、下列叙述中（ B ），不属于确定加工路线时应遵循的原则。

（A）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度（B）使数值计算简单，以减少编程工作量（C）应使加工路线最短，这样既可以减少程序短，又可以减少空刀时间（D）对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔7、尺寸链按功能分为设计尺寸链和（ D ）。

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。

工件的装夹与定位一、工件的装夹在机床上加工工件时，为使工件在该工序所加工表面能达到规定的尺寸与形位公差要求，在开动机床进行加工之前，必需使工件在夹紧之前就相对于机床占有某一正确的位置，此过程称为定位。

工件在定位之后还不肯定能承受外力的作用，为了使工件在加工过程中总能保持其正确位置，还必需把它压紧，此过程称为夹紧。

工件的装夹过程是定位过程和夹紧过程的综合。

定位的任务是使工件相对于机床占有某一正确的位置，夹紧的任务则是保持工件的定位位置不变。

定位过程与夹紧过程都可能使工件偏离所要求的正确位置而产生定位误差与夹紧误差。

定位误差与夹紧误差之和称为装夹误差。

工件装夹有找正装夹和夹具装夹两种方式。

找正装夹又可分为直接找正装夹和划线找正装夹。

1.直接找正装夹用划针、千分表直接按工件表面找正工件的位置并夹紧，称为直接找正装夹。

直接找正装夹效率低，对操作工人技术水平要求高，但如用精密检具细心找正，可以获得很高的定位精度(0.010~0.005mm)，多用于单件小批生产或装夹精度要求特殊高的场合。

2.画线找正装夹依据零件图要求在工件上划出中心线、对称线和待加工面的轮廓线、找正线，然后按找正线找正工件在机床上的位置并夹紧，这种装夹方法称为划线找正装夹。

与直接找正装夹方法相比，划线找正方法增加了一道技术水平要求高且费工费事的划线工序，生产效率低；此外，由于所划线条自身就有肯定宽度，故其找正误差大(0.2~0.5mm)。

划线找正装夹方法多用于单件小批生产中难以用直接找正方法装夹的外形较为简单的铸件或锻件。

3. 夹具装夹产量较大时，无论是划线找正装夹，还是直接找正装夹，均不能滿足生产率要求。

这时，一般均须用夹具来装夹工件。

夹具事先按肯定要求安装在机床上，工件按要求装夹在夹具上，不需找正就可进行加工。

使用夹具装夹工件，不仅可以保证装夹精度，而且可以显著提高装夹效率，还可减轻工人的劳动强度，对工人技术水平要求也不高。

成批生产和大量生产中广泛采纳夹具装夹工件。

第1章数控加工的切削基础一、单项选择题1、切削脆性金属材料时，材料的塑性很小，在刀具前角较小、切削厚度较大的情况下，容易产生（D ）。

（A）带状切屑（B）挤裂切屑（C）单元切屑 (D) 崩碎切屑2、切削用量是指（D ）。

（A）切削速度（B）进给量（C）切削深度（D）三者都是3、切削用量选择的一般顺序是（ A ）。

（A）a p-f-v c（B）a p- v c -f（C）v c -f-a p（D）f-a p- v c4、确定外圆车刀主后刀面的空间位置的角度有（ C ）。

（A）γo和αo（B）αo和K r′（C）K r和αo（D）λs和K r′5、分析切削层变形规律时，通常把切削刃作用部位的金属划分为（ C ）变形区。

（A）二个（B）四个（C）三个（D）五个6、在切削平面内测量的车刀角度是（ D ）。

（A）前角（B）后角（C）楔角（D）刃倾角7、车削用量的选择原则是：粗车时，一般（ A ），最后确定一个合适的切削速度v。

（A）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f；（B）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较大的进给量f；（C）应首先选择尽可能大的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f；（D）应首先选择尽可能小的吃刀量ap，其次选择较小的进给量f。

8、车削时的切削热大部分由（C ）传散出去。

（A）刀具（B）工件（C）切屑（D）空气9、切削用量三要素对刀具耐用度的影响程度为（ C ）（A）背吃刀量最大，进给量次之，切削速度最小；（B）进给量最大，背吃刀量次之，切削速度最小；（C）切削速度最大，进给量次之，背吃刀量最小（D）切削速度最大，背吃刀量次之，进给量最小；10、粗车细长轴外圆时，刀尖的安装位置应（ A ），目的是增加阻尼作用。

（A）比轴中心稍高一些（B）与轴中心线等高（C）比轴中心略低一些（D）与轴中心线高度无关11、数控编程时，通常用F指令表示刀具与工件的相对运动速度，其大小为（ C ）。

《数控加工工艺》期末复习指导第一部分考核说明一、有关说明1. 考核对象国家开放大学开放教育专科机械制造与自动化专业学生。

2. 启用时间2015年秋季学期。

3. 考核目标通过考核使学生掌握金属切削、零件定位与夹紧等基本知识，理解加工工艺分析及工序设计等方面的基础理论知识，为深入学习本专业后续课程打下基础。

4. 考核依据本课程考核说明是依据国家开放大学《数控加工工艺课程教学大纲》、文字教材《数控加工工艺》（徐宏海主编，中央广播电视大学出版社2008年1月第1版）制定的。

本课程考核说明是课程考核命题的基本依据。

5. 考核方式及计分方法本课程考核采用形成性考核与终结性考试相结合的方式。

形成性考核占课程综合成绩的50%，终结性考试占课程综合成绩的50%。

课程考核每次形考任务按照百分制计分，所得分数乘以对应的权重，相加的和为课程的形成性考核成绩。

（二）终结性考试1. 考试目的终结性考试是在形成性考核的基础上，对学生学习情况和学习效果进行的一次全面检测。

2. 命题原则第一，本课程的考试命题严格控制在教学大纲规定的教学内容和教学要求的范围之内。

第二，考试命题覆盖本课程教材的1-8章，既全面，又突出重点。

第三，每份试卷所考的内容，覆盖本课程教材所学内容的70%以上章节。

第四，试题难度适中。

一般来讲，可分为：容易、适中、较难三个程度，所占比例大致为：容易占30%，适中占50%，较难占20%。

3. 考试手段网络考试。

4.考试方式闭卷。

5. 考试时限60分钟。

6. 特殊说明终结性考试允许携带计算器。

三、终结性考试题型及规范解答举例试题题型包括单项选择题、判断题和综合题。

下面给每种题型列举1-2道样题，以及相应的参考答案及评分标准。

（一）单项选择题（共12小题，每小题4分，共48分）1、根据工件加工表面的精度要求，应该限制的自由度都被限制，但少于6个，这种定位方式称为（）（A）完全定位（B）欠定位（C）过定位（D）不完全定位2、数控机床加工时，零件一次安装完成尽可能多的零件表面加工（即采用基准统一原则），这样有利于保证零件各加工表面的（）。

数控加工中工件的定位与装夹数控加工是一种相对于传统机械加工而言比较新颖和高效的机加工技术，在实际生产中得到了广泛的应用。

而在数控加工过程中，工件的定位和装夹是非常重要的步骤，它直接关系到加工效率和加工质量。

因此，本文将从数控加工中工件的定位和装夹这一关键步骤进行详细的探讨。

一、数控加工中工件定位的意义工件定位是指将工件放置在数控机床上，然后通过一些固定的方式对其进行固定和定位，以便于进行后续的加工操作。

而工件定位的意义在于：（1）确保加工的精度：在数控加工过程中，如果工件的定位不准确，那么加工出来的产品就会存在偏差和误差，从而影响到加工质量和加工效率。

因此，工件的准确定位是确保加工精度的基础。

（2）提高生产效率：在数控加工过程中，确定好工件的定位方式，能够降低装夹时间和加工准备时间，从而大大提高生产效率。

（3）降低人工误差率：在传统机械加工中，工件定位主要是依靠人工精度进行调整，一旦出现误差，就需要重新调整。

而在数控加工中，由于定位方式精确可靠，因此可以大大减少人工误差率，提高加工的精度和效率。

二、工件定位的方法工件定位的方法有多种，不同的工件和加工要求需要采用不同的方式进行定位。

下面将详细介绍几种常见的工件定位方式。

1、平口定位平口定位又称为口型定位，是一种非常常见的工件定位方式。

平口定位的原理是将工件两侧嵌入同样大小的平口夹具中，使其对称放置，这样可以保证工件的中心轴线与机床的中心轴线一致。

平口夹具通常有三爪和四爪两种，具体选用哪种夹具，需要根据工件的形状和尺寸来确定。

2、钩形定位钩形定位是一种常见的平面工件定位方式，它适用于一些长条形的工件。

具体实现方式是使用一根钩子将工件吊起，然后将其嵌入到夹具中进行固定。

这种方法相较于平口定位更容易进行，可以实现快速固定。

3、锥形定位锥形定位是一种针对孔内定位的方法，主要是针对圆锥形孔的工件进行定位。

使用锥形夹具夹住工件，通过锥形“相配”实现工件的定位。

基 础 技 能 模 块岗位技能：工件在机床上的定位和安装加工必须掌握的一项基本技能，在多数情况下，用车床最常用的附件进行装夹，为后续加工做好准备。

三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、心轴等是数控车常用的夹紧夹具。

2. 独立完成工件的夹紧，保证定位等要求；20小时1. 读图①外形尺寸；②尺寸公差；③形位公差；④表面粗糙度；⑤技术要求；2.刀具：3.夹具：4.量具：游标卡尺、外径千分尺、百分表、划针盘等由于各种工件的形状和大小不同，所以有各种不同的安装方法。

车床常用工件的定位和安装附件有三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖、心轴等。

常用的常用工件的定位和安装方法如下：一、工件在三爪卡盘上的安装三爪卡盘是由爪盘体、小锥齿轮、大锥齿轮（另一端是平面螺纹）和三个卡爪组成。

如图3-1所示。

三个卡爪上有与平面螺纹相同螺牙与之配合，三个卡爪在爪盘体中的导槽中呈120°均布。

爪盘体的锥孔与车床主轴前端的外锥面配合，起对中作用，通过键来传递扭矩，最后用螺母将卡盘体锁紧在主轴上。

当转动其中一个小伞齿轮时，即带动大伞齿轮转动，其上的平面螺纹图1-1 三爪卡盘的结构又带动三个卡爪同时向中心或向外移动，从而实现自动定心。

定心精度不高，约为0.05～0.15mm。

三个卡爪有正爪和反爪之分，有的卡盘可将卡爪反装即成反爪，当换上反爪即可安装较大直径的工件。

装夹方法如图3-1所示。

当直径较小时，工件置于三个长爪之间装夹（图3-2a），可将三个卡爪伸入工件内孔中利用长爪的径向张力装夹盘、套、环状零件（图3-1b），当工件直径较大，用顺爪不便装夹时，可将三个顺爪换成反爪进行装夹（图3-2c），当工件长度大于4倍直径时，应在工件右端用尾架顶尖支撑（图3-2d）a) b） c) d)a)顺爪 b)顺爪 c)反爪 d)三爪卡盘与顶尖配合使用图1-2 用三爪卡盘装夹工件的方法用三爪卡盘安装工件，可按下列步骤进行：(1) 工件在卡爪间放正，轻轻夹紧。

(2) 拉上安全罩，开动机床，使主轴低速旋转，检查工件有无偏摆，若有偏摆应停车，用小锤轻敲校正，然后紧固工件。