加工製程閱讀時間 11 分鐘
3-2-1 定位原則,與夾持的三個禁忌
加工精度的上限,通常不是機台決定的,是工件被放在哪裡、被壓在哪裡決定的。
01六個自由度
空間中的剛體有六個自由度:沿 X、Y、Z 的三個平移,以及繞 X、Y、Z 的三個旋轉。定位的工作就是把這六個逐一拿掉,而夾持只是維持這個狀態,不負責定位。
023-2-1 原則
- 主定位面用三點:限制 Z 平移與繞 X、Y 的兩個旋轉,共三個自由度。三點要盡量分散、圍出的三角形愈大愈穩定。
- 第二定位面用兩點:限制 Y 平移與繞 Z 的旋轉,共兩個自由度。
- 第三定位面用一點:限制最後的 X 平移。
三加二加一等於六,剛好完全定位。多一個支撐點就是過定位,四個點無法同時貼合一個不完美的平面,工件會翹、會晃,每次放的姿態都不同。如果需要額外支撐剛性,要用可調支撐或浮動支撐,先定位鎖死之後再頂上去。
| 定位方式 | 限制的自由度 | 常見形式 |
|---|---|---|
| 平面 | 3(1 平移 + 2 旋轉) | 定位塊、支撐釘 |
| 長銷(配合孔) | 4(2 平移 + 2 旋轉) | 圓柱定位銷 |
| 短銷(配合孔) | 2(2 平移) | 短圓柱銷 |
| 菱形銷 | 1(繞銷軸旋轉) | 削邊銷,避免過定位 |
| V 型枕 | 2(2 平移) | 圓柱工件 |
03夾持的三個禁忌
- 不要壓在懸空處。夾持力必須有支撐點在正下方承接,否則工件會被壓彎,鬆開後彈回,加工面就變形了。
- 不要壓在加工面上,也不要壓在會被切掉的地方。
- 不要讓切削力把工件推離定位面。刀具的走向要盡量把工件壓向定位基準,而不是推離它。
夾持力要多大
夾持力必須大於切削力造成的滑動與翻轉傾向,但小於會讓工件變形的力。薄壁件、鋁件、塑膠件的上限很低,常見做法是增加夾持點數而不是增加單點的力,或改用真空吸盤、磁性夾具把力分散。
04基準要跟圖面一致
治具的定位基準應該對應圖面上的基準 A、B、C。如果治具用另一個面定位,加工出來的尺寸就會帶進基準轉換的誤差,這個誤差常常吃掉一半以上的公差帶。
| 情況 | 後果 | 處理 |
|---|---|---|
| 治具基準 = 圖面基準 | 無基準轉換誤差 | 最理想 |
| 治具基準 ≠ 圖面基準 | 誤差累積,公差被吃掉 | 重算尺寸鏈,或改治具 |
| 多次裝夾 | 每次都引入一次定位誤差 | 盡量一次裝夾完成關聯尺寸 |