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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

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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
一面兩銷是最常見的組合:平面 3 + 圓柱銷 2 + 菱形銷 1 = 6。

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
幾何公差標了基準,治具就該照那個基準做,,這是圖面與治具的介面。