【正文】 地位尤其是在成批生產時更是大量采用機床夾具它們是機床和工 件之間的連接裝置使工件相對機床或刀具獲得正確的位置機床夾具的好壞直接影響工件加工表面的位置精度所以機床夾具設計是裝備設計中的一項重要工作 31 機床夾具的分類基本組成和功用 機床夾具按其使用范圍可分為以下五種基本類型通用夾具專用夾具通用可調整夾具和成組夾具組合夾具隨行夾具機床夾具的基本組成根據功用一般可分為 1定位原件或裝置用以確定工件在夾具中的正確位置 2刀具導向原件或裝置用以引導刀具或用以調整刀具相對于工件的位置 3夾緊元件或裝置用以夾緊元件 4連接原件用以確定工件在機床上的正確位置并與機床相連接 5 夾具體用以連 接各夾具元件及裝置使之成為一個整體并通過它將夾具安裝在機床上 6 其他元件及裝置如分度裝置防錯裝置等 機床夾具的功用一般為 1保證加工質量 2提高生產率降低成本 3擴大機床工藝范圍做到一機多能 4平衡各工序時間以便組織流水生產 5減輕工人勞動強度保證生產安全 32 6110 發(fā)動機曲軸夾具的設計思路 曲軸除了具有軸的一般加工規(guī)律外也有它的工藝特點主要包括形狀復雜剛性差及技術要求高針對這些特點應采取相應的措施分析如下 形狀復雜 曲軸主軸頸與連桿軸頸不在同一軸上線偏心距有一定的尺寸要求并且兩軸有較高的位置度要求同時主軸頸與連桿軸頸間有較大的平衡塊因此在工藝設計中應解決以下幾點問題 a 設計加工連桿軸頸的偏心夾具即連桿軸頸與機床主軸重合并使夾具能回轉 180度加工另一連桿軸頸 b為消除加工時的不平衡力的產生設計夾具時應精確設計平衡重 剛性差 因本曲軸長徑比較大同時具有曲拐因此剛性較差曲軸在切削力及自重的作用下會產生嚴重的扭曲及彎曲變形特別在單邊傳動的機床上加工更為嚴重在工藝設計中應解決以下問題 1 粗加工時由于切削余量大切削力也較大可用中間托架 來增強剛性減小變形和振動同時機床刀具及夾具都應有較高的剛度 2 在加工時盡量使切削力的作用相互抵消可用前后刀架同時橫向進給 3 合理安排工位次序以減少加工變形按先粗后精的原則安排加工工序逐步提高精度 4 在有可能產生變形的工序后面增設校直工序 技術要求高 曲軸技術要求較高加工面多需要保證的尺寸形狀位置精度較多因而總的工藝路線較長精加工占有相當比例 加工時應要解決以下問題 A 正確分配粗加工半精加工及精加工余量 B 粗基準選擇用曲軸兩端的中心孔中心孔的加工以主軸頸外圓作為基準這樣能保證曲軸加工徑向及軸向加工余量的均勻性 C 精加工時仍用中心孔作為基準但要重新修磨中心孔避免精加工時因中心孔磨損引起加工誤差也可一端用主軸頸定位另一端用中心孔定位以提高剛度 D 曲軸軸向定位以主軸頸軸肩定位工藝設計時定位基準應盡量與設計基準一致 之內對夾具的分度裝置精度要求較高同時連桿軸頸有較高的尺寸和位置精度對夾具的定位夾緊機構精度要求較高連桿軸頸側面有較高的端面跳動要求并同時滿足和磨削表面的粗糙度要求這就要求夾具有較好的定位和夾緊裝置盡量減少定位和夾緊誤差由于只能同時磨削在同一軸心線上的連桿軸頸所以在每一組磨削完兩道軸頸之后都要將工件進行角度調 整使待磨削的連桿軸頸和機床中心線能夠在同一條軸心線上這就可以考慮在夾具上設計出專用的分度盤進行分度來提高生產效率不過 分度裝置的精度等級要高出連桿軸頸精度等級 1 級以上 綜合分析以上問題本夾具的設計存在特殊之處對各部分的要求都相對較高在設計時必須認真思考和全面地衡量盡可能地減少夾具導致的加工誤差和降低精度的因素在保證加工質量的前提下還要考慮提高生產率和降低成本減輕工人的勞動強度 33 6110 曲軸連桿軸頸粗磨夾具設計 準的選擇 工件在機床上的定位實際上包括工件在夾具上的定位和夾具在機床上的定位兩個方面這 里只討論工件在夾具上的定位在本夾具設計中由零件圖可知曲軸六個連桿軸頸中心線對主軸中心線有平衡度要求其設計基準為主軸頸中心線為了使定位誤差為零應該選擇以主軸頸為定位面的夾具其軸向定位面為第一主軸頸上的止推面因此這里設計以第一七主軸頸和止推面為定位基準面的夾具 采用翻轉壓蓋式機械夾緊具有結構簡單通用性好夾緊可靠增力比大等特點 在制定曲軸的粗磨工藝規(guī)程時已經初步考慮了加工工藝基準問題并繪制了工序簡圖如 31 圖 31 6110 曲軸連桿軸頸粗磨工序圖 及夾緊力的計算 計算切削力 刀具型砂輪 在一般外圓磨削情 況下磨削力可分為相互垂直的三個分力即 切向磨削力砂輪旋轉的切向方向 法向磨削力砂輪和工件接觸面的法線方向 軸向磨削力縱向進給方向 其中切向磨削力是確定磨床電動機功率的主要參數又稱為主磨削力法向力作用于砂輪的切入方向壓向工件直接影響工件的精度和加工表面的質量軸向磨削力作用于機床的進給系統(tǒng)但與和相比較數值較小一般不考慮由《機械加工工藝手冊》表 1313 查得 204 外圓磨床磨削力的實驗公式 31 式中 切除單位體積的切屑所需壓力 切削深度 mm 工件速度 mmin 砂輪速度 ms 軸向進給量 mm 砂輪寬度 mm 參照《機械加工工藝手冊》表 1314 可查得 22 06 076 076 08 062 由《機械加工工藝手冊》表 1345 取 35ms 已知 01 工件磨削表面直徑 62mm 由《機械加工工藝手冊》表 1346 可查得 24mmin 砂輪寬度 8mm 本工序取由此算得 在計算切削力 時必須考慮安全系數安全系數 32 式中 基本安全系數 15 加工性質系數 12 磨具鈍化系數 12 斷續(xù)切削系數 11 則 由于法向切削力有左右兩夾具體承受因此在計算所需夾緊力時只需考慮切向磨削力 計算夾緊力 夾緊工件所需的夾緊力 如前所述本工序只需計算防止工件轉動所需的夾緊力 W 根據工件力矩平衡條件可得 33 式中 NV 型塊工作面對工件的反作用力 34 G工件自重 D工件定位基準直徑 M切削力矩 夾緊面和夾具定位面上的摩擦系數 將 N 值帶入上世的實際夾緊力為 35 其