【文章內(nèi)容簡介】 過定位中常會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象。 消除或減小過定位所引起的干涉，一般有兩種方法：一種是提高定位基準(zhǔn)之間以及定位元件工8 作表面之間的位置精度。一種是改變定位元件的結(jié)構(gòu)，使定位元件在重復(fù)限制自由度的部分不起定位作用 [11]。 工件的夾緊 在機械加工中，工件的 定位和夾緊是相互聯(lián)系非常密切的兩個工作過程。工件定位以后需要通過一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上，使工件在加工過程中，不會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發(fā)生位置變化或產(chǎn)生振動，以保證加工精度和安全生產(chǎn)。這樣把工件壓緊夾牢的裝置，即稱為夾緊裝置。 夾緊裝置的組成及基本要求 ⑴ 夾緊裝置的組成 ①力源裝置 ②中間傳動機構(gòu) 作用如下： a）改變夾緊作用力的方向 b）改變夾緊作用力的大小 c）具有一定的自鎖性能 ③夾緊元件 ⑵ 對夾緊裝置的基本要求 ①夾緊時不能破壞工件在夾具中占有的 正確位置 ②夾緊力的大小要適當(dāng) ③夾緊裝置要操作方便 ④結(jié)構(gòu)要進(jìn)湊簡單，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件 [16] 夾緊力的確定 確定夾緊力就是確定夾緊力的大小、方向和作同點。在確定夾緊力的三要素時要分析工件的結(jié)構(gòu)特點、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情況，而且必須考慮定位裝置的結(jié)構(gòu)形式和布置方式。夾緊力的三要素對夾緊結(jié)構(gòu)的設(shè)計起著決定性的作用。只有夾緊力的作用點分布合理，大小適當(dāng)，方向正確才能獲得良好的效益。 ⑴ 夾緊力方向的確定 ①夾緊力方向應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面 ②夾緊力的方向最好與 切削力、工件重力方向一致 ⑵ 夾緊力作用點的選擇 9 ①應(yīng)能夠保持工件定位穩(wěn)定可靠，在夾緊過程中不會引起工件產(chǎn)生位移或偏轉(zhuǎn)。 ②應(yīng)盡量避免或減少工件的夾緊變形 ③夾緊力作用點應(yīng)盡量靠近加工部位 ⑶ 夾緊力大小的估算 ①首先假設(shè)系統(tǒng)為剛性系統(tǒng)，切削過程處于穩(wěn)定狀態(tài)。 ②常規(guī)情況下，只考慮切削力（矩）在力系中的影響；切削力（矩）用切削原理公式計算。 ③對重型工件應(yīng)考慮工件重力的影響。在工件做高速運動場合，必須計入慣性力。 ④分析對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力平衡方程計算此狀態(tài)下所需的夾緊力即為計算夾緊力 ⑤將計算夾 緊力再乘以 K，即得實際夾緊力。 K 為總安全系數(shù)， K=K0K1K2K3 各種因素的安全系數(shù)可查表 23，一般 K=~；當(dāng)夾緊力與切削力相反時，K=~3 。 專用夾具設(shè)計 對機床專用夾具的基本要求 ⑴ 穩(wěn)定地保證工件的加工精度 ⑵ 提高機械加工的勞動生產(chǎn)率 ⑶ 結(jié)構(gòu)簡單，有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和勞動條件 ⑷ 應(yīng)能夠降低工件的制造成本 ⑸ 適當(dāng)提高夾具元件的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化程度，以縮短夾具制造周期，降低夾具成本 專用夾具設(shè)計方法和步驟 ⑴ 明確設(shè)計任務(wù)，收集設(shè)計資料 ⑵ 擬訂夾 具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具草圖 ①確定工件的定位方案，設(shè)計定位裝置，并對夾緊力進(jìn)行估算，以確保夾緊可靠 ②確定工件的夾緊方案，設(shè)計夾緊裝置 ③確定刀具的引導(dǎo)方式，選擇或設(shè)計引導(dǎo)元件或?qū)Φ对? ④確定其他元件或裝置的結(jié)構(gòu)形式，如定位鍵、分度裝置等 ⑤確定夾具的總體結(jié)構(gòu)及夾具在機床上的安裝方式。對夾具的總體結(jié)構(gòu)最好能擬訂出幾個不同的方案，畫出草圖，經(jīng)過分析比較，選擇最佳方案 ⑶繪制夾具總圖 ①選擇操作者工作時正對的位置為主視圖 ②用雙點劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面以及加工表面畫在各視圖相應(yīng)的位置上，待加工 面上的加工余量可用網(wǎng)紋線表示。在夾具總圖中，工件可看作透明體，不遮擋后面的線條 ③依次畫出定位、夾緊、導(dǎo)向元件或裝置的具體結(jié)構(gòu)，再畫出夾具體，將各元件或裝10 置連成一個整體 ④在總圖上標(biāo)注尺寸（包括輪廓尺寸、聯(lián)系尺寸、重要的配合尺寸等）、公差和技術(shù)要求 ⑤繪制夾具零件圖。在夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)零件都要繪制零件圖，并按總圖要求確定零件的尺寸、公差及技術(shù)條件 夾具總圖技術(shù)要求的制訂 ⑴夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸和公差 ①夾具外形的最大輪廓尺寸 ②影響定位精度的尺寸 ③影響對刀精度的尺寸和公差 ④影響夾具在機床上安裝 精度的尺寸和公差 ⑤影響夾具精度的尺寸和公差 ⑥其他裝配尺寸及公差 ⑵夾具總圖上公差值的確定 ①與加工尺寸有直接對應(yīng)關(guān)系的夾具公差δ J ②其他裝配尺寸的配合性質(zhì)及公差等級 ⑶夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的技術(shù)要求 夾具總圖上無法用符號標(biāo)注而又必須說明的問題，可作為技術(shù)要求用文字寫在總圖的空白處。例如有些夾具要求配磨等 [8]。 第三章、零件的分析及加工工藝規(guī)程設(shè)計 零件的分析 圖 31 零件圖 已知該零件的材料為 45 號鋼 ,大批量生產(chǎn)，在上圖錐銷套零件上銑一個平面（其它11 工序已經(jīng)加工完成）。要求為該零件設(shè)計專用銑 床夾具。這平面的位置要求，現(xiàn)將分述如下： ⑴ 以錐套零件中心線為基準(zhǔn)在零件表面銑平面； ⑵ 需加工的平面與零件中心線的距離為自由公差； ⑶ 需加工平面的形位公差也為自由公差； 工藝規(guī)程設(shè)計 確定零件的加工形式 零件材料為 45 鋼，由于零件其余尺寸以加工完成，銑平面為最后步驟。成批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，因此選用銑削，采用加工中心銑削的方法，精度為 2 級。 基面的選擇的選擇 基準(zhǔn)面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基準(zhǔn)面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率 得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。 粗基準(zhǔn)的選擇：對于零件的加工而言，粗基準(zhǔn)的選擇對后面的精加工至關(guān)重要。從零件圖上可以看出，錐銷套零件外圓有一個臺階，所以粗基準(zhǔn)不太容易選擇。為了保證平面的位置精度的要求，我們采用兩個垂直面定位，依照粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)該以這些不加工表面作為粗基準(zhǔn)，若零件有若干個不加面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面做為粗基準(zhǔn)）來選取。 本夾具體中工件放在兩垂直面上和一個滾壓塊上定位 的。將工件φ 16mm 圓面和φ18mm 分別放在深度 4mm 和 6mm 的兩個不同深度的垂直面上，限制了四個自由度，同時用滾壓快壓住零件限止了一個自由度同時將零件夾緊固定。 制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用銑床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來 , 工藝卡的制定 。 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 根據(jù)上 述原始資料，分別確定各加工表面的加工余量和工步如下： 12 ⑴ Φ 18mm 的外圓 Φ 18mm 外圓粗糙度要求為 ，單邊余量為 2mm。 ⑵ Φ 16mm 的外圓 Φ 16mm 外圓粗糙度要求為 ，單邊余量為 1mm。 確定切削用量 銑平面 ⑴ 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式端銑刀，刀片采用 YG8, mmap 2? ， mmd 350 ? ， min/125mv ? ， 4?z 。 ⑵決定銑削用量 ① 決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則 mmap 2? ② 決定每次進(jìn)給量及切削速度 根據(jù) X51型銑床說明書，其功率為為 ，中等系統(tǒng)剛度。 根據(jù)表查出 齒/ mmfz ? ，則 m i n/ rd vn s ????? ?? 按機床標(biāo)準(zhǔn)選取 wn ＝ 1450 min/r m i n/ 0145 035100 0 mdnv w ????? ?? 當(dāng) wn ＝ 1450r/min 時 加工平面 13 rmmznff wzm /1 1 6 01 4 5 ????? 按機床標(biāo)準(zhǔn)選取 rmmfm /1160? 第四章 聯(lián)動夾緊機構(gòu)夾具設(shè)計 委了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾 具。本次設(shè)計為錐銷套銑平面夾具的設(shè)計。 問題的提出 本夾具主要用于銑削錐銷套銑平面，精度要求不高，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不必重點考慮。 定位基準(zhǔn)的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將 直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。零件外圓可以作為我們選擇的基準(zhǔn)，因為零件的外圓已經(jīng)加工到位，可以在已加工的外圓上銑出一個平面。為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用聯(lián)動的滾動 壓塊作為夾緊機構(gòu)。 定位元件的選擇 如圖 41所示，由于本次設(shè)計的零件沒有較高的技術(shù)要求，而且加工零件加工平面沒有位置要求，所以考慮在加工零件外圓表面定位。因為是個圓弧面，所以采用 v型塊定位和滾動壓塊夾緊限制五個自由的。根據(jù)零件實際加工的銑削力不大，夾具的夾緊力可以阻止零件的旋轉(zhuǎn)，所以我們不考慮零件加工時發(fā)生旋轉(zhuǎn)。 14 圖 41零件定位 夾緊元件以及夾具體的確定 如圖 42所示，本工序要銑削表面，需要將零件壓緊，考慮到是 v 型塊定位，為了使零件不發(fā)生移動，可以采用滾動壓板壓緊，這里采用一個 定位槽和兩個垂直面，最后通過滾動壓板使零件固定不動。然而用滾動壓板壓緊就要考慮到壓緊力的問題，考慮了各種夾緊方案，最后選用聯(lián)動夾緊機構(gòu)來實現(xiàn)一次對多個零件的夾緊，用聯(lián)動夾緊機構(gòu)可以使十四塊移動壓板同時壓緊并且可以使壓緊力均勻的分布，這樣不會影響到零件的加工精度。聯(lián)動夾緊機構(gòu)是通過油缸活塞向前通過浮動試壓板推兩個活塞桿，兩個活塞桿和十四個滾動夾具來實現(xiàn)的，用滾動壓板來進(jìn)行壓緊，通過浮動壓板和活塞桿的連接可以實現(xiàn)同步壓緊。本工序的切削余量小，切削力小，可以采用液壓組合傳動增壓夾緊。這可以提高生產(chǎn)力、減輕人工的勞 動力。 15 圖 42 零件定位夾緊 圖中通過浮動壓塊可以實現(xiàn)兩個活塞桿同時前進(jìn)且使夾緊力均勻分布。 十四個滾動壓塊聯(lián)動 如圖 43 所示，為了提高生產(chǎn)效率，我將夾具設(shè)計為多曲柄聯(lián)動夾具構(gòu)，在一個液壓缸的作用下讓力均勻的分布到每一個夾具的滾動壓板上。 圖 43 聯(lián)動機構(gòu)原理 切削力及夾緊力計算 切削力是 金屬切削 過程中重要的物理現(xiàn)象之一，他直接影響著工件質(zhì)量、刀具壽命、 機床 動力消耗。他是設(shè)計機床、刀具、夾具不可缺少的要素之一。學(xué)習(xí)和掌握切削力的知識和規(guī)律，是很有意義的。切削加工時，工件材料抵抗刀具切削所產(chǎn)生的阻力。16 切削力的分解根據(jù)生產(chǎn)實際需要及測量方便，通常將總切削力 F分解為三個互相垂直的分力，即：主切削力、背向力、進(jìn)給力。切削力的 大小數(shù)值，可以用儀器測量的方法獲得，也可以用公式計算出來 。 例題 1 夾緊力的計算工件材料為 AS9U3，大平面加工余量為 ，采用 硬質(zhì)合金 端 銑刀 加工，切削力查參考文獻(xiàn) 〔 1〕可根據(jù)如下公式計算： FVFzFwqueyzXpFnd zafaCF 0? 式中： Fz 銑削 力 (N) af每齒進(jìn)給量 (mm/r) aw銑削 寬度 (mm) KFZ銑削 力修正 系數(shù) d0銑刀 外徑 (mm) ap銑削深度 (mm) z 銑刀 齒數(shù) 確定各參數(shù)值 : (1).銑刀 外徑 d0＝ 315mm； (2).銑刀齒數(shù) Z＝ 16； (3).每齒進(jìn)給量 af 是銑刀每轉(zhuǎn)一個刀齒時銑刀對工件的進(jìn)量 : af＝ Vf/(zn)＝ 360/(16720)＝ (4).銑削深度 ap 對于端銑刀是指平行于銑刀軸線測量的被銑削層尺寸 : ap＝ (5). 銑削寬度 aw 對于端銑刀是指垂直于銑刀軸線測量的被切削層尺寸 : aw＝ 240mm (6). 修正系數(shù) KFZ 取 ；由表查得 : cF＝ 7750 xF＝ yF＝ uF＝ wF＝ qF＝ Fz==28Kg (7). 理論所需夾緊力計算確定安全系數(shù) : 總的安全系數(shù) k＝ k1k2k3k4 k1 一般安全系數(shù)； k1 取 ； k2加工狀態(tài)系數(shù)； 由于是精加工，所以 k2 取 1； k3刀具 鈍化 系數(shù)； k3 取 ； k4斷續(xù)切削系數(shù)； k4 取 ； ∴ k＝ 1≈3 W＝ kp＝ 328kg＝ 84kg 夾具設(shè)計及操作簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為銑切削余量小，切削力小，為了減輕勞動強度因此我將使用液壓夾緊達(dá)到本工序的要求。 本夾具的優(yōu)點： 夾具操作簡單； 17 采用了液壓夾緊裝置大大的減輕了工人的 勞動強 度 ； 本夾具采用多曲柄聯(lián)動夾緊機構(gòu)，一次可同時夾