【文章內(nèi)容簡介】 由于夾具加工精度的提高有一定限度，因此采用兩種定位方式組合定位時，應(yīng)以一種定位方式為主，減輕另一種定位方式的干涉。從本質(zhì)上說，這也是另一種提高夾具定位面精度的方法。 （3） 利用工件定位面和夾具定位面之間的間隙和定位元件的彈性變形來補(bǔ)償誤差，減輕干涉。在分析和判斷兩種定位方式在誤差作用下屬于干涉還是過定位時，必須對誤差、間隙和彈性變形進(jìn)行綜合計算，同時根據(jù)工件的加工精度要求才能作出正確判斷。從廣義上講，只要采用的定位方式能使工件定位準(zhǔn)確，并能保證加工精度，則這種定位方式就不屬于過定位，就可以使用[6]。 夾具夾緊原理介紹（1） 設(shè)計夾緊機(jī)構(gòu)，必須首先合理確定夾緊力的三要素：大小、方向和作用點[14]。（2） 夾緊力大小要適當(dāng)，過大了會使工件變形，過小了則在加工時工件會松動，造成報廢甚至發(fā)生事故，采用手動夾緊時，可憑人力來控制夾緊力的大小，一般不需要算出所需夾緊力的確切數(shù)值，只是必要時進(jìn)行概略的估算。當(dāng)設(shè)計機(jī)動（如氣動、液壓、電動等）夾緊裝置時，則需要計算夾緊力的大小。以便確定動力部件（如氣缸、液壓缸直徑等）的尺寸。（3） 進(jìn)行夾緊力計算時，通常將夾具和工件看作一剛性系統(tǒng)，以簡化計算。根據(jù)工件在切削力、夾緊力（重型工件要考慮重力，高速時要考慮慣性力）作用下處于靜平衡，列出靜力平衡方程式，即可算出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)，作為所需的實際夾緊力。實際夾緊力一般比理論計算值大2～3倍[14]。實際生產(chǎn)中一般很少通過計算求得夾緊力，因為在加工過程中切削力隨刀具的磨鈍、工件材料性質(zhì)和余量的不均勻等因素而變化，而且切削力的計算公式是在一定條件下求得的，使用時雖然根據(jù)實際的加工情況給予修正，但是仍然很難計算準(zhǔn)確，對于關(guān)鍵性的夾具，往往通過實驗的方法來測定所需要的夾緊力。（4） 夾緊力三要素的確定，是一個綜合性問題。必須全面考慮工件的結(jié)構(gòu)特點、工藝方法、定位元件的結(jié)構(gòu)和布置等多種因素，才能最后確定并具體設(shè)計出較為理想的夾緊機(jī)構(gòu)。 葉片夾具類型由于葉片根部和端部的形狀不同，且葉片較長，精度要求高，剛性要求高，所以其夾具需分別設(shè)計制造。 葉片夾具分析與設(shè)計 葉片夾具設(shè)計分析由于葉片是被夾持在機(jī)床上進(jìn)行銑削加工，該類葉片汽道型面較長且出汽側(cè)較?。ǎ?，在這樣的工件上加工容易出現(xiàn)變形及顫動，這樣導(dǎo)致部分葉片報廢。因此，需要考慮克服葉片汽道型面較長、出汽側(cè)較薄、粗加工后表面粗糙度較低、不均勻和加工前后中心高高度的變化等因素所帶來的影響。因此需要設(shè)計出具有以下特點：（1） 消除或減小變形——于汽道型面上作用一拉伸力并加強(qiáng)剛度（輔助支撐）；（2） 消除或減小顫動，——液壓自動控制浮動、拉伸并加強(qiáng)剛度（浮動支撐）；（3） 裝夾方便、快捷和準(zhǔn)確。基于以上考慮，結(jié)合葉片具有葉根、葉莖和葉冠的結(jié)構(gòu)特點設(shè)計一套組合夾具，分別為葉根夾具和葉冠夾具，考慮葉根和葉冠的形狀、位置和作用，葉根夾具為固定支撐，葉冠夾具為輔助支撐。由于葉片質(zhì)量較大，長度較長，厚度較薄，所以，葉冠夾具采用液壓自動浮動支撐和拉伸作用。這樣既可以增加葉片在加工時的剛度，也可以減少葉片加工過程中的顫動，可以較好的保證精度和高效率的設(shè)計目標(biāo)。葉片結(jié)構(gòu)分葉根、葉冠，根據(jù)葉片的結(jié)構(gòu)和形狀，選取葉根為主定位部位，葉冠為輔助定位機(jī)構(gòu)。 定位基準(zhǔn)的選擇葉片結(jié)構(gòu)分葉根、葉冠，根據(jù)葉片的結(jié)構(gòu)和形狀，選取葉根為主定位部位，葉冠為輔助定位機(jī)構(gòu)。葉根三維圖 為了減少誤差和定位方便，我們選擇平面平面平面2和平面4作為定位基準(zhǔn)。六點定位原理分析如下：相應(yīng)夾具定位基準(zhǔn)如下：，平面1和平面3限制了工件Z方向的移動，X軸的轉(zhuǎn)動和Y軸的轉(zhuǎn)動；平面2限制了工件X方向的移動和Z軸的轉(zhuǎn)動；平面4限制了工件Y方向的移動。定位基準(zhǔn)面 （）平面1和平面3平面2平面4空間自由度限制（）Z方向移動 X、Y軸轉(zhuǎn)動X方向移動 Z軸轉(zhuǎn)動Y方向移動通過六點定位原理的分析，可以得出工件在空間的自由度為0，因此工件定位正確。 定位誤差分析工件以平面定位時，需要三個互成一定角度的平面作為定位基準(zhǔn)，其中限制三個自由度的平面起主要定位作用，稱主要定位基準(zhǔn)；限制兩個自由度的平面起次要定位基準(zhǔn)，稱導(dǎo)向定位基準(zhǔn)；限制一個自由度的平面稱止動定位基準(zhǔn)[14]。因此，平面1和平面3為主要定位基準(zhǔn)；平面2為導(dǎo)向定位基準(zhǔn)；平面4為制動定位基準(zhǔn)[6]。銑削加工時，由于在Y方向是銑削整個截面，所以可簡化為計算在X、Z方向的定位誤差。由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》[6]得：在X方向定位基準(zhǔn)時，尺寸X方向的工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)均是X方向定位基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)重合，所以 （41）X方向定位基準(zhǔn)面有角度制造誤差，根據(jù)基準(zhǔn)定位誤差的定義有： （42）所以 （43）在Z方向定位基準(zhǔn)時，尺寸Z方向的工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)均是Z方向定位基準(zhǔn)面，基準(zhǔn)重合，所以 （44）Z方向定位基準(zhǔn)面有角度制造誤差，根據(jù)基準(zhǔn)定位誤差的定義有： （45）所以 （46）因葉片的加工精度為一般精度177。177。，且夾具體平面度≤177。，垂直度≤，定位槽對稱度≤；所以可以不考慮定位基準(zhǔn)面和定位元件的制造誤差[6]。因根據(jù)經(jīng)驗，工件以平面定位時，在大多數(shù)情況下，不考慮定位基準(zhǔn)面和定位元件的制造誤差。綜上所述： （47） 本工序加工按銑削估算夾緊力根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》[6]P214可得：若工件尺寸較小，切削力不大，則往往只要垂直朝向主要定位面有夾緊力，保證主要定位面與定位元件有較大的接觸面積，就可以使工件裝夾穩(wěn)定可靠。夾緊力的方向應(yīng)方便裝夾，有利于減小夾緊力和使工件夾緊后的變形小。當(dāng)夾緊力的方向確定后，夾緊力作用點的位置和數(shù)目的選擇將直接影響工件定位后的可靠性和夾緊力的變形。對作用點位置的選擇和數(shù)目的確定應(yīng)注意以下幾個方面。力的作用點的位置應(yīng)能保持工件的正確定位而不發(fā)生位移和偏轉(zhuǎn)。為此，作用點的位置應(yīng)靠近支承面的幾何中心，使夾緊力均勻分布在接觸面上。夾緊力的作用點應(yīng)位于工件剛性較大處，而且作用點應(yīng)有足夠的數(shù)目，這樣可以使工件變形量最小。夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近工件被加工表面，這樣可使切削力對該作用點的力矩減小，工件的振動也可以減小。工件結(jié)構(gòu)形狀使加工表面遠(yuǎn)離夾緊力的作用點時，可以增加輔助支承并附加夾緊力以防止工件在加工中產(chǎn)生位置變動、變形或振動[6]。通過綜合分析，選取一下夾緊方式：通過實驗方法測定，此銑削加工工序中所需的夾緊力相當(dāng)于M20螺栓不承受任何工作載荷作用時的緊固力。因此以M20螺栓不承受任何工作載荷作用時的緊固力為計算和設(shè)計依據(jù)。由《機(jī)械設(shè)計》[5]得：。盡管該聯(lián)接并不承受任何工作載荷作用，但是由于裝配時已經(jīng)將螺母擰緊，因此，螺栓必須受到預(yù)緊力F′和螺紋副摩擦力矩T1的作用。預(yù)緊力F′使螺栓危險截面上產(chǎn)生拉應(yīng)力 （48）螺紋副摩擦力矩T1則使螺栓危險截面上產(chǎn)生剪應(yīng)力 （49）對于M10～M68的普通螺紋，取dd2和λ的平均值，取 （410）可得 （411）按照第四強(qiáng)度理論，螺栓危險截面上的當(dāng)量應(yīng)力為 （412）故螺栓螺紋部分的強(qiáng)度條件為 （413）或 （414）式中[σ]——緊螺栓的許用拉應(yīng)力，MPa由上可得 （415） 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》[5]：S=3~2 （416）根據(jù)《機(jī)械設(shè)計》[5]性能級別螺栓、螺柱、螺釘屈服強(qiáng)度極限σS（MPa）推薦材料公稱Min180190Q2152402401Q235320340Q2153003002354004201Q23548048045*640640356406603572072034590094040Cr、15MnVB1080110030CrMnSi、15MnVB，可得： （417）根據(jù) （418）得許用應(yīng)力： （418）根據(jù)實驗可知：d1=20mm （419）可得： （420）?。篎39。= （421） 葉根夾具 葉根圖葉根圖 葉根介紹輪機(jī)葉根的作用是作為工件的定位基面與汽輪機(jī)主軸輪盤卡槽緊配合。為保證葉片工作性能，其形狀設(shè)計為由若干變曲度曲面連接形成，各曲面間采用圓弧過渡。輪機(jī)葉片根部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，定位精度高。傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝繁雜，效率較低，刀具損耗大，成本高，加工難度大[1]。汽輪機(jī)葉根主要分為以下6種形式：① T形葉根② 外包凸肩T形葉根③ 菌形葉根④ 雙T形葉根⑤ 叉形葉根⑥ 縱樹形葉根此葉根種類為叉形葉根。叉形葉根，加工簡單，裝配方便，強(qiáng)度高，適應(yīng)性好。這種葉根及輪緣加工簡單，葉片的拆卸比較方便。但裝配比較費(fèi)工，鉆孔非常不便。一般在整體鍛造轉(zhuǎn)子及焊接轉(zhuǎn)子上不采用這種葉根[1]。 葉根夾具圖根據(jù)以上主定位部件的選擇為葉根，、4面為定位基準(zhǔn)面，所以夾具需要定位基準(zhǔn)部件與之相應(yīng)，參照公司的設(shè)計生產(chǎn)經(jīng)驗[2]，選取在滿足功能要求的情況選最適合公司的結(jié)構(gòu)設(shè)計。同時考慮本次設(shè)計的主要目的是提高加工效率、夾持效率和減輕人員勞動程度，所以選取了液壓系統(tǒng)，同時根據(jù)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要求和參照公司常用或常聯(lián)系的廠家的工模具液壓件的結(jié)構(gòu)特點和功能特征[3]和加工空間、工件位置的要求，設(shè)計液壓結(jié)構(gòu)圖如下所示：根據(jù)葉根定位要求和定位基準(zhǔn)面的選擇、夾具結(jié)構(gòu)的設(shè)計，設(shè)計出如下所示夾具結(jié)構(gòu)。 葉根夾具體結(jié)構(gòu)圖根據(jù)葉根夾具液壓結(jié)構(gòu)圖和夾具結(jié)構(gòu)，設(shè)計夾具體的結(jié)構(gòu)如下圖所示進(jìn)油口 葉根夾具體的彎曲應(yīng)力及強(qiáng)度分析（1） 彎曲應(yīng)力分析由《機(jī)械設(shè)計》[5]可得：由于此結(jié)構(gòu)豎板固定在機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸A上的，其自由度為0，所以此結(jié)構(gòu)可簡化為梁結(jié)構(gòu)。，懸臂梁的固定約束了端截面的移動和轉(zhuǎn)動，故有垂直反力RA和反作用力偶MA。由平衡方程=0和=0，求得 （422）。在距原點為x的橫截面的左側(cè)，有支反力RA、反作用力偶MA和集度為q的均布載荷，但在截面的右側(cè)只有均布載荷。所以，宜用截面右側(cè)的外力來計算剪力和彎矩。這樣，便可不必首先求出支反力，而直接算出Q和M：QX=qlx （423） （424）（1）式表明，剪力圖是一條斜直線（線性變化），只要確定兩點就可以定出這一條斜直線。②式表明，彎矩圖是一條拋物線，要多確定曲線上的幾點，才能畫出這條曲線。例如： （425） （426） （427） （428）將實際數(shù)據(jù)代入方程。 梁結(jié)構(gòu)的剪力圖和彎矩圖（2）