【文章內(nèi)容簡介】 的條件下不宜采用?若改成圖b所示定位方案,使工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合,則定位誤差為零,但改成新的定位方案后,工件需從下向上夾緊,夾緊方案不夠理想,且使夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜?2. 工件以圓柱孔定位 工件以圓柱孔在不同的定位元件上,所產(chǎn)生的定位誤差是不同的?現(xiàn)以下面幾種情況分析敘述?(1)工件以圓柱孔在過盈配合心軸上定位 因?yàn)檫^盈配合時(shí),定位副間無間隙,所以定位基準(zhǔn)的位移量為零,即?圖327 工件以圓孔在過盈配合圓柱心軸上定位的定位誤差計(jì)算若工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合(見圖327a),則定位誤差為 (35)若工序基準(zhǔn)在工件定位孔的母線上(見圖327c),則定位誤差為 (36)若工序基準(zhǔn)在工件外圓母線上(見圖327b),則定位誤差為 (37)(2)工件以圓柱孔在間隙配合的圓柱心軸(或圓柱銷)上定位 如工件在水平放置的心軸上定位,由于工件的自重作用,使工件孔與心軸的上母線單邊接觸,如圖325所示?由于定位副的制造誤差,將產(chǎn)生定位基準(zhǔn)的位移誤差,即 (38)為安裝方便,有時(shí)還增加一最小間隙Xmin,由于Xmin始終是不變的常量,這個(gè)數(shù)值可以在調(diào)整刀具時(shí)預(yù)先加以考慮,則使Xmin的影響消除?因此在計(jì)算基準(zhǔn)位移量時(shí)可不計(jì)Xmin的影響?當(dāng)工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合時(shí)(如圖325中尺寸a)?則,所以定位誤差為 (39)若工序基準(zhǔn)在工件外圓母線上,見圖328所示?此時(shí)除基準(zhǔn)位移誤差外,還有基準(zhǔn)不重合誤差,所以尺寸h的定位誤差為 (310)a) b) c)圖328 固定單邊接觸定位誤差分析若工序基準(zhǔn)在定位孔的下母線上,見圖328中尺寸?此時(shí)仍為工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合,尺寸的定位誤差可由圖b和c算出:因?yàn)? 所以 (311)當(dāng)工序基準(zhǔn)在定位孔的上母線上,見圖328中尺寸?仍然屬于基準(zhǔn)不重合,由圖b和c可算出工序尺寸的定位誤差:則 又因?yàn)? 而且 (312)綜合上述分析計(jì)算結(jié)果可知,當(dāng)工件以圓柱孔在間隙配合圓柱心軸(或定位銷)上定位,且為固定單邊接觸時(shí),工序尺寸的定位誤差值?隨工序基準(zhǔn)的不同而異?其中以孔上母線為工序基準(zhǔn)時(shí),定位誤差最小。以孔軸線為工序基準(zhǔn)時(shí)其次。以孔下母線為工序基準(zhǔn)時(shí)較大。當(dāng)以工件外圓母線為工序基準(zhǔn)時(shí),定位誤差較前幾種情況都大?3. 工件以外圓定位 下面主要分析工件以外圓在V形塊上定位?如不考慮V型塊的制造誤差,則工件定位基準(zhǔn)在V形塊的對稱面上,因此工件中心線在水平方向上的位移為零?但在垂直方向上,因工件外圓有制造誤差,而產(chǎn)生基準(zhǔn)位移,見圖329所示?其值為圖329 工件在V形塊上定位時(shí)定位誤差分析 (313)下面分別計(jì)算圖b中三種不同的工序尺寸定位誤差的大小(見圖329a和c)?(1)工序基準(zhǔn)為工件軸心線 此時(shí)為定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合,則基準(zhǔn)不重合誤差為零,而基準(zhǔn)位移的方向又與加工尺寸方向一致,所以加工尺寸B2的定位誤差為 (314)(2)工序基準(zhǔn)為外圓上母線 此時(shí)為定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合?不僅有基準(zhǔn)位移誤差,而且還有基準(zhǔn)不重合誤差,定位尺寸方向與加工尺寸方向一致,所以加工尺寸B1的定位誤差為(315) (3)工序基準(zhǔn)為外圓下母線 此時(shí)亦為基準(zhǔn)不重合,且基準(zhǔn)位移和定位尺寸的方向均與加工尺寸方向一致,故工序尺寸B3的定位誤差為(316)上述各工序尺寸的定位誤差是在工序基準(zhǔn)的兩個(gè)極端位置時(shí),通過幾何關(guān)系推導(dǎo)出來的?可以看出當(dāng)式(314)(315)(316)中的α角相同時(shí),以工件下母線為工序基準(zhǔn)時(shí),定位誤差最小,而以工件上母線為工序基準(zhǔn)時(shí)定位誤差最大?由此可知, 軸類零件以V形塊定位時(shí)定位誤差隨加工尺寸的標(biāo)注方法不同而異,另外還可以看出隨V形塊夾角的增大,定位誤差減小,但夾角過大,將引起工件定位不穩(wěn)定,故一般采用90186。角V形塊?由上述關(guān)于工件以圓孔和外圓為定位基面,分別在心軸(或定位銷)和V形塊上定位時(shí),定位誤差計(jì)算公式的推導(dǎo),可總結(jié)出以下規(guī)律:(1)當(dāng)和時(shí),則?若兩項(xiàng)之中有一項(xiàng)為零時(shí),則定位誤差就等于不為零的那一項(xiàng)?(2)當(dāng)和均不為零時(shí),則基準(zhǔn)不重合誤差的正?負(fù)號(hào)可根據(jù)工序基準(zhǔn)是否在定位基面上分別判斷: 1)工序基準(zhǔn)在定位基面上,即以定位基面的任一母線為工序基準(zhǔn),且為固定單邊接觸?當(dāng)定位副由最大實(shí)體狀態(tài)變?yōu)樽钚?shí)體狀態(tài)時(shí),由于基準(zhǔn)位移和基準(zhǔn)不重合分別引起加工尺寸作相同方向變化(即同時(shí)增大或同時(shí)減少)時(shí),△取正號(hào),如以圓孔下母線或以外圓上母線為工序基準(zhǔn)時(shí)。而當(dāng)基準(zhǔn)位移和基準(zhǔn)不重合分別引起加工尺寸彼此向相反方向變化時(shí),取負(fù)號(hào),如以圓孔上母線或以外圓下母線為工序基準(zhǔn)時(shí)?2)工序基準(zhǔn)不在定位基面上?此時(shí)基準(zhǔn)不重合誤差永遠(yuǎn)取正號(hào),即定位誤差為基準(zhǔn)位移誤差和基準(zhǔn)不重合誤差之和?故總有分析和計(jì)算定位誤差的目的,是為了對定位方案能否保證加工要求,有一個(gè)明確的定量概念,以便對不同方案進(jìn)行分析比較,同時(shí)也是在決定定位方案時(shí)的一個(gè)重要依據(jù)?4. 定位誤差計(jì)算實(shí)例 例31 銑削圖330所示工件上的鍵槽,以圓柱面在α=90186。的V形塊定位,求加工尺寸分別為A1?A2?A3時(shí)的誤差?解:如圖331所示,工件直徑為d時(shí),工件的軸線(定位基準(zhǔn))處在O2這個(gè)位置?因此,可以分別求出各尺寸的定位誤差?(1)加工Al尺寸的定位誤差 Al尺寸的定位誤差根據(jù)公式(214)得:(2)加工A2尺寸的定位誤差 A2尺寸的定位誤差根據(jù)公式(316)得: (3)加工A3尺寸的定位誤差 A3尺寸的定位誤差根據(jù)公式(315)得: 工件在夾具中的夾緊工件在夾具上定位以后,必須采用一些裝置將工件夾緊壓牢,使其在加工過程中不會(huì)因受切削力?慣性力等作用而使工件產(chǎn)生位移或振動(dòng)?這種將工件夾緊壓牢的裝置稱為夾緊裝置? 夾緊裝置的組成及基本要求1. 夾緊裝置的組成 夾緊裝置的結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的,一般由三部分組成,包括:(1)力源裝置 通常是指產(chǎn)生夾緊作用力的裝置,所產(chǎn)生的力稱為原動(dòng)力,常用的動(dòng)力有氣動(dòng)?液動(dòng)?電動(dòng)等?(2)中間傳力機(jī)構(gòu) 介于力源和夾緊元件之間傳遞力機(jī)構(gòu)?(3)夾緊元件 它是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件,它直接作用在工件上完成夾緊作用?在一些簡單的手動(dòng)夾緊裝置中,夾緊元件與中間傳力機(jī)構(gòu)往往是混在一起的,很難截然分開,因此常將二者又統(tǒng)稱為夾緊機(jī)構(gòu)?2. 對夾緊裝置的基本要求 夾緊裝置設(shè)計(jì)得好壞,對工件的加工質(zhì)量,生產(chǎn)率的高低,以及操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度都有直接影響?夾緊裝置的設(shè)計(jì)要合理地解決以下兩個(gè)方面的問題:一是正確選擇和確定夾緊力的方向?作用點(diǎn)及大小。二是合理選擇或設(shè)計(jì)原動(dòng)力的傳遞方式及夾緊機(jī)構(gòu)?因此,在設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)應(yīng)滿足下列基本要求:(1)夾緊時(shí)不破壞工件的定位,不損傷已加工表面。(2)夾緊力的大小要適當(dāng),即既要夾緊,又不使工件產(chǎn)生不允許的變形。(3)夾緊動(dòng)作準(zhǔn)確?迅速?操作方便省力,安全可靠。(4)手動(dòng)夾緊裝置要有可靠的自鎖性,機(jī)動(dòng)夾緊裝置要統(tǒng)籌考慮其自鎖性和穩(wěn)定的原動(dòng)力。(5)夾緊裝置要具有足夠的夾緊行程,以滿足工件裝卸空間的需要。(6)夾緊裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型一致。(7)結(jié)構(gòu)簡單,制造修理方便,工藝性好,盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化元件?在機(jī)械加工過程中,工件會(huì)受到切削力?離心力?慣性力等的作用?為了保證在這些外力作用下,工件仍能在夾具中保持已由定位元件所確定的加工位置,而不致發(fā)生振動(dòng)和位移,在夾具結(jié)構(gòu)中必須設(shè)置一定的夾緊裝置將工件可靠地夾牢? 夾緊力的確定設(shè)計(jì)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(diǎn)?1. 夾緊力方向的確定 確定夾緊力作用方向時(shí),應(yīng)與工件定位基準(zhǔn)的配置及所受外力的作用方向等結(jié)合起來考慮?其確定原則是:圖332 夾緊力作用方向不垂直于主要定位基準(zhǔn)面 圖333 夾緊力方向與夾緊力大小的關(guān)系1)夾緊力的作用方向應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面?圖332所示工件是以A?B面作為定位基準(zhǔn)鏜孔C,要求保證孔C軸線垂直于A面?為此應(yīng)選擇A面為主要定位基準(zhǔn),夾緊力Q作用方向垂直于A?這樣,無論A面與B面有多大的垂直度誤差,都能保證孔C軸線與A面垂直?否則,如圖示夾緊力方向垂直于B面,則因A?B面間有垂直度誤差,使鏜出的孔C軸線不垂直于A面產(chǎn)生垂直度誤差?(2) 夾緊力作用方向應(yīng)使所需夾緊力最小?這樣可使機(jī)構(gòu)輕便?緊湊,工件變形小,對手動(dòng)夾緊可減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度?圖333表示了夾緊力FQ與切削力FP?工件重力W之間的三種不同方向關(guān)系,其中圖a所需夾緊力最小,較為理想。圖b所需夾緊力FQW+FP,要比圖a大得多。圖c完全靠摩擦力克服切削力和重力,故所需夾緊力最大?(3) 夾緊力作用方向應(yīng)使工件變形盡可能小?由于工件不同方向上的剛度是不一致的,不同的受力面也會(huì)因其面積不同而變形各異,夾緊薄壁工件時(shí),尤應(yīng)注意這種情況?如圖334所示套筒的夾緊,用三爪自定心卡盤夾緊外圓顯然要比用特制螺母從軸向夾緊工件的變形要大得多?圖334 套筒夾緊2. 夾緊力作用點(diǎn)的確定 它對工件的可靠定位?夾緊后的穩(wěn)定和變形有顯著影響,選擇時(shí)應(yīng)依據(jù)以下原則:(1)夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在支承元件或幾個(gè)支承元件形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內(nèi)?圖335中,夾緊力作用在支承面范圍之外,工件發(fā)生傾斜,因而不合理,而圖b則是合理的?a)不合理 b)合理圖335 夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)在支承面內(nèi)(2)夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性好的部位?如圖336所示,將作用在殼體中部的單點(diǎn)改為在工件外緣處的兩點(diǎn)夾緊,工件的變形大大改善,夾緊也更可靠?此項(xiàng)原則對剛性差的工件尤為重要?a)不合理 b)合理圖336 夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)落在剛性較好部位(3)夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近加工面?這可減小切削力對夾緊點(diǎn)的力矩,從而減輕工件振動(dòng)?圖337a中,若壓板直徑過小,則對滾齒時(shí)的防振不利?圖b中工件形狀特殊,加工面距夾緊力FQ1作用點(diǎn)甚遠(yuǎn),這時(shí)增設(shè)輔助支承,并附加夾緊力FQ2以提高工件夾緊后的剛度?圖337 夾緊力應(yīng)靠近加工表面3. 夾緊力的大小 夾緊力的大小可根據(jù)切削力?工件重力的大小?方向和相互位置關(guān)系具體計(jì)算?為安全起見,計(jì)算出的夾緊力應(yīng)乘以安全系數(shù)K,故實(shí)際夾緊力一般比理論計(jì)算值大2~3倍?K—KoKlK2K3K4K5 (317)式中Ko——基本安全系數(shù),。 K1——考慮工件材質(zhì)和余量不均勻的安全系數(shù),~2。 K2——考慮加工性質(zhì)的安全系數(shù),精加工取1。 K3——考慮刀具鈍化的安全系數(shù),~。 K4——考慮加工狀態(tài)的安全系數(shù),連續(xù)切削取1。 K5——考慮夾緊動(dòng)力穩(wěn)定性系數(shù),機(jī)動(dòng)夾緊取1?進(jìn)行夾緊力計(jì)算時(shí),通常將夾具和工件看作一剛性系統(tǒng),以簡化計(jì)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(shí)要考慮慣性力)作用下處于靜力平衡,列出靜力平衡方程式,即可算出理論夾緊力?一般來說,手動(dòng)夾緊時(shí)不必算出夾緊力的確切值,只有機(jī)動(dòng)夾緊時(shí),才進(jìn)行夾緊力計(jì)算,以便決定動(dòng)力部件(如氣缸?液壓缸直徑等)的尺寸? 典型夾緊機(jī)構(gòu)夾緊機(jī)構(gòu)是夾緊裝置的重要組成部分,因?yàn)闊o論采用何種動(dòng)力源裝置,都必須通過夾緊機(jī)構(gòu)將原動(dòng)力轉(zhuǎn)化為夾緊力?各類機(jī)床夾具應(yīng)用的夾緊機(jī)構(gòu)多種多樣,以下介紹幾種利用機(jī)械摩擦實(shí)現(xiàn)夾緊,并可自鎖的典型夾緊機(jī)構(gòu)?1. 斜楔夾緊 圖338a為斜楔夾緊的鉆夾具,以原始作用力將斜楔推入工件和夾具之間實(shí)現(xiàn)夾緊?取斜楔為研究對象,其受力如圖338b所示:工件對它的反作用力FQ(等于夾緊力,但方向相反),由FQ引起的摩擦力F1,它們的合力FQ1=FR+F1。夾具體對它的反作用力FR,由FR引起的摩擦力F2,它們的合力FR1=FR+F2?圖中1和2為摩擦角,分別