【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1)由于工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重 合 ，引起的同批工件工序基準(zhǔn) 沿 工序尺寸方向 上 的最大變動(dòng)范 圍 ，稱為基準(zhǔn)不重合誤差。 2)由于定位基面和 定位元件 本 身的制造誤差和 最小配合間隙，所引起的同批工件定位基準(zhǔn)沿工 序尺 寸方向的最大變動(dòng)范圍，稱為基準(zhǔn)位移誤差。 上 述兩項(xiàng)誤差之和 (或代數(shù) 和 )，即為定位誤差 。 機(jī)械加工過程中，產(chǎn)生加工誤差的因素很多。在這些因素中，有一項(xiàng)因素與機(jī)床夾具有關(guān)。使用夾具時(shí)，加工表面的位置誤差與夾具在機(jī)床上的對(duì)定及工件在夾具中的定位密切相關(guān)。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中各項(xiàng)加工誤差之總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。 據(jù) 文獻(xiàn) [2]表 11— 12 jg? ?? ?? ? （ 3— 4） j? — 與 機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差 ； ?? — 與工序中除夾具外其他因素有關(guān)的誤差； g? — 工序公差。 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差 j? ，一般可用下式表示： j W Z D A D W j j j M? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 3— 5） WZ? — 夾具相對(duì)于 機(jī)床成形運(yùn)動(dòng)的位置誤差； DA? — 夾具相對(duì)于刀具位置的誤差 ； DW? — 工件在夾具中的定位誤差 ； jj? — 工件在夾具中被夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊誤差； jM? — 夾具磨損所造成的加工誤差。 由式（ 3— 4）可知，使用夾具加工工件時(shí)，應(yīng)盡量減小與夾具有關(guān)的加工誤差，在保證工 序加工要求情況下，留給加工過程 中其他誤差因素的比例大一些，以便較易控制加工誤差。 由式（ 3— 5）可知， 正確地計(jì)算出工件在夾具中的定位誤差和減小其他各項(xiàng)誤差，是設(shè)計(jì)夾具時(shí)必須認(rèn)真考慮的重要問題之一。 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 15 由于工件定位所造成的加工表面相對(duì)其工序基準(zhǔn)的位置誤差稱為定位誤差。在加工時(shí)，夾具相對(duì)刀具及其切削成形的位置，經(jīng)調(diào)定后不 再 變動(dòng)，因此可以認(rèn)為加工表面的位置是固定的 。在這種情況下，加工表面對(duì)其工序基準(zhǔn)的位置誤差，必然是工序基準(zhǔn)的位置變動(dòng)所引起的。所以，定位誤差也就是工件定位時(shí)工序基準(zhǔn)位置的最大變動(dòng)量在加工方向的投影。 據(jù) 文獻(xiàn) [2]表 3— 1知， V形塊的定位誤差 77 ( )y Dd? ? ?，即加工不同直徑時(shí)圓心距離 V形塊表面的差值。 托輥夾具采用自定心，原理上定位誤差已為零，只存在 V形塊的安裝誤差，和由 V 形塊的對(duì)稱精度引起的誤差。為了提高安裝精度，要在安裝時(shí)做調(diào)整。 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 16 4 托輥的 夾緊 夾緊機(jī)構(gòu) 在 機(jī)械加工中，工件的安裝包括定位和夾緊兩個(gè)密切聯(lián)系的工作過程。在安裝工件時(shí)，先把工件放置在夾具的定位機(jī)構(gòu)中，使它獲得預(yù)定的正確位置，然后采用一定的機(jī)構(gòu)將它壓緊夾牢，以保證在加工過程中，不會(huì)由于切削力 、 向心力及工件重力等的影響而產(chǎn)生位置改變或振動(dòng)。這種將工件壓緊夾牢的機(jī)構(gòu)為夾緊機(jī)構(gòu)。 夾緊機(jī)構(gòu)的要求 夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)保證加工質(zhì)量，提高工作效率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，均有很大影響，因此 夾具 機(jī)構(gòu)必須滿足以下基本要求： 1）保證加工質(zhì)量，夾緊時(shí)不能破壞工件定位時(shí)所獲得的位置。 2）夾緊力可靠適當(dāng)。既要使工件在加工過程中不產(chǎn)生移動(dòng)或振動(dòng)，有不能使工件產(chǎn)生不允許的 變形和損傷。 3）提高生產(chǎn)效率。即夾緊動(dòng)作要迅速，輔助時(shí)間要短。 4）操作方便省力，使用安全可靠，改善工人勞動(dòng) 條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。 5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，力求體積小，重量輕，構(gòu)件少，并盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件。構(gòu)件的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)批量相適應(yīng)。 6）具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，制造維修方便。 夾緊機(jī)構(gòu)的 動(dòng)力裝置 現(xiàn)代高效的夾具，大多數(shù)采用機(jī)械傳動(dòng)方式。在傳動(dòng)裝置中，一般都設(shè)有產(chǎn)生傳動(dòng)作用力的動(dòng)力裝置。如氣動(dòng)、液壓、氣液増力、真空、電動(dòng)、磁力等。其中以氣缸和液壓裝置應(yīng)用最為普遍。 夾緊裝置選液壓傳動(dòng)裝置，因?yàn)橐簤河偷墓ぷ鲏毫Ρ葔嚎s空氣工作壓力高度多，一般為（ ～ ） MPa，可達(dá)到 以上，因而產(chǎn)生同樣大 的作用力，液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸比汽缸的結(jié)構(gòu)尺寸大的多。而且液壓有不可壓縮性，因而比氣壓傳動(dòng)的剛度高，工作穩(wěn)定可靠 ；液壓油有吸振能力，因而噪聲小，便于實(shí)現(xiàn)頻繁換向。而且液壓有許多基本回路，且許多元件都已標(biāo)準(zhǔn)化，便于設(shè)計(jì)。 由于托輥夾具是用兩套短 V形塊定位夾緊，因此必須實(shí)現(xiàn)兩邊同時(shí)夾緊，選山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 17 擇同步回路來實(shí)現(xiàn)，夾緊用保壓回路 ， 來實(shí)現(xiàn) 。 夾緊力 夾緊力確定的基 本原則 夾緊力是由夾緊元件 (裝置 )產(chǎn)生的 ， 夾緊力是根據(jù)工序圖或夾具設(shè)計(jì)任務(wù)書中所提供的資料進(jìn)行計(jì)算。夾緊裝置所產(chǎn)生的夾緊力一般是按下述條件和順序 進(jìn)行的 ： 1)按靜力學(xué)的平衡條件，根據(jù)工件受外力的情況計(jì)算所需理論夾緊力。 2)確定夾緊方式和夾緊裝置。 3)確定夾緊裝置所能產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力。 實(shí)際夾緊力比理論夾緊力要 大 一些，這樣才能安全可靠，確定夾緊力的基本原則是正確選擇夾緊力的方向、著力點(diǎn)和夾緊力的大小。 夾緊力方向確定的基本原則 夾緊力方向 主要與定位基準(zhǔn)及工件所受外力的方向有關(guān)，確定的原則是： 1)夾緊力方向應(yīng)保證 工件定位的準(zhǔn)確性與可靠性 2）夾緊力方向應(yīng)使工件變形最小 因?yàn)橐环矫娈?dāng)承載表面不同時(shí)，接觸變形不同；另一方面工件在不同方向上的剛性不同。因此，要使工件夾緊變形小，在選擇夾緊力方向時(shí)，最好使承載力表面是定位件與工件定位基準(zhǔn)接觸面積較大的那個(gè)面，并在工件剛性較好的方向上將工件夾緊，以減小變形。加工薄壁 套類、盤類工件時(shí)因?yàn)楣ぜS向比徑向剛性好，所以常采用均布載荷，而不用集中載荷。 3）夾緊力方向所需夾緊力盡可能小 夾緊力作用點(diǎn)的選擇 1）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)落在支 承 面中心或支 承 面內(nèi)使定 位 穩(wěn)定 。 2）夾緊力作用點(diǎn)盡可能靠近被加工表面，以使切削力作用點(diǎn)的力矩小，從而減輕振動(dòng)，防止翻轉(zhuǎn)。 3）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)選在工件剛性較好的部位 ，以 防工件產(chǎn)生夾緊變形 。 4）夾緊 力 作用點(diǎn)的數(shù)目應(yīng)盡量使工件在整個(gè)接觸面上夾的均勻，減小夾緊變形 。 綜上所述，夾緊力作用點(diǎn)選擇是否合理，對(duì)工件是夾緊變形影響極大。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)各種因素進(jìn)行分析，確定合理方案。 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 18 工 件受力分析 夾緊力的大小，對(duì)工件安裝的可靠性，工件 與夾具的變形，夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度和傳動(dòng)裝置的選用等都有很大關(guān)系 。因此，在夾緊力方向、作用點(diǎn)確定后，尚需確定夾緊力的大小。 工件 在加工過程中受到切削力 、離心力、慣性力和工件自身的重力的作用，為保證工件安裝穩(wěn)定可靠，夾緊力必須與上述外 力平衡。但在不同條件下，上述各種外力在平衡力系中所起的作用并不相同。如在一般的中小型工件加工起決定作用的 是切削力，而重型工件起決定作用的則是工件的重力。此外，切削力在加工過程中是變化的，工藝系統(tǒng)的剛性和夾緊機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率又不同。因此，夾緊力大小的計(jì)算是一個(gè)很復(fù)雜的問題，一般只作粗略估算。為簡(jiǎn)便起見，在計(jì)算夾緊力大小時(shí)，假定工藝系統(tǒng)是剛性的，切削過程穩(wěn)定不變，只考慮切削力（矩）對(duì)夾緊的影響，按靜力平衡原理求出夾緊力的大小。為保證安全再乘以安全系數(shù)。 圖 4— 1 一端受力 1）工件一端 某點(diǎn) 受刀具的力 受到徑向 切削分力 、軸向 切削分力 、切向 切削分力 三個(gè)力如圖 4— 1。 圖 4— 2 兩端同時(shí)受力 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 2）當(dāng)兩端同時(shí)加工時(shí)，受力如圖 42，夾緊力必須平衡它們，工件才能正常加工，兩端 xP 大小相等方向相反，已平衡；由于用短 V形塊分別夾緊兩端，分別平衡兩端的yP；而兩端 zP 則分別會(huì)產(chǎn)生力矩使工件扭轉(zhuǎn)，這個(gè)扭轉(zhuǎn)力矩也需要夾緊力平衡。 夾緊力的計(jì) 算 據(jù) 文獻(xiàn) [1]表 321： 為防止工件在切削扭矩 M（ kgfmm? ）的作用下打滑而轉(zhuǎn)動(dòng)所需的夾緊力： 11sin 22KMQRf?? （ kgf） (4— 1) 為防止工件在軸向力 P的作用下打滑而軸向移動(dòng)所需的夾緊力： 22sin 22KPQf?? （ kgf） (4— 2) 圖 4— 3 工件所受夾緊力 式中 ： 1f — 工件與 V形塊間在圓周方向的摩擦系數(shù)； 2f — 工件與 V形塊間在軸向方向的摩擦系數(shù)； ⑴確定安全系數(shù) K據(jù) 文獻(xiàn) [1]306 頁(yè) 0 1 2 3 4 5 6K K K K K K K K? （ 4— 3） 0K — 基本安全系數(shù)，一般取 ； 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 1K — 加工狀態(tài)系數(shù)。 粗加工： 1K =；精加工： 1K =。 由于是粗鏜，所以 1K取 ； 2K — 刀具鈍化系數(shù) （考慮刀具磨損的系數(shù)） ， 一般取 2K =～ ， 據(jù) 文獻(xiàn) [1]表 320 選取， 粗鏜鋼件時(shí) zP 方向?yàn)?， xP 方向?yàn)?； 3K — 切削特點(diǎn)系數(shù) （考慮切削情況的系數(shù)） ， 連續(xù)切削： 3K =，斷續(xù)切削：3K =。加工 為連續(xù)切削， 因此 取 4K — 考慮夾緊動(dòng)力穩(wěn)定性系數(shù)。 手動(dòng)夾緊： 4K =，機(jī)動(dòng)夾緊： 4K =， 為液壓 機(jī)動(dòng)夾緊，固選 ； 5K — 考慮 手動(dòng) 夾緊時(shí)手柄位置的系數(shù)。若手柄操作方便，手柄旋轉(zhuǎn)范圍小時(shí) ，取 ； 若手柄位置操作不方便，手柄轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍大（ 90176。 ） 時(shí)，取 。由于是機(jī)動(dòng)夾緊，因此次項(xiàng)不考慮。 6K — 僅在力矩企圖使工件回轉(zhuǎn)時(shí)，才考慮支承面 接觸情況系數(shù)。若工件安裝在支承釘上，接觸面積小時(shí) 取 ；若工件是安裝在支承板或其它接觸面較大元件上時(shí)取 ； 因?yàn)楣ぜ惭b在 V形塊上， 屬線 接觸 ， 面積不 大，因此取 . zP 方向上 K= = xP 方向上 K= = ⑵計(jì)算切削力 方法一： 帶公式 ①據(jù) 文獻(xiàn) [1]表 3— 50 查的切削力公式： 0 .7 5 0 .1 5300zpp ts v K?? （ 4— 4） ts v K?? （ 4— 5） t— 切削厚度（ mm） s— 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 (mm) v— 切削速度 （ m／ min） zP — 圓周切削分力（ kgf） ； xP — 軸向切削分力（ kgf） ； pK — 修正系數(shù)； 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 21 ②據(jù) 文獻(xiàn) [6]表 1— 132 查的粗鏜的情況下，用硬質(zhì)合金加工鋼件的切削用量： v=(40～ 60)m／ min (取 40) s=(～ 1)mm／ r (取 ) t= ③ 據(jù) 文獻(xiàn) [1]表 3— 51，表 3— 52， 表 3— 53 確定pK P m p p p p rpK K K K K K? ? ?? （ 4— 6） 由于托輥的材料時(shí) Q235,據(jù) 文獻(xiàn) [6]表 7— 3 查的 b? =375～ 460 aMP ，取420 aMP ，則由表 352 查得 指數(shù) n=。 mpK = 75nb???????= 75??????= 據(jù) 文獻(xiàn) [3]217 頁(yè)：鏜刀剛性差、 易振，主偏角應(yīng)選大點(diǎn)，以減少?gòu)较蛄?。粗鏜 一 般選 rK =60176?！?75176。，固定式鏜刀塊鏜盲孔一般 rK =90176。， 0 5r??～ 10176。， 0?? 3176。～ 12176。 據(jù) 文獻(xiàn) [4]表 ：用硬質(zhì)合金刀具加工結(jié)構(gòu)鋼 時(shí)，當(dāng)結(jié)構(gòu)鋼 b? 800Mpa 時(shí)，前角 0r? 10176?！?15176。，后角 0??6176?！?8176。， s? =0～ 15176。 綜上所述： 按主偏角為 60176。選出zpK?=； xpK?= 按前角為 10176。選出zpK?=； xpK?= 按刃傾角為 0176。選出zpK?=； xpK?= 刀具圓弧半徑不考慮。 因此z z z z zP m p p p p rpK K K K K K? ? ??= = x x x x xP m p p p p rpK K K K K K? ? ??= = ④ 分別帶入（ 4— 4），（ 4— 5） 求切削力 得： 0 .7 5 0 .1 5300zzpp ts v K??=300 ? =（ kgf） 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 22 0 .5 0 .4339 xxpp ts v K?? =339 ? =（ kgf） ⑤ 據(jù) 文獻(xiàn) [12]493