【文章內(nèi)容簡介】 過定位。 確定定位方式與定位元件 工件的外圓柱面定位有兩種基本形式:定心定位和支承定位。定心定位的外圓柱面是定位基面，外圓柱面的中心線是定位基準(zhǔn)。在夾具設(shè)計(jì)中，常用于外圓表面定位的定位元件有定位套、支承板和V形塊等。各種定位套對(duì)工件外圓表面實(shí)現(xiàn)定心定位，支承板對(duì)外圓表面的支承定位，V形塊則實(shí)現(xiàn)對(duì)外圓表面的定心對(duì)中定位。工件為套筒類零件，加工鍵槽和油槽，其對(duì)稱度要求較高，并且采用外圓柱面定位。即當(dāng)工件的對(duì)稱度要求較高時(shí)，可選用V形塊定位。V形塊工作面間的夾角α常取60176。、90176。、120176。三種，其中應(yīng)用最多的是90176。V形塊。90176。V形塊的典型結(jié)構(gòu)和尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，使用時(shí)可根據(jù)定位圓柱面的長度和直徑進(jìn)行選擇。在夾具主要定位元件是V形塊和止動(dòng)定位銷。由于V形塊定位精度高，工件軸向位置用止動(dòng)定位銷定位，能保證加工精度。另外，夾緊方向與切入方向（垂直進(jìn)刀）一致，且夾緊力在主要定位支撐面內(nèi)，定位夾緊可靠。由于鍵槽和油槽長度不等，為了能夠同時(shí)加工完畢，將兩個(gè)止動(dòng)定位銷的位置前后錯(cuò)開。此加工工序有兩個(gè)加工工位。 定位方案工位1: 加工鍵槽8H11，工件以外圓和端面在兩個(gè)V形塊上和止動(dòng)定位銷定位，限制工件五個(gè)自由度即：。工位2: 鍵槽8H11已加工，加工油槽R2mm。工件以外圓和端面在兩個(gè)V形塊上和止動(dòng)定位銷定位，鍵槽處用Φ8h6定位銷定位。用兩個(gè)V形塊上和止動(dòng)定位銷定位，限制工件五個(gè)自由度，即。鍵槽處用Φ8h6定位銷定位，限制工件的三個(gè)自由度即：。這樣工件被限制了8個(gè)自由度屬于過定位。如果工件的定位面經(jīng)過加工，定位元件的尺寸、形狀和位置也都做得比較準(zhǔn)確光整，則過定位不但對(duì)工件加工面的位置尺寸影響不大，反而可以增強(qiáng)加工時(shí)的支撐剛性，這時(shí)過定位是允許的。鍵槽處用Φ8h6定位銷定位，以滿足兩槽間的位置精度要求。 定位誤差的分析與計(jì)算 六點(diǎn)定位原則解決了消除工件自由度的問題，即解決了工件在夾具中位置“定與不定”的問題。但是，由于一批工件逐個(gè)在夾具中定位時(shí)，各個(gè)工件所占據(jù)的位置不完全一致，即出現(xiàn)工件位置定得“準(zhǔn)與不準(zhǔn)”的問題。如果工件在夾具中所占據(jù)的位置不準(zhǔn)確，加工后各工件的加工尺寸必然大小不一，形成誤差。這種只與工件定位有關(guān)的誤差稱為定位誤差，用ΔD表示。在工件的加工過程中，產(chǎn)生誤差的因素很多，定位誤差僅是加工誤差的一部分，為了保證加工精度，一般限定定位誤差不超過工件加工公差T的1/5～1/3。即： 　　　 ΔD≤(1/5～1/3)T （） 式中：ΔD──定位誤差，單位為mm； T ──工件的加工誤差，單位為mm。. 定位誤差的產(chǎn)生原因及計(jì)算方法工件逐個(gè)在夾具中定位時(shí)，各個(gè)工件的位置不一致的原因主要是基準(zhǔn)不重合，而基準(zhǔn)不重合又分為兩種情況：一是定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生的基準(zhǔn)位移誤差；二是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差。 （1） 基準(zhǔn)位移誤差ΔY定位基面和定位元件本身的制造誤差會(huì)引起同一批工件定位基準(zhǔn)的相對(duì)位置發(fā)生變動(dòng)，這一變動(dòng)的最大范圍稱為基準(zhǔn)位移誤差，用ΔY表示。基準(zhǔn)位移誤差引起的定位誤差是將ΔW在加工要求方向上投影。即: （）式中：──Y與工序尺寸（或位置要求）方向的夾角。 （2） 基準(zhǔn)不重合誤差B當(dāng)工件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合時(shí)，則在工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)之間必然存在位置誤差，由此引起同一批工件的工序基準(zhǔn)發(fā)生變動(dòng)，其最大變動(dòng)范圍稱為基準(zhǔn)不重合誤差，用ΔB表示。這種由于工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合所導(dǎo)致的工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大位置變動(dòng)量，稱為基準(zhǔn)不重合誤差。工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)之間的聯(lián)系尺寸稱為基準(zhǔn)尺寸。ΔB等于基準(zhǔn)尺寸的公差。基準(zhǔn)不重合誤差引起的定位誤差是將ΔB在加工要求（尺寸、位置要求）方向上投影。即 （）式中： ──B與工序尺寸（或位置要求）方向的夾角。定位誤差是由基準(zhǔn)位移誤差和基準(zhǔn)不重合誤差兩部分產(chǎn)生的定位誤差ΔDW、ΔDB的合成。其基本計(jì)算步驟為: （1） 當(dāng)工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)為兩個(gè)獨(dú)立的表面，即ΔW、ΔB無相關(guān)的公共變量時(shí)， （） （2） 當(dāng)工序基準(zhǔn)在定位基面上，即ΔW、ΔB有相關(guān)的公共變量時(shí)， （）在定位基面尺寸變動(dòng)方向一定的條件下，當(dāng)ΔW與ΔB變動(dòng)方向相同，即對(duì)加工尺寸影響相同時(shí)，取“+”號(hào)；當(dāng)ΔW與ΔB變動(dòng)方向相反即對(duì)加工尺寸影響相反時(shí)，取“”號(hào)。通常定位誤差ΔD在ΔW與ΔB都和工序尺寸一致的情況下有下列公式即: （）. 定位誤差的計(jì)算 下表列出了在不同夾角的V形架上定位時(shí)，工序尺寸的三種不同標(biāo)注方法的計(jì)算公式，供設(shè)計(jì)時(shí)使用。 V形架定位誤差值 定位誤差ΔDV形架夾角60176。90176。120176。選用標(biāo)準(zhǔn)V形塊定位，即90176。V形塊，不計(jì)其制造誤差，工件采用Φ55h6mm外圓表面定位時(shí)，只有定位基準(zhǔn)面的制造誤差造成工件定位中心偏移，產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差，方向不定。如圖（）所示，僅由于工件直徑公差的影響，使工件中心沿Z方向從O1移至O2，即基準(zhǔn)位移量為 （） （）式中 ──工件定位的直徑公差（mm）； a/2──V形塊的半角（）。V形塊對(duì)中性好，即其沿X方向的位移誤差為零。，其V形塊的位移誤差計(jì)算公式為（） V形塊定心定位的基準(zhǔn)位移誤差 （）由此可知 ； 考慮到定位基準(zhǔn)面制造時(shí)的尺寸公差、圓柱度誤差等隨機(jī)誤差綜合因素影響，所以用概率疊加法計(jì)算基準(zhǔn)位移誤差：由此可知，并且影響其鍵槽深度方向的尺寸精度。工序尺寸 公差： 故采用此定位方案精度足夠。第4章 工件的夾緊在機(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。 夾緊裝置的組成及基本要求工件定位后將工件固定并使其在加工過程中保持定位位置不變的裝置，稱為夾緊裝置。 （1） 夾緊裝置的組成由以下三部分組成。a. 動(dòng)力源裝置 它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。分為手動(dòng)夾緊和機(jī)動(dòng)夾緊兩種。手動(dòng)夾緊的力源來自人力，用時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。為了改善勞動(dòng)條件和提高生產(chǎn)率，目前在大批量生產(chǎn)中均采用機(jī)動(dòng)夾緊。機(jī)動(dòng)夾緊的力源來自氣動(dòng)、液壓、氣液聯(lián)動(dòng)、電磁、真空等動(dòng)力夾緊裝置。b. 傳力機(jī)構(gòu) 它是介于動(dòng)力源和夾緊元件之間傳遞動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。傳力機(jī)構(gòu)的作用是：改變作用力的方向；改變作用力的大小；具有一定的自鎖性能，以便在夾緊力一旦消失后，仍能保證整個(gè)夾緊系統(tǒng)處于可靠的夾緊狀態(tài)，這一點(diǎn)在手動(dòng)夾緊時(shí)尤為重。c. 夾緊元件 它是直接與工件接觸完成夾緊作用的最終執(zhí)行元件。 （2） 設(shè)計(jì)夾緊裝置應(yīng)遵循以下原則：a. 工件不移動(dòng)原則 夾緊過程中，應(yīng)不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。b. 工件不變形原則 夾緊力的大小要適當(dāng)，既要保證夾緊可靠，又應(yīng)使工件在夾緊力的作用下不致產(chǎn)生加工精度所不允許的變形。c. 工件不振動(dòng)原則 對(duì)剛性較差的工件，或者進(jìn)行斷續(xù)切削，以及不宜采用氣缸直接壓緊的情況，應(yīng)提高支承元件和夾緊元件的剛性，并使夾緊部位靠近加工表面，以避免工件和夾緊系統(tǒng)的振動(dòng)。d. 安全可靠原則 夾緊傳力機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的夾緊行程，手動(dòng)夾緊要有自鎖性能，以保證夾緊可靠。e. 經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則 夾緊裝置的自動(dòng)化和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)效率的前提下，其結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，便于制造、維修，工藝性能好；操作方便、省力，使用性能好。夾緊機(jī)構(gòu)是指能實(shí)現(xiàn)以一定的夾緊力夾緊工件選定夾緊點(diǎn)的功能的完整結(jié)構(gòu)。它主要包括與工件接觸的壓板、支承件和施力機(jī)構(gòu)。對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)通常有如下要求。a. 可浮動(dòng) 由于工件上各夾緊點(diǎn)之間總是存在位置誤差，為了使壓板可靠地夾緊工件或使用一塊壓板實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)夾緊，一般要求夾緊機(jī)構(gòu)和支承件等要有浮動(dòng)自位的功能。要使壓板及支承件等產(chǎn)生浮動(dòng)，可用球面墊圈、球面支承及間隙聯(lián)接銷不實(shí)現(xiàn)。b. 可聯(lián)動(dòng) 為了實(shí)現(xiàn)幾個(gè)方向的夾緊力同時(shí)作用或順序作用，并使操作簡便，設(shè)計(jì)中廣泛采用各種聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。c. 可增力 為了減小動(dòng)力源的作用力，在夾緊機(jī)構(gòu)中常采用增力機(jī)構(gòu)。最常用的增力機(jī)構(gòu)有：螺旋、杠桿、斜面、鉸鏈及其組合。鉸鏈增力機(jī)構(gòu)常和杠桿機(jī)構(gòu)組合使用，稱為鉸鏈杠桿機(jī)構(gòu)。它是氣動(dòng)夾具中常用的一種增力機(jī)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是增力比較大，而摩擦損失較小。d. 可自鎖 當(dāng)去掉動(dòng)力源的作用力之后，仍能保持對(duì)工件的夾緊狀態(tài)，稱為夾緊機(jī)構(gòu)的自鎖。自鎖是夾緊機(jī)構(gòu)的一種十分重要并且十分必要的特性。常用的自鎖機(jī)構(gòu)有螺旋、斜面及偏心機(jī)構(gòu)。 夾緊力的確定 夾緊力的三要素 （1） 夾緊力的大小夾緊力的大小，對(duì)于保證定位穩(wěn)定、夾緊可靠，確定夾緊裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，都有著密切的關(guān)系。理論上，夾緊力的大小應(yīng)與作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而實(shí)際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛度、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等因素有關(guān)，計(jì)算是很復(fù)雜的。其一般根據(jù)切削原理的公式求出切削力的大小，必要時(shí)算出慣性力、離心力的大小，然后與工件的重力及待求的夾緊力組成靜平衡力系，列平衡方程式。因此，實(shí)際設(shè)計(jì)中常采用估算法、類比法和試驗(yàn)法確定所需的夾緊力。 當(dāng)采用估算法確定夾緊力的大小時(shí)，為簡化計(jì)算，通常將夾具和工件看成一個(gè)剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力、夾緊力（大型工件應(yīng)考慮重力、慣性力等）的作用情況，找出加工過程中對(duì)夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力。即 （） 式中: Fwk——實(shí)際所需夾緊力，單位為N； Fw——在一定條件下，由靜力平衡算出的理論夾緊力，單位為N； K——安全系數(shù)，粗略計(jì)算時(shí)，粗加工取K＝～3，精加工取K＝ ～2。 （2） 緊力的方向緊力的方向與工件定位的基本配置情況，以及工件所受外力的作用方向等有關(guān)。選擇時(shí)必須遵守以下準(zhǔn)則：a. 夾緊力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。b. 夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力，以減小工件的變形、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。c. 夾緊力的方向應(yīng)是工件剛性較好的方向。由于工件在不同方向上剛度是不等的。不同的受力表面也因其接觸面積大小而變形各異。尤其在夾壓薄壁零件時(shí)，更需注意使夾緊力的方向指向工件剛性最好的方向。 （3） 夾緊力作用點(diǎn)夾緊力作用點(diǎn)是指夾緊件與工件接觸的一小塊面積。選擇作用點(diǎn)的問題是指在夾緊方向已定的情況下確定夾緊力作用點(diǎn)的位置和數(shù)目。夾緊力作用點(diǎn)的選擇是達(dá)到最佳夾緊狀態(tài)的首要因素。合理選擇夾緊力作用點(diǎn)必須遵守以下準(zhǔn)則：a. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能使夾緊點(diǎn)與支承點(diǎn)對(duì)應(yīng)，使夾緊力作用在支承上。b. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選在工件剛性較好的部位。這對(duì)剛度較差的工件尤其重要，如將作用點(diǎn)由中間的單點(diǎn)改成兩旁的兩點(diǎn)夾緊，可使變形大為減小，并且夾緊更加可靠。c. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面，以防止工件產(chǎn)生振動(dòng)和變形，提高定位的穩(wěn)定性和可靠性。夾緊力三要素的確定，實(shí)際是一個(gè)綜合性問題。必須全面考慮工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、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(jì)出較為理想的夾緊裝置。 夾緊力著力點(diǎn)示意圖 夾緊的動(dòng)力裝置在大批大量生產(chǎn)中，為提高生產(chǎn)率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，大多數(shù)夾具都采用機(jī)動(dòng)夾緊裝置。常見的機(jī)動(dòng)夾緊的動(dòng)力裝置有氣動(dòng)、液動(dòng)、氣液聯(lián)合驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)、真空夾緊等多種形式。采用機(jī)動(dòng)夾緊時(shí)，原始夾緊作用力可以連續(xù)作用，夾緊可靠，機(jī)構(gòu)可不必自鎖。本設(shè)計(jì)采用液壓夾緊裝置，其的結(jié)構(gòu)和工作原理基本與氣動(dòng)夾緊裝置相同，所不同的是它所用的工作介質(zhì)是壓力油。與氣壓夾緊裝置相比，液壓夾緊具有以下優(yōu)點(diǎn)：①傳動(dòng)力大，夾具結(jié)構(gòu)相對(duì)比較??；一般液壓夾具中壓力油的工作壓強(qiáng)可達(dá)5~，比壓縮空氣的工作壓強(qiáng)高10多倍。因此油缸的結(jié)構(gòu)尺寸比氣缸小的多。②油液不可壓縮，夾緊可靠，工作平穩(wěn)Z③噪聲小。它的不足之處是須設(shè)置專門的液壓系統(tǒng)，應(yīng)用范圍受限制。本夾具液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件為液壓缸，用來執(zhí)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，維修方便，工作可靠；重量輕，傳力大，壽命長；運(yùn)動(dòng)慣性小，制造精度高，可做頻繁換向；易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控和自控。查文獻(xiàn)【15】液壓缸的類型選用單桿單作用活塞缸，其工作特點(diǎn)單向液壓驅(qū)動(dòng)，回程靠彈簧。采用YJZ型液壓泵，如下圖（）所示 液壓缸簡圖活塞缸的有效作用面積S1為： （） （） （）查文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)【14】載荷的工作壓力F。得S1=676mm。在缸內(nèi)兩腔之間的密封靠活塞內(nèi)孔O形密封圈，為了防止油液外漏采用Y形密封圈。 . 夾緊力的分析計(jì)算有時(shí)一個(gè)工件很難找出合適的夾緊點(diǎn)，這時(shí)采取浮動(dòng)壓板分散著力點(diǎn)；增加壓緊件接觸面積。并采用M16螺栓作為夾具夾緊螺栓。根據(jù)理論力學(xué)的力平衡理論