【文章內(nèi)容簡介】 和油槽其對 稱度要求較高并且采用外圓柱面定位即當(dāng)工件的對稱度要求較高時(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)加工工位如圖 32 所示 圖 32 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Φ 8h6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Φ 8h6 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Φ 8h6定位銷定位以滿足兩槽間的位置精度要求 32 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Δ D 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 15～ 13 即 Δ D≤ 15～ 13 T 31 式中Δ D—— 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Δ Y 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Δ Y 表示基準(zhǔn)位移誤差引起的定位誤差是將Δ W 在加工要求方向上投影即 32 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Δ B 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Δ B 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Δ B 在加工要求尺寸位置要求方向上投影 即 33 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Δ DWΔ DB 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Δ WΔ B 無相關(guān)的公共變量時(shí) 34 2 當(dāng)工序基準(zhǔn) 在定位基面上即Δ WΔ B 有相關(guān)的公共變量時(shí) 35 在定位基面尺寸變動(dòng)方向一定的條件下當(dāng)Δ W 與Δ B 變動(dòng)方向相同即對加工尺寸影響相同時(shí)取號當(dāng)Δ W 與Δ B 變動(dòng)方向相反即對加工尺寸影響相反時(shí)取 號 通常定位誤差Δ D 在Δ W 與Δ B 都和工序尺寸一致的情況下有下列公式即 36 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 表 31 V 形架定位誤差值 定 位誤差Δ D V 形 架夾 角 60176。 15 10 05 90176。 120 0707 0207 120176。 1077 0577 0077 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Φ 55h6mm 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 33 所示 由圖 33 可知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 37 38 式中 —— 工件定位的直徑公差 mm a2—— V 形塊的半角 V形塊對中性好即其沿 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 39 圖 33 V 形塊定心定位的基準(zhǔn)位移誤差 39 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 由此可知定位基準(zhǔn)沿 Z 軸方向最大位移為 0035mm 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 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 41 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 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 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 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 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 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 工件不振動(dòng)原則 對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) 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 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)對夾緊機(jī)構(gòu)通常有如下要求 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) 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) 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 可自鎖 當(dāng)去掉動(dòng)力源的作用力之后仍能保持對工件的夾緊狀態(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) 42 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 41 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＝ 25～ 3 精加工取 K＝ 15～ 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 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 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 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 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)對應(yīng)使夾緊力作用在支承上 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選在工件剛性較好的部位這對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 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 工件其夾緊力示意圖如下圖 41 所示 圖 41 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)相對比較小一般液壓夾具中壓力油的工作壓強(qiáng)可達(dá)565MPa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 42 所示 圖 42 液壓缸簡圖 活塞缸的有效作用面積 S1 為 42 43 44 查文獻(xiàn)機(jī)械設(shè) 計(jì)手冊 14 載荷的工作壓力 F 5KN 即液壓系統(tǒng)的工作壓力為08MPa 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)的力平衡理論夾緊 摩 擦 力 矩 應(yīng) 與 銑 削 力 矩