【文章內容簡介】 和油槽其對 稱度要求較高并且采用外圓柱面定位即當工件的對稱度要求較高時可選用 V形塊定位 V形塊工作面間的夾角α常取60176。 90176。 120176。三種其中應用最多的是 90176。 V 形塊 90176。 V 形塊的典型結構和尺寸已標準化使用時可根據定位圓柱面的長度和直徑進行選擇 在夾具主要定位元件是 V形塊和止動定位銷由于 V形塊定位精度高工件軸向位置用止動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刀一致且夾緊力在主要定位支撐面內定位夾緊可靠由于鍵槽和油槽長度不等為了能夠同時加工完畢將兩個止動定位銷的位置前后錯開此加工工序有兩個加工工位如圖 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 V形塊上和止動定位銷定位限制工件五個自由度即 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 V 形塊上和止動定位銷定位鍵槽處用Φ 8h6定位銷定位用兩個 V形塊上和止動定位銷定位限制工件五個自由度即鍵槽處用Φ 8h6 定位銷定位限制工件的三個自由度即這樣工件被限制了 8 個自由度屬于過定位如果工件的定位面經過加工定位元件的尺寸形狀和位置也都做得比較準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加工時的支撐剛性這時過定位是允 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算 六點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在夾具中定位時各個工件所占據的位置不完全一致即出現工件位置定得準與不準的問題如果工件在夾具中所占據的位置不準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的誤差稱為定位誤差用Δ D 表示 在工件的加工過程中產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 定位誤差的產生原因及計算方法 工件逐個在夾具中定位時各個工件的位置不一致的原因主要是基準不重合而基準不重合又分為兩種情況一是定位基準與限位基準不重合產生的基準位移誤差二是定位基準與工序基準不重合產生的基準不重合誤差 1 基準位移誤差Δ Y 定位基面和定位元件本身的制造誤差 會引起同一批工件定位基準的相對位置發(fā)生變動這一變動的最大范圍稱為基準位移誤差用Δ Y 表示基準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 基準不重合誤差 B 當工件的工序基準與定位基準不重合時則在工序基準與定位基準之間必然存在位置誤差由此引起同一批工件的工序基準發(fā)生變動其最大變動范圍稱為基準不重合誤差用Δ B 表示這種由于工序基準與定位基準不重合所導致的工序基準在加工尺寸方向 上的最大位置變動量稱為基準不重合誤差工序基準與定位基準之間的聯(lián)系尺寸稱為基準尺寸Δ B 等于基準尺寸的公差基準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 定位誤差是由基準位移誤差和基準不重合誤差兩部分產生的定位誤差Δ DWΔ DB 的合成其基本計算步驟為 1 當工序基準與定位基準為兩個獨立的表面即Δ WΔ B 無相關的公共變量時 34 2 當工序基準 在定位基面上即Δ WΔ B 有相關的公共變量時 35 在定位基面尺寸變動方向一定的條件下當Δ W 與Δ B 變動方向相同即對加工尺寸影響相同時取號當Δ W 與Δ B 變動方向相反即對加工尺寸影響相反時取 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 定位誤差的計算 下表列出了在不同夾角的 V 形架上定位時工序尺寸的三種不同標注方法的計算公式供設計時使用 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 選用標準 V 形塊定位即 90176。 V 形塊不計其制造誤差工件采用Φ 55h6mm 外圓表面定位時只有定位基準面的制造誤差造成工件定位中心偏移產生基準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形塊的位移誤差計算公式為 39 圖 33 V 形塊定心定位的基準位移誤差 39 由此可知 考慮到定位基準面制造時的尺寸公差圓柱度誤差等隨機誤差綜合因素影響所以用概率疊加法計算基準位移誤差 由此可知定位基準沿 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 在機械加工過程中工件會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)生振動和位移在夾具結構中必須設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 動力源裝置 它是產生夾緊作用力的裝置分為手動夾緊和機動夾緊兩種手動夾緊的力源來自人力用時比較費時費力為了改善勞動條件和 提高生產率目前在大批量生產中均采用機動夾緊機動夾緊的力源來自氣動液壓氣液聯(lián)動電磁真空等動力夾緊裝置 傳力機構 它是介于動力源和夾緊元件之間傳遞動力的機構傳力機構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夾緊系統(tǒng)處于可靠的夾緊狀態(tài)這一點在手動夾緊時尤為重 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 設計夾緊裝置應遵循以下原則 工件不移動原則 夾緊過程中應不改變工件定位后所占據的正確位置 工件不變形原則 夾緊力的大小要適當既要保證夾 緊可靠又應使工件在夾緊力的作用下不致產生加工精度所不允許的變形 工件不振動原則 對剛性較差的工件或者進行斷續(xù)切削以及不宜采用氣缸直接壓緊的情況應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 安全可靠原則 夾緊傳力機構應有足夠的夾緊行程手動夾緊要有自鎖性能以保證夾緊可靠 經濟實用原則 夾緊裝置的自動化和復雜程度應與生產綱領相適應在保證生產效率的前提下其結構應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 夾緊機構是指能實現以一定的夾緊力夾緊工件選定夾緊點的功能的完 整結構它主要包括與工件接觸的壓板支承件和施力機構對夾緊機構通常有如下要求 可浮動 由于工件上各夾緊點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現多點夾緊一般要求夾緊機構和支承件等要有浮動自位的功能要使壓板及支承件等產生浮動可用球面墊圈球面支承及間隙聯(lián)接銷不實現 可聯(lián)動 為了實現幾個方向的夾緊力同時作用或順序作用并使操作簡便設計中廣泛采用各種聯(lián)動機構 可增力 為了減小動力源的作用力在夾緊機構中常采用增力機構最常用的增力機構有螺旋杠桿斜面鉸鏈及其組合 鉸鏈增力機構常和杠桿機構組合使用稱為 鉸鏈杠桿機構它是氣動夾具中常用的一種增力機構其優(yōu)點是增力比較大而摩擦損失較小 可自鎖 當去掉動力源的作用力之后仍能保持對工件的夾緊狀態(tài)稱為夾緊機構的自鎖自鎖是夾緊機構的一種十分重要并且十分必要的特性常用的自鎖機構有螺旋斜面及偏心機構 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構尺寸都有著密切的關系理論上夾緊力的大小應與作用在工件上的其它力力矩相平衡而實際上夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛度夾緊機構的傳遞效率等因素有關計算是很復雜的其 一般根據切削原理的公式求出切削力的大小必要時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際設計中常采用估算法類比法和試驗法確定所需的夾緊力 當采用估算法確定夾緊力的大小時為簡化計算通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)根據工件所受切削力夾緊力大型工件應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)按靜力平衡原理計算出理論夾緊力最后再乘以安全系數作為實際所需夾緊力 即 41 式中 Fwk 實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 安全系數粗略計算時粗加工取 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選擇時必須遵守以下準則 夾緊力的方向應有助于定位穩(wěn)定且主夾緊力應朝向主要定位基面 夾緊力的方向應有利于減小夾緊力以減小工件的變形減輕勞動強度 夾緊力的方向應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 夾緊力作用點是指夾緊件與工件接觸的一小塊面積選擇作用點的問題是指在夾緊方向已定的情況下確定夾緊力作用點的位置和數目夾緊力作用點的選擇是達到最佳夾緊狀態(tài)的首要因素合理選擇夾緊力作用點必須遵守以下準則 夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內應盡可能使夾緊點與支承點對應使夾緊力作用在支承上 夾緊力的作用點應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由中 間的單點改成兩旁的兩點夾緊可使變形大為減小并且夾緊更加可靠 夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面以防止工件產生振動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際是一個綜合性問題必須全面考慮工件結構特點工藝方法定位元件的結構和布置等多種因素才能最后確定并具體設計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 夾緊力著力點示意圖 夾緊的動力裝置 在大批大量生產中為提高生產率降低工人的勞動強度大多數夾具都采用機動夾緊裝置常見的機動夾緊的動力裝置有氣動液動氣液聯(lián)合驅動電動真空夾緊等多種形 式采用機動夾緊時原始夾緊作用力可以連續(xù)作用夾緊可靠機構可不必自鎖本設計采用液壓夾緊裝置其的結構和工作原理基本與氣動夾緊裝置相同所不同的是它所用的工作介質是壓力油與氣壓夾緊裝置相比液壓夾緊具有以下優(yōu)點①傳動力大夾具結構相對比較小一般液壓夾具中壓力油的工作壓強可達565MPa比壓縮空氣的工作壓強高 10多倍因此油缸的結構尺寸比氣缸小的多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置專門的液壓系統(tǒng)應用范圍受限制 本夾具液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件為液壓缸用來執(zhí)行直線往復運動其特點是結構簡單制造容易維修方便工作 可靠重量輕傳力大壽命長運動慣性小制造精度高可做頻繁換向易于實現遠控和自控 查文獻 15 液壓缸的類型選用單桿單作用活塞缸其工作特點單向液壓驅動回程靠彈簧采用 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 查文獻機械設 計手冊 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 在缸內兩腔之間的密封靠活塞內孔 O 形密封圈為了防止油液外漏采用 Y 形密封圈 夾緊力的分析計算 有時一個工件很難找出合適的夾緊點這時采取浮動壓板分散著力點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理論力學的力平衡理論夾緊 摩 擦 力 矩 應 與 銑 削 力 矩