【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 位方式，限制了 殼體的六個(gè)方向的自由度，滿足六點(diǎn)定位原理，屬于上述的完全定位類型，能夠滿足工件加工表面的位置要求。 工件的定位誤差 定位 誤差的分析 使用夾具加工此工件時(shí)，影響被加工零件位置精度的誤差因素很多，其中來(lái)自?shī)A具方面的有：定位誤差，夾緊誤差，對(duì)刀誤差以及夾具的制造與安裝誤差等；來(lái)自加工過(guò)程方面的誤差有：工藝系統(tǒng)（除夾具外）的幾何誤差，受力變形，受熱變形，磨損以及各種隨機(jī)因素所造成的加工誤差。上述各項(xiàng)因素所造成的誤差總和應(yīng)當(dāng)不超過(guò)工件允許的工序公差，才能使工件合格?？梢杂孟铝屑庸ふ`差不等式表示 它們之間的關(guān)系 ： kgcazD ??????? 式中： D? —— 與定位有關(guān)的誤差，簡(jiǎn)稱定位誤差； az? —— 與夾具有關(guān)的其它誤差，簡(jiǎn)稱夾具安裝誤差； gc? —— 加工過(guò)程誤差； k? —— 工件的工序誤差。 在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)盡量減小與夾具有關(guān)的誤差，以滿足加工精度的要求。在做初步估算時(shí)，可粗略的先按三項(xiàng)誤差平均分配，各項(xiàng)不超過(guò)相應(yīng)工序公差的三分之一。 下面僅對(duì)其中的定位誤差 D? 進(jìn)行分析和計(jì)算。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 定位誤差產(chǎn)生的原因 定位誤差是指一批工件在夾具中定位時(shí)，工件的工序基準(zhǔn)子工序方向或加工要求方向上的最大變化量。引起定位誤差的原因有兩項(xiàng)：一項(xiàng)是基準(zhǔn)不重合誤差，另一項(xiàng)是基準(zhǔn)位移誤差。 由下圖 25 可知，所鏜的孔的加工尺寸 ? 160 的 定位誤差與孔的中心線與定位基面的尺寸公差 、 兩個(gè)定位孔到所鏜的孔在 X 和 Y 軸上的尺寸公差有關(guān)。 在計(jì)算加工尺寸的定位誤差時(shí)，需要由工件上的定位孔的中心線到工件對(duì)稱中心線的距離的公差帶入定位誤差的計(jì)算公式中進(jìn)行計(jì)算，由于定位孔的公差與下底面到所加工孔的中心線的位置公差的矢量方向相互垂直， 故計(jì)算時(shí)，需要運(yùn)用矢量合成的方法進(jìn)行定位誤差的計(jì)算。 圖 25 后橋殼體 B? 。 在定位方案中，若工件的工序基準(zhǔn)與定 位基準(zhǔn)不重合而造成的加工誤差，基準(zhǔn)不 重合誤差 B? 。 基準(zhǔn)不重合誤差的大小等于因定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合而造成的加工尺寸的變動(dòng)范圍，即 sB TSSAA ?????? m inm a xm inm a x Y? 。 工件在夾具中定位時(shí)，由于定位副（工件的定位表面與定位元件的工作表面）的制造公差和最小 配合間隙的影響，使定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 上產(chǎn)生位移，導(dǎo)致各個(gè)工件的位置不一致，造成加工誤差，這個(gè)誤差稱為基準(zhǔn)位移誤差 Y? 。 同樣，基準(zhǔn)位移誤差的大小等于因定位基準(zhǔn)與調(diào)刀基準(zhǔn)不重合造成的加工尺寸的變動(dòng)范圍。即 iY iiAA ??????? m inm a xm inm a x 定位誤差的計(jì)算 以孔 ? 160 為例來(lái)計(jì)算其定位誤差： (1)定位基面為平面，故 Y? =0； (2)工序基準(zhǔn)為 ? 160 孔的軸 線，定位基準(zhǔn)為工件的下底平面，兩者不重合，故存在基準(zhǔn)不重合誤差。 以底平面為定位基準(zhǔn)時(shí)的基準(zhǔn)不重合誤差 1B? =()= 以兩孔為定位基準(zhǔn)時(shí)的基準(zhǔn)位移誤差 Y? =()= (3)因?yàn)楣ば蚧鶞?zhǔn)和定位基準(zhǔn)變動(dòng)方向不同，所以定位誤差 ?????? BYD = 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第 3 章 工件的夾緊計(jì)算及其 誤差分析 工件的夾緊 夾緊基本原理理論 夾緊的目的是保證工件在夾具中的定位，不致因工時(shí)受切削力，重力或伴生離心力，慣性力，熱應(yīng)力等的作用產(chǎn)生移動(dòng)或振動(dòng)。夾緊裝置是夾具完成夾緊作用的一個(gè)重要的而不可以缺少的組成部分，除非工件在加工過(guò)程中所受到的各種力不會(huì)使它離開定位時(shí)所需確定的位置，才可以設(shè)有夾緊裝置。夾緊裝置設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，對(duì)于提高夾緊的精度和加工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度都有很大的影響。 圖 31 夾緊功能原理方案設(shè)計(jì)組成結(jié)構(gòu) 夾緊對(duì)象特征 加工信息特征 夾緊要求特征 動(dòng)力源項(xiàng) 元功能解項(xiàng) 技術(shù)性 經(jīng)濟(jì)性 社會(huì)性 應(yīng)用實(shí)例 技術(shù)參數(shù) 夾緊功能原理方案設(shè)計(jì) 功能項(xiàng) 原理解項(xiàng) 評(píng)價(jià)項(xiàng) 備注項(xiàng) 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 分析各類夾具的基本功能要求可以將夾緊裝置概括為兩類：第一類是性能要求，主要指定位唯一性、定位穩(wěn)定性 ， 夾緊穩(wěn)定性及總體約束；第二類要求是夾具的結(jié)構(gòu)剛性、成本及易操作性、易于維修等要求。本設(shè)計(jì)目錄中功能項(xiàng)包括夾緊對(duì)象特征項(xiàng)、加工信息特征及夾緊要求特征。 夾緊對(duì)象特征項(xiàng)目：包括夾緊對(duì)象類型、材料、形狀、體積、數(shù)量、物理特性、磁性、導(dǎo)電性、剛性等信息。 加工信息特征項(xiàng)：加工類型、機(jī)加工、裝配、檢測(cè)、焊接等、加工參數(shù)、切削參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、幾何參數(shù)等。 夾緊要求特 征項(xiàng)：主要指性能要求，包括定位要求、定位基準(zhǔn)選擇，如特征點(diǎn)、特征面。夾緊力大小、夾緊方向、夾緊行程、夾緊松開速率，自鎖性等。 元件功能分析：夾緊功能主要包括四種元功能 。它們是 ：定位功能、傳動(dòng)功能、執(zhí)行功能和分度功能等輔助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定位面特征分為平面定位元件、圓孔定位元件、外圓定位元件。傳動(dòng)功能由中間遞 力機(jī)構(gòu)完成，該機(jī)構(gòu)一般有三個(gè)作用；改變作用力的力一向、大小和自鎖作用。目前常用的有以下機(jī)構(gòu)：斜楔機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、圓偏心機(jī)構(gòu)、杠桿鉸鏈機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、對(duì)中機(jī)構(gòu)、定心機(jī)構(gòu)等 。 設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí) ， 應(yīng)滿足下述主要要求： [2] ，不應(yīng)破壞工件的定位 ， 為此，必須正確選擇夾緊力的方向及著力點(diǎn)。 ，適當(dāng)，要保證工件在夾緊后的變形和受壓表面的損傷不致超出允許的范圍。 ，夾緊動(dòng)作要迅速，操作方便省力，安全。 。 ，以保證在源動(dòng)力波動(dòng)或消失后，仍能保持夾緊狀態(tài)。 夾緊力 方向及作用點(diǎn) 的確定 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 在保證安裝的真確可靠 ， 減少工 件的變形 ， 定位方便和在可以減少所需夾緊力的大小的前提下 ， 此套夾具的夾緊方向和工件重力方向 相同 。 工件的定位工作面為 水平方向 上 ， 則工件的夾緊通過(guò)工件的一個(gè)定位銷與水平方向的壓 板 完成 。 夾緊力的方向?yàn)?平行 于 重力方向 的 垂直 夾緊 。 其方向見(jiàn)圖 25所示 。 在本次夾具設(shè)計(jì)中，夾緊力是由氣缸通過(guò)活塞，再經(jīng)過(guò)斜楔機(jī)構(gòu) 拉下支桿，從而帶動(dòng) 壓板 來(lái) 提供的。 確定夾緊力的方向應(yīng)考慮以下三個(gè)方面： (1)夾緊力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，且主要夾緊力應(yīng)垂直主要定位基面。 (2)夾緊力的方向應(yīng)與工件剛度高的方向一致，以有利于減少工件的變形。 (3)夾緊力的方向盡可能于切削力 、 重力方向一致，有利于減小夾緊力的大小。 夾緊力的作用點(diǎn)是指夾緊元件與工件相接觸的一小塊面積?，F(xiàn)在夾緊力的方案 已 經(jīng)確 定?？紤]夾具的結(jié)構(gòu)尺寸特征可以確定夾緊力的作用點(diǎn)個(gè)數(shù)為2個(gè)。 夾緊力的作用點(diǎn)是否得當(dāng)，對(duì)工件定位可靠程度、夾緊變形的大小、夾緊裝置的復(fù)雜程度及使用可靠性有較大影響。因此。確定夾緊力作用點(diǎn)時(shí)，應(yīng)遵循以下原則。 (1)夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)能保持工件定位穩(wěn)定，而不至引起工件發(fā)生位移和偏轉(zhuǎn)； (2)夾緊力的作用點(diǎn)，應(yīng)使被夾緊的夾緊變形盡可能的小些； (3)夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近加工表面，以提高定位穩(wěn)定性。 綜合以上因素，為提高夾緊裝置的穩(wěn)定性和可靠性，其作用點(diǎn)的選擇如圖 25 所示。 夾緊力 大小 的 估 算 夾緊力的大小主 要取決于切削 力 P和重力 G， 重力是可認(rèn)為不變的 ， 而切洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 削力在切削的過(guò)程中是 不斷 變化的 。 影響切削力 大小 的 因素很多 ， 如工件質(zhì)量的不均勻 性 ， 加工質(zhì)量的不均勻 ， 刀具磨損以及切削用量的變化等等 。 同時(shí)夾緊力也與 其他因素有關(guān) ， 如夾緊件和工件及工件與定位件間接觸表面的光潔度 ， 工藝系統(tǒng)的剛性等等 ， 因此夾具夾緊力的設(shè)計(jì)只能對(duì)其作初略的估算 。 目前計(jì)算切削力 多采用經(jīng)驗(yàn)公式，它是通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，用切削力測(cè)量?jī)x測(cè)得切削力后，對(duì)所得數(shù)據(jù)用圖解法 、 線性回歸法等方法進(jìn)行處理而得到的。 常用的指數(shù)公式如下： zzFzFZFz FncyxpFz KvfaCF ????? zyFyFyFy FncyxpFy KvfaCF ????? xxFFxxFx FncyxpFx KvfaCF ????? 式中： zF —— 主切削力； yF —— 切深抗力 （背向力） ； xF —— 進(jìn)給抗力（進(jìn)給力）； zFC、YFC、xFC—— 與被加工金屬材料和切削條件有關(guān)的系數(shù)； zFx、YFx、xFx—— 背吃刀量 pa 的影響系數(shù)； zFy、YFy、xFy—— 進(jìn)給量 f的影響系數(shù)； zFn、YFn、xFn—— 切削速度 cv 的影響系數(shù)； zFK、YFK、xFK—— 計(jì)算條件與實(shí)驗(yàn)條件不同時(shí)的總修正系數(shù)。 由于后橋殼體的材料為 HT200,選用硬質(zhì)合金的刀具材料，其加工形式為鏜孔，選取 切削三要素的大小為： cv =， pa =2mm， f=。 查資料[1]表 31得 zFC=903；zFx=；zFy=。 zFn=0。 zFK= 故zzFzFZFz FncyxpFz KvfaCF ?????=903? ??? =648N YFC=530。 YFx=。 YFy=。 YFn=0。 YFK= 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 故zyFyFyFy FncyxpFy KvfaCF ????= 3 0 ???? =412N xFC=451。 xFx=。 xFy=。 xFn=0。 xFK= 故xxFFxxFx FncyxpFx KvfaCF ?????= 5 1 ???? =235N 由以上計(jì)算可得 總的切削力為： F = zF + yF + xF =648+412+235=1295N 由于后橋殼體的左右和前后的四個(gè)孔同時(shí)進(jìn)行鏜削，左右兩孔大小尺寸及加工狀況一樣， 且對(duì)稱分布，故其鏜削力大小相同方向相反，其在平行于紙面方向的鏜削力相互抵消，大小可以忽略不計(jì)。 其前后兩孔在鏜削時(shí)，其大小雖然相同，但其 作用的中心線相距 65mm，會(huì)產(chǎn)生力偶矩使工件發(fā)生沿水平面方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，故由夾緊力所產(chǎn)生的 最小 摩擦力偶矩 應(yīng)能平衡鏜削時(shí)所產(chǎn)生力偶矩 。 其受力 簡(jiǎn)圖 如下圖 32，其中 1F 為 其中一個(gè)夾緊裝置提供的 夾緊力， eF 為支撐力， F 為切削力。 設(shè)支撐板距 水平軸和豎直軸的距離分別為 1S =175, 2S =445。鏜削力作用的中 心線相距 3S =65mm。 支撐板距工件中心的距離為 S 。支撐板所產(chǎn)生的摩擦力矩為 fM 。鏜削所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩為 M 。工件與夾緊體的摩擦系數(shù)設(shè)為f =。為了考慮加工 后橋殼體 時(shí)振動(dòng) 、 沖擊的影響，故 需考慮 綜合影響系數(shù)K =。 不考慮重力的影響， 則 ： eF = 141 2 F?? = 1F M = 3SF? =1295?65=84175 mmN? S = 2221 SS ? = 22 445175 ? =478mm 結(jié)合實(shí)際知： fM =f eF S? = ? 4781?F ? KM 由上式可得： 1F ? 4 7 4 1 7 ??? =2640N 故 一個(gè)夾緊裝置提供的夾緊力最少不低于 2640N。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 支撐板 圖 32 后橋殼體加工時(shí)受力簡(jiǎn)圖 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 夾緊機(jī)構(gòu) 誤差 及精度 分析 夾具 的誤差分析 和計(jì)算 工件在夾具中加工時(shí)的加工誤差是由工藝系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的靜、動(dòng)態(tài)誤差共同影響的結(jié)果。若夾具設(shè)計(jì)合理，則可以減小或排除機(jī)床、刀具等對(duì)工件加工精度的影響。因此，工件在夾具中安裝時(shí)，加工精度與夾具關(guān)系最為密切，造成工件加工誤差的主要因素可歸納三個(gè)方面， 圖 33 表示了工件在夾具中加工誤差組成的樹狀圖。 加工誤差安裝誤差對(duì)定誤差對(duì)刀誤差位置誤差加工過(guò)程誤差定位誤差?yuàn)A緊誤差定位基準(zhǔn)位移誤差定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合誤差 圖 33 工件在夾具中加工時(shí)加工誤差的組成 夾具以底平面、兩定位孔為定位基準(zhǔn)，要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差以及孔軸線與底平面的平行度公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。 由定位誤差： ?????? BYD = 由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得： ： ?c o s)( m inm a x yyjj ??? ? 其 中接觸變形位移值： 洛陽(yáng)理工學(xué)院