【導(dǎo)讀】及工藝裝備設(shè)計(jì)。該箱體零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且為大批量生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)。效率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度，專門設(shè)計(jì)了專用組合機(jī)床，專用夾具。結(jié)構(gòu)，合理選擇上箱體結(jié)構(gòu)尺寸、箱體壁厚、透視孔大小等。第二部分為箱體機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定。時(shí)間和工作地服務(wù)時(shí)間。更好的提高生產(chǎn)率，提高加。工精度，降低生產(chǎn)成本。專用夾具的使用能有效降低工作時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)。度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、并獲得較高的加工精度。

　　

【正文】 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)不超過相應(yīng)工序公差的三分之一。 工件的定位方案 定位原理 在制定工件的工藝規(guī)程時(shí)，就已經(jīng)初步考慮了加工工藝基準(zhǔn)問題，有時(shí)還繪制了工序簡(jiǎn)圖。設(shè)計(jì)夾具時(shí)原則上應(yīng)該工藝基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)。但無論是工藝基準(zhǔn)還是定位基準(zhǔn)，均應(yīng)符合六點(diǎn)定位原理。 山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 36 六點(diǎn)定位原理是采用六個(gè)按一定規(guī)則布置的約束點(diǎn)，限制工件的六個(gè)自由度，使工件在夾具中的位置完全確定。每個(gè)點(diǎn)都必須起到限制一個(gè)自由度的作用，而不能用一個(gè)以上的點(diǎn)來限制同一個(gè)自 由度。因此，六個(gè)點(diǎn)的位置不能隨意布置。 定位的類型 根據(jù)工件加工表面的位置要求，將工件的六個(gè)自由度全部限制。 需要限制的自由度少于六個(gè)。 需要限制的自由度未完全被限制。 工件的一個(gè)或幾個(gè)自由度被不同的定位支承點(diǎn)重復(fù)限制的定位稱為過定位。 在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，是否允許過定位，應(yīng)根據(jù)工件的不同定位情況進(jìn)行分析。 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。 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 移誤差 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山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 37 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 i nm a xm i nm a x 定位誤差的計(jì)算 以蝸輪面 ? 85 的軸承孔為例來計(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 ? 85 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 = 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。 山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 38 圖 65 夾緊功能原理方案設(shè)計(jì)組成結(jié)構(gòu) 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) 山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 39 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 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 。 工山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 40 件的定位工作面為水平方向上 ， 則工件的夾緊通過工件的一個(gè)定位銷與水平方向的壓板完成 。 夾緊力的方向?yàn)槠叫杏谥亓Ψ较虻拇怪眾A緊。其方向見圖 25所示 。 在本次夾具設(shè)計(jì)中，夾緊力是由氣缸通過活塞，再經(jīng)過斜楔機(jī)構(gòu)拉下支桿，從而帶動(dòng)壓板來提供的。 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)的選擇山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 41 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 ， 而切削力在切削的過程中是不斷變化的 。 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)； 山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 42 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)。 由于減速器箱體的材料為 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=。 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。 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。 山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 43 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 66 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。 夾具的精度分析 夾具精度計(jì)算是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，它是檢驗(yàn)夾具是否合乎零件加工要求。利用夾具在機(jī)床上加工工件時(shí)，機(jī)床、夾具、工件、刀具等形成一個(gè)封閉的加工系統(tǒng)，它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具 之間的正確位置關(guān)系，從而保證工序尺寸的要求。這些聯(lián)系環(huán)節(jié)中的任何誤差，都將以加工誤差的形式直接影響工件的加工精度，這些誤差主要有： ，使工件的原始基準(zhǔn)偏離規(guī)定位置而產(chǎn)生工件定位誤差 dw? 。 ，使夾具的安裝面偏離規(guī)定位置而產(chǎn)生山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 44 夾具安裝誤差 a? 。 ，或刀具與導(dǎo)向、對(duì)刀元件之間的配合間隙引起的導(dǎo)向或?qū)Φ墩`差 t? 。 、刀具制造精度和磨損，加工調(diào)整、加工變形等因素引起的與加工方法有關(guān)的加工方法誤差 g? 。 為了使夾具能加工出合格的工件，上述各項(xiàng)誤差的總和應(yīng)不超過工序尺寸（或位置要求）的公差 k? 。即 kgtadw ????????? 上式稱為誤差計(jì)算不等式，其中各項(xiàng)誤差都是在工序尺寸方向上的分量，如果工序尺寸（包括位置精度要求）不止一個(gè)，則只有在每個(gè)工序尺寸的誤差計(jì)算不等式都能滿足要求時(shí)，所設(shè)計(jì)的夾具才能保證加工要求。 對(duì)夾具而言， 。即 dw? =。 a? ，夾具的安裝誤差是夾具在機(jī)床上安裝時(shí)，因夾具的安裝面偏離了規(guī)定的位置，從而使原始基準(zhǔn)發(fā)生移動(dòng)而在工序尺寸產(chǎn)生的偏差，采用定位鍵進(jìn)行定位，則安裝誤差 a? =。 t? 的確定，刀具位置誤差是刀具相對(duì)于夾具位置不準(zhǔn)確引起的 誤差，或刀具與導(dǎo)向、對(duì)刀元件間的配合間隙引起的導(dǎo)向或?qū)Φ墩`差，這項(xiàng)誤差又稱刀具調(diào)整誤差，則 t? =。 g? ，因?yàn)榧庸し椒ㄕ`差具有很大的偶然性，很難進(jìn)行很精確的計(jì)算，因此常?。?1/3~1/2） k? 作為加工方法和精度儲(chǔ)備之用，則 : g? =。 山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 45 所以 ,按概率法相加得 : 6 m 1 5 m . 2222 ????? 經(jīng)過計(jì)算 知這個(gè)定位方式是可行的，滿足夾具精度要求，整個(gè)夾具設(shè)計(jì)合理。 夾緊裝置的總體設(shè)計(jì) 夾緊裝置的組成 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個(gè)過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。 僅僅定好位在大多數(shù)場(chǎng)合下，還無法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對(duì)工件進(jìn)行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。 夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在