【正文】 造成在工序尺寸和位置要求方面的加工誤差 由此可知定位誤差是指工件在用調(diào)整法加工時(shí)僅僅由于定位不準(zhǔn)而引起工序尺寸或位置要求的最大可能變動(dòng)范圍即定位誤差主要是由基準(zhǔn)位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差兩項(xiàng)組成 根據(jù)定位誤差的上述定義在設(shè)計(jì)夾具時(shí)對(duì)任何一個(gè)定位方案可通過一批工件定位時(shí)的兩個(gè)極端位置直接計(jì)算出工序基準(zhǔn)的最大變動(dòng)范圍即為該定位方案的定位誤差 在機(jī)械加工中有很多工件是以多個(gè)表面作為定位基準(zhǔn)在夾具中實(shí)現(xiàn)表面組合定位的 采用表 面組合定位時(shí)由于各個(gè)定位基準(zhǔn)面之間存在著位置偏差故在定位誤差的分析和計(jì)算時(shí)也必須加以考慮為了便于分析和計(jì)算通常把限制不定度最多的主要定位表面成為第一定位基準(zhǔn)然后再依次劃分為第二第三定位基準(zhǔn)一般來說采用多個(gè)表面組合定位的工件其第一定位基準(zhǔn)的位置誤差最小第二定位基準(zhǔn)次之而第三定位基準(zhǔn)的位置誤差最大 23 定位誤差的計(jì)算 在本次設(shè)計(jì)中采用一面兩孔組合定位 采用工件上一面兩孔組合定位時(shí)根據(jù)工序加工要求可能采用平面為第一定位基準(zhǔn)也可能采用其中某一個(gè)內(nèi)孔為第一定位基準(zhǔn)圖 23 所示為一長(zhǎng)方體工件及其在一面兩銷上的定位情 況因系采用短定位銷故工件底面 1 為第一定位基準(zhǔn)工件上的內(nèi)孔及分別為第二和第三定位基準(zhǔn) 一批工件在夾具中定位時(shí)工件上作為第一基準(zhǔn)的底面 1 沒有基準(zhǔn)位置誤差由于定位孔較淺其內(nèi)孔中心線由于內(nèi)孔與地面垂直度誤差而引起的基準(zhǔn)位置誤差也可忽略不計(jì)但作為第二第三定位基準(zhǔn)的由于與定位銷的配合間隙及兩孔兩銷中心距誤差引起的基準(zhǔn)位置誤差必須考慮 圖 4 長(zhǎng)方體工件在夾具中一面兩銷上的定位 Fig3 The cubic work piece located in the jig with one plant and two positioning pin 根據(jù)上述確定本次夾具設(shè)計(jì)采用底面為第一基準(zhǔn)面兩孔分別為第二和第三基準(zhǔn)面兩定位銷的尺寸及定位誤差的計(jì)算如下 圖 2 一面兩孔式第二第三定位基準(zhǔn)的位置和角度誤差 Fig24 At the same time two types second third localization datum position and angle error 根據(jù)圖 24 有 1 兩定位銷中心距 15 式中 工件兩定位孔的中心距 2 兩定位銷中心距的公差 1 式中 工件兩定位孔的中心距公差 中心距公差 則兩定位銷中心 3 圓柱銷直徑的公稱值 式中與圓柱銷相配合的工件定位孔的最小直徑 公差選取 4 菱形銷寬度 表 1 及的推薦值 Tab21 b and B remended value mm 定位孔直徑 36 68 820 2 3 4 05 1 2 因此得 05 5 補(bǔ)償距離 22 式中夾具圓柱銷與其相配合的工件定位孔間的最小間隙 圓柱銷的尺寸為根據(jù) GB180179 知該即尺寸為 由此可得 則 6 菱形銷圓弧部分與其相配合的工件定位孔間的最小間隙 式中與菱形銷相配合的工件定位孔的最小直徑 7 菱形銷最大直徑 公差選取 h5 8 兩定位銷所產(chǎn)生的最大角度定位誤差 式中夾具圓柱銷與其配合的工件定位孔間的最大間隙 夾具菱形削與其配合的工件定位孔間的最大間隙應(yīng)保證 則 由于待加工孔未對(duì)其形位公差因此允許些許偏差 3 泵體在夾具中的夾緊 工件在夾具中的裝夾是由定位和夾緊這兩個(gè)過程緊密聯(lián)系在一起的僅僅定位好在大多數(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)工件實(shí)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)就是保持工件在定位中所獲得的既定位置以便在切力重力慣性力等外力作用下不發(fā)生移動(dòng)和振動(dòng)確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全有時(shí)工件的定位是在夾緊過程中實(shí)現(xiàn)的正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確位置 31 夾緊裝置的組成 一般夾緊裝置由下面兩 個(gè)基本部分組成 1 動(dòng)力源 即產(chǎn)生原始作用力的部分如果用人的體力對(duì)工件進(jìn)行夾緊稱為手動(dòng)夾緊如果用氣動(dòng)液壓氣液聯(lián)合電動(dòng)以及機(jī)床的運(yùn)動(dòng)等動(dòng)力裝置來代替人力進(jìn)行夾緊則稱為機(jī)動(dòng)夾緊 2 夾緊機(jī)構(gòu) 即接受和傳遞原始作用力使之變?yōu)閵A緊力并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分它包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件中間遞力機(jī)構(gòu)把來自人力或動(dòng)力裝置的力傳遞給夾緊元件再由夾緊元件直接與工件接觸最終完成夾緊任務(wù) 根據(jù)動(dòng)力源的不同和工件夾緊的實(shí)際需要一般中間遞力機(jī)構(gòu)在傳遞夾緊力的過程中可以起到以下作用 a 改變作用力的方向 b 改變作用力的大小 c 具有一定的自鎖性能以保證夾緊可靠在手動(dòng)夾緊時(shí)尤為重要 本次設(shè)計(jì)采用手動(dòng)夾緊方式 32 夾緊力的確定 1 夾緊力的方向 夾緊力應(yīng)垂直于主要定位基準(zhǔn)面為使夾緊力有助于定位則工件應(yīng)緊靠支撐點(diǎn)并保證各個(gè)定位基準(zhǔn)與定位元件接觸可靠一般地講工件的主要定位基準(zhǔn)面其面積較大精度較高限制的不定度多夾緊力垂直作用于此面上有利于保證工件的加工質(zhì)量 夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力圖所示為工件安裝時(shí)的重力切削力和夾緊力之間的相互關(guān)系其中圖 a 最好圖 d 最差 圖 4 夾緊力與切削力重力的關(guān)系 Fig4 Clamps the strength and the cutting forcethe gravity relations 圖 a 圖 b 圖 c 圖 d 圖 e 下面分析三力互相垂直的情況下切削力與夾緊力間的比例關(guān)系圖 5 為在臥式銑床上銑一用臺(tái)鉗夾緊的工件 圖 5 銑削時(shí) FrWG 間的關(guān)系 Fig5 The relations of FrWG When milling 當(dāng)重量 G很小而可以忽略不計(jì)時(shí)只考慮夾緊力 W與切削力的平衡按靜力平衡條件 WW 3 24 式中 工件的定位基準(zhǔn)與夾具定位元件工作表面間的摩擦系數(shù)＝ 015～ 025 工件的夾壓表面與夾緊元件間的摩擦系數(shù)＝ 015～ 025 因此 5 可見在依靠摩擦力克服切削力的情況下所需要的夾緊力是很大的 在夾緊力工件時(shí)各種不同接觸面之間的摩擦系數(shù)可見表 表 32 各種不同接觸表面之間的摩擦系數(shù) Tab32 Between each kind of different faying surface friction coefficient 接觸表面的形式 摩擦系數(shù) 接 觸 表 面 均 為加 工 過 的光 滑 表 面 015～ 025 工件表面為毛坯夾具的支承面為球面 0203 夾具定位或夾緊元件的淬硬表面在沿主切削力方向有齒紋 03 夾具定位或夾緊元件的淬硬表面在垂直于主切削力的方向有齒紋 04 夾具定位或夾緊元件的淬硬表面有相互垂直齒紋 0405 夾具定位或夾緊元件的淬硬表面有網(wǎng)狀齒紋 0708 為了減小夾緊力可以在 正對(duì)切削力 F的作用方向設(shè)置一支承元件圖 6 中之 T 這種支承不用作定位而是用來防止工件在加工中移動(dòng) 圖 6 承受切削力支承 Tab6 Bear cutting force supports 如圖 5 所示當(dāng)圓柱銑刀切入全深時(shí)作用于工件上的切削分力的合力有使工件平移抬起的趨勢(shì)為此可用圖 6 所示之壓塊使夾緊力力兩用 在鉆床上對(duì)工件鉆孔時(shí)為了減小夾緊力應(yīng)力求使主要定位基準(zhǔn)面處于水平位置使夾緊力重力和切削力同向都垂直作用在主要定位基準(zhǔn)面上見圖 7 a 所示 反之當(dāng)夾緊力與切削力及工件重力方向相反時(shí)所需的夾緊力很大 W FG 例如在殼體凸緣上鉆孔時(shí)由于殼體較高工件只能倒裝這種安裝方式在圖 7 b 中的 F和 G 均有使夾緊機(jī)構(gòu)脫開的趨勢(shì)因此需要施加較大的夾緊力 W 圖 7 鉆削時(shí) WFG 間的關(guān)系 Fig7 The relations of W F G when Drills truncates 2 夾緊力的作用點(diǎn) 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選擇作用點(diǎn)的問題是在夾緊力方向已定的情況下才提出來的選擇夾緊力作用點(diǎn)位置和數(shù)目時(shí)應(yīng)考慮工件定位可靠防止夾緊變形確保工序的加工精度 a 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)能保持工件定位穩(wěn)定而 不致引起工件發(fā)生位移和偏轉(zhuǎn) 當(dāng)夾緊力雖然朝向主要定位基面但作用點(diǎn)卻在支承范圍以外時(shí)夾緊力與支反力構(gòu)成力矩夾緊時(shí)工件將發(fā)生偏轉(zhuǎn)使定位基面與支承元件脫離以至破壞原有定位應(yīng)使夾緊力作用在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi) b 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)使被夾緊工件的夾緊變形盡可能小 對(duì)于箱體殼體桿叉類工件要特別注意選擇力的作用點(diǎn)問題 在使用夾具時(shí)為盡量減少工件的夾緊變形可采用增大工件受力面積的措施采用具有較大弧面的夾爪來防止薄壁套筒變形可在壓板下增加墊圈使夾緊力均勻地作用在薄壁 夾緊力的大小必須適當(dāng)當(dāng)夾緊力過小工件可能在加工過程中移動(dòng)而破壞定位不 僅影響質(zhì)量還能造成事故夾緊力過大不但會(huì)使工件和夾具產(chǎn)生變形對(duì)加工質(zhì)量不利而且造成人力物力的浪費(fèi) 計(jì)算夾緊力通常將夾具和工件看成一個(gè)剛性系統(tǒng)以簡(jiǎn)化計(jì)算然后根據(jù)工件受切削力夾緊力大工件還應(yīng)考慮重力高速運(yùn)動(dòng)的工件還應(yīng)考慮慣性力等后處于靜力平衡條件計(jì)算出理論夾緊力再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需的夾緊力即 6 式中實(shí)際所需要的夾緊力 N 按力平衡條件計(jì)算之夾緊力 N 安全系數(shù)根 據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)一般?。?15～ 3 用于粗加工時(shí)?。?25～ 3 用于精加工時(shí)取＝ 15～ 2 夾緊工件所需夾緊力的大小除與切削力的大小有關(guān)外還與切削力對(duì)定位支撐的作用方向有關(guān) 33 夾緊機(jī)構(gòu)的選擇及設(shè)計(jì) 從前面提到的夾緊裝置組成中可以看出不論采用何種力源手動(dòng)或機(jī)動(dòng)形式一切外加的作用力要轉(zhuǎn)化為夾緊力均需通過夾緊機(jī)構(gòu)因此夾緊機(jī)構(gòu)是夾緊裝置中的一個(gè)很重要的組成部分 夾緊機(jī)構(gòu)可分為斜楔夾緊機(jī)構(gòu)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)偏心夾緊機(jī)構(gòu)定心對(duì)中夾緊機(jī)構(gòu)等斜楔夾緊機(jī)構(gòu)中最基本的形式之一螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 偏心夾緊機(jī)構(gòu)及定心對(duì)中夾緊機(jī)構(gòu)等都是斜楔夾緊機(jī)構(gòu)的變 型 斜楔夾緊機(jī)構(gòu)主要是利用其斜楔面移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的亦即一般所謂的楔緊作用斜楔的斜度一般為 110 其斜度的大小主要是根據(jù)滿足斜楔的自鎖條件來確定 一般對(duì)夾具的夾緊機(jī)構(gòu)都要求具有自鎖性能所謂自鎖也就是當(dāng)外加的作用力 Q 一旦消失或撤除后夾緊機(jī)構(gòu)在純摩擦力的作用下仍應(yīng)保持其處于夾緊狀態(tài)而不松開 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋實(shí)際上相當(dāng)于把斜楔繞在圓柱體上因它的夾緊作用原理與斜楔時(shí)一樣的不過這里是通過轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋使繞在圓柱體上的斜楔高度發(fā)生變化來夾緊工件的螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 1 夾緊形式所需夾緊力的計(jì)算 圖 8 工件的受力 分析 Fig8 Work piece stress analysis 27 式中 夾緊元件與工件間的摩擦因數(shù) 工件與夾具支撐面間的摩擦因數(shù) 根據(jù)式 21 可得 再由表 2 及式 5 可得 2 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)所需作用力的計(jì)算 圖 9 夾緊力作用簡(jiǎn)圖 Fig9 Clamps the action of force diagram 根據(jù)圖 39 可計(jì)算所需作用力 178。mm 扭矩 101206 當(dāng)量彎矩 101199 178。 mm 垂直面 32065 178。 45176。 8179。 h179。 h 179。mm b 求作用在齒輪上的力 輸出軸上的小齒輪的分度圓直徑為 mm 圓周力徑向力和軸向力的大小如下方向如圖 1 所示圖 11 軸的受力分析圖Fig11 Axis stress analysis chart 由此可得 N N N 式中 壓力角 螺旋角因是直齒圓柱齒輪因此＝ 0 c 確定軸的最小直徑 選取軸 的材料為 45鋼正火處理按式 10初估軸的最小直徑查表取 A＝ 115可得 mm 圖 2 軸的結(jié)構(gòu)圖 Fig2 Structure drawing of axis 由于主軸內(nèi)部為中空所以軸段①見圖 2 用于安裝聯(lián)軸器其直徑應(yīng)該與聯(lián)軸器的孔徑相配合因此要先選用聯(lián)軸器聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩根據(jù)工作情況選?。?15則＝ 15179。 m N kW 取計(jì)算結(jié)果的 70％可得鉆削的近似功率為 1022kW 32 電動(dòng)機(jī)的選擇 一般用于驅(qū)動(dòng)金屬切削機(jī)床的電動(dòng)機(jī)為異步電動(dòng)機(jī)其中低壓電動(dòng)機(jī)中的 Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)尤為合適 Y 系 列三相異步電動(dòng)機(jī)具有效率高節(jié)能堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高噪聲低振動(dòng)小運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)作為一般用途的電動(dòng)機(jī)適用于驅(qū)動(dòng)無特殊性能要求的各種機(jī)械設(shè)備如金屬切削機(jī)床鼓風(fēng)機(jī)水泵等 [] 鉆削功率近似為 1022kW 則電動(dòng)機(jī)功率為 4 式中機(jī)床總機(jī)械效率對(duì)于主運(yùn)動(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床 07085 鉆削功率 kW 根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率選擇機(jī)座號(hào)為 90S功率為 15kW同步轉(zhuǎn)速為 3000rmin的電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力 33 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算 則齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算如下 1 選擇齒輪材料 齒輪