機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文--機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文--機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)_第2頁(yè)
機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文--機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)_第3頁(yè)
機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文--機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)_第4頁(yè)
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1、機(jī)械制造與自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文-機(jī)床夾具的設(shè)計(jì) 摘 要我國(guó)社會(huì)主義現(xiàn)代化要求機(jī)械制造工業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的技術(shù)進(jìn)步、技術(shù)改造提供先進(jìn)、高效的技術(shù)裝備,它首先要為我國(guó)正在開展的產(chǎn)業(yè)包括農(nóng)業(yè)、重工業(yè)、輕工業(yè)以及其它產(chǎn)業(yè)提供質(zhì)量?jī)?yōu)良、技術(shù)先進(jìn)的技術(shù)裝備,同時(shí)還要為新材料、新能源、機(jī)械工程等新技術(shù)的生產(chǎn)和應(yīng)用提供根底裝備。關(guān)鍵詞: 裝備,制造,機(jī)床夾具 目 錄摘要II目 錄III1 機(jī)床夾具概論11.1機(jī)床夾具及其功用11.2工件的定位51.3定位誤差分析91.4工件的組合定位122 工件的夾緊142.1夾緊裝置的組成及其設(shè)計(jì)原那么142.2確定夾緊力的根本原那么152.3夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求173 銑床

2、夾具設(shè)計(jì)193.1定位方案193.2夾緊方案233.3對(duì)刀方案233.4夾具體與定位鍵233.5夾具總圖上的尺寸、公差和技術(shù)要求233.6夾具精度分析244 各類銑床夾具264.1銑床夾具264.2典型數(shù)控機(jī)床夾具27致 謝29參考文獻(xiàn)301 機(jī)床夾具概論具的概述定位:工件在機(jī)床上加工時(shí),為保證加工精度和提高生產(chǎn)率,必須使工件在機(jī)床上相對(duì)刀具占有正確的位置,這個(gè)過程稱為定位。夾緊:為克服切削過程中工件受外力的作用而破壞定位,必須對(duì)工件施加夾緊力,這個(gè)過程稱為夾緊。裝夾:定位和加緊綜合稱為裝夾。機(jī)床夾具:完成裝夾的工藝設(shè)備稱為機(jī)床夾具。機(jī)床夾具是在機(jī)械制造過程中,用來(lái)固定加工對(duì)象,使之占有正確的

3、位置,以接受加工或檢測(cè)并保證加工要求的機(jī)床附加裝置,簡(jiǎn)稱為夾具。機(jī)床夾具的主要功能:在機(jī)床上加工工件的時(shí)候,必須用夾具裝好夾牢所要加工工件。將工件裝好,就是在機(jī)床上確定工件相對(duì)于刀具的正確位置,這一過程稱為定位。將工件夾緊,就是對(duì)工件施加作用力,使之在已經(jīng)定好的位置上將工件可靠地夾緊,這一過程稱為夾緊。從定位到夾緊的全過程,稱為裝夾。機(jī)床夾具的主要功能就是完成工件的裝夾工作。工件的裝夾方法有找正裝夾法和夾具裝夾法兩種。找正裝夾方法是以工件的有關(guān)外表或?qū)iT劃出的線痕作為找正依據(jù),用劃針或指示表進(jìn)行找正,將工件正確定位,然后將工件夾緊,進(jìn)行加工。這種方法安裝簡(jiǎn)單,不需專門設(shè)備,但精度不高,生產(chǎn)率低

4、,因此多用于單件、小批量生產(chǎn)。夾具裝夾方法是靠夾具將工件定位、夾緊,以保證工件相對(duì)于刀具、機(jī)床的正確位置夾具裝夾工件的特點(diǎn):1工件在夾具中的正確定位,是通過工件上的定位基準(zhǔn)面與夾具上的定位元件相接觸而實(shí)現(xiàn)的。因此,不再需要找正便可將工件夾緊。2由于夾具預(yù)先在機(jī)床上已調(diào)整好位置也有在加工過程中再進(jìn)行找正的,因此,工件通過夾具對(duì)于機(jī)床也就占有了正確的位置。4.對(duì)刀元件或?qū)蛟?這些元件的作用是保證工件加工外表與刀具之間的正確位置。用于確定刀具在加工前正確位置的元件稱為對(duì)刀元件,用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的元件稱為導(dǎo)向元件。5.其它裝置或元件 根據(jù)加工需要,有些夾具上還設(shè)有分度裝置、靠模裝

5、置、上下料裝置、工件頂出機(jī)構(gòu)、電動(dòng)扳手和平衡塊等,以及標(biāo)準(zhǔn)化了的其它聯(lián)接元件。6.夾具體 夾具體是夾具的基體骨架,用來(lái)配置、安裝各夾具元件使之組成一整體。常用的夾具體為鑄件結(jié)構(gòu)、鍛造結(jié)構(gòu)、焊接結(jié)構(gòu)和裝配結(jié)構(gòu),形狀有回轉(zhuǎn)體形和底座形等形狀。上述各組成局部中,定位元件、夾緊裝置、夾具體是夾具的根本組成局部。具開展方向夾具最早出現(xiàn)在18世紀(jì)后期。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,夾具已從一種輔助工具開展成為門類齊全的工藝裝備?,F(xiàn)代機(jī)床夾具的開展方向現(xiàn)代機(jī)床夾具的開展方向主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個(gè)方面。1標(biāo)準(zhǔn)化 機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個(gè)方面。目前我國(guó)已有夾具零件及部件的國(guó)家標(biāo)

6、準(zhǔn):GB/T2148T225991以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化,有利于夾具的商品化生產(chǎn),有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,降低生產(chǎn)總本錢。2精密化 隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高,勢(shì)必相應(yīng)提高了對(duì)夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多,例如用于精密分度的多齒盤,其分度精度可達(dá)±0.1";用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤,其定心精度為5m。3高效化 高效化夾具主要用來(lái)減少工件加工的根本時(shí)間和輔助時(shí)間,以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。常見的高效化夾具有自動(dòng)化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如,在銑床上使用電動(dòng)虎鉗裝夾工件,效率可提高5倍左右;在車床

7、上使用高速三爪自定心卡盤,可保證卡爪在試驗(yàn)轉(zhuǎn)速為9000r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件,從而使切削速度大幅度提高。目前,除了在生產(chǎn)流水線、自動(dòng)線配置相應(yīng)的高效、自動(dòng)化夾具外,在數(shù)控機(jī)床上,尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具以及自動(dòng)更換夾具的裝置,充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的效率。4柔性化 機(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似,它是指機(jī)床夾具通過調(diào)整、組合等方式,以適應(yīng)工藝可變因素的能力。工藝的可變因素主要有:工序特征、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有:組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、模塊化夾具、數(shù)控夾具等。為適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)多品種、中小批量生產(chǎn)的需要,擴(kuò)

8、大夾具的柔性化程度,改變專用夾具的不可拆結(jié)構(gòu)為可拆結(jié)構(gòu),開展可調(diào)夾具結(jié)構(gòu),將是當(dāng)前夾具開展的主要方向。位的根本原理由剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)可知,一個(gè)自由剛體,在空間有且僅有六個(gè)自由度。工件在空間的位置是任意的,即它既能沿Ox、Oy、Oz三個(gè)坐標(biāo)軸移動(dòng),稱為移動(dòng)自由度,分別表示為 ;又能繞Ox、Oy、Oz三個(gè)坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng),稱為轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,分別表示為 。如果要使一個(gè)自由剛體在空間有一個(gè)確定的位置,就必須設(shè)置相應(yīng)的六個(gè)約束,分別限制剛體的六個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度。在討論工件的定位時(shí),工件就是我們所指的自由剛體。如果工件的六個(gè)自由度都加以限制了,工件在空間的位置也就完全被確定下來(lái)了。因此,定位實(shí)質(zhì)上就是限制工件的自由度。分析

9、工件定位時(shí),通常是用一個(gè)支承點(diǎn)限制工件的一個(gè)自由度。用合理設(shè)置的六個(gè)支承點(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,這就是六點(diǎn)定位原那么。關(guān)于六點(diǎn)定位原那么的幾個(gè)主要問題:1定位支承點(diǎn)是定位元件抽象而來(lái)的。在夾具的實(shí)際結(jié)構(gòu)中,定位支承點(diǎn)是通過具體的定位元件表達(dá)的,即支承點(diǎn)不一定用點(diǎn)或銷的頂端,而常用面或線來(lái)代替。根據(jù)數(shù)學(xué)概念可知,兩個(gè)點(diǎn)決定一條直線,三個(gè)點(diǎn)決定一個(gè)平面,即一條直線可以代替兩個(gè)支承點(diǎn),一個(gè)平面可代替三個(gè)支承點(diǎn)。在具體應(yīng)用時(shí),還可用窄長(zhǎng)的平面條形支承代替直線,用較小的平面來(lái)替代點(diǎn)。2定位支承點(diǎn)與工件定位基準(zhǔn)面始終保持接觸,才能起到限制自由度的作用。3分析定位支承點(diǎn)的定位

10、作用時(shí),不考慮力的影響。工件的某一自由度被限制,是指工件在某個(gè)坐標(biāo)方向有了確定的位置,并不是指工件在受到使其脫離定位支承點(diǎn)的外力時(shí)不能運(yùn)動(dòng)。使工件在外力作用下不能運(yùn)動(dòng),要靠夾緊裝置來(lái)完成。1完全定位 完全定位是指不重復(fù)地限制了工件的六個(gè)自由度的定位。當(dāng)工件在x、y、z三個(gè)坐標(biāo)方向均有尺寸要求或位置精度要求時(shí),一般采用這種定位方式。2不完全定位 根據(jù)工件的加工要求,有時(shí)并不需要限制工件的全部自由度,這樣的定位方式稱為不完全定位。如在車床上加工通孔,根據(jù)加工要不需限制兩個(gè)自由度,所以用三爪自定心卡盤夾持限制其余四個(gè)自由度,就可以實(shí)現(xiàn)四點(diǎn)定位。由此可知,工作在定位時(shí)應(yīng)該限制的自由度數(shù)目應(yīng)由工序的加工

11、要求而定,不影響加工精度的自由度可以不加限制。采用不完全定位可簡(jiǎn)化定位裝置,因此不完全定位在實(shí)際生產(chǎn)中也廣泛應(yīng)用。3欠定位 根據(jù)工件的加工要求,應(yīng)該限制的自由度沒有完全被限制的定位稱為欠定位。欠定位無(wú)法保證加工要求,因此,在確定工件在夾具中的定位方案時(shí),決不允許有欠定位的現(xiàn)象產(chǎn)生。4過定位 夾具上的兩個(gè)或兩個(gè)以上的定位元件重復(fù)限制同一個(gè)自由度的現(xiàn)象,稱為過定位。而在實(shí)際定位過成中會(huì)有隨機(jī)誤差,這種隨機(jī)的誤差造成了定位的不穩(wěn)定,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起定位干預(yù),因此應(yīng)該盡量防止和消除過定位現(xiàn)象。消除或減少過定位引起的干預(yù),一般有兩種方法:一是改變定位元件的結(jié)構(gòu), 如縮小定位元件工作面的接觸長(zhǎng)度;或者減小定位

12、元件的配合尺寸,增大配合間隙等;二是控制或者提高工件定位基準(zhǔn)之間以及定位元自由度。 3以毛坯面,階梯平面和環(huán)形平面作基準(zhǔn)平面定位時(shí),選用自位支承作定位元件。但須注意,自位支承雖有兩個(gè)或三個(gè)支承點(diǎn),由于自位和浮動(dòng)作用只能作為一個(gè)支承點(diǎn)。4以毛坯面作為基準(zhǔn)平面,調(diào)節(jié)時(shí)可按定位面質(zhì)量和面積大小分別選用可調(diào)支承作定位元件。5當(dāng)工件定位基準(zhǔn)面需要提高定位剛度、穩(wěn)定性和可靠性時(shí),可選用輔助支承作輔助定位元件,但須注意,輔助支承不起限制工件自由度的作用,且每次加工均需重新調(diào)整支承點(diǎn)高度,支承位置應(yīng)選在有利工件承受夾緊力和切削力的地方。2工件以外圓柱面定位 1當(dāng)工件的對(duì)稱度要求較高時(shí),可選用V形塊定位。V形塊

13、工作面間的夾角常取60°、90°、120°三種,其中應(yīng)用最多的是90°V形塊。90°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(zhǎng)度和直徑進(jìn)行選擇。V形塊結(jié)構(gòu)有多種形式,有的V形塊適用于較長(zhǎng)的加工過的圓柱面定位;有的V形塊適于較長(zhǎng)的粗糙的圓柱面定位;有的V形塊適用于尺寸較大的圓柱面定位,這種V形塊底座采用鑄件,V形面采用淬火鋼件,V形塊是由兩者鑲合而成。?2當(dāng)工件定位圓柱面精度較高時(shí)一般不低于IT8,可選用定位套或半圓形定位座定位。大型軸類和曲軸等不宜以整個(gè)圓孔定位的工件,可選用半圓定位座。3工件以內(nèi)孔定位 1工件上定位內(nèi)孔較小時(shí),

14、常選用定位銷作定位元件。圓柱定位銷的結(jié)構(gòu)和尺寸標(biāo)準(zhǔn)化,不同直徑的定位銷有其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式,可根據(jù)工件定位內(nèi)孔的直徑選用。當(dāng)工件圓柱孔用孔端邊緣定位時(shí),需選用圓錐定位銷。當(dāng)工件圓孔端邊緣形狀精度較差時(shí),選用圓錐定位銷;當(dāng)工件需平面和圓孔端邊緣同時(shí)定位時(shí),選用浮動(dòng)錐銷。2在套類、盤類零件的車削、磨削和齒輪加工中,大都選用心軸定位,為了便于夾緊和減小工件因間隙造成的傾斜,當(dāng)工件定位內(nèi)孔與基準(zhǔn)端面垂直精度較高時(shí),常以孔和端面聯(lián)合定位。因此,這類心軸通常是帶臺(tái)階定位面的心軸,當(dāng)工件以內(nèi)花鍵為定位基準(zhǔn)時(shí),可選用外花鍵軸,當(dāng)內(nèi)孔帶有花鍵槽時(shí),可在圓柱心軸上設(shè)置鍵槽配裝鍵塊;當(dāng)工件內(nèi)孔精度很高,而加工時(shí)工件力

15、矩很小時(shí),可選用小錐度心軸定位。六點(diǎn)定位原那么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局部,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1/51/3。即: D 1/51/3 T 式中:D定位誤差,單位為mm; T 工件的加工誤差,單位為mm。差產(chǎn)生的原因工

16、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。類Y由于定位副的制造誤差或定位副配合間所導(dǎo)致的定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上最大位置變動(dòng)量,稱為基準(zhǔn)位移誤差,用Y表示。不同的定位方式,基準(zhǔn)位移誤差的計(jì)算方式也不同。如果工件內(nèi)孔直徑與心軸外圓直徑做成完全一致,作無(wú)間隙配合,即孔的中心線與軸的中心線位置重合,那么不存在因定位引起的誤差。但實(shí)際上,如下圖,心軸和工件內(nèi)孔都有制造誤差。于是工件套在心軸上必然會(huì)有間隙,孔的中心線與軸的中心線位置不重合,導(dǎo)致這批工件

17、的加工尺寸H中附加了工件定位基準(zhǔn)變動(dòng)誤差,其變動(dòng)量即為最大配合間隙。可按下式計(jì)算: Y a - amin 1/2 D - dmin 1/2D +d 式中Y基準(zhǔn)位移誤差單位為mm; D孔的最大直徑單位為mm; dmin軸的最小直徑單位為mm。 D 工件孔的最大直徑公差,單位為mm; d圓柱心軸和圓柱定位銷的直徑公差,單位為mm?;鶞?zhǔn)位移誤差的方向是任意的。減小定位配合間隙,即可減小基準(zhǔn)位移誤差Y值,以提高定位精度。B加工尺寸的基準(zhǔn)是外圓柱面的母線時(shí),定位基準(zhǔn)是工件圓柱孔的中心線。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,用B表示。此時(shí)除

18、定位基準(zhǔn)位移誤差外,還有基準(zhǔn)不重合誤差。誤差計(jì)算: B 基準(zhǔn)不重合誤差 i 定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)之間的尺寸鏈各組環(huán)公差 i方向與加工尺寸方向間的夾角3定位誤差的合成D B+Y在圓柱間隙配合定位和V形塊中心定位中,當(dāng)基準(zhǔn)不重合誤差和位移誤差都存在時(shí),定位誤差的合例如下列圖2-1圖1-1V形塊中 Bd2當(dāng)B與Y的變動(dòng)方向相同時(shí)DBY當(dāng)B與Y的變動(dòng)方向相反時(shí)DBY 1.合理選擇定位元件,實(shí)現(xiàn)工件的完全定位或不平安定位。2按基準(zhǔn)重合原那么選擇定位基準(zhǔn)。3組合定位中,一些定位元件單獨(dú)使用時(shí)限制沿坐標(biāo)方向的自由度,而在組合定位時(shí)那么轉(zhuǎn)化為限制繞坐標(biāo)軸方向的自由度。4從多種定位方案中選擇定位元件時(shí),應(yīng)特別注意

19、定位元件所限制的自由度與加工精度關(guān)系,以滿足加工要求。組合定位方式很多,常見的組合方式:一個(gè)孔及其端面,一根軸及其端面,一個(gè)平面及其上的兩個(gè)圓孔。生產(chǎn)中最常用的就是“一面兩孔定位,如加工箱體、杠桿、蓋板支架類零件。采用“一面兩孔定位,容易做到工藝過程中的基準(zhǔn)統(tǒng)一,保證工件的相對(duì)位置精度。工件采用“一面兩孔定位時(shí),兩孔可以是工件結(jié)構(gòu)上原有的,也可以是定位需要專門設(shè)計(jì)的工藝孔。相應(yīng)的定位元件是支承板和兩定位銷。當(dāng)兩孔的定位方式都選用短圓柱銷時(shí),支承板限制工件三個(gè)自由度;兩短圓柱銷分別限制工件的兩個(gè)自由度;有一個(gè)自由度被兩短圓柱銷重復(fù)限制,產(chǎn)生過定位現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生工件不能安裝的現(xiàn)象。因此,必須正

20、確處理過定位,并控制各定位元件對(duì)定位誤差的綜合影響。為使工件能方便地安裝到兩短圓柱銷上,可把一個(gè)短圓柱銷改為菱形銷,采用一圓柱銷、一菱形銷和一支承板的定位方式,這樣可以消除過定位現(xiàn)象,提高定位精度,有利于保證加工質(zhì)量。 菱形銷,應(yīng)用較廣,其尺寸見下表1-1。表:1-1 菱形銷的尺寸d 36 68 820 2024 2430 3040 4050Bd-0.5d-1d-2d-3d-4d-5d-6b11233345b23455682 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

21、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。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。置的組成夾緊裝置的組成由以下三局部組成。1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(lái)自人力,用時(shí)比擬費(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(lái)自氣動(dòng)、液壓、氣液聯(lián)動(dòng)、電磁、真空等動(dòng)力夾緊裝置。2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??;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),

22、這一點(diǎn)在手動(dòng)夾緊時(shí)尤為重。3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。置的設(shè)計(jì)原那么在夾緊工件的過程中,夾緊作用的效果會(huì)直接影響工件的加工精度、外表粗糙度以及生產(chǎn)效率。因此,設(shè)計(jì)夾緊裝置應(yīng)遵循以下原那么:1工件不移動(dòng)原那么 夾緊過程中,應(yīng)不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。2工件不變形原那么 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。3工件不振動(dòng)原那么 對(duì)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外表,以防止工件和夾緊系統(tǒng)的振動(dòng)。4平安可靠原那么 夾緊傳

23、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。5經(jīng)濟(jì)實(shí)用原那么 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(jiǎn)單,便于制造、維修,工藝性能好;操作方便、省力,使用性能好。2.2 確定夾緊力的根本原那么三要素設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí),夾緊力確實(shí)定包括夾緊力的方向、作用點(diǎn)和大小三個(gè)要素。夾緊力的方向與工件定位的根本配置情況,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)那么:1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。2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。3夾緊力的方向應(yīng)是工件剛性較好的方向。由于工

24、件在不同方向上剛度是不等的。不同的受力外表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。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)的選擇是到達(dá)最正確夾緊狀態(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)那么:1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(duì)應(yīng),使夾緊力作用在支承上。如夾緊力作用在支承面范圍之外,會(huì)使工件傾斜或移動(dòng),夾緊時(shí)將破壞工件的定位。2夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選在工件剛性較好的部位。這對(duì)剛度較差的工件尤其重要,如將作用點(diǎn)由

25、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。3夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工外表,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。夾緊力的大小,對(duì)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。夾緊力的大小要適當(dāng)。夾緊力過小那么夾緊不牢靠,在加工過程中工件可能發(fā)生位移而破壞定位,其結(jié)果輕那么影響加工質(zhì)量,重那么造成工件報(bào)廢甚至發(fā)生平安事故。夾緊力過大會(huì)使工件變形,也會(huì)對(duì)加工質(zhì)量不利。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。因此,實(shí)際設(shè)計(jì)中常采用估算

26、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(jiǎn)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(duì)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,最后再乘以平安系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力,即 Fwk KFw 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平安系數(shù),粗略計(jì)算時(shí),粗加工取K2.53,精加工取K1.52。夾緊力三要素確實(shí)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)

27、計(jì)出較為理想的夾緊裝置。緊變形的措施有時(shí)一個(gè)工件很難找出適宜的夾緊點(diǎn)。如較長(zhǎng)的套筒在車床上鏜內(nèi)孔和高支座在鏜床上鏜孔,以及一些薄壁零件的夾持等,均不易找到適宜的夾緊點(diǎn)。這時(shí)可以采取以下措施減少夾緊變形。1.增加輔助支承和輔助夾緊點(diǎn) 假設(shè)高支座可采用增加一個(gè)輔助支承點(diǎn)及輔助夾緊力,就可以使工件獲得滿意的夾緊狀態(tài)。2.分散著力點(diǎn) 用一塊活動(dòng)壓板將夾緊力的著力點(diǎn)分散成兩個(gè)或四個(gè),從而改變著力點(diǎn)的位置,減少著力點(diǎn)的壓力,獲得減少夾緊變形的效果。3.增加壓緊件接觸面積 在壓板下增加墊環(huán),使夾緊力通過剛性好的墊環(huán)均勻地作用在薄壁工件上,防止工件局部壓陷。4.利用對(duì)稱變形 加工薄壁套筒時(shí),采用加寬卡爪,如果

28、夾緊力較大,仍有可能發(fā)生較大的變形。因此,在精加工時(shí),除減小夾緊力外,夾具的夾緊設(shè)計(jì),應(yīng)保證工件能產(chǎn)生均勻的對(duì)稱變形,以便獲得變形量的統(tǒng)計(jì)平均值,通過調(diào)整刀具適當(dāng)消除局部變形量,也可以到達(dá)所要求的加工精度。5.其它措施 對(duì)于一些極薄的特形工件,靠精密沖壓加工仍達(dá)不到所要求的精度而需要進(jìn)行機(jī)械加工時(shí),上述各種措施通常難以滿足需要,可以采用一種凍結(jié)式夾具。這類夾具是將極薄的特形工件定位于一個(gè)隨行的型腔里,然后澆灌低熔點(diǎn)金屬,待其固結(jié)后一起加工,加工完成后,再加熱熔解取出工件。低熔點(diǎn)金屬的澆灌及熔解別離,都是在生產(chǎn)線上進(jìn)行的。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

29、包括與工件接觸的壓板、支承件和施力機(jī)構(gòu)。對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)通常有如下要求。1.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)。2.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(jiǎn)便,設(shè)計(jì)中廣泛采用各種聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。3.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

30、擬大,而摩擦損失較小。4.可自鎖 當(dāng)去掉動(dòng)力源的作用力之后,仍能保持對(duì)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)。3 銑床夾具設(shè)計(jì)圖3-1所示拔叉零件,要求設(shè)計(jì)銑槽工序用的銑床夾具。根據(jù)工藝規(guī)程,在銑槽之前其它各外表均已加工好,本工序的加工要求是:槽寬14H11mm,槽深7mm,槽的中心平面與26H7孔軸線的垂直度公差為0.08mm,槽側(cè)面與E面的距離12 ±0.2mm,槽底面與B面平行。 撥插零件圖31 位原理當(dāng)工件在不受任何條件約束時(shí),其位置是任意的不確定的。設(shè)工件為一理想的鋼體,并以一個(gè)空間直角坐標(biāo)作

31、為參照來(lái)觀察鋼體的位置變動(dòng)。由理論力學(xué)可知,在空間處于自由狀態(tài)的鋼體,具有六個(gè)自由度,即沿著X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)和繞著這三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng),如下圖。用X、Y、Z和X、Y、Z分別表示沿三個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)和繞著這三個(gè)坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度。六個(gè)自由度是工件在空間位置不確定的最高程度。定位的任務(wù),就是要限制工件的自由度。在夾具中,用分別適當(dāng)?shù)呐c工件接觸的六個(gè)支撐點(diǎn),來(lái)限制工件六個(gè)自由度的原理,稱為六點(diǎn)定位原理。位原理幾種情況1完全定位 工件的六個(gè)自由度全部被限制,它在夾具中只有唯一的位置,稱為完全定位。2局部定位工件定位時(shí),并非所有情況下都必須使工件完全定位。在滿足加工要求的條件下,少于六個(gè)支撐點(diǎn)的定

32、位稱為局部定位。在滿足加工要求的前提下,采用局部定位可簡(jiǎn)化定位裝置,在生產(chǎn)中應(yīng)用很多。如工件裝夾在電磁吸盤上磨削平面只需限制三個(gè)自由度。3過定位重復(fù)定位幾個(gè)定位支撐點(diǎn)重復(fù)限制一個(gè)自由度,稱為過定位。1一般情況下,應(yīng)該防止使用過定位。通常,過定位的結(jié)果將使工件的定位精度受到影響,定位不確定可使工件或定位件產(chǎn)生變形,所以在一般情況下,過定位是應(yīng)該防止的。2過定位亦可合理應(yīng)用雖然工件在夾具中定位,通常要防止產(chǎn)生“過定位,但是在某些條件下,合理地采用“過定位,反而可以獲得良好的效果。這對(duì)剛性弱而精度高的航空、儀表類工件更為顯著。工件本身剛性和支承剛性的加強(qiáng),是提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)率的有效措施,生產(chǎn)中常有

33、應(yīng)用。大家都熟知車削長(zhǎng)軸時(shí)的安裝情況,長(zhǎng)軸工件的一端裝入三爪卡盤中,另一端用尾架尖支撐。這就是個(gè)“過定位的定位方式。只要事先能對(duì)工件上諸定位基準(zhǔn)和機(jī)床夾具有關(guān)的形位誤差從嚴(yán)控制,過定位的弊端就可以免除。由于工件的支撐剛性得以加強(qiáng),尾架的扶持有助于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定,可靠的定位,所以工件安裝方便,加工質(zhì)量和效率也大為提高。限制的自由度按照加工要求,銑通槽時(shí)應(yīng)限制五個(gè)自由度,即沿x軸移動(dòng)的自由度不需要限制,但假設(shè)在此方向設(shè)置一止推支撐,那么可起到承受局部銑削力的作用,故可采用完全定位。案選擇如圖3-1.1所示,有三中定位方案可供選擇:方案I:工件已E面作為主要定位面,用支承板1和短銷2與工件26H7孔配合限

34、制工件五個(gè)自由度,另設(shè)置一防轉(zhuǎn)擋銷實(shí)現(xiàn)六點(diǎn)定位。為了提高工件的裝夾剛度,在C處加一輔助支承。方案II:工件以26H7孔作為主要定位基面,用長(zhǎng)銷3和支承釘4限制工件五個(gè)自由度,另設(shè)置一防轉(zhuǎn)擋銷實(shí)現(xiàn)六點(diǎn)定位。在C處也加一支承。方案III:工件以26H7孔為主要定位基面,用長(zhǎng)銷3和長(zhǎng)條支承板5限制兩個(gè)自由度,限制工件六個(gè)自由度,其中繞z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度被重復(fù)限制了,另設(shè)置一防擋銷。在C處也加一輔助支承。位方案1-支撐板2-短銷3-長(zhǎng)銷4-支撐釘5-長(zhǎng)條支撐板比擬以上三種方案,方案I中工件繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度由E面限制,定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合,不利于保證槽的中心平面與26H7孔軸線的垂直度。方案II中雖

35、然定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合,槽的中心平面與26H7孔軸線的垂直度要求保證,但這種定位方式不利于工件的夾緊。由于輔助支承是在工件夾緊后才起作用,而是施加夾緊力P時(shí),支承釘4的面積太小,工件極易歪斜變形,夾緊也不可靠。方案III中雖是過定位,但假設(shè)在工件加工工藝方案中,安排26H7孔與E面在一次裝夾中加工,使26H7孔與E面有較高的垂直度,那么過定位的影響甚小。在對(duì)工件施加夾緊力P時(shí),工件的變形也很小,且定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。綜上所述,方案III較好。對(duì)于防轉(zhuǎn)擋銷位置的設(shè)置,也是三種不同的方案。當(dāng)擋銷放在位置1時(shí),由于B面與26H7孔的距離較進(jìn)230 -0.3mm,尺寸公差又大,定位精度低。擋銷放

36、在位置2時(shí),雖然距26H7孔軸線較遠(yuǎn),但由于工件定位是毛面,因而定位精度也較低。而當(dāng)擋銷放在位置3時(shí),距26H7孔軸線較遠(yuǎn),工件定位面的精度較高55H12,定位精度較高,且能承受切削力所引起的轉(zhuǎn)矩。因此,防轉(zhuǎn)擋銷應(yīng)放在位置3較好。位誤差除槽寬14H11由銑刀保證外,本夾具要保證槽側(cè)面與E面的距離及槽的中心平面與25H7孔軸線的垂直度,其它要求未注公差,因此只需計(jì)算上述兩項(xiàng)加工要求的定位誤:1加工尺寸12±0.2mm的定位誤差 采用3-1.1c所示定位方案時(shí),E面既是工序基準(zhǔn),又是定位基準(zhǔn),故基準(zhǔn)不重合誤差為零。有由于E面與長(zhǎng)條支承板始終保持接觸,故基準(zhǔn)位移誤差為零。因此,加工尺寸12

37、±0.2mm沒有定位誤差。2槽的中心平面與26H7孔軸線垂直度的定位誤差 長(zhǎng)銷與工件的配合去26H7 g6,那么 26g6 26-0.009 -0.025mm 26H7 25+0.025 0mm由于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合,故基準(zhǔn)不重合誤差為零?;鶞?zhǔn)位移誤差y 2*8tana 2*8*0.000625 0.01mm由于定位誤差D y 0.01?0.08/3mm,故此定位方案可行。根據(jù)工件夾緊的原那么,除施加夾緊力外,還應(yīng)在靠近加工面處增加一夾緊力,用螺母與開口墊圈夾壓在工件圓柱的左端面,而對(duì)著支撐板的夾緊機(jī)構(gòu)可采用鉤形壓板,使結(jié)構(gòu)緊湊,操作方便。對(duì)刀方案加工槽的銑刀需兩個(gè)方向?qū)Φ?,故?yīng)

38、采用直角對(duì)刀塊。為保證工件在工作臺(tái)上安裝穩(wěn)定,應(yīng)按照夾具體的高寬比不大于1.25的原那么確定其寬度,并在兩端設(shè)置耳座,以便固定。為了使夾具在機(jī)床工作臺(tái)的位置準(zhǔn)確及保證槽的中心平面與26H7孔軸線垂直度要求,夾具體底面應(yīng)設(shè)置定位鍵,定位鍵的側(cè)面應(yīng)與長(zhǎng)銷的軸心線垂直。3.5夾具總圖上的尺寸、公差和技術(shù)要求下面以撥叉銑槽夾具為例給予說(shuō)明。1夾具最大輪廓尺寸為234mm,210mm,250mm。2影響工件定位精度的尺寸和公差為工件內(nèi)孔與長(zhǎng)銷10的配合尺寸為26H7g6和擋銷的位置尺寸為6±±0.07mm。3影響夾具在機(jī)床上安裝精度的尺寸和公差定位鍵與銑床工作臺(tái)T形槽的配合尺寸14h

39、6。4影響夾具精度的尺寸個(gè)公差為定位長(zhǎng)銷10的軸心線對(duì)定位鍵側(cè)面B的垂直度為0.03mm;定位長(zhǎng)銷10的軸心線對(duì)夾具底面A的平行度為0.05mm;對(duì)刀塊的位置尺寸為9±±0.04mm。本例中,塞尺厚度為2h8mm,所以對(duì)刀塊水平方向的位置尺寸為 a 12-2 10mm 根本尺寸對(duì)刀塊垂直方向的位置尺寸為 b 23-7-2 14mm根本尺寸對(duì)刀塊位置尺寸的公差取工件相應(yīng)尺寸公差的2/11/5。因此5影響對(duì)刀精度的尺寸和公差;塞尺的厚度尺寸2h8 22 -0.014mm。為確使夾具能滿足工序要求,在夾具技術(shù)要求指定以后,還必須對(duì)夾具進(jìn)行精度分析。假設(shè)工序某項(xiàng)精度不能被保證時(shí),還

40、需要夾具的有關(guān)技術(shù)要求作適當(dāng)調(diào)整。按夾具的誤差分析一章中的分析方法,下面對(duì)本例中的工序要求逐項(xiàng)分析;1槽寬尺寸14H11mm;此項(xiàng)要求由刀具精度保證,與夾具精度無(wú)關(guān);2槽側(cè)面到E面尺寸12±0.2mm;對(duì)此項(xiàng)要求有影響的是對(duì)刀塊側(cè)面到定位板 間的尺寸10±0.04mm及塞尺的精度2h8mm。上述兩項(xiàng)誤差之和D+G+A+J+T 0.094 0.4 vmm 因此,尺寸12±0.2mm能保證;3槽深8mm:由于工件在Z方向的位置由定位銷確定,而該尺寸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為B面。因此有定位誤差,其中B 0.2VMM、y d+D/2 0.16+0.0254 各類銑床夾具具的分類銑床夾

41、具按使用范圍,可分為通用銑夾具、專用銑夾具和組合銑夾具三類。按工件在銑床上加工的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),可分為直線進(jìn)給夾具、圓周進(jìn)給夾具、沿曲線進(jìn)給夾具如仿形裝置三類。還可按自動(dòng)化程度和夾緊動(dòng)力源的不同如氣動(dòng)、電動(dòng)、液壓以及裝夾工件數(shù)量的多少如單件、雙件、多件等進(jìn)行分類。其中,最常用的分類方法是按通用、專用和組合進(jìn)行分類。用通用夾具的結(jié)構(gòu)銑床常用的通用夾具主要有平口虎鉗,它主要用于裝夾長(zhǎng)方形工件,也可用于裝夾圓柱形工件。機(jī)用平口虎鉗是通過虎鉗體固定在機(jī)床上。固定鉗口和鉗口鐵起垂直定位作用,虎鉗體上的導(dǎo)軌平面起水平定位作用?;顒?dòng)座、螺母、絲桿及方頭的和緊固螺釘可作為夾緊元件。回轉(zhuǎn)底座和定位鍵分別起角度分度和夾

42、具定位作用。具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)銑床夾具與其它機(jī)床夾具的不同之處在于:它是通過定位鍵在機(jī)床上定位,用對(duì)刀裝置決定銑刀相對(duì)于夾具的位置。1.床夾具的安裝 銑床夾具在銑床工作臺(tái)上的安裝位置,直接影響被加工外表的位置精度,因而在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮其安裝方法,一般是在夾具底座下面裝兩個(gè)定位鍵。定位鍵的結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化,應(yīng)按銑床工作臺(tái)的T形槽尺寸選定,它和夾具底座以及工作臺(tái)T形槽的配合為H7/h6、H8/h8。兩定位鍵的距離應(yīng)力求最大,以利提高安裝精度。 作為定位鍵的安裝是夾具通過兩個(gè)定位鍵嵌入到銑床工作臺(tái)的同一條T 形槽中,再用T 形螺栓和墊圈、螺母將夾具體緊固在工作臺(tái)上,所以在夾具體上還需要提供兩個(gè)穿T形螺栓的耳座。如果夾具寬度較大時(shí),可在同側(cè)設(shè)置兩個(gè)耳座,兩耳座的距離要和銑床工作臺(tái)兩個(gè)T形槽間的距離一致。2.銑床夾具的對(duì)刀裝置 銑床夾具在工作臺(tái)上安裝好了以后,還要調(diào)整銑刀對(duì)夾具的相對(duì)位置,以便于進(jìn)行定距加工。為了使刀具與工件被加工外表的相對(duì)位置能迅速而正確地對(duì)準(zhǔn),在夾具上可以采用對(duì)刀裝置。對(duì)刀裝置是由對(duì)刀塊和塞尺等組成,其結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化。各種對(duì)刀塊的結(jié)構(gòu),可以根據(jù)工件的具體加工要求進(jìn)行選擇。由于銑削時(shí)切削力較大,振動(dòng)也大,夾具體應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和

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