毕业设计论文----机床夹具的设计

毕业设计论文----机床夹具的设计内容摘要：

位方式，基准位移误差的计算方式也不同。 如果工件内孔直径与 心轴外圆直径做成完全一致，作无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。 但实际上，如图所示，心轴和工件内孔都有制造误差。 于是工件套在心轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸 H 中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。 可按下式计算： Δ Y = amax amin = 1/2 (Dmax dmin) = 1/2（δ D +δ d） 式中Δ Y──基准位移误差单位为 mm； Dmax──孔的最大直径单位为 mm； dmin──轴的最小直径单位为 mm。 δ D ──工件孔的最大直径公差，单位为 mm； δ d──圆柱心轴和圆柱定位销的直径公差，单位为mm。 基准位移误差的方向是任意的。 减小定位配合间隙，即可减小基准位移误差Δ Y 值，以提高定位精度。 B 15 加工尺寸的基准是外圆柱面的母线时，定位基准是工件圆柱孔的中心线。 这种由于工序基准与定位基准不重合所导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用Δ B 表示。 此时除定 位基准位移误差外，还有基准不重合误差。 误差计算： Δ B —— 基准不重合误差 δ i —— 定位基准与工序基准之间的尺寸链各组 环公差 β —— δ i方向与加工尺寸方向间的夹角 定位误差是两误差的合成即：Δ D=ΔB+ΔY 在 圆柱间隙配合定位和 V 形块中心定位中，当基准不重合误差和位移误差都存在时，定位误差的合 成需判断“＋”、“－”号。 例如下图 21 16 图 11 V 形块中 Δ B＝ δd ／ 2 当Δ B 与 ΔY 的变动方向相同时 ： ΔD ＝ ΔB ＋ ΔY ＝ 当Δ B 与 ΔY 的变动方向相反时 ΔD ＝ ΔB － ΔY ＝ 工件组合定位应注意问题 工件常以平面、外圆柱面、内圆柱面、圆锥面等的各种组合，工件组合定位时，应注意的几个关键性问题。 ，实现工件的完全定位或不安全定位。 ，一些定位元件单独使用时限制沿坐标方向的17 自由度，而在组合定位时则转化为限制绕坐标轴方向的自由度。 ，应特别注意定位元件所限制 的自由度与加工精度关系，以满足加工要求。 因工件在夹具上定位时，定位基准发生位移、定位基准与工序其准不重合产生定位误差。 基准位移误差和基准不重合误差分别独立、互不相干，它们都使工序基准位置产生变动。 定位误差包括基准位移误差和基准不重合误差。 当无基准位移误差时，ΔY=0；当定位基准与工序基准重合时，Δ B=0；若两项误差都没有，则Δ D=0。 分析和计算定位误差的目的，是为了对定位方案能否保证加工要求，有一个明确的定量概念，以便对不同定位方案进行分析比较，同时也是在决定定位方案时的一个重要依据。 工件以两 孔一面定位 组合定位方式很多，常见的组合方式：一个孔及其端面，一根轴及其端面，一个平面及其上的两个圆孔。 生产中最常用的就是“一面两孔”定位，如加工箱体、杠杆、盖板支架类零件。 采用“一面两孔”定位，容易做到工艺过程中的基准统一，保证工件的相对位置精度。 工件采用“一面两孔”定位时，两孔可以是工件结构上原有的，也可以是定位需要专门设计的工艺孔。 相应的定位元件是支承板和两定位销。 当两孔的定位方式都选用 短圆柱销时，支承板限制工件三个自由度；两短圆柱销分别限制工件的两个自由度；有一个自由度被两短圆柱销重复限制，产生过定位现象，严重时会发生工件不能安装的现象。 因此，必须正确处理过定位，并控18 制各定位元件对定位误差的综合影响。 为使工件能方便地安装到两短圆柱销上，可把一个短圆柱销改为菱形销，采用一圆柱销、一菱形销和一支承板的定位方式，这样可以消除过定位现象，提高定位精度，有利于保证加工质量。 菱形销，应用较广，其尺寸见下表 11。 表： 11 菱形销的尺寸 d 3～ 6 6～8 8～20 20～24 24～30 30～40 40～50 B d1 d2 d3 d4 d5 d6 b1 1 2 3 3 3 4 5 b 2 3 4 5 5 6 8 19 2 工件的夹紧 在机械加工过程中，工件会受到切削力、离心力、惯性力等的作用。 为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持已由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动和位移，在夹具结构中必须设置一定的夹紧装置将工件可靠地夹牢。 工件定位后将工件固定并使其 在加工过程中保持定位位置不变的装置，称为夹紧装置。 夹紧装置的组成 夹紧装置的组成由以下三部分组成。 （ 1）动力源装置 它是产生夹紧作用力的装置。 分为手动夹紧和机动夹紧两种。 手动夹紧的力源来自人力，用时比较费时费力。 为了改善劳动条件和提高生产率，目前在大批量生产中均采用机动夹紧。 机动夹紧的力源来自气动、液压、气液联动、电磁、真空等动力夹紧装置。 （ 2）传力机构 它是介于动力源和夹紧元件之间传递动力的机构。 传力机构的作用是：改变作用力的方向；改变作用力的大小；具有一定的自锁性能，以便在夹紧力一旦 消失后，仍能保证整个夹紧系统处于可靠的夹紧状态，这一点在手动夹紧时尤为重。 （ 3）夹紧元件 它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终20 执行元件。 夹紧装置的设计原则 在夹紧工件的过程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙度以及生产效率。 因此，设计夹紧装置应遵循以下原则： （ 1）工件不移动原则 夹紧过程中，应不改变工件定位后所占据的正确位置。 （ 2）工件不变形原则 夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形。 （ 3）工件不振动原则 对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的振动。 （ 4）安全可靠原则 夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。 （ 5）经济实用原则 夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造、维修，工艺性能好；操作方便、省力，使用性能好。 确定夹紧力的基本原则 夹紧力三要素 设计夹紧装置时，夹紧力的确定包括夹紧力的 方向、作用点21 和大小三个要素。 夹紧力的方向与工件定位的基本配置情况，以及工件所受外力的作用方向等有关。 选择时必须遵守以下准则： （ 1）夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。 （ 2）夹紧力的方向应有利于减小夹紧力，以减小工件的变形、减轻劳动强度。 （ 3）夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。 由于工件在不同方向上刚度是不等的。 不同的受力表面也因其接触面积大小而变形各异。 尤其在夹压薄壁零件时，更需注意使夹紧力的方向指向工件刚性最好的方向。 夹紧力作用点是指 夹紧件与工件接触的一小块面积。 选择作用点的问题是指在夹紧方向已定的情况下确定夹紧力作用点的位置和数目。 夹紧力作用点的选择是达到最佳夹紧状态的首要因素。 合理选择夹紧力作用点必须遵守以下准则： （ 1）夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，应尽可能使夹紧点与支承点对应，使夹紧力作用在支承上。 如夹紧力作用在支承面范围之外，会使工件倾斜或移动，夹紧时将破坏工件的定位。 （ 2）夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的部位。 这对刚22 度较差的工件尤其重要，如将作用点由中间的单点改成两旁的两点夹紧，可使变形大为减小，并且夹紧更加 可靠。 （ 3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以防止工件产生振动和变形，提高定位的稳定性和可靠性。 夹紧力的大小，对于保证定位稳定、夹紧可靠，确定夹紧装置的结构尺寸，都有着密切的关系。 夹紧力的大小要适当。 夹紧力过小则夹紧不牢靠，在加工过程中工件可能发生位移而破坏定位，其结果轻则影响加工质量，重则造成工件报废甚至发生安全事故。 夹紧力过大会使工件变形，也会对加工质量不利。 理论上，夹紧力的大小应与作用在工件上的其它力（力矩）相平衡；而实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚度、夹紧机构的传递效率 等因素有关，计算是很复杂的。 因此，实际设计中常采用估算法、类比法和试验法确定所需的夹紧力。 当采用估算法确定夹紧力的大小时，为简化计算，通常将夹具和工件看成一个刚性系统。 根据工件所受切削力、夹紧力（大型工件应考虑重力、惯性力等）的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力，最后再乘以安全系数作为实际所需夹紧力，即 Fwk = KFw 式中 Fwk—— 实际所需夹紧力，单位为 N； Fw—— 在一定条件下，由静力平衡算出的理论夹紧23 力，单位为 N； K—— 安全系数，粗略计算时，粗加工取 K＝ ～ 3，精加工取 K＝ ～ 2。 夹紧力三要素的确定，实际是一个综合性问题。 必须全面考虑工件结构特点、工艺方法、定位元件的结构和布置等多种。