機床夾具的設計

第6期(總第127期)機械工程與自動(dòng)化No.62004年12月MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATIONDec.文章編號:1672-6413( 2004 )06-0099-03機床夾具的設計李青(山西省機電設計研究院,山西太原030009)摘要:介紹了夾具設計的基礎理論、定位夾緊原理及夾具設計的實(shí)例分析。關(guān)鍵詞:機床;夾具;設計;定位原理;夾緊原理中圖分類(lèi)號: TG750.2文獻標識碼: A0引言動(dòng)，習慣上,我們把這種活動(dòng)的可能性稱(chēng)為自由度。在機械制造中,為完成需要的加工工序、裝配工當物體的六個(gè)自由度被完全限制后,該物體在空間的序及檢驗工序等,使用著(zhù)大量的夾具。利用夾具,可位置也就完全確定了,所以定位就是限制自由度。以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,提高加工精度,減少廢品;可以2.2.2 在夾具中限制加工件的自由度擴大機床的工藝范圍,改善操作的勞動(dòng)條件。因此，在夾具中，使加工件的規定表面與定位元件接夾具是機械制造中的一項重要的工藝裝備。觸,就能限制自由度。定位元件所能限制的自由度數1夾具設計的基礎理論與定位元件的形式、數量及布置情況有關(guān)。一個(gè)好的機床夾具,首先要保證能加工出合格的2.2.3夾具中的超定位產(chǎn)品。為此,所設計的夾具首先應滿(mǎn)足以下兩項要如果兩種定位元件均能限制加工件的同-一個(gè)自由求:度時(shí),就發(fā)生了超定位,超定位能產(chǎn)生--些不良后( 1)在未受外力作用時(shí),加工件對刀具和機床應果。如使定位不穩定,降低了定位精度;因加工件定保持正確的位置,即加工件應有正確的定位。位基準間的誤差,使加工件裝不進(jìn)夾具等。在設計中(2)在加工過(guò)程中，作用于加工件上的各種外應盡量避免超定位。力,不應當破壞加工件原有的正確定位,即對加工件3夾緊原理應有正確的夾緊。在生產(chǎn)實(shí)踐中,盡管定位方式是合理的,但由于2定位原理夾緊狀態(tài)不良(即夾緊力的大小、方向、作用點(diǎn)和支在機械加工中,我們要求加工出來(lái)的表面,對加承的位置選擇不當)可能出現如下問(wèn)題:①加工件飛工件的其它表面保持規定的位置尺寸。因為加工表面出夾具,打壞刀具,造成安全事故;②加工出來(lái)的位是由切削刀具和機床的綜合運動(dòng)所造成,所以在加工置尺寸不準確;③加工表面產(chǎn)生形位公差(如不平時(shí),必須使加工件上的規定表面(線(xiàn)、點(diǎn))對刀具和度、不垂直度);④加工表面粗糙度高等。因此,當機床保持正確的位置才能加工出合格的產(chǎn)品。加工件正確定位后,還需要獲得良好的夾緊狀態(tài)。使2.1 定位原理加工件獲得良好的夾緊狀態(tài)的措施，叫做正確的夾把加工件上的規定表面(線(xiàn)、點(diǎn))與夾具上的規緊。定表面(線(xiàn)、點(diǎn))相互靠住的這一措施,叫做加工件3.1加工件的正確夾緊原則在夾具中的定位。該加工件上的這種規定表面(線(xiàn)、( 1)在夾緊過(guò)程中,如何克服重力的影響,把加點(diǎn))稱(chēng)為定位基準。工件壓回正確位置,是正確夾緊原則之一。所以在考2.2定位基本原理 在夾具設計中的應用慮定位方案及設置定位支承時(shí), 應盡可能使支承反力2.2.1自 由物體定位的基本原理與重力中國煤化工心位于支承范圍內。自由的物體,它對三個(gè)互相垂直的坐標面來(lái)說(shuō),(2MYHCNMH電已獲得正確定位的加有六種活動(dòng)的可能性,其中三種是移動(dòng)，三種是轉工件不脫離正確位置 ,是正確夾緊原則之二。所以,收稿日期: 2004-07-09作者簡(jiǎn)介:李馨2星女山西省人工程師在讀碩士研究生。100.機械工程與自動(dòng)化2004年第6期在制定夾緊方案時(shí),應盡可能避免夾緊力與支承反力表)構成力偶。(3) 010.5+0.24孔中心線(xiàn)應垂直于D、D2兩孔(3)在夾緊過(guò)程中,如何使加工件不產(chǎn)生超出允中心線(xiàn)所組成的平面P。許范圍的變形, 是正確夾緊原則之三。所以在制定夾(4)尺寸98.5+0.2兩孔中心線(xiàn)應與77+0.74兩平緊方案時(shí),對于剛性較差的加工件,應盡可能避免產(chǎn)面對稱(chēng)。生或應盡可能減小由夾緊力產(chǎn)生的彎曲力矩。(4)在切削過(guò)程中,如何避免加工件發(fā)生不能允76-號許的振動(dòng),是正確夾緊原則之四。所以,在制定夾緊方案時(shí),對于剛性較差的加工件,應盡可能避免產(chǎn)生或應盡可能減小由切削力產(chǎn)生并作用于加工件上的彎曲力矩。(5)如何使平衡切削力所需要的夾緊力最小，是正確夾緊原則之五。所以,在制定夾緊方案時(shí), 切削.-力最好由支承反力平衡,而盡可能避免用夾緊力及由夾緊力產(chǎn)生的摩擦力平衡。財。TE3.2 夾緊力的計算合s77+0734對于一定的加工形式和定位夾緊方案,為保證有[98.5t 02足夠的力量來(lái)平衡切削力,必須求出為平衡切削力所圖1工序簡(jiǎn)圖需要的夾緊力最大值。為此,在求平衡切削力所需的4.2 了解加工用的機床型號夾緊力( Q平衡)時(shí),應注意以下各點(diǎn):本工序中,使用Z525立鉆,因此形成加工面的運(1)如果在整個(gè)切削過(guò)程中，切削力作用點(diǎn)在變.動(dòng)是鉆頭繞機床主軸的回轉運動(dòng)和機床主軸的垂直移化著(zhù),那么在計算Q平衡時(shí),應分別計算切削力在各動(dòng)。極端位置時(shí)所需的Q平衡,然后選取最大值。4.3確定制件在加工時(shí)與空間坐標面的關(guān)系(2)如果在整個(gè)切削過(guò)程中,切削力大小在變化制件在加工時(shí),加工孔中心線(xiàn)處于垂直位置,即著(zhù)，那么在計算Q平衡時(shí),應取最大的切削力數值。與z軸平行?，F以制件上的D孔中心線(xiàn)為x軸,以(3)在計算Q平衡時(shí),要特別注意切削力對加工件尺寸77+0.74兩平面的中心面與x軸的交點(diǎn)為坐標原的力矩,有時(shí)為平衡切削力矩所需要的夾緊力是較大點(diǎn)。的。4.4確定需要限制的自 由度(4)當定位基準為毛坯面時(shí),只有在夾緊力的方(1)影響尺寸38.35+0.25的自由度有y向的移向上,定位基準和定位元件才能保持良好的接觸。在動(dòng)和繞x、z 軸的轉動(dòng)。計算Q平衡時(shí),對于不在夾緊力方向上的那些定位支(2)影響尺寸98.5 +0.2兩孔中心線(xiàn)與尺寸承元件不能按受力元件看待,它不起承擔平衡切削力77+0.74兩平面對稱(chēng)度的自由度有x方向的移動(dòng)和繞y、的作用。z軸的轉動(dòng)。4實(shí)例分析(3)影響g10.5+0.24孔中心線(xiàn)與P面的垂直度的鉆叉子上兩個(gè)通孔( 010.5+0.24 )的鉆模定位方自由度有繞x、y 軸的轉動(dòng)。案的制定。因此,應限制的自由度為沿xy方向的移動(dòng),圖1是工序簡(jiǎn)圖,圖1中帶方框的尺寸為本工序繞x、y、z軸的轉動(dòng)。的加工尺寸,其余尺寸為已加工尺寸。按下列程序制4.5 選擇定位基準定定位方案。(1中國煤化工38.35 +0.25的設計基4.1熟悉加工要求準,采YHCNMHG沿y向的移動(dòng)較好。(1) 010.5+0.24兩孔中心距應為98.5+0.2(用(2)根據轉動(dòng)自由度應用較長(cháng)表面作定位基準的符號L代表》原則，用D、孔作定位基準限制繞y、z軸的轉動(dòng);(2) 010.5+0.24孔的外母線(xiàn)到030+0.045孔的外母用D2孔作定位基準限制繞x軸的轉動(dòng)。線(xiàn)的距離應為數握2+04 ( 38.35+0.25,用符號L2代(3)表面A、C、E均可用來(lái)限制x方向的移2004年第6期李青機床夾具的設計101.動(dòng)。0.25得出: B1=33.04+0. 19?，F假定用C面作定位基準，通過(guò)圖2的尺寸鏈同理,可確定其它的加工尺寸,新的加工尺寸I ,即可求得新的加工尺寸及允差:L2' =33.04+0.19,新的允差為土0.19。則定位、安A2= N-A=49.25- 38.685= 10.565 ,裝、其它誤差均為土0.06。Os,上=0.31-0.185= +0.125，(2)對于新的加工尺寸10.565 +0.125 ,允差為+0.125，則定位、安裝、其它誤差均為+0.04。04r= -0.31 +0.185= -0.125。(3)對于新的加工尺寸98.5+0.2,允差為土加工孔中心.0.2,則定位、安裝、其它誤差均為土0.06。._N. B2↓_BN尺寸774074中心圖4尺寸鏈II圖2尺寸鏈I通過(guò)上述分析，用C面作定位基準時(shí),其加工4.8分析定位誤差允差量足夠小( +0.125), 所以用C面作定位基準(1 )加工尺寸33.04+0. 19的尺寸起始處為DI孔外母線(xiàn)，定位基準處于理想位置時(shí)，該母線(xiàn)與來(lái)限制x向的移動(dòng)。030-2:定位銷(xiāo)中心的距離為15.022 5。當基準直徑4.6選擇定位元件(1)采用兩個(gè)同心的圓柱銷(xiāo)與D1配合,限制四最大，定位銷(xiāo)直徑最小時(shí),該尺寸起始處對理想位置個(gè)自由度,即z、y向的移動(dòng)和轉動(dòng)。圓柱銷(xiāo)的直徑的偏差有兩種情況，見(jiàn)圖5所示。其偏離量為( 0.045 + 0.022.為0302002。) =0.0335,其定位誤差為+0.033 5 ,(2)在030-80圓柱銷(xiāo)上做-一個(gè)小凸臺，與加小于其允許的定位誤差。工件的C面相靠以限制x向的移動(dòng)。(2)影響加工尺寸10.565+0.125及98.5+0.2(3)采用削邊菱形銷(xiāo)與D2 孔配合,以限制x向的定位誤差為零。的轉動(dòng)。取菱形銷(xiāo)的寬度為8，夾具上030-9:0中心定位銷(xiāo)中心0.033到菱形銷(xiāo)中心為110+0.02.則菱形銷(xiāo)的直徑為0中D-30.045加工尺寸起始37-9.02。各定位件的尺寸關(guān)系見(jiàn)圖3。點(diǎn)的理想位置pd =29.978加工尺寸方向φ3728(a)中D=30.045定位銷(xiāo)中心昌|=29.978. 0.0335I裂{b圖5兩種偏差情況圖3各定位件的尺寸關(guān)系圖4.9確定定位件到導向件的位置尺寸及制造公差4.7 各種誤差允許值的分析(1) 830-9:0定位銷(xiāo)中心到鉆套中心的名義數值(1)對于尺寸38.35土0.25,因加工時(shí)得到的位置Ln' ,中國煤化工置關(guān)系所示，Ly2' = L2'尺寸是孔中心的位置尺寸,所以要求出加工尺寸起始- D/2:YHCN MH G0.03,此值小于導向處到孔中心的加工尺寸數值,其尺寸關(guān)系見(jiàn)圖4尺寸誤差。鏈I。(下轉第103頁(yè))由B2=-x10.5+0.24=5.25+0.12, N;=38.35土2004年第6期機械工程與自動(dòng)化套橢圓槽60x280連接,起導向的作用,有力地消除同時(shí)皮帶輪2也旋轉,再由2帶動(dòng)皮帶輪3旋轉,從了套的徑向擺動(dòng),刀具通過(guò)支承套壁上的U形孔自而帶動(dòng)銑刀旋轉,在手動(dòng)進(jìn)給下銑出20mm寬盲槽。由進(jìn)給。通過(guò)采用帶支承套的加強刀桿,降低了絲母600絲的拋光底面粗糙度。8tB向示圖廠(chǎng)AA-A剖面司料多LA∠裝刀孔15:81角鐵示圖圖3支承套皮帶輪3皮帶輪1、2制成一體-加強刀桿角鐵15中圖2加強刀桿2.2.2仿形 齒砂帶的制作及工作原理銑刀壓板n 銑刀桿采用人工方式在砂輪機上將砂帶磨出與螺紋齒形相同的形狀,將修磨后的砂帶裝在夾具上進(jìn)行試磨,圖4寬盲槽用銑刀桿示意圖3結論效果明顯,表面粗糙度達到Ra1.6。(1 )實(shí)踐證明 ,通過(guò)工 裝器具的使用,攻克了大2.3絲 母內寬20mm的盲槽的加工對于絲母內寬20mm的盲槽加工問(wèn)題,我們采用型壓下絲母的加工難題，使加工的壓下絲母質(zhì)量穩了制作車(chē)床銑刀桿的方法來(lái)解決, 20mm寬盲槽用銑定，符合圖紙要求。刀桿見(jiàn)圖4。其工作原理為:在電機(圖中未畫(huà)出)( 2)通過(guò)技術(shù)小組的攻關(guān),增加了機加公司的加的端部有一個(gè)皮帶輪,電機旋轉帶動(dòng)皮帶輪1旋轉,工能力,為承接外來(lái)合同拓寬了空間。Breakthrough in Processing Technology on Large Overbearing NutAN Xue-ling( Wugang Mechanical Poessing Company ,Wugang 462500 ,China )Abstract :This paper mainly expatiated on the key technology problem on processing the large overbearing nut of rlling mill and the manufacture ofprocessing apparatus as well as its effect.Key words :large overbearing nut iprocess ;key technology業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)(上接第101頁(yè))(2) 030-00定位銷(xiāo)凸臺到鉆套中心的距離的名，,0D/2+4義數值為L(cháng)j3 ,Lj3= L3= 10.565取Ous為+0.04小于導向誤差。公|從以上誤差分析來(lái)看采用本定位方案是可行的。導向件5結束語(yǔ)夾具設計的理論基礎和夾具結構分析對合理制定位件定夾具設計方案和正確設計夾具結構起著(zhù)巨大的作用。夾具方案選擇正確與否將直接影響制件的質(zhì)量。圖6 定位件和導向件位置關(guān)系Jigs for Machine Tools中國煤化工LI Qing( Shanxi Design and Research Institute of Mechanical and ElecticaYHCNMHG)Abstract :This paper mainly introduced the basic theory Jocating and fastening principle of jigs for machine tools ,then gave some designing examples.Key words imachine tool igs idesign ;location Tastening