連桿孔加工工藝與夾具設計（三維建模CAD圖紙）.pdf

連桿孔加工工藝與夾具設計連桿孔加工工藝與夾具設計 第 1 章 課程設計 1 1 零件分析 一 整體零件分析 如圖 1 1 所示的連桿零件 材料為 QT40 17 毛坯為精鑄件 要在其右側鉆 M8 的通孔 要求設計大批量生產時 10000 件 年 所需的鉆夾具 圖 1 1 連桿零件圖 零件分析 此零件為一連桿 它的各個尺寸如上圖所示 總的長度方向上的尺寸為 100mm 高度方向總尺寸為 32mm 寬度方向為 30 mm 本次主要是對連桿右端 8 mm 孔的 加工進行設計 孔通常都采用鉆床進行加工 所以本次設計的主要任務是在其它各個部位 都已加工好的前提條件下 運用鉆床夾具的有關知識來設計加工左孔的夾具 1 2 定位基準的選擇 使用夾具安裝工件時 首先要使工件在夾具中占有正確的位置 即工件的定位 通過 工件的定位 使得每一個被加工的工件重復放置到夾具體中都能準確占據由定位元件規(guī)定 的同一個位置 對一批工件來說 每個工件放置到夾具中都能準確占據同一位置 一 定位原理 工件的定位就是采取適當的約束措施來限制工件的某些自由度 使得工件在該方向上 有確定的位置 即沿三個互相垂直的坐標軸的移動自由度 以及圍繞這三個坐標軸的轉動 自由度 如圖 2 1 所示 用適當分布的六個約束點限制工件的六個自由度 稱為六點定位 圖 2 1 物體在空間具有六個自由度 工件在夾具中定位時 往往是利用工件上的幾個表面與夾具體上的幾個定位元件相接觸 來限制工件的幾個自由度 具體的定位可能有以下兩種情況 正常的定位情況 根據工件的加工表面的位置尺寸要求 需要限制的自由度均已被正確的定位情況 它 可以是完全定位 也可以是不完全定位 若需要將工件的六個自由度全部限制 定位時正好限制了六個自由度 則為完全定位 若需要限制的自由度少于六個 定位時正好限制了這幾個自由度 則為不完全定位 非正常的定位情況 包括欠定位和過定位 或者重復定位 欠定位是要限制的自由度沒有被全部限制的 情況 過定位就是某個自由度被兩個或者是兩個以上的約束重復限制了的情況 欠定位不能保證位置精度 是不允許的 過定位一般是不允許的 因為它可能會造成一些不良的后果 如工件與定位元件的接觸點 不穩(wěn)定 使一批工件的位置一致性較差 會增加工件及夾具的夾緊變形 也可能導致部分 工件不能順利地與定位元件接觸來實現定位 因此 通常應該采取措施避免過定位 但有 時采用這種形式的定位也有一定的好處 這是只要工件定位基準和夾具定位元件都具有較 高的形狀和位置精度 過定位是允許的 二 選擇合理的定位基準 定位基準必須與工藝基準重合 并盡量與設計基準重合 以減小定位誤差 獲得最大 加工允許 降低夾具制造精度 當定位基準與工藝基準或設計基準不重合時 需進行必要 的加工尺寸及其允差的換算 擇工件上最大的平面 最長的圓柱面或圓柱軸線為定位基準 以提高定位精度 并使 定位穩(wěn)定 可靠 擇定位元件時 要防止出現超定位現象 工件各加工工序中 力求采用同一基準 并避免因基準更換而降低工件各表面相互位 置的準確度 鑄 鍛件以毛坯面作為第一道工序的基準時 應選擇比較光滑的表面作基準面 避 開冒口 澆口或分型面等凸起的不平整的部位 圖 2 2 定位基準與夾緊方案圖 根據定位原理以及選擇定位基準的注意點 綜合連桿結構的特點 連桿的定位方式如圖 2 2 所示 選擇可以限制連桿左右移動的定位元件 鉆的孔為一通孔 并且這個孔又為一個中 心孔 因此我們不需要完全限制工件六個自由度 我們可以忽略工件孔軸線方向上的上下 兩個自由度以及繞著孔軸線的旋轉的兩個自由度 只要限制工件左右方向上的自由度 所 以連桿上下方向的約束可以解除 但是由于要加工為右面的孔 它與底座有一定的距離 為了鉆夾方便以及能夠承受一定的力 所以要在右孔的下平面加上一個約束 因此采用 不完全定位的方案來定位以及夾緊要加工的工件即只需限制五個自由度 Z 軸向的轉動在 鉆孔時可以忽略 三 主要標準件的選擇 1 六角頭螺栓 GB 5782 86 連接本體的標準元件 螺紋規(guī)格 d M 6 公稱長度 L 30 mm K 5mm e 10 89mm S 9 64mm 性能等級為 8 8 級 表面氧化 A 級 技術條件 1 材料 鋼 2 螺紋公差 6g GB196 81 GB197 8 3 機械性能 d 39 8 8 10 9 級 d 39 按協(xié)議 GB3098 1 82 4 公差 產品等級 A 級用 d 24 和 l 10d 或 150mm 按較小值 產品 等 B 級 用于 d 24 和 l 10d 或 150mm 按較小值 GB3103 1 82 5 表面處理 氧化 鍍鋅鈍化 GB5267 85 6 表面缺陷 按 GB5779 1 86 2 圓柱銷 GB 119 C4 30 規(guī)格尺寸 公稱直徑 d 4mm 長度 L 30mm 材料為 35 鋼 熱處理硬度 28 38 HRC 表面氧化處理的 C 型 技術條件 按 GB 121 86 的規(guī)定 3 移動壓板 A10 80 GB T2175 規(guī)格尺寸 公稱直徑 10mm L 80mm 的 A 型移動壓板 L 80mm B 30mm H 16mm l 36mm l1 17mm b 11mm B1 10mm 配螺紋 d M10 技術條件 1 材料 45 鋼 按 GB699 的規(guī)定 2 熱處理 35 40HRC 3 其他技術條件 按 GB T2259 的規(guī)定 3 六角頭螺栓 GB5782 86 M6 40 技術條件同零件 1 規(guī)格尺寸 d M6 公稱長度 L 26 mm 性能等級 8 8 級 表面氧化 A 級 e 11 05mm K 4 25mm S 9 64mm 4 夾具本體 1 一般要求 有足夠的剛度和強度 較輕的重量 安裝穩(wěn)定 保證裝卸工件方便 工藝 性好 便于清理切屑和贓物 2 本體構形 本設計采用的是半封閉式的 且是型材和型材用標準元件連接的本體 3 外形尺寸 本設計參考有關結構尺寸的經驗數據 設計尺寸如下 壁厚 h 25mm 長 343mm 寬 131mm 4 座耳尺寸 查得 d 8mm D 10mm D1 20mm L 16mm 5 開槽半沉頭螺釘 GB69 M4 16 規(guī)格尺寸 d M4 公稱長度 L 16mm 性能等級為 4 8 不經表面處理 a 1 4m K 2 7mm t 1 6mm L 16mm f 1mm 技術條件 1 材料 鋼 2 螺紋公差 6g GB196 81 GB197 81 3 機械性能 4 8 5 8 級 GB3098 1 820 4 公差 產品等級 A 級 GB3103 1 82 5 表面處理 不經處理 鍍鋅鈍化 GB5267 85 6 表面缺陷 按 GB5779 1 86 6 支承板 A20 30 GB T2236 規(guī)格尺寸 H 20mm L 30mm A 型 B 12mm l 7 5mm A 15mm d 4 5mm d1 8mm h 3mm 孔數 n 2 技術條件 1 材料 T8 按 GB1298 的規(guī)定 2 熱處理 55 60HRC 3 其他技術條件 按 GB T2259 的規(guī)定 8 六角頭螺栓 GB5782 86 M6 112 技術條件同零件 1 規(guī)格尺寸同零件 4 9 移動 V 型塊 A32 GB T2211 規(guī)格尺寸 N 32mm A 型 D 30mm B 42mm H 16mm L 55mm l 16mm l1 13mm b1 13mm b2 24mm b3 10mm 相配件 d M16 技術條件 1 材料 20 鋼按 GB699 的規(guī)定 2 熱處理 滲碳深 度 0 8 1 2mm 58 64HRC 3 其他技術條件 按 GB T2259 10 鉆套螺釘 M6 4 GB T22 規(guī)格尺寸 d M6 L1 4mm d1 9 5mm D 16mm L 18mm L0 10mm n 1 5 t 2mm 技術條件 1 材料 45 鋼 按 GB699 的規(guī)定 2 熱處理 35 40HRC 3 其他技術條件 按 GB T2259 的規(guī)定 11 可換鉆套 10F7 15k6 16 GB T2264 規(guī)格尺寸 d 10mm 公 差 帶 F7 D 15 D1 26mm D2 22mm H 16mm h 10mm h1 4mm r 18mm m 9mm t 0 008 配螺釘 M6 技術條件 1 材料 d 26mm T10A 按 GB1298 的規(guī)定 2 熱處理 T10A 為 58 64HRC 20 鋼滲碳深度為 0 8 1 2mm 58 64HRC 3 其他技術條件 GB T2259 的規(guī)定 12 鉆套用襯套 A15 16 GB T2263 規(guī)格尺寸 d 15mm H 16mm F7 極限偏差 D 22 D1 26mm t 0 012 技術條件 1 材料 d 26mm T10A 按 GB1298 的規(guī)定 2 熱處理 T10A 為 58 64 HRC 20 鋼滲碳深度 0 8 1 2mm 58 64HRC 3 其他技術條件 按 GB TT2259 的規(guī) 定 13 雙頭螺柱 GB900 BYM10 M10 50 8 8 Zn 規(guī)格尺寸 旋入機體一端為過盈配合螺紋 旋螺母的一端為粗 牙普通螺紋 d 10mm l 50mm 性能等級為 8 8 級 鍍鋅鈍化 B 型 Bm 2 的雙頭螺柱 Bm 16mm Ds 8mm 技術條件 1 材料 鋼 2 螺紋公差 普通螺紋公差 6g 3 機械性能 4 8 5 8 6 8 8 8 10 9 12 9 級 GB3098 1 82 4 公差 產品等級 B 級 GB3103 1 820 5 表面處理 不經處理 氧化 鍍鋅鈍化 6 表面缺陷 按 GB5779 1 86 GB5779 3 86 1 3 夾具設計 1 3 1 鉆床夾具的特點 各種鉆床所使用的夾具 通常稱為鉆具或鉆模 使用鉆具的工序 一般是用鉆頭 惚 刀 鉸倒和絲錐等刀具來進行加工的 在大多數情況下 加工工程的特點是刀具和機床主 軸一起做旋轉運動和送給運動 而工件和鉆具則固定不動 因此 工件少年宮被加工孔是 與刀具旋轉軸線同心的 其位置分布可以是同軸線的一些表面 也可以是不同軸線的互相 平行或成任意角度的表面 針對我們所要加工的工件為一個孔 因此要選擇使用鉆床進行加工 本章的重點就是 設計在鉆床上所使用的夾具 機床夾具的組成 夾具的基本組成有以下幾個部分 定位元件及定位裝置 用于確定工件在夾具中的正確位置 夾緊元件及夾緊裝置 用于夾緊工件 保持工件定位后的位置在加工過程中不變 導向或對刀元件 用于確定夾具與刀具的相對位置 如鉆夾具中的鉆套等 夾具體 用于將各種元件 裝置安裝 其它元件及裝置 根據加工需求而設置的其它元件或裝置 本次夾具設計的主要特點 鉆具作為生產上應用的最廣泛的機床夾具 型式特多 這主要是由于被加工孔的位置 相對與定位基準來說 比較分散的而且?guī)缀侮P系變化較多所決定的 其夾具設計的主要特 點和要求有 正確選擇鉆具的結構型式 鉆具的結構型式主要是根據工件的形狀和尺寸大小 被加工孔相對于定位基準的位置 被加工能夠孔的數目 精度要求以及工件生產的批量大小所決定的 按照工序進行過程中鉆具在機床上的位置變化情況 鉆具分為以下幾類 固定式鉆具 多用為大型鉆具 被加工表面軸線相同 或相平行 鉆具需要 固 定在機床工作臺上的情況 本次設計所采用的即是此類型 移動式鉆具 多用個被加工表面的軸線平行 用鉆具移動來變換工位的情況 翻轉式鉆具 用于方向不同的幾個孔 整個鉆具可以翻轉的情況 回轉式鉆具 用于加工方向不同的幾個孔 工件裝在鉆具的回轉部分相對于鉆具 底座可以轉動或分度 為保證被加工表面的位置精度 除了鉆套應有較高的精度要求外 還應正確選擇引導 方式和鉆套的結構型式 鉆具的作用主要是使工件被加工表面的軸線位于機床主軸軸線的方向上 并保持刀具的旋 轉對工件的定位基準有正確的相互位置 為了實現這一作用鉆具上通常都有鉆套 以確定刀具和夾具的相互位置 并用定位件 和夾緊件來確定工件在夾具上的位置 鉆套則安裝在與本體相連的鉆模板上 是鉆套在夾 具上的位置得以確定 因此 鉆套與鉆模板都是鉆具特有的元件 各鉆套之間的相互位置 影響著加工表面之間的相互位置精度 鉆套相對于定位表面的位置則影響著各被加工表面 對于定位基準的位置精度 正因為鉆套對于所加工孔的精度有直接的影響 所以在設計時 都特別注意它的位置精度 并妥當選擇鉆套的結構型式 一般而言鉆套的基本類型有 固 定鉆套 可換鉆套 快換鉆套 回轉導套以及特殊鉆套 在本設計中我們采用的可換鉆套 它便于在鉆套磨損后 可以迅速更換 且適合大批量生產 另外 還應注意鉆套和刀具的 配合精度 進行誤差分析和計算 以保證工件原始尺寸公差的要求 而鉆模板的結構形式主要有 整體式 固定式 可卸式 鉸鏈式 懸掛式 滑柱式 本設計中選用的是固定式 它和鉆模家具體的聯結采用的是銷釘定位 用螺釘緊固成一整 體 結構剛度好 加工孔的位置精度較高 在使用鉆具的工序中 刀具的軸線一般都與機 床工作臺垂直 故鉆具上應有垂直與鉆套軸線的底平面 使鉆具能穩(wěn)定地安放在機床的工 作臺上 以保證被加工孔的正確方向并承受軸向切削力 要注意裝卸工件方便 安裝無誤 便于排屑與冷卻刀具 應是切屑能靠自身的重量或靠其運動是所具有的離心力無障礙地離開鉆具 有是可以在鉆具本體壁上開窗口或通槽以利于切屑的通過和排除 切屑通過的地方邊面要平整 光潔度一般為 6 5 避免有切屑不易通過的內部棱角和凸臺等 定位面和安裝面應略高于周圍的平面 這樣 周圍即使有切屑存在 也不致于影響 工件的正確定位和安裝 定位面和安裝面的面積不必太大 只要能穩(wěn)定地支持工件和夾具即可 配合表面的根部轉接處 應開有空刀槽 這樣既可密合也可便于清除殘存的切屑 鉆具上應有清除切屑所需要的操作空間 便于工人進行清除 當鉆斜孔 盲孔 沉頭孔是 為了保證深度公差 在鉆具上需對刀面 一般可利用帶 臺鉆套的端面或設置專用對刀塊及支承銷等 由于鉆孔或鉆 鉸孔工序的激動時間一般較短 所以要盡可能采用快速夾緊裝置 以 縮短輔助時間 夾緊裝置的安排要恰當 使鉆模或定位銷不因彎曲力矩而影響加工的精度 如圖 a 所示的鉆具 壓緊螺釘設在鉸鏈式鉆模板上 右端插銷拔出后可以打開鉆模板 雖然這種夾緊機構比較簡單 但夾緊是鉆模板要發(fā)生彎曲變形 會影響加工孔的位置精度 并且還會發(fā)生鉆套卡住刀具的現象 所以不能設計成這樣 如圖 b 所示是將上圖 A A 截面中的夾緊螺釘改成裝在鉆具底座上的壓板 這可避免上圖 的缺點 圖 a 左 圖 b 右 由 于 刀 具 相 對 于 鉆 具 的 位 置 是 由 鉆 套 來 確 定的 故當切屑扭拒不大時 鉆具可以不與機床的工作臺固定 對于位置精度要求較高的孔 應采用半箱式或箱式鉆具 因為這一類鉆具中 鉆套相 對定位表面無活動環(huán)節(jié) 因此 可保證被加工孔有較高的位置精度 這種鉆具的優(yōu)點是 鉆模板與夾具的相對位置在加工過程中不會改變 因此被加工孔的 位置精度較高 工件孔距公差較小 一般不大于 0 05 毫米 是 應采用固定鉆套 即不宜采用快換鉆 套 此時鉆頭和絞刀應采用同一尺寸的后引導 分別與固定鉆套孔相配 并嚴格控制其 配合間隙 以保證工件的孔距公差 1 3 2 定位方法及其定位元件 定位方法和定位元件的選擇 包括定位元件的結構 形狀 尺寸及布置形式等 主要 決定于工件的加工要求 工件定位基準和外力的作用狀況等因素 定位方法 平面定位以平面定位 工件以平面定位 即指工件的定位基準為平面的情況 作為定位基準的平面不可能是 理想的幾何平面 而是凹凸不平的 一個平面對正確幾何平面的誤差 可以分為平面度和 光潔度兩個方面 雖然表面的平面度和光潔度之間 并無絕對的數值關系 但一般情況下 光潔度愈高 平面度也愈好 因次 此可以根據光潔度來判斷表面的好壞 根據基準表面的好壞不同 定位方法和定位件的設計原則也將不同 一般可把平面定 位基準分成未經機械加工的和已經機械加工的兩類 在第二類中 光潔度的等級不同 平 面的好壞還會有些差異 但相差很小 對于定位方法和定位件的設計不會引起原則性的差 別 圖 3 1 連桿以平面定位示意圖 本文設計的鉆夾具的定位基準以連桿零件的左圓柱孔底部端面為基準 限制工件的三 個自由度 即工件以平面定位 并且此端面是已經機械加工過的 如圖 3 1 所示 工件用已經機械加工過的平面定位 工件經過機械加工后 基準平面的誤差比較小 可以直接放在平面上定位 但是為了 提高定位的穩(wěn)定性和定位精度 對于剛度較好 而基準面的光潔度以及平面度不是很高 輪廓尺寸又較大的工件 應將定位平面的中間部分挖低一些 對于剛度較差的工件 或基 準平面的光潔度和平面度都很高時 它們之間的接觸面積可以大一些 但為了便于排除切 屑 定位平面上往往開有若干窄槽 定位平面的輪廓尺寸最好小于基準面的輪廓尺寸 否則經過長期的磨損之后定位平面 上將出現不平的痕跡 以后定位工件時 可能因此造成傾斜 工件以外圓柱面定位及其定位元件 在第一章零件分析中提到 連桿左孔的加工 由于它是一個中心孔又是一個通孔 所 以理論上只要限制它左右方向上的兩個自由度即可 由于該連桿的左右兩端都為已經加工 好的圓柱面 因此最好就使用圓柱面來定位 定位方案如圖 3 2 所示 圖 3 2 外圓柱面定位圖 工件以外圓柱面定位時 夾具上常用的定位元件是 V 形塊 圖 3 3 固定 V 形塊 圖 3 4 活動 V 形塊 V 形塊有固定式和活動式兩種 固定 V 形塊一般由 2 個定位銷和 2 4 個螺釘與夾具體 聯結 如圖 3 3 所示 活動 V 形塊的應用如圖 3 4 中的 V 形塊限制了工件左右方向上的移 動自由度 同時還兼有夾緊作用 使用 V 形塊定位的特點是對中性好 能使工件的定位基準軸線對中在兩工作面的對稱 平面上 而不受定位基準直徑誤差的影響 V 形塊使用范圍廣 不論定位基準是否經過加 工 是完整的圓柱面還是局部的圓弧面 都可以用它來定位 定位元件 定位元件的選擇原則 工件定位基準與定位元件接觸或配合后 能限制住必須由其限制的工件的自由度 由其產生的定位誤差最小 定位表面應具有較高的尺寸精度 配合精度 表面光潔度和硬度 定位元件結構應盡量簡單 便于裝卸工件 具有足夠的強度和剛度 無產生超定位的可能性 對尺寸大的定位件表面 從結構上采取措施 在不影響定位精度的前提下 盡量 減少與工件定位表面的接觸面積 清除定位表面的切屑方便 定位元件分析 組成同一平面的兩個支承板 使用于光基準 支承板用螺釘緊固在夾具體上 若受 力較大或支承板有移動的趨勢時 應將支承板嵌入夾具體槽內 且因為是兩個支承板 裝 配后應磨平工作表面 以保證等高性 具體的零件見第一章的單個零件分析第七 移動 V 型塊 在其未夾緊時可以消除一個自由度 便于取走工件 具體的零件見 第一章零件分析第九 1 3 3 定位誤差的計算 一批工件分別在夾具中定位時 各個工件所占據的位置并不完全一致 由于工件在夾 具中定位不準確所引起的加工誤差 稱為定位誤差 用 D 表示 定位誤差主要是有基準不重合或基準位移誤差所造成 所以如果采用試切法加工 一般不需要考慮定位誤差 在成批生產中采用調整法加工 時 需要作定位誤差的分析計算 定位誤差是工件加工誤差的一部分 在分析定位方案時 根據實際生產經驗 定位誤差應控制在工件對應公差的 1 3 1 5 以內 定位誤差的計算可以采用幾何方法 也可以采用微分方法 幾何方法又有合成法和極限置 法兩種 但不同的計算方法所得的結果相同 按合成法計算定位誤差 D 時 先分別算出基準不重合誤差 B 和基準位移誤差 Y 然后將 兩者組合而得 當 0 Y 0 B 時 D Y 當 0 Y 0 B 時 D B 當 0 Y 0 B 時 如果工序基準不在定位基準面上 則 D Y B 如果工序基準在定位基準面 上 則 D Y B 當由于基準位移和基準不重合分別引起加工尺寸作相同方向變化 即 同時增大或同時減小 時 取 號 而當引起加工尺寸作相反方向變化時 取 號 1 3 4 夾緊機構分析及夾緊力的計算 夾具上實現夾緊的夾緊機構是否正確合理 對于保證加工質量 提高生產率 減輕工人 的勞動強度有很大的影響 工件的夾緊應滿足以下基本要求 夾緊是不能破壞工件定位時所獲得的正確位置 夾緊應可靠和適當 既要保證加工過程中工件不發(fā)生松動或振動 又不允許工件產生不 適當的變形和表面損傷 夾緊操作應方便 省力 安全 夾緊機構的自動化程度和復雜程度應與工件的生產批量及工廠的生產條件相適應 夾緊機構應有良好的結構工藝性 盡量使用標準件 對夾緊元件的要求 工件在加工過程中 能產生克服切削力所需要的夾緊力 施于夾緊元件上的力不宜過大 不會使工件偏移正確定位的位置 偏心輪 凸輪或斜鍥在夾緊工件后 在加工過程中應能保持自鎖 防止因切削力的作用 而使夾緊失效 與工件的接觸面積應盡量大 以避免應力集中和單位面積壓力過大 采用螺旋夾緊時 盡量避免螺旋端面直接作用在工件上 兩點或兩點以上同時夾緊工件的夾緊元件應設計成浮動的 壓向工件毛坯側面的夾緊元件端部應具有與垂直平面呈 7 度左右的斜角 具有必要的強度 剛度和與工件接觸表面的硬度 本設計采用的是螺旋夾緊機構 由螺釘 螺母 螺栓或螺桿等帶有螺旋結構的元件 與墊圈 壓板等組成的夾緊機構稱為螺旋夾緊機構 如圖所示本設計采用的是螺旋壓板夾 緊機構 根據受力簡圖可得 MQ Wk r1tan 1 rztan 2 W0 r1tan 1 rztan 2 L l 0 三 夾緊力的計算 確定夾緊力首先應先分析夾緊力的大小 方向和作用點 它必須結合工件的結構和加工 要求 定位元件的結構和布置方式 切削條件和切削力的大小等具體情況進行 A 夾緊力方向的確定 力的方向應有利于工件的定位 而不能破壞定位 為此一般要求主夾緊力應垂直指向第 一定位基準面 力的方向應盡量與工件剛度大的方向一致 以減小工件的變形 夾緊力的方向應盡可能與切削力 工件重力方向一致 一減小所需要的夾緊力 B 夾緊力作用點的選擇 力的作用點應正對支承元件或位于支承元件所形成的穩(wěn)定受力區(qū)內 以保證工件已獲得 的定位不變 力作用點應處在工件剛性較好的部位 以減小工件的夾緊變形 力作用點和支承點應盡量靠近切削部位 以提高工件切削部位的剛度和抗振性 力作用點應盡量使各支承處的接觸變形均勻 以減小加工誤差 C 夾緊原則 在夾緊過程中 不至于因工件重力的影響而破壞正確定位 確定定位方案及設置定位支承是 應盡量使工件重心位于支承范圍內 避免因支承反力 與工件重力構成力偶而破壞正確定位 工件重力與主基面或雙導向基面垂直 而工件的重心位置不在各支承范圍內 應使主要 夾緊力與基準或雙導向基準垂直 并處在各支承范圍內 同時在夾具的適當位置上設置初 定位件 由于工件或加工等條件的限制 使主夾緊力不能與主基準或雙導向基準垂直 可在夾 緊前對工件施加預夾緊力 該力應垂直于主基準或雙導向基準 并處在支承范圍內 待夾緊后可將預夾緊力撤出 并在適當位置設置初定位件 重力與主基準或雙導向基準平行而與止動基準垂直時 則應在夾具的適當位置處定位 件 在夾緊過程中 夾緊力不應使已經獲得正確定位的工件脫離正確的位置 制定夾緊方案時 應盡量避免夾緊力與支承反力構成力偶 主夾緊力的方向最好壓向主基準或雙導向基準 其作用點應在定位支承范圍內 夾緊力只能壓向導向基準時 則應合理選擇夾緊力的作用點或設置預夾緊力 為避免側向壓緊時工件發(fā)生轉動 側壓力作用點離側支承的垂直距離 a 應盡量小 預壓緊力不宜太大 只要能保證工件在主夾緊力作用時不致轉動即可 緊力處于支承范圍內 則應采取結構上的措施 使工件不脫離正確的位置 若兩個以上的平行夾緊力對稱分布于支承兩側 此時可以采用浮動夾緊機構 使各夾 緊力同時作用于工件上 若夾緊力 單個或多個 位于支承一側 可采用輔助支承 在夾緊過程中 應使工件不產生超出表面形狀精度 如平行度 垂直度 圓柱度等 允 許范圍的變形 夾緊方案時 對于剛性較差的工件 應盡量減少或避免由夾緊力而產生彎曲變形力應力 求通過或靠近定位基準與定位支承的接觸面 夾緊力無法通過或靠近定位基準與定位支承的接觸面時 應在與夾緊力相對應的位置設 置輔助支承 夾緊力作用于工件的斜面上時 若其分力能夠在工件上產生彎曲力矩 則應避免在斜 面上施加夾緊力 單方向夾緊所需要的夾緊力過大 致使彎曲力矩過大而造成工件變形較大時 可采用 多向夾緊的方法 夾緊力應避免壓向超定位件 在切削過程中 應避免工件產生不能允許的振動 制定夾進方案時 對于剛性差的工件 應盡可能減少或避免由切削力而產生的振動力要 盡可能靠近工件被加工表面 以減少工件的懸臂長度 當夾緊力無法靠近工件被加工表面 而工件被加工面懸臂又較長時 可在切削過程中對 工件剛性較差的部位設置輔助支承 或在輔助支承上還加一個夾緊力 在切削過程中 切削力不應破壞工件的正確位置 并使平衡切削力所需的夾緊力最小 定夾緊方案時 切削力最好由定位支承反力平衡 盡可能避免用夾緊力及由夾緊力產生 的摩擦力平衡 定位支承反力平衡最大切削力 此時所需要夾緊力最小 用夾緊力平衡最大切削力 此時所需夾緊力較大 用夾緊力產生的摩擦力以平衡切削力 此時所需夾緊力最大 D 夾緊力計算 開始計算夾緊力的大小時 一般將工件視為分離體 以最不利于夾緊時的狀況為工件 受力狀況 分析作用在工件上的各種力 列出工件的靜力平衡方程式 求出理論夾緊力 再乘以安全系數 作為實際所需的夾緊力 F J KF 式中 F J 實際所需的夾緊力 單位為 N K 安全系數 一般取 1 5 到 2 5 F 由靜力平衡計算出的理論夾緊力 單位為 N 分析工件的受力情況時 除了夾緊力 切削力外 大工件還應考慮重力 運動速度較大 時還必須考慮離心力和慣性力的影響 從上 圖我們可以看出由于螺旋可以看作是一斜楔繞在圓柱體上而形成的 因此可從斜楔的夾緊 力計算公式直接導出螺旋夾緊力的計算公式 2 式中 FJ 沿螺旋軸線作用的夾緊力 單位為 N FQ 作用在扳手上的原始力 單位為 N L 原始作用力的力臂 單位為 d 0 螺紋中徑 單位為 螺紋升角 單位為 1 螺紋副的當量摩擦角 單位為 2 螺桿 或螺母 端部與壓塊的摩擦 單位為 r 螺桿 或螺母 端部與工件 或壓塊 的當量摩擦半徑 單位為 V 型塊夾持工件鉆孔是所需的夾緊力 四 夾具圖上技術要求的制定 夾具裝配圖上應標注的尺寸和公差 夾具外形輪廓尺寸如平面圖所示 尺寸界限應在 598 420mm 保證工件定位精度的有關尺寸和公差 如定位元件與工件的配合尺寸和配合代號 各 定位元件之間的位置尺寸和公差等 保證刀具導向精度或對刀精度的有關尺寸和公差 如導向元件與刀具之間的配合尺寸 和配合代號 各導向件之間 導向元件與定位元件之間的位置尺寸和公差 或者對刀用 塞尺的尺寸 對刀塊工作面到定位表面之間的位置尺寸和公差 保證夾具安裝精度的有關尺寸和公差 其他影響工件加工精度的尺寸和公差 主要指夾具內部各組成元件之間的配合尺寸和 配合代號 如本設計中的襯套與夾具體的配合應為 H7 g6 夾具裝配圖上應標注的技術要求 鉆套軸心線對本體底面的垂直度 鉆套軸心線對定位件的同軸度或位置度 定位表面對本體底面的平行度或垂直度 活動定位件 V 形塊的軸心線對定位件或鉆套軸線的位置度 1 3 5 夾具裝配圖 16 H7 h6 A A A A 第 2 章 綜合訓練 2 1 夾具設計 AutoCAD 三維造型 2 1 1 夾具休及定位元件的造型 一 三維實體造型軟硬件設備 1 硬件 CPU 至少 Pentium 450 以上 內存 64MB 以上 顯卡顯存 16MB 以上 硬 盤空余空間應在 600MB 以上 顯示器 15 英寸以上 2 軟件 AutoCAD 2004 二 使用步驟及實際造型 首先打開 AUTOCAD 繪圖工具 右擊工具欄選擇出 實體 實體編輯 繪圖 曲面 渲染 等三維視圖工具 如下圖所示 1 設置圖形界限 命令 limits 指定左下角點或 開 ON 關 OFF 0 0000 0 0000 指定右上角點 420 0000 297 00000 598 420 2 生成底座 如圖所示 命令 Box 指定長方體的角點或 中心點 CE 0 0 0 指定角點 立方體 C 長度 L 343 131 25 命令 Box 指定長方體的角點或 中心點 CE 0 0 0 10 0 0 指定角點 立方體 C 長度 L 310 131 8 命令 Box 指定長方體的角點或 中心點 CE 0 0 0 120 0 0 指定角點 立方體 C 長度 L 150 130 15 命令 Cylinder 指定圓柱體底面的中心點或 橢圓 E 0 0 0 135 105 0 指定圓柱體底面的半徑或 直徑 D 5 指定圓柱體高度或 另一個圓心 C 20 命令 Cylinder 指定圓柱體底面的中心點或 橢圓 E 0 0 0 135 80 0 指定圓柱體底面的半徑或 直徑 D 5 指定圓柱體高度或 另一個圓心 C 20 命令 Cylinder 指定圓柱體底面的中心點或 橢圓 E 0 0 0 190 50 0 指定圓柱體底面的半徑或 直徑 D 3 指定圓柱體高度或 另一個圓心 C 20 命令 Copy 選擇對象 找到一個 選擇最小的一個圓柱體邊界 指定基點和位移 或者 重復 M 0 30 0 命令 Copy 選擇對象 找到一個 選擇最小的一個圓柱體邊界 指定基點和位移 或者 重復 M 30 30 0 命令 Copy 選擇對象 找到一個 選擇最小的一個圓柱體邊界 指定基點和位移 或者 重復 M 30 0 0 命令 Subtract 選擇要從中刪除的實體或面域 選擇對象 找到一個 選擇最大的長方體邊界 選擇對象 選擇要刪除的實體或面域 選擇對象 找到 4 個 選擇其余的兩個長方體和六個圓柱體邊界 選擇對象 命令 Fillet 選擇第一個對象或 多段線 P 半徑 R 修剪 T 多個 U R 指定圓角半徑 0 0000 4 選擇第一個對象或 多段線 P 半徑 R 修剪 T 多個 U 選擇需要倒角的兩條 邊 輸入倒角半徑 4 0000 選擇邊或 鏈 C 半徑 R 命令 Box 指定長方體的角點或 中心點 CE 0 0 0 15 10 20 指定角點 立方體 C 長度 L 50 120 110 命令 Box 指定長方體的角點或 中心點 CE 0 0 0 40 10 42 指定角點 立方體 C 長度 L 65 120 56 選擇要從中刪除的實體或面域 選擇對象 找到 1 個 選擇最大的長方體邊界 選擇對象 選擇要刪除的實體或面域 選擇對象 找到 1 個 選擇小長方體邊界 單擊工具條上的原點 UCS 指定新原點 0 0 0 15 10 110 命令 Rectang 指定第一個角點或 倒角 C 標高 E 圓角 F 厚度 T 寬度 W 15 10 指定另一個角點或 尺寸 D 35 110 命令 Circle 指定圓的圓心或 三點 3P 兩點 2P 相切 相切 半徑 T 76 75 指定圓的半徑或 直徑 D 20 命令 Line 指定第一點 35 16 指定下一點或 放棄 U 選擇與圓的切點 命令 Trim 選擇對象 找到 4 個 選擇矩形框 圓 直線 選擇要修剪的對象 或按住 Shift 鍵選擇要延伸的對象 或 投影 P 邊 E 放棄 U 找到一個 修改 對象 多段線 Pedit 選擇多段線或 多條 U 選擇剛剛修剪后的任意一條線 是否將其轉化為多段線 Y Y 輸 入 選 項 閉 合 C 合 并 J 寬度 W 編輯頂點 E 擬合 F 樣條曲線 S 非曲線化 D 線性 生成 L 放棄 U J 選擇對象 找到 3 個 選擇剩下 的另三條線 命令 Extrude 選擇對象 選擇剛生成的多段線 選擇對象 指定拉伸高度或 路徑 P 15 拉伸傾斜角 3 生成 V 型鐵 單擊工具條上的原點 UCS 指定新原點 0 0 0 0 0 90 命令 PLine 指定第一點 0 30 14 指定下一點或 圓弧 A 閉合 C 半寬 H 長度 L 放棄 U 寬度 W 56 30 22 指定下一點或 圓弧 A 閉合 C 半寬 H 長度 L 放棄 U 寬度 W 0 8 0 指定下一點或 圓弧 A 閉合 C 半寬 H 長度 L 放棄 U 寬度 W 16 12 0 指定下一點或 圓弧 A 閉合 C 半寬 H 長度 L 放棄 U 寬度 W 5 10 0 指定下一點或 圓弧 A 閉合 C 半寬 H 長度 L 放棄 U 寬度 W 0 10 0 指定下一點或 圓弧 A 閉合 C 半寬 H 長度 L 放棄 U 寬度 W 5 0 0 指定下一點或 圓弧 A 閉合 C 半寬 H 長度 L 放棄 U 寬度 W 16 12 0 指定下一點或 圓弧 A 閉合 C 半寬 H 長度 L 放棄 U 寬度 W 0 8 0 指定下一點或 圓弧 A 閉合 C 半寬 H 長度 L 放棄 U 寬度 W 56 0 0 指定下一點或 圓弧 A 閉合 C 半寬 H 長度 L 放棄 U 寬度 W C 命令 Extrude 選擇對象 選擇多段線 選擇對象 指定拉伸高度或 路徑 P 14 拉伸傾斜角度 0 命令 Box 指定長方體的角點或 中心點 CE 0 0 0 指定角點 立方體 C 長度 L 6 46 65 命令 Cylinder 指定圓柱體底面的中心點或 橢圓 E 0 0 0 0 18 8 指定圓柱體底面的半徑或 直徑 D 3 指定圓柱體高度或 另一個圓心 C C 指定圓心 6 18 0 命令 Copy 選擇對象 找到一個 選擇最小的一個圓柱體邊界 指定基點和位移 或者 重復 M 0 30 0 命令 Copy 選擇對象 找到一個 選擇最小的一個圓柱體邊界 指定基點和位移 或者 重復 M 30 30 0 命令 Copy 選擇對象 找到一個 選擇最小的一個圓柱體邊界 指定基點和位移 或者 重復 M 30 0 0 命令 Subtract 選擇要從中刪除的實體或面域 選擇對象 找到一個 選擇大的長方體邊界 選擇對象 選擇要刪除的實體或面域 選擇對象 找到 4 個 選擇四個小圓柱體 選擇對象 命令 Move 選擇對象 找到 1 個 選擇差集后的實體 選擇對象 指定基點或位移 捕捉實體右下角的點 指定位移第二點或 用第一點作位移 10 36 9 命令 Union 選擇對象 找到 2 個 選擇差集后的兩個實體 選擇對象 4 生成鉆套與鉆套螺釘 從二維中把圖形復制過來用修改 對象 多段線 Pedit 生成多段線 使鉆套左邊的多段 線用 Revolve 命令使其繞軸線旋轉 180 鉆套的右邊的多段線也用 Revolve 命令使其繞軸 線旋轉 180 鉆套螺釘也從二維中復制過來用修改 對象 多 段線 Pedit 生成多段線 使鉆套繞軸線旋轉 360 然后畫一個兩毫米高的小長方體 使其與與表面相 交 并用 Subtract 命令 將小長方體減去 使上端形 成小凹槽 5 生成工件 X 軸旋轉 UCS 指定繞 X 軸旋轉角度 90 命令 PLine 指定第一點 4 0 0 指定下一點或 圓弧 A 閉合 C 半寬 H 長度 L 放棄 U 寬度 W 8 0 指定下一點或 圓弧 A 閉合 C 半寬 H 長度 L 放棄 U 寬度 W A 指定圓弧的端點或 角度 A 圓心 CE 方向 D 半寬 H 直線 L 半徑 R 第二個點 S 放棄 U 寬度 W R 指定圓弧的半徑 15 指定圓弧的端點或 角度 A 0 18 指定圓弧的端點或 角度 A 圓心 CE 方向 D 半寬 H 直線 L 半徑 R 第二個點 S 放棄 U 寬度 W L 指定下一點或 圓弧 A 閉合 C 半寬 H 長度 L 放棄 U 寬度 W 8 0 指定下一點或 圓弧 A 閉合 C 半寬 H 長度 L 放棄 U 寬度 W C 命令 Line 中心軸 指定第一點 0 3 指定下一點或 放棄 U 0 24 命令 Revolve 選擇對象 找到 1 個 選擇多段線 定義軸依照 對象 O X 軸 X Y 軸 Y 捕捉直線的一個端點 指定軸端點 捕捉直線的另一個端點 指定旋轉角度 360 命令 PLine 指定第一點 96 0 0 指定下一點或 圓弧 A 閉合 C 半寬 H 長度 L 放棄 U 寬度 W 14 0 指定下一點或 圓弧 A 閉合 C 半寬 H 長度 L 放棄 U 寬度 W A 指定圓弧的端點或 角度 A 圓心 CE 方向 D 半寬 H 直線 L 半徑 R 第二個點 S 放棄 U 寬度 W R 指定圓弧的半徑 15 指定圓弧的端點或 角度 A 0 12 指定圓弧的端點或 角度 A 圓心 CE 方向 D 半寬 H 直線 L 半徑 R 第二個點 S 放棄 U 寬度 W L 指定下一點或 圓弧 A 閉合 C 半寬 H 長度 L 放棄 U 寬度 W 14 0 指定下一點或 圓弧 A 閉合