第十五講工件在夾具上加工的精度與夾具的經(jīng)濟(jì)

1、上一講內(nèi)容提要上一講內(nèi)容提要:n專用夾具設(shè)計(jì)示例專用夾具設(shè)計(jì)示例n夾具部圖上尺寸、公差和技術(shù)要求的標(biāo)注夾具部圖上尺寸、公差和技術(shù)要求的標(biāo)注本講主要內(nèi)容：本講主要內(nèi)容：n工件在夾具上加工的精度分析工件在夾具上加工的精度分析n夾具的經(jīng)濟(jì)分析夾具的經(jīng)濟(jì)分析n機(jī)床夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)簡介機(jī)床夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)簡介 本講重點(diǎn)和難點(diǎn)：本講重點(diǎn)和難點(diǎn)：n影響加工精度的因素影響加工精度的因素n保證加工精度的條件保證加工精度的條件 第五節(jié)第五節(jié) 工件在夾具上加工的精度分工件在夾具上加工的精度分析析 一、影響加工精度的因素一、影響加工精度的因素 用夾具裝夾工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，用夾具裝夾工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，其工藝

2、系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多。很多。 與夾具有關(guān)的因素如圖與夾具有關(guān)的因素如圖211所示所示 定位誤差定位誤差 、對刀誤差、對刀誤差 、夾具、夾具在機(jī)床上的安裝誤差在機(jī)床上的安裝誤差 和夾具誤差和夾具誤差 及其它因素綜合引起加工誤差稱為加工及其它因素綜合引起加工誤差稱為加工方法誤差方法誤差 。 上述各項(xiàng)誤差均導(dǎo)致刀具相對工件上述各項(xiàng)誤差均導(dǎo)致刀具相對工件的位置不精確，從而形成總的加工誤差的位置不精確，從而形成總的加工誤差 DTAJG圖211 以圖以圖2-9鋼套鉆鋼套鉆5mm孔的鉆模為例計(jì)算?？椎你@模為例計(jì)算。 圖29 1定位誤差定位誤差 加工尺寸加工尺寸

3、的定位誤差，的定位誤差， 。 對稱度對稱度001mm的定位誤差為工件定位孔與定位心軸配合的最大間的定位誤差為工件定位孔與定位心軸配合的最大間隙。隙。 2對刀誤差對刀誤差 因刀具相對于對刀或?qū)蛟奈恢貌痪_而造成的加工誤差，稱因刀具相對于對刀或?qū)蛟奈恢貌痪_而造成的加工誤差，稱為對刀誤差。為對刀誤差。 如圖如圖2-9中鉆頭與鉆套間的間隙，會(huì)引起鉆頭的位移或傾斜，造成加中鉆頭與鉆套間的間隙，會(huì)引起鉆頭的位移或傾斜，造成加工誤差。及對稱度工誤差。及對稱度001mm的對刀誤差均為鉆頭與導(dǎo)向孔的最大間隙。的對刀誤差均為鉆頭與導(dǎo)向孔的最大間隙。Dmm01. 0200DmmXD054. 0033.

4、 0021. 0maxTmmXT052. 003. 0022. 0max 3夾具的安裝誤差?yuàn)A具的安裝誤差 因夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝因夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。誤差。 圖圖29中夾具的安裝中夾具的安裝基面為平面，因而沒有安基面為平面，因而沒有安裝誤差，裝誤差， 。 圖圖210中車床夾具的中車床夾具的安裝基面安裝基面 與車床過渡與車床過渡盤配合的最大間隙為安裝誤盤配合的最大間隙為安裝誤差差 ，或者把找正孔相對，或者把找正孔相對車床主軸的同軸度作為安裝車床主軸的同軸度作為安裝誤差誤差 。AA0A71HD12圖210 4夾具誤差?yuàn)A具

5、誤差 因夾具上定位元件、對刀或?qū)蛟?、分度裝置及安裝基準(zhǔn)之因夾具上定位元件、對刀或?qū)蛟?、分度裝置及安裝基準(zhǔn)之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。 如圖如圖211所示，夾具誤差所示，夾具誤差 主要包含主要包含: 定位元件相對于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差定位元件相對于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差 ； 定位元件相對于對刀或?qū)蛟ㄎ辉鄬τ趯Φ痘驅(qū)蛟?包含導(dǎo)向元件之間包含導(dǎo)向元件之間)的尺寸或的尺寸或位置誤差位置誤差 ； 導(dǎo)向元件相對于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差導(dǎo)向元件相對于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差 ； 若有分度裝置時(shí)，還存在分度誤差若有

6、分度裝置時(shí)，還存在分度誤差 。 圖圖29中，影響尺寸中，影響尺寸20001 mm 的夾具誤差的定位面到導(dǎo)的夾具誤差的定位面到導(dǎo)向孔軸線的尺寸公差向孔軸線的尺寸公差, 及導(dǎo)向孔對安裝基面及導(dǎo)向孔對安裝基面B的垂直的垂直度度 JJ1J2J3JFmmJ06. 02mmJ03. 03 影響對稱度影響對稱度001 mm的夾具誤差為導(dǎo)向孔對定位心軸的對稱度的夾具誤差為導(dǎo)向孔對定位心軸的對稱度 5加工方法誤差加工方法誤差 因機(jī)床精度、刀具精度、刀具與機(jī)床的位置因機(jī)床精度、刀具精度、刀具與機(jī)床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差

7、，統(tǒng)稱為加工方法誤差。稱為加工方法誤差。 因該項(xiàng)誤差影響因素多，又不便于計(jì)算，所以常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為它因該項(xiàng)誤差影響因素多，又不便于計(jì)算，所以常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為它留出工件公差留出工件公差 的的1/3。即。即 二、保證加工精度的條件二、保證加工精度的條件 工件在夾具中加工時(shí)，總加工誤差工件在夾具中加工時(shí)，總加工誤差 為上述各項(xiàng)誤差之和。為上述各項(xiàng)誤差之和。由于上述誤差均為獨(dú)立隨機(jī)變量，應(yīng)用概率法疊加。因此保證工件由于上述誤差均為獨(dú)立隨機(jī)變量，應(yīng)用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是：加工精度的條件是：mmJ03. 02K3KG 即工件的總加工誤差即工件的總加工誤差 應(yīng)不大于工件的加工尺寸公差應(yīng)不大于工件

8、的加工尺寸公差 。 為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報(bào)廢，在為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報(bào)廢，在分析計(jì)算工件加工精度時(shí)，需留出一定的精度儲(chǔ)備量分析計(jì)算工件加工精度時(shí)，需留出一定的精度儲(chǔ)備量 。因此將上。因此將上式改寫為式改寫為 或或 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，夾具能滿足工件的加工要求。時(shí)，夾具能滿足工件的加工要求。 值的大小還表值的大小還表示了夾具使用壽命的長短和夾具總圖上各項(xiàng)公差值示了夾具使用壽命的長短和夾具總圖上各項(xiàng)公差值 確定得是否確定得是否合理。合理。 三、在鋼套上鉆三、在鋼套上鉆5mm孔的加工精度計(jì)算孔的加工精度計(jì)算 在圖在圖29所示鉆模上鉆鋼套的所示鉆模上鉆鋼套

9、的5mm孔時(shí)，加工精度的計(jì)算如孔時(shí)，加工精度的計(jì)算如下表下表: KGJATD22222KCJCKJ0KCJ0CJCJJ200.01mm 對稱度為0.01mm O 0.054mm O 0.052mm O 0 0.09mm0.03mm0.067mm0.033mm0.108mm0.087mm0.092mm00DTAJGCJ 由上表可知該鉆模能滿足工件的各項(xiàng)精度要求，且有一定的精度由上表可知該鉆模能滿足工件的各項(xiàng)精度要求，且有一定的精度儲(chǔ)備。儲(chǔ)備。 第六節(jié)夾具的經(jīng)濟(jì)分析第六節(jié)夾具的經(jīng)濟(jì)分析 夾具的經(jīng)濟(jì)分析是研究夾具的復(fù)雜程度與工件工序成本的關(guān)系，夾具的經(jīng)濟(jì)分析是研究夾具的復(fù)雜程度與工件工序成本的關(guān)系，

10、以便分析比較和選定經(jīng)濟(jì)效益較好的夾具方案。以便分析比較和選定經(jīng)濟(jì)效益較好的夾具方案。 一、經(jīng)濟(jì)分析的原始數(shù)據(jù)一、經(jīng)濟(jì)分析的原始數(shù)據(jù) 1)工件的年批量工件的年批量N(件件)。 2)單件工時(shí)單件工時(shí) (h)。 3)機(jī)床每小時(shí)的生產(chǎn)費(fèi)用，機(jī)床每小時(shí)的生產(chǎn)費(fèi)用，(元元h)。此項(xiàng)費(fèi)用包括工人工資、機(jī)。此項(xiàng)費(fèi)用包括工人工資、機(jī)床折舊費(fèi)、生產(chǎn)中輔料損耗費(fèi)、管理費(fèi)等。床折舊費(fèi)、生產(chǎn)中輔料損耗費(fèi)、管理費(fèi)等。 dT 4)夾具年成本夾具年成本 (元元)。 為專用夾具的制造費(fèi)用為專用夾具的制造費(fèi)用 分?jǐn)傇诜謹(jǐn)傇谑褂闷趦?nèi)每年的費(fèi)用與全年使用夾具的費(fèi)用之和。使用期內(nèi)每年的費(fèi)用與全年使用夾具的費(fèi)用之和。 專用夾具的制造費(fèi)用

11、計(jì)算公式如下專用夾具的制造費(fèi)用計(jì)算公式如下: 式中式中 p材料的平均價(jià)格材料的平均價(jià)格(元元kg)； m夾具毛坯的重量夾具毛坯的重量(kg)； t夾具制造工時(shí)夾具制造工時(shí)(h)； f制造夾具的每小時(shí)平均生產(chǎn)費(fèi)用制造夾具的每小時(shí)平均生產(chǎn)費(fèi)用(元元h)。 jCjCzCtfpmCz 夾具年成本計(jì)算公式如下夾具年成本計(jì)算公式如下: 式中式中 專用夾具設(shè)計(jì)系數(shù)，常取專用夾具設(shè)計(jì)系數(shù)，常取0.5； 專用夾具使用系數(shù)，常取專用夾具使用系數(shù)，常取02-03； T專用夾具使用年限，對于簡單夾具，專用夾具使用年限，對于簡單夾具，T=1a ；對于中；對于中等復(fù)雜程度的夾具，等復(fù)雜程度的夾具，T=23a；對于復(fù)雜夾具

12、，；對于復(fù)雜夾具，T=45a。 二、經(jīng)濟(jì)分析的計(jì)算步驟二、經(jīng)濟(jì)分析的計(jì)算步驟 根據(jù)工序總成本公式：根據(jù)工序總成本公式：zTKjCKC2111K2KNCCCsdj 經(jīng)濟(jì)分析的計(jì)算步驟如下圖：經(jīng)濟(jì)分析的計(jì)算步驟如下圖： 序號(hào) 項(xiàng) 目 計(jì)算公式 單 位 備 注 1工件年批量 N件件 已知已知2單件工時(shí) h 已知已知3機(jī)床每小時(shí)生產(chǎn)費(fèi)用 f元元h 已知已知4夾具年成本 元元 估算估算5生產(chǎn)效率 件件h 6工序生產(chǎn)成本 元元 7單件工序生產(chǎn)成本 元件元件 8工序總成本 元元 9單件工序總成本 元件元件 10兩方案比較的經(jīng)濟(jì)效益 元元 dTjCdT1NfdsfNTCfdNCsdfTCsNCCCCCsdjs

13、jNCCNCdC21212112ddCCNCCE 三、經(jīng)濟(jì)分析舉例三、經(jīng)濟(jì)分析舉例 設(shè)某一鋼套批量設(shè)某一鋼套批量N=500件，鉆床每小時(shí)生產(chǎn)費(fèi)用件，鉆床每小時(shí)生產(chǎn)費(fèi)用f=20元元h。試。試分析下列三種加工方案的經(jīng)濟(jì)效益。分析下列三種加工方案的經(jīng)濟(jì)效益。 方案方案1：不用專用夾具，通過劃線找正鉆孔。夾具年成本：不用專用夾具，通過劃線找正鉆孔。夾具年成本 單件工時(shí)單件工時(shí) =04h。 方案方案2：用簡單夾具。單件工時(shí)：用簡單夾具。單件工時(shí) =015h，設(shè)夾具毛坯重量，設(shè)夾具毛坯重量m=2，材料平均價(jià)，材料平均價(jià)p=l6元，夾具制造工時(shí)元，夾具制造工時(shí)t=4h，制造夾具每小，制造夾具每小時(shí)平均生產(chǎn)費(fèi)

14、時(shí)平均生產(chǎn)費(fèi) =20元元h，可估算出專用夾具的制造價(jià)格為，可估算出專用夾具的制造價(jià)格為 =(162+420)元元=112元元 計(jì)算夾具的年成本計(jì)算夾具的年成本 : 設(shè)設(shè) =05， =02，T=1a，則，則 =( ) =( +02)112元元=1904元元 01jC1dt2dtefeztfpmC22jC2K1K2jC211KTK2zC15 . 01 方案方案3：采用自動(dòng)化夾具。單件工時(shí)：采用自動(dòng)化夾具。單件工時(shí) =005h，設(shè)夾具毛，設(shè)夾具毛坯重量坯重量m=30，材料平均價(jià)格，材料平均價(jià)格p=16元，夾具制造工時(shí)元，夾具制造工時(shí)t=56h，制，制造夾具每小時(shí)平均生產(chǎn)費(fèi)用造夾具每小時(shí)平均生產(chǎn)費(fèi)用

15、=20元元h，則夾具制造價(jià)格為，則夾具制造價(jià)格為: =(1630+5620)元元=1600元元 計(jì)算夾具成本計(jì)算夾具成本 。設(shè)。設(shè) =05， =02，T=2a，則，則 鋼套鉆孔各方案成本估算如下表：鋼套鉆孔各方案成本估算如下表：3dtefeztfpmC33jC1K2K元元152016002 . 025 . 012133zTKjCKC方案方案I 方案方案 方案方案 h 0.40.150.05 2.56.720 （元）（元） 0190.41520 （元）（元） 40001500500 （元（元/件）件） 831 （元）（元） 40001690.42020 （元（元/件）件） 83.384.04dtjCsCsdCCdC 可見，批量為可見，批量