機床夾具設計電子教案第十五講

教案課程名稱實用機床夾具技術授課教師授課順序第十五講課題一、工件在夾具上加工的精度分析二、夾具的經(jīng)濟分析三、機床夾具的計算機輔助設計簡介授課時間授課班級課型專業(yè)課教學方法講授教學目的掌握工件在夾具上加工精度的分析方法，了解夾具的經(jīng)濟分析及計算機輔助設計方法教學重點1、影響加工精度的因素2、保證加工精度的條件教學難點在鋼套上鉆φ5mm孔的加工精度計算教學內(nèi)容附后課堂反饋課后作業(yè)一、工件在夾具上加工的精度分析（一）影響加工精度的因素用夾具裝夾工件進行機械加工時，其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多。與夾具有關的因素如圖1所示，有定位誤差、對刀誤差、夾具在機床上的安裝誤差和夾具誤差及其它因素綜合引起加工精度的稱為加工方法誤差。上述各項誤差均導致刀具相對工件的位置不精確，從而形成總的加工誤差。以圖2鋼套鉆φ5mm孔的鉆模為例計算。圖1123圖21．定位誤差加工尺寸20±0．1mm的定位誤差，=0。對稱度0．1mm的定位誤差為工件定位孔與定位心軸配合的最大間隙。==(0．021+0．033)mm=0．054mm2．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，稱為對刀誤差。如圖2中鉆頭與鉆套間的間隙，會引起鉆頭的位移或傾斜，造成加工誤差。及對稱度0．1mm的對刀誤差均為鉆頭與導向孔的最大間隙==(0．022+0．03)=0．052mm3．夾具的安裝誤差因夾具在機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。圖2中夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差，=0。圖3中車床夾具的安裝基面H7與車床過渡盤配合的最大間隙為安裝誤差，或者把找正孔相對車床主軸的同軸度作為安裝誤差。圖3車床夾具尺寸標注示意4．夾具誤差因夾具上定位元件、對刀或?qū)蛟?、分度裝置及安裝基準之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。如圖1所示，夾具誤差主要包含:①定位元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差；②定位元件相對于對刀或?qū)蛟?包含導向元件之間)的尺寸或位置誤差；③導向元件相對于安裝基準的尺寸或位置誤差；④若有分度裝置時，還存在分度誤差。圖2中，影響尺寸20±0．1mm的夾具誤差的定位面到導向孔軸線的尺寸公差。=0．06mm，及導向孔對安裝基面B的垂直度=0．03mm。影響對稱度0．1mm的夾具誤差為導向孔對定位心軸的對稱度=0．03mm5．加工方法誤差因機床精度、刀具精度、刀具與機床的位置精度、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)稱為加工方法誤差。因該項誤差影響因素多，又不便于計算，所以常根據(jù)經(jīng)驗為它留出工件公差的1/3。=/3二、保證加工精度的條件工件在夾具中加工時，總加工誤差為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為獨立隨機變量，應用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是：=≤即工件的總加工誤差應不大于工件的加工尺寸公差。為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報廢，在分析計算工件加工精度時，需留出一定的精度儲備量。因此將上式改寫為≤+或=-≥0當≥o時，夾具能滿足工件的加工要求。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公差值確定得是否合理。三、在鋼套上鉆φ5mm孔的加工精度計算在圖2所示鉆模上鉆鋼套的φ5mm孔時，加工精度的計算如下表:20±0.1mm對稱度為0.1mmO0.054mm0.052mm0.052mmO0+=(0.06+0.03)mm=0.03mm0.2／3=0.067mm0.1／3=0.033mm=0.108=0.087Jc(0.2—0.108)mm=0.092mm>0(0.1—0.087)mm一0.013mm>0由上表可知該鉆模能滿足工件的各項精度要求，且有一定的精度儲備。第六節(jié)夾具的經(jīng)濟分析夾具的經(jīng)濟分析是研究夾具的復雜程度與工件工序成本的關系，以便分析比較和選定經(jīng)濟效益較好的夾具方案。一、經(jīng)濟分析的原始數(shù)據(jù)1)工件的年批量N(件)。2)單件工時(h)。3)機床每小時的生產(chǎn)費用，(元／h)。此項費用包括工人工資、機床折舊費、生產(chǎn)中輔料損耗費、管理費等。4)夾具年成本(元)。為專用夾具的制造費用分攤在使用期內(nèi)每年的費用與全年使用夾具的費用之和。專用夾具的制造費用計算公式如下:=pm+tf式中p——材料的平均價格(元／kg)；m——夾具毛坯的重量(kg)；t——夾具制造工時(h)；f——制造夾具的每小時平均生產(chǎn)費用(元／h)。夾具年成本計算公式如下=()式中——專用夾具設計系數(shù)，常取0.5；——專用夾具使用系數(shù)，常取0．2-0．3；T——專用夾具使用年限，對于簡單夾具，T=la；對于中等復雜程度的夾具，T=2～3a；對于復雜夾具，T=4～5a。二、經(jīng)濟分析的計算步驟根據(jù)工序總成本公式：C=+N經(jīng)濟分析的計算步驟如下圖：序號項目計算公式單位備注1工件年批量N件已知2單件工時h已知3機床每小時生產(chǎn)費用f元／h已知4夾具年成本元估算5生產(chǎn)效率η=1／件／h6工序生產(chǎn)成本=Nf=Nf/η元7單件工序生產(chǎn)成本=/N=f=f/η元／件8工序總成本C=+=+N元9單件工序總成本=C/N=(+)/N元／件10兩方案比較的經(jīng)濟效益=一=N(一)元三、經(jīng)濟分析舉例設某一鋼套批量N=500件，鉆床每小時生產(chǎn)費用f=20元／h。試分析下列三種加工方案的經(jīng)濟效益。方案1：不用專用夾具，通過劃線找正鉆孔。夾具年成本=0，單件工時=0．4h。方案2：用簡單夾具。單件工時=0．15h，設夾具毛坯重量m=2㎏，材料平均價p=l6元／㎏，夾具制造工時t=4h，制造夾具每小時平均生產(chǎn)費=20元／h，可估算出專用夾具的制造價格為=pm+t=(16×2+4×20)元=112元計算夾具的年成本：。設=0．5，=0．2，T=la，則=()=(+0．2)×112元=190．4元方案3：采用自動化夾具。單件工時=0．05h，設夾具毛坯重量m=30㎏，材料平均價格p=16元，夾具制造工時t=56h，制造夾具每小時平均生產(chǎn)費用=20元／h，則夾具制造價格為=pm+t=(16×30+56×20)元=1600元計算夾具成本。設=0．5，=0．2，T=2a，則=()=（+0．2）×1600元=l520元鋼套鉆孔各方案成本估算如下表