機(jī)床專用夾具分析研究.doc

機(jī)床專用夾具分析研究 周振ZHOUZhen；左安洋ZUOAn-yang；張瑞ZHANGRui；牛志勇NIUZhi-yong （山東科技大學(xué)，青島266590） 摘要：本文基于專用夾具的設(shè)計(jì)和加工要求，舉例分析其各部件尺寸、加工定位方案以及夾緊力計(jì)算過程，旨在提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 關(guān)鍵詞：機(jī)床專用夾具；設(shè)計(jì)步驟；工序 ：TG502.1：A：1006-4311（xx）17-0123-03 作者簡(jiǎn)介：周振（1990-），男，山東菏澤人，碩士研究生，機(jī)械工程專業(yè)。 0引言 機(jī)械工業(yè)的快速發(fā)展，使得各類專用零件應(yīng)用于各種特殊功能的機(jī)器上，傳統(tǒng)夾具已無法滿足其定位精度要求，因此，能夠提高機(jī)床表面位置精度的機(jī)床專用夾具開始廣泛應(yīng)用在機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域。 機(jī)床專用夾具在設(shè)計(jì)和加工過程中普遍存在一些問題，如設(shè)計(jì)不合理、不科學(xué)；加工精度低；過定位、欠定位和夾緊方式不合理等等。這些問題源自于對(duì)專用夾具的功用、設(shè)計(jì)基本要求與設(shè)計(jì)步驟不了解所致。因此，本文從夾具功用、設(shè)計(jì)基本要求與設(shè)計(jì)步驟等方面展開分析研究，以解決更多生產(chǎn)實(shí)際問題。 1機(jī)床夾具的分類、組成 按照機(jī)床夾具的應(yīng)用范圍，一般可分為通用夾具、專用夾具和可調(diào)整式夾具等。 機(jī)床夾具組成主要包括：定位元件、夾緊裝置、對(duì)刀引導(dǎo)元件或裝置、連接元件、夾具體。 2機(jī)床專用夾具的功用 機(jī)床專用夾具是為了適應(yīng)某一工件的某一工序加工的要求而專門設(shè)計(jì)制造的，其功用如下： 保證工件被加工表面的位置精度。 縮短工序時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保障安全生產(chǎn)。 3機(jī)床專用夾具基本要求 準(zhǔn)確把控各部件的設(shè)計(jì)及加工精度；根據(jù)生產(chǎn)批量和加工難以程度合理調(diào)配加工工藝和生產(chǎn)進(jìn)度，提高生產(chǎn)效率；突出專用夾具的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。 4機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)步驟 4.1明確設(shè)計(jì)任務(wù)與收集設(shè)計(jì)資料 夾具設(shè)計(jì)的第一步是在已知生產(chǎn)綱領(lǐng)的前提下，研究工件的零件圖、工序圖、工藝規(guī)程和設(shè)計(jì)任務(wù)書，對(duì)工件進(jìn)行工藝分析。 4.2擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具草圖 確定工件的定位方案和夾緊方案，設(shè)計(jì)定位裝置和夾緊裝置。 確定對(duì)刀、導(dǎo)向裝置等其它裝置及元件的結(jié)構(gòu)形式。 確定夾具體的結(jié)構(gòu)形式及夾具在機(jī)床上的安裝方式。 繪制夾具草圖。 4.3進(jìn)行必要的分析計(jì)算 工件的加工精度較高時(shí)，應(yīng)進(jìn)行工件加工精度分析，且計(jì)算定位誤差。有動(dòng)力裝置的夾具，需計(jì)算夾緊力。 4.4審查方案與改進(jìn)設(shè)計(jì) 夾具草圖畫出后，應(yīng)征求有關(guān)人員的意見，并送有關(guān)部門審查，然后根據(jù)他們的意見，對(duì)夾具方案作進(jìn)一步修改。 4.5繪制夾具裝配總圖 用雙點(diǎn)劃線將工件的外形輪廓、定位基面、夾緊表面及加工表面繪制在各個(gè)視圖的合適位置上。 依次繪出定位裝置、夾緊裝置、其他裝置及夾具體。 標(biāo)準(zhǔn)必要的尺寸、公差和技術(shù)要求。 編制夾具明細(xì)表及標(biāo)題欄。 繪制夾具零件圖夾具中的非標(biāo)準(zhǔn)零件均要畫零件圖，并按夾具總圖要求，確定零件的尺寸公差及技術(shù)要求。 5實(shí)例分析 5.1工件分析 5.2工件的定位方案 根據(jù)連桿銑槽的工序尺寸，形狀和位置精度要求，工件定位時(shí)需限制六個(gè)自由度。在銑連桿槽時(shí)，工件在槽深方向的工序基準(zhǔn)是和槽相連的端面，若以次端面為平面定位基準(zhǔn)，可以達(dá)到與工序基準(zhǔn)相重合。但是由于要在此面上開槽，那么夾具的定位面就勢(shì)必要設(shè)計(jì)成朝下的，這就會(huì)給工件的定位夾緊帶來麻煩，夾具的結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。如果選擇與所加工槽相對(duì)的另一端面為定位基準(zhǔn)，則會(huì)引起基準(zhǔn)不重合誤差，起大小等于工件兩端面間的尺寸公差0.1mm?？紤]到槽深的公差較大（為0.4mm），還可以保證精度要求的。而這樣又可以使定位夾緊可靠，操作方便，所以應(yīng)當(dāng)選擇工件底面為定位基準(zhǔn)。采用平面為定位元件。 在保證角度方面，以兩孔為定位基準(zhǔn)，可以做到基準(zhǔn)重合，而且操作方便。為了避免發(fā)生不必要的過定位現(xiàn)象，采用一個(gè)圓柱銷和一個(gè)菱形銷做定位元件。工件以一面兩孔為定位基準(zhǔn)。而定位元件采用一面兩銷，分別限制了工件的六個(gè)自由度，屬于完全定位。如圖2所示。 5.3定位銷尺寸計(jì)算 確定兩定位銷的中心距兩定位銷的中心距的基本尺寸應(yīng)該等于工件兩定位孔中心距的平均尺寸，其公差一般?。?確定圓柱銷直徑圓柱銷直徑的基本尺寸取與之配合的工件孔的最小極限尺寸，其公差一般取g6或h7。 因連桿兩定位孔的尺寸為13H8=13mm，取圓柱銷的直徑d=13h7=13mm。 確定菱形銷的尺寸b。 菱形銷尺寸如表1所示。 計(jì)算菱形銷的最小間隙。 確定削邊銷基本尺寸d2及公差。 1）按公式d2max=D2min-X2min算出菱形銷的最大直徑 =d2max（13-0.08）mm =12.92mm 2）確定菱形銷的公差等級(jí)，一般取IT7或IT6。 因此IT7=0.018mm 5.4夾緊力的計(jì)算 計(jì)算夾緊力時(shí)，通常是把夾具體和工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受的切削力、夾緊力（大型工件應(yīng)考慮工件重力、慣性力）的作用狀況，找出加工中對(duì)夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際夾緊力。即： 選取銑床的背吃刀量ap=3mm，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.5mm/r。因待加工工件為鋼材，故單位切削力P=2000 則銑床的切削力為： FR=Pfap=200030.5=3000（N） 故F=3000/0.15=20（kN）FK=201.5=30（kN） 結(jié)論：本夾具所需實(shí)際夾緊力為30kN。 5.5夾具加工誤差的分析 2）夾具在銑床上安裝的不準(zhǔn)確并不影響加工槽的位置尺寸，所以A可不考慮。 3）加工方法有關(guān)誤差。 對(duì)刀塊的制造與對(duì)刀調(diào)整誤差銑刀的跳動(dòng)，機(jī)床工作臺(tái)的傾斜等因素所引起的加工法誤差，可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)并參照經(jīng)濟(jì)加工精度進(jìn)行確定。今取0.05mm。 綜上所述： 2）夾具安裝誤差。 由于夾具定位面N和夾具底面M間的平行度誤差等，會(huì)引起工件傾斜。 3）加工方法有關(guān)的誤差。 對(duì)刀塊的制造和對(duì)刀調(diào)整誤差，銑刀的跳動(dòng)，機(jī)床工作臺(tái)的傾斜等因素所引起的加工方法誤差，可根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)并參照經(jīng)濟(jì)加工精度進(jìn)行確定，今取0.1mm。但是不同的人安裝同樣的夾具，其安裝的夾具誤差都不一樣。 6夾具的安裝 先以平衡的方式把支承板和夾具體以兩個(gè)定位削（其中一個(gè)為削邊銷）定位，接著依次上固定螺釘。 支承板留有0.2-0.3mm的加工余量，在安裝上去后，等檢驗(yàn)精度的時(shí)候再磨削部分余量至達(dá)到要求。按照磨損規(guī)則是盡量的初次磨削最少的余量，可以使使用時(shí)間加長(zhǎng)，減少成本。 安裝夾具體右側(cè)的調(diào)節(jié)支撐和兩側(cè)的定位鍵。 安裝杠桿板和螺栓，因夾具體長(zhǎng)度限制，杠桿板和螺栓不能同時(shí)放入夾具體內(nèi)腔，應(yīng)先將杠桿板由夾具體側(cè)孔放入夾具體內(nèi)的正確位置，螺栓由底面直接插入對(duì)應(yīng)的螺栓孔，依次放入墊圈、壓縮彈簧、墊圈、壓緊板、彈簧墊圈，后擰緊螺母。 （注意：螺母只要稍稍旋入螺栓即可，否則杠桿板會(huì)繞鉸鏈旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致另一側(cè)的螺栓安裝困難，理論上應(yīng)先安裝長(zhǎng)螺栓，即靠近液壓缸一側(cè)的螺栓。） 安裝液壓缸，將液壓缸的安裝板放入夾具體左側(cè)凹槽中，使缸底與夾具體底板接觸，在夾具體上配鉆安裝孔。然后絞孔、攻螺紋，最后用螺釘將液壓缸固定在夾具體左側(cè)凹槽中。 安裝T型槽快換螺栓，將夾具體固定在銑床工作臺(tái)上。 7結(jié)論 本文系統(tǒng)介紹了機(jī)床專用夾具的功用、設(shè)計(jì)時(shí)的基本要求以及詳細(xì)的設(shè)計(jì)步驟，并以連桿銑