机床夹具的设计 机床夹具的设计

机床夹具的设计

  • 期刊名字:机械工程与自动化
  • 文件大小:302kb
  • 论文作者:李青
  • 作者单位:山西省机电设计研究院
  • 更新时间:2020-11-03
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第6期(总第127期)机械工程与自动化No.62004年12月MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATIONDec.文章编号:1672-6413( 2004 )06-0099-03机床夹具的设计李青(山西省机电设计研究院,山西太原030009)摘要:介绍了夹具设计的基础理论、定位夹紧原理及夹具设计的实例分析。关键词:机床;夹具;设计;定位原理;夹紧原理中图分类号: TG750.2文献标识码: A0引言动,习惯上,我们把这种活动的可能性称为自由度。在机械制造中,为完成需要的加工工序、装配工当物体的六个自由度被完全限制后,该物体在空间的序及检验工序等,使用着大量的夹具。利用夹具,可位置也就完全确定了,所以定位就是限制自由度。以提高劳动生产率,提高加工精度,减少废品;可以2.2.2 在夹具中限制加工件的自由度扩大机床的工艺范围,改善操作的劳动条件。因此,在夹具中,使加工件的规定表面与定位元件接夹具是机械制造中的一项重要的工艺装备。触,就能限制自由度。定位元件所能限制的自由度数1夹具设计的基础理论与定位元件的形式、数量及布置情况有关。一个好的机床夹具,首先要保证能加工出合格的2.2.3夹具中的超定位产品。为此,所设计的夹具首先应满足以下两项要如果两种定位元件均能限制加工件的同-一个自由求:度时,就发生了超定位,超定位能产生--些不良后( 1)在未受外力作用时,加工件对刀具和机床应果。如使定位不稳定,降低了定位精度;因加工件定保持正确的位置,即加工件应有正确的定位。位基准间的误差,使加工件装不进夹具等。在设计中(2)在加工过程中,作用于加工件上的各种外应尽量避免超定位。力,不应当破坏加工件原有的正确定位,即对加工件3夹紧原理应有正确的夹紧。在生产实践中,尽管定位方式是合理的,但由于2定位原理夹紧状态不良(即夹紧力的大小、方向、作用点和支在机械加工中,我们要求加工出来的表面,对加承的位置选择不当)可能出现如下问题:①加工件飞工件的其它表面保持规定的位置尺寸。因为加工表面出夹具,打坏刀具,造成安全事故;②加工出来的位是由切削刀具和机床的综合运动所造成,所以在加工置尺寸不准确;③加工表面产生形位公差(如不平时,必须使加工件上的规定表面(线、点)对刀具和度、不垂直度);④加工表面粗糙度高等。因此,当机床保持正确的位置才能加工出合格的产品。加工件正确定位后,还需要获得良好的夹紧状态。使2.1 定位原理加工件获得良好的夹紧状态的措施,叫做正确的夹把加工件上的规定表面(线、点)与夹具上的规紧。定表面(线、点)相互靠住的这一措施,叫做加工件3.1加工件的正确夹紧原则在夹具中的定位。该加工件上的这种规定表面(线、( 1)在夹紧过程中,如何克服重力的影响,把加点)称为定位基准。工件压回正确位置,是正确夹紧原则之一。所以在考2.2定位基本原理 在夹具设计中的应用虑定位方案及设置定位支承时, 应尽可能使支承反力2.2.1自 由物体定位的基本原理与重力中国煤化工心位于支承范围内。自由的物体,它对三个互相垂直的坐标面来说,(2MYHCNMH电已获得正确定位的加有六种活动的可能性,其中三种是移动,三种是转工件不脱离正确位置 ,是正确夹紧原则之二。所以,收稿日期: 2004-07-09作者简介:李馨2星女山西省人工程师在读硕士研究生。100.机械工程与自动化2004年第6期在制定夹紧方案时,应尽可能避免夹紧力与支承反力表)构成力偶。(3) 010.5+0.24孔中心线应垂直于D、D2两孔(3)在夹紧过程中,如何使加工件不产生超出允中心线所组成的平面P。许范围的变形, 是正确夹紧原则之三。所以在制定夹(4)尺寸98.5+0.2两孔中心线应与77+0.74两平紧方案时,对于刚性较差的加工件,应尽可能避免产面对称。生或应尽可能减小由夹紧力产生的弯曲力矩。(4)在切削过程中,如何避免加工件发生不能允76-号许的振动,是正确夹紧原则之四。所以,在制定夹紧方案时,对于刚性较差的加工件,应尽可能避免产生或应尽可能减小由切削力产生并作用于加工件上的弯曲力矩。(5)如何使平衡切削力所需要的夹紧力最小,是正确夹紧原则之五。所以,在制定夹紧方案时, 切削.-力最好由支承反力平衡,而尽可能避免用夹紧力及由夹紧力产生的摩擦力平衡。财。TE3.2 夹紧力的计算合s77+0734对于一定的加工形式和定位夹紧方案,为保证有[98.5t 02足够的力量来平衡切削力,必须求出为平衡切削力所图1工序简图需要的夹紧力最大值。为此,在求平衡切削力所需的4.2 了解加工用的机床型号夹紧力( Q平衡)时,应注意以下各点:本工序中,使用Z525立钻,因此形成加工面的运(1)如果在整个切削过程中,切削力作用点在变.动是钻头绕机床主轴的回转运动和机床主轴的垂直移化着,那么在计算Q平衡时,应分别计算切削力在各动。极端位置时所需的Q平衡,然后选取最大值。4.3确定制件在加工时与空间坐标面的关系(2)如果在整个切削过程中,切削力大小在变化制件在加工时,加工孔中心线处于垂直位置,即着,那么在计算Q平衡时,应取最大的切削力数值。与z轴平行。现以制件上的D孔中心线为x轴,以(3)在计算Q平衡时,要特别注意切削力对加工件尺寸77+0.74两平面的中心面与x轴的交点为坐标原的力矩,有时为平衡切削力矩所需要的夹紧力是较大点。的。4.4确定需要限制的自 由度(4)当定位基准为毛坯面时,只有在夹紧力的方(1)影响尺寸38.35+0.25的自由度有y向的移向上,定位基准和定位元件才能保持良好的接触。在动和绕x、z 轴的转动。计算Q平衡时,对于不在夹紧力方向上的那些定位支(2)影响尺寸98.5 +0.2两孔中心线与尺寸承元件不能按受力元件看待,它不起承担平衡切削力77+0.74两平面对称度的自由度有x方向的移动和绕y、的作用。z轴的转动。4实例分析(3)影响g10.5+0.24孔中心线与P面的垂直度的钻叉子上两个通孔( 010.5+0.24 )的钻模定位方自由度有绕x、y 轴的转动。案的制定。因此,应限制的自由度为沿xy方向的移动,图1是工序简图,图1中带方框的尺寸为本工序绕x、y、z轴的转动。的加工尺寸,其余尺寸为已加工尺寸。按下列程序制4.5 选择定位基准定定位方案。(1中国煤化工38.35 +0.25的设计基4.1熟悉加工要求准,采YHCNMHG沿y向的移动较好。(1) 010.5+0.24两孔中心距应为98.5+0.2(用(2)根据转动自由度应用较长表面作定位基准的符号L代表》原则,用D、孔作定位基准限制绕y、z轴的转动;(2) 010.5+0.24孔的外母线到030+0.045孔的外母用D2孔作定位基准限制绕x轴的转动。线的距离应为数握2+04 ( 38.35+0.25,用符号L2代(3)表面A、C、E均可用来限制x方向的移2004年第6期李青机床夹具的设计101.动。0.25得出: B1=33.04+0. 19。现假定用C面作定位基准,通过图2的尺寸链同理,可确定其它的加工尺寸,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,新的允差为土0.19。则定位、安A2= N-A=49.25- 38.685= 10.565 ,装、其它误差均为土0.06。Os,上=0.31-0.185= +0.125,(2)对于新的加工尺寸10.565 +0.125 ,允差为+0.125,则定位、安装、其它误差均为+0.04。04r= -0.31 +0.185= -0.125。(3)对于新的加工尺寸98.5+0.2,允差为土加工孔中心.0.2,则定位、安装、其它误差均为土0.06。._N. B2↓_BN尺寸774074中心图4尺寸链II图2尺寸链I通过上述分析,用C面作定位基准时,其加工4.8分析定位误差允差量足够小( +0.125), 所以用C面作定位基准(1 )加工尺寸33.04+0. 19的尺寸起始处为DI孔外母线,定位基准处于理想位置时,该母线与来限制x向的移动。030-2:定位销中心的距离为15.022 5。当基准直径4.6选择定位元件(1)采用两个同心的圆柱销与D1配合,限制四最大,定位销直径最小时,该尺寸起始处对理想位置个自由度,即z、y向的移动和转动。圆柱销的直径的偏差有两种情况,见图5所示。其偏离量为( 0.045 + 0.022.为0302002。) =0.0335,其定位误差为+0.033 5 ,(2)在030-80圆柱销上做-一个小凸台,与加小于其允许的定位误差。工件的C面相靠以限制x向的移动。(2)影响加工尺寸10.565+0.125及98.5+0.2(3)采用削边菱形销与D2 孔配合,以限制x向的定位误差为零。的转动。取菱形销的宽度为8,夹具上030-9:0中心定位销中心0.033到菱形销中心为110+0.02.则菱形销的直径为0中D-30.045加工尺寸起始37-9.02。各定位件的尺寸关系见图3。点的理想位置pd =29.978加工尺寸方向φ3728(a)中D=30.045定位销中心昌|=29.978. 0.0335I裂{b图5两种偏差情况图3各定位件的尺寸关系图4.9确定定位件到导向件的位置尺寸及制造公差4.7 各种误差允许值的分析(1) 830-9:0定位销中心到钻套中心的名义数值(1)对于尺寸38.35土0.25,因加工时得到的位置Ln' ,中国煤化工置关系所示,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,此值小于导向处到孔中心的加工尺寸数值,其尺寸关系见图4尺寸误差。链I。(下转第103页)由B2=-x10.5+0.24=5.25+0.12, N;=38.35土2004年第6期机械工程与自动化套椭圆槽60x280连接,起导向的作用,有力地消除同时皮带轮2也旋转,再由2带动皮带轮3旋转,从了套的径向摆动,刀具通过支承套壁上的U形孔自而带动铣刀旋转,在手动进给下铣出20mm宽盲槽。由进给。通过采用带支承套的加强刀杆,降低了丝母600丝的抛光底面粗糙度。8tB向示图厂AA-A剖面司料多LA∠装刀孔15:81角铁示图图3支承套皮带轮3皮带轮1、2制成一体-加强刀杆角铁15中图2加强刀杆2.2.2仿形 齿砂带的制作及工作原理铣刀压板n 铣刀杆采用人工方式在砂轮机上将砂带磨出与螺纹齿形相同的形状,将修磨后的砂带装在夹具上进行试磨,图4宽盲槽用铣刀杆示意图3结论效果明显,表面粗糙度达到Ra1.6。(1 )实践证明 ,通过工 装器具的使用,攻克了大2.3丝 母内宽20mm的盲槽的加工对于丝母内宽20mm的盲槽加工问题,我们采用型压下丝母的加工难题,使加工的压下丝母质量稳了制作车床铣刀杆的方法来解决, 20mm宽盲槽用铣定,符合图纸要求。刀杆见图4。其工作原理为:在电机(图中未画出)( 2)通过技术小组的攻关,增加了机加公司的加的端部有一个皮带轮,电机旋转带动皮带轮1旋转,工能力,为承接外来合同拓宽了空间。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业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业业(上接第101页)(2) 030-00定位销凸台到钻套中心的距离的名,,0D/2+4义数值为Lj3 ,Lj3= L3= 10.565取Ous为+0.04小于导向误差。公|从以上误差分析来看采用本定位方案是可行的。导向件5结束语夹具设计的理论基础和夹具结构分析对合理制定位件定夹具设计方案和正确设计夹具结构起着巨大的作用。夹具方案选择正确与否将直接影响制件的质量。图6 定位件和导向件位置关系Jigs for Machine Tools中国煤化工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

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