第6期(總第127期)機(jī)械工程與自動(dòng)化No.62004年12月MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATIONDec.文章編號(hào):1672-6413( 2004 )06-0099-03機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)李青(山西省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院,山西太原030009)摘要:介紹了夾具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論、定位夾緊原理及夾具設(shè)計(jì)的實(shí)例分析。關(guān)鍵詞:機(jī)床;夾具;設(shè)計(jì);定位原理;夾緊原理中圖分類號(hào): TG750.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A0引言動(dòng)，習(xí)慣上,我們把這種活動(dòng)的可能性稱為自由度。在機(jī)械制造中,為完成需要的加工工序、裝配工當(dāng)物體的六個(gè)自由度被完全限制后,該物體在空間的序及檢驗(yàn)工序等,使用著大量的夾具。利用夾具,可位置也就完全確定了,所以定位就是限制自由度。以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,提高加工精度,減少?gòu)U品;可以2.2.2 在夾具中限制加工件的自由度擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍,改善操作的勞動(dòng)條件。因此，在夾具中，使加工件的規(guī)定表面與定位元件接夾具是機(jī)械制造中的一項(xiàng)重要的工藝裝備。觸,就能限制自由度。定位元件所能限制的自由度數(shù)1夾具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論與定位元件的形式、數(shù)量及布置情況有關(guān)。一個(gè)好的機(jī)床夾具,首先要保證能加工出合格的2.2.3夾具中的超定位產(chǎn)品。為此,所設(shè)計(jì)的夾具首先應(yīng)滿足以下兩項(xiàng)要如果兩種定位元件均能限制加工件的同-一個(gè)自由求:度時(shí),就發(fā)生了超定位,超定位能產(chǎn)生--些不良后( 1)在未受外力作用時(shí),加工件對(duì)刀具和機(jī)床應(yīng)果。如使定位不穩(wěn)定,降低了定位精度;因加工件定保持正確的位置,即加工件應(yīng)有正確的定位。位基準(zhǔn)間的誤差,使加工件裝不進(jìn)夾具等。在設(shè)計(jì)中(2)在加工過(guò)程中，作用于加工件上的各種外應(yīng)盡量避免超定位。力,不應(yīng)當(dāng)破壞加工件原有的正確定位,即對(duì)加工件3夾緊原理應(yīng)有正確的夾緊。在生產(chǎn)實(shí)踐中,盡管定位方式是合理的,但由于2定位原理夾緊狀態(tài)不良(即夾緊力的大小、方向、作用點(diǎn)和支在機(jī)械加工中,我們要求加工出來(lái)的表面,對(duì)加承的位置選擇不當(dāng))可能出現(xiàn)如下問(wèn)題:①加工件飛工件的其它表面保持規(guī)定的位置尺寸。因?yàn)榧庸け砻娉鰥A具,打壞刀具,造成安全事故;②加工出來(lái)的位是由切削刀具和機(jī)床的綜合運(yùn)動(dòng)所造成,所以在加工置尺寸不準(zhǔn)確;③加工表面產(chǎn)生形位公差(如不平時(shí),必須使加工件上的規(guī)定表面(線、點(diǎn))對(duì)刀具和度、不垂直度);④加工表面粗糙度高等。因此,當(dāng)機(jī)床保持正確的位置才能加工出合格的產(chǎn)品。加工件正確定位后,還需要獲得良好的夾緊狀態(tài)。使2.1 定位原理加工件獲得良好的夾緊狀態(tài)的措施，叫做正確的夾把加工件上的規(guī)定表面(線、點(diǎn))與夾具上的規(guī)緊。定表面(線、點(diǎn))相互靠住的這一措施,叫做加工件3.1加工件的正確夾緊原則在夾具中的定位。該加工件上的這種規(guī)定表面(線、( 1)在夾緊過(guò)程中,如何克服重力的影響,把加點(diǎn))稱為定位基準(zhǔn)。工件壓回正確位置,是正確夾緊原則之一。所以在考2.2定位基本原理 在夾具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用慮定位方案及設(shè)置定位支承時(shí), 應(yīng)盡可能使支承反力2.2.1自 由物體定位的基本原理與重力中國(guó)煤化工心位于支承范圍內(nèi)。自由的物體,它對(duì)三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)面來(lái)說(shuō),(2MYHCNMH電已獲得正確定位的加有六種活動(dòng)的可能性,其中三種是移動(dòng)，三種是轉(zhuǎn)工件不脫離正確位置 ,是正確夾緊原則之二。所以,收稿日期: 2004-07-09作者簡(jiǎn)介:李馨2星女山西省人工程師在讀碩士研究生。100.機(jī)械工程與自動(dòng)化2004年第6期在制定夾緊方案時(shí),應(yīng)盡可能避免夾緊力與支承反力表)構(gòu)成力偶。(3) 010.5+0.24孔中心線應(yīng)垂直于D、D2兩孔(3)在夾緊過(guò)程中,如何使加工件不產(chǎn)生超出允中心線所組成的平面P。許范圍的變形, 是正確夾緊原則之三。所以在制定夾(4)尺寸98.5+0.2兩孔中心線應(yīng)與77+0.74兩平緊方案時(shí),對(duì)于剛性較差的加工件,應(yīng)盡可能避免產(chǎn)面對(duì)稱。生或應(yīng)盡可能減小由夾緊力產(chǎn)生的彎曲力矩。(4)在切削過(guò)程中,如何避免加工件發(fā)生不能允76-號(hào)許的振動(dòng),是正確夾緊原則之四。所以,在制定夾緊方案時(shí),對(duì)于剛性較差的加工件,應(yīng)盡可能避免產(chǎn)生或應(yīng)盡可能減小由切削力產(chǎn)生并作用于加工件上的彎曲力矩。(5)如何使平衡切削力所需要的夾緊力最小，是正確夾緊原則之五。所以,在制定夾緊方案時(shí), 切削.-力最好由支承反力平衡,而盡可能避免用夾緊力及由夾緊力產(chǎn)生的摩擦力平衡。財(cái)。TE3.2 夾緊力的計(jì)算合s77+0734對(duì)于一定的加工形式和定位夾緊方案,為保證有[98.5t 02足夠的力量來(lái)平衡切削力,必須求出為平衡切削力所圖1工序簡(jiǎn)圖需要的夾緊力最大值。為此,在求平衡切削力所需的4.2 了解加工用的機(jī)床型號(hào)夾緊力( Q平衡)時(shí),應(yīng)注意以下各點(diǎn):本工序中,使用Z525立鉆,因此形成加工面的運(yùn)(1)如果在整個(gè)切削過(guò)程中，切削力作用點(diǎn)在變.動(dòng)是鉆頭繞機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和機(jī)床主軸的垂直移化著,那么在計(jì)算Q平衡時(shí),應(yīng)分別計(jì)算切削力在各動(dòng)。極端位置時(shí)所需的Q平衡,然后選取最大值。4.3確定制件在加工時(shí)與空間坐標(biāo)面的關(guān)系(2)如果在整個(gè)切削過(guò)程中,切削力大小在變化制件在加工時(shí),加工孔中心線處于垂直位置,即著，那么在計(jì)算Q平衡時(shí),應(yīng)取最大的切削力數(shù)值。與z軸平行。現(xiàn)以制件上的D孔中心線為x軸,以(3)在計(jì)算Q平衡時(shí),要特別注意切削力對(duì)加工件尺寸77+0.74兩平面的中心面與x軸的交點(diǎn)為坐標(biāo)原的力矩,有時(shí)為平衡切削力矩所需要的夾緊力是較大點(diǎn)。的。4.4確定需要限制的自 由度(4)當(dāng)定位基準(zhǔn)為毛坯面時(shí),只有在夾緊力的方(1)影響尺寸38.35+0.25的自由度有y向的移向上,定位基準(zhǔn)和定位元件才能保持良好的接觸。在動(dòng)和繞x、z 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。計(jì)算Q平衡時(shí),對(duì)于不在夾緊力方向上的那些定位支(2)影響尺寸98.5 +0.2兩孔中心線與尺寸承元件不能按受力元件看待,它不起承擔(dān)平衡切削力77+0.74兩平面對(duì)稱度的自由度有x方向的移動(dòng)和繞y、的作用。z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。4實(shí)例分析(3)影響g10.5+0.24孔中心線與P面的垂直度的鉆叉子上兩個(gè)通孔( 010.5+0.24 )的鉆模定位方自由度有繞x、y 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。案的制定。因此,應(yīng)限制的自由度為沿xy方向的移動(dòng),圖1是工序簡(jiǎn)圖,圖1中帶方框的尺寸為本工序繞x、y、z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。的加工尺寸,其余尺寸為已加工尺寸。按下列程序制4.5 選擇定位基準(zhǔn)定定位方案。(1中國(guó)煤化工38.35 +0.25的設(shè)計(jì)基4.1熟悉加工要求準(zhǔn),采YHCNMHG沿y向的移動(dòng)較好。(1) 010.5+0.24兩孔中心距應(yīng)為98.5+0.2(用(2)根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度應(yīng)用較長(zhǎng)表面作定位基準(zhǔn)的符號(hào)L代表》原則，用D、孔作定位基準(zhǔn)限制繞y、z軸的轉(zhuǎn)動(dòng);(2) 010.5+0.24孔的外母線到030+0.045孔的外母用D2孔作定位基準(zhǔn)限制繞x軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。線的距離應(yīng)為數(shù)握2+04 ( 38.35+0.25,用符號(hào)L2代(3)表面A、C、E均可用來(lái)限制x方向的移2004年第6期李青機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)101.動(dòng)。0.25得出: B1=33.04+0. 19。現(xiàn)假定用C面作定位基準(zhǔn)，通過(guò)圖2的尺寸鏈同理,可確定其它的加工尺寸,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,新的允差為土0.19。則定位、安A2= N-A=49.25- 38.685= 10.565 ,裝、其它誤差均為土0.06。Os,上=0.31-0.185= +0.125，(2)對(duì)于新的加工尺寸10.565 +0.125 ,允差為+0.125，則定位、安裝、其它誤差均為+0.04。04r= -0.31 +0.185= -0.125。(3)對(duì)于新的加工尺寸98.5+0.2,允差為土加工孔中心.0.2,則定位、安裝、其它誤差均為土0.06。._N. B2↓_BN尺寸774074中心圖4尺寸鏈II圖2尺寸鏈I通過(guò)上述分析，用C面作定位基準(zhǔn)時(shí),其加工4.8分析定位誤差允差量足夠小( +0.125), 所以用C面作定位基準(zhǔn)(1 )加工尺寸33.04+0. 19的尺寸起始處為DI孔外母線，定位基準(zhǔn)處于理想位置時(shí)，該母線與來(lái)限制x向的移動(dòng)。030-2:定位銷中心的距離為15.022 5。當(dāng)基準(zhǔn)直徑4.6選擇定位元件(1)采用兩個(gè)同心的圓柱銷與D1配合,限制四最大，定位銷直徑最小時(shí),該尺寸起始處對(duì)理想位置個(gè)自由度,即z、y向的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。圓柱銷的直徑的偏差有兩種情況，見圖5所示。其偏離量為( 0.045 + 0.022.為0302002。) =0.0335,其定位誤差為+0.033 5 ,(2)在030-80圓柱銷上做-一個(gè)小凸臺(tái)，與加小于其允許的定位誤差。工件的C面相靠以限制x向的移動(dòng)。(2)影響加工尺寸10.565+0.125及98.5+0.2(3)采用削邊菱形銷與D2 孔配合,以限制x向的定位誤差為零。的轉(zhuǎn)動(dòng)。取菱形銷的寬度為8，夾具上030-9:0中心定位銷中心0.033到菱形銷中心為110+0.02.則菱形銷的直徑為0中D-30.045加工尺寸起始37-9.02。各定位件的尺寸關(guān)系見圖3。點(diǎn)的理想位置pd =29.978加工尺寸方向φ3728(a)中D=30.045定位銷中心昌|=29.978. 0.0335I裂{b圖5兩種偏差情況圖3各定位件的尺寸關(guān)系圖4.9確定定位件到導(dǎo)向件的位置尺寸及制造公差4.7 各種誤差允許值的分析(1) 830-9:0定位銷中心到鉆套中心的名義數(shù)值(1)對(duì)于尺寸38.35土0.25,因加工時(shí)得到的位置Ln' ,中國(guó)煤化工置關(guān)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,此值小于導(dǎo)向處到孔中心的加工尺寸數(shù)值,其尺寸關(guān)系見圖4尺寸誤差。鏈I。(下轉(zhuǎn)第103頁(yè))由B2=-x10.5+0.24=5.25+0.12, N;=38.35土2004年第6期機(jī)械工程與自動(dòng)化套橢圓槽60x280連接,起導(dǎo)向的作用,有力地消除同時(shí)皮帶輪2也旋轉(zhuǎn),再由2帶動(dòng)皮帶輪3旋轉(zhuǎn),從了套的徑向擺動(dòng),刀具通過(guò)支承套壁上的U形孔自而帶動(dòng)銑刀旋轉(zhuǎn),在手動(dòng)進(jìn)給下銑出20mm寬盲槽。由進(jìn)給。通過(guò)采用帶支承套的加強(qiáng)刀桿,降低了絲母600絲的拋光底面粗糙度。8tB向示圖廠AA-A剖面司料多LA∠裝刀孔15:81角鐵示圖圖3支承套皮帶輪3皮帶輪1、2制成一體-加強(qiáng)刀桿角鐵15中圖2加強(qiáng)刀桿2.2.2仿形 齒砂帶的制作及工作原理銑刀壓板n 銑刀桿采用人工方式在砂輪機(jī)上將砂帶磨出與螺紋齒形相同的形狀,將修磨后的砂帶裝在夾具上進(jìn)行試磨,圖4寬盲槽用銑刀桿示意圖3結(jié)論效果明顯,表面粗糙度達(dá)到Ra1.6。(1 )實(shí)踐證明 ,通過(guò)工 裝器具的使用,攻克了大2.3絲 母內(nèi)寬20mm的盲槽的加工對(duì)于絲母內(nèi)寬20mm的盲槽加工問(wèn)題,我們采用型壓下絲母的加工難題，使加工的壓下絲母質(zhì)量穩(wěn)了制作車床銑刀桿的方法來(lái)解決, 20mm寬盲槽用銑定，符合圖紙要求。刀桿見圖4。其工作原理為:在電機(jī)(圖中未畫出)( 2)通過(guò)技術(shù)小組的攻關(guān),增加了機(jī)加公司的加的端部有一個(gè)皮帶輪,電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)皮帶輪1旋轉(zhuǎn),工能力,為承接外來(lái)合同拓寬了空間。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業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)業(yè)(上接第101頁(yè))(2) 030-00定位銷凸臺(tái)到鉆套中心的距離的名，,0D/2+4義數(shù)值為L(zhǎng)j3 ,Lj3= L3= 10.565取Ous為+0.04小于導(dǎo)向誤差。公|從以上誤差分析來(lái)看采用本定位方案是可行的。導(dǎo)向件5結(jié)束語(yǔ)夾具設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)和夾具結(jié)構(gòu)分析對(duì)合理制定位件定夾具設(shè)計(jì)方案和正確設(shè)計(jì)夾具結(jié)構(gòu)起著巨大的作用。夾具方案選擇正確與否將直接影響制件的質(zhì)量。圖6 定位件和導(dǎo)向件位置關(guān)系Jigs for Machine Tools中國(guó)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