吊耳零件端面孔自定心對中夾具的設(shè)計

羅鳳微

（廣州市增城區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東 廣州 511316）

吊耳零件端面孔自定心對中夾具的設(shè)計

羅鳳微

（廣州市增城區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東 廣州 511316）

本文主要通過對吊耳零件的加工工藝的分析，設(shè)計一套利用普通車床加工端面孔的專用夾具——端面孔自定心對中夾具，使得吊耳零件的端面孔能在普通車床加工實(shí)現(xiàn)一次性定位，簡化吊耳零件的加工工藝，降低吊耳零件的加工難度和提高加工效率。

吊耳零件專用自定心對中夾具夾具設(shè)計

吊耳零件是一種比較復(fù)雜的零件。它主要應(yīng)用于傳遞較大的動力和重大的連接場合，故在一般的場合使用不多，為周期性、小批量生產(chǎn)。但由于其加工工藝流程長，使用專用設(shè)備加工效率低、成本高，不能很好地滿足現(xiàn)代工業(yè)化加工技術(shù)的需要，而且加工困難。它不但加工工藝流程長，而且加工困難。如何簡化加工工藝以提高加工效率是機(jī)械工程師遇到的一個難題。

1　吊耳零件

起重中常用到吊耳零件（圖1）。其加工性質(zhì)為周期性加工，加工批量為每個月生產(chǎn)100件，材料45鋼。吊耳零件形狀較復(fù)雜。主要是由四邊形外形，長度為40.5寬通，端面孔以及M36螺紋和個M10緊固螺孔，φ60和φ136以及φ100外圓組成。如圖1。

圖1　吊耳零件

圖2　夾具結(jié)構(gòu)圖

2　端面孔自定心對中夾具的設(shè)計思路

端面孔定心夾具結(jié)構(gòu)如圖2（7個零件組成）

2.1零件1-錐柄

在圖2中，端面孔夾具結(jié)構(gòu)中零件1為錐柄，錐尾帶M16的螺紋，螺紋與車床主軸錐孔連接。它用來幫助工件加工時與車床定位與連接的，保證同軸度。設(shè)計的錐柄它的大端直徑為63 mm，長度為348 mm，小端直徑為51 mm，長度為218 mm，與車床裝配如圖3。

圖3　錐柄連接

2.2零件2-3

圖2中零件2為U形板跟零件3定位塊是定位裝置。在裝夾輔助加工時，工件倒放，開口跨國橫板，利用φ136外圓端面，與U形板上表面實(shí)現(xiàn)端面孔心的定位，定位塊側(cè)靠工件，使得孔心與機(jī)床加工軸心同軸。具體定位如下圖4。

圖4　工件與夾具裝配

2.3零件5-6-7

零件5擰緊螺釘，零件6為壓緊塊，零件7為壓緊螺栓。當(dāng)端面孔定位準(zhǔn)確后，旋動壓緊螺釘，使得壓緊塊緊靠工件上，寬度定位，螺栓配合開口墊片向下擰緊，緊固工件高度。

3　夾具制造與安裝要求

為了保證夾具的剛性和定位精度，在加工及安裝過程中必須保證以下幾點(diǎn)：①錐柄的6號莫氏錐度與U形板的垂直度誤差小于0.02 mm。②U形板各個相臨面的垂直度和相對面的平行度誤差不大于0.02 mm。③錐柄軸線與U形板上端面平行且距離為61±0.05 mm。④定位塊與U形板用螺釘連接，定位塊的定位面與錐柄軸線平行且距離為。⑤壓緊塊與U形板用兩銷子滑動聯(lián)接。⑥緊固螺栓與橫板螺紋聯(lián)接，處于橫板的垂直中心位置。⑦夾緊裝置的設(shè)置。車床夾具的夾緊裝置必須安全可靠。夾緊力必須克服切削力、離心力等外力作用，且自鎖可靠。對高速切削的車、磨夾具，應(yīng)進(jìn)行夾緊力克服切削力和離心力的驗(yàn)算。重點(diǎn)根據(jù)車削轉(zhuǎn)速計算出加緊力選擇合適硬度的加緊螺釘。

4　夾具定位誤差與分析計算

4.1工件在夾具中加工誤差的組成

使用夾具時，造成表面位置的加工誤差包括下列四方面：①△A—夾具位置誤差，即定位元件相對機(jī)床的切削成形運(yùn)動的位置誤差。它包括△A1—定位元件定位面對夾具體基面的誤差以及△A2—夾具的安裝連接誤差。②△D—定位誤差，即由定位引起的工序基準(zhǔn)的位置誤差。③△T—刀具相對夾具的位置誤差，即對刀導(dǎo)向誤差。④△G—與加工過程中一些因素有關(guān)的加工誤差。包括機(jī)床誤差、刀具誤差以及工藝系統(tǒng)的受力變形、熱變形、磨損等因素造成的加工誤差。

為了保證工件的加工要求，上述誤差合成不應(yīng)超出工件的加工公差δk。即：△D+△A+△T+△G＜δk。

4.2定位誤差及其產(chǎn)生的原因

由定位引起的同一批工件的工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動量稱為定位誤差，以△D表示。定位誤差研究的主要對象是工件的工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)。工序基準(zhǔn)的變動量將影響工件的尺寸精度和位置精度。造成定位誤差的原因是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合誤差以及定位基準(zhǔn)的位移誤差兩個方面。

4.2.1基準(zhǔn)不重合誤差△B由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合而造成的定位誤差稱為基準(zhǔn)不重合誤差。當(dāng)基準(zhǔn)不重合誤差由多個尺寸影響時，應(yīng)將其在工序尺寸方向上合成?；鶞?zhǔn)不重合誤差的一般計算公式為：，式中 δi—定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)間的尺寸鏈組成環(huán)的公差，β—δ的方向與加工尺寸方向間的夾角。

4.2.2基準(zhǔn)位移誤差△Y由于定位基準(zhǔn)的誤差或定位支承點(diǎn)的誤差而造成的定位基準(zhǔn)位移，即工件實(shí)際位置對確定位置的理想要素的誤差，稱為基準(zhǔn)位移誤差。

5　擰緊力的計算

加工過程中，由于工件隨主軸高速旋轉(zhuǎn)，為保證工件的位置不偏移和夾具變形和振動，要求夾緊螺釘硬度以及計算中合適的夾緊力。這里涉及到夾緊力的計算問題。根據(jù)公式6-1可知，需要計算鏜削時的切削力。切削力的計算可依據(jù)切削力的理論公式和經(jīng)驗(yàn)公式，但為了便于計算，還可用單位切削力來表示。單位切削力是指單位切削面積上主切削力的大小。

在實(shí)際使用中，取f=0.3 mm/r時的p作為單位切削力，用p0.3來表示。當(dāng) f≠0.3 mm/r時，應(yīng)加修正系數(shù)。根據(jù)p0.3的定義有。而任意進(jìn)給量下的單位切削力可以用 p0.3來表示，即。稱為進(jìn)給量改變時對單位切削力的修正系數(shù)。因此，任意進(jìn)給量 f下的切削力計算公式（用單位切削力表示）為：

工件材料為鑄鐵， f=0.1 mm/r；

取K=1.6，再將該值代入式6-1。因此，該夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力為216N。

由于本夾緊裝置擬用的是螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，需要對螺栓進(jìn)行校核。本夾緊裝置上的螺栓連接為僅受預(yù)緊力的受拉螺栓連接。對于一般的鋼制螺栓，應(yīng)用材料力學(xué)中的第四強(qiáng)度理論，可得螺栓的強(qiáng)度條件為：

式中：F′—預(yù)緊力；d1—螺栓小徑；［σ］—緊聯(lián)接螺栓的許用拉應(yīng)力；而式中σ′—螺栓預(yù)緊拉應(yīng)力，σ′=（0.5～0.7）σs查表知 σs=190MPa

這樣對吊耳零件輔助夾具端面孔自定心對中夾具設(shè)計非常方便實(shí)用，節(jié)省多次找正的時間，并且精度的要求也得到保證，同時滿足加工的性能，能利用普通機(jī)床來加工類似吊耳形狀的精度較高的復(fù)雜零件，減少加工工藝，提高了效率，也降低了生產(chǎn)成本。

［1］崔正昀，王建民.機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)［M］.天津：天津大學(xué)出版社，2000.

［2］白成軒.機(jī)床夾具設(shè)計新原理［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.

［3］薛源順.機(jī)床夾具設(shè)計［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.