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        JC125—17C把座車加工夾具設(shè)計(jì)

        2015-10-09 18:15:02洪莉莉
        山東工業(yè)技術(shù) 2015年19期
        關(guān)鍵詞:誤差分析夾具定位

        洪莉莉

        摘 要:具有空間位置的回轉(zhuǎn)類零件加工,可以在車床上,通過角鐵型專用夾具進(jìn)行回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)換,將需要加工的外圓回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)換到車床回轉(zhuǎn)中心,完成外圓的加工。采用該類加工方法,工藝簡單,加工成本低,生產(chǎn)效率高。

        關(guān)鍵詞:夾具;定位;夾緊機(jī)構(gòu);位置精度;誤差分析

        1 夾具設(shè)計(jì)任務(wù)

        1.1 產(chǎn)品零件圖如圖1所示

        1.2 零件的重點(diǎn)技術(shù)要求分析

        零件名稱為JC125-17C把座,材料20鋼,鍛件,本工序加工Φ180+0.033mm外圓,設(shè)計(jì)專用夾具。

        零件已經(jīng)加工的部分分別有孔Φ300+0.05mm,孔Φ8.5mm和Φ14.5×8.50+0.50孔mm,以及基準(zhǔn)面A,孔Φ8.5mm和孔Φ14.5mm同心,Φ8.5mm孔的中心是以Φ300+0.05mm孔中心為圓心,半徑為R34±0.10mm圓弧和第二象限與X軸夾角為-28°的直線的交點(diǎn),保證尺寸18±0.2mm。

        本零件的特點(diǎn)是Φ180+0.033和Φ300+0.05外圓及基準(zhǔn)A是空間位置尺寸且外形不規(guī)則,加工Φ180+0.033外圓用回轉(zhuǎn)類設(shè)備加工尺寸精度較容易保證,但需要使用專用夾具將工件的回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)換成Φ180+0.033外圓中心,通過夾具和機(jī)床的聯(lián)接,再將Φ180+0.033外圓中心轉(zhuǎn)換成機(jī)床的回轉(zhuǎn)中心,達(dá)到加工的目的

        加工Φ180+0.033mm外圓,尺寸精度IT8級,表面粗糙度Ra6.3μm,車削加工就能夠滿足要求。批量生產(chǎn)時,尺寸精度由機(jī)床操作保證,位置精度靠設(shè)計(jì)的夾具來保證,因此,本設(shè)計(jì)的專用夾具為車加工專用夾具,加工Φ180+0.033mm外圓的位置精度包括以下兩個方面的要求:

        (1)與Φ300+0.05孔中心距尺寸Y=9.9±0.20mm,Z=79.5±0.05mm。

        (2)Φ180+0.033mm外圓與基準(zhǔn)A的平行度為Φ0.05mm。

        2 夾具方案的確定

        在車床上加工Φ180+0.033mm外圓,要限制Y軸的移動、Y軸的轉(zhuǎn)動、Z軸的移動和Z軸的轉(zhuǎn)動自由度,要保證加工長度為27mm,必須要限制零件的X軸的移動自由度。

        要保證Φ180+0.033mm外圓中心線對基準(zhǔn)面A的平行度和中心高79.5±0.05mm,根據(jù)基準(zhǔn)重合原則,應(yīng)選用基準(zhǔn)面A作為加工外圓的第一基準(zhǔn),該基準(zhǔn)可以限制工件Z軸的移動和Y軸的轉(zhuǎn)動兩個自由度。

        要保證Φ180+0.033mm中心到Φ300+0.05孔中心距尺寸Y=9.9mm,可以選擇Φ300+0.05孔做為第二基準(zhǔn),限制工件Y軸的移動和X的移動自由度。

        第一基準(zhǔn)和第二基準(zhǔn)限制了工件的四個自由度,Z軸的轉(zhuǎn)動自由度沒有被限制,如果工件能繞Z軸旋轉(zhuǎn),加工時就會造成加工好的外圓和毛坯外圓不同心。第三基準(zhǔn)用來限制工件繞Z軸旋轉(zhuǎn),可以選擇毛坯R12圓弧,也可以選擇Φ8.5mm孔。

        方案一,如圖2所示,以孔Φ300+0.05和毛坯R12圓弧為第二、第三基準(zhǔn),通過固定圓柱銷和V型塊實(shí)現(xiàn)定位。

        方案二,如圖3所示,選擇孔Φ300+0.05和Φ8.5孔為第二、第三基準(zhǔn),通過固定式圓柱銷和菱形銷實(shí)現(xiàn)定位。

        經(jīng)過分析,第一方案以圓柱銷和V型塊組合定位,要受到毛坯R12圓弧的加工精度的影響, R12圓弧是鍛件毛坯,尺寸誤差為±1.2mm,公差較大,不能滿足裝夾要求,因此選用第二方案。此方案對兩孔采用圓柱銷和菱形銷組合定位,工件一面兩銷的完全定位,沒有重復(fù)定位,方案可行。

        (1)基準(zhǔn)面的選擇,夾具定位方式的確定?;鶞?zhǔn)A為第一基準(zhǔn),孔Φ300+0.05和孔Φ8.5為第二、第三基準(zhǔn),選擇一面兩銷的定位方式;(2)定位元件的選擇。用支承板、固定式圓柱銷和菱形銷實(shí)現(xiàn)定位;(3)夾緊方式和夾緊元件。為減小夾具體的體積,可采用開口墊圈的螺母手動夾緊機(jī)構(gòu);(4)夾緊力。采用手動夾緊的螺旋夾緊機(jī)構(gòu),螺母提供的夾緊力足夠夾緊,因此不需要做夾緊力的精確計(jì)算。

        3 主要零件設(shè)計(jì)說明

        (1)夾具體的設(shè)計(jì)。夾具體采用角鐵式車床夾具。車床上加工Φ180+0.033外圓,必須將外圓的中心線和車床的回轉(zhuǎn)中心重合才能實(shí)現(xiàn)加工。工件如果采用平面式的夾具體裝夾在主軸上,工件只能整體圍繞主軸旋轉(zhuǎn),無法將Φ180+0.033外圓的中心線轉(zhuǎn)換到機(jī)床回轉(zhuǎn)中心。只有把角鐵式夾結(jié)構(gòu)的夾具體垂直裝夾在主軸上,才能將Φ180+0.033中心轉(zhuǎn)換成水平方向,調(diào)整夾具體上下左右的位置,將工件的回轉(zhuǎn)中心和主軸軸線調(diào)整一致。夾具體通過過渡盤和機(jī)床主軸聯(lián)接。

        加工Φ180+0.033外圓,車刀徑向進(jìn)給,為防止夾具體干涉車刀的徑向進(jìn)給,工件加工部分應(yīng)伸出夾具體外,伸出長度大于加工長度5mm以上。

        (2)過渡盤。如果夾具體設(shè)計(jì)成過渡盤和角鐵一體,夾具體本身的加工工藝復(fù)雜程度較高,加工精度不容易保證,成本較高,因此設(shè)計(jì)成角鐵和過渡盤分開,通過過渡盤和機(jī)床主軸端部聯(lián)接,加工簡單,成本低,而且加工精度容易保證。

        (3)夾緊機(jī)構(gòu)。夾緊方案初步確定如圖4所示。夾緊部位選擇Φ300+0.05孔上端面,上端面沒有干涉部分直徑為Φ33mm,因此選開口墊圈的最大外圓直徑為Φ32mm,厚度8mm,鎖緊螺母選擇M12mm。螺母的最大外徑小于工件的孔徑,松開螺母取下開口墊圈,工件即可穿過螺母被取出。

        (4)平衡塊。夾具體在過渡盤上相對主軸中心處于偏心狀態(tài),其重心偏離機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)軸線,因此需要配置平衡塊,消除夾具在回轉(zhuǎn)時的不平衡現(xiàn)象。平衡塊上開有圓弧槽,便于調(diào)整其位置。

        4 夾具結(jié)構(gòu)示意圖圖

        夾具結(jié)構(gòu)圖見圖5。

        5 定位尺寸和定位誤差的分析與計(jì)算

        5.1 計(jì)算定位尺寸

        (1) 確定定位銷的中心距和尺寸公差endprint

        銷間距的基本尺寸和孔間距的基本尺寸相同

        銷間距的公差為:

        兩定位銷中心距為:(34±0.02)mm

        (2)確定圓柱銷的尺寸及公差

        (3)選取削邊銷尺寸

        1)確定削邊銷尺寸b1和B。參照國標(biāo)《機(jī)床夾具零件及部件》(GB/T2203-91)取

        b1=4mm,B=d-2=8.5-2=6.5mm

        2)確定削邊銷的直徑尺寸及公差

        取a=δLd+δLD=0.1+0.02=0.12mm

        所以d2min=D2min-X2min=8.5-0.11=8.39mm

        削邊銷與孔的配合取h8,其下偏差為-0.022mm,因此其直徑為

        5.2 定位誤差的分析與計(jì)算

        依靠夾具保證的工序尺寸有79.5±0.05mm和9.9±0.20mm,只要計(jì)算79.5±0.05mm和9.9±0.05mm的定位誤差即可。

        (1)79.5±0.05mm的定位誤差

        1)計(jì)算基準(zhǔn)不重合誤差σB。79.5±0.05mm的定位基準(zhǔn)為A面,定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合,故σB=0

        2)計(jì)算基準(zhǔn)位移誤差σY。79.5±0.05mm的定位基準(zhǔn)A面為平面定位,平面定位的位移誤差為0,故σY=0

        要求定位基準(zhǔn)面A的平面度<0.03mm角鐵的垂直度<0.03mm。

        (2) 9.9±0.05mm的定位誤差

        1)計(jì)算基準(zhǔn)不重合誤差σB。9.9±0.15mm的定位基準(zhǔn)為Φ300+0.05mm孔中心,基準(zhǔn)重合,故σB=0;

        2)計(jì)算基準(zhǔn)位移誤差σY。

        轉(zhuǎn)角誤差為:

        加工軸的軸線在大孔中心線的外側(cè),因此

        σY=X1max+2×9.9×tanσβ

        =0.07+2×9.9×0.0018=0.106mm定位誤差為σD=σY=0.106mm

        由于

        所以夾具的定位誤差能夠滿足工件的制造誤差,夾具的定位尺寸基本合理。

        6 小結(jié)

        夾具的設(shè)計(jì)要綜合考慮加工的工藝性和加工成本,選擇合理的加工方法和工裝夾具,能有效提高加工效率。

        參考文獻(xiàn):

        [1]魏康民.機(jī)械加工工藝方案設(shè)計(jì)與實(shí)施[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

        [2]何國旗,何英.機(jī)械制造工程實(shí)踐教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

        [3]魏康民.機(jī)械制造工藝裝備[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,2007.

        [4]機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊委員會.機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊[K].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.endprint

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