基于VC++金屬切削機床主傳動系統(tǒng)優(yōu)化設計（有VC++工程）,基于,vc,金屬,切削,機床,傳動系統(tǒng),優(yōu)化,設計,工程 支承和定位原理 目的 完成本單元的學習,學生應具有如下能力： ●識別應用于夾具的定位和支承的類型 ●說明定位和支承的用法 ●分析簡單零件以及為其選擇最適宜的定位，支承設備 基準 為確保機加工中的精度，工件必須根據(jù)夾具準確定位，這稱為基準。要達到圖紙要求的精度，夾具設計人員必須確保工件的準確定位和嚴格支承。定位元件除準確定位工件外，還應確保夾具易于裝載和拆卸。同時定位元件還應使夾具安全可靠。如果安裝或拆卸工件需很長時間，或者不能準確裝入夾具，那么這樣的夾具就毫無意義。 設計人員必須為工件提供嚴格的支承。如果定位元件設計合適，它們既是支承元件又是定位元件。 定位的基本規(guī)則 限制工件的運動和使其準確定位需要技巧和規(guī)劃，定位元件的安裝絕非想當然，它們必須規(guī)劃到夾具設計中。在夾具的設計過程中，設計人員必須記住以下幾點： 定位元件的布置 可能的話，定位元件應盡可能以工件的以加工表面定位，這確保了工件在夾具中的確切位置和夾具的可再現(xiàn)性。再現(xiàn)性是夾具的一個特征，它總是允許不同工件在其公差范圍內(nèi)進行機加工。 定位元件應布置得盡可能遠，這既可減少定位元件，有可確保定位表面的完全接觸。切削或外界物質(zhì)可能影響到的地方，布置定位元件時應盡量避免這種干擾。如果不行的話，如圖3-1，減少定位面的接觸。 公差 設計夾具時，設計人員應記住工件的公差，總體規(guī)則是夾具的公差應當介于工件公差的20％～50％之間。例如，如果某工件上一個孔必須定位在±0.1mm內(nèi)，那么夾具上孔的公差必須介于±0.02mm～±0.05mm之間，見圖3-2，這對保證工件圖上所需精度是必需的。特別說明的是，當夾具公差靠近20％時，僅僅增加了夾具的制造成本，而對工件的加工質(zhì)量起不了多大作用。同理，公差大于50％便不能保證所需精度。工件加工的準確性是決定設計的單一因素。 定位元件應當適于零件極限尺寸中的任意尺寸，P24，圖3-3，如果以零件的最小尺寸做，其直徑為29.8mm。如果以其最大極限尺寸做，其直徑為30.2mm。介于這兩個尺寸間任何零件都是正確的。如果夾具以設計尺寸30mm做時，介于30mm～30.2mm間的零件雖然正確卻裝不進夾具。為了防止這種情況發(fā)生，夾具必須以零件的最大或最小極限尺寸制造。這種極限尺寸取決于工件如何定位。 自鎖裝置 自鎖裝置是夾具設計人員用于確保零件以正確位置裝入夾具的一種方法。圖3-4A中的工件在尖梢處加工，因此設計人員用一銷釘防止工件的非法安裝。這一銷釘在夾具中起自鎖作用。圖3-4B中工件參照凸緣上一小孔鉆孔，只要在其中的一個孔中置一銷釘，便能確保工件準確裝入夾具。 其他的自鎖裝置也是如此的簡單，如果自鎖裝置較復雜，那么會使其簡單操作復雜化。 冗余定位（過定位）元件 冗余定位元件的使用總是應當避免的。圖3-5中的定位元件就是冗余定位元件的例子。過定位不僅成本更高，而且易產(chǎn)生誤差。 例如：圖3-5A中凸緣同時由凸緣底面和輪轂底定位。因為它們是平行表面，所以其中一個是必需的，另一個應當消除。如果基準面是凸緣底面，如圖3-5B，就不需要輪轂底定位元件。同理，如果輪轂底面為定位基準面，如圖3-5C，那么凸緣定位就不必了。為了糾正這一矛盾，設計人員必須首先要確定哪一個表面是基準，只有那樣定位元件才能確定。 定位的不準確產(chǎn)生于定位位置的不同和夾具于工件間的定位誤差。圖3-6從零件的外邊緣和孔定位產(chǎn)生了如下問題：首先，夾具中的定位銷釘被固定，不能改變其位置以適應每一個零件。其次，零件上孔的定位在其極限范圍中是可變動的。當一工件裝入夾具時，這一夾具以零件的極限尺寸存在，工件可能與夾具不配合。為了減少這種可能性的發(fā)生，孔定位元件可以做得足夠小以致去配合這種變化。如果這樣做，孔定位元件的影響力最小化，這樣的定位元件不實用。為了避免這一問題，設計人員必須指定工件定位依據(jù)的是孔還是外緣，而不能是兩者兼而有之。 運動軸 沒被限制的物體可以在12個方向中的任何方向自由運動。圖3-7中的工件，給其標上空間坐標，其每種運動都有可能發(fā)生。它可以繞軸轉(zhuǎn)動，也可以沿軸向移動。為了便于分析，將軸分別標以“X-X”,“Y-Y”和“Z-Z”。運動從1～12加以標記。 為了準確定位夾具中的工件，這些運動必須限制，這有定位元件和加緊元件完成。 圖3-8中零件的特征說明了限制自由度的原理。將工件置于3支承釘?shù)臋C座上，5個方位的運動便限制了(#2,#5,#1,#4,#12),見圖3-9。支承釘定位元件通過減少接觸面積和使零件高于切屑，減少了誤差的發(fā)生。平面定位元件通過安裝加以運用而不是直接加工成形。因為安裝定位元件時耗時少，且可替換，所以平面元件成本較低，它定位相當于3支承釘定位。 為了限制繞Z-Z軸轉(zhuǎn)動以及平動＃8，見圖3-10，另外多加兩個支承釘定位，為了限制平動＃7，見3-11另用一支承釘。剩下的方位＃9，＃10，11＃由夾具限制。這種3-2-1定位即6點定位原理廣泛運用于矩形工件。 定位工件 工件可能呈各種形狀和尺寸。然而不管其形狀和尺寸如何，準確定位每一個工件。要達到這一目的，設計人員必須了解各種類型的定位元件，以最少的定位元件定位工件。 平面定位 常見的平面定位有三種：固定支承，可調(diào)支承和浮動支承。這些定位元件垂直于工件，支承工件，在機加工過程中，阻止工件變形。 固定支承運用起來最簡單。它們在夾具體中要么機加工，要么通過安裝完成，圖3-12。這類支承通常作為一個定位點，運用于以加工表面。 可調(diào)支承運用于粗糙表面，比如毛胚表面?？烧{(diào)支承分為多種類型，常見類型有螺紋式圖3-13A,彈簧式圖3-13B,助推式圖3-13C。螺紋式最簡單、最經(jīng)濟，同時相對其它類型有更寬的調(diào)節(jié)范圍。可調(diào)支承通常配合一個或多個固定支承元件使工件保持水平。 浮動支承也是可調(diào)支承中的一種，圖3-14，他們通過相互連接的兩接點均衡支承。當其中一個支撐點被壓，另一支承點上升并且始終與工件相接觸，這一特征在粗糙的毛胚表面完全有必要。 當討論運用于工件的設配時，定位元件和支承元件的術語通常是相互混淆的，定位設配通常是指工件側(cè)面，稱為定位件。 選擇支承前，夾具設計人員必須考慮到工件的形狀和表面，以及將要用到的夾緊設備。選擇的支承元件強度必須足夠，以致能抵抗夾緊力和切削力。夾緊元件產(chǎn)生的夾緊力必須落在支承件上，避免工件扭曲或彎曲變形。 內(nèi)孔定位 孔定位是工件準確定位的一種有效方法。一個銷釘限制9個方位的運動，兩個銷釘限制了11個方位的運動?？赡艿脑挘每锥ㄎ蛔鳛橹饕亩ㄎ环绞降故呛侠淼?。 孔定位有多種類型，圖3-15列出了幾種大孔定位方式。當大孔定位工件時，用螺釘和銷釘緊固內(nèi)孔。一般情況下，兩銷釘、螺釘用于夾持工件。當外力較大時，最好用直徑較大的銷釘和螺釘而不是增加它們的數(shù)量。 軸型定位元件比起螺紋元件的準確性，他能承擔一定的壓力，螺紋式元件在夾具體中不允許被拔出時運用較多。 釘型定位元件運用于小孔和夾具的元件對中補償，圖3-16。當銷釘運用于對中時，也應該用到襯套，以致于當它們磨損后可替換。用于工件定位的銷釘末端呈錐形或圓形，圖3-17，這種形狀易于工件的安裝和拆卸。 銷釘用于定位還是對中，其主要的區(qū)別在于承載表面的量。對中銷釘通常有很長一段接觸面積，定位銷釘與工件的接觸長度通常為工件厚度的1/8~1/2。多于這將會使安裝和拆卸操作更加困難。 用于夾具的銷釘還有一種即削邊銷。這種銷通常配合一圓銷來減少工件安裝和拆卸的時間，此時定位要比兩圓銷定位容易的多。定位時圓柱銷用于固定工件，削邊銷限制工件繞圓柱銷的轉(zhuǎn)動，圖3-18。注意到工件繞圓柱銷的轉(zhuǎn)動，由于裝了削邊銷，從而受到了限制。 為了定位的有效性，必須正確布置削邊銷，以限制自由度。圖3-19指明了兩削邊銷是如何定位工件的。注意其中一個是如何限制另一個沒有限制的運動。 夾具設計人員在為工件設計定位元件時，必須認真考慮它們。因為定位元件設計所依據(jù)的精確性和速度兩者都很重要。如圖3-20，一些定位元件比起其他的元件，通常能減少摩擦和夾緊力。 外輪廓定位 在早期的機加工過程中，外輪廓定位是最常見的工件定位方式。外輪廓定位與工件的外輪廓有關，比如軸。下面是最常見的外輪廓定位方法的例子。 座定位元件通過將工件包在一個與其有相同形狀的凹座來定位工件。座是外部輪廓定位中定位最精確的一種定位方法。因為座必須依據(jù)工件的形狀，所以復雜形狀工件所需要的制造成本非常昂貴。最常見的座是用于圓柱體外輪廓的環(huán)座，圖３-21。完全包含工件外輪廓的全座，圖3-22。局部座僅僅包含工件外輪廓的一部分，它是全座的一部分，圖3-23。 V型定位元件主要用于圓形工件，它們能定位末端為圓弧形的工件，而且還能定位圓盤形工件，圖3-24。V形塊常常用于定位軸或帶有圓柱部分的工件，圖3-25相對其他定位元件，V形定位件的一個優(yōu)點便是其對中性特征。使用V形塊時，確保定位件允許定位不同尺寸大小的工件，圖3-26。 固定檔銷用于不能將工件放入座夾具或V形夾具的情況下，如圖3-27。固定檔銷可直接機加工成夾具或通過安裝。 由于機加工定位元件耗時，所以安裝定位元件使用起來顯得更經(jīng)濟。同時我們知道當定位元件磨損時，安裝定位元件可以替換，而不必去制造整個夾具體。 固定檔銷最常見的類型為定位銷，定位銷也可以配合其它的定位設備，如圖3-29中的定位塊。 為了降低成本，開口銷可以代替定位銷。如圖3-30，開口銷也能像定位銷一樣定位。它們不需要絞孔，因此精確度不高。若誤差允許，為了降低時間和成本，也可以用這些定位銷的。 調(diào)整檔銷也可以用于將成本降到最低，圖3-31，因為這類檔塊是可調(diào)整的，因此它們在夾具體上的位置不必嚴格加以限制。 定位工件的一種常見方法是同時應用固定檔銷和調(diào)整檔銷。圖3-32中的夾具說明了當可調(diào)定位元件定位工件雙邊時，固定檔銷是怎樣運用于工件末端的。應用于這個夾具的可調(diào)支承能夠使工件正確定位。由于磨損，調(diào)整是必要的，而且操作起來也相當容易。 調(diào)整型定位元件的另一個優(yōu)點是可以通過用滾花螺釘代替調(diào)整螺釘作為夾緊件，圖3-33。 瞄準定位元件大致使夾具中的零件對中以便加工，圖3-34。瞄準定位有兩種方法：夾具上刻線圖3-34A和開狹槽圖3-34B。這兩種情況下，工件都與標記對齊，然后夾緊和加工。 拆卸器 拆卸器用于將工件從夾具中移出，通常這類夾具如全座或環(huán)座。拆卸器加速了工件從夾具中的拆卸。這減少了拆卸時間，提高了生產(chǎn)效率，圖3-35中的拆卸器是用于夾具常見的兩種類型。 5