《機械制造工藝裝備項目1砂輪架主軸加工工藝裝備》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《機械制造工藝裝備項目1砂輪架主軸加工工藝裝備（97頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、普通高等教育“十二五”國家級規(guī)劃教材,機械制造工藝裝備 (第三版) 主編魏康民 副主編南歡盧文澈 參編徐孝昌李俊民 主審劉金乾,普通高等教育“十二五”國家級規(guī)劃教材,機械制造工藝裝備 (第三版) 主編魏康民 副主編南歡盧文澈 參編徐孝昌李俊民 主審劉金乾,項目1 砂輪架主軸加工工藝裝備,（1）項目要求 確定如圖1.1所示的磨床砂輪架主軸加工工藝裝備。,,（2）項目分析,1）砂輪主軸的結構分析 由圖1.1可知，該主軸的結構具有以下特點： 主軸結構簡單，尺寸均勻，主軸的加工表面絕大部分為回轉表面，非回轉表面也為對稱表面。 主軸負載與動力均采用圓錐表面（
2、兩端圓錐面）傳遞。 主軸緊固采用螺紋聯接，易于實現與支承軸頸的同軸要求。 主軸軸向采用軸肩端面定位，其端面加工易于實現與中心線垂直。 由于砂輪架裝配以及操作空間的限制，其軸向尺寸較大，長徑比L/d1520，屬于細長軸結構。,2）砂輪主軸的技術要求及其分析 主軸的支承軸頸是主軸的裝配基準，它的制造精度直接影響到主軸部件的旋轉精度，故對它提出很高的技術要求。 主軸兩端圓錐面是安裝皮帶輪傳動套以及砂輪的定位表面，其中，心線必須與支承軸頸中心線同軸。 主軸軸向定位面與主軸旋轉中心線不垂直，會引起主軸周期性的軸向竄動，尤其是三片瓦動壓滑動軸承支承的主軸，其定位軸肩面與端面軸承形成
3、滑動推力軸承，承受加工中的軸向磨削力，因此，必須嚴格控制其垂直度要求。,3）磨床砂輪主軸加工工藝過程 經過對主軸結構特點、技術要求的分析，可根據生產批量、設備條件等編制主軸的工藝規(guī)程，編制過程中應著重考慮主要表面（支承軸頸、錐孔、短錐及端面等）和加工比較困難的表面（如深孔）的工藝措施，從而正確地選擇定位基準，合理安排工序。表1.1為圖1.1磨床砂輪架主軸單件小批生產時的工藝過程。,4）砂輪架主軸加工常用的工藝裝備 夾具、刀具、量具及工具的選擇直接影響工件的加工精度、生產率和制造成本，應根據不同情況適當選擇。 夾具刀具量具工具三爪定心卡盤、四爪單動卡盤、花盤、雞心夾頭、頂尖、分度頭、
4、錐堵、心軸等車刀、砂輪、中心鉆、鍵槽銑刀等游標卡尺、千分尺、百分表、光滑極限量規(guī)、比較儀等中心架、跟刀架、刀桿與刀桿夾、靠模裝置等。,任務1.2 基準的概念及工件裝夾方式,（1）基準的概念及分類 基準就是零件上用以確定其他點、線、面位置所依據的那些點、線、面?；鶞矢鶕涔τ貌煌譃樵O計基準與工藝基準。 1)設計基準 圖1.3設計基準示例在零件圖上用以確定零件上其他點、線、面位置的基準稱為設計基準。如圖1.3(a)所示的零件。,圖1.3,2)工藝基準 零件在加工工藝過程中所采用的基準，稱為工藝基準。工藝基準按用途不同，可分為工序基準、定位基準、測量基準及裝配基準。 工序基準
5、 在工序圖上，用以確定本工序被加工表面加工后的尺寸、形狀和位置的基準，稱為工序基準。如圖1.4所示為一工件上鉆孔工序簡圖。,圖1.4,定位基準 加工時，使工件在機床上或夾具中占據一正確位置所依據的基準稱為定位基準。作為定位基準的點、線、面可能是工件上的某些面，也可能是看不見摸不著的中心線、對稱線、對稱面及球心等。 測量基準 零件檢驗時，用以測量已加工表面尺寸形狀及位置的基準稱為測量基準。如圖1.3（c）所示，檢驗尺寸45時，下素線D為測量基準。 裝配基準 裝配時，用以確定零件或部件在產品中相對位置所采用的基準稱為裝配基準。,1)直接找正法 此法是用百分表、劃針或目測在機
6、床上直接找正工件，使其獲得正確位置的一種裝夾方法。 例如，在磨床上磨削一個與外圓表面有同軸度要求的內孔時，加工前將工件裝在四爪單動卡盤上，用百分表直接找正外圓表面，即可獲得工件的正確位置，如圖1.5（a,B）所示。 直接找正法生產效率低，對工人技術水平要求高，一般用于單件小批量生產。,圖1.5,2)劃線找正法 劃線找正法是先在毛坯上按照零件圖劃出中心線、對稱線和各待加工表面的加工線，然后將工件裝在機床上，按照劃好的線找正工件在機床上的裝夾位置，如圖1.5（c）所示。 3)用夾具裝夾 此法是用夾具上的定位元件使工件獲得正確位置的一種方法。如圖1.5(d)所示。,(3)夾具的分類及組成,
7、1)夾具的分類 一般按夾具的應用范圍和所使用的機床來分類。夾具按應用范圍，可分為以下5種基本類型： 通用夾具，專用夾具，可調夾具，組合夾具，隨行夾具。 2)夾具的組成 雖然各類機床夾具的結構不同，但按其各部分的主要功能分析可知，它一般是由定位元件、夾緊裝置、夾具體及其他裝置或元件組成。,,圖1.6,1菱形銷；2螺桿；3螺母；4開口墊圈；5圓柱銷；6支承板；7夾具體； 8鉆模板；9鉆套夾具體,任務 1.3定位原理,工件在夾具中的定位問題是夾具設計中首先要解決的重要問題。 （1）六點定位原理 用適當分布的6個支承點來限制工件的6個自由度，如圖1.8所示。,圖1.8,應用六點
8、定位原理時，應注意以下4個問題： 工件在夾具中定位時，并非在任何情況下都必須限制6個自由度，究竟哪幾個自由度需要限制，主要取決于工件的技術要求、結構尺寸和加工方法等。 一般來說，一個定位支承點只能限制工件一個自由度。 定位支承點限制工件自由度的作用，可以這樣去理解，即定位支承點與工件的定位基準始終保持緊貼接觸。 在分析定位支承點起定位作用時，不考慮力的影響。工件在某一坐標參數方向上的自由度被限制，是指工件在該坐標參數方向上有了確定的位置，而不是指工件在受到使工件脫離支承點的外力時，不能運動。,（2）工件的定位方式及種類 在實際生產中，工件加工時的定位，可能要將其6個自由度全
9、部都限制，也可能只限制其中的一部分，因為只要限制那些影響加工精度的自由度就行了。工件的定位方式有以下4種： 1)完全定位 工件上的6個自由度全部被限制的定位稱為完全定位，如圖1.9所示。,圖1.9,2)不完全定位 工件上6個自由度沒有被全部限制，但能滿足加工需要的定位方式稱為不完全定位。如圖1.10(a)）,1.10(b)）,圖1.10(a,3)欠定位 應該限制的自由度在定位時未被限制的定位稱為欠定位。在實際生產中欠定位是絕對不允許出現的。如圖1.11所示的零件在圓柱上銑鍵槽.,圖1.11,4）過定位 工件的自由度被設置的定位元件重復限制的定位方式，稱為過定位。如圖1.12，1.
10、13（a）所示，。,圖1.12,圖1.13,任務1.4 定位副的選擇和要求,（1）定位元件的基本要求 定位元件作為夾具結構中的重要元件之一，它一般應具備以下基本要求： 1）足夠的精度 2）耐磨性好 3）足夠的強度和剛度 4）良好的結構工藝性 5）便于清除切屑,（2）工件以平面定位 1）固定支承 固定支承有支承釘和支承板兩種形式。,支承釘 如圖1.14所示為標準支承釘結構（GB/T 22261991）。,圖1.14,支承板 如圖1.15所示為標準支承板結構（GB/T 22361991。,,圖1.15,2）可調支承 支承點位置可以調整的支承為可調支承，如圖1.1
11、6所示為3種常用的可調支承。,圖1.16,圖1.17 1工件；2定位元件；3可調支承,圖1.17（b）為利用可調支承加工不同尺寸的相似工件?？烧{支承在一批工件加工前調整一次，在同一批工件加工中保持不變，其作用與固定支承相,3）自位支承 在工件定位過程中，能自動調整位置的支承稱為自位支承（也稱浮動支承）。如圖1.18(a)、(b)所示為兩點式自定位支承。,圖1.18(a,4）輔助支承 生產中，由于工件形狀以及夾緊力、切削力、工件重力等原因可能使工件在定位后還產生變形或定位不穩(wěn)定。為了提高工件的安裝剛性和穩(wěn)定性，通常設置輔助支承。如圖1.19所示，實現預定位。,圖1.19,（3）工件以圓孔定
12、位,工件以圓孔表面作為定位基面時，常用以下定位元件： 1）圓柱定位銷 如圖1.21所示為常用圓柱定位銷結構。當,圖1.21,2）圓柱定位心軸 圓柱定位心軸主要用在車床、銑床、磨床上加工套類和盤類零件。如圖1.22所示為3種常用圓柱心軸的結構形式。,圖1.22,3）小錐度心軸 如圖1.23所示，這種心軸的定心精度較高，可達0.010.02 mm，但軸向位移誤差較大，工件易傾斜，故不宜加工端面。,圖1.23,4）圓錐定位銷 如圖1.24所示為工件以圓孔在圓錐銷上的定位示意圖。它限制了工件的x，y，z 3個自由度，錐銷與圓孔沿孔口接觸，孔口的形狀直接影響接觸情況，從而影響定位精度。,圖
13、1.24,（4）工件以外圓柱面定位 工件以外圓柱面定位時，常用的定位元件有V形塊、半圓套、定位套等。 1)V形塊 V形塊的典型結構 如圖1.25所示為常用V形塊。,圖1.25,圖1.25V形塊的典型結構長、短V形塊是按照V形塊量棒和V形塊定位工作面的接觸長度L與量棒直徑d之比來區(qū)分，即L/d1時為短V形塊，限制工件兩個自由度；L/d1時為長V形塊，限制工件4個自由度。V形塊的結構參數標準V形塊（GB/T 22081991）的結構參數如圖1.26所示。,圖1.26,,V形塊的定位特性 a.V形塊定位的最大優(yōu)點是對中性好 b.V形塊定位的另一個特點是無論定位基準是否經過加工，是完整的圓
14、柱面還是局部的圓弧面，都可采用V形塊定位。 c.V形塊以兩斜面與工件的外圓接觸起定位作用。工件的定位面是外圓柱面，但其定位基準是外圓軸線，即V形塊起定心作用。 d.V形塊的位置是用理論圓來標注。如圖1.27（a）所示的夾具簡圖，要保證V形塊1與定位支承2的相對尺寸hh，以實現定位要求，這時V形塊的高度位置是以與其相切的圓3的軸線來表示的，這個圓稱為V形塊的理論圓。,圖1.27,2)定位套 工件以外圓柱面定位時，也可采用如圖1.28所示的定位套。圖1.28（a）為短定位套，限制工件兩個自由度；圖2.28(b)為長定位套，限制工件4個自由度。定位套結構簡單，容易制造，但是定心精度不高，一般適
15、用精基準定位。長短定位套的區(qū)分與長短V形塊的區(qū)分相同。,3）半圓套 如圖1.29所示兩種結構的半圓套定位裝置，主要用于大型軸類工件及不便軸向裝夾的工件定位。工件定位面精度不低于IT9IT8，上半圓套1起夾緊作用，下半圓套2起定位 作用。,圖1.28,圖1.29,任務1.5 定位誤差的分析計算,在機械加工過程中，產生加工誤差的因素很多，有一項卻是與采用夾具來安裝工件進行加工有關。因為夾具的設計與制造所造成的誤差必然會影響工件的定位精度，從而反映在工件的加工精度上。為了使工藝系統能夠加工出合格的工件，系統中各組成誤差的總和 應不超過加工允差或位置公差G，即G。而 J+G，JD+T-A，從而有：
16、 D+T-A +GG（此式稱為誤差計算不等式） 式中J與夾具有關的加工誤差； G除夾具外與工藝系統其他因素有關的加工誤差； D工件在夾具中定位時產生的定位誤差； T-A夾具在機床上調整安裝時產生的誤差。,在根據經驗或類比法初步確定工件的定位方案后，可假設誤差計算不等式中的3項誤差各占工件公差的1/3。最后可根據實際情況進行調整。如果滿足D1/3G則合格；若D1/3G，表明定位誤差按絕對平均法所分得的允許公差已經超差，此時應按綜合調整法相互調劑，使3項誤差的總和不超過工序公差要求，或采取相應工藝措施解決超差問題。,（1）定位誤差產生的原因 定位誤差是指用調整法進行加工時，由于工件
17、在夾具中定位所引起的一種誤差。定位誤差包括基準不重合誤差和基準位移誤差兩項?，F舉例分析其產生的原因。 1）基準不重合誤差 因定位基準與工序基準不重合而引起的定位誤差，稱為基準不重合誤差，以B表示。如圖1.30所示。,圖1.30,2）基準位移誤差Y 對于有些定位方式來說，即使基準重合，也會產生另一種形式的定位誤差，即由于定位基準本身發(fā)生位移而引起的基準位移誤差。 工件在夾具中定位時，由于定位副制造不準確及最小配合間隙的影響，定位基準本身在加工尺寸方向上會產生一定的位移量，從而導致各個工件的位置不一致，造成加工誤差，把這種誤差稱為基準位移誤差，以Y表示。,用圓柱定位銷、圓柱心軸中心定位（見
18、圖1.31），由于間隙的影響，會使工件的中心發(fā)生偏移，其偏移量即為最大配合間隙，即Y=Xmax=DdXmin,圖1.31,以平面定位 由于工件定位面與定位元件工作面以平面接觸時，兩者的位置不會發(fā)生相對變化，因此認為其基準位移誤差為零，即Y=0 工件以外圓柱定位 用定位套定位外圓的定位誤差，其分析計算與用圓柱心軸定位圓孔的定位誤差計算完全相同。用V形塊定位，如圖1.32所示。,由于一批工件外圓直徑尺寸的變化引起定位基準相對定位元件發(fā)生位置變化，從而產生垂直方向的基準位移誤差，即Y=OO1=d2 sin2,圖1.32,通過以上分析，可歸納如下幾點結論： 工件在夾具中定位時，不僅要限制工件的
19、自由度，使工件在加工尺寸方向上有確定的位置，而且還必須盡量設法減少定位誤差，保證有足夠的定位精度。 一批工件在夾具中定位時產生定位誤差的原因有兩個：一是由于定位基準與工序基準不重合，引起一批工件的工序基準相對定位基準產生了位置變化，即存在基準不重合誤差B；二是由于定位副制造不準確，引起一批工件的定位基準相對定位元件發(fā)生了位置變化，即存在基準位移誤差Y。 工件以平面定位時，由于定位基準面的形狀誤差（如定位基準面的平行度誤差、兩基準面間的垂直度誤差等），也會引起基準位移誤差，但誤差值一般較小，可忽略不計。即工件以平面定位時，一般只考慮基準不重合誤差，而忽略基準位移誤差，即Y0。,分析計算定
20、位誤差時應注意的問題： a.由以上分析可知，工序基準相對于被加工表面在加工尺寸方向上所產生的最大位移量，便是定位誤差。 b.某一工序的定位方案可以對本工序所有加工精度參數產生不同的定位誤差，因此應對所有精度參數逐個分析計算其定位誤差。 c.定位誤差主要發(fā)生在采用夾具裝夾工件，并按調整法保證加工精度的情況下。 d.分析計算得出的定位誤差值是指加工一批工件時可能產生的最大定位誤差值，它是一個界限值，而不是指某一工件精度參數的定位誤差具體數值。,（2）定位誤差的計算 定位誤差由基準不重合誤差B和基準位移誤差Y組成。 當B=0，Y0時，產生定位誤差的原因是基準位移，故 D=Y（1.
21、3）式中D定位誤差。 當B0，Y=0時，產生定位誤差的原因是基準不重合，故D=B（1.4） 當B0，Y0時，如果工序基準不在定位基面上，則D=YB如果工序基準在定位基面上，則D=YB“”“”號的判定方法是：當定位基面變化時，分析工序基準隨之變化所引起Y和B變動方向是相同還是相反。兩者相同時為“”號，二者相反時為“”號。,(3)組合面定位,實際生產中，常用幾個定位元件組合起來同時定位工件的幾個定位面，以達到定位要求，這就是組合面定位?，F以生產中最常用的“一面兩孔”定位方式作一簡單介紹。 “一面兩孔”定位方式常用在成批及大量生產中加工箱體、杠桿、蓋板等零件，是以工件的一個平面和兩個孔構成組
22、合面定位。工件上的兩個孔可以是其結構上原有的，也可為滿足工藝上需要而專門加工的定位孔。采用“一面兩孔”定位后，可使工件在加工過程中基準統一大大減少了夾具結構的多樣性，有利于夾具的設計和制造。 在實際生產中，可采用下列方法消除過定位。,1）以兩個圓柱銷及平面支承 這種方法是減小定位銷2的直徑，使其減小到能夠補償孔心距及銷心距誤差的最大值，從而使x不出現重復限制。如圖1.36所示，假定工件上圓孔1與夾具上定位銷2的中心重合，這時第1孔的裝入條件為d1max=D1min-X1min式中d1max第1定位銷的最大直徑；D1min第1定位孔的最小直徑；X1min第1定位副的最小間隙。,圖1.36,
23、2）以一圓柱銷和一削邊銷及平面支承定位 這種方法不縮小定位銷的直徑，而采用定位銷“削邊”的方法也能增大連心線方向的間隙。這樣在連心線的方向上，仍起到縮小定位銷直徑的作用，使中心距誤差得到補償。,但在垂直于連心線的方向上，定位銷2的直徑并未減小，故工件的轉角誤差沒有增大，提高了定位精度。為了保證削邊銷的強度，一般多采用菱形結構，故又稱為菱形銷。常用削邊銷的結構如圖1.37所示。,圖1.37,3）削邊銷尺寸的確定 如圖1.38所示，削邊銷剩余圓柱部分的最大直徑為 d2max=D2min-X2min AE和CF應能補償LD，Ld，則AE=CF=a=LD+Ld+X2min2-X1min2
24、 在實際工作中，補償值一般計算后，經過分析，再進行調整，即a=LD+Ld（1.9） 補償值確定后，便可根據圖2.34計算削邊銷的尺寸。 當采用修圓削邊銷時，以b取代b1。b，b1，B的尺寸可根據表1.4選取。,菱形銷的結構尺寸已標準化，選用時可參照國家標準機床夾具零件及部件（GB/T 220391）。,圖1.38,4）削邊銷定位誤差的計算 基準不重合誤差B 與前面講的計算方法相同。 基準位移誤差Y 定位基準的位移方式有兩種：如圖1.39（a）所示為兩定位副的間隙同方向時定位基準的兩個極限位置，最上位置O1O2，最下位置O1O2;如圖1.39(b)所示為兩定位副的間隙反方向時定位基準
25、的兩個極限位置為O1O2與O1O2。圖中，O1O2=X1max為第1定位副的最大間隙，O2O2=X2max為第2定位副的最大間隙，根據圖1.39可推導出,的計算公式。 在計算某一加工尺寸的基準位移誤差時，要考慮加工尺寸的方向和位置。計算時，可參考表1.5。,,圖1.39,任務1.6 夾緊裝置的設計,機械加工過程中，為保持工件定位時所確定的正確加工位置，需要采用一定的機構將工件壓緊夾牢，夾具上這種用來把工件壓緊夾牢的機構稱為夾緊裝置。 （1）夾緊裝置的組成 如圖1.47所示，夾緊裝置主要由以下3個部分組成： 1）力源裝置 2）中間傳動機構,圖1.47,3）夾緊元件 夾緊元件是夾緊
26、裝置的最終執(zhí)行元件，它與工件直接接觸，把工件夾緊。 （2）夾緊裝置的基本要求 夾緊過程中，不能改變工件定位后所占據的正確位置。 夾緊力的大小要適當，既要保證工件在整個加工過程中位置穩(wěn)定不變，又要保證工件不產生明顯的變形或損傷工件表面。 工藝性要好，夾緊裝置的結構力求簡單，便于制造、調整和維修。 夾緊裝置的操作應當方便，夾緊迅速，安全省力。,（3）夾緊力的確定 夾緊裝置設計的基本問題主要是合理確定夾緊力，而力有三要素：方向、大小和作用點，確定夾緊力就要確定夾緊力的方向、作用點和大小。確定時，應根據工件的結構特點、加工要求，并結合工件加工中的受力狀況及定位元件的結構和布置方式等綜合考慮
27、。 1）夾緊力方向的確定 夾緊力的方向應垂直于主要定位基準面。主要定位基準面的面積較大，限制的自由度較多，夾緊力的方向垂直于該面容易保持裝夾穩(wěn)固，從而有利于保證工序的精度要求。如圖1.48所示.,圖1.48,夾緊力的方向應盡量與切削力、工件重力方向同向，這樣可減小所需夾緊力。如圖1.49所示。 夾緊力的方向應盡量與工件剛度最大的方向相一致，以減小工件變形。如薄壁套筒工件，它的軸向剛度比徑向剛度大，用軸向夾緊工件，不易產生變形。,2）夾緊力作用點的確定 夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內，以保證工件已獲得的定位位置不變。如圖1.50所示。,圖1.49,圖1.50,夾緊力的作用點應
28、落在工件剛性最好的部位，以減小工件的夾緊變形。圖1.51。 夾緊力作用點應盡量靠近被加工表面，以減小對工件造成的翻轉力矩。必要時應在工件剛度差的部位增加輔助支承和輔助夾緊，以減小切削過程中的振動和變形。如圖1.52所示。,圖1.51,圖1.52,3）夾緊力大小的估算 在加工過程中，工件受到切削力、離心力、慣性力及重力的作用，從理論上講夾緊力應與上述各力(矩)相平衡。實際上，夾緊力的大小還與工藝系統的剛性、夾緊機構的傳遞效率有關，而且切削力的大小在加工過程中也是經常變化的,因此夾緊力的計算是一個很復雜的問題，通常只進行粗略估算。 首先，假設系統為剛性系統，切削過程處于穩(wěn)定狀態(tài)。在
29、這些假設條件下，根據切削原理公式或切削力計算圖表求出切削力。然后找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力學原理估算此狀態(tài)下所需的夾緊力。為保證夾緊可靠，還需乘以安全系數才得實際需要的夾緊力，即FJ=KFj 式中FJ實際需要的夾緊力； K 安全系數，一般取K=1.53，粗加工取大值，精加工取小值； Fj在最不利的條件下由靜力平衡計算出的夾緊力。,(4)基本夾緊機構 夾具中常用夾緊機構有斜楔夾緊機構、螺旋夾緊機構和圓偏心夾緊機構等。 1)斜楔夾緊機構 利用斜面直接或間接夾緊工件的機構稱為斜楔夾緊機構。如圖1.54所示為幾種斜楔夾緊機構的應用實例。圖1.54。,圖1.54,斜楔夾緊力的計
30、算 斜楔受作用力FQ以后產生的夾緊力FJ，可按斜楔受力的平衡條件求出（圖1.55）。根據靜力學平衡條件,得斜楔夾緊力的近似計算公式為 FJ=FQ/（tan（+2） ,圖1.55,斜楔夾緊機構的自鎖條件 斜楔在外力去除后，斜楔受力情況如圖1.55（b）所示。欲使斜楔具有自鎖性能，必須有斜楔的升角小于斜楔與工件、斜楔與夾具體之間的摩擦角之和。,斜楔夾緊機構的特點 A.夾緊力增大倍數等于夾緊行程的縮小倍數 B.改變了原始作用力的方向 斜楔夾緊機構的這一特征，由圖1.54中可明顯看出。 斜楔升角的選擇 根據自鎖條件和對增力比與夾緊行程的綜合考慮，手動夾緊機構應選較小值
31、，一般取=68。自鎖的機動夾緊機構中，取12，或采用雙升角斜楔（見圖1.54(b)），以獲得行程、增力、自鎖的良好效果。起始用大升角1，快速趨近工件；最終夾緊時，用小升角2使夾緊裝置得到可靠的自鎖性和輸出較大的夾緊力。不需要自鎖的機動夾緊，常取=1530。,2)螺旋夾緊機構 由螺釘、螺母、墊圈及壓板等元件組成的夾緊機構，稱為螺旋夾緊機構。 單個螺旋夾緊機構 直接用螺釘、螺母夾緊工件的機構，稱為單個螺旋夾緊機構,如圖1.56所示。,圖1.56,螺旋壓板夾緊機構 螺旋壓板夾緊機構是結構形式變化最多的夾緊機構，也是應用最廣的夾緊機構。如圖1.57所示為常用的5種典型結構。,圖1.57
32、,為迅速夾緊工件減少輔助時間，可采用各種快速的螺旋夾緊機構。如圖1.58所示。,圖1.58,3)偏心夾緊機構 用偏心件直接或間接夾緊工件的機構稱為偏心夾緊機構。偏心件有圓偏心和曲線偏心兩種類型。圓偏心因結構簡單，制造容易，在夾具中應用較多。如圖1.59所示為常見的幾種圓偏心夾緊機 構。偏心夾緊機構的工作原理如圖1.60。,圖1.59,此基圓（圖中的虛線圓）的直徑為D-2e。如果手柄裝在上半部，則就用下半部的弧形楔來工作，由于回轉中心O至圓偏心輪工作面上各點的距離不相等，沿順時針方向扳動手柄時，相當于此弧形楔楔緊在轉軸和被壓表面之間而產生夾緊作用。圖1.60（b）為弧形楔展開圖。 圓偏心輪與
33、斜楔相比，其工作面上各點的升角x不是一個常數，它隨著回轉角x的改變發(fā)生很大變化。,圖1.60,圓偏心輪的自鎖條件 由于圓偏心輪夾緊工件的實質是弧形楔夾緊工件。自鎖時，圓偏心外徑與偏心距的關系式為2eDf當f=0.10時，De20。 當f=0.15時，De14。 De比值稱為偏心特性或偏心率。按上述兩種偏心率制造的圓偏心輪，當它們的外徑相等時，偏心率為14的有較大的偏心距，因而夾緊行程較大，有較好的使用性能。在實際應用中，多采用摩擦系數為0.15，偏心率為14的圓偏心夾緊機構。,圓偏心輪夾緊機構的應用 圓偏心輪夾緊機構結構簡單，夾緊動作迅速，使用方便，但增力比和夾緊行程都較小，結構抗
34、振性能差，自鎖可靠性差。適用于所需夾緊行程及切削負荷小且平穩(wěn)、工件不大的手動夾緊夾具中，如鉆床夾具。 上述介紹的斜楔、螺旋和圓偏心輪3種基本夾緊機構都是利用斜面原理增力。螺旋夾緊機構增力系數最大，在同值的原始作用力FQ和正常尺寸比例情況下，其增力比ip比圓偏心夾緊機構大67倍，比斜楔夾緊機構大20倍。在使用性能方面，螺旋夾緊機構不受夾緊行程的限制，夾緊可靠，但夾緊工件費時。圓偏心輪夾緊機構則相反，夾緊迅速但夾緊行程小，自鎖性能差。這兩種夾緊方式一般多用于要求自鎖的手動夾緊機構。斜楔夾緊機構則很少單獨使用，常與其他元件組合成為增力機構。,（5）其他夾緊機構 1)聯動夾緊機構 在夾緊結
35、構設計中，有時需要對一個工件上的幾個點或對多個工件同時進行夾緊，此時，為了減少工件裝夾時間，簡化機構，通常采用各種聯動夾緊機構。圖1.61（a）為對向側夾緊聯動夾緊機構。圖1.61（b）為雙向浮動四點聯動夾緊機構。,圖1.61,多件聯動夾緊機構 多件聯動夾緊機構多用于夾緊中、小型工件，它只需操作一個手柄，可同時夾緊若干個工件，是提高生產效率的有效措施。圖1.62 。,圖1.62,2）定心夾緊機構 當加工尺寸的工序基準是中心要素(軸線、中心平面等)時，為為使基準重合以減少定位誤差，可采用定心夾緊機構。 定心夾緊機構的工作原理 同時實現對工件定心定位和夾緊兩個作用的機構稱為定心夾緊機構。
36、如圖1.64(a)所示的三爪自定心卡盤。又如圖1.64(b)所示的對中夾緊機構。,圖1.64,等速移動原理工作的定心夾緊機構 如圖1.65所示為按等速移動原理工作的螺旋式定心夾緊機構。,圖1.65,以均勻彈性變形原理工作的定心夾緊機構 A.彈性筒夾定心夾緊機構 如圖1.66（a）所示為用于外圓柱面定位的彈簧夾頭。旋轉螺母4時，錐套3內錐面迫使彈性筒夾2上的簧瓣向心收縮，從而將工件定心夾緊。圖1.66（b）是用于工件以內孔為定位基面的彈簧心軸。,圖1.66,B.膜片卡盤定心夾緊機構 如圖1.67所示工件以大端面和外圓為定位基面，在10個等高支柱6和膜片2的10個夾爪上定位。膜片卡盤
37、定心夾緊機構具有剛性、工藝性、通用性好、定心精度高（一般可達0.01 mm以內），操作方便迅速等特點。但它的夾緊力較小，故常用于磨削或有色金屬件車削加工的精加工。,圖1.67,C.液性塑料定心夾緊結構 如圖1.68所示為液性塑料定心機構的兩種結構。,圖1.68,6）夾具的動力裝置 現代高效夾具大多采用夾具動力裝置，如氣動、液壓、電磁及真空裝置等。其中，應用最廣泛的是氣壓裝置和液壓裝置。 1）氣壓裝置 典型的氣壓傳動系統 氣壓裝置主要包括3個部分：汽缸、輔助裝置和管路。如圖1.69所示為氣動夾緊裝置系統圖。其中，所用的霧化器2、減壓閥3、止回閥4、分配閥5、調速閥6、壓力表7、汽
38、缸8各組成元件的結構尺寸，都已經標準化。設計時，可查閱有關資料和手冊。 氣壓裝置的特點 氣壓裝置以壓縮空氣為力源應用比較廣泛，與液壓裝置比較有以下優(yōu)點： a.動作迅速，反應快。,圖1.69,c.空氣黏度小，在管路中的損失較少，便于集中供應和遠距離輸送，易于集中操縱或程序控制等。 d.空氣可就地取材，容易保持清潔，管路不容易堵塞，也不會污染環(huán)境，具有維護簡單，使用安全、可靠、方便等特點。,其主要缺點是空氣壓縮性大，夾具的剛度和穩(wěn)定性差；在產生相同原始作用力的條件下，因工作壓力低，其動力裝置的結構尺寸大。此外，還有較大的排氣噪聲。 2）液壓裝置 液壓裝置是用高壓油產生動力，工作
39、原理及結構與氣壓裝置相似。其共同的優(yōu)點是：操作簡單省力、動作迅速，使輔助時間大為減少。與氣壓裝置相比，液壓裝置有以下特點： 液壓油油壓高、傳動力大，在產生同樣原始作用力的情況下，液壓缸的結構尺寸比氣壓的小許多倍。 油液的不可壓縮性使夾緊剛度高，工作平穩(wěn)、可靠。 液壓傳動噪聲小，勞動條件比氣壓的好。 但是，油壓高容易漏油，要求液壓元件的材質和制造精度高，故而夾具成本較高。,3）氣液增壓裝置 為了綜合利用氣壓和液壓傳動的優(yōu)點，在不需要增設液壓裝置的條件下，可在非液壓機床上采用氣液聯動的增壓裝置，它具有如下的特點： 其油壓可達9.819.6 MPa，不需要增加機械增力機構就能
40、產生很大的夾緊力，使夾具結構簡化、傳動效率提高和制造成本降低。 氣液增壓裝置已被制成通用部件，可以各種方式靈活、方便地與夾具組合使用。 4）電動裝置 電動裝置是以電動機帶動夾具中的夾緊機構，對工件進行夾緊的一種方式，最常用的是電動卡盤，它的特點是：傳動平穩(wěn)，無噪聲，具有普通三爪自定心卡盤的通用性；與氣動卡盤相比，可省去汽缸和氣動附件，但要有供夾緊用的電動機；夾緊力較氣動的要小。,任務 1.7通用夾具,（1）三爪定心卡盤 三爪定心卡盤是車床最常用的附件，它的結構如圖1.70所示。,圖1.70,（2）四爪單動卡盤 四爪單動卡盤也是車床常用的附件，它的結構如圖1.71所示。四爪單
41、動卡盤的4個爪分別通過轉動螺桿而實現單動。根據加工的要求，利用劃針盤校正后，安裝精度比三爪定心卡盤高，四爪單動卡盤的夾緊力大，適用于夾持較大的圓柱形形工件。但找正比較費時，生產率低，常用于單件、小批量生產。當加工精度要求達到0.01 mm時，還可用百分表找正。四爪單動卡盤安裝按劃線找正工件.,圖1.71,（3）頂尖 對于較長的或必須經過多次裝夾才能加工好的工件，如細長軸、長絲杠等的車削，或工序較多、在車削還要銑削或磨削的工件，為了保證每次裝夾時的安裝精度（如同軸度要求），兩頂尖安裝工件方便，不需找正，安裝精度高。常用的頂尖有死頂尖和活頂尖兩種，如圖1.72所示。,圖1.72,（4）心軸
42、 盤套類零件其外圓、內孔往往有同軸度要求，與端面有垂直度要求，最好保證這些形位公差的加工方法就是采用一次裝夾中全部加工完，但在實際生產中往往難以做到。此時，一般先加工出內孔，以內孔為定位基準，將零件安裝在芯軸上，再把芯軸安裝在前后頂尖之間來加工外圓和端面，一般也能保證外圓軸線和內孔軸線的同軸度要求。圓柱芯軸是以其外圓柱面定芯、端面壓緊來裝夾工件的（見圖1.74），芯軸與工件孔一般用H7/h6，H7/g6的間隙配合，因此工件能很方便地套在芯軸上。為了消除間隙，提高芯軸定位精度，芯軸做成錐體，但錐度要很小，否則工件在芯軸上會產生歪斜（見圖1.75（a））。芯軸常用的錐度為C=1/5 0001/1
43、000，定位時工件楔緊在芯軸上，楔緊后孔會產生彈性變形（見圖1.75（b）），從而使工件不致傾斜。,圖1.74,圖1.75,（5）花盤 在車削形狀不規(guī)則或形狀復雜的工件時，三爪、四爪卡盤或頂尖都無法裝夾，必須用花盤進行裝夾。 花盤是安裝在車床主軸上的一個大圓盤，盤面上有許多長短不等的徑向導槽，使用時配以角鐵、壓塊、螺栓、螺母、墊塊和平衡鐵等，可將工件裝夾在盤面上，如圖1.76所示。也可以把輔助支撐角鐵（彎板）用螺栓牢固夾持在花盤上，工件則安裝在彎板上。如圖1.77所示為加工一軸承座端面和內孔時在花盤上裝夾的情況。,圖1.76,圖1.77,任務 1.8車刀,（1）常用車刀的種類 車刀
44、按結構形式，可分為焊接車刀、整體車刀和機夾式車刀3類，如圖1.78所示。 圖1.78車刀按結構形式分類焊接式車刀是將一定形狀的硬質合金刀片用黃銅、紫銅或其他特制的焊料焊接在刀桿的刀槽內制成的。,圖1.78,車刀按照用途不同，可分為以下8類（見圖1.79）,圖1.79,1，2成形車刀；3，15車槽、切斷刀；490左切外圓車刀；5直頭車刀; 6，11彎頭車刀；7，990偏刀； 8，14螺紋車刀;10端面車刀；12，13內孔車刀,（2）常用車刀 常用焊接車刀用于外表面的車刀共有11種，用于內表面的車刀共有6種。常用焊接車刀的結構如圖1.80所示,圖1.80,機械夾固式可轉位車刀夾緊機構。夾緊
45、形式有杠桿式、楔塊式、螺紋偏心式、壓孔式、上壓式及拉墊式等。 1）杠桿式夾緊機構 如圖1.81所示，擰緊壓緊螺釘5，杠桿1擺動，刀片壓緊在兩個定位面上，將刀片夾緊。刀墊2通過彈簧套8定位，調節(jié)螺釘7調整彈簧6的彈力。,圖1.81,2）楔塊式夾緊機構 如圖1.82所示，擰緊螺釘4，楔塊5推動刀片3緊靠在圓柱銷2上，將刀片夾緊。,圖1.82,3）螺紋偏心式夾緊機構 如圖1.83所示，利用螺紋偏心銷1上部的偏心心軸將刀片夾緊。,圖1.83,如圖1.84所示。擰緊沉頭螺釘2，利用螺釘斜面將刀片夾緊。,圖1.84,如圖1.85所示。擰緊螺釘5，壓板6將刀片夾緊。,圖1.85,6）拉墊
46、式夾緊機構 如圖1.86所示。擰緊螺釘3，使拉墊1移動，拉墊1上的圓銷將刀片夾緊。 刀桿材料用強度較高的鋼材制造，經熱處理硬度HRC50。不重磨硬質合金刀片尺寸可參見機械加工工藝裝備設計手冊。,圖1.86,(3)成形車刀 1)成形車刀的種類與用途 成形車刀主要用于車床加工各類回轉體零件的內、外成形面，在模具零件加工中應用很廣。成形車刀是根據工件的廓形設計的。 成形車刀按刀體形狀和結構不同分以下3種類型 （見圖1.87）,圖1.87,2)成形車刀的前角和后角形成 成形車刀的前角、后角形成、標注和變化規(guī)律均不同于普通車刀。為了便于測量、制造和重磨成形車刀的角度，規(guī)定前角和后角在假定
47、工作平面中表示。 棱體成形車刀 如圖1.88所示，棱體成形車刀的底面與燕尾榫基面KK垂直，后面A與KK平行，前面A與底面夾角為（f+f）。,圖1.88,如圖1.89所示，在切削時，將距工件中心最近的切削刃1安裝在工件中心位置上，在假定工作平面內將后面A裝斜形成側后角f，同時形成了側前角f。側后角f與側前角f定義為成形車刀的前角和后角。,圖1.89,圓形成形車刀 如圖1.90所示，制造時將圓形成形車刀磨出容屑缺口，并使前面低于刀具中心h距離，h應為h=R sin(f+f)式中R圓形成形車刀廓形的最大半徑。,如圖1.91所示，在切削時，將距工件中心最近的切削刃1安裝在工件中心位置上，并
48、將刀具中心O裝高于工件中心H，裝高量H為H=R sin f圖1.90圓形成形車刀的前角和后角圖1.91圓形成形車刀工作時的前角和后角圓形成形車刀是通過上述制造和裝刀后形成了側前角f和側后角f的。,圖1.90,圖1.91,（4）車淬硬工件車刀 在大型模具中，有不少尺寸大而形狀復雜的零件。這種零件熱處理后的變形量較大，磨削加工有困難，因此，可用硬質合金車刀在車床上對淬硬后的零件進行車削加工。 刀具角度必須根據工件材料和硬度、刀具材料和切削條件來正確選擇，可參考機械加工工藝裝備設計手冊列出的連續(xù)切削時刀具角度。 加工淬硬金屬工件時，應注意的切削條件如下： 1）切削深度 車削淬硬金
49、屬工件，由于工件硬切削抗力比較大，切削深度受到機床等的剛度限制，一般切削深度都小于3 mm。但切削深度過小則會加快刀具的磨損，以大于0.1 mm為宜。 2）進給量 進給量的選擇主要是以刀具和機床能承受的切削力為準。精加工時，考慮到加工表面粗糙度不宜太大。 3）切削速度 加工淬硬件，一般切削速度不宜過高，只要切削速度稍微偏高，刀具耐用度即顯著下降。選擇車削淬硬件切削速度時可參考機械加工工藝裝備設計手冊。,（5）中心鉆 用頂尖安裝工件，必須先在工件的端面用中心鉆在車床或專用機床上鉆出中心孔，如圖1.92（a）所示。 帶有120保護錐面的中心孔為雙錐面中心孔，如圖1.92（b
50、）所示，主要目的是為了防止60的錐面被碰傷而不能與頂尖緊密接觸；另外,也便于工件裝夾在頂尖上后進一步加工工件的端面。,圖1.92,任務1.9 車削用工具,車床主要加工零件的內外圓柱面、圓錐面、內孔和螺紋，對于形狀較復雜的旋轉體零件，通常采用成形車削。車削零件時，一般采用中心孔定位，符合基準重合原則，加工時能達到較高的相互位置精度。 車削用工具主要為刀桿與刀桿夾，車零件的內外圓柱面、圓錐面、螺紋及退刀工具、仿形車削的靠模裝置。 （1）刀桿與刀桿夾 1）刀桿 彈性刀桿 如圖1.93所示結構。尺寸和規(guī)格可查閱有關資料。 多用刀桿 如圖1.94所示為多用刀桿結構。其尺寸和規(guī)
51、格可查閱有關資料。,圖1.93,圖1.94,彈性轉動刀桿 如圖1.95所示，其尺寸和規(guī)格可查閱有關資料。 2）刀桿夾 圖1.95彈性轉動刀桿 方刀桿夾 如圖1.96所示，其尺寸和規(guī)格可查閱有關資料。 圓刀桿夾,圖1.95,圖1.96,如圖1.97所示，其尺寸和規(guī)格可查閱有關資料。 莫氏錐柄工具用夾持器 如圖1.98所示，其尺寸和規(guī)格可查閱有關資料。,圖1.97,圖1.98,（2）車錐度工具 產品中常有帶錐度的孔或外圓的零件，如模具中可卸式導柱、導套、注塑模澆口及塑壓模套筒等。 如圖1.99所示為導柱式靠模車錐度工具。,圖1.99,車錐度工具時，切削運動由以下
52、3部分組成： 床鞍作走刀運動。 拆除中滑板絲杠使中滑板6能自由地滑動，固定在中滑板上的滑塊4嵌在導軌式靠模2的槽內作斜向運動。 轉直小滑板作進給運動，調節(jié)吃刀量。,（3）車型面工具 具有特殊型面的模具型芯、型腔、沖模的球面模柄、球面墊圈等類型工件的車削加工，屬于特型面車削。可根據工件特點、質量要求及批量大小，采用雙手控制、樣板刀、組合刀具和靠模裝置、專用工夾具等各種方法加工。使用靠模裝置或專用工、夾具的優(yōu)點是加工質量易于保證，生產效率高。,1）靠板靠模 如圖1.100所示為車外型面靠模裝置，靠模板2由托腳固定安裝在車床床身上?？磕０迳嫌星€溝槽，槽的形狀尺寸與工件型面曲線形
53、狀和尺寸相同。中滑板上安裝接長板的端部，并與靠模板上曲線溝槽配合，用這種方法時，必須拆除中滑板絲杠。,圖1.100,2）尾座靠模 如圖1.101所示為一種擺動式車外型面尾座靠模裝置。加工時，把一個與工件形狀要求相反的靠模6裝夾在尾座7的錐孔內，或安裝在床面上專制的夾具上，使靠模中心和車床主軸回轉中心一致。工具體11安裝在車床刀架12上，由擺桿5、銷軸4及彈簧10組成。車刀1固定在擺桿的方孔中。調整螺釘3，使緊固在擺桿另一端的滾珠8借彈簧10壓力緊貼在靠模6表面。,車削時，床鞍作縱向走刀，滾輪沿靠模曲線運動，車刀通過銷軸、彈簧作相應擺動，車出成形曲面。需注意：擺桿上裝支承軸9的孔與裝銷軸4的
54、孔間距應等于裝銷軸4的孔與裝車刀1的孔距。車刀的伸出長度應與滾輪的伸出長度相等，以免造成工件的形狀誤差。,圖1.101,當車削長度為直徑20倍以上的細長軸時，由于其剛性差，加工過程中容易產生振動、讓刀等現象，工件出現兩頭細中間粗的腰鼓形，因此，應采用跟刀架或中心架作為附加支承。 跟刀架主要用于車削細長的光軸，它裝在車床刀架的大拖板上，與整個刀架一起移動。車削時，在工件右端頭上先車出一段外圓，然后使支承與其接觸，并調整至松緊適宜。工作時支承處要加油潤滑，如圖1.102所示。中心架主要用以車削有臺階或需調頭車削的細長軸，中心架是固定在床身導軌上的，如圖1.103所示。,圖1.102,圖1.103,
機械制造工藝裝備項目1砂輪架主軸加工工藝裝備
