基于VC++金屬切削機床主傳動系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計（有VC++工程）

基于VC++金屬切削機床主傳動系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計（有VC++工程）,基于,vc,金屬,切削,機床,傳動系統(tǒng),優(yōu)化,設(shè)計,工程 支承和定位原理 目的 完成本單元的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)具有如下能力： ●識別應(yīng)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(shè)備 基準(zhǔn) 為確保機加工中的精度，工件必須根據(jù)夾具準(zhǔn)確定位，這稱為基準(zhǔn)。要達(dá)到圖紙要求的精度，夾具設(shè)計人員必須確保工件的準(zhǔn)確定位和嚴(yán)格支承。定位元件除準(zhǔn)確定位工件外，還應(yīng)確保夾具易于裝載和拆卸。同時定位元件還應(yīng)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(zhǔn)確裝入夾具，那么這樣的夾具就毫無意義。 設(shè)計人員必須為工件提供嚴(yán)格的支承。如果定位元件設(shè)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(zhǔn)確定位需要技巧和規(guī)劃，定位元件的安裝絕非想當(dāng)然，它們必須規(guī)劃到夾具設(shè)計中。在夾具的設(shè)計過程中，設(shè)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(yīng)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(yīng)布置得盡可能遠(yuǎn)，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(yīng)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(shè)計夾具時，設(shè)計人員應(yīng)記住工件的公差，總體規(guī)則是夾具的公差應(yīng)當(dāng)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(dāng)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(zhǔn)確性是決定設(shè)計的單一因素。 定位元件應(yīng)當(dāng)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(shè)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(shè)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(shè)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(zhǔn)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(fù)雜，那么會使其簡單操作復(fù)雜化。 冗余定位（過定位）元件 冗余定位元件的使用總是應(yīng)當(dāng)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(yīng)當(dāng)消除。如果基準(zhǔn)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(zhǔn)面，如圖3-5C，那么凸緣定位就不必了。為了糾正這一矛盾，設(shè)計人員必須首先要確定哪一個表面是基準(zhǔn)，只有那樣定位元件才能確定。 定位的不準(zhǔn)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(yīng)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(dāng)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(shè)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(biāo)上空間坐標(biāo)，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(biāo)以“X-X”,“Y-Y”和“Z-Z”。運動從1～12加以標(biāo)記。 為了準(zhǔn)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(dāng)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(zhǔn)確定位每一個工件。要達(dá)到這一目的，設(shè)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?？烧{(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(dāng)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(dāng)討論運用于工件的設(shè)配時，定位元件和支承元件的術(shù)語通常是相互混淆的，定位設(shè)配通常是指工件側(cè)面，稱為定位件。 選擇支承前，夾具設(shè)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(shè)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(zhǔn)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?，用孔定位作為主要的定位方式倒是合理的。 孔定位有多種類型，圖3-15列出了幾種大孔定位方式。當(dāng)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(dāng)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(zhǔn)確性，他能承擔(dān)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(dāng)銷釘運用于對中時，也應(yīng)該用到襯套，以致于當(dāng)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(shè)計人員在為工件設(shè)計定位元件時，必須認(rèn)真考慮它們。因為定位元件設(shè)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(guān)，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(fù)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(dāng)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(shè)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(yán)格加以限制。 定位工件的一種常見方法是同時應(yīng)用固定檔銷和調(diào)整檔銷。圖3-32中的夾具說明了當(dāng)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(yīng)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(dāng)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(zhǔn)定位元件大致使夾具中的零件對中以便加工，圖3-34。瞄準(zhǔn)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(biāo)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