基于机床夹具的加工精度分析.pdf

第 22卷 第 12期 荆 门 职 业 技 术 学 院 学 报 2007年 12月22 12 2007收 稿 日 期 2007 - 10 - 28作 者 简 介 刘 长 青 (1972 - ) ,女 ,湖 北 宜 昌 人 ,荆 楚 理 工 学 院 副 教 授 。 研 究 方 向 :机 械 制 造 及 自 动 化 。 E - 于 机 床 夹 具 的 加 工 精 度 分 析刘 长 青(荆 楚 理 工 学 院 学 报 编 辑 部 ,湖 北 荆 门 448000)摘 要 对 工 件 在 夹 具 上 加 工 的 精 度 进 行 分 析 ,可 在 夹 具 总 图 上 合 理 标 注 尺 寸 及 公 差 ;通 过 加 工 精 度 的 校 核 ,可论 证 夹 具 设 计 方 案 的 可 行 性 ,确 定 夹 具 元 件 和 装 置 的 结 构 尺 寸 和 精 度 。关 键 词 夹 具 设 计 ;加 工 精 度 ;加 工 误 差 ;标 注 ;结 构 设 计中 图 分 类 号 . 22 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1008 - 4657 (2007) 12 - 0014 - 04在 夹 具 总 图 上 标 注 尺 寸 、 公 差 ,对 夹 具 元 件 、 装 置 进 行 结 构 设 计 是 夹 具 设 计 的 重 要 内 容 ,也 是 比 较 棘手 的 工 作 。 设 计 中 往 往 出 现 一 些 问 题 :尺 寸 、 公 差 标 注 不 完 整 ,或 标 注 杂 乱 无 章 ,影 响 装 配 图 的 效 果 和 装配 工 作 ;当 按 一 般 原 则 确 定 了 夹 具 元 件 、 装 置 的 方 案 后 ,结 构 设 计 太 过 抽 象 ,参 数 选 择 没 有 明 确 的 依 据 ,影 响 夹 具 设 计 的 可 信 度 和 可 行 性 。 本 文 从 工 件 在 夹 具 上 加 工 的 精 度 分 析 入 手 ,探 讨 其 在 解 决 以 上 两 个问 题 的 技 术 途 径 。图 1 工 件 在 夹 具 上 加 工 的 加 工 误 差1 与 夹 具 有 关 的 加 工 误 差在 机 床 夹 具 刀 具 工 件 所 组 成 的 机 械 加 工 工 艺 系 统 中 ,凡 是 影 响 刀 具 和 工 件 正 确 位 置 的 因 素 ,都 将 引 起 加 工 误 差 。 其 中与 夹 具 有 关 的 因 素 有 :定 位 误 差 D、 对 刀 误 差 T、 夹 具 在 机 床 上的 安 装 误 差 A 和 夹 具 误 差 J。 影 响 加 工 精 度 的 其 它 因 素 综 合 称为 加 工 方 法 误 差 G。 工 件 在 夹 具 上 加 工 的 加 工 误 差 及 关 系 如 图1所 示 。1) 定 位 误 差 D 定 位 误 差 D 包 括 基 准 不 重 合 误 差 B 和基 准 位 移 误 差 Y , D = B Y。根 据 工 序 图 上 工 序 尺 寸 的 标 注 和 本 工 序 所 选 择 的 定 位 基 准 ,判 断 工 序 基 准 与 定 位 基 准 是 否 重 合 ,若 不 重 合 ,则 B = B , B 为工 序 基 准 与 定 位 基 准 在 加 工 尺 寸 方 向 上 距 离 尺 寸 的 公 差 ;基 准 位移 误 差 Y 是 定 位 基 准 在 加 工 尺 寸 方 向 上 位 置 变 动 的 最 大 范 围 ,由 定 位 副 的 制 造 误 差 和 配 合 间 隙 引 起 。 当 工 件 以 平 面 定 位 时 不 存在 基 准 位 移 误 差 ,以 外 圆 或 内 孔 定 位 时 存 在 , Y 0。2) 对 刀 误 差 T 是 刀 具 相 对 于 对 刀 或 导 向 元 件 位 置 不 精 确 而 造 成 的 加 工 误 差 。钻 套 、 镗 套 是 钻 模 、 镗 模 上 的 对 刀 导 向 元 件 , T = (B + h + H /2) H, 套 、 镗 套 导 向 孔 与钻 头 、 镗 杆 的 最 大 间 隙 ; 件 厚 度 ; 套 高 度 或 镗 套 长 度 ; 屑 空 间 的 高 度 。 工 件 薄 时 ,按 对 刀 误 差 。铣 床 夹 具 一 般 采 用 对 刀 块 , T = S , S 为 塞 尺 厚 度 差 。3)安 装 误 差 A 是 夹 具 在 机 床 上 安 装 位 置 不 精 确 而 造 成 的 加 工 误 差 。41若 夹 具 安 装 基 面 为 平 面 ,则 A = 0;车 床 夹 具 通 常 安 装 在 主 轴 前 端 ,则 A = 具 安 装 孔与 主 轴 配 合 的 最 大 间 隙 。 若 在 主 轴 和 夹 具 体 之 间 采 用 过 渡 盘 ,则 A = 为 过渡 盘 和 主 轴 、 夹 具 体 间 的 最 大 配 合 间 隙 ;铣 床 夹 具 通 常 以 两 定 位 键 作 为 机 床 和 夹 具 的 连 接 元 件 ,则 A = 位 键 与 工 作 台 的 最 大 间 隙 。 若 加 工 尺 寸 在 两 定 位 键 之 外 ,则 还 存 在 转 角 误 差 , A = 2L , = 两 定 位 键 中 心 距 , 工 尺 寸 在 导 向 方 向 上 偏 离 定 位 键 的距 离 。4)夹 具 误 差 J 由 夹 具 各 元 件 、 装 置 以 及 定 位 基 面 间 位 置 不 精 确 引 起 。夹 具 误 差 J 反 映 在 :定 位 元 件 相 对 安 装 基 准 的 尺 寸 或 位 置 误 差 定 位 元 件 相 对 对 刀 或 导 向 元件 (包 含 导 向 元 件 之 间 )的 尺 寸 或 位 置 误 差 导 向 元 件 相 对 安 装 基 准 的 尺 寸 或 位 置 误 差 分 度 误差 F。分 度 误 差 为 最 大 分 度 值 与 最 小 分 度 值 之 差 ,按 分 度 装 置 类 型 ,有 直 线 分 度 误 差 和 回 转 分 度 误 差 。 影响 分 度 误 差 的 主 要 因 素 有 : 对 定 销 与 分 度 套 的 最 大 间 隙 )、 对 定 销 与 固 定 套 的 最 大 间 隙 )、 e (分 度套 内 、 外 圆 的 同 轴 度 )、 2 (分 度 盘 两 相 邻 孔 距 的 公 差 值 )。 在 回 转 分 度 中 ,分 度 误 差 还 受 分 度 盘 回 转轴 与 轴 孔 间 最 大 间 隙 )的 影 响 。 影 响 分 度 误 差 的 各 项 因 素 都 是 独 立 随 机 变 量 ,故 可 按 概 率 法 叠 加 , F =2 2 + e。 回 转 分 度 误 差 = 4 ( F + 2 /4R) ,其 中 , 转 中 心 到 分 度 套 中 心 的距 离 。在 夹 具 的 结 构 方 案 拟 定 后 ,查 阅 相 应 的 国 家 标 准 机 床 夹 具 零 件 及 部 件 或 机 床 夹 具 设 计 手 册 ,初 步 选 定 结 构 参 数 ,就 可 逐 项 计 算 与 夹 具 有 关 的 误 差 。2 加 工 精 度 计 算 与 夹 具 总 图 尺 寸 、 公 差 标 注夹 具 总 图 表 达 夹 具 的 工 作 原 理 、 各 种 装 置 的 结 构 及 其 相 互 关 系 ,而 对 夹 具 的 基 本 要 求 是 确 保 满 足 工件 的 加 工 精 度 要 求 ,因 此 ,夹 具 总 图 上 必 须 标 注 影 响 加 工 精 度 的 这 四 类 尺 寸 、 公 差 : 1)影 响 定 位 精 度 的尺 寸 、 公 差 ( ; 2)影 响 对 刀 精 度 的 尺 寸 、 公 差 ( ; 3)影 响 夹 具 在 机 床 上 安 装 精 度 的 尺 寸 、 公 差 ( ;4)影 响 夹 具 精 度 的 尺 寸 、 公 差 ( 。 在 确 定 夹 具 结 构 方 案 的 过 程 中 ,工 件 定 位 、 夹 紧 、 对 刀 和 夹 具 在 机床 上 安 装 等 各 部 分 结 构 以 及 总 体 布 局 会 有 几 种 不 同 的 方 案 可 供 选 择 ,因 而 ,都 应 先 画 出 草 图 ,进 行 必 要的 计 算 。 对 上 述 与 夹 具 有 关 的 误 差 计 算 的 公 式 中 ,出 现 的 数 据 就 是 要 在 夹 具 总 图 上 标 注 的 尺 寸 、 公 差 。例 在 图 2所 示 钢 套 零 件 上 钻 0对 称 度 0. 1 G 取 0. 033 加 工 误 差 = (0. 054) 2 + (0. 052) 2 + (0. 03) 2 + (0. 033) 2 0. 087 0. 1 - 0. 087 = 0. 013 0校 核 结 果 表 明 ,该 钻 模 设 计 方 案 可 行 ,夹 具 元 件 、 装 置 结 构 尺 寸 合 理 ,满 足 加 工 要 求 ,可 以 确 定 下 来 ,从 而完 成 结 构 设 计 工 作 。如 果 实 际 算 得 0,则 要 对 夹 具 方 案 、 结 构 、 尺 寸 进 行 调 整 ,逐 步 完 善 设 计 。4 结 束 语工 件 加 工 精 度 较 高 时 ,应 进 行 加 工 精 度 分 析 。 虽 然 机 床 夹 具 多 种 多 样 ,但 只 要 理 解 各 项 误 差 概 念 ,掌 握 误 差 计 算 方 法 ,明 确 夹 具 设 计 过 程 中 要 考 虑 的 关 键 问 题 ,通 过 加 工 精 度 实 际 计 算 ,便 可 在 夹 具 总 图上 正 确 标 注 尺 寸 、 公 差 ;根 据 加 工 精