汽车机械制造工艺学

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下面分析几种常见的定位方式产生的基准位移误 差的计算方法: 1.工件以平面定位 工件以平面定位时的基准位移误差计算较方便。如 图2-24所示的工件以平面定位时,定位基面的位 置可以看成是不变动的,因此基准位移误差为零, 即工件以平面定位时 Δ jY=0
2.工件以圆孔在圆柱销上定位 工件以圆孔在圆柱销定位、其定位基准为 孔的中心线,定位基面为内孔表面。
机床夹具概述
• 二、机床夹具的组成 • (1) 定位元件 其作用是使工件在夹具中占据正 确的位置。如图2-8所示,钻后盖零件上的径 向孔(φ10mm),其钻夹具如图2-9所示。 • (2) 夹紧装置 其作用使将工件压紧夹牢,保证 工件在加工过程中受到外力(切削力等)作用 时不离开已经占据的正确位置。 • (3)对刀、导向元件(钻套、对刀块): • (4) 夹具体 是机床夹具的基础体,通过它将夹 具的所有元件连接成一个整体。 • (5)其他元件:如分度盘、机械传动装置
图2-19 顶尖结构
• 圆锥销 当圆锥销的长径比较小时,称为短圆 锥销,与其配合的定位基准可以时圆锥孔, 也可以时圆柱孔,如图2-20所示。当圆锥销 的长径比较大时,称为长圆锥销,如图2-21 所示。
2-20 短圆锥销结构
2-21 长圆锥销结构
• (4)工件以外圆表面定位 • V形块 V形块的典型结构如图2-22所示,两 斜面的夹角通常做成90°,也有做成60°或 120°的。
• 见书表2-1
2.5常见定位方式
• (1) 工件以平面定位 • 1) 固定支承 有支承钉和支承板两种,如图213所示
图2-13 支承钉和支承板
• 2) 可调支承 • 是指在夹具上支撑点的位置可调节的定位元件,图214所示 。
图2-14 可调支承
• 3) 自位支承 (浮动支承) 是指在工件定位过程中能 自动调整支承点位置的定位元件,图2-15 。
jY 1 1 1 X max Dmax d 0 max D d X min 2 2 2
如果基准偏移的方向与工件加工尺寸的方向不一致时, 应将基准的偏移量向加工尺寸方向上投影,投影后的 值才是此加工尺寸的基准位移误差。
3.工件以外柱圆在V形块上定位 工件以外圆柱面在V形块上定 位时,其定位基准为工件外圆柱 面的轴心线,定位基面为外圆柱 面。
二、工艺基准 (1)工序基准
(2)定位基准 定位基准是用以确定工件在机床或夹具中位置的点、线、面。当工件在夹具 上(或直接在设备上)定位时,它使工件在工序尺寸方向上获得确定的位置。 在定位时用于体现定位基准的面称为定位基面,当平面作为定位基准时定位 基准与定位基面重合,如图a所示;当用点、线作为定位基准时定位基准与定 位基面不重合,如图b。(前页图中工件装在三爪卡盘中,工件外圆5与卡爪接 触,端面6靠在卡盘端面上,从而实现定位) 下图所示为加工某工件的两个工序简图。由于工序尺寸方向的不同,定位基 准的表面也就不同。在图a中,工序尺寸为H1,工件以底面定位。在图b中, 工序尺寸为H2和H3,所以工件要以底平面及内圆柱面作为定位基面。
2.3 机床夹具概述
• 一、机床夹具的作用
1、夹具的作用:在机械加工过程中,为了保证工件 的加工精度,使之相对于机床、刀具占有确定的位置, 并能迅速、可靠地夹紧工件,以接受加工或检测的工 艺装备称为机床夹具,简称夹具。(保证加工精度、 提过效率、减轻劳动强度、扩大机床使用范围)

机床夹具的主要功能是使工件定位和夹紧。
• 关于定位基准的说明: • (1)定位基准的点、线、面可以是实 际存在的,也可以是假想的; • (2)定位基准尽可能与工序基准(设 计基准)重合; • (3)定位基准可按定位基面是否经过 加工,分为精基准和粗基准。
(3)测量基准 测量基准是工件上的一个表面、表面的母线或 表面上的一个点、据此以测量被加工表面的位 置。下图所示为检测被加工平面时所用的两种 方案,工序尺寸不同,选择的测量基准也不相 同。
• 限制工件自由度与加工要求的关系
完全定位:不重复地限制了工件的六个自由度的定位。 不完全定位:根据实际加工要求,并不需要限制工件 全部自由度的定位。 欠定位:定位点少于应消除的自由度、工件定位不足 的定位。 过定位:工件同一个自由度分别被几个支承点重复限 制的定位。
2.4.3常见定位元件及其所限制的自由度
当定位基准与设计基准之间有几个相关 尺寸的组合,应将各相关联的尺寸公差 在加工尺寸方向上投影取和,即 coswenku.baidu.com
n jb i 1 i i
式中 δ i——定位基准与工序基准之间 各相关联尺寸的公差(mm); β i——δ i的方向与加工尺寸方向 之间的夹角(0)。
(二)基准位移误差的计算
(2)按线找正
找正安装方法的定位误差
• (3)夹具安装 因为夹具是按照被加工工件的工 序要求(包括相互位置要求)专 门设计的,因此,只要将工件安 装在夹具上后,工件就相对于机 床与刀具占有正确的位置,就能 够获得工件的相互位置精度的要 求。图2-7所示为在一支架工件上 钻孔,孔与支架底面b的平行度要 求是通过夹具钻套孔a及夹具定位 元件c对夹具底面d的垂直度要求 来获得的。 • 夹具安装生产率高,定位精度也 高,广泛用于成批生产,大量生 产
由右图可知,若V形块的夹角 α =900,且不计V形块的误差, 仅考虑工件的外圆尺寸公差δ d 的影响,使工件中心沿Z向从O1 移至O2,即在Z向的基准位移量 可由下式计算
d 2 sin
O1O2
2
0.707 d
位移量的大小与外圆柱面直径公差有关,因此对于较精密 的定位,需适当提高外圆的精度。V形块的对中性好, 所以沿其X方向的位移量为零。 如工件的加工尺寸方向与Z方向相同,则在加工尺寸 方向上的基准位移误差为:
图2-15 自位支承
• 4) 辅助支承 辅助支承用来提高工件的装夹刚 度和稳定性,它不起定位作用,也不属于定 位元件。图2-16所示为几种典型的辅助支承 结构。
图2-16 辅助支承结构 1-滑柱,2-弹簧,3-滑块,4-斜楔,5-手柄
• (2) 工件以圆柱孔定位 • 1) 定位销 图2-17所示为常用定位销结构,其 中,图2-17 (a)、(b)、(c)三种为固定 式;图2-17 (d)为可换式 。
定位基准偏移的方向有两种可能: 一是可以在任意方向上偏移; 二是只能在某一方向上偏移。
当定位基准在任意方向偏移时,其最大偏移量即为定位副直 径方向的最大间隙,即
Δ jY=Xmax=Dmax—d0min=δ D+δ d0+Xmin 当基准偏移为单方向时,在其移动方向最大偏移量为半 径方向的最大间隙,即
图2-22 V形块结构
• 定位套 图2-23所示为常用的两个定位套。定 位时,把工件的定位基面直接放入定位套的 内孔中,即可实现定位。为了限制工件沿轴 向的自由度,常与端面组合定位。定位套结 构简单,制造容易,但定心精度不高,只适 用于精基准。
图2-23 定位套
(5)工件以组合表面定位
1)一面一孔定位 ①长销小圆环面定位 ②短销小圆环面定位 2)一面两孔定位 大平面和一个短圆柱销、一个削边销 3)一外圆一端面定位 4)两顶尖孔定位
一、设计基准
设计基准是零件图上用以确定其他它点、线或面位置的点、线或面。 在零件图上,按零件在产品中的工作要求,用一定的位置尺寸或 位置关系来确定各表面间的相对位置。图2—1所示是三个零件的 部分要求。图2—1a中,对平面A来说,平面B是它的设计基准。 对平面B来说、A是它的设计基准。它们是互为设计基准,为此, 设计基准有之间可互为基准。图2-1b 中D是平面C的设计基准。在 图2-1c中,虽然G和H面之间没有标注一定的尺寸,但有一定的位 置关系精度的要求。因此,H是G面的设计基准。
一、定位误差产生的原因及计算 造成定位误差的原因有两个: 基准不符误差 基准不符误差是由于定位基准与设计基准 不重合而产生的误差,以Δjb来表示。 基准位移误差 基准位移误差是由于定位副制造误差而引 起定位基准的位移,以以Δ jY来表示。
(一)基准不重合误差及计算
图2-24
显然基准不重合误差的大小应等于定位基准与设 计基准不重合而造成的加工尺寸的变动范围, 由图可知: Δjb=Amax-Amin =Smax-Smin=δS S是定位基准E与工序基准F间的距离尺寸。当工 序基准的变动方向与加工尺寸的方向相同时, 基准不重合误差就等于定位基准与工序基准间 尺寸的公差,如图4-37,当S的公差为δS,即 Δjb=δS 当工序基准的变动方向与加工尺寸方向有一夹 角(其夹角为β)时,基准不重合误差等于定 位基准与工序基准间距离尺寸公差在加工尺寸 方向上的投影,即 Δjb=δ S×cosβ
图2-17 定位销
•2) 定位心轴 • 图2-18所示为常用 的几种定位心轴的结 构形式。 •(a)间隙配合心轴 •(b)过盈配合心轴 •(c)小锥度心轴, •(d)花键心轴。
图2-18 定位心轴的结构形式
• (3) 工件以圆锥孔定位 • 顶尖 在轴类加工中,常在两端钻有定位用的 中心孔,采用前、后顶尖作为定位元件。图 2-19给出几种常见形式。
• (4)装配基准 装配基准是产品装配过程中使用的基准。用以确定零件在产品 中位置的点、线、面。
• 如图,变速箱齿轮中心的花键孔即该齿轮的装配基准
2.2工件的安装
一、工件的安装
• (1)直接找正 零件的位置精度主要取决于机床与夹具的精度。图所示的套筒 在车床上用四爪卡盘安装,用百分表按工件外圆进行找正后夹 紧镗孔,以保证所要求的内外圆同轴度。此种安装方法生产率 低,一般只用于单件小批生产。如果工人的技术水平高,用直 接找正法安装工件有时也能获得很高的定位精度。
支承钉
铣刀
工件 型块
图1-1
图1-2
2.6定位误差的分析与计算
• 对于一批工件来说,由于每个工件彼此在尺寸、形状和相互位 置上均有差异,使得同一批工件在同一个夹具中进行定位时, 工件的各个表面具有不同的位置精度。使用夹具装夹工件按调 整法进行加工时,即夹具(定位元件)相对于刀具的位置经调 整后,加工一批工件时不再变动(对刀尺寸不变)。因此,对 于这一批工件而言,如不计加工过程中的其他误差,则刀具成 形表面(工件的被加工表面)在机床上的位置是不变的。因此, 产生工序尺寸误差的原因,就在于由于定位造成的同一批工件 的每个工件的工序基准位置不一致。所以,定位误差是由于工 件定位造成的被加工表面的工序基准在沿工序尺寸或位置要求 方向上的最大可能变动范围,用Δd 表示。若按试切法加工则不 考虑定位误差。
2.4定位原理
• 2.4.1.六点定位原理 • 在机械加工中,要完全确定工件在夹具中 的正确位置,必须用六个相应的支承点来限 制工件的六个自由度,称为“六点定位原 理”。
图2-11 工件的六个自由度
图2-12 长方体定位时支撑点的分布示例
2.4.2确定工件应限制的自由度
夹紧力等其它方面的需要,决定是否加以限制
第 2章 夹具设计基础
• 2.1 基准 • 2.2工件的安装 • 2.3夹具概述 • 2.4定位原理 • 2.5定位方式
• 2.6定位误差
• 2.7工件的夹紧
2.1 基准
• 基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那 些点、线、面。基准可以是假象的,如球心、孔、轴中心线; 也可以是客观存在的,如平面等。根据基准使用场合不同,可 将基准划分为设计基准和工艺基准两大类。用在设计图上的基 准称为设计基准;用在制造过程(加工和装配)当中的基准称 为工艺基准。工艺基准根据其作用不同又可分为工序基准、定 位基准、测量基准和装配基准。下面分别介绍:
图1-18 钻后盖零件上的径向孔
图2-9 后盖径向孔钻夹具 1-钻套,2-钻模板,3-夹具体,4-支承板,5- 圆柱,6-开口垫圈,7-螺母,8-螺杆,9-菱形销
专用机床夹具的组成及与机床、工件、刀具的关系
三、机床夹具的分类
• • • •
1、通用夹具 2、专用夹具:如前图2-9,钻床夹具。 3、组合夹具:如后图2-9,钻床夹具 4、成组夹具:如图2-10
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