基于VC++金屬切削機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)（有VC++工程）,基于,vc,金屬,切削,機(jī)床,傳動(dòng)系統(tǒng),優(yōu)化,設(shè)計(jì),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(shí)別應(yīng)用于夾具的定位和支承的類(lèi)型 ●說(shuō)明定位和支承的用法 ●分析簡(jiǎn)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(jī)加工中的精度，工件必須根據(jù)夾具準(zhǔn)確定位，這稱(chēng)為基準(zhǔn)。要達(dá)到圖紙要求的精度，夾具設(shè)計(jì)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(shí)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(zhǎng)時(shí)間，或者不能準(zhǔn)確裝入夾具，那么這樣的夾具就毫無(wú)意義。 設(shè)計(jì)人員必須為工件提供嚴(yán)格的支承。如果定位元件設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)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(jì)中。在夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員必須記住以下幾點(diǎn)： 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(gè)特征，它總是允許不同工件在其公差范圍內(nèi)進(jìn)行機(jī)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(shí)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(jì)夾具時(shí)，設(shè)計(jì)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(gè)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(jiàn)圖3-2，這對(duì)保證工件圖上所需精度是必需的。特別說(shuō)明的是，當(dāng)夾具公差靠近20％時(shí)，僅僅增加了夾具的制造成本，而對(duì)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(jì)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(gè)尺寸間任何零件都是正確的。如果夾具以設(shè)計(jì)尺寸30mm做時(shí)，介于30mm～30.2mm間的零件雖然正確卻裝不進(jìn)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(jì)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(jì)人員用一銷(xiāo)釘防止工件的非法安裝。這一銷(xiāo)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(gè)孔中置一銷(xiāo)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(jiǎn)單，如果自鎖裝置較復(fù)雜，那么會(huì)使其簡(jiǎn)單操作復(fù)雜化。 冗余定位（過(guò)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(guò)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(shí)由凸緣底面和輪轂底定位。因?yàn)樗鼈兪瞧叫斜砻妫云渲幸粋€(gè)是必需的，另一個(gè)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(jì)人員必須首先要確定哪一個(gè)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(wèn)題：首先，夾具中的定位銷(xiāo)釘被固定，不能改變其位置以適應(yīng)每一個(gè)零件。其次，零件上孔的定位在其極限范圍中是可變動(dòng)的。當(dāng)一工件裝入夾具時(shí)，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(shí)用。為了避免這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)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(yùn)動(dòng)軸 沒(méi)被限制的物體可以在12個(gè)方向中的任何方向自由運(yùn)動(dòng)。圖3-7中的工件，給其標(biāo)上空間坐標(biāo)，其每種運(yùn)動(dòng)都有可能發(fā)生。它可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以沿軸向移動(dòng)。為了便于分析，將軸分別標(biāo)以“X-X”,“Y-Y”和“Z-Z”。運(yùn)動(dòng)從1～12加以標(biāo)記。 為了準(zhǔn)確定位夾具中的工件，這些運(yùn)動(dòng)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(shuō)明了限制自由度的原理。將工件置于3支承釘?shù)臋C(jī)座上，5個(gè)方位的運(yùn)動(dòng)便限制了(#2,#5,#1,#4,#12),見(jiàn)圖3-9。支承釘定位元件通過(guò)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(guò)安裝加以運(yùn)用而不是直接加工成形。因?yàn)榘惭b定位元件時(shí)耗時(shí)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(dòng)以及平動(dòng)＃8，見(jiàn)圖3-10，另外多加兩個(gè)支承釘定位，為了限制平動(dòng)＃7，見(jiàn)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(diǎn)定位原理廣泛運(yùn)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(gè)工件。要達(dá)到這一目的，設(shè)計(jì)人員必須了解各種類(lèi)型的定位元件，以最少的定位元件定位工件。 平面定位 常見(jiàn)的平面定位有三種：固定支承，可調(diào)支承和浮動(dòng)支承。這些定位元件垂直于工件，支承工件，在機(jī)加工過(guò)程中，阻止工件變形。 固定支承運(yùn)用起來(lái)最簡(jiǎn)單。它們?cè)趭A具體中要么機(jī)加工，要么通過(guò)安裝完成，圖3-12。這類(lèi)支承通常作為一個(gè)定位點(diǎn)，運(yùn)用于以加工表面。 可調(diào)支承運(yùn)用于粗糙表面，比如毛胚表面?？烧{(diào)支承分為多種類(lèi)型，常見(jiàn)類(lèi)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(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)，同時(shí)相對(duì)其它類(lèi)型有更寬的調(diào)節(jié)范圍?？烧{(diào)支承通常配合一個(gè)或多個(gè)固定支承元件使工件保持水平。 浮動(dòng)支承也是可調(diào)支承中的一種，圖3-14，他們通過(guò)相互連接的兩接點(diǎn)均衡支承。當(dāng)其中一個(gè)支撐點(diǎn)被壓，另一支承點(diǎn)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(yùn)用于工件的設(shè)配時(shí)，定位元件和支承元件的術(shù)語(yǔ)通常是相互混淆的，定位設(shè)配通常是指工件側(cè)面，稱(chēng)為定位件。 選擇支承前，夾具設(shè)計(jì)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(qiáng)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(gè)銷(xiāo)釘限制9個(gè)方位的運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)銷(xiāo)釘限制了11個(gè)方位的運(yùn)動(dòng)?？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(lèi)型，圖3-15列出了幾種大孔定位方式。當(dāng)大孔定位工件時(shí)，用螺釘和銷(xiāo)釘緊固內(nèi)孔。一般情況下，兩銷(xiāo)釘、螺釘用于夾持工件。當(dāng)外力較大時(shí)，最好用直徑較大的銷(xiāo)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(shí)運(yùn)用較多。 釘型定位元件運(yùn)用于小孔和夾具的元件對(duì)中補(bǔ)償，圖3-16。當(dāng)銷(xiāo)釘運(yùn)用于對(duì)中時(shí)，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(xiāo)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(xiāo)釘用于定位還是對(duì)中，其主要的區(qū)別在于承載表面的量。對(duì)中銷(xiāo)釘通常有很長(zhǎng)一段接觸面積，定位銷(xiāo)釘與工件的接觸長(zhǎng)度通常為工件厚度的1/8~1/2。多于這將會(huì)使安裝和拆卸操作更加困難。 用于夾具的銷(xiāo)釘還有一種即削邊銷(xiāo)。這種銷(xiāo)通常配合一圓銷(xiāo)來(lái)減少工件安裝和拆卸的時(shí)間，此時(shí)定位要比兩圓銷(xiāo)定位容易的多。定位時(shí)圓柱銷(xiāo)用于固定工件，削邊銷(xiāo)限制工件繞圓柱銷(xiāo)的轉(zhuǎn)動(dòng)，圖3-18。注意到工件繞圓柱銷(xiāo)的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于裝了削邊銷(xiāo)，從而受到了限制。 為了定位的有效性，必須正確布置削邊銷(xiāo)，以限制自由度。圖3-19指明了兩削邊銷(xiāo)是如何定位工件的。注意其中一個(gè)是如何限制另一個(gè)沒(méi)有限制的運(yùn)動(dòng)。 夾具設(shè)計(jì)人員在為工件設(shè)計(jì)定位元件時(shí)，必須認(rèn)真考慮它們。因?yàn)槎ㄎ辉O(shè)計(jì)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(jī)加工過(guò)程中，外輪廓定位是最常見(jiàn)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(jiàn)的外輪廓定位方法的例子。 座定位元件通過(guò)將工件包在一個(gè)與其有相同形狀的凹座來(lái)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?yàn)樽仨氁罁?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(jiàn)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(pán)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(duì)其他定位元件，V形定位件的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)便是其對(duì)中性特征。使用V形塊時(shí)，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(xiāo)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(xiāo)可直接機(jī)加工成夾具或通過(guò)安裝。 由于機(jī)加工定位元件耗時(shí)，所以安裝定位元件使用起來(lái)顯得更經(jīng)濟(jì)。同時(shí)我們知道當(dāng)定位元件磨損時(shí)，安裝定位元件可以替換，而不必去制造整個(gè)夾具體。 固定檔銷(xiāo)最常見(jiàn)的類(lèi)型為定位銷(xiāo)，定位銷(xiāo)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(kāi)口銷(xiāo)可以代替定位銷(xiāo)。如圖3-30，開(kāi)口銷(xiāo)也能像定位銷(xiāo)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(shí)間和成本，也可以用這些定位銷(xiāo)的。 調(diào)整檔銷(xiāo)也可以用于將成本降到最低，圖3-31，因?yàn)檫@類(lèi)檔塊是可調(diào)整的，因此它們?cè)趭A具體上的位置不必嚴(yán)格加以限制。 定位工件的一種常見(jiàn)方法是同時(shí)應(yīng)用固定檔銷(xiāo)和調(diào)整檔銷(xiāo)。圖3-32中的夾具說(shuō)明了當(dāng)可調(diào)定位元件定位工件雙邊時(shí)，固定檔銷(xiāo)是怎樣運(yùn)用于工件末端的。應(yīng)用于這個(gè)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(lái)也相當(dāng)容易。 調(diào)整型定位元件的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)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(duì)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(kāi)狹槽圖3-34B。這兩種情況下，工件都與標(biāo)記對(duì)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(lèi)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(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，圖3-35中的拆卸器是用于夾具常見(jiàn)的兩種類(lèi)型。 5