减速器箱盖钻孔组合机床的夹具设计

减速器箱盖钻孔组合机床的夹具设计

4.9 定位误差计算

4.9.1 定位误差

工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的：

(1)工件在夹具中的定位、夹紧误差。

(2)夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差[19]。

(3)加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。

其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。

4.9.2 产生定位误差的原因

1、基准不重合来带的定位误差：

夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。

2、间隙引起的定位误差

在使用销、削边销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。

3、与夹具有关的因素产生的定位误差

(1) 定位基准面与定位元件表面的形状误差。

(2) 导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导

致产生的导向误差和对刀误差。

(3) 夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运

动方向产生的位置误差。

(4) 夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、

导向元件、定向元件等元件的磨损。

4.9.3 定位误差的计算

定位误差包括基准不重合误差和基准位移误差。基准不重合误差是定位基准与设计基准不重合引起的误差。基准位移误差是定位基准位移误差。

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基准位移误差又可分为由于工件定位表面不准确所引起的和由于夹具定位元件不准确所引起的两部份。工件定位表面不准确所引起的基准位移误差，对一批零件来说，就有一个尺寸分布带，其中有系统误差和随机误差。而夹具定位元件不准确所引起的基准位移误差，对于一个夹具来说是系统误差，但如果有几个夹具同时使用，则随机误差在一起，出现多峰状尺寸分布曲线[20]。

则定位误差（ΔD）=基准不重合误差（ΔB）+基准位移误差（ΔY） 在整个定位过程中，主要采用伸缩式定位销定位，即基准不重合误差为零（ΔB=0）。至于零件基准位移误差，在以工件平面定位时，只有表面的平面度误差，而当以加工过的平面为定位时，一般都较小。定位销进行定位时， Td=0.011mm，TD=0.021mm,则基准位移误差为ΔY =(0.011+0.021)/2=0.016mm 工件在此夹具中的定位误差ΔD =ΔB +ΔY =0+0.016=0.016mm

4.10 夹紧力计算

查《金属切削原理与刀具》[21]表7-3可得： 切削力公式：

Ff=420D1.0f0.8KFf （4-1）

式中 D=12mm f=0.1mm/r

HB0.6KFf=()=1.06 （4-2）

190代入公式得：Ff=846.7N

钢与铸铁静摩擦因数 m=0.3 代入夹紧力计算公式得：

FN=Ffm=846.7=2822.33N （4-3） 0.3由液压缸提供的压力为0.8MPa,则液压缸提供的夹紧力为

pFN=P鬃d2?cosj40.8创1063.14创0.072cos7?=3046.43N （4-4） 4由计算可知所需实际夹紧力小于液压缸所提供的夹紧力，所以夹紧力合格。

4.11 夹具精度分析计算

夹具精度计算[23]是一个非常重要的环节，它是检验夹具是否合乎零件加工

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要求。利用夹具在机床上加工工件时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统，它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系，从而保证工序尺寸的要求。这些联系环节中的任何误差，都将以加工误差的形式直接影响工件的加工精度，这些误差主要有：

(1) 因工件在夹具中定位不准确，使工件的原始基准偏离规定位置而产生工件定位误差ΔD。

(2) 因夹具在机床上安装不准确，使夹具的安装面偏离规定位置而产生夹具安装误差Δa。

(3) 因刀具相对夹具位置不准确，或刀具与导向、对刀元件之间的配合间隙引起的导向或对刀误差Δt。

(4) 因机床精度、刀具制造精度和磨损，加工调整、加工变形等因素引起的与加工方法有关的加工方法误差Δg。

为了使夹具能加工出合格的工件，上述各项误差的总和应不超过工序尺寸（或位置要求）的公差Δk。即

ΔD+Δa+Δt+Δg〈Δk 上式称为误差计算不等式，其中各项误差都是在工序尺寸方向上的分量，如果工序尺寸（包括位置精度要求）不止一个，则只有在每个工序尺寸的误差计算不等式都能满足要求时，所设计的夹具才能保证加工要求。

对夹具而言，

工件在夹具中的定位误差在前面已经分析。即ΔD=0.016mm。

(1) 夹具的安装误差Δa，夹具的安装误差是夹具在机床上安装时，因夹具的安装面偏离了规定的位置，从而使原始基准发生移动而在工序尺寸产生的偏差，采用定位键进行定位，则安装误差Δa=0.005mm。

(2) 刀具位置误差Δt的确定，刀具位置误差是刀具相对于夹具位置不准确引起的误差，或刀具与导向、对刀元件间的配合间隙引起的导向或对刀误差，这项误差又称刀具调整误差，则Δt=0.07mm。

(3) 加工方法误差Δg，因为加工方法误差具有很大的偶然性，很难进行精确的计算，因此常取（1/3~1/2）Δk作为加工方法和精度储备之用，则Δg=0.3mm。

所以，按概率法相加得

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0.0162?0.0052?0.072?0.32?0.31mm?0.6mm （4-5） 经过计算则这个定位方式是可行的，满足夹具精度要求，整个夹具设计合理。

4.12 该夹具的性能和优点

（1）刚性好

该夹具在高转速、大吃刀的情况下不会产生振动，自动定心效果优于三爪卡盘。套筒用铸铁件制造，无薄弱环节。整个机构不存在刚性不足、偏载和偏心现象。

（2）应用范围广

此夹具更换不同直径的钻套，可以加工不同直径的同类产品，通用性好。 （3）精度保证较高

使用伸缩式定位销夹具，消除了工件的定位间隙，有效地保证了被加工零件的位置精度。经实验证明其定位精度可达0.01mm。

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