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块的结构,可以根据工件的具体加工要求进行选择。
2.4定位方案
图2-1所示拔叉零件,要求设计铣槽工序用的铣床夹具。根据工艺规程,在铣槽之前其它各表面均已加工好,本工序的加工要求是:槽宽16H11mm,槽深8mm,槽的中心平面与Ф25H7孔轴线的垂直度公差为0.08mm,槽侧面与E面的距离11 ±0.2mm,槽底面与面平行。
BcxAzE
2.4.1六点定位原理
当工件在不受任何条件约束时,其位置是任意的不确定的。由理论力学可知,在空间处于自由状态的钢体,具有六个自由度,即沿着X、Y、Z三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。
六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务,就是要限制工件的自由度。在夹具中,用分别适当的与工件接触的六个支撑点,来限制工件六个自由度的原理,称为六点定位原理。
2.4.2应用定位原理几种情况
1.完全定位
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工件的六个自由度全部被限制,它在夹具中只有唯一的位置,称为完全定位。 2.部分定位
工件定位时,并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下,少于六个支撑点的定位称为部分定位。
在满足加工要求的前提下,采用部分定位可简化定位装置,在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。 3.过定位(重复定位)
几个定位支撑点重复限制一个自由度,称为过定位。 (1)一般情况下,应该避免使用过定位。
通常,过定位的结果将使工件的定位精度受到影响,定位不确定可使工件(或定位件)产生变形,所以在一般情况下,过定位是应该避免的。 (2)过定位亦可合理应用
虽然工件在夹具中定位,通常要避免产生“过定位”,但是在某些条件下,合理地采用“过定位”,反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。
工件本身刚性和支承刚性的加强,是提高加工质量和生产率的有效措施,生产中常有应用。大家都熟知车削长轴时的安装情况,长轴工件的一端装入三爪卡盘中,另一端用尾架尖支撑。这就是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和机床(夹具)有关的形位误差从严控制,过定位的弊端就可以免除。由于工件的支撑刚性得以加强,尾架的扶持有助于实现稳定,可靠的定位,所以工件安装方便,加工质量和效率也大为提高。
2.4.3确定要限制的自由度
按照加工要求,铣通槽时应限制五个自由度,即沿x轴移动的自由度不需要限制,但若在此方向设置一止推支撑,则可起到承受部分铣削力的作用,故可采用完全定位。
2.4.4定位方案选择
如图2-2所示,有三种定位方案可供选择:
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Pa
Pcb方案I:工件以E面作为主要定位面,用支承板1和短销2(与工件Ф25H7孔配合)限制工件五个自由度,另设置一防转挡销实现六点定位。为了提高工件的装夹刚度,在C处加一辅助支承,如图(a)所示。
方案II:工件以Ф25H7孔作为主要定位基面,用长销3和支承钉4限制工件五个自由度,另设置一防转挡销实现六点定位。在C处也加一辅助支承,如图(b)所示。
方案III:工件以Ф25H7孔为主要定位基面,用长销3和长条支承板5限制两个自由度,限制工件六个自由度,其中绕z轴转动的自由度被重复限制了,另设置一防挡销。在C处也加一辅助支承,如图(c)所示。
比较以上三种方案,方案I中工件绕x轴转动的自由度由E面限制,定位基准与设计基准不重合,不利于保证槽的中心平面与Ф25H7孔轴线的垂直度。方案II中虽然定位基准与设计基准重合,槽的中心平面与Ф25H7孔轴线的垂直度要求保证,但这种定位方式不利于工件的夹紧。由于辅助支承是在工件夹紧后才起作用,而是施加夹紧力P时,支承钉4的面积太小,工件极易歪斜变形,夹紧也不可靠。方案III中虽是过定位,但若在工件加工工艺方案中,安排Ф25H7孔与E面在一次装夹中加工,使Ф25H7孔与E面有较高的垂直度,则过定位的影响甚小。在对工件施加夹紧力P时,工件的变形也很小,且定位基准与设计基准重合。综上所述,方案III较好。
对于防转挡销位置的设置,也是三种不同的方案,如图2-3所示。
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BFR(a)b
当挡销放在位置1时,由于B面与Ф25H7孔的距离较进(23-0.3mm),尺寸公差又大,定位精度低。挡销放在位置2时,虽然距Ф25H7孔轴线较远,但由于工件定位是毛面,因而定位精度也较低。而当挡销放在位置3时,距Ф25H7孔轴线较远,工件定位面的精度较高(Ф55H12),定位精度较高,且能承受切削力所引起的转矩。因此,防转挡销应放在位置3较好。
0
2.4.5计算定位误差
除槽宽16H11由铣刀保证外,本夹具要保证槽侧面与E面的距离及槽的中心平面与Ф25H7孔轴线的垂直度,其它要求未注公差,因此只需计算上述两项加工要求的定位误差。
(1)加工尺寸11±0.2mm的定位误差 采用图2-2(c)所示定位方案时,E面既是工序基准,又是定位基准,故基准不重合误差为零。有由于E面与长条支承板始终保持接触,故基准位移误差为零。因此,加工尺寸11±0.2mm没有定位误差。
(2)槽的中心平面与Ф25H7孔轴线垂直度的定位误差长销与工件的配合去Ф25g6,则
Ф25g6=Ф25-0.025(mm)
-0.009
H7
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Ф25H7=Ф250
+0.025
(mm)
由于定位基准与设计基准重合,故基准不重合误差为零。基准位移误差的分析如图2-4所示。
定位销轴线工件孔轴线孔与销的配合图2----4 基准位移误差分析基准位移误差
△y=2*8tan△a=2*8*0.000625=0.01(mm)
由于定位误差△D=△y=0.01?0.08/3(mm),故此定位方案可行。
2.5夹紧方案
根据工件夹紧的原则,除在图2-2(c)中施加夹紧力外,还应在靠近加工面处增加一夹紧力,如图2-5所示,用螺母与开口垫圈夹压在工件圆柱的左端面,而对着支撑板的夹紧机构可采用钩形压板,使结构紧凑,操作方便。
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