机械设计论文(修订版2)(10)

2019-08-17 12:47

––––V形块的高度,(mm);

––––V形块两斜面夹角;

––––V形块的标准定位高度,(mm)。

在对V形块进行设计计算时,D为工件标准定位尺寸,N和H可以参照标准确定,也可由下式计算确定:

(mm) (11-1) 式中一般取: a=(0.14~0.16)D (mm)

用于大直径定位时:H≤0.5D 用于小直径定位时:H≤1.2D 则T值的计算如下:

由图11-18中几何关系T=H+OE=H+(OB-BE)可得:

(mm) (11-2) 当时: T=H+D-0.867N

当时: T=H+0.707D-0.5N

当时:T=H+0.578D-0.289N

V形块定位的优点是:定位对中性好。即工件定位基准轴线总在V形块对称面上,不受工件定位面尺寸变化的影响;适应面广,不但可用于粗基准定位,也可以用于精基准定位,不但可用于圆柱面定位,也可用于局部圆弧面定位;工件安装方便。

(2) 定位套筒 定位套筒一般直接安装在夹具体上的孔中,工件定位外圆面与其孔一般采用基孔制配合(H7/g6)。套筒定位结构简单,主要用于精基准定位。套筒有长、短之分,其定位孔常与端面构成组合限位面,共同约束工件自由度。定位套筒的常见结构如图11-19所示。

(3) 半圆孔和锥孔定位 图11-20为半圆孔定位的结构简图。下半圆为定位部分,与工件一般采用H7/g6配合;上半圆为夹紧部分。这种定位方法主要应用于大、中型轴类零件,以及不便于轴向安装的零件。如汽车发动机曲轴。

锥套不能单独对工件定位,工件外圆柱面在锥套3中定位时,常与后顶尖(反顶尖)4配合使用。如图11-21所示,夹具体1的锥柄插入机床主轴孔中,通过传扭螺钉2对锥套3传递扭矩,锥套3用带齿纹的锥面对工件进行定位和传扭。用锥套定位时,一般要求工件圆柱面端部要先行倒角。

4. 组合定位的设计与计算

以工件上单一面定位时的定位方案比较简单,一般可根据工件定位面情况直接选用相应的定位元件即可。但更多情况下需要用工件上的多个面进行定位—组合定位。组合定位设计时主要考虑的问题是:

① 满足工序加工精度要求;

② ② 一般情况下应尽量避免过定位。

1. 组合定位设计的方法步骤 根据组合定位的主要设计要求,在设计时应按下列步骤进行:

(1) 分析工序加工必须限制的第一类自由度 第一类自由度的限制是保证工件工序加工精度的前提。因此,定位方案设计时,首先应根据工序加工精度分析需要限制的第一类自由度。在某些情况下,还应考虑工件第二类自由度的限制。

(2) 选择定位基准 为了保证加工精度,定位基准一般应尽量与工序基准重合。在加工精度能够保证的前提下,定位基准选择一般应尽量遵循基准统一原则。

组合面定位时,定位基准有主、次之分。限制工件自由度数目较多的定位基准称为主要定位基准,而限制自由度数目较少的称为次要定位基准。主要定位基准一般是工件上加工精度较高且定位比较可靠的面。根据主、次定位基准之分及尽量避免过定位的原则等,就可确定出各个定位基准应限制的自由度数目。

定位基准一般在工件工艺规程设计时已经给定,但在夹具设计时应加以审查,如有不妥,应与工艺规程设计人员协商解决。

(3) 设置定位元件 根据选定的工件定位基准面就可设置出相应的定位元件。为了避免过定位,可根据工件定位基准面及所限制自由度情况采取不同的措施。

(4) 确定定位尺寸 定位尺寸是指定位副间的配合尺寸和定位元件之间的位置尺寸。定位尺寸的作用有两个方面:其一是保证工件的定位精度;其二是避免工件过定位。关于第一种作用的尺寸标注方法在第12章中有详细介绍,第二种作用的尺寸标注方法见本节组合定位的定位尺寸设计

(5) 合理性判定 合理的定位方案必须首先满足工件的工序加工精度需要,同时还应尽量保证工件定位稳定、可靠、方便,定位方案结构要简单等。

定位方案能否满足加工精度要求是根据定位误差的计算进行判定的。关于定位误差的计算方法和判定标准见11.2.4节。

2. 组合定位的定位尺寸设计 在零件上,一面双孔结构经常存在,且采用一面双孔定位便于实现基准统一。因此在实际生产中,一面双销的定位方式被广泛应用。下面就以一面双销定位方式的结构设计为例,分析一下组合定位的定位尺寸设计计算。

(1) 一面双圆销定位的设计 如图11-22所示,工件定位面为一面双孔。孔心距尺寸

见图,两孔的尺寸分别为:1孔,2孔。与之相应的定位元件是支承板和两个短圆柱销,两个圆柱销的尺寸分别为:1销,2销

,销心距尺寸见图。此时,支承板限制工件三个自由度,两个短圆柱销各限制工件两个自由度。显然,沿两销连心线方向的移动自由度被重复限制而出现过定位。当定位尺寸出现危险的极限情况时,将可能导致出现图11-23所示孔、销定位干涉的结果,使工件无法进行定位。 如图11-23所示,出现危险的极限定位尺寸情况有两种。第一种是:销心距最大,孔心距最小,两销直径尺寸最大,两孔直径尺寸最小;第二种是:销心距最小,孔心距最大,两销直径尺寸最大,两孔直径尺寸最小。

假设第一个定位销、孔处于理想的定位位置。当出现危险的极限定位尺寸时,为保证第二个销、孔仍能进行正常的定位,就必须满足图11-24所示要求。根据图a可列方程:

设孔心距和销心距的基本尺寸相等,即,则可得:

由图11-24b同样可推得上式。

以上推导结果是在第一个销、孔处于理想定位位置下的结果。实际上,第一个销、孔的最小配合间隙可以补偿一部分中心距的误差。因此,第二个短圆柱销的直径尺寸可以比上式的再大一些。即:

(11-3) 也就是说,为保证危险情况下工件能够正常定位,必须使第二个销的直径比第二个孔的直径小,其最少减小量为:

(11-4) 当第二个短圆柱销的直径减小很多时,势必会造成工件定位时转角误差的增大,如图11-25a所示。为了避免这一情况的发生,采取在过定位方向上将第二个圆柱销削边,如图11-25b所示。

(2) 削边销尺寸的确定 如图11-26所示。通过对圆柱销削边,就将圆柱销定位时容


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