基于TY395柴油机机体缸孔粗镗组合机床总体及夹具设计

3.组合机床夹具设计

3.1 夹具设计的基本要求

a.保证工件的加工精度

保证工件的加工精度是夹具设计的最基本要求。其关键在于，正确地确定定位方案、夹紧方案和刀具导向方式，合理地设计夹具的尺寸、公差和技术要求，必要时应进行误差的分析和计算。

b.提高生产效率、减低制造成本

夹具设计的总体方案应与生产纲领相适应。在大批量生产时，应尽量采用各种快速、高效的结构、自动装置和先进的控制方法，以缩短辅助时间，提高生产率；在中心批量生产中，则要求在满足夹具功能的前提下，尽量使夹具结构简单，容易制造，以降低夹具的制造成本。

c.操作方便、省力和安全

夹具的操作要尽量做到方便、省力，如有条件，尽可能采用气动、液压及其他机械化夹紧装置、以减轻工人的劳动强度。并可较好地控制夹紧力。夹具操作位置应符合操作工人的习惯，必要时应有安全保护装置，以确保使用安全。

d.便于排屑

夹具的排屑是一个容易忽视的问题，如果排屑功能不好，切屑积集在夹具中，会破坏工件正确的定位；切屑带来的大量热量会引起夹具和工件的热变形，影响加工质量；切屑的的清扫又会增加辅助时间，降低生产率。切屑积集严重时，还会损伤刀具以致造成设备事故或工伤事故。因此，排屑问题在夹具设计时必须给予充分的注意，在设计高效组合机床夹具时尤为重要。

e.有良好的结构工艺性

夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检验和维修，应尽可能选用标准元件和标准结构。

夹具设计是一种相互关联的工作，通常是在参阅有关资料的情况下，按加工要求构思出设计方案，绘制出图样，经修改后确定夹具的结构。

3.2 定位方案的分析

工件的定位是指保证同一批工件在夹具中占有一致的正确加工位置。 这一位置的获得可以通过定位支承限制工件相应的自由度来实现。由运动学已知，任一刚体在空间三个互相垂直的坐标系中，有六个自由度。即沿三个坐标轴的移动自由度和绕三坐标轴的转动自由度，分别用 、 、 和 、 、 表示。六点定位原理的应用中可能出现完全定位、不完全定位、欠定位和过定位几种情况。常见的定位方式有工件以平面定位，工件以内孔定位，工件以外圆定位，工件以圆环面定位，工件以一面两孔定位以及工件以外圆柱面在V形块上定位等。

定位方案设计是夹具设计的第一步，也是夹具设计中关键的一步。定位方案设计的好坏直接影响加工精度和加工效率，并且，定位方案一经确定，夹具和其它组成部分也大体随之确定。因此，对于方案问题必须慎重考虑，以满足设计的基本要求：

a. 定位方式必须根据工件结构、加工技术要求确定。

b. 定位元件（机构）设计和布置应保证工件定位稳定，并有足够的刚性。

c. 对定位元件的材料和技术条件应有一定的要求，以确保定位精度的稳定性和使用的持久性。

d. 定位方案应有可行性分析和论证。

根据本课题工件的特点，本方案采用的是工件以一面、一圆柱销和一菱形销定位。根据切削力的方向和夹具夹紧力的方向，选择气缸体的底面确立一个平面来限制三个自由度，另外的三个自由度选择两个定位销来限制。这种定位方式就是“一面两销”定位。

3.3 定位元件的设计

3.3.1定位元件选择的原则

a. 高的精度

定位元件的精度直接影响定位误差的大小，一般工厂多是根据经验取定定位元件的制造公差为工件上相应尺寸公差的1/3-1/5。定位过宽会降低定位精度，过严会使制造困难。

b. 高的耐磨性

定位元件要与工件经常接触，容易磨损。为避免因元件磨损而影响定位精度，所以要经常修理和更换定位元件。因此，要求定位元件的工作表面有足够的耐磨性。

c. 足够的刚度和强度

定位元件应避免由于工件的重量、夹紧力、切削力等因素的影响使其变形或损坏。

d. 良好的工艺性

定位元件的结构应便于加工、装配和维修，有时为了装配和维修方便，往往在夹具体上开有适当的工艺窗口。需经常更换的定位元件，其结构应便于更换。

3.3.2选取“一面两销”定位方式的定位特点

a. 可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠的定位；

b. 有同时加工零件五个表面的可能性，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度；

c. “一面两销”可做为零件从粗加工到精加工全部工序的定位基准，使零件整个工艺过程基准统一，从而减少由基准转换带来的累积误差，有利于保证零件加工精度，同时，使机床各工序（工位）的许多部件（如夹具）实现通用化，有利于缩短设计、制造周期、降低成本；

d. 于实现自动化定位、夹紧，并有利于防止切屑落于定位基面。

3.3.3圆柱销和菱形销主要的工作特点和使用说明

a. 为了增加两孔连心线方向上的间隙，避免过定位，把第二销碰到工件孔壁的部分削去，只留下上下一部分圆柱面，也起到减小第二销直径的作用。

b. 由于垂直于连心线方向上第二销直径没有减小，故对工件的转角误差没有影响。

c. 安装菱形销时，削边方向要垂直于连心线，为了保证菱形销的强度，通常采用菱形结构。根据参考文献[12]表6-32选择配合。选择销工作部分直径g6，定位销头部有30 导角，与夹具体孔配合为H7/n6。为了便于更换定位销，设计成带销套的结构销套外径与夹具体孔配合为H7/n6，内径与定位销配合为H7/g6。故选择了一个Φ35g6圆柱销和一个Φ35g6的菱形销，它们的高度相同。选用八个大小不一的支承板构成一个支承平面，支承板的上下表面的平行度为0.01mm，表面粗糙度为0.8，高度为50 0.01，分别用M10的内六角圆柱头螺钉与夹具体连接。

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