空間雙斜孔加工用夾具體的加工過程

發(fā)布日期：2012-11-18    蘭生客服中心    瀏覽：2978

1 引言


在機(jī)床、夾具等的制造過程中，常常需要加工一些具有精確空間位置的斜孔、雙斜孔或斜面。由于技術(shù)上的困難，加工時(shí)無法直接測量和控制其尺寸公差，因此要把這些需要控制的尺寸和公差轉(zhuǎn)化為工藝上可以直接測量或直接控制的工藝尺寸及公差。通過對轉(zhuǎn)化后的工藝尺寸、公差的控制，間接地保證工件設(shè)計(jì)尺寸及其公差的要求。本文以75系列柴油機(jī)汽缸蓋噴油嘴孔的加工為例，對空間雙斜孔加工時(shí)所用夾具體的設(shè)計(jì)和加工過程進(jìn)行了理論分析，以期解決這類工件夾具體實(shí)際生產(chǎn)、設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)。













圖1 工件簡圖

圖2 工件三維簡圖

圖3 加工用夾具體簡圖

2 夾具體加工誤差的設(shè)計(jì)



  1. 工件及夾具體加工過程

  2. 夾具體的尺寸公差

    3.
    夾具體是雙斜孔工件加工的重要部分并且是難加工部分，夾具體加工誤差的計(jì)算與其工藝過程密切相關(guān)。
    工件簡圖見圖1，其上3-Ød1雙斜孔為待加工孔。對這種類型的雙斜孔，常用的方法是用一面兩孔定位方法(工件底面Q及其面上的2-Ød2孔)進(jìn)行加工，因而其夾具體的加工主要是定位表面及定位圓柱銷孔和菱形銷孔的加工。如圖2所示，把工件上雙斜孔的軸線抽象為工件三維簡圖中的一條直線MN。根據(jù)鉆床加工要求，需把直線MN調(diào)整為鉛垂線，因此工件需經(jīng)過兩次旋轉(zhuǎn)：首先把直線MN所在的平面沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)a 角；然后再將工件旋轉(zhuǎn)b角。因此，所加工的夾具體應(yīng)能保證工件放在一傾角為b的斜面上且兩定位銷的連線與水平線成a角(見圖3)。
    加工夾具體通常用萬能工具銑或數(shù)控銑床。以在普通萬能工具銑上加工為例：首先加工出夾具體的底面P，并保證其平面度，將其翻轉(zhuǎn)b±∆b角后加工出供工件定位用的平面Q(保證其平面度)；然后在Q面加工圓柱銷孔A，并以此為基礎(chǔ)加工孔B，同時(shí)保證孔A、孔B與工件定位面Q的垂直度要求。為便于孔B 加工問題的說明，建立一個(gè)與Q面重合的XOY坐標(biāo)系，其X軸與水平線CD平行(見圖3)。將工件沿X 軸移動(dòng)XB，沿Y 軸移動(dòng)YB得到孔B在XOY坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(XB，YB)。
    在夾具體的加工過程中，主要應(yīng)保證工藝尺寸b±∆b、XB±∆XB和YB±∆YB。夾具體的尺寸可采用嚴(yán)格的數(shù)學(xué)方法即解析法進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算。解析法一般分為極值法(適用于單件小批量或尺寸鏈環(huán)數(shù)較少的加工)和概率法(適用于有足夠批量或尺寸鏈環(huán)數(shù)較多的加工)，鑒于本夾具體尺寸鏈環(huán)數(shù)不多，故采用極值法進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)圖3所建立的以夾具體上定位銷孔中心A為原點(diǎn)的坐標(biāo)系，有如下基本方程組


















    { LAB=(XB2+YB2)½
    a=arctg(YB/XB)

    		(1)

    對方程組(1)求偏導(dǎo)，并增加反轉(zhuǎn)角b 的加工要求及考慮夾具的設(shè)計(jì)，得到如下方程組(2)





















    { L'AB≅∆XB(YB/LAB)+∆YB(XB/LAB)≤(1/3)∆LAB
    ∆a'≅∆XB(YB/LAB2)+∆YB(XB/LAB2≤(1/3)∆a
    ∆b'≤(1/3)∆b

    		(2)

    式中：∆XB、∆YB——分別為尺寸XB、YB沿X、Y 軸的加工誤差之半
    ∆b'——夾具體P 面與Q面夾角的加工誤差之半
    LAB'——夾具體定位面Q 上兩定位孔中心距的加工誤差之半
    ∆a'——兩定位銷的連線與水平線夾角的加工誤差之半
    ∆b——工件雙斜孔軸線的傾角公差之半
    ∆LAB——工件Q面上兩定位孔尺寸公差之半
    ∆a——工件上的a角公差之半
    根據(jù)式(2)即可計(jì)算出夾具體的尺寸及公差。

3 應(yīng)用實(shí)例


將工件有關(guān)尺寸及公差LAB±∆LAB=300 ±0.03、b ±∆b=60° ±30'、a±∆a=15°±30'(并設(shè)∆XB=∆YB)代入方程組(2)中，便可得





















{ ∆YB=∆YB≤±0.00797
∆XB=∆YB≤± 0.7125
∆b'≤10'

(3)

由于萬能工具銑精加工的經(jīng)濟(jì)加工精度為IT6～I(xiàn)T8，當(dāng)加工尺寸XB=300×cos15°時(shí)，其相應(yīng)的尺寸公差為0.032～0.081，大于2∆XB=0.01594，故上述計(jì)算結(jié)果說明，在加工雙斜孔時(shí)，用萬能工具銑不能滿足加工精度要求。因此在加工夾具體時(shí)，若不使用數(shù)控銑床，則在萬能工具銑上需借助非經(jīng)濟(jì)加工方法(如搭塊規(guī))來保證尺寸XB、YB及b角度的加工精度，以滿足夾具的制造精度要求。

4 結(jié)語


隨著零件加工精度的不斷提高、加工形狀日益復(fù)雜，使得定位誤差的精確計(jì)算變得越來越困難。作者在江西柴油機(jī)廠75系列柴油機(jī)汽缸蓋噴油嘴孔的實(shí)際加工中，運(yùn)用極值法較好地解決了雙斜孔加工夾具體的設(shè)計(jì)、制造難題，收到了良好的應(yīng)用效果，對其它具有精確空間位置的斜孔、雙斜孔或斜面的加工亦有參考作用。

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