UG整体叶轮五坐标加工专用夹具设计及数控加工仿真(4)
(6)夹具的定位要可靠，定位元件应具有较高的定位精度，定位部位应便于清屑，无切屑积留。如工件的定位面偏小，可考虑增设工艺凸台或辅助基准。
(7)对刚度小的工件，应保证最小的夹紧变形，如使夹紧点靠近支承点，避免把夹紧力作用在工件的中空区域等。当粗加工和精加工同在一个工序内完成时，如果上述措施不能把工件变形控制在加工精度要求的范围内，应在精加工前使程序暂停，让操作者在粗加工后精加工前变换夹紧力（适当减小），以减小夹紧变形对加工精度的影响。
2.2夹具的选择
机床夹具设计的主要任务是根据客户提出的设计任务要求, 结合被加工零件、金切设备及其切削方式和参数, 合理选择定位方式, 设计合理的定位支承元件、夹紧装置、对刀元件、夹具体等装置或元件。其设计流程的关键点是: 首先应分析使用夹具时, 造成被加工零件表面位置的加工误差因素, 合理分配夹具定位精度; 其次要根据加工过程中被加工零件受到的切削力、惯性力及重力等外力的作用, 合理选择定位方式、支承点、夹紧点、夹紧力大小及其作用方向, 设计合适的夹紧机构, 以保证被加工零件的既定位置稳定可靠; 第三是设计夹具对定; 最后校核夹具关键零件强度和设备进刀抗力等, 最终完成全套夹具图设计。
( 1) 与夹具相对刀具及切削成型运动的位置有关的加工误差, 即对定误差△DD。它包括与夹具相对刀具的位置有关的加工误差———对刀误差△DA 和与夹具相对切削成型运动的位置有关的加工误差———夹具位置误差△W。( 2) 与被加工零件在夹具中安装有关的加工误差, 即安装误差△AZ。其中包括被加工零件在夹具中定位不准确所造成的加工误差———定位误差△DW 以及被加工零件夹紧时被加工零件和夹具变形所造成的加工误差———夹紧误差△J。( 3) 与加工过程中一些因素有关的加工误差, 即过程误差△GC。它包括工艺系统的受力变形、热变形、磨损等因素所造成的加工误差。为了得到合格产品, 必须使各项加工误差之总和不大于规定的被加工零件的相应公差δ, 即
△DD+ △AZ+ △GC≤δ。（1.1）
在设计夹具时需要仔细分析计算△DD 和△AZ, 从全局出发对其数值加以控制。初步计算可粗略按三项误差平均分配, 各不超过公差的三分之一考虑。其中△DD 和△AZ 与夹具的设计和使用有关, 当这种单项分配不能满足误差控制要求时, 也可按1.2分配误差。
△DD + △AZ ≤( 2/3) δ（1.2）
夹紧装置设计既要保证被加工零件的既定位置稳定可靠, 又要避免被加工零件产生不允许的变形和表面损伤, 同时夹紧机构应操作安全、方便、省力。因此需通过合理选择夹紧点、正确确定所需夹紧力大小及方向, 设计合适的夹紧机构来予以保证。
对于薄壁刚性差的被加工零件, 要特别注意夹紧变形。除了改变夹紧部位以减小夹紧变形外, 还可以通过设计特殊形状的夹爪和压脚( 如具有较大弧面的夹爪、带活动压块的螺旋机构等) , 使夹紧力分散作用在一条线或一个面上, 以减少被加工零件变形。另外, 对于低刚度被加工零件, 夹紧点应尽可能接近被加工表面, 以保证加工中被加工零件震动较小。夹紧力计算时, 通常将夹具看成一个刚性系统以简化计算, 根据被加工零件受切削力、夹紧力、重力( 大型被加工零件) 、惯性力( 高速运动的被加工零件) 后处于静力平衡状态,计算出理论夹紧力, 再乘以安全系数K, 作为实际所需夹紧力。其中安全系数K 应包含: 一般的安全系数K1= 1.5～2、加工性质系数K2= 1.2( 粗加工) 、刀具钝化系数K3= 1.1～1.3、断续切削系数K4= 1.2。切削力可依据有关《金属切削工艺手册》中给定的相应公式计算。夹紧工件所需作用力的大小不仅与切削力的大小有关, 与切削力对支承的作用方向也有关, 要具体问题具体分析, 按最不利情况考虑。
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