机床夹具设计电子教案第十五讲

教案课程名称实用机床夹具技术授课教师授课顺序第十五讲课题一、工件在夹具上加工的精度分析二、夹具的经济分析三、机床夹具的计算机辅助设计简介授课时间授课班级课型专业课教学方法讲授教学目的掌握工件在夹具上加工精度的分析方法，了解夹具的经济分析及计算机辅助设计方法教学重点1、影响加工精度的因素2、保证加工精度的条件教学难点在钢套上钻φ5mm孔的加工精度计算教学内容附后课堂反馈课后作业一、工件在夹具上加工的精度分析（一）影响加工精度的因素用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件加工精度的因素很多。与夹具有关的因素如图1所示，有定位误差、对刀误差、夹具在机床上的安装误差和夹具误差及其它因素综合引起加工精度的称为加工方法误差。上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确，从而形成总的加工误差。以图2钢套钻φ5mm孔的钻模为例计算。图1123图21．定位误差加工尺寸20±0．1mm的定位误差，=0。对称度0．1mm的定位误差为工件定位孔与定位心轴配合的最大间隙。==(0．021+0．033)mm=0．054mm2．对刀误差因刀具相对于对刀或导向元件的位置不精确而造成的加工误差，称为对刀误差。如图2中钻头与钻套间的间隙，会引起钻头的位移或倾斜，造成加工误差。及对称度0．1mm的对刀误差均为钻头与导向孔的最大间隙==(0．022+0．03)=0．052mm3．夹具的安装误差因夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装误差。图2中夹具的安装基面为平面，因而没有安装误差，=0。图3中车床夹具的安装基面H7与车床过渡盘配合的最大间隙为安装误差，或者把找正孔相对车床主轴的同轴度作为安装误差。图3车床夹具尺寸标注示意4．夹具误差因夹具上定位元件、对刀或导向元件、分度装置及安装基准之间的位置不精确而造成的加工误差，称为夹具误差。如图1所示，夹具误差主要包含:①定位元件相对于安装基准的尺寸或位置误差；②定位元件相对于对刀或导向元件(包含导向元件之间)的尺寸或位置误差；③导向元件相对于安装基准的尺寸或位置误差；④若有分度装置时，还存在分度误差。图2中，影响尺寸20±0．1mm的夹具误差的定位面到导向孔轴线的尺寸公差。=0．06mm，及导向孔对安装基面B的垂直度=0．03mm。影响对称度0．1mm的夹具误差为导向孔对定位心轴的对称度=0．03mm5．加工方法误差因机床精度、刀具精度、刀具与机床的位置精度、工艺系统的受力变形和受热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差。因该项误差影响因素多，又不便于计算，所以常根据经验为它留出工件公差的1/3。=/3二、保证加工精度的条件工件在夹具中加工时，总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机变量，应用概率法叠加。因此保证工件加工精度的条件是：=≤即工件的总加工误差应不大于工件的加工尺寸公差。为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精度时，需留出一定的精度储备量。因此将上式改写为≤+或=-≥0当≥o时，夹具能满足工件的加工要求。值的大小还表示了夹具使用寿命的长短和夹具总图上各项公差值确定得是否合理。三、在钢套上钻φ5mm孔的加工精度计算在图2所示钻模上钻钢套的φ5mm孔时，加工精度的计算如下表:20±0.1mm对称度为0.1mmO0.054mm0.052mm0.052mmO0+=(0.06+0.03)mm=0.03mm0.2／3=0.067mm0.1／3=0.033mm=0.108=0.087Jc(0.2—0.108)mm=0.092mm>0(0.1—0.087)mm一0.013mm>0由上表可知该钻模能满足工件的各项精度要求，且有一定的精度储备。第六节夹具的经济分析夹具的经济分析是研究夹具的复杂程度与工件工序成本的关系，以便分析比较和选定经济效益较好的夹具方案。一、经济分析的原始数据1)工件的年批量N(件)。2)单件工时(h)。3)机床每小时的生产费用，(元／h)。此项费用包括工人工资、机床折旧费、生产中辅料损耗费、管理费等。4)夹具年成本(元)。为专用夹具的制造费用分摊在使用期内每年的费用与全年使用夹具的费用之和。专用夹具的制造费用计算公式如下:=pm+tf式中p——材料的平均价格(元／kg)；m——夹具毛坯的重量(kg)；t——夹具制造工时(h)；f——制造夹具的每小时平均生产费用(元／h)。夹具年成本计算公式如下=()式中——专用夹具设计系数，常取0.5；——专用夹具使用系数，常取0．2-0．3；T——专用夹具使用年限，对于简单夹具，T=la；对于中等复杂程度的夹具，T=2～3a；对于复杂夹具，T=4～5a。二、经济分析的计算步骤根据工序总成本公式：C=+N经济分析的计算步骤如下图：序号项目计算公式单位备注1工件年批量N件已知2单件工时h已知3机床每小时生产费用f元／h已知4夹具年成本元估算5生产效率η=1／件／h6工序生产成本=Nf=Nf/η元7单件工序生产成本=/N=f=f/η元／件8工序总成本C=+=+N元9单件工序总成本=C/N=(+)/N元／件10两方案比较的经济效益=一=N(一)元三、经济分析举例设某一钢套批量N=500件，钻床每小时生产费用f=20元／h。试分析下列三种加工方案的经济效益。方案1：不用专用夹具，通过划线找正钻孔。夹具年成本=0，单件工时=0．4h。方案2：用简单夹具。单件工时=0．15h，设夹具毛坯重量m=2㎏，材料平均价p=l6元／㎏，夹具制造工时t=4h，制造夹具每小时平均生产费=20元／h，可估算出专用夹具的制造价格为=pm+t=(16×2+4×20)元=112元计算夹具的年成本：。设=0．5，=0．2，T=la，则=()=(+0．2)×112元=190．4元方案3：采用自动化夹具。单件工时=0．05h，设夹具毛坯重量m=30㎏，材料平均价格p=16元，夹具制造工时t=56h，制造夹具每小时平均生产费用=20元／h，则夹具制造价格为=pm+t=(16×30+56×20)元=1600元计算夹具成本。设=0．5，=0．2，T=2a，则=()=（+0．2）×1600元=l520元钢套钻孔各方案成本估算如下表