机械工程英语16课.docx
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机械工程英语16课.docx
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机械工程英语16课
Lesson16
(第十六课)
FixturesandGauges
(夹具和量具)
1.简介:
当大批量工件要求以很高的精度机械加工到相同的尺寸时,夹具是必不可少的。
夹具常被设计成平板状、金属盒状或者是其他结构形式并且工件一个接一个的固定在这种结构的相同位置上面或里面。
在这种家具结构上,加工出了在尺寸和位置上和工件相匹配的孔。
当毛坯固定在机床上时,夹具上的孔起到导向刀具的作用,并确保在整个加工过程中,所加工出来的工件上的孔的尺寸和形状完全相同
2.工作夹具也可以用来装夹定位工件使工件在特定位置。
与夹具不同的是,工作夹具不固定刀具的位置,而常常通过定位件使工件定位点与刀具的相对关系确定。
工作夹具通常由螺栓固定在铣床或镗床的工作台上,而一般夹具则不需要用螺栓固定。
3.家具设计准则:
下面介绍有关夹具设计准则,需要注意。
这种装置应满足以下要去:
⑴对操作来说,要耐用。
⑵对钻床加工来说要轻便,尤其是用在需要经常挪动的地方时。
⑶在满足要求的前提下,结构要尽可能简单。
⑷定位要迅速。
⑸要尽可能清洁以防止关键部位不积累切屑,⑹安全。
4.与经常移动的简易夹具不同的是,铣床或镗床上所用的工作夹具通常由螺栓固定在工作台上或者固定在主轴前端或铣床花盘上,并且在工件加工完成前是不能移动的。
除非用螺栓安装工作夹具的机床有限制,否则工作夹具在设计时就不必像简易夹具那样在尺寸和重量上有限制,当装夹在铣床和镗床上夹具上的工件始切削时,夹具就会吸收振动和冲击载荷,因此夹具必须耐用。
5.钻削夹具在结构上没必要和铣削夹具一样耐用,因为刀具不一样并且切削时传递给夹具的初始载荷也比太大。
轻型立柱钻床所使用的多种夹具常常靠手滑动到钻头下面的位置进行加工,这一点在设计时要适当考虑。
6.简化设计不仅可以减少绘图和夹具生产的工作量,而且当设备受到磨损或者操作不当时有利于提高可靠性。
7.夹具设计人员应充分认识到清洁设计的重要性,必须准确设计定位点并且不易积累切屑。
8.夹具周围积累切屑是一种非常不好的现象,如果夹具是箱式类型的结构时,就需要设计适当的壁孔以便于切屑和冷却液的排出。
优秀的设计不仅要美观而且设计安全罩以防止工作液飞溅到车间的地板上。
9.做到安全,简言之,就是一种使除了工件准确安装在夹具上以外的任何安装操作方式都成为不可能的补充辅助装置。
夹具的结构有许多种,而夹具所持有的特定工件决定了选哪一类型。
由于有些工件使对称的,并不是总能使之准确夹持。
因此,▲相应的标记成黄铜色的板可以避免工作放置位置。
▲
10.铣削夹具。
前面所谈到的基本原则在设计铣削夹具时也是适用的。
设计铣削夹具需要首先了解工件的工艺顺序,前面的加工要提供后续的加工所涉及到的面和位置。
因此,铣削夹具的设计包括平衡工件的所有特性,也就是要以最佳的方式建立加工与工件的关系。
11.如果我们要加工的工件是一个需要铣削的铸件,设计的第一步就是要选择使铸件不振动的三个支撑点,并且这三个点就决定了夹具中支撑住的位置。
12.支撑柱。
有两种不同类型的支撑柱,如图16.1a所示的固定式和16.1b所示的固定可调式。
固定式支撑柱常用在有一定可靠度的铸件上并且不经常调整的场合。
固定可调式支撑柱常用在保持工件平衡的场合,为便于调整,调整部分与支撑柱垂直并且从夹具外部就可以操作。
13.夹紧。
将工件夹紧到夹具中是最重要的,并且在这个阶段,各种可采纳的夹紧方式有必要进行比较。
总体上来说,铣削不建议使用凸轮夹紧装置,因为刀具所产生的冲击载荷会使凸轮夹具不稳定。
14.钻削夹具。
已经探讨了铣削夹具的设计原则,接下来我们探讨钻削夹具的设计原则。
通常钻削加工是在铣、车或镗之后的,因此已加工面可作为工件固定面。
夹具的尺寸由所要加工的工件决定,正如前面所指出的,最轻的重量是设计目标,以便于达到最便利的形式。
15.在设计开始时,我们应该熟悉能增加设备效率的细节,首先是要了解钻套,钻套应有足够的长度以至于充分的引导钻刀或铰刀进行加工。
确定钻套的长度没有固定的原则,但是通常是钻套的长度比钻套的直径的两倍大半英寸。
在不增加支撑板厚度的情况下,可采用带凸缘的钻套以便达到所需要的长度。
16.量具。
把工件放在平基准面上测量是方便的,如划线台,划线台一般是一个具有很精确的上表面的铸铁。
上表面的精加工方式取决于所需的平面度,最高精度的平板可以由研磨、刮研或者精磨加工得到,但是这样的精度往往是不需要的,并且刨削平面度足够了。
JigsandFixtures(夹具)
Introduction(简介):
Inlargeengineeringworksjigsandfixturesareessentialwhenlargenumbersofcomponentsaretobemachinedaccuratelytothesamedimensions.()Ajigmaybedescribedasaplate,metalboxorstructureontoorintowhichcomponentsareclampedinidenticalpositionsoneaftertheother.Inthestructure,suitableholesaremachinetomatchinsizeandpositiontheholesshownonthemachinedrawingofthecomponent.Whenthecomponentispresentedtothemachine,theholesinthejigactasaguideforthecuttingtoolsemployedandensurethatoncompletionofthemachining,therelativepositionsandsizeofalltheholesinthecomponentsprocessedonthemachineareexactlythesame.
Afixturemaybedescribedasastructuretoholeandlocateacomponentorworkpieceinadefiniteposition.Unlikeajig,afixturedoesnotpositivelylocatethecuttingtools,butisusuallyprovidedwithsettingpiecestoensurethecorrectrelationshipbetweenthelocationpointsandthecutter,Afixtureisusuallyboltedtothemachinetableofamillingorboringmachine;withajig,thisisoftenunnecessary.
PrinciplesofDesignThefollowingprinciplesrelativetothedesignofefficientjigsandfixturesshouldbeobserved.Theequipmentshouldbe:
(1)asrobustaspossiblefortheoperationespeciallywhenmilling,boringorturning;
(2)aslightaspossiblefordrillingoperations,particularlywherethejigistobeconstantlyhandled;(3)assimpleaspossibleinconstruction,consistentwithcorrectperformance;(4)asquicklocatingaspossible,incorporatingcam-actionorair-operatedclampswherefeasible;(5)ascleanaspossibleindesignsoastoavoidtheaccumulationofswarfaroundimportantlocationpoints;(6)madefoolproof.
Unlikeajig,whichmayfrequentlyhavetobemoved,amillingorboringfixtureisusuallyboltedtoamachinetableortothespindlenoserfaceplateofalathe,andisnotremoveduntilcompletionofallthecomponentsthatrequiremachining.Itssizeandweight,therefore,unlesstherearelimitsimposedbythemachinetooltowhichthefixtureisbolted,neednotbesorestrictedaswhichajigand,asaresult,weareabletodesign.Therobusttypeofequipmentissoessentialinamillingorboringfixture,whichhastoabsorbvibrationandshockloadingwhencuttingtoolscomeintooperationonthecomponent.
Theconstructionofadrillingjigdoesnotrequirethesamedegreeofrobustnessasamillingfixture,sincethecuttingtoolsinvariablycontactmachinedfaces.Andtheinitialloadtransmittedtothejigbodyisnotassever.Withmanydrillingjigsinuseonlightpillardrillsitisusualtoslidethejigintopositionunderthedrillbyhand.Thispointshouldhaveduetoconsiderationwhendesigning.
Simplicityofdesignnotonlyreducestheworkforpatternandcore-maker,orothersconcernedinthemakingofthejigorfixturebutalsomakesforgreaterreliabilitywhentheequipmentissubjectedtocontinuedwearandtearormishandling.
WhendesigningJigandtooldraughtsmenshouldfullyappreciatetheimportanceofthecleandesign.Locationpointsshouldbeclearlydefinedandsodesignedthattheydonotholdswarf.
Accumulationofswarfaroundclampsisaverybadfeature.Ifthejigorfixtureisabox-typestructure,adequateaperturesshouldbeincorporatedtopermittheremovalofswarfandthedrainageofcoolant.Agooddesignwillobviatetheunsightlyandoftendesigndangeroussplashguardstopreventcoolantfromreachingthemachineshopfloor.
MakingfoolproofInsimpleterms,foolproofingmeanstheprovisionofadequatedevicestomakeitimpossibleforanoperatortoinsertacomponentintoajigorfixtureinanypositionotherthecorrectone.Therearemanywaysofprovidingsuitableobstructions,thechoicealwaysbeinggovernedbytheparticularcomponentforwhichthejigorfixtureisbeingdesigned.Duetothesymmetricalshapeofsomecomponents,itmaynotalwaysbepossibletoprovidea“foulingpiece”.Insuch,asuitablyinscribedbrassplatemaybeattachedgivingrequisiteinstructionstoavoidincorrectpositioningofthecomponent.
MillingFixturesTheforegoingfundamentalprinciplescannowbeconsideredinrelationto
thedesignofmillingfixtures.Amillingfixtureisusuallyrequiredforthefirstofasequenceofoperationsuponacomponent,andtheoperationwill,therefore,beexpectedtoprovidethefacesand
locationstowhichsubsequentoperationsmustberelated.Itshould,therefore,incorporateallthefeaturesrequiredto"balance"or"equalize"thework-piece,thatis,torelatethevariousoperationstothework-pieceinthebestpossibleway.
Ifweconsiderthecomponenttobeacastinghavingflatfacesthatrequiremilling,thefirststepinthedesignisthechoiceofthreepointsofsupportwhichwillcarrythecastingwithoutrocking,andwhichwilldeterminethepositionofthesupportingjacksinthefixture.
Jacks
Supportjacksoftwodifferenttypesmaybeprovided,fixed,asshowninFigure16.1
a,andfixedadjustable,asshowninFig.16.1b.Thefixedtypeisusedwherethereisareliabledegreeofconstancyintheshapeofthecastingandadjustmentisonlyoccasionallynecessary.Fixedadjustablejacksareusedwhereconstantbalancingofthecomponentisnecessary,and,inordertomakethisadjustmentconvenienttotheoperator,thecontroloftheadjustmentmaybemadeatrightanglestothesupportjack,andoperatedfromoutsidethebodyofthefixture.
Clamp
Clampingthecomponentintothefixtureismostimportantandareviewofvariousmethodsthatmaybeadoptedisadvisableatthisstage.Ingeneral,camclampsarenotadvisedforuswithmillingfixture,sincetheyareunreliablewhereshockloadingbythecutterhastobeconsidered.
DrillingJigs
Havingconsideredsomeofthefundamentalprinciplesofmillingfixtures,wewillnowconsiderdrillingjigs.Usually,drillingoperationsfollowpreliminaryoperationsuchasmilling,turningorboring,andinconsequencethereisamachinedsurfacefromwhichacomponentmaybepositioned.Thesizeofajigdependsonthedimensionsoftheworkunderconsideration,and,aswaspointedoutearlier,minimumweightshouldbeaimedatinordertoevolvethemostconvenientform.
Beforebeginningthedesignweshouldacquaintourselveswithcertaindetailsthatwillincreasetheefficiencyofourequipment,thefirstdetailsbeingthedrillbushes.Drillbushesshouldbeofsufficientlengthtopilotadrillorreameradequately.Thereisnosetconstantfordeterminingthislength,butacommonruleisthattwicethediameterequalsthelengthofbushfordrillsizesoverhalfaninch.Flangedbushesmaybeusedtoobtaintherequiredlengthwhithoutincreasingthethicknessofthesupportingdrillplates.
Gauges
Whenmakingmeasurementsitisoftenconvenienttoplacetheworkpieceonsomeaccuratelyflatdatumsurfaces,suchasasurfaceplate,whichisgenerallyanironcastinghavinganaccuratelyflathorizontaluppersurface.Themethodoffinishingtheuppersurfacedependsontheaccuracyofflatnessrequired;thehighestgradeplateshavealapped,scraped,orgroundfinish,butwheresuchprecisionisnotrequiredaplanedsurfaceisadequate.Atoolmaker'sflatisacircularhardenedsteelsurfaceplatehavingahigh-qualitylappedfinish.
Astraightedgeprovidesastandardofstraightnessbycomparisonwithwhichthestraightnessandflatnessofasurfacecanbeinspected.Therearethreemaintypes,toolmakers,rectangularsectionsteel,andcast-ironstraightedges.
VernierCallipersareusedformakingexternalandinternalmeasurement.Theyusuallyconsistofagraduatedbarofrectangularsectionhavingameasuringjawmadeintegralwithit,andasecondmeasuringjawwhichcanslidealongthebar.Afine-adjustmentclampisattachedtotheslidingjaw,and,inuse,thelatter
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