機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),機(jī)床,夾具,常用,經(jīng)常使用,計(jì)算,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
摘 要
夾具在機(jī)械加工起著重要的作用，它直接影響著機(jī)械加工的質(zhì)量，生產(chǎn)效率和成本。在夾具設(shè)計(jì)中，由于有許多的計(jì)算和分析，而使得設(shè)計(jì)周期長，設(shè)計(jì)效率低。為構(gòu)建一個(gè)能支持產(chǎn)品快速制造的生產(chǎn)準(zhǔn)備系統(tǒng)，夾具設(shè)計(jì)要從全局自動(dòng)化的高度進(jìn)行變革。計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)技術(shù)就是在這種應(yīng)用要求下產(chǎn)生的一種先進(jìn)制造技術(shù)，它利用計(jì)算機(jī)輔助人工進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)。因此開發(fā)機(jī)床夾具常用計(jì)算軟件具有一定的實(shí)際意義。
針對(duì)夾具常用計(jì)算的特點(diǎn)，本文在夾具常用計(jì)算中運(yùn)用基于實(shí)例技術(shù)和基于規(guī)則技術(shù)所做的工作如下：
夾具定位精度計(jì)算中，分析了常見定位形式的定位誤差的計(jì)算，以及鉆模的鉆孔精度計(jì)算。
夾具定位尺寸計(jì)算中，分析了V形塊的計(jì)算以及定位銷高度的計(jì)算。
典型夾緊形式的夾緊力計(jì)算中，分析了各種典型夾緊形式的夾緊力計(jì)算以及計(jì)算系數(shù)。
在上述理論的分析中，應(yīng)用VC6.0開發(fā)了一套基于實(shí)例和基于規(guī)則推理的夾具設(shè)常用計(jì)算設(shè)計(jì)系統(tǒng)，用圖形控件導(dǎo)入相對(duì)應(yīng)的圖片，用文本框輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)，單擊命令按鈕，利用If循環(huán)語句，條件語句等，最后根據(jù)計(jì)算公式計(jì)算得到想要的數(shù)據(jù)。
關(guān)鍵詞：機(jī)床夾具；定位精度；定位尺寸
I
ABSTRACT
The fixture plays an important role in mechanical processing, which directly affects the quality, efficiency and cost of machining. In the fixture design, because there are a lot of calculation and analysis, and makes the design cycle is long, the design efficiency is low. To build a production readiness system that supports the rapid manufacturing of the product, the fixture design should be changed from the height of global automation.Computer aided jig design technology is an advanced manufacturing technique that is produced under the requirement of this application, which USES computer aided manual to carry on the fixture design. Therefore, it is of practical significance to develop the software for machine tools.
For the characteristic of fixture calculation, this paper USES the method based on instance technology and rule-based technology in the calculation of fixture, as follows:
In the calculation of fixture positioning precision, the calculation of location error of common positioning form is analyzed, and the drilling precision of the drill is calculated.
In the calculation of fixture positioning dimension, the calculation of V block and the height of locating pin are analyzed.
In the calculation of clamping force of the typical clamping form, the calculation of clamping force and the calculation coefficient of the various types of clamping form are analyzed.
In the above theory analysis, using VC6.0 developed a case-based and rule-based reasoning fixture set commonly used computing system design, using graphical control into the corresponding pictures, use a text box input relevant data, click the command button, using the If statement, conditional statements, etc., according to the formula to calculate the desired data.
Key Words：Machine tool fixture; Positioning accuracy; Location dimension
I
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
1 緒論 I
1.1 設(shè)計(jì)背景及研究意義 1
1.1.1 設(shè)計(jì)背景 1
1.1.2 研究意義 1
1.2 國內(nèi)外有關(guān)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀綜述 1
1.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容與框架...........................................................................3
2 設(shè)計(jì)方法 4
2.1 主窗體設(shè)計(jì) 4
2.2 各計(jì)算窗體設(shè)計(jì).................................................................................4
3 定位尺寸有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì)............................................................................8
3.1 V型塊的計(jì)算模塊設(shè)計(jì).........................................................................8
3.2 定位銷高度的計(jì)算模塊設(shè)計(jì)..............................................................11
3.3 軟件功能實(shí)現(xiàn)......................................................................................16
4 定位精度有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì).......................................................................18
4.1 常見定位形式的定位誤差計(jì)算模塊計(jì) ............................................18
4.2 軟件實(shí)現(xiàn)功能......................................................................................24
5 各種夾緊裝置夾緊力的計(jì)算模塊設(shè)計(jì)..........................................................25
5.1 計(jì)算系數(shù)模塊設(shè)計(jì)..............................................................................25
5.2 典型夾緊形式夾緊力的計(jì)算模塊設(shè)計(jì)..............................................26
5.3 軟件功能實(shí)現(xiàn) 31
6 結(jié) 論 32
參 考 文 獻(xiàn) 33
附錄1：外文翻譯 34
附錄2：外文原文 37
致 謝 49
程序源代碼
1 緒論
1.1 設(shè)計(jì)背景及研究意義
1.1.1 設(shè)計(jì)背景
機(jī)床夾具是機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的重要組成部分，是機(jī)械制造中的一項(xiàng)重要工藝裝備。機(jī)床夾具直接影響機(jī)械加工質(zhì)量，生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本以及工人的勞動(dòng)強(qiáng)度等。計(jì)算機(jī)輔助制造是指在機(jī)械制造業(yè)中，利用電子數(shù)字通過各種數(shù)值控制機(jī)床和設(shè)備，自動(dòng)完成離散產(chǎn)品的加工、裝配 、檢測和包裝等制造過程。
1.1.2 研究意義
在機(jī)械制造行業(yè)中，機(jī)床夾具作用是保證工件的加工精度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率以及擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能。
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design,CAD）是計(jì)算機(jī)軟硬件系數(shù)輔助人們對(duì)工程或產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法和技術(shù)。
利用VB軟件開發(fā)機(jī)床夾具計(jì)算程序，可以使機(jī)床夾具計(jì)算能夠快速進(jìn)行，從而得到的數(shù)據(jù)比人工得到的數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，同時(shí)也縮短生產(chǎn)周期，提高經(jīng)濟(jì)效益等問題。
1.2 國內(nèi)外有關(guān)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀綜述
國內(nèi)外流行許多種大型通用的CAD支撐軟件，如Pro-E、AutoCAD、I-DEAS等，其功能，成本，適用性和普及程度等各異。近十年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，由初期的只解決安裝，定位與夾緊等問題，向解決夾具定位精度，夾具結(jié)構(gòu)和夾具結(jié)構(gòu)分析等方面發(fā)展。
早在20世紀(jì)70年代，俄羅斯學(xué)者就開始了夾具CAD的研究工作，由于計(jì)算機(jī)硬件和軟件的落后，進(jìn)一步發(fā)展受到很大的阻礙。20世紀(jì)80年代，歐美學(xué)者投入這一工作。國外開發(fā)的部分系統(tǒng)主要有:
(1) P.M Grippo等開發(fā)的一個(gè)槽系組合夾具CAD系統(tǒng)。系統(tǒng)原理基于成組技術(shù)交互生成夾具裝配圖。系統(tǒng)主要包括繪制零件圖部分，檢索商用夾具元件庫部分和夾具和零件圖形庫部分。
(2) W.Ma, Z.Lei, Y.Rong等人研制的計(jì)算機(jī)輔助標(biāo)準(zhǔn)夾具構(gòu)型設(shè)計(jì)系統(tǒng)。當(dāng)定義了幾何模型和夾具元素功能夠，最終輸出夾具裝配圖。
(3) Vallapuzha.S等人研制的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。其中最主要的特點(diǎn)是通過對(duì)夾具最優(yōu)化布局方法的研究，采用了將遺傳算法和連續(xù)插補(bǔ)的兩種方法結(jié)合的方法來有效的實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化布局。
80年代中期以后我國也開始研究夾具CAD系統(tǒng)，以下是國內(nèi)開發(fā)的部分系
統(tǒng)概述。
(1)黃永強(qiáng)、劉文劍等人開發(fā)面向生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)輔助組合夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。包括自動(dòng)選件、元件數(shù)據(jù)庫以及圖形庫管理、元件交互組裝三部分。元件圖形庫以及交互組裝是基于AutoCAD環(huán)境建立的。元件自動(dòng)選擇利用了專家系統(tǒng)技術(shù)，選件的依據(jù)是工件的加工工藝信息、工件形狀、尺寸以及夾具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在夾具設(shè)計(jì)過程中，用戶需要首先進(jìn)行夾具的概念設(shè)計(jì)，即確定夾具總體結(jié)構(gòu)，夾具的定位夾緊方式，定位夾緊點(diǎn)等，然后才能選擇夾具元件。
(2)朱耀祥教授主持開發(fā)的、基于成組技術(shù)的檢索變異式系統(tǒng)。它以AutoCAD和DBASE為支撐軟件。系統(tǒng)構(gòu)造了一個(gè)帶有夾具設(shè)計(jì)信息的編碼系統(tǒng)KJBM，并用編碼作為系統(tǒng)輸入。這種編碼方式為夾具設(shè)計(jì)提供了簡單的、規(guī)范化、實(shí)用性強(qiáng)和易于檢索處理的信息描述方式。系統(tǒng)嵌入了一個(gè)組裝專家系統(tǒng)，向設(shè)計(jì)者推薦適當(dāng)?shù)慕M裝定位方案和可選用的基礎(chǔ)件。
(3)王明強(qiáng)、范牧昌等針對(duì)上海儀器總廠組合夾具室開發(fā)的系統(tǒng)[f9]。是計(jì)算機(jī)
繪圖與檢索變異式算法的結(jié)合。系統(tǒng)由零件編碼，加上工件繪制、夾具查詢、拼裝等五個(gè)模塊組成，分別與加工件庫、夾具元件庫、夾具拼裝圖形庫相連接，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助拼裝與組合夾具咨詢管理功能的有機(jī)結(jié)合。
(4)北京理工大學(xué)開發(fā)的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)。主要包括夾具檢索、夾具設(shè)計(jì)、夾具分析、夾具輸出、夾具庫管理、文件管理等模塊。該系統(tǒng)利用I-DEAS作為三維圖形支撐軟件，構(gòu)造了一個(gè)帶有夾具設(shè)計(jì)信息的編碼系統(tǒng)，首先用編碼作為系統(tǒng)輸入，到范例庫中搜索相似解，然后對(duì)這些信息進(jìn)行歸納整理，生成夾具設(shè)計(jì)所需要的定位特征和夾緊特征，根據(jù)規(guī)則給出修改建議。其次到I-DEAS集成環(huán)境下進(jìn)行裝配，最后輸出夾具設(shè)計(jì)的三維圖形及夾具元件清單和裝配數(shù)據(jù)。
總體來說，計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)還處于研究階段，而專用夾具方案的自動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)則更不成熟，主要依靠人機(jī)交互來實(shí)現(xiàn)。
隨著研究的深入，CAD技術(shù)能夠取得長足的發(fā)展，會(huì)在以下3個(gè)方面取得進(jìn)步：（1）設(shè)計(jì)準(zhǔn)確程度高，能夠設(shè)計(jì)較為復(fù)雜零件和工序的專業(yè)夾具；（2）自動(dòng)化程度高，設(shè)計(jì)過程人為干預(yù)少；（3）設(shè)計(jì)速度大大提高。
1.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容與框架
1.3.1 主要內(nèi)容
本設(shè)計(jì)為機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。在傳統(tǒng)的夾具設(shè)計(jì)中，由于有許多的計(jì)算和分析，而使得設(shè)計(jì)周期長，設(shè)計(jì)效率低。現(xiàn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，通過文本框輸入?yún)?shù)，使用IF循環(huán)語句，圖形控件導(dǎo)入相關(guān)圖形，單擊命令按鈕便計(jì)算出有關(guān)的數(shù)據(jù)。其主要目的是改變以往傳統(tǒng)的人工計(jì)算，從而可以提高設(shè)計(jì)效率，且使得設(shè)計(jì)周期縮短。
1.3.2 程序總體功能框圖（圖1.1）
機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
定位精度計(jì)算
定位尺寸計(jì)算
典型夾緊形式夾緊力計(jì)算
V形塊的計(jì)算
定位銷的計(jì)算
菱形銷的計(jì)算
定位銷高度的計(jì)算
常見定位形式的定位誤差計(jì)算
鉆模的鉆孔精度計(jì)算
計(jì)算系數(shù)
各種典型夾緊形式的夾緊力計(jì)算
圖1.1 程序總體功能框圖
2 設(shè)計(jì)方法
2.1主窗體的設(shè)計(jì)
主窗體采用下拉菜單式設(shè)計(jì)，將夾具手冊(cè)中的機(jī)床夾具設(shè)計(jì)中的有關(guān)計(jì)算各部分內(nèi)容進(jìn)行編輯，使之成為菜單中的內(nèi)容，如圖2.1所示。
圖2.1 主窗體菜單編輯器
2.2各計(jì)算窗體的設(shè)計(jì)
（1）夾具定位尺寸有關(guān)計(jì)算窗體鏈接V形塊的計(jì)算，菱形銷的計(jì)算，定位銷的計(jì)算以及定位銷高度的計(jì)算四個(gè)窗體。（圖2.2）
圖2.2 定位尺寸窗體設(shè)計(jì)
其功能框圖如下（圖2.3）：
定位尺寸計(jì)算
V形塊的計(jì)算
菱形銷的計(jì)算
定位銷的計(jì)算算
定位銷高度的計(jì)算
V形塊基面到定位圓中心的距離T
定位誤差△y
一個(gè)定位銷定位
兩個(gè)定位銷定位
定位銷的最大允許高度H
定位銷的最大允許高度H
圖2.3 夾具定位尺寸功能框圖
（2）夾具定位精度有關(guān)計(jì)算窗體鏈接兩個(gè)窗體（圖2.4）。一個(gè)窗體為鉆模的鉆孔精度計(jì)算。另一個(gè)窗體為常見定位形式定位誤差計(jì)算，其頁面的六個(gè)命令按鈕鏈接六個(gè)窗體，實(shí)現(xiàn)命令按鈕與窗體鏈接代碼（命令按鈕1與窗體10的鏈接）：
Private Sub Command1_Click()
Form10.Show
End Sud
圖2.4 定位精度窗體設(shè)計(jì)
其功能框圖如下（圖2.5）：
定位精度的計(jì)算
常見定位形式定位誤差計(jì)算
鉆模的鉆孔精度計(jì)算
定位基準(zhǔn)為平面
定位基準(zhǔn)為一孔及一平面
定位基準(zhǔn)為一圓孔及兩個(gè)垂直平面
定位基準(zhǔn)為一圓孔及兩個(gè)平面
定位基準(zhǔn)為圓柱面
定位基準(zhǔn)為兩個(gè)直徑不同的外圓柱面
圖2.5 夾具定位精度功能框圖
（3）各種夾緊裝置夾緊力計(jì)算窗體鏈接兩個(gè)窗體（圖2.6）。第一個(gè)窗體為計(jì)算系數(shù)。第二個(gè)窗體為典型夾緊形式夾緊力的計(jì)算。
圖2.6 夾緊力窗體設(shè)計(jì)
其功能框圖如下（圖2.7）：
各種典型裝置夾緊力計(jì)算
計(jì)算系數(shù)
典型夾緊形式夾緊力計(jì)算
工件以一平面及兩圓孔定位
工件以兩垂直面定位，側(cè)向關(guān)系
軸向夾緊套類零件
卡盤夾緊
工件以內(nèi)孔定心，用壓板夾緊在三支撐點(diǎn)上
工件以內(nèi)孔定心及夾緊
工件以內(nèi)孔定心，端面夾緊
工件以V形塊定位，壓板夾緊
工件以V形定位，V形塊夾緊
彈簧夾頭夾緊
圖2.7 各種典型裝置夾緊力計(jì)算功能框圖
3 夾具定位尺寸有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
3.1 V型塊的計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
V型塊（圖3.1）用于軸類檢驗(yàn)、校正、劃線、還可用于檢驗(yàn)工件垂直度，平行度。精密軸類零件的檢測、劃線、定儀及機(jī)械加工中的裝夾。
V形塊的計(jì)算：
① V形塊基面到定位圓中心的距離T：
（公式3.1）
②定位誤差△y：
（公式3.2）
以上公式中（單位：mm），D表示定位圓直徑的最大值，d表示定位圓直徑的最小值，N表示V形塊的開口尺寸，α表示V形塊的工作角度，H表示V型塊高度。
圖3.1 V形塊
利用VB6.0軟件編程，只需要輸入文本框N，D，d，H，α的參數(shù)值（其中N的參數(shù)值需要查表），然后單擊命令按鈕T或者△y，計(jì)算結(jié)果便顯示出來。（圖3.2）
圖3.2 文本框輸入設(shè)計(jì)
其功能代碼：
Dim bb,cc,dd,ee,ff,gg,hh,ii,jj,ss,kk As Integer
bb = Val(Me.Text2.Text) bb代表文本框H的輸入?yún)?shù)
cc = Val(Me.Text3.Text) cc代表文本框N的輸入?yún)?shù)
dd = Val(Me.Text4.Text) dd代表文本框D的輸入?yún)?shù)
gg = 2 * Sin((ff * PI / 180) / 2) '計(jì)算公式
gg = Fix(gg * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
hh = 2 * Tan((ff * PI / 180) / 2)
hh = Fix(hh * 10000 + 0.5) / 10000
ii = bb + dd / (2 * gg) - cc / (2 * hh)
jj = bb + dd - 0.866 * cc a=60°時(shí)，計(jì)算公式
ss = bb + 0.707 * dd - 0.5 * cc a=90°時(shí)，計(jì)算公式
kk = bb + 0.577 * dd - 0.289 * cc a=120°時(shí)，計(jì)算公式
（1）當(dāng)V形塊的工作角度為60°時(shí)，T=H+D-0.866N，△y=D-d。
（2）當(dāng)V形塊的工作角度為90°時(shí)，T=H±0.707D-0.5N，△y=0.707（D-d）。
（3）當(dāng)V形塊的工作角度為120°時(shí)，T=H+0.577D-0.289N，△y=0.577（D-d）。
實(shí)現(xiàn)工作角度α輸入不同的參數(shù)時(shí)，選擇的公式不同，用IF循環(huán)語句，其功能代碼：
If ff = 60 Then '如果a等于60°
MsgBox jj, , "計(jì)算結(jié)果"
ElseIf ff = 90 Then '如果a等于90°
MsgBox ss, , "計(jì)算結(jié)果"
ElseIf ff = 120 Then '如果a等于120°
MsgBox kk, , "計(jì)算結(jié)果"
Else
MsgBox ii, , "計(jì)算結(jié)果"
End If
程序框圖如下（圖3.3）：
計(jì)算△y=0.577（D-d）
開始
輸入H,D,d,N,a參數(shù)
計(jì)算△y=（D-d）/2sina
計(jì)算公式H=h+D/2sina－B/2tga
If a=60°
If a=90°
If a=120°
計(jì)算H=h+D－0.866B
計(jì)算△y=D-d
輸出H，△y
計(jì)算H=h+0.707D－0.5B
計(jì)算△y=0.707(D-d)
輸出H，△y
計(jì)算H=h+0.577D-0.289B
輸出H,△y
輸出H,△y
結(jié)束
Yes
No
Yes
No
Yes
No
圖3.3 V形塊的程序框圖
3.2 定位銷高度的計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
在安裝時(shí)，不太可能將工件托平后裝入定位銷，而是將工件一邊支承在夾具支承平面上，逐漸套入定位銷，在這種情況下，如定位銷高度選擇不當(dāng)，將使工件卡在定位銷邊緣上而裝不進(jìn)去。因此，為了便利裝卸，必須校核定位銷的高度。
（1）當(dāng)定位銷的定位方式為“以一個(gè)定位銷定位”（圖3.4），定位銷的計(jì)算公式為：
（公式3.3）
式中（單位：mm）L代表兩定位孔的距離，l代表定位孔到端面的距離，D代表定位孔的最小直徑， △min代表定位孔與定位銷間的最小間隙。
圖3.4 一個(gè)定位銷定位
當(dāng)輸入文本框D,L,△min參數(shù)時(shí)，單擊命令按鈕H，計(jì)算結(jié)果便顯示出來（圖3.5）
圖3.5 文本框頁面設(shè)計(jì)
實(shí)現(xiàn)其功能代碼：
Dim aa，bb,cc,dd,ff,ee As Integer
aa = Val(Me.Text1.Text) 輸入文本框D的參數(shù)值
bb = Val(Me.Text2.Text) 輸入文本框L的參數(shù)值
cc = Val(Me.Text3.Text) 輸入文本框△min的參數(shù)值
dd = Sqr(2 * aa * cc) 計(jì)算公式
ff = (bb + 0.5 * aa) * dd
ee = ff / aa
MsgBox ee, , "計(jì)算結(jié)果"
程序框圖如下（3.6）：
開始
輸入D,L,△min
計(jì)算dd= Sqr(2 * aa * cc)
計(jì)算ff = (bb + 0.5 * aa) * dd
計(jì)算ee = ff / aa
輸入ee
結(jié)束
圖3.6 定位銷高度程序框圖
（2） 當(dāng)定位銷的定位方式為“以兩個(gè)定位銷定位”（圖3.7），定位銷的計(jì)算公式為：
① 右定位銷計(jì)算高度：
（公式3.4）
② 左定位銷計(jì)算高度：
（公式3.5）
實(shí)際定位銷高度H選擇H1和H2中較小的值。
式中（單位：mm）L代表兩定位孔的距離，l代表定位孔到端面的距離，D代表定位孔的最小直徑， △min代表定位孔與定位銷間的最小間隙。
圖3.7 兩個(gè)定位銷定位
利用VB6.0軟件編程，只需要輸入文本框D，L，l，△min參數(shù)值，然后單擊命令按鈕H1或H2，計(jì)算結(jié)果便顯示出來。（圖3.8）。
圖3.8文本框頁面設(shè)計(jì)
實(shí)現(xiàn)其功能代碼：
Private Sub Command2_Click() 計(jì)算H1命令按鈕
Dim aa ,bb,cc,dd,ff,ee,ggAs Integer
aa = Val(Me.Text4.Text) 輸入文本框L的參數(shù)
ff = Sqr(2 * (aa + cc) * dd) 計(jì)算公式
ee = (aa + bb + 0.5 * cc) * ff
gg = ee / (aa + cc)
MsgBox gg, , "計(jì)算結(jié)果"
End Sub
Private Sub Command3_Click() 計(jì)算H2命令按鈕
Dim aa，bb,cc,dd,ff,ee,gg As Integer
aa = Val(Me.Text4.Text) 輸入文本框L的參數(shù)
ff = Sqr(2 * cc * dd) 計(jì)算公式
ee = (bb + 0.5 * cc) * ff
gg = ee / cc
MsgBox gg, , "計(jì)算結(jié)果"
End Sub
計(jì)算HI程序框圖如下（圖3.9）： 計(jì)算H2程序框圖如下（圖3.10）：
開始
輸入D,L,l,△min參數(shù)
計(jì)算ff = Sqr(2 * cc * dd)
計(jì)算ee = (bb + 0.5 * cc) * ff
計(jì)算gg = ee / cc
輸出gg
結(jié)束
開始
輸入D,L,l,△min參數(shù)
計(jì)算ff = Sqr(2 * (aa + cc) * dd)
計(jì)算ee = (aa + bb + 0.5 * cc) * ff
計(jì)算gg = ee / (aa + cc)
輸出gg
結(jié)束
圖3.8 計(jì)算H1程序框圖 圖3.10 計(jì)算H2程序框圖
單擊命令按鈕H的時(shí)候，程序會(huì)選擇計(jì)算結(jié)果H1和H2。如果H1小于H2，則輸出結(jié)果為H1；如果H1大于H2，則輸出結(jié)果為H2。用IF……Else語句實(shí)現(xiàn)（kk代表H1，ll代表H2）。
實(shí)現(xiàn)其功能代碼：
If kk > ll Then 如果H1大于H2
MsgBox ll, , "實(shí)際高度" 輸出結(jié)果H2
Else 反之
MsgBox kk, , "實(shí)際高度" 輸出結(jié)果H1
End If
End Sub
程序框圖如下（圖3.11）：
開始
計(jì)算H1
計(jì)算H2
If H1＞H2
輸出H2
結(jié)束
輸出H1
結(jié)束
Yes
No
圖3.11 計(jì)算H程序框圖
3.3 軟件功能實(shí)現(xiàn)
V形塊計(jì)算軟件功能實(shí)現(xiàn)：
N=24mm的V形塊，其中H=20mm，D=24mm，d=12mm，a=90。
計(jì)算T=25mm如圖3.12所示。
圖3.12 計(jì)算T程序運(yùn)行
計(jì)算△y=8mm如圖3.13所示。
圖3.13 計(jì)算△y程序運(yùn)行
定位銷高度計(jì)算軟件功能實(shí)現(xiàn)：
一個(gè)定位銷定位時(shí)，D=2.5mm，L=12mm，△min=1mm。計(jì)算H=13mm如圖3.14所示。
圖3.14 計(jì)算H程序運(yùn)行
- 17 -
機(jī)床夾具常用計(jì)算計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
4 定位精度有關(guān)計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
4.1 常見定位形式的定位誤差計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
定位誤差是工件在夾具中定位，由于定位不準(zhǔn)造成的加工面相對(duì)于工序基準(zhǔn)沿加工要求方向上的最大位置變動(dòng)量。
定位誤差的組成：①定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不一致所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)不重合誤差，即工序基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以△不表示。②定位基準(zhǔn)面和定位元件本身的制造誤差所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)位移誤差，即定位基準(zhǔn)的相對(duì)位置在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，以△基表示。故有：△定=△不+△基
常見的定位形式有（圖4.1）：定位基準(zhǔn)為平面，定位基準(zhǔn)為一孔及一平面，定位基準(zhǔn)為一圓孔及兩個(gè)垂直平面，定位基準(zhǔn)為一平面及兩圓孔，定位基準(zhǔn)為圓柱面以及定位基準(zhǔn)為兩個(gè)不同直徑的外圓柱表面，定位元件為兩個(gè)短V形塊。
圖4.1常見定位形式定位誤差頁面設(shè)計(jì)
當(dāng)定位基準(zhǔn)為一平面及兩圓孔時(shí)（圖4.2），兩定位銷所產(chǎn)生的最大角度定位誤差：
（公式4.1）
式中（單位：mm）：△1max代表圓柱銷與工件定位孔間的最大間隙；△2max代表菱形銷與工件定位孔間的最大間隙。
圖4.2 定位基準(zhǔn)為一平面及兩圓孔
定位基準(zhǔn)為圓柱面時(shí)：
① 兩垂直平面定位（圖4.3）的定位誤差計(jì)算公式。
（公式4.2）
（公式4.3）
（公式4.4）
（公式4.5）
式中（單位：mm）：
△yA，△yB。△yC，△yD代表定位誤差
圖4.3兩垂直平面定位
其編程代碼：
Dim dd ，bb，ccAs Double
dd = Val(Me.Text1.Text) 輸入文本框的參數(shù)
bb = Val(Me.Text2.Text) 輸入文本框d的參數(shù)
cc = 0.5 * bb * dd 計(jì)算公式
cc = Fix(cc * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
MsgBox cc, , "定位誤差"
其頁面設(shè)計(jì)（圖4.4）：
圖4.4 兩垂直平面定位頁面設(shè)計(jì)
其程序框圖（圖4.5）：
開始
輸入?yún)?shù)，d
計(jì)算cc = 0.5 * bb * dd
輸出cc
結(jié)束
圖4.5 兩垂直平面定位程序框圖
② 平面定位，V形塊定心（圖4.6）的定位誤差計(jì)算公式。
（公式4.6）
（公式4,7）
（公式4.8）
式中（單位：mm）：
△yA，△yB?！鱵C，代表定位誤差
圖4.6 平面定位，V形塊定心
其編程代碼：
Dim dd，bb，cc，ffAs Integer
dd = Val(Me.Text3.Text) 輸入文本框的參數(shù)
bb = Val(Me.Text4.Text) 輸入文本框d的參數(shù)
cc = Val(Me.Text5.Text) 輸入文本框γ的參數(shù)
ff = bb * dd * cc * 0 計(jì)算公式
MsgBox ff, , "定位誤差"
其頁面設(shè)計(jì)（圖4.7）：
圖4.7 平面定位，V形塊定心頁面設(shè)計(jì)
其程序框圖（圖4.8）：
開始
輸入?yún)?shù)，d，γ
計(jì)算ff = bb * dd * cc * 0
輸出ff
結(jié)束
圖4.8 平面定位，V形塊定心程序框圖
③ V形塊定位（圖4.9）的定位誤差計(jì)算公式
（公式4.9）
（公式4.10）
（公式4.11）
式中（單位：mm）：
△yA，△yB?！鱵C，代表定位誤差 圖4.9 V形塊定位
其編程代碼：
Dim dd ，bb，cc，ff，ee，vv，nn，mmAs Double
dd = Val(Me.Text6.Text) 輸入文本框的參數(shù)
bb = Val(Me.Text7.Text) 輸入文本框d的參數(shù)
cc = Val(Me.Text8.Text) 輸入文本框α的參數(shù)
ff = Val(Me.Text9.Text) 輸入文本框γ的參數(shù)
ee = 2 * Sin((cc * PI / 180) / 2) 計(jì)算公式
ee = Fix(ee * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
vv = bb * dd / ee
vv = Fix(vv * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
nn = (1 / 2) * dd * bb
nn = Fix(nn * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
mm = vv - nn
mm = Fix(mm * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
MsgBox mm, , "定位誤差"
其頁面設(shè)計(jì)（圖4.10）：
圖4.10頁面設(shè)計(jì)
開始
輸入?yún)?shù)，d，γ，α
計(jì)算ee = 2 * Sin((cc * PI / 180) / 2)
計(jì)算vv = bb * dd / ee
結(jié)束
計(jì)算nn = (1 / 2) * dd * bb
計(jì)算mm = vv - nn
輸出mm
其程序框圖（圖4.11） ：
圖4.11 V形塊定位程序框圖
4.2 軟件功能實(shí)現(xiàn)
兩垂直平面定位時(shí)，d=13mm，=0.2，計(jì)算△yB=1.3如圖4.12
圖4.12 計(jì)算△yB程序運(yùn)行
5 各種夾緊裝置夾緊力的計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
5.1 計(jì)算系數(shù)
常用的夾緊件有：壓塊，壓板；偏心輪；支座；夾具專業(yè)螺釘，螺栓；夾具專業(yè)螺母；夾具專業(yè)墊圈。
在計(jì)算夾緊力時(shí)需要考慮計(jì)算系數(shù)：摩擦系數(shù)以及安全系數(shù)。
① 摩擦系數(shù)：根據(jù)不同的接觸表面的形式選擇摩擦系數(shù)f
a.接觸表面為加工過的光滑表面，f=0.15-0.25
b.工件表面為毛坯，夾具的支撐面為球面，f=0.2-0.3
c.夾具夾緊元件的淬硬表面在沿主切削力方向有齒紋，f=0.3
d.夾具夾緊元件的淬硬表面在垂直于主切削力方向有齒紋，f=0.4
e.夾具夾緊元件在淬硬表面有互相垂直齒紋，f=0.4-0.5
f.夾具夾緊元件在淬硬表面有網(wǎng)狀齒紋，f=0.7-0.8
②安全系數(shù)：總的安全系數(shù)選擇范圍較大，一般K=1.5-2.5，若夾緊力和切削力方向相反時(shí)，為保證工件的可靠夾緊，K值不小于2.5
（公式5.1）
其中，K0-基本安全系數(shù)，一般均取1.5；
K1-加工狀態(tài)系數(shù)。粗加工，K1=1.2，精加工，K1=1.0；
K2-刀具鈍化系數(shù)。一般K2=1.0-1.9；具體數(shù)值可按圖5.1選取
K3-切削特點(diǎn)系數(shù)。連續(xù)，K3=1.0；斷續(xù)，K3=1.2；
K4-考慮夾緊動(dòng)力穩(wěn)定性系數(shù)。手動(dòng)夾緊，K4=1.3，機(jī)動(dòng)夾緊，K4=1.0；
K5-考慮手動(dòng)夾緊時(shí)手柄位置的系數(shù)；
K6-僅在有力矩企圖使工件回轉(zhuǎn)時(shí)，才應(yīng)考慮支撐面接觸情況的系數(shù)。
圖5.1 K2的取值
5.2 典型夾緊形式夾緊力的計(jì)算模塊設(shè)計(jì)
常見的典型夾緊形式有：工件以一平面及兩圓孔定位；工件以兩垂直面定位，側(cè)向夾緊；軸向夾緊套類零件；卡盤夾緊；工件以內(nèi)孔定心，用壓板夾緊在三支承點(diǎn)上；工件以內(nèi)孔定心及夾緊；工件以內(nèi)孔定心，端面夾緊；工件以V形塊定位，壓板夾緊；工件以V形塊定位，V形塊夾緊以及彈簧夾頭夾緊。
用VB編程，頁面設(shè)計(jì)如圖5.2所示
圖5.2 頁面設(shè)計(jì)
單擊命令按鈕，進(jìn)入各個(gè)夾緊形式的窗體。實(shí)現(xiàn)命令按鈕與窗體間的鏈接。用VB編程代碼如下：（彈簧夾頭夾緊窗體鏈接）
Private Sub Command10_Click()
Form25.Show
End Sub
工件以V形塊定位，壓板夾緊：
① 工件承受切削扭矩及軸向力（圖5.3）：
為防止工件在切削扭矩M（kgf.mm）的作用下打滑而轉(zhuǎn)動(dòng)所需的夾緊力：
（公式5.2）
為防止工件在軸向力P（kgf.mm）的作用下打滑而軸向移動(dòng)所需的夾緊力：
（公式5.3）
圖5.3 工件承受切削扭矩及軸向力
其編程代碼：
Dim aa ，bb，cc，dd，ee，ff，gg，hh，ii，jj，ss，kk，ooAs Double
aa = Val(Me.Text1.Text) 輸入文本框K的參數(shù)
bb = Val(Me.Text2.Text) 輸入文本框M的參數(shù)
cc = Val(Me.Text3.Text) 輸入文本框α的參數(shù)
dd = Val(Me.Text4.Text) 輸入文本框f1的參數(shù)
ee = Val(Me.Text5.Text) 輸入文本框f2的參數(shù)
ff = Val(Me.Text6.Text) 輸入文本框f3的參數(shù)
gg = Val(Me.Text7.Text) 輸入文本框f4的參數(shù)
hh = Val(Me.Text8.Text) 輸入文本框R的參數(shù)
ii = Val(Me.Text9.Text) 輸入文本框P的參數(shù)
jj = Sin((cc * PI / 180) / 2) 計(jì)算公式
jj = Fix(ii * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
ss = aa * ii * jj
ss = Fix(ss * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
kk = ff * jj
kk = Fix(kk * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
oo = ss / (kk + gg)
oo = Fix(oo * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
MsgBox oo, , "計(jì)算結(jié)果"
其程序框圖（圖5.4）：
開始
輸入K,M,α，f1,f2,f3,f4,R,P
計(jì)算jj = Sin((cc * PI / 180) / 2)
計(jì)算ss = aa * ii * jj
計(jì)算kk = ff * jj
計(jì)算oo = ss / (kk + gg)
輸出oo
結(jié)束
圖5.4 工件承受切削扭矩及軸向力程序框圖
其頁面設(shè)計(jì)（圖5.5）：
圖5.5 工件承受切削扭矩及軸向力頁面設(shè)計(jì)
② 工件承受側(cè)向切削力（圖5.6）：
在側(cè)向切削力P（kgf）的作用下，為防止工件從V形塊斜面滑出所需的夾緊力：
（公式5.4）
其編程代碼：
Dim aa ，bb，cc，dd，ee，ff，gg，hh，ii，jjAs Double
aa = Val(Me.Text10.Text) 輸入文本框K的參數(shù)
bb = Val(Me.Text11.Text) 輸入文本框P的參數(shù)
cc = Val(Me.Text12.Text) 輸入文本框c的參數(shù)
dd = Val(Me.Text13.Text) 輸入文本框α的參數(shù)
ee = Val(Me.Text14.Text) 輸入文本框f1的參數(shù)
ff = Val(Me.Text15.Text) 輸入文本框f2的參數(shù)
gg = Tan((dd * PI / 180) / 2) 計(jì)算公式
gg = Fix(gg * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
hh = 2 * ee + ff + cc * gg
hh = Fix(hh * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
ii = 2 * aa * bb
jj = ii / hh
jj = Fix(jj * 10000 + 0.5) / 10000 '保留小數(shù)點(diǎn)后4位
MsgBox jj, , "計(jì)算結(jié)果"
圖5.6工件承受側(cè)向切削力
開始
輸入?yún)?shù)K,P,c,α,f1,f2
計(jì)算gg = Tan((dd * PI / 180) / 2)
計(jì)算hh = 2 * ee + ff + cc * gg
計(jì)算ii = 2 * aa * bb
計(jì)算jj = ii / hh
輸出jj
結(jié)束
其程序框圖（圖5.7）：
圖5.7 工件承受側(cè)向切削力程序框圖
其頁面設(shè)計(jì)（圖5.8）：
圖5.8 工件承受側(cè)向切削力頁面設(shè)計(jì)
5.3 軟件功能的實(shí)現(xiàn)
工件承受切削扭矩及軸向力時(shí)，K=1.5，M=24mm，f1=0.2mm，f2=0.4mm，f3=0.6mm，f4=0.8mm，R=10mm，P=24mm。計(jì)算Q1=16.3636如圖5.9所示
圖5.9 計(jì)算Q1
6 結(jié) 論
本設(shè)計(jì)包括了夾具定位精度計(jì)算，定位尺寸計(jì)算以及典型夾緊形式的夾緊力計(jì)算。它的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：（1）夾具定位精度計(jì)算中，常見定位形式的定位誤差計(jì)算以及鉆模的鉆孔精度計(jì)算。（2）夾具定位尺寸計(jì)算中，V形塊的計(jì)算以及定位銷高度的計(jì)算。（3）典型夾緊形式的夾緊力計(jì)算中，計(jì)算系數(shù)以及各種典型夾緊形式的夾緊力計(jì)算。（4）在利用VB6.0編程，使計(jì)算精度更加準(zhǔn)確，減少人工誤差。
在機(jī)械制造生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的機(jī)床夾具設(shè)計(jì)計(jì)算為人工計(jì)算，而人工計(jì)算存在很大的誤差。本次設(shè)計(jì)改變了傳統(tǒng)的人工計(jì)算，使用VB6.0編程，把機(jī)床夾具常用計(jì)算進(jìn)行編程，通過計(jì)算機(jī)來計(jì)算機(jī)床夾具，既節(jié)省時(shí)間，又提高了計(jì)算精度。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]劉讓賢.基于圖形法的機(jī)床夾具定位誤差計(jì)算[J].裝備制造技術(shù)，2007（5）：2-3.
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[4]王春.定位誤差計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算系統(tǒng)的開發(fā)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2006（2）：56-57.
[5]王維.夾具增力機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合與計(jì)算機(jī)輔助創(chuàng)新設(shè)計(jì)[D].蘇州大學(xué)，2007.
[6]蘇東寧,鐘康民,孫蓓.一種斜楔增力液壓夾具的力學(xué)計(jì)算[J].山東機(jī)械，2003（9）：34-36
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