四叶螺旋桨五坐标加工专用夹具设计及数控加工仿真(10)
△DD+ △AZ+ △GC≤δ。
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, 也可按以下公式分配误差。
△DD + △AZ ≤( 2/3) δ
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。
2.2.2夹具设计的方案拟定
此次针对四叶螺旋的加工进行专用夹具设计。想要制造出质量好的螺旋桨必须使用合适加工的专用夹具，并且十分了解螺旋桨的工作原理。旋桨工作原理可以从两种不同的观点来解释，一种是动量的变化，另一种则是压力的变化。在动量变化的观点上，简单地说，就是螺旋桨藉由加速通过的水，造成水动量增加，产生反作用力而推动船舶。由于动量是质量与速度的乘积，因此不同的质量配合上不同的速度变化，可以造成不同程度的动量变化。 另一方面，由压力变化的观点可以更清楚地说明螺旋桨作动的原理。螺旋桨是由一群翼面构建而成，因此它的作动原理与机翼相似。机翼是靠翼面的几何变化与入流的攻角，使流经翼面上下的流体有不同的速度，且由伯努利定律可知速度的不同会造成翼面上下表面压力的不同，因而产生升力。而构成螺旋桨叶片的翼面，它的运动是由螺旋桨的前进与旋转所合成的。若不考虑流体与表面间摩擦力的影响，翼面的升力在前进方向的分量就是螺旋桨的推力，而在旋转方向的分量就是船舶主机须克服的转矩力。螺旋桨工作原理可以把螺旋桨看成是一个一面旋转一面前进的机翼进行讨论。流经桨叶各剖面的气 流由沿旋转轴方向的前进速度和旋转产生的切线速度合成。在螺旋桨半径r1和r2(r1＜r2)两处各取极小一段，讨论桨叶上的气流情况。V—轴向速度；n—螺旋桨转速；φ—气流角，即气流与螺旋桨旋转平面夹角；α—桨叶剖面迎角；β—桨叶角，即桨叶剖面弦线与旋转平面夹角。显而易见β＝α+φ。
空气流过桨叶各小段时产生气动力，阻力ΔD和升力ΔL，合成后 总空气动力为ΔR。ΔR沿飞行方向的分力为拉力ΔT，与旋螺桨旋转方向相反的力ΔP 阻止螺旋桨转动。将整个桨叶上各小段的拉力和阻止旋转的力相加，形成该螺旋桨的拉力和阻止螺旋桨转动的力矩。