夾緊力計算.doc

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1、4.1.2 夾緊力計算及夾緊氣缸的設(shè)計 1、夾緊力的計算 工件材料為AS9U3，大平面加工余量為1.5mm，采用硬質(zhì)合金端銑刀加工，切削力查參考文獻〔1〕可根據(jù)如下公式計算： 式中：Fz ---銑削力(N) af---每齒進給量(mm/r) aw---銑削寬度(mm) KFZ---銑削力修正系數(shù) d0---銑刀外徑(mm) ap---銑削深度(mm) z---銑刀齒數(shù) 確定各參數(shù)值: (1).銑刀外徑d0＝315mm； (2).銑刀齒數(shù)Z＝16； (3).每齒進給量af是銑刀每轉(zhuǎn)一個刀齒時銑刀

2、對工件的進量: af＝Vf/(zn)＝360/(16720)＝0.031mm/r (4).銑削深度ap對于端銑刀是指平行于銑刀軸線測量的被銑削層尺寸: ap＝1.5mm (5). 銑削寬度aw對于端銑刀是指垂直于銑刀軸線測量的被切削層尺寸: aw＝240mm (6). 修正系數(shù)KFZ取1.6； 由表查得: cF＝7750 xF＝1.0 yF＝0.75 uF＝1.1 wF＝0.2 qF＝1.3 Fz=276.5N=28Kg (7). 理論所需夾緊力計算 確定安全

3、系數(shù): 總的安全系數(shù)k＝k1k2k3k4 k1---- 一般安全系數(shù)； k1取1.7； k2----加工狀態(tài)系數(shù)； 由于是精加工，所以k2取1； k3----刀具鈍化系數(shù)； k3取1.4； k4----斷續(xù)切削系數(shù)； k4取1.2； ∴ k＝1.711.41.2≈3 W＝kp＝328kg＝84kg 2. 氣缸的選擇 Ｑ＝Ｗ/(iη1n)＝84/(0.80.83)＝44kg 由氣缸傳動的計算公式： Ｑ＝Ｐ(πＤ2/4)η 式中: Ｐ--壓縮空氣壓力＝6atm＝6kg/cm2 η--氣缸摩

4、擦系數(shù)，取0.8 i—壓板與工件的摩擦系數(shù),取0.8 n—夾緊氣缸個數(shù),本夾具為3 Ｄ--氣缸直徑(cm) D=34.2cm 通過以上理論計算，可以選擇直徑為50mm的氣缸。但是，考慮到由于銑削過程中每個刀齒的不連續(xù)切削，作用于每個刀齒的切削力大小及方向隨時都在變化，致使在銑削過程中產(chǎn)生較大的振動，因此，夾具需有足夠的夾緊力。此外還考慮到工廠所供壓縮空氣壓力不穩(wěn)定，零件加工余量發(fā)生變化，零件材料缺陷，以及其它不可預見性因素的影響，為安全可靠起見，選擇直徑為63mm的氣缸。 4.2 銑側(cè)面工裝定位精度計算 定位誤差是由基

5、準位移誤差和基準不重和誤差組成的。下面對工序尺寸31.850.075的定位誤差進行分析計算。 4.2.1 基準直線位移誤差△x1 定位孔尺寸為φ6.045，園柱定位銷尺寸為φ6.045,因工件定位后處于垂直狀態(tài)，由于自重定位孔與定位銷總是單方向接觸，所以基準直線位移誤差為： △x1＝0 4.2.2 基準角位移誤差△x2 由圖可知2-Φ6.045孔中心距 L＝＝414.6mm 定位時因零件自身重量，使得兩定位孔移動方向相同。 ∴ tg△θ＝(x2max－x1max)/(2L) 式中：△θ ----兩定位孔同向移動時，定位基準的轉(zhuǎn)角 x2m

6、ax----定位孔與菱形銷之間的最大配合間隙 x1max ----定位孔與圓柱銷之間的最大配合間隙 L ----兩定位孔中心距 菱形銷尺寸為φ6，定位孔尺寸為φ6.045 ∴x2max＝0.022+0.028+0.045＝0.95mm x1max＝0.022+0.028=0.05mm tg△θ＝(x2max－x1max)/(2L)＝(0.95－0.05)/(2X414.6) ＝0.5410-4 △θ＝0.003 加工面(長240)兩端角位移誤差△x2為：

7、 240sin△θ＝0.013mm 4.2.3 基準不重合誤差△B 由工序簡圖可知，定位基準是由底平面B和２－φ6.045孔組成。而工序尺寸31.830.4的工序基準為φ6.045孔。所以基準不重合誤差△B＝0mm。 定位誤差△Ｄ＝△x1＋△x2＋△B ＝0＋0.013＋0＝0.013mm 由于0.013mm<<0.075mm，故能很好地滿足加工精度求。 4.3 銑側(cè)面工裝設(shè)計 4.3.1 銑削力的計算 工件材料為鑄造鋁合金。側(cè)平面加工余量為1mm。采用硬質(zhì)合金端銑刀加工。切削力可根據(jù)如下公式計算：

8、 式中：Fz ---銑削力(N) af---每齒進給量(mm/r) aw---銑削寬度(mm) KFZ---銑削力修正系數(shù) d0---銑刀外徑(mm) ap---銑削深度(mm) z---銑刀齒數(shù) 確定各參數(shù)值: 1、銑刀外徑d0＝125mm； 2、銑刀齒數(shù)Z＝8； 3、每齒進給量af是銑刀每轉(zhuǎn)一個刀齒時銑刀對工件的進量: af＝vf/(zn)＝638/(81120)＝0.071mm/r 4. 銑削深度ap對于端銑刀是指平行于銑刀軸線測量的被銑

9、 削層尺寸: ap＝1mm 5. 銑削寬度aw對于端銑刀是指垂直于銑刀軸線測量的被切削層尺寸: aw＝70mm 6. 修正系數(shù)KFZ取1.6； 由表查得: cF＝7750 xF＝1.0 yF＝0.75 uF＝1.1 wF＝0.2 qF＝1.3 =168N=17Kg  4.3.2 銑削夾具底板強度校核 1、夾具底板受力分析 底板材料采用45鋼，其屈服極限σs＝245N/mm2，安全系數(shù)ns＝1.

10、5。 故其許用應力[σ]＝σs/ ns＝245/1.5＝163N/mm2 許用剪切應力[τ]＝0.6[σ]＝0.6163N/mm2＝98N/mm2 底板受力情況如下圖所示: 圖4.3 底板受力圖 (1)支承反力計算如下： 根據(jù)公式可知：RB＝P＝168N (2)彎矩計算如下： 已知：P：168N L：420mm MB＝－PL＝－1680.42＝－70.56N.m (3)底板轉(zhuǎn)角計算如下： 已知：P：168N L：420mm E：200GPa I：364583mm4 　θA＝－168

11、4202/(2200364583) ＝0.00108 2、由上圖可知： (1)夾具底所承受的最大彎矩： Qmax=168N Mmax=1680.42=70.56N.m (2)對截面尺寸進行校核 彎曲正應力:Wz=bh2/6=280252/6=1.75105mm3 σmax=Mmax/Wz=70.56103/(1.75105)=40.3210-2 N/mm2 因為：σmax=40.3210-2 N/mm2＜[σ]＝163N/mm2 另：底板受力轉(zhuǎn)角僅為0.00108，故可忽略，不予考慮。 所以：底板所選截面28025完全滿足強度要求。

12、 第三章夾具設(shè)計 3.1選擇工序 工藝過程為2.3.2中的方案三，選擇工序60粗銑G面的夾具設(shè)計，在此工序前頂面B，底面F，左側(cè)面E已經(jīng)加工完畢，加工要求保證距E面尺寸106.9mm. 3.2確定定位方案和定位元件 根據(jù)零件結(jié)構(gòu)和工序安排，本工序加工時的主要定位基準（限制三個自由度）有二種方案可供選擇： （1）以頂面B作為主要定位基準。 （2）以底面F作為主要定位基準。 方案一與方案二相比較，方案二的定位面積要大一些，而且與其它工序相適應，可以在整個工藝過程中采用統(tǒng)一的定位基準。因此，本工序決定以底面F為主要定位基準。

13、定位元件選擇支承板B1090（GB2236-80），帶有排屑槽，切屑易清除，宜用于底面上的支承。 圖3.1 B型支承板 輔助定位面選擇左側(cè)面E（限制兩個自由度），定位元件選擇支承板A1090（GB2226-80），螺釘頭處有1~2mm的間隙，切屑落進不易清除，宜用于側(cè)面或頂面的支承。 圖3.2 B型支承板 3.3切削力及夾緊力的分析計算 3.3.1切削力的計算 本工序為用硬質(zhì)合金端銑刀粗銑G面，根據(jù)手冊[1]，銑削切削力的計算公式為： F=490afdbz （

14、3.1） 注：式中 F—銑削力（N）； a—銑削深度（mm）； f—每齒進給量（mm/z）； d—銑刀直徑（mm）； b—銑削寬度（mm）； z—銑刀的齒數(shù)。 其中，a=2.3mm，f=0.28mm/z，d=160mm，b=78mm，z=8，所以 F=4902.30.28160788 =1108N 3.3.2夾緊力的計算 根據(jù)手冊[1]，夾緊力的計算公式為： F= （3.2） K=KKKK

15、KKK （3.3） 式中 F—實際所需的夾緊力（N）； F—切削力（N）； —夾緊元件與工件間的摩擦因數(shù)； —工件與夾具支承面間的摩擦因數(shù)； K—安全系數(shù)； K~K—各種因數(shù)的安全系數(shù)。 根據(jù)[1]表17-10、表17-11，K=1.2，K=1.2，K=1.2，K=1.0，K=1.0，K=1.0， K=1.0，則 K=1.21.21.21.01.01.01.0=1.7 根據(jù)[7]表18-1，=0.1，=0.1，則 F= =9418N 每個氣缸可提供的夾緊力為7000N，則2F=14000N>9418N，可滿

16、足要求。 3.4定位誤差的分析驗算 夾具的主要功能是用來保證工件加工表面的位置精度，影響位置精度精度的主要因素有三個方面： （1）工件在夾具中的安裝誤差，它包括定位誤差和夾緊誤差。 （2）夾具在機床上的對定誤差，指夾具相對于刀具或相對于機床成形運動的位置誤差。 （3）加工過程中出現(xiàn)的誤差，它包括機床的幾何精度、運動精度，機床、刀具、工件和夾具組成的工藝系統(tǒng)加工時的受力變形、受熱變形，磨損，調(diào)整，測量中的誤差，以及加工成形原理上的誤差等。 第三項一般不易估算，前兩項和不大于工件允許的三分之二為合格。常用符號表示。根據(jù)[1]表17-9， =2（H-h）tan （3.4） 如圖3.1： 圖3.3 其中H=98mm，h=51mm，=0.1，則 =2（98-51）tan0.1 =0.16mm 根據(jù)手冊[1]，加工精度等級IT=8，根據(jù)《幾何量公差與檢測》[8]附表3-2，公差為0.54mm，在允許的范圍內(nèi)。