夾緊力計算

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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)一個刀齒時銑刀對工件的進量： af＝Vf/(zn)＝360

2、/(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 確定安全系數(shù)： 總的安全系數(shù)k＝k1k2k3k4 k1---- 一般安

3、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

4、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(yù)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 定位誤差是由基準(zhǔn)位移誤差和基準(zhǔn)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(zhǔn)直線

5、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(zhǔn)直線位移誤差為: △x1＝0 4.2.2 基準(zhǔn)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(zhǔn)的轉(zhuǎn)角 x2max—---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

6、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： 240sin△θ＝0.013mm 4。2.3 基準(zhǔn)不重合誤差△B 由工序簡圖可知，定位基準(zhǔn)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(zhǔn)為φ6.045孔.所以基準(zhǔn)不重合誤差△B＝0mm. 定位誤差△Ｄ＝△x1＋

7、△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： 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

8、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 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

9、。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＝1.5。 故其許用應(yīng)力[σ]＝σs/ ns＝245/1。5＝163N/mm2 許用剪切應(yīng)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

10、 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＝－1684202/(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(yīng)力：Wz=bh2/6=280252/6=1。75105mm3 σmax=Mmax/Wz=70。56103/（1。75105）=40.3210—2 N/mm2 因為:σmax=40.321

11、0—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。 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(zhǔn)（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

12、準(zhǔn)。 （2）以底面F作為主要定位基準(zhǔn)。 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(yīng)，可以在整個工藝過程中采用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn).因此,本工序決定以底面F為主要定位基準(zhǔn).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

13、 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 （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：

14、 F= （3.2） K=KKKKKKK （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。2

15、1。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).