夾緊力計(jì)算.doc

4.1.2 夾緊力計(jì)算及夾緊氣缸的設(shè)計(jì)1、夾緊力的計(jì)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(xiàn)1可根據(jù)如下公式計(jì)算：式中：Fz -銑削力(N) af-每齒進(jìn)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d0315mm； (2).銑刀齒數(shù)Z16； (3).每齒進(jìn)給量af是銑刀每轉(zhuǎn)一個(gè)刀齒時(shí)銑刀對(duì)工件的進(jìn)量: afVf/(zn)360/(16720)0.031mm/r(4).銑削深度ap對(duì)于端銑刀是指平行于銑刀軸線測(cè)量的被銑削層尺寸: ap1.5mm(5). 銑削寬度aw對(duì)于端銑刀是指垂直于銑刀軸線測(cè)量的被切削層尺寸: aw240mm(6). 修正系數(shù)KFZ取1.6；由表查得: cF7750 xF1.0 yF0.75 uF1.1 wF0.2 qF1.3 Fz=276.5N=28Kg(7). 理論所需夾緊力計(jì)算確定安全系數(shù): 總的安全系數(shù)kk1k2k3k4 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； k1.711.41.23 Wkp328kg84kg2. 氣缸的選擇 /(i1n)84/(0.80.83)44kg 由氣缸傳動(dòng)的計(jì)算公式： (2/4) 式中: -壓縮空氣壓力6atm6kg/cm2 -氣缸摩擦系數(shù)，取0.8 i壓板與工件的摩擦系數(shù),取0.8n夾緊氣缸個(gè)數(shù),本夾具為3-氣缸直徑(cm) D=34.2cm 通過(guò)以上理論計(jì)算，可以選擇直徑為50mm的氣缸。但是，考慮到由于銑削過(guò)程中每個(gè)刀齒的不連續(xù)切削，作用于每個(gè)刀齒的切削力大小及方向隨時(shí)都在變化，致使在銑削過(guò)程中產(chǎn)生較大的振動(dòng)，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(jiàn)性因素的影響，為安全可靠起見(jiàn)，選擇直徑為63mm的氣缸。4.2 銑側(cè)面工裝定位精度計(jì)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(duì)工序尺寸31.850.075的定位誤差進(jìn)行分析計(jì)算。4.2.1 基準(zhǔn)直線位移誤差x1定位孔尺寸為6.045，園柱定位銷尺寸為6.045,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：x10 4.2.2 基準(zhǔn)角位移誤差x2由圖可知2-6.045孔中心距 L414.6mm定位時(shí)因零件自身重量，使得兩定位孔移動(dòng)方向相同。 tg(x2maxx1max)/(2L)式中： -兩定位孔同向移動(dòng)時(shí)，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 -兩定位孔中心距菱形銷尺寸為6，定位孔尺寸為6.045 x2max0.022+0.028+0.0450.95mm x1max0.022+0.028=0.05mm tg(x2maxx1max)/(2L)(0.950.05)/(2X414.6) 0.5410-4 0.003加工面(長(zhǎng)240)兩端角位移誤差x2為： 240sin0.013mm4.2.3 基準(zhǔn)不重合誤差B 由工序簡(jiǎn)圖可知，定位基準(zhǔn)是由底平面B和6.045孔組成。而工序尺寸31.830.4的工序基準(zhǔn)為6.045孔。所以基準(zhǔn)不重合誤差B0mm。 定位誤差x1x2B 00.01300.013mm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(jì)4.3.1 銑削力的計(jì)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(jì)算： 式中：Fz -銑削力(N) af-每齒進(jìn)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d0125mm； 2、銑刀齒數(shù)Z8； 3、每齒進(jìn)給量af是銑刀每轉(zhuǎn)一個(gè)刀齒時(shí)銑刀對(duì)工件的進(jìn)量: afvf/(zn)638/(81120)0.071mm/r4. 銑削深度ap對(duì)于端銑刀是指平行于銑刀軸線測(cè)量的被銑 削層尺寸: ap1mm5. 銑削寬度aw對(duì)于端銑刀是指垂直于銑刀軸線測(cè)量的被切削層尺寸: aw70mm6. 修正系數(shù)KFZ取1.6；由表查得: cF7750 xF1.0 yF0.75 uF1.1 wF0.2 qF1.3 =168N=17Kg 4.3.2 銑削夾具底板強(qiáng)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s245N/mm2，安全系數(shù)ns1.5。故其許用應(yīng)力s/ ns245/1.5163N/mm2許用剪切應(yīng)力0.60.6163N/mm298N/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(jì)算如下：根據(jù)公式可知：RBP168N(2)彎矩計(jì)算如下：已知：P：168N L：420mm MBPL1680.4270.56N.m(3)底板轉(zhuǎn)角計(jì)算如下：已知：P：168N L：420mm E：200GPa I：364583mm4A1684202/(2200364583) 0.001082、由上圖可知：(1)夾具底所承受的最大彎矩：Qmax=168NMmax=1680.42=70.56N.m(2)對(duì)截面尺寸進(jìn)行校核彎曲正應(yīng)力:Wz=bh2/6=280252/6=1.75105mm3max=Mmax/Wz=70.56103/(1.75105)=40.3210-2 N/mm2因?yàn)椋簃ax=40.3210-2 N/mm2163N/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(qiáng)度要求。第三章夾具設(shè)計(jì)3.1選擇工序工藝過(guò)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(jì)，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(shí)的主要定位基準(zhǔn)（限制三個(gè)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(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(gè)工藝過(guò)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(gè)自由度），定位元件選擇支承板A1090（GB2226-80），螺釘頭處有12mm的間隙，切屑落進(jìn)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(jì)算3.3.1切削力的計(jì)算本工序?yàn)橛糜操|(zhì)合金端銑刀粗銑G面，根據(jù)手冊(cè)1，銑削切削力的計(jì)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(jìn)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=1108N3.3.2夾緊力的計(jì)算根據(jù)手冊(cè)1，夾緊力的計(jì)算公式為： F= （3.2） K=KKKKKKK （3.3）式中 F實(shí)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)；KK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(gè)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(yàn)算夾具的主要功能是用來(lái)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(gè)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(jī)床上的對(duì)定誤差，指夾具相對(duì)于刀具或相對(duì)于機(jī)床成形運(yùn)動(dòng)的位置誤差。（3）加工過(guò)程中出現(xiàn)的誤差，它包括機(jī)床的幾何精度、運(yùn)動(dòng)精度，機(jī)床、刀具、工件和夾具組成的工藝系統(tǒng)加工時(shí)的受力變形、受熱變形，磨損，調(diào)整，測(cè)量中的誤差，以及加工成形原理上的誤差等。第三項(xiàng)一般不易估算，前兩項(xiàng)和不大于工件允許的三分之二為合格。常用符號(hào)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(cè)1，加工精度等級(jí)IT=8，根據(jù)幾何量公差與檢測(cè)8附表3-2，公差為0.54mm，在允許的范圍內(nèi)。