夹具设计后半部分.docx

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1、9 夹具设计9.1 机床的选择:（1） 机床尺寸规格和工件的形状尺寸应相适应 （2） 机床精度等级与本工序加工要求应相适应 （3） 机床电动机功率与本工序加工所需功率应相适应 （4） 机床自动化程度和生产效率与生产类型应相适应据此查金属机械加工工艺人员手册，根据最大加工面尺寸120180，采用立式升降台铣床X53K，其工作台最大行程880300360。 9.2 刀具的选择:刀具的选择主要取决于所采用的加工方法，工件材料，加工尺寸，精度和表面粗糙度的要求，生产率要求和加工经济性等。应尽量采用标准刀具，在大批量生产中应采用高生产率的复合刀具。故采用硬质合金镶齿套式面铣刀，YG8,钨钴类硬质合金。相

2、关参数：D=125mm，d=40mm，B=55mm，z=6，h=12mm，9.3 切削力及切削功率的计算：（1）粗铣根据已知条件，查手册可得：铣刀每齿进给量：fz =0.2mm切削深度：ap=3mm铣刀直径：d0=125mm铣刀齿数：Z=6铣削宽度：ae=120mm切削速度v=124m/min转速 n=300r/min根据公式 铣削力其中CF=54.5，xF=0.9，yF=0.74，uF=1.0，wF=0，qF=1.0。将数据代入公式得：Fc=256N根据公式 扭矩代入数据得：M=16Nm根据公式 功率代入数据得：Pc=3.17kW铣刀在切削过程中，各方向所受的力Fx=(0.30.4)Fc=0

3、.4256=102.4NFy=(0.850.95)Fc=0.95256=243.2NFz=(0.500.55) Fc =0.55256=140.8N（2）精铣精铣时铣削力小于粗铣时的铣削力，故不必计算。9.4 工时定额的计算（1）粗铣 机动时间 (其中加工长度L=180，切入长度L1=32，超出长度L2=3 Sm=afZn=0.26300=360,i=1)故Tj=0.60min辅助时间Tf=(0.150.20)Tj=0.09 0.12min工作地点服务时间Tw=（0.020.07）（Tf+Tj）=0.01380.0504min休息时间 Tx=0.02(Tf+Tj)=0.01380.0144mi

4、nT粗=Tj+Tf+Tw+Tx=0.60+0.12+0.0504+0.0144=0.7848min(2) 精铣(其中加工长度L=180，切入长度L1=32，超出长度L2=3 Sm=afZn=0.16450=270,i=1)故Tj=0.80min辅助时间Tf=(0.150.20)Tj=0.12 0.16min工作地点服务时间Tw=（0.020.07）（Tf+Tj）=0.01840.0672min休息时间 Tx=0.02(Tf+Tj)=0.01840.0192minT精=Tj+Tf+Tw+Tx=0.80+0.16+0.0672+0.0192=1.0464min9.4 夹紧力的计算夹紧力的确定包括夹

5、紧力的方向、作用点和大小三个要素。夹紧力三要素的确定，实际是一个综合性问题。必须全面考虑工作结构特点、工艺方法、定位元件的结构和布置等多种因素，才能最后确定并具体设计出比较合理的夹紧装置。9.4.1 夹紧力方向确定夹紧力作用方向时，应与工件定位基准的配置及所受外力的作用方向等结合起来考虑。其确定原则是：（1）紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面。（2）夹紧力作用方向应使所需夹紧力最小。（3）夹紧力作用方向应使工件变形最小。根据以上原则，此夹具夹紧力的方向为垂直定位面竖直向下。9.4.2 夹紧力作用点夹紧力作用点的确定选择作用点的问题是指在夹紧方向已定的情况下，确定夹紧力作用点的位置和数目。应依

6、据以下原则：（1）夹紧力作用点应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承面内。（2）夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位上。（3）夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面，以减小切削力对工件造成的翻转力矩。根据以上原则，将夹紧力作用点选在如图（）四个点。9.4.3 夹紧力大小加工过程中，工件受到切削力、重力、离心力和惯性力等作用，从理论上讲，夹紧力作用效果必须与上述作用力（矩）相平衡。不同条件下，上述作用力平衡系中对工件所起作用各不相同，如采用一般切削规范加工中、小工件时起决定作用因素是切削力（矩）；加工笨重大型工件时，还须考虑工件重力作用；此外，影响切削力因素也很多，例如工件材质不匀，加工余量大小不

7、一致，刀具磨损程度以及切削时冲击等因素都使切削力随时发生变化。夹紧力是一个很复杂问题，一般只能粗略估算。因为切削力的大小和方向在加工过程中是变化的，因此夹紧力的大小只能进行粗略的估算，估算的方法：（1）找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力。（2）为了简便，只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。（3）根据工件状态，列出力（力矩）的平衡方程式，解出夹紧力的大小，还应适当考虑安全系数。为简化夹紧力计算，通常工艺系统是刚性。切削过程是稳定，这些条件下，切削原理公式或切削力计算图表求出切削力，然后找出加工过程中最不利瞬时状态，按静力学原理求出夹紧力大小。保证夹紧可靠，

8、尚需再乘以安全系数即实际需要夹紧力。根据9.3中对铣削力的计算，可将其分为水平和竖直两个分量，其中竖直分量对工件起夹紧作用，水平分量会使工件移动，故需对工件进行夹紧，使工件与定位面的摩擦力大于此分力。根据前面计算以及查表可知：夹具与工件间摩擦系数工件自重m=33kg取安全系数k=2则有：分配到每个每个压盘上的力9.5 一面两销的设计计算图91（1）确定定位销中心距及尺寸公差根据图纸尺寸要求求得两定位销之间的距离为由基本尺寸L=460.9772mm查IT7得=0.063mm，两定位销中心距公差=（），取=，则=0.063=0.021mm（2） 圆柱销直径d1及其公差机盖上螺栓的孔的孔径为，在加工

9、窥视孔面之前此孔已钻好，可作为工艺孔，据此查手册知：H7/g6、H6/g5最小间隙为0.029mm，而H7/f6、H6/f5最小间隙为0.042mm，根据零件图上的精度等级，取最小间隙0.029mm，则d1=-=17-0.029=16.971mm故圆柱销尺寸为（）。（3） 削边销宽度b和B工艺孔径为，则削边销的宽度b=4mm，b1=4mm，B=D2-2=15mm（4）削边销与基准孔的最小配合间隙，其中D2为基准孔最小直径，为圆柱销与基准孔的配合间隙，则（5）削边销的直径d2d2=D2-=17-0.03271=16.9671h6（）（6）配合的选择圆柱销与工艺孔取H7/g6，与夹具体导向孔取H6

10、/g5削边销与工艺孔取H7/g6，与夹具体导向孔取H6/g59.6 夹紧原件的设计9.6.1 机构简图根据加工对象的特点，参考机械设计工艺手册，夹紧机构简图如下： 图92其中气缸行程50mm，压板摆动角度60，符合设计要求。F29.6.2 夹紧机构受力分析F主F4F3F1F夹图93根据前面计算，F夹=543.7NF1=F夹70/36=604.1NF主=132.1N作用到气缸上的力F=4F夹=528.4N9.6.3 三维示意图图94 图95图96图97图989.6.3 气缸的选用由于气缸为标准件，在本夹具设计中将直接外购，以下为目前市面上的一种气缸以及参数表。图99表91表92表93根据公式F=

11、PA选用气缸内径为50mm，查表可得拉侧受压面积为16.49cm2，P=F/A=32.04kgf/cm2选用气缸型号为SC50509.6.4 气压回路的选择图9101、气源 2、气动三联件3、单向阀4、储气罐5、溢流阀6、二位四通阀7、气缸控制原理说明：当工件到达本工位时，搬动二位二通手动换向阀（6）手柄，活塞气缸（7）收缩，从而使夹紧机构将工件夹紧。当加工完后，搬动二位四通手动换向阀（6）手柄，塞气缸（7）伸出，从而使夹紧机构将工件松开。参考文献：【1】唐增宝，何永然，刘安俊主编.机械设计课程设计（第二版），华中科技大学出版社，1999.【2】孙本绪，熊万武主编.机械加工余量手册，国防工业出

12、版社，1991.11.【3】王伯平主编.互换性与测量技术基础（第二版），机械工业出版社，2007.2.【4】王先逵主编.机械加工工艺手册，机械工业出版社，2007.2.【5】孙已德，机床夹具图册，北京：机械工业出版社，1984.【6】李洪主编.机械加工工艺手册，北京教育出版社，1990.12.【7】朱耀祥，浦林祥主编.现代夹具设计手册，机械工业出版社，2009.10.【7】孙丽媛，机械制造工艺及专用夹具设计指导，北京：冶金工业出版社，2002.【8】机械设计手册编委会，机械设计手册卷4，北京：机械工业出版社，1998【9】机械工程基础与通用标准实用丛书编委会，形状和位置公差，北京：中国计划出版社，2004.【10】杨叔子主编.机械加工工艺师，机械工业出版社，2002.