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1、4。1。2 夾緊力計算及夾緊氣缸的設計
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
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
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+
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
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
12、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.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).