粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面.doc

3 粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面夹具设计3.1粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面夹具设计本夹具主要用来粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面。由加工本道工序的工序简图可知。粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面时，均有表面粗糙度要求。本道工序仅是对内侧端面进行粗加工。工件以孔及端面和叉杆面为定位基准，在带台肩长销和浮动支承半板上实现完全定位。夹紧时，首先由螺母和开口垫圈夹紧孔两端面，再用DQG型汽缸通过铰链杠杆机构带动浮动压块在工件叉杆处夹紧。在本道工序加工时，还应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。3.2定位方案的分析和定位基准的选择在进行后钢板弹簧吊耳内侧端面粗铣加工工序时，外圆端面已经精铣，工艺孔已经加工出。很容易想到一面一孔组合基准定位，以在带台肩长销为第一定位基准限制工件的四个自由度，端面应一点接触，限制一个自由度，工件以孔及端面和叉杆面为定位基准，在带台肩长销和浮动支撑板上实现完全定位。夹紧时，首先由螺母和开口垫圈夹紧孔两端面，再用汽缸通过铰链杠杆机构带动浮动压块在工件叉杆处夹紧。图3.1 定位机构图3.3定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位，定位销为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在Z轴方向，且向下，见下图。式中 定位副间的最小配合间隙（mm）； 工件圆孔直径公差（mm）； 定位销外圆直径公差（mm）。图3.2 定位销水平放置时定位分析图3.4铣削力与夹紧力计算根据机械加工工艺手册可查得：铣削力计算公式为圆周分力 式（3-1）查表可得： 代入公式（3-1）得 =查表可得铣削水平分力、垂直分力、轴向分力与圆周分力的比值为： 铣削加工产生的水平分力应由夹紧力产生的摩擦力平衡。 即： （） 计算出的理论夹紧力F再乘以安全系数k既为实际所需夹紧力 即： 取k=2 3.5定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB220780定向键结构如图所示：图 3.3 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=25mm 定向键的结构尺寸如下：表 3.1 定向键数据表 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D25-0.014-0.0454014615624+0.0237对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成后钢板弹簧吊耳内侧端面的粗铣加工，所以选用直角对刀块。直角对刀块的结构和尺寸如图所示：图 3.4 对刀块图塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 图 3.5 平塞尺图塞尺尺寸为：表 3.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC3-0.0060.253.6夹紧装置及夹具体设计为了提高生产效率，缩短加工中的辅助时间。因此夹紧装置采用气缸夹紧装置。工件在夹具上安装好后，气缸活塞带动压块从上往下移动夹紧工件。根据所需要的夹紧力，来计算气缸缸筒内径。气缸活塞杆推力 式（3-2）其中：P压缩空气单位压力 （取P=6公斤力/） 效率 （取） 代入公式（3-2）得 厘米 取厘米=250因此气缸选用DQG型气缸，其结构如下图所示： 图 3.6 DQG型气缸图其主要结构参数如下表：表 3.3 DQG型气缸数据表缸径LBMKH8040256050117104PTGhFEKK98771117.52119.5G3/8M16 夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构夹具装配图1所示。3.7夹具设计及操作的简要说明本夹具用于后钢板弹簧吊耳内侧端面的粗铣。件以孔及端面和叉杆面为定位基准，在带台肩长销和浮动支撑板上实现完全定位。夹紧时，首先由螺母和开口垫圈夹紧孔两端面，再用汽缸通过铰链杠杆机构带动浮动压块在工件叉杆处夹紧。其夹紧采用的是气动夹紧，夹紧简单、快速、可靠。有利于提高生产率。工件在夹具体上安装好后，浮动压块在气缸活塞的推动下向下移动夹紧工件。当工件加工完成后，压块随即在气缸活塞的作用下松开工件，即可取下工件。3.8本章小结在本章中，夹具主要用来粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面。首先应明确本夹具中的夹紧定位机构，在进行后钢板弹簧吊耳内侧端面粗铣加工工序时，外圆端面已经精铣，工艺孔已经加工出。工件以孔及端面和叉杆面为定位基准，在带台肩长销和浮动支撑板上实现完全定位。夹紧时，首先由螺母和开口垫圈夹紧孔两端面，再用汽缸通过铰链杠杆机构带动浮动压块在工件叉杆处夹紧。然后按照有关公式进行铣削力和夹紧的计算，然后对铣床夹具必不可少的定向键和对刀装置进行设计，为了提高生产效率，缩短加工中的辅助时间。因此夹紧装置采用气缸夹紧装置，所以还要对汽缸进行设计。夹具是制造系统的重要组成部分，夹具对加工质量、生产率和产品成本都有直接的影响。是能否高效、便捷生产出合格、优质零件的保证。所以对夹具设计也是非常重要的。5 加工工艺孔夹具设计5.1加工工艺孔夹具设计本夹具主要用来钻、扩、两个工艺孔。这两个工艺孔均有表面粗糙度要求，表面粗糙度为，与圆垂直。本到工序为后钢板弹簧吊耳加工的第六道工序，本道工序加工时主要应考虑如何保证其表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。5.2定位方案的分析和定位基准的选择由零件图可知，两工艺孔位于零件孔上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与端面垂直。为了保证所钻、扩的孔与侧面垂直，根据基准重合、基准统一原则。在选择两工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即钻扩铰工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择孔端面为主要定位基面以限制工件的三个自由度，以孔配和的圆柱销限制工件的两个自由度，以孔配和的削边销限制工件的一个自由度，既采用一面两销定位。再用一个螺旋夹紧机构从孔的另一端面进行夹紧。图5.1 定位分析图5.3定位元件的设计本工序选用的定位基准为一面两孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和短削边销进行设计。由加工工艺孔工序简图可知两工艺孔中心距。由于两工艺孔有位置度公差，所以其尺寸公差为所以两工艺孔的中心距为 ，而两工艺孔尺寸为，。根据机床夹具设计手册削边销与圆柱销的设计计算过程如下：图5.2 两销分析图（1）、确定两定位销中心距尺寸及其偏差 = （2）、确定圆柱销直径及其公差 （基准孔最小直径） 取f6 所以圆柱销尺寸为 （3）、削边销的宽度b和B （由机床夹具设计手册） （4）、削边销与基准孔的最小配合间隙 式（5-1）其中： 基准孔最小直径 圆柱销与基准孔的配合间隙代入数据由公式（5-1）得（5）、削边销直径及其公差 按定位销一般经济制造精度，其直径公差带为，则削边销的定位圆柱部分定位直径尺寸为 。（6）、补偿值 5.4定位误差分析本夹具选用的定位元件为一面两销定位。其定位误差主要为：（1）、移动时基准位移误差 = = (2)、转角误差 其中： 5.5切削力的计算与夹紧力分析由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工，而钻削力远远大于扩和铰的切削力。因此切削力应以钻削力为准。由切削手册得：钻削力 式（5-2）钻削力矩 式（5-3）式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。5.6钻套、衬套、钻模板及夹具体设计工艺孔的加工需钻、扩、两次切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：工艺孔分钻、扩、两个工步完成加工。即先用的麻花钻钻孔，根据GB114184的规定钻头上偏差为零，故钻套孔径为。再用标准扩孔钻扩孔，根据的规定扩孔钻的尺寸为，钻套尺寸为。图 5.3 快换钻套图扩工艺孔钻套结构参数如下表：表 5.1 扩工艺孔钻套数据表dHD公称尺寸允差10.51616-0.006-0.01826221241011.520.5 衬套选用固定衬套其结构如图所示：图 5.4 固定衬套图其结构参数如下表：表 5.2 固定衬套数据表dHDC 公称尺寸允差公称尺寸允差16+0.01901622+0.039+0.02510.6夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图2所示。5.7夹具精度分析利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。本道工序加工中主要保证两工艺孔尺寸及与孔距离要求为粗糙度表面粗糙度。固定衬套采用孔径为，同轴度公差为。该工艺孔的位置度应用的是最大实体要求。即要求：（1）、各孔的实际轮廓受最大实体实效边界的控制即受直径为的理想圆柱面的控制。（2）、各孔的体外作用尺寸不能小于最大实体实效尺寸。（3）、当各孔的实际轮廓偏离其最大实体状态，即其直径偏离最大实体尺寸时可将偏离量补偿给位置度公差。（4）、如各孔的实际轮廓处于最小实体状态即其实际直径为时，相对于最大实体尺寸的偏离量为，此时轴线的位置度误差可达到其最大值。工艺孔的尺寸，由选用的铰刀尺寸满足。工艺孔的表面粗糙度，由本工序所选用的加工工步钻、扩、满足。5.8夹具设计及操作的简要说明由零件图可知，两工艺孔位于零件孔上，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与端面垂直。为了保证所钻、扩的孔与侧面垂直，根据基准重合、基准统一原则。在选择两工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即钻扩铰工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择孔端面为主要定位基面以限制工件的三个自由度，以孔配和的圆柱销限制工件的两个自由度，以孔配和的削边销限制工件的一个自由度，既采用一面两销定位。然后由一个螺旋夹紧机构夹紧就可以开始加工了5.9本章小结本夹具主要用来加工后钢板弹簧吊耳工艺孔。首先应明确本夹具中的夹紧定位机构，本工艺孔的定位基准应选择孔端面为主要定位基面以限制工件的三个自由度，以孔配和的圆柱销限制工件的两个自由度，以孔配和的削边销限制工件的一个自由度，既采用一面两销定位。再用一个螺旋夹紧机构从孔的另一端面进行夹紧。然后按照有关公式进行切削力和夹紧力的计算，然后对钻床夹具必不可少的钻套和衬套进行设计，对夹具精度进