薄板零件机加工的夹具设计.pdf.doc

总第期 第 期电 子 机 械 工 程年 月M薄 板零件机加工 的夹具设计李 明 吴志勒( 南京 电子技术研究所【摘要】 本文着重介绍了 薄板零 件机加工夹具设 计 的思路 , 以及在加工过程 中真 空度与切 削用 量 、 薄板 面积的 关系。关 键词 薄板 零件 真 空 切削T h e C l a m p D e s ig n o f V e n e e r P a r t s 5 M a e h in e w o r k A sb tr a e t T h i s p a p e r m a i n l y in t r o d u e et h e d e s ig nt h in k in g o f e la m p o f v e n e e r p a r t s 5 m a e h i ne w o r k , a n d t h er e la t io n s h ip s a m o n g t h e d e g r e e o fv a e u u m , e ut t in g fo r e ea n d v e n e e r p a r t s in m a e h in e r y p r o e e s s K e y W o r d sV e n e e r p a rt sV a e u u mC u t t in g1己1吉上了 l口随 着科学 技术的发展 , 被加 工零件变得 越来越轻 巧 , 面积 大 , 材料为铝的薄板零件越来越得到广泛 应用 , 如图 1 。州卜” 卜 , “2 真空吸 附夹具的提 出针 对上述 问题的提 出 , 对夹具的结构设计必须 满足如 下要求 :( )1 设计的夹具必 须使零件整个底面 固定 在夹具平面上 , 以 满足 尺寸 H 士 0 . 1 的精度要求。日 才队0 12( ) 零件的加工表 面上 不 应有 另 外附加的东西 , 否则会影响零件的加工 , 降低工效 。真 空吸附夹具的 实质就是 : 使薄板零 件与夹具 之间形成相对真 空 , 产生负压 , 并在周 围用 密封 圈密封 , 利用 大气压 的压力 , 将零 件紧紧地压 在夹具体表面上 , 进行刨 、 铣 、 磨加工 。 这种夹具能 完全满 足上 述要求 。图 1由 于零件本 身板薄 , 加 上 A 表面 不可 能很平整 , 大部分零 件的材料又 是铝板 , 给零件的加工造成了很 大的 困难 。 如 果采用一般 的 夹具结构 , 则要 么 加工 的零件达 不到图纸所提 出 的要求 , 要 么 效率低下 。为 了解决上述 问题 , 即 : 既使零件加工省 时 、 省力 , 提 高工效 , 又能满足零件的技术要求 , 就必 须设计一 种新型 的夹具结构。3 真空吸 附夹具结构( 1) 图 2 是真 空吸附 夹具结构 方框 图 。 ( )2 各元器 件的作 用a真空泵真 空泵是真 空系统最基本的元件 , 它作为真空系 统的动力源 , 直接提供系统所需 的真空度等。.收稿 日 期 9 9 一 0 1一 2 6第 期李 明 等 薄板零件机加 工的夹具设计图根据需要 , 选择真空泵型号 X Z 一 8 , 其主要参数 如下 :极 限真空 ( s x l o 一 Z m m H g ; 抽气速率 S L / s ;泵 转速 1 4 0 0 r / m i n ; 配套电动机功率 0 . 7 5 k w ;泵 产生的真空度计算如下 :真空度 = ( 1 0 1 3 2 3 . 2 一 1 3 3 X 5 X 1 0一 2 ) /1 0 1 3 2 3 2 X 1 0 0 % 9 9 . 9 9 % ; 此真 空 度 属于 中真空。b 电磁压差真空 阀阀是真空系统必 备的真空部件 , 安装在真空泵 的进 口 处 , 自动向泵内放气保 护真 空系统 , 防止真空泵返 油。c高真空手动蝶阀及真空表考 虑到有时需 要临时关闭真空泵 , 但又 要 求零件 被吸 住。 因此 , 在真空 系统中 , 安装了高真空手动 蝶阀 。d 真空阱在 加工 完一个零 件后 , 真空槽内留有一些切削及 冷却液 。 为了 去 掉杂质 , 净化管路中的空气 , 我们在系统 中设置 了一个真空 阱。真 空阱的作用 主要是 用来 阻挡 和吸附油蒸气 及存 储杂质 , 它利用低温壁 来吸 附油蒸气。 冷剂 的温度越低 , 它 的效果越好 , 但成本就越高。 因此 , 我们选用 含冰盐水作为冷剂 , 它在 1 只 01 平a 下 , 致冷 温度为一 1 8 0 。4 夹具体设计夹具体必须具有足够的强度与刚度 , 重量轻 , 为 了使零件均 匀地 吸 附在夹具体 上 , 夹具体 必须开有均 匀的真空腔 。 另外 , 为了满 足零件尺寸 H 士 0 . 1 的要 求 , 夹具体 上 , 下表 面必须有一 定的 平面度 , 两平面 间有一定的平行度 。 具体结构如 图 3 所示 。 夹具材料为 L F 2 1 。平 本瞥巨二司 匀图 3加 工前 , 将被加工零件安放在夹具体 “ B ” 表面上 。 外形靠在 3 个销钉上定位 , 然后开动真空泵 , 夹具 体上开的槽与被加工零件间就形成了真空腔 , 将零 件吸紧在夹具体表面 上 , 进行刨 、 铣、 磨加工 。为 了让夹具体能够使大小零件通 用 , 夹具体上开的真空槽与密封零件用的密封槽通用 , 需要加工 多大的零件 , 就用密封圈密封多大的面积。密封圈 采用 d 6m m 的真空橡皮 , 为了使密封圈 方便地放入密封槽内 , 取密封槽宽 6 . s m m , 密封槽 深由如下方法计算出 :密 封圈截面积 密封槽截面积 : 1 /4 兀尹 B h式中 :d 为密封 圈直径 : d 一 6m m B 为密 封 圈宽 : B 一 6 . s m mh 为密封槽深 : 1 / 4二 X 6 2 4 . 3 5m m根据多次实验 , 取 h 一 4 . 53 m m 。 即密封槽深为4 . 3 5m m 。5 切削力的平 衡及特 定条件 下 零件保持 被吸 紧的最小面 积零 件在切削过程中 , 产生一 定的切削力。 这个切削 力与切削 用量有 着密切的联系。 切削力的产生 , 使被加工零件存在着一个被 移动的趋势。 因此 , 必须有 一个外在力 将它克服 , 真空 吸附夹具利 用夹具体与零 件间的 摩擦力克服切 削力 , 保证零件在加工过程中 不被移动 。以 加丫 飞零件 ( 图 )4 为例 ,被 加 _ , _ 零件材料为 L D 3 1。切削用 量如下 :a = l m ma ,= 6 m mf 一 o l m m / ra , = 0 . 1 / Z m mZ = Z d 。 = 6m m电 子 机 械 工 程年吸 紧力 F 吸 一 Z x 1 5 0 0 = 3 0 0 0 ( N )( 4 ) 设计条件下 摩擦 力 计算匕二二二二二二二二二二二在此真 空系统中 , 如 果考 虑 系统中的漏气 , 取漏习气 2 % , 则真空度一 9 9 . 9 9 % x89 % 一 89 % ;竺 , 1系统中气体实际压 降为 : 二二二二二二二 二石八目 一一 J图 4立铣刀 直径 D = 6 m m 转速 n 一 Z 0 0 0 r / m i n( )1 切削速度计算 :v = 二 D , / 6 0 X 1 0 0 0 = 二 X 6 X 2 0 0 0 / 6 0 X 1 0 0 0 =0 . 6 2 8 ( m / s )( 2 ) 切 削力计算 :F : 一 a .a p a f Pz / 7t d 。p 为单位 切 削力 , p = 1 9 12 N / m m ZF : 一 1 9 1 2 X I X 6 X 0 . 1 / 2 X 2 / 6二 = 6 0 . 8 ( N )F 、 一 1 . Z F : = 1. 2 X 6 0 . 8 = 7 3 ( N )F , = 0 . 3 F 二 = 0 . 3 X 6 0 . 8 = 1 8 . 2 ( N )F = ( F 、 2 + F : , 2 ) / 2 = ( 7 3 2 + 1 8 . 2 2 ) / 2 = 7 5 ( N )P = 1 0 1 3 2 3 . 2 一 1 0 1 3 2 3 . 2 X 9 8 % = 2 0 2 6. 5 N / m Z由 于零 件外 形尺 寸为 7 51 X 7 1 5 , 因 此零 件所 受的 吸力为 :F 吸 7 1 5 只 7 1 5 x l . 0 1 火 I O 5 x 9 8 % / 10 6= 5 . 0 6 X 1 0 ( N ) ;摩 擦力一 F 吸 X f 一 5 60 只 1 40 X 0. 50= 2 . 5 3 又 1 0 3 ( N ) ;该 摩擦力远远大 于零件 的切削力 , 所 以 , 此真 空 系统完全能解决上述零件的加工。( 5) 最 小面 积计算 按如上所述的切削用 量及真空系统来计算 ,即 : S X I . o l X 1 0 5 X 9 8 % ) 3 0 0 0 ;S ) 3 0 3 x 1 0 m m Z ;即最小面积 S 为 3 . o 3 x l o m m Z 。( 3) 夹紧零件所需力 夹具零件主要靠摩擦力来维持 : 取摩擦系数 f 0 . 50 :吸紧力 ) 7 5 / 0 . 0 5 = 1 5 0 0 ( N )取安全 系数为 2 :令命一 卜 卜. 幸. 命. 宁 宁 幸. 今. 奋 . 令 . 命今 . 幸 带 幸 今. 奋. 令. 命 命奋 命( 上 才妾第 4 1 页 )方法 进行简化 , 再利用 已 知 的公式计算出 关键响应 振幅 的的近似值 。李 明 男 , 工程师 , 主 要从事工艺工 装 的 研 究和设计 工作 。吴志勤 女 , 助 理工程 师 , 主要从事工艺工装的 研 究和设计工作 。. 宁 . 宁. 宁. 奋. 幸. 奋. 奋. 幸. 奋. 今 幸. 幸. 奋. 今 宁 . 幸. 命