四川理工学院序号74--法兰轴铣方形头机动夹具设计带机械图
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四川理工学院序号74--法兰轴铣方形头机动夹具设计带机械图,四川,理工学院,序号,74,法兰,方形,机动,夹具,设计,机械
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XX大学课程设计 法兰轴零件工艺规程及机动夹具设计 所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要本设计是基于法兰轴零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。法兰轴零件是外圆及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面，在后续工序中除个别工序外均用平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。夹具选用专用夹具，夹紧方式选用液动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。因此生产效率较高。适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。法兰轴零件钻6-11mm的孔机动夹具设计关键词：法兰轴零件，切削用量，夹紧，定位，误差10目 录摘 要I目 录1第1章 序 言3第2章 零件的分析42.1零件的形状42.2零件的工艺分析4第3章 工艺规程设计53.1 确定毛坯的制造形式53.2定位基准的选择零件表面加工方法的选择53.3 制定工艺路线63.4 选择加工设备和工艺装备83.4.1 机床选用83.4.2 选择刀具93.4.3 选择量具93.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定9第4章 确定切削用量及基本时间114.1 工序切削用量的及基本时间的确定114.2 工序切削用量的及基本时间的确定144.3 工序切削用量及基本时间的确定154.5 工序切削用量及基本时间的确定164.6 工序I切削用量及基本时间的确定164.7 工序切削用量及基本时间的确定19第5章 铣方形头机动夹具设计225.1 机床夹具概述225.2研究原始质料235.3定位基准的选择245.4 切削力及夹紧分析计算245.5 液压缸的设计计算255.6 切削力及切削力矩的计算与分析265.7 液压缸的设计计算275.8 误差分析与计算285.9 零、部件的设计与选用295.10 确定夹具体结构和总体结构305.11 夹具操作步骤分析和可靠性预测31总 结32参考文献33致 谢34S 第1章 序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。法兰轴零件加工工艺及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。第2章 零件的分析2.1零件的形状零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。2.2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为45，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。法兰轴零件主要加工表面为：1.车外圆及端面，表面粗糙度值为3.2。2.车外圆及端面，表面粗糙度值3.2。5.方型头侧面粗糙度值6.3、12.5，法兰面粗糙度值6.3。法兰轴共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。现分述如下：(1)左端的加工表面： 这一组加工表面包括：左端面，100外圆，60外圆，倒角钻孔。这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求。其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。(2).右端面的加工表面： 这一组加工表面包括：右端面；100的外圆，粗糙度为1.6；100的外圆并带有倒角其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。第3章 工艺规程设计本法兰轴假设年产量为10万台，每台车床需要该零件1个，备品率为117%，废品率为0.25%，每日工作班次为2班。该零件材料为45，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择锻造。依据设计要求Q=100000件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率和 废品率分别取117%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=2XQn(1+)（1+)=2385175件/年3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为45，考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用锻造，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用锻造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。3.2定位基准的选择零件表面加工方法的选择待加工的两零件是盘状零件，孔是设计基准（也是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。具体而言，即选60mm的外圆及其一端面作为精基准。由于待加工的零件全部表面都需加工，而孔作为精基准应先进行加工，对主动端而言，应选面积较大的外圆及其端面为粗基准；应选面积较大100mm的外圆及其端面为粗基准。待加工的零件的加工面有外圆、内孔、端面、材料为45#钢。以公差等级和表面粗糙度要求，参考相关资料，其加工方法选择如下。（1）100mm的外圆面 为未注公差尺寸，根据GB 11300717规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra25um，粗车即可（表5-14）。（2）60mm的外圆面 为未注公差尺寸，根据GB 11300717规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra6.3um，需进行精车和半精车。（4）55mm的内孔，公差等级为IT8,表面粗糙度为Ra1.6um，需进行粗膛半精膛精镗加工（表5-15）。（5）方形头 方形头的公差等级分别为IT17和IT14,表面糙粗度分别为Ra3.2um和Ra6.3um,需采用三面刃铣刀，粗铣半精铣（表5-16）。（6）端面 本零件的端面为回转体端面，尺寸精度的都要求不高，表面粗糙度为Ra25um,粗车即可。3.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.3.1 工艺路线方案一工序号工序名称工 序 内 容10开料从型材中切割获得毛坯20检查检查毛坯尺寸是否符合要求30粗车粗车外圆100mm、外圆60mm及右端面40粗车粗车外圆100mm及左端面50半精车半精车外圆60mm60钻孔钻6-11mm的孔70铣方形头铣方形头80钻孔钻20mm的孔90去毛刺去毛刺100入库检验入库方案二工序号工序名称工 序 内 容10开料从型材中切割获得毛坯20检查检查毛坯尺寸是否符合要求30粗车粗车外圆100mm、外圆60mm及右端面40粗车粗车外圆100mm及左端面50半精车半精车外圆60mm60钻孔钻6-11mm的孔70钻孔钻20mm的孔80铣方形头铣方形头90去毛刺去毛刺100入库检验入库从提高效率的角度来选择，最终选择方案一：工序号工序名称工 序 内 容10开料从型材中切割获得毛坯20检查检查毛坯尺寸是否符合要求30粗车粗车外圆100mm、外圆60mm及右端面40粗车粗车外圆100mm及左端面50半精车半精车外圆60mm60钻孔钻6-11mm的孔70铣方形头铣方形头80钻孔钻20mm的孔90去毛刺去毛刺100入库检验入库3.4 选择加工设备和工艺装备3.4.1 机床选用.工序是粗车和半精车。各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的CA6140卧式车床。参考根据机械制造设计工工艺简明手册表4.2-7。.工序是钻孔，选用Z525摇臂钻床。3.4.2 选择刀具.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。加工刀具选用YG6类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。.钻孔时选用高速钢麻花钻，参考机械加工工艺手册（主编 孟少农），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。3.4.3 选择量具本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“法兰轴” 零件材料为45，查机械加工工艺手册（以后简称工艺手册），表2.2-17 各种铸铁的性能比较，硬度HB为1432617，表2.2-23 球墨铸铁的物理性能，密度=7.27.3（），计算零件毛坯的重量约为2。表3-1 机械加工车间的生产性质生产类别同类零件的年产量件重型（零件重2000kg）中型（零件重1002000kg）轻型（零件重100kg）单件生产5以下10以下100以下小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于3050，毛坯重量21202506.04.0顶、侧面底 面铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。第4章 确定切削用量及基本时间切削用量包括背吃刀量a、进给量f和切削速度v。确定顺序是先确定a、f、再确定v。4.1 工序切削用量的及基本时间的确定4.1.1 切削用量 粗车外圆100mm、外圆60mm及右端面所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据切削用量简明手册表1.1，由于CA6140机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。.确定切削深度由于单边余量为3mm，可在一次走刀内完成，故.确定进给量根据切削加工简明实用手册可知：表1.4刀杆尺寸为，工件直径550之间时， 进给量=0.51.0按CA6140机床进给量（表4.217）在机械制造工艺设计手册可知： =0.7确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表130，CA6140机床进给机构允许进给力=3530。根据表1.21，当强度在174207时，=时，径向进给力：=1750。切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.2172），故实际进给力为： =1750=1111.5 （3-2）由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。.选择刀具磨钝标准及耐用度根据切削用量简明使用手册表1.17，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。.确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。根据切削用量简明使用手册表1.11，当硬质合金刀加工硬度2002117的铸件，切削速度=。切削速度的修正系数为=1.0，=0.172，0.8，=1.0，=1.0（见表1.55），故： =63 （3-3） =120 （3-4）根据CA6140车床说明书选择 =125这时实际切削速度为： = （3-5）.校验机床功率切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算。由切削用量简明使用手册表1.25，=，切削速度时， =切削功率的修正系数=0.73，=0.17，故实际切削时间的功率为： =1.7=1.2 （3-6）根据表1.30，当=时，机床主轴允许功率为=，故所选切削用量可在CA6140机床上进行，最后决定的切削用量为：=3.75，=，=，=.倒角 为了缩短辅助时间，取倒角时的主轴转速与钻孔相同 换车刀手动进给。. 计算基本工时 （3-7）式中=+，=由切削用量简明使用手册表1.26，车削时的入切量及超切量+=，则=+= = （3-8）3.6.1.3 确定粗镗的切削用量及基本工时.确定切削深度 =.确定进给量根据切削用量简明使用手册表1.5可知，当粗镗铸件时，镗刀直径，镗刀伸出长度为时： =0.150.55按CA6140机床的进给量（表4.217），选择， =0.25.确定切削速度 = （3-17）式中=，=0.2，=0.20，=，=0.15 （3-10） =37 = （3-11）按CA6140机床的转速，选择 =100=2.6.计算基本工时选镗刀的主偏角=，则=，则： =117 4.1.2 基本时间确定粗车主动端外圆100的基本时间。参考文献1表2-24，车外圆基本时间为T式中，=55mm,3), 130，=2mm，=4mm,=0, f=0.65mm/r,n=0.77r/s,s确定粗车主动端端面的基本时间：，式中，d=164.8mm,d=0, =2mm, =4mm, =0, f=0.65mm/r, n=0.77r/s, ，则=177s4.2 工序切削用量的及基本时间的确定采用与工序确定切削用量的方法，得本工序的切削用量及基本时间如下：本工序为粗车外圆100mm及左端面，已知条件与工序相同。车端面、外圆可采用与工序相同的可转位车刀。见表5-1表5-1 主动端工序的切削用量及基本时间工步/mmf/mmr v/msn/rs/s粗车端面 2 0.52 0.38 1.5 117粗车外圆100mm2.3 0.52 0.38 1.5 68 倒角 手动 0.38 1.54.3 工序切削用量及基本时间的确定4.3.1 切削用量本工序为半精车外圆60mm。已知条件与粗加工工序相同。确定以半精车外圆60mm。切削用量。所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀。车刀形状所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀。车刀形状、刀杆尺寸及刀片厚度均与粗车相同，查参考文献6表1-3，车刀几何形状为，=. 确定背吃刀量=0.75mm. 确定进给量根据参考文献7表1.6及参考文献2表4.2-17中C620-1机床进给量，选择。由于是半精加工，切削力较小，故不须校核机床进给机构强度。. 选择车刀磨钝标准及耐用度 查参考文献7表1.17，选择车刀后刀面最大磨损量为0.4mm，耐用度T=30min。查参考文献6表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工b1000MPs的合金钢，切削速度=177m/min。切削速度的修正系数查参考文献7表1.55得：，其余的修正系数均为1，故：V=1770.811.15=130.4m/min=178r/min查参考文献6表4.2-8选择C620-1机床的转速为： n=185r/min=3.08r/s则实际切削速度v=1.56m/s半精加工，机床功率也可不校验。最后确定的切削用量为：=0.75mm, f=0.3mm/r, n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=173.6m/min。确定半精车主动端端面的切削用量。采用车外圆100mm相同的刀具加工，切削用量为：,f=0.3mm/r,n=185r/min=3.08r/s, v=1.56m/s=173.6m/min。4.3.2 切削用量确定半精车外圆基本时间： =52s4.5 工序切削用量及基本时间的确定钻6-11mm的孔钻孔选用机床为Z525摇臂机床，刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻，机械加工工艺手册第2卷。根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-2查得钻头直径11的钻孔进给量为0.200.35。 则取确定切削速度，根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-17切削速度计算公式为 （3-20）查得参数为，刀具耐用度T=35则 =1.6所以 =72选取 所以实际切削速度为=2.64确定切削时间（一个孔） =4.6 工序I切削用量及基本时间的确定4.6.1 粗铣1. 切削用量铣方形头，所选刀具为高速钢三面刃铣刀。铣刀直径d=130,宽度L=12mm,齿数z=10。参考文献1表5-143选铣刀的基本形状。由于加工材料的1000MPs,故选前角=10，后角=12(周铣)，=6（端铣）。已知铣削宽度=17mm,铣削深度=8mm。机床选用X62W型卧式铣床。确定每齿进给量。参考文献1表5-144，X62W卧式铣床的功率为7.5KW（表5-74），工艺系统刚性为中等，细齿盘铣刀加工钢料，查得每齿进给量=0.61.0mm/z。现取=0.07mm/z。确定铣刀磨钝标准及耐用度。参考文献1表5-148，用高速钢盘铣刀粗加工钢料，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.6mm，铣刀直径d=130mm,耐用度T=120min（表5-1417）。确定切削速度和工作台每分钟进给量。参考文献1表2-17中公式计算：式中，=48,=0.25，=0.1，=0.2，=0.3，=0.1，m=0.2,T=120min, =8, =0.07mm/z, =17mm, z=10,d=130mm,=1.0。=2.62m/minn=10.4r/min参考文献1表5-75，根据X62W型卧式铣床主轴转速表，选择n=30r/min=0.5r/s,则实际切削速度v=0.17m/s,工作台每分钟进给量为=0.071030=55mm/min参考文献1表5-76, 根据X62W型卧式铣床工作台进给量，选择=23.5mm/min,则实际的每齿进给量为=0.078mm/z。验证机床效率。参考文献1表2-18的计算公式，铣削时的功率（单位为KW）为（N）式中，=650,=1.0,=0.72,=0.130,=0,=0.130, =8, =0.078mm/z, =17mm, z=10,d=130mm, n=30r/min,=0.63。=7177.3v=0.17m/s=0.10KWX62W铣床主电动机的功率为7.5KW，故所选切削用量可以采用。所确定的切削用量为=0.078mm/z, =23.5mm/min, n=30r/min, v=0.17m/s2 基本时间参考文献1表2-55，三面刃铣刀铣槽的基本时间为式中，=84mm,=+(13)，=17mm,d=130mm,=76mm,=4mm, =23.5mm/min,=4=6.178min=4117s4.6.2 半精铣1 切削用量铣方形头，所选刀具为高速钢错齿三面刃铣刀。d=130mm, L=12mm, z=10。机床亦选用X62W型卧式铣床。确定每齿进给量。加工要求保证的表面粗糙度3.2m, 参考文献1表5-144,每转进给量=0.51.2mm/r,现取=0.6mm/r，则=0.06mm/r确定铣刀磨钝标准及耐用度。参考文献1表5-148，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.25mm；参考文献1表5-1417，耐用度T=120min。确定切削速度和工作台每分钟进给量。参考文献1表2-17中公式计算，得=17.717m/min=0.3m/sn=1.117r/s=71r/min参考文献1表5-75，根据X62W型卧式铣床主轴转速表，选择n=75r/min=1.25r/s, 则实际切削速度v=0.314m/s, 工作台每分钟进给量为=0.061075=45mm/min参考文献1表5-76, 根据X62W型卧式铣床工作台进给量，选择=47.5mm/min,则实际的每齿进给量为=0.063mm/z。2 基本时间a.主动端：=4=10s4.7 工序切削用量及基本时间的确定 钻20mm的孔，本工序采用计算法。表3-5高速钢麻花钻的类型和用途标准号类型直径范围（mm）用途GB1436-85直柄麻花钻2.020.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1437-85直柄长麻花钻1.031.5在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB1438-85锥柄麻花钻3.0100.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔GB14317-85锥柄长麻花钻5.050.0在各种机床上，用钻模或不用钻模钻孔选用Z525摇臂钻床，查机械加工工艺手册 孟少农 主编，查机表2.4-37钻头的磨钝标准及耐用度可得，耐用度为4500，表10.2-5标准高速钢麻花钻的直径系列选择锥柄长，麻花钻20mm，则螺旋角=30，锋交2=118，后角a=10,横刃斜角=50，L=1177mm,l=116mm。表3-6 标准高速钢麻花钻的全长和沟槽长度（摘自GB6177-85） mm直径范围直柄麻花钻ll111.13017.20151101表3-7 通用型麻花钻的主要几何参数的推存值（根据GB6177-85） （）d (mm)2f8.618.0030118125560表3-8 钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及耐用度（1）后刀面最大磨损限度mm刀具材料加工材料钻头直径d0（mm）20高速钢铸铁0.50.8（2）单刃加工刀具耐用度T min刀具类型加工材料刀具材料刀具直径d0（mm）1120钻头（钻孔及扩孔）铸铁、铜合金及合金高速钢60钻头后刀面最大磨损限度为0.50.8mm刀具耐用度T = 60 min.确定进给量查机械加工工艺手册 孟少农 主编，第二卷表10.4高速钢钻头钻孔的进给量为f=0.250.65,根据表4.17中可知，进给量取f=0.60。.确定切削速度 查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表10.4-17高速钢钻头在球墨铸铁（1130HBS）上钻孔的切削速度轴向力，扭矩及功率得，V=12，参考机械加工工艺手册 孟少农 主编，表10.4-10钻扩铰孔条件改变时切削速度修正系数K=1.0，R=0.85。 V=12=10.32 （3-17）则 = =171 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150则实际切削速度 = = =11.8.确定切削时间查机械加工工艺手册 孟少农 主编，表10.4-43，钻孔时加工机动时间计算公式： T= （3-117）其中 l= l=5 l=23则： t= =17.17确定钻孔的切削用量第5章 铣方形头机动夹具设计5.1 机床夹具概述在对工件进行机械加工时，为了保证加工的要求，首先要使工件相对道具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。因此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。机床夹具的组成 1、定位装置 其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。2、夹紧装置 其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确的正确位置。3、对刀或导向装置 其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。4、连接原件 其作用是确定夹具在机床上的正确位置。5、夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。6、其他元件或装置 是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。以上各组成部分中，定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。机床的分类机床夹具种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。按夹具的使用特点可分为：通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具，拼装夹具。按使用机床可分为：车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具，齿轮机床夹具，数控机床夹具，自动机床夹具，自动线随行夹具以及其他机床夹具。按夹紧的动力源可分为：液压缸夹具，气动夹具，液压夹具，气液增力夹具，电磁夹具以及真空夹具等。工件的装夹方法工件装夹的方法有两种：将工件直接装夹在机床的工作台或花盘上将工件装夹在家具上采用第一种方法装夹的效率低，一般要求先按图纸要求在工件的表面上划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时，用划针或面分表找正后再夹紧。一般用于单件和小批生产。批量较大时，都采用夹具装夹工件。采用夹具装夹工件有如下优点：a、保证加工精度，稳定加工质量b、缩短辅助时间，提高劳动生产率c、扩大机床的使用范围，实现“一机多能”d、改善工人的劳动条件，降低生产成本工件在夹具中的定位（1）工件的定位的基本原理1. 六点定则用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为“六点定位原则”，简称“六点定则”。六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承点作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。2. 限制工件自由度与加工要求的关系工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工要求的自由度，有时要限制，有时可不限制，视具体情况而定。习惯上，工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位，工件限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。在工件定位时，以下情况允许不完全定位：a 加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可不限制。b 毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称轴的角度自由度可不限制。c 加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯通轴的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。5.2研究原始质料利用本夹具主要用来铣方形头机动夹具设计，为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。5.3定位基准的选择由零件图可知：在对铣方形头机动夹具，加工前，底面进行了粗、精铣加工，进行了粗、精加工。因此，为了使定位误差达到要求的范围之内，这种定位在结构上简单易操作。底面4-11孔进行了加工，所以选择一面2销进行定位，采用液压缸铰链机构作为夹紧装置。拟定方案如下图所示：5.4 切削力及夹紧分析计算刀具：立铣刀（硬质合金） 刀具有关几何参数：D=16mm, 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式： 有：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即： 安全系数K可按下式计算： 式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数： 由此可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用液压缸螺旋夹紧机构。夹紧力的确定夹紧力方向的确定夹紧力应朝向主要的定位基面。夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。(1) 夹紧力作用点的选择 a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上，这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。根据课题要求选择机动夹具，本课题拟定采用液压缸夹紧动力装置进行设计。5.5 液压缸的设计计算设计要求是做任何设计的依据，气动夹具设计时要明确气动传动系统的动作和性能要求，这里一般要考虑以下几方面：1）该设备中，哪些运动需要液压或气压传动完成，各执行机构的运动形式及动作幅度；2）对液压或气压装置的空间布置、安装形式、重量、外形尺寸的限制等；3）执行机构载荷形式和大小；4）执行机构的运动速度，速度变化范围以及对运动平稳性的要求；5）各执行机构的动作顺序，彼此之间的联锁关系，实现这些运动的操作或控制方式；6）自动化程度、效率、温升、安全保护、制造成本等方面的要求；7）工作环境方面的要求，如温度、湿度、振动、冲击、防尘、防腐、抗燃性能等；另外对主机的功能、用途、工艺流程也必须了解清楚，力求设计的系统更加切合实际。5.6 切削力及切削力矩的计算与分析对执行元件的工况进行分析，就是查明每个执行元件在各自工作过程中的速度和负载的变化规律。通常是求出一个工作循环内各阶段的速度和负载值列表表示，必要时还应作出速度、负载随时间（或位移）变化的曲线图（称为速度循环图、负载循环图和功率循环图）。在一般情况下，液压和气压系统中液压缸承受的负载由六部分组成，即工作负载、导轨摩擦负载、功率、惯性负载、重力负载、密封负载和背压负载，前五项构成了液压缸所要克服的机械总负载。这里为了方便起见，只是将铣削时产生的铣削力矩作为液压缸的工作负载，其余的负载这里没有考虑（只需要按照一定的工作方式进行计算即可）。根据加工需要，该系统的工作循环也较为简单：快速前进快速后退原位停止。根据调查研究和工作系统要求，快速前进和快速后退的速度约为4.5m/min，不考虑换向及启动时间、动静摩擦系数等因素，液压缸的机械效率取0.9。由于本道工序主要完成花键孔的两端面加工，为后续花键孔的加工提供良好的基准，且在铣削过程中由于铣刀所产生的铣削力对工件的附加转矩会造成工件的加工误差，因而必须对工件所受的铣削力和铣削力矩进行计算分析，从而设计出符合要求的夹紧装置。对液压缸的设计计算主要是以铣削力矩为主进行理论计算，以工件加工中所需的夹紧力来设计液压缸的结构参数，以实现工件快速装夹所需要的行程来确定液压缸的理论行程，因而需要对工件所受的夹紧力和夹具的结构进行分析。1）切削力的计算切削力的计算可通过试验的方法，测出各种影响因素变化是的切削力数据，加以处理得到的反映各因素与切削力关系的表达式，称为切削力计算的经验公式。在实际中使用的切削力经验公式有两种：一是指数公式；二是单位切削力。这里为了方便起见，以单位切削力进行切削力的计算。单位切削力是指单位切削面积上的主切削力，用kc表示。由切削手册得主切削力公式： 式中：CF、XF、YF、F、F是指切削用量的系数和指数，可查相关设计手册；ap-铣削深度，mm；af-每齿进给量，mm/Z；ae铣削宽度，mm；Z-铣刀齿数，n-铣刀每秒转速，m/s；d0-切削宽度，mm；kFZ-切削条件改变时的修正系数；代入数据可得工件所受的切削力：Fc=3305N。2）由切削手册得铣削力矩公式：式中：M-铣削力矩，Nmm；Fc-铣削力，N；d0-切削宽度，mm；Z-铣刀齿数，代入数据可得：M=2079660 Nmm.在夹具设计时采用了由液压缸带动两个定V形块及一个活动的V形块对工件实施夹紧，工件所需要的夹紧力是由这个液压缸提供的，因此需要计算液压缸所受的负载，液压缸所应提供的夹紧力F夹紧情况来进行计算。式中：M-铣削力矩，Nmm；F-夹紧力，N；L力臂，mm；代入数据可得：F=18906N。5.7 液压缸的设计计算1）初选液压缸的工作压力工作压力是确定执行元件结构参数的主要依据，它的大小影响执行元件的尺寸和成本，甚至整个系统的功能。一般工作的压力为0.50.8Mpa。所以选定工作压力为0.5Mpa。2）确定液压缸的主要结构参数本液压缸采用单向作用液压缸。最大负载即为上面所求值，F=18906N，其缸径计算公式为:式中:F - 活塞杆上的推力，N- -液压缸工作压力，MPaD-液压缸缸体直径，m 查设计8手册，按液压缸内径系列将以上计算值圆整为标准直径，取D=63mm。由,可得活塞杆直径:圆整后，取活塞杆直径校核，按公式有:其中，则:满足实际设计要求。3）缸筒壁厚的设计缸筒直接承受压缩液压油，必须有一定厚度。一般液压缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式计算:式中:- 缸筒壁厚，mm- 液压缸内径，mm- 实验压力，取, Pa材料为:ZL3,=3MPa代入己知数据，则壁厚为:取，则缸筒外径为:4）活塞行程的确定由夹具设计中对零件进行装夹的移动距离可知，为了便于工件的装夹，移动压板所需要的行程为15mm，液压缸装在移动夹板的另一端，由杠杆原理可知，液压缸移动的距离不小于是25mm，为了确保液压缸安全工作，取液压缸的工作行程为25mm。所以选择DSG63X25型号的液压缸，缸筒内径是63，行程为25mm.5.8 误差分析与计算为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得：定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。5.9 零、部件的设计与选用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。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。5.10 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特别注意结构的过程中，应处理的工件，夹具，维修方便。再满足功能性要求（刚度和强度）前提下，应能减小体积减轻重量，结构应该简单。（4）应便于铁屑去除在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的
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