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第2章 銑斷工序夾具設(shè)計(jì)
2.1夾具選擇
夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運(yùn)用于機(jī)械加工，檢測和裝配等整個(gè)工藝過程中。在現(xiàn)代化的機(jī)械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計(jì)并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時(shí)也擴(kuò)大各種機(jī)床使用范圍必不可少重要手段。
2.2 確定定位方案
2.2.1 基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)工件的加工要求，該工序必須限制工件的6個(gè)自由度。建立坐標(biāo)系如圖2.2所示。為保證銑斷工序至工件底面的垂直度，應(yīng)選底面為定位基面，限制；須限制、，所以選取A面為定位基面；為保證銑斷工序兩側(cè)面對孔軸線的對稱度要求，還必須在加工時(shí)限制自由度。另外，為了方便控制刀具的走刀位置，還需要限制。
綜上所述，工件的六個(gè)自由度均被限制，為使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，選取的定位基準(zhǔn)是底面、孔。
2.2.2 確定定位夾緊方案
根據(jù)零件特點(diǎn)，按照工藝過程要求，確定工件定位夾緊方案【4】，采用機(jī)械夾緊方式對工件進(jìn)行夾緊。
綜上對工件定位、夾緊方案的分析，確定定位、夾緊方案。其定位夾緊圖如下圖2.3所示：
圖2.3 定位夾緊方案圖
2.2.3 定位元件的選擇及設(shè)計(jì)
1.定位元件的選擇 由上知，工件的定位面是側(cè)平面底面、和孔，據(jù)此在夾具上的定位元件選為支承板、支承釘、和菱形定位銷。
2.定位板設(shè)計(jì) 定位平面底面所用的定位支承板參照參考文獻(xiàn)【3】第272頁設(shè)計(jì)。 標(biāo)記為：支承板 A6×45 GB 2236-80 材料：T8。
現(xiàn)確定定位銷的極限偏差和定位表面到定位銷中心的名義尺寸：
=L，其中取工件相應(yīng)尺寸=L=230.08mm的平均尺寸，公差取相應(yīng)尺寸公差的(~)倍，現(xiàn)取，【2】則有：
=400.02mm
滿足工件順利裝拆的補(bǔ)償量值：=(+)÷2=(0.16+0.04)÷2=0.10mm
則，菱形定位銷和定位孔配合的最小間隙===0.43mm
（其中，b的值可查手冊得值為3【3】）
2.3 定位誤差的計(jì)算與分析
必須要滿足誤差的總和應(yīng)該小于或等于該工序公差。
與夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻(xiàn)可得：
⑴ 兩定位銷定位誤差 ：
其中：
，
，
，
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上、所設(shè)計(jì)的夾具滿足零件加工精度要求。
2.4 減小定位誤差的措施
采取措施：
1.提銷圓柱部分的制造精度，將菱形定位銷圓柱部分精度提高到IT6級，公差值為0.011mm,則此時(shí)定位銷圓柱部分直徑Φmm,=0.043-(-0.054)=0.097mm。0.097仍接近加工誤差的。
2.在提高菱形定位銷圓柱部分的制造精度基礎(chǔ)上，將Φ10孔的精度提高到IT8級，其公差值為0.027mm，此時(shí)孔的尺寸及公差為Φmm，則0.027mm-(-0.054)=0.081mm,那么就要約0.12mm的加工精度預(yù)留量，可滿足保證對稱度加工要求。
2.5 計(jì)算切削力及實(shí)際所需的夾緊力
圖2.9作用于工件上的切削力
工件在加工時(shí)的受力情況如圖2.9所示。加工時(shí)，工件受到切削合力F的作用，F(xiàn)可分解為水平和垂直方向的切削分力和，由經(jīng)驗(yàn)公式，和可通過切向銑削力分別乘以一個(gè)系數(shù)來得到。在對稱銑削情況下，=(1~1.2),=(0.2~0.3)。
參照《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》【3】表1-2-9得銑削力的計(jì)算公式：
參數(shù)的選取：
切向銑削力 （N）
銑刀系數(shù) =669
銑削深度 =3mm
每齒進(jìn)給量 =0.15mm
銑刀直徑 d=100mm
銑削寬度 B=2mm
銑刀齒數(shù) z=12
修正系數(shù) （工件屈服應(yīng)力）
綜上，計(jì)算得：
銑削力 。
故水平分力=1.1=1279N，垂直分力=0.3=349N。
工件的主定位面是底面，故選擇夾緊力的作用方向?yàn)樗椒较蜃饔糜诘酌?。?dāng)夾緊力水平作用于工件上時(shí)，所需要的理論夾緊力=+=1279+=3606N
由公式 = 可計(jì)算出實(shí)際所需夾緊力。
現(xiàn)在計(jì)算安全系數(shù)K的值。
安全系數(shù)K的計(jì)算公式為：
由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》表1-2-0得各安全系數(shù)K的取值如下：
基本安全系數(shù) 加工性質(zhì)
刀具鈍化程度 切削特點(diǎn)
穩(wěn)定性 手柄位置
工件與支撐面接觸情況
將各安全系數(shù)值代入上面公式計(jì)算得,K=1.95<2.5（注：若安全系數(shù)的計(jì)算值小于2.5，則取=2.5），則取K的值為2.5。
所以實(shí)際所需夾緊力為： = =9015N。
實(shí)際所需的夾緊力計(jì)算是一個(gè)很復(fù)雜的問題，一般只能作粗略的估算。為簡化計(jì)算，在設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，可只考慮切削力對夾緊的影響，并假定工藝系統(tǒng)是剛性的切削過程穩(wěn)定不變?！?】
2.7 對刀元件及夾具體
根據(jù)工件加工表面形狀，對刀件可選用夾具零件及部件中的標(biāo)準(zhǔn)直角對刀塊。它的直角對刀面和工件被加工銑斷工序精加工工序形相對應(yīng)，其間距等于塞尺厚度，設(shè)計(jì)塞尺厚度為3，并把對刀件安裝于夾具體的豎直板上。
根據(jù)銑床T行銑斷工序精加工工序的寬度，選用寬度B=14mm,公差為h6的A型定位鍵來確定夾具在機(jī)床上的位置?！?】
夾具體選用灰鑄鐵的鑄造夾具體【7】。其基本厚度選為22mm,并設(shè)計(jì)出供銑斷工序精加工工序用螺栓緊固夾具用得U形銑斷工序精加工工序耳座。根據(jù)所設(shè)計(jì)的各種元件、機(jī)構(gòu)、裝置，設(shè)計(jì)出夾具的形狀、結(jié)構(gòu)。如下圖2.15
總結(jié)
通過這次課程設(shè)計(jì)使我進(jìn)一步的理解了所學(xué)的理論知識及具體運(yùn)用了這些知識。通過這次課程設(shè)計(jì)，使自己對工藝人員所從事的工作有了親身的體驗(yàn)，學(xué)會了查圖表、資料、手冊等工具書。通過實(shí)例對工藝規(guī)程的編制。和切削用量的選擇計(jì)算等做了一次練習(xí)。
總之，通過這次課程設(shè)計(jì)使我受益非淺，為我今后的學(xué)習(xí)及工作打下了堅(jiān)實(shí)而良好的基礎(chǔ)。在此，忠心感謝各位老師的幫助和指導(dǎo)。
參考文獻(xiàn)
1．公差配合與測量技術(shù)……………………機(jī)械工業(yè)出版社 2. 切削加工簡明實(shí)用手冊…………………化學(xué)工業(yè)出版社 3. 機(jī)床制造工藝與夾具 ……………………機(jī)械工業(yè)出版社 4. 金屬切削原理與刀具……………………機(jī)械工業(yè)出版社 5. 機(jī)械加工工藝手冊………………………北京出版社 6. 機(jī)械制造工藝學(xué)…………………………機(jī)械工業(yè)出版
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