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第2章 銑寬度為12mm的兩側(cè)面夾具設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)工序:銑寬度為12mm的兩側(cè)面
2.1 問題的提出
本夾具要用于銑寬度為12mm的兩側(cè)面銑床夾具精度等級為IT12級,粗糙度為3.2。本道工序只粗銑,精銑一下即達(dá)到各要求,因此,在本道工序加工時(shí),我們應(yīng)首先考慮保證各加工精度,如何提高生產(chǎn)效率,降低勞動強(qiáng)度。
2.2 夾具設(shè)計(jì)
2.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇
應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求,從保證零件的加工精度要求出發(fā),合理選擇定位基準(zhǔn)。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求,也沒有較高的平行度和對稱度要求,所以我們應(yīng)考慮如何提高勞動效率,降低勞動強(qiáng)度,提高加工精度。Φ17的孔和其兩端面都已加工好,為了使定位誤差減小,選擇已加工好的φ17孔和其端面作為定位精基準(zhǔn),來設(shè)計(jì)本道工序的夾具,以兩銷和兩已加工好的φ17孔的端面作為定位夾具。
擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理,否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。基準(zhǔn)選擇不當(dāng)往往會增加工序或使工藝路線不合理,或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度(特別是位置精度)要求。
為了提高加工效率,縮短輔助時(shí)間,決定用簡單的螺母作為夾緊機(jī)構(gòu)。
2.2.2切削力和夾緊力計(jì)算
(1)刀具: 高速鋼錯(cuò)齒三面刃銑刀 φ160mm z=24
機(jī)床: X61型萬能升降臺銑床
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中: 修正系數(shù)
z=24
代入上式,可得 F=889.4N
因在計(jì)算切削力時(shí),須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中:為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
(2)夾緊力的計(jì)算
選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù),取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘: 公稱直徑d=20mm,材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級
螺釘疲勞極限:
極限應(yīng)力幅:
許用應(yīng)力幅:
螺釘?shù)膹?qiáng)度校核:螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為
[s]=2.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核: 滿足強(qiáng)度要求,夾具安全可靠,
使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊,調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置,即可指定可靠的夾緊力
2.2.3定位誤差分析
(1)定位元件尺寸及公差確定。
夾具的主要定位元件為一平面和一定位銷,孔與銷間隙配合。
(2) 工件的工序基準(zhǔn)為孔心,當(dāng)工件孔徑為最大,定位銷的孔徑為最小時(shí),孔心在任意方向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工,所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷中心連線方向上的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)和銷中心連線方向相同,則其定位誤差為: Td=Dmax-Dmin
本工序采用一定位銷,一擋銷定位,工件始終靠近定位銷的一面,而擋銷的偏角會使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力,因此,工件不在在定位銷正上方,進(jìn)而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是,由于加工是自由公差,故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。
3. 5 定向鍵與對刀裝置設(shè)計(jì)
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中,一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合,使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩,可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷,加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據(jù)GB2307—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示:
圖5.1 夾具體槽形與螺釘
根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表5.4:
表5.4 定向鍵
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
18
~0.012
~0.035
25
12
4
12
4.5
18
+0.019
5
對刀裝置由對刀塊和塞尺組成,用來確定刀具與夾具的相對位置。
塞尺選用平塞尺,其結(jié)構(gòu)如圖5.3所示:
圖5.3 平塞尺
塞尺尺寸參數(shù)如表5.5:
表5.5 塞尺
公稱尺寸H
允差d
C
3
~0.006
0.25
上的分析可見,所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)
對夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求
(1)應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性
在夾具體表面重要的面,如安裝接觸位置,安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的,足夠的精度,之間的位置精度穩(wěn)定夾具體,夾具體應(yīng)該采用鑄造,時(shí)效處理,退火等處理方式。
(2)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度
保證在加工過程中不因夾緊力,切削力等外力變形和振動是不允許的,夾具應(yīng)有足夠的厚度,剛度可以適當(dāng)加固。
(3)結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò)
夾較大的工件的外觀,更復(fù)雜的結(jié)構(gòu),之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高,所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中,應(yīng)處理的工件,夾具,維修方便。再滿足功能性要求(剛度和強(qiáng)度)前提下,應(yīng)能減小體積減輕重量,結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。
(4)應(yīng)便于鐵屑去除
在加工過程中,該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累,如果不及時(shí)清除,切削熱的積累會破壞夾具定位精度,鐵屑投擲可能繞組定位元件,也會破壞的定位精度,甚至發(fā)生事故。因此,在這個(gè)過程中的鐵屑不多,可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間:對切削過程中產(chǎn)生更多的,一般應(yīng)在夾具體上面。
(5)安裝應(yīng)牢固、可靠
夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心,夾具應(yīng)盡可能低,支撐面積應(yīng)足夠大,以安裝精度要高,以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的,識別特定的文件夾結(jié)構(gòu),然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。
加工過程中,夾具必承受大的夾緊力切削力,產(chǎn)生沖擊和振動,夾具的形狀,取決于夾具布局和夾具和連接,在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具,積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠,所以夾具設(shè)計(jì),必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外,夾點(diǎn)技術(shù),經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn),在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具,切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠,所以夾具設(shè)計(jì),必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。
2.2.4夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明
如前所述,在設(shè)計(jì)夾具時(shí),應(yīng)該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單,便于操作,降低成本。提高夾具性價(jià)比。本道工序?yàn)閵A具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序?yàn)榍邢饔嗔啃?,切削力小,所以一般的手動夾緊就能達(dá)到本工序的要求。
本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊。夾具的夾緊力不大,故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力,使用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
為提高生產(chǎn)率,經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較,選用了手動夾緊方式(螺旋機(jī)構(gòu))。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大,在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外,當(dāng)夾具有制造誤差,工作過程出現(xiàn)磨損,以及零件尺寸變化時(shí),影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象,選用可換定位銷。以便隨時(shí)根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
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