摇臂连杆铣左侧面夹具设计说明书

(前3章是工艺内容，单独有）第4章铣左端面夹具设计4.1设计要求为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。本夹具将用于X52k铣床。成批生产，任务为设计一铣左端面夹具利用本夹具主要用来粗、精铣左端面，该左端面对孔的中心线要满足对称度要求以及其槽两边的平行度要求。在铣此左端面时，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。4.2夹具设计4.2.1定位基准的选择铣该左端面时其对孔的中心线有对称度以及槽两边的平行度要求。为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面两销的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即为底平面。方案：采用一面2销进行定位，以和二孔组成两销配合，再加一个面，组成一面二销定位夹紧方式用操作简单，通用性较强的气动压紧的螺旋压板夹紧机构来夹紧。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。4.2.2切削力及夹紧力的计算刀具：端铣刀（硬质合金）刀具有关几何参数：由参考文献[5]5表1～2～9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[5]1～2～1可知其公式参数：由此可得：所以4.2.3气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。4.2.4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，液压和气压系统中气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，前五项构成了气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气缸的工作负载，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，气缸的机械效率η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。对气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气缸的结构参数，以实现工件快速装夹所需要的行程来确定气缸的理论行程，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、μF、ωF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，N•mm；Fc---铣削力，N；d0---切削宽度，mm；Z---铣刀齿数，代入数据可得：M=2079660N•mm.在夹具设计时采用了由气缸带动两个定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气缸提供的，因此需要计算气缸所受的负载，气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，N•mm；F---夹紧力，N；L—力臂，mm；代入数据可得：F=18906N。4.2.5气缸的设计计算1）初选气缸的工作压力[16]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。在此气动夹具设计中，因采用企业气源作为动力，一般空气的压力为0.5~0.8Mpa。所以选定工作压力为0.5Mpa。2）确定气缸的主要结构参数本气缸采用单向作用气缸。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--气缸工作压力，MPaD---气缸缸体直径，m查设计[8]手册，按气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空气压力，必须有一定厚度。一般气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:δ-缸筒壁厚，mm-气缸内径，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，气缸装在移动夹板的另一端，由杠杆原理可知，气缸移动的距离不小于是25mm，为了确保气缸安全工作，取气缸的工作行程为25mm。5）气动传动原理图拟定由于只有一个工作气缸，且气缸的快速前进和快速后退速度可取相同，并没有采用多种工速，因而气动传动原理图相对简单，其传动原理图如图4.2所示，所需要的气动元件规格如表3-1所示。图4图4.2气动传动原理图[9]各通行机构的调速，这种方法的特点是结构简单效果好。如平臂伸缩气缸在接近气缸处安装两个快速排气阀，可加快启动速度，也可调节全程的速度。气液传送器气缸的排气节流，可用来调整回转液压缓冲器[18]的背压大小。为简化气路，减少电磁阀的数量，各工作气缸缓冲均采用液压缓冲器[10]，这样可以省去电磁阀和切换节流阀或行程节流阀的气路阻尼元件。电磁阀的通径，是根据各工作气缸速度，行程，尺寸计算出所需压缩空气流量，与选用的电磁阀在压力状态下的公称使用流量相适应来确定的。表气路元件表表气路元件表序号型号规格名称数量1QF-44手动截止阀12储气缸13QSL-26-S1分水滤气器14QTY-20-S1减压阀15QIU-20-S1油雾器16YJ-1压力继电器1724D2H-10-S1二位五通电磁滑阀18单向节流阀19QGSCD-63X25-25-K-LB气缸1使用快速螺旋定位机构快速夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。气缸的参考资料，网址：/content/product/66/QGSC.html4.3定位误差的分析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：=1\*GB2⑴定位误差：其中：，，，⑵夹紧误差：其中接触变形位移值：查[5]表1～2～15有。⑶磨损造成的加工误差：通常不超过⑷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。4.4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铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。（5）安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便于铁屑。此外，夹点技术，经济的具体结构和操作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。4.5夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，为提高生产率，首先想到是怎么样方便的安装和拆卸，本道工序就是采用了快换垫圈的方式。由于本夹具是对工件进行钻孔，因此在铅直方向受到很大的冲击力，故在其相应的方向上应适当的考虑强度上的要求。并设法减少夹具的的占地面积，使之很方便的操作和快速的切换工件。因此，应设法解决上述问题。目前采取的措施有：一是提高毛坯的精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是选择精度的心轴，使其定位精确，并使心轴连在夹具体内，这样可以减少纵向倾斜的偏差；三是：加大螺母和开口垫圈的加紧力。总结课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入社会打下了好的基础。课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了很多，也非常珍惜大学给我们的这次设计的机会，它将是我们课程设计完成的更出色的关键一步。致谢这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了课程设计。课程设计是将大学所学的知识融合在一起，综合运用所有的相关专业知识，是课本知识在实际中的应用。通过这次课程设计，使我的专业知识在原有的基础上得到更加的巩固和提高，这离不开老师和同学们的帮助。本设计分析是在老师的指导下完成的，在分析的过程中，尹长城老师给了我很大的鼓励，在设计分析中引导我去思考了更多的设计思路，增强了我的学习能力，与我们一起讨论问题，使我对分析有了更清晰明确的认识，使我受益非浅。课程设计是我们的专长，这是我们走向社会化，专业化的工作中必不可少的过程中前实际训练综合应用。“千里之行始于足下”，通过课程设计，让我深深体会到永恒的那句词的真正含义。我认真地把今天的课程设计，学习踏踏实实地采取这一步骤是在社会稳定的未来潮流的运行打下了坚实的基础。说实话，课程设计是真的累了。但一开始清理自己的设计成果，仔细琢磨课程设计的思路，成功的喜悦难得让我疲惫顿消瞬间。虽然这是我第一次学会了如何完成，我的生活的小胜利，但它让我感觉更成熟了。通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心、细致。课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱；有时应为不小心计算出错，只能毫不留情地重做。但一想起老师平时多耐心的教导，想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我不禁时刻提醒自己，一定要养成一种高度负责、一丝不苟的良好习惯。经历了课程设计，使我我发现了自己所掌握的知识是真正的贫乏，自己综合运用所学专业知识的能力是如此的不足，几年来学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用。想到这里，我真的有点心急了。由于毕业时间的仓促，很多本来应该弄懂弄透的地方都没有时间去细细追究来源，比如网格划分的控制、坐标系的理解、求解器的选择等，这使我明白了大学里学的只是一个大体上的方向，离实际应用还有太远的距离。但我相信方向才是最重要的，因为方向确定了，就会用最少的精力做好事情，这对于我以后的工作至关重要。因为在实际生产生活中，要从事的工种是千差万别的，只有从中找到自己最拿手，最有发展前途的岗位，个人才有更多的热情，也最可能在自己的岗位做出一些贡献。这次课程设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从题目的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工