夹具设计部分

三、夹具的设计本次的夹具为—工序Ⅸ：钻、粗、精铰2×Φ8（H7）小孔使尺寸达到Φ8（H7）而设计的。本工序所加工的孔是位于Φ30凸台平面内，孔径不大，工件重量较轻、轮廓尺寸以及生产量不是很大等原因，采用翻转式钻模。这道工序所加工的孔在Φ30凸台平面上，且与土台面垂直，平行度△A=0.1。根据工件结构特点，其定位方案有：工件以Φ25＋0.052mm孔及端面和水平面底、Φ30的凸台分别在台阶定位销、支承钉上实现完全定位。钻Φ8（H7）mm孔时工件为悬臂，为防止工件加工时变形，采用了螺旋辅助支承，当辅助支承与工件接触后，用螺母锁紧。2、选择定位元件（1）选择带台阶面的定位销，作为以φ25H9孔及其端面的定位元件。定位副配合取。（2）选择可调支承钉为φ8（H7）孔外缘毛坯一侧防转定位面的定位元件,用锁紧螺的端面增设一螺旋辅助支承，辅助支承与工件接触后，用螺母将其锁紧。3、计算夹紧力并确定螺杆直径），需夹紧力与切削力F之间的关系为：=KF，式中的K为安全系数。由参考文献得，当夹紧力与切削力方向相反时，由前面的计算可知F=1279N。所以，=KF=1279×3N=3837N，由此可以知道，选择一个M30的螺旋辅助支承。一是为了承受切削力的冲击，二是为了防止工件在加工时变形，因为钻φ8（H7）孔时，工件为悬臂。4、定位误差计算（1）加工φ8H7时孔距尺寸84±0.2mm的定位误差计算，由于基准重合，故：0.015+0.2=0.215mm，0.015-0.2=-0.185mm，上下偏差为：0.215-（-0.185）=0.4mm，符合尺寸要求。而基准位移误差为定位孔(φ25H9)与定位销的最大间隙，故：定位销取直径为φ其基准也符合设计要求。由此可知此定位方案能满足尺寸84±0.2mm的定位要求。（2）加工φ8H7孔时轴线平行度0.15mm的定位误差计算，由于基准重合，故：0.015+0.015=0.03mm故:0.052+0.052mm=0.104mm所以有：0.03+0.104mm=0.134mm此方案能满足平行度0.15mm的定位要求。二、夹具设计1、定位基准的选择本夹具用于在摇臂钻床上加工后托架的三杆孔，工件以底平面限制三个自由度、侧面和盖板平面为定位基准。为了缩短辅助时间，采用螺旋夹紧机构。2、切削力及夹紧力的计算刀具：硬质合金刀具，φ24mm，Z=4mm①切削力查《机床夹具设计手册》表1-2-9,得铣削力计算公式：SZz式中P───钻削力t───钻削深度，72mmSz───每齿进给量，0.15mmD───钻刀直径，24mmB───钻削宽度，1.5mmZ───钻刀齿数，4所以：P=490X241.0X0.150.74X24-1.0X1.50.9X4=856(N)②夹紧力查《机床夹具设计手册》表1-2-11,查得工件以孔定位时所需夹紧力计算公式：式中Q───夹紧力K───安全系数D───工件与支撑面接触的最大长度，120mmu1───工件与支撑面之间的摩擦系数，0.2u2───工件与夹紧元件之间的摩擦系数，0.16D1───压板直径，36mmD2───支撑面直径，50mmd───支撑钉的直径，20mm其中K0───基本安全系数，1.2K1───加工性质，1.2K3───切削特点，1.0K4───夹紧力的稳定性，1.3K5───手动夹紧时的手柄位置，1.0K6───仅有力矩时工件回转时工件与支撑面接触的情况，1.0所以：K=1.2X1.2X1.3X1.0X1.3X1.0X1.0=2.4336则所需夹紧力Q=4436(N)查《机床夹具手册》表1-2-26，查得螺旋夹紧机构夹紧力的计算公式：式中WQ───产生的夹紧力MK───实际所需夹紧力，4436Nr1───螺杆端部与工件间的当量摩擦半径，0φ1───螺杆端部与工件间的摩擦角，a───螺纹升角，00471r2───螺纹中径一半，11.6751φ2───螺旋副当量摩擦角，80321η0───除夹紧机构之外的效率，0.85~0.95WQ=计算得出WQ=6989N大于所需夹紧力4436N，故本夹具可安全工作。3、定位误差的分析①零件图样上规定φ40mm与其位置公差0.10的转角公差为750，故要求φ30mm的公差小于750，则符合要求。②零件图样上规定φ30.2mm与其位置公差0.10的转角公差为1000，故要求φ25.5mm的公差小于1000，则符合要求。③零件图样上有φ40mm的孔以A面为基准的平行度要求为100：0.07，则为35mm时为0.0245,与其要求公差为0.014,则符合要求。④零件图样上有φ30.2mm，以A、B为基准的平行度要求分别为100：0.07和100:0.08,算得结果分别为：0.024和0.028，也是符合要求。6夹具的设计6.1设计主要问题的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具，经过与指导老师协商，决定设计第8道工序——铣宽为18H11mm槽的铣床夹具。本夹具将用与X62W卧式铣床。刀具为高速钢直齿三面刃铣刀，来对工件进行加工。本夹具主要用来铣宽为18H11mm的槽，采用宽为15mm的精密级高速钢直齿三面刃铣刀，二次铣削，所以主要应该考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。6.2夹具设计过程6.2.1定位基准的分析由零件图可知，18H11槽设计基准为花键孔中心线和工件的右端面为定位基准。因此选用工件以加工了的右端面和花键心轴的中心线为主定位基准。6.2.2切削力及夹紧力的计算刀具：高速钢直齿三面刃铣刀铣刀参数：L=10D=100mmd=30mmro=15°ao=12°an=6°Z=24Fc=CFcapfZ0.65ae0.83d0-0.83ZKFc（由《金属切削原理与刀具》表15.7查得）CFc=282ap=10mmfZ=0.02mm/sae=25mmdo=100Z=24kFc=(HB/198)0.55解得Fc=200N在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数K=k1k2k3k4查资料，有：k1为基本安全系数1.5k1为加工性质系数1.1k1为刀具钝化系数1.1k1为断续切削系数1.1切削力为F=K×Fc=1.5×1.1×1.1×1.1×200=400N实际夹紧力为Fj=FK/U1U2=400/0.5=800N，其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1U2=0.5螺母选用M16X1.5细牙三角螺纹，由《机械设计》螺纹联接的预紧力公式，产生其中：T=19000N.Md2=14.8mmψ=2029,D0≈1.5dfc=1.5φv=arctan1.155f(f为摩擦系数，无润滑时f≈0.1～0.2)解得F0=10405N此时螺母的夹紧力F0已大于所需的800(N)的加紧力，故本夹具可安全工作。6.2.3定位误差分析由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。6.2.4夹具设计及操作说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.