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4 专用夹具设计 为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度。在加工拨叉C零件时,需要设计专用夹具。 根据任务要求中的设计内容,需要设计加工底槽夹具及钻、攻丝2-M8螺纹孔夹具各一套。其中加工底槽的夹具将用于卧式镗床,刀具采用三面刃铣刀,而加工上端面上的两螺纹孔的刀具分别为麻花钻、丝锥,机床采用摇臂钻床,另一任务要求为拉 25H7花键孔的拉刀设计,详见拉刀设计说明书。 4.1 铣槽夹具设计 4.1.1研究原始质料 利用本夹具主要用来粗、精铣底槽,该底槽侧面对花键孔的中心线要满足尺寸要求以及垂直度要求。在粗铣此底槽时,其他都是未加工表面。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。 4.1.2定位基准的选择 由零件图可知:槽两侧面面对花键孔的中心线有尺寸要求及垂直度要求,其设计基准为花键孔的中心线。为了使定位误差达到要求的范围之内,在此选用特制花键轴找中心线,这种定位在结构上简单易操作。 采用花键轴定心定位的方式,保证底槽加工的技术要求。同时,应加一圆柱销固定好花键轴,防止花键轴带动工件在X方向上的旋转自由度。 4.1.3夹具方案的设计选择 根据任务书要求,铣槽时要保证槽宽18H11,槽两侧面粗糙度3.2,底面粗糙度6.3,且要保证底面与花键中心尺寸15mm,以及槽两侧面与花键孔中心的垂直度误差不大于0.08mm,现设计夹具方案有: 方案一:采用压板用螺栓联接,利用汽缸夹紧,这种夹紧方式夹紧力可靠,辅助时间短,工人劳动强度小,但是成本高。 方案二:采用压板,用螺栓、螺母联接,利用手动夹紧,这种夹紧方式夹紧力小,但成本低。 本次设计零件为大批量生产,要求成本低,且在加工过程中夹紧力要求不高,因此夹具夹紧方案选用方案二,利用螺栓、螺母手动夹紧。压板选择为直压板,加工两个零件时,为了防止两工件在长度尺寸上的误差,而导致直压板不能完全压住两工件,因此,在压板两端设计了两个浮动压头,且压板也螺栓、螺母的连接采用球面垫圈,这样就能消除两工件的尺寸误差。压板形状见图4.1。 图4.1 铣槽用压板 4.1.4切削力及夹紧分析计算 刀具材料:(高速钢镶齿三面刃铣刀) 刀具有关几何参数: 由参考文献[13]表1-2-9 可得铣削切削力的计算公式: 查参考文献[13]表得: 对于灰铸铁: 取 , 即 所以 由参考文献[3]表1-2可得: 垂直切削力 :(对称铣削) 背向力: 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,见参考文献[13]表可得: 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,决定选用手动螺旋夹紧机构。 单个螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算: 式中参数由《机床夹具设计手册》可查得: 其中: 螺旋夹紧力: 易得: 经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力,因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 4.1.5误差分析与计算 该夹具以平面定位心轴定心,心轴定心元件中心线与底槽侧面规定的垂直度偏差0.08mm,槽的公差为 mm。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工序公差。 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[13]可得: ⑴ 平面定位心轴定心的定位误差 : ⑵ 夹紧误差 : 其中接触变形位移值: 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。 4.1.6夹具设计及操作的简要说明 如前所述,应该注意提高生产率,但该夹具设计采用了手动夹紧方式,在夹紧和松开工件时比较费时费力。由于该工件体积小,工件材料易切削,切削力不大等特点。经过方案的认真分析和比较,选用了手动夹紧方式(螺旋夹紧机构)。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大,在机床夹具中很广泛的应用。 此外,当夹具有制造误差,工作过程出现磨损,以及零件尺寸变化时,影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象,心轴可采用可换的。以便随时根据情况进行调整。
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