C6140主轴箱体加工工艺及夹具设计课程设计(5)

2019-01-03 16:15

如果这时仍采用上述d>D的方式,则在加工这种较长的孔时,刀具的悬伸长度h必然很大,起码应大于L.由于刀具悬伸长度大,所以刀具易引偏,严重时会使镗杆与镗套蹩住,否则须增加镗套长度,以保证足够的导引刚度。但这样将导致整个镗套部分的结构庞大。

上述两种的单支承引导的镗杆与机床主轴作刚性联接,这样,要使镗套中心对准机床主轴中心,不容易做到很准确,而且还需要技术水平较高的工人能胜 夹紧力大小的确定原则

夹紧力大小对于确定夹紧装置的结构尺寸,保证夹紧可靠性等有很大影响。夹紧力过大易引起工件变形,影响加工精度。夹紧力过小则工件夹不紧,在加工过程中容易发生工件位移,从而破坏工件定位,也影响加工精度,甚至造成安全事故。由此可见夹紧力大小必须适当。

计算夹紧力时,通常将夹具和工件看成一个刚性系统,然后根据工件受切削力、夹紧力(大工件还应考虑重力,运动的工件还需考虑惯性)后处于静力平衡条件,求出理论夹紧力,为了安全起见再乘以安全系数K。

W?kW`

式中W`——计算出的理论夹紧力;

W——实际夹紧力;

K——安全系数,通常k=1.5~3.当用于粗加工时,k=2.5~3,用于精加工时k=1.5~2.

这里应注意三个问题:

(一)切削力在加工过程中往往方向、大小在变化,在计算机中应按最不利的加工条件下求得的切削力或切削合力计算。如图2-1所示切削方向进行静力平衡,求出理论夹紧力,再乘以安全系数即为实际夹紧力,图中W为夹紧力,N1、N1`…为镗孔各方向镗削力,可按切削原理中求切削力。而N1切削力将使夹紧力变大,在列静平衡方程式时,我们应按不利的加工条件下,即N1时求夹紧力。既

W?KN1?1.5KN

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图2-1 (二)在分析受力时,往往可以列出不同的工件静平衡方程式。这时应选产生夹

紧力最大的一个方程,然后求出所需的夹紧力。如图所示垂直方向平衡式为 W=1.5KN;水平方向可以列出:W?1.5KN/f,f 为工件与定位件间的摩擦系数,一般0.15,即W=10KN;对o点取矩可得下式

W?KN??2l??l22?0.5l?l2?l2?0.5l 2l??3.2KN比较上面三种情况,选最大值,既W=10KN。

(三)上述仅是粗略计算的应用注意点,可作大致参考。由于实际加工中切削力是一个变值,受工件材料性质的不均匀、加工余量的变动、刀具的钝化等因素影响,计算切削力大小的公式也与实际不可能完全一致,故夹紧力不可能通过这种计算而得到结果。生产中也有根据一定生产实际经验而用类比法估算夹紧力的,如果是一些关键性的重要夹具,则往往还需要通过实验的方法来确定所需夹紧力。

本夹具主要用来镗左端平面夹具,,这个工艺孔有尺寸精度要求,表面粗糙度要求,表面粗糙度为Ra?1.6?m,与顶面垂直。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本到工序为杠杆加工的第一道工序,加工到本道工序时只完成了传动箱体上表面的粗、精铣。因此再本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求,以及如何提高劳动生产率,降低劳动强度。

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定位基准的选择

由零件图可知,有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与顶面垂直。为了保证所钻的孔与顶面垂直并保证工艺孔能在后续的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择工艺孔的加工定位基准时,应尽量选择上一道工序即粗、精铣箱体的下表面工序的定位基准,以及设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择选用下平作为定位基准,为了提高加工效率,根据工序要求先采用标准硬质合金镗刀刀具对工艺孔进行粗镗削加工;然后采用硬质合金镗刀对其进行精加工,准备采用手动夹紧方式夹紧。

3.1.2切削力的计算与夹紧力分析

由于本道工序主要完成工艺孔的镗加工,参考文献[9]得: 镗削力 F?26Df0.8HB0.6

镗削力矩 T?10D1.9f0.8HB0.6

11???255??232HB?HB?255??187式中:D?62mm HB?HBma? xmaxmin33 f?0.15mm?r?1

0.850.1?5? F?26?2?0.62?323N7 55.2.90.8 T?10?215?0.15?0.6232? 42N61m?7m本道工序加工工艺孔时,工件的下平面与台价台靠紧。采用带光面压块的压紧螺钉夹紧机构夹紧,该机构主要靠压紧螺钉夹紧,属于单个普通螺旋夹紧。根据参考文献[11]可查得夹紧力计算公式:

W0?QL 式(3.1) 'r'tg?1?rZtg(???2)式中: W0—单个螺旋夹紧产生的夹紧力(N); Q—原始作用力(N); L—作用力臂(mm);

r'—螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm); ?1—螺杆端部与工件间的摩擦角(°); rZ—螺纹中径之半(mm); ?—螺纹升角(°);

' ?2—螺旋副的当量摩擦角(°)。

由式(3.1)根据参考文献[11]表1-2-23可查得点接触的单个普通螺旋夹紧力:

W0?35?50?1895N

4?(3?10'?9?50') 23

3.1.3夹紧元件及动力装置确定

由于传动箱体的生产量很大,采用手动夹紧的夹具结构简单,在生产中的应用也比较广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用手动夹紧。采用手动夹紧,夹紧可靠,机构可以不必自锁。

本道工序夹具的夹紧元件选用带光面压块的压紧螺钉。旋紧螺钉使其产生的力通过光面压块将工件压紧。

3.1.4镗套、衬套、镗模板及夹具体设计

工艺孔的加工需粗、精镗切削才能满足加工要求。故选用快换钻套(其结构如下图所示)以减少更换钻套的辅助时间。钻模板选用固定式钻模板,工件以底面及侧面分别靠在夹具支架的定位快,用带光面压块的压紧螺钉将工件夹紧。

夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。整个夹具的结构见夹具装配图如上图所示:

3.1.5夹具精度分析

利用夹具在机床上加工时,机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系,最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中,当结构方案确定后,应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。

由工序简图可知,本道工序由于工序基准与加工基准重合,又采用顶面为主要定位基面,故定位误差?dw很小可以忽略不计。本道工序加工中主要保证工艺

0.02孔尺寸Φ62??0.01mm及表面粗糙度Ra1.6?m。本道工序最后采用精镗加工,选用标0.02准硬质合金镗刀,直径为Φ62??0.01mm,并采用镗套,镗刀导套孔径为该工艺孔的

位置度应用的是最大实体要求。

工艺孔的表面粗糙度Ra1.6?m,由本工序所选用的加工工步粗镗精满足。 影响两工艺孔位置度的因素有(如下图所示): (1)镗模板上装衬套孔的尺寸公差:?1?0.005mm (2)两衬套的同轴度公差:?2?0.005mm

(3)衬套与钻套配合的最大间隙:?3?25.034?25.012?0.022mm (4)钻套的同轴度公差:?4?0.005mm

(5)镗套与镗刀配合的最大间隙:?5?25.039?25.008?0.031mm

22222???2??5?dw??2 2?12??340?.0?390?.m0m7?8m m0.1所以能满足加工要求。

3.1.6夹具设计及操作的简要说明

装卸工件时,先将工件放在定位块上;用压块的压紧螺钉将工件夹紧;然后加工工件。当工件加工完后,将带光面压块的压紧螺钉松开,取出工件。

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3.4小结

对专用夹具的设计,可以了解机床夹具在切削加工中的作用:可靠地保证工件的加工精度,提高加工效率,减轻劳动强度,充分发挥和扩大机床的给以性能。本夹具设计可以反应夹具设计时应注意的问题,如定位精度、夹紧方式、夹具结构的刚度和强度、结构工艺性等问题。

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