第3章 銑φ38孔底面夾具設計
夾具是一種能夠使工件按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產率，降低制造成本，一直都是生產廠家所追求的目標。正確地設計并合理的使用夾具，是保證加工質量和提高生產率，從而降低生產成本的重要技術環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。
3.1研究原始質料
利用本夾具主要用來銑φ38孔底面，要滿足對稱度要求以及其兩邊的要求。在銑此面時，為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。
3.2定位基準的選擇
首先必須明確其加工時應如圖所示，這樣水平放置，便于加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定V型塊和滑動V型塊定位，這樣既簡單又方便。一底面限制的自由度有3個，一個固定V型塊限制兩個自由度，一個滑動V型塊限制限制一個自由度，為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設計的定位方案，總共限制了工件的全部6個自由度，屬于完全定位。
在該定位方案中，一個支撐面頂住，限制了z軸的移動，z軸的旋轉，y軸的旋轉三個移動自由度。一個固定V型塊限制了y軸的移動，x軸的移動，一個滑動V型塊限制了z軸的旋轉，這樣6個自由度全部被限制
根據上面敘述選擇方案。
3.3 切削力及夾緊分析計算
刀具：錯齒三面刃銑刀（硬質合金）
刀具有關幾何參數：
由參考文獻[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計算公式：
有：
根據工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數作為實際所需夾緊力的數值，即：
安全系數K可按下式計算：
式中：為各種因素的安全系數，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數：
由此可得：
所以
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
選用夾緊螺釘夾緊機 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料鋁合金鋼 性能級數為6.8級
螺釘疲勞極限：
極限應力幅：
許用應力幅：
螺釘的強度校核：螺釘的許用切應力為
[s]=2.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠，
使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調節(jié)夾緊力調節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結構簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構。
3.4 誤差分析與計算
該夾具以一面兩V形塊定位，為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻[5]可得：
⑴ 兩V型塊定位誤差 ：
注：V型塊夾角α=90°。
基準位移誤差：
工件以外圓柱面在V型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差δD，因此對一批工件來說，當直徑由最小D－δD變大到D時，工件中心（即定位基準）將在V型塊的對稱中心平面內上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件由變大到,其變化量（即基準位移誤差Δ）從圖（a）中的幾何關系退出：
ΔY==
基準不重合誤差：
從圖（b）中設計基準與定位基準不重合，假設定位基準不動，當工件直徑由最小D－δD變到最大D時，設計基準的變化量為，即基準不重合誤差ΔB=。
從圖(c)中可知，設計基準為工件的下母線。即，上述方向由a到a′與定位基準變到的方向相反，故其定位誤差ΔD是ΔY與ΔB之差.
ΔD=ΔY－ΔB=－=0.207δD=0.207×0.01=0.00207
ΔD=0.00207＜T 即滿足要求
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.5 零、部件的設計與選用
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，兩個一般的使用。的布局盡可能遠的距離。通過方向鍵的協調與銑床工作臺的T型槽，使工作表面定位元件夾具工作臺的進給方向具有正確的位置。方向鍵可以下產生的扭矩銑削時，螺栓夾緊夾具可以降低負荷，加強加工夾具牢固。
根據GB2207—80定向鍵結構如圖所示：
圖2.1 夾具體槽形與螺釘
根據T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結構尺寸如表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，其結構如圖5.3所示：
圖2.3 平塞尺
塞尺尺寸參數如表5.5：
表2.5 塞尺
公稱尺寸H
允差d
C
3
～0.006
0.25
3.6 夾具設計及操作的簡要說明
當夾具有制造誤差、工作過程出現磨損、以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現象，選用可換V型塊。以便隨時根據情況進行調整換取。
應該注意提高生產率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。由于該工件體積小，經過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構）。
此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現象，選用可換V型塊。以便隨時根據情況進行調整換取
7
9
四、總結
本次課程設計使我感受到了要做一名優(yōu)秀的工藝設計師不是一件容易的事，這需要我們把學到的各門知識有機的聯系起來。經歷了此次課程設計，我明白了首先要從全局著手，否則會弄得顧此失彼，辛辛苦苦做得方案到最后一步時才發(fā)現不合理于是又得從頭開始。這次設計課也鍛煉了我的查表的能力，因為整個設計過程幾乎是一個查表的過程，總之不查表就無設計可言，因此每天就得翻閱各種設計手冊，這為我將來的工作打下了基礎。天氣變得寒冷起來為了能趕的上進度所以每天要堅持工作，這在無形中鍛煉了我的吃苦精神?？傊@次課程設計使我受益匪淺。
五、參考文獻
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