夹紧力计算文档格式.docx
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77501.51.00.0310.752401.116
F=0.251.30.21.6
Z3151.37200.2
Fz=276.5N=28Kg
（8）.理论所需夹紧力计算
确定安全系数:
总的安全系数k＝k1·
k2·
k3·
k4
k1一般安全系数；
k1取1.7；
k2加工状态系数；
由于是精加工，所以k2取1；
k3刀具钝化系数；
k3取1.4；
k4断续切削系数；
k4取1.2；
∴k＝1.7×
1×
1.4×
1.2≈3
W＝k·
p＝3×
28kg＝84kg
2.气缸的选择
Ｑ＝Ｗ/（i·
η1·
n）＝84/（0.8×
0.8×
3）＝44kg
由气缸传动的计算公式：
Ｑ＝Ｐ·
（πＤ2/4）·
η
式中:
Ｐ--压缩空气压力＝6atm＝6kg/cm2
η--气缸摩擦系数，取0.8
i—压板与工件的摩擦系数,取0.8n—夹紧气缸个数,本夹具为3
Ｄ--气缸直径（cm）
D=4Q=444
p63.140.8
D=34.2cm
通过以上理论计算，可以选择直径为50mm的气缸。
但是，考虑到由于铣削过程中每个刀齿的不连续切削，作用于每个刀齿的切削力大小及方向随时都在变化，致使在铣削过程中产生较大的振动，因此，夹具需有足够的夹紧力。
此外还考虑到工厂所供压缩空气压力不稳定，零件加工余量发生变化，零件材料缺陷，以及其它不可预见性因素的影响，为安全可靠起见，选择直径为63mm的气缸。
4.2铣侧面工装定位精度计算
定位误差是由基准位移误差和基准不重和误差组成的。
下面对工序尺寸31.85±
0.075的定位误差进行分析计算。
4.2.1基准直线位移误差△x1
定位孔尺寸为φ6.0450+0.022，园柱定位销尺寸为φ6.045--00..001283,因工件定位后处于垂直状态，由于自重定位孔与定位销总是单方向接触，所以基准直线位移误差为：
△x1＝0
4.2.2基准角位移误差△x2
由图可知2-Φ6.045+0.022孔中心距
L＝1602+348.652＝414.6mm
定位时因零件自身重量，使得两定位孔移动方向相同。
∴tg△θ＝（x2max－x1max）/（2L）
式中：
△θ两定位孔同向移动时，定位基准的转角
x2max定位孔与菱形销之间的最大配合间隙
x1max定位孔与圆柱销之间的最大配合间隙
L两定位孔中心距
菱形销尺寸为φ6--00..002138，定位孔尺寸为φ6.0450+0.022
∴x2max＝0.022+0.028+0.045＝0.95mm
x1max＝0.022+0.028=0.05mm
tg△θ＝（x2max－x1max）/（2L）＝（0.95－0.05）/（2X414.6）
-4
＝0.54×
10-4
△θ＝0.003°
加工面（长240）两端角位移误差△x2'
为：
240×
sin△θ＝0.013mm
4.2.3基准不重合误差△B
由工序简图可知，定位基准是由底平面B和２－φ6.0450+0.022孔组成。
而工
序尺寸31.83±
0.4的工序基准为φ6.045+0.022孔。
所以基准不重合误差△B＝
0mm。
定位误差△Ｄ＝△x1＋△x2＋△B
＝0＋0.013＋0＝0.013mm
由于0.013mm<
<
±
0.075mm，故能很好地满足加工精度求。
4.3铣侧面工装设计
4.3.1铣削力的计算工件材料为铸造铝合金。
侧平面加工余量为1mm。
^采用硬质合金端铣刀加工。
切削力可根据如下公式计算：
af---每齿进给量（mm/r）
z---^铣刀齿数
确定各参数值:
1、铣刀外径d0＝125mm；
2、铣刀齿数Z＝8；
3、每齿进给量af是铣刀每转一个刀齿时铣刀对工件的进量:
af＝vf/（z·
n）＝638/（8×
1120）＝0.071mm/r
4.铣削深度ap对于端铣刀是指平行于铣刀轴线测量的被铣
削层尺寸:
ap＝1mm
5.铣削宽度aw对于端铣刀是指垂直于铣刀轴线测量的被切削层尺寸:
aw＝70mm
6.修正系数KFZ取1.6；
由表查得:
uF＝1.1
77501.1.00.0710.75701.18
Z1251.311200.2
=168N=17Kg
4.3.2铣削夹具底板强度校核
1、夹具底板受力分析
底板材料采用45钢，其屈服极限σs＝245N/mm2，安全系数ns＝1.5^。
2
故其许用应力［σ］＝σs/ns＝245/1.5＝163N/mm
22许用剪切应力［τ］＝0.6［σ］＝0.6×
163N/mm2＝98N/mm2
底板受力情况如下图所示:
图4.3底板受力图
（1）支承反力计算如下：
根据公式可知：
RB＝P＝168N
（2）弯矩计算如下：
已知：
P：
168NL：
420mm
MB＝－PL＝－168×
0.42＝－70.56N.m
（3）底板转角计算如下：
4
420mmE：
200GPaI：
364583mm4
θA＝－168×
4202/（2×
200×
364583）＝0.00108°
2、由上图可知：
（1）夹具底所承受的最大弯矩：
Qmax=168N
Mmax=168×
0.42=70.56N.m
（2）对截面尺寸进行校核
弯曲正应力:
Wz=bh2/6=280×
252/6=1.75×
105mm3
σmax=Mmax/Wz=70.56×
10/（1.75×
10）=40.32×
10N/mm
22因为：
σmax=40.32×
10N/mm＜［σ］＝163N/mm另：
底板受力转角仅为0.00108°
，故可忽略，不予考虑。
所以：
底板所选截面280×
25完全满足强度要求。
第三章夹具设计
3.1选择工序
工艺过程为2.3.2中的方案三，选择工序60粗铣G面的夹具设计，在此工序前顶面B，底面F，左侧面E已经加工完毕，加工要求保证距E面尺寸106.9mm.
3.2确定定位方案和定位元件
根据零件结构和工序安排，本工序加工时的主要定位基准（限制三个自由度）有二种方案可供选择：
（1）以顶面B作为主要定位基准。
（2）以底面F作为主要定位基准。
方案一与方案二相比较，方案二的定位面积要大一些，而且与其它工序相适应，可以在整个工艺过程中采用统一的定位基准。
因此，本工序决定以底面F为主要定位基准。
定位元件选择支承板B10×
90（GB2236-80），带有排屑槽，切屑易清除，宜用于底面上的支承。
图3.1B型支承板
辅助定位面选择左侧面E（限制两个自由度），定位元件选择支承板A10×
90（GB2226-80），螺钉头处有1~2mm的间隙，切屑落进不易清除，宜用于侧面
或顶面的支承。
图3.2B型支承板
3.3切削力及夹紧力的分析计算
3.3.1切削力的计算
本工序为用硬质合金端铣刀粗铣G面，根据手册［1］，铣削切削力的计算公
式为：
F=490a1.0f0.74d-1.0b0.90z
（3.1）
注：
式中F—铣削力（N）；
ap—铣削深度（mm）；
f—每齿进给量（mm/z）；
d—铣刀直径（mm）；
bD—铣削宽度（mm）；
z—铣刀的齿数。
其中，a=2.3mm，f=0.28mm/z，d=160mm，b=78mm，z=8，所以
F=490×
2.31.0×
0.280.74×
160-1.0×
780.90×
8
=1108N
3.3.2夹紧力的计算
根据手册［1］，夹紧力的计算公式为：
（3.2）
K=K0K1K2K3K4K5K6
（3.3）
式中Fk—实际所需的夹紧力（N）；
F—切削力（N）；
1—夹紧元件与工件间的摩擦因数；
2—工件与夹具支承面间的摩擦因数；
K—安全系数；
K0~K6—各种因数的安全系数。
根据［1］表17-10、表17-11，K0=1.2，K=1.2，K=1.2，K3=1.0，K=1.0，
K5=1.0，
K6=1.0，则
K=1.2×
1.2×
1.0×
1.0=1.7
根据［7］表18-1，
=0.1，=0.1，则
1.71108F=
k0.1+0.1
=9418N
每个气缸可提供的夹紧力为7000N，则2F=14000N>
9418N，可满足要求。
3.4定位误差的分析验算
夹具的主要功能是用来保证工件加工表面的位置精度，影响位置精度精度的主要因素有三个方面：
（1）工件在夹具中的安装误差，它包括定位误差和夹紧误差。
（2）夹具在机床上的对定误差，指夹具相对于刀具或相对于机床成形运动的位置误差。
（3）加工过程中出现的误差，它包括机床的几何精度、运动精度，机床、刀具、工件和夹具组成的工艺系统加工时的受力变形、受热变形，磨损，调整，测量中的误差，以及加工成形原理上的误差等。
第三项一般不易估算，前两项和不大于工件允许的三分之二为合格。
常用符号D•w表示。
根据［1］表17-9，
D•w=2（H-h）tang
3.4）
如图3.1：
图3.3
其中H=98mm，h=51mm，=0.1º
，则
=2×
（98-51）×
tan0.1º
=0.16mm
根据手册［1］，加工精度等级IT=8，根据《几何量公差与检测》［8］附表3-2，公差为0.54mm，在允许的范围内。
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