磨夹具及液压系统的设计文档格式.docx

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因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。

安全系数K=

其中：

为基本安全系数1.5

为加工性质系数1.1

为刀具钝化系数1.1

为断续切削系数1.1

所以

（2）夹紧力的计算

选用夹紧螺钉夹紧机由

其中f为夹紧面上的摩擦系数，取

F=+GG为工件自重

夹紧螺钉：

公称直径d=15mm，材料45钢性能级数为6.8级

螺钉疲劳极限：

极限应力幅：

许用应力幅：

螺钉的强度校核：

螺钉的许用切应力为

[s]=3.5~4取[s]=4

得

满足要求

经校核：

满足强度要求，夹具安全可靠，

使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力

4.夹具设计及操作的简要说明

如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。

应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。

提高夹具性价比。

本道工序为磨床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。

本工序为磨削余量小，磨削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。

本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。

夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。

为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。

活动垫板夹紧。

工件加工完成后，移动压板向后退一定距离，工件就可以很方便的取出。

工件装夹时，先将工件放到定位装置上面,去净上面的铁屑等杂物，然后将移动压板，压紧工件，将螺栓拧紧就可以进行加工了。

加工完成以后将移动压板退出一定距离，就可以把工件直接取出。

如夹具装配图上图所示。

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。

钻夹具设计:

在本次夹具设计中，指导老师指定设计钻孔的夹具，在工件夹紧方面要求液压或汽动夹紧，最后定为利用液压夹紧。

这类夹具的特点是：

针对性强，刚性好，容易操作，装夹速度较快以及生产效率高和定位精度高，但是设计制造周期长，产品更新换代时往往不能继续使用适应性差，费用较高。

4.1.1定位分析

在工件的定位中有很多种不同的定位方法，如：

工件以平面定位，工件一圆孔定位，工件以外圆定位，工件以锥孔定位等。

根据零件的形状，我们可以选择以平面定位或以工件中心圆孔定位。

在夹具设计过程中尽量以设计基准为定位基准，以便减小加工误差。

所以在这道设计中采用以的内表面以及的端面为定位基准。

4.1.2定位原理

在机械加工过程中，为了保证工件某道工序的加工要求，必须使工件在机床上相对于刀具处于正确的相对位置。

当采用机床夹具安装一批工件时，是通过夹具来实现这些要求的。

要实现工件在机床上相对于刀具占有一个正确的加工位置，必须做到以下三点：

1.使一批工件在夹具中都占有一致的正确的加工位置；

2.使夹具在机床上占有正确的位置；

3.使刀具相对于夹具占有正确的位置。

工件在夹具中定位，就是要使工件在夹具中占据正确的加工位置，这就可以通过设置定位支承点，限制工件的相对运动来实现。

工件在没有采取定位措施之前，可视为一个处于空间自由状态的刚体，根据运动原理学可知，任一刚体在空间直角坐标系中都有六个自由度，即沿三个坐标轴轴向移动的自由度，分别用、、来表示；

绕三个坐标轴的转动的自由度，分别用、、来表示。

由此看来，未限制六个自由度的工件的位置是不确定的，当然也是无法加工的。

因此要使工件在夹具中处于正确的位置，必须对影响工件加工面位置精度的相应自由度进行限制。

工件的六个自由度都是客观存在的，是工件在夹具中所占空间位置确定的最高程度。

也就是说。

工件最多只有六个自由度，限制工件在某一方向的自由度，工件在夹具中该方向的位置就确定下来。

工件在夹具中定位，意味着通过定位元件限制工件相应的自由度。

4.1.3定位元件的分析

在连杆的加工过程中，因为该零件较为复杂，加上零件的特殊性，因此在设计过程中设计定位板一块来限制零件的自由度，定位板限制了零件的X、Y的移动方向和旋转方向，设计一拉杆限制了零件绕Z轴旋转的方面，一共限制了零件的五个自由度，达到不完全定位状态。

不完全定位可分为下列两种情况：

1.由于工件的加工前的结构特点，无法也没有必要限制某些方面的自由度；

2.由于加工工序的加工精度要求，工件在定位时允许某些方面的自由度不被限制。

4.1.4夹紧元件的选择

工件在夹紧过程中应避免夹紧元件跟工件进行点接触。

因为在点接触的过程中，即使有很小的夹紧力也可以产生很大的应力，由于定加工过程产生的误差在夹紧上经常会出现点接触的情况。

但是后面还要考虑液压缸的活塞杆与工作台的相对位置安装误差，必须进行自位平衡，则钻模板和夹具体之间采用铰链连接，使钻模板形成自位平衡。

①.选择钻套

钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体上或钻模板中。

钻套有固定钻套，固定钻套直接压入钻模板采用或配合，磨损后不容易更换，适用于中、小批量生产或用来加工孔距较小以及孔距精度较高的孔。

可换钻套：

可换钻套装在衬套中，而衬套则是压配在夹具体或钻模板中。

钻套由螺钉固定，以防止转动。

钻套与衬套间采用或配合，钻套磨损后，可以迅速更换。

适于大批量生产。

快换钻套：

当要取出钻套时，只要将钻套朝逆时方向转动使螺钉头部刚好对准钻套上的削边上面，即可取出钻套。

在这次设计中我选择可换钻套，因为是大批量生产。

但是本道工序里要用自制钻套和衬套，必须把钻套和衬套加长来保证精度和它的高度。

快换钻套如图所示：

图4-1快换钻套

②.夹具底座与工作台的连接

由于的加工过程中选用的机床为Z3080摇臂钻床，《机械加工工艺手册》孟少农主编第二卷，表10.1-5摇臂钻床联系尺寸可得，底座T型槽数为5个，工作台上面T型槽数为5个，工作台侧面槽数为3个，，，，，，，，，，，，，。

4.1.5定位误差的分析

定位误差是指由于定位不准而引起某一工序尺寸或位置要求方面的加工误差。

对夹具设计中采用的某一定位方案，只要其可能产生的定位误差小于工件相关尺寸或位置公差的1/3，即可认为该定方案符合加工精度的要求。

在用夹具装夹工件时，当工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接触或相配合时，工件的位置即由定位元件确定下来。

而对一批工件来说，因各工件的有关表面本身和它们之间在尺寸和位置上都存在公差，且夹具上的定位元件本身及相互间存在尺寸和位置公差，因此，虽然工件已经定位，但每个被定位的工件上的一些表面的位置仍然会产生变化，这就造成了工序尺寸和位置要求方面的加工误差。

本次定位是典型的两面一孔定位，在分析计算定位误差时，应该按配合间隙为最大的情况来考虑。

基准位移误差包括两类：

⒈平面内任意方向移动的基准位移误差；

⒉转动的基准位移误差。

工件两面中心距的平均尺寸，其公差一般为：

（～）

因，取

配合一般取或，所以：

⑤．计算定位误差

加工尺寸的定位误差，由于定位基准与工序基准重合，故

（4-1）

==

定位误差小于工件公差的

4.1.6夹紧力的计算

①根据《金属切削机床夹具设计手册》浦林祥，当进给量为时，加工的孔所需要的切削力转矩为。

计算按钻的通孔轴向力计算。

②根据《金属切削机床夹具设计手册》浦林祥页，常见典型加紧形式所需要的加紧力的计算公式：

⑴为了防止工件在切削力作用下平移所需要的加紧力为：

（4-2）

为加紧元件与工件之间的摩擦系数，为工件与夹具支承面的摩擦系数。

对于精加工机床，K为安全系数；

则K的值：

则（4-3）

⑵为防止工件在颠覆力矩的作用下绕支点倾斜，使工件离开基面所需要的加紧力：

（4-4）

⑶为防止工件在切削力的作用下绕中心轴线转动所需要的加紧力为：

（4-5）

所以，则加紧力去最大的力：

4.2液压系统的设计

4.2.1液压系统分析

本液压设计为钻床夹具液压夹紧，要求设计能实现：

工进，夹紧，快退，停止的工作循环。

已知：

所需要的夹紧力为，行程长为，液压系统的执行元件使用液压杆，取工作部分运动是采用的悬空。

快进、快退速度为，快进行程长度为工进行程长度为，往复运动的加速、减速时间不希望超过0.2s；

动力滑台采用平导轨，其静摩擦系数为，动摩擦系数；

液压系统中的执行元件使用液压缸。

液压缸主要参数的确定：

①.初步确定液压缸的工作压力

由于液压缸的最大推力为5360N，有《液压传动》章宏甲主编，机械工业出版社表11-2按负载选择执行元件刚做压力为5000～10000N之间，工作压力P取3。

②.计算液压缸的尺寸

本次的液压缸可选用单杆式的，并在快动时作差动连接，在种情况下无杆进油的工作面积是有杆腔工作面积的两倍，则活塞杆直径d与缸筒直径D的关系为：

。

液压缸回路上必须有背压，根据《液压工程手册》，表12.3-13，的数值可取，快进时液压缸随作差动连接，但是由于油管中有压降的存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估计可取0.5来估算。

液压缸的机械效率取。

由工进的推力按差动液压缸的计算公式可得：

根据公式（4-6）

故有（4-7）

=

所以（4-8）

参考《机械设计手册》，表23.6-32液压缸内径尺寸系（摘自），取，由此可得液压缸两腔的实际有效面积为：

（4-8）

③.校验液压缸活塞杆的强度和稳定定位：

校验活塞杆的强度

活塞杆的材料为45钢，则

（4-9）

则活塞杆的强度符合要求

校验活塞杆的稳定性

活塞杆横截面积的惯性矩量

（4-10）

由《材料力学》第4版，刘鸿主编高等教育出版社式9.5可得：

（4-11）

其中

则，活塞杆稳定性符合要求。

根据上述的D与d的值，可以估算液压缸在各个阶段的中的压力，流量和功率，如下表所示：

表4-1液压缸在各个阶段的中的压力，流量和功率

工况

负载

回油腔压力

进油腔压力

输入流量

输入功率

计算公式

快

进

启动

1396

0.434

——

加速

2011

0.791

恒速

775

0.662

30.19

0.39

工进

13711

0.8

2.365

0.5

0.034

退

1551

0.487

1.45

1.22

30.14

0.68

根据《机械零件设计手册》，页表31-1液压缸