端盖加工专用夹具设计说明书.docx
专用夹具设计本次设计中为端盖设计一台专用夹具，以便在加工过程中提高工作效率、保证加工质量。为端盖零件设计铳削上凸台平面的专用夹具。专用夹具有针对性强、结构简单、刚性好、容易操作、装夹速度快、以及生产效率高和定位精度高的优点。利用本夹具主要用来铳削顶面的凸台。加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足凸台平面与端盖底面的平行度公差要求。为了保证精度要求，最关键是找到合理的定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。1 .铳床专用夹具的类型(1)直线送进的专用铳床夹具这类夹具安装在铳床工作台上，加工中工作台是按直线进给的方式进行运动。在铳削加工中，为了提高夹具的工作效率，对于这类铳床夹具，可采用连动加紧机构和气动，和液压传动装置，也可采用多件多工位夹具使加工的机构时间和装卸工件时间重合等项措施。(2)圆周送进的专用铳床夹具圆周铳削法的送进运动时连续的，能在不停车的情况下装卸工件，因此是一种高效率的加工方法，适用于大批量生产。设计圆周送进铳床夹具时应注意，使沿圆周排列的工件尽量紧凑，以减少铳刀的空程和夹具的尺寸和质量；手柄沿转台的四周分布以便于操作，尽可能采用气动液压等机械化夹紧方式，以减轻工人劳动强度。(3)机械仿形送进的靠模夹具靠模夹具时用来加工各种直线曲面或空间曲面，靠模夹具的作用是使主送进运动和由靠模获得的辅助运动合成加工所需要的仿形运动。因此按照送进运动的方式，把用于加工直线曲面的仿形夹具分成直线送进和圆周送进的两种。采用靠模夹具可在一般万能铳床上加工出所需要的成形面，代替价格昂贵的靠模铳床加工，这对于中小厂来说，通过采用夹具来扩大机床工艺用途，以解决缺少特殊设备问题，具有较大的技术经济意义。2 .定位基准及定位元件的选择（1）由于铳削过程不是连续切削，且加工余量较大，切削力较大而方向随时多可能在改变。所以夹具应具有足够的刚性和强度，夹具的重心应尽量低，夹具的高度于宽度之比应为1： L25,并应有足够排屑空间。（2）夹紧装置要有足够的强度和刚度，保证必需的夹紧力，并有良好的自锁性能,一般在铳床夹具上特别是粗铳，不宜采用偏心夹紧。（3）夹紧力应当作用在工件刚度较大的部位上。工件与主要定位元件的定位表面接触刚度要大。当从侧面压紧工件时，压板在侧面的着力点应低于工件侧面支承点。（4）为了调整和确定夹具与铳刀的相对位置，应正确选用对刀装置，对到装置在使用塞尺方便和易于观察的位置，并应在铳刀开始切入工件的一端。（5）切削和切削液应能顺利地排除，必要时应开排屑孔。（6）为了调整和确定夹具与机床工作台轴线的相对位置，在夹具的底面应具有两个定向建，定向健与工作台T形槽采用单面贴合。当工作台T形槽表面平整时可采用圆柱销，精度高的或重型夹具宜采用夹具体上的基面。综上，由零件图可知，根据顶面凸台孔的尺寸要求，在对凸台进行加工前，端盖的底面已按其加工技术要求加工，因此，以端盖的底面为定位精基准（设计基准）来满足其凸台加工的尺寸要求。3 .计算切削参数（1）基本参数加工材料：IlT200o加工要求：铳端盖的凸台面。机床和夹具：X52K立式升降台铳床专用夹具，端盖底面为基准。刀具： 材料为 YG6, D= 160nl叫 L=45mm,d=50mm,Z=16, B =10° ， 丫1=15。 ， a“ =12° o查机械加工工艺手册常用铳刀参考几何角度和镶齿套式面铳刀，可得以上的参数。并查出铳刀的刀具耐用度为T=10800s。(2)计算切削速度查机械加工工艺手册各种铳削速度及功率的计算公式:245xd002KvV- r0320.150.350.26()0.68其中：Ky=K,KwKsvK-K.KmKyK 查机械加工工艺手册工件材料强度、硬度改变时切削速度、切削力和切削功率修正系数，可得：K/IV = 1.0, Kn.=1. 0, K,n, = 1. 0, Ke，= 1. 05, Kyv = 1. 0, Km = 0. 86, Kv =1. 0,=0. 8,贝IJ:K K K tv K sv K aev K yv K 切 K v K 0V= 1.0X1.0X1,0X1.05X1.0X0. 86X1,0X0.8 = 0. 7224。则切削速度为:_245xd(K_245 x 16002 x 0.7224'J0.2600.68 - 1O8(X) 0.322 ).150 20.35().20.68=0. 994m/s = 59. 64m/min(3)计算主轴转速n7lD= 118. 65r/minlOOOxv v 1000x59.64=V =查机械加工工艺手册铳床(立式、卧式、万能)主轴转速，与118. 65r/min相近的转速有118r/min和150r/min,取118r/min,若取150r/min则速度太大。则实际切削速度:gX2=59 31000(4)计算切削工时查机械加工工艺手册铳削机动时间的计算，可得:/上/吐Axi= l + L+k Xi其中当卷 W0.6 时，I i = MD-ae+ (13),这里*=0.4375,则：11 = 'aeD_a) + (1-3) =82mm, / 2 =25nlm 取 4mm, / = 140mm。f=0.2X16X118 = 377.6 mm/min查机械加工工艺手 册铳床(立式、卧式、万能)工作台进给量，可取375mm / min。tj =I + + Ly .!-xi =140 + 82 + 4-375x4=2. 41 Imin(5)计算机床切削力查机械加工工艺手册圆周分力的计算公式，可得：匚 n oi £ZA c 090.741.0, -1,Fz = 9.81x54.5xa af ae xzxd。kF.查机械加工工艺手册工件材料强度、硬度改变时切削速度、切削力、切削功率修正系数，可得1<也=1.(),则:Fz = 9.8lx54.5x0'%")x zxdkFz= 9.81x 54.5 x 2.8o-9O.2°-747O10 xl6xl 60-1 x 1.0= 2873. 2N(6)机床的机加工验证验证机床切削功率查机械加工工艺手册各种铳削切削速度及功率计算公式，可得：Pm = 167.9x 10一5 x4°%产xzxnx中：K pm K mPmK aePm K 叮pm K r<)Pm K vPm。查机械加工工艺手册工件材料强度、硬度改变时切削速度、切削力、切削功率修正系数和其他使用条件改变时切削速度、切削力及切削功率修正系数，可得：KmPm = 1.0, KacPm=0.8, KkPm=l. 14, KroPm=0.79, KvPm = 1.0,则：KPm KmpmKaePmK 1apmKropmKvpmK . = 1. 0X0. 8X1. 14X0. 79X1. 0 0. 72048,则机床切削功率为：Pin = 167.9xl()Y x2.80-9 xO.2°-747O,0 x 16x1 18x0.7204860 = 2. 05KW查机械加工工艺手册铳床(立式、卧式、万能)参数，可得X52K铳床的电机总功率为9. 125K队 主电机总功率为7. 5KW,所以机床的功率足够可以正常加工。验证机床进给系统强度已知主切削力耳=2873. 2N。查机械加工工艺手册各种铳刀水平分力、垂直分力、轴向力与圆周分力的比值，可得：ae = (0. 4-0. 8) mm, af = (0. 1-0. 2)mm/z,不对称铳刀铳削顺铳，水平分力FJFz= (0. 150. 3), Fv /Fz = (0.91.0), Fx/Fz= (0.50.55)。则取：Fl =0. 2Fz =0.2X2873. 2 = 574. 64N,Fv =0. 9FZ =0. 9X2873. 2 = 2585. 88N,Fx =0. 5FZ =0. 5X2873. 2=1436. 6NO查取机床工作台的摩擦系数u =0.1可得切削刀具在纵向进给方向对进给机构的作力FF=Fl+u (F7 + Fx +Fv) =574. 64+0. IX (2873. 2+2585. 88+1436.6)=574. 64 + 689. 568=1264. 208N而机床纵向进给机构可以承受的最大纵向力为1436. 6N,故机床进给系统可以正常工作。4 .夹紧力的计算实际所需夹紧力由机床夹具设计手册可知：%, =FfxK安全系数K可按下式计算：K = K°&K2K3K4K5K6式中：K。为各种因素的安全系数，参考机床夹具设计手册可得： = 1.2x1.2x1.0x1.2x1.3x1.0x1.0 = 2.25因此可得：WK =K- Ff = 1980.69 x 2.25 = 4456.55(N)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。W = 2.25 , Al =0.16, a2 = 0-2螺旋夹紧时产生的夹紧力：叱)二。%# / 、= 583(XN)式中参数由机床夹具设计手册可查得：/ = 9.33, r =5.675 , q =90°,(p2 =9°50 a = l036'其中：L = 40(相加)Q = 80(N)由机床夹具设计手册得：原动力计算公式：Wk = F f X K由上述计算易得：W°»Wk因此采用该夹紧机构工作是可靠的。5 .定位误差分析与计算该夹具端盖的底面为定位基准，要求保证凸台平面与端盖底面的平行度公差要求。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。根据国家标准的规定，由互换性与技术测量可知，取m级公差(中等级)。由机床夹具设计手册可得：(1)定位误差：定位尺寸公差A = 0.2?m,在加工尺寸方向上的投影，这里的方向与加工方向一致。即：故(2)夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即：-二。(3)磨损造成的加工误差：通常不超过0.005帆机(4)夹具相对刀具位置误差：铳刀与对刀块之间的距离公差，按工件相应尺寸公差的五分之一取。即Aq“二Q06即误差总和： j + 卬=0.265 mm < 0.5mmJ从以上的分析可见，所设计的夹具能满足端盖零件的加工精度要求。6 .夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在铳床上铳削凸台面。工件以其底面为定位基准，在定位销和压紧元件上实现完全定位。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。同时，在设计夹具时，应该提高劳动率，减少了装夹时间。为此，在螺母夹紧时采用可旋转压板，以便装卸，也使得整体结构比较紧凑，有效提高了空间利用率。
