夹具设计1

3 粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面夹具设计

3.1粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面夹具设计

本夹具主要用来粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面。由加工本道工序的工序简图

μ。本道工可知。粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面时，均有表面粗糙度要求12.5m

φ孔及端面和叉杆面为定位基准，序仅是对内侧端面进行粗加工。工件以37mm

在带台肩长销和浮动支承半板上实现完全定位。夹紧时，首先由螺母和开口垫圈

φ孔两端面，再用DQG型汽缸通过铰链杠杆机构带动浮动压块在工件夹紧37mm

叉杆处夹紧。在本道工序加工时，还应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同

时应保证加工尺寸精度和表面质量。

3.2定位方案的分析和定位基准的选择

φ外圆端面已经精铣，在进行后钢板弹簧吊耳内侧端面粗铣加工工序时，60mm

φ工艺孔已经加工出。很容易想到一面一孔组合基准定位，以在带台肩长37mm

销为第一定位基准限制工件的四个自由度，端面应一点接触，限制一个自由度，

φ孔及端面和叉杆面为定位基准，在带台肩长销和浮动支撑板上实工件以37mm

φ孔两端面，再用汽缸现完全定位。夹紧时，首先由螺母和开口垫圈夹紧37mm

通过铰链杠杆机构带动浮动压块在工件叉杆处夹紧。

图3.1 定位机构图

3.3定位误差分析

本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位，定位销为水平放置，由于定位副

间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在Z 轴方向，且向下，见下图。

0.0120.0230.0320.0672

D Yz T Td ε++∆==++= 式中 ε——定位副间的最小配合间隙（mm ）；

D T ——工件圆孔直径公差（mm ）；

Td ——定位销外圆直径公差（mm ）。

图3.2 定位销水平放置时定位分析图 3.4铣削力与夹紧力计算

根据《机械加工工艺手册》可查得：

铣削力计算公式为

圆周分力 1.00.750.880.870

9.8196.7p f e Fz Fz a a a Zd k -=⨯ 式（3-1） 查表可得：050d mm = 6Z = 92e a mm = 0.08/f a mm z =

1.5p a mm = 06.1=Fz k

代入公式（3-1）得

0.750.879.8196.7 1.50.0892650 1.06z F -=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯

=3929.51N

查表可得铣削水平分力、垂直分力、轴向分力与圆周分力的比值为：8.0/=E L F F /0.75V E F F = /0.4x E F F =

0.80.83929.513144L E F F N ∴==⨯=

0.750.753929.512947.5V E F F N ==⨯=

N F F E x 7.176634.333353.053.0=⨯==

铣削加工产生的水平分力应由夹紧力产生的摩擦力平衡。

即： L F F μ=⋅ （查表可得3.0=μ） 3144104800.3

L F F N μ∴=== 计算出的理论夹紧力F 再乘以安全系数k 既为实际所需夹紧力'F

即： kF F =' 取k=2

'21048020960F N ∴=⨯=

3.5定向键与对刀装置设计

定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T 形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。

根据

图 3.3 夹具体槽形与螺钉图

根据T 形槽的宽度 a=25mm 定向键的结构尺寸如下：

表 3.1 定向键数据表

对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。

由于本道工序是完成后钢板弹簧吊耳内侧端面的粗铣加工，所以选用直角对刀块。直角对刀块的结构和尺寸如图所示：

图 3.4 对刀块图塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示：

图 3.5 平塞尺图塞尺尺寸为：

表 3.2 平塞尺尺寸表

3.6夹紧装置及夹具体设计

为了提高生产效率，缩短加工中的辅助时间。因此夹紧装置采用气缸夹紧装置。工件在夹具上安装好后，气缸活塞带动压块从上往下移动夹紧工件。

根据所需要的夹紧力'20960F N =，来计算气缸缸筒内径0D 。

气缸活塞杆推力 ηπP D Q 42

0= 式（3-2）

其中：P —压缩空气单位压力 （取P=6公斤力/2厘米）

η—效率 （取.90=η）

'2096Q F ==公斤力代入公式（3-2）得

220442096494.43.1460.9

Q D P πη⨯∴===⨯⨯厘米 0D 22.23=厘米

取025D =厘米=250mm

因此气缸选用DQG 型气缸，其结构如下图所示：

图 3.6 DQG 型气缸图

其主要结构参数如下表：

表 3.3 DQG 型气缸数据表 缸径

B φ d φ L B M K H 80

40 25 60 50 11 7 104 P

TG 1d 2d h F E KK 98 77 11 17.5

21 19.5 G3/8 M16 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。整个夹具的结构夹具装配图1所示。

3.7夹具设计及操作的简要说明

本夹具用于后钢板弹簧吊耳内侧端面的粗铣。件以37mm φ孔及端面和叉杆面为定位基准，在带台肩长销和浮动支撑板上实现完全定位。夹紧时，首先由螺母和开口垫圈夹紧37mm φ孔两端面，再用汽缸通过铰链杠杆机构带动浮动压块在工件叉杆处夹紧。其夹紧采用的是气动夹紧，夹紧简单、快速、可靠。有利于提高生产率。工件在夹具体上安装好后，浮动压块在气缸活塞的推动下向下移动夹紧工件。当工件加工完成后，压块随即在气缸活塞的作用下松开工件，即可取下工件。

3.8本章小结

在本章中，夹具主要用来粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面。首先应明确本夹具中的夹紧定位机构，在进行后钢板弹簧吊耳内侧端面粗铣加工工序时，60mm φ外圆端面已经精铣，37mm φ工艺孔已经加工出。工件以37mm φ孔及端面和叉杆面为定位基准，在带台肩长销和浮动支撑板上实现完全定位。夹紧时，首先由螺母和开口垫圈夹紧37mm φ孔两端面，再用汽缸通过铰链杠杆机构带动浮动压块在工件叉杆处夹紧。然后按照有关公式进行铣削力和夹紧的计算，然后对铣床夹具必不可少的定向键和对刀装置进行设计，为了提高生产效率，缩短加工中的辅助时间。因此夹紧装置采用气缸夹紧装置，所以还要对汽缸进行设计。夹具是制造系统的重要组成部分，夹具对加工质量、生产率和产品成本都有直接的影响。是能否高效、便捷生产出合格、优质零件的保证。所以对夹具设计也是非常重要的。