夹紧力计算

4.1.2 夹紧力计算及夹紧气缸的设计

1、夹紧力的计算

工件材料为AS9U3，大平面加工余量为1.5mm ，采用硬质合金端铣刀加工，切削力查参考文献〔1〕可根据如下公式计算： •式中：Fz ---铣削力(N)

a f ---每齿进给量(mm/r) a w ---铣削宽度(mm) K FZ ---铣削力修正系数 d 0---铣刀外径(mm) a p ---铣削深度(mm) z ---•铣刀齿数 确定各参数值:

(1).铣刀外径d 0＝315mm ； (2).铣刀齿数Z ＝16；

(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:

a f ＝V f /(z ·n)＝360/(16×720)＝0.031mm/r

(4).铣削深度a p 对于端铣刀是指平行于铣刀轴线测量的被铣削层尺寸:

a p ＝1.5mm

(5). 铣削宽度a w 对于端铣刀是指垂直于铣刀轴线测量的被切削层尺寸:

a w ＝240mm

(6). 修正系数K FZ 取1.6； 由表查得: c F ＝7750

x F ＝1.0 y F ＝0.75

u F ＝1.1 w F ＝0.2 q F ＝1.3

Fz=276.5N=28Kg

FZ

w q 0

V w

y f

X P

X F

Z K n

d Z

a a a c 25.0F f

F

F

f

F

F

⋅⋅⋅⋅⋅⋅⨯

=⋅

(7). 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

k 1---- 一般安全系数； k 1取1.7；

k 2----加工状态系数； 由于是精加工，所以k 2取1； k 3----刀具钝化系数； k 3取1.4； k 4----断续切削系数； k 4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0.8

n —夹紧气缸个数,本夹具为3

Ｄ--气缸直径(cm)

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△x 1

定位孔尺寸为φ6.0450.0220+，园柱定位销尺寸为φ6.0450.013

0.028--,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：

△x 1＝0

4.2.2 基准角位移误差△x 2

由图可知2-Φ6.0450.022

0+孔中心距

L 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＝(x 2max －x 1max )/(2L)

式中：△θ ----两定位孔同向移动时，定位基准的转角

x 2max ----定位孔与菱形销之间的最大配合间隙 x 1max ----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φ60.0130.028--，定位孔尺寸为φ6.0450.022

+ ∴x 2max ＝0.022+0.028+0.045＝0.95mm x 1max ＝0.022+0.028=0.05mm tg △θ

＝(x 2max －x 1max )/(2L)＝(0.95－0.05)/(2X414.6)

＝0.54×10-4

△θ＝0.003°

加工面(长240)两端角位移误差△x 2'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－φ6.0450.0220+孔组成。而工序尺寸

31.83±0.4的工序基准为φ6.0450.0220+孔。所以基准不重合误差△B ＝0mm 。

定位误差△Ｄ＝△x 1＋△x 2＋△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： 式中：Fz ---铣削力(N)

a f---每齿进给量(mm/r)

a w---铣削宽度(mm)

K FZ---铣削力修正系数

d0---铣刀外径(mm)

a p---铣削深度(mm)

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:

a f＝v f/(z·n)＝638/(8×1120)＝0.071mm/r

4.铣削深度a p对于端铣刀是指平行于铣刀轴线测量的被铣

削层尺寸:

a p＝1mm

5.铣削宽度a w对于端铣刀是指垂直于铣刀轴线测量的被切削层尺寸:

a w＝70mm

6.修正系数K FZ取1.6；

由表查得: c F＝7750x F＝1.0y F＝0.75

u F＝1.1w F＝0.2q F＝1.3

=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•。故其许用应力[σ]＝σs/ n s＝245/1.5＝163N/mm2

许用剪切应力[τ]＝0.6[σ]＝0.6×163N/mm2＝98N/mm2