《硅谷》杂志:加工轴类零件专用夹具设计 |
| 2013-01-22 10:10 作者：毕艳茹 王志勃 卢志 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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据《硅谷》杂志2012年第21期刊文称，夹具在铣床有着重要的作用，其设计要求比较严格，精度比较高。主要介绍典型轴类零件减速器轴键槽铣削夹具设计过程及主要参数分析，通过确定生产类型，选择夹具类型，定位装置、夹紧装置、夹紧机构和夹紧力的计算等。
关键词：夹具类型；定位方案；夹紧装置；夹紧力计算
1夹具类型的选择
由于该轴类工件生产为中批量生产，且工件体积小，结构不复杂，故拟定选用简单的V形块定位螺旋压板夹紧机构。
1.1定位方案的确定
工件以外圆和端面在V形块上和止动定位销定位，限制，，，，五个自由度。由于V形块定位精度高，工件轴向位置用止动定位销定位，能保证加工精度。另外，夹紧力方向与切入方向（垂直进刀）一致，且夹紧力在主要定位支承面内，定位夹紧可靠，如下图1-1所示。
1.2定位误差分析
选用标准V形块定位，不计其制造误差，所以工件采用55k6和55f7两外圆表面定位时，只有定位基准面的制造误差，造成工件定位中心偏移，产生基准位移误差，而且方向不定，由此可知：
=0=0
=0.707δd1=0.013mm（1-1）
=0.707δd2=0.021mm
考虑到定位基准面制造时的尺寸公差，圆柱度误差，圆跳动误差等随机误差等综合因素的影响，所以用概率叠加法计算基准位移误差：
′=（mm）（1-2）
=′=0.021（mm）
由此可知，两定位基准沿Z轴方向最大位移分别为0.0204mm和0.021mm，并且影响其键槽深度方向的尺寸精度。
工序尺寸公差：=0.20（mm）
工序尺寸公差：=0.2（mm）
==0.0204﹤1／3=0.067mm，==0.021﹤1／3=0.067mm，故采用此定位方案精度足够。
2夹紧装置设计
2.1夹紧机构
根据该产品是中批量生产，因此夹具的夹紧机构也同样不宜太复杂，自动化程度也不能太高，采用螺纹压板夹紧机构，采用M12螺栓作为夹具夹紧螺栓。
2.2夹紧力的计算
根据理论力学的力平衡理论，夹紧摩擦力矩应与铣削力矩平衡，即=。
2.2.1铣削力矩的计算
查文献得=（2-1）
其中=68.2，=18，Z=4
设：=0.15，=7.25
所以=
=68.2×18×0.15×18×7.25×4=4942（N）
切削力矩==4942×0.009=44.48（N•M）（2-2）
2.2.2夹紧力的计算
查文献中的形块定位夹紧力计算公式得
==•（2-3）
取K=2.0，f=0.25
得=4912.69（N）
由于该夹具采用双压板夹紧机构，故每支压板只承受总夹紧力的一半，所以每根夹紧螺栓所承受的夹紧力：
=2456.35（N）
2.2.3选择夹紧螺栓直径
根据夹紧力方向和作用点的选择原则，依照定位方案的确定，选用两只M12×150螺栓作为夹紧螺栓，且置于工件的同一侧，铣削键槽垂直进刀时，切削力与夹紧力方向相同，和分别作用在定位支承A和B两V形块上（如上图1-1所示）。切削扭矩使工件转动，为防止工件发生转动，夹具夹紧机构应有足够的摩擦力矩与之平衡。
铣削时，若两压板与工件接触处的摩擦力矩忽略不计，铣削第一个键槽切入最深处时，轴向力最大，为最不利因素。假若作用在P点（如下图2-1所示），将此处作为验算依据，在垂直于铣刀轴线平面内，根据力矩平衡，对支点B取矩，即∑=0，设为顺时针方向。
+-=0（2-4）
=0，AB=200，=
得：=222.4（N）
又根据下图2-2，由力矩平衡原理，得
+-=0（2-5）
=0=
得：=556（N）
即A处螺栓需要承受556N的夹紧力。由文献查得，螺栓直径为12mm时，帯手柄螺母夹紧达3510N，远远大于所需夹紧力，故选用M12×150螺栓作为夹紧螺栓，安全可靠。
作者简介：
毕艳茹，女，汉族，辽宁沈阳人，中级职称，现任江苏省淮安信息职业技术学院教师，研究方向：机械工程。 |
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