夹紧力计算.docx

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)
af---每齿进给量(mm/r)
aw---铣削宽度(mm)
KFZ---铣削力修正系数
d0---铣刀外径(mm)
ap---铣削深度(mm)
z---铣刀齿数
确定各参数值:
(1).铣刀外径d0＝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:
af＝Vf/(z·n)＝360/(16×720)＝0.031mm/r
(4).铣削深度ap对于端铣刀是指平行于铣刀轴线测量的被铣削层尺寸:
ap＝1.5mm
(5).铣削宽度aw对于端铣刀是指垂直于铣刀轴线测量的被切削层尺寸:
aw＝240mm
(6).修正系数KFZ取1.6；
由表查得:cF＝7750xF＝1.0yF＝0.75
uF＝1.1wF＝0.2qF＝1.3

Fz=276.5N=28Kg
(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
k1----一般安全系数；k1取1.7；
k2----加工状态系数；由于是精加工，所以k2取1；
k3----刀具钝化系数；k3取1.4；
k4----断续切削系数；k4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△x1
定位孔尺寸为φ6.045，园柱定位销尺寸为φ6.045,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：
△x1＝0
4.2.2基准角位移误差△x2
由图可知2-Φ6.045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＝(x2max－x1max)/(2L)
式中：△θ----两定位孔同向移动时，定位基准的转角
x2max----定位孔与菱形销之间的最大配合间隙
x1max----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φ6，定位孔尺寸为φ6.045
∴x2max＝0.022+0.028+0.045＝0.95mm
x1max＝0.022+0.028=0.05mm
tg△θ＝(x2max－x1max)/(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△x2'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－φ6.045孔组成。而工序尺寸31.83±0.4的工序基准为φ6.045孔。所以基准不重合误差△B＝0mm。
定位误差△Ｄ＝△x1＋△x2＋△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)
af---每齿进给量(mm/r)
aw---铣削宽度(mm)
KFZ---铣削力修正系数
d0---铣刀外径(mm)
ap---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:
af＝vf/(z·n)＝638/(8×1120)＝0.071mm/r
4.铣削深度ap对于端铣刀是指平行于铣刀轴线测量的被铣
削层尺寸:
ap＝1mm
5.铣削宽度aw对于端铣刀是指垂直于铣