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1、 零件工艺分析及夹具设计学 院： 工业自动化学院专 业： 姓 名： 指导老师： 机械工程朱建辉学 号： 职 称： 160406102670熊南峰副教授中国珠海二二年 五 月毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计（论文）零件工艺分析及夹具设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计（论文）使用的数据真实可靠。本人签名： 朱建辉 日期： 2020 年 5 月 15 日 北京理工大学珠海学院 2020 届本科生毕业设计零件工艺分析及夹具设计摘要本设计主要针对自动分离两段式PCB测试治具的主要零件-挂钩座进行工艺分析及其
2、相关工序的夹具设计。零件的工艺分析包括工艺过程分析及其主要工序的切削用量和加工时间进行计算。夹具设计主要包括定位元件的设计和夹紧机构的设计，夹紧机构是以气缸作为气动执行元件；齿轮两齿条作为对中机构；支点推杆作为夹紧执行机构。该夹具可以实现在同一套夹具上进行铣平面和钻孔的功能，提高夹具的利用率，减少加工成本提高效率。设计软件主要使用 soilwork软件进行工装夹具的三维建模与运动仿真和用 AUTO CAD 绘制夹具的二维图。 关键词：挂钩座；工艺分析；夹具设计；建模；工程图； Part process analysis and fixture designAbstractThis design
3、 is mainly aimed at the process analysis of the main part of the automatic separation two section PCB test fixture - the hook base and the design of the fixture of the related process. Process analysis of parts includes process analysis and calculation of cutting parameters and processing time of ma
4、in processes. The fixture design mainly includes the design of positioning element and clamping mechanism. The cylinder is used as the pneumatic actuator of the clamping mechanism; the two gears and racks are used as the centering mechanism; the fulcrum push rod is used as the clamping actuator. The
5、 fixture can realize the function of milling and drilling on the same set of fixture, improve the utilization rate of fixture, reduce the processing cost and improve the efficiency. The design software mainly uses soilwork software to carry out three-dimensional modeling and dynamic simulation of fi
6、xture, and uses Auto CAD to draw two-dimensional diagram of fixture.Keywords: Hook seat; process analysis; fixture design; modeling; engineering drawing;目 录1 前言11.1小组课题简述11.2小组分工及主要任务11.3本设计的主要任务及特点22 零件的分析12.1零件的作用12.2零件的工艺分析12.3零件的工艺设计23 工艺规程设计13.1 定位基准的选择13.2零件表面加工方法的选择13.3工序设计13.4工艺加工余量的确定53.5工序
7、切削用量和加工时间的计算64 专用夹具的设计124.1夹具定位元件1的设计124.2专用夹具2定位元件的设计134.3夹紧机构设计的设计144.3.1夹紧结构144.3.2切削力、所需夹紧力计算154.3.3气动元件选用，气动原理154.3.4齿轮对中机构传动设计174.3.5支点夹紧机构设计225标准件的选用245.1轴承的选用245.2平键的选用246夹具装配分析及其使用方法256.1夹具装配256.2使用方法267装配图与零件图287.1装配图287.2主要零件的零件图308 结论与总结38参考文献39谢 辞40附 录41北京理工大学珠海学院 2020 届本科生毕业设计1 前言 1.1小
8、组课题简述本次研究的对象为自动分离两段式治具。自动分离两段式治具就是该治具的针床在测试PCB时有两个行程，通过特定的治具结构以及配合不同的行程的探针，以进行通电和不通电测试，控制和隔离关键信号，进而实现：测试开关稳压器电路以实现内部节点隔离；在晶体频率测量时，可消除“输入”端干扰；可关闭电源，单独测试射频电路。在未来，PCB会不断变化更新，功能增加的同时，复杂度也会不断增加，测试PCB不同区域或隔离信号的分离两段式治具需求会越来越强烈。图1.1.1 CircuitCheck公司multi-stage治具目前国外类似的产品有CircuitCheck公司的multi-stage治具。其治具内部实现
9、两段式测试主要依靠其设计的弹簧结构,通过控制治具内部气压的大小以及弹簧的弹力大小，进而来实现不同行程的探针测试。设计一个自动分离两段式治具，首先需要设计一个以真空为动力的治具。其中该治具主要结构有：置放探针及其他零部件的板，这些板中可能有的需要在正常工作是进行活动，帮助探针完成测试；气动控制部分，由于治具采取大气压力为动力，需要接入气管，还需要有气动控制元件进行气压控制；密封，由于采用抽真空以大气压力为动力的方式，所以治具内部必须要有严格的密封防漏气处理；承载治具内部各种结构的外箱体，考虑到自动化生产，开盖部分可以做成自动开盖；需要设计实现不同行程的探针测试的一个机构或者部件；设计一个以压缩空
10、气制冷的散热器。1.2小组分工及主要任务朱建辉负责“零件工艺分析及夹具设计”，主要任务是完成复杂的零件的工艺及夹具设计。陈志亮负责“执行结构设计”，主要任务是完成执行结构和散热器的设计，分别实现治具自动分离两段式功能以及利用压缩空气制冷芯片，以及其他相关设计。黄煜负责“外箱体结构设计”，主要任务是完成治具外箱体的设计，使执行机构能与之配合工作，以及自动开盖等其他设计。1.3本设计的主要任务及特点本设计的任务：本人负责设计工艺分析及其夹具设计，任务主要有两大部分，第一部分主要有1、分析该零件的模型，合理设计毛坯。2、分析该零件的工序过程，合理的加工工序安排。3、工序设计。4、计算工艺过程的切削速
11、度工艺工时计算。5、制作工艺卡牌。第二部分主要有，1、设计合理的夹具方案；2、定位方案定位元件的设计；3、夹紧方案设计，夹紧机构设计，计算相关参数；4、设计零件预留安装位置等。5、该零件的安装方法使用方法。本次夹具的设计特点相对传统通过手动夹紧的夹具，加入了气动结构，可以完成半自动化的夹紧过程，可以更加省时、省力、便捷的夹紧元件。传统夹具一般是用手工夹紧，人工干预的比较多，一些不规则的零件较难加工的。本次夹具设计主要考虑了主要零件：挂钩座座，该零件比较特别，上端面是圆端一般的夹具无法对它加工下端面孔加工时候定位，所以初步设想用V型块做定位元件。用气动做动力源，还考虑了同时两侧对工件进行夹紧而设
12、计了齿轮齿条的对中夹紧机构，支点夹紧机构作夹紧机构。通过这个机构，由气缸推动，下齿条然后经过对中机构和支点机构同时对元件进行夹紧。412 零件的分析 2.1零件的作用 该零件在自动分离两段式PCB治具中，具有重要的作用。在里面连接下载板和上载板之间起关键的零件。挂钩座固定在上载板上，需要具有一定的的刚性，而且起固定气缸推出杆的作用。在工作的时候，需要气缸推出杆，保证顺畅的运行，需要在孔内壁要求高精度。2.2零件的工艺分析模型分析：该挂钩座对于气缸活塞杆具有较高的表面粗糙度要求，此零件需要较好的力学性能，选用才能304不锈钢，该材料具强度高、切削性能好，图2.2.1 挂钩座零件图如图所示，是PC
13、B自动分离两段式治具的关键零件。由于这个气缸挂钩座在工作承担在真空环境，所以要求它具有足够的强度和钢度、良好的耐磨。模型分析：该气缸挂钩座对于气缸活塞杆具有较高的表面粗糙度要求，此零件需要较好的力学性能，选用才能304不锈钢，该材料具强度高、切削性能好，主要为该零件设定加工工艺过程，及其夹具设计：1、该零件有9贯通需要和气缸活塞杆要顺畅穿过，需要间隙配合，的要求表面粗糙度为1.6的高精度的孔，并且同轴度在0. 02的贯通孔，是要求最严格的部分。2、该零件需要和上在载板固定，4-M4在平面螺纹孔到9两侧。3、9与10直口槽不同心轴。4、3需要和上载板起定位作用，精度IT82.3零件的工艺设计 （
14、1）确定生产类型 从市场的角度看，产品的生产纲领取决的市场对产品的需求，了解生产纲领和生产类型有利于对产品做出生产准备并做出加工调整。可以计算以下生产年产量来推断，该零件是属于批量生产，更好为零件生产做出生产计划。计算公式：N=Qn(1+%+%)该零件需要计算的年产量（件/年）：N假设该公司需求产品的年产量（台/年）：Q=200每台产品需要安装该零件的个数（件/台）：n=4该零件的备库率：a%=5%该零件的废品百分率：%=1.2%由上面公式算的年产量：N=849.6个由年产量可知，该产品零件属于轻型零件因为小于4kg，生产类型属于中批量生产。（2）确定毛坯 根据该零件的制造精度要求较高此工件也
15、比较复杂，中批量生产，据机械制造技术基础表3-2；可选用精密铸造得到毛坯，此毛坯，加工余量较小，而且机械性能好。表2-2-5，选用铸件尺寸公差等级为CT-8，加工余量等级1，最小壁厚5mm。零件形状复杂，毛坯形状可以和零件尺寸相似，中间凹槽贯穿孔可以铸出；如果铸出9的孔，不容易取出毛坯，所以9mm的孔选择不铸出；薄壁可以选择较大加工余量，以保证达到小壁厚；下端面3，M4不铸出，考虑厚度3mm的板较薄的厚度，铸出时零件容易出现铸料不均匀的现象，因此取消铸出1530mm凹槽平台，选择铸出高度与上平台都一样毛坯尺寸。1、起模斜度的确定铸件垂直于分型面上，为了更好的拿起毛坯通常需要设计起模斜度，而且各
16、斜度值应该设计一致。查机械制造技术基础课程设计，设计砂型毛坯的最小起模斜度为030，毛坯里面内表面最小起模斜度为1。考虑材料的收缩率，应该设计最小起模斜度1。2、铸件最小圆角半径 铸件的壁部转角应该铸造圆角。根据GB/T 2822-2005选用R1为最小圆角半径。3、件浇注位置 可选择大面作为浇注口，可以保证薄壁充分灌浇（3） 毛坯的加工余量结合和实际，该零件表面粗糙度小于等于1.6m，通常一般有零件尺寸加上机械加工余量得到毛坯尺寸。表2.3.1加工余量表加工表面基本尺寸（mm）加工余量等级加工余量（mm）说明上端平面6IT81.5单边余量上端圆面R10IT83双边余量台阶凹槽平面3IT84.
17、5单边余量侧壁R10的端面3IT82单边余量下端面6IT81.5单边余量贯通凹槽9x24IT72.0双边对称余量（4）毛坯图根据上述毛坯确定，可以确定以下毛坯尺寸。图2.3.1 毛坯图（5）工艺处理毛坯铸造后可以采用渗氮处理表面强硬化，但是也会产生内应力，这样切削的时候性能不好，可以放置室外，充分的利用自然失效处理，可以改善工件材料切削性能和消除内应力。一般在粗加工后，也通常会产生切削内应力，可以加入工序冷水降温，人工失效处理。在粗加工和精加工后，在加工刀具到表面通常生产切削瘤，可以加入工序吹去切屑。3 工艺规程设计 3.1 定位基准的选择 选择定位基准先选精后粗基准。精基准的选择：9有同轴度
18、的定位基准，该零件下端面为圆柱面，可以利用它来做精基准。粗基准的选择：粗基准可以选择不需要机械加工的表面，可以选择下端打平面面和两侧面。首先加工基准挂钩座下端面；先粗铣端面加工后精铣，先铣面后钻孔，先加工上端平面，再加工外端圆柱面。先加工端面再钻孔。3.2零件表面加工方法的选择 选择加工的方法应该从该零件的结构模型，如何快速高效利用机器加工出来，同时考虑加工精度，加工尺寸，还有考虑经济成本，在工厂符合条件下，从实际应用 来考虑加工方法的选择。为了减小加工成本和为了减少工序次数，统一使用加工中心VMC850 功率=7.5KW，对这个零件进行加工。表3.2.1初步工序表工序号加工选择工序内容设备工
19、序设备1毛坯2粗-精铣加工下端平数控铣床机用平口钳3粗-精铣加工上端面的尺寸数控铣床机用平口钳4钻-精铰3的贯通孔数控铣床专用夹具15钻-锪孔-攻丝加工M4的螺纹孔数控铣床专用夹具16钻-粗铰-精铰加工9高精度的孔数控铣床专用夹具27粗铣-精铣加工厚度3的薄壁数控铣床专用夹具28去毛刺3.3工序设计 该零件属于中批量生产，工序设计时候，应该考虑如何高效率的加工效率，如何降低成本，减少加工时间，在保证设计可靠的前提下，尽可能选择通用设备和工艺设备。挂钩座机械加工工艺方案如下表3.3.1工序过程设计工序号工序名称工序内容工序简图夹具设备5毛坯见图2.3.110粗铣上端面、外端圆面加工上端面的尺寸机
20、用平口钳15精铣上端面、外端圆铣床精铣上端面、外端圆机用平口钳20粗铣下端面以下端面加上定位凸台做定位基准 专用夹具125精铣下端面以上端面圆面做定位设计专用夹具，精铣下端面专用夹具130钻孔3，的孔以上端面圆面做定位设计专用夹具，初步选用2.8的钻头从下端面钻孔专用夹具135精铰3的孔以上端面圆面做定位设计专用夹具，从下端面精铰3的孔专用夹具140钻M4的孔选用3.3钻头钻盲孔专用夹具145攻M4的牙选用3.3 M4螺距0.7，用钻头，切削丝锥与螺纹铣刀钻头钻盲孔专用夹具150先用10锪孔倒角，钻9的贯通孔先用10锪孔倒角，选用8.8钻孔专用夹具255粗铰9的贯通孔粗铰专用夹具260精铰9的
21、孔精校孔至9专用夹具265粗铣的薄壁并加工不同孔选用5的粗铣端面并进行扩孔专用夹具270半精铣薄壁选用5的半精铣端面并进行扩孔专用夹具275去毛刺去除多余3.4工艺加工余量的确定通常来说，设计合理机械加工余量对工艺过程可以节省时间、成本、及其人为操作。在加工余量如果不够时，零件机械加工过薄，不足以加工出高质量的零件；机械余量如果过多，就会增加机械加工的材料余量，大大的提升了毛坯材料的浪费，从而增加成本。可以根据查阅机械制造工艺设计简明手册和实际来决定加工余量。平面表面工序尺寸查表13-19中该零件加工大端面被加工表面宽度100，大端面被加工表面长度300，余量为1mm，公差为0.3，以下结合实
22、际来得出的工序余量表3.4.1平面加工余量加工表面加工内容加工余量精度等级表面粗糙度工序余量极限值最小最大上端平面6粗车1IT86.31.2精车0.5IT73.20.30.7台阶凹槽平面粗车4IT86.344.7精车0.5IT73.20.71.7下端面粗车1IT86.31.21.8精车0.5IT73.20.20.79x24凹槽粗铣1IT86.30.2精铣0.5IT73.20.30.7薄壁粗铣3IT86.32.73.3精铣0.5IT73.20.20.7表3.4.2孔加工余量加工表面加工内容加工余量精度等级表面粗糙度工序余量极限值3钻2.9IT86.3最小最大精铰0.1IT73.20.080.1M
23、4-6H钻3.3IT86.33.2攻牙M4IT79钻8.8IT86.38.7粗铰0.26IT73.20.260.36精铰0.04IT61.60.040.143.5工序切削用量和加工时间的计算以下数据查阅机械制造技术基础与工艺课程设计教程，查表 15-33 查得加工的进给量fz，根据 15-32 的表格根据加工要求、加工尺寸选择刀具类型尺寸，查表 15-38 刀具的寿命，刀具的切削宽度刀具直径的60%-75%。查阅机械制造技术基础与工艺课程设计教程表 14-10，得到切削速度公式，式 3-1，式 3-2，可以算出切削速度，进给量，根据第 14 章机床参数表 14-11 提供公式得到机床功率，由第
24、 16 章表 16-5 提供公式计算所得加工工序所用时间钻孔铣削速度公式：表 14-6 钻、扩和铰孔时切削速度的计算公式vc=Cvd0zvTmapxvfzyckv（公式3-1）铣削速度公式vc=Cvd0qvTmapxvfzycaeuvZpvkv（公式3-2）加工平面的切屑速度和工时表参数表查表可知。工序10粗铣下端大平面，以下端面和一侧面为粗基准，加工后表面粗糙度达到6.31.加工条件工件材料：铸造sus304，经表面处理强度170240Mpa加工要求：粗铣下端大平面，加工后表面粗糙度达到6.3机床：统一使用加工中心VMC850 功率=7.5KW刀具：直径=16mm，粗齿，柄径10的莫式直柄标
25、准系列立铣刀 总长为117，莫式编号为2，齿数为3 2.切削用量的选择1）背吃刀量加工的深度为1mm，背吃刀量可以选择结合实际ap=1mm，一次走刀可以完成2）进给量的选择查表15-34立铣刀选择表得立铣刀直径d=10,可以得知齿进给量为0.080.05，取=0.08mm，该立铣刀齿数为3齿数为3fz=0.24mm/r3)确定刀具寿命和磨钝标准T=60min4）计算切削速度 选取主轴转速为n=590r/min查14-10vc=Cvd0qvTmapxvfzycaeuvZpvkv（公式3-2）查14-1表系数和指数：刀具材料为高速钢，Cv=21.5，qv=0.45， xv=0.1，yv=0.5，u
26、v=0.5，pv=0.1，m=0.33，d0=10，T=60, ap=1.5，fz=0.24，ae（切削宽度）=6，Z（齿数）=3, kv=1.0带入数据得：vc=21.5100.45600.3310.10.240.560.530.1 1.0Vc=11.5m/min n=n=1000vcd0= 366.2r/minFm=fznw=0.24*366.2=87.2毛坯尺寸大于刀具直径L1=50(加工长度 ) l2=30（加工宽度） l=6（加工宽度）T=l1+l2+lfm=86/87.2=1min=60s以下数据如上算得表3.5.1平面加工参数加工表面加工内容加工余量（mm）进给量f（mm/min
27、）被吃刀量ap（mm/min）刀具选用（mm）切屑宽度ae（mm）上端平面6粗车10.24m1立铣刀10齿数=36精车0.50.150.5立铣刀10齿数=36上端圆端面粗车10.16m1球头刀R2齿数=21精洗0.50.080.5立铣刀R2齿数=11上端凹槽粗铣40.241.5立铣刀10齿数=36精铣0.50.151.5立铣刀10齿数=36下端面粗车10.24m1立铣刀10齿数=36精车0.50.150.5立铣刀10齿数=369x24贯通凹槽粗车10.24m1立铣刀6齿数=36精车0.50.150.5立铣刀10齿数=369的端面粗铣0.50.240.5立铣刀8.8齿数=35薄壁槽端面粗车10.
28、24m1立铣刀9齿数=36精车0.50.150.5立铣刀9齿数=36表3.5.2平面切削速度及工时加工表面加工内容刀具寿命T(min)切屑速度（m/min）加工工时t（min）刀具转速(r/min)上端平面6粗车6011.51366精车6016.41.1522上端圆端面粗车6011.50.5366精洗6016.40.7522上端凹槽粗铣6016.40.63=1.8366精铣600.8522下端面粗车6011.51366精车6016.41.15229x24贯通凹槽粗车60130.2366精车60170.3522薄壁孔粗车6011.50.62=1.2366精车6016.41.4522工序60钻3，
29、以下端面和一侧面为粗基准，加工后表面粗糙度达到6.31.加工条件工件材料：铸造sus304，经表面处理强度170240Mpa加工要求：钻3，加工后表面粗糙度达到6.3机床：加工中心VMC850 功率=7.5KW刀具：直径=2.8mm，粗齿，柄径10的莫式直柄标准系列立铣刀 总长为117，莫式编号为2，齿数为3 2.切削用量1）背吃刀量因为余量较小，选择 =1mm，一次走刀完成2）进给量查表15-34得立铣刀d16,每齿进给量为0.080.05，取=0.08mm，齿数为3fz=0.24mm/r3)确定刀具寿命和磨钝标准T=60min4）计算切削速度 选取主轴转速为n=590r/min查14-6v
30、c=Cvd0zvTmapxvfzyckv（公式3-1）查14-6表系数和指数：刀具材料为高速钢，Cv=4.8，zv=0.4， xv=0，yv=0.7， m=0.2，d0=3，T=15，fz=0.1, kv=，ap=6(钻深度)带入数据得：vc=4.830.4150.2600.10.7 1.0Vc=22.8m/minn=1000vcd0= 1500.2r/minFm=fznw=0.24*1500=360毛坯尺寸大于刀具直径l=6（加工深度）T=lfm=6/87.2=0.06min=4s两处4*2=8 对刀+5s，倒角用3.5倒角刀时间+5s8+5+5=18s以下表格表3-8孔加工参数和表3-9孔
31、切削速度和加工工时按上面过程算取。表3.5.3孔加工参数加工表面加工内容加工余量进给量f(mm/min)刀具选用(mm)3钻2.90.103铰0.10.05铰刀3.0M4-6H钻3.30.103.3攻牙M49钻8.80.258.8粗铰0.260.109精铰0.060.059.1表3.5.4孔切削速度和加工工时加工表面加工内容刀具寿命T(min)切屑速度Vc(mm/min)加工工时t(s)刀具转速(r/min)3钻1522.842+5+5=181500精铰1525.1162000M4-6H钻1522.844+5+5=261500攻牙M425.12220009钻2522.84+5+5=141000
32、粗铰2525.1221500精铰2525.12220004 专用夹具的设计设计挂钩座的专用夹具，主要根据设计加工工序，同时加工铣削下大平面、钻3、加工M4的、铣削凹槽，直径9的同轴度孔，由于各孔之间，避免反复装夹并对加工造成误差。通过零件的工艺分析，设计合理的夹具结构。因为一般为机用虎钳无法做到对工件，进行定位和夹紧。当机用虎钳夹紧时，只能夹紧圆端两侧，这样不能对贯通孔进行加工。所以结合工艺分析设计一套可以对此工件进行定位和夹紧的工装的夹具。这样可以大大的提升加工效率。专用夹具1采用V型的定位元件，由于采用V型时候，无法对工件进行垂直加工，所以采用一种与该零件相符合尺寸的下垫板作为定位元件2，
33、其他夹紧机构不变，使用时候只需要拆卸V型块，换上垫块即可构成专用夹具2。4.1夹具定位元件1的设计加工表面：使用已加工圆端面和侧面作为定位基准，加工下端面和孔。以此基准设计夹具方案，精基准鉴于圆端面的圆柱上，圆柱面最好采用V型块做定位，所以设计专用定位元件V型块，V型块通过两侧面的90斜度可以限制4个自由度，但是V工件转动的自由度无法限制，夹紧时候，考虑设计对中夹紧机构，这样工件工件转动的自由度可以限制。图4.1.1 V型块设计V型块设计：该零件的V型块设计两侧可以通过推杆的通孔，需要要一样的同轴度，查机械手册可知，选取0.1的同轴度，在V型块上，还要设立固定V型块的孔，在V型块两侧与设立定位
34、孔。V型块设计90的卡槽。图4.1.2 V型块设计4.2专用夹具2定位元件的设计加工表面：以底面的和后侧面做定位面，加工9的贯通孔，再翻个方向加工薄壁扩直口槽。考虑到该竖向方向是外尺寸轮廓是矩形，所以考虑设计一个尺寸相符合的垫块。定位：由垫块后壁面和底面定位工件的4个自由度即可，由对中夹紧架构后夹紧后加工。专用夹具2，在专用夹具一使用完，只需换下垫板即可进行工装夹具2的使用。图4.2.1垫块垫块的设计：如图4.2.2该零件设计下端面宽度与加工零件的下端面的尺寸需要有间隙大于0.2-0.4mm，零件的下端面，需要设计开口U型槽，进行加工孔的时候底部的时候，有加工的间隙，不会撞到刀。因为该零件需要
35、与底面与后面，所以要设计较高的表面粗糙度。 图4.2.2 垫板尺寸设计4.3夹紧机构设计的设计 4.3.1夹紧结构 设计该夹紧机构，要从该零件的切削力才能确定该机构所需的夹紧力，才能考虑到动力源的选取；考虑到手动夹紧的费力效率也低下，所以考虑用气动气缸作动力源；考虑对中机构，用齿轮对中机构可以实现该机构的平稳的运作而且能实现较高的精度要求；所以设计夹紧机构主要分为三个结构：1、夹紧机构分为动力源机构（气动执行元件元件）。2、齿轮齿条对中传动机构：利用气缸推动下齿条，齿条转动后，上齿条同时推动。3、支点夹紧机构。下齿条补个延伸支杆与上齿条同高，同时推动支点夹紧机构，对工件进行夹紧。图4.3.1
36、结构草图4.3.2切削力、所需夹紧力计算夹紧力的大小通常由切削力来确定，所以需要确定该工序最大切削力作为选取和决定夹紧动力元件和齿轮传动设计和支点传动设计。加工零件材料为sus304，大平端面需要加工余量1mm，采用硬质合金立D = 10mm的刀具，铣刀加工， 铣床切削力：机床：统一使用MC850 ，刀具用高速钢刀具。铣切削力公式：查表得：Kp=其中：HB=250 则Kp=1.118式F=10Cp Ap0.85fz0.7D-0.85BzKpF切削力（N），Cp铣削系数，B铣削宽度（mm），z铣刀齿数，Cp=1.0， ap=0.5，fz=0.15，D=10， aw=6， z=3 ，kp=1.11
37、8代入数据得F=418.8N计算夹紧力：查14-22，安全系数公式kk1k2k3k4查表k1=1.7，k2= 1；k3= 1.2； k4= 1.4；k1.711.21.43WkFc340kg120kg4.3.3气动元件选用，气动原理由上述所需夹紧力为418.8N，夹紧力为W=120N气缸的选择/(i1n)120/(0.80.81)187.5由气缸传动的计算公式：(2/4)式中:-压缩空气压力6atm6kg/cm2气缸摩擦系数，取0.8I气缸与下齿条的摩擦系数,取0.8N为气缸个数1需要算的气缸直径(cm)D=4QP= 418.7563.140.8=7.5通过上面夹紧力理论计算，查亚德客气动器材
38、2012版可以选择气缸内直径为10mm的气缸。但是，考虑到由于需要经过齿轮齿条机构，支点机构，在这个其中，都会产生影响，气缸应该选大一点，增加夹具的夹紧力。为结构安全稳定性起见，选择气缸内径12mm的气缸。查亚德客气动器材2012版选取ACQ 12*20-B型号 参数：内径：12 行程：20 B为外螺纹推动杆。气源处理器：AFC2000，可以处理过滤气源杂质，并调节压力。电磁阀选用：4V210-06-B(DC24V)，作切换气动线路，可以转换夹紧方向。单向节流阀：APA6，调节稳压，单向通向，消声节流阀还具有消除噪音的功能。，可以调节气缸的推出速度。气动夹紧原理图：图4.3.2 气动夹紧原理图
39、通气路，电磁阀属于闭合状态，气源经气源处理器再通过，可以给电磁阀安装脚踏开关，踏一下时候给电磁阀电磁阀电信号A口打开，气流从A出口出去，经单向节流阀推动气缸内径，气缸缸推动齿条，经过对中机构，支点机构，实现对元件夹紧，气路再从气缸右出口出来，进B接口，通过电磁阀，通出大气。加工完成，脚踏开关再踏一下，给电信号给电磁阀，电磁阀B口打开，气流从B出口出去，经单向节流阀，再进入有杆气缸，进行对气缸向左推。拉动下齿条，齿轮对中机构分开，松懈后，可以对元件，进行换取。4.3.4齿轮对中机构传动设计工作原理：将气缸推动下齿条往复运动转换齿轮回转运动，齿轮同时再对上齿条转换成往复运动，实现对中的机制。该机构
40、主要由齿轮、齿条和齿轮轴组成。齿轮齿条是快速、精准的定位机构，能够适用于高承载力，工作传动平稳，稳定性高，由于齿轮与齿条，相对于齿轮在一个无限大的齿轮上传动，所以一般来说，验证齿轮的强度即可，齿条肯定满足，当两齿条在齿轮上下两侧，传动比恒定相同，该机构属于能传递任意夹角的运动。但是制造、安装的精度也要求较高，成本会比较高。（1）齿轮设计：以下查机械设计手册 第三册第十四章得齿轮参数的选择：为考虑夹具箱空间，齿轮的模数初步取值为m=1，齿轮的齿数为z=20，压力角为a=20，齿条齿数可以3D模拟可得来确定。为考虑经济和力学性能材料选用45号钢，而齿条常选用45钢，表面硬度在50HRC以上。齿轮几
41、何尺寸确定：分度圆直径d=mz1=120=20齿顶高：=*m=1齿根高：=（ha* +c*） m=1.25齿高：+=2.25齿顶圆直径：da=d1+2ha=22齿根圆直径：df=d1-2hf=17.5齿距p=m=3.14齿轮中心到齿条基准线距离H=d/2+xm=10（2）齿轮强度校核；根据机械设计基础第十二章齿轮传动设计。齿轮精度等级、材料及参数的选择由于该齿轮较低，是一般的机械，选择等级8精度。其价格相对较低，生产量也较大。工作时，气缸推出速度可由节流阀调制60mm/s，转化为齿轮转速V=2nr为n=v/2r=10r/min所以功率=0.01KW按齿面接触强度设计由设计计算公式进行计算，即d1t 2.323KtT1