【正文】 力關(guān)系的表達式，稱為切削力計算的經(jīng)驗公式。在實際中使用的切削力經(jīng)驗公式有兩種：一是指數(shù)公式；二是單位切削力。這里為了方便起見，以單位切削力進行切削力的計算。單位切削力是指單位切削面積上的主切削力，用 Fc 表示。由《切削手冊》得主切削力公式： ZcFcFccFcc eYXpFc kndZafaC???? ???60/ 式中： 、 、 、 、 是指切削用量的系數(shù)和指數(shù)，可查相關(guān)設(shè)計手冊；cFcXcYc?c?—銑削深度，mm；pa—每齒進給量，mm/Z；f—銑削寬度，mm；e—銑刀齒數(shù)，Z—銑刀每秒轉(zhuǎn)速，m/s；n—銑刀直徑， mm；0d—切削條件改變時的修正系數(shù)；ZFk代入數(shù)據(jù)可得工件所受的切削力： 。?2） 銑削力矩計算由《切削手冊》得銑削力矩公式： 301/??ZdFMc式中： —銑削力矩， ；mN?—銑削力， ；c—銑刀直徑， ；0—銑刀齒數(shù)，Z代入數(shù)據(jù)可得： 。?? 3）液壓缸負載的計算在夾具設(shè)計時采用了由液壓缸帶動一個固定 V 形塊及一個活動的 V 形塊對工件實施夾緊，工件所需要的夾緊力是由這個液壓缸提供的，因此需要計算氣缸所受的負載，液壓缸所應提供的夾緊力 Q 可按如圖 所示夾緊情況來進行計算。由圖 可知： LFM??式中：M銑削力矩， ；mN?F夾緊力， ；L—力臂， ；圖 夾緊力分析計算圖代入數(shù)據(jù)可得：F=1025N。 確定系統(tǒng)的工作壓力工作壓力是確定液壓執(zhí)行元件結(jié)構(gòu)參數(shù)的主要依據(jù)，它的大小直接影響液壓執(zhí)行元件的尺寸和成本，甚至整個系統(tǒng)的功能。工作壓力選得高，執(zhí)行元件和系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)緊湊，但對液壓執(zhí)行元件的強度、剛度及密封要求高，且要采用較高壓力的油液，整個系統(tǒng)消耗的功率也大，也不滿足現(xiàn)在所提倡的綠色加工；反之，如果工作壓力選得低，就會增大液壓執(zhí)行元件及整個系統(tǒng)的尺寸，使結(jié)構(gòu)變得龐大。所以應根據(jù)實際情況選取適當?shù)墓ぷ鲏毫?。液壓?zhí)行元件的工作壓力可以根據(jù)總負載的大小或主機設(shè)備類型進行選取。因為夾緊液壓缸的作用力最大，所以可以按其工作負載來選定系統(tǒng)的壓力。由表 51 可以初定系統(tǒng)的壓力為 ~1Mpa，為使液壓缸體積緊湊，適當提高系統(tǒng)壓力，可以取系統(tǒng)壓力為 P0=。表 51 按負載選定工作壓力液壓缸工作負載（N） 50005000~1000010000~2022020220~3000030000~50000 50000液壓缸工作壓力（MPa ） ~1 ~2 ~3 3~4 4~5 5~7 確定液壓缸的幾何參數(shù)由上面初擬系統(tǒng)壓力中所確定的系統(tǒng)壓力為 P0=。為了實現(xiàn)夾緊液壓系統(tǒng)快進和快退速度要求，且為了整個液壓夾緊系統(tǒng)的運動速度平穩(wěn)，夾緊液壓缸采用單出桿活塞液壓缸?？爝M時采用差動連接，并通過充液補油法來實現(xiàn)。1）液壓缸內(nèi)徑計算： ?????式中：D—液壓缸內(nèi)徑，mm R—液壓缸負載，NP0—系統(tǒng)壓力，Mpa查液壓系統(tǒng)設(shè)計手冊，可以按液壓缸內(nèi)徑系列將以上計算值進行圓整，使其為標準直徑，同時還要考慮到液壓缸的結(jié)構(gòu)與制造的方便性，以及插銷的結(jié)構(gòu)尺寸等因素，現(xiàn)取 D=32mm。具體的液壓缸內(nèi)徑系列表可參見下表 52 所示。表 52 液壓缸內(nèi)徑系列（JB218377 ） (mm)16 20 25 32 40 50 55 63 70 80 90 100110 125 140 160 180 200 220 250 320 400 500 6302）活塞桿直徑計算：根據(jù)缸的工作壓力及已定的缸體內(nèi)徑(參見表 53)，可以對活塞桿直徑進行確定。由 mDd ~63)~()~????圓整后，現(xiàn)取活塞桿直徑 d=16mm（參見表 54） ?，F(xiàn)按 d=16mm 進行校核，按公式 ?????)4/(1dF有: ??)/4(??Fd?其中， ，MPa2?N12?則: ).3(??滿足實際設(shè)計要求。表 53 按工作壓力確定活塞桿直徑 （mm）缸的工作壓力（MPa ） ≦5 57 7活塞直徑 d (~)D (~)D 注：當采用差動連接、要求往返速度一致時，d=表 54 活塞桿直徑系列（JB218377 ） (mm)4 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 3540 45 50 55 63 70 80 90 100 110 125 140160 180 200 220 250 280 320 360 400 450 5003）缸筒壁厚的設(shè)計缸筒直接承受壓縮流體壓力，必須有一定厚度。一般液壓缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式計算: ????2/pDP?式中: —缸筒壁厚，mm—液壓缸內(nèi)徑，mmp—實驗壓力，取P p=； 材料為:45鋼, ??Ma9??代入己知數(shù)據(jù)，則壁厚為: ??mDp ?????取 ，則缸筒外徑為: 。m4?? 41?4）活塞行程的確定由夾具設(shè)計中對零件進行裝夾的移動距離可知，為了便于工件的裝夾，移動V形塊所需要的行程為20mm，為了確保液壓缸安全工作，取液壓缸的工作行程為25mm。5）液壓傳動原理圖擬定由于只有一個工作液壓缸，且液壓缸的快速前進和快速后退速度可取相同，采用的運動速度不多，因而液壓傳動原理圖相對簡單。圖 液壓傳動原理圖 確定液壓泵規(guī)格和電動機功率及型號 確定液壓泵規(guī)格確定理論流量夾緊液壓缸最大流量： min/???????? ???式中：Q—液壓缸流量，l/minA1—缸作用面積，mm 2V—流速，m/sD—液壓缸內(nèi)徑，mm L—長度，mmΔt—時間，s確定液壓泵流量考慮到系統(tǒng)泄露流量與溢流閥的溢流流量，可以取液壓泵流量為系統(tǒng)最大理論流量的 ~ 倍?，F(xiàn)取 倍值計算，則有Q 泵= min/. l??由于液壓系統(tǒng)的工作壓力不是很高，液壓缸所受負載壓力也是很大，功率消耗也不很大。所以選低壓齒輪泵。由于系統(tǒng)所需要的是小流量低壓力，因此設(shè)計中采用低壓齒輪泵，根據(jù)泵的生產(chǎn)手冊，則可選取 CBB25 為系統(tǒng)的供油泵。CBB25 型泵的額定參數(shù)如下：額定流量為 25l/min，額定壓力為 25Mpa，額定轉(zhuǎn)速為 145rad/s（1450rpm）。確定電動機功率及型號首先應分別計算出快進與工進兩種不同工況時的功率，取兩者較大值作為選擇電動機規(guī)格的依據(jù)。由于在慢進時泵輸出的流量減小，泵的效率急劇降低，一般當流量在 2050 l/min 范圍內(nèi)時，可取 ，同時還應注意到，???的流量特性曲線最大功率點時不致停轉(zhuǎn)，還需要對泵進行校核。本文按泵的功率來選取電動機的功率。電動機功率 ?式中：N—電機功率，kw P—額定壓力，MpaQ—額定流量， l/min按 CBB*型齒輪泵技術(shù)規(guī)格，查得的驅(qū)動電機功率為 ，或取功率略大一點的交流電機?，F(xiàn)選取電動機型號為 JO2224，額定功率為 ，轉(zhuǎn)速為 1410rpm。 確定各類控制閥系統(tǒng)工作壓力為 ，油泵額定最高壓力為 25 Mpa，所以可以選用額定壓力大于或等于 Mpa 的各種元件，其流量按實際情況分別選取。目前中低壓系統(tǒng)的液壓元件，多按 Mpa 系列的元件選取。所以可以選?。阂缌鏖y的型號為：Y25B定位夾緊系統(tǒng)的最大流量為 l/min，所以可以選取單向閥型號為：I10B換向閥型號為：24D10B單向順序閥型號為：XIB10B蓄能器供油量僅作定位夾緊系統(tǒng)在工作臺快進、工進與快退時補充泄漏的流量和保持壓力用，其補油量極其有限，所以可以按容積最小的規(guī)格選取?，F(xiàn)選取 型膠囊式蓄能器，當△P=15%時，其有效補油體積為 △V= l。濾油器可選用型號為 WU25 180J 的網(wǎng)式濾油器，過濾精度為 180uu。?壓力表可選用 Y60 型量程 Mpa 的普通精度等級的量表。選用量程較高的壓力表可以避免在系統(tǒng)有壓力沖擊時經(jīng)常損壞壓力表，但量程選的過大會使觀察與調(diào)整精度降低。 管道通徑與材料及管接頭的選用液壓系統(tǒng)中使用的油管種類很多，有鋼管、銅管、尼龍管、塑料管、橡膠管等，必須按照安裝位置、工作環(huán)境和工作壓力來正確選用。尼龍管用在低壓系統(tǒng)；塑料管一般用在回油管用。膠管用做聯(lián)接兩個相對運動部件之間的管道。膠管分高、低壓兩種。高壓膠管是鋼絲編織體為骨架或鋼絲纏繞體為骨架的膠管，可用于壓力較高的油路中。低壓膠管是麻絲或棉絲編織體為骨架的膠管，多用于壓力較低的油路中。由于膠管制造比較困難，成本很高，因此非必要時一般不用。因為系統(tǒng)壓力較小，并且為了安裝方便，本文中選取紫銅管作為管道材料。由于各種液壓閥一經(jīng)選定，液壓系統(tǒng)中管道的通徑基本上已經(jīng)決定，這是標準化設(shè)計的一大方便。只有在有特殊需要時才按管內(nèi)平均流速限制的要求計算管道通徑。按標準：（1） 通徑25 l/min 流量處，選用 12 通徑的管道。?10 l/min 流量處，選用 8 通徑的管道。為了安裝方便，可以采用紫銅管，擴口接頭安裝方式。（2） 壁厚按強度公式有 ????2dP??紫銅的 ，為安全起見，取 p= 來計算??/50cmkgf??????所以可以取 、壁厚 1mm 與 、壁厚 紫銅管?？紤]到擴口處管子的強度，12?壁厚可以略有增加，一般按常用紫銅管的規(guī)格選取即可，(對低壓系統(tǒng)而言，對高壓系統(tǒng)必須進行計算) 。管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式聯(lián)接件，它必須具有裝拆方便、連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、壓降小、工藝性好等各種條件。6 專用普通夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，通常還需要設(shè)計專用夾具。經(jīng)過與指導教師協(xié)商決定設(shè)計鉆 和兩個 的三孔的鉆床夾具。本夾具將用于m2?14?Z525 立式鉆床。刀具為麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀，加工工件的三個孔。 設(shè)計主旨 本夾具主要用來鉆 和兩個 三孔，孔 的粗糙度要求為 ，孔m2則無粗糙度要求。故在本道工序加工時，還應考慮提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強m14?度。同時應保證加工尺寸精度和表面質(zhì)量。 夾具設(shè)計 定位基準的選擇擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量。基準選擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此零件圖沒有較高的技術(shù)要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。故先銑 的端面，46?再以 的端面為基準，由于夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊，即兩個互為 90176。的46?V 形塊夾緊，限制其自由度，再用兩個輔助支撐分別頂住 的外圓和 的端面。54? 切削力及夾緊力計算由于本道工序主要完成工藝孔的鉆、擴、鉸加工，而鉆削力遠遠大于擴和鉸的切削力。因此切削力應以鉆削力為準。由《切削手冊》得：鉆削力： ?鉆削力矩： ?式中：D=20mm ， ，rm/，197)482()(31minax31ax ?????代入式中得： mNF???.在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù) 。4321K?式中: —基本安全系數(shù)， —加工性質(zhì)系數(shù)，22?—刀具鈍化系數(shù)，3 .3—斷續(xù)切削系數(shù)，44注：若安全系數(shù) K 的計算結(jié)果小于 時，取 K=。于是 MNFff ??39。本道工序加工工藝時，由于有輔助支撐，夾緊力方向與鉆削力方向垂直，因此進行夾緊力計算沒有太大意義，使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工加緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力。 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計工藝孔的加工需鉆、鉸二次切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套（其結(jié)構(gòu)如圖 所示）以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：工藝孔 分鉆、擴、鉸三個工m2?步完成加工。快換鉆套可選用標準件，查《現(xiàn)代夾具設(shè)計手冊》可選擇，具體見可見裝配圖。因為在鉆孔過程中鉆模板的受力不大，根據(jù)選擇的鉆套的工作深度可確定鉆模板的厚度為20mm 即可滿足要求；鉆套用襯套也根據(jù)所選用的快換鉆套即可選擇。襯套結(jié)構(gòu)圖如圖 所示?？鞊Q鉆套配用的壓緊螺釘為尺寸為 M10。圖 快換鉆套 圖 固定襯套 活動 V 形塊的設(shè)計活動 V 形塊的作用是限制零件在加工時繞定位心軸旋轉(zhuǎn)，因此可根據(jù) V 形塊所作用的 外圓，該零件有標準可查，查《現(xiàn)代夾具設(shè)計手冊》即可選擇，具體可見裝配m2?圖。 夾具體的設(shè)計夾具體的設(shè)計主要考慮零件的形狀及零件在裝夾，拆卸過程是否方便可靠，加工過程中式否能滿足設(shè)計圖紙上所標注的尺寸精度以及形位公差。最后將上述各主要元件裝配成一個整體。這些主要元件設(shè)計好后即可畫出夾具的設(shè)計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)見 CAD 夾具體圖紙所示。 夾具精度分析精度分析是通過用夾具在機床上面加工時，機床、工件、刀具、夾具等構(gòu)成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間互相聯(lián)系，最終形成刀具和工件之間的正確的位置關(guān)系。所以在夾具設(shè)計過程中，當確定結(jié)構(gòu)方案后，應對所設(shè)計的夾具進行精度分析和誤差計算。本道工序加工中主要保證兩工藝孔尺寸 和 孔。本道工序最后采用鉸削加工，14?2并采用快換鉆套.。鉆 和 孔本工序孔時孔下方有可調(diào)支撐板給予輔助支撐，這樣可有效避免零件14?2加工時發(fā)生變形而造成誤差，并且本工序鉆削，鉸削時具有鉆套，有理減小加工誤差。鉆夾具能夠滿足精度要求。 夾具設(shè)計及操作的簡要說明如前所述，在設(shè)計夾具時，應該注意提