0188-加工EQ140汽車前輪轂組合機床夾具和加工后輪轂零件夾具設(shè)計【全套5張CAD圖+說明書】,全套5張CAD圖+說明書,加工,eq140,汽車,輪轂,組合,機床,夾具,以及,零件,設(shè)計,全套,cad,說明書,仿單 開題報告 課題名稱 加工EQ140汽車前輪轂組合機床夾具和加工后輪轂零件夾具設(shè)計 學生姓名 專業(yè)班級 課題類型 指導教師 職稱 課題來源 1. 設(shè)計（或研究）的依據(jù)與意義 機械制造業(yè)是一個古老而永遠充滿生命力的行業(yè)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對機械產(chǎn)品的要求越來越高，機械制造工藝也在日新月異地發(fā)展。時至今日，其第一大工業(yè)的地位仍然無法被撼動。根據(jù)統(tǒng)計，截止至去年，機械制造業(yè)依舊是我國最主要的工業(yè)之一，占據(jù)約60％的份額[1]。 機械工業(yè)是國民經(jīng)濟的裝備工業(yè)；是科學技術(shù)物化的基礎(chǔ)；是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的載體；是國防建設(shè)的基礎(chǔ)；是實現(xiàn)經(jīng)濟快速增長的重要支柱；也是為提高人民生活質(zhì)量、提供消費類機電產(chǎn)品的供應工業(yè)。它對國民經(jīng)濟運行的質(zhì)量和效益、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化具有極其重要的作用[2]。 機械工業(yè)是國民經(jīng)濟的裝備產(chǎn)業(yè)，是科學技術(shù)物化的基礎(chǔ)，是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的載體，是國防建設(shè)的基礎(chǔ)工業(yè)，也是為提高人民生活質(zhì)量提供消費類機電產(chǎn)品的行業(yè)。機械工業(yè)具有產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高，需求彈性大，對經(jīng)濟增長帶動促進作用強，對國家積累和社會就業(yè)貢獻大等特點。各工業(yè)化國家經(jīng)濟發(fā)展的歷程表明，沒有強大的裝備制造業(yè)，就不可能實現(xiàn)國民經(jīng)濟的工業(yè)化、現(xiàn)代化和信息化[3]。目前裝備制造業(yè)發(fā)展滯后是制約我國經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)升級的重要因素，加大結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，推進機械工業(yè)持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展，對于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式，提高國民經(jīng)濟整體素質(zhì)，增強我國經(jīng)濟的國際競爭力，保障國防安全等都具有重要而深遠的意義。 隨著社會勞動生產(chǎn)率的不斷提高，沉重的人員負擔已經(jīng)成為制約工程機械國企快速發(fā)展的桎梏之一?，F(xiàn)有體制下，國企無法根據(jù)產(chǎn)業(yè)周期和經(jīng)營需要調(diào)節(jié)雇員數(shù)量，并因此導致勞動成本居高不下和薪酬結(jié)構(gòu)缺乏競爭力，客觀上形成“無用之人無法不用，有用之人無力留用”的尷尬局面[4]。要想扭轉(zhuǎn)這種局面，只能從根而治，通過改制徹底解決國有職工身份置換問題，在此基礎(chǔ)上遵循市場化原則對企業(yè)的勞務(wù)成本和薪酬結(jié)構(gòu)進行合理化調(diào) 工程機械國企有必要緊緊抓住國企改革以及行業(yè)快速發(fā)展的有利時機，充分利用自身的行業(yè)地位優(yōu)勢、市場優(yōu)勢和品牌優(yōu)勢，通過產(chǎn)權(quán)制度改革，力爭從根本上解決自身存在的重大問題，全面提升市場競爭能力，并進一步謀求國際化發(fā)展，參與國際競爭，在世界工程機械領(lǐng)域樹立中國民族品牌[5]。 通過在老師的指導下了解了很多關(guān)于機械加工工藝與夾具設(shè)計方面深層次的知識。在以后的社會實踐中會有很大的幫助，也為我往的道路鋪下了一塊堅硬的基石。所以我會繼續(xù)努力更進一步的學習機械方面的知識豐富自己的學識，為明天打開扇好的門。 2. 國內(nèi)外同類設(shè)計（或同類研究）的概況綜述 文 獻 綜 述 摘要 本文對機械制造技術(shù)和機械自動化進行了解釋，對我國的機械制造技術(shù)的現(xiàn)狀做了概述，并且在此基礎(chǔ)上從管理方面、設(shè)計方面、制造工藝方面、自動化技術(shù)方面等四個方面簡略分析了與其他國家的差距，并且提出了為了趕上世界先進制造水平，我國制造業(yè)發(fā)展相應的對策。 關(guān)鍵詞 機械制造 自動化 汽車前后輪轂 加工工藝 1 機械制造技術(shù)及機械自動化 1.1 機械制造技術(shù) 機械制造技術(shù)是研究產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、加工制造、維修服務(wù)乃至回收再生的整個過程的工程學科，是以提高質(zhì)量、效益、競爭力為目標，包含物質(zhì)流、信息流和能量流的完整的系統(tǒng)工程。隨著社會的發(fā)展，人們對于產(chǎn)品的要求也發(fā)生了很大的變化，要求品種要多樣、更新要快捷、質(zhì)量要高當、使用要方便、價格要合理、外形要美觀、售后服務(wù)要好、要滿足人們越來越高的要求，就必須采用先進的制造技術(shù)。 1.2 機械自動化 機械自動化，主要指在機械制造業(yè)中應用自動化技術(shù)，實現(xiàn)加工對象的連續(xù)自動生產(chǎn)，實現(xiàn)優(yōu)化有效的自動生產(chǎn)過程，加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術(shù)的應用與發(fā)展，是機械制造業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進步的主要手段和技術(shù)發(fā)展的主要方向。機械自動化的技術(shù)水準，不僅影響整個機械制造業(yè)的發(fā)展，而且對國民經(jīng)濟各部門的技術(shù)進步有很大的直接影響。 2 我國機械制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及與世界其他國家的差距 近年來，我國的制造業(yè)不斷采用先進制造技術(shù)，但與工業(yè)發(fā)達國家相比，仍然存在一個階段性的整體上的差距。 2.1 管理方面 工業(yè)發(fā)達國家廣泛采用計算機管理，重視組織和管理體制、生產(chǎn)模式的更新發(fā)展，推出了準時生產(chǎn)（JIT）、敏捷制造（AM）、精益生產(chǎn)（LP）、并行工程（CE）等新的管理思想和技術(shù)。我國只有少數(shù)大型企業(yè)局部采用了計算機輔助管理，多數(shù)小型企業(yè)仍處于經(jīng)驗管理階段。 2.2 設(shè)計方面 工業(yè)發(fā)達國家不斷更新設(shè)計數(shù)據(jù)和準則，采用新的設(shè)計方法，廣泛采用計算機輔助設(shè)計技術(shù)（CAD/CAM），大型企業(yè)開始無圖紙的設(shè)計和生產(chǎn)。我國采用CAD/CAM技術(shù)的比例較低。 2.3 制造工藝方面 工業(yè)發(fā)達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米/納米技術(shù)、激光加工技術(shù)、電磁加工技術(shù)、超塑加工技術(shù)以及復合加工技術(shù)等新型加工方法。我國普及率不高，尚在開發(fā)、掌握之中。 2.4 自動化技術(shù)方面 工業(yè)發(fā)達國家普遍采用數(shù)控機床、加工中心及柔性制造單元（FMC）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS），實現(xiàn)了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段，柔性制造單元和系統(tǒng)僅在少數(shù)企業(yè)使用。 總體來講，與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國的機械制造仍存在階段性的差距。集中表現(xiàn)為制造技術(shù)的落后——在設(shè)計方法和手段、制造工藝、制造過程自動化及管理技術(shù)諸方面都明顯落后于工業(yè)發(fā)達國家。制造技術(shù)的落后嚴重制約了機械工業(yè)的進一步發(fā)展，使我國機械傳動工業(yè)的技術(shù)來源大部分依賴引進國外技術(shù)，全員勞動生產(chǎn)率低，機械產(chǎn)品質(zhì)量差，可靠性低，缺乏競爭力。 4 機械加工工藝規(guī)程概述 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件制造工藝過程和操作方法等的工藝方法。它是根據(jù)加工對象的具體情況和實際的生產(chǎn)條件，采用合理的加工方法和過程，按規(guī)定的形式制訂的。 4.1 工藝規(guī)程在機械加工中的作用 工藝規(guī)程是指生產(chǎn)的主要技術(shù)文件。在制訂工藝規(guī)程時，首先要確保科學性與合理性，并在生產(chǎn)實踐中不斷改進和完善，而在生產(chǎn)中，則必須嚴格地執(zhí)行既定的工藝規(guī)程，這是產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益的保證。 工藝規(guī)程是生產(chǎn)組織和管理工作的基本依據(jù)。由工藝規(guī)程所涉及的內(nèi)容可見，產(chǎn)品投產(chǎn)前原材料及毛坯的供應，通用工藝裝備的準備。機床負荷的調(diào)整，專用工藝裝備的設(shè)計和制造，作業(yè)計劃的編排，勞動力的組織以及生產(chǎn)成本的核算等，都是以工藝規(guī)程作為基本依據(jù)的。 在新建或擴建工廠或車間時，只有根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和工藝規(guī)程才能正確地確定生產(chǎn)所需的機床和其他設(shè)備的種類、規(guī)格和數(shù)量，車間的面積，機床的布置，生產(chǎn)工人的工種、等級和數(shù)量以及輔助部門的安排等。因此，工藝規(guī)程也是工廠基礎(chǔ)建設(shè)的基本資料。 5 總結(jié) 通過查閱相關(guān)資料，對汽車前后輪轂加工工藝的編制和夾具設(shè)計的理解，讓我明白了機械制造加工工藝的編制對機械產(chǎn)品的制造是相當重要的，直接影響著機械產(chǎn)品的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效益。 參 考 文 獻 [1] 王華坤，范元勛編.機械設(shè)計基礎(chǔ)［M］.北京：兵器工業(yè)出版社，2000. [2] 方子良等編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)［M］.上海：上海交通大學出版社，2004. [3] 王啟平. 機械制造工藝學［M］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1999. [4] 金振華主編.組合機床及其調(diào)整與使用［M］.第1版.北京：機械工業(yè)出版社，1990. [5] 馮辛安等編.機械制造裝備設(shè)計［M］.北京：機械工業(yè)出版社,1998. [6] 張世昌. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：高等教育出版社，2004. [7] 陳日曜主編.金屬切削原理［M］.第2版.北京：機械工業(yè)出版社,1992. [8] 王先逵.機械制造工藝學[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006. [9] 馬曉春.我國現(xiàn)代機械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢［J］.森林工程，2002. [10] 王世敬，溫筠.現(xiàn)代機械制造技術(shù)及其發(fā)展趨勢［J］.石油機械，2002. [11] 武永利.機械制造技術(shù)新發(fā)展及其在我國的研究和應用［J］.機械制造與自動化， 2003. [12] 馬志平.機械自動化的未來與現(xiàn)狀［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2003. [13] 陳于萍，周兆元等.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)［M］.第2版.北京：機械工業(yè)出版社,2005. [14] 上海市大專院校機械制造工藝學協(xié)作組編著.機械制造工藝學［M］（修訂版）.福建科學技術(shù)出版社，1996. [15] 金振華主編.組合機床及其調(diào)整與使用［M］.第1版.北京：機械工業(yè)出版社，1990. 3.課題設(shè)計（或研究）的內(nèi)容 1結(jié)合文獻資料，仔細研究所要設(shè)計的零件圖紙，并對其進行結(jié)構(gòu)性分析，了解汽車前后輪轂的特征，編制合理的加工工藝規(guī)程。 2根據(jù)汽車前后輪轂的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計出專用的夾具，并選擇合適的工件定位方式和恰當?shù)膴A緊方案。 3材料選擇。設(shè)計中對材料的選擇進行夾具設(shè)計，設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)，最終達到所設(shè)計的零件的使用要求。 4. 設(shè)計（或研究）方法 1 調(diào)查目前國內(nèi)外的比較先進的汽車前后輪轂的結(jié)構(gòu)，從整體上把握設(shè)計的方向，了解汽車前后輪轂的加工工藝規(guī)程編制及夾具的設(shè)計原理。 2 通過查閱相關(guān)手冊，了解汽車前后輪轂的特點來劃分加工階段、選擇合適的表面加工方法、基準選擇（對粗基準和精基準進行選擇）、對工序進行合理的排序。 3熟悉夾具的結(jié)構(gòu)從而選擇機床和裝夾設(shè)備、確定加工余量、確定工序尺寸、對工藝基準和設(shè)計基準要進行尺寸計算和估算時間定額。 5. 實施計劃 1.第1周 ------第4周 查閱、搜索相關(guān)資料和專業(yè)英語翻譯； 2. 第5周 -----第6周 畢業(yè)實習與調(diào)研及開題報告階段； 3. 第7周 -----第12周 畢業(yè)設(shè)計主要工作階段，完成各種夾具設(shè)計計算、校核及所有圖紙； 4. 第13周 ------第14周 完成說明書的編寫和收尾工作。 5. 第15周 ------第16周 完成老師提出修改完善的要求。 6. 第17周 ------第18周 準備答辯。 7. 第19周 完成答辯后資料歸檔整理交送工作。 指導教師意見 指導教師簽字： 年 月 日 教研室意見 教研室主任簽字： 年 月 日 加工EQ140汽車前輪轂和后輪轂鉆孔組合機床零件夾具設(shè)計 摘 要 在機床上加工工件時，定位和夾緊的全過程稱為“安裝”。在機床上用來完成工件安裝任務(wù)的重要工藝裝備，就是各類夾具中應用最為廣泛的“機床夾具”。 機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣的通用夾具，規(guī)格尺寸多已標準化，并且有專業(yè)的工廠進行生產(chǎn)。而廣泛用于批量生產(chǎn)，專為某工件加工工序服務(wù)的專用夾具，則需要各制造廠根據(jù)工件加工工藝自行設(shè)計制造。本設(shè)計的主要內(nèi)容是設(shè)計鉆床夾具，需要對EQ140汽車前輪轂組合機床夾具和加工后輪轂零件的孔進行鉆削加工。 關(guān)鍵詞：通用夾具，專用夾具，鉆床夾具，夾具 V Abstract In machining the work piece, positioning and clamping, the process is called " installation". On machine tool work piece installation tasks to complete the important craft equipment, various types of fixture is the most widely used" machine tool fixture". Machine tool fixture of many kinds, among them, the most widely used common fixture, size specifications have been standardized, and a professional production plant. While widely used in batch production, designed for a certain work piece processing services for the fixture, it needs each factory according to work piece machining technology to design and manufacture. The main contents of this design is the design of drilling jig, the need for EQ140 car front wheel hub fixture and processing of rear wheel hub parts of the hole drilling. 目 錄 摘 要 II Abstract III 目 錄 IV 第1章 緒 論 1 1.1課題背景 1 1.2機床夾具的功能 1 1.3機床夾具的發(fā)展趨勢 2 1.3.1機床夾具的現(xiàn)狀 2 1.3.2現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 2 1.4 本課題的研究任務(wù) 3 第2章 組合機床概述 5 2.1組合機床的國內(nèi)、外現(xiàn)狀 5 2.1.1 國內(nèi)組合機床現(xiàn)狀 5 2.1.2 國外組合機床現(xiàn)狀 6 2.2 設(shè)計步驟 8 2.2.1調(diào)查研究 8 2.2.2 擬定方案 8 2.2.3 工作圖設(shè)計 8 第3章 夾具旋轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計 9 3.1 傳動方案的確定 9 3.1.1步進電機的原理 9 3.1.2.傳動方案傳動時應滿足的要求 9 3.1.3.傳動方案及其分析 10 3.2 齒輪傳動的設(shè)計 10 3.2.1 選擇齒輪傳動的類型 11 3.2.2 選擇材料 11 3.2.3 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 11 3.2.4 確定齒輪的主要參數(shù)與主要尺寸 11 3.2.5 校核齒根彎曲疲勞強度 11 3.2.6 確定齒輪傳動精度 12 3.2.7 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 12 3.3電液脈沖馬達的選擇及運動參數(shù)的計算 12 3.4 蝸輪及蝸桿的選用與校核 13 3.4.1 選擇蝸桿傳動類型 13 3. 4. 2 選擇材料 13 3.4.3 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 14 3.5 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 15 3. 5. 1 蝸桿 15 3. 5. 2 蝸輪 15 3. 5. 3 校核齒根彎曲疲勞強度 15 3.6 軸的校核與計算 16 3.6.1 畫出受力簡圖 16 3. 6. 2 畫出扭矩圖 16 3. 6. 3 彎矩圖 17 3.7 彎矩組合圖 17 3.8 根據(jù)最大危險截面處的扭矩確定最小軸徑 17 3.9 齒輪上鍵的選取與校核 17 3.10 軸承的選用 18 3. 10. 1 軸承的類型 18 3. 10. 2 軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配 18 3. 10. 3 滾動軸承的配合 18 3.10.4 滾動軸承的潤滑 18 3. 10. 5 滾動軸承的密封裝置 18 3.11 本章小結(jié) 19 第4章 帶液壓夾緊的夾具設(shè)計 20 4.1 機床夾具的概述 21 4.1.1機床夾具的組成 21 4.1.2機床夾具的類型 22 4.2工件結(jié)構(gòu)特點分析 22 4.3工件定位方案和定位元件的設(shè)計 22 4.4夾緊方案和夾緊元件的設(shè)計 22 4.5夾具的性能及優(yōu)點 23 4.6夾具體的設(shè)計 23 4.7誤差的分析與計算 23 4.8夾具精度分析計算 24 4.9 夾具操作的簡要說明 25 總 結(jié) 27 參考文獻 28 致 謝 29 第1章 緒 論 1.1課題背景 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應用于機械制造過程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測等工藝過程中。 在金屬切削機床上使用的夾具統(tǒng)稱為機床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，幫機床夾具設(shè)計在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準備中占有極其重要的地位。機床夾具設(shè)計是一項重要的技術(shù)工作。 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機械制造工藝正向著高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數(shù)控機床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度。特別是計算方法和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地推動了機械加工工藝的進步，使工藝過程的自動化達到了一個新的階段。 “工欲善其事，必先利其器。” 工具是人類文明進步的標志。自20世紀末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。 1.2機床夾具的功能 在機床上用夾具裝夾工件時，其主要功能是使工件定位和夾緊。 1．機床夾具的主要功能 機床夾具的主要功能是裝工件，使工件在夾具中定位和夾緊。 （1）定位 確定工件在夾具中占有正確位置的過程。定位是通過工件定位基準面與夾具定位元件面接觸或配合實現(xiàn)的。正確的定位可以保證工件加工的尺寸和位置精度要求。 （2）夾緊 工件定位后將其固定，使其在加工過程中保持定位位置不變的操作。由于工件在加工時，受到各種力的作用，若不將工件固定，則工件會松動、脫落。因此，夾緊為工件提供了安全、可靠的加工條件。 2．機床夾具的特殊功能 機床夾具的特殊功能主要是對刀和導向。 （1）對刀 調(diào)整刀具切削刃相對工件或夾具的正確位置。如銑床夾具中的對刀塊，它能迅速地確定銑刀相對于夾具的正確位置。 （2）導向 如鉆床夾具中的鉆模板的鉆套，能迅速地確定鉆頭的位置，并引導其進行鉆削。導向元件制成模板形式，故鉆床夾具常稱為鉆模。鏜床夾具（鏜模）也具有導向功能。 1.3機床夾具的發(fā)展趨勢 隨著科學技術(shù)的巨大進步及社會生產(chǎn)力的迅速提高，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。 1.3.1機床夾具的現(xiàn)狀 國際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工作品種已占工件種類總數(shù)的85%左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應市場激烈的競爭。然而，一般企業(yè)仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為15%左右。特別是近年來，數(shù)控機床（NC）、加工中心（MC）、成組技術(shù)（GT）、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新技術(shù)的應用，對機床夾具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)成本。 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件。 3）適用于精密加工的高精度機床夾具。 4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機床夾具。 5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進一步提高勞動生產(chǎn)率。 6）提高機床夾具的標準化程度。 1.3.2現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展方向主要表現(xiàn)為精密化、高效化、柔性化、標準化四個方面。 精密化 隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應提高了對夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達±0.1；用于精密車削的高精度三爪卡盤，其定心精度為5μm；精密心軸的同軸度公差可控制在1μm內(nèi)；又如用于軸承套圈磨削的電磁無心夾具，工件的圓度公差可達0.2~0.5μm。 高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有：自動化夾具、高速化夾具、具有夾緊動力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高5倍左右；在車床上使用的高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在（試驗）轉(zhuǎn)速為2600r/min的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。 柔性化 機床夾具的柔性化與機床的柔性化相似，它是指機床夾具通過調(diào)整、拼裝、組合等方式，以適應可變因素的能力?？勺円蛩刂饕校汗ば蛱卣?、生產(chǎn)批量、工件的形狀和尺寸等。具有柔性化特征的新型夾具種類主要有：組合夾具、通用可調(diào)夾具、成組夾具、拼裝夾具、數(shù)控機床夾具等。在較長時間內(nèi)，夾具的柔性化將是夾具發(fā)展的主要方向。 標準化 機床夾具的標準化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。在制訂典型夾具結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先進行夾具元件和部件的通用化，建立類型尺寸系列或變型，以減少功能用途相近的夾具元件和部件的型式，屏除一些功能低劣的結(jié)構(gòu)。通用化方法包括夾具、部件、元件、毛壞和材料的通用化。夾具的標準化階段是通用化的深入，主要是確立夾具零件或部件的尺寸系列，為夾具工作圖的審查創(chuàng)造良好的條件。目前我國已有夾具零件及部件的國家標準：GB/T2148~T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標準等。機床夾具的標準化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準備周期，降低生產(chǎn)總成本。 1.4 本課題的研究任務(wù) 加工下圖所示的加工左視圖的孔，做兩套夾具，液動或氣動夾緊，在組合機床上加工， 最后總共需要3張a0圖，1萬字說明書。 EQ140汽車前輪轂零件 EQ140汽車后輪轂零件 31 第2章 組合機床概述 2.1組合機床的國內(nèi)、外現(xiàn)狀 世界上第一臺組合機床于1908年在美國問世，30年代后組合機床在世界各國得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關(guān)鍵設(shè)備之一。 現(xiàn)代制造工程從各個角度對組合機床提出了愈來愈高的要求，而組合機床也在不斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展。 2.1.1 國內(nèi)組合機床現(xiàn)狀 我國加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機遇與挑戰(zhàn)并存、組合機床行業(yè)企業(yè)適時調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應對策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭，截至2005年4月份，組合機床行業(yè)企業(yè)僅組合機床一項，據(jù)不完全統(tǒng)計產(chǎn)量已達1000余臺，產(chǎn)值達3.9個億以上，較2004年同比增長了10%以上，另外組合機床行業(yè)增加值、產(chǎn)品銷售率、全員工資總額、出口交費值等經(jīng)濟指標均有不同程度的增長，新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運營狀況良好。 （1）行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化 組合機床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內(nèi)燃機、農(nóng)機、工程機械、化工機械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備，隨著我國加入WTO后與世界機床進一步接軌，組合機床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來看，數(shù)控機床與加工中心的市場需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機床則有下降趨勢，中國機床工具工業(yè)學會的《機床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟指標報表》是統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個全國大型重點企業(yè)生產(chǎn)情況看，2003年生產(chǎn)數(shù)控機床890臺，產(chǎn)值16187萬元，生產(chǎn)加工中心148臺，產(chǎn)值5770萬元；2004年生產(chǎn)數(shù)控機床985臺，產(chǎn)值25838萬元，生產(chǎn)加工中心159臺，產(chǎn)值7099萬元；而2005年，截至4月份，數(shù)控機床、加工中心、產(chǎn)值已接近2003年全年水平，故市場在向數(shù)控、高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展。 （2）行業(yè)企業(yè)的快速轉(zhuǎn)變 “九五”后期，在組合機床行業(yè)企業(yè)的50多家組合機床分會會員中，僅有兩家企業(yè)實行了股份改造，一家企業(yè)退出國有轉(zhuǎn)為民營，其余的都是國有企業(yè)。而從2001至2002年，不到兩年的時間，就先后有十幾家企業(yè)實行股份制改造，一些小廠幾乎全部退出國有轉(zhuǎn)為民營，現(xiàn)在一些國家重點國有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉(zhuǎn)制已勢不可檔，“民營經(jīng)濟在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視4個階段后，煥發(fā)勃勃生機?！苯M合機床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。 （3）組合機床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 組合機床及其自動線是集機電于一體是綜合自動化度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟實用，因而被廣泛應用與工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國的傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。組合機床的分類繁多，有大型組合機床和小型組合機床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺組合機床等；隨著技術(shù)的不斷是進步，一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受人們是親昧，它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng)，并能靈活適應多種加工的可調(diào)可變的組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。 由于組合機床及其自動線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國組合機床及其組合機床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達國家相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢必導致投資規(guī)模的擴大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備。 2.1.2 國外組合機床現(xiàn)狀 80年代以來，國外組合機床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機床的加工精度、多品種加工的柔性以及機床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進展，實現(xiàn)了機床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。組合機床技術(shù)的發(fā)展趨勢是： （1）廣泛應用數(shù)控技術(shù) 國外主要的組合機床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機床通用部件,在組合機床上不僅一般動力部件應用數(shù)控技術(shù),而且夾具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置的自動分度與定位也都應用數(shù)控技術(shù),從而進一步提高了組合機床的工作可靠性和加工精度。廣州標致汽車公司由法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺自動換箱組合機床組成的,其全部動作均為數(shù)控,包括自動上下料的交換工作臺、環(huán)形主軸箱庫、動力部件和夾具的運動,其節(jié)拍時間為58秒。 (2)發(fā)展柔性技術(shù) 80年代以來,國外對中大批量生產(chǎn),多品種加工裝備采取了一系列的可調(diào)、可變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動力頭、可換主軸箱等組成的組合機床;同時根據(jù)加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標、三坐標模塊化的加工單元,并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動線(FTL)。這種結(jié)構(gòu)的變化,既可以實現(xiàn)多品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏,又可以使機床配置更加靈活多樣。 (3)發(fā)展綜合自動化技術(shù) 汽車工業(yè)的大發(fā)展,對自動化制造技術(shù)提出了許多新的需求,大批量生產(chǎn)的高效率,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機械加工工序,而且能完成零件從毛坯進線到成品下線的全部工序,以及下線后的自動碼垛、裝箱等。德國大眾汽車公司KASSEL變速箱廠1987年投入使用的造價9000萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線,就是這種綜合自動化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對稱布置的自動線組成,三班制工作,每條線日產(chǎn)2000件,節(jié)拍時間為40秒。全線由12臺雙面組合機床、18臺三坐標加工單元、空架機器人、線兩端的毛坯庫和三坐標測量機組成,可實現(xiàn)3種零件的加工?？占軝C器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動化技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了一批專門從事裝配、試驗、檢測、清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家,進一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。 (4)進一步提高工序集中程度 國外為了減少機床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對組合機床這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼續(xù)采取各種措施,進一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺、多坐標通用部件、移動主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機床或在夾具部位設(shè)置刀庫,通過換刀加工實現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能,獲取更好的經(jīng)濟效益。 2.2 設(shè)計步驟 2.2.1調(diào)查研究 研究市場和用戶對設(shè)計機床的要求，然后檢索有關(guān)資料。其中包括情報、預測、實驗研究成果、發(fā)展趨勢、新技術(shù)應用以及相應的圖紙資料等。甚至還可以通過網(wǎng)絡(luò)檢索技術(shù)查閱先進國家的有關(guān)資料和專利等。通過對上述資料的分析研究，擬訂適當?shù)姆桨?，以保證機床的質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，使用戶有較好的經(jīng)濟效益。 2.2.2 擬定方案 通?？梢詳M定出幾個方案進行分析比較。每個方案包括的內(nèi)容有：工藝分析、主要技術(shù)參數(shù)、總布局、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制操作系統(tǒng)、電系統(tǒng)、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、實驗結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟分析等。 在制定方案時應注意以下幾個方面： （1） 當使用和制造出現(xiàn)矛盾時，應先滿足使用要求，其次才是盡可能便于制造。要盡量用先進的工藝和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)； （2） 設(shè)計必須以生產(chǎn)實踐和科學實驗為依據(jù)，凡是未經(jīng)實踐考驗的方案，必須經(jīng)過實驗證明可靠后才能用于設(shè)計； （3） 繼承與創(chuàng)造相結(jié)合，盡量采用先進工藝，迅速提高生產(chǎn)力，為實現(xiàn)四個現(xiàn)代化服務(wù)。注意吸取前人和國外的先進經(jīng)驗，并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)造和發(fā)展。 2.2.3 工作圖設(shè)計 首先，在選定工藝方案并確定機床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進行方案圖紙的設(shè)計。這初定出主軸箱輪廓尺寸，才能確定機床各部件間的相互關(guān)系。 然后，整理機床有關(guān)部件與主要零件的設(shè)計計算書，編制各類零件明細表，編寫機床說明書等技術(shù)文件。 最后，對有關(guān)圖紙進行標準化審查。 第3章 夾具旋轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計 3.1 傳動方案的確定 3.1.1步進電機的原理 步進電機是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運動的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個脈沖電機轉(zhuǎn)軸步進一個步距角增量。電機總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。? ? 步進電機是機電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進電機慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點。廣泛應用于機電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機床、包裝機械、計算機外圍設(shè)備、復印機、傳真機等。? ???? 選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。而在選用功率步進電機時，首先要計算機械系統(tǒng)的負載轉(zhuǎn)矩，電機的矩頻特性能滿足機械負載并有一定的余量保證其運行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說最大靜力矩Mjmax大的電機，負載力矩大。? ???? 選擇步進電機時，應使步距角和機械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機床所需的脈沖當量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當量，一是可以改變絲桿的導程，二是可以通過步進電機的細分驅(qū)動來完成。但細分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機的固有特性所決定。? ? 選擇功率步進電機時，應當估算機械負載的負載慣量和機床要求的啟動頻率，使之與步進電機的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機床快速移動的需要 3.1.2.傳動方案傳動時應滿足的要求 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺一般由原動機、傳動裝置和工作臺組成，傳動裝置在原動機和工作臺之間傳遞運動和動力，并可實現(xiàn)分度運動。在本課題中，原動機采用電液脈沖馬達，工作臺為T形槽工作臺，傳動裝置由齒輪傳動和蝸桿傳動組成。 合理的傳動方案主要滿足以下要求： （1）機械的功能要求：應滿足工作臺的功率、轉(zhuǎn)速和運動形式的要求。 （2）工作條件的要求：例如工作環(huán)境、場地、工作制度等。 （3）工作性能要求：保證工作可靠、傳動效率高等。 （4）結(jié)構(gòu)工藝性要求；如結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、使用維護便利、工藝性和經(jīng)濟合理等。 3.1.3.傳動方案及其分析 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺傳動方案為：電液脈沖馬達——齒輪傳動——蝸桿傳動——工作 該傳動方案分析如下： 齒輪傳動承受載能力較高 ，傳遞運動準確、平穩(wěn)，傳遞 功率和圓周速度范圍很大，傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。 蝸桿傳動有以下特點： 1．傳動比大在分度機構(gòu)中可達1000以上。與其他傳動形式相比，傳動比相同時，機構(gòu)尺寸小，因而結(jié)構(gòu)緊湊。 2．傳動平穩(wěn) 蝸桿齒是連續(xù)的螺旋齒，與蝸輪的嚙合是連續(xù)的，因此，傳動平穩(wěn)，噪聲低。 3．可以自鎖 當蝸桿的導程角小于齒輪間的當量摩擦角時，若蝸桿為主動件，機構(gòu)將自鎖。這種蝸桿傳動常用于起重裝置中。 4．效率低、制造成本較高 蝸桿傳動是，齒面上具有較大的滑動速度，摩擦磨損大，故效率約為0.7-0.8，具有自鎖的蝸桿傳動效率僅為0.4左右。為了提高減摩擦性和耐磨性，蝸輪通常采用價格較貴的有色金屬制造。 由以上分析可得：將齒輪傳動放在傳動系統(tǒng)的高速級，蝸桿傳動放在傳動系統(tǒng)的低速級，傳動方案較合理。 同時，對于數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，結(jié)構(gòu)簡單，它有兩種型式：開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺、閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺。 兩種型式各有特點： 開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺 開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺和開環(huán)直線進給機構(gòu)一樣，都可以用點液脈沖馬達、功率步進電機來驅(qū)動。 閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺 閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺和開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺大致相同，其區(qū)別在于：閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺有轉(zhuǎn)動角度的測量元件（圓光柵）。所測量的結(jié)果經(jīng)反饋與指令值進行比較，按閉環(huán)原理進行工作，使轉(zhuǎn)臺分度定位精度更高。 3.2 齒輪傳動的設(shè)計 由于前述所選電機可知T=2.39N.M傳動比設(shè)定為i=3，效率η=0.97工作日安排每年300工作日計，壽命為10年。 3.2.1 選擇齒輪傳動的類型 根據(jù)GB/T10085—1988的推薦，采用直齒輪傳動的形式。 3.2.2 選擇材料 考慮到齒輪傳動效率不大，速度只是中等，故蝸桿用45號鋼；為達到更高的效率和更好的耐磨性，要求齒輪面，硬度為45-55HRC。 3.2.3 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，在校核齒根彎曲疲勞強度。 傳遞轉(zhuǎn)矩T1=9.55×106P1/N1=（9.55X106×0.75/3000）=2.39N.M 載荷系數(shù)K：因載荷平穩(wěn)，由表6-6取K=1.2 齒寬系數(shù)ψd:由表6-7取ψd=1 許用接觸壓力［δH］：［δH］=［δH2］=220Mpa 傳動比i:i=3 將以上參數(shù)代入公式 D13≥（671/[δh]）2（6-21）KT1(i+1)/ψdi D1≥32.88mm 3.2.4 確定齒輪的主要參數(shù)與主要尺寸 1）齒數(shù) 取Z1=22，則Z2=i×Z1=3×22=66,取Z2=66。 2）模數(shù) m=d1/Z1=32.88/22=1.49mm,取標準值m=1.5。 3）中心距 標準中心距 α=m/2(Z1+Z2)=60.5mm 4）其他主要尺寸 分度圓直徑：d1=mZ1=1.5x22=33mm, d2=mZ2=1.5x66=99mm 齒頂圓直徑：da1=d1+2m=33+2x1.5=36mm, da2=d2+2m=99+2x1.5=102mm 齒寬：b= ψdd1=0.6x33=19.8mm, 取b2=b1+(5-10)=25-30mm,取b1=30mm。 3.2.5 校核齒根彎曲疲勞強度 δF=22KT1YFS/bmd1≤［δF］ 復合齒形系數(shù)Ys：由x=0（標準齒輪）及Z1 Z2查圖6-29得YFS1=4.12，YFS2=3.96則 δf1=2kT1YFS1/bmd1=2x1.2x2.39x103x4.12/(19.8x1.5x33)=74.6Mpa＜［δF1］δf2=δf1YFS2/YFS1=(74.6x3.96/4.12)Mpa=71.70MPa＜［δF2］ 彎曲強度足夠。 3.2.6 確定齒輪傳動精度 齒輪圓周速度v=d1nπ/(60x1000)=3.14x72.5x970/(600x1000)=3.68m/s 由表6-4確定第Ⅱ公差組為8級。第Ⅰ、Ⅱ公差組也定為8級，齒厚偏差選HK 3.2.7 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 小齒輪 da1 =33mm 采用實心式齒輪 大齒輪 da2 =99mm 采用腹板式齒輪 3.3電液脈沖馬達的選擇及運動參數(shù)的計算 許多機械加工需要微量進給。要實現(xiàn)微量進給，步進電機、直流伺服交流伺服電機都可作為驅(qū)動元件。對于后兩者，必須使用精密的傳感器并構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，才能實現(xiàn)微量進給。在閉環(huán)系統(tǒng)中，廣泛采用電液脈沖馬達作為執(zhí)行單元。這是因為電液脈沖馬達具有以下優(yōu)點： ●直接采用數(shù)字量進行控制; ●轉(zhuǎn)動慣量小，啟動、停止方便； ●成本低； ●無誤差積累； ●定位準確； ●低頻率特性比較好； ●調(diào)速范圍較寬； 采用電液脈沖馬達為驅(qū)動單元，其機構(gòu)也比較簡單，主要是變速齒輪副、滾珠絲杠副，以克服爬行和間隙等不足。通常步進電機每加一個脈沖轉(zhuǎn)過一個脈沖當量；但由于其脈沖當量一般較大，如0.01mm，在數(shù)控系統(tǒng)中為了保證加工精度，廣泛采用電液脈沖馬達的細分驅(qū)動技術(shù)。 1）電液脈沖馬達電機的選擇 按照工作要求和條件選Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電機。 2）選擇電液脈沖馬達的額定功率 馬達的額定功率應等于或稍大于工作要求的功率。額定功率小于工作要求，則不能保證工作機器正常工作，或使馬達長期過載、發(fā)熱大而過早損壞；額定功率過大，則馬達價格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪費。 工作所需功率為：Pw=FwVw/1000ηw KW Pw=Tnw/9950ηw KW 式中T=150N.M, nw=36r/min,電機工作效率ηw=0.97，代入上式得 Pw=150×36/（9950×0.97）=0.56 KW 電機所需的輸出功率為：P0= Pw/η 式中：η為電機至工作臺主動軸之間的總效率。 由表2.4查得：齒輪傳動的效率為ηw=0.97；一對滾動軸承的效率為ηw=0.99；蝸桿傳動的效率為ηw=0.8。因此， η=η1η23η3=0.97×0.993×0.8=0.75 P0= Pw/η=0.56/0.75=0.747 KW 一般電機的額定功率 Pm=(1-1.3)P0=(1-1.3)0.747=0.747-0.97 KW 則由表2.1取電機額定功率為：Pm=0.75 KW。 確定電機轉(zhuǎn)速 按表2.5推薦的各種機構(gòu)傳動范圍為，?。? 齒輪傳動比：3-5， 蝸桿傳動比：15-32， 則總的傳動范圍為：i=i1×i2=3×15-5×32=45-160 電機轉(zhuǎn)速的范圍為 N= i×nw=(45-160)×36=1620-5760 r/min 為降低電機的重量和價格，由表2.1中選取常用的同步轉(zhuǎn)速為3000r/min的Y系列電機，型號為Y801-2，其滿載轉(zhuǎn)速nm=3000r/min,此外，電機的安裝和外形尺寸可查表2.2 3.4 蝸輪及蝸桿的選用與校核 由于前述所選電機可知T=6.93N.M傳動比設(shè)定為i=27.5，效率η=0.8工作日安排每年300工作日計，壽命為10年。 3.4.1 選擇蝸桿傳動類型 根據(jù)GB/T10085—1988的推薦，采用漸開線蝸桿。 3. 4. 2 選擇材料 考慮到蝸桿傳動效率不大，速度只是中等，故蝸桿用45號鋼；為達到更高的效率和更好的耐磨性，要求蝸桿螺旋齒面淬火，硬度為45-55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅Zcusn10p1，金屬鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。 3.4.3 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準則，先按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計，在校核齒根彎曲疲勞強度。傳動中心距： (3-2) （1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距T2 按Z1=2，估取效率η=0.8，則 T2=T*η*i=153.4N.M (3-3) （2）確定載荷系數(shù)K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)Kβ=1；由使用系數(shù)KA表從而選取KA=1.15；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù)KV=1.1；則 K=KA*Kβ*KV=1*1.15*1.1=1.265≈1.27 (3-4) （3）確定彈性影響系數(shù)ZE 選用的鑄錫磷青銅蝸輪和蝸桿相配。 （4）確定接觸系數(shù)Zρ 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑d1和傳動中心距a的比值d1/a=0.30，從而可查出Zρ=3.12。 （5）確定許用應力[σH] 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅zcusn10p1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度＞45HRC，從而可查得蝸輪的基本許用應力[σH]‘=268MPA。 因為電動刀架中蝸輪蝸桿的傳動為間隙性的，故初步定位、其壽命系數(shù)為KHN=0.92，則 [σH]= KHN[σH]‘=0.92×268=246.56≈247MPA (3-5) （6）計算中心距 (3-6) 取中心距a=50mm，m=1.25mm，蝸桿分度圓直徑d1=22.4mm，這時=0.448，從而可查得接觸系數(shù)=2.72，因為＜Zρ，因此以上計算結(jié)果可用。 3.5 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 3. 5. 1 蝸桿 直徑系數(shù)q=17.92；分度圓直徑d1=22.4mm，蝸桿頭數(shù)Z1=1；分度圓導程角γ=3°11′38″ 蝸桿軸向齒距：PA==3.94mm；(3-7) 蝸桿齒頂圓直徑：(3-8) 蝸桿軸向齒厚：=1.97mm(3-10) 3. 5. 2 蝸輪 蝸輪齒數(shù)：Z2 =62，變位系數(shù)Χ=0 驗算傳動比：i=/=62/1=62(3-11) 這是傳動比誤差為：（60-62）/60=2/60=0.033=3.3%(3-12) 蝸輪分度圓直徑：d2=mz2=(3-13) 蝸輪喉圓直徑：da2=d2+2ha2=93.5 (3-14) 蝸輪喉母圓直徑rg2=a-1/2 da2 =50-1/293.5=3.25 (3-17) 3. 5. 3 校核齒根彎曲疲勞強度 (3-18) 當量齒數(shù) (3-19) 根據(jù)Χ2=0，ZV2=62，可查得齒形系數(shù)=2.31，螺旋角系數(shù) Yβ=1-γ/140°=0.9773；(3-20) 許用彎曲應力[δF]= KFN [δF]=56×0.72=40.32MPa(3-21) = 2.31×0.9773=4.29MPa(3-22) 所以彎曲強度是滿足要求的。 3.6 軸的校核與計算 3.6.1 畫出受力簡圖 圖 3-1受力簡圖 計算出：R1=46.6N R2=26.2N 3. 6. 2 畫出扭矩圖 T=η.i.T電機 =0.36×60×0.98 =21.2 N.M （3-33） 圖3-2扭矩圖 3. 6. 3 彎矩圖 M=72.8×180×10-3 =13.1N. （3-34） 圖3-3彎矩圖 3.7 彎矩組合圖 由此可知軸的最大危險截面所在。 組合彎矩 （3-35） 3.8 根據(jù)最大危險截面處的扭矩確定最小軸徑 （3-36） 扭轉(zhuǎn)切應力為脈動循環(huán)變應力，取α=0.6 抗彎截面系數(shù)W=0.1d3 根據(jù)各個零件在軸上的定位和裝拆方案確定軸的形狀及小 3.9 齒輪上鍵的選取與校核 （1）取鍵連接的類型好尺寸 因其軸上鍵的作用是傳遞扭矩，應用平鍵連接就可以了。在此用平鍵。由資料可查出鍵的截面尺寸為：寬度b=5mm，高度h=5mm，由連軸器的寬度并參考鍵的長度系列，從而取鍵長L=10mm。 （2） 鍵連接的強度 鍵、軸和連軸器的材料都是鋼，因而可查得許用擠壓力[δp]= 50～60MPa，取其平均值[δp]=135MPa。 鍵的工作長度l=L-b=10-5=5mm，鍵與連軸器的鍵槽的接觸高度k=0.5h=2.5mm，從而可得：δp=2000T/(kld)=127≤[δp] 可見滿足要求。 此鍵的標記為：鍵B5×10 GB/T 1096—1979。 3.10 軸承的選用 滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應用的部件之一。它是依靠主要元件的滾動接觸來支撐轉(zhuǎn)動零件的。與滑動軸承相比，滾動軸承摩擦力小，功率消耗少，啟動容易等優(yōu)點。并且常用的滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標準化，因此使用滾動軸承時，只要根據(jù)具體工作條件正確選擇軸承的類型和尺寸。驗算軸承的承載能力。以及與軸承的安裝、調(diào)整、潤滑、密封等有關(guān)的“軸承裝置設(shè)計”問題。 3. 10. 1 軸承的類型 考慮到軸各個方面的誤差會直接傳遞給加工工件時的加工誤差，因此選用調(diào)心性能比較好的圓錐滾子軸承。此類軸承可以同時承受徑向載荷及軸向載荷，外圈可分離，安裝時可調(diào)整軸承的游隙。其機構(gòu)代碼為3000，然后根據(jù)安裝尺寸和使用壽命選出軸承的型號為：30208。 3. 10. 2 軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配 軸承的游隙和欲緊時靠端蓋下的墊片來調(diào)整的，這樣比較方便。 3. 10. 3 滾動軸承的配合 滾動軸承是標準件，為使軸承便于互換和大量生產(chǎn)，軸承內(nèi)孔于軸的配合采用基孔制，即以軸承內(nèi)孔的尺寸為基準；軸承外徑與外殼的配合采用基軸制，即以軸承的外徑尺寸為基準。 3.10.4 滾動軸承的潤滑 考慮到電動刀架工作時轉(zhuǎn)速很高，并且是不間斷工作，溫度也很高。故采用油潤滑，轉(zhuǎn)速越高，應采用粘度越低的潤滑油；載荷越大，應選用粘度越高的。 3. 10. 5 滾動軸承的密封裝置 軸承的密封裝置是為了阻止灰塵，水，酸氣和其他雜物進入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。密封裝置可分為接觸式及非接觸式兩大類。此處，采用接觸式密封，唇形密封圈。 唇形密封圈靠彎折了的橡膠的彈性力和附加的環(huán)行螺旋彈簧的緊扣作用而套緊在軸上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要緊密封的部位。即如果是為了油封，密封唇應朝內(nèi)；如果主要是為了防止外物浸入，蜜蜂唇應朝外。 3.11 本章小結(jié) 對數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的主要零件及傳動系統(tǒng)的零件進行設(shè)計 選型 零件校核，按照機械設(shè)計一書進行設(shè)計，完成機械部分。 第4章 帶液壓夾緊的夾具設(shè)計 機床夾具設(shè)計在組合機床設(shè)計中占有重要的地位。它的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度。 本夾具主要是用來鉆孔， 整個需要加工的孔的位置尺寸用機床和夾具就能直接保證。因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何保證垂直度要求的前題下，提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。為了很好利用工廠實際設(shè)備和提高生產(chǎn)率，設(shè)計專用夾具進行加工。 EQ140汽車前輪轂零件 EQ140汽車后輪轂零件 4.1 機床夾具的概述 4.1.1機床夾具的組成 (1)定位元件和定位裝置 用于確定工件正確位置的元件或裝置，如V形塊，定位銷，凡是夾具都有定位元件，它是實現(xiàn)夾具基本功能的元件。 (2)夾緊元件和夾緊裝置 用于固定工件以獲得的正確位置的元件或裝置。工件在夾具定位之后引進加工之前必須將工件夾緊，使其在加工時在切削力的作用下不離開已獲得的定位，有時同一個元件既能定位，也具有夾緊的雙重功效。 (3)導向元件 確定刀具的位置并引導刀具的元件，它也可以供鉆鏜類夾具在機床上安裝時做基準找正用。 (4)夾具體 夾具體也稱為夾具本體，用于將各種元件，裝置連于一體，并通過它將整個夾具安裝在機床上，一般采用鑄鐵制造，它是保證夾具的剛度和改善夾具動力學特性的重要部分。如果夾具體的剛性不好，加工時將要引起較大的變形和震動，產(chǎn)生較大的加工誤差。 4.1.2機床夾具的類型 機床夾具的種類很多，形狀千差萬別，為了設(shè)計和制造方便，一般按某一屬性進行分類，如按所使用的機床分：車床夾具，銑床夾具，鏜床夾具，磨床夾具和鉆床夾具。 4.2工件結(jié)構(gòu)特點分析 在對EQ140汽車前輪轂后輪轂零件結(jié)構(gòu)分析及所要求加工的孔所處的特殊位置，要達到了要求的精度并不困難，可以采用支承板以底面為主定位面，保證兩端面與底面之間的垂直度要求。 4.3工件定位方案和定位元件的設(shè)計 工件在夾具中的定位就是要確定工件與夾具定位元件的相對位置，并通過到向元件或?qū)Φ堆b置來保證工件與刀具之間的相對位置，從而滿足加工精度的要求，工件在夾具中的定位一定要通過定位元件，并以六點定位原理分析所限制工件的自由度。本夾具采用了大平面、擋銷、心軸定位，其中大平面限制了三個自由度分別是X、Y、Z方向的移動；擋銷限制了一個旋轉(zhuǎn)自由度；心軸限制了兩個自由度。 4.4夾緊方案和夾緊元件的設(shè)計 工件在切削過程中會受到切削力、慣性力等作用，因此必須夾緊以保證定位，典型的夾緊裝置是由夾緊元件、中間傳力機構(gòu)和動力源裝置所組成。夾緊元件是執(zhí)行夾緊的最終元件，是直接與零件接觸來完成夾緊的。中間傳力機構(gòu)是傳傳遞動力源裝置的力到夾緊元件來完成夾緊，它可以改變夾緊力的大小、方向和使夾緊具有自鎖性能。動力裝置是產(chǎn)生夾緊力的動力源，所產(chǎn)生的力稱為原始力。 夾緊裝置在夾緊過程中有一定的要求： (1)夾緊裝置應保證工件定位，而不能破壞工件的定位。 (2)夾緊力的大小應能保證工件在加工時的位置不變，同時又不能使工件產(chǎn)生變形。 (3)夾緊力的方向應和切削力方向相應，使夾緊力減小。 (4)夾緊裝置的動作應迅速、方便、安全。 (5)夾緊裝置的結(jié)構(gòu)應簡單、合理、制造方便。 由于該道工序是鉆孔，此零件屬于批量生產(chǎn)，并且切削力較小，所以力求夾具設(shè)計簡單，降低成本的原則。則本夾具采用液壓缸壓環(huán)夾緊。 夾緊力可根據(jù)系統(tǒng)壓力調(diào)整，可以滿足變化的需要。 4.5夾具的性能及優(yōu)點 （1）剛性好 該夾具在高轉(zhuǎn)速、大吃刀的情況下不會產(chǎn)生振動，自動定心效果優(yōu)于三爪卡盤。套筒用鑄鐵件制造，無薄弱環(huán)節(jié)。整個機構(gòu)不存在剛性不足、偏載和偏心現(xiàn)象。 （2）應用范圍廣 此夾具更換不同直徑的彈簧套筒，可以加工不同直徑的同類產(chǎn)品，通用性好。 （3）精度保證較高 使用可脹心軸車床夾具，消除了工件的定位間隙，有效地保證了被加工零件的位置精度。經(jīng)實驗證明其定位精度可達0.01mm。 4.6夾具體的設(shè)計 夾具體的設(shè)計是整個夾具的基礎(chǔ)零件，定位元件、夾緊裝置、連接元件、導向元件或?qū)Φ堆b置等都要求裝在它上面，因此夾具體是一個復雜而又重要的零件，而且必須滿足一定的要求： 1）夾具體要有足夠的剛度，承受夾緊力及加工時的切削力，一般夾具體為鑄件，但也可是焊接件。 2）夾具體一般應考慮搬運的吊裝問題，以方便夾具的安裝對于小規(guī)模當然可以不考慮吊裝，但也應該考慮搬運的問題。 3）夾具體上應考慮排屑和清理切屑方便。 4）夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸應考慮夾具體的穩(wěn)定性，夾具底面可以做的稍大些。 5）由于夾具體一般都比較復雜，故要考慮結(jié)構(gòu)工藝性，對加工和安裝都應該合理、方便。 4.7誤差的分析與計算 該夾具以底平面、上端面為定位基準，要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差以及孔軸線與底平面的平行度公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。 孔軸線與左側(cè)面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國家標準的規(guī)定，由《互換性與技術(shù)測量》表可知： 由《機床夾具設(shè)計手冊》可得： 定位誤差（兩個垂直平面定位）： 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： ③ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ④ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 4.8夾具精度分析計算 夾具精度計算是一個非常重要的環(huán)節(jié)，它是檢驗夾具是否合乎零件加工要求。利用夾具在機床上加工工件時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)，它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關(guān)系，從而保證工序尺寸的要求。這些聯(lián)系環(huán)節(jié)中的任何誤差，都將以加工誤差的形式直接影響工件的加工精度，這些誤差主要有： 1）因工件在夾具中定位不準確，使工件的原始基準偏離規(guī)定位置而產(chǎn)生工件定位誤差Δdw。 2）因夾具在機床上安裝不準確，使夾具的安裝面偏離規(guī)定位置而產(chǎn)生夾具安裝誤差Δa。 3）因刀具相對夾具位置不準確，或刀具與導向、對刀元件之間的配合間隙引起的導向或?qū)Φ墩`差Δt。 4）因機床精度、刀具制造精度和磨損，加工調(diào)整、加工變形等因素引起的與加工方法有關(guān)的加工方法誤差Δg。 為了使夾具能加工出合格的工件，上述各項誤差的總和應不超過工序尺寸（或位置要求）的公差Δk。即 Δdw+Δa+Δt+Δg〈Δk 上式稱為誤差計算不等式，其中各項誤差都是在工序尺寸方向上的分量，如果工序尺寸（包括位置精度要求）不止一個，則只有在每個工序尺寸的誤差計算不等式都能滿足要求時，所設(shè)計的夾具才能保證加工要求。 對夾具而言， 工件在夾具中的定位誤差在前面已經(jīng)分析。即Δdw=0.07mm。 夾具的安裝誤差Δa，夾具的安裝誤差是夾具在機床上安裝時，因夾具的安裝面偏離了規(guī)定的位置，從而使原始基準發(fā)生移動而在工序尺寸產(chǎn)生的偏差，采用定位鍵進行定位，則安裝誤差Δa=0.005mm。 刀具位置誤差Δt的確定，刀具位置誤差是刀具相對于夾具位置不準確引起的誤差，或刀具與導向、對刀元件間的配合間隙引起的導向或?qū)Φ墩`差，這項誤差又稱刀具調(diào)整誤差，則Δt=0.07mm。 加工方法誤差Δg，因為加工方法誤差具有很大的偶然性，很難進行精確的計算，因此常?。?/3~1/2）Δk作為加工方法和精度儲備之用，則Δg=0.62=0.3m。 所以,按概率法相加得 經(jīng)過計算則這個定位方式是可行的，滿足夾具精度要求，整個夾具設(shè)計合理。 4.9 夾具操作的簡要說明 如前所述，在設(shè)計夾具時，應該請注意在保證加工要求的前題下，盡量提高勞動生產(chǎn)率。 為此，根據(jù)本夾具的特點，應采用手動夾緊較為方便。所以基本的操作為： 將工件裝在心軸上，并保證擋銷和工件凸塊接觸，然后放上壓環(huán)，擰緊螺母。從而達到夾緊的要求。加工完后取工件時，則和前面的步驟剛好相反。 夾具的裝配圖見附錄。 EQ140汽車前輪轂組合機床夾具設(shè)計 EQ140汽車后輪轂零件夾具設(shè)計 總 結(jié) 本課題開發(fā)研制的鉆孔組合機床，用于加工EQ140汽車前輪轂組合機床夾具和加工后輪轂零件的左端孔。在開發(fā)過程中，針對加工過程中存在的難點進行了攻關(guān)。在鉆床的設(shè)計上采取了一系列的措施，保證了被加工孔的加工精度。主要完成了以下工作： 1、對加工EQ140汽車前輪轂組合機床夾具和加工后輪轂零件的加工工藝進行了分析研究，明確了四個孔加工的技術(shù)要求和工藝要點。 2、設(shè)計了穩(wěn)定可靠的鉆模板，從而保證了被加工孔的精度要求。 3、根據(jù)通用、經(jīng)濟的原則，選擇了刀具，滿足了工藝的需要。 設(shè)計的鉆孔組合機床，保證了加工孔的生產(chǎn)質(zhì)量，提高工效3倍以上，加工成本大幅下降。 本項工作還有許多值得完善的地方，例如：裝夾、定位由人工完成，效率較低；自動化程度有待提高等問題。這些問題通過改進設(shè)計、完善工藝、現(xiàn)場的不斷實踐、總結(jié)，必將會得到進步的提高。 參考文獻 [1] 徐旭東、周菊琪主編 《現(xiàn)代組合機床技術(shù)及其發(fā)展》 中國機械工程.1995年第6卷第3期 [2] 佟璞瑋主編 《組合機床行業(yè)概況及今后發(fā)展對策》、《組合機床與自動化加工技術(shù)》1996年第8期 [3] 許曉腸主編 《專用機床設(shè)備設(shè)計》 重慶大學出版社，2003 [4] 金振華主編 《組合機床及其調(diào)整與應用》 機械工業(yè)出版社，1990 [5] 李慶余、張佳主編 《機械裝備設(shè)計》 機械工業(yè)出版社，2003 [6] 顧維邦主編 《金屬切削機床概論》 機械工業(yè)出版社，2002 [7] 戴曙主編 《金屬切削機床設(shè)計》 機械工業(yè)出版社，1993 [8] 華東紡織工學院、哈爾濱工業(yè)大學、天津大學主編 《機床設(shè)計圖冊》 上海科學技術(shù)出版社，1984 [9] 徐景輝等編 《機床裝配》 四川人民出版社，1982 [10] 儲凱、許斌等主編 《機械工程材料》 重慶大學出版社，2002 [11] 邱宣懷主編 《機械設(shè)計》 高等教育出版社，2003 [12] 吳宗澤主編 《機械設(shè)計實用手冊》 化學工業(yè)出版社，2000 [13] 龔桂主編 《機械設(shè)計課程設(shè)計指導書》 高等教育出版社，1990 [14] 張利平主編 《液壓站設(shè)計與應用》 海軍出版社，2004 [15] 章宏甲、黃誼主編 《液壓傳動》 機械工業(yè)出版社，2003 [16] 左健民主編 《液壓與氣壓傳動》 機械工業(yè)出版社，2002 [17]王明亮 中國學術(shù)期刊標準化數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)工程的［EB/OL］ 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計涉及的全部內(nèi)容是在指導老師XX教授的悉心指導下完成的。感謝XX教授給我提供了良好的課題條件，讓我從這次設(shè)計中得到了很好的鍛煉。同時也為我講解了不少難題，在此特別感謝。XX教授淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、平易近人的作風和認真負責的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從周教授處我們學到了許多的專業(yè)知識和相關(guān)的設(shè)計方法。在此，謹向恩師表示最真誠的感謝。感謝他在百忙中給予我們的指導。 在這次的設(shè)