組合專機(jī)-加工EQ140汽車前輪轂組合機(jī)床夾具和加工后輪轂零件夾具設(shè)計,組合,專機(jī),加工,eq140,汽車,輪轂,機(jī)床,夾具,以及,零件,設(shè)計 河南理工大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 加工EQ140汽車前輪轂和后輪轂鉆孔組合機(jī)床零件夾具設(shè)計 學(xué) 院 名 稱： 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師： 職 稱 定稿日期： 年 月 日 摘 要 在機(jī)床上加工工件時，定位和夾緊的全過程稱為“安裝”。在機(jī)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(yīng)用最為廣泛的“機(jī)床夾具”。 機(jī)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(biāo)準(zhǔn)化，并且有專業(yè)的工廠進(jìn)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(jī)床夾具和加工后輪轂零件的孔進(jìn)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(jī)床夾具的功能 1 1.3機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢 2 1.3.1機(jī)床夾具的現(xiàn)狀 2 1.3.2現(xiàn)代機(jī)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(jī)床概述 5 2.1組合機(jī)床的國內(nèi)、外現(xiàn)狀 5 2.1.1 國內(nèi)組合機(jī)床現(xiàn)狀 5 2.1.2 國外組合機(jī)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(jī)構(gòu)設(shè)計 9 3.1 傳動方案的確定 9 3.1.1步進(jìn)電機(jī)的原理 9 3.1.2.傳動方案傳動時應(yīng)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(qiáng)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(qiáng)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(dá)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(qiáng)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(qiáng)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(jī)床夾具的概述 21 4.1.1機(jī)床夾具的組成 21 4.1.2機(jī)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(xiàn) 28 致 謝 29 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 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(yīng)用于機(jī)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(jī)床上使用的夾具統(tǒng)稱為機(jī)床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)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(jī)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(zhǔn)備中占有極其重要的地位。機(jī)床夾具設(shè)計是一項重要的技術(shù)工作。 隨著科學(xué)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(jī)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(jī)械能、切削力進(jìn)行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復(fù)雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數(shù)控機(jī)床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復(fù)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(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地推動了機(jī)械加工工藝的進(jìn)步，使工藝過程的自動化達(dá)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(jìn)步的標(biāo)志。自20世紀(jì)末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機(jī)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(jī)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(jī)床夾具的功能 在機(jī)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(jī)床夾具的主要功能 機(jī)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(zhǔn)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(jī)床夾具的特殊功能 機(jī)床夾具的特殊功能主要是對刀和導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)其進(jìn)行鉆削。導(dǎo)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(dǎo)向功能。 1.3機(jī)床夾具的發(fā)展趨勢 隨著科學(xué)技術(shù)的巨大進(jìn)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(jī)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(yīng)市場激烈的競爭。然而，一般企業(yè)仍習(xí)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(jī)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(yīng)用，對機(jī)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(zhǔn)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(jī)床夾具。 4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具。 5）采用液壓或氣壓夾緊的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步提高勞動生產(chǎn)率。 6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。 1.3.2現(xiàn)代機(jī)床夾具的發(fā)展方向 現(xiàn)代機(jī)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(biāo)準(zhǔn)化四個方面。 精密化 隨著機(jī)械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)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(dá)±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(dá)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(qiáng)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(jī)床夾具的柔性化與機(jī)床的柔性化相似，它是指機(jī)床夾具通過調(diào)整、拼裝、組合等方式，以適應(yīng)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)化 機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)：GB/T2148~T2259—91以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)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(jī)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 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第2章 組合機(jī)床概述 2.1組合機(jī)床的國內(nèi)、外現(xiàn)狀 世界上第一臺組合機(jī)床于1908年在美國問世，30年代后組合機(jī)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(jī)床提出了愈來愈高的要求，而組合機(jī)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(jī)床現(xiàn)狀 我國加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存、組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)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(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床一項，據(jù)不完全統(tǒng)計產(chǎn)量已達(dá)1000余臺，產(chǎn)值達(dá)3.9個億以上，較2004年同比增長了10%以上，另外組合機(jī)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(jì)指標(biāo)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(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)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(jī)床進(jìn)一步接軌，組合機(jī)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(jī)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(jī)床則有下降趨勢，中國機(jī)床工具工業(yè)學(xué)會的《機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)床行業(yè)企業(yè)的50多家組合機(jī)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(jì)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(jī)?！苯M合機(jī)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(jī)床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 組合機(jī)床及其自動線是集機(jī)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(jì)實用，因而被廣泛應(yīng)用與工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國的傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動線主要采用機(jī)、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(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)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(jī)床的分類繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷是進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來越受人們是親昧，它應(yīng)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(yīng)多種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來越大。 由于組合機(jī)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(jī)床及其組合機(jī)床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國家相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動線幾乎都從國外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)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(jī)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(jī)床現(xiàn)狀 80年代以來，國外組合機(jī)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(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進(jìn)展，實現(xiàn)了機(jī)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(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢是： （1）廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù) 國外主要的組合機(jī)床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機(jī)床通用部件,在組合機(jī)床上不僅一般動力部件應(yīng)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(yīng)用數(shù)控技術(shù),從而進(jìn)一步提高了組合機(jī)床的工作可靠性和加工精度。廣州標(biāo)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(jī)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(jī)床;同時根據(jù)加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標(biāo)、三坐標(biāo)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(jī)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(jī)械加工工序,而且能完成零件從毛坯進(jìn)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(jī)床、18臺三坐標(biāo)加工單元、空架機(jī)器人、線兩端的毛坯庫和三坐標(biāo)測量機(jī)組成,可實現(xiàn)3種零件的加工?？占軝C(jī)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(jìn)一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。 (4)進(jìn)一步提高工序集中程度 國外為了減少機(jī)床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對組合機(jī)床這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼續(xù)采取各種措施,進(jìn)一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺、多坐標(biāo)通用部件、移動主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機(jī)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(jì)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(jī)床的要求，然后檢索有關(guān)資料。其中包括情報、預(yù)測、實驗研究成果、發(fā)展趨勢、新技術(shù)應(yīng)用以及相應(yīng)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(jìn)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(dāng)?shù)姆桨?，以保證機(jī)床的質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，使用戶有較好的經(jīng)濟(jì)效益。 2.2.2 擬定方案 通?？梢詳M定出幾個方案進(jìn)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(jì)分析等。 在制定方案時應(yīng)注意以下幾個方面： （1） 當(dāng)使用和制造出現(xiàn)矛盾時，應(yīng)先滿足使用要求，其次才是盡可能便于制造。要盡量用先進(jìn)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(xué)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(jìn)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(jìn)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(jī)床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)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(jī)床各部件間的相互關(guān)系。 然后，整理機(jī)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(xì)表，編寫機(jī)床說明書等技術(shù)文件。 最后，對有關(guān)圖紙進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化審查。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第3章 夾具旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計 3.1 傳動方案的確定 3.1.1步進(jìn)電機(jī)的原理 步進(jìn)電機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。? ? 步進(jìn)電機(jī)是機(jī)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(jìn)電機(jī)慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點。廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、計算機(jī)外圍設(shè)備、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等。? ???? 選擇步進(jìn)電機(jī)時，首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時，首先要計算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)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(fù)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(jī)，負(fù)載力矩大。? ???? 選擇步進(jìn)電機(jī)時，應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機(jī)床所需的脈沖當(dāng)量。在機(jī)械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動來完成。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機(jī)的固有特性所決定。? ? 選擇功率步進(jìn)電機(jī)時，應(yīng)當(dāng)估算機(jī)械負(fù)載的負(fù)載慣量和機(jī)床要求的啟動頻率，使之與步進(jìn)電機(jī)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(jī)床快速移動的需要 3.1.2.傳動方案傳動時應(yīng)滿足的要求 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺一般由原動機(jī)、傳動裝置和工作臺組成，傳動裝置在原動機(jī)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(jī)采用電液脈沖馬達(dá)，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(jī)械的功能要求：應(yīng)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(hù)便利、工藝性和經(jīng)濟(jì)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(dá)——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(zhǔn)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(jī)構(gòu)中可達(dá)1000以上。與其他傳動形式相比，傳動比相同時，機(jī)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(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于齒輪間的當(dāng)量摩擦角時，若蝸桿為主動件，機(jī)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(jìn)給機(jī)構(gòu)一樣，都可以用點液脈沖馬達(dá)、功率步進(jìn)電機(jī)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(jìn)行比較，按閉環(huán)原理進(jìn)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(jī)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(dá)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(qiáng)度設(shè)計 先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)值m=1.5。 3）中心距 標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)度 δF=22KT1YFS/bmd1≤［δF］ 復(fù)合齒形系數(shù)Ys：由x=0（標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)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(dá)的選擇及運動參數(shù)的計算 許多機(jī)械加工需要微量進(jìn)給。要實現(xiàn)微量進(jìn)給，步進(jìn)電機(jī)、直流伺服交流伺服電機(jī)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(jìn)給。在閉環(huán)系統(tǒng)中，廣泛采用電液脈沖馬達(dá)作為執(zhí)行單元。這是因為電液脈沖馬達(dá)具有以下優(yōu)點： ●直接采用數(shù)字量進(jìn)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(zhǔn)確； ●低頻率特性比較好； ●調(diào)速范圍較寬； 采用電液脈沖馬達(dá)為驅(qū)動單元，其機(jī)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(jìn)電機(jī)每加一個脈沖轉(zhuǎn)過一個脈沖當(dāng)量；但由于其脈沖當(dāng)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(dá)的細(xì)分驅(qū)動技術(shù)。 1）電液脈沖馬達(dá)電機(jī)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(jī)。 2）選擇電液脈沖馬達(dá)的額定功率 馬達(dá)的額定功率應(yīng)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(jī)器正常工作，或使馬達(dá)長期過載、發(fā)熱大而過早損壞；額定功率過大，則馬達(dá)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(jī)工作效率ηw=0.97，代入上式得 Pw=150×36/（9950×0.97）=0.56 KW 電機(jī)所需的輸出功率為：P0= Pw/η 式中：η為電機(jī)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(jī)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(jī)額定功率為：Pm=0.75 KW。 確定電機(jī)轉(zhuǎn)速 按表2.5推薦的各種機(jī)構(gòu)傳動范圍為，取： 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(jī)轉(zhuǎn)速的范圍為 N= i×nw=(45-160)×36=1620-5760 r/min 為降低電機(jī)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(jī)，型號為Y801-2，其滿載轉(zhuǎn)速nm=3000r/min,此外，電機(jī)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(jī)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(dá)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(qiáng)度設(shè)計 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)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(yīng)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(yīng)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(dǎo)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(qiáng)度 (3-18) 當(dāng)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(yīng)力[δF]= KFN [δF]=56×0.72=40.32MPa(3-21) = 2.31×0.9773=4.29MPa(3-22) 所以彎曲強(qiáng)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(jī) =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(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)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(yīng)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(qiáng)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(biāo)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(jī)器中廣泛應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)；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(zhǔn)。 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(yīng)采用粘度越低的潤滑油；載荷越大，應(yīng)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(jìn)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(yīng)朝內(nèi)；如果主要是為了防止外物浸入，蜜蜂唇應(yīng)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(jìn)行設(shè)計 選型 零件校核，按照機(jī)械設(shè)計一書進(jìn)行設(shè)計，完成機(jī)械部分。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第4章 帶液壓夾緊的夾具設(shè)計 機(jī)床夾具設(shè)計在組合機(jī)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(jī)床和夾具就能直接保證。因此，在本道工序加工時，主要應(yīng)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(qiáng)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(jìn)行加工。 EQ140汽車前輪轂零件 EQ140汽車后輪轂零件 4.1 機(jī)床夾具的概述 4.1.1機(jī)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(jìn)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(dǎo)向元件 確定刀具的位置并引導(dǎo)刀具的元件，它也可以供鉆鏜類夾具在機(jī)床上安裝時做基準(zhǔn)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(jī)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(xué)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(jī)床夾具的類型 機(jī)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(jìn)行分類，如按所使用的機(jī)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(dá)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(jī)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(jī)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(yīng)保證工件定位，而不能破壞工件的定位。 (2)夾緊力的大小應(yīng)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(yīng)和切削力方向相應(yīng)，使夾緊力減小。 (4)夾緊裝置的動作應(yīng)迅速、方便、安全。 (5)夾緊裝置的結(jié)構(gòu)應(yīng)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(jī)構(gòu)不存在剛性不足、偏載和偏心現(xiàn)象。 （2）應(yīng)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(dá)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(dǎo)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(fù)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(yīng)考慮搬運的吊裝問題，以方便夾具的安裝對于小規(guī)模當(dāng)然可以不考慮吊裝，但也應(yīng)該考慮搬運的問題。 3）夾具體上應(yīng)考慮排屑和清理切屑方便。 4）夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)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(fù)雜，故要考慮結(jié)構(gòu)工藝性，對加工和安裝都應(yīng)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(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，由《互換性與技術(shù)測量》表可知： 由《機(jī)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(jī)床上加工工件時，機(jī)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(zhǔn)確，使工件的原始基準(zhǔn)偏離規(guī)定位置而產(chǎn)生工件定位誤差Δdw。 2）因夾具在機(jī)床上安裝不準(zhǔn)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(zhǔn)確，或刀具與導(dǎo)向、對刀元件之間的配合間隙引起的導(dǎo)向或?qū)Φ墩`差Δt。 4）因機(jī)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(yīng)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(jī)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(zhǔn)發(fā)生移動而在工序尺寸產(chǎn)生的偏差，采用定位鍵進(jìn)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(zhǔn)確引起的誤差，或刀具與導(dǎo)向、對刀元件間的配合間隙引起的導(dǎo)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(jìn)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(yīng)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(yīng)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(dá)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(jī)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(jī)床，用于加工EQ140汽車前輪轂組合機(jī)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(jìn)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(jī)床夾具和加工后輪轂零件的加工工藝進(jìn)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(jì)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(jī)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(jìn)設(shè)計、完善工藝、現(xiàn)場的不斷實踐、總結(jié)，必將會得到進(jìn)步的提高。 參考文獻(xiàn) [1] 徐旭東、周菊琪主編 《現(xiàn)代組合機(jī)床技術(shù)及其發(fā)展》 中國機(jī)械工程.1995年第6卷第3期 [2] 佟璞瑋主編 《組合機(jī)床行業(yè)概況及今后發(fā)展對策》、《組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)》1996年第8期 [3] 許曉腸主編 《專用機(jī)床設(shè)備設(shè)計》 重慶大學(xué)出版社，2003 [4] 金振華主編 《組合機(jī)床及其調(diào)整與應(yīng)用》 機(jī)械工業(yè)出版社，1990 [5] 李慶余、張佳主編 《機(jī)械裝備設(shè)計》 機(jī)械工業(yè)出版社，2003 [6] 顧維邦主編 《金屬切削機(jī)床概論》 機(jī)械工業(yè)出版社，2002 [7] 戴曙主編 《金屬切削機(jī)床設(shè)計》 機(jī)械工業(yè)出版社，1993 [8] 華東紡織工學(xué)院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、天津大學(xué)主編 《機(jī)床設(shè)計圖冊》 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1984 [9] 徐景輝等編 《機(jī)床裝配》 四川人民出版社，1982 [10] 儲凱、許斌等主編 《機(jī)械工程材料》 重慶大學(xué)出版社，2002 [11] 邱宣懷主編 《機(jī)械設(shè)計》 高等教育出版社，2003 [12] 吳宗澤主編 《機(jī)械設(shè)計實用手冊》 化學(xué)工業(yè)出版社，2000 [13] 龔桂主編 《機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》 高等教育出版社，1990 [14] 張利平主編 《液壓站設(shè)計與應(yīng)用》