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洛陽理工學院 畢業(yè)設(shè)計 論文 任務書 填表時間 2015 年 1 月 19 日 指導教師填表 學生姓名 專業(yè)班級 指導教師 王榮先 課題類型 工程設(shè)計 題目 連桿螺栓孔鉆孔夾具及多軸箱設(shè)計 主要研究 目標 或研 究內(nèi)容 設(shè)計鉆連桿螺栓孔機床多軸箱及工藝裝備 該工裝用于鉆發(fā)動機連桿螺 栓孔 兩工位加工 氣動夾緊 大批量生產(chǎn) 年生產(chǎn)量 10000 件 1 設(shè)計鉆發(fā)動機連桿螺栓孔用機床多軸箱 繪制總裝圖和零件圖 2 設(shè)計鉆孔機床專用氣動夾具 繪制總裝圖和零件圖 3 編寫設(shè)計說明書 課題要求 主要任務 及數(shù)量 指圖紙 規(guī)格 張 數(shù) 說明 書頁數(shù) 論文字數(shù) 等 1 獨立完成不少于 3 張 0 號圖紙的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖 裝配圖和零件圖 其中應 包含 1 張以上用計算機繪制的具有中等難度的 1 號圖紙 同時至少有折合 1 號圖幅以上的圖紙用手工繪制 2 完成 1 5 2 萬字的設(shè)計說明書 用 A4 紙打印 3 查閱 15 篇以上與課題相關(guān)的文獻 4 翻譯 1 2 萬印刷符 或譯出 3000 漢字 以上的有關(guān)技術(shù)資料 并附原文 進度計劃 1 3 周 學習畢業(yè)設(shè)計相關(guān)文件 了解設(shè)計內(nèi)容 畢業(yè)設(shè)計實習 4 5 周 查閱文獻 收集資料 翻譯相關(guān)技術(shù)資料 6 7 周 分析設(shè)計要求 確定總體方案 8 9 周 設(shè)計機床多軸箱 繪制總裝圖和零件圖 10 11 周 設(shè)計機床夾具 繪制總裝圖和零件圖 12 13 周 修改設(shè)計 編寫設(shè)計說明書 14 15 周 準備答辯 主要參 考文獻 1 機械設(shè)計手冊 2 機床夾具設(shè)計手冊 3 機床設(shè)計手冊 指導教師簽字 教研室主任簽字 年 月 日 I 畢業(yè)設(shè)計說明書 論文 作 者 學 號 系 部 專 業(yè) 題 目 連桿螺栓孔鉆孔夾具及多軸箱設(shè)計 氣動夾具 指導者 姓 名 專業(yè)技術(shù)職務 注 打印時刪除 評閱者 姓 名 專業(yè)技術(shù)職務 注 打印時刪除 注 20 年 月 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 II 連桿螺栓孔鉆孔夾具及多軸箱設(shè)計 氣動夾具 摘 要 在機械制造各行業(yè)的工藝過程中廣泛應用著各種不同的 用以固定加工對象 使之占有正確位置 以便接受施工的一種工藝裝備 統(tǒng)稱為夾具 因此 無論是在 機械加工 裝配 檢驗 還是在焊接 熱處理等冷 熱工藝中 以及運輸工作中都 大量采用夾具 但在機械加工中應用最為廣泛的是金屬切削機床上使用的夾具 我 們稱其為機床夾具 它在保證產(chǎn)品優(yōu)質(zhì) 高產(chǎn) 低成本 充分發(fā)揮現(xiàn)有設(shè)備的潛力 以便工人掌握復雜或精密零件加工技術(shù) 以減輕繁重的體力勞動等諸方面起著巨大 的作用 因此 機床夾具的設(shè)計和使用是促進生產(chǎn)迅速發(fā)展的重要工藝措施之一 為此 在本次畢業(yè)設(shè)計時 選擇了機床夾具設(shè)計 本文主要圍繞機床鉆孔夾具設(shè)計為中心 用以鉆連桿零件 首先通過參觀實習 讓我們對夾具設(shè)計有了初步的了解 特別是對鉆模夾具設(shè)計的了解更為深刻 然后 在導師的指導下 對夾具設(shè)計方案進行分析和選擇 選定方案后 通過查閱相關(guān)夾 具設(shè)計書籍和相關(guān)圖例在鉆孔夾具設(shè)計過程中 在查閱了相關(guān)文獻后完成外文翻譯 參考相關(guān)資料完成夾具的總體設(shè)計 此次設(shè)計為連桿鉆孔多軸箱的機械設(shè)計 設(shè)計主要介紹了鉆孔多軸箱的設(shè)計原 理 調(diào)整方法及設(shè)計計算過程 通過預先給定的加工要求可確定所需的計算參數(shù) 進而依據(jù)可調(diào)立式鉆孔多軸箱的設(shè)計原理來設(shè)計計算并校核各個部位的零件 然后 進行組裝 本次設(shè)計可從五大方面進行設(shè)計 通過預先給定的加工要求計算并進行 了雙頭鉆頭的設(shè)計 傳動系統(tǒng)減速箱的設(shè)計 傳動系統(tǒng)電機的選用 可以保證較高 的加工精度和孔間相對位置精度 關(guān)鍵詞 氣動夾具 電動機 變速箱 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 III Connecting rod bolt hole drilling jig and multi axle pneumatic clamp design Abstract In the process machinery manufacturing industries are widely used in a variety of different to fix the object to be processed so that it occupies a correct position in order to receive a construction of process equipment collectively referred to as fixtures Therefore whether in machining assembly inspection or welding heat treatment cold and hot processes as well as extensive use of transport work in both fixtures But in machining the most widely used is the fixture for use on metal cutting machine tools jigs and fixtures we call it It is to ensure product quality high yield low cost the full potential of existing equipment in order to grasp the complexity of workers or precision parts processing techniques to reduce the heavy manual labor and other aspects play a huge role Therefore the design and use of jigs and fixtures is one of the important technical measures to promote the rapid development of production For this reason in this graduation project select the tool fixture design In this paper the machine drilling fixture design around the center For drill rod parts first by visiting fixture design expertise allows us to have a preliminary understanding especially understanding the jig fixture design is more profound Then under the guidance of instructors for fixture design analysis and selection After selecting the program Through access to relevant books and related fixture design legend in drilling fixture design process Access to the relevant literature in foreign language translation is completed References relevant information to complete the overall design fixture The design of multi axle drilling rod mechanical design Design introduces the drilling of multi axle box design principles methods and design adjustment calculation By processing requirements given in advance to determine the parameters required for the calculation and then based on adjustable vertical drilling multi axle box design principles to design calculations and check all parts of the parts then assembled This design can be designed from five aspects By pre processing requirements of a given calculation and design of the double headed drill drive train gearbox design selection of the motor drive 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 IV system ensuring both high precision and accuracy of the relative position of the hole Keywords pneumatic clamps motor gearbox 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 V 目 錄 1 前言 1 1 1 本課題的背景和研究意義 1 1 3 鉆 床 的 發(fā) 展 趨 勢 2 1 4 鉆 床 夾 具 的 概 述 2 1 5 本 課 題 解 決 的 問 題 和 設(shè) 計 時 主 要 的 工 作 3 2 連桿組合機床結(jié)構(gòu)設(shè)計的總體方案 4 2 1 鉆床總體結(jié)構(gòu) 4 2 2 設(shè)計方案選擇 4 3 連桿多軸箱的設(shè)計 7 3 1 預選加工材料 加工直徑 8 3 2 計算高速鋼麻花鉆軸向切削力及扭矩 8 3 2 1 計算單個鉆頭軸向切削力 8 3 2 2 計算單個鉆頭扭矩 9 3 3 鉆頭中各軸及齒輪的計算 10 3 3 1 齒輪 8 9 10 11 的計算 10 3 3 2 齒輪 5 6 7 的計算 14 3 4 雙頭鉆頭內(nèi)各軸的設(shè)計 16 3 4 1 計算軸 I VIII 的最小直徑 16 3 4 2 計算軸 II VII 的最小直徑 16 3 4 3 計算軸 III 的最小直徑 16 4 傳動系統(tǒng)減速設(shè)計 18 4 1 減速箱內(nèi)各齒輪設(shè)計 18 4 1 1 傳動系統(tǒng)減速箱齒輪 3z 4的設(shè)計 18 4 1 2 傳動系統(tǒng)減速箱齒輪 1 2的設(shè)計 19 4 2 雙頭鉆頭內(nèi)各軸的設(shè)計 19 4 2 1 計算軸 III 的最小直徑 19 4 2 2 計算軸 IV 的最小直徑 19 4 2 3 計算軸 V 的最小直徑 20 4 2 4 計算軸 VI 的最小直徑 20 5 傳動系統(tǒng)電機的選用 21 6 工件的夾緊計算及其選擇 22 6 1 工件的夾緊 22 6 1 1 夾緊基本原理理論 22 6 1 2 夾緊座 23 6 1 3 夾緊壓板 23 6 1 4 夾緊螺釘 24 6 2 夾緊力的選擇 24 6 2 1 夾緊力方向 24 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 VI 6 2 2 夾緊力的作用點 25 6 2 3 夾緊力的計算 25 6 3 氣缸的選型計算 26 6 3 1 氣缸的直徑確定 27 6 3 2 氣缸的選型 28 6 3 3 夾具精度計算與分析 29 7 夾具結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計 31 7 1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 31 7 2 夾具的導向 32 7 3 鉆孔與工件之間的切屑間隙 35 7 4 鉆模板 36 7 5 定位誤差的分析 36 7 6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 37 結(jié) 論 38 致 謝 39 參考文獻 40 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 1 1 前言 1 1 本課題的背景和研究意義 鉆床主要用在工件上孔的加工 通常鉆頭的旋轉(zhuǎn)為主運動 鉆頭的軸向移動為 進給運動 普通鉆床的結(jié)構(gòu)比較簡單 加工精度較低 可鉆通孔 盲孔 在鉆床上 配有工藝裝備時 還可以進行鏜孔 在鉆床上配萬能工作臺還能進行分割鉆孔 擴 孔 鉸孔 鉆床的特點是工件固定不動 刀具做旋轉(zhuǎn)運動 加工過程中工件不動 讓刀具移動 將刀具中心對正孔中心 并使刀具轉(zhuǎn)動 主運動 3 4 鉆床主要分為立式鉆床 臥式鉆床 搖臂鉆床 臺式鉆床 深孔鉆床和中心孔 鉆床等 為了滿足模具制造業(yè)發(fā)展的需要 又開發(fā)了除鉆削深孔以外 還可以進行 銑削 攻絲等的多功能鉆床 20 世紀 70 年代初 鉆床還是普遍采用普通繼電器控制的 如 70 年代 80 年代 進入中國的美國 ELDORADO 公司的 MEGA50 日本神崎高級精工制作所的 DEG 型 德 國 TBT 公司的 T30 3 250 等 80 年代后期數(shù)控技術(shù)逐漸開始在深孔鉆床上應用 特別是 90 年代以后這種先 進的技術(shù)才迅速推廣 如 TBT 公司 90 年代初上市的 ML 系列深孔鉆床 進給系統(tǒng)由 機械無級變速器改為采用交流伺服電機驅(qū)動的滾珠絲杠副 進給用滑臺導軌也改為 采用滾動直線導軌 鉆桿箱傳動為了保證高速旋轉(zhuǎn) 精度平穩(wěn) 由交換皮帶輪及皮 帶 和雙速電機驅(qū)動的有級傳動變?yōu)闊o級調(diào)速的變頻電機到電主軸驅(qū)動 為鉆削小 孔深孔和提高深孔鉆床的水平質(zhì)量提供了有利條件 5 8 長期以在我國的機械制造業(yè)中鉆床加工的工作量在總的制造工作量中占有很大 的比重 制造業(yè)中孔類加工多數(shù)由傳統(tǒng)鉆床來完成 單頭鉆床是機械行業(yè)最通用的 設(shè)備 主要用于工件上孔的加工 但是傳統(tǒng)的單孔鉆床在大批量生產(chǎn)時存在許多的 不足之處 由于單頭鉆床只有一根主軸 因此 一次只能加工一個孔 如果要加工 多孔的工件 只有通過移動夾具多次對刀來實現(xiàn) 工人的勞動強度大 生產(chǎn)效率低 很難進行大批量的生產(chǎn) 而且孔的位置精度較低 隨著工業(yè)的發(fā)展 對產(chǎn)品質(zhì)量 加工效率 加工零件方式多樣性以及工藝發(fā)展的要求的不斷提升 生產(chǎn)效率低 操 作工人勞動強度大 加工精度較低的傳統(tǒng)單頭鉆床已不適用于大批量的產(chǎn)品生產(chǎn) 隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展 進入21世紀 我國機床制造業(yè)既面臨著提升機械制造業(yè) 水平的需求而引發(fā)的制作裝備發(fā)展的良機 也遭遇到加入WTO后市場激烈的競爭壓 力 隨著工業(yè)的發(fā)展 產(chǎn)品質(zhì)量和加工效率的不斷提升 數(shù)控機床的大量應用也日 趨廣泛 但將數(shù)控機床作為加工孔的專用設(shè)備與多軸鉆床相比 投入資金就有點得 不償失了 單孔搖臂鉆床作為加工孔的通用機床 生產(chǎn)效率低 操作工勞動強度大 已不適用于大批量的成線生產(chǎn) 于是 多軸鉆床加工成為一種提高生產(chǎn)率的有效措 施 而多軸加工逐漸成為一種新的加工趨勢 多軸鉆床俗稱多軸器 多孔鉆或多軸鉆孔器 是一種運用于機械領(lǐng)域鉆孔 攻 牙的機床設(shè)備 可以兩軸或兩軸以上同時鉆孔或攻牙 故稱多軸鉆床 一臺普通的 多軸鉆床一次能把幾個乃至十幾個孔或螺紋同時加工出來 如果配上液壓或氣壓裝 置 可以方便的自動進行快進 工進 工退 快退 停止等動作 加工效率更高 多軸鉆床也稱群鉆床 一般型號的可以同時鉆 2 16 個孔 而且很多機種都沒有軸 數(shù)限制 鉆頭主軸形式 尺寸大小也可以依客戶之需進行設(shè)計加工 9 13 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 2 如今多軸鉆床在生產(chǎn)中的應用已經(jīng)十分廣泛 主要用于工件上多孔的加工 由 于普通單軸鉆床只有一根主軸 一次只能加工一個孔 如果要加工多孔的工件 只有通過移動夾具并多次對刀來實現(xiàn) 不僅工人的勞動強度大 而且孔的位置精度 低 而多軸鉆床不僅效率高 在加工成角度的孔時 角度精確 再與數(shù)控相結(jié)合更 可以保證距離精度 4 多軸鉆床廣泛應用于機械行業(yè)多孔零部件的鉆孔及攻絲加工 如汽車 摩托車多孔零部件 發(fā)動機箱體 鋁鑄件殼體 制動鼓 剎車盤 轉(zhuǎn)向器 輪轂 差速殼 軸頭 半軸 車橋等 泵類 閥類 液壓元件 太陽能配件等等 多軸加工生產(chǎn)效率高 投資少 生產(chǎn)準備周期短 產(chǎn)品改型時設(shè)備損失少 而且隨 著我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展 多軸加工的范圍變的愈來愈廣 加工效率也在不斷提高 1 2 鉆床的發(fā)展趨勢 鉆 床 系 指 主 要 用 鉆 頭 在 工 件 上 加 工 孔 的 機 床 通 常 鉆 頭 旋 轉(zhuǎn) 為 主 運 動 鉆 頭 軸 向 移 動 為 進 給 運 動 鉆 床 結(jié) 構(gòu) 簡 單 加 工 精 度 相 對 較 低 可 鉆 通 孔 盲 孔 更 換 非 凡 刀 具 可 擴 锪 孔 鉸 孔 或 進 行 攻 絲 等 加 工 鉆 床 可 分 為 下 列 類 型 1 臺 式 鉆 床 可 安 放 在 作 業(yè) 臺 上 主 軸 垂 直 布 置 的 小 型 鉆 床 2 立 式 鉆 床 主 軸 箱 和 工 作 臺 安 置 在 立 柱 上 主 軸 垂 直 布 置 的 鉆 床 3 搖 臂 鉆 床 搖 臂 可 繞 立 柱 回 轉(zhuǎn) 升 降 通 常 主 軸 箱 可 在 搖 臂 上 作 水 平 移 動 的 鉆 床 它 適 用 于 大 件 和 不 同 方 位 孔 的 加 工 4 銑 鉆 床 工 作 臺 可 縱 橫 向 移 動 鉆 軸 垂 直 布 置 能 進 行 銑 削 的 鉆 床 5 深 孔 鉆 床 使 用 特 制 深 孔 鉆 頭 工 件 旋 轉(zhuǎn) 鉆 削 深 孔 的 鉆 床 6 平 端 面 中 心 孔 鉆 床 切 削 軸 類 端 面 和 用 中 心 鉆 加 工 的 中 心 孔 鉆 床 7 臥 式 鉆 床 主 軸 水 平 布 置 主 軸 箱 可 垂 直 移 動 的 鉆 床 鉆 床 相 關(guān) 標 準 與 其 他 金 屬 切 削 機 床 相 關(guān) 標 準 大 體 相 同 其 專 用 標 準 有 GB6477 4 86 金 屬 切 削 機 床 術(shù) 語 鉆 床 GB2815 89 JB T5763 91 鉆 床 聯(lián) 接 尺 寸 標 準 GB9461 88 JB Z108 89 搖 臂 鉆 床 參 數(shù) 及 系 列 型 譜 標 準 等 出 口 產(chǎn) 品 不 得 低 于 一 等 品 主 要 生 產(chǎn) 廠 家 有 中 捷 友 誼 廠 沙 市 第 一 機 床 廠 寧 夏 大 河 機 床 廠 魯 南 機 床 廠 保 定 鉆 床 廠 等 鉆 床 主 要 出 口 日 本 東 南 亞 歐 美 非 洲 及 港 澳 等 30 余 個 國 家 及 地 區(qū) 1 3 鉆床夾具的概述 鉆 床 夾 具 用 干 各 種 鉆 床 鏜 床 組 合 機 床 上 的 夾 具 又 稱 鉆 模 鏜 模 主 要 目 的 保 證 孔 的 精 度 位 置 要 想 對 鉆 床 夾 具 有 深 刻 的 了 解 就 要 先 知 道 鉆 床 夾 具 的 特 點 在 一 般 鉆 床 對 工 件 進 行 空 加 工 多 具 一 下 特 點 首 先 是 刀 具 本 身 的 剛 性 比 較 差 鉆 床 上 所 加 工 的 空 多 為 小 尺 寸 的 孔 其 工 序 內(nèi) 容 不 外 乎 鉆 擴 鉸 锪 或 攻 螺 紋 等 加 工 所 以 刀 具 直 徑 往 往 比 較 小 而 軸 向 尺 寸 比 較 啊 刀 具 的 剛 性 均 較 差 其 次 是 多 刃 刀 的 不 對 稱 易 造 成 空 的 形 位 公 差 鉆 擴 鉸 等 孔 加 工 刀 具 多 為 多 刃 刀 具 當 刀 刃 分 布 不 對 稱 或 刀 刃 分 布 不 對 稱 或 刀 刃 長 度 不 等 會 造 成 被 加 工 孔 的 制 造 誤 差 尤 其 是 采 用 普 通 麻 花 鉆 鉆 孔 手 工 刃 磨 鉆 頭 所 造 成 的 兩 側(cè) 不 對 稱 極 易 造 成 被 加 工 孔 的 孔 位 偏 移 孔 徑 增 大 及 孔 軸 線 的 彎 曲 和 歪 斜 嚴 重 影 響 孔 的 形 狀 位 置 精 度 再 有 就 是 普 通 麻 花 鉆 頭 起 鉆 時 孔 的 精 度 極 差 普 通 麻 花 鉆 軸 向 尺 寸 大 結(jié) 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 3 構(gòu) 剛 性 差 加 上 鉆 心 結(jié) 構(gòu) 所 形 成 的 橫 刃 破 壞 定 心 使 鉆 尖 運 動 布 穩(wěn) 定 往 往 在 起 鉆 過 程 造 成 較 大 的 孔 位 誤 差 在 單 件 小 批 量 生 產(chǎn) 種 中 往 往 要 考 操 作 工 在 起 鉆 過 程 中 不 斷 地 進 行 人 工 矯 正 控 制 孔 位 精 度 而 在 大 批 生 產(chǎn) 中 則 需 依 靠 刀 刃 結(jié) 構(gòu) 的 改 進 和 夾 具 對 刀 具 的 嚴 格 引 導 解 決 綜 合 以 上 孔 加 工 特 點 鉆 床 夾 具 的 主 要 任 務 是 解 決 好 工 件 相 對 刀 具 的 正 確 加 工 位 置 的 嚴 格 控 制 問 題 在 大 批 量 生 產(chǎn) 中 為 有 自 傲 解 決 鉆 頭 鉆 孔 的 精 度 不 穩(wěn) 定 的 問 題 多 直 接 設(shè) 置 帶 有 刀 具 引 導 的 鉆 模 板 對 鉆 頭 進 行 正 確 引 導 和 對 孔 位 進 行 強 制 性 限 制 尤 其 是 對 箱 體 蓋 板 類 工 件 的 鉆 孔 往 往 要 同 時 有 多 支 鉆 頭 一 次 性 鉆 出 眾 多 的 孔 為 保 證 加 工 孔 隙 的 位 置 精 度 一 定 要 通 過 一 塊 精 確 的 模 版 把 多 個 孔 位 由 引 導 限 制 好 這 種 用 來 正 確 引 導 鉆 頭 控 制 孔 位 精 度 的 模 版 專 業(yè) 化 高 效 生 產(chǎn) 中 的 鉆 床 夾 具 通 常 具 有 較 精 確 的 鉆 模 版 以 正 確 快 速 地 引 導 鉆 頭 控 制 孔 位 精 度 這 是 鉆 床 夾 具 的 最 主 要 的 特 點 所 以 習 慣 上 又 把 鉆 床 夾 具 稱 為 鉆 模 為 防 止 鉆 刃 破 壞 鉆 模 板 上 引 導 孔 的 孔 壁 多 在 引 導 孔 中 設(shè) 置 高 硬 度 的 鉆 套 以 維 持 鉆 模 板 的 孔 系 精 度 對 鉆 床 夾 具 的 類 型 要 有 一 定 的 認 知 1 4 本課題解決的問題和設(shè)計時主要的工作 單頭鉆床是機械行業(yè)最通用的設(shè)備 主要用于工件上孔的加工 但是傳統(tǒng)的單 孔鉆床在大批量生產(chǎn)時存在許多的不足之處 由于單頭鉆床只有一根主軸 因此 一次只能加工一個孔 如果要加工多孔的工件 只有通過移動夾具多次對刀來實 現(xiàn) 工人的勞動強度大 生產(chǎn)效率低 很難進行大批量的生產(chǎn) 而且孔的位置精度 較低 隨著工業(yè)的發(fā)展 對產(chǎn)品質(zhì)量 加工效率 加工零件方式多樣性以及工藝發(fā) 展的要求的不斷提升 生產(chǎn)效率低 操作工人勞動強度大 加工精度較低的傳統(tǒng)單 頭鉆床已不適用于大批量的產(chǎn)品生產(chǎn) 而多軸加工逐漸成為一種新的加工趨勢 本課題就設(shè)計了這么一種連桿組合機床 這種鉆床價格相對低廉 體積小 重 量輕 操作方便 可靠性高 且可以同時鉆兩孔的工作方式大大提高了工作效率 減輕了工作量 提高了工作效率和加工精度 本課題的主要工作包括以下幾個方面 1 廣泛查閱國內(nèi)外關(guān)于多軸鉆床的研究資料 闡述了課題的研究意義 在綜 述了國內(nèi)外研究資料和研究目的之后 給出了本文研究的主要內(nèi)容 2 深入研究連桿組合機床的設(shè)計原理 提出多種連桿組合機床的總體設(shè)計方案 進行各功能的求解 通過分析各個方案的優(yōu)缺點 確定了最優(yōu)方案 3 設(shè)計連桿組合機床的整體結(jié)構(gòu) 4 對鉆床整體及各個零件進行尺寸設(shè)計并進行校核 合理調(diào)整各零件的相對位 置 并繪制鉆床的裝配圖和主要零件的零件圖 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 4 2 連桿組合機床結(jié)構(gòu)設(shè)計的總體方案 2 1 鉆床總體結(jié)構(gòu) 立式連桿組合機床主要由床身 工作臺 鉆頭 主傳動系統(tǒng) 電機等部分組成 立式連桿組合機床的設(shè)計需要完成以下幾個步驟 1 雙頭鉆頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計 通過齒輪間的位置轉(zhuǎn)動實現(xiàn)兩鉆頭間距離的可調(diào)性 2 傳動系統(tǒng)變速箱的設(shè)計 鉆床的主運動為旋轉(zhuǎn) 由主電動機驅(qū)動 動力通過皮帶輪傳遞給主軸箱 主軸 箱是鉆床的主要驅(qū)動裝置 主運動 旋轉(zhuǎn) 及進給運動同時進行 主軸箱驅(qū)動軸的 運轉(zhuǎn)由主電機經(jīng)過交換齒輪來驅(qū)動 3 傳動系統(tǒng)驅(qū)動電機的選型 通過將加工工件時所需的轉(zhuǎn)矩折算到電機主軸上 通過電機主軸上的轉(zhuǎn)矩和電 機轉(zhuǎn)速算出功率 然后進行電機的篩選 2 2 設(shè)計方案選擇 本設(shè)計根據(jù)可調(diào)鉆頭實現(xiàn)可調(diào)功能的原理不同可有兩種鉆孔頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案 通過可伸縮式萬向聯(lián)軸器調(diào)節(jié) 本結(jié)構(gòu)用齒輪箱配合萬向節(jié)頭所組成 由于萬向節(jié)頭是可活動軸件 股在限定 范圍內(nèi)可左右移動 萬向聯(lián)軸器的共同特點是角向補償量較大 不同結(jié)構(gòu)型式萬向聯(lián)軸器兩軸線夾 角不相同 一般 5 45 之間 萬向聯(lián)軸器利用其機構(gòu)的特點 使兩軸不在同一 軸線 存在軸線夾角的情況下能實現(xiàn)所聯(lián)接的兩軸連續(xù)回轉(zhuǎn) 并可靠地傳遞轉(zhuǎn)矩和 運動 萬向聯(lián)軸器最大的特點是具有較大的角向補償能力 結(jié)構(gòu)緊湊 傳動效率高 圖 2 1 可伸縮焊接方式萬向聯(lián)軸器 工作原理 多軸鉆床的實現(xiàn)主要是由于有多軸器的存在才得以實現(xiàn)的 主軸旋 轉(zhuǎn)帶到多軸器中的其他軸轉(zhuǎn)動 多軸器結(jié)構(gòu)由齒輪箱配合萬向節(jié)頭所組成 由于萬 向節(jié)是可活動軸件 故在限定范圍內(nèi)可左右移動 在調(diào)整加多軸頭箱內(nèi)有一個主動 輪和多個從動輪 主動輪與電機聯(lián)結(jié) 將動力傳給多個從動輪 從動輪再驅(qū)動鉆頭 對工件進行加工 多軸鉆床廣泛應用于機械行業(yè)多孔零部件的鉆孔及攻絲加工 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 5 優(yōu)點 在調(diào)整加工孔距時不受齒輪所限制 適合加工不定性孔件 使用范圍較 廣多軸鉆床在其加工范圍內(nèi) 其主軸的數(shù)量 主軸間的距離 相對可以任意調(diào)整 一次進給同時加工數(shù) 孔 在其配合液壓機床工作時 可自動進行快進 工進 工 退 快退 停止同單軸鉆 攻絲 比較 工件加工精度高 工效快 可有效的節(jié) 約投資方的人力 物力 財力 尤其機床的自動化大大減輕操作者的勞動強度 缺點 精度方面控制有所欠缺 長期使用跑位率相比略高 適合單件加工量不 大 長年更換加工件的企業(yè) 通過齒輪調(diào)節(jié) 該多軸鉆孔頭是根據(jù)太陽系中太陽 行星及衛(wèi)星的運動規(guī)律設(shè)計的 即 行星 繞太陽轉(zhuǎn)動 衛(wèi)星繞行星轉(zhuǎn)動 利用這個運動規(guī)律 還可實現(xiàn)鉆孔軸相對位置的調(diào) 整 此連桿組合機床原理如圖 圖 2 2 兩軸鉆孔動力頭結(jié)構(gòu)調(diào)整圖 此次設(shè)計主要目的在于改造單頭鉆床為多頭鉆床 使其可以在較大的范圍和多 個工位上同時加工兩個孔 很大程度上擴大了鉆床加工范圍 提高了機床適用性 并保證兩孔的相對位置精度 鉆頭可加工的范圍為 Lmin Lmax之間的圓環(huán)范圍 并可通過調(diào)整鉆頭的位置在一個圓上進行等分圓的加工 鉆孔頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計 以兩軸鉆孔頭為例進行說明 圖2 3所示兩軸鉆孔頭的結(jié)構(gòu)圖 鉆孔頭通過連 接體1 與鉆床主軸的不回轉(zhuǎn)部分連接 連接體1 是一個開口套 用螺釘鎖緊在主軸 上 太陽齒輪3通過錐孔套在主軸回轉(zhuǎn)部分的錐體上 靠摩擦傳遞扭矩 通過行星 齒輪6 太陽齒輪把動力傳給鉆孔主軸17 行星齒輪6 在這里是惰輪 過橋齒輪 在調(diào)整時它只能和整個鉆孔頭一起繞太陽齒輪公轉(zhuǎn) 主軸端部靠彈簧卡頭21 夾緊 鉆頭 為了使該鉆頭結(jié)構(gòu)盡量緊湊 我們盡量選用小尺寸齒輪 衛(wèi)星齒輪8 與鉆孔 主軸17靠過盈配合傳遞扭矩 所采用的軸承均為無內(nèi)外圈滾針軸承 調(diào)整時 行星 齒輪軸14 距離調(diào)整塊13可帶動衛(wèi)星齒輪8 滾針軸承9 18 隔離塊10 襯套15 止推軸承16 鉆孔主軸17 緊定螺釘19 鉆孔主軸套20 及彈簧卡頭21 等繞行星輪 軸14 自由轉(zhuǎn)動 調(diào)整角度 松開連接體1 的鎖緊螺釘 整個鉆孔頭可以繞太陽 齒輪3 自由轉(zhuǎn)動 調(diào)整回補轉(zhuǎn)角 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 6 圖2 3 兩軸鉆孔頭結(jié)構(gòu)圖 1 連接體 2 鉆床主軸 3 太陽齒輪 4 9 18 滾針軸承 5 隔套 6 行星齒輪 7 隔墊 8 衛(wèi)星齒 輪 10 隔離塊 11 殼體 12 前端法蘭 13 距離調(diào)整塊 14 行星齒輪軸 15 襯套 16 止推軸承 17 鉆 孔主軸 19 緊定螺釘 20 鉆孔主軸套 21 彈簧卡頭 優(yōu)點 該系列鉆孔頭 結(jié)構(gòu)緊湊 調(diào)整方便 使用可靠 加工效率高 可以在 中小批量生產(chǎn)中推廣使用 缺點 由于鉆孔主軸相對位置固定 大大限制了調(diào)整鉆孔主軸位置的靈活性 使得該系列鉆孔頭 在同時加工3個或4個孔時 孔分布比較規(guī)則時 可以比較方便 地調(diào)整鉆孔位置 而且不會使鉆床主軸的受力情況惡化 但當孔分布不規(guī)則時 調(diào) 整比較麻煩 多數(shù)情況 根本調(diào)不出來 即使可以調(diào)整到位 加工時也會使鉆床主 軸受力惡化 選用該系列鉆孔頭時 要考慮鉆床的最大加工能力和待加工孔大小相匹配 12 綜上 經(jīng)過比較后選定方案二為設(shè)計方案 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 7 3 連桿多軸箱的設(shè)計 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 8 圖 3 1 裝配圖 3 1 預選加工材料 加工直徑 查表 3 10 1 得 鋼 735 MPa b 選用鉆頭直徑 d 16 mm 設(shè)定鉆頭轉(zhuǎn)速 960 r min 查表 3 11 1 在 d 16 mm 時 取 0 1 m r f 3 2 計算高速鋼麻花鉆軸向切削力及扭矩 3 2 1 計算單個鉆頭軸向切削力 查表 3 10 1 得 軸向切削力公式 3 1 0 FyxCdfKN 查表 3 10 1 得 加工鋼 時 735MPab 83 5FC 1x0 7y 1 當鉆頭未磨損時 0 9FK 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 9 0 783 51291 8 kN F 2 當鉆頭未磨損時 K0 783 5122 k 3 2 2 計算單個鉆頭扭矩 查表 3 10 1 得 扭矩公式 3 2 0d Nm FMMyxCfK 查表 3 10 1 得 3 4MC19x 0 8y 1 鉆頭未磨損 0 87MK 2 鉆頭磨鈍后 1 0M 90 83 42 15 9 kNm 1 90 83 42 75 2 k 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 10 圖 3 2 雙頭鉆頭及傳動系統(tǒng)中各齒輪和軸所受轉(zhuǎn)矩簡圖 3 3 鉆頭中各軸及齒輪的計算 3 3 1 齒輪 8 9 10 11 的計算 1 選用直齒圓柱齒輪傳動 選定齒輪 8 齒輪 11 為配對齒輪副中的小齒輪 齒輪 9 齒輪 10 為配對齒輪副中的大齒輪 且兩對齒輪副完全相同 故計算時只計算一 對齒輪副 8 11 即可 小齒輪 8 轉(zhuǎn)速 設(shè)計工作壽命 15 年 每年工作960 r min 300 天 兩班制 每班 8 小時 初選 小齒輪材料 調(diào)制 硬度 280 HBs 齒數(shù)40rC814z 大齒輪材料 45 鋼 調(diào)制 硬度 240 HBs 齒數(shù) 2 2 按齒面接觸強度計算 由設(shè)計計算公式進行計算 即 3 3 213 8 12 EtdHKTuZd 1 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1 試選載荷系數(shù) 1 3tK 2 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 由 2 2 2 計算所得的鉆頭扭矩即為小齒輪傳遞扭矩15 9 Nm T 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 11 3 由表 10 7 2 選取齒寬系數(shù) 1d 4 由表 10 6 2 查的材料的彈性影響系數(shù) 1289 MPa EZ 5 由圖 10 21d 2 按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強度極限 大lim860 MPa H 齒輪的接觸疲勞強度極限 lim950 a H 6 由式 3 4 60hNnjL 計算應力循環(huán)次數(shù) 98 60913015 4 70hj 28 998914 7 65Nu 式中 n 齒輪轉(zhuǎn)速 j 齒輪每轉(zhuǎn)一圈 同一齒面嚙合次數(shù) Lh 齒輪工作壽命 h u 齒輪傳動比 7 由圖 10 19 2 取接觸疲勞壽命系數(shù) 80 9HNK 90 5HN 8 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為 安全系數(shù) S 1 由式1 3 5 得lim HNS 8li 0 9654 MPa HNK 9lim 2 S 2 計算 1 計算小齒輪分度圓直徑 代入 中較小的值 8td H 213 8 22 590 89 576 m EtdHKTuZ 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 12 故 取整 8 2m td 2 計算圓周速度 v 8 27 6901 4 m s 601tdn 3 計算齒寬 b 81827 69 dt 4 計算齒寬與齒高之比 8 bh 8 27 6918 m 4ttdmz 8 8 5 5th 827 694b 5 計算載荷系數(shù) 根據(jù) 7 級精度 由圖 10 8 2 查得動載系數(shù) 8 1 4 vms 8 1 07vK 直齒輪 8 HFK 由表 10 2 2 查得使用系數(shù) 8 1A 由表 10 4 2 用插值法查得 7 級精度 小齒輪相對支撐非對稱布置時 81 423H 由 查圖 10 13 2 得 故載荷系數(shù) 8 6 2bh 8 423H 81 3FK 188 07 42 56AvHK 6 按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 1338 5267 99 18 m td 7 計算模數(shù) 8m 829 108 4dz 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 13 3 按齒根彎曲強度設(shè)計 按齒根彎曲強度設(shè)計公式為 3 6 13828 FaSdYKTmz 1 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1 由圖 10 20c 2 查得小齒輪 8 的彎曲疲勞強度極限 大齒輪 9 的850 MPa FE 彎曲疲勞強度極限 930 MPa FE 2 由圖 10 18 2 取彎曲疲勞壽命系數(shù) 80 FNK 9 N 3 計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S 1 4 由下式得 8 5 30 7 Pa 14FNES 9 8 2 6 M FK 4 計算載荷系數(shù) 1881 07 319AvF 5 查取齒形系數(shù) 由表 10 5 2 查得 82 0FaY92 5FaY 6 查取應力校正系數(shù) 由表 10 5 2 查得 1 5S 1 6S 7 計算大 小齒輪 并加以比較 Fa 82 015 43 37FaSY 9 6 FaS 大齒輪的數(shù)值大 2 設(shè)計計算 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 14 3821 950 17 3 m 4m 對比計算結(jié)果 由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的 模數(shù) 由于齒輪模數(shù) 的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力 而齒面 接觸疲勞強度所決定的承載能力 僅與齒輪直徑 即模數(shù)與齒數(shù)的乘積 有關(guān) 可 以取由彎曲疲勞強度算得的模數(shù) 1 131 并就近圓整為標準值 按接觸1 5 疲勞強度計算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù)829 m d 8 101 452 zz 大齒輪齒數(shù) 911 5203z 8 9 5m 這樣計算出的齒輪傳動 既滿足了齒面接觸疲勞強度 又滿足了齒根彎曲疲勞強 并做到了結(jié)構(gòu)緊湊 避免浪費 4 幾何尺寸計算 1 計算分度圓直徑 8120 530 m dzmd 934 2 計算中心距 89 90537 m 2da 3 計算齒輪寬度 1830 db 圓柱齒輪的實用齒寬在按 計算后適當圓整 且常將小齒輪的齒寬在整值的 基礎(chǔ)上人為的加寬 以防大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位 導致嚙合510 m 齒寬減小而增大齒輪單位齒寬的工作載荷 故取 83 B 93B 3 3 2 齒輪 5 6 7 的計算 選用直齒圓柱齒輪傳動 選定齒輪 5 齒輪 6 齒輪 7 為相同的齒輪 并設(shè)計 齒輪 6 與齒輪 9 合為雙聯(lián)齒輪 并設(shè)計齒輪 7 與齒輪 10 合為雙聯(lián)齒輪 又因為已 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 15 算出齒輪 9 10 的模數(shù)為 1 5 所以給定齒輪 5 6 7 模數(shù)為 1 5 工作壽命 15 年 每年工作 300 天 兩班制 每班工作 8 小時 初選 齒輪材料 45 鋼 調(diào)制 硬度 240 HBs 齒數(shù) 56740z 故得 5670 m d 齒輪的校核 因為齒輪 5 6 7 為相同材料 相同模數(shù) 相同齒數(shù)的材料 且齒輪 5 受到的轉(zhuǎn) 矩為齒輪 6 7 的兩倍 故 只需分析校核齒輪 5 即可 1 齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 計算齒輪 6 7 的扭矩 9 6 183015 9 2 Nm 2zT 式中 傳動效率 0 計算齒輪 5 的轉(zhuǎn)矩 3 6 9 12 209 Nm zT 2 計算過程參照齒輪 8 9 10 11 的計算過程 計算后的 56740z 1 m m 2 幾何尺寸計算 1 計算分度圓直徑 5675401 6 dz 2 計算中心距 56 6 0 m 2da 57 7 3 計算齒輪寬度 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 16 5 250 63 m db 圓柱齒輪的實用齒寬在按 計算后適當圓整 且常將齒輪 6 7 的齒寬在整 值的基礎(chǔ)上人為的加寬 以防齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位 導致嚙合10 m 齒寬減小而增 6 7 齒輪單位齒寬的工作載荷 故取 64 B 536B 3 4 雙頭鉆頭內(nèi)各軸的設(shè)計 設(shè)定軸的材料為 45 鋼 3 4 1 計算軸 I VIII 的最小直徑 由 3 2 2 知單個鉆頭扭矩 1 90 83 42 5 9 kNm 5 9 M 3 7 131 2 Td 式中 軸 1 最細處直徑 1dm 軸 1 傳遞的扭矩 TN 許用扭轉(zhuǎn)切應力 MPa 由于 18M 又查表 15 3 2 的 為 25 T 3315 901 6 m 2d 當軸截面上開有鍵槽時 應增大軸徑以考慮鍵槽對軸強度的削弱 對于直徑 的軸 有一個鍵槽時 軸徑增大 有兩個鍵槽時 應增大10 m d 0 07 故 取整值 67 1 342 m 18 d 3 4 2 計算軸 II VII 的最小直徑 軸 2 7 不轉(zhuǎn)動 故不受扭矩 故給定軸 2 7 直徑為 2 d 齒輪 的轉(zhuǎn)矩為 6 9 z 1 39 6 1 7 1 8305 9 2 Nm 910 z zTT 3 4 3 計算軸 III 的最小直徑 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 17 353 6 9 1401229 2 Nm 10 zT 查表 15 3 2 的 為 25 T 332016 39 0 5Td 軸截面上開有鍵槽 應增大軸徑以考慮鍵槽對軸強度的削弱 對于直徑 的軸 有一個鍵槽時 軸徑增大 有兩個鍵槽時 應增大10 m d 0 07 故 取整數(shù)值36 97 1 54 m 318 m d 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 18 4 傳動系統(tǒng)減速設(shè)計 4 1 減速箱內(nèi)各齒輪設(shè)計 設(shè)定齒輪箱中兩對齒輪 與 與 有相同的齒數(shù)比 1 51z234z 4 1 1 傳動系統(tǒng)減速箱齒輪 的設(shè)計 工作壽命 15 年 每年工作 300 天 兩班制 每班工作 8 小時 初選 齒輪 4 材料 45 鋼 調(diào)制 硬度 240HBs 齒輪 3 材料 調(diào)制 硬度40Cr 280HBs 齒數(shù) 30z 45 1 計算齒輪 3 的扭矩 32 Nm T 431 5 小齒輪傳遞扭矩 42 5 T 式中 傳動效率 0 9 2 計算過程參照齒輪 8 9 10 11 的計算過程 計算的 1 341 5 m 373 dz 大齒輪齒數(shù) 41 5z 2 幾何尺寸計算 1 計算分度圓直徑 3341 5 m dz 4 76m 2 計算中心距 34 451 6375 m 2da 3 計算齒輪寬度 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 19 330 651 m db 圓柱齒輪的實用齒寬在按 計算后適當圓整 且常將小齒輪的齒寬在整值 的基礎(chǔ)上人為的加寬 以防大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位 導致嚙510 m 合齒寬減小而增大齒輪單位齒寬的工作載荷 故取 36 B 43B 4 1 2 傳動系統(tǒng)減速箱齒輪 的設(shè)計1z2 由于齒輪副 與齒輪副 有相同的傳動比 又因為齒輪副 比齒輪副 1z234 3z41z 傳遞的轉(zhuǎn)矩大 故齒輪副 可選用與齒輪副 完全相同的齒輪2z123z4341 5 m m 1z21 3 d 24576z B 241m 4 2 雙頭鉆頭內(nèi)各軸的設(shè)計 設(shè)定軸的材料為 45 鋼 4 2 1 計算軸 III 的最小直徑 353 6 9 1012 92 04 N 2 10 m 4zT 查表 15 3 2 的 為 25 T 3320416 5Td 軸截面上開有鍵槽 應增大軸徑以考慮鍵槽對軸強度的削弱 對于直徑 的軸 有一個鍵槽時 軸徑增大 有兩個鍵槽時 應增大10 m d 0 07 故 取整數(shù)值36 907 1 5 m 318 m d 4 2 2 計算軸 IV 的最小直徑 3342 046 N 9zT 查表 15 3 2 的 為 25 433414 8 m 0 2 5Td 軸截面上開有鍵槽 應增大軸徑以考慮鍵槽對軸強度的削弱 對于直徑 的軸 有一個鍵槽時 軸徑增大 有兩個鍵槽時 應增大10 m d 0 07 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 20 故 取整數(shù)值41 807 5 8 m d 416 m d 4 2 3 計算軸 V 的最小直徑 3154236 2 09N 0 zT 查表 15 3 2 的 為 25 T 53312096 4 m Td 軸截面上開有鍵槽 應增大軸徑以考慮鍵槽對軸強度的削弱 對于直徑 的軸 有一個鍵槽時 軸徑增大 有兩個鍵槽時 應增大10 m d 0 07 故 取整數(shù)值53 407 1 2 m 51 d 4 2 4 計算軸 VI 的最小直徑 3651 963 4 Nm 40 0T 查表 15 3 2 的 為 25 T 6336140 9 0 2 5Td 軸截面上開有鍵槽 應增大軸徑以考慮鍵槽對軸強度的削弱 對于直徑 的軸 有一個鍵槽時 軸徑增大 有兩個鍵槽時 應增大10 m d 0 07 故 取整數(shù)值63 907 14 8 m 615 m d 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 21 5 傳動系統(tǒng)電機的選用 由 3 2 2 知單個鉆頭扭矩 1 90 83 42 5 9 kNm 5 9 M 故 185 NmT 9 6 1 7 1 8305 9 2 2z zTT 53 6 9 4 04 Nm z 34112 06 9Tz 1542 N 651 0963 4 m T 所需電機功率 62 0 kW nP 式中 軸 6 的轉(zhuǎn)速 注 為齒輪 1 的轉(zhuǎn)速 nr mi6 1 n 軸 6 的轉(zhuǎn)矩 TN 所需電機功率 PkW 綜上 由表 12 1 3 得 選用 型電機 電機額定功率 2 2kW 同步轉(zhuǎn)速Y10L 4 1500r min 滿載轉(zhuǎn)速 1430r min 電機質(zhì)量 34kg 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 22 6 工件的夾緊計算及其選擇 6 1 工件的夾緊 6 1 1 夾緊基本原理理論 夾緊的目的是保證工件在夾具中的定位 不致因工時受切削力 重力或伴生離 心力 慣性力 熱應力等的作用產(chǎn)生移動或振動 夾緊裝置是夾具完成夾緊作用的 一個重要的而不可以缺少的組成部分 除非工件在加工過程中所受到的各種力不會 使它離開定位時所需確定的位置 才可以設(shè)有夾緊裝置 夾緊裝置設(shè)計的優(yōu)劣 對 于提高夾緊的精度和加工作效率 減輕勞動強度都有很大的影響 夾緊對象特征 加工信息特征 夾緊要求特征 動力源項 元功能解項 技術(shù)性 經(jīng)濟性 社會性 應用實例 技術(shù)參數(shù) 夾 緊 功 能 原 理 方 案 設(shè) 計 功能項 原理解項 評價項 備注項 圖 3 1 夾緊功能原理方案設(shè)計組成結(jié)構(gòu) 分析各類夾具的基本功能要求可以將夾緊裝置概括為兩類 第一類是性能要求 主要指定位唯一性 定位穩(wěn)定性 夾緊穩(wěn)定性及總體約束 第二類要求是夾具的結(jié) 構(gòu)剛性 成本及易操作性 易于維修等要求 本設(shè)計目錄中功能項包括夾緊對象特 征項 加工信息特征及夾緊要求特征 夾緊對象特征項目 包括夾緊對象類型 材料 形狀 體積 數(shù)量 物理特性 磁性 導電性 剛性等信息 加工信息特征項 加工類型 機加工 裝配 檢測 焊接等 加工參數(shù) 切削 參數(shù) 運動參數(shù) 幾何參數(shù)等 夾緊要求特征項 主要指性能要求 包括定位要求 定位基準選擇 如特征點 特征面 夾緊力大小 夾緊方向 夾緊行程 夾緊松開速率 自鎖性等 元件功能分析 夾緊功能主要包括四種元功能 它們是 定位功能 傳動功能 執(zhí)行功能和分度功能等輔助功能 定位功能由定位元件完成 定位元件按定位面特 征分為平面定位元件 圓孔定位元件 外圓定位元件 傳動功能由中間遞力機構(gòu)完 成 該機構(gòu)一般有三個作用 改變作用力的力一向 大小和自鎖作用 目前常用的 有以下機構(gòu) 斜楔機構(gòu) 螺旋機構(gòu) 圓偏心機構(gòu) 杠桿鉸鏈機構(gòu) 連桿機構(gòu) 聯(lián)動 機構(gòu) 對中機構(gòu) 定心機構(gòu)等 設(shè)計夾緊裝置時 應滿足下述主要要求 2 1 夾緊裝置在對工件夾緊時 不應破壞工件的定位 為此 必須正確選擇夾緊 力的方向及著力點 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 23 2 夾緊力的大小應該可靠 適當 要保證工件在夾緊后的變形和受壓表面的損 傷不致超出允許的范圍 3 夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡單合理 夾緊動作要迅速 操作方便省力 安全 4 夾緊力或夾緊行程在一定范圍內(nèi)可進行調(diào)整和補償 6 1 2 夾緊座 在不考慮重力和其它的伴生力的情況下 夾緊力的大小既與切削力的大小有 關(guān) 也與切削力對支承的作用有關(guān) W KM f1Rf1 f2Rf2 N 其中 K K1K2K3K4 K 1 1 5 2 K 2 1 2 K 3 1 1 1 3 K 4 1 2 M 為切削扭矩 W 1 8 1 2 1 2 1 2 85 0 2 7 0 2 7 740 28 N Q 需 KP f1 f2 1 8 1 2 1 2 1 2 100 0 2 0 2 777 4N Q 需 為切削力 為簡化夾具的成本及考慮工廠實際情況 擬用螺釘夾緊裝置 計算螺釘?shù)膴A緊 力 W 2QL D 中 tg 1 此公式采用中的數(shù)據(jù)以 M16 標準螺紋計算 為螺紋升角 t g S D 中 1螺紋摩擦角 D 中 螺紋中徑 Q 人工作用力 其中有 f 0 1 螺母端面與工件間的摩擦系數(shù) 1 6 34 計算 W 836 8 N 很明顯 可以使用螺釘夾緊機構(gòu) 夾緊座加工要求 1 表面發(fā)藍或其它的防銹處理 2 熱處理 T10A 淬火 HRC60 64 滲碳深度 0 2 0 6mm 3 銳邊無毛刺 4 螺紋孔以國家標準的 M16 配做 6 1 3 夾緊壓板 夾緊支板和夾緊座的目的相同 都是夾緊工件的 保證在加工過程中工件不移 動 限制它的自由度 夾緊支板的工件接觸裝置擬用夾緊螺釘 支板在其中是輔助 支承的 最終起決定作用的還是人的操作 不同人操作同樣的夾具或者是在夾緊的 過程中用力和速度的不同 都對工件的加工精度有影響 由于取用的夾緊螺釘是一 樣的 前面已經(jīng)計算過了 在此不重復了 5 具體的結(jié)構(gòu)見零件圖 螺旋夾緊機構(gòu)是指螺旋副與其他元件 壓板 墊片 螺釘?shù)?相結(jié)合 對工件實施 夾緊的機構(gòu) 螺旋夾緊機構(gòu)在生產(chǎn)中使用極為普遍 螺旋夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單 夾緊 行程大 且自鎖性能好 增力比大 是手動夾緊中用的最多的一種夾緊機構(gòu) 常用 的夾緊形式有 單個螺旋夾緊機構(gòu) 螺旋壓板夾緊機構(gòu) 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 24 圖 3 2 壓板 夾緊壓板加工要求 1 表面發(fā)藍或其它的防銹處理 2 熱處理 T10A 淬火 HRC38 45 滲碳深度 0 2 0 6mm 3 銳邊無毛刺 4 螺紋孔以國家標準的 M27 配做 1 6 6 1 4 夾緊螺釘 根據(jù)公司的實際情況選用夾緊螺釘 人工操作 節(jié)省成本 制造夾具的時間縮 短并以國家標準的規(guī)格生產(chǎn) 夾緊功能的原理方案設(shè)計目錄是設(shè)計目錄應用的具體體現(xiàn) 由于夾具種類繁多 如何對其進行抽象化整理 以利于運用設(shè)計目錄的結(jié)構(gòu)形式 還需要更深入的研究 建立原理方案設(shè)計目錄涉及的知識面較廣 難度較大 目錄本身的構(gòu)造規(guī)律也很復 雜 這里僅作最基本的原理方案設(shè)計研究 為使工件在定位件上所占有的規(guī)定位置在加工過程中保持不變 就要用夾緊裝 置將工件夾緊 保證工件的定位基準與夾具上的定位表面可靠的接觸 防止在加工 過程中移動 振動 或變形 因為此套夾具加工的工件剛度較好 防止了切削力作用是所引起的振動 側(cè)面 在加上移動壓板的定位 免除夾緊力對加工表面幾何形狀精度的不利影響夾具的夾 緊選用加工表面的松態(tài)夾緊 夾緊力的作用線不通過加工表面的周圍 使加工表面 的材料處在自由狀態(tài)下 6 2 夾緊力的選擇 6 2 1 夾緊力方向 在保證安裝的真確可靠 減少工件的變形 定位方便和在可以減少所需夾緊力 的大小的前提下 此套夾具的夾緊方向和工件重力方向和切削方向相同 工件的定 位工作面為垂直方向上 則工件的夾緊通過工件的一個定位銷與水平方向的移動壓 塊完成 夾緊力的方向為平行重力方向垂直夾緊 2 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 25 在本次夾具設(shè)計中 夾緊力是由中心螺桿和一邊壓板提供的 6 2 2 夾緊力的作用點 夾緊力的作用點是指夾緊元件與工件相接觸的一小塊面積 現(xiàn)在夾緊力的方案 已定 考慮夾具的結(jié)構(gòu)尺寸特征可以確定夾緊力的作用點個數(shù)為2個 考慮夾緊力作用點的一般要求 1 夾緊力的作用點應能保持工件定位穩(wěn)定 而不至引起工件發(fā)生位移和偏轉(zhuǎn) 夾緊力的作用點 應使被夾緊的夾緊變形盡可能的小些 夾緊力的作用點應盡可能靠近加工表面 以提高定位穩(wěn)定性 6 2 3 夾緊力的計算 夾緊力的大小重要取決于切削P和重力G 重力是可認為不變的 而切削力在切 削的過程中是變化的 影響切削力的大小因素很多 如工件質(zhì)量的不均勻 加工質(zhì) 量的不均勻 刀具磨損以及切削用量的變化等等 同時夾緊力也和其他因素有關(guān) 如夾緊件和工件及工件與定位件間接觸表面的光潔度 工藝系統(tǒng)的剛性等等 因此 夾具夾緊力的設(shè)計只能對其作初略的估算 W 實際夾緊力 Wi 理論夾緊力 K 安全系數(shù) 安全系數(shù) K K 1 K2 K3 K4 式中 K1 基本安裝系數(shù) K2 加工安裝系數(shù) K3 刀具鈍化系數(shù) K4 切削特點系數(shù) 其加工直徑全部為16 刀具 鉆頭 D 16 則軸向力 見 工藝師手冊 表 28 4 F C d f k 3 1F0zFy 式中 C 420 Z 1 0 y 0 8 f 0 35FF k 07 1 92 103 nHB F 420 237 35 0 18 N 轉(zhuǎn)矩 T C d f kT0ZTy 式中 C 0 206 Z 2 0 y 0 8TT T 0 206 2 0 85317 34 M 功率 P mKWdV260950 在計算切削力時 必須考慮安全系數(shù) 安全系數(shù) K K K K K1234 式中 K 基本安全系數(shù) 1 5 K 加工性質(zhì)系數(shù) 1 1 2 K 刀具鈍化系數(shù) 1 1 3 K 斷續(xù)切削系數(shù) 1 14 則 F KF 1 5 42391 1 N 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計 論文 26 鉆