0057-半精鏜及精鏜氣缸蓋導(dǎo)管孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)（夾具設(shè)計(jì)）

0057-半精鏜及精鏜氣缸蓋導(dǎo)管孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)（夾具設(shè)計(jì)）,半精鏜,精鏜氣,缸蓋,導(dǎo)管,組合,機(jī)床,設(shè)計(jì),夾具 1 前 言 本設(shè)計(jì)的課題是氣缸蓋半精鏜、精鏜組合機(jī)床及夾具設(shè)計(jì)。這個(gè)課題來(lái)源于江蘇高精機(jī)電裝備有限公司，是針對(duì)該公司對(duì)氣缸蓋半精鏜，精鏜組合機(jī)床加工，其工作效率和精度不高而設(shè)計(jì)的。主要是為了適合流水線生產(chǎn)，提高目前的生產(chǎn)效率、加工精度，從而降低加工成本。 組合機(jī)床一般都由支承部件（床身、立柱、底座和中間底座）、動(dòng)力部件（動(dòng)力滑臺(tái)和主軸頭、動(dòng)力頭）、工件定位夾壓和運(yùn)送部件（夾具、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、移動(dòng)工作臺(tái)、鼓輪等）和控制部件（電氣柜、液壓站、操縱臺(tái)等）組成。組合機(jī)床是根據(jù)工件加工的需要，以大量的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專(zhuān)用部件組成的一種高效的專(zhuān)用機(jī)床。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方法，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍到幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛運(yùn)用，并可用來(lái)組成自動(dòng)生產(chǎn)線。多年來(lái)機(jī)械產(chǎn)品加工中廣泛的采用萬(wàn)能機(jī)床，但是隨著生產(chǎn)的發(fā)展，很多企業(yè)的產(chǎn)品的產(chǎn)量越來(lái)越大，精度越來(lái)越高，采用萬(wàn)能機(jī)床加工已經(jīng)不能很好的滿(mǎn)足要求。理所當(dāng)然，生產(chǎn)著用機(jī)床可以提高生產(chǎn)效率和加工精度。在組合機(jī)床設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了降低組合機(jī)床的制造成本，應(yīng)盡可能的使用通用件和標(biāo)準(zhǔn)件。目前，我國(guó)設(shè)計(jì)制造的組合機(jī)床，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占零件總數(shù)的70—80%，其它20—30%是專(zhuān)用零件。 在進(jìn)行組合機(jī)床的夾具設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要對(duì)被加工零件孔的分布情況及所要達(dá)到的要求進(jìn)行分析，如各部件尺寸、材料、形狀、硬度及加工精度和表面粗糙度等內(nèi)容。然后還要深入基層進(jìn)行實(shí)地觀察，摸索夾具的工作原理，體會(huì)組合機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)認(rèn)真閱讀研究15040081型氣缸蓋的零件圖，了解其材料、硬度、重量等，對(duì)內(nèi)側(cè)面進(jìn)行半精鏜和精鏜排氣空和進(jìn)起孔。接下來(lái)是總體方案的設(shè)計(jì)，總體方案設(shè)計(jì)的具體工作是編制“三圖一卡”，即繪制被加工的零件圖，加工的示意圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。最后，就是技術(shù)設(shè)計(jì)和工作設(shè)計(jì)。技術(shù)設(shè)計(jì)就是根據(jù)總體設(shè)計(jì)已經(jīng)確定的三圖一卡，設(shè)計(jì)夾具等專(zhuān)用部件正式總圖；工作設(shè)計(jì)就是繪制各個(gè)專(zhuān)用部件的圖樣，編制各零件的明細(xì)表。 設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程是艱辛的，在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要考慮到方方面面的問(wèn)題。由于所學(xué)的知識(shí)的有限，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中查閱了大量的相關(guān)資料，以補(bǔ)充自己的不足之處。 首先，要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。整個(gè)設(shè)計(jì)，僅靠一些參考資料是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，在設(shè)計(jì)工作開(kāi)始前，特地到江淮動(dòng)力股份有限公司、鹽城紅旗機(jī)床廠、高精機(jī)電裝備有限公司等進(jìn)行了實(shí)地的參觀考察，積累了一些寶貴經(jīng)驗(yàn)。 其次，運(yùn)用四年來(lái)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，針對(duì)現(xiàn)實(shí)中遇到的實(shí)際情況，做到舉一反三，觸類(lèi)旁同。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程不僅涉及到以前所學(xué)的知識(shí)，而且還設(shè)計(jì)到新的理念，所以我在設(shè)計(jì)過(guò)程中一邊溫習(xí)以前所學(xué)的知識(shí)，一邊學(xué)習(xí)新的知識(shí)，這樣拓寬了我的視眼。 第三，通過(guò)自身的努力，結(jié)合理論和實(shí)際，從合理性、經(jīng)濟(jì)性、工藝性、實(shí)用性及其對(duì)被加工零件的具體要求對(duì)現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行研究分析，找出可以進(jìn)行改進(jìn)的地方，通過(guò)相互對(duì)比，確定一個(gè)新的，周全的設(shè)計(jì)方案。在指導(dǎo)老師吳進(jìn)老師的悉心指導(dǎo)下，在同課題組三位同學(xué)相互討論學(xué)習(xí)和幫助下，經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的艱辛勞動(dòng)，終于完成了這一設(shè)計(jì)課題。 2 組合機(jī)床工藝方案的擬訂 工藝方案的擬訂是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。工藝方案制定的正確與否是在很大程度上決定了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)工件的形狀和加工要求的特點(diǎn)， 加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求及生產(chǎn)率要求等，按一定的原則，結(jié)合組合機(jī)床常用的工藝方法，充分考慮到各種因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬訂出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。選擇工藝基面和定位方式是制定工藝方案的關(guān)鍵所在。 2.1 被加工零件的加工工序和加工精度 由于本機(jī)床是用于對(duì)氣缸蓋導(dǎo)管孔進(jìn)行半精鏜和精鏜加工，根據(jù)先粗后精，工序集中原則，現(xiàn)對(duì)氣缸蓋導(dǎo)管孔加工的工藝路線設(shè)計(jì)如下: 工序1(半精鏜) Ⅰ工位:槍鉸排氣導(dǎo)管孔(刀具直徑為Φ14.8mm)，鏜排氣閥座孔(刀具直徑為Φ47.8mm)，加工精度為H8； Ⅱ工位:槍鉸進(jìn)氣導(dǎo)管孔(刀具直徑為Φ14.8mm)，鏜進(jìn)氣閥座孔(刀具直徑為Φ44.8mm)，加工精度為H8。 工序2(精鏜) Ⅰ工位:槍鉸排氣導(dǎo)管孔(刀具直徑為Φ15mm)，鏜排氣閥座孔(刀具直徑為Φ48mm)，加工精度為H7； Ⅱ工位:槍鉸進(jìn)氣導(dǎo)管孔(刀具直徑為Φ15mm)，鏜進(jìn)氣閥座孔(刀具直徑為Φ45mm)，加工精度為H7。 2.2被加工零件的特點(diǎn) 氣缸蓋的材料為HT250； 硬度為150-225HBS； 生產(chǎn)綱領(lǐng)為年產(chǎn)量5萬(wàn)件，單班制； 在本工序前各主要表面已加工完畢。 3 組合機(jī)床配置型式選擇 組合機(jī)床有大型和小型，又可分為臥式，立式兩種，根據(jù)配置形式還可分為單工位和多工位。配置方案不同對(duì)機(jī)床的復(fù)雜程度，通用化程度，結(jié)構(gòu)工藝性，加工精度，機(jī)床重新調(diào)整的可能性等都有不同的影響。在本工序中要求加工同軸的兩個(gè)孔，因此采用臥式布置，為了提高生產(chǎn)效率，降低設(shè)計(jì)成本。機(jī)床采用臥式，其優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配工藝性好，無(wú)漏油現(xiàn)象；同時(shí)，安裝、調(diào)試與運(yùn)輸也都比較方便；而且，機(jī)床重心較低，有利于減小振動(dòng)。其缺點(diǎn)是削弱了床身的剛性，占地面積大。本機(jī)床采用了單滑臺(tái)雙動(dòng)力頭結(jié)構(gòu)，考慮到相關(guān)聯(lián)的機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性，采用固定式夾具.由于在加工過(guò)程中要實(shí)現(xiàn)大范圍的調(diào)速，因此采用伺服滑臺(tái)來(lái)滿(mǎn)足這個(gè)要求。其具有如下特點(diǎn):可自動(dòng)變換進(jìn)給速度和工作循環(huán)，可在較寬的范圍實(shí)現(xiàn)位控，執(zhí)行零件加工的數(shù)控程序.由此，根據(jù)已定的工藝方案和機(jī)床配置形式，確定機(jī)床為臥式單面雙工位數(shù)控傳動(dòng)的組合機(jī)床，伺服滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)配套的動(dòng)力箱。 圖3-1 組合機(jī)床配置型式圖 4 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 4.1 被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床(或自動(dòng)線)上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸精度，表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)，夾壓部件以及被加工零件的材料，硬度和本機(jī)床的前加工余量，毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計(jì)研制合同外，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造，使用，調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件 ，是在被加工零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床的加工內(nèi)容，并作必要的說(shuō)明而繪制的。為使被加工零件工序圖表達(dá)清晰明了，突出本工序內(nèi)容，繪制時(shí)規(guī)定：應(yīng)按一定的比例，繪制足夠的視圖以剖面；本工序加工部位用粗實(shí)線表示，保證的加工部位尺寸及位置尺寸數(shù)值下方畫(huà)“—”粗實(shí)線，其余部位用細(xì)實(shí)線表示。 本機(jī)床加工時(shí)是采用的一面兩銷(xiāo)定位方式，一面是氣缸蓋的內(nèi)側(cè)面，兩銷(xiāo)分別是一圓柱銷(xiāo)一菱形銷(xiāo)。它共限制六個(gè)自由度，可以達(dá)到定位效果，因此可以保證所需要的加工精度。繪制的被加工零件工序圖如圖4-1、4-2所示。 圖中符號(hào) ---夾緊位置 --定位基準(zhǔn) 圖4-1 半精鏜加工零件工序圖 圖4-2 精鏜加工零件工序圖 4.2 加工示意圖 加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的，是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖，它是設(shè)計(jì)刀具、輔具、夾具、多軸箱、電氣系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件，繪制機(jī)床總體聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對(duì)機(jī)床總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。 圖4-3 半精鏜加工零件示意圖 圖4-4 精鏜加工零件示意圖 4.2.1 刀具的選擇 選擇刀具應(yīng)考慮工件材料，加工精度，表面粗糙度，排屑及生產(chǎn)率等要求，只要條件允許應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)刀具。 孔加工刀具（鉆、擴(kuò)、鉸等）的直徑應(yīng)與加工部位尺寸，精度相適應(yīng)，其長(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端離導(dǎo)向套外端面30-50mm，以利排屑和刀具磨損后有一定向前調(diào)整量。刀具錐柄插入接桿孔內(nèi)長(zhǎng)度，在繪制加工示意圖是應(yīng)注意從刀具總長(zhǎng)中減去。根據(jù)以上條件選擇硬質(zhì)合金刀具。刀具是由鏜孔刀和槍鉸刀組成的復(fù)合刀具。 半精加工中時(shí)，鏜桿直徑選擇Φ40mm，鉸桿直徑選擇Φ12mm 。在加工硬度較高的鑄鐵時(shí)，為提高刀具使用壽命，宜采用多刃鏜刀頭。本機(jī)床采用四刃鏜刀頭。由于在切削力的作用下，刀體上兩個(gè)導(dǎo)向塊與刀齒圓柱校準(zhǔn)部分的圓柱刃帶確定一個(gè)圓，因此采用雙導(dǎo)向塊已能滿(mǎn)足圓周導(dǎo)向的要求。但由于來(lái)自外部的干擾，有時(shí)會(huì)使雙導(dǎo)向塊喪失平衡，從而引起加工誤差，所以有時(shí)單刃鉸刀也采用三個(gè)導(dǎo)向塊。通過(guò)第三個(gè)導(dǎo)向塊使鉸刀切削部分的整個(gè)圓周方向上都具有很大的剛度，從而提高了平衡穩(wěn)定性和加工經(jīng)濟(jì)度。綜合上述條件，鉸刀采用焊接式單刃雙導(dǎo)向條鉸刀。 精加工時(shí)，鏜刀采用德國(guó)MAPAL公司的精密刀具，鉸刀采用機(jī)械夾固式鉸刀，精度較半精加工稍高。 4.2.2 組合機(jī)床切削用量的選擇 查文獻(xiàn)資料[9] 表4-1孔加工常用工序間余量 加工工序 加工孔徑 直徑上工序間余量 鉸孔 Φ10～Φ20 0.10～0.20 半精鏜 Φ10～Φ20 0.7～1.2 精鏜 Φ30～Φ130 0.25～0.40 得鏜孔的切削余量為： 半精加工：閥座孔ap=0.4mm，導(dǎo)管孔ap=0.1mm； 精加工：閥座孔ap=0.1mm，導(dǎo)管孔ap=0.1mm； 查文獻(xiàn)資料[9] 表4-2 鏜孔切削用量 工序 刀具材料 鑄鐵 v(mm/min) f(mm/r) 半精鏜 硬質(zhì)合金 50～70 0.15～0.45 精鏜 硬質(zhì)合金 70～90 H級(jí)0.12～0.15 得鏜孔的切削用量為： 半精加工：f=0.15 mm/r； 精加工： f=0.15 mm/r； 切削速度的計(jì)算： Vc= （4-1） Vc—切削速度，單位為m/min 。 a.半精加工(排氣) ①槍鉸Φ14.8mm導(dǎo)管孔 由表4-2得，選擇f=0.15mm/r，n=1500r/min 由公式（4-1）得 Vc=3.14×14.8×1500/1000=69.7m/min ②鏜Φ47.8mm閥座孔 由表4-2得，選擇f=0.15mm/r，n=466r/min 由公式（4-1）得 Vc=3.14×47.8×466/1000=70m/min 半精加工(進(jìn)氣) ①槍鉸Φ14.8mm導(dǎo)管孔 由表4-2得，選擇f=0.15mm/r，n=1500r/min 由公式（4-1）得 Vc=3.14×14.8×1500/1000=69.7m/min ②鏜Φ44.8mm閥座孔 由表4-2得，選擇f=0.15mm/r，n=466r/min 由公式（4-1）得 Vc=3.14×44.8×466/1000=65.6m/min b.精加工(排氣) ①槍鉸Φ15mm導(dǎo)管孔 由表4-2得，選擇f=0.15mm/r，n=1500r/min 由公式（4-1）得 Vc=3.14×15×1500/1000=70.7m/min ②鏜Φ48mm閥座孔 由表4-2得，選擇f=0.15mm/r，n=466r/min 由公式（4-1）得 Vc=3.14×48×1500/1000=70.2m/min 精加工(進(jìn)氣) ①槍鉸Φ15mm導(dǎo)管孔 由表4-2得，選擇f=0.15mm/r，n=1500r/min 由公式（4-1）得 Vc=3.14×15×1500/1000=70.7m/min ②鏜Φ45mm閥座孔 由表4-2得，選擇f=0.15mm/r，n=466r/min 由公式（4-1）得 Vc=3.14×45×466/1000=65.8m/min 4.2.3 計(jì)算切削力，切削扭矩及切削功率 根據(jù)文獻(xiàn)資料[9]表6-20得計(jì)算公式如下： 切削力 Fz=51.4apf0.75HB0.55 （4-2） Fx=0.51ap1.2 f0.65HB1.1 （4-3） 轉(zhuǎn) 矩 T=25.7Dapf0.75HB0.55 （4-4） 功 率 （4-5） 公式中：V—切削速度（m/min）；f—進(jìn)給量（mm/r）； ap—切削深度（mm）； D—加工直徑（mm）； Fz—圓周力（N）； Fx—軸向切削力（N）； HB—布氏硬度：； 在本設(shè)計(jì)中，HBmax=225， Hbmin=150，代入公式得HB=200 HBS。 a.半精加工：（排氣） 槍鉸導(dǎo)管孔：由公式（4-2）得 Fz=51.4×0.1×0.150.75×2000.55 =51.4×0.1×0.241×18.432=22.832N； 由公式（4-3）得 Fx=0.51×0.11.2 ×0.150.65×2001.1 =0.51×0.063×0.291×339.729=3.176N； 由公式（4-4）得 T=22.832×14.8/2 =168.9 N·mm 由公式（4-5）得 P=16.813×69.7/61200=0.03KW 鏜閥座孔： 由公式（4-2）得 Fz=51.4×0.4×0.150.75×2000.55 =51.4×0.4×0.241×18.432=91.329N； 由公式（4-3）得 Fx=0.51×0.41.2 ×0.150.65×2001.1 =0.51×0.333×0.291×339.729=16.813N； 由公式（4-4）得 T=91.329×47.8/2 =25.7×172×0.35×19.1=2182.8N·mm 由公式（4-5）得 P=91.329×70/61200=0.1KW 半精加工：（進(jìn)氣） 槍鉸導(dǎo)管孔： 由公式（4-2）得 Fz=51.4×0.4×0.150.75×2000.55 =51.4×0.1×0.241×18.432=22.832N； 由公式（4-3）得 Fx=0.51×0.11.2 ×0.150.65×2001.1 =0.51×0.063×0.291×339.729=3.176N； 由公式（4-4）得 T=22.832×14.8/2 =168.9 N·mm 由公式（4-5）得 P=22.832×69.7/61200=0.03KW 鏜閥座孔： 由公式（4-2）得 Fz=51.4×0.4×0.150.75×2000.55 =51.4×0.4×0.241×18.432=91.329N； 由公式（4-3）得 Fx=0.51×0.41.2 ×0.150.65×2001.1 =0.51×0.333×0.291×339.729=16.813N； 由公式（4-4）得 T=91.329×44.8/2 =2045.8N·mm 由公式（4-5）得 P=91.329×65.6/61200=0.09KW b.精加工：（排氣） 槍鉸導(dǎo)管孔： 由公式（4-2）得 Fz=51.4×0.1×0.150.75×2000.55 =51.4×0.1×0.241×18.432=22.832N； 由公式（4-3）得 Fx=0.51×0.11.2 ×0.150.65×2001.1 =0.51×0.063×0.291×339.729=3.176N； 由公式（4-4）得 T=22.832×15/2 =171.24 N·mm 由公式（4-5）得 P=16.813×69.7/61200=0.03KW 鏜閥座孔： 由公式（4-2）得 Fz=51.4×0.1×0.150.75×2000.55 =51.4×0.1×0.241×18.432=22.832N； 由公式（4-3）得 Fx=0.51×0.1.2 ×0.150.65×2001.1=3.176N； 由公式（4-4）得 T=91.329×48/2 =547.9N·mm 由公式（4-5）得 P=91.329×70.2/61200=0.03KW 精加工：（進(jìn)氣） 槍鉸導(dǎo)管孔: 由公式（4-2）得 Fz=51.4×0.1×0.150.75×2000.55 =51.4×0.1×0.241×18.432=22.832N； 由公式（4-3）得 Fx=0.51×0.11.2 ×0.150.65×2001.1 =0.51×0.063×0.291×339.729=3.176N； 由公式（4-4）得 T=22.832×15/2 =171.24 N·mm 由公式（4-5）得 P=22.832×70.7/61200=0.03KW 鏜閥座孔： 由公式（4-2）得 Fz=51.4×0.1×0.150.75×2000.55 =51.4×0.1×0.241×8.432=22.932N； 由公式（4-3）得 Fx=0.51×0.11.2 ×0.150.65×2001.1 =0.51×0.063×0.291×339.729=3.176N； 由公式（4-4）得 T=91.329×45/2 =513.7N·mm 由公式（4-5）得 P=91.329×65.8/61200=0.03KW 4.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專(zhuān)用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。是用來(lái)表示機(jī)床的配置型式和布局。用以檢驗(yàn)各主要部件相對(duì)位置幾尺寸聯(lián)系能否滿(mǎn)足加工要求和通用部件選擇是否合適；它為多軸箱、夾具等專(zhuān)用部件設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)；它可以看成是機(jī)床總體外觀簡(jiǎn)圖。 圖4-5機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 4.3.1 動(dòng)力滑臺(tái)的選擇 a.選擇動(dòng)力部件 由文獻(xiàn)資料[12]表5-3 數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)主要技術(shù)性能選擇NC-1HJ32M型和NC-1HJ32G型數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)，其臺(tái)面寬度為320mm，臺(tái)面長(zhǎng)為630mm，最大行程為630mm，最大進(jìn)給力為12500N，電動(dòng)機(jī)Y100L1-4，P=2KW。 由于本機(jī)床采用的是專(zhuān)用滑臺(tái)，所以要在原有參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改。故選擇伺服電機(jī)。由文獻(xiàn)資料[12] 表13-32 選SYJD1-110-B2型交流伺服電機(jī)，其額定轉(zhuǎn)矩T=11.5N.m，最高轉(zhuǎn)速為N=3000r/min，P=2.5KW。 b.確定機(jī)床裝料高度 裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離。在確定機(jī)床裝料高度時(shí)，首先要考慮工人操作的方便性；對(duì)于流水線要考慮車(chē)間運(yùn)送工件的滾道高度。其次是機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸的限制和剛度要求。參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)裝料高度 H=1000 mm。 c.確定夾具輪廓尺寸 主要確定夾具底座的長(zhǎng)、寬、高尺寸。 工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具底座輪廓尺寸的基本依據(jù)。具體要考慮布置工件的定位、限位、夾緊機(jī)構(gòu)、刀具導(dǎo)向裝置以及夾具底座排屑和安裝等方面的空間和面積需要。 夾具底座的高度尺寸，一方面要保證其有足夠的高度，同時(shí)考慮機(jī)床的裝料高度、排屑的方便性和便于設(shè)置定位、夾緊機(jī)構(gòu)。一般不小于240 mm。本機(jī)床夾具的長(zhǎng)為780mm，寬為460mm，高為820mm。 4.4機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 a.理想生產(chǎn)率Q 理想生產(chǎn)率Q（單位為件/h）是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A（包括備品及廢品率）所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時(shí)總數(shù)tk有關(guān)。根據(jù)文獻(xiàn)資料[9]： 表4-3 半精加工機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 表4-4精加工機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 Q=A/tK=5000/2350=21.2件/小時(shí) （4-6） b.實(shí)際生產(chǎn)率Q1 實(shí)際生產(chǎn)率Q1是指所設(shè)計(jì)的機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。 Q1=60/T=29.09件/小時(shí) （4-7） c.機(jī)床負(fù)荷率 機(jī)床負(fù)荷率為理想生產(chǎn)率與實(shí)際生產(chǎn)率之比。即文獻(xiàn)資料[9] η=Q/Q1=0.73 （4-8） 因?yàn)榻M合機(jī)床負(fù)荷率一般為0.75～0.90，而對(duì)于精密度較高、自動(dòng)化程度高的組合機(jī)床，宜適當(dāng)降低負(fù)荷率，所以本機(jī)床滿(mǎn)足要求。 5 夾具設(shè)計(jì) 5．1 概述 機(jī)床夾具是一種裝夾工件的工藝設(shè)備，它廣泛的應(yīng)用于機(jī)械制造過(guò)程的切削加工、熱處理、裝備、焊接和檢驗(yàn)等工藝過(guò)程中。在金屬切削機(jī)床上使用最多的夾具統(tǒng)稱(chēng)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設(shè)備，它直接影響著加工的精度、勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，故機(jī)床夾具設(shè)計(jì)在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造及其生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有及其重要的地位。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作。在機(jī)床上用夾具裝夾工件時(shí)，其主要功能是使工件的定位和夾緊。然而，由于各類(lèi)機(jī)床加工的方式不同，有些機(jī)床夾具還具有一些特殊的功能。 機(jī)床夾具在保證產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)、高效和低成本方面充分發(fā)揮著現(xiàn)代先進(jìn)設(shè)備的巨大潛力。有利于提高工人對(duì)復(fù)雜或精密零件的加工技能，減輕繁重的體力勞動(dòng)。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)和使用是促進(jìn)生產(chǎn)周期的重要工藝措施之一/因此一切機(jī)械制造行業(yè)廣大工人和工程技術(shù)人員歷來(lái)都把機(jī)床夾具的改進(jìn)和開(kāi)發(fā)作為技術(shù)革新的主要課題之一。 5.1.1 機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用 對(duì)工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，為了保證加工要求，首先要使工件相對(duì)刀具（或機(jī)床）有正確的位置并使這個(gè)位置在加工過(guò)程中不因外力的影響而變動(dòng)。為此進(jìn)行機(jī)械加工前，先要將工件夾好。 工件的裝夾方法有兩種：一種是工件直接裝夾在機(jī)床的工作臺(tái)或花盤(pán)上；另一種是工件裝夾在夾具上。采用第一種方法裝夾工件時(shí)，一般是先按圖樣要求在工件表面劃線，找出工件表面的尺寸和位置，裝夾時(shí)用劃針或百分表找正后在夾緊。這種方法不需專(zhuān)門(mén)的裝備，但效率低，一般用于單件或小批量生產(chǎn)；批量較大時(shí)，大都采用夾具裝夾工件。使用機(jī)床夾具的目的主要有以下六個(gè)方面。然而，在不同的生產(chǎn)條件下應(yīng)該有不同的側(cè)重點(diǎn)。夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮加工的技術(shù)要求、生產(chǎn)成本和工人操作等方面的要求，以達(dá)到預(yù)期的效果。 a.保證加工精度 用夾具裝夾工件時(shí)，能穩(wěn)定地保證加工精度，并減少對(duì)其它生產(chǎn)條件的依賴(lài)性，故在精密加工中廣泛的使用夾具，并且它還是全面質(zhì)量管理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 b.提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 使用夾具后，能使工件迅速地定位和夾緊，并能夠顯著地收縮輔助時(shí)間和基本時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 c.改善工人的勞動(dòng)條件 用夾具裝夾工件方便、省力、安全。當(dāng)采用氣壓、液壓等夾緊裝置時(shí)，可以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。 d.降低生產(chǎn)成本 在批量生產(chǎn)中使用夾具時(shí)，則由于勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高和允許使用技術(shù)等級(jí)較低的工人操作，故可以明顯降低生產(chǎn)成本。 e.保證工藝紀(jì)律 在生產(chǎn)過(guò)程中使用夾具時(shí)，可確保生產(chǎn)周期、生產(chǎn)調(diào)度等工秩序。因?yàn)閵A具往往也是工程技術(shù)人員解決高難度零件加工的主要工藝手段之一。 f.擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍 這是在生產(chǎn)條件有限的企業(yè)中常用的一種技術(shù)改造措施。如在車(chē)床上拉削、深孔加工等，也可用夾具裝夾以加工較復(fù)雜的成形圓。 5.1.2 機(jī)床夾具的分類(lèi) 機(jī)床夾具有多種分類(lèi)方法。一般按適用工件的范圍的特點(diǎn)分為：通用夾具、專(zhuān)用夾具、組合夾具和可調(diào)夾具或按適用的機(jī)床分為車(chē)床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具等。 通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，可用于加工一定范圍內(nèi)的不同工件夾具。如三爪自定心卡盤(pán)、虎鉗、萬(wàn)能分度頭和磁力工作臺(tái)等。專(zhuān)用夾具是指為某一工件的某道工序而設(shè)計(jì)制造的夾具。一般在批量生產(chǎn)中使用，是機(jī)械制造廠里使用范圍最廣的一種機(jī)床夾具。 5.1.3機(jī)床夾具的組成 機(jī)床夾具的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)雖然繁多，但它們的組成均可概括為下面四個(gè)部分： a.定位裝置 位裝置的作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置，從而保證加工位置的正確。 b.夾緊裝置 夾緊裝置的作用是將工件壓緊、夾牢，保證工件在加工的過(guò)程中受到外力（切 削力等）作用時(shí)不離開(kāi)占據(jù)正確的位置。 c.夾具體 夾具體是機(jī)床夾具的基件，通過(guò)它將機(jī)床的所有元件構(gòu)成一個(gè)整體。 d.其它裝置或元件 如連接元件，分度裝置，靠模裝置，上下料裝置，工業(yè)機(jī)器人等。 5.1.4 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)在氣缸蓋上進(jìn)行鏜加工所用的夾具。它是發(fā)揮我們獨(dú)立思考和創(chuàng)新的有效過(guò)程。使我們充分而又靈活地運(yùn)用課堂所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐環(huán)節(jié)緊密結(jié)合，培養(yǎng)解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力，為適應(yīng)今后的工作打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 5．2 夾具的設(shè)計(jì)步驟及內(nèi)容 5.2.1 氣缸蓋鏜孔的工藝分析 該加工零件的工序內(nèi)容 半精鏜(a) Φ47.8H8 深10mm，粗糙度為3.2， 槍鉸導(dǎo)管底孔Φ14.8H8 深33mm，粗糙度為3.2um的排氣孔。兩孔位置度公差為Φ0.03mm。 (b) Φ44.8H8深10mm，粗糙度為3.2，槍鉸導(dǎo)管底孔Φ14.8H8 深28.5mm，粗糙度為3.2um的進(jìn)氣孔。兩孔位置度公差為Φ0.03mm。 精鏜 (a) Φ48H6 深10mm，粗糙度為1.6， 槍鉸導(dǎo)管底孔Φ15H6 深33mm，粗糙度為1.6um的排氣孔。兩孔位置度公差為Φ0.03mm。 (b) Φ45H6深10mm，粗糙度為1.6，槍鉸導(dǎo)管底孔Φ15H6 深28.5mm，粗糙度為1.6um的進(jìn)氣孔。兩孔位置度公差為Φ0.03mm。 以上倒角均為1×45° 除應(yīng)保證各孔尺寸精度外，還需滿(mǎn)足以下要求： a. Φ48 H6孔與Φ15H6孔同軸度誤差不大于Φ0.04mm，Φ15H6孔與被加工工件內(nèi)側(cè)面垂直度為Φ0.03mm，Φ48H6孔的底面與Φ15H6孔的垂直度為0.02/4.5mm，圓跳動(dòng)為0.02mm。 b. Φ45 H6孔與Φ15H6孔同軸度誤差不大于Φ0.04mm，Φ15H6孔與被加工工件內(nèi)側(cè)面垂直度為Φ0.03mm，Φ45H6孔的底面與Φ15H6孔的垂直度為0.02/4.5mm，圓跳動(dòng)為0.02mm。 5.2.2夾緊方案的分析 A．工件在加工過(guò)程中定位基準(zhǔn)的分析 在選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡量選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，即遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。由總體設(shè)計(jì)可以知道我使用的是半精鏜、精鏜同時(shí)進(jìn)行加工，加上對(duì)零件的分析，最后選擇氣缸蓋的內(nèi)側(cè)面即需加工空的一面作為定位的基準(zhǔn)面，這樣就有利于保證個(gè)被加工孔相互間的位置精度。氣缸蓋要很好的固定在機(jī)床上，就必須限制六個(gè)自由度，這樣才可以保持加工精度。根據(jù)切削力的方向和夾具夾緊力的方向，我選擇氣缸蓋的內(nèi)側(cè)面確立一個(gè)平面來(lái)限制三個(gè)自由度，另外的三個(gè)自由度我選擇兩個(gè)定位銷(xiāo)來(lái)限制。最后再在氣缸蓋的底面上加上一個(gè)輔助支承，這樣就更能保證工件的加工精度。這種定位方式就是“一面兩銷(xiāo)”定位。 B．夾緊點(diǎn)的數(shù)目 在確定夾緊力作用點(diǎn)的數(shù)目時(shí)，應(yīng)遵從的原則是：對(duì)剛性較差的工件，夾緊力的數(shù)目應(yīng)增多，力求避免單點(diǎn)集中夾緊，以圖減小工件的夾緊變形；但夾緊點(diǎn)愈多，夾緊機(jī)構(gòu)愈復(fù)雜，夾緊的可靠性愈差。所以采用多點(diǎn)夾緊時(shí)，應(yīng)力求夾緊點(diǎn)的數(shù)目為最小。 考慮到該氣缸蓋是鑄鐵件，使夾緊力分散，應(yīng)采用多點(diǎn)夾緊。所以本設(shè)計(jì)采用壓塊進(jìn)行壓緊，四個(gè)壓塊可將壓緊力分為四個(gè). C．夾緊位置的確定 夾緊位置選擇的好壞直接影響工件的加工精度、定位的可靠、工作的穩(wěn)定性。夾緊力的位置應(yīng)使夾緊力落在定位平面內(nèi)，力求接近平面的中心。夾緊力的方向最好要和軸向力想對(duì)，再根據(jù)氣缸蓋的大體形狀，我選擇工件的外側(cè)面為夾緊位置，方向向內(nèi)，由于本道工序是鏜加工，所以軸向力不是很大，選擇壓板夾緊比較好。 D.確定夾具的類(lèi)型 由于要求大量大批生產(chǎn)。通用夾具，組合夾具，可調(diào)夾具，隨行夾具顯然不能滿(mǎn)足加工精度的要求。為了使用和維修的方便，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)緊湊的專(zhuān)用夾具。 E.確定夾緊方式(動(dòng)力裝置) 按夾緊動(dòng)力來(lái)源分，可以分為手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)和自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。手動(dòng)夾緊主要用于小批量生產(chǎn)，本課題中是不適合的。夾緊裝置中產(chǎn)生動(dòng)力的部分叫動(dòng)力裝置，常用的動(dòng)力裝置有氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)等。夾緊裝置中直接與工件的被夾壓面接觸并完成壓夾作用的元件稱(chēng)為夾緊元件，本設(shè)計(jì)采用了液壓夾緊，解決了手動(dòng)夾緊是夾緊力不一致，誤差大，精度低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。由于油液的不可壓縮性，能傳遞較大的壓力，比氣壓大10多倍，因此，在產(chǎn)生同樣作用力的情況下，油缸直徑可以小許多倍，使夾具結(jié)構(gòu)更為緊湊。所以綜合氣壓和液壓的優(yōu)缺點(diǎn)后，最后選用液壓夾緊。 5.2.3夾緊力的確定與計(jì)算 確定夾緊力的方向、作用點(diǎn)和大小時(shí)要分析工件的結(jié)構(gòu)，加工要求，切削力和其它外力作用工件的情況，以及定位元件的結(jié)構(gòu)和布置方式。 A．夾緊力的方向和作用點(diǎn)的確定 夾緊力方向必須遵循： a. 夾緊力作用方向不應(yīng)破壞工件的定位。 b. 夾緊力作用方向應(yīng)使工件的夾緊變形盡量減小。 c. 夾緊力作用方向應(yīng)使所需夾緊力盡可能小。 綜上所述，我選擇四個(gè)作用點(diǎn)在氣缸蓋的外側(cè)面上。 B．夾緊力的計(jì)算 查參考文獻(xiàn)[1]得 夾緊力： W=KF (5-1) 其中K為安全系數(shù) K= (5-2) —一般安全系數(shù)，考慮增加夾緊的可靠性和因工件材料性質(zhì)及余量不均勻等引起切削力的變化。一般取1.2-1.5。這里取1.4 ——加工性質(zhì)系數(shù)。粗加工取1.2。精加工取1。這里取1。 ——刀具鈍化系數(shù)。考慮到刀具磨鈍后，切削力增大，一般取1.0-1.9，這里取1.3。 ——斷續(xù)切削系數(shù)。斷續(xù)切削時(shí)取1.2，連續(xù)切削時(shí)取1，這里是取1.2。 ——一般用來(lái)表示夾緊力的穩(wěn)定性，手動(dòng)夾緊時(shí)取1.3，機(jī)動(dòng)夾緊時(shí)取1。 所以經(jīng)過(guò)計(jì)算得安全系數(shù)K=2.184。 根據(jù)該夾具的裝夾方式，選擇的計(jì)算公式(5-1) 式中 WK——實(shí)際所需夾緊力（N）； K——安全系數(shù)； P——切削力（N）； 由總體設(shè)計(jì)計(jì)算得到的軸向作用力為16.8N， 最后由公式（5-1）、（5-2）算得 夾緊力：F=38N 5.2.4夾緊液壓缸的選擇 組合機(jī)床的夾緊液壓缸已進(jìn)行了通用化系列化設(shè)計(jì)，根據(jù)夾緊力的大小，可以用任何型號(hào)的液壓缸，因?yàn)槿魏涡吞?hào)的液壓缸都能滿(mǎn)足本機(jī)床夾具需要的夾緊力。但是根據(jù)調(diào)查，現(xiàn)在廠里用的液壓缸一般是T5034、T5035、T5038這幾種型號(hào)。由于T5034型號(hào)液壓缸的行程比較小，所以這里選用型號(hào)為T(mén)5035的液壓缸。查參考文獻(xiàn)[8]表4—3查基本尺寸參數(shù)，表4—4查液壓缸的技術(shù)參數(shù)。這種液壓缸的剛體采用無(wú)縫鋼管，兩端的端蓋是嵌入式的，在缸體的兩端內(nèi)壁開(kāi)有環(huán)槽，將端蓋放入后旋轉(zhuǎn)90度。端蓋的邊沿進(jìn)入缸體兩端的環(huán)槽中，即可承受軸向力。該夾緊裝置主要是通過(guò)杠桿原理把液壓缸的的推力和拉力傳遞到壓緊塊，完成夾緊的工作。杠桿是以一比一的比例來(lái)傳遞力的。 5.2.5定位元件的設(shè)計(jì) 根據(jù)定位方式查參考文獻(xiàn)[1]表2.1-4，選擇一個(gè)的圓柱銷(xiāo)和一個(gè)削邊銷(xiāo)，這兩個(gè)都采用固定式。它們主要有以下幾個(gè)工作特點(diǎn)和使用說(shuō)明： A為了增加兩孔連心線方向上的間隙，避免過(guò)定位，把第二銷(xiāo)碰到工件孔壁的部分削去，只留下上下一部分圓柱面，也起到減小第二銷(xiāo)直徑的作用。 B由于垂直于連心線方向上第二銷(xiāo)直徑?jīng)]有減小，故對(duì)工件的轉(zhuǎn)角誤差沒(méi)有影響。 C安裝削邊銷(xiāo)時(shí)，削邊方向要垂直于連心線，為了保證削邊銷(xiāo)的強(qiáng)度，通常采用菱形結(jié)構(gòu)。根據(jù)參考文獻(xiàn)[9]表6-32選擇配合。選擇銷(xiāo)工作部分直徑g5，定位銷(xiāo)頭部有15導(dǎo)角，與夾具體孔配合為H7/n6。為了便于更換定位銷(xiāo)，設(shè)計(jì)成帶襯套的結(jié)構(gòu)襯套外徑與夾具體孔配合為H7/n6，內(nèi)徑與定位銷(xiāo)配合為H7/h6。故選擇了一個(gè)Φ15.5g5圓柱銷(xiāo)和一個(gè)Φ15.5g5的削邊銷(xiāo)，它們的高度相同。選用四個(gè)一樣大小的Φ30的支承塊構(gòu)成一個(gè)支承平面，支承塊的上下表面的平行度為0.01mm，表面粗糙度為0.8，高度為250.015，分別用M10的內(nèi)六角圓柱頭螺釘于夾具體連接。 選取“一面兩銷(xiāo)”的定位方式。其定位特點(diǎn)有： a. 可以簡(jiǎn)便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位 b. 有同時(shí)加工零件五個(gè)表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。 c. 一面雙孔”可做為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準(zhǔn)，使零件整個(gè)工藝過(guò)程基準(zhǔn)統(tǒng)一，從而減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的累積誤差，有利于保證零件加工精度。同時(shí)，使機(jī)床各工序（工位）的許多部件（如夾具）實(shí)現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計(jì)、制造周期，降低成本。 d. 于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位、夾緊，并有利于防止切屑落于定位基面。 5.2.6定位誤差的計(jì)算 a. 菱形銷(xiāo)的最大直徑 （5-3） 式中 b——菱形銷(xiāo)寬度； ——兩孔中心距的公差； ——兩定位銷(xiāo)中心距的公差，一般?。?/3—1/5）； ——圓柱銷(xiāo)與孔配合的最小間隙，； ——圓柱銷(xiāo)定位孔的最小直徑 由公式（5-3）計(jì)算得=15.473 圖5-1 轉(zhuǎn)角誤差示意圖 b. 工件的轉(zhuǎn)角誤差 （5-4） 式中 ——以菱形銷(xiāo)定位的定位孔直徑的公差； ——菱形銷(xiāo)直徑的公差； ——菱形銷(xiāo)與孔的最小配合間隙 （5-5） （5-6） 由公式（5-4）、（5-5）、（5-6）得 0.015° 0.005° 故工件在任意方向偏轉(zhuǎn)時(shí)，最大轉(zhuǎn)角誤差為0.02°。 c. 基準(zhǔn)位移誤差 0.0086mm。 （5-7） d. 基準(zhǔn)不重合誤差 基準(zhǔn)不重合誤差應(yīng)從定位基準(zhǔn)到工序基準(zhǔn)之間的所有尺寸的公差之和在加工尺寸方向上的投影，故基準(zhǔn)不重合度誤差=0。 最后，在求得基準(zhǔn)位移誤差和轉(zhuǎn)角誤差后，算得定位誤差=0.0086mm。此值小于工件相應(yīng)位置度的三分之一，即0.0086mm＜(0.03/3)mm=0.01mm。 5.2.7導(dǎo)向裝置的選擇 一般夾具的導(dǎo)向裝置是選用鏜套或者導(dǎo)向支架，它們又可以分為很多種類(lèi)。由于切削速度不大，同時(shí)為了保證被加工零件的技術(shù)要求，再結(jié)合本夾具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，切削主軸為鋼性主軸，且加工深度不深，故不選用導(dǎo)向裝置。只有當(dāng)拆卸被加工零件時(shí)，需要一個(gè)導(dǎo)向裝置來(lái)確保工件在退出定位銷(xiāo)時(shí)不損壞定位銷(xiāo)。所以選用導(dǎo)向條為導(dǎo)向裝置。如圖 圖5-2 拆卸導(dǎo)向裝置示意圖 5.2.8夾具體的設(shè)計(jì) 夾具體采用鑄造的箱體結(jié)構(gòu)，各邊的厚度取35mm，保證有足夠的支承力，支承夾具、工件、氣缸夾緊力。同時(shí)還有足夠的剛性，鏜加工時(shí)不會(huì)引起夾具的歪斜和工件誤差的加大。夾具體和機(jī)床通過(guò)螺栓和定位銷(xiāo)定位和固定。 5.2.9其它元件的設(shè)計(jì) 需要用到的元件主要有襯套、法蘭盤(pán)、支架、支承塊、立柱、齒條，齒輪，軸，隔套、壓板，擋塊，彈簧墊片、撥桿，推桿，頂桿等等。這些元件都是在設(shè)計(jì)中非常重要的元件，設(shè)計(jì)的過(guò)程主要根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]、[8]、[9]，同時(shí)運(yùn)用所學(xué)過(guò)的知識(shí)，還翻閱了參考文獻(xiàn)[3]、[5]、[7]、[11]等。詳細(xì)設(shè)計(jì)情況可以看零件圖，這里不一一介紹。 5.2.10夾具的精度分析 夾具上主要元件之間的尺寸應(yīng)取工件相應(yīng)尺寸的平均值。當(dāng)工件與之相應(yīng)的尺寸有公差時(shí)，應(yīng)視工件精度要求和該距離尺寸公差的大小而定，當(dāng)工件公差值小時(shí)，宜取工件相應(yīng)公差的1/2—1/3；當(dāng)工件公差值較大時(shí)，宜取工件相應(yīng)公差的1/3—1/5作為相應(yīng)尺寸的公差。在機(jī)械加工中，造成工件加工誤差的因素主要有定位誤差，夾具在機(jī)床上的安裝誤差 ，刀具對(duì)刀和導(dǎo)向誤差，以及由于機(jī)床運(yùn)動(dòng)精度的工藝系統(tǒng)變形等因素引起的加工方法誤差等。為保證工件的技術(shù)要求，上述誤差的合成值應(yīng)不超過(guò)工件工序公差之值。 A.夾具在機(jī)床上的安裝誤差ΔA 因?yàn)閵A具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱(chēng)為夾具的安裝誤差。一般 取： Δ誰(shuí)平A=0.02mm Δ垂直A=0mm B.夾具誤差ΔE 因夾具上定位元件，對(duì)刀或?qū)蛟鞍惭b基面三者之間（包括導(dǎo)向元件與導(dǎo)向元件之間）的位置不精確而造成的加工誤差，稱(chēng)為夾具誤差，夾具誤差大小取決于夾具零件的加工精度的夾具裝配時(shí)的調(diào)整和修配精度。 一般取ΔE=0.04mm C.加工方法誤差ΔG 因機(jī)床精度，刀具精度，刀具與機(jī)床的位置精度，工藝系統(tǒng)受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱(chēng)為加工方法誤差，因該項(xiàng)誤差影響因素很多，又不便于計(jì)算，所以常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為它留出工件公差的1/3。計(jì)算時(shí)可設(shè)ΔG=/3。 ——工件位置公差取0.20 ΔG= D.保證加工精度 工件在夾具中加工時(shí)，總加工誤差∑Δ為上述各項(xiàng)誤差之和。由于上述誤差均為獨(dú)立隨機(jī)誤差，應(yīng)用概率法加，因此，保證工件加工精度條件是： (5-8) 即工件總加工誤差∑Δ應(yīng)不大于工件的加工尺寸公差，由以上得知，本夾具完全可以保證加工精度。 為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過(guò)早報(bào)廢，在分析計(jì)算工件加工精度時(shí)需留出一定精度儲(chǔ)備量，因此將公式（5-8）改為： ≤－ → =－ （5-9） 當(dāng)≥0時(shí)夾具能滿(mǎn)足加工要求，根據(jù)以上 =－=0.20-0.08=0.12≥0 所以?shī)A具完全可以滿(mǎn)足加工要求。 a.Φ48H6與Φ15H6兩孔同軸度的分析。 根據(jù)誤差不等式應(yīng)：（mm）。 （5-10） (a）由于兩孔同軸度與定位方式無(wú)關(guān)，故 △D = 0 (b）因夾緊點(diǎn)落在定位基準(zhǔn)面上，則夾緊誤差不會(huì)影響同軸度，故 △J = 0 (c）因沒(méi)有采用導(dǎo)向裝置，所以導(dǎo)向誤差 △T = 0 (d）因兩孔分別鏜切削，，故兩孔的同軸度與加工誤差無(wú)關(guān)，但定位面對(duì)底面的平行度為0.01，輔助支承面對(duì)底面的垂直面為0.01，故安裝誤差 △A = 0.01 (e）使用該夾具時(shí)容易發(fā)生變形的環(huán)節(jié)在鏜桿，但由于是鋼性鏜桿，且離加工面近，距離短，故可認(rèn)為 ： △G = 0 綜合以上?？芍`差不等式是滿(mǎn)足的，工件該項(xiàng)精度要求能予充分保證。 b.Φ45H6與Φ15H6兩孔同軸度的分析。 因?yàn)檫@兩個(gè)孔的技術(shù)要求和形位公差和Φ48H6與Φ15H6兩孔的一樣，所以也滿(mǎn)足不等式。工件該項(xiàng)精度要求能予充分保證。 c.Φ15H6孔軸線對(duì)工件內(nèi)側(cè)面的垂直精度的分析。 根據(jù)誤差不等式應(yīng)：（mm）。 顯然△D、△J、△A、△G的分析同上，關(guān)鍵在于△T的值。由于兩鉸孔的軸線的平行度為0.01，則誤差不等式滿(mǎn)足要求。 6 齒輪和軸的設(shè)計(jì) 6.1.齒輪設(shè)計(jì) 本夾具上的齒輪主要有兩種齒輪，都是直齒圓柱齒輪的傳動(dòng)。設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)在具體工作情況下，必須有足夠工作能力，以保證在整個(gè)壽命期間不致失效。所以要對(duì)齒輪進(jìn)行校核。以齒輪YG023-2058為例。 A.選擇齒輪的材料、熱處理方法、精度等級(jí)、齒數(shù)z1，z2及齒寬系數(shù)Φd。 考慮到該組合機(jī)床的功率不大，故大、小齒輪都采用T235處理，齒面硬度為220HBS，260HBS，屬軟齒面閉式傳動(dòng)，載荷平穩(wěn)，齒輪速度不高，粗選7級(jí)精度，齒數(shù)z1=z2=28，u=1，按軟齒面齒輪非對(duì)稱(chēng)安裝查參考文獻(xiàn)[5]表6.5，取齒寬系數(shù)Φd=1.0 B.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) a.確定公式中各參數(shù) (a)載荷系數(shù) Kt 由式 （6-1） 試選Kt=1.5 (b) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1 取輸入功率=7.5KW，小齒輪轉(zhuǎn)速n1=960r/min 則T1= （6-2） (c) 材料系數(shù) 查參考文獻(xiàn)[5]表6.3得 ZE=189.8 (d) 大小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 按齒面硬度查參考文獻(xiàn)[5]圖6.8得 =520MPa ， =600Mpa (e) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1=60n1jLh=60×960×1×10×300×16=2.765×109 （6-3） N2= N1/μ=2.765×109 （6-4） (f) 接觸疲勞壽命系數(shù) 查參考文獻(xiàn)[5]圖6.6得 KHN1=0.88， KHN2=0.88 (g) 確定許用接觸應(yīng)力 [σH1]，[σH2] 取安全系數(shù)SH=1 （6-5） （6-6） b.設(shè)計(jì)計(jì)算 (a) 試算小齒輪分度圓直徑 取 則 則 （6-7） (b) 計(jì)算圓周速度 （6-8） (c) 計(jì)算載荷系數(shù)K 查參考文獻(xiàn)[5]表6.2得使用系數(shù)KA=1 根據(jù)υ=3.58m/s，七級(jí)精度查參考文獻(xiàn)[5]圖6.10得動(dòng)載系數(shù)Kυ=1.1 查參考文獻(xiàn)[5]圖6.13得Kβ=1.08 則K=KAKυKβ=1.188。 (d) 校正分度圓直徑 由式mm （6-9） c. 計(jì)算齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸 (a)計(jì)算模數(shù) m m=d1/z1=2.35mm， 按標(biāo)準(zhǔn)取模數(shù)， m=2mm. (b)兩輪分度圓直徑 mm ， mm (c)中心距a a=m(z1+z2)/2=2×（56）/2=56mm (d) 齒寬 b b =φd×d1=65.88 b1=b2+(5-10)mm 取b2=66mm， b1=70mm (e) 齒高 h h=2.25m=2.25×2=4.5 C. 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 由式 （6-10） a.確定公式中各參數(shù)值 (a) 大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 查參考文獻(xiàn)[5]圖6.7 取=240Mpa ， =220Mpa (b) 彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1，KFN2 查參考文獻(xiàn)[5]圖6.7 取 KFN1=0.88， KFN2=0.90 (c) 許用彎曲應(yīng)力， 取彎曲疲勞安全系數(shù)SF=1.4，應(yīng)力修正系數(shù)YSF=2.0 得 （6-11） （6-12） (d) 齒形系數(shù)YFa1，YFa2和應(yīng)力修正系數(shù)YSa1，YSa2. 查表6.4得 YFa1=2.55， YFa2=2.55 Ysa1=1.61 Ysa2=1.61 (f) 計(jì)算大小齒輪的與并加以比值。 取其中大值代入公式計(jì)算 大齒輪的數(shù)值大，應(yīng)按大齒輪校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 D.校核計(jì)算 （6-13） 由于 故彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。 6. 2軸的設(shè)計(jì) 本夾具所涉及到了三個(gè)軸，現(xiàn)對(duì)其中一跟軸進(jìn)行校核，這里選軸YG023-2002進(jìn)行校核。如圖6-1： 圖6-1 軸YG023-2042簡(jiǎn)圖 軸的設(shè)計(jì)包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力計(jì)算兩個(gè)部分 A. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸上零件的布置和裝配如圖所示 a. 軸的最小直徑估算 由材料力學(xué)可知，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為 式中 τT—軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPa； T—軸的傳遞轉(zhuǎn)距，單位為N.mm； P —軸的傳遞功率，單位為kw； N—軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min； WT—軸的抗扭截面系數(shù)，單位為mm3； [τT]—許用轉(zhuǎn)距切應(yīng)力，單位為MPa，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》附表表1.3。 由此推得最小直徑d0min（單位為mm）為 式中 C—計(jì)算常數(shù)，查表11.3。 b.各軸段的直徑和長(zhǎng)度的確定 c.軸上零件的軸向和周向定位與固定 在軸向上采用圓螺母和止動(dòng)墊片，隔套等，周向上主要是鍵連接。 d.軸的結(jié)構(gòu)工藝性 軸的結(jié)構(gòu)的工藝性是指軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于加工、裝配、拆卸、測(cè)量和維修等，并且生產(chǎn)效率高，成本低。一般軸的結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單，工藝性越好。 e.提高軸的強(qiáng)度和剛度的措施 這里采用45號(hào)鋼進(jìn)行調(diào)制處理來(lái)提高軸的強(qiáng)度和剛度。 B.軸的強(qiáng)度計(jì)算 現(xiàn)對(duì)軸YG023-2002進(jìn)行強(qiáng)度、剛度校核： a.求出軸上的轉(zhuǎn)矩T： 液壓泵的轉(zhuǎn)速為1000r/min； 液壓油的工作壓力5.9MPa； 則 軸上的傳遞的功率： 則 b.求作用在齒輪上的力： c.軸的受力分析（見(jiàn)圖6-2） (a) 畫(huà)軸的受力簡(jiǎn)圖（見(jiàn)圖6-2） (b) 計(jì)算支承反力。 在水平面上 在垂直面上 在水平面上， 在垂直面上， 合成彎矩， d. 畫(huà)彎矩圖（見(jiàn)圖6-2） 圖6-2 軸的受力分析及彎扭矩圖 C.判斷危險(xiǎn)截面 因支承力都在右側(cè)，扭矩為T(mén)，則判斷齒輪齒寬中心線右側(cè)為危險(xiǎn)截面，只要右側(cè)滿(mǎn)足強(qiáng)度校核就行了。 D.軸的彎扭合成強(qiáng)度校核 由于右側(cè)兩支承點(diǎn)的力的方向是相反的，且大小幾乎相同。故彎扭合成強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。 E.軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表10-1查得，，，，，。 由參考文獻(xiàn)[5]附表10-1查得，；由附表10-4查得絕對(duì)尺寸系數(shù)，；軸經(jīng)磨削加工，由附表10-4得表面質(zhì)量系數(shù)。則