2197 XK5025型數(shù)控立銑床自動(dòng)換刀裝置設(shè)計(jì)
2197 XK5025型數(shù)控立銑床自動(dòng)換刀裝置設(shè)計(jì),xk5025,數(shù)控,銑床,自動(dòng),裝置,設(shè)計(jì)
半自動(dòng)液壓專(zhuān)用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)目 錄1 概述……………………………………………………………… 31.1 課題背景……………………………………………………… 31.2 課題內(nèi)容……………………………………………………… 31.3 課題的意義…………………………………………………… 41.4 課題的創(chuàng)新點(diǎn)…………………………………………………42 機(jī)械制造技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)與要求………………………42.1 設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………………………………52.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)基本要求 …………………………………………… 53 刀庫(kù)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………53.1 確定刀庫(kù)容量………………………………………………… 53.2 確定刀庫(kù)形式………………………………………………… 63.3 刀庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………… 73.4 初估刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距及選定電機(jī)……………………………… 83.4.1 初選電動(dòng)機(jī)與降速傳動(dòng)裝置………………………………83.4.2 初估刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距…………………………………………83.5 刀庫(kù)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)…………………83.6 刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的校核…………………………………………103.7 花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………143.8 夾緊機(jī)構(gòu)插銷(xiāo)剪切強(qiáng)度的校核………………………………153.9 確定刀具的選擇方式…………………………………………153.10 刀庫(kù)的定位與刀具的松夾………………………………… 154 刀具交換裝置的設(shè)計(jì)……………………………………………164.1 確定換刀機(jī)械手形式………………………………………174.2 換刀機(jī)械手的工作原理……………………………………194.3 機(jī)械手的自動(dòng)換刀過(guò)程的動(dòng)作順序………………………214.4 機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸 4 上的齒輪齒條設(shè)計(jì)………………………214.5 自動(dòng)換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求……………………………224.5.1 主軸準(zhǔn)停裝置……………………………………………244.5.2 換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試………………………………244.6 自動(dòng)換刀程序的編制…………………………………… 245 夾具設(shè)計(jì)研資料究原始………………………………………245.1 擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案………………………………………245.2 確定工件的定位方式及夾具體元件的材料………………255.3 工件的夾緊方式，計(jì)算夾緊力并設(shè)計(jì)夾緊裝置 ………265.4 機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片……………………………………306. 致謝 …………………………………………………………33參考文獻(xiàn)書(shū)目 …………………………………………………341 概述1．1 課題背景現(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。自從 1962 年美國(guó)研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人以來(lái)，機(jī)器人技術(shù)極其產(chǎn)品發(fā)展很快，已成為柔性制造系統(tǒng)（FMS ） 、自動(dòng)化工廠(chǎng)（ FA） 、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的自動(dòng)化工具。廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對(duì)保障人身安全，改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約原材料以及降低生產(chǎn)成本，有著十分重要的意義。和計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣，工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改善著人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式。工業(yè)機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體化數(shù)字化裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍很廣，作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會(huì)的新興產(chǎn)業(yè)，將對(duì)未來(lái)生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用。國(guó)外專(zhuān)家預(yù)測(cè)，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車(chē)、計(jì)算機(jī)之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。據(jù)聯(lián)合國(guó)歐洲委員會(huì)（UNECE）和國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR ）的統(tǒng)計(jì)，世界機(jī)器人市場(chǎng)前景看好，從 20 世紀(jì)下半葉起，世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長(zhǎng)的良好勢(shì)頭。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代，機(jī)器人產(chǎn)品發(fā)展速度較快，年增長(zhǎng)率平均在 10%左右。2004 年增長(zhǎng)率達(dá)到闖記錄的 20%。其中，亞洲機(jī)器人增長(zhǎng)幅度最為突出，高達(dá) 43%。在自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域中，工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來(lái)的。工業(yè)機(jī)械手的是從工業(yè)機(jī)器人中分支出來(lái)的。其特點(diǎn)是可通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)具有準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力。機(jī)械手是一種能自動(dòng)化定位控制并可重新編程序以變動(dòng)的多功能機(jī)器，它有多個(gè)自由度，可用來(lái)搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作。機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)、智能系統(tǒng)、遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控系統(tǒng)五部分組成。驅(qū)動(dòng)-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)是相輔相成的，在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中可以分：機(jī)械式、電氣式、液壓式和復(fù)合式，其中液壓操作力最大。本課題是立式機(jī)床上專(zhuān)用于工件和零件的夾持和自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置，其運(yùn)動(dòng)自由度多，且有嚴(yán)格的動(dòng)作順序要求、用液壓驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)動(dòng)作自動(dòng)循環(huán)，利于自動(dòng)化和高效率等要求。1．2 課題內(nèi)容本課題的基本內(nèi)容是：1）功能原理方案分析2）液壓系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)3）液壓系統(tǒng)的計(jì)算4）油箱與執(zhí)行元件工作圖設(shè)計(jì)5）編寫(xiě)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1．3 課題的意義本課題所研究的立式機(jī)床的裝夾裝置屬于工業(yè)機(jī)器人這一范疇，對(duì)它的研究實(shí)際上就是對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研究。現(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。自從 1962 年美國(guó)研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人以來(lái)，機(jī)器人技術(shù)極其產(chǎn)品發(fā)展很快，已成為柔性制造系統(tǒng)（FMS） 、自動(dòng)化工廠(chǎng)（FA） 、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的自動(dòng)化工具。廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對(duì)保障人身安全，改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約原材料以及降低生產(chǎn)成本，有著十分重要的意義。和計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣，工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改善著人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式。隨著加工行業(yè)在我國(guó)的迅速發(fā)展，各行各業(yè)的自動(dòng)化裝備水平越來(lái)越高，現(xiàn)代化加工車(chē)間，常常配有機(jī)械手，以提高生產(chǎn)效率，代替工人完成惡劣環(huán)境下危險(xiǎn)、繁重的勞動(dòng)。1．4 課題的創(chuàng)新點(diǎn)采用手動(dòng)換向閥變換夾持方式，既可以雙夾持也可以單夾持。2 機(jī)械制造技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)與要求2 .1、設(shè)計(jì)任務(wù)（1）設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜的零件的加工工藝規(guī)程；（2）設(shè)計(jì)一個(gè)專(zhuān)用夾具；（3）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。2 .2、畢業(yè)設(shè)計(jì)基本要求（1）內(nèi)容完整，步驟齊全。（2）設(shè)計(jì)內(nèi)容與說(shuō)明書(shū)的數(shù)據(jù)和結(jié)論應(yīng)一致，內(nèi)容表達(dá)清楚，圖紙準(zhǔn)確規(guī)范，簡(jiǎn)圖應(yīng)簡(jiǎn)潔明了，正確易懂。（3）正確處理繼承與創(chuàng)新的關(guān)系。（4）正確使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。（5） 盡量采用先進(jìn)設(shè)計(jì)手段。3 刀庫(kù)的設(shè)計(jì)刀庫(kù)是帶刀庫(kù)自動(dòng)換刀裝置的主要部件之一，其容量形式、布局及具體結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)控機(jī)床的性能有很大影響。3.1 確定刀庫(kù)容量決定刀庫(kù)容量時(shí)，首先要考慮加工工藝的需要，同時(shí)還要調(diào)查分析同類(lèi)型、相近規(guī)格的自動(dòng)換刀機(jī)床的刀庫(kù)容量及其發(fā)展趨勢(shì)。由于帶自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床主要是在多品種、單件小批生產(chǎn)時(shí)使用，因而應(yīng)根據(jù)廣泛的工藝統(tǒng)計(jì)，依大多數(shù)工件加工時(shí)需要的刀具數(shù)來(lái)確定刀庫(kù)容量。例如，對(duì)功能較為齊全的加工中心而言，它可承擔(dān)多個(gè)工件的切削任務(wù)，因而要配備刀具的種類(lèi)和規(guī)格較多。通常，配備的刀具越多，機(jī)床能加工工件的比率也越高，但它們并不是成正比例關(guān)系。圖 3-1 為刀庫(kù)容量與機(jī)床能加工工件的比率統(tǒng)計(jì)曲線(xiàn)。刀庫(kù)儲(chǔ)存量過(guò)大，導(dǎo)致刀庫(kù)的結(jié)構(gòu)龐大而復(fù)雜,影響機(jī)床總體布局；儲(chǔ)存量過(guò)小，則不能滿(mǎn)足復(fù)雜零件的加工要求。因此，刀庫(kù)容量應(yīng)在經(jīng)濟(jì)合理的條件下，力圖將一組類(lèi)似的零件所需的全部刀具裝入刀庫(kù)，以縮短每次裝刀所需的裝調(diào)時(shí)間。對(duì)自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床的刀庫(kù)容量，有關(guān)資料曾對(duì) 15000 個(gè)零件進(jìn)行分組統(tǒng)計(jì)，指出不同工序加工時(shí)必須的刀具數(shù)不同，如圖 3-1 所示。由圖可知， 4 把銑刀可完成加工工件的 95％左右的銑削工藝，10把孔加工刀具可完成 70％的鉆削工藝， 14 把刀的容量就可完成 70％以上工件的鉆銑工藝，配有 14—40 把刀具的刀庫(kù)就能夠滿(mǎn)足 70％-95％工件的加工需要。因此，對(duì)XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床，從使用和經(jīng)濟(jì)效率角度來(lái)看，容量為 6 的刀庫(kù)就可滿(mǎn)足要求了。3.2 確定刀庫(kù)容量由以上考慮 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的結(jié)構(gòu)布局等原因，決定采用軸向放置的鼓盤(pán)式刀庫(kù)形式。這種刀庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，刀具排列較為緊湊，在刀庫(kù)容理定為 6 的情況下體種不大，且取刀也較為方便，但需要考慮機(jī)械手的換刀動(dòng)作空間。3.3 刀庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如刀庫(kù)裝配圖所示，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，直流伺服電動(dòng)機(jī)接通，其運(yùn)動(dòng)經(jīng)過(guò)十字聯(lián)軸器、波傳動(dòng)減速器、套筒式聯(lián)軸器、蝸桿、蝸輪后，再經(jīng)花鍵聯(lián)接傳到刀盤(pán)上，刀盤(pán)帶動(dòng)刀座上的 6 個(gè)刀套轉(zhuǎn)動(dòng)，完成選刀動(dòng)作。刀庫(kù)裝配圖3.4 初估刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩及選定電機(jī)刀庫(kù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)多數(shù)采用液壓馬達(dá)、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并沒(méi)有降速傳動(dòng)裝置。3.4.1 初選電動(dòng)機(jī)與降速傳動(dòng)裝置刀庫(kù)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，由于本刀庫(kù)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，且所需轉(zhuǎn)速小，所以決定采用直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。直流伺服電動(dòng)機(jī)具有體積小，重量輕、伺服性好、力能指標(biāo)高等優(yōu)點(diǎn)，且該電機(jī)可用信號(hào)電壓進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速。采用型號(hào)為 90SZ03 的 SZ 系列電磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)，其基本參數(shù)為：功率 0.092KW，轉(zhuǎn)速 3000R/MIN（《袖珍機(jī)械師設(shè)計(jì)手冊(cè)》P1275） ；降速傳動(dòng)裝置型號(hào)為 XB3-50-100A 的扁平式諧波傳動(dòng)減速器，其基本參數(shù)為：輸入功率 0.092KW，輸出轉(zhuǎn)矩 18N·m（《袖珍機(jī)械師設(shè)計(jì)手冊(cè) 》P1078-1079） 。3.4.2 初估刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩由于刀庫(kù)容量 6，下面就以 THK6363 型自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床的刀庫(kù)為設(shè)計(jì)參考（查參考資料 14） ，采用經(jīng)驗(yàn)法初估回轉(zhuǎn)所需轉(zhuǎn)矩。THK6363 型自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床的刀庫(kù)也是采用軸向放置的鼓盤(pán)式刀庫(kù)形式，其容量為 36 把刀具，最大刀具重達(dá) 10kgf，刀庫(kù)回轉(zhuǎn)由最大扭矩為 25N·m 的液壓馬達(dá)經(jīng)諧波減速器驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)在由于設(shè)計(jì)的刀庫(kù)容量為 6 把刀具，可初估刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩(主要是指直接驅(qū)動(dòng)刀盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩)為 T0=8N·m。3.5 刀庫(kù)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)刀庫(kù)的主運(yùn)動(dòng)是圓周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如圖 3-3 所示,直流伺服電動(dòng)機(jī) 1 通過(guò)彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器與諧波傳動(dòng)減速器 2 聯(lián)接減速后驅(qū)動(dòng)蝸桿 3,設(shè)計(jì)刀庫(kù)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的普通圓柱蝸桿傳動(dòng). 由刀庫(kù)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。己知直流伺服電動(dòng)機(jī) 1 的功率為 0.092KW,轉(zhuǎn)速為 3000R/MIN,諧波傳動(dòng)減速器 2 的傳動(dòng)比為 100.傳動(dòng)效率為 80%,1 經(jīng) 2 減速后驅(qū)動(dòng)蝸桿 3,蝸桿為主動(dòng),蝸輪為從動(dòng),要求傳動(dòng)此為 6,單向旋轉(zhuǎn),單班工作制,預(yù)計(jì)壽命為 5 年.圖示 3-3 刀庫(kù)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)傳動(dòng)示意圖1)選擇蝸桿傳動(dòng)類(lèi)型根據(jù) GB10085—88 的推薦，采用漸開(kāi)線(xiàn)蝸桿（ZI） 。2)選擇材料蝸桿采用 45 鋼，齒面淬火，硬度為 45～50HRC；蝸輪用鑄錫磷青銅 ZCuSn10Pb1，金屬模鑄造， =220 MPa， =220 MPa。'2HP?'2FP?3)確定主要參數(shù)蝸桿蝸輪傳動(dòng)，以蝸桿為主動(dòng)，蝸輪為從動(dòng)。為了提高傳動(dòng)效率，取 Z1=6，傳動(dòng)比取6，單向旋轉(zhuǎn)，單工作制，預(yù)計(jì)壽命為 5 年。則 Z2= Z1ⅹi= 6ⅹ6=36。4)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)m2d1 KT2 (mm3)?'250ZHP???????a)計(jì)算蝸輪軸轉(zhuǎn)矩 T2初估傳動(dòng)效率 η=0.95,則T2=9549 =9549 η=9549 ⅹ0.95=133.53 N·m12Pn1/i0.928%3/6?其中 n1 =3000/100=30(r/min)b)載荷系數(shù) K=1.05c)許用接觸應(yīng)力 2HP?= =220ⅹ0.9ⅹ1.48=293.04 MPa2HP'VSZN式中, =220 MPa, '2估計(jì)滑動(dòng)速度 <5m/s，用浸沒(méi)潤(rùn)滑 ,則由(參考文獻(xiàn) 11) (P972 圖 18—2)查得滑動(dòng)速度S影響系數(shù) =0.9, =1.48（其中 =60a t=60ⅹ1ⅹ ⅹ5ⅹ300ⅹ8=3.6ⅹ ,按VZNLZ2n306610圖 18—3 查得） ；d)計(jì)算 m2d1 值,并選定模數(shù) m 和蝸桿分度圓直徑 d1m2d1 ⅹ1.05ⅹ133.53=283.46 mm 3;?250369.4???????按表 18—3 查得模數(shù) m=3.15(mm), d1=35.5 (mm)(m2d1 值應(yīng)大于計(jì)算值)5)驗(yàn)算滑動(dòng)速度 SVa)計(jì)算蝸桿速度 1= = =0.0558 m/s160dn??35.0?b)計(jì)算滑動(dòng)速度 SV= / =0.0558/ =0.0632 m/sS1cos?'"cos2814?其中 = = = ,則初估的 值合適。?11(/)tgZmd?(63.15/.)tg??'"2814?SV6)驗(yàn)算蝸輪齒彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算公式為 22 216AVFFSPTKYd?????a)使用系數(shù) =1Ab)動(dòng)載荷系數(shù) =1.03VKc)載荷分布系數(shù) =1?d1=35.5 mm， =m =3.15 36=113.4 mm,其中模數(shù) m=3.15(mm)。2dZ?d)蝸輪齒形系數(shù) =4.00FSYe)按蝸輪當(dāng)量齒數(shù) = / =36/ =52.34,由圖 17—2 查得。2VZ3cos?3'"s2814?f)導(dǎo)程角系數(shù) =1- /120°=1- /120 =0.766Y??'"??g)許用彎曲應(yīng)力 2FP?= =70 0.542=37.94 MPa2FP'NY?h)計(jì)算彎曲應(yīng)力=22.1322613.5.014.076F????由于 < ，故滿(mǎn)足蝸輪輪齒強(qiáng)度條件。2HP7)計(jì)算蝸桿蝸輪的主要參數(shù)a)分度圓直徑=35.5， =m =3.15 36=113.4mm1d2z?b)中心距 aa=( + +2 m)/2=[35.5+113.4+2 (-0.1349) 3.15]/2=74 mm1d2x?c)蝸桿導(dǎo)程角 '"814???8)計(jì)算其他尺寸a)蝸桿齒頂圓直徑 = +2 =35.5+2 3.15=41.8 mm，1ad1a1ah?其中 為蝸桿齒頂高，且 =m=3.15 mm；1ah1ab)蝸輪喉圓直徑 = +2 =113.4+2 0.8651 3.15=118.85 mm，2ad2ad2ah?其中 為蝸輪齒頂高，且 = + =1-0.1349=0.8651 mm；2ah2a?2xc)蝸輪外圓直徑 = +m=118.85+3.15=122 mm；2edd)蝸桿齒寬 由于 =6，故 按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，取 =64 mm1b1Z1b1be)蝸輪齒寬 0.67 =0.67 41.8 =28.006mm,取 =28 mm；22?1ad?2f)蝸輪齒頂圓弧半徑 = -m= -3.15=14.6 mm2aR2a35.g)蝸輪齒根圓弧半徑 = +c= +0.2m= +0.2 3.15=21.53 mm；2f2f1da41.82?h)蝸桿軸向齒厚 = /2= = 3.15/2=4.948 mm,其中 為蝸桿軸1xs1xsp/m?xp向齒距；i)蝸桿法向齒厚 = =4.948 =4.368 mm；1ns1nsxco?'"cs2814?j)蝸輪分度圓齒厚 =0.5 =0.5 3.15=4.948 mm。22m??9)熱平衡計(jì)算蝸桿傳動(dòng)由于效率低，所以工作時(shí)發(fā)熱量大。在閉式傳動(dòng)中，如果產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)地散逸，將因油溫不斷升高而使?jié)櫥拖♂專(zhuān)瑥亩龃竽ゲ翐p失，甚至發(fā)生膠合。所以必須根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量 等于同時(shí)間內(nèi)的散熱量 的條件進(jìn)行熱功平衡1H2H計(jì)算，以保證油溫穩(wěn)定牌規(guī)定的范圍內(nèi)。由于摩擦損耗的功率 = （1- ）kW, 則產(chǎn)生的熱流量（單位為 1W=1j/s）為fP1?=1000 （1- ）W1H1式中 為蝸桿傳遞的功率（單位：kW） 。1以自然冷卻方式，從箱體外壁散發(fā)到周?chē)諝庵腥サ臒崃髁繛?kA( - )W2H1t0式中 k——熱導(dǎo)率，一般取 k=8.7～17.5W( ),環(huán)境空氣流通較差時(shí)，取較小值，2mC?:否則取較大值；A——傳動(dòng)裝置散熱的計(jì)算面積，即內(nèi)面被沒(méi)浸濺的，而外面又被空氣所能冷卻的的箱殼面積（ ） ；2m——潤(rùn)滑油的工作溫度，一般限制在 60～70 ，最高不能超過(guò) 80 ；1t C? C?——周?chē)h(huán)境溫度，一般取室溫 =20 。0t 0t?按熱平衡條件 = ，可求得在既定工作條件下的沒(méi)溫為1H2= + 1t0??1P-kA?C?在繪制傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行熱平衡計(jì)算：=0.092 80 =0.0736 kW1P?0取 =20 , =0.95, k=10,并估算 A=0. 006 ，則0tC??2m=20+ =81.33 ＞801t??0.7361-0.95 ?C??由于 ＞80 ,超過(guò)最高工作溫度，所以必須采取一些散熱措施，以提高散熱能力，1tC?如在傳動(dòng)箱內(nèi)裝循環(huán)冷卻管路。3.6 刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的校核蝸輪轉(zhuǎn)速 =5r/min,所能傳遞的功率為 P=0.092 80 0.95=0.07 Kw,此時(shí)刀庫(kù)的驅(qū)動(dòng)2n?0轉(zhuǎn)矩為：T= = =120.3N·m＞T 0=8N·m，其中 =0.9 為外花954N??0.795?鍵帶動(dòng)刀盤(pán)回轉(zhuǎn)的傳動(dòng)效率。由于 T＞T 0，所以，刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩滿(mǎn)足要求。3.7 刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的校核在刀庫(kù)的傳動(dòng)系統(tǒng)中，刀盤(pán)是利用花鍵聯(lián)接帶動(dòng)刀座上的刀套轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)行選刀的，花鍵的聯(lián)接屬于動(dòng)聯(lián)接。已知所用的花鍵類(lèi)型為漸開(kāi)線(xiàn)花鍵 d=26mm,以下對(duì)其進(jìn)行必要的強(qiáng)度計(jì)算。計(jì)算公式如下：p= [p]MPa 式中:2gmTzhLD??T——轉(zhuǎn)距（N·mm） ，此處 T=120.3N·m=120.3 1000N·mm；?——各齒間載荷不均勻系數(shù)，通常取 =0.7 0.8，此處取 =0.75；?:?z——齒數(shù)，此處 z=6；——齒的工作高度（mm） ，對(duì)漸開(kāi)線(xiàn)花鍵， =m,此處 m 為模數(shù)，且取gh ghm=1.5mm；——齒的工作長(zhǎng)度（mm） ，此處 =48mm；gLgL——平均直徑（mm） ，對(duì)漸開(kāi)線(xiàn)花鍵，此處 =d=26mm。mDmD于是，把數(shù)據(jù)代入計(jì)算公式，得 p= = =28.6MPa2gmTzhLD?120.3.756486?由于該花鍵聯(lián)接為不在載荷作用下移動(dòng)的動(dòng)聯(lián)接，查表 9-13 可知，若齒面經(jīng)熱處理且使用和制造情況為良好時(shí)，[p]可達(dá) 40 70 MPa，p [p],故花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。:?3.8 夾緊機(jī)構(gòu)插銷(xiāo)剪切強(qiáng)度的校核刀套在刀座上的夾緊由插銷(xiāo)實(shí)現(xiàn)（見(jiàn)刀庫(kù)裝配圖） 。插銷(xiāo)承受的主要是剪切力，以下對(duì)單個(gè)插銷(xiāo)進(jìn)行剪切強(qiáng)度的校核。插銷(xiāo)材料為 45 鋼，[ ]=60MPa,直徑 d=6mm。?剪切力由重力引起，估算 P=100N,插銷(xiāo)受力如圖所示。由圖可知該情況為雙剪切，且由平衡方程易得 Q=P/2,于是，插銷(xiāo)橫截面上的剪切力為= Q/A=(100 )/[ ]=1.8MPa [ ]?610??322(10)4?????故插銷(xiāo)滿(mǎn)足強(qiáng)度條件要求。3.9 確定刀具的選擇方式按數(shù)控裝置的刀具指令，從刀庫(kù)中將所需要的刀具轉(zhuǎn)換到取刀位置，稱(chēng)為自動(dòng)選刀。在刀庫(kù)中選擇刀具通常采用兩種方式。1)順序選擇刀具 2)任意選擇刀具3.10 刀庫(kù)的定位與刀具的松夾刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)定位是依靠簡(jiǎn)易定位裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其控制過(guò)程示意圖如下：發(fā)出選刀信號(hào)牙嵌離合器脫離嚙合從動(dòng)軸慣性慢轉(zhuǎn)刀庫(kù)定位停止定位完畢發(fā)出信號(hào)刀庫(kù)的定位是由接近開(kāi)關(guān)使直流伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，然后由雙向液壓帶動(dòng)定位銷(xiāo) 6，插入刀座 5 上的定位孔，實(shí)現(xiàn)精確定位。在刀座 5 的每一個(gè)刀位上都裝有如圖所示的彈簧、導(dǎo)柱3、鍵塊 1 和銷(xiāo) 2 所組成的刀具固定裝置。由此實(shí)現(xiàn)刀具在刀庫(kù)上的固定鎖緊。圖中所示為刀具卡在刀座上的狀況。當(dāng)液壓缸 4 通油后，將導(dǎo)柱 3拉出，使銷(xiāo) 2 退出，此時(shí)刀具在刀座上處于自由狀態(tài)，控制刀具固定裝置的液壓缸 4有兩個(gè)，一個(gè)和定位銷(xiāo)在一起，自動(dòng)換刀時(shí)用，另一個(gè)在靠近立柱方向，用于刀庫(kù)手動(dòng)裝卸刀。刀庫(kù)定位示意圖4 刀具交換裝置的設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀裝置中,實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)與機(jī)床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱(chēng)為刀具交換裝置。刀具的交換方式通常分為兩種: 一種是采用機(jī)械手交換刀具 , 另一種是由刀庫(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具交換即無(wú)機(jī)械手交換刀具。無(wú)機(jī)械手交換刀具方式：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，換刀的可靠性較高；刀庫(kù)因結(jié)構(gòu)所限容量不多。這種換刀系統(tǒng)多為中、小型加工中心采用。刀具的交換方式及它們的具體結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)床的工作效率和工作可靠性有直接的影響。由 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的結(jié)構(gòu)特性決定難以實(shí)現(xiàn)由刀庫(kù)與機(jī)床主軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具交換，故采用機(jī)械手交換刀具的方式。機(jī)械手是當(dāng)主軸上的刀具完成一個(gè)工步后，把這一工步的刀具送回刀庫(kù)，并把下一道工步的所需要的刀具從刀庫(kù)中取出并裝入主軸繼續(xù)進(jìn)行加工的功能部件。對(duì)機(jī)械手的具體要求是迅速可靠，準(zhǔn)確協(xié)調(diào)。4.1 確定換刀機(jī)械手形式在自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床中，換刀機(jī)械手的形式是多種多樣的，常見(jiàn)的有以下幾種。1)兩手呈 180°的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手；圖 4-1 機(jī)械手臂和手爪1.手爪 2.錐銷(xiāo) 3.手臂 4.5.彈簧 6.活動(dòng)銷(xiāo) 7.長(zhǎng)銷(xiāo) 8.鎖緊銷(xiāo)2)兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手3)兩手平行的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手；4)雙手交叉式機(jī)械手；由于不同的數(shù)控機(jī)床（加工中心）的刀庫(kù)與主軸的相對(duì)位置不同。所以各種數(shù)控機(jī)床所使用的換刀機(jī)械手也不盡相同。上圖是兩手互相垂直的回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖。這種機(jī)械手的優(yōu)點(diǎn)是換刀動(dòng)作可靠，換好時(shí)間短，缺點(diǎn)是刀柄精度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，聯(lián)機(jī)調(diào)整的相關(guān)精度要求高，機(jī)械手離加工區(qū)較近。一般來(lái)說(shuō)，這種機(jī)械手用于刀庫(kù)刀座軸線(xiàn)與機(jī)床主軸軸線(xiàn)垂直，刀庫(kù)為徑向存取刀具形式的自動(dòng)換刀裝置，因此，在 X51A 立式銑床的自動(dòng)換刀裝置中可采用這種機(jī)械手形式。4.2 換刀機(jī)械手的工作原理下面是以在 X51A 立式銑床的自動(dòng)換刀裝置中采用這種上機(jī)械手換刀的工作原理。該機(jī)械手安裝在主軸的左側(cè)面，隨同主軸箱一起運(yùn)動(dòng)。機(jī)械手由機(jī)械手臂與 45°的斜殼體組成。機(jī)械手臂 1 形狀對(duì)稱(chēng)。固定在回轉(zhuǎn)軸 4 上，回轉(zhuǎn)軸與主軸成 45°角，安裝在殼體 3 上，5 為手臂托，可由液壓缸帶動(dòng)（圖中未標(biāo)出） ，機(jī)械手有伸縮、回轉(zhuǎn)、抓刀、松刀等動(dòng)作。伸縮動(dòng)作：液壓缸（圖中未標(biāo)出）帶動(dòng)手臂托架 5 沿主軸軸向移動(dòng)?；剞D(zhuǎn)動(dòng)作：液壓缸 2 中的齒條輪通過(guò)齒輪帶動(dòng)回轉(zhuǎn)軸 4 轉(zhuǎn)動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)手臂正向和反向 180°的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。抓刀、松刀動(dòng)作：機(jī)械手對(duì)刀具的夾緊和松開(kāi)是通過(guò)液壓缸 6。碟形彈簧 7 及拉桿 8、杠桿 9、活動(dòng)爪 10 來(lái)實(shí)現(xiàn)。碟形彈簧實(shí)現(xiàn)夾緊，液壓缸實(shí)現(xiàn)松開(kāi)。在活動(dòng)爪中有兩個(gè)銷(xiāo)子 11，當(dāng)夾緊刀具時(shí)，插入刀柄凸緣的孔內(nèi)，確保安全、可靠。4.3 機(jī)械手的自動(dòng)換刀過(guò)程的動(dòng)作順序（a） （b） （c） （d）圖 4-6 換刀機(jī)械手的換刀過(guò)程自動(dòng)換刀裝置的換刀過(guò)程由選刀和換刀兩部分組成。選刀即刀庫(kù)按照選刀命令（或信息）自動(dòng)將要用的刀具移動(dòng)到換刀位置，完成選刀過(guò)程，為下面換刀做好準(zhǔn)備，換刀即是機(jī)械手把主軸上用過(guò)的刀具取下，將選好的刀具安裝在主軸之上。換刀動(dòng)作的大致過(guò)程為：1)主軸箱回到最高處（z 坐標(biāo)零點(diǎn)） ，同時(shí)實(shí)現(xiàn)“主軸準(zhǔn)停 ”。即主軸停止回轉(zhuǎn)并準(zhǔn)確停止在一個(gè)固定不變的角度方位上，保證主軸端面的鍵也在一個(gè)固定的方位，使刀柄上的鍵槽能恰好對(duì)正端面鍵。2)機(jī)械手抓住主軸和刀庫(kù)上的刀具。如圖 4-6（a）所示。3)把卡緊在主軸和發(fā)庫(kù)上的刀具松開(kāi)4)活塞桿推動(dòng)機(jī)械手下行，從主軸和刀庫(kù)上取出刀具5)機(jī)械手回轉(zhuǎn) 180°，交換刀具位置，6)將更換后的刀具裝入主軸和刀庫(kù)7)分別夾緊主軸和刀庫(kù)上的刀具8)機(jī)械手松開(kāi)主軸和刀庫(kù)上的刀具9)當(dāng)機(jī)械手松開(kāi)具后，限位開(kāi)關(guān)發(fā)出“換刀完畢”的信號(hào)，主軸自由，可以開(kāi)始加工或其他程序動(dòng)作。在自動(dòng)換刀的整個(gè)過(guò)程中，各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)均由限位開(kāi)關(guān)控制，只有前一個(gè)動(dòng)作完成后，才能進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作，從而保證了運(yùn)動(dòng)的可靠性。4.4 機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸 4 上的齒輪齒條設(shè)計(jì)1)回轉(zhuǎn)軸上齒輪采用漸開(kāi)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪形式2)取模數(shù) M=1。 5。初取齒數(shù) z=303)下表為齒輪幾何尺寸設(shè)計(jì)的基本參數(shù)：名稱(chēng) 代號(hào) 計(jì)算公式模數(shù) m壓力角 ?20o分度圓直徑 d D=mz=1.5 30=45?齒頂高 ahah1.5m???齒根高 ff()(02)1.875c?齒全高 h af.3齒頂圓直徑 adad(z2)().4hm????齒根圓直徑 f fa125c??齒距 p 4.7p?齒厚 s /2.35sm??頂隙 c 0.17c??4)齒條的基本尺寸，按外齒輪幾何尺寸的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算4.5 自動(dòng)換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求4.5.1 主軸準(zhǔn)停裝置為了傳遞扭矩，在主軸的前端裝有端鍵，當(dāng)?shù)毒叩侗b入錐孔時(shí)，刀柄上的鍵槽位置必須與該鍵對(duì)準(zhǔn)才能裝入。當(dāng)機(jī)械手從刀庫(kù)取刀時(shí)，為了確保刀具其后能順利地裝入主軸錐孔中，必須使主軸準(zhǔn)確地停在刀具交換位置上。同時(shí)，由于工藝上的需要，也必須使主軸準(zhǔn)停在固定位置上。這種使主軸端在定位鍵停在固定位置的技術(shù)要求稱(chēng)為主軸準(zhǔn)停。XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)銑床的自動(dòng)換刀裝置，在每次自動(dòng)裝卸刀具時(shí)，都必須要求主軸準(zhǔn)確地停止在固定的周向位置上。因此，可在主軸上安裝電氣控制的主軸準(zhǔn)停裝置以實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)停功能。4.5.2 換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試1)換刀機(jī)械手安裝在主軸箱的左側(cè)面，加工零件時(shí)，換刀機(jī)械手隨主軸箱一起上下運(yùn)動(dòng)。2)當(dāng)初裝上換刀機(jī)械手后，必須進(jìn)行調(diào)試：用手動(dòng)操縱主式調(diào)整換刀機(jī)械手相對(duì)于主軸的位置，使用調(diào)整心棒，有誤差時(shí)可調(diào)整機(jī)械手行程、刀庫(kù)位置、機(jī)械手支座、修正主軸坐標(biāo)原點(diǎn)等。安裝最大重量刀具時(shí)，要進(jìn)行多次刀庫(kù)到主軸位置的自動(dòng)交換，使機(jī)械手換刀時(shí)做到準(zhǔn)確無(wú)誤，無(wú)撞擊。4.6 自動(dòng)換刀程序的編制1)換刀動(dòng)作（指令）：選刀（T××） ；換刀（M06）2)選刀和換刀通常分開(kāi)進(jìn)行。3)為提高機(jī)床利用率，選刀動(dòng)作與機(jī)床加工動(dòng)作重合。4)換刀指令 M06 必須在用新刀具進(jìn)行切削加工的程序段之前，而下一個(gè)選刀指令 T 常緊跟在這次換刀指令之后。5)換刀點(diǎn)：多數(shù)加工中心規(guī)定在機(jī)床 Z 軸零點(diǎn)（Z 0） ，要求在換刀前用準(zhǔn)備功能指令（G28）使主軸自動(dòng)返回 Z0 點(diǎn)。6)換刀過(guò)程:接到 T××指令后立即自動(dòng)選刀，并使選中的刀具處于換刀位置，接到M06 指令后機(jī)械手動(dòng)作，一方面將主軸上的刀具取下送回刀庫(kù)，另一方面又將換刀位置的刀具取出裝到主軸上，實(shí)現(xiàn)換刀。7)換刀程序編制方法a)主軸返回參考點(diǎn)和刀庫(kù)選刀同時(shí)進(jìn)行，選好刀具后進(jìn)行換刀?！璑02 G28 Z0 T02 Z 軸回零，選 T02 號(hào)刀；N03 M06 換上 T02 號(hào)刀…缺點(diǎn)：選刀時(shí)間大于回零時(shí)間時(shí)，需要占機(jī)選刀。b)在 Z 軸回零換刀前就選好刀…N10 G01 X_ Y_ Z_ F_ T02 直線(xiàn)插補(bǔ)，選 T02 號(hào)刀N11 G28 Z0 M06 Z 軸回零，換 T02 號(hào)刀…N20 G01 Z_ F_ T03 直線(xiàn)插補(bǔ)，選 T03 號(hào)刀N30 G02 X_ Y_ I_ J_ F_ 順圓弧插補(bǔ)c)有的加工中心（TH5632）換刀程序與上略不同…N10 G01 X_ Y_ Z_ F_ T02 直線(xiàn)插補(bǔ)，選 T02 號(hào)刀…N30 G28 Z0 T03 M06 Z 軸回零，換 T02 號(hào)刀，選 T03 號(hào)刀N40 G00 Z1N50 G02 X_ Y_ I_ J_ F_ 圓弧插補(bǔ)…注：對(duì)臥式加工中心，上面程序的 G28 Z0 應(yīng)為 G28 Y0 。5 夾具設(shè)計(jì)研資料究原始5．1 擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案1.確定夾具的類(lèi)型⑴：以 φ56 外圓表面自定心三爪卡盤(pán)與活動(dòng)頂尖定位，限制 Y 軸方向和 Z軸方向的四個(gè)自由度，這種方按無(wú)法保證軸向尺寸精度，再由于夾緊力方向與切削力方向不一致，而且，零件表面可以卡的地方面積太小。（ 圖 五 ）⑵：工件以底面和外圓在夾具體和 V 型塊上定位，即可限制零件 Z 軸方向和 X 軸方向的自由度，由于 V 型塊定位精度高，能保證加工精度。另外在 V型塊上用螺栓緊固零件，就可以最大限度的限制零件在 Y 軸方向的自由度，定位夾緊更加可靠， （如下圖所示） 。從以上兩個(gè)方案比較來(lái)看，方案二明顯優(yōu)于方案一，故采用方案二作為本工序的定位方案。（ 圖 六 ）5.2 確定工件的定位方式及夾具體元件的材料工件的定位方式主要取決于工件的加工要求和定位基準(zhǔn)的形狀．尺寸。分析加工工序的技術(shù)條件和定位基準(zhǔn)選擇的合理性，遵循六點(diǎn)定位原則，按定位可靠．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的原則，確定定位方式。常見(jiàn)的定位方式有平面定位．內(nèi)孔定位．外圓定位和組合表面（一面兩銷(xiāo)）定位等。在確定了工件的定位方式后，即可根據(jù)定位基面的形狀，選取相應(yīng)的定位元件及結(jié)構(gòu)。(1) 平面定位在夾具設(shè)計(jì)中常用的平面定位元件有固定支承．可調(diào)支承．自位支承及輔助支承，其中固定支承又可分為支承釘和支承板。(2)夾具體材料由于本產(chǎn)品需大批量生產(chǎn)，所以該專(zhuān)用夾具的每個(gè)零件需選用較好的材料，且不容易磨損，不容易變形，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，以及熱處理。所以 ，本夾具除了導(dǎo)向套使用材料銅，彈簧使用材料 60Si2Mn，螺栓使用材料 35 號(hào)鋼，其余的零件，我都用 45 號(hào)剛來(lái)制造。下面我來(lái)介紹下 45 號(hào)鋼。45 號(hào)鋼1：45 號(hào)鋼不淬火硬度小于 HRC28，比較軟，不耐磨。淬火后硬度可以（注意是可以）大于 HRC55，耐磨性較好，韌性好。 2：變形的問(wèn)題千萬(wàn)不要相信熱處理，如果是專(zhuān)業(yè)的人是不會(huì)變形的。凡是熱處理就會(huì)變形，只不過(guò)變形能不能接受罷了，零件把精加工放在熱處理后就是為了將變形加工掉。 淬火前一定要講好允許的變形量的大小，校正變形的費(fèi)用問(wèn)題。不然的話(huà)，熱處理方一定會(huì)連校正也不作，直接交貨的。盡管之前他們肯定會(huì)吹得天花亂墜。3：淬硬的問(wèn)題。 45 號(hào)鋼淬火后硬度可以（注意是可以）大于 HRC55。但這是小截面的，截面稍大，得到的硬度就會(huì)降低。而且冬天淬裂的可能也是有的。這些方面都要注意。 不要采用表面氮化處理，雖然表面硬度可以提高很多，但基體材料會(huì)硬度很低。雖然耐磨了，但會(huì)壓出小坑來(lái)。 將來(lái)再做的話(huà)，可以采用淬透性好的合金鋼，在較大的截面下，仍可以獲得較高的硬度，而且變形也比 45 號(hào)鋼的小。比如 GCr15（滾鉻 15，軸承鋼） ，在臨沂市場(chǎng)比 45 號(hào)鋼還便宜，硬度、耐磨性、熱處理工藝性都好。4：45#鋼是含炭量在 0.45%的碳素結(jié)構(gòu)鋼5 .3 工件的夾緊方式，計(jì)算夾緊力并設(shè)計(jì)夾緊裝置(1)工件的夾緊方式夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)保證工件夾緊可靠．安全．不破壞工件的定位及夾壓表面的精度和粗糙度。在設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)必須合理選擇夾緊力的方向和作用點(diǎn)，必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行夾緊力的估算。所以，我選擇以底面為基準(zhǔn)面，用 V 型塊和夾具體夾緊工件，并且在 V 型塊兩側(cè)用緊固螺栓進(jìn)行固定，用彈簧緊固零件，側(cè)面用一塊擋板限制其自由度，從而更好的固定零件，方便加工。 （如下圖所示）由于 45 號(hào)鋼淬火后硬度可以（注意是可以）大于 HRC55，耐磨性較好。但這是小截面的，截面稍大，得到的硬度就會(huì)降低。假如采用表面氮化處理，雖然表面硬度可以提高很多，但基體材料會(huì)硬度很低。雖然耐磨了，但會(huì)壓出小坑來(lái)。所以，采用表面淬火的 45 號(hào)鋼制作螺栓，夾具體，墊圈， V 型塊等，而彈簧則選用常用的彈簧材料（60Si2Mn） 。（ 圖 七 ）(2)夾緊力的計(jì)算在確定夾緊力的大小時(shí)，為簡(jiǎn)化計(jì)算，通常將夾具和工件看成一個(gè)剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力，夾緊力（大型工件還需考慮重力，慣性力等等）的作用情況，找出加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不力的狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數(shù)，如下：用壓板和 V 形塊夾緊工件 KM sina/2Fwk= df X 1+sina/2Fwk 為所需（實(shí)際）夾緊力；M 為切削轉(zhuǎn)矩；K 為安全系數(shù)(粗加工時(shí)取2.5～3，精加工時(shí)取 1.5～2)；d 為工件直徑；f 為工件與支承面間的摩擦系數(shù)；其數(shù)值參見(jiàn)下表：各種不同接觸表面之間的摩擦系數(shù)接觸表面的形式 摩擦系數(shù) f 接觸表面的形式 摩擦系數(shù) f接觸表面均為加工過(guò)的光滑表面 0.12～0.25夾具夾緊元件的淬硬表面在垂直主切削力方向有齒輪0.4工件表面為毛坯，夾具的支承面為球面 0.2～0.3夾具夾緊元件的淬硬表面有相互垂直的齒輪 0.4～0.5夾具夾緊元件的淬硬表面在沿主切削力方向有齒輪0.3 夾具夾緊元件的淬硬表 面有網(wǎng)狀齒紋 0.7～0.81)刀具的選擇切削過(guò)程中，刀具的切削刃要承受很高的溫度和很大的切削力，同時(shí)還要承受沖擊與振動(dòng)，要使刀具能在這樣的條件下工作并且保持良好的切削力，刀具應(yīng)滿(mǎn)足以下基本要求：⒈ 高硬度以及高耐磨性。⒉ 足夠的強(qiáng)度和韌性。⒊ 良好的耐熱性能。⒋ 良好的工藝性。⒌ 經(jīng)濟(jì)性高速鋼是含有較多的 W 、Mo 、Gr 、V 的的高合金工具鋼，與碳素工具鋼和合金工具鋼相比，高速鋼具有較高的熱穩(wěn)定性（500℃～650℃時(shí)仍能切削） ，故高速鋼刀具允許使用切削速度較高。高速鋼還具有良好的綜合性能。其強(qiáng)度和韌性是現(xiàn)有刀具材料中最高的（其抗彎強(qiáng)度是強(qiáng)硬質(zhì)合金的 2～3 倍，韌性是硬質(zhì)合金的 9～10 倍） ，具有一定的硬度和耐磨性，切削性能能滿(mǎn)足一般加工要求，高速鋼刀具制造工藝簡(jiǎn)單，刃磨易獲得鋒利的切削刃，能鍛造，熱處理變形小，所以適合加工本零件。麻花鉆是孔加工刀具中應(yīng)用最為廣泛的刀具，特別適合與 D30mm 以下的孔粗加工，有時(shí)也用于擴(kuò)孔。麻花鉆按其制造材料分為高速鋼麻花鉆和硬質(zhì)合金麻花鉆。用高速鋼麻花鉆加工發(fā)孔精度可達(dá) IT11～I(xiàn)T13 ，表面粗糙度 Ra 可達(dá) 6.3～2.5um；硬質(zhì)合金鉆頭加工時(shí)則分別可達(dá) IT10～I(xiàn)T11 和 Ra12.5～3.2um. (文獻(xiàn) 4)2）夾緊力的計(jì)算：由下圖可知，a=120°（ 圖 八 ）所以可得： 2×M sin120/2Fwk=0.056×0.2 X 1+sin120/2 ①式3)切削扭矩 M 扭的計(jì)算：2 0.8查文獻(xiàn)⑵得 M 扭= 210 x D x F ②式其中 D=孔的加工直徑 F=軸向進(jìn)給量2 0.8 -3M 扭 = 210 x 28mm x 1mm × 10-3= 210 x 784mm x 10= 164.604N.m 所以，由①式和②式可得：2×164.604N.m Sin120/2 Fwk= 0.056×0.2 X 1+Sin120/2=13639N4)軸向力 F 軸的計(jì)算2 0.8 -3查文獻(xiàn)⑵軸向力 F 軸=425 x D x F x 10 ③式其中 D=孔的加工直徑 F=軸向進(jìn)給量 2 0.8 -3= 425 x 28mm x 1mm x 10-3= 425 x 784mm x 10= 333.200N5)選擇夾緊螺栓直徑根據(jù)夾緊力方向和作用點(diǎn)的選擇原則，依照方按二，選用兩只 M16×120螺栓作為夾緊螺栓，且置于工件的兩邊，鉆頭橫向進(jìn)刀時(shí)，軸向力 Fz 與夾緊力Fwk 方向相同，兩螺栓分別作用在 V 形塊上（如下圖所示）切削扭矩 M 切使得工件轉(zhuǎn)動(dòng)，為防止工件發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，夾具夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的摩擦力矩與之平衡。鏜孔時(shí)，鉆頭鉆的孔越大時(shí)，所受到的軸向力也越大，所以，螺栓此時(shí)所受的力最大， ，將此時(shí)作為驗(yàn)算依據(jù)，在鉆頭橫向進(jìn)刀時(shí)，根據(jù)力矩平衡原理，計(jì)算螺栓應(yīng)受到的最大力。所以若想正常加工，必須符合以下公式：Fwk × f 摩 ≥ F 軸 ④式根據(jù)①式，②式和③式可得：13639N × 0.2 = 2727.8N ⑤式F 軸 = 333.2N ⑥式根據(jù)⑤式和⑥式得：④式成立，即可以正常加工所以，即兩個(gè)螺栓要承受13639N 的力，即每個(gè)螺栓要承受的力為：F= 13639/ 2N = 6819.5N根據(jù)文獻(xiàn)（4）第二版（P21）得：2單個(gè)螺栓所能承受的力是 F= πr × σb根據(jù)文獻(xiàn)（4）第二版得：σb = 530 / MPa = 530 N/m㎡2由上可得： F = 3.14 × 8 × 530= 106508.8 N所以可得，單個(gè)螺栓所能承受的力，遠(yuǎn)大于夾具中要承受的力 6819.5N 的力，所以，選用 M16 的螺栓作為夾緊螺栓，安全可靠。5 .4 機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片 （表一）機(jī) 械 加 工 工 藝 規(guī) 程 卡 片零件名稱(chēng) 閥體零件 材料牌號(hào) HT15—33 毛坯種類(lèi) 灰鑄鐵工序號(hào) 工序名稱(chēng) 工序內(nèi)容 設(shè)備 工藝裝備010 毛坯鑄造 砂型鑄造 自硬砂為造 型材料020 熱處理 去應(yīng)力退火030 底面粗/精加工1.以 φ46 的圓柱為基準(zhǔn)，用虎鉗夾住兩端面。2，校正3，粗加工4mm，精加工1mm4，測(cè)量XQ6225 面銑刀（高速鋼） ，專(zhuān)用夾具 ，機(jī)械卡尺040 側(cè)面粗/精加工1,以底面（030 所加工處）為基準(zhǔn)，用兩壓板固定。2,校正3,精加工XQ6225 面銑刀， （高速鋼） ，專(zhuān)用夾具，機(jī)械卡尺050 端面粗/精加工1,以底面為基準(zhǔn)固定，同 050 步驟。2,校正。3,粗加工4mm 精加工1mm4,測(cè)量XQ6225 面銑刀， （高速鋼） ，專(zhuān)用夾具，機(jī)械卡尺060 螺孔粗/精加工1,專(zhuān)用夾具固定2,校正3,用 φ28 鉆頭進(jìn)行加工4,用M30×1.5-6H的攻頭攻絲5, 測(cè)量T68麻花鉆 ， （高速鋼） ，M30×1.5-6H 的絲攻，專(zhuān)用夾具（已設(shè)計(jì)） ，機(jī)械卡尺070 螺孔粗/精加工1 專(zhuān)用夾具固定。2,校正。3,用 φ20 的麻花鉆進(jìn)行加工4,用 G1/2 的專(zhuān)用攻頭攻絲5 測(cè)量Z35麻花鉆， （高速鋼） ，G1/2的專(zhuān)用絲攻，專(zhuān)用夾具，機(jī)械卡尺080 螺孔加工1,固定方法同 050 步驟。2,校正。3,用 φ12 的麻花鉆進(jìn)行加工4 測(cè)量Z35 麻花鉆， （高速鋼） ，專(zhuān)用夾具，機(jī)械卡尺090 锪孔半精加工1.固定方法同 080 步2 用锪孔鉆加工，3，測(cè)量Z35 锪孔鉆， （高速鋼） ，專(zhuān)用夾具，機(jī)械卡尺100 清潔 去毛刺編制（日期）審核（日期） 共（ ）頁(yè) 第（ ）頁(yè)致 謝大學(xué)三年即將結(jié)束，這篇畢業(yè)論文是對(duì)我三年所學(xué)的考驗(yàn)和總結(jié)。設(shè)計(jì)本課題讓我把所學(xué)的相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)運(yùn)用其中，并對(duì)軟件設(shè)計(jì)研究有更深的了解。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的查找資料和 CAD 的使用計(jì)算，將一些與本課題有關(guān)的知識(shí)進(jìn)行總結(jié)歸納，從選題、收集材料、比較分析、設(shè)計(jì)和總結(jié)是在導(dǎo)師繆飛軍老師的指導(dǎo)下完成的。本論文是在繆飛軍老師的嚴(yán)格要求、督促及楊偉超老師耐心指導(dǎo)下完成的。繆飛軍老師和楊偉超老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神使我受益頗深，沒(méi)有繆飛軍老師和楊偉超的關(guān)懷和指導(dǎo)就沒(méi)有本文的完成，在此表示衷心的感謝。同時(shí)還要感謝同學(xué)孫建，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我的整體設(shè)計(jì)方向上的指引和技術(shù)上的幫助與支持。另外，還要感謝我的同學(xué)馮園，在一些技術(shù)細(xì)節(jié)上給了我很多的指點(diǎn)，本論文的完成與同事們的支持也是分不開(kāi)的，在此一并謝過(guò)。最后，我要感謝的是我的好朋友們，感謝他們?cè)谖易x大學(xué)期間對(duì)我一如既往的的支持與幫助。特別感謝我的父母，為我提供學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，我的每一分成績(jī)也同樣屬于他們。由于時(shí)間和能力有限，在本論文中存在許多不足之處，我只有在今后的工作和學(xué)習(xí)中不斷的嚴(yán)格要求自己，繼續(xù)發(fā)揚(yáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)的求知精神。 參考文獻(xiàn)書(shū)目⑴《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 主編：王世輝 重慶大學(xué)出版社 2005 年⑵《機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)》主編：吳雄彪 浙江大學(xué)出版社 2005 年⑶《機(jī)械制造基礎(chǔ)》 主編：蘇建修 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 年⑷《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》 主編：黃健求 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 年（第一版，第二版）⑸《機(jī)械工程材料》 主編：許德珠 高等教育出版社 2005 年⑹《機(jī)械制造技術(shù)》 主編：朱正心 機(jī)械工業(yè)出版社 1999 年⑺《金屬切削原理與刀具》 主編：王曉霞 高等教育出版社 2005 年⑻《機(jī)械制圖》 主編：劉 力 高等教育出版社 2000 年⑼ 《Pro/ENGINEER 模具設(shè)計(jì)與 Mastercam 數(shù)控加工》主編：何滿(mǎn)才 人民郵電出版社 2006 年
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