床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說明書】

本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)題 目：床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)II中文摘要及關(guān)鍵詞摘 要：研究對(duì)象為車床主軸箱箱體，最先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算機(jī)床需要達(dá)到的工作精度及機(jī)床的主要運(yùn)動(dòng)參數(shù)，然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定主軸箱箱體的各項(xiàng)細(xì)節(jié)及總體尺寸；主軸箱作為數(shù)控機(jī)床的重要部件，主軸箱的設(shè)計(jì)就顯得格外重要。通過加入虛擬設(shè)計(jì)方法，極短的縮短了設(shè)計(jì)的周期、節(jié)約了生產(chǎn)時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，具有良好的理論意義和實(shí)際價(jià)值。關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 主軸箱 虛擬設(shè)計(jì)床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)III英文摘要及關(guān)鍵詞Abstract：The object of study for lathe spindle box body, calculate according to the experience of the first machine tools need to reach the working accuracy and the main movement parameter, and then the details according to the motion parameters to determine the main spindle box body and the overall size; Spindle box as an important parts of nc machine tools, the design of spindle box is especially important. By adding virtual design method, shorten the design cycle, saving production time, lowering the production cost, improve the core competitiveness of the enterprise, has the good theoretical significance and practical value. Keywords: CNC lathe The spindle box Virtual design 床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)IV目 錄中文摘要及關(guān)鍵詞 .II英文摘要及關(guān)鍵詞 .III第一章 緒論 11.1課題背景 .11.2課題的研究意義 .21.3數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況 .21.3.1國(guó)外數(shù)控車床的發(fā)展概況 21.3.2國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概括 31.4課題研究主要內(nèi)容 .4第二章 數(shù)控車床主軸箱箱體的設(shè)計(jì) .52.1主軸箱體的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) .52.1.1主軸箱的功用和特點(diǎn) 52.1.2主軸箱的技術(shù)要求 52.2主軸箱箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .62.2.1材料的選擇 62.2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 72.3小結(jié) .7第三章 工藝分析方案 .83.1零件的工藝分析 .83.2主軸箱體加工的主要問題和工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 .83.3箱體的材料、毛坯及熱處理 .93.3.1確定毛坯的制造形式 103.3.2基面的選擇 103.3.3確定工藝路線 12第四章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) .144.1機(jī)床夾具的概述 .144.2 夾具的夾緊裝置和定位裝置 144.3 夾具的導(dǎo)向 16床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)V4.4 切削力及夾緊力的計(jì)算 164.5 鉆孔與工件之間的切屑間隙 204.6 鉆模板 214.7定位誤差的分析 .214.8 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用 234.9 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 254.10 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 27第五章 數(shù)控加工 285.1 UG加工方案 285.2 FANUC 加工（毛胚。加工孔） .28第六章 全文總結(jié)與展望 306.1全文總結(jié) .306.2展望 .30參考文獻(xiàn) .31致 謝 .33床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)1第一章 緒論1.1課題背景近代發(fā)展起來的一種先進(jìn)制造控制方法，數(shù)字控制技術(shù)這種技術(shù)廣泛的應(yīng)用于機(jī)床的加工控制。數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床簡(jiǎn)稱，就是機(jī)床裝備了數(shù)控系統(tǒng)，或者說是機(jī)床采用了數(shù)控技術(shù)，它是一種綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密測(cè)量、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制和機(jī)床結(jié)構(gòu)等方面的最新成果而發(fā)展起來的先進(jìn)高效自動(dòng)化一體的精密機(jī)床，是一種典型的高科技機(jī)電一體化產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床集高效、高精度和高柔性，是機(jī)床的主流發(fā)展方向，同時(shí)它的核心設(shè)備是機(jī)械自動(dòng)化加工 1。隨著激烈的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品精度的要求越來越嚴(yán)格，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度越來越快、復(fù)雜形狀的零件越來越多，在市場(chǎng)上中小批量、多品種的生產(chǎn)比重增加明顯。在這種趨勢(shì)下，傳統(tǒng)的生產(chǎn)加工設(shè)備已經(jīng)滿足不了企業(yè)發(fā)展的需求了，可供企業(yè)研發(fā)產(chǎn)品的周期越來越短。隨著世界全球化，機(jī)械帶來的新技術(shù)飛速發(fā)展，世界各國(guó)重視產(chǎn)品的研發(fā)周期、精密的數(shù)控加工技術(shù)，以滿足各種小批量多變的零件的生產(chǎn)加工，產(chǎn)品的研發(fā)周期越來越短 2。目前，數(shù)控技術(shù)正發(fā)生著決定性的變革，它集成了微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)等高新技術(shù)于一體，在制造產(chǎn)品的過程中具有柔性自動(dòng)化程度高，加工精度好、高效率等突出的有點(diǎn)，對(duì)于制造業(yè)朝柔性自動(dòng)化、集成化、智能化方向的發(fā)展有著關(guān)鍵性的推動(dòng)作用 3。實(shí)現(xiàn)國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化的重要裝備是機(jī)床設(shè)備，更是極為重要的戰(zhàn)略物資，自從數(shù)控機(jī)床的問世于發(fā)展來看，更加體現(xiàn)出了機(jī)床產(chǎn)品在國(guó)家經(jīng)濟(jì)中的作用與地位。綜合國(guó)力的體現(xiàn)更是數(shù)控技術(shù)水平的高低、數(shù)控機(jī)床的數(shù)量多少、。數(shù)控機(jī)床不僅僅是技術(shù)含量高的高科技產(chǎn)品，更是高科技領(lǐng)域、國(guó)防軍工、航天航空、船舶業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)、汽車制造業(yè)、基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)等工業(yè)部門的重要裝備。世界各國(guó)極為重視數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。為實(shí)現(xiàn)我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，迅速提高綜合國(guó)力，制定了相關(guān)的發(fā)展政策路線，使得我國(guó)的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)水平不斷提升，在趕超國(guó)際先進(jìn)水平方面取得了明顯的進(jìn)步 4。數(shù)床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)2控機(jī)床這幾年，需求量高速增長(zhǎng)，2003年數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量達(dá)到36000多臺(tái)，比去年增長(zhǎng)41.13，比2002年數(shù)控機(jī)床的消費(fèi)量增長(zhǎng)百分之28.5，達(dá)到55000臺(tái)?？偠灾?，衡量一個(gè)國(guó)家自動(dòng)化程度的核心標(biāo)志和制造業(yè)技術(shù)水平是數(shù)控技術(shù)水平的高低，利用數(shù)控技術(shù)來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)加工過程中的程序控制，已經(jīng)是現(xiàn)在制造業(yè)的主要發(fā)展方向 5。所以，各國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)的核心是數(shù)控技術(shù)，并大力發(fā)展數(shù)控技術(shù)。作為現(xiàn)代精密機(jī)械制造技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和光電技術(shù)高度結(jié)合的機(jī)電一體化產(chǎn)品，國(guó)際先進(jìn)技術(shù)密集型產(chǎn)品的典型代表是數(shù)控車床 6。綜上所述，本論文就是在這樣一個(gè)背景的前提下，通過對(duì)該種數(shù)控車床主軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析、可以在一定程度上提高我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品在該領(lǐng)域的技術(shù)研究水平，以及作為本專業(yè)的學(xué)子對(duì)于祖國(guó)數(shù)控技術(shù)的一點(diǎn)貢獻(xiàn)，論文便是在這種背景下提出。1.2課題的研究意義 數(shù)控機(jī)床在現(xiàn)代機(jī)械裝備制造業(yè)中展具有非常重要的地位。作為數(shù)控機(jī)床重要部件的主軸箱，其設(shè)計(jì)就顯得非常重要了。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式來確定初始值，然后通過驗(yàn)算公式進(jìn)行性能驗(yàn)證，最后通對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)際試驗(yàn)，如果性能不符合要求則重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，是傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)的主要方法，這種反復(fù)的設(shè)計(jì)制造大大延長(zhǎng)了產(chǎn)品的研發(fā)周期，同時(shí)也消耗人力物力。降低生產(chǎn)成本以及縮短研發(fā)周期，在目前這樣競(jìng)爭(zhēng)激烈的條件下具有相當(dāng)大的意義。所以文中在傳統(tǒng)的機(jī)床設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上通過對(duì)機(jī)床的理論設(shè)計(jì)，引入虛擬設(shè)計(jì)方法，然后利用虛擬設(shè)計(jì)軟件建立機(jī)床的幾何模型。這樣可以直觀地確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，直接得到機(jī)床的力學(xué)性能、同時(shí)還可以直接進(jìn)行修改得到符合要求的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，大幅度地降低生產(chǎn)成本，極大地縮短設(shè)計(jì)周期，可以通過引入虛擬設(shè)計(jì)方法，具有很好的實(shí)際價(jià)值和理論意義。1.3數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)31.3.1國(guó)外數(shù)控車床的發(fā)展概況高效率是當(dāng)今數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的主旋律。在機(jī)床上不斷地應(yīng)用與更新相關(guān)的技術(shù)這便需要使機(jī)床的控制更加可靠、精確、性能更加完善，操作工人的勞動(dòng)環(huán)境得到改善，機(jī)床的精度和速度更高更快。在機(jī)床加工效率方面，提高機(jī)床速度，直線電機(jī)和電主軸得到廣泛的應(yīng)用，主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)10000r/min以上，快速移動(dòng)速度達(dá)到60m/min以上的機(jī)床已經(jīng)很普遍 7。在加工可靠性、加工工藝集成化、降低加工成本、智能化方面也是研究的重點(diǎn)。發(fā)展高技術(shù)加工中心成為目前國(guó)外機(jī)床發(fā)展的主要方向，如五軸聯(lián)動(dòng)加工。總之，沿著這些機(jī)床技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)還會(huì)不斷的發(fā)展、變化、但努力提高生產(chǎn)效率這個(gè)主題將是永恒不變的。1.3.2國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概括我國(guó)于1958年展開對(duì)數(shù)控技術(shù)的研究，經(jīng)過五十多年的努力，已經(jīng)取得了較大的科研成果在一些技術(shù)方面，為我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前，我國(guó)已經(jīng)掌握的數(shù)控機(jī)床相關(guān)技術(shù)，包括：數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等技術(shù)，數(shù)控機(jī)床主機(jī)的研究、具備商業(yè)開發(fā)與生產(chǎn)的條件，并且數(shù)控技術(shù)中已經(jīng)有很大一部分的技術(shù)開始用于商業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)。就在這方面的商業(yè)化基礎(chǔ)和研究成果的基礎(chǔ)之上，我國(guó)建立了一批自主的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地，這些基地形成了我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)。研發(fā)生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)及伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的就有華中數(shù)控、廣州數(shù)控和航天數(shù)控等廠家 8，同時(shí)還有沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)、大連機(jī)床集團(tuán)等廠家生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床主機(jī)和設(shè)計(jì)等，這些企業(yè)的發(fā)展為我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展培養(yǎng)了一批具有高水平、高素質(zhì)的數(shù)控研究人才以及數(shù)控方面的管理人才，這為我國(guó)數(shù)控技術(shù)后續(xù)的發(fā)展、設(shè)計(jì)與研究提供了良好的基礎(chǔ) 9、10 。通過50多年的研究和發(fā)展，雖說我國(guó)在數(shù)控技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展方向取得了明顯的進(jìn)步，但我們也該清醒的認(rèn)識(shí)到，與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)的高端數(shù)控技術(shù)的研究開發(fā)水平差距還是很明顯，我國(guó)的高端數(shù)控機(jī)床基本上是從國(guó)外進(jìn)口的，主要設(shè)備更是依賴進(jìn)口在國(guó)家一些重要工程中，這樣高端數(shù)控機(jī)床依賴于進(jìn)口，嚴(yán)重的阻礙了我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展與研究。從改革開放以來，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展一直處于穩(wěn)定的上升快速發(fā)展時(shí)期。在，出口量和投資較快的速度增加，同時(shí)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，這些都在成為推動(dòng)工業(yè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的主要貢獻(xiàn)力量 11。同時(shí)，為我國(guó)數(shù)控工業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到積極的推進(jìn)作用，在國(guó)內(nèi)的數(shù)控床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)4消費(fèi)市場(chǎng)上，對(duì)數(shù)控工業(yè)產(chǎn)品的需求量也保持平穩(wěn)增長(zhǎng)。我國(guó)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)國(guó)有制造業(yè)企業(yè)改革，加快產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的步伐，同時(shí)大力吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，擴(kuò)大同國(guó)外先進(jìn)企業(yè)的合資合作，還有扶持民營(yíng)制造業(yè)企業(yè)快速發(fā)展，同時(shí)提高我國(guó)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的可靠性以及數(shù)控機(jī)床的質(zhì)量，減少國(guó)外數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的進(jìn)口，增加我國(guó)數(shù)控機(jī)床的出口量，提高我國(guó)數(shù)控機(jī)床在國(guó)際市場(chǎng)中占有率 12、13 。同時(shí)，作為現(xiàn)代高新技術(shù)代表的航天航空技術(shù)，我國(guó)幾十年來航天航空技術(shù)以非常高的速度發(fā)展，從第一課人造地球衛(wèi)星到現(xiàn)在的嫦娥號(hào)繞月衛(wèi)星，逐漸成為產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的支撐點(diǎn)，航天航空技術(shù)的發(fā)展代表著一個(gè)國(guó)家的高新技術(shù)發(fā)展方向。航天航空的機(jī)械零件的裝置對(duì)于性能的要求非常高，這需要有很多由高強(qiáng)度材料制造的高復(fù)雜、高精度的零部件，制造這些零部件就需要具有高精度、高剛度等要求的高端型數(shù)控機(jī)床，來滿足這些高強(qiáng)度材料的零部件加工，以及高效率和高速度的生產(chǎn)要求 14。隨著工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)的改造已經(jīng)顯得迫在眉睫，但我國(guó)還是以傳統(tǒng)的機(jī)械制造組成基本的制造業(yè)，將傳統(tǒng)機(jī)械制造技術(shù)的改造這是一件非常繁重和艱難的任務(wù)。因?yàn)槲覈?guó)人口基數(shù)大，對(duì)各種產(chǎn)品的需求量也非常的巨大，所以傳統(tǒng)機(jī)械對(duì)數(shù)控機(jī)床的需求量占的比重最大 15。1.4課題研究主要內(nèi)容在對(duì)數(shù)控車床總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解，通過理論分析計(jì)算設(shè)計(jì)出該數(shù)控車床主軸箱的主要參數(shù)，熟悉該車床主軸箱的特性的基礎(chǔ)上，利用虛擬設(shè)計(jì)的方法如：使用CAD完成數(shù)控車床主軸箱的2維建模，使用UG完成數(shù)控車床主軸箱的3D建模，并采用平面銑的方式，使用數(shù)控機(jī)床仿真系統(tǒng)完成孔類加工。為主軸箱結(jié)構(gòu)的后續(xù)優(yōu)化和改進(jìn)提供依據(jù)。主軸箱體設(shè)計(jì)為2支撐，箱體上添加加強(qiáng)筋直徑12mm采用HT200，夾具采用兩孔定位，使用法蘭克0I仿真系統(tǒng)，模擬仿真數(shù)控車床主軸箱的軸孔。1.搜集相關(guān)的國(guó)內(nèi)外相關(guān)數(shù)控車床產(chǎn)品的資料，通過對(duì)數(shù)控車床市場(chǎng)的調(diào)研，確定本次數(shù)控車床主軸箱的市場(chǎng)地位，明確本論文的現(xiàn)實(shí)意義和主要內(nèi)容。2. 在比較分析各機(jī)床主軸箱的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)之上，確定本論文的數(shù)控車床主軸箱的整體設(shè)計(jì)方案，完成數(shù)控車床主軸箱的總體設(shè)計(jì)。床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)53. 箱體設(shè)計(jì)采用2級(jí)支撐設(shè)計(jì) 箱體工藝使用HT200鑄模 機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)，夾具設(shè)計(jì)：夾具體的基本要求：260x220.第二章 數(shù)控車床主軸箱箱體的設(shè)計(jì)2.1主軸箱體的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2.1.1主軸箱的功用和特點(diǎn)軸箱是機(jī)床的基礎(chǔ)件之一。機(jī)床上的都組裝在主軸箱箱體上如:齒輪、軸、套和撥桿等零件，主軸箱還要通過自己的裝配基準(zhǔn)，把整個(gè)部件裝到床身上去。主軸箱不僅在保證床身導(dǎo)軌間的位置精度與主軸回轉(zhuǎn)軸心以及保證傳動(dòng)軸之間的位置關(guān)系精度方面起著重要的作用，而且按照一定的轉(zhuǎn)動(dòng)要求運(yùn)動(dòng)和傳遞動(dòng)力。主軸箱的加工質(zhì)量對(duì)機(jī)床的使用壽命和工作精度有著重要影響 24。各種機(jī)床主軸箱的結(jié)構(gòu)形式和尺寸大小雖有所不同，但主軸箱之間卻存在許多共同的特點(diǎn)，比如它的外面有許多孔和平面，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不均，內(nèi)部呈腔狀，剛度較低，加工精度要求高，特別是裝配基準(zhǔn)與主軸承孔的精度要求。機(jī)床大件零件之一是主軸箱體，決定了零部件在加工時(shí)的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的精確度在于主軸箱體的設(shè)計(jì)性能，合理有效的主軸箱箱體能夠使整臺(tái)機(jī)床在工作時(shí)不出現(xiàn)震動(dòng)以及保證零部件加工的精確度，對(duì)箱體的設(shè)計(jì)除有密封性、剛度和強(qiáng)度的要求外，一般還需具備以下要求：一是要保證主軸箱體具有應(yīng)有的剛度要求，能夠在加工零件的過程中承受最大載荷時(shí)，不發(fā)生超出規(guī)定的位移變形量，同時(shí)還要保證在預(yù)設(shè)的切削條件下進(jìn)行零部件加工時(shí)不會(huì)發(fā)生振動(dòng)；二是具有良好的工藝性能，以便于主軸箱體結(jié)構(gòu)的制造和安裝；三是主軸箱體結(jié)構(gòu)上的冷卻裝置和潤(rùn)滑裝置要安裝合理，以保證加工過程中排屑方便 25；四是主軸箱體的工作環(huán)境基本上為高溫條件下，所以主軸箱體應(yīng)該具床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)6有合理的溫度場(chǎng)分布，能夠保證在工作時(shí)具有很小的熱變形，以保證加工精度，還有主軸箱體與床體的導(dǎo)軌面受力情況應(yīng)該設(shè)計(jì)合理，具有良好的耐磨性。2.1.2主軸箱的技術(shù)要求(1)軸孔的尺寸與形狀精度主軸箱上的軸孔幾何形狀誤差以及尺寸誤差會(huì)導(dǎo)致箱體軸承與軸孔的裝配不良而出現(xiàn)不足裝配和過盈。作為主軸箱的主軸支承孔，其尺寸公差等級(jí)應(yīng)為IT6級(jí)，其余的箱體軸孔公差等級(jí)為IT6IT7級(jí)。若沒有特殊的規(guī)定，箱體軸孔的幾何形狀精度一般都在尺寸公差范圍內(nèi)。(2)軸孔間及端面與軸孔的位置精度在主軸箱體上，同一根軸的軸承線在設(shè)計(jì)過程中會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)軸孔端面的垂直度誤差，這樣會(huì)使軸裝和軸承在主軸箱上發(fā)出傾斜，在工作過程中會(huì)使主軸產(chǎn)生軸向竄動(dòng)或者徑向跳動(dòng)，這樣會(huì)增加軸承的磨損及主軸箱的溫升。各軸孔軸線間的平行度誤差會(huì)影響軸上齒輪的嚙合質(zhì)量 26。各軸孔的中心距誤差，有時(shí)會(huì)使齒輪作無側(cè)隙嚙合，甚至咬死。2.2主軸箱箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)7圖2.1箱體2.2.1材料的選擇主軸箱體是用于安裝變速、制動(dòng)、停起、換向、潤(rùn)滑和操縱等各種裝置，并保持這些裝置具有準(zhǔn)確的相對(duì)位置，防止?jié)櫥屯饬骱突覊m、污物浸入的殼形零件。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，尺寸比較大 27。箱體應(yīng)有足夠的精度和剛度；有良好的散熱性和密封性；具有美觀大方且與總體布局協(xié)調(diào)一致的外形；具有良好的工藝性，便于裝配、加工和鑄造。箱體零件材料除了重型機(jī)床的變速箱體采用少數(shù)單件生產(chǎn)焊接結(jié)構(gòu)外，絕大多數(shù)機(jī)床的變速箱體一般選擇用HTl00-400的各種牌號(hào)的灰鑄鐵 28。這是因?yàn)殍T鐵容易成形，吸振性、可加工性和耐磨性均較好，且價(jià)格低廉。對(duì)于有些簡(jiǎn)易機(jī)床或單件小批生產(chǎn)的箱體，可采用鋼板焊接，為縮短生產(chǎn)周期。由于本車床對(duì)強(qiáng)度的要求較高因此材料選用HT200，用鑄造方法來獲得毛坯。2.2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如主軸箱、變速箱、進(jìn)給箱、溜板箱等，除多軸自動(dòng)機(jī)床的主軸箱外，機(jī)床的箱體零件，大都是一面開口的六面體。箱體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及鑄造和加工工藝要求決定了零件的尺寸、形狀和結(jié)構(gòu) 29。主軸箱體內(nèi)裝有短軸或需要安裝中間支承的長(zhǎng)軸時(shí)，則需要在箱體內(nèi)部布置一道或多道橫向肋板，內(nèi)壁與外壁上的同軸線的孔，就工藝觀點(diǎn)來講，大批生產(chǎn)中，內(nèi)壁上的孔應(yīng)比外壁上的孔的直徑小，以便在組合機(jī)床上鏜孔時(shí)刀具容易進(jìn)入和退出。箱壁在與其垂直方向力的作用下著力點(diǎn)處為箱體的變形。箱體的變形除與箱體的尺寸和作用力的大小等有關(guān)外，還和這些因素有關(guān)：a受軸向力的孔的面積和凸臺(tái)的面積、高度；b著力點(diǎn)距離邊緣的位置；c箱壁上的加強(qiáng)筋；d箱壁上其他不受力的孔的面積和凸臺(tái)的面積。箱體工作時(shí)承受的外力共有三種：a與箱體同平面上的力，如徑向軸承施加的力力；b與箱體垂直的力，如止推軸承施加的；c扭矩，如長(zhǎng)度較大的滑動(dòng)軸承在軸向平面上的力偶。 箱壁垂直的力是造成箱壁變形的主要外力，其他兩種外力在一般條件下變形很小，可略去不計(jì)。因此，箱體的剛度就規(guī)定為箱壁上著力點(diǎn)處同方向的變形與箱壁所承受的垂直方向的力的比值。床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)82.3小結(jié)本章在分析機(jī)床使用特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，完成了主軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：確定了主軸箱軸承孔各齒輪軸的材料及位置選擇。床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)9第三章 工藝分析方案3.1零件的工藝分析零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造性能優(yōu)良，減震性能良好。傳動(dòng)箱體需要加工表面以及加工表面的位置要求?，F(xiàn)分析如下：（1）主要加工面：1）銑上下平面保證尺寸300mm，平行度誤差為0.012）銑側(cè)面保證尺寸282與下平面的平行度誤差為0.013）鏜上、下面平面各孔至所要求尺寸，并保證各位誤差要求4）鉆底面413螺紋孔（2）主要基準(zhǔn)面：1）以下平面為基準(zhǔn)的加工表面這一組加工表面包括：主軸箱上表面各孔、主軸箱箱上表面2）以下平面為基準(zhǔn)的加工表面這一組加工表面包括：主要是下平面各孔及螺紋孔3.2主軸箱體加工的主要問題和工藝過程設(shè)計(jì)所應(yīng)采取的相應(yīng)措施箱體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)箱體的基礎(chǔ)零件是部件和機(jī)器,將部件和機(jī)器中許多零件連接成一個(gè)整體是箱體,并使相互之間的位置保持正確,箱體之間能協(xié)調(diào)地運(yùn)動(dòng)。常見的箱體零件有:各種形式的機(jī)床主軸箱、變速箱和減速箱等。由于各種箱體類零件結(jié)構(gòu)形狀差別較大,功用不同,但其結(jié)構(gòu)上也存在相同的特點(diǎn) :（1）尺寸較大機(jī)器中最大的零件之一通常是箱體,它是其他零件的母體,如大型減速箱體,重5060噸,長(zhǎng)達(dá)56m,寬34m正因?yàn)樗且粋€(gè)母體零件,所以它是機(jī)器整體的最大零件。（2）形狀復(fù)雜箱體的復(fù)雜程度取決于安裝在箱體上的零件的數(shù)量及在空間的相互位置,為確保零件的載床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)10荷與作用力,盡量縮小箱體的體積。有時(shí)為了保證足夠的剛度,而又要減少機(jī)械加工量或減輕零件的重量,常在鑄造時(shí)減小壁的厚度,再在必要的地方加凸臺(tái)、凸邊、筋板等結(jié)構(gòu)來滿足工藝與力的要求。（3）精度要求有若干個(gè)相互位置精度和尺寸精度要求很高的孔和平面，這些孔和平面的加工質(zhì)量是直接影響機(jī)器的裝配精度，使用壽命和使用性能。3.3箱體的材料、毛坯及熱處理1毛坯種類的確定常用毛坯種類有：鍛件、鑄件、沖壓件、焊件，工程塑料件和各種型材等。在確定毛坯時(shí)，一般要綜合考慮以下幾個(gè)因素：（1）依據(jù)零件的機(jī)械性能及材料要求確定毛坯。例如，零件材料為鑄鐵，須用鑄造毛坯；一般采用鍛件則是強(qiáng)度要求高而形狀不太復(fù)雜的鋼制品零件。（2） 依據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀和外形尺寸確定毛坯，例如結(jié)構(gòu)比較的零件采用鑄件比鍛件合理；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的零件宜選用型材，鍛件；采用鍛件一般都是大型軸類零件。（3） 毛坯依據(jù)生產(chǎn)類型確定。大批大量生產(chǎn)中，應(yīng)選用生產(chǎn)率與制造精度都比較高的毛坯制造方法。例如壓力鑄造、模鍛等。單件小批生產(chǎn)則采用設(shè)備簡(jiǎn)單乃至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型鑄造。（4）確定毛坯時(shí)既要考慮車間現(xiàn)有生產(chǎn)能力又要充分注意采用新材料、新工藝、新技術(shù)的可能性。本主軸箱體是大批量的生產(chǎn)，材料為HT2040用鑄造成型。2毛坯的形狀及尺寸的確定毛坯的尺寸等于零件的尺寸減去（對(duì)內(nèi)腔尺寸）或加上（對(duì)于外型尺寸）加工余量。毛坯的形狀盡可能與零件相適應(yīng)。在確定，毛坯的形狀時(shí)，為了方便加工，有時(shí)還要考慮下列問題：（1）為了加工方便、裝夾穩(wěn)定，對(duì)于形狀不易加工或不易裝夾穩(wěn)固的零件要考慮增加工藝搭子。（2）為了提高機(jī)械加工的生產(chǎn)率，有些小零件可以作成一坯多件。床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)11（3）有些形狀比較特殊，單純加工比較困難的零件可以考慮將兩個(gè)甚至數(shù)個(gè)合制成一個(gè)毛坯。例如連桿蓋與連桿在一起模鍛，待加工到一定程度再切割分開。在確定毛坯時(shí)，要考慮經(jīng)濟(jì)性。雖然零件與毛坯的形狀尺寸接近，可以提高材料的利用率，減少加工余量，降低加工成本，但這樣可能導(dǎo)致毛坯制造困難，增加毛坯的制造成本，需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)備。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定要保證零件的使用性能，且一定要考慮零件成本的問題。3毛坯的材料熱處理長(zhǎng)期使用經(jīng)驗(yàn)證明，由于灰口鑄鐵有一系列的經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的鑄造性能等）的優(yōu)點(diǎn)，通常箱體材料采用灰口鑄鐵。當(dāng)載荷較大時(shí)，采用HT3054，HT3561高強(qiáng)鑄鐵，最常用的是HT2040，HT2547。箱體的毛坯大部分采用整體鑄鐵件或鑄鋼件。當(dāng)零件重量和尺寸很大無法采用整體鑄件（受鑄造能力的限制）時(shí)，可以采用焊接結(jié)構(gòu)件，它是由多塊金屬經(jīng)粗加工后用焊接的方法連成一整體毛坯。焊接結(jié)構(gòu)有鑄煅焊、鑄焊、煅焊等。采用焊接結(jié)構(gòu)可以用小的鑄造設(shè)備制造出大型毛坯，解決鑄造生產(chǎn)能力不足的問題。部分地減輕大型機(jī)床的負(fù)荷，可以焊前對(duì)各種組合件進(jìn)行粗加工。為不消除毛坯的內(nèi)應(yīng)力，在毛坯未進(jìn)入機(jī)械加工車間之前，對(duì)毛坯應(yīng)進(jìn)行人工實(shí)效處理，對(duì)某些易變形的零件和大型的毛坯粗加工后要再進(jìn)行時(shí)效處理。毛坯鑄造時(shí)，應(yīng)防止氣孔、縮孔、沙眼、非金屬夾雜物等缺陷出現(xiàn)。特別是主要加工面要求更高。重要的箱體毛坯還應(yīng)該達(dá)到規(guī)定的機(jī)械性能和化學(xué)成分要求。3.3.1確定毛坯的制造形式由于年產(chǎn)量達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，零件的材料選用HT200。而且鑄造表面質(zhì)量的要求高，零件的輪廓尺寸較大，故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的，適合大批生產(chǎn)的金屬模鑄造。便于加工工藝和鑄造過程，而且還可以提高生產(chǎn)率。3.3.2基面的選擇3.3.2.1定位基準(zhǔn)的選擇根據(jù)零件圖紙及零件的使用情況分析，知115+0.01 +0.002， 100+0.01 +0.002，軸承端面、螺紋孔中心距、底面等均需要正確定位才能保證，故對(duì)基準(zhǔn)的選擇應(yīng)予以分析。床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)12A.粗基準(zhǔn)的選擇選擇粗基準(zhǔn)的出發(fā)點(diǎn)是為后續(xù)的工序提供合理的定位精基準(zhǔn)，保證各加工面的余量足夠并分配合理，由于粗基準(zhǔn)是對(duì)毛坯進(jìn)行第一次加工的定位基準(zhǔn)，因此與毛坯的形狀關(guān)系很大，則確定粗基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)按：用零件非加工面為粗基準(zhǔn)，可保證零件的加工面與非加工面的相互位置關(guān)系，且能在一次安裝中盡可能加工較多的表面。用零件的重要表面為粗基準(zhǔn)，優(yōu)先保證了重要表面的余量和表面組織性能的一致。應(yīng)選則較大、形狀簡(jiǎn)單、加工量大的表面為粗基準(zhǔn)，使切削總量最少。應(yīng)選毛坯精度高，余量小的表面為粗基準(zhǔn)，易保證各加工表面的余量足夠，分配合理。應(yīng)選定位精度高，夾緊可靠的表面為粗基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)原則上是在第一道工序中使用一次并盡量避免重復(fù)使用。按照粗基準(zhǔn)的選擇原則為保證不加工表面和加工表面的位置要求，應(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)，據(jù)零件圖所示，故應(yīng)選擇軸承座上表面為粗基準(zhǔn)，以此加工軸承底面。B.精基準(zhǔn)的選擇選擇精基準(zhǔn)的出發(fā)點(diǎn)是保證加工精度，特別是加工表面的相互位置精度的實(shí)現(xiàn)，以及定位安裝的準(zhǔn)確方便。選擇精基準(zhǔn)應(yīng)遵循以下原則：基準(zhǔn)重合原則：確定精基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡量用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，易消除基準(zhǔn)不重合誤差，提高零件的表面的位置精度和尺寸精度。統(tǒng)一基準(zhǔn)原則：擬定工藝路線時(shí)，各個(gè)工序應(yīng)盡可能用同一個(gè)定位基準(zhǔn)來精加工各個(gè)表面，以保證各表面間的相互位置精度，并且還減少了夾具的數(shù)量和工件的裝夾次數(shù)，降低了成本，提高了生產(chǎn)率?；榛鶞?zhǔn)原則：可逐步提高兩相關(guān)表面的位置精度。自為基準(zhǔn)原則：可使加工余量均勻，保證加工面自身形狀精度，而位置精度由前面的工序保證。同時(shí)，精基準(zhǔn)選擇時(shí)，一定要保證工件的夾、壓穩(wěn)定可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及操作簡(jiǎn)便，由以上分析，考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)13基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以精加工后的底面為主要的定位精基準(zhǔn)，即以軸承座的下表面為精基準(zhǔn)。3.3.3確定工藝路線根據(jù)零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下，可以考慮采用各種機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)效率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。3.3.3.1工藝路線方案一方案一是根據(jù)寬度為300mm的上下肩面作為粗基準(zhǔn)，先鉆115孔作為精基準(zhǔn)，保證加工115孔時(shí)期尺寸精度達(dá)到要求的尺寸，那樣就保證了其余各孔的圓跳動(dòng)誤差精度等。表2.1工藝路線方案一工序1 鏜箱體直徑115孔工序2 鉆前端面各孔工序3 鏜左平面各孔工序4 鏜右平面各孔工序5 粗,精銑上平面至尺寸工序6 粗,精銑下平面工序7 粗,精銑左端平面工序8 粗,精銑右端平面工序9 粗,精銑前端平面工序10 粗,精銑后端平面工序11 鉗工,去除銳邊毛剌工序12 檢驗(yàn)3.3.3.2工藝路線方案二方案二以其相比，在銑完底面后，以此為基準(zhǔn)直接在銑床上銑削端面及頂面。如此，相對(duì)來說，裝夾次數(shù)少，可減少機(jī)床數(shù)量，操作人員數(shù)量和生產(chǎn)面積還可減少生產(chǎn)計(jì)床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)14劃和生產(chǎn)組織工作，并能提高生產(chǎn)效率。另外，零件的加工要求就整體來說，其精度并不高。表2.2工藝路線方案二工序1 鑄造毛胚工序2 時(shí)效工序3 粗，精銑底面工序4 銑端面工序5 銑頂面工序6 粗鏜，半精鏜，精鏜內(nèi)孔115， 100工序7 攻4XM8螺紋孔， 4XM6螺紋孔，深15工序8 鉆4x13通孔工序9 擴(kuò)4x13通孔工序10 锪埋頭孔24工序11 去毛刺，清洗工序12 檢驗(yàn)3.3.3.3工藝路線的比較與分析兩種方案相比較之下，第二種工藝方案不同于第一種工藝方案是將銑各平面工序放到前面。加工完上下平面再加工各孔。通過分析發(fā)現(xiàn)這樣的變動(dòng)提高了生產(chǎn)效率。而且對(duì)于零的尺寸精度和位置精度都有很大程度上的幫助。采用互為基準(zhǔn)的原則，先加工上、下兩平面，然后以上、下平面為精基準(zhǔn)再加工兩平面上的各孔，這樣便保證了，上、下兩平面的平行度要求同時(shí)為加兩平面上各孔保證了垂直度要求。符合先加工面再鉆孔的原則。若選第一種工藝方案， 加工不便于裝夾，并且毛坯的端面與軸的軸線是否垂直決定了鉆出來的孔的軸線與軸的軸線是非平行這個(gè)問題。所以發(fā)現(xiàn)第一條工藝路線并不可行。如果選取第二種工藝方案，先加工上、下平面，然后以這些已加工的面為精基準(zhǔn)，加工其它各孔便能保證孔的形位公差要求相比較兩種方案的可行性，從提高效率和保證精度這兩個(gè)前提下，可確定第二種方案比較合理。所以決定采用第二種工藝方案進(jìn)行本次主軸箱的生產(chǎn)。床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)15第四章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)4.1機(jī)床夾具的概述機(jī)床夾具設(shè)計(jì)在深孔鉆床設(shè)計(jì)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沿117圓周方向性四等分平均分四個(gè)M8螺紋底孔孔，整個(gè)需要加工的孔的位置尺寸用夾具和機(jī)床就能直接保證。因此，在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何保證垂直度要求的前題下，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。為了很好利用工廠實(shí)際設(shè)備和提高生產(chǎn)率，設(shè)計(jì)專用夾具進(jìn)行加工。4.2 夾具的夾緊裝置和定位裝置夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個(gè)過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動(dòng)和震動(dòng)，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時(shí)工件的定位是在夾緊過程中實(shí)現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。一般夾緊裝置由動(dòng)源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機(jī)構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件?？紤]到機(jī)床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時(shí)的具體切削量決定采用手動(dòng)夾緊。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋，實(shí)際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；（2）擴(kuò)力比大；床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)16（3）自瑣性能好；（4）行程不受限制；（5）夾緊動(dòng)作慢。夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動(dòng)裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動(dòng)裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動(dòng)夾緊，通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板。達(dá)到夾緊和定心作用。工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動(dòng)壓板，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊。并且移動(dòng)壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動(dòng)壓板，通過精確的圓弧定位，實(shí)現(xiàn)定心。此套移動(dòng)壓板制作簡(jiǎn)單，便于手動(dòng)調(diào)整。通過松緊螺栓實(shí)現(xiàn)壓板的前后移動(dòng)，以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對(duì)稱中心在規(guī)定位置上。定位方案有2種：（1）必須明確其加工時(shí)應(yīng)如圖所示，這樣水平放置，便于加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定定位塊和滑動(dòng)定位塊定位，這樣既簡(jiǎn)單又方便。一底面限制的自由度有3個(gè)，一個(gè)固定定位塊限制兩個(gè)自由度，一個(gè)滑動(dòng)定位塊限制限制一個(gè)自由度，為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設(shè)計(jì)的定位方案，總共限制了工件的全部6個(gè)自由度，屬于完全定位。（2）在該定位方案中，一個(gè)支撐面頂住，限制了z軸的移動(dòng)，z軸的旋轉(zhuǎn)，y軸的旋轉(zhuǎn)三個(gè)移動(dòng)自由度。一個(gè)心軸限制了y軸的移動(dòng)，x軸的移動(dòng)，一個(gè)定位塊限制了z軸的旋轉(zhuǎn)，這樣6個(gè)自由度全部被限制根據(jù)上面敘述選擇方案2。床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)17圖4.1 定位方案的選定夾具定位方案在這次夾具設(shè)計(jì)中，定位是采用一根心軸和一個(gè)手柄壓塊來定位水平方向的。在垂直方向，用定位塊來定位。當(dāng)被加工零件放到夾具體同心圓環(huán)上后，用定位插銷把夾具上的鉆模板和零件通過先加工的孔進(jìn)行定位，把壓板壓緊，之后取出定位插銷。4.3 夾具的導(dǎo)向在鉆床上加工孔時(shí)，大都采用導(dǎo)向元件或?qū)蜓b置，用以引導(dǎo)刀具進(jìn)入正確的加工位置，并在加工過程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的剛性，從而保證零件上孔的精度，在鉆床上加工的過程中，導(dǎo)向裝置保證同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等，因此，導(dǎo)向裝置如同定位元件一樣，對(duì)于保證工件的加工精度有這十分重要的作用。導(dǎo)向元件包括刀桿的導(dǎo)向部分和導(dǎo)向套。在這套鉆床夾具上用的導(dǎo)向套是鉆套。鉆套按其結(jié)構(gòu)可分為固定鉆套，可換鉆套，快換鉆套及特殊鉆套。因此套鉆夾具加工量不大，磨損較小，孔距離精度要求較高，則選用固定鉆套。如圖4.2。直接壓入鉆模板或夾具體的孔中。床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)18圖4.2 鉆套鉆模板與固定鉆套外圓一般采用H7/h6的配合。且必須有很高的耐磨性，材料選擇20Mn2。淬火HRC110。相同的，為了防止定位銷與模板之間的磨損，在模板定位孔之間套上兩個(gè)固定襯套。選取的標(biāo)準(zhǔn)件代號(hào)為12*18 GB2263-19134。材料仍選取T10A， 淬火HRC110。公差采用H7/p6的配合。4.4 切削力及夾緊力的計(jì)算刀具：鉆頭 6.8。則軸向力：見工藝師手冊(cè)表28.4F=C d f k 3.1F0zFy式中： C =420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35FFFk =(F07.1)92()103.FnHBF=420 1.0.85213()N轉(zhuǎn)矩T=C d f kT0ZTy式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TTTT=0.206 2.0.863517.34()NM床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)19功率 P =m017.346.950.728VTKWd在計(jì)算切削力時(shí),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;1K 加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;2K 刀具鈍化系數(shù) , 1.1;3K 斷續(xù)切削系數(shù), 1.14則 F =KF=1.5/ )(42391.1. N鉆削時(shí) T=17.34 N M切向方向所受力: F =1LT2670534.取 .fF =4416f )(6.41.0NF Ff1所以,時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),故本夾具可安全工作。床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)20根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即： FKW安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有： 6543210式中： 為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)5 表 可得： 60 121.2.01.301.56CK5223P1.2.01.301.5f所以有： 9.8()KCWFN76.3P159.0()KfF該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為中心軸，故以回轉(zhuǎn)面做定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則； 參考文獻(xiàn)，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力F夾與切削力之間的關(guān)系F夾KF軸向力：F夾KF （N）扭距：床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)21Nm93.103.24.05.14.3108.90 MYFXKfdC在計(jì)算切削力時(shí)必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù) 321K由資料機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)查表 可得：721切削力公式： 式（2.17）Pf KfDF75.02.14式中 6.8mrf/3.查表 得： 2195.0)1(6.HBKp即： )(69.80NFf實(shí)際所需夾緊力：由參考文獻(xiàn)16機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表 得： 12KFWf安全系數(shù)K可按下式計(jì)算，由式（2.5）有： 6543210K式中： 為各種因素的安全系數(shù)，見參考文獻(xiàn)16 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表60可得： 1225.01.32.10. K所以 )(.465.698NFWf由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)224.5 鉆孔與工件之間的切屑間隙鉆套的類型和特點(diǎn):1、固定鉆套：鉆套直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，鉆模板或夾具體的孔與鉆套外圓一般采用H7/n6配合，主要用于加工量不大，磨損教小的中小批生產(chǎn)或加工孔徑甚小，孔距離精度要求較高的小孔。2、可換鉆套：主要用在大批量生產(chǎn)中，由于鉆套磨損大，因此在可換鉆套和鉆模板之間加一個(gè)襯套，襯套直接壓入鉆模板的孔內(nèi)，鉆套以F7/m6或F7/k6配合裝入襯套中。3、快換鉆套：當(dāng)對(duì)孔進(jìn)行鉆鉸等加工時(shí)，由于刀徑不斷增大，需要不同的導(dǎo)套引導(dǎo)刀具，為便于快速更換采用快換鉆套。4、特殊鉆套：尺寸或形狀與標(biāo)準(zhǔn)鉆套不同的鉆套統(tǒng)稱特殊鉆套。鉆套下端面與工件表面之間應(yīng)留一定的空隙C，使開始鉆孔時(shí)，鉆頭切屑刃不位于鉆套的孔中，以免刮傷鉆套內(nèi)孔，如圖4.3。圖4.3 鉆套切屑間隙 C=(0.31.2)d。床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)23在本次夾具鉆模設(shè)計(jì)中考慮了多方面的因素，確定了設(shè)計(jì)方案后，選擇了C=8。因?yàn)榇算@的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。4.6 鉆模板在導(dǎo)向裝置中，導(dǎo)套通常是安裝在鉆模板上，因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度，以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式，可分為固定式鉆模板、鉸鏈?zhǔn)姐@模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動(dòng)鉆模板等。在此套鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板，在裝卸工件時(shí)需從夾具體上裝上或卸下，鉆螺栓緊固，鉆模精度較高。 44.7定位誤差的分析3) 夾具安裝誤差 A因夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。圖中夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差， =0.A4) 夾具誤差 J因夾具上定位元件、對(duì)刀或?qū)蛟?、分度裝置及安裝基準(zhǔn)之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。夾具誤差 主要包括定位元件相對(duì)于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差 ；定J 1J位元件相對(duì)于對(duì)刀或?qū)蛟ò瑢?dǎo)向元件之間）的尺寸或位置誤差 ；導(dǎo)向元件相對(duì)于安2J裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差 ；若有分度裝置時(shí)，還存在分度誤差 。以上幾項(xiàng)共同組成夾具誤3J F差 。J5) 加工方法誤差 G床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)24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)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項(xiàng)誤差影響因素多，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)K3KG067.2.KG。13.4.3KG2. 保證加工精度的條件工件在夾具中加工時(shí)，總加工誤差 為上述各項(xiàng)誤差之和。由于上述誤差均為獨(dú)立隨機(jī)變量，應(yīng)用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是 KGJATD222即工件的總加工誤差 應(yīng)不大于工件的加工尺寸 。K為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報(bào)廢，在分析計(jì)算工件加工精度時(shí)，需留出一定的精度儲(chǔ)備量 。因此將上式改寫為CJCKJ或 0CJ床頭箱機(jī)械加工工藝及鉆孔夾具設(shè)計(jì)25當(dāng) 時(shí)，夾具能滿足工件的加工要求。 值的大小還表示了夾具使用壽命的長(zhǎng)短和夾0CJ CJ具總圖上各項(xiàng)公差值 確定得是否合理。J知此方案可行。4.8 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計(jì)與選用工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時(shí)間。為了減少輔助時(shí)間采用可換鉆套，以來滿足達(dá)到孔的加工的要求。表d D D1 H t基本 極限偏差F7基本 極限偏差D601 +0.016 3 +0.010 6 6 9 - 0.008