桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 第 36 頁 共 35 頁引言（1）論文研究的背景及意義轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車轉(zhuǎn)向橋上的主要零件之一，一般載貨汽車多以前橋?yàn)檗D(zhuǎn)向橋。轉(zhuǎn)向節(jié)按裝配位置分左、右兩種。左置方向盤的汽車（如我國、美國等按右側(cè)行駛的汽車）其左轉(zhuǎn)向節(jié)的上、下耳部各有一分別用于安裝轉(zhuǎn)向節(jié)上臂與下臂的錐孔。而右轉(zhuǎn)向節(jié)只在下耳有一個(gè)安裝下臂的錐孔。左右轉(zhuǎn)向臂與轉(zhuǎn)向橫拉桿連接，與前軸構(gòu)成轉(zhuǎn)向梯形。當(dāng)汽車沿彎路轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，使兩轉(zhuǎn)型節(jié)繞主銷偏轉(zhuǎn)不同的角度，讓所有車輪繞同一瞬時(shí)滾動(dòng)中心滾動(dòng)，以減少車輪在轉(zhuǎn)向行駛時(shí)的滑擦。轉(zhuǎn)向節(jié)的軸頸通過輪轂軸承與輪轂連接，車輪用螺栓與輪轂連接，并繞轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)汽車行走。轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)形式按節(jié)體和輪軸的組合方式，分為整體式和分開式兩種。整體式轉(zhuǎn)向節(jié)是節(jié)體和輪軸合為一個(gè)整體，其毛坯一般采用鍛造成型分開式轉(zhuǎn)向節(jié)是節(jié)體和輪軸分成兩件輪軸采用棒形坯料節(jié)體毛坯為鍛造或鑄造成型，分別加工后再壓配成一體。轉(zhuǎn)向節(jié)按節(jié)體和輪軸的組合方式，分為整體式和分開式兩種，整體式主要用于商用車（貨車），分開式則主要用于乘用車（轎車）。目前，國外汽車多數(shù)采用整體式結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)向節(jié)的關(guān)鍵加工部位包括：主銷大孔、制動(dòng)器安裝孔、輪軸上安裝輪彀軸承的配臺(tái)面和減震器安裝孔等。（2）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外工業(yè)基礎(chǔ)好，發(fā)展成熟，再加上汽車工業(yè)發(fā)達(dá)，經(jīng)驗(yàn)也比較豐富，在轉(zhuǎn)向節(jié)生產(chǎn)上都有各自的特點(diǎn)。對(duì)于主銷大孔，國外大多采用臥式雙面鏜床進(jìn)行鉆、鏜加工，且將精鏜主銷孔和內(nèi)端面組合為一道工序；有些廠家也采用立式噴射鉆一次加工完成單耳主銷孔，能加達(dá)到較高的精度和表面粗糙度要求。轉(zhuǎn)向節(jié)輪軸國外主要采用可變速的仿型車床車削，并由單刀仿形車削逐漸向多刀仿形車削發(fā)展。精加工輪軸國外均采用端面外圓磨床磨削，在磨削過程中采用自動(dòng)測量裝置，進(jìn)行砂輪的修正和進(jìn)給量的及時(shí)補(bǔ)償。國外有些后輪驅(qū)動(dòng)車的轉(zhuǎn)向節(jié)是通過壓配與焊接相結(jié)合的工藝方法連接到減震器上，這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向節(jié)有一個(gè)大的減震器安裝孔。減震器孔的加工方法，國外以噴射鉆加工為主。在轉(zhuǎn)向節(jié)外螺紋的加工上，國外除常規(guī)的切削工序外，尚有采用滾壓和磨削兩種高效的工藝方法。這兩種加工方法都能大大提高螺紋的精度和表面粗糙度，從而提高螺紋的疲勞強(qiáng)度和耐磨性。與國外技術(shù)相比，國內(nèi)工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，轉(zhuǎn)向節(jié)加工技術(shù)起步晚，也缺少相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。因此盡管在上世紀(jì)末，國內(nèi)已開始生產(chǎn)轉(zhuǎn)向節(jié)加工專機(jī)，但在實(shí)際加工中，往往難以達(dá)到產(chǎn)品圖紙的技術(shù)要求、也難以保證生產(chǎn)節(jié)拍。例如，天津某廠生產(chǎn)夏利轎車轉(zhuǎn)向節(jié)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛性差、空間角度多、各部位都不在同一平面上，給制造帶來很大的難度。因此最終選擇了引進(jìn)國外技術(shù)加工轉(zhuǎn)向節(jié)。在2008年，第一條獨(dú)具中國重汽技術(shù)創(chuàng)新特色的全自動(dòng)、柔性化轉(zhuǎn)向節(jié)加工生產(chǎn)線在中國重汽橋箱公司正式投入生產(chǎn)運(yùn)行。這大大提高了我國的轉(zhuǎn)向節(jié)加工能力。盡管如此，我國轉(zhuǎn)向節(jié)生產(chǎn)技術(shù)與國外先進(jìn)技術(shù)的差距還是很大的。以美國為例：通用汽車公司凱迪拉克部的新型轉(zhuǎn)向節(jié)加工線，其32工位節(jié)體加工自動(dòng)線總長36.6m，由前后兩段組成，分別對(duì)節(jié)體進(jìn)行粗、精加工?？肆_斯公司的“雙程”加工自動(dòng)線，則由8個(gè)工位組成，主要特點(diǎn)在于每個(gè)被加工的轉(zhuǎn)向節(jié)必須在自動(dòng)線上通過兩次才能完成全部加工。這種雙程布置形式可減少自動(dòng)線占地面積。在德國，轉(zhuǎn)向節(jié)生產(chǎn)也有自己的特色。德國Mauser公司的加工自動(dòng)線上主要采用滾壓螺紋、噴射鉆削主銷孔、拉削節(jié)體凸榫面等高效率工藝方法，能極大地提高自動(dòng)線的生產(chǎn)率。為了滿足柔性生產(chǎn)要求，德國AiringKessler專用機(jī)床公司的加工自動(dòng)線，在自動(dòng)線上采用了4個(gè)HFE一40C型三座標(biāo)數(shù)控動(dòng)力頭，取代了傳統(tǒng)的可調(diào)式鉆削、銑削動(dòng)力，用來加工轉(zhuǎn)向臂凸臺(tái)面和制動(dòng)支承面上的安裝孔等。（3）研究目的汽車左右轉(zhuǎn)向節(jié)主銷孔鏜削加工工藝及組合機(jī)床選擇，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中要完成大批量轉(zhuǎn)向節(jié)加工總體工藝方案設(shè)計(jì)、主銷孔加工工藝裝備選擇和主銷大孔鏜削和制動(dòng)器安裝孔鉆削加工夾具設(shè)計(jì)。培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)基本理論，基本知識(shí)，基本方法和基本技能，分析問題和解決問題的能力。并且可以通過實(shí)地考察，了解在現(xiàn)今工廠中所用到的鏜銷的組合機(jī)床和鉆床及其夾具，并確定其發(fā)展方向和所要求的精度范圍。畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等工業(yè)院校學(xué)生畢業(yè)前進(jìn)行的全面綜合訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與技能解決實(shí)際問題的教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生在校獲得的最后訓(xùn)練機(jī)會(huì)，也是對(duì)學(xué)生在校期間所獲得知識(shí)的檢驗(yàn)。（4）課題研究的主要內(nèi)容本文的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)左轉(zhuǎn)向節(jié)主銷孔鏜削和減震器孔鉆削加工的工藝及加工機(jī)床選擇，主要設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向節(jié)的加工工藝、鏜削加工機(jī)床選擇及鏜削加工主銷大孔和減震器孔鉆削的夾具設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下：首先完成開題報(bào)告：介紹本次設(shè)計(jì)的背景和意義，關(guān)于轉(zhuǎn)向節(jié)加工工藝的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，最后分析設(shè)計(jì)的總體方案及進(jìn)程安排。接著是左轉(zhuǎn)向節(jié)加工工藝方案的設(shè)計(jì)。首先進(jìn)行零件工藝分析，再進(jìn)行零件的加工工藝分析，最后制定左右轉(zhuǎn)向節(jié)批量生產(chǎn)的工藝過程。左右轉(zhuǎn)向節(jié)主銷孔鏜削加工的機(jī)床選擇。主要是確定機(jī)床的種類和型號(hào)（包括規(guī)格尺寸）。左右轉(zhuǎn)向節(jié)主銷大孔鏜削和減震器孔鉆削加工工藝的夾具設(shè)計(jì)。包括定位加緊原理設(shè)計(jì)分析，鏜套設(shè)計(jì)及其他機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，最后將所有元件進(jìn)行裝配，繪制出裝配圖及零件圖。最后對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的主要工作做一個(gè)總結(jié)。1 零件工藝方案設(shè)計(jì)1.1 零件分析零件進(jìn)行工藝分析的一個(gè)主要內(nèi)容就是研究、審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性。所謂零件的結(jié)構(gòu)工藝性，是指所設(shè)計(jì)的零件在滿足使用要求的前提下，在現(xiàn)有技術(shù)水平和資源約束下，制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。轉(zhuǎn)向節(jié)的形狀比較復(fù)雜，主要由大孔、制動(dòng)器孔、減震器孔、擺臂四大部分組成如圖1-1。轉(zhuǎn)向節(jié)的加工分為毛坯制造和成品機(jī)加。轉(zhuǎn)向節(jié)形狀復(fù)雜，強(qiáng)度要求高，毛坯一般采用40Cr或40MnB等合金結(jié)構(gòu)鋼通過模鍛的方法制造。模鍛的毛坯制造精度高，加工余量小，生產(chǎn)效率高，而且金屬材料經(jīng)模鍛后，纖維組織的分布有利于提高零件的強(qiáng)度。減震器大平面制動(dòng)器孔制動(dòng)器孔孔擺臂大孔圖1-1 轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)簡圖1.1.1 應(yīng)力分析對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)靜力學(xué)強(qiáng)度分析得到的等效應(yīng)力云圖如圖1-2，圖1-3，圖1-4所示： 圖1-2 垂直跳動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向節(jié)的應(yīng)力云圖圖1-3 轉(zhuǎn)向時(shí)轉(zhuǎn)向節(jié)的應(yīng)力云圖 圖1-4 制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向節(jié)的應(yīng)力云圖由圖1-2中可以看出，在垂直跳動(dòng)工況下，轉(zhuǎn)向節(jié)大應(yīng)力的區(qū)域主要居于上端伸出部分的頸根處，最大應(yīng)力值為485MPa，QT500-7的屈服極限320MPa，抗拉極限500MPa，其值超過材料屈服應(yīng)力， 245MPa到485MPa過渡范圍很小，集中于少數(shù)幾個(gè)節(jié)點(diǎn)，因此可以認(rèn)為是幾何的復(fù)雜形狀所引起的計(jì)算奇異點(diǎn)所造成的。其余大范圍過渡的高應(yīng)力區(qū)都基本在90245MPa之間，在去掉奇異點(diǎn)之后，整體的轉(zhuǎn)向節(jié)的分析得到的應(yīng)力結(jié)果是小于屈服極限的。轉(zhuǎn)向時(shí)大應(yīng)力區(qū)位于轉(zhuǎn)向節(jié)大孔的根部與上部突出部分相交位置，并且在小孔處形狀突變的地方產(chǎn)生應(yīng)力集中，如圖1-3中局部圖所示，最大應(yīng)力值460MPa，同樣的，其中259460MPa的應(yīng)力范圍過渡也很小，因此也屬于奇異點(diǎn)。而整體高應(yīng)力范圍在120MPa左右；制動(dòng)時(shí)高應(yīng)力區(qū)位于上部伸出部位的頸部下側(cè)，最大應(yīng)力值107MPa?？梢?，在三種極限工況下，去掉奇異點(diǎn)的應(yīng)力值，轉(zhuǎn)向節(jié)的整體應(yīng)力都在許用應(yīng)力范圍之內(nèi)。其中垂直跳動(dòng)工況時(shí)轉(zhuǎn)向節(jié)的受力條件最為惡劣，可作為設(shè)計(jì)改進(jìn)的重點(diǎn)。表1-1給出了在各高應(yīng)力節(jié)點(diǎn)在不同工況下的應(yīng)力值1。表1-1 高應(yīng)力節(jié)點(diǎn)的等效應(yīng)力值節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)號(hào) 應(yīng)力/MPa垂直跳動(dòng)工況轉(zhuǎn)向工況制動(dòng)工況ABCDE11129911796411151011588811344348525566.22203.5643420125202103.479.550.510.310749.71.1.2 變形分析 圖1-5分別為轉(zhuǎn)向節(jié)在三個(gè)工況下的變形狀況，在三種 圖1-5 轉(zhuǎn)向節(jié)在垂直跳動(dòng)、制動(dòng)、轉(zhuǎn)向工況下的變形圖工況下最大變形量分別為0.9mm，0.2mm ，0.7mm。1.2 零件加工工藝分析零件的制造包括毛坯生產(chǎn)、切削加工、熱處理和裝配等許多的生產(chǎn)階段。轉(zhuǎn)向節(jié)的加工分為毛坯制造和成品機(jī)加工。1.2.1 毛坯的確定汽車轉(zhuǎn)向節(jié)要求有足夠的韌性和強(qiáng)度以保證其工作的穩(wěn)定，該零件為40Cr調(diào)質(zhì)，生產(chǎn)批量大，但壁厚不均勻，所以毛坯不宜采用鑄造，毛坯采用鍛造，鍛造工藝主要由劈叉、拔桿、預(yù)鍛、終鍛等工序組成。采用模鍛有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）鍛件的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)，可獲得較高的強(qiáng)度；（2）鍛件的廢品少，因?yàn)殄懠]有疏松、表面雜質(zhì)、內(nèi)部裂紋的缺陷；（3）制得的小公差鍛件可以減少機(jī)加工工時(shí)；（4）鍛件的表面光潔度高；（5）生產(chǎn)率較高。1.2.2 粗精基準(zhǔn)的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高，可以使加工質(zhì)量得到保證。否則，會(huì)是加工困難，甚至造成報(bào)廢。 粗基準(zhǔn)的選擇選擇粗基準(zhǔn)主要是選擇的一道機(jī)械加工工序的定位基準(zhǔn)，以便為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)。選擇粗基準(zhǔn)的出發(fā)點(diǎn)是：一要考慮如何合理分配各加工表面的余量，二要考慮怎樣保證不加工表面與加工表面間的尺寸及相互位置要求，一般應(yīng)按下列原則選擇： 若工件必須首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應(yīng)優(yōu)先該表面為粗基準(zhǔn)； 若工件每個(gè)表面都有加工要求，為了保證各表面都有足夠的余量，應(yīng)選加工量最小的表面為粗基準(zhǔn)； 若工件必須保證某個(gè)加工表面的尺寸或位置要求，則應(yīng)選該加工表面為粗基準(zhǔn)； 選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)盡可能平整，沒有飛邊、澆口、冒口或其他缺陷。粗基準(zhǔn)一般只允許使用一次。 精基準(zhǔn)的選擇選擇精基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)從整個(gè)工藝過程來考慮如何保證工件的尺寸精度和位置精度，并使用起來方便可靠，一般應(yīng)按下列原則選擇： 基準(zhǔn)重合原則應(yīng)選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中選用一組統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)來加工其他各表面。采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則可以避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的誤差，并可使各工序所用夾具的某些結(jié)構(gòu)相同或相似，簡化夾具的設(shè)計(jì)和制造。 自為基準(zhǔn)原則有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，應(yīng)該選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)。 互為基準(zhǔn)原則對(duì)于相互位置精度要求高的表面，作為精基準(zhǔn)，可以采用互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工的方法。 可靠、方便原則應(yīng)選定位可靠，裝夾方便的表面作基準(zhǔn)。此處主要考慮基準(zhǔn)重合原則2。因此，該轉(zhuǎn)向節(jié)為大批量生產(chǎn)，再考慮到以上各因素，為了方便地加工出精基準(zhǔn)，使精基準(zhǔn)面獲得所需加工精度，本工序選用工件的制動(dòng)孔加工表面、主大孔端面以及60H7孔作為精基準(zhǔn)。1.2.3 零件加工表面加工方法的確定轉(zhuǎn)向節(jié)分為大孔、制動(dòng)器孔、減震器孔、擺臂孔四大部分加工。大孔作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，也是所有加工面的測量基準(zhǔn)。因此，在加工過程中，大孔端面作為定位基準(zhǔn)。（1）大孔部加工以大孔端面定位，鏜和磨為主，鏜用于粗加工和半精加工，磨用于精加工。（2）制動(dòng)器孔加工是鉆削達(dá)到粗糙度要求。制動(dòng)器安裝孔的加工，采用兩面一銷定位，要保證其位置精度。（3）減震器孔加工是端面加工，接著采用兩面一銷定位加工減震器孔，要保證位置精度。（4）擺臂孔加工是鉆削達(dá)到粗糙度要求。擺臂孔的加工，采用兩面一銷定位，要保證其位置精度。通常平面的加工精度較易保證，而精度要求較高的孔軸線和端面的垂直度，孔的軸線與軸的軸線的角度則較難保證，往往成為生產(chǎn)中的關(guān)鍵。所以制定本工序工藝過程時(shí)，應(yīng)將如何保證這兩個(gè)位置精度作為重點(diǎn)來保證。加工路線制定與批量是有密切關(guān)系的，但是不同批量轉(zhuǎn)向節(jié)生產(chǎn)工藝路線是有共同性的。加工階段粗、精分開（1）避免粗加工產(chǎn)生的變形破壞已加工過的表面的精度；（2）便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，否則在表面已精加工完之后再發(fā)現(xiàn)毛胚得缺陷時(shí)，就大大浪費(fèi)了精加工工時(shí)和成本；（3）有利于保證加工精度，也有利于保護(hù)機(jī)床精度和合理利用機(jī)床。工序中安排實(shí)效熱處理，分離叉毛胚復(fù)雜，鑄造內(nèi)應(yīng)力較大。為了消除內(nèi)應(yīng)力，減小變形，保證精度的穩(wěn)定性，鑄造之后要安排實(shí)效處理，加熱到500550度，加熱速度30度，出路溫度200度。除了對(duì)鑄造進(jìn)行實(shí)效處理，往往在粗加工之后，再進(jìn)行一次實(shí)效處理，以清除內(nèi)應(yīng)力。制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)考慮精度及位置精度等技術(shù)要求，能得到合理保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定位大批量生產(chǎn)的前提下，使工序盡量簡單合理。在安排加工順序時(shí)，應(yīng)遵循以下原則：（1）先基準(zhǔn)后其他作為精基準(zhǔn)的表面應(yīng)在工藝過程一開始就進(jìn)行加工，因?yàn)楹罄m(xù)工序中加工其他表面要用它來定位；（2）在加工精基準(zhǔn)面時(shí)，需要用粗基準(zhǔn)定位；（3）先主要后次要，先粗后精。精基準(zhǔn)加工好后，接著應(yīng)對(duì)精度要求較高的各主要表面進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工，精度要求特別高的表面還需要進(jìn)行光整加工。主要表面的精加工和光整加工一般放在最后階段進(jìn)行，以免受其他工序的影響。次要表面的加工可穿插在主要表面加工工序之間。（4）在重要表面加工前，對(duì)精基準(zhǔn)應(yīng)進(jìn)行一次修整，以利于保證重要表面的加工精度。當(dāng)位置精度要求較高，而加工是由一個(gè)統(tǒng)一基準(zhǔn)面定位，分別在不同工序中加工幾個(gè)有關(guān)表面時(shí)，這個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn)面本身的精度須采取措施予以保證。（5）對(duì)于和主要表面有位置要求的次要表面，加工這些次要表面時(shí)，切削力、夾緊力大小，一般不影響主要表面的精度。（6）對(duì)于容易出現(xiàn)廢品的工序，精加工和光整加工可適當(dāng)放在前面，某些次要小表面的加工可放在其后。 1.3 零件加工工藝規(guī)程根據(jù)轉(zhuǎn)向節(jié)的零件圖知，大孔的表面粗糙度為0.8，精度要求比較高，所以除了鏜削加工外，我們還需要磨削。需要先在車床上鏜 ，然后在臥式磨床上加工，如磨削桿部在同一個(gè)磨床上操作。最后達(dá)到尺寸公差要求。對(duì)于法蘭盤上的制動(dòng)器安裝孔、減震器孔和擺臂孔，其表面粗糙度都為6.3，我們?cè)阢@削制動(dòng)器安裝孔時(shí)主要是要保證其位置度。所以需要安裝面作為定位基準(zhǔn)面，同時(shí)采用兩面一銷的定位原理。 工藝過程和生產(chǎn)線的形式取決于生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小。本任務(wù)中轉(zhuǎn)向節(jié)大批量生產(chǎn)。選擇機(jī)床時(shí)要考慮生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。轉(zhuǎn)向節(jié)加工工藝過程見表1-2。表1-2 轉(zhuǎn)向節(jié)的工藝過程工序號(hào)工序名稱設(shè)備1鏜大孔改裝車床2車軸頸、臺(tái)肩及端面車床3銑上下制動(dòng)器端面銑床4鉆削制動(dòng)器孔立式鉆床5銑左右減震器兩側(cè)端面臥式銑床6鉆減震器孔臥式鉆床7銑左右擺臂兩側(cè)端面銑床8鉆鉸搖臂孔立式鉆鉸機(jī)床9中頻淬火10清洗專用清洗機(jī)11精磨大孔內(nèi)表面磨床12銑平臺(tái)立式銑床13探傷退磁專用探傷機(jī)14清洗專用清洗機(jī)15最終檢驗(yàn)鉗工臺(tái)16入庫2 轉(zhuǎn)向節(jié)加工機(jī)床的選擇組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要以大量系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對(duì)一種或數(shù)種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的高效專用機(jī)床。組合機(jī)床的主要組成部分為：滑臺(tái)、夾具、多軸箱、動(dòng)力箱、中間底座、側(cè)底座以及輔助部件等組成。加工時(shí)，刀具由電動(dòng)機(jī)通過動(dòng)力箱、多軸箱驅(qū)動(dòng)做旋轉(zhuǎn)主體運(yùn)動(dòng)，并通過滑臺(tái)帶動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)。組合機(jī)床總體內(nèi)容和步驟與普通機(jī)床相同，但由于組合機(jī)床紙加工一種或數(shù)種工件的特定工序，工藝范圍窄，主要技術(shù)參數(shù)已知；且工藝方案一旦確定，就確定了結(jié)構(gòu)布局；因而總體選擇的側(cè)重點(diǎn)不同，主要是通過共建分析等掌握機(jī)床設(shè)計(jì)的依據(jù)，畫出詳細(xì)的加工零件工序；通過工藝分析，畫出加工示意；然后進(jìn)行總體布局，給出機(jī)床聯(lián)系尺寸。2.1 繪制加工零件工序被加工零件工序是根據(jù)選定的工藝方案，表示在一臺(tái)機(jī)床上或一條自動(dòng)線上完成的工藝內(nèi)容、被加工部位的尺寸及精度、技術(shù)要求、加工用定位基準(zhǔn)、夾緊部位、以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工前毛坯情況的圖紙。它是在原有的工件圖基礎(chǔ)上，以突出本機(jī)床或自動(dòng)線加工內(nèi)容，加上必要的說明繪制的。它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造使用時(shí)調(diào)整機(jī)床、檢查精度的重要技術(shù)文件。2.1.1 被加工零件工序（1）在圖紙上應(yīng)表示出被加工零件的形狀，尤其是要設(shè)置中間向?qū)r(shí)，應(yīng)表示出工件內(nèi)部筋的布置和尺寸，以便于檢查工件裝進(jìn)夾具是否相碰，以及刀具通過的可能性。（2）在圖紙上應(yīng)表示出加工用基面和夾緊的方向機(jī)位置，以便依此進(jìn)行夾具的支承，定位及夾緊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。（3）在圖紙上應(yīng)表示出加工表面的尺寸、精度、光潔度、位置尺寸及精度和技術(shù)條件（包括對(duì)上到工序的要求及本機(jī)床保證的部分）。（4）圖紙中還應(yīng)該注明那個(gè)被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度以及被加工部件的余量。本次加工零件的圖紙是老師給的，根據(jù)圖紙上要求，可以得出左右轉(zhuǎn)向節(jié)大孔鏜削加工的加工部件材料、尺寸、精度、表面粗糙度、零及技術(shù)要求。而該工序的定位基準(zhǔn)、加緊部位則需設(shè)計(jì)。2.1.2 定位加緊部位設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)向節(jié)零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，由于鏜削加工為精加工，所以定位基準(zhǔn)選擇時(shí)盡量選擇精基準(zhǔn)。初定兩個(gè)定位方案。鉆削加工是半精加工。首先以轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)面定位，轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)孔面加工精度較高。采用減震器孔端面、制動(dòng)器孔端面和減震器孔端面定位。而制動(dòng)器孔鉆削則是大孔端面、大孔端頸，減震器孔端面定位。在工件大孔鏜削加工夾緊時(shí)只能夾緊制動(dòng)器安裝孔端面，為了保證加緊力的作用點(diǎn)正對(duì)支承元件從而提高工件剛度、減少加工變形只能采用制動(dòng)器安裝孔端面定位。而制動(dòng)器鉆削加工夾緊時(shí)則是夾緊大孔的上端面和減震器一端面，防止在鉆削過程中由于垂直方向上的力和切削力。夾緊定位如圖2-1、圖2-2所示。圖2-1 鏜削孔加工定位夾緊 圖2-2 制動(dòng)器鉆削加工定位夾緊2.1.3 繪制被加工零件工序的規(guī)定（1）本工序的加工部位用粗實(shí)線繪制，其余部位用細(xì)實(shí)線繪制。定位基準(zhǔn)、夾緊部位、夾緊方向等需用符號(hào)表示；本道工序保證的尺寸、角度等，均在尺寸下用橫線標(biāo)出；（2）加工部位的位置尺寸應(yīng)有定位基準(zhǔn)算起。但有時(shí)也可將工件某一主要孔定位置尺寸從定位基準(zhǔn)算起，其余各孔的位置尺寸再從該基準(zhǔn)算起。當(dāng)定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)，要進(jìn)行換算；（3）注明零件對(duì)機(jī)床加工提出的某些特殊要求，如對(duì)精鏜孔機(jī)床應(yīng)注明是否允許留有退刀痕跡；（4）對(duì)簡單的零件，可直接在零件圖上作必要的說明，而不需要另行繪制被加工零件工序。 根據(jù)以上內(nèi)容及規(guī)定可繪制出轉(zhuǎn)向節(jié)大孔鏜削加工的工序3。2.2 繪制加工示意加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖紙上的反應(yīng)，表示被加工零件在機(jī)床上的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇動(dòng)力部件的主要依據(jù)，是整臺(tái)組合機(jī)床布局的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必須的重要技術(shù)文件。2.2.1 加工示意上內(nèi)容標(biāo)注（1）機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。（2）工件、夾具、刀具及多軸箱之間的相對(duì)位置及其聯(lián)系尺寸。如工件端至多軸箱端面間的距離，刀具刀尖至多軸箱端面之間的距離等。（3）主軸的結(jié)構(gòu)類型、尺寸及外伸長度；刀具類型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸；接桿（包括鏜桿）、浮動(dòng)卡頭、導(dǎo)向裝置、攻螺紋靠模裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向裝置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式。刀具應(yīng)按終了位置繪制。2.2.2 繪制加工示意的注意事項(xiàng)（1）加工示意圖中的位置，應(yīng)按加工終了時(shí)的狀況繪制，且其方向應(yīng)與機(jī)床的布局吻合；（2）工件的非加工部位用細(xì)實(shí)線繪制，其余部分一律按機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制；（3）同一多軸箱上，結(jié)構(gòu)、尺寸完全相同的主軸，不管數(shù)量多少，允許只繪制一根，但應(yīng)在主軸上標(biāo)注與工件孔號(hào)相對(duì)應(yīng)的軸號(hào)；（4）主軸見的分布可不按真實(shí)的中心距繪制，但加工孔距很近或需設(shè)置徑向尺寸較大的導(dǎo)向裝置時(shí)，則應(yīng)按比例繪制，以便于檢查相鄰主軸、刀具、導(dǎo)向裝置等是否產(chǎn)生干涉；（5）對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)通用結(jié)構(gòu)，允許只繪制外形，標(biāo)上型號(hào)，但對(duì)于一些專用結(jié)構(gòu)如導(dǎo)向、專用接桿等應(yīng)繪出剖視圖，并標(biāo)注尺寸、精度及配合。2.2.3 繪制加工示意的計(jì)算（1）選擇刀具結(jié)構(gòu)及鏜桿鏜桿的設(shè)計(jì)對(duì)鏜孔精度影響很大。所以在設(shè)計(jì)鏜模前應(yīng)確定鏜桿的尺寸。鏜桿的主要尺寸是直徑和長度。直徑受到加工孔徑的限制，在可能的情況下應(yīng)盡量取的大些，以增加其剛度。一般取d=（0.6-0.8）D（D為工件鏜孔直徑）。在本道工序中D=41mm，所以d=24.6-32.8mm。鏜刀不宜在鏜桿外懸伸過長，以免剛性不足。鏜孔直徑D、鏜桿直徑d、鏜刀截面之間的關(guān)系，參照機(jī)床夾具設(shè)計(jì)4表4-5選取d=30mm，=。初定鏜刀裝在鏜桿上的幾何參數(shù)為：主偏角K=50，前角。=5，刃傾角s0，刀尖圓角半徑=1（mm）。（2）導(dǎo)向套的設(shè)計(jì)組合機(jī)床加工孔時(shí)，除采用剛性主軸加工方案外，零件上孔的位置精度主要靠刀具的導(dǎo)向裝置來保證。導(dǎo)向裝置有兩大類，即固定式導(dǎo)向和旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向。當(dāng)加工孔徑不大于40mm或摩擦表面的線速度小于20m/min時(shí)，一般采用固定式導(dǎo)向，刀具或刀桿的導(dǎo)向部分，在導(dǎo)向套內(nèi)即轉(zhuǎn)動(dòng)又作軸向移動(dòng)。加工孔徑較大或線速度大于20m/min時(shí)，一般采用旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向裝置。旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向裝置將旋轉(zhuǎn)副和直線移動(dòng)副分別設(shè)置，按旋轉(zhuǎn)副和直線副的相對(duì)位置分為內(nèi)滾式和外滾式。為了保證主銷孔的同軸度，在這次加工中采用雙鏜刀同時(shí)加工前后主銷孔的方案。由于精加工切削速度大于30m/min，所以采用滾動(dòng)鏜套。鏜套的具體設(shè)計(jì)過程。（3）初定切削用量組合機(jī)床往往采用多軸、多刀、多面同時(shí)加工。且組合機(jī)床的刀具要有足夠的使用壽命，以減少頻繁換刀。因此，組合機(jī)床切削用量一般比通用機(jī)床的單刀加工要低30%以上。同一多軸箱上的刀具由于采用同一滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給，所以，各刀具（絲錐除外）的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)該相等。因此，應(yīng)按工作時(shí)間最長、負(fù)荷最重、刃磨較困難的所謂“限制性刀具”來確定；對(duì)于其他刀具，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整。使用液壓滑臺(tái)時(shí)，所選的每分鐘進(jìn)給量一般比滑臺(tái)的最小進(jìn)給量大50%，以保證進(jìn)給穩(wěn)定5。查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，用高速鋼精鏜合金鋼的切削用量為：v=20-35m/min,f=0.10-0.30mm/r。由得取n=300r/min,v=34m/min; f=0.3mm/r。（4）確定切削力、切削扭矩和切削功率軸向力、切削扭矩和切削功率是為了分別選擇滑臺(tái)及設(shè)計(jì)夾具、確定主軸及其他傳動(dòng)件尺寸、選擇主電動(dòng)機(jī)（一般是選擇動(dòng)力箱的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)）提供依據(jù)4。工件的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)鋼，硬度為HB330-380，。切削力：其中=2306；=-0.15；=1.0；=0.75；=1.0。=15820.8N 切削功率： =9 kw（5）選取刀具接桿多軸箱各主軸的外伸長度為一定值，而刀具的長度也是一定值。因此，為保證多軸箱上的刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)。這個(gè)可調(diào)環(huán)節(jié)在組合機(jī)床上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的。組合機(jī)床主軸與刀具之間通常有兩種連接。一是接桿連接，也稱剛性連接，用于單導(dǎo)向進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、锪孔及倒角加工。二是浮動(dòng)卡頭連接，也稱浮動(dòng)連接，用于長導(dǎo)向、雙導(dǎo)向和多導(dǎo)向進(jìn)行鏜、擴(kuò)、鉸孔，以減少主軸位置誤差及主軸徑向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響，避免主軸與夾具導(dǎo)向不同軸而產(chǎn)生“別勁”現(xiàn)象。通用的標(biāo)準(zhǔn)浮動(dòng)卡頭有小浮動(dòng)量及大浮動(dòng)量兩種，繪制加工示意圖時(shí)可以根據(jù)有關(guān)的組合機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選擇。（6）主軸選擇主軸型式主要取決于進(jìn)給抗力和主軸刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的需要。而對(duì)于精鏜一類精加工主軸，則不能按切削轉(zhuǎn)矩來選擇主軸。這是因?yàn)椋M孔時(shí)，一般余量很小，轉(zhuǎn)矩也很小，由此決定鏜軸直徑往往剛性不足。因此這類主軸尺寸的決定程序是：工件加工部位尺寸鏜桿直徑浮動(dòng)卡頭規(guī)格尺寸主軸尺寸。（7）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸最重要的聯(lián)系尺寸是工件端面到多軸箱端面之間的距離。它等于刀具懸伸長度+螺母厚度+主軸外伸長度+接桿伸出長度（可調(diào)）之和，再減去加工孔深（非通孔）。本設(shè)計(jì)中即為尺寸362mm。（8）工作進(jìn)給長度的確定工作進(jìn)給長度按加工長度最大的孔來確定，進(jìn)給長度等于刀具切入值+加工孔深+切出值（非通孔無），本設(shè)計(jì)中切入值與切出值都取8mm加工孔深為69.5mm，所以工作進(jìn)給長度為85.5mm。2.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸機(jī)床的聯(lián)系尺寸是用來表示機(jī)床的配置型式、機(jī)床各部件之間相對(duì)位置關(guān)系和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的總體布局圖。它的內(nèi)容包括機(jī)床的布局形式，通用部件的型號(hào)、規(guī)格、動(dòng)力部件的運(yùn)動(dòng)尺寸和所用電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)，工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸，專用部件的輪廓尺寸等。繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸之前應(yīng)進(jìn)行如下計(jì)算：2.3.1 滑臺(tái)的選用根據(jù)滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方、所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程和加工精度等因素來選用合適的滑臺(tái)。（1）驅(qū)動(dòng)方式的確定機(jī)械滑臺(tái)和液壓滑臺(tái)的用途、工作循環(huán)和導(dǎo)軌型式完全一樣。液壓滑臺(tái)與機(jī)械滑臺(tái)的主要區(qū)別是：液壓滑臺(tái)的進(jìn)給速度屬于無級(jí)調(diào)速，變換進(jìn)給量方便。液壓系統(tǒng)看安裝壓力繼電器，機(jī)床運(yùn)行安全，機(jī)床較易實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)循環(huán)。且液壓滑臺(tái)應(yīng)用廣發(fā)，所以選用液壓滑臺(tái)。（2）確定軸向進(jìn)給力滑臺(tái)所需進(jìn)給力式中為各主軸加工時(shí)所產(chǎn)生的軸向力（N）。（3）確定進(jìn)給速度液壓滑臺(tái)的工作進(jìn)給速度規(guī)定在一定范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)節(jié)。對(duì)液壓滑臺(tái)，確定刀具切削用量時(shí)所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺(tái)最小工作進(jìn)給速度的0.51倍。本次設(shè)計(jì)采用1HY32G型液壓滑臺(tái)，工進(jìn)速度20650mm/min,.快速移動(dòng)速度為10m/min。（4）確定滑臺(tái)的行程滑臺(tái)的行程除保證足夠的工作行程外，還應(yīng)留有前備量和后備量。前備量的作用是使動(dòng)力部件有一定的向前移動(dòng)的余地，以彌補(bǔ)機(jī)床的制造誤差以及道具磨損后能向前調(diào)整，前備量一般大于1020mm。本設(shè)計(jì)中取為20mm；后備量的作用是使動(dòng)力部件有一定的向后移動(dòng)的余地，以方便的裝卸刀具，后備量一般不小于4050mm，所以后備量取為50mm。滑臺(tái)的總行程應(yīng)大于工作行程、前備量、后備量之和。本設(shè)計(jì)中選用1HY32G，行程為630mm。查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)616頁表2-4，與1HY32G配套滑臺(tái)側(cè)底座為1CC322M，查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)179頁附表18得1CC322標(biāo)準(zhǔn)尺寸，其標(biāo)準(zhǔn)高度為560mm。2.3.2 動(dòng)力箱的選用動(dòng)力箱主要依據(jù)多軸箱所需的電動(dòng)機(jī)功率來選用。其中，動(dòng)力箱的切削功率：，多軸箱傳動(dòng)效率，取0.8。動(dòng)力箱的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率。查機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)24頁表2-15選用動(dòng)力箱1TD32IA，電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y100L1-4，電動(dòng)機(jī)功率7.5kw，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速3000r/min，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速1500r/min。2.3.3 確定裝料高度裝料高度指工件安裝基面至機(jī)床底面的垂直距離。裝料高度在8501060mm范圍內(nèi)選取，本設(shè)計(jì)中取為1060mm。2.3.4 確定夾具輪廓尺寸工件的尺寸和形狀是確定夾具底座尺寸的基本依據(jù)。確定夾具底座尺寸時(shí)應(yīng)考慮工件的定位件、夾緊機(jī)構(gòu)、刀桿導(dǎo)向裝置的需求空間，并應(yīng)滿足排屑和安裝的需要。鏜模架體厚度為150300mm。由于夾具較復(fù)雜，所以在繪制出夾具的結(jié)構(gòu)草圖后，再確定夾具輪廓尺寸。3 鏜大孔夾具設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的任務(wù)一為轉(zhuǎn)向節(jié)大孔鏜削加工夾具設(shè)計(jì)，由于任務(wù)要求大批量生產(chǎn)，所以采用專用夾具。鏜床夾具也稱鏜模。主要用于加工箱體、支架等類工件上的孔或孔系。鏜床夾具具有引導(dǎo)鏜桿的導(dǎo)套稱為鏜套，及安裝鏜套的鏜模架。用鏜模鏜孔時(shí)，工件的加工精度可以不受鏜床精度的影響，而由唐末的精度來保證。機(jī)床的主軸和鏜桿采用浮動(dòng)聯(lián)接，機(jī)床只提供鏜桿的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力。鏜模的結(jié)構(gòu)類型主要取決于導(dǎo)向的設(shè)置，導(dǎo)向的設(shè)置不僅是考慮加工孔的位置精度，更主要的是考慮加工時(shí)鏜桿的剛度。鏜床夾具的設(shè)計(jì)，主要包括工件的定位方案設(shè)計(jì)、工件的加緊方案設(shè)計(jì)以及夾具的其他元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。最后將以上元件合理布置，確定夾具的形式及夾具的總體結(jié)構(gòu)。3.1 定位元件設(shè)計(jì)定位裝置包括包括定位元件及其組合，其作用是確定工件在夾具中的位置。如前所述，本次設(shè)計(jì)夾具采用的定位原理為一面三支承釘定位。3.1.1 平面定位 以面積較小的已經(jīng)加工的基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用平頭支承釘，以基準(zhǔn)面粗糙不平或毛坯面定位時(shí)，選用圓頭支承釘，側(cè)面定位時(shí)，可選用網(wǎng)狀支承釘。 以面積較大、平面度精度較高的基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用支承板定位元件，用于面定位時(shí)用不帶斜槽的支承板，通常盡可能選用帶斜槽的支承板，以利清除切屑。 以毛坯面，階梯平面和環(huán)形平面作基準(zhǔn)平面定位時(shí)，選用自位支承作定位元件。但須注意，自位支承雖有兩個(gè)或三個(gè)支承點(diǎn)，由于自位和浮動(dòng)作用只能作為一個(gè)支承點(diǎn)。 以毛坯面作為基準(zhǔn)平面，調(diào)節(jié)時(shí)可按定位面質(zhì)量和面積大小分別選用可調(diào)支承作定位元件。 當(dāng)工件定位基準(zhǔn)面需要提高定位剛度、穩(wěn)定性和可靠性時(shí)，可選用輔助支承作輔助定位元件，但須注意，輔助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新調(diào)整支承點(diǎn)高度，支承位置應(yīng)選在有利工件承受夾緊力和切削力的地方。在本次設(shè)計(jì)中需采用兩個(gè)支承塊分別支承工件的制動(dòng)器孔端面。支承塊的工作面，裝配后在一道工序中精磨，保證等高。一組支承塊，與精基準(zhǔn)面接觸形成平面定位副，相當(dāng)于三個(gè)支承釘或三個(gè)點(diǎn)定位副，限制三個(gè)自由度。3.1.2 支承釘定位本次是設(shè)計(jì)采用以轉(zhuǎn)向節(jié)減震器孔端面兩個(gè)支承釘定位，限制工件的兩個(gè)自由度。擺臂端面一個(gè)支承釘定位，限制工件的一個(gè)自由度。支承釘規(guī)格如圖3-1所示。圖3-1 六角支承釘（JB/T 8026.1-1999）3.2 誤差分析造成零件加工誤差是由多種因素構(gòu)成的, 這里僅驗(yàn)算工件的安裝誤差, 它包括定位誤差和夾緊誤差,因夾緊力不大, 且夾緊力與支撐面垂直, 夾緊變形誤差很小, 因此只對(duì)定位誤差進(jìn)行討論。大孔與其他部分的位置誤差主要是與軸心線之間9角度誤差。角度誤差要求為30。由工件定位面的位置度而引起角度誤差 = arctg/ a = 0.94式中定位面的位置度公差, = 0.03 mm；a 定位面寬度, a = 55 mm。因定位軸與定位軸套之間存在間隙,造成轉(zhuǎn)角 = arctg( D - d) / L = 7.53式中D 定位軸套最大值, D = 55 + 0. 25 ；d 定位軸套最小值, d = 55 - 0. 35；L 定位軸長, L = 53 mm。由工件定位誤差引起的最大轉(zhuǎn)角誤差A(yù) = 0.94+ 7.53= 8.43< 30/ 3因轉(zhuǎn)角誤差小于公差的1/ 3 , 所以滿足定位要求。綜上所述,此夾具實(shí)現(xiàn)了正確的定位,滿足了加工尺寸及位置要求,因此是合理的。3.3 夾緊裝置的設(shè)計(jì)在機(jī)械加工過程中，工件會(huì)受到切削力、離心力、慣性力等的作用。為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持已由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動(dòng)和位移，在夾具結(jié)構(gòu)中必須設(shè)置一定的夾緊裝置將工件可靠地夾牢。工件定位后，將工件固定并使其在加工過程中保持定位位置不變的裝置，稱為夾緊裝置。3.3.1 夾緊裝置的組成夾緊裝置的組成由以下三部分組成。第一部分：動(dòng)力源裝置 它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。分為手動(dòng)夾緊和機(jī)動(dòng)夾緊兩種。手動(dòng)夾緊的力源來自人力，用時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。為了改善勞動(dòng)條件和提高生產(chǎn)率，目前在大批量生產(chǎn)中均采用機(jī)動(dòng)夾緊。機(jī)動(dòng)夾緊的力源來自氣動(dòng)、液壓、氣液聯(lián)動(dòng)、電磁、真空等動(dòng)力夾緊裝置。第二部分：傳力機(jī)構(gòu) 它是介于動(dòng)力源和夾緊元件之間傳遞動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。傳力機(jī)構(gòu)的作用是：改變作用力的方向；改變作用力的大??；具有一定的自鎖性能，以便在夾緊力一旦消失后，仍能保證整個(gè)夾緊系統(tǒng)處于可靠的夾緊狀態(tài)，這一點(diǎn)在手動(dòng)夾緊時(shí)尤為重要。第三部分：夾緊元件 它是直接與工件接觸完成夾緊作用的最終執(zhí)行元件。3.3.2 夾緊裝置的設(shè)計(jì)原則在夾緊工件的過程中，夾緊作用的效果會(huì)直接影響工件的加工精度、表面粗糙度以及生產(chǎn)效率。因此，設(shè)計(jì)夾緊裝置應(yīng)遵循以下原則： 工件不移動(dòng)原則夾緊過程中，應(yīng)不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。 工件不變形原則夾緊力的大小要適當(dāng)，既要保證夾緊可靠，又應(yīng)使工件在夾緊力的作用下不致產(chǎn)生加工精度所不允許的變形。 工件不振動(dòng)原則 對(duì)剛性較差的工件，或者進(jìn)行斷續(xù)切削，以及不宜采用氣缸直接壓緊的情況，應(yīng)提高支承元件和夾緊元件的剛性，并使夾緊部位靠近加工表面，以避免工件和夾緊系統(tǒng)的振動(dòng)。 安全可靠原則 夾緊傳力機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的夾緊行程，手動(dòng)夾緊要有自鎖性能，以保證夾緊可靠。 經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則 夾緊裝置的自動(dòng)化和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)效率的前提下，其結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，便于制造、維修，工藝性能好；操作方便、省力，使用性能好7。3.3.3 定位夾緊力的基本原則設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)，夾緊力的確定包括夾緊力的方向、作用點(diǎn)和大小三個(gè)要素。夾緊力的方向與工件定位的基本配置情況，以及工件所受外力的作用方向等有關(guān)。選擇時(shí)必須遵守以下準(zhǔn)則： 力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。 緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力，以減小工件的變形、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。 力的方向應(yīng)是工件剛性較好的方向。由于工件在不同方向上剛度是不等的。不同的受力表面也因其接觸面積大小而變形各異。尤其在夾壓薄壁零件時(shí)，更需注意使夾緊力的方向指向工件剛性最好的方向。夾緊力作用點(diǎn)是指夾緊件與工件接觸的一小塊面積。選擇作用點(diǎn)的問題是指在夾緊方向已定的情況下確定夾緊力作用點(diǎn)的位置和數(shù)目。夾緊力作用點(diǎn)的選擇是達(dá)到最佳夾緊狀態(tài)的首要因素。合理選擇夾緊力作用點(diǎn)必須遵守以下準(zhǔn)則： 力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能使夾緊點(diǎn)與支承點(diǎn)對(duì)應(yīng)，使夾緊力作用在支承上。如夾緊力作用在支承面范圍之外，會(huì)使工件傾斜或移動(dòng)，夾緊時(shí)將破壞工件的定位。 力的作用點(diǎn)應(yīng)選在工件剛性較好的部位。這對(duì)剛度較差的工件尤其重要，如將作用點(diǎn)由中間的單點(diǎn)改成兩旁的兩點(diǎn)夾緊，可使變形大為減小，并且夾緊更加可靠。 力可的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面，以防止工件產(chǎn)生振動(dòng)和變形，提高定位的穩(wěn)定性和靠性。3.3.4 減小夾緊變形的措施有時(shí)，一個(gè)工件很難找出合適的夾緊點(diǎn)。如較長的套筒在車床上鏜內(nèi)孔和高支座在鏜床上鏜孔，以及一些薄壁零件的夾持等，均不易找到合適的夾緊點(diǎn)。這時(shí)可以采取以下措施減少夾緊變形。 均勻的對(duì)稱變形，以便獲得變形量的統(tǒng)計(jì)平均值，通過調(diào)整刀具適當(dāng)消除部分變形量，也可以達(dá)到所要求的加工精度。）增加輔助支承和輔助夾緊點(diǎn) 。 若高支座可采用增加一個(gè)輔助支承點(diǎn)及輔助夾緊力，就可以使工件獲得滿意的夾緊狀態(tài)。 分散著力點(diǎn) ，用一塊活動(dòng)壓板將夾緊力的著力點(diǎn)分散成兩個(gè)或四個(gè)，從而改變著力點(diǎn)的位置，減少著力點(diǎn)的壓力，獲得減少夾緊變形的效果。 增加壓緊件接觸面積，在壓板下增加墊環(huán)，使夾緊力通過剛性好的墊環(huán)均勻地作用在薄壁工件上，避免工件局部壓陷。 利用對(duì)稱變夾具的夾緊設(shè)計(jì)，應(yīng)保證形狀在加工薄壁套筒時(shí)，采用加寬卡爪，如果夾緊力較大，仍有可能發(fā)生較大的變形。因此，在精加工時(shí)，除減小夾緊力外，工件能產(chǎn)生。 其它措施 對(duì)于一些極薄的特形工件，靠精密沖壓加工仍達(dá)不到所要求的精度而需要進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，上述各種措施通常難以滿足需要，可以采用一種凍結(jié)式夾具。夾緊裝置一般由力源裝置、中間傳力機(jī)構(gòu)、夾緊原件和夾緊機(jī)構(gòu)所組成。設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)一般應(yīng)滿足一下基本條件。 夾緊過程中不改變工件定位時(shí)所占據(jù)的正確位置。 夾緊力的大小適當(dāng)，既要保證加工過程中工件不會(huì)產(chǎn)生位移和振動(dòng)，又要使工件不產(chǎn)生不允許的變形或損傷。 夾緊裝置的自動(dòng)化程度，應(yīng)與工件的生產(chǎn)批量相適應(yīng)。 結(jié)構(gòu)要簡單，力求體積小、重量輕、并有足夠的強(qiáng)度；工藝性好便于制造與維修。 使用性能好、操作方便、省力、安全可靠。3.3.5 夾緊力的確定計(jì)算夾緊力時(shí)，通常將夾具與工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受的切削力、夾緊力（大型工件應(yīng)考慮工件重力、慣性力等）的作用狀況，找出在加工中對(duì)夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力。即由于鏜削加工的切削力不大，所以采用一個(gè)移動(dòng)壓板同時(shí)夾緊兩個(gè)工件的制動(dòng)器安裝孔端面。對(duì)移動(dòng)壓板進(jìn)行有限元分析如圖3-2；3-3；3-4所示。圖3-2 移動(dòng)壓板x方向上的變形 圖3-3 移動(dòng)壓板y方向上的變形量圖3-4 移動(dòng)壓板y方向上的變形量3.3.6螺旋夾緊機(jī)構(gòu)用螺桿直接夾緊或與其他元件組合實(shí)現(xiàn)夾緊工件的機(jī)構(gòu)，稱為螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。它具有結(jié)構(gòu)簡單、通用性好、夾緊可靠、增力比大、行程不受限制等優(yōu)點(diǎn)，在夾具中得到廣泛的應(yīng)用，所以本次設(shè)計(jì)也采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，如圖3-5所示。夾緊力的計(jì)算：Wk=WK式中：Wk實(shí)際所需夾緊力；W理論夾緊力；在一定條件下，由靜力平衡算出；K為安全系數(shù)；查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)8表1-2-1:k0=1.2，k1=1.0，k2=1.0，k3=1.0，k4=1.0，k5=1.0，k6=1.0；安全系數(shù)k=k0k1k2k3k4k5k6=1.2<1.5根據(jù)規(guī)定，選取1.5。單個(gè)螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N）；r螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑（mm）；其值視螺桿端部的結(jié)構(gòu)形式而定，見機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-2-9；r=12.44螺桿端部與工件間的摩擦角；=0螺旋副的當(dāng)量摩擦角，見表1-2-9；=950螺紋中徑之半（mm）；=7.513；螺紋升角，見表1-2-10；=；螺旋機(jī)構(gòu)的效率，其值為0.850.95；取=0.9。夾具體可調(diào)支承工件開口墊片移動(dòng)壓板彈簧雙頭螺栓鎖緊螺母圖3-5 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)3.3.7 夾緊元件選擇參照以上計(jì)算結(jié)果選取螺栓：M16；許用夾緊力為10300N；加在螺母上的夾緊扭矩為15.892(N.m)螺母選擇M16的六角頭螺母，采用扳手?jǐn)Q緊；手柄長度為190mm；作用力為100N；夾緊力為7870N。壓板選擇：為了方便工件的裝卸，采用移動(dòng)壓板式。彈簧選擇：2x78x4圓柱螺旋壓縮彈簧。夾緊機(jī)構(gòu)如下圖3-5所示，其工作原理是：工件安放后，移動(dòng)動(dòng)直壓板，擰緊螺母，對(duì)工件進(jìn)行壓緊，工件加工完成后，松開螺母，壓板在彈簧的作用下離開工件表面，轉(zhuǎn)動(dòng)一定距離，取出工件。3.4 鏜大孔夾具總裝配根據(jù)夾具各部分元件的尺寸合理的裝配夾具體，完成總裝圖，再繪制夾具體的裝配圖，繪制夾具體的裝配圖及零件圖。本次設(shè)計(jì)夾具的裝配圖如3-6圖所示。圖3-6 鏜大孔夾具總裝配體4 鉆制動(dòng)器孔夾具設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備零件圖分析：已知該零件毛坯為鍛件，為大批量生產(chǎn)的零件。以鉆f12.5mm為例，零件加工表面粗糙度為用去除材料的方法獲得，Ra的上限為6.3um，但是由于該零件的外形特別，故通用的夾具無法對(duì)它進(jìn)行裝夾，故需要用專用夾具對(duì)其進(jìn)行裝夾。從零件圖上可以看出，零件體很簡單，而且具有一定的位置關(guān)系，如何能把孔精確的加工出來是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。4.2 方案設(shè)計(jì)確定導(dǎo)向方案：（1）鉆削f12.5mm孔采用固定式鉆套。鉆模板采用固定式結(jié)構(gòu)。刀具選用fmm的麻花鉆。（2）定位設(shè)計(jì)：工件的加工孔尺寸為62.60.1mm、61.40.1mm，加工孔與基準(zhǔn)需保持位置關(guān)系。選擇大孔為限制兩個(gè)自由度，大孔端面限制3個(gè)自由度，減震器端面用支承釘限制一個(gè)自由度，采用完全定位，定位點(diǎn)分布如圖2-2所示。4.3 確定裝夾方案鉆削時(shí)各支持面上受力良好采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。夾緊力方向指向主要定位基準(zhǔn)面A。該夾緊機(jī)構(gòu)操作方便，在工件的夾緊機(jī)構(gòu)里采用轉(zhuǎn)動(dòng)墊圈，以便工件的裝卸。在加工過程中，為了保證工件定位時(shí)所在一個(gè)正確的加工位置，防止切削力、慣性力、離心力、及自身重力等作用下發(fā)生位移和振動(dòng)，故需要設(shè)計(jì)一個(gè)夾緊裝置，以將工件夾緊。夾緊裝置有機(jī)動(dòng)和手動(dòng)之分，本夾具設(shè)計(jì)為手動(dòng)夾緊的方式。力源裝置：力源由人扳動(dòng)手柄的力保證，不額外設(shè)置力源裝置。中間的傳力裝置：它是介于力源和夾緊元件之間的機(jī)構(gòu)。它的作用是把手柄產(chǎn)生的夾緊力傳遞給夾緊元件，然后夾緊元件最終完成對(duì)工件的夾緊。夾緊裝置設(shè)計(jì)的好壞，不僅關(guān)系到工件的加工質(zhì)量，而且對(duì)提高生產(chǎn)率，降低加工成本以提高加工成本以創(chuàng)造良好的加工條件等諸多方面都有很大的影響。所以必須滿足以下基本要求：（1）夾緊過程中，不改變工件定位后所處的正確位置。（2）夾緊力的大小要可靠和適當(dāng)，既要保證工件在整個(gè)加工過程中位置穩(wěn)定不變、振動(dòng)小，又要使工件不產(chǎn)生過大的夾緊變形。（3）夾緊裝置的自動(dòng)程度和復(fù)雜程度上應(yīng)與生產(chǎn)綱要相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)率的前提下，其結(jié)構(gòu)要力求簡單，以便繪制。（4）夾緊裝置的操作應(yīng)盡可能方便、安全、省力。夾緊力確定的基本原則確定夾緊力的方向、作用點(diǎn)和大小時(shí)，應(yīng)依據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工要求，并結(jié)合共計(jì)的受力情況及定位元件的結(jié)構(gòu)和布置方式等因素綜合考慮。（1）夾緊力的方向夾緊力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。夾緊力的豎直分力背向定位基準(zhǔn)面使工件抬起，夾緊力的兩個(gè)分力分別朝向了定位基準(zhǔn)面，將有助于定位穩(wěn)定。 夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力。 夾緊力的方向應(yīng)是工件剛度較高的方向，可避免工件發(fā)生嚴(yán)重的夾緊變形。（2）夾緊力的作用點(diǎn)夾緊力的方向確定以后，應(yīng)根據(jù)下述原則確定作用點(diǎn)的位置。 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支撐范圍內(nèi)。 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選在工件剛度較高的部位。 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面，作用點(diǎn)靠近加工表面，可減少切削力對(duì)改點(diǎn)的力矩和減少振動(dòng)。（3）夾緊力的大小當(dāng)采用估算法確定夾緊力的大小時(shí)，為簡化計(jì)算。通常將夾具和工件看成一個(gè)剛體，根據(jù)工件所受切削力、夾緊力（大型工件應(yīng)考慮重力等）的作用情況，加工過程中對(duì)夾緊力的狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力，最后再除以安全系數(shù)作為實(shí)際夾緊力，即 （4-1）式中：F實(shí)際所需夾緊力（牛頓）。Fw在一定條件下，由靜力平衡算出的理論夾緊力（牛頓）。K安全系數(shù)。安全系數(shù)K按下式計(jì)算 （4-2）式中，K0K6為考慮了各種因素的安全系數(shù)，見圖表5-1。手柄設(shè)計(jì)為190mm，人對(duì)手柄施加100N，理論上通過夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的夾緊力是10600N，由得考慮到各實(shí)際因素，通過計(jì)算得，人施加100N的力，就可以通過夾緊機(jī)構(gòu)產(chǎn)生4021.24N的力，能滿足夾緊的要求，故手柄設(shè)計(jì)成190mm。夾緊底座的有限元分析如圖4-1所示：圖4-1 受力方向的變形量表4-1安全系數(shù)K0K6的取值符號(hào)考慮的因素系數(shù)值符號(hào)考慮的因素系數(shù)值K0考慮工件材料及加工余量均性的基本安全系數(shù)1.21.5K4夾緊力的穩(wěn)定性手動(dòng)夾緊1.3機(jī)動(dòng)夾緊1.0K1加工性質(zhì)粗加工1.2K5手動(dòng)夾緊時(shí)的手柄位置1.0精加工1.0K2刀具鈍化程度1.01.9K6僅有力矩使得工件回轉(zhuǎn)時(shí)工件與支承面的接觸情況接觸點(diǎn)確定1.0接觸點(diǎn)不確定1.5K3切削特點(diǎn)連續(xù)切削1.0切削特點(diǎn)斷續(xù)切削1.2表4-2安全系數(shù)K2加工方法切削分力或切削力矩K2鑄鐵鋼鉆削mk1.151.15mz1.01.0（2）夾緊元件 它是實(shí)現(xiàn)夾緊的最終執(zhí)行元件，通過它和工件的之間接觸來確定工件在加工中保持位置的不改變，本夾具中采用的手動(dòng)夾緊裝置，夾緊機(jī)構(gòu)由中間傳力機(jī)構(gòu)（斜楔）和夾緊元件所組成。（3）夾緊裝置的工作原理 夾緊時(shí)的工作原理：當(dāng)手柄處于下位時(shí)，把工件放到夾緊裝置中的一個(gè)正確位置，再把支承釘從右端插入，再扳動(dòng)擺動(dòng)壓板，使得壓板和支承釘連接在一起，并對(duì)工件起定位作用；再把手柄往上扳動(dòng)，使得對(duì)夾具體產(chǎn)生一個(gè)向下的作用力（夾緊力），端面斜楔自動(dòng)往右運(yùn)動(dòng)，促使滑柱和定位銷同時(shí)往下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)彈簧接觸到支承釘時(shí)，在夾緊力的作用下，使得彈簧壓縮，當(dāng)手柄搬到上端極限位置時(shí)，工件夾緊。由于斜楔能自鎖，故松開手柄后工件就不會(huì)偏離原來的位置。此過程也就是工件的夾緊過程。 卸載時(shí)的工作原理：先把手柄往下扳動(dòng)，使之對(duì)夾具體產(chǎn)生一個(gè)向上的作用力（夾緊力），使得夾具體整體向上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)被連接在一起的幾個(gè)機(jī)械部件（非標(biāo)準(zhǔn)定位銷，滑柱），斜楔自動(dòng)往左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也會(huì)對(duì)夾具體產(chǎn)生一個(gè)向上的作用力，使得夾具體、定位銷、滑柱這幾個(gè)被連接在一起的元件整體向上運(yùn)動(dòng)，彈簧也恢復(fù)到原始的狀態(tài)，直到手柄扳動(dòng)到下端極限位置時(shí)，再松開手柄；再從右端扳開擺動(dòng)壓板，取下支承釘，變可拆下工件，此過程也就是工件的卸載過程。4.4 夾具的零部件設(shè)計(jì)夾具體的各零部件的設(shè)計(jì)，具體如下：（1）被鉆得孔徑是f12.5mm，大于了f10mm，而且孔的加工精度在個(gè)方面也有要求，所以宜采用固定式鉆模。（2）工件與夾具所產(chǎn)生的總重力超過了150N，宜采用搖臂鉆床或立式鉆床，由于該工件是中批量生產(chǎn)，則采用立式鉆床。（3）考慮到被加工孔的精度，該夾具采用固定式鉆模，鉆模板采用固定式結(jié)構(gòu)。（4）機(jī)床夾具裝在機(jī)床上后，應(yīng)還應(yīng)使刀具切削刃相對(duì)于工件或夾具定位元件能處于正確位置，這里我們可以采用鉆床夾具的鉆套(導(dǎo)向元件)，鉆套是引導(dǎo)加工刀具的元件，其作用是確定刀具相對(duì)夾具定位元件的位置，引導(dǎo)鉆頭等孔加工刀具，提高其剛性，防止在加工中發(fā)生偏斜。鉆套安裝在鉆模板中，其配合為H7/n6或H7/r6。采用固定式鉆套，因?yàn)樗Y(jié)構(gòu)簡單，鉆孔精度高，適用于單一鉆孔工序，如圖4-1所示9。圖4-1固定鉆套（GB/T226291）4.5 鉆套的尺寸、公差、材料 一般鉆套導(dǎo)向孔的基本尺寸取刀具的最大尺寸，采用基軸制間隙配合，鉆孔時(shí)其公差取F8。查表得麻花鉆的尺寸為f12.5 mm。鉆套的導(dǎo)向高度H增大，則導(dǎo)向性能就越好，刀具剛度也會(huì)越高，但鉆套與刀具的磨損就會(huì)加劇。一般?。╠為鉆孔直徑），對(duì)于加工精度越高的孔，或被加工孔較小其鉆頭剛度較差，應(yīng)取小，所以取較小值。被加工孔直徑d為f14mm，綜合考慮上述情況取最合適。在加工過程中，鉆套與刀具產(chǎn)生摩擦，故鉆套必須有很高的耐磨性。該鉆套孔徑d=f12.5mm<f26mm，故T10A鋼制造，熱處理硬度為6064HRC。4.6 鉆模板設(shè)計(jì)鉆模板式裝配在夾具體或之架上，或與夾具上的其他元件相連接，有固定式、懸掛式、鉸鏈