半自動(dòng)液壓專(zhuān)用銑床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)(論文+DWG圖紙),半自動(dòng),液壓,專(zhuān)用,銑床,系統(tǒng),設(shè)計(jì),論文,dwg,圖紙 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……………………………………………………………… 3 1.1 課題背景……………………………………………………… 3 1.2 課題內(nèi)容……………………………………………………… 3 1.3 課題的意義…………………………………………………… 4 1.4 課題的創(chuàng)新點(diǎn)…………………………………………………4 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………………………4 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………………………………5 2.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)基本要求 …………………………………………… 5 3 刀庫(kù)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………5 3.1 確定刀庫(kù)容量………………………………………………… 5 3.2 確定刀庫(kù)形式………………………………………………… 6 3.3 刀庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………… 7 3.4 初估刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距及選定電機(jī)……………………………… 8 3.4.1 初選電動(dòng)機(jī)與降速傳動(dòng)裝置………………………………8 3.4.2 初估刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)距…………………………………………8 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)…………………8 3.6 刀庫(kù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的校核…………………………………………10 3.7 花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………14 3.8 夾緊機(jī)構(gòu)插銷(xiāo)剪切強(qiáng)度的校核………………………………15 3.9 確定刀具的選擇方式…………………………………………15 3.10 刀庫(kù)的定位與刀具的松夾………………………………… 15 4 刀具交換裝置的設(shè)計(jì)……………………………………………16 4.1 確定換刀機(jī)械手形式………………………………………17 4.2 換刀機(jī)械手的工作原理……………………………………19 4.3 機(jī)械手的自動(dòng)換刀過(guò)程的動(dòng)作順序………………………21 4.4 機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸 4 上的齒輪齒條設(shè)計(jì)………………………21 4.5 自動(dòng)換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求……………………………22 4.5.1 主軸準(zhǔn)停裝置……………………………………………24 4.5.2 換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試………………………………24 4.6 自動(dòng)換刀程序的編制…………………………………… 24 5 夾具設(shè)計(jì)研資料究原始………………………………………24 5.1 擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案………………………………………24 5.2 確定工件的定位方式及夾具體元件的材料………………25 5.3 工件的夾緊方式，計(jì)算夾緊力并設(shè)計(jì)夾緊裝置 ………26 5.4 機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片……………………………………30 6. 致謝 …………………………………………………………33 參考文獻(xiàn)書(shū)目 …………………………………………………34 1 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（ 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。 本課題是數(shù)控機(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 本課題所研究的數(shù)控機(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?，F(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（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。 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)。現(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=1.05 c)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 d1 m2d1 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 SV a)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?SV 6)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) =1A b)動(dòng)載荷系數(shù) =1.03VK c)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) =4.00FSY e)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 < ，故滿足蝸輪輪齒強(qiáng)度條件。2HP 7)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 a a=( + +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；1ah1a b)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?2x c)蝸輪外圓直徑 = +m=118.85+3.15=122 mm；2ed d)蝸桿齒寬 由于 =6，故 按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，取 =64 mm1b1Z1b1b e)蝸輪齒寬 0.67 =0.67 41.8 =28.006mm,取 =28 mm；22?1ad?2 f)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)線花鍵， =m,此處 m 為模數(shù)，且取gh gh m=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)刀座軸線與機(jī)床主軸軸線垂直，刀庫(kù)為徑向存取刀具 形式的自動(dòng)換刀裝置，因此，在 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降銑床的自動(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 XKA5032A/C 數(shù)控立式升降臺(tái)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)。 回轉(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=30 3)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。 … N02 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 Z1 N50 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，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，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/2 Fwk 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 0.7～0.8 1)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 sin120/2 Fwk=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 -3 M 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 =13639N 4)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 = 333.200N 5)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 1mm 4，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 1mm 4,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：何滿才 人民郵電出版社 2006 年