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I 目 錄 1 引言 1 2 設計思路與方案確定 4 2 1 托輥夾具要滿足的要求 4 2 2 托輥夾具的方案 6 3 定位分析及其計算 10 3 1 V 形塊定位 10 3 2 V 形塊的計算 11 3 2 1 V 形塊的尺寸計算 11 3 2 2 V 形塊的定位誤差計算 13 4 托輥的夾緊 16 4 1 夾緊機構 16 4 1 1 夾緊機構的要求 16 4 1 2 夾緊機構的動力裝置 16 4 2 夾緊力 17 4 2 1 夾緊力確定的基本原則 17 4 2 2 夾緊力方向確定的基本原則 17 4 2 3 夾緊力作用點的選擇 17 4 2 4 工件受力分析 18 4 2 5 夾緊力的計算 19 4 3 夾緊力的自鎖 22 5 輔助支承 24 5 1 輔助裝置作用 24 5 2 輔助裝置的結構原理 24 5 3 螺紋的選擇 25 6 傳動機構 27 6 1 齒條的特點 27 II 6 2 齒輪齒條傳動的特點 27 6 3 齒輪齒條的確定 27 6 3 1 齒條的材料確定 27 6 3 2 齒條參數(shù)的確定 27 6 3 3 重合度的計算與校核 28 6 3 4 齒輪齒條的強度校核 29 6 3 5 齒輪的結構設計 33 6 3 6 齒輪的各項誤差計算 33 6 3 7 確定鍵 軸承和軸 35 6 3 8 選擇軸承 36 6 3 9 軸的結構 37 7 液壓 38 7 1 液壓缸的計算與選取 38 7 2 液壓缸的計算與選取 39 7 液壓泵的計算與選取 41 8 導軌的選用 43 9 螺栓的強度計算 44 9 1 螺紋連接件的選擇 44 9 2 T 形槽快卸螺栓的強度校核 44 10 夾具體 46 11 裝配 48 11 1 連接件 定向定位鍵的選擇 48 11 2 裝配中的注意事項 48 11 2 1 扳手空間 48 11 2 2 標注 49 12 公差與配合 50 13 使用說明 51 結束語 52 參 考 文 獻 53 致 謝 54 1 多工位托輥管體止口鏜削加工專用夾具設計 摘要 托輥是帶式輸送機的關鍵運動部件及重要組成部分 它的應用十分廣泛 其生產(chǎn)屬專業(yè)化大批量生產(chǎn)類型 那就要求其加工設備和輔助裝備能滿足大批量 生產(chǎn)的要求 對于夾具來說 應從提高定位精度 減短裝夾時間 使裝卸自動化 采用多工位加工等方面考慮來實現(xiàn)大批量生產(chǎn) 本設計課題主要研究能實現(xiàn)四個 托輥加工的夾具 四個托輥在有四根主軸的專用鏜床上同時加工 要求托輥夾具 能同時對四個工件準確定位 快速夾緊 實現(xiàn)不同系列托輥的加工 并且能在長 度方向對中 還能實現(xiàn)自動夾緊 為了滿足上述要求 該托輥夾具采用自定心夾 緊機構 讓定位夾緊同步進行 利用液壓的同步保壓回路實現(xiàn)四個工件的同時夾 緊 該夾具有效的減少了工件加工的輔助時間 提高了加工效率 關鍵詞 夾具 自定心夾緊 同步保壓 1 1 引言 托輥是帶式輸送機的關鍵運動部件及重要組成部分 它的應用十分廣泛 僅 煤礦用托輥就占很大一部分 如沈陽礦山機械集團有限責任公司為中國國內(nèi)最大 的托輥制造廠家之一 年產(chǎn)量 200 000 只 只占市場份額的 1720 可見煤礦用 托輥的數(shù)目很大 其他行業(yè)在生產(chǎn)加工或運輸中也要用到大量托輥 可見托輥生 產(chǎn)屬專業(yè)化大批量生產(chǎn)類型 那就要求其加工設備和輔助裝備能滿足大批量生產(chǎn) 由于各種場合大量使用的帶式輸送機日趨向大運量 長距離 高速度 節(jié)能 長壽型的方向發(fā)展 為使帶式輸送機達到高速重載 低阻節(jié)能 長壽的要求 對 影響帶式輸送機主要性能且數(shù)量較大的關鍵部件是托輥的結構和加工工藝 高性 能的帶式輸送機對托輥的性能參數(shù)提出了高的要求 如運行阻力系數(shù) 外圓徑向 跳動 使用壽命等 這些參數(shù)直接影響整機的性能和運營成本 國內(nèi)帶式輸送機 主要生產(chǎn)廠家自 80 年代開始 已先后采取了引進國外技術 聘請國外專家指導 生產(chǎn) 引進部分國外專用設備等措施 大力進行托輥生產(chǎn)的技術改造 但煤炭行 業(yè)許多中小型帶式輸送機生產(chǎn)廠家 無力從國外引進成套技術和設備 所用生產(chǎn) 設備多為國產(chǎn)的一般通用設備 生產(chǎn)工藝落后 產(chǎn)品質量差 托輥生產(chǎn)質量成為 困擾企業(yè)打開市場 參與市場競爭的大問題 雖然托輥部件較小 結構也非常簡單 但要制造出批量大 質量高的托輥并 非易事 而且托輥組分有各類槽形托輥組 各類平行托輥組 各類調(diào)心托輥組 各類緩沖托輥組 按材質分為橡膠托輥 陶瓷托輥 尼龍托輥及絕緣托輥 有些 輥子的結構先進 性能可靠 輥皮用材經(jīng)嚴格挑選 采用優(yōu)質專用焊管 有嚴格 公差要求 軸材料采用冷拔圓鋼 軸承座采用優(yōu)質鋼板沖壓 密封結構采用 PDC 型 三道密封裝置 防塵 防水性能均優(yōu)于國家相關標準 裝配后輥子強度好 經(jīng)向跳動量小 旋轉阻力小 重量輕 能耗低 使用壽命長 一般均超過 30000 小時 因此加工不同類型的托輥就要求有不同的設備或工裝夾具 不同類型對夾 具的精度要求也不同 我國有些托輥生產(chǎn)設備陳舊 工藝落后 加工精度和生產(chǎn)效率低且工人勞動 強度大 托輥生產(chǎn)質量很不穩(wěn)定 突出特點是旋轉阻力大 徑向跳動及軸向竄動 量大 輥皮壁厚嚴重不均 壽命低 缺乏市場競爭力 那就更需要改進機床和工 2 裝夾具設備 以提高托輥的質量 機床夾具對零件加工的質量 生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響 因此 無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中 夾具都是重要的工藝裝備 我們可以通過 設計一套經(jīng)濟適用的夾具來減少托輥因裝夾造成的誤差 我們做的夾具就是和另一組的托輥機床配套設計 來實現(xiàn)托輥的大批量生產(chǎn) 這次托輥夾具的設計是用于一臺同時加工四個工件的鏜床上 鏜床兩側各有四根 主軸 并且能同時加工工件的兩端的止口 因此夾具必須滿足四個工件的定位夾 緊 夾具的最基本作用就是保證工件準確定位且夾緊以利于加工 由于托輥有不 同的直徑系列和不同的長度系列 因此此夾具必須在長度和直徑方向可調(diào) 還必 須保證每一批工件能放置在兩主軸的中間 這就是對這個夾具最基本的設計要求 除了讓夾具滿足上述要求外 還應盡量使夾具快速準確定位夾緊 以節(jié)省輔助時 間 盡量結構簡單 操作方便 解決由于托輥外徑允許偏差造成的止口圓面和外 圓柱面的同軸度偏差 解決的大體方法采用虎鉗式定心夾緊機構或螺旋傳動定心夾緊機構的原理 使四個工件同時定心夾緊 十分快速方便 設計一個專用可調(diào)的 V 型塊和夾具體在工件長度方向可調(diào) 來分別使直徑和 長度方向可調(diào) 由于托輥兩端到機床主軸的距離不相同的話 就會導致兩面加工的長度不同 因此必須設計一個限位裝置實現(xiàn)每批不同長度的工件都能對中 以利于機床對托 輥的加工 采用各種動力源 如氣動 液壓等 和液壓機械手 來提高自動化程度 減 輕勞動強度 而且能夠快速易行 本設計采用自定心夾緊機構 讓定心定位夾緊同步進行 節(jié)約了輔助加工時 間 不僅能快速準確定心 提高加工效率 還能解決上述問題 如果時間允許的話 還可以設計往復多工位夾具體 上面放兩套夾具 一個 加工 另一個裝零件 另一個卸時 下一個就開始裝工件 使加工時間和裝卸料 時間重合 節(jié)約輔助加工時間 利用機械手自動裝卸或用自動供料裝置 實現(xiàn)托 輥加工的自動化 這樣更適合托輥的大批量生產(chǎn) 滿足它的市場需求量 從另一 方面也必須提高機床的 3 無論設計什么夾具 都要用更新的理念 從節(jié)約材料 提高質量 降低成本 提高生產(chǎn)效率 降低勞動強度等各方面綜合考慮夾具的設計 4 2 設計思路與方案確定 2 1 托輥夾具要滿足的要求 首先簡單介紹一下托輥的加工生產(chǎn)流程和尺寸系列 以便與思考確定方案和 后續(xù)計算中參數(shù)的確定 生產(chǎn)流程 剪床上圓鋼下料 普通車床上平端面 打中心孔 普通車床 上掉頭平端面 打中心孔 普通車床上粗車軸頸倒角 普通車床上掉頭粗車 軸頸倒角 銑床 鉆床 上兩端銑扁 鉆孔 數(shù)控車床上車兩卡簧槽 數(shù)控車床上精車兩軸頸 這是軸的加工 用切管機鋼管下料 托輥專用鏜床上兩端鏜孔 倒角 平端面 與前面同 步進行 托輥管體的加工 外購沖壓軸承座 用專用焊機組焊 外購軸承 密封圈等 用液壓壓裝機 裝配 用噴漆設備噴漆 入庫 圖 2 1 托輥管體參數(shù) 托輥尺寸系列 輸送帶寬 B 托輥直徑 d1 托輥長度 L1 500 76 89 108 200 600 650 76 89 108 250 380 750 800 89 108 133 315 465 950 1000 108 133 159 380 600 1150 1200 108 133 159 465 700 1400 1400 108 133 159 530 800 1600 1600 33 159 670 1000 2000 2000 133 159 194 750 1100 2200 托輥夾具要滿足的要求 如何定位才能保證工件軸線與主軸軸線重合 如何夾緊 5 才能保證工件在正確定位的基礎上夾緊 而且使各工件所受夾緊力相同 如何實 現(xiàn)快速定位和夾緊 如何實現(xiàn)加工不同直徑的工件時夾具在直徑方向的可調(diào) 如 何實現(xiàn)加工不同長度的工件時夾具在長度方向的可調(diào) 如何實現(xiàn)工件相對主軸兩 側居于中間位置 如何提高自動化程度 減輕勞動強度 表 2 1 托輥管體技術條件節(jié)選 MT T 1019 2006 外徑 d 1 外徑允許偏差 76 0 50 89 0 60 108 0 70 133 0 80 159 0 90 194 1 0 1 45 8 8 103 0 10 108 A 96 306 0 3 0 1A 103 0 10 3 2 3 2 0 1A 圖 2 2 托輥管體止口加工 6 從表 2 1 說明不同直徑的托輥的外徑允差不同 圖 2 2 中說明加工止口要 求與外圓柱面的同軸度為 0 1 那么不同允差的直徑都要達到這個同軸度 就 要求夾具能滿足這個要求 如果夾具只能調(diào)到加工給定托輥的直徑 那么由于 V 形塊的允差不能調(diào) 就會導致加工精度不高 必須采用一定方法避免 可以通過 夾具微調(diào) 或讓設計方案把這項誤差給避免了 如采用自定心夾緊機構這個方案 就不存在這項誤差 2 2 托輥夾具的方案 這是設計托輥夾具要解決的問題 帶著這些問題 我想了如下三種方案 圖 2 3 加工單一直徑系列的夾具 第一種方案如上圖 2 3 所示 用液壓缸控制壓緊 將工件放在 V 形塊內(nèi) 蓋上壓板 壓板上有浮動觸頭 7 圖 2 4 斜楔裝置 優(yōu)點 壓緊點是可浮動的能使每個工件均勻夾緊 因為工件的定位基面有尺 寸偏差 若用剛性壓板 則各工件所受到的夾緊力有差異 會導致有的可能夾不 緊 或有夾的太緊導致受力變形 結構簡單成本低 操作方便 缺點 不能適應不同直徑的工件加工 如果做一個專用 V 形塊能夠放入不同 直徑的工件 但還必須上下可調(diào) 如果想實現(xiàn)上下可調(diào) 必須在 V 形塊與夾具體 中間加一個機構 這個機構必須是可升降的可調(diào)機構 如圖 2 4 所示 即使加上可調(diào)機構以后還是不滿足設計要求 因為長度方向還必須可調(diào) 而 且這個夾具取放工件也比較麻煩 浪費輔助加工時間 不利于提高生產(chǎn)效率 因 此 不采用這個方案 圖 2 5 螺旋自定心機構 第二種方案的原理如上圖 2 5 所示 具體實現(xiàn)是把螺桿做長 4 倍 來實現(xiàn) 四個同時加工 圖中的螺旋自定心裝置 它由固定在左右螺紋螺母上的 V 形口組 成 當旋轉手柄時 兩鉗口同時等速靠近 將工件定心并夾緊 翻轉螺桿時 則 將工件松開 優(yōu)點 結構簡單 快速方便 通用性好 缺點 由于螺桿與螺母的間隙 螺桿兩端螺紋的螺距誤差 螺桿中間的溝槽 8 與 在裝配過程中的調(diào)整誤差 鉗口的兩定位面可能不對稱于中心 而且不能加 工其他直徑的工件 一次性托四個 誤差更大 因此該夾具適用于定心精度不高的工件 托輥加工止口雖是粗鏜 但要求工 件軸心與主軸重合度高 否則導致加工的托輥壁厚不均勻 影響軸承壽命 從而 影響帶式輸送機的穩(wěn)定性 因此不采用此方案 第三種方案的原理如圖 2 6 所示 圖 2 6 齒輪齒條自定心夾緊機構 下齒條靠液壓缸拖動 液壓回路用同步保壓回路實現(xiàn)夾緊 并實現(xiàn)與另一端齒輪 組的同步 其原理如下圖 2 7 對不同組直徑鋼管須變換相應鉗口 但托輥直徑系列變化品種不多 且每一 種每次的加工批量相對較大 故對托輥加工效率影響很小 采用該夾具有效地提 高了產(chǎn)品的合格率 液壓夾具分左右兩部分且可沿導軌面縱向任意調(diào)整其間距 以適應不同長度托輥管筒的加工需要 9 圖 2 7 總裝圖 鉗口可以使管筒外圓的中心與刀具回轉中心同軸 減小了徑向跳動加工誤差 2YA1YA 左 齒 條 液 壓 缸 右 齒 條 液 壓 缸 3YA 圖 2 8 具體方案 把齒輪齒條定心加緊機構的下齒條做長 加工成四段一樣的 上 齒條做成四個分開的一邊卡在下齒條 一邊在齒輪上 齒輪中間要穿根軸 機構 前后加兩塊板 板上有導軌用來讓齒條動 軸裝上軸承放在板的圓孔里 為了方便裝卸 加一個輔助支撐 另外要把定心夾緊機構做成兩部分分別夾 托輥的兩端 但這兩部分必須同步進行 因此我選用液壓同步回路來實現(xiàn)兩端的 同時夾緊 如上圖 2 7 所示 10 3 定位分析及其計算 3 1 V 形塊定位 本夾具用于托輥止口加工這道工序 加工止口可選用內(nèi)孔定位和外圓柱面定 位 內(nèi)孔定位主要用于車床上加工單面止口用 因此采用外圓柱面定位 定位元 件選 V 形塊 V 形塊的對中性好 能使工件的定位基準軸線在 V 形塊兩斜面的對 稱面上 而不受定位直徑誤差的影響 并且安裝方便 由于兩端同時加工 因此只需限制四個自由度 所以選兩個短 V 形塊即可 不需要其他定位件 V 形塊的工作表面和底面需經(jīng)磨削 為方便加工 V 形面設中間退刀槽 組合 V 形塊的表面應在一次定位中磨出 以求一致 V 形塊的工作角度 越大 定位誤差越小 但工作角度 越大 定位穩(wěn)定 性越差 據(jù)文獻 1 281 頁 由于要用雙 V 形塊定位 因此會增加定位穩(wěn)定性 所 以 V 形塊的工作角度選 120 V 形塊用 20 鋼 表面滲碳淬火處理 滲碳深度為 0 8 2 2mm HRC 為 58 64 V 形塊的形狀 圖 3 1 V 形塊的設計形狀 用 U 形槽把 V 形塊連接到支撐板上 是為了方便 V 形塊在支撐板上的滑動 只有 V 形塊滑動才能保證可調(diào)節(jié)與主軸軸心的重合 圖 3 2 為支撐固定 形塊的板 上面有與之對應的 形槽 11 圖 支撐板 3 2 V 形塊的計算 3 2 1 V 形塊的尺寸計算 據(jù)文獻 2 表 1 1 5 V 形塊的工作角度 選 120 V 形塊的標準定位高度 T H 0 577D 0 289N 3 1 V 形塊的開口尺寸 N 2D 3 46 3 2 V 形塊的參數(shù) 0 14 0 16 D 3 3 V 形塊的直徑系列 D 76 89 108 133 159 194 V 形塊的高度 用于大直徑定位時 H 0 5D 用于小直徑定位時 H 1 2D 經(jīng)過初步計算分析 從工件直徑 工件長度 夾具長度等各方面考慮 如果 用一套夾具能加工所有尺寸的工件 勢必會造成夾具太不緊湊 定位不準確 因 此決定把直徑系列分組 以 76 89 108 為一組用一個型號的夾具 以 133 154 為一組用另一型號的夾具 194 的為一組 計算第一組的 V 形塊尺寸 1 計算 H H 0 5 108 54mm 選 H 50mm 2 當 76 時 1D 0 14 0 16 89 10 64 12 16 取 11 N 2 763 46 11 113 94mm 取 114mm 12 T 50 0 577 760 289 114 60 90mm 圖 3 3 V 形塊尺寸 據(jù)文獻 1 211 頁查的標準 V 形塊直徑從 60 100mm 的厚度都是 42mm 因此取 V 形塊的厚度為 50mm 3 取 N 114 H 50 估算直徑是 89 108 時是否可用 由圖 3 3 中幾何關系可知 A 114 2 tg30 32 9 最大直徑 D 108 D 2 54mm B 54 sin30 27mm C B tg30 15 6mm C 小于 A 說明當直徑為 108 時仍能在 V 形塊上定位 因此其他直徑的工件 都能用此 V 形塊定位 4 當 D 89 108 時在 V 形塊上的中心高 由圖 3 4 中幾何關系可知 75A maxDTmaxcos30sin3022Dtg 50 32 9 181 79 37mm 89mm 時 2D 13 50 32 9 68 4mm2T893132 圖 3 4 計算幾何關系 5 計算各直徑的工件圓心到 V 形塊表面的距離 A 陷進 V 形塊的距離 B 來確定 每批工件從放松到加緊所需的行程 mm760 951 ATH 同理 mm8984 mm107 32 B D 2A mm76 21B 同理 mm89 46 mm10 93 3 2 2 V 形塊的定位誤差計算 什么是定位誤差 任意一批工件 其中每個工件的尺寸 形狀和各表面的相互位置均有所差異 在公差范圍內(nèi) 因此 每個工件在夾具中定位時 工件各個表面都有不同的位 置精度 當然工序基準的位置也不會一致 加工后各個工件的工序尺寸 必然大 小不一 形成誤差 這種只與工件定位有關的誤差 稱為定位誤差 產(chǎn)生定位誤差的原因 一批工件在夾具中定位時 引起工序基準變動 使工序尺寸產(chǎn)生定位誤差 14 其主要原因有 1 由于工序基準與定位基準不重合 引起的同批工件工序基準沿工序尺寸方 向上的最大變動范圍 稱為基準不重合誤差 2 由于定位基面和定位元件本身的制造誤差和最小配合間隙 所引起的同批 工件定位基準沿工序尺寸方向的最大變動范圍 稱為基準位移誤差 上述兩項誤差之和 或代數(shù)和 即為定位誤差 機械加工過程中 產(chǎn)生加工誤差的因素很多 在這些因素中 有一項因素與 機床夾具有關 使用夾具時 加工表面的位置誤差與夾具在機床上的對定及工件 在夾具中的定位密切相關 為了滿足工序的加工要求 必須使工序中各項加工誤 差之總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差 據(jù)文獻 2 表 11 12 3 4 jg 與機床夾具有關的加工誤差 j 與工序中除夾具外其他因素有關的誤差 工序公差 g 與機床夾具有關的加工誤差 一般可用下式表示 j 3 5 jWZDAWjjM A 夾具相對于機床成形運動的位置誤差 WZA 夾具相對于刀具位置的誤差 D 工件在夾具中的定位誤差 W A 工件在夾具中被夾緊時產(chǎn)生的夾緊誤差 j 夾具磨損所造成的加工誤差 jMA 由式 3 4 可知 使用夾具加工工件時 應盡量減小與夾具有關的加工誤 差 在保證工序加工要求情況下 留給加工過程中其他誤差因素的比例大一些 以便較易控制加工誤差 由式 3 5 可知 正確地計算出工件在夾具中的定位誤差和減小其他各項 誤差 是設計夾具時必須認真考慮的重要問題之一 15 由于工件定位所造成的加工表面相對其工序基準的位置誤差稱為定位誤差 在加工時 夾具相對刀具及其切削成形的位置 經(jīng)調(diào)定后不再變動 因此可以認 為加工表面的位置是固定的 在這種情況下 加工表面對其工序基準的位置誤差 必然是工序基準的位置變動所引起的 所以 定位誤差也就是工件定位時工序基 準位置的最大變動量在加工方向的投影 據(jù)文獻 2 表 3 1 知 V 形塊的定位誤差 即加工不同直徑0 57 yDd 時圓心距離 V 形塊表面的差值 托輥夾具采用自定心 原理上定位誤差已為零 只存在 V 形塊的安裝誤差 和由 V 形塊的對稱精度引起的誤差 為了提高安裝精 度 要在安裝時做調(diào)整 16 4 托輥的夾緊 4 1 夾緊機構 在機械加工中 工件的安裝包括定位和夾緊兩個密切聯(lián)系的工作過程 在安 裝工件時 先把工件放置在夾具的定位機構中 使它獲得預定的正確位置 然后 采用一定的機構將它壓緊夾牢 以保證在加工過程中 不會由于切削力 向心力 及工件重力等的影響而產(chǎn)生位置改變或振動 這種將工件壓緊夾牢的機構為夾緊 機構 4 1 1 夾緊機構的要求 夾緊機構對保證加工質量 提高工作效率 減輕工人勞動強度 保證安全生 產(chǎn) 降低生產(chǎn)成本 提高經(jīng)濟效益 均有很大影響 因此夾具機構必須滿足以下 基本要求 1 保證加工質量 夾緊時不能破壞工件定位時所獲得的位置 2 夾緊力可靠適當 既要使工件在加工過程中不產(chǎn)生移動或振動 有不能 使工件產(chǎn)生不允許的變形和損傷 3 提高生產(chǎn)效率 即夾緊動作要迅速 輔助時間要短 4 操作方便省力 使用安全可靠 改善工人勞動條件 減輕勞動強度 5 結構簡單緊湊 力求體積小 重量輕 構件少 并盡量選用標準件 構 件的復雜程度應與生產(chǎn)批量相適應 6 具有良好的結構工藝性 制造維修方便 4 1 2 夾緊機構的動力裝置 現(xiàn)代高效的夾具 大多數(shù)采用機械傳動方式 在傳動裝置中 一般都設有 產(chǎn)生傳動作用力的動力裝置 如氣動 液壓 氣液増力 真空 電動 磁力等 其中以氣缸和液壓裝置應用最為普遍 夾緊裝置選液壓傳動裝置 因為液壓油的工作壓力比壓縮空氣工作壓力高 度多 一般為 1 96 7 84 MPa 可達到 9 8MPa 以上 因而產(chǎn)生同樣大的作用 力 液壓缸的結構尺寸比汽缸的結構尺寸大的多 而且液壓有不可壓縮性 因而 比氣壓傳動的剛度高 工作穩(wěn)定可靠 液壓油有吸振能力 因而噪聲小 便于實 現(xiàn)頻繁換向 而且液壓有許多基本回路 且許多元件都已標準化 便于設計 由于托輥夾具是用兩套短 V 形塊定位夾緊 因此必須實現(xiàn)兩邊同時夾緊 選 17 擇同步回路來實現(xiàn) 夾緊用保壓回路 來實現(xiàn) 4 2 夾緊力 4 2 1 夾緊力確定的基本原則 夾緊力是由夾緊元件 裝置 產(chǎn)生的 夾緊力是根據(jù)工序圖或夾具設計任務書 中所提供的資料進行計算 夾緊裝置所產(chǎn)生的夾緊力一般是按下述條件和順序進 行的 1 按靜力學的平衡條件 根據(jù)工件受外力的情況計算所需理論夾緊力 2 確定夾緊方式和夾緊裝置 3 確定夾緊裝置所能產(chǎn)生的實際夾緊力 實際夾緊力比理論夾緊力要大一些 這樣才能安全可靠 確定夾緊力的基本 原則是正確選擇夾緊力的方向 著力點和夾緊力的大小 4 2 2 夾緊力方向確定的基本原則 夾緊力方向主要與定位基準及工件所受外力的方向有關 確定的原則是 1 夾緊力方向應保證工件定位的準確性與可靠性 2 夾緊力方向應使工件變形最小 因為一方面當承載表面不同時 接觸變形不同 另一方面工件在不同方 向上的剛性不同 因此 要使工件夾緊變形小 在選擇夾緊力方向時 最好使承 載力表面是定位件與工件定位基準接觸面積較大的那個面 并在工件剛性較好的 方向上將工件夾緊 以減小變形 加工薄壁套類 盤類工件時因為工件軸向比徑 向剛性好 所以常采用均布載荷 而不用集中載荷 3 夾緊力方向所需夾緊力盡可能小 4 2 3 夾緊力作用點的選擇 1 夾緊力作用點應落在支承面中心或支承面內(nèi)使定位穩(wěn)定 2 夾緊力作用點盡可能靠近被加工表面 以使切削力作用點的力矩小 從 而減輕振動 防止翻轉 3 夾緊力作用點應選在工件剛性較好的部位 以防工件產(chǎn)生夾緊變形 4 夾緊力作用點的數(shù)目應盡量使工件在整個接觸面上夾的均勻 減小夾緊 變形 綜上所述 夾緊力作用點選擇是否合理 對工件是夾緊變形影響極大 因此 在實際設計時 應根據(jù)各種因素進行分析 確定合理方案 18 4 2 4 工件受力分析 夾緊力的大小 對工件安裝的可靠性 工件與夾具的變形 夾緊機構的復雜 程度和傳動裝置的選用等都有很大關系 因此 在夾緊力方向 作用點確定后 尚需確定夾緊力的大小 工件在加工過程中受到切削力 離心力 慣性力和工件自身的重力的作用 為保證工件安裝穩(wěn)定可靠 夾緊力必須與上述外力平衡 但在不同條件下 上述 各種外力在平衡力系中所起的作用并不相同 如在一般的中小型工件加工起決定 作用的是切削力 而重型工件起決定作用的則是工件的重力 此外 切削力在加 工過程中是變化的 工藝系統(tǒng)的剛性和夾緊機構的傳動效率又不同 因此 夾緊 力大小的計算是一個很復雜的問題 一般只作粗略估算 為簡便起見 在計算夾 緊力大小時 假定工藝系統(tǒng)是剛性的 切削過程穩(wěn)定不變 只考慮切削力 矩 對夾緊的影響 按靜力平衡原理求出夾緊力的大小 為保證安全再乘以安全系數(shù) 圖 4 1 一端受力 1 工件一端某點受刀具的力 受到徑向切削分力 軸向切削分力 切向切削分力三個力如圖 4 1 圖 4 2 兩端同時受力 19 2 當兩端同時加工時 受力如圖 42 夾緊力必須平衡它們 工件才能正常 加工 兩端 大小相等方向相反 已平衡 由于用短 V 形塊分別夾緊兩端 分別xP 平衡兩端的 而兩端 則分別會產(chǎn)生力矩使工件扭轉 這個扭轉力矩也需要夾yz 緊力平衡 4 2 5 夾緊力的計算 據(jù)文獻 1 表 321 為防止工件在切削扭矩 M kgf 的作用下打滑而轉動所需的夾緊力 m kgf 4 1 11 sin2KQRf 為防止工件在軸向力 P 的作用下打滑而軸向移動所需的夾緊力 kgf 4 2 22 sinKf 圖 4 3 工件所受夾緊力 式中 工件與 V 形塊間在圓周方向的摩擦系數(shù) 1f 工件與 V 形塊間在軸向方向的摩擦系數(shù) 2 確定安全系數(shù) K 據(jù)文獻 1 306 頁 4 3 0123456 20 基本安全系數(shù) 一般取 1 5 0K 加工狀態(tài)系數(shù) 粗加工 1 2 精加工 1 0 由于是粗鏜 所以1 1K1K 取 1 2 刀具鈍化系數(shù) 考慮刀具磨損的系數(shù) 一般取 1 0 1 9 據(jù)文獻 1 2K 2 表 320 選取 粗鏜鋼件時 方向為 1 0 方向為 1 6 zPxP 切削特點系數(shù) 考慮切削情況的系數(shù) 連續(xù)切削 1 0 斷續(xù)切削 3 3K 1 2 加工為連續(xù)切削 因此取 1 0K 考慮夾緊動力穩(wěn)定性系數(shù) 手動夾緊 1 3 機動夾緊 1 2 為4 4 4 液壓機動夾緊 固選 1 0 考慮手動夾緊時手柄位置的系數(shù) 若手柄操作方便 手柄旋轉范圍小時 5K 取 1 0 若手柄位置操作不方便 手柄轉動角度范圍大 90 時 取 1 2 由 于是機動夾緊 因此次項不考慮 僅在力矩企圖使工件回轉時 才考慮支承面接觸情況系數(shù) 若工件安裝在6 支承釘上 接觸面積小時取 1 0 若工件是安裝在支承板或其它接觸面較大元件 上時取 1 5 因為工件安裝在 V 形塊上 屬線接觸 面積不大 因此取 1 0 方向上 K 1 5 1 2 1 0 1 0 1 0 1 0 1 8zP 方向上 K 1 5 1 2 1 6 1 0 1 0 1 0 2 88x 計算切削力 方法一 帶公式 據(jù)文獻 1 表 3 50 查的切削力公式 4 4 0 75 1zpptsvK 4 5 49xP t 切削厚度 mm s 每轉進給量 mm v 切削速度 m min 圓周切削分力 kgf 軸向切削分力 kgf z xP 21 修正系數(shù) pK 據(jù)文獻 6 表 1 132 查的粗鏜的情況下 用硬質合金加工鋼件的切削用量 v 40 60 m min 取 40 s 0 3 1 mm r 取 0 3 t 1 5mm 據(jù)文獻 1 表 3 51 表 3 52 表 3 53 確定 pK 4 6 PmpprKK 由于托輥的材料時 Q235 據(jù)文獻 6 表 7 3 查的 375 460 取 420b aMP 則由表 352 查得指數(shù) n 0 75 aM 0 647mpK75nb 0 7542 據(jù)文獻 3 217 頁 鏜刀剛性差 易振 主偏角應選大點 以減少徑向力 粗 鏜一般選 60 75 固定式鏜刀塊鏜盲孔一般 90 10 r rK05 0 3 12 據(jù)文獻 4 表 1 3 用硬質合金刀具加工結構鋼時 當結構鋼 1 3 符合 圖 6 1 齒輪 6 3 4 齒輪齒條的強度校核 據(jù)文獻 14 128 頁 1 選擇小齒輪材料和熱處理 精度等級 因是一般用途的齒輪傳動 齒輪材料選 45 鋼 傳遞的功率不大 且對結構無 嚴格要求 可選軟齒面 選小齒輪調(diào)質 小齒輪齒面硬度 230 240HBS 齒條正 30 火 齒面硬度 190 230HBS 由于齒輪同時與上下齒條嚙合 因此硬度應該高點 兩齒條完全相同 才能保證機構 兩面等距離移動 因為是一般的移位裝置 精 度選為 8 級 正火即 將鋼加熱到奧氏體區(qū) 保溫后在空氣中冷卻 使鋼重結晶 從而解 決鑄鋼件 鍛件的粗大晶粒和組織不均勻問題 調(diào)質 淬火加高溫回火 淬火即將鋼件加熱到 或 以上的某一溫度 保持一定時間以適當速度冷3CA1 卻 獲得馬氏體和 或 貝氏體組織的熱處理工藝 淬火的目的是為了提高鋼的 力學性能 高溫回火即淬鋼件在 500 600 的回火 組織為回火索氏體 習慣上將鋼 件淬火及高溫回火的復合工藝稱為調(diào)質 高溫回火的目的在于降低強度 硬度及 耐磨性的前提下 大幅度提高塑形 韌性 得到較好的綜合力學性能 2 選取齒輪齒數(shù) 據(jù)文獻 14 133 頁可知 閉式硬齒面齒輪 開式齒輪和鑄鐵齒輪 因齒根彎曲強度往往是薄弱環(huán)節(jié) 應取較少齒數(shù)以保證齒輪具有較大的模數(shù) 以提高輪齒抗彎能力 一般取小齒輪 齒數(shù)為 17 25 選 18 3 按齒面彎曲疲勞強度計算 對開式齒輪傳動 承載能力一般取決于齒面彎曲強度 故按彎曲強度設計 校核齒根接觸疲勞強度 6 3 312 FaSdKTYmz A 確定式中各項數(shù)值 因載荷平穩(wěn) 可初選載荷系數(shù) 1 5 據(jù)文獻 14 t T 51 0Nm A 據(jù)文獻 14 式 6 7 端面重合度 由于是直齒輪 0 12 83 cosaz 1 832 76 31 據(jù)文獻 14 式 6 13 0 680 75 2aY 據(jù)文獻 14 表 6 6 選取 9d 據(jù)文獻 14 的圖 6 19 6 20 查得 2 63 2 0631FaY2FaY 1 58 1 94SS 據(jù)文獻 14 式 6 12 確定 N 假設年產(chǎn) 40 萬托輥 加工一次 齒輪松開夾緊嚙合兩次 按一次加工 4 根 40 萬要加工 10 萬次 一年嚙合 20 萬次 假設要工作十年 則要嚙合 200 萬次 即 N 2 10 6 據(jù)文獻 14 圖 6 21 查得 1 0NY 21 0NY 據(jù)文獻 14 125 頁 取 1minHS 據(jù)文獻 14 圖 6 16d 按小齒輪齒面硬度 230 240HBS 均值 235HBS 在 MQ 線和 ML 線在中間 適當 延長 MQ 和 ML 線 查得 lim1340FMPa 同理 由圖 6 16c 查得 取 li21F 343 4MPa 1F lim1nNYS340 313 1MPa2Fli2mn 0 0127 1 aSFY 0 01252 aSF 32 2 68 1 32 aFSdYKTmz A342 510 1279 修正 m K 1 6 則 2 684 3ttK 取標準值 m 3 齒輪的主要幾何尺寸 d mz 54 b 48 6 取 50 取 541bd 2b 3 按齒面接觸疲勞強度計算 6 4 12HEKTZbd H 據(jù)文獻 14 表 6 5 查得 89 MPa 據(jù)文獻 14 表 6 14 查得 2 5HZ 據(jù)文獻 14 表 6 13 查得 0 86 據(jù)文獻 14 圖 6 15 查得 1 31 1 31 不允許出現(xiàn)點蝕 1N2N 按小齒輪齒面硬度 230 240HBS 均值 235HBS 在 MQ 線和 ML 線在中間 適當 延長 MQ 和 ML 線 查得 lim1540HMPa 同理 由圖 6 16c 查得 取 li239H 由圖 6 16d 按小齒輪齒面硬度 230 240HBS 均值 235HBS 在 MQ 線和 ML 線在中間 適當延長 MQ 和 ML 線 查得 同理 由圖 616c 查得 lim1540HPa 取 min1HS lim11n540 32 71HNZMaS li22mn9 5HP 33 將確定的值帶入接觸疲勞強度校核公式 得 MPa 437 6 521 60189 250 H 接觸強度滿足 2 齒頂圓直徑 60mmad 2 azhm 齒根圓直徑 46 5mmf f c 6 3 5 齒輪的結構設計 齒輪較小 做成實心的 如圖 6 1 所示 6 3 6 齒輪的各項誤差計算 1 確定齒輪的精度等級 由于是一般的移位裝置 對齒輪精度無特別要求 因此選 8 級精度 2 最小側隙和齒厚偏差的確定 中心距 a 67mm1402mz 按文獻 22 式 7 6 計算 min 65 3 3bjam 0 122mm 由文獻 22 式 7 8 計算 min 2cos snbEj 0 087mm 取負值為 0 087mm 分度員直徑 d 54mm 由文獻 22 表 7 11 查得 Fr 43 0 043mmm 由文獻 22 表 7 3 查得 b 1 26IT9 6 r 5 由文獻 22 表 1 4 查得 IT9 0 074 帶入式 6 5 得 34 b 0 093mmr 故齒厚公差 6 6 2tan0snrTF 0 074mm 16snisnEm 而公稱齒厚 90 4 7Szz 因此公稱齒厚及偏差為 4 7 mm 8716 也可用公法線長度代替極限偏差來代替齒厚偏差 上偏差 0 082mmcosbnsE 下偏差 0 151mmisi 跨齒數(shù) 公法線在基圓柱面上跨過的齒數(shù) n z 9 0 5 18 9 0 5 3 公法線長度 6 7 2 591 40 14nWmz 23 653mm 故 0 821536n 3 確定檢驗組項目 參考文獻 22 表 7 13 該中等精度 可選第一組 即 F F p r 由文獻 22 表 7 11 查得 0 053mm 0 022mm pFF F 0 028mm F 0 043mm r 4 齒輪坯精度 1 內(nèi)圓孔偏差 由文獻 22 表 7 6 查得公差為 IT7 其尺寸偏差為 0 327H 2 齒頂圓直徑偏差為 0 05m 0 15mm 即齒頂圓為 60 0 15mm 35 3 基準面的形位公差 內(nèi)孔圓柱度公差 0 04 L b F 0 04 160 50 0 028 0 00358mm 0 1 0 0053mmp 取最小值 0 0036mm 端面圓跳動公差據(jù)文獻 22 表 7 4 查得為 0 018mm 頂圓徑向跳動公差據(jù)文獻 22 表 7 4 查得為 0 018mm 6 3 7 確定鍵 軸承和軸 對于直徑小的齒輪 若齒根圓到鍵槽底部的距離 e6mm 因此不用做成一體2fdt 的 從另一方面考慮 由于齒輪相對軸易磨損 做成軸齒輪 壞了還得一起換 不合算 因此分開做 用鍵連接上 便于拆換 36 圖 6 2 鍵的尺寸 6 3 8 選擇軸承 滾動軸承的類型很多 通常按其所承載的方 向或公稱接觸角 公稱接觸角 是指軸承中套圈 與滾動體接觸線和垂直于軸承軸線平面間的夾角 的不同 可分為向心軸承和推力軸承兩類 向心軸 承主要承受徑向載荷 推力軸承主要承受軸向載荷 由于只受徑向載荷 因此選向心軸承 深溝球軸承主要受徑向載荷 也可受少量的 軸向載荷 工作時摩擦阻力小 極限轉速高 結構 簡單 價格便宜 應用最廣泛 根據(jù)軸徑選軸承的尺寸 據(jù)文獻 20 附表 C101 查得 選 16002 合適 尺寸系列代號為 1 0 d 15mm D 32mm B 9mm 其他尺寸 20 4mm 26 6mm 2d2D 圖 6 3 軸承 標記 滾動軸承 16002 GB T 276 37 6 3 9 軸的結構 軸要做出軸環(huán)給齒輪定位 據(jù)文獻 14 194 頁知 軸環(huán)高出 h 2 3 C C 是 軸環(huán)處的倒角尺寸 據(jù)文獻 14 的表 82 查得 軸徑 18 30 的倒角 C 1 0 因此 取 h 3mm 軸環(huán)的寬的 b 1 4h 4 2mm 滾動軸承配合處的軸肩高度必須低于軸 承內(nèi)圈端面的安裝高度 以便拆卸方便 裝軸承處要精度要求高 要用砂輪磨 因此要留砂輪越程槽 或軸頸做長 還要有兩個套筒給軸承定位 套筒做成階梯式的 一邊防止軸軸向竄動 取 26mm 一邊給軸承定位 并且定位高度不得高于軸承中的 取 18mm 2d 軸采用兩端固定支承 兩端的軸承各限制軸在一個方向的軸向移動 合起來 就限制軸的雙向移動 為補償軸的受熱伸長 軸承蓋與外圈端面之間應留有 0 25 0 4mm 的補償間隙 據(jù)文獻 14 230 頁 間隙值用改變軸承蓋與箱體間的 墊片厚度進行調(diào)整 整體結構如圖 6 4 所示 圖 6 4 軸組件 38 7 液壓 7 1 液壓缸的計算與選取 液壓傳動的優(yōu)點 1 在傳遞同等功率的情況下 液壓傳動裝置體積小 重量輕 慣性小 結構 緊湊 2 工作平穩(wěn) 反應快 沖擊小 能高速啟動 制動 換向 3 可進行無級調(diào)速 調(diào)速方便 調(diào)速范圍大 調(diào)速性能好 4 控制 調(diào)節(jié)比較簡單 操縱方便 易于實現(xiàn)自動化 5 易于實現(xiàn)過載保護 6 液壓元件已標準化 系列化 便于設計選用 由于托輥夾具是用兩套短 V 形塊定位夾緊 因此必須實現(xiàn)兩邊同時夾緊 選 擇同步回路來實現(xiàn) 夾緊用保壓回路 如下圖所示 圖中是利用蓄能器的保壓回路 當主換向閥在左位時 液壓缸向前運動 開 始實現(xiàn)夾緊工件 當達到夾緊力時 進油路的壓力升高到調(diào)定值 壓力繼電器發(fā) 信使二通閥換向通電 泵卸荷 單向閥關閉 液壓缸有蓄能器保壓 缸內(nèi)壓力不 足時 壓力繼電器復位使泵重新工作 保壓時間取決于蓄能器容量 鎖緊回路主要用于要求執(zhí)行元件可靠的停在任意位置的液壓系統(tǒng) 對于重力 負載系統(tǒng) 必須考慮鎖緊回路 最常用的鎖緊方法是采用液控單向閥鎖緊 在此 回路中 為保證執(zhí)行元件在鎖緊時迅速可靠 其控制油路必須與油箱接通 同步回路是實現(xiàn)兩個執(zhí)行元件以相同的速度或相同的位移運動的回路 按照 控制方式不同 同步回路分為流量控制 容積控制和伺服控制三種 流量控制同步回路是通過流量控制閥控制進入或流出執(zhí)行元件的流量 來實 現(xiàn)速度同步 其特點是結構簡單 但調(diào)整麻煩 且同步精度不高 容積控制同步回路是將兩相等容積的油液分配到尺寸相同的兩執(zhí)行元件 實 現(xiàn)位移同步 將兩活塞有效面積相同的液壓缸串聯(lián)起來的同步回路 同步精度和 效率都較高 但是因油缸存在制造誤差 內(nèi)泄漏等因素 容易出現(xiàn)同步的位置誤 差 需采取補償措施進行補償 采用比例閥或伺服閥的同步回路同步精度高 但是系統(tǒng)的復雜程度和造價都 較高 若系統(tǒng)為閉環(huán)控制 可以通過檢測裝置檢測活塞位移信號 經(jīng)過放大后 39 反饋給比例閥或伺服閥來控制進入液壓缸的流量 從而實現(xiàn)較精確的同步運動 因此選用等量出口分流閥控制雙缸同步 圖中壓力油經(jīng)換向閥和分流閥后分 成兩支等量的油路 分別進入兩液壓缸的左腔 推動活塞向右同步運動左腔的油 經(jīng)單向閥和換向閥快速回油箱 壓力繼電器是將液壓系統(tǒng)的壓力信號轉換為電信號的控制元件 它是液壓部 分和電器元件兩部分組成 系統(tǒng)中的壓力達到壓力繼電器的調(diào)定值時 即發(fā)出電 信號 控制電動執(zhí)行元件動作 完成各項預定任務 7 2 液壓缸的計算與選取 1 計算液壓缸的總機械載荷 F 據(jù)文獻 17 221 頁 根據(jù)機構的工作情況 作用在液壓活塞桿上的總機械載荷 F 包括兩部分 第一部 分主要包括眼液壓缸活塞方向的工作阻力 即 夾緊力 和運動部件在啟動和制 動過程中的慣性力 據(jù)文獻 17 式 13 1 7 F 工 回慣 封 摩 1 夾緊力 609N F工 活塞上所受慣性力 慣 活塞阻力 封 導軌摩擦阻力 F摩 回油背壓形成的阻力 回 1 按鋼的密度 7 8 計算液壓帶動的夾具部分的重量 3gcm V 形塊的體積 2572 9057032 9509m 7 8 290 50 8 7 8 4 52kgvG 塊的重量 40 180 120 8 7 8 53 6kg 齒條的重量 120 40 80 16 7 8 48kg 齒輪的重量 60 4 7 8 6 4kg2134 托輥的重量 1 5 600 108 7 8 4 9 52kg 40 總重量 為 122kg 即 1200N 2 的計算 據(jù)文獻 17 13 6 F慣 7 2 GvNgt A慣 式中 G 液壓缸所要移動的重量 1200N g 重力加速度 9 81 2ms 速度變化量 取 1 2 0 02 v v inms 啟動或制動的時間 一般為 0 01 0 5s 因行程較短 取 0 1s t t 將上式各值帶入上式 120 49 8GvFNgt A慣 2 的計算 據(jù)文獻 17 式 13 7 密封裝置的摩擦力的計算方法和密封裝封 置的類型有關 當工作壓力 p 小于 16MPa 時 FA 工封 摩 N 克服液壓缸密封件摩擦阻力所需空載壓力 Pa 如該液壓缸選 Y p 摩 形密封圈 設液壓缸工作壓力 p 16Mpa 據(jù)文獻 17 13 2 查得 0 3MPa p 摩 取 0 1Mpa 摩 進油工作腔有效面積 此值屬于未定數(shù)值 初估 16A工 2cm 160N60 1 fF 3 156N 摩 鋼與鋼的摩擦系數(shù) 據(jù)文獻 1 3 頁 取 0 13 122 9 81 0 13 156NF摩 4 的計算 據(jù)文獻 17 224 頁計算回 回油腔的背壓力 可如下選取 中低壓系統(tǒng)的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)取 41 0 2 0 5MPa 回油路有背壓閥的系統(tǒng) 背壓閥的調(diào)整壓力一般為 0 5 1 5MPa 帶調(diào)速和復雜的回油路系統(tǒng) 取大于等于 0 5MPa 拉床龍門刨床導軌磨床取 0 8 1 5MPa 回油背壓形成的阻力 2FpA 回 出 回油背壓 取 0 3MPa p出 出 有桿腔活塞面積 考慮兩邊傳動比為 2 82A A2cm 各值代人上式 N6210 3084FpA 回 出 分析液壓缸各工作階段受力情況 得知在工作階段受力最大 作用在活塞上 的總機械載荷為 N60924156240189F 工 回慣 封 摩 2 確定液壓缸的機構尺寸和工作壓力 按 文獻 17 表 13 3 經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定系統(tǒng)工作壓力 工作壓力取 2MPaF工 液壓缸工作腔有效工作面積 226189A0 5m6cp2 F 1工 活塞直徑 14 7 D 因差動比為 1 2 所以活塞桿直徑 d 0 7D 0 7 27 6 19 32mm 按文獻 18 取標準直徑 d 20 D 32 則工作壓力2189 5a0 34PMP 工 7 液壓泵的計算與選取 1 確定液壓泵的實際工作壓力 BP 42 BP 工 總 式中 前已選定為 1 5MPa工 之和 按文獻 17 240 頁 可估為 0 5 1 5 MPa 取 總 沿 程 局 部 P 總 0 5MPa 因此 可確定液壓泵的實際工作壓力為 1 502BPMPa 工 總 2 確定液壓泵的流量 按文獻 18 式 13 18 maxBqK A 式中 K 泄漏系數(shù) 取 1 1 兩切削頭快進時所需最大流量之和 maxq 的計算如下 max2qAv 差 動 快 2 2 1204 2 0 75 L min 代人上式得 由于是兩個液壓缸需乘 2 2 2 1 1 0 75 1 65L minBq 按壓力為 2MPa 流量為 1 65L min 選 1000r min 的電動機 流量為 0 165L r 選擇液壓泵 43 8 導軌的選用 據(jù)文獻 19 表 28 32 可知選 V 形導軌比較合適 V 形導軌中又有凹形和凸形 選凹形的易保存潤滑油 導向精度高 磨損后能 自動補償 而且是對稱截面 制造方便應用較廣 頂角一般為 90 重型機床采用 110 120 精密機床采用小于 90 的以提高導向精度 因此選 90 據(jù)文獻 19 表 28 35 選擇導軌的尺寸系列 B 16 20 25 32 40 b 1 6 2 2 5 3 4 選 B 16 b 1 6 導軌的材料要求和匹配 用于導軌的材料應具有良好的耐磨性 摩擦系數(shù)小和動靜摩擦系數(shù)差小 加 工和使用時產(chǎn)生的內(nèi)應力小 尺寸穩(wěn)定性好的性能 導軌副應盡量采用由不同材料組成 如果選用相同材料 也應用不同的熱處理或不 同的硬度 通常動導軌 動導軌 用較軟耐磨性低的材料 固定導軌 長導軌 用較硬和耐 磨材料制造 材料匹配對耐磨性影響 機床滑動導軌常用材料主要是灰鑄鐵和耐磨鑄鐵 灰鑄鐵通常以 HT200 或 HT300 做固定導軌 以 HT150 或 HT200 做動導軌 據(jù)表 28 315 灰鑄鐵導軌硬度要求 當導軌長度小于等于 2500mm 時 HBS 不小于 190 硬度不均勻性不超過 25HBS 據(jù)文獻 19 表 28 120 熱處理 一般重要的導軌 鑄件粗加工后進行一次時效 處理 44 9 螺栓的強度計算 9 1 螺紋連接件的選擇 固定 V 形塊處 固定 V 形塊的板與齒條上表面處 由于要有導軌進行上下 左右調(diào)整 因此調(diào)整好以后用 T 形槽快卸螺栓連接 據(jù)文獻 1 表 181 頁中查得 M10 的尺寸如下 T 形槽寬度為 12 B 25 H 7 b 10 C 1 5 L 6003l 16b 標記 d M10 L 60mm 的 T 形快卸螺栓 M10 60 GB216580 下齒條上的板或其他連接的地方用螺釘固定即可 據(jù)文獻 1 表 80 頁中查 得 M10 的尺寸如下 d 10 D 15 n 2 5 t 2 5 b 0 8 H 4 8 L 40 03L 標記 粗牙普通螺紋 直徑 10mm 長 30mm 的沉頭螺釘 螺釘 M10 30 GB6876 圖 9 1 T 型槽用螺釘 9 2 T 形槽快卸螺栓的強度校核 固定 V 形塊的板與齒條上表面處的螺栓受的剪切和擠壓力 大于固定 V 形塊 處的剪切和擠壓力 因此只需校核板與齒條上表面的螺紋強度即可 T 形槽快卸螺栓的材料是 45 熱處理后硬度達到 35 40HRC 據(jù)文獻 14 的 表 62 可知 是調(diào)質處理 據(jù)文獻 5 表 79 可知 45 調(diào)質后的屈服極限是 490MPa 45 據(jù)文獻 14 式 3 28 3 29 即 9 1 0minPFdL p 9 2 04 26 9 8 57 1kgNMPa 0 80 715pGvMPadl MPa 30sS p 36sPS 可見強度足夠 46 10 夾具體 夾具體一般是夾具上最大 最復雜的基礎元件 是夾具的基座或支架 夾具 的有關元件 機構和裝置都安裝在夾具體上 并通過夾具體安裝在機床上 夾具 體的結構形狀和尺寸大小 主要取決于工件的結構特點 尺寸大小 夾具上所選 用的元件及其布局 夾具與機床的連接方式等 夾具體的設計要求 1 具有足夠的強度和剛度 保證在夾緊力 切削力作用下 不產(chǎn)生不允許 的變形和振動 2 安裝穩(wěn)定可靠 切削力 重力等外力的作用點應落在夾具體在機床上安 裝基面內(nèi) 3 結構簡單 工藝性好 易于進行鑄造 焊接或鍛造 對移動或翻轉夾具 質量不應太大 4 安裝基面與機床相適應 如車床夾具體與車床主軸端部結構 銑床夾具 體與銑床工作臺結構相適應 5 便于排除切屑 防止切屑聚集在定位元件表面或其他裝置上 影響工件 定位或正常工作 6 安全可靠 確保操作人員不致受到刀具 飛起的切屑傷害 確保萬一夾 緊失靈 工件不致飛出夾具 夾具體毛坯結構的選擇 需綜合考慮結構合理性 工藝性 經(jīng)濟性 標準化 的可能性以及工廠的具體條件 制造夾具體的四種基本方法是鑄造 鍛造 焊接 和組臺式 夾具體材料可以根據(jù)制造方式和使用要求選用鑄鐵 鑄鋼 標準型材 聚脂化合物 水泥以及特種木材等 夾具體的形狀結構取決于工件 定位元件 夾緊裝置 對刀引導元件以及其 他輔助機構和裝置的總體布局 為保證夾具體具有足夠的剛度和強度 應適當設 置加強肋 形成框架結構 加強肋應承受壓應力 而不承受拉應力 夾具體應使切屑不影響工件定位 設計時需考慮采取必要措施 若切屑較少 可以設置容屑溝或增大定位元件工作表面與夾具體之間的距離 若切屑較多 可 以在夾且體上設計排屑斜面缺口 在不影響夾具體剛度的地方 應開窗口 凹槽 以減輕夾具質量 大型夾具 47 的夾具體需在適當部位設置起吊裝置 一般可采用吊環(huán)螺釘或起重螺栓 夾具在機床上安裝調(diào)整可以通過在夾具體上設置找正基面來實現(xiàn) 夾具體通 過螺栓和 T 形槽與機床緊固連接 48 11 裝配 11 1 連接件 定向定位鍵的選擇 夾具在機床上應有正確的安裝位置 鏜床夾 具在機床上的安裝方法有兩種 一 是采用定向鍵 和工作臺的 T 形槽相配 這種方法誤差比較大 但 安裝方便 另一種是在夾具體的一個側面設置找正 面 安裝夾具時 用百分表通過找正面找正夾具的 位置 此法精度高 據(jù)文獻 11 213 頁 定向鍵的斷面形狀有矩形和圓兩種 常用矩形 定向鍵 這種定向鍵選用時 應按所確定的機床工 作臺的 T 形槽的寬度尺寸選取 定向鍵與機床夾具 底面上安裝槽以及機床工作臺 T 形槽的配合均按 H9 h8 的間隙配合 定向鍵必須成對使用 而且兩 個定向鍵之間的安裝距離力求最大 以利于提高夾具 圖 11 1 導向鍵 的安裝精度 定向鍵與 T 形槽間的配合間隙直接影響夾具的安裝精度 所以 在利用定 向鍵