CK-I型精鏜車床主軸箱箱體

CK-I型精鏜車床主軸箱箱體,ck,型精鏜,車床,主軸,箱體 1 前 言 本設(shè)計(jì)的課題是CK-I型精鏜車床主軸箱箱體。這個(gè)課題來(lái)源于江蘇高精機(jī)電裝備有限公司，是針對(duì)該公司對(duì)氣缸蓋半精鏜，精鏜主軸箱箱體加工，其工作效率和精度不高而設(shè)計(jì)的。主要是為了適合流水線生產(chǎn)，提高目前的生產(chǎn)效率、加工精度，從而降低加工成本。 主軸箱箱體一般都由支承部件（床身、立柱、底座和中間底座）、動(dòng)力部件（動(dòng)力滑臺(tái)和主軸頭、動(dòng)力頭）、工件定位夾壓和運(yùn)送部件（夾具、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、移動(dòng)工作臺(tái)、鼓輪等）和控制部件（電氣柜、液壓站、操縱臺(tái)等）組成。主軸箱箱體是根據(jù)工件加工的需要，以大量的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件組成的一種高效的專用機(jī)床。主軸箱箱體一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方法，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍到幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，主軸箱箱體有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛運(yùn)用，并可用來(lái)組成自動(dòng)生產(chǎn)線。多年來(lái)機(jī)械產(chǎn)品加工中廣泛的采用萬(wàn)能機(jī)床，但是隨著生產(chǎn)的發(fā)展，很多企業(yè)的產(chǎn)品的產(chǎn)量越來(lái)越大，精度越來(lái)越高，采用萬(wàn)能機(jī)床加工已經(jīng)不能很好的滿足要求。理所當(dāng)然，生產(chǎn)著用機(jī)床可以提高生產(chǎn)效率和加工精度。在主軸箱箱體設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了降低主軸箱箱體的制造成本，應(yīng)盡可能的使用通用件和標(biāo)準(zhǔn)件。目前，我國(guó)設(shè)計(jì)制造的主軸箱箱體，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占零件總數(shù)的70—80%，其它20—30%是專用零件。 在進(jìn)行主軸箱箱體的夾具設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要對(duì)被加工零件孔的分布情況及所要達(dá)到的要求進(jìn)行分析，如各部件尺寸、材料、形狀、硬度及加工精度和表面粗糙度等內(nèi)容。然后還要深入基層進(jìn)行實(shí)地觀察，摸索夾具的工作原理，體會(huì)主軸箱箱體的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)認(rèn)真閱讀研究15040081型氣缸蓋的零件圖，了解其材料、硬度、重量等，對(duì)內(nèi)側(cè)面進(jìn)行半精鏜和精鏜排氣空和進(jìn)起孔。接下來(lái)是總體方案的設(shè)計(jì)，總體方案設(shè)計(jì)的具體工作是編制“三圖一卡”，即繪制被加工的零件圖，加工的示意圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。最后，就是技術(shù)設(shè)計(jì)和工作設(shè)計(jì)。技術(shù)設(shè)計(jì)就是根據(jù)總體設(shè)計(jì)已經(jīng)確定的三圖一卡，設(shè)計(jì)夾具等專用部件正式總圖；工作設(shè)計(jì)就是繪制各個(gè)專用部件的圖樣，編制各零件的明細(xì)表。 設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程是艱辛的，在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要考慮到方方面面的問(wèn)題。由于所學(xué)的知識(shí)的有限，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中查閱了大量的相關(guān)資料，以補(bǔ)充自己的不足之處。 首先，要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。整個(gè)設(shè)計(jì)，僅靠一些參考資料是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，在設(shè)計(jì)工作開(kāi)始前，特地到江淮動(dòng)力股份有限公司、鹽城紅旗機(jī)床廠、高精機(jī)電裝備有限公司等進(jìn)行了實(shí)地的參觀考察，積累了一些寶貴經(jīng)驗(yàn)。 其次，運(yùn)用四年來(lái)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，針對(duì)現(xiàn)實(shí)中遇到的實(shí)際情況，做到舉一反三，觸類旁同。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程不僅涉及到以前所學(xué)的知識(shí)，而且還設(shè)計(jì)到新的理念，所以我在設(shè)計(jì)過(guò)程中一邊溫習(xí)以前所學(xué)的知識(shí)，一邊學(xué)習(xí)新的知識(shí)，這樣拓寬了我的視眼。 第三，通過(guò)自身的努力，結(jié)合理論和實(shí)際，從合理性、經(jīng)濟(jì)性、工藝性、實(shí)用性及其對(duì)被加工零件的具體要求對(duì)現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行研究分析，找出可以進(jìn)行改進(jìn)的地方，通過(guò)相互對(duì)比，確定一個(gè)新的，周全的設(shè)計(jì)方案。在指導(dǎo)老師吳進(jìn)老師的悉心指導(dǎo)下，在同課題組三位同學(xué)相互討論學(xué)習(xí)和幫助下，經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的艱辛勞動(dòng)，終于完成了這一設(shè)計(jì)課題。 2 主軸箱箱體工藝方案的擬訂 工藝方案的擬訂是主軸箱箱體設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。工藝方案制定的正確與否是在很大程度上決定了主軸箱箱體的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)工件的形狀和加工要求的特點(diǎn)， 加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求及生產(chǎn)率要求等，按一定的原則，結(jié)合主軸箱箱體常用的工藝方法，充分考慮到各種因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬訂出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。選擇工藝基面和定位方式是制定工藝方案的關(guān)鍵所在。 2.1 被加工零件的加工工序和加工精度 由于本機(jī)床是用于對(duì)氣缸蓋導(dǎo)管孔進(jìn)行半精鏜和精鏜加工，根據(jù)先粗后精，工序集中原則，現(xiàn)對(duì)氣缸蓋導(dǎo)管孔加工的工藝路線設(shè)計(jì)如下: 工序1(半精鏜) Ⅰ工位:槍鉸排氣導(dǎo)管孔(刀具直徑為Φ14.8mm)，鏜排氣閥座孔(刀具直徑為Φ47.8mm)，加工精度為H8； Ⅱ工位:槍鉸進(jìn)氣導(dǎo)管孔(刀具直徑為Φ14.8mm)，鏜進(jìn)氣閥座孔(刀具直徑為Φ44.8mm)，加工精度為H8。 工序2(精鏜) Ⅰ工位:槍鉸排氣導(dǎo)管孔(刀具直徑為Φ15mm)，鏜排氣閥座孔(刀具直徑為Φ48mm)，加工精度為H7； Ⅱ工位:槍鉸進(jìn)氣導(dǎo)管孔(刀具直徑為Φ15mm)，鏜進(jìn)氣閥座孔(刀具直徑為Φ45mm)，加工精度為H7。 2.2被加工零件的特點(diǎn) 氣缸蓋的材料為HT250； 硬度為150-225HBS； 生產(chǎn)綱領(lǐng)為年產(chǎn)量5萬(wàn)件，單班制； 在本工序前各主要表面已加工完畢。 3．主軸箱箱體多軸箱設(shè)計(jì) 3.1多軸箱的組成 大型通用多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)等組成，其基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)多軸箱設(shè)計(jì)總圖。圖中箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側(cè)蓋等為箱體類零件；主軸、傳動(dòng)軸、手柄軸、傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱或電動(dòng)機(jī)齒輪等為傳動(dòng)類零件；葉片泵、分油器、注油標(biāo)、排油塞、和防油套等為潤(rùn)滑及防油元件。在多軸箱內(nèi)腔，安排3排24mm寬的齒輪；箱體后壁與后蓋之間安排24mm寬的齒輪。后蓋的厚度為90mm，多軸箱的標(biāo)準(zhǔn)厚度為180mm。 多軸箱的通用箱體類零件配套表見(jiàn)表7-4，選用DZ27型多軸箱；箱體材料為HT300，前、后、側(cè)蓋等材料為HT200。多軸箱體基本尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)（GB3668.1-83）規(guī)定，9種名義尺寸用相應(yīng)滑臺(tái)的滑鞍寬度表示，多軸箱寬度和高度是根據(jù)配套滑臺(tái)的規(guī)格按規(guī)定的系列尺寸（表7-1）選擇；多軸箱后蓋與動(dòng)力箱法蘭尺寸如表7-2所示，其結(jié)合面上連接螺紋孔、定位銷孔及其位置與動(dòng)力箱聯(lián)系尺寸相適應(yīng)（參閱表5-40）；通用多軸箱體結(jié)構(gòu)尺寸及螺孔位置見(jiàn)表7-3。 多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)表： 軸號(hào) 主軸外伸尺寸 切 削 用 量 D/d L 工序內(nèi)容 n（r*min-1） v（m*min-1） f（mm*r-1） 1、2、3、 4、5、 6 32/20 115 鉆M8螺紋內(nèi)底孔 480 18 0.15 3.2 通用鉆削主軸 該工件加工底孔間距較小，決定了主軸宜采用滾針軸承主軸，前后支承均無(wú)內(nèi)環(huán)滾針軸承和推力球軸承，其型號(hào)為dT0724-41。 3.3通用傳動(dòng)軸 通用傳動(dòng)軸按用途和支承形式分為圖4-5所示六種，表4-4所示為通用傳動(dòng)軸的系列參數(shù)六種傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)，配套零件及聯(lián)系尺寸，其型號(hào)為dT0733-41 3.4通用齒輪和套 多軸箱用通用齒輪有：傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪和電動(dòng)機(jī)齒輪三種（見(jiàn)表4-5），其結(jié)構(gòu)型式、尺寸參數(shù)及制造裝配要求見(jiàn)表7-21～表7-23。多軸箱用套和防油套綜合表參閱表7-24、表7-25。 3.5主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定 主軸的型式和直徑，主要取決于工藝方法、刀具主軸聯(lián)接結(jié)構(gòu)、刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。主軸直徑按加工示意圖所示主軸類型及外伸尺寸可初步確定。傳動(dòng)軸直徑也可以參考主軸直徑大小初步選定。齒輪模數(shù)m（單位為mm）一般用類比法確定，也可按公式估算，即m≥（30～32）（P/zn）1/3 式中 P——齒輪所傳遞的功率，單位為KW ； z——一對(duì)嚙合齒輪的小齒輪齒數(shù)； n——小齒輪的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。 多軸箱中的齒輪模數(shù)常用2、2.5、3、3.5、4幾種，為便于生產(chǎn)，同一多軸箱中的模數(shù)最好不要多于兩種。 3.6多軸箱的動(dòng)力計(jì)算 多軸箱的動(dòng)力計(jì)算包括多軸箱所需要的功率和進(jìn)給力兩項(xiàng)。傳動(dòng)系統(tǒng)確定后，多軸箱所需功率P多軸箱按下列公式計(jì)算： P多軸箱=P切削+P空轉(zhuǎn)+P損失 =++ 式中 P切削——切削功率，單位為KW； P空轉(zhuǎn)——空轉(zhuǎn)功率，單位KW； P損失——與負(fù)荷成正比的功率損失，單位為KW。 每根主軸的切削功率，由選定的切削用量按公式計(jì)算或查圖表獲得；每根軸的空轉(zhuǎn)功率按表4-6確定；每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的1%。軸徑為20的主軸的功率為0.046KW。則： P多軸箱=P切削+P空轉(zhuǎn)+P損失 =（2+10*0.046）*（1+1%）=2.5KW 3.7 對(duì)多軸箱傳動(dòng)的一般要求 3.7.1 在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求使傳動(dòng)軸和齒輪的規(guī)格、數(shù)量為最少。為此，應(yīng)盡量用一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。當(dāng)中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可采用變位齒輪或略微改動(dòng)傳動(dòng)比的方法解決。 3.7.2 盡量不用主軸帶動(dòng)主軸的方案，以免增加主軸負(fù)荷，影響加工質(zhì)量。遇到主軸分布較密，布置齒輪的空間受到限制或主軸負(fù)荷較小、加工精度要求不高時(shí)，也可用一根強(qiáng)度較高的主軸帶動(dòng)1～2根主軸傳動(dòng)方案。 3.7.3 為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比一般要大于1/2（最佳傳動(dòng)比為1～1/1.5），后蓋內(nèi)齒輪傳動(dòng)比允許取至1/3～1/3.5；盡量避免用升速傳動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)，允許先升速后再降一些，使傳動(dòng)鏈前面的軸、齒輪轉(zhuǎn)矩較小，結(jié)構(gòu)緊湊，但空轉(zhuǎn)功率損失隨之增加，故要求升速傳動(dòng)比小于等于2；為使主軸上的齒輪不過(guò)大，最后一級(jí)經(jīng)常采用升速傳動(dòng)。 3.7.4 用于粗加工主軸上的齒輪，應(yīng)盡可能設(shè)置在第I排，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形；精加工主軸上的齒輪，應(yīng)設(shè)置在第III排，以減少主軸端的彎曲變形。 3.7.5 驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸數(shù)不能超過(guò)兩根，以免給裝配帶來(lái)困難。 3.8潤(rùn)滑泵軸和手柄軸的安置 多軸箱常采用葉片油泵潤(rùn)滑，油泵供油至分油器經(jīng)油管分送各潤(rùn)滑點(diǎn)。箱體較大、主軸超過(guò)30根時(shí)用兩個(gè)潤(rùn)滑泵。油泵安裝在箱體前壁上，泵軸盡量靠近油池；通常油泵齒輪放在第I排，以便于維修，當(dāng)泵體或油管接頭與傳動(dòng)軸端相碰時(shí)，可改用埋頭傳動(dòng)軸。 多軸箱一般設(shè)計(jì)手柄軸，用于對(duì)刀、調(diào)整或裝配檢修時(shí)檢查這、主軸精度。手柄軸轉(zhuǎn)速盡量高些，其周圍應(yīng)有較大的空間。 3.9 多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)擬定 3.9.1 多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)擬定基本方法 （1）將主軸劃分為各種分布類型 被加工零件上加工孔的位置分布是多種多樣的，但大致可歸納為：同心圓分布、直線分布和任意分布三種類型。 （2）確定驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向及其在多軸箱上的位置、 驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速按動(dòng)力箱型號(hào)選定，當(dāng)采用動(dòng)力滑臺(tái)時(shí)驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)方向可任意選擇，動(dòng)力箱與多軸箱連接時(shí)，應(yīng)注意驅(qū)動(dòng)軸中心一般設(shè)置于多軸箱箱體寬度的中心線上，其中心高度則決定于所選動(dòng)力箱的型號(hào)規(guī)格，驅(qū)動(dòng)軸中心位置在機(jī)床聯(lián)系尺寸圖中已確定。 （3）用最少的傳動(dòng)軸及齒輪副把驅(qū)動(dòng)軸和各主軸連接起來(lái)，在多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖中確定了各主軸的位置、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，首先分析主軸位置，擬訂傳動(dòng)方案，選定齒輪模數(shù)，再通過(guò)計(jì)算、作圖和多次試湊相結(jié)合的方法，確定齒輪齒數(shù)和中間傳動(dòng)軸的位置及轉(zhuǎn)速。 3.9.2齒輪齒數(shù)、傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式： 式中：u－－－嚙合齒輪副的傳動(dòng)比, Sz－－－嚙合齒輪副的齒數(shù)和， Z主，Z從－－－分別為主動(dòng)和從動(dòng)齒輪齒數(shù)， N主，n從－－－分別為主動(dòng)和從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速，單位r/min A－－－齒輪嚙合中心距，單位為mm m－－－齒輪模數(shù)，單位為mm 3.9.3 多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)擬定方案 先把全部主軸中心盡可能分布在幾個(gè)同心圓上，在各個(gè)同心圓的圓心上分別設(shè)置中心傳動(dòng)軸。 （1）擬訂傳動(dòng)路線,如圖： 把主軸1、2、3、4視為一組同心圓主軸，在其圓心處設(shè)中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸11；把主軸5、6、7視為一組同心圓主軸，在其圓心處設(shè)中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸12；把主軸8、9、10視為一組同心圓主軸，在其圓心處設(shè)中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸15。 （2）確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù) ①確定傳動(dòng)軸15的位置及各軸齒輪齒數(shù)，傳動(dòng)軸15的位置為主軸8、9、10同心圓圓心上，查表7-21 傳動(dòng)齒輪綜合表 d=20mm, m=2, Z=19～36 連續(xù) m=3, Z=16～45 連續(xù) A=45mm, n8=468r/min, 若取m=2, Z15=25, , , 由于主軸9、10的類型和8一樣，所以有： Z9=Z10=Z8=20 ②確定傳動(dòng)軸12的位置及各軸齒輪齒數(shù)，傳動(dòng)軸12的位置為主軸5、6、7同心圓圓心上， A=40mm, n5=468r/min, 若m=2, Z12=20 , , 由于主軸6、7的類型和5一樣，所以有： Z6=Z7=Z5=20 ③確定傳動(dòng)軸12與驅(qū)動(dòng)軸間的傳動(dòng)關(guān)系，驅(qū)動(dòng)軸軸心位置與主軸1重合 查表7-22 動(dòng)力箱齒輪 m=3或m=4 A=53.5mm, n驅(qū)=480r/min, 若取m=3 , , 解得：取Z驅(qū)=17， Z12=18 ④確定傳動(dòng)軸11的位置及與驅(qū)動(dòng)軸間的傳動(dòng)關(guān)系，傳動(dòng)軸11的位置為主軸1、2、3、4同心圓圓心上， 由于傳動(dòng)軸11也由同一驅(qū)動(dòng)軸傳動(dòng)的，因此 m=3, 又A=52mm , 取Z11=17 ⑤確定傳動(dòng)軸11與 主軸1、2、3、4間的傳動(dòng)關(guān)系， A=52mm， 若m=3, , , 取Z1=18， Z11=17 ⑥確定傳動(dòng)軸13的位置及其傳動(dòng)關(guān)系， 傳動(dòng)軸13分別與主軸6、8嚙合，由于主軸6和8的主軸和齒輪類型及轉(zhuǎn)速一樣，故傳動(dòng)軸13根據(jù)需要適當(dāng)選取，從主軸6傳到傳動(dòng)軸13，再傳至主軸8，現(xiàn)選傳動(dòng)軸13的齒輪模數(shù)m=2, Z13=30 在整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中主軸6和8在作為鉆軸的同時(shí)，也承擔(dān)一部分傳動(dòng)軸的作用，經(jīng)過(guò)計(jì)算，各主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速n=453.3r/mm,接近最大轉(zhuǎn)速n=468r/mm。 3.10 傳動(dòng)零件的校核計(jì)算 傳動(dòng)系統(tǒng)擬訂后，應(yīng)對(duì)總體設(shè)計(jì)和傳動(dòng)設(shè)計(jì)中選定的傳動(dòng)軸頸和齒輪模數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算，校核是否滿足工作要求。驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑按下式計(jì)算傳動(dòng)軸所承受的總轉(zhuǎn)矩T總： T總=T1U1+T2U2+…+TnUn 直徑由公式： d=B（10T）1/4 則T11=T1U1+T2U2+ T3U3+ T4U4=2.38*4*0.944=8.99（N*mm） d11=B（10T11）1/4=5.2*（10*8.99）1/4=16.0mm〈20mm T12=T5U5+T6U6+ T7U7 = 2.38*2*1+9.52*1=14.28（N*mm） d12=B（10T12）1/4=5.2*（10*14.28）1/4=18.0mm〈20mm T13=T8U8=7.14*1.5=10.71（N*mm） d13=B（10T13）1/4=5.2*（10*10.71）1/4=16.7mm〈20mm T15=T9U9+T10U10 =2.38*2*1=4.76（N*mm） d15=B（10T15）1/4=5.2*（10*4.76）1/4=13.7mm〈20mm 所以所選用的傳動(dòng)軸直徑滿足要求。 3.11 傳動(dòng)系統(tǒng)的校核計(jì)算 傳動(dòng)件系統(tǒng)的校核包括強(qiáng)度和幾何干涉校核，強(qiáng)度校核包括軸、齒輪的強(qiáng)度和軸承的壽命校核計(jì)算。若發(fā)現(xiàn)某一項(xiàng)指標(biāo)不滿足規(guī)定要求時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)可能，修改有關(guān)參數(shù)。如驗(yàn)算某一軸上受轉(zhuǎn)矩超過(guò)允許值，則系統(tǒng)視空間的可能性，自動(dòng)地將該軸直徑加大，然后再次校核；若空間不允許加大軸徑，則會(huì)打印出錯(cuò)誤信息，指出該軸不滿足強(qiáng)度要求，應(yīng)重新設(shè)計(jì)方案，直至符合要求為止。幾何校核的目的是檢查傳動(dòng)系統(tǒng)中各傳動(dòng)件、支承件等之間是否有碰撞現(xiàn)象，確保系統(tǒng)正常傳動(dòng)。檢查的項(xiàng)目有：①齒輪與非嚙合齒輪的碰撞②齒輪與軸、套的碰撞。③齒輪與箱體四周壁的碰撞。④軸承與軸承的干涉⑤液壓泵體及其接頭等與傳動(dòng)軸端的碰撞等。幾何干涉校核是穿插在每一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊之中，即每用一個(gè)設(shè)計(jì)子模塊，均需進(jìn)行一次幾何干涉校核。若發(fā)現(xiàn)有幾何干涉現(xiàn)象，即會(huì)顯示錯(cuò)誤信息，提示設(shè)計(jì)者予以修正；若是軸承與軸承碰撞，可更換軸承類型解決。 多軸箱圖： 4．主軸箱箱體夾具設(shè)計(jì) 夾具是在機(jī)械制造工藝過(guò)程中，使工件準(zhǔn)確定位，并將其牢固加緊以接受加工的一種工藝裝備。無(wú)論是在機(jī)械加工、裝配、檢驗(yàn)，還是在焊接、熱處理等冷、熱工藝中都大量采用各種不同的夾具。 4.1夾具的作用 （1）保證加工精度 由于工件上各有關(guān)表面的相互位置精度是通過(guò)夾具來(lái)保證的，所以工件在加工后能得到較高的位置精度 （2）提高生產(chǎn)效率、降低成本 采用夾具可省去劃線工序，縮短工件定位和加緊時(shí)間，減少加工時(shí)間，因此提高生產(chǎn)效率、降低成本 （3）擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍 在機(jī)床不足的情況下，采用夾具能擴(kuò)大其使用范圍。如在車床上配備鏜孔夾具或磨頭，以進(jìn)行鏜削和磨削工作。 （4）操作方便，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 使用夾具安裝工件，基本上不用找正，加工精度主要靠夾具保證，基本上不取決于工人的技術(shù)水平，因而操作方便，夾具采用機(jī)械化、自動(dòng)化上下料裝置和夾緊裝置可大大減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，此點(diǎn)對(duì)于大中型工件和大批量工件的加工尤為重要。 4.2具的組成 各種夾具盡管用途不同，結(jié)構(gòu)形式也多種多樣，但一般都由以下幾個(gè)部分組成 （1）定位裝置 定位裝置的用途是使工件的基準(zhǔn)面與刀具間獲得正確的相對(duì)位置，它包括定位元件及其組合，如定位銷、定位鍵、V型塊等。 （2）夾緊裝置 夾緊裝置的作用是將裝好的工件夾緊，并保證加工過(guò)程中工件定位的穩(wěn)定性和可靠性，它包括動(dòng)力裝置（如氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)等）、傳動(dòng)裝置（如螺紋傳動(dòng)、杠桿傳動(dòng)、凸輪傳動(dòng)等）夾緊機(jī)構(gòu)和夾緊元件。 （3）導(dǎo)向裝置 導(dǎo)向裝置用來(lái)引導(dǎo)或確定刀具與工件的相對(duì)位置，它包括鉆套、鏜套、對(duì)刀塊等。 （4）輔助裝置 它的作用是加速工件在夾具中的裝卸或形成加工時(shí)所必須的輔助運(yùn)動(dòng)，輔助裝置包括上下料裝置、度裝置、件頂出裝置、潤(rùn)滑裝置、冷卻裝置。 （5）夾具體 它是夾具的基礎(chǔ)，在夾具體上安裝夾具的所有零件和部件等。 4.3工件的定位 在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，必須把工件放在夾具上，使它在夾緊前獲得正確的位置，這就叫工件的定位，定位是通過(guò)工件的定位基準(zhǔn)和夾具的定位元件或定位裝置的相對(duì)配合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 4.4工件的夾緊 工件在加工過(guò)程中，由于受切削刀或工件本身重量的作用，常發(fā)生位移或振動(dòng)，因此必須用適當(dāng)?shù)牧⑵鋳A緊，夾具中用來(lái)夾緊工件的裝置叫夾緊機(jī)構(gòu)，常用的夾緊機(jī)構(gòu)有螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、偏心夾緊機(jī)構(gòu)、杠桿夾緊機(jī)構(gòu)、壓板夾緊機(jī)構(gòu)、彈簧夾緊機(jī)構(gòu)、定心夾緊機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)等。 根據(jù)加工零件的尺寸特點(diǎn)，夾具的外型尺寸可由之前初定的方案來(lái)制定,具體設(shè)計(jì)方案如夾具總圖 4.5夾具總圖： 5．液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)的一部分，它的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器的用途、特點(diǎn)和要求，利用液壓傳動(dòng)的基本原理，擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖，在經(jīng)過(guò)必要的計(jì)算來(lái)確定液壓系統(tǒng)的參數(shù)，然后按照這些參數(shù)來(lái)選用液壓元件的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)對(duì)機(jī)器的工作情況進(jìn)行詳細(xì)的分析，該機(jī)床需要快進(jìn)、工進(jìn)和快退三步一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其工作過(guò)程由液壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。液壓滑臺(tái)是由滑臺(tái)、滑座及油缸三部分組成，液壓滑臺(tái)是通過(guò)電氣控制由夜壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的?；_(tái)的工進(jìn)速度由節(jié)流閥調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。電氣控制電路一般采用行程、時(shí)間原則及壓力控制方式。 具有一次進(jìn)給的液壓動(dòng)力滑臺(tái)電氣控制電路如圖所示： 電磁鐵 YA1 YA2 YA3 轉(zhuǎn)換主令 快進(jìn) + - + SB5 工進(jìn) + - - SB6 快退 - + - SB7 停止 - - - SB2 5.1 滑臺(tái)原位停止 滑臺(tái)由油缸YG拖動(dòng)前后進(jìn)給，電磁鐵YA1、YA2、YA3均為斷電狀態(tài)，滑臺(tái)原位停止。 5.2 滑臺(tái)快進(jìn) 按下SB0按扭， YA1、YA3電磁鐵得電，將電磁閥1HF及2HF推向右端，于是泵壓出的壓力油經(jīng)1HF流入滑臺(tái)油缸左腔，右腔流出的油經(jīng)1HF、2HF也流入左腔構(gòu)成差動(dòng)快速回路使滑臺(tái)快進(jìn)。 5.3 滑臺(tái)工進(jìn) 當(dāng)擋鐵壓動(dòng)行程開(kāi)關(guān)SQ1， YA3斷電，電磁閥2HF復(fù)位，滑臺(tái)右腔流出的油只能經(jīng)節(jié)流閥流入油箱，滑臺(tái)轉(zhuǎn)為工進(jìn)。 5.4 滑臺(tái)快退 當(dāng)滑臺(tái)工進(jìn)到終點(diǎn)， YA2得電，使電磁閥1HF推向左，變量泵壓出的壓力油經(jīng)1HF流入滑臺(tái)油缸右腔，左腔流出的油經(jīng)1HF直接流入油箱，滑臺(tái)快退。 在上述電路中，若需要使滑臺(tái)工進(jìn)到終點(diǎn)，延時(shí)停留，即工作循環(huán)成為：快進(jìn)工進(jìn)延時(shí)停留快退。 5.5液壓系統(tǒng)圖： 4.1傳動(dòng)方案擬訂 鏜削頭的傳動(dòng)方式通常有兩種：帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。 A.帶傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)： a.緩沖和吸振，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。 b.傳動(dòng)靠摩擦力傳動(dòng)，過(guò)載時(shí)與輪接觸發(fā)生打滑，可防止損壞其他零件。 c.適用于兩軸中心距較大的場(chǎng)合。 d.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝和維護(hù)等均較為方便，成本低廉。 B.帶傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)： a.不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。 b.需要較大的張緊力，增大了軸和軸承的受力。 c.整個(gè)傳動(dòng)裝置的外部尺寸較大，不夠緊湊。 d.帶的壽命較短，傳動(dòng)效率低。 C.帶傳動(dòng)適用的場(chǎng)合： a.速度較高的場(chǎng)合，多用于原動(dòng)機(jī)輸出的第一級(jí)傳動(dòng)。帶的工作速度一般 為5-30m/s，高速帶可達(dá)60m/s。 b.中、小功率傳動(dòng)，通常不超過(guò)50Kw c.傳動(dòng)比不超過(guò)7，最大到10。 d.傳動(dòng)比不要十分準(zhǔn)確。 D.齒輪傳動(dòng)的一些特點(diǎn)： a.制造和安裝精度較高，需專門設(shè)備制造，成本較高，不宜用于較遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動(dòng)。 b.瞬時(shí)傳動(dòng)比不變，沖擊、振動(dòng)和噪聲小，能保證較好的傳動(dòng)平穩(wěn)性和較高的運(yùn)動(dòng)精度。 c.在尺寸小、質(zhì)量輕的前提下，齒輪的強(qiáng)度高，耐磨性好，承載能力大，能達(dá)到預(yù)期的工作壽命。 鑒于以上情況，在設(shè)計(jì)中選用帶傳動(dòng)的方式。并且鏜削頭的傳動(dòng)屬于原動(dòng)機(jī)的第一級(jí)傳動(dòng)，而且?guī)鲃?dòng)可防止過(guò)載時(shí)零件的損壞。齒輪傳動(dòng)的要求相對(duì)比較的高，綜合比較采用帶傳動(dòng)裝置。 4.2同步帶類型的確定 同步齒型帶是近年來(lái)發(fā)展較快的一種傳動(dòng)技術(shù)。帶的工作表面制成齒形與有齒的帶輪作嚙合傳動(dòng)。所以它兼有帶、鏈和齒輪傳動(dòng)三者的優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用范圍也比較廣泛。同步齒型帶按帶體材料可分為氯丁橡膠帶和聚氨酯橡膠帶兩種。前者強(qiáng)度高，抗疲勞性好，適用范圍廣；后者用于輕載傳動(dòng)，與三角帶類似，所以我們?cè)谶@里選用同步齒型帶的材料為氯丁橡膠。同步齒型帶的齒型通?？煞譃樘菪魏蛨A弧齒兩種，后者的齒形曲線較為合理，能傳遞更大的功率，所以我們?cè)谶@里選用同步齒型帶的齒型為圓弧齒。帶輪上輪齒的加工應(yīng)采用專門的滾刀進(jìn)行滾切加工，材料常用合金鋁、鋼、鑄鐵和工程塑料等。同步齒型帶由于采用嚙合傳動(dòng)，所以承載能力大、傳動(dòng)效率高、不打滑、傳動(dòng)比準(zhǔn)確，適用的載荷及速度范圍比普通帶傳動(dòng)廣、結(jié)構(gòu)緊湊；其缺點(diǎn)是對(duì)制造和安裝的要求高，中心距要求也比較嚴(yán)格。 4.2.1同步帶主要參數(shù)設(shè)定 圓弧齒同步帶主要參數(shù)，根據(jù)參考資料[1]表12-1-50設(shè)定。 表4-1同步帶主要參數(shù) 齒型 型號(hào) 節(jié)距 /mm 基準(zhǔn)帶寬所傳遞功率范圍 /Kw 基準(zhǔn)帶寬 /mm 說(shuō)明 圓弧齒 3M 3 0.001-0.9 6 5M 5 0.004-2.6 9 8M 8 0.02-14.8 20 14M 14 0.18-42 40 20M 20 2-267 115 4.2.2同步帶、帶輪的設(shè)計(jì) A.同步帶的設(shè)計(jì) a.圓弧齒同步帶圖，參照[1] 同步帶部分。 圖4-1圓弧齒同步帶 b.圓弧齒帶的齒型與齒寬 ，參考[1]表12-1-51。 表4-1圓弧齒帶的齒型與齒寬 圓弧齒 型號(hào) 節(jié)距 齒形角 齒根厚 齒高 齒根圓角半徑 齒頂圓角半徑 帶高 帶寬 14 9.46 6.02 1.20-1.35 4.50 1.00 85 c.圓弧齒帶的節(jié)線長(zhǎng)度 長(zhǎng)度代號(hào) 1196 節(jié)線長(zhǎng) 齒數(shù) B.帶輪的設(shè)計(jì) a.圓弧齒的齒行尺寸及偏差 ，參考[1]表12-1-59。 表4-2齒行尺寸及偏差 圓弧齒 槽型 節(jié)距 齒槽深 齒槽圓弧半徑 齒頂圓角半徑 齒槽寬 兩倍節(jié)頂距 齒形角 14 14 6.20 4.65 1.36-1.50 9.80 2.794 b.圓弧齒帶輪直徑，參考[1]表12-1-61。 表4-3帶輪直徑 類型 齒數(shù) 節(jié)徑 外徑 小帶輪 28 124.78 126.57 大帶輪 56 249.55 246.76 c.圓弧齒帶輪寬度，參考[1]表12-1-62。 表4-4帶輪寬度 齒型 槽型 輪寬代號(hào) 圓弧齒 100 104 112 C.帶輪擋圈設(shè)計(jì) a.帶輪擋圈尺寸，參考[1]表12-1-63。 表4-5擋圈參數(shù) 槽型 擋圈最小高度 7.0-7.5 2.5 擋圈厚度t 2.5-3.0 擋圈彎曲處直徑 擋圈外徑 b.擋圈的設(shè)置 一般推薦小帶輪兩側(cè)均設(shè)擋圈，大帶輪兩側(cè)不設(shè)，如圖4-2a所示。 也可在大、小帶輪的不同側(cè)各裝單側(cè)擋圈，如圖4-2b 所示。 當(dāng)時(shí)，大、小帶輪兩側(cè)均設(shè)擋圈，如圖4-2c所示。 a b c 圖4-2擋圈的設(shè)置 在這里我們選用第三種情況，在大、小帶輪兩側(cè)均設(shè)擋圈。 D.帶輪圖 本設(shè)計(jì)采用圓弧齒帶輪，電機(jī)端與帶輪b連接，主軸端與帶輪a連接。 a b 圖4-3帶輪圖 4.2.3同步帶設(shè)計(jì)計(jì)算 已知條件：（1）傳動(dòng)功率；（2）小帶輪、大帶輪轉(zhuǎn)速；（3）傳動(dòng)用途、載荷性質(zhì)、原動(dòng)機(jī)種類以及工作制度。 設(shè)計(jì)功率 （4-1） 公式中：—工況系數(shù)，見(jiàn)參考資料[1]表12-1-67 =0.1 —傳動(dòng)功率 帶型： 節(jié)距或模數(shù)由[1]圖12-1-9選取，為使傳動(dòng)平穩(wěn)，提高帶的柔性以及增加嚙合齒數(shù)，節(jié)距應(yīng)盡可能選取較小值。 帶型 小帶輪齒數(shù) 見(jiàn)[1]表12-1-68 。帶速V和安裝尺寸允許時(shí)，盡可能選用較大，。 小帶輪節(jié)圓直徑d1，見(jiàn)[1]表12-1-60。 見(jiàn)[1]表12-1-61 帶速，若過(guò)大，則應(yīng)減少或選用較小的。 （4-2） 傳動(dòng)比 = （4-3） —小帶輪轉(zhuǎn)速 —大帶輪轉(zhuǎn)速 大帶輪齒數(shù) （4-4） 大帶輪節(jié)圓直徑，見(jiàn)[1]表12-1-61 （4-5） 初定中心距，可根據(jù)結(jié)構(gòu)要求定。 （4-6） 選取 初定帶的節(jié)線長(zhǎng)度，按[1]表12-1-57選取接近的值極其齒數(shù)。 （4-7） 節(jié)線長(zhǎng)度 齒數(shù) 實(shí)際中心距 中心距可調(diào)整 （4-8） 小帶輪嚙合齒數(shù) 一般情況下 ，若時(shí)，可增大或不變時(shí)，采用較小的（或）。 基準(zhǔn)額定功率，見(jiàn)[1]表12-1-74。 帶寬 （4-9） 見(jiàn)參考資料[1]表12-1-77得： 一般情況下 按[1]表12-1-51選定 作用在軸上的力 （4-10） —矢量相加修正系數(shù)，見(jiàn)[1]圖12-1-12 此力對(duì)軸的影響很小。 4.夾具設(shè)計(jì) 4.1設(shè)計(jì)步驟 1． ? 明確設(shè)計(jì)任務(wù)與收集設(shè)計(jì)資料； 2． ? 擬訂方案，繪單圖； 3． ? 分析計(jì)算； 4． ? 審方案，改造設(shè)計(jì)； 5． ? 繪制夾具總裝配圖； 6． ? 繪制夾具圖中主要零件的總裝配圖。 4.2 定位支承系統(tǒng) 在主軸箱箱體上加工時(shí)，必須使被加工零件對(duì)刀具及其導(dǎo)向保持正確的相對(duì)位置，這是靠夾具的定位支承系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，定位支承系統(tǒng)除用以確定被加工零件的位置外，還要承受被加工零件的重量和夾壓力，有時(shí)還要承受切削力。 定位支承系統(tǒng)主要是有定位支承，輔助支承和一些限位元件組成。定位支承是指在加工過(guò)程中維持被加工零件有一定位置的元件。輔助支承是僅用作增加被加工過(guò)程中的剛度及穩(wěn)定性的一種活動(dòng)式支承元件，由于定位支承元件直接與被加工零件接觸，因此其尺寸，結(jié)構(gòu)，精度和布置都直接影響被加工零件的精度。為了避免產(chǎn)生廢品以及經(jīng)常修理定位支承元件的麻煩，設(shè)計(jì)時(shí)必須注意以下的問(wèn)題： 1．? 合理布置定位支承元件，力求使其組成較大的定位支承界面； 2．? 提高剛性，減少定位支承系統(tǒng)的變形； 3．? 提高定位支承系統(tǒng)的精度及元件的耐磨性，以便長(zhǎng)期保持夾具的定位精度； 4．? 可靠的排除定位支承部位的切削。 S195柴油機(jī)三面精膛主軸箱箱體加工零件采用六點(diǎn)定位原則：平面取三點(diǎn)，零件防在兩個(gè)支承板上，這樣可以增加定位系統(tǒng)的剛性，防止了當(dāng)夾壓力和切削力不是對(duì)準(zhǔn)支承時(shí)而引起的工件變形，這種變形不僅影響加工精度，而且會(huì)引起振動(dòng)，以至造成折斷。兩個(gè)定位螺釘以及一個(gè)螺栓共六點(diǎn)進(jìn)行定位的。S195柴油機(jī)的汽缸體是以底面和側(cè)面兩個(gè)互相垂直的平面定位的，所以支承板做成了90度的腳鐵式，剛性很好。 ?4.3定位誤差的分析計(jì)算 由于一批零部件在夾具上定位時(shí)，各個(gè)工件所占據(jù)的位置不完全一樣，加工后，各工體的加工尺寸必然大小不一，形成誤差。 用家具裝夾工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，其工藝系統(tǒng)中影響工件精度的因素很多，與夾具有關(guān)的因素如圖所示： 一．分別計(jì)算加工端面尺寸326.95±0.05的誤差和垂直度為0.06mm這兩項(xiàng)誤差。 1．? 定位誤差 ①.基準(zhǔn)不重合誤差 ②.基準(zhǔn)位移誤差 在機(jī)械加工系統(tǒng)中無(wú)影響加工精度的其他因素，加工尺寸326.95±0.05的定位誤差為0，即=0。垂直度0.06的定位誤差=0。 2．? 對(duì)刀誤差 因?yàn)榈毒呦鄬?duì)于對(duì)刀或?qū)蛟奈恢貌痪_而造成的加工誤差。 3．? 夾具的安裝誤差， 因?yàn)閵A具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差。本主軸箱箱體的夾具的安裝基面為平面，因而沒(méi)有安裝誤差。 4．? 夾具誤差 因?yàn)閵A具上的定位元件，對(duì)刀元件或?qū)蛟鞍惭b基面三者間（包括導(dǎo)向件和導(dǎo)向元件之間）的位置不精確而造成的加工誤差，它的大小取決與夾具零件的加工精度和夾具裝配時(shí)的調(diào)整與修配精度。 5．? 加工方法誤差 因?yàn)闄C(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，所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為它留出工件公差的1/3，計(jì)算可得： =/3 加工尺寸326.95±0.05的加工方法誤差為=0.1/3=0.03mm，而垂直度為0.06的加工誤差為0。 6．? 保證加工精度的條件 工件在夾具中加工時(shí)，總加工的誤差為上述各項(xiàng)誤差之和。由于上述誤差均為獨(dú)立的隨機(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 =≤ 即工件的總加工誤差應(yīng)不大于工件的加工尺寸誤差，為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因?yàn)槟p而過(guò)早的報(bào)廢，在分析計(jì)算工件加工精度時(shí)，需保留出一定的精度儲(chǔ)備量J，因此上式改寫為： 將上述計(jì)算的加工精度值列于下表 ?? 誤差計(jì)算 加工要求 ? ? 誤差名稱 326.95 垂直度為0.06mm 0 0 0.042 0.005 0 0 0.01 0.02 0.033 0 0.057 0.021 J 0.043 0.079 由上表可知，該夾具能滿足各項(xiàng)精度要求，且具備一定的精度儲(chǔ)備。 二．分別計(jì)算加工尺寸：5220.05和位置度為Φ0.300mm的誤差 1．定位誤差：加工尺寸5220.05的定位誤差=0；位置度Φ0.300mm的定位誤差Φ0.100mm =0.100mm 2．對(duì)刀誤差：加工尺寸522和加工尺寸326.950.05的對(duì)刀誤差一樣，=0.042mm；位置度Φ0.300mm的對(duì)刀誤差=0.042mm 3．夾具安裝誤差=0 4．夾具誤差：影響522的夾具誤差為底面對(duì)側(cè)面的誤差=0.060mm；影響位置度Φ0.300mm的夾具誤差為0.1mm 5．加工方法誤差：加工尺寸=0.033；位置度Φ0.300mm的=0.047 將上述數(shù)據(jù)列為下表 誤差加工 加工要求 ? ? 誤差系數(shù) 加工尺寸522 位置度0.300mm 0 0.1mm 0.042 0.042mm 0 0 0.14 0.06mm 0.033 0.047mm 0.097 0.132mm J 0.003 0.008mm 由上表可知，該夾具能滿足工件的各項(xiàng)精度要求，且具備一定的精度儲(chǔ)備。 分析位置度為0.400mm的加工誤差，因?yàn)闉閙m已經(jīng)滿足加工精度要求，因此該位置度為0.400mm一定能滿足加工精度要求。 6.夾緊力的確定 所謂確定夾緊力，從廣義上來(lái)說(shuō)，就是要真確的確定夾緊力的三要素：作用點(diǎn)，方向和大小。 欲選取夾緊機(jī)構(gòu)和適當(dāng)?shù)膭?dòng)力傳動(dòng)裝置，就必須確定所需夾緊力的大小，所需夾緊力的大小主要取決于切削力和重力的大小和方向。重力的大小和方向是不變的，而切削力的大小和方向在切削過(guò)程中是不斷變化的，在切削過(guò)程中，影響切削力大小的因素很多，例如工件材質(zhì)不均勻，加工余量不均勻，刀具的磨損余量不同以及切削時(shí)的沖擊力等。而且?jiàn)A緊力也取決于一系列其他的因素，例如接觸表面的光潔度，工藝系統(tǒng)的剛性等。因此確定切削力和所需夾緊力的大小，就是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，實(shí)際上不可能完全準(zhǔn)確的確定切削力和所需夾緊力的大小，而只能做出大概的計(jì)算。 為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，在確定夾緊力時(shí)，一般假定工藝系統(tǒng)：工件——夾具——刀具——機(jī)床都是絕對(duì)剛性的，切削過(guò)程是穩(wěn)定的，而且切削參數(shù)也是固定不變的。在這些條件下，切削力可以根據(jù)切削原理的計(jì)算公式或計(jì)算圖表求得，而所需的夾緊力可以從工件在夾壓后的靜力問(wèn)題來(lái)求得。然后為了保證夾緊可靠，在計(jì)算結(jié)果中引進(jìn)安全系數(shù)作為實(shí)際所需的夾緊力。 在保證機(jī)體正?？煽抗ぷ鞯臈l件下，夾緊力愈小愈好。因?yàn)槿绻つ康丶哟髪A緊力就會(huì)造成如下影響：加大了工件在夾緊時(shí)的變形，從而影響加工精度。 估算夾緊力的方法： ①找出對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力， ②為了簡(jiǎn)便，只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響，根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》，每塊壓板應(yīng)給工件的夾緊力是Q=KP/（,式中Q是夾緊力，P是切削力，是壓板和工件表面間的摩擦系數(shù)，是工件和定位支承板間的摩擦系數(shù)，K是安全系數(shù)。 因?yàn)閴喊?，工件，定位支承板均為鑄件，查得摩擦系數(shù)，均為0.18，安全系數(shù)K可按下式計(jì)算K= ，式中——為各種因素的安全系數(shù)。 ：考慮工件材料及加工余量的均勻性的基本安全系數(shù)，取1.2 ：加工性質(zhì)，取1.2 ：加工方法，取1.0 ：切削特點(diǎn)，取1.0 ：夾緊力的穩(wěn)定性，取1.0 ：夾緊時(shí)的手柄位置，取1.0 ：僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時(shí)工件與支承面接觸的情況，取1.5 代入上式得K=1.2=2.16 因?yàn)榘踩禂?shù)K的計(jì)算結(jié)果小于2.5，則K取2.5。根據(jù)計(jì)算得切削力P=100N 代入上式： Q=KP/（）=694N 確定估算所需的夾緊力大小為700N左右。 7.夾緊機(jī)構(gòu) 在主軸箱箱體上加工時(shí)，工件依靠夾具上的定位支撐系統(tǒng)獲得對(duì)于刀具及導(dǎo)向的正確的相對(duì)位置，還需依靠夾具上的夾緊機(jī)構(gòu)來(lái)消除工件因受切削力或工件自重的作用而產(chǎn)生的位移或振動(dòng)，使工件在加工過(guò)程中能繼續(xù)保持定位所得到的正確位置。 夾緊機(jī)構(gòu)通常有三個(gè)部分組成：夾緊動(dòng)力部分，中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾緊元件。這三個(gè)部分起著不同作用：夾緊動(dòng)力部分用于產(chǎn)生力源，并將作用力傳給中間的動(dòng)力部分；中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠改變作用力方向和大小，即作為增力機(jī)構(gòu)，同時(shí)能產(chǎn)生自鎖作用，以保證在加工過(guò)程中當(dāng)力源消失時(shí)，工件在切削力或振動(dòng)的作用下仍能可靠夾緊；夾緊元件則用以承受由中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞的夾緊力，并與工件直接接觸而執(zhí)行夾緊動(dòng)作。 7.1設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意滿足以下的基本要求： ①保證加工精度，夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)能保證工件可靠的接觸相應(yīng)的定位基面，夾緊后不許破壞工件的正確位置； ②保證生產(chǎn)率，夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具備適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)化程度，夾緊動(dòng)作受力迅速，多壓板夾夾緊時(shí)要力求采用連動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)以縮短輔助時(shí)間； ③保證工作可靠，具備自鎖功能，夾緊機(jī)構(gòu)除了應(yīng)能產(chǎn)生足夠的夾緊力外，通常還要求具有自鎖性能以保證它的工作可靠性； ④結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，在保證加工精度滿足生產(chǎn)率要求和工作可靠性的原則，夾緊力應(yīng)越小越好，這樣可以避免使用龐大而復(fù)雜的夾緊機(jī)構(gòu)和減小嘉壓變形； ⑤操作方便，使用安全，根據(jù)以上設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)滿足的基本要求，綜合各方面的因素，夾緊機(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)夾緊。 目前，以壓縮空氣為能源的氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)用逐漸增多，使用部門也很廣泛。在主軸箱箱體上，廣泛應(yīng)用了氣動(dòng)技術(shù)。在主軸箱箱體上，氣動(dòng)與液壓相比，雖然不及液壓應(yīng)用那樣廣泛，但是卻具有許多其他能源所不及的優(yōu)點(diǎn)。 ①空氣可以從大氣中取之不盡，沒(méi)有介質(zhì)費(fèi)用的損失和供應(yīng)上的困難。同時(shí)可以直接將廢氣任意排到大氣之中，處理非常方便。氣動(dòng)回路中的泄露除引起功率損失外，以至產(chǎn)生不利于工作的嚴(yán)重影響。 ②空氣的粘度很小，在管道中的壓力損失不到油路損失的千分之一； ③壓縮空氣的工作壓力較底，因此可降低對(duì)氣動(dòng)元件的材質(zhì)和制造精度上的要求； ④氣動(dòng)動(dòng)作迅速，反應(yīng)快； ⑤氣動(dòng)維護(hù)簡(jiǎn)單，介質(zhì)清潔，管道不易堵塞，亦不存在介質(zhì)變質(zhì)，補(bǔ)充和更換等問(wèn)題； ⑥使用安全，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)過(guò)載保護(hù)； ⑦和液壓傳動(dòng)一樣，氣動(dòng)也有操作控制方便，元件更于標(biāo)準(zhǔn)化，易于集中控制，程序控制和實(shí)現(xiàn)工序自代等優(yōu)點(diǎn)。 由于氣壓傳動(dòng)具有上述許多優(yōu)點(diǎn)，因此在主軸箱箱體夾具中廣泛采用了氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，由于氣體的可壓縮性，使外載變化時(shí)工作速度的影響較大，氣動(dòng)夾緊所能維持的剛性比液壓夾緊的低，為了保證夾緊的可靠和穩(wěn)定，可以在空氣管路上設(shè)置調(diào)壓閥，采用壓力繼電器，用于壓力訊號(hào)的指示和連鎖。 ⑴氣動(dòng)管路的組成 整個(gè)氣壓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由兩個(gè)基本部分組成，第一部分是將原動(dòng)機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為壓力能的能量轉(zhuǎn)換裝置——空氣壓縮機(jī)。第二部分是將系統(tǒng)內(nèi)的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的轉(zhuǎn)換裝置——?jiǎng)恿ζ谆驓鈩?dòng)馬達(dá)。 在這兩部分之間，根據(jù)工作機(jī)械的工作循環(huán)運(yùn)動(dòng)的需要，通過(guò)導(dǎo)管按一定順序連接各種控制閥以及其他輔助裝置。在一般工廠里，氣壓網(wǎng)絡(luò)的第一部分均集中在壓縮空氣站內(nèi)，由它向全廠各工作點(diǎn)統(tǒng)一分配和供應(yīng)壓縮空氣。 這里所需要敘述的是氣壓網(wǎng)絡(luò)中的第二部分機(jī)床氣動(dòng)管路的組成。壓縮空氣在送入某氣動(dòng)工作機(jī)械和儀表之前，通常需要進(jìn)行出水和過(guò)濾，并控制其壓力和流向，同時(shí)還要注入潤(rùn)滑劑，以達(dá)到保證機(jī)構(gòu)正常工作和延長(zhǎng)氣動(dòng)工作機(jī)械的壽命的目的。主軸箱箱體夾具氣動(dòng)管路中的控制閥和輔助裝置包括：截止閥，分水濾氣器，調(diào)壓閥，油霧器，壓力表和方向控制閥。 ①氣動(dòng)三大件，通常將分水濾氣器，調(diào)壓閥和油霧器組合在一起使用，通稱為氣動(dòng)三大件。應(yīng)設(shè)置在靠近氣動(dòng)工作機(jī)械或儀表處。 ②分配閥，用來(lái)控制空氣流通方向或氣路的通斷，從而達(dá)到自動(dòng)或遠(yuǎn)距離操作各汽缸或其他氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的目的。 ③氣動(dòng)壓力繼電器，用于把壓縮空氣的壓力訊號(hào)轉(zhuǎn)換為電器訊號(hào)的一種發(fā)送裝置。它是彈簧載荷式的，當(dāng)工作氣壓達(dá)到預(yù)定調(diào)整的定值范圍時(shí)，繼電器的活塞產(chǎn)生機(jī)械位移以接通微動(dòng)開(kāi)關(guān)的觸頭，從而發(fā)出電氣訊號(hào)。 7.2．夾緊氣缸 氣缸是將氣壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能并產(chǎn)生直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置，主軸箱箱體氣動(dòng)夾具中廣泛采用了活塞式雙作用氣缸。氣缸的作用取決于工作氣壓和氣缸的工作面積。在相同氣壓下，氣壓活塞桿的推動(dòng)和拉力也不同。 氣缸活塞桿的推力：P= 查資料得：P=（0.4—0.6）MPa,D=100mm,d=35mm 代入上式得，P推=2669N，P拉=2342N 7.3．活塞桿的計(jì)算 在氣缸工作中，活塞桿最好承受拉力，但是多數(shù)場(chǎng)合活塞桿承受的是推力負(fù)載，細(xì)長(zhǎng)桿件受壓力往往會(huì)產(chǎn)生彎曲變形。 ①按強(qiáng)度條件計(jì)算活塞桿直徑 活塞桿所承受的應(yīng)力應(yīng)小于許用應(yīng)力，即，故d≥ ——活塞桿上的總推力 ——活塞桿材料的許用應(yīng)力，=，s=1.4，=4.16，=2.1Pa ==2.96Pa，d≥30.05mm 考慮到活塞桿的工作實(shí)際情況，取d=35mm ②按縱向彎曲極限力計(jì)算 氣缸承受縱向推力負(fù)載達(dá)到極限力以后，活塞桿會(huì)產(chǎn)生軸線彎曲，出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，該極限力與缸的安裝方式，活塞桿直徑以及行程有關(guān)。 L——活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度 K——活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑，K=d/4=8.75mm ——活塞桿的橫截面積，=961.625 =49Pa，a=1/5000，=4.58Pa 代入上式得L=198.432mm，查標(biāo)準(zhǔn)件，取L=202mm 活塞桿技術(shù)要求：⑴.調(diào)質(zhì)30—35HRC ⑵.發(fā)藍(lán) 氣缸部件的前后蓋材料是HT200，技術(shù)要求是：⑴.退火 ⑵.倒角 8.夾具體設(shè)計(jì) 夾具上的各種裝置和元件通過(guò)來(lái)具體連接成一個(gè)整體。因此夾具體的形狀及尺寸取決于夾具上各種裝置及夾具與機(jī)床的連接。 8.1對(duì)夾具體的要求： ①.有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性，夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面，安裝對(duì)刀或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面等。應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽绾托螤罹?，它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁?。為使夾具體尺寸穩(wěn)定，鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理，焊接和鍛造，夾具體要進(jìn)行退火處理； ②.有足夠的強(qiáng)度和剛度，夾具體要承受較大的切削力和夾緊力。為保證夾具體不產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng)，夾具體應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。因此夾具體需有一定的壁厚，鑄造和焊接夾具體經(jīng)常設(shè)置加強(qiáng)筋，或在不影響工件裝卸的情況下采用框架式夾具體； ③.結(jié)構(gòu)工藝性好，夾具體應(yīng)便于制造，裝配和檢驗(yàn)。鑄造夾具體上安裝各種元件的表面應(yīng)鑄出凸臺(tái)，以減少加工面積。夾具體表面與工件之間應(yīng)保留足夠的間隙，一般為4—15mm。夾具體結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于工件的裝卸； ④.打掃方便，切屑多時(shí)，夾具體應(yīng)考慮派屑結(jié)構(gòu)； ⑤.在機(jī)體上安裝穩(wěn)定可靠，夾具體在機(jī)床上的安裝都是通過(guò)夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具體在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí)，夾具的重心應(yīng)盡量低，重心越高則支承面應(yīng)力越大，夾具底面四邊應(yīng)凸出，使其接觸良好，或底部設(shè)置四個(gè)支腳。當(dāng)夾具體在機(jī)床主軸上安裝時(shí)，夾具安裝基面與主軸相應(yīng)表面應(yīng)有足夠的配合精度，并保證安裝穩(wěn)定可靠。 在夾具的毛坯類型是鑄造夾具體，鑄造夾具體的優(yōu)點(diǎn)是工藝性好，可鑄造出各種復(fù)雜形狀，常用材料為HT200。 夾具體的基本尺寸為：長(zhǎng)915mm ,寬500mm ,高380mm 夾具體的表面有個(gè)斜面，是為保證排冷卻液方便，傾斜角為，上表面與下表面有一定的平面度和平行度要求，平面度為0.030，平行度為0.050，底座部分設(shè)計(jì)了排屑結(jié)構(gòu)。 8.2夾具體的技術(shù)要求 ⑴.鑄件無(wú)常規(guī)鑄造缺陷； ⑵.鑄件應(yīng)進(jìn)行兩次時(shí)效處理； ⑶.銳角倒鈍； ⑷. 未注圓角為R5-R10 結(jié) 束 語(yǔ) 本小組設(shè)計(jì)的CK-I型精鏜車床主軸箱箱體對(duì)擴(kuò)大柴油機(jī)的生產(chǎn)能力，提高生產(chǎn)率，增加經(jīng)濟(jì)效益起著很大的作用。 由我設(shè)計(jì)的三面精鏜組合鏜床總體設(shè)計(jì)，涉及內(nèi)容之廣，參考資料之多，該設(shè)計(jì)的內(nèi)容大都已涉及到，總體方案還是較合理，尤其機(jī)床總圖已達(dá)要求，示意圖中鏜刀布置基本能達(dá)到加工的技術(shù)特性，整個(gè)機(jī)床采用的液壓滑動(dòng)，電氣控制，自動(dòng)化程度高，對(duì)減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度有明顯效益，且對(duì)工人的技術(shù)要求不高，整個(gè)鏜床還具有調(diào)整、修養(yǎng)、維修方便的特點(diǎn)，所選通用零部件都符合規(guī)定參數(shù)。 但由于這是初次設(shè)計(jì)，經(jīng)驗(yàn)不足，水平有限有許多不合理的地方，如切削參數(shù)的選用，至產(chǎn)量不夠高，臥式床身