【正文】 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(jī)械手自動裝卸或用自動供料裝置，實(shí)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(jī)床的 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 3 無論設(shè)計什么夾具，都 要 用 更新的理念 ， 從節(jié)約材料，提高質(zhì)量，降低成本，提高生產(chǎn)效率 ，降低勞動強(qiáng)度等 各方面綜合考慮夾具 的設(shè)計 。 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 4 2 設(shè)計思路與方案確定 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(jī)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(jìn)行； 托 輥 管體 的加工。 外購沖壓軸承座；用專用焊機(jī)組焊 —— 外購軸承、密封圈等；用液壓壓裝機(jī)裝配； 用噴漆設(shè)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 33,159 670,1000,20xx 20xx 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；如何夾緊山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 5 才能保證工件在正確定位的基礎(chǔ)上夾緊，而且使各工件所受夾緊力相同；如何實(shí)現(xiàn)快速定位和夾緊 ； 如何實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)工件相對主軸兩側(cè)居于中間位置；如何提高自動化程度，減輕勞動強(qiáng)度。 表 2— 1托輥管體技術(shù)條件節(jié)選（ MT/T 101920xx） 外徑 d1 外徑允許偏差 76 ? 89 ? 108 ? 133 ? 159 ? 194 ? 1 4 5 176。88φ103+0.10φ108Aφ963 0 6 177。 0 . 3φ 0 . 1 Aφ103+0.103 . 2 3 . 2φ 0 . 1 A 圖 22 托輥管體止口加工 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 ￠ ；那么不同允差的直徑都要達(dá)到這個同軸度，就要山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 6 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(dǎo)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(shè)計方案把這項誤差給避免了。如采用自定心夾緊機(jī)構(gòu)這個方案，就不存在這項誤差。 托輥夾具的方案 這是設(shè)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。 圖 2— 4 斜楔裝置 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 7 優(yōu)點(diǎn)：壓緊點(diǎn)是可浮動的能使每個工件均勻夾緊，因?yàn)楣ぜ亩ㄎ换嬗谐叽缙?，?用剛性壓板，則各工件所受到的夾緊力有差異，會導(dǎo)致有的可能夾不緊，或有夾的太緊導(dǎo)致受力變形。 結(jié)構(gòu)簡單成本低，操作方便 。 缺點(diǎn)：不能適應(yīng)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(shí)現(xiàn)上下可調(diào)，必須在 V形塊與夾具體中間加一個機(jī)構(gòu)，這個機(jī)構(gòu)必須是可升降的可調(diào)機(jī)構(gòu)，如圖 2— 4所 示 。 即使加上可調(diào)機(jī)構(gòu)以后還是不滿足設(shè)計要求，因?yàn)殚L 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(fèi)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(jī)構(gòu) 第二種方案的原理如 上 圖 2— 5 所示：具體實(shí)現(xiàn)是把螺桿做長 4 倍，來實(shí)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(dāng)旋轉(zhuǎn)手柄時，兩鉗口同時等速靠近，將工件定心并夾緊。翻轉(zhuǎn)螺桿時，則將工件松開。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，快速方便，通用性好。 缺點(diǎn)：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。 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 8 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(dǎo)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(jī)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(jī)構(gòu) 下齒條靠液壓缸拖動，液壓回路用同步保壓回路實(shí)現(xiàn)夾緊，并實(shí)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(yīng)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(dǎo)軌面縱向任意調(diào)整其間距，以適應(yīng)不同長度托輥管筒的加工需要 。 圖 2— 7 總裝圖 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 9 鉗口可以使管筒外圓的中心與刀具回轉(zhuǎn)中心同軸，減小了徑向跳動加工誤差 。 2 Y A1 Y A左 齒 條 液 壓 缸 右 齒 條 液 壓 缸3 Y A 圖 2— 8 具體方案： 把齒輪齒條定心加緊機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)前后加兩塊板，板上有導(dǎo)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(jī)構(gòu)做成兩部分分別夾托輥的兩端。但這兩部分必須同步進(jìn)行，因此我選用液壓同步回路來實(shí)現(xiàn)兩端的同時夾緊。如 上 圖 2— 7 所示： 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 10 3 定位分析 及其 計算 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(zhǔn)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(shè)中間退刀槽。組合 V形塊的表面應(yīng)在一次定位中磨出，以求一致。 V 形塊的工作角度 α 越大，定位誤差越小；但工作角度 α 越大，定位穩(wěn)定性越差。 據(jù) 文獻(xiàn) [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 120176。 V 形塊用 20 鋼，表面滲碳 淬火 處理，滲碳深度為 ～ ， HRC 為 58～ 64。 V形塊的形狀： 圖 3— 1 V 形塊的設(shè)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Ｖ形塊的板，上面有與之對應(yīng)的Ｔ形槽。 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 11 圖３ — ２ 支撐板 V 形塊的計算 V形塊的尺寸計算 據(jù) 文獻(xiàn) [2]表 1— 1— 5 V 形塊的工作角度 選 120176。 V 形塊的標(biāo)準(zhǔn)定位高度 T=H+ （ 3— 1） V 形塊的開口尺寸 N= （ 3— 2） V 形塊的參數(shù) α =(～ )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≤ 用于小直徑定位時 H≤ 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(zhǔn)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≤ 108=54mm 選 H=50mm； （ 2）當(dāng) 1D =76 時： α =(～ ) 89=～ 取 α =11 N=2 11= 取 114mm 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 12 T=50+ 114= 圖 3— 3 V形塊尺寸 據(jù) 文獻(xiàn) [1]211 頁查的標(biāo)準(zhǔn) 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(guān)系可知： A=114／ 2 tg30176。 = 最大直徑 D=108， D／ 2=54mm B=54 sin30176。 =27mm C=B tg30176。 = C 小于 A，說明當(dāng)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(dāng) D=89,108 時在 V 形塊上的中心高： 由圖 3— 4 中幾何關(guān)系可知： maxDT= m a x m a xc o s 3 0 s in 3 0 3 022DD tg? ? ? ?+(75A) =1 0 8 3 1 0 8 1 32 2 2 2 3? ? ? ?+() = 2D =89mm 時： 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 13 2T = 8 9 3 8 9 1 32 2 2 2 3? ? ? ?+()= 圖 3— 4 計算幾何關(guān)系 （ 5） 計算各直徑的工件圓心到 V形塊表面的距離 A，陷進(jìn) 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； 76 76 6 0 .9 5 0 1 0 .9A T H? ? ? ? ?mm 同理： 89 89 6 8 .4 5 0 1 8 .4A T H? ? ? ? ?mm 108 108 79. 3 50 29. 3A T H? ? ? ? ?mm B=D/2A 76 7 6 / 2 1 0 .9 2 7 .1B ? ? ?mm 同理 : 89 8 9 / 2 1 8 .4 2 6 .1B ? ? ?mm 108 108 / 2 ? ? ?mm 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(dāng)然工序基 準(zhǔn)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(guān)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(zhǔn)變動。使工序尺寸產(chǎn)生定位誤差。 其山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 14 主要原因有：