【正文】 圖 31 工件簡圖 工件的毛壞 的 制造方式 工件的材料選用 20Cr，因為工件要求傳遞扭矩， 20Cr 要比 15Cr 和 20 鋼的強度和淬透性高，經淬火 +低溫回火后，能得到良好的力學性能和低溫沖擊韌度，無回火脆性，滲碳時，鋼的晶粒仍有長大的傾向，因而應進行二次淬火以提高心部韌性，不宜降溫淬火，冷彎形時塑性較高，所以可以傳遞一定的扭矩。其中，左 端面上要鉆 2 個φ 13 孔。 定位基準的選擇原則 定位基準是加工中用做定位的基準。 定位基準選擇的原則及要求： A：精基準的選擇：（ 1）基準重合原則：即設計基準作為定位基準原則。（ 5） 保證工件定位準確、夾緊可靠、操作方便的原則。（ 4）粗基準的表面應平整光潔，要避免缺陷，以保證定位準確、加緊可靠。 由于加工工件上 A 面、 D 面上的孔系，采用臥式鉆加工 。為了增加系統(tǒng)的剛性和穩(wěn)定性，夾具系統(tǒng)中還增加了彈性輔助支撐。 工件的定位誤差及產生原因 使用夾具加工工件時，加工表面的位置誤差與工件在夾具中的定位等因素密切相關，為了保證工件的加工精度，必須使工件中各項加工誤差的總合小于或等于該工序規(guī)定的公差值。由以上式子可見，應當盡 量減少與夾具有關的誤差，其中，除了在夾具制造、安裝、調整、使用中減少所使用的誤差外，在夾具設計時正確的減少工件在夾具中的定位誤差，是必須解決的重要問題之一。工件定位見圖 41。 如圖，由于定位元件（心軸）與工件內孔直徑的制造誤差，兩者中心線將有可能不同軸 ，從而使工件中的加工尺寸都有了誤差，其誤差即為基準位移誤差，用 表示，由于設計基準與工序基準重合，故無基準位移誤差。 圖 42 定位誤差分析計算示意圖 由下圖可知工件在 Y軸上有兩道工序公差而在 X 軸上有 一道工序公差，在 Y 軸上的工序公差 Δ = 和工序公差 Δ =。 43 工件定位誤差圖 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 8 5 加工工件應選用的機床類型及該機床的特點 加工工件應選用的機床類型 因為，該加工工件的主要加工表面為兩個端 面，且進行鉆孔。另外由于要加工得支架零件不是很大，形狀簡單，為了便于流水線要求得生產率，以及考慮機床所占用空間位置的大小，工人操作的方便性，基于這些實際要求，采用三工位的臥式雙面組合鉆床。在過去的許多年中，機械產品加工中廣泛的采用萬能機床。專用機床是專門用于加工一種工件或一種工件的一定工序的機床，它可以同時用許多刀具進行切削，機床的輔助動作部分的實現(xiàn)了自動化，結構也比萬能機床簡單，生產效率提高了。根據(jù)工件加工的需要，用這些通用部件配以部分專用部件就可組成機床，這就是組合機床它有如下優(yōu)點。 (4)由于組合機床大多數(shù)零、部件是同類的通用部件，這就簡化了機床的維修和修理。 (2)總體方案的設計：總體方案的設計主要包括制定工藝方案 (確定零件在組合機床上完成的工藝內容及加工方法，選擇定位基準和夾緊部位，決定工步和刀具種類及其結構形式，選擇切削用量等 )、確定機床配置形式、制定影響機床總體布局和技術性能的主要部件的結構形式。 (3)技術設計：它是根據(jù)總體設計已確定的“三圖一卡”，設計機床各專用部件正式總圖，如設計夾具、多軸箱等裝配圖以及根據(jù)運動部件有關參數(shù)和機床循環(huán)要求，設計液壓和電器控制原理圖，并按設計程序作必要的計算和驗算，對前階段中初 定的數(shù)據(jù)、結構做相應的調整和修改。組合機床大多為多刀加工，而且常常是多種刀具（如鉆頭、擴孔鉆、鉸刀等）同時工作。 查機械加工工藝手冊 P342表 ： 鉆 3? 的孔選用 ? 標準直柄麻花鉆，鉆 13? 的孔選用 ? 的標準直柄麻花鉆，鉆? 的孔選用 15? 的標準麻花鉆，鉆 18? 的孔選用 ? 的標準麻花鉆。 鉆 18? 的孔時， f? ～ 。查表 得，徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 11 鉆頭強度所允許進給量 39。39。 ㎜ ) 式 () 式中 MC ﹑ MK —— 切削轉矩各項系數(shù) ? , ? 工序內容 v(m/min) f(mm/r) 1 鉆φ 3的孔 18 2 鉆φ 3的孔 18 3 鉆φ 3的孔 18 4 鉆φ 3的孔 18 5 鉆φ 13的孔 18 6 鉆φ 13的孔 18 7 鉆φ 13的孔 18 8 鉆φ 13的孔 18 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 12 MZ ﹑ My —— 切削轉矩各項指數(shù) ? , ? f —— 切削用量 M—— 切削轉矩 切削功率見式 () 30oMFT d? ( KW ) 式 () 式中 T —— 切削功率 KW M —— 切削轉矩 N為此必須避免產生能使工件離開夾具定位表面的力系和力矩系，加緊力的作用點應在工件定位支撐面之上，或落在由諸支承塊所連成的面積范圍內。為此，夾緊點應力求對著定位支承面，輔助支承要盡量地布置在接近被加工表面處。夾緊力的方向應朝向工件在夾具上定位時的主要基準面，因為這對于保證夾緊后工件定位的穩(wěn)定性和減少工件的夾緊變形都是有利的。 夾緊力和切削力的相關方向可以有下列三種典型的情況： (1)夾緊力和切削力的方向一致，這一情況最為有利，通常所需的夾緊力較小。 當夾緊力不足以完全防止工件移動時， 可以允許由定位銷來承受部分切削力，或采用輔助支承來承受平行與主要基準面的切削力，這樣便可以減少所需的夾緊力。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程中是不斷變化的。在這些 條件下，切削力可根據(jù)切削原理中的計算公式或計算圖表求得，而所需的夾緊力可以從解工件在夾壓后的靜力平衡問題來求得。 計算夾緊力，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)以簡化計算。精加工時取 K=～ 2。 確定夾緊力時應當注意的幾個問題 (1)合機床通常都是多面多工序同時加工，在一臺機床上往往有 大量刀具同時工作，粗加工時切削力都很大，例如在多軸鉆床上加工時，其軸向切削力甚至可達數(shù)千公斤以上，因此夾緊機構便在很大的切削力作用下工作。 (3)組 合機床夾具是保證加工精度的主要部件，因此，要注意工件夾緊后產生的變形對加工精度的影響，尤其在工件剛性差，精度要求高的情況下。 在個面同時加工時應按相對的兩個方向上的切削力不能互相抵消的最壞情況來確定所需的夾緊力。因此通常只在切削力較小和切削過程比較平穩(wěn)的情況下，例如在鉸孔，精鏜孔和攻絲機床上，才采用直接夾緊機構。由此可見自鎖夾緊機構比直接夾緊機構要可靠的多。對于不同的工藝方法，其主切削 力也不同： 鉆孔和擴孔：只考慮軸向走刀抗力 P。 由于組合機 床通常都是多刀加工機床，在工件的同一面上有許多刀具同時切削，因此必須求出切削合力的大小及作用的位置。所以只需計算防止工件轉動時的夾緊力值并和上章所計算出的夾緊力進行比較，得出本夾具的夾緊力是否滿足要求。 由上分析可列出力矩平衡方程見式（ ） 。通常是指機動夾緊時所用的氣動、液壓、電動等動力裝置。 通常把夾緊元件和中間傳動機構統(tǒng)稱為夾緊機構。 (4)夾緊機構的復雜程序、工件效率應與生產類型相適應 .結構應盡量簡單 ,便于制造與維修。 夾緊動力機構的選擇 該機床的夾緊動力機構采用液壓機構。 由于液壓傳動具有以上特點，所以在機床和機床夾具中得到了廣泛應用。常用元件有電動泵、手動泵、氣液增壓器、液壓增壓器等。 (3)執(zhí)行部分的設計與選擇：執(zhí)行部分主要是指將壓力能轉化為機械能的裝置，以達到直接驅動夾具上的夾緊機構動作的目的，常用元件有：直動液壓缸；回轉液壓缸兩種。 (5)定位夾緊機構是使工件得到正確的定位及可靠的夾緊的。管式連接是以油管和接頭連接成的回路，其特點是靈活性大，易實現(xiàn)各種 方案的回路控制，但是管路松散，安裝、維修不夠方便；摩擦阻力和壓力損失比較大，加劇徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 23 油液溫度升高。 (3)液壓夾具的基本回路的原理圖如下見圖 82： 圖 82 液壓夾具的基本回路的原理圖 在這里為了保障加工的順利進行，采用帶有聯(lián)鎖裝置的穩(wěn)壓回路。 油缸的選擇參數(shù) 計算 。 當壓力低于預定壓力時，壓力繼電器又接通電機，繼續(xù)使油泵供油。集成塊連接是元件與元件直接接觸，用長螺栓桿連在一起組成回路，其結構緊湊、體積小，組裝維修方便、密封簡單、漏油部位少，但元件之間密合要求較高，制造精度較高，制造成本較高。 液壓裝置傳動部分基本回路的設計 (1)液壓傳動基本回路的要求：必須保證系統(tǒng)有穩(wěn)定的工作壓力，由于加工零件不同，切削條件不一樣，所采用的夾具也是不一樣的，因此對夾緊力的要求也是不一樣的，所以，一個 液壓源欲能適應各種不同的要求，在系統(tǒng)中必須設置穩(wěn)壓回路和調壓回路；當有多缸同時工作時，要求在時間和空間上協(xié)調一致，不應產生干涉現(xiàn)象，在設計壓力系統(tǒng)時，應設計多缸之間的配合回路或者是相互獨立的回路；在大批量生產中，為節(jié)約輔助時間，要求在一個工作循環(huán)完畢之后，能自動換向，以便于操作者裝卸工件，因此系統(tǒng)必須設有換向回路；要確保安全，管路應盡可能的簡單、維修方便。 (4)輔助裝置的設計與選擇：輔助裝置是夜壓部分的主要附件，是用于連接各個傳動裝置的零部件，以確保液壓系統(tǒng)的安全、可靠工作的重要保障。 (2)控制部分的設計與選擇：控制部分主要 是指保證系統(tǒng)各個部分準確的按照設計的要求完成負載 —— 過載保護 —— 切換 —— 空載這樣一個循環(huán)過程。 因此，在液壓傳動裝置的設計過程中，盡可能的揚長避短，使其充分發(fā)揮液壓系統(tǒng)的優(yōu)點。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 21 圖 81 夾緊示意圖 液壓夾緊機構 液壓機構的特點 （與氣壓傳動相比） (1)液體的工作壓力比氣體的工作壓力高，一般為 ～ 兆帕，有時可達 兆帕以上。 夾緊機構的選擇 夾緊機構采用壓板。 (2)夾緊力要適當 ,即要保證工件在加工過程中定位的穩(wěn)定性 ,又要防止因夾緊力過大損傷工件表面及夾緊變形 。通過它和工件受壓表面的直接接觸而完成夾緊動作。因而油缸產生的夾緊力不需用來抵消用手動螺旋夾緊時產生的扭距，它只需用來阻止加工工件時產生的振動即可，那樣的話所選的油缸能夠滿足本夾具的要求 結論 ：由上述計算和分析可知動螺旋夾緊機構的夾緊力為 10000N、螺旋杠桿夾緊機構的夾緊力為 、油缸的夾緊力為 。實際上菱形定位銷允許承受一部分切削力并防止工件產生轉動。 P =P1 + P2 + ?? + Pn = Σ Pi 式 () 切削合力作用的坐標位置（ x,y）的計算公式見式 ()。 刮削端面： 需要考慮垂直切削力和軸向切削力。 計算切削力及切削合力作用的位置 為了確定夾緊力，必須先計算切削力。 自鎖夾緊機構在夾緊工件以后，當 切削力作用在于夾緊力相反的方向上時，按照自 鎖機構的特性，如果夾緊系統(tǒng)是絕對剛性的話（實際上時有變形的），銑 削力有多大，夾緊徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 17 機構的反作用力就有多大。 (5)確定夾緊力時必須考慮夾緊機構的特性。在這種情況下通常要求夾緊機構具有調節(jié)夾緊力的可能性。 當各種刀具同時工作時，切削力的方向和合力中心的位置也是經常變化的，因此在設計夾緊機構時，不僅要注意到切削力的大小，而且還要注意到切削力的方向及其合力中心的位置 . (2)由于工件材料硬度不均勻，加工余量不均勻和刀具磨鈍等因素的影響，往往是實際的切削力大大增加。 在實際夾具設計中，對于夾緊力的大小并非在所有情況下都要計算確定。由機床夾具設計手冊可知， 實際所需夾緊力見式 ()。 在保證機床正常和可靠工作的條件下，夾緊力愈小愈好。而且，夾緊力也還取決于一系列其它的因素，例如接觸表面的光潔度，工藝系統(tǒng)的剛性等等，