【正文】 比較昂貴 對于非專業(yè)化深孔加工的廠家成本過高式鉆床的結(jié)構(gòu)特點是主軸旋轉(zhuǎn)中心固定移動工件使加工點對準主軸中心主軸箱安裝在立柱上主軸布置立柱有圓柱方柱主軸可機動進給 由于本次設計為鉆孔專機只用于加工孔的工序簡單的傳動系統(tǒng)就能滿足不需要變速鋁合金 2 鉆床刀具的選擇 在孔加工中使用鉆內(nèi)排屑深孔鉆雖然具有很多優(yōu)點但由于需要專用的機床或改裝的普通車床以及一套輔助設備投資較大孔加工受到一定的條件限制麻花鉆具有投資少見效快無需特殊孔加工裝備等優(yōu)點是一般孔加工中行之有效的加工方法 在本次設計中則采用直柄麻花鉆來完成切削任務其主要的 尺寸參數(shù)可在表1 中查詢 表 1 麻花鉆主要的尺寸參數(shù) Tab1 Twist drill main size parameter d 125 160 200 250 315 h8 80 100 150 200 250 20 179。 30 179。 179。 179。 179。 m N kW 取計算結(jié)果的 70％可得鉆削的近似功率為 1022kW 32 電動機的選擇 一般用于驅(qū)動金屬切削機床的電動機為異步電動機其中低壓電動機中的 Y系列三相異步電動機尤為合適 Y 系 列三相異步電動機具有效率高節(jié)能堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高噪聲低振動小運行安全可靠的特點作為一般用途的電動機適用于驅(qū)動無特殊性能要求的各種機械設備如金屬切削機床鼓風機水泵等 [] 鉆削功率近似為 1022kW 則電動機功率為 4 式中機床總機械效率對于主運動為回轉(zhuǎn)運動的機床 07085 鉆削功率 kW 根據(jù)電動機的功率選擇機座號為 90S功率為 15kW同步轉(zhuǎn)速為 3000rmin的電動機作為動力 33 齒輪傳動設計及計算 則齒輪傳動的設計計算如下 1 選擇齒輪材料 齒輪最常用 的材料鍛鋼其次是鑄鋼和鑄鐵有時也采用非金屬材料 2 齒輪尺寸確定及強度計算 a 選擇齒輪材料查表得小齒輪選用調(diào)質(zhì) HBS 245275HBS 大齒輪選用正火 HBS 210240HBS b 按齒面接觸疲勞強度設計計算 確定齒輪傳動精度等級 按 15 估取圓周速度得參考表選?、蚬罱M 8 級 小齒輪分度圓直徑 6 齒寬系數(shù) 查表得按齒輪相對軸承為非對銷布置取 08 小齒輪齒數(shù)在推薦值 2040 中選 26 大齒輪齒數(shù) 圓整取 55 齒數(shù)比 傳動比誤差 誤差在范圍內(nèi)合適 小輪轉(zhuǎn)矩 178。 h 179。 8179。 mm 垂直面 32065 178。 34369 截面上的扭矩為 101206 抗彎截面系數(shù) 01 5832 抗扭截面系數(shù) 02 11664 截面上的彎曲應力 59 截面上的扭轉(zhuǎn)剪應力 87 彎曲應力幅度 59 Nmm2 彎曲平均應力 0 扭轉(zhuǎn)剪應力的應力幅與平均應力相等即 44 c 確定影響系數(shù) 軸的材料為 45 號鋼調(diào)質(zhì)處理由表查得 600 275 140 軸肩圓角處的有效應力集中系數(shù)根據(jù) 118＝ 0056 2018＝ 11 由表經(jīng)插值后可得 165 119 尺寸系數(shù)根據(jù)軸截面為圓截面查圖得 10 098 表面質(zhì)量系數(shù) 根據(jù) 600 和表面加工方法為精車查圖得 088 材料彎曲扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù)取 01 05＝ 005 由上面結(jié)果可得 ＝ 4063 ＝ 862 ＝ 940 查表中的許用安全系數(shù) []可知該軸安 全 2 專用夾具設計 1 工件的加工工藝性分析 因采用式鉆床待加工孔處于位置若設平行于待加工孔的面分別為頂面和底面則使多孔那面為底面即定位基準面以基準面上的直徑為的兩孔以及基準面定位 鉆模板應垂直與定位基準面鉆套中心線與待加工孔中心線同軸夾緊件由工件頂面向定位基準面夾緊采用螺旋夾緊機構(gòu) 2 定位元件的選擇與設計 21 定位元件的選擇 工件在夾具中位置的確定主要是通過各種類型的定位元件實現(xiàn)的在機械加工中雖然被加工工件的種類繁多和形狀各異但從它們的基本結(jié)構(gòu)來看不外乎是由平面圓柱面圓錐面及各種成形面所組 成工件在夾具中定位時可根據(jù)各自的結(jié)構(gòu)特點和工序加工精度要求選擇其上的平面圓柱面圓錐面或它們之間的組合表面作為定位基準為此在夾具設計中可根據(jù)需要選用各類型的定位元件 在夾具設計中常用于圓孔表面的定位元件有定位銷剛性心軸和錐度心軸等工件以圓孔表面定位時使用定位銷定位套類零件為了簡化定心裝置常常采用剛性心軸作為定位元件為消除工件與心軸的配合間隙提高定心定位精度在夾具設計中還可選用小錐度心軸在此次設計中根據(jù)泵體的結(jié)構(gòu)特點采用位在夾具中工件以圓孔表面定位時使用的定位銷一般有固定式和可換式兩種在大批量生產(chǎn)中由于定位銷磨 損較快為保證工序加工精度需定期維修更換此時常采用便于更換的可換式定位銷 圖 1 所示為常用的固定式定位銷的典型結(jié)構(gòu)當被定位工件的圓孔尺寸較小時可選圖中 a 所示的定位銷結(jié)構(gòu)這種帶有小凸肩的定位銷結(jié)構(gòu)與夾具體連接時穩(wěn)定牢靠當被定位工件的圓孔尺寸較大時選用圖中 b 所示的結(jié)構(gòu)即可若被定位工件同時以其上的圓柱孔和端面組合定位時還可選用帶有支撐墊圈的定位銷結(jié)構(gòu)支撐墊圈與定位銷可做成整體式的也可做成組合式的為保證定位銷在夾具上的位置精度一般與夾具的連接采用過盈配合 可換式定位銷如圖 2 所示為了便于定期更換在定位銷與夾 具體之間裝有襯套定位銷與襯套內(nèi)徑的的配合采用間隙配合而襯套與夾具體則采用過度配合由于這種定位銷與襯套之間存在裝配間隙故其位置精度較固定式定位銷低 為了便于工件的順利裝入上述定位銷的定位端頭部均加工成的大倒角各種類型定位銷對工件圓孔定位時限制的度應視其與工件定位孔的接觸長度而定一般選用長定位銷時限制四個度短定位銷時則限制兩個度若采用削邊銷則分別限制兩個或一個度當采用圖 所示的錐面定位銷定位時則相當于三個支撐點限制三個度 圖 1 固定式定位銷 Fig2 Stationary positioning pin 圖 3 可換式定位銷及錐面定位銷 Fig2 The replacing positioning pin and the conical surface positioning pin 在固定式和可換式中為適應以工件上的兩孔一起定位的需要應在兩個定位銷中采用一個邊定位銷直徑為 350mm 的削邊定位銷都做成菱形 22 定位誤差的分析 夾具的作用首先是要保證工序加工精度在設計夾具選擇和確定工件的定位方案時根據(jù)工件定位原理選用相應的定位元件外還必須對選定的工件定位方案能否滿足工序加工精度要求作出判斷為此就需對可能 產(chǎn)生的定位誤差進行分析和計算 定位誤差是指由于定位不準而造成某一工序在工序尺寸通常指加工表面對工序基準的距離尺寸或位置要求方面的加工誤差對某一定位方案經(jīng)分析計算其可能產(chǎn)生的定位誤差只要小于工件有關尺寸或位置公差的一般即認為此定位方案能滿足該工序的加工精度要求 工件在夾具中的位置是由定位元件確定的當工件上的定位表面一旦與夾具上的定位元件相接觸或相配合作為一個整體的工件的位置也就確定了但對于一批工件來說由于在各個工件的有關表面之間彼此在尺寸及位置上均有著在公差范圍內(nèi)的差異夾具定位元件本身和各定位元件之間也具有一 定的尺寸和位置公差這樣一來工件雖已定位但每個被定位工件的某些具體表面都會有自己的位置變動量從而造成在工序尺寸和位置要求方面的加工誤差 由此可知定位誤差是指工件在用調(diào)整法加工時僅僅由于定位不準而引起工序尺寸或位置要求的最大可能變動范圍即定位誤差主要是由基準位置誤差和基準不重合誤差兩項組成 根據(jù)定位誤差的上述定義在設計夾具時對任何一個定位方案可通過一批工件定位時的兩個極端位置直接計算出工序基準的最大變動范圍即為該定位方案的定位誤差 在機械加工中有很多工件是以多個表面作為定位基準在夾具中實現(xiàn)表面組合定位的 采用表 面組合定位時由于各個定位基準面之間存在著位置偏差故在定位誤差的分析和計算時也必須加以考慮為了便于分析和計算通常把限制不定度最多的主要定位表面成為第一定位基準然后再依次劃分為第二第三定位基準一般來說采用多個表面組合定位的工件其第一定位基準的位置誤差最小第二定位基準次之而第三定位基準的位置誤差最大 23 定位誤差的計算 在本次設計中采用一面兩孔組合定位 采用工件上一面兩孔組合定位時根據(jù)工序加工要求可能采用平面為第一定位基準也可能采用其中某一個內(nèi)孔為第一定位基準圖 23 所示為一長方體工件及其在一面兩銷上的定位情 況因系采用短定位銷故工件底面 1 為第一定位基準工件上的內(nèi)孔及分別為第二和第三定位基準 一批工件在夾具中定位時工件上作為第一基準的底面 1 沒有基準位置誤差由于定位孔較淺其內(nèi)孔中心線由于內(nèi)孔與地面垂直度誤差而引起的基準位置誤差也可忽略不計但作為第二第三定位基準的由于與定位銷的配合間隙及兩孔兩銷中心距誤差引起的基準位置誤差必須考慮 圖 4 長方體工件在夾具中一面兩銷上的定位 Fig3 The cubic work piece located in the jig with one plant and two positioning pin 根據(jù)上述確定本次夾具設計采用底面為第一基準面兩孔分別為第二和第三基準面兩定位銷的尺寸及定位誤差的計算如下 圖 2 一面兩孔式第二第三定位基準的位置和角度誤差 Fig24 At the same time two types second third localization datum position and angle error 根據(jù)圖 24 有 1 兩定位銷中心距 15 式中 工件兩定位孔的中心距 2 兩定位銷中心距的公差 1 式中 工件兩定位孔的中心距公差 中心距公差 則兩定位銷中心 3 圓柱銷直徑的公稱值 式中與圓柱銷相配合的工件定位孔的最小直徑 公差選取 4 菱形銷寬度 表 1 及的推薦值 Tab21 b and B remended value mm 定位孔直徑 36 68 820 2 3 4 05 1 2 因此得 05 5 補償距離 22 式中夾具圓柱銷與其相配合的工件定位孔間的最小間隙 圓柱銷的尺寸為根據(jù) GB180179 知該即尺寸為 由此可得 則 6 菱形銷圓弧部分與其相配合的工件定位孔間的最小間隙 式中與菱形銷相配合的工件定位孔的最小直徑 7 菱形銷最大直徑 公差選取 h5 8 兩定位銷所產(chǎn)生的最大角度定位誤差 式中夾具圓柱銷與其配合的工件定位孔間的最大間隙 夾具菱形削與其配合的工件定位孔間的最大間隙應保證 則 由于待加工孔未對其形位公差因此允許些許偏差 3 泵體在夾具中的夾緊 工件在夾具中的裝夾是由定位和夾緊這兩個過程緊密聯(lián)系在一起的僅僅定位好在大多數(shù)場合下還無法進行加工只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝置對工件實行夾緊才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務 夾緊裝置的基本任務就是保持工件在定位中所獲得的既定位置以便在切力重力慣性力等外力作用下不發(fā)生移動和振動確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確位置 31 夾緊裝置的組成 一般夾緊裝置由下面兩 個基本部分組成 1 動力源 即產(chǎn)生原始作用力的部分如果用人的體力對工件進行夾緊稱為手動夾緊如果用氣動液壓氣液聯(lián)合電動以及機床的運動等動力裝置來代替人力進行夾緊則稱為機動夾緊 2 夾緊機構(gòu) 即接受和傳遞原始作用力使之變?yōu)閵A緊力并執(zhí)行夾緊任務的部分它包括中間遞力機構(gòu)和夾緊元件中間遞力機構(gòu)把來自人力或動力裝置的力傳遞給夾緊元件再由夾緊元件直接與工件接觸最終完成夾緊任務 根據(jù)動力源的不同和工件夾緊的實際需要一般中間遞力機構(gòu)在傳遞夾緊力的過程中可以起到以下作用 a 改變作用力的方向 b 改變作用力的大小 c 具有一定的自鎖性能以保證夾緊可靠在手動夾緊時尤為重要 本次設計采用手動夾緊方式 32 夾緊力的確定 1 夾緊力的方向 夾緊力應垂直于主要定位基準面為使夾緊力有助于定位則工件應緊靠支撐點并保證各個定位基準與定位元件接觸可靠一般地講工件的主要定位基準面其面積較大精度較高限制的不定度多夾緊力垂直作用于此面上有利于保證工件的加工質(zhì)量 夾緊力的方向應有利于減小夾緊力圖所示為工件安裝時的重力切削力和夾緊力之間的相互關系其中圖 a 最好圖 d 最差 圖 4 夾緊力與切削力重力的關系 Fig4 Clamps the strength and the cutting forcethe gravity relations 圖 a 圖 b 圖 c 圖 d 圖 e 下面分析三力互相垂直