【正文】 具零部件，實行統(tǒng)一的標準化、系列化、以便使有一部分另部件，能在各類實現(xiàn)通用化。 (3) 精密化 由于機械產(chǎn)品加工精度日益提高，高精度機床大量涌現(xiàn)，勢必要求機床夾具也相應(yīng)精密。 (1) 大力研制推廣實用新型機床夾具 在單件，小批生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制中，應(yīng)推廣使用組合夾具和半組合夾具。 夾具的國內(nèi)外現(xiàn)狀 (1) 試驗機的發(fā)展方向是由制樣檢測向制品檢測方向發(fā)展 ,這就要求與之相適應(yīng)的夾具由原用于標準試樣試驗的夾具向用于成品檢測的夾具發(fā)展。此類夾具成本很高，僅適用于大批量的相同試樣或成品的測試和檢驗。但高低溫試驗卻不同，它一般是在高低溫箱中做試驗，它的試樣一般標距短。 由于試驗機夾具使用的特殊性，以及新材料的不斷出現(xiàn)，夾具的設(shè)計一直處在被動的局面。除了讓夾具滿足上述要求外，還應(yīng)盡量使夾具快速準確定位夾緊，以節(jié)省輔助時間；盡量結(jié)構(gòu)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(gòu)或螺旋傳動定心夾緊機構(gòu)的原理，使四個工件同時定心夾緊，十分快速方便。 本設(shè)計采用自定心夾緊機構(gòu)，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。 山西大同大學煤炭工程學院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 8 2 設(shè)計思路與方案 托輥夾具工藝分析 托輥專用夾具要滿足的要求：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；如何實現(xiàn)快速定位和夾緊；如何實現(xiàn)加工不同長度的工件時夾具在直徑和長度方向的可調(diào)；如何實現(xiàn)工件相對主軸兩側(cè)居于中間的位置；如何提高自動化程度，減輕勞動強度；如何實現(xiàn)微調(diào)。 2 保證孔的圓 柱度。 4 表面粗糙度必須保證，否則將影響到與軸承襯套的配合。 通過以上的分析，需要我們在設(shè)計專用夾具時，盡可能滿足上述幾個方面的要求。 缺點：對于裝卸工具用手動時間較長，可以考慮用液壓缸，再者在考慮的時候不可以使操作空間封閉，這點深記！ 由于本人知識的欠缺對此工作原理及其設(shè)計步驟一塌糊涂，最終不敢給予考慮，希望以后知識準備充足了再挖掘其中的設(shè)計奧秘！因此，舍掉此方案。 此方案如圖 2— 5 所示浮動壓板液壓夾緊夾具，可同時定位夾緊且加工四個不同長度直徑的工件，能達到設(shè)計的基本要求。一個物體在空間直角坐標系中 圖 2— 5 浮動壓板液壓夾具 山西大同大學煤炭工程學院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 13 具有六個自由度。分析時可將具體的定位元件抽象化，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的定位支承點來限制工件的自由度。切忌在定位過程中出現(xiàn)欠定位、過定位。 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。 V 形塊可以再導軌上滑動，其在導軌和 V形塊聯(lián)接處設(shè)計位置限 定裝置。 V 形塊的簡圖 為了滿足對不同直徑的托輥管的加工要求， V形塊在必須可以進行調(diào)整，即改變 V形塊的開口大小，以滿足多種直徑的托輥管的加工要求。 V形塊的直徑系列 D=89,133 V形塊的高度 用于小直徑定位時 H≤ 取 H=? 89? 106 V形塊的參數(shù) α =(～ ) D=(～ ) ? 89=(～ ) 取 V形塊的開口尺寸 N= =2? ? =13 V形塊的標準定位高度 T=H+=106+? ? 132= 根據(jù)文獻 [2]V形塊 GB220880 槽寬 m=40 V形塊的長度 L=140 槽深 h=30 V形塊的寬度 B=50以上是經(jīng)過查表經(jīng)驗公式設(shè)計出來的活動 V形塊的尺寸，在做 V 形塊零件圖時有諸多不協(xié)調(diào)，所以有些尺寸有些變動，當初的想法是一個 V形塊可以使用三個不同直徑的托輥，切點居于三分之一、三分之二和三分之三處。而影響這個正確位置的關(guān)系的誤差因素有以下幾種： 定位誤差：當一 批工件用夾具安裝，以調(diào)整法加工時，一批工件的工序基準在加工尺寸方向上，相對定位基準的位置變動范圍有多大，該加工尺寸便會產(chǎn)生多大的誤差。以 T? 表示。 定位誤差產(chǎn)生的因素 由基準不重合所引起的定位誤差：定位基準與工序基準重合與否的誤差值；當定位尺寸與工序尺寸方向一致時，則定位誤差就是定位尺寸的公差。 由定位基準發(fā)生位移所引起的定位誤差：對于有些定位方式，即使基準重合，加工尺寸也不能保持一致，不過這是由于定位副有制造誤差及包含定位副間的配合間隙，而引起的定位基準在加工尺寸方向上的最大位置變動范圍成為基準位移誤差，以 D? 表示。這樣的誤差通過 V 形塊、微調(diào)機構(gòu)可以消除。 V 形塊的 最終方案 由于 V形塊要可以調(diào)整，即在左右螺旋絲杠的帶動下能夠同時前進或后退，因此左右 V形塊必須可以在一個方向上自由移動，為此我在 V 形塊底部設(shè)計了一個 T 形導軌槽，這樣既滿足了 V形塊的定位，又有導向作用。這種將工件壓緊夾牢的機構(gòu)為夾緊機構(gòu)。本設(shè)計目錄中功能項包括夾緊對象特征項、加工信息特征及夾緊要求特征。夾緊力大小、夾緊方向 、夾緊行程、夾緊松開速率，自鎖性等。目前常用的有以下機構(gòu)：斜楔機構(gòu)、螺旋機構(gòu)、圓偏心機構(gòu)、杠桿鉸鏈機構(gòu)、連桿機構(gòu)、聯(lián)動機構(gòu)、對中機構(gòu)、定心機構(gòu)等。夾緊機構(gòu)一般要有自鎖作用，保證在加工過程中工件不會產(chǎn)生松動或振動。 結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)具有良好的公益性和經(jīng)濟性。在設(shè)計夾緊裝置時，首先要確定的就是夾緊力的三要素，然后進一步選擇適當?shù)膫髁Ψ绞?，并具體設(shè)計合理的夾緊機構(gòu)。由于工件在不同方向上剛度是不等的；不同的受力表面也因其接觸面積大小而變形各異。為此，應(yīng)使夾緊力 Q 的方向最好與切削力 F、工件的重力 G 的方向重合，這時所需的夾緊力為最小。 夾緊力作用點應(yīng)落在工件剛度較好的部位上。 夾緊力大小的確定 夾緊力大小要適當，過大了會使工件變形，過小了則在加工時工件會松動造成報廢甚至發(fā)生事故。 工件的受力分析 由于本次設(shè)計運用機 動夾緊，故需準確計算出夾緊力。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。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。 工件在夾具中的位置是由主要支承按工件的加工要求和工件的定位原理確定的。 切削力的計算 在夾緊力設(shè)計時，正確估計切削力的大小及方向是確定夾緊力的主要依據(jù)。 據(jù)文獻 [6]表 1— 132 查 的粗鏜的情況下，用硬質(zhì)合金加工鋼件的切削用量： v=(40～ 60) m/min (取 40) f =(～ 1) mm/r (取 ) pa =2mm 上述各個影響指數(shù)可根據(jù)文獻 [8] 50P 頁表 3— 2 查的： 表 3— 1 切削用量的指數(shù) 系數(shù)和指數(shù) 切削力 cF 背向力 pF 進給力 fF cFC cFx cFy cFn pFC pFx pFy pFn fFC fFx fFy fFn 270 199 294 各種因素對三種分力的影響的修正系數(shù)包括如下幾點： 表 3— 2 材料的指數(shù) 加工材料 車削時的切削力 cF PF fF 刀具材料硬質(zhì)合金鋼 結(jié)構(gòu)鋼 鋼的強度和硬度改變時切削力的修正系數(shù) FmK ： 結(jié)構(gòu)鋼系數(shù)公式： FmK = Fnb )( ? ，由于托輥的材料時 Q235,據(jù)文獻 [6]表 7山西大同大學煤炭工程學院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 24 — 3 查的 b? =375～ 460 aMP ，取 420 aMP ， 所以 cFmK =、 pFmK =、 fFmK = 加工鋼時刀具幾何參數(shù)改變時切削力的修正系數(shù)，主要影響系數(shù)有主偏角r? 、前角 o? 、刃傾角 s? 、刀尖圓弧半徑 ?r ，但是我們的刀具選擇的材料是硬質(zhì)合金，所以刀尖圓弧半徑不計。固定式鏜刀塊鏜盲孔一般 rK =90176。 據(jù)文獻 [10]表 ：用硬質(zhì)合金刀具加工結(jié)構(gòu)鋼時，當結(jié)構(gòu)鋼 b? 800Mpa 時，前角 0r? 10176。 s? =0～ 15176。 表 3— 3 刀具角度的修正系數(shù) 參 數(shù) 刀具材料 修正系數(shù) K 名 稱 切削力 名稱 數(shù)值 cF PF fF 主偏角 ?60 硬質(zhì)合金 FrK? 前角 ?10 FoK? 刃傾角 ?0 FsK? 據(jù)文獻 [11]表 3— 51，表 3— 52，表 3— 53 確定 cFK 、 pFK 、 fFK cFK = cFmK cFrK? cFoK? cFsK? =? ? ? 1= (3— 4) pFK = pFmK pFrK? pFoK? pFsK? =? ? ? = (3— 5) fFK = fFmK fFrK? fFoK? fFsK? =? ? ? = (3— 6) 將表 3— 3— 3— 3，式子 3— 3— 3— 6 的數(shù)據(jù)代入式子 3— 3— 3— 3 得各個分力： cF =2943 ???? ?=1035(N) PF = ????? ? 6 1 3 8 3 440(N) 山西大同大學煤炭工程學院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 25 fF = ????? ? 0 2 3 2 6 857(N) 同時鏜削加工托輥兩個端口時，鏜刀的位置有兩個：即在托輥軸線的一側(cè)和兩側(cè)。可用如圖所示的機構(gòu)。如圖 3— 3 限位裝置的設(shè)計 限位裝置用于確定工件的軸向居中，由工藝確定，便于兩端同時加工。同時為降低成本應(yīng)盡量使用已有的運動裝置，設(shè)計成隨動裝置來完成限位裝置的移動。但隨著設(shè)計的進行，發(fā)現(xiàn)其實的連接處如上圖，在上面壓板上伸出一塊板來，跟兩個橫板連接在一起，這 圖 3— 5 擋板連接處 圖 36 限位裝置示意圖 山西大同大學煤炭工程學院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 29 樣在上面壓板向上移動的同時，就會帶動兩個橫板向上移，而橫板上有焊接著兩塊跟它垂直的豎板，這兩塊豎板 同時也就會轉(zhuǎn)到 V形塊開口處，由此來實現(xiàn)限位。螺紋根據(jù)其母體形狀可分為圓柱螺紋和圓錐螺紋兩類，圓柱螺紋主要用于管連接，圓柱螺紋用于一般連接和傳動。其中除矩形螺紋外，都已標準化。細牙螺紋的牙型與粗牙相似，但螺距 小，升角小，自鎖性較好，強度高，因牙細不耐磨，容易滑扣。若要求連接后具有密封性，可壓緊被連接件螺紋副外的密封面間添加密封物。適用于管子、管接頭、旋塞、閥門和其他螺紋連接的附件。其傳動效率較其他螺紋高，但牙根強度弱，螺旋副磨損后，間隙難以修復和補償，傳動精度降低。與矩形螺紋相比，傳動效率略低，但工藝性好，牙根強度高，對中性好。外螺紋牙根有較大的圓角，以減小應(yīng)力集中。當用于傳動精度要求較高的場合時，應(yīng)提高螺距和牙側(cè)角的準確性。相反滾動螺旋和靜 壓螺旋的摩擦阻力小，傳動效率高，但結(jié)構(gòu)復雜，特別是靜壓螺旋還需要 供油系統(tǒng)。 耐磨性 (1) 螺桿中徑 2 pFd P?? ??d ? 選 d=24mm 式中： F? 軸向載荷，即正壓力的軸向分力， N pP? 許用比壓， 2N/mm ， 12d d d、 、 分別為螺桿的大，中，小直徑，單位 (2) 螺母高度 2Hd?? 1 . 2 2 4 2 8 . 8H m m? ? ? (3) (2) 旋合圈數(shù) ??PHZ P? 螺距，取 4mm (4) 螺紋的工作高度 所選為梯形 螺紋： ???? Pb mm (5) 工作比壓 MPPhzdFP p 26782 ???????? ? 驗算自鎖 螺紋升角： 山西大同大學煤炭工程學院 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 32 ???? 4a rc t a n? ?? ??? 230c o s r c t a n2c o sa r c t a n ?? fv V? ?當 量 磨 擦 角 f? 摩擦系數(shù)， S— 螺紋導程， mm ?? 螺紋牙型角 螺桿強度 合成應(yīng)力： 22 222 3 2 3114 4 6548 ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ? 785 1 5 7 M Pa55SP ?? ? ? ? 式中： T— 傳遞的轉(zhuǎn)矩， N m,按轉(zhuǎn)矩圖確定 p?? 螺桿材料的許用應(yīng)力， 2N/mm s?? 螺桿材料的屈服強度