【文章內容簡介】 為最優(yōu)”的設計理念。 機床夾具設計是培養(yǎng)學生實踐能力的重要環(huán)節(jié)之一。它是我們完成所學全部課程，并進行了生產(chǎn)實習，做過課程設計，及與一系列教學環(huán)節(jié)的基礎上進行的，它要求我們全面綜合地運用所學課程的理論和實踐知識進行零件加工。 同時 夾具設計應該遵循以下設計原則 ： ○ 1 用夾具固定產(chǎn)品及工具 以固定用臺鉗及夾持具等來固定產(chǎn)品及工具，以解放人手從而進行雙手作業(yè) ○ 2 .使用專用工具 生產(chǎn)線中所用工裝應最適合該產(chǎn)品及人工操作的專用工具以提高生產(chǎn)效率 ○ 3 合并二種工裝為一種 減少工具的更換麻煩，以減少轉拉的工時消耗，提高工作效率。 ○ 4 提高工具設計便利性減少疲勞 ⑴ 具手柄方便抓握 19 72085 班 王龍 設計 ⑵ 作業(yè)工具與人體動作相協(xié)調 ⑶ 工裝夾具的操作應以 IE 的方法進行評估 ○ 5 機 械操作動作作相對安定并且操作流程化 ⑴ 作位置應相近集中 ⑵ 讓機械盡量減少或脫離人的監(jiān)控和輔助 ⑶ 開關位置與下工序兼顧 ⑷ 工件自動脫落 ⑸ 安全第一 切削力的計算 機床的選擇 機床的選擇原則 ： 機床尺寸規(guī)格和工件的形狀尺寸應相適應 機床精度等級與本工序加工要求應相適應 機床電動機功率與本工序加工所需功率應相適應 機床自動化程度和生產(chǎn)效率與生產(chǎn)類型應相適應 本道工序 是粗鏜 軸承孔 ， 根據(jù)工件外形尺寸、本工序的加工精度等級等要求，查《 機械加工 工藝人員手冊》可知選擇機床為： 臥式鏜床 TX617,電動機功率為：4KW， 技術參數(shù)： 機床凈重 7500kg 橫向行程 700mm 縱向行程 900 最大鏜孔直徑 150mm 主軸箱垂直行程 560mm 主軸電機功率 4KW 轉速范圍 131160 轉 /分 主軸直徑 75mm 工作臺面尺寸 900*700mm 最大承重 1300 公斤 機床外型尺寸 3930*1926*2425mm 實物照片如下。 20 72085 班 王龍 設計 刀具的選擇： 刀具的選擇主要取決于所采用的加工方法，工件材料，加工尺寸，精度和表面粗糙度的要求，生產(chǎn) 率要求和加工經(jīng)濟性等。應盡量采用標準刀具，在大批量生產(chǎn)中應采用搞生產(chǎn)率的復合刀具。 本道工序 采用材質為鎢鈷類硬質合金 YG8 的雙刃鏜刀具。 幾何 參數(shù) ：前角 r=10176。，后角 a=5176。，主偏角ψ =45176。，副偏角ψ 1=8176。，副后腳 a1=5176。 刀具編號 公稱直徑 D/mm B/mm H/mm 1 35 12 2 35 12 鏜刀的實物圖與具體參數(shù) 量具的選擇 根據(jù)被測對象的性質和特點選用內徑百分表來測量。 公稱直徑 測量范圍 讀數(shù)值 測孔深度 50— 100 50— 100 ≤ 100 切削用量的確定 制定切削用量，就是要在已經(jīng)選擇好刀具材料幾何角度的基礎上，合理確定切削深度 t、進給量 S 和切削速度 V。粗加工時應保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度，故一般優(yōu)先選用盡可能大的切削深度，其次選擇較大的進給量，然后根據(jù)刀具的耐用度要求選擇合適的切削速度。 因此 查表 取粗鏜余量為 t=，進給量 S=，切削速度 V=50— 70m/min, 再計算速度具體值： V= (T 刀具耐用度 ，取 100； t 切削深度， s 進給量， HB 是 HT200 的硬度為 160—210，取 200) 帶入上式得 V=70m/min。 21 72085 班 王龍 設計 用公式計算鏜銷時切削力： 主切削力： kStCP PzYPzz ???? 其中查表得 CPz=95， YPz=， k= Pz=95= 吃刀抗力 ： kStCP Pyy ???? 其中查表得 CPy=46,kvPy=1, Pyk? =1, Pyk? =, Pyk? =,vk =1, 冷k =,料k =1 Py=46= Kg 進給抗力 ： kStCP Pxx ???? 其中 查表得 CPx=18， kvPx=1, Pxk? =1,?k =1, Pxk? =, vk =1, 冷k =,料k =1 Px=18= 機動時間的計算及單位時間定額 ???? sn iT L基本 ，其中 dvn ?? ?1000 （ i 為走刀次數(shù)， s 為每轉進給量 mm/轉， n 為每分鐘轉數(shù) 轉 /min） 查表得 t= 時， L1=， L2=。 701 0 0 01 0 0 0 ????? dvn ? = r/min L=55++=59mm 59 ???基本T = 輔助T =(15～ 20%) 基本T =～ 技術服務T =(10～ 15%) 基本T =～ 組織服務T =(5～ 7) 基本T =～ 間歇T =(2～ 6%) 基本T =～ 準備終結T =(3～ 5%) 基本T =～ 單件T = 基本T + 輔助T + 技術服務T + 組織服務T + 間歇T + 準備終結T = 基本T +?iT =+(35～ 50)%=+= 22 72085 班 王龍 設計 夾緊機構的設計 考慮到是流水線作業(yè) ，工件進出工作臺的方向為沿輸入軸軸線的方向，因此夾具不能與工件進出方向干涉，所以將夾具布置在輸出軸承孔端面的兩側，并且夾 具打開后不會碰到軸承孔端面，同時要求夾具夾緊后不得與鏜套干涉，以防止夾具與鏜刀干涉。根據(jù)以上原則，來設計夾具。 結合夾具基體體積、氣缸長度等因素，本夾具采用 曲柄滑塊機構和凸輪頂桿機構串聯(lián) 的形式，具體結構如下： 851 曲柄滑塊機構簡圖 852 凸輪頂桿機構簡圖 23 72085 班 王龍 設計 計算圖中機構的自由度 圖中機構（僅取左半部）共有 1 個原動機 4 個活動件， 5 個低副（包括 4 個轉動副和一個滑動副）， 1 個 高副，因此圖中共有自由度 F=3178。 n 2178。 pl=3X4（ 2X5+1） =1 所 以原動件數(shù)目與機構的自由度的數(shù)目相等，本機構有確定的運動。 夾緊力的計算 夾緊力大小對于確定夾緊裝置的結構尺寸，保證夾緊可靠性等有很大影響。夾緊力過大易引起工件變形，影響加工精度。夾緊力過小則工件夾不緊，在加工過程中容易發(fā)生工件位移，從而破壞工件定位，也影響加工精度，甚至造成安全事故。由此可見夾緊力大小必須適當。 計算夾緊力時，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)，然后根據(jù)工件受切削力、夾緊力（大工件還應考慮重力，運動的工件還需考慮慣性）后處于靜力平衡條件，求出理論夾緊力，為了安全起見再乘以安全系數(shù) K。 夾緊力與自重同向但與切削刀相垂直，此時切削力靠夾緊力所產(chǎn)生的摩擦力平衡。 切重夾夾 PkfPPfP ?????? 21 )( （ f1 為工件對壓板的摩擦系數(shù)， f2 為工件對定位件的摩擦系數(shù)， k 為安全系數(shù) ～ 2） 查表 f1=～ ， f2=，安全系數(shù) 4321 kkkkk ???? =179。 179。 179。=≈ 所以 夾P = 由于設計的是 4 個壓板，所以每個壓板提供的平均夾緊力為 夾F = 夾P /4=600N 夾緊 氣缸的選擇 ① 11221 c o sc o s ?? lFlF ???? 夾 由余弦定理有： 1? =176。， 2? =176。， l1=， l2=，且 夾F =600N 所以 F1= 24 72085 班 王龍 設計 ② 1氣F = 氣F = 1氣F /? =3485N，其中取 ? = 所以 動P =3485N 參考《液壓傳動與氣壓傳動 (第三版 )》知： 推力做功時，氣缸的內徑??pFD 動4? （ m） 其中 P 動 =3485N， p =， d=， η=，代入推力做功公式，得D== 計算氣缸的行程 861 凸輪輪廓尺寸 由幾何知識知，當壓板旋轉 45 186。時， 豎直 推桿移動的距離為 25mm，凸輪橫向滑動 25mm. 根據(jù)據(jù)標準取缸徑為 63mm，行程 L 為 25mm 的特殊雙作用雙活塞氣缸，型號為 RQL6330M。 RQ L 63— 25M(型號代號意義： RQ:帶氣緩沖薄型氣缸； L：安裝形式為腳座式 。63：氣缸缸徑為 50mm； 25：氣缸的標準行程為 25； M:桿端外螺紋 ) 選型理由： RQ 系列氣缸設計成無緩沖套的新型氣緩沖機構，與帶緩沖套系列相比，氣缸的總長度基本 不變，但緩沖能力增加兩倍，且重復精確程度提高，適用做夾具動力源。 25 72085 班 王龍 設計 862 夾緊氣缸參數(shù) 雙銷聯(lián)動氣缸 的選擇 由于伸縮銷的伸縮運動只需要克服摩擦力，不承受其他負載，因此所需動力較小，選用 CJP系列的針形氣缸。 伸縮銷的行程為 12mm，結合該機構根據(jù)幾何知識可以計算出所需氣缸的行程為 25mm。因此，選用 CJPT1030 型氣缸。 CJPT1030D(型號意義： CJP 針形汽缸代號； T：安裝形式為耳軸型； 10：缸徑為 10； 30：標準行程為 30； D：雙作用形式 ) 26 72085 班 王龍 設計 871 針形氣缸參數(shù) 氣壓控制回路設計 下圖為氣壓控制原理圖： 圖 865 氣壓控制回路 1 氣源， 2氣動三聯(lián)件， 3二位四通手動換向閥， 4兩個背靠背雙作用 氣缸， 5單作用針形氣缸， 6 二位二通手動換向閥， 8溢流閥 控制 原理說明： 當工件到達本工位時，搬動二位二通手動換向閥（ 6）手柄，使單作用針形氣缸（ 6）伸出，從而使與其相連的限位銷伸出，限制工件的移動，然后搬動二位四通手動換向閥（ 3）手柄，雙作用雙活塞 氣缸（ 4）收縮，從而使夾緊機構將工件夾緊。當加工完后，搬動二位四通手動換向閥（ 3）手柄，雙作用雙活塞氣缸（ 4）伸出，從而使夾緊機構將工件松開，然后搬動二位二通手動換向閥（ 6）手柄，使單作用針形氣缸（ 6）收縮，從而使與其相連的限位銷收縮，解除對工件的限27 72085 班 王龍 設計 制，使工件順利進入下一個工位。 定位方式的選擇 本工序采用如下圖所示的 “一面兩銷” 完全定位的方式 891 定位基準的選擇 其中 兩定位銷 限制 X、 Y 方向的平動 及繞 Z 軸的轉動，定位平面 限制 繞 X、Y 方向的 轉動 ， Z 方向的平動 。 一面兩銷的設計計算 8101 定位基準的選擇 ① 確定兩定位銷中心矩尺寸 LX及其公差 Lx? LX=Lg， Lx? =(51 ～ 31 ) Lg? ， Lg— 工件中心距， Lg? — 工作中心距公差 所以 LX=Lg=300mm， Lx? = 41 Lg? =51 179。 =（定位孔尺寸 17mm，公差 H7，定位孔中心距偏差 ） ② 確定圓定位銷直徑 d1及其公差 1d? 28 72085 班 王龍 設計 d1=D1=17， D1— 基準孔最小直徑 1d? 按 g6 選取 ， 1d? =,即尺寸為 ?? ③ 削邊銷寬度 b 和 B（《工藝人員手冊》表 923） b=4， B=15 ④ 削邊銷與基準孔的最小配合間隙 2? 2? =21 )2(2Db LgLx ???? ?? =17 )0 0 5 1 (42 ???? = D2— 基準孔最小直徑； 1? — 圓柱銷與基準孔的配合間隙 ⑤ 削邊銷的直徑 d2 d2= D2－ 2? =24－ ， 公差按 h6 選取，上偏差為 0，下偏差為 ，即尺寸為 ?? mm ⑥ 計算定位誤差 由于兩孔定位有旋轉角度誤差 ?? ,使加工尺寸產(chǎn)生定位誤差 ?1D 和 ?2D ，應考慮較大值對加工尺寸的影響。兩個方向上的偏轉其值相同。因此，只對一個方向偏轉誤差進行計算。 LXX 2ta n m a x2m a x1 ??? ? = 3 0 02 )0 2 3 ()0 1 ( ? ??? = 由于 轉角誤差很小，不計工件左右端面的旋轉對定位誤差的影響，較大的定位誤差 ?1D 尚小于工件公差的三分之一 ,此方案可取。 29 72085 班 王龍 設計 伸縮