【文章內(nèi)容簡介】 證要求的工作循環(huán)外，還要考慮裝卸和調整刀具方便，即考慮前、后備量。前備量是指因刀具磨損或補償制造、安裝誤差，動力部件尚可向前調節(jié)的距離。后備量是指考慮刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中取出所需要的軸向距離。理想情況是保證刀具退離夾具導套外端面的距離大于接桿插入主軸孔內(nèi)（或刀具插入接桿孔內(nèi)）的長度。因此，動力部件的總行程為快退行程長度與前后備量為選擇標準動力滑臺或設計專用動力部件的依據(jù)。1） 理想生產(chǎn)率Q（件/小時）指完成年生產(chǎn)綱領A所要求的機床生產(chǎn)率。任務書上要求完成年生產(chǎn)綱領5萬臺以上。取A=5萬臺。理想生產(chǎn)率與全年工時總數(shù)K有關。采用單班制生產(chǎn)，取K=1750小時。 = =2） 實際生產(chǎn)率指所設計機床每小時實際可以生產(chǎn)的零件數(shù)量。 （件/小時）式中：——生產(chǎn)一個零件所需的時間（分） 其中： ——分別為刀具第Ⅰ，第Ⅱ工作進給行程長度（毫米）。根據(jù)加工示意圖，=切入長度+攻絲長度=8+14=22mm。 ——分別為絲錐第Ⅰ、第Ⅱ工作進給量（毫米/分）。根據(jù)加工示意圖==304mm/min ——當加工沉孔、止口、倒角、光整表面時，動力滑臺在死擋鐵上的停留時間，通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉5～10轉所需時間（分）。現(xiàn)在，對于攻絲而言，絲錐在完成攻絲后要立即反轉。故=0。 ——分別為動力部件快進，快退行程長度（毫米）。根據(jù)機床聯(lián)系尺寸圖，=280mm。 ——動力部件快速行程速度。采用機械動力部件取5～6米/分；液壓動力部件取3～10米/分。對于液壓滑臺，取=6米/分。 ——直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換的時間。 ——工件裝卸時間，它取決于工件重量、裝卸是否方便及工人的熟練程度?！?，取=。所以，==計算出的機床實際生產(chǎn)率滿足理想生產(chǎn)率要求，即，說明選擇的切削用量、機床設計方案是合理的。3） 機床負荷率當時，計算負荷率： ==。機床生產(chǎn)率計算卡見下頁： 4） 被加工零件圖號毛坯種類鑄件名稱D180N柴油機箱體毛坯重量40Kg材料HT200硬度：HBS175~225工序名稱攻螺紋孔12M6深14 工序號序號工步名稱被加工零件數(shù)加工直徑加工長度工作行程切削速度每分鐘轉速（r）每轉進給量 每分鐘進給量工 時機動時間輔助時間共計 1裝入工件1 2 3動力部件快進120 4動力部件攻進M622223041304 5死擋鐵停留6動力部件攻退223041304 6動力部件快退120 7松開工件 8卸下工件 備注單件總工時機床實際生產(chǎn)率機床理想生產(chǎn)率負荷率第5章 組合機床夾具設計 組合機床夾具概述 夾具是組合機床的重要組成部件,是根據(jù)機床的工藝和結構方案的具體要求而專門設計的。 組合機床夾具看起來和一般夾具的作用很相近,但其結構和設計要求卻有很顯著甚至是根本的區(qū)別。組合機床夾具的結構和性能,對組合機床配置方案的選擇,有很大的影響。 一般的機床夾具是作為機床的輔助結構設計的,而組合機床的夾具是組合機床的主要組成部分,其設計工作是整個組合機床設計的重要部分之一。 組合機床夾具和機床的其他部件有極其密切的聯(lián)系。組合機床夾具是保證加工精度的關鍵部件,其設計制造和調整都有嚴格的要求。 組合機床夾具應便于實現(xiàn)定位和夾壓的自動化,并有動作完成的檢查信號,保證切屑從加工空間自動排除,便于觀察和檢查。 按結構特點,組合機床夾具分為單工位和多工位夾具兩大類。本設計完成的是單工位夾具的設計。 組合機床夾具的總體設計 (1) 認真研究分析所要設計的夾具的原始數(shù)據(jù)和要求,被加工零件的特點,工藝安排和加工方法,機床特點等。此外,還要考慮裝卸方式夾壓方法、有無冷卻液以及切屑排除等具體要求。 (2) 擬訂夾具結構方案和進行必要的計算 根據(jù)機床設計中確定的工件定位基面、夾壓位置、加工方法等,制定夾具的總體方案。首先繪制工件的外形,然后在工件四周的相應位置上表示出夾具的結構。最后進行夾壓力計算和必要的強度計算。為了提高質量和縮短設計制造周期,在擬訂夾具結構方案時,盡量采用了通用的部件和零件。 (3) 組合機床夾具的總圖和零件設計 在已確定的夾具結構方案基礎上,設計夾具總圖和零件圖。按本組合機床夾具設計的主要功能,其結構分為兩大部分,即定位支撐結構和夾緊結構。一、定位方式的選擇 采用三面定位。主定位面為底面，因為它還要承受工件的重量，所以接觸面積要大些。該面采用了三條定位支承板，消除了工件的三個自由度，選擇的定位支承板應盡可能狹而長，同時應有足夠的剛度。為了使所有定位平面能保持在同一平面內(nèi)，在裝配后，應經(jīng)過一次磨平。它用3個螺釘固定在夾具體上,螺釘?shù)囊?guī)格是:M1040。 支承板規(guī)格是: 支承板 A25x220 GB223680. 材料:T8 熱處理后硬度是55~60HRC。 次定位面選在夾具的右部。該面采用了支承板,采用3個M840的螺釘固定在夾具體上，它的主要作用是作工件推入夾具體時導向用。它消除了工件的兩個自由度。其規(guī)格是:支承板 A16160 GB223680 材料:T8.熱處理后硬度是55~60HRC。 定位支承板和支承塊緊固在夾具本體的鑄造凸臺上。這樣可以減少夾具本體的加工面積,減少加工時間。 考慮到工件裝卸的方便，最后一個定位面選擇在夾具體的后壁上。采用支撐釘，它消除了工件的一個自由度。 支撐釘 B20x10 GB223680 材料：T8 熱處理：～，淬火60～64HRC。二、 夾緊機構的選擇及設計（1）、進行夾緊機構設計時應遵循如下的諸要求：1） 必須保證定位準確可靠，而不能破壞定位2） 工件和夾具的變形必須在允許的范圍內(nèi)3） 夾緊機構必須可靠4） 夾緊機構操作必須安全、省力、方便、迅速，符合工人操作習慣。（2）、夾緊動力 夾緊動力可以來自于機械機構、或者液壓缸或者氣壓缸等。機械機構的優(yōu)點是夾緊可靠；但其需要人工操作，費時費力，不利于提高生產(chǎn)效率，因此不能用于大批大量的生產(chǎn)。氣壓夾緊的優(yōu)點是夾緊動作迅速，但是其體積龐大，不便于減小夾具的體積。液壓夾緊的優(yōu)點是夾緊動作迅速，夾緊力大，夾緊可靠，有利于提高生產(chǎn)效率。而且液壓缸體積小，易于減小夾具的體積。綜合以上因素，設計中采用了液壓夾緊。（3）、攻絲時工件所受力分析 攻絲時,工件在絲錐的軸向方向上所受的軸向力很小,一般的情況下可以忽略不計。在絲錐圓周的切線方向上受扭轉力矩,使得工件有發(fā)生傾倒的趨勢，夾具的夾緊力主要是平衡工件所受的傾覆力矩。（4）、必要的夾緊力計算和液壓缸的選用。1）摩擦系數(shù) 各種不同接觸表面間的摩擦系數(shù)是不同的。 對于支承板安裝后又磨平，工件接觸表面為加工過的表面的情況，查手冊得推薦值：f=～，取f=。2）安全系數(shù) K=：基本安全系數(shù)。：加工狀態(tài)吸系數(shù)。粗加工取=。： 刀具鈍化系數(shù)。～。取=。：切削特點系數(shù)。斷續(xù)切削取=：夾緊力穩(wěn)定系數(shù)。手動夾緊取=，機動夾緊取=。：僅在有力矩企圖使工件回轉時才應考慮支承面接觸情況。若工件安裝在支承板上，取=。 K=== 2. 必要的夾緊力計算 =KfW W：工件的重力。工件質量約是40㎏。W=400N。 =400=。3． 液壓缸的選用 選用了通用的T5016Ⅰ型前法蘭式液壓缸，行程30mm，缸徑D=65mm。安裝螺釘是6M1245。油液工作壓力25㎏/，有效的工作壓力是20㎏/。 因此，T5016Ⅰ型前法蘭式液壓缸能提供的有效的壓力是 ==663325N 大于。說明選用合理。該壓力足以克服工件被加工時所受的傾覆力矩，保證加工過程的順利進行。（5） 夾緊力方向及夾緊力作用點的確定1．夾緊力方向的確定。夾緊力方向確定時應盡量遵循下列的各原則：a— 夾緊力的方向應有利于工件的定位而不能破壞定位，一般要求夾緊力應垂直于第一定位基準面。b— 夾緊力的方向應與工件剛性高方向相一致c— 夾緊力的方向應盡量與切削力和重力方向一致，有利于減小夾緊力 綜合考慮到以上各原則，確定夾緊力方向豎直向下。2．夾緊力作用點的選擇：1)夾緊力的作用點應與支撐點點對點對應，或在支撐點確定的區(qū)域內(nèi)，以避免破壞定位或造成較大的夾緊變形。2)夾緊力的作用點應作用在工件剛度高的部位。3)夾緊力的作用點和支撐點盡可能靠近切削部位。4)夾緊力的反作用力不應使夾具產(chǎn)生影響加工精度的變形。 （6）夾緊裝置的設計液壓缸的芯軸上用M16的螺紋聯(lián)接著接桿。但是，接桿并不能直接把夾緊力作用在被加工的零件上。接桿的尾部接一個弧型壓塊，型號為B100x20 GB217480。這樣做的好處是擴大了工件的受力面積，工件上受力均勻，提高了加工過程中工件的穩(wěn)定性，易于保證工件加工的精度要求。接桿與弧型壓塊的連接方法見夾具裝配圖。四 夾具本體的設計 夾具本體的設計一般要求有:1) 足夠的剛度和強度 2) 較輕的重量3) 安裝要穩(wěn)定4) 保證工件裝卸方便5) 工藝性要好6) 便于清理切屑和贓物7) 保證使用安全 夾具本體最常用的制造方式為鑄造。 它的工藝性好,而且重量輕,機械加工量小,對于表面位置精度要求較高的本體,用刮削來保證其精度時,采用鑄件更為合適,另外,鑄件工作時吸收振動的性能好,故應用廣泛。 鑄鐵為最常用的材料,它價格便宜,抗振性能好,塑性很小,再使用過程中,可以保持較高的精度。 考慮到以上的因素,決定夾具本體采用鑄鐵件。 材料為HT200。夾具體壁厚20mm 。 夾具的制造多為單件生產(chǎn)，其結構工藝性的好壞，對夾具制造的精度、生產(chǎn)周期等有著很大的影響。尤其是夾具體，因其結構復雜，變化較多，又是夾具中最大的零件，定位件和其他的一些元件都要安裝在夾具本體上，各個表面間的相互位置精度和表面本身的精度要求都很高，因此，夾具本體的構造工藝性比其他的零件更為突出。在設計夾具本體的過程中,考慮到的鑄造工藝性問題有:1) 注意拔模斜度一般為2~3度 2) 合理布置加強筋,增加夾具本體的剛度 3) 夾具本體的幾何形狀的選擇應便于加工 4) 本體的構形應考慮裝配的可能性和方便性 夾具本體零件的構造，對裝配工作的影響很大，合理選擇夾具本體的結構形狀，會給夾具的裝配工作帶來很大的方便。5) 本體零件圖上的尺寸標注應便于測量 夾具本體的構造以及尺寸和角度的標注都比較復雜，設計時除了考慮加工和裝配的工藝性之外，還應考慮到測量的方便性。 考慮到鑄造工藝性，夾具機構的兩個支承架與夾具體分開鑄造，然后用螺釘和圓錐銷裝配起來。螺釘?shù)囊?guī)格和數(shù)量是:6M1045。 夾具總圖的繪制 當選定結構后，即可繪制夾具總圖。 夾具總圖上應表示的內(nèi)容（1） 工件的輪廓圖，特別是定位基準部分和加工面。（用假想的線畫出）（2） 夾具結構的投影圖和必要的剖面圖。（3） 夾具總圖上應標注的主要尺寸及技術條件。（4） 有關制造、使用、調整等方面的特殊條件和說明，以及聯(lián)用的圖號。（5） 夾具零件號。 繪制總圖的程序和要求（1）、未開始動手之前，先初步考慮一下結構的布置，按照預想的結構大小選取幅面，以能畫下全部的總圖為原則。（2）、選擇投影面，通常按工件在加工時操作者正對的面為投影面。（3）、按照所處的加工位置，畫出零件的輪廓圖。首先畫出定位基準，再畫零件外輪廓以及加工部位。有了工件的輪廓，就可以直觀地看出是否會發(fā)生干涉問題。（4）、 按照工序卡上的定位圖，畫出有關的定位元件。（5）、 按照所考慮的夾緊方案，畫出夾緊裝置。（6）、 畫出夾具本體以及其他的零件。（7）、 查看圖面是否已經(jīng)把結構全部表明，即夾具上的每種零件都能在總圖上看得清楚，與其他零件的裝配情況也能表示明白。（8）、注上夾具的零件號。（9）、注出總圖上的主要尺寸和技術條件。（10）、填寫標題欄。 夾具總圖上的主要尺寸和技術條件 確定夾具總圖上的主要尺寸和技術條件是夾具設計中的重要工作之一。它關系到夾具的使用、制造、維修、裝配、檢驗等，對夾具的質量有著直接的影響。一、 總圖上需要標注技術要求的表面類別 1．對于保證零件的加工精度起主導作用的各種表面，即所謂的定位面、找正面等，都應標注技術要求。 2． 夾具的某些表面，如果對夾具的制造、檢驗和裝配的質量發(fā)生主要影響時，也必須對這些表面的精度和配合特性以及它們之間的相對位置精度標注必要的技術要求。 二、 夾具總圖上主要尺寸公差的確定 對于平