【導讀】研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用或參考的內容外，本論文不含。對本文的研究做出重。要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標注。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。本校學生在學習期間所完成的學位論文的知識產權歸徐州工程學院所擁有。和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。我的具體任務是設計該機床的夾具及液壓系統(tǒng)設計。制動室兩支架兩邊的10個孔進行鉆加工。對工件采用“一面、一定位心軸、一定位塊”。緊機構和螺旋杠桿夾緊機構把工件夾緊，可以使工件快捷地進行安裝與拆卸。裝置是采用鉆孔位置精確可靠的固定式導套的導向裝置。定位誤差，經計算和檢驗可知定位誤差滿足要求。緊力和防止加工工件振動的液壓夾緊力兩種，上述兩種夾緊力均滿足要求。

　　

【正文】 工件一般都不會離開定位基準。由此可見自鎖夾緊機構比直接夾緊機構要可靠的多。在切削力較大和切削過程不平穩(wěn)的情況下（如粗加工和銑削等），或在夾緊力與切削力相反的情況下，一般均應采用自鎖夾緊機構。 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。計算時，一般只考慮切削加工時的主切削力。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。 鏜孔和短外圓車削：主切削力為圓周切削力 PZ 。 刮削端面： 需要考慮垂直切削力和軸向切削力。 銑削：主切削力為圓周切削力。 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。設各加工部位的切削力分別為 P1 、 P2 、?? Pn ；各力作用的坐標位置為（ x1 ， y1 ）、（ x2 ， y2 ）、??（ xn ， yn ），那么切削合力的計算公式見式 ()。 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 ()。 1 1 2 212n n i iniP x P x P x P xx P P P P? ? ??????? ???? ? ??????? ? 1 1 2 212n n i iniP y P y P y P yy P P P P? ? ??????? ???? ? ??????? ? 式 () 式中 P1 、 P2 、?? Pn —— 各加工部位的切削力 12, nx x x?????? —— 各切削力作用位置 左軸箱切削合力及其作用的位置的計算 軸向力： P = 2 = N 圓周力： FZ = N` 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 18 左軸箱切削合力作用的位置： 1 21 33 .8 7 82 21 33 .8 7 16 421 33 .8 7 21 33 .8 7x ? ? ?? ? =123mm 1 2 1 3 3 . 8 7 ( 7 3 ) 2 1 3 3 . 8 7 ( 7 3 )2 1 3 3 . 8 7 2 1 3 3 . 8 7y ? ? ? ? ?? ? = 73mm 右軸箱切削合力的計算 軸向力： 3 3 2 0 .3 9 1 3 6 5 2 .4 3 2P ? ? ? ? ? 圓周力： FZ = N 右軸箱切削合力作用的位置： 2 3 3 2 0 . 3 9 0 3 6 5 2 . 4 3 ( 4 2 . 5 ) 3 6 5 2 . 4 3 4 2 . 53 3 2 0 . 3 9 3 6 5 2 . 4 3 3 6 5 2 . 4 3x ? ? ? ? ? ?? ?? = 0 ㎜ 2 3 3 2 0 . 3 9 8 6 . 5 3 6 5 2 . 4 3 8 6 . 5 3 6 5 2 . 4 3 8 6 . 53 3 2 0 . 3 9 3 6 5 2 . 4 3 3 6 5 2 . 4 3y ? ? ? ? ?? ?? = ㎜ 夾緊力的確定 該工件的夾緊力與切削力垂直，此時，工件在切削力的作用下產生平移、轉動和顛覆的趨勢，因本夾具的結構特點使工件不能產生平移和顛覆的趨勢。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。 為防止工件產生轉動所需的夾緊 .一般情況下，工件在加工時，切削合力的作用線總是不同過夾具圓定位銷的中心的，此時工件在切削力的作用下就有 可能產生繞圓定位銷中心而轉動的趨勢，因此夾緊力也要足以防止工件產生這樣的轉動。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。從工件的力矩平衡條件可以得到： 其受力圖見圖 71。 由上分析可列出力矩平衡方程見式（ ） 。 1 2 1 1 2( ) ( )LK F x x Q y y? ? ? ? ? ? 式（ ） 式中 LF —— 左軸箱的切削合力 1Q —— 理論夾緊力 K —— 修正系數 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 19 1x —— 左軸箱切削合力在 x 軸上的作用的位置 2x —— 右軸箱切削合力在 x 軸上的作用的位置 1y —— 左軸箱切削合力在 y 軸上的作用的位置 2y —— 右軸箱切削合力在 y 軸上的作用的位置 圖 工件受力圖 代入式 ()數據得 2 5912（ 123+0） = 1Q 164 1Q =(K F左切和 123)/246 =(2 5912 123)/164 =8868N 因為 1Q ＜ 1Q夾 （ 10000）＜ Q夾 2 （ ），所以用手動螺旋夾緊時產生的扭矩足以抵消由用手動螺旋夾緊時產生的矩。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 。 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 20 8 夾緊機構和夾緊動力機構的選擇 夾緊裝置的組成 在加工過程中 ,工件會受到切 削力、慣性力、離心力等外力的作用 ,為了保證在這些外力作用下 ,工件仍能在夾具中保持定位的正確位置 ,而不致發(fā)生位移或產生振動 ,一般在夾具結構中都必須設置一定的夾緊裝置 ,把工件壓緊夾牢在定位元件上 . 其主要由三部分組成： (1)動力裝置：動力裝置是產生夾緊作用力的裝置。通常是指機動夾緊時所用的氣動、液壓、電動等動力裝置。 (2)夾緊元件：夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件。通過它和工件受壓表面的直接接觸而完成夾緊動作。 (3)中間傳動機構：中間傳動機構是介于力源和夾緊元件之間的傳動機構，它將原動力以一定的大小和方向 傳遞給夾緊元件。 通常把夾緊元件和中間傳動機構統(tǒng)稱為夾緊機構。 夾緊裝置的基本要求 (1)夾緊時不破環(huán)工件在夾具中占有的正確位置 。 (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 。 (3)夾緊機構操作安全、省力 ,夾緊迅速 。 (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。 (5)具有良好的自鎖性能。 夾緊機構的選擇 夾緊機構采用壓板。為了夾緊的可靠，夾緊拉桿上插兩個開口壓板。 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。 夾緊示意圖見圖 81所示。 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。所以在要求產生同樣大小的作用力（或力矩）時，油缸體積比氣缸體積小得多，因而慣性力也?。? (2)液體有不可壓縮性，因此用于夾緊時剛性高； (3)可以在比較大的調速范圍內實現無極調整； (4)工作平穩(wěn)，油有吸震能力，便于實現頻繁的換向； (5)操縱簡單，便于 實現自動化，氣、液、電聯(lián)合應用時更能充分發(fā)揮各自的優(yōu)點以實現復雜的自動工作循環(huán)； (6)易于實現部件過載保護，超負荷時油液可從安全溢流閥自動溢流； (7)系統(tǒng)工作時，工作介質 — 油液可以自動潤滑運動偶件 ，有利于提高元件使用壽命； (8)易于實現零部件的通用化、標準化，便于組織專業(yè)化生產。 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。 液壓傳動的一些不足 (1)容易漏油，這不但引起壓力損失，同時也會造成對工作環(huán)境的污染； (2)液壓元件制造精度要求高，因而其成本比氣壓元件高； (3)系統(tǒng)工作時噪聲較大； 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 22 (4)控制系統(tǒng)比氣壓傳動的復雜，不適合遠距離操作； (5)由于油的粘度，在高溫和低溫條件下不易正常工作。 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。 液壓傳動裝置各個部分的設計與選擇 (1)動力部分的設計和選擇：動力部分主要是指能提供滿足預定要求的壓力和流量的工作油液，以保證系統(tǒng)的正常工作。常用元件有電動泵、手動泵、氣液增壓器、液壓增壓器等。綜合考慮現選用電動泵作為液壓傳動系統(tǒng)的動力裝置。 (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。常用元件主要有：用于換向作用的方向閥（單向閥、轉閥、手動滑閥、機動滑閥、電磁閥、液動滑閥）；用于穩(wěn)壓作用的穩(wěn)壓閥（各種類型的減壓閥）；用于顯示壓力、保護流量、自動切斷通路的過載保護閥（溢流閥、壓力繼電器、壓力表）。 (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。在本傳動裝置中選用直動液壓缸作為執(zhí)行部件。 (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。常用元件有：管路、接頭、油箱、蓄能器等。 (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。其結構、尺寸的設計詳細情況見有關的定位裝置的設計、夾緊裝置的設計，在次不再贅述。 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。 (2)基本回路的連接方式：常用的基本回路連接方式有三種：管式連接、板式連接、集成塊連接。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。板式連接是以鑄孔板、鉆孔板等板式元件代替油管和接頭組成的回路，安裝維修方便，摩擦阻力和壓力損失較小，但夾板密合要求較高，易發(fā)生高低壓油串通，使機構動作失調。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。綜合考慮，液壓傳動基本回路擬選用管式連接。 (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。其工作過程如下，由定量泵供油，當油缸活塞向上動作夾緊工件后，油壓增高，壓力繼電器動作斷開電機電路，使油泵停止工作。 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。適用于加工時間較長的機床夾具，節(jié)約動力和防止油溫過高。 油缸的選擇參數 計算