【導讀】平面專用夾具及組合機床進行設計說明。主要內容包括組合機床的特點、發(fā)展現(xiàn)狀及其方向，銑東

　　

【正文】 jm 中較大的值，取模數(shù) m= 。 1． 計算（驗算） 已知， N= min/500rn j ? ?m? 271?z ? ? ?????? ii ??K ?K ?K ?K ?Y mmmj 3 365360 00 00 ???? ?????? ? mmmw ???? ????? ? 綜合以上計算，取 m=。 第四對齒輪的計算 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) ○1 選用直齒圓柱齒輪傳動 ○2 變速箱為一般工作機器，速度不高，故選用 7級精度（ GB1009588）。 ○3 材料選擇。由常用齒輪材料及其力學特性表，選擇小齒輪材料為 45鋼（調質），硬度為 240HBS。大齒輪材料為 45鋼，硬度為 200HBS，二者材料硬度差為 40HBS。 ○4 選小齒輪齒數(shù) 1Z =19，大齒輪齒數(shù) 2Z =71。 齒輪彎曲疲勞的估算： mmw 3 ???大 mmm w 3 ???小 齒面點蝕的估算： mmnNAj3370?= 3 ? mmm j ??? 根據(jù)估算所得 wm ， jm 中較大的值，取模數(shù) m= 。 計算（驗算） 已知， N= min/365rn j ? ?m? 191?z ? ? ?????? ii ??K ?K ?K ?K ?Y mmmj 3 36536 000 300 ???? ?????? ? mmmw ???? ????? ? 綜合以上計算，取 m=。 軸的計算 軸的計算通常都是在初步完成結構設計之后進行校核計算，計算準則是滿足軸的強度或剛度要求 ，必要時還應校核軸的振動穩(wěn)定性。 進行軸的強度校核計算時，應根據(jù)軸的具體受載及應力情況，采取相應的計算方法，并恰當?shù)倪x取其許用應力。對于僅僅承受扭矩的軸，應按扭轉強度條件計算；對于具體承受彎矩的軸，應按彎曲強度條件計算，需要時還應按疲勞強度條件進行精確校核。 按扭轉強度條件計算。這種方法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強度；如果還受有不大的彎矩里，則用降低許用扭轉切應力的辦法予以考慮。在作軸的結構設計時，通常用這種方法初步估算軸徑。 ? ?TTT d nPWT ?? ???9 5 5 0 0 0 0 式中： T? 扭轉切應力，單位為 Mpa T 軸所受的扭矩，單位為 mmN? TW 軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 3mm n 軸的轉速，單位為 min/r P 軸傳遞的功率，單位為 mm d 計算截面處軸的直徑，單位為 mm ??T? 許用扭轉切應力，單位為 Mpa 由上式可得軸 1的直徑 ? ? mmnPnPd T 500 00 33 ???? ? 軸 2的直徑 ? ? mmnPnPd T 33 ???? ? 軸 3的直徑 ? ? mmnPnPd T 500 00 33 ???? ? 軸 4的直徑 ? ? mmnPnPd T 33 ???? ? 軸 5的直徑 ? ? mmnPnPd T 33 ???? ? 當軸截面上開有鍵槽時，應增大軸徑以考慮鍵槽對軸的強度削弱。對于直徑 d100mm的 軸，有個鍵槽時，軸徑增大 3%；有兩個鍵槽時，應增大 7%。對于直徑 mmd 100? 的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大 5%~7%。然后將軸徑圓整。 對第一軸取軸徑為 30mm, 對第二軸取軸徑為 35mm，對第三軸取軸徑為 35mm，對第四軸取軸徑為 35mm，對第主軸取軸徑為 80mm。 第四根軸的強度校核 第四根軸的結構設計如圖所示 圖八 第四軸的結構圖 1 求出軸上的功率 4P 、轉 速 4n 和轉矩 4T 若取每級齒輪傳動的效率 ?? ，則 KWKWPP 334 ???? ? min/3654 rn ? mmNmmNnPT ?????? 444 2 求出作用在齒輪上的力 因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 mmmzd 1116 ?? mmmzd 547 ?? NdTF t 6 46 ???? NdTF t 7 47 ???? 求得： NFNH ? NFNH ? 校核最大彎矩和扭矩的危險截面 取 軸的計算應力,?? ? ? ? ? MP aW TM 2222421 ???? ????? ?? 前已確定軸的材料為 45 鋼，調質處理，查得 ? ?1?? =60Mpa,l因此， ? ? ?1?? ,故安全。 圖九 彎矩扭矩圖 3 機床夾具 在機床上加工工件時，為了保證加工精度，首先需要使用工件在機床上占有正確的位置，然后將工件夾緊。這種使工件占有正確的加工位置并使工件夾緊的過程稱為工件的安裝。用于安裝工件的工藝裝備稱為機床夾具。 夾具是組合機床的重要級成部件，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。它是用于實現(xiàn)被加工零件的準確定位，夾壓，刀具的導向，以及裝卸工件時的限位等等作用的。 組合機床夾具和一般夾具所起的作用看起來好像很接近，但其結構和設計要求卻有著很顯著的甚至是根本的區(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。 組合機床夾具的主要特點 ，而組合機床夾具是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。 。如回轉或移動工作臺，回轉鼓輪 ，主軸箱，刀具和輔具，鉆模板和托架，以及支承部件等等。正確地解決它們之間的關系是保證組合機床的工作可靠和使用性能良好的重要條件之一。 ，多面和多工序同時加工，會產生很大的切削力和振動。因此，組合機床夾具必須有很好的剛性和足夠的夾壓力，以保證在整個加工過程中工件不產生任何位移。同時，也不應使工件產生不容許的變形。 ，其設計，制造和調整都必須有嚴格的要求，使其能持久地保持精度。 ，并有動作完成的檢查信號 ；保證切削從加工空間自動排出，便于觀察和檢查，以及在不從機床上拆下夾具的情況下，能夠更換易損件和維護調整。 定位 工件在夾具中的安裝包括定位和夾緊兩個過程。 工件的定位就是使同一批工件依次放置到夾具中都能占據(jù)同一位置。工件的定位是依靠定位裝置，在力的作用下，在工件夾緊之前或夾緊過程中實現(xiàn)的。 沒有采取定位措施時，每個工件在夾具中的位置將是任意的。因此，對一個工件來說，其位置將是不確定的，而對一批工件來說，其位置是變動的、不一致的，工件空間位置的這種不確定性，均可按一定直角坐標分為六個獨立方面： 沿 X 軸方向的不確定，稱為沿 X 軸的不定度，以 X? 表示。 繞 X 軸方向的不確定，稱為繞 X 軸的不定度，以 X 表示。 沿 Y 軸方向的不確定，稱為沿 Y 軸的不定度，以 Y? 表示。 繞 Y 軸方向的不確定，稱為繞 Y 軸的不定度，以 Y 表示。 沿 Z 軸方向的不確定，稱為沿 Z 軸的不定度，以 Z? 表示。 繞 Z 軸方向的不確定，稱為繞 Z 軸的不定 度，以 Z 表示。 六個方面都不確定，是工件空間位置不確定的最高程度，也就是說，工件共有六個不定度。定位的任務，首先在于消除工件的這種不定度。 要消除工件的不定度，最典型的方法就是在夾具中放置如圖所示的六個支承，工件每次都裝到與六個支承相接確的位置，從而使每個工件得到確定的位置，一批工件也就獲得了同一位置。其中工件表面 A放置在三個支承上，消除了工件沿 Z 軸及繞 X軸和繞 Y軸的三個不定度；側面 B 靠在兩個支承上，消除了工件沿 X軸及繞 Z 軸的兩個不定度；最后端面 C 與一個支承接觸， 消除了沿 Y軸的不定度。六個支承可以抽象為六個點，故稱為六點定位。 圖十 六點定位示意圖 上述的方形的六點定位是最簡單明了的一種典型情況。 在設計的該夾具中，楔鐵提供四個點，再在工件上找一個面與夾具體靠緊，在繞 X轉動方向上用一個定位釘定位，從而實現(xiàn)了工件的定位。 有時夾具上增設支承點，消除余下的不定度為了承受切削力、夾緊力等的需要。在該夾具中，安裝在夾具底部的可調支承就是一種輔助支承。 工件夾頭夾頭圖十一 楔鐵自動定心鎖緊示意圖 壓緊力計算 夾緊力與切削力的方向互相垂直，這是一種最常見的情況，大多數(shù)臥式組合機床都屬于這種情況。此時，工件在切削力的作用下有產生平移，轉動和顛覆的趨勢。 根據(jù)轉矩可得： hFHF ??? 壓切 Nh HFF ????? 切壓 磨擦系數(shù) f 在許多情況下，并不是由夾具的定位支承機構或夾緊機構本身來直接承受工作所受的切削力，而是由工作在夾緊狀態(tài)下，工件與定位支承機構及 夾緊機構之間所產生的磨擦力來防止工作產生平移或轉動，因此，在確定夾緊力時，需要考慮接觸表面間的磨擦系數(shù)。 磨擦系數(shù)主要取決于工作和支承或壓板之間的接觸表面的形式。如圖所示，為定位支承表面的常見形式， (a)所示原支承面為光滑表面。 (b)所示的支承表面具有直溝，并且溝的方向與切削力的方向一致。 (c)所示的支承表面也有直的溝，但溝的方向與切削力的方向相垂直。（ d）所示為具有交錯溝的支承表面。 在確定所需的夾緊力時，當工作基面為已加工表面，磨擦系數(shù)可按表 定位支承表面的形式 磨擦系數(shù) 如圖（ a）所示 ~ 如圖（ b）所示 如圖（ c）所示 如圖（ d）所示 ~ 切削力切削力 選取， f =。 安全系數(shù) K 在加工過程中，由于受加工工藝的不同，工件材質和加工余量的不均勻以及夾具的鈍化等因素的影響，欲準確地確定所需的夾緊力實際上是很困難的，因此，為了夾緊的可靠性，必須將計算所得的切削力乘以安全系數(shù)作為實際所需的夾緊力。 總的安全系數(shù) 由考慮各種因素所需的安全系數(shù)來決定，可以下式確定： 4321 KKKKK ? 式中： 1K 基本安全系數(shù) 2K 加工狀態(tài)系數(shù) 3K 刀具鈍化系數(shù) 4K 切削特點系數(shù) 選取安全系數(shù) K =3 夾緊力計算公式 如圖十三所示：楔鐵夾緊機構的夾緊力系數(shù)和傳動效率。楔鐵機構中 ，推桿上的夾緊力為： iPQ? 式中 Q 推桿上的夾緊力（公斤） i 楔鐵機構的傳力系數(shù) P 推動楔鐵的力 對于圖中所示的無滾子楔鐵夾緊機構，其傳力系數(shù)為 2131)( )(1 ??? ??? tgtg tgtgi ?? ??? 圖十二 楔鐵傳力示意圖 式中： ? 楔鐵的楔角 1? 推桿對楔鐵的磨擦角 2? 楔鐵基面對楔鐵套的磨擦角 3? 推桿對推桿套的磨擦角 取楔鐵楔角 010?? ，磨擦系數(shù) ???? ffff 此時，磨擦角 39。0321 308???? ???? 由表可查得 ?i ，因此 PiPQ ?? 由實驗校驗結果得到 P 與 Q 之間的關系為： PQ ? 楔角 ? 05 010 015 020 030 035 045 傳 力 系數(shù) i 無滾子 單滾子 傳 動 效率 ? 無滾子 單滾子 表七 不同楔角的 i 與 ? 型號 缸徑 活塞桿直徑 行程 大腔工作面積 小腔工作面積 無負荷時起動壓力 活塞桿推力 活塞桿拉力 工作壓力 3 4 5 6 3 4 5 6 T5613 T5623 105 25 一型50 二型100 260 346 433 520 245 327 468 490 T5615 T5625 150 30 530 707 883 1060 509 678 848 1018 T5617 T5627 200 35 100 ~ 943 1257 1571 1885 913 1218 1523 1827 表八 通用氣缸參數(shù) 因此，對于氣動無滾子楔鐵夾緊機構，其夾緊力為： )( ?? pFQ 計算有： )( ????? p )( ??p ?p 該銑床夾具的工作原理說明 因此，選用夾緊氣缸 T5615 該夾具如夾具的主視圖如圖十三所示。工件用上四個預定位支承23 上預定位。接通下汽缸氣源，使活塞 2 左移，通過件 3， 4 的作用使件 5 帶動滑柱體 8 伸進工件Ф151 的鑄孔中。與此工作原理相同。同時右滑柱體 12 也進入工件 Ф111 孔內的行程已到極限位置，但左汽缸活塞 2 與缸蓋 1 之間還留有一段距離，活塞 2 仍可繼續(xù)左移，于是件 9 繼續(xù)推動工件右移，直到工件前端面前靠在夾具體 21上為止，從而消除了工件一個移動自由度。在順序閥作用下，汽缸5 接通 氣源，活塞 6 及活塞桿 7右移，在活塞桿 7上的三個斜面作