【正文】 他組成部分的總體配置也就大體上隨之確定。 工 件在夾具中的定位問(wèn)題，是夾具設(shè)計(jì)中首先要解決的重要問(wèn)題。此時(shí)工件雖然被固定在某一位置上，但工件并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)定位。固定工件的位置，是工件夾緊的含義。當(dāng)工件安放在夾具上時(shí)，由于定位元件的限制，使工件在夾具中不能隨意擺放，而是確定在一個(gè)既定位置上，從而保證一批工件都能在夾具中占有同一個(gè)正確位置，這就是工件的定位。 （ 5）機(jī)床夾具應(yīng)有良好的強(qiáng)度、剛度和結(jié)構(gòu)工藝性 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)時(shí)，要方便制造、檢測(cè)、調(diào)整和裝配，有利于提高夾具的制造精度。清理切屑將增加輔助時(shí)間，降低生產(chǎn)效率。大批量生產(chǎn)和工件笨重時(shí)，更需要減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 （ 3）安全、方便、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 機(jī)床夾具要有工作安全性考慮，必要時(shí)加保護(hù)裝置。 （ 2）夾具的總體方案應(yīng)與年生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng) 在大批量生產(chǎn)時(shí)，盡量采用快速、高效的定位、夾緊機(jī)構(gòu)和動(dòng)力裝置，提高自動(dòng)化程度，符合生產(chǎn)節(jié)拍要求。 機(jī)床夾具應(yīng)滿(mǎn)足的要 求 機(jī)床夾具應(yīng)滿(mǎn)足的基本要求包括下面幾方面： （ 1）保證加工精度 這是必須做到的最基本要求。如在車(chē)床床鞍上安放鏜模夾具，就可以進(jìn)行箱體零件的孔系加工。 （ 2）提高生產(chǎn)率 使用夾具來(lái)安裝工件，可以減少劃線(xiàn)，找正、對(duì)刀等輔助時(shí)間，采用多件、多工位夾具，以及氣動(dòng)、液壓動(dòng)力夾緊裝置，可以進(jìn)一步減少輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。 機(jī)床夾具的功能和應(yīng)滿(mǎn)足的要 求 機(jī)床夾具的功能 （ 1）保證加工精度 工件通過(guò)機(jī)床夾具進(jìn)行安裝，包含了兩層含義：一是工件通過(guò)夾具上的定位元件獲得正確的位置，稱(chēng)為定位；二是通過(guò)夾 緊機(jī)構(gòu)使工件的既定位置在加工過(guò)程中保持不變，稱(chēng)為夾緊。 （ 4）夾具體 用于聯(lián)接夾具中各種元件和裝置的基礎(chǔ)件。 （ 3）對(duì)刀及導(dǎo)向元件 用于確定工件相對(duì)于刀具的位置。 （ 2）夾緊裝置 因工件在加工時(shí)會(huì)受到切削力、慣性力、沖擊 力和振動(dòng)等作用，為了使工件不因受力的作用而使位置發(fā)生變化，需要有將工件夾緊的機(jī)構(gòu)。 （ 1）定位元件 用來(lái)保證工件在夾具中占有正確的位置。由此可以看出，機(jī)床夾具是用來(lái)安裝工件的設(shè)備。而在機(jī)械加工中應(yīng)用于金屬切削機(jī)床上的夾具，將其稱(chēng)為機(jī)床夾具。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 第 3 章 夾具設(shè)計(jì) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)概述 機(jī)床夾具及其組成 機(jī)床夾具 在機(jī)械制造各行業(yè)的工藝過(guò)程中廣泛應(yīng)用著各種不同的，用以固定加工對(duì)象使之占有正確位置，以便接受施工的工藝裝 備，統(tǒng)稱(chēng)為夾具。 普通氣缸驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手可實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)上下料，送料精度較高，能節(jié)約人力、降低加工成本。 本設(shè)計(jì)中的自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)的工作對(duì)象是套類(lèi)零件，主要由自動(dòng)安裝夾具，坯料、工件拾取機(jī)械手和動(dòng)力及控制 系統(tǒng)組成。 本章小結(jié) 隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來(lái)越高的要求。旋轉(zhuǎn)缸 6位于機(jī)身底部，驅(qū)動(dòng)機(jī)械手實(shí)現(xiàn) 180176。升降缸 5 位于旋轉(zhuǎn)缸 6的頂端、機(jī) 械手臂的正下方。機(jī)械手的上述一系列運(yùn)動(dòng)與車(chē)床夾具的夾緊、松開(kāi)相配合，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的上下料。后回到料臺(tái)方向。彈簧漲胎心軸外漲夾緊工件后，手爪在氣缸驅(qū)動(dòng)下松開(kāi)工件，在時(shí)間繼電器和行程開(kāi)關(guān)的控制下，機(jī)械手手臂縮回、下俯并且停止到安全位置。手臂到位后，行程開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 機(jī)械手在旋轉(zhuǎn)缸 6 的驅(qū)動(dòng)和行程開(kāi)關(guān)的控制下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 180176。如圖 21 所示，數(shù)控機(jī)床與料臺(tái)平行布置；單臂形式的氣動(dòng)機(jī)械手置于車(chē)床與料臺(tái)的中間位置，固定在平臺(tái)上；彈簧漲胎心軸安裝在數(shù)控機(jī)床的主軸上，隨主軸一起旋轉(zhuǎn)。將工件放回料臺(tái) —— 機(jī)械手回到初始位置 —— 隔料器放出下一個(gè)工件 —— 機(jī)械手再完成工件的上下料 —— 循環(huán)。機(jī)械手上下料與機(jī)床彈簧漲胎心軸的松開(kāi)、夾緊及車(chē)刀運(yùn)動(dòng)有聯(lián)鎖關(guān)系，其程序如下：隔料器放出一個(gè)工件 —— 機(jī)械手手臂伸出到指定位置 —— 開(kāi)關(guān)發(fā)出信 號(hào)、手爪夾緊工件 —— 機(jī)械手手臂上仰到指定高度 —— 開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)、機(jī)械手逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 180176。上下料系統(tǒng)包含料臺(tái)放出一個(gè)套類(lèi)工件、氣動(dòng)機(jī)械手抓取工件，送入機(jī)床夾具內(nèi)然后退回到一定位置，等到工件加工完之后，氣動(dòng)機(jī)械手動(dòng)作抓取零件放回料臺(tái)，這些動(dòng)作都用電磁鐵和行程開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)控制。同時(shí)設(shè)計(jì)一氣動(dòng)彈簧漲胎心軸實(shí)現(xiàn)工件的自動(dòng)定心夾緊與松開(kāi)。 針對(duì)數(shù)控車(chē)床的自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)的功能是坯料的抓取、自動(dòng)定位、夾緊和工件的回放。它將加工與裝配、成品與毛坯、工件、刀具和夾具等有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。 隨著柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人在物流系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。將小型機(jī)器人直接安裝在機(jī)床的側(cè)面或上部，使它具有搬運(yùn)與裝卸工件所必需的最低限度的運(yùn)動(dòng)自由度，可用 CNC 裝置控制機(jī)器人的動(dòng)作。如果能自動(dòng)更換手部，它就可以抓取工件、刀具或夾具等實(shí)現(xiàn)多種操作，是一種具有較大柔性的傳送裝備。按照其是否移動(dòng)又分為固定式和行走式兩類(lèi)機(jī)器人。有時(shí)也稱(chēng)為操作機(jī)或工業(yè)機(jī)器人。設(shè)計(jì)者決定采用單臂機(jī)械手，由它的旋轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮運(yùn)動(dòng)來(lái)完成上下料。在大批大量生產(chǎn)中，為了縮短上下料時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，通常采用自動(dòng)化的上下料裝置，如料倉(cāng)式、料斗式、上下料機(jī)械手或機(jī)器人等。人工上下料通常借助傳送滾道或起重機(jī)等設(shè)施，通過(guò)人工操作進(jìn)行機(jī)床的上下料。 CK6140 型數(shù)控車(chē)床的主要參數(shù) 床身最大工件回轉(zhuǎn)直徑 400 mm 最大車(chē)削長(zhǎng)度 1000 mm 中心高 205 mm 主軸頭形成 6C 型 主軸錐孔 莫式 6 號(hào) 主軸孔徑 52 mm 主軸轉(zhuǎn)速范圍 100～ 2500r/min 機(jī)床輪廓尺寸 長(zhǎng)度 2265 mm 寬度 1050 mm 高度 1466 mm 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 主軸線(xiàn)與床身邊緣的間距 300 mm 主軸線(xiàn)距地面高度 1100 mm 床頭箱長(zhǎng)度 610 mm 總體方案設(shè)計(jì) 機(jī)床的上下料，是指將毛坯送到正確的加工位置及將加工好的工件從機(jī)床上取下的過(guò)程。安裝在多路接頭上的電磁閥控制通向各個(gè)氣動(dòng)元件的氣流量。氣壓系統(tǒng)的動(dòng)力源由高質(zhì)量的空氣壓縮機(jī)提供。但是用氣壓伺服實(shí)現(xiàn)高精度很困難。多數(shù)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)用來(lái)完成擋塊間的運(yùn)動(dòng)。氣動(dòng)執(zhí)行元件既有直線(xiàn)氣缸也有旋轉(zhuǎn)氣動(dòng)馬達(dá)。 在所有的驅(qū)動(dòng)方式中，氣壓驅(qū)動(dòng)是最簡(jiǎn)單的，在工業(yè)上應(yīng)用很廣。氣壓傳動(dòng)裝置的輸出力不宜大于 10～ 40kN； （ 3）氣動(dòng)裝置中的信號(hào)傳遞速度比光、電控制速度慢，所以不宜用于信號(hào)傳遞速度要求十分高的復(fù)雜線(xiàn)路中。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 氣壓傳動(dòng)的不足之處： （ 1）由于空氣的可壓縮性較大，氣動(dòng)裝置的動(dòng)作穩(wěn)定性較差，外載變化時(shí)，對(duì)工作速度的影響較大； （ 2）由于工作壓力低，氣動(dòng)裝置的輸出力或力矩受到限制。液壓系統(tǒng)要保持壓力，一般需要能源泵繼續(xù)工作或另加蓄能器，而氣體 通過(guò)自身的膨脹性來(lái)維持承載缸的壓力不變； （ 6）氣動(dòng)元件可靠性高、壽命長(zhǎng)。且溫度變化時(shí)，對(duì)空氣的粘度影響極小，故不 會(huì)影響傳動(dòng)性能； （ 3）空氣的粘度很?。s為液壓油的萬(wàn)分之一），所以流動(dòng)阻力小，在管道中流動(dòng)的壓力損失較小，所以便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送； （ 4）相對(duì)液壓傳動(dòng)而言，氣動(dòng)動(dòng)作迅速、反應(yīng)快，一般只需 ～ 就可達(dá)到工作壓力和速度。氣體不易堵塞流動(dòng)通道，用過(guò)后可將其隨時(shí)排入大氣中，不污染環(huán)境； （ 2）空氣的特性受溫度影響小。這主要是因?yàn)闅鈮簜鲃?dòng)與機(jī)械、電氣、液壓傳動(dòng)傳動(dòng)相比有以下特點(diǎn)。 氣動(dòng)技術(shù)在國(guó)外發(fā)展很快，在國(guó)內(nèi)也被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、輕工、紡織、食品、醫(yī)藥、包裝、冶金、石化、航空、交通運(yùn)輸 等各個(gè)工業(yè)部門(mén)。 氣壓驅(qū)動(dòng) 氣壓傳動(dòng)是以壓縮空氣為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和信號(hào)傳遞的。 電動(dòng)機(jī)使用簡(jiǎn)單，且 隨著材料性能的提高，電動(dòng)機(jī)性能也逐漸提高。伺服電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸出力矩相對(duì)小，控制哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 性能好，可實(shí)現(xiàn)速度和位置的精確控制，適用于中小型機(jī)器人。其應(yīng)用類(lèi)型大致可分為普通交、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)等。 驅(qū)動(dòng)方式的確定 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是帶動(dòng)操作機(jī)各運(yùn)動(dòng)副的動(dòng)力源，常用的驅(qū)動(dòng)方式包括電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)和氣壓驅(qū)動(dòng)三種。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則是明確（功能明確、工作原理明確、使用工況及應(yīng)力狀態(tài)明確）、簡(jiǎn)單、安全（結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全、功能安全、運(yùn)行安全、工作安全和環(huán)境安全）。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是評(píng)價(jià)機(jī)械設(shè)備性能優(yōu)劣的主要依據(jù)，也是設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的基本要求。原動(dòng)機(jī)功率反映了機(jī)械的動(dòng)力級(jí)別，它與其他參數(shù)有函數(shù)關(guān)系，常是機(jī)械分級(jí)的標(biāo)志，也是機(jī)械中各零部件的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算的依據(jù)。機(jī)器的動(dòng)力參數(shù)包括承載力、原動(dòng)機(jī)功率。 （ 2）質(zhì)量參數(shù) 包括整機(jī)質(zhì)量、各主要部件質(zhì)量、質(zhì)心位置等 。 確定基本技術(shù)參數(shù) （ 1）主要尺寸參數(shù) 工作尺寸標(biāo)志著機(jī)械的工作范圍和主要性能，一般包括工作尺寸、外形尺寸、工作裝置尺寸等。對(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品應(yīng)滿(mǎn)足如下要求：制造和維護(hù)經(jīng)濟(jì)、操縱方便安全、可靠性高、使用壽命合理。 功能原理設(shè)計(jì) 此階段的落腳點(diǎn)是為不同的功能、不同的工作原理、不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律匹配不同的結(jié)構(gòu)，這就是通常所說(shuō)的型、數(shù)綜合，而且通過(guò)上述的排列組合，會(huì)出現(xiàn)非常多的功能原理解，產(chǎn)生很多的運(yùn)動(dòng)方案，這就為優(yōu)選方案提供了基礎(chǔ)。功能分析過(guò)程是設(shè)計(jì)人員初步醞釀功能原理設(shè)計(jì)方案的過(guò)程。對(duì)技術(shù)系統(tǒng)從功能體系入手進(jìn)行分析，有利于擺脫現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的束縛，形成新的更好的方案。 功能分析 技術(shù)系統(tǒng)是由構(gòu)造體系和功能體系構(gòu)成的。 方案設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì)階段的主要任務(wù)是根據(jù)計(jì)劃任務(wù)書(shū)，在經(jīng)調(diào)研進(jìn)一步確定設(shè)計(jì)要求的 基礎(chǔ)上，通過(guò)創(chuàng)造性思維和試驗(yàn)研究，克服技術(shù)難關(guān)，經(jīng)過(guò)分析、綜合與技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)，使構(gòu)思和目標(biāo)完善化，從而確定出產(chǎn)品的工作原理與總體設(shè)計(jì)方案。 自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的意義 該自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)利用壓縮空氣作為動(dòng)力源，取之不盡，用之不竭，可 以節(jié)約能源，氣體不易堵塞流動(dòng)通道，用過(guò)后可隨時(shí)排入，不污染環(huán)境，成本較低，維護(hù)保養(yǎng)容易氣動(dòng)動(dòng)作迅速，反應(yīng)快，氣動(dòng)機(jī)械手與氣動(dòng)夾具相互配合工作，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控車(chē)床的自動(dòng)連續(xù)工作，從而提高了加工成本，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 套類(lèi)零件自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)主要包括自動(dòng)安裝夾具，坯料、工件拾取機(jī)械手，動(dòng)力及控制系統(tǒng)。液壓夾緊裝置雖然體積小，但必須每臺(tái)車(chē)床配備一套液壓站，所以其成本較高，且送料機(jī)構(gòu)采用重物提拉方法，結(jié)構(gòu)大，占用地方多，另外液壓站使用的介質(zhì)為液壓油，維護(hù)保養(yǎng) 時(shí)易污染環(huán)境等。隨著機(jī)械制造業(yè)的日益發(fā)展和數(shù)控車(chē)床的普及使用，工件的裝夾往往成為制約提高加工效率的主要原因，而普通車(chē)床常用的夾緊送料方式是采用手工送料，利用裝在機(jī)床主軸法蘭上的三爪卡盤(pán)或四爪卡盤(pán)進(jìn)行夾緊工件，裝夾時(shí)間較長(zhǎng)，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大。同時(shí)，數(shù)控車(chē)床也向簡(jiǎn)易型發(fā)展。 現(xiàn)在，數(shù)控車(chē)床技術(shù)還在不斷向前發(fā)展著。 （ 5）工藝能力強(qiáng) 數(shù)控車(chē)床既能用于粗加工又能用于精加工，可以在一次裝夾中完成零件全部或大部分 工序。 （ 3）高柔性 數(shù)控車(chē)床具有高柔性，適應(yīng) 70%以上的多品種、小批量零件的自動(dòng)加工。哈爾濱工業(yè)大學(xué)成人高等教育本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 其加工效率比臥式車(chē)床高 2~5 倍。 數(shù)控車(chē)床與臥式車(chē)床相比，有以下幾個(gè)特點(diǎn)： （ 1）高精度 數(shù)控車(chē)床控制系統(tǒng)的性能不斷提高，機(jī)械結(jié)構(gòu)不斷完 善，機(jī)床精度日益提高。 數(shù)控車(chē)床的種類(lèi)很多，各種臥式車(chē)床都有數(shù)控化的。車(chē)床主要用于加工各種軸類(lèi)、套筒類(lèi)和盤(pán)類(lèi)零件上的回轉(zhuǎn)表面。在數(shù)控車(chē)床上還可以加工高精度的曲面與端面螺 紋。因此，大批量生產(chǎn)的零件采用數(shù)控機(jī)床加工，在經(jīng)濟(jì)上也是可行的。 （ 6）批量較大精度要求很高的零件。 （ 4）價(jià)格昂貴，不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件。 （ 2）形狀結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件。在實(shí)際選用時(shí)，一定要充分考慮其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控機(jī)床采用標(biāo)準(zhǔn)的信息代碼輸入，這樣有利于于計(jì)算機(jī)連接，構(gòu)成由計(jì)算機(jī)控制和管理的生產(chǎn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)制造和生產(chǎn)管理的自動(dòng)化。 ④ 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件 數(shù)控機(jī)床的工作是按預(yù)先編制好的加工程序自動(dòng)連續(xù)完成的，操作 者除輸入加工程序及相關(guān)的操作之外，不需進(jìn)行繁重的重復(fù)手工操作，勞動(dòng)條件和勞動(dòng)強(qiáng)度大為改善。 ② 具有自動(dòng)變速、自動(dòng)換刀河其他輔助操作自動(dòng)