多工位托輥管體止口鏜削加工專用夾具設(shè)計畢業(yè)設(shè)計.doc

山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 I 目 錄 1 引言 . 1 2 設(shè)計思路與方案確定 . 4 2.1 托輥夾具要滿足的要求 . 4 2.2 托輥夾具的方案 . 6 3 定位分析及其計算 . 10 3.1 V形塊定位 . 10 3.2 V形塊的計算 . 11 3.2.1 V 形塊的尺寸計算 . 11 3.2.2 V 形塊的定位誤差計算 . 13 4 托輥的夾緊 . 16 4.1 夾緊機構(gòu) . 16 4.1.1 夾緊機構(gòu)的要求 . 16 4.1.2 夾緊機構(gòu)的動力裝置 . 16 4.2 夾緊力 . 17 4.2.1 夾緊力確定的基本原則 . 17 4.2.2 夾緊力方向確定的基本原則 . 17 4.2.3 夾緊力作用點的選擇 . 17 4.2.4 工件受力分析 . 18 4.2.5 夾緊力的計算 . 19 4.3 夾緊力的自鎖 . 22 5 輔助支承 . 24 5.1 輔助裝置作用 . 24 5.2 輔助裝置的結(jié)構(gòu)原理 . 24 5.3 螺紋的選擇 . 25 6 傳動機構(gòu) . 27 6.1 齒條的特點 . 27 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 II 6.2 齒輪齒條傳動的特點 . 27 6.3 齒輪齒條的確定 . 27 6.3.1 齒條的材料確定 . 27 6.3.2 齒條參數(shù)的確定 . 27 6.3.3 重合度的計算與校核 . 28 6.3.4 齒輪齒條的強度校核 . 29 6.3.5 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 33 6.3.6 齒輪的各項誤差計算 . 33 6.3.7 確定鍵、軸承和軸 . 35 6.3.8 選擇軸承 . 36 6.3.9 軸的結(jié)構(gòu) . 37 7 液壓 . 38 7.1 液壓缸的計算與選取 . 38 7.2 液壓缸的計算與選取 . 39 7. 液壓泵的計算與選取 . 41 8 導(dǎo)軌的選用 . 43 9 螺栓的強度計算 . 44 9.1 螺紋連接件的選擇 . 44 9.2 T形槽快卸螺栓的強度校核 . 44 10 夾具體 . 46 11 裝配 . 48 11.1 連接件、定向定位鍵的選擇 . 48 11.2 裝配中的注意事項 . 48 11.2.1 扳手空間 . 48 11.2.2 標(biāo)注 . 49 12 公差與配合 . 50 13 使用說明 . 51 結(jié)束語 . 52 參 考 文 獻 . 53 致 謝 . 54 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 1 多工位托輥管體止口鏜削加工 專用夾具 設(shè)計 摘要 ： 托輥是帶式輸送機的關(guān)鍵運動部件及重要組成部分 ，它的應(yīng)用十分廣泛，其生產(chǎn)屬專業(yè)化大批量生產(chǎn)類型，那就要求其加工設(shè)備和輔助裝備能滿足大批量生產(chǎn)的要求。對于夾具來說，應(yīng)從提高定位精度、減短裝夾時間、使裝卸自動化、采用多工位加工等方面考慮來實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。本設(shè)計課題主要研 究能實現(xiàn)四個托輥加工的夾具。四個托輥在有四根主軸的專用鏜床上同時加工，要求托輥夾具能同時對四個工件準(zhǔn)確定位、快速夾緊；實現(xiàn)不同系列托輥的加工；并且能在長度方向?qū)χ?；還能實現(xiàn)自動夾緊。為了滿足上述要求，該托輥夾具采用自定心夾緊機構(gòu)，讓定位夾緊同步進行；利用液壓的同步保壓回路實現(xiàn)四個工件的同時夾緊 ； 該夾具有效的減少了工件加工的輔助時間，提高了加工效率。 關(guān)鍵詞 ： 夾具 ； 自定心夾緊 ；同步保壓山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 1 1 引言 托輥是帶式輸送機的關(guān)鍵運動部件及重要組成部分 ，它 的應(yīng)用十分廣泛， 僅煤礦 用托輥就占很大一部分 。如沈陽礦山機械集團有 限責(zé)任 公司為中國國內(nèi)最大的托輥制造廠家之一，年產(chǎn)量 200,000 只，只占市場份額的 1720%，可見煤礦用托輥的數(shù)目很大；其他行業(yè)在生產(chǎn)加工或運輸中也要用到大量托輥 。 可見托輥生產(chǎn)屬專業(yè)化大批量生產(chǎn)類型，那就要求其加工設(shè)備和輔助裝備能滿足大批量生產(chǎn) 。 由于 各種 場合大量使用的帶式輸送機日趨向大運量、長距離、高速度、節(jié)能、長壽型的方向發(fā)展。為使帶式輸送機達到高速重載、低阻節(jié)能、長壽的要求 , 對影響帶式輸送機主要性能且數(shù)量較大的關(guān)鍵部件是托輥的結(jié)構(gòu)和加工工藝 ，高性能的帶式輸送機對托輥的性能參數(shù)提出了高的要求 , 如 運 行阻力系數(shù)、外圓徑向跳動、使用壽命等 , 這些參數(shù)直接影響整機的性能和運營成本。 國內(nèi)帶式輸送機主要生產(chǎn)廠家自 80 年代開始 , 已先后采取了引進國外技術(shù)、聘請國外專家指導(dǎo)生產(chǎn)、引進部分國外專用設(shè)備等措施 , 大力進行托輥生產(chǎn)的技術(shù)改造。但煤炭行業(yè)許多中小型帶式輸送機生產(chǎn)廠家 , 無力從國外引進成套技術(shù)和設(shè)備。所用生產(chǎn)設(shè)備多為國產(chǎn)的一般通用設(shè)備 , 生產(chǎn)工藝落后 , 產(chǎn)品質(zhì)量差。托輥生產(chǎn)質(zhì)量成為困擾企業(yè)打開市場 , 參與市場競爭的大問題。 雖然 托輥部件較小 , 結(jié)構(gòu)也非常簡單 , 但要制造出批量大、質(zhì)量高的托輥并非易事 ,而且 托 輥組分有各類槽形托輥組，各類平行托輥組，各類調(diào)心托輥組，各類緩沖托輥組。按材質(zhì)分為橡膠托輥、陶瓷托輥、尼龍托輥及絕緣托輥。 有些 輥子的結(jié)構(gòu)先進，性能可靠，輥皮用材經(jīng)嚴(yán)格挑選，采用優(yōu)質(zhì)專用焊管，有嚴(yán)格公差要求 ， 軸材料采用冷拔圓鋼，軸承座采用優(yōu)質(zhì)鋼板沖壓，密封結(jié)構(gòu)采用 PDC 型，三道密封裝置，防塵、防水性能均優(yōu)于國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。裝配后輥子強度好，經(jīng)向跳動量小，旋轉(zhuǎn)阻力小，重量輕，能耗低，使用壽命長，一般均超過 30000 小時。因此加工不同類型的托輥就要求有不同的設(shè)備或工裝夾具，不同類型對夾具的精度要求也不同。 我國有些 托輥生產(chǎn)設(shè)備陳舊 , 工藝落后 , 加工精度和生產(chǎn)效率低且工人勞動強度大 , 托輥生產(chǎn)質(zhì)量很不穩(wěn)定。突出特點是旋轉(zhuǎn)阻力大 , 徑向跳動及軸向竄動量大 ； 輥皮壁厚嚴(yán)重不均 , 壽命低 , 缺乏市場競爭力 。 那就更需要改進機床和工裝夾具設(shè)備，以提高 托輥的 質(zhì)量 。 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 2 機床夾具對零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此 ,無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中 ,夾具都是重要的工藝裝備 ，我們可以通過設(shè)計一套經(jīng)濟適用的夾具來減少托輥因裝夾造成的誤差 。 我們做的夾具就是和另一組的托輥機床配套設(shè)計，來實現(xiàn)托輥的大批量生產(chǎn)。這次 托輥夾具的 設(shè)計 是用于一臺同時加工四個工件的鏜床上，鏜床 兩側(cè)各 有四根主軸，并且能同時加工工件的兩端的止口， 因此夾具必須滿足四個工件的定位夾緊。 夾具的最基本作用就是保證工件準(zhǔn)確定位且夾緊以利于加工，由于托輥有不同 的 直徑系列和不同的長度系列，因此 此 夾具必須在長度和直徑方向可調(diào)，還必須保證每一批工件能放置在兩主軸的中間，這就是對這個夾具最基本的設(shè)計要求。除了 讓夾具 滿足上述要求外，還應(yīng)盡量使夾具快速準(zhǔn)確定位夾緊，以節(jié)省輔助時間； 盡量結(jié)構(gòu)簡單，操作方便 ，解決由于托輥外徑允許偏差造成的止口圓面和外圓柱面的同軸度偏差。 解決的大體 方法 采用虎鉗式定心夾緊機構(gòu)或螺旋傳動定心夾緊機構(gòu)的原理，使四個工件同時定心夾緊，十分快速方便 。 設(shè)計一個專用可調(diào)的 V型塊和夾具體在工件長度方向可調(diào)，來分別使直徑和長度方向可調(diào)。 由于托輥兩端到機床主軸的距離不相同的話，就會導(dǎo)致兩面加工的長度不同，因此必須 設(shè)計一個限位裝置實現(xiàn)每批 不同長度的 工件都能對中 ，以利于機床對托輥的加工 。 采用各種動力源（如氣動、液壓等）和液壓機械手，來提高自動化程度，減輕勞動強度 ，而且能夠快速易行 。 本設(shè)計采用自定心夾緊機構(gòu)， 讓定心定位夾緊同步進行，節(jié)約了輔助加工時間， 不僅能快速 準(zhǔn)確定心 、 提高加工效率 ； 還能解決上述問題。 如果時間允許的話 ,還可以設(shè)計往復(fù)多工位夾具體，上面放兩套夾具，一個加工，另一個裝零件，另一個卸時，下一個就開始裝工件，使加工時間和裝卸料時間重合，節(jié)約輔助加工時間，利用機械手自動裝卸或用自動供料裝置，實現(xiàn)托輥加工的自動化，這樣更適合托輥的大批量生產(chǎn)，滿足它的市場需求量。從另一方面也必須提高機床的 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 3 無論設(shè)計什么夾具，都 要 用 更新的理念 ， 從節(jié)約材料，提高質(zhì)量，降低成本，提高生產(chǎn)效率 ，降低勞動強度等 各方面綜合考慮夾具 的設(shè)計 。 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 4 2 設(shè)計思路與方案確定 2.1 托輥夾具 要滿足 的 要求 首先簡單介紹一下托輥的加工生產(chǎn)流程和尺寸系列，以便與思考確定方案和后續(xù)計算中參數(shù)的確定。 生產(chǎn)流程： 剪床上圓鋼下料 普通車床上平端面、打中心孔 普通車床上掉頭平端面、打中心孔 普通車床上粗車軸頸倒角 普通車床上掉頭粗車軸頸倒角 銑床（鉆床）上兩端銑扁（鉆孔） 數(shù)控車床上車兩卡簧槽 數(shù)控車床上精車兩軸頸 ，這是軸的加工。 用切管機鋼管下料 托輥專用鏜床上兩端鏜孔、倒角、平端面。與 前 面同步 進行； 托 輥 管體 的加工。 外購沖壓軸承座；用專用焊機組焊 外購軸承、密封圈等；用液壓壓裝機裝配； 用噴漆設(shè)備噴漆、入庫 。 圖 2 1 托輥管體參數(shù) 托輥尺寸系列 ： 輸送帶寬 B 托輥 直徑 d1 托輥 長度 L1 500 76,89,108 200,600 650 76,89,108 250,380,750 800 89,108,133 315,465,950 1000 108,133,159 380,600,1150 1200 108,133,159 465,700,1400 1400 108,133,159 530,800,1600 1600 33,159 670,1000,2000 2000 133,159,194 750,1100,2200 托輥夾具要滿足的要求： 如何定位才能保證工件軸線與主軸軸線重合；如何夾緊山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 5 才能保證工件在正確定位的基礎(chǔ)上夾緊，而且使各工件所受夾緊力相同；如何實現(xiàn)快速定位和夾緊 ； 如何實現(xiàn)加工不同直 徑的工件時夾具在直徑方向的可調(diào)；如何實現(xiàn)加工不同長度的工件時夾具在長度方向的可調(diào)；如何實現(xiàn)工件相對主軸兩側(cè)居于中間位置；如何提高自動化程度，減輕勞動強度。 表 2 1托輥管體技術(shù)條件節(jié)選（ MT/T 1019-2006） 外徑 d1 外徑允許偏差 76 0.50 89 0.60 108 0.70 133 0.80 159 0.90 194 1.0 1 4 5 88103+0.10108A963 0 6 0 . 3 0 . 1 A103+0.103 . 2 3 . 2 0 . 1 A 圖 2-2 托輥管體止口加工 從表 2 1說明不同直徑的托輥的外徑允差不同； 圖 2 2中說明加工止口要求與外圓柱面的同軸度為 0.1；那么不同允差的直徑都要達到這個同軸度，就要山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 6 求夾具能滿足 這個要求。 如果夾具只能調(diào)到加工給定托輥的直徑，那么由于 V 形塊的允差不能調(diào)，就會導(dǎo)致加工精度不高。必須采用一定方法避免，可以通過夾具微調(diào)，或讓設(shè)計方案把這項誤差給避免了。如采用自定心夾緊機構(gòu)這個方案，就不存在這項誤差。 2.2 托輥夾具的方案 這是設(shè)計托輥夾具要解決的問題，帶著這些問題，我想了如下三種方案。 圖 2 3 加工單一直徑系列的夾具 第 一 種方案如 上 圖 2 3 所示 ，用液壓缸控制壓緊。 將工件放 在 V形塊內(nèi)，蓋上壓板，壓板上有浮動觸頭。 圖 2 4 斜楔裝置 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 7 優(yōu)點：壓緊點是可浮動的能使每個工件均勻夾緊，因為工件的定位基面有尺寸偏差，若 用剛性壓板，則各工件所受到的夾緊力有差異，會導(dǎo)致有的可能夾不緊，或有夾的太緊導(dǎo)致受力變形。 結(jié)構(gòu)簡單成本低，操作方便 。 缺點：不能適應(yīng)不同直徑的工件加工，如果做一個專用 V形塊能夠放入不同直徑的工件，但還必須上下可調(diào)。如果想實現(xiàn)上下可調(diào)，必須在 V 形塊與夾具體中間加一個機構(gòu)，這個機構(gòu)必須是可升降的可調(diào)機構(gòu)，如圖 2 4所 示 。 即使加上可調(diào)機構(gòu)以后還是不滿足設(shè)計要求，因為長 度方向還必須可調(diào)；而且這個夾具取放工件也比較麻煩，浪費輔助加工時間，不利于提高生產(chǎn)效率；因此，不采用這個方案。 圖 2 5 螺旋自定心機構(gòu) 第二種方案的原理如 上 圖 2 5所示：具體實現(xiàn)是把螺桿做長 4 倍，來實現(xiàn)四個同時加工。圖中的螺旋自定心裝置，它由固定在左右螺紋螺母上的 V 形口組成，當(dāng)旋轉(zhuǎn)手柄時，兩鉗口同時等速靠近，將工件定心并夾緊。翻轉(zhuǎn)螺桿時，則將工件松開。 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，快速方便，通用性好。 缺點：由于螺桿與螺母的間隙、螺桿兩端螺紋的螺距誤差、螺桿中間的溝槽與，在裝配過程中的調(diào)整誤差，鉗口的兩定位面可能 不對稱于中心；而且不能加工其他直徑的工件；一次性托四個，誤差更大。 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 8 因此該夾具適用于定心精度不高的工件。托輥加工止口雖是粗鏜，但要求工件軸心與主軸重合度高，否則導(dǎo)致加工的托輥壁厚不均勻，影響軸承壽命 ，從而影響帶式輸送機的穩(wěn)定性， 因此不采用此方案。 第三種方案的原理如圖 2 6 所示： 圖 2 6 齒輪齒條自定心夾緊機構(gòu) 下齒條靠液壓缸拖動，液壓回路用同步保壓回路實現(xiàn)夾緊，并實現(xiàn)與另一端齒輪組的同步。其原理如下圖 2 7： 對不同 組 直徑鋼管須變換相應(yīng)鉗口 , 但托輥直徑系列變化品種不多 , 且每一種每次的加工批量相對 較大 , 故對托輥加工效率影響很小 。 采用該夾具有效地提高了產(chǎn)品的合格率。液壓夾具分左右兩部分且可沿導(dǎo)軌面縱向任意調(diào)整其間距，以適應(yīng)不同長度托輥管筒的加工需要 。 圖 2 7 總裝圖 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 9 鉗口可以使管筒外圓的中心與刀具回轉(zhuǎn)中心同軸，減小了徑向跳動加工誤差 。 2 Y A1 Y A左 齒 條 液 壓 缸 右 齒 條 液 壓 缸3 Y A 圖 2 8 具體方案： 把齒輪齒條定心加緊機構(gòu)的下齒條做長，加工成四段一樣的，上齒條做成四個 分開的一邊卡在下齒條，一邊在齒輪上，齒輪中間要穿根軸，機構(gòu)前后加兩塊板，板上有導(dǎo)軌用來讓齒條動，軸裝上軸承放在板的圓孔里。 為了方便裝卸，加一個輔助支撐，另外要把定心夾緊機構(gòu)做成兩部分分別夾托輥的兩端。但這兩部分必須同步進行，因此我選用液壓同步回路來實現(xiàn)兩端的同時夾緊。如 上 圖 2 7 所示： 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 10 3 定位分析 及其 計算 3.1 V 形塊 定位 本夾具用于托輥止口加工這道工序，加工止口可選用內(nèi)孔定位和外圓柱面定位，內(nèi)孔定位主要用于車床上加工單面止口用，因此采用外圓柱面定位，定位元件選 V 形 塊。 V 形 塊的對中 性 好，能使工 件的定位基準(zhǔn)軸線在 V 形 塊兩斜面的對稱面上，而不受定位直徑誤差的影響，并且安裝方便。 由于兩端同時加工，因此只需限制四個自由度，所以選兩個短 V形塊即可，不需要其他定位件。 V 形塊的工作表面和底面需經(jīng)磨削，為方便加工 V形面設(shè)中間退刀槽。組合 V形塊的表面應(yīng)在一次定位中磨出，以求一致。 V 形塊的工作角度 越大，定位誤差越??；但工作角度 越大，定位穩(wěn)定性越差。 據(jù) 文獻 1281 頁 ， 由于要用雙 V形塊定位，因此會增加定位穩(wěn)定性，所以 V形塊的工作角度選 120。 V 形塊用 20 鋼，表面滲碳 淬火 處理，滲碳深度為 0.8 2.2mm， HRC 為 58 64。 V 形塊的形狀： 圖 3 1 V 形塊的設(shè)計形狀 用 U形槽把 V 形塊連接到支撐板上，是為了方便 V形塊在支撐板上的滑動，只有 V形塊滑動才能保證可調(diào)節(jié)與主軸軸心的重合。 圖 3 2為支撐固定形塊的板，上面有與之對應(yīng)的形槽。 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 11 圖 支撐板 3.2 V 形塊的計算 3.2.1 V形塊的尺寸計算 據(jù) 文獻 2表 1 1 5 V 形塊的工作角度 選 120 V 形塊的標(biāo)準(zhǔn)定位高度 T=H+0.577D-0.289N （ 3 1） V 形塊的開口尺寸 N=2D-3.46 （ 3 2） V 形塊的參數(shù) =(0.14 0.16)D （ 3 3） V 形塊的直徑系列 D=76,89， 108,133,159， 194 V 形塊的高度 用于大直徑定位時 H 0.5D 用于小直徑定位時 H 1.2D 經(jīng)過初步計算分析，從工件直徑、工件長度、夾具長度等各方面考慮，如果用一套夾具能加工所有尺寸的工件，勢必會造成夾具太不緊湊，定位不準(zhǔn)確。因此決定把直徑系列分組，以 76， 89， 108 為一組用一個型號的夾具，以 133， 154為一組用另一型號的夾具， 194 的為一組。 計算第一組的 V形塊尺寸： （ 1） 計算 H: H 0.5 108=54mm 選 H=50mm； （ 2）當(dāng)1D=76 時： =(0.14 0.16) 89=10.64 12.16 取 =11 N=2 763.46 11=113.94mm 取 114mm 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 12 T=50+0.577 760.289 114=60.90mm 圖 3 3 V 形塊尺寸 據(jù) 文獻 1211 頁查的標(biāo)準(zhǔn) V 形塊直徑從 60 100mm 的厚度都是 42mm，因此取 V形塊的厚度為 50mm。 （ 3）取 N=114,H=50 估算直徑是 89， 108 時是 否可用 由圖 3 3 中幾何關(guān)系可知： A=114 2 tg30 =32.9 最大直徑 D=108， D 2=54mm B=54 sin30 =27mm C=B tg30 =15.6mm C小于 A，說明當(dāng)直徑為 108 時仍能在 V形塊上定位，因此其他直徑的工件都能用此 V形塊定位。 （ 4） 當(dāng) D=89,108 時在 V 形塊上的中心高： 由圖 3 4 中幾何關(guān)系可知： maxDT= m a x m a xc o s 3 0 s i n 3 0 3 022DD tg +(75A) = 1 0 8 3 1 0 8 1 32 2 2 2 3 +(50-32.9) =79.37mm 2D=89mm 時： 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 13 2T= 8 9 3 8 9 1 32 2 2 2 3 +(50-32.9)=68.4mm 圖 3 4 計算幾何關(guān)系 （ 5） 計算各直徑的工件圓心到 V 形塊表面的距離 A，陷進 V 形塊的距離 B 來確定每批工件從放松到加緊所需的行程； 7 6 7 6 6 0 . 9 5 0 1 0 . 9A T H mm 同理： 8 9 8 9 6 8 . 4 5 0 1 8 . 4A T H mm 1 0 8 1 0 8 7 9 . 3 5 0 2 9 . 3A T H mm B=D/2A 76 7 6 / 2 1 0 . 9 2 7 . 1B mm 同理 : 89 8 9 / 2 1 8 . 4 2 6 . 1B mm 108 1 0 8 / 2 2 9 . 3 2 4 . 6 3B mm 3.2.2 V形塊的定位誤差計算 什么是定位誤差： 任意一批 工件， 其中每個工件的尺寸、形狀和各 表 面的相互位 置均有所差異 (在公差范圍內(nèi) )。因 此，每 個工件在夾 具中定位時。 工件各個表面都有不同的位 置精度當(dāng)然工序基 準(zhǔn)的位置也不會一致，加工后各個 工件的工序尺寸。 必然大 小不一，形成誤差。 這種只與 工件定位有關(guān)的誤差，稱為定位誤差。 產(chǎn)生定位誤差的原因： 一批工件在 夾 具中定位時，引起工序基準(zhǔn)變動。使工序尺寸產(chǎn)生定位誤差。 其山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 14 主要原因有： 1)由于工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重 合 ，引起的同批工件工序基準(zhǔn) 沿 工序尺寸方向 上 的最大變動范 圍 ，稱為基準(zhǔn)不重合誤差。 2)由于定位基面和 定位元件 本 身的制造誤差和 最小配合間隙，所引起的同批工件定位基準(zhǔn)沿工 序尺 寸方向的最大變動范圍，稱為基準(zhǔn)位移誤差。 上 述兩項誤差之和 (或代數(shù) 和 )，即為定位誤差 。 機械加工過程中，產(chǎn)生加工誤差的因素很多。在這些因素中，有一項因素與機床夾具有關(guān)。使用夾具時，加工表面的位置誤差與夾具在機床上的對定及工件在夾具中的定位密切相關(guān)。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中各項加工誤差之總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。 據(jù) 文獻 2表 11 12 jg （ 3 4） j 與 機床夾具有關(guān)的加工誤差 ； 與工序中除夾具外其他因素有關(guān)的誤差； g 工序公差。 與機床夾具有關(guān)的加工誤差j，一般可用下式表示： j W Z D A D W j j j M （ 3 5） WZ 夾具相對于 機床成形運動的位置誤差； DA 夾具相對于刀具位置的誤差 ； DW 工件在夾具中的定位誤差 ； jj 工件在夾具中被夾緊時產(chǎn)生的夾緊誤差； jM 夾具磨損所造成的加工誤差。 由式（ 3 4）可知，使用夾具加工工件時，應(yīng)盡量減小與夾具有關(guān)的加工誤差，在保證工 序加工要求情況下，留給加工過程 中其他誤差因素的比例大一些，以便較易控制加工誤差。 由式（ 3 5）可知， 正確地計算出工件在夾具中的定位誤差和減小其他各項誤差，是設(shè)計夾具時必須認(rèn)真考慮的重要問題之一。 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 15 由于工件定位所造成的加工表面相對其工序基準(zhǔn)的位置誤差稱為定位誤差。在加工時，夾具相對刀具及其切削成形的位置，經(jīng)調(diào)定后不 再 變動，因此可以認(rèn)為加工表面的位置是固定的 。在這種情況下，加工表面對其工序基準(zhǔn)的位置誤差，必然是工序基準(zhǔn)的位置變動所引起的。所以，定位誤差也就是工件定位時工序基準(zhǔn)位置的最大變動量在加工方向的投影。 據(jù) 文獻 2表 3 1知， V 形塊的定位誤差 0 . 5 7 7 ( )y Dd ，即加工不同直徑時圓心距離 V 形塊表面的差值。 托輥夾具采用自定心，原理上定位誤差已為零，只存在 V形塊的安裝誤差，和由 V形塊的對稱精度引起的誤差。為了提高安裝精度，要在安裝時做調(diào)整。 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 16 4 托輥的 夾緊 4.1 夾緊機構(gòu) 在 機械加工中，工件的安裝包括定位和夾緊兩個密切聯(lián)系的工作過程。在安裝工件時，先把工件放置在夾具的定位機構(gòu)中，使它獲得預(yù)定的正確位置，然后采用一定的機構(gòu)將它壓緊夾牢，以保證在加工過程中，不會由于切削力 、 向心力及工件重力等的影響而產(chǎn)生位置改變或振動。這種將工件壓緊夾牢的機構(gòu)為夾緊機構(gòu)。 4.1.1 夾緊機構(gòu)的要求 夾緊機構(gòu)對保證加工質(zhì)量，提高工作效率，減輕工人勞動強度，保證安全生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益，均有很大影響，因此 夾具 機構(gòu)必須滿足以下基本要求： 1）保證加工質(zhì)量，夾緊時不能破壞工件定位時所獲得的位置。 2）夾緊力可靠適當(dāng)。既要使工件在加工過程中不產(chǎn)生移動或振動，有不能使工件產(chǎn)生不允許的 變形和損傷。 3）提高生產(chǎn)效率。即夾緊動作要迅速，輔助時間要短。 4）操作方便省力，使用安全可靠，改善工人勞動 條件，減輕勞動強度。 5）結(jié)構(gòu)簡單緊湊，力求體積小，重量輕，構(gòu)件少，并盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件。構(gòu)件的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)批量相適應(yīng)。 6）具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，制造維修方便。 4.1.2 夾緊機構(gòu)的 動力裝置 現(xiàn)代高效的夾具，大多數(shù)采用機械傳動方式。在傳動裝置中，一般都設(shè)有產(chǎn)生傳動作用力的動力裝置。如氣動、液壓、氣液増力、真空、電動、磁力等。其中以氣缸和液壓裝置應(yīng)用最為普遍。 夾緊裝置選液壓傳動裝置，因為液壓油的工作壓力比壓縮空氣工作壓力高度多，一般為（ 1.96 7.84） MPa，可達到 9.8MPa 以上，因而產(chǎn)生同樣大 的作用力，液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸比汽缸的結(jié)構(gòu)尺寸大的多。而且液壓有不可壓縮性，因而比氣壓傳動的剛度高，工作穩(wěn)定可靠 ；液壓油有吸振能力，因而噪聲小，便于實現(xiàn)頻繁換向。而且液壓有許多基本回路，且許多元件都已標(biāo)準(zhǔn)化，便于設(shè)計。 由于托輥夾具是用兩套短 V 形塊定位夾緊，因此必須實現(xiàn)兩邊同時夾緊，選山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 17 擇同步回路來實現(xiàn)，夾緊用保壓回路 ， 來實現(xiàn) 。 4.2 夾緊力 4.2.1 夾緊力確定的基 本原則 夾緊力是由夾緊元件 (裝置 )產(chǎn)生的 ， 夾緊力是根據(jù)工序圖或夾具設(shè)計任務(wù)書中所提供的資料進行計算。夾緊裝置所產(chǎn)生的夾緊力一般是按下述條件和順序 進行的 ： 1)按靜力學(xué)的平衡條件，根據(jù)工件受外力的情況計算所需理論夾緊力。 2)確定夾緊方式和夾緊裝置。 3)確定夾緊裝置所能產(chǎn)生的實際夾緊力。 實際夾緊力比理論夾緊力要 大 一些，這樣才能安全可靠，確定夾緊力的基本原則是正確選擇夾緊力的方向、著力點和夾緊力的大小。 4.2.2 夾緊力方向確定的基本原則 夾緊力方向 主要與定位基準(zhǔn)及工件所受外力的方向有關(guān)，確定的原則是： 1)夾緊力方向應(yīng)保證 工件定位的準(zhǔn)確性與可靠性 2）夾緊力方向應(yīng)使工件變形最小 因為一方面當(dāng)承載表面不同時，接觸變形不同；另一方面工件在不同方向上的剛性不同。因此，要使工件夾緊變形小，在選擇夾緊力方向時，最好使承載力表面是定位件與工件定位基準(zhǔn)接觸面積較大的那個面，并在工件剛性較好的方向上將工件夾緊，以減小變形。加工薄壁 套類、盤類工件時因為工件軸向比徑向剛性好，所以常采用均布載荷，而不用集中載荷。 3）夾緊力方向所需夾緊力盡可能小 4.2.3 夾緊力作用點的選擇 1）夾緊力作用點應(yīng)落在支 承 面中心或支 承 面內(nèi)使定 位 穩(wěn)定 。 2）夾緊力作用點盡可能靠近被加工表面，以使切削力作用點的力矩小，從而減輕振動，防止翻轉(zhuǎn)。 3）夾緊力作用點應(yīng)選在工件剛性較好的部位 ，以 防工件產(chǎn)生夾緊變形 。 4）夾緊 力 作用點的數(shù)目應(yīng)盡量使工件在整個接觸面上夾的均勻，減小夾緊變形 。 綜上所述，夾緊力作用點選擇是否合理，對工件是夾緊變形影響極大。因此，在實際設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)各種因素進行分析，確定合理方案。 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 18 4.2.4 工 件受力分析 夾緊力的大小，對工件安裝的可靠性，工件 與夾具的變形，夾緊機構(gòu)的復(fù)雜程度和傳動裝置的選用等都有很大關(guān)系 。因此，在夾緊力方向、作用點確定后，尚需確定夾緊力的大小。 工件 在加工過程中受到切削力 、離心力、慣性力和工件自身的重力的作用，為保證工件安裝穩(wěn)定可靠，夾緊力必須與上述外 力平衡。但在不同條件下，上述各種外力在平衡力系中所起的作用并不相同。如在一般的中小型工件加工起決定作用的 是切削力，而重型工件起決定作用的則是工件的重力。此外，切削力在加工過程中是變化的，工藝系統(tǒng)的剛性和夾緊機構(gòu)的傳動效率又不同。因此，夾緊力大小的計算是一個很復(fù)雜的問題，一般只作粗略估算。為簡便起見，在計算夾緊力大小時，假定工藝系統(tǒng)是剛性的，切削過程穩(wěn)定不變，只考慮切削力（矩）對夾緊的影響，按靜力平衡原理求出夾緊力的大小。為保證安全再乘以安全系數(shù)。 圖 4 1 一端受力 1）工件一端 某點 受刀具的力 受到徑向 切削分力 、軸向 切削分力 、切向 切削分力 三個力如圖 4 1。 圖 4 2 兩端同時受力 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 19 2）當(dāng)兩端同時加工時，受力如圖 42，夾緊力必須平衡它們，工件才能正常加工，兩端xP大小相等方向相反，已平衡；由于用短 V 形塊分別夾緊兩端，分別平衡兩端的yP；而兩端zP則分別會產(chǎn)生力矩使工件扭轉(zhuǎn)，這個扭轉(zhuǎn)力矩也需要夾緊力平衡。 4.2.5 夾緊力的計 算 據(jù) 文獻 1表 321： 為防止工件在切削扭矩 M（ kgfmm ）的作用下打滑而轉(zhuǎn)動所需的夾緊力： 11s in 22KMQ Rf （ kgf） (4 1) 為防止工件在軸向力 P的作用下打滑而軸向移動所需的夾緊力： 22s in 22KPQ f （ kgf） (4 2) 圖 4 3 工件所受夾緊力 式中 ： 1f 工件與 V形塊間在圓周方向的摩擦系數(shù)； 2f 工件與 V形塊間在軸向方向的摩擦系數(shù)； 確定安全系數(shù) K 據(jù) 文獻 1306 頁 0 1 2 3 4 5 6K K K K K K K K （ 4 3） 0K 基本安全系數(shù)，一般取 1.5； 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 20 1K 加工狀態(tài)系數(shù)。 粗加工：1K=1.2；精加工：1K=1.0。 由于是粗鏜，所以1K取 1.2； 2K 刀具鈍化系數(shù) （考慮刀具磨損的系數(shù)） ， 一般取2K=1.0 1.9， 據(jù) 文獻 1表 320 選取， 粗鏜鋼件時zP方向為 1.0，xP方向為 1.6； 3K 切削特點系數(shù) （考慮切削情況的系數(shù)） ， 連續(xù)切削：3K=1.0，斷續(xù)切削：3K=1.2。加工 為連續(xù)切削， 因此 取 1.0 4K 考慮夾緊動力穩(wěn)定性系數(shù)。 手動夾緊：4K=1.3，機動夾緊：4K=1.2， 為液壓 機動夾緊，固選 1.0； 5K 考慮 手動 夾緊時手柄位置的系數(shù)。若手柄操作方便，手柄旋轉(zhuǎn)范圍小時 ，取 1.0； 若手柄位置操作不方便，手柄轉(zhuǎn)動角度范圍大（ 90 ） 時，取 1.2。由于是機動夾緊，因此次項不考慮。 6K 僅在力矩企圖使工件回轉(zhuǎn)時，才考慮支承面 接觸情況系數(shù)。若工件安裝在支承釘上，接觸面積小時 取 1.0；若工件是安裝在支承板或其它接觸面較大元件上時取 1.5； 因為工件安裝在 V形塊上， 屬線 接觸 ， 面積不 大，因此取 1.0. zP方向上 K=1.5 1.2 1.0 1.0 1.0 1.0=1.8 xP方向上 K=1.5 1.2 1.6 1.0 1.0 1.0=2.88 計算切削力 方法一： 帶公式 據(jù) 文獻 1表 3 50 查的切削力公式： 0 . 7 5 0 . 1 5300zpp ts v K （ 4 4） 0 .5 0 .4339xpP ts v K （ 4 5） t 切削厚度（ mm） s 每轉(zhuǎn)進給量 (mm) v 切削速度 （ m min） zP 圓周切削分力（ kgf） ； xP 軸向切削分力（ kgf） ； pK 修正系數(shù)； 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 21 據(jù) 文獻 6表 1 132 查的粗鏜的情況下，用硬質(zhì)合金加工鋼件的切削用量： v=(40 60)m min (取 40) s=(0.3 1)mm r (取 0.3) t=1.5mm 據(jù) 文獻 1表 3 51，表 3 52， 表 3 53 確定pK P m p p p p r pK K K K K K （ 4 6） 由于托輥的材料時 Q235,據(jù) 文獻 6表 7 3 查的b=375 460aMP，取420aMP，則由表 352 查得 指數(shù) n=0.75。 mpK=75nb= 0.754275=0.647 據(jù) 文獻 3217 頁：鏜刀剛性差、 易振，主偏角應(yīng)選大點，以減少徑向力。粗鏜 一 般選rK=60 75，固定式鏜刀塊鏜盲孔一般rK=90，0 5r 10，0 3 12。 據(jù) 文獻 4表 1.3：用硬質(zhì)合金刀具加工結(jié)構(gòu)鋼 時，當(dāng)結(jié)構(gòu)鋼b1.3符合。 圖 6 1 齒輪 6.3.4 齒輪齒條的強度校核 據(jù) 文獻 14128 頁： 1.選擇 小 齒輪材料和熱處理、精度等級 因是一般 用途的齒輪傳動 ,齒輪材料選 45 鋼，傳遞的功率不大，且對結(jié)構(gòu)無嚴(yán)格要求，可選軟齒面。 選小齒輪調(diào)質(zhì)，小齒輪齒面硬度 230 240HBS，齒 條 正山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 30 火，齒面硬度 190 230HBS。 由于齒輪同時與上下齒條嚙合，因此硬度應(yīng)該高點。兩齒條完全相同，才能保證機構(gòu)，兩面等距離移動。 因為是一般的移位裝置， 精度 選 為 8級。 正火即： 將鋼加熱到奧氏體區(qū)，保溫后在空氣中冷卻，使鋼重結(jié)晶，從而解決鑄鋼件，鍛件的粗大晶粒和組織不均勻問題 。 調(diào)質(zhì)： 淬火加高溫回火 淬火即將鋼件加熱到3CA或1CA以上的某一溫度，保持一定時間以適當(dāng)速度冷卻，獲得馬氏體和（或）貝氏體組織的熱處理工藝。淬火的目的是為了提高鋼的力學(xué)性能。 高溫回火即淬鋼件在 500 600C 的回火，組織為回火索氏體，習(xí)慣上將鋼件淬火及高溫回火的復(fù)合工藝稱為調(diào)質(zhì)。高溫回火的目的在于降低強度、硬度及耐磨性的前提下，大幅度提高塑形、韌性，得到較好的綜合力學(xué)性能。 2.選取齒輪齒數(shù) 據(jù) 文獻 14133 頁可知： 閉式硬齒面齒輪、開式齒輪和鑄鐵齒輪， 因齒根彎曲強度往往是薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)取較少齒數(shù)以保證齒輪具有較大的模數(shù)，以提高輪齒抗彎能力。一般取小齒輪齒數(shù)為 17 25。選 18。 3.按齒面彎曲疲勞強度計算 對 開式 齒輪傳動，承載能力一般取決于齒面 彎曲 強度，故按 彎曲 強度設(shè)計，校核齒根 接觸 疲勞強度。 3 112 ()F a S adFK T Y Y Ymz （ 6 3） 確定式中各項數(shù)值： 因載荷平穩(wěn)，可初選載荷系數(shù)tK=1.5（ 據(jù) 文獻 14） T= 51 .1 1 0 N mm 據(jù) 文獻 14式（ 6 7）端面重合度：由于是直齒輪， =0 12111 . 8 8 3 . 2 ( ) c o sa zz 11 . 8 8 3 . 2 1 . 7 618 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 31 據(jù) 文獻 14式（ 6 13） 0 . 7 50 . 2 5aY 0.68 據(jù) 文獻 14表 6 6，選取 0.9d ； 據(jù) 文獻 14的圖 6 19， 6 20查得： 1FaY=2.63 2FaY=2.063 1SaY=1.58 2SaY=1.94 據(jù) 文獻 14式（ 6 12） 確定 N， 假設(shè)年產(chǎn) 40 萬托輥，加工一次，齒輪松開夾緊嚙合兩次，按一次加工 4根，40 萬要加工 10 萬次，一年嚙合 20萬次。假設(shè)要工作十年，則要嚙 合 200 萬次。 即 N=2 106 。 據(jù) 文獻 14圖 6 21，查得1 1.01NY 2 1.01NY 據(jù) 文獻 14125 頁，取minHS=1 據(jù) 文獻 14圖 6 16d： 按小齒輪齒面硬度 230 240HBS 均值 235HBS，在 MQ 線和 ML 線在中間（適當(dāng)延長 MQ 和 ML 線）查得li m 1 340F M P a ； 同理，由圖 6 16c 查得；取li m 2 310F M P a 1F = lim 1minFNFYS =340 1.011 =343.4MPa 2F = lim 2minFNFYS =310 1.011 =313.1MPa 111aaFSFYY=0.0127 222aaFSFYY=0.0125 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 32 1131112 ()aaFSdFYYK T Ymz = 3 42 1 . 5 1 . 1 1 0 0 . 0 1 2 70 . 9 2 4 =2.68 修正 m， K=1.6 則 3ttKmmK=2.684 取 標(biāo)準(zhǔn)值： m=3； 齒輪的主要幾何尺寸： d=mz=54 1bb=dd 48.6 取 50 取2b=54 3.按齒面接觸疲勞強度計算 1212H H EKTZ Z Zbd H （ 6 4） 據(jù) 文獻 14表 6 5，查得 1 8 9 .8EZ M P a； 據(jù) 文獻 14表 6 14，查得 2.5HZ ； 據(jù) 文獻 14表 6 13,查得 0.86Z ； 據(jù) 文獻 14圖 6 15 查得 ，1NZ=1.31 2NZ 1.31（不允許出現(xiàn)點蝕） 按小齒輪齒面硬度 230 240HBS 均值 235HBS，在 MQ 線和 ML 線在中間（適當(dāng)延長 MQ 和 ML 線）查得li m 1 540H M P a ； 同理，由圖 6 16c 查得；取li m 2 390H M P a 由圖 6 16d，按小齒輪齒面硬度 230 240HBS 均值 235HBS，在 MQ 線和 ML線在中間（適當(dāng)延長 MQ和 ML 線）查得li m 1 540H M P a ；同理，由圖 616c 查得；取min 1HS ； l i m 1 11m i n5 4 0 1 . 3 2 7 1 31HNH HZ M P a M P aS l i m 2 22m i n3 9 0 1 . 3 2 5 1 51HNH HZ M P a M P aS 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 33 將確定的值帶入接觸疲勞強度校核公式，得 522 1 . 6 1 . 1 1 01 8 9 . 8 2 . 5 0 . 8 66 0 6 6H MPa=437.6 H 2H接觸強度滿足。 齒頂圓直徑： ad= *( 2 )az h m=60mm 齒根圓直徑： fd= *2 2 ( )fd h z m h c m =46.5mm 6.3.5 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 齒輪較小，做成實心的 ，如圖 6 1 所示。 6.3.6 齒輪 的各項誤差計算 （ 1）確定齒輪的精度等級 由于是一般的移位裝置，對齒輪精度無特別要求，因此選 8級精度。 （ 2）最小側(cè)隙和齒厚偏差的確定 中心距 a= 1 402mz=67mm 按 文獻 22式（ 7.6）計算： m i n 2 ( 0 . 0 6 0 . 0 0 5 0 . 0 3 )3bnj a m =0.122mm 由 文獻 22式（ 7.8）計算： m i n / ( 2 c o s )s n s b nEj =0.087mm 取負值為 0.087mm 分度員直徑 ： d=54mm 由 文獻 22表 7.11 查得： Fr=43 m =0.043mm 由 文獻 22表 7.3 查得 : br=1.26IT9 （ 6 5） 由 文獻 22表 1.4 查得 : IT9=0.074 帶入式（ 6 5）得 br=0.093mm 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 34 故 齒厚公差 ： 22 t a n 2 0s n r rT F b （ 6 6） =0.074mm 0 . 1 6 1s n i s n s s nE E T m m 而公稱齒厚： s i n 9 0 / 4 . 7S z m z m m 因此公稱齒厚及偏差為 4.7 0.0870.0161mm 也可用公法線長度代替極限偏差來代替齒厚偏差 上偏差 c o sb n s sn sEE =0.082mm 下偏差 c o sb n i sn iEE =0.151mm 跨齒數(shù) （公法線在基圓柱面上跨過的齒數(shù)） n=z/9+0.5=18/9+0.5=3 公法線長度 2 . 5 9 1 ( 4 0 . 5 ) 0 . 0 1 4nW m z （ 6 7） =23.653mm 故 0 . 0 8 20 . 1 5 12 3 . 6 5 3nW m m （ 3）確定 檢驗組項目 參考 文獻 22表 7.13。 ，該中等精度，可選第一組。即pF、 F、 F、 Fr。 由 文獻 22表 7.11 查得： pF=0.053mm F=0.022mm F=0.028mm Fr=0.043mm （ 4）齒輪坯精度 1）內(nèi)圓孔偏差 ：由 文獻 22表 7.6查得公差為 IT7，其尺寸偏差為 0 .0 3 002 0 7H 2）齒頂圓直徑偏差為 0.05m=0.15mm 即齒頂圓為 600.15mm 3）基準(zhǔn)面的形位公差： 內(nèi)孔圓柱度公差 ： 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 35 0.04（ L/b） F=0.04（ 160/50） 0.028=0.00358mm 0 1pF=0.0053mm 取最小值 0.0036mm 端面圓跳動 公差據(jù) 文獻 22表 7.4查得為 0.018mm 頂圓徑向跳動公差據(jù) 文獻 22表 7.4 查得為 0.018mm 6.3.7 確定鍵、軸承和軸 對于直徑小的齒輪，若齒根圓到鍵槽底部的距離 e6mm，因此不用做成一體的；從另一方面考慮， 由于齒輪相對軸易磨損，做成軸齒輪，壞了還得一起換，不合算，因此分開做，用鍵連接上，便于拆換。 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 36 圖 6 2 鍵的尺寸 6.3.8 選擇 軸承 滾動軸承的類型很多，通常按其所承載的方向或公稱接觸角 （公稱接觸角 是指軸承中套圈與滾動體接觸線和垂直于軸承軸線平面間的夾角 ）的不同，可分為向心軸承和推力軸承兩類。向心軸承主要承受徑向載荷，推力軸承主要承受軸向載 荷，由于只受徑向載荷，因此選向心軸承。 深溝球軸承主要受徑向載荷，也可受少量的軸向載荷，工作時 摩擦阻力小，極限轉(zhuǎn)速高，結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，應(yīng)用最廣泛。 根據(jù)軸徑選軸承的尺寸， 據(jù) 文獻 20附表 C101查得 ： 選 16002 合適： 尺寸系列代號為（ 1） 0 d=15mm； D=32mm； B=9mm； 其他 尺寸 ：2d=20.4mm； 2D=26.6mm 圖 6 3 軸承 標(biāo)記：滾動軸承 16002 GB/T 276 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 37 6.3.9 軸的結(jié)構(gòu) 軸要做出軸環(huán)給齒輪定位，據(jù) 文獻 14194 頁知：軸環(huán)高出 h=(2 3)C,C 是軸環(huán)處的倒角尺寸，據(jù) 文獻 14的表 82 查得，軸徑 18 30 的倒角 C=1.0，因此取 h=3mm。 軸環(huán)的寬的 b 1.4h=4.2mm。滾動軸承配合處 的軸 肩高度必須低于軸承內(nèi)圈端面的安裝高度，以便拆卸方便。 裝軸承處要 精度要求高，要用砂輪磨，因此要留砂輪越程槽， 或軸頸做長。 還要有兩個套筒給軸承定位， 套筒做成階梯式的，一邊防止軸軸向竄動 ，取26mm，一邊給軸承定位，并且定位高度不得高于軸承 中的2d，取 18mm。 軸采用兩端固定支承，兩端的軸承各限制軸在一個方向的軸向移動，合起來就限制軸的雙向移動。為補償軸的受熱伸長，軸承蓋與外圈端面之間應(yīng)留有0.25 0.4mm 的補償間隙（據(jù) 文獻 14230 頁）。間隙值用改變軸承蓋與箱體間的墊片厚度進行調(diào)整。 整體結(jié)構(gòu)如圖 6 4 所示： 圖 6 4 軸 組件 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 38 7 液壓 7.1 液 壓缸的計算 與選取 液壓傳動的優(yōu)點： 1.在傳遞同等功率的情況下，液壓傳動裝置體積小、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu)緊湊。 2.工作平穩(wěn)、反應(yīng)快、沖擊小，能高速啟動、制動、換向。 3.可進行無級調(diào)速，調(diào)速方便，調(diào)速范圍大，調(diào)速性能好。 4.控制、調(diào)節(jié)比較簡單，操縱方便，易于實現(xiàn)自動化。 5.易于實現(xiàn)過載保護。 6.液壓元件已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，便于設(shè)計選用。 由于托輥夾具是用兩套短 V 形塊定位夾緊，因此必須實現(xiàn)兩邊同時夾緊，選擇同步回路來實現(xiàn)，夾緊用保壓回路。如下圖所示 ； 圖中是利用蓄能器的保壓回路，當(dāng)主換向閥在左位時 ，液壓 缸向前運動，開始實現(xiàn)夾緊工件，當(dāng)達到夾緊力時，進油路的壓力升高到調(diào)定值，壓力繼電器發(fā)信使二通閥換向通電，泵卸荷，單向閥關(guān)閉，液壓缸有蓄能器保壓。缸內(nèi)壓力不足時，壓力繼電器復(fù)位使泵重新工作。保壓時間取決于蓄能器容量。 鎖緊回路主要用于要求執(zhí)行元件可靠的停在任意位置的液壓系統(tǒng)，對于重力負載系統(tǒng)，必須考慮鎖緊回路。最常用的鎖緊方法是采用液控單向閥鎖緊。在此回路中，為保證執(zhí)行元件在鎖緊時迅速可靠，其控制油路必須與油箱接通。 同步回路是實現(xiàn)兩個執(zhí)行元件以相同的速度或相同的位移運動的回路。按照控制方式不同，同步回路分為 流量控制、容積控制和伺服控制三種。 流量控制同步回路是通過流量控制閥控制進入或流出執(zhí)行元件的流量，來實現(xiàn)速度同步，其特點是結(jié)構(gòu)簡單，但調(diào)整麻煩，且同步精度不高。 容積控制同步回路是將兩相等容積的油液分配到尺寸相同的兩執(zhí)行元件，實現(xiàn)位移同步。將兩活塞有效面積相同的液壓缸串聯(lián)起來的同步回路，同步精度和效率都較高，但是因油缸存在制造誤差、內(nèi)泄漏等因素，容易出現(xiàn)同步的位置誤差，需采取補償措施進行補償。 采用比例閥或伺服閥的同步回路同步精度高，但是系統(tǒng)的復(fù)雜程度和造價都較高。若系統(tǒng)為閉環(huán)控制，可以通過檢測裝置檢測活塞 位移信號，經(jīng)過放大后，山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 39 反饋給比例閥或伺服閥來控制進入液壓缸的流量，從而實現(xiàn)較精確的同步運動。 因此選用等量出口分流閥控制雙缸同步。圖中壓力油經(jīng)換向閥和分流閥后分成兩支等量的油路，分別進入兩液壓缸的左腔，推動活塞向右同步運動 左腔的油經(jīng)單向閥和換向閥快速回油箱。 壓力繼電器是將液壓系統(tǒng)的壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號的控制元件。它是液壓部分和電器元件兩部分組成，系統(tǒng)中的壓力達到壓力繼電器的調(diào)定值時，即發(fā)出電信號，控制電動執(zhí)行元件動作，完成各項預(yù)定任務(wù)。 7.2 液壓缸的計算與選取 1. 計算液壓缸的總機械載荷 F：據(jù) 文獻 17221 頁 根據(jù)機構(gòu)的工作情況， 作用在液壓活塞桿上的 總機械載荷 F 包括兩部分 ： 第一部分主要包括眼液壓缸活塞方向的工作阻力（即：夾緊力）和運動部件在啟動和制動過程中的慣性力。 據(jù) 文獻 17式 （ 13 1）： F F F F F F 工 回慣 封 摩 （ 7 1） F工 夾緊力， 609N； F慣 活塞上所受慣性力； F封 活塞阻力； F摩 導(dǎo)軌摩擦阻力； F回 回油背壓形成的阻力。 (1) 按鋼的密度 7.83gcm計算液壓帶動的夾具部分的重量： V形塊的體積： 25 7 3 2 . 9 2 0 5 0 5 7 5 0 3 2 . 9 2 5 0 2 9 0 9 5 0 mm vG=7.8 290.50 8 7.8=4.52kg 塊的重量： 40 180 120 8 7.8=53.6kg 齒條的重量： 120 40 80 16 7.8=48kg 齒輪的重量： 21 334 60 4 7.8=6.4kg 托輥的重量： 1.5 600 108 7.8 4=9.52kg 總重量：為 122kg 即 1200N 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 40 (2) F慣的計算 ，據(jù) 文獻 17（ 13 6）： ()GvFNgt慣 （ 7 2） 式中 G 液壓缸所要移動的 重量 ， 1200N； g 重力加速度， 9.81 2ms； v 速度變化量， 取 v =1.2 minm =0.02ms； t 啟動或制動的時間，一般為 0.01 0.5s，因 行程較短 ，取 t =0.1s。 將上式各值帶入上式 1 2 0 0 0 . 0 2 249 . 8 1 0 . 1GvFNgt 慣 (2)F封的計算 ，據(jù) 文獻 17式（ 13 7）：密封裝置的摩擦力的計算方法和密封裝置的類型有關(guān)。當(dāng)工作壓力 p 小于 16MPa 時： F p A 工封 摩 （ N ） p摩 克服液壓缸密封件摩擦阻力所需空載壓力（ Pa），如該液壓缸選“ Y”形密封圈，設(shè)液壓缸工作壓力 p 16Mpa， 據(jù) 文獻 1713 2 查得 p摩 0.3MPa,取p摩 =0.1Mpa； A工 進油工作腔有效面積（），此值屬于未定數(shù)值，初估 16 2cm 60 . 1 1 0 0 . 0 0 1 6fF =160N （ 3） F摩=156N； 鋼與鋼的摩擦系數(shù)，據(jù) 文獻 13 頁 ，取 0.13 F摩 =122 9.81 0.13=156N （ 4） F回的計算 ，據(jù) 文獻 17224 頁計算 回油腔的背壓力，可如下選?。褐械蛪合到y(tǒng)的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)取 0.2 0.5MPa；回油路有背壓 閥的系統(tǒng)，背壓閥的調(diào)整壓力一般為 0.5 1.5MPa； 帶調(diào)速和復(fù)雜山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 41 的回油路系統(tǒng)，取大于等于 0.5MPa； 拉床龍門刨床導(dǎo)軌磨床取 0.8 1.5MPa； 回油背壓形成的阻力 ： 2F p A回 出 p出 回油背壓 ,取 p出 =0.3MPa； 2A 有桿腔活塞面積，考慮兩邊傳動比為 2，2A=8 2cm 各值代人上式 62 1 0 0 . 3 0 . 0 0 0 8 2 4 0F p A 回 出 N 分析液壓缸各工作階段受力情況，得知在工作階段受力最大，作用在活塞上的總機械載荷為 ： 6 0 9 2 4 1 6 0 1 5 6 2 4 0 1 1 8 9F F F F F F 工 回慣 封 摩N 2. 確定液壓缸的機構(gòu)尺寸和工作壓力 按 文獻 17表 13 3經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定系統(tǒng)工作壓力。工作壓力取 F工=2MPa 液壓缸工作腔有效工作面積 ； 2261189A 0 . 0 0 0 5 9 5 m 6 c mp 2 . 0 1 0F 1工 活塞直徑 14 4 6 2 . 7 6 2 7 . 6AD c m m m 因差動比為 1： 2，所以活 塞桿直徑 : d=0.7D=0.7 27.6=19.32mm 按 文獻 18： 取標(biāo)準(zhǔn)直徑 d=20 ， D=32 ,則工作壓力 21189 1 . 5 a0 . 0 3 24P M P工 7. 液壓泵的計算與選取 1. 確定液壓泵的實際工作壓力BP BP P P 工 總 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 42 式中 P工 前已選定為 1.5MPa P總 PP 沿 程 局 部 之和， 按 文獻 17240 頁： P總 可估為（ 0.5 1.5） MPa，取0.5MPa。 因此，可確定液壓泵的實際工作壓力為 1 . 5 0 . 5 2BP P P M P a 工 總 2.確定液壓泵的流量 按 文獻 18式（ 13 18） maxBq K q 式中 K 泄漏系數(shù)，取 1.1； maxq 兩切削頭快進時所需最大流量之和。 maxq的計算如下 : m a x 2q A v 差 動 快 =24 22 120 =0.75（ L/min） 代人上式得 ，由于是兩個液壓缸需乘 2 2Bq=2 1.1 0.75=1.65L/min 按壓力為 2MPa，流量為 1.65L/min， ，選 1000r/min 的電動機，流量為 0.165L/r。 選擇液壓泵 。 山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 43 8 導(dǎo)軌的選用 據(jù) 文獻 19表 28.32 可知選 V形導(dǎo)軌 比較合適。 V 形導(dǎo)軌中又有凹形和凸形， 選凹形的易保存潤滑油 ,導(dǎo)向精度高 ,磨損后能自動補償 ,而且是對稱截面 ,制造方便應(yīng)用較廣 。 頂角一般為 90 ,重型機床采用110 120 ,精密機床采用小于 90的以提高導(dǎo)向精度 ， 因此選 90 。 據(jù) 文獻 19表 28.35 選擇導(dǎo)軌的尺寸系列 : B=16,20,25,32,40,b=1.6,2,2.5,3,4, 選 B=16， b=1.6。 導(dǎo)軌的材料要求和匹配 : 用于導(dǎo)軌的材料應(yīng)具有良好的耐磨性 、摩擦系數(shù)小和動靜摩擦系數(shù)差小 。 加工和使用時產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小 ,尺寸穩(wěn)定性好的性能 。 導(dǎo)軌副應(yīng)盡量采用由不同材料組成 ,如果選用相同材料 ,也應(yīng)用不同的熱處理或不同的硬度 。 通常動導(dǎo)軌 (動導(dǎo)軌 )用較軟耐磨性低的材料 ,固定導(dǎo)軌 (長導(dǎo)軌 )用 較 硬和耐磨材料制造 ,材料匹配對耐磨性影響 機床滑動導(dǎo)軌常用材料主要是灰鑄鐵和耐磨鑄鐵 。 灰鑄鐵通常以 HT200 或HT300 做固定導(dǎo)軌 ,以 HT150 或 HT200 做動導(dǎo)軌 。 據(jù)表 28.315 灰鑄鐵導(dǎo)軌硬度要求 , 當(dāng)導(dǎo)軌長度小于等于 2500mm時 HBS,不小于 190,硬度不均勻性不超過 25HBS。 據(jù)文獻 19表 28 120 熱處理 :一般重要的導(dǎo)軌 ,鑄件粗加工后進行一次時效處理。山西大同大學(xué)工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書 44 9 螺栓的強度計算 9.1 螺紋連接件 的 選擇 固定 V形塊處、固定 V形塊的板與齒條上表面處，由于要有導(dǎo)軌進行上下、左右調(diào)整