發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋鉆結(jié)合面的螺紋底孔專(zhuān)機(jī)設(shè)計(jì)與工裝設(shè)計(jì)【7張cad圖紙+文檔全套資料】

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The graduation design topic is "the engine cylinder head design and the combination of drilling tapping machine design". In the process of the development process, through the batch drilling bottom hole processing scheme, and to seek the best technology solutions, which illustrates the importance of the process in the production process. The main contents of the design are: the general layout design of machine tool; on the machine feed and transmission parts of the design; combined with the example, introduces the fixture design method; with this design, this machine can meet the design requirements, compared with traditional machine, this machine has a high degree of automation, high productivity advantages high precision. Key Words: modular machine tool; drilling bottom hole; fixture design; manual 目 錄 1 緒論 1 1.1 組合機(jī)床的簡(jiǎn)介 1 1.2本課題國(guó)內(nèi)外研究概況 2 2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 4 2.1 組合機(jī)床方案的制定 4 2.1.1 制定工藝方案 4 2.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 4 2.2 確定切削用量及選擇刀具 6 2.2.1 確定工序間余量 6 2.2.2 選擇切削用量 6 2.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 7 2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 7 2.3 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 7 2.3.1 被加工零件工序圖 8 2.3.2 加工示意圖 9 2.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 13 2.3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡 16 2.4 多軸箱的設(shè)計(jì) 17 2.4.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 17 2.4.2 齒輪模數(shù)選擇 19 2.4.3 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 19 2.4.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 20 2.4.5 傳動(dòng)零件的校核 21 3 鉆孔夾具設(shè)計(jì) 23 3.1機(jī)床夾具的分類(lèi) 23 3.2工件的裝夾方法 23 3.3工件在夾具中的定位 23 3.4定位誤差的分析 25 3.5夾緊裝置的組成 25 3.6 問(wèn)題的指出 26 3.7 定位誤差的分析 32 3.8 定位元件設(shè)計(jì) 32 3.9定位誤差分析 33 3.10 鉆套、襯套、鉆模板及夾具體設(shè)計(jì) 34 3.11 夾具精度分析 35 3.12夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 37 結(jié)論 38 致 謝 39 參考文獻(xiàn) 40 1 緒論 1.1 組合機(jī)床的簡(jiǎn)介 組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，根據(jù)特定的形狀和工件的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)獨(dú)特，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)機(jī)床。 組合機(jī)床一般采用多軸，多刀，多進(jìn)程，多或多級(jí)處理，生產(chǎn)效率幾倍比普通機(jī)床高幾倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于大批量，大批量生產(chǎn)，并可用于組成自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)。 組合機(jī)床一般用于加工箱體零件或特殊形狀的。工件的加工，一般不旋轉(zhuǎn)，相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具和工件，來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔，擴(kuò)孔，鉆孔，擴(kuò)孔，鉆孔，銑削平面，內(nèi)、外螺紋切削加工圓等。夾緊工件的加工頭旋轉(zhuǎn)組合機(jī)床，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可達(dá)到一定的旋轉(zhuǎn)部件（如飛輪，汽車(chē)后橋等）的循環(huán)和過(guò)程。 在第二十世紀(jì)70年代，隨著可轉(zhuǎn)位刀具，刀具的發(fā)展密度，孔尺寸自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)刀具補(bǔ)償技術(shù)，提高組合機(jī)床的加工精度。高達(dá)0.08毫米和1000毫米的銑削平面，表面粗糙度可達(dá)2.8 ~ 0.63微米低；鏜孔精度可以達(dá)到IT7 ~ 6，孔距精度可達(dá)o.03 ~ o.02微型計(jì)。專(zhuān)用機(jī)床是隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的興起發(fā)展。在專(zhuān)用機(jī)床的某些部分重復(fù)使用，并逐漸發(fā)展成一個(gè)通用部件，導(dǎo)致在一個(gè)組合機(jī)床。組合機(jī)床是最早的1911在美國(guó)，為汽車(chē)零部件加工。在每臺(tái)機(jī)器的開(kāi)始，本廠有他們的標(biāo)準(zhǔn)通用部件。為了提高互換性通用不同配件廠，方便了用戶(hù)的使用和維修，1983美國(guó)福特汽車(chē)公司和通用汽車(chē)公司和美國(guó)機(jī)械廠協(xié)商，確定組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，嚴(yán)格的規(guī)定尺寸的組件之間的接觸，但部分結(jié)構(gòu)未指定。組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，基本上有兩種方式：一，目前是根據(jù)處理對(duì)象的特點(diǎn)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，這是最常見(jiàn)的做法。其次，在組合機(jī)床廣泛用于機(jī)械行業(yè)在我國(guó)，大多數(shù)的工人和技術(shù)人員總結(jié)生產(chǎn)和使用組合機(jī)床的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不在其組件共同組合機(jī)，可設(shè)計(jì)成通用的部件，和一些行業(yè)是一個(gè)組合機(jī)床的加工范圍完成極為相似，它是可能的設(shè)計(jì)的，通用機(jī)床，機(jī)床被稱(chēng)為“專(zhuān)業(yè)的組合機(jī)床”。本機(jī)不根據(jù)具體的處理對(duì)象都需要特殊的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，可設(shè)計(jì)為多功能，組織大批量生產(chǎn)，然后根據(jù)加工零件的具體需要，夾具和簡(jiǎn)單的切割工具，可以由一個(gè)特定的對(duì)象的高效加工設(shè)備。 通用部件按功能可分為動(dòng)力元件，支撐部分，傳輸部分，控制部分和附件五。動(dòng)力裝置是用于組合機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主電源箱，切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。 支撐組件用于安裝動(dòng)力滑臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，一頭或夾具切割，側(cè)基，中間底座，支架，可調(diào)支架，立柱和立柱底座等。 傳動(dòng)部分可用于運(yùn)輸或主軸箱的加工站組成，主要分度回轉(zhuǎn)臺(tái)，環(huán)形分度回轉(zhuǎn)臺(tái)，鼓和往復(fù)工作臺(tái)等。 控制單元用以控制機(jī)床的自動(dòng)循環(huán)組成，液壓站，電氣柜和控制表。附件有潤(rùn)滑裝置，冷卻裝置和排屑裝置等。 為了使組合機(jī)床能被用在小批量生產(chǎn)中，常常需要應(yīng)用成組技術(shù)，集中在一臺(tái)組合機(jī)床類(lèi)似零件的結(jié)構(gòu)和工藝，以提高機(jī)床的利用率。本機(jī)有兩種常見(jiàn)的，但主軸箱組合機(jī)床和機(jī)床刀架。 組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更加調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，縮短生產(chǎn)周期時(shí)間；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱，夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；柔性制造系統(tǒng)和成。 1.2本課題國(guó)內(nèi)外研究概況 在過(guò)去的6.7年中，組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)的技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，在精密加工，自動(dòng)線(xiàn)的生產(chǎn)效率，巨大的進(jìn)步速度，靈活和綜合自動(dòng)化，是組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展達(dá)到了很高的水平。自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，線(xiàn)切割機(jī)，及其他相關(guān)技術(shù)，尤其是數(shù)控技術(shù)的發(fā)展對(duì)自動(dòng)線(xiàn)的結(jié)構(gòu)變化和靈活性起著決定性的作用。隨著市場(chǎng)需求的變化，靈活的將越來(lái)越成為在設(shè)備選擇的重要因素。因此，組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)將面臨激烈的競(jìng)爭(zhēng)，包括高速加工中心的柔性制造系統(tǒng)。 組合機(jī)床是一種專(zhuān)用的高自動(dòng)化的技術(shù)和設(shè)備，目前，它仍然是一個(gè)大量的關(guān)鍵設(shè)備和機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效，高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，因此被廣泛用于汽車(chē)，拖拉機(jī)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。其中，特別是汽車(chē)工業(yè)，是組合機(jī)床的最大用戶(hù)。如德國(guó)的大眾汽車(chē)廠在該發(fā)動(dòng)機(jī)廠在機(jī)械行業(yè)中，大量生產(chǎn)，大量使用的設(shè)備是組合機(jī)床。因此，組合機(jī)床與自動(dòng)化水平的技術(shù)性能，工業(yè)部門(mén)的生產(chǎn)效率的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的決定在很大程度上，決定了其產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力在很大程度上。 現(xiàn)代組合機(jī)床和自動(dòng)線(xiàn)作為機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是綜合反映驅(qū)動(dòng)，控制，測(cè)量，監(jiān)測(cè)，工具和機(jī)械組件技術(shù)。在過(guò)去的6.7年中，這些技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在組合機(jī)床的汽車(chē)和內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的主要用戶(hù)同樣也有很大的變化，產(chǎn)品生命周期縮短，增加品種和質(zhì)量改進(jìn)。這些因素的發(fā)展，促進(jìn)和刺激組合機(jī)床。 組合機(jī)床是高效專(zhuān)用機(jī)床由大量的通用部件和少量的專(zhuān)用部件組成和工藝。通用機(jī)床和專(zhuān)用機(jī)床的發(fā)展。由于機(jī)械加工的組合是高度集中的，也可完成一個(gè)或幾個(gè)一機(jī)不同的過(guò)程，所以為了適應(yīng)生產(chǎn)產(chǎn)量，要求精度高，克服了通用機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，難以保證精度的缺點(diǎn)，專(zhuān)用設(shè)備通用性差，不適應(yīng)現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，往往更新的要求。因此，組合機(jī)床和自動(dòng)線(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)，柴油機(jī)，電機(jī)，儀表、軍工產(chǎn)品的生產(chǎn)，并顯示出巨大的優(yōu)越性。 2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 2.1 組合機(jī)床方案的制定 2.1.1 制定工藝方案 加工技術(shù)將確定組合機(jī)床的加工質(zhì)量，生產(chǎn)率，夾具的總體布局和結(jié)構(gòu)。因此，在計(jì)劃的過(guò)程中，我們必須要被加工零件的分析，和現(xiàn)場(chǎng)的形狀，尺寸，材料，硬度，剛度的深入了解，表面粗糙度的加工精度，加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，和定位，夾緊方法，過(guò)程，和切割工具，生產(chǎn)力的場(chǎng)景，環(huán)境和條件等。與國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)資料的收集，制定合理的工藝。 根據(jù)被加工零件（發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋）的零件圖（圖2.1），加工過(guò)程8孔： (1) 加工孔的主要技術(shù)要求。 8個(gè)直徑均為Φ8.7mm。 孔的位置度公差為0.08mm。 工件材料為HT6.70，HB170-241HBS (2) 工藝分析 加工該孔時(shí)，孔的位置度公差為0.3mm。 根據(jù)組合機(jī)床和精密加工方案的過(guò)程，可以用如下： 一次性加工孔，直徑為Φ6.7mm (3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇 部分被加工孔的表面上，上面的三自由度和三個(gè)自由度的右端極限的限制，位于中間的孔通過(guò)螺釘夾有很好的作用。 為保證加工精度，提高生產(chǎn)效率和降低勞動(dòng)量，工件是批量生產(chǎn)，所以在設(shè)計(jì)，手動(dòng)夾緊。 2.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 (1)被加工零件的加工精度 被加工零件的過(guò)程來(lái)完成組合機(jī)床加工精度應(yīng)保證，是制造機(jī)器的主要依據(jù)。較高的發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋鉆孔的精度要求，可用于鉆孔組合機(jī)床。為了機(jī)ra1.6um孔的表面粗糙度，改善原機(jī)的制造精度和工件的定位精度和減少夾緊變形的對(duì)策研究。因此，該機(jī)通常采用的尾部安裝的齒輪傳動(dòng)裝置，進(jìn)給使用液壓系統(tǒng)，被加工零件圖如圖2.1所示 圖2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋 (2) 被加工零件的特點(diǎn) 這主要是指結(jié)構(gòu)形狀的材料，零件加工工件硬度工件剛度，定位基準(zhǔn)特征，他們有重要影響的機(jī)床工藝方案系統(tǒng)。這個(gè)是HT200材料，硬度HB100，Φ6.7mm孔直徑。多孔同步處理，部分的剛度是足夠的，振動(dòng)，和工件變形的影響可以忽略不計(jì)的加熱。 在一般情況下，孔的中心線(xiàn)與定位基準(zhǔn)平面平行和由一個(gè)或多個(gè)表面處理身體應(yīng)橫機(jī)，該機(jī)適用于加工定位面水平和加工孔和垂直參考平面，但不適合加工安裝不方便或高細(xì)長(zhǎng)件。一個(gè)單一的加工機(jī)適用于大箱，和中小型零件則多采用多處理機(jī)。 這些組件的加工特點(diǎn)的中心線(xiàn)與定位基準(zhǔn)面是垂直的，和定位基準(zhǔn)水平，工件較小，孔隙分布密集，多軸箱體積較大，選擇鉆床，立式鉆床。 (3) 零件的生產(chǎn)批量 生產(chǎn)批次的部分是由單工位定，在多工位的一個(gè)重要因素，在自動(dòng)線(xiàn)或組合機(jī)床設(shè)計(jì)的小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)。根據(jù)年生產(chǎn)能力的生產(chǎn)程序設(shè)計(jì)的要求，從工件的形狀和輪廓尺寸，以減少處理時(shí)間，采用多軸，以減少機(jī)床數(shù)量，過(guò)程在一臺(tái)機(jī)器上完成，為了提高利用率。 (4) 機(jī)床使用條件 根據(jù)車(chē)間布局，組合機(jī)床的使用選擇合適的組合機(jī)床工藝連接，技術(shù)能力和自然條件和要求。 基于上述：發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工零件，尺寸精度，表面粗糙度和技術(shù)要求，定位，夾緊方法，過(guò)程，和機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等的影響因素，最終決定設(shè)計(jì)四軸頭多工位同步鉆床。 2.2 確定切削用量及選擇刀具 2.2.1 確定工序間余量 為使加工過(guò)程順利進(jìn)行并穩(wěn)定的保證加工精度，必須合理地確定工序余量。生產(chǎn)中常用查表給出的組合機(jī)床對(duì)孔加工的工序余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。Φ8mm的孔在鉆孔時(shí)，直徑上工序間余量均為0.2mm。 2.2.2 選擇切削用量 技術(shù)含量決定完成機(jī)器的組合，你可以選擇切削參數(shù)。因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，多軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床的設(shè)計(jì)組合，切削參數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，30%低于普通機(jī)床的加工單。多軸主軸箱的所有工具都有一個(gè)進(jìn)料系統(tǒng)，通常作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電力幻燈片，工作，每分鐘進(jìn)給量的所有工具的相同，等于每分鐘的動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給（毫米/分鐘）適用于一般的工具。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成同轉(zhuǎn)速和同的每轉(zhuǎn) 進(jìn)給量（mm/r）與其適應(yīng)。以滿(mǎn)足直徑的加需要，即： …………………………………2.1 式中： … ——各主軸轉(zhuǎn)速（r/min） ——各主軸進(jìn)給量（mm/r） ——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min） 由于發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋鉆孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求等，按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿(mǎn)足加工要求的原則，采用查表的方法查得：孔鉆頭直徑D=8mm，進(jìn)給量f=0.18mm/r、切削速度v=18m/min 2.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v及進(jìn)給量f）確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動(dòng)電動(dòng)（一般指動(dòng)力箱）功率，通過(guò)查表計(jì)算如下： 切削力： =26…………………………2.2 =26×6.7×× =2378.8N 切削扭矩： =10………………………2.3 =10××× =9979N·mm 切削功率： =……………………………2.4 =9979×18/(9740×3.8×6.7) =0.43kw 式中： HB——布氏硬度 F——切削力（N） D——鉆頭直徑（mm） f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r） T——切削扭矩(N·mm) V——切削速度（m/min） P——切削功率(kw) 2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 在發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的布氏硬度HB100，孔徑d高速鋼鉆頭為6.7mm的刀具材料（W18Cr4V），為了使工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工簡(jiǎn)單，Φ6.7mm的麻花鉆的選擇標(biāo)準(zhǔn)。孔加工刀具長(zhǎng)度應(yīng)確保在工具和導(dǎo)套的末端之間的螺旋槽加工結(jié)束30 ~ 80mm范圍，以排出切屑與刀具磨損已調(diào)整了一定量。 2.3 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 總體設(shè)計(jì)方案的圖紙表達(dá)形式——“三圖一卡”設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括： 繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率卡。 2.3.1 被加工零件工序圖 1，通過(guò)處理流程圖的作用及內(nèi)容 零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案加工，稱(chēng)為組合機(jī)床的工藝內(nèi)容完整，尺寸，加工零件的精度，表面粗糙度和技術(shù)要求，定位基準(zhǔn)，加工零件和材料零件的夾具加工圖紙，硬度。它是基于原來(lái)的繪圖，突出本機(jī)床的加工內(nèi)容，再加上畫(huà)出必要的說(shuō)明，主要是基于組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，制造，使用，也是重要的技術(shù)文件，檢查和機(jī)床的調(diào)整。發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋孔組合機(jī)床是加工零件的過(guò)程如圖2.2所示。 地圖的主要內(nèi)容： （1）被加工零件的形狀，主要尺寸和機(jī)加工零件的尺寸，精度，表面粗糙度，形狀和位置精度等技術(shù)要求，以及工作程序和技術(shù)要求。 （2）定位基準(zhǔn)選擇定位夾緊，夾緊方向的過(guò)程。 （3）加工零件的名稱(chēng)，數(shù)量，材料，硬度和加工件與津貼。 2，繪制加工零件的工序圖的注意 （1）為了使被加工零件工序圖是明確的，必須通過(guò)處理這臺(tái)機(jī)器的內(nèi)容。繪制時(shí)，要按一定比例，選擇足夠的視圖和剖面看，優(yōu)秀的處理站點(diǎn)（用粗實(shí)線(xiàn)），和零件和機(jī)床的輪廓，重行標(biāo)記的夾具設(shè)計(jì)。如在參考2.2位置，機(jī)械夾緊位置和方向，輔助支持由符號(hào)部規(guī)定（細(xì)實(shí)線(xiàn)）表清楚，所有的程序來(lái)確保尺寸，角度等，應(yīng)使用尺寸的數(shù)值表示。 圖2.2發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋工序圖 （2）加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起，為了便于加工和檢驗(yàn)，有時(shí)為選定的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，應(yīng)處理轉(zhuǎn)換位置精度要求。 2.3.2 加工示意圖 1、加工示意圖的作用和內(nèi)容 （2）和定位基準(zhǔn)加工零件的注射位置大小，為了便于加工和檢驗(yàn)，有時(shí)為選定的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，應(yīng)處理網(wǎng)站的轉(zhuǎn)換位置精度要求。 與加工示意含量的作用. 圖式加工是反映在拉深零件加工工藝方案，表示被加工零件在機(jī)床，刀具和工件，夾具，布局之間的相對(duì)位置的刀具，機(jī)床的工作行程和工作周期，是工具，夾具，主軸箱，主要對(duì)功率器件依據(jù)電氣和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是整個(gè)機(jī)床布局原來(lái)的需求，重要文件也是必要的調(diào)整工具。圖2.3是發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋孔加工示意圖 圖2.3加工示意圖 在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容： （1）機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。 （2）工件、夾具、刀具及多軸箱端面之間的距離等。 （3）主軸的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，尺寸及外伸長(zhǎng)度；刀具類(lèi)型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具應(yīng)按加工終了位置繪制。 2、繪制加工示意圖之前的有關(guān)計(jì)算 （1）刀具的選擇 刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。刀具的選擇前已述及，此處就不在追述了。 （2）導(dǎo)向套的選擇 在組合機(jī)床主軸孔加工，除了使用剛性方案，工件的尺寸，位置精度主要取決于夾具指南。所以正確的選擇式導(dǎo)向裝置，合理確定規(guī)模，精度，是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，也是解決必須處理內(nèi)容繪制示意圖。 1）選擇導(dǎo)向類(lèi)型 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑和刀具導(dǎo)向的線(xiàn)速度v=18m/min，選擇固定式導(dǎo)向。 2）導(dǎo)向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表： 表2.1 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺 d d1 D D1 D2 l l1 l2 l3 l4 L8 8 8 22 30 34 180 40 8 12 17 46 固定裝置的配合如下表： 表2.2 固定裝置的配合 導(dǎo)向 類(lèi)別 工藝 方法 D D D1 刀具導(dǎo)向 部分外徑 固定 導(dǎo)向 鉆孔 G7（或F8） H7/g6 H7/n6 g6 固定導(dǎo)向裝置的布置如圖2.4所示 圖2.4 固定導(dǎo)向裝置的布置 （3）初定主軸類(lèi)型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 因?yàn)檩S的材料為40Cr，剪切彈性模量G=81.0GPa,剛性主軸取ψ＝1／4（0）／m,所以B取2.316， 根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為： dB……………………………………2.89 式中： d——軸直徑（mm）（24.68） T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩（N·mm） B——系數(shù) 本設(shè)計(jì)中主軸直徑d=28mm,主軸外伸長(zhǎng)度為：L=118mm，D/為40/28。 （4）選擇刀具接桿 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長(zhǎng)度為一定值，而刀具的長(zhǎng)度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)，這個(gè)可調(diào)節(jié)在組合機(jī)床上是通過(guò)可調(diào)整的刀具接桿來(lái)解決的,連接桿如圖2.8所示， 圖2.8 可調(diào)連接桿 連接桿上的尺寸d與主軸外伸長(zhǎng)度的內(nèi)孔D配合，因此，根據(jù)接桿直徑d選擇刀具接桿參數(shù)如表2.3所示： 表2.3 可調(diào)接桿的尺寸 d D1(h6) d2 d3 L l1 l2 l3 螺母 厚度 28 Tr28×2 莫氏1號(hào) 12.061 36 88 81 42 80 12 （8）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 從加工結(jié)束主軸箱的端到端的所有鏈接的大小來(lái)確定的表面之間的最小距離，加工示意圖連接尺寸如圖2.3所示。面對(duì)的工件端面最重要的連接尺寸（多軸箱的大小321mm），它等于刀具懸伸長(zhǎng)度，螺母的厚度，主軸伸出長(zhǎng)度和連桿長(zhǎng)度（可調(diào)）和減去加工，孔的深度和切出值。 （6）工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 如圖2.6工作進(jìn)給長(zhǎng)度應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度L與刀具切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和。切入長(zhǎng)應(yīng)應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在8～10mm之間選擇，誤差大時(shí)取大值，因此取=8mm，切出長(zhǎng)度=1/3d+(3～8)= x8+712mm，所以=8+12+12=32mm. （7）快進(jìn)長(zhǎng)度的確定 考慮實(shí)際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為16.7mm，快退長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長(zhǎng)度16.7-48=78mm. 圖2.6 工作進(jìn)給長(zhǎng)度 2.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 圖2.7 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容 在一般情況下，組合機(jī)床是由通用部件標(biāo)準(zhǔn)——?jiǎng)恿ο洌瑒?dòng)力滑臺(tái)，柱，柱腳及特殊部件的裝配。聯(lián)系尺寸圖是用來(lái)表示機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件相互組裝 在該系統(tǒng)中，相對(duì)位置和尺寸的機(jī)器部件接觸測(cè)試是否滿(mǎn)足要求，通用部件的選擇是適當(dāng)?shù)模?duì)主軸箱設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展提供基礎(chǔ)，夾具等專(zhuān)用部件，零件。聯(lián)系尺寸圖也可以被視為一個(gè)簡(jiǎn)化的設(shè)備布局，它代表了機(jī)床的結(jié)構(gòu)類(lèi)型和總體布局。 如圖2.7所示，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖包括機(jī)床的布局，主要接觸尺寸電機(jī)尺寸，規(guī)格，通用組件和電機(jī)的主要參數(shù)的動(dòng)態(tài)組件，工件和各部分之間的特殊部位，外形尺寸。 2、選用動(dòng)力部件 選用動(dòng)力部件主要選擇型號(hào)、規(guī)格合適的動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱。 （1）滑臺(tái)的選用 通常，根據(jù)滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方式、所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程長(zhǎng)度和加工精度等因素來(lái)選用合適的滑臺(tái)。 1）驅(qū)動(dòng)形式的確定 根據(jù)對(duì)液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的性能特點(diǎn)比較，并結(jié)合具體的加工要求，使用條件選擇HY系列液壓滑臺(tái)。 2）確定軸向進(jìn)給力 滑臺(tái)所需的進(jìn)給力 =∑=6×2378.8=988N 式中： ——各主軸加工時(shí)所產(chǎn)生的軸向力 由于滑臺(tái)工作時(shí)，除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺(tái)移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺(tái)的最大進(jìn)給力應(yīng)大于＝9.88KN。 3）確定進(jìn)給速度 液壓滑臺(tái)的工作進(jìn)給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速，對(duì)液壓滑臺(tái)確定切削用量時(shí)所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺(tái)最小工作進(jìn)給速度的0.8～1倍;液壓進(jìn)給系統(tǒng)中采用應(yīng)力繼電器時(shí)，實(shí)際進(jìn)給速度應(yīng)更大一些。本系統(tǒng)中進(jìn)給速度=n·f=18mm/min。所以選擇1HY32ⅡA液壓滑臺(tái)，工作進(jìn)給速度范圍6.7～680mm/min，快速速度10m/min。 4）確定滑臺(tái)行程 滑臺(tái)的行程除保證足夠的工作行程外，還應(yīng)留有前備量和后備量。前備量的作用是動(dòng)力部件有一定的向前移動(dòng)的余地，以彌補(bǔ)機(jī)床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調(diào)整。本系統(tǒng)前備量為6.7mm，后備量的作用是使動(dòng)力部件有一定的向后移動(dòng)的余地，為方便裝卸刀具，這里取80mm,所以滑臺(tái)總行程應(yīng)大于工作行程，前備量，后備量之和。 即：行程L＞16.7+6.7+80=26.7mm，取L＝400mm。綜合上述條件，確定液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)1HY32ⅡA,以及相配套的滑臺(tái)底座（1CC321型）。 （2）由下式確定動(dòng)力箱的選用 動(dòng)力箱主要依據(jù)多軸所需的電動(dòng)機(jī)功率來(lái)選用，在多軸箱沒(méi)有設(shè)計(jì)之前，可算 ＝／η……………………………2.6 ＝6*0.43／0.8 ＝3.228KW 式中：η——多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)η＝0.8～0.9；有色金屬時(shí)η＝0.7～0.8，本系統(tǒng)加工HT6.70，取η＝0.8． 動(dòng)力箱的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率，并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此，選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M1-6的1TD32I型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為180mm。主要技術(shù)參數(shù)如下表： 表2.4電機(jī)型號(hào)及參數(shù) 主電機(jī)傳動(dòng)型號(hào) 轉(zhuǎn)速范圍（r/min） 主電機(jī)功率（） 配套主軸部件型號(hào) 電機(jī)轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速 D80 Y132M1-6 960 470 4 1HY32ⅡA,1CC321,1CD321 3、配套支承部件的選用 立柱底座1CD322。 4、確定裝料高度 裝料高度指工件安裝基面至機(jī)床底面的垂直距離，在現(xiàn)階段設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，裝料高度可視具體情況在H＝880～1060mm之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為800mm。 8、中間底座輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿(mǎn)足滑臺(tái)在其上面聯(lián)接安裝的需要，又考慮到與立柱底座相連接。因此，中間底座采用側(cè)底座1CD321。 6、確定多軸箱輪廓尺寸 本機(jī)床配置的多軸箱總厚度為340mm，寬度和高度按標(biāo)準(zhǔn)尺寸中選取。計(jì)算時(shí)，多軸箱的寬度B和高度H可確定為：B=630，H=320 根據(jù)上述計(jì)算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸B×H=630×320mm。 2.3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡 生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)機(jī)床的工作循環(huán)過(guò)程、動(dòng)作時(shí)間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)文件，通過(guò)生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析擬定的方案是否滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。計(jì)算如下： 切削時(shí)間： T切= L/vf+t停……………………………2.7 = 48/74.7＋10/418 =0.628 min 式中： T切——機(jī)加工時(shí)間（min） L——工進(jìn)行程長(zhǎng)度（mm） vf—— 刀具進(jìn)給量（mm/min） t?！罁蹊F停留時(shí)間。一般為在動(dòng)力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下，刀具旋轉(zhuǎn)8～10 r所需要時(shí)間。這里取10r 輔助時(shí)間 T輔 = +t移+t裝……………………2.8 = （78＋16.7）/1000+0.13+2 = 2.328min 式中： L3、L4 ——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長(zhǎng)度（mm） vfk ——快速移動(dòng)速度（mm/min） t移 ——工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)間（min）,一般為0.08～0.13min,取0.13 min t裝 ——裝卸工件時(shí)間（min）一般為0.8～1.8min,本例取2min 機(jī)床生產(chǎn)率 Q1 = 60/T單…………………………………2.9 = 60/（T切+T輔） =60/（0.628+3.298） =18.3 件/h 機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算 η = Q / Q1×100%…………………………2.10 = A / Q1tk×100% =18000/18.3×1980×100% =67.04% 式中：Q——機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件/h） A——年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件） tk——年工作時(shí)間，單班制工作時(shí)間tk =1980h 表2.8 生產(chǎn)率計(jì)算卡 2.4 多軸箱的設(shè)計(jì) 2.4.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的如圖2.8所示: 圖2.8 鉆孔組合機(jī)床多軸箱 圖中多軸箱的兩定位銷(xiāo)孔中心連線(xiàn)為橫坐標(biāo)，工件加工孔對(duì)稱(chēng)，選擇箱體中垂線(xiàn)為縱坐標(biāo)，在建立的坐標(biāo)系中標(biāo)注輪廓尺寸及動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺寸。主軸部為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（面對(duì)主軸看）。 主軸的工序內(nèi)容，切削用量及主軸尺寸及動(dòng)力部件的型號(hào)和性能參數(shù)如表 2.6所示： 表2.6 主軸外尺寸及切削用量 軸號(hào) 主軸外伸尺寸 工序 內(nèi)容 切削用量 D/d L N （r/min） V (m/min) f (mm/r) Vf (mm/min) 1、2、 3、4 40/28 118 鉆Φ6.7 418 18 0.18 74.7 注：1．被加工零件編號(hào)及名稱(chēng)：箱體材料：HT6.70 JB297-62；硬度: HB170-241， 前、后、側(cè)蓋等材料為HT180 2．動(dòng)力部件型號(hào)：1TD32I動(dòng)力箱，電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y112M-6；功率P＝2.2kw。 2.4.2 齒輪模數(shù)選擇 本組合機(jī)床主要用于鉆孔，因此采用滾珠軸承主軸。 齒輪模數(shù)m可按下式估算： m=(30～32)=32×≈1.3……………2.11 式中：m——估算齒輪模數(shù) P——齒輪所傳遞的功率（kw） Z——對(duì)嚙合齒中的小齒輪數(shù) N——小齒輪的轉(zhuǎn)速（r/min） 多軸箱輸入齒輪模數(shù)取m=1.5。 2.4.3 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) （1）根據(jù)原始依據(jù)圖（圖2.8），畫(huà)出驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)位置。如下表： 表2.7 驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值 坐標(biāo) 銷(xiāo)O1 驅(qū)動(dòng)軸O 主軸1 主軸2 主軸3 主軸4 X －178 0 37 37 -37 -37 Y 0 86.8 103.8 89.8 89.8 103.8 （2）確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù) 圖2.9 齒輪的最小壁厚 1）最小齒數(shù)的確定 為保證齒輪齒根強(qiáng)度，根據(jù)《組合機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，驅(qū)動(dòng)軸齒數(shù)要在21-24之間。 2）傳動(dòng)軸2為主軸1，2，3，4都各自在同一同心圓上。 多軸箱的齒輪模數(shù)按驅(qū)動(dòng)軸齒輪估算 ………………………2.8 多軸箱輸入齒輪模數(shù)取m=2。主軸1，2，3，4要求的轉(zhuǎn)速一致且較高，所以采用降速傳動(dòng)。主軸齒數(shù)選取Z=21，傳動(dòng)齒輪采用z=22齒的齒輪，變位系數(shù)。傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為: …………………………2.18 由于前面選取了主軸直徑為40，顯然傳動(dòng)軸直徑都選取40，這樣為了減少傳動(dòng)軸種類(lèi)和設(shè)計(jì)題目需要由于傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速是，則驅(qū)動(dòng)軸至傳動(dòng)軸的傳動(dòng)比為: ……………………………2.16 所以選擇兩級(jí)傳動(dòng)，且傳動(dòng)比分配為：一級(jí)為1.0×1.0;二級(jí)為1.4×1.0。 去驅(qū)動(dòng)齒輪齒數(shù)Z=17。 通用的齒輪有三種，即傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪和電機(jī)齒輪。材料均為48鋼，熱處理為齒部高頻淬火G84。本機(jī)床齒輪的選用按照下表選用 表2.8齒輪種類(lèi)及參數(shù) 齒輪種類(lèi) 寬度（mm） 齒 數(shù) 模數(shù)（mm） 孔徑（mm） 驅(qū)動(dòng)軸齒輪 24 32 17～80連續(xù) 17～70 2、2.8、3 2、2.8、3、4 18、6.7、30、38、40 28、30、38、40、80 傳動(dòng)軸齒輪 44（B型） 21-24 3 28、30、38、40、80 輸出軸齒輪 32 21-24 3 18、22、28、32、36 計(jì)算各主軸轉(zhuǎn)速 使各主軸轉(zhuǎn)速的相對(duì)轉(zhuǎn)速損失在8%以?xún)?nèi)，由公式：V= 知： n1=n2=n3=n4=18x1000/3.8/8=418r/min…………………2.18 2.4.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 傳動(dòng)系統(tǒng)圖是表示傳動(dòng)關(guān)系是示意圖，即用以確定的傳動(dòng)軸將驅(qū)動(dòng)軸和各主軸連接起來(lái)，繪制在多軸箱輪廓內(nèi)的傳動(dòng)示意圖，如圖2.10所示 圖2.10 鉆孔多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖 圖中傳動(dòng)軸齒輪和驅(qū)動(dòng)軸齒輪為第Ⅰ排。在圖中標(biāo)出齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、變位系數(shù)，以校核驅(qū)動(dòng)軸是否正確。另外，應(yīng)檢查同排的非嚙合齒輪是否齒頂干涉；還畫(huà)出主軸直徑和軸套直徑，以避免齒輪和相鄰的主軸軸套相碰。 2.4.5 傳動(dòng)零件的校核 （1）驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑 校核傳動(dòng)軸以承受的總扭矩最大傳動(dòng)軸8，由它驅(qū)動(dòng)的有主軸1、2、3、4 主軸扭矩：T1=T2=T3=T4=9979N·mm 油泵軸的扭矩：查得R12-1A油泵的最高壓力為0.3MPa、排量為8.88ml/r。假設(shè)在理想無(wú)泄漏狀態(tài)， 即： P·q=T·ω 式中：P——油泵的壓力N/㎡ q——油泵的排量m3/s T——輸入扭矩N·m ω——輸入角速度rad/s 單位換算： P=0.3MPa=0.3×106Pa n =880r/min=9.17r/s…………………………………2.19 q=8.88×9.17=83.92ml/r=83.92×10-6m3/s…………………2.6.7 ω=2πn/60=2×3.8×880/60………………………………2.21 =87.87rad/s 代入公式： P·q=T·ω…………………………………………………2.22 83.92×10-6×0.3×106=87.87T6 解得：T6=281N·mm T8=T1/i8-1+T2/i8-2+T3/i8-3+T4/i8-4+T6/i8-6……………………………2.23 =4×9979/0.98+281/0.667 =44093.06N·mm 根據(jù) d=B=2.316×=33.6mm<38mm 因此傳動(dòng)軸4是符合要求的。 3 鉆孔夾具設(shè)計(jì) 3.1機(jī)床夾具的分類(lèi) 按夾緊的動(dòng)力源可分為：手動(dòng)夾具，氣動(dòng)夾具，液壓夾具，氣液增力夾具，電磁夾具以及真空夾具等。 按夾具的使用特點(diǎn)可分為：通用夾具，專(zhuān)用夾具，可調(diào)夾具，組合夾具， 1、 拼裝夾具。 2、 按使用機(jī)床可分為：車(chē)床夾具，銑床夾具，鉆床夾具，鏜床夾具，齒輪機(jī)床夾具，數(shù)控機(jī)床夾具，自動(dòng)機(jī)床夾具，自動(dòng)線(xiàn)隨行夾具以及其他機(jī)床夾具。 3.2工件的裝夾方法 工件裝夾的方法有兩種： 1、 將工件直接裝夾在機(jī)床的工作臺(tái)或花盤(pán)上 2、 將工件裝夾在家具上 采用第一種方法裝夾的效率低，一般要求先按圖紙要求在工件的表面上劃線(xiàn)，劃出加工表面的尺寸和位置，裝夾時(shí)，用劃針或面分表找正后再夾緊。一般用于單件和小批生產(chǎn)。批量較大時(shí)，都采用夾具裝夾工件。 采用夾具裝夾工件有如下優(yōu)點(diǎn)： a、保證加工精度，穩(wěn)定加工質(zhì)量 b、縮短輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 c、擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多能” d、改善工人的勞動(dòng)條件，降低生產(chǎn)成本 3.3工件在夾具中的定位 （1）工件的定位的基本原理 六點(diǎn)定則 六點(diǎn)定則是工件定位的基本法則，用于實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，起支承點(diǎn)作用的是一定形狀的幾何體，這些用來(lái)限制工件自由度的幾何體就是定位元件。 用合理分布的六個(gè)支承點(diǎn)限制工件的六個(gè)自由度，使工件在夾具中的位置完全確定，稱(chēng)為“六點(diǎn)定位原則”，簡(jiǎn)稱(chēng)“六點(diǎn)定則”。 限制工件自由度與加工要求的關(guān)系 習(xí)慣上，工件的六個(gè)自由度都限制了的定位稱(chēng)為完全定位，工件限制的自由度少于六個(gè)，但能保證加工要求的定位稱(chēng)為不完全定位。 工件定位時(shí)，影響加工要求的自由度必須限制；不影響加工要求的自由度，有時(shí)要限制，有時(shí)可不限制，視具體情況而定。 在工件定位時(shí)，以下情況允許不完全定位： 加工通孔或通槽時(shí)，沿貫通軸的位置自由度可不限制。 毛坯（本工序加工前）是軸對(duì)稱(chēng)時(shí)，繞對(duì)稱(chēng)軸的角度自由度可不限制。 加工貫通的平面時(shí)，除可不限制沿兩個(gè)貫通軸的位置自由度外，還可不限制繞垂直加工面的軸的角度自由度。 夾具上的定位元件重復(fù)限制工件的同一個(gè)或幾個(gè)自由度的定位稱(chēng)為重復(fù)定位。重復(fù)定位分兩種情況：當(dāng)工件的一個(gè)或幾個(gè)自由度被重復(fù)限制，并對(duì)加工產(chǎn)生有害影響的重復(fù)定位，稱(chēng)為不可用重復(fù)定位。它將造成工件定位不穩(wěn)定，降低加工精度，使工件或定位元件產(chǎn)生變形，甚至無(wú)法安裝和加工。因此，不可用重復(fù)定位是不允許的。 當(dāng)工件的一個(gè)或幾個(gè)自由度被重復(fù)限制，但仍能滿(mǎn)足加工要求，即不但不產(chǎn)生有害影響，反而可增強(qiáng)工件裝夾剛度的定位，稱(chēng)為可用重復(fù)定位。在生產(chǎn)實(shí)際中，可用重復(fù)定位被大量采用 基準(zhǔn)、對(duì)定位元件的基本要求 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)的選擇，應(yīng)盡量使工件的定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)相重合；盡量用精基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)；遵守基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；應(yīng)使工件安裝穩(wěn)定，加工中所引起的變形最??；應(yīng)使工件定位方便，夾緊可靠。 對(duì)定位元件的基本要求 足夠的精度、足夠的強(qiáng)度和剛度、耐磨性好、工藝性好、便于清理切削。 （2）工件定位方式及其定位元件 b.工件以圓柱孔定位。如套類(lèi)、齒輪、撥叉等。此種定位方式所用的定位元件有圓柱定位銷(xiāo)、定位心軸和圓錐定位銷(xiāo)等。工件以圓柱孔為定位基準(zhǔn)， c.工件以外圓柱面定位。常用的定位元件有：V形塊、定位套和半圓套。工件以外圓柱面定位時(shí)， a.工件以平面定位。主要支承用來(lái)限制工件的自由度，具有獨(dú)立定位的作用。工件以平面作為定位基準(zhǔn)時(shí)，輔助支承用來(lái)加強(qiáng)工件的支承剛性，不起限制工件自由度的作用。所用定位元件一般可分為主要支承和輔助支承。 3.4定位誤差的分析 造成定位誤差的原因有兩個(gè)：一是定位基準(zhǔn)與限制位基準(zhǔn)不重合，由此產(chǎn)生基準(zhǔn)位移誤差△y 。 二是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，由此產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差△b； 基準(zhǔn)不重合誤差△b是定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合而造成的加工誤差，其大小為定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。一批工件逐個(gè)在夾具上定位時(shí)，基準(zhǔn)位移誤差△y是一批工件逐個(gè)在夾具上定位時(shí)，定位基準(zhǔn)相對(duì)于限位基準(zhǔn)的最大變化范圍在加工尺寸方向上的投影。 3.5夾緊裝置的組成 (1)夾緊裝置的種類(lèi)繁多，綜合起來(lái)其結(jié)構(gòu)均由兩部分組成。 夾緊裝置 傳遞夾緊力。傳遞機(jī)構(gòu)是把原動(dòng)力傳遞給夾緊裝置。動(dòng)力裝置所產(chǎn)生的力或人力要正確地作用到工件上，需有適當(dāng)?shù)膫鳈C(jī)構(gòu)。它由兩種構(gòu)件組成，，一是中間傳力機(jī)構(gòu)，二是接受原始作用力的構(gòu)件。 動(dòng)力裝置 產(chǎn)生夾緊力手動(dòng)夾緊是靠人力；機(jī)動(dòng)夾緊是采用動(dòng)力裝置。。動(dòng)力裝置是產(chǎn)生原始作用力的裝置。按夾緊力的來(lái)源，夾緊分手動(dòng)夾緊和機(jī)動(dòng)夾緊。常用的動(dòng)力裝置有液壓裝置、氣動(dòng)裝置、電磁裝置、電動(dòng)裝置、氣-液聯(lián)動(dòng)裝置和真空裝置等。 (2)、夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求 夾緊裝置的設(shè)計(jì)和選用是否正確，都保證工件的精度、提高生產(chǎn)率和減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度有很大的影響。因此，夾緊裝置應(yīng)滿(mǎn)足以下要求： a. 夾緊過(guò)程中，不能破壞工件在定位時(shí)所處的正確位置。 b.夾緊力的大小適當(dāng)。保證工件在整個(gè)加工過(guò)程中的位置穩(wěn)定不變，夾緊可靠牢固，振動(dòng)小，又不超出允許的變形。 c.夾緊裝置的復(fù)雜程度應(yīng)與工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。工件生產(chǎn)批量越大，越應(yīng)設(shè)計(jì)較復(fù)雜、效率較高的夾緊裝置。 d.具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。力求簡(jiǎn)單，便于制造維修，操作安全方便，并且省力。 3.6 問(wèn)題的指出 機(jī)床夾具概述 在對(duì)工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，為了保證加工的要求，首先要使工件相對(duì)道具及機(jī)床有正確的位置，并使這個(gè)位置在加工過(guò)程中不因外力的影響而變動(dòng)。因此，在進(jìn)行機(jī)械加工前，先要將工件裝夾好。 機(jī)床夾具的組成 1、定位裝置 其作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。 2、夾緊裝置 其作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過(guò)程中受到外力（切削力等）作用時(shí)不離開(kāi)已經(jīng)占據(jù)的正確的正確位置。 3、對(duì)刀或?qū)蜓b置 其作用是確定刀具相對(duì)定位元件的正確位置。 4、連接原件 其作用是確定夾具在機(jī)床上的正確位置。 5、夾具體 夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)件，通過(guò)它將夾具的所有元件連接成一個(gè)整體。 6、其他元件或裝置 是指家家具中因特殊需要而設(shè)置的元件或裝置。根據(jù)加工需要，有些夾具上設(shè)置分度裝置、靠模裝置；為能方便、準(zhǔn)確定位，常設(shè)置預(yù)定位裝置；對(duì)于大型夾具，常設(shè)置吊裝元件等。 以上各組成部分中，定位元件、夾緊裝置和夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)組成部分。 本夾具主要用來(lái)鉆M6螺紋底孔5（位于端面凸臺(tái)），由于工藝要求不高，因此，在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 夾緊力方向的確定 夾緊力應(yīng)朝向主要的定位基面。 夾緊力的方向盡可能與切削力和工件重力同向。 夾緊力作用點(diǎn)的選擇 a. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。 b. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在工件剛性較好的部位上，這樣可以防止或減少工件變形變形對(duì)加工精度的影響。 c. 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面。 (3)夾緊力大小的估算 理論上確定夾緊力的大小，必須知道加工過(guò)程中，工件所受到的切削力、離心力、慣性力及重力等，然后利用夾緊力的作用應(yīng)與上述各力的作用平衡而計(jì)算出。但實(shí)際上，夾緊里的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且，切削力的大小在加工過(guò)程中是變化的，因此，夾緊力的計(jì)算是個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，只能進(jìn)行粗略的估算。 估算的方法：一是找出對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力；二是只考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響。 估算的步驟： a.建立理論夾緊力FJ理與主要最大切削力FP的靜平衡方程：FJ理=Ф (FP)。 b.實(shí)際需要的夾緊力FJ需，應(yīng)考慮安全系數(shù)，F(xiàn)J需=KFJ理。 c.校核夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力FJ是否滿(mǎn)足條件：FJ>FJ需。 夾具的夾緊裝置和定位裝置[1] [2] 夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個(gè)過(guò)程緊密聯(lián)系在一起的。定位問(wèn)題已在前面研究過(guò)，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。 僅僅定好位在大多數(shù)場(chǎng)合下，還無(wú)法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對(duì)工件進(jìn)行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋，實(shí)際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來(lái)夾緊工件的。不過(guò)這里上是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來(lái)夾緊的。 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)來(lái)夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。 典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)： （1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； （2）擴(kuò)力比大； （3）自瑣性能好； （4）行程不受限制； （5）夾緊動(dòng)作慢。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動(dòng)裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動(dòng)裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動(dòng)夾緊，通過(guò)螺栓夾緊移動(dòng)壓板。達(dá)到夾緊和定心作用。 工件通過(guò)定位銷(xiāo)的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)螺栓夾緊移動(dòng)壓板，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊。并且移動(dòng)壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動(dòng)壓板，通過(guò)精確的圓弧定位，實(shí)現(xiàn)定心。此套移動(dòng)壓板制作簡(jiǎn)單，便于手動(dòng)調(diào)整。通過(guò)松緊螺栓實(shí)現(xiàn)壓板的前后移動(dòng)，以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對(duì)稱(chēng)中心在規(guī)定位置上。 刀具：高速鋼麻花鉆頭，尺寸為6.7。 則軸向力：見(jiàn)《工藝師手冊(cè)》表28.4 F=Cdfk……………………………………3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=( F=420 轉(zhuǎn)矩 T=Cdfk 式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8 T=0.206 功率 P= 在計(jì)算切削力時(shí),必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) K=KKKK 式中 K—基本安全系數(shù)，1.5; K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1; K—刀具鈍化系數(shù), 1.1; K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1 則 F=KF=1.5 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即： 安全系數(shù)K可按下式計(jì)算有：： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]表可得： 所以有： 螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有： 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得： 其中： 螺旋夾緊力： 該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過(guò)弧形壓塊壓緊工件，受力簡(jiǎn)圖如下： 圖4.1 移動(dòng)壓板受力簡(jiǎn)圖 初步確定氣缸參數(shù) 表5-1 按負(fù)載選擇工作壓力[1] 負(fù)載/ KN <5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50 工作壓力/MPa < 0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5 表5-2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力[1] 機(jī)械類(lèi)型 機(jī) 床 農(nóng)業(yè)機(jī)械 小型工程機(jī)械 建筑機(jī)械 液壓鑿巖機(jī) 液壓機(jī) 大中型挖掘機(jī) 重型機(jī)械 起重運(yùn)輸機(jī)械 磨床 組合 機(jī)床 龍門(mén) 刨床 拉床 工作壓力/MPa 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32 由于鉆削力為4239N，往往要取大一些，在這取負(fù)載約為10000N，初選氣缸的設(shè)計(jì)壓力P1=3MPa，為了滿(mǎn)足工作這里的氣缸課選用單桿式的，并在快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，則氣缸無(wú)桿腔與有桿腔的等效面積A1與A2應(yīng)滿(mǎn)足A1=2A2（即氣缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d應(yīng)滿(mǎn)足：d=0.707D。為防止切削后工件突然前沖，氣缸需保持一