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麗 水 學(xué) 院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
（20 13 屆）
題 目 連桿蓋鉆孔專用設(shè)備的設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師 朱曉虹
院 別 工學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) 機(jī)自091
學(xué) 號(hào) 09105010125
姓 名 王磊
2013 年 3 月 25 日至 2013 年 5 月 19 日共 8 周
摘 要
根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求, 某廠需在連桿蓋加工φ13通孔，由于批量大，為提高效率和保證孔距質(zhì)量，改造立鉆（Z525），設(shè)計(jì)該裝置。
本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)針對(duì)連桿蓋同時(shí)加工分孔裝置的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)明。主要內(nèi)容包括裝置工藝方案的制定、裝置配置型式的選擇、裝置總體設(shè)計(jì)以及主軸箱設(shè)計(jì)。
全文主要包括裝置的總體設(shè)計(jì)和主軸箱設(shè)計(jì)兩部分。機(jī)床總體設(shè)計(jì)主要是在選定工藝方案并確定機(jī)床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上確定“三圖一卡”，主軸箱設(shè)計(jì)根據(jù)“三圖一卡”，整理編繪出主軸箱原始依據(jù)圖，重點(diǎn)分析傳動(dòng)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)各種方案的比較，最后確定最優(yōu)方案。
關(guān)鍵詞：主軸箱；機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，連桿蓋
43
Abstract
According to the requirements of the mission design, a plant in the connecting rod cap processingφ 13 through hole, as large quantities, to improve efficiency and ensure the quality of drill hole distance, transformation (Z525 ), the design of the device.
The design specifications for the connecting rod lid while processing hole device design description. The main contents include device craft plan formulation, device configuration choice, device design and the headstock design.
The full text mainly includes system design and the headstock design in two parts. Machine tool design is mainly in the selected process scheme and determine the form of machine configuration, structure scheme is determined on the basis of the " three drawings and one card ", the headstock design according to the " three drawings and one card ", reorganizes the compilation to the headstock primitive basis chart, the key analysis transmission system, through the comparison of the various programs, and finally determine the optimal scheme.
KeyWords: spindle box; mechanism design, the connecting rod cap
目 錄
摘 要 I
Abstract 1
目 錄 2
第1章 緒論 1
1.1 課題研究意義 1
1.2鉆孔專用設(shè)備應(yīng)用 1
1.3 鉆孔專用設(shè)備 2
1.3.1多軸頭 2
1.3.2 多軸箱 2
1.3.3多軸鉆床 3
1.3.4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床 3
1.4 鉆孔專用設(shè)備趨勢(shì) 4
第2章 連桿蓋鉆孔專用設(shè)備裝置總體方案 4
2.1生產(chǎn)任務(wù) 4
2.2 普通立式鉆床的選型 4
2.2.1 計(jì)算所需電機(jī)功率 4
2.2.2立式鉆床的確定 6
第3章 傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì) 7
3.1設(shè)計(jì)前的計(jì)算 7
3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 8
第4章 多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件的繪制 13
4.1箱蓋、箱體和中間板結(jié)構(gòu) 13
4.2多軸箱軸的設(shè)計(jì) 13
4.3 軸坐標(biāo)計(jì)算 32
第5章 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì) 33
第6章 接桿刀具 33
第7章 裝置夾具設(shè)計(jì) 34
7.1 夾具概述 34
7.2 定位支承系統(tǒng)概述 36
7.2.1定位支承系統(tǒng) 36
7.2.2夾緊機(jī)構(gòu) 37
總 結(jié) 39
參考文獻(xiàn) 42
致 謝 43
第1章 緒論
1.1 課題研究意義
市場(chǎng)的開(kāi)放性和全球化使產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。而決定產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的指標(biāo)是產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間(Time ) ， 產(chǎn)品(Quality)，成本(Cost)，創(chuàng)新能力(Creation)和服務(wù)(Service)。用戶在追求高質(zhì)量產(chǎn)品的同時(shí)，會(huì)更多的追求較低的價(jià)格和較短的交貨周期。美國(guó)制造業(yè)在20世紀(jì)50至40年代主要以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模作為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的第一要素，而在70年代競(jìng)爭(zhēng)力的第一要素為降低生產(chǎn)成本，80年代為提高產(chǎn)品質(zhì)量，90年代為市場(chǎng)響應(yīng)速度。所以現(xiàn)代企業(yè)都期望通過(guò)提高自身的科技含量，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。
制造業(yè)是國(guó)家重要的基礎(chǔ)工業(yè)之一，制造業(yè)的基礎(chǔ)是。是眾多機(jī)械制造的母機(jī)，它的發(fā)展水平，與制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造精度有著直接關(guān)系，關(guān)系到國(guó)家機(jī)械工業(yè)以至整個(gè)制造業(yè)的發(fā)展水平.是先進(jìn)制造技術(shù)的基本單元載體，機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、更新速度、對(duì)市場(chǎng)的應(yīng)變能力、生產(chǎn)效率等在很大程度上取決于的效能。因此，制造業(yè)對(duì)于一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著舉足輕重的作用我國(guó)是世界上產(chǎn)量最多的國(guó)家.根據(jù)德國(guó)工業(yè)協(xié)會(huì)(VD W )2000年統(tǒng)計(jì)資料，在主要的生產(chǎn)國(guó)家中，中國(guó)排名為世界第五位。但是在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中仍處于較低水平:即使在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì):一方面國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)各類產(chǎn)品有著大量的需求，而另一方面卻有不少國(guó)產(chǎn)滯銷積壓，國(guó)外產(chǎn)品充斥市場(chǎng)。
1.2鉆孔專用設(shè)備應(yīng)用
據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般在車間中普通機(jī)床的平均切削時(shí)間很少超過(guò)全部工作時(shí)間的15%。其余時(shí)間是看圖、裝卸工件、調(diào)換刀具、操作機(jī)床、測(cè)量以及清除鐵屑等等。使用數(shù)控機(jī)床雖然能提高85%，但購(gòu)置費(fèi)用大。某些情況下，即使生產(chǎn)率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通機(jī)床低。故必須更多地縮短加工時(shí)間。不同的加工方法有不同的特點(diǎn)，就鉆削加工而言，鉆孔專用設(shè)備是一種通過(guò)少量投資來(lái)提高生產(chǎn)率的有效措施。雖然不可調(diào)式多軸頭在自動(dòng)線中早有應(yīng)用，但只局限于大批量生產(chǎn)。即使采用可調(diào)式多軸頭擴(kuò)大了使用范圍，仍然遠(yuǎn)不能滿足批量小、孔型復(fù)雜的要求。尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，大型復(fù)雜的鉆孔專用設(shè)備更是引人注目。例如原子能發(fā)電站中大型冷凝器水冷壁管板有15000個(gè)ψ20孔，若以搖臂鉆床加工，單單鉆孔與锪沉頭孔就要842.5小時(shí)，另外還要?jiǎng)澗€工時(shí)151.1小時(shí)。但若以數(shù)控八軸落地鉆床加工，鉆锪孔只要171.6小時(shí)，劃線也簡(jiǎn)單，只要1.9小時(shí)。因此，利用數(shù)控控制的二個(gè)坐標(biāo)軸，使刀具正確地對(duì)準(zhǔn)加工位置，結(jié)合鉆孔專用設(shè)備不但可以擴(kuò)大加工范圍，而且在提高精度的基礎(chǔ)上還能大大地提高工效，迅速地制造出原來(lái)不易加工的零件。有人分析大型高速柴油機(jī)30種箱形與桿形零件的2000多個(gè)鉆孔操作中，有40%可以在自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床中用二軸、三軸或四軸多軸頭加工，平均可減少20%的加工時(shí)間。1975年法國(guó)巴黎機(jī)床展覽會(huì)也反映了鉆孔專用設(shè)備的使用愈來(lái)愈多這一趨勢(shì)。
1.3 鉆孔專用設(shè)備
鉆孔專用設(shè)備是在一次進(jìn)給中同時(shí)加工許多孔或同時(shí)在許多相同或不同工件上各加工一個(gè)孔。這不僅縮短切削時(shí)間，提高精度，減少裝夾或定位時(shí)間，并且在數(shù)控機(jī)床中不必計(jì)算坐標(biāo)，減少字塊數(shù)而簡(jiǎn)化編程。它可以采用以下一些設(shè)備進(jìn)行加工：立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭、多軸鉆床、多軸組合機(jī)床心及自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床。甚至可以通過(guò)二個(gè)能自動(dòng)調(diào)節(jié)軸距的主軸或多軸箱，結(jié)合數(shù)控工作臺(tái)縱橫二個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個(gè)或幾個(gè)工序?，F(xiàn)在就這方面的現(xiàn)狀作一簡(jiǎn)介。
1.3.1多軸頭
從傳動(dòng)方式來(lái)說(shuō)主要有帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)與萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)三種。這是大家所熟悉的。前者效率較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，后者易于調(diào)整軸距。從結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)有不可調(diào)式與可調(diào)式二種。前者軸距不能改變，多采用齒輪傳動(dòng)，僅適用于大批量生產(chǎn)。為了擴(kuò)大其贊許適應(yīng)性，發(fā)展了可調(diào)式多軸頭，在一定范圍內(nèi)可調(diào)整軸距。它主要裝在有萬(wàn)向.二種。（1）萬(wàn)向軸式也有二種:具有對(duì)準(zhǔn)裝置的主軸。主軸裝在可調(diào)支架中，而可調(diào)支架能在殼體的T形槽中移動(dòng)，并能在對(duì)準(zhǔn)的位置以螺栓固定。（2）具有公差的圓柱形主軸套。主軸套固定在與式件孔型相同的模板中。前一種適用于批量小且孔組是規(guī)則分布的工件（如孔組分布在不同直徑的圓周上）。后一種適用于批量較大式中小批量的輪番生產(chǎn)中，剛性較好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多軸頭可以裝在立鉆式搖臂鉆床上，按鉆床本身所具有的各種功能進(jìn)行工作。這種鉆孔專用設(shè)備方法，由于鉆孔效率、加工范圍及精度的關(guān)系，使用范圍有限。
1.3.2 多軸箱
也象多軸頭那樣作為標(biāo)準(zhǔn)部件生產(chǎn)。美國(guó)Secto公司標(biāo)準(zhǔn)齒輪箱、多軸箱等設(shè)計(jì)的不可調(diào)式多軸箱。有32種規(guī)格，加工面積從300Ｘ300毫米到600Ｘ1050毫米，工作軸達(dá)60根，動(dòng)力達(dá)22.5千瓦。Romai工廠生產(chǎn)的可調(diào)多軸箱調(diào)整方便，只要先把齒輪調(diào)整到接近孔型的位置，然后把與它聯(lián)接的可調(diào)軸移動(dòng)到正確的位置。因此，這種結(jié)構(gòu)只要改變模板，就能在一定范圍內(nèi)容易地改變孔型，并且可以達(dá)到比普通多軸箱更小的孔距。
根據(jù)成組加工原理使用多軸箱或多軸頭的組合機(jī)床很適用于大中批量生產(chǎn)。為了在加工中獲得良好的效果，必需考慮以下數(shù)點(diǎn)：（1）工件裝夾簡(jiǎn)單，有足夠的冷卻液沖走鐵屑。（2）夾具剛性好，加工時(shí)不形變，分度定位正確。（3）使用二組刀具的可能性，以便一組使用，另一組刃磨與調(diào)整，從而縮短換刀停機(jī)時(shí)間。（4）使用優(yōu)質(zhì)刀具，監(jiān)視刀具是否變鈍，鉆頭要機(jī)磨。（5）尺寸超差時(shí)能立即發(fā)現(xiàn)。
1.3.3多軸鉆床
這是一種能滿足鉆孔專用設(shè)備要求的鉆床。諸如導(dǎo)向、功率、進(jìn)給、轉(zhuǎn)速與加工范圍等。巴黎展覽會(huì)中展出的多軸鉆床多具液壓進(jìn)給。其整個(gè)工作循壞如快進(jìn)、工進(jìn)與清除鐵屑等都是自動(dòng)進(jìn)行。值得注意的是，多數(shù)具有單獨(dú)的變速機(jī)構(gòu)，這樣可以適應(yīng)某一組孔中不同孔徑的加工需要。
1.3.4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床
為了中小批量生產(chǎn)合理化的需要，最近幾年發(fā)展了自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床。
(1) 自動(dòng)更換主軸機(jī)床
自動(dòng)更換主軸機(jī)床頂部是回轉(zhuǎn)式主軸箱庫(kù)，掛有多個(gè)不可調(diào)主軸箱?？v橫配線盤予先編好工作程序，使相應(yīng)的主軸箱進(jìn)入加工工位，定位緊并與動(dòng)力聯(lián)接，然后裝有工件的工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到主軸箱下面，向上移動(dòng)進(jìn)行加工。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)，只要調(diào)換懸掛的主軸箱，就能適應(yīng)不同孔型與不同工序的需要。
(2)多軸轉(zhuǎn)塔機(jī)床
轉(zhuǎn)塔上裝置多個(gè)不可調(diào)或萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)主軸箱，轉(zhuǎn)塔能自動(dòng)轉(zhuǎn)位，并對(duì)夾緊在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。通過(guò)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)，可以加工工件的多個(gè)面。因?yàn)檗D(zhuǎn)塔不宜過(guò)大，故它的工位數(shù)一般不超過(guò)4—6個(gè)。且主軸箱也不宜過(guò)大。當(dāng)加工對(duì)象的工序較多、尺寸較大時(shí)，就不如自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床合適，但它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
(3)自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床
它由自動(dòng)線或組合機(jī)床中的標(biāo)準(zhǔn)部件組成。不可調(diào)多軸箱與動(dòng)力箱按置在水平底座上，主軸箱庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)整個(gè)裝置緊固在進(jìn)給系統(tǒng)的溜板上。主軸箱庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給動(dòng)作都按標(biāo)準(zhǔn)子程序工作。換主軸箱時(shí)間為幾秒鐘。工件夾緊于液壓分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以便加工工件的各個(gè)面。好果回轉(zhuǎn)工作臺(tái)配以卸料裝置，就能合流水生產(chǎn)自動(dòng)化。在可變生產(chǎn)系統(tǒng)中采用這種裝置，并配以相應(yīng)的控制器可以獲得完整的加工系統(tǒng)。
(4) 數(shù)控八軸落地鉆床
大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達(dá)15000個(gè)，它與支撐板聯(lián)接在一起加工?？讖綖?0毫米，孔深180毫米。采用具有內(nèi)冷卻管道的麻花鉆，5－7巴壓力的冷卻液可直接進(jìn)入切削區(qū)，有利于排屑。鉆尖磨成90°供自動(dòng)定心。它比普通麻花鉆耐用，且進(jìn)給量大。為了縮短加工時(shí)間，以8軸數(shù)控落地加工。
1.4 鉆孔專用設(shè)備趨勢(shì)
鉆孔專用設(shè)備生產(chǎn)效率高，投資少，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，產(chǎn)品改型時(shí)設(shè)備損失少。而且隨著我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，鉆孔專用設(shè)備的范圍一定會(huì)愈來(lái)愈廣，加工效率也會(huì)不斷提高。
第2章 連桿蓋鉆孔專用設(shè)備裝置總體方案
2.1生產(chǎn)任務(wù)
在一批連桿蓋上有同一個(gè)面上有2個(gè)孔加工。在普通立式鉆床上進(jìn)行孔加工，通常是一個(gè)孔一個(gè)孔的鉆削，生產(chǎn)效率低，用非標(biāo)設(shè)備，即組合機(jī)床加工，生產(chǎn)效率高，但設(shè)備投資大。
但把一批普通立式普通單軸鉆床改造為立式多軸鉆床，改造后的多軸鉆床，可以同時(shí)完成多個(gè)孔的鉆、擴(kuò)、鉸等工序。
2.2 普通立式鉆床的選型
2.2.1 計(jì)算所需電機(jī)功率
零件圖如圖1所示：
圖1為工件零件圖，材料：45；料厚：27mm；硬度：HBS170-240HBS；年產(chǎn)量：1000萬(wàn)件；2-13尺寸精度IT13.
(1) 確定2個(gè)孔同時(shí)加工的軸向力，公式：
式中：=365.9,=,=0.661,=1.217,=0.361,=1.1,
=0.35m/s（表15-37）[文獻(xiàn)1]
則
所需電機(jī)功率：
2.2.2立式鉆床的確定
根據(jù)上面計(jì)算所需電機(jī)的功率，現(xiàn)選用Z525立式鉆床，其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示：
表1 Z525立式鉆床主要技術(shù)參數(shù)
技術(shù)規(guī)格
型號(hào)
Z525
最大鉆孔直徑（mm）
25
主軸端面至工作臺(tái)距離(mm)
0-700
主軸端面至底面距離(mm)
750-110
主軸中心至導(dǎo)軌距離(mm)
250
主軸行距(mm)
175
主軸孔莫氏解錐度
3號(hào)
主軸最大扭轉(zhuǎn)力矩(N?m)
245.25
主軸進(jìn)給力(N)
8829
主軸轉(zhuǎn)速(r/mm)
97-1360
主軸箱行程(mm)
200
進(jìn)給量(mm/r)
0.1-0.8
工作臺(tái)行程(mm)
325
工作臺(tái)工作面積(mm2)
500Ｘ375
主電動(dòng)機(jī)功率(kw)
2.8
第3章 傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì)
3.1設(shè)計(jì)前的計(jì)算
（1）大致了解工件上被加工孔為2個(gè)Ф13的孔。毛坯種類為灰鑄鐵的鑄件，由于石墨的潤(rùn)滑及割裂作用，使灰鑄鐵很易切削加工，屑片易斷，刀具磨損少，故可選用硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆（GB10946-89）[文獻(xiàn)2]
（2）切削用量的確定
根據(jù)表2－7[文獻(xiàn)？]，切削速度,進(jìn)給量.
則切削轉(zhuǎn)速
根據(jù)Z525機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取
故實(shí)際切削速度為：
（3）確定加工時(shí)的單件工時(shí)
圖2為鉆頭工作進(jìn)給長(zhǎng)度，
一般為5-10mm,取10mm，
[文獻(xiàn)3]
加工一個(gè)孔所需時(shí)間：
單件時(shí)工時(shí)：
3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
(1) 選定齒輪的傳動(dòng)方式
齒輪分布方案確定：
根據(jù)分析零件圖，多軸箱齒輪分布初定有以下形式
根據(jù)通常采用的經(jīng)濟(jì)而又有效的傳動(dòng)是。因此，本設(shè)計(jì)中采用了圖3所示的齒輪分布方案。
（3）明確主動(dòng)軸、工作軸和惰輪軸的旋轉(zhuǎn)方向，并計(jì)算或選定其軸徑大小。
因?yàn)樗x定的Z535立式鉆床主軸是左旋，所以工作軸也為左旋，而惰輪軸則為右旋。
根據(jù)表2確定工作軸直徑《機(jī)械制造》.8/97：43
表2加工孔徑與工作軸直徑對(duì)應(yīng)表（mm）
加工孔徑
＜12
12－16
16－20
工作軸直徑
15
20
25
因?yàn)榧庸た讖綖椐?3mm,所以工作軸直徑選20mm.
本設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)為單層次的齒輪外嚙合傳動(dòng)，傳動(dòng)分布圖如圖4所示。
主動(dòng)軸和惰輪軸的直徑在以后的軸設(shè)計(jì)中確定。
（4） 排出齒輪傳動(dòng)的層次，設(shè)計(jì)各個(gè)齒輪。
① 本設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)為單層次的齒輪外嚙合傳動(dòng)，傳動(dòng)分布圖如圖4所示。
② 在設(shè)計(jì)各個(gè)齒輪前首先明確已知條件：電機(jī)輸入功率,齒輪Ⅰ轉(zhuǎn)速, 齒輪Ⅲ轉(zhuǎn)速,假設(shè)齒輪Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的傳動(dòng)比均為i=0.84,即齒輪比u=1.2,工作壽命15年（每年工作300天），兩班制。
③ 選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)
?選用直齒輪圓柱齒輪傳動(dòng)；
?多軸箱為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88）;
?材料選擇
由表10-1[文獻(xiàn)4]選擇齒輪Ⅰ材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，齒輪Ⅱ材料為45（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，齒輪Ⅲ材料為45（?；捕?10HBS;
?選齒輪Ⅰ齒數(shù),齒輪Ⅱ齒數(shù),取.
④ 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，?
? 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
1)試選載荷系數(shù);
2)計(jì)算齒輪Ⅰ傳遞的轉(zhuǎn)矩
3)由表 10-7[文獻(xiàn)4]選取齒寬系數(shù)=0.5
4)由表10-6[文獻(xiàn)4] 查得材料的彈性影響系數(shù)
5)由表10-21d[文獻(xiàn)4] 按齒面硬度查得齒輪Ⅰ的接觸疲勞強(qiáng)度極限？;齒輪Ⅱ的接觸疲勞強(qiáng)度極限？;
6)由表10-13[文獻(xiàn)4] 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
7)由表10-19[文獻(xiàn)4] 查得接觸疲勞壽命系數(shù),;
8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力:
取失效概率為1%，安全系數(shù),由式(10-12) [文獻(xiàn)4] 得：
;
?計(jì)算
1)試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值:
2)計(jì)算圓周速度V:
3)計(jì)算齒
4)計(jì)算齒寬與齒高之比
模數(shù)：
齒高：
5)計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)v=3.81m/s,7級(jí)精度，由圖10-8[文獻(xiàn)4] 查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.14,
直齒輪，假設(shè),由表10-3[文獻(xiàn)4] 查得;
由表10-2[文獻(xiàn)4] 查得使用系數(shù);
由表10-4[文獻(xiàn)4] 查得7級(jí)精度齒輪Ⅰ相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，
將數(shù)據(jù)代入后得：
;
由,查圖10-13[文獻(xiàn)4]得，;
故載荷系數(shù)
6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）[文獻(xiàn)4] 得，
=53.649x=57.18mm
7)計(jì)算模數(shù)m
m=2mm.
⑤按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
由式（10-5）[文獻(xiàn)4] 得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為m≥
?確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
1） 由圖10-20[文獻(xiàn)4] 查得齒輪Ⅰ的彎曲疲勞極限=500Mpa;
齒輪Ⅱ的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380Mpa;
2)由圖10-18[文獻(xiàn)4] 查得彎曲疲勞壽命系數(shù);
3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式（10-12）[文獻(xiàn)4] 得：
[]1===303.57Mpa
==238.86MPa
4)計(jì)算載荷系數(shù)
5) 查取齒形系數(shù)
由表10-5[文獻(xiàn)4] 查得
6)查取應(yīng)力校正系數(shù)
由表10-5[文獻(xiàn)4] 查得
7）計(jì)算齒輪Ⅰ、Ⅱ的并加以比較
==0.01379
==0.01716
齒輪Ⅱ的數(shù)值大。
?設(shè)計(jì)計(jì)算
m≥
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2。在零件圖中可知，主動(dòng)軸與惰輪軸的中心距為40mm，即齒輪Ⅰ、Ⅱ完全嚙合的中心距，得：
⑥幾何尺寸計(jì)算
?計(jì)算分度圓直徑：
d1=Z1?m=20x2=40mm
d2=Z2?m=20x2=40mm
?計(jì)算中心中距
aⅠⅡ=40mm,aⅡⅢ=40mm
?計(jì)算齒輪齒寬
取
⑦驗(yàn)算
Ft===819.2N
==35.66N/mm<100N/mm 合格
第4章 多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與零部件的繪制
4.1箱蓋、箱體和中間板結(jié)構(gòu)
(1)箱體選用240mmx200mm長(zhǎng)方形箱體，箱蓋與之匹配。箱體材料為HT200, 箱蓋為HT200。
(2)中間板的作用：箱內(nèi)部分是軸承的支承座，伸出箱外的部分是導(dǎo)向裝置中的滑套支承座，為便于設(shè)計(jì)人員選用，已將中間板規(guī)范為23mm和28mm兩種厚度的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)選用23mm厚的中間板，材料為HT200。
4.2多軸箱軸的設(shè)計(jì)
(1)主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)
①軸材料的選擇
表15-3[文獻(xiàn)4] 軸材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
②軸徑的確定
根據(jù)公式d≥A0(15-2) [文獻(xiàn)4]
式中A0=,查表15-3[文獻(xiàn)4] ，A0取110
d≥110x=13.9mm,取d=25mm
③軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
?選擇滾動(dòng)軸承
因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向載荷及軸向載荷，故前、后端均選用單列向心球軸承，由表1-14
[文獻(xiàn)3] ，選用7204c軸承。
?軸上各段直徑，長(zhǎng)度如圖5所示。
?鍵的確定
因?yàn)辇X輪寬為35mm,所以選用8x7x22平鍵，表6-1[文獻(xiàn)4]
?確定軸上圓角和倒角尺寸
參考表15-2[文獻(xiàn)4] ，取軸端倒角2x450,各軸肩的圓角半徑為R=1.0mm.
?按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度
作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
軸上扭轉(zhuǎn)力矩為
M=9549x=9549x=19.7
周向力為
Py===1970N
徑向力為
Pz=0.48 Py=0.48x1970=945.6N
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，分別作出軸的扭矩圖、垂直圖的彎矩My圖和水平平面內(nèi)的彎矩Mz圖，如圖7所示。從圖中可知，截面E為危險(xiǎn)截面，在截面E上，扭矩T和合成彎矩M分別為
T=19.7;
M===39.3
軸材料選用45鋼，=355Mpa,許用應(yīng)力[]=[文獻(xiàn)5],為許用應(yīng)力安全系數(shù)，取=1.5,則[]==237Mpa
按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核
公式，
W為軸的抗彎截面系數(shù)，W=-(表15-4) [文獻(xiàn)4]
W==1533.2-105.8=1427.4
=
=30.8Mpa<[]
即軸的強(qiáng)度足夠。
?精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
在上面的分析中已判定E截面為危險(xiǎn)截面，所以現(xiàn)在校校E面左右兩側(cè)即可，其他截面均無(wú)需校核。
截面E左側(cè)面校核：
抗彎截面系數(shù)W為：W=0.1d3=0.1x303=2700mm3
抗扭截面系數(shù)WT為：WT=0.2d3=0.2x303=5400mm3
彎矩M及彎曲應(yīng)力為:M=39300x=35496.8
===13.1Mpa
扭矩T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：T3=19700
===3.6Mpa
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理， =640Mpa,=275Mpa,=155Mpa。
過(guò)盈配合處的值，由附表3-8[文獻(xiàn)4] 用插入法求出，并取=0.8,
于是得=2.85, =0.8x2.85=2.28
軸按磨削加工，由附圖3-4[文獻(xiàn)4] 得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92
故得綜合系數(shù)為：K=--1=2.85+=2.94
K=+-1=2.28+=2.37
計(jì)算安全系數(shù)：
S===7.1
S===35.6
Sca===6.9>S=1.5 故安全
截面E右側(cè)面校核：
抗彎截面系數(shù)W為：W=0.1d3=0.1x203=800mm3
抗扭截面系數(shù)WT為：WT=0.2d3=0.2x203=1600mm3
彎矩M及彎曲應(yīng)力為:M=39300x=35496.8
===44.4Mpa
扭矩T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：T3=19700
===12.3Mpa
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)a及a按附表3-2查取[文獻(xiàn)4] ，因==0.05,==1.25,經(jīng)插值后可查得:a,a
又由附圖3-1[文獻(xiàn)？]可得軸提材料的敏性系數(shù)為：q,q
故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附3-4）[文獻(xiàn)4] 為：
k
k
由附圖3-2[文獻(xiàn)4] 得尺寸系數(shù)
由附圖3-3[文獻(xiàn)4] 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)
軸按磨削加工，由附圖3-4[文獻(xiàn)4] 得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式（3-12）及（3-12）[文獻(xiàn)4] ，得綜合系數(shù)值為：
K=--1=+=2.09
K=+-1=+=1.67
計(jì)算安全系數(shù)：
S===2.96
S===14.7
Sca===2.9>S=1.5
故該軸在截面右側(cè)面是安全的，又因?yàn)檩S無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。
?軸承的校核
機(jī)床一般傳動(dòng)軸的滾動(dòng)軸承失效形式，主要是疲勞破壞，故應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算。
滾動(dòng)軸承疲勞壽命計(jì)算公式：
（10-5）[文獻(xiàn)4]
式中：
，表3.8-50[文獻(xiàn)6]
因?yàn)樗艿妮S向力太小，所以忽略不計(jì),Fa=0
所受徑向力Fr=945.6/2=472.8N表3.8-50[文獻(xiàn)6]
P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x472.8=193.8
>=30000h(表13-3) [文獻(xiàn)6]
軸承安全
(2)惰軸的設(shè)計(jì)
①軸材料的選擇
表15-3[文獻(xiàn)4] 軸材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
②軸徑的確定
根據(jù)公式d≥A0(15-2) [文獻(xiàn)4]
=110，取d=20mm
③軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
?選擇滾動(dòng)軸承
因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向載荷及軸向載荷，選用單列向心球軸承，由表1-14[文獻(xiàn)3],選用7002c軸承。
?軸上各段直徑，長(zhǎng)度如圖8所示。
?鍵的確定
因?yàn)辇X輪寬為30mm,所以選用6x6x18平鍵，表6-1[文獻(xiàn)4]
?軸上圓角和倒角尺寸
參考表15-2[文獻(xiàn)4] ，取軸端倒角2x450,各軸肩的圓角半徑為R=1.0mm.
?扭合成校核軸的強(qiáng)度
作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
軸上扭轉(zhuǎn)力矩為
M=9549x=9549x=23.2
周向力為
Py===2320N
徑向力為Pz=0.48 Py=0.48x2320=1113.6N
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，分別作出軸的扭矩圖、垂直圖的彎矩My圖和水平平面內(nèi)的彎矩Mz圖，如圖10所示。從圖中可知，截面E為危險(xiǎn)截面，在截面E上，扭矩T和合成彎矩M分別為
T=23.2;
M===32.8
按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核[文獻(xiàn)5]:
公式，
W為軸的抗彎截面系數(shù)，W=-(表15-4) [文獻(xiàn)4]
W==785-81=704
=
=70Mpa<[]=237Mpa
即軸的強(qiáng)度足夠。
?校核軸的疲勞強(qiáng)度
在上面的分析中已判定E截面為危險(xiǎn)截面，所以現(xiàn)在校校E面左右兩側(cè)即可，其他截面均無(wú)需校核。
截面E左側(cè)面校核：
抗彎截面系數(shù)W為：W=0.1d3=0.1x253=1562.5mm3
抗扭截面系數(shù)WT為：WT=0.2d3=0.2x253=312.5mm3
彎矩M及彎曲應(yīng)力為:M=32800x=22707.7
===14.5Mpa
扭矩T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：T3=23200
===74.2Mpa
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理， =640Mpa,=275Mpa,=155Mpa。
過(guò)盈配合處的值，由附表3-8[文獻(xiàn)4] 用插入法求出，并取=0.8,
于是得=2.69, =0.8x2.69=2.15
軸按磨削加工，由附圖3-4[文獻(xiàn)4] 得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92
故得綜合系數(shù)為：K=--1=2.69+=2.8
K=+-1=2.15+=2.24
計(jì)算安全系數(shù)：
S===6.8
S===1.8
Sca===1.55>S=1.5 故安全
截面E右側(cè)面校核：
抗彎截面系數(shù)W為：W=0.1d3=0.1x153=337.5mm3
抗扭截面系數(shù)WT為：WT=0.2d3=0.2x153=675mm3
彎矩M及彎曲應(yīng)力為:M=32800x=22707.7
===67.3Mpa
扭矩T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：T3=23200
===34.4Mpa
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)a及a按附表3-2查取[文獻(xiàn)4] ，因==0.07,==1.33,經(jīng)插值后可查得:a,a
又由附圖3-1[文獻(xiàn)？]可得軸提材料的敏性系數(shù)為：q,q
故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附3-4）[文獻(xiàn)4] 為：
k
k
由附圖3-2[文獻(xiàn)4] 得尺寸系數(shù)
由附圖3-3[文獻(xiàn)4] 得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)
軸按磨削加工，由附圖3-4[文獻(xiàn)4] 得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式（3-12）及（3-12）[文獻(xiàn)4] ，得綜合系數(shù)值為：
K=--1=+=1.93
K=+-1=+=1.58
計(jì)算安全系數(shù)：
S===2.12
S===5.53
Sca===1.99>S=1.5
故該軸在截面右側(cè)面是安全的，又因?yàn)檩S無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。
?軸承的校核
因?yàn)樗艿妮S向力太小，所以忽略不計(jì),Fa=0
所受徑向力Fr=1113.6/2=556.8n
P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x556.8=228.3N
7002c向心球軸承校核
>=30000h(表13-3) [文獻(xiàn)6]
軸承安全
（3）工作軸的設(shè)計(jì)
①軸材料的選擇
表15-3[文獻(xiàn)4] 軸材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
②軸徑的確定
在傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算中已的工作軸的直徑定為d=15mm。
③軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：
?擇滾動(dòng)軸承
因?yàn)檩S承同時(shí)受有徑向載荷及軸向載荷，故前、后端均選用單列向心球軸承，又因工作軸用于鉆削，在后端加單向推力球軸承。由表1-14[文獻(xiàn)3]，單列向心球軸承選用102軸承，后端單向推力球軸承選用8102軸承。
?各段直徑，長(zhǎng)度如圖11所示。
?鍵的確定
因?yàn)辇X輪寬為25mm,所以選用5x5x20平鍵，表6-1[文獻(xiàn)4]
?軸上圓角和倒角尺寸
參考表15-2[文獻(xiàn)4] ，取軸端倒角2x450,各軸肩的圓角半徑為R=0.8mm.
?扭合成校核軸的強(qiáng)度
作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖
軸上扭轉(zhuǎn)力矩為
M=9549x=9549x=27.3
周向力為
Py===3640N
徑向力為
Pz=0.48 Py=0.48x3640=1754.5N
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，分別作出軸的扭矩圖、垂直圖的彎矩My圖和水平平面內(nèi)的彎矩Mz圖，如圖13所示。從圖中可知，截面E為危險(xiǎn)截面，在截面E上，扭矩T和合成彎矩M分別為
T=27.3;
M===54.6
按第三強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度校核[文獻(xiàn)5]:
公式，
W為軸的抗彎截面系數(shù)，W=-(表15-4) [文獻(xiàn)4]
W==331.2-56.3=274.9
=
=222Mpa<[]=237Mpa
即軸的強(qiáng)度足夠。
?校核軸的疲勞強(qiáng)度
在上面的分析中已判定E截面為危險(xiǎn)截面，所以現(xiàn)在校校E面左右兩側(cè)即可，其他截面均無(wú)需校核。
截面E右側(cè)面校核：
抗彎截面系數(shù)W為：W=0.1d3=0.1x173=491.3mm3
抗扭截面系數(shù)WT為：WT=0.2d3=0.2x173=982.6.5mm3
彎矩M及彎曲應(yīng)力為:M=54600x=24125.6
===49.1Mpa
扭矩T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：T3=27300
===27.8Mpa
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理， =640Mpa,=275Mpa,=155Mpa。
過(guò)盈配合處的值，由附表3-8[文獻(xiàn)4] 用插入法求出，并取=0.8,
于是得=2.93, =0.8x2.93=2.35
軸按磨削加工，由附圖3-4[文獻(xiàn)4] 得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92
故得綜合系數(shù)為：K=--1=2.93+=3.02
K=+-1=2.35+=2.44
計(jì)算安全系數(shù)：
S===1.85
S===4.48
Sca===1.7>S=1.5 故安全
截面E左側(cè)面校核：
抗彎截面系數(shù)W為：W=0.1d3=0.1x153=337.5mm3
抗扭截面系數(shù)WT為：WT=0.2d3=0.2x153=675mm3
彎矩M及彎曲應(yīng)力為:M=54600
===161。8Mpa
扭矩T3及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：T3=27300
===40.4Mpa
在附表3-4[文獻(xiàn)4] 用插入法求得軸上鍵槽處的有效應(yīng)力集中系數(shù)：k,k
由附圖3-2[文獻(xiàn)4] 得尺寸系數(shù)
由附圖3-3[文獻(xiàn)4] 得扭轉(zhuǎn)尺寸
軸按磨削加工，由附圖3-4[文獻(xiàn)4] 得表面質(zhì)量系數(shù)為==0.92
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式（3-12）及（3-12）[文獻(xiàn)4] ，得綜合系數(shù)值為：
K=--1=0+=0.09
K=+-1=+=1.63
計(jì)算安全系數(shù)：
S===18.89
S===4.57
Sca===4.4>S=1.5
故該軸在截面右側(cè)面是安全的，又因?yàn)檩S無(wú)大的瞬時(shí)過(guò)載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去
靜強(qiáng)度校核。
?軸承的校核
機(jī)床一般傳動(dòng)軸的滾動(dòng)軸承失效形式，主要是疲勞破壞，故應(yīng)進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算。
1) 36102向心球軸承校核
由第一章可知主動(dòng)軸的軸向力Fa=4.091N
所受徑向力Fr=1754.5/2=877.25N (表3.8-50) [文獻(xiàn)6]
P=0.41Fr+0.87Pa=0.41x877.25+0.87x4.091=363.2N
>=30000h(表13-3) [文獻(xiàn)6]
軸承安全
2) 8102推力球軸承校核
P=Fa (表3.8-54)[jj] P=4.091N
>=30000h(表13-3) [文獻(xiàn)6]
軸承安全
4.3 軸坐標(biāo)計(jì)算
為方便在多軸箱上鏜孔，因此進(jìn)行軸坐標(biāo)計(jì)算是十分重要的。
建立如圖14坐標(biāo)系，多軸箱里尺寸如圖示為220x180mm,在多軸箱中心安裝主動(dòng)軸，則主動(dòng)軸坐標(biāo)可知（110，90），則根據(jù)零件圖，可算出其他各軸坐標(biāo)
第5章 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)
導(dǎo)向裝置主要由導(dǎo)柱、導(dǎo)套、彈簧組成。導(dǎo)柱的上端與多軸箱中間板上的導(dǎo)套滑動(dòng)配合，下端安裝在夾具的鉆模板上。
（1） 選擇彈簧
用四根彈簧支撐整個(gè)多軸箱，粗略估算多軸箱重量：
每根彈簧負(fù)荷：F=124.5N
選圓柱螺旋壓縮彈簧(表12) [文獻(xiàn)7] ，彈簧中徑,節(jié)距，彈簧絲直徑，工作圈數(shù),自由高度.
(2) 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的選擇
導(dǎo)柱材料為直徑16mm,長(zhǎng)303mm
導(dǎo)套材料為20號(hào)鋼。
第6章 接桿刀具
接桿一端為梯形螺紋，與主動(dòng)軸的內(nèi)孔滑動(dòng)配合，通過(guò)鍵傳遞扭矩。在梯形螺紋段并設(shè)計(jì)有斜面，以便調(diào)整接桿的延伸量來(lái)補(bǔ)償?shù)毒叩哪p量。接桿另一端的莫氏錐孔與刀具的莫氏錐柄相配合。
第7章 裝置夾具設(shè)計(jì)
7.1 夾具概述
夾具是組合機(jī)床的重要組成部件，是根據(jù)機(jī)床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而設(shè)計(jì)的。它是用于實(shí)現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位，夾壓，刀具的導(dǎo)向，以及裝卸工件時(shí)限位等等作用的。
組合機(jī)床夾具跟一般夾具所起的作用看起來(lái)好像很接近，但其結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求卻有著很顯著的甚至是根本的區(qū)別。組合機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)和性能，對(duì)組合機(jī)床配置方案的選擇有很大的影響。下面介紹一下組合機(jī)床夾具的一些主要特點(diǎn)。關(guān)于自動(dòng)線機(jī)床夾具設(shè)計(jì)特點(diǎn)將在第六章“組合機(jī)床自動(dòng)線”中專門敘述。
機(jī)械制造過(guò)程中用來(lái)固定加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測(cè)的裝置。又稱卡具。從廣義上說(shuō)，在工藝過(guò)程中的任何工序，用來(lái)迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。例如焊接夾具、檢驗(yàn)夾具、裝配夾具、機(jī)床夾具等。其中機(jī)床夾具最為常見(jiàn)，常簡(jiǎn)稱為夾具??。在機(jī)床上加工工件時(shí)，為使工件的表面能達(dá)到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術(shù)要求??，加工前必須將工件裝好（定位）、夾牢（夾緊）。夾具通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置??、對(duì)刀引導(dǎo)元件(確定刀具與工件的相對(duì)位置或?qū)б毒叻较?、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數(shù)個(gè)工位的加工，有回轉(zhuǎn)分度裝置和直線移動(dòng)分度裝置兩類）、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組成。夾具種類按使用特點(diǎn)可分為：①萬(wàn)能通用夾具。如機(jī)用虎鉗、卡盤、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等，有很大的通用性，能較好地適應(yīng)加工工序和加工對(duì)象的變換，其結(jié)構(gòu)已定型，尺寸、規(guī)格已系列化，其中大多數(shù)已成為機(jī)床的一種標(biāo)準(zhǔn)附件。②專用性?shī)A具。為某種產(chǎn)品零件在某道工序上的裝夾需要而專門設(shè)計(jì)制造，服務(wù)對(duì)象專一，針對(duì)性很強(qiáng)，一般由產(chǎn)品制造廠自行設(shè)計(jì)。常用的有車床夾具、銑床夾具、鉆模(引導(dǎo)刀具在工件上鉆孔或鉸孔用的機(jī)床夾具)、鏜模(引導(dǎo)鏜刀桿在工件上鏜孔用的機(jī)床夾具)和隨行夾具（用于組合機(jī)床自動(dòng)線上的移動(dòng)式夾具）。③可調(diào)夾具?？梢愿鼡Q或調(diào)整元件的專用夾具。④組合夾具。由不同形狀、規(guī)格和用途的標(biāo)準(zhǔn)化元件組成的夾具，適用于新產(chǎn)品試制和產(chǎn)品經(jīng)常更換的單件、小批生產(chǎn)以及臨時(shí)任務(wù)。
除虎鉗、卡盤、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)之類，還有一個(gè)更普遍的叫刀柄，一般說(shuō)來(lái)，刀具夾具這個(gè)詞同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，大多這個(gè)夾具指的就是刀柄！
（a） 一般的機(jī)床夾具是作為機(jī)床的輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的，而組合機(jī)床夾具是機(jī)床的主要組成部分，其設(shè)計(jì)工作是整個(gè)組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要部分之一。
（b） 組合機(jī)床夾具和機(jī)床其他部件有極其密切的聯(lián)系：如回轉(zhuǎn)或移動(dòng)工作臺(tái)，回轉(zhuǎn)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(guān)系，是保證組合機(jī)床的工作可靠和使用性能良好的重要條件之一。而且?jiàn)A具的結(jié)構(gòu)也要按這些部件的具體要求來(lái)確定。如在液壓驅(qū)動(dòng)的立式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)機(jī)床上的夾具，其夾壓系統(tǒng)就可采用液壓作為動(dòng)力；而在臥式鼓輪機(jī)床上的夾具，則多采用電氣—機(jī)械的夾緊方法。
（c） 由于組合機(jī)床常常是多、多面和多工序同時(shí)加工，會(huì)產(chǎn)生很大的切削力和振動(dòng)。因此組合機(jī)床夾具必須具有很好的剛性和足夠的夾壓力，以保證在整個(gè)加工過(guò)程中工件不產(chǎn)生任何位移。同時(shí)，也不應(yīng)使工件產(chǎn)生不容許的變形。
（d） 組合機(jī)床夾具是保證加工精度（尺寸精度、幾何精度和位置精度等）的關(guān)鍵部件，其實(shí)設(shè)計(jì)、制造和調(diào)整都必須有嚴(yán)格的要求，使其能持久地保持精度。
（e） 組合機(jī)床夾具應(yīng)便于實(shí)現(xiàn)定位和夾壓的自動(dòng)化，并有動(dòng)作完成的檢
查信號(hào)；保證切屑從加工空間自動(dòng)排除；便于觀察和檢查，以及在不從機(jī)床上拆下夾具的情況下，能夠更換易損件和維護(hù)調(diào)整。
組合機(jī)床夾具是組合機(jī)床的組成部件，其設(shè)計(jì)應(yīng)按如下的程序進(jìn)行：
（1）認(rèn)真研究分析所要設(shè)計(jì)夾具的原始數(shù)據(jù)和要求 因?yàn)樵跀M訂組合機(jī)床的工藝和結(jié)構(gòu)方案時(shí)，對(duì)夾具的結(jié)構(gòu)型式和主要性能已提出了原則要求。
（2）擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案和進(jìn)行必要的計(jì)算 根據(jù)機(jī)床總體設(shè)計(jì)中確定的工件定位基面、夾壓位置、加工方法和刀具導(dǎo)向方式等，制定夾具的總體方案。
（3）組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的總圖和零件 在已確定的夾具結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)生產(chǎn)用的夾具總圖和零件圖。
按照組合機(jī)床夾具的主要功能，其結(jié)構(gòu)可以分為三大部分，即定位支承系統(tǒng)，夾緊機(jī)構(gòu)和刀具導(dǎo)向裝置。
7.2 定位支承系統(tǒng)概述
在組合機(jī)床上加工時(shí),必須使用權(quán)被加工零件對(duì)刀具及其導(dǎo)向體質(zhì)正確的相對(duì)位置,這是靠夾具的定位支承系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,定位支承系統(tǒng)除用以確定被加工零件的位置外,還要承受被加工零件的生量和夾壓力,有時(shí)還要取受切削力。
定位支承系統(tǒng)主要由定位支承、輔助支了和一些限位元件組成。定位支承是指在加工過(guò)程中維持被子加工零件有一定位置的元件。輔助支承是公用作增加被加工零件在加工過(guò)程中的剛度及穩(wěn)定性的一種活動(dòng)式支承元件。
由于定位支承元件直接與被加工零件接觸，因此其尺寸、結(jié)構(gòu)、精度和布置都直接影響被子加工零件的精度。為了避免產(chǎn)生廢品以及經(jīng)常修理定位支承元件的麻煩，設(shè)計(jì)時(shí)必須注意以下的問(wèn)題：
（a）合理布置支承元件，力求使其組成較大的定位支承平面。最好使夾壓力的位置對(duì)準(zhǔn)定位支承元件。當(dāng)受工件結(jié)構(gòu)限制不能實(shí)現(xiàn)時(shí)，也應(yīng)使定位支承元件盡量接近夾壓力的作用線，并使夾壓力的合力中心處于定位支承平面內(nèi)。
（b）提高剛性，減少定位支承系統(tǒng)的變形。應(yīng)力求使定位元件（如定位銷）不要受力。
（c）提高定位支承系統(tǒng)的精度及其元件的耐磨性，以便長(zhǎng)期保持夾具的定位精度。
（d）可靠地?zé)犭姀S除定位支承部位的切屑。使用權(quán)切屑不堵塞和粘創(chuàng)刊在定位支承系統(tǒng)上，對(duì)保證定位的準(zhǔn)確性和工作可靠性有很大的影響。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能不使用權(quán)切屑落到定位支承系統(tǒng)上。當(dāng)切屑有可能落在其上時(shí)，必須采取有效的熱電廠屑和清理措施。
7.2.1定位支承系統(tǒng)
定位支承系統(tǒng)主要由定位支承，輔助支承和一些限位元件組成。
1． 定位支承元件及其布置
組合機(jī)床常用的定位支承元件有：支承板，支承塊，支承銷。下圖（a）支承板是本設(shè)計(jì)中采用的支承件。
在組合機(jī)床夾具上采用支承板定位時(shí)，工件通常用四個(gè)或理多一些的支承板定位，這樣可增加定位系統(tǒng)的剛度，心防止當(dāng)夾緊力和切削力不是對(duì)支承板時(shí)瑞士引起工件的變形。為了減小支承板的不共面度的誤差，可裝配后合磨。通常不共面度誤差為0。01~0。03mm。
對(duì)于采用毛坯面定位夾具，從理論上講是應(yīng)當(dāng)采用三點(diǎn)支承的，并采用帶圓頭的支承銷定位，但當(dāng)采用三個(gè)以上的壓板而不能確保同時(shí)動(dòng)作時(shí)（實(shí)際上是達(dá)不到同時(shí)動(dòng)作），常常會(huì)把工件夾歪，因此需要采用四點(diǎn)支承的方法。
在布置支承點(diǎn)時(shí)，應(yīng)按工件定位而后情況，使支承點(diǎn)之間的距離盡量遠(yuǎn)一些，以增加定位的穩(wěn)定性。支承板應(yīng)該放在切屑不易落到的地方。當(dāng)工件在夾具上以側(cè)面及其上面的定位孔定位時(shí)，定位塊就放在加工部位的上方或是切屑易落到的地方，且在布置上應(yīng)保證支承塊之間有較大的距離，不應(yīng)連續(xù)排列。
2定位銷
在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上加工箱體類零件時(shí)，多采用“一面兩銷”的定位方法，以消除工件在空間的六個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)工件在夾具中的準(zhǔn)確定位。為了能以最簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)形式裝卸工件（如單機(jī)夾具上的推進(jìn)和拉出，流水線和自動(dòng)線上工件在夾具上的送進(jìn)和推出），多采用伸縮式定位銷。除此以外，還可采用固定式定位銷。
1） 固定式定位銷
當(dāng)要求被加工孔與定位銷孔之間的位置精度高與+0。05或是-0。05mm。或是受結(jié)構(gòu)的限制不能采用伸縮式定位銷，以及加工裝卸比較容易的輕小零件時(shí)，為了簡(jiǎn)化夾具的結(jié)構(gòu)均采用固定式定位銷。
采用固定式定位銷時(shí)，為了使工件的定位基面能很好地與支承元件相接觸，除采用圓柱銷和削邊銷相結(jié)合的定位方法以補(bǔ)償孔間距的誤差外，定位銷還必須有適當(dāng)?shù)母叨?，以補(bǔ)償定位孔與定位基面的垂直度誤差。對(duì)于削邊銷，要采用可靠的防轉(zhuǎn)措施，對(duì)于定位銷，還應(yīng)考慮拆裝方便。定位銷與安裝孔的配合，定位銷的尺寸及公差等，詳見(jiàn)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》。
7.2.2夾緊機(jī)構(gòu)
夾緊機(jī)構(gòu)通常由以下三個(gè)部分組成：夾緊動(dòng)力部分，中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，夾緊元件。
1）夾緊動(dòng)力
夾緊機(jī)構(gòu)可公為手動(dòng)夾緊和自動(dòng)夾緊兩種。本設(shè)計(jì)采用受動(dòng)夾緊的氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)。
2） 氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)
液壓夾緊機(jī)構(gòu)是利用壓力油作為夾緊動(dòng)力，再通過(guò)中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使夾具的夾緊元件執(zhí)行夾緊動(dòng)作的機(jī)構(gòu)。在組合機(jī)床夾具上，常采用液壓夾緊機(jī)構(gòu)。
采用聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：
（1） 應(yīng)保證夾緊機(jī)構(gòu)的剛性，為此給合機(jī)床夾具的夾緊螺桿桿徑，壓板厚度和傳動(dòng)杠桿徑通常應(yīng)設(shè)計(jì)得大些，應(yīng)避免采用細(xì)長(zhǎng)桿件。
（2） 在聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)中，就設(shè)置必要的浮動(dòng)環(huán)節(jié)，并使它們有足夠的浮動(dòng)量，以便保證各壓均能壓緊工件現(xiàn)時(shí)不相互干涉。此設(shè)計(jì)夾具聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)的浮動(dòng)五一節(jié)，采用了球面墊圈。
（3） 采用聯(lián)動(dòng)夾緊，要保證松夾時(shí)，所有壓板都能松開(kāi)工件。
總 結(jié)
兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)在忙碌中就快要結(jié)束了,在這兩個(gè)多月的時(shí)間里,在畢業(yè)設(shè)計(jì)之余還要兼顧找工作,因此,在這段時(shí)間里我覺(jué)得生活非常的充實(shí).不但在畢業(yè)設(shè)計(jì)中鞏固了以前的知識(shí),而且在人生道路上學(xué)到在校園學(xué)不到的社會(huì)交際.
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一個(gè)考察,它兼顧了四年中所學(xué)的基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí),因此不同于以前的課程設(shè)計(jì),畢業(yè)設(shè)計(jì)是課程設(shè)計(jì)一個(gè)質(zhì)的飛越.認(rèn)識(shí)到這點(diǎn),我對(duì)待畢業(yè)設(shè)計(jì)的態(tài)度也不敢懶散,一直抱以認(rèn)真謹(jǐn)慎的學(xué)習(xí)態(tài)度.
在接到畢業(yè)設(shè)計(jì)課題后首先要做的就是搜集各方面的資料，以前的課程設(shè)計(jì)都是老師給出的，不用自己去煩惱。但是畢業(yè)設(shè)計(jì)就不同了，它是一個(gè)綜合設(shè)計(jì)，很多資料，數(shù)據(jù)都需要自己通過(guò)各種途徑搜集得到。因此經(jīng)常跑圖書(shū)館。但是《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》找遍整個(gè)圖書(shū)館都找不到。然而我的設(shè)計(jì)是根據(jù)這本書(shū)上所講的設(shè)計(jì)方法來(lái)做的，找不到絕對(duì)是一個(gè)沉重的打擊。幸好，在指導(dǎo)老師的指引和幫助下在機(jī)械系資料室找到了。在以后的設(shè)計(jì)中，《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》起到了很大的作用，是我畢業(yè)設(shè)計(jì)能順利按時(shí)完成的法寶。
接下來(lái)的工作根以前課程設(shè)計(jì)都差不多了，寫說(shuō)明書(shū)，繪圖。但是最后就多了一步以前課程設(shè)計(jì)從未出現(xiàn)過(guò)的，就是實(shí)體繪制。在使用Pro/E前，只是學(xué)過(guò)去時(shí)CAXA，因此有點(diǎn)害怕實(shí)體繪制。但是路還是要繼續(xù)走下去的，不能因?yàn)槲窇志屯Ｏ聛?lái)的，更何況這是我畢業(yè)設(shè)計(jì)的最后一關(guān)呢。因此面對(duì)這道難關(guān)，我決定勇敢地面對(duì)。于是去圖書(shū)館借來(lái)了許多Pro/E的書(shū)來(lái)看，從書(shū)店買來(lái)例題分析的書(shū)來(lái)研究。在繪制過(guò)程中遇到了不少的問(wèn)題，但在自己探索，同學(xué)的幫助，老師的指引下，我的實(shí)體還是趕上了。當(dāng)時(shí)我真的很高興，按時(shí)完成自然值得高興，但我覺(jué)得更自豪的是通過(guò)自學(xué)，我學(xué)會(huì)了許多以前在學(xué)習(xí)中學(xué)不到的東西，那只有通過(guò)自學(xué)才會(huì)領(lǐng)悟得到的。畢竟就快離開(kāi)校園，走向社會(huì)了，在將來(lái)的人生道路上，學(xué)習(xí)是陪伴我們終生的，正所謂“活到老，學(xué)到老”，在人生道路上很多知識(shí)都是自學(xué)而獲得的。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成教學(xué)計(jì)劃達(dá)到專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的一個(gè)重要的教學(xué)環(huán)節(jié)；是教學(xué)計(jì)劃中綜合性最強(qiáng)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，它在培養(yǎng)和提高我們綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力、進(jìn)行真正工程技術(shù)人員所必須具備的基本素質(zhì)的訓(xùn)練等方面具有很重要的意義。畢業(yè)設(shè)計(jì)能使我們?cè)谝韵聨讉€(gè)方面得到很好的訓(xùn)練。
1. 在搜集論文素材時(shí)閱讀的大量相關(guān)資料，使我們的專業(yè)知識(shí)有了很大的拓展和深入。
2. 在提取論文材料時(shí)，我們會(huì)融匯、貫通幾年里所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)理論知識(shí)，形成自己的專業(yè)知識(shí)體系。
3. 在課題設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)將理論和實(shí)際相結(jié)合，培養(yǎng)了我們運(yùn)用綜合的專業(yè)理論知識(shí)進(jìn)行獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。
4. 在完成課題設(shè)計(jì)的過(guò)程中，使我們了解到較全面的專業(yè)發(fā)展方向及領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)的新技術(shù)新進(jìn)展。
5. 在課題設(shè)計(jì)的全過(guò)程中，提高了相互幫助、相互配合的工作能力，增強(qiáng)了與人合作的團(tuán)隊(duì)意識(shí)。
歷時(shí)2個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)接近尾聲了，我基本上圓滿完成了課題研究任務(wù)。此時(shí)回想過(guò)去的日子，感慨頗深。我基本上是按照我初定的計(jì)劃來(lái)開(kāi)展的。設(shè)計(jì)過(guò)程也如我所料，遇到不少的問(wèn)題。
在查閱資料學(xué)習(xí)階段，我認(rèn)真閱讀了從各處借來(lái)的關(guān)于X53K立式銑床、數(shù)控銑床以及數(shù)控化改造的書(shū)籍資料，重新溫習(xí)了我們以前所學(xué)過(guò)的《機(jī)械制圖》、《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》等相關(guān)課程，還常去閱覽室，查閱了大量的電氣控制、電路基礎(chǔ)等多方面的資料。經(jīng)過(guò)這一階段的學(xué)習(xí)，我對(duì)數(shù)控銑床工作原理、相關(guān)電路知識(shí)及其電液控制方面有了大體的認(rèn)識(shí)，這為接下來(lái)最主要的具體設(shè)計(jì)階段打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
具體設(shè)計(jì)階段是最主要，最重要，最艱難的階段。萬(wàn)事開(kāi)頭難，這一階段的第一個(gè)難點(diǎn)就是總體方案的確定。我是在深入了解了銑床數(shù)控化改造的原理意義的基礎(chǔ)上，認(rèn)真研究以往的設(shè)計(jì)方案，再比較現(xiàn)在有銑床數(shù)控化改造思路方法后，最終確定自己的設(shè)計(jì)方案的。我本以為總體方案確定后，接下來(lái)的設(shè)計(jì)應(yīng)該就不難了，但真正的設(shè)計(jì)過(guò)程中的困難超出我的所料。不管是具體零部件分析選擇和計(jì)算校核，還是工作圖的繪制，我都遇到不少問(wèn)題，充分暴露以往學(xué)習(xí)的知識(shí)缺漏，自己獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題能力的不足。幸好在此過(guò)程中常得到多位老師的指導(dǎo)、多位同學(xué)的幫助，讓我基本上解決了問(wèn)題，完成了這一階段的設(shè)計(jì)。
最后的修改階段。首先我自己先認(rèn)真檢查修改一遍自己的設(shè)計(jì)，包