畢業(yè)設(shè)計（論文）轉(zhuǎn)向節(jié)加工工藝及夾具設(shè)計

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1、桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 第 36 頁 共 35 頁 引言 （1）論文研究的背景及意義 轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車轉(zhuǎn)向橋上的主要零件之一，一般載貨汽車多以前橋為轉(zhuǎn)向橋。轉(zhuǎn)向節(jié)按裝配位置分左、右兩種。左置方向盤的汽車（如我國、美國等按右側(cè)行駛的汽車）其左轉(zhuǎn)向節(jié)的上、下耳部各有一分別用于安裝轉(zhuǎn)向節(jié)上臂與下臂的錐孔。而右轉(zhuǎn)向節(jié)只在下耳有一個安裝下臂的錐孔。左右轉(zhuǎn)向臂與轉(zhuǎn)向橫拉桿連接，與前軸構(gòu)成轉(zhuǎn)向梯形。當汽車沿彎路轉(zhuǎn)向行駛時，使兩轉(zhuǎn)型節(jié)繞主銷偏轉(zhuǎn)不同的角度，讓所有車輪繞同一瞬時滾動中心滾動，以減少車輪在轉(zhuǎn)向行駛時的滑擦。轉(zhuǎn)向節(jié)的軸頸通過輪轂軸承與輪轂連接，車輪用螺栓與輪

2、轂連接，并繞轉(zhuǎn)向節(jié)軸頸回轉(zhuǎn)，實現(xiàn)汽車行走。 轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)形式按節(jié)體和輪軸的組合方式，分為整體式和分開式兩種。整體式轉(zhuǎn)向節(jié)是節(jié)體和輪軸合為一個整體，其毛坯一般采用鍛造成型分開式轉(zhuǎn)向節(jié)是節(jié)體和輪軸分成兩件．輪軸采用棒形坯料．節(jié)體毛坯為鍛造或鑄造成型，分別加工后再壓配成一體。轉(zhuǎn)向節(jié)按節(jié)體和輪軸的組合方式，分為整體式和分開式兩種，整體式主要用于商用車（貨車），分開式則主要用于乘用車（轎車）。目前，國外汽車多數(shù)采用整體式結(jié)構(gòu)。 轉(zhuǎn)向節(jié)的關(guān)鍵加工部位包括：主銷大孔、制動器安裝孔、輪軸上安裝輪彀軸承的配臺面和減震器安裝孔等。 （2）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國外工業(yè)基礎(chǔ)好，發(fā)展成熟，再加上汽車工業(yè)發(fā)達，經(jīng)驗也

3、比較豐富，在轉(zhuǎn)向節(jié)生產(chǎn)上都有各自的特點。對于主銷大孔，國外大多采用臥式雙面鏜床進行鉆、鏜加工，且將精鏜主銷孔和內(nèi)端面組合為一道工序；有些廠家也采用立式噴射鉆一次加工完成單耳主銷孔，能加達到較高的精度和表面粗糙度要求。 轉(zhuǎn)向節(jié)輪軸國外主要采用可變速的仿型車床車削，并由單刀仿形車削逐漸向多刀仿形車削發(fā)展。精加工輪軸國外均采用端面外圓磨床磨削，在磨削過程中采用自動測量裝置，進行砂輪的修正和進給量的及時補償。 國外有些后輪驅(qū)動車的轉(zhuǎn)向節(jié)是通過壓配與焊接相結(jié)合的工藝方法連接到減震器上，這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向節(jié)有一個大的減震器安裝孔。減震器孔的加工方法，國外以噴射鉆加工為主。在轉(zhuǎn)向節(jié)外螺紋的加工上，國外除常規(guī)

4、的切削工序外，尚有采用滾壓和磨削兩種高效的工藝方法。這兩種加工方法都能大大提高螺紋的精度和表面粗糙度，從而提高螺紋的疲勞強度和耐磨性。 與國外技術(shù)相比，國內(nèi)工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，轉(zhuǎn)向節(jié)加工技術(shù)起步晚，也缺少相關(guān)經(jīng)驗。因此盡管在上世紀末，國內(nèi)已開始生產(chǎn)轉(zhuǎn)向節(jié)加工專機，但在實際加工中，往往難以達到產(chǎn)品圖紙的技術(shù)要求、也難以保證生產(chǎn)節(jié)拍。 例如，天津某廠生產(chǎn)夏利轎車轉(zhuǎn)向節(jié)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛性差、空間角度多、各部位都不在同一平面上，給制造帶來很大的難度。因此最終選擇了引進國外技術(shù)加工轉(zhuǎn)向節(jié)。在2008年，第一條獨具中國重汽技術(shù)創(chuàng)新特色的全自動、柔性化轉(zhuǎn)向節(jié)加工生產(chǎn)線在中國重汽橋箱公司正式投入生產(chǎn)運行。這大大

5、提高了我國的轉(zhuǎn)向節(jié)加工能力。盡管如此，我國轉(zhuǎn)向節(jié)生產(chǎn)技術(shù)與國外先進技術(shù)的差距還是很大的。 以美國為例：通用汽車公司凱迪拉克部的新型轉(zhuǎn)向節(jié)加工線，其32工位節(jié)體加工自動線總長36.6m，由前后兩段組成，分別對節(jié)體進行粗、精加工。克羅斯公司的“雙程”加工自動線，則由8個工位組成，主要特點在于每個被加工的轉(zhuǎn)向節(jié)必須在自動線上通過兩次才能完成全部加工。這種雙程布置形式可減少自動線占地面積。 在德國，轉(zhuǎn)向節(jié)生產(chǎn)也有自己的特色。德國Mauser公司的加工自動線上主要采用滾壓螺紋、噴射鉆削主銷孔、拉削節(jié)體凸榫面等高效率工藝方法，能極大地提高自動線的生產(chǎn)率。為了滿足柔性生產(chǎn)要求，德國AiringKessl

6、er專用機床公司的加工自動線，在自動線上采用了4個HFE一40C型三座標數(shù)控動力頭，取代了傳統(tǒng)的可調(diào)式鉆削、銑削動力，用來加工轉(zhuǎn)向臂凸臺面和制動支承面上的安裝孔等。 （3）研究目的 汽車左右轉(zhuǎn)向節(jié)主銷孔鏜削加工工藝及組合機床選擇，在此次畢業(yè)設(shè)計中要完成大批量轉(zhuǎn)向節(jié)加工總體工藝方案設(shè)計、主銷孔加工工藝裝備選擇和主銷大孔鏜削和制動器安裝孔鉆削加工夾具設(shè)計。 培養(yǎng)綜合運用所學(xué)基本理論，基本知識，基本方法和基本技能，分析問題和解決問題的能力。并且可以通過實地考察，了解在現(xiàn)今工廠中所用到的鏜銷的組合機床和鉆床及其夾具，并確定其發(fā)展方向和所要求的精度范圍。 畢業(yè)設(shè)計是高等工業(yè)院校學(xué)生畢業(yè)前進行的全

7、面綜合訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識與技能解決實際問題的教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生在校獲得的最后訓(xùn)練機會，也是對學(xué)生在校期間所獲得知識的檢驗。 （4）課題研究的主要內(nèi)容 本文的主要任務(wù)是設(shè)計左轉(zhuǎn)向節(jié)主銷孔鏜削和減震器孔鉆削加工的工藝及加工機床選擇，主要設(shè)計轉(zhuǎn)向節(jié)的加工工藝、鏜削加工機床選擇及鏜削加工主銷大孔和減震器孔鉆削的夾具設(shè)計。 本次設(shè)計的主要內(nèi)容如下： 首先完成開題報告：介紹本次設(shè)計的背景和意義，關(guān)于轉(zhuǎn)向節(jié)加工工藝的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，最后分析設(shè)計的總體方案及進程安排。 接著是左轉(zhuǎn)向節(jié)加工工藝方案的設(shè)計。首先進行零件工藝分析，再進行零件的加工工藝分析，最后制定左右轉(zhuǎn)向節(jié)批量生產(chǎn)的工藝過程。

8、 左右轉(zhuǎn)向節(jié)主銷孔鏜削加工的機床選擇。主要是確定機床的種類和型號（包括規(guī)格尺寸）。 左右轉(zhuǎn)向節(jié)主銷大孔鏜削和減震器孔鉆削加工工藝的夾具設(shè)計。包括定位加緊原理設(shè)計分析，鏜套設(shè)計及其他機構(gòu)的設(shè)計，最后將所有元件進行裝配，繪制出裝配圖及零件圖。 最后對畢業(yè)設(shè)計論文的主要工作做一個總結(jié)。 1 零件工藝方案設(shè)計 1.1 零件分析 零件進行工藝分析的一個主要內(nèi)容就是研究、審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性。所謂零件的結(jié)構(gòu)工藝性，是指所設(shè)計的零件在滿足使用要求的前提下，在現(xiàn)有技術(shù)水平和資源約束下，制造的可行性和經(jīng)濟性。 轉(zhuǎn)向節(jié)的形狀比較復(fù)雜，主要由大孔、制動器孔、減震器孔、擺臂四大部分組成如圖1-1。轉(zhuǎn)向

9、節(jié)的加工分為毛坯制造和成品機加。轉(zhuǎn)向節(jié)形狀復(fù)雜，強度要求高，毛坯一般采用40Cr或40MnB等合金結(jié)構(gòu)鋼通過模鍛的方法制造。模鍛的毛坯制造精度高，加工余量小，生產(chǎn)效率高，而且金屬材料經(jīng)模鍛后，纖維組織的分布有利于提高零件的強度。 減震器 大平面 制動器孔 制動器孔孔 擺臂 大孔 圖1-1 轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)簡圖 1.1.1 應(yīng)力分析 對轉(zhuǎn)向節(jié)靜力學(xué)強度分析得到的等效應(yīng)力云圖如圖1-2，圖1-3，圖1-4所示： 圖1-2 垂直跳動時轉(zhuǎn)向節(jié)的

10、應(yīng)力云圖 圖1-3 轉(zhuǎn)向時轉(zhuǎn)向節(jié)的應(yīng)力云圖 圖1-4 制動時轉(zhuǎn)向節(jié)的應(yīng)力云圖 由圖1-2中可以看出，在垂直跳動工況下，轉(zhuǎn)向節(jié)大應(yīng)力的區(qū)域主要居于上端伸出部分的頸根處，最大應(yīng)力值為485MPa，QT500-7的屈服極限320MPa，抗拉極限500MPa，其值超過材料屈服應(yīng)力， 245MPa到485MPa過渡范圍很小，集中于少數(shù)幾個節(jié)點，因此可以認為是幾何的復(fù)雜形狀所引起的計算奇異點所造成的。 其余大范圍過渡的高應(yīng)力區(qū)都基本在90～245MPa之間，在去掉奇異點之后，整體的轉(zhuǎn)向節(jié)的分析得到的應(yīng)力結(jié)果是小于屈服極限的。轉(zhuǎn)向時大應(yīng)力區(qū)位于轉(zhuǎn)向節(jié)大孔的根部與

11、上部突出部分相交位置，并且在小孔處形狀突變的地方產(chǎn)生應(yīng)力集中，如圖1-3中局部圖所示，最大應(yīng)力值460MPa，同樣的，其中259～460MPa的應(yīng)力范圍過渡也很小，因此也屬于奇異點。而整體高應(yīng)力范圍在120MPa左右；制動時高應(yīng)力區(qū)位于上部伸出部位的頸部下側(cè)，最大應(yīng)力值107MPa?？梢?，在三種極限工況下，去掉奇異點的應(yīng)力值，轉(zhuǎn)向節(jié)的整體應(yīng)力都在許用應(yīng)力范圍之內(nèi)。其中垂直跳動工況時轉(zhuǎn)向節(jié)的受力條件最為惡劣，可作為設(shè)計改進的重點。表1-1給出了在各高應(yīng)力節(jié)點在不同工況下的應(yīng)力值[1]。 表1-1 高應(yīng)力節(jié)點的等效應(yīng)力值 節(jié)點 節(jié)點號 應(yīng)力/MPa 垂直跳動工況 轉(zhuǎn)

12、向 工況 制動 工況 A B C D E 111299 117964 111510 115888 113443 485 255 66.2 220 3.56 434 201 25 202 103.4 79.5 50.5 10.3 107 49.7 1.1.2 變形分析 圖1-5分別為轉(zhuǎn)向節(jié)在三個工況下的變形狀況，在三種 圖1-5 轉(zhuǎn)向節(jié)在垂直跳動、制動、轉(zhuǎn)向工況下的變形圖 工況下最大變形量分別為0.9mm，0.2mm ，0.7mm。 1.2 零件加工工藝分析 零件的制造包括毛坯生產(chǎn)、切削加工、熱處理和裝配等許

13、多的生產(chǎn)階段。轉(zhuǎn)向節(jié)的加工分為毛坯制造和成品機加工。 1.2.1 毛坯的確定 汽車轉(zhuǎn)向節(jié)要求有足夠的韌性和強度以保證其工作的穩(wěn)定，該零件為40Cr調(diào)質(zhì)，生產(chǎn)批量大，但壁厚不均勻，所以毛坯不宜采用鑄造，毛坯采用鍛造，鍛造工藝主要由劈叉、拔桿、預(yù)鍛、終鍛等工序組成。采用模鍛有以下優(yōu)點： （1）鍛件的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)結(jié)實，可獲得較高的強度； （2）鍛件的廢品少，因為鍛件沒有疏松、表面雜質(zhì)、內(nèi)部裂紋的缺陷； （3）制得的小公差鍛件可以減少機加工工時； （4）鍛件的表面光潔度高； （5）生產(chǎn)率較高。 1.2.2 粗精基準的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可

14、以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高，可以使加工質(zhì)量得到保證。否則，會是加工困難，甚至造成報廢。 ⑴ 粗基準的選擇 選擇粗基準主要是選擇的一道機械加工工序的定位基準，以便為后續(xù)工序提供精基準。選擇粗基準的出發(fā)點是：一要考慮如何合理分配各加工表面的余量，二要考慮怎樣保證不加工表面與加工表面間的尺寸及相互位置要求，一般應(yīng)按下列原則選擇： ① 若工件必須首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應(yīng)優(yōu)先該表面為粗基準； ② 若工件每個表面都有加工要求，為了保證各表面都有足夠的余量，應(yīng)選加工量最小的表面為粗基準； ③ 若工件必須保證某個加工表面的尺寸或位置要求，則應(yīng)選該加工表面為粗基準； ④ 選作

15、粗基準的表面應(yīng)盡可能平整，沒有飛邊、澆口、冒口或其他缺陷。粗基準一般只允許使用一次。 ⑵ 精基準的選擇 選擇精基準時，應(yīng)從整個工藝過程來考慮如何保證工件的尺寸精度和位置精度，并使用起來方便可靠，一般應(yīng)按下列原則選擇： ① 基準重合原則 應(yīng)選用設(shè)計基準作為定位基準。 ② 基準統(tǒng)一原則 應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中選用一組統(tǒng)一的定位基準來加工其他各表面。采用基準統(tǒng)一原則可以避免基準轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的誤差，并可使各工序所用夾具的某些結(jié)構(gòu)相同或相似，簡化夾具的設(shè)計和制造。 ③ 自為基準原則 有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，應(yīng)該選擇加工表面本身作為定位基準。 ④ 互為基準原則 對于相互位

16、置精度要求高的表面，作為精基準，可以采用互為基準，反復(fù)加工的方法。 ⑤ 可靠、方便原則 應(yīng)選定位可靠，裝夾方便的表面作基準。此處主要考慮基準重合原則[2]。 因此，該轉(zhuǎn)向節(jié)為大批量生產(chǎn)，再考慮到以上各因素，為了方便地加工出精基準，使精基準面獲得所需加工精度，本工序選用工件的制動孔加工表面、主大孔端面以及φ60H7孔作為精基準。 1.2.3 零件加工表面加工方法的確定 轉(zhuǎn)向節(jié)分為大孔、制動器孔、減震器孔、擺臂孔四大部分加工。大孔作為設(shè)計基準，也是所有加工面的測量基準。因此，在加工過程中，大孔端面作為定位基準。 （1）大孔部加工以大孔端面定位，鏜和磨為主，鏜用于粗加工和半精加工，磨用于

17、精加工。 （2）制動器孔加工是鉆削達到粗糙度要求。制動器安裝孔的加工，采用兩面一銷定位，要保證其位置精度。 （3）減震器孔加工是端面加工，接著采用兩面一銷定位加工減震器孔，要保證位置精度。 （4）擺臂孔加工是鉆削達到粗糙度要求。擺臂孔的加工，采用兩面一銷定位，要保證其位置精度。 通常平面的加工精度較易保證，而精度要求較高的孔軸線和端面的垂直度，孔的軸線與軸的軸線的角度則較難保證，往往成為生產(chǎn)中的關(guān)鍵。所以制定本工序工藝過程時，應(yīng)將如何保證這兩個位置精度作為重點來保證。加工路線制定與批量是有密切關(guān)系的，但是不同批量轉(zhuǎn)向節(jié)生產(chǎn)工藝路線是有共同性的。 加工階段粗、精分開 （1）避免粗加工

18、產(chǎn)生的變形破壞已加工過的表面的精度； （2）便于及時發(fā)現(xiàn)缺陷，否則在表面已精加工完之后再發(fā)現(xiàn)毛胚得缺陷時，就大大浪費了精加工工時和成本； （3）有利于保證加工精度，也有利于保護機床精度和合理利用機床。 工序中安排實效熱處理，分離叉毛胚復(fù)雜，鑄造內(nèi)應(yīng)力較大。為了消除內(nèi)應(yīng)力，減小變形，保證精度的穩(wěn)定性，鑄造之后要安排實效處理，加熱到500～550度，加熱速度≤30度，出路溫度≤200度。除了對鑄造進行實效處理，往往在粗加工之后，再進行一次實效處理，以清除內(nèi)應(yīng)力。 制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當考慮精度及位置精度等技術(shù)要求，能得到合理保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定位大批量生產(chǎn)的前提下，使工序盡量簡單合

19、理。 在安排加工順序時，應(yīng)遵循以下原則： （1）先基準后其他 作為精基準的表面應(yīng)在工藝過程一開始就進行加工，因為后續(xù)工序中加工其他表面要用它來定位； （2）在加工精基準面時，需要用粗基準定位； （3）先主要后次要，先粗后精。 精基準加工好后，接著應(yīng)對精度要求較高的各主要表面進行粗加工、半精加工和精加工，精度要求特別高的表面還需要進行光整加工。主要表面的精加工和光整加工一般放在最后階段進行，以免受其他工序的影響。次要表面的加工可穿插在主要表面加工工序之間。 （4）在重要表面加工前，對精基準應(yīng)進行一次修整，以利于保證重要表面的加工精度。當位置精度要求較高，而加工是由一個統(tǒng)一基準面定位

20、，分別在不同工序中加工幾個有關(guān)表面時，這個統(tǒng)一的基準面本身的精度須采取措施予以保證。 （5）對于和主要表面有位置要求的次要表面，加工這些次要表面時，切削力、夾緊力大小，一般不影響主要表面的精度。 （6）對于容易出現(xiàn)廢品的工序，精加工和光整加工可適當放在前面，某些次要小表面的加工可放在其后。 1.3 零件加工工藝規(guī)程 根據(jù)轉(zhuǎn)向節(jié)的零件圖知，大孔的表面粗糙度為0.8，精度要求比較高，所以除了鏜削加工外，我們還需要磨削。需要先在車床上鏜 ，然后在臥式磨床上加工，如磨削桿部在同一個磨床上操作。最后達到尺寸公差要求。對于法蘭盤上的制動器安裝孔、減震器孔和擺臂孔，其表面粗糙度都為6.3，我們在鉆

21、削制動器安裝孔時主要是要保證其位置度。所以需要安裝面作為定位基準面，同時采用兩面一銷的定位原理。 工藝過程和生產(chǎn)線的形式取決于生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小。本任務(wù)中轉(zhuǎn)向節(jié)大批量生產(chǎn)。選擇機床時要考慮生產(chǎn)的經(jīng)濟性。轉(zhuǎn)向節(jié)加工工藝過程見表1-2。 表1-2 轉(zhuǎn)向節(jié)的工藝過程 工序號 工序名稱 設(shè)備 1 鏜大孔 改裝車床 2 車軸頸、臺肩及端面 車床 3 銑上下制動器端面 銑床 4 鉆削制動器孔 立式鉆床 5 銑左右減震器兩側(cè)端面 臥式銑床 6 鉆減震器孔 臥式鉆床 7 銑左右擺臂兩側(cè)端面 銑床 8 鉆鉸搖臂孔 立式鉆鉸機床 9 中頻淬火 1

22、0 清洗 專用清洗機 11 精磨大孔內(nèi)表面 磨床 12 銑平臺 立式銑床 13 探傷退磁 專用探傷機 14 清洗 專用清洗機 15 最終檢驗 鉗工臺 16 入庫 2 轉(zhuǎn)向節(jié)加工機床的選擇 組合機床是根據(jù)工件加工需要以大量系列化、標準化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對一種或數(shù)種工件按預(yù)先確定的工序進行加工的高效專用機床。組合機床的主要組成部分為：滑臺、夾具、多軸箱、動力箱、中間底座、側(cè)底座以及輔助部件等組成。加工時，刀具由電動機通過動力箱、多軸箱驅(qū)動做旋轉(zhuǎn)主體運動，并通過滑臺帶動做直線運動。 組合機床總體內(nèi)容和步驟與普通機床相同，但由于組

23、合機床紙加工一種或數(shù)種工件的特定工序，工藝范圍窄，主要技術(shù)參數(shù)已知；且工藝方案一旦確定，就確定了結(jié)構(gòu)布局；因而總體選擇的側(cè)重點不同，主要是通過共建分析等掌握機床設(shè)計的依據(jù)，畫出詳細的加工零件工序；通過工藝分析，畫出加工示意；然后進行總體布局，給出機床聯(lián)系尺寸。 2.1 繪制加工零件工序 被加工零件工序是根據(jù)選定的工藝方案，表示在一臺機床上或一條自動線上完成的工藝內(nèi)容、被加工部位的尺寸及精度、技術(shù)要求、加工用定位基準、夾緊部位、以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前毛坯情況的圖紙。它是在原有的工件圖基礎(chǔ)上，以突出本機床或自動線加工內(nèi)容，加上必要的說明繪制的。它是組合機床設(shè)計的主要依據(jù)，也

24、是制造使用時調(diào)整機床、檢查精度的重要技術(shù)文件。 2.1.1 被加工零件工序 （1）在圖紙上應(yīng)表示出被加工零件的形狀，尤其是要設(shè)置中間向?qū)r，應(yīng)表示出工件內(nèi)部筋的布置和尺寸，以便于檢查工件裝進夾具是否相碰，以及刀具通過的可能性。 （2）在圖紙上應(yīng)表示出加工用基面和夾緊的方向機位置，以便依此進行夾具的支承，定位及夾緊系統(tǒng)的設(shè)計。 （3）在圖紙上應(yīng)表示出加工表面的尺寸、精度、光潔度、位置尺寸及精度和技術(shù)條件（包括對上到工序的要求及本機床保證的部分）。 （4）圖紙中還應(yīng)該注明那個被加工零件的名稱、編號、材料、硬度以及被加工部件的余量。 本次加工零件的圖紙是老師給的，根據(jù)圖紙上要求，可以得出

25、左右轉(zhuǎn)向節(jié)大孔鏜削加工的加工部件材料、尺寸、精度、表面粗糙度、零及技術(shù)要求。而該工序的定位基準、加緊部位則需設(shè)計。 2.1.2 定位加緊部位設(shè)計 轉(zhuǎn)向節(jié)零件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，由于鏜削加工為精加工，所以定位基準選擇時盡量選擇精基準。初定兩個定位方案。鉆削加工是半精加工。 首先以轉(zhuǎn)向節(jié)回轉(zhuǎn)面定位，轉(zhuǎn)向節(jié)內(nèi)孔面加工精度較高。采用減震器孔端面、制動器孔端面和減震器孔端面定位。而制動器孔鉆削則是大孔端面、大孔端頸，減震器孔端面定位。在工件大孔鏜削加工夾緊時只能夾緊制動器安裝孔端面，為了保證加緊力的作用點正對支承元件從而提高工件剛度、減少加工變形只能采用制動器安裝孔端面定位。而制動器鉆削加工夾緊時則是夾

26、緊大孔的上端面和減震器一端面，防止在鉆削過程中由于垂直方向上的力和切削力。夾緊定位如圖2-1、圖2-2所示。 圖2-1 鏜削孔加工定位夾緊 圖2-2 制動器鉆削加工定位夾緊 2.1.3 繪制被加工零件工序的規(guī)定 （1）本工序的加工部位用粗實線繪制，其余部位用細實線繪制。定位基準、夾緊部位、夾緊方向等需用符號表示；本道工序保證的尺寸、角度等，均在尺寸下用橫線標出； （2）加工部位的位置尺寸應(yīng)有定位基準算起。但有時也可將工件某一主要孔定位置尺寸從定位基準算

27、起，其余各孔的位置尺寸再從該基準算起。當定位基準與設(shè)計基準不重合時，要進行換算； （3）注明零件對機床加工提出的某些特殊要求，如對精鏜孔機床應(yīng)注明是否允許留有退刀痕跡； （4）對簡單的零件，可直接在零件圖上作必要的說明，而不需要另行繪制被加工零件工序。 根據(jù)以上內(nèi)容及規(guī)定可繪制出轉(zhuǎn)向節(jié)大孔鏜削加工的工序[3]。 2.2 繪制加工示意 加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖紙上的反應(yīng)，表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關(guān)系，機床的工作行程及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計選擇動力部件的主要依據(jù)，是整臺組合機床布局的原始要求，也是

28、調(diào)整機床和刀具所必須的重要技術(shù)文件。 2.2.1 加工示意上內(nèi)容標注 （1）機床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。 （2）工件、夾具、刀具及多軸箱之間的相對位置及其聯(lián)系尺寸。如工件端至多軸箱端面間的距離，刀具刀尖至多軸箱端面之間的距離等。 （3）主軸的結(jié)構(gòu)類型、尺寸及外伸長度；刀具類型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸；接桿（包括鏜桿）、浮動卡頭、導(dǎo)向裝置、攻螺紋靠模裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向裝置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式。刀具應(yīng)按終了位置繪制。 2.2.2 繪制加工示意的注意事項 （1）加工示意圖中的位置，應(yīng)按加工終了時的狀況繪制，且其方向應(yīng)與機床的布局吻合； （2）工件的非

29、加工部位用細實線繪制，其余部分一律按機械制圖標準繪制； （3）同一多軸箱上，結(jié)構(gòu)、尺寸完全相同的主軸，不管數(shù)量多少，允許只繪制一根，但應(yīng)在主軸上標注與工件孔號相對應(yīng)的軸號； （4）主軸見的分布可不按真實的中心距繪制，但加工孔距很近或需設(shè)置徑向尺寸較大的導(dǎo)向裝置時，則應(yīng)按比例繪制，以便于檢查相鄰主軸、刀具、導(dǎo)向裝置等是否產(chǎn)生干涉； （5）對于標準通用結(jié)構(gòu)，允許只繪制外形，標上型號，但對于一些專用結(jié)構(gòu)如導(dǎo)向、專用接桿等應(yīng)繪出剖視圖，并標注尺寸、精度及配合。 2.2.3 繪制加工示意的計算 （1）選擇刀具結(jié)構(gòu)及鏜桿 鏜桿的設(shè)計對鏜孔精度影響很大。所以在設(shè)計鏜模前應(yīng)確定鏜桿的尺寸。鏜桿的主

30、要尺寸是直徑和長度。直徑受到加工孔徑的限制，在可能的情況下應(yīng)盡量取的大些，以增加其剛度。一般取d=（0.6-0.8）D（D為工件鏜孔直徑）。在本道工序中D=41mm，所以d=24.6-32.8mm。鏜刀不宜在鏜桿外懸伸過長，以免剛性不足。鏜孔直徑D、鏜桿直徑d、鏜刀截面之間的關(guān)系，參照《機床夾具設(shè)計》[4]表4-5選取d=30mm，=。 初定鏜刀裝在鏜桿上的幾何參數(shù)為：主偏角Kψ=50，前角Ψ。=5，刃傾角λs＝0，刀尖圓角半徑Υε=1（mm）。 （2）導(dǎo)向套的設(shè)計 組合機床加工孔時，除采用剛性主軸加工方案外，零件上孔的位置精度主要靠刀具的導(dǎo)向裝置來保證。導(dǎo)向裝置有兩大類，即固定式導(dǎo)向和

31、旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向。當加工孔徑不大于40mm或摩擦表面的線速度小于20m/min時，一般采用固定式導(dǎo)向，刀具或刀桿的導(dǎo)向部分，在導(dǎo)向套內(nèi)即轉(zhuǎn)動又作軸向移動。加工孔徑較大或線速度大于20m/min時，一般采用旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向裝置。旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向裝置將旋轉(zhuǎn)副和直線移動副分別設(shè)置，按旋轉(zhuǎn)副和直線副的相對位置分為內(nèi)滾式和外滾式。 為了保證主銷孔的同軸度，在這次加工中采用雙鏜刀同時加工前后主銷孔的方案。由于精加工切削速度大于30m/min，所以采用滾動鏜套。鏜套的具體設(shè)計過程。 （3）初定切削用量 組合機床往往采用多軸、多刀、多面同時加工。且組合機床的刀具要有足夠的使用壽命，以減少頻繁換刀。因此，組合機床切削用量一

32、般比通用機床的單刀加工要低30%以上。同一多軸箱上的刀具由于采用同一滑臺實現(xiàn)進給，所以，各刀具（絲錐除外）的每分鐘進給量應(yīng)該相等。因此，應(yīng)按工作時間最長、負荷最重、刃磨較困難的所謂“限制性刀具”來確定；對于其他刀具，在此基礎(chǔ)上進行調(diào)整。使用液壓滑臺時，所選的每分鐘進給量一般比滑臺的最小進給量大50%，以保證進給穩(wěn)定[5]。 查《機床夾具設(shè)計》，用高速鋼精鏜合金鋼的切削用量為：v=20-35m/min, f=0.10-0.30mm/r。由 得 取n=300r/min,v=34m/min; f=0.3mm/r。 （4）確定切削力、切削扭矩和切削功率 軸向力、切削扭矩和切削功率是為了

33、分別選擇滑臺及設(shè)計夾具、確定主軸及其他傳動件尺寸、選擇主電動機（一般是選擇動力箱的驅(qū)動電動機）提供依據(jù)[4]。 工件的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)鋼，硬度為HB330-380，，。 切削力： 其中=2306；=-0.15；=1.0；=0.75；=1.0。 =15820.8N 切削功率： =9 kw （5）選取刀具接桿 多軸箱各主軸的外伸長度為一定值，而刀具的長度也是一定值。因此，為保證多軸箱上的刀具能同時到達加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)。這個可調(diào)環(huán)節(jié)在組合機床

34、上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的。 組合機床主軸與刀具之間通常有兩種連接。一是接桿連接，也稱剛性連接，用于單導(dǎo)向進行鉆、擴、鉸、锪孔及倒角加工。二是浮動卡頭連接，也稱浮動連接，用于長導(dǎo)向、雙導(dǎo)向和多導(dǎo)向進行鏜、擴、鉸孔，以減少主軸位置誤差及主軸徑向跳動對加工精度的影響，避免主軸與夾具導(dǎo)向不同軸而產(chǎn)生“別勁”現(xiàn)象。通用的標準浮動卡頭有小浮動量及大浮動量兩種，繪制加工示意圖時可以根據(jù)有關(guān)的組合機床標準選擇。 （6）主軸選擇 主軸型式主要取決于進給抗力和主軸—刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的需要。而對于精鏜一類精加工主軸，則不能按切削轉(zhuǎn)矩來選擇主軸。這是因為，鏜孔時，一般余量很小，轉(zhuǎn)矩也很小，由此決定鏜軸直徑

35、往往剛性不足。因此這類主軸尺寸的決定程序是：工件加工部位尺寸—鏜桿直徑—浮動卡頭規(guī)格尺寸—主軸尺寸。 （7）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 最重要的聯(lián)系尺寸是工件端面到多軸箱端面之間的距離。它等于刀具懸伸長度+螺母厚度+主軸外伸長度+接桿伸出長度（可調(diào)）之和，再減去加工孔深（非通孔）。本設(shè)計中即為尺寸362mm。 （8）工作進給長度的確定 工作進給長度按加工長度最大的孔來確定，進給長度等于刀具切入值+加工孔深+切出值（非通孔無），本設(shè)計中切入值與切出值都取8mm加工孔深為69.5mm，所以工作進給長度為85.5mm。 2.3 機床聯(lián)系尺寸 機床的聯(lián)系尺寸是用來表示機床的配置型式、機床各部

36、件之間相對位置關(guān)系和運動關(guān)系的總體布局圖。它的內(nèi)容包括機床的布局形式，通用部件的型號、規(guī)格、動力部件的運動尺寸和所用電動機的主要參數(shù)，工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸，專用部件的輪廓尺寸等。 繪制機床聯(lián)系尺寸之前應(yīng)進行如下計算： 2.3.1 滑臺的選用 根據(jù)滑臺的驅(qū)動方、所需進給力、進給速度、最大行程和加工精度等因素來選用合適的滑臺。 （1）驅(qū)動方式的確定 機械滑臺和液壓滑臺的用途、工作循環(huán)和導(dǎo)軌型式完全一樣。液壓滑臺與機械滑臺的主要區(qū)別是：液壓滑臺的進給速度屬于無級調(diào)速，變換進給量方便。液壓系統(tǒng)看安裝壓力繼電器，機床運行安全，機床較易實現(xiàn)加工自動循環(huán)。且液壓滑臺應(yīng)用廣發(fā)，所以選用液壓滑

37、臺。 （2）確定軸向進給力 滑臺所需進給力 式中為各主軸加工時所產(chǎn)生的軸向力（N）。 （3）確定進給速度 液壓滑臺的工作進給速度規(guī)定在一定范圍內(nèi)無級調(diào)節(jié)。對液壓滑臺，確定刀具切削用量時所規(guī)定的工作進給速度應(yīng)大于滑臺最小工作進給速度的0.5～1倍。本次設(shè)計采用1HY32G型液壓滑臺，工進速度20～650mm/min,.快速移動速度為10m/min。 （4）確定滑臺的行程 滑臺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。前備量的作用是使動力部件有一定的向前移動的余地，以彌補機床的制造誤差以及道具磨損后能向前調(diào)整，前備量一般大于10～20mm。本設(shè)計中取為20mm；后備量

38、的作用是使動力部件有一定的向后移動的余地，以方便的裝卸刀具，后備量一般不小于40~50mm，所以后備量取為50mm?；_的總行程應(yīng)大于工作行程、前備量、后備量之和。本設(shè)計中選用1HY32G，行程為630mm。查《機床夾具設(shè)計手冊》[6]16頁表2-4，與1HY32G配套滑臺側(cè)底座為1CC322M，查《機床夾具設(shè)計手冊》179頁附表18得1CC322標準尺寸，其標準高度為560mm。 2.3.2 動力箱的選用 動力箱主要依據(jù)多軸箱所需的電動機功率來選用。 其中，動力箱的切削功率： ， 多軸箱傳動效率，取0.8。 動力箱的電動機功率應(yīng)大于計算功率。查《機床夾具設(shè)計手冊》24頁表2-

39、15選用動力箱1TD32IA，電動機型號Y100L1-4，電動機功率7.5kw，電動機轉(zhuǎn)速3000r/min，驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速1500r/min。 2.3.3 確定裝料高度 裝料高度指工件安裝基面至機床底面的垂直距離。裝料高度在850～1060mm范圍內(nèi)選取，本設(shè)計中取為1060mm。 2.3.4 確定夾具輪廓尺寸 工件的尺寸和形狀是確定夾具底座尺寸的基本依據(jù)。確定夾具底座尺寸時應(yīng)考慮工件的定位件、夾緊機構(gòu)、刀桿導(dǎo)向裝置的需求空間，并應(yīng)滿足排屑和安裝的需要。鏜模架體厚度為150～300mm。由于夾具較復(fù)雜，所以在繪制出夾具的結(jié)構(gòu)草圖后，再確定夾具輪廓尺寸。 3 鏜大孔夾具設(shè)計 本次設(shè)計

40、的任務(wù)一為轉(zhuǎn)向節(jié)大孔鏜削加工夾具設(shè)計，由于任務(wù)要求大批量生產(chǎn)，所以采用專用夾具。 鏜床夾具也稱鏜模。主要用于加工箱體、支架等類工件上的孔或孔系。鏜床夾具具有引導(dǎo)鏜桿的導(dǎo)套稱為鏜套，及安裝鏜套的鏜模架。用鏜模鏜孔時，工件的加工精度可以不受鏜床精度的影響，而由唐末的精度來保證。機床的主軸和鏜桿采用浮動聯(lián)接，機床只提供鏜桿的轉(zhuǎn)動動力。鏜模的結(jié)構(gòu)類型主要取決于導(dǎo)向的設(shè)置，導(dǎo)向的設(shè)置不僅是考慮加工孔的位置精度，更主要的是考慮加工時鏜桿的剛度。鏜床夾具的設(shè)計，主要包括工件的定位方案設(shè)計、工件的加緊方案設(shè)計以及夾具的其他元件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。最后將以上元件合理布置，確定夾具的形式及夾具的總體結(jié)構(gòu)。 3.1 定

41、位元件設(shè)計 定位裝置包括包括定位元件及其組合，其作用是確定工件在夾具中的位置。如前所述，本次設(shè)計夾具采用的定位原理為一面三支承釘定位。 3.1.1 平面定位 ⑴ 以面積較小的已經(jīng)加工的基準平面定位時，選用平頭支承釘，以基準面粗糙不平或毛坯面定位時，選用圓頭支承釘，側(cè)面定位時，可選用網(wǎng)狀支承釘。 ⑵ 以面積較大、平面度精度較高的基準平面定位時，選用支承板定位元件，用于面定位時用不帶斜槽的支承板，通常盡可能選用帶斜槽的支承板，以利清除切屑。 ⑶ 以毛坯面，階梯平面和環(huán)形平面作基準平面定位時，選用自位支承作定位元件。但須注意，自位支承雖有兩個或三個支承點，由于自位和浮動作用只能作為一個支承

42、點。 ⑷ 以毛坯面作為基準平面，調(diào)節(jié)時可按定位面質(zhì)量和面積大小分別選用可調(diào)支承作定位元件。 ⑸ 當工件定位基準面需要提高定位剛度、穩(wěn)定性和可靠性時，可選用輔助支承作輔助定位元件，但須注意，輔助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新調(diào)整支承點高度，支承位置應(yīng)選在有利工件承受夾緊力和切削力的地方。 在本次設(shè)計中需采用兩個支承塊分別支承工件的制動器孔端面。支承塊的工作面，裝配后在一道工序中精磨，保證等高。一組支承塊，與精基準面接觸形成平面定位副，相當于三個支承釘或三個點定位副，限制三個自由度。 3.1.2 支承釘定位 本次是設(shè)計采用以轉(zhuǎn)向節(jié)減震器孔端面兩個支承釘定位，限制工件的兩

43、個自由度。擺臂端面一個支承釘定位，限制工件的一個自由度。支承釘規(guī)格如圖3-1所示。 圖3-1 六角支承釘（JB/T 8026.1-1999） 3.2 誤差分析 造成零件加工誤差是由多種因素構(gòu)成的, 這里僅驗算工件的安裝誤差, 它包括定位誤差和夾緊誤差,因夾緊力不大, 且夾緊力與支撐面垂直, 夾緊變形誤差很小, 因此只對定位誤差進行討論。大孔與其他部分的位置誤差主要是與軸心線之間9角度誤差。角度誤差要求為30′。由工件定位面的位置度而引起角度誤差 α = arctgΔ/ a = 0.94′ 式中Δ———定位面的位置度公差,Δ = 0.03 mm； a ———定位面寬度, a =

44、55 mm。 因定位軸與定位軸套之間存在間隙,造成轉(zhuǎn)角 δ = arctg( D - d) / L = 7.53′ 式中D —定位軸套最大值, D = φ55 + 0. 25 ； d —定位軸套最小值, d = φ55 - 0. 35； L —定位軸長, L = 53 mm。 由工件定位誤差引起的最大轉(zhuǎn)角誤差 A = 0.94′+ 7.53′= 8.43′< 30′/ 3 因轉(zhuǎn)角誤差小于公差的1/ 3 , 所以滿足定位要求。 綜上所述,此夾具實現(xiàn)了正確的定位,滿足了加工尺寸及位置要求,因此是合理的。 3.3 夾緊裝置的設(shè)計 在機械加工過程中，工件會受到切削力、離心力、慣性

45、力等的作用。為了保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持已由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動和位移，在夾具結(jié)構(gòu)中必須設(shè)置一定的夾緊裝置將工件可靠地夾牢。工件定位后，將工件固定并使其在加工過程中保持定位位置不變的裝置，稱為夾緊裝置。 3.3.1 夾緊裝置的組成 夾緊裝置的組成由以下三部分組成。 第一部分：動力源裝置 它是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。分為手動夾緊和機動夾緊兩種。手動夾緊的力源來自人力，用時比較費時費力。為了改善勞動條件和提高生產(chǎn)率，目前在大批量生產(chǎn)中均采用機動夾緊。機動夾緊的力源來自氣動、液壓、氣液聯(lián)動、電磁、真空等動力夾緊裝置。 第二部分：傳力機構(gòu) 它是介

46、于動力源和夾緊元件之間傳遞動力的機構(gòu)。傳力機構(gòu)的作用是：改變作用力的方向；改變作用力的大?。痪哂幸欢ǖ淖枣i性能，以便在夾緊力一旦消失后，仍能保證整個夾緊系統(tǒng)處于可靠的夾緊狀態(tài)，這一點在手動夾緊時尤為重要。 第三部分：夾緊元件 它是直接與工件接觸完成夾緊作用的最終執(zhí)行元件。 3.3.2 夾緊裝置的設(shè)計原則 在夾緊工件的過程中，夾緊作用的效果會直接影響工件的加工精度、表面粗糙度以及生產(chǎn)效率。因此，設(shè)計夾緊裝置應(yīng)遵循以下原則： ⑴ 工件不移動原則 夾緊過程中，應(yīng)不改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。 ⑵ 工件不變形原則 夾緊力的大小要適當，既要保證夾緊可靠，又應(yīng)使工件在夾緊力的作用

47、下不致產(chǎn)生加工精度所不允許的變形。 ⑶ 工件不振動原則 對剛性較差的工件，或者進行斷續(xù)切削，以及不宜采用氣缸直接壓緊的情況，應(yīng)提高支承元件和夾緊元件的剛性，并使夾緊部位靠近加工表面，以避免工件和夾緊系統(tǒng)的振動。 ⑷ 安全可靠原則 夾緊傳力機構(gòu)應(yīng)有足夠的夾緊行程，手動夾緊要有自鎖性能，以保證夾緊可靠。 ⑸ 經(jīng)濟實用原則 夾緊裝置的自動化和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)效率的前提下，其結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，便于制造、維修，工藝性能好；操作方便、省力，使用性能好[7]。 3.3.3 定位夾緊力的基本原則 設(shè)計夾緊裝置時，夾緊力的確定包括夾緊力的方向、作用點和大小三個要素。

48、夾緊力的方向與工件定位的基本配置情況，以及工件所受外力的作用方向等有關(guān)。選擇時必須遵守以下準則： ⑴ 力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。 ⑵ 緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力，以減小工件的變形、減輕勞動強度。 ⑶ 力的方向應(yīng)是工件剛性較好的方向。由于工件在不同方向上剛度是不等的。不同的受力表面也因其接觸面積大小而變形各異。尤其在夾壓薄壁零件時，更需注意使夾緊力的方向指向工件剛性最好的方向。 夾緊力作用點是指夾緊件與工件接觸的一小塊面積。選擇作用點的問題是指在夾緊方向已定的情況下確定夾緊力作用點的位置和數(shù)目。夾緊力作用點的選擇是達到最佳夾緊狀態(tài)的首要因素。合理選擇夾緊力

49、作用點必須遵守以下準則： ⑴ 力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，應(yīng)盡可能使夾緊點與支承點對應(yīng)，使夾緊力作用在支承上。如夾緊力作用在支承面范圍之外，會使工件傾斜或移動，夾緊時將破壞工件的定位。 ⑵ 力的作用點應(yīng)選在工件剛性較好的部位。這對剛度較差的工件尤其重要，如將作用點由中間的單點改成兩旁的兩點夾緊，可使變形大為減小，并且夾緊更加可靠。 ⑶ 力可的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面，以防止工件產(chǎn)生振動和變形，提高定位的穩(wěn)定性和靠性。 3.3.4 減小夾緊變形的措施 有時，一個工件很難找出合適的夾緊點。如較長的套筒在車床上鏜內(nèi)孔和高支座在鏜床上鏜孔，以及一些薄壁零件的夾持等，均不易找到合適的

50、夾緊點。這時可以采取以下措施減少夾緊變形。 ⑴ 均勻的對稱變形，以便獲得變形量的統(tǒng)計平均值，通過調(diào)整刀具適當消除部分變形量，也可以達到所要求的加工精度。）增加輔助支承和輔助夾緊點 。 若高支座可采用增加一個輔助支承點及輔助夾緊力，就可以使工件獲得滿意的夾緊狀態(tài)。 ⑵ 分散著力點 ，用一塊活動壓板將夾緊力的著力點分散成兩個或四個，從而改變著力點的位置，減少著力點的壓力，獲得減少夾緊變形的效果。 ⑶ 增加壓緊件接觸面積，在壓板下增加墊環(huán)，使夾緊力通過剛性好的墊環(huán)均勻地作用在薄壁工件上，避免工件局部壓陷。 ⑷ 利用對稱變夾具的夾緊設(shè)計，應(yīng)保證形狀在加工薄壁套筒時，采用加寬卡爪，如果夾緊力較大

51、，仍有可能發(fā)生較大的變形。因此，在精加工時，除減小夾緊力外，工件能產(chǎn)生。 ⑸ 其它措施 對于一些極薄的特形工件，靠精密沖壓加工仍達不到所要求的精度而需要進行機械加工時，上述各種措施通常難以滿足需要，可以采用一種凍結(jié)式夾具。 夾緊裝置一般由力源裝置、中間傳力機構(gòu)、夾緊原件和夾緊機構(gòu)所組成。設(shè)計夾緊裝置時一般應(yīng)滿足一下基本條件。 ① 夾緊過程中不改變工件定位時所占據(jù)的正確位置。 ② 夾緊力的大小適當，既要保證加工過程中工件不會產(chǎn)生位移和振動，又要使工件不產(chǎn)生不允許的變形或損傷。 ③ 夾緊裝置的自動化程度，應(yīng)與工件的生產(chǎn)批量相適應(yīng)。 ④ 結(jié)構(gòu)要簡單，力求體積小、重量輕、并有足夠的強度；

52、工藝性好便于制造與維修。 ⑤ 使用性能好、操作方便、省力、安全可靠。 3.3.5 夾緊力的確定 計算夾緊力時，通常將夾具與工件看成是一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受的切削力、夾緊力（大型工件應(yīng)考慮工件重力、慣性力等）的作用狀況，找出在加工中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力。即 由于鏜削加工的切削力不大，所以采用一個移動壓板同時夾緊兩個工件的制動器安裝孔端面。 對移動壓板進行有限元分析如圖3-2；3-3；3-4所示。 圖3-2 移動壓板x方向上的變形 圖3-3

53、 移動壓板y方向上的變形量 圖3-4 移動壓板y方向上的變形量 3.3.6螺旋夾緊機構(gòu) 用螺桿直接夾緊或與其他元件組合實現(xiàn)夾緊工件的機構(gòu)，稱為螺旋夾緊機構(gòu)。它具有結(jié)構(gòu)簡單、通用性好、夾緊可靠、增力比大、行程不受限制等優(yōu)點，在夾具中得到廣泛的應(yīng)用，所以本次設(shè)計也采用螺旋夾緊機構(gòu)，如圖3-5所示。 夾緊力的計算： Wk=WK 式中：Wk—實際所需夾緊力； W—理論夾緊力；在一定條件下，由靜力平衡算出； K—為安全系數(shù)；查《機床設(shè)計手冊》[8]表1-2-1:k0=1.2，k1=1.0，k2=1.0，k3=1.0，k4=1.0，k5=1.0

54、，k6=1.0；安全系數(shù)k=k0k1k2k3k4k5k6=1.2<1.5根據(jù)規(guī)定，選取1.5。 —單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力（N）； r’—螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑（mm）；其值視螺桿端部的結(jié)構(gòu)形式而定，見《機床夾具設(shè)計手冊》表1-2-9；r’=12.44 —螺桿端部與工件間的摩擦角；=0 —螺旋副的當量摩擦角，見表1-2-9；=950 —螺紋中徑之半（mm）；=7.513； —螺紋升角，見表1-2-10；=； —螺旋機構(gòu)的效率，其值為0.85～0.95；取=0.9。 夾具體 可調(diào)支承 工件 開口墊片 移動壓板 彈簧 雙頭螺栓 鎖緊螺母 圖3-5

55、螺旋夾緊機構(gòu) 3.3.7 夾緊元件選擇 參照以上計算結(jié)果選取螺栓：M16；許用夾緊力為10300N；加在螺母上的夾緊扭矩為15.892(N.m) 螺母選擇M16的六角頭螺母，采用扳手擰緊；手柄長度為190mm；作用力為100N；夾緊力為7870N。 壓板選擇：為了方便工件的裝卸，采用移動壓板式。 彈簧選擇：2x78x4圓柱螺旋壓縮彈簧。 夾緊機構(gòu)如下圖3-5所示，其工作原理是：工件安放后，移動動直壓板，擰緊螺母，對工件進行壓緊，工件加工完成后，松開螺母，壓板在彈簧的作用下離開工件表面，轉(zhuǎn)動一定距離，取出工件。 3.4 鏜大孔夾具總裝配 根據(jù)夾具各部分元件的尺寸合理的裝配夾具體，

56、完成總裝圖，再繪制夾具體的裝配圖，繪制夾具體的裝配圖及零件圖。本次設(shè)計夾具的裝配圖如3-6圖所示。 圖3-6 鏜大孔夾具總裝配體 4 鉆制動器孔夾具設(shè)計 4.1 設(shè)計的準備 零件圖分析：已知該零件毛坯為鍛件，為大批量生產(chǎn)的零件。以鉆f12.5mm為例，零件加工表面粗糙度為用去除材料的方法獲得，Ra的上限為6.3um，但是由于該零件的外形特別，故通用的夾具無法對它進行裝夾，故需要用專用夾具對其進行裝夾。從零件圖上可以看出，零件體很簡單，而且具有一定的位置關(guān)系，如何能把孔精確的加工出來是設(shè)計的重點。 4.2 方案設(shè)計 確定導(dǎo)向方案： （1）鉆削f12.5mm孔采用固定式鉆套。

57、鉆模板采用固定式結(jié)構(gòu)。刀具選用fmm的麻花鉆。 （2）定位設(shè)計：工件的加工孔尺寸為62.60.1mm、61.40.1mm，加工孔與基準需保持位置關(guān)系。選擇大孔為限制兩個自由度，大孔端面限制3個自由度，減震器端面用支承釘限制一個自由度，采用完全定位，定位點分布如圖2-2所示。 4.3 確定裝夾方案 鉆削時各支持面上受力良好采用螺旋夾緊機構(gòu)。夾緊力方向指向主要定位基準面A。該夾緊機構(gòu)操作方便，在工件的夾緊機構(gòu)里采用轉(zhuǎn)動墊圈，以便工件的裝卸。 在加工過程中，為了保證工件定位時所在一個正確的加工位置，防止切削力、慣性力、離心力、及自身重力等作用下發(fā)生位移和振動，故需要設(shè)計一個夾緊裝置，以將工件

58、夾緊。夾緊裝置有機動和手動之分，本夾具設(shè)計為手動夾緊的方式。 力源裝置：力源由人扳動手柄的力保證，不額外設(shè)置力源裝置。 中間的傳力裝置：它是介于力源和夾緊元件之間的機構(gòu)。它的作用是把手柄產(chǎn)生的夾緊力傳遞給夾緊元件，然后夾緊元件最終完成對工件的夾緊。 夾緊裝置設(shè)計的好壞，不僅關(guān)系到工件的加工質(zhì)量，而且對提高生產(chǎn)率，降低加工成本以提高加工成本以創(chuàng)造良好的加工條件等諸多方面都有很大的影響。所以必須滿足以下基本要求： （1）夾緊過程中，不改變工件定位后所處的正確位置。 （2）夾緊力的大小要可靠和適當，既要保證工件在整個加工過程中位置穩(wěn)定不變、振動小，又要使工件不產(chǎn)生過大的夾緊變形。 （3）

59、夾緊裝置的自動程度和復(fù)雜程度上應(yīng)與生產(chǎn)綱要相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)率的前提下，其結(jié)構(gòu)要力求簡單，以便繪制。 （4）夾緊裝置的操作應(yīng)盡可能方便、安全、省力。 夾緊力確定的基本原則 確定夾緊力的方向、作用點和大小時，應(yīng)依據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點、加工要求，并結(jié)合共計的受力情況及定位元件的結(jié)構(gòu)和布置方式等因素綜合考慮。 （1）夾緊力的方向 夾緊力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。夾緊力的豎直分力背向定位基準面使工件抬起，夾緊力的兩個分力分別朝向了定位基準面，將有助于定位穩(wěn)定。 ① 夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力。 ② 夾緊力的方向應(yīng)是工件剛度較高的方向，可避免工件發(fā)生嚴重的夾緊變

60、形。 （2）夾緊力的作用點 夾緊力的方向確定以后，應(yīng)根據(jù)下述原則確定作用點的位置。 ① 夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支撐范圍內(nèi)。 ② 夾緊力的作用點應(yīng)選在工件剛度較高的部位。 ③ 夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面，作用點靠近加工表面，可減少切削力對改點的力矩和減少振動。 （3）夾緊力的大小 當采用估算法確定夾緊力的大小時，為簡化計算。通常將夾具和工件看成一個剛體，根據(jù)工件所受切削力、夾緊力（大型工件應(yīng)考慮重力等）的作用情況，加工過程中對夾緊力的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，最后再除以安全系數(shù)作為實際夾緊力，即

61、 （4-1） 式中： F－實際所需夾緊力（牛頓）。 Fw－在一定條件下，由靜力平衡算出的理論夾緊力（牛頓）。 K－安全系數(shù)。 安全系數(shù)K按下式計算 （4-2） 式中，K0～K6為考慮了各種因素的安全系數(shù)，見圖表5-1。 手柄設(shè)計為190mm，人對手柄施加100N，理論上通過夾緊機構(gòu)產(chǎn)生的夾緊力是10600N，由 得 考慮到各實際因素，通過計算得，人施加100N的力，就可以通過夾緊機構(gòu)產(chǎn)生4021.24N的力，能滿足夾緊的要求，故手柄設(shè)計成190

62、mm。 夾緊底座的有限元分析如圖4-1所示： 圖4-1 受力方向的變形量 表4-1安全系數(shù)K0～K6的取值 符號 考慮的因素 系數(shù)值 符號 考慮的因素 系數(shù)值 K0 考慮工件材料及加工余量均性的基本安全系數(shù) 1.2~1.5 K4 夾緊力的穩(wěn)定性 手動夾緊 1.3 機動夾緊 1.0 K1 加工 性質(zhì) 粗加工 1.2 K5 手動夾緊時的手柄位置 1.0 精加工 1.0 K2 刀具鈍化程度 1.0~1.9 K6 僅有力矩使得工件回轉(zhuǎn)時工件與支承面的接觸情況 接觸點確定 1.0 接觸點不確定 1.5 K3 切削特點 連

63、續(xù)切削 1.0 切削特點 斷續(xù)切削 1.2 表4-2安全系數(shù)K2 加工方法 切削分力或切削力矩 K2 鑄鐵 鋼 鉆削 mk 1.15 1.15 mz 1.0 1.0 （2）夾緊元件 它是實現(xiàn)夾緊的最終執(zhí)行元件，通過它和工件的之間接觸來確定工件在加工中保持位置的不改變，本夾具中采用的手動夾緊裝置，夾緊機構(gòu)由中間傳力機構(gòu)（斜楔）和夾緊元件所組成。 （3）夾緊裝置的工作原理 ① 夾緊時的工作原理：當手柄處于下位時，把工件放到夾緊裝置中的一個正確位置，再把支承釘從右端插入，再扳動擺動壓板，使得壓板和支承釘連接在一起，并對工件起定位作用；再把手柄往上扳動，使得

64、對夾具體產(chǎn)生一個向下的作用力（夾緊力），端面斜楔自動往右運動，促使滑柱和定位銷同時往下運動，當彈簧接觸到支承釘時，在夾緊力的作用下，使得彈簧壓縮，當手柄搬到上端極限位置時，工件夾緊。由于斜楔能自鎖，故松開手柄后工件就不會偏離原來的位置。此過程也就是工件的夾緊過程。 ② 卸載時的工作原理：先把手柄往下扳動，使之對夾具體產(chǎn)生一個向上的作用力（夾緊力），使得夾具體整體向上運動，同時帶動被連接在一起的幾個機械部件（非標準定位銷，滑柱），斜楔自動往左運動，同時也會對夾具體產(chǎn)生一個向上的作用力，使得夾具體、定位銷、滑柱這幾個被連接在一起的元件整體向上運動，彈簧也恢復(fù)到原始的狀態(tài)，直到手柄扳動到下端極限位

65、置時，再松開手柄；再從右端扳開擺動壓板，取下支承釘，變可拆下工件，此過程也就是工件的卸載過程。 4.4 夾具的零部件設(shè)計 夾具體的各零部件的設(shè)計，具體如下： （1）被鉆得孔徑是f12.5mm，大于了f10mm，而且孔的加工精度在個方面也有要求，所以宜采用固定式鉆模。 （2）工件與夾具所產(chǎn)生的總重力超過了150N，宜采用搖臂鉆床或立式鉆床，由于該工件是中批量生產(chǎn)，則采用立式鉆床。 （3）考慮到被加工孔的精度，該夾具采用固定式鉆模，鉆模板采用固定式結(jié)構(gòu)。 （4）機床夾具裝在機床上后，應(yīng)還應(yīng)使刀具切削刃相對于工件或夾具定位元件能處于正確位置，這里我們可以采用鉆床夾具的鉆套(導(dǎo)向元件)，鉆

66、套是引導(dǎo)加工刀具的元件，其作用是確定刀具相對夾具定位元件的位置，引導(dǎo)鉆頭等孔加工刀具，提高其剛性，防止在加工中發(fā)生偏斜。鉆套安裝在鉆模板中，其配合為H7/n6或H7/r6。采用固定式鉆套，因為它結(jié)構(gòu)簡單，鉆孔精度高，適用于單一鉆孔工序，如圖4-1所示[9]。 圖4-1固定鉆套（GB/T2262—91） 4.5 鉆套的尺寸、公差、材料 一般鉆套導(dǎo)向孔的基本尺寸取刀具的最大尺寸，采用基軸制間隙配合，鉆孔時其公差取F8。查表得麻花鉆的尺寸為f12.5 mm。 鉆套的導(dǎo)向高度H增大，則導(dǎo)向性能就越好，刀具剛度也會越高，但鉆套與刀具的磨損就會加劇。一般?。╠為鉆孔直徑），對于加工精度越高的孔，或被加工孔較小其鉆頭剛度較差，應(yīng)取小，所以取較小值。被加工孔直徑d為f14mm，綜合考慮上述情況取最合適。 在加工過程中，鉆套與刀具產(chǎn)生摩擦，故鉆套必須有很高的耐磨性。該鉆套孔徑d=f12.5mm