半自動液壓專用銃床液壓系統(tǒng)設(shè)計

目錄

1概述..................................................3

1.1課題背景............................................3

1.2課題內(nèi)容............................................3

1.3課題的意義..........................................4

1.4課題的創(chuàng)新點(diǎn).......................................4

2機(jī)械制造技術(shù)畢業(yè)設(shè)計的基本任務(wù)與要求.................4

2.1設(shè)計任務(wù)...........................................5

2.2畢業(yè)設(shè)計基本要求...................................5

3刀庫的設(shè)計.............................................5

3.1確定刀庫容量.......................................5

3.2確定刀庫形式.......................................6

3.3刀庫結(jié)構(gòu)設(shè)計.......................................7

3.4初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)距及選定電機(jī)........................8

3.4.1初選電動機(jī)與降速傳動裝置.......................8

3.4.2初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)距...............................8

3.5刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的一般圓柱蝸桿傳動的設(shè)計.............8

3.6刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的校核...............................10

3.7花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計算................................14

3.8夾緊機(jī)構(gòu)插銷剪切強(qiáng)度的校核........................15

3.9確定刀具的選擇方式................................15

3.10刀庫的定位與刀具的松夾...........................15

4刀具交換裝置的設(shè)計16

4.1確定換刀機(jī)械手形式..............................17

4.2換刀機(jī)械手的工作原理............................19

4.3機(jī)械手的自動換刀過程的動作依次.................21

4.4機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸4上的齒輪齒條設(shè)計.................21

4.5自動換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求.....................22

4.5.1主軸準(zhǔn)停裝置..................................24

4.5.2換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試.......................24

4.6自動換刀程序的編制.............................24

5夾具設(shè)計研資料究原始..............................24

5.1擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案.............................24

5.2確定工件的定位方式及夾具體元件的材料...........25

5.3工件的夾緊方式，計算夾緊力并設(shè)計夾緊裝置.....26

5.4機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片..........................30

6.致謝...........................................33

參考文獻(xiàn)書目.....................................34

1概述

1.1課題背景

現(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人集機(jī)械、電子、限制、計算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)

科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動扮裝備。自從1962年美國研制出世

界上第一臺工業(yè)機(jī)器人以來，機(jī)器人技術(shù)極其產(chǎn)品發(fā)展很快，已成為柔性制造系

統(tǒng)（FMS）、自動化T.廠（FA）、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的自動化T具°

廣泛接受工業(yè)機(jī)器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對保障人身平安，

改善勞動環(huán)境，減輕勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率，節(jié)約原材料以及降低生產(chǎn)成本,

有著特別重要的意義。和計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣，工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日

益改善著人類的生產(chǎn)和生活方式。

工業(yè)機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體化數(shù)字扮裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍

很廣，作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會的新興產(chǎn)業(yè)，將對將來生產(chǎn)和社

會發(fā)展起著越來越重要的作用。國外專家預(yù)料，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車、計算機(jī)之

后出現(xiàn)的一種新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。據(jù)聯(lián)合國歐洲委員會（UNECE）和國際機(jī)

港人聯(lián)合會（IFR）的統(tǒng)計，世界機(jī)器人市場前景看好，從20世紀(jì)下半葉起，世

界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)始終保持著穩(wěn)步增長的良好勢頭。進(jìn)入20世紀(jì)90年頭，機(jī)器人產(chǎn)

品發(fā)展速度較快，年增長率平均在10%左右。2004年增長率達(dá)到闖記錄的20機(jī)

其中，亞洲機(jī)器人增長幅度最為突出，高達(dá)43雙

在自動化生產(chǎn)領(lǐng)域中，工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的。工業(yè)機(jī)械手的是

從工業(yè)機(jī)器人中分支出來的°

其特點(diǎn)是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和

機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)具有精確性和各種

環(huán)境中完成作業(yè)的實(shí)力。

機(jī)械手是一種能自動化定位限制并可重新編程序以變動的多功能機(jī)器，它有

多個自由度，可用來搬運(yùn)物體以完成在各個不同環(huán)境中工作。

機(jī)械手由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動-傳動機(jī)構(gòu)、限制系統(tǒng)、智能系統(tǒng)、遠(yuǎn)程診斷監(jiān)控

系統(tǒng)五部分組成。驅(qū)動-傳動機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)是相輔相成的，在驅(qū)動系統(tǒng)中可以

分：機(jī)械式、電氣式、液壓式和復(fù)合式，其中液壓操作力最大。

本課題是數(shù)控機(jī)床上專用于工件和零件的夾持和自動運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置，其運(yùn)動自

由度多，且有嚴(yán)格的動作依次要求、用液壓驅(qū)動可實(shí)現(xiàn)動作自動循環(huán)，利于自動

化和高效率等要求。

1.2課題內(nèi)容

本課題的基本內(nèi)容是：

(4)正確運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

(5)盡量接受先進(jìn)設(shè)計手段。

3刀庫的設(shè)計

刀庫是帶刀庫自動換刀裝置的主要部件之一，其容量形式、布局及具體結(jié)構(gòu)對數(shù)控機(jī)床

的性能有很大影響。

3.1確定刀庫容量

確定刀庫容量時，首先要考慮加工工藝的須要，同時還要調(diào)查分析同類型、相近規(guī)格的

自動換刀機(jī)床的刀庫容策及其發(fā)展趨勢。由于帶自動換刀裝置的數(shù)控機(jī)床主要是在多品

種、單件小批生產(chǎn)時運(yùn)用，因而應(yīng)依據(jù)廣泛的工藝統(tǒng)計，依大多數(shù)工件加工時須要的刀

具數(shù)來確定刀庫容量，例如，對功能較為齊全的加工中心而言，它可擔(dān)當(dāng)多個工件的切

削任務(wù)，因而要配備刀具的種類和規(guī)格較多。通常，

配備的刀具越多，機(jī)床能加工工件的比率也越高，口

它們并不是成正比例美系。圖3-1為刀庫容量與機(jī)床

能加工工件的比率統(tǒng)計曲線。

刀庫儲存量過大，導(dǎo)致刀庫的結(jié)構(gòu)浩大而困難，影響機(jī)

床總體布局：儲存量可小，則不能滿足困難零件的加圖3-1刀具數(shù)量統(tǒng)計圖

工要求。因此，刀庫容量應(yīng)在經(jīng)濟(jì)合理的條件下，力圖將一組類似的零件所需的全部刀

具裝入刀庫，以縮短每次裝刀所需的裝調(diào)時間。對自動換刀數(shù)控機(jī)床的刀庫容量，有關(guān)

資料曾對15000個零件進(jìn)行分組統(tǒng)計，指出不同工序加工時必需的刀具數(shù)不同，如圖

3-1所示。由圖可知，4把銃刀可完成加工工件的95%左右的銃削工藝，10把孔加工刀

具可完成70%的鉆削工藝，14把刀的容展就可完成70%以上工件的鉆銃工藝，配有

14T0把刀具的刀庫就能夠滿足70%-95%工件的加工須要。因此，對XKA5032A/C

數(shù)控立式升降臺銃床，從運(yùn)用和經(jīng)濟(jì)效率角度來看，容量為6的刀庫就可滿足要求了。

3.2確定刀庫容量

由以上考慮XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銃床的結(jié)構(gòu)布局等緣由，確定接受軸向放置

的鼓盤式刀庫形式。這種刀庫結(jié)構(gòu)簡潔，刀具排列較為緊湊，在刀庫容理定為6的狀況

卜體種不大，且取刀也較為便利，但須要考慮機(jī)械手的換刀動作空間。

3.3刀庫結(jié)構(gòu)設(shè)計

如刀庫裝配圖所示，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出換刀指令后，直流伺服電動機(jī)接通，其運(yùn)動經(jīng)過十

字聯(lián)軸器、波傳動減速器、套筒式聯(lián)軸器、蝸桿、蝸輪后，再經(jīng)花鍵聯(lián)接傳到刀盤上，

刀盤帶動刀座上的6個刀套轉(zhuǎn)動，完成選刀動作。

刀庫裝

配圖

3.4初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩及選定電機(jī)

刀庫回轉(zhuǎn)運(yùn)動多數(shù)接受液壓馬達(dá)、直流電動機(jī)驅(qū)動，并沒有降速傳動裝置。

初選電動機(jī)與降速傳動裝置

刀庫的驅(qū)動系統(tǒng)中，由于本刀庫的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩小，且所需轉(zhuǎn)速小，所以確定接受直流伺服

電動機(jī)驅(qū)動。直流伺服電動機(jī)具有體積小，重量輕、伺服性好?、力能指標(biāo)高等優(yōu)點(diǎn)，且

該電機(jī)可用信號電壓進(jìn)行無級調(diào)速。接受型號為90SZ03的SZ系列電磁式直流伺服電

動機(jī)，其基本參數(shù)為：功率0.092KW,轉(zhuǎn)速3000R/MIN（《袖珍機(jī)械師設(shè)計手冊》P1275）：

降速傳動裝置型號為XB3-50-I00A的扁平式諧波傳動減速器，其基本參數(shù)為：輸入功

率0.092KW,輸出轉(zhuǎn)矩18N?m（《袖珍機(jī)械師設(shè)計手冊》PI078-I079）。

初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩

由于刀庫容量6,下面就以THK6363型自動換刀數(shù)控鏡銃床的刀庫為設(shè)計參考（查參考資

料14）,接受閱歷法初估回轉(zhuǎn)所需轉(zhuǎn)矩。

THK6363型自動換刀數(shù)控鐐銃床的刀庫也是接受軸向放置的鼓盤式刀庫形式，其容量

為36把刀具，最大刀具重達(dá)lOkgf,刀庫回轉(zhuǎn)由最大扭矩為25N.m的液壓馬達(dá)經(jīng)諧波

減速器驅(qū)動?，F(xiàn)在由于設(shè)計的刀庫容量為6把刀具，可初估刀庫驅(qū)動轉(zhuǎn)矩（主要是指干

脆驅(qū)動刀盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩）為T0=8N-mo

3.5刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的一般圓柱蝸桿傳動的設(shè)計

刀庫的主運(yùn)動是圓周回轉(zhuǎn)運(yùn)動，如圖3-3所示，直流伺服電動機(jī)1通過彈性柱銷聯(lián)軸器

與諧波傳動減速器2聯(lián)接減速后驅(qū)動蝸桿3,設(shè)計刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)的一般圓柱蝸桿傳動.由

刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。

已知直流伺服電動機(jī)1的功率為0.092KW,轉(zhuǎn)速為3000R/MIN,諧波傳動減速器2的傳動

比為100.傳動效率為80%』經(jīng)2減速后驅(qū)動蝸桿3,咽桿為主動，蝸輪為從動，要求傳動此

為6,單向旋轉(zhuǎn)，單班工作制，預(yù)料壽命為5年.

圖示3-3刀庫轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)傳動示意圖

1）選擇蝸桿傳動類型

依據(jù)GB10085-88的舉薦，接受漸升線蝸桿（ZI）。

2）選擇材料

蝸桿接受45鋼，齒面淬火，硬度為45?50HRC；蝸輪用鑄錫磷青銅ZCuSnlOPbl,金

屬模鑄造，<JHP2=220MPa,<TA7,2=220MPao

3）確定主要參數(shù)

蝸桿蝸輪傳動，以蝸桿為主動，蝸輪為從動。為了提高傳動效率，取Z尸6,傳動比取6,

單向旋轉(zhuǎn)，單工作制，預(yù)料壽命為5年。則Z?=ZIXi=6x6=36。

4）按齒面接觸乏累強(qiáng)度設(shè)計

（15000y

3

nrdi>y/T'KT?（mm）

a）計算蝸輪軸轉(zhuǎn)矩T2

初估傳動效率】尸0.95,則

P.P.0.092x80%

T2=9549'=9549—『9549------------x0.95=133.53N-m

n2n}/i30/6

其中m=3000/100=30（r/min）

b）載荷系數(shù)K=1.05

此處省略NN

NNNNN

NNN

NN

字

1）主軸箱【可到最高處（z坐標(biāo)零點(diǎn)），同時實(shí)現(xiàn)“主軸準(zhǔn)停，即主軸停止回轉(zhuǎn)并精確停

止在一個固定不變的角度方位上，保證主軸端面的鍵也在一個固定的方位，使刀柄上的

鍵槽能恰好對正端面鍵。

2）機(jī)械手抓住主軸和刀庫上的刀具。如圖4-6（a）所示。

3）把卡緊在主軸和發(fā)庫上的刀具松開

4）活塞桿推動機(jī)械手下行，從主軸和刀庫上取出刀具

5）機(jī)械手回轉(zhuǎn)180°,交換刀具位置，

6）將更換后的刀具裝入主軸和刀庫

7）分別夾緊主軸和刀庫上的刀具

8）機(jī)械手松開主軸和刀庫上的刀具

9）當(dāng)機(jī)械手松開具后，限位開關(guān)發(fā)出“換刀完畢”的信號，主軸自由，可以起先加工或

其他程序動作。

在自動換刀的整個過程中，各項運(yùn)動均由限位開關(guān)限制，只有前一個動作完成后，才能

進(jìn)行下一個動作，從而保證了運(yùn)動的牢靠性。

4.4機(jī)械手回轉(zhuǎn)軸4上的齒輪齒條設(shè)計

1）回轉(zhuǎn)軸上齒輪接受漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪形式

2）取模數(shù)M=L5。初取齒數(shù)z=30

3）下表為齒輪幾何尺寸設(shè)計的基本參數(shù)：

名稱代號計算公式

模數(shù)m

壓力角a20〃

分度圓直徑dD=mz=l.5x30=45

齒頂高%h<1=ha7"=1x1.5=1.5

h

齒根高fhf=(h；+c)w=(lx0.25)X1.5=1.875

齒全高h(yuǎn)h=h<1+h1f=1.5+1.875=3.375

齒頂圓直徑4da=(z+2///)m=(30+2x1)x1.5=48

齒根圓直徑d.df=(z-2h/-2c)tn=41.25

齒距Pp=7rm=4.71

齒厚ss=7rmi2=2.35

頂隙cc=cm=0.25xl.5=0.375

4）齒條的基本尺寸，按外齒輪幾何尺寸的計算公式進(jìn)行計算

4.5自動換刀裝置的相關(guān)技術(shù)要求

主軸準(zhǔn)停裝置

為了傳遞扭矩，在主軸的前端裝有端鍵，當(dāng)?shù)毒叩侗b入錐孔時，刀柄上的鍵槽位置必

需與該鍵對準(zhǔn)才能裝入。當(dāng)機(jī)械手從刀庫取刀時，為了確保刀具其后能順當(dāng)?shù)匮b入主軸

錐孔中，必需使主軸精確地停在刀具交換位置上。同時，由于工藝上的須要，也必需使

主軸準(zhǔn)停在固定位置1-.O這種使主軸端在定位鍵停在固定位置的技術(shù)要求稱為主軸準(zhǔn)

停。

XKA5032A/C數(shù)控立式升降臺銃床的自動換刀裝置，在每次自動裝卸刀具時，都必需

要求主軸精確地停止在固定的周向位置上。因此，可在主軸上安裝電氣限制的主軸準(zhǔn)停

裝置以實(shí)現(xiàn)主軸準(zhǔn)停功能。

換刀機(jī)械手的安裝與調(diào)試

1）換刀機(jī)械手安裝在主軸箱的左側(cè)面，加工零件時，奐刀機(jī)械手隨主軸箱一起上下運(yùn)動。

2）當(dāng)時裝上換刀機(jī)械手后，必需進(jìn)行調(diào)試：用手動操縱主式調(diào)整換刀機(jī)械手相對F?主軸

的位置，運(yùn)用調(diào)整心漆，有誤差時可調(diào)整機(jī)械手行程、刀庫位置、機(jī)械手支座、修正主

軸坐標(biāo)原點(diǎn)等。安裝最大重量刀具時，要進(jìn)行多次刀庫到主軸位置的自動交換，使機(jī)械

手換刀時做到精確無誤，無撞擊。

4.6自動換刀程序的編制

1）換刀動作（指令）：選刀（TXX）；換刀（M06）

2）選刀和換刀通常分開進(jìn)行。

3）為提高機(jī)床利用率，選刀動作與機(jī)床加工動作重合3

4）換刀指令M06必需在用新刀具進(jìn)行切削加工的程序段之前，而下一個選刀指令T常

緊跟在這次換刀指令之后。

5）換刀點(diǎn)：多數(shù)加工中心規(guī)定在機(jī)床Z軸零點(diǎn)（Zo）,要求在換刀前用準(zhǔn)備功能指令（G28）

使主軸自動返回Z。點(diǎn)。

6）換刀過程:接到TXX指令后立刻自動選刀，并使選中的刀具處于換刀位置，接到M06

指令后機(jī)械手動作，一方面將主軸上的刀具取下送回刀庫，另一方面又將換刀位置的刀

具取出裝到主軸上，實(shí)現(xiàn)換刀。

7）換刀程序編制方法

a）主軸返回參考點(diǎn)和刀庫選刀同時進(jìn)行，選好刀具后進(jìn)行換刀。

???

NO2G28Z0T02Z軸回零，選T02號刀；

N03M06換上T02號刀

???

缺點(diǎn)：選刀時間大于回零時間時，須要占機(jī)選刀。

b）在Z軸回零換刀前就選好刀

???

NIOGOIX_Y_Z_F_T02直線插補(bǔ)，選T02號刀

NilG28Z0M06Z軸回零，換T02號刀

???

N20G01Z_F_TO3直線插補(bǔ)，選T03號刀

N30G02X_Y_I_J_F_順圓弧插補(bǔ)

c）有的加工中心（TH5632）換刀程序與上略不同

N10G01X_Y_Z_F_TO2直線插補(bǔ)，選TO2號刀

N30G28ZOTO3M06Z軸回零，換T02號刀,選T03號刀

N40G00Z1

N50G02X_Y_I_J_F_圓弧插補(bǔ)

注：對臥式加工中心,上面程序的G28Z0應(yīng)為G28YO。

5夾具設(shè)計研資料究原始

5.1擬定夾具的結(jié)構(gòu)方案

1.確定夾具的類型

（1）：以656外圓表面自定心三爪卡盤與活動頂尖定位，限制Y軸方向和Z

軸方向的四個自由度，這種方按無法保證軸向尺寸精度，再由于夾緊力方向與切

削力方向不一樣，而且，零件表面可以卡的地方面積太小。

（2）：工件以底面和外圓在夾具體和V型塊上定位，即可限制零件Z軸方向

和X軸方向的自由度，由于V型塊定位精度高，能保證加工精度。另外在V型

塊上用螺栓緊固零件、就可以最大限度的限制冬件在Y軸方向的自由度，定位

夾緊更加牢靠，（如下圖所示）。從以上兩個方案比較來看，方案二明顯優(yōu)于方案

一，故接受方案二作為本工序的定位方案。

（圖六）

5.2確定工件的定位方式及夾具體元件的材料

工件的定位方式主要取決于工件的加工要求和定位基準(zhǔn)的形態(tài).尺寸。分析

加工工序的技術(shù)條件和定位基準(zhǔn)選擇的合理性，遵循六點(diǎn)定位原則，按定位牢

靠.結(jié)構(gòu)簡潔的原則，確定定位方式。常見的定位方式有平面定位.內(nèi)孔定位.外

圓定位和組合表面（一面兩銷）定位等。在確定了工件的定位方式后，即可依據(jù)

定位基面的形態(tài)，選取相應(yīng)的定位元件及結(jié)構(gòu)。

（1）平面定位

在夾具設(shè)計中常用的平面定位元件有固定支承.可調(diào)支承.自位支承及幫助

支承，其中固定支承又可分為支承釘和支承板。

（2）夾具體材料

由于本產(chǎn)品需大批量生產(chǎn)，所以該專用夾具的每個零件需選用較好的材料，

且不簡潔磨損，不簡潔變形，經(jīng)濟(jì)好用，以及熱處理。所以，本夾具除了導(dǎo)向

套運(yùn)用材料銅，彈簧運(yùn)用材料60Si2Mn,螺栓運(yùn)用材料35號鋼，其余的零件，

我都用45號剛來制造。下面我來介紹下45號鋼。

45號鋼

1：45號鋼不淬火硬度小于HRC28,比較軟，不耐磨。淬火后硬度可以（留

意是可以）大于HRC55,耐磨性較好，韌性好。

2：變形的問題

千萬不要信任熱處理，假如是專業(yè)的人是不會變形的。凡是熱處理就會變形,

只不過變形能不能接受罷了，零件把精加工放在熱處理后就是為了將變形加工

掉。

淬火前確定要講好允許的變形量的大小，校正變形的費(fèi)用問題。不然的話，熱處

理方確定會連校正也不作，干脆交貨的。盡管之前他們確定會吹得天花亂墜。

3：淬硬的問題。

45號鋼淬火后硬度可以（留意是可以）大于HRC55。但這是小截面的，截面稍

大，得到的硬度就會降低.而且冬天淬裂的可能也是有的-這些方面都要留意.

不要接受表面氮化處理，雖然表面硬度可以提高許多，但基體材料會硬度很低。

雖然耐磨了，但會壓出小坑來。

將來再做的話，可以接受淬透性好的合金鋼，在較大的截面下，仍可以獲得

較高的硬度，而且變形也比45號鋼的小。比如GC門5（滾銘15,軸承鋼），在

臨沂市場比45號鋼還便宜，硬度、耐磨性、熱處理工藝性都好。

4：45#鋼是含炭量在0.45%的碳素結(jié)構(gòu)鋼

5.3工件的夾緊方式，計算夾緊力并設(shè)計夾緊裝置

（1）工件的夾緊方式

夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)保證工件夾緊牢靠.平安.不破壞工件的定位及夾壓表面的精度

和粗糙度。在設(shè)計夾緊裝置時必需合理選擇夾緊力的方向和作用點(diǎn)，必要時還應(yīng)

進(jìn)行夾緊力的估算。

所以，我選擇以底面為基準(zhǔn)面，用V型塊和夾具體夾緊工件，并且在V型

塊兩側(cè)用緊固螺栓進(jìn)行固定，用彈簧緊固零件，側(cè)面用一塊擋板限制其自由度，

從而更好的固定零件，便利加工。（如下圖所示）

由于45號鋼淬火后硬度可以（留意是可以）大于HRC55,耐磨性較好。但

這是小截面的，截面秘大，得到的硬度就會降低。假如接受表面氮化處理，雖然

表面硬度可以提高許多，但基體材料會硬度很低。雖然耐磨了，但會壓出小坑來。

所以，接受表面淬火的45號鋼制作螺栓，夾具體，墊圈，V型塊等，而彈簧則

選用常用的彈簧材料（60Si2Mn）o

（圖七）

（2）夾緊力

在確定夾‘一個剛性系統(tǒng)。

依據(jù)工件所受色等）的作用狀

況，找出加工H理論夾緊力，

最終再乘以平

琢sina/2

用壓

<1?sina/2

Fwk為所需（實(shí)際）夾緊力；M為切削轉(zhuǎn)矩；K為平安系數(shù)（粗加工時取2.5?

3,精加工時取1.5?2）；d為工件直徑；f為工件與支承面間的摩擦系數(shù)；其數(shù)

值參見下表:

各種不同接觸表面之間的摩擦系數(shù)

接觸表面的形式摩擦系數(shù)f接觸表面的形式摩擦系數(shù)f

夾具夾緊元件的淬硬表

接觸表面均為加工過的

0.12-0.25面在垂直主切削力方向0.4

光滑表面

有齒輪

工件表面為毛坯，夾具的夾具夾緊元件的淬硬表

0.2-0.30.4~0.5

支承面為球面面有相互垂直的齒輪

夾具夾緊元件的淬硬表

夾具夾緊元件的淬硬表

面在沿主切削力方向有0.30.7-0.8

面有網(wǎng)狀齒紋

齒輪

1）刀具的選擇

切削過程中，刀具的切削刃要承受很高的溫度和很大的切削力，同時還要承

受沖擊與振動，要使刀具能在這樣的條件下工作并且保持良好的切削力，刀具應(yīng)

滿足以下基本要求：

1.高硬度以及高耐磨性。

2.足夠的強(qiáng)度和韌性。

3.良好的耐熱性能。

4.良好的工藝性。

5.經(jīng)濟(jì)性

高速鋼是含有較多的W、Mo、Gr、V的的高合金工具鋼，與碳素工具鋼

和合金工具鋼相比，高速鋼具有較高的熱穩(wěn)定性（500℃?650℃時仍能切削），

故高速鋼刀具允許運(yùn)用切削速度較高。

高速鋼還具有良好的綜合性能.其強(qiáng)度和韌性是現(xiàn)有刀具材料中最高的（其

抗彎強(qiáng)度是強(qiáng)硬質(zhì)合金的2?3倍，韌性是硬質(zhì)合金的9?10倍），具有確定的硬

度和耐磨性，切削性能能滿足一般加工要求，高速鋼刀具制造工藝簡潔，刃磨易

獲得鋒利的切削刃，能鍛造，熱處理變形小，所以適合加工本零件。

麻花鉆是孔加工刀具中應(yīng)用最為廣泛的刀具，特別適合與D30mm以下的孔

粗加工，有時也用于擴(kuò)孔。麻花鉆按其制造材料分為高速鋼麻花鉆和硬質(zhì)合金麻

花鉆。用高速鋼麻花鉆加工發(fā)孔精度可達(dá)IT11-IT13,表面粗糙度Ra可達(dá)6.3?

2.5um；硬質(zhì)合金鉆頭加工時則分別可達(dá)mo?rm和Ral2.5-3.2um.

（文獻(xiàn)4）

2）夾緊力的計算：

由下圖可知,a=120°

所以可得:2XMsin120/2

Fwk=0.056X0.2Xl+sin120/2①式

3）切削扭矩M扭的計算:

20.8

查文獻(xiàn)⑵得M招二210xDxF②式

其中D二孔的加工直徑F=軸向進(jìn)給量

20.8

MM=210x28mmx1mmX1（）

-3

-210x784mmx1()

=164.604N.rn

所以，由①式和②式可得:

2X164.604N.mSin120/2

Fwk=0.056X0.2X1+Sin120/2

=13639N

4）軸向力F軸的計算

0.8-3

查文獻(xiàn)⑵軸向力F抽=425xDxFx10③式

其中D二孔的加工直徑F=軸向進(jìn)給量

20.8-3

=425x28mmx1mmx10

=425x784mmx10

=333.2OON

5）選擇夾緊螺栓直徑

依據(jù)夾緊力方向和作用點(diǎn)的選擇原則，依照方按二，選用兩只M16X120螺

栓作為夾緊螺栓，且置于工件的兩邊，鉆頭橫向進(jìn)刀時，軸向力Fz與夾緊力Fwk

方向相同，兩螺栓分別作用在V形塊上（如下圖所示）切削扭矩M切使得工件

轉(zhuǎn)動，為防止工件發(fā)生轉(zhuǎn)動，夾具夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的摩擦力矩與之平衡。

鎮(zhèn)孔時，鉆頭鉆的孔越大時，所受到的軸向力也越大，所以，螺栓此時所受的力最大,，將

此時作為驗算依據(jù)，在鉆頭橫向進(jìn)刀時，依據(jù)力矩平衡原理，計算螺栓應(yīng)受到的最大力。

所以若想正常加工，必需符合以下公式:

Fwkxf摩2F軸④式

依據(jù)①式，②式和③式可得:

13639NX0.2=2727.8N⑤式

F軸二333.2N⑥式

依據(jù)⑤式和⑥式得：④式成立，即可以正常加工所以，即兩個螺栓要承受

13639N的力，即每個螺栓要承受的力為：

F=13639/2N=6819.5N

依據(jù)文獻(xiàn)（4）其次版（P21）得：

2

單個螺栓所能承受的力是F=nrXob

依據(jù)文獻(xiàn)（4）其次版得：ob=530/MPa=530N/mm2

2

由上司得：F=3.14X8X530

=106508.8N

所以可得，單個螺栓所能承受的力，遠(yuǎn)大于夾具中要承受的力6819.5N的力，

所以，選用M16的螺栓作為夾緊螺栓，平安牢靠。

5.4機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片（表一）

機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片

零件名稱閥體零件材料牌號HT15—33毛坯種類灰鑄鐵

工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)密工藝裝備

自硬砂為造

010毛坯鑄造砂型鑄造

型材料

020熱處理去應(yīng)力退火

1.以646的

圓柱為基準(zhǔn)，

用虎鉗夾住

兩端面。

底面粗/面銃刀（高速鋼），專用夾

0302,校正XQ6225

精加工具，機(jī)械卡尺

3,粗加工

4mm,精加工

1mm

4,測量

1,以底面

（030所加工

處）為基準(zhǔn)，

側(cè)面粗/面銃刀，（高速鋼），專用夾

040用兩壓板固XQ6225

精加工具，機(jī)械卡尺

定。

2,校正

3,精加工

1,以底面為

基準(zhǔn)固定，同

050步驟。

端面粗/面銃刀，（高速鋼），專用夾

0502,校正。XQ6225

精加工具，機(jī)械卡尺

3,粗加工4mm

精加工1mm

4,測量

1,專用夾具

固定

2,校正

3,用628鉆麻花鉆，（高速鋼），M30X

螺孔粗/

060頭進(jìn)行加工T681.5-6H的絲攻，專用夾具（已

精加工

4,用M30X設(shè)計），機(jī)械卡尺

1.5-6H的攻

頭攻絲

5,測量

1專用夾具固

定。

2,校正。

3,用620的

麻花鉆，（高速鋼），GI/2的

螺孔粗/麻花鉆進(jìn)行

070Z35專用絲攻，專用夾具，機(jī)械

精加工加工

卡尺

4,用G1/2的

專用攻頭攻

絲

5測量

1,固定