多工位托輥管體止口鏜削加工專用夾具設(shè)計(jì)【畢業(yè)設(shè)計(jì)論文】_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

1、I 目 錄 1 引言.1 2 設(shè)計(jì)思路與方案確定.4 2.1 托輥夾具要滿足的要求 .4 2.2 托輥夾具的方案 .6 3 定位分析及其計(jì)算.10 3.1 V 形塊定位 .10 3.2 V 形塊的計(jì)算 .11 3.2.1 V 形塊的尺寸計(jì)算.11 3.2.2 V 形塊的定位誤差計(jì)算.13 4 托輥的夾緊.16 4.1 夾緊機(jī)構(gòu) .16 4.1.1 夾緊機(jī)構(gòu)的要求 .16 4.1.2 夾緊機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置 .16 4.2 夾緊力 .17 4.2.1 夾緊力確定的基本原則 .17 4.2.2 夾緊力方向確定的基本原則 .17 4.2.3 夾緊力作用點(diǎn)的選擇 .17 4.2.4 工件受力分析 .18

2、4.2.5 夾緊力的計(jì)算 .19 4.3 夾緊力的自鎖 .22 5 輔助支承.24 5.1 輔助裝置作用 .24 5.2 輔助裝置的結(jié)構(gòu)原理 .24 5.3 螺紋的選擇 .25 6 傳動(dòng)機(jī)構(gòu).27 6.1 齒條的特點(diǎn) .27 II 6.2 齒輪齒條傳動(dòng)的特點(diǎn).27 6.3 齒輪齒條的確定.27 6.3.1 齒條的材料確定 .27 6.3.2 齒條參數(shù)的確定 .27 6.3.3 重合度的計(jì)算與校核 .28 6.3.4 齒輪齒條的強(qiáng)度校核 .29 6.3.5 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .33 6.3.6 齒輪的各項(xiàng)誤差計(jì)算 .33 6.3.7 確定鍵、軸承和軸 .35 6.3.8 選擇軸承 .36 6.3.

3、9 軸的結(jié)構(gòu) .37 7 液壓.38 7.1 液壓缸的計(jì)算與選取 .38 7.2 液壓缸的計(jì)算與選取 .39 7. 液壓泵的計(jì)算與選取 .41 8 導(dǎo)軌的選用.43 9 螺栓的強(qiáng)度計(jì)算.44 9.1 螺紋連接件的選擇.44 9.2 T 形槽快卸螺栓的強(qiáng)度校核 .44 10 夾具體.46 11 裝配.48 11.1 連接件、定向定位鍵的選擇 .48 11.2 裝配中的注意事項(xiàng) .48 11.2.1 扳手空間 .48 11.2.2 標(biāo)注 .49 12 公差與配合.50 13 使用說明.51 結(jié)束語.52 參 考 文 獻(xiàn).53 致 謝.54 1 多工位托輥管體止口鏜削加工專用夾具設(shè)計(jì) 摘要:托輥是帶

4、式輸送機(jī)的關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件及重要組成部分,它的應(yīng)用十分廣泛, 其生產(chǎn)屬專業(yè)化大批量生產(chǎn)類型,那就要求其加工設(shè)備和輔助裝備能滿足大批量 生產(chǎn)的要求。對(duì)于夾具來說,應(yīng)從提高定位精度、減短裝夾時(shí)間、使裝卸自動(dòng)化、 采用多工位加工等方面考慮來實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)課題主要研究能實(shí)現(xiàn)四個(gè) 托輥加工的夾具。四個(gè)托輥在有四根主軸的專用鏜床上同時(shí)加工,要求托輥夾具 能同時(shí)對(duì)四個(gè)工件準(zhǔn)確定位、快速夾緊;實(shí)現(xiàn)不同系列托輥的加工;并且能在長 度方向?qū)χ校贿€能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊。為了滿足上述要求,該托輥夾具采用自定心夾 緊機(jī)構(gòu),讓定位夾緊同步進(jìn)行;利用液壓的同步保壓回路實(shí)現(xiàn)四個(gè)工件的同時(shí)夾 緊;該夾具有效的減少了工件加工的輔助

5、時(shí)間,提高了加工效率。 關(guān)鍵詞:夾具;自定心夾緊;同步保壓 1 1 引言 托輥是帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件及重要組成部分,它的應(yīng)用十分廣泛,僅 煤礦用托輥就占很大一部分。如沈陽礦山機(jī)械集團(tuán)有限責(zé)任公司為中國國內(nèi)最大 的托輥制造廠家之一,年產(chǎn)量 200,000 只,只占市場(chǎng)份額的 1720%,可見煤礦用 托輥的數(shù)目很大;其他行業(yè)在生產(chǎn)加工或運(yùn)輸中也要用到大量托輥。可見托輥生 產(chǎn)屬專業(yè)化大批量生產(chǎn)類型,那就要求其加工設(shè)備和輔助裝備能滿足大批量生產(chǎn)。 由于各種場(chǎng)合大量使用的帶式輸送機(jī)日趨向大運(yùn)量、長距離、高速度、節(jié)能、 長壽型的方向發(fā)展。為使帶式輸送機(jī)達(dá)到高速重載、低阻節(jié)能、長壽的要求, 對(duì) 影響帶式

6、輸送機(jī)主要性能且數(shù)量較大的關(guān)鍵部件是托輥的結(jié)構(gòu)和加工工藝,高性 能的帶式輸送機(jī)對(duì)托輥的性能參數(shù)提出了高的要求, 如運(yùn)行阻力系數(shù)、外圓徑向 跳動(dòng)、使用壽命等, 這些參數(shù)直接影響整機(jī)的性能和運(yùn)營成本。國內(nèi)帶式輸送機(jī) 主要生產(chǎn)廠家自 80 年代開始, 已先后采取了引進(jìn)國外技術(shù)、聘請(qǐng)國外專家指導(dǎo) 生產(chǎn)、引進(jìn)部分國外專用設(shè)備等措施, 大力進(jìn)行托輥生產(chǎn)的技術(shù)改造。但煤炭行 業(yè)許多中小型帶式輸送機(jī)生產(chǎn)廠家, 無力從國外引進(jìn)成套技術(shù)和設(shè)備。所用生產(chǎn) 設(shè)備多為國產(chǎn)的一般通用設(shè)備, 生產(chǎn)工藝落后, 產(chǎn)品質(zhì)量差。托輥生產(chǎn)質(zhì)量成為 困擾企業(yè)打開市場(chǎng), 參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的大問題。 雖然托輥部件較小, 結(jié)構(gòu)也非常簡(jiǎn)單, 但要

7、制造出批量大、質(zhì)量高的托輥并 非易事,而且托輥組分有各類槽形托輥組,各類平行托輥組,各類調(diào)心托輥組, 各類緩沖托輥組。按材質(zhì)分為橡膠托輥、陶瓷托輥、尼龍托輥及絕緣托輥。有些 輥?zhàn)拥慕Y(jié)構(gòu)先進(jìn),性能可靠,輥皮用材經(jīng)嚴(yán)格挑選,采用優(yōu)質(zhì)專用焊管,有嚴(yán)格 公差要求,軸材料采用冷拔圓鋼,軸承座采用優(yōu)質(zhì)鋼板沖壓,密封結(jié)構(gòu)采用 PDC 型,三道密封裝置,防塵、防水性能均優(yōu)于國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。裝配后輥?zhàn)訌?qiáng)度好, 經(jīng)向跳動(dòng)量小,旋轉(zhuǎn)阻力小,重量輕,能耗低,使用壽命長,一般均超過 30000 小時(shí)。因此加工不同類型的托輥就要求有不同的設(shè)備或工裝夾具,不同類型對(duì)夾 具的精度要求也不同。 我國有些托輥生產(chǎn)設(shè)備陳舊, 工藝落

8、后, 加工精度和生產(chǎn)效率低且工人勞動(dòng) 強(qiáng)度大, 托輥生產(chǎn)質(zhì)量很不穩(wěn)定。突出特點(diǎn)是旋轉(zhuǎn)阻力大, 徑向跳動(dòng)及軸向竄動(dòng) 量大;輥皮壁厚嚴(yán)重不均, 壽命低, 缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。那就更需要改進(jìn)機(jī)床和工 2 裝夾具設(shè)備,以提高托輥的質(zhì)量。 機(jī)床夾具對(duì)零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此, 無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中,夾具都是重要的工藝裝備,我們可以通過 設(shè)計(jì)一套經(jīng)濟(jì)適用的夾具來減少托輥因裝夾造成的誤差。 我們做的夾具就是和另一組的托輥機(jī)床配套設(shè)計(jì),來實(shí)現(xiàn)托輥的大批量生產(chǎn)。 這次托輥夾具的設(shè)計(jì)是用于一臺(tái)同時(shí)加工四個(gè)工件的鏜床上,鏜床兩側(cè)各有四根 主軸,并且能同時(shí)加工工件的兩端的止口,因

9、此夾具必須滿足四個(gè)工件的定位夾 緊。 夾具的最基本作用就是保證工件準(zhǔn)確定位且夾緊以利于加工,由于托輥有不 同的直徑系列和不同的長度系列,因此此夾具必須在長度和直徑方向可調(diào),還必 須保證每一批工件能放置在兩主軸的中間,這就是對(duì)這個(gè)夾具最基本的設(shè)計(jì)要求。 除了讓夾具滿足上述要求外,還應(yīng)盡量使夾具快速準(zhǔn)確定位夾緊,以節(jié)省輔助時(shí) 間;盡量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便,解決由于托輥外徑允許偏差造成的止口圓面和外 圓柱面的同軸度偏差。 解決的大體方法采用虎鉗式定心夾緊機(jī)構(gòu)或螺旋傳動(dòng)定心夾緊機(jī)構(gòu)的原理, 使四個(gè)工件同時(shí)定心夾緊,十分快速方便。 設(shè)計(jì)一個(gè)專用可調(diào)的 V 型塊和夾具體在工件長度方向可調(diào),來分別使直徑和 長

10、度方向可調(diào)。 由于托輥兩端到機(jī)床主軸的距離不相同的話,就會(huì)導(dǎo)致兩面加工的長度不同, 因此必須設(shè)計(jì)一個(gè)限位裝置實(shí)現(xiàn)每批不同長度的工件都能對(duì)中,以利于機(jī)床對(duì)托 輥的加工。 采用各種動(dòng)力源(如氣動(dòng)、液壓等)和液壓機(jī)械手,來提高自動(dòng)化程度,減 輕勞動(dòng)強(qiáng)度,而且能夠快速易行。 本設(shè)計(jì)采用自定心夾緊機(jī)構(gòu),讓定心定位夾緊同步進(jìn)行,節(jié)約了輔助加工時(shí) 間,不僅能快速準(zhǔn)確定心、提高加工效率;還能解決上述問題。 如果時(shí)間允許的話,還可以設(shè)計(jì)往復(fù)多工位夾具體,上面放兩套夾具,一個(gè) 加工,另一個(gè)裝零件,另一個(gè)卸時(shí),下一個(gè)就開始裝工件,使加工時(shí)間和裝卸料 時(shí)間重合,節(jié)約輔助加工時(shí)間,利用機(jī)械手自動(dòng)裝卸或用自動(dòng)供料裝置,實(shí)

11、現(xiàn)托 輥加工的自動(dòng)化,這樣更適合托輥的大批量生產(chǎn),滿足它的市場(chǎng)需求量。從另一 方面也必須提高機(jī)床的 3 無論設(shè)計(jì)什么夾具,都要用更新的理念,從節(jié)約材料,提高質(zhì)量,降低成本, 提高生產(chǎn)效率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度等各方面綜合考慮夾具的設(shè)計(jì)。 4 2 設(shè)計(jì)思路與方案確定 2.1 托輥夾具要滿足的要求 首先簡(jiǎn)單介紹一下托輥的加工生產(chǎn)流程和尺寸系列,以便與思考確定方案和 后續(xù)計(jì)算中參數(shù)的確定。 生產(chǎn)流程:剪床上圓鋼下料普通車床上平端面、打中心孔普通車床 上掉頭平端面、打中心孔普通車床上粗車軸頸倒角普通車床上掉頭粗車 軸頸倒角銑床(鉆床)上兩端銑扁(鉆孔)數(shù)控車床上車兩卡簧槽 數(shù)控車床上精車兩軸頸,這是軸的加工。

12、 用切管機(jī)鋼管下料托輥專用鏜床上兩端鏜孔、倒角、平端面。與前面同 步進(jìn)行;托輥管體的加工。 外購沖壓軸承座;用專用焊機(jī)組焊外購軸承、密封圈等;用液壓壓裝機(jī) 裝配;用噴漆設(shè)備噴漆、入庫。 圖 21 托輥管體參數(shù) 托輥尺寸系列: 輸送帶寬 B 托輥直徑 d1 托輥長度 L1 500 76,89,108 200,600 650 76,89,108 250,380,750 800 89,108,133 315,465,950 1000 108,133,159 380,600,1150 1200 108,133,159 465,700,1400 1400 108,133,159 530,800,1600

13、 1600 33,159 670,1000,2000 2000 133,159,194 750,1100,2200 托輥夾具要滿足的要求:如何定位才能保證工件軸線與主軸軸線重合;如何夾緊 5 才能保證工件在正確定位的基礎(chǔ)上夾緊,而且使各工件所受夾緊力相同;如何實(shí) 現(xiàn)快速定位和夾緊;如何實(shí)現(xiàn)加工不同直徑的工件時(shí)夾具在直徑方向的可調(diào);如 何實(shí)現(xiàn)加工不同長度的工件時(shí)夾具在長度方向的可調(diào);如何實(shí)現(xiàn)工件相對(duì)主軸兩 側(cè)居于中間位置;如何提高自動(dòng)化程度,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。 表 21 托輥管體技術(shù)條件節(jié)選(MT/T 1019-2006) 外徑 d1外徑允許偏差 76 0.50 89 0.60 108 0.70 1

14、33 0.80 159 0.90 194 1.0 1? 45? 8 8 103+0.10 108 A 96 306? 0.3 0.1 A 103+0.10 3.23.2 0.1A 圖 2-2 托輥管體止口加工 6 從表 21 說明不同直徑的托輥的外徑允差不同;圖 22 中說明加工止口要 求與外圓柱面的同軸度為0.1;那么不同允差的直徑都要達(dá)到這個(gè)同軸度,就 要求夾具能滿足這個(gè)要求。如果夾具只能調(diào)到加工給定托輥的直徑,那么由于 V 形塊的允差不能調(diào),就會(huì)導(dǎo)致加工精度不高。必須采用一定方法避免,可以通過 夾具微調(diào),或讓設(shè)計(jì)方案把這項(xiàng)誤差給避免了。如采用自定心夾緊機(jī)構(gòu)這個(gè)方案, 就不存在這項(xiàng)誤差。

15、2.2 托輥夾具的方案 這是設(shè)計(jì)托輥夾具要解決的問題,帶著這些問題,我想了如下三種方案。 圖 23 加工單一直徑系列的夾具 第一種方案如上圖 23 所示,用液壓缸控制壓緊。將工件放在 V 形塊內(nèi), 蓋上壓板,壓板上有浮動(dòng)觸頭。 7 圖 24 斜楔裝置 優(yōu)點(diǎn):壓緊點(diǎn)是可浮動(dòng)的能使每個(gè)工件均勻夾緊,因?yàn)楣ぜ亩ㄎ换嬗谐?寸偏差,若用剛性壓板,則各工件所受到的夾緊力有差異,會(huì)導(dǎo)致有的可能夾不 緊,或有夾的太緊導(dǎo)致受力變形。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低,操作方便。 缺點(diǎn):不能適應(yīng)不同直徑的工件加工,如果做一個(gè)專用 V 形塊能夠放入不同 直徑的工件,但還必須上下可調(diào)。如果想實(shí)現(xiàn)上下可調(diào),必須在 V 形塊與夾具體

16、中間加一個(gè)機(jī)構(gòu),這個(gè)機(jī)構(gòu)必須是可升降的可調(diào)機(jī)構(gòu),如圖 24 所示。 即使加上可調(diào)機(jī)構(gòu)以后還是不滿足設(shè)計(jì)要求,因?yàn)殚L度方向還必須可調(diào);而 且這個(gè)夾具取放工件也比較麻煩,浪費(fèi)輔助加工時(shí)間,不利于提高生產(chǎn)效率;因 此,不采用這個(gè)方案。 圖 25 螺旋自定心機(jī)構(gòu) 第二種方案的原理如上圖 25 所示:具體實(shí)現(xiàn)是把螺桿做長 4 倍,來實(shí)現(xiàn) 四個(gè)同時(shí)加工。圖中的螺旋自定心裝置,它由固定在左右螺紋螺母上的 V 形口組 成,當(dāng)旋轉(zhuǎn)手柄時(shí),兩鉗口同時(shí)等速靠近,將工件定心并夾緊。翻轉(zhuǎn)螺桿時(shí),則 將工件松開。 優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,快速方便,通用性好。 缺點(diǎn):由于螺桿與螺母的間隙、螺桿兩端螺紋的螺距誤差、螺桿中間的溝槽 8

17、 與,在裝配過程中的調(diào)整誤差,鉗口的兩定位面可能不對(duì)稱于中心;而且不能加 工其他直徑的工件;一次性托四個(gè),誤差更大。 因此該夾具適用于定心精度不高的工件。托輥加工止口雖是粗鏜,但要求工 件軸心與主軸重合度高,否則導(dǎo)致加工的托輥壁厚不均勻,影響軸承壽命,從而 影響帶式輸送機(jī)的穩(wěn)定性,因此不采用此方案。 第三種方案的原理如圖 26 所示: 圖 26 齒輪齒條自定心夾緊機(jī)構(gòu) 下齒條靠液壓缸拖動(dòng),液壓回路用同步保壓回路實(shí)現(xiàn)夾緊,并實(shí)現(xiàn)與另一端齒輪 組的同步。其原理如下圖 27: 對(duì)不同組直徑鋼管須變換相應(yīng)鉗口, 但托輥直徑系列變化品種不多, 且每一 種每次的加工批量相對(duì)較大, 故對(duì)托輥加工效率影響很小

18、。采用該夾具有效地提 高了產(chǎn)品的合格率。液壓夾具分左右兩部分且可沿導(dǎo)軌面縱向任意調(diào)整其間距, 以適應(yīng)不同長度托輥管筒的加工需要。 9 圖 27 總裝圖 鉗口可以使管筒外圓的中心與刀具回轉(zhuǎn)中心同軸,減小了徑向跳動(dòng)加工誤差。 2YA 1YA 左齒 條 液 壓 缸 右 齒條 液 壓 缸 3YA 圖 28 具體方案:把齒輪齒條定心加緊機(jī)構(gòu)的下齒條做長,加工成四段一樣的,上 齒條做成四個(gè)分開的一邊卡在下齒條,一邊在齒輪上,齒輪中間要穿根軸,機(jī)構(gòu) 前后加兩塊板,板上有導(dǎo)軌用來讓齒條動(dòng),軸裝上軸承放在板的圓孔里。 為了方便裝卸,加一個(gè)輔助支撐,另外要把定心夾緊機(jī)構(gòu)做成兩部分分別夾 托輥的兩端。但這兩部分必須

19、同步進(jìn)行,因此我選用液壓同步回路來實(shí)現(xiàn)兩端的 同時(shí)夾緊。如上圖 27 所示: 10 3 定位分析及其計(jì)算 3.1 V 形塊定位 本夾具用于托輥止口加工這道工序,加工止口可選用內(nèi)孔定位和外圓柱面定 位,內(nèi)孔定位主要用于車床上加工單面止口用,因此采用外圓柱面定位,定位元 件選 V 形塊。V 形塊的對(duì)中性好,能使工件的定位基準(zhǔn)軸線在 V 形塊兩斜面的對(duì) 稱面上,而不受定位直徑誤差的影響,并且安裝方便。 由于兩端同時(shí)加工,因此只需限制四個(gè)自由度,所以選兩個(gè)短 V 形塊即可, 不需要其他定位件。 V 形塊的工作表面和底面需經(jīng)磨削,為方便加工 V 形面設(shè)中間退刀槽。組合 V 形塊的表面應(yīng)在一次定位中磨出,

20、以求一致。 V 形塊的工作角度 越大,定位誤差越??;但工作角度 越大,定位穩(wěn)定 性越差。據(jù)文獻(xiàn)1281 頁,由于要用雙 V 形塊定位,因此會(huì)增加定位穩(wěn)定性,所 以 V 形塊的工作角度選 120。 V 形塊用 20 鋼,表面滲碳淬火處理,滲碳深度為 0.82.2mm,HRC 為 5864。 V 形塊的形狀: 圖 31 V 形塊的設(shè)計(jì)形狀 用 U 形槽把 V 形塊連接到支撐板上,是為了方便 V 形塊在支撐板上的滑動(dòng), 只有 V 形塊滑動(dòng)才能保證可調(diào)節(jié)與主軸軸心的重合。 圖 32 為支撐固定形塊的板,上面有與之對(duì)應(yīng)的形槽。 11 圖支撐板 3.2 V 形塊的計(jì)算 3.2.1 V 形塊的尺寸計(jì)算 據(jù)文

21、獻(xiàn)2表 115 V 形塊的工作角度 選 120 V 形塊的標(biāo)準(zhǔn)定位高度 T=H+0.577D-0.289N (31) V 形塊的開口尺寸 N=2D-3.46 (32) V 形塊的參數(shù) =(0.140.16)D (33) V 形塊的直徑系列 D=76,89,108,133,159,194 V 形塊的高度 用于大直徑定位時(shí) H0.5D 用于小直徑定位時(shí) H1.2D 經(jīng)過初步計(jì)算分析,從工件直徑、工件長度、夾具長度等各方面考慮,如果 用一套夾具能加工所有尺寸的工件,勢(shì)必會(huì)造成夾具太不緊湊,定位不準(zhǔn)確。因 此決定把直徑系列分組,以 76,89,108 為一組用一個(gè)型號(hào)的夾具,以 133,154 為一組

22、用另一型號(hào)的夾具,194 的為一組。 計(jì)算第一組的 V 形塊尺寸: (1) 計(jì)算 H: H0.5108=54mm 選 H=50mm; (2)當(dāng)=76 時(shí): 1 D =(0.140.16) 89=10.6412.16 取 =11 N=2763.4611=113.94mm 取 114mm 12 T=50+0.577760.289114=60.90mm 圖 33 V 形塊尺寸 據(jù)文獻(xiàn)1211 頁查的標(biāo)準(zhǔn) V 形塊直徑從 60100mm 的厚度都是 42mm,因此取 V 形塊的厚度為 50mm。 (3)取 N=114,H=50 估算直徑是 89,108 時(shí)是否可用 由圖 33 中幾何關(guān)系可知: A=1

23、142tg30=32.9 最大直徑 D=108, D2=54mm B=54sin30=27mm C=Btg30=15.6mm C 小于 A,說明當(dāng)直徑為 108 時(shí)仍能在 V 形塊上定位,因此其他直徑的工件 都能用此 V 形塊定位。 (4)當(dāng) D=89,108 時(shí)在 V 形塊上的中心高: 由圖 34 中幾何關(guān)系可知: =+(75A) max D T maxmax cos30sin3030 22 DD tg =+(50-32.9) 108310813 22223 =79.37mm =89mm 時(shí): 2 D 13 =+(50-32.9)=68.4mm 2 T 8938913 22223 圖 34

24、計(jì)算幾何關(guān)系 (5)計(jì)算各直徑的工件圓心到 V 形塊表面的距離 A,陷進(jìn) V 形塊的距離 B 來確定 每批工件從放松到加緊所需的行程; mm 7676 60.95010.9ATH 同理: mm 8989 68.45018.4ATH mm 108108 79.35029.3ATH B=D/2A mm 76 76/2 10.927.1B 同理: mm 89 89/2 18.426.1B mm 108 108/229.324.63B 3.2.2 V 形塊的定位誤差計(jì)算 什么是定位誤差: 任意一批工件,其中每個(gè)工件的尺寸、形狀和各表面的相互位置均有所差異 (在公差范圍內(nèi))。因此,每個(gè)工件在夾具中定位時(shí)

25、。工件各個(gè)表面都有不同的位 置精度當(dāng)然工序基準(zhǔn)的位置也不會(huì)一致,加工后各個(gè)工件的工序尺寸。必然大 小不一,形成誤差。這種只與工件定位有關(guān)的誤差,稱為定位誤差。 產(chǎn)生定位誤差的原因: 一批工件在夾具中定位時(shí),引起工序基準(zhǔn)變動(dòng)。使工序尺寸產(chǎn)生定位誤差。 14 其主要原因有: 1)由于工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合,引起的同批工件工序基準(zhǔn)沿工序尺寸方 向上的最大變動(dòng)范圍,稱為基準(zhǔn)不重合誤差。 2)由于定位基面和定位元件本身的制造誤差和最小配合間隙,所引起的同批 工件定位基準(zhǔn)沿工序尺寸方向的最大變動(dòng)范圍,稱為基準(zhǔn)位移誤差。 上述兩項(xiàng)誤差之和(或代數(shù)和),即為定位誤差。 機(jī)械加工過程中,產(chǎn)生加工誤差的因素很多

26、。在這些因素中,有一項(xiàng)因素與 機(jī)床夾具有關(guān)。使用夾具時(shí),加工表面的位置誤差與夾具在機(jī)床上的對(duì)定及工件 在夾具中的定位密切相關(guān)。為了滿足工序的加工要求,必須使工序中各項(xiàng)加工誤 差之總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。據(jù)文獻(xiàn)2表 1112 (34) jg 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差; j 與工序中除夾具外其他因素有關(guān)的誤差; 工序公差。 g 與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差,一般可用下式表示: j (35) jW ZD AD Wj jj M AAAAA 夾具相對(duì)于機(jī)床成形運(yùn)動(dòng)的位置誤差; W Z A 夾具相對(duì)于刀具位置的誤差; D A A 工件在夾具中的定位誤差; D W A 工件在夾具中被夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾

27、緊誤差; j j A 夾具磨損所造成的加工誤差。 j M A 由式(34)可知,使用夾具加工工件時(shí),應(yīng)盡量減小與夾具有關(guān)的加工誤 差,在保證工序加工要求情況下,留給加工過程中其他誤差因素的比例大一些, 以便較易控制加工誤差。 由式(35)可知,正確地計(jì)算出工件在夾具中的定位誤差和減小其他各項(xiàng) 誤差,是設(shè)計(jì)夾具時(shí)必須認(rèn)真考慮的重要問題之一。 15 由于工件定位所造成的加工表面相對(duì)其工序基準(zhǔn)的位置誤差稱為定位誤差。 在加工時(shí),夾具相對(duì)刀具及其切削成形的位置,經(jīng)調(diào)定后不再變動(dòng),因此可以認(rèn) 為加工表面的位置是固定的。在這種情況下,加工表面對(duì)其工序基準(zhǔn)的位置誤差, 必然是工序基準(zhǔn)的位置變動(dòng)所引起的。所以

28、,定位誤差也就是工件定位時(shí)工序基 準(zhǔn)位置的最大變動(dòng)量在加工方向的投影。 據(jù)文獻(xiàn)2表 31 知,V 形塊的定位誤差,即加工不同直徑0.577() y Dd 時(shí)圓心距離 V 形塊表面的差值。托輥夾具采用自定心,原理上定位誤差已為零, 只存在 V 形塊的安裝誤差,和由 V 形塊的對(duì)稱精度引起的誤差。為了提高安裝精 度,要在安裝時(shí)做調(diào)整。 16 4 托輥的夾緊 4.1 夾緊機(jī)構(gòu) 在機(jī)械加工中,工件的安裝包括定位和夾緊兩個(gè)密切聯(lián)系的工作過程。在安 裝工件時(shí),先把工件放置在夾具的定位機(jī)構(gòu)中,使它獲得預(yù)定的正確位置,然后 采用一定的機(jī)構(gòu)將它壓緊夾牢,以保證在加工過程中,不會(huì)由于切削力、向心力 及工件重力等的

29、影響而產(chǎn)生位置改變或振動(dòng)。這種將工件壓緊夾牢的機(jī)構(gòu)為夾緊 機(jī)構(gòu)。 4.1.1 夾緊機(jī)構(gòu)的要求 夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)保證加工質(zhì)量,提高工作效率,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度,保證安全生 產(chǎn),降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益,均有很大影響,因此夾具機(jī)構(gòu)必須滿足以下 基本要求: 1)保證加工質(zhì)量,夾緊時(shí)不能破壞工件定位時(shí)所獲得的位置。 2)夾緊力可靠適當(dāng)。既要使工件在加工過程中不產(chǎn)生移動(dòng)或振動(dòng),有不能 使工件產(chǎn)生不允許的變形和損傷。 3)提高生產(chǎn)效率。即夾緊動(dòng)作要迅速,輔助時(shí)間要短。 4)操作方便省力,使用安全可靠,改善工人勞動(dòng)條件,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。 5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,力求體積小,重量輕,構(gòu)件少,并盡量選用標(biāo)準(zhǔn)件。構(gòu) 件的復(fù)雜程

30、度應(yīng)與生產(chǎn)批量相適應(yīng)。 6)具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性,制造維修方便。 4.1.2 夾緊機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置 現(xiàn)代高效的夾具,大多數(shù)采用機(jī)械傳動(dòng)方式。在傳動(dòng)裝置中,一般都設(shè)有 產(chǎn)生傳動(dòng)作用力的動(dòng)力裝置。如氣動(dòng)、液壓、氣液増力、真空、電動(dòng)、磁力等。 其中以氣缸和液壓裝置應(yīng)用最為普遍。 夾緊裝置選液壓傳動(dòng)裝置,因?yàn)橐簤河偷墓ぷ鲏毫Ρ葔嚎s空氣工作壓力高 度多,一般為(1.967.84)MPa,可達(dá)到 9.8MPa 以上,因而產(chǎn)生同樣大的作用 力,液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸比汽缸的結(jié)構(gòu)尺寸大的多。而且液壓有不可壓縮性,因而 比氣壓傳動(dòng)的剛度高,工作穩(wěn)定可靠;液壓油有吸振能力,因而噪聲小,便于實(shí) 現(xiàn)頻繁換向。而且液壓有許多基

31、本回路,且許多元件都已標(biāo)準(zhǔn)化,便于設(shè)計(jì)。 由于托輥夾具是用兩套短 V 形塊定位夾緊,因此必須實(shí)現(xiàn)兩邊同時(shí)夾緊,選 17 擇同步回路來實(shí)現(xiàn),夾緊用保壓回路,來實(shí)現(xiàn)。 4.2 夾緊力 4.2.1 夾緊力確定的基本原則 夾緊力是由夾緊元件(裝置)產(chǎn)生的,夾緊力是根據(jù)工序圖或夾具設(shè)計(jì)任務(wù)書 中所提供的資料進(jìn)行計(jì)算。夾緊裝置所產(chǎn)生的夾緊力一般是按下述條件和順序進(jìn) 行的: 1)按靜力學(xué)的平衡條件,根據(jù)工件受外力的情況計(jì)算所需理論夾緊力。 2)確定夾緊方式和夾緊裝置。 3)確定夾緊裝置所能產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力。 實(shí)際夾緊力比理論夾緊力要大一些,這樣才能安全可靠,確定夾緊力的基本 原則是正確選擇夾緊力的方向、著力

32、點(diǎn)和夾緊力的大小。 4.2.2 夾緊力方向確定的基本原則 夾緊力方向主要與定位基準(zhǔn)及工件所受外力的方向有關(guān),確定的原則是: 1)夾緊力方向應(yīng)保證工件定位的準(zhǔn)確性與可靠性 2)夾緊力方向應(yīng)使工件變形最小 因?yàn)橐环矫娈?dāng)承載表面不同時(shí),接觸變形不同;另一方面工件在不同方 向上的剛性不同。因此,要使工件夾緊變形小,在選擇夾緊力方向時(shí),最好使承 載力表面是定位件與工件定位基準(zhǔn)接觸面積較大的那個(gè)面,并在工件剛性較好的 方向上將工件夾緊,以減小變形。加工薄壁套類、盤類工件時(shí)因?yàn)楣ぜS向比徑 向剛性好,所以常采用均布載荷,而不用集中載荷。 3)夾緊力方向所需夾緊力盡可能小 4.2.3 夾緊力作用點(diǎn)的選擇 1)

33、夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)落在支承面中心或支承面內(nèi)使定位穩(wěn)定。 2)夾緊力作用點(diǎn)盡可能靠近被加工表面,以使切削力作用點(diǎn)的力矩小,從 而減輕振動(dòng),防止翻轉(zhuǎn)。 3)夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)選在工件剛性較好的部位,以防工件產(chǎn)生夾緊變形。 4)夾緊力作用點(diǎn)的數(shù)目應(yīng)盡量使工件在整個(gè)接觸面上夾的均勻,減小夾緊 變形。 綜上所述,夾緊力作用點(diǎn)選擇是否合理,對(duì)工件是夾緊變形影響極大。因此, 在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)各種因素進(jìn)行分析,確定合理方案。 18 4.2.4 工件受力分析 夾緊力的大小,對(duì)工件安裝的可靠性,工件與夾具的變形,夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜 程度和傳動(dòng)裝置的選用等都有很大關(guān)系。因此,在夾緊力方向、作用點(diǎn)確定后, 尚需確定夾緊力的大

34、小。 工件在加工過程中受到切削力、離心力、慣性力和工件自身的重力的作用, 為保證工件安裝穩(wěn)定可靠,夾緊力必須與上述外力平衡。但在不同條件下,上述 各種外力在平衡力系中所起的作用并不相同。如在一般的中小型工件加工起決定 作用的是切削力,而重型工件起決定作用的則是工件的重力。此外,切削力在加 工過程中是變化的,工藝系統(tǒng)的剛性和夾緊機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率又不同。因此,夾緊 力大小的計(jì)算是一個(gè)很復(fù)雜的問題,一般只作粗略估算。為簡(jiǎn)便起見,在計(jì)算夾 緊力大小時(shí),假定工藝系統(tǒng)是剛性的,切削過程穩(wěn)定不變,只考慮切削力(矩) 對(duì)夾緊的影響,按靜力平衡原理求出夾緊力的大小。為保證安全再乘以安全系數(shù)。 圖 41 一端受力

35、1)工件一端某點(diǎn)受刀具的力 受到徑向切削分力、軸向切削分力、切向切削分力三個(gè)力如圖 41。 圖 42 兩端同時(shí)受力 19 2)當(dāng)兩端同時(shí)加工時(shí),受力如圖 42,夾緊力必須平衡它們,工件才能正常 加工,兩端大小相等方向相反,已平衡;由于用短 V 形塊分別夾緊兩端,分別 x P 平衡兩端的;而兩端則分別會(huì)產(chǎn)生力矩使工件扭轉(zhuǎn),這個(gè)扭轉(zhuǎn)力矩也需要夾 y P z P 緊力平衡。 4.2.5 夾緊力的計(jì)算 據(jù)文獻(xiàn)1表 321: 為防止工件在切削扭矩 M(kgf)的作用下打滑而轉(zhuǎn)動(dòng)所需的夾緊力:mm (kgf) (41) 1 1 sin 2 2 KM Q Rf 為防止工件在軸向力 P 的作用下打滑而軸向移動(dòng)

36、所需的夾緊力: (kgf) (42) 2 2 sin 2 2 KP Q f 圖 43 工件所受夾緊力 式中: 工件與 V 形塊間在圓周方向的摩擦系數(shù); 1 f 工件與 V 形塊間在軸向方向的摩擦系數(shù); 2 f 確定安全系數(shù) K 據(jù)文獻(xiàn)1306 頁 (43) 0123456 KK K K K K K K 20 基本安全系數(shù),一般取 1.5; 0 K 加工狀態(tài)系數(shù)。粗加工:=1.2;精加工:=1.0。由于是粗鏜,所以 1 K 1 K 1 K 取 1.2; 1 K 刀具鈍化系數(shù)(考慮刀具磨損的系數(shù)) ,一般取=1.01.9,據(jù)文獻(xiàn)1 2 K 2 K 表 320 選取,粗鏜鋼件時(shí)方向?yàn)?1.0,方向?yàn)?/p>

37、 1.6; z P x P 切削特點(diǎn)系數(shù)(考慮切削情況的系數(shù)) ,連續(xù)切削:=1.0,斷續(xù)切削: 3 K 3 K =1.2。加工為連續(xù)切削,因此取 1.0 3 K 考慮夾緊動(dòng)力穩(wěn)定性系數(shù)。手動(dòng)夾緊:=1.3,機(jī)動(dòng)夾緊:=1.2,為 4 K 4 K 4 K 液壓機(jī)動(dòng)夾緊,固選 1.0; 考慮手動(dòng)夾緊時(shí)手柄位置的系數(shù)。若手柄操作方便,手柄旋轉(zhuǎn)范圍小時(shí), 5 K 取 1.0;若手柄位置操作不方便,手柄轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍大(90)時(shí),取 1.2。由 于是機(jī)動(dòng)夾緊,因此次項(xiàng)不考慮。 僅在力矩企圖使工件回轉(zhuǎn)時(shí),才考慮支承面接觸情況系數(shù)。若工件安裝在 6 K 支承釘上,接觸面積小時(shí)取 1.0;若工件是安裝在支承板

38、或其它接觸面較大元件 上時(shí)取 1.5;因?yàn)楣ぜ惭b在 V 形塊上,屬線接觸,面積不大,因此取 1.0. 方向上 K=1.51.21.01.01.01.0=1.8 z P 方向上 K=1.51.21.61.01.01.0=2.88 x P 計(jì)算切削力 方法一:帶公式 據(jù)文獻(xiàn)1表 350 查的切削力公式: (44) 0.750.15 300 zp ptsvK (45) 0.50.4 339 xp Pts vK t切削厚度(mm) s每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm) v切削速度 (mmin) 圓周切削分力(kgf) ; 軸向切削分力(kgf) ; z P x P 21 修正系數(shù); p K 據(jù)文獻(xiàn)6表 1132 查

39、的粗鏜的情況下,用硬質(zhì)合金加工鋼件的切削用量: v=(4060)mmin (取 40) s=(0.31)mmr (取 0.3) t=1.5mm 據(jù)文獻(xiàn)1表 351,表 352,表 353 確定 p K (46) Pmpppprp KKKKKK 由于托輥的材料時(shí) Q235,據(jù)文獻(xiàn)6表 73 查的=375460,取 420 b a MP ,則由表 352 查得指數(shù) n=0.75。 a MP =0.647 mp K 75 n b 0.75 42 75 據(jù)文獻(xiàn)3217 頁:鏜刀剛性差、易振,主偏角應(yīng)選大點(diǎn),以減少徑向力。粗 鏜一般選=6075,固定式鏜刀塊鏜盲孔一般=90,10, r K r K 0

40、5r 0 312。 據(jù)文獻(xiàn)4表 1.3:用硬質(zhì)合金刀具加工結(jié)構(gòu)鋼時(shí),當(dāng)結(jié)構(gòu)鋼1.3 符合。 圖 61 齒輪 6.3.4 齒輪齒條的強(qiáng)度校核 據(jù)文獻(xiàn)14128 頁: 1.選擇小齒輪材料和熱處理、精度等級(jí) 因是一般用途的齒輪傳動(dòng),齒輪材料選 45 鋼,傳遞的功率不大,且對(duì)結(jié)構(gòu)無 嚴(yán)格要求,可選軟齒面。選小齒輪調(diào)質(zhì),小齒輪齒面硬度 230240HBS,齒條正 30 火,齒面硬度 190230HBS。由于齒輪同時(shí)與上下齒條嚙合,因此硬度應(yīng)該高點(diǎn)。 兩齒條完全相同,才能保證機(jī)構(gòu),兩面等距離移動(dòng)。因?yàn)槭且话愕囊莆谎b置,精 度選為 8 級(jí)。 正火即:將鋼加熱到奧氏體區(qū),保溫后在空氣中冷卻,使鋼重結(jié)晶,從而解

41、 決鑄鋼件,鍛件的粗大晶粒和組織不均勻問題。 調(diào)質(zhì):淬火加高溫回火 淬火即將鋼件加熱到或以上的某一溫度,保持一定時(shí)間以適當(dāng)速度冷 3 C A 1 C A 卻,獲得馬氏體和(或)貝氏體組織的熱處理工藝。淬火的目的是為了提高鋼的 力學(xué)性能。 高溫回火即淬鋼件在 500600的回火,組織為回火索氏體,習(xí)慣上將鋼C 件淬火及高溫回火的復(fù)合工藝稱為調(diào)質(zhì)。高溫回火的目的在于降低強(qiáng)度、硬度及 耐磨性的前提下,大幅度提高塑形、韌性,得到較好的綜合力學(xué)性能。 2.選取齒輪齒數(shù) 據(jù)文獻(xiàn)14133 頁可知: 閉式硬齒面齒輪、開式齒輪和鑄鐵齒輪,因齒根彎曲強(qiáng)度往往是薄弱環(huán)節(jié), 應(yīng)取較少齒數(shù)以保證齒輪具有較大的模數(shù),以

42、提高輪齒抗彎能力。一般取小齒輪 齒數(shù)為 1725。選 18。 3.按齒面彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 對(duì)開式齒輪傳動(dòng),承載能力一般取決于齒面彎曲強(qiáng)度,故按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì), 校核齒根接觸疲勞強(qiáng)度。 (63) 3 1 1 2 () FaSa dF KTYY Y m z A 確定式中各項(xiàng)數(shù)值: 因載荷平穩(wěn),可初選載荷系數(shù)=1.5(據(jù)文獻(xiàn)14) t K T= 5 1.1 10 N mmA 據(jù)文獻(xiàn)14式(67)端面重合度:由于是直齒輪,=0 12 11 1.883.2()cos a zz 1 1.883.21.76 18 31 據(jù)文獻(xiàn)14式(613)0.68 0.75 0.25 a Y 據(jù)文獻(xiàn)14表 66,選取;0.

43、9 d 據(jù)文獻(xiàn)14的圖 619,620 查得: =2.63 =2.063 1Fa Y 2Fa Y =1.58 =1.94 1Sa Y 2Sa Y 據(jù)文獻(xiàn)14式(612)確定 N, 假設(shè)年產(chǎn) 40 萬托輥,加工一次,齒輪松開夾緊嚙合兩次,按一次加工 4 根, 40 萬要加工 10 萬次,一年嚙合 20 萬次。假設(shè)要工作十年,則要嚙合 200 萬次。 即 N=210 。 6 據(jù)文獻(xiàn)14圖 621,查得 1 1.01 N Y 2 1.01 N Y 據(jù)文獻(xiàn)14125 頁,取=1 minH S 據(jù)文獻(xiàn)14圖 616d: 按小齒輪齒面硬度 230240HBS 均值 235HBS,在 MQ 線和 ML 線在

44、中間(適當(dāng) 延長 MQ 和 ML 線)查得; lim1 340 F MPa 同理,由圖 616c 查得;取 lim2 310 F MPa =343.4MPa 1F lim1 min FN F Y S 340 1.01 1 =313.1MPa 2F lim2 min FN F Y S 310 1.01 1 =0.0127 11 1 aa FS F Y Y =0.0125 22 2 aa FS F YY 32 =2.68 11 3 1 11 2 () aa FS dF Y Y KTY m z A 3 4 2 1.5 1.1 10 0.0127 0.9 24 修正 m,K=1.6 則=2.684 3

45、 t t K mm K 取標(biāo)準(zhǔn)值:m=3; 齒輪的主要幾何尺寸: d=mz=54 b=48.6 取 50 取=54 1 b dd 2 b 3.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 (64) 1 2 1 2 HHE KT Z Z Z bd H 據(jù)文獻(xiàn)14表 65,查得;189.8 E ZMPa 據(jù)文獻(xiàn)14表 614,查得;2.5 H Z 據(jù)文獻(xiàn)14表 613,查得;0.86Z 據(jù)文獻(xiàn)14圖 615 查得,=1.31 1.31(不允許出現(xiàn)點(diǎn)蝕) 1N Z 2N Z 按小齒輪齒面硬度 230240HBS 均值 235HBS,在 MQ 線和 ML 線在中間(適當(dāng) 延長 MQ 和 ML 線)查得; lim1 540

46、H MPa 同理,由圖 616c 查得;取 lim2 390 H MPa 由圖 616d,按小齒輪齒面硬度 230240HBS 均值 235HBS,在 MQ 線和 ML 線在中間(適當(dāng)延長 MQ 和 ML 線)查得;同理,由圖 616c 查得; lim1 540 H MPa ??; min 1 H S lim11 1 min 540 1.32 713 1 HN H H Z MPaMPa S lim22 2 min 390 1.32 515 1 HN H H Z MPaMPa S 33 將確定的值帶入接觸疲勞強(qiáng)度校核公式,得 MPa=437.6 5 2 2 1.6 1.1 10 189.8 2.5

47、 0.86 60 66 H 接觸強(qiáng)度滿足。 H 2H 齒頂圓直徑: =60mm a d * (2) a zhm 齒根圓直徑: =46.5mm f d * 22() f dhzmhc m 6.3.5 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 齒輪較小,做成實(shí)心的,如圖 61 所示。 6.3.6 齒輪的各項(xiàng)誤差計(jì)算 (1)確定齒輪的精度等級(jí) 由于是一般的移位裝置,對(duì)齒輪精度無特別要求,因此選 8 級(jí)精度。 (2)最小側(cè)隙和齒厚偏差的確定 中心距 a=67mm 1 40 2 mz 按文獻(xiàn)22式(7.6)計(jì)算: min 2 (0.060.0050.03 ) 3 bn jam =0.122mm 由文獻(xiàn)22式(7.8)計(jì)算: mi

48、n/(2cos )snsbn Ej =0.087mm 取負(fù)值為 0.087mm 分度員直徑 : d=54mm 由文獻(xiàn)22表 7.11 查得: Fr=43=0.043mmm 由文獻(xiàn)22表 7.3 查得: b =1.26IT9 (6 r 5) 由文獻(xiàn)22表 1.4 查得: IT9=0.074 帶入式(65)得 34 b =0.093mm r 故齒厚公差: (66) 22 tan20 snrr TFb =0.074mm 0.161 snisnssn EETmm 而公稱齒厚: sin90 /4.7Szmzmm 因此公稱齒厚及偏差為 4.7mm 0.087 0.0161 也可用公法線長度代替極限偏差來代

49、替齒厚偏差 上偏差 =0.082mmcos bnssns EE 下偏差 =0.151mmcos bnisni EE 跨齒數(shù)(公法線在基圓柱面上跨過的齒數(shù)) n=z/9+0.5=18/9+0.5=3 公法線長度 (67)2.591 (40.5)0.014 n Wmz =23.653mm 故 0.082 0.151 23.653 n Wmm (3)確定檢驗(yàn)組項(xiàng)目 參考文獻(xiàn)22表 7.13。 ,該中等精度,可選第一組。即、F 、F 。 p FF r 由文獻(xiàn)22表 7.11 查得: =0.053mm =0.022mm p FF F =0.028mm F =0.043mm r (4)齒輪坯精度 1)內(nèi)圓

50、孔偏差 :由文獻(xiàn)22表 7.6 查得公差為 IT7,其尺寸偏差為 0.030 0 207H 2)齒頂圓直徑偏差為 0.05m= 0.15mm 即齒頂圓為 60 0.15mm 35 3)基準(zhǔn)面的形位公差: 內(nèi)孔圓柱度公差: 0.04(L/b)F =0.04(160/50)0.028=0.00358mm 01=0.0053mm p F 取最小值 0.0036mm 端面圓跳動(dòng)公差據(jù)文獻(xiàn)22表 7.4 查得為 0.018mm 頂圓徑向跳動(dòng)公差據(jù)文獻(xiàn)22表 7.4 查得為 0.018mm 6.3.7 確定鍵、軸承和軸 對(duì)于直徑小的齒輪,若齒根圓到鍵槽底部的距離 e6mm,因此不用做成一體 22 f d

51、d t 的;從另一方面考慮,由于齒輪相對(duì)軸易磨損,做成軸齒輪,壞了還得一起換, 不合算,因此分開做,用鍵連接上,便于拆換。 36 圖 62 鍵的尺寸 6.3.8 選擇軸承 滾動(dòng)軸承的類型很多,通常按其所承載的方 向或公稱接觸角(公稱接觸角是指軸承中套圈 與滾動(dòng)體接觸線和垂直于軸承軸線平面間的夾角) 的不同,可分為向心軸承和推力軸承兩類。向心軸 承主要承受徑向載荷,推力軸承主要承受軸向載荷, 由于只受徑向載荷,因此選向心軸承。 深溝球軸承主要受徑向載荷,也可受少量的 軸向載荷,工作時(shí)摩擦阻力小,極限轉(zhuǎn)速高,結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜,應(yīng)用最廣泛。 根據(jù)軸徑選軸承的尺寸,據(jù)文獻(xiàn)20附表 C101 查得:

52、 選 16002 合適:尺寸系列代號(hào)為(1)0 d=15mm; D=32mm; B=9mm; 其他尺寸:=20.4mm; =26.6mm 2 d 2 D 圖 63 軸承 標(biāo)記:滾動(dòng)軸承 16002 GB/T 276 37 6.3.9 軸的結(jié)構(gòu) 軸要做出軸環(huán)給齒輪定位,據(jù)文獻(xiàn)14194 頁知:軸環(huán)高出 h=(23)C,C 是 軸環(huán)處的倒角尺寸,據(jù)文獻(xiàn)14的表 82 查得,軸徑 1830 的倒角 C=1.0,因此 取 h=3mm。軸環(huán)的寬的 b1.4h=4.2mm。滾動(dòng)軸承配合處的軸肩高度必須低于軸 承內(nèi)圈端面的安裝高度,以便拆卸方便。 裝軸承處要精度要求高,要用砂輪磨,因此要留砂輪越程槽,或軸頸

53、做長。 還要有兩個(gè)套筒給軸承定位,套筒做成階梯式的,一邊防止軸軸向竄動(dòng),取 26mm,一邊給軸承定位,并且定位高度不得高于軸承中的,取 18mm。 2 d 軸采用兩端固定支承,兩端的軸承各限制軸在一個(gè)方向的軸向移動(dòng),合起來 就限制軸的雙向移動(dòng)。為補(bǔ)償軸的受熱伸長,軸承蓋與外圈端面之間應(yīng)留有 0.250.4mm 的補(bǔ)償間隙(據(jù)文獻(xiàn)14230 頁) 。間隙值用改變軸承蓋與箱體間的 墊片厚度進(jìn)行調(diào)整。 整體結(jié)構(gòu)如圖 64 所示: 圖 64 軸組件 38 7 液壓 7.1 液壓缸的計(jì)算與選取 液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn): 1.在傳遞同等功率的情況下,液壓傳動(dòng)裝置體積小、重量輕、慣性小、結(jié)構(gòu) 緊湊。 2.工作平穩(wěn)、

54、反應(yīng)快、沖擊小,能高速啟動(dòng)、制動(dòng)、換向。 3.可進(jìn)行無級(jí)調(diào)速,調(diào)速方便,調(diào)速范圍大,調(diào)速性能好。 4.控制、調(diào)節(jié)比較簡(jiǎn)單,操縱方便,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 5.易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。 6.液壓元件已標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,便于設(shè)計(jì)選用。 由于托輥夾具是用兩套短 V 形塊定位夾緊,因此必須實(shí)現(xiàn)兩邊同時(shí)夾緊,選 擇同步回路來實(shí)現(xiàn),夾緊用保壓回路。如下圖所示; 圖中是利用蓄能器的保壓回路,當(dāng)主換向閥在左位時(shí),液壓缸向前運(yùn)動(dòng),開 始實(shí)現(xiàn)夾緊工件,當(dāng)達(dá)到夾緊力時(shí),進(jìn)油路的壓力升高到調(diào)定值,壓力繼電器發(fā) 信使二通閥換向通電,泵卸荷,單向閥關(guān)閉,液壓缸有蓄能器保壓。缸內(nèi)壓力不 足時(shí),壓力繼電器復(fù)位使泵重新工作。保壓時(shí)間取決于

55、蓄能器容量。 鎖緊回路主要用于要求執(zhí)行元件可靠的停在任意位置的液壓系統(tǒng),對(duì)于重力 負(fù)載系統(tǒng),必須考慮鎖緊回路。最常用的鎖緊方法是采用液控單向閥鎖緊。在此 回路中,為保證執(zhí)行元件在鎖緊時(shí)迅速可靠,其控制油路必須與油箱接通。 同步回路是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)執(zhí)行元件以相同的速度或相同的位移運(yùn)動(dòng)的回路。按照 控制方式不同,同步回路分為流量控制、容積控制和伺服控制三種。 流量控制同步回路是通過流量控制閥控制進(jìn)入或流出執(zhí)行元件的流量,來實(shí) 現(xiàn)速度同步,其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但調(diào)整麻煩,且同步精度不高。 容積控制同步回路是將兩相等容積的油液分配到尺寸相同的兩執(zhí)行元件,實(shí) 現(xiàn)位移同步。將兩活塞有效面積相同的液壓缸串聯(lián)起來的同

56、步回路,同步精度和 效率都較高,但是因油缸存在制造誤差、內(nèi)泄漏等因素,容易出現(xiàn)同步的位置誤 差,需采取補(bǔ)償措施進(jìn)行補(bǔ)償。 采用比例閥或伺服閥的同步回路同步精度高,但是系統(tǒng)的復(fù)雜程度和造價(jià)都 較高。若系統(tǒng)為閉環(huán)控制,可以通過檢測(cè)裝置檢測(cè)活塞位移信號(hào),經(jīng)過放大后, 39 反饋給比例閥或伺服閥來控制進(jìn)入液壓缸的流量,從而實(shí)現(xiàn)較精確的同步運(yùn)動(dòng)。 因此選用等量出口分流閥控制雙缸同步。圖中壓力油經(jīng)換向閥和分流閥后分 成兩支等量的油路,分別進(jìn)入兩液壓缸的左腔,推動(dòng)活塞向右同步運(yùn)動(dòng)左腔的油 經(jīng)單向閥和換向閥快速回油箱。 壓力繼電器是將液壓系統(tǒng)的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的控制元件。它是液壓部 分和電器元件兩部分組成

57、,系統(tǒng)中的壓力達(dá)到壓力繼電器的調(diào)定值時(shí),即發(fā)出電 信號(hào),控制電動(dòng)執(zhí)行元件動(dòng)作,完成各項(xiàng)預(yù)定任務(wù)。 7.2 液壓缸的計(jì)算與選取 1. 計(jì)算液壓缸的總機(jī)械載荷 F:據(jù)文獻(xiàn)17221 頁 根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作情況,作用在液壓活塞桿上的總機(jī)械載荷 F 包括兩部分:第一部 分主要包括眼液壓缸活塞方向的工作阻力(即:夾緊力)和運(yùn)動(dòng)部件在啟動(dòng)和制 動(dòng)過程中的慣性力。 據(jù)文獻(xiàn)17式(131): (7FFFFFF 工回慣封摩 1) 夾緊力,609N;F工 活塞上所受慣性力;F慣 活塞阻力; F封 導(dǎo)軌摩擦阻力;F摩 回油背壓形成的阻力。 F回 (1) 按鋼的密度 7.8計(jì)算液壓帶動(dòng)的夾具部分的重量: 3 g cm V

58、 形塊的體積: 2 57 32.920 50575032.92 50290950mm =7.8290.5087.8=4.52kg v G 塊的重量:4018012087.8=53.6kg 齒條的重量:1204080167.8=48kg 齒輪的重量:6047.8=6.4kg 2 1 33 4 托輥的重量:1.56001087.84=9.52kg 40 總重量:為 122kg 即 1200N (2) 的計(jì)算,據(jù)文獻(xiàn)17(136):F慣 (72)() Gv FN gt A AA 慣 式中 G液壓缸所要移動(dòng)的重量,1200N; g重力加速度,9.81; 2 m s 速度變化量,取=1.2=0.02;v

59、vminmm s 啟動(dòng)或制動(dòng)的時(shí)間,一般為 0.010.5s,因行程較短,取=0.1s。tt 將上式各值帶入上式 12000.02 24 9.810.1 Gv FN gt A AA 慣 (2)的計(jì)算,據(jù)文獻(xiàn)17式(137):密封裝置的摩擦力的計(jì)算方法和密封裝F封 置的類型有關(guān)。當(dāng)工作壓力 p 小于 16MPa 時(shí): FpA A 工封摩 (N ) 克服液壓缸密封件摩擦阻力所需空載壓力(Pa) ,如該液壓缸選“Y”p 摩 形密封圈,設(shè)液壓缸工作壓力 p16Mpa,據(jù)文獻(xiàn)17132 查得0.3MPa,p 摩 取=0.1Mpa;p 摩 進(jìn)油工作腔有效面積() ,此值屬于未定數(shù)值,初估 16A工 2 c

60、m =160N 6 0.1 100.0016 f F (3)=156N;F摩 鋼與鋼的摩擦系數(shù),據(jù)文獻(xiàn)13 頁 ,取 0.13 =1229.810.13=156NF摩 (4)的計(jì)算,據(jù)文獻(xiàn)17224 頁計(jì)算 F回 回油腔的背壓力,可如下選?。褐械蛪合到y(tǒng)的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)取 41 0.20.5MPa;回油路有背壓閥的系統(tǒng),背壓閥的調(diào)整壓力一般為 0.51.5MPa; 帶調(diào)速和復(fù)雜的回油路系統(tǒng),取大于等于 0.5MPa;拉床龍門刨床導(dǎo)軌磨床取 0.81.5MPa; 回油背壓形成的阻力: 2 FpAA 回出 回油背壓,取=0.3MPa;p出p出 有桿腔活塞面積,考慮兩邊傳動(dòng)比為 2,=8 2 A 2 A

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