汽車換擋桿畢業(yè)設(shè)計--汽車換擋桿鉆銑專用機床工作臺及液壓夾具設(shè)計

1、<p>　　汽車換擋桿鉆銑專用機床工作臺</p><p><b>　　及液壓夾具設(shè)計</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文設(shè)計的鉆銑專用機床工作臺及液壓夾具是針對換擋桿鉆、銑工序的特點，提出將鉆、銑加工進行工序集中，完成定位裝夾，從而提高加工效率。設(shè)計的工作臺及液壓夾

2、具包括定位、夾緊、放松等三個動作。液壓夾具采用V型塊和側(cè)面可調(diào)支撐作為定位元件，采用4個液壓缸實現(xiàn)8個工件的夾緊，一次裝夾便能完成鉆削和銑削兩道工序。夾具中的對刀裝置和鉆套用于銑刀對刀和引導鉆頭，以便完成加工。工作臺為直線運動工作臺，當工件裝夾到位后，先完成鉆削加工，然后工作臺向左運動，左邊的銑刀就能完成銑削加工。液壓夾具能裝夾工藝相同、尺寸不同的相似零件，完成加工，擴大了機床的加工范圍。實踐表明：采用該專業(yè)機床工作臺及液壓夾具的機床，

3、能夠提高加工效率3倍以上。</p><p>　　關(guān)鍵詞：汽車換擋桿；專用機床；工作臺</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　In this paper, the design of drilling and milling machine working table and hydraulic clamp i

4、s for shifting rod drilling, milling process characteristics, put forward the drilling, milling process for centralized, complete the positioning of the clip, thereby improving the processing efficiency. The design of th

5、e working table and hydraulic clamp including positioning, clamping, relaxation and other three actions. Hydraulic clamp using V type block and the side of the adjustable support as a pos</p><p>　　Keywords:

6、Automobile gear shift lever; Special purpose machine tool; workbench</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p>

7、;<b>　　第1章緒論1</b></p><p>　　1.1選題依據(jù)和意義1</p><p>　　1.2研究現(xiàn)狀和時代背景1</p><p>　　1.3研究的主要內(nèi)容及研究方法1</p><p>　　第2章總體方案的設(shè)計3</p><p>　　2.1夾具體設(shè)計的總體方案3

8、</p><p>　　2.2工作臺設(shè)計的總體方案4</p><p>　　2.3本章小結(jié)4</p><p>　　第3章夾具的設(shè)計5</p><p>　　3.1零件的分析5</p><p>　　3.2零件的加工工藝性分析6</p><p>　　3.2.1鉆削工藝分析6<

9、/p><p>　　3.2.2銑削工藝分析6</p><p>　　3.3零件的自由度分析6</p><p>　　3.3.1定位基準的選擇7</p><p>　　3.4定位方法的選擇7</p><p>　　3.5定位元件型號的選擇8</p><p>　　3.6定位誤差的分析與計算

10、8</p><p>　　3.6.1鉆孔加工的定位誤差的分析8</p><p>　　3.6.2銑槽加工的定位誤差的分析與計算9</p><p>　　3.7對刀裝及導向裝置的設(shè)計9</p><p>　　3.7.1對刀裝置的設(shè)計9</p><p>　　3.7.1導向裝置的設(shè)計10</p>&l

11、t;p>　　3.8夾緊裝置的設(shè)計11</p><p>　　3.8.1夾緊力的確定11</p><p>　　3.8.2夾緊方案的總體設(shè)計13</p><p>　　3.8.3夾緊元件的設(shè)計14</p><p>　　3.9傳力部件П的設(shè)計16</p><p>　　3.10傳力部件?的設(shè)計16&l

12、t;/p><p>　　3.10.1傳力部件?的尺寸設(shè)計16</p><p>　　3.10.2傳力部件?的尺寸校核17</p><p>　　3.11液壓缸的設(shè)計與選擇17</p><p>　　3.12各部件連接形式和尺寸的設(shè)計18</p><p>　　3.12.1夾緊元件與傳力部件П的連接設(shè)計18<

13、/p><p>　　3.12.2傳力部件П與傳力部件?的連接設(shè)計19</p><p>　　3.12.3液壓缸與傳力部件?的連接設(shè)計20</p><p>　　3.13液壓缸基座的設(shè)計21</p><p>　　3.14支承板的設(shè)計21</p><p>　　3.15夾具體的設(shè)計22</p><

14、;p>　　3.16本章小結(jié)23</p><p>　　第4章工作臺的設(shè)計24</p><p>　　4.1工作臺傳動方案設(shè)計24</p><p>　　4.2電動機的設(shè)計選擇24</p><p>　　4.2.1電動機類型的選擇24</p><p>　　4.2.2電動機型號的選擇24</p&

15、gt;<p>　　4.3絲杠的設(shè)計25</p><p>　　4.3.1絲杠的參數(shù)設(shè)計25</p><p>　　4.3.2絲杠的支承設(shè)計25</p><p>　　4.4工作臺結(jié)構(gòu)的設(shè)計26</p><p>　　4.4.1工作臺與導軌間的結(jié)構(gòu)設(shè)計26</p><p>　　4.4.2三角形

16、導軌尺寸設(shè)計26</p><p>　　4.4.3工作臺與絲杠的傳動設(shè)計27</p><p>　　4.4.4工作臺與導向板的連接設(shè)計27</p><p>　　4.4.5工作臺與夾具的連接設(shè)計28</p><p>　　4.5本章小結(jié)29</p><p>　　第5章夾具體及工作臺的仿真30</p&

17、gt;<p>　　5.1夾具的仿真30</p><p>　　5.2工作臺的仿真30</p><p>　　5.3夾具和工作臺整體的仿真31</p><p>　　5.4本章小結(jié)31</p><p><b>　　第6章結(jié)論32</b></p><p><b>

18、　　參考文獻33</b></p><p><b>　　致 謝34</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p><b>　　選題依據(jù)和意義</b></p><p>　　本文所研究汽車換擋桿專用機床工作臺及液壓夾具目的是為了針對換擋桿鉆、銑工

19、序的特點，提出將鉆、銑加工進行工序集中，完成定位裝夾，從而提高加工效率、降低企業(yè)生產(chǎn)成本。在以往的換擋桿零件加工中，換擋桿加工工藝復雜，不同廠家所設(shè)計換擋桿尺寸也有些許不同，本文設(shè)計的工作臺及液壓夾具可以裝夾工藝相同、尺寸不同的相似零件，以完成加工。本文結(jié)合多本參考文獻的具體設(shè)計實例，分析其中設(shè)計的優(yōu)缺點，完成最終的設(shè)計，希望能夠設(shè)計出較為實際有效的成果。</p><p><b>　　研究現(xiàn)狀和時代背景

20、</b></p><p>　　隨著我國機械制造業(yè)的高速發(fā)展，各種機械加工對零件加工的要求也越來越高。汽車產(chǎn)業(yè)在我國的工業(yè)生產(chǎn)總值的占有比例越來越大[1]。汽車在我國的需求量也越來越大，在汽車的生產(chǎn)過程中，換擋桿是汽車機械手動變速器上實現(xiàn)換擋的重要零件。換擋桿需求量大，加工批量大，不同廠家和車型的換擋桿在結(jié)構(gòu)和工藝上具有很大的相似性。目前，換擋桿的加工都是采用通用機床完成，加工工藝復雜，需要多次裝夾才能

21、完成零件加工，影響零件的加工精度和加工效率，同時需要大量的操作工人，因此嚴重制約了企業(yè)的生產(chǎn)效率和成本。企業(yè)為了解決這一難題，一般的解決辦法有采用數(shù)控機床加工零件、采用專用機床加工零件等方法。采用數(shù)控機床加工零件的方法確實能夠提高加工效率和工件的加工質(zhì)量，但數(shù)控機床成本較高對生產(chǎn)人員的要求也更高；而采用專用機床加工零件的方法也能達到提高加工效率和加工質(zhì)量的作用，專用機床是為某一零件在某一道工序上的裝夾而專門設(shè)計和制造的夾具的機床[2]。

22、同時較前一種加工方法的所需要的成本底，能大大減小企業(yè)的成本。</p><p>　　研究的主要內(nèi)容及研究方法</p><p>　　本文具體內(nèi)容包括五大部分，即緒論、總體方案設(shè)計、夾具的設(shè)計、工作臺的設(shè)計、夾具及工作臺的仿真。</p><p>　　第一章緒論部分闡述了本文設(shè)計的選題依據(jù)和意義、研究現(xiàn)狀、時代背景及主要內(nèi)容研究方法，此部分是對本次設(shè)計大體情況的概括和總結(jié)。

23、</p><p>　　第二章是對換擋桿專用機床夾具及工作臺總體設(shè)計過程進行綜述，主要介紹了夾具和及工作臺的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)合圖片，表示了具體設(shè)計步驟。</p><p>　　第三章是對換擋桿專用機床夾具的設(shè)計過程進行綜述，主要介紹了夾具各個零部件的設(shè)計和選擇的過程。通過具體分析換擋桿零件，明確換擋桿零件加工要求，逐一對各個夾具零部件及其連接形式進行設(shè)計，并充分利用了機械專業(yè)的知識使夾具零部件的設(shè)

24、計更加的合理。</p><p>　　第四章是對換擋桿專用機床工作臺的設(shè)計過程進行綜述，主要介紹了與工作臺相關(guān)零件的設(shè)計，通過確定它們之間的連接形式與要求，最后確定工作臺的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　第五章是對換擋桿專用機床夾具及工作臺的仿真過程進行綜述，主要分別介紹夾具及工作臺仿真的過程；以及通過仿真，最后確定本次設(shè)計的結(jié)果能夠滿足使用要求。</p><p><

25、;b>　　總體方案的設(shè)計</b></p><p>　　本文的研究的夾具及工作臺為汽車換擋桿鉆銑專用機床上的部件，其機床的針對汽車換擋桿鉆、銑工序的特點，提出將它們進行工序集中，采用自動化鉆銑專用機床來提高加工效率。設(shè) 計的自動化鉆銑專用機床包括上料和鉆孔、銑槽、卸料等3 個工位，采用 “上料→裝夾→鉆孔→銑槽→卸料”工藝流程完 成換擋桿鉆銑加工。上料裝置由分料裝置和送料裝置組成，實現(xiàn) “分料→送

26、料”的上料過程。液壓夾具采用 V 形塊和側(cè)面 支撐板作為定位元件，采用4 個液壓缸實現(xiàn)8 個工件的夾緊。鉆削頭和銑削頭調(diào)節(jié)裝置可用來調(diào)節(jié)鉆頭、銑刀與工件之間 的相對位置，因此該機床可用來實現(xiàn)工藝相同、尺寸不同的相似零件的鉆、銑加工，擴大了機床的加工范圍。采用該專用機床大大縮短了生產(chǎn)輔助時間，鉆、銑加工效率可提高3 倍以上; 加工過程全自動化，一個工人可以同時看管 多臺專用機床，可減少勞動力需求75%以上，從而大大降低換擋桿加工成本。&l

27、t;/p><p>　　本文設(shè)計包括兩個內(nèi)容，即機床的夾具和工作臺，則總體設(shè)計分為兩個部分。在本文的最后對夾具和工作臺進行仿真調(diào)試，使其滿足使用要求。</p><p>　　夾具體設(shè)計的總體方案</p><p>　　夾具體主要包括：夾具體、支承元件、定位元件、夾緊元件、傳力部件、液壓缸、鉆模板等組成，其總體示意圖如圖2-1所示。圖2-1中，1為鉆模版，2為V形塊，3為支承板

28、，4為夾緊元件，5為液壓缸，6為夾具體，7為傳力部件。零件整個夾緊過程如下：夾具體及支承元件支承著這些夾緊和導向機構(gòu)，液壓油通入液壓缸，液壓缸產(chǎn)生壓力通過傳力部件傳送到夾緊元件上，零件通過定位元件定位后，被夾緊元件夾緊。</p><p>　　圖2-1 夾具總體示意圖</p><p>　　夾具設(shè)計過程方案示意圖，如圖2-2所示</p><p>　　圖2-2 夾具設(shè)計過

29、程示意圖</p><p>　　工作臺設(shè)計的總體方案</p><p>　　工作臺主要包括：工作臺、絲杠、導向板、軸承、端蓋等組成。其總體示意圖如圖2-3所示，圖2-3中，1為絲杠，2為工作臺，3為導向板，4為軸承，5為端蓋。工作臺移動過程如下：電動機帶動絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠的轉(zhuǎn)動通過導向板變?yōu)楣ぷ髋_的移動。</p><p>　　圖2-3 工作臺總體示意圖</p>

30、<p>　　工作臺計過程方案示意圖，如圖2-4所示</p><p>　　圖2-4 工作臺設(shè)計過程示意圖</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章對本次設(shè)計過程進行總體布置，首先明確了整個專用機床的使用要求，然后分闡述夾具和工作臺設(shè)計過程，從而對設(shè)計過程深入的了解。</p><p&g

31、t;<b>　　夾具的設(shè)計</b></p><p><b>　　零件的分析</b></p><p>　　換擋桿是汽車機械手動變速的重要零件，其加工批量大。本次設(shè)計液壓夾具及工作臺的所夾持的零件尺寸不固定，但由于結(jié)構(gòu)和工藝具有很大相似性，所以本次設(shè)計按照圖3-1所示零件進行設(shè)計，設(shè)計結(jié)果可以夾持各尺寸零件。</p><p>

32、　　圖3-1 換擋桿零件示意圖</p><p>　　圖1-1中零件材料為經(jīng)過退火處理的45號剛。直徑為12mm，零件對稱中心距離右端面21mm處為本次工序中需要銑削的槽，距離槽左邊47mm處為本次工序中需要鉆削的孔，孔徑為5mm?？紤]到需要加工的孔和槽在零件側(cè)面的同一條母線上，采用工序集中的原理，讓鉆孔和銑槽在同一道工序中完成，從而提高加工效率。零件材料45號鋼的力學性能由參考文獻[3]查得如下表3-1所示。&l

33、t;/p><p>　　表3-1 45號鋼力學性能表</p><p>　　零件毛坯的體積估算：</p><p><b>　　零件毛坯重量計算：</b></p><p><b>　　零件毛坯重力計算：</b></p><p>　　由于零件毛坯的重力較小，不同尺寸的零件毛坯的重量差異對

34、夾緊力的影響不大，所以可采用此毛坯對夾緊力經(jīng)行計算。</p><p>　　零件的加工工藝性分析</p><p>　　首先，拿到的零件毛坯為一光軸，在此之前經(jīng)過外圓和兩端面的車削加工，當工件夾持好后，先經(jīng)行鉆孔的加工，然后經(jīng)行銑削的加工。</p><p><b>　　鉆削工藝分析</b></p><p>　　鉆削加工時由于

35、孔的精度要求不高，孔一次鉆削而成，加工時加入切削液。鉆頭選用鉆頭直徑 為5mm的高速鋼鉆頭。</p><p>　　鉆孔進給量 由參考文獻[3]查得=0.06mm/r。</p><p>　　鉆孔深度 應(yīng)多余工件的直徑，取=15mm。由于<3，所以不采用鉆孔深度修正系數(shù)修正進給量。</p><p>　　鉆削切削速度 由參考文獻[3]選得=0.37m/s。</

36、p><p>　　鉆削背吃刀量=/2=2.5mm。</p><p><b>　　銑削工藝分析</b></p><p>　　銑削加工時銑刀采用圓柱成形銑刀，直徑 為50mm，為了提高加工質(zhì)量，采用順銑的加工方法。銑刀材料采用硬質(zhì)合金，牌號為YT15。由于在加工中，切削下的金屬較少，銑刀采用細齒，齒數(shù) 為8。</p><p>　　

37、銑削每齒進給量 由參考文獻[3]查得=0.12mm/z。</p><p><b>　　銑削進給量計算：</b></p><p>　　銑削切削速度 由參考文獻[3]取得=7m/min。</p><p>　　銑削進給量 由于一次銑削完成，由零件圖紙中量出=2mm。由于<30mm，所以銑削進給量不用減少。</p><p>

38、;　　銑削寬度由零件圖紙中量出=6mm。</p><p><b>　　零件的自由度分析</b></p><p>　　零件定位示意圖如圖3-2所示。在定位時，孔和槽對于右端面有尺寸要求，所以X方向的移動自由度需要限制；零件毛坯不能沿著Y、Z方向移動和轉(zhuǎn)動，所以Y、Z方向的移動和轉(zhuǎn)動自由度需要限制。綜合以上可知，零件在定位過程中，只有X方向的轉(zhuǎn)動自由度不用限制。</

39、p><p>　　圖3-2 零件定位示意圖</p><p><b>　　定位基準的選擇</b></p><p>　　定位基準是零件在加工中起定位作用的基準。零件在本道工序之前，已經(jīng)進過了外圓和兩個端面的粗加工。所以只用選擇精基準。結(jié)合“基準重合”原則，選擇零件的軸線為零件徑向精基準，選擇零件的右端面為零件軸向精基準。</p><p

40、><b>　　定位方法的選擇</b></p><p>　　零件需要限制X、Y、Z方向的移動自由度和Y、Z方向的轉(zhuǎn)動自由度。定位反方從參考文獻[4]選擇出以下三個定位方案。</p><p>　　第一種定位方案兩個短V形塊和一個支承釘子定位的示意圖如圖3-3所示</p><p>　　圖3-3 兩個短V形塊和一個支承釘定位示意圖</p&g

41、t;<p>　　第二種定位方案一個長V形塊和一個支承釘定位的示意圖如圖3-4所示</p><p>　　圖3-4 一個長V形塊和一個支承釘定位示意圖</p><p>　　第三種定位方案一個長定位套筒和以個支承釘定位的示意圖如圖3-5所示</p><p>　　圖3-5 一個長定位套筒和一個支承釘定位示意圖</p><p>　　相比這

42、三種定位方案，第一種定位方案較后兩種方法定位方案精度更高，加工更加方便，定位元件加工方便，成本也較低；第二種定位方案較第一種定位方案，定位元件的承載能力更強，相較第三種定位方案夾緊更加方便；而第三種定位方案較前兩種定位方案的承載能力更強。由于加工時切削力較小，綜合考慮定位精度、經(jīng)濟性和承載能力，選擇第一種定位方案，兩個短V形塊和一個定位支承釘定位的方案為最終定位方案。</p><p><b>　　定位元

43、件型號的選擇</b></p><p>　　根據(jù)零件毛坯零件的直徑和尺寸，在參考文獻[5]選取標準JB/T 8018.1-1999中適用工件直徑為10-15mm的V形塊，材料為20鋼。一共選用16個這樣的V形塊。</p><p>　　V形塊的長度由參考文獻[5]中查得</p><p>　　V形塊V形面之間的夾角由參考文獻[5]中查得。</p>

44、<p>　　零件在這道工序之前，兩個端面進行過精加工，用右端面定位為精基準。同時考慮到換擋桿零件的尺寸略有不同，在定位時需要對零件進行調(diào)整，所以零件的軸向定位選擇可調(diào)支承釘,在參考文獻[5]中選取螺紋大經(jīng)為M8，長度為40mm的可調(diào)支承釘，可調(diào)支撐釘?shù)牟牧蠟?5鋼，一共選用8個。零件定位采用兩個短V形塊和一個支承釘定位，在定位過程中零件的剛度足夠，所以不采用輔助支撐。</p><p>　　定位誤差的分

45、析與計算</p><p>　　定位誤差是由于定位不準確而引起的加工表面相對工序基準在工序尺寸方向上的最大位移量。定位誤差 由基準不重合誤差和定位基準位移誤差共同組成。</p><p>　　鉆孔加工的定位誤差的分析</p><p>　　鉆孔加工時，孔的軸向尺寸公差為0.2mm，軸向精度要求不高，軸向定位選用可調(diào)支承釘，軸向定位誤差可以滿足要求。</p>

46、<p>　　由于采用了2個V形塊定位，孔的軸線可以自動對象零件的軸線，所以孔的徑向定位誤差可以滿足要求。</p><p>　　所加工的孔為通孔，所以在孔的深度方向沒有公差要求，孔的深度定位誤差可以滿足要求。</p><p>　　銑槽加工的定位誤差的分析與計算</p><p>　　銑槽加工時，需要銑的槽的軸向尺寸公差為未注尺寸公差，軸向尺寸精度要求不高，軸向

47、定位選用可調(diào)支承釘，軸向定位誤差可以滿足要求。</p><p>　　換擋桿零件的直徑尺寸為12f11，查的起公差。 </p><p>　　銑槽的徑向定位誤差由V形塊定位誤差公式：</p><p>　　由于太小，所以銑槽的徑向誤差可以滿足要求。</p><p>　　對刀裝及導向裝置的設(shè)計</p><p>　　3.7.1對

48、刀裝置的設(shè)計</p><p>　　在銑削加工的對到方法一般有三種：試切對刀、應(yīng)用樣件對刀和采用對到裝置對刀，考慮到加工的批量和成本因素，本次設(shè)計采用對刀塊裝置進行對刀。為了防止損壞刀具或造成對刀塊過早磨損，對刀時先將對刀面移向銑刀，并在對刀面和銑刀自之間塞入塞尺，憑抽動的松緊程度來判斷對刀的準確度。</p><p>　　由于銑刀為成型銑刀，在國標中沒有適用成型銑刀的標準，所以設(shè)計時參照JB

49、/T 8031.3-1999的標準設(shè)計，材料根據(jù)標準為20鋼。則對刀塊工作時如圖3-6所示：圖3-6中1為厚度1mm塞尺，2為銑刀，3為對刀塊。</p><p>　　圖3-6 對刀塊工作示意圖</p><p>　　對刀塊通過兩個螺釘和兩個定位銷安裝在夾緊體上。</p><p><b>　　導向裝置的設(shè)計</b></p><p

50、>　　在鉆孔加工時，為了確定刀具相對夾具定位原件的位置，并引導鉆頭,提高鉆頭剛度。在夾具上設(shè)有鉆模。鉆模主要由鉆套、鉆模板、定位元件、夾緊裝置和夾具體組成。</p><p>　　3.7.2.1鉆套的設(shè)計與選擇</p><p>　　由于零件的生產(chǎn)批量較大，在零件加工中，鉆套和鉆頭多次接觸，鉆套的磨損量較大，鉆套選用可換鉆套，以便鉆套磨損后可以及時更換；同時，所加工零件由于生產(chǎn)廠家的不同

51、，零件上的孔的尺寸也可能不同，在加工不同尺寸的零件時鉆套型號也可以隨著加工要求更換。</p><p>　　在本次設(shè)計過程中，根據(jù)本次設(shè)計中零件上孔的尺寸選取鉆套內(nèi)徑為4~6mm的鉆套，查得鉆套的內(nèi)徑為4mm。在加工時，先對鉆套進行一次擴孔加工，加工到5mm后在使用。一共8個。鉆套高度由參考文獻[5]中查的鉆套高度為10mm。</p><p>　　配用螺釘由參考文獻[5]中查得為M5的螺釘，

52、材料為45鋼，共8個。</p><p>　　鉆套襯套選用內(nèi)徑為8mm長為10mm的襯套，材料為共8個。</p><p>　　排屑間隙 由參考文獻[5]公式：</p><p>　　3.7.2.2鉆模板的設(shè)計</p><p>　　由于兩個換擋桿零件之間的距離較小，為方便鉆模板的設(shè)計與制造，設(shè)計鉆模板上可安放兩個鉆套，材料設(shè)計為20鋼，則夾具一共需

53、要4個這樣的鉆模版。其工作時如圖3-7所示。圖4-2中，1為鉆頭，2為鉆套，3為鉆套襯套，4為鉆模板，5為螺釘。鉆模版和夾具體之間采用螺釘進行連接，螺釘選用國標GB/T 70.1-2008中M6，長度為40mm的螺釘，材料為45鋼，共4個。</p><p>　　圖3-7 鉆模版工作示意圖</p><p><b>　　夾緊裝置的設(shè)計</b></p><

54、;p>　　在零件加工過程中，工件會受到切削力、慣性力、離心力等外力的作用，為了保證在這些外力的作用下，工件仍能在夾具中保持定位的正確位置，而不致產(chǎn)生位移和振動，所以在夾具中設(shè)計夾緊裝置。</p><p><b>　　夾緊力的確定</b></p><p>　　3.8.1.1夾緊力方向的確定</p><p>　　夾緊力作用方向制定了如圖3-8

55、所示（a）、（b）兩種方案。</p><p>　　圖3-8 夾緊力方向示意圖</p><p>　　在本次加工過程中，其主要定位基準為外圓周面，相較圖5-1兩種方案。（a）方案的夾緊力方向向左，（b）方案的夾緊力方向向下。考慮到夾緊力的方向應(yīng)垂直于工件的主要定位基準，以保證定位精度，并應(yīng)盡量減小夾緊力大小。選取(b)方案為最終的設(shè)計方案。</p><p>　　3.8.

56、1.2夾緊力作用點的確定</p><p>　　夾緊力的作用點制定了如圖3-9所示（c）、（d）、（e）三種方案。</p><p>　　圖3-9 夾緊力作用點示意圖</p><p>　　相較圖5-2的方案，（c）方案夾緊力作用點在零件的中部，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但由于加緊力作用于零件中部，在加工中零件受到彎曲的作用力，容易彎曲，影響加工質(zhì)量。（d）方案有兩個夾緊力作用

57、點在兩個V形塊的正上方，結(jié)構(gòu)相對緊湊，不容易引起零件彎曲，。(e)方案有兩個夾緊力作用點分別位于兩個V形塊的外側(cè)，使零件夾緊后更加穩(wěn)定，但同樣會引起零件兩頭的彎曲，影響加工質(zhì)量。綜合三個方案的優(yōu)缺點，先擇（d）方案為最終方案。</p><p>　　3.8.1.3夾緊力大小的確定</p><p><b>　　鉆孔鉆削力的確定 </b></p><p&

58、gt;　　由參考文獻[3]查得鉆削力計算公式參數(shù)、 、YF=0.7、 </p><p>　　查參考文獻[3]鉆孔切削力的計算公式：</p><p>　　由參考文獻[3]查得鉆削扭矩計算公式參數(shù)、ZM=2.0、YM=0.8、 </p><p>　　查參考文獻[3]鉆孔切削扭矩的計算公式：</p><p><b>　　銑槽銑削力的確定&

59、lt;/b></p><p>　　由參考文獻[3]查得銑削力計算公式：</p><p>　　由參考文獻[3]查得銑削力修正系數(shù)計算公式：</p><p><b>　　實際銑削力由公式：</b></p><p>　　鉆削時，由于鉆頭豎直向下加工，鉆削力的方向也豎直向下，與夾緊力的方向保持一致；同時，鉆削時產(chǎn)生的扭矩很

60、小，所以主要考慮銑削力來確定夾緊力的大小。</p><p>　　工件在夾緊穩(wěn)定后，在加工時的受力如圖3-10所示。</p><p>　　圖3-10 零件加工受力示意圖</p><p>　　為了使零件在加工過程中受力平衡，由受力平衡的公式，力和力矩之和為0。</p><p>　　對 作用點求力矩得到：</p><p>　

61、　零件的夾緊安全系數(shù)取1.5。</p><p>　　零件最終夾緊力 由公式：</p><p>　　由于零件的夾緊力相對較小，為了使零件的夾緊可靠，取處的最終夾緊力。</p><p><b>　　夾緊方案的總體設(shè)計</b></p><p>　　首先確定夾緊方案的總體設(shè)計，在對各個部件進行設(shè)計、選擇、校核。在對各部件進行設(shè)計

62、時，先設(shè)計總體尺寸，確定了各部件總體尺寸，在確定連接尺寸。</p><p>　　夾緊方案的總體設(shè)計制定了兩個方案，方案一如圖3-11所示。圖3-11中1為零件，2為夾緊元件，3傳力部件П，4為傳力部件?，5為液壓缸，6為V形塊。</p><p>　　圖3-11 夾緊方案一總示意圖</p><p>　　方案二如圖3-12所示。圖3-12中1為零件，2為傳力部件?，3為

63、V形塊，4為液壓缸，5為夾緊元件，6為傳力部件П。</p><p>　　圖3-12 夾緊方案二總示意圖</p><p>　　相較上述的兩個方案，夾緊方案一的液壓缸位于零件的上方，液壓缸活塞桿向下運動，通過傳力部件和夾緊元件夾緊零件。夾緊方便，但結(jié)構(gòu)比較復雜，必須在底板上設(shè)計一個頂面來安裝液壓缸，頂面也阻礙了刀具的加工;同時由于傳力部件П為細長桿，收到壓應(yīng)力的作用容易彎曲。夾緊方案二的液壓缸

64、位于零件的下方，液壓缸活塞桿向下運動，帶傳力部件?和傳力部件П向下運動，夾緊元件向下運動，夾緊零件。這個方案結(jié)構(gòu)緊湊，能夠合理運用夾具上的空間，也方便刀具進行加工。傳力部件П同樣是細長桿，但由于是受到拉力的作用，不會產(chǎn)生彎曲。所以選擇夾緊方案二為最終方案。</p><p><b>　　夾緊元件的設(shè)計</b></p><p>　　夾緊元件是夾緊裝置中的重要元件，在機床夾

65、具中可夾緊工件使其保持定位可靠性，防止工件振動，以便加工。夾緊元件的材料選擇45鋼。</p><p>　　3.8.3.1夾緊平面的選擇</p><p>　　擬定兩個夾緊平面的方案如下：</p><p>　　方案1采用兩個相交的平面為夾緊平面如圖3-13所示</p><p>　　圖3-13 以兩個相交平面為夾緊面示意圖</p>&

66、lt;p>　　方案2采用兩個相交的平面為夾緊平面如圖3-14所示。</p><p>　　圖3-14 以平面為夾緊面示意圖</p><p>　　比較圖3-13和圖3-14的兩個方案，前一個方案夾緊面和零件表面接觸更多，夾緊力向零件軸線方向，夾緊更加可靠，零件在加工中也不容易振動，但結(jié)構(gòu)較為復雜，加工制造困難，成本也較高。后一個圖的方案夾緊面和零件表面只有一個面接觸，夾緊力豎直向下，雖

67、然夾緊可靠性低一點，但由于零件靠V形塊定位，零件夾緊后也會受到V形塊的支持力，讓零件夾緊可靠；同時夾緊表面結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，成本也較低。綜合上述幾點，最終選擇圖3-14的方案為最終方案。</p><p>　　3.8.3.2夾緊元件尺寸的設(shè)計</p><p>　　零件所需的夾緊力相對較小，為了使結(jié)構(gòu)更加的簡便，采用一個夾緊元件夾緊兩個工件的方案，其方案如圖3-12所示。其受力圖如圖3-15

68、所示。</p><p>　　圖3-15 夾緊元件受力示意圖</p><p>　　夾緊元件左方受到左邊零件夾緊的反作用力， 右方受到右邊零件夾緊反作用力。</p><p>　　零件受到傳力部件的拉力 由受力平衡得到。</p><p>　　夾緊元件尺寸示意如圖3-16所示。高為，寬為，長為。 </p><p>　　圖3-1

69、6 夾緊元件尺寸示意圖</p><p>　　由后面計算的到傳力部件的直徑為10mm，則兩V行塊之間的距離為了安裝傳力部件必須大于傳力部件的直徑。取兩個V形塊之間的距離為20mm，則夾緊元件的長度為了使左右兩個零件夾緊可靠，必須大于，取夾緊元件的長度為70mm。夾緊元件高初步選擇為15mm，寬為初步選擇為25mm。</p><p>　　3.8.3.3夾緊元件尺寸的校核</p>

70、<p>　　零件抗彎截面系數(shù)由公式：</p><p>　　零件的最大彎矩在跨度的中點，由彎矩計算公式：</p><p>　　零件承受最大彎應(yīng)力由公式：</p><p>　　所以零件抗彎強度滿足要求。</p><p><b>　　傳力部件П的設(shè)計</b></p><p>　　傳力部件П材料

71、選擇45鋼，如圖5-4所示，為一圓柱體零件，其受到夾緊元件的反作用拉力為3600N，傳力部件直徑由抗拉強度的公式:</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　計算結(jié)果，為了方便傳力部件的制造加工，取。</p><p>　　傳力部件的長度由夾緊系統(tǒng)的需要設(shè)計為198mm。</p><p><

72、b>　　傳力部件?的設(shè)計</b></p><p>　　傳力部件?的尺寸設(shè)計</p><p>　　為傳力部件?材料選擇45鋼，其受力如圖3-17所示。傳力部件受到液壓缸的推力的作用，由受力平衡得到。</p><p>　　圖3-17 傳力部件?受力示意圖</p><p>　　其尺寸示意圖如圖3-18所示。如圖所示，為了方便零件的

73、生產(chǎn)，簡化結(jié)構(gòu)，在尺寸 的兩設(shè)計為半圓形的結(jié)構(gòu)。傳力部件元件П對傳力部件?的拉力作用于左右兩半圓的中心處，初步設(shè)計尺寸為20mm，尺寸為20mm，則得到尺寸等于兩V形塊之間的距離加上,70+20=90mm。</p><p>　　圖3-18 傳力部件?尺寸示意圖</p><p>　　傳力部件?的尺寸校核</p><p>　　零件抗彎截面系數(shù)由公式計算得到：</p

74、><p>　　零件的最大彎矩在跨度的中點，由彎矩計算公式計算得到：</p><p>　　零件承受最大彎應(yīng)力由公式計算得到：</p><p>　　所以零件抗彎強度滿足要求。</p><p><b>　　液壓缸的設(shè)計與選擇</b></p><p>　　為了使零件夾緊時，前后兩個夾緊力相等，液壓安裝位置缸設(shè)

75、計在兩個V形塊的正中間如圖5-5所示。液壓缸輸出的夾緊力。根據(jù)液壓缸輸出的夾緊的大小，選擇型號為1451-000的液壓缸。液壓缸缸徑為16mm，則液壓系統(tǒng)所需要的工作壓力由公式：</p><p>　　各部件連接形式和尺寸的設(shè)計</p><p>　　夾緊元件與傳力部件П的連接設(shè)計</p><p>　　夾緊元件與傳力部件П的連接擬定了兩個方案，方案一如圖3-19所示。圖

76、3-19中，1為夾緊元件，2為傳力部件П，3為緊定螺釘，4為圓柱銷。夾緊元件和傳力部件依靠圓柱銷連接，為了防止圓柱銷在使用過程中左右運動，在夾緊元件上設(shè)計有緊定螺釘。</p><p>　　圖3-19 夾緊元件與傳力部件П連接示意圖1</p><p>　　方案二如圖3-20所示。</p><p>　　圖3-20 夾緊元件與傳力部件П連接示意圖2</p>

77、<p>　　方案二的設(shè)計是把兩個零件設(shè)計為一個整體。</p><p>　　相較上述兩個方案，方案一的結(jié)構(gòu)較為復雜，加工制造較困難；但兩連接件之間允許有較小的相對轉(zhuǎn)動，能夠保證夾緊平面和零件緊密解除，同時在兩零件連接處沒有應(yīng)力集中現(xiàn)象。方案二的結(jié)構(gòu)簡單，制造較方便，但兩連接件之間不存在相對轉(zhuǎn)動，不能保證夾緊平面和零件緊密接觸。比較上述兩個方案的特點，選擇方案一更加合理。</p><p&

78、gt;　　在圖3-19中，為了方便傳力部件П上孔的加工，在傳力部件П上端處設(shè)計有兩個平面，其尺寸,。為了安裝傳力部件П，在夾緊元件上設(shè)計了通孔，其直徑。緊定螺釘?shù)陌惭b尺寸，在國標GB/T 71-1985選擇大徑為2mm，長度為6mm的緊定螺釘。圓柱銷的材料選擇45鋼，45鋼材料的抗剪強度查參考文獻[3]查得，則圓柱銷直徑由抗剪強度公式計算的到圓柱銷的直徑，在國標GB/T 119.1-2000中選，長度為20mm的圓柱銷。距離圓柱銷左端面

79、2.5mm處設(shè)計有一個槽，以緊定螺釘固定用。夾緊元件和傳力部件П上安裝圓柱銷的孔和圓柱銷軸采用基孔制間隙配合，尺寸采用優(yōu)先配合，公差為H8/f7。</p><p>　　傳力部件П與傳力部件?的連接設(shè)計</p><p>　　傳力部件?與傳力部件П的連接擬定了兩個方案，方案一如圖3-21所示。圖3-21中，1為傳力部件П，2為傳力部件?，3為螺釘。在傳力部件?上設(shè)計有螺紋孔，傳力部件П上設(shè)計有

80、通孔，通過螺釘進行連接。</p><p>　　圖3-21 傳力部件?與傳力部件П連接示意圖1</p><p>　　方案二如圖3-22所示。圖3-22中，1為傳力部件П，2為傳力部件?，3為銷軸,4為墊片。如圖3-22所示在傳力部件?上設(shè)計有U型槽，在U型槽上設(shè)計有通孔，傳力部件П上也有通孔，銷軸穿入后在銷軸后方小孔中插入鎖緊零件，完成連接。</p><p>　　圖3

81、-22 傳力部件?與傳力部件П連接示意圖2</p><p>　　相較上述兩個方案，方案一的結(jié)構(gòu)比較簡單，但螺釘和傳動部件?之間的連接如同懸臂梁，在承受載荷時，強度較??；方案二的結(jié)構(gòu)較為復雜，銷軸和傳力部件?之間的連接如同簡支梁，強度較高，能承受更大的載荷。因為方案二的承受載荷能力更強，所以選擇方案二為最終方案。</p><p>　　圖3-22中，傳力部件?端部的U型槽的深度，寬度。為了方便

82、傳力部件П上孔的加工，在傳力部件П下端處設(shè)計有兩個平面，其尺寸,。銷軸的材料為45鋼，則銷軸的直徑由抗剪強度公式計算的到銷軸的直徑，在國標GB/T 882-2000中選取，長度為24mm的圓柱銷。則傳力部件?和傳力部件П上安裝銷軸的孔和銷軸的連接采用基孔制間隙配合，其尺寸采用優(yōu)先配合等級，配合公差為H8/f7。</p><p>　　墊片選擇國標GB/T 95-2002中內(nèi)徑為5.5mm，厚度為1mm的墊片，材料為

83、20鋼。</p><p>　　液壓缸與傳力部件?的連接設(shè)計</p><p>　　液壓缸與傳動部件?的連接方案如圖3-23所示。圖3-23中，1為傳動部件?，2為液壓缸活塞桿，3為連接件，4為銷軸，5為螺栓，6為彈簧墊片，7為墊片。傳動部件?與連接件通過銷軸連接，連接件與液壓缸活塞桿通過螺栓連接。圖中連接件材料選擇45鋼，其尺寸初步設(shè)定：，，，，；由抗剪強度公式：</p>&l

84、t;p>　　所以其尺寸滿足要求。</p><p>　　圖3-23 液壓缸與傳力部件?連接示意圖</p><p>　　銷軸的材料為45鋼，其直徑由抗剪強度公式計算的到銷軸的直徑，在國標GB/T 882-2000中選取，長度為45mm的銷軸。則傳動部件?和連接件上安裝銷軸的孔和銷軸的連接采用基孔制間隙配合，其尺寸采用優(yōu)先配合等級，配合公差為H9/d9。</p><p&

85、gt;　　墊片選擇國標GB/T 95-2002中內(nèi)徑為8mm，厚度為2mm的墊片，材料為20鋼。</p><p>　　液壓缸活塞桿上的內(nèi)螺紋為M6，深度為12mm，則彈簧墊圈選擇國標GB/T 93-1987中內(nèi)徑為8mm的彈簧墊片。彈簧墊片的高度。則螺栓的長度應(yīng)該，則在國標GB/T 27-1988中選取大徑為6mm，長度為25mm的螺栓，材料為45鋼。</p><p><b>　

86、　液壓缸基座的設(shè)計</b></p><p>　　根據(jù)1451-000型號的液壓缸的螺紋的尺寸，設(shè)計液壓缸基座與液壓缸之間的連接尺寸，液壓缸基座材料選擇為HT200。液壓缸基座連接示意圖如圖3-24所示。圖3-24中1為液壓缸，2為液壓缸基座。</p><p>　　圖3-24 液壓缸基座連接示意圖</p><p>　　液壓系統(tǒng)落入液壓油的內(nèi)孔的直徑設(shè)計為6

87、mm。</p><p>　　沉頭臺階的長度，直徑。</p><p>　　液壓缸連接內(nèi)螺紋大徑，長度。</p><p>　　液壓缸基座與外部液壓系統(tǒng)連接的內(nèi)管螺紋大徑，長度為。同時根據(jù)液壓缸的使用要求，內(nèi)螺紋軸線對臺階表面的垂直度要求不能超過0.04mm。</p><p>　　由于采用一個液壓缸作為動力夾持2個零件，所以夾具中有4個液壓缸，則液

88、壓缸基座中有這樣4個這樣的結(jié)構(gòu)。液壓缸基座和支承板之間同過螺栓和定位銷進行連接。</p><p><b>　　支承板的設(shè)計</b></p><p>　　支承板起著對夾緊各部件的支承和定位的作用，材料選擇HT200。支承板的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-25所示。圖3-25中，標注1的部分的作用支承和定位可調(diào)支承釘，標注2的部分作用支承和定位其他夾緊部件的。</p>

89、<p>　　圖3-25 支承板結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　根據(jù)支承板上各夾緊部件的尺寸，對支承板進行設(shè)計，其設(shè)計結(jié)果如下：</p><p>　　標注1部分的高度為30mm，厚度為20mm，圓弧過度為10mm。為了安裝可調(diào)支承釘，在上面均布了8個M8的螺紋孔。標注2部分的長度為524mm，寬度為250mm，厚度為30mm，長寬方向的圓弧過度為20mm。同時此部分上有很多與各個夾

90、緊部件之間的連接尺寸在前面的章節(jié)已設(shè)計，所以此處不在贅述。</p><p><b>　　夾具體的設(shè)計</b></p><p>　　夾具體和支承板通過螺紋連接在一起，所以夾具體的設(shè)計首先考慮到支承板及支承板上其他夾緊部件的結(jié)構(gòu)尺寸，再結(jié)合各參考文獻中已有的夾具體結(jié)構(gòu)，完成設(shè)計。液壓夾具需液壓管輸入液壓油，則液壓管的接入設(shè)計了兩種方案，方案一如圖3-26所示。圖3-26中

91、1為液壓缸基座，2為液壓管，3為夾具體。</p><p>　　圖3-26 液壓管接入方案一示意圖</p><p>　　方案一如圖3-27所示。圖3-27中1為液壓缸基座，2為液壓管，3為夾具體。</p><p>　　圖3-27 液壓管接入方案二示意圖</p><p>　　相較連個方案，方案一的結(jié)構(gòu)簡單，夾具體制造方便，但在接入液壓管時，由于夾

92、具體內(nèi)壁的阻礙，液壓管需要彎曲，從下方接入，造成不便，同時使得夾具體橫向尺寸加大；方案二的結(jié)構(gòu)比較復雜，夾具體中間設(shè)計了通槽讓液壓管接入，液壓管不是在夾具體中，液壓管不會受到限制。綜合兩個方案的優(yōu)缺點，最終選擇方案二為最終方案。則夾具體上的通槽尺寸按照液壓缸基座的尺寸進行設(shè)計。</p><p>　　夾具體的材料選擇為HT200，夾具體的壁厚由參考文獻[5]查的為20mm。</p><p>

93、　　夾具體的拔模斜度由參考文獻[6]查的為。</p><p>　　鑄造圓角 由參考文獻[5]查得公式：</p><p>　　夾具體的耳座結(jié)構(gòu)如圖3-28所示，尺寸參照參考文獻[5]中耳座標準設(shè)計。</p><p>　　圖3-28 耳座結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　圖3-28中，耳座尺寸，，，厚度。在夾具體的左右兩側(cè)各有3個這樣的耳座，耳座之

94、間的距離為111mm。</p><p>　　夾具體和支承板之間通過螺釘連接。</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章首先對零件的要求和工藝進行具體分析，在此基礎(chǔ)上確定了零件定位需要的自由度，從而設(shè)計出夾具的定位方案；接著對夾具的各個零件從結(jié)構(gòu)形式、材料、尺寸及其連接形式進行設(shè)計與比較，得出最終的設(shè)計結(jié)果。<

95、/p><p><b>　　工作臺的設(shè)計</b></p><p><b>　　工作臺傳動方案設(shè)計</b></p><p>　　工作臺的總體方案如圖4-1所示。圖4-1中，1為電動機，2為聯(lián)軸器，3為軸承，4為工作臺，5為絲桿。工作臺的工作原理為：電動機轉(zhuǎn)動，通過聯(lián)軸器帶動絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ髋_的左右移動。</p&

96、gt;<p>　　圖4-1 工作臺總體方案示意圖</p><p><b>　　電動機的設(shè)計選擇</b></p><p><b>　　電動機類型的選擇</b></p><p>　　在機床的設(shè)計中，電動機的類型有三相異步電動機、步進電動機、伺服電動機等。針對這三種類型的電動機設(shè)計出了三種方案來完成要求。</

97、p><p>　　方案一，在三相異步電動機的輸出軸和聯(lián)軸器之間加入一個減速器，從而改變輸出的轉(zhuǎn)速，進而實現(xiàn)工作臺快速進給和工作進給。</p><p>　　方案二，采用步進電動機直接和聯(lián)軸器連接，實現(xiàn)快進和工進。</p><p>　　方案三，采用伺服電動機直接和聯(lián)軸器連接，實現(xiàn)快進和工進。</p><p>　　相較上述三個方案，方案一的價格比較便宜，

98、加工精度能夠滿足要求。但需要加入一個減速器，在變速時電機需要停止轉(zhuǎn)動，不利與機床的自動控制。方案二的價格一般，加工精度能夠滿足要求。方案三同樣能夠滿足加工個要求，但伺服電動機的造價比較高。所以綜合機床需要的性能、價格、加工要求等因素，最終采用步進電動機方案。</p><p><b>　　電動機型號的選擇</b></p><p>　　步進電動機的選擇取決于零件加工精度的

99、要求，在工作臺橫向移動中，零件上需要加工的槽為通槽，橫向精度沒有要求；而加工孔時的橫向精度由工作臺一開始的位置確定，所以不用考慮。所以步進電動機選擇一般精度的電動機。最終選擇雷塞精密電機廠生產(chǎn)的步距角為1.8度型號為35HS01的步進電動機。設(shè)計步進電動機的工作的最高工作頻率為500HZ，則步進電動機的最高轉(zhuǎn)速為150r/min。</p><p><b>　　絲杠的設(shè)計</b></p&

100、gt;<p><b>　　絲杠的參數(shù)設(shè)計</b></p><p>　　設(shè)計機床快速進給的速度為6m/min。</p><p>　　絲杠和步進電機之間直接連接，則傳動比i=1。</p><p><b>　　絲杠的導程由公式：</b></p><p>　　絲杠的作用為傳遞運動，所以螺紋牙型

101、選擇矩形，大徑為42mm，材料為40Cr鋼。</p><p><b>　　絲杠的支承設(shè)計</b></p><p>　　絲杠的支承采用2個軸承支承，并采用2個螺母對其進行預拉申，提高傳動精度，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4-2所示。圖4-2中，1為唇形密封圈，2為軸承，3為絲杠，4為套筒，5為螺母，6為軸承端蓋，7為螺釘，8為床身。絲杠主要傳遞運動，軸向力不大，所以軸承選擇國標GB

102、/T 276-1994中型號為6206的軸承，軸承外圈通過床身孔的臺階和軸承端蓋定位，內(nèi)圈通過套筒定位。軸承采用潤滑脂潤滑，采用軸承端蓋與唇形密封圈進行密封與防塵。</p><p>　　圖4-2 絲杠支承示意圖</p><p><b>　　工作臺結(jié)構(gòu)的設(shè)計</b></p><p>　　工作臺與導軌間的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p&

103、gt;　　功作臺和導軌之間采用滑動導軌的的結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)參照參考文獻[7]中滑動導軌結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，設(shè)計出了兩個方案。方案一為雙矩形導軌組合方案，示意圖如圖4-3所示。圖4-3中，1為工作臺，2為鑲條，3為矩形導軌。</p><p>　　圖4-3 方案一矩形導軌方案示意圖</p><p>　　方案二為雙三角形導軌組合方案，示意圖如4-4所示。圖4-4中，1為工作臺，2為三角形導軌。</p

104、><p>　　圖4-4 方案二三角形形導軌方案示意圖</p><p>　　相較兩個方案，方案一兩矩形導軌的組合承載面和導向面分離，承載能力強，因而該組合制造與調(diào)整簡單。導向面的間隙用鑲條調(diào)節(jié)，但其接觸剛度低，采用側(cè)面為導向平面，其導向精度低；方案二中的兩三角形導軌結(jié)構(gòu)對稱，導向面和承載面統(tǒng)一，兩導軌磨損均勻，能夠自動補償垂直和水平方向的磨損，精度高，接觸剛度好，但其工藝性差，加工制造困難，成本

105、也較高。綜合兩方案的優(yōu)缺點，采用三角形導軌方案。</p><p><b>　　三角形導軌尺寸設(shè)計</b></p><p>　　三角形導軌的尺寸直接影響了工作臺移動時的精度，以及工作臺與床身的制造成本，為盡可能提高工作臺的移動精度，三角形導軌尺寸設(shè)計結(jié)果示意圖如圖4-4所示。圖4-4中1為工作臺，2為機床導軌。在圖4-5中，三角形導軌兩導向面之間的夾角為90度。尺寸4m

106、m，30mm，5mm，2mm，17mm。</p><p>　　圖4-5 三角形導軌尺寸設(shè)計示意圖</p><p>　　工作臺與絲杠的傳動設(shè)計</p><p>　　工作臺與絲杠之間的連接方案，如圖4-6所示，圖4-6中1為工作臺，2為絲杠，3為機床床身，4為導向板。其原理為：電機帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，導向板和工作臺通過螺栓連接，工作臺受限制不能旋轉(zhuǎn)，則絲杠的轉(zhuǎn)動變?yōu)楣ぷ髋_的左

107、右移動。</p><p>　　圖4-6 工作臺與絲杠傳動方案示意圖</p><p>　　工作臺與導向板的連接設(shè)計</p><p>　　工作臺與導向板的連接擬定了兩個方案，方案一如圖4-7所示。方案一的設(shè)計是把工作臺與導向板設(shè)計為一個整體。</p><p>　　圖4-7 工作臺與導向板連接方案一示意圖</p><p>　

108、　方案二如圖4-8所示。圖4-8中，1為工作臺，2為連接螺釘，3為彈簧墊片，4為導向板，5為定位圓柱銷。工作臺和導向板件依靠螺釘連接。</p><p>　　圖4-8 工作臺與導向板連接方案二示意圖</p><p>　　相較上述兩個方案，方案一的結(jié)構(gòu)較為簡單，加工制造較容易；但在傳動時工作臺與導向板連接處存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，同時在導向孔磨損后，導向板不能更換。方案二的總體結(jié)構(gòu)復雜，制造較困難；

109、但通過螺釘連接，連接處的應(yīng)力集中現(xiàn)象得以緩解，在導向孔磨損后，可以更換導向板零件。比較上述兩個方案的特點，選擇方案二更加合理。</p><p>　　圖4-8中，導向板連接處的厚度20mm。導向板上螺栓孔的大徑為36mm。連接螺釘在國標GB/T 70.1-2008中選取螺紋大徑12mm，長度為50mm的螺栓。彈簧墊片在國標GB/T 93-1987中選取內(nèi)徑為12mm的彈簧墊片。一共采用4個這樣的螺釘進行連接，連接尺

110、寸90mm，110mm。定位圓柱銷在國標119.2-2000中選取直徑為8mm，長度為20mm的圓柱銷。一共采用2個這樣的圓柱銷定位，安裝尺寸16.5mm。</p><p>　　工作臺與夾具的連接設(shè)計</p><p>　　工作臺與夾具之間連接結(jié)構(gòu)如圖4-9所示。圖中上半部分為夾具，下半部分為工作臺，通過M12的螺栓螺母進行連接。圖4-9中的槽為通槽，其尺寸設(shè)計為15mm，25mm，10mm

111、，30mm。工作臺上一共設(shè)計有三條這樣的通槽，每條槽之間的距離為111mm。</p><p>　　圖4-9 工作臺與夾具連接示意圖</p><p><b>　　本章小結(jié)</b></p><p>　　本章首先對工作臺傳動的過程進行分析與確定，明確了具體需要設(shè)計的元件，在此基礎(chǔ)上對電動機、絲杠進行設(shè)計和選型，然后對工作臺的結(jié)構(gòu)和連接進行了具體的設(shè)計

112、，得出最后的設(shè)計結(jié)果。</p><p>　　夾具體及工作臺的仿真</p><p>　　本次設(shè)計采用solidworks進行仿真，仿真的主要目的是為了確定夾具及工作臺各個零件的能否順利安裝，在工作時各零件是否會干涉。</p><p><b>　　夾具的仿真</b></p><p>　　對夾具進行的仿真時，在solidwor

113、ks中對各個零件進行建模，然后進行裝配。其裝配結(jié)果如圖5-1所示。夾具的安裝步驟為：先把對刀塊、V形塊、鉆模板、夾緊機構(gòu)、液壓缸、液壓基座等零件安裝到支承板上，然后將安裝好的支承板從夾具體正上方向下安裝在夾具體上，最后用定位銷定位，螺釘安裝。在安裝過程中，各個零件能夠?qū)崿F(xiàn)順利安裝，則本次設(shè)計的夾具能夠順利安裝。</p><p>　　圖5-1 夾具仿真裝配示意圖</p><p>　　對夾具進

114、行仿真過程為：液壓缸活塞桿的向下運動，便帶動各夾緊零件向下運動，順利的夾緊換擋桿零件；當零件加工完成后，液壓缸活塞桿向上運動，帶動各夾緊零件向上運動，順利的放松換擋桿零件。則本次設(shè)計的夾具在工作過程中不會發(fā)生干涉。</p><p><b>　　工作臺的仿真</b></p><p>　　對工作臺進行的仿真時，在solidworks中對各個零件進行建模，然后進行裝配。其裝

115、配結(jié)果如圖5-2所示。工作臺的安裝步驟為：先把將導向塊和工作臺通過圓柱銷定位，用螺釘進行連接后，將工作臺放到導軌的一端，絲杠慢慢旋轉(zhuǎn)連接導向塊，帶動工作臺移動。在安裝過程中，各個零件能夠?qū)崿F(xiàn)順利安裝，則本次設(shè)計的工作臺能夠順利安裝。</p><p>　　圖5-2 工作臺仿真裝配示意圖</p><p>　　對工作臺進行仿真過程為：旋轉(zhuǎn)絲杠，通過絲杠的正反轉(zhuǎn)運動能夠帶動工作臺的左右運動。則本次

116、設(shè)計的夾具在工作過程中不會發(fā)生干涉。</p><p>　　夾具和工作臺整體的仿真</p><p>　　在之前夾具和工作臺各零件建模已經(jīng)完成，用螺栓螺母連接夾具和工作臺。裝配結(jié)果如圖5-3所示</p><p>　　圖5-3 總體仿真裝配示意圖</p><p>　　安裝能夠順利的完成。對夾具和工作臺整體進行仿真過程為：液壓缸活塞桿向下運動，帶動夾