机械毕业设计（论文）-冰箱压缩机回转件的夹具设计【全套图纸】 .pdf

毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 1 页 装 订 线 前前 言言 我国的机械制造工业欣欣向荣，新产品不断的涌现并要求尽快的投入生产，一适 应社会主义建设的需要。 鉴于目前机械加工中大多是采用通用机床加上各种夹具， 辅助夹具及刀具等进行 产品零件的生产，工艺准备工作比较繁重，其中家具设计和制造的工作量显得更为突 出，往往成为生产准备工作的关键。因此，如何提高家具设计水平，缩短设计时间， 就成为当前新产品试制和成批生产中的一个重要问题。 要作好夹具设计工作， 一般而论， 应具备必要的基本知识， 熟悉大量的结构示例， 掌握合理的设计方法， 了解产品生产的具体条件。 此外， 还应考虑到夹具的制造工艺， 并应与生产工艺规程的设计及刀具， 辅助工具和测量工具设计中的某些有关问题相联 系。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 2 页 装 订 线 第一章第一章 现代制造业的生产的夹具发展现代制造业的生产的夹具发展 1.1 现代制造业的发展特点现代制造业的发展特点 随着现在科技的进步和生产的发展，新产品的发展很快，品种的规格越来越多， 质量要求也越来越高。产品的更新换代的周期很短。多品种，小批量生产逐渐占了优 势。许多先进的工业国家的统计资料表明，在现代的机械工业中，约有 80%的企业属 于这类生产类型的。 1.2 现代夹具的发展方向现代夹具的发展方向 机床夹具是生产技术装备中的一项重要的组成部分， 为适应现代化机床工业向高 精尖方向发展的需要，机床夹具发展方向主要表现在： 1. 标准化 不仅尽可能的提高各类夹具元件的标准化，规格化的程度，而且应有各种类型 夹具的标准。同时应对专用夹具的部分部件，可调整夹具部分及夹具零件部分，实 现统一的标准化。 2. 可调化 为了解决专用夹具的扩大使用范围，使夹具能用于同一类的零件加工中，使夹具 能够重复使用，并实现快速可调，以改变专用夹具的产品和工役。 3. 组合化 实现组合化的原则，是少数原件能满足多种需要。 4. 精密化 由于机械产品的加工精度日益提高，高精度的机床大量出现，势必要求夹具具有 相应的精度。 5. 高效，自动化 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 3 页 装 订 线 为实现加工过程的自动化，以改变劳动条件，降低生产成本，不仅是生产流水线 自动化的要求，而且是对大批量生产的要求。 1.3 机床夹具的功用机床夹具的功用 1）能稳定地保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技 术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。 2 ）能减少辅助工时，提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时； 工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削用量；可使用多件、多工位装夹 工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。 3）能扩大机床的使用范围，实现一机多能 根据加工机床的成形运动， 附以不同类型的夹具， 即可扩大机床原有的工艺范围。 例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加 工。 4）改变原机床的用途，扩大机床的使用范围 在产品更换时，工厂现有的设备，有时往往不能适宜新产品的要求。为此，可以 采用夹具来改变机床的用途。例如，在车刀的刀架上装上夹具后，就可以利用主轴来 带动镗刀，使车床变成镗床或铣床。 14 装夹的实质装夹的实质 在机床上加工工件时，为了使该工序所加工的表面，能达到与其他表面的相互位 置精度的技术要求，在加工前，就必须将工件装好夹牢。 把工件装好，就是要在机床上确定工件相对于刀具的正确位置。工件只有处于正 确的加工位置， 才能保证被加工的表面达到工序所规定的各项技术要求。 这就是定位。 把工件夹牢，就是指在已经定位好的位置上将工件可靠的夹住，以防止在加工的 工件受到切削力，离心力。冲击的影响，发生了不应有的位移而破坏定位。这就是夹 紧。 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 4 页 装 订 线 第二章第二章 夹具的组成夹具的组成 下图是表示工件和夹具各组成部分，及工件通过夹具组成部分与机床，刀具之间 的相互联系。我们可以从不同的夹具中，概括出一般夹具所共有的结构组成部分。 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 5 页 装 订 线 2.1定位装置定位装置 这种装置包括定位元件，其作用 是确定工件在夹具中的位置，即通过它使工件 加工时相对于刀具和切削成型运动处于正确的位置。如图 1 所示，钻后盖上的 10 孔， 其钻夹具如图 2 所示。 夹具上的圆柱销 5、 菱形销 9 和支承板 4 都是定位元件， 通过它们使工件在夹具中占据正确的位置。 2.2 夹紧装置夹紧装置 它的作用是将工件夹紧压牢，保证工件在定位是所处的正确位置不因为加工过程 中受重力，惯性力及切削力等外力的作用而产生位移。同时防止和减小震动。它通常 是一种机构，包括夹紧装置，增力机构和传动装置以及动力装置。图 1 中的螺杆 8(与 圆柱销合成一个零件)、螺母 7 和开口垫圈 6 就起到了上述作用。 2.3 对刀对刀-引导装置引导装置 它的作用是确定夹具相对于刀具的位置，或引导刀具进行加工。如对刀块，钻套 等。如图 2 中钻套 l 和钻模板 2 组成导向装置，确定了钻头轴线相对定位元件的正确 位置。铣床夹具上的对刀块和塞 尺为对刀装置。 2.4 夹具体夹具体 用于连接夹具各元件及装置使其成为一个整体的基础件，并与机床的有关部件相 连，以确定夹具相对于机床的位置。 2.5 其它装置或元件其它装置或元件 它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。 若需加工按一定规律分布的多个 表面时，常设置分度装置；为了能方便、准确地定位，常设置预定位装置；对于大型 夹具，常设置吊装元件等。 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 6 页 装 订 线 图 1 后盖零件钻径向孔的工序图 图 2 1钻套 2钻模板 3夹具体 4支承板 5圆柱销 6开口垫圈 7螺母 8螺杆 9菱形销 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 7 页 装 订 线 第三章第三章 滚子的设计滚子的设计 3.1 设计总的方案设计总的方案 滚子是非标准件，在自行设计的过程中要根据靠模的情况来进行设计.由于靠模 设计的设计的时候已经提到过靠模特殊的结构形式，为了和靠模想匹配，我们将滚子 设计成上下的结构形式。 在工作过程中，滚子是始终保持和靠模相接触。上滚子的左端面和下滚子的右端 面和靠模是接触的，上下滚子都在同一根轴上，所以此时上下滚子不能设计成同样大 或者是“上小下大”的结构形式，必须要“上大下小”的形式。 3.2 轴承的选择轴承的选择 选择滚动轴承的类型与种类与很多因素有关，通常根据下列几个主要因素： （1）允许空间 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 8 页 装 订 线 （2）负荷大小和方向， 例如既有径向又有轴向的联合负荷一般选用角接触轴承或圆锥滚子轴承，如径 向负荷大，可选用深沟球轴承和内外圈都有挡边的圆柱滚子轴承，如同时还存在轴 或壳体变形大以及安装对中性差的情况，可选用调心秋轴承，调心滚子轴承；如轴 向负荷大，径向负荷小，可选用推力角接触轴承，推力圆锥滚子轴承，若同时要求 调心性能，可选用推力调心滚子轴承。 （3）轴承工作转速。 球轴承与滚子轴承相比较，有较高的转速，故用在高速时应优先选用球轴承。 在内径相同的情况下，外径越小，则滚动体就越小，运转时滚动体加在外圈的滚道 上的离心惯性离也就越小，因而更适合高速运转下工作。故在高速时，宜选用同一 直径系列中外径较小的轴承。外径较大的轴承，宜用于低速重载的场合。推力轴承 的极限转速均很低。当工作转速高时，若轴向载荷不十分大，可采用角接触球轴承 受纯轴向力。 （4） 旋转精度，一般机械均可用 g 级公差轴承。 （5） 轴承的刚性，一般滚子轴承的刚性大于球轴承，提高轴承的刚性，可通过“预 紧”但必须适当。 （6）轴向游动，轴承配置通常是一端固定一端游动，以适应轴的热胀冷缩，保证轴 承的游动方式，一是选用内或外圈无挡边的轴承，另一种是在内圈与轴或者外圈与 轴承孔之间采用间隙配合。 （7）摩擦力矩，需要低摩擦力矩的机械， （如仪器）应尽量采用球轴承，还应避免 采用接触式密封轴承。 （8） 安装与拆卸，装卸频繁时，可选用分离型轴承，或选用内圈为圆锥孔的，带紧 定套或退卸套的调心滚子轴承，调心球轴承。 由于滚子的设计中，滚子的外圈与靠模接触，不受轴向力，只受径向力的，并且 径向安装尺寸受到限制，因此我们选用滚针轴承。在同样的内径条件下，与其他的类 型的轴承相比，它的外径最小，内圈或外圈可以分离，工作是允许内外圈有少量的错 动。有较大的径向承载能力。由设计要求，选取以下两种轴承：na4902 和 na4904。 具体参数如下表： 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 9 页 装 订 线 第四章第四章 靠模设计靠模设计 4.1 轮廓设计：轮廓设计： 1以一定的 放大比例准确的绘出工件型面 2将工件型面分成许多加工瞬时，分点越多，所得的型面的 精度就越高.特别是零 件型面变化剧烈之处更应密一些，然后过这些点做一系列射线 3假设工件不动，刀具沿加工型面运动，绘出一系列的刀具工件半径 rd 与工件型 面相切于分点，光滑连接刀具各个中心点，即得刀具中心轨迹. 4根据靠模装置的运动系统和刀具中心运动轨迹，确定滚轮每一瞬间的位置，求出 滚轮中心的运动轨迹，并以滚轮半径 rg 画出一系列圆弧.在确定滚轮中心的轨迹时， 应使滚轮中心和刀具中心之间的位置保持不变.对于送进为旋转运动的靠模装置，当 型面放大时，应使滚轮中心与刀具中心之间的距离始终保持常数 k，如下图 k 值取 决于靠模的放大量. 5作滚轮曲线族的包络线，即得靠模型面. 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 10 页 装 订 线 4.2 具体设计：具体设计： 由于工件的特殊结构，在设计靠模的时候设计为椭圆的结构，本来一个椭圆的结 构就可以保证”仿形”运动的运动轨迹，但是为了保持铣削的精确性，我们必须做到靠 模和滚子的始终紧密接触，所以采用”一推一拉”的结构形式，当工件连同靠模做回转 运动的过程中，在升程时大滚子与靠模接触受力，起到”推”的作用，这个时候小滚子 与靠模接触但是不受力.在回程的时候恰好相反，大滚子不受力，小滚子与靠模接触 受力，迫使滚子向回运动，起到”拉”的作用，考虑到这种特殊结构，在设计靠模的时 候在靠上开了个槽，来准确的保证运动轨迹结构形式如下图： 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 11 页 装 订 线 由于考虑到现实情况，为了减轻整套夹具的重量和节约材料，靠模中间部位不需 要做成实体，可以在铸造的时候在中间留个槽。为了保证靠模和滚子的运动轨迹的精 度，对两者相接触的面要进行精加工，还要求提高接触表面的硬度和耐磨度，对加工 面要进行一些热处理。 第五章第五章 导轨设计导轨设计 5.1 导轨的介绍导轨的介绍 导轨的作用是使运动部件沿一定轨迹运动(导向)，并承受运动部件及工件的重量 和切削力(承载)。 导轨应满足下列要求：精度高；寿命长；刚度及承载能力大；摩擦阻力小，运动 平稳；结构简单，便于加工，装配，调整，维护；成本低。 导轨设计的任务是： 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 12 页 装 订 线 (1) 选择导轨的类型(如滑动，静压或滚动)； (2) 选择导轨的截面形状； (3) 选择导轨的尺寸； (4) 设计导轨磨损后的补偿和间隙(或预紧力)调整装置； (5) 选择导轨的材料，表面加工和处理方法，表面硬度匹配； (6) 决定导轨的润滑方式，减小摩擦，磨损，发热和爬行； (7) 设计完善的防护装置； (8) 确定导轨的精度和技术要求； 导轨的类型：滑动导轨，静压导轨和滚动导轨。 本设计中需要用到滑动导轨，以下具体说明滑动导轨的特征： 主要特征： 一般进给运动部件的导轨相对速度不高(百分只几 mm/min 至 310m/min)，润 滑也不充分.工作在干摩擦，液体摩擦的混合摩擦区.切削主动部件的导轨相对速度高 (龙门刨床1.5m/s，十立式车床69m/s).当保持充足润滑，并在一个导轨面上开有楔 形油腔时，导轨面间形成一定油膜，即所谓动压导轨 摩擦特性： 动静摩擦系数相差较大.低速时摩擦系数随速度的增加而减小，达到一定的速度 后，随速度增加而增加，为非线形关系，f = 0.020.18(铸铁- 铸铁) f = 0.050.25(铸 铁- 淬火钢)，静摩擦 f=0.20.4 承载能力： 允许平均比压(铸铁导轨)通用机床进给导轨 1215 主运动导轨45 重型机床高 速导轨23 低速导轨5 刚度： 面接触，刚度高. 精度： 导轨磨削或刮削，可达到高精度 动压导轨有升浮，会引起倾斜. 运动平稳性： 低速时(160mm/min)容易爬行 减振性： 好。 定位精度或灵敏度： 不用减摩措施 1020um 用防爬行油或液压卸荷 25um。 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 13 页 装 订 线 寿命： 非淬火铸铁低(两班生产平均磨损量 0.040.05mm)，表面淬火(用电接触表面淬 火，耐摩性提高 12 倍)或用耐摩铸铁(提高 12 倍)或淬火钢时高。 工艺性维，护及成本： 结构简单，制造容易，维护简便，成本低。 应用情况： 广泛应用于普通精度机床进给运动的导轨，只有在立式车床，龙门刨床的工作台 上才能形成动压导轨。 5.2 导轨的选用导轨的选用 直线运动的导轨的截面，应保证运动部件只能沿着直线方向运动，限制运动部件 的转动和横向移动.满足上述要求的常见的华东导轨截面形状一般有：三角形导轨， 矩形导轨，燕尾形导轨和圆柱形导轨. 三角形导轨：分对称式和不对称式 1. 导向精度高，不会产生间隙，因此能自动补偿磨损 2. (1)一般选取三角形的顶角为 90 度 (2)重型机床导轨承受垂直载荷大，采用较大的顶角=110120 度 3. 水平力大于垂直力，两侧压力分布不均时采用不对称导轨 矩形导轨： 1. 承载能力大，制造简便 2. 必须留有侧面间隙，磨损后不能自动补偿，需要用镶条调整，将降低导向精度 3. 注意导轨的防护 燕尾形导轨： 1. 尺寸紧凑，适合于高度小，层次多的部件 2. 用一根镶条可以同时调整各面间隙，调整及夹紧简便 3. 刚度不及矩形导轨，不适于承受大的颠覆力矩和向上的力 4. 摩擦阻力大 5. 加工，测量较麻烦 圆柱形导轨： 1. 制造简单 2. 主要用于受轴向负荷的导轨(抗弯刚度小) 3. 使用于同时作直线运动和转动的场合 在选择直线导轨的截面形状时应综合考虑下列因素： (1) 导向精度： 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 14 页 装 订 线 要求导向精度高时，一般选用双三角形导轨.但是必须保证较高的平行度，否则 滑块从一端移至另一端时，可能使两导轨强行合拢或分开，大件变形.双三角形导轨 只有在精确加工后才能使 4 个面接触，并且对温度变化比较敏感.工作台重心位置低 于瞬时中心，位置较稳定； （2） 刚度 各种截面组合后的刚度，有大到小的顺序为：双矩形，双三角形，矩形和对称三 角形，矩形和不对称三角形，燕尾导轨。但是，由于矩形导轨磨损后不能自动消除间 隙，刚度损失比双三角形及矩形和三角形组合导轨的大。 （3） 摩擦损失 各种导轨摩擦损失的大小，有小到大的顺序为：双矩形，矩形和三角形组合，双 三角形，燕尾形。 （4） 磨损对加工精度的影响 双三角形导轨的磨损分布比较均匀，磨损后对加工精度的影响较小。矩形与三角 形组合时三角形导轨磨损大， 对称三角形导轨的磨损对加工精度的影响比不对称三角 形的小。矩形导轨的侧面磨损直接影响加工精度。 （5） 受力情况 双三角形导轨只有当作用力(主切削力或重力)把滑座或工作台压紧在导轨面时， 导向精度才不至于破坏。立柱采用三角形导轨时，必须加弹簧滚轮或夹紧机构，使导 轨面始终保持接触。三角形导轨同时受到垂直与水平力的作用时，应恰当的选择导轨 斜边倾角，使两导轨面保持压紧，以免在受冲击载荷和振动后滑座与导轨面分离(“上 爬”)。若对称三角形导轨的水平力大于垂直力时，滑座便有“上爬”危险。因此，当滑 座受到较大的水平力时，应采用不对称三角形导轨。水平力方向为变化的场合，应采 用两条不对称三角形导轨或矩形导轨。矩形导轨的侧面比压在各种情况下都是最小 的， 顶面比压可以通过任意改变导轨宽度获得最小值， 因此使用与受力比较大的场合。 当导轨只受垂直载荷时，对称与不对称三角形导轨的两个表面比压相等；对于在横梁 上移动的部件，重量不同，切削里大小不同时，应选用不同截面形状的导轨.牵引力 位于两条导轨中间时，宜选用宽式矩形导轨，双三角形导轨或燕尾形导轨. （6） 减振能力 导轨面的数目多时有利于吸振，因此，双三角形优于矩形与三角形组合的型式 （7） 制造和大修的难易程度 双三角形导轨虽然精度高，但刮研和使它精密配合十分费工，温度变化容易引起 误差。三角形与矩形配合导轨不受温度影响，比较容易加工。矩形导轨最容易加工， 能采用同时研磨两条导轨的刮研基准.燕尾导轨就不行。导轨的制造难易，各制造厂 积累的经验不同，会有不同的结论，设计者除考虑制造条件外，还应考虑用户使用. 大修的方便。 综上所述，三角形和矩形导轨配合的形式比较适合我所设计的对象。 5.3 导轨的设计导轨的设计 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 15 页 装 订 线 根据（机床设计手册 3- 表 6.2- 8 和表 6.2- 9）选用的矩形导轨和三角形导轨的结构 简图和参数： 矩形导轨简图： 由手册可以查得矩形导轨得参数： h=20 ， b=70 ， b1=12 ， a=200 ， h=12 ， h1=h- 0.5 ，镶条 b=6 三角形导轨得简图： 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 16 页 装 订 线 可查出三角形导轨的参数： b=70 ， a=200 ， b7 ， a=120 由以上数据就可以画出导轨的零件图。 5.4 导轨的材料与热处理导轨的材料与热处理 1对导轨材料的要求： (1) 良好的耐摩性。 导轨的磨损不但影响机床加工精度的保持性， 而且在许多情况下还影响与导轨相 联系的摩擦副的工作性能。决定导轨耐摩性的因素很多，但最重要的是导轨配合副所 用的材料和导轨表面的加工质量。 (2) 良好的摩擦特性。 包括较小的静摩擦系数和它受静接触延续时间的影响小； 较小的动摩擦系数和它 在低速进给范围内受滑动速度的影响小等。还希望静，动摩擦系数差小。 (3) 加工与使用中由于残余应力产生的变形小。 (4) 工作环境与自身温升的尺寸稳定，强度不变。 2导轨副材料的匹配 导轨摩擦副材料尽量由异种材料相配组成。如果选用相同的材料，也应采用不同 热处理或不同硬度的。在直线运动中，较长的导轨（通常是不动的导轨）用较耐摩的 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 17 页 装 订 线 和较硬的材料制造。因为： （1）长导轨在全长上磨损不均匀，而且磨损后不能用调整的办法来补偿，对加工精 度影响较大。 （2）短导轨耐摩性较低，使用中误差会较快的消除，而且干刮研，减少修理的劳动 量。 （3）长导轨通常是外露的，容易受到意外的损伤。 3铸铁 铸铁是一种应用最广泛的导轨材料，易与铸造，切削加工性好，成本低，有良好 的耐摩性和件震性。 （1）灰铸铁 通常以 ht20- 40 或 ht30- 50 作为固定导轨， 如床身， 立柱等， 而相应地以 ht15- 33 或 ht30- 40 作为相配的动导轨，如溜板，工作台等。机床的重要铸件必须在粗加工 后进行时效处理，高精度机床的重要铸件还必须在半精加工后进行第二次时效处理。 （2）淬火的铸铁导轨 机床铸铁导轨表面淬火的方法有： a高 ，中频淬火，淬硬层深度 12mm，硬度 hrc4560。 b火焰淬火，淬硬层深度 24mm，硬度 hrc4550。 c电接触加热自冷表面淬火，淬硬层深度 0.20.25mm，显微硬度在 hm600 左右。 （3）耐摩铸铁 常用的机床导轨耐摩铸铁有： a磷铜钛耐摩铸铁，耐摩性比普通铸铁高 1.52 倍； b高磷耐摩铸铁，耐摩性比普通的铸铁高一倍左右； c钒钛耐摩铸铁，耐摩性比普通铸铁高 12 倍； d稀土铸铁，其机械性能可达到 ht35- 61 或 ht40- 68 的要求，硬度 hb180230， 耐摩性明显高与普通铸铁； e铬钼铜耐摩铸铁，耐摩比普通铸铁高 1 倍左右。 5.5 导轨的润滑导轨的润滑 滑动导轨润滑的目的： （1） 使导轨尽量接近纯液体摩擦，以减小磨擦阻力，降低驱动功率，提高效率。 （2） 减小导轨磨损， 延长使用寿命， 防止导轨生锈。 流动的润滑油还起到冲洗作用。 （3） 避免低速爬行并减小振动。 （4） 减低高速时摩擦热，减小热变形。 滚动导轨的润滑可防止导轨生锈腐蚀，减小振动和热变形。 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 18 页 装 订 线 导轨的润滑方式： 1直接往导轨上加油 a) 不需要润滑装置，制造简单，成本低 b) 润滑不可靠，给油不均匀 c) 用过的油不能回收，用油不经济 用于不常工作的调节机构导轨及滚动导轨 2油杯供油 d) 润滑装置简单 e) 必须经常往油杯加油，不能连续均匀供油 f) 用过的油不能回收，用油不经济 用于低速不正常工作的滑动导轨及滚动导轨，如间歇转动的工作台，六角刀架的 导轨。润滑点太多时不宜采用。 3导轨浸在润滑油中（通常在上导轨上开横向油槽，下导轨两边有凸边形盛油盘） a) 结构简单，工作可靠 b) 与其他润滑系统或液压系统分开，因此可以采用粘度大的导轨油 c) 下导轨两边有凹边，增加导轨外围尺寸 d) 需要很好的防护，以免混入冷却液或切屑 4利用位能使油流到导轨上 a) 结构简单 b) 能连续供油 c) 润滑油不足，需要经常往油箱内补充油 5滚轮在油池内用弹簧支撑住，表面略高于导轨面。上导轨经过时，压下滚轮并迫 使其转动，将润滑油带到导轨面 a) 结构简单 b) 用油经济 c) 油量 6油芯吸油润滑： a) 结构简单 b) 没有压力油的浮升现象 c) 供油量小 用于中等速度，比压小，行程小，用油量小的滑动导轨，如车床，六角车床溜板， 精密平面磨床工作台导轨 7手动油泵间歇供油压力润滑 a) 手动油泵结构简单，不需要动力 b) 不能连续供油 c) 润滑油不能回流 用于低中速，低载荷，小行程或不经常运动的导轨上，如立柱横梁导轨（采用人 工加油不方便） 8由运动部件通过凸轮挡块推动油泵供油 a) 不需要专门的驱动装置，结构简单 b) 润滑可靠 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 19 页 装 订 线 c) 供油量小，不连续供油 第六章第六章 蜗轮蜗杆的设计蜗轮蜗杆的设计 6.1 蜗轮蜗杆的设计与计算：蜗轮蜗杆的设计与计算： 它应具有如下的优点：1）传动比恒定；2）结构紧凑；3）低转速；4）低扭矩；5） 寿命长。 已知参数： （1）设计转速 vmax=1m/min； （3）设计寿命约为 8200 小时。 普通圆柱蜗杆传动的基本参数 （1）基本齿廓 其值在 gb/t100871988 已有规定（见表 6-4） 表 6-4 适用于轴交角90模板 m1mm，齿形角 =20的圆柱蜗杆传动。 （2）中心距 a 表 6-5（摘自 gb/t 100851988）=100mm （3）模板 m 表 6-6（摘自 gb/t100881988）m=2mm （4）蜗杆分度圆直径 d1（摘自 gb/t100881988）d1=35.5mm 表 6-7（摘自 gb/t100881988）d1=35.5mm (5)蜗杆直径系数 q q= d1/m=17.7 50 表 6-8(头数 z=1，齿顶圆直径 da1=39.5 mm) 齿根圆直径 df1=30.7 mm 分度圆柱导程角 r=“28133 (6)蜗杆传动的变位 x2=+0.125 表 6-9(摘自 gb/t 100851988) 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 20 页 装 订 线 a i m d1 z1 z2 x2 100 82 2 35.5 1 82 +0.125 自锁 (7) 圆柱蜗杆，蜗轮参数匹配(表 6-9) 蜗杆类型 235.5 旋向 120 蜗轮类型 282 蜗杆传动类型 235.5 旋向 120 蜗轮分度圆直径 d2= m z2=282=164mm 齿数比 u= z z2 = 1 82 =182 蜗杆轴向齿距 px=mz1=3.142=6.28mm 蜗杆导程 pz=mz1=6.28mm 径向间隙 c=0.2m 蜗杆蜗轮齿顶圆直径 da1=(q+2)m=(17.75+2)2=39.5mm da2=( z2+2+22)m=168.5mm 蜗杆、蜗轮齿顶高 ha1=m=2mm ha2=(1+ x2)m=2.25mm 11蜗杆、蜗轮齿根高 hf1+1.2m=2.4mm hf1=(1.2- x2)m=2.15mm 12蜗轮轮齿宽度 b=(0.670.75) da1 =0.7539.5=29.625mm 13蜗轮长宽：b20.65 da1=0.6539.5=25.675mm 14蜗杆蜗轮根圆直径：df1=(q-2.4)m=30.7mm df2 =(z2+2x2-2.4)m=159.7m 15蜗杆蜗轮节圆直径：d1=（q+22）m d2= d2=mz2=282=164mm=36mm 16蜗杆蜗轮分度圆直径：d1=q.m=35.5 d2=mz2=164mm da2msx=168.5+4 6.2 强度计算强度计算 选材：选蜗杆材质 40cr，齿面淬火硬度大于 45hrc，蜗轮圆材质 zcusn10pb1 金属铸造：表 6-17 查得hbpd=220mpa 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 21 页 装 订 线 hpd=hbpdzszn 估计：vs=1sm，zs=1(图 6-12 中浸油润滑) n=60 i n1 h=60 82 300 8200=1.810 7 设计标准：i=82，蜗杆 n1300minr，n2= i n1 = 82 300 =36.6minr 设计寿命：h=8200h ，t2=140n.m，平稳工作 从图 6-13 中查，当 n=1.810 7时 ，zn0.9 所以hbpd=22010.9=198mpa 机器工作平稳取 k=1.1 由表 6-13 计算式： 3 m q 2 2 2 3 ) 15150 (kt hpz d 5.21 22 3 1 . 1) 19882 15150 (t t2=140n.m （1）接触强度验算 确定 k 值 v=3sm k1=1 取 8 做精度 k2=1 取 jc=100% k3=1（见图 6-10） 取 30c k4=1.1(见表 6-14) 工作稳定 k5=1(表 6-15) 风扇冷却 k6=0.75(，见图 6-11) k=k1k2k3k5k61 mpahpmpa d kt d h198183 5 . 35 1401 164 1515015150 2 2 2 = =dd 接触强度足够 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 22 页 装 订 线 (2)弯曲强度验算 确定 y2及hpd y2=0.469(表 6-20) yn=0.72(见图 6-13) mpafpb70=d(表 6-19) “28133cos2164 5 . 35 14012000 cos 2000 4 . 5072 . 0 70 221 2 = = rmydd kt f mpafpbyfpb n d dd =40.5mpa50.4mpa 弯曲强度足够 6.3 蜗杆传动的润滑：蜗杆传动的润滑： 润滑对蜗杆传动来说，具有特别重要的意义因为当润滑不良时，传动效率将显著 降低，并且会带来剧烈磨损和产生胶合破坏的危险， 所以往往采用粘度大的矿物油 进行良好的润滑，在润滑油中常加入添加剂，使其提高抗胶合能力。 蜗杆传动采用的润滑油，润滑方法及润滑装置与齿轮传动的基本相同。 润滑油的粘度及给油方法，一般根据相对滑动速度及载荷类型进行选择。关于闭 式传动，常用的润滑油粘度可以查表；对于开式传动则采用粘度较高的齿轮油或润滑 脂。 如果采用喷射油润滑，喷射嘴要对准蜗杆啮入端；蜗杆正反转时，两边都要装有 喷油嘴，而且要控制一定的油压。 对于闭式蜗杆传动采用油池润滑时，在搅油损耗不至于过大的情况，应有适当的 油量。这样不仅有利于动压油膜的形成，而且有助于散热。对于蜗杆下置式的传动， 浸油深度应为蜗杆的一个齿高；当蜗杆上置式时，浸油深度约为蜗杆外径的 1/3。 在本设计中由于结构需要，蜗杆蜗轮采用密闭式的。但是由于转速不高，润滑形 式采用脂润滑即可。 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 23 页 装 订 线 第七章第七章 夹紧方案的设计夹紧方案的设计 71 夹具夹紧装置的组成夹具夹紧装置的组成 在组合机床上，工件依靠夹具上的定位支撑系统获得对刀具及导向正确相对位 置。还要依靠夹具上的夹紧机构，来消除受切削力或工件自重的作用而产生的位移或 震动，使工件在加工过程中保持定位所得到的正确位置。 图 3 为夹紧装置组成示意图，它主要由以下三部分组成： (1) 力源装置 产生夹紧作用力的装置。所产生的力称为原始力，如气动、液动、 电动等，图中的力源装置是气缸 1。 (2) 中间传力机构 介于力源和夹紧元件之间传递力的机构，如图中的连杆 2。在 传递力的过程中，它能够改变作用力的方向和大小，起增力作用；还能使夹紧实现自 锁，保证力源提供的原始力消失后，仍能可靠地夹紧工件，这对手动夹紧尤为重要。 (3) 夹紧元件 夹紧装置的最终执行件，与工件直接接触完成夹紧作用，如图中的 压板 3。 图 3 夹紧装置组成示意图 1气缸 2连杆 3压板 这三个部分有着不同的作用：夹紧动力部分产生力，并将力传给中间传力部分， 中间传力部分能够改变作用力的大小和方向， 同时产生自锁作用， 以保证加工过程中， 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 24 页 装 订 线 当力源消失时，工件在切削力和振动的作用下仍能可靠夹紧。夹紧元件则用于承受有 中间传动机构传递的夹紧力，并与工件直接接触而执行夹紧动作，夹紧机构能保证工 件可靠的接触相应的定位基准面。夹紧后不许破坏工件的正确位置，夹紧后工件在加 工过程中不应由于切削力的作用而产生位移和跳动。 夹紧工件时不应破坏工件的已加 工表面，也不应引起过大的变形，夹紧机构的应力求使工件夹稳和变形小 7.2对夹具装置的要求对夹具装置的要求 夹紧装置的具体组成并非一成不变，须根据工件的加工要求、安装方法和生产规 模等条件来确定。但无论其组成如何，都必须满足以下基本要求： (1) 夹紧时应保持工件定位后所占据的正确位置。 (2) 夹紧力大小要适当。夹紧机构既要保证工件在加工过程中不产生松动或振动。 同时，又不得产生过大的夹紧变形和表面损伤。 (3) 夹紧机构的自动化程度和复杂程度应和工件的生产规模相适应，并有良好的结 构工艺性，尽可能采用标准化元件。 (4) 夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。 7.3 确定夹紧力确定夹紧力 设计夹紧机构，必须首先合理确定夹紧力的三要素：大小、方向和作用点。 1夹紧力方向的确定 确定夹紧力作用方向时， 应与工件定位基准的配置及所受外力的作用方向等结合起 来考虑。其确定原则是： (1) 夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面。 (2) 夹紧力作用方向应使所需夹紧力最小。 (3) 夹紧力作用方向应使工件变形最小。 为了保证汽缸盖的夹紧后定位稳定， 为此， 确定夹紧力应放在定位支撑板的上方， 并且保证夹紧后汽缸盖的边行最小，夹紧力应放在工件刚性最好的部位.为此夹紧力 应对着支撑板上，而且需要对夹紧点进行多点的夹压，力求使汽缸盖比较稳固，可以 借助多个汽缸盖夹紧机构来实现. 7.4 夹紧力的方向夹紧力的方向 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 25 页 装 订 线 选择作用点的问题是指在夹紧方向已定的情况下，确定夹紧力作用点的位置和数 目。应依据以下原则： (1) 夹紧力作用点应落在支承元件上或几个支承元件所形成的支承面内。 如图 1，夹紧力作用在支承面范围之外，会使工件倾斜或移动，而图(b)则是合理的。 (2) 夹紧力作用点应落在工件刚性好的部位上。 如图 1 所示，将作用在壳体中部的单点改成在工件外缘处的两点夹紧，工件的变形大 (3) 夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面，以减小切削力对工件造成的翻转力 矩。必要时应在工件刚性差的部位增加辅助支承并施加夹紧力，以免振动和变形。 如图 2 所示，支承 a 尽量靠近被加工表面，同时给予夹紧力 q2。这样翻转力矩小 又增加了工件的刚性，既保证了定位夹紧的可靠性，又减小了振动和变形。 (a) 不合理 (b) 合理 (a) 不合理 (b) 合理 图 1 夹紧力作用点应在支承面内 图 2 夹紧力作用点应在刚性较好部位 7.5 夹紧力的确定夹紧力的确定 夹紧力大小要适当，过大了会使工件变形，过小了则在加工时工件会松动，造成 报废甚至发生事故。 用手动夹紧时，可凭人力来控制夹紧力的大小，一般不需要算出所需夹紧力的确 切数值，只是必要时进行概略的估算。 设计机动(如气动、液压、电动等)夹紧装置时，则需要计算夹紧力的大小。以便 决定动力部件(如气缸、液压缸直径等)的尺寸。 行夹紧力计算时，通常将夹具和工件看作一刚性系统，以简化计算。根据工件在 切削 力、夹紧力(重型工件要考虑重力，高速时要考虑惯性力)作用下处于静力平衡， 列出静力平衡方程式，即可算出理论夹紧力，再乘以安全系数，作为所需的实际夹紧 力。实际夹紧力一般比理论计算值大 23 倍。 例如，加工汽缸盖钻后面孔所需要的夹紧力取决于切削力和重力的大小和方向， 重力的大小和方向是不变的，是切削力是不断发生变化的，在钻削的过程中影响钻削 力的因素很多。但是为了简化问题，在确定夹紧力的过程中，我们假设工件刀具 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 26 页 装 订 线 夹具机床都是绝对刚性的，切削过程是稳定的，而且切削参数不变的。找出 切削过程的最危险的情况，此时列出工件所有外力的静力的平衡方程式，由平衡方程 式求出计算夹紧力 w。由于此时的工艺系统不是绝对的刚体，切削过程也不稳定，切 削参数也不断变化。所以为保证可靠夹紧，应将计算夹紧力 w 增大 k 倍，作为实际夹 紧力。 由于夹具的定位销不承受切削力，而完全依靠由夹紧里所产生的摩擦力来防止汽 缸盖在切削力的作用下可能产生的位移。加工汽缸盖的示意图如下： 7.6 夹紧动力的计算夹紧动力的计算 首先要计算夹紧力，必须求出切削力的大小。我们选取的机床是立式铣床，刀具 为锯片铣刀。由锯片铣刀的切削力公式： fc f c=ae 83 . 0 a f 65 . 0 dt 83 . 0 - apz cf-系数 ae-铣削接触弧深（mm） a f -每齿进给量 dt-铣刀直径 z-铣刀齿数 ap-切削深度 取 cf=68，ae=6， a f =4， dt =50，z=40， ap=6 通过计算，fc=23kgf 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 27 页 装 订 线 f1=k*fc (k 为安全系数) 取 k=2.5 求得夹紧力 f1=563（n） 第八章第八章 夹具在机床夹具在机床中中的定位对刀的设计的定位对刀的设计 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 28 页 装 订 线 8.1 夹具的定位夹具的定位 为了保证工件尺寸的精度和位置精度，工艺系统之间必须有正确的几何关系，为 了使夹具定位表面和工件加工表面相对刀具的切削运动处于理想的位置， 就要满足这 两个方面。工件通过其定位系统的基准面和夹具定位表面的接触与配合，具有一致的 位置。另一方面，夹具的定位表面相对于机床工作台和导轨式主轴箱具有正确的位置 关系，也是一个及其重要的方面，夹具在机床上的定位，其本质就是夹具定位元件对 切削成型运动的定位，为此，必须解决好夹具与机床的连接与配合的问题以及正确规 定定位元件的定位面对夹紧安装的要求。 8.2 夹具体的设计夹具体的设计 夹具体是夹具上的最大和最复杂的基础元件，在本夹具中夹具体的形状和尺寸 都是非标准的。本夹具体的设计应满足以下要求：