外球笼外壳六球面沟槽精磨专机夹紧定位机构及分度机构设计设计说明书.doc

机电工程学院毕业论文目 录第一章 引 言2第二章 机床夹具设计原理32.1 机床夹具概述32.2 夹具的分类32.3 机床夹具的作用4第三章 定位方式及定位元件的确定53.1常用定位方法53.2 常用定位方式53.2 分析零件图选择定位方式53.3 定位元件的选择7第四章 夹紧装置的设计84.1 弹性夹头的结构尺寸84.2 弹性夹头夹紧力与使夹头夹紧所需轴向力的计算8第五章 定位误差分析115.1 造成定位位误差的原因115.2 定位误差的计算11第六章 夹紧机构的动力装置136.1 碟形弹簧的选择10136.2 夹具松开动力源的的选择16第七章 分度装置设计197.1 分度结构的大体设计197.2 多齿定位装置的设计计算207.2.1 工作原理207.2.2 多齿盘定位装置的特点：207.2.3 确定结构参数217.3 电机的选型及校核217.3.1 进给伺服电机的类型：217.3.2 步进电机的选用及校核：227.4 同步带的设计与计算237.4.1 传动带的种类及其选择237.4.2 同步带的计算924第八章 其它重要机构的计算与说明268.1 回转工作台回转角度与初始加工位置的确定268.2 夹具松开后，工件自动弹出机构的设计288.3 加工相似零件时，夹具的改动29总结30致谢31主要参考资料：32第一章 引 言汽车的前轮必须具有转向和驱动两种功能，作为转向轮，要求车轮能在一定的转角范围内任意偏转某一角度;作为驱动轮则要求半轴在车轮偏转过程中以相同的角速度不断地把动力从王减速器传到车轮。在这样两个轴线不重合，且位置还经常变化的两轴间传递动力的机构就是等速万同节。钟形壳是球笼等速万向节的主要零件，球面内滚道的磨削是保证该零件质量的关键工序之一。我们研制的等速万向节钟形壳数控滚道夹具，可对定心外径为90，滚道数为6的球笼等速万向节钟形壳滚道进行定位夹紧。通过更换部分零件，可以现实对相似零件的定们夹紧。课题来源常州机电工程中心，希望通过技术开发提高外球笼外壳六球面沟槽精磨专机夹紧定位机构及分度机构的质量和效率。本夹具工件的夹紧动力采用碟形弹簧、松开采用液压机构。夹紧定位采用弹性涨套，工件分度采用步进电机通过同步齿形带实现。工件的摆动靠回转工作台实现。在现代生产中，机床的夹具作为机床的一部分已经成为机械加工中不可缺少的工艺装备，机床夹具设计更是机械制造工艺设计中一项重要的工作。机床夹具的发展方向（1）.功能柔性化（2）.传动的高效化、自动化（3）.制造的精密化（4）旋转夹具的高速化（5）结构标准化、模块化（6）设计的自动化：第二章 机床夹具设计原理2.1 机床夹具概述在机械制造各行业的工艺过程中广泛应用着各种不同的，用以固定加工对象，使之占有正确位置以便接受施工的一种工艺装备，统称为夹具。在机械加工中金属切屑机床上使用的夹具，我们统称为机床夹具。机床夹具是在机床上用以准确、迅速地安装工件或刀具，从而保证工件与刀具间正确相对位置的一种工艺装备。由此可知，机床夹具总的来看可以分为两大类。一类是用以安装工件的，一般统称为夹具；另一类是用以安装刀具的，一般统称为辅具。如车床上的卡盘和镗床上的镗模等属于前一类；而快换钻夹头、刀杆托架及攻丝靠模装置等属于后一类。本课题的夹具是对工件的安装,属于前一类。机床夹具的组成可分为：定位支承元件、夹紧装置、连接定向元件、对刀元件或导向元件、其它装置或元件，夹具体等。 2.2 夹具的分类按机床夹具的使用范围来分，有以五种形式：（1）通用夹具 通用夹具是指已经标准化的、在一定范围内可用于不同工件的加工夹具，如车、磨床上的三爪卡盘、四爪卡盘和顶尖，铣、刨床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具在使用上有很大的通用性，往往无须调整或稍加调整就可以装夹不同的工件。采用这类夹具可以缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低工艺装备的制造成本。其缺点是定位精度不高，操作复杂，生产效率低，有的只起夹紧作用，所以主要用于多品种的单件小批量生产。但是近几年来高精度高效率的通用夹具已经得到了迅速的发展，如高精度自定心卡盘、液压虎钳、气动滑柱钻模等不断出现，所以在大量生产以及柔性制造系统中，通用夹具的使用有日益增多的趋势。这类夹具已经作为机床附件有专业厂家来生产，这样不但保证了这类夹具的质量，也使机床整个的性价上了一个新的台阶。（2）专用夹具专用夹具是指专门为某一工件的某一工序设计和制造的夹具.这类夹具一般不考虑通用性,以使夹具设计得结构简单、紧凑，操作迅速和维修方便。专用夹具通常由使用方根据工件的加工要求进行自行设计与制造，生产准备周期较长，当零件或零件工艺变更时，往往无法继续使用。所以，这类夹具适用于产品固定和工艺过程稳定的大批里量生产。本课题就是一副专用夹具，目的是为了适应工件的大批量生产。（3）通用可调夹具和成组夹具通用可调夹具和成组夹具结构原理很相似，都是根据结构的多层次使用原则而设计的，其共同点是在加工完一种工件后，经过调整或更换个别组件，即可加工形状相似的多种工件。其差别在于通用可调夹具的加工对象范围较大，如滑柱式钻模、带各种钳口的通用虎钳等，成组夹具是针对成组工艺中某一组零件的加工而设计的，加工对象明确，调整范围也只限于本组内的零件。（4）组合夹具组合夹具是用一套预先制造好的标准组件及合件组装而成的专用夹具。这些组件和合件具有精度高、耐磨、可完全互换、组装及拆卸方便等特点。夹具用完后即可拆卸，将组件清洗分类存放，留待组装新的夹具。由于利用组合夹具可以缩短生产周期，组件能重复多次使用，并具有减少专用夹具品种、数量 和存放空间等优点，因此，组合夹具除适用于新产品试制和单件小批量生产外，还适用用柔性制造系统及批量生产中。（5）随行夹具随行夹具是一种在自动线或柔性制造系统中使用的夹具随行夹具除完成对工件的定位和夹紧外，还载着工件由运输装置送到各机床，并在各机床上被定位和夹紧按此分类本设计属于通用可调夹具，对定位块的调整现实相似零件的加工。2.3 机床夹具的作用机床夹具在保证产品质量、高产、低成本，充分发挥现有设备的潜力，便于工人掌握复杂或精密零件的加工技术，在减轻繁重的体力劳动等诸多方面起着巨大的作用。机床夹具的设计和使用是促进生产迅速发展的重要工艺措施之一。机床夹具的作用可以归纳为如下几个方面：（1）夹具是保证和稳定产品质量，实行全面质量管理的重要手段。（2）可提高劳动生产率，降低产品成本。（3）机床可以扩大机床的工艺范围，做到一机多能。（4）机床夹具在新产品的试制过程中，对缩短试制周期起着重要作用。（5）平衡各工序的时间，以便组织流水生产（6）使操作方便、安全、减轻工人的劳动强度。第三章 定位方式及定位元件的确定本道工序是要加工的是对外球笼外壳六球面沟槽精磨，需要磨削的部分是平均分部在圆弧上的六个沟槽，要求保证很好的定心精度，在轴向上要保证沟槽圆弧的中心和内球面向切的圆弧中心的精度。3.1 常用定位方法一般工件的定位是按六点定位原则来定位。何为六点定位原则？六点定位原则就是用六个合理分配的点来限制工件的六个自由度的定位法则。工件的六个自由度如左图所示，在空间位置中，未定位的工件有六个可以活动的自由度即：沿X，Y，Z的移动和绕着X，Y，Z轴的转动。分别用，和x,y,z来表示。一般情况下，六个自由度都要限制，既所谓的完全定位。但在以下情况下，可以出现不完全定位，不完全定位就是工件被限制的自由度少于六个，同时又能满足加工要求的定位。除此以外，还有过定位，一般情况下重复定位是不允许的，但是当工件的定位面经过机械加工和定位元件的尺寸、形状和位置做得都比较准确、比较光整，则过定位不但对工件加工面的位置尺度影响不大，反而可以增强加工时的刚性，这时过定位是允许的。结论：在本套夹具设计中，外球笼定位是不完全定位，精磨六沟槽，用数控分度头进行分度，所以转动的自由度就不需要限制 。3.2 常用定位方式（一） 工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。有固定支承、可调支承、自位支承，辅助支承。（二） 工件以圆柱孔定位工件以圆柱孔定位大都属于定心定位（定位基准为孔的轴线），夹具上相应的定位元件是心轴和定位销。（三） 工件以外圆表面定位工件以外圆表面定位有两种形式，一种是定心定位，一种是支承定位。最常用的定位元件有V形块、定位套和半圆套。（四） 工件以其它的表面定位（五） 定位表面的组合3.2 分析零件图选择定位方式观察被加工零件图，如下图。本道工序是零件加工的最后一道工序，对六球面沟槽精磨。在前道工序中，对六球面沟槽的半精磨时，采用的是A，B为定位基准，A基准限制了z,x方向的移动，B基准限制了y方向的移动，z,x方向转动。限制了五个自由度，因工件需要分度，y方向的转动没有限制。选择A，B为本道的工序的定位基准，满足加工的要求。绘制零件的工序图如下图：3.3 定位元件的选择A基准是以工件外圆柱面定位,与之相适应的定位元件，根椐其外圆柱面的完整程度、加工要求等，可以采用V形块、定位套、半圆孔及定心夹紧装置等。V形块作为定位无件，不仅安装工件方便，而且定位对中性好。定位套与以孔为基准面在心轴或定心轴定位类似。半圆定位座主要用于不宜用V形块、定位套定位及不便轴向安装的大型轴、套类工件。定心夹紧机构主要用于当工件被加工面以中心要素（轴线、中心平面等）为序基准时，可使基准重合，提高定位精度，同时在安装过程中，同时实现定位、夹紧作用的机构。根据零件的精度和加工自动化的要求，选择定心夹紧机构适合本夹具设计的需要。定心夹紧机构是机床夹具中的一种特殊夹紧机构。它是在实现准确定心或对中的同时夹紧工件的，故称为定心夹紧机构或自动定心夹紧机构。定心夹紧机构中与工件定位基准相接触的无件，既是定位元件，又是夹紧元件。定心夹紧机构是利用定位-夹紧元件的等速移动或均匀弹性变形主方式，来消除定位尺寸偏差对工件定心或对中的不利的影响。因此，其基本类型亦可分为等速移动的定心夹紧机构和均匀弹性变形的定心夹紧机构。等速移动定心夹紧机构可采用对称配置的左右螺旋机构、楔块-滑柱机构、杠杆机构等。均匀弹性变形定心夹紧机构有弹性夹头、弹性薄壁夹头盘（鼓膜夹具）、碟形簧片夹具、薄壁套筒-液性塑料夹具。在此设计中选用弹性夹头，能够满足设计的要求，制造相对简单。B基准为平面定位，选用固定支承。圆环形状定拉块。第四章 夹紧装置的设计4.1 弹性夹头的结构尺寸弹性夹头大都已标准化，但此设计课题不能使用通用的夹头，结构进行自行设计，各部尺寸见下图4.2 弹性夹头夹紧力与使夹头夹紧所需轴向力的计算(1) 弹性夹头夹紧力与使夹头夹紧所需轴向力的计算依据见下表无轴向定位有轴向定位式中NK36000420006400注：W总的径向力夹紧力（N）；Q轴向作用力（N）；弹性夹头爪锥角之半（）；夹爪与套筒间的摩擦角（）；夹爪与工件间的摩擦角（）；R夹爪的变形阻力（N）；D夹头弯曲部分的外径（mm）；h夹爪弯曲部分的厚度（mm）；夹爪与工件的径向间隙（直径上）（mm）；l夹爪的根部至锥面中点的距离（mm）；E材料弹性模数（MPa）；1弹性夹爪每瓣所占扇形角之半（rad）；n夹爪瓣数；K系数。(2) 计算夹紧力与轴向作用力的分析外球笼外壳六球面沟槽精磨采用的中心定位和后肩部定位，夹紧时依靠弹性夹头的弹性变形实现夹紧定位，存在轴向定位。因设计上的需要，工件中心孔被夹具里的顶尖顶住，这就需要轴向作用力Q克服这个力。(3) 计算步骤计算项目计算及说明计算结果1 摩擦角的确定查机械设计师手册，钢与钢静摩擦无润滑剂时摩擦系数为0.150.8 取2 夹爪辩数的确定查机床夹具设计手册P91因d80 取n=6N=63 系数K的确定弹性夹头的夹爪瓣数为6瓣，K=400K=4004 夹爪的变形阻力R=338738N5 估算径向夹紧力顶尖产生的轴向力F=100N类比相似磨床发现，精磨时产生的切削力很小，适当的增加安全系数，就能满足要求。 （K为安全系数）6 轴向作用力的确定Q=2442.6N7 实际轴向力的确定考虑拉杆在运动过程中摩擦阻力的影响。(K为安全系数)Q=4885.2N第五章 定位误差分析 六点定位原则解决了消除工件自由度的问题，即解决了工件在夹具中位置“定与不定”的问题。但是，由于一批工件逐个在夹具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，即出现工件位置定得“准与不准”的问题。如果工件在夹具中所占据的位置不准确，加工后各工件的加工尺寸必然大小不一，形成误差。这种只与工件定位有关的误差称为定位误差，用D表示。在工件的加工过程中，产生误差的因素很多，定位误差仅是加工误差的一部分，为了保证加工精度，一般限定定位误差不超过工件加工公差T的1/51/3，即D(1/51/3)T 式中 D定位误差，单位为mm； T 工件的加工误差，单位为mm。5.1 造成定位位误差的原因造成定位误差的原因有两个：一是定位基准与工序基准不重合，由此产生基准不生合误差；二是定位基准与限位基准不重合，由此产生基准位移误差。5.2 定位误差的计算由工序图可知沟槽圆77.9的大小，通过弹性夹头来实现定位。基准重合，精度能够达到设计的精度要求。球心轴向定位误差的计算：两球心的距离4.50.05为工序基准，定位基准为后肩面，两基准不重合。 定位基准和限位基准重合。定位的误差为的计算公式为：+ （为工序基准450.05的公差）所以该锥环定位的误差为：+=0.1+0=0.1mm这种定位方式的定位误差太大，已超过工件公差的2/3，难以保证沟槽圆心的精度要求，需要提高工序尺寸的要求，将工序尺寸改为450.01.+=0.02+0=0.02mm定位误差小于工件误差的三分之一,即:mm （式中: 为工件要求的公差.）所以定位误差符合要求第六章 夹紧机构的动力装置在本套夹具设计中工件夹紧动力采用碟形弹簧、松开采用液压机构6.1 碟形弹簧的选择10碟形弹簧简称碟簧，是用金属板料或锻压坯料冲压而成的截锥形碟状弹簧，如下图所示，承受轴向负荷后产生相应的变形。碟形弹簧1碟形弹簧的特点（1）便于取得各种负荷变形量特性 碟形弹簧的负荷变形量特性呈非线性关系。根据这个特点，就可以恰当地选择之值，以及合适地选定工作区域，得到各种不同的负荷变形量特性，以满足各种使用要求。（2）在负荷作用方向结构紧凑 碟形弹簧在负荷方向尺寸较小，呈扁平形，沿轴向能承受很大的负荷，即具有很大的刚度，因此特别适用于要求轴向空间紧凑的场合。（3）便于组合使用 利用不同的组合方式，可进一步扩大特性范围，更广泛地满足不同的使用要求。（4）具有良好的吸振性能 一般而言，碟形弹簧的吸振性能不低于螺旋弹簧，若采用叠合组合弹簧，由于碟形弹簧片向摩擦产生较大的阻尼，消耗冲击、振动能量，因而可提高缓冲、吸振性能。2碟形弹簧的应用碟形弹簧在机械产品中的应用越来越广，在很大范围内，碟形弹簧正在取代圆柱螺旋弹簧，尤其是小型化和微型化的机械产品中，应用更为广泛。碟形弹簧可单片使用，也可以不同的形式将若干碟形弹簧组全使用，以满足各种使用要求。其主要用途如下：（1） 作缓冲、吸振元件用；（2） 作压紧元件用；（3） 作贮能元件用；3碟形弹簧的设计计算由上4.2.4节计算可知，使弹性夹头夹紧需要轴向力Qk=4885.2N，变形量为10mm、导杆直径为20mm的碟形弹簧。计算项目计算及说明计算结果1 选择碟形弹簧系列及组合形式据导杆尺寸，从表7.2-3、表7.2-4、表7.2-5中选取d=20.4mm的三种碟形弹簧，它们的尺寸如下图碟簧系列D(mm)d(mm)t(mm)h0(mm)H0(mm)A4020422509315B4020415115265C40204113023Ff或f=0.75h0(N)(mm)(MPa)65400.68=134026200.86=113010200.98=107.2 选择碟形弹簧系列及组合形式从上面数据可以看出，单个碟形弹簧不能满足要求，需采用组合碟形弹簧。据F=4885.5N，fz=10mm的要求，可采用A系列碟形弹簧对合组合；用B系列时需用2片碟形弹簧叠合满足负荷要求，再将其对合组合满足变形量要求，用C系列时，因要用5片碟形弹簧叠合后能满足负荷要求，故一般不采用。方案A A系列D=40mm碟形弹簧对合组合计算项 目计算及说明计算结果1压平碟形弹簧时的负荷Fc 的计算t=2.25mm,h0=0.9mm代入公式得 Fc=8410NFc=8410N2 F/Fc对合组合时，单个碟形弹簧的负荷F=4885.2N 所以F/Fc=0.58F/Fc=0.583 所需碟形弹簧片数据，从图7.2-16查得单片碟形弹簧变形量满足总变形量10mm所需碟形弹簧片数20片4 碟形弹簧未受载荷时的自由高度5 碟形弹簧受载4885.2N时的高度6 碟形弹簧压平时，OM点的应力超过了60Si2MnA的屈服点不能满足设计的要求方案B B系列D=40mm碟形弹簧复合组合计算项目计算及说明计算结果1 压平碟形弹簧时的负荷Fc 的计算t=1.5mm,h0=1.15mm代入公式得 Fc=3180NFc=3180N2 F/Fc先由2片碟形弹簧叠合再对合，单个碟形弹簧的负荷F=2442.6N 所以F/Fc=0.77F/Fc=0.773 所需碟形弹簧片数据，从图7.2-16查得单片碟形弹簧变形量满足总变形量10mm所需碟形弹簧片数，则需26片26片4 碟形弹簧未受载荷时的自由高度5 碟形弹簧受载4885.2N时的高度6 碟形弹簧压平时，OM点的应力与60Si2MnA的屈服点接近满足设计的要求7 碟形弹簧的刚度8结论采用B系列先由2个碟形弹簧叠合，再由13个叠合组复合，能满足要求采用B系列碟形弹簧6.2 夹具松开动力源的的选择夹具的动力源有手动、气压、液压、电动、电磁、弹力、离心力、真空吸力等等。随着机械制造工业的迅速发展，自动化和半自动化设备的推广，以及在大批量生产中要求尽量减轻操作人员的劳动强度，现在大多采用气动、液压等夹紧来代替人力夹紧，这类夹紧机构还能进行远距离控制，其夹紧力可保持稳定，机构也不必考虑自锁，夹紧质量也比较高。其中液压和气压比较常用。液压传动是用压力油作为介质，其工作原理和装置的结构与气压传动相似，它与气压传动相比有以下的特点：（1） 液压的工作压力一般为0.984.9MPa，比气压高10余倍，因比油缸体积小得多，通常不再需增力机构，可使夹具结构简单。（2） 液体没有可压缩性，因此夹紧刚性好，工作平稳，夹紧可靠。（3） 液压传动噪音小，劳动条件好。（4） 容易漏油，要求液压元件制造精度高，面且在没有液压传动的机床上采用液压夹紧时，必顺增加一套专用液压辅助装置，使成本提高。液压传动具有上述的特点，适合夹具的要求，选择液压传动 液压缸的计算如下计算项目计算及说明计算结果1. 工作压力P的确定根据液压传动表11-3 选择磨床工作压力2 Mpap=2MPp=2MP2. 液压缸的推动力碟弹形弹簧最大变形量为13mm因复合组合碟形弹簧的变形与负荷近似线性关系=6351 NP为液压缸夹紧时的夹紧力；F为液压缸工作的推动力(N)P=6351N3. 缸径D的计算由活塞作用力的近似计算公式：/P为活塞工作时的压力（N）P为夹紧总力(N)各种损失的有效系数，在此取=0.8；所以：根据液压缸推力工作时缸径的计算公式：D为液压缸缸径(mm)；P为活塞最大作用力(N)为液压缸工作压力(),=2MPa所以，液压缸缸径为=1.13=80mm为了防止在加工时,存在加工异常,如:工件存在铸造缺陷,使压力急剧增大,所以选用较大的液压缸径.圆整得：D=90mmD=90mm4. 活塞杆直径d=36mm 圆整为：d=32mmd=32mm油缸的结构如下图：第七章 分度装置设计在机械加工中，每当加工完一个表面后，能使夹具连同工件转过一定角度或移动一定距离的装置称为分度装置。零件分度需要的尺寸为605，需要一个精密分度装置，采用端齿盘分度装置。7.1 分度结构的大体设计方案一：如下图1 夹具轴 2定位端齿盘 3转动端齿盘 4滑动端齿盘5蜗轮子 6蜗杆 滑动端齿盘4的前腔通入压缩空气后，借助弹簧和滑动销轴在镶套内平衡地沿轴向右移。齿盘完全松开后，发信号给控制装置，这时蜗杆带动蜗轮使轴转动，分度结束时，当分度信号与控制装置预置信号重合时，分度台刹紧，这时滑动端齿盘4的后腔通入压缩空气。端齿盘啮合，分过程结束。此设计将分度头和夹具体分开，增加了分度头的通用性，但同时产生了怎样将分度头与夹具轴连接的问题。因夹具轴和分度头轴的中心很难保证在同一个中心线上，寻找很多方法后发现依旧不能解决这个问题。所以分度时的精度就难以保证。分度头安只能安放夹具的尾部，调整很不方便，也增加了拉杆的长度。综上所述：放弃使用此方案。方案二：将分度装置的轴与夹具的轴合二为一，保证了分度的精度，使结构更加的紧凑。需要分度时，油缸松开，同时端齿盘的移动齿与固定齿松开，步进电机转动分度，分度结束后，油缸夹紧，端齿盘进行定位。分度结束。7.2 多齿定位装置的设计计算7.2.1 工作原理多齿盘定位装置由两个齿数和齿形相同的端面齿盘对合而成。通常，一个齿盘固定不动，另一个齿盘与分度回转部件固定。分度转位时，动齿盘抬起，和定齿盘分开，然后转位。当转至要求位置时，两齿盘重新啮合并压紧后，大多数齿都紧密接触，可获得很高的定位精度和重复定位精度。7.2.2 多齿盘定位装置的特点：（1） 定位精度高，可达3；用于测量装置的高精度弹性齿齿盘可达0.3以上。（2） 能自动定心，定位精度不受轴承间隙和正反转的影响（也称自由定心）。（3） 齿面磨损对定位精度的影响不大，随着不断使用磨合，定位精度有可能改善。精度保持性好。（4） 承载能力强。定位刚性好。（5） 齿数的所有因数都可作为分度工位数；容易和得到不等分分度。（6） 高精度齿盘的齿形加工较复杂；转位、定位时，动齿盘要升降，并要有夹紧装置。7.2.3 确定结构参数名称符号单位确定原则或计算公式结果齿盘外径Dmm一般D应根据结构适当取大些，以有利于提高分度定位精度根据结构取D=108mm齿宽BmmB大则有利于提高齿盘承载能力，但不利于提高分度定位精度。一般可参照表6.9-30选取B=10mm齿数zz是分度工位数的倍数；若要进行多种工位数分度，z应是所有工位数的最小公倍数。精度要求高时，z宜取多些，但加工时费时z=36模数mmm外径上节距tmm齿形角deg常用60、90，载荷小、精度高时，宜取小值。=607.3 电机的选型及校核7.3.1 进给伺服电机的类型：（1）改进型直流电机。结构与传统的直流电机没有区别，只是它设计成转动惯量较小，过载能力较强，且具有较好的换向性能。（在早期的欧美数控机床上多用）。（2）惯量直流电机。最大限度地减少了电枢的转动惯量，能获得最好的快速性。早期的数控机床上应用较多。在法国至今仍有应用。 （1）、（2）都设计成有高的转速和低的惯量。因此要经过中间的机械传动（如齿轮副）才能与丝杠连接。（3）步进电机 制造容易，所组成的开环进给驱动装置也比较简单易调，现在一般机床已不使用。功能简单或经济型数控机床仍不失为一个好的驱动。另：在某些机床上也有用作补偿刀具磨损运动以及精密角位移等方向的驱动。（4）永磁直流伺服电机 由于永磁直流饲服电机能在较大过载转矩下长期地工作以及电机的转子惯量较前述几种都较大，能直接与丝杠相连而不需中间传动装置。而且因为无励磁回路损耗，所以它的外形尺寸比其相类似的励磁式直流电机小，可在低速下运转，能在1r/min甚至0.1r/min下平稳地运转。固应用广泛。（5）交流调速电机 分为异步电动机和永磁电动机异步电动机：多用在功率大，精度要求较低，投资费用要求低的场合永磁电动机：精度高，容量较小的场合得到了广泛的应用。综上所述，随着计算机技术的普及和应用，使步进电机的控制方式大为简化，步进电机的使用、操作、维护等方面越来越容易，在夹具设计上决定使用步进电机。7.3.2 步进电机的选用及校核：步进电机的选用步骤如下：（以下公式均出自于吴振彪主编的机电综合设计指导）计算项目计算及说明计算结果1 步距角的选 择根据零件磨削六沟槽的要求，一次分度60，选择它的整数倍。初选步距角=0.75减速比=3=0.75=32 矩频特性夹具体旋转部分的质量m=16.3kgm=16.3kg计算项目计算及说明计算结果3 步进电机的选择因为电机只是用于带动夹具轴的分度工作，能满足分度的能力就可以。根据静转矩选取步进电机类型150BF003选取150BF0034 实际功率的计算每次分度需要3sP=4.8W5 小带轮转速和大带轮转速电机型号相数步距角/（）电压/V相电流/A最大静转矩/150BF00350.75/1.580/121315.68(160)最高空载启动频率/HZ运行频率/HZ转子转动惯量线圈电阻/分配方式质量26008000102.9（10.5）0.127五相十拍16.57.4 同步带的设计与计算7.4.1 传动带的种类及其选择（1）带和带传动的形式根据带传动原理不同，带传动可分为摩擦型和啮合型两大类，前者过载可以打滑，但传动比不准确（滑动率在2%以下）；后者可保证同步传动。根据带的形状，可分为平带传动，V带传动和同步带传动。根据用途，有一般工业用、汽车用和农机用之分。（2）带的选择对零件的加工需要精确的分度，因在传动过程中不能出现打滑等现象。所以选择啮合型的带传动。选择同步齿形带。同步带是工作面为齿形的环形传动带，靠与带轮啮合传动。它具有传动比准确、轴压力小、结构紧凑、传动比范围大，可采用较小的带轮直径和较小的轴间距，以及可在低速下传递动力优点。但制造和安装要求高。其一般参数为：线速度v50m/s，功率P300kw，传动比i10，效率 =0.920.98，工作温度-2080，主要用于要求同步的或低速的传动。同步齿形带分为：类型结构特点应用梯形齿同步带工作面为梯形齿，承载层为玻璃纤维绳芯、钢丝绳等的环形带，有氯丁胶和聚氨酯橡胶两种靠啮合传动，承载层保证带齿齿距不变，传动比准确，轴压力小，结构紧凑，耐油、耐磨性较好，但安装制造要求高P300zKW、要求同步传动，也可用于低速传动圆弧齿同步带工作面为弧齿，承载层为玻璃纤维、合成纤维绳芯的环形带，带的基体为氯丁胶与梯形齿同步带相同、但工作时齿根应力集中小大功率传动此夹具传动属于低速、小功率传动，选用梯形齿同步带。7.4.2 同步带的计算9计算项目计算及说明计算结果1. 设计功率(载荷修正系数，查表14.1-55)2. 选定带型、节距根据和由图14.1-14选取选取带型为H型、节距=12.700mm带型为H型=12.700mm3. 小带轮齿数带速v和安装尺寸允许时，尽可能选取较大值查表14.1-56得，因为所以选取4. 小带轮节圆直径由表14.1-61查得：5. 大带轮齿数6. 大带轮节圆直径由表14.1-61查得7. 带速通常XL、L HXH、XXH满足要求8. 初定轴间距9. 带长及其齿数查表14.4-51选取标准节线长=914.40mmz=72=914.40mmz=7210. 实际轴间距a=247.7mm11. 带宽带宽按表14.1-52选取标准值，一般应小于取带宽=38.1mm=38.1mm第八章 其它重要机构的计算与说明8.1 回转工作台回转角度与初始加工位置的确定本夹具采用的是将磨头固定不动，工件绕沟槽圆弧中心旋转的方式实现对圆弧沟槽的磨削。下面依靠CAD用绘图的方法确定。一般加工方案让工件的中心线与磨头的中心线平行，如下图：当工件绕回转中心旋转后的结果如下图：注意上图中的圆圈处，此时磨头与工件发生了干涉现象，所以加工的初始位置不能采用传统的位置。通过绘图计算，决定加工时的初始位置，使磨头进入沟槽内部，从里往外加工，结束时工件总共旋转了65，这样就可以消除干涉的现象。为了使开始和结束时，砂轮远离工件，增加了角度的旋转。结果如下：工件加工的初始位置工件加工结束位置8.2 夹具松开后，工件自动弹出机构的设计当工件夹紧后，工件大部分的尺寸在夹具的内部，当加工完成后，即使在油缸的作用力下，弹性夹头张开，但工人取出工件比较麻烦，导致加工速度的缓慢。为了解决上述的问题，设计图如下：装夹零件时，将工件尾部的中心孔于顶尖对准后，轻轻压入工件，当工件的后肩部于定位块贴合后，将工件夹紧，完成了工件的安装。因为导向套能够保证顶尖在中心线上移动，所以同时也使工件中心线与夹具的中心线接近，提高了夹具的定位精度。加工完成后，弹性夹头松开，在螺旋弹簧的作用下，将工件顶出，便于取出工件，减小了取工件的时间。为了放止拿走工件后，顶尖被弹出，在导向套上安装了圆柱销，有效的防止顶尖被弹出，同时还可以给弹簧预紧。顶尖是通过螺钉旋在导向套上的，当顶尖磨损后便于替换。8.3 加工相似零件时，夹具的改动改变定位块1，可以加工不同外圆直径的零件，最大加工外径为100mm最小加工外径为70mm。通过改变定位块2，可以加工不同的轴向距离的零件。总结本课题综合运用机床夹具设计原理、液压传动、机械制造工艺学、机械制图、机床夹具设计等学科的知识，根据被加工工件本身的特点，制定夹具的设计方案，根据生产实践中的经验和夹具设计应用的一些原则，本夹具的设计方案做到了：1）定位方案合理，基本符合了工件在夹具中定位的一些基本原则，同时，根据被加工工件自身的特点，又加入了自己的一些方案。例如：本夹具的设计是外球笼外壳六球面沟槽精磨，这在工件的定位时，工件的工艺基准和限位基准不重合，导致加工精度难以保证，通过调整工艺基准的精度达到加工精度的要求。在选择定位基准时，是紧密结合工件在加工过程当中的各种尺寸要求的，做到基准统一，减少或消除基准不重合误差，从而使工件的尺寸精度得到有力的保证。2）夹紧方案合理，夹紧力的布置符合夹紧力的布置原则。夹紧动力装置选用液压装置，液压装置的夹紧力足够大，自身的结构紧凑，除此以外还可以做到快速，方便，快捷，便于操作，大大的减轻了工人的劳动强度。同时液压装置自动化程度高，有利于劳动生产率的提高。各种夹紧机构的设计也是根据加工过程中工件的特点和受力状况来决定，以确保做到保证定位位置的正确，同时又方便工件的装夹。为了能达到上述目的，例如，在工件中心孔后端用顶尖顶住，装夹时用力压入后夹紧，松开后工件自动弹出，有利于装取工件。3）夹具的布置合理，在夹具布置做到了方便操作，安全可靠，能提高劳动生产率，保证工人师傅在加工过程当中的生命安全。4）本次总体方案的工艺方案合理，确定了零件在机床上的工艺内容和加工方法，选择的定位基准为工件的中心线和后肩面，夹紧通弹性夹头来现象自定心，同时还实现了夹紧等，都符合工艺方案的设计原则。5）保证了产品的加工质量，由于在指定定位方案时做到了尺寸的调整，减小了因基准不重合产生的误差，减小了基准位移误差，从而做到了提高了工件的加工质量。6）大大的减轻了工人的劳动强度，该夹具采用液压装