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洛阳理工学院洛阳理工学院毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 填表时间： 2015 年 1 月 19 日 （指导教师填表）学生姓名专业班级指导教师王荣先课题类型工程设计题目连杆螺栓孔钻孔夹具及多轴箱设计主要研究目标(或研究内容)设计钻连杆螺栓孔机床多轴箱及工艺装备，该工装用于钻发动机连杆螺栓孔，两工位加工，气动夹紧，大批量生产，年生产量 10000 件。1设计钻发动机连杆螺栓孔用机床多轴箱，绘制总装图和零件图。2设计钻孔机床专用气动夹具，绘制总装图和零件图。3编写设计说明书。课题要求、主要任务及数量（指图纸规格、张数，说明书页数、论文字数等）1独立完成不少于 3 张 0 号图纸的结构设计图、装配图和零件图，其中应包含 1 张以上用计算机绘制的具有中等难度的 1 号图纸，同时至少有折合 1号图幅以上的图纸用手工绘制。2完成 1.52 万字的设计说明书，用 A4 纸打印 。3查阅 15 篇以上与课题相关的文献；4翻译 12 万印刷符（或译出 3000 汉字）以上的有关技术资料（并附原文）。进度计划13 周：学习毕业设计相关文件，了解设计内容，毕业设计实习。45 周：查阅文献、收集资料，翻译相关技术资料。67 周：分析设计要求，确定总体方案。89 周：设计机床多轴箱，绘制总装图和零件图。1011 周：设计机床夹具，绘制总装图和零件图。1213 周：修改设计，编写设计说明书。1415 周：准备答辩。主要参考文献1机械设计手册2机床夹具设计手册3机床设计手册指导教师签字： 教研室主任签字： 年 月 日洛阳理工学院毕业设计（论文）任务书 填表时间： 2015 年 1月 19 日 （指导教师填表）学生姓名专业班级指导教师王荣先课题类型工程设计题目连杆螺栓孔钻孔夹具及多轴箱设计主要研究目标(或研究内容)设计钻连杆螺栓孔机床多轴箱及工艺装备，该工装用于钻发动机连杆螺栓孔，两工位加工，气动夹紧，大批量生产，年生产量10000件。1设计钻发动机连杆螺栓孔用机床多轴箱，绘制总装图和零件图。2设计钻孔机床专用气动夹具，绘制总装图和零件图。3编写设计说明书。课题要求、主要任务及数量（指图纸规格、张数，说明书页数、论文字数等）1独立完成不少于3张0号图纸的结构设计图、装配图和零件图，其中应包含1张以上用计算机绘制的具有中等难度的1号图纸，同时至少有折合1号图幅以上的图纸用手工绘制。2完成1.52万字的设计说明书，用A4纸打印 。3查阅15篇以上与课题相关的文献；4翻译12万印刷符（或译出3000汉字）以上的有关技术资料（并附原文）。进度计划13周：学习毕业设计相关文件，了解设计内容，毕业设计实习。45周：查阅文献、收集资料，翻译相关技术资料。67周：分析设计要求，确定总体方案。89周：设计机床多轴箱，绘制总装图和零件图。1011周：设计机床夹具，绘制总装图和零件图。1213周：修改设计，编写设计说明书。1415周：准备答辩。主要参考文献1机械设计手册2机床夹具设计手册3机床设计手册指导教师签字： 教研室主任签字： 年 月 日I 毕业设计说明书(论文)作 者： 学 号： 系 部： 专 业： 题 目：连杆螺栓孔钻孔夹具及多轴箱设计连杆螺栓孔钻孔夹具及多轴箱设计【气动夹具气动夹具】指导者： (姓 名) (专业技术职务) 注：打印时删除评阅者： (姓 名) (专业技术职务) 注：打印时删除注： 20 年 月 洛阳理工学院毕业设计（论文）II连杆螺栓孔钻孔夹具及多轴箱设计【气动夹具】摘 要 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。因此，无论是在机械加工，装配，检验，还是在焊接，热处理等冷，热工艺中，以及运输工作中都大量采用夹具。但在机械加工中应用最为广泛的是金属切削机床上使用的夹具，我们称其为机床夹具。它在保证产品优质，高产，低成本，充分发挥现有设备的潜力，以便工人掌握复杂或精密零件加工技术，以减轻繁重的体力劳动等诸方面起着巨大的作用。因此，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。为此，在本次毕业设计时，选择了机床夹具设计。 本文主要围绕机床钻孔夹具设计为中心。用以钻连杆零件，首先通过参观实习让我们对夹具设计有了初步的了解，特别是对钻模夹具设计的了解更为深刻。然后，在导师的指导下，对夹具设计方案进行分析和选择。选定方案后， 。通过查阅相关夹具设计书籍和相关图例在钻孔夹具设计过程中， 。在查阅了相关文献后完成外文翻译。参考相关资料完成夹具的总体设计。此次设计为连杆钻孔多轴箱的机械设计。设计主要介绍了钻孔多轴箱的设计原理、调整方法及设计计算过程。通过预先给定的加工要求可确定所需的计算参数，进而依据可调立式钻孔多轴箱的设计原理来设计计算并校核各个部位的零件，然后进行组装。本次设计可从五大方面进行设计。通过预先给定的加工要求计算并进行了双头钻头的设计、传动系统减速箱的设计、传动系统电机的选用、可以保证较高的加工精度和孔间相对位置精度。关键词：气动夹具；电动机；变速箱；洛阳理工学院毕业设计（论文）IIIConnecting rod bolt-hole drilling jig and multi-axle pneumatic clamp designAbstractIn the process machinery manufacturing industries are widely used in a variety of different, to fix the object to be processed so that it occupies a correct position in order to receive a construction of process equipment, collectively referred to as fixtures. Therefore, whether in machining, assembly, inspection, or welding, heat treatment, cold and hot processes, as well as extensive use of transport work in both fixtures. But in machining the most widely used is the fixture for use on metal-cutting machine tools, jigs and fixtures we call it. It is to ensure product quality, high yield, low cost, the full potential of existing equipment in order to grasp the complexity of workers or precision parts processing techniques to reduce the heavy manual labor and other aspects play a huge role. Therefore, the design and use of jigs and fixtures is one of the important technical measures to promote the rapid development of production. For this reason, in this graduation project, select the tool fixture design. In this paper, the machine drilling fixture design around the center. For drill rod parts, first by visiting fixture design expertise allows us to have a preliminary understanding, especially understanding the jig fixture design is more profound. Then, under the guidance of instructors, for fixture design analysis and selection. After selecting the program. Through access to relevant books and related fixture design legend in drilling fixture design process. Access to the relevant literature in foreign language translation is completed. References relevant information to complete the overall design fixture.The design of multi-axle drilling rod mechanical design. Design introduces the drilling of multi-axle box design principles, methods and design adjustment calculation. By processing requirements given in advance to determine the parameters required for the calculation, and then based on adjustable vertical drilling multi-axle box design principles to design calculations and check all parts of the parts, then assembled. This design can be designed from five aspects. By pre-processing requirements of a given calculation and design of the double-headed drill, drive train gearbox design, selection of the motor drive 洛阳理工学院毕业设计（论文）IVsystem, ensuring both high precision and accuracy of the relative position of the hole.Keywords: pneumatic clamps; motor; gearbox;洛阳理工学院毕业设计（论文）V目录1 前言.11.1 本课题的背景和研究意义.11.3 钻床的发展趋势 .21.4 钻床夹具的概述 .21.5 本课题解决的问题和设计时主要的工作.32 连杆组合机床结构设计的总体方案.42.1 钻床总体结构.42.2 设计方案选择.43 连杆多轴箱的设计.73.1 预选加工材料，加工直径.83.2 计算高速钢麻花钻轴向切削力及扭矩.83.2.1 计算单个钻头轴向切削力.83.2.2 计算单个钻头扭矩.93.3 钻头中各轴及齿轮的计算.103.3.1 齿轮 8、9、10、11 的计算.103.3.2 齿轮 5、6、7 的计算.143.4 双头钻头内各轴的设计.163.4.1 计算轴 I、VIII 的最小直径 .163.4.2 计算轴 II、VII 的最小直径 .163.4.3 计算轴 III 的最小直径.164 传动系统减速设计.184.1 减速箱内各齿轮设计.184.1.1 传动系统减速箱齿轮3z、4z的设计.184.1.2 传动系统减速箱齿轮1z、2z的设计.194.2 双头钻头内各轴的设计.194.2.1 计算轴 III 的最小直径.194.2.2 计算轴 IV 的最小直径 .194.2.3 计算轴 V 的最小直径.204.2.4 计算轴 VI 的最小直径 .205 传动系统电机的选用.216 工件的夹紧计算及其选择.226.1 工件的夹紧.226.1.1 夹紧基本原理理论.226.1.2 夹紧座.236.1.3 夹紧压板.236.1.4 夹紧螺钉.246.2 夹紧力的选择.246.2.1 夹紧力方向.24洛阳理工学院毕业设计（论文）VI6.2.2 夹紧力的作用点.256.2.3 夹紧力的计算.256.3 气缸的选型计算.266.3.1 气缸的直径确定.276.3.2 气缸的选型.286.3.3 夹具精度计算与分析.297 夹具结构分析与设计.317.1 夹具的夹紧装置和定位装置.317.2 夹具的导向.327.3 钻孔与工件之间的切屑间隙.357.4 钻模板.367.5 定位误差的分析.367.6 确定夹具体结构和总体结构.37结 论.38致 谢.39参考文献.40洛阳理工学院毕业设计（论文）11 前言1.1 本课题的背景和研究意义钻床主要用在工件上孔的加工。通常钻头的旋转为主运动，钻头的轴向移动为进给运动。普通钻床的结构比较简单，加工精度较低，可钻通孔、盲孔。在钻床上配有工艺装备时，还可以进行镗孔,在钻床上配万能工作台还能进行分割钻孔、扩孔、铰孔。钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动。加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动(主运动) 3-4。钻床主要分为立式钻床、卧式钻床、摇臂钻床、台式钻床、深孔钻床和中心孔钻床等。为了满足模具制造业发展的需要，又开发了除钻削深孔以外，还可以进行铣削、攻丝等的多功能钻床。20 世纪 70 年代初，钻床还是普遍采用普通继电器控制的。如 70 年代-80 年代进入中国的美国 ELDORADO 公司的 MEGA50，日本神崎高级精工制作所的 DEG 型，德国 TBT 公司的 T30-3-250 等。80 年代后期数控技术逐渐开始在深孔钻床上应用，特别是 90 年代以后这种先进的技术才迅速推广。如 TBT 公司 90 年代初上市的 ML 系列深孔钻床，进给系统由机械无级变速器改为采用交流伺服电机驱动的滚珠丝杠副，进给用滑台导轨也改为采用滚动直线导轨。钻杆箱传动为了保证高速旋转、精度平稳，由交换皮带轮及皮带，和双速电机驱动的有级传动变为无级调速的变频电机到电主轴驱动，为钻削小孔深孔和提高深孔钻床的水平质量提供了有利条件5-8。长期以在我国的机械制造业中钻床加工的工作量在总的制造工作量中占有很大的比重。制造业中孔类加工多数由传统钻床来完成。单头钻床是机械行业最通用的设备，主要用于工件上孔的加工。但是传统的单孔钻床在大批量生产时存在许多的不足之处。由于单头钻床只有一根主轴，因此，一次只能加工一个孔。如果要加工多孔的工件， 只有通过移动夹具多次对刀来实现，工人的劳动强度大,生产效率低，很难进行大批量的生产，而且孔的位置精度较低。随着工业的发展，对产品质量、加工效率、加工零件方式多样性以及工艺发展的要求的不断提升，生产效率低、操作工人劳动强度大、加工精度较低的传统单头钻床已不适用于大批量的产品生产。随着中国经济的快速发展，进入21世纪，我国机床制造业既面临着提升机械制造业水平的需求而引发的制作装备发展的良机，也遭遇到加入WTO后市场激烈的竞争压力。随着工业的发展，产品质量和加工效率的不断提升，数控机床的大量应用也日趋广泛。但将数控机床作为加工孔的专用设备与多轴钻床相比，投入资金就有点得不偿失了。单孔摇臂钻床作为加工孔的通用机床，生产效率低、操作工劳动强度大，已不适用于大批量的成线生产。于是，多轴钻床加工成为一种提高生产率的有效措施。而多轴加工逐渐成为一种新的加工趋势。多轴钻床俗称多轴器、多孔钻或多轴钻孔器。是一种运用于机械领域钻孔、攻牙的机床设备。可以两轴或两轴以上同时钻孔或攻牙，故称多轴钻床。一台普通的多轴钻床一次能把几个乃至十几个孔或螺纹同时加工出来。如果配上液压或气压装置，可以方便的自动进行快进、工进（工退） 、快退、停止等动作，加工效率更高。多轴钻床也称群钻床，一般型号的可以同时钻 2-16 个孔，而且很多机种都没有轴数限制，钻头主轴形式、尺寸大小也可以依客户之需进行设计加工9-13。洛阳理工学院毕业设计（论文）2如今多轴钻床在生产中的应用已经十分广泛，主要用于工件上多孔的加工。由于普通单轴钻床只有一根主轴， 一次只能加工一个孔，如果要加工多孔的工件，只有通过移动夹具并多次对刀来实现，不仅工人的劳动强度大，而且孔的位置精度低。而多轴钻床不仅效率高，在加工成角度的孔时，角度精确，再与数控相结合更可以保证距离精度4。多轴钻床广泛应用于机械行业多孔零部件的钻孔及攻丝加工。如汽车、摩托车多孔零部件、发动机箱体、铝铸件壳体、制动鼓、刹车盘、转向器、轮毂、差速壳、轴头、半轴、车桥等，泵类、阀类、液压元件、太阳能配件等等。多轴加工生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失少。而且随着我国数控技术的发展，多轴加工的范围变的愈来愈广，加工效率也在不断提高。1.2 钻床的发展趋势钻床系指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换非凡刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。钻床可分为下列类型： (1)台式钻床：可安放在作业台上，主轴垂直布置的小型钻床。 (2)立式钻床：主轴箱和工作台安置在立柱上，主轴垂直布置的钻床。 (3)摇臂钻床：摇臂可绕立柱回转、升降，通常主轴箱可在摇臂上作水平移动的钻床。它适用于大件和不同方位孔的加工。 (4)铣钻床：工作台可纵横向移动，钻轴垂直布置，能进行铣削的钻床。 (5)深孔钻床：使用特制深孔钻头，工件旋转，钻削深孔的钻床。 (6)平端面中心孔钻床：切削轴类端面和用中心钻加工的中心孔钻床。 (7)卧式钻床：主轴水平布置，主轴箱可垂直移动的钻床钻床相关标准与其他金属切削机床相关标准大体相同，其专用标准有：GB6477.4-86金属切削机床术语钻床 ，GB2815-89、JB/T5763-91钻床联接尺寸标准 ，GB9461-88、JB/Z108-89摇臂钻床参数及系列型谱标准 等，出口产品不得低于一等品。 主要生产厂家有：中捷友谊厂、沙市第一机床厂、宁夏大河机床厂、鲁南机床厂、保定钻床厂等。钻床主要出口日本、东南亚、欧、美、非洲及港、澳等30 余个国家及地区 。1.3 钻床夹具的概述 钻床夹具：用干各种钻床（镗床组合机床）上的夹具，又称钻模，镗模。主要目的保证孔的精度（位置）。要想对钻床夹具有深刻的了解，就要先知道钻床夹具的特点。在一般钻床对工件进行空加工，多具一下特点:首先是刀具本身的刚性比较差。钻床上所加工的空多为小尺寸的孔，其工序内容不外乎钻、扩、铰、锪或攻螺纹等加工，所以，刀具直径往往比较小，而轴向尺寸比较啊，刀具的刚性均较差。其次是多刃刀的不对称，易造成空的形位公差。钻、扩、铰等孔加工刀具，多为多刃刀具，当刀刃分布不对称，或刀刃分布不对称，或刀刃长度不等，会造成被加工孔的制造误差，尤其是采用普通麻花钻钻孔，手工刃磨钻头所造成的两侧不对称，极易造成被加工孔的孔位偏移、孔径增大及孔轴线的弯曲和歪斜，严重影响孔的形状、位置精度。再有就是普通麻花钻头起钻时，孔的精度极差。普通麻花钻轴向尺寸大，结洛阳理工学院毕业设计（论文）3构刚性差，加上钻心结构所形成的横刃，破坏定心，使钻尖运动布稳定，往往在起钻过程造成较大的孔位误差。在单件、小批量生产种中，往往要考操作工在起钻过程中不断地进行人工矫正控制孔位精度，而在大批生产中，则需依靠刀刃结构的改进和夹具对刀具的严格引导解决。综合以上孔加工特点，钻床夹具的主要任务是解决好工件相对刀具的正确加工位置的严格控制问题。在大批量生产中，为有自傲解决钻头钻孔的精度不稳定的问题，多直接设置带有刀具引导的钻模板，对钻头进行正确引导和对孔位进行强制性限制。尤其是对箱体、盖板类工件的钻孔，往往要同时有多支钻头一次性钻出众多的孔，为保证加工孔隙的位置精度，一定要通过一块精确的模版，把多个孔位由引导限制好。这种用来正确引导钻头控制孔位精度的模版。专业化、高效生产中的钻床夹具，通常具有较精确的钻模版，以正确、快速地引导钻头控制孔位精度，这是钻床夹具的最主要的特点。所以，习惯上又把钻床夹具称为钻模。为防止钻刃破坏钻模板上引导孔的孔壁，多在引导孔中设置高硬度的钻套，以维持钻模板的孔系精度。对钻床夹具的类型要有一定的认知。1.4 本课题解决的问题和设计时主要的工作单头钻床是机械行业最通用的设备，主要用于工件上孔的加工。但是传统的单孔钻床在大批量生产时存在许多的不足之处。由于单头钻床只有一根主轴，因此，一次只能加工一个孔。如果要加工多孔的工件， 只有通过移动夹具多次对刀来实现，工人的劳动强度大,生产效率低，很难进行大批量的生产，而且孔的位置精度较低。随着工业的发展，对产品质量、加工效率、加工零件方式多样性以及工艺发展的要求的不断提升，生产效率低、操作工人劳动强度大、加工精度较低的传统单头钻床已不适用于大批量的产品生产，而多轴加工逐渐成为一种新的加工趋势。本课题就设计了这么一种连杆组合机床，这种钻床价格相对低廉，体积小、重量轻、操作方便、可靠性高，且可以同时钻两孔的工作方式大大提高了工作效率，减轻了工作量，提高了工作效率和加工精度。本课题的主要工作包括以下几个方面：1. 广泛查阅国内外关于多轴钻床的研究资料，阐述了课题的研究意义，在综述了国内外研究资料和研究目的之后，给出了本文研究的主要内容。2. 深入研究连杆组合机床的设计原理，提出多种连杆组合机床的总体设计方案，进行各功能的求解，通过分析各个方案的优缺点，确定了最优方案。3.设计连杆组合机床的整体结构。4.对钻床整体及各个零件进行尺寸设计并进行校核，合理调整各零件的相对位置，并绘制钻床的装配图和主要零件的零件图。洛阳理工学院毕业设计（论文）42 连杆组合机床结构设计的总体方案2.1 钻床总体结构立式连杆组合机床主要由床身、工作台、钻头、主传动系统、电机等部分组成。立式连杆组合机床的设计需要完成以下几个步骤：1.双头钻头的结构设计：通过齿轮间的位置转动实现两钻头间距离的可调性。2.传动系统变速箱的设计：钻床的主运动为旋转，由主电动机驱动，动力通过皮带轮传递给主轴箱,主轴箱是钻床的主要驱动装置。主运动（旋转）及进给运动同时进行。主轴箱驱动轴的运转由主电机经过交换齿轮来驱动。3.传动系统驱动电机的选型;通过将加工工件时所需的转矩折算到电机主轴上，通过电机主轴上的转矩和电机转速算出功率，然后进行电机的筛选。2.2 设计方案选择本设计根据可调钻头实现可调功能的原理不同可有两种钻孔头的结构设计方案。：通过可伸缩式万向联轴器调节本结构用齿轮箱配合万向节头所组成，由于万向节头是可活动轴件，股在限定范围内可左右移动。万向联轴器的共同特点是角向补偿量较大，不同结构型式万向联轴器两轴线夹角不相同，一般5-45之间。万向联轴器利用其机构的特点，使两轴不在同一轴线，存在轴线夹角的情况下能实现所联接的两轴连续回转，并可靠地传递转矩和运动。万向联轴器最大的特点是具有较大的角向补偿能力，结构紧凑，传动效率高。图 2.1 可伸缩焊接方式万向联轴器工作原理：多轴钻床的实现主要是由于有多轴器的存在才得以实现的。主轴旋转带到多轴器中的其他轴转动。多轴器结构由齿轮箱配合万向节头所组成，由于万向节是可活动轴件，故在限定范围内可左右移动。在调整加多轴头箱内有一个主动轮和多个从动轮，主动轮与电机联结，将动力传给多个从动轮，从动轮再驱动钻头对工件进行加工。多轴钻床广泛应用于机械行业多孔零部件的钻孔及攻丝加工。洛阳理工学院毕业设计（论文）5优点：在调整加工孔距时不受齿轮所限制，适合加工不定性孔件，使用范围较广多轴钻床在其加工范围内，其主轴的数量、主轴间的距离，相对可以任意调整，一次进给同时加工数 孔。在其配合液压机床工作时，可自动进行快进、工进（工退） 、快退、停止同单轴钻（攻丝）比较，工件加工精度高、工效快，可有效的节约投资方的人力、物力、财力。尤其机床的自动化大大减轻操作者的劳动强度 。缺点：精度方面控制有所欠缺，长期使用跑位率相比略高。适合单件加工量不大，长年更换加工件的企业。：通过齿轮调节该多轴钻孔头是根据太阳系中太阳、行星及卫星的运动规律设计的，即：行星绕太阳转动，卫星绕行星转动，利用这个运动规律，还可实现钻孔轴相对位置的调整。此连杆组合机床原理如图：图 2.2 两轴钻孔动力头结构调整图此次设计主要目的在于改造单头钻床为多头钻床。使其可以在较大的范围和多个工位上同时加工两个孔，很大程度上扩大了钻床加工范围，提高了机床适用性，并保证两孔的相对位置精度。钻头可加工的范围为：Lmin-Lmax之间的圆环范围，并可通过调整钻头的位置在一个圆上进行等分圆的加工。钻孔头的结构设计： 以两轴钻孔头为例进行说明，图2.3所示两轴钻孔头的结构图，钻孔头通过连接体1 与钻床主轴的不回转部分连接，连接体1 是一个开口套，用螺钉锁紧在主轴上；太阳齿轮3通过锥孔套在主轴回转部分的锥体上，靠摩擦传递扭矩。通过行星齿轮6，太阳齿轮把动力传给钻孔主轴17，行星齿轮6 在这里是惰轮（过桥齿轮），在调整时它只能和整个钻孔头一起绕太阳齿轮公转。主轴端部靠弹簧卡头21，夹紧钻头。为了使该钻头结构尽量紧凑，我们尽量选用小尺寸齿轮，卫星齿轮8 与钻孔主轴17靠过盈配合传递扭矩，所采用的轴承均为无内外圈滚针轴承。调整时，行星齿轮轴14，距离调整块13可带动卫星齿轮8，滚针轴承9、18，隔离块10，衬套15，止推轴承16，钻孔主轴17，紧定螺钉19，钻孔主轴套20 及弹簧卡头21 等绕行星轮轴14 自由转动，调整角度。松开连接体1 的锁紧螺钉，整个钻孔头可以绕太阳齿轮3，自由转动，调整回补转角。洛阳理工学院毕业设计（论文）6图2.3 两轴钻孔头结构图1.连接体 2.钻床主轴 3.太阳齿轮 4、9、18.滚针轴承 5.隔套 6.行星齿轮 7.隔垫 8.卫星齿轮 10.隔离块 11.壳体 12.前端法兰 13.距离调整块 14.行星齿轮轴 15.衬套 16.止推轴承 17.钻 孔主轴 19.紧定螺钉 20.钻孔主轴套 21.弹簧卡头优点：该系列钻孔头，结构紧凑，调整方便，使用可靠，加工效率高，可以在中小批量生产中推广使用。缺点：由于钻孔主轴相对位置固定，大大限制了调整钻孔主轴位置的灵活性，使得该系列钻孔头，在同时加工3个或4个孔时，孔分布比较规则时，可以比较方便地调整钻孔位置，而且不会使钻床主轴的受力情况恶化；但当孔分布不规则时，调整比较麻烦，多数情况，根本调不出来，即使可以调整到位，加工时也会使钻床主轴受力恶化。选用该系列钻孔头时，要考虑钻床的最大加工能力和待加工孔大小相匹配12。综上，经过比较后选定方案二为设计方案洛阳理工学院毕业设计（论文）73 连杆多轴箱的设计洛阳理工学院毕业设计（论文）8图 3.1 装配图3.1 预选加工材料，加工直径查表 3-101得，钢=735(MPa)b选用钻头直径 d=16(mm)，设定钻头转速 960(r/min)查表 3-111在 d=16(mm)时，取0.10(mm/ r)f 3.2 计算高速钢麻花钻轴向切削力及扭矩3.2.1 计算单个钻头轴向切削力 查表 3-101得，轴向切削力公式 （3.1）0()FFFFyxFC dfKN查表 3-101得，加工钢（）时：=735MPab833.85FC 1Fx 0.7Fy (1) 当钻头未磨损时0.9FK 洛阳理工学院毕业设计（论文）90.7833.35 (kN)F (2) 当钻头未磨损时1FK0.7833.35 12 0.112.0(kN)F 3.2.2 计算单个钻头扭矩查表 3-101得扭矩公式 （3.2）0d(N mm)FFMMyxMCfK查表 3-101得 =333.4MC1.9Mx0.8My（1） 钻头未磨损0.87MK（2） 钻头磨钝后1.0MK1.90.8333.41.2(0.10)1.05.95(kN mm)M （）1.90.8333.41.2(0.10)0.875.2(kN mm)M （）洛阳理工学院毕业设计（论文）10图 3.2 双头钻头及传动系统中各齿轮和轴所受转矩简图3.3 钻头中各轴及齿轮的计算3.3.1 齿轮 8、9、10、11 的计算1.选用直齿圆柱齿轮传动。选定齿轮 8，齿轮 11 为配对齿轮副中的小齿轮。齿轮9，齿轮 10 为配对齿轮副中的大齿轮。且两对齿轮副完全相同，故计算时只计算一对齿轮副 8、11 即可。小齿轮 8 转速，设计工作寿命 15 年，每年工作960(r / min)300 天，两班制，每班 8 小时。初选：小齿轮材料（调制）硬度 280(HBs)；齿数40rC814z 大齿轮材料 45 钢（调制）硬度 240(HBs)；齿数1121z2.按齿面接触强度计算由设计计算公式进行计算，即 （3.3）21 113(8)1112.32()EtdHK TuZdu（1）确定公式内的各计算数值1)试选载荷系数11.3tK 2）小齿轮传递的转矩由 2.2.2 计算所得的钻头扭矩即为小齿轮传递扭矩15.95(N m)T 洛阳理工学院毕业设计（论文）113）由表 10-72选取齿宽系数。1d4）由表 10-62查的材料的弹性影响系数12189.8(MPa )EZ 5）由图 10-21d2按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限，大lim8600(MPa)H齿轮的接触疲劳强度极限lim9550(MPa)H6）由式 （3.4）60hNnjL计算应力循环次数98860=60 960 1300 15 =4.147 10hNnjL （）（2 8）998914.147 102.765 101.5NNu式中n齿轮转速j齿轮每转一圈，同一齿面啮合次数Lh齿轮工作寿命（h）u齿轮传动比7）由图 10-192取接触疲劳寿命系数,；。80.90HNK90.95HNK8) 计算接触疲劳许用应力，取失效概率为，安全系数 S=1，由式001 （3.5）得limHNHHKS8lim880.9 600540(MPa)HNHHKS9lim990.95 550522.5(MPa)HNHHKS（2）计算1）计算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。8tdH21 113(8)112312.32()1.3 59502.5189.82.32()11.5522.527.69(mm)EtdHK TuZdu洛阳理工学院毕业设计（论文）12故，取整(8)28(mm)td2）计算圆周速度 v。(8)(8)(8)27.69 9601.4(m/s)60 100060 1000tdnv3）计算齿宽 b(8181 27.6927.69(mm)dtbd ）（）4）计算齿宽与齿高之比8(8)bh（）(8)(8)827.691.978(mm)14ttdmz(8)(8)2.252.25 1.9784.45(mm)thm(8)(8)27.696.224.45bh5）计算载荷系数根据，7 级精度，由图 10-82查得动载系数(8)1.4/vm s8=1.07vK直齿轮，88=1HFKK由表 10-22查得使用系数；8=1AK由表 10-42用插值法查得 7 级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时，81.423HK由，,查图 10-132得；故载荷系数(8)(8)6.22bh81.423HK81.3FK188881 1.07 1 1.4231.5226AvHHKKK KK 6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径1338811.522627.6929.18(mm)1.3ttKddK（）（）7)计算模数8m（）88829.182.08(mm)14dmz（）（）洛阳理工学院毕业设计（论文）133.按齿根弯曲强度设计按齿根弯曲强度设计公式为 （3.6）1 13821 82()FaSadFY YK Tmz（）（1）确定公式内的各计算数值1）由图 10-20c2查得小齿轮 8 的弯曲疲劳强度极限；大齿轮 9 的8500(MPa)FE弯曲疲劳强度极限；9380(MPa)FE2）由图 10-182取弯曲疲劳寿命系数，；80.85FNK90.88FNK3）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，由下式得8880.85 500303.57(MPa)1.4FNFEFKS9990.88 380238.86(MPa)1.4FNFEFKS4）计算载荷系数1K188881 1.07 1 1.31.391AvFFKKK KK 5)查取齿形系数。由表 10-52查得 ，。82.80FaY92.52FaY6）查取应力校正系数。由表 10-52查得 ，81.55SaY91.625SaY7）计算大、小齿轮并加以比较FaSaFY Y8882.80 1.550.0143303.57FaSaFYY9992.52 1.6250.01715238.86FaSaFYY大齿轮的数值大（2）设计计算洛阳理工学院毕业设计（论文）143822 1.391 59500.017151.131(mm)1 14m（）对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的m模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面m接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可以取由弯曲疲劳强度算得的模数 1.131 并就近圆整为标准值，按接触1.5(mm)m 疲劳强度计算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数829.98(mm)d 881029.1819.45201.5dzzm（）（8）大齿轮齿数 9111.5 2030zz(8)(9)1.5(mm)mm这样计算出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强，并做到了结构紧凑，避免浪费。4.几何尺寸计算(1)计算分度圆直径881120 1.530(mm)dz md（）（8）（）991030 1.545(mm)dz md（）（9）（）（2）计算中心距898,9304537.5(mm)22dda（）（）（）（3）计算齿轮宽度181 3030(mm)dbd （8）（）圆柱齿轮的实用齿宽在按计算后适当圆整，且常将小齿轮的齿宽在整值的1dbd基础上人为的加宽，以防大小齿轮因装配误差产生轴向错位，导致啮合510(mm):齿宽减小而增大齿轮单位齿宽的工作载荷。故取，835(mm)B（）930(mm)B（）3.3.2 齿轮 5、6、7 的计算.选用直齿圆柱齿轮传动。选定齿轮 5，齿轮 6，齿轮 7 为相同的齿轮。并设计齿轮 6 与齿轮 9 合为双联齿轮，并设计齿轮 7 与齿轮 10 合为双联齿轮。又因为已洛阳理工学院毕业设计（论文）15算出齿轮 9、10 的模数为 1.5，所以给定齿轮 5、6、7 模数为 1.5。工作寿命 15 年，每年工作 300 天，两班制，每班工作 8 小时。初选： 齿轮材料 45 钢（调制）硬度 240(HBs)；齿数56740zzz故得56760(mm)ddd（）（）（）齿轮的校核因为齿轮 5,6,7 为相同材料、相同模数、相同齿数的材料，且齿轮 5 受到的转矩为齿轮 6、7 的两倍。故，只需分析校核齿轮 5 即可1齿轮传递的转矩计算齿轮 6、7 的扭矩9(6,9)1813015.959.92(N m)200.9zzTTz式中传动效率，=0.9计算齿轮 5 的转矩3(6,9)122 9.920.922(N m)zTT2.计算过程参照齿轮 8、9、10、11 的计算过程计算后的56740zzz(5)(6)(7)1.5(mm)mmm2.几何尺寸计算(1)计算分度圆直径5675540 1.560(mm)dddz m（）（）（）（）(2)计算中心距565,6606060(mm)22dda（）（）（）575,7606060(mm)22dda（）（）（）(3)计算齿轮宽度洛阳理工学院毕业设计（论文）16(5)250.6 6036(mm)dbd（）圆柱齿轮的实用齿宽在按计算后适当圆整，且常将齿轮 6、7 的齿宽在整5dbd（）值的基础上人为的加宽，以防齿轮因装配误差产生轴向错位，导致啮合510(mm):齿宽减小而增 6、7 齿轮单位齿宽的工作载荷。故取，6741(mm)BB（）（）536(mm)B（）3.4 双头钻头内各轴的设计设定轴的材料为 45 钢3.4.1 计算轴 I、VIII 的最小直径由 .2 知单个钻头扭矩 1.90.8333.41.2(0.10)1.05.95(kN mm)5.95(N m)M （） （3.7）1310.2TTd式中 轴 1 最细处直径，。1dmm 轴 1 传递的扭矩，。1TN m 许用扭转切应力，。TMPa由于18MTT又查表 15-32的为 25T3315.95 1010.6(mm)0.2 25d当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴强度的削弱。对于直径的轴，有一个键槽时，轴径增大；有两个键槽时，应增大100(mm)d 003007故，；取整值110.6 1.07=11.342(mm)d 18=12(mm)dd3.4.2 计算轴 II、VII 的最小直径轴 2、7 不转动，故不受扭矩故给定轴 2、7 直径为，212(mm)d 齿轮，的转矩为：(6,9)z(7,11)z39(6,9)1(7,11)813015.959.92(N m)9.92 10 (N mm)200.9zzzTTTz3.4.3 计算轴 III 的最小直径洛阳理工学院毕业设计（论文）17353(6,9)61401229.9222(N m)=22 10 (N mm)400.9zzTTz查表 15-32的为 25T33332200016.39(mm)0.20.225TTd轴截面上开有键槽，应增大轴径以考虑键槽对轴强度的削弱。对于直径的轴，有一个键槽时，轴径增大；有两个键槽时，应增大100(mm)d 003007故，；取整数值316.39 1.07=17.54(mm)d 318(mm)d 洛阳理工学院毕业设计（论文）184 传动系统减速设计4.1 减速箱内各齿轮设计设定齿轮箱中两对齿轮与；与有相同的齿数比 1.51z2z3z4z4.1.1 传动系统减速箱齿轮、的设计3z4z工作寿命 15 年，每年工作 300 天，两班制，每班工作 8 小时。初选： 齿轮 4 材料 45 钢（调制）硬度 240HBs；齿轮 3 材料（调制）硬度40Cr280HBs。齿数，。330z 445z 1.计算齿轮 3 的扭矩322(N m)T 43124.45(N m)TT小齿轮传递扭矩424.45(N m)T 式中传动效率，=0.92.计算过程参照齿轮 8、9、10、11 的计算过程计算的（1） 341.5(mm)mm（）（）33351.47341.5dzm（）（）大齿轮齿数 41.5 3451z （2）几何尺寸计算1)计算分度圆直径33334 1.551(mm)dz m（）（）44451 1.576.5(mm)dz m（）（）2）计算中心距343,451 76.563.75(mm)22dda（）（）（）3）计算齿轮宽度洛阳理工学院毕业设计（论文）193330.6 5131(mm)dbd（）（）圆柱齿轮的实用齿宽在按计算后适当圆整，且常将小齿轮的齿宽在整值33dbd（3）（）的基础上人为的加宽，以防大小齿轮因装配误差产生轴向错位，导致啮510(mm):合齿宽减小而增大齿轮单位齿宽的工作载荷。故取，336(mm)B（）431(mm)B（）4.1.2 传动系统减速箱齿轮、的设计1z2z由于齿轮副、与齿轮副、有相同的传动比，又因为齿轮副、比齿轮副、1z2z3z4z3z4z1z传递的转矩大，故齿轮副、可选用与齿轮副、完全相同的齿轮2z1z2z3z4z12341.5(mm)mmmm（）（）（）（）1334zz2451zz1)(3)3(3)34 1.551(mm)ddz m（(2)(4)4(4)51 1.576.5(mm)ddz m，(1)(3)36(mm)BB(2)431(mm)BB（）4.2 双头钻头内各轴的设计设定轴的材料为 45 钢4.2.1 计算轴 III 的最小直径353(6,9)61401229.9222.04(N m)=22.04 10 (N mm)400.9zzTTz查表 15-32的为 25T33332204016.40(mm)0.20.225TTd轴截面上开有键槽，应增大轴径以考虑键槽对轴强度的削弱。对于直径的轴，有一个键槽时，轴径增大；有两个键槽时，应增大100(mm)d 003007故，；取整数值316.39 1.07=17.55(mm)d 318(mm)d 4.2.2 计算轴 IV 的最小直径33434134122.0416.3(N m)=16.33 10 (N mm)510.9zTTz查表 15-32的为 25T433416330=14.84(mm)0.20.2 25TTd轴截面上开有键槽，应增大轴径以考虑键槽对轴强度的削弱。对于直径的轴，有一个键槽时，轴径增大；有两个键槽时，应增大100(mm)d 003007洛阳理工学院毕业设计（论文）20故，；取整数值414.84 1.07=15.88(mm)d 416(mm)d 4.2.3 计算轴 V 的最小直径31542134116.3312.096(N m)=12.096 10 (N mm)510.9zTTz查表 15-32的为 25T533512096=13.43(mm)0.20.2 25TTd轴截面上开有键槽，应增大轴径以考虑键槽对轴强度的削弱。对于直径的轴，有一个键槽时，轴径增大；有两个键槽时，应增大100(mm)d 003007故，；取整数值513.34 1.07=14.27(mm)d 515(mm)d 4.2.4 计算轴 VI 的最小直径3651112.09613.44(N m)=13.44 10 (N mm)0.9TT查表 15-32的为 25T633613440=13.90(mm)0.20.2 25TTd轴截面上开有键槽，应增大轴径以考虑键槽对轴强度的削弱。对于直径的轴，有一个键槽时，轴径增大；有两个键槽时，应增大100(mm)d 003007故，；取整数值613.90 1.07=14.87(mm)d 615(mm)d 洛阳理工学院毕业设计（论文）215 传动系统电机的选用由 3.2.2 知单个钻头扭矩：1.90.8333.41.2(0.10)1.05.95(kN mm)5.95(N m)M （）故，185.95 N mTMT（）9(6,9)1(7,11)813015.959.92(N m)200.9zzzTTTz53(6,9)61401229.9222.04(N m)400.9zzTTz3434134122.0416.40(N m)510.9zTTz1542134116.4012.096(N m)510.9zTTz651112.09613.44(N m)0.9TT所需电机功率 6613440 14402.03(kW)95500009550000T nP式中轴 6 的转速， 注：（为齿轮 1 的转速）6nr/min6(1)=nn(1)n轴 6 的转矩，6TN mm所需电机功率，PkW综上，由表 12-13得，选用型电机，电机额定功率 2.2kW,同步转速Y100L1-41500r/min,满载转速 1430r/min,电机质量 34kg。洛阳理工学院毕业设计（论文）226 工件的夹紧计算及其选择6.1 工件的夹紧6.1.1 夹紧基本原理理论夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位，不致因工时受切削力，重力或伴生离心力，惯性力，热应力等的作用产生移动或振动。夹紧装置是夹具完成夹紧作用的一个重要的而不可以缺少的组成部分，除非工件在加工过程中所受到的各种力不会使它离开定位时所需确定的位置，才可以设有夹紧装置。夹紧装置设计的优劣，对于提高夹紧的精度和加工作效率，减轻劳动强度都有很大的影响。夹紧对象特征加工信息特征夹紧要求特征动力源项元功能解项技术性经济性社会性应用实例技术参数夹紧功能原理方案设计功能项原理解项评价项备注项图 3.1 夹紧功能原理方案设计组成结构分析各类夹具的基本功能要求可以将夹紧装置概括为两类：第一类是性能要求，主要指定位唯一性、定位稳定性，夹紧稳定性及总体约束；第二类要求是夹具的结构刚性、成本及易操作性、易于维修等要求。本设计目录中功能项包括夹紧对象特征项、加工信息特征及夹紧要求特征。夹紧对象特征项目：包括夹紧对象类型、材料、形状、体积、数量、物理特性、磁性、导电性、刚性等信息。加工信息特征项：加工类型、机加工、装配、检测、焊接等、加工参数、切削参数、运动参数、几何参数等。夹紧要求特征项：主要指性能要求，包括定位要求、定位基准选择，如特征点、特征面。夹紧力大小、夹紧方向、夹紧行程、夹紧松开速率，自锁性等。元件功能分析：夹紧功能主要包括四种元功能。它们是：定位功能、传动功能、执行功能和分度功能等辅助功能。定位功能由定位元件完成，定位元件按定位面特征分为平面定位元件、圆孔定位元件、外圆定位元件。传动功能由中间递力机构完成，该机构一般有三个作用；改变作用力的力一向、大小和自锁作用。目前常用的有以下机构：斜楔机构、螺旋机构、圆偏心机构、杠杆铰链机构、连杆机构、联动机构、对中机构、定心机构等。设计夹紧装置时，应满足下述主要要求：21.夹紧装置在对工件夹紧时，不应破坏工件的定位，为此，必须正确选择夹紧力的方向及着力点。洛阳理工学院毕业设计（论文）232.夹紧力的大小应该可靠，适当，要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的损伤不致超出允许的范围。3.夹紧装置结构简单合理，夹紧动作要迅速，操作方便省力，安全。4.夹紧力或夹紧行程在一定范围内可进行调整和补偿。6.1.2 夹紧座在不考虑重力和其它的伴生力的情况下，夹紧力的大小既与切削力的大小有 关，也与切削力对支承的作用有关。W=KM(f1Rf1+f2Rf2)N(其中 K=K1K2K3K4，K1=1.52，K2=1.2，K3=1.11.3，K4=1.2)M 为切削扭矩W=1.81.21.21.285(0.27+0.27)=740.28(N)Q 需需= =KP/(f1+f2)=1.81.21.21.2100/(0.2+0.2)=777.4NQ 需需为切削力为简化夹具的成本及考虑工厂实际情况，拟用螺钉夹紧装置。计算螺钉的夹紧力：W=2QL/ D中中/tg(+1)。此公式采用中的数据以 M16 标准螺纹计算。 为螺纹升角;t“g=S/D中中;1螺纹摩擦角；D中中螺纹中径；Q 人工作用力；其中有 f=0.1(螺母端面与工件间的摩擦系数)，1=6。34，；计算 W=836.8（N） 。很明显，可以使用螺钉夹紧机构。夹紧座加工要求：1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理: :T10A，淬火HRC6064；渗碳深度 0.20.6mm；3.锐边无毛刺；4.螺纹孔以国家标准的 M16 配做。6.1.3 夹紧压板夹紧支板和夹紧座的目的相同，都是夹紧工件的，保证在加工过程中工件不移动，限制它的自由度，夹紧支板的工件接触装置拟用夹紧螺钉，支板在其中是辅助支承的，最终起决定作用的还是人的操作，不同人操作同样的夹具或者是在夹紧的过程中用力和速度的不同，都对工件的加工精度有影响。由于取用的夹紧螺钉是一样的，前面已经计算过了，在此不重复了。5具体的结构见零件图。螺旋夹紧机构是指螺旋副与其他元件（压板、垫片、螺钉等）相结合，对工件实施夹紧的机构。螺旋夹紧机构在生产中使用极为普遍。螺旋夹紧机构结构简单，夹紧行程大，且自锁性能好，增力比大，是手动夹紧中用的最多的一种夹紧机构。常用的夹紧形式有：单个螺旋夹紧机构、螺旋压板夹紧机构。洛阳理工学院毕业设计（论文）24图 3.2 压板夹紧压板加工要求：1.表面发蓝或其它的防锈处理；2.热处理: :T10A，淬火HRC3845；渗碳深度 0.20.6mm；3.锐边无毛刺；4.螺纹孔以国家标准的 M27 配做。1 66.1.4 夹紧螺钉根据公司的实际情况选用夹紧螺钉，人工操作。节省成本，制造夹具的时间缩短并以国家标准的规格生产。夹紧功能的原理方案设计目录是设计目录应用的具体体现，由于夹具种类繁多，如何对其进行抽象化整理，以利于运用设计目录的结构形式，还需要更深入的研究。建立原理方案设计目录涉及的知识面较广，难度较大，目录本身的构造规律也很复杂。这里仅作最基本的原理方案设计研究。为使工件在定位件上所占有的规定位置在加工过程中保持不变，就要用夹紧装置将工件夹紧.保证工件的定位基准与夹具上的定位表面可靠的接触，防止在加工过程中移动、振动、或变形。因为此套夹具加工的工件刚度较好，防止了切削力作用是所引起的振动，侧面在加上移动压板的定位，免除夹紧力对加工表面几何形状精度的不利影响夹具的夹紧选用加工表面的松态夹紧，夹紧力的作用线不通过加工表面的周围，使加工表面的材料处在自由状态下。 6.2 夹紧力的选择6.2.1 夹紧力方向在保证安装的真确可靠，减少工件的变形，定位方便和在可以减少所需夹紧力的大小的前提下，此套夹具的夹紧方向和工件重力方向和切削方向相同。工件的定位工作面为垂直方向上，则工件的夹紧通过工件的一个定位销与水平方向的移动压块完成。夹紧力的方向为平行重力方向垂直夹紧。2洛阳理工学院毕业设计（论文）25在本次夹具设计中，夹紧力是由中心螺杆和一边压板提供的。6.2.2 夹紧力的作用点夹紧力的作用点是指夹紧元件与工件相接触的一小块面积。现在夹紧力的方案已定。考虑夹具的结构尺寸特征可以确定夹紧力的作用点个数为2个。考虑夹紧力作用点的一般要求：1 夹紧力的作用点应能保持工件定位稳定，而不至引起工件发生位移和偏转； 夹紧力的作用点，应使被夹紧的夹紧变形尽可能的小些； 夹紧力的作用点应尽可能靠近加工表面，以提高定位稳定性。6.2.3 夹紧力的计算夹紧力的大小重要取决于切削P和重力G，重力是可认为不变的，而切削力在切削的过程中是变化的。影响切削力的大小因素很多，如工件质量的不均匀，加工质量的不均匀，刀具磨损以及切削用量的变化等等。同时夹紧力也和其他因素有关，如夹紧件和工件及工件与定位件间接触表面的光洁度，工艺系统的刚性等等，因此夹具夹紧力的设计只能对其作初略的估算。W:实际夹紧力 Wi:理论夹紧力 K:安全系数 安全系数:K= K1K2K3K4式中: K1-基本安装系数 K2-加工安装系数 K3-刀具钝化系数 K4-切削特点系数 其加工直径全部为16刀具：钻头 D=16。则轴向力：见工艺师手册表 28.4F=Cdfk 3.1F0FzFyF 式中： C=420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35FFF k =(F07. 1)190200()1903 . 1FnHBF=420)(212307. 135. 05 .138 . 00 . 1N转矩T=C dfkT0TZTyT式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TTTT=0.2062.00.850.351.0717.34()NM功率 P =mKWdTV726. 083095.1634.17300在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=K K K K1234式中 K 基本安全系数，1.5;1 K 加工性质系数，1.1;2K刀具钝化系数, 1.1;3K 断续切削系数, 1.14则 F =KF=1.5/)(423921231 . 11 . 11 . 1N洛阳理工学院毕业设计（论文）26钻削时 T=17.34 NM切向方向所受力: F =1NLT267106534.173取1 . 0fF =4416f)(6 .4411 . 0NF Ff1所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。6.3 气缸的选型计算根据气缸推力拉力的大小要求，选定气缸使用压力参数以及缸径尺寸气缸推力计算公式：气缸推力 F1=0.25D2P气缸拉力计算公式 F2=0.25（D2-d2）P 公式式中：D-气缸活塞直径（cm） d-气缸活塞杆直径（cm） P-气缸的工作压力（kgf/cm2） F1，F2-气缸的理论推拉力（kgf）为了避免用户选用时的有关计算，下附双作用气缸输出力换算表，用户可根据负载、工作压力、动作方向从表格中选择合适的缸径尺寸双作用气缸输出力表单位 Kgf气缸的理论输出力（推力）单位：KG/公斤使用空液压压力 MPa缸径mm0.8101.572.363.143.934.715.506.28164.026.038.0416.1206.289.4212.615.718.822.025.0259.8114.719.624.529.434.439.24816.048.356.364.44025.137.750.362.875.488.0100.5 5039.258.978.598.21171371576362.393.5125156187218250801001512012513003524021001572363143934715506281252453684916157368599821604026038041005120614071608洛阳理工学院毕业设计（论文）271805087631018127215271781203620062894212571571188521992514250981147319632454294534363926480160824124816402148255629644840025313796502662837539879610052选定气缸的行程：确定工作的移动距离，考虑工况可选择满行程或预留行程。当行程超过推荐的最长行程时，要考虑活塞杆的刚度，可以选择支撑导向或选择特殊气缸。选定气缸缓冲方式：根据需要选择缓冲形式，无缓冲气缸，固定缓冲气缸，可调缓冲气缸选择润滑方式：有给油润滑气缸，无给油润滑气缸选择气缸系列：根据以上条件，按需选择适当系列的气缸选择气缸的安装形式：根据不同的用途和安装需要，选用适当的安装形式6.3.1 气缸的直径确定本气缸属于单向作用气缸。根据力平衡原理，单向作用气缸活塞杆上的输出推力必须克服弹簧的反作用力和活塞杆工作时的总阻力，其公式为:ztFFPDF421式中: - 活塞杆上的推力，N1F - 弹簧反作用力，NtF- 气缸工作时的总阻力，NzF- 气缸工作压力，PaP弹簧反作用按下式计算:)1 (sGFftnDGdGf3141Gf = nDGd31418式中:- 弹簧刚度，N/mfG- 弹簧预压缩量，m1- 活塞行程，ms- 弹簧钢丝直径，m1d- 弹簧平均直径，.1D- 弹簧有效圈数.n- 弹簧材料剪切模量，一般取GPaG9104 .79在设计中，必须考虑负载率的影响，则:tFpDF421洛阳理工学院毕业设计（论文）28由以上分析得单向作用气缸的直径:pFtFD)(41代入有关数据，可得fGnDGd314184333915)1030(8)105 . 3(104 .79 )/(46.3677mN)1 (sGFft)(6 .220106046.36773N所以:DpnFtF)1(46105 . 0)6 .220490(4)(23.65mm查有关手册圆整，得mmD65由,可得活塞杆直径:3 . 02 . 0/DdmmDd5 .1913)3 . 02 . 0(圆整后，取活塞杆直径校核，按公式mmd18)4/(21dF有:5 . 0)/14(Fd 其中，MPa120NF7501则:5 . 0)120/4904(d1828. 2满足实际设计要求。6.3.2 气缸的选型经过比较，参考市场上的气缸类型，选择一种可靠优质的气缸产品的生产商速易可（上海）有限公司 /about_us.asp。速易可液压动（上海）有限公司成立于 2004 年，从事于空油压零组件和设备研 究、生产、销售的自动化厂商，产品以TONAB品牌营销国内外市场，产品主要有空液压净化组件、液压动控制组件、液压动执行组件、辅助组件、空油压设备，产 品广泛应用于医疗器械、工业机器人、食品包装机械、纺织机械、半导体设备、轨道交通、烟草机械、机床自动控制、真空搬运、汽车制造、教学培训等行业。速易可目前主要产品有：无杆气缸、滑台气缸、止动气缸、回转气缸、机械夹、回转夹紧液压（油）压缸、导杆气缸、带锁气缸、双轴缸、标准型气缸、控制阀、空液压控制组件、真空系统组件及相关液压动辅助零组件。洛阳理工学院毕业设计（论文）296.3.3 夹具精度计算与分析 精度等级的选择：首先根据所要加工的零件进行分析，看其在各方面的精度及表面粗糙度等的要求。然后，根据设计好的夹具（即零件在夹具上的配合和装配来确定。表3 标准公差数值表（节录）基本尺寸IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT1250801319304674120190300801201522355487140220350120180182540563100160250400由国家标准推荐的各公差等级的应用范围可知：IT5IT12级用于配合尺寸公差。其中（1）IT5（孔到IT6）级用于高精度和重要的配合处； （2）IT6（孔到IT7）级用于要求精密配合的情况；（3）IT7（孔到IT8）级用于一般精度要求的配合。选用公差等级时，除上述有关原则和因素外，还应考虑以下问题。.相关件配合的精度；.加工成本。在本次设计的夹具中可得知零件与夹具体的配合要求较高精度配合，所以选择(1） ，而用于定位零件中间的孔和轴，在钻孔只能够要求这个孔和轴要有较高的位置度，所以选择（2） ，钻模板和零件上用来定位的插销，因为它是用来对零件钻孔洛阳理工学院毕业设计（论文）30装夹定位的，所以同样选（2） 。洛阳理工学院毕业设计（论文）317 夹具结构分析与设计7.1 夹具的夹紧装置和定位装置夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。典型的螺旋夹紧机构的特点：（1）结构简单；（2）扩力比大；（3）自琐性能好；（4）行程不受限制；（5）夹紧动作慢。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置，在此套夹具中，中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧，通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。工件通过定位销的定位限制了绕Z轴旋转，通过螺栓夹紧移动压板，实现对工件的夹紧。并且移动压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板，通过精确的圆弧定位，实现定心。此套移动压板制作简单，便于手动调整。通过松紧螺栓实现压板的前后移动，以达到压紧的目的。压紧的同时，实现工件的定心，使其定位基准的对称中心在规定位置上。洛阳理工学院毕业设计（论文）32图4.1 CAD装配图如图4.1所示在这次夹具设计中，定位是采用一根心轴和一个定位插销来定位水平方向的。在垂直方向，用两个同心半圆环来定位。当被加工零件放到夹具体同心圆环上后，用定位插销把夹具上的钻模板和零件通过先加工的孔进行定位，把压板压紧，之后取出定位插销。7.2 夹具的导向在钻床上加工孔时，大都采用导向元件或导向装置，用以引导刀具进入正确的加工位置，并在加工过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的刚性，从而保证零件上孔的精度，在钻床上加工的过程中，导向装置保证同轴各孔的同轴度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等，因此，导向装置如同定位元件一样，对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用。确定引导元件 (钻套的类型及结构尺寸 )洛阳理工学院毕业设计（论文）33为能迅速、准确的确定刀具与夹具的相对位置，钻夹具上都应该设置引导刀具的元件钻套。钻套一般安装在钻模板上，钻模板与夹具体连接，钻套与工件之间留有排屑空间，如图 3.2-1 所示。因工件批量小又是单一钻孔工序，所以此处选用固定钻套。图图 3.2-13.2-1 固定钻套固定钻套主要尺寸有机床夹具零、部件国家标准 GB/T2262-91 选取钻孔时如表 3.2-1 表表 3.2-13.2-1 固定钻套标准尺寸固定钻套标准尺寸洛阳理工学院毕业设计（论文）341.钻套的尺寸、公差配合的选择钻套内径基本尺寸=引导刀具的最大极限尺寸1） 钻套内径基本尺寸：钻头、扩孔钻，铰刀是标准化定尺寸刀具，所以内径刀与刀具按基轴制选。钻套与刀具之间按一定的间隙配合，以防刀具使用时咬孔或长使一般根据刀具精度选套孔的公差：钻（扩孔）选 F7，粗铰 G7，精铰 G6。若引导的是刀具导柱部分不是切削部分，可按孔制选取：H7/f7，,H7/g6，,H6/g5 等。2）钻套高度 H：H=（13）D 斜孔 H=（46）DH 过长，磨损严重由表 1.5-1 可查得： 钻套高度 H 取 20mm3）排屑空间：h 措钻套底部与工件表面之间的空间。h 过大要引偏，过小不能排屑.铸铁：S=（0.30.7）D 小孔取小值钢： S=(0.71.5) D 大孔取大值斜孔：S=（00.2）D 所以排屑空间 h 为 30mm4）材料：性能要求：高硬度，耐磨 常用材料：T10A T12A CrMn 或 20 渗碳淬火 D10mm CrMn洛阳理工学院毕业设计（论文）35 D25mm T10A T12A HRC5864 D25mm 20 渗碳淬火 HRC5864因此，本处采用材料 T10A,热处理:T10A HRC5864。因钻孔 6.5H9；由表 1.5-1 可查得：钻套内径为 6.5F7；外径为 12D6；麻花钻选用 6.5f6钻套轴线对基面的垂直度允差为 0.02mm导向元件包括刀杆的导向部分和导向套。在这套钻床夹具上用的导向套是钻套。钻套按其结构可分为固定钻套，可换钻套，快换钻套及特殊钻套。因此套钻夹具加工量不大，磨损较小，孔距离精度要求较高，则选用固定钻套。如图4.2。直接压入钻模板或夹具体的孔中。图4.2 钻套钻模板与固定钻套外圆一般采用H7/h6的配合。且必须有很高的耐磨性，材料选择20Mn2。淬火HRC60。我选择的钻套:12.5F7*22K6*35 GB2264-1980。相同的，为了防止定位销与模板之间的磨损，在模板定位孔之间套上两个固定衬套。选取的标准件代号为12*18 GB2263-1980。材料仍选取T10A， 淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。7.3 钻孔与工件之间的切屑间隙钻套的类型和特点:1、固定钻套：钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中，钻模板或夹具体的孔与钻套外圆一般采用 H7/n6 配合，主要用于加工量不大，磨损教小的中小批生产或加工孔径甚小，孔距离精度要求较高的小孔。2、可换钻套：主要用在大批量生产中，由于钻套磨损大，因此在可换钻套和钻模板之间加一个衬套，衬套直接压入钻模板的孔内，钻套以 F7/m6 或 F7/k6 配合装入衬套中。3、快换钻套：当对孔进行钻铰等加工时，由于刀径不断增大，需要不同的导套引导刀具，为便于快速更换采用快换钻套。4、特殊钻套：尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙C，使开始钻孔时，钻头切屑刃不位于钻套的孔中，以免刮伤钻套内孔，如图4.3。洛阳理工学院毕业设计（论文）36图4.3 切屑间隙 C=(0.31.2)d。在本次夹具钻模设计中考虑了多方面的因素，确定了设计方案后，选择了C=8。因为此钻的材料是铸件，所以C可以取较小的值。7.4 钻模板在导向装置中，导套通常是安装在钻模板上，因此钻模板必须具有足够的刚度和强度，以防变形而影响钻孔精度。钻模板按其与夹具体连接的方式，可分为固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等。在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板，在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下，钻模板在夹具体上采用定位销一面双孔定位，螺栓紧固，钻模精度较高。47.5 定位误差的分析该夹具以一个平面和和 2 个定位销定位，要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。由5和6可得：1 定位误差： 当短圆柱销以任意边接触时 minD WDd 当短圆柱销以固定边接触时 2DdD W 式中为定位孔与定位销间的最小间隙min通过分析可得： 0.052Dmm0.011dmmmin0mm因此：当短圆柱销以任意边接触时 0.063D Wmm2 夹紧误差 ： cos)(minmaxyyjj其中接触变形位移值：洛阳理工学院毕业设计（论文）37 mmSNcHBKRkmnZHBaZRaZy014. 081. 9)(1cos0.013j jymm 磨损造成的加工误差：通常不超过Mjmm005. 0 夹具相对刀具位置误差：取ADmm01. 0误差总和：0.0960.5jwmmmm 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。7.6 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面，如安装接触位置，安装表面的刀块夹紧安装特定的，足够的精度，之间的位置精度稳定夹具体，夹具体应该采用铸造，时效处理，退火等处理方式。（2）应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力，切削力等外力变形和振动是不允许的，夹具应有足够的厚度，刚度可以适当加固。（3）结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观，更复杂的结构，之间的相互位置精度与每个表面的要求高，所以应特