機(jī)械設(shè)計(jì)說(shuō)明書-機(jī)座雙止口加工專用設(shè)備-上下料及工作滑臺(tái)夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書

PAGEPAGEII本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目：機(jī)座雙止口加工專用設(shè)備—上下料及工作滑臺(tái)夾具設(shè)計(jì)摘要電動(dòng)機(jī)大量普及的今天，電動(dòng)機(jī)的大批量生產(chǎn)使電機(jī)加工專用機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。本設(shè)計(jì)主要是電動(dòng)機(jī)機(jī)殼雙止口加工，為了保證雙止口及內(nèi)孔的同軸度，采用的加工方式是雙向刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的雙面鏜床。一端鏜刀加工止口和內(nèi)孔，另一端鏜刀加工另一端止口，這樣便可以保證殼體加工的同軸度。機(jī)殼采用壓力精密鑄造，因此加工時(shí)便省去了粗加工和半精加工，提高了生產(chǎn)效率。夾具采用機(jī)殼外壁筋條和端面定位，筋條為精密鑄造，端面已經(jīng)被精車可以作為精加工的定位基準(zhǔn)，為了提高生產(chǎn)率壓緊方式為液壓壓緊；上下料采用機(jī)械手，機(jī)械手以機(jī)殼外筋定位，運(yùn)動(dòng)由滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)，加緊方式為液壓壓緊；料槽采用無(wú)動(dòng)力輪帶，依靠殼體重力自行運(yùn)動(dòng)。關(guān)鍵詞：專機(jī)；雙止口加工；夾具；機(jī)械手PAGEVIAbstractTodayalargenumberofuniversalmotors,motorelectricprocessinghigh-volumeproductiontomakeadedicatedmachinecameintobeing.Thechassisdesignisdouble-endedmotormouthprocessing,inordertoensureonlythemouthandinsidethetwo-holecoaxiality,usingtheprocessingtoolisatwo-waymovementofthedouble-feedboringmachine.BORINGprocessingonlyoneendofthemouthandinsidethehole,theotherendofBORINGonlyprocessingtheothersideofthemouthoftheshellsothatwecanguaranteecoaxialityprocessing.Precisioncastingusingthepressureofthecase,sotheprocessingwillbeomittedwhentheroughingandsemi-finished,improvedproductionefficiency.Theuseofchassiswallfixtureandtheendpositioningribs,ribsfortheprecisioncasting,endhasbeenfinevehiclescouldserveasafinishingpositionofthebase,inordertoimprovetheproductivityofhydrauliccompactorforcompacting;wholematerialtheuseofmechanicalhand,mechanicalhandtomachineshelloutsidethetendonpositioning,movementbytheballscrewtoachieve,tostepupforthehydrauliccompactor;troughtheuseofnuclearpowerwheelwith,relyingonself-gravitysportsshell.KeyWords:specialmachinetools;processingofdouble-endedport;fixtures;mechanicalhand目錄摘要 IIAbstract III1緒論 11.1課題背景 11.2機(jī)床的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 11.3專機(jī)的特點(diǎn)及研究意義 21.4設(shè)計(jì)內(nèi)容 21.5設(shè)計(jì)安排 22系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 32.1零件工藝分析 32.1.1毛坯制造 32.2鏜床總體設(shè)計(jì)方案 32.2.1方案一 32.2.2方案二 42.3工藝路線擬定 52.3.1方案一 52.3.2方案二 62.4工序的集中與分散 62.4.1工序集中的特點(diǎn) 62.4.2工序分散的特點(diǎn) 72.5進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 72.6導(dǎo)軌設(shè)計(jì) 82.6.1導(dǎo)軌的作用和設(shè)計(jì)要求 82.6.2導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 92.7主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì) 92.8切削力的計(jì)算 102.9對(duì)鏜刀桿的選取 102.10切削功率的計(jì)算 102.11估算電動(dòng)機(jī)功率 112.12選擇主電機(jī) 112.13進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 112.14滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 122.15齒輪及轉(zhuǎn)距的有關(guān)計(jì)算 152.15.1有關(guān)齒輪計(jì)算 152.15.2轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 152.15.3所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算 162.16步進(jìn)電機(jī)的選擇 182.16.1步進(jìn)電機(jī)的選擇的基本原則 182.16.2步進(jìn)電機(jī)的選擇 192.17主軸部件的設(shè)計(jì) 202.17.1主傳動(dòng)部件帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 202.17.2軸承的校核與選擇 222.18夾具設(shè)計(jì) 232.18.1定位基準(zhǔn)的選擇 232.18.2夾具的加緊原理 252.18.3定位原理 252.18.4夾緊力的計(jì)算 262.19機(jī)械手 262.19.1機(jī)械手的組成和分類 272.19.2機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案 302.19.3機(jī)械手的主要參數(shù) 302.19.4設(shè)計(jì)時(shí)考慮的幾個(gè)問(wèn)題 302.20手部夾緊氣缸的設(shè)計(jì) 312.20.1手部驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 312.20.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 333結(jié)論 34致謝 34參考文獻(xiàn) 35西安工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文1緒論1.1課題背景專用機(jī)床是根據(jù)工件加工的需要，以設(shè)計(jì)專用的夾具體，對(duì)特定的機(jī)床進(jìn)行改造或設(shè)計(jì)，配再以少量的專用部件組成的一種高效的機(jī)床。專用機(jī)床一般采用單一加工一道工序，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍到幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，專用機(jī)床有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛運(yùn)用，并可用來(lái)組成自動(dòng)生產(chǎn)線。電機(jī)加工采用的是專用機(jī)床，專用夾具和上下料裝置以提高目前的生產(chǎn)效率、加工精度，從而降低加工成本1.2機(jī)床的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r機(jī)床工業(yè)的技術(shù)水平?jīng)Q定著裝備制造業(yè)乃至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的技術(shù)水平。目前，我國(guó)機(jī)床生產(chǎn)仍以中低檔產(chǎn)品為主，國(guó)內(nèi)機(jī)床需求的50%左右靠進(jìn)口。近年來(lái)我國(guó)企業(yè)的數(shù)控機(jī)床占有率逐年上升，在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個(gè)體企業(yè)中也普遍開始使用。在這些數(shù)控機(jī)床中，除少量機(jī)床以FMS模式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。

由于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場(chǎng)的需求，使我國(guó)機(jī)床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢(shì)，2001年進(jìn)口機(jī)床躍升至世界第2位，達(dá)24.06億美元，比上年增長(zhǎng)27.3%。近年來(lái)我國(guó)出口額增幅較大的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控特種加工機(jī)床、數(shù)控剪板機(jī)、數(shù)控成形折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控壓鑄機(jī)等，普通機(jī)床有鉆床、鋸床、插床、拉床、組合機(jī)床、液壓壓力機(jī)、木工機(jī)床等。出口的數(shù)控機(jī)床品種以中低檔為主。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)高檔數(shù)控機(jī)床的需求將逐漸增加。要積極發(fā)展大型中高檔機(jī)床，重點(diǎn)發(fā)展大型、精密、高速數(shù)控加工設(shè)備和數(shù)控系統(tǒng)，改變大型高精度機(jī)床依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀，并逐步擴(kuò)大出口據(jù)有關(guān)資料介紹，日本2001年專用機(jī)床產(chǎn)值占機(jī)床產(chǎn)值的比達(dá)到8.8%；我國(guó)臺(tái)灣省這一數(shù)字達(dá)到6.9%;而我國(guó)僅為0.67%。所以，在當(dāng)前產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整中，發(fā)展專用機(jī)床是行業(yè)發(fā)展中的一個(gè)值得注意的問(wèn)題。1.3專機(jī)的特點(diǎn)及研究意義專用機(jī)床是一種專門適用于特定零件和特定工序加工的機(jī)床，而且往往是組成自動(dòng)生產(chǎn)線式生產(chǎn)制造系統(tǒng)中，不可缺的機(jī)床品種。組合機(jī)床是專用機(jī)床的一種，它以標(biāo)準(zhǔn)化部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件組成。而目前一些機(jī)床廠對(duì)其生產(chǎn)的通用機(jī)床若作改動(dòng)時(shí)，也習(xí)慣用專用機(jī)床來(lái)取代，它具有兩個(gè)極其鮮明的特征：集成性。它集加工工藝(含工藝方法及工藝參數(shù))，機(jī)床、夾具、工具(包含輔助)的開發(fā)設(shè)計(jì)與選擇，檢驗(yàn)測(cè)量(包括進(jìn)入機(jī)床前的毛坯檢驗(yàn)、加工中及成品的檢驗(yàn)測(cè)量)物流的輸送，切屑和冷卻液的防護(hù)與處理等于一體。是單一性。專用機(jī)床幾乎都是單臺(tái)性生產(chǎn)，要根據(jù)用戶提出的要求，進(jìn)行一次性開發(fā)，一次性制造，而且還要保證一次性成功。多年來(lái)機(jī)械產(chǎn)品加工中廣泛的采用萬(wàn)能機(jī)床，但是隨著生產(chǎn)的發(fā)展，很多企業(yè)的產(chǎn)品的產(chǎn)量越來(lái)越大，精度越來(lái)越高，采用萬(wàn)能機(jī)床加工已經(jīng)不能很好的滿足要求。理所當(dāng)然，生產(chǎn)專用機(jī)床可以提高生產(chǎn)效率和加工精度。1.4設(shè)計(jì)內(nèi)容專機(jī)選用雙面鏜床，為了保證機(jī)座加工時(shí)的雙止口與內(nèi)孔的同軸度。雙面鏜床從兩面進(jìn)給，工作臺(tái)不動(dòng)，其中一面的鏜桿上安裝有兩把鏜刀，一個(gè)工步同時(shí)完成一端止口和內(nèi)孔的精加工，另一端鏜桿上安裝了一把鏜刀，從另一端進(jìn)給，完成另一端止口的加工。夾具采用機(jī)殼外壁筋條和端面定位，筋條為精密鑄造，端面已經(jīng)被精車可以作為精加工的定位基準(zhǔn)，為了提高生產(chǎn)率壓緊方式為液壓壓緊；上下料采用機(jī)械手，機(jī)械手以機(jī)殼外筋定位，運(yùn)動(dòng)由滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)，加緊方式為液壓壓緊；料槽采用無(wú)動(dòng)力輪帶，依靠殼體重力自行運(yùn)動(dòng)。1.5設(shè)計(jì)安排2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案2.1零件工藝分析2.1.1毛坯制造零件材料是鑄鋁。零件年產(chǎn)量4000件，是中批量,而且零件加工的輪廓尺寸不大,在考慮提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用鑄造成型，采用方法為壓力精密鑄造。零件形狀復(fù)雜，但使用精密鑄造，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，內(nèi)腔留有加工余量即可，螺紋孔不用鑄出2.2鏜床總體設(shè)計(jì)方案2.2.1方案一工件實(shí)現(xiàn)左右雙向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，刀具固定且做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。首先是主軸部分設(shè)計(jì)：此方案中的有兩個(gè)對(duì)稱的主軸，并在其上裝夾鏜桿和鏜刀，加工時(shí)鏜刀只做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其次滑臺(tái)部分設(shè)計(jì)：將工件裝夾在工作臺(tái)上，工件隨工作臺(tái)做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，分時(shí)實(shí)現(xiàn)雙向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，完成孔加工任務(wù)。機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：專機(jī)整體體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；刀具一次裝夾完成，無(wú)需換刀，可提高生產(chǎn)率；實(shí)現(xiàn)工件進(jìn)給，刀具旋轉(zhuǎn)，所以工件無(wú)需換位，可提高加工精度；工件一次只進(jìn)行單程加工，還需實(shí)現(xiàn)反向加工，消耗更多的加工時(shí)間，影響生產(chǎn)率。 2.2.2方案二此方案是和第二種方案相似，基本結(jié)構(gòu)不變，工作臺(tái)部分固定不動(dòng)，工件固定好之后就不動(dòng)了，兩端主軸同時(shí)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)功的，從工件兩端同時(shí)加工來(lái)完成任務(wù)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）專機(jī)的整體體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；（2）刀具一次裝夾完成，無(wú)需換刀，可提高生產(chǎn)率；（3）工件固定不動(dòng)，刀具既做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，可提高加工精度；（4）刀具雙向進(jìn)給，大大縮短了加工時(shí)間，提高了生產(chǎn)率，適合生產(chǎn)線加工。第一種方案和第二種方案各有優(yōu)缺點(diǎn)，考慮到工件加工精度及生產(chǎn)效率，我們選擇了第二種方案，刀具雙向進(jìn)給，工件不動(dòng)。此專機(jī)的工作循環(huán)過(guò)程為：上料——夾緊工件——左側(cè)鏜刀快進(jìn)——工進(jìn)——刀具快退——右側(cè)刀具快進(jìn)——工進(jìn)——右刀具快退——卸料2.3工藝路線擬定擬定工藝路線的出發(fā)點(diǎn),應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用通用機(jī)床配以專用工夾具,并盡量使工序集中，采用數(shù)控機(jī)床、加工中心來(lái)提高生產(chǎn)率。同時(shí)，還應(yīng)在設(shè)備選擇時(shí)考慮加工的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，在滿足產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)進(jìn)度的前提下，盡量降低生產(chǎn)成本。以下有兩種工藝路線：毛坯圖2.3.1方案一工序號(hào)工序內(nèi)容加工機(jī)床以A端面及內(nèi)孔B定位粗車C端面車床以C端面及內(nèi)孔B定位粗車A端面車床以A端面及止口E定位精鏜內(nèi)孔B鏜床以C端面及內(nèi)孔B定位精車A端面及左邊加強(qiáng)筋和左端止口車床以A端面及內(nèi)孔B定位精車C端面和右端止口車床以A端面及內(nèi)孔B定位銑凸臺(tái)銑床以A端面及內(nèi)孔B定位鉆右端孔鉆床以A端面及內(nèi)孔B定位鉆凸臺(tái)孔鉆床以C端面及內(nèi)孔B定位鉆左端孔鉆床攻絲2.3.2方案二1以A端面及內(nèi)孔B定位粗車C端面車床2以C端面及內(nèi)孔B定位粗車A端面車床3以A端及加強(qiáng)筋F定位，精鏜兩端止口及內(nèi)孔雙面鏜床4以C端面及內(nèi)孔B定位精車A端面及左端加強(qiáng)筋車床5以A端面及內(nèi)孔B定位精車C端面及右端加強(qiáng)筋車床6以A端面及內(nèi)孔B定位銑凸臺(tái)銑床7以A端面及內(nèi)孔B定位鉆右端孔鉆床8以A端面及內(nèi)孔B定位鉆凸臺(tái)孔鉆床9以C端面及內(nèi)孔B定位鉆左端孔鉆床10攻絲討論選擇第二種方案，因?yàn)殡p面鏜床可以提高加工雙止口時(shí)的同軸度，加工工序也相對(duì)集中。2.4工序的集中與分散制訂工藝路線時(shí)，應(yīng)考慮工序的數(shù)目，采用工序集中或工序分散是其兩個(gè)不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。2.4.1工序集中的特點(diǎn)工序數(shù)目少，工件裝，夾次數(shù)少，縮短了工藝路線，相應(yīng)減少了操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積，也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理，在一次裝夾中同時(shí)加工數(shù)個(gè)表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少，大量生產(chǎn)可采用高效率的專用機(jī)床，以提高生產(chǎn)率。但采用復(fù)雜的專用設(shè)備和工藝裝備，使成本增高，調(diào)整維修費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大。2.4.2工序分散的特點(diǎn)工序內(nèi)容簡(jiǎn)單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。簡(jiǎn)單的機(jī)床工藝裝備。生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少，產(chǎn)品更換容易。對(duì)工人的技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多，生產(chǎn)面積大，工藝路線長(zhǎng)，生產(chǎn)管理復(fù)雜。工序集中與工序分散各有特點(diǎn)，必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和工廠的具體情況進(jìn)行綜合分析決定采用那一種原則。一般情況下，單件小批生產(chǎn)中，為簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，多將工序適當(dāng)集中。但由于不采用專用設(shè)備，工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的專用機(jī)床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)機(jī)座兩端止口的加工，因此設(shè)計(jì)的專用加工設(shè)備為雙面鏜床，其中一端鏜桿上裝有兩把鏜刀，一個(gè)進(jìn)給可同時(shí)加工止口與內(nèi)孔。加工示意圖如下：2.5進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制，伺服系統(tǒng)一般由驅(qū)動(dòng)控制單元、驅(qū)動(dòng)元件、機(jī)械傳動(dòng)部件、執(zhí)行件和檢測(cè)反饋環(huán)節(jié)等組成。驅(qū)動(dòng)控制單元和驅(qū)動(dòng)元件組成伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)械傳動(dòng)部件和執(zhí)行元件組成機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。檢測(cè)元件與反饋電路組成檢測(cè)系統(tǒng)。進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)鏈采用滾珠絲杠、靜壓絲杠和無(wú)間隙齒輪副等，以盡量減小反向間隙。我們這里擬采用的是滾珠絲杠副傳動(dòng)，以減少摩擦系數(shù)，提高進(jìn)給機(jī)構(gòu)的整體剛度。滾珠絲杠與電機(jī)間用聯(lián)軸器直接連接，以消除間隙。滾珠絲杠的支撐形式有四種：（1）一端固定，一端自由，此種形式適用于中小載荷，低速，短絲杠垂直安裝；（2）一端固定，一端游動(dòng)，此種形式適用于中等載荷，中等轉(zhuǎn)速；（3）兩端支撐，此種形式適用于中等轉(zhuǎn)速，高速度，高精度；（4）兩端固定適用于承載能力大，高速，高剛度，高精度的車床，這里采用的是一端固定一點(diǎn)自由型。2.6導(dǎo)軌設(shè)計(jì)導(dǎo)軌可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌兩種?；瑒?dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦阻力大，磨損快，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。滾動(dòng)導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)小，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)很接近，不會(huì)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，可以使用油脂潤(rùn)滑。2.6.1導(dǎo)軌的作用和設(shè)計(jì)要求當(dāng)運(yùn)動(dòng)件沿著承導(dǎo)件作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，承導(dǎo)件上的導(dǎo)軌起支承和導(dǎo)向的作用，即支承運(yùn)動(dòng)件和保證運(yùn)動(dòng)件在外力（載荷及運(yùn)動(dòng)件本身的重量）的作用下，沿給定的方向進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。對(duì)導(dǎo)軌的要求如下：(1)一定的導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度是指運(yùn)動(dòng)件沿導(dǎo)軌移動(dòng)的直線性，以及它與有關(guān)基面間的相互位置的準(zhǔn)確性。(2)運(yùn)動(dòng)輕便平穩(wěn)工作時(shí)，應(yīng)輕便省力，速度均勻，低速時(shí)應(yīng)無(wú)爬行現(xiàn)象。(3)良好的耐磨性導(dǎo)軌的耐磨性是指導(dǎo)軌長(zhǎng)期使用后，能保持一定的使用精度。導(dǎo)軌在使用過(guò)程中要磨損，但應(yīng)使磨損量小，且磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償或便于調(diào)整。(4)足夠的剛度運(yùn)動(dòng)件所受的外力，是由導(dǎo)軌面承受的，故導(dǎo)軌應(yīng)有足夠的接觸剛度。為此，常用加大導(dǎo)軌面寬度，以降低導(dǎo)軌面比壓；設(shè)置輔助導(dǎo)軌，以承受外載。(5)溫度變化影響小應(yīng)保證導(dǎo)軌在工作溫度變化的條件下，仍能正常工作。(6)結(jié)構(gòu)工藝性好在保證導(dǎo)軌其它要求的前提下，應(yīng)使導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工、測(cè)量、裝配和調(diào)整，降低成本。不同設(shè)備的導(dǎo)軌，必須作具體分析，對(duì)其提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求。必須指出，上述六點(diǎn)要求是相互影響的。2.6.2導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容設(shè)計(jì)導(dǎo)軌應(yīng)包括下列幾方面內(nèi)容：根據(jù)工作條件，選擇合適的導(dǎo)軌類型；選擇導(dǎo)軌的截面形狀，以保證導(dǎo)向精度；選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)軌結(jié)構(gòu)及尺寸，使其在給定的載荷及工作溫度范圍內(nèi)，有足夠的剛度，良好的耐磨性，以及運(yùn)動(dòng)輕便和平穩(wěn)；選擇導(dǎo)軌的補(bǔ)償及調(diào)整裝置，經(jīng)長(zhǎng)期使用后，通過(guò)調(diào)整能保持需要的導(dǎo)向精度；選擇合理的潤(rùn)滑方法和防護(hù)裝置，使導(dǎo)軌有良好的工作條件，以減少摩擦和磨損；制訂保證導(dǎo)軌所必須的技術(shù)條件，如選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，以及熱處理、精加工和測(cè)量方法等。2.7主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)主軸組件是機(jī)床的執(zhí)行件，它的功用是支承并帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)，完成表面成形運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還起傳遞運(yùn)動(dòng)和扭矩、承受切削力和驅(qū)動(dòng)力等載荷的作用。由于主軸組件的工作性能直接影響到機(jī)床的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，因此它是機(jī)床中的一個(gè)關(guān)鍵組件。主軸和一般傳動(dòng)軸的相同點(diǎn)是，兩者都傳遞運(yùn)動(dòng)、扭矩并承受傳動(dòng)力，都要保證傳動(dòng)件和支承的正常工件條件，但主軸直接承受切削力，還要帶動(dòng)工件或刀具，實(shí)現(xiàn)表面成形運(yùn)動(dòng)，因此對(duì)主軸有較高的要求。本設(shè)計(jì)主軸時(shí)不需要自動(dòng)變速的。2.8切削力的計(jì)算切削力的計(jì)算由前面已知，本次設(shè)計(jì)的專用機(jī)床的轉(zhuǎn)速為n=440r/min，則此時(shí)的切削速度為：V===85.7m/min<200m/min由此可見，切削速度滿足要求。計(jì)算切削工件時(shí)的切削力《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》第36頁(yè)式2-1F=式中：v—切削速度，v=2.5mma—銑削深度，由于是一次銑削就能達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸，則銑削深度為工件加工余量，即a=2mm。f—進(jìn)給量，a=0.4mm/r則切削力的大小為：F==394.3N=0；=0。2.9對(duì)鏜刀桿的選取據(jù)《中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》取7：24錐度，2.10切削功率的計(jì)算根據(jù)文獻(xiàn)【2】第38頁(yè)，可得切削功率公式為：P切===0.986KW2.11估算電動(dòng)機(jī)功率根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，有P電===1.23KW式中：η—主傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床η=0.7～0.85。2.12選擇主電機(jī)根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》P167,選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：Y100L-6(額定功率為1.5KW，滿載轉(zhuǎn)速為940r/min,額定轉(zhuǎn)矩為2.0Nm，質(zhì)量33Kg)2.13進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算工作臺(tái)重量：W=60kg=60N(根據(jù)圖紙粗略計(jì)算)可定時(shí)間常數(shù)：T=25ms取滾珠絲杠基本導(dǎo)程：L0=8mm行程：S=650mm脈沖當(dāng)量：δp=0.01mm/step步距角：α=1.5°/step快速進(jìn)給速度：Vmax=2mm/min2.14滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算及校核綜合導(dǎo)軌絲杠的軸向力：P=KFX+f′(FZ+W)式中K=1.15，f′=0.15～0.18，取為0.16。則P=1.15×394.3+0.16×(0+600)=549.4N螺母副的選型初選型滾珠絲杠螺母副外循環(huán)圈數(shù)×列數(shù)（j×k）=2.5×1螺桿公稱直徑=32導(dǎo)程=8mm滾珠直徑4.7mm螺旋伸角φ=3°39′額定動(dòng)載荷=10689N強(qiáng)度計(jì)算：壽命值L=n=T為實(shí)用壽命，取15000h為進(jìn)給速度mm/min可取最高速度的0.3～0.5取1mm/min為導(dǎo)程。則：n==125r/minL==113最大動(dòng)負(fù)載Q=查表得：運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)fw=1.2硬度系數(shù)fH=1則Q=×1.2×1×549.4=3984.2N根據(jù)最大動(dòng)負(fù)載Q的值，可選擇滾珠絲杠的型號(hào)。滾珠絲杠直徑為φ32mm,型號(hào)為FC1B32×6—5—E2，其額定動(dòng)載荷是10689N，所以強(qiáng)度足夠用。2）效率計(jì)算：根據(jù)〈〈機(jī)械原理〉〉的公式，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率η為：η=式中摩擦角ψ=10′螺旋升角γ=3°25′則η==0.967剛度驗(yàn)算：橫向進(jìn)給絲桿支承用一端固定一端方式絲杠拉伸或壓縮變形量δ1=——牽引軸向力549.4N——絲杠計(jì)算長(zhǎng)度取為650mm——絲杠直徑32mm——滾珠直徑4.71mmE——彈性模量，鋼取為20.6×N/δ1==8.595×mm滾珠與螺紋滾道間接觸變形量δ2=——預(yù)緊力，取為40N——工作螺母滾珠副，=j×k×z=2.5z=2.5×=δ2==2.2×mm支承滾珠絲杠的軸承的軸向變形δ3=——牽引軸向力121.55N——軸承滾動(dòng)體直徑，推力球軸承5204，5.556mmz——軸承滾動(dòng)體數(shù)量δ3==0.0018mmδ=δ1+δ2+δ3=2.02×mm，高出所需加工精度一個(gè)數(shù)量級(jí)查表知E級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差（1m長(zhǎng)）為15μm/m，故剛度足夠。4）穩(wěn)定性驗(yàn)算：，現(xiàn)選用的滾珠絲杠直徑為φ32mm，支承方式不變，所以穩(wěn)定性不存在問(wèn)題。2.15齒輪及轉(zhuǎn)距的有關(guān)計(jì)算2.15.1有關(guān)齒輪計(jì)算由《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式可算傳動(dòng)比i===0.33故取Z1=18mmZ2=60m=2mmα=20°d1=mZ1=2×18=36mmd2=mZ2=2×60=120mmdα1=d1+2ha*=40mmdα2=d2+2ha*=124mmb==0.536=18mm小齒輪齒寬可選25mm。2.15.2轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算（1）工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J1=()2W=()2×60=0.468㎏·㎝2=4.68N·㎝2（2）絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：JS=7.8×10-4×D4L=7.8×10-4×3.24×65=5.32㎏·㎝2=53.2N·㎝2（3）齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：JZ1=7.8×10-4×124×1.8=29.1㎏·㎝2=291.0N·㎝2JZ2=7.8×10-4×3.64×2.5=0.328㎏·㎝2=3.28N·㎝2電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小可以忽略。因此,總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J=(JS+JZ2)+JZ1+J1=(5.32+0.328)+2.91+0.468=4.18㎏·㎝22.15.3所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算b．電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算快速空載起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在快速空載起動(dòng)階段，加速轉(zhuǎn)矩占的比例較大——空載起動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩——折算到電機(jī)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩——由于絲桿預(yù)緊時(shí)折算到電機(jī)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩采用絲杠螺母副傳動(dòng)時(shí)，——電機(jī)最大角速度——電機(jī)最大轉(zhuǎn)速——運(yùn)動(dòng)部件最快速度——脈沖當(dāng)量——步進(jìn)電機(jī)的步距角——運(yùn)動(dòng)部件從停止到起動(dòng)加速到最大快進(jìn)速度所需時(shí)間(s)，取為0.05s——導(dǎo)軌摩擦力，i——傳動(dòng)比——傳動(dòng)效率，一般取0.7-0.8——滾珠絲桿預(yù)加負(fù)荷，一般取，為進(jìn)給牽引力(N)——滾珠絲桿導(dǎo)程(cm)——滾珠絲桿未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般上述三項(xiàng)合計(jì)，快速移動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩最大切削負(fù)載時(shí)所需要的轉(zhuǎn)矩——折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩2.16步進(jìn)電機(jī)的選擇2.16.1步進(jìn)電機(jī)的選擇的基本原則合理選用步進(jìn)電機(jī)是比較復(fù)雜的問(wèn)題，需要根據(jù)電機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)中的實(shí)際工作情況，經(jīng)過(guò)分析后才能正確選擇?，F(xiàn)僅就選用步進(jìn)電機(jī)最基本的原則介紹如下：步距角α步距角應(yīng)滿足：α≤式中i——傳動(dòng)比αmin——系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)所驅(qū)動(dòng)部件的最小轉(zhuǎn)角。精度步進(jìn)電機(jī)的精度可用步矩誤差或積累誤差衡量。積累誤差是指轉(zhuǎn)子從任意位置開始，經(jīng)過(guò)任意步后，轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)角與理論轉(zhuǎn)角之差的最大值。用積累誤差衡量精度比較實(shí)用。所以選用不進(jìn)電機(jī)應(yīng)滿足△Q≤i[△θs]式中△Q——步進(jìn)電機(jī)的積累誤差；[△θs]——系統(tǒng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)部件允許的角度誤差。（3）轉(zhuǎn)矩為了使步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)行（不失步、不越步），正常啟動(dòng)并滿足對(duì)轉(zhuǎn)速的要求，必須考慮：1）啟動(dòng)力矩一般啟動(dòng)力矩選取為：Mq≥式中Mq——電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩；ML0——電動(dòng)機(jī)靜負(fù)載力矩。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)和拍數(shù)，Mjm為步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩，是步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)中給出的。2）在要求的運(yùn)行頻率范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行力矩應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)的靜載力力矩與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（包括負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）引起的慣性矩之和。啟動(dòng)頻率由于步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)頻率隨著負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的增大而降低，因此相應(yīng)負(fù)載力矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的極限啟動(dòng)頻率應(yīng)滿足：ft≥[fcp]m式中ft——極限啟動(dòng)頻率；[fcp]m——要求步進(jìn)電機(jī)最高啟動(dòng)頻率。2.16.2步進(jìn)電機(jī)的選擇a.步進(jìn)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩Fm——軸向牽引力，394.4Nδp——脈沖當(dāng)量，0.01mm/stepα——步距角，1.5°/step——電機(jī)絲杠傳動(dòng)效率，取齒輪0.98，軸承0.99，絲杠0.94=16.7Ncmb．估算步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩——負(fù)載轉(zhuǎn)矩，一般橫向進(jìn)給分母取0.4-0.5Ncm最大靜轉(zhuǎn)矩=43.9Ncm步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率和最高啟動(dòng)頻率——最大切削條件下進(jìn)給速度，取為0.2——進(jìn)給最快運(yùn)行速度，取為1=666.7Hz由計(jì)算出的最大靜轉(zhuǎn)矩=43.9Ncm=0.439Nm，選用110BYG2601型步進(jìn)電機(jī)型號(hào)步距角相數(shù)電壓（V）電流（A）靜轉(zhuǎn)矩（N.M）空載運(yùn)行頻率(KHZ)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(Kg.cm2)機(jī)身長(zhǎng)110BYG26000.75/1.5211048≥15686110BYG26010.75/1.52110412≥2011142110BYG26020.75/1.52110520≥20151842.17主軸部件的設(shè)計(jì)2.17.1主傳動(dòng)部件帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)本機(jī)床帶傳動(dòng)的主要作用是實(shí)現(xiàn)主電機(jī)和主軸組件的軟連接，以實(shí)現(xiàn)吸震減震，瞬時(shí)過(guò)載保護(hù)的功能。（1）對(duì)于V帶的選取查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-7，取工作情況系數(shù)=1.1計(jì)算功率=1.1×1.095=1.21Kw由和小帶輪轉(zhuǎn)速920r/min，據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖8-10選取Z型V帶據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8-6和表8-8，選取小帶輪直徑為=56mm，由于采用3：1傳動(dòng)，大帶輪直徑為=160mm。(2)驗(yàn)算帶速據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》式8-13，有帶速合適(3)確定V帶中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式8-20，初選中心距由式8-22計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度由表8-2選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度=800mm按式8-23計(jì)算實(shí)際中心距a=(4)驗(yàn)算小帶輪包角=(5)計(jì)算V帶根數(shù)Z由=56mm和=920r/min，查表8-4a得=0.14KW根據(jù)=920r/min，i=3和Z型帶，查表8-4b得=0.02kw查表8-5，有=1，查表8-2有=1于是，=0.29×1×1=0.282計(jì)算V帶根數(shù)(6)重新校核電機(jī)計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值由表8-3得Z型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.06kg/m應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力(7)計(jì)算壓軸力壓軸力最小值(8)帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見主軸部件圖紙.2.17.2軸承的校核與選擇（1）求兩軸承受到的徑向載荷和由力分析可知：===-====-=====（2）求兩軸承的軸向力和對(duì)于70000C型軸承，按表13-7軸承派生軸向力=e其中e為表13-5中的判斷系數(shù)。其值由的大小確定。===可以確定e值為（3）求軸承當(dāng)量載荷和因?yàn)?=由表13-5分別進(jìn)行查表或插值計(jì)算得徑向徑向載荷和軸向載荷系數(shù)為對(duì)軸承1====因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中為中等沖擊載荷按表13-6，=1.2～1.8，取=1.5則=（+）==（+）=（4）驗(yàn)算軸承壽命====故軸承滿足壽命要求。2.18夾具設(shè)計(jì)2.18.1定位基準(zhǔn)的選擇在制定工藝過(guò)程時(shí)，選擇定位基準(zhǔn)的主要目的是為了保證加工表面的位置精度。因此選擇定位基準(zhǔn)的總原則應(yīng)該是從有較高位置精度要求的表面中進(jìn)行選擇。定位基準(zhǔn)的選擇包括粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)的選擇。（1）粗基準(zhǔn)的選擇選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，考慮的重點(diǎn)是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。粗基準(zhǔn)選擇的原則是：1）選擇應(yīng)加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個(gè)不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對(duì)稱、少裝夾等。2）選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。3）應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。4）應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時(shí)需經(jīng)初加工。5）粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。本設(shè)計(jì)中因?yàn)闄C(jī)座為壓力精密鑄造，因此機(jī)座內(nèi)壁和外部加強(qiáng)筋及散熱片均不需粗加工，需要進(jìn)行粗加工的是兩個(gè)端面，因此機(jī)座的的粗基準(zhǔn)為：以A端面及內(nèi)孔B定位粗車C端面以C端面及內(nèi)孔B定位粗車A端面（2）精基準(zhǔn)的選擇選擇精基準(zhǔn)的原則時(shí)，考慮的重點(diǎn)是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準(zhǔn)確、牢固、方便。精基準(zhǔn)選擇的原則是：1)基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來(lái)的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計(jì)和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準(zhǔn)。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。2)互為基準(zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，有時(shí)兩個(gè)被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。3)自為基準(zhǔn)原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準(zhǔn)此外，還應(yīng)選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準(zhǔn)，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等。本設(shè)計(jì)的精基準(zhǔn)選擇以A端及加強(qiáng)筋F定位，精鏜兩端止口及內(nèi)孔以C端面及內(nèi)孔B定位精車A端面及左端加強(qiáng)筋以A端面及內(nèi)孔B定位精車C端面及右端加強(qiáng)筋2.18.2夾具的加緊原理在機(jī)械制造中，為完成需要的加工工序、裝配工序及檢驗(yàn)工序等，使用著大量的夾具。利用夾具，可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高加工精度，減少?gòu)U品;可以擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，改善操作的勞動(dòng)條件。因此，夾具是機(jī)械制造中的一項(xiàng)重要的工藝裝備。一個(gè)好的機(jī)床夾具，首先要保證能加工出合格的產(chǎn)品。為此，所設(shè)計(jì)的夾具首先應(yīng)滿足以下兩項(xiàng)要求:(1)在未受外力作用時(shí)，加工件對(duì)刀具和機(jī)床應(yīng)保持正確的位置，即加工件應(yīng)有正確的定位。(2)在加工過(guò)程中，作用于加工件上的各種外力，不應(yīng)當(dāng)破壞加工件原有的正確定位，即對(duì)加工件應(yīng)有正確的夾緊。2.18.3定位原理在機(jī)械加工中，我們要求加工出來(lái)的表面.對(duì)加工件的其它表面保持規(guī)定的位置尺寸。因?yàn)榧庸け砻媸怯汕邢鞯毒吆蜋C(jī)床的綜合運(yùn)動(dòng)所造成，所以在加工時(shí)，必須使加工件上的規(guī)定表面(線、點(diǎn))對(duì)刀具和機(jī)床保持正確的位置才能加工出合格的產(chǎn)品。在生產(chǎn)實(shí)踐中，盡管定位方式是合理的，但由于夾緊狀態(tài)不良(即夾緊力的大小、方向、作用點(diǎn)和支承的位置選擇不當(dāng))可能出現(xiàn)如下問(wèn)題:①加工件飛出夾具，打壞刀具，造成安全事故;②加工出來(lái)的位置尺寸不準(zhǔn)確;③加工表面產(chǎn)生形位公差〔如不平度、不垂直度);④加工表面粗糙度高等。因此，當(dāng)加工件正確定位后.還需要獲得良好的夾緊狀態(tài)。使加工件獲得良好的夾緊狀態(tài)的措施。(1)在制定夾緊方案時(shí)，應(yīng)盡可能避免夾緊力與支承反力構(gòu)成力偶。(2)在制定夾緊方案時(shí)，使加工件不產(chǎn)生超出允許范圍的變形，對(duì)于剛性較差的加工件，應(yīng)盡可能避免產(chǎn)生或應(yīng)盡可能減小由夾緊力產(chǎn)生的彎曲力矩。(3)避免加工件發(fā)生不能允許的振動(dòng)：在制定夾緊方案時(shí)，對(duì)于剛性較差的加工件，應(yīng)盡可能避免產(chǎn)生或應(yīng)盡可能減小由切削力產(chǎn)生并作用于加工件上的彎曲力矩。2.18.4夾緊力的計(jì)算對(duì)于一定的加工形式和定位夾緊方案，為保證有足夠的力量來(lái)平衡切削力，必須求出為平衡切削力所需要的夾緊力最大值。為此，在求平衡切削力所需的夾緊力(Q平衡)時(shí)，應(yīng)注意以下各點(diǎn)：(1)如果在整個(gè)切削過(guò)程中，切削力作用點(diǎn)在變化著，那么在計(jì)算Q平，時(shí)，應(yīng)分別計(jì)算切削力在各極端位置時(shí)所需的Q平，，然后選取最大值。(2)如果在整個(gè)切削過(guò)程中，切削力大小在變化著，那么在計(jì)算Q平衡時(shí)，應(yīng)取最大的切削力數(shù)值。(3)在計(jì)算Q，時(shí)，要特別注意切削力對(duì)加工件的力矩，有時(shí)為平衡切削力矩所需要的夾緊力是較大的。(4)當(dāng)定位基準(zhǔn)為毛坯面時(shí)，只有在夾緊力的方向上，定位基準(zhǔn)和定位元件才能保持良好的接觸。在計(jì)算Q平，時(shí)，對(duì)于不在夾緊力方向上的那些定位支承元件不能按受力元件看待，它不起承擔(dān)平衡切削力的作用。夾具裝備圖形如下：2.19機(jī)械手機(jī)械手是模仿著人手的部分動(dòng)作，按給定程序、軌跡和要求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取、搬運(yùn)或操作的自動(dòng)機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為“工業(yè)機(jī)械手”。生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)械手可以提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平和勞動(dòng)生產(chǎn)率:可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、保證產(chǎn)品質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn);尤其在高溫、高壓、低溫、低壓、粉塵、易爆、有毒氣體和放射性等惡劣的環(huán)境中，它代替人進(jìn)行正常的工作，意義更為重大。因此，在機(jī)械加工、沖壓、鑄、鍛、焊接、熱處理、電鍍、噴漆、裝配以及輕工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)等方面得到越來(lái)越廣泛的引用.機(jī)械手的結(jié)構(gòu)形式開始比較簡(jiǎn)單，專用性較強(qiáng)，僅為某臺(tái)機(jī)床的上下料裝置，是附屬于該機(jī)床的專用機(jī)械手。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，制成了能夠獨(dú)立的按程序控制實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作，適用范圍比較廣的“程序控制通用機(jī)械手”，簡(jiǎn)稱通用機(jī)械手。由于通用機(jī)械手能很快的改變工作程序，適應(yīng)性較強(qiáng)，所以它在不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量生產(chǎn)中獲得廣泛的引用。2.19.1機(jī)械手的組成和分類（1）機(jī)械手的組成機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)裝置等所組成。各系統(tǒng)相互之間的關(guān)系如方框圖2-1所示。圖1-1機(jī)械手的組成方框圖1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括手部、手腕、手臂和立柱等部件，有的還增設(shè)行走機(jī)構(gòu)。2)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力裝置，通常由動(dòng)力源、控制調(diào)節(jié)裝置和輔助裝置組成。常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)。3)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是支配著工業(yè)機(jī)械手按規(guī)定的要求運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。目前工業(yè)機(jī)械手的控制系統(tǒng)一般由程序控制系統(tǒng)和電氣定位(或機(jī)械擋塊定位)系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)有電氣控制和射流控制兩種，它支配著機(jī)械手按規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，并記憶人們給予機(jī)械手的指令信息(如動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)速度及時(shí)間)，同時(shí)按其控制系統(tǒng)的信息對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，必要時(shí)可對(duì)機(jī)械手的動(dòng)作進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)動(dòng)作有錯(cuò)誤或發(fā)生故障時(shí)即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。4)位置檢測(cè)裝置控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)位置，并隨時(shí)將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置。(2)機(jī)械手的分類工業(yè)機(jī)械手的種類很多，關(guān)于分類的問(wèn)題，目前在國(guó)內(nèi)尚無(wú)統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)，在此暫按使用范圍、驅(qū)動(dòng)方式和控制系統(tǒng)等進(jìn)行分類。按用途分機(jī)械手可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種:1）專用機(jī)械手它是附屬于主機(jī)的、具有固定程序而無(wú)獨(dú)立控制系統(tǒng)的機(jī)械裝置。專用機(jī)械手具有動(dòng)作少、工作對(duì)象單一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用可靠和造價(jià)低等特點(diǎn)，適用于大批量的自動(dòng)化生產(chǎn)，如自動(dòng)機(jī)床、自動(dòng)線的上、下料機(jī)械手和“加口工中心”附屬的自動(dòng)換刀機(jī)械手。2）通用機(jī)械手它是一種具有獨(dú)立控制系統(tǒng)的、程序可變的、動(dòng)作靈活多樣的機(jī)械手。在規(guī)格性能范圍內(nèi)，其動(dòng)作程序是可變的，通過(guò)調(diào)整可在不同場(chǎng)合使用，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是獨(dú)立的。通用機(jī)械手的工作范圍大、定位精度高、通用性強(qiáng)，適用于不斷變換生產(chǎn)品種的中小批量自動(dòng)化的生產(chǎn)。通用機(jī)械手按其控制定位的方式不同可分為簡(jiǎn)易型和伺服型兩種:簡(jiǎn)易型以“開一關(guān)”式控制定位，只能是點(diǎn)位控制:伺服型具有伺服系統(tǒng)定位控制系統(tǒng)，可以是點(diǎn)位的，也可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，一般的伺服型通用機(jī)械手屬于數(shù)控類型。按驅(qū)動(dòng)方式分1）液壓傳動(dòng)機(jī)械手是以液壓的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是:抓重可達(dá)幾百公斤以上、傳動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈敏。但對(duì)密封裝置要求嚴(yán)格，不然油的泄漏對(duì)機(jī)械手的工作性能有很大的影響，且不宜在高溫、低溫下工作。若機(jī)械手采用電液伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，使機(jī)械手的通用性擴(kuò)大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過(guò)濾要求嚴(yán)格，成本高。2)氣壓傳動(dòng)機(jī)械手是以壓縮空氣的壓力來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手。其主要特點(diǎn)是:介質(zhì)李源極為方便，輸出力小，氣動(dòng)動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩(wěn)定性較差，沖擊大，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，在同樣抓重條件下它比液壓機(jī)械手的結(jié)構(gòu)大，所以適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環(huán)境中進(jìn)行工作。3)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械手即由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機(jī)構(gòu)等)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手。它是一種附屬于工作主機(jī)的專用機(jī)械手，其動(dòng)力是由工作機(jī)械傳遞的。它的主要特點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，動(dòng)作頻率大，但結(jié)構(gòu)較大，動(dòng)作程序不可變。它常被用于工作主機(jī)的上、下料。4)電力傳動(dòng)機(jī)械手即有特殊結(jié)構(gòu)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直線電機(jī)或功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械手，因?yàn)椴恍枰虚g的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，故機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。其中直線電機(jī)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度快和行程長(zhǎng)，維護(hù)和使用方便。此類機(jī)械手目前還不多，但有發(fā)展前途。2.19.2機(jī)械手的設(shè)計(jì)方案2.19.3機(jī)械手的主要參數(shù)(1)主參數(shù)機(jī)械手的最大抓重是其規(guī)格的主參數(shù)，目前機(jī)械手最大抓重以10公斤左右的為數(shù)最多。故該機(jī)械手主參數(shù)定為10公斤，高速動(dòng)作時(shí)抓重減半。使用吸盤式手部時(shí)可吸附5公斤的重物。（2）基本參數(shù)運(yùn)動(dòng)速度是機(jī)械手主要的基本參數(shù)。操作節(jié)拍對(duì)機(jī)械手速度提出了要求，設(shè)計(jì)速度過(guò)低限制了它的使用范圍。而影響機(jī)械手動(dòng)作快慢的主要因素是手臂伸縮及回轉(zhuǎn)的速度。該機(jī)械手最大移動(dòng)速度設(shè)計(jì)為1.2m/s，最大回轉(zhuǎn)速度設(shè)計(jì)為1200°/s，平均移動(dòng)速度為lm/s，平均回轉(zhuǎn)速度為900°/s。機(jī)械手動(dòng)作時(shí)有啟動(dòng)、停止過(guò)程的加、減速度存在，用速度一行程曲線來(lái)說(shuō)明速度特性較為全面，因?yàn)槠骄俣扰c行程有關(guān)，故用平均速度表示速度的快慢更為符合速度特性。除了運(yùn)動(dòng)速度以外，手臂設(shè)計(jì)的基本參數(shù)還有伸縮行程和工作半徑。大部分機(jī)械手設(shè)計(jì)成相當(dāng)于人工坐著或站著且略有走動(dòng)操作的空間。過(guò)大的伸縮行程和工作半徑，必然帶來(lái)偏重力矩增大而剛性降低。在這種情況下宜采用自動(dòng)傳送裝置為好。根據(jù)統(tǒng)計(jì)和比較，該機(jī)械手手臂的伸縮行程定為600mm,最大工作半徑約為1500mm，手臂安裝前后可調(diào)200mm。手臂回轉(zhuǎn)行程范圍定為2400(應(yīng)大于180否則需安裝多只手臂)，又由于該機(jī)械手設(shè)計(jì)成手臂安裝范圍可調(diào)，從而擴(kuò)大了它的使用范圍。手臂升降行程定為150mm。定位精度也是基本參數(shù)之一。該機(jī)械手的定位精度為土0.5～±lmm2.19.4設(shè)計(jì)時(shí)考慮的幾個(gè)問(wèn)題(1)具有足夠的握力(即夾緊力)在確定手指的握力時(shí)，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)，以保證工件不致產(chǎn)生松動(dòng)或脫落。(2)手指間應(yīng)具有一定的開閉角兩手指張開與閉合的兩個(gè)極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。手指的開閉角應(yīng)保證工件能順利進(jìn)入或脫開，若夾持不同直徑的工件，應(yīng)按最大直徑的工件考慮。對(duì)于移動(dòng)型手指只有開閉幅度的要求。(3)保證工件準(zhǔn)確定位為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應(yīng)的手指形狀。例如圓柱形工件采用帶“V”形面的手指，以便自動(dòng)定心。(4)具有足夠的強(qiáng)度和剛度手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)的影響，要求有足夠的強(qiáng)度和剛度以防折斷或彎曲變形，當(dāng)應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，自重輕，并使手部的中心在手腕的回轉(zhuǎn)軸線上，以使手腕的扭轉(zhuǎn)力矩最小為佳。(5)考慮被抓取對(duì)象的要求根據(jù)機(jī)械手的工作需要，通過(guò)比較，我們采用的機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)是一支點(diǎn)兩指回轉(zhuǎn)型，由于工件多為圓柱形，故手指形狀設(shè)計(jì)成V型，其結(jié)構(gòu)如附圖所示.2.20手部夾緊氣缸的設(shè)計(jì)2.20.1手部驅(qū)動(dòng)力計(jì)算本課題氣動(dòng)機(jī)械手的手部結(jié)構(gòu)如圖3-2所示，其工件重量G=10公斤，“V”形手指的角度2=120°，b=120mm，R=24mm,摩擦系數(shù)為f=0.10。根據(jù)手部結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)示意圖，其驅(qū)動(dòng)力為:根據(jù)手指夾持工件的方位，可得握力計(jì)算公式:所以：=490（N）實(shí)際驅(qū)動(dòng)力:因?yàn)閭髁C(jī)構(gòu)為齒輪齒條傳動(dòng)，故取=0.94，并取=1.5.若被抓取工件的最大加速度取a=g時(shí)，則:所以：