夹具是机械加工不可缺少的部件,在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下,夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。
一、高精
随着机床加工精度的提高,为了降低定位误差,提高加工精度,对夹具的制造精度要求更高。
二、高效
为了提高机床的生产效率,双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间,各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等,快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具,加紧和松开工件只用1~2秒,夹具结构简化,为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。
三、模块、组合
夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件,快速组装成各种夹具,已成为夹具技术开发的基点。省工、省时,节材、节能,体现在各种先进夹具系统的创新之中。模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础,应用CAD技术,可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库,进行夹具优化设计,为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削过程,既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案,又能积累使用经验,了解市场需求,不断地改进和完善夹具系统。
四、通用、经济
夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统,一次性投资比较大,只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强,应用范围广,通用性好,夹具利用率高,收回投资快,才能体现出经济性好。
底盖的钻孔夹具设计由于时间紧张,未能将完整设计图纸画出来,现在只将设计方案表达如下,如图2,底盖的夹紧和固定都采用定位销,用定位销和平台将底盖的各个自由度限制,这样就能满足底盖钻孔的要求。
2.6 核算多轴头的总轴向力( )
要核算多轴头的总轴向力和消耗的总功率,使其不超过机床允许的最大轴向力和机床的额定功率。核算公式如下:
式中:N为多轴头各工作轴消耗的功率的总和;
为多轴头每个工作轴消耗的功率
为机床的额定功率
P为多轴头各工作轴轴向力的总和
为各工作轴的轴向力
为机床允许的最大轴向力
首先计算每个工作轴的切削扭矩( ):
)(N)
因为每个工作轴的 相等,所以多轴头的总轴向力和消耗的总功率为:
(N)
(kW)
查Z235机床说明书,机床主轴最大进给抗力 。
核对可知: ,满足设计要求。
3 设计传动系统图
多轴头齿轮传动系统的设计既要保证工艺要求,又要保证多轴头的结构的紧凑性。齿轮传动系统的设计与计算,其内容包括:齿轮模数和工作轴直径的确定,传动方式的选择,主动轴中心位置的确定,传动比及齿轮齿数的确定,布置惰轮,检查结构上的干涉现象,传动系统图的坐标计算与绘制等。
齿轮传动系统图应按照所规定的符号绘制。齿轮中心及分度圆应尽可能画得准确(精度在0.2~0.3mm),这样便于用图解法核对所计算的坐标尺寸。
在齿轮传动系统图中应清晰的表明:齿轮的传动方式,各齿轮的齿数及模数,主动轴及工作轴的旋转方向,齿轮层数(对两层以上)。同时还应在图旁注明:工作轴每分钟转速、工作轴每分钟进给量及传动比等。
下面按设计步骤分别讨论每项内容的设计要求和设计方法。
3.1齿轮模数的确定
在一般齿轮传动设计中,齿轮模数是按齿轮的抗弯强度和齿面疲劳强度计算的,然后经过试验确定。但是由于齿轮传动多轴头在生产中早已广泛应用,在使用和制造方面已有一定的经验,在[1]中,有关多轴头齿轮的结构和规格参数,以及齿轮的材料、热处理、齿宽及工作条件都作了规定,所以当利用[1]所介绍的齿轮进行设计时,可根据加工孔径,按表1查得齿轮模数,此表查得的模数为主动轮的模数,每个主动齿轮可带动三个工作轴。
表1 加工孔径与模数
加工孔径
<8
8~15
15~20
模数
1.5~2
2~2.5
2.5~3
从中查得:主动轮的模数m=2.5。
3.2确定工作轴直径
多轴头工作轴直径是按扭转刚度所计算的,若工作轴不兼做中间轴使用时,其直径可按表2查得。
表2 加工孔径与工作轴直径
加工孔径
<6
6~9
9~12
12~16
16~20
工作轴直径
9
12
15
20
25
查表2得:工作轴直径d=20mm。
3.3选择传动方式
多轴头的齿轮传动系统一般是定轴轮系,