加工渦輪盤(pán)榫槽的臥式拉床夾具-六足爬蟲(chóng)機(jī)器人設(shè)計(jì)-合集

1、1 概述1.1 實(shí)習(xí)單位簡(jiǎn)介 中國(guó)一航西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))(簡(jiǎn)稱(chēng)“西航集團(tuán)公司)建于1958年,是中國(guó)大型航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造基地和國(guó)家1000家大型企業(yè)集團(tuán)之一，公司有工程技術(shù)人員2500多名，擁有各種國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的冷、熱加工設(shè)備和計(jì)量測(cè)試設(shè)備4000余臺(tái)套，先后取得了150多項(xiàng)省、部級(jí)以上科研成果獎(jiǎng)。研制生產(chǎn)了渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪發(fā)電裝置、渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)。2001年公司改制組建為由中國(guó)一航控股的、華融資產(chǎn)管理公司參股的有限責(zé)任公司，并成立了以西航集團(tuán)公司為母公司、以資產(chǎn)為紐帶，母子公司體制的西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)。 西航集團(tuán)公司以“航空?qǐng)?bào)國(guó)，追求第一為己任，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)并重，形成了以航空產(chǎn)品

2、為主導(dǎo)，國(guó)際航空零部件生產(chǎn)、多元化民品和第三產(chǎn)業(yè)共同開(kāi)展的格局。公司還分別與英國(guó)羅羅公司、美國(guó)普惠公司和以色列葉片技術(shù)公司、德國(guó)巴克杜爾公司建立了三家合資公司；與眾多國(guó)際著名的航空企業(yè)建立了穩(wěn)固的合作關(guān)系，外貿(mào)創(chuàng)匯連續(xù)多年位居國(guó)內(nèi)同行首位。公司產(chǎn)品開(kāi)發(fā)形成了以劍桿織機(jī)、高速線材精軋機(jī)組、燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、石化設(shè)備、鋁型材等為主導(dǎo)、涉及眾多行業(yè)的高技術(shù)、高附加值、多元化的產(chǎn)品群。公司的質(zhì)量體系通過(guò)了ISO9000系列標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證。公司被列為國(guó)家863方案CIMS工程應(yīng)用示范企業(yè)。1.2 工程提出的背景及研究的內(nèi)容在我實(shí)習(xí)的過(guò)程中接觸最多的就是渦輪盤(pán)，渦輪盤(pán)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)如圖1-1的重要零件,它與

3、相應(yīng)的軸、葉片相互連接而組成發(fā)動(dòng)機(jī)中的轉(zhuǎn)子組件。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的外函推力完全來(lái)自于它高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的推力。處于高速、高溫的工作環(huán)境下，是關(guān)鍵復(fù)雜構(gòu)件，其機(jī)械加工特點(diǎn)表現(xiàn)為榫槽形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高、空間角度復(fù)雜等。它的設(shè)計(jì)、工藝和制造水平?jīng)Q定了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、平安可靠性、維修周期、壽命等性能指標(biāo)。圖11航空發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)在渦輪盤(pán)材質(zhì)多采用GH698，屬 HYPERLINK :/info.pf.hc360 /Html/zt/leiyu0509/index.htm t _blank 鎳基合金，Ni含量大于70%，加工硬化嚴(yán)重，切削加工性非常差。 HYPERLINK :/info.machine.h

4、c360 /html/zt/098098/index.htm t _blank 機(jī)械加工難度大，在整個(gè)渦輪機(jī)加工中也是一個(gè)難點(diǎn)。而在整個(gè)渦輪盤(pán)的機(jī)械加工中，工作量最大、難度最高的是輪盤(pán)榫槽加工。因此本文主要是圍繞在拉削渦輪盤(pán)榫槽這一工序過(guò)程中所使用的專(zhuān)用夾具為中心，研究了拉削渦輪盤(pán)榫槽的臥式拉床夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、調(diào)整和使用。1.3 現(xiàn)代機(jī)床夾具的開(kāi)展方向機(jī)床夾具就是在機(jī)床上將工件進(jìn)行定位、夾緊，將刀具進(jìn)行導(dǎo)向的一種裝置，其主要作用就是使工件相對(duì)與機(jī)床和刀具有一個(gè)正確的位置，并在加工過(guò)程中保持這個(gè)位置不變現(xiàn)代工業(yè)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是：新產(chǎn)品開(kāi)展快，質(zhì)量要求高，品種規(guī)格多，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期短。反映在機(jī)械

5、工業(yè)上，多品種、小批量生產(chǎn)在生產(chǎn)類(lèi)型比例中，占了很大比重。為了適應(yīng)這一要求，必須做好生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作，而機(jī)床夾具是這一工作的重要組成局部?，F(xiàn)代機(jī)床夾具的開(kāi)展方向主要表現(xiàn)在：1.標(biāo)準(zhǔn)化 完善的標(biāo)準(zhǔn)化，不僅指現(xiàn)有夾具零部件的標(biāo)準(zhǔn)化，而且對(duì)應(yīng)各種類(lèi)型夾具應(yīng)有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)。這樣可以使夾具的設(shè)計(jì)、制造和裝配工作簡(jiǎn)化，有利于縮短生產(chǎn)周期和降低本錢(qián)。2.可調(diào)化、組合化 這樣做可以擴(kuò)大專(zhuān)用夾具的使用范圍，改變以往工藝條件稍有變化就導(dǎo)致專(zhuān)用工裝報(bào)廢的現(xiàn)象，使夾具能重復(fù)利用。實(shí)行組合化的原那么設(shè)計(jì)工裝，用少量元件能滿(mǎn)足多種要求。3.精密化 隨著機(jī)械產(chǎn)品加工、裝配精度日益提高，高精度機(jī)床大量涌現(xiàn)，勢(shì)必要求機(jī)床夾具的精

6、度也相應(yīng)地越來(lái)越高。4.高效自動(dòng)化 為了既改善勞動(dòng)條件，實(shí)現(xiàn)文明生產(chǎn)，使所設(shè)計(jì)的工裝更符合人機(jī)工程學(xué)原理，以提高生產(chǎn)效率，又能降低加工本錢(qián)，對(duì)夾具提出高效自動(dòng)化的要求，以便獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。5.模塊化 通過(guò)采用模塊化設(shè)計(jì)，可以提高設(shè)計(jì)效率，縮短設(shè)計(jì)周期。1.4 現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)夾具設(shè)計(jì)的根本要求3.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、有良好的結(jié)構(gòu)工藝性并且操作簡(jiǎn)便、能改善勞動(dòng)條件 工程研究的方法、預(yù)期結(jié)果及意義該夾具主要用于拉削航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤(pán)上的榫槽，榫槽本身精度主要由拉刀設(shè)計(jì)、制造精度和拉削方法保證；榫槽的相對(duì)精度，如榫槽至中心控制尺寸、榫槽均布誤差等就主要由該夾具來(lái)保證。因此在確定該夾具的設(shè)計(jì)方案時(shí)，首先對(duì)工序圖進(jìn)

7、行分析，了解本工序需要保證的尺寸精度和位置精度。為了使所設(shè)計(jì)的夾具能夠保證零件所要求的精度，必須對(duì)渦輪盤(pán)進(jìn)行精確地定位和準(zhǔn)確地分度。為了能夠減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，盡量縮短本工序的輔助時(shí)間，動(dòng)力系統(tǒng)采用液壓裝置。此液壓分度夾具與移動(dòng)安裝座的定位是靠移動(dòng)安裝座上的兩個(gè)定位銷(xiāo)，通過(guò)四個(gè)M20螺栓連接固定。零件安裝到分度夾具上，用螺栓壓緊；將拉刀按順序放入拉刀盒中，拉刀盒通過(guò)刀柄與拉床主軸連接。通過(guò)采用合理的定位裝置和分度機(jī)構(gòu)，該夾具應(yīng)該能夠保證零件要求的尺寸和位置精度。渦輪盤(pán)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上一個(gè)十分重要的零件，然而在整個(gè)渦輪盤(pán)的機(jī)械加工過(guò)程中，精度要求最高，難度最大就是渦輪盤(pán)上的榫槽的加工這一

8、工序，因?yàn)殚静郾仨氁腿~片上的榫頭相配合。它們之間的配合精度要求也是很高的。綜以上分析，本道工序所要加工的渦輪盤(pán)榫槽對(duì)于整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量和性能都有著十分重要的影響，所以本工序所專(zhuān)用的夾具的設(shè)計(jì)制造有著十分重要的意義。2 渦輪盤(pán)件榫槽的加工特點(diǎn)及工藝裝備2.1 渦輪盤(pán)榫槽加工工藝的分析 渦輪盤(pán)榫槽加工工序圖的分析 渦輪盤(pán)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的典型的盤(pán)類(lèi)零件，屬于盤(pán)類(lèi)件，在本道工序中主要的加工外表是形狀為樅樹(shù)形的榫槽面，榫槽是用于安裝葉片的，較為復(fù)雜。數(shù)量為47個(gè)，均布于328的圓周，均布累積誤差不大于。榫槽的寬度尺寸、榫槽工作面至距渦輪盤(pán)中心的距離誤差均在以?xún)?nèi)，榫槽外表粗糙度要求Ra1.6以上圖2-1

9、。.2 零件毛坯種類(lèi)、特點(diǎn)由于渦輪盤(pán)處于高速、高溫400800的工作環(huán)境，對(duì)毛坯的材料也有特殊的要求，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外常采用鎳基合金，此渦輪盤(pán)83076967的毛坯所用的材料是AISI4340,相當(dāng)于38GrMnAlA,用這種合金粉末熱等靜壓制成型，為了提高渦輪盤(pán)的疲勞強(qiáng)度，采用了在熱等靜壓預(yù)成形后再等溫鍛造的技術(shù)。用這種材料和鍛造技術(shù)成型的渦輪盤(pán)毛坯具有很高的強(qiáng)度和抗疲勞性能，并且材料的拉削性能比擬好，最正確的拉削速度大概在2/min。圖21 渦輪盤(pán)零件工序圖 渦論盤(pán)的加工工藝路線分析周向榫槽常用精密車(chē)床、專(zhuān)用夾具、專(zhuān)用刀桿、成型刀片進(jìn)行加工，而各種形狀復(fù)雜的周向榫槽常用銑床銑削和拉床拉削來(lái)加工，

10、由于樅樹(shù)型榫槽結(jié)構(gòu)不規(guī)那么，形狀復(fù)雜，而且外表粗糙度要求在Ra1.6以上,假設(shè)采用銑削加工，必須通過(guò)粗銑、半精銑、精銑三道工藝，才有可能使榫槽到達(dá)要求的外表粗糙度，并且勞動(dòng)強(qiáng)度大效率低，加工精度難以保證，所以現(xiàn)在生產(chǎn)中已經(jīng)很少采用了，拉削是一種高效率的金屬切削工藝，用于加工多種形狀的內(nèi)、外外表，以及具有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的螺旋槽等。加工質(zhì)量特點(diǎn)：精度較高，可以到達(dá),外表粗糙度可到達(dá)。尺寸一致性好。特別適合加工精度高、外表質(zhì)量好的成批和大量生產(chǎn)的零件。現(xiàn)已廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片榫頭、渦輪盤(pán)、壓氣機(jī)盤(pán)等部件的加工，但必須配以專(zhuān)用的刀具、量具、及其它輔具。渦輪盤(pán)的加工工序如下表：表 21 零件工藝路線表序號(hào)工

11、序內(nèi)容定位基準(zhǔn)所用設(shè)備1鍛造毛坯2正火3車(chē)端面打中心孔外圓柱面臥式車(chē)床CA61404粗車(chē)各外圓、倒角端面、中心孔數(shù)控車(chē)床K31255鉆6立式鉆 床ZJ50256精車(chē)外圓、輪盤(pán)端面中心孔數(shù)控車(chē)床K31257滾花鍵中心孔滾齒機(jī)YN36168銑削樅樹(shù)形槽端面、中心孔萬(wàn)能回轉(zhuǎn)頭升降臺(tái)銑床X62259拉削樅樹(shù)形槽臥式拉床L612010磷化處理11檢驗(yàn)2.2 拉削方法及工藝裝備的分析與選取 拉削方法拉削按拉削速度分成兩種：低速拉削和高速拉削。目前在航空零件上已愈來(lái)愈多采用高速拉削，主要是由于以下幾個(gè)方面的原因：1在相同條件下，高速拉削的零件外表質(zhì)量?jī)?yōu)于低速拉削的外表質(zhì)量。有的材料如不銹鋼等用低速拉削無(wú)法保

12、證其外表質(zhì)量，必須采用高速拉削。2高速拉削所用的拉床，其結(jié)構(gòu)剛性好，滑枕行程長(zhǎng)，選用拉削速度范圍廣，冷卻潤(rùn)滑效果好。這樣，不僅提高了生產(chǎn)率，而且大大降低了生產(chǎn)本錢(qián)。3高速拉削的拉刀大都采用超硬型高速鋼，如鉬-鈷和鎢-鈷類(lèi)高速鋼能在高溫、高壓及高速下長(zhǎng)期工作。這樣有利于實(shí)現(xiàn)拉削自動(dòng)化，除了單機(jī)拉削自動(dòng)化外，還可將單機(jī)-傳送帶-單機(jī)連成拉削自動(dòng)線。高速拉削,一般是指拉削速度高于15-20m/min的拉削。由于在提高加工外表質(zhì)量延長(zhǎng)拉刀壽命等方面比低速拉削具有明顯的優(yōu)越性，因此現(xiàn)代拉削中多采用高速拉削。但是對(duì)于不同的零件材料，或即使相同的材料熱處理工藝不同，也會(huì)影響拉削速度。實(shí)際生產(chǎn)中是通過(guò)試?yán)瓉?lái)確

13、定具體零件材料高速拉削的速度。在較低的速度下拉削，拉削的外表質(zhì)量還比擬好，拉削速度不斷提高，到一定速度后，拉削外表質(zhì)量下降，甚至出現(xiàn)鱗刺，繼續(xù)提高速度，拉削外表質(zhì)量開(kāi)始好轉(zhuǎn)，到一定速度下，拉削面質(zhì)量到達(dá)最正確，這時(shí)的速度就是這種材料的高速拉削速度。高速拉削一般可以提高盤(pán)類(lèi)件的外表質(zhì)量和生產(chǎn)率，但對(duì)于某些難加工材料的零件，只有在低速拉削時(shí)方能后的最正確拉削質(zhì)量。如此渦輪盤(pán)83076967的毛坯所用的材料是AISI4340,相當(dāng)于38GrMnAlA，這種材料的最正確的拉削速度大概在2/min。 工藝裝備拉削加工渦輪盤(pán)所用的工藝裝備主要是有拉床、拉刀、量具等，渦輪盤(pán)上的榫槽自身的精度主要由合理的拉刀

14、設(shè)計(jì)、制造精度和正確的拉削方法來(lái)保證；榫槽的相對(duì)精度，如榫槽至中心控制尺寸、榫槽均布誤差、榫槽中心對(duì)稱(chēng)等，主要依靠夾具保證。1.拉床 考慮到現(xiàn)有的條件和前面所分析的該材料的渦輪盤(pán)的榫槽的最正確拉削速度情況，選用普通臥式拉床L6120類(lèi)似圖22。這種拉床主要用于拉削花鍵孔、平面和形狀復(fù)雜的成型面等，生產(chǎn)效率高，適用于大量生產(chǎn)及成批生產(chǎn)。該機(jī)床采用液壓傳動(dòng)，工作平穩(wěn)，能無(wú)級(jí)調(diào)速，并有超負(fù)荷保險(xiǎn)裝置。機(jī)床具有自動(dòng)循環(huán)、半自動(dòng)循環(huán)和兩種分段循環(huán)等四種工作循環(huán)，主要?jiǎng)幼骺蓡为?dú)點(diǎn)動(dòng)調(diào)整，能滿(mǎn)足各種生產(chǎn)場(chǎng)合的需要。機(jī)床由一個(gè)總按鈕站操縱，操作方便。圖 22L6120的性能參數(shù)：額定拉力：20噸 最大拉力：2

15、6噸主溜板行程長(zhǎng)度：1600mm接送刀機(jī)構(gòu)最大行程長(zhǎng)度：620mm護(hù)送刀最大行程長(zhǎng)度：850mm主溜板工作行程速度：1.511m/min主溜板返回行程速度：712m/min主傳動(dòng)用徑向柱塞油泵：流量 300升/分 最大工作壓力：10Mpa主傳動(dòng)電機(jī)功率：22千瓦 主傳動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速：970轉(zhuǎn)/min機(jī)床的外形尺寸長(zhǎng)寬高：6830mm1819mm1376mm2.拉刀 加工渦輪盤(pán)榫槽的拉刀為專(zhuān)用拉刀，拉床所用拉刀為分段組合形式，根據(jù)被拉削榫槽型面的要求，采用分段組合形式，共分9段。由每段拉刀分別擔(dān)負(fù)一定的切削局部和切削量如圖23。這些功能不同，長(zhǎng)短不一的分段拉刀將被分為三組，分別定位夾緊在拉刀盒子內(nèi)，

16、成為完整的組合拉刀。圖23 拉削榫槽的拉削余量分配圖由于輪盤(pán)材質(zhì)是38GrMnAlA，加工性差，而且輪盤(pán)精度要求高，硬質(zhì)合金刀具雖然在硬度、耐磨性和切削用量等方面優(yōu)于高速鋼，但其缺點(diǎn)很突出：不能承受較大的沖擊力，強(qiáng)度低，只是高速鋼的三分之一，熱處理困難；整體硬質(zhì)合金刀具制造困難，可加工性差，型線的鏟磨必須用金剛石砂輪。普通高速鋼由于在強(qiáng)度、硬度等方面性能指數(shù)低，不能采用，而粉末冶金高速鋼如CPM-42，雖然韌性、硬度和可磨削性?xún)?yōu)于其它高速鋼，但價(jià)格偏高，因此，也不采用。通過(guò)比擬分析，拉刀材質(zhì)通常選用M42(W2Mo9Cr4VCo8)鈷高速鋼。有較高的淬透性，M42熱處理后硬度可以到達(dá)67-69

17、HRC，在加工中當(dāng)溫度提高至600-620時(shí)具有很高的紅硬性，并具有很高的耐磨性，很高的強(qiáng)度及良好的工藝性能，缺點(diǎn)韌性較差、脫碳敏感性強(qiáng)，但是就綜合性能而言，現(xiàn)在榫槽拉刀材質(zhì)通常都選擇M42。3.量具 為檢驗(yàn)拉刀拉出的樅樹(shù)形榫槽的尺寸精度，采用直徑為1.524的標(biāo)準(zhǔn)量棒。拉削是大切削刃面，多齒強(qiáng)力切削過(guò)程，會(huì)產(chǎn)生大量切削熱。加之切削過(guò)程中，加工面被進(jìn)、出口處得刀齒包容，切削熱不易被冷卻液帶走，故要求用大流量、大熱容量的冷卻潤(rùn)滑液進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，以降低切削時(shí)的溫升。3 渦輪盤(pán)分度夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工件在夾具中的定位就是要確定工件與夾具定位元件的相對(duì)位置，并通過(guò)導(dǎo)向元件和對(duì)刀元件來(lái)保證工件與刀具之間的相

18、對(duì)位置，從而滿(mǎn)足加工精度的要求。對(duì)單個(gè)工件而言，就是工件準(zhǔn)確地占據(jù)由定位元件所規(guī)定的位置。要實(shí)現(xiàn)定位，必須將工件的有關(guān)外表靠近在夾具的定位元件上，工件的定位和用于定位的外表有很大的關(guān)系這些外表就是工件的定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)就是零件上的點(diǎn)、線、面，這些點(diǎn)、線、面是用來(lái)確定零件上的其他的點(diǎn)、線、面的。工件在沒(méi)有采取定位措施以前，它在夾具中的位置是任意的，即對(duì)一個(gè)工件來(lái)說(shuō)它的位置是不確定的，而對(duì)一批工件來(lái)說(shuō)它們的位置是變動(dòng)的。工件空間位置的這種不確定性可用自由度來(lái)描述，把工件看成直角坐標(biāo)系OXYZ中的一個(gè)剛體，在沒(méi)有采取定位措施前，它有六個(gè)自由度，即沿X、Y、 Z軸的三個(gè)移動(dòng)自由度和繞X、Y、Z軸的三個(gè)轉(zhuǎn)

19、動(dòng)自由度，如圖31所示。要使工件沿某一方向上有確定的位置，就必須限制它沿這個(gè)方向上的自由度，夾具中，限制工件自由度用定位支承點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，一個(gè)定位支承點(diǎn)限制一個(gè)自由度，通常用夾具上按一定要求布置的六個(gè)定位支承點(diǎn)與工件的定位基準(zhǔn)相接觸來(lái)限制工件的六個(gè)自由度，即六點(diǎn)定位原理。但是在工件實(shí)際定位時(shí)，所限制的自由度數(shù)少于按工序加工要求應(yīng)予以限制的自由度數(shù)，那么工件定位缺乏稱(chēng)為欠定位，欠定位往往會(huì)造成工件定位不確定、定位元件變形和工件裝夾不好。如果幾個(gè)定位支承點(diǎn)重復(fù)限制同一個(gè)或幾個(gè)自由度，稱(chēng)為過(guò)定位，對(duì)于形狀精度和位置精度很低的毛坯外表作為定位基準(zhǔn)時(shí)，是不允許出現(xiàn)過(guò)定位的，這樣會(huì)造成工件定位時(shí)的位置不確定。

20、但是對(duì)于已加工過(guò)的工件外表或精度高的毛坯外表作為定位基準(zhǔn)時(shí)，為了提高零件的穩(wěn)定性和剛度，可以使用過(guò)定位。定位裝置的作用是確定工件在夾具中的位置。定位元件通常采用平面、圓柱面、錐面等來(lái)實(shí)現(xiàn)工件的定位。工件定位時(shí)，只要將工件上定位基準(zhǔn)與夾具上的定位外表互相接觸，就可獲得正確的位置，不需要任何的調(diào)整與找正。圖31 零件的六個(gè)自由度3.2 定位基準(zhǔn)的選取以及定位誤差的分析定位基準(zhǔn)的選擇和定位裝置的設(shè)計(jì)渦輪盤(pán)83076967工藝尺寸圖21，根據(jù)選擇定位基準(zhǔn)的基準(zhǔn)重合原那么和所選基準(zhǔn)應(yīng)保證定位穩(wěn)定、便于夾緊的條件，選擇渦輪盤(pán)C面和D軸作為定位基準(zhǔn)。C面和D軸的自身尺寸公差(95-和)、 形狀公差以及它們與

21、渦輪盤(pán)原始基準(zhǔn)A和B的形位公差要求都很?chē)?yán)，所以由于基準(zhǔn)不重合引起定基誤差也相對(duì)很小。由于所要加工的渦輪盤(pán)的榫槽均不于328的圓周，故采用定位環(huán)與C面接觸，大平面三點(diǎn)定位，限制了X軸上的移動(dòng)、Y、Z軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)共三個(gè)自由度，短定位套與禿臺(tái)的D面配合，來(lái)限制X和Y軸方向上的移動(dòng),共限制了五個(gè)自由度，屬于不完全定位。定位誤差的分析和計(jì)算使用夾具時(shí)，造成外表位置的加工誤差的因素可以歸納為以下三個(gè)方面：1 與工件在夾具中裝夾有關(guān)的加工誤差，稱(chēng)為工件裝夾誤差，其中包括工件在夾具中由于定位不準(zhǔn)確所造成的加工誤差即定位誤差，以及在工件夾緊時(shí)由于工件和夾具變形所造成的加工誤差?yuàn)A緊誤差。2與夾具相對(duì)刀具及切削成行運(yùn)

22、動(dòng)和夾具變形所造成的加工誤差，稱(chēng)為夾具的對(duì)訂誤差， 其中包括夾具相對(duì)刀具位置有關(guān)的加工誤差,就是對(duì)刀誤差，和夾具相對(duì)成形位置有關(guān)的加工誤差?yuàn)A具位置誤差。3與加工過(guò)程有關(guān)的加工誤差，稱(chēng)為過(guò)程誤差。其中包括工藝系統(tǒng)的受力變形、熱變形及磨損等因素所造成的加工誤差。為了得到合格零件，必須使上述各項(xiàng)誤差之和等于或小于規(guī)定零件的工序尺寸公差T，即 總T在夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中，只考慮與夾具設(shè)計(jì)有關(guān)的定位方法所引起的定位誤差對(duì)加工精度的影響，上式可以寫(xiě)成 ：D +T式中 D定位誤差 除定位誤差外，其他因素所引起的定位誤差的總和一般取 D=T定位誤差是有指由于定位不準(zhǔn)而造成的某一工序尺寸加工外表對(duì)工序基準(zhǔn)的距離尺寸或

23、位置要求方面的加工誤差。工件在夾具中的位置是有定位元件確定的，當(dāng)工件上的定位基準(zhǔn)一旦與夾具上的定位元件相接觸或相配合，工件的位置也就確定了，但對(duì)一批工件來(lái)說(shuō)，由于在各個(gè)工件的有關(guān)外表本身和它們之間在尺寸和位置上均存在著在公差范圍內(nèi)的差異，夾具定位元件本身和各定位元件之間也具有一定的尺寸和位置公差，因此工件雖然已經(jīng)定位，但是每個(gè)被定位的工件的的某些外表都會(huì)存在自己的位置變動(dòng)量，從而造成在工序尺寸和位置要求方面的加工誤差。對(duì)于一批工件來(lái)說(shuō)，刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動(dòng)的，即被加工外表的位置相對(duì)于定為基準(zhǔn)是不變的，所以定位誤差就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量。定位誤差有兩個(gè)方面組成，1定位基準(zhǔn)和工

24、序基準(zhǔn)不一致所引起的定位誤差，稱(chēng)為基準(zhǔn)不重合誤差，即工序基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，常用B來(lái)表示。2定位基準(zhǔn)與定位元件本身的制造誤差所引起的定位誤差，稱(chēng)基準(zhǔn)位置誤差，既定為基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，用Y來(lái)表示。所以 D = B + Y 就是基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位置誤差在加工尺寸方向上的代數(shù)和。分析零件圖可知，本道工序需要保證尺寸的 ，如前面所述，在拉削渦輪盤(pán)上的榫槽時(shí)，采用短圓柱面即D面于定位套配合來(lái)限制在Y、Z軸上的移動(dòng)自由度，所以定位基準(zhǔn)就是短圓柱面D面的中心線即渦輪盤(pán)的中心線，而的工序尺寸是渦輪盤(pán)的中心線，因此不存在基準(zhǔn)不重合誤差，故 B=0基準(zhǔn)位置誤差 Y =

25、 式中 定位副間最小間隙配合圖25定位孔直徑公差 禿臺(tái)外圓柱公差=0.005=0.035 Y = =圖32 定位元件水平放置時(shí)的定位誤差分析T=0.1,所以理論定位誤差 D，即 D。由以上計(jì)算可知 D= B +所以計(jì)算出的D在定位誤差的范圍之內(nèi)，能滿(mǎn)足該工序中渦輪盤(pán)榫槽加工要求。夾緊方案確實(shí)定工件在機(jī)床或夾具中定位后還需要進(jìn)行夾緊，將工件壓緊、夾牢以保證在加工過(guò)程中不產(chǎn)生位移和振動(dòng)，主要有動(dòng)力源和夾緊機(jī)構(gòu)兩局部組成。夾緊機(jī)構(gòu)的主要作用是接受和傳遞原始的作用力，使其變?yōu)閵A緊力并執(zhí)行夾緊任務(wù)。夾緊機(jī)構(gòu)包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件，中間遞力機(jī)構(gòu)主要啟到改變?cè)甲饔昧Φ姆较蚝痛笮〉淖饔?，而且還具有一定的

26、自鎖性能。 夾緊裝置的設(shè)計(jì)和選用是否正確合理，對(duì)于保證加工精度，提高生產(chǎn)效率、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度有很大的影響。因此在夾緊裝置的設(shè)計(jì)過(guò)程中主要考慮到以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：1 在夾緊過(guò)程中應(yīng)保持工件原有良好的定位，而不應(yīng)破壞定位。2夾緊力可靠、適當(dāng)。即要保證在加工過(guò)程中工件的位置不發(fā)生變動(dòng)和振動(dòng)，又不因夾緊力過(guò)大而使工件外表?yè)p傷、變形。3操作應(yīng)該平安、方便、迅速和省力。4結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、便于制造，并有足夠的強(qiáng)度和剛度。綜合以上因素，由于渦輪盤(pán)要加工榫槽，外周不能用于夾緊，軸中心無(wú)通孔，所以只能利用軸向均勻的6個(gè)9.525+0.05 角向位置任意孔，采用螺紋夾緊。螺紋夾緊簡(jiǎn)單可靠，有自鎖作用，也可以提供足

27、夠的夾緊力。渦輪盤(pán)榫槽加工工位多，更換拉刀次數(shù)多3次，一個(gè)渦輪盤(pán)榫槽的加工時(shí)間最短也得一天左右，所以克服了螺紋夾緊慢、輔助時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題。由于渦輪盤(pán)自身用于穿螺栓的孔徑為6，只能用六個(gè)M10的螺栓進(jìn)行螺紋夾緊。但是在渦輪盤(pán)榫槽拉削過(guò)程中，渦輪盤(pán)所受的切削力大，為了增強(qiáng)夾緊力、提高夾具體剛性、減少切削力大對(duì)榫槽加工精度的影響，需要增加了三個(gè)液壓壓緊機(jī)構(gòu)。夾緊力確實(shí)定確定夾緊力主要是確定夾緊力的大小、方向和作用點(diǎn)，夾緊力的方向應(yīng)該垂直于主要的定位外表。為使夾緊力有助于定位，工件應(yīng)靠緊各支承點(diǎn)，并保證工件上各個(gè)定位基準(zhǔn)與定位元件接觸可靠。通常工件主要的定位基面的面積較大、精度較高，限制的自由度多，夾緊

28、力垂直于此面，有利于保證工件的準(zhǔn)確地定位。其次，夾緊力的方向應(yīng)使工件夾緊后變形最小。因?yàn)楣ぜ诓煌较蛏系膭傂圆煌軌和獗淼慕佑|變形不同，故夾緊力的方向應(yīng)使得受壓外表最好是與定位元件接觸較大的定位基準(zhǔn)。再次，夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力。 夾緊力的作用點(diǎn)就是指的夾緊元件相接觸的一小塊面積，夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)能保持工件定位穩(wěn)定，不至于引起工件產(chǎn)生位移或偏轉(zhuǎn)，還必須使被夾緊工件的變形最小，并且應(yīng)該盡量靠近切削部位，以提高夾緊的可靠性，如果切削部位的剛性缺乏可采用輔助支承。夾緊力的大小必須適當(dāng)，夾緊力過(guò)小，工件在夾具中的位置可能在加工過(guò)程中產(chǎn)生變動(dòng)，破壞原有定位。如果夾緊力過(guò)大，工件在夾具的位置可

29、能在加工過(guò)程中產(chǎn)生較大的變形，直接會(huì)影響到加工的質(zhì)量。在計(jì)算夾緊力的大小時(shí)，將此臥拉夾具看成一個(gè)剛性系統(tǒng)以簡(jiǎn)化計(jì)算，根據(jù)加工過(guò)程中工件所受的切削力、重力、慣性力、夾緊力等處于靜力平衡的條件下，來(lái)計(jì)算理論的夾緊力。根據(jù)以上理論分析可知：在拉削渦輪盤(pán)榫槽時(shí)，夾緊力的方向應(yīng)該垂直于主要的定位基面C，作用點(diǎn)應(yīng)該在工件的圓周上，大小通過(guò)以下計(jì)算可得。在加工過(guò)程中渦輪盤(pán)處于相對(duì)靜止的狀態(tài)下，在水平方向上只受到切削力和夾緊力的作用，所以只要算出切削力，根據(jù)夾具處于靜力平衡就可以計(jì)算出夾緊力。查?刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)?表6-16，最大切削力的經(jīng)驗(yàn)公式：式中 刀齒單位切削力長(zhǎng)度上的拉削力 每個(gè)刀齒切削刃的總長(zhǎng)度 最大同

30、時(shí)工作的齒數(shù) 、分別為前角、后角、刀齒鋒利程度、切削液對(duì)拉削力影響的修正系數(shù)查?刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)?表6-48 齒升量 af=0.03,硬度在HBS197-229之間，取為169N/m。拉削的槽寬為，拉削長(zhǎng)度 故齒距： P=(1.251.9)=710 取P=8.，所以同時(shí)工作齒數(shù) =3個(gè)。每個(gè)刀齒切削刃的總長(zhǎng)度 =10mm.查?刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)?表6-49 =0.85、=1.0、=1.0、=1.13。所以 由于力的作用方向與渦輪盤(pán)的加工中心線成的夾角，可以分解為沿渦輪盤(pán)軸向的力T1和沿渦輪盤(pán)周向的力T2圖33。T1=T2=其中T1作用于渦輪盤(pán)的一端，使渦輪盤(pán)產(chǎn)生一個(gè)翻轉(zhuǎn)的力矩，為平衡這一個(gè)力矩為平衡此力

31、矩，必須在另一端施加以一個(gè)和該力大小相等方向相反的力F1，并且F1 T1。T2會(huì)產(chǎn)生一個(gè)能夠使渦輪盤(pán)旋轉(zhuǎn)的力矩，這一力矩主要靠夾緊力通過(guò)壓板作用在工件上所產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)平衡。夾緊力通過(guò)壓板作用在工件上，實(shí)際所需要的夾緊力 Wk= 式中 Wk實(shí)際所需要的夾緊力 W由靜力平衡算出的理論夾緊力K平安系數(shù)上式中根本平安系數(shù)取1.3 刀具鈍化度有關(guān)的系數(shù)取1.5 夾緊穩(wěn)定性系數(shù)取1.0 圖33 渦輪盤(pán)受力分析圖查?機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)?表1-2-1：取=1.0，=1.5，=1.2，=1.0，=1.0，所以 取K=2.5。通過(guò)以上計(jì)算可知：沿渦輪盤(pán)的中心線方向需要的夾緊力: W1=沿渦輪盤(pán)周向夾緊力 ： W

32、2= T2=6.087 kN0.3，取，由，可得需要的正壓力： 故所需要的總的夾緊力.、分度方式選擇分度裝置是在機(jī)械加工中，每當(dāng)加工完一個(gè)外表后，能使夾具連同工件轉(zhuǎn)過(guò)一定角度或移動(dòng)一段距離的裝置，分度裝置的工作精度主要取決于分度副的機(jī)構(gòu)形式和制造精度。夾具常用的分度裝置有孔盤(pán)式、側(cè)面齒槽式、多邊形分度盤(pán)式和標(biāo)準(zhǔn)分度臺(tái)等多種形式。拉削用分度盤(pán)按分度原理，大致分為插銷(xiāo)式、端齒盤(pán)式和蝸輪蝸桿式三種方式。插銷(xiāo)式分度盤(pán)，一個(gè)分度盤(pán)只適用于同一型號(hào)的零件，需要數(shù)量多，經(jīng)濟(jì)性差，調(diào)整困難，分度精度低；蝸輪蝸桿式分度盤(pán)，可以在一定范圍內(nèi)任意分度槽數(shù)，但是需要更換分度夾具的配換齒輪和節(jié)圓盤(pán)，分度精度較高；端齒盤(pán)

33、式分度盤(pán)，不同尺寸的盤(pán)件需要更換不同的端齒盤(pán)，通用性較差，分度夾具的分度、壓緊、松開(kāi)、定位等操作皆為液壓、電氣控制，分度精度很高。由于需加工的渦輪盤(pán)榫槽為47個(gè)，加工工位數(shù)量中等，均布累積誤差不大于0.127,要求加工精度較高，不適用于常用插銷(xiāo)式、蝸輪蝸桿式分度盤(pán)。經(jīng)分析比擬，決定采用端齒盤(pán)式分度盤(pán)。端齒盤(pán)式分度盤(pán)的優(yōu)點(diǎn)端齒盤(pán)式分度盤(pán)是采用端面三角齒相互嚙合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)分度的。工作時(shí)以下端齒盤(pán)的全部齒作為定位裝置，來(lái)對(duì)定上端齒盤(pán)的，各齒間的不等距誤差可以正負(fù)抵消，使誤差得到均化，分度精度顯著提高，精度一般在左右，而且具有較好的精度保持性。端齒盤(pán)制造不是很復(fù)雜，端面三角齒經(jīng)過(guò)精刨、研磨后，便可到

34、達(dá)較高的精度。上、下端齒盤(pán)嚙和后不僅能承受較大的切削力。 端齒盤(pán)另一個(gè)特點(diǎn)就是體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，操作方便，兩齒嚙合時(shí)可以自鎖，在拉削過(guò)程中不存在夾具體回轉(zhuǎn)時(shí)的間隙問(wèn)題，整個(gè)端齒盤(pán)分度裝置成為一個(gè)剛性很好的整體。端齒盤(pán)式分度盤(pán)設(shè)計(jì)渦輪盤(pán)83076967的外徑尺寸為mm，在保證不干預(yù)拉削的前提下，盡量增加嚙合面積以提高加工精度，將端齒盤(pán)外徑定為mm。查?機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)?第三版表1-8-5，取端齒盤(pán)的齒型角A=,端齒數(shù)定為47x3=141。如圖34所示。端齒盤(pán)的尺寸計(jì)算如下：mm式中：D 端齒盤(pán)外徑 Z 端齒盤(pán)齒數(shù) T 端齒盤(pán)大端齒形展開(kāi)齒距h底h頂2.507mm式中：h底為端齒盤(pán)大端理論齒底高h(yuǎn)

35、頂為端齒盤(pán)大端理論齒頂高底頂=式中：底為端齒盤(pán)理論齒底線與節(jié)平線之間的夾角為理論齒底角頂為端齒盤(pán)理論齒頂線與節(jié)平線之間的夾角為理論齒頂角.端齒盤(pán)式分度盤(pán)的分度精度：相鄰誤差15；積累誤差45；循環(huán)誤差 7。圖34 端齒盤(pán)零件圖液壓傳動(dòng)的慣性力小，結(jié)構(gòu)緊湊，夾具剛性較高，工作平穩(wěn)，液壓油有一定的吸振能力，便于實(shí)現(xiàn)頻繁的換向，而且能實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，操作簡(jiǎn)單便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，系統(tǒng)工作時(shí)，工作介質(zhì)可以自動(dòng)潤(rùn)滑運(yùn)動(dòng)元件，有利于提高元件的使用壽命。需要加工的渦輪盤(pán)上共47處榫槽，在拉削加工時(shí)，上下端齒盤(pán)、夾緊裝置等都要作屢次往復(fù)運(yùn)動(dòng)動(dòng)作，為了能夠減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，盡量縮短本工序的輔助時(shí)間，分度夾具

36、的動(dòng)力系統(tǒng)均采用液壓裝置。如圖35所示。端齒盤(pán)分合的動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì) 為盡量防止夾具結(jié)構(gòu)龐大，使總體的結(jié)構(gòu)緊湊、合理，才能更好地保證零件的加工精度。為使分度盤(pán)實(shí)現(xiàn)分開(kāi)動(dòng)作，如圖35所示， 將下端齒盤(pán)與夾具底座(件42)連接固定；將上端齒盤(pán)與夾具的定位分度盤(pán)(件29)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸(件9)連接固定。轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過(guò)止推軸承與活塞(件10 )連接，活塞分別與端蓋(件32)和夾具底座形成兩個(gè)互不相通的獨(dú)立腔體C和D，當(dāng)它們分別進(jìn)油時(shí)，可以使活塞帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸作上、下運(yùn)動(dòng)。要使上、下端齒盤(pán)能夠?qū)崿F(xiàn)順利地分合，活塞的工作行程應(yīng)大于端齒盤(pán)的全齒高。由于此夾具用于臥式拉床上，工作時(shí)水平放置，在整個(gè)工作過(guò)程中都受到上端齒盤(pán)、工件

37、、及夾緊、定位元件的重力所產(chǎn)生的彎曲力矩的作用，為盡量增加活塞桿的剛度。圖35 夾具局部結(jié)構(gòu)圖查?液壓氣動(dòng)手冊(cè)?第二版表9-4，取活塞桿的直徑為45mm,查表9-3，取油缸內(nèi)徑125，額定壓力P=10Mpa,考慮到該液壓缸在工作過(guò)程中會(huì)間斷性地轉(zhuǎn)動(dòng)，為了能夠更好地實(shí)現(xiàn)這一動(dòng)作，將此液壓裝置的設(shè)計(jì)成如下機(jī)構(gòu)：取d1=65，d2=88，速比=V2/V1=查表9-6取速比=1.4.活塞抬起時(shí)的推力:返回時(shí)的作用力： 分度回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)動(dòng)力設(shè)計(jì)為使端齒盤(pán)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作，在分度盤(pán)上設(shè)計(jì)了軸向均布的47個(gè)分度銷(xiāo)(件1)，由液壓推桿(件51)上的撥爪(件78)推動(dòng)分度銷(xiāo)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)過(guò)角度為一周的47分之一

38、。當(dāng)液壓推桿回退時(shí)，撥爪被下一個(gè)分度銷(xiāo)抬起，繞銷(xiāo)軸(件52)轉(zhuǎn)動(dòng)；回退一定距離后，撥爪劃過(guò)分度銷(xiāo)，彈簧片回彈撥爪，撥爪插入下一個(gè)分度銷(xiāo)之后，等待下一次動(dòng)作。調(diào)整分度銷(xiāo)直徑大小、撥爪推動(dòng)分度銷(xiāo)力的角度、推桿行程范圍與撥爪的長(zhǎng)短，使其停留位置準(zhǔn)確。如圖37所示： 圖36 分度液壓缸結(jié)構(gòu)圖分度盤(pán)上共47個(gè)分度銷(xiāo)，取分度銷(xiāo)直徑為7mm,為防止分度盤(pán)、端齒盤(pán)、分度銷(xiāo)、撥爪之間產(chǎn)生干預(yù)，取分度銷(xiāo)的均布直徑為276mm，兩分度銷(xiāo)之間的夾角.，考慮到夾具體上個(gè)機(jī)構(gòu)布置合理的問(wèn)題，將該機(jī)構(gòu)的撥爪放于第21個(gè)分度銷(xiāo)上，如圖38所示:可以求出： B=78 52 75 47 51F1 F2V1 V2圖37 回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)圖

39、圖38 分度銷(xiāo)位置示意圖兩分度銷(xiāo)之間的距離 mm液壓缸的工作行程L0L.取L0=35mm。查?液壓氣動(dòng)手冊(cè)?第二版表9-2，額定壓力P=10Mpa，取液壓缸內(nèi)徑32mm,活塞桿直徑20。推出時(shí)的推力 ： 返回時(shí)的推力：輔助夾緊裝置液壓缸的設(shè)計(jì)查?液壓氣動(dòng)手冊(cè)?第二版表9-2，額定壓力P=10Mpa，取液壓缸內(nèi)徑50mm,活塞桿直徑22。該機(jī)構(gòu)通過(guò)活塞桿帶動(dòng)壓板，把夾緊力直接作用于工件上，其行程必須大于端齒盤(pán)分合液壓缸的行程，并且保證當(dāng)端齒盤(pán)分合液壓缸將工件完全抬起時(shí)，壓板能夠徹底和工件分開(kāi)，取L=30mm。為了便于拉削前工件的安裝，將壓板設(shè)計(jì)成能夠饒活塞旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，防止了裝夾工件時(shí)和工件產(chǎn)生干

40、預(yù)。圖39 夾緊液壓缸結(jié)構(gòu)圖速比： 在以上各式中：無(wú)桿側(cè)的有效面積 有桿側(cè)的有效面積活塞伸出速度 活塞返回速度推出時(shí)的推力 返回時(shí)的推力、轉(zhuǎn)動(dòng)剎車(chē)機(jī)構(gòu)分度時(shí)，液壓推桿推動(dòng)分度銷(xiāo)，帶動(dòng)夾具轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓推桿到行程頂點(diǎn)停止動(dòng)作，而轉(zhuǎn)動(dòng)軸由于慣性將繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。無(wú)法有效地控制其停止在分度所需的角度上。為了解決這一問(wèn)題，在轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向上，設(shè)計(jì)了彈性楔塊，當(dāng)分度盤(pán)通過(guò)分度銷(xiāo)作用于楔塊上的力在沿楔塊方向的分力大于彈簧的作用力時(shí)，分度銷(xiāo)推動(dòng)楔塊滑動(dòng)，分度盤(pán)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，完成分度。分度完成后，楔塊在彈簧力的作用下能夠有效地?fù)踝》侄蠕N(xiāo)，防止分度盤(pán)由于慣性力繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使端齒盤(pán)停止在正確的分度所需要的角度上。、分度指示

41、機(jī)構(gòu)由于渦輪盤(pán)榫槽數(shù)為47個(gè)，數(shù)量較多，而且拉削不是一次完成，有七、八把拉刀分3次去余量，一個(gè)渦輪盤(pán)榫槽加工屢次方可完成。為防止夾具分度出現(xiàn)誤操作，產(chǎn)生廢品，造成經(jīng)濟(jì)損失，所以增加了一個(gè)分度指示杠桿。當(dāng)分完度以后，轉(zhuǎn)動(dòng)軸下降，下一個(gè)分度銷(xiāo)與杠桿指針接觸,如圖六所示，顯示分度正確，提示工人繼續(xù)進(jìn)行榫槽拉削。圖310轉(zhuǎn)動(dòng)剎車(chē)機(jī)構(gòu)圖 圖311分度指示機(jī)構(gòu)圖夾具底座比擬大，形狀復(fù)雜，要求精度高，加工比擬困難，選用鑄鐵材料20-40。因?yàn)殍T鐵可以研磨角度面，到達(dá)要求精度；鑄鐵材料的剛性比擬好，還可以吸收拉削過(guò)程中產(chǎn)生的震動(dòng)。為防止拉削過(guò)程中遇到底座上夾渣、異物、硬點(diǎn)而磨損和崩刀，在相應(yīng)的拉削部位銑削出大

42、于榫槽寬度及移動(dòng)安裝座移動(dòng)距離的梯形槽。2 分度盤(pán)為了夾具加工方便，將分度盤(pán)作成兩層，組裝后調(diào)整定位面回轉(zhuǎn)中心到底面距離，易于保證圖紙要求。此次加工的渦輪盤(pán)直徑比擬小，榫槽多，拉削加工后分度盤(pán)定位面較小。為了盡量減少刀具的磨損，分度盤(pán)材料選用45,調(diào)質(zhì)HRC28-32,低于加工零件硬度；并事先銑出不超過(guò)渦輪盤(pán)榫槽中值的槽寬。先銑出榫槽，分度盤(pán)加工榫槽位置與分度銷(xiāo)底孔位置之間有著比擬嚴(yán)格的角向關(guān)系。必須計(jì)算準(zhǔn)確，以免槽偏，拉刀單側(cè)拉削，反而對(duì)拉刀有不利影響。夾具回轉(zhuǎn)中心距底座定位銷(xiāo)距離理論值H如圖312H=H1-L1-L2-L3 =3mm式中：L3渦輪盤(pán)榫槽工作面至渦輪盤(pán)中心距離尺寸中值 H1底

43、座定位銷(xiāo)至導(dǎo)軌端面距離 L1拉刀盒上、下兩定位面間的距離L2最后一把拉刀設(shè)計(jì)高度尺寸夾具回轉(zhuǎn)中心距底座定位銷(xiāo)距離H的實(shí)際值，還受到以上各尺以及底座定位銷(xiāo)直徑尺寸、分度夾具定位套直徑尺寸、底座與夾具制造誤差、長(zhǎng)期使用實(shí)際磨損程度等因素影響。為防止出現(xiàn)加工出的渦輪盤(pán)榫槽工作面至渦輪盤(pán)中心距離尺寸偏小，無(wú)法調(diào)整的情況出現(xiàn)，設(shè)計(jì)時(shí)特意將夾具回轉(zhuǎn)中心距底座定位銷(xiāo)的距離減小了，使H值為39.22mm，以便可以微調(diào)。圖312 尺寸計(jì)算示意圖通用底座由固定在拉床L6120上的支座和移動(dòng)安裝座組成。支座的角度為15；移動(dòng)安裝座上有兩個(gè)相距的定位銷(xiāo)，與拉床分度夾具相配。渦輪盤(pán)加工中心與渦輪盤(pán)定位端面的距離為。由于

44、所需加工的渦輪盤(pán)榫槽傾角為30，分度夾具底座還需傾斜15。由于機(jī)構(gòu)安排等原因，需取渦輪盤(pán)加工中心與定位面的距離為187mm。為保證渦輪盤(pán)渦輪盤(pán)加工中心在拉床的拉刀中心線上，那么可計(jì)算出分度夾具定位端面中心點(diǎn)至分度夾具底座面的距離H值和分度夾具回轉(zhuǎn)中心與定位銷(xiāo)的水平距離L值如圖313所示。con15=L=170+(187-145.5)tg15+187tg15= 圖313 尺寸計(jì)算示意圖4 分度夾具使用和調(diào)整加工準(zhǔn)備液壓分度夾具與移動(dòng)安裝座的定位是靠移動(dòng)安裝座上的兩個(gè)定位銷(xiāo)，通過(guò)四個(gè)M20螺栓連接固定。由于所加工的渦輪盤(pán)直徑小，拉刀設(shè)計(jì)高度低，分度夾具回轉(zhuǎn)中心下降高度大，分度夾具結(jié)構(gòu)主要集中移動(dòng)安

45、裝座的下部，原安裝座的一個(gè)螺紋孔無(wú)法使用，需要按設(shè)計(jì)圖紙位置補(bǔ)充加工。零件安裝到分度夾具上，用螺栓壓緊；將拉刀按順序放入拉刀盒中，拉刀盒通過(guò)刀柄與拉床主軸連接好。控制過(guò)程如圖35，圖37所示，首先是三個(gè)輔助夾緊液壓缸的B油口進(jìn)油，壓板下降，輔助夾緊渦輪盤(pán)，啟動(dòng)機(jī)床進(jìn)行拉削。拉削完一個(gè)榫槽后，拉床主軸后側(cè)限位開(kāi)關(guān)啟動(dòng)，液壓系統(tǒng)換向，A油口進(jìn)油松開(kāi)渦輪盤(pán)，同時(shí)C腔進(jìn)油，活塞帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸抬起，到活塞與底座壓緊，上下端齒盤(pán)完全分開(kāi)。此時(shí)安裝座左移，碰到床身左側(cè)限位開(kāi)關(guān)， E腔進(jìn)油，撥爪前行，推動(dòng)分度銷(xiāo)，由彈性楔塊機(jī)構(gòu)克服轉(zhuǎn)動(dòng)軸的分度慣性，轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)分度銷(xiāo)三個(gè)端齒角度，初步分度結(jié)束，同時(shí)拉床主軸帶動(dòng)拉

46、刀快速退回工作位置，拉床主軸前側(cè)限位開(kāi)關(guān)啟動(dòng)。由于其分度精度由端齒盤(pán)最終控制，液壓撥爪和彈性楔塊與分度銷(xiāo)之間均留有一定的回轉(zhuǎn)間隙余量，保證端齒盤(pán)完全嚙合，無(wú)干預(yù)。拉削試料及試件盤(pán)類(lèi)件榫槽在正式拉削之前，需要在試件上拉削榫槽，將所有尺寸調(diào)整合格后，才能正式拉削渦輪盤(pán)榫槽。1、試料加工及檢驗(yàn)要求試料材料與渦輪盤(pán)材料相同，試料厚度與渦輪盤(pán)榫槽長(zhǎng)度相同，主要用于檢查榫槽槽形，材料大小都可以。加工時(shí)，用試料夾具墊平試料，使其端面與拉刀中心垂直，拉削試料，加工出直榫槽。檢查渦輪盤(pán)樅樹(shù)形榫槽槽形，選用50倍投影儀。投影前需要用汽油清洗、擦干試料榫槽，使影像清晰。投影板上的影像是反映盤(pán)件于光線出口的形狀；為防

47、止拉削毛刺影響投影效果，在拉削要投影檢查的試料榫槽時(shí)，使拉刀進(jìn)入面為投影光線出口面即成像面。渦輪盤(pán)槽形放大圖一般是槽形最大最小極限偏差的公差帶圖形，貼其到投影板上。將試件榫槽槽形也投影到投影板上，直觀檢查槽形與放大圖上公差帶范圍進(jìn)行比擬，用工作臺(tái)水平或垂直移動(dòng)使槽形影象與放大圖線條重合。檢查榫槽型面是否符合圖紙給定的公差帶，是修整拉刀的依據(jù)。2、試件加工與檢驗(yàn)在正式拉削渦輪盤(pán)榫槽前，除拉削試料之外，還需要拉削試件。試件外圓尺寸與正式件相同，材料可以與正式件不同。將轉(zhuǎn)接件榫頭局部插入試件的榫槽內(nèi)，使其與試件的榫槽工作面相配合，定位并夾緊，在綜合量具上檢查。根據(jù)檢查結(jié)果調(diào)整榫槽徑向尺寸。調(diào)整徑向尺

48、寸拉削渦輪盤(pán)試件多個(gè)接近對(duì)點(diǎn)榫槽，如果實(shí)際測(cè)得榫槽工作面徑向尺寸比理論中值偏大，假設(shè)偏大。分析產(chǎn)生的原因：如前面設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)的分析，該尺寸受底座、拉刀盒、拉刀、夾具的實(shí)際制造尺寸、磨損情況等因素影響，無(wú)法給出準(zhǔn)確數(shù)值。 調(diào)整方法：拆下夾具的兩個(gè)定位套，根據(jù)測(cè)得的實(shí)際數(shù)值，將定位套內(nèi)徑尺寸同時(shí)磨大，重新壓裝上。 由于夾具自重的因素影響，夾具兩個(gè)定位套與底座定位銷(xiāo)的上端母線接觸定位，那么夾具中心豎直方向下降0.25mm，水平方向保持不變，從而到達(dá)調(diào)整的要求，實(shí)現(xiàn)微調(diào)。 調(diào)整夾具后,再拉削試件大致均布的四個(gè)槽，經(jīng)檢驗(yàn)合格前方可加工正式件。調(diào)整分度在渦輪盤(pán)榫槽拉床夾具分度過(guò)程中，出現(xiàn)過(guò)上下端齒盤(pán)嚙合錯(cuò)位

49、現(xiàn)象。在夾具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，已經(jīng)充分考慮各種因素，防止此類(lèi)現(xiàn)象的出現(xiàn)。首先是液壓撥爪與分度銷(xiāo)實(shí)際理論位置留有-1mm的余量，這既是為轉(zhuǎn)動(dòng)軸留的慣性轉(zhuǎn)角，也是防止撥爪卡住上下端齒盤(pán)嚙合自動(dòng)回調(diào)間隙。其次在彈性楔塊直邊與定位銷(xiāo)之間也留有的余量，這主要是為上下端齒盤(pán)嚙合留有回調(diào)間隙。產(chǎn)生原因：拉床夾具分度時(shí)，上下端齒盤(pán)分開(kāi)，上端齒盤(pán)一次分度過(guò)3個(gè)齒，而每次端齒盤(pán)轉(zhuǎn)過(guò)角度是由液壓桿推力大小、液壓桿停止作用位置、夾具轉(zhuǎn)動(dòng)慣性、楔型塊阻力大小共同作用決定的。 提高榫槽粗糙度方法在實(shí)際加工中，發(fā)現(xiàn)渦輪盤(pán)榫槽外表粗糙度達(dá)不到所要求的。為提高加工質(zhì)量，從整個(gè)工藝系統(tǒng)采取了多方面的積極措施。1、拉刀制造中采用整形鏟

50、齒背工藝代替原磨后角的方法，保證刀齒沿整個(gè)切削刃的輪廓上都有同樣的頂部后角值，可以提高榫槽尺寸精度和外表質(zhì)量，減少刀具磨損。2、在拉刀設(shè)計(jì)中，粗拉刀按漸切式方法設(shè)計(jì)，精拉刀采用分段成型式方法設(shè)計(jì)，整個(gè)型面圓滑過(guò)度。在精拉成型拉刀上設(shè)計(jì)有2-5個(gè)幾何參數(shù)尺寸完全相同的校正齒，用以消除盤(pán)類(lèi)件彈性變形引起的型面尺寸收縮。5 經(jīng)濟(jì)性與資源分析經(jīng)濟(jì)性是機(jī)械產(chǎn)品的一個(gè)重要指標(biāo)之一，在產(chǎn)品產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)，包括原材料制備、設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用、回收或再生過(guò)程，都應(yīng)該始終貫徹經(jīng)濟(jì)性原那么，盡量地節(jié)約能源和資源，降低生產(chǎn)本錢(qián)，提高勞動(dòng)省生產(chǎn)率。在該夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，在滿(mǎn)足夾具使用要求的前提下，充分地

51、考慮了夾具的經(jīng)濟(jì)性，利用了現(xiàn)有的資源，主要表達(dá)在以下幾個(gè)方面。1合理地選擇了各局部零件的材料，充分地發(fā)揮了它們的性能。以不至于大材小用，造成材料的浪費(fèi)。如夾具底座比擬大，形狀復(fù)雜，要求精度高，加工比擬困難，選用鑄鐵材料20-40。因?yàn)殍T鐵可以研磨角度面，到達(dá)要求精度；鑄鐵材料的剛性比擬好，還可以吸收拉削過(guò)程中產(chǎn)生的震動(dòng)。分度銷(xiāo)主要承受剪切力，所以材料選用40Cr，熱處理HRC33-38,韌性好。2夾具整體結(jié)構(gòu)盡量緊湊、合理。為保障零件的加工精度，提高生產(chǎn)效率，在夾具上設(shè)計(jì)了很多輔助機(jī)構(gòu)，在夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)這些輔助機(jī)構(gòu)作了合理的布局，把它們放在合理的位置，防止了整個(gè)夾具的體積龐大，造成資源的

52、浪費(fèi)。并且該夾具的分度和夾緊機(jī)構(gòu)均采用了液壓機(jī)構(gòu)，有行程開(kāi)關(guān)控制，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)率，而且便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。6 結(jié)論由于渦輪盤(pán)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上一個(gè)非常重要的零件，而且處于高溫、高壓、高速的工作環(huán)境下，這必然對(duì)它的材料、毛坯制造方法、熱處理工藝、加工制造工藝等都有十分嚴(yán)格的要求，這些都是為了保障零件能夠有足夠的強(qiáng)度、剛度、硬度，尺寸精度、位置精度等，以工作環(huán)境的要求。 此課題主要是為能夠順利完成在均布于渦輪盤(pán)的圓周上加工出47個(gè)樅樹(shù)型榫槽，而設(shè)計(jì)的拉床專(zhuān)用夾具。為了能保證本工序所要求的尺寸精度和位置精度，在這一專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)渦輪盤(pán)件進(jìn)行了準(zhǔn)確、科學(xué)地定位，并詳細(xì)地分析了定位

53、元件的定位誤差。六足爬蟲(chóng)機(jī)器人設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)人：李海鷹日期：2004年9月30日目 錄 TOC o h z HYPERLINK l _Toc84859255 前言 PAGEREF _Toc84859255 h 2 HYPERLINK l _Toc84859256 一、機(jī)器人的大腦 PAGEREF _Toc84859256 h 2 HYPERLINK l _Toc84859257 二、機(jī)器人的眼睛耳朵 PAGEREF _Toc84859257 h 2 HYPERLINK l _Toc84859258 三、機(jī)器人的腿驅(qū)動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)輪 PAGEREF _Toc84859258 h 3 HYPERLINK l

54、 _Toc84859259 四、機(jī)器人的手臂機(jī)械傳動(dòng)專(zhuān)制 PAGEREF _Toc84859259 h 4 HYPERLINK l _Toc84859260 五、機(jī)器人的心臟電池 PAGEREF _Toc84859260 h 4 HYPERLINK l _Toc84859261 一、AT89S51單片機(jī)簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc84859261 h 5 HYPERLINK l _Toc84859262 一、AT89S51主要功能列舉如下： PAGEREF _Toc84859262 h 5 HYPERLINK l _Toc84859263 二、AT89S51各引腳功能介紹： PAGEREF

55、_Toc84859263 h 5 HYPERLINK l _Toc84859264 二、控制系統(tǒng)電路圖 PAGEREF _Toc84859264 h 7 HYPERLINK l _Toc84859265 三、微型伺服馬達(dá)原理與控制 PAGEREF _Toc84859265 h 8 HYPERLINK l _Toc84859266 一、微型伺服馬達(dá)內(nèi)部結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc84859266 h 8 HYPERLINK l _Toc84859267 二、微行伺服馬達(dá)的工作原理 PAGEREF _Toc84859267 h 8 HYPERLINK l _Toc84859268 三、伺服馬達(dá)的

56、控制 PAGEREF _Toc84859268 h 9 HYPERLINK l _Toc84859269 四、選用的伺服馬達(dá) PAGEREF _Toc84859269 h 9 HYPERLINK l _Toc84859270 四、紅外遙控 PAGEREF _Toc84859270 h 11 HYPERLINK l _Toc84859271 一、 紅外遙控系統(tǒng) PAGEREF _Toc84859271 h 11 HYPERLINK l _Toc84859272 二、 遙控發(fā)射器及其編碼 PAGEREF _Toc84859272 h 11 HYPERLINK l _Toc84859273 三、紅外

57、接收模塊 PAGEREF _Toc84859273 h 11 HYPERLINK l _Toc84859274 四、紅外解碼程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc84859274 h 11 HYPERLINK l _Toc84859275 五、控制程序 PAGEREF _Toc84859275 h 12 HYPERLINK l _Toc84859276 六、六足爬蟲(chóng)機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 PAGEREF _Toc84859276 h 18前言今年年初，學(xué)校為參加中央電視臺(tái)舉辦的第三屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人電視大賽，組建了機(jī)器人制作小組。我積極參加，有幸成為了其中的一員。因?yàn)槲覀円郧皼](méi)有參加過(guò)類(lèi)似的比賽，也沒(méi)有

58、制作機(jī)器人的經(jīng)驗(yàn)?？梢哉f(shuō)我們什么都是從零開(kāi)始，邊學(xué)習(xí)邊制作。通過(guò)這半年多的制作過(guò)程，我從中學(xué)到了很多書(shū)本上學(xué)不到的東西，也得到了很好的學(xué)習(xí)與鍛煉的時(shí)機(jī)。最初，我們組建了機(jī)器人制作實(shí)驗(yàn)室。到五金機(jī)電市場(chǎng)購(gòu)置了必要的工具和一些制作材料。然后開(kāi)始制作實(shí)驗(yàn)機(jī)器人的身體框架。實(shí)驗(yàn)機(jī)器人的框架我們是使用輕型萬(wàn)能角鋼制作的，這種角鋼的兩側(cè)都有間隔均勻的孔槽，可以很方便的用螺栓進(jìn)行連接。用不同長(zhǎng)度的角鋼組合后，就可以得到不同大小的立方體和長(zhǎng)方體及多邊形。機(jī)器人身體的框架就搭建好了。在它的上面將裝上：機(jī)器人的大腦可編程控制器、機(jī)器人的眼睛耳朵傳感器、機(jī)器人的腿驅(qū)動(dòng)輪、機(jī)器人的手臂機(jī)械傳動(dòng)專(zhuān)制、機(jī)器人的心臟電池之

59、所以使用輕型萬(wàn)能角鋼，主要是因?yàn)槭窃谥谱髟囼?yàn)機(jī)型，而輕型萬(wàn)能角鋼安裝拆卸方便和便于修改長(zhǎng)度，調(diào)整設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)機(jī)器人定型后，就照其尺寸用不銹鋼方管焊接制作機(jī)器人的身體。再在上面進(jìn)行打孔等工作，后就可以將機(jī)器人的其它局部安裝上去。這樣一個(gè)機(jī)器人就制作好了。下面我介紹一下機(jī)器人的根本組成局部：一、機(jī)器人的大腦它可以有很多叫法，可以叫做：可編程控制器、微控制器，微處理器，處理器或者計(jì)算器等，不過(guò)這都不要緊，通常微處理器是指一塊芯片，而其它的是一整套控制器，包括微處理器和一些別的元件。任何一個(gè)機(jī)器人大腦就必須要有這塊芯片，不然就稱(chēng)不上機(jī)器人了。在選擇微控制器的時(shí)候，主要要考慮：處理器的速度，要實(shí)現(xiàn)的功能，

60、ROM和RAM的大小，I/O端口類(lèi)型和數(shù)量，編程語(yǔ)言以及功耗等。其主要類(lèi)型有：?jiǎn)纹瑱C(jī)、PLC、工控機(jī)、PC機(jī)等。單有這些硬件是不夠的，機(jī)器人的大腦還無(wú)法運(yùn)行。只有在程序的控制下，它才能按我們的要求去工作?？梢哉f(shuō)程序就是機(jī)器人的靈魂了。而程序是由編程語(yǔ)言所編寫(xiě)的。編程語(yǔ)言是一個(gè)控制器能夠接受的語(yǔ)言類(lèi)型，一般有C語(yǔ)言，匯編語(yǔ)言或者basic語(yǔ)言等，這些通常能被高級(jí)一點(diǎn)的控制器直接執(zhí)行，因?yàn)樵诟呒?jí)控制器里面內(nèi)置了編譯器能夠直接把一些高級(jí)語(yǔ)言翻譯成機(jī)器碼。微處理器將執(zhí)行這些機(jī)器碼，并對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制。二、機(jī)器人的眼睛耳朵傳感器，是機(jī)器人的感覺(jué)器官，是機(jī)器人和現(xiàn)實(shí)世界之間的紐帶，使機(jī)器人能感知周?chē)沫h(huán)境