軋輥堆焊機(jī)床設(shè)計(jì)（床身及夾具設(shè)計(jì)）摘要：鋼軋輥的堆焊技術(shù)已有30多年的歷史，它逐步從對(duì)裂紋的修復(fù)和對(duì)磨損部分的修復(fù)發(fā)展到復(fù)合軋輥的生產(chǎn)。目前，軋輥堆焊技術(shù)已是軋鋼廠降低輥耗、提高軋機(jī)作業(yè)率、增加產(chǎn)品產(chǎn)量、改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本的一項(xiàng)行之有效的措施。其中軋輥堆焊機(jī)修復(fù)廢舊軋輥，運(yùn)用堆焊的方法，不僅使軋輥使用壽命比原來(lái)有所提高，而且還實(shí)現(xiàn)廢輥再生，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。床身是堆焊機(jī)的主要支承件，它支承著堆焊機(jī)的床頭箱，尾座等部件；承受著重力，摩擦力等靜態(tài)力和動(dòng)態(tài)力的作用。其結(jié)構(gòu)的合理性和性能的好壞直接影響著堆焊機(jī)的制造成本；影響著堆焊機(jī)各部件制件的相對(duì)位置精度和堆焊機(jī)在工作中各運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性，從而影響著工件的加工質(zhì)量；還影響著堆焊機(jī)的工作效率和壽命等。本次設(shè)計(jì)的目的是把普通機(jī)床床身改造為軋輥堆焊機(jī)床床身。夾具的主要作用為縮短輔助時(shí)間、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、保證加工精度穩(wěn)定、擴(kuò)大機(jī)床使用范圍，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。通過(guò)對(duì)夾具的作用的了解，結(jié)合軋輥堆焊機(jī)夾具的用途，本文另一設(shè)計(jì)主題是目設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)約經(jīng)濟(jì)的對(duì)軋輥的夾緊裝置。關(guān)鍵詞：軋輥堆焊機(jī)、床身、三爪卡盤、頂尖尾座DesignofRollweldingmachine（ThemajorDesignofBedandfixtures）Abstract:SteelRollweldingtechnologyformorethan30yearsofhistory,itgraduallyfromthecrackrepairandrestorationofthewornpartofthedevelopmentofthecompositerolloftheproduction.Atpresent,rollweldingtechnologyisreducingrollingmillrollwearandimprovemilloperations,increaseproductyield,improveproductquality,reduceproductioncostsofawell-establishedmeasures.Onerollofrollweldingmachinerepairwaste,theuseofweldingmethods,notonlythantheoriginalrolllifehasincreased,butalsotoachieveregenerationofwasterollofgreateconomicsignificance.Bedisthemainsupportingpiecesofweldingmachine,weldingmachinethatsupportstheheadstock,tailstockandothercomponents;sustainsforce,frictionandotherstaticforceanddynamicforce.Therationalityofitsstructureandperformanceofadirectimpactonmanufacturingcostsofweldingmachines;affectedpartspartsweldingmachineaccuracyandtherelativepositionofeachweldingmachinemovingpartsintheworkoftherelativeaccuracyofthetrajectory,Whichaffectstheprocessingqualityoftheworkpiece.Thepurposeofthisdesignistotransformtheordinarymachinebedrollweldingmachinebed.Themainroleistoreducefixtureauxiliarytime,improvelaborproductivity;ensureaccuracyandstability;toexpandtheuseofmachinetools;reducelaborintensityandlowerlevelworkers.Throughunderstandingoftheroleofthefixture,withrollweldingmachineofafixturedesignedforanotherthemeofthisdesignprojecttodesignasimpleeconomyontherolloftheclampingdevice.Keywords：RollweldingmachineMachineBedJawchuckTopTailstock目錄TOC\o"1-3"\h\u1緒論11.1本課題研究的目的與意義11.2軋輥堆焊機(jī)的現(xiàn)狀22機(jī)床床身結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計(jì)42.1床身性能及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42.1.1床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42.1.1.1床身截面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)42.1.1.2床身結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)62.1.2床身材料的選擇和熱處理62.2機(jī)床床身工藝設(shè)計(jì)62.2.1床身的作用62.2.2床身的工藝分析62.2.3確定毛坯的制造形式72.2.4基準(zhǔn)的選擇72.2.4.1粗基準(zhǔn)的選擇72.2.4.2精基準(zhǔn)的選擇72.2.5制定工藝路線72.2.6機(jī)械加工余量及毛坯尺寸的確定82.2.6.1確定床身毛坯的尺寸公差等級(jí)82.2.6.2確定床身機(jī)械加工余量、毛坯尺寸82.3床身導(dǎo)軌的要求：92.4安裝、調(diào)試及維護(hù)9安裝92.4.1.1螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的安裝92.4.2調(diào)試93軋輥堆焊機(jī)夾具設(shè)計(jì)113.1卡盤發(fā)展趨勢(shì)113.1.2卡盤組成、原理及作用123.1.2.1三爪卡盤的原理123.1.2.2三爪卡盤的作用133.1.3卡盤設(shè)計(jì)的要求133.1.4軋輥堆焊機(jī)的床頭箱輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算143.1.4.1電動(dòng)機(jī)的選擇143.1.4.2初選傳動(dòng)比143.1.4.3擺線針輪齒數(shù)確定143.1.4.4針輪齒數(shù)的確定143.1.4.5傳動(dòng)比的確定143.1.4.6輸出轉(zhuǎn)矩T的確定143.1.5三爪卡盤錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)163.1.6三爪卡盤保養(yǎng)方法223.2頂尖尾座的設(shè)計(jì)223.2.1頂尖尾座的工作原理223.2.2頂尖尾座的安裝243.2.3頂尖尾座的作用243.2.4頂尖尾座各個(gè)零件工藝分析及設(shè)計(jì)253.2.4.1滑座設(shè)計(jì)253.2.4.2頂尖設(shè)計(jì)263.2.4.3滑塊設(shè)計(jì)273.2.4.4絲杠設(shè)計(jì)283.2.4.5夾緊螺桿設(shè)計(jì)293.2.4.6蓋形螺母設(shè)計(jì)303.2.4.7立板設(shè)計(jì)313.2.4.8軸承設(shè)計(jì)323.2.4.9手輪、手柄設(shè)計(jì)324結(jié)論34參考文獻(xiàn)35致謝36致謝391緒論1.1本課題研究的目的與意義鋼軋輥的堆焊技術(shù)已有30多年的歷史，它逐步從對(duì)裂紋的修和對(duì)磨損部分的修復(fù)發(fā)展到復(fù)合軋輥的生產(chǎn)。目前，軋輥堆焊技術(shù)已是軋鋼廠降低輥耗、提高軋機(jī)作業(yè)率、增加產(chǎn)品產(chǎn)量、改善產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本的一項(xiàng)行之有效的措施。其中軋輥堆焊機(jī)修復(fù)廢舊軋輥，運(yùn)用堆焊的方法，不僅使軋輥使用壽命比原來(lái)有所提高，而且還實(shí)現(xiàn)廢輥再生，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，我國(guó)是鋼鐵工業(yè)大國(guó)，對(duì)軋輥的需求量非常大。軋輥是軋鋼的主要部件，是關(guān)系到鋼材質(zhì)量和數(shù)量的關(guān)鍵所在，也是軋機(jī)的主要消耗部件。軋輥的過(guò)量消耗給軋鋼廠增加了生產(chǎn)成本，引起了業(yè)內(nèi)人士的高度重視。一般從兩個(gè)方面解決這個(gè)問(wèn)題：(1)通過(guò)合金化等手段提高新軋輥材質(zhì)的硬度與耐磨性，延長(zhǎng)新輥的使用壽命；(2)對(duì)舊輥實(shí)施修復(fù)處理，提高軋輥的利用率，降低成本。修復(fù)軋輥的方法很多，堆焊修復(fù)的成本低、效果好，是國(guó)內(nèi)外廣泛采用的軋輥修復(fù)技術(shù)。堆焊機(jī)是將焊條平敷在金屬的表面,來(lái)提高焊口的高度,所特用的一種焊接設(shè)備.堆焊機(jī)是由包括機(jī)架、機(jī)頭、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、控制設(shè)備構(gòu)成，所述控制設(shè)備通過(guò)機(jī)頭控制卡與機(jī)頭相連接，同時(shí)通過(guò)控制電路板、驅(qū)動(dòng)器與翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)相連接，以實(shí)現(xiàn)行走機(jī)構(gòu)和翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的協(xié)同精確轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)，機(jī)頭為兩個(gè)，一個(gè)是絲極機(jī)頭，一個(gè)是帶極機(jī)頭，分別安裝在行走機(jī)構(gòu)的兩條導(dǎo)軌上進(jìn)行焊接。堆焊的應(yīng)用廣泛，它遍及各種機(jī)械使用和制造部門。堆焊作為材料表面改性的一種經(jīng)濟(jì)而快速的工藝方法，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)部門零件的制造修復(fù)中。為了最有效地發(fā)揮堆焊層的作用，希望采用的堆焊方法有較小的母材稀釋、較高的熔敷速度和優(yōu)良的堆焊層性能，即優(yōu)質(zhì)、高效、低稀釋率的堆焊技術(shù)。用它制造某些零件時(shí)，不僅發(fā)揮零件的綜合技術(shù)性能和材料的工作潛力，還能節(jié)約大量的貴重合金。例如，一般的熱鍛模用5CrMnMo或5CrNiMo等合金鋼整體模制造，而我國(guó)有的工廠已成功的應(yīng)用45Mn2鑄鋼基體電渣堆焊合金材料來(lái)制造，從而大量節(jié)約了貴重的Ni、Mo等合金元素。用堆焊修復(fù)舊件費(fèi)用低、省工、省時(shí)、省材料，還可以縮短制造周期。因此，合理地采用并用并推廣堆焊技術(shù)具有重大的經(jīng)濟(jì)意義。本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是對(duì)軋輥堆焊機(jī)機(jī)床床身的改裝。軋輥堆焊機(jī)床身功和機(jī)床床身功能相似。故可仿照機(jī)床床身。將機(jī)床床身改造為軋輥堆焊機(jī)床是本次設(shè)計(jì)的意義之一。夾具可分為通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具和組合夾具。夾具的主要作用為縮短輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；保證加工精度穩(wěn)定；擴(kuò)大機(jī)床使用范圍；減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，降低工人等級(jí)。通過(guò)對(duì)夾具的作用的了解，結(jié)合軋輥堆焊機(jī)夾具的用途而設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)約經(jīng)濟(jì)的軋輥堆焊機(jī)夾具。1.2軋輥堆焊機(jī)的現(xiàn)狀從軋輥堆焊的設(shè)備、材料和工藝三個(gè)方面看我國(guó)軋輥堆焊的現(xiàn)狀，我國(guó)現(xiàn)有的堆焊設(shè)備中改裝設(shè)備多專用設(shè)備少，自動(dòng)化程度較低，有待進(jìn)一步提高設(shè)備的自動(dòng)化和智能化水平；堆焊用焊接材料存在系列化程度低、品種少、嚴(yán)重依賴進(jìn)口等問(wèn)題，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的焊材是發(fā)展方向；堆焊工藝方面，應(yīng)發(fā)展堆焊工藝專家系統(tǒng)，以提高堆焊工藝水平，縮短工藝試驗(yàn)時(shí)間。目前，國(guó)內(nèi)堆焊復(fù)合材質(zhì)軋輥研究正在興起，而且越來(lái)越受到重視。但對(duì)于服役工況更為苛刻，性能要求更高的冶金軋輥堆焊復(fù)合制造，仍然是冶金行業(yè)亟待解決的重大攻關(guān)難題。隨著軋制新技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)軋輥的各項(xiàng)性能都提出了更高的要求。具有方法簡(jiǎn)單、綜合性能優(yōu)異、技術(shù)優(yōu)勢(shì)及經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點(diǎn)的堆焊制造方法越來(lái)越受到各軋鋼廠的青睞。因此研究開發(fā)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、靈活、清潔的先進(jìn)堆焊技術(shù)，是我國(guó)軋輥堆焊的必然趨勢(shì)。目前我國(guó)的堆焊機(jī)主要有改裝和專用兩種形式。改裝的堆焊設(shè)備由軋輥裝夾、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)和焊機(jī)系統(tǒng)組成。軋輥裝夾和回轉(zhuǎn)系統(tǒng)由堆焊廠家自己設(shè)計(jì)制造，焊機(jī)采用埋弧自動(dòng)焊機(jī)，將普通埋弧機(jī)頭改裝成堆焊機(jī)頭，電源采用直流弧焊電源。另一種是專用堆焊設(shè)備，可分為軋輥夾持系統(tǒng)、焊接系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)四個(gè)部分。軋輥夾持系統(tǒng)包括軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)及支承機(jī)構(gòu)、焊接機(jī)頭軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)頭垂直升降系統(tǒng)和導(dǎo)前距離調(diào)整機(jī)構(gòu)等；焊接系統(tǒng)包括焊接電源、焊接機(jī)頭、機(jī)頭焊接控制箱、單絲(雙絲)焊槍等；控制系統(tǒng)包括主控制臺(tái)、主軸驅(qū)動(dòng)調(diào)速控制、機(jī)頭升降驅(qū)動(dòng)控制、焊劑送給與回收電控系統(tǒng)等；輔助系統(tǒng)包括軋輥加熱與保溫裝置、除塵系統(tǒng)等。綜上所述，目前堆焊設(shè)備存在改裝設(shè)備多、專用設(shè)備少、機(jī)械化設(shè)備多、智能化設(shè)備少的問(wèn)題，有待進(jìn)一步提高設(shè)備的自動(dòng)化智能化水平。軋輥堆焊技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)趨于白熱化，我國(guó)更應(yīng)該從堆焊設(shè)備、材料和工藝等方面進(jìn)行改進(jìn)。焊接設(shè)備應(yīng)實(shí)現(xiàn)智能化自動(dòng)化，以提高生產(chǎn)效率，改變改裝設(shè)備多、專用設(shè)備少的現(xiàn)狀。在焊接材料方面要更廣泛地研究制造先進(jìn)材料，擺脫依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀。實(shí)現(xiàn)堆焊工藝的專家控制系統(tǒng)是現(xiàn)代堆焊工藝發(fā)展的必然趨勢(shì)。目前，高強(qiáng)度、高韌性和高耐磨性的冶金軋輥在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已開始推廣應(yīng)用。相對(duì)于傳統(tǒng)的冶金制造方法，其技術(shù)進(jìn)步主要體現(xiàn)在改變軋輥材質(zhì)和采用新的冶金復(fù)合制造技術(shù)。改變軋輥材質(zhì)是提高軋輥性能的首要措施。軋輥材質(zhì)發(fā)展的趨勢(shì)是廣泛使用合金元素，且合金化程度逐步提高。如國(guó)外熱軋帶鋼精軋前段由60年代的半鋼工作輥發(fā)展到70年代的高鉻鑄鐵輥，到了80年代末開始使用高速鋼軋輥；冷軋帶鋼工作輥材質(zhì)由2%鉻鋼發(fā)展到3%鉻鋼、5%鉻鋼，到了90年代末開始使用半高速鋼。高速鋼材料用于軋輥制造，使軋輥性能顯著提高，軋材質(zhì)量明顯改善。近十多年來(lái)，國(guó)外采用多種新的冶金軋輥復(fù)合制造技術(shù)，使軋輥的綜合性能明顯優(yōu)于整體鍛造和普通離心鑄造軋輥。其中堆焊復(fù)合技術(shù)由于其更低的制造成本、較高的綜合性能，始終是發(fā)達(dá)國(guó)家研究的重點(diǎn)。由于堆焊材料和工藝的復(fù)雜性，使其在實(shí)際應(yīng)用方面沒(méi)有其它復(fù)合方法的產(chǎn)品應(yīng)用廣泛。但由于其優(yōu)越的性價(jià)比，使堆焊復(fù)合技術(shù)的研究仍然不斷的向前發(fā)展。2機(jī)床床身結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計(jì)2.1床身性能及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)床身是堆焊機(jī)的主要支承件，它支承著堆焊機(jī)的床頭箱，尾座等部件；承受著重力，摩擦力等靜態(tài)力和動(dòng)態(tài)力的作用。其結(jié)構(gòu)的合理性和性能的好壞直接影響著堆焊機(jī)的制造成本；影響著堆焊機(jī)各部件制件的相對(duì)位置精度和堆焊機(jī)在工作中各運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性，從而影響著工件的加工質(zhì)量；還影響著堆焊機(jī)的工作效率和壽命等等。因此，軋輥堆焊機(jī)的床身具有足夠的靜態(tài)剛度和較高的剛度/質(zhì)量比；良好的動(dòng)態(tài)性能；較小的熱變形和內(nèi)應(yīng)力；并易于加工制造，裝配等；才能滿足堆焊機(jī)對(duì)床身的要求。2.1.1床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)堆焊機(jī)工作時(shí)，主要受到水平方向摩擦力和垂直方向重力作用，使床身在水平面和垂直面內(nèi)發(fā)生彎曲，以及在這些分力聯(lián)合作用下的扭轉(zhuǎn)，其中，影響最大的是床身水平面內(nèi)的彎曲。因此，在床身不太長(zhǎng)的情況下，主要應(yīng)提高床身在水平面內(nèi)的彎曲剛度。所以，在設(shè)計(jì)軋輥堆焊機(jī)床身時(shí)，采用與水平面傾斜600的斜面床身。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由于在床身上無(wú)需開孔，就可以增加與底座連接的床身底面的整體性，從而可增加床身底面的剛性。基于以上特點(diǎn)使得床身抵抗來(lái)自切削力在水平和垂直面內(nèi)的分力所產(chǎn)生的彎曲變形能力，以及它們的合力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形能力顯增強(qiáng)。從而大幅度提高了床身的抗彎和抗扭剛度。2.1.1.1床身截面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 床身在彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷作用下，床身的變形與床身的截面的抗彎慣性矩和抗扭慣性矩有關(guān)。材料、截面相同，但形狀不同的床身，截面的慣性矩相差很大。截面積相同時(shí)，采用空形截面，加大外輪廓尺寸，在工藝允許的情況下，盡可能減小壁厚，可以大大提高截面的抗彎和抗扭剛度；矩形截面的抗彎剛度高于圓形截面，但圓形截面的抗扭剛度較高；封閉截面的剛度顯著高于不封閉截面的剛度。為此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)床身截面時(shí)，綜合考慮以上因素，在滿足使用、工藝情況下，采用空心截面，加大輪廓，減小壁厚，采用全封閉的類似矩形的床身截面形式；同時(shí)，為了提高床身的抗扭剛度和床身的剛度/重量比，在大截面內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)較小的類似圓形截面，如圖2-1所示。圖2-1床身截面圖為了進(jìn)一步提高床身的抗彎、抗扭剛度和床身的剛度/重量比，在大截面和小截面之間的橫向和縱向布置隔板，將兩個(gè)截面連接起來(lái)，如圖2-1和如圖2-2所示。圖2-2床身俯視局部圖堆焊機(jī)床身局部結(jié)構(gòu)的剛性也很重要，若不重視，同樣會(huì)影響床身的整體性能。為此，根據(jù)床身的受力情況，在床身的斜面下方布置了加強(qiáng)筋，如圖2-3所示。左圖2-3床身的局部剖視機(jī)床導(dǎo)軌的質(zhì)量在一定程度上決定了機(jī)床的加工精度、工作能力和使用壽命。導(dǎo)軌應(yīng)滿足導(dǎo)向精度，精度保持性，低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和結(jié)構(gòu)的工藝性的要求。由于燕尾形導(dǎo)軌制造簡(jiǎn)單，剛度高，承載能力大，具有兩個(gè)相垂直的導(dǎo)軌面。且兩個(gè)導(dǎo)軌面的誤差不會(huì)相互影響，便于安裝。再將矩形整體傾斜600后，側(cè)面磨損能自動(dòng)補(bǔ)償，克服了矩形導(dǎo)軌側(cè)面磨損不能自動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜毕荩蛊鋵?dǎo)向性更好。為此，設(shè)計(jì)出導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)來(lái)滿足機(jī)床對(duì)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的要求。2.1.1.2床身結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)這類鑄件是機(jī)床的基礎(chǔ)件，其共同特點(diǎn)是輪廓尺寸較大、箱型結(jié)構(gòu)、筋多、具有導(dǎo)軌面。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的鑄造工藝性問(wèn)題如下：選擇合適的壁厚是這類鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最重要問(wèn)題之一，過(guò)分地減薄或增加鑄造上的空難。壁厚主要根據(jù)鑄件尺寸、重量、工藝條件等因素來(lái)確定。關(guān)于床身的壁厚尺寸，資料推薦：底部18㎜、外壁16㎜、內(nèi)壁15㎜，床身重量約1350kg。由于床身是軋輥堆焊機(jī)上的基礎(chǔ)大件，因此其壁厚對(duì)鑄件和整個(gè)機(jī)床的重量都有較大的影響。2.1.2床身材料的選擇和熱處理床身與導(dǎo)軌為一體，床身材料的選擇應(yīng)根據(jù)導(dǎo)軌的要求選擇。鑄鐵具有良好的減震性和耐磨性，易于鑄造和加工。床身材料采用機(jī)械性能優(yōu)良的HT250，其硬度、強(qiáng)度較高，耐磨性較好，具有很好的減震性。為了消除床身的內(nèi)應(yīng)力，對(duì)床身進(jìn)行兩次時(shí)效處理，粗加工前后各進(jìn)行一次。導(dǎo)軌表面經(jīng)熱處理，中頻淬火后，其硬度可達(dá)40-50HRC，淬火后其硬度、強(qiáng)度更高，耐磨性更好；而且淬火質(zhì)量穩(wěn)定，成本低、生產(chǎn)效率高。淬火后進(jìn)行磨削加工，磨削后導(dǎo)軌具有良好的導(dǎo)向精度、精度保持性和低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，完全可以滿足機(jī)床的技術(shù)要求。2.2機(jī)床床身工藝設(shè)計(jì)2.2.1床身的作用 床身是軋輥堆焊機(jī)的基礎(chǔ)構(gòu)件。堆焊機(jī)機(jī)床的各個(gè)主要部件和零件都裝在床身上或在床身導(dǎo)軌上作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。床身是機(jī)床的支承件，裝左床腿和右床腿并支承在地基上。床身上安裝著機(jī)床的各部件，并保證它們之間具有要求的相互準(zhǔn)確位置。在床身上安裝有尾座、床頭箱等零件。在工作中，尾座與工件相互作用力傳遞到床身上而床身變形，床身的變形和振動(dòng)直接影響到被加工零件的精度和表面粗糙度。因此，床身是機(jī)床上極為重要的構(gòu)件。導(dǎo)軌，則是床身上極為重要的一個(gè)部分。導(dǎo)軌為尾座導(dǎo)軌，其作用為導(dǎo)向和承載，所以，以導(dǎo)軌要求有較高的的導(dǎo)向精度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝好等特點(diǎn)。本次的設(shè)計(jì)主要就是針對(duì)加工床身導(dǎo)軌而進(jìn)行設(shè)計(jì)的，為了保證導(dǎo)軌的精度，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，床身導(dǎo)軌的加工基準(zhǔn)選用導(dǎo)軌本身即“自為基準(zhǔn)”原則。2.2.2床身的工藝分析 床身主要有三組加工表面，該二組加工表面都要求有較小的表面粗糙度值。現(xiàn)述如下：（1）導(dǎo)軌面。床身上有四條導(dǎo)軌，其中有兩條上安裝拖板，另兩條安裝尾架，導(dǎo)軌面是床身的的一個(gè)重要表面，因此，要求導(dǎo)軌面有較小的表面粗糙度值和好的直線度，以保證零件的加工精度。（2）床頭箱的安裝定位面。該平面主要安裝床頭箱，所以，要求該平面要較小的表面粗糙度和好的平面度。（3）鉆孔。該項(xiàng)加工主要包括鉆床身的安裝孔、齒條安裝孔、床頭箱安裝孔。要求加工這些孔的時(shí)候，保證良好的位置精度，以保證安裝時(shí)的順利。2.2.3確定毛坯的制造形式 正確的選擇毛坯，具有重大的經(jīng)濟(jì)技術(shù)意義，毛坯的材料、制造方法和制造精度對(duì)工件的加工過(guò)程、加工勞動(dòng)量、材料利用率和工件成本都有很大的影響。由于床身的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，生產(chǎn)量又為大批量的生產(chǎn)，所在毛坯應(yīng)選用鑄件，為了保證床身的鑄造精度和提高其生產(chǎn)率，應(yīng)選用精度和生產(chǎn)率都經(jīng)較高的毛坯制造方法，所以，這里選用機(jī)器造型的砂型鑄造，一是為了提高生產(chǎn)率，二是為了降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。2.2.4基準(zhǔn)的選擇2.2.4.1粗基準(zhǔn)的選擇零件在加工時(shí)，考慮到粗基準(zhǔn)的幾個(gè)選擇原則,以及更好的制訂合理的加工工藝路線，這里，零件的粗基準(zhǔn)按預(yù)先劃好的加工線來(lái)找正，這樣，更有利于保證準(zhǔn)確的加工位置，對(duì)于劃線的基準(zhǔn)，由于床身上導(dǎo)軌面是一個(gè)重要面，所以這里先用導(dǎo)軌面作為基準(zhǔn)。2.2.4.2精基準(zhǔn)的選擇 一般的零件在加工前，都應(yīng)對(duì)基準(zhǔn)進(jìn)行的合理的選擇，這樣，才有利于保證零件加工時(shí)的精度。但是對(duì)于床身來(lái)說(shuō)，這就不一樣了，因?yàn)榇采硎菍儆谳^大型的工件，同時(shí)又比較重，在加工過(guò)程在只要調(diào)節(jié)好了床身和刀具的相對(duì)位置，就相當(dāng)于保證了床身加工時(shí)的精度，因?yàn)榇采磔^重，在加工過(guò)程中可以以自身的重量來(lái)限制某些自由度。2.2.5制定工藝路線 由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，應(yīng)盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率，保證零件的各部份精度，除此以外，還應(yīng)降低生主成本。 工序1：鑄造毛坯 工序2：清理、噴砂后上底漆 工序3：劃線，劃底面及導(dǎo)軌面的刨加工線及校正線 工序4：粗刨床身底面按劃線找校正線，以導(dǎo)軌面為安裝基準(zhǔn) 工序5：粗銑各導(dǎo)軌面及結(jié)合面 按劃線找校正線，以底面為安裝基準(zhǔn) 工序6：人工時(shí)效處理 工序7：半精刨底面 以導(dǎo)軌面為基準(zhǔn) 工序8：半精銑導(dǎo)軌面、床身內(nèi)側(cè)面、結(jié)合面、外側(cè)面 找正導(dǎo)軌側(cè)面，以底面為安裝基準(zhǔn) 工序9：熱處理、導(dǎo)軌表面高頻淬火 工序10：精刨底面、壓板面和齒條安裝面 以導(dǎo)軌面為安裝基準(zhǔn) 工序11：鉆齒條安裝孔、進(jìn)給箱安裝孔及攻螺紋 以底面為基準(zhǔn) 工序12：鉆床身的安裝孔 以底面為基準(zhǔn) 工序13：精磨床頭箱定位安裝面及壓板面 找正導(dǎo)軌面，以底面為安裝基準(zhǔn) 工序14：粗、精磨導(dǎo)軌面 找正導(dǎo)軌面，以底面為安裝基準(zhǔn) 工序15：終檢2.2.6機(jī)械加工余量及毛坯尺寸的確定2.2.6.1確定床身毛坯的尺寸公差等級(jí)查《機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2—3可知鑄件的尺寸公差為8—10級(jí)2.2.6.2確定床身機(jī)械加工余量、毛坯尺寸確定床身各加工表面的機(jī)械加工余量、毛坯尺寸如下：查《機(jī)械制造工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2—1和《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊(cè)》表6—84可知：（1）高度方向尺寸：毛坯的底面加工余量為2.8、頂面加工余量為2.8，所以該方向的毛坯尺寸為。（2）結(jié)合面尺寸：壓板面寬度尺寸：該方向的加工余量為4，所以，毛坯尺寸為和床頭箱面寬度尺寸：該方向的加工余量為4，所以，毛坯尺寸為和。壓板面高度尺寸：該方向的加工余量為2.6，所以，毛坯尺寸為床頭箱面高度尺寸：該方向的加工余量為2.6，所以，毛坯尺寸為頂面槽尺寸：該方向的加工余量為1.5，所以，其槽深方向尺寸為1.5導(dǎo)軌的加工余量為1.5導(dǎo)軌尺寸為底面厚度尺寸：。（6）底面寬度尺寸：該方向的加工余量是4，所以，毛坯尺寸的2.3床身導(dǎo)軌的要求：該導(dǎo)軌的工作條件是在低速下工作，所以，選用凸形的導(dǎo)軌，該種導(dǎo)軌不易積存切屑等臟物，適用于低速運(yùn)動(dòng)中。在導(dǎo)軌工作中，導(dǎo)軌的受力是垂直向下的，由于床身會(huì)引起導(dǎo)軌的磨損，所以，這里選用導(dǎo)軌的截面形狀為三角形導(dǎo)軌，該導(dǎo)軌具有較高的導(dǎo)向精度，它的工作面為兩側(cè)面，故承載能力較大，兩邊的磨損量是一樣的，磨損后能夠起到自動(dòng)補(bǔ)償作用，所以，工作時(shí)導(dǎo)向精度也高。而導(dǎo)軌材料則選用鑄鐵，鑄鐵具有較好的耐磨性和減振性、高的熱穩(wěn)定性、并且易于鑄造和切削加工，成本也較低，因此在工業(yè)中用途較多。對(duì)于導(dǎo)軌的剛度，由于三角導(dǎo)軌的工作面是兩側(cè)面，受力面共有四個(gè)面，工作過(guò)程中載荷也較平穩(wěn)，無(wú)沖擊現(xiàn)像等發(fā)生，且支承方式為兩邊同時(shí)支承，故導(dǎo)軌的剛度足夠。2.4安裝、調(diào)試及維護(hù)安裝螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的安裝(1)將螺紋襯套裝入面板下方的通孔中，并用螺釘固定；(2)將兩個(gè)圓柱襯套分別裝入支承座的孔中；(3)將面板裝入支承座中的導(dǎo)軌上；(4)裝入螺旋傳動(dòng)桿；(5)裝入右端限位擋板，并用螺栓固定；(6)將導(dǎo)軌擋塊裝入面板上，并用螺釘固定；(7)將整體裝在導(dǎo)軌機(jī)床的工作臺(tái)上；(8)安裝完成，調(diào)試使用。2.4.2調(diào)試（1）裝配完成后，在不安裝工件的情況下，扳動(dòng)手柄，看各導(dǎo)軌面和螺旋傳動(dòng)面的運(yùn)動(dòng)是否靈活，有無(wú)卡死現(xiàn)像。（2）裝上工件后，再檢查看各部分之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是否靈活，行程能否達(dá)到要求。2.4.3維護(hù)（1）定期對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行潤(rùn)滑（潤(rùn)滑方式為澆油潤(rùn)滑）；（2）定期對(duì)調(diào)節(jié)裝置的各個(gè)部分進(jìn)行檢查，查看導(dǎo)軌、螺紋，支承桿等主要部位有無(wú)磨損，如有磨損，應(yīng)及時(shí)更換。3軋輥堆焊機(jī)夾具設(shè)計(jì)3.1卡盤發(fā)展趨勢(shì)夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在現(xiàn)代化機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，卡盤技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。高精隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對(duì)卡盤的制造精度要求更高。高精度卡盤的定位孔距精度高達(dá)±5μm，夾具支承面的垂直度達(dá)到0.01mm/300mm，平行度高達(dá)0.01mm/500mm。德國(guó)demmeler（戴美樂(lè)）公司制造的4m長(zhǎng)、2m寬的孔系列組合焊接卡盤平臺(tái)，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5μm以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)±5μm；卡盤的重復(fù)定位精度高達(dá)2～5μm。機(jī)床卡盤的精度已提高到微米級(jí)，世界知名的卡盤制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠(chéng)然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，卡盤有不同的型號(hào)，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。二、高效為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具卡盤產(chǎn)品越來(lái)越多。為了減少工件的安裝時(shí)間，各種自動(dòng)定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動(dòng)和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁卡盤，加緊和松開工件只用1～2秒，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具的時(shí)間，瑞典3R夾具僅用1分鐘，即可完成線切割機(jī)床卡盤的安裝與校正。采用美國(guó)Jergens（杰金斯）公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將卡盤定位和鎖緊在機(jī)床工作臺(tái)上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換卡盤，起到縮短停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率的作用。模塊、組合夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點(diǎn)。省工、省時(shí)，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫(kù)、典型夾具庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫(kù)，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，為用戶三維實(shí)體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過(guò)程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗(yàn)，了解市場(chǎng)需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會(huì)與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺(tái)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營(yíng)電子商務(wù)化。四、通用、經(jīng)濟(jì)夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。德國(guó)demmeler（戴美樂(lè)）公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強(qiáng)，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用才有推廣應(yīng)用的價(jià)值。專家們建議組合夾具行業(yè)加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時(shí)俱進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動(dòng)與國(guó)外夾具廠商聯(lián)系，爭(zhēng)取合資與合作，引進(jìn)技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國(guó)組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。3.1.2卡盤組成、原理及作用卡盤是機(jī)床上用來(lái)夾緊工件的機(jī)械裝置。利用均布在卡盤體上的活動(dòng)卡爪的徑向移動(dòng)，把工件夾緊和定位的機(jī)床附件。卡盤一般由卡盤體、活動(dòng)卡爪和卡爪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分組成。卡盤體直徑最小為65毫米，最大可達(dá)1500毫米，中央有通孔，以便通過(guò)工件或棒料；背部有圓柱形或短錐形結(jié)構(gòu)，直接或通過(guò)法蘭盤與機(jī)床主軸端部相聯(lián)接。從卡盤爪數(shù)上面可以分為：兩爪卡盤，三爪卡盤，四爪卡盤，六爪卡盤和特殊卡盤。從使用動(dòng)力上可以分為：手動(dòng)卡盤，氣動(dòng)卡盤，液壓卡盤，電動(dòng)卡盤和機(jī)械卡盤。從結(jié)構(gòu)上面還可以分為：中空型和中實(shí)型。3.1.2.1三爪卡盤的原理由于軋輥堆焊機(jī)工件轉(zhuǎn)動(dòng)速度:0.1r/min-3r/min承受的轉(zhuǎn)矩不大，故本次設(shè)計(jì)選擇三爪卡盤為堆焊機(jī)的夾緊工件的機(jī)械裝置。三爪卡盤全稱為三爪自定心卡盤，其發(fā)明應(yīng)用給機(jī)械零件的制造裝夾帶來(lái)前所未有的便捷和高效，因此在生產(chǎn)過(guò)程中得到廣泛使用。三爪卡盤具有夾緊力大，自鎖性能好，夾持穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，其夾持零件的便捷和高效，源于卡盤上三爪聯(lián)動(dòng)和自定心的功能。在生產(chǎn)中常用來(lái)夾持回轉(zhuǎn)類零件，亦可借助于筒夾夾持平面立體形狀。它根據(jù)工件裝夾部分的圓周確定工件的回轉(zhuǎn)中心，但它的定心精度不是很高。三爪卡盤裝夾工件的原理是，利用卡盤扳手轉(zhuǎn)動(dòng)圓周上的三個(gè)傘齒中的任一個(gè)。從而帶動(dòng)平面螺紋轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)三個(gè)卡爪一齊移動(dòng)，起到自定心裝夾工件作用。用伏打扳手旋轉(zhuǎn)錐齒輪，錐齒輪帶動(dòng)平面矩形螺紋，然后帶動(dòng)三爪向心運(yùn)動(dòng)，因?yàn)槠矫婢匦温菁y的螺距相等，所以三爪運(yùn)動(dòng)距離相等，有自動(dòng)定心的作用。三爪卡盤是由一個(gè)大錐齒輪，三個(gè)小錐齒輪，三個(gè)卡爪組成。三個(gè)小錐齒輪和大錐齒輪嚙合，大錐齒輪的背面有平面螺紋結(jié)構(gòu)，三個(gè)卡爪等分安裝在平面螺紋上。當(dāng)用扳手扳動(dòng)小錐齒輪時(shí)，大錐齒輪便轉(zhuǎn)動(dòng)，它背面的平面螺紋就使三個(gè)卡爪同時(shí)向中心靠近或退出。3.1.2.2三爪卡盤的作用卡盤就是將焊件準(zhǔn)確定位和可靠夾緊，便于焊件進(jìn)行裝配和焊接、保證焊件結(jié)構(gòu)精度方面要求的工藝裝備。在現(xiàn)代焊接生產(chǎn)中積極推廣和使用與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的夾具，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，加速焊接生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化進(jìn)程等方面起著非常重要的作用。

在焊接生產(chǎn)過(guò)程中，焊接所需要的工時(shí)較少，而約占全部加工工時(shí)的2/3以上的時(shí)間是用于備料、裝配及其他輔助的工作，極大的影響著焊接的生產(chǎn)速度。為此，必須大力推廣使用機(jī)械化和自動(dòng)化程度較高的裝配焊接工藝裝備。

卡盤的主要作用有以下幾個(gè)方面：

（1）準(zhǔn)確、可靠的定位和夾緊，可以減輕甚至取消下料和劃線工作。減小制品的尺寸偏差，提高了零件的精度和可換性。

（2）有效的防止和減輕了焊接變形。

（3）使工件處于最佳的施焊部位，焊縫的成型性良好，工藝缺陷明顯降低，焊接速度得以提高。

（4）以機(jī)械裝置代替了手工裝配零件部位時(shí)的定位、夾緊及工件翻轉(zhuǎn)等繁重的工作，改善了工人的勞動(dòng)條件。

（5）可以擴(kuò)大先進(jìn)的工藝方法的使用范圍，促進(jìn)焊接結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的綜合發(fā)展。3.1.3卡盤設(shè)計(jì)的要求卡盤設(shè)計(jì)的基本要求

（1）夾具應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。夾具在生產(chǎn)中投入使用時(shí)要承受多種力度的作用，所以?shī)A具應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。

（2）夾緊的可靠性。夾緊時(shí)不能破壞工件的定位位置和保證產(chǎn)品形狀、尺寸符合圖樣要求。既不能允許工件松動(dòng)滑移，又不使工件的拘束度過(guò)大而產(chǎn)生較大的拘束應(yīng)力。

（3）焊接操作的靈活性。使用夾具生產(chǎn)應(yīng)保證足夠的裝焊空間，使操作人員有良好的視野和操作環(huán)境，使焊接生產(chǎn)的全過(guò)程處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

（4）便于焊件的裝卸。操作時(shí)應(yīng)考慮制品在裝配定位焊或焊接后能順利的從夾具中取出，還要制品在翻轉(zhuǎn)或吊運(yùn)使不受損害。

（5）良好的工藝性。所設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)便于制造、安裝和操作，便于檢驗(yàn)、維修和更換易損零件。設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮車間現(xiàn)有的夾緊動(dòng)力源、吊裝能力及安裝場(chǎng)地等因素，降低夾具制造成本。3.1.4軋輥堆焊機(jī)的床頭箱輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算3.1.4.1電動(dòng)機(jī)的選擇 初始數(shù)據(jù)：輸出轉(zhuǎn)速v=1~3r/min; 根據(jù)工況條件，初步選定YD系列。根據(jù)初始數(shù)據(jù)=1~3r/min;選定電機(jī)：YD180L電動(dòng)機(jī);P=3.3KW;n=500r/min。3.1.4.2初選傳動(dòng)比因級(jí)擺線針輪減速器所以不能滿足要求，故選擇雙級(jí)擺線針輪減速器。 則選擇 故選擇，3.1.4.3擺線針輪齒數(shù)確定 為使擺線輪齒廓和銷軸孔能正好重疊加工,以提高生產(chǎn)率和精度,齒數(shù)盡可能取奇數(shù),即也應(yīng)盡可能取奇數(shù),在平穩(wěn)載荷下選材料為GCr15,硬度為60HRC以上。由于則可知＝11=17；3.1.4.4針輪齒數(shù)的確定由于故，；選材為GCr15,硬度為60HRC以上。3.1.4.5傳動(dòng)比的確定3.1.4.6輸出轉(zhuǎn)矩T的確定根據(jù)，則可得：由輸出轉(zhuǎn)矩可選擇FSC-310(12")型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)前裝卡盤三爪卡盤。表3-1三爪卡盤規(guī)格表最大靜態(tài)夾持力（KN）最大轉(zhuǎn)速（r/s）重量（kgf）最大輸入轉(zhuǎn)矩操作力矩（N）FSC-310(6")31400011.46×10688.3FSC-310(7")31350012.27.8×106107.9FSC-310(9")37290021.28.5×106147FSC-310(10")462500289.3×106176.5FSC-310(12")5522004110.5×106206圖3-1三爪卡盤結(jié)構(gòu)表3-2三爪卡盤結(jié)構(gòu)尺寸表D(mm)D1(mm)D2(mm)D3(mm)h(mm)H(mm)H1(mm)H2(mm)(mm)FSC-310(6")1671411302751731361553×M4FSC-310(7")1921691553251891431653×M4FSC-310(9")2322041903561971521743×M6FSC-310(10")2732442304962051621863×M6FSC-310(12")3102742606072271821963×M6由圖3-1、表3-2所示，F(xiàn)SC-310(12")型號(hào)三爪卡盤的結(jié)構(gòu)尺寸即為本次設(shè)計(jì)所取尺寸。3.1.5三爪卡盤錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)選軸夾角為90度的直齒圓錐齒輪，為8級(jí)精度，選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差40HBS。(1)選小齒輪的齒數(shù)Z1=16，大齒輪齒數(shù)Z2=103。由直齒錐齒輪齒面接觸強(qiáng)度zhICm配對(duì)材料系數(shù)，取1。計(jì)算齒數(shù)比取小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。最常用的值，齒寬系數(shù)(3)查得材料的彈性影響系數(shù)(4)按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的齒面的接觸疲勞強(qiáng)度極限為由式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由取接觸疲勞壽命系數(shù)(7)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為，安全系數(shù)，由式(8)試驗(yàn)算小齒輪分度圓直徑代入中較小的值。(9)計(jì)算齒寬(10）模數(shù)(11）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)8級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù)，直齒錐齒輪使用系數(shù)查得(12）齒間載荷分配系數(shù)可按下試計(jì)算(13）由表10-9中查得取軸承系數(shù)(14）故載荷系數(shù)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式得計(jì)算模數(shù)彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為由查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限（16）取彎曲疲勞壽命系數(shù)（17)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)由式得（18）計(jì)算載荷系數(shù)k(19)查取齒形系數(shù)由表查得：(20)查取應(yīng)力校正系數(shù)由表查取，小齒輪的,并加以比較大齒輪的數(shù)值大(21)彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為計(jì)算=2.08mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)大計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m大小主要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，反于齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)3.03mm并就圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑算出小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)根據(jù)三爪卡盤的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格以及與小錐齒嚙合的參數(shù)而定。這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)則取Z2=110。(22)計(jì)算分度圓直徑(23)計(jì)算齒輪齒寬取表3-3小錐齒輪參數(shù)（單位：mm）端面模數(shù)m2.25齒數(shù)Z1110分錐角8.84°法向齒形角20°分度圓直徑d138.25齒寬中點(diǎn)分度圓直徑31.875外錐距124.45齒寬b145齒頂高2.25齒根高2.7頂圓直徑41.94齒根角1.240齒頂角1.240頂錐角10.080根錐角7.60分度圓齒厚3.53分度圓弦齒厚3.52分度圓弦齒高2.33當(dāng)量齒數(shù)18當(dāng)量齒數(shù)分度圓直徑38.71齒寬中點(diǎn)齒頂高1.25當(dāng)量齒輪頂圓直徑41.21精度等級(jí)IT6表3-4大錐齒的參數(shù)單位：mm）端面模數(shù)m2.25齒數(shù)Z217分錐角81.16°法向齒形角20°分度圓直徑d2247.5齒寬中點(diǎn)分度圓直徑206.25齒寬b245齒頂高2.25齒根高2.7頂圓直徑251.95齒根角1.240齒頂角1.240頂錐角82.40根錐角79.920分度圓齒厚3.53分度圓弦齒厚3.529分度圓弦齒高2.252當(dāng)量齒數(shù)716當(dāng)量齒數(shù)分度圓直徑671.06齒寬中點(diǎn)齒頂高142.4當(dāng)量齒輪頂圓直徑955086精度等級(jí)IT7圖3-2三爪卡盤主視剖面圖3.1.6三爪卡盤保養(yǎng)方法為了常保車床卡盤常時(shí)間使用后，仍然有良好精度，潤(rùn)滑工作很重要。不正確或不合適潤(rùn)滑將導(dǎo)致一些問(wèn)題，例如低壓時(shí)不正常功能，夾持力減弱，夾持精度不良，不正常磨損及卡住，所以必須正確潤(rùn)滑卡盤。

（2）每天至少打一次二硫化鉬油脂(顏色為黑色)，將油脂打入卡盤油嘴內(nèi)直到油脂溢出夾爪面或卡盤內(nèi)孔處(內(nèi)孔保護(hù)套與連結(jié)螺帽處)，但如果卡盤高旋轉(zhuǎn)或大量水性切削油于加工使用時(shí)，需要更多潤(rùn)滑，須依照不同情況來(lái)決定。（3）作業(yè)終了時(shí)務(wù)必以風(fēng)槍或類似工具來(lái)清潔卡盤本體及滑道面。（4）至少每6個(gè)月拆下卡盤分解清洗，保持夾爪滑動(dòng)面干凈并給予潤(rùn)滑，使卡盤壽命增長(zhǎng)。但如果切削鑄鐵每2個(gè)月至少一次或多次來(lái)澈底清潔，檢查各部零件有無(wú)破裂及磨損之情形，嚴(yán)重者立刻更換新品。檢查完畢后，要充份給油，才能組立。（5）針對(duì)不同工件，必須使用不同夾持方式或選擇制作特殊夾具。三爪卡盤只泛用型一種挾治具，勉強(qiáng)使用它去夾不規(guī)則或奇怪工件，會(huì)造成卡盤損壞!若卡盤壓力不正常，會(huì)使卡盤處于高壓力下，或機(jī)臺(tái)關(guān)機(jī)后卡盤還將工件夾住，這都會(huì)降低卡盤壽命!所以當(dāng)你發(fā)現(xiàn)卡盤間隙過(guò)大時(shí)，必須立即更換新卡盤。（6）使用具有防銹效果切削油，可以預(yù)防卡盤內(nèi)部生銹，因?yàn)榭ūP生銹會(huì)降低夾持力，而無(wú)法將工件夾緊

。3.2頂尖尾座的設(shè)計(jì) 尾座是夾具的重要組成部份，在堆焊中，利用尾座來(lái)完成頂緊工件。 尾座：它用于安裝后頂尖，以支持較長(zhǎng)工件進(jìn)行加工。尾座的結(jié)構(gòu)由下列部分組成。⑴滑塊其左端有錐孔，用以安裝頂尖。套筒在尾座體內(nèi)的軸向位置可用手輪調(diào)節(jié)，并可用蓋形螺母固定。將套筒退至極右位置時(shí)，即可卸出頂尖。⑵滑座它與底座相連，當(dāng)松開固定螺釘，擰動(dòng)蓋形螺母可使尾座體在底板上作微量橫向移動(dòng)，以便使前后頂尖對(duì)準(zhǔn)中心。⑶底板它直接安裝于床身導(dǎo)軌上，用以支承尾座體。3.2.1頂尖尾座的工作原理尾座的工作原理如圖3-2、圖3-3所示，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄6，使手輪7旋轉(zhuǎn)絲杠12與手輪靠錐銷5連接，故也隨之旋轉(zhuǎn)。螺母11與滑塊13用螺釘10連接，因絲杠旋轉(zhuǎn)而使滑塊在滑座上左右移動(dòng)，從而使頂尖15架住工件。為了鎖緊滑塊，尾架裝有蓋型螺母16、墊圈17、桿18.只要擰緊蓋型螺母，桿的移動(dòng)使滑座15中的開槽減小，滑塊就被鎖住了。圖3-3頂尖尾座主視刨面圖圖3-4頂尖尾座側(cè)視圖3.2.2頂尖尾座的安裝 尾座安裝在機(jī)床的右端導(dǎo)軌上，尾座上的滑塊可以安裝頂尖，以支承較長(zhǎng)的工件的右端（即頂持工件的中心孔）。尾座可以沿尾座導(dǎo)軌作縱向調(diào)整移動(dòng)，然后旋轉(zhuǎn)尾座緊固手輪將尾座夾緊在所需位置，搖動(dòng)尾座手輪可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的頂緊、松開或?qū)ぜM(jìn)行頂持作用。3.2.3頂尖尾座的作用此零件為機(jī)床的尾座頂尖，在機(jī)床的使用中經(jīng)常用到的定位元件，它可以幫助主軸一起限制的工件的自由度，并起到定心的作用，因此要求具有較高的精度，在使用中要使尾座的軸心線與機(jī)床主軸的軸心線保證較高的同軸度。3.2.4頂尖尾座各個(gè)零件工藝分析及設(shè)計(jì)3.2.4.1滑座設(shè)計(jì)圖3-5滑座視圖滑座座設(shè)計(jì)說(shuō)明（如圖3-5所示）：（1）設(shè)計(jì)要求：1)滑座座與頂尖15配合使用，用于機(jī)床支撐、頂緊工件；2)要求滑座座具有軸向方向調(diào)節(jié)功能；（2）確定頂尖座結(jié)構(gòu)如下：1)頂尖16用于頂緊工件，為單獨(dú)設(shè)計(jì)零件，將其安裝在滑塊13上，這樣便于拆卸、修整。2)滑塊13具有軸向移動(dòng)功能，安裝在滑座14上，滑塊14和滑座15之間采用間隙配合，保證定位準(zhǔn)確。滑塊14設(shè)有油溝，便于頂滑塊14和滑座15之間的滑動(dòng)。設(shè)計(jì)絲杠12、手輪7和手柄6，手動(dòng)手柄6旋轉(zhuǎn)手輪7帶動(dòng)絲杠12，在絲杠12的進(jìn)給下帶動(dòng)螺母12、滑塊14和頂尖16軸向移動(dòng)，滿足任務(wù)書要求。3)滑座14安裝在兩個(gè)立板之間，采用H7/k6間隙配合，通過(guò)手動(dòng)螺桿18左右移動(dòng)，達(dá)到鎖緊滑塊的目的。4)用M28螺母鎖緊。軸向調(diào)節(jié)定位后，用夾緊螺桿18鎖緊。5)頂尖15高度與分度頭高度一致，為290mm。6)滑座與底座2固定在導(dǎo)軌上安置。（2）滑座設(shè)計(jì)說(shuō)明：零件設(shè)計(jì)主要考慮以下幾方面：1）零件的作用：安裝滑塊等其它零件，并與機(jī)床導(dǎo)軌配合。2）材料選擇：底座要求有一定的強(qiáng)度，綜合加工性能要好，選擇45#鋼。3）結(jié)構(gòu)、精度：底座上面要安裝其它零件，下面與機(jī)床導(dǎo)軌，要求上下平面粗超度要小，選擇Ra=1.6μm，并要有平行度要求。4）、表面及熱處理：防止使用過(guò)程生銹，加工后進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理。（3）零件加工工藝分析：1）下料：板材下料可采用鋸切或氣割方式。2）外表面粗加工：用銑床銑六面，四個(gè)側(cè)面銑到尺寸。上下面留精加工余量。3）銑2×Φ24長(zhǎng)孔和Φ28的長(zhǎng)孔。4）以Φ24長(zhǎng)孔定位，銑四角R5圓弧。5）精加工上下平面：用平面磨床先磨一面，然后以這個(gè)面為基準(zhǔn)磨另一面。保證兩個(gè)平面的平行度。6）劃線：劃出螺釘孔和銷釘孔位置。7）鉆M28螺釘沉頭孔和鉆Φ24銷釘?shù)卓住?）鉸孔：手動(dòng)鉸刀鉸Φ24銷釘孔。整個(gè)加工工藝路線：下料——外表面粗加工銑Φ28和2×Φ24長(zhǎng)孔—銑四角R5圓弧—磨削上下平面—?jiǎng)澗€—鉆M28螺釘沉頭孔和鉆Φ24銷釘?shù)卓足qΦ24銷釘孔。3.2.4.2頂尖設(shè)計(jì)圖3-6頂尖視圖頂尖設(shè)計(jì)加工計(jì)算說(shuō)明（如圖3-6所示）：（1）零件設(shè)計(jì)主要考慮以下幾方面：1）零件的作用：頂尖是與被加工件連接件。2）材料選擇：要求有一定的強(qiáng)度和耐磨性，選擇20CrMn合金鋼。3）結(jié)構(gòu)、精度：頂尖安裝在滑座上，要隨時(shí)進(jìn)行修磨，更換要方便，與滑塊連接采用莫氏3#錐度，頂尖是與被加工件相連接，所以莫氏錐度斜面和60o錐角粗超度要小，選擇Ra=0.8μm，并要有同軸度要求。4）表面及熱處理：防止使用過(guò)程生銹，加工后進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理。熱處理HRC45-50。（2）零件加工工藝分析：1）下料：圓棒料下料可采用鋸切或無(wú)齒鋸方式。2）外表面加工：車床加工，Φ44和Φ48尺寸加工到尺寸，莫氏3#錐度、60o錐角留加工余量。3）銑空刀缺口：用銑床加工。4）熱處理：用箱式淬火爐，熱處理HRC45-50。5）精加工：外圓磨床磨削，莫氏3#錐度、60o錐角留加工到尺寸。整個(gè)加工工藝路線：下料--外表面加工--銑空刀缺口--熱處理--精加工。3.2.4.3滑塊設(shè)計(jì)圖3-7滑塊視圖滑塊設(shè)計(jì)說(shuō)明（如圖3-7所示）：（1）零件設(shè)計(jì)主要考慮以下幾方面：1）零件的作用：滑塊是固定頂尖的零件，同時(shí)又要保證與頂尖水平移動(dòng)。2）材料選擇：滑塊要求有一定的強(qiáng)度，綜合加工性能要好，選擇45#鋼。3）結(jié)構(gòu)、精度：滑塊內(nèi)孔要安裝頂尖，所以內(nèi)孔與頂尖一致為莫氏3#錐度。外圓與螺母相配合，定位準(zhǔn)確，并能水平移動(dòng)，表面粗超度要小，所以與螺母采用H8/f7間隙配合，外圓表面粗超度為Ra=1.6μm，并且莫氏3#錐度孔與外圓有同軸度要求。為了頂尖的順利卸下，滑塊設(shè)有Φ6長(zhǎng)孔。4）表面及熱處理：防止使用過(guò)程中過(guò)快磨損，頂尖套前端進(jìn)行表面熱處理，淬火長(zhǎng)度60mm,硬度HRC45-50。（2）零件加工工藝分析：1）下料：圓棒料下料可采用鋸切或無(wú)齒鋸方式。2）外表面加工：車床加工，油槽尺寸加工到尺寸，Φ40留精加工余量0.2mm。3）銑銑Φ6長(zhǎng)孔：用銑床加工。4）鉆莫氏3#錐度底孔和Φ36空刀內(nèi)孔：車床加工，用Φ48鉆頭鉆莫氏3#錐度底孔，內(nèi)空車刀車Φ36內(nèi)孔。5）鉸莫氏3#錐度底孔：用車床機(jī)用鉸刀鉸削。6）熱處理：用箱式淬火爐，熱處理HRC45-50。7）精加工：外圓磨床磨削，莫氏3#錐度、60o錐角留加工到尺寸整個(gè)加工工藝路線。下料—外表面加工—銑Φ6長(zhǎng)孔—鉆莫氏3#錐度底孔—鉸莫氏3#錐度底孔—淬火—外圓磨削。3.2.4.4絲杠設(shè)計(jì)圖3-8絲杠視圖頂緊螺桿設(shè)計(jì)說(shuō)明（如圖3-8所示）：（1）零件設(shè)計(jì)主要考慮以下幾方面：1）零件的作用：絲杠是推動(dòng)滑塊帶動(dòng)頂尖水平移動(dòng)的零件。2）材料選擇：頂緊螺桿要求有一定的強(qiáng)度，綜合加工性能要好，選擇45#鋼。3）結(jié)構(gòu)、精度：頂緊螺桿外圓與螺母相配合，定位準(zhǔn)確，并能轉(zhuǎn)動(dòng)，表面粗超度要小，所以與螺母采用H7/g6間隙配合，外圓表面粗超度為Ra=3.2.μm。4）表面及熱處理：防止使用過(guò)程中過(guò)快磨損，進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，硬度HB250-280.防止生銹進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理。（2）零件加工工藝分析：1）下料：圓棒料下料可采用鋸切或無(wú)齒鋸方式。2）外表面加工：車床加工，Φ40加工到尺寸。3）車M38螺紋：車床加工，先車Φ38外圓，然后粗車M38螺紋、精車M38螺紋，手動(dòng)車45o倒角。整個(gè)加工工藝路線：下料——粗車Φ40外圓、精車Φ40外圓車M38螺紋、45o倒角。3.2.4.5夾緊螺桿設(shè)計(jì)圖3-9夾緊螺桿視圖夾緊螺桿設(shè)計(jì)說(shuō)明（如圖3-9所示）：（1）零件設(shè)計(jì)主要考慮以下幾方面：1）零件的作用：夾緊螺桿是帶動(dòng)定位塊夾緊滑塊的零件。在確定水平距離后，加緊定位。2）材料選擇：夾緊螺桿要求有一定的強(qiáng)度，綜合加工性能要好，選擇45#。3）結(jié)構(gòu)及精度：夾緊螺桿外圓與定位板相配合，并能鎖緊，定位準(zhǔn)確，表面粗超度要小，所以與定位板采用H7/h6間隙配合，外圓表面粗超度為Ra=1.6μm.并有1：20斜度。4）表面及熱處理：防止使用過(guò)程中過(guò)快磨損，進(jìn)行淬火熱處理，硬度HRC35-40.。表面防銹進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理。（2）零件加工工藝分析：1）下料：圓棒料下料可采用鋸切或無(wú)齒鋸方式。2）Φ30外圓、M28螺紋加工：車床加工，Φ30加工到尺寸，Φ30外圓粗車、精車留加工余量0.3mm，粗車M28螺紋、精車M28螺紋，手動(dòng)車10mm溝槽和45o倒角。3）車Φ30外圓：粗車一次、、精車一次，留加工余量0.3mm，手動(dòng)車45o倒角。4）熱處理：HRC35-40。5）磨Φ28外圓。整個(gè)加工工藝路線：下料—車Φ30外圓、M28螺紋--車Φ30外圓車—熱處理—磨外圓。3.2.4.6蓋形螺母設(shè)計(jì)圖3-10蓋形螺母刨視圖蓋形螺母設(shè)計(jì)說(shuō)明（如圖3-10所示）：（1）零件設(shè)計(jì)主要考慮以下幾方面：1）零件的作用：蓋形螺母與夾緊螺桿安裝在一起，帶動(dòng)夾緊螺桿夾緊定位塊。2）材料選擇：夾緊手柄要求有一定的強(qiáng)度，綜合加工性能要好，選擇45#鋼。3）結(jié)構(gòu)及精度：精度要求不高。4）表面及熱處理：防止使用過(guò)程生銹，加工后進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理。（2）零件加工工藝型分析：蓋形螺母：1）下料：圓棒料下料可采用鋸切或無(wú)齒鋸方式。2）Φ46外圓加工：車床加工，粗車Φ46外圓，用成型車刀加工到尺寸。3）鉆Φ28孔和攻M28螺紋：手動(dòng)操作，用Z4018鉆床鉆孔。手動(dòng)攻絲。3.2.4.7立板設(shè)計(jì)3-11立板旋轉(zhuǎn)90度視圖立板設(shè)計(jì)說(shuō)明（如圖3-11所示）：（1）零件設(shè)計(jì)主要考慮以下幾方面：1）零件的作用：安裝定位板等零件，并支撐加工零件。2）材料選擇：立板要求有一定的強(qiáng)度，綜合加工性能要好，選擇45#鋼。3）結(jié)構(gòu)及精度：立板上面要安裝其它零件，下面與底座固定，要求與定位板配合平面粗超度要小，Ra=1.6um,并與地面有垂直度要求。4）表面及熱處理：防止使用過(guò)程中過(guò)快磨損，立面兩側(cè)進(jìn)行表面熱處理HRC45-50。（2）零件加工工藝型分析：1）下料：板材下料可采用鋸切或氣割方式。2）外表面粗加工：用銑床銑六面，上下面留精加工余量1mm。側(cè)面留精加工余量0.5mm，厚度留精加工余量1mm。3）銑Φ25槽和Φ24長(zhǎng)孔。4）劃線：劃出螺釘孔位置。5）鉆M24螺釘?shù)卓住⒐24螺釘孔：用Z4018鉆床鉆孔，手動(dòng)攻絲。6）熱處理。7）精加工上下、側(cè)面、前后平面：用平面磨床先磨一面，然后以這個(gè)面為基準(zhǔn)磨另一面。保證兩個(gè)平面的平行度。整個(gè)加工工藝路線：下料