1、太原工业学院毕业设计诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名 年 月 日太原工业学院毕业设计毕业设计任务书设计题目： 托辊管加工单元的工艺设计 系部： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 学号： 112011219 学生： 指导教师（含职称）： （工程师） 1课题意义及目标学生应通过本次毕业设计，综合运用所学过的基础理论知识。深入了解机械设计的各个过程。及设计规范、计算方法、设计思想等内容。为学生在毕业后从事产品设计、制造等技术工作打好基础。2主要任务（1）根据题目要求，查阅相关资料。（2）进
2、行详细的结构设计、计算、控制内容设计。（3）按照毕业设计说明书撰写要求，完成毕业论文的撰写。（4）绘制结构设计相关的零件图及工艺设计卡片或控制部分设计。（5）设计过程要按标准要求执行。3主要参考资料1张世昌.机械制造技术基础M.高等教育出版社,2006 年.2李炳文.万丽荣.柴光远.矿山机械M.中国矿业大学出版社.20093濮良贵.机械设计(第八版)M.高等教育出版社.2010.64杨殿英.机械制造工艺M.机械工业出版社.2009.94进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 根据题目要求，确定设计方案。 3 月 3 日 3 月 23 日2 结构设计，计算。 3 月 24 日4 月 13 日3
3、 完成 50%以上的工作任务，准备中期检查。 4 月 14 日- 5 月 4 日4 完成图纸的绘制，程序调整。 5 月 5 日 6 月 1 日5 撰写毕业论文，准备答辨。 6 月 2 日 6 月 22 日审核人： 年 月 日太原工业学院毕业设计托辊管加工单元的工艺设计摘要：随着现代科技的发展，托辊的制造也一次次进行着优化，托辊质量也更加有保证。然而在运行过程中还是会有种种问题的出现，如旋转阻力大，噪音大，密封性差等。托辊按材料分为高分子、钢制和陶瓷几大类，这里我们研究钢制托辊。钢制托辊主要有 5 大部分组成：托辊杆（轴）、轴承、轴承座、密封部件、托辊管。本论文主要是对托辊管的工艺部分和其夹具部
4、分进行的设计。本次对托辊管的工艺设计从对管的材料选取到其工艺分析，还有其工艺路线及计算都进行了严谨周密的规划，旨在改善上述缺点，使托辊更好的工作，使用寿命更长。夹具部分不同于以往管的夹具设计，此夹具使用的是自定心夹紧机构，可以快捷准确的定位托辊管并且加紧，结构紧凑，稳定性强；且操作方便，能减少许多辅助工作时间，提高加工托辊管的效率。关键词：托辊，托辊管，夹具太原工业学院毕业设计Technology design of roller tube process unitAbstract：With the development of modern technology, the manufactu
5、ring of the roller is also optimized. The quality of roller is also guaranteed However, there are many problems in the operation, such as the big rotating resistance, big noise, bad sealing, etc Roller press material into polymer, steel and ceramic several major categories,we only study steel roller
6、. There are mainly 5 parts of the steel roller roller: the roller (shaft), the bearing, the bearing, the sealing member, the roller tube.This paper mainly carries on the design to the craft part and the jig part of the roller tube.The roller tube process design from material selection to analysis of
7、 the process, and the process route and calculation are carried out careful planning to improve the shortcomings, so that the roller work better and longer service life.Part of the jig is different from the previous pipe fixture design, using this fixture is self centering clamping mechanism, can qu
8、ickly accurately positioning roller tube and it also is stepping up, compact structure as well as strong stability,and the operation is convenient, can reduce the number of auxiliary working time, improve the processing roller tube effect rate.Keywords: roller，roller tube，fixture太原工业学院毕业设计太原工业学院毕业设计
9、目录1、前言 .12、 工艺部分 .22.1 零件的分析 .22.1.1 零件的作用 22.1.2 零件的工艺分析 33、 工艺规程设计 .33.1 确定毛胚的制造形式 .43.2 基面的选择 .43.2.1 粗基准的选择 43.2.2 精基准的选择 43.3 零件表面加工方法的选择 .43.4 制定工艺路线 .53.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .53.5.1 加工余量的确定 53.5.2 确定毛坯尺寸及公差 53.5.3 确定工序尺寸 63.6 确定切削用量及基本工时 .64、 夹具设计 .94.1 夹具简介 .94.2 V 型块的设计 .104.3V 型块的计算 114.4
10、V 型块的误差 124.4.1 基准位移的误差 134.4.2 基准不重合误差 134.4.3 定位误差的计算 135、 托辊管的夹紧 .145.1 夹紧装置的基本要求 .145.2 夹紧力的确定 .155.2.1 夹紧力方向的确定原则 15太原工业学院毕业设计5.2.2 夹紧力作用点的选择 155.3 工件受夹紧力的受力分析 .175.4 夹具体 206、 结论 .22参考文献 .23致 谢 .24太原工业学院毕业设计01、前言在带式输送机传动中，托辊是一个关键部分，它在运输中起着一个很重要的作用。它的种类很多，而且有各种不同的型号，虽然在带式输送机中占得比例不大，但它却有着 70%的承受力
11、，所以它的质量是否有保证起着至关重要的作用。托辊的结构不复杂，只是带式运输机中的一个小组成部分，却起着支撑和运送物料的作用，作为一个小部件，在运输中有着核心的作用力，这就要求它在运转起来必须与运输带的摩擦力非常小，而且需要稳定可靠。如此重要的部件，要使它具有高质量并不容易。对带式输送机情况来看，国内资料显示带速一般有 36m/s，而国外能够达到的水平高达 15m/s，在这个方面来看，我国在托辊的技术方面是很落后的，带速略低，与国外的平均水平是有一定差距的，需要作出一个很大的改善。另外，在其它方面，我国的托辊也有很大的不足，例如托辊的寿命方面，我国托辊的使用寿命大约在3000040000 小时，
12、而调查到的外国托辊使用寿命大约在 50000100000 小时；国内托辊的密封性不好，容易在运行中有杂质的混入；在托辊高速运转的时候，它所造成的径向跳动也相对外国更加明显，而且噪声也会更大一点；托辊的润滑也做得不够好，润滑较差导致托辊在转动时需要克服更大的阻力。种种以上因素都会导致托辊的寿命不会长，而且，在运行阻力，质量，消耗的功率，使用的钢材，启动时的功率，噪声等等方面都有着很大的差距。以上方面的缺陷，对我们国内托辊的制造敲响了警钟，我们必须加大力度深入对托辊的研究，不仅对托辊的外形，并且对其内部结构都要加大力度。从选材到设计，再到最后的加工制造，都需要作出精密的调整。我们从两个方面入手：结
13、构和外形。对内部结构的研究主要是为了达到结构简单、密封易行、运转可靠、经久耐用等效果；对外形结构的研究主要是为了达到对胶带有更好的接触性及保护性、防止胶带跑偏、增加输送量等效果。另外，随着材料科学的发展，托辊材料优化亦是托辊研究的一个方向。这一切研究都是致力于使托辊具有重量轻、几何偏差小、运行阻力小、耐腐蚀、振动轻微、太原工业学院毕业设计1噪声低和使用寿命长的优点。托辊的生产属专业化大批量生产类型。对托辊管的的零件进行分析：本次设计的钢制托辊主要有 5 大部分组成：托辊杆（轴）、轴承、轴承座、密封部件、托辊管。如图所示图 1最外层的钢管由无缝钢管切割而成，关内打磨去刺。对圆度有特定要求。托辊杆
14、（轴）是按照标准公差制造出的冷拉圆棒料，本次设计的材料采用 20 钢 轴承轴承座均为制造好的标准件，最后装配时用。轴承外圈连接轴承座，内圈与托辊轴 做过盈装配。轴承座外圆通过焊丝和滚筒内圈通过自动焊接机焊接在一起。这样加工出具有强度很高的整体结构。2、工艺部分2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用题目所给定的零件是托辊管（见附图 1），它是托辊最大也是最重要的部件。主太原工业学院毕业设计2要作用一是支撑运输皮带的压力，二是与其它部件配合密封托辊内部。托辊管可以有很多尺寸，小到 63mm，大到 220mm。材料一般是 Q215、Q235A、B 钢或 20 钢制造，托辊管对的弯曲度、端面线与中心
15、线的垂直、椭圆度都有一定要求。图 2.1.12.1.2 零件的工艺分析此次托辊管设计以直径 89（mm）长度 950（mm）的托辊管为设计依据进行工艺设计。托辊管共有三组加工表面，每组表面对加工都有不同的要求。现分析如下：车外圆车外圆工序主要控制的因素有托辊管直径和外圆粗糙度。车倒角车倒角工序主要控制的因素有倒角深度和内控直径。对倒角的控制需要严格的要求，过大或过小都会对托辊的工作产生影响，例如会使托辊不能密封，会是托辊工作时加大跳动，旋转阻力也会增大。当倒角的直径过大，会导致轴承座偏差，这样就会使旋转阻力加大，同时径向跳动也会增加；托辊管倒角直径过于小，会导致其他部件无法安装到管上面，托辊管
16、报废。打磨去刺打磨工序主要控制的是打磨废屑的处理。废屑若处理不好，在打磨过程中会到处乱飞，有可能溅到人身上造成危险。另外也会污染到工厂内的环境，对工人的工作产生一定的影响。由于本次打磨的目的是清除管内壁的杂质，更加有利于托辊的使用寿命，所以太原工业学院毕业设计3并不需要打磨到内壁光滑，去除毛刺即可。我们选用机械刷来去除毛刺，这种方法简单快捷，选用经过淬火的不锈钢制成的轮状刷来打磨。3、工艺规程设计3.1 确定毛胚的制造形式托辊管毛坯选定为 Q235 无缝焊管。这种钢管可以通过冷拔与热轧两种方法进行加工，本次选用的是加工方法简单的热轧加工后形成的碳钢。3.2 基面的选择基面是工艺设计中的一个重要
17、的因素。选择基面是工艺设计的第一步，所以它正不正确是能否继续进行设计的关键，如果选择的正确，则会使加工效率提高；如果选择不正确，则可能会使零件报废，无法继续进行生产。3.2.1 粗基准的选择因为托辊管的全部表面都需加工，在加工时，外圆和端面为粗基准。3.2.2 精基准的选择本零件的设计基准是托辊管的孔，也是装配基准和测量基准，以“基准重合”为原则，我们选其孔作为定位基准，这样就避免了基准不重合的误差，应选孔为定位基准，即遵照的准则。由上所述，选 89mm 的孔及端面为精基准。3.3 零件表面加工方法的选择托辊管的加工面有外圆、端面与内孔，选定为 Q235 无缝钢管，以公差等级和表面粗糙度要求，
18、查阅工艺手册中的加工方法、加工经济精度与其粗糙度相关内容，太原工业学院毕业设计4其加工方法选择如下：89mm 外圆。为未注公差尺寸，根据 GB-1800-79 规定其公差等级可以为IT14，表面粗糙度 Ra=3.2m，要求粗车和半精车。端面。托辊管对端面尺寸精度要求较高，要求粗车和半精车。82mm 内孔面。无表面粗糙度要求，需进行打磨去刺。3.4 制定工艺路线制定托辊管工艺路线，托辊管的各方面精度和粗糙度满足要求，加工步骤简单快捷，便于工人操作，使生产率有加成，以低经济成本完成工作。工序 粗车左端面，粗车右端面，粗车 89mm 外圆。工序 半精车左端面，半精车右端面，半精车 89mm 外圆。工
19、序 打磨内孔，清除内孔杂质。以上工艺过程详细见附表 2“机械加工工艺过程综合卡片”。3.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定选定的 Q235 无缝焊管，依照确定的上述内容，以及托辊管是大批量的生产，我们可以确定其余的工艺参数如下几个：3.5.1 加工余量的确定确定加工余量需要根据数据查手册，在工艺简明手册中得到无缝钢管在外径的单面余量是 1.5mm，单面余量在轴向的方面是 1.5mm。而半精车的时候无论是加工外圆还是加工端面，其加工余量都是 0.5mm。3.5.2 确定毛坯尺寸及公差表 3.5.2 单位：mm零件尺寸 单边加工余量 偏差太原工业学院毕业设计589 1.5+1.7-0.8长
20、 950 1.5 13.5.3 确定工序尺寸表面多次加工的工序尺寸与加工余量有关，前面已确定各表面的总加工余量，应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。本零件的各表面的工序加工余量、工序尺寸、公差和表面粗糙度如下：表 3.5.3 单位：mm工序双边余量 工序尺寸公差 表面粗糙度/m加工表面粗 半精 粗 半精 粗 半精89 外圆 2 1054.902.8Ra6.3 Ra3.2端面 2 1 90 89 Ra6.3 Ra3.23.6 确定切削用量及基本工时工序 车削端面，车削外圆。粗车 89 端面工件材料：Q235 无缝钢管。加工要求：粗
21、车 89 端面。机床：C620-3 卧式车床。刀具：刀片材料 YT15，刀杆尺寸 1625mm2。查切削手册 得： fz=0.18mm/r v=177m/minnw= = 89170=626(r/min) wdv1太原工业学院毕业设计6根据机床使用说明书（见机械制造工艺设计简明手册）。取 nw =650r/min，故实际切削速度为：V= = =175(m/min）10wnd06589切削工时:tm= = = =18sifnLifll321145.2粗车 89 外圆工件材料：Q235 无缝钢管。加工要求：粗车 89 外圆。机床：C620-3 卧式车床。刀具：刀片材料 YT15，刀杆尺寸 1625
22、mm2。查切削手册 得： fz=0.5mm/r v=186m/minnw= = 89160=657(r/min）wdv1根据机床使用说明书（见机械制造工艺设计简明手册）。取 nw =650r/min，故实际切削速度为：V= = 106589=175(m/min)wnd切削工时：tm= = = =260s ifnLifll321175.2工序 车端面，车外圆。半精车 89 端面，倒角。工件材料：Q235 无缝钢管。加工要求：半精车 89 端面。机床：C620-3 卧式车床。刀具：刀片材料 YT15，刀杆尺寸 1625mm2。查切削手册 得： fz=0.3mm/r v=235m/min太原工业学院
23、毕业设计7nw= = =831(r/min)wdv1089235根据机床使用说明书（见机械制造工艺设计简明手册）。取 nw =800r/min，故实际切削速度为：V= = =223.6(m/min)10wnd089切削工时：tm= = = =16.5sifnLifll32114.2车外圆半精车 89 外圆工件材料：Q235 无缝钢管。加工要求：半精车 89 外圆。机床：C620-3 卧式车床。刀具：刀片材料 YT15，刀杆尺寸 1625mm2。查切削手册 得： fz=0.3mm/r v=235m/minnw= = =831(r/min)wdv1089235根据机床使用说明书（见机械制造工艺设计
24、简明手册）。取 nw =800r/min，故实际切削速度为：V= = =223.6(m/min)10wnd089切削工时：tm= = = =290s ifnLifll32119.25工序 打磨内孔工件材料：Q235 无缝钢管。加工要求：打磨 82mm 内孔。机床：MD2110C 磨床。材料：82mm 轮状机械刷。太原工业学院毕业设计8机械刷转速： =1500r/min；轴向进给量：300(m/min)（见机床说明书）wn磨削工时：200s4、夹具设计4.1 夹具简介为了让设计能够提高劳动的生产率，让工人在劳动时更加简捷轻松，我们需要设计一个夹具。本次夹具我们使用自动定心加进机构作为基本原理，为
25、托辊管设计V 型块和托辊管的专用夹具体，此夹具可以适应托辊管在长度方向或者直径方向的变化，可以根据长度、直径不同的托辊管来加工。这次设计的托辊管的夹具是采用的自定心夹紧机构，这种机构能让定位定心加紧同时进行，能够快速找到托辊管的中心并且夹紧，让工人的工作更加省时省力，加快了加工时的工作效率。管的同轴度是一个重要因素，它影响到托辊工作时是否能够稳定不跳动，所以对同轴度的要求必须高，我们设定为 0.1。当同轴度确定后，就要确保所有的误差都必须达到要求。由于我们的 V 型块是固定的，无法调整，所以必须要有能满足要求的夹具，可以调整到所需直径。这样的话就会使加工的精度不能达到设计的要求，所以必须要使用
26、方法来避免，可以使夹具微调，比如将 V 型块做成两块就可以实现微调了，与此同时也可以适应不同的直径加工。在高度方面我们可以借助机械结构实现上下调动，除此之外，在装托辊管的时候，应该有长度方向的限定装置，这样就可以保证托辊管在 V 型块中能够对的齐，也很方便进行放料，不必再作人工的调整，但是为了满足这个要求，就需要用自动的限位装置，来省去人工操作，不仅省时省力，而且还提高了加工的效率。 太原工业学院毕业设计9表 4.1输送带宽 B 托辊直径 d 托辊长度 L7689500108200600768965010825038075089108800133315465950108133100015938
27、06001150由表（4.1）可知，托辊长度还有很多的尺寸系列，如果长度方面不能作出调整，很难满足设计的要求，所以应该让夹具在长度方向能够调整。综上所述，这次的托辊管夹具的设计能够满足一下条件：夹具可以顺应直径差异加工。夹具能够适应不同的长度加工。夹具能够在高度方面大幅度的调整。夹具能够在高度方面进行微调。在进行长度方面调整后能够锁紧。太原工业学院毕业设计10在高度方面大幅调整后能够锁紧。在高度方面进行微调后能够锁紧。装托辊的长度方向有限位的装置。4.2 V 型块的设计V 型块的图形如下：图 4.2V 型块的技术条件：材料：45#钢按照 GB/T 1999 规定；热处理：渗碳深度 0.8-1.
28、2，58-64HRC；其他技术条件按照 JB/T 8044-1999 规定；因为 V 型块表面需要对托辊进行夹持，所以我们必须保证管的表面，使其精度满足加工要求。对托辊管进行加紧的时候，要注意防止托辊的滑动，所以托辊管的表面不可以太光滑，不然可能导致托辊管加工失败。V 型块在加工完成后需要进行调整，来保证 V 型块的精度。4.3V 型块的计算太原工业学院毕业设计11单个的 V 型块的形状如图所示，这是标准的 V 型块，为了让我们容易讨论 V 型块的问题，图 4.3上图，D 表示 V 型块作出定位的托辊管直径，也就是心轴直径（mm）；H 表示 V 型块的高度（mm），在需要大直径定位的时候，可以
29、取 H0.5D，在需求小直径定位时分，我们能够取 H1.2D。由机床夹具手册：当 a 比较大的时候，定位精度较高，但是其稳定性差，所以综合考虑两点，选取的 a=120。V 型块规范的定位高度 T=0.577D-0.289A。V 型块参数 a=（0.14-0.16）D。V 型块开口的尺寸 A=2D3.46a 。V 型块直径的系列为 89、108、133。V 型块长度的系列为 315、465、950。计算 HH1.289=106mm 选取 H=100；当 D=89 时；=（0.140.16）108=15.1117.27 选取 =16太原工业学院毕业设计12A=21083.46 16=160mm由于
30、这个 V 型块是可调，所以它能适应不同的直径系列托辊管的加工。4.4V 型块的误差4.4.1 基准位移的误差当托辊管在夹具之中定位的时候，定位副的制造误差会与最小配合间隙产生影响，这样就会在加工尺寸方向产生一个定位基准的位移，致使工件的各个位置不会一致，会有加工误差，这就称作位移误差，我们可以用 Y 表示。它的大小取决于加工尺寸方向的定位基准变化范围的大小。4.4.2 基准不重合误差基准不重合误差是定位基准和工序基准的不重合而造成的加工误差，我们用B 表示。它的大小是由定位基准不重合造成加工尺寸的变动范围决定的。如果说加工尺寸的方向和工序基准变动的方向一致，其基准不重合造成的误差就等于定位尺寸
31、造成的误差。如果说加工尺寸的方向和工序基准变动的方向有一定的夹角，其基准不重合误差就是定位尺寸公差在加工尺寸的方向上垂直投影。4.4.3 定位误差的计算根据定位误差的造成原因，定位误差应该是基准不重合误差和基准位移误差的组合。在计算的时候，可以先算出来 B 和 Y，然后组合成 D。AY0,B0 时,DY;BY0,B0 时,DB;CY0,B0 时,如果说工序基准不是在定位基准上，则有：DYB；如果说工序基准在定位基准之上 DYB。“、”号的确定方法是：当定位基面直径是由小到大的时候，定位基准变动的方向。定位基面的直径有同样的变化时，假设定位基准位置不发生变化。在分析工序的基准变动的太原工业学院毕
32、业设计13方向时，如果两个变动的方向相同，就取“+”，如果两个变动的方向相反，就取“”。经过对 V 型块定位特点的分析，V 型块对中性好，能够让工件的基准轴线定位在 V 型块的两个斜面对称平面，并且能不受定位基准所带来的直径误差影响，安装还会方便。粗、精基准都可以运用。如果定位基准与工序基准相重合，那么 B=0，则有一定的基准位移的误差，则 Y0，所以 DY。D=Y=0.707（Dd）zwj j表示夹具所带来的误差。w表示除夹具外的其它因素所带来的误差。表示加工工序的公差。z使用夹具加工托辊管的时候，为了便于控制加工误差，在保证其工序加工的情况下，应该使与夹具有关的误差减小，其他的误差因素尽量
33、多一点。表 2.3外径 d 外径允许误差89 0.60108 0.70133 0.80由表可知，不同的外径所允许的偏差是不同的，V 型块的定位误差是D=Y=0.707（Dd），但是托辊管的夹具采用的是自动定心结构，这就使基准的位移误差可以不计，所以其中只有 V 型块的安装误差来保证。所以我们必须提高安装的精度，在安装时从整体上作出调整。由图可知，V 型块是分为两块的，可以靠手动进行先调整，后试切，当其达到标准的位置时，可以用螺栓将其固定，来满足托辊管加工所需的精度要求。5、托辊管的夹紧5.1 夹紧装置的基本要求太原工业学院毕业设计14工件由定位元件支撑，可以有标准的位置。在夹具定位完成后就可以
34、进行夹紧了，夹紧是为了让工件可以保持住原有位置而不致被破坏。工件在加工过程中会受到各种力的作用，比如夹紧力、惯性力以及切削力，工件会有一定的变形或者位移，可能会影响到工件的加工。所以，为保证加工精度，我们必须考虑对工件的夹紧问题。定位与夹紧是紧密相关的，所以两者都要同时加以考虑。为保证夹紧的结构与工作精度，需合理的选择夹紧力的三要素；大小，方向，作用点。基本要求如下：在夹紧时，夹紧力不应使工件脱离原有的准确的位置，并且必须保证在加工时工件的位置不发生变化，与此同时还不能让工件的因为夹紧力过大而使工件表面有损伤。一般情况下，夹紧力的方向应该是垂直于工件的主基准面，这样不仅能保证工件不致变形，也可
35、以使工件可靠安装。1.为保证所需夹紧力的最小化，夹紧力的方向需与切削力的方向是一致的，如果两者的方向不同，在同样的切削条件下，夹紧力就有可能会比切削力大。如果两者的方向是相互垂直的，那么夹紧力就必须大于它所造成的摩擦力。为了有利于工件的安装，使其安装更可靠，夹紧力的作用点应该在夹具的的支撑面上。为了使工件的夹紧不致太多变形，夹紧力的作用点应在工件的最大刚度部位。为防止工件在切削是产生震动，夹紧力的作用点应该尽量靠近工件的切削部位。夹具的结构设计应该设计为操作可靠方便，结构细致紧凑。5.2 夹紧力的确定5.2.1 夹紧力方向的确定原则夹紧力方向是和定位基准与外力方向相关的，其确定的原则如下：夹紧
36、力的方向应该尽量减小工件的变形。夹紧力的方向应该尽量减小夹紧力的大小。太原工业学院毕业设计15夹紧力的方向应该使工件的位置准确可靠。当工件表面要负荷的载荷不同时，会有不同的接触变形。同时，工件在各个表面不同方向上能承受的刚度不同。因此，为了使夹紧的变形最小，夹紧力的方向选择最好选取承载力表面是接触面大的表面，而且在工件钢性好的方向夹紧，如此来减小工件的变形。5.2.2 夹紧力作用点的选择夹紧力的作用点应该在能使工件定位稳定的位置。夹紧力的作用点应该要使切削力的力矩达到最小，减轻震动的发生，还要防止翻转，所以要使作用点靠近所需加工的表面。为了防止工件被夹紧变形，夹紧力的作用点应该选工件钢性强的部
37、位。夹紧力的各个作用点应该与工件接触均匀，以此来减小夹紧产生的变形。综上所述，作用点的选择合理与否，会对工件产生很大影响。所以在设计时，应该考虑各方面的因素，综合分析确定最佳方案。在分析了夹紧力的方向和作用点之后，还需要对夹紧力的大小进行确定，这对于工件的可靠安装还有工件的变形程度都有一定的影响。先对工件进行简单的受力分析，托辊管在加工过程中会有离心力，切削力，托辊管重力和旋转的惯性力。夹紧力必须要保证上述各个外力作用的平衡，来让工件的安装可靠稳定。但是保证外力的平衡有一定的复杂性，切削力在加工过程中是会变化的，也会影响到离心力，惯性力的大小，所以我们就只能对夹紧力做一个大概的粗略计算。计算时
38、，必须做出一些假设假设工艺系统为钢性。切削的过程稳定。单方面考虑切削力对夹紧的影响。满足上述条件按照理论力学的原理可以求出夹紧力。最后还需要乘以安全系数。托辊管一端受力受到的切削力分解为三个作用力：轴向力，径向力，切向力，如图所示：太原工业学院毕业设计16图 5.2.1托辊管两端同时受力示意图如下，为保证工件的正常加工，夹紧力必须使他们平衡，两个轴向力的大小相等方向相反，两个径向力需要夹紧才能互相平衡，两个切向力的力矩会使工件产生扭转，也是需要加紧才能保证受力平衡。图 5.2.25.3 工件受夹紧力的受力分析工件在加工时可能会有打滑扭转现象，为防止此现象发生，夹紧力确定为：W= f2RKMsi
39、n（N） 试中：K-安全系数。太原工业学院毕业设计17M-切屑扭矩，Nm。F-工件与 V 型块的摩擦系数。安全系数的确定由手册查出安全系数 的数值0K6表 5.3符号 考虑的因素 系数值0工件材料和加工余量均匀性 1.21.5粗加工 1.21K加工性质精加工 1.02刀具钝化程度 1.01.9连续切割 1.03切削特点断续切割 1.2手动夹紧 1.34K夹紧力的稳定性机动夹紧 1.0操作方便 1.05手动夹紧时手柄位置操作不方便 1.2接触点确定 1.06K仅力矩使工件回转使工件与支撑面接触情况 接触点不确定 1.5注：若安全系数 K 的计算结果小于 2.5 时，取 K=2.5K= 65432
40、10 K其中 0 =1.5 1 = 1.0 2=1.5 3=1.0 4=1.0 5=1.0 =1.06KK= 65432KK=2.252.5，可以去 K=2.5转矩的确定 M= RFc首先计算切削力据文献1表 350 查的切削力公式：p75.0-.zvtspK4.x9太原工业学院毕业设计18t切削厚度（mm） s每转进给量(mm) v切削速度 （mmin） 圆周切削分力（kgf）； 轴向切削分力（kgf）； ZPXPPK修正系数； 据文献6表 1132 查的粗镗的情况下，用硬质合金加工钢件的切削用量： v=(4060)mmin (取 40) s=(0.31)mmr (取 0.3) t=1.5m
41、m 据文献1表 351，表 352，表 353 确定 PK （46） rpPMPK由于托辊的材料时 Q235,据文献6表 73 查的 =375 460 ，取 420baMP，则由表 352 查得指数 n=0.75。 aMP=0.647 nbmp75K据文献3217 页：车刀刚性差、易振，主偏角应选大点以减少径向力。粗车一般选 =6075，固定式车刀一般 =90， =510， = 312。 r rK0r0据文献4表 1.3：用硬质合金刀具加工结构钢时，当结构钢 800Mpa 时，前b角 =10 15，后角 =6 8， =0 15。 0r as综上所述： 按主偏角为 60选出 =0.94 ； =1
42、.11 zppxK按前角为 10选出 =1.0 ； =1.0 K按刃倾角为 0选出 =1.0 ； =1.0 pzpx刀具圆弧半径不考虑。 因此 =0.6470.941.01.0=0.608 rpzpzmpzK=0.6471.111.01.0=0.718 分别带入（44），rxxKPX（45）求切削力得： =3001.5 0.608=67.73（kgf） pz15.07.zvts3 75.0315.04=3391.5 0.718=45.79（kgf） z4.5.09p5.0. 据文献12493 页查的：工件定位面未加工，夹具体定位面是交错网状时，f=0.8 把上述求的分别带入（41），（42）得
43、： 太原工业学院毕业设计19=1.0473（KN）7.02365.2sin1z1fKPW=0.708（KN）22siRfM可见，轴向和切向所需的夹紧力差不多，但由于是两端同时加工轴向力抵消，所以只考虑夹紧力要平衡的扭矩 。1Q切削速度 V 的确定10nD式中 D工件的直径（mm）；N主轴转速（r/min）查的手册选取 n=400。当管体直径为 89 时，速度V=4003.14891000=111.784m/min5.4 夹具体 夹具体一般是夹具上最大，最复杂的基础元件，是夹具的基座或支架。夹具的有关元件、机构和装置都安装在夹具体上，并通过夹具体安装在机床上。夹具体的结构形状和尺寸大小，主要取决
44、于工件的结构特点、尺寸大小，夹具上所选用的元件及其布局，夹具与机床的连接方式等。 夹具体的设计要求： 具有足够的强度和刚度，保证在夹紧力、切削力作用下，不产生不允许的变形和振动。 安装稳定可靠，切削力、重力等外力的作用点应落在夹具体在机床上安装基面内。 结构简单，工艺性好；易于进行铸造、焊接或锻造，对移动或翻转夹具质量不应太大。 安装基面与机床相适应，如车床夹具体与车床主轴端部结构，铣床夹具体与铣床工作台结构相适应。 太原工业学院毕业设计20便于排除切屑，防止切屑聚集在定位元件表面或其他装置上，影响工件定位或正常工作。 安全可靠，确保操作人员不致受到刀具、飞起的切屑伤害；确保万一夹具失灵，工件
45、不致飞出夹具。 夹具体毛坯结构的选择，需综合考虑结构合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂的具体条件。制造夹具体的四种基本方法是铸造、锻造、焊接和组台式。夹具体材料可以根据制造方式和使用要求选用铸铁、铸钢、标准型材、聚脂化合物、水泥以及特种木材等。 夹具可以有很多形状，但受很多因素的制约，比如刀具，机床，还有所需加工的工件的形状，针对这些原因，我们需要对它作出整体布局。考虑到夹具要有刚度和强度，它们必须能够保证夹具可以运行，所以应适当加强夹具的构成，形成框架结构，加强肋应承受压应力，而不承受拉应力。 夹具体应使切屑不影响工件定位。设计时需考虑采取必要措施。若切屑较少，可以设置容屑沟或增
46、大定位元件工作表面与夹具体之间的距离；若切屑较多，可以在夹且体上设计一个缺口，这个缺口的目的是为了使切屑能够排出去，完成对切屑的处理。 在不影响夹具体刚度的地方，应开窗口、凹槽，以减轻夹具质量，大型夹具的夹具体需在适当部位设置起吊装置，一般可采用吊环螺钉或起重螺栓。 夹具在机床上安置能够经过在夹具上设置找正基面来完成，夹具体通过螺栓和T 形槽与机床紧固连接。太原工业学院毕业设计216、结论此次设计运用了很多方面的知识，比如机械原理、机械设计、理论力学、CAD 制图、公差等。为了达成设计，参考了诸多方面的文献，将文献里需要的内容加以运用，加上自己的知识，形成一篇完整的论文，更使我的脑海中形成一个
47、具有体系的知识框架。设计的开始是由从国内外的调查差距开始的，然后着重对管的部分进行具体的分析研究：对零件进行了规程，使工艺更顺利；制作了托辊管的工艺加工卡，对夹具进行了具体分析；V 型块做出了精密计算；分析工件所受的夹紧力；对夹具进行了总结分析。当然在设计过程中也发现了很多问题，托辊管工艺的设计有可能不是简单快捷，适合用于大批量加工的；夹紧方面 V 型块的调整与安装并没有想象中的容易，只能靠工人的感觉来估计安装位置。所以还是需要研究新的方法，改善原来的加工，提高加工的效率，减小工人劳动的强度。太原工业学院毕业设计22参考文献1东北重型机械学院 洛阳学院 第一汽车制造厂. 机床夹具设计手册.上海
48、：上海科学技术出版社，1990 2孙桓 陈作模 葛文杰. 机械原理.7 版.北京:高等教育出版社，2006.5 3陈锡渠 彭晓南金属切削原理与刀具北京：中国林业出版社，2008.1 4相瑜才 孙维连. 工程材料及机械制造基础. 北京：机械工业出版社，1997.11 5王先逵机械制造工艺学2 版.北京：机械工业出版社，2006.1 6王先逵机械加工工艺手册北京：机械工业出版社，2006 7王先逵机械制造工艺学3 版.北京：机械工业出版社，2014.6 8张世昌.机械制造技术基础M.高等教育出版社,2006 年.9李炳文.万丽荣.柴光远.矿山机械M.中国矿业大学出版社.200910濮良贵.机械设计(第
