包縫機機體鉆孔組合機床總體及夾具設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】

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COMPUTER INTEGRATED MANUFACTURING, 2003, VOL. 16, NO. 3, 157±172 七、其他 一 八、專業(yè)系審查意見 系主任： 年 月 日 九、機械工程學(xué)院意見 院長： 年 月 日 5 畢業(yè)實習報告 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 生 姓 名 班 級 學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師 日 期  畢業(yè)實習報告 一 概述： 生產(chǎn)實習是我們機械專業(yè)學(xué)習的一個重要環(huán)節(jié)，是將課堂上學(xué)到的理論知識與實際相結(jié)合的一個很好的機會，對強化我們所學(xué)到的知識和檢測所學(xué)知識的掌握程度有很好的幫助。為期2天的生產(chǎn)實習，我們先后去了江蘇江淮動力有限公司、江蘇恒力集團、鹽城悅達拖拉機廠、鹽城市機床廠四個工廠。在實習中，我們學(xué)到了許多課本上沒有的知識，真的是受益非淺。 二.實習目的： 1．通過下廠生產(chǎn)實習，深入生產(chǎn)第一線進行觀察和調(diào)查研究，獲取必須的感性知識和使我們較全面地了解機械制造廠的生產(chǎn)組織及生產(chǎn)過程，了解和掌握本專業(yè)基礎(chǔ)的生產(chǎn)實際知識，鞏固和加深已學(xué)過的理論知識，并為畢業(yè)設(shè)計打下基礎(chǔ)。 2．在實習期間，通過對典型零件機械加工工藝的分析，以及零件加工過程中所用的機床、夾具、量具等工藝裝備，把理論知識和實踐相結(jié)合起來，提高分析和解決問題的工作能力。 3．通過實習，廣泛接觸工人和聽工人技術(shù)人員的講解，學(xué)習他們在四化建設(shè)中的貢獻精神。 4．通過參觀，掌握一臺機器從毛坯到產(chǎn)品的整個生產(chǎn)過程，組織管理，設(shè)備選擇和車間布置等方面的知識。 5．鍛煉與培養(yǎng)我們的觀察，分析問題以及搜集和整理技術(shù)資料等方面的能力。 三.實習過程 1. 江蘇江淮動力股份有限公司簡介 江蘇江淮動力股份有限公司是高科技民營企業(yè)——重慶東銀集團旗下專業(yè)生產(chǎn)中、小功率發(fā)動機的大型企業(yè)，位居中國企業(yè)500強、中國農(nóng)機行業(yè)上市公司之列。 公司長期注重技術(shù)創(chuàng)新，投資億元建成省級企業(yè)技術(shù)中心和國家級博士后科研工作站，建有具有國際先進水平的CAD/CAM/CAT（計算機輔助設(shè)計、制造、測試）網(wǎng)絡(luò)，擁有行業(yè)中以三維激光掃描儀、三維激光成型機等先進設(shè)備和計算機軟件為代表的RP技術(shù)，并積極引進應(yīng)用同步開發(fā)、虛擬設(shè)計、快速原型制造、反求工程等高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)品，確立了企業(yè)在行業(yè)技術(shù)進步方面的領(lǐng)先地位，逐步形成了具有自主版權(quán)和江動特色的節(jié)能單缸機、輕型多缸機、通用汽油機、小馬力單缸機和拖拉機、發(fā)電機組（柴、汽油）等六大系列，400多個品種的優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，柴、汽油發(fā)動機都有代表品種通過美國EPA、CARB認證。 與我的課題相關(guān)的是江動集團,我仔細觀察了機體的加工： 1．銑基準面，先把毛坯放置在銑床上,加工兩側(cè)面作為基準面,兩臺機床同時加工 2．接著銑上下兩側(cè)面,夾具相同,與第一步的機床相同 3．最后銑左右兩個面,與前面兩步相同 4．半精銑步驟1的基準面 5．半精銑步驟2 6．半精銑步驟3 7．在左右兩個側(cè)面上粗銑4個孔 8．半精銑步驟7，同時銑步驟3的側(cè)孔 9．精銑步驟8的各個孔 10．在步驟7上粗銑孔及兩側(cè)面的孔，該機床可以同時銑多個孔 11．半精加工步驟10 12．換機床，精加工步驟10 13．在搖臂鉆床上加工打孔 打絞制螺孔時用進行鉆、擴、絞、精絞，精度達到0.8mm。 2. 江蘇悅達鹽城拖拉機制造有限公司簡介 江蘇悅達鹽城拖拉機制造有限公司創(chuàng)建于1959年，專業(yè)從事拖拉機生產(chǎn)已有近四十年的歷史，是我國生產(chǎn)拖拉機的大型骨干企業(yè)。公司具有較強的產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計能力、有較完善的質(zhì)量管理體系、具備了拖拉機專業(yè)化生產(chǎn)的先進條件和較完備的檢測手段。2002年投資1.2億元新建了現(xiàn)代化的生產(chǎn)廠區(qū)，形成了年產(chǎn)4萬臺黃海金馬系列輪式拖拉機和6萬臺黃海牌手扶拖拉機的生產(chǎn)能力。 拖拉機廠的電泳涂裝生產(chǎn)線：上件—熱水洗—除油除銹—熱水洗—水洗—中和—水洗—表調(diào)—磷化—水洗—純水洗—電泳—零次水洗—UF1洗—UF2洗—純水洗—電泳烘干—靜電噴涂—補漆—流平—面漆烘干—下件 3. 鹽城市機床有限公司簡介 鹽城市機床有限公司是由原國有中型企業(yè)鹽城市機床廠改制而成，現(xiàn)有職工 1300多人，擁有固定資產(chǎn)二億五千多萬元。主要產(chǎn)品有：CD、CC、CY、CF、CA、CL、DA車床，CZK、CDJK、CMK、CK、CJK等數(shù)控車床，ZY3725搖臂鉆床，1TX系列銑削頭，YC-630系列臥式強力銑床以及各類專機等到18大系列、160多個規(guī)格，年產(chǎn)量9000臺，產(chǎn)品暢銷國內(nèi)外。其中出口產(chǎn)品主要銷往美國、德國、英國、奧地利、瑞士等歐美工業(yè)發(fā)達國家，遠銷世界40多個國家和地區(qū)，是國家經(jīng)貿(mào)部批準的“出口自營權(quán)”單位. 研制了CJK6132B、CJK6132C數(shù)控車床等新產(chǎn)品，2種 數(shù)控車床通過省級鑒定，4種數(shù)控車床通過市級鑒定，CJK6160、CK6140被定為省高新技術(shù)產(chǎn)品，其中CK6140數(shù)控車床獲鹽城市科技進步二等獎。CC系列車床、CMK數(shù)控車床以其先進的結(jié)構(gòu)、新穎的款式、優(yōu)異的性能，獲得了多項國家專利，贏得了青睞，成為鹽機快速發(fā)展新的經(jīng)濟增長點。 鹽機秉承“用戶至上，質(zhì)量第一，精益求精，全員參與”的質(zhì)量理念，不斷鍛造和提升“飛球牌”機床的品質(zhì)。從瑞士進口的AZA精密砂輪蝸桿磨齒機，M52100A龍門導(dǎo)軌磨床等先進專業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，使產(chǎn)品零部件加工的質(zhì)量達到了較高水平。由于堅持不懈地推進全面質(zhì)量管理和建立了完善的質(zhì)量管理體系，1996年通過了ISO—9001國際標準認證，2005年再一次通過ISO9001:2000認證。鹽機人以精益求精和務(wù)實創(chuàng)新的一貫方針向廣大客戶承諾：所有產(chǎn)品都是精品，售后服務(wù)實行“三包”，竭誠為客戶提供滿意的產(chǎn)品和服務(wù)，全方位滿足客戶的要求。 型號Y3140滾齒機的時候，最大加工直徑400毫米，最大加工模數(shù)8毫米，額定電壓380V，額定電流32A，相數(shù)3，頻率50HZ，整機容量10KW，防護等級IP54，出廠編號002，我很認真的看了它的夾具。圖（略）而走到立式組合銑床，工作臺630*2000，行程2000MM，動力頭50，主電機18.5KW，工進電機3KW，快進電機4KW，由四個螺紋孔和兩個塊來進行夾緊，而臥式單面組合銑床工作臺1000*2500，行程2500MM，動力頭63，主電機30KW，工進電機4KW，快進電機5.5KW,夾具與立式相同,只要將螺紋孔改成錐孔.? 4.江蘇恒力組合機床有限公司簡介 江蘇恒力組合機床有限公司成立于1958年，2001年完成了企業(yè)民營化改制。 四.分析 采用了組合夾具，使生產(chǎn)準備周期縮短了80%以上，而且質(zhì)量得到保證，在生產(chǎn)中由于夾具設(shè)計制造不良，造成加工零件的報廢。組合夾具具有可以重新組裝和局部調(diào)整的特點，即使出現(xiàn)上述的報廢情況，也完全可以補救。所以夾具設(shè)計非常的重要。鉆床組合夾具又稱鉆模，由工件上孔的分布情況，孔的位置精度，工件的結(jié)構(gòu)和外形，所擁有的元件以及組裝工人的習慣等等，這些都是決定鉆床組合夾具結(jié)構(gòu)類型的重要因素。它可分為固定式、翻轉(zhuǎn)式、分度式、移動式和蓋板式等結(jié)構(gòu)類型。所以組裝鉆模時要注意以下幾點： 1）夾具底面必須與鉆套中心線垂直。一般情況下靠夾具元件本身的精度就能滿足垂直度要求。僅當孔的位置精度要求較高，或鉆套位置離開夾具底面較高時，應(yīng)檢測垂直度，并對夾具結(jié)構(gòu)、元件作必要的修改和調(diào)整。 2）通常夾緊力不能作用在鉆模板上，否則會使鉆模板產(chǎn)生變形，影響被加工的形狀和位置精度。但當夾緊力不大或鉆模板結(jié)構(gòu)有足夠的剛度時，鉆模板也可以承受夾緊力。 3）在加工較大直徑孔時，會產(chǎn)生較大的切削扭矩，此時應(yīng)當注意所裝鉆模的剛度問題。鉆床組合夾具剛度的薄弱環(huán)節(jié)通常為鉆模板及其支承部分，而其他部分如定位部分和夾緊部分的剛度無需過多考慮。在鉆削直徑較大孔時，如果鉆模板伸出叫長，或支承部分連接過高，在切削力作用下，就會產(chǎn)生變形或振動，嚴重時用肉眼就可看到導(dǎo)向隨同鉆頭作周期性晃動，此時夾具已不能正常使用，必須采取適當措施。 4）組合鉆模因多采用基礎(chǔ)板作為底座，所以其底面多為平面。當組裝翻轉(zhuǎn)式鉆模時，如果采用支承，則應(yīng)采用四個支承點而不應(yīng)采用三個支承點，因為三點支承不易發(fā)現(xiàn)鉆模的安放是否歪斜。同時還要注意支點的平面尺寸必須大于機床工作臺T形槽的寬度，以免陷入槽中。 5）加工通孔時，工件孔的下端面處應(yīng)留有足夠的超越空間。 五．實習感想 短短兩天的實習很快就過去了,除了知道工作的艱辛還獲得許多其他的知識，通過進廠參觀實現(xiàn)和與工人師傅的交流，知道各個工藝的加工方法，生產(chǎn)目的，生產(chǎn)程序及產(chǎn)品供求情況。讓我重新認識了機械加工,給我以后的工作有了很大的幫助,尤其是現(xiàn)在給我的畢業(yè)設(shè)計上有了極大的幫助。 4 畢業(yè)設(shè)計 開題論證報告 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 班 級 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 完成日期 課題名稱：包縫機機體鉆孔組合機床總體及夾具設(shè)計 一、課題來源、課題研究的主要內(nèi)容及國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述 課題來源： 鹽城市江動集團 主要內(nèi)容： 1．總體設(shè)計 其內(nèi)容包括1）制定工藝方案，確定機床配置型式及結(jié)構(gòu)方案。2）三圖一卡設(shè)計，包括被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖、生產(chǎn)率計算卡和有關(guān)設(shè)計計算、校核。 2．夾具設(shè)計 包括夾具總裝圖、夾具體零件圖、其它零件圖、有關(guān)計算校核等。 國內(nèi)外現(xiàn)狀： 組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、儀器儀表、軍工及縫紉機、自行車等輕工行業(yè)大批大量生產(chǎn)中已獲得廣泛的應(yīng)用；一些中小批量生產(chǎn)的企業(yè)，如：機床、機車、工程機械等制造業(yè)中也已推廣使用。組合機床最適合加工各種大中型箱體類零件，如：氣缸蓋、氣缸體、變速箱體、電機座及儀表殼等零件；也可用來完成軸套類、輪盤類、叉架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工。組合機床裝備的發(fā)展思路是以提高組合機床加工精度、組合機床柔性、組合機床工作可靠性和組合機床技術(shù)的成套性為主攻方向。一方面，加強數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，提高組合機床產(chǎn)品數(shù)控化率；另一方面，進一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標部件，使其模塊化、柔性化，適應(yīng)可調(diào)可變、多品種加工的市場需求。組合機床具有特定功能、按標準化、系列通用化設(shè)計制造的組合機床基礎(chǔ)部件。它有統(tǒng)一的尺寸標準，結(jié)構(gòu)合理、性能穩(wěn)定。組合機床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。隨著綜合自動化的發(fā)展，其工藝范圍正擴大到車外圓、行星銑削、拉削、推削、磨削、拋光、沖壓等工序。此外，還可以完成焊接、熱處理、自動裝配和檢測、清洗和零件分類及打印等非切削工作。 80年代以來，國外組合機床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機床的加工精度、多品種加工的柔性以及機床配置的靈活多樣方面均有新的突破性發(fā)展，實現(xiàn)了機床工作程序軟件化，工序高度集中，高效短節(jié)拍和多種功能的自動監(jiān)控。組合機床技術(shù)的發(fā)展趨勢是：①廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)；②發(fā)展柔性技術(shù)；③發(fā)展綜合自動化技術(shù)；④進一步提高工序集中程度。設(shè)計師們在開展任何一種產(chǎn)品的設(shè)計時，都要運用自己的思維，力求創(chuàng)新，使產(chǎn)品具有較高的競爭性。 組合機床行業(yè)企業(yè)一要開展科技攻關(guān) ,攻克當前行業(yè)企業(yè)技術(shù)發(fā)展上的難題;二要加強與國外的合資合作 ,利用和學(xué)習國外的先進技術(shù) ,提高企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平和技術(shù)水平;三要通過對引進技術(shù)的消化吸收進行再創(chuàng)新 ,發(fā)展自己的產(chǎn)品。通過我們的努力 ,使我國真正由制造大國變成制造強國。 二、本課題擬解決的問題 本人的課題是包縫機機體鉆孔組合機床總體及夾具設(shè)計，需要解決的問題有： 1. 根據(jù)機體的結(jié)構(gòu)特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度及生產(chǎn)率等要求，制定工藝方案,合理選擇機床的配置形式及結(jié)構(gòu)方案 2．三圖一卡設(shè)計 a)被加工零件工序圖 b)加工示意圖 c)機床聯(lián)系尺寸圖 d)生產(chǎn)率計算卡 e)有關(guān)設(shè)計計算、校核 3．夾具設(shè)計 a)夾具總裝圖 b)夾具體零件圖 c)其他零件圖 d)有關(guān)計算、校核等 4．主運動傳動裝置的選擇和配置型式 5．動力裝置電機型號的選擇 6．主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，強度計算和軸的振動穩(wěn)定性 三、解決方案及預(yù)期效果 解決方案： 1. 查閱與課題有關(guān)的文獻資料。 2. 實地參觀組合機床生產(chǎn)車間，弄清組合機床的結(jié)構(gòu)。通過實地觀察，對組合機床有一個初步概念。 3. 由所給的已知條件、工作環(huán)境等對設(shè)計方案進行論證，選定最合適的設(shè)計方案。 4.總體方案設(shè)計的主要內(nèi)容包括制定工藝方案（確定零件在組合機床上完成的工藝內(nèi)容及加工方法，選擇定位基準和夾緊部位，決定工步和刀具種類及其結(jié)構(gòu)形式，選擇切削用量等）,制訂影響機床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。 5. 總體方案設(shè)計的具體工作是編制“三圖一卡”，即繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計算卡。 6. 確定組合機床各部件尺寸，確定標準件的型號和外購件的規(guī)格。 7. 對組合機床的各部件進行強度、剛度校核。 8.根據(jù)分析被加工的零件設(shè)計出出夾具。 9．繪制夾具體的總裝圖和零件圖。 預(yù)期效果： 最終設(shè)計的組合機床要求能夠：保證加工精度，機床具有高的加工精度，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，便于維修，調(diào)整，易操作，機床各動力部件用電氣控制。 四、課題進度安排 3月10日～3月22日．畢業(yè)實習階段。 畢業(yè)實習，查閱資料，到多個公司實踐，撰寫實習報告。 3月23日～4月5日．開題階段。 提出總體設(shè)計方案及草圖，填寫開題報告。 4月6日～5月14日． 設(shè)計初稿階段。 完成總體設(shè)計圖、部件圖、零件圖。 5月15日～5月31日． 中期工作階段。 完善設(shè)計圖紙，編寫畢業(yè)設(shè)計說明書，中期檢查。 6月1日～6月4日．畢業(yè)設(shè)計預(yù)答辯。 6月5日～6月12日．畢業(yè)設(shè)計整改。 圖紙修改、設(shè)計說明書修改、定稿，材料復(fù)查。 6月13日～6月15日．畢業(yè)設(shè)計材料評閱。 6月16日～6月18日．畢業(yè)答辯。 6月19日～6月21日．材料整理裝袋。 五、指導(dǎo)教師意見 　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 簽名 　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 　　 　　　 年　 月　　日 六、專業(yè)系意見 簽名 　　　　　　 年　 月　　日 七、學(xué)院意見 　　　　　　　　　　　　　 簽名 　　　　　　 年　 月　　日 4 包縫機機體鉆孔組合機床總體及夾具設(shè)計 摘要：本設(shè)計課題來源于鹽城市江淮動力集團。為了提高加工精度和生產(chǎn)效率，需要設(shè)計一種組合機床來改善加工情況。本組合機床是針對工件左面上鉆4個φ5、4個φ4.2、3個φ3.3深度不一的11個孔和右面1鉆φ3.3深度不一的9個孔而設(shè)計的。該設(shè)計的內(nèi)容重點是總體設(shè)計和夾具設(shè)計兩方面。在加工工藝路線方案中,確定裝料高度,確定加工線各系列機床的基本類型及機床配置形式,確定機床部件型號及機床夾具,完成了“三圖一卡”的繪制及夾具的設(shè)計?！叭龍D一卡”主要根據(jù)自己計算切削力，切削轉(zhuǎn)矩等選擇相應(yīng)的機床部件。而夾具設(shè)計，用 “一面兩孔”定位方案消除工件的六個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位。工件夾緊裝置則選用結(jié)構(gòu)簡單、可靠、方便的螺旋夾緊裝置，使夾緊平穩(wěn)可靠。該機床滿足設(shè)計的要求。 關(guān)鍵詞：組合機床；夾具； The Overall and Fixture Design of Modular Machine Tool for Drilling Holes of BAO Sewing Machine Abstract: The design project is from Jiangdong Group, Yancheng. In order to improve the accuracy and efficiency, it is necessary to design a modular machine tool. The machine tool is designed for the synchronous processing of four φ5 holes, four φ4.2 holes, three φ3.3 left holes of varying depth of 11 holes , and nineφ3.3 right holes of verying depth . The design is mainly focused on both the overall design and jig design. In the processing line programe ,We must establish a high degree of putting the workpiece and identify the basic types of machine tools and the configuration types of machine tools , we are also determine the kinds of parts and fixture , Meanwhile the drawing of “Three Charts and One Card” (automatic drawing process chart, size relation chart, machining schematic diagram and production calculating card) and fixture design are completed. “Three Charts and One Card” are based mainly on its own calculation of cutting force ,cutting torque and other machine tool parts .As far as jigs are concered, with the aid of one platform and two bore according to the principle of six points positioning to eliminate the six degrees of freedom of workpiece for a stable and reliable positioning, and the synchronous processing of two surfaces of parts which can simplifying the process. Simple, reliable and convenient spiral grip devices are employed for a stable and reliable grip. The Modular Machine Tool can satisfy for the requirements of the design . Key Words: Modular machine tool; Fixture; 被加工零件 圖號 YZJ651-00 毛坯種類 鑄件 名稱 包縫機機體 毛坯質(zhì)量 材料 HT200 硬度 HB190-240 工序名稱 工序號 序號 工序名稱 被加工零件數(shù)量 加工直徑 加工長度 工作行程 切削速度 轉(zhuǎn)速 進給量f 進給速度 工時 機加工時間 輔助時間 共計 1 裝卸工件 1 1.5 1.5 2 右動力部件 快進 50 10000 0.005 0.005 鉆1×￠3.3孔 3.3 9 27 16.5792 1600 0.05 80 鉆7×￠3.3孔 3.3 11 27 16.5792 1600 0.05 80 鉆1×￠3.3孔 3.3 12 27 12.9525 1250 0.064 80 0.0375 0.0375 快退 77 10000 0.0077 0.0077 3 作動力部件 快進 70 6300 0.011 0.011 鉆2×￠5孔 5 13 36 15.7 1000 0.08 80 鉆2×￠5孔 5 18 36 15.7 1000 0.08 80 鉆2×￠4.2孔 4.2 12 36 16.485 1250 0.064 80 鉆1×￠4.2孔 4.2 9 36 16.485 1250 0.064 80 鉆2×￠3.3孔 3.3 9 36 16.5792 1600 0.05 80 鉆2×￠3.3孔 3.3 10 36 16.5792 1600 0.05 80 0.45 0.45 快退 106 6300 0.0168 0.0168 備注 裝卸工件時間取決于操作者熟練程度，本機床計算時取1.5min 總計 1.9778min 單件工時 1.9778min 機床生產(chǎn)率 30.04件/h 機床負荷率 0.81 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 包縫機機體鉆孔組合機床總體及夾具設(shè)計 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 班 級 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 完成日期 目 錄 1 前言 1 2 組合機床總體設(shè)計 3 2.1 總體方案論證 3 2.1.1 加工對象工藝性分析 3 2.1.2 機床配置型式的選擇 3 2.1.3 定位基準的選擇 4 2.2 確定切削用量及選擇刀具 4 2.2.1 選擇切削用量 4 2.2.2 計算切削力、切削扭矩及切削功率 6 2.2.3 刀具耐用度的計算 10 2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 10 2.3 三圖一卡設(shè)計 10 2.3.1 被加工零件工序圖 10 2.3.2 加工示意圖 11 2.3.3 機床聯(lián)系尺寸圖 12 2.3.4 機床生產(chǎn)率計算卡 15 3 組合機床夾具設(shè)計 17 3.1 零件的工藝性分析 17 3.1.1 夾具設(shè)計的基本要求 17 3.1.2 夾具總體結(jié)構(gòu)構(gòu)思 17 3.2 定位方案的確定 18 3.2.1 定位方案的論證 18 3.2.2 定位基準的選擇 18 3.2.3 定位的實現(xiàn)方法 18 3.3 夾緊方案確定 20 3.3.1夾緊裝置的確定 20 3.3.2夾緊力的確定 21 3.4 導(dǎo)向裝置的選擇 22 3.4.1鉆模套型式的選擇和設(shè)計 22 3.4.2鉆模板的類型和設(shè)計 23 3.5 誤差分析 24 3.5.1 影響加工精度的因素 24 3.5.2 保證加工精度的條件 25 3.6 夾具體確定 26 4 結(jié)論 27 參考文獻 28 致 謝 29 附 錄 30 1 前言 組合機床是根據(jù)工件加工需要,以大量通用部件為基礎(chǔ),配以少量專用部件組成的一種高效的專用機床。組合機床通常是多刀、多面、多工序、多工位加工,使用繼電器- 接觸器控制,電氣線路復(fù)雜,故障率高,操作人員的維修任務(wù)重,設(shè)備的使用率低在組合機床的諸多零件中,主軸箱是組合機床設(shè)計過程中工作量最大的部件,因為通常主軸箱是采用一根動力軸帶動多根主軸的工作方式,各傳動軸必須在有限的標準箱體空間中找到適宜的分布位置并避免干涉,而各軸的設(shè)計又必須保證其轉(zhuǎn)速、旋向、強度和剛度,因此難度大、設(shè)計周期長。在批量設(shè)計某生產(chǎn)線的組合機床主軸箱中,為提高設(shè)計質(zhì)量,縮短設(shè)計周期,我們采用計算機輔助設(shè)計組合機床主軸箱,取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟效果。組合機床的分類繁多,有大型組合機床和小型組合機床,有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式,還有多工位回轉(zhuǎn)臺式組合機床等;如臥式單面多孔加工組合機床的液壓系統(tǒng), 可完成自動工作循環(huán): 快進、工進、快退、停止; 能同時驅(qū)動多根主軸進行鉆孔加工。鉆孔時是靠主軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩T及主軸的轉(zhuǎn)速n進行鉆孔。在鉆孔過程中外負載經(jīng)常是變化的, 當鉆頭上的負載增大, 即轉(zhuǎn)矩增大時, 要求轉(zhuǎn)速能自動下降, 當鉆頭上的負載減小, 即轉(zhuǎn)矩減小時, 要求轉(zhuǎn)速能自動升高, 保證鉆孔時消耗的功率為恒定值。組合機床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。隨著綜合自動化的發(fā)展，其工藝范圍正擴大到車外圓、行星銑削、拉削、推削、磨削、拋光、沖壓等工序。此外，還可以完成焊接、熱處理、自動裝配和檢測、清洗和零件分類及打印等非切削工作。 國內(nèi)外的工業(yè)發(fā)展史告訴我們，實現(xiàn)機械自動化是一個由低級到高級、由簡單到復(fù)雜、由不完善到完善的發(fā)展過程。當機器的操作采用自動控制器后，生產(chǎn)方式才從機械化逐步過渡到機械控制（傳統(tǒng)）自動化、數(shù)字控制自動化、計算機控制自動化。只有建立了自動化工廠后，生產(chǎn)過程才能全盤自動化，才能使生產(chǎn)率全面提高，達到自動化的高級理想階段。 本次設(shè)計的課題是包縫機機組合機床總體及夾具設(shè)計。該課題來源于江淮動力集團?，F(xiàn)在該集團迫切需要改善現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，進行提高生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量方面的技術(shù)改造，使產(chǎn)品的合格率上升，增加產(chǎn)量，適應(yīng)市場競爭的需要，提高經(jīng)濟效益。 本設(shè)計主要針對機體左右兩個面上加工多個孔、生產(chǎn)率低、位置精度誤差大的問題而設(shè)計的，從而保證孔的位置精度、提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動強度。為了提高加工精度，降低成本，提高生產(chǎn)效率，有必要設(shè)計一種組合機床來滿足左右兩面同時鉆孔的需要。本次設(shè)計分總體設(shè)計、夾具設(shè)計、左多軸箱設(shè)計、右多軸箱設(shè)計三個部分。我主要負責夾具部分的設(shè)計，總體設(shè)計由我和另外二位同學(xué)共同完成。在設(shè)計組合機床過程中，組合機床夾具的設(shè)計是整個組合機床設(shè)計工作的重要部分之一。雖然夾具零件的標準化程度高，使設(shè)計工作量大為減少，設(shè)計周期大為縮短，但在夾具設(shè)計過程中，在保證加工精度的前提下，如何綜合考慮生產(chǎn)率、經(jīng)濟性和勞動條件等因素，還有一定的難度。 設(shè)計該組合機床思路如下：認真分析零件的特點，研究其尺寸、形狀、材料、硬度、重量、加工部位的結(jié)構(gòu)及加工精度和表面粗糙度要求等內(nèi)容，以確定零件在組合機床上完成的工藝內(nèi)容及加工方法，選擇加工的定位基準及夾壓方案，決定工步和刀具種類及其結(jié)構(gòu)形式，選擇合適的切削用量，確定組合機床的配制形式、制定影響機床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。根據(jù)被加工零件的工藝要求確定刀具，再由刀具直徑計算切削力，切削扭矩，切削功率，然后選擇各通用部件，最后按裝配關(guān)系組裝成組合機床。 本說明書以設(shè)計臥式雙面鉆孔組合機床為主線，闡述了刀具的選擇和夾具設(shè)計的過程。在第2章中著重介紹了組合機床的總體設(shè)計。在總體設(shè)計中，首先是被加工零件的工藝分析，然后是總體方案的論證，在比較了許多方案之后，結(jié)合本道工序加工的特點最終選擇臥式雙面的機床配置型式。再結(jié)合本道工序的特點選擇刀具。根據(jù)選擇的切削用量，計算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率等，再確定刀具的大小和型式。在確定這些設(shè)計計算后，然后是繪制組合機床的“三圖一卡”—被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計算卡。在第3章中，主要介紹了夾具的設(shè)計。夾具設(shè)計是組合機床設(shè)計中的一個重要的組成部分。夾具設(shè)計時，首先確定工件的定位方案，然后選擇夾緊方案，估算夾緊力大小，最終完成夾具的零部件設(shè)計。最后根據(jù)計算結(jié)果繪制夾具裝配圖和主要的零件圖。 2 組合機床總體設(shè)計 2.1 總體方案論證 2.1.1 加工對象工藝性的分析 A.本機床被加工零件特點 該加工零件為包縫機機體。材料HT200，其硬度為HB190—240，重量36.5Kg，在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完畢。 B.本機床被加工零件的加工工序及加工精度 本道工序：鉆左面、右面的孔，本設(shè)備的主要功能是完成包縫機機體左、右兩個面上20個孔的加工。具體加工內(nèi)容及加工精度是： a.鉆左側(cè)面（即機體上面）上11個孔：鉆2×Φ10孔，深13，各孔位置度公差為Φ0.03mm；鉆2×Φ5孔深18，各孔位置度公差為Φ0.03mm；鉆2×Φ4.2孔，深12，各孔位置度公差為Φ0.03mm；鉆Φ4.2孔，深9；鉆2×Φ3.3孔，深10；鉆2×Φ3.3孔，深9，個各孔位置度公差為Φ0.03mm。 b.鉆右側(cè)面（即機體下面）上9個孔：鉆Φ3.3孔，深9，各孔位置度公差為Φ0.03mm；鉆；7×Φ3.3孔，深11，各孔位置度公差為Φ0.03mm；鉆Φ3.3孔，深12。 2.1.2 機床配置型式的選擇 根據(jù)選定的工藝方案確定機床的配置型式，并定出影響機床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。既要考慮能實現(xiàn)工藝方案，以確保零件的精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)率，又要考慮機床操作方便可靠，易于維修，且潤滑、冷卻、排屑情況良好。對同一個零件的加工，可能會有各種不同的工藝方案和機床配置方案，在最后決定采取哪種方案時，絕不能草率，要全面地看問題，綜合分析各方面的情況，進行多種方案的對比，從中選擇最佳方案。 各種形式的單工位組合機床，具有固定式夾具，通?？砂惭b一個工件，夾具和工件固定不動，能保證加工表面有較高的相互位置精度，特別適用于大中型箱體類零件的加工。根據(jù)配置動力部件的型式和數(shù)量，這種機床可分為單面、多面復(fù)合式。利用多軸箱同時從幾個方面對工件進行加工。但其機動時間不能與輔助時間重合，因而生產(chǎn)率比多工位機床低。 機床的配置型式主要有臥式和立式兩種。臥式組合機床床身由滑座、側(cè)底座及中間底座組合而成。其優(yōu)點是加工和裝配工藝性好，無漏油現(xiàn)象；同時，安裝、調(diào)試與運輸也都比較方便；而且，機床重心較低，有利于減小振動。其缺點是削弱了床身的剛性，占地面積大。立式組合機床床身由滑座、立柱及立柱底座組成。其優(yōu)點是占地面積小，自由度大，操作方便。其缺點是機床重心高，振動大。 在認真分析了被加工零件的結(jié)構(gòu)特點及所選擇的加工工藝方案，又由組合機床的特點及適應(yīng)性，確定設(shè)計的組合機床的配置型式為單工位臥式雙面鉆組合機床。 2.1.3 定位基準的選擇 被加工零件為包縫機機體體屬箱體類零件，本工序加工為雙面同時鉆孔，加工工序集中、精度要求高。由于箱體零件的定位方案一般有兩種，“一面兩孔”和“三平面”定位方法。 A. “一面雙孔”的定位方法 它的特點是： a.可以簡便地消除工件的六個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。 b.有同時加工零件五個表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各 面上孔的位置精度。 c.“一面雙孔”可作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準，使零件整個工藝過程基準統(tǒng)一，從而減少由基準轉(zhuǎn)換帶來的累積誤差，有利于保證零件的加工精度。同時，使機床各個工序（工位）的許多部件實現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計、制造周期，降低成本。 d.易于實現(xiàn)自動化定位、夾緊，并有利于防止切削落于定位基面上。 B.“三平面”定位方法 它的特點是： a.可以簡便地消除工件的六個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。 b.有同時加工零件兩個表面的可能，能高度集中工序。 一般情況下，“一面雙孔”是最常用的定位方案，即零件在機床上放置的底面及底面上的兩個孔作為定位基準，通過一個平面和兩個定位銷限制其六個自由度。本機床加工時采用的定位方式就是一面雙孔定位，以后面為定位基準面，限制三個自由度；一個短的圓柱限制兩個自由度，最后一個削邊銷限制一個自由度，這樣工件的6個自由度被完全約束了也就得到了完全的定位。 2.2 確定切削用量及選擇刀具 2.2.1 選擇切削用量 對于20個被加工孔，采用查表法選擇切削用量，從文獻[1]P.130表6-11中選取。由于鉆孔的切削用量還與鉆孔深度有關(guān)，隨孔深的增加而逐漸遞減，其遞減值按文獻[1]P.131表6-12選取。降低進給量的目的是為了減小軸向切削力，以避免鉆頭折段。鉆孔深度較大時，由于冷卻排屑條件都較差，是刀具壽命有所降低。降低切削速度主要是為了提高刀具壽命，并使加工較深孔時鉆頭的壽命與加工其他淺孔時鉆頭的壽命比較接近。 切削用量選擇是否合理，對組合機床的加工精度、生產(chǎn)率、刀具耐用度、機床的布局形式及正常工作均有很大影響。組合機床多軸箱上所以的刀具共用一個進給系統(tǒng)，通常為標準動力滑臺。查文獻[1]得硬度HB190-240時，高速鋼鉆頭的切削用量如表2-1： 表2-1高速鋼鉆頭切削用量 加工材料 加工直徑（mm） 切削速度(m/min) 進給量(mm/r) 鑄鐵 190～240HBS 6～12 10～18 0.1～0.18 >12～22 >0.18～0.25 在選擇切削速度時，要求同一多軸箱上各刀具每分鐘進給量必須相等并等于滑臺的工進速度（單位為mm/min）,因此，一般先按各刀具選擇較合理的轉(zhuǎn)速(單位為r/min)和每轉(zhuǎn)進給量（單位為mm/r），再根據(jù)其工作時間最長、負荷最重、刃磨較困難的所謂“限制性刀具”來確定并調(diào)整每轉(zhuǎn)進給量和轉(zhuǎn)速，通過“試湊法”來滿足每分鐘進給量相同的要求，即 （2-1） 在選擇了轉(zhuǎn)速后就可以根據(jù)公式 （2-2） 選擇合理的切削速度。 A.左側(cè)面上11個孔的切削用量的選擇 a.孔2×Φ5，深13， 由硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0..05～0.1mm/r,初選n=1000r/min, f =0.08mm/r,則由（2-2） 得：v=π×5×1000/1000=15.7m/min b.孔2×Φ5,深18， 由硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0..05～0.1mm/r,初選n=1000r/min, f =0.08mm/r, 則由（2-2） 得：v=π×5×1000/1000=15.7m/min c.孔2×Φ4.2，深12， 由硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0..05～0.1mm/r, 初選n=1250r/min, f =0.064mm/r, 則由（2-2） 得：v=π×4.2×1250/1000=16.49m/min d.孔Φ4.2,深9 由硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0..05～0.1mm/r, 初選n=1250r/min, f =0.064mm/r, 則由（2-2） 得: v=π×4.2×1250/1000=16.49m/min e.孔2×Φ3.3,深9 由硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0..05～0.1mm/r, 初選n=1600r/min, f =0.05mm/r, 則由（2-2） 得: v=π×3.3×1600/1000=16.58m/min f:孔2×Φ3.3,深10 由硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0..05～0.1mm/r, 初選n=1600r/min, f =0.05mm/r, 則由（2-2） 得: v=π×3.3×1600/1000=16.58m/min B.右側(cè)面上9個孔的切削用量的選擇 a.孔Φ3.3,深9 由硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0..05～0.1mm/r,,初選n=1600r/min, f =0.05mm/r,則由（2-2） 得：v=π×3.3×1600/1000=16.58m/min b.孔7 ×Φ3.3,深11 由硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0..05～0.1mm/r, , 初選n=1600r/min, f =0.05mm/r,則由（2-2） 得：v=π×3.3×1600/1000=16.58m/min c.孔Φ3.3,深12 由硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0..05～0.1mm/r, , 初選n=1250r/min, f =0.064mm/r,則由（2-2） 得：v=π×3.3×1250/1000=12.95m/min 表2-2 加工各個孔的進給量，工進速度及切削速度 孔徑 切削用量 5 5 4.2 4.2 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 v(m/min) 15．7 15．7 16．49 16．49 16．58 16．58 16．58 16．58 12．95 f (mm/r) 0．08 0．08 0．064 0．064 0．05 0．05 0．05 0．05 0．064 n (r/min) 1000 1000 1250 1250 1600 1600 1600 1600 1250 2.2.2 計算切削力、切削扭矩及切削功率 根據(jù)文獻[1]P.134表6-20中公式 (2-3) (2-4) (2-5) 式中， F ——切削力（N）； T ——切削轉(zhuǎn)矩（Nmm） P ——切削功率（kW）； v ——切削速度（m/min）； f ——進給量（mm/r）； D ——加工（或鉆頭）直徑（mm）； HB ——布氏硬度。，在本設(shè)計中，， ，得HB=223。 由以上公式可得： A.左側(cè)面鉆孔 a.鉆2×Φ5,深13 由公式（2-3）得： =26×5×0.080.8×2230.6 =441.98 N 由公式（2-4）得： =10×51.9×0.080.8×2230.6 =726.3 Nmm 由公式（2-5）得： = =0.074kW b.鉆2×Φ5,深18 由公式（2-3）得： =26×5×0.080.8×2230.6 =441.98 N 由公式（2-4）得： =10×51.9×0.080.8×2230.6 =723.6Nmm 由公式（2-5）得： = =0.074kW c.鉆孔2×Φ4.2，深12 由公式（2-3）得： =26×4.2×0.0640.8×2230.6 =310.56 N 由公式（2-4）得： =10×4.21.9×0.0640.8×2230.6 =434.61Nmm 由公式（2-5）得： = =0.056 kW d.孔Φ4.2,深9 由公式（2-3）得： = 264.2 0.0640.8×2230.6 =310.56 N 由公式（2-4）得： =10×4.21.9×0.064.8×2230.6 =434.61Nmm 由公式（2-5）得： = =0.056 kW e.孔2×Φ3.3,深9 由公式（2-3）得： = 263.30.050.8×2230.6 =200.28 N 由公式（2-4）得： =10×3.31.9×0.058×2230.6 =225.6 Nmm 由公式（2-5）得： = =0.037 kW f:孔2×Φ3.3,深10 由公式（2-3）得： = 263.30.050.8×2230.6 =200.28 N 由公式（2-4）得： =10×3.31.9×0.058×2230.6 =225.6 Nmm 由公式（2-5）得： = =0.037 kW B.右側(cè)面鉆孔 a.鉆Φ3.3,深9 由公式（2-3）得： = 263.30.050.8×2230.6 =200.28 N 由公式（2-4）得： =10×3.31.9×0.058×2230.6 =225.6 Nmm 由公式（2-5）得： = =0.037 KW b.鉆孔7Φ3.3，深11 由公式（2-3）得： =26×3.3×0.050.8×2230.6 =200.28 N 由公式（2-4）得： =10×3.31.9×0.050.8×2230.6 =225.6 Nmm 由公式（2-5）得： = =0.037 Kw c. 鉆孔Φ3.3，深12 由公式（2-3）得： =26×3.3×0.0640.8×2230.6 =244.01 N 由公式（2-4）得： =10×3.31.9×0.0640.8×2230.6 =274.85 Nmm 由公式（2-5）得： = =0.035 Kw 表2-3加工各個孔的切削力、切削轉(zhuǎn)矩及切削功率 孔徑 F（N） M（Nmm） P（kw） 5 441．8 726．3 0．074 5 441．8 726．3 0．074 4．2 310．56 434．61 0．056 4．2 310．56 434．61 0．056 3．3 200．28 225．6 0．037 3．3 200．28 225．6 0．037 3．3 200．28 225．6 0．037 3．3 200．28 225．6 0．037 3．3 244．01 274．85 0．035 2.2.3刀具耐用度的計算 確定刀具耐用度，用以驗證選用量或刀具是否合理，刀具的耐用度至少大于4個小時。查閱文獻[2]中公式： （2-6） 式中： —— 刀具耐用度，單位min； —— 鉆頭直徑，單位mm； —— 切削速度，單位m/min； —— 每轉(zhuǎn)進給量，單位mm/r； —— 布氏硬度。 選擇Φ6.6mm的鉆頭進行計算： 根據(jù)計算，所得刀具耐用度滿足要求。 2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 根據(jù)工藝要求及加工精度的要求，加工31個孔的刀具均采用標準錐柄長麻花鉆。 2.3三圖一卡設(shè)計 2.3.1 被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設(shè)計的組合機床（或自動線）上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計研制合同外，它是組合機床設(shè)計的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗機床精度的重要文件。 a.被加工零件 名稱及編號：包縫機機體 材料及硬度：HT200 HB190—240 b.定位基準及夾壓點的選擇 針對機體的結(jié)構(gòu)特點，宜選用“一面雙孔”定位基準，不可采用“三平面”定位基準的方法。在選擇夾壓部位時應(yīng)注意零件夾壓后定位穩(wěn)定和避免零件夾壓后變形的問題，可以選擇上表面夾壓。 c.圖中符號 ↓夾緊點 定位基面 本工序加工的是在機體的左右兩邊同時加工20個孔，詳見附錄1。 2.3.2 加工示意圖 加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的。是表達工藝方案具體內(nèi)容的機床工藝方案圖。零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來。加工示意圖表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機床各部件間的相對位置關(guān)系，機床的工作行程及工作循環(huán)等。 A.刀具的選擇 在編制加工示意圖的過程中，首先是對刀具進行選擇。一臺機床刀具的選擇是否合理，直接影響到機床的加工精度、生產(chǎn)率和工作情況。因而正確選擇刀具是一個相當重要的工作。刀具的選擇要考慮到工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生產(chǎn)率要求等因素。鉆孔刀具其直徑應(yīng)與加工終了時刀具后端和導(dǎo)向套外端有一定的距離。 刀具直徑的選擇應(yīng)與加工部位尺寸、精度相適應(yīng)?？爪?選擇刀具Φ5G7；孔Φ4.2選擇刀具Φ4.2G7；孔Φ3.3選擇刀具Φ3.3G7。 B.導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 組合機床鉆孔時，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來保證的。導(dǎo)向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。 本課題中加工20個孔時，由于是大批大量生產(chǎn)，考慮到當導(dǎo)套磨損時，便于更換，避免使整個鉆模板報廢，以節(jié)約成本，所以導(dǎo)向裝置選用可換導(dǎo)套。 對于加工Φ5孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=10mm，D1=15 mm，D2=18mm，L=20mm， 對于加工Φ4.2孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=10mm，D1=15 mm，D2=18 mm，L=20mm， 對于加工Φ3.3孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=8mm，D1=12mm，D2=15mm，L=16mm， C.確定主軸、尺寸、外伸尺寸 在該課題中，主軸用于鉆孔，選用滾珠軸承主軸。又因為浮動卡頭與刀具剛性連接，所以該主軸屬于長主軸。故本課題中的主軸均為滾珠軸承長主軸。 根據(jù)由選定的切削用量計算得到的切削轉(zhuǎn)矩T，由[1]P.43公式 (2-7) 式中，d—軸的直徑（㎜）； T—軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（Nm）； B—系數(shù)，本課題中主軸為非剛性主軸，取B=6.2。 由公式可得： 左邊軸 d=10.17 mm 右邊軸 d=7.38 mm 考慮到安裝過程中軸的互換性、安裝方便等因素，20根主軸軸徑均取為15mm。根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑，查[1]P.44表3-6可得到主軸外伸尺寸及接桿莫氏圓錐號。主軸軸徑d=15mm時，主軸外伸尺寸為：,L=85mm；接桿莫氏圓錐號為１。 D.動力部件工作循環(huán)及行程的確定 a.工作進給長度的確定 工作進給長度，應(yīng)等于加工部位長度L（多軸加工時按最長孔計算）與刀具切入長度和切出長度之和。切入長度一般為5～10mm，根據(jù)工件端面的誤差情況確定。由于加工的孔均為螺紋底孔，即盲孔，所以各個孔的切出長度均為零。兩個面上鉆孔時的工作進給長度見下表： 表2-4 工作進給長度 L d 左主軸箱 18 10 5 8 36 右主軸箱 12 10 3.3 5 27 b.進給長度的確定 快速進給是指動力部件把刀具送到工作進給位置。初步選定兩個主軸箱上刀具的快速進給長度分別為50mm和70mm。 c.快速退回長度的確定 快速退回長度等于快速進給和工作進給長度之和。由已確定的快速進給和工作進給長度可知，兩面快速退回長度分別為106mm和77mm。 d.動力部件總行程的確定 動力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。兩面的前備量取80mm，后備量取140mm，則總行程分別為326mm和297mm。 本工序是確定主軸直徑，刀具類型及導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇，詳見附錄2。 2.3.3 機床聯(lián)系尺寸圖 機床聯(lián)系尺寸圖是用來表示機床的配置型式、主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相互聯(lián)系、運動關(guān)系和操作方位的總體布局。用以檢驗各部件相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適；它為多軸箱、夾具等專用部件設(shè)計提供重要依據(jù)；它可以看成是簡化的機床總圖。 2.3.3 .1選擇動力部件 A.動力滑臺形式的選擇 本組合機床采用的是機械滑臺。 根據(jù)已定的工藝方案和機床配置形式并結(jié)合使用及修理等因素，確定機床為臥式雙面單工位機械傳動組合機床，機械滑臺實現(xiàn)工作進給運動，選用配套的動力箱驅(qū)動主軸箱鉆孔主軸。 B.動力滑臺型號的選擇 a.根據(jù)選定的切削用量計算得到的單根主軸的進給力，按文獻[1] P.62式 （2-8） 式中，—各主軸所需的 向切削力，單位為N。則 左主軸箱 右主軸箱 實際上,為克服滑臺移動引起的摩擦阻力，動力滑臺的進給力應(yīng)大于。 b.進給速度 c.最大行程 L=400mm d.動力滑臺導(dǎo)軌型式 動力滑臺導(dǎo)軌組合有“矩—矩”和“矩—心”兩種型式。前者一般多用于帶導(dǎo)向刀具進行加工的機床及其他粗加工機床，后者主要用于不帶導(dǎo)向的剛性主軸加工及其它精加工機床。由此可知，本機床選用“矩—矩”式最合適。 考慮到所需的進給力、最小進給速度、切削功率、行程、主軸箱輪廓尺寸等因素，為了保證工作的穩(wěn)定性，由文獻[1]P.91表5-1，左、右兩面的機械滑臺均選用1HJ25IB型。臺面寬250mm，臺面長500mm,行程長400mm，允許最大進給力8000N，快速行程速度20.6～380m/min，工進速度8.01mm/min。 C.動力箱型號的選擇 由切削用量計算得到的各主軸的切削功率的總和，根據(jù)[1]P.47頁公式 （2-9） 式中, —消耗于各主軸的切削功率的總和（kW）； —多軸箱的傳動效率,加工黑色金屬時取0.8～0.9，加工有色金屬時取0.7～0.8；主軸數(shù)多、傳動復(fù)雜時取小值，反之取大值。本課題中，被加工零件材料為灰鑄鐵，屬黑色金屬，又主軸數(shù)量較多、傳動復(fù)雜，故取。 左主軸箱： 則 右主軸箱： 則 根據(jù)滑臺的配套要求，滑臺額定功率應(yīng)大于電機功率的原則，查[1] P.114～115表5-39得出動力箱及電動機的型號 表2-5 動力箱及電動機的型號選擇 動力箱型號 電動機型號 電動機功率(kW) 電動機轉(zhuǎn)速(r/min) 輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min) 左主軸箱 1TD25IB Y100L-4 2.2 1420 720 右主軸箱 1TD25IB Y100L-4 2.2 1420 720 D.配套通用部件的選擇 側(cè)底座1CC251，其高度H=560mm。根據(jù)夾具體的尺寸，自行設(shè)計中間底座。 2.3.3 .2確定機床裝料高度H 裝料高度是指機床上工件的定位基準面到地面的垂直距離。本課題中，工件最低孔位置，主軸箱最低主軸高度，側(cè)底座高度，綜合以上因素，該組合機床裝料高度取H=960mm。 2.3.3 .3 確定主軸箱輪廓尺寸 主要需確定的尺寸是主軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度。主軸箱寬度B、高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按下式計算： （2-10） （2-11） 式中，b—工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離（mm）； —最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（mm）； h—工件在高度方向相距最遠的兩孔距離（mm）； —最低主軸高度（mm）。 其中，還與工件最低孔位置（）、機床裝料高度（H=930mm）、滑臺滑座總高（）、側(cè)底座高度（）、滑座與側(cè)底座之間的調(diào)整墊高度（）等尺寸有關(guān)。對于臥式組合機床，要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦，本組合機床按式 （2-12） 計算，得： ,取，則求出主軸箱輪廓尺寸： 根據(jù)上述計算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標準，最后確定主軸箱輪廓尺寸為B×H=400mm×400mm。 本工序是對設(shè)計機床的整體布局，詳見附錄3。 2.3.4機床生產(chǎn)率計算卡 已知：機動時間0.45min 裝卸工件時間1.5min 單件工時1.9778min/件 a.理想生產(chǎn)率Q（件/h） 理想生產(chǎn)率是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)（包括備品及廢品率）所要求的機床生產(chǎn)率。用《組合機床設(shè)計簡明手冊》P.51公式 （2-13） 計算，式中， N—年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件），本課題中N=58000件； —全年工時總數(shù)，本課題以單班7小時計，則。 則 b.實際生產(chǎn)率Q1（件/h） 實際生產(chǎn)率是指所設(shè)計的機床每小時實際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。即公式[1]P.51 （2-14） 式中，—生產(chǎn)一個零件所需時間（min）。 則 c.機床負荷率 機床負荷率為理性鄉(xiāng)生產(chǎn)率與實際生產(chǎn)率之比。即公式[1]P.52 （2-1則 生產(chǎn)率計算卡見表2-6 生產(chǎn)率計算卡 被加工零件 圖號 YZJ651-00 毛坯種類 鑄件 名稱 包縫機機體 毛坯質(zhì)量 材料 HT200 硬度 HB190-240 工序名稱 工序號 序號 工序名稱 被加工零件數(shù)量 加工直徑 加工長度 工作行程 切削速度 轉(zhuǎn)速 進給量f 進給速度 工時 機加工時間 輔助時間 共計 1 裝卸工件 1 1.5 1.5 2 右動力部件 快進 50 10000 0.005 0.005 鉆1×￠3.3孔 3.3 9 27 16.5792 1600 0.05 80 鉆7×￠3.3孔 3.3 11 27 16.5792 1600 0.05 80 鉆1×￠3.3孔 3.3 12 27 12.9525 1250 0.064 80 0.0375 0.0375 快退 77 10000 0.0077 0.0077 3 作動力部件 快進 70 6300 0.011 0.011 鉆2×￠5孔 5 13 36 15.7 1000 0.08 80 鉆2×￠5孔 5 18 36 15.7 1000 0.08 80 鉆2×￠4.2孔 4.2 12 36 16.485 1250 0.064 80 鉆1×￠4.2孔 4.2 9 36 16.485 1250 0.064 80 鉆2×￠3.3孔 3.3 9 36 16.5792 1600 0.05 80 鉆2×￠3.3孔 3.3 10 36 16.5792 1600 0.05 80 0.45 0.45 快退 106 6300 0.0168 0.0168 備注 裝卸工件時間取決于操作者熟練程度，本機床計算時取1.5min 總計 1.9778min 單件工時 1.9778min 機床生產(chǎn)率 30.04件/h 機床負荷率 0.81 3 組合機床夾具設(shè)計 3.1 零件的工藝性分析 夾具是組合機床的重要組成部分，是根據(jù)機床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專門設(shè)計的。它是用于實現(xiàn)被加工零件的準確定位、夾壓、刀具的導(dǎo)向以及裝卸工件時的限位等作用。 本次畢業(yè)設(shè)計是設(shè)計在包縫機機體進行鉆加工所用的夾具。包縫機機機體材料為HT200，其硬度為HB190～240。 3.1.1 夾具設(shè)計的基本要求 a.保證工件的加工精度 保證工件的加工精度是夾具設(shè)計的最基本要求。其關(guān)鍵在于，正確地確定定位方案、夾緊方案和刀具導(dǎo)向方式，合理地設(shè)計夾具的尺寸、公差和技術(shù)要求，必要時應(yīng)進行誤差的分析和計算。 b.提高生產(chǎn)效率、減低制造成本 夾具設(shè)計的總體方案應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。在大批量生產(chǎn)時，應(yīng)盡量采用各種快速、高效的結(jié)構(gòu)、自動裝置和先進的控制方法，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率；在中心批量生產(chǎn)中，則要求在滿足夾具功能的前提下，盡量使夾具結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，以降低夾具的制造成本。 c.操作方便、省力和安全 夾具的操作要盡量做到方便、省力，如有條件，盡可能采用氣動、液壓及其他機械化夾緊裝置、以減輕工人的勞動強度。并可較好地控制夾緊力。夾具操作位置應(yīng)符合操作工人的習慣，必要時應(yīng)有安全保護裝置，以確保使用安全。 d.便于排屑 夾具的排屑是一個容易忽視的問題，如果排屑功能不好，切屑積集在夾具中，會破壞工件正確的定位；切屑帶來的大量熱量會引起夾具和工件的熱變形，影響加工質(zhì)量；切屑的的清掃又會增加輔助時間，降低生產(chǎn)率。切屑積集嚴重時，還會損傷刀具以致造成設(shè)備事故或工傷事故。因此，排屑問題在夾具設(shè)計時必須給予充分的注意，在設(shè)計高效組合機床夾具時尤為重要。 e.有良好的結(jié)構(gòu)工藝性 夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗和維修，應(yīng)盡可能選用標準元件和標準結(jié)構(gòu)。 夾具設(shè)計是一種相互關(guān)聯(lián)的工作，通常是在參閱有關(guān)資料的情況下，按加工要求構(gòu)思出設(shè)計方案，繪制出圖樣，經(jīng)修改后確定夾具的結(jié)構(gòu)。 3.1.2 夾具總體結(jié)構(gòu)構(gòu)思 根據(jù)被加工零件特點,初定夾具總體結(jié)構(gòu)如下: 頂端用塊板通過人工來夾緊工件，夾具體上左右各固定一個鉆模板，通過它來達到孔的位置精度，用一個手柄將兩個銷頂上去，把工件的位置定下來，夾具體通過螺釘和定位銷與機床中間底座相連。 3.2 定位方案的確定 3.2.1 定位方案論證 箱體零件的定位方案一般有兩種，“一面兩孔”和“三平面”定位方法。 A.“一面雙孔”的定位方法 它的特點是： a.可以簡便地消除工件的六個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。 b.有同時加工零件五個表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各 面上孔的位置精度。 c.“一面雙孔”可作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準，使零件整個工藝過程基準統(tǒng)一，從而減少由基準轉(zhuǎn)換帶來的累積誤差，有利于保證零件的加工精度。同時，使機床各個工序（工位）的許多部件實現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計、制造周期，降低成本。 d.易于實現(xiàn)自動化定位、夾緊，并有利于防止切削落于定位基面上。 B.“三平面”定位方法 它的特點是： a.可以簡便地消除工件的六個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。 b.有同時加工零件兩個表面的可能，能高度集中工序。 采用“一面兩孔”定位方法，有利于提高孔的位置精度。 3.2.2 定位基準的選擇 定位基準選擇的原則 a.盡可能選擇最大基面做主要的定位基準面； b.盡可能與工序基準重合； c.盡量選最長表面做為限制自由度的定位基準； d.盡量選精度較高的已加工表面為定位基準； e.在同一工件各工序中盡量采用同一定位基準進行加工。 綜上所述，故選定底面為定位基準面。 3.2.3 定位的實現(xiàn)方法 根據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)特征，選擇定位基準，實現(xiàn)六點定位原理，即選底面作為定位基準面，限制了三個自由度，一個圓柱銷限制兩個自由度，最后一個削邊銷限制一個自由度，這樣工件的6個自由度被完全約束了也就得到了完全的定位。如圖所示： 圖3-1 零件定位示意圖 3.3 夾緊方案的確定 3.3.1夾緊裝置的確定 3.3.1.1夾緊裝置的組成 本設(shè)計中夾緊裝置采用機械夾緊裝置，由力源裝置、中間傳力機構(gòu)、夾緊元件三部分組成。其組成部分的相互關(guān)系，如下面的方框圖所示。 圖3-2 夾緊裝置組成的方框圖 3.3.1.2夾緊裝置設(shè)計的基本要求 a.夾緊過程中，不改變工件定位后占據(jù)的正確位置。 b.夾緊力的大小要可靠和適當，既要保證工件在整個加工過程中位置穩(wěn)定不變，振動小，又要使工件不產(chǎn)生于過大的夾緊變形。 c.夾緊裝置的自動化和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)想適應(yīng)，在保證生產(chǎn)率的前提下，其結(jié)構(gòu)要力求簡單，以便于制造和維修。 d.夾緊裝置的操作應(yīng)當方便、安全、省力。 3.3.1.3夾緊裝置的選擇 夾緊機構(gòu)對工件夾緊的過程中,夾緊作用是否正確合理,會直接影響工件的加工精度、表面粗糙度和加工時間,影響生產(chǎn)率、勞動強度等。因此，夾緊裝置應(yīng)滿足下列基本要求。 （1）夾緊過程中，必需保證定位準確可靠，而不能破壞定位。 （2）夾緊力大小要可靠和適當。既要保證工件在整個加工過程中位置穩(wěn)定不變、振動小，又要保證工件不產(chǎn)生過大的夾緊變形。 （3）具有良好的工藝性。夾緊裝置的自動化和復(fù)雜程度與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)效率的前提下，結(jié)構(gòu)要力求簡單，盡量使用標準件，便于制造和維修。 （4）應(yīng)有足夠的夾緊行程。 （5）手動夾緊要有自鎖性能。 （6）具有良好的使用性能。夾緊裝置的操作應(yīng)當方便、安全、省力，并有足夠的強度和剛性。 該工件采用螺旋夾緊結(jié)構(gòu)。 3.3.2夾緊力的確定 3.3.2.1夾緊力確定的基本原則 A.夾緊力的方向 a.夾緊力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。 b.夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力。 c.夾緊力的方向應(yīng)是工件剛度較高的方向。 B.夾緊力的作用點 a.夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。 b.夾緊力的作用點應(yīng)選在工件剛度較高的部位。 c.夾緊力的作用點應(yīng)盡量靠近加工表面。 3.3.2.2夾緊方案 根據(jù)以上要求及原則，工件屬于箱體類零件，夾緊力的方向應(yīng)垂直于最重要的定位基面—底面，并將工件壓向該面，而不宜與其他方面進行夾緊。采用人工進行夾緊，利用手柄將壓力傳到壓板，然后由壓板將工件壓緊。 3.3.2.3夾緊力的預(yù)算 根據(jù)文獻[5]查得夾緊力的計算公式如下 （3-3） 式中 ——夾緊力，N； ——作用力，N； ——作用力臂，mm； ——螺紋中徑，mm； ——螺紋升角； ——螺紋處摩擦角； ——螺桿端部與工件間的摩擦角； ——螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑，與接觸形式有關(guān)。 計算結(jié)果為： =321.53903N 3.4 導(dǎo)向裝置的選擇 導(dǎo)向裝置的作用在于保證刀具對于工件的正確位置；保證各刀具相互間的正確位置和提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。 3.4.1鉆模套型式的選擇和設(shè)計 a.鉆套的型式 鉆套的結(jié)構(gòu)和尺寸已標準化，按其使用特點可分為固定式鉆套、可換鉆套和快換鉆套。 該機床選用固定式鉆套，刀具或刀桿導(dǎo)向部分在導(dǎo)套內(nèi)可以轉(zhuǎn)動和移動。一般由中間套、可換導(dǎo)套和壓套螺釘組成。中間導(dǎo)套的作用是在導(dǎo)套磨損后，可以方便地更換，并不會破壞鉆模體上的孔，有利于保持導(dǎo)向精度。。 b.鉆套內(nèi)孔直徑的基本尺寸及公差配合的選擇 鉆套內(nèi)孔直徑的基本尺寸應(yīng)為所用刀具的最大極限尺寸，鉆套內(nèi)徑與孔鉆頭配合用H7/f7(考慮到所用刀具和工件上的加工精度要求)。 襯套內(nèi)外孔查資料[2]P.408頁表5-8通用導(dǎo)套的尺寸規(guī)格，d、D和D2的 關(guān)系如下圖所示。 圖3-3 導(dǎo)套尺寸簡圖 對于加工Φ5.5孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=10mm，D2=18 mm，D1=15 mm，L=20mm， 配用的螺釘M4 對于加工Φ4.2孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=10mm，D2=18mm，D1=15 mm，L=20mm，配用的螺釘M4。 對于加工Φ3.3孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=8mm，D2=15 mm，D1=12 mm，L=16mm，配用的螺釘M3。 3.4.2 鉆模板的類型和設(shè)計 由于孔的位置精度要求較多，因此選用固定式鉆模板，這種鉆模板直接固定在夾具體上，鉆套相對于夾具也是固定的。 在設(shè)計鉆模板結(jié)構(gòu)時，主要根據(jù)工件外形大小，加工部件，結(jié)構(gòu)特點和生產(chǎn)規(guī)模以及機床類型等條件而定，要求鉆模板結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，制造容易 要求： a.保證鉆模板有足夠剛度前提下，要求盡量減少其重量，鉆模板的厚度按鉆套的高度來確定，一般在10～30mm之間，鉆模板一般不宜承受夾緊力。鉆模板厚度取16mm。 b.鉆模板安裝鉆套的孔與定位元件間的位置精度將影響工件的位置精度，因此至關(guān)重要的配合精度取H7/p6（上面查的）。 c.要保證加工過程的穩(wěn)定性 3.5 誤差分析 一批工件依次在夾具中進行定位時，由于工序基準的變動對加工表面尺寸所造成的極限值之差稱為定位誤差。產(chǎn)生定位誤差的原因是工序基準與定位基準不相重合或工序基準自身在位置上發(fā)生偏移或位移所引起的。 3.5.1 影響加工精度的因素 用夾具裝夾工件進行機械加工時，其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多，與夾具有關(guān)的因素有：定位誤差ΔP、對刀誤差ΔT、夾具在機床上的安裝誤差ΔA和夾具誤差ΔE，在機械加工工藝系統(tǒng)中，影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差ΔG。在夾緊方法中產(chǎn)生的誤差Δo。上述各項誤差均導(dǎo)致刀具相對工件的位置不精確而形成總的加工誤差。 3.5.1.1定位誤差 A.基準不重合誤差 由于定位基準與工序基準不重合而造成的定位誤差。根據(jù)文獻[4]查得基準不重合誤差的計算公式如下： （3-1） 式中 —定位基準與工序基準間的尺寸鏈組成環(huán)的公差； —的方向與加工尺寸方向的夾角。 B.基準位移誤差 由于定位基準的誤差或定位支撐點的誤差而造成的定位基準位移，即工件實際位置對確定位置的理想要素的誤差，這種誤差稱為基準位移誤差，以表示。不同的定位方式，其基準位移誤差的計算方式也不同，此夾具定位是采用的“三平面”定位的方法，所以要計算的是平面支撐定位的位移誤差。 工件為平面定位時，基準不重合誤差：； 基準位移誤差：，； 故 。 a.計算左端面加工尺寸的定位誤差 加工尺寸2×Φ5，深13 （底面與支撐面接觸較好） （定位基準與工序基準重合） 加工尺寸2×Φ5，深18 （底面與支撐面接觸較好） （定位基準與工序基準重合） 加工尺寸2×Φ4.2，深12 （底面與支撐面接觸較好） （定位基準與工序基準重合） 加工尺寸Φ4.2，深9 （底面與支撐面接觸較好） （定位基準與工序基準重合） 加工尺寸2×Φ