基于三維的柴油機氣缸體三面鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計
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鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2008
鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2008
基于三維的柴油機氣缸蓋組合鉆床總體及夾具設(shè)計
摘要：本設(shè)計課題來源于鹽城市江淮動力集團。柴油機氣缸蓋是需要大量生產(chǎn)的零件，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柴油機氣缸蓋的加工情況。本組合機床是針對ZH1105柴油機氣缸蓋上面排氣道面上2×M10—7H螺紋底孔，井氣道上4×M10－7H螺紋底孔，G3/8"放置螺塞底孔同時加工的需要而設(shè)計的。該設(shè)計的內(nèi)容包括總體設(shè)計和夾具設(shè)計兩方面。在總體設(shè)計中分析了被加工零件的加工工藝性，選擇了加工的定位基準(zhǔn)及夾緊方案，合適的切削用量、刀具、及機床的配置型式，合適的結(jié)構(gòu)方案等，同時完成了“三圖一卡”的繪制。在夾具設(shè)計方面，采用了專用夾具，用符合六點定位原則的“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，并有同時加工零件兩個表面的可能，能高度集中工序。夾緊裝置則選用比較安全、可靠、方便的液壓夾緊裝置，使夾緊平穩(wěn)可靠。本組合機床效率高，成本低，加工精度高，操作使用方便，減輕了工人的勞動強度，提高了勞動生產(chǎn)率，滿足了設(shè)計需要。
關(guān)鍵詞：組合機床；夾具；柴油機氣缸蓋
Based on the 3D engine cylinder head of the overall composition of drilling and fixture design
Abstract: The design project is from Jiangdong Dynamic Group, Yancheng. Considering a large quantity of parts needed by diesels, a modular machine tool is designed to improve the accuracy and efficiency of diesel production. The combination of machine tools against ZH1105 diesel engine exhaust, cylinder head above surface 2 × M10-7H thread bottom outlet, gas wells over the 4 × M10-7H thread bottom outlet, G3 / 8 "at the same time placing Bottom. The design is mainly focused on both the overall design and jig design. The overall design makes detailed analysis of processing techonology, choice of the positioning datum of processing, grip program, proper cutting parameters, cutting tools, the configuration types of machine tools, the proper construction program and so on. Meanwhile the drawing of “Three Charts and One Card” (automatic drawing process chart, size relation chart, machining schematic diagram and production calculating card) ?are completed. As far as jigs are concered, a special fixture are employed with the aid of the three platforms positioning program 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. The safer, more reliable and convient hydraulic grip devices are employed for a stable and reliable grip. The charateristics of effiecy, low cost, high processing accuracy, easy operation, the machine tool are obtained to relieve the labor internsity, improve efficiency which meets the requirements of the design.
Key Words: Modular machine tool; Fixture; Diesel engine cylinder head
畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書
課題：基于三維的柴油機氣缸蓋組合鉆床總體及夾具設(shè)計
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué) 生 姓 名 張 金 浩
班 級 BD機制042
學(xué) 號 0420110233
指 導(dǎo) 教 師 惠 學(xué) 芹
專 業(yè) 系 主 任 吳 祥
發(fā) 放 日 期 2008年1月12日
一、設(shè)計內(nèi)容
設(shè)計一臺柴油機氣缸蓋三面組合鉆床，具體設(shè)計任務(wù)是進(jìn)行總體設(shè)計及夾具設(shè)計，
主要設(shè)計內(nèi)容如下：
1、總體設(shè)計
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：
(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。
2、夾具設(shè)計
(a) 夾具三維造型設(shè)計及裝配圖的繪制
(b) 夾具體零件圖
(c) 其它零件圖
(d) 有關(guān)計算校核等。
二、設(shè)計依據(jù)
1．課題來源：鹽城市江動集團
2．產(chǎn)品名稱：ZH1105W柴油機
3．被加工零件：氣缸蓋（附零件圖）
4．工件材料：HT250，硬度190~240HBS
5．加工內(nèi)容：鉆排氣道面上2×M10—7H螺紋底孔至φ8.376，深19mm，Ra6.3，各
孔位置度公差為φ0.20mm；鉆井氣道上4×M10－7H螺紋底孔至φ8.376，深19mm，
Ra 6.3，各孔位置度公差為φ0.30mm；鉆G3/8"放置螺塞底孔至φ15.2mm通孔，
Ra 6.3，以上倒角均C1，Ra 12.5。
6. 生產(chǎn)綱領(lǐng)：4萬件/年，兩班制。
7. 批量：本機床設(shè)計、制造一臺。
三、設(shè)計要求
1、機床應(yīng)能滿足加工要求，保證加工精度；
2、機床應(yīng)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；
3、機床盡量能用通用件（中間底座可自行設(shè)計）以便降低制造成本；
4、機床各動力部件用電氣控制。
5、設(shè)計圖樣總量：折合成A0幅面在3張以上；工具要求：應(yīng)用計算機軟件繪圖。過
程要求：裝配圖需提供手工草圖。
6、畢業(yè)設(shè)計說明書按照學(xué)校規(guī)定的格式規(guī)范統(tǒng)一編排、打印，字?jǐn)?shù)不少于1萬字。
7、查閱文獻(xiàn)資料10篇以上，并有不少于3000漢字的外文資料翻譯；
8、到相關(guān)單位進(jìn)行畢業(yè)實習(xí)，撰寫不少于3000字實習(xí)報告；
9、撰寫開題報告。
四、畢業(yè)設(shè)計物化成果的具體內(nèi)容及要求
1、設(shè)計成果要求
1）畢業(yè)設(shè)計說明書 1 份
2）被加工零件工序圖 1 張
3）加工示意圖 1 張
4）機床聯(lián)系尺寸圖 1 張
5）生產(chǎn)率計算卡 1 張
6）夾具總裝配圖 1 張
7）夾具體零件圖 1 張
8）其它零件圖 不少于7張
2、外文資料翻譯（英譯中）要求
1）外文翻譯材料中文字不少于3000字。
2）內(nèi)容必須與畢業(yè)設(shè)計課題相關(guān)；
3）所選外文資料應(yīng)是近10年的文章，并標(biāo)明文章出處。
五、 畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)度計劃
起訖日期
工作內(nèi)容
備 注
3月8日～3月9日
布置任務(wù)，收集資料，熟悉課題
3月10日～3月22日
調(diào)查研究，畢業(yè)實習(xí)
3月23日～4月5日
方案論證，總體設(shè)計
4月6日～4月19日
技術(shù)設(shè)計（部件設(shè)計）
4月20日～5月14日
工作設(shè)計（零件設(shè)計）
5月15日～5月31日
撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書
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
修改資料
6月13日～6月15日
評閱材料
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
六、 主要參考文獻(xiàn)：
[1] 叢鳳廷．組合機床設(shè)計（第二版）[M]．上海：上?？萍汲霭嫔纾?994．
[2] 謝家瀛．組合機床設(shè)計參考手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1994．
[3] 大連組合機床研究所．組合機床設(shè)計（第一分冊）[M].北京：機械工業(yè)出版社，1975．
[4] 大連組合機床研究所．組合機床設(shè)計參考圖冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1975．
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1988．
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[9] 楊叔子．機械加工工藝師手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2002．
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[15] 黃鶴?。饘偾邢鳈C床設(shè)計[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1997．
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七、其他
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(xí)報告
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué) 生 姓 名 張 金 浩
班 級 BD機制042
學(xué) 號 0420110233
指 導(dǎo) 教 師 惠 學(xué) 芹
日 期 2008年3月25日
實 習(xí) 報 告
一、概述
2008年3月份，我們?nèi)チ藢W(xué)校周圍的幾個廠里參觀實習(xí)。這是第二次與社會接軌，為踏上工作崗位做準(zhǔn)備，開始與以往完全不一樣的生活。看見工人師傅每天在規(guī)定的時間上下班，上班期間要認(rèn)真準(zhǔn)時地完成自己的工作任務(wù)，不能草率敷衍了事。我們的肩上開始扛著民事責(zé)任，凡事得謹(jǐn)慎小心，否則隨時可能要為一個小小的錯誤承擔(dān)嚴(yán)重的后果付出巨大的代價，再也不是一句對不起和一紙道歉書所能解決。
實習(xí)是工科教學(xué)的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。它對學(xué)生理解、鞏固、深化、應(yīng)用所學(xué)理論,對學(xué)生分析問題和解決問題能力的培養(yǎng),對學(xué)生工程觀念、勞動觀點和群眾觀點的樹立,以及對生產(chǎn)知識、管理知識的獲得等都起著重要的作用。
本次實習(xí)的主要目的是培養(yǎng)我們學(xué)生的動手能力,更好的將書本上的理論知識和生產(chǎn)實踐相結(jié)合,讓我們增加對模具、組合機床、夾具等的感性認(rèn)識。通過實踐,培養(yǎng)了我們的動手能力和綜合分析能力,使我們加深了對結(jié)構(gòu)的認(rèn)識,鞏固了課堂教學(xué)效果,進(jìn)一步培養(yǎng)了觀察能力和分析能力,促進(jìn)了團隊合作精神。
二、實習(xí)地點
本次實習(xí)從2008年3月11日開始到3月22日結(jié)束。在這段時間內(nèi)我們分別參觀了六家與我們課題相關(guān)的公司。
3.13上午江蘇江淮動力股份有限公司
3.13下午鹽城市機床有限公司
3.14上午江蘇悅達(dá)鹽城拖拉機廠
3.14下午江蘇恒力組合機床有限公司
3.18上午江蘇羽佳模具有限公司
3.18下午江蘇高精機電裝備有限公司
三、實習(xí)內(nèi)容
在實習(xí)開始時，我們首先去了江動集團，首先有負(fù)責(zé)人向我們作了全廠情況及安全教育的報告，讓我們了解工廠的任務(wù)、組成、生產(chǎn)和技術(shù)管理系統(tǒng)，以及發(fā)展情況，懂得生產(chǎn)中的安全知識和工廠的規(guī)章制度。
在實習(xí)期間，車間里的工人師傅及時向我們介紹工廠產(chǎn)品的功用、構(gòu)造、性能及發(fā)展，以及工廠機械加工工藝的編制方法及工（夾）具，注塑模具、冷沖壓模具的設(shè)計等等并且耐心的回答我們的提問。
1. 江動集團
江蘇江淮動力股份有限公司是國家專業(yè)生產(chǎn)中小功率柴油機的重點企業(yè),公司積極實行名牌戰(zhàn)略.促進(jìn)了企業(yè)的騰飛. 江淮動力集團有限公司是國家專業(yè)生產(chǎn)中、小功率柴油機的重點企業(yè)。最近試制成功的JF168汽油機和JD300柴油機，是江動集團利用CAD/CAM技術(shù)以及虛擬設(shè)計、逆向反求工程等設(shè)計開發(fā)的發(fā)動機。JF168為鋁合金缸體、凸輪軸輸出、斜置式、68mm缸徑單缸汽油機,是國內(nèi)首創(chuàng)的適用于水泵、發(fā)電機、除草機、大棚作業(yè)機械的通用動力,具有國際90年代先進(jìn)水平。JD300為125mm缸徑單缸柴油機,采用全軸承和斜齒輪結(jié)構(gòu),是目前國內(nèi)缸徑最大的、功率最高的單缸柴油機,國際市場需求較大。在參觀時，我們看到了柴油機缸體的加工工藝，首先進(jìn)行端面的初銑--精銑--對端面磨削--群孔的鉆孔--初鏜--半精鏜--精鏜。同時，在進(jìn)行半精鏜時，所用的設(shè)備正是與我本課題相關(guān)，它是雙缸的，通過兩根主軸同時控制，并且兩電機的轉(zhuǎn)向相反，主要是為了使其切向力相互抵消，從而保證其加工精度，另外它的夾具是用液壓夾緊的，主軸的進(jìn)給也是液壓的，充分發(fā)揮了其作用。
2. 鹽城市機床有限公司
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，我們看了CJK6160數(shù)控車床，主要特點如下：
1、 采用SINUMERIK 802S CNC數(shù)控系統(tǒng)，具有中英文菜單顯示，標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)和自診斷功能。
2、床身導(dǎo)軌采用超音頻淬火，壽命長、精度高。床身寬度450mm，剛性好。
3、高精度滾動軸承支承主軸，回轉(zhuǎn)精度高。
4、半封閉防護(hù)，安全可靠。
5、能完成車床的各種功能，特別適合加工油田用內(nèi)外管螺紋。
6、主軸通孔直徑100mm。
3.江蘇悅達(dá)鹽城拖拉機廠
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(jìn)條件和較完備的檢測手段。在質(zhì)量管理上堅持“精心設(shè)計、精益制造、精誠服務(wù)、精品占市”的質(zhì)量方針，建立健全質(zhì)量保證體系，合理進(jìn)行各種資源的配置，對流程不斷整合和改進(jìn)，并嚴(yán)格生產(chǎn)全過程的質(zhì)量控制。輪拖產(chǎn)品功率覆蓋16—80馬力，手扶產(chǎn)品功率覆蓋8-125馬力，黃海金馬輪式拖拉機是公司目前的拳頭產(chǎn)品，采用齒輪直接傳動，與簡易的皮帶傳動拖拉機相比具有結(jié)構(gòu)緊湊，性能先進(jìn)，功率大，耗油省，傳動效率高，作業(yè)范圍廣，安全可靠，操縱輕便等優(yōu)點，同時采用模塊化設(shè)計方法，是產(chǎn)品實現(xiàn)多功能組合，可以滿足用戶不同作業(yè)的要求，輪式拖拉機有2輪驅(qū)動和4輪驅(qū)動型，我們參觀了整條拖拉機裝配流水線。我們先后來到了大件裝配車間、齒輪箱體加工車間、液壓挖掘機車間、鍛壓車間、裝配車間。學(xué)到了很多東西。在該公司我們主要參觀了他們的電圖設(shè)備和流水線生產(chǎn)線，在烘干的生產(chǎn)線，使我明白了怎么才能是紅外線烘干的時候，怎么樣才能達(dá)到最好的效果，通過查資料知道了它的烘干效果是紅外線到零件的距離的平方的倒數(shù)。在流水線的設(shè)計上，它的主要部位在其兩段，以流水線上支坐的高度的兩至三倍的高度來達(dá)到它的輪回工作的要求。
4.江蘇恒力組合機床有限公司
江蘇恒力組合機床有限公司（原鹽城市紅旗機床廠）成立于1958年，2001年完成了企業(yè)民營化改制?，F(xiàn)為中國機床工具協(xié)會理事單位，組合機床分會副理事長單位，公司主要產(chǎn)品有ZHX、ZH1X系列銑削組合機床、ZHX160轉(zhuǎn)盤銑床、VMC2000數(shù)控龍門鏜銑床及加工中心、鋼簾線設(shè)備、汽車發(fā)動機專用機床及生產(chǎn)線。主導(dǎo)產(chǎn)品主要服務(wù)于國內(nèi)汽車零部件制造行業(yè)，近40年來為國內(nèi)汽車、拖拉機、柴油機、農(nóng)機、飛機制造、機床、工程機械、紡機、模具、摩托車等行業(yè)提供了各類組合機床4000多臺，通用部件15000多臺。主導(dǎo)產(chǎn)品銑削組合機床的產(chǎn)銷量已連續(xù)十多年在國內(nèi)市場占有率達(dá)50%以上。
新開發(fā)的數(shù)控龍門鏜銑床及加工中心技術(shù)改造項目，計劃總投資1.5億元。預(yù)計到2010年實現(xiàn)年產(chǎn)VMC系列數(shù)控龍門鏜銑床150臺，新增銷售收入3.3億、稅收3000萬、利潤3300萬。成為國內(nèi)中型數(shù)控龍門鏜銑床的主要生產(chǎn)基地。公司主要設(shè)備有DIXI座標(biāo)鏜床，大型導(dǎo)軌磨床，精密主軸磨床，瑞士小孔磨床，迪克斯鏜床，恒溫車間加工中心，三維CAD優(yōu)化設(shè)計，三座標(biāo)精密測量儀。
5. 江蘇羽佳模具有限公司
注塑模具的分類方法很多。按其在注塑機上的安裝方式可分為移動式和固定式注塑模具；按其所用注塑機類型可分為臥式或立式注塑機用注塑模具和角式注塑機用注塑模具；按模具的成型腔數(shù)目可分為單型腔和多型腔注塑模具。按照注塑模具的總體結(jié)構(gòu)特征將它們分為單分型面注塑模具、雙分型面、帶有活動鑲件的注塑模具、橫向分型抽芯機構(gòu)注塑模具自動卸螺紋注塑模具、多成注塑模具、無流到注塑模具等。
6.江蘇高精機電裝備有限公司
該公司系江蘇省高新技術(shù)企業(yè)、中國組合機床行業(yè)理事單位、中國機床工具協(xié)會成員單位。公司加工實力雄厚，各種設(shè)備齊全，擁有大型數(shù)控龍門導(dǎo)軌磨床兩臺、數(shù)控龍門鏜銑床一臺、大型臥式加工中心兩臺、立式加工中心兩臺、美國Brown sharp三坐標(biāo)檢測機一臺、瑞士Tesa 測高儀一臺、大型龍門刨二臺；其它諸如數(shù)控車床、數(shù)控鏜床、鈑金機床等各種金加工設(shè)備一百多臺套、熱處理設(shè)備十余臺套。加工檢測手段齊全，主導(dǎo)產(chǎn)品有各類組合機床、數(shù)控機床、加工中心夾具及刀庫等?，F(xiàn)有員工近三百人，其中專業(yè)工程技術(shù)人員一百二十九人。該公司主要產(chǎn)品有發(fā)動機機體臥式雙面鏜削專機，機體主軸承孔推力面鏜床，185機體攻絲專用機床，GJ250粗銑連桿體蓋螺栓面機床， G6135機體臥式雙面攻絲機，G6135機體臥式雙面多孔鉆床，GJ252連桿分離面半精銑機床，185機體兩側(cè)雙面銑削專機，近年來該公司通過引進(jìn)美國和臺灣省的技術(shù)和元件，開發(fā)出了加工中心刀庫（圓盤式和斗笠式）和夾具（手動夾具、液壓夾具、保壓夾具等）產(chǎn)品，加強了與各加工中心制造廠和用戶廠的合作，為客戶提供了大量的刀庫與夾具產(chǎn)品。在為用戶提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的同時，也提升了企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)在用戶中的信譽度。
四 實習(xí)感受
通過這次畢業(yè)實習(xí)，我對工業(yè)實際情況了解了很多,收獲頗多。通過這次實習(xí)在知識上我拓寬了自己的知識面。以前僅僅把自己課程上所學(xué)的知識學(xué)好，什么都是理所當(dāng)然，不切實際。實踐才是最重要的。 在這次實習(xí)中，我認(rèn)識到掌握的知識不牢固，考慮問題不夠全面，聯(lián)系實踐能力不足，這是我們?nèi)鄙俚?也是我們要不斷努力掌握的。
短短的實習(xí)生活已經(jīng)結(jié)束，但是對于這次實習(xí)我很難忘，讓我們學(xué)到了很多在課堂上學(xué)不到的東西，這次真的是一次理論與實際相結(jié)合的好鍛煉。我希望我在以后的學(xué)習(xí)、生活、工作中更加的不怕苦，不怕累，好學(xué)上進(jìn).感謝學(xué)校給了我們這次機會！
6
畢業(yè)設(shè)計
開題論證報告
專 業(yè) 機械制造及其自動化
學(xué)生姓名 張 金 浩
班 級 BD機制042
學(xué) 號 0420110233
指導(dǎo)教師 惠 學(xué) 芹
完成日期 2008年4月5日
課題名稱：基于三維的柴油機氣缸體三面鉆削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
1.課題來源
本課題出自鹽城市江動集團柴油機氣缸體配設(shè)計。產(chǎn)品名稱：ZH1105W柴油機，工
件材料：HT250，硬度190~240HBS。本次設(shè)計目的：基于提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)率，設(shè)計一臺組合機床來滿足其要求。本次設(shè)計我主要擔(dān)任柴油機氣缸體三面鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計工作。
2.課題研究的主要內(nèi)容
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。組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方法，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計]和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用來組成自動生產(chǎn)線。
組合機床一般用于加工箱體類或特殊形式的零件。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進(jìn)給運動來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削端面、切削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工圓和端面等。二十世紀(jì)70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術(shù)的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提高。
專用機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機床。最早的組合機床是1908年在美國制成的，用于加工汽車零件。
組合機床的設(shè)計，目前基本上有兩種方式：其一，是根據(jù)具體加工對象的特征進(jìn)行專門設(shè)計，這是當(dāng)前最普遍的做法。其二，隨著組合機床在我國機械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人和技術(shù)人員總結(jié)出生產(chǎn)和使用組合機床的經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)組合機床不僅在其組成部件方面有共性，可設(shè)計成通用部件，而且一些行業(yè)在完成一定工藝范圍內(nèi)的組合機床是極其相似的，有可能設(shè)計為通用機床，這種機床稱為“專能組合機床”。這種組合機床不需要每次按具體加工對象進(jìn)行專門設(shè)計和生產(chǎn)，而是設(shè)計成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工零件的具體需要，配以簡單的夾具及刀具，即可組成加工一定對象的高效率設(shè)備。
為了使組合機床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工，以提高機床的利用率。
組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。
3.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
對拖拉機行業(yè)來講,在成功地解決了大批量生產(chǎn)的問題之后,還必須解決多品種生產(chǎn)問題。大批量生產(chǎn)采用的設(shè)備是組合機床及其自動線,它是專用于大批量機械產(chǎn)品生產(chǎn)的高效自動化設(shè)備,是汽車、拖拉機、內(nèi)燃機等工業(yè)不可替代的主要加工設(shè)備。近年來隨著數(shù)控技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)等的發(fā)展,為適應(yīng)市場要求,組合機床的機械結(jié)構(gòu)和制系統(tǒng)也發(fā)生了巨大的變化。其主要特點就是在傳統(tǒng)的剛性組合機床生產(chǎn)線上出現(xiàn)了柔性化的發(fā)展趨勢。為適應(yīng)20 世紀(jì)90 年代以來拖拉機行業(yè)市場競爭更趨激烈、產(chǎn)品市場壽命進(jìn)一步降低、新產(chǎn)品的開發(fā)周期日益縮短的要求,我公司在上新產(chǎn)品的決策中,就決定研制具有柔性的組合機床生產(chǎn)線。例如,目前我公司正在進(jìn)行中等功率拖拉機批量生產(chǎn)的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作,其后橋殼體和傳動箱殼體是關(guān)鍵零件。如何使后橋殼體生產(chǎn)線和傳動箱殼體生產(chǎn)線具有較大的柔性,使其不但可加工現(xiàn)有品種,而且還適應(yīng)未來新型中等功率拖拉機的生產(chǎn),是生產(chǎn)線方案論證的焦點。若采用傳統(tǒng)的剛性組合機床生產(chǎn)線來加工,則只能是一個品種一條線,不但會加大投資、浪費資源、使加工能力過剩,而且無法滿足新的變型產(chǎn)品出現(xiàn)時對加工設(shè)備的要求。而采用加工中心和通用數(shù)控機床所組成的生產(chǎn)線,則投資大且無法滿足大批量的生產(chǎn)綱領(lǐng)要求。采用數(shù)控組合機床生產(chǎn)線,投資少、柔性好。它不但能滿足現(xiàn)有品種的加工制造并可為新的變型品種的加工留有余地,可通過更換主軸箱、改變數(shù)控加工程序等方式,來滿足變型產(chǎn)品的加工。
數(shù)控組合機床的出現(xiàn),不僅完全改變了過去那種由繼電器電路組成的組合機床的控制系統(tǒng),而且也使組合機床機械結(jié)構(gòu)乃至通用部件標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生了或正在發(fā)生著巨大的變化。組合機床及其自動線的數(shù)控化,使得傳統(tǒng)的專用機床和通用機床的界限變模糊起來,以至于在組合機床這種傳統(tǒng)意義上的專用機床領(lǐng)域內(nèi),也出現(xiàn)了“組合機床柔性化”的提法和實踐。傳統(tǒng)意義上的組合機床剛性自動線和生產(chǎn)線,也具有了一定的柔性。
實現(xiàn)柔性化應(yīng)解決的關(guān)鍵問題：顯然,采用數(shù)控機床和加工中心來取代剛性組合機床生產(chǎn)線并實現(xiàn)柔性,是不符合我國國情的。我們認(rèn)為,采用以數(shù)控組合機床為主、并配以經(jīng)濟型加工中心和經(jīng)濟型數(shù)控機床來組成生產(chǎn)線,是目前國內(nèi)實現(xiàn)生產(chǎn)線柔性化較經(jīng)濟的方案。發(fā)展柔性組合機床生產(chǎn)線必須解決以下關(guān)鍵問題:1.研制數(shù)控組合機床通用部件2.研制經(jīng)濟型加工中心3.普通機床的數(shù)控改造。
二、本課題擬解決的問題
設(shè)計一臺加工柴油機氣缸體水箱面、油底殼面和后蓋板面孔系的鉆削組合機床，具體進(jìn)行總體設(shè)計和夾具設(shè)計。主要內(nèi)容有：
1． 總體設(shè)計
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：
(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。
2． 夾具設(shè)計
(a) 夾具三維造型設(shè)計及裝配圖的繪制
(b) 夾具零件圖
(c) 有關(guān)計算、校核等。
本設(shè)計主要解決的是對ZH1105W機體上、下、后三個面上的孔多工序加工中，即要保證孔的位置精度，又要提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動強度等諸多問題。夾具部分的設(shè)計是我的重點一項，首先，在完成對組合機床的總體設(shè)計并繪制出“三圖一卡”的基礎(chǔ)上，繪制夾具設(shè)計的裝配圖；夾具設(shè)計是組合機床設(shè)計中的重要部分，夾具設(shè)計的合理與否，直接影響到被加工零件的加工精度等參數(shù)。首先確定工件的定位方式，然后進(jìn)行誤差分析，確定夾緊方式，夾緊力的計算，對夾具的主要零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。在夾具設(shè)計中，設(shè)計的主要思路是盡量避免手動夾緊盡量使用液壓夾緊方式，這樣設(shè)計主要優(yōu)點是：液壓油油壓高、傳動力大，在產(chǎn)生同樣原始作用力的情況下，液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸比氣壓小了許多，液壓油的不可壓縮性可使夾具剛度高，工作平穩(wěn)、可靠，液壓傳動噪聲小，勞動條件比氣壓的好。解決了手動夾緊時夾緊力不一致、誤差大、精度低、工人勞動強度大等缺點。
生產(chǎn)綱領(lǐng)：4萬件/年，兩班制。
三、解決方案及預(yù)期效果
1.總體設(shè)計方案
機床的選擇有臥式和立式兩種，在鉆削上、下面的時候考慮的安裝時工件的尺寸、形狀、材料等，確定選用臥式雙面鉆削組合機床。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。
2.定位方式
在夾具中的定位是指同一皮工件中任何一個，在夾具中按定位要求與定位元件相接觸或配合，都能使其占有正確的過程。對大件工件來說選擇越簡單的定位元件就越快的進(jìn)行加工，即選擇“一面兩銷”的定位方法是最好的了。
3.滑臺形式的選擇
組合機床滑臺常采用的是機械滑臺和液壓滑臺，機械滑臺具有如下優(yōu)點：進(jìn)給量穩(wěn)定，慢速無爬行，高速無振動，可以降低加工工件的表面粗糙度；具有較好的沖擊能力，繼續(xù)銑削、鉆頭鉆通孔將要出口時，不會因沖擊而損壞刀具；運行安全可靠，易發(fā)現(xiàn)故障，調(diào)整維修方便；沒有液壓驅(qū)動的管路、泄漏、噪聲和液壓站占地的問題。機械滑臺也有其弊端，如：只能有級變速，變速比較麻煩；一般沒有可靠的保護(hù)；快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時，轉(zhuǎn)換位置精度較低。液壓滑臺弊端，如：進(jìn)給量由于載荷的變化和溫度的影響而不夠穩(wěn)定；液壓系統(tǒng)漏油影響工作環(huán)境，浪費能源；調(diào)整維修比較麻煩。本課題的加工對象是ZH1105W柴油機機體，鉆上、下、后三面上的孔，位置精度和尺寸精度要求較高，剛度高、熱變形小、進(jìn)給穩(wěn)定性高，因此采用精密級機械滑臺。
4.夾具的設(shè)計
5.1確定夾具輪廓尺寸
主要確定夾具底座的長、寬、高尺寸。 工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具底座輪廓尺寸的基本依據(jù)。具體要考慮布置工件的定位、限位、夾緊機構(gòu)、刀具導(dǎo)向裝置以及夾具底座排屑和安裝等方面的空間和面積需要。 夾具底座的高度尺寸，一方面要保證其有足夠的高度，同時考慮機床的裝料高度、排屑的方便性和便于設(shè)置定位、夾緊機構(gòu)。
夾具體采用鑄造的箱體結(jié)構(gòu)，各邊保證一定的厚度，保證有足夠的支承力，支承夾具、工件、氣缸夾緊力。同時還有足夠的剛性，鉆加工時不會引起夾具的歪斜和工件誤差的加大。夾具體和機床通過螺栓和定位銷定位和固定機床夾具的組成。
5.2設(shè)計步驟
(1) 機體孔的工藝分析，
(2) 夾緊方案的分析，
(3) 夾緊力的確定與計算
(4) 定位元件的設(shè)計，
(5) 定位誤差的計算，
(6) 導(dǎo)向裝置的選擇，
(7) 夾具體的設(shè)計，
(8) 其它元件的設(shè)計，
(9) 夾具的精度分析
6.預(yù)期效果
滿足預(yù)期要求，保證了加工精度和效率。運作平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便。
四、課題進(jìn)度安排
3月10日～3月22日．畢業(yè)實習(xí)階段。
畢業(yè)實習(xí)，查閱資料，到多個公司實踐，撰寫實習(xí)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
5
文 獻(xiàn) 資 料
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué) 生 姓 名 張 金 浩
班 級 BD機制042
學(xué) 號 0420110233
指 導(dǎo) 教 師 惠 學(xué) 芹
文 獻(xiàn) 資 料
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[3]劉強，常治斌，邱新橋.沖壓機及其自動送料機構(gòu)動態(tài)測試系統(tǒng)設(shè)計[J].2005，(3)：20-22.
[4]鐘肇昌. 沖制全空心鉚釘自動沖模[J].1989，(6)：10-12.
[5]劉曉剛， 劉志勇， 王濱.高精度自動送料系統(tǒng)設(shè)計[J].機電工程技術(shù).2004，(11):62-64.
[6]逯憲斌，王欽若，黃志堅，唐擁林.高速數(shù)控沖床送料機構(gòu)驅(qū)動裝置設(shè)計與分析[J].高速加工，2007，(4):112-113.
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生產(chǎn)率計算卡
被加工零件
圖號
---
毛坯種類
鑄件
名稱
柴油機氣缸蓋
毛坯重量
材料
HT250
硬度
190～240HBS
工序名稱
三面鉆孔
工序號
序號
工步
名稱
被加工零件數(shù)量
加工直徑(mm)
加工長度
(mm)
工作行程
(mm)
切削速度
(m/?min)
每分鐘轉(zhuǎn)速
(r/
min)
進(jìn)給量
(mm/r)
進(jìn)給速度
(mm
/min)
工時(min)
機加工
時間
輔助
時間
共計
1
裝卸工件
1
0.8
0.8
右滑臺快進(jìn)150
左滑臺快進(jìn)140
7500
0.02
0.02
左軸箱工進(jìn)
(鉆孔15.2)
30
16
335
0.2
16.6
1.81
右多軸箱工進(jìn)
30
14
533
0.13
13.1
2.29
2.29
后多軸箱工進(jìn)
30
14.1
536
0.13
20
1.5
左右滑臺快
退180
7500
0.024
0.024
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0.8min
總計
3.134min
單件工時
3.134min
機床生產(chǎn)率
19.14件/h
機床負(fù)荷率
83.5%
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