雙缸柴油機氣缸體鉆削組合機床總體及夾具設計【三圖一卡】

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In order to prove the production efficiency,and meet the precision requeste of the components processed and the precision stability, this topic design a combined machine-tool to be used in the two-cylinder diesel engine with both sides drilling holes. It introduces the design of overall and jig of this combined machine-tool. The first part is overall design. First, it carries out the argumentation of the overall plan, adopte the combined machine-tool with single location double faces drilling, selecte the high-speed steel twist drill. According to the cutting parameters, it calculates the cutting force, the cutting torque and the cutting power, determined spindle diameter, the extend size and the link-pole model, chose sliding table, the power box and so on, then determine the operating cycle and the stroke of the power part, formulate the relation size of the machine-tool. Finally, it figures out the productivity which satisfies the request. The second part is the jig design, after analyse the workpiece, the location plan adopte three-face location; the guiding equipment used the fixed drill plate with replaceable drill bush; the clamp uses the hydraulic pressure device, it directly presses on the workpiece, which responds quickly, fixes steadily and reliably; the jig-body utilize the frame structure, possess fine rigidity, causes the jig to maintain good long-term precision. This combined machine-tool not only guarante the drill hole precision, but also enhance the processing efficiency, reduce workers' labor intensity. The jig orients reliably, clamps stably, operates easily, and meets it the design request well. Key words：Combined machine-tool; Drill hole; Overall design;Jig design 畢業(yè)設計 開題論證報告 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學生姓名 丁帥 班 級 B機制054 學 號 0510110403 指導教師 吳祥 完成日期 2009年3月31日 課題名稱：雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設計 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 本課題由鹽城市江動集團提供，主要是設計一臺適用于大批量生產(chǎn)用以加工雙杠柴油機汽缸頂面和底面孔系的鉆削組合機床，并進行具體的總體設計和夾具設計。 該機床有特定的生產(chǎn)目標，是專用鉆削組合機床。設計中主要針對這款組合機床做一些設計規(guī)劃，其中包括結(jié)構(gòu)的設計、操作性的設計、制造可行性的設計等等。還要對這款機床的環(huán)保、節(jié)能、壽命等作好規(guī)劃，產(chǎn)品的通用零部件的選擇以確保加工質(zhì)量 目前組合機床是集機電一體的綜合自動化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。傳統(tǒng)的這類機床主要用機、電、氣、液控制，加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件。它的分類繁多，有大型和小型組合機床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺式等；隨著技術(shù)的不斷進步，一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受到人們的青睞，它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制器（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng)，并能靈活適應多品種加工的可變可調(diào)的組合機床。另外，今年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機（清洗機、裝配機、綜合測量機、試驗機、輸送線）等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。 二、本課題擬解決的問題 1．根據(jù)課題的內(nèi)容，需要考慮設計的鉆孔攻絲組合機床的工藝范圍，本組合機床適用什么類型的工序加工。需要考慮組合機床的配置形式，組合機床的通用部件是大型還是小型的，進而需要考慮該機床的具體配置形式。如果是大型的組合機床，它的配置形式分為單工位和多工位，而每類中又有很多配置形式。如果是小型組合機床，它的配置特點就是：常用兩個以上具有主運動和進給運動的小型動力頭分散布置、組合加工。對于該機床的設計，還需要結(jié)合課題自身的要求，進行調(diào)查研究。 2．在此之后，等確定了機床主要的技術(shù)參數(shù)，就要確定本組合機床通用部件的選擇了。按其功能，通用部件分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五大類。（1）通用部件的選擇首先是動力滑臺的選擇，從液壓、機械和數(shù)控滑臺之間選擇一款。（2）其次選擇主軸部件，這是一個鉆孔攻絲機床，所以是選擇鉆削頭配置上傳動裝置安裝在動力滑臺上。然后要選擇該機床的主動驅(qū)動裝置。（3）再者就輪到對機床的工作臺的選擇，按照其運動的方式，從液壓、機械和氣動傳動等多種型式中選擇一款。（4）接著選擇支承部件，這根據(jù)機床選擇的配置來選擇最好的支承部件。通用部件的選擇是組合機床設計的主要內(nèi)容之一，遵循其基本的方法：根據(jù)所需的功率、進給力、進給速度等要求，選擇動力部件及其配套部件。 3．選擇好通用部件之后，就要對此鉆削組合機床進行總體設計。（1）首先要對該機床進行必要的工藝方案擬定。要分析、研究本組合機床的加工要求和現(xiàn)場工藝以便定出切合實際的合理工藝方案。確定選擇基準和夾壓部位。確定影響工藝方案的主要因素，就加工的工序內(nèi)容和加工精度，就被加工零件的特點，就零件的生產(chǎn)批量和使用廠后方車間的制造能力進行分析總結(jié)。確定工序間余量。確定刀具結(jié)構(gòu)的選擇，但盡量選擇標準和簡單刀具，要提高工序集中程度或保證加工精度。（2）還要考慮組合機床的配置類型及結(jié)構(gòu)方案對加工精度、排屑通暢使用條件等等諸多因素的考慮。（3）課題需要設計的鉆削組合機床的設計方案它的分析比較的主要指標很重要，要知道機床的加工精度和生產(chǎn)率，要考慮到機床的使用方便性和自動化程度，還要衡量它的經(jīng)濟性和可靠性。（4）切削用量的確定也是很重要的，要選擇合理的切削量，它對加工精度、生產(chǎn)率、刀具耐用度、結(jié)構(gòu)型式及可靠性影響很大。 4．對機床的總體設計，需要繪制“三圖一卡”，即被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸總圖和編制生產(chǎn)率計算卡。這是針對具體零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎上，進行組合機床總體方案圖樣文件設計。 三、解決方案及預期效果 該鉆削組合機床根據(jù)工件加工需要，應是以大量通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一種高效的專用機床。 1．機床是對工件的上下兩面進行鉆削加工，借鑒典型的其他類型的機床，它應該是夾具、中間底座和多軸箱要根據(jù)工件的具體尺寸和工藝要求來設計的專用部件，而其他的大部分零部件都可以是標準件和通用件。 2．該機床用于孔加工這道工序。設計該機床為單工位組合機床，刀具對工件的加工順序為平行加工，采用雙面的配置形式。這種機床應帶有一套固定式夾具，根據(jù)所需加工的兩個面（上下兩對立面）布置動力部件。工件安裝在機床的固定夾具里，夾具和工件固定不動。 3．對于本組合機床的通用部件的選用，可以借鑒其他典型鉆孔攻絲組合機床的設計選擇?？梢陨钊氲浇M合機床的使用和生產(chǎn)制造單位，全面了解使用車間的面積、機床的布置、毛坯和制品流向、工人的技術(shù)水品、刀具的制造能力、設備維修能力、動力和起重設備等等條件因素綜合起來借鑒，可以確定該組合機床最優(yōu)的通用部件選擇。同時這個調(diào)研也可以積累大量必要的數(shù)據(jù)、資料，作好充分的、全面的技術(shù)準備。通用部件的選用中，動力部件主要是確定動力部件的品種和規(guī)格，根據(jù)運動形式和驅(qū)動方式等要求，確定輸送部件的品種，根據(jù)所需工作臺臺面的大小、工位數(shù)及行程等要求，確定輸送部件的規(guī)格。還要根據(jù)加工精度要求、制造成本等確定通用部件的精度等級。 4．本鉆孔攻絲組合機床，需要鉆孔時，要集中一般的鉆鉸工序；有相對位置精度要求的工序要集中加工。所設計的組合機床它的工藝方案的確定按照一般原則來擬定受到孔間中心距和工件結(jié)構(gòu)工藝性不好的兩個限制。它的擬定首先要做分析、研究加工要求和現(xiàn)場工藝，再者就是定位基準和夾壓部位的選擇，確定切削用量還注意應盡量做到合理使用所有的刀具，充分發(fā)揮其使用性能，還要注意保證生產(chǎn)批量要求，以保證刀具一定的耐用度，最后還得考慮滑臺的性能。 5.“三圖一卡”的繪制，就要由課題所提供的機床加工零件汽缸體，確定了機床工藝和結(jié)構(gòu)方案后，對所設計的鉆孔攻絲組合機床進行總體方案圖樣文件設計。這里面就包括很多機床設計所需計算出來和選擇的參數(shù)、尺寸、規(guī)格，比如機床有關(guān)部位的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸；刀具、導向及其有關(guān)計算；生產(chǎn)效率的理想和實際值等等。最終設計出來的機床，可以完成課題中所提出的目標，符合廠家的要求。 四、課題進度安排 3月1日～3月14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15日～3月31日．開題階段。 提出總體設計方案及草圖，填寫開題報告。 4月1日～5月14日． 設計初稿階段。 完成總體設計圖、部件圖、零件圖。 5月15日～5月31日． 中期工作階段。 完善設計圖紙，編寫畢業(yè)設計說明書，中期檢查。 6月1日～6月2日．畢業(yè)設計預答辯。 6月3日～6月9日．畢業(yè)設計整改。 圖紙修改、設計說明書修改、定稿，材料復查。 6月10日～6月11日．畢業(yè)設計材料評閱。 6月12日～6月13日．畢業(yè)答辯。 6月14日～6月15日．材料整理裝袋。 五、指導教師意見 　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 簽名 　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 　　 　　　 年　 月　　日 六、專業(yè)系意見 簽名 　　　　　　 年　 月　　日 七、學院意見 　　　　　　　　　　　　　 簽名 　　　　　　 年　 月　　日 4 畢畢 業(yè)業(yè) 設設 計計 說說 明明 書書雙缸柴油機汽缸體鉆削組合雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設計機床總體及夾具設計專專 業(yè)業(yè) 機械設計制造及其自動化機械設計制造及其自動化 學生姓名學生姓名 丁丁 帥帥 班班 級級 B B 機制機制 054054 學學 號號 05101104030510110403 指導教師指導教師 吳吳 祥祥 完成日期完成日期 20092009 年年 6 6 月月 6 6 日日 雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設計i目目 錄錄1 前 言 .11.1 本課題的意義.11.2 國內(nèi)（外）發(fā)展概況及現(xiàn)狀.11.3 課題由來及基本條件.31.4 課題設計思路.31.5 預期成果及實際價值.42 組合機床總體設計 .52.1 工藝方案的擬訂.52.1.1 分析、研究被加工零件.52.1.2 組合機床總體方案論證.52.1.3 定位基準及夾壓點的選擇.62.2 詳細設計計算.62.2.1 刀具的選擇.62.2.2 切削用量的選擇.62.2.3 計算切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度.72.2.4 確定主軸、尺寸、外伸尺寸.112.2.5 選擇接桿.112.2.6 導向結(jié)構(gòu)的選擇.122.2.7 動力部件工作循環(huán)及行程的確定.122.3 通用部件的選擇.132.3.1 機床配置型式.132.3.2 選用滑臺型式.132.3.3 選液壓滑臺的型號.142.3.4 選動力箱型號.142.3.5 選擇滑臺側(cè)底座.152.4 確定機床聯(lián)系尺寸.152.4.1 機床裝料高度的確定.152.4.2 夾具輪廓尺寸的確定.152.4.3 中間底座尺寸的確定.152.4.4 主軸箱輪廓尺寸的確定 .162.5 機床分組.162.6 機床生產(chǎn)率計算卡.173 組合機床夾具設計.213.1 夾具設計的基本要求和步驟.21鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009ii3.1.1 夾具設計的基本要求.213.1.2 夾具設計的步驟.213.2 定位方案的確定.223.2.1 零件的工藝性分析.223.2.2 定位方案論證.233.3 導向裝置 .243.4 夾緊方案的確定.263.4.1 夾緊裝置的確定.263.4.2 夾緊方案論證.273.4.3 夾緊力的確定.283.4.4 液壓缸的選擇.293.5 誤差分析.293.5.1 定位誤差的分析.293.5.2 校核加工精度.313.6 夾具體的設計.314 結(jié)論.33參 考 文 獻.34致 謝.36附 件 清 單.37雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設計雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設計摘要：柴油機汽缸體為大批量生產(chǎn)的零件，為了提高生產(chǎn)效率，滿足被加工零件的精度要求及保證加工精度的穩(wěn)定性，本課題設計了一臺用于雙缸柴油機汽缸體雙面鉆孔的組合機床。本文介紹了該組合機床總體設計和夾具設計的思路與內(nèi)容。第一部分是總體設計，首先，進行了總體方案論證，采用單工位雙面鉆削組合機床，刀具選用高速鋼麻花鉆，并根據(jù)切削用量的選擇，計算切削力、切削扭矩及切削功率，確定主軸直徑、外伸尺寸、接桿型號，選擇滑臺、動力箱等通用部件，再確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程，完成機床聯(lián)系尺寸的制定。最后繪制了三圖一卡。第二部分是夾具設計，經(jīng)過對被加工零件的全面分析，定位方案采用三面定位，導向采用固定鉆模板可換鉆套導向，夾緊裝置采用液壓夾緊機構(gòu)，直接夾壓于工件上，反應快捷，夾壓平穩(wěn)可靠，夾具體為框架式結(jié)構(gòu)，有良好的剛性，使夾具能長期保持可靠的精度和穩(wěn)定性。該組合機床不僅能保證鉆孔精度，還能提高加工效率，降雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設計iii低工人的勞動強度。設計的夾具定位可靠、夾壓穩(wěn)定、操作方便，達到了設計要求。關(guān)鍵詞：組合機床；鉆孔；總體設計；夾具設計The overall and jig design of the overall and jig the combined machine-tool for drilling the body of two-cylinder diesel Abstract：The cylinder block of diesel is a product which nedds mass production. In order to prove the production efficiency,and meet the precision requeste of the components processed and the precision stability, this topic design a combined machine-tool to be used in the two-cylinder diesel engine with both sides drilling holes. It introduces the design of overall and jig of this combined machine-tool. The first part is overall design. First, it carries out the argumentation of the overall plan, adopte the combined machine-tool with single location double faces drilling, selecte the high-speed steel twist drill. According to the cutting parameters, it calculates the cutting force, the cutting torque and the cutting power, determined spindle diameter, the extend size and the link-pole model, chose sliding table, the power box and so on, then determine the operating cycle and the stroke of the power part, formulate the relation size of the machine-tool. Finally, it figures out the productivity which satisfies the request. The 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009ivsecond part is the jig design, after analyse the workpiece, the location plan adopte three-face location; the guiding equipment used the fixed drill plate with replaceable drill bush; the clamp uses the hydraulic pressure device, it directly presses on the workpiece, which responds quickly, fixes steadily and reliably; the jig-body utilize the frame structure, possess fine rigidity, causes the jig to maintain good long-term precision. This combined machine-tool not only guarante the drill hole precision, but also enhance the processing efficiency, reduce workers labor intensity. The jig orients reliably, clamps stably, operates easily, and meets it the design request well.Key words：Combined machine-tool; Drill hole; Overall design;Jig design雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設計01 前 言1.1 本課題的意義 組合機床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效率專用機床。它能夠?qū)σ环N（或幾種）零件進行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機床上可以完成鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序，生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定。因此，在現(xiàn)代化大生產(chǎn)中，要使零件加工具有高的生產(chǎn)效率，良好的加工精度、精度穩(wěn)定性，好的經(jīng)濟性，采用組合機床加工是一個和好的選擇。而如何設計一臺好的組合機床就成為了關(guān)鍵，機床夾具設計則是重中之重，這正是本課題需要解決的問題。1.2 國內(nèi)（外）發(fā)展概況及現(xiàn)狀目前，組合機床在機械制造工業(yè)中應用越來越普遍，并已顯示出其巨大的優(yōu)越性。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：高速度、高精度、柔性化、模塊化、高生產(chǎn)率等方向發(fā)展。因此組合機床裝備的發(fā)展思路必須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，適應可調(diào)可變、多品種加工的市場需求。同時，高性能的組合機床的應用也越來越多，諸如被廣泛應用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件，完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。隨著技術(shù)的不斷進步，一種新型的組合機床柔性組合機床越來越受到人們的青睞，它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PLC） 、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng)，并能靈活適應多品種加工的可調(diào)可變的組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機（清洗機、裝配機、綜合測量機、試驗機、輸送線）等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。夾具方面，隨著科學技術(shù)的進步和市場需求的變化，現(xiàn)代機械制造業(yè)得到了較快的發(fā)展。多品種、小批量生產(chǎn)方式將成為今后的主要生產(chǎn)形式，制造系統(tǒng)正向著柔性化、集成化、智能化方向發(fā)展，機床愈來愈多地采用先進的技術(shù)，加工效率不斷地提高。機械產(chǎn)品的加工精度日益提高，高精度的機床大量出現(xiàn) 。為了適應生產(chǎn)發(fā)展的需要 ，機床夾具正在向柔性化、高效化、自動化、精密化、標準化方向發(fā)展。A柔性化 機床夾具應能在一定范圍內(nèi)適應不同形狀幾尺寸的工件，有能使用于不同的生產(chǎn)類型和不同的機床加工?？烧{(diào)夾具和組合就是具有這一共能的柔性化夾具。鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 20091a) 可調(diào)夾具 可調(diào)夾具只要更換或調(diào)整個別定位、夾緊或?qū)蛟纯捎糜趶亩苟喾N工件的單體件小批生產(chǎn)為一組工件在同一夾具上的成批生產(chǎn)。由于可調(diào)夾具具有較強的適用性和良好的繼承性，因此使用可調(diào)夾具可大量減少專用的夾具的數(shù)量，縮短生產(chǎn)準備周期，降低成本?？烧{(diào)夾具分為通用可調(diào)夾具和成組夾具（可稱為專用可調(diào)夾具）兩類。通用可調(diào)夾具的加工對象較廣，有時加工對象不確定。成組夾具是成組工藝中為一組工件的某一工序而專門設計的夾具，在同一成組生產(chǎn)單元內(nèi)使用。b) 組合夾具 組合夾具是一種根據(jù)工件的加工工藝要求，利用一套標準化的夾具元件及合件組裝而成的夾具。組合夾具既可組裝成某一專用夾具，也可組裝成通用可調(diào)夾具或成組夾具。組合夾具把一般專用夾具的設計、制造、使用、報廢 的單向過程變?yōu)樵O計、組裝、使用、拆散、清洗入庫、再組裝的循環(huán)過程。圖樣設計已不是組合夾具設計的主要工作量，而是將夾具方案構(gòu)思、裝配、檢測等設計、制造及調(diào)試全過程融為一體，一般可用幾小時的組裝周期代替幾個月的設計制造周期。組合夾具適合于小批量或非重復性的生產(chǎn)。組合夾具在 20 世紀 40 年代已出現(xiàn)，并在一些工業(yè)發(fā)達國家得到迅速成的發(fā)展。我國從 20 世紀 50 年代開始推廣使用組合夾具，到目前為止已形成了自已較為完整獨立的組合夾具系統(tǒng)。隨著柔性加工系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展，組合夾具也得到了新的發(fā)展。B高效化、自動化在實現(xiàn)機械加工自動化時，為了適應現(xiàn)代機床的要求，減少輔助時間，提高生產(chǎn)率，同時減輕工人的勞動強度，夾具也必須實現(xiàn)高效化、自動化。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動線上配置相應的自動化夾具外，在數(shù)控機床上也配置了自動化夾具，數(shù)控加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具和自動更換夾具的裝置，柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展不但出現(xiàn)了刀具庫，而且還出現(xiàn)了夾具庫。夾具的高效化、自動化可表現(xiàn)在定位、夾緊、分度、轉(zhuǎn)位、翻轉(zhuǎn)、上下料和工件傳送等各種動作上。另一方面，專用夾具的設計也向自動化方向發(fā)展。a) 磁性夾具 與傳統(tǒng)的機械夾持方法相比，磁性夾具在性能方面有明顯的優(yōu)點。磁性吸盤能在最短的調(diào)整時間內(nèi)使工件達到較高的定位精度，確保達到最大的吸緊力，并且夾緊力分布均勻。由于整個工件都是暴露的，不會使工件的部分部位受到夾具的限制，因而有可能通過一次裝夾完成全部加工。矩形磁性吸盤可以將多件工件很方便地裝在一個夾具上，以充分利用機床工件臺臺面，進行大批量的磨削、銑削等。b) 數(shù)控夾具 數(shù)控夾具具有按數(shù)控程序使工件進行定位和夾緊的功能。工件一般采用一面兩孔定位，夾具上兩個定位銷之間的距離根據(jù)需要所作的調(diào)節(jié)、定位銷插入和退出定位孔以及其它的定位和夾緊動作均可按程序自動實現(xiàn)。相應的動作元件進電動機或液壓傳動驅(qū)動。數(shù)控夾具比一般可調(diào)夾具或組合夾具具有更好的柔性，在加工中心或柔性制造章元上使用時，可顯著在提高自動化程度和機床和利用率。雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設計2c) 自動夾具 自動夾具是指具有自動上下料機構(gòu)、能自動定位夾緊的專用夾具，如果工件需人工定向，則稱為半自動夾具。自動夾具可減少輔助時間，降低勞動強度，提高生產(chǎn)率，適用于批量大、形狀規(guī)則的工件，在普通機床上裝上自動夾具，即可實現(xiàn)自動加工。C精密化為了適應機械產(chǎn)品的精度不斷提高和需要，不僅需要高精度的機床，同樣需要高精度的機床夾具與之相配套。目前，高精度自動化定心夾具的精度可以達到微米級勘至亞微米級，高精度分度臺的分度精度可達0.1。在孔系組合夾具基礎板上，采用調(diào)節(jié)粘接法，孔間距離的調(diào)整精度可達幾個微米。D標準化夾具的標準化上柔性化的基礎，為了實現(xiàn)夾具的柔性化，夾具的結(jié)構(gòu)必須向標準化方向發(fā)展。夾具的標準化可以實現(xiàn)夾具的專業(yè)化，從而提高夾具在設計、制造和使用上和經(jīng)濟效益，還可促進技術(shù)現(xiàn)代化。世界各國都很重視這項工作，我國要這方面也已有了一定基礎。在夾具標準化和組全化的基礎上還可發(fā)展為模塊化夾具，目前國外已在基礎件、支承件、動力件等方面開發(fā)出了模塊化的雛形。如模塊式虎鉗采用不同規(guī)格的鉗口和動力合件，可加工不同形狀和尺寸的工件。1.3 課題由來及基本條件a）設計內(nèi)容設計一臺加工雙缸柴油機汽缸體頂面和底面孔系的鉆削組合機床；總體設計：制定工藝方案，確定機床配置型式及結(jié)構(gòu)方案， “三圖一卡”設計；部件設計：組合機床夾具設計b）設計依據(jù)課題來源：鹽城市江動集團產(chǎn)品名稱：Y295 型柴油機被加工零件：汽缸體（附零件圖）工件材料：HT250加工內(nèi)容：鉆頂面上六個 8.7 孔，深 29。鉆底面上二個 6.7 孔，深 20；二個8.2 通孔；三個 5 孔，深 15；四個 5 通孔。生產(chǎn)綱領：大批大量批量：本機床設計、制造一臺1.4 課題設計思路A.制定工藝方案 在確定工藝方案制定合理之前，通過畢業(yè)設計實習深入現(xiàn)場了解被加工零件的結(jié)構(gòu)特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求，定位、夾緊方式，工藝方法和加工過程采用的刀具、輔具，切削用量情況及生產(chǎn)率要求，以求理論聯(lián)系實際，從而確定零件在組合機床上完成的工藝內(nèi)容和方法，決定刀具鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 20093種類、結(jié)構(gòu)型式數(shù)量及切削用量。B.確定機床配置型式及結(jié)構(gòu)方案 根據(jù)選定的工藝方案，確定了本課題的配置型式：單工位、臥式雙面組合機床，并采用工序集中進行加工。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)型式。C.總體設計 在選定了工藝方案并確定了機床配置型式、結(jié)構(gòu)方案的基礎上，進行圖紙的設計、繪制。具體的幾張圖紙是：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。一般，在總體設計的過程中，需要對機床夾具方案進行考慮，畫出夾具方案草圖，并要初定出主軸箱輪廓尺寸，這樣才能夠確定出機床各部件間的相互關(guān)系。D.部件設計 根據(jù)確定的工藝和結(jié)構(gòu)方案，按照加工示意圖和機床聯(lián)系尺寸圖等開始設計，繪制夾具總裝圖，在繪制好的夾具總裝圖的基礎上，繪制所有的非標準零件圖本機床部件設計分為四部分：機床夾具設計，左多軸箱設計，右多軸箱設計，液壓系統(tǒng)設計。我負責機床總體及夾具設計。1.5 預期成果及實際價值 最終將完成被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計算卡；夾具總裝圖、夾具非標準零件圖等技術(shù)文件，指導組合機床及夾具的生產(chǎn)。這樣一臺組合機床設計好后，可直接投入 Y295 型柴油機汽缸體的生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，滿足加工精度要求，幫助生產(chǎn)廠家降低加工成本，獲得良好的經(jīng)濟效益。雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設計42 組合機床總體設計2.1 工藝方案的擬訂工藝方案的擬訂是組合機床設計的關(guān)鍵一步，它在很大程度上決定了組合機床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，根據(jù)工件的加工要求和特點，按一定的原則、結(jié)合組合機床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析后擬訂出先進、合理、經(jīng)濟、可靠的工藝方案。2.1.12.1.1 分析、研究被加工零件分析、研究被加工零件本課題設計的組合機床加工的工件為 Y295 型柴油機汽缸體，工序為頂面和底面兩面孔系加工，零件材料為鑄鐵件 HT250，其硬度為 HBS212285，生產(chǎn)綱領：大批大量加工，工藝采用鉆削加工。本機床加工零件的工序內(nèi)容：a）頂面：鉆六個 8.7 孔，深 29b）底面：鉆二個 6.7 孔，深 20；鉆二個 8.2 通孔；鉆三個 5 孔，深 15；鉆四個 5 通孔。2.1.22.1.2 組合機床總體方案論證組合機床總體方案論證根據(jù)任務書的要求：設計的組合機床要滿足加工要求、保證加工精度；盡可能用通用件、以降低成本；各動力部件用電氣控制、液壓驅(qū)動。因此根據(jù)任務書要求和汽缸體的特點初定兩種設計方案： 臥式組合機床 特點：臥式組合機床重心低、振動小運作平穩(wěn)、加工精度高、占地面積大。立式組合機床 特點：立式組合機床重心高、振動大、加工精度低、占地面積小。方案比較：根據(jù)被加工工件和兩種組合機床的特點比較可知：Y295 型柴油機汽缸體的結(jié)構(gòu)為臥式長方體，從裝夾的角度來看，臥式平放比較方便，也減輕了工人的勞動強度。通過以上的比較，考慮到臥式振動小，裝夾方便等因素，選用臥式組合機床。組合機床配置型式及結(jié)構(gòu)方案確定：機床配置成單工位臥式雙面鉆削組合機床，采用固定式夾具。加工時，工件裝在夾具中固定不動，由水平布置在工件兩側(cè)的鉆頭實現(xiàn)主運動和進給運動，以完成對工件的切削加工。鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 200952.1.32.1.3 定位基準及夾壓點的選擇定位基準及夾壓點的選擇分析了被加工零件，它的頂面、底面和兩側(cè)面在前道工序已加工過，頂面表面粗糙度1.6，底面表面粗糙度3.2、平面度 0.05mm，兩側(cè)面表面粗糙度aRaR3.2、平面度 0.025mm，以汽缸體的側(cè)面作為主定位基準（限制三個自由度） ，夾aR壓部位選在汽缸體側(cè)面，以圓盤式夾壓件夾壓于側(cè)面上。 2.2 詳細設計計算 2.2.12.2.1 刀具的選擇刀具的選擇根據(jù)工藝的要求及加工精度不同，組合機床采用的刀具一般有簡單刀具（標準刀具） 、復合刀具及特種刀具。選擇刀具的原則：a）只要條件允許，為使工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單、刃磨容易，應盡量選擇標準刀具和簡單刀具。b）為使工序集中或保證加工精度，可采用先后加工或同時加工兩個或兩個以上表面的復合刀具。c）選擇刀具結(jié)構(gòu)時，還須認真分析被加工零件材料特點。根據(jù)工藝要求及加工精度的要求，查文獻18196頁表4-45，加工17個孔的刀具均采用標準錐柄麻花鉆。刀具材料為高速鋼，標準號：GB/T 1438-19852.2.22.2.2 切削用量的選擇切削用量的選擇組合機床多軸箱上所有刀具共用一個進給系統(tǒng)，通常為標準動力滑臺。工作時，要求所有刀具的每分鐘進給量相同，且等于動力滑臺的每分鐘進給量。這個每分鐘進給量（毫米/分）應是適合于所有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設計成不同轉(zhuǎn)速和選擇不同的每轉(zhuǎn)進給量（毫米/轉(zhuǎn)）與其相適應，以滿足不同直徑工件的加工需要，文獻853 頁，即 （2-fiivfnfnfn22111）式中：,各主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） ；1n2nin ,各主軸進給量（毫米/轉(zhuǎn)） ；1f2fif動力滑臺每分鐘進給量（毫米/分） 。fv在選擇了轉(zhuǎn)速后就可以根據(jù)公式 （2-1000ndv2）雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設計6選擇合理的切削速度。查文獻2第 130 頁表 6-11，得高速鋼鉆頭切削用量如表 2-1表 2-1 高速鋼鉆頭切削用量加工材料加工直徑（mm）1d切削速度(m/min)v進給量(mm/r)f200241HBS160.050.1鑄鐵61210180.10.18A.左側(cè)面鉆孔a) 鉆 7 個 5 孔選擇800r/min 的轉(zhuǎn)速，進給量選擇=0.1mm/r,由 公式（2-1）得nf=80mm/min，由公式（2-2）得切削速度fv=12.56m/minvb) 鉆二個 6.7 孔，深 20選擇500r/min 的轉(zhuǎn)速，進給量選擇=0.16mm/r,由 公式（2-1）得nf=80mm/min，由公式（2-2）得切削速度fv=10.519m/minvc) 鉆二個 8.2 通孔選擇500r/min 的轉(zhuǎn)速，進給量選擇=0.16mm/r,由 公式（2-1）得nf=80mm/min，由公式（2-2）得切削速度fv=12.874m/minvB.右側(cè)面鉆孔a) 鉆六個 8.7 孔選擇500r/min 的轉(zhuǎn)速，進給量選擇=0.16mm/r,由 公式（2-1）得nf=80mm/min，由公式（2-2）得切削速度fv=13.659m/minv2.2.32.2.3 計算切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度計算切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度根據(jù)已選定的切削用量（主要指切削速度v及進給量f） ，確定進給力，作為選擇動力滑臺及設計夾具的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其他傳動件（齒輪、傳動軸）的尺寸；確定切削功率，用作選擇主傳動電機（一般指動力箱電機）功率；確定刀具耐用度，用以驗證所選用的刀具是否合理。根據(jù)文獻8 56頁的公式 （2-6 . 08 . 026HBfDF3） （2-6 . 08 . 09 . 110HBfDM4）鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 20097 （2-5）DvMP9740 （2-6）83 . 155. 025. 09600HBfvDT式中：切削軸向力(N)；F鉆頭直徑(mm)；D每轉(zhuǎn)進給量(mm/r)；f切削扭矩(Nmm)；M切削功率(kw)；P刀具耐用度(min)；T切削速度(m/min)，通常根據(jù)鉆孔深度 L 考慮修正系數(shù)（查文獻vvk857 頁表 3-14） ， =；vvkv公稱零件的布氏硬度值。通常給出一個范圍，如HB180220。對于HB公式(2-3)、(2-4)、(2-5)取最大值，對公式（2-6）取最大硬度值減去偏差值的三分之一。a)5 孔L/D=15/5=3 查文獻857 頁表 3-14 得=0.9vk=12.560.9=11.304m/minvvkv公稱=285,公式（2-6）中=260.67HBHB)212285(31285由公式（2-3）得：6 . 08 . 026HBfDF=2650.10.82850.6=612.139N由公式（2-4）得：6 . 08 . 09 . 110HBfDM =1051.90.10.82850.6 =1002.19 Nmm由公式（2-5）得：雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設計8DvMP9740 =514.39740304.1119.1002 =0.074 kw由公式（2-6）得： 83 . 155. 025. 09600HBfvDT =83 . 155. 025. 067.2601 . 0304.1159600=12673.77minb)6.7 孔L/D=20/6.7=2.99 查文獻857 頁表 3-14 得=1vk=10.5191=10.519m/minvvkv公稱由公式（2-3）得：6 . 08 . 026HBfDF=266.70.160.82850.6=1194.68N由公式（2-4）得：6 . 08 . 09 . 110HBfDM =106.71.90.160.82850.6 =2545.34 Nmm由公式（2-5）得：DvMP9740 =7.614.39740519.1034.2545 =0.13066 kw由公式（2-6）得： 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 20099 83 . 155. 025. 09600HBfvDT =83 . 155. 025. 067.26016. 0519.107 . 69600=5117.395minc)8.2 孔 通孔由公式（2-3）得：6 . 08 . 026HBfDF=268.20.160.82850.6=1462.14N由公式（2-4）得：6 . 08 . 09 . 110HBfDM =108.21.90.160.82850.6 =3736.36Nmm由公式（2-5）得：DvMP9740 =2.814.39740874.1236.3736 =0.1918 kw由公式（2-6）得： 83 . 155. 025. 09600HBfvDT =83 . 155. 025. 067.26016. 0874.122 . 89600=1522.7mind）8.7 孔L/D=29/8.7=3.33 查文獻857 頁表 3-14 得=0.89vk=13.6590.89=12.16m/minvvkv公稱由公式（2-3）得：6 . 08 . 026HBfDF雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設計10=268.70.160.82850.6=1551.30N由公式（2-4）得：6 . 08 . 09 . 110HBfDM =108.71.90.160.82850.6 =4181.09 Nmm由公式（2-5）得：DvMP9740 =7.814.3974016.1209.4181 =0.19108 kw由公式（2-6）得： 83 . 155. 025. 09600HBfvDT =83 . 155. 025. 067.26016. 016.127 . 89600=2705.6min總的切削功率：即求各面上所有軸的切削功率之和左面kw163. 12192. 07074. 02131. 02722 . 857 . 6PPPPw右面kw146. 1192. 0667 . 8 PPw2.2.42.2.4 確定主軸、尺寸、外伸尺寸確定主軸、尺寸、外伸尺寸查文獻243 頁表 3-4d= （2-410TB7）式中：d軸的直徑；T軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（NM） ；B系數(shù)（取 B=6.2） 。a）左主軸箱：軸 12 d=6.2=13.93mm431034.254510 軸 34 d=6.2=15.33mm43104 .373610 軸 511 d=6.2=11.03mm431019.100210 b）右主軸箱：軸 16 d=6.2=15.77mm431009.418110考慮到安裝過程中軸的互換性、安裝方便等因素，則左主軸中：12 主軸直徑都取 15，34 主軸的直徑都取 20，511 主軸直徑都取 15， ；右主軸箱中：鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 20091116 主軸直徑都取 20。根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑，查文獻244 頁表 8-4、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：D/=25/16,L=85mm,接桿莫氏圓錐號為 1；主軸軸徑 d=20mm 時，主軸外伸尺寸為：1dD/=32/20,L=115mm，接桿莫氏圓錐號為 1。1d2.2.52.2.5 選擇接桿選擇接桿在鉆、擴、鉸孔及倒角等加工小孔時，通常都采用接桿（剛性接桿） 。因為主軸箱各主軸的外伸長度和刀具均為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時到達加工終了位置，須采用軸向可調(diào)整的接桿來協(xié)調(diào)各軸的軸向長度，以滿足同時加工完成孔的要求。查文獻2171 頁表 8-2，得表 2-2、2-3 所示：表 2-2 特長可調(diào)接桿尺寸ddt莫氏錐號類型1DLl16Tr161.52 A28185-4858520Tr2022A28215-500110表 2-3 夾緊螺母型式及尺寸名義尺寸1d1dh 16Tr161.524.61220Tr20231.6122.2.62.2.6 導向結(jié)構(gòu)的選擇導向結(jié)構(gòu)的選擇在組合機床加工孔，除用剛性主軸的方案外，其余尺寸和位置精度主要決定于夾具的導向。因此，正確地選擇導向機構(gòu)；確定導向的類型、參數(shù)和精度是設計組合機床的重要內(nèi)容，也是加工示意圖需要解決的問題。導向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式有兩種：固定導向、旋轉(zhuǎn)式導向，根據(jù)導向的線速度（小于 20m/min） 、加工精度及刀具的具體工作條件，本機床采用固定式導向（鉆套導向）查文獻2175 頁表 8-4，得表 2-4 的尺寸規(guī)格：表 2-4 通用導套的尺寸規(guī)格dD1D2D3D短Ll1l54-6101518M612836.76-8121822M612838.28.78-10152226M61683導向參數(shù)包括導套直徑、導套長度及導向套到工件端面距離等。導向長度一般取 1-2.5d, 所以導向長度=24mm。導向套端面至工件端面距離是為了排屑方便，1l一般取 1-1.5d，即=9mm。2l 根據(jù)文獻2177 頁表 8-6 導向類別選擇的第一類,工藝方法為鉆,d 取,D 取7G雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設計12/g6, /n6。7H7H2 2.2.7.2.7 動力部件工作循環(huán)及行程的確定動力部件工作循環(huán)及行程的確定a)工作進給長度確定工L工作進給長度，應等于加工部位長度 L（多軸加工時按最長孔計算）與刀具工L切入長度和切出長度之和。切入長度一般為 510mm，根據(jù)工件端面的誤差情1L2L況確定，鉆孔時切入長度查文獻246 頁表 3-7：+（38） （注：d 為鉆頭直徑） 32dL （2-8）而在采用復合刀具時，應根據(jù)具體情況決定。所以得出以下結(jié)果：左側(cè)工進長度：6 + 22 = 28mm,右側(cè)工進長度：31.6 + 6.4 = 38mm。b）快速進給長度的確定快速進給是動力頭把刀具送到工作進給的位置，其長度按具體工作情況確定，在左動力頭工作循環(huán)中，快速進給行程為 152mm，在右動力頭工作循環(huán)中，快速進給行程為 142mm。c）快速退回長度的確定快速退回長度一般等于快速引進和工作進給長度之和，對于本機床快速退回行程長度，能使刀具退回導向套內(nèi)，不影響工件的裝卸即可。左、右側(cè)快速退回長度為 180mm。d）動力部件總行程的確定動力部件的總行程，除能保證實現(xiàn)上述工作循環(huán)外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具的方便性，即要考慮前、后備量。前備量是由于刀具的磨損或為了補償安裝制造的誤差，動力部件要向前調(diào)節(jié)的距離，此距離不小于 1520mm，后備量是考慮刀具從主軸孔和夾具導套孔取出所要的距離，保證刀具退離導套外端面的距離要大于刀桿插入主軸孔內(nèi)的長度。對于本機床的動力部件循環(huán)中：前備量選 30mm，后備量選 40mm。2.3 通用部件的選擇2.3.12.3.1 機床配置型式機床配置型式機床的配置型式有立式和臥式兩種。立式機床的優(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。臥式機床的優(yōu)點是加工和裝配工藝性好，振動小，運動平穩(wěn)，機床重心較低，精度高，安裝方便，其缺點是削弱了床身的剛性。機床的配置型式在很大程度上取決于被加工零件的大小、形狀及加工部位等因素。臥式機床多用于加工孔中心線與定位基準面平行的情況，而立式機床則適用于加工定位基面是水平的，而加工的孔與基面相垂直的工件。考慮到 Y295 型柴油機汽缸體的結(jié)構(gòu)為臥式長方體，從裝夾的角度來看，臥式平放比較方便，也減輕了工人的勞動強度。鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 200913通過以上的比較，考慮到臥式機床振動小，裝夾方便等因素，選用臥式組合機床。2.3.22.3.2 選用滑臺型式選用滑臺型式滑臺型式一般分為液壓滑臺和機械滑臺，液壓滑臺與機械滑臺由于采用的傳動裝置不同，因而在性能、使用及維修等方面各有特點。目前，這兩種滑臺都得到廣泛的應用。根據(jù)文獻218 頁表 2-4，它們的優(yōu)缺點比較如下表 2-5 所示：表 2-5 液壓滑臺與機械滑臺的優(yōu)缺點液壓滑臺機械滑臺1.在相當大的范圍內(nèi)進給量可以無級調(diào)速。1.進給量穩(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。2.可以獲得較大的進給力。2.具有較好的抗沖擊能力，斷續(xù)切削、鉆頭鉆通孔將要出口時，不會因沖擊而損壞刀具。3.由于液壓驅(qū)動零件磨損小，使用壽命長。3.運行安全可靠，易發(fā)現(xiàn)故障，調(diào)整維修方便。4.工藝上要求多次進給時，通過液壓換向閥，很容易實現(xiàn)。4.沒有液壓驅(qū)動管路泄露、噪聲和液壓站占地的問題。5.過載保護簡單可靠。優(yōu)點6.由行程調(diào)速閥來控制滑臺的快進轉(zhuǎn)工進，轉(zhuǎn)換精度高，工作可靠。1.進給量由于載荷的變化和溫度的影響而不夠穩(wěn)定。1.只能有級變速，變速比較麻煩。2.液壓系統(tǒng)的漏油影響工作環(huán)境，浪費能源。2.一般沒有可靠的過載保護。缺點3.調(diào)整維修比較麻煩。3.快進轉(zhuǎn)工進時，轉(zhuǎn)換位置精度較低。經(jīng)比較，本組合機床選用液壓滑臺。雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設計142.3.32.3.3 選液壓滑臺的型號選液壓滑臺的型號每種規(guī)格的動力滑臺有其最大進給力P進的限制。選用時先根據(jù)確定的切削用量計算出各主軸的軸向切削合力P，以PP進來確定動力滑臺的型號和規(guī)格。計算出的軸向切削合力如下：=9598.61 N左F2722 . 857 . 6FFF214.14627139.612268.1194=9307.81 N右F3 .1551667 . 8F為了方便起見，選擇大值，所以取F=9599 N，再查看文獻2 91頁表5-1得F=12500 N，所以選擇液壓滑臺的型號為：1HY32；選擇的行程為：400mm；臺面寬度：400mm；臺面長度：630mm；滑臺與滑座總高：280mm；滑座長：1070mm；快速行程速度10m/min，工進速度20650mm/min，允許最大進給力。N125002.3.42.3.4 選動力箱型號選動力箱型號根據(jù)各刀具主軸的切削用量，計算出切削功率，再算出總切削功率，再考慮到多軸箱的傳動效率，計算出消耗于多軸箱上的切削功率，這是作為選擇組合機床主傳動用動力箱型號規(guī)格的依據(jù)。計算結(jié)果如下： =1.163 kw左P =1.146 kw右P查文獻2 62頁多軸箱所需功率按下列公式計算： = + + （2-9）多軸箱P切削P空轉(zhuǎn)P損失P所以得出多軸箱的驅(qū)動功率如下： =1.163+0.0429+0.0462+0.0112=1.644 kw左多P =1.146+0.0466+0.0115=1.434 kw右多P為了方便起見，使兩邊的動力箱的型號一致，所以選了功率較大的作為選擇動力箱的依據(jù)，所以根據(jù)文獻2 114頁表5-38，得表2-6型號表內(nèi)容 表2-6 動力箱及電動機型號表動力箱型號電動機型號電動機功率()KW電動機轉(zhuǎn)速（）min/r輸出軸轉(zhuǎn)速()min/r左主軸箱1TD32AY100L1-42.2kW1430715右主軸箱1TD32AY100L1-42.2kW1430715再根據(jù)文獻2 116頁表5-40可以得出動力箱與動力滑臺、主軸箱結(jié)合面的尺寸以及動力箱輸出軸距箱底面高度，具體如下：與動力滑臺結(jié)合面的尺寸：長630mm，寬320mm與主軸箱結(jié)合面：寬630mm，高280mm動力箱輸出軸距箱底高度為100mm。2.3.52.3.5 選擇滑臺側(cè)底座選擇滑臺側(cè)底座根據(jù)所選的機械滑臺查文獻2 92 頁表 5-2，選擇的滑臺側(cè)底座的型號為1CC321，其高度，寬度，長度。mmH560mmB520mmL1180鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009152.4 確定機床聯(lián)系尺寸2.4.12.4.1 機床裝料高度的確定機床裝料高度的確定查文獻275 頁可知，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，最低孔位置，主軸箱最低主軸高度，所選mmh5 .102mmh1001滑臺和滑座總，側(cè)底座高度，夾具底座高度，mmh2803mmh5604mmh3755中間底座高度，綜合以上因素，該組合機床裝料高度取 H=935mm。mmh56062.4.22.4.2 夾具輪廓尺寸的確定夾具輪廓尺寸的確定夾具底座的輪廓尺寸，即長寬高為：450500375。夾具高度尺寸為夾具體高度加上夾具底座高度，定為 831mm，長度、寬度尺寸除考慮工件本身寬度外，再加其他寬度方向上能布置下工件的定位、夾緊及其他機構(gòu)，從總圖中查得長度尺寸為：545mm，寬度尺寸為：700mm。2.4.32.4.3 中間底座尺寸的確定中間底座尺寸的確定根據(jù)選定的動力箱、滑臺、側(cè)底座等標準的位置關(guān)系并考慮滑臺的前備量，通過尺寸鏈就可以計算確定中間底座加工方向的尺寸取 800mm，確定中間底座高度方向尺寸為 560mm。2.4.42.4.4 主軸箱輪廓尺寸的確定主軸箱輪廓尺寸的確定主要需確定的尺寸是主軸的寬度 B 和高度 H 及最低主軸高度,主軸箱寬度 B1h和高度 H 的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，查文獻2 77 頁可按下式計算：B=b+2 （2-10）1bH=h+ （2-11）11bh 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） ；1bh工件在高度方向相距最遠的兩孔距離（mm） ；最低主軸高度（mm） ；1h其中，還與工件最低孔位置（） 、機床裝料高度（H=935mm） 、滑臺滑1hmmh5 .102座總高（） 、側(cè)底座高度（） 、滑座與側(cè)底座之間的調(diào)整墊mmh2803mmh5604片高度（）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mmh571h襯套處泄漏箱外，通常推薦140mm，本組合機床按式：851h +H-(0.5+ + + )=1001h2h3h4h7h則求出左主軸箱輪廓尺寸為：推薦70100mm，取=100mm，B=b+2=256+2100=456mm，1b1b1b H=h+=100+160.5+100=360.5mm11bh 所以 BH=500500。右主軸箱輪廓尺寸為：推薦70100mm，取=150mm，B=b+2=90+2150=390mm1b1b1b H= h+=100+160.5+150=410.5mm11bh 雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設計16所以 BH=500500。由文獻2136 頁表 7-2 可知：前蓋 55mm，后蓋 90mm，中間箱體寬 180mm。2.5 機床分組a) 夾具（第 20 組）夾具用以裝夾工件，實現(xiàn)被加工零件的準確定位、夾壓、刀具的導向等，夾具是主要的專用部件之一。b) 多軸箱（第 70 組有多軸箱和第 71 組左多軸箱）多軸箱中有和被加工零件孔位和數(shù)量一致的主軸。它也是主要的專用部件。它的功用是把動力箱的旋轉(zhuǎn)運動傳給各主軸，再經(jīng)接桿傳給刀具。c) 傳動裝置 （第 40 組）傳動裝置包括 1TD32 型動力箱和 1HY32 型液壓滑臺。它們都是組合機床的主要通用部件。動力箱用于把電動機的動力和運動傳給多軸箱。液壓滑臺用以實現(xiàn)刀具的工作循環(huán)。d）底座（第 10 組中間底座和第 11 組側(cè)底座）底座是機床的支承部件，其中1CC32 型側(cè)底座是機床的主要通用部件。 此外，組合機床還有電氣設備（第 30 組） ，刀具和工具（第 60 組和 61 組） ，液壓傳動裝置（第 50 組） ，潤滑裝置（第 80 組） ，擋鐵（第 90 組）等。液壓滑臺的工作循環(huán)，就是通過擋鐵、液壓元件的控制實現(xiàn)的。2.6 機床生產(chǎn)率計算卡根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量等，就可以計算機床生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計算卡。生產(chǎn)率計算卡是反映機床生產(chǎn)節(jié)拍或?qū)嶋H生產(chǎn)率和切削用量、動作時間、生產(chǎn)綱領及負荷率等關(guān)系的技術(shù)文件。它是用戶驗收機床生產(chǎn)率的重要依據(jù)。由文獻251 頁的公式計算如下：a）理想生產(chǎn)率 Q理想生產(chǎn)率 Q（單位為件/h）是指完成年生產(chǎn)綱領 A（包括備品及廢品率）所要求的機床生產(chǎn)率。 （2-ktAQ 12）當單班生產(chǎn)時，全年生產(chǎn)時間為 2350 小時，A 為 70000 件，則ktQ=（件/小時） 。30235070000b）實際生產(chǎn)率1Q實際生產(chǎn)率（單位為件/小時）指所設計的機床每小時實際可生產(chǎn)的零件數(shù)1Q量。 （2-單TQ601鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 20091713）式中：生產(chǎn)一個零件所需時間（min） ，可按下式計算： 單T （2-）（）（裝移快退快進停輔切單ttvLLtvLvLttTfkff221114）式中：分別為刀具第 I、第 II 工作進給長度，單位為 mm；21LL、分別為刀具第 I、第 II 工作進給量，單位為 mm/min；21ffvv 、當加工沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時，滑臺在死擋鐵上的停停t留時間，通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn) 5-10 轉(zhuǎn)所需的時間，單位為min；分別為動力部件快進、快退行程長度，單位為 mm；快退快進、LL動力部件快速行程速度。用機械動力部件時取 56m/min；用液壓動fkv力部件時取 310m/min；直線移動或回轉(zhuǎn)工作臺進行一次工位轉(zhuǎn)換時間，一般取 0.1min；移t工件裝、卸（包括定位或撤消定位、夾緊或松開、清理基面或切屑裝卸t及吊運工件等）時間。它取決于裝卸自動化程度、工件重量大小、裝卸是否方便及工人的熟練程度，通常取 0.51.5min。左面：圖 2-1 左動力頭循環(huán)右面：圖 2-2 右動力頭循環(huán)雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設計18本加工是兩面同時鉆削，右端面工進長度較長，如圖示。因此，以右端面計算。單TL=38mm, =80mm/min；fv取 10 轉(zhuǎn)所需的時間，即=0.02min；停t停t50010=142mm, =180mm；快進L快退L=10m/min；fkv=0, =1min；移t裝卸t1101018014202. 080383單T =0.495+1.0322 =1.5272min（件/小時）29.395272. 1601Qc) 機床負荷率機床負荷率為理想生產(chǎn)率與實際生產(chǎn)率之比。即文獻252頁的公式： （2-1QQ15）則 ，生產(chǎn)率計算卡如下表。%35.7629.39301QQ鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 200919表 2-7 生產(chǎn)率計算卡圖號YG001-1-1毛坯種類鑄件名稱汽缸體毛坯重量15kg被加工零件材料HT250硬度212-285HBS工序名稱上下面鉆孔工序號進給量工時(min)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) 轉(zhuǎn)速(r/min) (mm/r)(mm/min)機動時間輔助時間共計1裝卸工件1112左滑臺鉆孔快進1520.015鉆 7 個 5 孔5152812.568000.1800.35鉆 2 個 6.7孔6.7202810.5195000.16鉆 2 個 8.2孔8.2152812.8745000.16死擋鐵停留0.02快退1800.0183右滑臺鉆孔快進1420.0140.014鉆 6 個 8.7孔8.731.63813.6595000.16800.4750.475死擋鐵停留0.020.02快退1800.0180.018總計1.527單件工時1.527機床生產(chǎn)率30 件/時備注機床負荷率76.35%雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設計203 組合機床夾具設計3.1 夾具設計的基本要求和步驟3.1.13.1.1 夾具設計的基本要求夾具設計的基本要求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、夾緊方案和刀具導向方式，合理地設計夾具的尺寸、公差和技術(shù)要求，必要時應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計的總體方案應與生產(chǎn)綱領相適應。在大批量生產(chǎn)時，應盡量采用各種快速、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；在中小批量生產(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。夾具操作位置應符合操作工人的習慣，必要時應有安全保護裝置，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備事故或工傷事故。因此，排屑問題在夾具設計時必須給予充分的注意，在設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)應簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗和維修，應盡可能選用標準元件和標準結(jié)構(gòu)。 夾具設計是一種相互關(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)思出設計方案，繪制出圖樣，經(jīng)修改后確定夾具的結(jié)構(gòu)。3.1.23.1.2 夾具設計的步驟夾具設計的步驟a)設計前的準備分析產(chǎn)品零件圖及裝配圖，分析零件的作用、形狀、結(jié)構(gòu)特點、材料和技術(shù)要求；分析零件的加工工藝規(guī)程，工藝裝備設計任務書，對任務書所提出的要求進行可行性研究；了解所用機床的規(guī)格、性能、精度以及與夾具連接部分結(jié)構(gòu)的聯(lián)系尺寸；了解所用刀具、量具的規(guī)格；了解零件的生產(chǎn)綱領及生產(chǎn)組織等有關(guān)問題；收集有關(guān)設計資料。b)方案設計在分析各種原始資料的基礎上，確定夾具的類型、定位設計、夾緊方式、導向方案 、連接方式、總體布局和夾具的結(jié)構(gòu)形式。繪制方案設計圖，進行工序精度鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 200921分析，對動力夾緊裝置進行夾緊力的計算。c)審核檢查夾具的各項功能是否符合設計要求。d)總體設計根據(jù)所定方案繪制夾具裝配圖，應將夾具的工作原理、結(jié)構(gòu)和各種元件的裝配關(guān)系表達清楚。用雙點劃線繪制工件外形輪廓。合理選擇材料，標注尺寸、公差和技術(shù)要求。e)夾具零件設計f)夾具的裝配、調(diào)試和驗證3.2 定位方案的確定3.2.13.2.1 零件的工藝性分析零件的工藝性分析Y295 型柴油機汽缸體材料為 HT250，其硬度為 212285HBS，在本工序之前柴油機汽缸體四個主要表面已加工完畢。本道工序鉆頂面上六個 8.7 孔，深 29；鉆底面上二個 6.7 孔，深 20；二個 8.2 通孔；三個 5 孔，深 15；四個 5 通孔，孔系對 L 面、H 面位置度為 0.30mm。被加工零件工序圖如圖 3-1、3-2、3-3 所示：圖 3-1 工序圖主視圖雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設計22圖 3-2 工序圖俯視圖圖 3-3 工序圖 K 向視圖3.2.23.2.2 定位方案論證定位方案論證箱體零件的定位方案一般有兩種， “一面兩銷”和“三平面”定位方法。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 200923A “一面兩銷”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