柴油機氣缸體頂底面粗銑組合機床總體及夾具設計【含11張CAD圖紙、說明書】

柴油機氣缸體頂底面粗銑組合機床總體及夾具設計【含11張CAD圖紙、說明書】,含11張CAD圖紙、說明書,柴油機,缸體,底面,組合,機床,總體,夾具,設計,11,CAD,圖紙,說明書 柴油機氣缸體頂底面粗銑組合機床總體及夾具設計摘要：本設計課題為柴油機氣缸體頂底面粗銑組合機床總體及夾具設計。機床總體設計主要完成雙面銑組合機床的“三圖一卡”；擬訂夾具的結構方案、繪制夾具總圖及其零件圖。根據氣缸體尺寸、形狀、材料、加工部位的結構和加工精度、表面粗糙度等要求，確定選用臥式雙面銑組合機床；為實現工件快進和工進配以移動工作臺；被加工平面為大平面，材料為HT250，故刀具選擇硬質合金端銑刀。夾具安裝在移動工作臺之上。在被加工零件的定位方面，本方案采用了“一面兩銷”的定位方式，以達到較好的定位效果。夾緊是通過手動夾緊，以四個壓板實現夾緊，這樣能很好的防止夾緊力作用下工件產生形變。由于被加工零件體積、重量較大，故采用支承板支承。另外通過夾具誤差設計分析，能夠較好地保證加工精度。通過這樣的設計來達到加工要求，以便能完成對柴油機氣缸體頂底的粗銑，滿足工廠制定的產量。關鍵詞：組合機床； 夾具； 氣缸體； 銑削The diesel of the overall modular machine tool and jig for thick mill the surface and bottom of cylinder body of the diesel engineAbstract: The diesel of the overall modular machine tool and jig are designed for thick mill the surface and bottom of cylinder body of the diesel engine. The system design mainly completes “three charts and a card” about the two-sided mill modular machine-tool. The jig design is to complete the structure plan, the assembly drawing and the parts drawing.According to the cylinder body size, the shape, the material, processing request and so on spot structure and processing precision, surface roughness, determined selects the horizontal-type two-sided mill aggregate machine-tool; In order to realize the work piece to enter quickly with the labor enters matches by moves the work table; Is processed the plane is the big plane, the material is HT250, therefore cutting tool choice hard alloy face cutter. The jig installs in moves above the work table. In is processed the components the localization aspect, this plan has used two sells at the same time the locate mode, by achieves the good localization effect. Clamps is through manual clamps, clamps by four clamps realizations, like this can very good prevent clamps under the action of force the work piece to have the deformation. Because is processed the components volume, the weight is big, therefore uses the support plate supporting. Moreover designs the analysis through the jig error, can guarantee the processing precision well.I complete the design requirements according to such design, so that I can complete to the diesel engine was mad the cylinder body goes against the bottom the thick mill, satisfy the factory formulation the output.Key words: modular machine-tool; jig; cylinder body ; milling目 錄1 前言12 機床總體設計32.1 被加工零件分析32.2 機床結構的確定32.3 本組合機床的特點32.4 切削用量的確定32.5 各部件的造型42.6 繪制“三圖一卡”73 夾具設計123.1 概述123.2 設計的前期準備133.3 定位裝置的確定133.4 確定夾緊方案163.5 其他元件的設計183.6 夾具的公差配合及技術要求183.7 工序的精度分析214 總結255參考文獻266 致謝277 附錄281前言 根據工件加工的需要，以獨立的通用部件為基礎，配以部分專用部件組成的專用機床，稱之為組合機床。它適用于小批、大批、大量生產企業(yè)，多用于加工量大的大、中型箱體和箱體類工件，完成鉆孔、擴孔、車端面和凸臺、在孔內鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面。 通用部件是組成組合機床的基礎。用來實現機床切削和進給運動的通用部件，如單軸工藝切削頭、傳動裝置、動力箱、進給滑臺等為動力部件。用以安裝動力部件的通用部件如側底座、立柱、立柱底座等稱為支承部件。 組合機床的特點： a組合機床由7090%的通用部件組成，可以縮短設計和制造周期。而且在需要的時候，還可以部分或全部進行改裝，以組成適應新加工要求的新設備。這就是說組合機床有重新改造的優(yōu)越性，其通用部件可以多次重復利用。 b組合機床是按具體加工對象專門設計的，可以按最佳工藝方案進行加工。 c在組合機床上可以同時從幾個方向采用多把刀具對幾個工件進行加工，是實現集中工序，提高生產效率的最好途徑。 d.組合機床是在工件一次裝夾下用多軸實現多孔同時加工，有利于保證各孔相互之間的精度要求，提高產品質量；減少了工件工序間的搬運，改善了勞動條件；減少了占地面積。 e由于組合機床大多數零、部件是同類的通用部件，簡化了機床的維護和修理。 f組合機床的通用部件可以組織專門工廠集中生產，有利于提高產品質量和技術水平，降低制造成本。 隨著電子技術的飛速發(fā)展，根據大批量生產多樣化、中小批量多品種生產高效化的要求，以及產品更新加速的特點，70年代以來發(fā)展了新型組合機床-柔性組合機床。它是應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具、刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PC）、數字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅動系統(tǒng)，能靈活適應多品種加工的可調可變的組合機床。 在我國，組合機床發(fā)展已有28年的歷史，其科研和生產都具有相當的基礎，應用也已深入到很多行業(yè)。是當前機械制造業(yè)實現產品更新，進行技術改造，提高生產效率和高速發(fā)展必不可少的設備之一。 機床夾具是在機床上加工零件時所使用的一種工藝設備，用它來準確地定位工件與刀具之間的相對位置，即實現工件的定位與夾緊，以完成加工所學要的準確相對運動。 由于夾具能有效地保證加工精度和提高勞動生產率，故已成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。為了適應機械制造業(yè)中產品更新快、品種多、中小批生產的要求，近些年來夾具設計的發(fā)展表現在以下幾個方面： a通用夾具朝高精度、高效率、大范圍方向發(fā)展； b專用夾具的發(fā)展不僅注重高精度與高效率，而且朝標準化與規(guī)格化方向發(fā)展； c大力發(fā)展可調整夾具與組合夾具； b發(fā)展能擴大機床使用范圍和性能的夾具； e夾具的設計與制造采用新工藝、新結構、新材料。 2機床總體設計21被加工零件分析 被加工零件：柴油機氣缸體 材料：HT250 硬度：HB180-240年產量：65000件加工部位：頂底面 加工要求：氣缸體表面粗糙度被加工到6.3，頂底面尺寸至4270.3mm。22機床結構的確定根據被加工零件加工要求：頂底面兩面粗銑，選擇雙面銑組合機床。被加工零件置于移動工作臺上，兩邊分別設兩把銑刀，以兩個電動機驅動。另外還應有部件包含：兩個側底座，一個中間底座，兩個銑削頭，及兩個主軸箱及夾具。23 本組合機床的特點a.結構牢固, b.剛性好, c.尺寸調整范圍大, d.單位工作效率高, e.精確度好，f.操作簡便，g.可對鑄件進行大行程走刀，h.強力銑削。24 切削用量的確定 在組合機床工藝方案確定過程中，工藝方法和關鍵工序的切削用量選擇是十分重要。切削用量選擇是否合理，對組合機床的加工精度、生產率、刀具耐用度、機床的結構形式及工作可靠性均有較大的影響。241切削用量選擇的特點 a組合機床長采用多刀多刃同時切削，為盡量減少換刀時間和刀具的消耗，保證機床的生產率及經濟效果，選用的切削用量比普通機床單刀加工時低30%左右。 b組合機床通常用動力滑臺來帶動刀具進給。因此，同一滑臺帶動的多軸箱上所有刀具的每分鐘進給兩相同，即等于滑臺的工進速度。242切削用量選擇的方法 a應盡量作到合理使用所有刀具，充分發(fā)揮其使用性能。 b復合刀具切削用量選擇應考慮刀具的使用壽命。 c多軸鏜孔主軸刀頭均需定向快速進退時，各鏜軸轉速應相等或成整數倍。243刀具的選擇 根據被加工平面250250mm和330330mm為大平面，以及被加工零件材料為HT250，故選擇硬質合金端銑刀。文獻資料8P54 規(guī)格：400 齒數：20244銑削用量的確定 根據：a.銑刀種類：硬質合金端銑刀 b被加工零件材料：HT250 c工序：粗銑 查得：a.銑削深度：25mm 取4mm b.銑削速度v：5080m/mm 取80 m/mm（大平面盡量取大原則） c每齒走刀量：0.20.4mm/z 取0.2 mm/z（大平面盡量取小原則） 文獻資料9P132P133 轉速：n=v1000/D=801000/3.14400=93.69r/min 圓整為：n=64 r/min 實際切削速度：V=nD/1000=80.4m/min 每分鐘進給量：V=fn=200.260=240mm/min245計算切削功率 根據：每分鐘進給量：V=240mm/min 銑削深度：180 銑削深度： a=4mm 銑削寬度：a=580mm 每齒進給量: f=0.2mm/z 查表得： P=7.8kw 根據文獻資料9P105 由于功率損耗，取=0.85 P= =9.1kw25 各部件的選型251選擇電動機根據：P= 9.1kw選擇電動機Y160L-6 根據文獻資料9P115參數： 表2-1 電動機參數PL電機轉速輸出軸轉速動力箱型號11kw53514607301TD63252選擇銑削頭根據電動機功率：P= 9.1kw ，以及刀盤直徑：=400mm 選取銑削頭1TX40（有滑套） 根據文獻資料9P104 參數：（如圖） 圖2-1 銑削頭 表2-2 銑削頭尺寸參數bLdLbdhL400500128.57160355M1620080圖2-2銑削頭聯(lián)系尺寸再根據銑削頭查得尾置式齒輪傳動銑削頭聯(lián)系尺寸 根據文獻資料9 ： 表2-3銑削頭聯(lián)系尺寸BBBLLLLHHH400355400630160380535200275.1650Hcd41012518253選擇工作臺 根據被加工要求，即同時銑氣缸體的兩面，銑刀在加工過程中不移動，故選擇移動工作臺。由移動工作臺在加工過程中，實現快進和工進。根據被加工零件尺寸：被加工平面250250mm和330330mm，頂底面距離為427mm， 移動工作臺的寬度W=800mm； 銑削寬度：a=580mm，夾具底座寬1140mm, 移動工作臺的最小行程為1150mm選移動工作臺，型號：1AYU80IV 根據文獻資料9P119參數：（如圖） 圖2-3移動工作臺 表2-4移動工作臺尺寸WHSLLLLL800280115012502440232232230254選擇側底座 側底座用于臥式組合機床，其上面安裝滑臺、主軸箱、銑削臺等部件，側面與中間底座相連接時用鍵或錐銷定位。側底座的長度應與滑臺相適應。 因為該機床無滑臺，所以側底座尺寸根據銑削頭和主軸箱尺寸定。由：L=630mm, L=380mm， 根據文獻資料9P27 選擇1CC系列側底座，側底座長定為1100mm；寬取810mm；高取630m。255選擇中間底座 中間底座其頂面安裝夾具或輸送部件，側面與側底座或立柱底座相連接，并通過端面鍵或定位銷定位。根據機床配置形式不同，中間底座有多種形式，如：雙面臥式組合機床的中間底座，兩側面都安裝側底座；三面臥式組合機床的中間底座為三面安裝側底座；立式回狀工作臺式組合機床，除了安裝立柱外，還需安裝回轉工作臺?？傊?，中間底座的結構，尺寸需根據工件的大小、形狀以及組合機床的配置形式等來確定。因此，中間底座一般按專用部件進行設計，但為了不致使組合機床的外廓尺寸過分繁多，中間底座的主要尺寸應符合國家標準規(guī)定。根據多工位移動工作臺尺寸：寬W=800mm,長L=2800mm，根據文獻資料9P26-27中間底座尺寸選為：寬：900mm， 長：2800mm, 高：65mm 256機床分組為了便于設計和組織生產，組合機床各部件和裝置按不同的功能劃分編組。組號劃分如下：第1019組支承部件。一般由通用的側底座、立柱及其底座和專用中間底座等組成。第2029組夾具及輸送設備。夾具是組合機床主要的專用部件，常編為20組，包含工件定位夾緊及固定導向部分。第3039組電氣設備。電氣設計常編為30組，包括原理圖、接線圖和安裝圖等設計。專用操縱臺、控制柜等則另編組號。第4049組傳動裝置。包括機床中所有動力部件如動力滑臺、動力箱等通用部件，編號為40組，其余需修改部分內容或專用的傳動設備則單獨編組。第5059組液壓和氣動裝置。第6069組刀具、工具、量具和輔助工具等。第7079組主軸箱及其附屬部件。第8099組冷卻、排屑及潤滑裝置。第9099組電氣、液壓、氣動等各種控制擋鐵。26繪制“三圖一卡”繪制組合機床“三圖一卡”，就是針對具體零件，在選定的工藝個結構方案的基礎上，進行組合機床總體方案圖樣文件設計。其內容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸總圖和編制生產率計算卡等。261 被加工零件工序圖 圖2-4工序圖說明：a在此道工序前，上一道工序為粗銑該圖中的上下兩表面。b在此工序中，把圖中下表面做為定位基準面，上表面有四個對稱的加緊點，下表面用兩個支承板支承，并在下表面上的兩個孔中裝兩個定位銷，即采用一面兩銷定位。為防止過定位，兩個銷采用一個圓柱銷和一個削邊銷的組合。 c本工序把頂底面尺寸加工至4270.3mm，表面粗糙度被加工到6.3262加工示意圖圖2-5加工示意圖說明： a切削功率：P=7.8kw b. 切削速度：V=80mm/min c. 銑削深度：a=4mm d. 每分鐘進給量： V=240mm/min e. 轉速： n=64r/min263機床聯(lián)系尺寸總圖圖2-6 機床聯(lián)系尺寸圖說明：a銑削動力由左右兩個電動機提供。b被加工零件的快進和工進由移動工作臺提供。c機床裝料高度為，650mm。國家標準為850mm1060mm,但該機床由于被加工零件尺寸較大，且工人需在零件上表面實行對零件的手動夾緊（手動夾緊高度為1300mm），而裝料過程相對容易。故降低了裝料高度。264機床生產率計算卡 根據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率并編制生產率計算卡。生產率計算卡是反映機床生產節(jié)拍或實際生產率和切削用量、動作時間、生產綱領及負載率等關系的技術文件。它是用戶驗收機床生產效率的重要依據。 a理想生產率Q（單位為件/h）是指完成年生產綱領A（包括備品及廢品率）所要求的機床生產率。它與全年工時總數有關，一般情況下，單班制取2350h，兩班制取4600h，則： Q=14.6 (件/h) b實際生產率Q 實際生產率Q（單位為件/h） 是指所設計機床每小時實際可生產的零件數量。則： Q= （2-1）式中 -生產一個零件所需時間（min），可按下式計算： =+= （2-2）式中 、-分別為刀具第、第工作進給長度，單位為mm； =580mm；在此工序中只有一次工進，故=0mm。 、-分別為刀具第、第工作進給量，單位為mm/min； =256mm/min；在此工序中只有一次工進，故=0mm。 -當加工沉孔、止孔、锪窩、倒角、光整表面時，滑臺在死擋鐵上的停留時間，通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉510轉所需要的時間，單位為min； 轉速：n=64r/min,故停刀時間=5s 、-分別為動力部件快進、快退行程長度，單位為mm; =350mm，=950mm。 -動力部件快速行程速度。用機械動力部件時取56m/min；用液壓動力部件時取310m/min； 在此機床中采用機械動力部件，=5m/min。 -直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換時間，一般取0.1min； 此工序中取=0.1min。 -工件裝、卸（包括定位或撤消定位、夾緊或松開、清理基面或切削及吊運工件等）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。此工序中，夾具的裝夾為手動裝夾，故需要的時間較長，取=1min。 所有數據代入式，得=3.71min 把=3.71min代入式，得Q=16.2（件/h）c機床負荷率 在次機床中，Q=16.2（件/h），Q=14.6（件/h），即QQ，所以機床負荷率為二者之比。即：=90% 對于一般組合機床負荷率一般在0.750.9，此處機床負荷率符和標準。 表2-5 生產率計算卡生產率計算卡被加工零件圖號毛坯種類鑄鐵名稱氣缸體毛坯重量材料HT250硬度180240工序名稱頂底面粗銑工序號2序號工步名稱被加工零件數量銑削深度(mm)加工寬度(mm)工作行程(mm)切削速度(m/min)每分鐘轉速(rmin)進給量(mm/r)進給速度(mm/min)工時(min)機加工時間輔助時間共計1裝卸工件1112工作臺快進10.070.073工作臺工進14580115080.386442562.272.274工作臺快退10.190.180.37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1min總計3.71min單件工時3.71min機床生產率16.2件/h機床負荷率90%3 夾具的設計31概述 在機械制造的機械加工、檢驗、裝配、焊接和熱處理等冷熱工藝過程中，使用著大量的夾具，用于安裝加工對象，使之占有正確的位置，以保證零件和產品的質量，并提高生產效率。311夾具的作用 a保證加工精度，穩(wěn)定加工質量。 由于采用專用機床夾具安裝工件，可以準確地確定工件相對刀具和機床切削成形運動的相互位置。所以，加工精度易于保證，不受或少受各種主觀因素的影響，可以穩(wěn)定加工質量。 b提高勞動生產率，降低加工成本。 采用機床夾具安裝，可使工件夾緊牢靠，有利于采用較大切削用量，減少機動時間。以達到提高生產率。 由于采用與生產規(guī)模相適應的夾具，使產品質量穩(wěn)定，廢品大大減少，勞動生產率提高，可使用低等級工人等，皆可大大降低加工成本。 c擴大機床工藝范圍，實現“一機多能”。 在批量不大的生產條件下，工件的種類和規(guī)格多，而機床品種和數量卻有限。采用機床夾具，可使機床“一機多能”。 d減輕勞動強度，保證安全生產。 使用專用夾具安裝工件，定位方便、迅速，夾具又可采用增力、機動等裝置，因此可以減輕工人的勞動強度。根據加工條件，還可以設計防護裝置，確保操作者安全。 e在流水線生產中，便于平衡生產節(jié)拍。 工藝過程中，當某些工序所需工序時間特別長時，可以采用多工位或高效夾具等以提高生產效率，使節(jié)拍平衡。312機床夾具的分類a通用夾具：通用夾具是指已標準化，且有較大適用范圍的夾具。 b專用夾具：專用夾具是指根據零件機械加工工藝過程中的某一工序而專門設計的。 c可調整夾具：可調整夾具是在加工完一種工件后，經過調整或更換個別元件，即可加工形狀相似，尺寸和加工工藝相近的多種工件。 d專門化拼裝夾具：這類夾具是針對某工序加工要求，由事先制造好的通用性較強的標準元件和部件拼裝而成。 e自動化生產用夾具：自動化生產用夾具是專門用于自動線和數控機床。313機床夾具的組成 a定位元件或夾定位裝置 定位元件或定位裝置是指用于確定工件在夾具中正確位置的元件或部件。 b夾緊元緊或夾緊裝置 夾緊元緊或夾緊裝置是指用于夾緊工件，使其在外力作用下仍能保持其既定位置的元件或部件。 c對刀、引導元件 對刀、引導元件是指用于確定、引導刀具與夾具定位元件互相位置的元件。 d連接元件 連接元件是指用于保證夾具與機床間相互位置的元件。 e夾具體 夾具體是指用于連接夾具各組成部分，使之成為一個整體的基礎件。 f其他元件及裝置 根據工件加工要求，有些夾具除上述組成部分外，還需要設置其他元件或裝置。314夾具設計方法與步驟 a設計前的準備 b擬定夾具結構方案、繪制草圖 確定定位方案 對刀和導向方式的選擇 確定夾緊方案 設計夾具體，繪制夾具結構草圖 c繪制夾具總圖 d繪制夾具零件圖32設計的前期準備a.通過分析被加工零件圖，零件為柴油機氣缸體，才料為鑄鐵，該工序的加工要求是頂底面粗銑，銑削氣缸體表面至Ra為6.3，頂底面尺寸至4270.3mm，b此道工序是在兩側面粗銑完成后的進行的，所以在該工序在銑頂底面時，可以把兩側面作為基準平面和定位平面。c機床為雙面銑組合機床，夾具體的安裝高度為345mm。d所使用的刀具為硬質合金端銑刀，規(guī)格400，33定位裝置的確定 331概述 工件在加工前，必須首先使它相對于刀具和切削成形運動占有正確的位置，即工件的定位。工件在夾具中的定位，是指同一批工件中的任何一個，在夾具中按定位要求與定位元件相接觸或配合，都能使其占有正確位置的過程。擬定夾具設計方案時，定位方案是必須首先確定的問題，它對夾具總體設計方案的確定乃至整個夾具的成敗，都起著決定性的作用。 工件定位的基本原理：又運動學已知，任一剛體在空間三個互相垂直的坐標系中，有六個自由度，即沿三坐標軸的移動自由度和繞三個軸的轉動自由度，分別用、和、表示。未定位前的工件即相當于自由剛體，是無法進行加工的。因此，為了使工件在夾具中有一個正確位置，必須對影響工件加工面位置精度的自由度予以限制。 在該工序中，采用全定位夾具對被加工零件進行夾緊。全定位：工件在夾具中定位，如果夾具有六個支承點，則工件的六個自由度全被夾具所限制，使工件在夾具中占有完全確定的位置時，這種定位方式稱為“全定位”。332定位方式 圖3-1工序圖 如圖3-1，下表面用兩個支承板，上表面是四個壓緊點，另外下表面用兩個銷定位，采用一面兩銷定位。 為了防止過定位，增加兩個孔連心先方向上的間隙，把第二個銷碰到工件孔壁的部分削去，只留下左右一部分圓柱面，也起到減小第二銷直徑的作用。由于垂直于連心線方向上第二銷直徑沒有減小，故對工件的轉角誤差沒有影響。安裝削邊銷的時候，削邊方向要垂直于連心線，為了保證削邊銷的強度，通常采用菱形結構。 采用這樣的定位方法后，圓柱銷和削邊銷就限定了被加工零件的、和三個方向的自由度；下面兩個支承板和上面四個夾緊裝置限制了被加工零件的、和三個方向的自由度。333定位元件根據氣缸體上孔徑的大小，選擇直徑為的圓柱銷，定位銷頭部有15導角。a削邊銷尺寸的確定 根據文獻資料2P24，表3-1，如下： 圖3-2削邊銷 表3-1削邊銷尺寸參數D(mm)36688202024243030404050b(mm)2 3 4 5 5 6 8B(mm)D-0.5D-1 D-2 D-3 D-4 D-5 D-5由上述表格可查得在孔徑為10的情況下，B=8mm；b=4mm。根據文獻資料2P24，查得極限偏差為g6b工件的轉角誤差 圖3-3 轉角誤差圖 （3-1）式中 以菱形銷定位的定位孔直徑的公差； 菱形銷直徑的公差； 菱形銷與孔的最小配合間隙 由上式得 0.015 0.005 故工件在任意方向偏轉時，最大轉角誤差為0.02。c基準位移誤差 0.0086mm。d基準不重合誤差：基準不重合誤差應從定位基準到工序基準之間的所有尺寸的公差之和在加工尺寸方向上的投影，故基準不重合度誤差=0。最后，在求得基準位移誤差和轉角誤差后，算得定位誤差=0.0086mm。此值小于工件相應位置度的三分之一，即0.0086mm(0.03/3)mm=0.01mm。34確定夾緊方案341設計夾緊裝置的要求 為了保持工件在定位時已取得的正確位置，并且在加工過程中在切削力、離心力、慣性力等外力作用下保證位置始終不變和不發(fā)生振動，一般夾具都應設置夾緊裝置。 夾緊裝置必須滿足以下基本要求：a.夾緊時不能破壞工件定位已經取得的正確位置；b.夾緊力大小要可靠和適當，既要保證在加工過程中工件不發(fā)生位移和振動，又不使工件產生的形變和損傷表面超過允許的范圍；c.夾緊裝置應安全可靠，操作方便省力；e.夾緊裝置的自動化程度和復雜程度應與生產批量和生產條件相適應；f.結構要便于制造、調整、使用和維修。342夾緊力的確定 確定夾緊力就是要確定其方向、作用點及大小。為此，應根據工件定位方式、結構特點、加工要求以及切削力與其它外力作用等情況來綜合考慮。 a.緊力的方向 夾緊力的方向應有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力方向應垂直于主要定位面；夾緊力的方向應有利于減小夾緊力；夾緊力的方向應是工件剛性交好的方向。根據上述準則，在本夾具設計中選擇把夾緊力方向確定為從上向下垂直于水平面，即加工時被加工零件的上表面。這樣一來，有助于把被加工零件固定在夾具體上，也符合夾緊力垂直于主定位面的原則。同時，這樣的安排也能通過夾緊力產生的摩擦力來克服切削力。 b.緊力的作用點 夾緊力作用點的確定，是指在夾緊立方向已經確定后，來確定作用點的位置。 夾緊力作用點的選擇應不破壞工件定位已經確定的位置，即應作用在支承上或支承所組成的面積范圍之內；夾緊力的作用點應使夾緊系統(tǒng)的夾緊變形盡可能變小；夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面。 根據上述準則，在本夾具設計中把四個夾緊力作用點盡量選在四角，以靠近被加工表面，并選在支承板的垂直線上，（支承板改制加長，以便于支撐點和夾緊點盡量靠近被加工表面）。 c夾緊力的大小 計算夾緊力時，為簡化計算，通常將夾具和工件看成是一個剛性系統(tǒng)。根據工件所受切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾具最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后再乘以安全系數作為實際所需夾緊力。即 W=/（N） （3-2） 式中 W-實際所需夾緊力 P-切削力 P-圓柱銷允許承受的部分切削力 -摩擦系數 K-安全系數 安全系數由下式計算： K=KKKKKKK （3-3） 式中，KK為各種因素的安全系數，見下表： 表3-2 安全系數 代入式（3-3）得：K=2.64 切削力 P=pA p=1300/ a=xasin x=360a/dD 式中： x-平均切削厚度圓周方向系數 a-每齒進給量 d-銑削角 -銑削導角 p-單位面積銑削力 A-銑削面積 D-刀具直徑 數據代入公式得，P=1.028KN W=21.120KN 分到四個夾緊點上，每個夾緊裝置上設的夾緊力為W=5.280KN35 其它元件的設計需要用到的元件主要有夾具體、支座、頂桿、壓板、手柄、導向板、法蘭盤等等。這些元件都是在設計中非常重要的元件，設計的過程主要參考文獻資料1、文獻資料2、文獻資料9。詳細設計情況見零件圖，這里不一一介紹。36夾具的公差配合與技術要求361制定夾具公差與技術要求的基本原則 a.為了保證工件的加工精度，制定夾具公差時，應使夾具的定位、制造和調整誤差的總和不超過工序公差的三分之一。 b.為了延長夾具的壽命和增加可靠性，必須考慮夾具使用中的磨損補償問題。在不增加制造難度的前提下，應盡量把夾具公差定得小一些。 c.夾具中與工件尺寸有關的尺寸公差，不論工件尺寸公差是單向的還是雙向的，都應該化為雙向對稱分布的公差。 d.夾具中的尺寸公差和技術要求應分別表示清楚，不要互相重復和矛盾。凡注有公差的部位，一定要有相應的檢驗基準。 e.當采用調整、修配等方法裝配夾具時，夾具零件的制造公差可適當放大。362夾具公差的制定 根據文獻資料1 P41-42表3-3夾具的尺寸公差工件加工尺寸公差夾具相應尺寸公差工件加工尺寸公差夾具相應尺寸公差0.0080.010.0060.200.240.080.010.020.0100.240.280.090.020.030.0150.280.340.100.030.050.0200.340.450.150.050.060.0250.450.650.200.060.070.0300.650.900.200.070.080.0350.901.300.200.080.090.0401.301.500.200.090.100.0451.501.800.200.100.120.0501.802.000.200.120.160.0602.002.500.200.160.200.0702.503.000.20表3-4夾具上常用配合的選擇配合形式一般精度較高精度應用定位銷與工件基準孔定位元件與工件定位基準間滑動定位件刀具與導套有引導作用，且有相對運動的元件間滑動夾具底座板無引導作用，但有相對運動的元件間固定支承釘定位銷沒有相對運動的元件間363夾具技術要求的制定夾具上凡與工件加工要求直接有關的都應標注技術要求。數值參考下表 根據文獻資料1 P49 表3-5 技術要求參數技術要求參考數值（mm）同一平面上的支承釘或支承板的等高公差0.02定位元件工作表面對定位鍵槽側面的平行度或垂直度0.02/100定位元件工作表面對夾具體底面的平行度或垂直度0.02/100鉆套軸線對夾具體底面的垂直度0.05/100鏜模前后鏜套的同軸度0.02對刀塊工作表面對定位元件工作表面的平行度或垂直度0.03/100對刀塊工作表面對定位鍵槽側面的平行度或垂直度0.03/100車、磨夾具的找正基面對其回轉中心的圓跳動0.0237工序的精度分析 在機械加工中不可避免地會產生各種載荷和干擾，它們以不同的程度反映為各種加工誤差。為保證加工零件能達到規(guī)定的精度，必須相應地采取各種措施，以限制和減少這些加工誤差。371定位誤差的分析與計算 根據文獻資料1P146-149 在采用調整法加工一批工件時，夾具相對刀具的位置經調定后就不再變動。由于基準不重合，一批工件依次在夾具中進行加工時，因工序基準位置變動將使工件的工序尺寸產生變化，以這個尺寸變化范圍既其極限差值稱為定位誤差，以表示。 本夾具是通過一面兩銷定位的（如圖），所以此處的定位誤差為圓孔定位誤差。 圖3-4定位誤差分析圖在任意方向上： （3-4） （3-5） 式中 -基準位移誤差 -定位圓孔與心軸間的最小配合間隙（必要時可以在調刀時消除），此處選0.001mm。 -角度偏差 -尺寸D1的上偏差 -0.005mm -尺寸D2的上偏差 -0.005mm -尺寸d1的下偏差 -0.014mm -尺寸d2的下偏差 -0.014mm把數據代入式中得到=0.02mm；=1.146372夾緊誤差的分析與估算 所謂夾緊誤差是指在夾具中加工一批工件時，由于夾緊力的作用，使得工件和夾具元件發(fā)生變形，從而導致工件的工序基準在加工尺寸方向上產生的最大位置變動量。對一批工件而言，如果這個位置變動量是常樹，一般可通過調整對刀和夾具在機床上的安裝位置來消除它對加工精度的影響。 根據文獻資料1P154 夾具的夾緊元件為壓板，并以支承板支承，故用以下公式： = （3-6） -夾緊誤差 -工件定位表面粗糙度 25 -工件材料硬度 180HBS -作用在定位元件上的法向力 5280N -定位元件與工件的接觸面積 52.8cm 表3-6 接觸變形計算系數數據代入公式為，=1.74373對刀和導向誤差 夾具上的對刀或導向裝置對定位元件的位置不準確，將導致加工表面的位發(fā)生變化，由此而造成的加工尺寸誤差即為對刀或導向誤差。 當使用銑床夾具加工工件時，采用標準塞尺和對刀塊進行對刀，其對刀誤差為：=T+T 查文獻資料1P155式中 T-塞尺的制造公差；T-對刀塊工作面對定位元件的尺寸公差374夾具的位置誤差 夾具在機床上安裝時，其定位元件對機床裝卡面的相互位置誤差將導致工件定位基準發(fā)生移動，從而使工序尺寸發(fā)生變化，這種誤差稱為夾具的安裝誤差。 產生夾具的安裝誤差的因素有：a. 夾具定位元件對夾具體安裝基面的相互位置誤差。 b. 夾具安裝基面本身的制造誤差及其與機床裝卡面間的間隙所產生的連接誤差。 查文獻資料1P159 根據本機床夾具安裝形式，主要取決于夾具體和安裝夾具的移動工作臺之間的平行度。此處平行度誤差為0.02mm。375加工方法誤差 加工方法誤差是指在切削加工過程中，因機床、刀具質量、工件材質以及由于切削力、切削熱的作用而引起的工藝系統(tǒng)彈性變形、熱變形等因素使加工表面位置發(fā)生變化，從而造成的加工尺寸誤差。 查文獻資料1P159表3-7 平面的加工方法誤差 本機床加工方法為端面粗銑，B=320mm，L=580mm，即L3B故=70376保證加工精度的條件 利用夾具加工時，機床夾具工件刀具機床形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們依次相聯(lián)系，最后形成刀具和工件間的正確位置關系，保證工序尺寸A的要求。在這個封閉系統(tǒng)中，影響都表現為對加工尺寸A產生影響。顯然，為了確保加工要求A，上述各項誤差的總和應不超過工序尺寸A的公差T 本工序的尺寸為4270.3mm，故T=0.3mm。 而=0.041mmT 所以該機床和夾具的設計是可以滿足加工要求的。4總 結為期三個多月的畢業(yè)設計業(yè)已經結束?；仡櫿麄€畢業(yè)設計過程，雖然充滿了困難與曲折，但我感到受益匪淺。本次畢業(yè)設計課題是柴油機氣缸體頂底面粗銑組合機床總體及夾具設計。本設計是學完所有大學期間本專業(yè)應修的課程以后所進行的，是對我三年半來所學知識的一次大檢驗，使我能夠在畢業(yè)前將理論與實踐更加融會貫通，加深了我對理論知識的理解，強化了實際生產中的感性認識，熟悉了機械設計的過程。通過這次畢業(yè)設計，我基本上掌握了柴油機氣缸體頂底面粗銑組合機床總體及夾具設計的方法和步驟，以及設計時應注意的問題等，另外還更加熟悉運用查閱各種相關手冊，選擇使用工藝裝備等?？偟膩碚f，這次設計，使我在基本理論的綜合運用以及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的鍛練，提高了我獨立思考問題、解決問題以及創(chuàng)新設計的能力，縮短了我與工廠工程技術人員的差距，為我以后從事實際工程技術工作奠定了一個堅實的基礎。參 考 文 獻1楊黎明. 機床夾具設計手冊M北京： 國防工業(yè)出版社 ，1996.2徐發(fā)任. 機床夾具設計M. 重慶：重慶大學出版社，1993.3陳秀寧、施高義編. 機械設計課程設計M. 浙江： 浙江大學出版社，1995.4王建平 夏季 曾國英. 加工夾具定位誤差的計算A. 重型機械科技，2005.5徐錦康主編. 機械設計M. 北京： 機械工業(yè)出版社， 2001.6 李益民. 機械制造工藝設計設計手冊M. 北京： 機械工業(yè)出版社， 1995. 7 王伯平. 互換性與測量技術基礎M. 北京：機械工業(yè)出版社，2000.2.8 金振華. 組合機床及其調整與使用M. 北京：機械工業(yè)出版社，1990.4. 9 謝家瀛. 組合機床設計簡明手冊M. 北京：機械工業(yè)出版社，1996.8. 10 李益明. 機械制造工藝設計簡明手冊M. 北京：機械工業(yè)出版社，1993.6. 11 艾興 肖詩綱. 切削用量簡明手冊M. 北京：機械工業(yè)出版社，1994.7.12 程健 郭一楠 孫偉 穆俊英-Status Evaluation of Loose of Jig Bed Based on Fuzzy Inference System A.JOURNAL OF CHINA UNIVERSITY OF MINING AND TECHNOLOGYJOURNAL OF CHINA UNIVERSITY OF MINING AND TECHNOLOGY.2003.附 錄 序號 圖名 圖號 圖副 1 加工工序圖 YG02-0001 A3 2 加工示意圖 YG02-0002 A2 3 機床尺寸聯(lián)系總圖 YG02-0003