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鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009
雙缸柴油機(jī)汽缸體鉆削組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì)
摘要：柴油機(jī)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(shè)計(jì)了一臺(tái)用于雙缸柴油機(jī)汽缸體雙面鉆孔的組合機(jī)床。本文介紹了該組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)的思路與內(nèi)容。第一部分是總體設(shè)計(jì)，首先，進(jìn)行了總體方案論證，采用單工位雙面鉆削組合機(jī)床，刀具選用高速鋼麻花鉆，并根據(jù)切削用量的選擇，計(jì)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(hào)，選擇滑臺(tái)、動(dòng)力箱等通用部件，再確定動(dòng)力部件的工作循環(huán)及工作行程，完成機(jī)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(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)對(duì)被加工零件的全面分析，定位方案采用三面定位，導(dǎo)向采用固定鉆模板可換鉆套導(dǎo)向，夾緊裝置采用液壓夾緊機(jī)構(gòu)，直接夾壓于工件上，反應(yīng)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(zhǎng)期保持可靠的精度和穩(wěn)定性。該組合機(jī)床不僅能保證鉆孔精度，還能提高加工效率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。設(shè)計(jì)的夾具定位可靠、夾壓穩(wěn)定、操作方便，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；鉆孔；總體設(shè)計(jì)；夾具設(shè)計(jì)
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 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(shè)計(jì)任務(wù)書
課題： 雙缸柴油機(jī)氣缸體鉆削組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì)
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 生 姓 名 丁帥
班 級(jí) B機(jī)制054
學(xué) 號(hào) 0510110403
指 導(dǎo) 教 師 吳祥
專 業(yè) 系 主 任 吳祥
發(fā) 放 日 期 2009年2月26日
一、設(shè)計(jì)內(nèi)容
設(shè)計(jì)一臺(tái)加工雙缸柴油機(jī)氣缸體頂面和底面孔系的鉆削組合機(jī)床，具體進(jìn)行總體
設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容有：
1．總體設(shè)計(jì)
1）制定工藝方案，確定機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案。
2）三圖一卡設(shè)計(jì)，包括：
(a) 被加工零件工序圖， (b) 加工示意圖，(c) 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，
(d) 生產(chǎn)率計(jì)算卡，(e) 有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算、校核。
2．夾具設(shè)計(jì)
(a) 夾具總裝圖，(b) 夾具體零件圖，(c) 其它零件圖，(d) 有關(guān)計(jì)
算、校核等。
二、設(shè)計(jì)依據(jù)
1．課題來(lái)源：鹽城市江動(dòng)集團(tuán)
2．產(chǎn)品名稱：Y295型柴油機(jī)
3．被加工零件：氣缸體（附零件圖）
4．工件材料：HT250
5．加工內(nèi)容：鉆頂面上六個(gè)φ8.7孔，深29。
鉆底面上二個(gè)φ6.7孔，深20；二個(gè)φ8.2通孔；三個(gè)φ5孔，深15；四個(gè)φ5通孔。
6. 生產(chǎn)綱領(lǐng)：大批大量。
7. 批量：本機(jī)床設(shè)計(jì)、制造一臺(tái)。
三、設(shè)計(jì)要求
1．機(jī)床應(yīng)能滿足加工要求，保證加工精度；
2．機(jī)床應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，便于維修、調(diào)整；
3．機(jī)床盡量能用通用件（中間底座可自行設(shè)計(jì)）以便降低制造成本；
4．機(jī)床各動(dòng)力部件用電氣控制。
5．設(shè)計(jì)圖樣總量：折合成A0幅面在3張以上；工具要求：應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件繪圖。過(guò)
程要求：裝配圖需提供手工草圖；
6．畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(wàn)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(shí)習(xí)，撰寫不少于3000字實(shí)習(xí)報(bào)告；
9．撰寫開題報(bào)告。
四、畢業(yè)設(shè)計(jì)物化成果的具體內(nèi)容及要求
1．設(shè)計(jì)成果要求
1）畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(jī)床聯(lián)系尺寸圖 1 張
5）生產(chǎn)率計(jì)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(jì)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(jì)（論文）進(jìn)度計(jì)劃
起訖日期
工作內(nèi)容
備 注
2月26日～2月28日
布置任務(wù)
3月1日～3月14日
調(diào)查研究，畢業(yè)實(shí)習(xí)
3月15日～3月31日
方案論證，總體設(shè)計(jì)
4月1日～4月14日
技術(shù)設(shè)計(jì)（部件設(shè)計(jì)）
4月14日～5月14日
工作設(shè)計(jì)（零件設(shè)計(jì)）
5月15日～5月31日
撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
6月1日～6月2日
畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)答辯
6月3日～6月9日
修改資料
6月10日～6月11日
評(píng)閱材料
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
六、 主要參考文獻(xiàn)：
[1] 叢鳳廷．組合機(jī)床設(shè)計(jì)（第二版）[M]．上海：上?？萍汲霭嫔?，1994．
[2] 謝家瀛．組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994．
[3] 大連組合機(jī)床研究所．組合機(jī)床設(shè)計(jì)（第一分冊(cè)）[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1975．
[4] 大連組合機(jī)床研究所．組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1975．
[5] 姚永明．非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)[M]．上海：上海交通大學(xué)出版社，1999．
[6] 金振華．組合機(jī)床及其調(diào)整與使用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990．
[7] 東北重型機(jī)械學(xué)院．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）[M]．上海：上海科技出版社，1988．
[8] 劉文劍．夾具工程師手冊(cè)[M]．哈爾濱：黑龍江科技出版社，1987．
[9] 楊黎明．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1996．
[10]徐英南．組合機(jī)床及其自動(dòng)線的使用與調(diào)整[M]．北京：勞動(dòng)人事出版社，1987．
七、其他
八、專業(yè)系審查意見
系主任：
年 月 日
九、機(jī)械工程學(xué)院意見
院長(zhǎng)：
年 月 日
5
畢業(yè)設(shè)計(jì)
開題論證報(bào)告
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名 丁帥
班 級(jí) B機(jī)制054
學(xué) 號(hào) 0510110403
指導(dǎo)教師 吳祥
完成日期 2009年3月31日
課題名稱：雙缸柴油機(jī)汽缸體鉆削組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì)
一、課題來(lái)源、課題研究的主要內(nèi)容及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀綜述
本課題由鹽城市江動(dòng)集團(tuán)提供，主要是設(shè)計(jì)一臺(tái)適用于大批量生產(chǎn)用以加工雙杠柴油機(jī)汽缸頂面和底面孔系的鉆削組合機(jī)床，并進(jìn)行具體的總體設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)。
該機(jī)床有特定的生產(chǎn)目標(biāo)，是專用鉆削組合機(jī)床。設(shè)計(jì)中主要針對(duì)這款組合機(jī)床做一些設(shè)計(jì)規(guī)劃，其中包括結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、操作性的設(shè)計(jì)、制造可行性的設(shè)計(jì)等等。還要對(duì)這款機(jī)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(jī)床是集機(jī)電一體的綜合自動(dòng)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(jī)床主要用機(jī)、電、氣、液控制，加工對(duì)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(jī)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(tái)式等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來(lái)越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可變可調(diào)的組合機(jī)床。另外，今年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)（清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測(cè)量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線）等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。
二、本課題擬解決的問(wèn)題
1．根據(jù)課題的內(nèi)容，需要考慮設(shè)計(jì)的鉆孔攻絲組合機(jī)床的工藝范圍，本組合機(jī)床適用什么類型的工序加工。需要考慮組合機(jī)床的配置形式，組合機(jī)床的通用部件是大型還是小型的，進(jìn)而需要考慮該機(jī)床的具體配置形式。如果是大型的組合機(jī)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(jī)床，它的配置特點(diǎn)就是：常用兩個(gè)以上具有主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的小型動(dòng)力頭分散布置、組合加工。對(duì)于該機(jī)床的設(shè)計(jì)，還需要結(jié)合課題自身的要求，進(jìn)行調(diào)查研究。
2．在此之后，等確定了機(jī)床主要的技術(shù)參數(shù)，就要確定本組合機(jī)床通用部件的選擇了。按其功能，通用部件分為動(dòng)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(dòng)力滑臺(tái)的選擇，從液壓、機(jī)械和數(shù)控滑臺(tái)之間選擇一款。（2）其次選擇主軸部件，這是一個(gè)鉆孔攻絲機(jī)床，所以是選擇鉆削頭配置上傳動(dòng)裝置安裝在動(dòng)力滑臺(tái)上。然后要選擇該機(jī)床的主動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置。（3）再者就輪到對(duì)機(jī)床的工作臺(tái)的選擇，按照其運(yùn)動(dòng)的方式，從液壓、機(jī)械和氣動(dòng)傳動(dòng)等多種型式中選擇一款。（4）接著選擇支承部件，這根據(jù)機(jī)床選擇的配置來(lái)選擇最好的支承部件。通用部件的選擇是組合機(jī)床設(shè)計(jì)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(jìn)給力、進(jìn)給速度等要求，選擇動(dòng)力部件及其配套部件。
3．選擇好通用部件之后，就要對(duì)此鉆削組合機(jī)床進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。（1）首先要對(duì)該機(jī)床進(jìn)行必要的工藝方案擬定。要分析、研究本組合機(jī)床的加工要求和現(xiàn)場(chǎng)工藝以便定出切合實(shí)際的合理工藝方案。確定選擇基準(zhǔn)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(diǎn)，就零件的生產(chǎn)批量和使用廠后方車間的制造能力進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)和簡(jiǎn)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(jī)床的配置類型及結(jié)構(gòu)方案對(duì)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(shè)計(jì)的鉆削組合機(jī)床的設(shè)計(jì)方案它的分析比較的主要指標(biāo)很重要，要知道機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)率，要考慮到機(jī)床的使用方便性和自動(dòng)化程度，還要衡量它的經(jīng)濟(jì)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(duì)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(duì)機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，需要繪制“三圖一卡”，即被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖和編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。這是針對(duì)具體零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣文件設(shè)計(jì)。
三、解決方案及預(yù)期效果
該鉆削組合機(jī)床根據(jù)工件加工需要，應(yīng)是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(jī)床。
1．機(jī)床是對(duì)工件的上下兩面進(jìn)行鉆削加工，借鑒典型的其他類型的機(jī)床，它應(yīng)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(lái)設(shè)計(jì)的專用部件，而其他的大部分零部件都可以是標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。
2．該機(jī)床用于孔加工這道工序。設(shè)計(jì)該機(jī)床為單工位組合機(jī)床，刀具對(duì)工件的加工順序?yàn)槠叫屑庸?，采用雙面的配置形式。這種機(jī)床應(yīng)帶有一套固定式夾具，根據(jù)所需加工的兩個(gè)面（上下兩對(duì)立面）布置動(dòng)力部件。工件安裝在機(jī)床的固定夾具里，夾具和工件固定不動(dòng)。
3．對(duì)于本組合機(jī)床的通用部件的選用，可以借鑒其他典型鉆孔攻絲組合機(jī)床的設(shè)計(jì)選擇?？梢陨钊氲浇M合機(jī)床的使用和生產(chǎn)制造單位，全面了解使用車間的面積、機(jī)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(shè)備維修能力、動(dòng)力和起重設(shè)備等等條件因素綜合起來(lái)借鑒，可以確定該組合機(jī)床最優(yōu)的通用部件選擇。同時(shí)這個(gè)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(zhǔn)備。通用部件的選用中，動(dòng)力部件主要是確定動(dòng)力部件的品種和規(guī)格，根據(jù)運(yùn)動(dòng)形式和驅(qū)動(dòng)方式等要求，確定輸送部件的品種，根據(jù)所需工作臺(tái)臺(tái)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(jí)。
4．本鉆孔攻絲組合機(jī)床，需要鉆孔時(shí)，要集中一般的鉆鉸工序；有相對(duì)位置精度要求的工序要集中加工。所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床它的工藝方案的確定按照一般原則來(lái)擬定受到孔間中心距和工件結(jié)構(gòu)工藝性不好的兩個(gè)限制。它的擬定首先要做分析、研究加工要求和現(xiàn)場(chǎng)工藝，再者就是定位基準(zhǔn)和夾壓部位的選擇，確定切削用量還注意應(yīng)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(tái)的性能。
5.“三圖一卡”的繪制，就要由課題所提供的機(jī)床加工零件汽缸體，確定了機(jī)床工藝和結(jié)構(gòu)方案后，對(duì)所設(shè)計(jì)的鉆孔攻絲組合機(jī)床進(jìn)行總體方案圖樣文件設(shè)計(jì)。這里面就包括很多機(jī)床設(shè)計(jì)所需計(jì)算出來(lái)和選擇的參數(shù)、尺寸、規(guī)格，比如機(jī)床有關(guān)部位的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸；刀具、導(dǎo)向及其有關(guān)計(jì)算；生產(chǎn)效率的理想和實(shí)際值等等。最終設(shè)計(jì)出來(lái)的機(jī)床，可以完成課題中所提出的目標(biāo)，符合廠家的要求。
四、課題進(jìn)度安排
3月1日～3月14日．畢業(yè)實(shí)習(xí)階段。
畢業(yè)實(shí)習(xí)，查閱資料，到多個(gè)公司實(shí)踐，撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告。
3月15日～3月31日．開題階段。
提出總體設(shè)計(jì)方案及草圖，填寫開題報(bào)告。
4月1日～5月14日． 設(shè)計(jì)初稿階段。
完成總體設(shè)計(jì)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(jì)圖紙，編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書，中期檢查。
6月1日～6月2日．畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)答辯。
6月3日～6月9日．畢業(yè)設(shè)計(jì)整改。
圖紙修改、設(shè)計(jì)說(shuō)明書修改、定稿，材料復(fù)查。
6月10日～6月11日．畢業(yè)設(shè)計(jì)材料評(píng)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(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
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書
雙缸柴油機(jī)汽缸體鉆削組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì)
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名 丁 帥
班 級(jí) B機(jī)制054
學(xué) 號(hào) 0510110403
指導(dǎo)教師 吳 祥
完成日期 2009年6月6日
雙缸柴油機(jī)汽缸體鉆削組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì)
目 錄
1前 言 1
1.1 本課題的意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)（外）發(fā)展概況及現(xiàn)狀 1
1.3 課題由來(lái)及基本條件 3
1.4 課題設(shè)計(jì)思路 3
1.5 預(yù)期成果及實(shí)際價(jià)值 4
2組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 5
2.1 工藝方案的擬訂 5
2.1.1 分析、研究被加工零件 5
2.1.2 組合機(jī)床總體方案論證 5
2.1.3 定位基準(zhǔn)及夾壓點(diǎn)的選擇 6
2.2 詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算 6
2.2.1 刀具的選擇 6
2.2.2 切削用量的選擇 6
2.2.3 計(jì)算切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度 7
2.2.4 確定主軸、尺寸、外伸尺寸 11
2.2.5 選擇接桿 11
2.2.6 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 12
2.2.7 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定 12
2.3 通用部件的選擇 13
2.3.1 機(jī)床配置型式 13
2.3.2 選用滑臺(tái)型式 13
2.3.3 選液壓滑臺(tái)的型號(hào) 14
2.3.4 選動(dòng)力箱型號(hào) 14
2.3.5 選擇滑臺(tái)側(cè)底座 15
2.4 確定機(jī)床聯(lián)系尺寸 15
2.4.1 機(jī)床裝料高度的確定 15
2.4.2 夾具輪廓尺寸的確定 15
2.4.3 中間底座尺寸的確定 15
2.4.4主軸箱輪廓尺寸的確定 16
2.5 機(jī)床分組 16
2.6 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 17
3 組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 21
3.1 夾具設(shè)計(jì)的基本要求和步驟 21
3.1.1 夾具設(shè)計(jì)的基本要求 21
3.1.2 夾具設(shè)計(jì)的步驟 21
3.2 定位方案的確定 22
3.2.1 零件的工藝性分析 22
3.2.2 定位方案論證 23
3.3導(dǎo)向裝置 24
3.4 夾緊方案的確定 26
3.4.1 夾緊裝置的確定 26
3.4.2 夾緊方案論證 27
3.4.3 夾緊力的確定 28
3.4.4 液壓缸的選擇 29
3.5 誤差分析 29
3.5.1 定位誤差的分析 29
3.5.2 校核加工精度 31
3.6 夾具體的設(shè)計(jì) 31
4 結(jié)論 33
參 考 文 獻(xiàn) 34
致 謝 36
附 件 清 單 37
雙缸柴油機(jī)汽缸體鉆削組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì)
摘要：柴油機(jī)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(shè)計(jì)了一臺(tái)用于雙缸柴油機(jī)汽缸體雙面鉆孔的組合機(jī)床。本文介紹了該組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)的思路與內(nèi)容。第一部分是總體設(shè)計(jì)，首先，進(jìn)行了總體方案論證，采用單工位雙面鉆削組合機(jī)床，刀具選用高速鋼麻花鉆，并根據(jù)切削用量的選擇，計(jì)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(hào)，選擇滑臺(tái)、動(dòng)力箱等通用部件，再確定動(dòng)力部件的工作循環(huán)及工作行程，完成機(jī)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(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)對(duì)被加工零件的全面分析，定位方案采用三面定位，導(dǎo)向采用固定鉆模板可換鉆套導(dǎo)向，夾緊裝置采用液壓夾緊機(jī)構(gòu)，直接夾壓于工件上，反應(yīng)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(zhǎng)期保持可靠的精度和穩(wěn)定性。該組合機(jī)床不僅能保證鉆孔精度，還能提高加工效率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。設(shè)計(jì)的夾具定位可靠、夾壓穩(wěn)定、操作方便，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；鉆孔；總體設(shè)計(jì)；夾具設(shè)計(jì)
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 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
iii
鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009
1前 言
1.1 本課題的意義
組合機(jī)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(jī)床。它能夠?qū)σ环N（或幾種）零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)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(jì)性，采用組合機(jī)床加工是一個(gè)和好的選擇。而如何設(shè)計(jì)一臺(tái)好的組合機(jī)床就成為了關(guān)鍵，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)則是重中之重，這正是本課題需要解決的問(wèn)題。
1.2 國(guó)內(nèi)（外）發(fā)展概況及現(xiàn)狀
目前，組合機(jī)床在機(jī)械制造工業(yè)中應(yīng)用越來(lái)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(gè)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(jī)床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機(jī)床加工精度、組合機(jī)床柔性、組合機(jī)床工作可靠性和組合機(jī)床技術(shù)的成套性為主攻方向。一方面，加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，提高組合機(jī)床產(chǎn)品數(shù)控化率；另一方面，進(jìn)一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標(biāo)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(chǎng)需求。同時(shí)，高性能的組合機(jī)床的應(yīng)用也越來(lái)越多，諸如被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)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(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，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(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來(lái)越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)（清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測(cè)量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線）等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。
夾具方面，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)需求的變化，現(xiàn)代機(jī)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(jī)床愈來(lái)愈多地采用先進(jìn)的技術(shù)，加工效率不斷地提高。機(jī)械產(chǎn)品的加工精度日益提高，高精度的機(jī)床大量出現(xiàn) 。為了適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要 ，機(jī)床夾具正在向柔性化、高效化、自動(dòng)化、精密化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。
A．柔性化
機(jī)床夾具應(yīng)能在一定范圍內(nèi)適應(yīng)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(jī)床加工?？烧{(diào)夾具和組合就是具有這一共能的柔性化夾具。
a) 可調(diào)夾具 可調(diào)夾具只要更換或調(diào)整個(gè)別定位、夾緊或?qū)蛟?，即可用于從而使多種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(qiáng)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(zhǔn)備周期，降低成本。
可調(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(duì)象較廣，有時(shí)加工對(duì)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(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)計(jì)、制造、使用、報(bào)廢 的單向過(guò)程變?yōu)樵O(shè)計(jì)、組裝、使用、拆散、清洗入庫(kù)、再組裝的循環(huán)過(guò)程。圖樣設(shè)計(jì)已不是組合夾具設(shè)計(jì)的主要工作量，而是將夾具方案構(gòu)思、裝配、檢測(cè)等設(shè)計(jì)、制造及調(diào)試全過(guò)程融為一體，一般可用幾小時(shí)的組裝周期代替幾個(gè)月的設(shè)計(jì)制造周期。組合夾具適合于小批量或非重復(fù)性的生產(chǎn)。
組合夾具在20世紀(jì)40年代已出現(xiàn)，并在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家得到迅速成的發(fā)展。我國(guó)從20世紀(jì)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(dú)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(dòng)化
在實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工自動(dòng)化時(shí)，為了適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)床的要求，減少輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率，同時(shí)減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，夾具也必須實(shí)現(xiàn)高效化、自動(dòng)化。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動(dòng)線上配置相應(yīng)的自動(dòng)化夾具外，在數(shù)控機(jī)床上也配置了自動(dòng)化夾具，數(shù)控加工中心上出現(xiàn)了各種自動(dòng)裝夾工件的夾具和自動(dòng)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(kù)，而且還出現(xiàn)了夾具庫(kù)。
夾具的高效化、自動(dòng)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(dòng)作上。另一方面，專用夾具的設(shè)計(jì)也向自動(dòng)化方向發(fā)展。
a) 磁性?shī)A具 與傳統(tǒng)的機(jī)械夾持方法相比，磁性?shī)A具在性能方面有明顯的優(yōu)點(diǎn)。磁性吸盤能在最短的調(diào)整時(shí)間內(nèi)使工件達(dá)到較高的定位精度，確保達(dá)到最大的吸緊力，并且夾緊力分布均勻。由于整個(gè)工件都是暴露的，不會(huì)使工件的部分部位受到夾具的限制，因而有可能通過(guò)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(gè)夾具上，以充分利用機(jī)床工件臺(tái)臺(tái)面，進(jìn)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(jìn)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(gè)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(dòng)作均可按程序自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)的動(dòng)作元件進(jìn)電動(dòng)機(jī)或液壓傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
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(shí)，可顯著在提高自動(dòng)化程度和機(jī)床和利用率。
c) 自動(dòng)夾具 自動(dòng)夾具是指具有自動(dòng)上下料機(jī)構(gòu)、能自動(dòng)定位夾緊的專用夾具，如果工件需人工定向，則稱為半自動(dòng)夾具。自動(dòng)夾具可減少輔助時(shí)間，降低勞動(dòng)強(qiáng)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(jī)床上裝上自動(dòng)夾具，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工。
C．精密化
為了適應(yīng)機(jī)械產(chǎn)品的精度不斷提高和需要，不僅需要高精度的機(jī)床，同樣需要高精度的機(jī)床夾具與之相配套。目前，高精度自動(dòng)化定心夾具的精度可以達(dá)到微米級(jí)勘至亞微米級(jí)，高精度分度臺(tái)的分度精度可達(dá)±0.1’’。在孔系組合夾具基礎(chǔ)板上，采用調(diào)節(jié)粘接法，孔間距離的調(diào)整精度可達(dá)幾個(gè)微米。
D．標(biāo)準(zhǔn)化
夾具的標(biāo)準(zhǔn)化上柔性化的基礎(chǔ)，為了實(shí)現(xiàn)夾具的柔性化，夾具的結(jié)構(gòu)必須向標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。夾具的標(biāo)準(zhǔn)化可以實(shí)現(xiàn)夾具的專業(yè)化，從而提高夾具在設(shè)計(jì)、制造和使用上和經(jīng)濟(jì)效益，還可促進(jìn)技術(shù)現(xiàn)代化。世界各國(guó)都很重視這項(xiàng)工作，我國(guó)要這方面也已有了一定基礎(chǔ)。
在夾具標(biāo)準(zhǔn)化和組全化的基礎(chǔ)上還可發(fā)展為模塊化夾具，目前國(guó)外已在基礎(chǔ)件、支承件、動(dòng)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(dòng)力合件，可加工不同形狀和尺寸的工件。
1.3 課題由來(lái)及基本條件
a）設(shè)計(jì)內(nèi)容
設(shè)計(jì)一臺(tái)加工雙缸柴油機(jī)汽缸體頂面和底面孔系的鉆削組合機(jī)床；
總體設(shè)計(jì)：制定工藝方案，確定機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案，“三圖一卡”設(shè)計(jì)；
部件設(shè)計(jì)：組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)
b）設(shè)計(jì)依據(jù)
課題來(lái)源：鹽城市江動(dòng)集團(tuán)
產(chǎn)品名稱：Y295型柴油機(jī)
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(gè)φ8.7孔，深29。鉆底面上二個(gè)φ6.7孔，深20；二個(gè)φ8.2通孔；三個(gè)φ5孔，深15；四個(gè)φ5通孔。
生產(chǎn)綱領(lǐng)：大批大量
批量：本機(jī)床設(shè)計(jì)、制造一臺(tái)
1.4 課題設(shè)計(jì)思路
A.制定工藝方案 在確定工藝方案制定合理之前，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)深入現(xiàn)場(chǎng)了解被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、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(guò)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(shí)際，從而確定零件在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容和方法，決定刀具種類、結(jié)構(gòu)型式數(shù)量及切削用量。
B.確定機(jī)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：?jiǎn)喂の?、臥式雙面組合機(jī)床，并采用工序集中進(jìn)行加工。定出影響機(jī)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(shè)計(jì) 在選定了工藝方案并確定了機(jī)床配置型式、結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行圖紙的設(shè)計(jì)、繪制。具體的幾張圖紙是：被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡。一般，在總體設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要對(duì)機(jī)床夾具方案進(jìn)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(jī)床各部件間的相互關(guān)系。
D.部件設(shè)計(jì) 根據(jù)確定的工藝和結(jié)構(gòu)方案，按照加工示意圖和機(jī)床聯(lián)系尺寸圖等開始設(shè)計(jì)，繪制夾具總裝圖，在繪制好的夾具總裝圖的基礎(chǔ)上，繪制所有的非標(biāo)準(zhǔn)零件圖
本機(jī)床部件設(shè)計(jì)分為四部分：機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，左多軸箱設(shè)計(jì)，右多軸箱設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。我負(fù)責(zé)機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì)。
1.5 預(yù)期成果及實(shí)際價(jià)值
最終將完成被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡；夾具總裝圖、夾具非標(biāo)準(zhǔn)零件圖等技術(shù)文件，指導(dǎo)組合機(jī)床及夾具的生產(chǎn)。這樣一臺(tái)組合機(jī)床設(shè)計(jì)好后，可直接投入Y295型柴油機(jī)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(jì)效益。
2組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
2.1 工藝方案的擬訂
工藝方案的擬訂是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，它在很大程度上決定了組合機(jī)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(diǎn)，按一定的原則、結(jié)合組合機(jī)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(jì)分析后擬訂出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。
2.1.1 分析、研究被加工零件
本課題設(shè)計(jì)的組合機(jī)床加工的工件為Y295型柴油機(jī)汽缸體，工序?yàn)轫斆婧偷酌鎯擅婵紫导庸?，零件材料為鑄鐵件HT250，其硬度為HBS212—285，生產(chǎn)綱領(lǐng)：大批大量加工，工藝采用鉆削加工。
本機(jī)床加工零件的工序內(nèi)容：
a） 頂面：
鉆六個(gè)φ8.7孔，深29
b）底面：
鉆二個(gè)φ6.7孔，深20；
鉆二個(gè)φ8.2通孔；
鉆三個(gè)φ5孔，深15；
鉆四個(gè)φ5通孔。
2.1.2 組合機(jī)床總體方案論證
根據(jù)任務(wù)書的要求：設(shè)計(jì)的組合機(jī)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(dòng)力部件用電氣控制、液壓驅(qū)動(dòng)。因此根據(jù)任務(wù)書要求和汽缸體的特點(diǎn)初定兩種設(shè)計(jì)方案：
臥式組合機(jī)床 特點(diǎn)：臥式組合機(jī)床重心低、振動(dòng)小運(yùn)作平穩(wěn)、加工精度高、占地面積大。
立式組合機(jī)床 特點(diǎn)：立式組合機(jī)床重心高、振動(dòng)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(jī)床的特點(diǎn)比較可知：Y295型柴油機(jī)汽缸體的結(jié)構(gòu)為臥式長(zhǎng)方體，從裝夾的角度來(lái)看，臥式平放比較方便，也減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。通過(guò)以上的比較，考慮到臥式振動(dòng)小，裝夾方便等因素，選用臥式組合機(jī)床。
組合機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案確定：
機(jī)床配置成單工位臥式雙面鉆削組合機(jī)床，采用固定式夾具。加工時(shí)，工件裝在夾具中固定不動(dòng)，由水平布置在工件兩側(cè)的鉆頭實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，以完成對(duì)工件的切削加工。
2.1.3 定位基準(zhǔn)及夾壓點(diǎn)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(guò)，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3.2、平面度0.025mm，以汽缸體的側(cè)面作為主定位基準(zhǔn)（限制三個(gè)自由度），夾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(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算
2.2.1 刀具的選擇
根據(jù)工藝的要求及加工精度不同，組合機(jī)床采用的刀具一般有簡(jiǎn)單刀具（標(biāo)準(zhǔn)刀具）、復(fù)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(jiǎn)單、刃磨容易，應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具和簡(jiǎn)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(shí)加工兩個(gè)或兩個(gè)以上表面的復(fù)合刀具。
c）選擇刀具結(jié)構(gòu)時(shí)，還須認(rèn)真分析被加工零件材料特點(diǎn)。
根據(jù)工藝要求及加工精度的要求，查文獻(xiàn)[18]196頁(yè)表4-45，加工17個(gè)孔的刀具均采用標(biāo)準(zhǔn)錐柄麻花鉆。
刀具材料為高速鋼，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：GB/T 1438-1985
2.2.2 切削用量的選擇
組合機(jī)床多軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)。工作時(shí)，要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量。這個(gè)每分鐘進(jìn)給量（毫米/分）應(yīng)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(shè)計(jì)成不同轉(zhuǎn)速和選擇不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)）與其相適應(yīng)，以滿足不同直徑工件的加工需要，文獻(xiàn)[8]53頁(yè)，即
（2-1）
式中：,,…,——各主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）；
,,…,——各主軸進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)）；
——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（毫米/分）。
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。
查文獻(xiàn)[2]第130頁(yè)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）
切削速度(m/min)
進(jìn)給量(mm/r)
鑄鐵
200～241HBS
1～6
10～18
0.05～0.1
>6～12
>0.1～0.18
A.左側(cè)面鉆孔
a) 鉆7個(gè)φ5孔
選擇800r/min的轉(zhuǎn)速，進(jìn)給量選擇=0.1mm/r,由 公式（2-1）得=80mm/min，由公式（2-2）得切削速度
=12.56m/min
b) 鉆二個(gè)φ6.7孔，深20
選擇500r/min的轉(zhuǎn)速，進(jìn)給量選擇=0.16mm/r,由 公式（2-1）得=80mm/min，由公式（2-2）得切削速度
=10.519m/min
c) 鉆二個(gè)φ8.2通孔
選擇500r/min的轉(zhuǎn)速，進(jìn)給量選擇=0.16mm/r,由 公式（2-1）得=80mm/min，由公式（2-2）得切削速度
=12.874m/min
B.右側(cè)面鉆孔
a) 鉆六個(gè)φ8.7孔
選擇500r/min的轉(zhuǎn)速，進(jìn)給量選擇=0.16mm/r,由 公式（2-1）得=80mm/min，由公式（2-2）得切削速度
=13.659m/min
2.2.3 計(jì)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(jìn)給量f），確定進(jìn)給力，作為選擇動(dòng)力滑臺(tái)及設(shè)計(jì)夾具的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其他傳動(dòng)件（齒輪、傳動(dòng)軸）的尺寸；確定切削功率，用作選擇主傳動(dòng)電機(jī)（一般指動(dòng)力箱電機(jī)）功率；確定刀具耐用度，用以驗(yàn)證所選用的刀具是否合理。
根據(jù)文獻(xiàn)[8] 56頁(yè)的公式
（2-3）
（2-4）
（2-5）
（2-6）
式中：——切削軸向力(N)；
——鉆頭直徑(mm)；
——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm/r)；
——切削扭矩(N·mm)；
——切削功率(kw)；
——刀具耐用度(min)；
——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(xiàn)
[8]57頁(yè)表3-14），=；
——零件的布氏硬度值。通常給出一個(gè)范圍，如HB180～220。對(duì)于
公式(2-3)、(2-4)、(2-5)取最大值，對(duì)公式（2-6）取最大硬度值減去偏差值的三分之一。
a)φ5孔
L/D=15/5=3 查文獻(xiàn)[8]57頁(yè)表3-14得=0.9
==12.56×0.9=11.304m/min
=285,公式（2-6）中==260.67
由公式（2-3）得：
=26×5×0.10.8×2850.6
=612.139N
由公式（2-4）得：
=10×51.9×0.10.8×2850.6
=1002.19 N·mm
由公式（2-5）得：
=
=0.074 kw
由公式（2-6）得：
=
=12673.77min
b)φ6.7孔
L/D=20/6.7=2.99 查文獻(xiàn)[8]57頁(yè)表3-14得=1
==10.519×1=10.519m/min
由公式（2-3）得：
=26×6.7×0.160.8×2850.6
=1194.68N
由公式（2-4）得：
=10×6.71.9×0.160.8×2850.6
=2545.34 N·mm
由公式（2-5）得：
=
=0.13066 kw
由公式（2-6）得：
=
=5117.395min
c)φ8.2孔 通孔
由公式（2-3）得：
=26×8.2×0.160.8×2850.6
=1462.14N
由公式（2-4）得：
=10×8.21.9×0.160.8×2850.6
=3736.36N·mm
由公式（2-5）得：
=
=0.1918 kw
由公式（2-6）得：
=
=1522.7min
d）φ8.7孔
L/D=29/8.7=3.33 查文獻(xiàn)[8]57頁(yè)表3-14得=0.89
==13.659×0.89=12.16m/min
由公式（2-3）得：
=26×8.7×0.160.8×2850.6
=1551.30N
由公式（2-4）得：
=10×8.71.9×0.160.8×2850.6
=4181.09 N·mm
由公式（2-5）得：
=
=0.19108 kw
由公式（2-6）得：
=
=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
右面
2.2.4 確定主軸、尺寸、外伸尺寸
查文獻(xiàn)[2]43頁(yè)表3-4
d= （2-7）
式中：d——軸的直徑；
T——軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（N·M）；
B——系數(shù)（取B=6.2）。
a）左主軸箱：軸1—2 d=6.2×=13.93mm
軸3—4 d=6.2×=15.33mm
軸5—11 d=6.2×=11.03mm
b）右主軸箱：軸1—6 d=6.2×=15.77mm
考慮到安裝過(guò)程中軸的互換性、安裝方便等因素，則左主軸中：1—2主軸直徑都取φ15，3—4主軸的直徑都取φ20，5—11主軸直徑都取φ15，；右主軸箱中：1—6主軸直徑都取φ20。
根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑，查文獻(xiàn)[2]44頁(yè)表8-4、表3-6可得到主軸外伸尺寸及接桿莫氏圓錐號(hào)。主軸軸徑d=15mm時(shí)，主軸外伸尺寸為：D/=25/16,L=85mm,接桿莫氏圓錐號(hào)為1；主軸軸徑d=20mm時(shí)，主軸外伸尺寸為：D/=32/20,L=115mm，接桿莫氏圓錐號(hào)為1。
2.2.5 選擇接桿
在鉆、擴(kuò)、鉸孔及倒角等加工小孔時(shí)，通常都采用接桿（剛性接桿）。因?yàn)橹鬏S箱各主軸的外伸長(zhǎng)度和刀具均為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，須采用軸向可調(diào)整的接桿來(lái)協(xié)調(diào)各軸的軸向長(zhǎng)度，以滿足同時(shí)加工完成孔的要求。
查文獻(xiàn)[2]171頁(yè)表8-2，得表2-2、2-3所示：
表2-2 特長(zhǎng)可調(diào)接桿尺寸
d
d×t
莫氏錐號(hào)
類型
L
16
Tr16×1.5
2
A
28
185-485
85
20
Tr20×2
2
A
28
215-500
110
表2-3 夾緊螺母型式及尺寸
名義尺寸
h
16
Tr16×1.5
24.6
12
20
Tr20×2
31.6
12
2.2.6 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇
在組合機(jī)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(dǎo)向。因此，正確地選擇導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；確定導(dǎo)向的類型、參數(shù)和精度是設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要內(nèi)容，也是加工示意圖需要解決的問(wèn)題。
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式有兩種：固定導(dǎo)向、旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向，根據(jù)導(dǎo)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(jī)床采用固定式導(dǎo)向（鉆套導(dǎo)向）
查文獻(xiàn)[2]175頁(yè)表8-4，得表2-4的尺寸規(guī)格：
表2-4 通用導(dǎo)套的尺寸規(guī)格
d
D
φ5
>4-6
10
15
18
M6
12
8
3
φ6.7
>6-8
12
18
22
M6
12
8
3
φ8.2
φ8.7
>8-10
15
22
26
M6
16
8
3
導(dǎo)向參數(shù)包括導(dǎo)套直徑、導(dǎo)套長(zhǎng)度及導(dǎo)向套到工件端面距離等。導(dǎo)向長(zhǎng)度一般取1-2.5d, 所以導(dǎo)向長(zhǎng)度=24mm。導(dǎo)向套端面至工件端面距離是為了排屑方便，一般取1-1.5d，即=9mm。
根據(jù)文獻(xiàn)[2]177頁(yè)表8-6導(dǎo)向類別選擇的第一類,工藝方法為鉆,d取,D取/g6, /n6。
2.2.7 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定
a)工作進(jìn)給長(zhǎng)度確定
工作進(jìn)給長(zhǎng)度，應(yīng)等于加工部位長(zhǎng)度L（多軸加工時(shí)按最長(zhǎng)孔計(jì)算）與刀具切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和。切入長(zhǎng)度一般為5～10mm，根據(jù)工件端面的誤差情況確定，鉆孔時(shí)切入長(zhǎng)度查文獻(xiàn)[2]46頁(yè)表3-7：
+（3～8） （注：d為鉆頭直徑） （2-8）
而在采用復(fù)合刀具時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況決定。所以得出以下結(jié)果：
左側(cè)工進(jìn)長(zhǎng)度：6 + 22 = 28mm,右側(cè)工進(jìn)長(zhǎng)度：31.6 + 6.4 = 38mm。
b）快速進(jìn)給長(zhǎng)度的確定
快速進(jìn)給是動(dòng)力頭把刀具送到工作進(jìn)給的位置，其長(zhǎng)度按具體工作情況確定，在左動(dòng)力頭工作循環(huán)中，快速進(jìn)給行程為152mm，在右動(dòng)力頭工作循環(huán)中，快速進(jìn)給行程為142mm。
c）快速退回長(zhǎng)度的確定
快速退回長(zhǎng)度一般等于快速引進(jìn)和工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和，對(duì)于本機(jī)床快速退回行程長(zhǎng)度，能使刀具退回導(dǎo)向套內(nèi)，不影響工件的裝卸即可。左、右側(cè)快速退回長(zhǎng)度為180mm。
d）動(dòng)力部件總行程的確定
動(dòng)力部件的總行程，除能保證實(shí)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?yàn)榱搜a(bǔ)償安裝制造的誤差，動(dòng)力部件要向前調(diào)節(jié)的距離，此距離不小于15—20mm，后備量是考慮刀具從主軸孔和夾具導(dǎo)套孔取出所要的距離，保證刀具退離導(dǎo)套外端面的距離要大于刀桿插入主軸孔內(nèi)的長(zhǎng)度。
對(duì)于本機(jī)床的動(dòng)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
2.3.1 機(jī)床配置型式
機(jī)床的配置型式有立式和臥式兩種。
立式機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，自由度大，操作方便，其缺點(diǎn)是機(jī)床重心高，振動(dòng)大。臥式機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配工藝性好，振動(dòng)小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，機(jī)床重心較低，精度高，安裝方便，其缺點(diǎn)是削弱了床身的剛性。機(jī)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(jī)床多用于加工孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行的情況，而立式機(jī)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Y(jié)295型柴油機(jī)汽缸體的結(jié)構(gòu)為臥式長(zhǎng)方體，從裝夾的角度來(lái)看，臥式平放比較方便，也減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
通過(guò)以上的比較，考慮到臥式機(jī)床振動(dòng)小，裝夾方便等因素，選用臥式組合機(jī)床。
2.3.2 選用滑臺(tái)型式
滑臺(tái)型式一般分為液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)，液壓滑臺(tái)與機(jī)械滑臺(tái)由于采用的傳動(dòng)裝置不同，因而在性能、使用及維修等方面各有特點(diǎn)。目前，這兩種滑臺(tái)都得到廣泛的應(yīng)用。
根據(jù)文獻(xiàn)[2]18頁(yè)表2-4，它們的優(yōu)缺點(diǎn)比較如下表2-5所示：
表2-5 液壓滑臺(tái)與機(jī)械滑臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)
液壓滑臺(tái)
機(jī)械滑臺(tái)
優(yōu)
點(diǎn)
1.在相當(dāng)大的范圍內(nèi)進(jìn)給量可以無(wú)級(jí)調(diào)速。
1.進(jìn)給量穩(wěn)定，慢速無(wú)爬行，高速無(wú)振動(dòng)，可以降低加工工件的表面粗糙度。
2.可以獲得較大的進(jìn)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(shí)，不會(huì)因沖擊而損壞刀具。
3.由于液壓驅(qū)動(dòng)零件磨損小，使用壽命長(zhǎng)。
3.運(yùn)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(jìn)給時(shí)，通過(guò)液壓換向閥，很容易實(shí)現(xiàn)。
4.沒(méi)有液壓驅(qū)動(dòng)管路泄露、噪聲和液壓站占地的問(wèn)題。
5.過(guò)載保護(hù)簡(jiǎn)單可靠。
6.由行程調(diào)速閥來(lái)控制滑臺(tái)的快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)，轉(zhuǎn)換精度
高，工作可靠。
缺
點(diǎn)
1.進(jìn)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(jí)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(fèi)能源。
2.一般沒(méi)有可靠的過(guò)載保護(hù)。
3.調(diào)整維修比較麻煩。
3.快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)換位置精度較低。
經(jīng)比較，本組合機(jī)床選用液壓滑臺(tái)。
2.3.3 選液壓滑臺(tái)的型號(hào)
每種規(guī)格的動(dòng)力滑臺(tái)有其最大進(jìn)給力P進(jìn)的限制。選用時(shí)先根據(jù)確定的切削用量計(jì)算出各主軸的軸向切削合力∑P，以∑P
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