基于三維的柴油機氣缸蓋組合鉆床總體及夾具設計畢業(yè)設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 前言1</b></p><p>　　2 組合機床總體設計3</p><p>　　2.1 總體方案論證3</p><p>　　2.1.1 加工對象工藝性分析3</p><p>　　2.1

2、.2 機床配置型式的選擇3</p><p>　　2.1.3 定位基準的選擇3</p><p>　　2.2 確定切削用量及選擇刀具4</p><p>　　2.2.1 選擇切削用量4</p><p>　　2.2.2 計算切削力、切削扭矩及切削功率5</p><p>　　2.2.3 刀具耐用度的計算7</p

3、><p>　　2.2.4 選擇刀具結構8</p><p>　　2.3 三圖一卡設計8</p><p>　　2.3.1 被加工零件工序圖8</p><p>　　2.3.2 加工示意圖8</p><p>　　2.3.3 機床聯(lián)系尺寸圖10</p><p>　　2.3.4 機床生產率計算卡12

4、</p><p>　　3 組合機床夾具設計15</p><p>　　3.1.1 零件的工藝性分析15</p><p>　　3.1.2 夾具設計的基本要求15</p><p>　　3.1.3 夾具總體結構構思16</p><p>　　3.2 定位方案的確定16</p><p>　　3.2

5、.1 定位方案的論證16</p><p>　　3.2.2 定位基準的選擇16</p><p>　　3.2.3 定位的實現方法16</p><p>　　3.3 誤差分析18</p><p>　　3.3.1影響加工精度的因素18</p><p>　　3.3.2保證加工精度的條件18</p><

6、;p>　　3.4 夾緊方案確定20</p><p>　　3.4.1 夾緊裝置的確定20</p><p>　　3.4.2 夾緊力的確定22</p><p>　　3.4.3 夾緊液壓缸的選擇23</p><p>　　3.5 導向裝置的選擇24</p><p>　　3.5.1 鉆模套型式的選擇和設計24&l

7、t;/p><p>　　3.5.2 鉆模板的類型和設計25</p><p>　　3.6 夾具體確定25</p><p>　　3.7 夾具體三維模型26</p><p><b>　　4 結論30</b></p><p><b>　　參考文獻33</b></p>

8、<p><b>　　致 謝34</b></p><p><b>　　附 錄35</b></p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　組合機床是根據工件加工需要,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。組合機床一般采用多軸、多刀、

9、多工序、多面或多工位同時加工的方法，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已標準化和系列化，可根據需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產中得到廣泛應用，并可用來組成自動生產線。組合機床及其自動線是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質、經濟實用,因而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

10、動線主要采用機、電、氣、液壓控制,它的加工對象主要是生產批量比較大的大中型箱體類和軸類零件(近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額),完成鉆孔、擴孔、鉸孔,加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺,在孔內鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成形面等。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、復合式,還有多工位回轉臺式組合機床等;隨著技術的不斷進步,一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受到人們的

11、</p><p>　　國內組合機床近幾年取得了長足的進步，但是與發(fā)達國家相比，在產業(yè)結構、產品水平、開發(fā)能力、產業(yè)規(guī)模、制造技術水平、勞動生產率、國內外市場占有率等諸多方面尚存在不少差距。在組合機床方面，總體水平不高，國際競爭力不強，不能充分滿足國內建設需要，關鍵技術過分依賴國外，自主發(fā)展能力薄弱，高技能人才的比較優(yōu)勢有弱化的危險，產品質量不穩(wěn)定，用戶服務水平差距較大。</p><p>　

12、　本次設計的課題是柴油機氣缸蓋組合鉆床總體及夾具設計。該課題來源于江淮動力集團。該集團生產的S195柴油機、ZH1105柴油機銷路十分走俏，市場需求量大，暢銷國內外市場?，F在該集團迫切需要改善現有的生產條件，進行提高生產率、改善產品質量方面的技術改造，使產品的合格率上升，增加產量，適應市場競爭的需要，提高經濟效益。 </p><p>　　本設計主要針對ZH1105氣缸蓋鉆排氣道面上2×M10—7H螺紋底

13、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，以上倒角均C1，Ra 12.5。前面，后面，左面三個面上7個孔同時加工、生產率低、位置精度誤差大的問題而設計的，從而保證孔的位置精度、提高生產效率，降低工人勞動強度。由于柴油機機體需大批量生產

14、，為了提高加工精度，降低成本，有必要設計一種組合機床來滿足柴油機機體前后左三面同時鉆孔的需要。本次設計分總體設計、夾具設計、左軸箱設計、右軸箱設計及后主軸箱設計四部分。我主要負責夾具部分的設計，總體設計由我和另外三位同學共同完成。在設計組合機床過程中，組合機床夾具的設計是整個組合機床設計工作的重要部分之一。雖然夾具零件的標準化程度高，使設計工作量大為減少，設計周期大為縮短，但在夾具設計過程中，在保證加工精度的前提下，如何綜合考慮生產率、

15、經濟性和勞動條件等因素，還有一定的難度。</p><p>　　設計該組合機床思路如下：仔細分析零件的特點，以確定零件合理可行的加工方法（包括安排工序及工藝流程，確定工序中的工步數，選擇加工的定位基準及夾壓方案等），確定工序間加工余量，選擇合適的切削用量，確定組合機床的配制形式；根據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，最后按裝配關系組裝成組合機床。</

16、p><p>　　本說明書以設計臥式三面鉆螺紋底孔組合機床為主線，闡述了刀具的選擇和夾具設計的過程。在第2章中著重介紹了組合機床的總體設計。在總體設計中，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，結合本道工序加工的特點最終選擇臥式三面的機床配置型式。再結合本道工序的特點選擇刀具。根據選擇的切削用量，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。在確定這些設計計算后，然后是

17、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)系尺寸圖和生產率計算卡。在第3章中，主要介紹了夾具的設計。夾具設計是組合機床設計中的一個重要的組成部分。夾具設計時，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，選擇夾緊液壓缸的型號，最終完成夾具的零部件設計。最后根據計算結果繪制夾具裝配圖和主要的零件圖。</p><p>　　2 組合機床總體設計</p><p>

18、　　2.1 總體方案論證</p><p>　　2.1.1 加工對象工藝性的分析</p><p>　　A.本機床被加工零件特點</p><p>　　該加工零件為ZH1105柴油機氣缸蓋。材料HT250，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。</p><p>　　B.本機床被加工零件的加工工序及加

19、工精度</p><p>　　本道工序：鉆右面、左面、后面的孔，由本設備“ZH1105氣缸蓋三面鉆組合機床”完成，因此，本設備的主要功能是完成柴油機氣缸蓋右面、左面、后面三個面上7個孔的加工。具體加工內容及加工精度是：</p><p>　　a. 鉆后面上2個孔鉆：鉆2×M10—7H螺紋底孔至φ8.376，深19mm，Ra6.3，各孔位置度公差為φ0.20mm。</p>

20、<p>　　b.鉆右面上4個孔：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。</p><p>　　c.鉆左面上1個孔： 鉆G3/8"放置螺塞底孔至φ15.2mm通孔，Ra 6.3。</p><p>　　以上倒角均C1，Ra 12.5。</p><p>　　2.1.2 機床配置型式的

21、選擇</p><p>　　根據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性能的主要部件的結構方案。既要考慮能實現工藝方案，以確保零件的精度、技術要求及生產率，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

22、。</p><p>　　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，特別適用于大、中型箱體類零件的加工。根據配置動力部件的型式和數量，這種機床可分為單面、多面復合式。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，因而生產率比多工位機床低。</p><p>　　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、側底座及中間底座組合而成。其

23、優(yōu)點是加工和裝配工藝性好，無漏油現象；同時，安裝、調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。</p><p>　　在認真分析了被加工零件的結構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性，確定設計的組合機床的配置型式為單工位臥式三面鉆組合

24、機床。</p><p>　　2.1.3 定位基準的選擇</p><p>　　被加工零件為ZH1105柴油機氣缸蓋屬箱體類零件，本工序加工為三面同時鉆螺紋底孔，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。 </p><p>　　A. “一面雙孔”的定位方法 它的特點是：</p><p>　　a

25、.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。</p><p>　　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</p><p><b>　　面上孔的位置精度。</b></p><p>　　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，從而減少由基準轉換帶來的累積誤差

26、，有利于保證零件的加工精度。同時，使機床各個工序（工位）的許多部件實現通用化，有利于縮短設計、制造周期，降低成本。</p><p>　　d.易于實現自動化定位、夾緊，并有利于防止切削落于定位基面上。</p><p>　　B.“三平面”定位方法 它的特點是：</p><p>　　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。</p>&l

27、t;p>　　b.有同時加工零件兩個表面的可能，能高度集中工序。</p><p>　　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。由于柴油機氣缸蓋底面有兩個孔，再通過底面這個平面就可限制氣缸蓋六個自由度。初步擬定“一面雙孔”定位方法。</p><p>　　2.2 確定切削用量及選擇刀具<

28、;/p><p>　　2.2.1 選擇切削用量</p><p>　　對于7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，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

29、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。</p><p>　　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：</p><p>　　表2-1高速鋼鉆頭切削用量</p&

30、gt;<p>　　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速(單位為r/min)和每轉進給量（單位為mm/r），再根據其工作時間最長、負荷最重、刃磨較困難的所謂“限制性刀具”來確定并調整每轉進給量和轉速，通過“試湊法”來滿足每分鐘進給量相同的要求，即</p><p><b>　?。?-1）&l

31、t;/b></p><p>　　在選擇了轉速后就可以根據公式</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　選擇合理的切削速度。</p><p>　　A 右側面上4個孔的切削用量的選擇</p><p>　　4×M10鉆至4×Φ8.376，深19，l=

32、19mm</p><p>　　由d＞6～12，硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0.1～0.18mm/r,又d=8.376mm,初選n=533r/min, f =0.13mm/r,則由（2-2）</p><p>　　得：v=π×8.376×533/1000=14m/min </p><p>　　B.后側面上2個孔

33、的切削用量的選擇</p><p>　　2×M10鉆至2×Φ8.376，深19，l=19mm</p><p>　　由d＞6～12，硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0.1～0.18mm/r, 又d=8.376mm, 初選n=536r/min, f =0.13mm/r,則由（2-2）</p><p>　　得：v=π&

34、#215;8.376×536/1000=14.1m/min</p><p>　　C.左側面上一個孔的切削用量的選擇</p><p>　　鉆G3/8"放置螺塞底孔至φ15.2mm通孔</p><p>　　由d＞12～22，硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0.18～0.25mm/r, 又d=15.2mm, 初選n=

35、335r/min, f =0.20mm/r,則由（2-2）</p><p>　　得：v=π×15.2×335/1000=16m/min </p><p>　　表2-2 加工各個孔的進給量，工進速度及切削速度</p><p>　　2.2.2 計算切削力、切削扭矩及切削功率</p><p>　　根據文獻[1]P.134表6

36、-20中公式</p><p><b>　　(2-3)</b></p><p><b>　　(2-4)</b></p><p><b>　　(2-5)</b></p><p>　　式中， F ——切削力（N）；</p><p>　　T ——切削轉矩（Nmm

37、）；</p><p>　　P ——切削功率（kW）；</p><p>　　v ——切削速度（m/min）；</p><p>　　f ——進給量（mm/r）；</p><p>　　D ——加工（或鉆頭）直徑（mm）；</p><p>　　HB ——布氏硬度。，在本設計中，， ，得HB=223。</p>&l

38、t;p><b>　　由以上公式可得：</b></p><p>　　A 右側面上4個孔的切削用量的選擇</p><p>　　鉆4×M10鉆至4×Φ8.376，深19</p><p>　　由公式（2-3）得：</p><p>　　=26×8.376×0.130.8×22

39、30.6</p><p>　　= 1091.6 N</p><p>　　由公式（2-4）得：</p><p>　　=10×8.3761.9×0.130.8×2230.6</p><p>　　= 2843.4 Nmm</p><p>　　由公式（2-5）得：</p><p

40、><b>　　=</b></p><p><b>　　=0.156 kW</b></p><p>　　B.后側面上2個孔的切削用量的選擇</p><p>　　鉆2×M10鉆至2×Φ8.376，深19</p><p>　　由公式（2-3）得：</p><p

41、>　　=26×8.376×0.130.8×2230.6</p><p><b>　　= 1091.6N</b></p><p>　　由公式（2-4）得：</p><p>　　=10×8.3761.9×0.130.8×2230.6</p><p>　　=28

42、43.4 Nmm</p><p>　　由公式（2-5）得：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=0.157 kW</b></p><p>　　C. 左側面上一個孔的切削用量的選擇</p><p>　　鉆G3/8"放置螺塞底孔至φ15

43、.2mm通孔</p><p>　　由公式（2-3）得：</p><p>　　=26×15.2×0.200.8×2230.6</p><p>　　= 2796.1 N</p><p>　　由公式（2-4）得：</p><p>　　=10×15.21.9×0.200.8&#

44、215;2230.6</p><p>　　=12452.2 Nmm</p><p>　　由公式（2-5）得：</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=0.43 kW</b></p><p>　　表2-3加工各個孔的切削力、切削轉矩及切削功率<

45、;/p><p>　　2.2.3刀具耐用度的計算</p><p>　　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：</p><p><b>　　（2-6）</b></p><p><b>　　式中： </b></p><p>

46、　　—— 刀具耐用度，單位min；</p><p>　　—— 鉆頭直徑，單位mm；</p><p>　　—— 切削速度，單位m/min；</p><p>　　—— 每轉進給量，單位mm/r；</p><p><b>　　—— 布氏硬度。</b></p><p>　　選擇Φ8.376mm的鉆頭進行計

47、算：</p><p><b>　　=14328min</b></p><p>　　根據計算，所得刀具耐用度滿足要求。</p><p>　　2.2.4 選擇刀具結構</p><p>　　根據工藝要求及加工精度的要求，加工7個孔的刀具均采用標準錐柄長麻花鉆。</p><p><b>　　2.

48、3三圖一卡設計</b></p><p>　　2.3.1 被加工零件工序圖</p><p>　　被加工零件工序圖是根據制定的工藝方案，表示所設計的組合機床（或自動線）上完成的工藝內容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，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。除了設計研制合同外，它是組合機床設計的具體依據，也是

49、制造、使用、調整和檢驗機床精度的重要文件。</p><p><b>　　a.被加工零件</b></p><p>　　名稱及編號：氣缸蓋 ZH1105</p><p>　　材料及硬度：HT250 HB190—240 重量12Kg。</p><p>　　b.定位基準及夾壓點的選擇</p><p&g

50、t;　　針對機體的結構特點，選用“一面雙孔”定位基準。 </p><p><b>　　c.圖中符號</b></p><p>　　↓夾緊點 定位基面</p><p>　　2.3.2 加工示意圖</p><p>　　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上繪制的。是表達工藝方案具體內容的機床工藝方案圖

51、。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系，機床的工作行程及工作循環(huán)等。</p><p><b>　　A.刀具的選擇</b></p><p>　　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、生產率

52、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、切屑的排除及生產率要求等因素。鉆孔刀具其直徑應與加工終了時刀具螺紋螺旋槽后端和導向套外端有一定的距離。</p><p>　　刀具直徑的選擇應與加工部位尺寸、精度相適應?？爪?.376選擇刀具Φ8.376G7；孔Φ8.376選擇刀具Φ8.376G7；孔Φ15.2選擇刀具Φ15.2G7。</p><p

53、><b>　　B.導向結構的選擇</b></p><p>　　組合機床鉆孔時，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導向裝置來保證的。導向裝置的作用是：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。</p><p>　　本課題中加工7個孔時，由于是大批大量生產，考慮到當導套磨損時，便于更換，避免使整個鉆模板報廢，以節(jié)約成本，所以導向裝置

54、選用可換導套。</p><p>　　對于加工Φ8.376孔，選擇的導套尺寸為：D=18 mm，D1=25 mm，D2=30 mm，L=25 mm，</p><p>　　對于加工Φ8.376孔，選擇的導套尺寸為：D=18mm，D1=25 mm，D2=30 mm，L=25 mm， </p><p>　　對于加工Φ15.2孔，選擇的導套尺寸為：D=30 mm，D1=40

55、mm，D2=50 mm，L=35 mm， </p><p>　　C.確定主軸、尺寸、外伸尺寸</p><p>　　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。</p><p>　　根據由選定的切削用量計算得到的切削轉矩T，由[1]P.43公式</p><p&

56、gt;<b>　　(2-7)</b></p><p>　　式中，d—軸的直徑（㎜）；</p><p>　　T—軸所傳遞的轉矩（Nm）；</p><p>　　B—系數，本課題中主軸為非剛性主軸，取B=6.2。</p><p><b>　　由公式可得：</b></p><p>　

57、　軸1～4 d=30 mm</p><p>　　軸5～6 d=30 mm</p><p>　　軸7 d=38 mm</p><p>　　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=30mm時，主軸外伸尺寸為：L=115mm；接桿莫氏圓錐號為１。主軸軸徑d=38mm時，主軸外伸尺寸為：L=115mm；接桿莫氏

58、圓錐號為2。</p><p>　　D.動力部件工作循環(huán)及行程的確定</p><p>　　a.工作進給長度的確定</p><p>　　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）與刀具切入長度和切出長度之和。切入長度一般為5～10mm，根據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

59、見下表：</p><p>　　表2-4 工作進給長度</p><p><b>　　b.進給長度的確定</b></p><p>　　快速進給是指動力部件把刀具送到工作進給位置。初步選定三個主軸箱上刀具的快速進給長度都為140mm。</p><p>　　c.快速退回長度的確定</p><p>　　快速

60、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，三面快速退回長度為170mm。</p><p>　　d.動力部件總行程的確定</p><p>　　動力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。三面的前備量取30mm，后備量取130mm，則總行程為330mm。</p><p>　　2.3.3 機床聯(lián)系尺寸圖</p><p&

61、gt;　　機床聯(lián)系尺寸圖是用來表示機床的配置型式、主要構成及各部件安裝位置、相互聯(lián)系、運動關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、夾具等專用部件設計提供重要依據；它可以看成是簡化的機床總圖。</p><p>　　2.3.3 .1選擇動力部件</p><p>　　A.動力滑臺形式的選擇</p><p&g

62、t;　　本組合機床采用的是液壓滑臺。與機械滑臺相比較，液壓滑臺具有如下優(yōu)點：在相當大的范圍內進給量可以無級調速；可以獲得較大的進給力；由于液壓驅動，零件磨損小，使用壽命長；工藝上要求多次進給時，通過液壓換向閥，很容易實現；過載保護簡單可靠；由行程調速閥來控制滑臺的快進轉工進，轉換精度高，工作可靠。但采用液壓滑臺也有其弊端，如：進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；調整維修比較麻煩。本課題的加工對

63、象是ZH1105柴油機氣缸蓋三個面上的7個孔，位置精度和尺寸精度要求較高，因此采用液壓滑臺。</p><p>　　由此，根據已定的工藝方案和機床配置形式并結合使用及修理等因素，確定機床為臥式雙面單工位液壓傳動組合機床，液壓滑臺實現工作進給運動，選用配套的動力箱驅動主軸箱鉆孔主軸。</p><p>　　B.動力滑臺型號的選擇</p><p>　　a.根據選定的切削用量

64、計算得到的單根主軸的進給力，按文獻[1] P.62式</p><p><b>　　（2-8）</b></p><p>　　式中，—各主軸所需的 向切削力，單位為N。則</p><p><b>　　左主軸箱 </b></p><p><b>　　右主軸箱 </b><

65、/p><p><b>　　后主軸箱 </b></p><p>　　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大于。</p><p><b>　　b.進給速度</b></p><p>　　V左= n1xf=335x0.20=67</p><p>　　V右= n2x

66、f=533x0.13=69.3</p><p>　　V后= n3xf=536x0.13=70</p><p>　　c.最大行程 L=400mm</p><p>　　d.動力滑臺導軌型式</p><p>　　動力滑臺導軌組合有“矩—矩”和“矩—心”兩種型式。前者一般多用于帶導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向的剛性主

67、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。</p><p>　　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、右兩面的液壓滑臺均選用1HY40IA型。臺面寬500mm，臺面長1000mm,行程長400mm，滑臺及滑座總高320mm,滑座長1240mm，允許最大進給力32000N，快速行程速度6.3m/min，工

68、進速度10～350mm/min。</p><p>　　3.3.1.2 對刀誤差</p><p>　　因刀具相對于對刀或導向元件的位置不精確而造成的加工誤差，裝配圖中，刀具與鉆套之間的間隙會引起刀具的位移或傾斜，造成加工誤差。</p><p>　　鉆4×Ф8.376深19,鉆套導向尺寸為Ф18，所以加工時的對刀誤差為=0.04</p><

69、p>　　3.3.1.3夾具的安裝誤差</p><p>　　因夾具在機床上的安裝不精確而造成的加工誤差。本組合機床的夾具的安裝基面為平面，因此安裝誤差：=0。</p><p>　　3.3.1.4加工方法誤差</p><p>　　因機床的精度、刀具精度、刀具與機床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形因素造成的加工誤差，所以根據經驗為它留出工件公差的1/3，計算

70、可得：</p><p>　　=0.1/3=0.033mm。</p><p>　　3.3.1.5 夾緊方法誤差</p><p>　　因液壓缸對夾具施加的力是垂直向下的,對被加工零件在前后左右方向產生的力可以忽略不計,所以有夾緊方法產生的誤差：=0。</p><p>　　3.3.2 保證加工精度的條件</p><p>　　

71、工件在夾具中加工時，總加工誤差為上述的各項誤差之和。由于上述誤差為獨立隨機變量，應用概率法疊加因此保證加工精度的條件為：</p><p>　　≤ （3-2）</p><p>　　即工件的加工誤差=0.164mm應不大于工件的尺寸公差，由于孔距尺寸為130±0.1，可取=0.2，>為滿足條件，所以該精度滿足要求。</p>&l

72、t;p>　　3.4 夾緊方案的確定</p><p>　　3.4.1夾緊裝置的確定</p><p>　　3.4.1.1夾緊裝置的組成</p><p>　　本設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、夾緊元件三部分組成。其組成部分的相互關系，如下面的方框圖所示。 </p><p>　　圖3-2

73、 夾緊裝置組成的方框圖 </p><p>　　3.4.1.2夾緊裝置設計的基本要求</p><p>　　a.夾緊過程中，不改變工件定位后占據的正確位置。</p><p>　　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，又要使工件不產生于過大的夾緊變形。</p><p>　　c.夾緊裝置的自動化和復雜程度應與

74、生產綱領想適應，在保證生產率的前提下，其結構要力求簡單，以便于制造和維修。</p><p>　　d.夾緊裝置的操作應當方便、安全、省力。</p><p>　　3.4.1.3夾緊裝置的選擇</p><p>　　通常應用的機械夾緊裝置有氣壓裝置和液壓裝置兩種，各有其優(yōu)越性，要根據實際情況來選擇用哪種裝置。</p><p><b>　　A

75、.氣壓裝置</b></p><p>　　氣壓裝置以壓縮空氣為力源，應用比較廣泛，有以下特點：</p><p>　　a.動作迅速，反應快。氣壓為0.5MPa時，氣缸活塞速度為1~10m/s，夾具每小時可連續(xù)松夾上千次。 </p><p>　　b.工作壓力低（一般為0.4~0.6MPa）。傳動結構簡單，對裝置所用材料及制造精度要求不高，制造成本低。</

76、p><p>　　c.空氣粘度小，在管路中的損失較少，便于集中供應和遠距離輸送，易于集中操縱或程序控制等。</p><p>　　d.空氣可就地取材，容易保持清潔，管路不易堵塞，也不會污染環(huán)境，具有維護簡單，使用安全、可靠、方便等特點。</p><p>　　主要缺點是空氣壓縮性大，夾具的剛度和穩(wěn)定性較差；在產生相同原始作用的條件下，因工作壓力低，其動力裝置的結構尺寸大。此外

77、，還有較大的排氣噪聲。</p><p><b>　　B.液壓裝置</b></p><p><b>　　液壓裝置的特點是：</b></p><p>　　a.液壓油油壓高、傳動力大，在產生同樣原始作用力的情況下，液壓缸的 結構尺寸比氣壓小了許多。</p><p>　　b.液壓油

78、的不可壓縮性可使夾具剛度高，工作平穩(wěn)、可靠。</p><p>　　c.液壓傳動噪聲小，勞動條件比氣壓的好。</p><p>　　通過對以上兩種機械夾緊裝置優(yōu)缺點的比較，結合加工工件的精度要求、工人的勞動強度和環(huán)境要求、企業(yè)的實際情況，本設計中夾緊裝置采用液壓夾緊裝置。</p><p>　　3.4.2夾緊力的確定</p><p>　　3.4.2

79、.1夾緊力確定的基本原則</p><p><b>　　A.夾緊力的方向</b></p><p>　　a.夾緊力的方向應有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應朝向主要定位基面。</p><p>　　b.夾緊力的方向應有利于減小夾緊力。</p><p>　　c.夾緊力的方向應是工件剛度較高的方向。</p><p&g

80、t;<b>　　B.夾緊力的作用點</b></p><p>　　a.夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內。</p><p>　　b.夾緊力的作用點應選在工件剛度較高的部位。</p><p>　　c.夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面。</p><p>　　3.4.2.2夾緊方案</p><p>

81、　　根據以上要求及原則，工件屬于箱體類零件，夾緊力的方向應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。由于工件為薄壁件，易受力變形，故采用多點同時壓向工件，均勻分布壓緊力，起到減少受力變形的效果。夾緊力為液壓缸驅動。用推桿將壓力傳遞致壓板，然后由壓板將壓力分散到工件壓緊表面，從而將工件壓緊。</p><p>　　3.4.2.3夾緊力的預算</p><p>　　

82、根據工件所受切削力、夾緊力的作用情況，找出加工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，來確定夾緊力。</p><p>　　根據文獻[5]查得切削力Q的計算公式如下</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中 ——安全系數；</p><p><b>　　——切削力；</b></

83、p><p>　　——定位銷上允許承受的一部分切削力，通?？砂磾D壓強度確定：；</p><p>　　——許用擠壓應力，取定位銷和工件中較小者；</p><p>　　——壓板和工件表面間的摩擦系數；</p><p>　　——工件和定位支承塊間的摩擦系數；</p><p><b>　　——定位銷的直徑；</b&

84、gt;</p><p>　　——定位銷的接觸長度。</p><p>　　根據文獻[5]查得安全系數按下式計算</p><p><b>　　（3-4）</b></p><p>　　式中，～為各種因素的安全系數，查文獻[4]表3-1和表3-2</p><p>　?。嚎紤]工件材料及加工余量均勻性的基本安

85、全系數，?。?lt;/p><p><b>　?。杭庸ば再|，?。?lt;/b></p><p>　?。旱毒哜g化程度，取；</p><p><b>　?。呵邢魈攸c，??；</b></p><p>　?。簥A緊力的穩(wěn)定性，取；</p><p>　　：夾緊時的位置 ，取；</p>&

86、lt;p>　　：僅有力矩使工件回轉時工件與支承面的接觸情況，取。</p><p>　　查文獻[2]表3-34摩擦系數，均為 </p><p>　　根據2.2.2節(jié)切削力的計算結果，取P =4386.4N </p><p>　　3.4.3夾緊液壓缸的選擇</p><p>　　a.壓缸工作壓力的確

87、定</p><p>　　由[4]P.10頁表2-1得</p><p>　　組合機床工作壓力3-5MP，取P=5MP。</p><p>　　b.內徑D和稈直徑d的確定</p><p>　　查表2-2,取P2=0.5MP</p><p><b>　　取ηcm=0.95</b></p>&

88、lt;p>　　查表2-3,取d/D=1/2</p><p><b>　　由公式（2-3）</b></p><p>　　查表2-4,取D=100mm</p><p>　　查表2-5取d=50mm</p><p>　　c.液壓缸壁厚和外徑的計算</p><p>　　由[4]P.12頁公式<

89、/p><p><b>　　（3-5）</b></p><p>　　式中 ——液壓缸壁厚；</p><p><b>　　D——液壓缸內徑；</b></p><p>　　——試驗壓力，最大工作壓力的（1.25-1.5）倍</p><p>　　=1.3×5=6.5MP；<

90、;/p><p>　　——缸體材料許用應力，鑄鋼=100-110MP，取=100MP。</p><p><b>　　，取=15mm</b></p><p>　　則外徑D1=D+2=100+30=130。</p><p><b>　　d.工作行程的確定</b></p><p>　　查

91、表2-6,取工作行程為30mm。</p><p><b>　　e.缸蓋厚度的確定</b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　取t=15mm。</b></p><p>　　綜上所述，查資料[5]P.817頁表3.6-23，選定夾緊液壓缸為

92、T5019I型油缸。</p><p>　　3.5 導向裝置的選擇</p><p>　　導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。</p><p>　　3.5.1鉆模套型式的選擇和設計</p><p><b>　　a.鉆套的型式</b></p><

93、p>　　鉆套的結構和尺寸已標準化，按其使用特點可分為固定式鉆套、可換鉆套和快換鉆套。</p><p>　　由于工件是大批量生產。固定鉆套顯然不合適而快換鉆套加工位置精度較低，不能滿足加工要求，因此選擇可換鉆套?？蓳Q鉆套裝于襯套中而襯套則是壓配（H7/r6）于鉆模板的孔內，該鉆套由螺釘固定以防轉動或在退刀時隨刀具帶起。</p><p>　　b.鉆套內孔直徑的基本尺寸及公差配合的選擇&l

94、t;/p><p>　　鉆套內孔直徑的基本尺寸應為所用刀具的最大極限尺寸，鉆套內徑與孔鉆頭配合用H7/f7(考慮到所用刀具和工件上的加工精度要求)。</p><p>　　襯套內外孔查資料[2]P.408頁表5-8通用導套的尺寸規(guī)格，d、D和D2的 關系如下圖所示。</p><p>　　圖3-3 導套尺寸簡圖</p><p>　　對于加工Φ8.376

95、孔，選擇的導套尺寸為：D=18mm，D2=32mm，D1=25 mm，L=25mm，h=10mm, l1=3mm, 配用的螺釘M6</p><p>　　對于加工Φ15.2孔，選擇的導套尺寸為：D=30mm，D2=55mm，D1=40 mm，L=35mm，h=10mm，l1=3mm,配用的螺釘M6。</p><p>　　對于加工Φ8.376孔，選擇的導套尺寸為：D=18mm，D2=32 mm

96、，D1=25mm，L=25mm，h=10mm，l1=3mm,配用的螺釘M6。</p><p>　　3.5.2 鉆模板的類型和設計</p><p>　　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。</p><p>　　在設計鉆模板結構時，主要根據工件外形大小，加工部件，結構特點和生產規(guī)模以及機床類型等條件而定

97、，要求鉆模板結構簡單，使用方便，制造容易</p><p><b>　　要求：</b></p><p>　　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。由于在鉆套設計中鉆套高度L=36mm，鉆模板厚度取36mm。</p><p>　　b.鉆模板安裝鉆套的孔

98、與定位元件間的位置精度將影響工件的位置精度，因此至關重要的配合精度取H7/p6（上面查的）。</p><p>　　c.要保證加工過程的穩(wěn)定性</p><p>　　3.6 夾具體的確定</p><p>　　夾具上的各種裝置通過夾具體連接成一個總體。因此，夾具體的形狀及尺寸取決于夾具上各種裝置及夾具與機床的連接。</p><p>　　夾具體設計的

99、基本要求：</p><p>　　a.有適當的精度和尺寸穩(wěn)定性。</p><p>　　b.有足夠的強度和剛度。</p><p><b>　　c.結構工藝性好。</b></p><p><b>　　d.排屑方便。</b></p><p>　　e.在機床上安裝穩(wěn)定可靠。</p

100、><p>　　f.保證裝卸工件方便</p><p>　　本設計方案中的夾具體材料為HT200，基本尺寸：600×473×360mm，座底設計排屑裝置，具體見夾具裝配圖。</p><p>　　3.7 夾具體的三維模型</p><p><b>　　4 結論</b></p><p>　　

101、本次設計的ZH1105柴油機氣缸蓋鉆擴組合機床采用三面同時鉆孔的工作方式，在加工生產中同時完成柴油機氣缸蓋7個孔的鉆加工。這次設計分總體設計和夾具設計兩個部分。整個設計通過對零件工藝分析，結構分析，確定了夾緊、定位方案，完成了對“三圖一卡”及夾具的繪制。本組合機床采用液壓滑臺、精密導套等零件，精度高，調整、保養(yǎng)以及維修方便；同時本機采用單工位的工作方式，在加工生產線上7個孔一次加工，大大提高了生產效率，降低了勞動強度，從而降低了零件的加

102、工成本。</p><p>　　本組合機床設計合理，符合實際應用，滿足加工要求，且絕大部分采用了通用部件和標準件，制造成本低，機床操作簡單，設備調整、維修方便。本機床設計也有一些不足之處如：機床占地面積大、機床結構復雜等。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 謝家瀛．組合機床設計簡明手冊[M].北京:機械工業(yè)

103、出版社,1995．</p><p>　　[2] 劉文劍．夾具工程師手冊[M].哈爾濱:黑龍江科技出版社,1987． </p><p>　　[3] 東北重型機械學院．機床夾具設計手冊[M].上海:上?？茖W技術出版社,1988．</p><p>　　[4] 楊培元，朱福元．液壓系統(tǒng)設計簡明手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1994．</p><p&g

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105、計參考圖冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,1975．</p><p>　　[9] 白成軒．機床夾具設計新原理[M].北京:機械工業(yè)出版社,1997. </p><p>　　[10] 趙志修．機械制造工藝學[M].北京:機械工業(yè)出版社,1985. </p><p>　　[11] 陳立周．穩(wěn)健設計[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003.　</p><p

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107、2-13． </p><p>　　[15] 李新．鉆孔、攻絲公用一個主軸箱的組合機床設計[J].制造技術與機床，2003，（12）：38-39．</p><p>　　[16] 宗永平．四工位組合機床的設計與研制[J].洛陽工學院學報，1998，（2）：19-23．</p><p>　　[17] 王傳順，王禾，文立軍.小孔距箱體零件精鏜孔組合機床的設計[J].組合機床

108、與自動化技術，1999，（3）：22-16．</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在畢業(yè)設計的幾個月中，我經過自己的努力，在指導老師的幫助和其他同學的配合下，完成了本次畢業(yè)設計。本次設計的順利完成是與指導老師惠學芹和本組的秦佳、王雷、呂超三位同學的努力分不開的。設計過程中，我和小組成員配合默契分工明確，按照老師的要求踏實工作，最終完成了設

109、計。在即將走上工作崗位之際，通過畢業(yè)設計使得我在各個方面得到了全方位的鍛煉，為今后的工作學習打下了基礎?；仡櫿麄€設計過程，我受益匪淺。該設計運用了我們四年來所學的知識，使我們能夠在畢業(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。通過本次設計學習，使學生能夠鞏固以前所學的專業(yè)知識，獨立工作能力、分析問題能力和解決問題能力得到進一步提高，在產品設計、機構分析、工藝過程分析、公差配合、產品檢測等方面建立一

110、個系統(tǒng)概念，提高從事一線工作技術能力，增強工作協(xié)調能力。</p><p>　　本次畢業(yè)設計是ZH1105柴油機氣缸蓋組合機床的設計。該設計運用零件結構設計、組合機床整體設計等方面的知識。通過這次設計，我基本上掌握了專用組合機床設計的方法和步驟，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。</p><p>　　本次設計任務業(yè)已順利完成，但由于我水平有限，

111、缺乏經驗，難免會留下一些不足之處，在此懇請各位專家、老師及同學指出并原諒。</p><p>　　最后，我再次向在設計期間一直給予我指導和關心的惠老師表以深深的謝意！</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　圖名 圖號 圖幅 張數</p>&l

112、t;p>　　1 被加工零件工序圖 QGG004-00-1 A1 1</p><p>　　2 刀具分布圖 QGG004-00-2 A1 1</p><p>　　3 機床聯(lián)系尺寸圖 QGG004-00-3 A1 1</p><p>　　5 夾具

113、裝配圖 QGG004-02-1 A0 1</p><p>　　6 右法蘭盤 QGG004-01-1 A3 1</p><p>　　7 軸 QGG004-01-2 A3 1</p><p>　　8 左法蘭盤

114、 QGG004-01-3 A3 1</p><p>　　9 墊圈 QGG004-01-4 A4 1</p><p>　　10 圓盤 QGG004-01-5 A3 1</p><p>　　11 圓柱定位銷推桿