柴油機(jī)氣缸體工藝及專用機(jī)床設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD】

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[10] 賈俊榮. 機(jī)床主軸箱優(yōu)化與智能設(shè)計(jì)的研究：[學(xué)士學(xué)位論文]. 福建農(nóng)林大學(xué) , 2005 . [11] 蔡雪凌. 高精度內(nèi)燃機(jī)氣缸體雙軸孔精鏜組合機(jī)床設(shè)計(jì)探討：[博士學(xué)位論文].天津大學(xué)，2004.8 [12] 魯屏宇. 工程圖學(xué). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 5．本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題工作進(jìn)度計(jì)劃： 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 2008年 2月 25 日~ 3 月 30 日 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)方案論證報(bào)告 2月 25 日~ 3 月 30 日 完成外文資料翻譯 4月 1 日~ 5 月 1 日 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙 5月 2 日~ 5 月 20 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)編寫(xiě) 5月21 日~ 5 月31 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)修改 所在系（教研室）審查意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 院（部）學(xué)術(shù)委員會(huì)意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 機(jī)電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)方案 論證報(bào)告 設(shè)計(jì)題目: 柴油機(jī)汽缸體工藝及專用機(jī)床設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 張炎濤 學(xué) 號(hào)： 2004142043 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)自0402 指導(dǎo)教師： 馬玉平 2008 年 3 月 30 日 2 目 次 1 設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………………………………………………1 1.1 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的……………………………………1 1.2 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求………………………………1 2 文獻(xiàn)綜述………………………………………………………………………2 3 方案對(duì)比………………………………………………………………………7 結(jié)論…………………………………………………………………………………9 參考資料……………………………………………………………………………10 10 1.設(shè)計(jì)任務(wù) 1.1本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的 課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一臺(tái)組合專用機(jī)床，用于氣缸體氣缸孔粗加工工序，完成一次走刀進(jìn)行三個(gè)不同直徑圓柱面的粗鏜加工。為了完成這一工序，設(shè)計(jì)組合專用鏜床，立式結(jié)構(gòu)，著重設(shè)計(jì)主軸箱、專用夾具和滑臺(tái)，在參觀現(xiàn)有成品機(jī)床和收集參考資料的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新提出自動(dòng)上、下工件的設(shè)想，并設(shè)計(jì)專用傳送帶完成自動(dòng)上下動(dòng)作。 1.2本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： ① 、根據(jù)給定的零件，利用三維實(shí)體造型軟件造型； ② 、編制零件加工工藝； ③ 、汽缸體組合機(jī)床鉆孔加工三圖一卡的繪制； ④ 、主軸箱裝配圖兩張； ⑤ 、夾具裝配圖一張； ⑥ 、主要零件圖； ⑦ 、英文翻譯一份； ⑧ 、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。 2.文獻(xiàn)綜述 本設(shè)計(jì)題目是柴油機(jī)氣缸體工藝及專用機(jī)床設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一臺(tái)組合專用機(jī)床。組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。通常組合機(jī)床由以下部件組成：動(dòng)力箱、多軸箱、滑臺(tái)、鏜削頭、夾具、側(cè)底座、中間底座、液壓裝置、電氣設(shè)備、刀工具等。 組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。組合機(jī)床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。 組合機(jī)床除分為大型和小型外，按配置形式又分為單工位和多工位機(jī)床兩大類。單工位機(jī)床又有單面、雙面、三面和四面幾種，多工位機(jī)床則有移動(dòng)工作臺(tái)式、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式、中央工作臺(tái)式和回轉(zhuǎn)鼓輪式等工作形式。 組合機(jī)床與其他機(jī)床比較具有以下特點(diǎn)： （1）組合機(jī)床的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零、部件總量的70%~80%，因此設(shè)計(jì)和制造周期短，投資少，經(jīng)濟(jì)效果號(hào)。 （2）由于組合機(jī)床用多刀加工，并且自動(dòng)化程度高，因此比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)強(qiáng)度低。 （3）組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過(guò)周密設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有專門廠成批制造，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修方便。 （4）在組合機(jī)床上加工零件時(shí)，由于采用專用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人的技術(shù)水品要求不高。 （5）當(dāng)被加工產(chǎn)品更新時(shí)，采用其他類型的專用機(jī)床時(shí)，其大部分部件要報(bào)廢。用組合機(jī)床時(shí)，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件可以重復(fù)利用，不必另行設(shè)計(jì)和制造。 （6）組合機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動(dòng)線，以適用大規(guī)模的生產(chǎn)需要。 組合機(jī)床的通用部件分大型和小型兩大類。大型通用部件是指電機(jī)功率為1.5——30千瓦的動(dòng)力部件及其配套部件。這類動(dòng)力部件多為箱體移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。小型通用部件是指電機(jī)功率在0.1——2.0千瓦的動(dòng)力部件及其配套部件。 通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。 支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。 輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等。 控制部件是用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等。輔助部件有潤(rùn)滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。 組合機(jī)床可完成的工藝可銑平面、掛平面、車端面、鉆孔、鏜孔、鉸孔、攻絲、倒角、锪平面、鉆深孔、切槽等。隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床可完成的工藝范圍也在工藝范圍也在不斷擴(kuò)大，除了上述工藝外，還可以完成車外圓、車錐面、切削內(nèi)外螺紋、滾壓孔、拉削內(nèi)外圓柱面和平面、磨削、拋光、衍磨，甚至還可以進(jìn)行沖壓、焊接、熱處理、裝配、自動(dòng)測(cè)量和檢查技術(shù)等。 組合機(jī)床的加工精度簡(jiǎn)述如下： （一） 孔加工 1.孔的尺寸精度 采用鉸孔或精鏜孔時(shí)，孔的精度可達(dá)H6級(jí)，表面粗糙度為1.6um，孔的圓度誤差在孔徑尺寸公差一半范圍內(nèi)。加工有色金屬時(shí)，采用精密夾具，經(jīng)過(guò)3~4次加工，精度可以穩(wěn)定地達(dá)H6級(jí)，表面粗糙度可達(dá)0.8~0.4um。 2.孔的同軸度 當(dāng)從兩面多軸加工時(shí)，孔的同軸度一般為0.05mm。當(dāng)從一面進(jìn)行精鏜孔，并且采用固定式夾具，鏜刀桿兩端都有精密導(dǎo)向裝置，夾具精度良好的條件下，在1000mm長(zhǎng)度內(nèi)，被加工零件幾個(gè)孔的同軸度可保證在0.015~0.03mm以內(nèi)。當(dāng)分別從兩面對(duì)同一軸線上的孔進(jìn)行單軸加工時(shí)，在有中間精度導(dǎo)向裝置條件下，其同軸度亦可保證在0.015~0.03mm。 3.孔的平行度 在組合機(jī)床上加工，孔與孔相互之間的平行度以及對(duì)加工基面的平行度，在1000mm長(zhǎng)度內(nèi)可達(dá)0.02mm~0.05mm。 4.孔的位置精度 孔的位置精度與夾具、機(jī)床的型式和精度有很大關(guān)系。在固定式夾具的機(jī)床上鏜孔，孔間距離和的軸線與定位基面的位置精度可穩(wěn)定地達(dá)到±0.025 ~±0.03mm。在多工位機(jī)床上，由于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)或回轉(zhuǎn)鼓輪存在定位誤差，則加工精度不高。如果在同一工位上，帶有懸掛式活動(dòng)鉆模板，對(duì)孔進(jìn)行精加工時(shí)，其位置精度可達(dá)到±0.05mm。在不同工位上分別進(jìn)行孔加工時(shí)，精度較低。用立式多工位時(shí)，其精度可達(dá)±0.1mm。用鼓輪式機(jī)床加工時(shí)，其精度只能達(dá)到±0.2mm，甚至更低。 在同一工位上鉆孔時(shí)，位置精度一般可保持在0.2mm范圍內(nèi)。在具有固定式鉆模板的機(jī)床上鉆孔，其精度可以達(dá)到±0.15mm。 5.孔的垂直度 在組合機(jī)床上加工孔，其中心線對(duì)基面以及相對(duì)另一個(gè)孔的中心線，其垂直度均可達(dá)到在100mm長(zhǎng)度內(nèi)偏差0.02mm。 6.螺孔精度 組合機(jī)床上加工螺孔多利用攻絲靠模裝置，若潤(rùn)滑條件良好，在鑄鐵零件上可以加工出6H級(jí)精度的螺孔，其表面粗糙度為3.2um。 螺孔的位置精度由于攻絲時(shí)以底孔為定位基準(zhǔn)，加上其他誤差的影響，因此比鉆孔的位置精度略低，一般可達(dá)到±0.25mm，機(jī)床精度較高時(shí)可達(dá)到±0.15mm。 （二） 平面加工 在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上常用銑削、刮削、車削（端面）和拉削等方法加工平面。一般采用銑削頭、滑臺(tái)和滑座等通用部件，根據(jù)被加工工件的工藝要求組成單面、雙面以及立式、回轉(zhuǎn)臺(tái)式等多種型式的組合銑床。這樣的機(jī)床結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，剛性較好，加工精度較高。在加工中小型工件時(shí)通常將銑削頭組成鼓輪式組合銑床或立式連續(xù)回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合銑床，這類機(jī)床生產(chǎn)效率稿，加工精度較低。 在組合機(jī)床上加工平面的平面度可以達(dá)到在800mm長(zhǎng)度誤差0.04~0.1mm。表面粗糙度3.2um。對(duì)定位基面的平行度可以保證在0.05mm以內(nèi)，到定位基面的距離（一般在500mm以內(nèi)）尺寸公差可以保證在0.02~0.045mm以內(nèi)。 （三）.止口加工 多軸加工，采用動(dòng)力滑臺(tái)在死擋鐵上停留的方法，其加工精度能達(dá)到0.15~0.25mm；單軸加工，采用特殊結(jié)構(gòu)，加工到終點(diǎn)使擋塊頂在被加工工件的表面，一般精度可以達(dá)到0.08~0.10mm。條件良好時(shí)，精度可以保證在0.02~0.045mm以內(nèi)。 為了使組合機(jī)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(tái)組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見(jiàn)的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。 組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)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(dòng)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。 30多年來(lái)，我國(guó)組合機(jī)床通用部件經(jīng)歷了一個(gè)從無(wú)到有、從點(diǎn)到面、從低到高的逐步發(fā)展的歷史時(shí)期。進(jìn)入90年代，組合機(jī)床行業(yè)加快發(fā)展，行業(yè)的整體實(shí)力和新產(chǎn)品的質(zhì)量及水平有了顯著的提高。目前的現(xiàn)狀的是： a.組合機(jī)床制造技術(shù)由過(guò)去的以加工為主的單機(jī)及自動(dòng)線想綜合成套方向轉(zhuǎn)化。 b.組合機(jī)床的控制技術(shù)由傳統(tǒng)的程序控制技術(shù)向數(shù)控、計(jì)算機(jī)管理與監(jiān)控方向發(fā)展。 c.組合機(jī)床的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)手段由過(guò)去的人工設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。 組合機(jī)床行業(yè)雖然取得了較大的進(jìn)步與發(fā)展，但是，在制造技術(shù)高速發(fā)展的今天，由于基礎(chǔ)薄弱，從整體上看，與國(guó)外先進(jìn)水平、與國(guó)內(nèi)用戶的要求還存在著一定的差距，主要表現(xiàn)在：產(chǎn)品可靠性較差；可調(diào)可變性差；缺少必要的適應(yīng)多品種加工的新品種；系列化、通用化、模塊化程度低，致使制造周期過(guò)長(zhǎng)，滿足不了用戶要求。80年代以來(lái)，國(guó)外組合機(jī)床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化，工序高度集中，高效短節(jié)拍和多種功能的自動(dòng)監(jiān)控。 組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是：①提高通用部件的技術(shù)水平；②發(fā)展適量中、小批生產(chǎn)的組合機(jī)床；③采用新刀具；④發(fā)展自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)⑤擴(kuò)大工藝范圍。 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)思想是：①以組合機(jī)床的特點(diǎn)和特性為設(shè)計(jì)思想；②以用戶為目標(biāo)的設(shè)計(jì)思想；③滿足產(chǎn)品批量大、高效自動(dòng)化要求的設(shè)計(jì)思想；④組合機(jī)床應(yīng)重視和加強(qiáng)技術(shù)配套工作；⑤重視提高機(jī)床的剛性，確保機(jī)床的工作穩(wěn)定可靠；⑥從新型刀具、新材料的應(yīng)用出發(fā)，提高切削用量，提高機(jī)床工作效率；⑦不斷提高組合機(jī)床的精度；⑧縮短機(jī)床的制造周期。 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)分為四個(gè)階段：①工藝方案的分析制訂；②機(jī)床配置型式和結(jié)構(gòu)方案的分析確定；③組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)；④組合機(jī)床的部件設(shè)計(jì)。 3.方案對(duì)比 可以初步擬定兩種工藝方案：方案1是將整個(gè)加工過(guò)程分為兩大階段，即第一階段先采用流水線加工基準(zhǔn)表面（即底面及其上的螺栓孔），以后的加工中始終以這一面（底面）和二螺栓孔作為定位基準(zhǔn)，進(jìn)行以后的以孔為主的加工；方案2則是先加工底面和側(cè)面，然后以這三面作為定位基準(zhǔn)加工其他面。 在孔與其他表面的加工過(guò)程中，方案1采用底面及兩螺栓孔作為定位基準(zhǔn)，因而實(shí)現(xiàn)了加工過(guò)程中基準(zhǔn)的統(tǒng)一，同時(shí)也簡(jiǎn)化了夾具的設(shè)計(jì)。由此而產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合所造成的定位誤差，可以通過(guò)提高定位元件及定位表面的加工精度來(lái)補(bǔ)償。但由于定位銷與定位孔之間的配合精度高，增加了工件在夾具上安裝的困難。不過(guò)這可以通過(guò)安裝隨行夾具避免這個(gè)問(wèn)題。而方案2選擇底面和側(cè)面為精基準(zhǔn)，其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了基準(zhǔn)重合，但加工過(guò)程中需要不斷更換基準(zhǔn)，這樣做使各主要加工表面間的相互位置精度難以保證，同時(shí)增加了尺寸鏈的計(jì)算工作量。由于多次更換基準(zhǔn)，增加了加工時(shí)的輔助時(shí)間，影響生產(chǎn)效率。 綜上所述，這兩種方案設(shè)計(jì)各有其優(yōu)點(diǎn)，但方案1更能合理分配教工余量，減少由于主要加工表面余量不均勻所造成的廢品，同時(shí)簡(jiǎn)化了夾具的設(shè)計(jì)，安裝亦方便，故應(yīng)優(yōu)先采用方案1。 對(duì)于組合機(jī)床的配置形式可以初步擬定兩種型式：方案Ⅰ是固定式夾具單工位組合機(jī)床，方案Ⅱ是移動(dòng)式夾具的（多工位）組合機(jī)床。 方案Ⅰ通?？梢园惭b一個(gè)工件，特別適用于大、中型箱體類零件的加工?？梢岳枚噍S箱同時(shí)從幾個(gè)方向?qū)ぜM(jìn)行加工，其加工精度也較高，但其機(jī)動(dòng)時(shí)間不能與輔助時(shí)間重合，因而生產(chǎn)效率低。 方案Ⅱ主要適用于中、小零件加工，提高了工序集中程度，并能設(shè)置單獨(dú)裝卸工位，使輔助時(shí)間和機(jī)動(dòng)時(shí)間重合，從而提高生產(chǎn)效率。 本次設(shè)計(jì)所加工的零件的生產(chǎn)節(jié)拍是30分鐘/每件，生產(chǎn)綱領(lǐng)為10000件，屬于大批量生產(chǎn)，并且其精度能夠滿足加工要求，綜上所述方案Ⅱ更適合本設(shè)計(jì)，故應(yīng)優(yōu)先采用方案Ⅱ。 對(duì)于被加工孔的中心線與定位基準(zhǔn)平行，或需從幾個(gè)面同時(shí)加工的工件，一般采用臥式機(jī)床；對(duì)于被加工孔的中心線與定位基準(zhǔn)垂直的工件，一般采用立式機(jī)床。所以本設(shè)計(jì)用立式機(jī)床。 對(duì)于滑臺(tái)可采用液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)兩種方案。液壓滑臺(tái)的進(jìn)給速度屬于無(wú)級(jí)變速，變換進(jìn)給量方便，液壓系統(tǒng)可安裝壓力繼電器，機(jī)床運(yùn)行安全，機(jī)床較易實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)循環(huán)。機(jī)械滑臺(tái)成本較低，低污染，維修方便，性能穩(wěn)定。綜上所述液壓滑臺(tái)更適合本設(shè)計(jì)。 結(jié)論 （1）.零件工藝方案的擬定 ① 鑄造零件毛坯 ② 粗、精銑定位底面 ③ 粗鏜氣缸孔、刮止孔（本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容） ④ 精鏜氣缸孔、刮止孔 ⑤ 熱處理 ⑥ 去毛刺，清洗 ⑦ 終檢 本課題設(shè)計(jì)的專用機(jī)床就是用來(lái)完成粗鏜氣缸孔、刮止孔這一工序的，氣缸孔有三個(gè)不同直徑的加工面，設(shè)計(jì)第一把鏜刀用來(lái)平整鑄造出的通孔，第二、三把鏜刀切削圓柱面，止孔用同一刀桿上的第四把鏜刀加工。 （2）.組合機(jī)床的配置型式 本課題設(shè)計(jì)機(jī)床要加工的位是同樣規(guī)格呈直線排列的六個(gè)氣缸孔，根據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求的分析，大體可確定采用立式三軸兩工位。配置主軸箱一個(gè)，立式液壓滑臺(tái)一個(gè)，滑動(dòng)夾具工作臺(tái)一個(gè)，專用夾具一套，PC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)一套，單獨(dú)液壓站驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)一套。 參考資料 [1] 謝家瀛. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [2] 大連組合機(jī)床研究所. 組合機(jī)床設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社，1975-6 [3] 王秀倫等. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì).中國(guó)鐵道出版社，1984 [4] HIRAM E·GRANT. 夾具—非標(biāo)準(zhǔn)夾緊裝置. 機(jī)械工業(yè)出版社，1975 [5] 徐灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2000.6 [6] 吳宗澤等. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：高等教育出版社，1999 [7] 李慶余. 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.8 [8] 大連組合機(jī)床研究所. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社， 1975 [9] 魯屏宇. 工程圖學(xué). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001 [10] 叢鳳延 遲建山. 組合機(jī)床設(shè)計(jì). 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1993.8 [11] 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 大連鐵道學(xué)院 吉林工學(xué)院. 組合機(jī)床設(shè)計(jì). 上海 科學(xué)技術(shù)出版社，1985.1 [12] 許曉旸. 專用機(jī)床設(shè)備設(shè)計(jì). 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120 0.9 108 3.380 23 死擋鐵停留 0.05 24 動(dòng)力部件快退 432 0.086 25 調(diào)整鏜刀伸出長(zhǎng)度 0.5 26 動(dòng)力部件快進(jìn) 67 0.013 27 動(dòng)力部件工進(jìn) 128.5 345.4 365 48.42 120 0.9 108 3.380 28 死擋鐵停留 0.05 29 動(dòng)力部件快退 432 0.086 30 工作臺(tái)移動(dòng) 135 0.034 31 死擋鐵停留 0.05 32 動(dòng)力部件快進(jìn) 67 0.013 33 動(dòng)力部件工進(jìn) 128.5 345.4 365 48.42 120 0.9 108 3.380 34 死擋鐵停留 0.05 35 動(dòng)力部件快退 432 0.086 36 松開(kāi)工件 0.002 37 卸下工件 0.5 備注 本機(jī)床裝卸工件時(shí)間取為1min 單件總共時(shí) 20.28 3.15 23.43 機(jī)床理想生產(chǎn)效率Q （件/h） 機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)效率 2.56（件/h） 符合率 0.85 16 機(jī)電工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目: 柴油機(jī)氣缸體工藝及專用機(jī)床設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 張炎濤 學(xué) 號(hào)： 2004142043 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)自0402 指導(dǎo)教師： 馬玉平 2008 年 5 月 31 日 1 目 錄 1 緒論………………………………………………………………………1 1.1 課題來(lái)源與意義………………………………………………………1 1.2 組合機(jī)床的組成及分類………………………………………………1 1.3 組合機(jī)床的特點(diǎn)………………………………………………………2 2 被加工零件的工藝方案的擬定…………………………………………3 2.1 零件的工藝分析………………………………………………………3 2.2 零件工藝方案的擬定…………………………………………………3 2.3 機(jī)床加工方案確定……………………………………………………4 2.4 切削用量的確定………………………………………………………4 3 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)——“三圖一卡” …………………………………6 3.1 被加工零件工序圖……………………………………………………6 3.2 加工示意圖……………………………………………………………6 3.3 機(jī)床尺寸聯(lián)系圖………………………………………………………8 3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡………………………………………………………11 4 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)…………………………………………………17 4.1 多軸箱的選擇………………………………………………………17 4.2 多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖……………………………………………18 4.3 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)……………………………………………………19 4.4 主軸、傳動(dòng)軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算…………………………26 4.5 多軸箱總圖及零件圖的繪制………………………………………30 4.6 鏜刀具的設(shè)計(jì)………………………………………………………31 5 夾具滑臺(tái)和專用夾具設(shè)計(jì)……………………………………………32 5.1 零件定位分析………………………………………………………32 5.2 零件夾緊分析及計(jì)算………………………………………………32 5.3 夾具滑臺(tái)的選擇……………………………………………………35 5.4 夾具設(shè)計(jì)……………………………………………………………35 設(shè)計(jì)總結(jié)……………………………………………………………………37 致謝…………………………………………………………………………38 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………39 1 緒論 1.1 課題來(lái)源與意義 1.1.1 課題來(lái)源 該課題來(lái)自工廠，柴油機(jī)氣缸體是柴油機(jī)上的主要零件，年產(chǎn)量為10000件。生產(chǎn)中常用組合機(jī)床和專用機(jī)床組成的流水線進(jìn)行組織生產(chǎn)。本課題依據(jù)于此，是專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 根據(jù)圖樣技術(shù)要求規(guī)定，三軸兩工位立式鏜床用于粗鏜氣缸孔基刮止口，氣缸材料為HT250，硬度180~230HB，加工余量為5mm，零件外形尺寸為860mm×320mm×425.4mm。 本設(shè)計(jì)涉及到機(jī)制專業(yè)學(xué)生所學(xué)的主要專業(yè)課和專業(yè)基礎(chǔ)課，能充分得到機(jī)制專業(yè)方面能力的訓(xùn)練。要求在設(shè)計(jì)過(guò)程中掌握專用機(jī)床的設(shè)計(jì)方法，盡量采用合理的機(jī)床設(shè)計(jì)方案，保證加工精度、生產(chǎn)率以及操作方便。 1.1.2 課題的意義 組合機(jī)床是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備,它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,因而被廣泛用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。 柴油機(jī)是大量生活設(shè)備及生產(chǎn)機(jī)械的主要?jiǎng)恿Σ考裼蜋C(jī)氣缸體是柴油機(jī)的主要元件，是需要大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。而他的特殊的不規(guī)則的機(jī)構(gòu)已經(jīng)不能用常用機(jī)床加工了，必須設(shè)計(jì)專用機(jī)床來(lái)快速生產(chǎn)并要保證質(zhì)量，因此可在自動(dòng)線上完成一系列加工，而本課題只是這條加工自動(dòng)線上的一道工序?，F(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)完全能夠完成本道工序的自動(dòng)化加工，可提高生產(chǎn)效率，提高加工精度，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。 1.2 組合機(jī)床的組成及分類 組合機(jī)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專用機(jī)床。 通常組合機(jī)床由以下部件組成：動(dòng)力箱、多軸箱、滑臺(tái)、切削頭、夾具、側(cè)底座、中間底座、液壓裝置、電氣設(shè)備、刀工具等。 組合機(jī)床的通用部件分大型和小型兩大類。大型通用部件是指電機(jī)功率為1.5——30千瓦的動(dòng)力部件及其配套部件。這類動(dòng)力部件多為箱體移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。小型通用部件是指電機(jī)功率在0.1——2.0千瓦的動(dòng)力部件及其配套部件。這類動(dòng)力部件多為套筒移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。用大型通用部件組成的機(jī)床稱為大型組合機(jī)床。用小型通用部件組成的機(jī)床成為小型組合機(jī)床。 組合機(jī)床除分為大型和小型外，按配置形式又分為單工位和多工位機(jī)床兩大類。單工位機(jī)床又有單面、雙面、三面和四面幾種工作形式，多工位機(jī)床則有移動(dòng)工作臺(tái)式、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式、中央工作臺(tái)式和回轉(zhuǎn)鼓輪式等工作形式。 1.3 組合機(jī)床的特點(diǎn) 組合機(jī)床特點(diǎn)： （1）主要用于箱體類零件和其他不規(guī)則零件的的孔面加工。 （2）生產(chǎn)率高。因?yàn)楣ば蚣?，可多面，多工位，多軸，多刀同時(shí)自動(dòng)加工。 （3）加工精度穩(wěn)定。因?yàn)楣ば蚣?，可選用成熟的通用部件，精密夾具和自動(dòng)工作循環(huán)來(lái)保證加工精度的一制性。 （4）研制周期短，便于設(shè)計(jì)，制造和使用維護(hù)，成本低。因?yàn)橥ㄓ没?，系列化，?biāo)準(zhǔn)化程度高，通用零部件占70%——90%，通用件可組織批量生產(chǎn)進(jìn)行預(yù)制或外購(gòu)。 （5）自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。 （6）配置靈活，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)模塊化，組合化?？砂垂ぜ蚬ば蛞螅么罅客ㄓ貌考蜕倭繉Ｓ貌考`活組成加工各類零件用的組合機(jī)床及自動(dòng)線；機(jī)床易于改裝；產(chǎn)品或工藝變化時(shí)，通用部件一般還可以重復(fù)使用。 2 被加工零件的工藝方案的擬定 2.1 零件的工藝分析 本課題設(shè)計(jì)的機(jī)床是專用來(lái)加工柴油機(jī)六個(gè)氣缸孔及止口粗加工的組合機(jī)床。氣缸體共六個(gè)氣缸孔，公差帶為H11，且有一定的位置度要求，滿足位置度公差值為⊙0.3，且滿足獨(dú)立原則，即孔的位置公差應(yīng)小于⊙0.3mm，不受尺寸公差帶的限制。 對(duì)于箱體類零件有較高精度的孔加工，定位基準(zhǔn)常采用“一面兩孔”定位。在本道工序中，采用地面作為定位基準(zhǔn)面，“兩孔”選用地面的定位銷孔，一孔用圓柱銷一孔用菱形銷，夾緊力作用在頂面。這樣消除了工件的六個(gè)自由度，定位穩(wěn)定可靠，有利于提高各孔的位置精度。 零件的生產(chǎn)批量試舉定采用單工位、雙工位或自動(dòng)線，還是按中小批生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要因素。本次設(shè)計(jì)所加工的零件的生產(chǎn)節(jié)拍是30分鐘/每件，生產(chǎn)綱領(lǐng)為10000件，屬于大批量生產(chǎn)，工序安排一般趨于分散，且粗、精加工分布在不同的機(jī)床上加工完成，通過(guò)調(diào)研，可考慮采用液壓傳動(dòng)機(jī)床。 2.2 零件工藝方案的擬定 1. 鑄造零件毛坯 2. 粗、精銑定位底面 3. 粗鏜氣缸孔，刮止口（本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容） 4. 精鏜氣缸孔，刮止口 5. 熱處理 6. 去毛刺，清洗 7. 終檢 本課題設(shè)計(jì)的專用機(jī)床就是用來(lái)完成粗鏜氣缸孔、刮止孔這一工序的，氣缸孔有三個(gè)不同直徑的加工面，設(shè)計(jì)第一把鏜刀用來(lái)平整鑄造出的通孔，第二、三把鏜刀切削圓柱面。 2.3 機(jī)床加工方案確定 大型組合機(jī)床的配置型式可分為單、多工位兩大類，按照工序集中程度和不同生產(chǎn)需要還有其他配置型式。工序高度集中的組合機(jī)床結(jié)合工件的特定情況來(lái)配置，并增設(shè)動(dòng)力部件來(lái)加工工件的多個(gè)表面。用于大批量生產(chǎn)的組合機(jī)床，為提高生產(chǎn)率，除縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，盡量使輔助時(shí)間和加工時(shí)間重合外，還可考慮在每個(gè)工位上同時(shí)安裝幾個(gè)工件同時(shí)加工，或者在一個(gè)工位上設(shè)置幾套夾具。本課題設(shè)計(jì)機(jī)床要加工的位是同樣規(guī)格呈直線排列的六個(gè)氣缸孔，根據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求的分析，大體可確定采用立式三軸兩工位。配置主軸箱一個(gè)，立式液壓滑臺(tái)一個(gè)，滑動(dòng)夾具工作臺(tái)一個(gè)，專用夾具一套，PC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)一套，單獨(dú)液壓站驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)一套。 2.4 切削用量的確定 1、確定切削速度V、轉(zhuǎn)速n、進(jìn)給量和 由參考文獻(xiàn)【1】《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表3-11查得，采用硬質(zhì)合金刀具粗鏜鑄鐵時(shí)切削速度V=35-50m/min。 粗鏜128.5mm的孔時(shí) 取V=50m/min n= 取實(shí)際轉(zhuǎn)速n=120r/min則實(shí)際切削速度 V= 粗鏜122.5mm的孔時(shí) 取V=48m/min n= 取實(shí)際轉(zhuǎn)速n=120r/min則實(shí)際切削速度 V= 粗鏜119.5mm的孔時(shí) 取V=46m/min n= 取實(shí)際轉(zhuǎn)速n=120r/min則實(shí)際切削速度 V= 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.4-1.5mm/r，取f=0.9mm/r 則每分鐘進(jìn)給量=n×f=120×0.9=108mm/min 2、確定切削力F 切削轉(zhuǎn)矩T 切削功率P 由參考文獻(xiàn)【3】《專用機(jī)床設(shè)備設(shè)計(jì)》表7-24得硬質(zhì)合金刀具鏜孔時(shí)的一系列公式如下： 圓周力 切削轉(zhuǎn)矩 切削功率 —切削深度(mm) =3mm (每刀切削深度不同，最大為3mm) f—進(jìn)給量(mm/r) f=0.9mm HB—布氏硬度 HB=HBmax-1/3(HBmax-HBmin)=230-1/3(230-180)=213.3 D—加工直徑（mm） V=切削速度(m/min) 最大圓周力N 最大徑向力 最大切削轉(zhuǎn)矩Nmm 最大切削功率 3 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)——“三圖一卡” 3.1 被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)已確定的工藝方案，表示在該組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容，加工部件尺寸、精度，表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)，加緊部件以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工前的加工余量，毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計(jì)研制合同外，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和驗(yàn)收機(jī)床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件圖的基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床的加工內(nèi)容，并作出必要的說(shuō)明而繪制的。 3.1.1 被加工零件工序圖包括的內(nèi)容 （1） 被加工零件的外形和主要輪廓尺寸，以及與本工序機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)的部件結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。如本設(shè)計(jì)加工的零件的外形尺寸854mm×320mm×425.4mm。 （2） 本工序選用的定位基準(zhǔn)、加壓部位及加緊方向，以便據(jù)此進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)和導(dǎo)向設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)選用底面為定位基準(zhǔn)，底面及底面上的兩銷定位，頂面加緊。 （3） 本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術(shù)要求以及對(duì)上一道工序的技術(shù)要求。本設(shè)計(jì)工序加工表面為氣缸孔，尺寸分別為mm,mm,和mm。位置公差為。 （4） 注明被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度和加工余量。本加工零件為氣缸體，材料為HT250，硬度為180—230HBS，總加工余量為5mm。 3.1.2 另附被加工零件工序圖 3.2 加工示意圖 加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的，是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖，是設(shè)計(jì)刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、電器系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件、繪制機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)，是對(duì)機(jī)床總體布局和性能的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必備的主要技術(shù)文件。 3.2.1 加工示意圖表達(dá)和標(biāo)注的內(nèi)容 （1） 反映機(jī)床的加工方法、加工條件及加工過(guò)程。本課題設(shè)計(jì)的是三軸二工位立式組合鏜床，用于粗鏜氣缸孔刮止口。加工過(guò)程：第一組刀具鏜mm的孔，預(yù)切削去除鑄件表面的不光滑的毛刺等；第二組刀鏜mm；第四組刀刮止口mm。 （2） 根據(jù)加工部位特點(diǎn)及加工要求，確定刀具類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)尺寸（直徑和長(zhǎng)度）。為保證機(jī)床加工效率，避免在鏜孔時(shí)需要二次調(diào)整夾具，選擇剛性主軸，在主軸箱前蓋加專用套杯固定。選取硬質(zhì)合金鏜刀頭裝在專用鏜桿上，在確定專用鏜桿直徑時(shí)要保證鏜桿有足夠的剛度，又要使鏜桿與工件間有適當(dāng)?shù)娜菪伎臻g。鏜桿直徑d=（0.6—0.8）D=0.8×119.5=95.6mm。取鏜桿直徑為96mm鏜桿用優(yōu)質(zhì)合金結(jié)構(gòu)鋼制造，經(jīng)過(guò)鍛造、調(diào)質(zhì)、淬火（或滲碳處理）。 （3） 確定主軸的結(jié)構(gòu)類型、規(guī)格尺寸及外伸長(zhǎng)度。查《組合機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-4可知主軸軸徑選50mm，為承受較大的徑向力和軸向力這里選用圓錐軸承主軸，型號(hào)為50-1T0721-41的剛性主軸，主軸外伸40mm。 （4） 標(biāo)明主軸、夾具與工件之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。 （5） 根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀具材料特點(diǎn)，合理確定并標(biāo)注主軸的切削用量。 （6） 確定機(jī)床傳動(dòng)部件的工作行程及工作循環(huán)。選擇1HY63型立式機(jī)床，加工深度為345mm，查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表3-24選取切入長(zhǎng)度為10mm，切出長(zhǎng)度為10mm，初步確定工進(jìn)深度為365mm。 3.2.2 另附加工示意圖 3.3 機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按照初步選定的主要通用部件的總體結(jié)構(gòu)繪制的。它用來(lái)表示機(jī)床的配置形式、主要構(gòu)成及部件安裝位置、互相聯(lián)系、運(yùn)動(dòng)關(guān)系和操作方位的總體布局圖。它用于檢驗(yàn)各部件相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系能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(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。它可以看成機(jī)床總體外觀簡(jiǎn)圖。尤其輪廓尺寸、占地面積、操作方式等可以檢驗(yàn)是否適合現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境。 3.3.1 選擇動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)、立柱及其側(cè)底座 動(dòng)力部件的選擇主要是確定動(dòng)力箱和動(dòng)力滑臺(tái)。本工序根據(jù)已定的工藝方案和機(jī)床配置型式并結(jié)合使用及修理等因素，確定機(jī)床為立式兩工位液壓傳動(dòng)組合機(jī)床，液壓滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，選用配套的動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)多軸箱鏜孔主軸。 動(dòng)力箱規(guī)格與滑臺(tái)匹配，其驅(qū)動(dòng)功率主要根據(jù)多軸箱所傳遞的切削功率來(lái)選用。 式中——消耗于各主軸的切削功率的總合，單位為kW； ——多軸箱的傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)取0.8∽0.9，加工有色金屬時(shí)取0.7∽0.8；主軸數(shù)多、傳動(dòng)復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大值；這里取0.9。 所以： kW 根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表5-39選1TD50-ⅴ型動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)（r/min；電動(dòng)機(jī)選Y160M-6，功率為7.5 kW） 進(jìn)給速度： mm/min 根據(jù)切削速度可以確定進(jìn)給力為： 則多軸箱所需要的進(jìn)給力為=16578N 由《組合機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2-4，并根據(jù)動(dòng)力箱尺寸，選用1HY63動(dòng)力滑臺(tái)，相配合的1CL63型立柱，1CD631側(cè)底座。 3.3.2 確定機(jī)床裝料高度H 裝料高度指工件安裝基面至地面的垂直距離，在確定機(jī)床裝料高度時(shí)，首先要考慮工人操作的方便性；對(duì)于流水線要考慮車間運(yùn)送工件的滾道高度；對(duì)于自動(dòng)線要考慮中間底座的足夠高度，以便允許內(nèi)腔通過(guò)隨行夾具返回系統(tǒng)或冷卻排屑系統(tǒng)，其次是機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸限制和剛度要求。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)常在850～1060之間選取?？紤]到排屑、機(jī)床刀具調(diào)整的方便以及車間內(nèi)工件傳送滾道的高度，選擇裝料高度為940mm，本設(shè)計(jì)所選的動(dòng)力滑臺(tái)的高度為450mm，輸送裝置高度為60mm，則側(cè)底座的高度為430mm。 初步確定動(dòng)力部件工作行程如圖表示： 3.3.3 確定夾具輪廓尺寸 主要確定夾具底座的長(zhǎng)，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(jī)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的需要。 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)課題中工件外形尺寸為854mm×320mm×425.4mm，初選夾具外形尺寸為1000mm×800mm×460mm。 3.3.4 確定多軸箱輪廓尺寸 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，鏜類立式多軸箱厚度為340mm。因此，確定多軸箱尺寸，主要是確定多軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度h。根據(jù)實(shí)際情況和動(dòng)力箱的選擇，查《組合機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7-1及表7-4我們可以初定多軸箱的輪廓尺寸800×630。 查《組合機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7-2我們可以初步確定多軸箱后蓋和動(dòng)力箱法蘭尺寸。 其中為100mm，A為600mm，為180mm，h為250mm,為100mm，L為125mm。后蓋與動(dòng)力箱連接法蘭尺寸630×499.5。 查《機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表5-40確定多軸箱與動(dòng)力箱結(jié)合面上聯(lián)接螺孔、定位銷孔及其位置。 其中L=1000mm，=630mm，=170mm，=490mm，=50mm，±0.2=100mm，±0.2=200mm，±0.2=300mm，±0.2=400mm，±0.2=500mm，=mm，鍵14×63mm，=9-M16-6H，=12-M16-6H 深35mm，（錐銷）=16×70mm，=300mm，K=169.5mm，t=249.5mm，=499.5mm，±0.05=280mm，=80mm，=21mm，=210mm，=50mm，=130mm，=200mm，=630mm，=500mm，±0.2=450mm，=15mm，=120mm，=280mm，=440mm，=575mm，±0.02=560mm，±0.2=590mm，B=800mm，E=50mm，=70mm，=85mm。 3.3.5 另附機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 3.4 生產(chǎn)率計(jì)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(jì)算機(jī)床生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)效率計(jì)算卡。生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映機(jī)床生產(chǎn)節(jié)拍或生產(chǎn)實(shí)際生產(chǎn)率和切削用量﹑動(dòng)作時(shí)間﹑生產(chǎn)綱領(lǐng)及負(fù)荷率等關(guān)系的技術(shù)文件。它是用戶驗(yàn)收機(jī)床生產(chǎn)效率的重要依據(jù)。 3.4.1 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(lǐng)A（包括備品及廢品率）所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時(shí)總數(shù)有關(guān)，一般情況下，兩班制取4600h。則 3.4.2 實(shí)際生產(chǎn)率 實(shí)際生產(chǎn)率（單位為件/h）是指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。即 式中 ——生產(chǎn)一個(gè)零件所需要時(shí)間（min），可按下式計(jì)算： 式中,,——為刀具工作進(jìn)給長(zhǎng)度，單位為mm; ,,——為刀具工作進(jìn)給量，單位為mm/min； ﹑——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)﹑快退形成長(zhǎng)度，單位為mm； ——當(dāng)加工沉孔，止口，倒角、光整平面時(shí)，動(dòng)力滑臺(tái)在死擋鐵上的停留時(shí)間，通常指刀具在加工終了時(shí)無(wú)進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)5∽10r所需時(shí)間（min）； ——?jiǎng)恿Σ考焖傩谐趟俣?。用機(jī)械動(dòng)力部件時(shí)取5～6m/min；用液壓動(dòng)力部件時(shí)取3～10m/min；查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表2-3取5m/min。 ——直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間，一 般取0.1min； ——工件裝卸﹑卸（包括定位或撤銷定位﹑夾緊或松開(kāi)﹑清理基面或切屑及吊暈工件等）時(shí)間。它取決于裝卸自動(dòng)花程度﹑工件重量大小﹑裝卸是否方便及工人的熟練程度。通常取0.5～1.5min。這里取1min。 則 min =2.56>Q 計(jì)算出的機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率能滿足理想生產(chǎn)率要求，時(shí)可行方案。 3.4.3 機(jī)床負(fù)荷率 >，機(jī)床負(fù)荷率為二者之比。即 39 4 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì) 4.1 多軸箱的選擇 多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)組成，標(biāo)準(zhǔn)厚度180mm，立式機(jī)床多軸箱前蓋兼作油池，加厚到70mm，后蓋厚度為90mm。箱體內(nèi)腔安排兩排32mm寬的齒輪。箱體寬度和高度根據(jù)配套滑臺(tái)的規(guī)格按規(guī)定的系列尺寸（《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 表7-1）選擇，選定多軸箱的編號(hào)為800×630T0711-11。箱體材料為HT200，前后蓋材料為HT150。多軸箱后蓋與動(dòng)力箱法蘭尺寸可查表查出，其結(jié)合面上連接螺孔、定位銷孔及螺孔位置相適應(yīng)。 查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》圖7-1及表7-3通用多軸箱體結(jié)構(gòu)尺寸及螺孔位置 寬度方向（B）螺孔距： 前壁：=30mm，=30mm，=190mm，=350mm，=510mm，=670mm，=730mm； 后壁：=30mm，=50mm，=250mm，=450mm，=650mm，=730mm。 高度方向（H）螺孔距： 前壁：=50mm，=210mm，=370mm，=530mm，=580mm; 后壁：=50mm，=210mm，=370mm，=530mm，=580mm。 上蓋螺孔距：=100mm，A=600mm，=193mm，=387mm，=580mm； 側(cè)蓋螺孔距：=180mm，=250mm，=115mm，=230mm。 其他：=100mm，=125mm，=55mm，=25mm，=M12， =M16，=M20，=90mm，=40mm，=14mm， =40mm，=35mm，=18mm，=30mm，=43mm， =18mm，=16mm，=8mm，=12mm，R=30mm。 4.2 多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 根據(jù)“三圖一卡”繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖，主要內(nèi)容為： 1、 根據(jù)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖繪制多軸箱外形圖，標(biāo)注輪廓及動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺寸。 2、 根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖，標(biāo)注所有主軸位置及工件與主軸、主軸與驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺寸。 3、 根據(jù)加工示意圖標(biāo)注各主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向。 4、 列表標(biāo)明各主軸的工序內(nèi)容、切削用量和外伸尺寸等。 5、 標(biāo)明動(dòng)力部件型號(hào)及其性能參數(shù)等。 注：1.材料及硬度：材料HT250，硬度180~230HB 2.主軸外伸尺寸及切削用量 軸號(hào) 主軸外 伸尺寸 （mm） 切削用量 備注 工序內(nèi)容 n（rmin-1） V(mmin-1) f(mmr-1) 1、2、3 40 鏜119.5mm的孔 120 45.03 108 1、2、3 40 鏜122.5mm的孔 120 46.16 108 1、2、3 40 鏜128.5mm的孔 120 48.42 108 4.3 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì) 4.3.1 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求，涉及傳動(dòng)鏈，把驅(qū)動(dòng)軸與各主軸聯(lián)系起來(lái)，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求使傳動(dòng)軸和齒輪的規(guī)格、數(shù)量最少。盡量不用主軸帶動(dòng)主軸的方案，以免增加主軸負(fù)荷，影響加工質(zhì)量。為了使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比一般要大于（最佳傳動(dòng)比為），后蓋內(nèi)齒輪傳動(dòng)比允許取至；盡量避免升速傳動(dòng)。用于粗加工主軸的齒輪，應(yīng)盡可能設(shè)置在第Ⅰ排，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形。另外應(yīng)注意，剛性鏜孔主軸上的齒輪，其分度圓直徑要盡可能大于被加工孔的孔徑，以減少震動(dòng)，提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。 根據(jù)三主軸要求轉(zhuǎn)速等技術(shù)參數(shù)都相同，并且呈直線分布的情況，可在主軸連線的垂直平分線上設(shè)傳動(dòng)軸，由其上的一個(gè)或幾個(gè)齒輪來(lái)帶動(dòng)各主軸。初步擬定多根傳動(dòng)軸對(duì)稱傳動(dòng)方案： 三主軸是中心對(duì)稱的，可設(shè)計(jì)對(duì)稱的傳動(dòng)軸，以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。初步擬定傳動(dòng)方案圖如下： 此方案中軸4、5、6都是傳動(dòng)軸，4在中心線上，5、6型號(hào)相同以中心線相對(duì)稱。 根據(jù)選用的1TD50-Ⅴ動(dòng)力箱，其輸出轉(zhuǎn)軸速為485r/min，要求的主軸轉(zhuǎn)速為120r/min，可計(jì)算出總傳動(dòng)比，選定由電動(dòng)機(jī)輸出軸到傳動(dòng)軸4的傳動(dòng)比為，傳動(dòng)軸4道主軸1的傳動(dòng)比為。 查《組合機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7-22可以初步選定動(dòng)力箱齒輪為3×24 ×40-1T0741-41，寬度取84mm。 4.3.2 確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù) 傳動(dòng)軸4取在驅(qū)動(dòng)軸0的正下方，垂直方向位置待齒數(shù)確定后便可確定。 驅(qū)動(dòng)軸0和傳動(dòng)軸4之間的傳動(dòng)比為，則傳動(dòng)軸4上第Ⅲ排齒輪齒數(shù)為 ，轉(zhuǎn)速為r/min，可確定驅(qū)動(dòng)軸0與 傳動(dòng)軸4之間的距離為108mm。傳動(dòng)軸4第Ⅱ排齒輪與主軸1上的齒輪齒合， 主軸1與傳動(dòng)軸4之間的距離為=216mm，又知道傳動(dòng)軸4到主軸1的傳動(dòng) 比為，我們?nèi)↓X輪模數(shù)為3mm，軸4直徑均為50mm，可求出=25，=50。 主軸1的轉(zhuǎn)速為。 取第Ⅰ排齒輪模數(shù)也為3mm，已知即，傳動(dòng) 軸4和主軸2的距離為，可求出，=56， 。由此可以確定傳動(dòng)軸5和主軸2的轉(zhuǎn)速為 r/min。 ，所以齒輪5在齒輪2、4 連線向外偏移一部分。 傳動(dòng)軸6、主軸3和傳動(dòng)軸5、主軸2關(guān)于中心線對(duì)稱。即=56， =56，=121.25。 4.3.3 潤(rùn)滑油泵和手柄軸的安置 本多軸箱采用葉片油泵潤(rùn)滑，油泵供油至分油器經(jīng)油管分送到第二排齒 輪和第三排齒輪。本箱體尺寸中等，主軸數(shù)目較少，因而只設(shè)置一個(gè)潤(rùn)滑油 泵。由于是立式機(jī)床，油在前蓋內(nèi)，由油管分散引至最高排齒輪上面，使主 軸箱內(nèi)的傳動(dòng)件得到潤(rùn)滑，所以把油泵安裝在前蓋內(nèi)，油泵齒輪放在第三排。在主要傳動(dòng)環(huán)節(jié)安排好之后，給油泵軸安排一個(gè)合適的位置。葉片潤(rùn)滑泵的使用轉(zhuǎn)速為400~800r/min，葉片潤(rùn)滑油泵的中心線離油面的高度不應(yīng)大于400~500mm。 本設(shè)計(jì)中選用ZIR12-2液壓泵（z=24，m=3）。油泵軸轉(zhuǎn)速 ，輸油量按照《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》圖7-13選取，供油量Q=2.8L/min，吸油高度H=0.68m，查表7-4可知注油量為11L。 多軸箱設(shè)置手柄軸，用于對(duì)刀、調(diào)整或裝配檢修時(shí)檢查主軸精度。為了 扳動(dòng)起來(lái)方便，手柄軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)盡可能高些，其所處位置要靠近機(jī)床操作者 的一側(cè)，并且是便于下扳手的地方。另外，手柄軸的周圍應(yīng)由較大的空間， 以便扳動(dòng)一次手柄軸的轉(zhuǎn)角不小于60度。傳動(dòng)系統(tǒng)安排好后，按上述要求從 傳動(dòng)軸中選擇一根作為手柄軸。 本設(shè)計(jì)中選定傳動(dòng)軸6作手柄軸，周圍有足夠大的空間可以進(jìn)行上述操 作。 4.3.4 演算各主軸轉(zhuǎn)速。 （ 符合要求） 4.3.5 多軸箱坐標(biāo)計(jì)算 為了便于多軸箱體的加工，我們選擇坐標(biāo)原點(diǎn)為定位銷的直角坐標(biāo)系為 加工基準(zhǔn)坐標(biāo)架。 根據(jù)原始依據(jù)圖算出驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)尺寸如表所示： 坐標(biāo) 銷孔 驅(qū)動(dòng)軸O 主軸1 主軸2 主軸3 X 0.000 350.000 350.000 620.000 80.000 Y 0.000 169.500 390.000 390.000 390.000 傳動(dòng)軸4與驅(qū)動(dòng)軸1定距，已知，又知，= 169.500，則 主軸3、傳動(dòng)軸4與傳動(dòng)軸5定距，已知=350.000，=277.500， =80.000，=390.000，則=292.500mm，=126.000mm，=168.000mm 作5a⊥34，垂足為a，查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》可知 =167.358mm mm mm mm 則：=+-=228.84 =+-=312.088 過(guò)主軸1和傳動(dòng)軸4做直角坐標(biāo)系，傳動(dòng)軸5和傳動(dòng)軸6關(guān)于x’軸對(duì) 稱。 已知mm，mm 則：mm 安排油泵軸7齒輪與傳動(dòng)軸0齒輪嚙合，且傳動(dòng)軸0與油泵軸7連線與中心線角度為450，已知，則 ，， 各傳動(dòng)軸坐標(biāo)尺寸如表所示： 坐標(biāo) 銷孔 驅(qū)動(dòng)軸O 主軸1 主軸2 主軸3 傳動(dòng)軸4 傳動(dòng)軸5 傳動(dòng)軸6 油泵軸 7 X 0.000 350.000 350.000 620.000 80.000 350.000 228.840 471.160 400.907 Y 0.000 169.500 390.000 390.000 390.000 277.500 312.088 312.088 118.593 4.3.6 驗(yàn)算各坐標(biāo)點(diǎn) 由中心距允許誤差可知 mm （符合要求） mm （符合要求） 因?yàn)閭鲃?dòng)軸5、6關(guān)于傳動(dòng)軸4與主軸一的中心線 （符合要求） mm mm （符合要求） 4.4 主軸、傳動(dòng)軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算 4.4.1 主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定 1、主軸選用滾錐軸承短主軸，可承受較大的徑向和軸向力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配調(diào)整方便。與刀具剛性連結(jié)。 主軸直徑按加工示意圖所示主軸類型及外伸尺寸可初步確定為50mm。 主軸直徑的計(jì)算： 式中： d——軸的直徑（mm） M——軸所傳遞的扭矩（N·mm）； ——軸的抗扭截面模數(shù)（），實(shí)心軸的 ； ——許用剪切應(yīng)力（N/mm2），45鋼的=31N/mm2 B——系數(shù)。在本計(jì)算中取B=7.3。 經(jīng)過(guò)計(jì)算，初定的主軸直徑滿足要求，確定主軸直徑d=50，型號(hào)為50T0721-42。主軸材料采用40Cr鋼。 2、齒輪模數(shù)按照公式估算： 式中 P——齒輪所傳遞的功率，單位為kW z—— 一對(duì)嚙合齒輪中小齒輪的模數(shù) n——小齒輪的轉(zhuǎn)速，單位為r/min 選定模數(shù)為3，并且所有傳動(dòng)關(guān)系之間使用相同模數(shù)。 4.4.2 多軸箱所需動(dòng)力的計(jì)算 多軸箱所需功率按下列公式計(jì)算： 主軸的切削功率按照選定的切削用量按公式計(jì)算獲得；軸的空轉(zhuǎn)功率按 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4-6確定；每根軸上的功率損失為1%。 已知, 則： 4.4.3 傳動(dòng)軸的確定 根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 表4-4選擇傳動(dòng)軸參數(shù)及型號(hào)。d=50mm， 型號(hào)為50T0731-41。傳動(dòng)軸用45鋼，調(diào)制T235。 主軸與傳動(dòng)軸裝配表： 軸號(hào) 軸頸 軸的型號(hào) 轉(zhuǎn)速 T0741-91齒輪 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 0 40 485 32440 1 50 50-1T0721-41 121.25 35050 2、3 50 50-1T0721-41 121.25 35650 4 50 50-1T0731-44 242.5 32850 32550 34250 5 50 50-1T0731-43 121.25 35650 6 50 50-1T0736-43 121.25 35650 7 葉片液壓泵ZIR12-2及齒輪（z=24，m=3）d=20 續(xù) 軸號(hào) T0721-51套 T0721-52鍵套 T0721-84鍵 1 2 3 1 2 0 12×36 1 50×21.5 50×65.5 14×28 2、3 50×65.5 50×21.5 14×28 4 50×16 50×21.5 50×21.5 12×50 14×22 14×70 5 50×65.5 50×21.5 14×28 6 50×65.5 50×21.5 14×28 7 續(xù) 軸號(hào) 滾動(dòng)軸承 30210 51210 6014 0 1 2 1 1 2、3 2 2 2 4 2 5 2 6 2 7 4.4.4 驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑 因?yàn)? 式中，B——系數(shù)，查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表3-19可知傳動(dòng)軸B=5.2，主軸 B=7.3則： N/m=137835N/mm <40mm（符合要求） N/m=267400N/mm mm<50mm（符合要求） N/m=175641N/mm <50mm（符合要求） N/m=169340N/mm mm<50mm（符合要求） 4.4.5 計(jì)算齒輪強(qiáng)度 因?yàn)殓M刀主傳動(dòng)為輕載傳動(dòng)，因此只驗(yàn)算接觸強(qiáng)度。選擇驅(qū)動(dòng)軸齒輪驗(yàn) 算，選齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為300HBS，齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 =770Mpa。齒寬B=32mm。組合機(jī)床為一般工作機(jī)，速度不高，故選用7 級(jí)精度。 根據(jù)公式： 式中 ——材料彈性系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表23·2-29，取=189.8 ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖23·2-16，取=2.5 ——接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖23·2-17，取==0.8485×1=0.8485 ——使用系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表23·2-24， ——?jiǎng)虞d系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》式23·2-12 ——齒間載荷分配系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表23·2-28， =1.0 ——齒向載荷分布系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》式23·2-13， =1.36 ——圓周力 ——齒寬,b=32mm ——分度圓直徑,d=72mm ——傳動(dòng)比，取u=2 式中有關(guān)數(shù)據(jù)及系數(shù)如下： m=3mm、z=23、=485r/min、、、 得出 ： 755.97Mpa<770Mpa 4.5 多軸箱總圖及零件圖的繪制 4.5.1 多軸箱總圖設(shè)計(jì) 多軸箱總圖設(shè)計(jì)包括主視圖、展開(kāi)圖，編制裝配表，制定技術(shù)條件四部 分。主視圖表明主軸位置及齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，齒輪齒數(shù)、模數(shù)。主視圖標(biāo)明軸 號(hào)、各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，畫(huà)出潤(rùn)滑系統(tǒng)。 展開(kāi)圖表明： 1、 軸的結(jié)構(gòu)、齒輪結(jié)構(gòu)及所在排數(shù)，采用簡(jiǎn)化的展開(kāi)圖并以裝配表相配合，表明多軸箱各軸組件的裝配結(jié)構(gòu)。 2、 對(duì)于2、3主軸和5、6傳動(dòng)軸，結(jié)構(gòu)相同且位置對(duì)稱，只分別畫(huà)出一根，用軸號(hào)標(biāo)明。 3、 展開(kāi)圖上完整標(biāo)注箱體的厚度尺寸及箱壁和內(nèi)腔有關(guān)聯(lián)系尺寸，主軸外伸長(zhǎng)度等。 4、 總圖用局部剖視圖表明動(dòng)力箱于后蓋及前后蓋與箱體間的定位結(jié)構(gòu)。 4.5.2 多軸箱技術(shù)條件 多軸箱總圖上注明多軸箱部裝要求。即： 1、 多軸箱制造和驗(yàn)收技術(shù)條件：多軸箱按ZBJ58011-89《組合機(jī)床多軸箱制造技術(shù)條件》進(jìn)行制造，按ZBJ58012-89《組合機(jī)床多軸箱驗(yàn)收技術(shù)條件》進(jìn)行驗(yàn)收。 2、 主軸精度：按JB3043-82《組合機(jī)床多軸箱精度》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收。 4.5.3 多軸箱零件設(shè)計(jì) 多軸箱總圖設(shè)計(jì)中，大多數(shù)部件是通用零件、標(biāo)準(zhǔn)件和外購(gòu)件，主軸專用 軸、刀桿及特殊軸套另外繪有零件圖。 多軸箱體根據(jù)多軸箱總圖要求，繪出了需要補(bǔ)充加工的部位。 4.6 鏜刀具的設(shè)計(jì) 鏜刀在鏜桿上一般傾斜一個(gè)角度安裝，以便使鏜刀在鏜桿內(nèi)有較長(zhǎng)的安 裝長(zhǎng)度并有足夠的位置安裝壓緊調(diào)整螺釘。為了避免鏜刀在加工時(shí)因工件材質(zhì)不均而“楔”入工件，一般鏜刀刀尖稍低于孔中心，這樣還可以增大鏜刀的支撐面。鏜刀不宜在鏜桿外懸伸出過(guò)長(zhǎng)，以免剛性不足。 鏜孔直徑D、鏜桿直徑d、鏜刀截面BxB之間的關(guān)系，一般按（D-d）/2= （1~1.5）B考慮，并按照《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表3-16選擇鏜刀截面為20x20mm， 由此確定鏜刀的外伸尺寸分別為：16.25mm、13.25mm、11.75mm。本工序?yàn)榇? 鏜孔，則選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具T0615-52(硬質(zhì)合金鏜刀頭)。 鏜刀在鏜桿上用螺釘壓緊。為調(diào)整鏜刀方便，在鏜刀后面設(shè)調(diào)整螺釘， 為加大壓緊力及避免扭壞，采用內(nèi)六方螺釘。因考慮到不用鏜模板，所以選 鏜刀為方截面，因?yàn)樵诮孛娣e相同時(shí)其彎曲剛性較好，鏜刀制造簡(jiǎn)單，只是 刀桿上的方孔制造較復(fù)雜。 鏜桿應(yīng)有一定的強(qiáng)度和剛度。為使鏜桿前導(dǎo)向部分由較高的硬度，采用 低碳合金制造并滲碳淬火。 鏜桿制造和裝配時(shí)注意壓緊螺釘之間的距離不宜太近，鏜刀槽的地尖角 等處應(yīng)有較大的倒角，以免熱處理時(shí)產(chǎn)生裂痕或熔化。 5 夾具滑臺(tái)和專用夾具設(shè)計(jì) 夾具是組合機(jī)床的重要組成部件，是根據(jù)機(jī)床的結(jié)構(gòu)方按和加工工藝、 零件結(jié)構(gòu)特性專門設(shè)計(jì)的。用于實(shí)現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位和加壓，及裝卸 工件的限位等作用。 本課題中的被加工零件——?dú)飧左w用下體面定位，采用一面兩銷定位方 式，銷是固定在支撐面上的固定銷，配合上下運(yùn)動(dòng)的專用傳送帶使用。 5.1 零件定位分析 5.2 零件夾緊分析及計(jì)算 5.2.1 夾緊分析 本設(shè)計(jì)選用底面為定位基準(zhǔn)，底面及底面上的兩個(gè)φ13的孔定位，頂面 加緊。選用非標(biāo)準(zhǔn)件φ13的的圓柱銷和菱形銷定位，銷與銷孔的公差配合為 。 零件在組合機(jī)床上加工時(shí)，工件依靠夾具上的定位支撐系統(tǒng)獲得對(duì)于刀 具及其導(dǎo)向的正確相對(duì)位置，依靠夾緊來(lái)消除工件因受切削力的作用而產(chǎn)生 的位移和振動(dòng)，使工件在加工過(guò)程中能繼續(xù)保持定位所得到的正確位置。 組合機(jī)床上廣泛采用液壓夾緊機(jī)構(gòu)，本設(shè)計(jì)采用液壓缸直接夾緊。 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由三個(gè)部分組成：夾緊元件確定為六個(gè)分三組分布在被加 工零件上表面的壓板；中間傳動(dòng)部分是專門設(shè)計(jì)的傳動(dòng)連桿。夾緊動(dòng)力部分 采用液壓夾緊，在夾具空腔內(nèi)夾緊元件的相應(yīng)位置分別安裝液壓缸，利用壓 力油作為夾緊動(dòng)力，通過(guò)中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使夾具的夾緊元件執(zhí)行加緊動(dòng)作。 液壓夾緊夾具操作簡(jiǎn)便，易于集中控制、程序控制和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，工作 壓力高，油缸結(jié)構(gòu)尺寸小，便于實(shí)現(xiàn)過(guò)載自動(dòng)保護(hù)，元件便于標(biāo)準(zhǔn)化。此外， 由于油液不可壓縮性，液壓夾緊能夠維持較好的剛性。 液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)，并且可以采用統(tǒng)一的液壓系 統(tǒng)來(lái)控制大量的夾緊機(jī)構(gòu)，所以?shī)A緊的液壓動(dòng)力與動(dòng)力滑臺(tái)、夾具滑臺(tái)和專 用傳送帶的液壓動(dòng)力由統(tǒng)一的液壓泵提供。 5.2.2 夾緊力的相關(guān)計(jì)算： 刀具切削圓周力 N 三根主軸的總圓周力 F= 按照下面公式計(jì)算夾具垂直于零件上表面的夾緊力： 式中 ——摩擦系數(shù)，按照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（機(jī)械部分）》表43.4-1 選取0.15 ——夾具提供的總夾緊力，為六個(gè)壓板傳遞壓力之和。 每個(gè)壓板傳遞的壓力，即液壓缸的拉力為N 選工作壓力：按照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表43.4-3各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作 壓力選組合機(jī)床工作壓力為3-5MPa。 綜合上述考慮，選定動(dòng)作壓力為3 MPa。 按照表43.6-42 冶金設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)液壓缸技術(shù)規(guī)格 選缸徑D=63mm的液壓缸，型號(hào)為Y-HG1-C63/36×990，技術(shù)參數(shù)如下： 缸徑 D/mm 活塞桿直徑/mm 工作壓力16MPa 油口尺寸/mm 速度比 推力 /kN 拉力/kN 通徑 聯(lián)結(jié)螺紋 1.46 2 =1.46 =2 63 36 45 49.88 33.59 24.43 15 M27×2 5.2.3 定位誤差的分析計(jì)算 定位銷與銷孔的配合為φ13H6/g5 基本尺寸φ13屬于大于10mm小于18mm，由《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》表2.2得IT6=0.011，IT5=0.008。 對(duì)于基準(zhǔn)孔H6的EI=0,其ES=EI+IT6=0.011mm 對(duì)于g5，由表2.4得es=-0.006mm, 則：ei=es-IT5=-0.006-0.008=-0.014mm 由此可得φ13H6= ， 其最大間隙為 0.011+0.014=0.025mm 查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-1-12可知： 工件在夾具中的定位誤差為： 轉(zhuǎn)角誤差為： 其中：——第一定位孔與圓定位銷間的最小間隙； ——第二定位孔與削邊銷間的最小間隙； ——第一定位孔尺寸上偏差； ——圓定位銷尺寸下偏差； ——第二定位孔尺寸上偏差； ——削邊定位銷尺寸下偏差。 則定位誤差為： mm 轉(zhuǎn)角誤差為： 5.3 夾具滑臺(tái)的選擇 夾具滑臺(tái)確定選用1HY系列液壓滑臺(tái)，臥式配置。根據(jù)已經(jīng)確定的機(jī)床型號(hào)和機(jī)床尺寸聯(lián)系圖，選用1HY80型液壓滑臺(tái)。在上滑臺(tái)上表面設(shè)計(jì)長(zhǎng)條形支撐面，作為安裝定位銷的基面和本身作為定位面使用，所以加工精度尤其是平面度要能保證零件的加工要求。 滑臺(tái)側(cè)底座選用1CC801，并根據(jù)裝料高度做適當(dāng)加工，以滿足本設(shè)計(jì)的要求。 5.4 夾具設(shè)計(jì) 5.4.1 夾具體的設(shè)計(jì) 夾具體與所選的上滑臺(tái)相配套，寬度相同，用沿寬度方向分布的16個(gè)螺 栓裝配在滑臺(tái)上。由左右兩部分組成，分別裝夾在零件的兩側(cè)，中間為帶有 支撐板的空腔，用來(lái)安裝液壓缸和夾具傳動(dòng)裝置，夾緊部分伸出夾具體外，對(duì)零件上表面實(shí)施垂直向下的夾緊力夾緊。夾具體長(zhǎng)度方向的外壁上設(shè)計(jì)有與液壓缸位置對(duì)應(yīng)的方孔，方便液壓缸的安裝和維修，方孔用蓋蓋住，蓋用螺栓固定在夾具體上。 5.4.2 夾緊和傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) 夾緊和傳動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)圖如下，拉桿底面為方形，中間有螺孔，與液壓缸桿向連。拉桿上半部分是四棱柱，如圖，沿長(zhǎng)度方向加工出光孔，穿入軸，軸兩端伸出拉桿支撐在壓板內(nèi)相應(yīng)的槽內(nèi)。執(zhí)行夾緊動(dòng)作時(shí)，活塞桿向下施加拉力，壓板在軸的帶動(dòng)和垂直束縛的壓板套限制下向下運(yùn)動(dòng)，壓板頭部壓緊工件。在執(zhí)行松開(kāi)動(dòng)作時(shí)，活塞桿向上運(yùn)動(dòng)，壓板向上運(yùn)動(dòng)，在壓板尾部凹槽下壁碰到擋桿時(shí)凹槽上壁已經(jīng)越過(guò)壓板套，此時(shí)壓板向右傾斜，完成松開(kāi)動(dòng)作。 設(shè)計(jì)總結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，慢慢品味這半年的生活，發(fā)現(xiàn)自己在不知不覺(jué)中學(xué)到了許多東西。 經(jīng)過(guò)近兩個(gè)月地調(diào)研、查閱資料、定方案、計(jì)算、設(shè)計(jì)，我終于完成了柴油機(jī)汽缸體工藝及其專用機(jī)床設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容，在感到欣慰的同時(shí)，我深深地感覺(jué)到自己知識(shí)的匱乏。通過(guò)這次組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，我把以前學(xué)過(guò)的專業(yè)知識(shí)和在一些參考資料上查到的相關(guān)內(nèi)容綜合運(yùn)用到我的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中去，培養(yǎng)了我遇到問(wèn)題后解決問(wèn)題的能力。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到一些自己沒(méi)有接觸過(guò)的東西，這就需要我查閱相關(guān)資料，并進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，例如：1.在組合機(jī)床多軸箱主軸連接方式中多數(shù)參考資料所用的都是浮動(dòng)連接，而我所需要的是剛性連接，這就需要對(duì)主軸、刀具進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，為保證其剛度還對(duì)多軸箱進(jìn)行部分修改；2.本設(shè)計(jì)所加工的零件是比較大的，這樣如果選用標(biāo)準(zhǔn)液壓滑臺(tái)和滑臺(tái)側(cè)底座就會(huì)使裝料高度過(guò)高，并使刀具和夾具之間的距離不大，這樣使更換刀具和調(diào)整刀具產(chǎn)生一定的麻煩，為了避免這種情況就需要對(duì)滑臺(tái)側(cè)底座進(jìn)行加工，直到裝料高度滿足要求；3.在工件的加工過(guò)程中，為了提高工作效率，并保證加工精度，這就需要設(shè)計(jì)專用的液壓夾具。像這樣的問(wèn)題在設(shè)計(jì)中遇到的還有很多，想要把每個(gè)問(wèn)題都處理的很好并不是一件簡(jiǎn)單的事，這就需要在設(shè)計(jì)中，不斷查閱大量的相關(guān)資料和馬老師討論相關(guān)問(wèn)題，從中尋找最好的解決辦法。 在這次設(shè)計(jì)中我明顯的發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足之處，比如說(shuō)粗糙度和公差配和的選用，以及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的合理性，這些問(wèn)題雖然說(shuō)隨著設(shè)計(jì)的進(jìn)行有了一定的改善，但還是有不小的問(wèn)題的。希望各位老師指出錯(cuò)誤，讓我有更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。 由于本人水平有限而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，加之時(shí)間不太充足，設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免，歷經(jīng)將近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，敬請(qǐng)各位老師對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)作最后的檢查。 致謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在馬玉平老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他們嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從設(shè)計(jì)方案的確定到設(shè)計(jì)的最終完成，馬老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。特別是他們開(kāi)朗的性格和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很快的融入我們這個(gè)新的團(tuán)體 ，在此謹(jǐn)向老師們致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。 ????在此，我還要感謝在一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同組同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至設(shè)計(jì)的順利完成。感謝同宿舍的同學(xué)們對(duì)我學(xué)習(xí)生活上的支持和幫助，才使我的設(shè)計(jì)在一個(gè)良好的學(xué)習(xí)生活環(huán)境中進(jìn)行。感謝大學(xué)幾年來(lái)所有的老師，為我們打下機(jī)械專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)。老師的教育不僅讓我學(xué)到了專業(yè)知識(shí)，掌握了相關(guān)技術(shù)，提高了自身素質(zhì)，更使我對(duì)人生充滿了憧憬。在往后的征途中，我會(huì)加倍努力。 ?????在設(shè)計(jì)即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到設(shè)計(jì)的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)盡的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意!最后我還要再次感謝指導(dǎo)我畢業(yè)設(shè)計(jì)的馬玉平老師，謝謝你! 參考文獻(xiàn) [1] 謝家瀛. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [2] 大連組合機(jī)床研究所. 組合機(jī)床設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社，1975-6 [3] 王秀倫等. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì).中國(guó)鐵道出版社，1984 [4] HIRAM E·GRANT. 夾具—非標(biāo)準(zhǔn)夾緊裝置. 機(jī)械工業(yè)出版社，1975 [5] 徐灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2000.6 [6] 吳宗澤等. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：高等教育出版社，1999 [7] 李慶余. 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.8 [8] 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