曲軸銑端面打中心孔機床總體設計及夾具設計

喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 喜歡就充值下載吧。。資源目錄里展示的文件全都有，，請放心下載，，有疑問咨詢QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2011 目 錄 1 緒論 1 2 組合機床總體設計 3 2.1 總體方案論證 3 2.1.1 工藝方案的擬定 3 2.1.2 機床配置形式的選擇 4 2.1.3 定位基準的選擇 5 2.1.4 滑臺型式的選擇 5 2.2 確定切削用量 6 2.2.1 選擇切削用量 6 2.2.2計算切削力、切削扭矩及切削功率 6 2.3 組合機床總體設計—三圖一卡 8 2.3.1 被加工零件工序圖 8 2.3.2 加工示意圖 8 2.3.3 機床尺寸聯(lián)系總圖 9 2.3.4 機床生產率計算卡 11 3 夾具設計 14 3.1 夾具設計的基本要求 14 3.2 夾具設計的方法與步驟 14 3.2.1 設計前的準備 14 3.2.2 擬定夾具結構方案 繪制草圖 15 3.2.3 定位誤差分析.................................................... 16 3.2.4 夾緊力的計算.................................................... 17 3.3 繪制夾具總圖 18 3.4 繪制夾具零件圖 18 4 結論 19 參考文獻 20 致謝.................................................................. 21 附錄.................................................................. 22 1 緒論 曲軸是引擎的主要旋轉機件，裝上連桿后，可承接連桿的上下(往復)運動變成循環(huán)(旋轉)運動。是發(fā)動機上的一個重要的機件，其材料是由碳素結構鋼或球墨鑄鐵制成的，有兩個重要部位：主軸頸，連桿頸，（還有其他）。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個典型的曲柄滑塊機構。曲軸的潤滑主要是指與搖臂間軸瓦的潤滑和兩頭固定點的潤滑． 曲軸的旋轉是發(fā)動機的動力源。也是整個機械系統(tǒng)的源動力。 目前國內曲軸生產線多數(shù)由普通機床和專用機床組成，生產效率和自動化程度相對較低。粗加工設備多采用多刀車床車削曲軸主軸頸及拐頸，工序的質量穩(wěn)定性差，容易產生較大的內應力，難以達到合理的加工余量。一般精加工采用MQ8260等曲軸磨床粗磨-半精磨-精磨-拋光，通?？渴止げ僮?，加工質量不穩(wěn)定。 隨著貿易全球化的到來，各廠家已意識到了形勢的嚴峻性，紛紛進行技術改造，全力提升企業(yè)的競爭力，近年來引進了許多先進設備和技術，進展速度很快。就目前狀況來講，這些設備和技術基本依賴進口。 組合機床是按系列化、標準化、設計通用部件和被加工零件的形狀及加工工藝要求設計的專用部件組成的專用機床，組合機床是按具體加工對象專門設計，可以按最合理的工藝過程進行加工，也可以同時以幾個方面采用多把道具對工件進行加工，它是實行工序集中的最佳途徑，是提高生產率的有效設備。 專用機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重復使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產生了組合機床。最早的組合機床是1908年在美國制成的，用于加工汽車零件。 組合機床的設計，目前基本上有兩種方式：其一，是根據(jù)具體加工對象的特征進行專門設計，這是當前最普遍的做法。其二，隨著組合機床在我國機械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人和技術人員總結出生產和使用組合機床的經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)組合機床不僅在其組成部件方面有共性，可設計成通用部件，而且一些行業(yè)在完成一定工藝范圍內的組合機床是極其相似的，有可能設計為通用機床，這種機床稱為“專能組合機床”。這種組合機床不需要每次按具體加工對象進行專門設計和生產，而是設計成通用品種，組織成批生產，然后按被加工零件的具體需要，配以簡單的夾具及刀具，即可組成加工一定對象的高效率設備。 為了使組合機床能在中小批量生產中得到應用，往往需要應用成組技術，把結構和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工，以提高機床的利用率。 組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結構、縮短生產節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 我畢業(yè)設計的課題是曲軸銑端面打中心孔機床總體設計及夾具的設計。該課題來源于鹽城市高精裝備機電有限公司，主要對曲軸的兩個端面面進行銑削和鉆孔的機床設計。設計的思路是先進行總體方案的論證，對所選的方案進行計算，然后再完成“三圖一卡”和各個零件圖的設計。設計后的組合機床能較好的保證面的銑削及位置精度，改變了以往煩瑣的加工工藝過程，大大的節(jié)約了加工時間，提高了勞動生產率，降低了工人的勞動強度。 夾具部分的設計，是在完成對組合機床的總體設計并繪制出“三圖一卡”的基礎上再設計的，并繪制出夾具設計的裝配圖。夾具設計是組合機床設計中的重要部分，夾具設計的合理與否，直接影響到被加工零件的加工精度等參數(shù)。設計首先要確定工件的定位方式，然后進行誤差分析，確定夾緊方式，進行夾緊力的計算，并對夾具的主要零件進行結構設計。 在進行設計之前我們要做好以下幾方面的工作： 首先，要有豐富的實踐經(jīng)驗。整個設計，僅靠一些參考資料是遠遠不夠的，這樣設計出來的組合機床只是結構完美，外形美觀，但實用性差，因此，在設計工作開始前，指導老師特地帶我們到江淮動力集團、鹽城長虹涂裝有限公司、東風悅達二廠等企業(yè)進行了實地參觀考察，與企業(yè)工程技術人員共同討論，積累了一些寶貴的實踐經(jīng)驗。 其次，運用四年來所學的專業(yè)知識，針對現(xiàn)實中遇到的實際情況，做到舉一反三。整個設計過程不僅涉及到以前所學的知識，還涉及到一些新的概念，這就要求我們一邊溫習以前的知識，一邊還要學習新的知識，可以說，整個設計過程就是我們不斷復習和學習的過程。 第三，通過自身的努力，理論聯(lián)系實際，從合理性、經(jīng)濟性、工藝性、實用性及對被加工零件的具體要求對現(xiàn)有機床進行研究和分析，找出可以進行改進的地方，通過反復推敲對比，擬訂較為合理的銑削組合機床的總體方案。 在設計過程中，由于組合機床大部分是由標準零件構成，另外一些非標準件盡量適應工廠的生產條件，使加工和維修方便，大大減少了設計工作量。 限于本人知識水平有限，又缺乏相應的實踐經(jīng)驗，在設計中定存在不到之處，敬請老師批評指正，提出寶貴意見，以便及時糾正。 2 組合機床總體設計 2.1 總體方案論證 組合機床是按高度集中工序原則，針對被加工零件的特點及工藝要求設計的一種高效率專用機床。加工對象為曲軸，材料是QT60-2,硬度240～290HB。 2.1.1 工藝方案的擬定 本機床加工零件特點 軸類零件的功用為支撐傳動零件、傳遞扭矩和承受載荷以及保證裝在軸上的工件具有一定的回轉精度。 曲軸在軸類零件分類中屬于異型軸，是發(fā)動機上的一個重要零件，承受由活塞通過連桿傳來的力，并將活塞往復運動通過曲柄連桿機構變?yōu)樾D運動，將發(fā)動機所做的功傳遞出去。曲軸在工作時所承受的是很大的扭轉力矩以及大小和方向都有變化的彎曲力。它的工作過程是：在外力作用下是曲軸旋轉，通過連桿軸頸上的連桿將運動傳遞到缸筒內的活塞，從而壓縮缸內的高壓油將油點燃，燃燒的高壓油將自身的內能轉換為動能推動活塞運動，運動又傳遞到連桿再通過連桿帶動連桿軸頸，這樣曲軸繼續(xù)旋轉。 被加工零件工藝路線的擬定 擬定工藝路線的出發(fā)點是使零件的幾何形狀、尺寸、精度以及位置精度等技術要求能得到保證。工藝路線的擬定一般需要做兩方面的工作：一是根據(jù)生產綱領確定加工工序和工藝內容，根據(jù)工序的集中和分散程度劃分工藝;二是選擇工藝基準，即主要選擇定位基準和檢驗基準。在生產綱領已確定為批量生產的條件下，減少安裝的次數(shù)來提高生產率。除此之外，還應盡量考慮經(jīng)濟精度以便生產成本盡量下降，根據(jù)以上原則，擬定的工藝路線如下： 10 鑄造 15 正火 20 銑端面，打中心孔 30 粗車扇形面外圓及側面 40 粗長軸端面外圓及側面 45 粗車錐面 1：10 50 粗車短軸端外圓及側面 60 精車長軸端外圓及側面 70 精車短軸端外圓及側面 80 銑扇形側面 90 銑連桿軸頸 100 鉆Ф19孔，擴孔Ф25，攻2-G1/2螺紋 110 鉆斜油孔Ф6 115 鉆連桿軸頸30°斜孔 120 檢驗 125 淬火 130 修整中心孔 140 粗磨主軸頸 150 銑鍵槽 160 磨錐面1：10 165 粗磨連桿軸頸 170 精磨主軸頸 175 精磨連桿軸頸 180 車退刀槽 190 車螺紋M42 200 拋光主軸頸及連桿軸頸 210 檢驗，探傷，退磁，清理油孔 2.1.2 機床配置型式的選擇 組合機床有大型和小型兩種，大、小型組合機床雖有其共性但又有其特殊性，無論是使用范圍、配置型式、通用部件和驅動方式都各有特點。用大型通用部件組成的機床成為大型組合機床，用小型通用部件組成的成為小型組合機床。大型組合機床的配置型式主要有單工位組合機床和多工位組合機床兩大類。 通用部件可分為如下部分。 (1)動力部分 用于傳遞動力，實現(xiàn)工作運動的通用部件，如動力滑臺、動力箱、各種動力頭等。它為刀具提供主運動和進給運動，是組合機床及自動線的主要通用部件。 (2)支撐部件 支撐部件是用于安裝動力部件、輸送不見等的通用部件（如側底座、中間底座、立柱、立柱底座、支架等），它是組合機床的基礎部件。機床各部件之間相對位置精度、機床的剛度等主要依靠它來保證。 (3)輸送部件 輸送部件具有定位和夾緊裝置，用于裝夾工件并運送到預定工位的通用部件（如回轉工作臺、移動工作臺和回轉鼓輪等），定位精度高。 (4)輔助部件 輔助部件有定位、夾緊、潤滑、冷卻、排屑以及自動線清洗機等。 單工位組合機床通常是用于加工一個或兩個工件，特別適用于大中型箱體的加工，根據(jù)配置動力部件的數(shù)量，這類機床可以從單面或同時從幾個方面對工件進行加工。以下機床的主要配置型式。 1 臥式單面組合機床 2 立式單工位組合機床 3 臥式雙面組合機床 4 復合式雙面組合機床 5 臥式三面組合機床 6 復合式三面組合機床 7臥式四面組合機床 8復合式四面組合機床 本次設計的組合機床為臥式機床，臥式機床在配置時候可將銑削頭安裝在專用臥式床身或滑臺上，而被加工零件放在移動工作臺上，以組成銑削頭固定的臥式組合機床；也可以將銑削頭安裝在水平配置滑臺上，而被加工零件放在固定夾具上，以組成銑削頭移動的臥式組合機床；由于本道工序需要先銑再鉆，所以工件需要安裝在滑臺上；同時鉆頭也必須移動帶能加工中心孔，所以本次設計的組合機床為刀具和工件都安裝在各自的滑臺上。 在配置銑削頭固定的臥式組合機床時，其傳動裝置的電機通常是采用頂置式，即電動機放在銑削頭上方。在配置銑削頭移動的臥式組合機床時，其傳動裝置的電機通常是采用側置式，即電動機放在銑削頭側面。本次設計采用的銑削頭是安裝在滑臺上的，可隨滑臺一起移動，但是銑削頭調整到適當位置后不再移動，所以采用電動機安裝在銑削頭的上方配置型式。 2.1.3 定位基準的選擇 組合機床是針對某種零件或零件某道工序設計的。正確選擇定位基準，是確保加工精度的重要條件，同時也有利于實現(xiàn)最大限度的集中工序。從而獲到減少機床臺數(shù)的效果。 工件在機床上用夾具進行夾緊加工時，用來決定工件相對于刀具的位置的工件上這些表面稱為定為基準。定位基準分為粗基準和精基準。 曲軸和一般軸類零件主要區(qū)別是：一般軸類零件的全部軸頸位于同一軸線上，而曲軸的主軸頸雖然也位于同一軸線上，但是其連桿軸頸不與主軸頸同軸，而是離開一定距離而彼此平衡。 為保證各軸頸的同軸度要求，在基準選擇時采用基準同一的原則，即粗、精加工各主軸頸時都采用頂尖孔作為定為基準。對于連桿軸頸的加工，為保證連桿軸頸軸線與主軸頸的軸線之間的平行，在基準選擇時應該采用定為基準和裝配基準重合的原則，即粗、精加工連桿軸頸時都采用兩個主軸頸的角度定位面，通常是在曲柄上銑出兩個小平面作為輔助基準。根據(jù)本曲軸的特點，連桿軸頸只有一個，因此不存在與主軸頸的角度問題。在加工連桿軸頸時選擇主軸頸定位，加工主軸頸時則選擇頂尖孔定位。 2.1.4 滑臺型式的選擇 滑臺型式一般分為液壓滑臺和機械滑臺，液壓滑臺與機械滑臺由于采用的傳動裝置不同，因而在性能、使用及維修等方面各有特點。目前，這兩種滑臺都得到廣泛的應用。 本組合機床采用的是液壓滑臺。液壓滑臺具有如下優(yōu)點：1.在相當大的范圍內進給量可以無級調速。進給量穩(wěn)定，慢速無爬行，高速無振動，可以降低加工工件的表面粗糙度。2.可以獲得較大的進給力。3.由于液壓驅動零件磨損小，使用壽命長。4.工藝上要求多次進給時，通過液壓換向閥，很容易實現(xiàn)。5.過載保護簡單可靠。 2.2 確定切削用量 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型式及工作可靠性均有較大的影響。 2.2.1 選擇切削用量 為了使加工過程順利進行并穩(wěn)定保證加工精度要求，必須合理地確定工序間的加工余量，查《組合機床設計簡明手冊》得硬質合金銑刀的銑削用量： 表2-3 硬質合金端銑刀的銑削用量 加工材料 工序名稱 銑削深度/mm 銑削速度v/m·min﹣1 每齒走刀量S/（mm/齒） 鑄鐵 粗銑 2~5 50~80 0.2~0.4 精銑 0.5~1 80~130 0.05~0.2 初選v=62.8m/min，S齒=0.3mm/齒，銑削深度為5mm。 查《組合機床設計簡明手冊》得高速鋼鉆頭加工鑄鐵件的切削用量： 表2-4 高速鋼鉆頭加工鑄鐵件的切削用量 加工直徑d/mm 160~200HB 200~241HB 300~400HB v/m·min﹣1 S轉/mm·r﹣1 v/m·min﹣1 S轉/mm·r﹣1 v/m·min﹣1 S轉/mm·r﹣1 22~50 16~24 0.4~0.8 10~18 0.25~0.4 5~12 0.2~0.3 初選v=6.28m/min，S轉=0.2mm/r。查中心鉆刀具尺寸得：切深為15.5mm。 2.2.2 計算切削力、切削扭矩及切削功率 根據(jù)選定的切削用量(主要指切削速度v及進給量f),確定切削力，作為選擇動力部件（滑臺）及夾具設計的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其他傳動件（齒輪，傳動軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動電機（一般指動力箱電機）功率；確定刀具耐用度，用以驗證所選刀具是否合理。 人們根據(jù)生產實踐及試驗研究成果，已經(jīng)整理出不同材料刀具對不同材料工件的進行計算的方法，《組合機床設計簡明手冊》中公式： 銑端面： 刀具材料 工件材料 銑削功率P（kW） p= 硬質合金端銑刀 灰鑄鐵 P= A=aa v=aZn n= 式中，a—兩個方向平均切削厚度（mm）；p—單位面積切削力（N·mm）；n—轉速（r/min）；A—切削面積（mm）；v—切削速度（m/min）；f—進給量（mm/r）；v—每分鐘進給量（mm·min）；a—每齒進給量(mm/z)；ap—切削深度（mm）；D—加工（或鉆頭）直徑（mm）；Z—刀具齒數(shù)；a—切削寬度（mm）。 其中a=(5+5)/2=5(mm) ； =1300/5=785.5(N·mm) 已知：a=5mm；v=62.8m·min；a=0.3mm/齒。因為需要知道刀具直徑D，所以這里先選擇刀具： 刀具直徑D=（1.1-1.6）a；其中a為被加工面的寬度。 根據(jù)零件圖可知：a=40mm；a=50mm。 專用端銑刀直徑d0應按細小工件表面的寬度（即銑削寬度ae）來確定： d0 =（1.1~1.6）ae mm，所以取d0=80mm。 硬質合金端銑刀齒數(shù)通常按照銑刀直徑選?。篫=（0.08-0.10）D。這里選擇Z=8。 由以上公式可得： n=(1000*62.8)/3.14*80=250(r/min)； v=aZn=600mm/min； 查《機械加工工藝手冊》銑削力計算公式為： 式中—硬質合金端銑刀銑削鑄鐵時的系數(shù)，取50； —銑削深度，5mm； —每齒走刀量，0.3mm/齒； —銑刀直徑，80mm； —銑削寬度，50mm； —銑刀齒數(shù)，8； 代入得 銑削功率 選擇的電機額定功率為2.5kW，因此選擇的切削用量符合要求。 2.3 組合機床總體設計—三圖一卡 2.3.1 被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案來表示在一臺機床或一條自動線上完成的工藝內容，是包括加工部位尺寸精度、表面粗糙度及技術要求、加工用定位基準、夾壓部位以及被加工零件材料的硬度和本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。它不能用用戶提供的產品圖紙代替，必須在預案零件圖的基礎上突出機床或自動線的加工內容，加上必要的說明而繪制的，它是組合機床設計的主要依據(jù)，也是制造、使用和調整機床，檢查精度等級的重要技術文件。 繪制工序圖時應注意的事項如下： (1)為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要突出本機床的加工內容，繪制時合適的比例，選擇足夠的視圖及剖視突出加工部位（用粗實線），并把零件輪廓及機床、夾具有關的部位用實線表示清楚，凡與本道工序保證的尺寸、角度等均有關的部位用粗實線表示清楚，加工用的定位基準符號用“”，夾壓位置及方向用符號“↓”。 (2)加工部位的位置尺寸應從定位基準注起，為便于加工及檢查尺寸，應采用直角坐標系標注，而不采用坐標系，但有時因選擇定為基準與設計基準的不重合，則需要將加工部位要求的位置尺寸公差，其公差數(shù)值的決定要考慮兩方面：一是要能達到產品圖紙要求的精度；而是采用組合機床能夠加工出來。 (3)注明零件加工對機床提出的某些特殊要求。 2.3.2 加工示意圖 加工示意圖的內容 加工示意圖是組合機床設計的主要圖紙之一，在總體設計中占據(jù)重要地位，它是刀具、輔具、夾具、主軸箱、液壓電氣裝置設計及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺組合機床布局和性能的原始要求，同時還是調整機床、刀具及試車的依據(jù)。加工示意圖要反映機床的加工過程和加工方法，并決定浮動夾頭或接桿的尺寸，鏜桿長度，主軸、刀具、導向與工件間聯(lián)系尺寸等，根據(jù)機床要求的生產率及刀具特點，合理地選擇切削用量，決定動力頭的工作循環(huán)。 加工示意圖應繪制成展開圖，其繪制順序：首先按比例繪制工件的外形及加工部位的展開圖，特別注意將那些距離很近的孔嚴格按比例相鄰繪制，以便清晰看出相鄰刀具、工具、主軸等是否相碰；然后，根據(jù)工件加工要求及選定的加工方法繪制刀具，并確定導向形式，位置尺寸，選擇主軸和連桿；從這些刀具中找出影響其聯(lián)系尺寸的關鍵刀具，按其中最長的一把刀具，從主軸箱到工件間的最下距離來確定全部刀具、導向及工件之間的尺寸關系。 加工示意圖還要繪制出工件加工部位的圖形。在軸數(shù)多時，必須在孔旁標上號碼，以便于設計和調整機床。加工示意圖還要考慮一些特殊要求，決定動力頭的工作循環(huán)及行程。最后，選擇切削用量及附加說明。 繪制多工位機床加工示意圖時，一定要分出工位，按每工位的加工內容順序進行繪制，同時還要畫出工件在回轉工作臺上或鼓輪上的位置示意圖，以便能清楚地看出工件及主軸的排列位置。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。 加工示意圖的編制 刀具的選擇 選擇刀具時可考慮工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及 生產率要求等因素。根據(jù)本工序特點，應選用硬質合金端銑刀和高速鋼麻花鉆。 工序余量 查《組合機床設計簡明手冊》得： 端面加工余量 3~5mm，選擇3.0mm； 孔加工余量為1.5~2.0mm，選擇1.5mm。 動力頭工作循環(huán)及行程確定 動力頭工作循環(huán)一般包括快進、工作進給、快退等動作。銑端面和打中心孔的工作循環(huán)為：快進→工作進給→?！爝M→工作進給→快退。 工作進給長度確定 銑：L=5mm ； 鉆：L=15.5mm。 快進長度確定 銑：L快=20mm，鉆：L快=20mm。. 快退長度確定 快退長度等于快進長度和工作進給長度之和，即，銑：20+5=25mm； 鉆：20+15.5=35.5mm。 2.3.3機床尺寸聯(lián)系總圖 機床聯(lián)系尺寸圖是決定各部件的輪廓尺寸及相互間聯(lián)系關系的，是開展各專用部件設計和確定機床最大占地面積的圖紙。 組合機床是由一些通用部件和專用部件組成的。為了使所設計的組合機床既能滿足與其的性能要求，又能做到配置上勻稱合理，符合多快好省的精神，必須對所設計的組合機床各個部件之間的關系進行全面的分析研究。組合機床聯(lián)系尺寸圖是在被加工零件工序圖與加工示意圖繪制之后，根據(jù)初步選定的主要通用部件，以及確定的專用部件的結構原理而繪制的。 機床裝料高度的確定 確定機床裝料高度需要考慮車間運送工件的滾道高度、工作最低孔的位置、主軸箱最低主軸高度和通用部件高度尺寸的限制。根據(jù)我國具體情況，為便于操作和省力，對于一般臥式組合機床、流水線和自動線，裝料高度定為 850mm。對于加工中小工件的自動線，考慮自動排屑，特別是一些要從機床垂直下方返回隨行夾具的自動線，裝料高度可采用1000mm。鼓輪機床的裝料高度一般取 1200-1300mm，本組合機床的裝料高度設計為900mm。 機床通用部件的選擇 根據(jù)設計要求，銑端面和鉆中心孔滑臺型號分別為1HY25（790×250×250）和1HY32（790×320×320）,側底座型號為1CC252（900×450×630） 中間底座尺寸的確定 在加工示意圖中，已確定了工件端面至主軸箱端面在加工終了時的距離，根據(jù)選定的動力部件及其配套部件（滑座、床身等）的位置關系，并考慮動力頭的前備量等因素，就可以確定中間底座長度尺寸。本道工序設計的組合機床中間底座長度為1250mm。 當裝料高度取850mm時，床身和中間底座之間接合面的高度，無論哪一型號的床身都是統(tǒng)一的，定為540mm，所以中間底座的高度一般總是大于540mm。本機床的中間底座高度設計為560mm。 主軸箱輪廓尺寸的確定 標準主軸箱的厚度由主軸箱體、前蓋和后蓋三層尺寸構成。主軸箱體厚度為180mm。前蓋有兩種尺寸，臥式為55mm，立式為70mm。后蓋厚度有90m和50mm兩種尺寸，通常采用90mm的后蓋。因此，主軸箱總厚度臥式通常為325mm，立式主軸箱通常為340mm。 下面是主軸箱的寬度B、高度H和最低主軸高度尺寸的確定。 B=b2+2b1 H=h+h1+h2 式中 b1－最邊緣主軸中心至主軸箱外壁的距離； b2－工件上要加工的在寬度方向上相隔最遠的兩孔距離； h－工件上要加工的在高度方向上相隔最遠的兩空距離； h1－最低主軸中心至主軸箱底平面的距離，即最低主軸高度； h2 －最上邊主軸中心至主軸箱外壁的距離。 為了保證主軸箱內有足夠的空間安排傳動齒輪，推薦h2= b1 ≧70~100mm。 主軸箱的最低主軸高度為h1 不能孤立地任意確定，必須考慮它與工件最低孔的位置、機床配置型式、裝料高度和動力部件、滑座、床身的關系，一般應大于85~120mm，具體見表3-2。 表3-2 最低主軸高度簡化計算公式 動力部件 代號 h+5 h1+ h2 最低主軸高度h1 動力頭 2 754.5 95 3 754.5 95 4 724.5 115 5 769.5 80 動力滑臺 2 770 115 3 4 5 動力箱 3 770 115 4 5 2.3.4 機床生產率計算卡 A.理想生產率Q（件/h） 理想生產率是指完成年生產綱領（包括備品及廢品率）所要求的機床生產率。由文獻[1]P51公式： 計算，式中， A—年生產綱領（件），本課題中A選擇15000件； —全年工時總數(shù)，本課題以單班制計，則。 則根據(jù)公式(2-8)得: 件/h B.實際生產率Q1（件/h） 實際生產率是指所設計的機床每小時實際可生產的零件數(shù)量。 式中: —生產一個零件所需時間（min），可按下式計算： 式中: —分別為刀具第I、第II工作進給長度，單位為mm； —分別為刀具第I、第II工作進給量，單位為mm/min； —通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉5～10轉所需的時間，單位為min； —分別為動力部件快進、快退行程長度，單位為mm； —動力部件快速行程速度。用機械動力部件時取5～6m/min；用液壓動力部件時取3～10m/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； —工件裝、卸（包括定位或撤消定位、夾緊或松開、清理基面或切屑及吊運工件等）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0.5～1.5min。 如果計算出的機床實際生產率不能滿足理想生產率要求，即，則必須重新選擇切削用量或修改機床設計方案。 根據(jù)本組合機床的年產量15000件，可選用下列數(shù)據(jù)進行計算，=5m/min，=0，=1.5min。則實際生產率計算如下： 由上面得到的結果可以算出：=1.5+0.004+0.008+0.005+0.09+0.004+0.62+0.007+0.06=2.298（min） 則據(jù)公式(2-9)得: 可以看出＞，設計方案比較合理 C.機床負荷率 機床負荷率為理想生產率與實際生產率之比。查組合機床設計簡明手冊 則據(jù)公式(2-11)得: 表2-4 生產率計算卡 被 加工 零件 圖號 4 毛坯種類 鑄件 名稱 曲軸 毛坯重量 材料 HT150 硬度 240～290HB 工序名稱 銑端面打中心孔 工序號 序號 工步 名稱 被加工零件數(shù)量 加工直徑(mm) 加工長度 (mm) 工作行程 (mm) 切削速度 (m /min) 每分鐘轉速 (r/ min) 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 1 1.5 1.5 2 快進（銑端面） 20 0.004 0.004 3 工進（銑端面） 50 5 5 62.8 250 2.4 600 0.008 0.008 4 快退（銑端面） 25 0.005 0.005 5 中間滑臺快進 450 0.09 0.09 6 快進（打中心孔） 20 0.004 0.004 7 工進（打中心孔） 15.5 15.5 6.28 125 25 0.62 0.62 8 快退（打中心孔） 35.5 0.007 0.007 9 死擋鐵停 0.06 0.06 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1.5min 總計 2.298min 單件工時 2.298min 機床生產率 6.38件/h 機床負荷率 24.4% 3 夾具設計 3.1夾具設計的基本要求 機床夾具設計是工藝準備工作的重要內容之一。夾具設計的質量，對生產率，加工成本以及生產安全等有直接的影響，為此設計夾具時必須考慮以下幾個方面的基本原則和要求： 1.保證工件的加工精度。保證工件的加工精度是夾具設計的最基本要求。其關鍵在于，正確地確定定位方案、夾緊方案和刀具導向方式，合理地設計夾具的尺寸、公差和技術要求，必要時應進行誤差的分析和計算。 2.能提高機械加工的勞動生產效率、降低工件的制造成本。夾具設計的總體方案應與生產綱領相適應。在大批量生產時，應盡量采用各種快速、高效的結構、自動裝置和先進的控制方法，以縮短輔助時間，提高生產率；在中心批量生產中，則要求在滿足夾具功能的前提下，盡量使夾具結構簡單，容易制造，以降低夾具的制造成本。 3.結構簡單，操作方便、安全和省力。夾具的操作要盡量做到結構簡單、方便、省力，盡可能采用氣動、液壓及其他機械化夾緊裝置、以減輕工人的勞動強度。并可較好地控制夾緊力。夾具操作位置應符合操作工人的習慣，必要時應有安全保護裝置，以確保使用安全。 4.便于排屑。夾具的排屑是一個容易忽視的問題，如果排屑功能不好，切屑積集在夾具中，會破壞工件正確的定位；切屑帶來的大量熱量會引起夾具和工件的熱變形，影響加工質量；切屑的的清掃又會增加輔助時間，降低生產率。切屑積集嚴重時，還會損傷刀具以致造成設備事故或工傷事故。因此，排屑問題在夾具設計時必須給予充分的注意，在設計高效組合機床夾具時尤為重要。 5.有良好的結構工藝性。夾具的結構應簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗和維修，應盡可能選用標準元件和標準結構。 3.2夾具設計方法與步驟 3.2.1設計前的準備 1.分析零件工序圖、毛坯圖及裝配圖，分析零件的作用、形狀、結構特點、材料及毛坯制造精度及技術要求； 2.分析零件的加工工藝規(guī)程，工藝裝備設計任務書，對任務書所提出的要求進行可行性研究； 3.了解所用機床的規(guī)格、性能、精度以及與夾具連接部分結構的聯(lián)系尺寸； 4.了解所用刀具、量具結構、規(guī)格以及測量及對刀調整方法； 5.了解零件的生產綱領、投產批量及生產組織等有關問題；收集有關設計資料。 3.2.2擬定夾具結構方案、繪制草圖 在分析各種原始資料的基礎上，確定夾具的類型、定位設計、夾緊方式、導向方案 、連接方式、總體布局和夾具的結構形式。繪制方案設計圖，進行工序精度分析，對動力夾緊裝置進行夾緊力的計算。 1． 確定定位方案 工件以外圓柱表面定位在生產中經(jīng)?？梢姡鶕?jù)外圓柱面的完整程度、加工要求和安裝方式不同，相應的定位元件有V形塊、圓孔、半圓孔、圓錐孔及定心夾緊裝置，但其中應用最廣的是V形塊。 V形塊的最大優(yōu)點是對中性好，它可使一批工件的定位基準軸線對中在V形塊兩斜面的對稱平面上，而不受定位基準直徑誤差的影響，并且使安裝方便。V形塊定位的另一個特點是應用范圍廣泛。無論定位基準是否進行過加工，是完整的圓柱面還是局部圓弧面，都可采用V形塊定位。 本道工序是加工兩個端面。根據(jù)零件的結構特點和加工部位確定其定位方案為：采用兩個V形塊分別在兩個主軸頸處定位，限制四個自由度;為防止加工過程中工件的軸向移動，用一個定位銷在扇形面處定位，限制一個自由度；工件沿軸向轉動不影響加工的準確性，此處自由度可不限制。至此，工件的五個自由度全被限制了，可保證工件加工的準確性. 2．對刀裝置工作原理 對刀裝置用來確定刀具和夾具的相對位置，它是由對刀快和塞尺所組成。利用它可迅速而準確的調整刀具和家具的相對位置。對刀時，要使用對刀平塞尺或刀圓柱塞尺。 采用對刀塞尺的目的是為了防止刀具和對刀塊直接接觸而損壞刀刃和對刀塊的工作表面。使用時，將塞尺放在刀具和對刀快之間，憑抽動塞尺的松緊感覺來判斷對刀精度。 對刀塊在夾具中的位置，應設于刀具開始銑削或刨削的一端，以免在加工過程中因切換刀而要卸下正在加工的工件。在實際生產中，如果由于工件的加工精度較高，用對刀快對刀不能保證加工精度時，則采用試切對刀。即使采用對刀裝置對刀之后，對加工的第一個工件也要進行測量，如其尺寸精度不能達到規(guī)定要求時，還必須調整刀具，直到加工合格為止。有時由于夾具結構限制，不便于設置對刀快，則可以用標準試件對刀快。 3. 夾緊原件選擇 夾緊元件選擇有：螺母、螺釘、螺栓、壓塊、壓板等。 組合機床夾具常用夾緊機構為壓板，壓板分為平壓板、鉤形壓板、浮動壓板三大類。其中平壓板在組合機床夾具中應用最為廣泛，平壓板常用形式有固定是壓板、移動式壓板、旋轉式壓板。根據(jù)本零件的結構尺寸和本道工序的加工要求，固定式壓板不可用，旋轉式的可用，所以本次設計的夾具夾緊元件為旋轉式壓板。 4.夾緊動力部件的確定 動力部件作為夾緊機構的力源，可分為手動加緊與自動加緊，組合機床常用自動夾緊力源，氣動夾緊、液壓夾緊與夾緊扳手都屬于自動加緊力源。為提高生產自動化程度和生產率，本夾具選用液壓夾緊。 液壓夾緊利用壓力油作為夾緊動力，通過中間傳動機構，使家具的夾緊元件執(zhí)行夾緊動作。在組合機床夾具上，采用液壓夾緊機構較多。 液壓夾緊機構具有操作簡單，動作迅速，易于集中控制、程序控制和實現(xiàn)工序自動化；工作壓力高，液壓缸結構尺寸??；便于實現(xiàn)過載自動保護和元件便于標準化等一系列優(yōu)點。此外，由于油液具有不可壓縮性，因此液壓夾緊能夠維持的剛性比氣動夾緊等所能維持的剛性高。 由于液壓傳動易于實現(xiàn)復雜的自動工作循環(huán)，并且可以采用統(tǒng)一的液壓系統(tǒng)來控制夾緊機構，因此在組合機床自動線上廣泛采用液壓夾緊機構。由于夾具底座的輪廓尺寸已初定，現(xiàn)選擇法蘭式夾緊液壓缸。 5.設計夾具體，形成夾具結構草圖 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。 夾具體設計的基本要求： A.有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性。 B.有足夠的強度和剛度。 C.結構工藝性好。 D.排屑方便。 E.在機床上安裝穩(wěn)定可靠。 銑床夾具一般用夾具體底面在機床工作臺平面上定位。對于較大的夾具體，可采用周邊接觸、兩端接觸或四腳接觸等方式。為確定夾具在機床工作臺上的方向，在夾具底面設置定位鍵與T型槽配合。 3.2.3 定位誤差分析 不考慮V形架的制造誤差，則工件定位基準在V形架的對稱面上，因此在工件中心線在水平方向上的位移為零。但在垂直方向上，因工件的外圓有誤差，而產生基準位移。查《機床夾具設計》可得用V形塊定位外圓時的定為誤差公式為： 式中為V形塊兩V形面的夾角，90度； 為外圓尺寸自由公差，0.02mm； 代入得mm小于該工序所規(guī)定的工序誤差。 由此可見定位誤差滿足零件的加工要求。 3.2.4 夾緊力的計算 確定夾緊力應注意的幾個問題： 1.組合機床通常都是多面多工序同時加工，在一臺機床上往往有大量刀具同時工作，粗加工時切削力都很大，加工振動也很大，尤其是多軸粗鏜孔時。 2.由于材料硬度不均勻，加工余量不均勻和刀具磨鈍等因素的影響，往往使實際的切削力大大增加。 3.組合機床夾具是保證加工精度的主要部件，因此，要注意工件夾緊后產生的變形加工對加工精度的影響，尤其是在工件剛性差、精度要求不高的情況下，更應特別注意。 為保證夾緊可靠，應選擇機床工作過程中最不利的工作狀態(tài)來確定所需的夾緊力。 計算夾緊力時，通常夾具與工件看成是一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受的切削力、夾緊力的作用情況，找出加工中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出夾緊力，再乘以安全系數(shù)，即 式中—實際所需的夾緊力，單位N —理論夾緊力，單位N —安全系數(shù) 安全系數(shù)K可按下式計算 式中~為各種安全系數(shù)，查《機床夾具設計》選取=1.3，=1.2，=1.5，=1.0，=1.0，=1.0，=1.5。代入得 防止工件軸向移動，查《機床夾具設計》得工件外圓以V形塊定位的夾緊力計算公式為 式中K—安全系數(shù)，K=2.6325 F—切削力，F(xiàn)=346.9N —V形塊兩V形面夾角， —工件與壓板間的軸向摩擦系數(shù)， —工件與V形塊間的軸向摩擦系數(shù)， 代入計算得 選用液壓一螺旋夾緊機構，液壓缸為后法蘭式2號單作用液壓缸，當壓縮液壓油時P=0.5Mpa，液壓缸力為1200N。故實際夾緊力為N油=1200N，此時N油大于所需的夾緊力1084.8N，本夾具可安全工作。 本設計選用液壓夾緊裝置：液壓夾緊裝置是是用高壓油產生動力，優(yōu)點是：操作簡單省力、動作迅速，使輔助時間大為減小，液壓夾緊的油壓可達5010MPa——6510MPa，傳動力大，尺寸結構也較小，油液不可壓縮，工作平穩(wěn)，夾緊可靠；無噪聲，勞動條件好。 3.3 繪制夾具總圖 在經(jīng)過分析、論證并確定夾具結構之后，即可按草圖所形成的總圖正式繪制成夾具裝配圖。 夾具裝配圖中除應將結構表示清楚外，還應反應以下幾個方面的內容： 1.標注有關尺寸、公差及配合。 2.制定夾具的技術條件。 3.夾具零件的編號及編制零件明細表。 3.4 繪制夾具零件圖 在完成夾具總裝配圖設計之后，對于非標準零件應分別繪制或設計零件圖。零件圖中的尺寸、公差及技術要求應符合總裝配圖的要求，同時要考慮制造與裝配的工藝性以及夾具的使用方便、安全等問題。 4 結論 本次設計的曲軸銑端面打中心孔機床，是針對壓縮機曲軸左右兩個端面進行設計的，工藝要求在工序20#中完成銑端面和打中心孔。該工序采用雙面銑和鉆的方法同時對兩個端面進行加工。該零件的總體輪廓尺寸較小，屬于小型零件加工，零件的定位夾緊元件也不會太大，設計時考慮諸多因素后，決定選用臥式雙面銑削和鉆削組合機床。提高了加工精度及保證了相應的位置精度，同時大大提高了生產效率，降低了勞動強度，從而降低了零件的生產成本，增加了經(jīng)濟效益。 本次設計中的夾具設計：采用的是專用夾具。定位方面用兩V形塊配合定位釘限制工件五個自由度；夾緊方面，力源采用液壓缸，中間遞力機構為推桿，夾緊元件選擇壓板。在這次設計中，我設計的曲軸銑端面打中心孔機床的總體及夾具的設計，涉及內容較廣，所以需要參考的資料也非常的多，為了增加對組合機床的感性認識，還要到一些公司進行調研。通過努力，總體方案設計的還是比較合理的，加工示意圖中規(guī)定了刀具對于工件的尺寸，尺寸聯(lián)系圖總體尺寸也符合要求。該組合機床采用的液壓滑臺，進給量穩(wěn)定，慢速無爬行，高速無振動，可以降低加工工件的表面粗糙度；同時又能獲得較大的進給力，安全可靠。 參考文獻 [1] 謝家贏．組合機床設計簡明手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1994. [2] 白成軒.機床夾具設計新原理[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1997. [3] 徐發(fā)仁．機床夾具設計 [M]．重慶：重慶大學出版社，1993. [4] 王旭 王積森．機械設計課程設計[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2007. [5] 魯屏宇. 工程圖學[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2005. [6] 徐錦康．機械設計[M]．北京：高等教育出版社，2004. [7] 黃鶴汀．機械制造裝備[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2001. [8] 吉衛(wèi)喜．機械制造技術[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2001. [9] 朱龍英．機械原理[M]．西安電子科技大學出版社，2009. [10] 王先逵．機械加工工藝手冊[M]．浙江：機械工業(yè)出版社，2006. [11] 范鑒青．金屬切削原理與刀具[M]．同濟大學出版社，1990. [12] 王伯平. 互換性與測量技術基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008. 致 謝 本次設計是曲軸銑端面打中心孔機床總體設計和夾具的設計。夾具的設計就是使加工工件的定位準確、可靠、滿足工藝精度要求，提高工作效率。經(jīng)過三個月多月的努力，已經(jīng)較好的完成了這次畢業(yè)課程設計。 設計初，我們在指導老師的帶領下，進行為期四周畢業(yè)實習，收集相關的設計資料。完成實習后，對所收集的相關資料進行加工整理，初步討論、理定設計方案。隨即將擬定的方案一步步的轉化為實際成果，即繪制好該方案的圖紙，并參考各方面的資料，不斷的修正完善該設計方案。最后，完成該方案的設計說明書。 為期三個多月的畢業(yè)設計已結束，回顧整個過程，我覺得受益匪淺。畢業(yè)設計是檢查學生綜合設計能力的一個重要環(huán)節(jié)，是對學生獨立設計能力的一次考驗，也是第一次較全面的實踐機會。這次設計使我的理論知識與實踐很好的結合在一起，也顯示出了我在設計中的一些經(jīng)驗不足和知識欠缺之處，加深了我對理論知識的理解，強化了畢業(yè)設計中的感性認識，提高了獨立設計能力。深入了解機械產品生產的全過程及新技術、新設備在機械制造業(yè)中的應用，了解生產的組織管理、企業(yè)改革的情況。深入實踐，體會到理論聯(lián)系實際的必要性，認識到學校學過的許多知識與解決實際生產問題還有很大的差距，而縮短差距的方法只有到實踐中去。利用一切方法和手段了解本課題所涉及的研究、生產、銷售、使用等方面的實際情況以及有關的數(shù)據(jù)、圖表、文獻資料。向生產實踐學習，了解與課題有關的生產線、設備、工藝等實際知識。 總的說來，這次畢業(yè)設計，使我在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方面得到了一次較好的鍛煉。同時提高了我創(chuàng)新設計能力，鍛煉了我認真工作的作風，為即將走上工作崗位打下了良好的基礎。 在這次畢業(yè)設計期間,得到了指導老師的悉心指導、同組同學的幫助，在這里表示真誠的感謝意！ 附錄 序號 圖名 圖號 圖幅 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 被加工零件工序圖 QZ-00-01-01 A3 加工示意圖 QZ-00-01-02 A3 機床聯(lián)系尺寸總圖 QZ-00-01-03 A0 夾具裝配圖 QZ-00-02-01 A0 夾具體 QZ-00-02-02 A1 V形塊 QZ-00-02-03 A4 壓板 QZ-00-02-04 A4 定位釘 QZ-00-02-05 A4 定位銷 QZ-00-02-06 A4 內六角螺釘 QZ-00-02-07 A4 端蓋 QZ-00-02-08 A3 對刀塊 QZ-00-02-09 A4 壓板三維造型圖 生產率計算卡 21