0070-EHY-112-90汽車變速箱殼體加工工藝及鉆孔組合機(jī)床、專用夾具設(shè)計(jì)
0070-EHY-112-90汽車變速箱殼體加工工藝及鉆孔組合機(jī)床、專用夾具設(shè)計(jì),ehy,90,汽車,變速箱,殼體,加工,工藝,鉆孔,組合,機(jī)床,專用,夾具,設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
課題：變速箱殼體組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)
一、設(shè)計(jì)內(nèi)容
設(shè)計(jì)一臺(tái)變速箱殼體雙面組合鉆床，具體設(shè)計(jì)任務(wù)是進(jìn)行總體設(shè)計(jì)及夾具設(shè)計(jì)，
主要設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：
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) 夾具造型設(shè)計(jì)及裝配圖的繪制
(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、被加工零件：變速箱殼體（附零件圖）
2、工件材料：HT150（硬度：170－241HBS）
3、加工內(nèi)容：一側(cè)鉆削8×φ8.5深24的孔，φ11.9深25的孔；另一側(cè)6×φ8.5深
24的孔，2×φ9.8深18.5的孔。
4、生產(chǎn)綱領(lǐng)：大批大量。
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
程要求：裝配圖需提供手工草圖。
6、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書按照學(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
3月8日～3月9日
布置任務(wù)，收集資料，熟悉課題
3月10日～3月22日
調(diào)查研究，畢業(yè)實(shí)習(xí)
3月23日～4月5日
方案論證，總體設(shè)計(jì)
4月6日～4月19日
技術(shù)設(shè)計(jì)（部件設(shè)計(jì)）
4月20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)說明書
6月1日～6月4日
畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)答辯
6月5日～6月12日
修改資料
6月13日～6月15日
評(píng)閱材料
6月16日～6月18日
畢業(yè)答辯
6月19日～6月21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?？萍汲霭嫔?，
1988．
[8] 楊黎明．機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：國防工業(yè)出版社，1996．
[9] 楊叔子．機(jī)械加工工藝師手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002．
[10] 王健石．機(jī)械加工常用刀具數(shù)據(jù)速查手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005．
[11] 劉文劍．夾具工程師手冊(cè)[M]．哈爾濱：黑龍江科技出版社，1987．
[12] 手冊(cè)編委會(huì)．機(jī)械加工工藝裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998．
[13] 李益民．機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995．
[14] 吳圣莊．金屬切削機(jī)床概論[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1985．
[15] 黃鶴汀．金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997．
[16] 趙汝嘉．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(軟件版R2.0)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003．
七、其他
八、專業(yè)系審查意見
負(fù)責(zé)人：
年 月 日
九、機(jī)械工程學(xué)院意見
機(jī)械工程學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)：
年 月 日
5
畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告
畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告
一、概述
我們是即將畢業(yè)走上社會(huì)的大學(xué)生，然而在實(shí)踐動(dòng)手方面卻是非常的匱乏，盡管我們?cè)诖笏拈_學(xué)那段時(shí)間也去過工廠實(shí)習(xí)，可這對(duì)于即將走上工作崗位是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，特別是我們學(xué)機(jī)械制造專業(yè)的，我們需要不斷地進(jìn)行動(dòng)手操作，注重實(shí)踐的積累，而通過這一次畢業(yè)實(shí)習(xí)我們進(jìn)一步接觸了機(jī)械，加深了對(duì)機(jī)械制造專業(yè)的理解。
畢業(yè)實(shí)習(xí)是我們機(jī)自專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成部分，并作為一個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目列入專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的。其目的在于通過實(shí)習(xí)使學(xué)生獲得基本生產(chǎn)的感性知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，擴(kuò)大知識(shí)面；同時(shí)專業(yè)實(shí)習(xí)又是鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生業(yè)務(wù)能力及素質(zhì)的重要渠道，培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生具有吃苦耐勞的精神，也是學(xué)生接觸社會(huì)、了解產(chǎn)業(yè)狀況、了解國情的一個(gè)重要途徑，逐步實(shí)現(xiàn)由學(xué)生到社會(huì)的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)我們初步擔(dān)任技術(shù)工作的能力、初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能；體驗(yàn)企業(yè)工作的內(nèi)容和方法。這些實(shí)際知識(shí)，對(duì)我們學(xué)習(xí)后面的課程乃至以后的工作，都是十分必要的基礎(chǔ)。
二、實(shí)習(xí)內(nèi)容
基于三維的變速箱殼體組合機(jī)床夾具是什么？有什么功用？有什么特點(diǎn)？有什么構(gòu)造？它的前景怎么樣？因?yàn)槲业漠厴I(yè)設(shè)計(jì)課題是基于三維的變速箱殼體組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，帶著這些問題我開始了生產(chǎn)實(shí)習(xí)了。
兩個(gè)星期的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我們?nèi)ミ^了鹽城機(jī)床廠，悅達(dá)拖拉機(jī)廠，江動(dòng)集團(tuán)、恒力集團(tuán)等大型工廠，了解這些工廠的生產(chǎn)情況，與本專業(yè)有關(guān)的各種知識(shí)，各廠工人的工作情況等等。第一次親身感受了所學(xué)知識(shí)與實(shí)際的應(yīng)用，電子技術(shù)在電子工業(yè)的應(yīng)用，精密機(jī)械制造在機(jī)器制造的應(yīng)用，等等理論與實(shí)際的相結(jié)合，讓我們大開眼界。也是對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的一個(gè)初審吧！這次生產(chǎn)實(shí)習(xí)對(duì)于我們以后學(xué)習(xí)、找工作也真是受益匪淺，在短短的兩個(gè)星期中讓我們初步讓理性回到感性的重新認(rèn)識(shí)，也讓我們初步的認(rèn)識(shí)這個(gè)社會(huì)，對(duì)于以后做人所應(yīng)把握的方向也有所啟發(fā)！
三、實(shí)習(xí)過程
3月13日，這是我們實(shí)習(xí)的第一天，我們來到了第一個(gè)實(shí)習(xí)單位鹽城機(jī)床廠，這是一家生產(chǎn)各種機(jī)床的廠家。來到該廠，該廠負(fù)責(zé)人首先介紹了一下機(jī)床的一些生產(chǎn)情況。了解到，鹽城機(jī)床廠是機(jī)械部定點(diǎn)生產(chǎn)各種機(jī)床的廠家，中國出口機(jī)床生產(chǎn)基地，具有進(jìn)出口經(jīng)營權(quán)。產(chǎn)品主要有ＣＤＢ系列車床、鉆床和數(shù)控車床等。CDB系列車床以高速精密享有較好聲譽(yù)，年產(chǎn)近1000臺(tái)。產(chǎn)品實(shí)行國際標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量控制系統(tǒng)已通過IS9001認(rèn)證。該廠每年出口總值已超過400萬美元，與近90個(gè)國外客商 保持長期合作關(guān)系，產(chǎn)品出口已達(dá)46個(gè)國家和地區(qū)。我們首先來到裝配車間。從車間的定置管理圖中，可了解到該車間的生產(chǎn)過程。在生產(chǎn)車間，觀看了各種機(jī)器的生產(chǎn)情況。有車床、鉆床、數(shù)控車床等等，各種我們熟悉和陌生的機(jī)床。
在總裝車間，該廠負(fù)責(zé)人為我們講解了經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床等一些機(jī)床的原理。在這個(gè)車間，我們已經(jīng)能夠看到完整的車床的雛形，在這個(gè)龐然大物中,用到了我們所學(xué)過各種各樣的知識(shí),有電子技術(shù),精密機(jī)器制造等等。從機(jī)床廠生產(chǎn)車間，我們可以看到中國機(jī)械制造已經(jīng)很先進(jìn)，但是它的中央處理芯片還是要靠進(jìn)口！在出廠檢驗(yàn)車間，師傅為我們講解了產(chǎn)品檢驗(yàn)的過程，并給我示范了檢驗(yàn)是如何進(jìn)行的，所用到的儀器，有精密儀表了，有常用工具。在檢測中心，在與師傅的交流中，我們了解到產(chǎn)品檢測進(jìn)行的過程,以及相關(guān)的工作。
第二個(gè)了實(shí)習(xí)單位是鹽城悅達(dá)拖拉機(jī)廠，江蘇悅達(dá)鹽城拖拉機(jī)制造有限公司（原江蘇悅達(dá)鹽城拖拉機(jī)廠）創(chuàng)建于1959年，是中國中、小馬力拖拉機(jī)的重點(diǎn)，企業(yè)之一，為上市公司——江蘇悅達(dá)投資股份有限公司的骨干企業(yè)。公司擁有資產(chǎn)5.08億元人民幣，職工1500余人，具備年產(chǎn)8萬臺(tái)手扶拖拉機(jī)和3萬臺(tái)輪式拖拉機(jī)的能力。江蘇悅達(dá)鹽城拖拉機(jī)制造有限公司技術(shù)力量雄厚，生產(chǎn)設(shè)備精良，加工工藝先進(jìn)，測試手段齊全，質(zhì)量保證體系完善，具有較強(qiáng)的產(chǎn)品開發(fā)與制造能力，公司在行業(yè)內(nèi)率先通過ISO9001質(zhì)量體系認(rèn)證，產(chǎn)品被中國質(zhì)協(xié)用戶委員會(huì)和中國農(nóng)機(jī)流通協(xié)會(huì)用戶委員會(huì)評(píng)為“用戶使用可靠產(chǎn)品”、“全國用戶滿意產(chǎn)品”、“1997年-2001年全國質(zhì)量穩(wěn)定合格產(chǎn)品”，黃海牌-12型手扶拖拉機(jī)被評(píng)為“江蘇省質(zhì)量信得過產(chǎn)品（2002-2003年）。
江蘇悅達(dá)鹽城拖拉機(jī)廠是中國中、小馬力拖拉機(jī)的重點(diǎn)企業(yè)之一，具備年生產(chǎn)能力8萬臺(tái)手扶拖拉機(jī)和3萬臺(tái)輪式拖拉機(jī)的能力。它的加工工藝先進(jìn)，測試手段齊全，質(zhì)量保證，體系完善，具有較強(qiáng)的產(chǎn)品開發(fā)和制造能力，據(jù)我從老是那了解小拖是2萬元左右每臺(tái)，大拖是剛研制出來的，性能有了很大的提高，抓土能力強(qiáng)。剛批量生產(chǎn)8萬多元每臺(tái)。25－40馬力的拖拉機(jī)有2501 2541 3001 3041 3501 3541，40－80馬力的拖拉機(jī)有4001 4041 4051 4541 5001 5041 5501 5541 7501 7541 80 8001804.我們參觀了整條拖拉機(jī)裝配流水線。我們先后來到了大件裝配車間、齒輪箱體加工車間、液壓挖掘機(jī)車間、鍛壓車間、裝配車間。其中有道工序是將整個(gè)動(dòng)力裝置用吊環(huán)吊起來放進(jìn)水池里。一開始不懂，然后想想再聽旁邊同學(xué)一說是檢查氣密性的，這時(shí)才恍然大悟，感覺這就是書本知識(shí)的運(yùn)用，鍛壓車間有一大型鍛壓機(jī)床，其中有幾道工序是沖－大－小孔。師傅介紹說不能同時(shí)將他們沖出來，以為有沖力可能將小孔沖扁，最后我們看了沖焊接件電泳涂裝生產(chǎn)線：上件→熱水洗→除油除銹→熱水洗→水洗→中和→水洗→光調(diào)→磷化→水洗→純水洗→電泳→零次水洗→UF1洗→UF2洗→純水洗→電泳烘干→靜電噴涂→補(bǔ)漆流平→面漆烘干→下件
我們的第三個(gè)實(shí)習(xí)單位是鹽城恒力機(jī)床廠，公司總資產(chǎn)7800萬元，擁有主要生產(chǎn)設(shè)備300余臺(tái)。其中加工中心，精密坐標(biāo)鏜床，精密導(dǎo)軌磨床，超音頻淬火機(jī)，三坐標(biāo)測量儀等精大稀設(shè)備30余臺(tái)。公司主要產(chǎn)品有2HX,2H1X系列銑削組合機(jī)床，SK1X系列高精度數(shù)控銑削機(jī)床，2HX2系列銑削頭組合機(jī)床，1TA系列鏜削頭，1TC系列鏜孔車端面頭，T2系列鉆削頭等。零件工藝分析：1.閱讀典型零件的工藝圖了解該零件在機(jī)器中的作用及工作條件，零件的結(jié)果特點(diǎn)及要求，分析零件的結(jié)構(gòu)工藝。2.大致了解毛坯制造工藝過程。找出鑄（鍛）件的分型（模）面。3.深入了解零件制造工藝過程，找出現(xiàn)場加工工藝。4.多主要加工零件工序做進(jìn)一步分析。
裝配工藝：1.了解機(jī)械裝配組織形式和裝配工藝方法。2.了解各種裝配方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用類型。3.了解典型工具的工作原理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和適用方法。
第四個(gè)實(shí)習(xí)單位是鹽城江動(dòng)集團(tuán)。江動(dòng)汽油機(jī)制造有限公司,專業(yè)生產(chǎn)2.4-15HP的四沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī),650W-7KW的發(fā)電機(jī)組,以及相關(guān)產(chǎn)品!是國內(nèi)首家獲得美國EPA和CARB認(rèn)證的企業(yè).目前已經(jīng)獲得包括美國EPA和CARB在內(nèi)的多項(xiàng)認(rèn)證:GS,ROSH,CE,EC,CETL,CSA等。
四、實(shí)習(xí)分析
(一)機(jī)床配置型式的選擇
機(jī)床的配置型式主要有臥式和立式兩種。臥式組合機(jī)床床身由滑座、側(cè)底座及中間底座組合而成。其優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配工藝性好，無漏油現(xiàn)象；同時(shí)，安裝、調(diào)試與運(yùn)輸也都比較方便；而且，機(jī)床重心較低，有利于減小振動(dòng)。其缺點(diǎn)是削弱了床身的剛性，占地面積大。立式組合機(jī)床床身由滑座、立柱及立柱底座組成。其優(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。此外，S195柴油機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)為臥式長方體，從裝夾的角度來看，臥式平放比較方便，也減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
通過以上的比較，考慮到臥式床身振動(dòng)小，裝夾方便等優(yōu)點(diǎn)，選用臥式組合機(jī)床。
(二)定位基準(zhǔn)的選擇
組合機(jī)床是針對(duì)某種零件或零件某道工序設(shè)計(jì)的。正確選擇定位基準(zhǔn)，是確保加工精度的重要條件，同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)最大限度的集中工序。從而收到減少機(jī)床臺(tái)數(shù)的效果。
A.定位基準(zhǔn)的選擇
本機(jī)床加工為單工位加工，也就是一次安裝下進(jìn)行13個(gè)孔的的加工，其定位基準(zhǔn)選擇：機(jī)體的底面定位限制3個(gè)自由度，側(cè)面定位限制2個(gè)自由度，端面定位限制1個(gè)自由度，這種定位的特點(diǎn)是：
a.可以簡便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得可靠的定位；
b.能同時(shí)加工工件三個(gè)端面上的全部孔，即能高度集中工序，又有利于提高三端面孔的位置精度；
c.本定位基準(zhǔn)有利于保證柴油機(jī)機(jī)體的加工精度，使機(jī)床的許多部件實(shí)現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計(jì)制造周期、降低成本。
B.確定夾緊位置
在選擇定位基準(zhǔn)的同時(shí)，要相應(yīng)的決定夾壓位置，本設(shè)計(jì)采用液壓夾緊，夾緊部位為剛性較好的筋板上，即機(jī)體的上表面，目的為了減少機(jī)體夾緊變形誤差，應(yīng)注意的問題：
a.保證零件夾壓后的穩(wěn)定；
b.盡量減少和避免零件夾壓后變形。
五、實(shí)習(xí)感想
我這兩個(gè)星期里的實(shí)習(xí)，有輔導(dǎo)老師，工廠工程師的講解、自己的努力，自感收益不小。這次實(shí)習(xí)把我從學(xué)校純理論學(xué)習(xí)中拉到了實(shí)踐中學(xué)習(xí)的環(huán)境。一進(jìn)入工廠，我意識(shí)到，該把學(xué)生時(shí)代的野性收斂了。沒有規(guī)矩不成方圓，雖然公司沒有老套的束縛，它有不可違反的規(guī)定。我就該嚴(yán)于律已。這樣不僅可以遵守工廠的規(guī)矩，對(duì)我們自己更有好處。這兩個(gè)星期是我用金錢都買不到的機(jī)會(huì)，無論從工作、學(xué)習(xí)、做人上，我都有很大的收獲。這兩個(gè)星期我沒有白費(fèi)。
總之，現(xiàn)在的實(shí)習(xí)時(shí)期是給予我轉(zhuǎn)折性的機(jī)會(huì)。
4
畢業(yè)設(shè)計(jì)
開題論證報(bào)告
課題名稱：變速箱殼體組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)
一、課題簡介：
1 課題來源:
2 課題研究的主要內(nèi)容：
組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。
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。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。
組合機(jī)床一般用于加工箱體類或非凡外形的零件。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。
3 國內(nèi)外現(xiàn)狀：
二十世紀(jì)70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05毫米／1000毫米，表面粗糙度可低達(dá)2.5～0.63微米；鏜孔精度可達(dá)IT7～6級(jí)，孔距精度可達(dá)O.03～O.02微米。
專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。
最早的組合機(jī)床是1911年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。
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。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。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。
二、本課題擬解決的問題
在對(duì)基于三維的變速箱殼體組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的過程中，主要有以下一些問題需要解決：
1)制定工藝方案，確定組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案和相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算，校核；
2)機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)；
3)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)；
4)機(jī)床夾具的零件造型設(shè)計(jì)及裝配圖的繪制；
5)總裝圖以及有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算校核。
3、 解決方案及預(yù)期效果
本機(jī)床加工為單工位加工，也就是一次安裝下進(jìn)行8個(gè)孔的加工，其定位基準(zhǔn)選擇：機(jī)體的底面定位限制3個(gè)自由度，側(cè)面定位限制2個(gè)自由度，端面定位限制1個(gè)自由度，這種定位的特點(diǎn)是：
a.可以簡便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得可靠的定位；
b.能同時(shí)加工工件三個(gè)端面上的全部孔，即能高度集中工序，又有利于提高三端面孔的位置精度；
c.本定位基準(zhǔn)有利于保證變速箱機(jī)體的加工精度，使機(jī)床的許多部件實(shí)現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計(jì)制造周期、降低成本。
在選擇定位基準(zhǔn)的同時(shí)，要相應(yīng)的決定夾壓位置，本設(shè)計(jì)采用液壓夾緊，夾緊部位為剛性較好的筋板上，即機(jī)體的上表面，目的為了減少機(jī)體夾緊變形誤差，應(yīng)注意的問題：
a.保證零件夾壓后的穩(wěn)定；
b.盡量減少和避免零件夾壓后變形。
本次設(shè)計(jì)通過基于三維的變速箱殼體組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，提高了加工精度及保證了相應(yīng)的位置精度，同時(shí)大大提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，從而降低了零件的生產(chǎn)成本。
四、課題進(jìn)度安排
3月10日～3月22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23日～4月5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6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)說明書，中期檢查。
6月1日～6月4日．畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)答辯。
6月5日～6月12日．畢業(yè)設(shè)計(jì)整改。
圖紙修改、設(shè)計(jì)說明書修改、定稿，材料復(fù)查。
6月13日～6月15日．畢業(yè)設(shè)計(jì)材料評(píng)閱。
6月16日～6月18日．畢業(yè)答辯。
6月19日～6月21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
變速箱殼體組合機(jī)床的夾具設(shè)計(jì)
摘 要：變速箱殼體組合機(jī)床采用臥式雙面加工方案。用于鉆削被加工零件左側(cè)面上的8個(gè)?8.5的孔，1個(gè)?11.9的孔，右側(cè)6個(gè)?8.5的孔，2個(gè)?9.8的孔。主要包括總體設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。左側(cè)主軸箱用來加工這9個(gè)孔，右側(cè)主軸箱用來完成剩下的8個(gè)孔的加工，兩主軸箱的中間是夾具部分。機(jī)床采用液壓滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)刀具的進(jìn)給，以保證進(jìn)給速度的穩(wěn)定可靠。工件選用“一面兩孔”的定位方案，能夠保證工件的位置精度要求，同時(shí)便于工件裝夾，又有利于夾具的設(shè)計(jì)與制造。采用氣壓夾緊方式。為保證工件上被加工孔的位置精度，采用了導(dǎo)向裝置。因工件批量較大，導(dǎo)向裝置中的鉆套容易磨損，所以采用了可換鉆套。夾具體材料采用HT150,并在夾具體上開設(shè)排屑槽以防止切屑在定位元件工作表面上或其他裝置中堆積而影響工件的正確定位和夾具的正常工作。
關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；總體設(shè)計(jì)；夾具
The fixture design of modular machine tool for transmission body based on 3D method
Abstract: The modular machine tool for transmission body uses the horizontal-type and two-side processing plan.It is used for drilling these holes in the work piece: eight holes with the diameter 8.5mm and depth 24mm, one hole with the diameter 11.9mm and depth 25mm on the left side,six diameter 8.5m holes and their bottom surfaces on the right surface, two diameter 9.8mm holes.The topic includes two parts, the general design and fixture design of the machine tool. The left spindle box is used for machining nine tappet holes, the right spindle box is used for machining eight holes, and a fixture is between two spindle boxes.To achieve stable and reliable feed, hydraulic pressure sliding tables are used in this machining tool.The work piece is located at the fixture through "a face two holes",which can ensure the position precision needs of the work piece and be beneficial to design the fixture.The combination machine is clamped by atmospheric pressure devices.To ensure position precision, the guiding devices are used. Replaceable guiding sleeves are chosen, because they are easy wearing in large quantities of production. The material of clamp body is HT150. Chip troughs which are in the clamp body are free of chip falling onto the working surface of positioning components or accumulating on other devices, and ensure the work piece correct positioning and the fixture normal working.
Key words: combination machine; design; fixture
機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡
被加工零件
圖號(hào)
毛胚種類
鑄 件
名稱
變速箱殼體
毛胚重量
21kg
材料
HT150
硬 度
170~241HBS
工序名稱
鉆兩側(cè)面
工序號(hào)
序
號(hào)
工步名稱
被加
工零
件數(shù)
加工
直徑
mm
加工
長度
mm
工作
行程
mm
切削
速度
m/min
轉(zhuǎn)速
r/min
每轉(zhuǎn)
進(jìn)給量
mm/r
每分鐘
進(jìn)給量
mm/min
工 時(shí) min
機(jī)動(dòng)
時(shí)間
輔助
時(shí)間
共計(jì)
1
裝入工件
1
0.5
2
工件定位夾緊
0.5
3
右動(dòng)力部件
快進(jìn)
115
5000
0.023
鉆?8.5孔
8.5
24
35
15
493
0.122
60.164
0.582
鉆?11.9孔
11.9
25
35
15
352
0.17
59.84
0.585
死擋鐵停留
0.02
快退
150
5000
0.03
4
左動(dòng)力部件
快進(jìn)
115
5000
0.023
鉆?8.5孔
8.5
24
35
15
480
0.135
64.8
0.540
鉆?9.8孔
9.8
25
35
15
422
0.15
63.3
0.553
死擋鐵停留
0.02
快退
150
5000
0.03
5
松開工件
0.2
6
卸下工件
0.3
備
注
單位工時(shí)
2.158min
機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率Q1
27.80件/h
機(jī)床理想生產(chǎn)率Q
件/h
負(fù)荷率
目 錄 1 前 言 .1 1.1 本課題的意義 1 1.2 國內(nèi)發(fā)展概況 1 1.3 課題由來及所需基本條件 2 2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 3 2.1 總體方案論證 3 2.1.1 加工內(nèi)容及要求 3 2.1.2 機(jī)床配置型式的選擇 3 2.1.3 定位基準(zhǔn)的選擇 3 2.1.4 滑臺(tái)型式的選擇 4 2.2 確定切削用量及選擇刀具 4 2.2.1 切削用量的選擇 4 2.2.2 計(jì)算切削力、切削扭矩及切削功率 .5 2.2.3 刀具結(jié)構(gòu)的選擇 5 2.3 總體設(shè)計(jì)— “三圖一卡” 6 2.3.1 被加工零件工序圖 6 2.3.2 加工示意圖 6 2.3.3 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖 7 2.3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 9 3 組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì) .12 3.1 夾具設(shè)計(jì)的基本要求和步驟 .12 3.1.1 夾具設(shè)計(jì)的基本要求 .12 3.1.2 夾具設(shè)計(jì)的步驟 .12 3.2 定位方案的確定 .13 3.2.1 零件的工藝性分析 .13 3.2.2 定位方案論證 .13 3.2.3 誤差分析 .13 3.2.4 校核加工精度 .15 3.3 導(dǎo)向裝置 .15 3.4 夾緊方案的確定 .16 3.4.1 夾緊裝置的確定 .16 3.4.2 夾緊力的確定 .18 3.4.3 氣缸的選擇 .19 3.5 夾具體的設(shè)計(jì) .20 3.6 夾具三維設(shè)計(jì) .20 3.6.1 三維建模及三維軟件介紹 .20 3.6.2 基于三維的夾具設(shè)計(jì)過程 .21 4 結(jié)論 .24 參 考 文 獻(xiàn) 25 致 謝 .26 附 件 清 單 27 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)床夾具是在金屬切削加工中，用以準(zhǔn)確地確定工件位置，并將其牢固地夾緊，以接受加工的工藝裝備。它的主要作用是：可靠地保證工件的加工質(zhì)量，提高加工效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能。因此，機(jī)床夾具在機(jī)械制造中占有重要的地位，這正是本課題需要解決的問題。
1.2 國內(nèi)發(fā)展概況
目前，組合機(jī)床在機(jī)械制造工業(yè)中應(yīng)用越來越普遍，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、多品種加工的市場需求。同時(shí)，高性能的組合機(jī)床的應(yīng)用也越來越多，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)中所占份額也越來越大。
夾具方面，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和市場需求的變化，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。
1.3 課題由來及基本條件
a）設(shè)計(jì)內(nèi)容
設(shè)計(jì)一臺(tái)變速箱殼體雙面組合機(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)
被加工零件：變速箱殼體（附零件圖）
工件材料：HT150
加工內(nèi)容：一側(cè)鉆削8×φ8.5深24的孔，φ11.9深25的孔；另一側(cè)6×φ8.5深24的孔，2×φ9.8深18.5的孔。
生產(chǎn)綱領(lǐng)：大批大量
2組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
2.1 總體方案論證
本設(shè)計(jì)的加工對(duì)象為變速箱殼體，材料是HT150,硬度HBS170-241，重量21Kg，屬于箱體零件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
2.1.1 加工內(nèi)容及要求
根據(jù)先粗后精、先基準(zhǔn)面后其它表面、先主要表面后次要表面的機(jī)械加工工序安排的設(shè)計(jì)原則，對(duì)變速箱殼體的工藝路線作如下設(shè)計(jì)：
a)粗銑底面；
b)粗銑左、右端面；
c)粗銑前、后端面；
d)半精銑底面；
e)半精銑左、右端面；
f)半精銑前、后端面；
g)粗鏜孔；
h)精鏜孔；
i)鉆左、右面的孔；
j)攻絲。
本道工序?yàn)榈?道工序，主要加工左右二面上的17個(gè)孔。具體加工內(nèi)容是：左側(cè)面9個(gè)孔，鉆削8×φ8.5深24的孔，1×φ11.9深25的孔；鉆右側(cè)面上8個(gè)孔，鉆削6×φ8.5深24的孔，2×φ9.8深18.5的孔
2.1.2 機(jī)床配置型式選擇
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。因此根據(jù)任務(wù)書要求和變速箱殼體的特點(diǎn)初定兩種設(shè)計(jì)方案：
a）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。
b）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。
通過以上的比較，考慮到臥式床身振動(dòng)小，裝夾方便等優(yōu)點(diǎn)，選用臥式組合機(jī)床。
2.1.3 定位基準(zhǔn)的選擇
組合機(jī)床是針對(duì)某種零件或零件某道工序設(shè)計(jì)的。正確選擇定位基準(zhǔn)，是確保加工精度的重要條件，同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)最大限度的集中工序。本機(jī)床加工時(shí)采用的定位方式是以底面為定位基準(zhǔn)面，限制三個(gè)自由度；用兩個(gè)擋鐵限制兩個(gè)自由度；在左側(cè)有一個(gè)支承針，限制剩下的一個(gè)自由度。
2.1.4滑臺(tái)型式的選擇
本組合機(jī)床采用的是液壓滑臺(tái)。與機(jī)械滑臺(tái)相比較，液壓滑臺(tái)具有如下優(yōu)點(diǎn)：在相當(dāng)大的范圍內(nèi)進(jìn)給量可以無級(jí)調(diào)速；可以獲得較大的進(jìn)給力；由于液壓驅(qū)動(dòng)，零件磨損小，使用壽命長；工藝上要求多次進(jìn)給時(shí)，通過液壓換向閥，很容易實(shí)現(xiàn)；過載保護(hù)簡單可靠；由行程調(diào)速閥來控制滑臺(tái)的快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)，轉(zhuǎn)換精度高，工作可靠。但采用液壓滑臺(tái)也有其弊端，如：進(jìn)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(fèi)能源；調(diào)整維修比較麻煩。本課題的加工對(duì)象是變速箱殼體左、右兩個(gè)面上的17個(gè)孔，位置精度和尺寸精度要求較高，因此采用液壓滑臺(tái)。
由此，根據(jù)已定的工藝方案和機(jī)床配置形式并結(jié)合使用及修理等因素，確定機(jī)床為臥式兩面單工位液壓傳動(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)主軸箱鉆孔、鏜孔主軸。
.
2.2 確定切削用量及選擇刀具
2.2.1 切削用量的選擇
對(duì)于17個(gè)被加工孔，采用查表法選擇切削用量，從[1]P130表6-11中選取。由于鉆孔、鏜孔的切削用量還與孔深度有關(guān)，隨孔深的增加而逐漸遞減，其遞減值按[1]P131表6-12選取。降低進(jìn)給量的目的是為了減小軸向切削力，以避免鉆頭、鏜頭折斷?？咨疃容^大時(shí)，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具壽命，并使加工較深孔時(shí)鉆頭、鏜頭的壽命與加工其他淺孔時(shí)鉆頭、鏜頭的壽命比較接近。
A. 對(duì)左面上9個(gè)孔的切削用量的選擇
a)鉆孔1～孔8 8×Φ8.5，盲孔， l=24mm
由d＞6～12，硬度大于170～241HBS，選擇v=10～18m/min ,f＞0.1～0.18mm/r,又d=8.5mm,取定v=13.2m/min , f=0.122mm/r,則由
(2-1)
得：n=1000×13.2/8.5π=493r/min
b)鉆孔9 1×Φ11.9，盲孔，l=25mm
由d＞6～12，硬度大于170～241HBS，選擇v=10～18m/min, f＞0.1～0.18mm/r,又d=11.9mm,取定v=13.2m/min , f=0.17mm/r,
則n=1000×13.2/11.9π=352r/min
B. 對(duì)右面上8個(gè)孔的切削用量的選擇
a)鉆孔1、2、4、5、6、8 6×Φ8.5，盲孔，l=24mm
由d＞6～12，硬度大于170～241HBS，選擇v=10～18m/min, f＞0.1～0.18mm/r,又d=8.5mm,取定v=12.8m/min, f=0.135mm/r,
則n=1000×12.8/8.5π=480r/min
b)鉆孔3、7 2×Φ9.8，盲孔，l=18.5mm
由于精鏜，加工材料為鑄鐵，硬度大于170～241HBS，選擇v=10～18m/min, f≤0.1～0.18mm/r,又d=9.8mm,取定v=13m/min, f=0.15mm/r,
則n=1000×13/9.8π=422r/min
（孔的編號(hào)見被加工零件工序圖）
2.2.2計(jì)算切削力、切削扭矩及切削功率
鉆孔：根據(jù) 表6-20中公式
式中， F—切削力（N）；T—切削轉(zhuǎn)矩（N?㎜）；P—切削功率（Kw）；
v—切削速度（m/min）；f—進(jìn)給量（mm/r）；D—加工（或鉆頭）直徑（mm）；
HB—布氏硬度,，在本設(shè)計(jì)中，，
,得HB=217.3。
由以上公式可得：
左面 單根 1～8軸 F=1036.9N T=2736.65N?mm P=0.139Kw
9軸 F=1892.85N T=6762.9N?mm P=0.2453Kw
右面 單根 1、2、4、5、6、8軸 F=1124.3N T=2967.56N?mm P=0.1461Kw
單根 3、7軸 F=1410N T=4230.95N?mm P=0.1835Kw
(軸編號(hào)與孔編號(hào)相對(duì)應(yīng))
總的切削功率：即求各面上所有軸的切削功率之和
左面 Pw=8×0.139+0.2453=1.3573Kw
右面 Pw=6×0.1461+2×0.1835=1.2436Kw
實(shí)際切削功率
根據(jù)[1]，P=(1.5～2.5)Pw,因?yàn)槭嵌噍S加工，故取定P=2Pw
則 P左=2×1.3573=2.7146Kw
P右=2×1.2436=2.4872Kw
2.2.3 刀具結(jié)構(gòu)的選擇
根據(jù)工藝要求及加工精度的要求， 17個(gè)加工孔的刀具采用標(biāo)準(zhǔn)錐柄麻花鉆.
2.3 總體設(shè)計(jì)——“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)制定的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床（或自動(dòng)線）上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工前加工余量、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)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。
2.3.2 加工示意圖
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(jī)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(jī)床各部件間的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等。
A. 刀具的選擇
刀具直徑的選擇應(yīng)與加工部位尺寸、精度相適應(yīng)?？爪?.5選擇刀具Φ8.5G7；孔Φ11.9選擇刀具Φ11.9G7；孔Φ9.8選擇刀具Φ9.8G7。
B. 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇
組合機(jī)床鉆孔時(shí)，零件上孔的位置精度主要是靠刀具、接桿的導(dǎo)向裝置來保證的。導(dǎo)向裝置的作用是：保證刀具相對(duì)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。
本課題中加工9個(gè)孔時(shí)導(dǎo)向表面旋轉(zhuǎn)線速度均小于20m/min,所以導(dǎo)向裝置選用固定導(dǎo)套。
對(duì)于加工Φ8.5孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=15mm，D1=22mm，D2=26mm，L=25mm，l=8mm，l1=3㎜，e=18.5mm，配用的螺釘M6。
對(duì)于加工Φ11.9孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=18mm，D1=26mm，D2=30m，L=25mm，l=8mm，l1=3㎜，e=22mm，配用的螺釘M8。
對(duì)于加工Φ9.8孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=15mm，D1=22mm，D2=26mm，L=25mm，l=8mm，l1=3㎜，e=18.5mm，配用的螺釘M6。
C. 確定主軸、尺寸、外伸尺寸
在該課題中，主軸用于鉆孔、鏜孔，選用滾珠軸承主軸。又因?yàn)楦?dòng)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。
根據(jù)由選定的切削用量計(jì)算得到的切削轉(zhuǎn)矩T，由公式
(2-5)
式中，d—軸的直徑（㎜）；
T—軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（N·m）；
B—系數(shù)，本課題中主軸為非剛性主軸，取B=6.2。
由公式可得：
左面 1～8軸 d=14.2㎜
9軸 d=17.78㎜
右面 1、2、4、5、6、8軸 d=14.47㎜
3、7軸 d=15.8㎜
考慮到安裝過程中軸的互換性、安裝方便等因素，除右面2、6軸徑取為15㎜外，其余15根主軸軸徑均取為20㎜。
根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑，查[9]P44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=15㎜時(shí)，主軸外伸尺寸為：,L=85㎜；接桿莫氏圓錐號(hào)為１。主軸軸徑d=20㎜時(shí)，主軸外伸尺寸為：,L=115㎜；接桿莫氏圓錐號(hào)為１。
D. 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定
a) 工作進(jìn)給長度的確定
工作進(jìn)給長度，應(yīng)等于加工部位長度L（多軸加工時(shí)按最長孔計(jì)算）與刀具切入長度和切出長度之和。切入長度一般為5～10㎜，根據(jù)工件端面的誤差情況確定。鉆孔時(shí)切出長度按表3-7
(2-6)
計(jì)算式中，d為鉆頭直徑。兩個(gè)面上鉆孔時(shí)的工作進(jìn)給長度見下表：
表2-1 兩個(gè)面上鉆孔的工作進(jìn)給長度
L
d
左主軸箱
47
8
8.5
10
65
右主軸箱
10.2
5
11.5
8
23.2
b) 快速進(jìn)給長度的確定
快速進(jìn)給是指動(dòng)力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置。初步選定兩個(gè)主軸箱上刀具的快速進(jìn)給長度為115㎜。
c) 快速退回長度的確定
快速退回長度等于快速進(jìn)給和工作進(jìn)給長度之和。由已確定的快速進(jìn)給和工作進(jìn)給長度可知，兩面快速退回長度為150㎜。
d) 動(dòng)力部件總行程的確定
動(dòng)力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。兩面的前備量取30㎜，后備量取190㎜，則總行程為400㎜。
2.3.3 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖
A. 選擇動(dòng)力部件
a) 動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)的選擇
根據(jù)選定的切削用量計(jì)算得到的單根主軸的進(jìn)給力，按式
(2-7)
式中，—各主軸所需的 向切削力，單位為N。
則
左主軸箱
右主軸箱
實(shí)際上,為克服滑臺(tái)移動(dòng)引起的摩擦阻力，動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給力應(yīng)大于。又考慮到所需的最小進(jìn)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，由表5-1，左、右兩面的液壓滑臺(tái)均選用1HY40A-I型。臺(tái)面寬400mm，臺(tái)面長800mm,行程長400mm，滑臺(tái)及滑座總高320mm,滑座長1240mm，允許最大進(jìn)給力20000N，快速行程速度8m/min，工進(jìn)速度12.5～500mm/min。
b) 動(dòng)力箱型號(hào)的選擇
由切削用量計(jì)算得到的各主軸的切削功率的總和，根據(jù)公式
(2-8)
式中, —消耗于各主軸的切削功率的總和（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。本課題中，被加工零件材料為灰鑄鐵，屬黑色金屬，又主軸數(shù)量較多、傳動(dòng)復(fù)雜，故取。
左主軸箱：
則
右主軸箱：
則
根據(jù)液壓滑臺(tái)的配套要求，滑臺(tái)額定功率應(yīng)大于電機(jī)功率的原則，查表5-38得出動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號(hào)
表2-2 動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)型號(hào)
動(dòng)力箱型號(hào)
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
電動(dòng)機(jī)功率(kW)
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)
輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min)
左主軸箱
1TD40I
Y132S-4
5.5
1440
720
右主軸箱
1TD40I
Y132S-4
5.5
1440
720
c) 配套通用部件的選擇
側(cè)底座CC401，其高度H=560㎜，寬度B=600㎜，長度L=1350㎜。
B. 確定機(jī)床裝料高度H
裝料高度是指機(jī)床上工件的定位基準(zhǔn)面到地面的垂直距離。本課題中，工件最低孔位置，主軸箱最低主軸高度，所選滑臺(tái)與滑座總高，側(cè)底座高度，夾具底座高度，中間底座高度，綜合以上因素，該組合機(jī)床裝料高度取H=880㎜。
a) 確定主軸箱輪廓尺寸
主要需確定的尺寸是主軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度。主軸箱寬度B、高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按下式計(jì)算：
(2-9)
(2-10)
式中，b—工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（㎜）；
—最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（㎜）；
h—工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（㎜）；
—最低主軸高度（㎜）。
其中，還與工件最低孔位置（）、機(jī)床裝料高度（H=880㎜）、滑臺(tái)滑座總高（）、側(cè)底座高度（）、滑座與側(cè)底座之間的調(diào)整墊高度（）等尺寸有關(guān)。對(duì)于臥式組合機(jī)床， h1要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦，本組合機(jī)床按式
(2-11)
計(jì)算，得： 。
b=180mm,h=242.78mm,取，則求出主軸箱輪廓尺寸：
根據(jù)上述計(jì)算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸為B×H=500㎜×500㎜。
2.3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡
已知：工作行程為150㎜ 進(jìn)刀量為8000㎜/min
輔助時(shí)間夾緊0.5min 機(jī)動(dòng)時(shí)間0.582min
裝料時(shí)間0.5min 卸料時(shí)間0.5min
單件工時(shí)2.158min/件
A.理想生產(chǎn)率Q（件/h）
理想生產(chǎn)率是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)（包括備品及廢品率）所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。用公式
(2-12)
計(jì)算，式中， N—年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件），本課題中N=55000件；
—全年工時(shí)總數(shù)，本課題以單班7小時(shí)計(jì)，則。
則
B.實(shí)際生產(chǎn)率Q1（件/h）
實(shí)際生產(chǎn)率是指所設(shè)計(jì)的機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。即公式
(2-13)
式中，—生產(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間（min）。
則 件/h
C.機(jī)床負(fù)荷率
機(jī)床負(fù)荷率為理想生產(chǎn)率與實(shí)際生產(chǎn)率之比。即公式
(2-14)
則
根據(jù)以上算得的數(shù)據(jù)，填寫機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡，詳見表2-3。
表2-3 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡
被加工零件
圖號(hào)
毛胚種類
鑄 件
名稱
變速箱殼體
毛胚重量
21kg
材料
HT150
硬 度
170~241HBS
工序名稱
鉆兩側(cè)面
工序號(hào)
序
號(hào)
工步名稱
被加
工零
件數(shù)
加工
直徑
mm
加工
長度
mm
工作
行程
mm
切削
速度
m/min
轉(zhuǎn)速
r/min
每轉(zhuǎn)
進(jìn)給量
mm/r
每分鐘
進(jìn)給量
mm/min
工 時(shí) min
機(jī)動(dòng)
時(shí)間
輔助
時(shí)間
共計(jì)
1
裝入工件
1
0.5
2
工件定位夾緊
0.5
3
左動(dòng)力部件
快進(jìn)
115
5000
0.023
鉆?8.5孔
8.5
24
35
13.2
493
0.122
60.164
0.582
鉆?11.9孔
11.9
25
35
13.2
352
0.17
59.84
0.585
死擋鐵停留
0.02
快退
150
5000
0.03
4
右動(dòng)力部件
快進(jìn)
115
5000
0.023
鉆?8.5孔
8.5
24
35
12.8
480
0.135
64.8
0.540
鉆?9.8孔
9.8
25
35
13
422
0.15
63.3
0.553
死擋鐵停留
0.02
快退
150
5000
0.03
5
松開工件
0.2
6
卸下工件
0.3
備
注
單位工時(shí)
2.158min
機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率Q1
27.80件/h
機(jī)床理想生產(chǎn)率Q
23.4件/h
負(fù)荷率
84.2%
3 組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)
3.1夾具設(shè)計(jì)的基本要求和步驟
3.1.1夾具設(shè)計(jì)的基本要求
A.提高生產(chǎn)率、降低成本
夾具設(shè)計(jì)方案應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。在大批量生產(chǎn)時(shí)，為了縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率，盡量采用快速、高效的結(jié)構(gòu)和自動(dòng)控制裝置；在批量生產(chǎn)和滿足夾具功能的前提下，盡量使夾具結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，以降低夾具的制造成本。
B.保證工件的加工精度
夾具設(shè)計(jì)的最基本要求是保證工件的加工精度。關(guān)鍵是確定定位方案、夾緊方案，和合理地設(shè)計(jì)夾具的尺寸、公差和技術(shù)要求，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行誤差的分析和計(jì)算。
C.便于排屑
夾具的排屑是一個(gè)很重要的問題，切屑積集在夾具中，會(huì)破壞工件正確的定位；切屑帶來的大量熱量會(huì)引起夾具和工件的熱變形，影響加工質(zhì)量；切屑的的清掃又會(huì)增加輔助時(shí)間，降低生產(chǎn)率。切屑積集嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)造成設(shè)備事故或工傷事故。因此，在夾具設(shè)計(jì)時(shí)排屑問題必須給予充分的注意。
D.操作方便、省力和安全
夾具的操作要盡量做到方便、省力，盡可能采用氣動(dòng)、液壓及其他機(jī)械化夾緊裝置、以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，控制好夾緊力。夾具操作位置應(yīng)符合操作工人的習(xí)慣，應(yīng)有安全保護(hù)裝置，確保使用安全。
E.有良好的結(jié)構(gòu)工藝性
夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗(yàn)和維修，盡可能多選用標(biāo)準(zhǔn)部件和標(biāo)準(zhǔn)元件。
夾具設(shè)計(jì)通?？梢栽趨㈤営嘘P(guān)資料的情況下，按加工要求設(shè)計(jì)方案，繪制圖樣，經(jīng)修改確定夾具的結(jié)構(gòu)。
3.1.2 夾具設(shè)計(jì)的步驟
A.設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備
分析產(chǎn)品零件圖及裝配圖，分析零件的作用、形狀、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料和技術(shù)要求；分析零件的加工工藝規(guī)程，工藝裝備設(shè)計(jì)任務(wù)書，對(duì)任務(wù)書所提出的要求進(jìn)行可行性研究；了解所用機(jī)床的規(guī)格、性能、精度以及與夾具選擇動(dòng)力部件
B.方案設(shè)計(jì)
在分析各種原始資料的基礎(chǔ)上，確定夾具的類型、定位設(shè)計(jì)、夾緊方式、導(dǎo)向方案 、連接方式、總體布局和夾具的結(jié)構(gòu)形式。繪制方案設(shè)計(jì)圖，進(jìn)行工序精度分析，對(duì)動(dòng)力夾緊裝置進(jìn)行夾緊力的計(jì)算。
C.審核
檢查夾具的各項(xiàng)功能是否符合設(shè)計(jì)要求。
D.總體設(shè)計(jì)
根據(jù)所定方案繪制夾具裝配圖，應(yīng)將夾具的工作原理、結(jié)構(gòu)和各種元件的裝配關(guān)系表達(dá)清楚。用雙點(diǎn)劃線繪制工件外形輪廓。合理選擇材料，標(biāo)注尺寸、公差和技術(shù)要求。
E.夾具零件設(shè)計(jì)
F.夾具的裝配、調(diào)試和驗(yàn)證
3.2 定位方案的確定
3.2.1 零件的工藝性分析
夾具是組合機(jī)床的重要組成部分，是根據(jù)機(jī)床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專門設(shè)計(jì)的。它用于實(shí)現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位、夾壓、刀具的導(dǎo)向以及裝卸工件時(shí)的限位。
變速箱殼體材料為HT150，其硬度為170～241HBS，在本工序之前工件主要表面已加工完畢。本道工序一側(cè)鉆削8×φ8.5深24的孔，φ11.9深25的孔；另一側(cè)6×φ8.5深24的孔，2×φ9.8深18.5的孔。
3.2.2 定位方案論證
箱體零件的定位方案一般有兩種，“一面兩銷”和“三平面”定位方法。
A．“一面兩銷”的定位方法 它的特點(diǎn)是：可以簡便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。有同時(shí)加工零件五個(gè)表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度?！耙幻骐p孔”可作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準(zhǔn)，使零件整個(gè)工藝過程基準(zhǔn)統(tǒng)一，從而減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來的累積誤差，有利于保證零件的加工精度。同時(shí)，使機(jī)床各個(gè)工序（工位）的許多部件實(shí)現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計(jì)、制造周期，降低成本。易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位、夾緊，并有利于防止切削落于定位基面上。
B．“三平面”定位方法 它的特點(diǎn)是：
可以簡便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。有同時(shí)加工零件兩個(gè)表面的可能，能高度集中工序。
被加工零件為變速箱殼體屬箱體類零件，本工序加工為雙面加工零件，加工工序集中、精度要求高，故選用“一面兩銷”定位方法，采用“一面兩銷”定位方法，能夠保證工件的位置精度要求，同時(shí)便于工件裝夾，又有利于夾具的設(shè)計(jì)與制造。
3.2.3 誤差分析
用夾具裝夾工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多，與夾具有關(guān)的因素有：
A. 定位誤差；
B. 對(duì)刀誤差；
C. 夾具的安裝誤差；
D. 夾具誤差；
E. 在機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中，影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差；
F. 上述各項(xiàng)誤差均導(dǎo)致刀具相對(duì)工件的位置不精確而形成總的加工誤差∑Δ。
具體誤差分析如下：
A. 定位誤差
a) 基準(zhǔn)不重合誤差
基準(zhǔn)不重合誤差是由于定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合而引起的工序基準(zhǔn)相對(duì)于定位基準(zhǔn)在加工尺寸上的最大位置變動(dòng)范圍。在本設(shè)計(jì)中，由于定位誤差和工序基準(zhǔn)是重合的，所以基準(zhǔn)不重合誤差= 0。
b) 基準(zhǔn)位移誤差
基準(zhǔn)位移誤差是由于定位元件和定位基面本身的誤差而引起的定位基準(zhǔn)在加工尺寸上的誤差。
當(dāng)支承面即工件底面對(duì)夾具的安裝基準(zhǔn)（底面）有平行度誤差，被加工孔的定位誤差取：mm
=+= 0.02mm
B. 對(duì)刀誤差
因?yàn)榈毒呦鄬?duì)于對(duì)刀或?qū)蛟奈恢貌痪_而造成的加工誤差，稱為對(duì)刀誤差。
鉆套導(dǎo)向孔尺寸φ8.5G7（），鉆頭尺寸為φ8.5h9（）對(duì)刀誤差為鉆頭于導(dǎo)向孔的最大的間隙：
C. 夾具的安裝誤差
因夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。
夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差，=0
D. 夾具誤差
因夾具上定位元件、對(duì)刀或?qū)蛟鞍惭b基面三者之間（包括導(dǎo)向元件與導(dǎo)向元件之間）的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差，夾具誤差大小取決于夾具零件的加工精度的夾具裝配時(shí)的調(diào)整和修配精度。
夾具誤差主要包括定位元件相對(duì)于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差；定位元件相對(duì)于對(duì)刀或?qū)蛟ò▽?dǎo)向元件之間）的尺寸或位置誤差；導(dǎo)向元件相對(duì)于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差。
=0.02mm
、與在公差上兼容，只需計(jì)算其中較大的一項(xiàng)即可。
=0.02mm
E. 加工方法誤差
加工方法誤差是指在切削加工過程中，因機(jī)床、刀具質(zhì)量、工件材質(zhì)以及由于切削力、切削熱的作用而引起的工藝系統(tǒng)彈性變形、熱變形等因素使加工表面位置發(fā)生變化，從而造成的加工尺寸誤差。因該項(xiàng)誤差影響因素很多，又不便于計(jì)算，所以常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為它留出工件公差的。計(jì)算時(shí)可設(shè)
(3-1)
式中：——工件位置公差取0.30mm
=
3.2.4 校核加工精度
工件在夾具中加工時(shí)，總加工誤差為上述各項(xiàng)誤差之和。由于上述誤差均為獨(dú)立隨機(jī)誤差，應(yīng)用概率法相加，根據(jù)文獻(xiàn)[7]工件加工精度的條件為：
(3-2)
= 0.118mm
< = 0.30mm
即工件總加工誤差應(yīng)不大于工件的加工尺寸公差，由以上得知，本夾具完全可以保證加工精度。
為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報(bào)廢，在分析計(jì)算工件加工精度時(shí)需留出一定精度儲(chǔ)備量，因此將上式改為：
≤－
或 =－ ≥ 0 （3-3）
當(dāng)≥0時(shí)夾具能滿足加工要求，根據(jù)以上得：
=－=0.30-0.118=0.182≥0
所以夾具完全可以滿足加工所要的要求。
3.3導(dǎo)向裝置
導(dǎo)向裝置的作用在于保證刀具對(duì)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。
變速箱殼體的兩面鉆組合機(jī)床的刀具導(dǎo)向裝置是設(shè)計(jì)在夾具支架上的，由于是大批生產(chǎn)，所以采用可換式導(dǎo)套，是刀具在鉆套內(nèi)工作的。
鉆套的主要參數(shù)包括：鉆套的直徑和公差配合，鉆套的長度，鉆套至工件端面的距離。
鉆套的配合間隙對(duì)于孔的位置精度有較大的影響。為了提高加工的精度，應(yīng)選擇較緊的配合。
變速箱殼體兩面鉆孔是在精密的導(dǎo)套中進(jìn)行的，因此要求較高的位置精度，達(dá)到±0.05mm，而且導(dǎo)套應(yīng)盡量接近被加工表面，力求選用較高的精度和較緊的配合。
導(dǎo)套結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。
圖3-1 導(dǎo)套結(jié)構(gòu)圖
固定鉆套的尺寸可查文獻(xiàn)[2]的175頁的表8-4：
對(duì)于加工Φ8.5孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：
，，，。
配合尺寸為：
,
配用的螺釘M6
對(duì)于加工Φ9.8孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：
，，，。
配合尺寸為：
,
配用的螺釘M6
對(duì)于加工Φ11.9孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：
，，，。
配合尺寸為：
,
配用的螺釘M8
3.4 夾緊方案的確定
3.4.1 夾緊裝置的確定
A．夾緊裝置的組成
本設(shè)計(jì)中夾緊裝置采用氣壓夾緊裝置，由氣源裝置、中間傳力機(jī)構(gòu)、夾緊元件三部分組成。其組成部分的相互關(guān)系，如圖3-2的方框圖所示。
氣壓
夾緊裝置
氣源裝置
中間傳力機(jī)構(gòu)
夾緊元件
工件
圖3-2夾緊裝置組成的方框圖
B．夾緊裝置設(shè)計(jì)的基本要求
a）夾緊過程中，不改變工件定位后占據(jù)的正確位置。
b）夾緊力的大小要可靠和適當(dāng)，既要保證工件在整個(gè)加工過程中位置穩(wěn)定不變，振動(dòng)小，又要使工件不產(chǎn)生于過大的夾緊變形。
c）夾緊裝置的自動(dòng)化和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)率的前提下，其結(jié)構(gòu)要力求簡單，以便于制造和維修。
d）夾緊裝置的操作應(yīng)當(dāng)方便、安全、省力。
C．夾緊裝置的選擇
通常應(yīng)用的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(jù)實(shí)際情況來選擇用哪種裝置。
a.液壓裝置
液壓裝置的特點(diǎn)是：
a)液壓油油壓高、傳動(dòng)力大，在產(chǎn)生同樣原始作用力的情況下，液壓缸的 結(jié)構(gòu)尺寸比氣壓小了許多。
b)液壓油的不可壓縮性可使夾具剛度高，工作平穩(wěn)、可靠。
c)液壓傳動(dòng)噪聲小，勞動(dòng)條件比氣壓的好。
但是，油壓高容易導(dǎo)致漏油，液壓元件的材質(zhì)和制造精度的要求高，故夾具成本高。
b.氣壓裝置
氣壓裝置以壓縮空氣為力源，應(yīng)用比較廣泛，與液壓相比有以下優(yōu)點(diǎn)：
a)動(dòng)作迅速，反應(yīng)快。氣壓為0.5時(shí)，氣缸活塞速度為1~10，夾具每小時(shí)可連續(xù)松夾上千次。
b)工作壓力低（一般為0.4~0.6）。傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，對(duì)裝置所用材料及制造精度要求不高，制造成本低。
c)空氣粘度小，在管路中的損失較少，便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送，易于集中操縱或程序控制等。
d)空氣可就地取材，容易保持清潔，管路不易堵塞，也不會(huì)污染環(huán)境，具有維護(hù)簡單，使用安全、可靠、方便等特點(diǎn)。
主要缺點(diǎn)是空氣壓縮性大，夾具的剛度和穩(wěn)定性較差；在產(chǎn)生相同原始作用力的條件下，因工作壓力低，其動(dòng)力裝置的結(jié)構(gòu)尺寸大。此外，還有較大的排氣噪聲。
通過對(duì)以上兩種夾緊裝置優(yōu)缺點(diǎn)的比較，結(jié)合加工工件的精度要求、工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和環(huán)境要求、企業(yè)的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)中夾緊裝置采用氣壓夾緊裝置。
3.4.2 夾緊力的確定
A.夾緊力確定的基本原則
a.夾緊力的方向
夾緊力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力。夾緊力的方向應(yīng)是工件剛度較高的方向。
b.夾緊力的作用點(diǎn)
夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選在工件剛度較高的部位。夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面。
B.夾緊方案
根據(jù)以上要求及原則，工件屬于箱體類零件，夾緊力的方向應(yīng)垂直于最重要的定位基面是底面，并將工件壓向該面，而不宜與其他方面進(jìn)行夾緊。由于工件為薄壁件，易受力變形，故采用多點(diǎn)同時(shí)壓向工件，均勻分布?jí)壕o力，起到減少受力變形的效果。夾緊力為氣壓缸驅(qū)動(dòng)。用推桿將壓力傳遞至板，然后由壓板將壓力分散到工件壓緊表面，從而將工件壓緊。
C.夾緊力的預(yù)算：
根據(jù)工件所受切削力、夾緊力的作用情況，找出加工過程中對(duì)夾緊最不利的狀態(tài)，來確定夾緊力。
根據(jù)文獻(xiàn)[2]P19頁查得夾緊力的計(jì)算公式如下
（3-4）
式中 ——安全系數(shù)；
——切削力；
——壓板和工件表面間的摩擦系數(shù)；
——工件和定位支承塊間的摩擦系數(shù)。
根據(jù)文獻(xiàn)[2]的表2.2-1查得安全系數(shù)按下式計(jì)算
（3-5）
式中，~為各種因素的安全系數(shù)，
——考慮工件材料及加工余量均勻性的基本安全系數(shù)，取=1.5；
——加工性質(zhì)，??；
——刀具鈍化程度，取=1.15；
——切削特點(diǎn)，取=1.2
——夾緊力的穩(wěn)定性，??；
——夾緊時(shí)的位置 ，??；
——僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時(shí)工件與支承面的接觸情況，取=1.0。
查文獻(xiàn)[2]表3-34摩擦系數(shù)，均為0.16。
由于，右動(dòng)力箱快進(jìn)距離較左動(dòng)力箱短，因此，先進(jìn)入工進(jìn)階段。右動(dòng)力箱的鉆削力方向指向夾具體左面的定位面，鉆削力不影響工件定位。當(dāng)左動(dòng)力箱也進(jìn)入工進(jìn)時(shí)，兩方向的鉆削力相互抵消一部分，左動(dòng)力箱鉆削力稍大，因此，夾緊力只需要消除這部分力對(duì)工件定位的影響即可。
根據(jù)2.2.2節(jié)切削力的計(jì)算結(jié)果，取P=-=2714.6-2487.2=227.4N，由公式（3- 6）得：
（3- 6）
=
=1776.5625N
3.4.3 氣缸的選擇
氣缸的工作壓力取決于工作氣壓和氣缸的工作面積。工廠采同一氣源，則其氣壓也就相對(duì)穩(wěn)定，其工作氣壓為1.0。根據(jù)文獻(xiàn)[8]則氣缸直徑：
D= （3-7）
式中：p——?dú)飧坠ぷ鲏毫Γ≒a）
——?dú)飧椎臋C(jī)械效率（取0.80）
——?dú)飧纵敵鐾屏Γǎ?
——?dú)飧字睆剑ǎ?
氣缸輸出推力應(yīng)大于等于實(shí)際所需的加緊力
則取 P=1776.5625N
代入公式(3-7)得： D=
=
=0.053m
本設(shè)計(jì)所用氣缸采用通用件。根據(jù)文獻(xiàn)[3]的表3.4-18，選用氣缸直徑為100，其工作推力產(chǎn)生的夾緊力可達(dá)到3100；根據(jù)文獻(xiàn)[3] 查表3.4-18得另一輔助定位氣缸直徑為50。推力可達(dá)到1000。
3.5 夾具體的設(shè)計(jì)
夾具體是用來將夾具的各個(gè)部分聯(lián)結(jié)成整體的元件，它是夾具上最大的和最復(fù)雜的元件。在它上面要安裝定位元件、夾緊裝置、刀具引導(dǎo)件以及其它各種裝置和元件。此外，在夾具體上還應(yīng)有夾具在機(jī)床上安裝用的定位部分，以保證夾具在機(jī)床上獲得所需的相互位置，夾具體也是承受負(fù)荷最大的元件，承受著工作時(shí)的切削力、夾緊力等。
夾具體設(shè)計(jì)的基本要求有：
a)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性。
b)有足夠的強(qiáng)度和剛度。
c)結(jié)構(gòu)工藝性好。
d)排屑方便。
e)保證裝卸工件方便。
f)在機(jī)床上安裝穩(wěn)定可靠。
本設(shè)計(jì)方案中的夾具體是由左右鉆模板與夾具頂板構(gòu)成的框架式夾具體，采用機(jī)械聯(lián)結(jié)，具有良好的剛度，材料為HT150，基本尺寸：702×613×370mm，各安裝面經(jīng)銑削達(dá)到相應(yīng)精度要求，左右鉆模板的平行度不大于0.02。底部設(shè)計(jì)排屑裝置，具體見夾具裝配圖BSXCT-03-03。
3.6 夾具三維設(shè)計(jì)
3.6.1 三維建模及三維軟件介紹
三維建模從過程上講就是在空間建立立體模型的一種方法。從結(jié)果上來講，簡單的說就是建立的模型具有空間感的，能看到上下前后左右的。“維”是幾何學(xué)及空間理論的基本概念。構(gòu)成空間的每一個(gè)因素就叫做一維，普通的空間就是三維的。三維建?；诙S建?？梢允箻?gòu)造的模型更具立體感和直觀感，便于設(shè)計(jì)和加工。
目前，應(yīng)用比較廣泛的三維軟件有Pro/e、SolidEdge、UG等。設(shè)計(jì)中采用的三維軟件是由美國PTC公司研發(fā)的Pro/e wildfire3.0軟件。該軟件包括了在工業(yè)設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的多項(xiàng)功能，還提供了目前所能達(dá)到的最全面、集成最緊密的產(chǎn)品開發(fā)環(huán)境。
3.6.2 基于三維的夾具設(shè)計(jì)過程
通過前面的計(jì)算和校核，可以得出夾具的尺寸大小，而且通過裝配圖及各零件圖的數(shù)據(jù)，可以在Pro/e 軟件中畫出各零件的三維模型，最后經(jīng)組裝后，可得到夾具的三維造型圖。如圖3-3、3-4、3-5、3-6、3-7所示。
圖3-3夾具總裝配圖（1）
圖3-4夾具總裝配圖（2）
圖3-5夾具總裝配圖（3）
圖3-6夾具體裝配圖
圖3-7夾具右支架裝配圖
4 結(jié)論
本次課題設(shè)計(jì)變速箱殼體鉆孔組合機(jī)床采用單工位臥式雙面鉆削的配置式，在加工生產(chǎn)線上同時(shí)完成了17個(gè)孔的加工，大大提高了生產(chǎn)效率，從而降低了零件的加工成本。本機(jī)床夾具根據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)采用了手動(dòng)伸縮式定位銷，滿足工件定位方便可靠的原則。夾緊裝置采用氣壓夾緊，自動(dòng)化程度高、操作簡單、效率高、夾緊可靠，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，并且使用安全可靠、維護(hù)簡單；夾具體為框架式結(jié)構(gòu)，有良好的剛性，有利于鉆孔精度的保持，刀具導(dǎo)向采用可換鉆套，則保證了鉆孔時(shí)的加工精度不因鉆套的磨損而降低。
本組合機(jī)床設(shè)計(jì)合理，符合實(shí)際應(yīng)用，滿足加工要求，且絕大部分采用了通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件，制造成本低，機(jī)床操作簡單，設(shè)備調(diào)整、維修方便。同時(shí)，本機(jī)床設(shè)計(jì)也有一些不足之處需要加以改進(jìn)如：機(jī)床占地面積大、機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜；氣壓機(jī)構(gòu)工作壓力低，其動(dòng)力裝置的結(jié)構(gòu)尺寸大等。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 謝家瀛主編.組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999
[2] 徐鴻本. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]．遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2004.
[3] 徐發(fā)仁主編.氣壓液壓機(jī)床夾具設(shè)計(jì)M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1982.
[4] 楊黎明.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:國防工業(yè)出版社,1996.
[5] 李 云．機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1993.
[6] 沈陽工業(yè)大學(xué),大連鐵道學(xué)院.組合機(jī)床設(shè)計(jì)[M].上海:上?？萍汲霭嫔?1985.
[7] 李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.
[8] 朱耀祥主編.組合夾具[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.
[9] 東北重型機(jī)械學(xué)院.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].上海:上?？萍汲霭嫔?1988.
[10] 王啟平.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1988.
[11] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（聯(lián)接與緊固）[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.
[12] 肖繼德，陳寧平.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)（第2版）[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.
[13] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)，上海工業(yè)大學(xué).機(jī)床夾具設(shè)計(jì)（第二版[M]. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1980.
[14] 孫江宏. 精通Pro/ENGINEER Wildfire3.0-典型實(shí)例、專業(yè)精講[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.
[15] 于志偉.Pro/ENGINEER零件設(shè)計(jì)完全手冊(cè)[M].北京：人民郵電出版社，2007.
致 謝
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是變速箱殼體組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，我主要負(fù)責(zé)的是機(jī)床總體設(shè)計(jì)及夾具部分的設(shè)計(jì)。機(jī)床的總體設(shè)計(jì)就是要確定機(jī)床各部件間的相互關(guān)系，選擇通用部件和刀具的導(dǎo)向，計(jì)算切削用量及機(jī)床生產(chǎn)率等；夾具的設(shè)計(jì)就是在滿足工件定位準(zhǔn)確、可靠和夾緊裝置合理、經(jīng)濟(jì)，達(dá)到工藝精度所要求的條件下，提高工作效率，降低勞動(dòng)成本。經(jīng)過多月的努力，我已經(jīng)較好地完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。
在設(shè)計(jì)工作開始之初，老師帶領(lǐng)我們?nèi)}城拖拉機(jī)廠、鹽城第一機(jī)床廠和鹽城江動(dòng)集團(tuán)進(jìn)行了調(diào)研，讓我們首先對(duì)本課題有了感性認(rèn)識(shí)。在調(diào)研的過程中，老師認(rèn)真地給我們講解了各種零件的最新的與傳統(tǒng)的加工過程和生產(chǎn)方式，避免我們?cè)谝院蟮漠厴I(yè)設(shè)計(jì)中走彎路。
在設(shè)計(jì)過程中，我得到邢青松老師的細(xì)心指導(dǎo)和周圍同學(xué)的熱心幫助，使我受益匪淺。在此對(duì)邢青松老師及同學(xué)們表示衷心的感謝！
此次設(shè)計(jì)與同組其他人員的通力合作也是分不開的，在此一并表示感謝！
限于本人水平有限和時(shí)間倉促，設(shè)計(jì)中缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，懇請(qǐng)各位老師不吝批評(píng)指正。
附 件 清 單
序號(hào)
圖名
圖號(hào)
圖幅
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被加工零件工序圖 BSXCT01 A2
加工示意圖 BSXCT02 A2
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 BSXCT03 A3
生產(chǎn)率計(jì)算卡 BSXCT04 A4
夾具裝配圖 BSXCT03-03 A0
夾具體 BSXCT03-03-01 A1
定位塊 BSXCT03-03-02 A3
夾具左支架 BSXCT03-03-05 A1
蓋板 BSXCT03-03-06 A4
導(dǎo)向柱 BSXCT03-03-08 A3
球頭 BSXCT03-03-10 A4
襯塊 BSXCT03-03-11 A4
壓板 BSXCT03-03-12 A3
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