574 柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及夾具設計

574 柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及夾具設計,柴油機,齒輪,室蓋鉆鏜,專機,總體,整體,夾具,設計 鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 200611 前言組合機床是根據(jù)工件加工要求，以大量通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床。組合機床的設計，有以下兩種情況：其一，是根據(jù)具體加工對象的具體情況進行專門設計。其二，隨著組合機床在我國機械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人總結自己生產(chǎn)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)的在完成一定工藝范圍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” 。這種組合機床就不需要每次按具體加工對象進行專門設計和生產(chǎn)，而是可以設計成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工的零件的具體需要，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。本次畢業(yè)設計課題來源于生產(chǎn)。ZH1105W 柴油機齒輪室蓋孔加工及保證相應的位置精。在組合機床設計過程中，為了降低組合機床的制造成本，應盡可能地使用通用件和標準件。目前，我國設計制造的組合機床，其通用部件和標準件約占部件總數(shù)的 70～80%，其它 20-30%是專用零部件?？紤]到近年來，各種通用件和標準件都出臺了新的標準及標注方法，為了方便以后組合機床的維修，整個組合機床的通用件和標準件配置，都采用了新標準。在對組合機床總體設計之前，需對被加工零件孔的分布情況及所要達到的要求進行分析，如各部件尺寸、材料、形狀、硬度及加工精度和表面粗糙度等內(nèi)容。然后還必須深入基層進行實地觀察，體會組合機床的優(yōu)點。接下來是總體方案的設計，總體方案設計的具體工作是編制“三圖一卡” ，即繪制被加工零件工序圖，加工示意圖，機床尺寸聯(lián)系圖，編制生產(chǎn)率計算卡。最后，就是技術設計和工作設計。技術設計就是根據(jù)總體設計已經(jīng)確定的“三圖一卡” ，設計夾具等部件正式總圖；工作設計即繪制各個專用部件的施工圖樣，編制各零部件明細表。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)。首先確定工件的定位方式，然后進行誤差分析，確定夾緊方式，夾緊力的計算，對夾具的主要零件進行結構設計。在夾具設計中，設計的主要思路是采用“一面兩銷”的定位方法，和液壓夾緊機構，這樣設計主要是為了鉆、鏜孔時的準確定位和高效率的生產(chǎn)要求。液壓夾緊方式解決了手動夾緊時夾緊力不一致、誤差大、精度低、工人勞動強度大等缺點。在老師的指導下，不斷地對設計中的錯誤進行糾正，確定最好的定位夾緊方案；同時與同組同學進行探討計算出準確的數(shù)據(jù)選擇合理的通用部件。在不斷的探討修改中歷經(jīng) 3 個月終于完成了這一課題的設計。柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及夾具設計22 組合機床總體設計組合機床總體設計,就是依據(jù)產(chǎn)品的裝配圖樣和零件圖樣,產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領,現(xiàn)有生產(chǎn)條件和資料以及國內(nèi)外同類產(chǎn)品的有關工藝資料等,擬訂組合機床工藝方案和結構方案,并進行方案圖樣和有關技術文件的設計。2.1 組合機床工藝方案的制定制訂工藝方案是設計組合機床最重要的步驟.為了使工藝方案制訂得合理、先進，必須認真分析被加工零件圖紙開始，深入現(xiàn)場全面了解被加工零件的結構特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術要求及生產(chǎn)率要求等，總結設計、制造、使用單位和操作者豐富的實踐經(jīng)驗，理論與生產(chǎn)實際緊密結合，從而確定零件在組合機床上完成的工藝內(nèi)容及方法。根據(jù)所提供 ZH1105W 柴油機齒輪室蓋的工序圖，分析被加工零件的精度，表面粗糙度，技術要求，加工部位尺寸，形狀結構；特點材料硬度。工件剛性及零件的批量的大小不同，設計的組合機床必須采用不同的工藝方法和工藝過程。被加工零件需要在組合機床上完成的加工工序及應保證的加工精度是制定機床方案的主要依據(jù)。此次設計的被加工零件是柴油機齒輪室蓋,其主要的加工工序如下:a. 鉆 6－M6－6H 孔至￠5, 左側面;b. 鉆 6－￠9 孔（深 38）, 右側面;c. 鉆 3－￠9 孔（深 78）, 右側面;d. 鏜￠45H8 孔至￠43.5, 后側面;e. 倒孔口角至￠46.6, 后側面.被加工零件材料為 HT250，結構為非對稱箱體，是三面加工。根據(jù)各種要求，分析其優(yōu)缺點，確定設計的組合機床采用機械臥式組合機床。根據(jù)所需加工孔的尺寸精度和表面粗糙度，可以確定這些孔的加工采用麻花鉆，即可滿足要，為了保證孔的加工刀具的直徑與加工部位尺寸相適應，需要專門設計制造。2.2 定位基準的選擇正確選擇組合機床加工工件采用的基準定位，是確保加工精度的重要條件。本設計的柴油機齒輪室蓋是箱體類零件，箱體類零件一般都有較高精度的孔和面需要加工，又常常要在幾次安裝下進行。因此，定位基準選擇“一面雙孔”是最常用的方法，其特點是：鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 20063（a）可以簡單地消除工件的 6 個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位。（b）有同時加工零件五個表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高 各面上孔的位置精度。（c） “一面雙孔”可作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準，使零件整個工藝過程基準統(tǒng)一，從而減少由基準轉(zhuǎn)換帶來的累積誤差，有利于保證零件加工精度。（d）易于實現(xiàn)自動化定位、夾緊，并有利于防止切屑落于定位基面上。具體定位圖形見工序圖采用的是“一面兩銷”的定位方案，以工件的右側面為定位基準面，約束了 z 向的轉(zhuǎn)動；x 向的移動；y 向的轉(zhuǎn)動 3 個自由度。短定位銷約束了 z 向的移動；y 向的移動 2 個自由度。長定位銷約束了 x 向的轉(zhuǎn)動 1 個自由度。這樣工件的 6 個自由度被完全約束了也就得到了完全的定位。2.3 確定機床配置型式及結構方案根據(jù)選定的工藝方案確定機床的配置型式，并定出影響機床總體布局和技術性能的主要部件的結構方案。組合機床是根據(jù)工件交工需要，以大量采用通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床，工藝方案已確定該組合機床是雙面鉆臥式組合機床，該機床是由動力箱，主軸箱，機械滑臺，立柱，中間底座，夾具，立拄底座等組成。組合機床裝配圖如下：圖 2-1 組合機床裝配圖2.4 本工序的加工方法2.4.1 刀具的選擇柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及夾具設計4考慮到工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素，所以加工 15 個孔的刀具均采用標準錐柄長麻花鉆。2.4.2 右側面鉆 9-￠9A. 切削用量的選擇根據(jù)參考文獻[1]查表 6-11 高速鋼鉆頭切削用量。加工材料為鑄鐵，硬度200～241HBS,可知切削速度為 10～18m/min,孔徑 6～12mm。進給量 f mm/r 0.1～0.18mm/r。鉆孔的切削用量還與鉆孔的深度有關，當加工鑄鐵件孔深為鉆頭直徑的 6-8 倍時，在組合機床上通常都是和其他淺孔一樣采取一次走刀的辦法加工出來的，不過加工這種較深孔的切削用量要適當降低些。切削速度 ??min/13i/vc?進給量 .0rf轉(zhuǎn)速 （2-in/014.6914.30 rdvn???1）可由參考文獻[12]表 2.17 可知圓整為 470r/min。實際切削速度 （2-min/28.13047.1Dnvc ??2）工進速度 （2-i/.63.*f?3）工進時間 其中 h 為 3-￠9 的深度。 （2-min28.167?ffvht4）B. 切削功率，切削力，轉(zhuǎn)矩以及刀具耐用度的選擇查參考文獻[1]表 6-20 得切削力 （2-NHBDfF 5.14213.0926266.08..08. ????5）切削轉(zhuǎn)矩 （2-MfT .83.1 6.08.09.16.08.9.6）切削功率 （2-KWDVP5.91.397024????7）鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 20065刀具耐用度 min79.68)2143.0281/960()/960( .035.5.8.035.02. ?????HBvfDT（2-8）C. 動力部件的選擇由上述計算每根軸的輸出功率 P=0.153kw，右側共 9 根輸出軸，且每一根軸都鉆￠9 直徑，所以總切削功率 。kwP37.15.0??切 削則多軸箱的功率： （2-k9.371??切 削多 軸9）其中 η 在切削鑄鐵時取 0.9，相當于多軸箱的損耗功率為 1.53kw。所以 kwP53.1?多 軸由參考文獻[1]表 5-39 選取動力箱得出動力箱及電動機的型號:表 2-1 右側動力箱、電動機型號動力箱型號 電動機型號電動機功率(Kw)電動機轉(zhuǎn)速(r/min)輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min) L3(mm)右主軸箱 1TD32-I Y100L1-4 2.2 1430 715 320D. 確定主軸類型，尺寸，外伸長度在右側面，主軸用于鉆孔，選用滾珠軸承主軸。又因為浮動卡頭與刀具剛性連接，所以該主軸屬于長主軸。故本課題中的主軸均為滾珠軸承長主軸。根據(jù)主軸轉(zhuǎn)矩 T=3.18 N.M由參考文獻[1]查表 3-4 可知（2-410TBd?10） 48.3.7?=17.335mm選取 d=20mm， B 取 7.3 剛性主軸由表 3-6 查得主軸直徑=20mm， 主軸外徑 D=32mm,內(nèi)徑 d1=20mm, 主軸外伸尺寸L=115mm, 接桿莫氏圓錐號 1，2。E. 導向裝置的選擇組合機床鉆孔時，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導向裝置來保證的。柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及夾具設計6導向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。由參考文獻[1]查表 8-4 得￠9 在 d>8～10 范圍內(nèi)，查得如下D=15mm, D1=22mm, D2=26mm, D3=M6,L 取 16mm， 短型導套 ， ， ， ml8?l31ml123?e5.18選用通用導套。F. 連桿的選擇在鉆、擴、鉸孔及倒角等加工小孔時，通常都采用接桿（剛性接桿） 。因為主軸箱各主軸的外伸長度和刀具均為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時到達加工終了位置，須采用軸向可調(diào)整的接桿來協(xié)調(diào)各軸的軸向長度，以滿足同時加工完成孔的要求。為了獲得終了時多軸箱前端面到工件端面之間所需要的最小距離，應盡量減少接桿的長度。因為 9-￠9 孔的鉆削面是同一面且主軸內(nèi)徑是 20mm,由參考文獻[1]表 8-1查得選取 A 型可調(diào)接桿 d=16mm， , , L=85mm, mTrd5.161??d92?~135mm。104?lG. 動力部件工作循環(huán)及行程的確定切入長度一般為 5-10mm， 取 =7mm; 切出長度由參考文獻[1]表 3-7 得 1Lmm， 取 。 （2-11）)8~3(91)8~3(12 ?????dL m82?加工時加工部位長度 L(多軸加工時按最長孔計算)L=78mm.L721工為排屑要求必須鉆口套與工件之間保留一點的距離，根據(jù)麻花鉆直徑￠9，由參考文獻[3]表 3-4 得導套口至工件尺寸 ,（參考鉆鋼） 取 ，又根據(jù)鉆套)5.1(2dl??ml102?用導套的長度確定鉆模架的厚度為 16mm。附帶得出底面定位元件的厚度 。ml384快退長度的確定:一般在固定式夾具鉆孔或擴孔的機床上動力頭快速退回的行程只要把所有的刀具都退回至導套內(nèi),不影響工件裝卸即可。故快退行程為鉆套口至工進行程末端的距離： LlL973102 ?????工快 退快進距離： （行程太短）,2ml快 進鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 20067故取消快進距離將 改為工進，,3mL?快 進則工進距離為： 。96?工選擇刀具：根據(jù)鉆口套至工進行程末端的距離 ，及鉆口套長mL96?快 退度 ,由參考文獻[12]表 3-1 查得選擇：矩形柄麻花鉆mL271638??套,(切削長度部分 145mm)。45209???GBH. 滑臺及底座的選擇，選擇液壓滑臺，進給量實行無級調(diào)速，安全可靠，轉(zhuǎn)換精度高。由于液壓驅(qū)動，零件損失小，使用壽命長，但調(diào)速維修比較麻煩。由已知工進 每根輸出軸的切削力 F=1144.5Nmin,/1.6Vf?則 9 根軸總的切削力 NF5.10395.4??切 削又因為 ITD32-Ⅰ型動力箱滑鞍長度 L=630mm,由參考文獻[1]表 5-1 選擇 1HY32-Ⅰ型滑臺及它的側底座選擇 ICC321 查表5-3 可得：臺面寬度 320mm，臺面長度 630mm，行程 400mm， 最大進給力 12500N， 工進速度 20～650mm/min, 快速移動速度 10m/min。I. 多軸箱輪廓尺寸的設計確定機床的裝料高度，新頒國家標準裝料高度為 1060mm，實際設計時常在850～1060mm 之間選取，選取裝料高度為 950mm。多軸箱的寬度與高度的大小與被加工零件的加工部位有關，可按下列關系式確定：; （2-12）12bB??1bhH??b-工件在寬度方向相距最遠兩孔距離，b=340mm。-最邊緣主軸中心距箱體外壁的距離，推薦 ，取 =100。1 mb10~71?1bh-工件在高度方向相距最遠的兩孔距離，h=277mm。-最低主軸高度。1h因為滑臺與底座的型號都已經(jīng)選擇，所以側底座的高度為已知值：650mm，滑臺滑座總高：280mm；滑座與側底座的調(diào)整墊厚度一般取 5mm，多軸箱底與滑臺滑座臺面間的間隙取 0.5mm。故 mm，5.1)60285.0(91?????h柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及夾具設計8通常推薦 ，所以 符合通常推薦值。mh140~85? mh5.1?所以 ，bB4023???。H.92.71由此數(shù)據(jù)查參考文獻[13]表 8.22 選取多軸箱尺寸 , mHB5063?為臺面寬度為 320mm。2.4.3 左側面鉆 6-￠5A. 切削用量的選擇根據(jù)參考文獻[1]查表 6-11 高速鋼鉆頭切削用量，加工材料鑄鐵，孔徑d=1～6mm，切削速度 10～18m/min，進給量 f=0.05～0.1mm/r。切削速度 ??min/16i/vc?進給量 08.rf由公式（2-1）得：轉(zhuǎn)速 in/1.9514.360 rdvn????可由參考文獻[12]2.17 可知圓整為 1100r/min。由公式（2-2）得：實際切削速度 min/27.10.1Dnvc ??由公式（2-3）得：工進速度 i/8.*f?由公式（2-4）得：工進時間 其中 h 為 6-￠5 的深度。min12.086?ffvhtB. 切削功率，切削力，轉(zhuǎn)矩以及刀具耐用度的選擇由公式（2-5）：切削力 NHBDfF 879.4302108.526266...08. ????由公式（2-6）：切削轉(zhuǎn)矩 MfT .5..11 6.08.09.6.08.9.由公式（2-7）：鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 20069切削功率 KWDTVP079.514.397024????由公式（2-8）：刀具耐用度 min10894.3)21408.27/6()/960( 2.05.5.08.035.02. ?????HBvfTC. 動力部件的選擇由上述計算每根軸的輸出功率 P=0.0797kw，左側共 6 根輸出軸，且每一根軸都鉆￠5 直徑，所以總切削功率 。kwkP4782.0079.?切 削由公式（2-9 ）：則多軸箱的功率： k562.8.04??切 削多 軸其中 η 在切削鑄鐵時取 0.85， 所以 kwP85.0?多 軸由參考文獻[1]表 5-39 選取動力箱得出動力箱及電動機的型號:表 2-2 左側動力箱、電動機型號動力箱型號 電動機型號電動機功率(Kw)電動機轉(zhuǎn)速(r/min)輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min) L3(mm)左主軸箱 1TD25-IA Y100L-6 1.5 940 520 325D. 確定主軸類型，尺寸，外伸長度根據(jù)主軸轉(zhuǎn)矩 T=0.70593 N.M由公式（2-10）： 410TBd?7593.3.?=11.899mm選取 d=15mm， B 取 7.3 剛性主軸由表 3-6 查得主軸直徑=15mm， 主軸外徑 D=25mm,內(nèi)徑 d1=16mm, 主軸外伸尺寸L=85mm, 接桿莫氏圓錐號 1。E. 導向裝置的選擇由參考文獻[1]查表 8-4 得￠5 在 d>4～6 范圍內(nèi)，查得如下柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及夾具設計10D=10mm, D1=15mm, D2=18mm, D3=M6,L 取 12mm， 短型導套 ， ， ， ml8?l31ml123?e5.14選用通用導套。F. 連桿的選擇為了獲得終了時多軸箱前端面到工件端面之間所需要的最小距離，應盡量減少接桿的長度。因為 6-￠5 孔的鉆削面是同一面且主軸內(nèi)徑是 15mm,由參考文獻[1]表 8-1查得選取 A 型可調(diào)接桿 d=10mm， , , L=62mm, mTrd5.101??d62?~82mm。724?lG. 動力部件工作循環(huán)及行程的確定切入長度一般為 5-10mm， 取 =8mm; 以為沒有切出所以 取 。1LmL02?加工時加工部位長度 L(多軸加工時按最長孔計算)L=16mm.mLL2460821????工為排屑要求必須鉆口套與工件之間保留一點的距離，根據(jù)麻花鉆直徑￠5，由參考文獻[3]表 3-4 得導套口至工件尺寸 ,（參考鉆鋼）及綜合考慮裝卸工件的空間)5.1(2dl要求 取 ，又根據(jù)鉆套用導套的長度確定鉆模架的厚度為 12mm。ml502?快退長度的確定:一般在固定式夾具鉆孔或擴孔的機床上動力頭快速退回的行程只要把所有的刀具都退回至導套內(nèi),不影響工件裝卸即可。故快退行程為鉆套口至工進行程末端的距離： mLlL68245012 ?????工快 退快進距離： ,l快 進H. 滑臺及底座的選擇由已知工進 每根輸出軸的切削力 F=430.879Nin,/8Vf?則 6 根軸總的切削力 NF274.58679.4306??切 削又因為 1TD25-IA 型動力箱滑鞍長度 L=500mm,由參考文獻[1]表 5-1 選擇 1HY25-Ⅱ型滑臺及它的側底座選擇 ICC251 查表5-3 可得：臺面寬度 250mm，臺面長度 500mm，行程 400mm， 最大進給力 8000N， 工進速度 32~800mm/min, 快速移動速度 12m/min。鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 200611I. 多軸箱輪廓尺寸的設計多軸箱的寬度與高度的大小與被加工零件的加工部位有關，可按下列關系式確定：由公式（2-12）得：; 12bB??1bhH??b-工件在寬度方向相距最遠兩孔距離，b=264.2mm（由圖可知） 。-最邊緣主軸中心距箱體外壁的距離，推薦 ，取1 mb140~851?=100。bh-工件在高度方向相距最遠的兩孔距離，h=209mm。-最低主軸高度。1h因為滑臺與底座的型號都已經(jīng)選擇，所以側底座的高度為已知值：650mm，滑臺滑座總高：280mm；滑座與側底座的調(diào)整墊厚度一般取 5mm，多軸箱底與滑臺滑座臺面間的間隙取 0.5mm。故 mm，5.1)60285.0(91?????h通常推薦 ，所以 符合通常推薦值。m4~8? mh所以 ，bB.4.621?。hH52105.09????由此數(shù)據(jù)查參考文獻[13]表 8.22 選取多軸箱尺寸 , mHB50?為臺面寬度為 320mm。2.4.4 后側鏜￠45H8 孔A. 切削用量的選擇由參考文獻[1]表 6-15 查得用高速綱刀具粗鏜鑄鐵的切削用量：v=20～ 25m/min，f 轉(zhuǎn) =0.25～0.8mm/r,則選取 v=20mm/min, f 轉(zhuǎn) =0.4mm/min, 由此出鏜刀的轉(zhuǎn)速：由公式（2-1 ）得：r/min，圓整為 n=150r/min,35.146.32010????Dvn由公式（2-2 ）得：則實際切削速度 m/min，.0nVc由公式（2-3 ）得：柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及夾具設計12工進速度 vf=nf=150×0.4=60mm/minB. 切削力，切削轉(zhuǎn)矩，切削功率的選擇Fz=51.4apf0.75HB0.55=51.4×1×0.40.75×2140.55=494.58 N （2-13）Fx=0.51ap1.2f0.65HB1.1=0.51×11.2×0.40.65×2141.1=102.89 N （2-14）T=25.7Dapf0.75HB0.55=25.7×43.5×0.40.75×2140.55=10757 N·mm （2-15）kw （2-16.06258.4910???czVP16）C. 確定主軸類型、尺寸、外伸長度滾錐軸承主軸：前后支承均為圓錐滾子軸承。這種軸承可承受較大的徑向和軸向力，且結構簡單、裝配調(diào)整方便，廣泛用于擴、鏜、鉸孔和攻螺紋等加工。因此選用滾錐軸承主軸。由公式（2-10）得：mm，5.2389.175.013.71044 ???TBd再由參考文獻[1]表 3-6 查取 d=25mm, 主軸外徑為 φ40mm，內(nèi)徑為Φ28mm，主軸的外伸尺寸為 75mmD. 確定鏜桿直徑由鏜孔直徑為 Φ43.5mm，參考參考文獻[12]表 2.5-4 選取鏜桿的直徑為 Φ35mm,鏜刀方截面直徑為 10×10E. 浮動卡頭的選擇根據(jù)軸外徑 Φ40mm，內(nèi)徑 Φ28mm，由參考文獻[1]圖 8-2 選擇浮動卡頭D×p=Tr28×3，根據(jù)鏜孔形式為單導向懸臂孔，采用較為普遍的內(nèi)滾式單導向懸臂鏜孔，根據(jù)卡頭內(nèi)徑尺寸 d=Φ22mm 及鏜孔直徑為 Φ43.5mm，及倒角直徑Φ46.6mm 確定滑套的徑向尺寸 d1=Φ53mmF. 導向裝置的選擇由參考文獻[3]表 3-4 查得導套的總長度：l 1=106～159mm，導套口至工件的距離 20～50mm，取導套的長為 150mm，選取導套口至工件的距離為 50mmG. 工作循環(huán)及行程的確定由于該動力箱只加工 Φ45H8 及倒角，故行程主要由鏜孔 Φ45H8 至 Φ43.5決定工作進給長度，切入長度一般為 5-10mm，取 L1=8mm，L 2=5-10mm,取 L2=8mm,切出長度由參考文獻[1]表 3-7 查得，加工長度 L 根據(jù)零件圖可知 Φ45H8 孔深13mm，算出工作進給 L 工 =8+13+8=29 mm快退長度的確定：一般選固定式夾具或鉆孔或擴孔機床上，動力頭快速退鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 200613回行程只要將所有的刀具都退回至導套內(nèi)，不影響工件裝卸即可，l 快退 =50+13+8=71mm, l 快進 =50-8=42mmH. 刀桿長度的選擇假設刀具加工終了位置時導套口與滑套口對齊。￠43.5 刀尖至滑動套口的距離由上面的圖可知即為快退尺寸 l 快退 ，L=71mm。加工終了時，倒角鏜刀恰好倒出￠46.6 的倒角。I. 動力部件的選擇由上文算出鏜削 Φ43.5mm 孔的輸出功率 P 切削 =0.166kw,設多軸箱的傳遞效率 η=0.85，則由公式（2-9）得動力頭輸入多軸箱的功率 P 多 =kw195.08.6??切 入P根據(jù)多軸箱功率 P 多 =0.195kw，由參考文獻[1]表 5-38，選用 1TD25-IA 型動力箱驅(qū)動：表 2-3 后側動力箱、電動機型號動力箱型號 電動機型號電動機功率(Kw)電動機轉(zhuǎn)速(r/min)輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min) L3(mm)左主軸箱 1TD25-IA Y100L-6 1.5 940 520 325J. 滑臺及底座的選擇已知工進 Vf=60mm/min,進給力 Fz=494.58N,又因 1TD25-IA 型動力箱的滑鞍長L=500mm, ，由參考文獻[1]表 5-1 選擇 1HY25 型滑臺及配套后底座 1CC251。臺面寬度 250mm，臺面長度 500mm，行程 400mm， 最大進給力 8000N， 工進速度 32～800mm/min, 快速移動速度 12m/min。K. 多軸箱輪廓尺寸的設計多軸箱的寬度與高度的大小與被加工零件的加工部位有關，由公式（2-12）得： ; 12bB??1bhH??裝料高度為 950mm；離定位基準的高度為 68mm；950+68=1018mm， mm，5.20)65.0(81 ??所以 ，mb202????。hH.3.1由此數(shù)據(jù)查參考文獻[13]表 8.22 選取多軸箱尺寸 , mHB3204?為柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及夾具設計14臺面寬度為 320mm。2.4.5 機床生產(chǎn)率計算卡根據(jù)選定的機床工作循環(huán)所要求的工作行程長度、切削用量、動力部件的快速及工進速度等，就可以計算機床的生產(chǎn)率并生產(chǎn)率計算卡，用以反映機床的加工過程、完成每一個動作所需的時間、切削用量、機床生產(chǎn)率及機床負荷率等，計算公式參照參考文獻[1]。a.理想生產(chǎn)率理想生產(chǎn)率 (單位為件/h)是指完成年生產(chǎn)綱領 A(包括備品及廢品率在內(nèi))所Q要求的機床生產(chǎn)率。它與全年工時總數(shù) 有關，一般情況下，單班制 取kt kt2350h，兩班制 取 4600h。則kt（2-ktA?17）本設計中，采用的是兩班制，年生產(chǎn)綱領 A 為 130000 件。由公式得：hQ件26.84013?b.實際生產(chǎn)率實際生產(chǎn)率是指所設計的機床每小時實際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。即公式（2-單T61?18）式中， —生產(chǎn)一個零件所需時間（min）。單（2-）裝 、 卸移快 退快 進停輔切單 tvfLtvfLtTk????()(2119）式中 、 ——分別為刀具第Ⅰ，第Ⅱ工作進給長度，單位為mm；1L2、 ——分別為刀具第Ⅰ，第Ⅱ工作進給速度，單位為vfmm/min；——當加工沉孔、止口、锪窩、光整表面時，滑臺在死擋鐵上停t的停留時間，通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)5~10轉(zhuǎn)所需的時間，單位為min——分別為動力部件快進、快退行程長度，單位為快 退快 進 、 L鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 200615mm；——動力部件快速行程速度。用機械動力部件時取5~6m/min；kvf用液壓動力部件時取3~10m/min；——直線移動或回轉(zhuǎn)工作臺進行一次工位轉(zhuǎn)換時間，一般取移t0.1min；——工件裝、卸時間，它取決于裝卸自動化程度、工件重量裝 、 卸t大小裝卸是否方便及工人的熟練程度等。通常取0.5~1.5min。所以： min86.190.69()08.2469( ????? ）輔切單 tT則 hQ/.38.101件單c.機床負荷率機床負荷率為理性鄉(xiāng)生產(chǎn)率與實際生產(chǎn)率之比。由參考文獻[1]公式（2-1??20）則 %6.872.31Q3 夾具設計夾具是組合機床的重要組成部分，是根據(jù)機床的工藝和結構方案的具體要求而專門設計的。它是用于實現(xiàn)被加工零件的準確定位、夾壓、刀具的導向以及裝卸工件時的限位等作用。3.1 定位原理及其實現(xiàn)根據(jù)被加工零件的結構特征，選擇定位基準，實現(xiàn)六點定位原理,即以工件的右側面為定位基準面，約束了 z 向的轉(zhuǎn)動；x 向的移動；y 向的轉(zhuǎn)動 3 個自由度。短定位銷約束了 z 向的移動；y 向的移動 2 個自由度。長定位銷約束了 x向的轉(zhuǎn)動 1 個自由度。這樣工件的 6 個自由度被完全被消除也就得到了完全的柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及夾具設計16定位。如圖所示:圖 3-1 定位原理圖3.2 誤差分析一批工件依次在夾具中進行定位時，由于工序基準的變動對加工表面尺寸所造成的極限值之差稱為定位誤差。產(chǎn)生定位誤差的原因是工序基準與定位基準不相重合或工序基準自身在位置上發(fā)生偏移或位移所引起的。3.2.1 影響加工精度的因素用夾具裝夾工件進行機械加工時，其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多，與夾具有關的因素有：定位誤差 ΔP、對刀誤差 ΔT、夾具在機床上的安裝誤差 ΔA 和夾具誤差 ΔE，在機械加工工藝系統(tǒng)中，影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差 ΔG。上述各項誤差均導致刀具相對工件的位置不精確而形成總的加工誤差∑Δ。a.定位誤差 ΔD①第一類誤差第一類誤差是指工件在夾具上定位時所產(chǎn)生的那部分定位誤差鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 200617基準不重合誤差是由于定位基準和工序基準不重合而產(chǎn)生的那部分定位誤差。在本設計中，由于定位誤差和工序基準是重合的，所以基準不重合誤差為0。②第二類誤差第二類誤差是定位元件對夾具三基準面的尺寸誤差及位置度所產(chǎn)生的那一部分定位誤差。當支承面即工件底面對夾具的安裝基準（底面）有平行度誤差及支承面對夾具的對刀基準（鉆套軸線）有位置誤差，被加工孔的定位誤差為移動誤差： （3-1）JL1'???2'J3'轉(zhuǎn)動誤差： （3-2）???HL'1?'2?'3故定位誤差為（3-3）??????HLLJDW1''1)(?2''2?JD3''3)(按標注的測量尺寸：14.07.321 ???JJJL??/50????將上述數(shù)值代入定位誤差計算公式，則得：mLDW19.0/.14.)(1 ????502?DW./..)(3b.對刀誤差 ΔT因為刀具相對于對刀或?qū)蜓b置不精確造成的加工誤差，稱為對刀誤差。本工序中麻花鉆是采用模板進行導向，鉆孔時導向誤差計算公式為：柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及夾具設計18（3-4）lbhdpmedKdL ??????? )(21123'即得導向誤差 mm 04..???Tc.夾具在機床上的安裝誤差 ΔA因為夾具在機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。一般?。害?水 A=0.02mmΔ 垂 A=0mmd.夾具誤差 ΔE因夾具上定位元件，對刀或?qū)蛟鞍惭b基面三者之間（包括導向元件與導向元件之間）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的調(diào)整和修配精度。一般取 ΔE=0.04mme.加工方法誤差 ΔG因機床精度，刀具精度，刀具與機床的位置精度，工藝系統(tǒng)受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差，因該項誤差影響因素很多，又不便于計算，所以常根據(jù)經(jīng)驗為它留出工件公差的 。計算時可設 ΔG=31。3k?——工件位置公差取 0.20kΔG= （3-m067.2.31???5）3.2.2 保證加工精度工件在夾具中加工時，總加工誤差∑Δ 為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為獨立隨機誤差，應用概率法加，因此，保證工件加工精度條件是：（3-222 geatp??????6）176.0.04..07.14. 222 ?即工件總加工誤差∑Δ 應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。鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 200619為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過早報廢，在分析計算工件加工精度時需留出一定精度儲備量 ，因此將上式改為：cJ≤ － → = － （3-7）??k?cJk???當 ≥0 時夾具能滿足加工要求，根據(jù)以上cJ= － =0.20-0.176=0.024≥0 ck所以夾具完全可以滿足加工要求。3.3 夾緊方式夾緊裝置中產(chǎn)生源動力的部分叫做力源裝置，常用的力源裝置有氣動、液壓、電動等夾緊裝置中直接與工件的被夾壓面接觸并完成壓夾作用的元件稱為夾緊元件，本設計采用了液壓夾緊，解決了手動夾緊是夾緊力不一致，誤差大，精度低，工人勞動強度大等缺點。由于油液的不可壓縮性，能傳遞較大的壓力，一般工作壓力可達 pa,比氣壓大 10 多倍，因此，在產(chǎn)生同樣55106~0?作用力的情況下，油缸直徑可以小許多倍，使夾具結構更為緊湊。3.4 夾緊力的數(shù)值計算 選擇夾緊力的作用點和方向應注意：a) 夾緊力應朝向主要限位面；b) 夾緊力的作用點應落在定位元件支承范圍內(nèi)；c) 夾緊力的作用點，應落在工件剛性較好的方向和部位；d) 夾緊力作用點應靠近工件的加工表面；夾緊力大小主要取決于切削力和重力的大小和方向。夾緊力作用點和方向的選擇，通常應與工件定位基準的選擇同時考慮，因此這兩個參數(shù)在制定機床工藝方案時已確定，這里僅作重點敘述的是確定夾緊力的大小的問題。3.4.1 確定夾緊力時應考慮的計算系數(shù)a.摩擦系數(shù) ?在許多情況下，并不是由夾具的定位支承機構或夾緊機構本身直接承受工件所受切削力，而是由工件在緊急狀態(tài)下，工件與定位支承機構及夾緊機構之間所產(chǎn)生的摩擦力來防止工件產(chǎn)生平移或轉(zhuǎn)動，因此在確定夾緊力時，需要考慮各種接觸表面之間的摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)主要取決于工件和支承件，壓板之間的接觸形式：?1——工件和支承件之間的摩擦系數(shù)；?2——工件和壓板之間的摩擦系數(shù)；查表得 柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及夾具設計20?1=0.2， ? 2=0.7b.安全系數(shù)在加工過程中，由于工藝的不同，工件材質(zhì)和加工余量的不同以及刀具鈍化等因素的影響，欲準確地確定所需夾緊力是很困難的。因此，為了夾緊可靠，必須將計算所得的切削力乘以安全系數(shù)作為實際所需的夾緊力。(3-8)4321K???式中， ——基本安全系數(shù)——加工狀態(tài)系數(shù)2——刀具鈍化系數(shù)3K——切削特點系數(shù)4根據(jù)參考文獻[11] 選取=1.2 =1.2 =1.2 =11234K7.12.1.4???????K3.4.2 確定夾緊力夾緊力大小的計算是個很復雜的問題，一般只能作粗略的估算。為了簡化計算起見，在設計夾緊裝置時，可只找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力平衡原理求出夾緊力的大小。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需要的夾緊力數(shù)值。由靜力平衡原理得出所需要的夾緊力為：(3-9)NfFKWJk 49.15729.08674121 ??????本機床設計的夾緊力為 。Wk.3.5 夾緊點的數(shù)目及位置3.5.1 夾緊點的數(shù)目在確定夾緊力作用點的數(shù)目時，應遵從的原則是：對剛性較差的工件，夾緊力的數(shù)目應增多，力求避免單點集中夾緊，以圖減小工件的夾緊變形；但夾緊點愈多，夾緊機構愈復雜，夾緊的可靠性愈差。所以采用多點夾緊時，應力求夾緊點的數(shù)目為最小。J ..35.4?鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 200621考慮到 ZH1105W 機體是鑄鐵件，使夾緊力分散，應采用多點夾緊。所以本設計采用壓塊進行壓緊，三個壓塊可將壓緊力分為三個. 由于本次設計所選擇的液壓缸是標準件,GB/T2348-1993,T5033 型液壓缸,它所能提供的最大力為 6,所以總夾緊力為 18 。kNkN18 > ,故所選擇的液壓缸完全滿足要求。Wk572.14?3.5.2 夾緊點的位置夾緊力的作用點的位置應能保證工件的定位穩(wěn)定，而不會引起工件在夾緊過程中產(chǎn)生位移或偏轉(zhuǎn)。夾緊力的作用點應處在夾具定位支承所在的位置上。由于工件的結構和形狀較為復雜，故工件的剛度在不同的部位和不同方向上是不相同的。由 ZH1105W 的結構圖可分析出：工件的左側面的剛性最好。因此，夾緊力著力點應均勻布置在左側面的方向上，如圖所示：圖 3-2 夾緊原理圖3.6 夾具的主要零件結構設計3.6.1 鉆模類型選擇（夾具體設計）鉆床夾具簡稱鉆模。根據(jù)待加工面的位置情況，需要在左右后三個面上進柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及夾具設計22行鉆孔，估計夾具與工件的總重量大于 100N，鉆孔的直徑大，而且鉆削扭矩大不能采用手扶住加工的方法，所以采用固定式鉆模。固定式鉆模夾具體設計時要考慮工件的裝卸、排屑等操作方便.夾具體是用來將夾具的各個部分聯(lián)結成整體的元件，它是夾具上最大的和最復雜的元件。在它上面要安裝定位元件、夾緊裝置、刀具引導件以及其它各種裝置和元件。此外，在夾具體上還應有夾具在機床上安裝用的定位部分，以保證夾具在機床上獲得所需的相互位置，夾具體也是承受負荷最大的元件，承受著工作時的切削力、夾緊力和慣性力。對夾具體的一般要求：a. 足夠的剛度和強度；b. 較輕的重量；c. 安裝要穩(wěn)定；d. 保證裝卸工件方便；e. 工藝性要好；f. 便于清除切屑和贓物； 切屑和贓物是否容易清理，不僅影響生產(chǎn)效率，同時也影響夾具使用的可靠性。3.6.2 鉆套的結構設計鉆套也稱鉆模套，是確定刀具位置及引導刀具的元件。它在鉆模中的作用是保證工件上加工孔的位置精度，引導刀具并防止加工是偏移，提高刀具剛性，防止加工時振動。鉆套按結構可分為固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套和特殊鉆套。由于固定鉆套加工孔時的位置精度較高，所以本設計采用快換鉆套。固定鉆套的尺寸可查表：鉆 Φ9 的孔時，所選的鉆套的尺寸為：D=15mm,D1=22mm,D2=26mm配合尺寸為：Φ15H7/h6, Φ22H7/h6鉆 Φ5 的孔時，所選的鉆套的尺寸為：D=10mm,D1=15mm,D2=18mm配合尺寸為：Φ10H7/h6, Φ15H7/h6 3.6.3 鉆模板的結構設計安裝固定鉆套的零件稱為鉆模板，它是保證鉆模精度的重要零件。按鉆模板在夾具體上的聯(lián)接方式可分為固定式鉆模板和活動式鉆模板兩種。鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 200623固定式鉆模板靠螺釘和銷釘固定聯(lián)接于夾具體上，保證了鉆套底孔的位置精度要求?；顒邮姐@模板不如固定式鉆模板精度高。所以選用固定式鉆模板。 由于固定式鉆模板的尺寸較大，應選用鑄件材料，時效處理，以保證其穩(wěn)定性。柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及夾具設計244 零部件的設計繪制4.1 繪制尺寸聯(lián)系圖繪制的機床總圖要包含的內(nèi)容：表明機床的配置形式和布局；完整的反映各部件間的主要裝配關系和聯(lián)系尺寸，專用部件的主要輪廓尺寸，運動部件的運動極限位置及各滑臺工作循環(huán)的工作行程和前后行程變量尺寸；標注主要部件規(guī)格代號和電動機的型號、功率及轉(zhuǎn)速，并標出機床分組號，全部組件應包括機床全部通用及專用零部件。根據(jù)計算的動力部件、機床裝料高度、夾具輪廓尺寸、中間底座尺寸以及多軸箱的輪廓尺寸繪制機床尺寸聯(lián)系總圖，見附圖 ZH1105W-01-03。4.2 繪制加工零件工序圖被加工零件工序圖是組合機床設計的具體依據(jù)，是確定所設計的組合機床上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準、夾壓部位以及被加工零件的材料等情況的圖樣。根據(jù)設計課題要求繪制柴油機齒輪室蓋的加工工序圖，見附圖 ZH1105W-01-01。4.3 繪制加工示意圖加工示意圖表示被加工零件在機床上的加工過程以及工件、夾具和刀具等機床各部件的相對位置關系等。根據(jù)切削用量、工作循環(huán)、工作行程、工件、刀具、及導向等繪制加工示意圖，見附圖 ZH1105W-01-02。 4.4 繪制夾具裝配圖及其零件圖根據(jù)前面的計算和夾具的主要零件的結構設計，繪制出夾具的裝配圖和主要零件圖，見附圖 ZH1105W-02-01 及夾具體、模板等主要零件圖，見附圖ZH1105W-02-04、ZH1105W-02-10、ZH1105W-02-02 等等。鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 2006255 結論本次設計的 ZH1105W 柴油機齒輪室蓋三面鉆鏜組合機床采用單工位的工作方式，在加工生產(chǎn)線上同時完成了三道工序，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強度，從而降低了零件的加工成本。同時采用“一面兩銷”的定位方式和液壓夾緊方法，保證了加工精度，提高了加工效率。并且在設計之中，盡量選用通用件，進一步減少了制造成本，從而增加了經(jīng)濟效益。本組合機床設計合理，符合實際應用，滿足加工要求，且較大部分采用通用件和標準件，制造成本合理，機床操作簡單，設備調(diào)整、維修方便。本設計也有不足之處如：結構不夠緊湊、機床占地面積大等。柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及夾具設計26參 考 文 獻[1] 謝家瀛.組合機床設計簡明手冊[M].第一版. 北京:機械工業(yè)出版社,1994.[2] 趙如福.金屬機械加工工藝人員手冊[M].第三版.上海：上海科學技術出版社，1990.[3] 大連組合機床研究所編.組合機床設計（機械部分）[M].第一版機械工業(yè)出版社,1975.[4] 沈陽工學院,大連工學院,吉林工學院.組合機床設備[M].第一版.科學技術出版社,1987.[5] 大連組合機床研究所編.組合機床設計參考圖冊[M].第一版.北京:機械工業(yè)出版社,1975.[6] 機械工業(yè)出版社.機械原理[M].第一版.機械工業(yè)出版社，2001.[7] 徐錦康．機械設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.[8] 陳秀寧、施高義．機械設計課程設計[M].杭州：浙江大學出版社，1995．[9] 徐灝主編.機械設計手冊[M].第二版. 北京:機械工業(yè)出版社,2002.[10] 大連理工大學工程畫教研室．機械制圖[M].北京：高等教育出版社，1993．[11] 李慶壽.機床夾具設計[M].第一版.機械工業(yè)出版社,1984.[12] 艾興、肖詩綱. 切削用量簡明手冊[M].第三版.機械工業(yè)出版社，1998.[13] 姚永民.非標準設備設計[M].上海：交通大學出版社，1999.鹽城工學院畢業(yè)設計說明書 200627致 謝本次畢業(yè)設計我的課題是柴油機齒輪室蓋鉆鏜組合機床總體及夾具設計，在指導老師劉道標的指導下，與同組設計人員如期完成了任務。在設計之前，為了獲得組合機床設計徹底的認識，在老師的帶領下，去鹽城的一些企業(yè)畢業(yè)實習，收集了相關的設計資料，并對照參考資料，與同組的設計人員互相研究、討論。實習結束后，對所收集的相關資料進行加工整理，初步討論設計方案。在指導老師劉的指導下，逐步確定設計方案，并參考各方面的資料，繪制好該方案的手工草圖，不斷的修改完善。為期三個月的畢業(yè)設計已結束，這次畢業(yè)設計是我大學生涯的最后一次作業(yè)，也是最后一次考試。對于我來說，它不僅僅是畢業(yè)設計，更是一次實戰(zhàn)演習，個人的奮戰(zhàn)是不行了，只有團隊合作才能獲得最終的勝利。本次的畢業(yè)設計使我能夠在畢業(yè)前將理論與實踐更加融會貫通，加深了對理論知識的理解。深入實際，體會到理論聯(lián)系實際的必要性，認識到理論與實際之間的差距，而縮短差距的方法只有到實踐中去。利用一切方法了解本課題所涉及的研究、生產(chǎn)、使用等方面的實際情況。再一次使我認識到：實踐始終是人生最好的老師?？偟膩碚f，在整個設計過程，我意識到了團隊的重要性，作為一個整體，彼此間的協(xié)助合作很重要，這對于即將踏上工作崗位的我來說，無疑更具有意義和價值。本次設計任務業(yè)已順利完成，但由于本人水平有限，且是第一次做這樣的設計,缺乏經(jīng)驗，難免存在錯誤，在此懇請各位老師教導指正。在這次畢業(yè)設計期間,我得到了劉道標、王正剛、孫俊蘭老師的悉心指導，同組同學聞志祥的熱心幫助，也在其他同學身上學到很多東西。在此，對設計過程中所有幫助過我的人，表示感謝！柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及夾具設計28附 錄序號 圖 名 圖 號 圖 幅1 被加工零件工序圖 ZH1105W-01-01 A0 2 加工示意圖 ZH1105W-01-02 A0 3 機床總體尺寸聯(lián)系圖 ZH1105W-01-03 A0 4 夾具裝配圖 ZH1105W-02-01 A0 5 夾具體 ZH1105W-02-04 A1 6 右側鉆模板 ZH1105W-02-10 A2 7 左側支架 ZH1105W-02-02 A2 8 定位銷 1 ZH1105W-02-09 A3 9 定位銷 2 ZH1105W-02-12 A3 10 鉆模板 ZH1105W-02-06 A3 11 后側鏜支架 ZH1105W-02-03 A3 12 壓頭 ZH1105W-02-07 A4 13 定位塊 ZH1105W-02-11 A4