拖拉機增壓器殼體加工工藝及裝備設計（銑兩側面專用機床設計）

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題目：拖拉機增壓器殼體加工工藝及裝備設計（銑兩側面專用機床設計）姓 名： 指導教師： 專 業(yè)： 畢 業(yè) 設 計（論文）I摘 要本次完成的課題為增壓器銑兩側面組合機床設計。主要依據(jù)增壓器零件自身結構及本道工序加工工藝特點進行組合機床總體設計的制定，包括加工工序圖，加工示意圖和尺寸聯(lián)系圖的設計和繪制，生產(chǎn)率計算卡的計算以及通用部件的選擇。在此基礎上進行本道工序夾具的設計。關鍵詞：組合機床，銑夾具，加工工藝IIAbstractThis completed topic is about the supercharger milling two side combination machine tools design. Mainly according to the supercharger part structure itself and processing technology characteristic of the process, design scheme of that combination machine tools,including the design of the combination machine tools ,the productivity calculation card establishment and choosing the common part. Then finish the designing of the clamping device of the process Keywords: combination machine tools , clamp device,process technolegyIII目 錄摘 要 .IAbstract II第一章 緒論 .11.1 機床在國民經(jīng)濟的地位及其發(fā)展簡史 11.2 組合機床的國內(nèi)、外現(xiàn)狀 .21.2.1 國內(nèi)組合機床現(xiàn)狀 21.2.2 國外組合機床現(xiàn)狀 41.3 機床設計的目的、內(nèi)容、要求 .51.3.1 設計的目的 .51.3.2 設計內(nèi)容 51.3.3 設計要求 51.4 機床的設計步驟 .51.4.1 調查研究 51.4.2 擬定方案 61.4.3 工作圖設計 6第二章 組合機床的總體設計 .72.1 組合機床方案的制定 .72.1.1 制定工藝方案 72.1.2 確定組合機床的配置形式和結構方案 72.2 確定切削用量及選擇刀具 .92.2.1 選擇刀具 .92.2.2 銑削用量選擇 9IV2.3 銑兩側面組合機床總設計“三圖一卡”的編制 102.3.1 被加工零件工序圖 .102.3.2 加工示意圖 .112.3.3 機床聯(lián)系尺寸圖 132.3.4 生產(chǎn)率計算卡 .14第三章 組合機床夾具設計 173.1 組合機床夾具概述 173.1.1 組合機床的夾具設計特點 .173.1.2 組合機床的夾具的設計過程 .173.2 定位支承系統(tǒng) .183.2.1 定位方案 .183.2.2 定位銷的控制 .183.2.3 定位誤差計算 .193.3 夾緊機構 203.3.1 夾緊方案 .203.3.2 夾緊力的計算 .20總結 22參考文獻 23致 謝 .24附錄：翻譯 251第一章 緒論1.1 機床在國民經(jīng)濟的地位及其發(fā)展簡史機床是人類在長期生產(chǎn)實踐中，不斷改進生產(chǎn)工具的基礎上生產(chǎn)的，并隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和科學技術的進步而漸趨完善。最原始的機床是木制的，所有運動都是由人力或畜力驅動，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它們實際上并不是一種完整的機器?，F(xiàn)代意義上的用于加工金屬機械零件的機床，是在 18 世紀中葉才開始發(fā)展起來的。當時，歐美一些工業(yè)最發(fā)達的國家，開始了從工場手工業(yè)向資本主義機器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過度，需要越來越多的各種機器，這就推動了機床的迅速發(fā)展。為使蒸汽機的發(fā)明付諸實用，1770 年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機汽缸內(nèi)孔用的鏜床。1797 年發(fā)明了帶有機動刀架的車床，開創(chuàng)了用機械代替人手控制刀具運動的先聲，不僅解放了人的雙手，并使機床的加工精度和工效起了一個飛躍，初步形成了現(xiàn)代機床的雛型。續(xù)車床之后，隨著機械制造業(yè)的發(fā)展，其他各種機床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來。至 19 世紀末，車床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機床等基本類型的機床已先后形成。上世紀初以來，由于高速鋼和硬質合金等新型刀具材料相繼出現(xiàn)，刀具切削性能不斷提高，促使機床沿著提高主軸轉速、加大驅動功率和增強結構剛度的方向發(fā)展。與此同時，由于電動機、齒輪、軸承、電氣和液壓等技術有了很大的發(fā)展，使機床的轉動、結構和控制等方面也得到相應的改進，加工精度和生產(chǎn)率顯著提高。此外，為了滿足機械制造業(yè)日益廣闊的各種使用要求，機床品種的發(fā)展也與日俱增，例如，各種高效率自動化機床、重型機床、精密機床以及適應加工特殊形狀和特殊材料需要的特種加工機床相繼問世。50 年代，在綜合應用電子技術、檢測技術、計算技術、自動控制和機床設計等各個領域最新成就的基礎上發(fā)展起來的數(shù)控機床，使機床自動化進入了一個嶄新的階段，與早期發(fā)展的僅適用于大批大量生產(chǎn)的純機械控制和繼電器接觸器控制的自動化相比，它具有很高柔性，即使在單件和小批生產(chǎn)中也能得到經(jīng)濟的使用。綜觀機床的發(fā)展史，它總是隨著機械工業(yè)的擴大和科學技術的進步而發(fā)展，并始終圍繞著不斷提高生產(chǎn)效率、加工精度、自動化程度和擴大產(chǎn)品品種而進行的，現(xiàn)代機床總的趨勢仍然是繼續(xù)沿著這一方向發(fā)展。我國的機床工業(yè)是在 1949 年新中國成立后才開始建立起來的。解放前，由于長期的封鎖統(tǒng)治和 19 世紀中葉以后帝國主義的侵略和掠奪，我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常落后，既沒有獨立的機械制造業(yè)，更談不上機床制造業(yè)。至解放前夕，全國只有少數(shù)城市的一些規(guī)2模很小的機械廠，制造少量簡單的皮帶車間、牛頭刨床和砂輪等；1949 年全國機床產(chǎn)量僅 1000 多臺，品種不到 10 個。解放后，黨和人民政府十分重視機床工業(yè)的發(fā)展。在解放初期的三年經(jīng)濟恢復時期，就把一些原來的機械修配廠改建為專業(yè)廠；在隨后開始的幾個五年計劃期間，又陸續(xù)擴建、新建了一系列機床廠。經(jīng)過 50 多年的建設，我國機床工業(yè)從無到有，從小到大，現(xiàn)在已經(jīng)成門類比較齊全，具有一定實力的機床工業(yè)體系，能生產(chǎn) 5000 多種機床通用品種，數(shù)控機床 1500 多種；不僅裝備了國內(nèi)的工業(yè)，而且每年還有一定數(shù)量的機床出口。我國機床行業(yè)的發(fā)展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，與世界先進水平相比，還有較大差距。為了適應我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術現(xiàn)代化的需要，為了提高機床產(chǎn)品在國際市場上的競爭能力，必須深入開展機床基礎理論研究，加強工藝試驗研究，大力開發(fā)精密、重型和數(shù)控機床，使我國的機床工業(yè)盡早躋身于世界先進行列。1.2 組合機床的國內(nèi)、外現(xiàn)狀世界上第一臺組合機床于 1908 年在美國問世，30 年代后組合機床在世界各國得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關鍵設備之一。現(xiàn)代制造工程從各個角度對組合機床提出了愈來愈高的要求，而組合機床也在不斷吸取新技術成果而完善和發(fā)展。 [1]1.2.1 國內(nèi)組合機床現(xiàn)狀我國加入 WTO 以后，制造業(yè)所面臨的機遇與挑戰(zhàn)并存、組合機床行業(yè)企業(yè)適時調整戰(zhàn)略，采取了積極的應對策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭，截至 2005 年 4 月份，組合機床行業(yè)企業(yè)僅組合機床一項，據(jù)不完全統(tǒng)計產(chǎn)量已達 1000 余臺，產(chǎn)值達 3.9 個億以上，較 2004 年同比增長了 10%以上，另外組合機床行業(yè)增加值、產(chǎn)品銷售率、全員工資總額、出口交費值等經(jīng)濟指標均有不同程度的增長，新產(chǎn)品、新技術較去年年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運營狀況良好。（1）行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結構的變化組合機床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內(nèi)燃機、農(nóng)機、工程機械、化工機械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設備，隨著我國加入 WTO 后與世界機床進一步接軌，組合機床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來看，3數(shù)控機床與加工中心的市場需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機床則有下降趨勢，中國機床工具工業(yè)學會的《機床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟指標報表》是統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個全國大型重點企業(yè)生產(chǎn)情況看，2003 年生產(chǎn)數(shù)控機床 890 臺，產(chǎn)值 16187 萬元，生產(chǎn)加工中心 148 臺，產(chǎn)值 5770 萬元；2004 年生產(chǎn)數(shù)控機床 985 臺，產(chǎn)值 25838 萬元，生產(chǎn)加工中心 159 臺，產(chǎn)值 7099 萬元；而 2005 年，截至 4 月份，數(shù)控機床、加工中心、產(chǎn)值已接近 2003 年全年水平，故市場在向數(shù)控、高精制造技術和成套工藝裝備方面發(fā)展。（2）行業(yè)企業(yè)的快速轉變“九五”后期，在組合機床行業(yè)企業(yè)的 50 多家組合機床分會會員中，僅有兩家企業(yè)實行了股份改造，一家企業(yè)退出國有轉為民營，其余的都是國有企業(yè)。而從 2001 至 2002年，不到兩年的時間，就先后有十幾家企業(yè)實行股份制改造，一些小廠幾乎全部退出國有轉為民營，現(xiàn)在一些國家重點國有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉制已勢不可檔， “民營經(jīng)濟在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視 4 個階段后，煥發(fā)勃勃生機。”組合機床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。（3）組合機床技術裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢組合機床及其自動線是集機電于一體是綜合自動化度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質、經(jīng)濟實用，因而被廣泛應用與工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國的傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額） ，完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。組合機床的分類繁多，有大型組合機床和小型組合機床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式，還有多工位回轉臺組合機床等；隨著技術的不斷是進步，一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受人們是親昧，它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，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)控制和驅動系統(tǒng)，并能靈活適應多種加工的可調可變的組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。由于組合機床及其自動線是一種技術綜合性很高的高技術專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術。我國組合機床及其組合機床自動線總體技術水平比發(fā)達國家相對落后，國內(nèi)4所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢必導致投資規(guī)模的擴大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機床結構，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛柔兼?zhèn)涞淖詣踊b備。1.2.2 國外組合機床現(xiàn)狀 ]2[80 年代以來，國外組合機床技術在滿足精度和效率要求的基礎上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機床的加工精度、多品種加工的柔性以及機床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進展，實現(xiàn)了機床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。組合機床技術的發(fā)展趨勢是：（1）廣泛應用數(shù)控技術國外主要的組合機床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機床通用部件,在組合機床上不僅一般動力部件應用數(shù)控技術,而且夾具的轉位或轉角、換箱裝置的自動分度與定位也都應用數(shù)控技術,從而進一步提高了組合機床的工作可靠性和加工精度。廣州標致汽車公司由法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺自動換箱組合機床組成的,其全部動作均為數(shù)控,包括自動上下料的交換工作臺、環(huán)形主軸箱庫、動力部件和夾具的運動,其節(jié)拍時間為 58 秒。（2）發(fā)展柔性技術80 年代以來,國外對中大批量生產(chǎn),多品種加工裝備采取了一系列的可調、可變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉塔動力頭、可換主軸箱等組成的組合機床;同時根據(jù)加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標、三坐標模塊化的加工單元 ,并以此為基礎組成了柔性加工自動線(FTL)。這種結構的變化,既可以實現(xiàn)多品種加工要求的調整變化快速靈敏,又可以使機床配置更加靈活多樣。（3）發(fā)展綜合自動化技術汽車工業(yè)的大發(fā)展,對自動化制造技術提出了許多新的需求,大批量生產(chǎn)的高效率,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機械加工工序,而且能完成零件從毛坯進線到成品下線的全部工序,以及下線后的自動碼垛、裝箱等。德國大眾汽車公司 KASSEL 變速箱廠 1987 年投入使用的造價 9000 萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線,就是這種綜合自動化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對稱布置的自動線組成,三班制工作,每條線日產(chǎn) 2000 件,節(jié)拍時間為 40 秒。全線由 12 臺雙面組合機床、18 臺三坐標加工單元、空架機器人、線兩端的毛坯庫和三坐標測量機組成,可實現(xiàn) 3 種零件的加工?？占軝C器人完成工件下線的碼垛裝箱5工作。隨著綜合自動化技術的發(fā)展,出現(xiàn)了一批專門從事裝配、試驗、檢測、清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家,進一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。（4）進一步提高工序集中程度國外為了減少機床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對組合機床這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼續(xù)采取各種措施,進一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺、多坐標通用部件、移動主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機床或在夾具部位設置刀庫,通過換刀加工實現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設備的效能,獲取更好的經(jīng)濟效益。1.3 機床設計的目的、內(nèi)容、要求1.3.1 設計的目的機床設計畢業(yè)設計，其目的在于通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)的結構設計，使我們在擬定傳動和變速的結構方案過程中，得到設計構思、方案的分析、結構工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術文件和查閱資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，培養(yǎng)基本的設計方法，并培養(yǎng)了自己具有初步的結構分析、結構設計和計算能力。1.3.2 設計內(nèi)容(1)運動設計 (2)動力設計 (3)結構設計 (4)編寫設計說明書1.3.3 設計要求評價機床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術—經(jīng)濟指標來判定的。技術先進合理，亦即“質優(yōu)價廉”才會受到用戶的歡迎，在國內(nèi)和國際市場上才有競爭力。機床設計的技術—經(jīng)濟指標可以從滿足性能要求、經(jīng)濟效益和人機關系等方面進行分析。1.4 機床的設計步驟1.4.1 調查研究研究市場和用戶對設計機床的要求，然后檢索有關資料。其中包括情報、預測、實6驗研究成果、發(fā)展趨勢、新技術應用以及相應的圖紙資料等。甚至還可以通過網(wǎng)絡檢索技術查閱先進國家的有關資料和專利等。通過對上述資料的分析研究，擬訂適當?shù)姆桨?，以保證機床的質量和提高生產(chǎn)率，使用戶有較好的經(jīng)濟效益。1.4.2 擬定方案在制定方案時應注意以下幾個方面：（1） 當使用和制造出現(xiàn)矛盾時，應先滿足使用要求，其次才是盡可能便于制造。要盡量用先進的工藝和創(chuàng)新的結構；（2） 設計必須以生產(chǎn)實踐和科學實驗為依據(jù)，凡是未經(jīng)實踐考驗的方案，必須經(jīng)過實驗證明可靠后才能用于設計；（3） 繼承與創(chuàng)造相結合，盡量采用先進工藝，迅速提高生產(chǎn)力，為實現(xiàn)四個現(xiàn)代化服務。注意吸取前人和國外的先進經(jīng)驗，并在此基礎上有所創(chuàng)造和發(fā)展。1.4.3 工作圖設計首先，選定工藝方案（確定零件在組合機床上完成的工藝內(nèi)容及加工方法，選擇定位基準和夾緊部位，決定工步和刀具種類及其結構形式，選擇切削用量等） 、確定機床配置形式、制定影響機床總體布局和技術性能的主要部件的結構方案?？傮w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、機床聯(lián)系尺寸圖，編制生產(chǎn)率計算卡。其次，設計機床各專用部件正式總圖，如設計夾具裝配圖。設計過程中，應按設計程序作必要的計算和驗算工作，并對第一、第二階段的數(shù)據(jù)、結構等作相應的調整或修改。然后，整理機床有關部件與主要零件的設計計算書，編制各類零件明細表，編寫機床說明書等技術文件。最后，對有關圖紙進行工藝審查和標準化審查。7第二章 組合機床的總體設計2.1 組合機床方案的制定2.1.1 制定工藝方案零件加工工藝將決定組合機床的加工質量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結構等。所以，在制定工藝方案時，必須計算分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結構特點加工精度，表面粗糙度，以及定位，夾緊方法，工藝過程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國內(nèi)外有關技術資料，制定出合理的工藝方案。根據(jù)被加工被零件（增壓器殼體）的零件圖（圖 2-1） ，加工兩個側面。2.1.2 確定組合機床的配置形式和結構方案(1)被加工零件的加工精度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，是制造 機床方案的主要依據(jù)。增壓器殼體加工兩側面要求精度不高，可采用組合銑床，工件兩側面的位置精度為 0.1mm。采取提高機床原始制造精度和工件定位基準精度并減少夾壓變形等措施。為此，機床通常采用銑削動力頭，進給采用機械工作臺，人工夾緊。被加工零件圖如圖 2-1 所示。8圖 2-1(2) 被加工零件的特點這主要指零件的材料、硬度加工部位的結構形狀，工件剛度定位基準面的特點，它們對機床工藝方案制度有著重要的影響。此增壓器殼體的材料是 HT350 硬度 HB170-241。采用兩側面同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動，及發(fā)熱變形對工件影響可以不計。一般來說，頂面加工采用立式機床，立式機床適宜加工定基準面是水平的且被加工面與基準面平行的工件，而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細長工件。對大型箱體件采用單工位機床加工較適宜，而中小型零件則多采用多工位機床加工。此零件的加工特點是加工面與定位基準平面是平行的，并且定位基準面是水平的。頂面的加工面是水平的，采用單工位，因而適合選擇立式組合銑床。(3) 零件的生產(chǎn)批量零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位、多工位、自動線或按中小批量生產(chǎn)特點設計組合機床的重要因素。按設計要求生產(chǎn)綱領為年生產(chǎn)量為 6 萬件，從工件外形及輪廓尺寸，采用單軸頭，此工序在一臺機床上完成，以提高利用率。(4) 機床使用條件使用組合機床對對車間布置情況、工序間的聯(lián)系、使用廠的技術能力和自然條件等9一定的要求。在根據(jù)使用戶實際情況來選擇什么樣的組合機床。綜合以上所述：通過對箱蓋零件的結構特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術要求、定位、夾緊方式、工藝方法，并定出影響機床的總體布局和技術性能等方面的考慮，最終決定設計單軸頭單工位銑床。2.2 確定切削用量及選擇刀具2.2.1 選擇刀具由加工范圍即銑平面可選套式面銑刀或圓柱形銑刀，由于采用臥式銑床，所以選擇套式面銑刀。根據(jù)《金屬切削手冊》 ，為了減少磨損提高銑刀耐用度，提高加工面光潔度采取順銑主偏角為 90°。工件材料為鑄鐵選擇整體細齒，粗銑。2.2.2 銑削用量選擇從銑刀的磨損規(guī)律出發(fā)，銑削用量的選擇原則為：首先應盡可能去較大的 t 及 B，然后盡可能去較大的 s 齒，最后才盡可能取較大的 v。在具體選擇切削用量時所涉及的因素很多，但總的來說，但總的來說半精銑時余量小，加工要求高，主要考慮銑刀的耐用度及切削力的影響。（1）銑削深度 t=0.3mm（2）當 t 選定后，應盡可能取較小的每齒進給量， s 齒=0.12mm/z（3）當銑削深度及每齒進給量選定后應在保證正常的銑刀耐用度及在機床動力和剛性允許的條件下，進可能取較大的銑削速度 Vc,查表得 Vc=70m/min再應用下列公式將所需關鍵量求出計算公式X= n= S 分 = SZZn α=XS zsinΦDB??360v1A=tB p= N=81.0a?81.0sin62XAKpHB分求得 n=76.4r/minS 分=397.3mm/min S 齒=0.2mm/zN=7KW102.3 銑兩側面組合機床總設計“三圖一卡”的編制內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率卡。2.3.1 被加工零件工序圖1、被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺組合機床完成的工藝內(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、夾具部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或成品狀況的圖紙，它不能用用戶提供的圖紙代替，而是在原零件圖基礎上，突出本機床的加工的內(nèi)容，加上必要的說明繪制成的。它是組合機床設計的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗和調整機床的重要技術文件。增壓器殼體加工零件工序圖如 2－2 所示。圖上主要內(nèi)容：（1）被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本機床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技術要求，以及對上道工序的技術要求等。（2）本工序所選定的定位基準、夾緊部位及夾緊方向。（3）加工時如需要中間向導，應表示出工件與中間向導有關部位結構和尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。（4）被加工零件的名稱、編號、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。2、繪制被加工零件工序圖的注意事項（1）為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要圖出被本機床的加工內(nèi)容。繪制時，應按一定的比例，選擇足夠的視圖及剖視圖，突出加工部位（用粗實線） ，并把零件輪廓及與機床、夾具設計有關部位（用細實線）表清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應在尺寸數(shù)值下方面用粗實線標記。如圖 2－2 中加工用定位基準，機械夾壓位置及方向，輔助支承均須用規(guī)定的符號表示出來。11圖 2－2 被加工零件工序圖附注：1.被加工零件名稱及編號：增壓器殼體；2材料及硬度：灰鑄鐵 HT21-40 JB307-62 HB170~241；（2）加工部位的位置尺寸應由定位基準注起，為便于加工及檢查，尺寸應采用直角坐標系標出，而不采用極坐標，但有時因所選定位基準與設計基準不重合，則須對加工部位要求位置尺寸精度進行分析換算。2.3.2 加工示意圖圖 2－3 加工示意圖1、加工示意圖的作用和內(nèi)容加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映，表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、動力箱、電氣和機械系統(tǒng)設計選擇動力部件的主要依據(jù)，是整臺組合機床布局形式的原始要求，也是調整機床和刀具所必需的重要文件。圖 2－3 為臥式銑兩側面加工示意圖。12在圖上應標注的內(nèi)容：（1）機床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。（2）工件、夾具、刀具及多軸箱端面之間的距離等。（3）主軸的結構類型，尺寸及外伸長度；刀具類型，數(shù)量和結構尺寸，刀具應按加工終了位置繪制。2、繪制加工示意圖之前的有關計算（1）刀具的選擇 刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。刀具的選擇前已述及，此處就不在追述了。（2）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸從保證加工終了時主軸箱端面到工件端面間距離最小來確定全部聯(lián)系尺寸，加工示意圖聯(lián)系尺寸的標注如圖 2－3 所示。（6）工作進給長度的確定 工作進給長度由加工側面長與刀盤直徑兩方面得出，這里取 326mm （7）快進長度的確定 考慮實際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間。這里取快速退回行程為 444mm，快退長度等于快速引進與工作工進之和，因此快進長度 118mm132.3.3 機床聯(lián)系尺寸圖圖 2－8 機床聯(lián)系尺寸圖1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容一般來說，組合機床是由標準的通用部件——動力箱、動力滑臺、底座加上專用部件——多軸箱、刀、輔具系統(tǒng)、夾具、液、電、冷卻、潤滑、排屑系統(tǒng)組合而成。聯(lián)系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配和運動關系，以檢驗機床各部件的相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足要求，通用部件的選擇是否合適，并為進一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設計提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可以看成是簡化的機床總圖，它表示機床的配置型式及總體布局。如圖 2－4 所示，機床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容包括機床的布局形式，通用部件的型號、規(guī)格、動力部件的運動尺寸和所用電動機的主要參數(shù)、工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸，專用部件的輪廓尺寸等。2、選用動力部件選用動力部件主要選擇型號、規(guī)格合適的動力滑臺、動力箱。（1）滑臺的選用 通常，根據(jù)滑臺的驅動方式、所需進給力、進給速度、最大行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺。141）驅動形式的確定 根據(jù)對液壓滑臺和機械滑臺的性能特點比較，并結合具體的加工要求，使用條件選擇型號 1XG40 銑削機械工作臺 2）確定進給速度 機械滑臺的工作進給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無級調速，對液壓滑臺確定切削用量時所規(guī)定的工作進給速度應大于滑臺最小工作進給速度的 0.5～1 倍;液壓進給系統(tǒng)中采用應力繼電器時，實際進給速度應更大一些。本系統(tǒng)中進給速度=n·f=267.36mm/min 。所以選擇型號 1XG40 銑削機械工作臺 ，工作進給速度范圍vf160-2000mm/min，快速速度 7m/min 。3）確定滑臺行程 滑臺的行程除保證足夠的工作行程外，還應留有前備量和后備量。前備量的作用是動力部件有一定的向前移動的余地，以彌補機床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調整，取行程 L＝444mm。綜合上述條件，確定選擇型號 1XG40 銑削機械工作臺。（2）銑削頭的選用 銑削頭主要依據(jù)銑削刀盤所需的電動機功率來選用，p＝7.5kw其中動力箱的電動機功率應大于計算功率。2、確定裝料高度裝料高度指工件安裝基面至機床底面的垂直距離，在現(xiàn)階段設計組合機床時，裝料高度可視具體情況在 H＝580～1060mm 之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為 1060mm。3、底座輪廓尺寸底座的輪廓尺寸要滿足裝料高度的需要。因此，中間底座采用側底座 1CC32。2.3.4 生產(chǎn)率計算卡 [1]生產(chǎn)率計算卡是反映所設計機床的工作循環(huán)過程、動作時間、切削用量、生產(chǎn)率、負荷率等技術文件，通過生產(chǎn)率計算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對生產(chǎn)率及負荷率的要求。計算如下：切削時間： T 切 = L/vf= 473/397.3=1.19 min式中：T 切 ——機加工時間（min）L——工進行程長度（mm）vf—— 刀具進給量（mm/min）15輔助時間 T 輔 = +t 移 +t 裝fkvL43?= (630+157)/7000+0.1+1.5= 1.712min式中：L 3、L 4 ——分別為動力部件快進、快退長度（mm）vfk ——快速移動速度（mm/min）t 移 ——工作臺移動時間（min）,一般為 0.05～0.13min,取 0.1 mint 裝 ——裝卸工件時間（min）一般為 0.5～1.5min,取 1.5min機床生產(chǎn)率 Q1 = 60/T 單= 60/（T 切 +T 輔 ）=60/（1.19 +1.712）=20.68 件/h機床負荷率按下式計算 η= Q 1/Q×100%= Q1tk/A×100%=20.68×1950/60000×100%=67%式中：Q——機床的理想生產(chǎn)率（件 /h）A——年生產(chǎn)綱領（件）tk——年工作時間，單班制工作時間 tk =1950h表 2－5 生產(chǎn)率計算卡圖號 毛坯種類 鑄件名稱 增壓器殼體 毛坯重量被加工零件材料 HT21-40 JB297-62 硬度 HB170-241工序名稱 增壓器殼體銑兩側面 工序號 工時/min序號工步名稱工作行程/mm切速/（m·min -1）進給量/（ mm·r-1）進給量/（mm·min -1）工進時間輔助時間1 按裝工件 0.5162 工件定位夾緊 0.253 X 軸快進 157 7000 0.0074 X 軸工進 473 60 5.4 397.3 1.195 X 軸快退 120 7000 0.016 工件松開 0.257 卸下工件 0.5累計 1.19 1.712單件總工時 2.634機床生產(chǎn)率 20.68 件/h理論生產(chǎn)率 30.86 件/h備注1、主軸轉速 76.4r/min2、一次安裝加工完一個工件負荷率 67%17第三章 組合機床夾具設計3.1 組合機床夾具概述3.1.1 組合機床的夾具設計特點夾具是組合機床的重要組成部件，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。它用于實現(xiàn)被加工零件的準確定位，夾緊，刀具的導向，以及裝卸工件時的限位等作用。組合機床夾具和一般夾具所起的作用看起來好像很接近，但其結構和設計要求卻有著很顯著的甚至根本的區(qū)別。組合機床夾具的結構和性能，對組合機床配置方案的選擇，有很大的影響。有以下的一些特點：1）一般的機床夾具是作為機床輔助機構設計的，而組合機床夾具是機床的主要組成部分。2）組合機床夾具和機床其他部件有及其密切的聯(lián)系。正確解決他們直徑的關系，是保證組合機床的工作可靠和使用性能良好的重要條件之一，而且夾緊的結構也要按這些部件的具體要求來確定。3）由于組合機床常常是多刀，多面和多工序同時加工，會產(chǎn)生很大的切削力和振動。因此，組合機床夾具必須具有良好的剛性和足夠的夾緊力，以保證在整個加工過程中工件不產(chǎn)生任何的位移，同時，也不容許工件產(chǎn)生不應該的變形。4）組合機床夾具是保證加工精度的關鍵部件，其制造，設計，調整都有嚴格的要求。5）組合機床夾具應便于實現(xiàn)定位和夾緊的自動化，并有動作完成的檢查信號；保證切屑從加工空間自動排除；便于觀察和檢查，便于更換和維修。此外，不要把組合機床夾具和組合夾具混淆起來，組合夾具是在萬能機床上為了完成某一道工序的加工，用一些標準的和通用的元件組裝的定位夾緊機構。用完后，這些元件可重新組合成新的夾具。而組合機床夾具不便于改裝。按結構特點，組合機床夾具可分為單工位和多工位夾具兩大類。183.1.2 組合機床的夾具的設計過程1．研究分析所要設計夾具的原始數(shù)據(jù)和要求。因為在擬定組合機床工藝和結構方案時，對夾具的結構型式和主要性能已提出了原則要求，在具 體設計時，應該認真分析被加工零件的結構特點、工藝安排、加工方法和機床特點、刀具和導向的結構特點要求。2．擬定夾具結構方案和進行必要的計算。根據(jù)機床總體設計中確定的工件定位基面，夾壓位置，加工方法和刀具導向方式等制定總體方案。3．機床夾具總圖和零件圖的設計。3.2 定位支承系統(tǒng)定位支承系統(tǒng)主要由定位支承和一些限位元件組成。3.2.1 定位方案在組合機床上加工時，必須使被加工零件對刀具及其導向保持正確的相對位置，這要靠夾具的定位支承系統(tǒng)來實現(xiàn)。定位支承系統(tǒng)除了用于確定被加工零件的位置外，還要承受被加工零件的重量和壓力，有時還要承受切削力。本次設計所加工的零件為汽車減速箱，屬于箱體類零件，一般采用“一面兩銷”的定位方案， “一面兩銷”的方案容易實現(xiàn)定位的自動化，廣泛用在大批量的生產(chǎn)實際中。故本次夾具設計選擇“一面兩銷”的定位方法要好。1．定位銷的設計采用手動伸縮式定位銷。由夾具體一側手柄搖動控制兩銷伸縮，實現(xiàn)工件的加工定位。定位銷選擇標準件，見《機床夾具設計手冊》中 GB2204-80,定位銷的基本尺寸 d 根據(jù)工藝孔的大小選擇,d=20。2.支承板的設計工件以底面定位，采用兩個長支承板用于輔助支撐，四個短支撐板用于工件推進退出保持裝料高度。由《機床夾具設計手冊》 ，選擇標準的支承板。B32X180 GB2236-80。支承板放在加工過的凸臺面上。193.2.2 定位銷的控制定位銷采用專門的定位液壓缸來控制。液壓缸為前法蘭式油缸。油缸安裝在夾具體的側面。推桿與活塞桿的連接采用球面連接，可以避免因推桿的歪斜而使活塞桿卡住。定位銷的伸縮控制采用一系列的推桿和撥桿來實現(xiàn)。其伸縮的長度由左右的兩個擋圈來調整，在液壓自動定位的同時，還有電氣反饋裝置，當伸縮到了應在的位置時，通過反饋裝置來控制液壓回路，實現(xiàn)定位銷的自定位。 [15]3.2.3 定位誤差計算圓柱銷：孔徑 ，公差為 ；201?D270.1?TD銷徑 ，公差為 ；d8d最小間隙 6.1?削邊銷：孔徑 ，公差為 ；20?D270.?TD銷徑 ，公差為 ；d1d最小間隙 34.2?圓柱銷與孔之間的最大間隙： 106.8.70.16.11 ?????TdD?削邊銷：在 x 方向上 .11?Td?在 y 方向上 081702.43.22 ?????D綜合誤差孔 1、2 的中心偏移誤差組合起來，將引起工件的兩種定位誤差：（1）縱向定位誤差：即在兩孔連線方向的最大可能移動量為 滿足定位要求。160.11????Tdx? 308.25.3??（2）角度定位誤差：即工件繞 的最大偏移角 θ，由于角度很小可近似為21O和200284.51.6. 2211212??? ????LTDdTLtgYy????滿足定位的要求。 [13]3.3 夾緊機構3.3.1 夾緊方案為了使裝夾簡便，滿足夾緊力需要，采用壓板加緊機構實現(xiàn)工件夾緊。這種機構在生產(chǎn)中使用極為普遍，具有夾緊行程大，自鎖性能好，且結構簡單等特點。3.3.2 夾緊力的計算為了使工件在切削加工中，在夾具的定位保持穩(wěn)定，就必須有足夠的加緊力，使工件定位不會發(fā)生變化。而且為選擇合適的夾緊機構，就一定要知道所需的夾緊力的大小。計算夾緊力時，通常將夾具和工件看作一個剛性系統(tǒng)，以簡化計算。根據(jù)工件在切削力和夾緊力作用下處于靜力平衡，算出總的切削力，再乘以安全系數(shù) K，就是可能的最大切削力。如圖 3-1，在總的切削力的作用下工件不會移動，在設計中采用從工件的上面施加兩個夾緊力，在壓力下，工件和支撐板產(chǎn)生一靜摩察力，且這個靜摩察力大于最大的切削力。21圖 3-1由前知主軸的總切削力 P：P=189.5×9.8=1857.1N由于夾緊力與切削力分力方向垂直，所以要使工件能不移動，所需夾緊力 Wk 為：（F1+F2)×μ=P其中：μ 為摩擦系數(shù)，取為 0.5算得 F1=F2=1857N [1]則螺柱受力：F=165F1/95=3225N查?機械設計?可得22螺栓力 F=3225N又廠里扳手一般比為 20，則扳手受力為 3225/20=161.25N。此力完全可由人力達成，所以此設計滿足要求?？偨Y本次畢業(yè)設計是我們走上工作崗位之前最后的一次演練機會，它將為我們今后勝任工作打下良好的基礎，為我們提高自身的設計能力提供了一個難能可貴的平臺。本課題開發(fā)研制的兩面銑組合機床，用于加工增壓器殼體的兩個側面。在開發(fā)過程中，針對加工過程中存在的難點進行了攻關。在鉆床的設計上采取了一系列的措施，保證了被加工面的加工精度。主要完成了以下工作：1、對增壓器殼體兩側面的加工工藝進行了分析研究，明確了兩側面加工的技術要求和工藝要點。2、恰當?shù)剡x擇了機床的切削參數(shù)，銑削頭及機械滑臺驅動機構。3、根據(jù)通用、經(jīng)濟的原則，選擇了刀具，滿足了工藝的需要。設計的銑削組合機床，保證了加工面的生產(chǎn)質量，加工成本大幅下降。23本項工作還有許多值得完善的地方，例如：效率較低；自動化程度有待提高等問題。這些問題通過改進設計、完善工藝、現(xiàn)場的不斷實踐、總結，必將會得到進步的提高。在這里最要感謝的是我的指導老師唐通鳴和李志揚老師，在規(guī)定的時間內(nèi)完成設計任務，同時也學到許多道理。為我更好的走向工作崗位打下基礎。參考文獻[1] 徐旭東、周菊琪主編 《現(xiàn)代組合機床技術及其發(fā)展》 中國機械工程.1995 年第 6 卷第 3 期[2] 佟璞瑋主編 《組合機床行業(yè)概況及今后發(fā)展對策》 、 《組合機床與自動化加工技術》1996 年第 8期[3] 許曉腸主編 《專用機床設備設計》 重慶大學出版社，2003[4] 金振華主編 《組合機床及其調整與應用》 機械工業(yè)出版社，1990[5] 李慶余、張佳主編 《機械裝備設計》 機械工業(yè)出版社，2003[6] 顧維邦主編 《金屬切削機床概論》 機械工業(yè)出版社，2002[7] 戴曙主編 《金屬切削機床設計》 機械工業(yè)出版社，1993[8] 華東紡織工學院、哈爾濱工業(yè)大學、天津大學主編 《機床設計圖冊》 上?？茖W技術出版社，1984[9] 徐景輝等編 《機床裝配》 四川人民出版社，1982[10] 儲凱、許斌等主編 《機械工程材料》 重慶大學出版社，200224[11] 邱宣懷主編 《機械設計》 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Millward, The application of tolerance analysis to the theoretical and experimental evaluation of a CNC corner-drilling operation, Journal of Materials Processing Technology 170 (2005) 284–297致 謝在畢業(yè)設計完成之際，首先感謝我的指導老師老師，他們廣博的知識、豐富的見識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度使我受益匪淺，我深深感到自己在這幾年里取得的進步離不開老師們的悉心指導、關心和鼓勵。本次設計的題目由指導老師審題，并提出了有益的建議和意見。在本課題的設計過程中得到他們?nèi)χ笇?，他們從本文的寫作?nèi)容、版式編排等各方面多次給予了詳細的指導，對本文所涉及項目的實施、機床的設計、工藝的改進及組合機床的設計制造等給予了大量的幫助，并向我們提供了相關參考資料提出了很好的意見和建議，使得本文得以成稿，在此表示衷心的感謝!另外，向本文引用、轉載過資料的文獻作者表示感謝。經(jīng)過三個月的不斷努力和老師同學的幫助下，從一開始的分析設計任務，查閱資料，分析比較，設計計算，到方案的確定，著手設計以及最后設計說明書編寫，25終于完成了本次畢業(yè)設計的所有工作。最后還要感謝的，也是最應該感謝的是機械工程學院，學院讓我們有這么好的學習條件。通過四年的學習，讓我們成為有用之才；也是學院給我們了這次畢業(yè)設計機會，讓我們在走上工作崗位之前好好的鍛煉一下自己。由于我的水平有限，加上時間倉促，設計中的疏漏及錯誤之處再所難免，懇請老師，讀者批評指正，提出寶貴意見。