柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计【三图一卡】【16张图纸-3A0】【优秀】
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柴油机
机体
三面半精镗
组合
机床
总体
夹具设计
三图一卡
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柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计
39页 20000字数+说明书+开题报告+任务书+实习报告+16张CAD图纸
任务书.doc
加工示意图.dwg
夹具体.dwg
夹具总图1.dwg
夹具总图2.dwg
夹具总图3.dwg
夹具总图4.dwg
套.dwg
实习报告.doc
封面.doc
摘要.doc
机床联系尺寸总图.dwg
柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计开题报告.doc
柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计说明书.doc
油缸体.dwg
油缸盖.dwg
活塞杆.dwg
生产率计算卡.dwg
申报表.doc
连接板.dwg
钩形压板.dwg
钩形回转压板.dwg
零件加工工序图.dwg
目 录
1 前言1
1.1 课题内容1
1.2 课题来由1
1.2.1 课题背景1
1.2.2 课题要求1
1.3 组合机床国内外发展概述2
1.4 本课题主要解决的问题和总体设计思路3
2组合机床总体设计4
2.1 总体方案论证4
2.1.1 加工对象工艺性的分析4
2.1.2 机床配置型式的选择5
2.1.3 定位基准的选择5
2.1.4 滑台型式的选择5
2.2确定切削用量及选择刀具6
2.2.1 选择切削用量6
2.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率8
2.2.3刀具耐用度的计算12
2.2.4 选择刀具结构14
2.3三图一卡设计14
2.3.1 被加工零件工序图14
2.3.2 加工示意图15
2.3.3 机床联系尺寸图17
2.3.4.机床生产率计算卡20
3 夹具设计23
3．1 概述23
3.1.1 机床夹具在机械加工中的作用23
3.1.2 机床夹具的分类24
3.1.3 机床夹具的组成24
3.2 夹具设计的基本要求和步骤25
3.2.1 夹具设计的基本要求25
3.2.2 夹具设计的步骤25
3.3 定位方案的确定26
3.3.1 零件的工艺性分析26
3.3.2 定位方案的论证26
3.3.3 误差分析27
3.3.4保证加工精度29
3.4 夹紧方案的确定30
3.4.1 夹紧装置的确定30
3.4.2 夹紧力的确定31
3.5 夹具体的设计32
4 结论33
参考文献34
致 谢35
附 录36
柴油机机体三面半精镗组合机床
总体及夹具设计
摘 要：柴油机机体为大批大量生产的零件，为了提高生产效率，满足被加工零件的精度要求，保证加工性能稳定，本课题设计了一台用于ZH1135柴油机机体三面半精镗的组合机床。
设计内容主要分为总体设计和夹具设计两部分。夹具的设计是本次设计中一个重要的部分。此设计主要是在分析被加工零件的工艺性基础上，选择加工的定位基准、夹紧方案及机床的配置型式等，并选择了合适的切削用量、刀具及动力部件等，完成了总体设计。在夹具设计部分，本设计采用的是专用夹具，主要是定位原理的确定和定位方案的选定，以及夹紧系统的设计、夹紧力的估算，定位误差的分析，液压缸的选用等，最终完成夹具的设计。
本组合机床具有提高生产效率，满足工件的加工精度，减少了工人的劳动强度的优点，较好的实现了设计的要求。
关键词：组合机床；柴油机机体；镗孔；夹具
1.1 课题内容
本组课题是设计一台三面半精镗孔卧式组合机床，来保证ZH1135柴油机三面孔的加工和相应的位置精度，在完成机床总体设计和绘制“三图一卡”的基础上，主要完成夹具设计。
1.2 课题来由
1.2.1 课题背景
近年来，随着制造业的发展，普通机床已经越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。江动集团在生产ZH1135柴油机时，其加工效率比较低，跟不上生产指标，普通机床加工比较困难，现需要设计一台组合机床用以实现ZH1135柴油机体的加工。同时为保证其工件某工序的加工要求，使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相对位置。故还必须设计其夹具。1.4 本课题主要解决的问题和总体设计思路
课题由2人来进行设计，本人主要进行组合机床的总体设计及夹具设计。首先根据ZH1135型柴油机的结构和加工工序，确定机床总体结构和配置型式，定位基准的选择及其滑台传动型式。其次根据加工精度，工作条件，技术要求等进行分析，按照经济的原则满足加工要求，合理地选择切削用量及其选择合适的刀具。然后根据ZH1135型柴油机气缸体的结构和加工工艺，确定夹具总体结构方案，确定定位方案及定位件的选择与设计，确定导向方案及导向件的选择与设计，以及夹紧装置的设计,最后对夹具加工精度的分析。
- 内容简介：
-
毕业设计任务书课题： 柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 陈 少 卫 班 级 B机制052 学 号 0510110231 指 导 教 师 吴 进 专 业 系 主 任 发 放 日 期 2009年2月26日 一、设计内容设计一台加工ZH1135柴油机机体三面半精镗组合机床，具体进行总体设计和夹具设计。主要内容有：1总体设计1）制定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案。2）三图一卡设计，包括：(a) 被加工零件工序图， (b) 加工示意图，(c) 机床联系尺寸图， (d) 生产率计算卡，(e) 有关设计计算、校核。2夹具设计(a) 夹具总装图，(b) 夹具体零件图，(c) 其它零件图，(d) 有关计算、校核等。二、设计依据1课题来源：盐城市江动集团2被加工零件：ZH1135柴油机机体3工件材料：HT250，硬度HB1902404加工内容：左面半精镗299.6，71.6，C2.2 ，C1.2；35.6，71.6，C1.2；29.7；右面半精镗210.5，149.5，C1.7；后面半精镗151.5，144.5，142.5，倒角C4.9。表面粗糙度均为3.2微米。5. 生产纲领：大批大量。6. 批量：本机床设计、制造一台。三、设计要求1机床应能满足加工要求，保证加工精度；2机床应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整； 3机床尽量能用通用件（中间底座可自行设计）以便降低制造成本；4机床各动力部件用电气控制。5设计图样总量：折合成A0幅面在3张以上；工具要求：应用计算机软件绘图。过程要求：装配图需提供手工草图。6毕业设计说明书相关要求7查阅文献资料10篇以上，并有不少于3000汉字的外文资料翻译；8到相关单位进行毕业实习，撰写不少于3000字实习报告；9撰写开题报告 四、毕业设计物化成果的具体内容及要求1、毕业设计说明书要求： 按教务处毕业设计（论文）格式规范统一编排、打印，字数不少于1万字。 1）毕业设计说明书 1 份2）被加工零件工序图 1 张3）加工示意图 1 张4）机床联系尺寸图 1 张5）生产率计算卡 1 张6）夹具总装配图 1 张7）夹具体零件图 1 张8）其它零件图 不少于7张2、外文资料翻译（英译中）要求1）外文翻译材料中文字不少于3000字。2）内容必须与毕业论文课题相关；3）所选外文资料应是近10年的文章，并标明文章出处。五、 毕业设计（论文）进度计划起讫日期工作内容备 注2月26日2月28日布置任务 3月1日3月14日调查研究，毕业实习3月15日3月31日方案论证，总体设计4月1日4月14日技术设计（部件设计）4月14日5月14日工作设计（零件设计）5月15日5月31日撰写毕业设计说明书6月1日6月4日毕业设计预答辩6月5日6月12日修改资料6月13日6月15日评阅材料6月16日6月18日毕业答辩6月19日6月21日材料整理装袋六、 主要参考文献：1. 丛凤廷组合机床设计（第二版）M上海：上海科技出版社，19942. 谢家瀛组合机床设计参考手册M北京：机械工业出版社，19943. 大连组合机床研究所组合机床设计（第一分册）M.北京：机械工业出版社，19754. 大连组合机床研究所组合机床设计参考图册M北京：机械工业出版社，19755. 姚永明非标准设备设计M上海：上海交通大学出版社，19996. 金振华组合机床及其调整与使用M北京：机械工业出版社，19907. 东北重型机械学院机床夹具设计手册（第二版）M上海：上海科技出版社，19888. 刘文剑夹具工程师手册M哈尔滨：黑龙江科技出版社，19879. 杨黎明机床夹具设计手册M北京：国防工业出版社，1996七、其他八、专业系审查意见系主任： 年 月 日九、机械工程学院意见院长： 年 月 日 6 毕业实习报告专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 陈 少 卫 班 级 B 机 制 052 学 号 0510110231 指 导 教 师 吴 进 日 期 2009年3月25日 1、概述毕业实习是学生在校结束了全部理论课程和实践教学环节以后所进行的一个大型综合性实践教学环节。其目的在于对学生进行理论联系实际的全面的工程技术训练，并根据设计题目要求搜集必要的设计资料，解决本专业范围内的工程技术问题，培养学生综合应用所学理论和实践知识的能力，培养与工人相结合，与生产相结合，向实践学习、理论联系实际、科学严谨的工作作风。通过实习使学生学会如何进行技术调查研究、拟定设计方案、技术设计经济分析。通过毕业实习，收集相关的资料，为毕业设计做好准备。保证毕业设计的顺利完成。2、实习过程 我们进行了为期两周的毕业实习，此次实习公司是盐城市瑞通机电设备制造有限公司，江苏江淮动力股份有限公司，江苏盐城恒力液压件有限公司。3、实习内容实习过程中，我们主要去了铸造车间，生产加工车间，装配车间等。在铸造车间里我们主要看了蜡模和砂型铸造；生产加工车间我们主要看了传动箱体的加工生产线：首先，铣削了两个基准面，通过粗铣，然后精铣。在一基准面上钻两个销孔，为后面的定位做好准备，然后同样通过粗铣精铣两个步骤加工两端面，同样另外两侧面通过粗铣精铣两个步骤进行加工。用组合机床进行多孔的钻削加工，其中夹紧工具定位非常重要，各个面都有其自己的夹紧工具。在装配车间里，任何机器都是有一个又一个零件装配而来，在装配车间，这里大概有接近一百多人在进行零件的收集和装配，以及包装，再发送至储货厂，在这个车间，工人师傅首先将起所收集的零件进行飞类，一便于进行组装，确定装配方法，装配顺序，所需工具；再进行清洗零件，去除油污，锈蚀，涂油，确保机器组装以后，表面整洁美观。在产品装配完成以后，还要对零件各方面进行调试，检查运动件的灵活性，密封性等性能，再转箱入库。4 、分析 一、 机械厂基本情况：盐城市瑞通机电设备制造有限公司注册资本1000万元，资产总值为3518.44万元，净资产2363.17万元，占地81亩，生产经营用建筑面积达14000余平方米，拥有各类设备近200台套。具有铸造、锻造、扳金及各种机械加工等较为完备的水泵及机械产品的生产制造和检测手段，年产各类水泵数千台的能力。主要产品有:100-650HW（HBC）混流泵；250-800ZLB轴流泵；28WZL圬工泵(苏排)，38圬工泵(苏排)；BPZ、TC、NS自吸泵；SCP型美式自吸泵；SZG-8真空泵；IS（R）单级离心泵;IH化工泵;不锈泵；DL（DW）立（卧）式多级泵；BX型离心泵机组；DTE自吸泵柴油机机组；XA系列离心泵；TX系列铣削动力头等,所有产品均获得国家有关部门颁发的生产许可证，部分产品曾获得江苏省优秀新产品金牛奖，被评为江苏省优质产品。150-500HW系列混流泵于1996年通过了国家出口产品质量许可证检查验收，获得国家商检局颁发的出口产品质量许可证，并获国家农牧渔业部推广许可证。 此公司是一个集水泵设计、制造于一体的专业厂家，具有丰富的机械制造经验，工艺装备精良，工装模具及检测手段齐全，质量管理体系完善，产品性能达国内先进水平。为国家重点工程配套、环保、工业、农业建设等作出了较大的贡献。得到了广大用户、设计院、产品配套单位的好评和信赖。生产的“小海”牌水泵在国内外享有较高的声誉，产品在国际市场上远销欧美、非洲、澳大利亚、中东、南美及东南亚地区。在国内市场遍及全国，最远到新疆和云南，在传统市场江苏、上海、浙江、山东、安徽等地区，产品的市场占有率一直占领导先地位。江苏江淮动力股份有限公司逐步形成了具有自主版权和江动特色的节能单缸机、轻型多缸机、通用汽油机、小马力单缸机和拖拉机、发电机组（柴、汽油）等六大系列，400多个品种的优化产品结构，柴、汽油发动机都有代表品种通过美国EPA、CARB认证。 “江动”产品以其严格的合乎国际规范的质量体系和成熟完善的服务保证体系，通过了2000版ISO9001国际质量标准认证，在国内外市场享有很高的声誉，产品覆盖全国30个省、市和自治区，同时远销欧美亚非等40多个国家和地区。，公司年产销各类发动机及相关终端产品超百万台，出口创汇8000余万美元，连续十一年雄居全国同行第一。“江动”产品曾荣获国家质量金质奖，被确定为江苏省重点名牌产品、国家产品质量免检产品，“JD”商标为中国驰名商标，“江动“牌发动机被评为“中国名牌产品”。江苏盐城恒力液压件有限公司是专业从事液压管道附件生产的企业，创立于 2006 年，集设计、生产、销售为一体的规模型企业，拥有固定资产 400 万元，现在职工 80 人，其中技术人员 8 名，占地面积 5000 平方米，现在各类机械设备和检测设备 40 多台（套），能满足全系列液压管夹生产需要。 主要研发生产 4 大类 3000 种规格型号的的管夹产品，产品主要适用于冶金、石油、化工、电力、军工、消防、燃气等系统中。主要产品有塑料管夹、铝合金管夹、不锈钢管夹、钢制管夹、 U 型管夹、单管夹、双管夹、三管夹、四管夹、单面管夹、大直径管夹、扁钢管夹、 GJ 钢管夹、组合式铝合金管夹等 。二 、机械厂存在问题：1资金投入较为保守2. 自主创新能力较为薄弱。3 机械人才人才缺乏三、机械制造业思考与建议：1. 加强政策引导，建立对接平台。2. 加大招商引资力度，提升综合竞争能力。3. 推进自主创新，树立本地品牌。4. 培育引进人才，构筑良好的人才支撑体系。5、实习感想通过这一段时间的实习，我们学到很多课本上没有的知识，通过参观实习，我们也亲身体会到，工人师傅们对待工作一丝不苟的精神，就如同我们应该对待学习一样，容不得半点虚的，特别是我们学工科，知识的掌握不允许有一点马虎，否则，后果不堪设想。通过实习，我们对现代加工方法有了一定的认识，与传统的加工方法相比，提高了加工生产效率，大大减少了劳动力，减轻了劳动工人的作业强度。也让我们真正认识到科学技术是第一生产力的重要性。同时，我们也认识了机械方面的先进技术和高科技领域，使我们以后从事机械方面的发展有了新的认识。本次实习，开阔了我们的视野，使我们的理论和实践结合在一起，也使我们对课本一些比较模糊的概念、抽象的原理有了一个崭新的认识和理解。使我们对以往所学的知识有了更进一步的巩固，对以前没接触过的知识有了深刻地了解，让我们对所设计的课程的具体结构有了深入认识。同时，我们对工艺有了更深一不得了解，为我们以后从事工艺方面的工作打下了坚实的基础。本次实习为我们毕业设计提供了一些新的思想和发展空间，同时也为我们以后的工作打下了良好的基础。3 毕 业 设 计 说 明 书柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 陈 少 卫 班 级 B机制052班 学 号 0510110231 指导教师 吴 进 完成日期 2009年6月6日 盐城工学院本科生毕业设计说明书2009柴油机机体三面半精镗组合机床 总体及夹具设计摘 要：柴油机机体为大批大量生产的零件，为了提高生产效率，满足被加工零件的精度要求，保证加工性能稳定，本课题设计了一台用于ZH1135柴油机机体三面半精镗的组合机床。设计内容主要分为总体设计和夹具设计两部分。夹具的设计是本次设计中一个重要的部分。此设计主要是在分析被加工零件的工艺性基础上，选择加工的定位基准、夹紧方案及机床的配置型式等，并选择了合适的切削用量、刀具及动力部件等，完成了总体设计。在夹具设计部分，本设计采用的是专用夹具，主要是定位原理的确定和定位方案的选定，以及夹紧系统的设计、夹紧力的估算，定位误差的分析，液压缸的选用等，最终完成夹具的设计。本组合机床具有提高生产效率，满足工件的加工精度，减少了工人的劳动强度的优点，较好的实现了设计的要求。关键词：组合机床；柴油机机体；镗孔；夹具 Design of the overall and Left Headstock of Modular Machine Tool for boring Holes on Three-Side of the body of Diesel EngineAbstract: The cylinder block of diesel is made for large quantities of mass production. In order to enhance the production efficiency and to meet the precision of the components processed and the precision stability, a modular machine-tool was designed to be used in the ZH1135 diesel engine with three-side boring holes.The focal point of this topic could be divided into two parts: Firstly, as far as jig design, Design this it analyses to be at the foundation craft to process part mainly, choose localization datum that is processed , clamping the disposition pattern of the scheme and lathe ,etc., have choose suitable cutting consumption , the cutter and motive force part ,etc., has finished designing overallly. Designed some in the jig , it was special-purpose jig , and mainly the selection of sureness of orienting the principle and localization scheme that was originally designed and adopted, clamp design of system , clamp estimation of strength , the position error analysis , hydraulic cylinder Selection etc. , finish design of jig finally.The advantages of this modular machine-tool are production efficiency, high precision of processing, reducing labor intensity of the workers. Key words: modular machine tool; the body of diesel engine; boring； jig 毕业设计开题论证报告专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 陈 少 卫 班 级 B机制052 学 号 0510110231 指导教师 吴 进 完成日期 2009年3月31日 课题名称：柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述1、课题来源课题来源于盐城市江动集团。ZH1135柴油机是该集团大批量生产的产品之一。2、课题研究的主要内容1、已知被加工零件ZH1135柴油机机体的材料和硬度，在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完毕。本道工序主要半精镗8个孔以及部分孔孔口倒角，各孔的尺寸、位置精度与具体要求详见ZH1135柴油机机体的零件图。2、在参与完成ZH1135柴油机机体三面半精镗组合机床的“三图一卡”基础上，独自完成夹具装配图以及主要零件图（若干张）设计和绘制。在设计计算说明书中要对零件的加工工艺进行分析、机床设计技术分析等。3、国内外现状综述 发展应用各种机械自动化新技术（机床），将不断引入其他许多学科的新概念、新理论、新技术，将使机械制造业中原有的一些传统制造技术、产品和观念等不断更新和发展，这就要求有大量训练有素的工程技术人员、工人和管理人员。随着机械制造业由机械化向自动化发展，可以预料，机械制造业将越来越密切地依赖知识，依靠科学。这种新的制造模式对工人、技术人员和管理人员在技艺、经验上的要求将逐渐降低，知识上的要求将迅速提高，工人和技术人员的界限将逐渐消失，工人必须具有较高层次的知识结构。某柴油机厂引进的一条造型自动线，全线由计算机系统中央控制。由于技术及管理上的原因，高度自动化的造型生产线废品率上升23个百分点，可见，抓紧人才培养是当务之急的大事，机械制造业的广大工程技术人员、工人、管理人员都需要学习和掌握各种自动化技术的新原理、新方法及其应用。只有有了充裕的人才资源，才能大面积推广应用自动化技术，提高我国机械制造业的自动化水准。 我国机械制造业发展应用自动化技术，不但要起点高，瞄准世界先进水准，包括国际领域内已展露锋芒的某些新技术，而且必须包括各种灵活的低成本、见效快的自动化技术，坚持提高与普及相结合的方针，我国的机械自动化技术发展应用才能健康地走上高速度、高质量和高效益之路。在我国完成无人化的工厂将恐怕不是机械制造业的主要发展模式，也不是机械自动化技术发展应用当务之急的事。这就是中国的机械自动化技术发展之路。二、本课题拟解决的问题本课题涉及柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计，需要解决的问题主要有：确定组合机床的总体设计方案；如何配置机床的结构型式；被加工零件工艺方案的设计；.如何保证机床应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；如何降低机床的制造成本；如何解决机床各动力部件的控制；机床应能满足加工要求，保证加工精度。机床夹具的设计。三、解决方案及预期效果（一）解决方案：针对ZH1135柴油机的特点，在确定加工工艺的基础上进行总体方案对比论证。设计组合机床“三图一卡”，其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡等。组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高度集中工序原则设计的一种高效率专用机床。在进行设计组合机床时，首先应根据柴油机气缸体三个面上孔的位置精度、表面粗糙度及其它技术要求， 在分析被加工零件加工工艺资料的基础上，通盘考虑影响制定零件工艺方案、机床配置型式、结构方案等主要因素，选择合理的工艺方案和结构方案。经过分析比较，进一步确定被加工零件在组合机床上的加工方法、确定工序间加工余量、选择合适的切削用量和相应刀具结构、确定机床配置型式等等。 在夹具设计中，首先要仔细阅读加工件的零件图和与之有关的部件装配图，了解零件的作用、结构特点和技术要求；其次，要认真研究加工件的工艺规程，充分了解本工序的加工内容和加工要求，了解本工序使用的机床和刀具，研究分析夹具设计任务书上所选用的定位基准和工序尺寸。（二）预期效果：根据设计方案和时间的安排设计，机床能达到运转平稳，结构简单，工作可靠，装卸方便，维修及调整便利的要求，加工精度能符合零件图要求。 四、课题进度安排3月1日3月14日毕业实习阶段。毕业实习，查阅资料，市场调查，到多个公司实践，撰写实习报告。3月15日3月31日论文开题阶段。论文总体构思方案，填写开题报告。4月1日5月14日论文初稿阶段。撰写毕业论文初稿。5月15日5月31日 中期工作阶段。充实完善毕业论文，中期检查。6月1日6月4日毕业论文预答辩。6月5日6月12日论文定稿阶段。论文修改、定稿，材料复查。6月13日6月15日论文评阅。6月16日6月18日毕业答辩。6月19日6月21日材料整理装袋。五、指导教师意见 签名 年 月日六、专业系意见 签名 年 月日七、学院意见 签名 年 月日3盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009目目 录录1 前言 .11.1 课题内容 .11.2 课题来由 .11.2.1 课题背景 .11.2.2 课题要求 .11.3 组合机床国内外发展概述 .21.4 本课题主要解决的问题和总体设计思路 .32 组合机床总体设计.42.1 总体方案论证 .42.1.1 加工对象工艺性的分析 .42.1.2 机床配置型式的选择 .52.1.3 定位基准的选择 .52.1.4 滑台型式的选择 .52.2 确定切削用量及选择刀具.62.2.1 选择切削用量 .62.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率 .82.2.3 刀具耐用度的计算.122.2.4 选择刀具结构 .142.3 三图一卡设计.142.3.1 被加工零件工序图 .142.3.2 加工示意图 .152.3.3 机床联系尺寸图 .172.3.4.机床生产率计算卡 .203 夹具设计 .2331 概述 .233.1.1 机床夹具在机械加工中的作用 .233.1.2 机床夹具的分类 .243.1.3 机床夹具的组成 .243.2 夹具设计的基本要求和步骤 .253.2.1 夹具设计的基本要求 .253.2.2 夹具设计的步骤 .253.3 定位方案的确定 .263.3.1 零件的工艺性分析 .263.3.2 定位方案的论证 .263.3.3 误差分析 .273.3.4 保证加工精度.293.4 夹紧方案的确定 .303.4.1 夹紧装置的确定 .303.4.2 夹紧力的确定 .313.5 夹具体的设计 .324 结论 .33参考文献 .34致 谢 .35附 录 .36盐城工学院本科生毕业设计说明书 20091柴油机机体三面半精镗组合机床柴油机机体三面半精镗组合机床 总体及夹具设计总体及夹具设计摘 要：柴油机机体为大批大量生产的零件，为了提高生产效率，满足被加工零件的精度要求，保证加工性能稳定，本课题设计了一台用于 ZH1135 柴油机机体三面半精镗的组合机床。设计内容主要分为总体设计和夹具设计两部分。夹具的设计是本次设计中一个重要的部分。此设计主要是在分析被加工零件的工艺性基础上，选择加工的定位基准、夹紧方案及机床的配置型式等，并选择了合适的切削用量、刀具及动力部件等，完成了总体设计。在夹具设计部分，本设计采用的是专用夹具，主要是定位原理的确定和定位方案的选定，以及夹紧系统的设计、夹紧力的估算，定位误差的分析，液压缸的选用等，最终完成夹具的设计。本组合机床具有提高生产效率，满足工件的加工精度，减少了工人的劳动强度的优点，较好的实现了设计的要求。关键词：组合机床；柴油机机体；镗孔；夹具柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计2 Design of the overall and Left Headstock of Modular Machine Tool for boring Holes on Three-Side of the body of Diesel EngineAbstract: The cylinder block of diesel is made for large quantities of mass production. In order to enhance the production efficiency and to meet the precision of the components processed and the precision stability, a modular machine-tool was designed to be used in the ZH1135 diesel engine with three-side boring holes.The focal point of this topic could be divided into two parts: Firstly, as far as jig design, Design this it analyses to be at the foundation craft to process part mainly, choose localization datum that is processed , clamping the disposition pattern of the scheme and lathe ,etc., have choose suitable cutting consumption , the cutter and motive force part ,etc., has finished designing overallly. Designed some in the jig , it was special-purpose jig , and mainly the selection of sureness of orienting the principle and localization scheme that was originally designed and adopted, clamp design of system , clamp estimation of strength , the position error analysis , hydraulic cylinder Selection etc. , finish design of jig finally.The advantages of this modular machine-tool are production efficiency, high precision of processing, reducing labor intensity of the workers. Key words: modular machine tool; the body of diesel engine; boring； jig盐城工学院本科生毕业设计说明书 200931 1 前言前言1.1 课题内容本组课题是设计一台三面半精镗孔卧式组合机床，来保证 ZH1135 柴油机三面孔的加工和相应的位置精度，在完成机床总体设计和绘制“三图一卡”的基础上，主要完成夹具设计。1.2 课题来由1.2.11.2.1 课题背景课题背景近年来，随着制造业的发展，普通机床已经越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。江动集团在生产ZH1135柴油机时，其加工效率比较低，跟不上生产指标，普通机床加工比较困难，现需要设计一台组合机床用以实现ZH1135柴油机体的加工。同时为保证其工件某工序的加工要求，使工件在机床上相对刀具的切削或成形运动处于准确的相对位置。故还必须设计其夹具。1.2.21.2.2 课题要求课题要求本加工工序的内容是：左面半精镗 299.6，271.6，C2.2 ，C1.2；35.6，71.6，C1.2；29.7；右面半精镗 210.5，149.5，C1.7；后面半精镗 151.5，144.5，142.5，倒角 C4.9。表面粗糙度均为 3.2 微米。生产纲领：大批大量。为了保证零件的加工精度，在整个设计过程中应满足以下几点要求：1.机床应能满足加工要求，保证加工精度；2.机床应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；3.机床尽量能用通用件（中间底座可自行设计）以便降低制造成本4.机床各动力部件用电气控制。1.3 组合机床国内外发展概述组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额） ，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC） 、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计4活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺，研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。现仅就近几年大连组合机床研究所研制的组合机床及其自动线对目前我国组合机床及其自动线装备技术的基本情况进行说明。 （1）为某冰箱压缩机厂提供的 ZHS-1283 冰箱压缩机外支撑八工位回转工作台组合机床，镗孔精度 9.097mm0.004mm, 表面粗糙度 Ra0.8m，节拍时间 26s（2件） ，采用交流伺服滑台，HSK 接杆，主轴带中孔冷却液通道，全封闭防护。 （2）ZHS-XU86 凸轮轴轴承盖加工自动线是为某汽车公司研制的用于 30 万辆轿车生产的高精度、高生产率、多品种数控自动线。该线采用多种先进技术：可控扭矩夹紧扳手、气浮输送、电液比例阀、高精度空心锥柄接杆、高密度材料镗杆、数控精密十字滑台、分布式控制系统与监测系统、故障诊断及显示系统、大流量冷却排屑和全封闭防护系统，节拍 38s。 （3）UD80 型换刀换箱柔性加工单元。该单元是一种高效、高精度与高柔性的数控机床，机床有 5 个坐标，交换托板尺寸为 800mm800mm，刀库容量60，120，180 任选，箱库容量 12 个，能在一次装夹下完成铣、钻、铰、攻丝、镗孔、镗车等工序的单轴加工和多轴加工，适合中大批量生产规模的箱体零件和成组杂件的加工，也适用于中小批量多品种零件的生产。 （4）为某航空动力机械公司生产的柔性生产线的物流输送系统。该系统采用了链式摩擦轮滚道、电动滚筒、托盘自动识别、计算机生产调度等技术，可实现被输送零部件的定向、定位、升降、回转，通过编码识别及计算机的生产调度实现无序混流输送等。 上述组合机床代表了目前我国组合机床装备较高的技术水平，但随着市场竞争的加剧和对产品需求的提高，高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床行业企业，因此组合机床装备的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面，加强数控技术的应用，提高组合机床产品数控化率；另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多坐标部件，使其模块化、柔性化，适应可调可变、多品种加工的市场需求。从 2002 年年底第 21 届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界 10 多个国家和地区的 500 多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。据专家分析，机床装备的高速和超高速加工技术的关键是盐城工学院本科生毕业设计说明书 20095提高机床的主轴转速和进给速度。该届博览会上展出的加工中心，主轴转速1000020000r/min，最高进给速度可达 2060m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。 然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。1.4 本课题主要解决的问题和总体设计思路课题由 2 人来进行设计，本人主要进行组合机床的总体设计及夹具设计。首先根据 ZH1135 型柴油机的结构和加工工序，确定机床总体结构和配置型式，定位基准的选择及其滑台传动型式。其次根据加工精度，工作条件，技术要求等进行分析，按照经济的原则满足加工要求，合理地选择切削用量及其选择合适的刀具。然后根据 ZH1135 型柴油机气缸体的结构和加工工艺，确定夹具总体结构方案，确定定位方案及定位件的选择与设计，确定导向方案及导向件的选择与设计，以及夹紧装置的设计,最后对夹具加工精度的分析。柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计62 组合机床总体设计组合机床总体设计针对 ZH1135 柴油机机体，在选定工艺方案并确定机床配置型式、结构方案基础上，进行方案图纸的设计。这些图纸包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡。2. .1 总体方案论证2.1.12.1.1 加工对象工艺性的分析加工对象工艺性的分析A. .被加工零件特点被加工零件为柴油机机体，材料 HT250，其硬度为 HB190-240，在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完毕。B. .被加工零件的加工工序及加工精度本道工序：半精镗 8 个孔以及部分孔孔口倒角。具体加工内容及加工精度是：a) 左面半精镗 299.6，271.6，C2.2 ，C1.2；35.6，71.6，C1.2；29.7；表面粗糙度均为 3.2 微米。b) 右面半精镗 210.5，149.5，C1.7；表面粗糙度均为 3.2 微米。c) 后面半精镗 151.5，144.5，142.5，倒角 C0.9；表面粗糙度均为 3.2微米。C.本次设计技术要求a)机床应能满足加工要求，保证加工精度；b)机床应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；c)机床尽量能用通用件（中间底座可自行设计）以便降低制造成本；d)机床各动力部件用电气控制。2.1.22.1.2 机床配置型式的选择机床配置型式的选择机床总体布局主要有如下配置型式：a) 多工位组合机床多工位组合机床：主要用于中、小零件加工。生产占地面积大，但生产率高。这种方式若配合工作台的移动和精确定位，可以组成组合机床自动线，则自动化程度和生产率均很高。b) 单工位组合机床各种型式的单工位组合机床，通常可安装一个工件，特别适宜于大、中型箱体类零件的加工。根据配置动力部件的型式和数量，这类机床可分为单面、多面及复合式。这种方式组成灵活，结构简单，由于单工位加工，其机动时间与辅助时间不能重合，因而生产率比多工位机床低。机床的配置型式还可分为卧式和立式两种。卧式组合机床床身由滑座、侧底座及中间底座组合而成。其优点是加工和装配工艺性好，无漏油现象；同时，安装、调试与运输也都比较方便；而且，机床重心较低，有利于减小振动。其缺点是削弱盐城工学院本科生毕业设计说明书 20097了床身的刚性，占地面积大。立式组合机床床身由滑座、立柱及立柱底座组成。其优点是占地面积小，自由度大，操作方便。其缺点是机床重心高，振动大。在认真分析了被加工零件的结构特点及所选择的加工工艺方案，又由组合机床的特点及适应性，确定设计的组合机床的配置型式为单工位卧式镗孔组合机床。2.1.32.1.3 定位基准的选择定位基准的选择被加工零件为柴油机机体，属箱体类零件，加工工序集中、精度要求高。A.定位基准的选择本机床为工件一次装夹，同时对 8 个孔进行加工，其定位基准选择为：机体的底面定位限制 3 个自由度，侧面定位限制 2 个自由度，端面定位限制 1 个自由度，这种定位方法的特点是：a)可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得可靠的定位；b)能够同时加工工件三个端面上的孔，既能高度集中工序，又有利于提高三端面孔的位置精度；c)本定位基准有利于保证柴油机机体的加工精度，使机床的许多部件实现通用化，有利于缩短设计制造周期、降低成本。B.确定夹紧位置在选择定位基准的同时，要有相应的夹紧位置。确定夹紧位置要考虑两个因素：一是保证零件夹压后的稳定；二是尽量减少和避免零件夹压后变形。针对 ZH1135柴油机机体，我们采用了液压夹紧装置，夹紧位置为刚性较好的筋板上，即机体的上表面，以减少机体夹紧变形误差。 2.1.42.1.4 滑台型式的选择滑台型式的选择本组合机床采用的是液压滑台。与机械滑台相比较，液压滑台具有如下优点：在相当大的范围内进给量可以无级调速；可以获得较大的进给力；由于液压驱动，零件磨损小，使用寿命长；工艺上要求多次进给时，通过液压换向阀，很容易实现；过载保护简单可靠；由行程调速阀来控制滑台的快进转工进，转换精度高，工作可靠。但采用液压滑台也有其弊端，如：进给量由于载荷的变化和温度的影响而不够稳定；液压系统漏油影响工作环境，浪费能源；调整维修比较麻烦。2.2 确定切削用量及选择刀具确定切削用量及选择刀具2.2.12.2.1 选择切削用量选择切削用量对于被加工孔，采用查表法选择切削用量，从文献1P.132 表 6-15 中选取。降低进给量的目的是为了减小轴向切削力。镗孔深度较大时，由于冷却排屑条件都较差，使刀具寿命有所降低。降低切削速度主要是为了提高刀具寿命，并使加工较深孔时镗头的寿命与加工其他浅孔时镗头的寿命比较接近。切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的布局形式及正常工作均有很大影响。组合机床多轴箱上所有的刀具共用一个进给柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计8系统，通常为标准动力滑台。在选择切削速度时，要求同一多轴箱上各刀具每分钟进给量必须相等并等于滑台的工进速度（单位为 mm/min）,因此，一般先按各刀具选择较合理的转速fv(单位为 r/min)和每转进给量（单位为 mm/r） ，再根据其工作时间最长、负荷inif最重、刃磨较困难的所谓“限制性刀具”来确定并调整每转进给量和转速，通过“试凑法”来满足每分钟进给量相同的要求，即 （2-fiivfnfnfn22111）在选择了转速后就可以根据公式 （2-1000ndv2） 选择合理的切削速度。A. 左面半精镗切削用量的选择a).1#、2#轴半精镗 99.6mm 孔，深 16.5mm由文献1P.132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min， f 0.150.45mm/r，又 d=99.6mm，初选 n=258r/min，则由（2-2）得：v=99.6258/1000=80.729m/minb).1#、2#轴半精镗 71.6mm 孔，深 8.6mm由文献1P.132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min, f 0.150.45mm/r，又 d=71.6mm，初选 n=258r/min，则由（2-2）得：v=71.6258/1000=58.034m/minc).4#轴半精镗 29.7mm 孔，深 18mm由文献1P.132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min， f 0.150.45mm/r，又 d=29.7mm，初选 n=588r/min，则由（2-2）得：v=29.7588/1000=54.864m/mind).5#轴半精镗 71.6mm 孔，深 14.5mm由文献1P.132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min， f 0.150.45mm/r，又 d=71.6mm，初选 n=323r/min，则由（2-2）得：v=71.6323/1000=72.655m/mine).5#轴半精镗 35.6mm 孔，深 32.1mm由文献1P.132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min， f 0.150.45mm/r，又 d=35.6mm，初选 n=323r/min，则由（2-2）得：v=35.6323/1000=36.125m/minf)进给量的选择f由min,/323min,/588min,/2585421rnrnrnn令则由（2-1）,/15. 02111rmmff得：min/7 .3815. 02581111mmfnvf盐城工学院本科生毕业设计说明书 20099rmmnvff/066. 05887 .384141rmmnvff/12. 03237 .385151令则由（2-1）,/1 . 02212rmmff得：min/8 .251 . 02581212mmfnvfrmmnvff/044. 05888 .254242rmmnvff/08. 03238 .255252B. 右面半精镗切削用量的选择a). 3#轴半精镗 201.5mm 孔，深 18mm由文献1P.132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min， f 0.150.45mm/r，又 d=201.5mm，初选 n=110r/min，则由（2-2）得：v=201.5110/1000=69.633m/minb). 3#轴半精镗 149.5mm 孔，深 54.5mm由文献1P.132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min， f 0.150.45mm/r，又 d=149.5mm，初选 n=110r/min，则由（2-2）得：v=149.5110/1000=51.663m/minc)进给量的选择f由min/1103rn 令rmmfrmmf/15. 0,/2 . 03231则,/222 . 01103131rmmfnvf,/5 .1615. 01103232rmmfnvfC. 后面半精镗切削用量的选择a).半精镗 151.5mm 孔，深 12mm由文献1P.132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min， f 0.150.45mm/r，又 d=151.5mm，初选 n=140r/min，则由（2-2）得：v=151.5140/1000=66.63m/minb).半精镗 144.5mm 孔，深 14.5mm由文献1P.132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min, f 0.150.45mm/r,又 d=144.5mm,初选 n=140r/min,则由（2-2）得：v=144.5140/1000=63.55m/minc).半精镗 142.5mm 孔，深 37mm由文献1P.132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min, f 0.150.45mm/r,又 d=142.5mm,初选 n=140r/min，则由（2-2）得：v=142.5140/1000=62.67m/mind)进给量的选择f由min/140rn 令rmmfrmmf/15. 0,/2 . 021则,/282 . 014011rmmfnvf,/2115. 014022rmmfnvf柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计10表 2-1 镗削各个孔的进给量，工进速度及切削速度 孔径切削用量99.671.629.771.635.6201.5149.5151.5144.5142.5v (m/min)80.72958.03454.86472.65536.12569.63351.66366.6363.5562.67n (r/min)258258588323323110110140140140f1 (mm/r)0.150.150.0660.120.120.20.20.20.20.2Vf1(mm/min)38.738.738.738.738.72222282828f2 (mm/r)0.10.10.0440.080.080.150.150.150.150.15Vf2(mm/min)25.825.825.825.825.816.516.52121212.2.22.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率计算切削力、切削扭矩及切削功率根据文献1P.134 表 6-20 中公式 (2-3) 55. 075. 04 .51HBfaFpz (2-4)1 . 12 . 165. 051. 0HBfaFxp (2-5)55. 075. 07 .25HBfDaTp (2-6)61200FzvP 式中， 圆周力（N） ；zF轴向切削力（N） ；xFT 切削转矩（） ；mmN P 切削功率（kW） ；v 切削速度（） ；1minmf 进给量（） ；1rmm切削深度（mm） ；paD 加工（或钻头）直径（mm） ；HB 布氏硬度。，在本设计中，)(31minmaxmaxHBHBHBHB，得 HB=223.33。240maxHB190minHB由以上公式可得：A.左面半精镗孔a). 1#、2#轴半精镗 99.6mm 孔，深 16.5mm由公式（2-3）得：55. 075. 04 .51HBfaFpz55. 075. 033.22315. 05 . 04 .51N318.121盐城工学院本科生毕业设计说明书 200911由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFxp1 . 165. 02 . 133.22315. 05 . 051. 0N811.24由公式（2-5）得：55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.22315. 05 . 06 .997 .25mmN 598.6041由公式（2-6）得：61200FzvP 61200729.80318.121kW16. 0b). 1#、2#轴半精镗 71.6mm 孔，深 8.6mm由公式（2-3）得： 55. 075. 04 .51HBfaFpz 55. 075. 033.22315. 05 . 04 .51N318.121由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx 1 . 165. 02 . 133.22315. 05 . 051. 0N811.24由公式（2-5）得：55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.22315. 05 . 06 .717 .25mmN 157.4343由公式（2-6）得：61200FzvP = 61200034.58318.121kW116. 0c). 4#轴半精镗 29.7mm 孔，深 18mm由公式（2-3）得：55. 075. 04 .51HBfaFpz 55. 075. 033.223066. 04 . 04 .51N433.52由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx 1 . 165. 02 . 133.223066. 04 . 051. 0N133.11由公式（2-5）得：55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.223066. 04 . 07 .297 .25mmN 626.778由公式（2-6）得：61200FzvP 61200864.54433.52kW047. 0d). 5#轴半精镗 71.6mm 孔，深 14.5mm由公式（2-3）得：55. 075. 04 .51HBfaFpz 55. 075. 033.22312. 05 . 04 .51N622.102由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx 1 . 165. 02 . 133.22312. 05 . 051. 0N461.21由公式（2-5）得：55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.22312. 05 . 06 .717 .25柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计12mmN 864.3673由公式（2-6）得：61200FzvP 61200655.72622.102kW122. 0e).5#轴半精镗 35.6mm 孔，深 32.1mm由公式（2-3）得：55. 075. 04 .51HBfaFpz 55. 075. 033.22312. 04 . 04 .51N098.82由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx 1 . 165. 02 . 133.22312. 04 . 051. 0N42.16由公式（2-5）得：55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.22312. 04 . 06 .357 .25mmN 336.1461由公式（2-6）得：61200FzvP 61200125.36098.82kw049. 0B. 右面半精镗孔a). 3#轴半精镗 201.5mm 孔，深 18mm由公式（2-3）得：55. 075. 04 .51HBfaFpz 55. 075. 033.2232 . 08 . 04 .51N85.240由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx 1 . 165. 02 . 133.2232 . 08 . 051. 0N577.52由公式（2-5）得：55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.2232 . 08 . 05 .2017 .25mmN 629.24265由公式（2-6）得：61200FzvP 61200633.6985.240kW275. 0b). 3#轴半精镗 149.5mm 孔，深 54.5mm由公式（2-3）得：55. 075. 04 .51HBfaFpz 55. 075. 033.2232 . 075. 04 .51N797.225由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx 1 . 165. 02 . 133.2232 . 075. 051. 0N659.48由公式（2-5）得： 55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.2232 . 075. 05 .1497 .25mmN 311.16878由公式（2-6）得：61200FzvP 盐城工学院本科生毕业设计说明书 200913 61200663.51797.225kW191. 0C. 后面半精镗孔a).半精镗 151.5mm 孔，深 12mm由公式（2-3）得：55. 075. 04 .51HBfaFpz 55. 075. 033.2232 . 075. 04 .51N797.225由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx 1 . 165. 02 . 133.2232 . 075. 051. 0N659.48由公式（2-5）得： 55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.2232 . 075. 05 .1517 .25 mmN 107.17104由公式（2-6）得：61200FzvP 6120063.66797.225kW246. 0b).半精镗 144.5mm 孔，深 14.5mm由公式（2-3）得：55. 075. 04 .51HBfaFpz 55. 075. 033.2232 . 07 . 04 .51N744.210由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx 1 . 165. 02 . 133.2232 . 07 . 051. 0N792.44由公式（2-5）得：55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.2232 . 07 . 05 .1447 .25mmN 231.15226由公式（2-6）得：61200FzvP 6120055.63744.210kW219. 0c).半精镗 142.5mm 孔，深 37mm由公式（2-3）得：55. 075. 04 .51HBfaFpz 55. 075. 033.2232 . 07 . 04 .51N744.210由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx 1 . 165. 02 . 133.2232 . 07 . 051. 0N792.44由公式（2-5）得： 55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.2232 . 07 . 05 .1427 .25mmN 487.15015由公式（2-6）得：61200FzvP 6120067.62744.210kW216. 0柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计14表 2-2 加工各个孔的切削力、切削转矩及切削功率孔径Fz(N)F x(N)T(Nmm)P (kW)99.6121.31824.8116041.5980.1671.6121.31824.8114343.1570.11629.752.43311.133778.6260.04771.6102.62221.4613673.8640.12235.682.09816.421461.3360.049201.5240.8552.57724265.6290.275149.5225.79748.65916878.3110.191151.5225.79748.65917104.1070.246144.5210.74444.79215226.2310.219142.5210.74444.79215015.4870.2162.2.32.2.3 刀具耐用度的计算刀具耐用度的计算确定刀具耐用度，用以验证选用量或刀具是否合理，刀具的耐用度至少大于 4个小时。查阅文献2中公式： （2-7）83 . 155. 025. 09600HBvfDT式中： 刀具耐用度，单位 min；T 镗头直径，单位 mm；D 切削速度，单位 m/min；v 每转进给量，单位 mm/r；f 布氏硬度。=223.33。HBHBA.左主轴箱刀具耐用度计算a).1#、2#轴半精镗 99.6mm 孔，深 16.5mm=80.729m/min =0.1mm/r vf83 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.2231 . 0729.806 .999600min711. 3b).1#、2#轴半精镗 71.6mm 孔，深 8.6mm=58.034m/min =0.1mm/rvf83 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.2231 . 0034.586 .719600min883.26盐城工学院本科生毕业设计说明书 200915c).4#轴半精镗 29.7mm 孔，深 18mm=54.864m/min =0.044mm/rvf83 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.223044. 0864.547 .299600min622.268d).5#轴半精镗 71.6mm 孔，深 14.5mm=72.655m/min =0.08mm/rvf83 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.22308. 0655.726 .719600min891.11e).5#轴半精镗 35.6mm 孔，深 32.1mm=36.125m/min =0.08mm/rvf83 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.22308. 0125.366 .359600min976.786B.右主轴箱刀具耐用度计算a). 3#轴半精镗 201.5mm 孔，深 18mm=69.633m/min =0.15mm/rvf83 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.22315. 0633.695 .2019600min324. 8b). 3#轴半精镗 149.5mm 孔，深 54.5mm=51.663m/min =0.15mm/rvf83 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.22315. 0663.515 .1499600min907.49C.后主轴箱刀具耐用度计算a).半精镗 151.5mm 孔，深 12mm=66.63m/min =0.15mm/rvf83 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.22315. 063.665 .1519600min695. 6b).半精镗 144.5mm 孔，深 14.5mm=63.55m/min =0.15mm/rvf83 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.22315. 055.635 .1449600min894. 8c).半精镗 142.5mm 孔，深 37mm=62.67m/min =0.15mm/rvf83 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.22315. 067.625 .1429600min67. 9根据计算，所得刀具耐用度满足要求。柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计162.2.42.2.4 选择刀具结构选择刀具结构根据工艺要求及加工精度的要求，刀具采用标准刀具。2.32.3 三图一卡设计三图一卡设计2.3.12.3.1 被加工零件工序图被加工零件工序图被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床(或自动线)上完成的工艺内容，加工部位的尺寸精度，表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准，夹压部件以及被加工零件的材料，硬度和本机床的前加工余量，毛坯或半成品情况的图样。除了设计研制合同外，它是组合机床设计的具体依据，也是制造，使用，调整和检验机床精度的重要文件 ，是在被加工零件图基础上，突出本机床的加工内容，并作必要的说明而绘制的。为使被加工零件工序图表达清晰明了，突出本工序内容，绘制时规定：应按一定的比例，绘制足够的视图以剖面；本工序加工部位用粗实线表示，保证的加工部位尺寸及位置尺寸数值下方画“”粗实线，其余部位用细实线表示，表示夹紧点，表示定位基面 。 针对机体的结构特点，不宜选用“一面两孔”定位基准，可采用“三平面”定位基准的方法。在选择夹压部位时应注意零件夹压后定位稳定和避免零件夹压后变形的问题，可以选择机体上表面夹压。 根据设计课题要求绘制柴油机机体的加工工序图，见附图 CYJ-ZT-001。图 2-1 被加工零件工序图2.3.22.3.2 加工示意图加工示意图加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工盐城工学院本科生毕业设计说明书 200917艺方案具体内容的机床工艺方案图。零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。A.刀具的选择一台机床刀具选择是否合理，直接影响到机床的加工精度，生产率和工作情况。根据机体孔的加工精度，加工尺寸，台阶级加工，切屑排除以及生产率等因素，和加工孔表面允许有退刀痕，因位置限制，导向孔的尺寸小于加工孔的尺寸，且加工孔直径大于 40，应选用镗刀，这样对刀方便，加工中不至于有振动，并在导套上开引槽，以便镗刀通过，刀具选用硬质合金钢。为了提高工序集中程度，可采用复合刀具，同时加工孔。考虑到被加工零件是灰铸铁，由于其硬度较高，为 HB 190-240，可采用多刃镗刀头加工，以提高刀具的使用寿命。镗削头与相同规格的液压滑台组成的镗床，满足要求的精度 H7 级，表面粗糙度达 3.2 微米的镗孔。因镗削直径较大，传递的扭矩大，可用主轴前端的短圆锥面和端面定位，并由端面键传递扭矩。B.工序间余量的确定关于工序间加工余量的确定，查工表 3-1 推荐数值选取 0.7-1.5（直径上） 。C.导向结构的选择组合机床上加工孔时，除用刚性主轴加工的方案外，其尺寸和位置精度都是依靠夹具导向来保证的。a).选择导向类型因导向直径较大，转速较高时，为了避免镗杆由于摩擦发热而变形，产生“别劲”的现象，可选用旋转导向。这种导向利于减轻摩损和持久保证精度。b).选择导向的形式和结构因半精镗多级孔导向的旋转速度高，但加工精度要求比较低，可选用滚锥轴承的旋转导向。D.确定主轴类型及尺寸对于精镗类主轴，因其切削扭矩 T 值很小，如由切削扭矩计算主轴直径，则刚性不足。因此应按加工孔径镗杆直径浮动卡头规格主轴直径的顺序逐步推定主轴直径。本设计中取。mmLmmdmmD75,36/48,50/67主轴主轴E、动力部件工作循环及行程的确定动力部件工作循环一般包括快速引进、工作进给和快速退回等动作。a).工作进给长度 L 工的确定工作进给长度 L 工应等于加工部位长度 L 与刀具切入长度 L1 和切出长度 L2 之和。动力部件工作进给长度是按加工长度最大的孔来选取，切入长度应根据工件端面的误差情况确定，一般为 510 毫米。切出长度查表 3-7，镗孔时，选510 毫米。第二工作进给通常比第一工作进给速度要小得多。在有条件时，应力柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计18求做到转入第二工作进给时，除锪平面或倒大角的刀具外，其余刀具都离开加工表面，不再切削。否则将降低刀具使用寿命，且破坏已加工的表面。当采用复合刀具时，应根据具体情况决定。所以得出以下结果:左主轴箱：1 工进长度：；mmL435335工2 工进长度：；mmL82 . 28 . 5工右主轴箱：1 工进长度：； mmL655555工2 工进长度：；mmL77 . 13 . 5工后主轴箱：1 工进长度：；mmL475375工2 工进长度： 。mmL17125工b).快速引进长度的确定快速进给是动力头把刀具送到工作进给的位置，其长度按具体工作情况确定。在加工 1、2 两孔径相同的同心孔系时，可采用跳跃进给的循环进行加工，即在加工完一层壁后，动力头再次快速进给，加工第二层壁，这样可以缩短工作循环时间。初步选定左、右、后主轴箱上刀具的快速进给长度分别为 200mm、200mm 和 200mm。c).快速退回长度的确定快速退回的长度等于快速引进和工作进给长度之和。由已确定的快速进给和工作进给长度可知，三面快速退回长度分别为 251mm，272mm，264mm。d).动力部件总行程的确定动力部件总行程除了满足工作循环向前和向后所需的行程外，还要考虑因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件能够向前调节的距离（即前备量）和刀具装卸以及刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中拿出时，动力部件需要后退的距离（刀具退离夹具导套外端面的距离应大于接杆插入主轴孔内或刀具插入接杆孔的长度，即后备量） 。因此，动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。图 2-2为被加工零件的加工示意图。盐城工学院本科生毕业设计说明书 200919图 2-2 加工示意图2.3.32.3.3 机床联系尺寸图机床联系尺寸图机床联系尺寸图是用来表示机床的配置型式、主要构成及各部件安装位置、相互联系、运动关系和操作方位的总体布局。用以检验各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求和通用部件选择是否合适；它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据；它可以看成是简化的机床总图。见附图 CYJ1135-ZT-003。A.选择动力部件a)动力箱型号的选择动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率主要依据多轴箱所需传递的切削功率来选用。由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和，根据文献1P47 公式切削P （2-切削多轴箱PP8）式中， 消耗于各主轴的切削功率的总和（kW） ；切削P 多轴箱的传动效率，加工黑色金属时取 0.80.9，加工有色金属时 取 0.70.8；主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。本课题中，被加工零件材料为灰铸铁，属黑色金属，又主轴数量较多、传动复杂，故取。8 . 0左主轴箱：2 0.162 0.1160.0470.1220.0490.77PkW 切削则0.770.96250.8PkW多轴箱右主轴箱：0.2750.1910.466PkW切削则0.4660.58250.8PkW多轴箱后主轴箱：0.2460.2190.2160.681PkW切削则 0.6810.851250.8PkW多轴箱b)动力滑台型号的选择根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力，按文献1的 P62 公式 (2-9)niFiF1多轴箱计算。式中，各主轴所需的轴向切削力，单位为 N。iF则:左主轴箱 2 24.8112 24.811 11.13321.461 16.42148.258FN 多主轴箱柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计20右主轴箱 52.57748.659101.236FN多主轴箱后主轴箱 48.65944.79244.792138.243FN多主轴箱实际上，为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于 F。又考虑到所需的最小进给速度、切削功率、行程、主轴箱轮廓尺寸等因素， 为了保证工作的稳定性，由文献1P91 表 5-1，左、右、后面都选用液压滑台 1HY50 型，台面宽 500mm，台面长 1000mm，滑台及滑座总高为 360mm，允许最大进给力为32000N；其相应的侧底座型号为 1CC501。根据液压滑台的配套要求，滑台额定功率应大于电机功率的原则，查文献1表5-38 得出动力箱及电动机的型号，见表 2-1。表 2-1 动力箱及电动机的型号主轴箱动力箱型号电动机型号电动机功率(kW)电动机转速(r/min)输出轴转速(r/min)左主轴箱1TD32Y112M-62.2940470右主轴箱1TD25Y110L-61.5940520后主轴箱1TD25Y110L-61.5940520c)配套通用部件的选择侧底座 1CC501 型号，其高度 H=560mm，宽度 B=430mm，长度 L=1780mm。B.确定机床装料高度 H装料高度一般是指工件安装基准面到地面的垂直距离。在确定时，首先要考虑工人操作的方便性；对于流水线要考虑车间运送工件的滚道高度；对于自动线要考虑中间底座的足够高度，以便允许内腔通过随行夹具返回系统或冷却排屑系统。其次是机床内部结构尺寸限制和刚度要求。如工件最低孔的位置，主轴箱允许的最2h低主轴高度和通用部件、中间底座及夹具底座基本尺寸的限制。考虑上述刚度、1h结构功能和使用要求等因素，本课题中，工件最低孔位置 h2=122.2，主轴箱最低主轴高度 h1=196.7，所选滑台与滑座总高 h3=360，侧底座高度 h4=560，夹具底座高度 h5=380，中间底座高度 h6=560，综合上述因素，该组合机床装料高度取 H=920。C.确定夹具轮廓尺寸主要确定夹具底座的长、宽、高尺寸。工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具底座轮廓尺寸的基本依据。具体要考虑布置工件的定位、限位、夹紧机构、刀具导向装置以及夹具底座排屑和安装等方面的空间和面积需要。夹具底座的高度尺寸，一方面要保证其有足够的高度，同时考虑机床的装料高度、中间底座的高度、排屑的方便性和便于设置定位、夹紧机构。一般不小于 240 mm。本机床夹具的长度为 1104mm，宽度为 1378mm，高度为 1110mm。D.确定中间底座尺寸中间底座的轮廓尺寸，在长宽方向应满足夹具的安装需要。中间底座的顶面安装夹具或输送部件，侧面与侧底座或立柱底座相连接，并通过端面键或定位销定位。盐城工学院本科生毕业设计说明书 200921根据机床配置形式不同，中间底座有多种形式，如：双面卧式组合机床的中间底座，两侧面都安装侧底座；三面卧式组合机床的中间底座为三面安装侧底座；立式回状工作台式组合机床，除了安装立柱外，还需安装回转工作台。总之，中间底座的结构，尺寸需根据工件的大小、形状以及组合机床的配置形式等来确定。因此，中间底座一般按专用部件进行设计，但为了不致使组合机床的外廓尺寸过分繁多，中间底座的主要尺寸应符合国家标准规定。确定中间底座高度方向尺寸时，应注意机床的刚性要求、冷却排屑系统要求以及侧底座连接尺寸要求。中间底座高度一般不小于 540mm。本机床确定中间底座高度为 550mm。E.确定主轴箱轮廓尺寸主要需确定的尺寸是主轴箱的宽度 B 和高度 H 及最低主轴高度 h1。多轴箱宽度B、高度 H 的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按文献1P49 公式计算： （2-12bbB10） （2-11bhhH11）式中：b工件在宽度方向相距最远的两孔距离（） ；b1最边缘主轴中心至箱体外壁的距离（） ；h工件在高度方向相距最远的两孔距离（） ；h1最低主轴高度（） 。其中，h1还与工件最低孔位置h2（h2=122.2） 、机床装料高度H（H=920） 、滑台总高h3（h3=360） 、侧底座高度h4（h4=560）等尺寸有关。对于卧式组合机床，h1要保证润滑油不致从主轴衬套处泄漏箱外，通常推荐h185140，本组合机床按文献1P50 公式h1=h2+H-(0.5+h3+h4) （2-12）计算，得： h1=121.7。b=265，h=182.8，取 b1=100，则求出主轴箱轮廓尺寸： B=b+2b1=265+2100=465 H=h+h1+b1=182.8+121.7+100=404.5根据上述计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，左主轴箱轮廓尺寸都预定为BH=500500，右、后主轴箱轮廓尺寸预定为BH=400400。考虑到左主轴箱内部的齿轮较多，如果温度过高将影响轴承的寿命和主轴的精度，故取 b1=200，则B=b+2b1=265+2200=665，H=h+h1+b1=182.8+121.7+200=504.5故左主轴箱的尺寸定为BH=800630，便于散热，以使三面主轴箱的寿命大致相当。柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计222.3.4.2.3.4.机床生产率计算卡机床生产率计算卡A.理想生产率Q理想生产率(单位为件/h)是指完成年生产纲领A(包括备品及废品率)所要求Q的机床生产率。它与全年工时总数有关，一般情况下，单班制取 2350h，两班ktkt制取 4600h，由文献1的 51 页公式kt （2-13）ktAQ 得： 25000/ 235010.638/Qh件B.实际生产率1Q实际生产率 (单位为件/h)是指所设计机床每小时实际可生产的零件数 1Q （2-14） 单TQ601式中:生产一个零件所需时间(min)，可按下式计算：单T （2-15） 装移快退快进停辅切单ttVLLtVLVLttTkfff2211式中:分别为刀具第、第工作进给长度，单位为 mm；21LL 、分别为刀具第、第工作进给量，单位为 mm/min；21ffvv 、当加工沉孔、止口、锪窝、倒角、光整表面时，滑台在死挡铁上的停留停t时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转 510 转所需的时间，单位min； 分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为 mm； 快退快进、LL动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取 56m/min，用液压动力fkv部件时取 310m/min，本设计中为 6.3m/min；直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取 0.1min，本设移t计中不需要转位，所以；min0移t工件装、卸（包括定位或撤消定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及装、卸t吊运工件等）时间。它取决于装卸自动化程度、工件重量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度。通常取 0.51.5min，本设计中取 1.3min。如果计算出的机床实际生产率不能满足理想生产率要求，即时候，机床负荷率为二者之比。1QQ组合机床负荷率一般为 0.750.90，自动线负荷率为 0.60.7。典型的钻、镗、攻螺纹类组合机床，按其复杂程度参照 P51 表 3-8 确定；对于精度较高、自动化程度高或加工多品种组合机床，宜适当降低负荷率。b)由文献1的 P52 公式得机床负荷率: 柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计24 （2-16） %89.853846.12638.101QQ生产率计算卡见表 2-4。表 2-4 生产率计算卡图号CYJ-ZT-004毛坯种类铸件名称ZH1135 柴油机机体毛坯重量50kg被加工零件材料HT250硬度HB190240 工序名称半精镗精镗孔工序号工时(min)序号工步名称被加工零件数量加工直径(mm)加工长度(mm)工作行程(mm)切削速度(m/ min)每分钟转速(r/min)进给量(mm/r)进给速度(mm/min)机加工时间辅助时间共计1装卸工件11.31.32右动力部件滑台快进 20063000.0320.032滑台一工进 43(半精镗孔201.5)201.5186569.6331100.2222.9552.955(半精镗孔149.5)149.5556551.6631100.222滑台二工进 7(倒角 C1.7)201.51.7769.6331100.1516.50.4250.425(倒角 C1.7)149.51.7751.6631100.1516.5滑台停留0.0910.091滑台快退 11063000.0440.044总计4.8447min备装卸工件时间取决于操作者熟练程度，本机床计算时取 1.3min单件工时4.8447min盐城工学院本科生毕业设计说明书 200925机床生产率12.8346 件/h注机床负荷率85.89%3 夹具设计31 概述机床夹具是一种装夹工件的工艺设备，它广泛的应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装备、焊接和检验等工艺过程中。在金属切削机床上使用最多的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺设备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，故机床夹具设计在企业的产品设计和制造及其生产技术准备中占有及其重要的地位。机床夹具设计是一项重要的技术工作。在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件的定位和夹紧。然而，由于各类机床加工的方式不同，有些机床夹具还具有一些特殊的功能。机床夹具在保证产品优质、高效和低成本方面充分发挥着现代先进设备的巨大潜力。有利于提高工人对复杂或精密零件的加工技能，减轻繁重的体力劳动。机床夹具设计和使用是促进生产周期的重要工艺措施之一，因此一切机械制造行业广大工人和工程技术人员历来都把机床夹具的改进和开发作为技术革新的主要课题之一。3.1.13.1.1 机床夹具在机械加工中的作用机床夹具在机械加工中的作用对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对刀具（或机床）有正确的位置并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。为此进行机械加工前，先要将工件夹好。工件的装夹方法有两种：一种是工件直接装夹在机床的工作台或花盘上；另一种是工件装夹在夹具上。采用第一种方法装夹工件时，一般是先按图样要求在工件表面划线，找出工件表面的尺寸和位置，装夹时用划针或百分表找正后在夹紧。这种方法不需专门的装备，但效率低，一般用于单件或小批量生产；批量较大时，大都采用夹具装夹工件。使用机床夹具的目的主要有以下六个方面。然而，在不同的生产条件下应该有不同的侧重点。夹具设计时应综合考虑加工的技术要求、生产成本和工人操作等方面的要求，以达到预期的效果。a.保证加工精度 用夹具装夹工件时，能稳定地保证加工精度，并减少对其它生产条件的依赖性，故在精密加工中广泛的使用夹具，并且它还是全面质量管理的一个重要环节。柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计26b.提高劳动生产率 使用夹具后，能使工件迅速地定位和夹紧，并能够显著地收缩辅助时间和基本时间，提高劳动生产率。c.改善工人的劳动条件 用夹具装夹工件方便、省力、安全。当采用气压、液压等夹紧装置时，可以减轻工人的劳动强度，保证安全生产。d.降低生产成本 在批量生产中使用夹具时，则由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可以明显降低生产成本。e.保证工艺纪律 在生产过程中使用夹具时，可确保生产周期、生产调度等工秩序。因为夹具往往也是工程技术人员解决高难度零件加工的主要工艺手段之一。f.扩大机床工艺范围 这是在生产条件有限的企业中常用的一种技术改造措施。如在车床上拉削、深孔加工等，也可用夹具装夹以加工较复杂的成形圆。3.1.23.1.2 机床夹具的分类机床夹具的分类机床夹具有多种分类方法。一般按适用工件的范围的特点分为：通用夹具、专用夹具、组合夹具和可调夹具或按适用的机床分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具等。通用夹具是指已经标准化，可用于加工一定范围内的不同工件夹具。如三爪自定心卡盘、虎钳、万能分度头和磁力工作台等。专用夹具是指为某一工件的某道工序而设计制造的夹具。一般在批量生产中使用，是机械制造厂里使用范围最广的一种机床夹具。3.1.33.1.3 机床夹具的组成机床夹具的组成机床夹具的种类和结构虽然繁多，但它们的组成均可概括为下面四个部分：a.定位装置定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置，从而保证加工位置的正确。b.夹紧装置夹紧装置的作用是将工件压紧、夹牢，保证工件在加工的过程中受到外力（切削力等）作用时不离开占据正确的位置。c.夹具体夹具体是机床夹具的基件，通过它将机床的所有元件构成一个整体。d.其它装置或元件如连接元件，分度装置，靠模装置，上下料装置，工业机器人等。盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009273.23.2 夹具设计的基本要求和步骤夹具设计的基本要求和步骤3.2.13.2.1 夹具设计的基本要求夹具设计的基本要求夹具设计时，应满足以下基本要求a)夹具应满足零件加工工序的精度要求。特别对于精加工工序，应适当提高夹具的精度，以保证工件的尺寸公差和位置公差等。b)夹具应达到加工生产率的要求。特别对于大批量生产中使用的夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间。c)夹具的操作要方便、安全。按不同的加工方法，可设置必要的防护装置、挡屑板以及各种安全器具。d)能保证夹具一定的使用寿命和较低的夹具制造成本。夹具元件的材料选择将直接影响夹具的使用寿命。因此，定位元件以及主要元件宜采用力学性能较好的材料。夹具的复杂程度应与工件的生产批量相适应。在大批量生产始终，宜采用气压、液压等高效夹紧装置；而小批量生产中，则宜采用较简单的夹具结构。e)要适当提高夹具元件的通用化和标准化程度。选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具制造周期，降低夹具成本。f)具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造、使用和维修。3.2.23.2.2 夹具设计的步骤夹具设计的步骤A.明确设计任务与收集设计资料夹具设计的第一步是在已知生产纲领的前提下，研究被加工零件的零件图、工序图、工艺规程和设计任务书，对工件进行工艺分析。其内容主要是了解工件的结构特点、材料；确定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基准和夹紧表面及所用的机床、刀具、量具等。其次是根据设计任务书收集有关资料，如机床的技术参数，夹具零部件的国家标准、部颁标准和厂订标准、各类夹具图册、夹具设计图册等，还可以收集一些同类夹具的设计图样，并了解该厂的工装制造水平，以供参考。B.拟定夹具结构方案与绘制夹具草图a)确定工件的定位方案，设计定位装置。b)确定工件的夹紧方案，设计夹紧装置。c)确定对刀或导向方案，设计对刀或导向装置。d)确定夹具与机床的连接方式，设计连接元件及安装基面。e)确定和设计其它装置及元件的结构型式，如分度装置、预定位装置及吊装元件等。f)确定夹具体的结构型式及夹具在机床上的安装方式。g)绘制夹具草图，并标注尺寸、公差及技术要求。C.进行必要的分析计算工件的加工精度较高时，应进行工件加工精度分析。有助于装置的夹具，需计算夹紧力。当有几种夹具方案时，可进行经济分析，选用经济效益较高的方案。柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计28D.审查方案与改进设计夹具草图画出后，应征求有关人员的意见，并送有关部门审查，然后根据他们的意见对夹具方案作进一步修改。E.绘制夹具装置装配总图夹具的总装配图应按国家制图标准绘制，绘图比例尽量采用 1：1。主视图按夹具操作者的方向绘制。总图应把夹具的工作原理、各种装置的结构及其相互关系表达清楚。F.绘制夹具零件图夹具中的非标准零件均要画零件图，并按夹具总图的要求，确定零件的尺寸、公差及技术要求。3.33.3 定位方案的确定定位方案的确定3.3.13.3.1 零件的工艺性分析零件的工艺性分析该加工零件的工序内容:左面半精镗 2x99.6H8 深 16.5mm，粗糙度 3.2； 71.6H8 深 8.6mm， 粗糙度 3.2；35.6H8 深 18 mm，粗糙度 3.2； 71.6H8 深 14.5 mm，粗糙度 3.2；29.7 H8 深 32.1 mm，粗糙度 3.2。右面半精镗 210.5 H8 深 18 mm，粗糙度 3.2；149.5 H8 深 54.5 mm，粗糙度 3.2。后面半精镗 151.5 H8 深 12 mm，粗糙度 3.2；144.5 H8 深 14.5mm，粗糙度 3.2；142.5 H8 深 37mm，粗糙度 3.2。3.3.23.3.2 定位方案的论证定位方案的论证箱体零件的定位方案一般有两种， “一面两销”和“三平面”定位方法。 A. “一面两销”的定位方法的特点是：a)可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。b)有同时加工零件五个表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。c)“一面两销”可作为零件从粗加工到精加工全部工序的定位基准，使零件整个工艺过程基准统一，从而减少由基准转换带来的累积误差，有利于保证零件的加工精度。同时，使机床各个工序（工位）的许多部件实现通用化，有利于缩短设计、制造周期，降低成本。d)易于实现自动化定位、夹紧，并有利于防止切削落于定位基面上。 B. “三平面”定位方法的特点是：a)可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。盐城工学院本科生毕业设计说明书 200929b)有同时加工零件两个表面的可能，能高度集中工序。在选择定位基准时，应尽量选择设计基准作为定位基准，即遵循基准统一原则。由总体设计可以知道我使用的是半精镗进行加工，加上对零件的分析，最后选择柴油机机体的底面即需加工孔的一面作为定位的基准面，这样就有利于保证了被加工孔相互间的位置精度。柴油机机体要很好的固定在机床上，就必须限制六个自由度，这样才可以保持加工精度。根据切削力的方向和夹具夹紧力的方向，选择柴油机机体的底面确立一个平面来限制 3 个自由度，侧面定位限制 2 个自由度，端面定位限制 1 个自由度，这样就更能保证工件的加工精度。这种定位方式就是“三平面”定位。3.3.33.3.3 误差分析误差分析用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件加工精度的因素很多，与夹具有关的因素有：a.一批工件的定位误差；Db.对刀误差；Tc.夹具在机床上的安装误差；Ad.夹具误差；Ea)在机械加工工艺系统中，影响加工精度的其它因素综合称为加工方法误差；Gb)上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确而形成总的加工误差。根据文献16的 146 页的说明，现将上述各种误差的分析如下：a.定位误差 Da)第一类误差第一类误差是指工件在夹具上定位时所产生的那部分定位误差基准不重合误差是由于定位基准和工序基准不重合而引起的工序基准相对于定位基准在加工尺寸上的最大位置变动范围。在本设计中，由于定位误差和工序基准是重合的，所以基准不重合误差为 0。b)第二类误差第二类误差是定位元件对夹具三基准面的尺寸误差及位置度所产生的那一部分定位误差。基准位移误差是由于定位元件和工件的制造误差而引起的定位基准在加工尺寸上的最大位置变动范围。当支承面即工件底面对夹具的安装基准（底面）有平行度误差及支承面对夹具的对刀基准有位置误差，被加工孔的定位误差为：移动误差： JLL11JLL22JLL33柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计30转动误差： HL 1HL 2HL 3故定位误差为 HLLLLJDW1 111)( HLLLLJDW2 222)( HLLLLJDW3 333)(按标注的测量尺寸： 04. 002. 0321JJJLLL 100/05. 0将上述数值代入定位误差计算公式，则得： mmLDW09. 0100/05. 010004. 0)(1 mmLDW09. 0100/05. 010004. 0)(2 mmLDW09. 0100/05. 010004. 0)(3b.对刀误差T因为夹具上的刀具或导向装置对定位元件的位置不准确，将导致加工表面的位置发生变化，由此而造成的加工尺寸误差即为对刀误差。本工序中镗是采用模板进行导向的，镗孔时导向误差计算按文献14的 155 页的表 1.7-8 公式为： (3-1)lbhddpmeddKddKL)(221123即得导向误差 mmT04. 0202. 0c.夹具在机床上的安装误差A夹具在机床上安装时，其定位元件对机床装卡面的相互位置误差将导致工件定位基准发生移动，从而使工序尺寸发生变化，这种误差称为夹具的安装误差。产生夹具的安装误差的因素有：a)夹具定位元件对夹具体安装基面的相互位置误差。b)夹具安装基面本身的制造误差及其与机床装卡面间的间隙所产生的连接误差。夹具的安装误差一般取： mm02. 0A水盐城工学院本科生毕业设计说明书 200931 mm0A垂d.夹具误差E因夹具上定位元件，对刀或导向元件及安装基面三者之间（包括导向元件与导向元件之间）的位置不精确而造成的加工误差，称为夹具误差，夹具误差大小取决于夹具零件的加工精度的夹具装配时的调整和修配精度。一般取mmE04. 0e.加工方法误差G加工方法误差是指在切削加工过程中，因机床、刀具质量、工件材质以及由于切削力、切削热的作用而引起的工艺系统弹性变形、热变形等因素使加工表面位置发生变化，从而造成的加工尺寸误差。因该项误差影响因素很多，又不便于计算，所以常根据经验为它留出工件公差的。计算时可设。31G3k工件位置公差取 0.20k=Gmmk067. 020. 03133.3.43.3.4 保证加工精度保证加工精度工件在夹具中加工时，总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机误差，应用概率法相加，因此，保证工件加工精度的条件为：086. 0067. 004. 002. 004. 009. 02222222222GEATD 即工件总加工误差应不大于工件的加工尺寸公差，由以上得知，本夹具完全可以保证加工精度。为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精度时需留出一定精度储备量，因此将上式改为：cJ =kcJcJk当0 时夹具能满足加工要求，根据以上得：cJ=0.20-0.081=0.1190cJk所以夹具完全可以满足加工所要的要求。3.4 夹紧方案的确定3.4.13.4.1 夹紧装置的确定夹紧装置的确定a.夹紧装置设计的基本要求a)夹紧过程中，不改变工件定位后占据的正确位置。b）夹紧力的大小要可靠和适当，既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变，振动小，又要使工件不产生于过大的夹紧变形。柴油机机体三面半精镗组合机床总体及夹具设计32c）夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领
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