　　　组合机床是一种高效率专用机床，有一定的使用条件，不是在所有情况下都可以收到良好的经济效益，在确定设计机床前，需要进行具体的经济技术论证。加工同一个产品的零件，通常会有很多种工艺方法，不同的方法会有不同的经济效益，影响技术经济的成分有很多，有时技术指标先进的方发，经济指标不一定先进，因此，需要对技术、经济指标作综合评估，综合多数的意见，选出优化方法进行经济效果评估，如果满意即可决定采用哪种方法。

　　　本课题设计的是双端面孔加工组合机床。其来源于惠发特精密机械有限公司。在设计中：通过研究被加工零件的特点，对相关数据进行计算，对相关部件进行选择，从而确定机床的整体布局。并绘制出被加工示意图，加工零件工序图，机床联系尺寸图和生产率计算卡。在此条件上拟定了主轴箱的传动路线，设计了轴的结构，进行了皮带轮及轴等相关零件的强度，刚度校核，并绘制出主轴箱总装图和相关零件图。该机床对零件的两端孔同时进行加工，加工的工艺性好，工件装夹方便。采用滚珠丝杠导轨实现刀具进给。工件采用V形块定位，液压夹紧，一次装夹完成不止保证了孔的加工精度，而且还提升了加工效率，降低了工人的劳动强度。

关键词: 组合机床；双端面孔加工；液压夹紧

1 绪论

1.1 本课题的研究内容和意义

　　　人们在生活中的每个方面都离不开机械设备。专业为机械方面的人，毕业后想要从事机械设计及制造工作都需要具备机械方面的基础知识与基础技能。毕业设计是概括性，综合性的实践课程，是工科各专业学生的必经之路，是所有学生离开学校之前最重要的任务。

　　　本毕业设计是从事专业机床设计。包括总体设计，进给系统，床身部件，液压系统，主轴箱和机床夹具部分。

　　　课程来源于无锡市惠发特精密机械有限公司。本课题系机动车减震器缸筒加工的专用机床设计，对于摩托车及其这一些激动车的减震器缸筒加工均有一定的参考价值，在减震器行业技术更新中起相当的作用。

1.2 国内外的发展概况

回首过去几十年来，机床行业已经能够实现平稳较快发展，得益于该行业在新形势下，把握“抓创新，调结构，促改革”的工作主线，使虽然在此期间显著改善产业格局，广大员工在机床行业和公司的大力支持下，各个方面的共同努力，已取得长足的进步，2009年，中国的机床产量位居第一，在世界，在国内市场占有率国内机床工具的80％以上，但应该可以看到机床行业，我们只能将其视为一个“发展中的国家”在中国的机床工具产品结构，价格实惠的产品仍然占了很大的比例;国家重点发展领域的一些必要的高端产品仍然需要依赖进口，我们的机床出口，仍然依靠大量的低价值，低成本的仿制产品，以支持，但总是有进口进出口逆差。尽管多年的努力，中国的机床工具企业，有已经被一些国际影响力1.3 本课题应达到的要求

　　　此次毕业设计任务要求机床功能得到进一步的完善，能够提高零件的加工精度和加工效率，能够降低加工成本。该零件属摩托车减震器用，其材料为铸铝，要求单班制生产，年产量5万件。机床结构表达清晰合理，说明书工整并有理论依据。进给系统应采用一般简易数控专用机床的滚珠丝杆付及滚动导轨的传动方案，并选用步进电机。绘制进给系统总图一份。绘制夹具总图一份，所设计之夹具必须根据工件尺寸大小有一定的调节范围。编写说明书，要求包括必要的计算并且文字简洁通顺，表达清晰，字数一万字左右。专业英文资料翻译一万字左右。此次毕业设计从十一月十二日开始至五月二十五日结束。

减震器铝合金缸筒.gif

减震器铝合金缸筒双面扩绞专用机床设计-进给系统设计和夹具设计.gif

进给系统.gif

内容简介：: 无锡太湖学院机信系机械工程及其自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目减震器缸体双面扩绞专用机床设计 2、专题进给系统设计和夹具设计二、课题来源及选题依据 1.课题来源：无锡市惠发特精密机械制造公司 2、减震器铝合金缸筒的图样及实物。 3. 缸体每年产50000件，大批量生产。 4. 制造厂现有的生产条件，厂方对生产成本的要求。三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 1. 进给系统应采用一般简易数控专用机床的滚珠丝杆付及滚动导轨的传动方案，并选用步进电机。 2.绘制进给系统总图一份。 3.绘制夹具总图一份，所设计之夹具必须根据工件尺寸大小有一定的调节范围。 4.编写说明书，要求包括必要的计算并且文字简洁通顺，表达清晰，字数一万字左右。 5.专业英文资料翻译一万字左右。 6.不少于三张零号图纸。四、接受任务学生：机械96 班姓名吴宏伟五、开始及完成日期：自 2012 年11 月 12 日至 2013 年5 月 25 日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任签名2012 年 11 月 12 日I无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：减震器铝合金缸筒双面扩绞专用机床设计机信系机械工程及自动化专业学号： 0923277 学生姓名：吴宏伟指导教师：张大骏（职称：高级工程师）（职称：） 2012年11月23日课题来源无锡惠发特精密机械有限公司提供，为加工摩托车减震器部件而设计，此机床所加工之零件用途较为广泛，产品需求量大，年产一般在5-10万件左右，根据产品加工制造情况，采用双面进给孔加工的专用机床。科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）该工件的双端孔，其尺寸精度、位置精度、表面粗糙度的要求都相对比较高。因此这个孔无论从产品角度还是从工艺角度来分析都是十分重要的。如何来高速、高效、高质量的加工是一个具有指导性意义的课题。国外如英国的哈曼机械研究公司在该类项目的研究中具有无可争辩的领先地位，其技术已十分完善。我国在此项目的研究上与他们仍有较大的距离。研究内容：双端面孔加工专用机床设计1. 根据提供的产品图样及样品以及产品结构，设计出较为合理的加工工序和工艺方案，及工序图的绘制。2. 双端面孔加工专用机床设计专用机床夹具设计专用机床进给系统设计机床主要部件设计图纸绘制专用机床夹具和进给系统图纸3. 设计应达到如下要求：机床结构表达清晰合理，说明书工整并有理论依据。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析首先对被加工零件及现有一些加工机床、工艺要求等数据进行采集，以确定计算的方案。其次，分析零件工艺。分析现有所具备的条件因素，考虑到厂房，实际技术水平、制造成本和客户订货要求进行方案制定。最后，进行机床夹具及进给系统的设计。无锡惠发特精密机械有限公司所制造的有关此类孔加工机床，其通用部件已标准化、系列化，这就可以根据实际需要灵活配置，以缩短设计制造周期。从而使机床在大批量生产中得以广泛应用，并可组成流水线，自动线生产，所以此类机床研发的可能性空间很大。研究计划及预期成果 12年11月13年3月准备、下厂调研、收集数据13年3月 4日 3月21日方案论证、比较、初步设计3月26日 4月 1日方案确定、夹具设计、进给设计4月 2日 5月 3 日书写设计说明书5月 4日 5月12日修改、整理设计说明书5月12日5月31日上交、准备毕业论文答辩6月1日6月3日论文答辩特色或创新之处相对普通通用机床，该类机床采用精确定位，特种复合刀具，进给系统采用滚动导轨和滚珠丝杠付，伺服系统采用步进电机，并用液压夹具夹紧，因此生产效率比普通通用机床要高出十倍甚至几十倍。已具备的条件和尚需解决的问题无锡惠发特精密机械有限公司对此零件及专用机床已拥有比较成熟的生产制造和工艺技术上的经验，并已有产品在生产减震器的厂家应用，在工艺和加工方面具有很强的技术性指导，使设计更具有可行性。指导教师意见本课题为实际生产中的课题，对学生综合运用机械制造基本理论，结合生产实践知识，对立解决和分析问题有现实意义，且具有一定的难度，对学生起一定的锻炼作用。指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日减震器铝合金缸筒双面扩绞专用机床进给系统和夹具设计目录摘要.III ABSTRACT.IV目录.V1 绪论1 1.1 本课题的研究内容和意义1 1.2 国内外的发展概况1 1.3 本课题应达到的要求12 对总体设计的理解3 2.1 机床的主要用途3 2.2 机床的主要部件3 2.3总体设计工艺方案的制定3 2.3.1工序3 2.3.2安装4 2.3.3 拟订加工工艺路线5 2.3.4 两种加工路线的比较5 2.3.5 刀具与夹具的比较6 2.3.6 工序的集中与分散7 2.3.7 确定加工工艺路线73 进给系统设计8 3.1 确定传动方式8 3.2 联轴器的选用8 3.3 导轨形式的确定（选用和载荷计算）8 3.3.1 选用8 3.3.2 载荷计算9 3.4 滚珠丝杆的机械特性的设计计算9 3.5 滚珠丝杆副的选用13 3.6 滚珠丝杆的验算13 3.7 步进电机的选用14 3.8 传动系统的结构设计17 3.8.1 螺母17 3.8.2 活灵座17 3.8.4 拖板22 3.8.5 丝杆夹具23 3.9 进给系统图244 夹具设计25 4.1 被加工零件的加工要求25 4.2 夹具设计的主要依据26 4.2.1 被加工零件的加工精度和加工工序27 4.2.2 被加工零件特点27 4.2.3 零件的生产批量27 4.3 工件的定位方案确定28 4.3.1 加工示意图的作用和内容28 4.3.2 加工示意图的画法及注意事项28 4.3.3 选择刀具，工具，导向装置并标注其相关位置及尺寸28 4.4 工件夹紧方案确定29 4.4.1 夹紧方向29 4.4.2夹紧部件30 4. 5 定位元件，夹紧元件的设计35 4.5.1定位元件的设计35 4.5.2 夹紧元件设计35 4.6 夹紧力计算36 4.7 夹紧油缸设计36 4.7.1 液压缸的载荷组成与计算37 4.7.2 初选系统工作压力39 4.7.3 液压缸的主要结构尺寸41 4.7.4 油缸密封41 4.8 夹具体及其他零件设计41 4.8.1 外形简图41 4.8.2 材料选择42 4.9 夹具的安装与调整43 4.9.1 安装43 4.9.2 调整43 4.9.3 夹具的可调节性435 总结与展望44致谢45参考文献46摘要组合机床是一种高效率专用机床，有一定的使用条件，不是在所有情况下都可以收到良好的经济效益，在确定设计机床前，需要进行具体的经济技术论证。加工同一个产品的零件，通常会有很多种工艺方法，不同的方法会有不同的经济效益，影响技术经济的成分有很多，有时技术指标先进的方发，经济指标不一定先进，因此，需要对技术、经济指标作综合评估，综合多数的意见，选出优化方法进行经济效果评估，如果满意即可决定采用哪种方法。本课题设计的是双端面孔加工组合机床。其来源于惠发特精密机械有限公司。在设计中：通过研究被加工零件的特点，对相关数据进行计算，对相关部件进行选择，从而确定机床的整体布局。并绘制出被加工示意图，加工零件工序图，机床联系尺寸图和生产率计算卡。在此条件上拟定了主轴箱的传动路线，设计了轴的结构，进行了皮带轮及轴等相关零件的强度，刚度校核，并绘制出主轴箱总装图和相关零件图。该机床对零件的两端孔同时进行加工，加工的工艺性好，工件装夹方便。采用滚珠丝杠导轨实现刀具进给。工件采用V形块定位，液压夹紧，一次装夹完成不止保证了孔的加工精度，而且还提升了加工效率，降低了工人的劳动强度。关键词: 组合机床；双端面孔加工；液压夹紧AbstractCombination machine tools is an efficient special machine tool, has the certain conditions of use, can not in all cases received good economic benefits, before the design of machine tool is determined, specific economic and technical argument is required. Processing parts of the same product, usually there are many kinds of processing methods, different methods have different economic efficiency, influence the composition of the technical and economic has a lot of, sometimes technical indicators advanced party, advanced economic indicator does not necessarily, therefore, need to make a comprehensive evaluation of technical and economic indicators, comprehensive the opinions of the majority, to select the optimal method for economic evaluation, if satisfaction can be decided to use which method.This topic design is of double end face processing combination machine tools. It is derived from HuiFa precision machinery co., LTD. In design: by studying the characteristics of the processed parts and the related data to calculate, to choose of related parts, to determine the overall layout of machine tool. And map out the process diagram, process diagram, processing parts machine tool contact card size chart and productivity calculation. Conditions on which to formulate the spindle box of transmission route, design the structure of the shaft, the pulley and shaft parts related to strength, stiffness, and draw out the spindle box assembly diagram and related detail drawings. The machine tool and parts at both ends of the hole processing, processing of good manufacturability, workpiece clamping and convenient. With ball screw feed ? guide implementation tools. Key words: combination machine; double-face processing; the hydraulic clamping1 绪论1.1 本课题的研究内容和意义人们在生活中的每个方面都离不开机械设备。专业为机械方面的人，毕业后想要从事机械设计及制造工作都需要具备机械方面的基础知识与基础技能。毕业设计是概括性，综合性的实践课程，是工科各专业学生的必经之路，是所有学生离开学校之前最重要的任务。本毕业设计是从事专业机床设计。包括总体设计，进给系统，床身部件，液压系统，主轴箱和机床夹具部分。课程来源于无锡市惠发特精密机械有限公司。本课题系机动车减震器缸筒加工的专用机床设计，对于摩托车及其这一些激动车的减震器缸筒加工均有一定的参考价值，在减震器行业技术更新中起相当的作用。 1.2 国内外的发展概况回首过去几十年来，机床行业已经能够实现平稳较快发展，得益于该行业在新形势下，把握“抓创新，调结构，促改革”的工作主线，使虽然在此期间显著改善产业格局，广大员工在机床行业和公司的大力支持下，各个方面的共同努力，已取得长足的进步，2009年，中国的机床产量位居第一，在世界，在国内市场占有率国内机床工具的80以上，但应该可以看到机床行业，我们只能将其视为一个“发展中的国家”在中国的机床工具产品结构，价格实惠的产品仍然占了很大的比例;国家重点发展领域的一些必要的高端产品仍然需要依赖进口，我们的机床出口，仍然依靠大量的低价值，低成本的仿制产品，以支持，但总是有进口进出口逆差。尽管多年的努力，中国的机床工具企业，有已经被一些国际影响力的群体，一些世界先进水平和机床出口的国际竞争力已经开始，但整个行业的整体，自主创新能力，基础制造，低水平的同质化现象严重，低水平重复建设，难以解决的问题仍然存在自主创新产品推广应用，产品的质量和服务水平还有待提高，所以贯彻落实科学发展观，转变经济增长方式，大力调整的工业结构和产品结构，并力求在未来的一个重大突破，这将是中国机床工具行业的共同努力我们的方向和目标，组合机床的发展有28年的历史，它的研究和生产是相当的基础上，应用程序也已经渗透到许多行业。机械制造行业目前的产品更新，技术创新，提高生产效率和高速发展的必备设备。如何加快，高效率，高品质的加工是一个指导性意义的课题。外国如英国研究公司哈曼机械研究项目中的类，具有无可争议的领导者，在其技术已经非常完善。在我们的研究在这个项目上，他们仍然有较大的距离。1.3 本课题应达到的要求此次毕业设计任务要求机床功能得到进一步的完善，能够提高零件的加工精度和加工效率，能够降低加工成本。该零件属摩托车减震器用，其材料为铸铝，要求单班制生产，年产量5万件。机床结构表达清晰合理，说明书工整并有理论依据。进给系统应采用一般简易数控专用机床的滚珠丝杆付及滚动导轨的传动方案，并选用步进电机。绘制进给系统总图一份。绘制夹具总图一份，所设计之夹具必须根据工件尺寸大小有一定的调节范围。编写说明书，要求包括必要的计算并且文字简洁通顺，表达清晰，字数一万字左右。专业英文资料翻译一万字左右。此次毕业设计从十一月十二日开始至五月二十五日结束。 2 对总体设计的理解2.1 机床的主要用途双工位扩绞专用机床是用于减震器生产线上铝筒加工的专用设备。双工位钻床的使用可以稳定高效地保证铝筒加工的精度，得到优良的加工质量，并可大幅度的降低加工成本，企业增效显著。双工位扩绞专用机床是一种简易的数控专用机床，受制造成本的制约，为了节约成本结构要求简单，制造维修方便。2.2 机床的主要部件本机床主要由床身、主轴箱、夹具、进给系统和液压系统等部件组成。2.3总体设计工艺方案的制定机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法的工艺文件。生产规模的大小，工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现。因此，机械加工工艺规程设计是一项重要而又严肃的工作。为能具体确切地说明工艺过程，一般将机械加工工艺过程分为工序、安装、工位、工步和走刀。这是设计专用机床最重要的一步。工艺方案制定得正确与否，将决定机床能否达到“体积小，重量轻，结构简单，使用方便，效率高，质量好”的要求。我们想让工艺方案采用的正确，必定先认真的分析加工零件的图纸，走进厂房详细的知道产品的结构突出点，加工地方，精度要求技术要求，粗糙度，定位夹紧方式采用的工艺和生产过程所采用的刀类，辅具，切屑用量情况及产生率要求高，分析其优缺点，总结设计，制造，使用单位和操作者的丰富的实践经验，以求理论紧密联系生产实际，从而确定零件在组合机床上完成的工艺（工序）内容及方法，决定刀具种类，结构型式，数量及切屑用量等。根据选定的工艺方案确定机床的配置型式，并定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。既要考虑能实现工艺方案，以确保零件的加工精度，技术要求及生产率；又要考虑机床的操作方便可靠，易于维修，且冷却，排屑情况良好。以上两个步骤是十分重要的。对于同一个零件的加工，可能会有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采取哪种方案时，决不能草率，要全面地看问题，综合分析各方面的情况，进行多种方案对比，从中选择最佳方案2。2.3.1工序被加工零件为一棒铝合金牌号: 代号铸造方法: 金属型热处理: 淬火+人工时效力学性能: 抗拉强度伸长率: 2布氏硬度铸造铝合金应具有良好的铸造性能，其成分应接近共晶点。此外，为了提高其力学性能，常常采用变质处理和固溶热处理。双孔加工，左端14.5，表面粗糙度Ra=6.3微米” 右端阶梯孔最大37.5，最小28，表面粗糙度Ra=6.3微米其他技术要求见孔位图，要求生产纲领为年产量5万件，单班制生产。机械加工工艺过程的工序是指：一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分加工过程。图2.1 减震器零件图其加工内容是 : 对左右两端钻孔加工深孔去毛刺这些加工内容安排在3个工序中完成，如下表所示。表2-1 铝合金缸筒工序安排方案工序号工序内容设备 1 对左右两端钻孔专业钻床 2 加工深孔专业钻床 3 手工去毛刺2.3.2安装在同一个工序中，工件每定位和夹紧一次所完成的那部分加工称为一个安装。此次全部工序的完成需要两次定位和夹紧。如下表所示。表2-2铝合金缸筒的工序和安装工序号安装号安装内容设备11左右两端钻孔专业钻床22加工深孔专业钻床2.3.3 拟订加工工艺路线根据厂方要求，该零件有两种加工方案，一是先加工深孔再加工双端面孔，二是先加工双端面孔再加工深孔。金属切屑机床又称工作母机，是机械制造业的基础装备。随着社会需求和科学技术的发展，对机床设计技术要求越来越高。一方面为了适应社会需求的变化，出现了柔性制造系统（FMS）等先进的自动化制造系统，除了传统的机床设计要求之外，还要求机床增加柔性，并能与系统有机结合。另一方面数控技术和 CAD技术的发展，为机床设计提供了新的条件和支撑。因此机床的设计方法和设计技术也在发生着深刻变化。 2.3.4 两种加工路线的比较 A 先加工深孔再加工两端面孔路线根据加工深孔时工件旋转而刀具不转的原理，此方案在先加工深孔时需要一个导航设备，以确保刀具能够精准地校准工件中心。在工件夹紧方面，工件左面可考虑选用三爪卡盘夹具，这样可以带动工件高速旋转。由于深孔加工的特殊要求，工件若只夹紧一侧，会由于震动而导致误差偏大，达不到工件的精度要求。故而需要设计一辅助夹具，用来夹紧工件的另一侧，以确保工件能够达到厂方要求。但由于工件需要高速旋转，此辅助夹具也必须能够高速旋转。这一特殊要求将给此辅助夹具的设计带来相当大的困难，暂考虑以同样的三爪卡盘来夹紧工件的另一侧。由于深孔加工对刀具的特殊要求，刀具在加工时需要一个导航设备，以避免刀具在加工时产生较大的偏移。经这样考虑，辅助夹具和导航设备的安装又将是另一难题。若将此两个设备以前后顺序安装于同一板垫上，则或多或少会影响加工精度。现在来考虑加工两端面孔。我们要求两端面孔要同时加工,这样不仅可以提高工作效率,对两端孔的中心线的合一也能够很好的解决,避免了先后加工两端面孔时由于拆卸工件所带来的认为误差。由于这一要求,所以对夹具的设计要进行一番考虑。现设计夹具为臂杆式,左右各一个,如“T”型状,利用液压缸夹紧,简图如下。图2.2夹具简图综上所述,方案一需消耗人力,才力和资源比较大,成本高,方案实行比较困难.B 先加工两端面孔再加工深孔路线两端面孔的加工要求同步进行,并在同时间内完成加工任务,在刀具设计方面同上一方案。现在来考虑加工深孔。深孔加工要求工件高速旋转，上一方案考虑用三爪卡盘夹紧两端面里带动工件完成高速运转。此方案在实际亦不可行，现由于工件两端面孔已经加工完成，故可考虑用顶针顶住工件左端面孔，依靠机床结构对工件向左的紧压力所产生的摩擦力带动工件高速运转。根据工件右端面孔的特征，可以设计一个刀具导向套，利于机床部件运动给工件一个向左的压紧力，此刀具导向套简图如下所示。图2.3刀具导向套简图这样便可以成功地解决工件高速运转所带来的夹具设计困难问题。此方案不仅方便可行，而且成本低，运用合理，完全能够满足加工要求3。2.3.5 刀具与夹具的比较刀具两种方案对刀具的要求是统一的，故不论是哪种方案，其刀具的设计是完全一样的，勿需比较。夹具方案一所需要的夹具，在加工两端面时与方案二是一样的，但在加工深孔时，夹具的设计比较困难，成本较高，较难实现。方案二所需的夹具在加工深孔时比较容易，设计简单，成本低，可以顺利达到工件的加工要求。 2.3.6 工序的集中与分散同一工件，同样的加工内容可以安排两种不同的形式的工艺规程：一种是工序集中，另一种是工序分散。集中工序有帮助保护各加工面间的相关地位精确度要求，有效于使用高效率机床，节约装配工件的长度，减弱工件的搬动来回。分散工序可让每个工序采取的设备和夹具比较容易，对刀也比较简单，对操作工人的层次要求比较少。采用高效自动化机床,以工序集中的形式组织生产,除了具有上述工序集中的优点以外,生产适应强,因而虽然设备价格昂贵,但仍然受到愈来愈多的重视.综上所述,此次加工采用的是工序集中的工艺规程. 2.3.7 确定加工工艺路线根据上述内容,对各种方案的比较,选用先加工两端面孔再加工深孔这一方案比较合理,也比较科学,这一方案不仅降低了生产成本,提高了生产效率,同时也容易完成加工任务.工艺路线简图如下图所示. 钻两端面孔钻深孔图2-3 加工工艺路线简图3 进给系统设计3.1 确定传动方式机械部件中我们经常用的是螺旋传动、齿冷传动、同步带、和各种非线性传动部件等。它的功能主要的是传输转矩和转速，实际上说就是一种转矩和转速变化器。目的是使执行机构和负载之间获得最佳匹配方面的转矩和转速。机械传动部分的传动类型、传输模式、刚度和传输可靠性的机电一体化系统的准确性、稳定性和快速响应有显著的影响,应设计和选择传动间隙小、精度高、体积小、重量轻、运行平稳、传递转矩大的传动部件。丝杠螺母机构又称螺旋传动机构。它主要用于将旋转运动转换成线性运动或直线运动转换成旋转运动。螺杆螺母机构滑动摩擦和滚动摩擦的点。滑动丝杠螺母机构，结构简单，易于加工，制造成本低，具有自锁功能。但摩擦阻力，传动效率低。滚动丝杠螺母机构虽然结构复杂，制造成本高，但其最大的优点是摩擦阻力小，传动效率高，因此在机电一体化系统中得到广泛应用。在本设计中工作台行程的直线运动导轨，主体，以传递运动，需要更高的传输精度和紧凑的，所以使用的进给丝杠螺母驱动机构。3.2 联轴器的选用联轴器主要用来联接不同部件之间的两根轴，使其一同回转并传递转矩。可分为两大类弹性联轴器刚性联轴器和联轴器。挠性接头，根据划分是否弹性元件的非弹性和弹性元件弹性联轴器的弹性联轴器元件。弹性套柱销联轴器加工简单，装拆方便，成本较低，可以补偿综合位移，具有一定的缓冲和吸震能力，适用于正反转或启动频繁的传递中。此次设计中选用弹性套柱销联轴器。它属于非金属弹性元件挠性联轴器。其构造与凸缘联轴器相似，只是用装有弹性套的柱销代替了联接螺栓。弹性套的变形可以补偿两轴的径向位移和角位移。3.3 导轨形式的确定（选用和载荷计算）3.3.1 选用机电一体化系统对导轨的基本要求是导向精度高、刚性好、运动轻便平稳、耐磨性好、温度变化小以及结构工艺性好等。按接触面的摩擦性质可分为： A. 滑动导轨副：滑动导轨机构简单，阻尼系数大，刚度大；但易产生低速爬行现象，易磨损。滑动导轨是金属对金属型式，目前在数控机床上很少采用。摩擦系数较大，而且变化范围也大，对于精度高的工件加工心有余而力不足。承载能力中等。接触刚度高。滑动导轨一般仅用于普通精度的机床。数控机床已不采用。 B. 滚动导轨副：直线滚动导轨由导轨和滑块两部分组成。导轨通常为两根，装在支撑件上，每根导轨上有2个滑块，固定在移动件导轨体上。直线滚动导轨副的工作原理就是滑块中装有四组滚珠，在导轨条的滑块的断点，就经合成树脂制造的端面挡板和滑块中的回珠孔回到另一端，经另一端端面挡板再进入循环。四组滚珠各有自己的回株孔，分别处于滑块的四角。四组滚珠和滚道相当于四个直线运动角接触滚珠轴承。接触角为45度时，四个方向具有相同的承载能力。 C. 液体静压导轨：无磨损，无静摩擦，无低速爬行现象，阻尼系数大；但设计、制造、使用较复杂。 D. 气浮导轨：无磨损，无静摩擦，无低速爬行现象，无需回行管道，不产生污染；但刚度小，阻尼系数很小，容易引起振荡。此次设计中选用滚动导轨副。 3.3.2 载荷计算垂直载荷为Fz=1200N，取计算导轨的静安全系数，代入式，计算出为导轨的基本静额定载荷；工作载荷： (3.1) 根据计算结果查有关资料初选导轨：依据速度v=5.84 m/min和选定导轨的基本动额定载荷验算导轨的工作寿命： (3.2)3.4 滚珠丝杆的机械特性的设计计算滚珠丝杠被认为是如今所有机床进给的主要传动装置，以其长使用、高强度、高效果、高灵活度、无间隔等明显优点而得以宽泛使用，成为各种机床的关键配合部分，并已实现了好通用，标准好。数控机床，以满足进给速度高，定位精度高，稳定性高，响应速度快的要求，必须选择滚珠丝杆，并进行必要的验算。表3 -1滚珠丝杠的计算列表说明备注 1轴向载荷寿命1.1额定动载荷在轴向载荷Fa以较高速运转转。其90%的滚珠丝杆副不产生疲劳剥落，此时的Fa即为Ca，见尺寸规格表1.2额定静载荷滚珠丝杆副在静止或者转速较低状态下，承受最大接触应力的滚珠和滚珠接触面的塑性变形量之和为钢珠直径的十万分之一的轴向载荷13回转寿命L 式中L回转寿命额定动载荷轴向载荷载荷系数 1.4时间寿命式中年回转寿命N转速=5.84，r/min 2 按预期工作时间确定预期额定动载荷式中预期工作时间，H普通机械普通机床数控机床精密机床测试机床航空机床续表3-1 说明备注3.按预期工作时间确定预期额定动载荷Cam精度系数精度1.2.3 4.5 0.97 0.810 0.8 可靠性系数，一般载荷系数无冲击平稳轻微冲击拌有冲击，震动当量转速,r/min, 当量载荷,N, 3.1滚珠丝杆螺母间的预加负荷式中当量载荷,N当轴向载荷不能确定时取过大，影响寿命及摩擦力矩增大；过小，会出现轴向间隙，影响定位精度3.2对预拉伸滚珠丝杆副的行程补偿值C和预紧3.2.1滚珠丝杆轴在制造时，可提出目标行程的行程补偿C，式中温度变化值，一般取滚珠丝杆副的有效行程， a丝杆膨胀系数为续表3-1 说明备注3.22滚珠丝杆副安装时丝杆的拉伸力式中滚珠丝杆的温升，一般取3 滚珠丝杆螺纹底径，E弹性模量，全长总修正量, 丝杆在两支撑轴间距离，4滚珠丝杆副的极限转速和允许转速4.1极限转速式中 k 安全系数，一般去0.8 安装间距35mmA丝杆横截面积611mm 滚珠丝杆螺纹底径27.9mmI丝杆最小截面惯性矩29728mmE弹性模量材料密度、表示与支撑形式有关的系数固定自由支持支持固定支持固定固定高速运转时，避免产生震动现象续表3-1说明备注4.2允许转速式D滚珠丝杆的公称直径，32mm3.5 滚珠丝杆副的选用综合上述所选主要技术参数，根据滚珠丝杠产品样本，即可确定所选滚珠丝杠副型号规格3207-4。图3-1滚珠丝杠3.6 滚珠丝杆的验算 (1) 刚度验算滚珠丝杠副在工作载荷F=7284Nmax和扭矩M1共同作用下，所引起的螺纹每米导程变形总误差按下式计算：（3.3）式中：A丝杠截面积，G丝杠材料剪切弹性模量，对钢K安装方式系数(固定自由：K=1；固定固定：K=0.25)。验算不等式为：(300mm单一导程变动量)。 (2) 效率验算 (3.4)式中：丝杠螺纹螺旋升角；=arctg为摩擦角。如上述验算不满足要求，需另选其它型号，重复以上步骤，直至满足要求为止。丝杠受工作负载引起的导程变化量很小，可忽略不计。就不在具体计算总长变形量、滚道接触变形量、轴承轴向变形量了10。3.7 步进电机的选用A 步进电机的分类及优缺点步进电机的运动是由输入的电脉冲信号控制的，每当电机绕组接收一个脉冲，转子就转过一个相应的角度。其角位移量与输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步。因而，只要控制输入脉冲的数量、频率和电机绕组的相序，即可得到所需转动的速度和方向。步进电机有反应式、永磁式和混合式三种类型。步进电机的主要特性指标：步距角、最高启动频率、最高连续工作频率等。步进电机的主要特性：1步进电机必须加驱动才能运转，动力来源必须是脉冲号码，没有脉冲的时候，步进电机关闭，当加入合理的脉冲信源，就会转动一定角度。转动的速度和脉冲的频率成一定关系；2步进电机的步进角度为7.5度，一圈360度，需要48个脉冲实现；3步进电机含有瞬时启动并且快速停住的好处；4为实现改变转动方位可以改变脉冲顺序。步进电机有其独特的优点，归纳起来主要有：1)步矩值不受各种干扰因素的影响 2)误差不长期积累 3)控制性能好B 伺服电机的分类及优缺点直流伺服电动机具有良好的线性调节特性及快速的时间响应。所以区分步进电机与伺服电机的依据条件主要视具体应用情况而定，简单地说要确定：负载的性质（如水平还是垂直负载等），转矩、惯量、精度、加减速等要求，上位控制条件（如对端口界面条件和通讯方面条件的使用条件），主要控制形式是方位、转矩还是速度方式。供电电源是直流还是交流电源，或者是电池供电，电压范围。以此为依据来确定电机和配用驱动器或控制器的型号。还可以按照下表区别选择步进系统还是伺服系统（步进电机的负荷及扭矩计算）:表3-2步进电机系统伺服电机系统小扭矩范围扭矩（20Nm的普遍以下）小，中，大，全范围低转速范围内（通常在不到2000RPM，高扭矩电机小于1000RPM）高（可达5000RPM），直流伺服电机和1至20000转/分钟控制方式主要是位置控制多元化智能控制，位置/速度/转矩模式平滑性低速振动（但与驱动器的子类型可以显着改善）好，运行平滑精度一般较低，细分型驱动时较高高矩频特性高速时，力矩下降快力矩特性好，特性较硬过载特性过载时会失步可310倍过载（短时）反馈方式的开环控制，也可以被连接到编码器，以防止失步闭环方式，编码器反馈编码器类型光电旋转编码器（增量/绝对）旋转变压器型旋转变压器型一般快温升运行温度高一般维护性基本可以免维护较好价格低较高所以考虑到这次设计的要求，为了在不影响工作精度条件下，我选择了步进电机。表3-3 步进电机计算列表说明备注5电机选择51 外部载荷所产生的摩擦力锯=9696式中轴向载荷，=7284N切削力，7224N工作台总重量，1200NN摩擦系数0.05（滑动或滚珠）导程，418mm 续表3-3说明备注5.2 预紧力产生的摩擦力矩式中预紧力，1618N导程，0.418m预紧滚珠杠副的效率（0.850.9）5.3 支承轴承产生的摩擦力矩查阅轴承样本5.4 加速度产生的负荷扭矩当电机转速从升至时: 当电机从静止升至时: 式中 j加在电机上的惯性矩，9720电机最高转速，35 r/min 加速时间，2s5.5 电机总扭矩通常将限制在电机输出功率的10%30%左右，尤其是选用小电机时更要注意115.6 进给系统的刚度式中滚珠丝杠的轴向刚度，螺母的轴向刚度，支承轴承的轴向刚度，所以步进电动机型号选择为3.8 传动系统的结构设计 3.8.1 螺母螺母的工作原理是采用螺母和螺栓之间的摩擦力进行自锁的。但是在动载荷中这种自锁的可靠性就会降低。在一些重要的场合我们就会采取一些防松措施，保证螺母锁紧的可靠性。其中用锁紧螺母就是其中的一种防松措施。锁紧螺母也有两种，一种是用两个一样的螺母拧在同一支螺栓上，在两个螺母之间附加一个拧紧力矩，使得螺栓连接可靠。另一种是专用的防松螺母，需要和一种可以防松垫片一起使用。专用的防松螺母不是六角螺母，而是一中圆螺母，在螺母的圆周上开有6个缺口，这六个缺口既是拧紧工具的着力点，又是防松垫片卡口的卡入处。13 第二种防松方式比第一种更可靠，但是结构相对复杂。这次设计我们选用第2种方案3.8.2 活灵座图3.2 活灵座主轴箱上电机只带动主轴旋转，和进给运动无关联，所以我们用到了活灵座，起连接丝杆与进给的桥梁。活灵座固定丝杆的螺母，一头固定在滑台上，丝杆轴向固定，旋转时带动螺母和活灵座再带动滑台，实现进给运动。数据显示：长90mm 宽98mm 高112mm 表面粗糙度为0.8 3.8.3 轴承座轴承座顾名思义就是轴承的支撑座。轴承座的作用是稳定轴承及其所连接的回转轴，确保轴和轴承内圈平稳回转避免因承载回转引起的轴承扭动或跳动！螺孔是上轴承盖的。图3.3轴承座 3.8.3.1 轴承滚动轴承的种类、类型及尺寸是多种多样的。为使机械装置发挥出预期的性能，选择最适宜的轴承是非常关键的。选它，我们分析多个原因，从各种角度评审选择轴承的条件，并无特殊规格，但一般顺序如下：(1)掌握机械物件和轴承的要求(2)明确对轴承的使用环境(3)选定轴承的类型(4)选定轴承配置方式(5)选定轴承尺寸(6)选定轴承规格(7)选定轴承的安装方法 3.8.3.2 轴承的使用条件与环境条件正确把握轴承在机械装置的使用部位及使用条件与环境条件是选择适宜轴承的前提。为之，需要取得以下几个方面的数据和资料：(1)机械装置的功能与结构(2)轴承的使用部位(3)轴承负荷(大小、方向)(4)旋转速度(5)振动、冲击(6)轴承温度(周围温度、温升)(7)周围气氛(腐蚀性，清洁性，润滑性) 3.8.3.3 轴承配置方式的选择通常，轴是以两个轴承在径向和轴向进行支撑的，此时，将一侧的轴承称为固定侧轴承，它承受径向和轴向两种负荷，起固定轴与轴承箱之间的相对轴向位移的作用。将另一侧称之为自由侧，仅承受径向负荷，轴向可以相对移动，以此解决因温度变化而产生的轴的伸缩部题和安装轴承的间隔误差。对于固定侧轴承，需选择可用滚动面在轴向移动(如圆柱滚子轴承)或以装配面移动(如向心球轴承)的轴承。在比较短的轴上，固定侧与自由侧无甚别的情况下，使用只单向固定轴向移动的轴承(如向心推力球轴承)。 3.8.3.4 轴承类型的选定选择轴承类型时，全面掌握轴承的使用条件是至关重要的。下表列出了主要的分析项目: 表3-4 轴承类型选择应注意问题分析项目作用选择方法1)轴承的安装空间能容纳于轴承安装空间内的轴承型由于设计轴系时注重轴的刚性和强度，因此一般先确定轴径，即轴承内径。但滚动轴承有多种尺寸系列和类型，应从中选择最为合适的轴承类型。2)负荷轴承负荷的大小、方向和性质轴承的负荷能力用基本额定负荷表示，其数值载于轴承尺寸表轴承负载的变化，如负载的大小，是否只有径向负荷，轴向负荷是单向的或双向的，所以振动或冲击的程度。在考虑这些因素后，再选择最合适的轴承类型。一般来说，相同内径的轴承的径向负荷能力按下列顺序：深沟球轴承角接触球轴承圆柱滚子轴承圆锥滚子轴承调心滚子轴承3)转速能适应机械转速的轴承类型轴承转速的界限值基准用极限转速表示，其数值载于轴承尺寸表轴承的极限转速不仅取于轴承类型还限于轴承尺寸、保持架型式、精度等级、负荷条件和润滑方式等，因此，选择时必须考虑这些因素。下列轴承大多用于高速旋转：深沟球轴承、角接触球轴承、圆柱滚子轴承续表3.4分析项目作用选择方法4)旋转精度具有所需旋转精度的轴承类型轴承的尺寸精度和旋转精度已由GB按轴承类型标准化了机床主轴、燃汽轮机和控制机器分别要求高旋转精度、高转速和低摩擦，这时应该使用5级精度以上的轴承。一般使用下列轴承：深沟球轴承、接触球轴承、圆柱滚子轴承5)刚性能满足机械轴系所需刚性的轴承类型轴承承受负荷时，滚动体与滚道的接触部分会产生弹性变形。“高刚性”是指这种弹性变形的变形量较小在机床主轴和汽车末级减速装置等部位，在提高轴的刚性的同时，还必须提高轴承的刚性。滚子轴承承受负荷生的变形比球轴承小。对轴承施加预紧(负游隙)可以提高刚性。该方法适用于角接触球轴承和圆锥滚子轴承。6)内圈与外圈的相对倾斜分析使轴承内圈与外圈产生相对倾斜的因素(如负荷引起的轴的挠曲、轴及外壳的精度不良或安装误差)，并选择能适应这种使用条件的轴承类型。如果内圈与外圈的相对倾斜过大，轴承会因产生内部负荷造成损伤。因此应选择可以承受这种倾斜的轴承类型。一般来说，允许倾斜角(或调心角)按下列顺序递增：圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、深沟球轴承(角接触球轴承)、调心滚子(球)轴承7)安装与拆卸定期检查等的装拆频度及装拆方法装拆频繁时，使用内圈与外圈可分离的圆柱滚子轴承，滚针轴承及圆锥滚子轴承较为方便。圆锥孔调心球轴承及圆锥孔调心滚子轴承通过使用紧固件或退卸套可便于装拆。123.8.3.5 轴承结构的选定机械的类型不一样，轴承的使用条件会有差别，对其性能要求也不尽相同，但一般来说，一根轴上使用的轴承不少于两个。为了便于轴向定位，使用时将一个轴承用作固定端轴承，其余则用作自由端轴承。下表列出了固定端与自由端轴承结构的选择。表3-5 轴承结构内容适用的轴承型式固定端轴承用于使轴承轴向定位及固定选用可同时承受径向与轴向负荷的轴承为承受双向轴向负荷，安装时还需要根据轴向负荷的大小考虑相应的强度。深沟球轴承组合角接触球轴承双列角接触球轴承调心球轴承带挡边圆柱滚子轴承(NUP型、NH型) 双列滚子轴承调心滚子轴承固定端轴承用于使轴承轴向定位及固定选用可同时承受径向与轴向负荷的轴承为承受双向轴向负荷，安装时还需要根据轴向负荷的大小考虑相应的强度。深沟球轴承组合角接触球轴承双列角接触球轴承调心球轴承带挡边圆柱滚子轴承(NUP型、NH型) 双列滚子轴承调心滚子轴承续表 3.5内容适用的轴承形式不分固定端与自由端时在轴承间距小、轴伸缩的影响不大时，将可承受轴向负荷的两个角接触球轴承或圆锥滚子轴承等正面或背面配置使用。用螺母或垫片调安装后的轴向游隙。深沟球轴承角接触球轴承调心球轴承圆柱滚子轴承(NJ型、NF型)圆锥滚子轴承调心滚子轴承用于立轴时固定端选用可同时承受径向负荷与轴向负荷的轴承。轴向负荷的轴承轴向负荷较大时，将推力轴承与向心轴承并用。同样自由端选用只可承受径向负荷的轴承，以避让轴的伸缩。固定端组合角接触球轴承(背面组合)双列圆锥滚子轴承(37000型)推力轴承与向心轴承并用133.8.3.6 轴承的安装轴承属于精密的机械部件，在安装前请勿打开包装，避免生锈。对已经脂润滑的轴承及双侧具油封或防尘盖，密封圈轴承可直接安装，不必清洗。轴承的安装过程中，必须掌握一个原则，即只能通过相应套圈来传递安装力或力矩。 A.压入配合使轴承内圈与轴紧配合，外圈与轴承内孔松动适合相比，可用压力机把轴承压在轴上面，然后一起把他们压入轴套子里面，压装时在轴承内圈垫上一层用金属做的装备套筒，必须是金属的。轴承外圈与轴承孔紧配合，内圈与轴松动适合相比，我们先把轴承压进套筒里面啊，这个时套筒的直径可能小一点啊。如果轴承套圈与轴和轴承座孔紧，安装时要同时压进去外圈和内圈啊，装配套管的结构应能够一起压紧两端的端面。 B.加热配合俗称热套我们先加热轴承或者轴承座，使用金属的热胀冷缩来实现装配。紧配合转变为松配合。是一种非常常见的方法。这种方法是用过盈量过多的安装，热装前把轴承或者要装配的套圈放入油箱中加热到80-100，然后从油中取出赶快装到轴上，为了防止冷去后出现装配不紧轴承的的冷却可以重新轴向紧固。轴承外圈与轻金属轴承紧配合，使用加热设备轴承的热方法，可避免表面的划痕。在油箱加热轴承时，在距箱底一定长度处应有一网栅，用钩子拉着轴承，轴承不能挨着箱底上面，怕杂质进去和不均匀加热，油箱中肯定有温度计，严厉控制油的温度不得超过100，怕发生回火是硬度降低。 C.推力轴承的安装推力轴承的与轴的配合一般为过渡一起，座圈与轴承座孔的配合一般是间隙配合，因此这种轴承简单安装，双向推力轴承的中轴应在轴上固定，用来防止相对于轴转动。轴承的安装方式，一般来说是轴旋转的可能比较多，为此内圈与轴的配合必须是过赢配合，轴承外圈与轴承室的配合那是间隙配合。 3.8.3.7 轴承运转检查轴承安装好后要进行检查，应保证轴承安装到位，旋转灵活，无卡滞现象，如轴承安装不当，会使轴承温度迅速上升而损坏，甚至发生轴承卡死断裂等重大事故。 3.8.3.8 轴承的使用和保管 (1)在轴承使用时，保持周围环境的洁净，不要粘上手汗和污物。规定由熟悉轴承的人员使用，特别需要小心伤、压痕、欠损等。为保证轴承的使用性能，应根椐设备的作业标准，定期对轴承进行维护、保养和检修，内容包括监控运行状态、补充润滑剂、定期拆卸检查。(2)轴承不得直接在地上储存(需离地30cm以上)，避免直射光线和阴冷的墙壁。为了防止生锈，保管在温度20左右、湿度65以下的环境中，轴承放置在酸性空气中，容易生锈、变色，要用手套、木棉回丝擦拭轴承、轴、外壳，垃圾进入轴承内部和配合部分是发生异常的原因，因此需要注意14。 3.8.4 拖板图3.4 拖板尺寸图简单的说拖板就是支撑工件，工作台和传递进给中介的作用。由于滚珠丝杆的进给，带动了活灵座的运动，活灵座通过与滑台间螺母带动一起运动。数据：长480mm宽369mm高45mm表面粗糙度为0.8 3.8.5 丝杆夹具图3.5丝杆夹具尺寸图作用1支撑丝杆 2调整丝杆的平行度 3起电机给齿轮的传递与滚珠丝杆转动的桥梁支撑作用并母作用1固定旋转轴 2调整中心度 3支撑作用3.9 进给系统图如图3.6所示双头钻床系统的进给系统装备图。图 3.6 进给系统装备图4 夹具设计此次毕业设计为摩托车减震器(上图所示),其材料为铸铝,硬度为HBS8389,加工部位及要求为:技术要求见零件图，要求生产纲领为年产量5万件，单班制生产。机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面：(1) 保证加工精度这是必须做到的最基本的要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。(2) 夹具的总体方案应与年生产纲领相适应在大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。(3) 安全、方便、减轻劳动强度机床夹具要有工作安全性考虑，必须时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人的劳动强度。(4) 排屑顺畅机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。(5) 机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性机床夹具设计时，需方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。4.1 被加工零件的加工要求根据选定的工艺方案制定工序图，表示一台组合机床或自动线完成的工艺内容，加工部位尺寸，精度，表面粗糙度及技术要求，加工用定位基准，夹压部位和被加工零件的材料使用，重量和在这道工序加工前半成品图纸。它不能来自用户的产品图纸代替，而肯定在原零件图的来源上，显出本机床或自动线的加工内涵，加上必要的说明而绘制的。它是组合机床设计的主要依据，也是制造，使用，检验和调整机床的重要技术文件。图上应表示出：(1) 被加工零件的形状和轮廓尺寸以及本机床设计有关的部位的机构的形状及尺寸。尤其是当须要设置中间导向套时，应表示出零件内部的筋，壁不置及有关结构的形状以尺寸，以便检查工件，夹具，刀具是否发生干涉。(2) 加工用定位基准，夹压部位及夹压方向，以便依此进行夹具的定位支承（包括辅助定位支承），限位，夹紧，导向系统的设计。(3) 本道工序加工部位的尺寸，精度，表面粗糙度，形状位置尺寸精度及技术要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求（主要是指定位基准）。(4) 必要的文字说明。如被加工零件的编号，名称，材料，硬度，重量及加工部位的余量等。本次毕业设计零件加工要求深孔直径26，深孔表面粗糙度0.2，深孔面与端面的垂直度0.052。工件左端面用固定锥销顶住，限制了工件的3个自由度，即X，Y，Z轴的平移运动，此为第一定位基准面。工件右端面用刀具导向套顶住，孤立地看，由于刀具导向套在Z方向上可以移动，因此只限制了两个自由度，即X轴和Y轴的平移运动，但若与前顶锥销一起考虑，则刀具导向套实际限制的是工件的 X轴和Y轴的转动。至此，工件的自由度得到合理的限制，没有欠定位，达到加工要求。根据定位基准的选择原则，选择工件的左端面为定位基准，利用刀具导向套向左的压紧力夹紧工件，根据夹紧力作用方向应有利于工件的准确定位原则，一般要求主要夹紧力应垂直指向主要定位面，故此夹紧设备的设计与选择是合理的。根据以上的分析和论述，此工件的加工所需要的各方面要求均已达到，机床的可靠性稳定，设计合理。工件的工序图如下所示。附注：1.被加工零件及编号：摩托车减震器部分；材料及硬度：铸铝2ALSi9Mg，HB702.图中为基准符号，为夹压符号3.上尺寸为本工序保证尺寸图4.4零件加工工序图4.2 夹具设计的主要依据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。设计组合机床前，首先应根据组合机床完成工艺的一些限制及组合机床各种工艺方法能达到的加工精度，表面粗糙度及技术要求，解决零件是否可以利用组合机床加工过程顺利进行，并达到要求的生产率，必须在掌握大量的零件加工工艺资料基础上，统盘考虑影响制定零件工艺方案，机床配置型式，结构方案的各种因素及应注意的问题。经过分析比较，以确定零件在组合机床上合理可行的加工方法（包括安排工序及工艺流程，确定工序中的工步数，选择加工的定位基准及夹压方案等）。确定工序（或工步）间加工余量，选择合适的切屑用量，相应的刀具结构，确定机床配置型式等等，这些便是组合机床方案制定的主要的内容。4.2.1 被加工零件的加工精度和加工工序被加工零件要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制定机床方案的主要依据。例如精度为H7的孔加工工序，不仅工步数多（通常34个），而且对于不同尺寸的孔径，也必须采取不同的工艺方法（镗或铰）。当孔与孔之间有较高位置精度要求9如0.05毫米），其最后精加工应从一面进行。又如，为了加工精度为H6，表面粗糙度为Ra0.4微米的孔，除采取提高机床原始制造精度和工件定位基准度并减少夹压变形等一般措施外，机床必须采取主轴高速，低进给量的加工方法没，以使切屑力尽量小，还须尽量消除主轴振动的影响，并保持稳定的小进给量（一般f0.0 1 毫米/转），为此，机床通常采用皮带传动的精镗头，主轴设卸载装置，进给采用液压增稳系统。又如加工精度为H6H7，直径为80150毫米的汽缸孔，机床一般采用立式刚性主轴结构，而不采用浮动主轴带导向加工，因为采用前，后导向加工，不仅机床结构复杂，庞大，还常因汽缸孔间距较小而不便安置导向套，同时立式加工时，切屑也易落入下导向，造成导向精度早期走失，不利于保证加工精度。采用刚性主轴结构方案时，必须根据被加工零件材料，加工部位特点及加工精度要求来选择主轴结构型式和具体参数，以使主轴有足够刚度及抗振性。还必须合理布置镗刀位置，力求减少切削径向力在加工过程中产生的振动。当气缸体缸孔孔间距及平行度要求精度较高（0.020.03毫米），缸孔对定位基准位置精度要求高于0.05毫米时，通常采用由单个精镗头组成的多轴机床结构方案，目的是各精镗头可单独调整位置。为提高机床工作过程中的稳定性，镗头滑台应采用矩型 - 三角型导轨型式，并把机床设计成10或者45倾斜式4。4.2.2 被加工零件特点这主要是指的部分的材质，硬度，结构和加工部位的形状，工件的刚性特征，如定位基准。他们开发机的技术方案有着重要的影响。相同的精密孔，由于材料和硬度不同，过程计划是不同的，如钢铁，铸铁件的数量普遍高于多步处理。疑阵加工薄壁制件，安排进程必须考虑，以防止共振。加工箱体类零件同轴多层等于直径的孔，通常在镗杆上安装多个镗头和乏味，回缩，要求工件（夹具）“让刀，镗头周向定位。如果没有工件刚性组安排不能太专注于过程，以避免同时加工工件表面造成更大的压力，振动，热变形，影响加工精度。此外，还必须高度重视，被加工零件加工工艺和粗糙的成品或半成品的质量前的组合。津贴是大或决定对部分质量较差的预处理步骤安排。加工零件的特点在很大程度上决定了机器配置的类型。一般情况下，孔的中心线平面平行的框中，然后由处理中的一个或多个侧面的定位和需要应采用卧式机床看到;立式机是适合于加工定位基面与基面水平是零件的生产批量是决定采用单工位，多工位或自动线，还是按中小批生产特点设计组合机床的重要因素。有时从工件外形及轮廓尺寸看，本来可以采取单工位固定式夹具的机床配置型式，但由于生产批量较大，就不得不采取多工位的机床方案以使装卸工件时间与机动时间重合。被加工零件的生产批量越大，工序安排一般趋于分散。而且，其粗，半精，精加工应分别在不同机床上完成。对于中小批量生产情况，则要力求减少机床台数，此时应将工序尽量集中在一台（多工位）或少数几台机床上加工，以提高机床利用率。4.3 工件的定位方案确定4.3.1 加工示意图的作用和内容零件加工的技术方案要经过的过程示意图所示。示意图显示被加工零件的加工在机器的流程，工具，艾滋病的情况和安排，零件，夹具，工具和其他机械部件的相对位置之间的接触机和工作行程周期的工作等。因此，处理的组合机床设计原理在整体设计上非常重要的一个图纸占据非常重要的地位。它是一个工具，配件，夹具，主轴箱，液压电气设备的设计和组件常用的选择是一个重要的初始材料，也总结组合机床布局和性能的原始状态，与此期间或调整机床，刀具和测试的基础。其内容是：应该是能够证明的加工方法，加工条件和(1)根据加工部位特点和加工目标，决定刀具种类，数目，结构，尺寸，包括镗削加工时选择镗杆直径和长度。(2)决定主轴的结构规格，规格尺寸及外伸尺寸。(3)选择标准或设计专用的接杆，浮动卡头，导向装置，攻丝靠模装置，刀杆托架等，并选择它们的结构及尺寸。(4)标明主轴，接杆，导向夹具和工件之间的尺寸联系，配合和精度。(5)根据机床要求的生产率及刀具，材料特点等，确定合理的切削用料并合理的标注。(6)决定机床动力部件的工作行程及工作循环。4.3.2 加工示意图的画法及注意事项示意图处理顺序是：按比例用细实线绘制工件位置的局部结构和扩大。加工表面涂上粗实线。为了简化设计，相同的部分的加工过程中的原理图（参照同规格的孔加工，工具的使用指导，主轴，连杆等的大小，相同的精度），只允许其中之一，而且两者同时为相同的大小相同的结构的主轴箱可以只画出一个主轴。但必须注明在主轴轴数（对应与工件孔数）。当轴数越多，可以按比例缩小，用细实线绘制的工件零件图（查看）和标记的孔数，以设计和调整机器。（1）正常情况下，在加工图上，分布主轴可能会得出实际距离。加工时孔间隔开的结果或需要设置尺寸较大的径向导向装置时，相邻的主轴必须严格按比例绘制，为了检查相邻的主轴，工具，辅助设备，在导向是否干扰。（2）主轴启闭画脸应该发挥。影片加工结束位置的工具（攻丝的起始位置应该得出）。标准一般结构（例如，扩展栏，浮动攻丝夹头，模具，挖掘通用标准夹头，镗主轴箱主轴突出部位，等）只勾勒，应提高规范代码。对于一些特殊的结构（如方向，凉亭支架，特殊的扩展栏或浮动卡头等），以示其结构必须是剖，尺寸，精度和协调。4.3.3 选择刀具，工具，导向装置并标注其相关位置及尺寸A.刀具选择刀具的选择要考虑工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切削的排除及生产率要求等因素。一般孔加工刀具（钻、扩、铰等），其直径选择应与加工部位尺寸、精度相适应，其长度要保证加工终了时，刀具螺旋槽尾端与导向套外端面有一定的距离（一般为3050毫米）。B.导向选择在组合机床上加工孔，除用刚性主轴的方案外，工件的尺寸，位置精度主要取决于夹具导向。因此，正确选择导向结构，确定导向类型，参数，精度，不但是绘制加工示意图必须解决的问题，也是设计组合机床不可忽视的重要内容。a.选择导向类型，型式和结构重定向通常分为两类：一类是工具导向部分和夹具衬套有相对运动，两者之间的相对旋转一流指南。或称固定的方向。工具保持架套管的另一部分的引导没有相对旋转方向或旋转方向的第二类之间的相对运动。其相对的转动部分通常设置在名为辊的旋转式可转向的心轴内的各种形式，如果相对旋转部分设置在夹具称为外座圈的旋转式可转向。一般根据工具导向部的导向线速度速度v转换成刀具径dn，结合加工现场的大小精密，工艺方法和工具，具体的工作条件，选择指南类型，类型和结构。的第一导轨（固定导轨）的许用速度v 20米/分钟。一般用于这些孔的直径25孔的加工，特别是在应用程序中的多个大直径镗。b.确定导向数量，选择导向参数导向件的形状，内部结构的刚性工具，精密的加工和特定的情况下，应根据编号。通常钻，扩，铰孔孔或单壁与小悬镗杆镗，扩，铰孔深度是不是一个大洞，选择一个单加工为主。铰孔时，在工件施放时，加强工具导向，通常采取两种加工为主的刚性;离开植树节限制长悬伸或扩，铰长孔的位置精度的工件时的内部结构高外，还应考虑一个长单或双导向的外向型加工的布局。镗孔时或大型多系列薄壁工件同轴孔，具体的结构和形状的工件提供双重引导或引导的过程。导向的主要参数包括：管直径和公差，导套长度，导套和工件的端面的距离。必须强调的是，不扩，铰只相当无聊，只能用旋转方向与固定导。实际使用中，扩，铰，也是相当沉闷的旋转引导面向固定的情况下使用。有时，由于结构上的限制，在使用双取向或取向处理，以及固定和旋转面向混合使用的情况。还应当指出的是，使用的复合材料模具孔导向的引导，一定要检查到引导部分长度L（LD，D-型直径），以防止的制导或导游长度不足的加工情况开始加工，凉亭。c.初定主轴类型，尺寸，外伸长度和选择接杆主轴型式主要取决于进给抗力和主轴-刀具系统结构上的需要。主轴尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削扭矩M，查表初定主轴直径d，再综合考虑加工精度和具体工作条件，根据表决定主轴外伸部分尺寸及配套的刀具接杆莫氏锥号，攻丝靠模规格代号等54.4 工件夹紧方案确定4.4.1 夹紧方向图4.5 零件夹紧示意图4.4.2夹紧部件图4.6 固定V型块对其去毛刺，然后淬火 HRC 5662。锐角倒钝；倒角 1 45；然后调制、渗碳。图4.7压杆调制HRC 3235；未注倒角 1 45；发黑。图4.8 拉杆图4.9 压紧块压紧块为材料pvc，防止出现压痕图 4.10 斜契全部倒角 1 45；发黑。图4.11 活塞压紧块本次设计中定位误差选用V型块，零件以V型块定位时工序定位误差在机械零件的设计和制造中，一般应确定零件的设计基准，进而确定零件各尺寸；在制造中，先根据零件的结构功能特殊处选取加工工艺路线、工序定位基准、余量等，再行加工。工序的定位和及定位误差解析在计算零件设计和机械加工中起着至关重要的作用。加工质量、和生产的成本直接与定位误差的确定有很大关系。通常设计师或工艺师用经验判定定位误差的大小。a.定位误差的基本概念及组成定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确而造成某一工序在工序尺寸（通常指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。（4.1）b.确定定位误差方法分析工序基准的两个极端情况，然后根据相关公式和公差确定具体变动量。如图12，两个极端情况：情况1，使工序基准尽可能地“高”得加工尺寸；情况2，使工序基准尽可能的“低”得加工尺寸。且该工序东位误差（4.2）图4.12 按概念确定的定位误差（4.3）更为简单的情况两个极端情况:情况1，使工序基准A获得最高点；情况2，时A获得最低点；两者之差即为该工序的定位误差。设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：(1) 夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位；(2) 工件和夹具变形必须在允许的范围内；(3) 必须有可靠的夹紧机构。有足够刚度和强度的夹紧机构各种元件，手动夹紧机构必须保证能够自锁，机动夹紧应有联锁保护设备，有足够的夹紧行程；(4)夹紧机构操作必须安全，省力，方便，快捷，根据工人操作实践;(5)所述夹持机构的复杂性，程度的自动化和工厂的生产程序必须气动夹紧装置采用空气作为夹紧装置的动力源。压缩空气具有粘度小，不污染，传送分配方便的优点。缺点是夹紧力比液压夹紧小，一般压缩空气工作压力为0.40.6MPa，结构尺寸较大，有排气噪音。液压夹紧装置的工作原理和结构基本上与气动夹紧装置相似，它与气动夹紧装置相比有下列优点:(1) 压力油工作压力可达6MPa,因此液压缸尺寸小，不需增力机构，夹紧装置紧凑；(2) 压力油具有不可压缩性，因此夹紧装置刚度大，工作平稳可靠；(3) 液压夹紧装置噪声小。其缺点是需要有一套供油装置，成本要相对高一些。因此适用于具有液压传动系统的机床和切削力较大的场合。本设计采用的是液压夹紧装置6。4. 5 定位元件，夹紧元件的设计由于定位元件的精度对工件的加工精度影响很大，所以在设计定位元件时，其材料的选择和技术条件应有较高要求，定位元件与工件定位基准面或与夹具体接触或配合的表面，一般不低于IT8，常选IT7甚至IT6制造；定位元件工作表面粗糙度一般不应大于Ra1.6微米，常选Ra0.8和Ra0.4微米；采用调整法和修配法提高装配精度，以保证支承钉和支承板的等高性以及夹具安装面的平行度或垂直度等要求；定位元件可选用45、40Cr等优质碳素结构钢或合金钢制造；或选用T8、T10等碳素工具钢制造，并经淬火处理提高表面硬度及耐磨性；对于尺寸较大或装配时需要做定位销孔的定位元件，如加紧力等负荷较大时可采用20、20Cr等低碳钢经渗碳并淬火后再磨制。4.5.1定位元件的设计工件以外圆柱面作定位基准时，根据外圆柱面的完整程度、加工要求和安装方式，可以在V形块、定位套、半圆套及圆锥套中定位。其中最常用的是在V形块上定位。根据工件与V形块的接触母线长度，固定式V形块可以分为短V形块和长V形块，前者限制工件两个自由度，后者限制工件四个自由度。V形块定位的优点是：对中性好，即能使工件的定位基准轴线对中在V形块两斜面的对称平面上，在左右方向上的不会发生偏移，且安装方便；应用范围较广。不论定位基准是否经过加工，不论是完整的圆柱面还是局部圆弧面，都可采用V形块定位。V形块上两斜面间的夹角一般选用60、90和120，其中以90应用最多。其典型结构和尺寸均已标准化，设计时可查国家标准手册。V形块的材料一般用20钢，渗碳深0.81.2mm，淬火硬度为6064HBC。工件以外圆柱表面定位有两种形式，一种是定心定位，另一种是支承定位。(1) 定心定位与工件以圆柱孔定心类似，用各种卡头或弹性筒夹代替心轴或柱销，来定位和夹紧工件的外圆。有时也可以采用套筒和锥套来定位(2) V型块定位工件外圆以V型块定位是最常见的定位方式之一，两斜面夹角有60、90、120等，90V型块使用最广泛，其定位精度和定位稳定性介于60和120V型块之间，精度比60V型块高，稳定性比120V型块高。使用V型块定位的优点是对中性好，可用于非完整外圆柱表面定位。V型块有长短之分，长V型块限制4个自由度，其宽度B与圆柱直径D之比B/D1，短V型块只能限制两个自由度，其宽度有时仅2mm。它们均已标准化，可以选用，特殊场合也可以自行设计。本设计采用的是V型块定位的方式。 4.5.2 夹紧元件设计在车床上用来加工工件内、外回转面及端面的夹具称为车床夹具。车床夹具多数安装在主轴上；少数安装在床鞍或床身上。后一类属机床改装范畴，应用较少，不做介绍。车床夹具按工件定位方式不同分为：定心式、角铁式和花盘式等。 (1).定心式车床夹具在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。 (2)角铁式车床夹具在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。 (3)花盘式车床夹具这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。74.6 夹紧力计算根据总体设计得切削轴向力：（4.4）取2.5 （4.5）（4.6) 由图图4.13 夹具联系尺寸图4.7 夹紧油缸设计4.7.1 液压缸的载荷组成与计算图4.71所示的液压缸的液压系统的组成部分的计算图的实施。由参考文献8，相关参数标记在地图上，其中，fw是在活塞杆上的外部负载的作用，FM是在活塞与气缸壁和活塞杆和导套之间的密封阻力。在活塞杆上的外部负载的工作量纤维蛋白原，Ff和轨面摩擦而产生的惯性力Fa的速度变化的作用。图4.14液压系统计算简图一种常见的工作负载轴重力作用在活塞杆上，切削力，挤压力。的力的方向在活塞运动的方向相同的方向为负，相反的是正（1）导轨摩擦载荷Ff对于平导轨对于V型导轨（4.7）式中 G运动部件所受的重力（N）； Fn外载荷作用与导轨上的正压力（N）；摩擦系数，见表1； &V型导轨的夹角，一般为90。我们需要的是平导轨表4.7.1摩擦系数导轨类型导轨材料运动状态摩擦系数滑动导轨铸铁对铸铁起动时低速（V0.16/）高速（V0.16/）0.150.200.10.120.050.08滚动导轨铸铁对滚柱（珠）淬火钢导轨对滚柱0.0050.02 0.0030.006静压导轨铸铁 0.005（1）惯性载荷Fa （4.8）式中g重力加速度；； V速度变化量；t起动或制动时间（S）。一般机械，对轻载荷低速运动部件取小值，对重载高速部件取大值。行走机械一般取以下三种载荷之和称为液压缸的外载荷。起动加速时（4.9）稳态运动时（4.10）减速制动时（4.11）所以起动时稳态时减速时每一个阶段的工作负载是不存在的，如果会话不工作，然后。除负载的作用和活塞载荷F还包括的液压缸密封摩擦由由于各气缸密封件和密封材料以不同的形式，密封阻力难以准确地计算，一般估计为的种类以不同的形式的气缸密封件和密封材料，密封阻力是难以准确地计算，一般估计。（4.12）式中液压缸的机械效率，一般取。（4.13） 4.7.2 初选系统工作压力压力的选择要根据载荷大小和设备形式来说。还要来说执行元件的装配条件、经济条件和零件供应条件等的制约。在载荷一定的条件下，工作压力小，势必要增加执行零件的结构尺寸，对某些设备来说，尺寸要受到制约，从材料损耗方向看也不经济；反之，压力选的越高，对泵、缸、阀等元件的材料、封存、建造精度也要求很很高，肯定要提升设备成本。一般来说，对于固有的尺寸不太受控制的设备，选低一点的压力，行走机械重载设备要选高一点的压力。具体见表4.7.2和表4.7.3表4.7.2压力载荷9载荷/Kn50工作压力/MPa 0.8115225334 45 5表4.7.3 压力载荷机械类型机床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MPa0.82352881010182032根据厂方的要求和求出的数据初选的工作压力为图 4.15 液压缸状态简图4.7.3 液压缸的主要结构尺寸推力工作时缸直径（4.14）（4.15）4.7.4 油缸密封A.对密封件的基本要求有如下几点： 1). 在一定的压力和温度范围内具有良好的密封性能。 2). 摩擦阻力小，摩擦系数稳定。 3). 磨损小，磨损后在一定程度上能自动补偿，工作寿命长。 4). 与工作介质相适应。 5). 结构简单，装拆方便，价格低廉。 B.常用密封装置的种类1).模压成型大多数橡胶密封件均应用此种成型方法，如各种挤压密封、旋转轴唇形密封、往复动唇形密封圈、复合密封、薄膜密封、波纹管形密封等。 2).加工成型如矩形密封、活塞环密封、同轴密封（或滑环组合密封）等。 3).板或条类型材如橡胶、纤维增强橡胶、粘接石棉纤维、芳族聚酰胺纤维等，板或条类型材多半用于密封衬垫或填料，橡胶作为石棉及其代用品的粘合剂，其中芳族聚酰胺纤维与加工成型的橡胶圈有时用于航天设备往复动密封。C.密封材料的性能要求选择密封材料的性能的重要因素，以确保有效的密封，密封材料，密封元件的工作环境中，例如，主要是根据温度，压力，工作介质的使用和锻炼方法。在密封材料的基本要求是，如下所示：1).具有一定的力学性能，如拉伸强度、伸长率等；2).弹性和硬度适当，压缩永久变形小；3).高温，低温，高温不分解，软化，在低温下不硬化；4).与工作介质相适应，不产生溶胀、分解、硬化等；5).十分耐用并且抗氧化抗衰老；6).非常耐消耗；7).价值非常低简单加工；4.8 夹具体及其他零件设计4.8.1 外形简图图4.16 夹具总图4.8.2 材料选择此夹具体材料为 Q235普通碳素结构钢 - 普板。是钢材料。 Q表示这种材料的产率，后面的235，是指该材料的屈服值在235左右。随着

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