摘要：柴油机变速箱体是大批量生产的零件。为了提高其加工精度和生产效率，需要设计一台组合机床来改善其加工条件。本设计是柴油机变速箱体双面粗镗组合机床,用于加工被加工零件上左右两面的14个孔，本课题主要进行该组合机床的总体设计及其夹具的设计。其中总体设计包括机床配置型式的确定、结构方案的选择以及“三图一卡”的绘制。组合机床的加工精度基本上是由夹具来保证的。夹具的设计主要包括工件的定位方式，工件夹压装置的设计，夹具零部件的设计和引导刀具的导向元件设计，完成定位误差的分析，夹紧力的计算等。本机床采用卧式单工位双面加工的方案，零件装夹方便，加工工艺性和装配较好，采用液压滑台实现刀具进给,刀具采用加长麻花钻和复合镗刀，使得工序集中。本组合机床效率高，成本低，加工精度高，操作使用方便，减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率。

关键词：组合机床；镗孔；钻孔；夹具

1.1 课题背景及发展趋势

　　　本次设计课题来源于盐城市江动集团，要求设计一台加工双缸柴油机气缸体顶面和底面孔系的钻削组合机床，具体进行总体设计和夹具设计。

　　　夹具的国内外现状和发展趋势: 在机械制造的机械加工、检验、焊接和热处理等冷热工艺过程中使用着大量的夹具，用以安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证零件和产品的质量，并提高生产效率。在机床上加工工件时，为了保证加工精度，必须正确安置工件，使其相对机床切削成形运动和刀具占有正确的位置，这一过程称为定位。为了不因受切削力、惯性力、重力等外力作用而破坏工件已定的正确位置，还必须对其施加一定的夹紧力，这一过程称为夹紧。定位和夹紧全过程称为安装。在机床上用来完成工件安装任务的重要工艺装配，就是各类夹具中应用最为广泛的机床夹具。

　　　随着贸易全球化的到来，各厂家已意识到了形势的严峻性，纷纷进行技术改造，全力提升企业的竞争力，近年来引进了许多先进设备和技术，进展速度很快。就目前状况来讲，这些设备和技术基本依赖进口。　1.2 课题的目的和意义

　　　本次毕业设计的课题是Y295型柴油机气缸体顶面和底面孔系钻削组合机床总体设计及夹具设计，机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置，其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。机床夹具被广泛应用于机械制造业中，大量专用机床夹具的采用为大批大量生产提供了必要的条件。机床夹具是组成工艺系统的一个环节，是影响加工质量的重要因素。一般情况下，使用机床夹具能稳定地保证产品质量，而不必过高的要求工人的技术等级。先进高效的机床夹具不仅能减轻工人劳动强度，提高生产率，甚至能使生产过程实现自动化。随着汽车、内燃机、摩托车、轴承等行业的规模化发展，对机床夹具的设计与制造不断提出新的课题。深入研究机床夹具设计的理论和改进机床夹具的结构，无疑具有巨大的经济意义。

　　　机床夹具设计一般包括结构设计和精度设计两个方面。而人们通常习惯侧重于结构设计而忽视精度设计。关于机床夹具的结构设计，不仅有大量的资料可供参考，而且还不断从其它学科吸收新的成果而向前发展。诸如液性塑料夹具；各种弹性膜片式夹具；真空夹紧夹具；感应分度夹具等等。关于机床夹具的精度设计，随着零件加工精度的提高，也日益受到人们的重视。

　　　人们逐渐认识到，机床夹具设计工作应围绕精度设计这个中心来进行。没有合理的精度设计不仅会给夹具制造带来困难，甚至会使制造出的夹具不能保证工件的加工精度。因此，迫切需要全面的研究机床夹具的设计、制造、使用诸方面的定量关系；研究工件精度和夹具设计精度之间的合理联系。机床夹具设计是用途极广的一门专业学科，熟悉它的内容和方法，对从事机械制造方面的工程技术人员来说是十分必要的。

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内容简介：: 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009箱体双面粗镗床总体设计及夹具设计摘要：柴油机变速箱体是大批量生产的零件。为了提高其加工精度和生产效率，需要设计一台组合机床来改善其加工条件。本设计是柴油机变速箱体双面粗镗组合机床,用于加工被加工零件上左右两面的14个孔，本课题主要进行该组合机床的总体设计及其夹具的设计。其中总体设计包括机床配置型式的确定、结构方案的选择以及“三图一卡”的绘制。组合机床的加工精度基本上是由夹具来保证的。夹具的设计主要包括工件的定位方式，工件夹压装置的设计，夹具零部件的设计和引导刀具的导向元件设计，完成定位误差的分析，夹紧力的计算等。本机床采用卧式单工位双面加工的方案，零件装夹方便，加工工艺性和装配较好，采用液压滑台实现刀具进给,刀具采用加长麻花钻和复合镗刀，使得工序集中。本组合机床效率高，成本低，加工精度高，操作使用方便，减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率。关键词：组合机床；镗孔；钻孔；夹具Design of General and Tool for Rough Drilling Holes on Two-Side of Gear Box and FixtureAbstract: The diesel engine gear box is a product that needs mass production. In order to prove the disposition and the production efficiency, need to design a high effective modular machine tool to improve the Processing Conditions. This topic is the design of modular machine tool for rough boring holes on two-side of gear box, which is used to rough boring 14 holes, which are on the left and right surface. This topic mainly design of general and fixture. The system design includ the definite of the modular machine tool, the selecting of the structure plan and the completing of the technological drawing of the part, the general drawing of modular machine tool, drawing of cutter display and the efficiency card of manufacture. The fixture basically ensures the combination of machining precision. Fixture design includ the positioning of the work piece, the work piece folder pressure devices, design of the fixture parts and guide to the guiding element, complete positioning error calculation, the calculation of clamping force. The modular machine tool uses the horizontal-type single location two-side processing plan, the processing and assembly technology capability is good, and it clamps conveniently, using Hydraulic-sliding unit, the cutting tool is the lengthened twist drill and boring composite knife, making the working procedure to be centralized. This modular mechanical tool has such advantages: it is high efficiency, the cost is low, the processing precision is high, it is easy to operate, it reduces the workers labor intensity, and it enhance the productivity.Key words: Modular machine tool; Boring hole; Drill hole; Fixture. 毕业设计任务书课题：箱体双面粗镗床总体设计及夹具设计专业机械设计制造及其自动化学生姓名张倩班级 B机制051 学号 0510110110 _指导教师朱效波专业系主任刘道标发放日期 2009年2月26日 _一、设计内容设计一台加工双缸柴油机气缸体顶面和底面孔系的钻削组合机床，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产品名称：Y295型柴油机3被加工零件：气缸体（附零件图）4工件材料：HT2005加工内容：钻顶面上六个8.7孔，深29。钻底面上二个6.7孔，深20；二个8.2通孔；三个5孔，深15；四个5通孔。6. 生产纲领：大批大量。7. 批量：本机床设计、制造一台。（有其它具体的约束条件可在此添加。）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毕业设计说明书按照学校规定的格式规范统一编排、打印，字数不少于1万字。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设计成果要求 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）内容必须与毕业设计课题相关；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5 毕业实习报告专业机械设计制造及其自动化学生姓名张倩班级 B 机制 051 学号 0510110110 指导教师朱效波日期 2009年3月16日毕业实习报告一概述机械设计及其自动化专业培养德、智、体全面发展，具备机械制造与自动化专业所必需的基础知识和专业技能，能在机械工程领域的企事业单位从事机械产品制造、计算机辅助设计，能够进行设备改造、维护、调试和管理工作的高技能人才。本次生产实习是大四专业课学习的一个重要组成部分，其目的在于通过实习使我们获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面;同时专业实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道，培养我们吃苦耐劳的精神，也是我们接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径，逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能;体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要的基础。通过实践,培养实际生产技术问题的能力。了解工厂的组织情况，管理方法及车间与有关科室的关系，对工厂的组织管理机构有一个初步的认识。虚心向工人师傅学习，向工程技术人员学习，了解作为一名工程技术人员的工作特点，增强热爱劳动，热爱我们专业的情趣，以适应社会主义市场经济建设的需求。二. 实习过程根据学校的本科教学要求，我们在进行毕业设计之前，必要的流程是工厂生产实习。主要的目的也就是让我们了解企业，了解社会，并对我们每个人要做的毕业课题作初步的了解，认识。2009年3月2日开始到3月13日结束，进行了为期近两周的工厂实习。三. 实习的内容根据学校的本科教学要求，我们在进行毕业设计之前，必要的流程是工厂生产实习。我带着进一步了解机械行业和理论联系实际来到南通江华机械有限公司实习，我希望从更多的角度观察公司的运作，能够学习到更多的知识以及发现公司中所存在的一系列问题，以下就是我在这次实践中的一些心得体会。首先让我先对南通江华机械有限公司做一下简单的介绍。南通江华机械有限公司（南通江华机械厂）地处通州市市镇府所在地金沙镇。公司始建于1956年2月，发展至今集研发设计，制造于一体，系中国内燃机工业协会多缸汽油机和散热器分会、机油泵和冷却水泵分会会员单位，通州市市属骨干企业。随着企业规模拓展和市场延伸，1995年与美国热动力公司合作成立南通江华热动力机械有限公司，2000年又与美国福乐达赛车公司合作成立南通福乐达汽车配件有限公司。公司占地（包括开发区已投入运营和金沙镇工业园区正在建设中的征用面积）7.5公顷。并建有标准式生产产房，专业生产汽车用散热器和园林机械零部件，产品返销国际市场，将建成为国内最大的散热器生产基地；带轮生产线的组建，皮带轮系列中的折叠轮、多维轮开发成功，为我们打开国内市场开辟了又一条新的绿色通道。06年公司产值超亿元。公司管理采用国际先进管理模式，先后通过ISO9001和ISO/TSI16949质量体系认证。公司生产的柴油机热交换器、机油冷却器、冷却水泵等远销东南亚等国和地区，船用柴油机配件均得到中国船级新产品型式认可。内部管理实行电脑网络化，拥有CAD、CAPP、OA、ERP等现代化管理。公司现有员工600余人，其中各类工程技术人员100多名，具有较强的新产品开发能力，拥有通过省级认可的计量保证体系，具有国内同行先进的油冷器风洞测试室，冷却水泵性能试验台，三维测量机、测光仪、万能工具显微镜等多种检测手段，拥有数控加工中心、数控多工位冲床、线切割机床、数控折边机、剪板机、数控车床、铣床、数控旋压机床数控弯管机及半自动喷涂线和前处理生产线等先进设备，有较强的机械加工能力和模具加工制造能力。四分析这次实习我主要关注了组合机床的总体设计及其夹具设计方面内容：1组合机床：是按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工要求设计的专用部件组成的专用机床。它的设计步骤：（1）制定工艺方案要深入现场，了解被加工零件的加工特点，精度和技术要求，定位夹具情况以及生产率要求等。确定在组合机床上的完成的工艺内容及其加工方法。（2）机床结构方案的分析和确定根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。（3）组合机床的总体设计这里要确定机床的各部件间的相互关系，选择通用部件和刀具的导向，计算切切削用量及机床生产率。绘机床的总联系尺寸图及加工示意图等。（4）组合机床的部件设计和施工设计制定组合机床流水线的方案时，与一般单个的组合机床方案有所不同。组合机床的总体设计是我这次毕业设计的内容，它就是针对具体的被加工零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行方案图纸设计。这些图纸包括：被加工零件工序图，加工示意图，生产率计算卡片，机床联系尺寸图等。2. 机床夹具设计是工艺准备工作的重要内容之一。夹具设计的质量，对生产以及加成本以及生产安全等有直接的影响，为此设计夹具时必须考虑以下几方面的具备原则和要求：（1）能保证工件的加工要求。保证加工质量是设计首先要考虑的要求，即必须稳定地达到工序图上所规定的加工精度和表面粗糙度，这主要由所设计的定位装置（有时要给结合夹紧一起考虑）来保证。（2）能提高加工效率。所设计的夹具结构在生产批量相适应的条件下，应尽量采用夹紧可靠、快速提高的夹紧机构与传动方式以缩短辅助时间提高生产率。（3）有利于降低成本。在能保证加工质量和效率的前提下，夹具结果应力求简单。尽量采用标准元件和组合件，专用零件的结构工艺性要好，制造容易，可缩短夹具制造周期，降低工件的生产成本。（4）夹具的操作要安全方便。夹具结构中必要时应考虑安全防护装置（含防腐、防尘、防油及噪音污染等），良好的排屑措施、润滑方式以及操作方便等要求。（5）考虑夹具的适应性。在满足所要求的加工质量条件下，有时应考虑产品近期的发展，品种增多的要求，适当扩大夹具的适应能力，使夹具具有一定的通用性，也是夹具设计中经常需要注意的问题之一。在了解了夹具的设计以后需要进一步的了解夹具体设计的基本要求。夹具体是夹具的基础件，它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且还需考虑工件装卸方便以及夹具与机床的连接方式。因此，夹具体的形状和尺寸，主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外行轮廓尺寸以及加工的条件等。在设计夹具具体时应满足以下一些条件：（1）应有足够的刚度与强度。加工工件时，为了防止在切削力、夹紧力等外力的作用下，夹具产生不允许的变形和振动，夹具体应具有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。近年来许多工厂采用框形薄壁结构的夹具体，不仅减轻了重量，而且可以进一步提高其刚度与强度。（2）力求结构简单、重量轻。夹具体的外形一般尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，应特别注意其结构工艺性。同时，在满足刚度及强度的前提下，尽可能减轻重量、缩小体积，特别是对于手动翻转式夹具，要求重量一般不超过10kg，以便于操作。（3）应便于排除切削。加工过程中为了防止切削聚集，影响工件的正确定位和夹具的正常操作，因此在设计夹具体时应考虑切削的排除问题。若加工中产生的切削不多，可适当加大定位元件表面与夹具体之间的距离，以利于将切削自动排除。（4）在机床上安装应稳定可靠。对于固定在机床上的夹具应使其重心尽量低；对于不固定在机床上的夹具，则其重心和切削力作用点，应落在夹具体的支承范围以内，重心越高夹具支承面积应越大。为了使夹具安装稳定可靠，夹具体底面中部通常应挖空。对于翻转或移动式夹具体，应在夹具体上设置手柄或手扶部位，以便于操作。对于大型夹具，在夹具体上应设置吊环螺栓或起重孔，以方便吊运。（5）应具有良好的结构工艺性和经济性。夹具体上有三个重要的表面，直接影响到夹具的装配精度，即夹具体底面、安装定位元件和引导装置的表面以及夹具安装时的校正基面。在加工这些表面时，通常是以夹具体底面作为定位基准，因此在考虑夹具结构时，应便于达到这些表面的加工要求。在夹具体上供安装各种元件的表面，一般应铸出3-5mm的凸台，以便于减少加工面积。五实习感想通过这次的实习，可以说我是得到了收获的，极大地丰富了自己关于零件加工工艺的知识，拓展了自己的知识面。在这次实习中，感触最深的是了解了目前制造业的基本情况，只是由于机械行业特有的技术操作熟练性和其具有的较大风险性，很遗憾地，不能多做一些具体实践的操作,但是观察了机床的各个零件的生产加工过程及其装配过程，使许多自己从书本上学的知识鲜活了起来，明白了本专业在一些技术制造上的具体应用。目前我国绝大部分数控机床都是出自国外先进制造商，无论在数量上，精度，性能指标上，中国制造业都远远落后于发达国家，需要我们奋起直追。通过实践与课本的结合，能更好的帮助自己学习到知识，为将来的就业积累到一定的经验，进一步巩固和深化所学的理论知识，弥补以前单一理论教学的不足，为后续专业课学习和毕业设计打好基础，不能好高骛远，一定要脚踏实地，一步一个脚印地在自己的岗位上出色地完成任务，才能有所成就。4生产率计算卡图号YGZJ003毛坯种类铸件名称减速箱体毛坯重量材料HT200硬度HBS187-251工序名称变速箱体双面卧式钻镗组合机床工序号序号工步名称被加工零件数量加工直径mm工作行程mm切削速度m/min转速r/min进刀量工时(min)进给量(mm/r)进给速度(mm/min)机加工时间辅助时间共计1 安装工件及夹紧工件11.51.52 左滑台快进10010060000.0160.0163 左多轴箱工进（镗孔1）601565.93500.15600.250.25镗孔27013.576.93500.15600.2250.225镗孔37811.585.73500.15600.1920.192钻孔14.75818.64100.15600.970.974左滑台快退30030060000.050.05备注左右同时加工总计3.203单件工时3.203分/件机床生产率18.73件/时机床负荷率盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009目录1 绪论.11.1课题背景及发展趋势.11.2 课题的目的和意义.22 工艺方案的拟定.4 2.1 被加工零件的特点.4 2.2 技术要求.4 2.3 确定机床的配置模式.4 2.4 定位基准的选择.4 2.5 滑台形式的选择.53 组合机床总体设计.6 3.1 被加工零件工序图.63.2 加工示意图.11 3.3 机床联系尺寸总图.15 3.4 机床生产率计算卡.194 夹具的设计.224.1 定位误差分析计算.224.2 夹紧装置设计.234.3 夹紧力的计算.244.4 夹具零部件的设计.265 结论.30参考文献.31致谢.32附录.33 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张倩班级 B机制051 学号 0510110110 指导教师朱效波完成日期 2009年3月27日 _课题名称: 箱体双面粗镗床总体设计及夹具设计一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述课题来源于盐城市江动集团，要求设计一台加工双缸柴油机气缸体顶面和底面孔系的钻削组合机床，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。夹具的国内外现状和发展趋势:工业设计是人类社会发展和科学技术进步的产物，从英国莫里斯的“工艺美术运动”，到德国的包豪斯设计革命以及美国的广泛传播与推广，工业设计经过了酝酿，探索，形成，发展百余年的历史沧桑。时至今日，工业设计已成为一门独立的专业学科，并且有一套完整的研究体系。材料、结构、工艺是产品设计的物质技术基础，一方面，技术制约着设计；另一方面，技术也推动着设计。从设计美学的观点看，技术不仅仅是物质基础还具有其本身的“功能”作用，只要善于应用材料的特性，予以相应的结构形式和适当的加工工艺，就能够创造出实用，美观，经济的产品，即在产品中发挥技术潜在的“功能”。任何设计都是时代的产物，它的不同的面貌，不同的特征反映着不同历史时期的科学技术水平。技术是产品形态发展的先导，新材料，新工艺的出现，必然给产品带来新的结构，新的形态和新的造型风格。材料，加工工艺，结构，产品形象有机地联系在一起的，某个环节的变革，便会引起整个机体的变化。二、本课题拟解决的问题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。三、解决方案及预期效果夹具设计主要是定位与夹紧，先考虑定位，原则上用设计基准，更容易保证精度。有时也用工艺基准。运用六点定位法则控制工件，再考虑合适的夹紧方式。还得考虑和所用机床的适用性，简单实用。产品的制造工艺性好；产品外形美观；产品的制造成本降低；提高设计的一次成功率、减少设计返工；产品使用中的维护成本降低；设计的产品工作更稳定、可靠；产品结构合理，符合工作现场的需要，更易于操作和使用；产品拆卸方便、更易于维护；所设计的部分符合整个工艺流程的要求。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，到多个公司实践，撰写实习报告。3月15日3月31日开题阶段。提出总体设计方案及草图，填写开题报告。4月1日5月14日设计初稿阶段。完成总体设计图、部件图、零件图。5月15日5月31日中期工作阶段。完善设计图纸，编写毕业设计说明书，中期检查。6月1日6月2日毕业设计预答辩。6月4日6月9日毕业设计整改。图纸修改、设计说明书修改、定稿，材料复查。6月10日6月11日毕业设计材料评阅。6月12日6月13日毕业答辩。6月14日6月15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2盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009目录1 绪论.11.1课题背景及发展趋势.11.2 课题的目的和意义.22 工艺方案的拟定.4 2.1 被加工零件的特点.4 2.2 技术要求.4 2.3 确定机床的配置模式.4 2.4 定位基准的选择.4 2.5 滑台形式的选择.53 组合机床总体设计.6 3.1 被加工零件工序图.63.2 加工示意图.11 3.3 机床联系尺寸总图.15 3.4 机床生产率计算卡.194 夹具的设计.224.1 定位误差分析计算.224.2 夹紧装置设计.234.3 夹紧力的计算.244.4 夹具零部件的设计.265 结论.30参考文献.31致谢.32附录.33箱体双面粗镗床总体设计及夹具设计摘要：柴油机变速箱体是大批量生产的零件。为了提高其加工精度和生产效率，需要设计一台组合机床来改善其加工条件。本设计是柴油机变速箱体双面粗镗组合机床,用于加工被加工零件上左右两面的14个孔，本课题主要进行该组合机床的总体设计及其夹具的设计。其中总体设计包括机床配置型式的确定、结构方案的选择以及“三图一卡”的绘制。组合机床的加工精度基本上是由夹具来保证的。夹具的设计主要包括工件的定位方式，工件夹压装置的设计，夹具零部件的设计和引导刀具的导向元件设计，完成定位误差的分析，夹紧力的计算等。本机床采用卧式单工位双面加工的方案，零件装夹方便，加工工艺性和装配较好，采用液压滑台实现刀具进给,刀具采用加长麻花钻和复合镗刀，使得工序集中。本组合机床效率高，成本低，加工精度高，操作使用方便，减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率。关键词：组合机床；镗孔；钻孔；夹具Design of General and Tool for Rough Drilling Holes on Two-Side of Gear Box and FixtureAbstract: The diesel engine gear box is a product that needs mass production. In order to prove the disposition and the production efficiency, need to design a high effective modular machine tool to improve the Processing Conditions. This topic is the design of modular machine tool for rough boring holes on two-side of gear box, which is used to rough boring 14 holes, which are on the left and right surface. This topic mainly design of general and fixture. The system design includ the definite of the modular machine tool, the selecting of the structure plan and the completing of the technological drawing of the part, the general drawing of modular machine tool, drawing of cutter display and the efficiency card of manufacture. The fixture basically ensures the combination of machining precision. Fixture design includ the positioning of the work piece, the work piece folder pressure devices, design of the fixture parts and guide to the guiding element, complete positioning error calculation, the calculation of clamping force. The modular machine tool uses the horizontal-type single location two-side processing plan, the processing and assembly technology capability is good, and it clamps conveniently, using Hydraulic-sliding unit, the cutting tool is the lengthened twist drill and boring composite knife, making the working procedure to be centralized. This modular mechanical tool has such advantages: it is high efficiency, the cost is low, the processing precision is high, it is easy to operate, it reduces the workers labor intensity, and it enhance the productivity.Key words: Modular machine tool; Boring hole; Drill hole; Fixture.1 绪论组合机床是一种高效的专用机床。它一般用于加工一种或一类零件，是根据工件加工需要,以大量通用部件为基础,配以少量专用部件组成的机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方法，其生产效率比通用机床高几倍至几十倍。而且组合机床的成本低廉、效率高。这是由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活选用。这样能降低加工成本，缩短设计和制造周期。因此组合机床在大批、大量生产中得到了广泛应用。在机械制造过程中，用来固定加工对象，使其占有正确的位置，以便接受施工、检测的装置都可统称为“夹具”，广义地说，夹具是一种保证产品质量并便利和加速工艺过程的一种工艺装备。夹具以其数量和在生产中所占的地位来说，“机床夹具”最重要，机床夹具为机床的一种辅助设备，用它来准确的确定工件与刀具的相对位置，即将工件定位和夹紧，以完成所需要的相对运动，所以机床夹具是用以使工件定位和夹紧的附加装置。1.1 课题背景及发展趋势本次设计课题来源于盐城市江动集团，要求设计一台加工双缸柴油机气缸体顶面和底面孔系的钻削组合机床，具体进行总体设计和夹具设计。夹具的国内外现状和发展趋势: 在机械制造的机械加工、检验、焊接和热处理等冷热工艺过程中使用着大量的夹具，用以安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证零件和产品的质量，并提高生产效率。在机床上加工工件时，为了保证加工精度，必须正确安置工件，使其相对机床切削成形运动和刀具占有正确的位置，这一过程称为定位。为了不因受切削力、惯性力、重力等外力作用而破坏工件已定的正确位置，还必须对其施加一定的夹紧力，这一过程称为夹紧。定位和夹紧全过程称为安装。在机床上用来完成工件安装任务的重要工艺装配，就是各类夹具中应用最为广泛的机床夹具。随着贸易全球化的到来，各厂家已意识到了形势的严峻性，纷纷进行技术改造，全力提升企业的竞争力，近年来引进了许多先进设备和技术，进展速度很快。就目前状况来讲，这些设备和技术基本依赖进口。机床夹具是生产技术准备工作中一项重要组成部分，为了适应现代机械工业的上述生产特点，机床夹具发展方向主要表现为：1标准化完善的标准化，不仅指现有夹具零部件（包括毛坯及半成品）的标准，而且应有各种类型夹具结构的标准。后者如通用可调夹具标准；组合夹具标准；自动线夹具标准等，并在上述两种标准化的基础上，对专用夹具零部件，通用可调夹具零部件及组合夹具零部件等，实行统一的标准化，以便使有一部分零部件，能在各类夹具上通用。另外把一些夹具部件、组件，做成一个独立单元，使夹具的设计、制造和装配工作简化，这也是夹具标准化的一个发展方向。作为发展趋势，有些国家不仅有上述各种夹具标准，而且有制造标准零部件和各类标准夹具的专业工厂，使原来单件生产的夹具，转变为专业化批量生产，有利于缩短生产周期和降低成本。2. 可调化、组合化当前机床夹具结构发展的两个主要方面，一是要把专门用于某一特点工序的专用夹具，扩大其应用范围，使能用于同一类型零件的加工，并实现快速调整；二是改变专用夹具在产品稍有修改或改变就报废的现象，使夹具能重复利用，实行组合化的原则，用少数元件能满足多种需要。3. 精密化随着机械产品加工精度日益提高，高精度机床大量涌现，势必要求机床夹具也相应越来越精密。4. 高效自动化为了改善劳动条件，实现文明生产，提高生产效率，降低加工成本，不仅大批量生产有此要求，对多品种、小批量生产同样可考虑采用合适的高效自动化夹具，使获得良好的经济效益。1.2 课题的目的和意义本次毕业设计的课题是Y295型柴油机气缸体顶面和底面孔系钻削组合机床总体设计及夹具设计，机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置，其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。机床夹具被广泛应用于机械制造业中，大量专用机床夹具的采用为大批大量生产提供了必要的条件。机床夹具是组成工艺系统的一个环节，是影响加工质量的重要因素。一般情况下，使用机床夹具能稳定地保证产品质量，而不必过高的要求工人的技术等级。先进高效的机床夹具不仅能减轻工人劳动强度，提高生产率，甚至能使生产过程实现自动化。随着汽车、内燃机、摩托车、轴承等行业的规模化发展，对机床夹具的设计与制造不断提出新的课题。深入研究机床夹具设计的理论和改进机床夹具的结构，无疑具有巨大的经济意义。机床夹具设计一般包括结构设计和精度设计两个方面。而人们通常习惯侧重于结构设计而忽视精度设计。关于机床夹具的结构设计，不仅有大量的资料可供参考，而且还不断从其它学科吸收新的成果而向前发展。诸如液性塑料夹具；各种弹性膜片式夹具；真空夹紧夹具；感应分度夹具等等。关于机床夹具的精度设计，随着零件加工精度的提高，也日益受到人们的重视。人们逐渐认识到，机床夹具设计工作应围绕精度设计这个中心来进行。没有合理的精度设计不仅会给夹具制造带来困难，甚至会使制造出的夹具不能保证工件的加工精度。因此，迫切需要全面的研究机床夹具的设计、制造、使用诸方面的定量关系；研究工件精度和夹具设计精度之间的合理联系。机床夹具设计是用途极广的一门专业学科，熟悉它的内容和方法，对从事机械制造方面的工程技术人员来说是十分必要的。2 工艺方案的拟定制订工艺方案是设计组合机床最重要的步骤.为了使工艺方案制订得合理、先进，必须认真分析被加工零件，深入现场全面了解被加工零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求及生产率要求等，总结设计、制造、使用单位和操作者丰富的实践经验，理论与生产实际紧密结合，从而确定零件在组合机床上完成的工艺内容及方法。2.1 被加工零件的特点该组合机床的加工对象是Y295型柴油机气缸体，箱体材料：HT200，硬度为HB160250.属于箱体零件，结构复杂。2.2 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. 保证各动力头分别由电机拖动，并且可单独控制。d. 机床尽量能用通用件，以便降低制造成本。e. 夹具要求定位可靠，装夹方便，保证零件加工精度。2.3 确定机床的配置模式机床的配置型式主要有卧式和立式两种。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。考虑到此零件要求双面加工,同时为了安装方便，也减轻了工人的劳动强度以及机床运行的平稳性等，选用卧式组合机床。2.4 定位基准的选择组合机床是针对某种零件或零件某道工序设计的。正确选择定位基准，是确保加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的集中工序。本机床设计为双面卧式结构，夹具装在中心底座上，两侧为钢性镗头装在HY40B液压滑台上，此滑台装在CC40侧底座上。夹具的夹紧方式，一面两销定位，除手动装卸工件外，均采用按钮操纵。2.5 滑台型式的选择组合机床的主运动由动力头或动力箱实现，进给运动由动力滑台的运动实现，动力滑台与动力头或动力箱配套使用，可以对工件完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、铣平面、拉平面或圆弧、攻丝等孔和平面的多种机械加工工序。动力滑台按驱动方式不同分为液压滑台和机械滑台两种形式，它们各有优缺点，分别应用于不同运动与控制要求的加工场合。由于动力滑台在驱动动力头进行机械加工的过程中有多种运动和负载变化要求，因此，控制动力滑台运动的机械或液压系统必须具备换向、速度换接、调速、压力控制、自动循环、功率自动匹配等多种功能。由于液压驱动，零件损失小，使用寿命长，所以选择液压滑台。3 组合机床总体设计组合机床是按高度集中工序原则，针对被加工零件的特点及工艺要求设计的一种高效率专用机床3.1 被加工零件工序图3.1.1 被加工零件工序图的主要作用及内容被加工零件工序图是按照拟订的工艺方案来表示所设计的组合机床上完成的工艺内容，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、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。被加工零件工序图是设计组合机床的具体依据，也是制造、使用调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图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。内容：a. 被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。b. 本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。c. 本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。d. 注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量根据所提供箱体的样件图，分析被加工零件的精度，表面粗糙度，技术要求，加工部位尺寸，形状结构，特点材料硬度。工件刚性及零件的批量的大小不同，设计的组合机床必须采用不同的工艺方法和工艺过程。图3-1 被加工零件工序图3.1.2 绘制被加工零件工序图的有关要求a. 为了更清楚的表达出被加工零件工序图，一定要突出该机床的加工内容。绘制的时候，加工部位轮廓线用粗实线表示，其他部位轮廓线用细实线表示。b. 应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。c. 加工部位的尺寸应由定位基准注起。3.1.3 组合机床切削用量的选择原则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，机床的结构型式及工作可靠性均有较大的影响。选择用量的一般原则与车削相同，由于本机床是钻镗一体的，故以钻孔加工为选择基准：先选择切削深度，再选进给量，最后确定切削速度。3.1.4 各侧具体零部件的设计、计算及选择考虑到工件尺寸，加工精度，表面粗糙度，切削的排除及生产率要求等因素，所以加工孔的刀具采用加长麻花钻和复合粗镗刀。A. 右侧钻削18（深22）a. 切削用量的选择根据孔径的大小和深径比，以及被加工材料的硬度查参考文献1表6-11,6-12知：主轴的进给量f为0.150.2mm/r，切削速度vc=512m/min。钻孔的切削用量还与钻孔的深度有关，当加工铸铁件孔深为钻头直径的68倍时，在组合机床上通常都是和其他浅孔一样采取一次走刀的办法加工出来的，不过加工这种较深孔的切削用量要适当降低些，因此选择切削速度v=19m/min，进给量f=0.15mm/r，由此主轴转速n由公式 (3-1)式中：v为切削速度，d0为被加孔直径。计算出 r/min，将主轴转速圆整为340 r/min。实际切削速度vc、工进速度vf、工进时间tf 分别由下列公式求得 (3-2) (3-3) (3-4) 式中：D为孔直径，n为主轴转速，f为进给量计算出实际切削速度vc=19.3m/min，工进速度vf=50mm/min，工进时间tf=2.27minb. 切削功率，切削力，转矩以及刀具耐用度的选择由参考文献1表6-20计算公式切削力 (3-5)切削转矩 (3-6)切削功率 (3-7)刀具耐用度 (3-8)式中D-加工（或钻头）直径（mm）,f-进给量，HB-布氏硬度，取156。计算出切削力F=2123.2N，切削转矩T=11009.4Nmm，切削功率P=0.386kw，刀具耐用度Tn=1270.032min。c. 确定主轴类型、尺寸、外伸长度根据主轴转矩T=11.0094Nm，由公式 (3-9)式中B-材料系数，由参考文献1表3-4查得B=7.3。求出满足条件的最小直径mm由参考文献9表3-6查得主轴直径=25mm，D/d1=40/28mm,主轴外伸尺寸L=115mm,接杆莫氏圆锥号1。d. 导向装置的选择查参考文献9表8-4 选用通用短型导套，具体参数的数值：D=26mm, D1=35mm, D2=39mm, D3=M8,L取25mm，l=10mm，l1=4mm，l3=16mm，e=26.5mm选用通用导套。e. 连杆的选择为了获得终了时多轴箱前端面到工件端面之间所需要的最小距离，应尽量减少接杆的长度。查参考文献9表8-1 选取A型可调接杆 d=28mm，d1=Tr282mm, d2=17.78mm, L=95mm, l4=120145mm。f. 动力部件工作循环及行程的确定切入长度一般为5-10mm，取L1=8mm；切出长度L2=10mm。加工时加工部位长度L(多轴加工时按最长孔计算)L=22mm，由公式（3-10）求出LI=40mm。为排屑要求必须钻口套与工件之间保留一点的距离，根据麻花钻直径18，由参考文献9表3-4知导套口至工件尺寸l2=(1+1.5d)及综合考虑装卸工件的空间要求取l2=35mm，又根据钻套用导套的长度确定钻模架的厚度为20mm。快退长度的确定:一般在固定式夹具钻孔或扩孔的机床上动力头快速退回的行程只要把所有的刀具都退回至导套内,不影响工件装卸即可。快退距离 L快退 =l2+LI-L1=35+10-8=37mm 快进距离 L快进=l2-L1=35-8=27mm B. 左侧面钻14.7孔a. 切削用量的选择根据参考文献9查表6-11高速钢钻头切削用量，加工材料铸铁，孔径d=16mm，切削速度1018m/min，进给量f=0.150.2mm/r。取切削速度vc=20m/min，进给量f=0.15mm/r，主轴的转速、实际切削速度、工进速度、工进时间分别由公式（3-1）、（3-2）、（3-3）、（3-4）求得转速 r/min，将其圆整为410r/min。实际切削速度 m/min。工进速度 mm/min。工进时间其中h为14.7的深度。b. 切削功率，切削力，转矩以及刀具耐用度的选择刀具的切削力、切削转矩、切削功率及刀具耐用度分别由公式(3-5)、(3-6)、(3-7)、(3-8)求得切削力 N。切削转矩 Nmm。切削功率 kw。刀具耐用度。c. 确定主轴类型、尺寸、外伸长度根据主轴转矩T=7.4929 Nm，由公式(3-9)求出满足条件的最小直径mm （B= 7.3）选取d=25mm，由参考文献9表3-6查得主轴直径=25mm，D/d1=40/28mm,主轴外伸尺寸L=115mm,接杆莫氏圆锥号1。C. 左侧面镗孔78, 70, 60a. 切削用量的选择刀具材料采用硬质合金，加工材料为HT200，选切削速度为7090m/min,进给量0.141.5m/r，考虑到刀具寿命以及进给速度的一致性，取v=85.7m/min 主轴转速 (3-11) 计算出，将主轴转速圆整为350r/min。b.切削力，切削扭矩及切削功率的选择由参考文献1表6-20计算公式切削力 (3-12)切削力 (3-13)切削转矩 (3-14)切削功率 (3-15)刀具耐用度 (3-16)计算出切削力Fz=669.9N ,Fx=138.5N;切削转矩T=26128.6N.mm，切削功率P=0.938KWc. 确定主轴类型、尺寸、外伸长度滚针轴承主轴：前后支承均为圆锥滚子轴承。这种轴承可承受较大的径向和轴向力，且结构简单、装配调整方便，广泛用于扩、镗、铰孔和攻螺纹等加工。因此选用滚针轴承主轴。由公式(3-9)求出满足条件的最小直径mm，再由参考文献9表3-6查取d=30mm,D/d1=50/36mm，主轴的外伸尺寸为115mm。d. 确定镗杆直径由镗孔直径为78mm，参考参考文献5表2.5-4选取镗杆的直径为50mm,镗刀方截面直径为1010。3.2 加工示意图3.2.1 加工示意图的作用及其内容零件的加工工艺方案要通过加工示意图来反映。加工示意图是表示被加工零件在机床上的加工过程，工件、夹具、刀具等机床各部件间相对位置关系。所以，加工示意图是设计组合机床的主要样图之一，在总体设计中占有重要地位。它是选择刀具、夹具、箱体、液压电气装置及通用部件的主要依据，也是绘制机床总联系尺寸图的重要技术文件。其内容有：反映机床的加工方法，切削用量，工作循环及工作行程；决定刀具类型、数量、尺寸（直径和长度）；标明主轴、接杆（卡头）、夹具与工具之间的联系尺寸、配合精度。3.2.2 加工示意图的绘制方法a. 首先，按照比例用细实线绘出工件加工部位和局部结构的展开图。加工表面用粗实线画出。b. 主轴应从镗削头端面画起。刀具应处于加工终了位置。标准的通用结构只画出外轮廓，但需要加注规格代号。对一些专用结构（导向装置、刀杆、浮动卡头等），为了显示出其结构必须画出剖视图，并且标注尺寸、精度及其配合。3.2.3 刀具的选择依据选择刀具应考虑工件材料、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率等要求，只要条件允许应尽量选用标准刀具。孔加工刀具（钻、扩、铰等）的直径应与加工部位尺寸、精度相适应，其长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端离导向套外端面3050mm,以利于排屑和刀具磨损后一定的向前调整量。本次设计中需要加工14.7、18、11.65、78、70H9、60H9、60H9、60H9, 71H9、77H9、79H9、81H9、87H9、89mm的孔，具体视图可参照加工示意图。采用的是复合镗刀及加长麻花钻3.2.4 导向结构的选择组合机床钻镗孔时，除采用刚性主轴加工方案外，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证的。因此，正确选用导向结构和确定导向类型、参数、精度，也是设计组合机床的重要内容。导向装置的作用是：保证刀具相对工件的正确位置；保证刀具相互间的正确位置；提高刀具系统的支承刚性。3.2.5 确定动力部件的工作行程动力部件的工作循环是加工时，动力部件从原始位置开始运动到加工终了的位置，又返回到原始位置的动作过程。本机床的工作循环包括快进-攻进-快退等动作。图3-2 工作进给长度工作进给长度，应等于加工部位长度L与刀具切入长度和切出长度之和。=+L+切入长度一般为510mm，根据工件端面的误差情况确定。切出长度式中，d为钻头直径。快速进给是指动力部件把刀具送到工作进给位置，初步选定左右两个主轴箱上刀具的快速进给分别为100mm和230mm。快速退回的长度等于快速进给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得出，两面快速退回长度为300mm和560mm。动力部件的总行程在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、安装误差，动力部件能够向前调节的距离（即前备量）和刀具装卸或者刀杆连同刀具一起从主轴孔中取出来时，动力部件需后退的距离（即后备量）。所以，动力部件的总行程为快退行程与前后备量的之和。其中，前备量取前=50mm,后备量取后=50mm。总=攻进+前+后=200+50+50=300mm图3-3 主轴箱工作行程由此加工示意图如下：图3-4 加工示意图3.3 机床联系尺寸总图3.3.1 机床联系尺寸总图的作用以及内容机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按照初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。它用来表示机床各组成部件的相互装配联系和运动关系，可用以检验：机床各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求；通用部件的选者是否适合；并为进一步设计主轴箱、夹具等专用部件提供依据。总联系尺寸图也可看成是简化的机床总图，表示机床的配置型式及总体布局。绘制总联系尺寸图的有关要求：a. 以适当数量的视图（一般为主，左，右视图）按同一比例画出机床各主要组成部件的外形轮廓及相关位置。主视图的选择应与机床实际加工状态一致。b. 图上应尽量减少不必要的线条及尺寸。但反映各部件的联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的极限位置及行程尺寸，必须完全齐整。至于各部件的详细结构不必画出，留在具体设计部件时完成。c. 为便于开展部件设计，联系尺寸图上应标注通用部件的规格代号，电动机型号、功率及转速，并注明机床部件的分组情况及总行程。3.3.2 机床联系尺寸总图相关计算选择a.选择动力部件动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台。本次设计的是根据以定的工艺方案和机床配置型式并结合使用及修理等因素，确定机床为卧式双面液压传动组合机床，液压滑台实现工作进给运动，采用专用的刚性镗头。动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率的选择主要是确定动力箱（或各种工艺切削头）和动力滑台，由前面计算知工进Vf=60mm/min,进给力Fz=669.9N,又因左侧刚性镗头箱体的滑鞍长L=1240mm, 由参考文献9表5-1选择1HY40B型滑台及配套后底座1CC40。 (3-17)式中为主轴箱的传动效率，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HT200，故取=0.8 ，由参考文献1表5-3取Pc左=6kW ，Pc右=6kW。所以 kW kW 根据所算出的功率，查文献1表5-20我们可选用1TA40型号的动力头，经过改制都能满足功率的需要。表3-5 动力电动机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Y160L-8B57.5720350,450,400右主轴箱Y160L-8B57.5720280,305,410500,500,340根据动力头尺寸选定滑台与其配合，由于是采用的专用刚性镗头，根据文献15-21得宽B=500mm，选用滑台型号为HY40B,滑台宽400mm，长1240 mm,最大行程400mm。b.确定机床装料高度H装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离。在确定机床装料高度时，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。如工件最低孔位置、多轴箱的最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等。工件最低孔径h2=16mm，滑台高度为320mm，底座高度为560mm，镗削头高为480mm，综合以上因素，该组合机床装料高度为1376mm。c.确定夹具轮廓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刚度，同时要考虑机床的装料高度、中间底座的刚度、排屑的方便性和便于设置定位、夹紧机构。图3-6 夹具轮廓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。它在加工方向的尺寸，实际已由加工示意图所确定，图中已规定了机床在加工终了时工件端面至主轴箱前端面的距离。由此，根据选定的主轴箱、滑台、侧底座等标准的位置关系，并考虑前备量，通过尺寸链就可以计算确定中间底座加工方向的尺寸，在本次设计中取前备量50mm，计算长度为1340mm。确定中间底座的高度方向时，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。装料高度和夹具底座高度确定后，中间底座高度就已确定，选取650mm。图3-7 底座e.主轴箱轮廓尺寸主轴箱轮廓尺寸由改进的1TA40镗削头而来，中心高H取260 mm，左边传动箱H2=480mm,右传动箱H2=480mm。3.3.3 机床分组为了便于设计和组织生产，组合机床各部件和装置按不同的功能划分编组。组号划分如下：a. 第1019组支承部件。一般由通用的侧底座、立柱及其底座和专用中间底座等组成。b. 第2029组夹具及输送设备。夹具是组合机床主要的专用部件，常编为20组，包含工件定位夹紧及固定导向部分。c. 第3039组电气设备。电气设计常编为30组，包括原理图、接线图和安装图等设计。专用操纵台、控制柜等另编组号。d. 第4049组传动装置。包括机床中所有动力部件如动力滑台、动力箱等通用部件，编号为40组，其余需修改部分内容或专用的传动设备单独编组。e. 第5059组液压和气动装置。f. 第6069组刀具、工具、量具和辅助工具等。g. 第7079组主轴箱及其附属部件。h. 第8099组冷却、排屑及润滑装置。i. 第9099组电气、液压、气动等各种控制挡铁。由此得出机床联系尺寸总图：图3-8 机床联系尺寸总图3.4 机床生产率计算卡根据加工示意图所确定的工作循环及切削用量等，就可以计算机床生产率并编制生产率计算卡。生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负荷等关系的技术文件。它是用户验收机床生产效率的重要依据。a. 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)所要求的机床生产率。它与全年工时总数tk有关,这里两班制A取8000件，tk取4600h,由文献1的51页公式（3-18）得出： =80000/4600=17.39件/时b. 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（3-19）式中:生产一个零件所需时间(min)，可按下式计算：（3-20）式中:分别为刀具第、工作进给长度,单位为mm；分别为刀具第、工作进给量,单位为mm/min；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，单位为min；分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为mm；动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取56m/min;用液压动力部件时取310m/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；工件装、卸（包括定位或撤销定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及吊运工件）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。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QQ时候，机床负荷率为二者之比。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。（3-22）则具体请见生产率计算卡：表3-9 生产率计算卡生产率计算卡图号YGZJ003毛坯种类铸件名称减速箱体毛坯重量材料HT200硬度HBS180-220工序名称变速箱体双面卧式钻镗组合机床工序号序号工步名称被加工零件数量加工直径mm工作行程mm切削速度m/min转速r/min进刀量工时(min)进给量(mm/r)进给速度(mm/min)机加工时间辅助时间共计1 安装工件及夹紧工件11.51.52 左滑台快进10010060000.0160.0163 左多轴箱工进（镗孔1）601565.93500.15600.250.25镗孔27013.576.93500.15600.2250.225镗孔37811.585.73500.15600.1920.192钻孔14.75818.64100.15600.970.974左滑台快退30030060000.050.05备注左右同时加工总计3.203单件工时3.203分/件机床生产率18.73件/时机床负荷率4 夹具的设计组合机床夹具是给合机床的重要组成部分，用于实现对被加工零件的准确定位、夹压、对刀具的导向以及装卸工件时的限位等。组合机床的加工精度基本上是由夹具来保证的，因此它与一般机床夹具不同。组合机床夹具按结构特点，可以分为单工位夹具和多工位夹具两大类。单工位夹具是指工件在一个工位上完成加工工序的机床夹具。而多工位组合机床夹具是指工件需要在几个工位上顺序或平行顺序加工厂的机床夹具。按移位方法它又可分为：固定式多位夹具，回转夹具,移动工作台夹具和回转鼓轮夹具等。此外按操纵方式又可分为：手动定位夹紧的给合机床夹具和自动定夹紧的组合机床夹具。本次设计的夹具是单工位的，手动定位夹紧的夹具。组合机床夹具是根据被加工零件专门设计的，本次设计的夹具大致可分为三大部分：工件的定位方法，工件的夹压装置的设计，引导刀具的导向元件设计。4.1 定位误差分析计算本工件按一面两销定位后，工件在夹具中的位置就已被确定，然而由于某种原因，工件仍会产生定位误差。为了保证工件的加工精度，在定位设计时要仔细分析和研究定位误差。A. 定位误差的定义由定位引起的同一批工件的工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量，称为定位误差，以D表示。定位误差研究的主要对象是工件的工序基准和定位基准。工序基准的变动量将影响工件的尺寸精度和位置精度。B. 定位误差产生的原因造成定位误差的原因是定位基准与工序基准不重合以及定位基准的位移误差两个方面。a. 基准不重合误差B 由于定位基准与工序基准不重合而造成的定位误差，称为基准不重合误差，B以表示。基准不重合误差的一般计算式为：B= （4-1）式中：i定位基准与工序间的尺寸链组成环的公差（mm）；b. 基准位移误差Y 由于定位基准的误差或定位支承点的误差而造成的定位基准位移，即工件实际位置对确定位置的理想要素的误差，这种定位误差称为基准位移误差，以Y表示。基准位移误差的一般计算式为 Y=Xmax=D+d0+Xmin （4-2）式中 Xmax 定位最大配合间隙（mm）；D工件定位基准孔的直径公差（mm）；d0圆柱定位销或圆柱心轴的直径公差（mm）；Xmin定位所需最小间隙，由设计时确定（mm）。C. 定位误差计算本工序尺寸5820.025mm，由于本工序定位基准与工序基准重合，所以，B=0按式（4-2）计算得Y=Xmax=D+d0+Xmin=0.027+0.009+0.5=0.536(mm)则定位误差为D=Y=0.536mm4.2 夹紧装置设计在机械加工过程中，工作将受到切削力，离心力等外力的作用。为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持由定位元件确定的加工位置，而不致发生振动或多移，一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置，将工件可靠夹紧。由于本次待加工工件的形状是比较规则的，且精度要求较高，故采用液压夹紧机构就可以保证其精度。采用液压直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧工件的机构，统称为液压夹紧机构。液压夹紧机构的特点：结构较复杂，夹紧可靠，使用方便，因此在机床夹具中得到广泛应用。本次设计的夹紧装置是液压的，它的组成部分有：支承轴、螺杆、压板、液压缸及螺母等。4.3 夹紧力的计算夹紧力的计算是设计夹具的关键，它的计算是验证所设计的机床夹具是否合理的保证。工件在夹具内的夹紧，必须保证工件在加工过程中，在切削力作用下保持位置不变。同时，夹紧时不应该引起工件、钻模板、镗模架的变形，以免降低加工精度。保证工件在加工过程中保持位置不变所需要的加紧力，可根据切削作用力和夹紧方式进行估算。夹紧力大小的计算是个很复杂的问题，一般只能做粗略的估算。为了简化计算起见，在设计夹紧装置时，可只找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡原理求出夹紧力的大小。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需要的夹紧力数值。根据被加工零件和所设计夹具的机构特征，夹紧力的大小由主切削力决定。夹紧力使工件不会反转和前后移动，因此在夹紧力的作用下，压板和工件夹紧位置产生了摩擦力，此摩擦力为两轴向进给力合力与圆周力合力提供。此处由于两进给力方向相反，相互抵消绝大部分的力，以及定位销承受了部分进给力，故两轴向进给力合力的影响可忽略不计，此处只计算由圆周力（切削力）合力决定的夹紧力。夹紧力计算方法一般为:a.了解所选用的夹紧机构；b.画出受力简图；c.运用力学知识分析、计算。夹紧机构如下图: 图4-1 夹紧机构简图如图夹具体机构主要由压板、螺杆、支承轴等组成。它的受力简图如下:WkW0lL 图4-2 工件受力简图 W0=Wk （4-3）式中：W0单个螺旋夹紧产生的夹紧力(N)；WK切削力分力（N）；除螺旋外机构的效率，其值为0.85-0.95。由前面所计算得：Wk=9398.1(N)由夹具总图知，L=300mml=145mm取0.9则将上述数值代入式（4-3）得：W0=21604.8(N)4.4 夹具零部件的设计4.4.1 夹具体的设计夹具体是夹具的基础件。在夹具本上，要安装组成该夹具所需要的各种元件，机构和装置。设计时应满足以下基本要求：a. 应有足够的强度和刚度；b. 结构简单，具有良好的工艺性；c. 尺寸要稳定；d. 便于排屑。A夹具体毛坯结构的选择选择夹具体毛坯结构时，应以结构合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂的具体条件为依据综合考虑。根据由参考文献8表1-9-1，夹具体一般有三种结构：铸造结构、焊接结构、装配结构。由于本道工序是粗铣柴油机气缸体的两侧面，切削负荷大、振动大，且是批量生产的，所以选择铸造结构，它的主要特点是，可铸出复杂的结构形状、抗压强度大、抗振性好、易于加工，但制造周期长，易产生内应力，故应进行时效处理。B夹具体外形尺寸的确定夹具制造属单件生产性质，为缩短设计和制造周期，减少设计和制造费用，所以夹具体设计，一般不作复杂的计算。通常都是参考类似的夹具结构，按经验类比法估计确定。如下表4-1。表4-1 夹具体结构尺寸的经验数据夹具体部位经验数据铸造结构夹具体壁厚h825mm夹具体加强筋厚度(0.70.9)h夹具体加强筋高度不大于5h按上表，取夹具体壁厚h=25mm夹具体加强筋厚度为 0.7250.925mm,即为17.522.5 mm.取厚度为20mmC夹具体高度的确定根据前面的总体设计及机床联系尺寸图，夹具体的高度H=350mm夹具体的主要外形如下图：图4-3 夹具体尺寸图4.4.2 支座的设计支座是夹紧装置与夹具体的桥梁。材料的选择，应以结构合理性，工艺性，经济性，标准化的可能性以及工

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