1P68F上箱体双面钻专机总体及夹具设计【9张CAD图纸、工艺卡片和说明书】

目  录

1  前言 ………………………………………………………………………………1
2  组合机床及其特点 ……………………………………………………………… 3
2.1  组合机床工艺范围及加工精度   …………………………………………… 4
2.2  采用组合机床的经济分析……………………………………………………… 5
2.3  组合机床的发展趋势…………………………………………………………… 5
3  绘制“三图一卡”……………………………………………………………………7
3.1  加工工序图   ……………………………………………………………………7
3.2  加工示意图 …………………………………………………………………… 8
3.3  机床联系尺寸图     ………………………………………………………… 12
3.4  生产率计算卡 ………………………………………………………………… 15
4  组合机床总体设计…………………………………………………………………17
4.1  组合机床方案设计………………………………………………………………17
4.2  绘制机床总图………………………………………………………………… 18
4.3  机床液压滑台的工作特性  …………………………………………………  19
5  夹具总体设计…………………………………………………………………… 22
5.1  压板的强度校核…………………………………………………………………24
5.2  零件被装夹后自由度分析………………………………………………………26
5.3  定位误差分析………………………………………………………………… 28
6  使用说明………………………………………………………………………… 29
7  本设计的优点及不足之处…………………………………………………………30
结束语 ……………………………………………………………………………… 31
致谢  ………………………………………………………………………………  32
参考文献 …………………………………………………………………………  33
1  前言
组合机床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一种高效率专用机床，在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工及缝纫机、自行车等轻工行业大批大量生产中已经获得广泛的应用。
组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件，如箱盖、箱体、变速箱体、电机座及仪表壳等零件；也可用来完成轴套类、轮盘类、叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工［1］。
本设计以提高生产率和保证加工精度为目的，以较充足的专业课知识为基础，结合毕业设计任务书，在收集和参考大量资料的前提下独立完成。设计基本上做到：图纸绘制基本符合国家标准，做到布局合理，图纸也基本能够正确、完整、清晰的表达出零件的形状及尺寸。计算说明书的条理较清晰，语言通顺流畅，图表和公式的编辑也基本符合毕业论文撰写规范。
在设计过程中，尽量采用通用部件，为组合机床的生产提供便利条件。其中主轴箱的设计是重点，也是难点。主轴箱设计应充分考虑被加工零件的形状及加工要求，合理布置传动及齿轮的位置。尤其在齿轮设计上，更要反复验算转速，努力作出最合理的设计方案。
在这次设计中，老师给予了我们很大的帮助。在他的指导下，一个又一个的难题被攻克，我们的设计水平有了很大的提高。
由于本人的水平十分有限，缺少实践经验，设计中难免有错误和不当之处，恳请各位老师批评指正。
本研究课题是以1P68F发动机下箱体为设计对象，目的是对箱体结合面与非结合面进行钻孔加工。集科工贸及金融与大专院校于一体的由60多个成员单位组成的跨行业、跨地区的大型企业集团，企业始建于1956年，具有五十年研制和生产小型动力及配套机械的历史，有专业生产线和柔性生产线组成的国内一流的生产制造系统，有达到国家一级计量水平的计量检测系统，有动力试验中心和CAD开发中心组成的研究开发系统等，具备了强大的产品开发能力。企业主要生产摩托车、摩托车发动机、特种车辆、小型汽油机、小型汽油发电机组、林业机械、消防机械等七大类100多种规格的产品。
本次设计将根据企业的自身要求，以现有的加工设备为基础，为1P68F发动机下箱体结合面和非结合面的双面钻加工设计专用的组合机床及夹具，在满足生产要求的基础上提高生产率，并尽量节约成本。
同时通过本次设计，培养学生综合运用所学基础理论、专业知识和各项技能，着重培养设计、计算、分析问题和解决问题的能力，进而总结、归纳和获得合理结论，进行较为系统的工程训练，初步锻炼科研能力，提高论文撰写和技术表达能力，为实际工作奠定基础。

2  组合机床及其特点
组合机床使用系列化、标准化的通用部件和少量的专用部件组成的多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的高校专用机床，其生产率比通用机床高几倍至几十倍，可进行钻、镗、铰、攻丝、车削、铣削等切削加工。组合机床的通用部件和标准件约占70-80%,这些部件是系列化的,可以进行成批生产.其余20-30%的专用部件是由被加工零件的形状,轮廓尺寸,工艺和工序来决定,如夹具,主轴箱,刀具和工具等.
在批量生产中为了提高生产率，必须要缩短加工时间和辅助时间，而且尽可能使辅助时间和加工时间重合，使每个工位装夹多个工件同时进行多刀加工，实行工序高度集中，因而广泛采用组合机床。
由参考文献[2] 4-5得
一般的组合机床主要有六部分通用部件及两部分专用部件组成。以复合立式三面钻孔组合机床，它由侧底座、力主底座、力主、动力箱、滑台及中间底座等通用部件及多轴箱、夹具等专用部件组成。组合机床的专用
部件往往也是由大量的通用零件和标准件组成。
    组合机床按主轴箱和动力箱的安置方式不同可分为以下几种型式：
（1） 卧式组合机床（动力箱水平安装）。
（2） 立式组合机床（动力箱垂直安装）。　
（3） 侧斜式组合机床（动力箱倾斜安装）。
（4） 复合式组合机床（动力箱具有上述两种以上的安装状态）。
    在以上四种配置型式的组合机床中，如果每一种之中再安置一个或几个动力部件时，还可以组成双面或多面组合钻床。
    由组合机床组成可以明显地了解其特点，与通用机床及其它的专用机床比较，具有如下特点：
（1） 要用于加工箱体类零件和杂件的平面和孔。
（2） 生产率高。因为工序集中，可多面、多轴、多刀同时自动加工。
（3） 加工精度稳定。因为工序固定，可选用成熟的通用部件、精密夹具合作的工作循环来保证加工精度的一致性。
（4） 研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。因为通用化、系列化、标准化程度高，而且通用部件可组织批量生产。
（5） 自动化程度高，劳动强度低。
（6） 配置灵活。因为结构模块化、组合化、可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床及自动线。机床易于改装，产品或工艺变化时，通用部件一般还可以重复利用。
2.1  组合机床工艺范围及加工精度
目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。平面加工包括铣平面、锪（刮）平面、车端面；孔加工包括钻、阔、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹、锪沉孔、滚压孔等。随着综合自动化的发展，其工艺范围正扩大到车外圆、行星铣削、拉削、推削、磨削、珩磨及抛光、冲压等工序。此外，还可以完成焊接、热处理、自动装配和建材、清洗和零件分类及打印等非切削工作。
由参考文献[6] 5-5得
组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工、缝纫机和自行车等工业领域的大批、大量生产中已获得广泛应用，一些中小批量生产的企业，如机床、机车、工程机械扽制造业中也亦推广应用。组合机床最适宜加工各种大中型箱体类零件，如气缸盖、气缸体、变速箱体、电机座及仪表壳等零件，也可以用来完成轴套类、轮盘类、叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。
组合机床的加工精度简述如下：
采用铰孔或精镗孔时，孔的精度可达H6级，表明粗糙度为，孔的圆度在孔径尺寸公差一半范围内。加工有色金属时，采用精密夹具，经过3~4次加工，精度可以稳定地达H6级，表面粗糙度可达。
当从两面多轴加工时，孔的同轴度一般为.当从一面进行精镗孔，并且采用固定式夹具，镗刀杆两端都有精密导向装置，夹具在精度良好的条件下，在长度内，被加工零件几个孔的同轴度可保证在以内。当分别从两面对同一轴线上的孔进行单轴加工时，在有中间精密导向装置条件下，其同轴度亦可保证在。
在组合机床上加工，孔与孔相互之间的平行度以及孔对加工基面的平行度，在长度内可达。
孔的位置精度与夹具、机床的型式和精度有很大的关系。在固定式夹具的机床上镗孔，孔间距离和孔的轴线与定位基面的位置精度可稳定地达到。在多工位机床上，由于回转工作台会回转鼓轮存在定位误差，则加工精度不高。如果在同一工位上，若有悬挂式活动钻模板，对孔进行精加工时，其位置精度可达到。
在组合机床及其自动线上常用铣削、刮削、车削（端面）和拉削等方法加工平面。一般采用铣削头、滑台和滑座等通用部件，根据被加工工件的工艺要求组成单面、双面以及立式、回转台式等多种型式的组合铣床。当加工大型的箱体类工件时，一般采用铣削头固定、工件安装在工作台上移动的布局型式。这样的机床结构较简单，刚性较好，加工精度较高。在加工中小型工件时，通常将铣削头组成鼓轮式组合铣床或立式连续回转台式组合铣床，这类机床生产效率高，加工精度较低。
在组合机床上加工平面的平直度可以达到在1000毫米长度内偏差0.02～0.05毫米，表面粗糙度微米。对定位基面的平行度可以保证在0.05毫米以内，到定位基面的距离（一般在500毫米以内）尺寸公差可以保证在0.05毫米以内。
多轴加工，采用动力滑台在死挡铁上停留的方法，其加工精度能达到0.15～0.25毫米；单轴加工，采用特殊结构，加工到终点使挡块顶在被加工工件的表面，一般精度可以达到0.08～0.10毫米。条件良好时，精度可以保证在0.02～0.045毫米以内。
2.2  采用组合机床的经济分析
组合机床是一种高效率专用机床，有特定的使用条件，不是在任何情况下都能收到良好的经济效益。在确定设计组合机床前，应该进行具体的技术经济分析。
由参考文献[4]9-5得
    根据设计任务，要在1P68F上箱体两面钻孔，孔的种类较多，总数也较多。若采用普通机床加工需反复进行，加工耗时较多，且不容易保证孔与孔间的位置精度。根据零件的形状及加工要求选取采用卧式双面组合钻床，同时进行双面多孔加工。这样可以保证孔与孔之间的位置精度，且加工所需的时间大大缩短。除此之外采用组合机床对工人的要求很低，节约了劳动成本。
综上所述，对于在1P68F上箱体两面钻孔采用组合机床，可以取得良好的经济性。
2.3  组合机床的发展趋势
衡量通用部件技术水平的主要标准是：品种规格齐全，动、静态性能参数先进，工艺性好，精度高和精度保持性好。
机械驱动的动力部件具有性能稳定，工作可靠等优点。目前，机械驱动的动力部件应用了交流变频调速电机和直流伺服电机等，使机械驱动的动力部件增添了新的竞争力。
动力部件采用镶钢导轨（英度可达HEC58~60）、滚珠丝杠、静压导轨、静压轴承、迟形皮带等较新的结构。支承部件采用焊接结构等。由于提高了部件的精度和动、静态性能，因而使被加工的工件精度明显提高，表面粗糙度减小。
在机械制造工业中，中小批量生产约占80%。在某些中批量生产的企业中，如机床、阀门行业中、其关键工序采用组合机床。其中机床厂用组合机床加工主轴变速箱孔系，产品质量稳定，生产效率高，技术经济效果显著。发展具有可调、快调、装配灵活、适应多品种加工特点的组合机床十分迫切。
由参考文献[5] 2-7得
组合机床的自动检测通常作为一个工位出现。自动检测包括对毛坯尺寸和工件硬度的检查、钻孔深度、刀具折断、精加工尺寸和几何形状的检查等。检查方法分为主动检查与被动检查。主动检查是将不合格的工件剔出，使之不往下个工位输送。被动检查则是发现不合格的工件时发现停机信号。目前主动检查应用的日趋广泛。由于电子元件迅速发展，集成控制器、微机处理的应用，使自动检测技术更加可靠。自动检测工位要进行数据处理，统计计算以及打印出有关数据或作为数字显示。自动监测技术的发展可以把被加工零件的实际尺寸控制在比规定公差更小的范围之内。还可以把加工后的工件按公差进行分组，以便按分组的公差带装配。实际表明，采用分组装配法提高产品的精度要比用单纯提高设备精度更为经济。

3  绘制“三图一卡”
绘制组合机床”三图一卡”,就是针对具体零件,在选定的工艺和结构法案的基础上,进行组合机床总体法案图样文件设计。内容包括:绘制被加工零件工序图,加工示意图,机床联系尺寸图和编制生产率计算卡”。
本专机加工内容是加工工件的结合面上的6个孔与非结合面上的9个孔共计15个孔。
3.1  加工工序图 
3.1.1  被加工零件工序图的作用和要求
被加工零件工序图是根据制定的工序方案,表示所设计的组合机床上完成的工序内容,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,毛坯或半成平情况的图样,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、验收和调整机床的重要技术条件。
3.1.2  被加工零件工序图的内容 
(1) 被加工零件的形状和主要轮廓尺寸及本工作设计有关部位结构形状和尺寸。
(2) 本工序所选用的定位基准,夹紧部位及夹紧方向。
(3) 本工序加工表面的尺寸,精度,表面粗糙度,形位公差等级,技术要求以及对上道工序的技术要求。
(4) 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。
3.1.3  编制被加工零件工序图的注意事项
(1) 本机床加工部分的位置尺寸由定位基面标起，尤其在本机床加工，所选用的定位基面与设计基面不一致时，还必须对各孔要求的位置精度进行分析和换算，即把不对称公差的尺寸换算成对称公差尺寸。以便在进行夹具钻孔设计和主轴箱设计时，确定钻孔尺寸及主轴位置尺寸，并把各孔位置尺寸改为从定位基面标注。
(2) 对孔的加工余量要认真分析，在其大直径孔的单边余量应小于相邻两孔半径之差，以便钻头能通过。在加工毛坯孔时，不仅要弄清楚加工余量，还需要注意孔的铸造偏心及铸造毛刺大小，保证加工能正常进行。
为了使被加工零件工序图清晰明了，能突出本机床加工内容，绘制时对本机床加工部件用粗实线表示，其尺寸打上方框，其余部位用细实线表示，定位基准符号用“”，”表示，夹压位置符号用表示。
3.1.4  零件工序简图
设计要求设计一台双面钻专用机床来加工1P68F上箱体左主轴箱结合面的上的6个φ6. 7，其中3、4、5、6为通孔，1、2的孔深为23。非结合面上的2、3、6、7号孔为φ5mm的通孔，1、4、5、8、9号孔为φ5mm的盲孔。详细加工内容可见上箱体加工工序图，被加工零件其材料为ADC12，硬度大于90HB。年产量为5万件/年。零件的加工精度要求不高，加工量较大，故可采用一次装夹双面多孔同时加工的双面钻专机进行大批量生产。
被加工零件以结合面作为定位基准配以支撑板、开口垫圈等夹紧被加工零件，用一个圆柱销和一个菱形销以达到完全定位。