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原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图书分类号： 密 级： 毕业设计(论文) 变速箱上盖组合机床设计变速箱上盖组合机床设计 学 生 姓 名 xxx 学 院 名 称 机 电 工 程 学 院 专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 指 导 教 师 xxx 2012 年 5 月 25 日 本科生毕业设计 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 摘摘 要要 减速器箱体类零件是机器及其部件的基础件，它将机器及其部件中的轴、轴承、 套和齿轮等零件按一定的相互位置关系装配成一个整体，并按预定传动关系协调其运 动。因此，减速器箱体的加工质量不仅影响其装配精度及运动精度，而且影响到机器 的工作精度、使用性能和寿命。其主要特点：形状复杂、壁薄且不均匀，内部呈腔形， 加工部位多，加工难度大，既有精度要求较高的孔系和平面，也有许多精度要求较低 的紧固孔。因此，一般中型机床制造厂用于减速器箱体类零件的机械加工劳动量约占 整个产品加工量的 15%20%。 对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于机床有正确的 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，在进行机械加工前， 先要将工件装夹好。用夹具装夹工件时，工件相对于道具及机床的位置精度由夹具保 证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工极度趋于一致，稳定的保证工件的 加工精度。同时使用夹具装夹工件方便、快捷，工件不需要划线找正，可显著的减少 辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切 屑用量，提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧 机构，进一步提高劳动生产率。在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提高、 使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显得降低了生产成本。夹具制造 成本分摊在一批工件上。每个工件增加的成本时极少的，远远小于由于提高劳动生产 率而降低的成本。工件批量愈大，使用夹具所取得的经济效益就愈显著。 关键词：减速器箱体类零件，夹具， 本科生毕业设计 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 Abstract A part of the container kind is the basic matter of a machine and a part. That will choose an axis in the machine and the part, a bearing and a part of a cover and a gear as related assembly in the fixed mutual location, and is 1 of whole. Its transmitted by a schedule, and its related to the movement of harmonization. Therefore the quality of the processing of a container doesnt just influence its precision of the assembly and precision of the movement and moreover influences the precision of the mechanical work, and the performance and the lifetime are used. Its main feature: The shape is complicated, a wall, its thin and, I dont balance and present the interior with the shape of the accent, and there are a lot of parts of processing, and though the difficulty level of the processing finds a plane with a department in the hole where its big and highly precise in the percentage, and is low in the percentage likewise, there is precision of much I ask to tighten a hole up. Therefore a manufacturing factory in a medium turnery is usually used for Labor of mechanical processing of a part of the container kind, and it accounts for 15%20% of the processing amount of the whole product approximately. Keywords: The feature of the part of the container kind, Fixture Features xxx 大学毕业设计(论文) I 目目 录录 摘 要 X Abstract . XI 1 绪论 . 1 1.1 箱体类零件浅析 1 1.2 箱体类零件加工工艺特点 . 1 2 组合机床设计 3 2.1 组合机床的分类 3 2.1.1 具有固定夹具的单工位组合机床 . 3 2.1.2 具有移动夹具的多工位组合机床 . 4 2.1.3 转塔式组合机床 . 4 2.2 组合机床的通用部件 5 2.2.1 通用部件的分类 . 5 2.2.2 通用部件的型号、规格及配套关系 . 6 2.3 影响机床精度因素 6 2.3.1 加工精度的影响 . 6 2.3.2 工件结构状况影响 . 6 2.3.3 生产率的影响 . 7 2.3.4 现场条件的影响 . 7 3.组合机床的“三图一卡”的编制 8 3.1 被加工零件图 8 3.2 加工示意图 8 3.2.1 在加工示意图要标注的内容 . 9 3.2.2 绘制加工示意图的有关计算 . 9 3.3 机床联系尺寸图 13 3.3.1 选用动力部件 . 13 4 夹具设计 16 4.1 定位方案的选定 17 xxx 大学毕业设计(论文) II 4.2 夹具夹紧装置的确定 18 4.2.1 夹紧力的方向和作用点的确定 . 18 4.2.2 夹紧力大小的估算 . 18 4.2.3 夹紧机构及元件的选择 . 20 4.3 夹具体的设计 21 参考文献 . 22 致 谢 . 24 xxx 大学毕业设计(论文) III xxx 大学毕业设计(论文) IV xxx 大学毕业设计(论文) V xxx 大学毕业设计(论文) VI xxx 大学毕业设计(论文) VII xxx 大学毕业设计(论文) VIII xxx 大学毕业设计(论文) IX xxx 大学毕业设计(论文) X xxx 大学毕业设计(论文) XI xxx 大学毕业设计(论文) XII 本科生毕业设计 1 1 绪论绪论 1.1 箱体类零件浅析箱体类零件浅析 我国摩托车工业经过二十多年的飞跃发展，取得了长足的进步，已成为国民经济中的 重要一环，尤其在 1993 年就以 367.49 万辆的产量首次超过摩托车王国日本，成为世 界头号摩托车生产大国，1997 年则突破 1000 万辆大关，达 1003.7 万辆。截止 2005 年， 我国摩托车产量连续 12 年位居世界第一。然而，我国虽是世界摩托车生产第一大国，但 不是世界摩托车的强国。我国摩托车的产品质量与欧、美、日等摩托车强国相比，特别是 可靠性方面，仍有相当大的差距。摩托车行业面临着开发能力低、产品同质化严重、中小 排量技术欠缺、知识产权意识尚待提高等诸多问题。 目前我国摩托车主要集中在 50mL、70mL、80mL、90mL、100mL、110mL、125mL、150mL 等几款中小排量车型上，而 250mL、350mL、400mL、750mL 以上中高排量车型很少，有的 甚至是空缺。这说明我国摩托车生产技术水平只限于中、小排量低速车上，而且过于集中。 例如，某些型号的跨式车用发动机（如 CG125 款挺杆机型） ，全国竟然有 256 种型号与其 外观相似，简单重复、千车一面、水平一般是我国摩托车品种的特点，真正有个性化且作 为企业标记性的、有自主知识产权的产品寥寥可数，中、大排量及高速车的开发能力及成 熟技术还没有真正掌握，大排量摩托车一直被进口车所垄断，这也是导致我国摩托车市场 竞争过于激烈的一个重要原因。 减速器箱体的性能 要求具有高的输出功率和良好的经济性。 （1）提高发动机转速，是提高发动机性能 的主要手段。 （2）提高发动机指示平均有效压力，提高发动机扭矩。 （3）降低摩擦平均有效压力。 （4）其他提高发动机性能的各项措施。 1.2 箱体类零件加工工艺特点箱体类零件加工工艺特点 箱体类类零件的主要结构特点是：有一对和数对要求严、加工难度大的轴承支承孔； 有一个或数个基准面及一些支承面；结构一般比较复杂，壁薄且壁厚不均匀；有许多精度 要求不高的紧固用孔。 本科生毕业设计 2 零件的主要技术要求是对孔和平面的精度和表面粗糙度的要求；支撑孔的尺寸精度、 几何形状精度和表面粗糙度；孔与孔的轴线之间的相互位置精度（平行度、垂直度）；装 配基准面与加工时的定位基准面的平面度和表面粗糙；各支承孔轴线和平面基准面的尺寸 精度、平行度和垂直度。这些技术要求是保证机器与设备的性能与精度的重要措施。 加工工艺的原则： 1）“先面后孔”的原则。先加工平面，后加工孔，是箱体零件加工的一般规律。 2）“粗精分开，先粗后精”。由于箱体类零件结构复杂，主要表面的精度要求高， 为减少或消除粗加工时产生的切屑力、夹紧力和切屑热对加工精度的影响，一般应尽可能 把粗精加工分开，并分别在不同机床上进行。至于要求不高的平面，则可将粗精两次进给 安排在一个工序内完成，以缩短工艺过程，提高功效。 3） 主要表面加工方法的选择。主要加工表面为平面和轴承支承孔。平面的粗加工和 半精加工，主要采用刨削和铣削。铣削的生产率比刨削高，在成批和大量生产中，多采用 铣削。平面的精加工多用磨削。上的轴承支承孔，一般采用钻-扩-粗铰-精铰或镗-半 精镗-精镗的加工方案进行加工。前者用于加工直径较小的孔，后者用于加工直径较大的 孔。 本科生毕业设计 3 2 组合机床设计组合机床设计 2.1 组合机床的分类组合机床的分类 根据所选用的通用部件的规格大小以及结构和配置形式等方面的差异，将组合机床分 为大型组合机床和小型组合机床两大类。习惯上滑台台面宽度大于 250mm 的为大型组合 机床，滑台台面宽度小于 250mm 的为小型组合机床。 根据组合机床的配置形式，可将其分为具有固定夹具的单工位组合机床、具有移动夹 具的多工位组合机床和转塔式组合机床三类。 2.1.1 具有固定夹具的单工位组合机床具有固定夹具的单工位组合机床 单工位组合机床特别适用于加工大、中型箱体类零件。在整个加工循环中，家具和工件固 定不动，通过动力部件使刀具从单面、双面或多面对工件进行加工。这类机床加工精度较 高，但生产率较低。 按照组成部件的配置形式及动力部件的进给方向，单工位组合机床又分为卧式、立式、倾 斜式和复合式四种类型。 a 卧式组合机床 卧式组合机床的刀具主轴水平布置，动力部件沿水平方向进给，按加工要求的不同，可配 置成单面、双面或多面的形式。本题目选用单面即可。 b 立式组合机床 立式组合机床的道具主轴垂直布置，动力部件沿垂直方向进给。一般只有单面配置一 种形式。 c 倾斜式组合机床 倾斜式组合机床的动力部件倾斜布置，沿倾斜方向进给。可配置成单面双面或多面的 形式，以加工工件上的倾斜表面。 d 复合式组合机床 复合式组合机床是卧式、立式、倾斜式两种或三种形式的组合。 本科生毕业设计 4 2.1.2 具有移动夹具的多工位组合机床具有移动夹具的多工位组合机床 多工位组合机床的夹具和工件可按预定的工作循环，作间歇的移动或转动，以便依次 在不同工位上对工件进行不同的工位加工。这类机床生产率高，但加工精度不如单工位组 合机床，多用于大批量生产中对中小型零件的加工。 按照夹具和工件的输送方式不同，可分为移动工作台式、回转工作台式、中央立柱式 和鼓轮式四种类型。 a 移动工作台组合机床 移动工作台组合机床可以先后在两个工位上从两面对工件进行加工，夹具和工件可随 工作台直线移动来实现工件的变换。 b 回转工作台组合机床 回转工作台组合机床在每一个工位上可以同时加工一个活几个工件，其上的夹具和工 件安装在绕垂直轴线回转的回转工作台上，并随其作周期转动来实现工件的换位。由于这 种机床适宜于对中小型工件进行多面、多工序加工，具有专门的装卸工位，使装卸工件的 辅助时间和机动时间重合，所以不能获得较高的生产率。 c 中央立柱式组合机床 中央立柱式组合机床上的夹具和工件安装在绕垂直轴线回转的环形回转工作台上，并 随其做周期转动以实现工位的变换。在环形回转工作台周围以及中央立柱上均可布置动力 部件，在各个工位上，对工件进行多工序加工。 d 鼓轮式组合机床 鼓轮式组合机床上的夹具和工件安装在绕水平轴线回转的鼓轮上，并作周期转动以实 现工位的变换。在鼓轮的两端布置动力部件，从两面对工件进行加工。 2.1.3 转塔式组合机床转塔式组合机床 转塔式组合机床的特点是几个多轴箱安装在转塔回转工作台上，各个多轴箱依次转到 加工位置对工件进行加工。按多轴箱是否作进给运动，可将这类机床分为两类： a 只实现主运动的转塔式多轴箱组合机床 多轴箱安装在转塔回转工作台上，主轴由电动机通过多轴箱的传动装置带动作旋转主 运动；工件安装在滑台的回转工作面上（如果不需要工件转位时，可直接安装在滑台上） ， 由滑台带动作进给运动。 本科生毕业设计 5 b 既实现主运动又可随滑台作进给运动的转塔式多轴箱组合机床 这类机床的工件固定不动（也可作周期转位） ，转塔式多轴箱安装在滑台上并随滑台 作进给运动。 转塔式组合机床可以完成一个工件的多工序加工，因而可减少机床台数和占地面积， 适宜于中、小批量生产。 综合上述组合机床分类介绍及各自功用，在结合本题目所要求设计的组合机床特点初 步选取单工位的卧式组合机床。 2.2 组合机床的通用部件组合机床的通用部件 组合机床的通用部件是组合机床的基础。部件通用化程度的高低标志着组合机床技术 的水平。在组合机床设计中，选择通用部件是重要内容之一。 2.2.1 通用部件的分类通用部件的分类 按通用部件在组合机床上的作用可分为下列几类： a 动力部件 动力部件是组合机床的主要部件，它为刀具提供主运动和进给运动。动力部件包括动 力滑台及其相配套使用的动力箱和各种单轴头，如铣削头、钻削头、镗孔车断面头等，其 他部件均以选定的动力部件为依据来配套选用。 b 支承部件 支承部件是组合机床的基础部件，他包括侧底座、立柱、立柱底座和中间底座等，用 于支承和安装各种部件。组合机床个部件之间的相对位置精度、机床的刚度主要由支承部 件保证。 c 输送部件 输送部件用于带动夹具和工件的移动和转动，以实现工位的变换，因此，要求有较高 的定位精度。输送部件主要有移动工作台和回转工作台。 d 控制部件 控制部件用于控制组合机床按预定的加工程序进行循环工作，它包括可编程控制器 （PLC） 、各种液压元件、操纵板、控制挡铁和按钮台等。 e 辅助部件 本科生毕业设计 6 辅助部件包括用于实现自动夹紧工件的液压或气动装置、 机械扳手、 冷却和润滑装置、 排屑装置以及上下料的机械手等。 2.2.2 通用部件的型号、规格及配套关系通用部件的型号、规格及配套关系 按通用部件标准，动力滑台的主参数为其工作台面宽度，其他通用部件的主参数取与 其配套的滑台主参数来表示。 等效采用国际标准设计的“1 字头”通用部件，按精度分为：普通级、精密级和高精 度级三种精度等级。 “1 字头”滑台采用双矩形闭式导轨，纵向用双矩形的外侧导向，斜镶条调整导轨间 隙；压板与支承导轨组成辅助导轨副，防止倾覆力矩过大导致滑鞍（动导轨）与滑座（支 承导轨）分离。这种导轨制造工艺简单，导向精度高，刚度好。滑座导轨材料有两种，分 别在型号后加A、 B 以区别， A 表示滑座导轨材料为 HT300， 高频淬火， 淬火硬度为 4248HRC； B 表示滑座为镶钢导轨，淬火硬度为 48HRC 以上。 2.3 影响机床精度因素影响机床精度因素 通常，在确定工艺方案的同时，也就大体上确定了组合机床的配置形式和结构方案。 但是还要考虑下列因素的影响。 2.3.1 加工精度的影响加工精度的影响 工件的加工精度要求，往往影响组合机床的配置形式和结构方案，例如，加工精度要 求高时，应采用固定夹具的单工位组合机床，加工精度要求低时，可采用移动夹具的多工 位组合机床；工件各孔间的位置精度要求高时，应采用在同一工位上对各孔同时精加工的 方法；工件各孔同轴度要求高时，应单独采用精加工等。 2.3.2 工件结构状况影响工件结构状况影响 工件的形状、大小和加工部位的结构特点，对机床的结构方案也有一定的影响。例如， 对于外形尺寸和重量较大的工件，一般采用固定夹具的单工位组合机床，对多工序的中小 本科生毕业设计 7 型零件，则宜采用移动夹具的多工位组合机床；对于大直径的深孔加工，宜采用具有刚性 主轴的立式组合机床等。 2.3.3 生产率的影响生产率的影响 生产率往往是决定采用单工位组合机床、多工位组合机床还是组合机床自动线的重要 因素。例如，从其他因素考虑应采用单工位组合机床，但由于满足不了生产率的要求，就 不得不采用多工位组合机床，甚至自动线来进行加工。而在多工位组合机床时，还要考虑： 工位数不超过 23 个，并能满足生产率要求时，应选用移动工作台式组合机床；工位数 超过 4 个时才选用回转工作台或鼓轮式组合机床。 2.3.4 现场条件的影响现场条件的影响 使用组合机床的现场条件对组合机床的结构方案也有一定的影响。例如使用单位的气 候炎热，车间温度过高，使用液压传动机床不够稳定，则宜采用机械传动的结构形式；使 用单位刃磨刀具、维修、调整能力以及车间布置得情况，都将影响组合机床的结构方案。 本科生毕业设计 8 3.组合机床的“三图一卡”的编制组合机床的“三图一卡”的编制 根据前几章分析和指定的机床工艺方案及机床的配置型式结构方案下面用图纸的表达 形式三图一卡设计，来表示组合机床的总体设计。其内容包括： 绘制被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。 3.1 被加工零件图被加工零件图 被加工零件图是根据选定的工艺方案，表明零件的形状、尺寸、硬度、以及在所设计 的组合机床上完成的工艺内容和所采用的定位基准、夹压点的图纸。是组合机床设计的主 要依据，也是制造、验收和调整机床的重要技术条件。 1.在被加工零件图上标注的内容有： 1）加工零件的形状、主要轮廓尺寸和本机床要加工部位的尺寸、精度 、表面粗燥度、 形位精度等技术要求，以及对上道工序的技术要求等。 2）本工序所选定的定位基准，夹紧部位及夹紧方向。 3）被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的加工余量等。 2、绘制被加工零件工序图的一些规定 （1）除加工部位用粗实线画外，其余部位用细实线绘制。定位基准、夹紧部位、夹 紧方向等需用符号表示；本道工序保证的尺寸、角度等，均在尺寸下画横线标出 （2）注明零件对机床加工提出的某些特殊要求，如对精镗孔机床应注明是否允许留 有退刀痕迹。 （3）各加工部位的位置尺寸，应由定位基准标起。当定位基准与设计基准不重合时 应进行换算。 （4）对各加工部位的位置尺寸当为不对称公称公差尺寸时，换算为对称公差尺寸即 使名义尺寸位于公差带的中央。 遵循绘制被加工零件图的规定画出零件图见附录 CAD 图。 3.2 加工示意图加工示意图 加工示意图是被加工零件工艺方案在图案上的反应，表示被加工零件在机床上的加工 本科生毕业设计 9 过程，刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等， 使刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据，是整台组合机床 布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。 3.2.1 在加工示意图要标注的内容在加工示意图要标注的内容 （1）机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。 （2）工件、夹具、刀具及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸。 （3）主轴的结构类型、尺寸及外伸长度；刀具类型、数量和结构尺寸；导向装置、 攻螺纹靠模装置的结构尺寸；刀具与导向装置的配合，刀具、主轴之间连接方式。 3.2.2 绘制加工示意图的有关计算绘制加工示意图的有关计算 加工示意图绘制之前，应进行刀具、导向装置的选择以及切削用量、转矩、进给力、 功率和有关联系尺寸计算。 （1）刀具的选择 选择刀具，应考虑工艺要求与加工尺寸精度、工件材质、表面粗糙度及生产率的要求。 只要条件允许应尽量选用标准刀具。为了提高工序集中程度或满足精度要求，可以采用复 合刀具。 （2）初定切削用量 切削用量是指切削速度、进给量、背吃刀量等三个切削要素。它们表示切削过程中切 削运动的大小及刀具切入工件的程度，切削速度是切削刃的选定点相对于工件的主运动的 瞬时速度，通常用 Vc 表示，单位为米/分或米/秒。进给量是工件或刀具的每一转或每一往 返行程的时间内，刀具与工件之间沿进给运动方向的相对位移，通常用 f 来表示，单位为 毫米/转或毫米/行程。背吃刀量是指通过切削刃基点并垂直于工件平面方向上测量的吃刀 深 ap，也就是工件待加工表面与已加工表面之间的垂直距离，习惯上也将背吃刀量称为切 削深度，通常用 ap 表示，单位为毫米 。 切削深度 ap 选择原则是根据工件的加工余量来决定的，选择是应考虑：a 在留下精 加工及半精加工余量后，粗加工应尽可能将剩下的余量一次切除以减少走刀次数；b 如果 工件余量过大，或机床动力不足而不能将粗切削余量一次切除，也应将第一次走刀的切削 深度尽可能取大些；c 当冲击负载较大，或工艺系统刚性较差时，应适当减少切削深度；d 本科生毕业设计 10 一般精切时，可取 ap=0.050.8 毫米，半精加工时可取 ap=1.03.0 毫米 。 进给量 f 的选择是主要是根据切削力及加工表面粗糙度：粗加工时，加工表面粗糙度 要求不高，进给量主要受刀杆、刀片、工件及机床的强度和刚度所能承受的切削力的限制； 半精切削及精切时，进给量主要受表面粗糙度要求的限制，刀具的副偏角愈小，刀尖圆弧 半径愈大，切削速度愈高，工件材料的强度愈大，则进给量可愈大 。 切削速度 vc 的选择原则主要考虑切削加工的经济性， 必须保证刀具经济寿命， 同时切 削负载不应超过机床的额定功率，通常的原则是：a 刀具材料的耐热性好，切削速度可高 些；b 工件材料的强度、硬度高，或塑性太大或太小，切削速度均应取低些，c 加工带外 皮的工件时，应付适当降低速度；d 要求得到较小的表面粗糙度时，切削速度应避开积屑 瘤的生成速度范围，对硬质合金刀具，可取较高的切削速度，对高速钢刀具，常采用低速 切削；e 断续切削时，应取较低的切削速度；f 工艺系统刚性差时，切削速度应适当减小； h 在切削速度最后确定之前，须验算机床电动机的功率是否足够 。 同一多轴箱上的刀具由于采用同一滑台实现进给，多以各刀具的每分钟进给量应该相 等。因此，应按工件时间最长、负荷最重、刃磨较困难的所谓“限制性刀具”来确定；对 于其他刀具，可以在这基础上进行调整其每转进给量，以满足每转进给量相同的要求。另 外，在多轴箱传动系统设计完毕、传动齿轮齿数确定后，还要反过来调整初定的切削用量。 选择切削用量时，应尽量使相邻主轴转速接近，以使多轴箱的传动链简单些。使用液压滑 台时，所选的每分钟进给量一般应比滑台的最小进给量大 50%，以保证进给稳定。 表 3 用高速钢刀具扩孔的切削用量 加工直 径 切削用量 扩通孔 锪沉孔 V(mm/mi n) S0/(mm/r ) V(mm/mi n) S0/(mm/r ) 1015 1018 0.150. 2 0.150. 2 1625 0.20.2 5 0.150. 3 2640 0.250. 3 812 0.150. 3 本科生毕业设计 11 4060 0.30.4 0.150. 3 6010 0 0.40.6 0.150. 3 综上：根据本题目加工情况最终加工完成： （局部） （1）M16（公称直径为 10mm）螺孔，首先钻孔 14mm f=0.220.26,取 f=0.25mm/r; (见机械加工工艺手册表 2.4-38 及表 3.1-36) v=18m/min; F=2413N; M=6.426N.M 见机械加工工艺手册表 2.4-41 10001000 18 716.56 /min 8 s v nr Dpp = 按机床选取 w n =750 /minr （ 机械加工工艺手册表 3.1-36） 所以切削工时， 12 80213 0.55min. 7500.25 m w lll t n f + = （2）钻铰扩 4- 8.5mm，凸台上钻 2-M10*1.5 孔攻螺纹一端面钻铰扩 2-16 孔另一端面钻 铰扩 4-16 孔。因该工步能加工完后能直接保证精度,即加工完后即可满足要求。 根据 机械加工工艺手册 表 2.4-52 查得 8.5 孔时的进给量, 0.50.6/fmm r=, 根据机床规格选 f=0.5mm/r。扩孔钻扩孔时切削速度，确定为0.4vv= 钻 （v钻为用钻头 钻同样尺寸实心孔时的切削速度。 ） 故 v=0.430m/min=12m/min ; 1000 12 173.62 /min 22 s nr p = 按机床选取： w n=195/minr；实际切削速度： 22 195 13.48/min 10001000 w Dn vm pp创 = 由机械加工工艺手册表 2.5-7， 切削时间 12 m lll t nf + = 本科生毕业设计 12 其中 0 1 1 2220 (12)601.53.23 22 r Dd lctgkctg - =+=+?，取 4 2 l =3 故 8034 0.62min 195 0.72 m t + = （3）确定切削转矩、轴向力和切削功率 （局部） 确定切削转矩、轴向力和切削功率是为了分别确定主轴及其他传动件尺寸、选择滑台 及设计夹具、选择主电动机（一般是选择动力箱盒驱动电动机）提供依据。 本题目是采用高速钢直柄麻花钻，所以： 采用高速钢钻头钻孔时: 轴向切削力： F=26Df 0.8HB0.6=26100.250.84500.6=1635N 切削转矩： T=10D 1.9f0.8HB0.6=10101.90.250.84500.6=4178N.mm 切削功率： 4178 18 20.113 9550 D9500 3.14 8 Tv p p =? 创 Kw D：钻头直径（mm） f:每转进给量（mm/r） v:切削速度（m/min） HB:材料硬度，HB一般取 HB 的最大值 450。 采用高速钢扩孔时： F=9.2f 0.4t1.2HB0.6 T=31.6Dt 0.75f0.8HB0.6 9550 Tv P D 式中 t背吃刀量深度（mm） 另外：刀具的耐用度在 60120min 左右（由于采用的是硬质合金麻花钻） 。 用以上公式计算出主轴箱上各刀具主轴的轴向切削力F后，求出多轴加工的总的轴向 力：F= 1 F+ 2 F+ n F=3F=31635=4905N。 本科生毕业设计 13 （4）计算主轴直径 强度条件下 45 钢质主轴的直径为 3 3 3 16 1.826 1.826 4178 18.63 T dT t p ? = = 刚度条件下的主轴直径为 4 4 4 32 180 1000 B G 2.316 4178 19.503 dT p J p 创 ? = = 其中：d 为轴直径 T 为轴所承受的转矩 t为许用剪切应力；45 钢 t=31Mpa(机械制造装配设计P136) B 为系数，当材料的剪切弹性模量 G=8.110 4MPa，刚性主轴 J=0.5 。/m，B=1.984；传动 轴 J=1 。/m，B=1.638（ 机械加工工艺手册和机械制造装备设计 P136） 查阅机械加工工艺手册和机械加工工艺师手册 。 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形式、机床各部件之间相对位置关系和运动关 系的总体布局图。它是进行多轴箱、夹具等专用部件设计的重要依据。 3.3.1 选用动力部件选用动力部件 选用动力部件主要指选择型号、规格合格的滑台和动力箱。 （1）滑台的选用 通常根据滑台的驱动方式所需进给力、进给速度、最大行程长度和加工精度等因素来 选用合适的滑台。初选 1HY 型液压滑台： 1）选择动力滑台及附属部件 根据动力滑台中，液压滑台与机械滑台的优缺点的比较：快进转工进时，转换位置精 度较低且考虑到过载保护方面的原因， 选择液压滑台， 根据计算求出总的切削力 P=13600N， 本科生毕业设计 14 及液压滑台的主要技术性能比较，选择 1HY40 系列液压滑台。 具体液压滑台的主要技术参数见下表： 型号 台面 宽度 长度 行程 最 大 进 给力 工进速度 快 进 移 动 速度 1 11 1HY40 400mm 800mm 400mm 630mm 20000n 12.5500mm/min 8m/min 根据 1HY40 系列液压滑台， 选择该系列滑台的附属部件、 支承部件以及配套设施部件， 经过查组合机床设计简明手册可知，如下表所示： 部件 型号 立柱 滑台侧底座 立柱侧底座 1HY40 1HY40m 1HY40G 1A 1B 11A 11B 400 630 1CL40 1CL40M 1CC401 1CC402 1CC401M 1CC402M 1CD401 1CD402 1CD401M 1CD402M 2）驱动方式的确定 参照通用部件对液压滑台和机械滑台的性能特点比较，并结合前面分析的具体的加工 要求、使用条件等来选用。 3） 、确定进给速度 液压滑台是靠液压系统中变量叶片泵供油，进口节流调速来实现液压滑台的工作进给 速度在一定范围内的无级调节。液压在确定刀具的切削用量是所规定的工作进给速度应大 于滑台最小进给速度，1HY 型滑台为无级变速，工作进给速度为 4800mm/min 范围内快速 移动速度为定值。则由前的轴向力选取滑台的型号为 1HY40 型。 4） 、确定滑台进程 由于滑台的行程除保证足够的工作行程外还应留有前备量和后备量。前备量的作用是 使动力部件有一定的向前移动的余地，以弥补机床的制造误差及刀具磨损后能向前调整， 前备量一般取值范围为 1020mm 本设计取前备量为 20mm，后备量的作用是使动力部件有 一定的向后移动的余地以方便装卸刀具， 后备量一般不小于4050mm本设计取为50mm 所 以总行程为： 工作行程+前备量+后备量=250+20+50=320mm 5） 、多轴加工的总切削功率以及主驱动装置的确定 确定单根主轴切削功率后，求出多轴加工的总切削功率 1110987 NNNNNN 总 本科生毕业设计 15 但是考虑到在加工过程中有功率损失，选效率为0.82，则总的需要的功率为： 未考虑功率损失前： 1110987 NNNNNN 总 =45. 04 . 04=2.05kw 考虑到功率损失后： 1110987 NNNNN N 总 =2.5kw 则该主运动驱动装置的选择为：功率为 3kw 选择主电机功率为 3kw的 Y100L2-4 型电动机，且该系列主传动装置具有通用化程度 高、选配灵活，便于生产经营管理等优点。其主要技术参数见下表： 主电机传动型号 转速范围（r/min） 主电机功率 （kw） 配套主轴部件型号 电机转速 输出转速 Y100L2-4 1430 715 3 1TA32、1TA32M、1TZ321TG32 本科生毕业设计 16 4 夹具设计夹具设计 对工件进行机械加工时， 为了保证加工要求， 首先要使工件相对于机床有正确的位置， 并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。为此，在进行机械加工前，先要将工 件装夹好。用夹具装夹工件有下列优点： 1) 能稳定的保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时，工件相对于道具及机床的位 置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工极度趋于一致。 2) 能提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便、快捷，工件不需要划线找正，可显著 的减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大 切屑用量，提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机 构，进一步提高劳动生产率。 3) 能扩大机床的使用范围 4) 能降低成本 在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提高、使用技术等级较 低的工人以及废品率下降等原因，明显得降低了生产成本。夹具制造成本分摊在一批工件 上。每个工件增加的成本时极少的，远远小于由于提高劳动生产率而降低的成本。工件批 量愈大，使用夹具所取得的经济效益就愈显著。 夹具上的各种装置和元件通过夹具体连接成一个整体。因此，夹具体的形状及尺寸取 决于夹具上各种装置的布置及夹具于机床的连接。对于夹具体有以下几点要求： 1) 有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，应有适当的尺寸和形状精 度，它们之间应有适当的位置精度。 2) 有足够的强度和刚度 加工过程中，夹具体要承受较大的切屑力和夹紧力。为保 证夹具体不产生不允许的变形和震动，夹具体应有足够的强度和刚度。 3) 结构工艺性好 夹具体应便于制造、装配和检验。铸造夹具体上安装各种元件的 表面应铸出凸台，以减少加工面积。夹具体结构形式应便于工件的装卸。 4) 排屑方便 切屑多时，夹具体上应考虑排屑结构。 5) 在机床上安装稳定可靠 夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与 机床上相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量 低，重心越高则支撑面应越大；夹具底面四边应凸台，使夹具体的安装基面与机床的工作 台面接触良好。 本科生毕业设计 17 经过与指导老师的协商，决定设计第 45 工序钻模夹具，本夹具用于专用二十三轴 钻镗床机床上。 4.1 定位方案的选定定位方案的选定 该零件的定位方案我选择的是一面两孔定位方式。这种定位方式在减速器箱体、杠杆、 盖板等类零件的加工中用的很广。工件的定位面一般是加工过的精基面，两定位孔可能是 工件上原有的，也可能是专为定位需要而设置的工艺孔。 当工作部分直径 D3mm 时采用小定位销（JB/T 8014.11999） ，夹具体上应有沉孔， 使定位销圆角部分沉入孔内而不影响定位。 大批量生产时， 应采用可换定位销 （JB/T 8014.3 1999） 。工作部分的直径，可根据工件的加工要求和安装方便，按 g5、g6、f6、f7 制造， 与夹具体配合为 H7/r6 或 H7/n6，衬套外径与夹具体配合为 H7/h6，其内径与定位销配合 为 H7/h6 或 H7/h5。当采用工件上孔与端面组合定位时，应该加上支承垫板或支承垫圈。 如图 4.1。具体的尺寸见图 4.2.A 型定位销为圆柱定位销，B 型定位销为菱形定位销。 图 4.1 本科生毕业设计 18 4.2 夹具夹紧装置的确定夹具夹紧装置的确定 4.2.1 夹紧力的方向和作用点的确定夹紧力的方向和作用点的确定 (1) 夹紧力的方向， 主要夹紧力的方向一般应垂直于主要定位基准， 当夹紧力和切削力， 重力同方向时，需要的夹紧力最小；完全利用摩擦力来克服切削力和重力时，所需 的夹紧力最大。因此本设计的夹紧力方向应正好和重力方向平行。 (2) 夹紧力的作用点， 夹紧力的作用点应在支承点上， 或在几个支承点所组成的平面内。 在多点夹紧时，如果平紧点在支承面之外，应采用联动夹紧机构，以保证各点的夹 紧力同时均匀地作用到工件上。夹紧力的作用点应选在工件刚性最好的部位，否则 应设置辅助支承，夹紧力的作用点应靠近切削部位。 (3)夹紧力的大小，夹紧力的大小应根据所需夹紧力最大时的加工位置来决定，并分析 此时受力情况，然后进行计算。为了安全应将计算值的安全系数(一般取 23)作为 所需要的夹紧力。 4.2.2 夹紧力大小的估算夹紧力大小的估算 加工过程中，工件受到切屑力、离心力、惯性力及重力的作用。理论上，夹紧力的作 用应与上述力的作用平衡；而实际上，夹紧力的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传 递效率等有关。而且，切削力的大小在加工过程中是变化的，因此，夹紧力的计算是个很 复杂的问题，只能进行粗略的估算。估算时应找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态 下所需的夹紧力。 由机床夹具设计手册上提供的公式： 本科生毕业设计 19 K WW K 式中 K W-实际所需夹紧力（N） ； W-在一定条件下，由静力平衡计算出的理论夹紧力（N） ； K安全系数。 安全系数K可按下式计算： 0123456 KK K K K K K K 取 0 1.3K 1 1.2K 2 1.5K 3 1.0K 4 1.3K 5 1.0K 6 1.0K 则1.3 1.2 1.5 1.0 1.3 1.0 1.0K 3.042K 确定W: 根据机床夹具设计手册P32 表 1-2-3 刀具材料为硬质合金 Pz=902ts0.75Kp； Py=530t0.9s0.75Kp； Px=451ts0.4Kp； 式中，Pz圆周切削分力（N） ； Py径向切削分力（N） ； Px轴向切削分力（N） ； s-每转进给量（mm） ； t切削深度（mm） ； pmppppp KKKKKK mp K-考虑工件材料机械性能的系数； pppp KKKK -考虑刀具几何参数的系数。 查表 1-2-4，得，Kmp=（ 150 HB ）n Kmp考虑工件材料机械性能的系数； KmpKpKpKpKrp考虑刀具几何参数的系数； 计算 Pz时，n 取 0.4；计算 Py时，n 取 0.4； 计算 Px时，n 取 0.4. 计算 Pz时，Kp=1.0， Kp =1.0， Kp =1.0， ， Krp=1.0； 计算 Py时，Kp=1.0， Kp = 1.0， Kp=0.75， Krp=1.07； 计算 Px时，Kp=1.0， Kp =1.0， Kp=1.07， Krp=1.07； 取 s=1mm, t=1mm 算得： Pz = 991.4(N ) Py =467(N) Px =397.8（N） 本科生毕业设计 20 夹紧力一般为估算，考虑 X、Y 方向的摩擦，所以在 Z 方向的力约为：4000（N） 。 由公式 K WW K ，算得所要的夹紧力为 12168（N） 。 4.2.3 夹紧机构及元件的选择夹紧机构及元件的选择 本零件夹紧采用液压机构，夹紧机构如图 4.3： 图 4.3 （1） 材料：45 按优质碳素结构钢钢号和一般技术条件 。 （2） 热处理：HRC3540。 （3） 细牙螺母的支承面对螺纹轴心线的垂直度按 GB1184-80形状和位置公差 附 录一表 3 规定的 9 级公差。 （4） 其他技术条件按 GB2259-80机床夹具零件及技术条件 。 螺母规格：56-76-M161.5。 螺栓为活节螺栓，规格为：M16240 或 M16220（GB798-76） 。 根据机械设计上对紧螺栓联接的强度计算，有： ca 1.3 本科生毕业设计 21 22 1 12168 1.31.3119.236MPa (13) 44 355MPa F d 根据上述计算，此夹紧方案符合要求。 4.3 夹具体的设计夹具体的设计 夹具上的各种装置和元件通过夹具体连接成一个整体。因此，夹具体的形状及尺寸取 决于夹具上各种装置的布置及夹具与机床的连接。在设计夹具时对夹具体有以下几个方面 的要求： 1）有适当的精度和尺寸稳定性。夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装 对刀或导向元件的表面以及夹具体的安装基面等，应有适当的尺寸和形状精度，它 们之间应有适当的位置精度。为使夹具