关 键 词：

G41J 阀体 双面 24 专用 机床 夹具 设计

资源描述：

G41J—6型阀体双面钻24孔专用机床上的夹具设计,G41J,阀体,双面,24,专用,机床,夹具,设计

内容简介：

KC020-1CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY毕 业 论 文题目：G41J6型阀体双面钻24孔专用机床上的夹具设计二级学院（直属学部）： 常州工学院 专业： 机电一体化 班级： 0632机电（成） 学生姓名： 王 灿 学号： 0632101017 指导教师姓名： 职称： 评阅教师姓名： 职称： 2008 年 1 月KC018-1 06 届毕业论文开题报告题 目 G41J6型阀体双面钻24孔专用机床上的夹具设计专 业 机电一体化 姓 名 王 灿 班 级 0632机电（成） 指导教师 起止日期 年 月 日毕业论文开题报告本次设计的主要任务是G41J-6型阀体双面钻24孔专用机床上的专用夹具设计，附加机床的总体设计，即“三图一卡”设计：被加工零件阀体工序图、零件阀体加工示意图、机床尺寸联系图和生产率计算卡。本组合机床拟采用单工位固定式夹具的卧式双面组合机床，液压传动原理。由于此阀体零件年生产纲领为2.5万/年。生产批量大，所以工序安排应分散。此组合机床是由大量通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率机床，定位精度高、且加工精度稳定，所以本次设计的主要目的就是提高工厂的生产率。为了进一步提高劳动生产率，该组合机床还采用了专用夹具。由于液压传动能够承载较大功率和负载，且能在大功率范围内实现无级变速，传动平稳、噪音低，即省力、节约时间等优点，所以本次夹具设计采用液压夹紧，又能保证加紧可靠，从而减少机床加工的辅助时间，降低劳动成本。本人首先进行机床的总体设计，即在完成工艺方案拟订以后，确定机床的配置形式和结构方案，画出“三图一卡”。完成总体设计后，进行了专用夹具的设计。本次设计的组合机床在本道工序中完成的工序内容不少，双面钻24个23孔，所以该机床的切削负荷比较大。任务上要求工件的生产纲领为2.5万/年，生产批量大，我采用液压夹紧，以节省辅助加工时间，提高机床生产率。为了防止工件刚性不足，产生过大的夹紧变形，本组合机床夹具还采用辅助支撑，同样基于提高生产率的要求，该辅助支撑也采用液压缸驱动。 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见以及课题的可行性进行评价）：指导教师： 年 月 日系部意见：系主任： 年 月 日 注：开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，应在导师的指导下，由学生填写，经导师签署意见及系部审核后生效。附录一机床生产率计算卡被加工零件图号毛胚种类铸件名称阀体毛胚重量材料HT200硬度170241HBS工序名称双面钻阀体连接孔工序号 序号工步名称被加工零件数（个）加工直径（毫米）加工长度（毫米）工作行程（毫米）切削速度（米/分）每分钟转速（转/分）每转进给量（毫米/转）每分钟进给量（毫米/分）工时（分）机动时间辅助时间共计1装入工件1400.52工件定位、夹紧50100.0153左动力部件快进502500.24左动力部件工进2327754.48670.2203.735死挡铁停留6左动力部件快进125250.57松开工件500.0158卸下工件0.5备注本机床装卸工件时间取为1分单件总工时3.731.735.46机床实际生产率Q111（件/小时）机床理想生产率Q10（件/小时）负荷率0.9G41J6型阀体双面钻24孔专用机床上的夹具设计第一章 组合机床总体设计1.1组合机床方案的制定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。其方案制定的主要内容即零件在组合机床上合理可行的加工方法，确定工序间的加工余量，相应的刀具结构，确定机床配置形式等。被加工零件的加工精度和需要在组合机床上完成的加工工序，是制定机床方案的主要依据，我们要加工的零件阀体，其需要在组合机床上完成的工序为双面钻24个孔，孔的直径尺寸未注公差，其加工精度应取IT11级精度，孔于孔之间的位置精度要求不高，仅为，同一直线上孔的同轴度要求不高，所以钻24孔的加工工序只有一道工步即可，并且可以在一个安装工位上对所有孔同时从两面加工。零件的材料，硬度，加工部位的结构形状，工件钢性，定位基面的特点等，对机床工艺方案制定也有着重要的影响。同样精度的孔，因材料，硬度不同，其工艺方案也不同，如钢件一般比铸件加工工步数多。若工件钢性不足，安排工序一般不能过于集中，以免因同时加工表面多造成工件受力大，震动道贺发热变形而影响加工精度。被加工零件的特点还在很大程度上决定了机床采取的配置形式。本道工序应加工的孔中心线与定位基面平行，且须由两面同时加工，所以采用卧式机床很便宜。由于阀体零件为大型件，采用单工位机床加工较为适宜。因此，初选组合机床为卧式双面单工位机床的型号。零件的生产批量使决定采用单工位，多工位或自动线，还是按中小批量生产特点设计组合机床的重要因素。此阀体零件年生产纲领为2.5万/年。生产批量较大，工序安排应分散综上所述，此组合机床应采取单工位固定式夹具的卧式双面机床的配置型式。1.2 确定切削用量及选择刀具由组合机床设计简明手册中表3-1可知，加工精度IT11级，直径30mm的孔所需工艺方法只需钻削一次。1.2.1 选择切削用量按照经济地满足加工要求原则，合理的选择切削用量。查组合机床设计简明手册中表3-7。得用高速钢钻头钻削时加工得切削用量，取f=0.3mm/r, v=20米/分。1.2.2 确定切削力，切削扭距，切削功率及刀具耐用度（钻单个孔）由于v公称=20米/分。 F=0.3mm/rL/D=27/23=1.174,查表3-14得K=1 则v=v公称=20米/分计算硬度 HB=240-（240-170）/3=210有公式3-1得：P=26DfHB =26230.3210 =5645N 有公式3-2得：M =10DfHB =102.30.3210 =36500Nmm由公式3-3得： N=MV/（9740D） =3650020/（974023） =1.037KW由公式3-4得T=（） =210分1.2.3 选择刀具结构为了使工作可靠，结构简单，刃磨容易，应尽量选择标准刀具，所以本机床所采用刀具为标准得麻花钻。1.3 组合机床总体设计1.3.1 被加工零件工序图被加工零件工序图使根据选定得工艺方案，表示一台组合机床或自动线完成工艺内容，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，夹压部位及被加工零件得材料，硬度，重量和在本道工序加工前毛胚或半成品情况得图纸。它使组合机床设计简明手册得主要依据，也是制造，使用，检验和调整机床得重要技术文件。G41J-6型阀体零件得被加工零件工序图如图01-02。其上表示出了被加工零件形状和轮廓尺寸及于本机床设计有关的部位的结构形状及尺寸。加工用定位基准及加压部位方向，还表示出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，和必要的文字说明。1.3.2加工示意图(1) 零件的加工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，刀具辅具的布置情况以及工件夹具，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。因此，加工示意图使组合机床布置和性能设计的主要图纸之一，在总体设计中占重要地位。它使刀具辅具夹具主轴箱，液压电气装置设计及通用部件的选择的主要原始资料，也是整台组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床刀具及试车的依据。 由于阀体上的孔规格相同，所用刀具导向，主轴，接杆等的规格尺寸。精度完全相同，所以同一主轴箱上只需画出两根主轴，分别在其上标注上主轴号，与工序图上工件孔号相对应。(2) 选择刀具工具，导向装置并标注其相关位置及尺寸。刀具的选择要考虑工件的加工精度，表面粗糙度，切削的排除及生产率要求。要加工阀体两面24孔23mm孔Ra=25mm,只需用标准的麻花钻钻削一次即可，所以刀具应选锥柄G7mm的麻花钻。因为钻削分两次进行，所以麻花钻的长度分别取 在组合机床上加工孔，除钢性主轴的方案外，工件的尺寸，位置精度主要取决于夹具的导向，所以正确选择导向结构，确定导向类型，参数，精度，不但是绘制加工示意图所必须解决的问题也是设计组合机床不可忽视的重要内容。导向通常分为两类：一类是刀具导向部分与夹具导套之间既有相对移动，又有相对转动的第一类导向。另一类是刀具导向部分与夹具导套之间只有相对移动而无相对转动的第二类导向。或称旋转式导向。第一类导向即固定式导向的允许线速度V20米/分。因此，除了绞孔外，这类导向很少用于大直径孔加工。第二类导向的允许线速度大于20米/分。一般用于孔径大于mm以上的孔加工，尤以大直径镗孔运用绞多。本道工序刀具导向部分直径仅为23mm，导向线速度也不大于20米/分。所以选择了固定式导向。导向数量应根据工件形状，内部结构，刀具刚性，加工精度及具体加工情况决定。由于本机床的加工为钻单层壁小孔，且工件内部无法加导向，所以应选取单个导向加工。导向的汉族要参数包括：导套的直径及公差配合，导套的长度，导套离工件的距离等，由组合机床设计简明手册中表3-17得：导向至工件的距离 l=(0.3-0.6)d =(0.3-0.6)23 =6.9-13.8mm 取l=10mm刀具与主轴的联接形式为刚性。由机床夹具设计手册，选用标准的可换钻套，由d=23mm.可选用的钻套外径为35mm，D=52mm,导向长度L=37mm(3) 初选主轴类型尺寸，外伸长度，和选择接杆浮动卡头 主轴形式主要取决于进给抗力和主轴刀具系统结构上的需要，根据选定的切削用量计算出切削扭矩M=36500Nmm,查表3-19和表3-20，初定主轴直径为20mm由于综合考虑加工精度和具体工作条件，根据表3-21 ，3-22，得主轴外部分尺寸直径D/ d,为30/20，长度L=115mm，主轴类型选用前支承为推力球轴承和向心球轴承，后支承为向心球轴承或圆锥滚子轴承的主轴与主轴配套的刀具接杆莫氏锥号为2号。除刚性主轴外，组合机床主轴与刀具之间常用两种连接。一是接杆连接，也称刚性连接，用于单导向进行钻，扩，绞，锪孔及倒角加工。通用标准接杆由大小型之分。其规格尾部结构尺寸随接杆号不同而异。可以从表3-23中参考设计。二是浮动连接，即浮动卡头连接，用于长导向，双导向，多导向进行镗，锪，绞孔以减少主轴位置误差及主轴径向跳动对加工精度的影响，避免主轴与夹具导向不同轴而产生“别劲”现象，本机床进行的是单导向钻削加工，因选用接杆连接，（用刚性连接）刀具尾部结构尾为莫氏锥号为2号。主轴外伸部分的内孔直径为20mm则选择的接杆号为4号。(4) 由主轴箱中所有刀具主轴中找出影响联系尺寸的关键刀具（即其中最长刀具） 从保证加工终了时主轴箱端面间距离尺寸最小来确定全部刀具，接杆（卡头）导向，刀具托架及工件间的联系尺寸，其中，需标注主轴端部外径和内径（D/d）外伸长度，刀具各段直径和长度，导向的直径和长度，配合等，工件至夹具间还需标注工件距导套端面的距离。另外还要标注刀具托架与夹具之间的尺寸，工件本身及加工部位的尺寸和精度等。 主轴箱端面至工件表面之间的轴向距离是机床加工示意图上最重要的尺寸。为了缩短刀具悬伸长度与工件行程长度，要求这一尺寸越小越好。它取决于两方面。一是主轴箱上刀具，接杆（卡头），主轴等由于结构和相互连接所需要的最小轴向尺寸，二是机床总布局所要求的联系尺寸。本道工序中，刀具采用麻花钻，刀具长度要考虑其螺旋槽尾部离开导套端面位置有一定距离，以备排屑和刀具刃磨后有向前调整的可能，这段距离一般保证在30-50mm之间。该麻花钻取这段距离为40mm.(5) 确定动力部件的工作循环及工作行程动力部件的工作寻还是：加工时动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置又返回到原始位置的动作过程。一般包括快速引进，工作进给，快速退回等动作。有时中间还有中间停止，多次往复进给，死档铁停留等特殊要求。本组合机床动力部件的工作循环包括：快速引进，工作进给，快速退回三部分。工作行程长度的确定：工作进给长度L应等于工件加工部位长度L（多轴加工时应按最长孔计算）与刀具切入长度L和刀具切出长度L之和。如图1-1所示。切入长度L应根据工件端面的误差情况在5-10mm之间选择，本设计总选取L=8mm。由于采用标准麻花钻钻孔，所以L（切出长度）可由参考文献（1）中表3-24中选取，L=d/3+(38)=7.6+(38)选取L=10mm工件加工部位长度为L=27mm所以工作进给L=L+ L+ L=27+8+10=45mm 1-1加工示意图组合机床上有第进给和第进给之分。第工作进给用于钻，扩，绞，镗通孔等工序，而第工作进给主要由于钻，镗孔之后需要锪平面或倒大角等工序。通常，第工作进给速度比第工作进给速度小的多。工进转倒工进时，除锪平面或倒大角的刀具外，其余刀具均离开工件加工表面而不再切削，以免破坏工件已加工表面和降低刀具耐用度。快速退回长度等于快速引进与工件进给长度之和。快速引进是指动力部件把主轴箱连同刀具从原始位置送进倒工作进给开始位置。通常再采用固定式夹具的钻，扩，绞孔组合机床上，快速退回行程长度须保证所有刀具均退至夹具导套内而不影响工件装卸。但是当刀具刚性较好且能满足生产率要求时，为使动力滑台导轨再全行程上均匀磨损，也可以加大快速退回行程长度。动力部件的总行程长度除应保证要求的工作循环工作行程（快速引进+工作进给=快速退回）外，还要考虑装卸和调整刀具方便，即考虑前备量，后备量。前备量是指因刀具磨损或补偿制造，安装误差，动力部件尚可向前调节的距离。而后备量是指考虑刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中取出所需要的轴向距离。理想情况是保证刀具退离夹具导套外端面的距离大于接杆插入主轴孔内或刀具插入接杆孔内的长度。因此，动力部件的总行程为快退行程长度与前备量后备量之和。依此作为选择标准动力滑台或设计专用动力部件的依据。词机床动力部件的前备量选取20mm，由选的主轴型式和接杆的接杆号可知后备量应取两者中的较大值，即选取后备量为120mm。所以动力部件的总行程为120+45+30+20即215mm.此外，画加工示意图时还应注意以下问题：加工示意图应与机床实际加工状态一致。图上尺寸应完整，以备检查行程和调整机床使用，图上应标注各主轴的切削用量及必要文字说明，如被加工零件图号材料为HT200，硬度为HB=175241，加工余量及是否用冷却液。加工示意图上应有表示加工过程的工作循环图，及各行程长度。1.3.3 机床联系尺寸图机床联系尺寸图的作用及内容组合机床是由标准的通用部件动力滑台，动力箱，各种工艺切削头，侧底座，立柱及中间底座加上专用部件主轴箱，刀，辅具系统，夹具，液电，冷却，润滑，排屑系统组合装配而成。联系尺寸图就是用来表示各组成部件的相互装配关系和运动关系，以检验机床各不见相对位置尺寸及尺寸联系是否满足加工要求，通用不见的选择是否合适，并为进一步开展主轴箱，夹具等专用部件，零件的设计提供依据。联系尺寸图也可以看成简化的机床总图，它表示出机床的配置形式及总体布局。本组合机床的尺寸联系图用主视图，左视图两视图，按1：4比例画出各主要组成部件的外形轮廓及相关位置，表明机床的配置形式及总体布局，主视图选择可与机床实际加工状态一致的视图。尺寸联系图中不必要的线条与尺寸都尽量减少。但是反映各部件的极限位置及行程尺寸，都必须完整齐全。各部件的详细结构不必再尺寸联系图上反映出来，都留在部件的具体设计中完成。联系尺寸图上标注出了通用部件的规格代号，电动机型号，功率及转速，注明了各机床部件的分组情况及总体行程，这样，就方便开展部件设计选择动力部件组合机床的动力部件是配置组合机床的基础。它主要包括用以实现刀具主轴旋转主运动的动力箱，各种工艺切削头以及实现及给运动的动力滑台。在选择动力滑台部件时，应根据具体加工工艺及经济窗配置型号要求，制造及使用条奖等因素全面考虑，以便所设计机床既有合理先进的工艺技术水平，又有良 好的经济效益。由选择切削用量和选择刀具种计算得知，各刀具主轴得切削功率N=1.03KW，因为单面钻12个规格相同的孔，所以总功率N=121.03=12.36KW由于这样切削力很大，为了减少切削力，决定12孔中先钻6个孔，当钻号这6个孔后再钻其余6个，所以切削功率只要求一半，即0.512.36=6.18KW。同样，由前面计算得知，各主轴轴向切削力P=5600N，由于同样分两次切削，所以各主轴轴向切削合力取5600=33600N（进给速度取V=20米/分，则快速引进和快退得速度进给量选取为0.3mm/r各种动力滑台都有规定得快速行程速度和最小进给量得限制。所选择得快速行程速度应小于动力滑台规定得快速行程速度。所选得进给量得每分钟工作进给速度应大于动力滑台额定得最小进给量。选用动力滑台时，必须考虑其允许得最大行程。设计时，所确定的动力部件总行程应小于所选动力滑台得最大行程。为了使加工过程中动力部件稳定性良好，不同规格的动力滑台与荷重规格动力箱配套使用，其上能安装多大轮廓尺寸的主轴箱使有一定限制。设计时可查组合机床通用部件相应标准的推荐值。动力滑台导轨组合有“矩矩”“矩山”两种形式。前者一般多用于带导向引导刀具进行加工的机床及其他粗加工机床。后者导向性好，精度高，主要用于不带导向的刚性主轴加工及其他精加工机床。本组合机床采用“矩山”型式导轨，这样有利于组合机床加工精度的提高。综合以上因素，即切削功率为5.4KW,切削力为33600N,进给量为0.2mm/r，选择正确合适的动力动力滑台和动力箱。并以其为基础进行通用部件配套。本组合机床所选用的动力部件及其配套 通用部件型号，规格以及主要尺寸，性能如下：a. 液压动力滑台HY40BI台宽400毫米，长800毫米，行程长400毫米，导轨选用“矩山”型式，滑台及滑座总高320毫米，滑座长1240毫米，允许最大进给力P=25KN，快速行程速度0.5米/分，工进速度10600毫米/分。b. 齿轮传动动力箱TD40A电动机为Y132S2型，功率5.5KW动力箱输出轴转速为720转/分，动力箱与动力滑台结合面尺寸：长550mm,宽400mm,动力箱输出轴距箱底面高度为160毫米。c. 配套通用部件侧底座cc40,其高度H=560mm，长度为L=1240mm,绘制联系尺寸图1 夹具轮廓尺寸的确定组合机床夹具是保证零件加工精度的重要专用部件。所要确定的夹具轮廓尺寸主要是指夹具底座的长宽高。由于工件的轮廓尺寸为600355400，考虑刀要布置下保证加工要求的定位，限位，夹紧机构，导向系统，并考虑夹具底座与机床其他部件连接，固定所需要的尺寸，所以暂定尺寸为900450300。2 机床装料高度H装料高度是指机床上工件的定位基准面的到地面的垂直距离。由前面可知滑台与滑座总高为320mm，侧底座高度为560mm，夹具底座高度为300mm，中间底座高度为560mm，又由于主轴箱最低主轴高度取为100mm，所以机床装料高度取H=960mm.3 中间底座轮廓尺寸中间底座轮廓尺寸要满足夹具在其上面安装联接的需要。其长度方向尺寸要根据所选的动力部件（滑台和滑座）及其配套尺寸部件（侧底座）的位置关系照顾各部件联系尺寸的合理性来确定。一定要保证加工终了位置时，工件端面至主轴箱前端面的距离不小于加工示意图上要求的距离。本组合机床左面L=315mm，右面L=315mm，为了便于切削及冷却液回收。中间底座周边须有足够宽度的沟槽，其周边要加上一个尺寸a=50mm.由此，可以确定中间底座的轮廓尺寸为10005005604 主轴箱轮廓尺寸由参考文献（1）得知，标准得通用钻，镗类主轴箱的厚度有两种尺寸规格，卧式为325mm，立式为340mm,由于本组合机床为卧式。所以选取厚度为325mm的主轴箱。下面主要确定主轴箱的宽度B和高度H，及最低主轴高度h。如下图1-2所示，被加工零件以点划线，主轴箱轮廓尺寸有粗实线表示。 1-2主轴箱轮廓尺图 主轴箱宽度B和高度H的大小主要与被加工零件孔的分别位置有关： B=b+2b H=h+ b+h式中:b工件在宽度方向相距最远的两孔距离（毫米） b最边缘主轴中心距箱外壁的距离（毫米） h工件在高度方向相距最远的两孔距离（毫米）h最低主轴高度为了保证主轴箱有排布齿轮的足够空间，选取b=80mm由前面分析可知，机床装料高度H=960mm 滑台和滑座总高h=320mm 侧底座高度h=560mm ，滑座与侧底座之间调整垫高度 5mm （h）。由工件零件图上得知工件最低孔位置h=20mm 所以 h= h+H（h+h+h） =20+960（320+560+5） =95mm 取b=80mm ，则可求出主轴箱轮廓尺寸：B=b+2b=295tg15+280=450mmH=h+ b+h=295tg15+95+80=465mm 按照主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸为BH=500500毫米 联系尺寸图的画法和步骤 选择与实际机床工作位置一致的图形布置作为主视图，由于机床实际尺寸太大，选择1：4比例绘制此图。先用双点划线或细线画出被加工零件的长高轮廓。以工件两端面及工件最低孔中心线，分别为长度和高度方向上的基准，根据前面已确定的机床各部分组成部件轮廓尺寸及主要相关尺寸按下列顺序进行（由于本组合机床左右两面所选部件相同，加工内容一致，所以本说明仅以一面进行）：以工件左端面为基准，根据前面已经确定的工件端面位置到主轴前端面的距离最小值L=320mm ，确定机床左端主轴箱前端面的轴向位置。再根据主轴箱最低主轴高度位置尺寸h=95mm 及主轴箱齿轮尺寸长宽厚=500500325mm 画出左主轴箱外廓。主轴箱以其后盖与动力箱定位连接，根据已选择的TD40A型动力箱与动力滑台定位连接，在机床长度方向上 ，通常动力箱后端面应与滑台后端面平齐安装。动力滑台与滑座在机床长度方向的相对位置，由加工终了时滑台前端面到滑台滑座前端面的距离L决定。L是在机床长度方向上各部件联系尺寸的可调环节。对于通用的标准动力滑台，L尺寸的最大范围为7585mnm L是动力滑台，滑座本身结构决定的滑台前端面到滑座端面的最小距离与前备量二者之和。前者通常不应小于1520mm ，本例取20mm ，后者用以补偿刀具重磨后轴向可调的尺寸并用于弥补机床制造和安装误差，本设计中前备量也取为20mm，则： l=20+20=40mm为了便于机床的调整和维修，滑座与侧底座之间需加5mm的调整垫。而后座与侧底座在机床长度方向上的相对位置由滑座前端面到侧底座前端面的距离l决定。若所采用的侧底座为标准型，则l=100mm ，中间底座轮廓尺寸的确定原则前面已经阐述。其长度方向尺寸可按下式确定：L=(L+L+2L+L)2(l+l+l)式中：L 加工终了位置，主轴箱至工件端面间的距离，其中L= L=315mm L主轴箱厚度，本设计中取L=325mm L工件沿机床长度方向的尺寸，本设计中为L=600mm l机床长度方向上，主轴箱与动力滑台的重合长度，本设计中，l=300mml加工终了位置，滑台前端面至滑座前端面的距离，本设计中，l=40mm l滑座前端面至侧底座前端面的距离，本设计中l=100mm 则：L=(L+L+2L+L)2(l+l+l) =（315+315+2325+600）2（300+40+100） =1000mm 取L=1000mm 中间底座长度尺寸L经过计算确定后，必须根据夹具底座长度尺寸A（本例中A=900mm）及其在中间底座上的相对按装位置来检查尺寸a的大小是否合适。通常，当机床不采用冷却液时，要考虑中间底座周边应由一定宽度得回收冷却液及排屑沟槽尺寸一般不应小于70100毫米。如果计算出得L值不能满足A和a尺寸要求可采取改变加工终了位置时主轴箱端面至工件端面得距离L和改变滑台前端面到滑座前端面得距离L得办法解决。当夹具底座轮廓尺寸A 已经确定，由于计算出的中间尺寸长度尺寸L太小而造成a尺寸太小时，也可以通过重新选择接杆改变L尺寸进行调节，此时必须同时修改加工示意图，以达到L和a尺寸加大的目的；或者减少l的尺寸，但必须保证滑台有足够的前备量1520mm。综上所述可以看出，中间底座轮廓尺寸（尤其是沿机床长度方向的尺寸L）的决定比较灵活，即要照顾到其他部件联系尺寸的合理性，又要尽量使机床布局匀称，节省材料。左视图重点在于表示清楚组合机床各部件在宽度方向上的轮廓尺寸及相关位置，配合左视图完成联系尺寸图所要表达出的内容。联系图上应注明的状态和尺寸完整、恰当的标注机床各只要组成部件的轮廓尺寸及相关联系尺寸，因此机床在长、宽、高三方向的尺寸封闭。应表示清楚运动部件的原位，终点位置及运动过程情况，以确定机床最大轮廓尺寸。应注明工件，夹具、动力部件、中间底座与对称中心线位置关系，特别是当工件加工部位对工件中心不对称和有某些具体要求是动力部件相对夹具，夹具相对于中间底座也就不对称，此时应注明它们相互偏差位置的尺寸。应注明电动机型号、功率、转速及所选择标准通用部件的型号规格和其主要轮廓尺寸，并对组成机床的所有部件进行分组编号，作为部件和零件设计的原始依据。1.3.4 生产率计算卡根据选定的机床工作循环所要求的工作行程长度，切削用量、动力部件的快速及工进速度等。可以计算机床的生产率，并编制机床生产率计算卡，用于反映机床的加工过程，完成每一根轴所需要的时间，切削用量、机床的生产率及机床负荷率。1 理想生产率指完成年生产纲领A（包括备品及废品率在内）所要求的机床生产率。由于加工阀体零件采用但班制，所以全年工时数K=2350小时。A=2.5万件，则：Q=件/小时=10.67件/小时2 实际生产率指所设计机床每小时实际可以生产的零件数量。 Q1=件/小时式中：T生产一个零件所需要的时间（分）T= T+ T=（）+（）分式中：L1、L2分别为刀具第、第工作进给行程长度（毫米）Vf1、Vf2分别为刀具第、第工作进给量（毫米/分）t动力滑台在死当铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了是无进给状态下旋转510转所须的时间（分）。L、L快进、快退行程长度。V动力部件快速行程速度t直线移动或回转工作台进行一此工位转换的时间，一般可取t=0.1分t工件装卸时间，它取决于工件重量大小，装卸是否方便及工人的熟练程度，一般取0.51.5分有前面分析可知：L1=L2=40 mmVf1=Vf2=100mm/分t=0.02分t=0.1分 t=1.2分由于工件比较大，装卸不方便所以取比较大值。L=50mm L=125mmV=5000 mm/分有上可知：T= T+ T=（）+（）分=（）+（）分=1.62+1.335=2.955分所以机床实际生产率Q=20.3件/小时取Q=21件/小时有上知：Q=21件/小时Q=10.67件/小时所以所选择的切削用量和机床总体设计方案合适。第二章 组合机床专用夹具设计此次设计的组合机床加工工序内容如附图被加工零件工序示意图,为钻两面24各23mm孔,要保证两面对应孔的同轴度0.5mm,对中心轴线的位置度0.5mm.如工序图上所视,在加工本道工序前,三个355圆柱面应以加工过,而出于中间的那个圆环上12个18mm也要加工过.2.1 设计方案的确定.2.1.1 定位方案的确定由上面的分析可知:A面及其上12个18mm孔是在本道工序前加工出来的,如图(2-1)所示所以方案一就是选A面及其上任意两相距较远的孔作为定位基准,即选取一面两孔的定位方案.定位方案二就是选两互相平行的355圆柱面为定位基面,用V型块定位.由于方案1中,两定位孔的精度不高,因此导致此方案的定位方案精度不高,再加上定位基准和工序基准不重合,误差就更大,所以不便采用.而第二个方案就不同,虽然355圆柱面加工要求不高,表面粗糙度Ra=25 m，由于定位基准和工序基准重合,减少了基准不重合误差,定位精度就比方案1显著提高了.2-1定位方案图2.1.2 加紧方案的选择由于该工件是薄壁零件夹压位置不能作用在壳体上,最好作用在有肋板的地方, 如图(2-1)所示夹压点取在A面上。, 如图(2-1)所示这样夹压，则液压缸就会占据工件前面很大的地方，则妨碍工件的装卸。另外，确定夹压位置时应注意：a. 保证：零件夹压后定位稳定。为了使工件车加工过程中不产生振动和位移，夹压力要足够，夹压点布置使夹压合力落在定位平面内。力求接近定位平面的中心点。b. 尽量减少和避免零件夹压后的变形，消除其对加工精度的不利影响，为此，应避免把夹压点放在零件加工孔的上方，和容易引起变形的地方。对钢性差的零件应适当的增加辅助支撑或采用多点夹压的方法，以使夹压分布均匀，减少夹压变形，提高加工精度。本组合机床的专用夹具就是为了减少变形而在A面对应处增加两助支撑，为了减少辅助加工时间，采用液压驱动的辅助支撑。理论上，液压驱动的加紧装置和辅助支撑应同时（动作）对工件施加动作。由于存在误差，两者不能同时对工件施加动作，这时就让夹紧装置先动作，这一点在设计液压系统图时应注意。因为如辅助设备先动作，将会顶起工件，破坏在v形块上的定位，所以应让加紧装置先动作。2.1.3 夹紧力的确定和夹紧液压缸的选择 计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成一个钢性系统，根据工件受切削力、夹紧力的作用情况找出在加工过程中对夹紧最不利的状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠、再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。 即：W=WK式中：W实际所需夹紧力（N） K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：K=KKKKKKK由机床夹具设计手册表1-2-1，查得： K:取1.21.5,取K=1.3K:加工性质为精加工 , 取1.0K:由表1-2-2查得K=1.15K:连续切削 取1.0K:液动夹紧 取1.0K=K=1.0所以: K=KKKKKKK =1.31.01.151.01.01.01.0 =1.495由于K=1.495小于2.5所以取K=2.5。理论夹紧力W按机床夹具设计手册表1-2-1查得：以V型块定位，压板夹紧的形式的夹紧力公式为： （1）.W= （N） （2）. W= （N）其中： u、u分别为工件与压板间圆周方向和轴向摩擦系数 u、u分别为工件和V型块间圆周方向和轴向摩擦系数参考表1-2-12，分别取 u=u=0.2 u=u=0.25由机床总体设计中得： W=26782Nmm6 P=3840N6由（1）式得：W= =2343.7N由（2）式得：W= =95434.8N选其中较大值即：W=95434.8N查机床调整和使用，初选夹紧液压缸为T5058,活塞杆拉力26.4KN，推力为33KN。2.2 专用夹具各组成部分的设计.2.2.1 定位装置定位装置包括定位元件及其组合,其作用是确定工件在夹具中的位置,即通过它使工件加工时相对于刀具及切削成形运动处于正确位置.由前面定位方案可知,本夹具采用两短V形块定位,限制工件四个自由度.由于工件圆柱面直径很大,为mm,则此V形块为非标准,由机床夹具设计手册,表1-1-5,得V形块尺寸计算公式(选择=90) V形块标准定位高度:T T=H+0.707D-0.5NV形块开口尺寸N:N=1.15D-1.15a 其中a=(0.14-0.16)D由工件图知:D=355mm则 a=(0.14-0.16)355=49.756.8mm 取 a=55mmN=1.15D-1.15 a =1.15355-1.1555 =345取V形块H=200mm则T=200+0.707355-0.5350 =276mm参考手册,V形块材料选用45钢,热处理采用表面渗碳,渗碳层厚度为0.81.2mm HRC5864.为了防止工件变形太大而影响加工精度,本夹具还采用由液压缸驱动得辅助支承,以增大功能间的刚性,减少变形.该液压缸选用T5034型.其活塞顶部所用的支承钉由夹具手册中选用支承钉A2020.GB222680.2.2.2 夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件压紧压牢,保证工件在工件定位时所占据的位置在加工过程中不因受重力,惯性力以及切削力等外力作用而产生位移,同时防止或减小振动.它通常是一种机构,包括力源装置,中间递力机构,夹紧元件和夹紧机构. 为了提高劳动生产率并保证夹紧可靠,本夹具采用液压夹紧,由前面夹紧力计算中得知,液压缸选用T5038型.为了减少工件装卸时间,要求夹紧压块在松开工件时不应防碍工件的装卸,参考机床夹具设计手册,选择如下图2-2所示的铰链式夹紧机构. 2-2铰链式夹紧机构图 2-3受力简图初步确定结构尺寸,取l=45mm,l=50mm,L=150mm铰链夹紧机构末端A端由一个行程终点.当机构处于夹紧状态时,A端离其最终点应保持有一个储备量S,否则结构可能失效.一般S0.5mm,这里选取S=1mm.A端行程包括两个方面,一部分为空行程S,用于获得足够间隙来装卸工件,一部分为夹紧行程S+S,其中S用以补偿被夹紧表面的尺寸偏差, S用于补偿机构的受力变形.由表1-2-37.计算出:i= = =1.43其中=cos= cos=9.27 所以Q=W/ i = W2tg(+) W=W =95434.8 =87644N 所以Q= W2tg(+) =876442tg(9.27+10) =61282N由于动力装置为选用的标准液压缸,不需结构尺寸的计算.下面主要对压块,铰链中的零件进行结构设计,两销轴之间的距离为50mm.由于它传动的夹紧力比较大,所以压块厚度选为40mm,材料选用45钢,热处理HRC3540.具体结构见附录二 压块其余铰链见附录三，四，五夹具专用零件图.2.2.3 刀具引导装置引导装置的作用是确定夹具相对于刀具的位置,引导刀具进行加工.本组合机床夹具的引导装置均选用标准件.借住于引导元件可以提高被加工孔的几何精度,尺寸精度以及孔系的位置精度.由于本工件的生产为大批量生产,所以选用可换钻套.钻套装在衬套中,而衬套则是压配碍夹具体或钻模板中.钻套由螺钉固定,以防止它在刀具加工时转动.钻套与衬套间采用F7/m6配合,便于钻套磨损后可迅速更换.本例中选用F7/m6配合.查机床夹具设计手册,选择内径d为23mm的标准快换钻套,其极限位置偏差为F7.其外径D=35mm,极限偏差取为m6.配用螺钉为M8 GB226880钻模板应设计承固定式,这样导向精度高,加工出的工件精度就高.为了节省材料,钻模板选用铸铁HT200铸造.其具体结构见附图专用夹具零件图.2.2.4 具体的设计 夹具体是用于连接夹具各元件及装置,使其成为一个整体的基础件,并与机床有关部位连接,以确定夹具相对于机床的位置. 其在设计时应满足以下基本要求:1. 应有足够的强度和刚度 保证在加工过程中, 夹具体在夹紧力,切削力等外力作用下,不至于产生不允许的变形和震动.2. 结构应简单,具有良好工艺性. 在保证强度和刚度条件下,力求结构简单,体积小,重量轻,以便于操作.3. 尺寸要稳定. 对于铸造夹具体,要进行时效处理,以消除内应力.保证夹具体加工尺寸的稳定.4. 便于排屑为防止加工中切削聚积在一起定位元件工作表面或其他装置中,而影响工件的正确定位和夹具的 正常工作,在设计夹具体时,要考虑切削的排除问题.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.铸造结构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.材料感多用HT150或HT 200.铸造的夹具体适用于切削负荷大,震动大的场合或批量生产.焊接结构制造容易,生产周期较短,成本较低.但 热变形较大,焊接后需退火处理.它适用于新产品试制或但件小批量生产.装配结构选用标准毛坯件或标准零件部件组合而成,如圆棒,圆盘,工字钢,角钢,U形槽等标准型材.可缩短制造周期,但它最适用于标准化.综上可以看出,本组合机床的夹具体应选用铸造结构.因为本道工序的切削负荷大,且生产纲领为2.5万/年.正满足铸造结构的适用场合.夹具体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.通常是参照类似的夹具结构,按照经验类比法估计确定.实际上在绘制夹具总图时,根据工件定位元件,夹紧装置,对刀引刀装置以及其他辅助机构和装置在总体上的配置,夹具体的外形尺寸已大体确定.按照机床夹具设计手册表1-9-2可知,夹具体壁厚h铸造结构为825mm,本设计取h=24mm.夹具体加强筋厚度为0.70.9h,本设计中,其取为18mm,加强筋厚度不大于5h,即不大于120mm.另外,夹具体上不加工毛面与工件表面之间的间隙也应注意选取.夹具体时毛面,工件也是毛面时,取815mm,夹具体是毛面,工件是光面时,取410mm. 夹具体的具体结构如附图中夹具体零件工作图所示.第三章 本组合机床及其专用夹具的特点. 本次设计的组合机床在本道工序中完成的工序内容不少,双面钻24个23孔,所以该机床的切削负荷比较大.下面主要介绍本组合机床上专用组合机床夹具的特点.任务上要求工件的生产纲领为2.5万/年,生产批量较大,所以指导老师要求我们采用液压夹紧,以节省辅助加工时间,提高机床生产率.为了防止工件