柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计【三图一卡】【11张图纸-3A0】【优秀】
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柴油机
气缸体
三面粗镗
组合
机床
总体
镗模设计
三图一卡
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柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计
28页 13000字数+说明书+开题报告+任务书+实习报告+11张CAD图纸
任务书.doc
加工示意图.dwg
压紧板.dwg
后镗模板.dwg
夹具体.dwg
夹具体装配图.dwg
封面.doc
左镗模板.dwg
摘要.doc
支座.dwg
支柱.dwg
机床尺寸联系图.dwg
机床生产率计算卡.doc
柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计开题报告.doc
柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计说明书.doc
毕业实习报告.doc
被加工零件工序图.dwg
课题申报表.doc
顶板.dwg
目 录
1 前言1
1.1 课题内容1
1.2 课题来由1
1.2.1 课题背景1
1.2.2 课题要求1
1.3 组合机床国内外发展概述1
1.4 本课题主要解决的问题和总体设计思路2
2 组合机床总体设计3
2.1 总体方案论证3
2.1.1 工艺方案的拟订3
2.1.2机床配置形式的选择3
2.1.3定位基准的选择4
2.1.4滑台型式的选择4
2.2确定切削用量及选择刀具4
2.2.1选择切削用量4
2.2.2计算切削力、切削扭矩及切削功率6
2.2.3选择刀具结构7
2.3组合机床总体设计——三图一卡7
2.3.1被加工零件工序图7
2.3.2 加工示意图7
2.3.3机床尺寸联系总图10
2.3.4机床生产率计算卡12
3镗模设计14
3.1镗模设计的基本要求和步骤14
3.1.1镗模设计的基本要求14
3.1.2 镗模的设计步骤14
3.2定位与导向方案的确定14
3.2.1零件的工艺性分析14
3.2.2定位方案的论证15
3.2.3导向装置15
3.3夹紧方案的确定16
3.3.1夹紧装置的确定16
3.3.2夹紧力的确定17
3.3.3气缸的选择18
3.4夹具体的设计18
3.5 误差分析18
4 结论22
参考文献23
致 谢24
附 录25
柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计
摘 要：组合机床是以系列化、标准化的通用部件为标准，配以少量的专用部件组成的一种高生产率专用机床。它具有自动化程度较高，加工质量稳定，工序高度集中等特点。本次课题是设计一台加工S195型柴油机气缸体水箱面、油底壳面和后盖板面孔系的粗镗组合机床，具体进行总体设计和镗模设计。被加工零件为S195型柴油机气缸体，工件材料为HT200，三个面共加工13个孔，工件一次装夹，三面同时加工。为满足设计要求，进行工艺设计，确定所需的“三图一卡”。机床配置型式为单工位三面卧式组合机床，刀具选用镗刀。根据工艺过程的需要对工件的定位夹紧方式进行分析，设计满足使用的夹具，夹紧方式为液压夹紧。本组合机床，成本低，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整，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；总体设计；夹具设计.
组合机床的设计，目前基本上有两种方式：其一，是根据具体加工对象的特征进行专门设计，这是当前最普遍的做法。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人和技术人员总结出生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业在完成一定工艺范围内的组合机床是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为“专能组合机床”。这种组合机床不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。 为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。
1.4 本课题主要解决的问题和总体设计思路
本设计主要针对原有的S195机体左、右、后三个面上13个孔多工序加工、生产率低、位置精度误差大的问题而设计的，从而保证孔的位置精度、提高生产效率，降低工人劳动强度。夹具部分的设计，首先，在完成对组合机床的总体设计并绘制出“三图一卡”的基础上，绘制夹具设计的装配图；夹具设计是组合机床设计中的重要部分，夹具设计的合理与否，直接影响到被加工零件的加工精度等参数。首先确定工件的定位方式，然后进行误差分析，确定夹紧方式，夹紧力的计算，对夹具的主要零件进行结构设计。在夹具设计中，设计的主要思路是把原有的手动夹紧改为液压夹紧方式，这样设计主要优点是：液压油油压高、传动力大，在产生同样原始作用力的情况下，液压缸的结构尺寸比气压小了许多，液压油的不可压缩性可使夹具刚度高，工作平稳、可靠，液压传动噪声小，劳动条件比气压的好。解决了手动夹紧时夹紧力不一致、误差大、精度低、工人劳动强度大等缺点。
- 内容简介：
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毕业设计任务书课题： 柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 汤 国 海 班 级 B机制053班 学 号 0510110313 指 导 教 师 王 正 刚 专 业 系 主 任 吴 祥 发 放 日 期 2009年 2 月26日 一、设计内容设计一台加工S195柴油机气缸体三面孔的卧式粗镗组合机床，具体进行总体设计和镗模设计。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) 机床联系尺寸总图， (d) 生产率计算卡。2镗模设计(a) 镗模装配图，(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：江淮动力集团；2产品名称：S195柴油机；3被加工零件：气缸体（附零件图）；4工件材料：HT200；5加工内容：粗加工缸套孔115H11，108H11，107H11；曲轴孔192H11，75H11，表面粗糙度均为Ra6.3。粗加工平衡轴孔50M11；凸轮轴孔45H11，34H11；调速轴孔24V11，起动轴孔36H11，表面粗糙度均为Ra12.5。6机体的上下，左右，前后六个面均已加工成为成品，其余为毛坯。7. 生产纲领：年产量5万件，二班制；8. 批量：本机床设计、制造一台；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机床尽量选用通用件，以便降低制造成本；4夹具设计要求定位合理，夹紧可靠，结构简单，操作简便；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）机床联系尺寸总图 1 张5）生产率计算卡 1 张6）镗模装配图 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2日毕业设计预答辩6月3日6月9日修改资料6月10日6月11日评阅材料6月12日6月13日毕业答辩6月14日6月15日材料整理装袋六、 主要参考文献：1 黄鹤汀.机械制造装备M. 北京：机械工业出版社，20042 吉卫喜.机械制造技术M.北京：机械工业出版社，20043 侯珍秀.机械系统设计M.黑龙江：哈尔滨工业大学出版，20034 于骏一，邹青.机械制造技术基础M.北京：机械工业出版社，20025 谢家瀛组合机床设计简明手册M北京：机械工业出版社，19926 丛凤廷组合机床设计（第二版）M上海：上海科技出版社，19947 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，19758 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，19759 汪建中. S1105气缸盖定位孔钻扩铰立式组合机床的系统设计与程序控制J常州工学院学报，2000,(6)：646710 杨绍荣. 车床端面加工的高效夹具之设计J科技信息，2008，（21），263-26411 薛源顺机床夹具设计M北京：机械工业出版社，200012 杨黎明机床夹具设计手册M北京：国防工业出版社，199613 李云.机械制造工艺及设备设计指导手册M.北京:机械工业出版社，199614 孟宪椅机床夹具图册M北京：机械工业出版社，199115 王伯平.互换性与测量技术基础M.北京: 机械工业出版社,2003七、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6 毕 业 设 计 说 明 书柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 汤国海 班 级 B机制053 学 号 0510110313 指导教师 王正刚 完成日期 2009年 6 月 6 日 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计摘 要：组合机床是以系列化、标准化的通用部件为标准，配以少量的专用部件组成的一种高生产率专用机床。它具有自动化程度较高，加工质量稳定，工序高度集中等特点。本次课题是设计一台加工S195型柴油机气缸体水箱面、油底壳面和后盖板面孔系的粗镗组合机床，具体进行总体设计和镗模设计。被加工零件为S195型柴油机气缸体，工件材料为HT200，三个面共加工13个孔，工件一次装夹，三面同时加工。为满足设计要求，进行工艺设计，确定所需的“三图一卡”。机床配置型式为单工位三面卧式组合机床，刀具选用镗刀。根据工艺过程的需要对工件的定位夹紧方式进行分析，设计满足使用的夹具，夹紧方式为液压夹紧。本组合机床，成本低，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整，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；总体设计；夹具设计. The Overall and Jig Design of Three-side Boring Modular Machine Tool for Cylinder Body of Diesel EngineAbstract: The modular machine tool is based on serialization and standardization of the general components of the standards, coupled with a small number of special components, which is consisted of a special high productivity machine. It has such characteristics, high degree of automation , stable process quality, highly working procedure centralize. The subject design is a Three-side boring modular machining tool which processes water tank face, oil rind face and back cover board face of S195 cylinder body of diesel engine. The overall and jig design is important. Processed parts for cylinder block of S195 diesel engine, the tap of workpiece material is HT200, it bores 13 holes on the three faces, the workpiece is fixed one time, the three faces are processed at the same time. To meet the requirements of the design, process design is necessary. “Three plans and one card” is needed to be ascertained. The positioning model of machine tool is single working procedure horizontal modular machine tool, it is selected bore. According to the needs of technics process, it will analyse orientation and clamp methods of workpiece and design the necessary jig. The clampling means is hydraulic pressure clamping. The modular machine tool has such characteristics, low-cost, reliable work, simple structure , assemble and disassemble convenience, ease of maintenance and adjust, highly processing precision, easy to operate, reducing the workers labor intensity, and it enhances the productivity.Key words: Modular machine tool; Overall Design; Design of jig.表2-8机床生产率计算卡被加工零件图号毛坯种类铸件名称S195柴油机机体毛坯重量材料HT250硬度170220HBS工序名称左右后面钻扩镗孔工序号序号工步名称被加工零件数量加工直径(mm)加工长度(mm)工作行程(mm)切削速度(m/min)转速(r/min)进给量(mm/r)进给速度(mm/min)工时(min)机加工时 间辅助时间共计1装卸工件11.51.52右滑台快进34063000.054左滑台快进22563000.036后滑台快进8863000.014后滑台快进12263000.0193右多轴箱工进（镗孔3#）5348800.51401.3251.325右多轴箱工进（扩孔1、2#）5315.71000.395401.3251.325右多轴箱工进（钻孔6#）5313.51300.31401.3251.3254左多轴箱工进（扩孔1、2#）5514.1900.385351.5711.571左多轴箱工进（钻孔4#）5514.71300.27351.5711.571左多轴箱工进（钻孔5#）5510.51400.25351.5711.571左多轴箱工进（扩孔6#）5514.11000.35351.5711.571后多轴箱工进（镗孔7#）3035970.65630.4760.476备注后多轴箱工进（镗孔7#）5035970.65630.7940.7945右滑台快退40063000.0630.063左滑台快退28063000.0440.044后滑台快退30063000.0480.048装卸工件时间取决于操作者熟练程度，本机床设计时取1.5min总计3.674min单件工时3.674min机床生产率20件/h机床负荷率54.35 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 汤 国 海 班 级 B机制053 学 号 0510110313 指导教师 王 正 刚 完成日期 2009 年3月31日 课题名称：柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述1.课题来源课题来源于盐城市江动集团。为保证S195柴油机气缸体三面各主要孔的加工精度及保证相应的位置精度,需要设计一台三面精镗的组合机床。2.课题研究主要内容为保证S195柴油机气缸体三面孔加工及保证相应的位置精度，需设计一台三面精镗卧式组合机床。在完成“三图一卡”的基础上，主要完成机床总体和镗模设计。3.国内外现状综述组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。组合机床是随着生产的发展，由万能机床和专用机床发展来的。这种机床既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要，组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工。组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床装备的发展思路是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面，加强数控技术的应用，提高组合机床产品数控化率；另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多坐标部件，使其模块化、柔性化，适应可调可变、多品种加工的市场需求。复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在被加工零件的形状日益复杂的情况下，多轴化控制的机床装备适合能够加工形状复杂的零件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。在这些方面组合机床装备还有相当大的差距，因此组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性等。二、本课题拟解决的问题1 S195柴油机机体三面粗镗组合机床工艺方案的拟定。2 S195柴油机机体三面粗镗组合机床总体设计，其内容包括：（1） 加工零件工序图（2） 加工示意图（3） 机床联系尺寸总图（4） 生产率计算卡3 S195柴油机机体三面粗镗组合机床的夹具设计，其内容包括：（1） 镗模总装配图（2） 零件图三、解决方案及预期效果1解决方案1.机床的配置型式本道工序要加工的是柴油机机体三面孔，需用卧式三面粗镗组合机床对机体三面孔同时加工，保证了精度，提高了生产率。2.柴油机机体三面镗孔加工方案的确定根据孔的加工精度，机体的三面孔都采用粗加工，半精加工，精加工。我负责三面孔的粗加工。机体的缸套孔、曲轴孔采用粗镗。平衡轴孔、凸轮轴孔47H7采用扩孔。凸轮轴孔35H7、调速轴孔、起动轴孔采用钻孔。在此工序中，镗杆与主轴采用浮动卡头连接，钻孔、扩孔选用接杆连接。3.柴油机机体定位与夹紧的方案确定机体在夹具上定位方案是：机体的底面定位限制3个自由度，侧面定位限制2个自由度，端面定位限制1个自由度。采用液压夹紧，夹紧部位为刚度较好的筋板上，目的为减少机体夹紧变形误差。 4.导向机构的确定导向机构的作用是为了保证刀具对工件的正确位置，此工序中，镗孔采用双导向，钻、扩孔采用单导向。 （二）预期效果1 机床应能满足加工要求； 2 机床能运转平稳，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，以便降低制造成本。4镗模设计要求定位合理，夹紧可靠，结构简单，操作简便。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3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4盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009目目 录录1 前言.11.1 课题内容.11.2 课题来由.11.2.1 课题背景.11.2.2 课题要求.11.3 组合机床国内外发展概述.11.4 本课题主要解决的问题和总体设计思路.22 组合机床总体设计.32.1 总体方案论证.32.1.1 工艺方案的拟订.32.1.2 机床配置形式的选择 .32.1.3 定位基准的选择 .42.1.4 滑台型式的选择 .42.2 确定切削用量及选择刀具 .42.2.1 选择切削用量 .42.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率 .62.2.3 选择刀具结构 .72.3 组合机床总体设计三图一卡 .72.3.1 被加工零件工序图 .72.3.2 加工示意图.72.3.3 机床尺寸联系总图 .102.3.4 机床生产率计算卡 .123 镗模设计 .143.1 镗模设计的基本要求和步骤 .143.1.1 镗模设计的基本要求 .143.1.2 镗模的设计步骤.143.2 定位与导向方案的确定 .143.2.1 零件的工艺性分析 .143.2.2 定位方案的论证 .153.2.3 导向装置 .153.3 夹紧方案的确定 .163.3.1 夹紧装置的确定 .163.3.2 夹紧力的确定 .173.3.3 气缸的选择 .183.4 夹具体的设计 .183.5 误差分析.184 结论.22参考文献.23致 谢.24附 录.25盐城工学院本科生毕业设计说明书 20091柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计摘摘 要要：组合机床是以系列化、标准化的通用部件为标准，配以少量的专用部件组成的一种高生产率专用机床。它具有自动化程度较高，加工质量稳定，工序高度集中等特点。本次课题是设计一台加工 S195 型柴油机气缸体水箱面、油底壳面和后盖板面孔系的粗镗组合机床，具体进行总体设计和镗模设计。被加工零件为 S195型柴油机气缸体，工件材料为 HT200，三个面共加工 13 个孔，工件一次装夹，三面同时加工。为满足设计要求，进行工艺设计，确定所需的“三图一卡” 。机床配置型式为单工位三面卧式组合机床，刀具选用镗刀。根据工艺过程的需要对工件的定位夹紧方式进行分析，设计满足使用的夹具，夹紧方式为液压夹紧。本组合机床，成本低，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整，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。关键词关键词：组合机床；总体设计；夹具设计. 柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计2The Overall and Jig Design of Three-side Boring Modular Machine Tool for Cylinder Body of Diesel EngineAbstract: The modular machine tool is based on serialization and standardization of the general components of the standards, coupled with a small number of special components, which is consisted of a special high productivity machine. It has such characteristics, high degree of automation , stable process quality, highly working procedure centralize. The subject design is a Three-side boring modular machining tool which processes water tank face, oil rind face and back cover board face of S195 cylinder body of diesel engine. The overall and jig design is important. Processed parts for cylinder block of S195 diesel engine, the tap of workpiece material is HT200, it bores 13 holes on the three faces, the workpiece is fixed one time, the three faces are processed at the same time. To meet the requirements of the design, process design is necessary. “Three plans and one card” is needed to be ascertained. The positioning model of machine tool is single working procedure horizontal modular machine tool, it is selected bore. According to the needs of technics process, it will analyse orientation and clamp methods of workpiece and design the necessary jig. The clampling means is hydraulic pressure clamping. The modular machine tool has such characteristics, low-cost, reliable work, simple structure , assemble and disassemble convenience, ease of maintenance and adjust, highly processing precision, easy to operate, reducing the workers labor intensity, and it enhances the productivity.Key words: Modular machine tool; Overall Design; Design of jig.1 前 言 1.1 课题内容本组课题是设计一台三面粗镗孔卧式组合机床，来保证 S195 柴油机气缸体三面孔加工及保证相应的位置精度，在完成机床总体设计和绘制“三图一卡”的基础上，主要完成镗模的设计。1.2 课题来由盐城工学院本科生毕业设计说明书 20093本课题来自江淮动力集团。1.2.11.2.1 课题背景课题背景 近年来，随着制造业的发展，普通机床已经越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。江动集团在生产S195柴油机时，其气缸体的加工效率比较低，跟不上生产指标，气缸体的加工精度比较高，普通机床加工比较困难，现需要设计一台组合机床用以实现S195柴油机气缸体的加工。1.2.21.2.2 课题要求课题要求本加工工序的内容是：右侧面：镗曲轴孔 192、75，扩平衡轴孔250，钻凸轮轴孔 34；左侧面：扩平衡轴孔 250，凸轮轴孔 45，钻起动轴孔 36，调速轴孔 24；后面：镗缸套孔 115，108，107。位置公差为0.30mm。粗糙度为：镗孔，钻、扩。为了保证零件的加工精度，在整个设计过程中应满足以下几点要求：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。c.装卸方便，便于维修，调整。d.主轴箱能满足机床总体方案的要求(转速，转向，功率，坐标要求)。1.3 组合机床国内外发展概述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的专用机床。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，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用来组成自动生产线。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形式的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削端面、切削平面、切削内外螺纹以及加工圆和端面等。二十世纪 70 年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。 专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。最早的组合机床是 1908 年在美国制成的，用于加工汽车零件。 组合机床的设计，目前基本上有两种方式：其一，是根据具体加工对象的特征进行专门设计，这是当前最普遍的做法。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人和技术人员总结出生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业在完成一定工艺范围内的组合机床是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为“专能组合机床”。这种组合机床不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是设计柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计4成通用品种，组织成批生产，然后按被加工零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。 为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。1.4 本课题主要解决的问题和总体设计思路本设计主要针对原有的 S195 机体左、右、后三个面上 13 个孔多工序加工、生产率低、位置精度误差大的问题而设计的，从而保证孔的位置精度、提高生产效率，降低工人劳动强度。夹具部分的设计，首先，在完成对组合机床的总体设计并绘制出“三图一卡”的基础上，绘制夹具设计的装配图；夹具设计是组合机床设计中的重要部分，夹具设计的合理与否，直接影响到被加工零件的加工精度等参数。首先确定工件的定位方式，然后进行误差分析，确定夹紧方式，夹紧力的计算，对夹具的主要零件进行结构设计。在夹具设计中，设计的主要思路是把原有的手动夹紧改为液压夹紧方式，这样设计主要优点是：液压油油压高、传动力大，在产生同样原始作用力的情况下，液压缸的结构尺寸比气压小了许多，液压油的不可压缩性可使夹具刚度高，工作平稳、可靠，液压传动噪声小，劳动条件比气压的好。解决了手动夹紧时夹紧力不一致、误差大、精度低、工人劳动强度大等缺点。 2组合机床总体设计2.1 总体方案论证本设计的加工对象为 S195 柴油机机体，材料为 HT200，硬度为 170-220HBS2.1.12.1.1 工艺方案的拟定工艺方案的拟定A 本机床加工零件特点本设计的加工对象为 S195 柴油机机体，材料是 HT200，其硬度 HB170-220。盐城工学院本科生毕业设计说明书 20095在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完毕。为了正确拟定组合机床的工艺方案，除了对加工零件工序内容及特点进行分析，我们还参观了东风拖拉厂，江淮动力集团，红旗机床厂，具体了解了各厂产品的加工情况，各加工工序的关键技术要点等。为我们全面了解该柴油机机体的具体情况，拟定组合机床工艺方案又对被加工工件基准，加工工序进行分析，打下了牢固的基础。B 本机床加工工序及加工精度。被加工零件在本组合机床上完成的工序及加工精度，是制定机床 工艺方案的主要依据。本机床加工零件的工序内容：钻、扩、镗左面、右面、后面的孔，由本设备“S195 柴油机机体三面镗组合机床”完成，因此，本设备的主要功能是完成柴油机机体左、右、后三个面上 13 个孔的加工。具体加工内容是：右侧面：镗曲轴孔 192、75，扩平衡轴孔250，钻凸轮轴孔 34；左侧面：扩平衡轴孔 250，凸轮轴孔 45，钻起动轴孔 36，调速轴孔 24；后面：镗缸套孔 115，108，107。位置公差为0.30mm。粗糙度为：镗孔，钻、扩。本次设计技术要求：机床应尽可能满足加工要求，保证加工精度；机床运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；机床尽可能用通用件（中间底座可自行设计）以便降低制造成本；机床各动力部件用电气控制，液压驱动。2.1.22.1.2 机床配置形式的选择机床配置形式的选择机床的配置形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，机床重心较底，有利于减小振动。其缺点是削弱了床身的刚性，占面积大。辛辛苦苦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。其据点是机床重心高，振动大。此外，S195 柴油机机体的结构为卧式长方体，从装夹的角度来看，卧式平放比较方便，也减轻了工人的劳动强度。通过以上比较，考虑到卧式振动小，装夹方便等优点，选用卧式组合机床。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。从而收到减少机床台数的效果。2.1.32.1.3 定位基准的选择定位基准的选择A.定位基准的选择本机床加工为单工位加工，也就是一次安装下进行 13 个孔的加工，其定位基柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计6准选择：机体的底面定位限制 3 个自由度，侧面定位限制 2 个自由度，定位限制 1个自由度，这种定位的特点是：a.可以简单地消除工件的六个自由度，使工件获得可靠的定位；b.能同时加工工件三个端面上的全部孔，即能高度集中工序，又有利于提高三端面孔的位置精度;c.本定位基准有利于保证柴油机机体的加工精度，机床的许多部件实现通用化，有利于缩短设计周期，降低成本。B 确定夹紧位置在选择定位基准的同时，要相应的决定夹紧位置，本设计采用液压夹紧，夹紧部位为刚性较好的筋板上，即机体的上表面，目的为了减少机体夹紧变形误差，应注意的问题；a.保证零件夹压后的稳定；b.尽量减少和避免零件夹压后变形。2.1.42.1.4 滑台形式的选择滑台形式的选择本组合机床采用的是液压滑台。与机械滑台相比较，液压滑台具有如下优点：在相当大的范围内进给量可以无级调整速；可以获得较大的进给力；由于液压驱动，零件磨损小，使用寿命长；工艺上要求多次进给时，通过液压换向阀，很容易实现；过载保护简单可靠；由行程调速阀来控制滑台的快进转工进，转换精度高，工作可靠。俣采用液压滑台也有其弊端，如：进给量由于栽花的变化和温度的影响而不够稳定；液压系统漏油影响工作环境，浪费能源；调整维修比较麻烦。本课题的加工对象是 S195 柴油机机体左、右、后三个面上的 13 个孔，位置精度和尺寸精度要求较高，因此采用液压滑台。由此，根据已定的工艺方案和机床配置形式并结合使用及修理等因素，确定机床为卧式三面单工位液压传动组合机床，液压滑台实现工作进给运动，选用配套的动力箱驱动主轴箱镗、扩、钻孔主轴。2.2 确定切削用量及选择刀具2.2.12.2.1 选择切削用量选择切削用量对于 13 个被加工孔，采用查表法选择切削用量，从1P130 表 6-13、表 6-15中选取。由于钻孔的切削用量还与钻孔深度有关，随孔深的增加而逐渐递减，其递减值按1P131 表 6-12 选取。降低进给量的目的是为了减小轴向切削力，为避免钻头折断。钻孔深度较大时，由于冷却排屑条件都较差，使刀具寿命有所降低。降低切削速度主要是为了提高刀具寿命，并使加工较深孔时钻头的寿命与加工其他浅孔时钻头的寿命比较接近。扩孔、镗孔按表正常选取。A对右侧面上 4 个也的切削用量的选择盐城工学院本科生毕业设计说明书 20097a.平衡轴孔 12 250,通孔，l=17mm由 d4060,硬度大于 170220HBS，选择 v=1018m/min,f0.30.4mm/r,又d=50mm，取定 v=15.7m/min,f=0.395mm/r,则由文献1P43 公式： (2-1)dvn1000 得：n=100015.7/50=100r/minb.曲轴孔 3192，通孔，l=20mm由于硬度大于 170220HBS，选择 v=3550m/min,f0.41.5mm/r,又 d=192mm,取定 v=48m/min,f=0.51mm/r, 得：n=100048/192=80r/minc.凸轮轴孔 6 34, 通孔，l=26mm由于硬度大于 170220HBS，选择 v=3550m/min,f0.41.5mm/r,又 d=192mm,取定 v=48m/min,f=0.51mm/r, 得：n=100013.5/34=130r/minB.对左侧面上 5 个孔的切削用量的选择a.平衡轴孔 12 250,通孔，l=18mm由 d4060,硬度大于 170220HBS，选择 v=1018m/min,f0.30.4mm/r,又d=50mm，取定 v=14.1m/min,f=0.385mm/r,则 n=100014.1/50=90r/minb.起动轴孔 4 36,通孔，l=30mm由 d2250,硬度大于 170220HBS，选择 v=1018m/min,f0.250.4mm/r,又d=36mm，取定 v=14.7m/min,f=0.27mm/r,则 n=100014.7/36=130r/minc.调速轴孔 5 24,通孔，l=34mm由 d2250,硬度大于 170220HBS，选择 v=1018m/min,f0.250.4mm/r,又d=24mm，取定 v=10.5m/min,f=0.25mm/r,则 n=100010.5/24=140r/mind.凸轮轴孔 6 45,通孔，l=26mm由 d4060,硬度大于 170220HBS，选择 v=1018m/min,f0.30.4mm/r,又d=45mm，取定 v=14.1m/min,f=0.35mm/r,则 n=100014.1/45=100r/minC.对后面上的孔的切削用量的选择缸套孔 7 115 、118 为阶梯孔、107 孔、通孔，l=27.5mm,l=30mm,由于硬度大于 170220HBS，选择 v=3550m/min,f0.41.5mm/r,又 d=115mm，取定 v=35m/min,f=0.65mm/r,则 n=100035/115=97r/min柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计8（孔的编号见被加工零件工序图）2.2.22.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率计算切削力、切削扭矩及切削功率根据文献1P134 表 6-20 中公式钻孔： （2-2）6 . 08 . 026HBDfF （2-3） 6 . 08 . 09 . 110HBfDT （2-4） DTvP9740扩孔： （2-5） 6 . 02 . 14 . 02 . 9HBafFp （2-6） 6 . 08 . 075. 06 .31HBfDT （2-DTvP97407） 镗孔： （2-8） 55. 075. 04 .51HBfaFpz （2-9）1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx 55. 075. 07 .25HBfDaTp （2-10） 61200vFPz式中，F切削力（N） ；T切削扭矩（Nmm）P切削功率（Kw） ；ap切削深度（mm） ；（ap=1.25mm） ；HB布氏硬度，在本设计中，得 HB=203。220maxHB170minHB),(31minmaxmaxHBHBHBHB由以上公式（2-2，2-3，2-4，2-5，2-6，2-7，2-8，2-9,2-10）分别可得：右面单 3 轴承 Fz=1729.4N Fx=424.9NT=177582.0NmmP=1.356KwFz=1729.4N Fx=424.9NT=64850.9NmmP=0.532Kw12 轴 F=201.0N T=6850.5 Nmm P=0.070Kw6 轴 F=8396.0N T=76808.1 Nmm P=0.997Kw左面单 12 轴 F=198.97N T=6850.5 Nmm P=0.070Kw4 轴 F=7959.8N T=76827.9 Nmm P=1.026Kw盐城工学院本科生毕业设计说明书 200995 轴 F=4989.6N T=33531.1Nmm P=0.480Kw6 轴 F=191.5N T=5746.2 Nmm P=0.059Kw后面单根 7 轴 Fz=2674.4 N Fx=497.5N T=119277.9Nmm P=1.529KwFz=2674.4 N Fx=497.5N T=112017.5Nmm P=1.442KwFz=2674.4 N Fx=497.5N T=110980.3Nmm P=1.425Kw(轴编号与孔编号相对应)总的切削功率：即求各面上所有轴的切削功率之和右面 Pw=1.356+0.0702+0.997+0.532=3.025Kw左面 Pw=0.0622+1.026+0.480+0.059=1.689Kw后面 Pw=1.529+1.442+1.425=4.396Kw实际切削功率根据9，P=（1.52.5）Kw,因为是多轴加工，取定 P 右=1.53.025=4.538KwP 左 =21.689=3.378KwP 后 =1.54.396=6.594Kw2.2.32.2.3 选择刀具结构选择刀具结构一台机床刀具选择是否合理，直接影响到机床的加工精度、生产率及工作情况。根据 S195 柴油机机体的三面加工尺寸精度、表面粗糙度，切削的排除及生产率要求等因素。所以粗加工气缸体的缸套孔 118H10、118H8，曲轴孔 195H7、78H7的刀具采用硬质合金组成的镗刀；加工平衡轴孔 2-52M7，凸轮轴孔 47H7 的刀具采用高速钢锥柄扩孔钻，加工调速轴孔 25V7，起动轴孔 37H7，凸轮轴孔35H7 的刀具采用高速钢标准锥柄长麻花钻。2.3 组合机床总体设计“三图一卡”2.3.12.3.1 被加工零件工序图被加工零件工序图被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床（或自动线）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。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、使用、调整和检验机床精度的重要文件。2.3.22.3.2 加工示意图加工示意图加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。它是设计刀具、夹具、主轴箱以及选择动力部件的主要资料，同时也是调整机床和刀具的依据。加工示意图要反映机床的加工过程和加工方法，并决定接杆的尺寸，刀具种及数量，刀具长度及加工尺寸，主轴尺寸及伸出长度，主轴、刀具、导向与工件间柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计10的联系尺寸等。根据机床要求的生产率及刀具特点，合理地选择切削用量，决定动力头的工作循环。A刀具的选择刀具直径的选择应与加工部位尺寸、精度相适应。孔 2-50、45 分别选择刀具50、45 的扩扎钻；孔 24、36、34 分别选择刀具 24、36、34 的麻花钻；孔 192、75、115、108、107 分别选择镗刀刀具截面为BB=1616、2020mm。B导向机构的选择在组合机床加工孔时，除用刚性主轴的方案外，其尺寸和位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证的。导向装置的作用是：保证刀具相对位置；保证刀具相互间的正确位置；提高刀具系统的支承刚性。a.本课题中加工的 13 个孔中，钻、扩孔的导向部分直径较小，导向表面旋转线速度均小于 20m/min,所以导向装置选用固定导套，且采用单导向。镗孔导向直径较大，旋转线速度较高（大于 20 m/min） ，采用旋转导向（利于减轻磨损和持久保持精度） ，且采用导向。b.导向参数的选择：导套直径、导向长度及导向套到工件端面距离，导向长度可按经验公式：L=（Z-3）d 来确定。导向套端面至工件端面距离是为了排削方便，一般取得11.5d。对于加工调速轴孔 24、凸轮轴孔 34、起动轴孔 36 孔，选择的导套尺寸分别为：D=35mm,D1=46mm, D2=45mm, l=55mm, l1=75mm,配用螺钉 M10。D=45mm, D1=56mm, D2=55mm,l =65mm, l 1=75mm, 配用螺钉 M10。D=55mm, D1=71mm, D2=70mm,l =75mm, l 1=85mm, 配用螺钉 M10。对于加工平衡轴孔 50，凸轮轴孔 45 选择的导套为：D=70mm,D1=90mm,D2=84mm,L=78mm,l1=94mm,配用的螺钉M10。D=62mm,D1=82mm,D2=76mm,l=78mm,l1=94mm, 配用螺钉 M10。对于加工曲轴孔 192，75，缸套孔 115、108、107 选择的导套分别为：内滚式导向结构，外滚式导向结构。具体见加工示意图。C确定主轴、尺寸、外伸尺寸在该课题中，主轴用于钻、扩、镗孔，选用滚珠轴承主轴及滚锥主轴。又因为浮动卡头与刀具刚性连接，所以这此主轴属于长主轴。故本课题中的主轴为滚珠、滚锥轴承长主轴。根据由选定的切削用量计算得到的切削转矩 T，由文献1P43 公式： (2-11) 4102 . 6Td 式中，d轴的直径（mm）;T轴所传递的转矩（Nm）;盐城工学院本科生毕业设计说明书 200911B系数，本课题中主轴为非刚性主轴，取 B=6.2。由公式(2-10)可得：轴 3 d=40.25mm轴 12 d=17.84mm轴 6 d=32.64mm轴 12 d=17.75mm轴 4 d=32.64mm轴 5 d=26.53mm轴 6 d=17.07mm轴 7 d=36.44mm考虑到安装过程中轴的互换性、安装方便等因素，3 轴、7 轴轴径取为60mm；1、2 轴，6 轴和 5 轴轴径取 30mm；4 轴，6 轴轴径取为 35mm。根据主轴类型及初定的主轴轴径，查1P44 表 3-6 可得到主轴外伸尺寸及接杆莫氏圆锥号。主轴轴径 d=60mm 时，主轴外伸尺寸为：接;135,60/90/1mmLdD莫氏圆锥号为 4。主轴轴径为 30mm 时，主轴外伸尺寸为：接莫氏圆锥号为 3。主轴轴径为 d=35mm 时，主轴外伸尺;115,36/502/mmLdD寸为：接莫氏圆锥号为 3。;115,36/50/2mmLdDD动力部件工作循环及行程的确定a.工作进给长度的确定工L工作进给长度，应等于加工部位长度 L（多轴加工时按最长孔计算）与刀具工L切入长度和切出长度之和。切入长度一般为 510mm，根据工件端面的误差情1L2L况确定。钻、扩、镗孔时切出长度按1P46 表 3-7 分别取为 1015mm 510mm (2-12) )83(3/2 dL式中，d 为钻头直径。三面加工孔的工作进给长度为：右主轴箱：一工进=36+8+9=53，二工进=L1+L+L2=34+6+15=55，后主轴iLiL箱：一工进=30，=50，二工进=10iLiLiLb.快速进给长度的确定快速进给是指动力部件把刀具送到位工作进给位置。初步选定三个主轴箱上刀具的快速进给长度分别为 340mm，225mm 和 88mm 及 122mm。c.快速退回长度的确定快速退回长度等于快速进给和工作进给长度之和。由确定的快速进给和工作进给长度可知，三面快速退回长度分别为 400mm，280mm，300mm。d.动力部件总行程的确定动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。三面的前备量均取胜 40mm，后备量分别取 560mm,80mm,290mm。则总行程分别为 1000mm,400mm,630mm.柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计12e.选择接杆、浮动卡头在钻、扩、铰孔及倒角等加工孔时，通常都采用接杆（刚性接杆） ，因为主轴箱各主轴的外伸长度和刀具均为定值。为保证主轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置需采用轴向可调动的接杆来协调各轴轴向长度，以满足同时加工完成空的要求。同时镗拢加工时采用浮动卡头连接。2.3.32.3.3 机床尺寸联系总图机床尺寸联系总图A.选择动力部件a.动力滑台型号的选择根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力，按文献1P62 公式： （2-13） niiFF1多轴箱式中，各主轴所需的切削力，单位为 N。iF则根据公式（2-12）可得：右主轴箱=2424.9+2201.0+8396.0=9446.8多轴箱F左主轴箱=2198.97+7959.8+4989.6+191.5=13538.8多轴箱F后主轴箱=3497.5=1492.5多轴箱F实际上，为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于。多轴箱F又考虑到所需的最小进给速度、切削功率、行程、主轴箱轮廓尺寸等因素，为了保证工作的稳定性，由1P91表 5-1，左、右、后三面的液压滑台均选用 1HY40IA，1HY40IIIA，1HY40IIA型。台面宽 400mm,台面长 800mm,行程长分别为 400mm,1000mm,630mm。滑台及滑座高 360mm,滑座长分别为 1240mm,1840mm,1470mm。允许最大进给力20000N，快速行程速度 6.3m/min,工作速度 12.5500/min。b.动力箱型号的选择由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和，根据文献1P47 公式：切削P （2-14）/切削多轴箱PP 式中，消耗于各主轴的切削工率的总和（Kw）;切削P 多轴箱的传动效率，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，被加工零件材料为灰铸铁，属黑色金属，又主轴数量不多、传动不复杂，故取=0.9。右主轴箱：=4.538Kw切削P则据公式 2-12 得：=4.538/0.9=5.042Kw多轴箱P左主轴箱=3.378Kw 切削P盐城工学院本科生毕业设计说明书 200913则据公式 2-12 得：=3.378/0.9=3.753Kw多轴箱P后主轴箱：=6.594Kw切削P则据公式 2-12 得：=6.594/0.9=7.33Kw多轴箱P根据液压滑台的配套要求，滑台额定功率应大于电机功率的原则，查P114P1151得动力箱及电动机的型号如表 5-38 所示5-38 动力箱及电动机的型号动力箱型号电动机型号电动机功率（Kw）电动机功率（r/min）输出轴转速（r/min）左主轴箱1TD40VY132M2-65.5960480右主轴箱1TD40VY132M2-65.5960480后主轴箱1TD40IIY132M-47.51440720c.配套通用部件的选择侧底座 1CC401,其高度 H=560mm,宽度 B=600mm,长度：I 型 L=1350mm,II 型L=1580mm,III 型 L=1950mm。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。其次是机床内部结构尺寸限制和刚度要求。工件最低孔径 h2=70.52mm,主轴箱最低主轴高度 h1=145.02 滑台高度为 360mm,侧底座高度为 560mm,夹具底座高度 380mm，中间底座高度 560mm 取装料高度 H=1000mm。C.确定主轴箱轮廓尺寸 主要需确定的尺寸是主轴箱的宽度 B 和高度 H 及最低主轴高度 h1。主轴箱的宽度 B、高度 H 主要与被加工零件的孔的分布位置有关，可按下式计算： （2-15） 12Bbb （2-16） 11Hhhb式中： b-工件在宽度方向相距最远的两孔距离，单位为 mm; -最边缘主轴中心至箱体外壁距离，单位为 mm；1b h-工件在高度方向相距最远的两孔距离，单位为 mm; -最低主轴高度，单位为 mm。1h=+H-(0.5+h7)=145.02mm1h2h3h4hb=211.34mm h=186.48mm取=100mm 则求出主轴箱轮廓尺寸：1b=186.48+145.02+100=431.5 mm11Hhhb=213.34+2100=411.34 mm12Bbb根据以上计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后选定多轴箱轮廓尺寸为 BH=630mm500mm。柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计142.3.42.3.4 机床生产率计算卡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、生产纲领及负荷率等关系的技术文件。它是用户验收机床生产效率的重要依据。a.理想生产率 Q理想生产率 Q（单位件/h）是指完成年生产纲领 A 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 tk取 4600h，A=50000,则 (2-17)kAQt 计算式中，A年生产纲领（件） ，本课题中 A=5000 件 hQ/87.1046005000件b.实际生产率 Q1实际生产率 Q1（单位件/h） 是指所设计机床每小时实际可生产的零件数量，即 (2-18)160QT单 (2-19)Tttk快进快退12切移辅停装单f 1f 2fLLLL（+t ）+（+t+t ）vvv =3.674 hTQ/005.20974. 3/60/601件单C.机床负荷率负当 Q1Q 时,机床负荷率为二者之比。即 （2-1QQ负20）=10.87/20.00=54.35%此次设计的机床生产率计算卡如表 2-8负表 2-8 机床生产率计算卡图号毛坯种类铸件被加工名称S195 柴油机机体毛坯重量盐城工学院本科生毕业设计说明书 200915零件材料HT250硬度170220HBS工序名称左右后面钻扩镗孔工序号工时(min)序号工步名称被加工零件数量加工直径(mm)加工长度(mm)工作行程(mm)切削速度(m/ min)转速(r/min)进给量(mm/r)进给速度(mm/min)机加工时 间辅助时间共计1装卸工件11.51.5右滑台快进 34063000.054左滑台快进 22563000.036后滑台快进 8863000.0142后滑台快进 12263000.019右多轴箱工进（镗孔3#）5348800.51401.3251.325右多轴箱工进（扩孔1、2#）5315.71000.395401.3251.3253右多轴箱工进（钻孔6#）5313.51300.31401.3251.3254左多轴箱工进（扩孔1、2#）5514.1900.385351.5711.571左多轴箱工进（钻孔4#）5514.71300.27351.5711.571左多轴箱工进（钻孔5#）5510.51400.25351.5711.571左多轴箱工进（扩孔6#）5514.11000.35351.5711.571后多轴箱工进（镗孔7#）3035970.65630.4760.476备注后多轴箱工进（镗孔7#）5035970.65630.7940.7945右滑台快退 40063000.0630.063左滑台快退 28063000.0440.044后滑台快退 30063000.0480.048总计3.674min单件工时3.674min机床生产率20 件/h装卸工件时间取决于操作者熟练程度，本机床设计时取 1.5min机床负荷率54.353 镗模设计3.1 镗模的基本要求和设计步骤柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计16机床镗模是在机床上加工零件时所使用的一种工艺装备，用它来准确地确定工件与刀具之间的相对位置，即实现工件的定位与夹紧，以完成加工所需要的准确相对运动。3.1.13.1.1 镗模设计的基本要求镗模设计的基本要求机床镗模必须满足下列基本要求：a.能稳定保证工件的加工精度；b.能提高机械加工的劳动生产率，降低工件的制造成本；c.结构简单，操作方便，安全和省力；d.便于排屑；e.有良好的结构工艺性，便于镗模的制造、装配、检验、调整和维修。3.1.23.1.2 镗模的设计步骤镗模的设计步骤镗模设计一般按以下步骤进行a.研究原始资料，明确设计任务b.确定镗模的结构方案，绘制结构草图.确定工件的定位方案，选择或设计相应的定位元件或装置。.确定刀具的对刀或引导方案，设计对刀及引导装置。.确定工件的夹紧方案，设计夹紧机构。.确定其它元件或装置或装置的结构型式。合理布置各元件或装置，确定夹具体和镗模的总体结构。c.绘制镗模总装配图d.绘制镗模零件图3.2 定位与导向方案的确定3.2.13.2.1 零件的工艺性分析零件的工艺性分析工件的定位是指保证同一批工件在镗模中占有一致的正确加工位置。这一位置的获得可以通过定位支承限制工件相应的自由度来实现。定位元件的选择原则:a.高的精度 定位元件的精度直接影响定位误差的大小。b.高的耐磨性定位元件要与工件经常接触，容易磨损。为避免因元件磨损而影响定位精度，所以要经常修理和更换定位元件。因此，要求定位元件的工作表面有足够的耐磨性。c.足够的刚度和强度定位元件应避免由于工件的重量、夹紧力、切削力等因素的影响使其变形或损坏。d.良好的工艺性盐城工学院本科生毕业设计说明书 200917定位元件的结构应便于加工、装配和维修，有时为了装配和维修方便，往往在夹具体上开有适当的工艺窗口。需经常更换的定位元件，其结构应便于更换。钻、扩、镗左面、右面、后面的孔，由本设备“S195 柴油机机体三面镗组合机床”完成，因此，本工序是完成柴油机机体左、右、后三个面上 13 个孔的加工。具体加工内容是：右侧面：镗曲轴孔 192、75，扩平衡轴孔 250，钻凸轮轴孔34，位置精度要求 0.30mm；左侧面：扩平衡轴孔 250，凸轮轴孔 45，钻起动轴孔 36，调速轴孔 24，位置精度要求 0.30mm；后面：镗缸套孔115，108，107，位置精度要求 0.30mm，垂直度要求为 0.06mm。3.2.23.2.2 定位方案的论证定位方案的论证箱体零件的定位方案一般有两种， “一面两孔”和“三平面”定位方法。 A.“一面双孔”的定位方法 其特点是：a.可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。b.有同时加工零件五个表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。c.“一面双孔”可作为零件从粗加工到精加工全部工序的定位基准，使零件整个工艺过程基准统一，从而减少由基准转换带来的累积误差，有利于保证零件的加工精度。同时，使机床各个工序（工位）的许多部件实现通用化，有利于缩短设计、制造周期，降低成本。d.易于实现自动化定位、夹紧，并有利于防止切削落于定位基面上。B.“三平面”定位方法 它的特点是：e.可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。f.有同时加工零件两个表面的可能，能高度集中工序。被加工零件为 ZH1105 型气缸体属箱体类零件，本道工序为三面同时钻孔，加工工序集中、精度要求高，故选用“三平面”定位方法，采用“三平面”定位方法，能够保证工件的钻孔位置精度要求，同时便于工件装夹，又有利于镗模的设计与制造。本机床所加工的零件以底面、左面和后面为定位基面。3.2.33.2.3 导向装置导向装置导向装置的作用在于保证刀具对于工件的正确位置；保证各刀具相互间的正确位置和提高刀具系统的支承刚性。固定式导套有三个元件组成：压套螺钉，可换导套和中间套。导套的主要参数包括：导套的直径和公差配合，导套的长度，导套至工件端面的距离。导套的配合间隙对于孔的位置精度有很大的影响，为了提高位置精度，应适当提高导套的制造精度和选用较紧配合。S195 柴油机三面镗组合机床的导套数量很多，在检验机床的总装精度时，不是逐次的全部检查每个部位上主轴与导套间的不同轴度，而是适当地选取两个孔位较远的导套作为检查部位，因此在设柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计18计时应注意相应位置的部位选用导套，使中间套的长度与其孔位之比 L/D3，以便使该孔可靠的插入检验棒，作为机床总装时检查主轴与导套间的不同轴度使用。S195 柴油机三面镗孔组合机床要求位置精度相对较高，通常可达0.05mm，而且应使导接近加工表面，力求选用较高的精度和较紧的配合，一般采用长导套。在镗模上安装导向装置，装配技术要求包括：导向孔中心至工件定位基面的距离允差，各导向装置相应的导向孔的不同轴度允差，各导向装置上相应的导向孔的中心连线对工件定位基面的不平行度允差以及各导向孔的中心连线对镗模定位的位置精度。S195 柴油机机体的三面镗组合机床的刀具导向装置设计在镗模板上的，由于是大批生产，所以采用可换式导套，是刀具在导套内工作。导套的配合间隙对于孔的位置精度有较大的影响。为了提高加工的精度，就选择较紧的配合。3.33.3 夹紧方案的确定夹紧方案的确定3.3.13.3.1 夹紧装置的夹紧装置的确定确定A. 夹紧装置的组成典型的夹紧装置是由力源装置、中间传力机构、夹紧元件与夹紧机构组成。本次所设计的镗模，其液压缸便是一种力源装置，压板即为夹紧元件。各部分的相互关系，可用图 2.4 所示方框图表示。图 2.4 夹紧装置组成的方框图B.夹紧装置设计的基本要求液压夹紧装置力源装置中间传力机构夹紧元件工件盐城工学院本科生毕业设计说明书 200919a.夹紧装置的结构要简单，制造要容易，尽量做到体积小、重量轻，并有足够的强度。b.夹紧动作要迅速，操作方便，使用安全，应有足够的夹紧行程和装卸工件的时间。c.夹紧力的大小要恰当，要保证在加工中工件不产生位移和振动。3.3.23.3.2 夹紧力的确定夹紧力的确定确定夹紧力的方向、作用点和大小时要分析工件的结构特点，加工要求，切削力和其它外力作用工件的情况，以及定位元件的结构和布置方式。夹紧力的计算由于受多方面工艺因素的影响，计算起来比较复杂，一般只能粗略估算。为了简化计算，在设计夹紧装置时可假定工艺系统是刚性的，只考虑切削力和切削力矩对夹紧力的影响。根据文献9 ,夹紧力的近似计算公式为； （3-212()kKFWN） 式中 K-安全系数； F-切削力； -夹紧元件与工件间的摩擦系数；1 -工件与镗模支承面间摩擦系数。2根据文献9表 2.2-1 查得安全系数按下式计算K （3-3）6543210KKKKKKKK 式中 为各种因素的安全系数，0K6K：考虑工件材料及加工余量均匀性的基本安全系数，取=1.2；0K0K：加工性质，取；1K1K2 . 1：刀具钝化程度，取=1.0；2K2K：切削特点，取=1.0；3K3K：夹紧力的稳定性，取；4K4K0 . 1：手动夹紧时手柄位置 ，取；5K5K0 . 1：仅有力矩使工件回转时工件与支承面的接触情况，取=1.5。6K6K6543210KKKKKKKK =1.21.21.01.01.01.01.5=2.16查文献3表 3-34 摩擦系数取 0.2,取 0.2。12根据前面 1.3.3 节切削力的计算结果，取 F=4355.7N上面夹紧油缸夹紧力为：柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计202.16 4355.723520.80.20.2kwN 3.3.33.3.3 气缸的选择与计算气缸的选择与计算气缸的系统工作压力大小选择要根据活塞作用力的大小和设备类型确定，可参考3P860 表 3.6-6 和表 3.6-7（机床镗模手册） ，则气缸直径： D=(mm) （3-4）1.13Fp式中 P-活塞最大作用力(N) p气缸工作压力(MPa),取 p=5.0 MPaD=58 .2352013. 1=77.5mm本设计所用气缸采用通用件。根据文献3查表 1-5-20，选用气缸直径为90mm，气缸型号为 T5019I。3.4 夹具体的设计夹具体采用铸造的箱体结构，各边的厚度取 35mm，保证有足够的支承力。同时还有足够的刚性，镗加工时不致引起镗模底向一边歪斜，引起工件误差加大。夹具体和机床通过螺母和定位销连接，定位销使的夹具体固定准确，保证镗模对工件有可靠的定位，镗模板与夹具体是通过螺钉和定位销固定的。本设计中的夹具体材料为 HT200，基本尺寸为：1000111
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