490QB连杆铣分开面工序工装设计毕业论文.doc

成都大学学士学位论文（设计）490QB连杆铣分开面工序工装设计毕业论文目录绪论21490QB连杆铣削分开面夹具设计21.1分析原始资料31.2拟定夹具机构方案，绘制夹具结构草图51.2.1确定夹具类型51.2.2拟定定位以及夹紧方案51.3选择、设计定位装置的结构，确定主要尺寸并计算定位误差61.4选择、设计夹紧装置并验算夹紧力61.4.1选择、设计夹紧装置的结构61.4.2验算夹紧力71.5确定对刀装置71.6确定其他装置结构、夹具体、并完成夹具总体设计81.7拟定夹具总图的主要技术要求81.7.1 夹具总图上应标注的主要尺81.7.2主要技术条件91.8绘制总装图91.9夹具体零件图92回转工作台组合机床设计92.1组合机床概述92.2组合机床的结构组成122.3组合机床的发展趋势122.4组合机床设计基本内容142.4.1零件工序分析142.4.2总体方案设计142.4.3组合机床设计三图一卡设计142.4.4回转工作台的设计142.4.5组合铣床整体设计方案142.4.6选择定位基准原则和因注意的问题152.4.7工艺分析162.4.8确定机床的配置形式172.4.9选择机床配置形式应注意的问题182.4.10组合机床的切削用量182.4.11组合机床功率的计算及铣削头的选择192.4.12组合铣床总体方案设计192.5回转工作台简介242.5.1回转工作台的功能及其特点242.5.2设计准则252.5.3主要技术参数252.6回转工作台的结构设计262.6.1传动方案的确定262.6.2减速电机的选择及运动参数的计算292.6.3齿轮传动的设计312.7轴的校核与计算34II2.8轴承的选择352.9回转工作台的润滑372.10绘制回转工作台的总图和零件图373结论424致谢445参考文献45III绪论连杆是汽车发动机中的主要传动机构之一，连杆的作用是将活塞的往复运动变为曲轴的选择转工作，并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴。在发动机工作过程中，连杆受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作用，所以，连杆除应具有组后的强度和刚度外，还应尽量减小自身质量，以减少惯性力的作用。在机械制造工艺中，为了达到保证产品质量，改善劳动条件，提高劳动生产效率及降低成本的目的，在工艺过程中，除机床等设备外还大量使用着各种工艺装备。它包括夹具、模具、刀具、辅助工具及测量工具等。在机械加工工艺中，不同的夹具，不同的机床都会带来不同的误差，而连杆的加工要求的精度等级较高，并且连杆的加工精度直接影响柴油机的性能，所以，要做好机床夹具设计及某些工序的专用机床设计至关重要，做好连杆的加工工艺以及部分组合机床设计在生产过程中具有很大的意义。连杆加工的主要加工表面为大小头孔，两端面，连杆盖与连杆体的接合面和螺栓孔等。次要表面为油孔、锁口槽、螺栓孔、供作工工艺基准的工艺凸台等。还有称重去重、检验、清洗和去毛刺等工序。连杆的加工工序多，采用多种加工方法，主要有：磨削，钻削，拉削，镗削等。连杆加工中，不仅采用了普通机床，还大量采用组合机床及专用夹具。工艺设计以保证质量稳定、生产可靠为原则。有的生产线基本上由半自动单机组成，只有螺栓孔的加工和称重去重采用了自动线。在设备选型上，立足国内，力求经济合理，除半精镗、精镗大小头孔引进德国EX-CELL-O公司的精密镗床外，其余设备均为国内制造。中国连杆产业发展出现的问题中，许多情况不容乐观，如产业结构不合理、产业集中于劳动力密集型产品；技术密集型产品明显落后于发达工业国家；生产要素决定性作用正在削弱；产业能源消耗大、产出率低、环境污染严重、对自然资源破坏力大；企业总体规模偏小、技术创新能力薄弱、管理水平落后等在吸取国内外连杆加工经验的基础上，开始采用诸多新型设备，形成了自己的工艺特点。如连杆外部平面的加工采用五台大行程、单溜板、转台式立式拉床，大小头毛坯孔的粗加工，采用两台大刚性双面八轴镗床，切断采用双面卧式圆盘铣床，螺栓孔部分的粗、精加工采用十一工位托盘式自动线；带止口斜结合面的加工采用一台卧式大拉床，平衡去重部分采用电子天平八工位称重去重自动线。机床的设计力求高精度、大刚性、大流量冷却、自动排屑、机外换刀，电气上采用程控、监控系统等。本次设计主要涉及的是490QB连杆的铣削分开面的夹具设计以及加工本工序的回转工作台，由于是大批量生产，所以，在考虑各种综合情况的前提下，为了节约成本，提高加工效率，本工序决定采用专用的组合机床，同时加工六个连杆，这样可以节约时间，最大限度的减小加工成本。1 490QB连杆铣削分开面夹具设计铣床夹具设计说明书工件名称连杆图号 材料45钢生产类型大批生产夹具类型铣床型号铣床夹具专用机床同时装夹工件数目61.1 分析原始资料设计过程分述如下：上图为某柴油发动机连杆的零件图，毛坯材料为45钢锻造，其主要加工要求如下： （1）连杆大头的圆孔直径为，粗糙度为；（2）小头的圆孔直径为（3）两端面与大头空轴心线的垂直度公差为0.08mm，粗糙度要求为；（4）两孔的中心距离为。要求设计工序70 铣连杆分开面的专用夹具。从工序表可知，本工序加工之前小头孔已经加工完毕。本工序的加工要求如下：要在连杆斜口上铣平面，是该加工后的平面与工艺凸台的尺寸为，与小头孔的垂直距离为，与连杆两侧面的垂直度保证为0.1mm。总的来说，对该平面的加工要求不高。本工序采用的是160mm的三面刃铣刀安装在专用机床上，一套夹具只装夹一件工件，利用旋转工作台，安装多套夹具，切削用量：1.2 拟定夹具机构方案，绘制夹具结构草图1.2.1 确定夹具类型本工序要加工的是一个平面，即连杆大头斜口分开面。工作台选用旋转式，所以每套夹具上面装夹一件工件，夹具宜采用直线进给式，单件加工；1.2.2 拟定定位以及夹紧方案1.2.7.1 定位拟定定位方案 从分析被加工工件的零件图可以得知，使用所设计夹具加工工件后，要求保证加工表面的技术要求有：被加工表面的垂直度，与小头孔中心的垂直距离以及与工艺凸台的加工要求等。因此，该工件的定位要限制五个自由度。根据工件的结构和工序的安排，有两个定位方案可供分析比较;第一个方案 以连杆小头孔，大平面和工艺凸台作为定位基准，工艺凸台使用球面支承钉，连杆小头使用圆柱定位销，这样就限制了连杆的五个自由度；第二个方案 同样使用该三个表面作为定位基准，只是连杆小头孔使用长定位销，工艺凸台选用A型支承钉，大平面限制三个自由度。这种方案能够完全限制被加工零件的自由度，达到更好的加工效果。1.2.7.2 拟定夹紧方案由于加工表面的特殊性，加工零件必须竖直放置，而不能采用水平放置，铣刀在切削时，切削力主要在铣刀旋转的切线方向上，所以加工时，让铣刀平面与工件被加工面保持平行，从工件的一侧垂直加工到另外一侧，这样才能保证铣刀在切削工件时产生的切削力主要集中于垂直于连杆的侧面，因此，连杆的夹紧力方向也主要在切削力方向。实现这种夹紧的结构比较简单，并具有良好的性能。1.3 选择、设计定位装置的结构，确定主要尺寸并计算定位误差定位元件的选择或者设计 根据定位基准的特点以及全面考虑夹紧方式，定位元件在夹具体上的安装等问题，大平面定位采用夹具体上的一个大平面铸造一个半圆形和圆形凸台，并且加工到工件所要求的精度要求，工艺凸台定位，连杆小头孔定位则采用标准元件，分别为球面支承钉和短定位销。在半圆形凸台上安装球面支承钉，圆形凸台上安装短定位销。工件的夹紧采用压板竖直放置，压板为音叉状，刚好能够压住连杆的大头斜口位置，用M16的螺栓来实现夹紧。夹具体的材料，为了节约成本，使用HT200通过铸造加工，压板则使用45钢为佳。定位误差的计算 影响工序尺寸 ，的定位误差，由于设计基准和定位基准重合，所以定位基准为0，只用考虑位置误差d/3w时，说明该定位方法符合加工要求，不会产生加工误差由于定位销的尺寸为直径30mm，小头孔的尺寸为，公差为0.025mm经过计算可得 0.3/3=0.1mm0.025mm 综上所述，该定位方案符合加工要求，方案合理。1.4 选择、设计夹紧装置并验算夹紧力1.4.1 选择、设计夹紧装置的结构根据加工零件的要求，将M16的双头螺柱安装在夹具体上面，工件放在夹具体后，盖上压板，并通过M16的螺母产生的夹紧力，将工件夹紧。本要求减轻操作工人的劳动强度，采用气动或者液压夹紧的方式，由于是大批量生产，夹具不宜复杂，简单的螺母夹紧则比较理想，在一定程度上还是可以减轻工人的劳动强度。1.4.2 验算夹紧力计算圆周切削力Fz 根据切削用量手册可知，面铣刀在加工45钢材料是的圆周切削力的计算公式为再乘上40Cr的修正系数1.1已知 由夹具设计手册可知，M16的螺母产生的夹紧力为5230N，工件夹紧时采用杠杆原理来实现，简图如下图所示由力学知识可知，作用在工件上的压力为F=5230/2=2615NFz，所以能够满足工件加工时的夹紧要求1.5 确定对刀装置确定对头装置 根据工件加工要求表面形状和加工要求，本夹具按照现代夹具设计国家标准JB/T 8031.1-1999选择圆形对刀块，对刀时要垫以塞尺来对刀，所对刀结构也可以既按照现在夹具设计手册标准JB/T 8031.4-1999来选取，其基本尺寸及偏差为。所选的对刀块平面与工件被加工平面相对应（间距等于塞尺厚度），并把对刀块安装在夹具体上。 计算对刀块到定位元件的位置尺寸 图为计算对刀块位置尺寸的示意图，需要把图中的H和B计算出来，并标注在总装配图上。在处理尺寸H的公差带的位置时，在生产实践中也有考虑到下述两个因素后确定的。其一是在加工过程中，刀具正常磨损会使尺寸H逐渐变大，为了使在刀具耐用度范围内加工出更多的合格产品，应把夹具的公差带位置定于工件公差带的下限；其二是在加工过程中，还存在刀具端面跳动这个因素（在GB611885面铣刀技术条件标准中可以查到，本工序所用的面铣刀的端面跳动量为0.02mm），为了防止由于对刀元件处于最低极限位置时可能产生废品，因此将对刀块公差带的最低位置，至于工件工差下限偏上0.02mm处，这样H的高度就可以确定出来H=123mm，上偏差为0.02mm，下偏差为-0.006mm。1.6 确定其他装置结构、夹具体、并完成夹具总体设计至于夹具体，由于切削的不连续，容易产生冲击和振动，作为基础件的夹具体，强度和刚度要足够。并且要根据被加工工件的尺寸、前面已经确定了的各元件布置情况、夹具在机床上的安装以及夹具体毛坯的制造方法等因素来确定其结构尺寸。本夹具考虑到刚度问题，采用加筋板的结构，采用灰铸铁HT200铸造，有关的结构尺寸参照确定，由于本工序的切削力只有2000N，不是很大，有关的尺寸宜采用小一些的推荐值，结构注意了壁厚的均匀性以及便于铸造和机械加工。在设计夹具体时，还要注意到夹具体的底座怎样与机床连接，由于零件加工时采用的专用机床，工作台则为旋转式，不用考虑使用定位键，T型槽螺钉与工作台连接，只用定位销和螺栓即可。至此完成了夹具结构总体设计，得到了夹具结构草图。1.7 拟定夹具总图的主要技术要求参考机械制造工艺及设备设计手册第25章有关部分拟定。这里包括夹具总图的主要尺寸及技术条件。主要尺寸是指决定夹具精度和使用的那些尺寸；而主要技术要求条件通常是指夹具上某些表面的形位公差要求和其他一些特殊技术说明。1.7.1 夹具总图上应标注的主要尺（1） 夹具的轮廓尺寸 长x宽x高=244x120x212（2） 工艺凸台与定位支承钉的配合尺寸（3） 定位元件与对刀块的位置尺寸为 H=（4）对刀块塞尺厚度为1.7.2 主要技术条件 （1）夹具体大平面即连杆定位基准面的平面度要求为0.1mm； （2）定位销轴线与大平面的垂直度公差为0.1mm； （3）对刀块的工作表面与夹具体的安装面的平行度和垂直度公差为0.07mm。1.8 绘制总装图1.9 夹具体零件图2 回转工作台组合机床设计2.1 组合机床概述机械工业担负着国民经济各部门，包括工业、农业、和社会生活各个方面提供各种性能先进、价格低廉、使用安全可靠的技术装备的任务，所以在现代化建设中是举足轻重的。市场竞争的生命力在于产品的水平。任何科技成果要转变为竞争力的商品，设计起着关键性的作用。机械设计是机械产品研制的第一道工序，设计工作的质量和水平，直接关系到产品质量、性能、研制周期和技术经济效益。工业发达的国家都十分重视产品设计：美国认为，设计是一本万利的事，对产品设计投资1美元，带来的利润却是1500美元；英国认为：产品设计是英国工业的命脉，英国工业革新必须以设计为中心，始终应把产品设计多为企业的头等大事，应时常探索研究使产品设尽善尽美；法国认为：设计是工业的生命，要培养超一流设计大师，要大胆启用有才华和有实践工作经验的设计人员。组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，再配以少量专用部件而组成的专用机床，具有一般专用机床结构简单，生产率及自动化程度高，易保证加工精度的特点，又能适应工件的变化，具有一定的重新调整、重新组合的能力。组合机床可以对工件采用多刀、多面及多方位加工，特别适于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。组合机床可完成钻、扩、铰、镗孔、攻螺纹、车、铣、磨削以及滚压等工序。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1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。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。铣削平面的平面度可达0.05毫米1000毫米，表面粗糙度可低达2.50.63微米；镗孔精度可达IT76级，孔距精度可达0.030.02微米 。组合机床自1911年在美国研制成功后便广泛应用于大批量生产的汽车工业中，并且随着汽车工业的发展而逐步完善。组合机床是根据被加工件的工艺要求，按照工序高度集中的原则而设计的，并以系列化 、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件而组成的专用设备，并配以专用夹具，采用多把刀具同时进行加工。组合机床的辅助动作实现了自动化，具有专用、高效、自动化和易于保证加工精度。当被加工的零件尺寸结构有所改进时，合机床的通用零部件还可以重新被利用组成新的组合机床，且具有一定的柔性度。在数控设备还没有普及和推广的几十年里，它对于提高加工效率，降低对操作者的技术要求起到了很大的作用，尤其是组合铣床和专用钻床，在壳体类零件的加工线中应用非常广泛。近几年来，由于国家加大基础设施的投入，工程机械需求呈现了强劲的增长势头，部分生产厂家呈现出一年翻一番的发展形势，虽然国家因出现局部经济过热而采取对钢材、建材、电解铝等行业进行调控，但许多重点工程都陆续开工上马，工程机械虽不会出现过热现象，但今后几年仍然会维持较大程度的增长态势。国内工程机械同进口产品相比，其特点是价位低、产品稳定性、可靠性差、零件加工手段落后。随着国家对世贸承诺的逐步实现，价格的竞争优势也逐渐减少，以装载机为例：目前大多数的主机生产厂及部件配套厂家对变速箱箱体、变矩器壳体前车架、后车架、动臂、驱动桥等关键零件，大多采用通用设备加工，这种加工方式的缺点有：生产能力难以扩大，产品质量不稳定，在制品积压严重，经济效益不够显著。值得庆幸的是国内比较大的装载机生产厂家都已逐步认识到这一问题。在机构件方面，厦工、临工、宜工、龙工纷纷采用组合机床对动臂、前车架、后车架，前后铰接架的孔系进行加工，零件一次装夹，多头同时加工，比通用机床单孔逐个加工，效率提高了36倍，而且避免了工件调头而产生的二次定位误差。运用组合机床加工结构件与通用机床相比各孔系坐标精度可以由1mm提高到0.2mm，同轴度05mm提高到008mm孔系平行度由07mm提高到01 mm 而且所有精度均靠机床本身的装配精度保证，为提高整车的质量奠定了基础。变速箱箱体是装载机运动系统中的核心部件， 零件本身的结构刚度较差，而加工精度相对要求较高，不采用特殊措施，使得与变速器结合面008mm的平面度以及各孔现阶段组合机床主要应用于大批量生产中，随着组合机床加工的发展与各种生产管理技术的发展与完善，组合机床在中小批量生产中也将得到广泛的应用，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。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。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。对此面的垂直度，各孔中心矩均难以保证。组合机床与通用机床组合生产线使适当的投资能迅速扩大生产规模，解决通用机床加工效率低，同一工序需要多台机床加工的难题。在工程机械快速发展的今天，我们面临的产品上规模，质量上台阶的难题，都可以运用组合机床加工得到有效的解决，组合机床在工程机械领域有着更大的发展空间。 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式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，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，并可用以组成自动生产线。 组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。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、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。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。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。 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。课题的设计对于我们综合运用所学的理论知识和技能方面有很大的帮助，并要求我们必须具备扎实的机械设计基础，具有全方面的机械专业知识，熟悉组合机床等相关部件的设计原理，并且在设计过程中遇到的问题要及时反馈和查阅相关资料，对于那些计算的设计过程，更是要保证计算数据的准确，同时也要考虑设计的情况能否符合实际生产加工中的要求。 2.2 组合机床的结构组成组合机床大致可包括底座部分，滑台部分，动力头部分，立柱部分，夹具部分，刀具部分等，根据需要将它们组装在一起就可以了。由于组合机床的部件已经标准化，系列化，选用起来相当的方便，只用根据实际生产的需求来决定，什么部件由自己生产，在大批量生产中，经常采用此方法。比如组合铣床，可包括底座，铣削头，夹具，滑台就可以组成卧式组合机。如果立式的，则有立柱部分。2.3 组合机床的发展趋势在我国，组合机床发展已有28年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺，研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。从2002年年底第21届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。据专家分析，机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。该届博览会上展出的加工中心，主轴转速1000020000r/min，最高进给速度可达2060m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。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或手机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。在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国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。2.4 组合机床设计基本内容2.4.1 零件工序分析仔细阅读所拿到的连杆体零件图纸，分析需要加工的连杆分开面结构特点及技术要求。2.4.2 总体方案设计1） 动力部件 动力部件是用于传递动力，实现工作运动的通用部件。它为刀具提供主运动和进给运动，是组合机床及其自动线的主要通用部件。它包括动力滑台、动力箱、具有各种工艺性能的动力头等。根据2） 支承部件 支承部件是用于安装动力部件、输送部件等的通用部件。它包括侧底座、中间底座、立柱、立柱底座和支架等。它是组合机床的基础部件，机床上各种部件之间的相对位置精度。机床的刚度等主要依靠它来保证。3） 辅助部件 辅助部件包括定位、夹紧、润滑、冷却、排削以及自动线的清洗机等各种辅助装置。2.4.3 组合机床设计三图一卡设计确定被加工零件的工序图，零件加工示意图，绘制机床尺寸联系图，机床生产率计算卡。2.4.4 回转工作台的设计绘制回转工作台草图，选择回转结构形式及动力计算，设计回转工作台的传动系统。2.4.5 组合铣床整体设计方案2.4.7.1 零件分析被加工零件：490连杆材料：40Cr2.4.7.2 零件技术要求由于该道工序加工为粗加工，没有太多加工要求，只用保证被加工表面到定位孔的距离，加工表面到工艺凸台的距离，连杆的生产类型为24万件/年，为大批量生产，所以为了提高加工效率，节约成本，宜采用组合机床生产，并且本工序的加工精度不高。加工示意图如下所示：2.4.7.3 结构方案分析和定位方案选择由于本设计主要针对加工连杆分开面这一道工序，因此进行设计专用组合铣床主要用于加工该分开面，并且后续加工为精加工。正确选择加工用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，从而实现减少机床台数的效果。由于采用专用夹具，对其精度要求完全可以达到。如加工示意图所示，定位是采用连杆外侧表面作为定位面，限制三个自由度，工艺凸台限制一个转动自由度，连杆小头孔用定位销定位限制两个自由度，实现整个工件的定位，并且能够达到加工的要求。2.4.6 选择定位基准原则和因注意的问题2.4.7.1 设计基准要求安装零件进行加工时，应尽量选择零件的设计基准作为组合机床加工的定位基准。这样可以减少基准不符的误差，以保证加工精度，但在某些情况下，却必须选用其他作为定位基准，视情况而定。连杆分开面的加工，由于没有过多加工要求，定位已经能满足加工精度要求。2.4.7.2 定位基准要求选择定位基准时应确定工件定位稳定，便于夹紧的方案选择定位基准尽量采用已加工较大平面或圆作为定位基准，这样能减小加工误差，提高加工精度，对于连杆分开面加工尤为重要。2.4.7.3 统一基准原则即在各台机床上采取共同的定位基面来加工零件不同表面，特别是对于加工孔或对同一表面上的孔完成不同的工序。这对工序多的箱体类尤为重要。2.4.7.4 确定固定支承位置应注意的问题定位是采用连杆外侧表面作为定位面，限制三个自由度，工艺凸台限制一个转动自由度，连杆小头孔用定位销定位限制两个自由度，实现整个工件的定位，并且能够达到加工的要求。由于连杆零件本身都有一定的形状尺寸误差存在，为了确定固定支承起到限制自由度的作用，应该尽量选择合适固定支承（如球面支承）。2.4.7.5 确定压板位置时应该注意的问题在安装压板时，尽量避免因压板压力是零件变形的情况发生，影响加工精度，最初压板安装位置应该与定位基准面在同一竖直平面，这样不会发生零件形状变形，同时也能更好满足加工要求。2.4.7 工艺分析工艺分析是设计组合机床最重要的一步，必须认真分析被加工零件的工艺过程，深入现场全面了解被加工零件的结构特点，加工部位，夹紧方式，工艺方法和加工过程所用的刀具，切削用量及生产率等。选择单刀多工位组合机床，使机床结构简单，工件可靠，更符合多，快，好，省的要求。2.4.7.1 加工精度要求由于加定位面属于粗加工，该工序的加工要求并不高，因此采用单工位方法一次定位，可以减少定位误差。2.4.7.2 被加工零件大小形状特点，加工部位特点要求由于加工的连杆零件，尺寸不大，质量也不大，可以进行单刀多工位加工，加工余量也不大。这些特点在很大的程度上决定采用立式机床。故本加工工序采用立式铣床。该组合铣床床是铣分开面,表面粗糙度为6.3um，因此可以采用可转位面铣刀进行一次走刀完成。本道工序的夹紧也非常方便，可以利用上一道工序已经加工的面来进行定位。利用已经加工过的小头孔，工艺凸台和连杆外侧大平面进行定位，利用压板螺栓固定进行夹紧，这样不仅夹紧方便，装卸方便，工艺装备简单而求成本低。根据上述被加工零件的结构特点，加工要求，工艺过程及生产率，可以确定机床配置形式为立式组合机床，这种配置形式可达到较高的加工精度，对于精加工机床的夹具公差，一般加工零件的三分之一至五分之一。2.4.8 确定机床的配置形式通常根据工件的结构特点，加工要求，生产率和工艺过程方案等，大体上就可以确定应采用哪种基本形式的组合机床。但在基本形式的基础上，由于工艺的组织，主轴箱选择的不同，零件安装数目和工位数多少等具体安排不同，而具有多种配置方案。它们对机床的结构复杂程度，通用化程度，结构工艺性能，重新调整的可能性以及经济效果，还有维修操作是否方便等，都具有不同的影响。另外，还必须看到，就是在有些情况下，对于工艺过程方案做不大的更改或重新安排，往往会使机床简单，工作可靠，结构紧凑，更符合多快好省的要求。因此，在最后决定机床配置形式和结构方案时，必须注意下面一些问题：A加工精度要求的影响B机床生产率的影响C被加工零件的大小，形状加工部位特点的影响D车间布置情况的影响E工艺间联系情况的影响F使用厂的技术后方和自然条件的影响被加工零件的特点在很大程度上决定了机床的配置形式。2.4.8.1 不同配置形式组合机床的特点及适应性单刀多工位组合机床通常是用于多件工件，特别适用于小型零件的加工。根据配置动力部件的数量，这类机床可以从单面或同时从几个方面对工件进行加工。各种形式的组合机床具有固定的夹具。本设计的零件虽然需要加工的面并不大，但是由于零件尺寸不大，质量也不大，因此设计的机床可以一次只加工多个零件。所以基于这点考虑，本设计采用单刀多工位组合机床还是合适的。多工位组合机床主要适用于中小型零件，符合本设计所需要求，故还是采用单工位组合机床。2.4.8.2 不同配置形式的组合机床对加工精度的影响在组合机床上影响加工精度的因素很多，一般分为与切削负荷无关的误差（如机床原始误差，工件安装误差，夹具与刀具的误差，其它偶然性误差等）和与切削负荷有关的误差（如夹压变形，热变形，刀具磨损所引起的误差和其他偶然性误差）。组合机床加工精度通常是靠夹具来保证的，我们也可以把影响加工精度的因素分为加工误差和夹具误差两大类。那么现在的问题在于确定夹具误差和加工误差的比例，这个问题的解决通常是根据经验数据来进行机床配置形式的选择。一般从固定式夹具组合机床的加工精度和移动式夹具组合机床的加工精度来考虑。固定式夹具单工位组合机床加工精度最高。这种机床由于零件采用固定导向的位置度可以达到0.2mm。可见这种形式的组合机床加工此零件能稳定的保证加工精度。2.4.9 选择机床配置形式应注意的问题2.4.9.1 注意排屑、操作使用的方便性和安全性在加工工程中会产生大量的金属切屑，而切屑的积累会影响机床加工的精度，因此对于如何排除金属切屑、操作使用的方便性和安全性也是在机床的设计方案所必须考虑到的因素。2.4.9.2 夹具的安装对机床配置形式的影响由于是专用机床设计，选择机床配置形式时要注意考虑夹具结构，夹具的安装要有实现的可能性和工作的可靠性，在决定加工一个工件的成套流水线上个机床的型式时，还应注意，是机床与夹具的型式尽量一致，尤其是粗加工机床。这样不仅有利于保证加工精度，而且便于设计，制造和维修，也提高了机床之间的通用化程度2.4.9.3 零件的年生产量的机床设计的影响由于是大批量生产，机床要求具有一定的抗疲劳强度，所以在机床设计中要考虑到零件的使用寿命和替换问题。2.4.10 组合机床的切削用量选择合理的切削用量对组合机床的加工精度，生产线，刀具使用寿命，机床的结构形式及工作稳定性都有很大的影响。2.4.10.1 组合机床切削用量的选择特点组合机床常采用铣削方法加工平面。精铣的平面度可达，表面粗糙度可达，对基面的平行度可保证在0.05mm以内，基面间距的尺寸精度可以在0.05mm以内。组合机床的工作台通常采用标准动力滑台。工作时要求所有刀具每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量。这个每分钟进给量应是适合于所有刀具的平均值。在粗加工的情况下，通常选用刀具每齿进给量在范围就可以满足加工的要求。2.4.10.2 确定切削用量应注意的问题A、尽量做到合理选择刀具，充分发挥其性能。由于本设计所加工面工艺要求相同，所以选择同一数据即可。B、刀具切削用量的选择，应考虑刀具的使用寿命，加工条件，以及被加工零件的材料特性。C、选择切削用量时，应注意零件生产批量的影响。切削用量的选择应该有利于主轴箱的设计。D、选择切削用量时，还应该考虑所选用动力滑台的性能。2.4.11 组合机床功率的计算及铣削头的选择套式面铣刀的铣削力为，铣削速度，根据金属切削与刀具中公式（3.10）估算机床功率为 根据组合机床设计手册，选择铣削头型号：1TX32有滑套铣削头。2.4.12 组合铣床总体方案设计组合机床总体设计，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：被加工零件的工序图，被加工零件的加工示意图，生产率计算卡，机床联系尺寸图，俗称三图一卡。2.4.12.1 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，加紧部位以及被加工零件材料，硬度和在本机床加工前的加工余量等情况的图样。是组合机床设计的具体依据，也是制造使用时调整机床，检查精度的重要技术文件。被加工零件工序图应包括下列内容A.在图纸上应表示出被加工零件的形状和轮廓尺寸及与本机床设计有关的部位的结构形状及尺寸,以便检查工件，夹具，刀具是否发生干涉B.在图上应表示出加工用定位基准，夹紧部位及夹压方向，以便依次进行定为支撑，限位，夹紧，导向装置的设计。C.在图上应表示出加工表面的尺寸，精度，表面粗糙度，形状位置尺寸精度及技术要求（包括对上道工序的要求及本机床保证的部分）。D.图中还应注明被加工零件的名称，编号，硬度，材料，重量以及被加工部位的余量等。绘制被加工零件工序图的注意事项A. 为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要突出该机床的加工内容。绘制时， 应按一定比例，选择足够视图及剖视，突出加工部位（用粗实线），并把零件轮 廓及与机床，夹具设计有关的部位（用细实线）表示清楚。凡本道工序保证的 尺寸，角度等，均应在尺寸数值下方画粗实线标记，另外还要用专门符号表示 出加工用定位基准夹压位置，方向以及辅助支撑B. 加工部位的位置尺寸应由定位基准注起。为方便加工及检查，尺寸应采用直角 坐标系标注，而不采用极坐标系标注应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求2.4.12.2 加工示意图加工示意图是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图，是设计刀具，辅具，夹具，多轴箱和液压，电气系统以及选择动力部件，绘制机床总联系尺寸图的主要依据。在绘制加工示意图时应注意：加工示意图绘制成展开图。按比例用细实线画出工件外形。加工部位、加工表面画粗实线。必须使工件和加工方位与机床布局相吻合。为简化设计,同一多轴箱上结构尺寸完全相同的主轴只画一根,但必须在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。一般主轴的分布不受真实距离的限制。当主轴彼此间很近或需设置结构尺寸较大的导向装置时,必须以实际中心距严格按比例画,以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向等是否相互干涉。主轴应从多轴箱端面画起；刀具画加工终了位置。对采用浮动卡头的镗刀刀杆,为避免刀杆退出导向时下垂,常选用托架支撑推出的刀杆。这时必须画出拖架并标出联系尺寸。采用标准通用结构时只画外轮廓,但须加注规格代号。加工示意图的绘制为夹具力的计算和夹具体各部分尺寸的确定提供了基础选择刀具，工具并标注其相关位置及尺寸刀具选择要考虑工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切屑的排除及生产率要求等因素。一般加工面的刀具其直径选择应与加工部位尺寸，精度相适应，本设计涉及的工序为加工定位面，刀具选择可转位面铣刀,具体参数如下:D=160mm H=50mm 紧固螺钉M20锥柄的选择选择7:24的锥柄带端键端铣刀杆 参考国标JB/T 3411.117-1999 具体参数确定动力部件的工作循环管及工作行程 动力部件的工作循环是指：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。有时还有中间停止，多次往复进给，跳跃进给，死挡铁停留等特殊要求，这是根据具体的加工工艺需要确定的。结合连杆铣削分开面的加工要求，我们使用回转工作台加工，不涉及快退快进等内容，所以只要算出工作台的转速即可。附图被加工里见图2.4.12.3 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，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条件。他是用户验收机床生产效率的重要依据。1. 理想生产率Q理想生产率Q（单位为件/h）是指完成年生产纲领A（包括备品和废品率）所需求饿机床生产效率。他是全年工时总数t有关，一般情况下，单班制t取2350h，两班制t取4600h，则2. 实际生产率实际生产率（单位为件/h）是指所设计的机床每小时实际可以生产的零件数量。即根据计算结果，机床的实际生产率满足理想生产率要求，即，所以切削用量和机床的设计方案是可行的。2.4.12.4 机床联系尺寸总图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。是用来表示机床的配置型式，主要构成级各部件安装位置，相互联系，运动关系和操作方位的总体布局图。1. 动力部件的选择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，各种工艺切削用头及实现进给运动的动力滑台。影响动力部件选择的主要因素为：（1） 切削功率（2） 进给力（3） 进给速度（4） 行程（5） 多轴箱轮廓尺寸（6） 动力滑台的精度和导轨材料2. 夹具体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部件，是用于定位和夹紧工件的，所以工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具轮廓尺寸的依据。夹具轮廓尺寸的确定详见夹具设计。3. 机床的装料高度装料高度是指机床上工件的定位基准面到底面的垂直距离。选取机床装料高度应与车间工件输送轨道高度相适应，还应考虑通用部件，中间底座，垫板、夹具等部件高度尺寸的限制等，综合考虑本机床的装料高度为 1100mm。4. 中间底座的轮廓尺寸中间底座的轮廓尺寸要满足夹具在其面上面连接安装的需要。其长度方向尺寸要根据所选动力部件及配套部件的位置关系，照顾各部件联系尺寸的合理性来确定。根据GB 3668.3-83 组合机床通用部件 回转工作台和回转工作台用多边形中间底座尺寸选择六边形中间底座的尺寸高度B=250mm 六边形内切圆的直径D=1340mm5. 立柱和底座的尺寸根据夹具体的装配图的外形，选择1HY32液压滑台并且根据液压滑台选择相应的立式配置的联系尺寸2.4.12.5 机床尺寸联系总图1） 表明机床的配置形式和总布局。以适当的数量的视图（一般至少两个视图，主视图选择机床实际加工状态），用同一比例画出各主要部件的外形轮廓和相关位置。表明机床的基本形式（卧式、立式或者复合式、单面或者多面加工、单工位或多工位）及操作者的位置等。2） 完整齐全的反映各部件间的主要装配关系和联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的运动极限位置及各滑台工作循环总的工作行程和前后行程背量尺寸3） 标注主要通用部件的规格代号和电动机的型号、功率及转速，并标出机床分组编号及组件名称，全部组件应包括机床全部通用及专用部件，不得遗漏。机床尺寸联系图如下所示：2.5 回转工作台简介2.5.1 回转工作台的功能及其特点2.5.1.1 回转工作台的功能回工作台是根据国家标准GB866.8-83组合机床通用部件回转工作台和回转工作台用多边形中间底座尺寸设计的。回转工作台的主要用途是用来配置回转工作台式组合机床。一般是在回转工作台的台面上安装与工位数数量相同的装夹工件的夹具，依靠工作台的分度回转，将被加工工件从一个加工工位移动到下一个加工工位。依靠回转工作台的夹紧分配器可对工件实现自动或半自动夹紧、松开。回转工作台是对提高组合机床加工能力和效率有重大作用的通用部件。带有回转工作台的组合机床可完成工件的多种工序，如钻、扩、铰、检测、装配等，已初步具有一些自动线的性能。一些中小型零件可在该类机床上完成全部加工工序，保证了产品的加工精度和质量，是普通加工设备无法相比的。2.5.1.2 回转工作台的特点回转工作台是典型的机械加工设备，它的发展代表了一个国家设计、制造的水平，因此在国内外企业界都受到高度重视。回转工作台综合加工能力较强，工件一次装夹后能完成较多的加工步骤，加工精度较高，其效率是普通设备的510倍。回转工作台对形状较简单，精度要求不高的大批量生产更为适合。特别是对于必须采用工装和专机设备来保证产品质量和效率的工件，可以省去工装和专机。这为产品的研制和改型换代节省大量的时间和费用，从而使企业具有较强的竞争能力。因此它也是判断企业技术能力和工艺水平标志的一个方面。它有以下几个突出特点；（1）生产效率高 回转工作台在一台机床上能集中完成一个工序因而可减少工件装夹、测量和机床的调整时间，减少工件半成品的周转、搬运和存放时间，机床的切削利用率(切削时间和开动时间之比)高。 (2) 经济效益好 回转工作台加工零件时，分摊在每个零件上的设备费用较便宜，但到在制造设计组合机床的成本较高，可节省许多其它方面的费用。由于回转工作台的加工稳定，减少了废料率，使生产成本进一步下降。(3) 自动化程度高，劳动强度低 回转工作台加工零件是只用将零件放上夹具并且夹紧即可加工，不用重复操作机床，减小对机床的误操作，不需要进行繁重手工操作，劳动强度可大为减轻。2.5.2 设计准则我们的设计过程中，本着一下几条设计准则1） 创造性的利用所需要的物理性能2） 分析原理和性能3） 判别功能