卧式十轴组合钻床总体及夹具设计毕业论文.doc

卧式双面十轴组合钻床总体及夹具设计摘要 组合机床是以通用部件为基础，配以工件特定外形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。它一般采用多轴、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。根据设计任务书的要求，本设计任务书正对卧式双面十轴组合钻床总体及夹具设计进行说明。主要内容包括组合机床工艺方案的制定，组合机床配置形式的选择，组合机床总体设计以及夹具设计。全文主要包括卧式双面十轴组合钻床的总体设计和夹具设计两部分。机床总体设计主要是在选定工艺发难柄确定机床配置形式 ，结构方案基础上确定三图一卡，为 了提高生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，需要设计专用机床。关键词：钻床总体，夹具 Horizontal double ten shaft combined drilling and fixture designABSTRACTWith the general components as the basic structure, the combined machine tool is a kind of semi-automatic or automatic specific machine composed by the specific components and clamps for the specific work piece shape and processing technology design. It generally applies processing from the aspects of multi-axis, multi-cutter, multi-procedure, multi-surface or multi-station so that the production efficiency is several times and even more higher than the general machine tool. Owing to the standardization and serialization of the general components, the configuration can be made flexibly to shorten the circle of design and manufacture. Therefore, with the advantages of low cost and high efficiency, the combined machine tool is applied to the production in a large quantity and to form the automatic production line.Abstract: According to designs the project description the request, This design instruction booklet carries on the explanation in view of the connecting rod reducing socket double face drilling machine tool design and the unit clamp design. Main content including aggregate machine tool craft plan formulation, aggregate machine tool configuration choice , aggregate machine tool system design as well as headstock design.The full text mainly includes combines the milling machine he system design and the headstock designs two parts. The engine bed system design mainly is in the designation craft plan and the determination engine bed disposition form, in the structure plan foundation determined “a three charts card”. In addition in order to enhance the labor productivity, reduces the labor intensity, guaranteed the processing quality, must design the unit clamp.Keyword: aggregate machine tool; jig 目录 前言1 第1章 拟定工艺方案4第2章 设计任务及组合机床介绍52.1 加工内容及要求52.2 本台机床为卧式双面组合钻床的配置形式。52.3 工作循环：52.4 确定切削用量及选刀具62.5 确定切削转矩、轴向切削力和切削功率7 2.6 初定主轴直径82.7 夹具设计方案9第3章 组合机床的总体设计“三图一卡”93.1 被加工零件的工序图9 3.2 加工示意图103.2.1选择刀具及导向113.2.2 确定主轴类型、尺寸、外伸长度123.2.3选择接杆123.3.4确定动力部件的工作循环及工作行程123.3.5 绘制加工示意图应注意的问题133.3 机床联系尺寸图143.3.1 选择动力部件153.3.2 机床的装料高度173.3.3 夹具轮廓尺寸的确定173.3.4 中间底座的轮廓尺寸173.3.5 多轴箱轮廓尺寸183.4 编制生产率计算卡203.4.1 理想生产率Q1203.4.2 实际生产率203.4.3 编制生产率计算卡22第4章 夹具设计244.1 机床夹具概述244.4.1 机床夹具的功能244.4.2 机床夹具的基本组成包括244.4.3 机床夹具的类型244.4.4 机床夹具应满足的要求254.4.5 夹具体材料的选用264.2 工件的定和夹具的定位设计264.2.1 工件的定位原理264.2.2 定位基准及定位元件的合理选择274.2.3 定位设计274.3 夹具体设计394.4 夹紧力的计算32第 5 章 设计总结33第6章参考文献35前言毕业设计是大学生在校学习的最后一个重要环节，目的是培养学生综合运用所学专业和基础知识独立解决本专业一般工程技术问题的能力。在设计方案的选定、设计资料的收集、手册和国家标准的运用，设计方案的应用、零件图及总装图的绘制等方面有一定较全面的锻炼，并使每个学生树立起正确的设计思路和良好的工作习惯。机械设计制造及其夹具设计是我们融会贯通四年所学的知识，将理论与实践相结合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。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。 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O.03O.02微米。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。 通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。 控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。 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。 组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定外形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。它一般采用多轴、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非凡外形的零件。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。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。 机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。 而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。而本次对于夹具设计的主要任务是：设计双面十轴卧式钻床加工专用夹具。 通过对零件的初步分析，了解其零件的主要特点，加工难易程度，主要加工面和加工粗、精基准，从而制定出加工工艺规程；对于专用夹具的设计，首先分析零件的加工工艺，选取定位基准，然后再根据切削力的大小、批量生产情况来选取夹紧方式，从而设计专用夹具。由于本身及小组成员能力水平有限，设计存在许多错误和不足之处，恳请老师给予指正，谢谢！机电工程学院机制062班刘金豪2009年6月3日第1章 拟定工艺方案零件加工工艺方案将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所有，在制定工艺方案时，必须认真分析被加工零件图，并深入现场了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚性、加工部位的结构特点、加工精度、表面粗糙度，以及现场所采用的定位、夹紧方法，工艺过程，所采用的刀具及切削用量，生产率要求，现场的环境和条件等。如条件允许，还应广泛收集国内外有关技术资料，制定合理的工艺方案。制定工艺方案时，还要考虑下列几点基本原则。1. 粗、精加工要合理安排2. 选择合适、可靠的工艺方法3. 工序集中的原则4. 定位基准及夹紧点的选择原则为了保证工艺准备的质量和合理性，需要先拟定出工艺方案。工艺方案时工艺设计和准备的指导文件，是工艺准备工作的纲。它将指出产品制造的技术关键及其解决办法，并规定了工艺工作应遵循的基本原则。工艺方案的主要内容有：1、规定新产品试制及过渡到成批或大量大批生产后应达到的生产指标，如质量、生产率、材料利用率等；2、规定工艺制定的原则，例如，是采用专用设备还是采用通用设备、工序是集中还是分散，等等；3、规定工艺装备的设计原则及工艺装备系数；4、提出工艺关键的解决方案及有关的试验研究问题；5、工艺路线的安排及生产组织形式的确定；6、工艺方案的经济分析；7、工艺准备工作量的估计和工作进度计划；第2章 设计任务及组合机床介绍2.1 加工内容及要求 要求设计一台加工汽车制动室支架前面孔系的组合钻床，共有六个孔（详见加工工序图），并铰其中两孔作为后面工序的精基准。被加工零件其材料为HT200，硬度HB170220，年产量为1万件/年。2.2 本台机床为卧式双面组合钻床的配置形式。图2-12.3 工作循环： 快进 工进 快退2.4 确定切削用量及选刀具刀具的选择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。孔加工刀具的长度应保证，加工中了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有30-50mm的距离，以便于排出切削和刀具磨损后有一定的向前调整量。在绘制加工示意图时应注意，从刀具总长中减去刀具锥柄插入秸秆孔内的长度。根据本道工序的要求，加工零件时需要加工3组孔，因此要选择3把不同直径的刀具，查表选锥柄长麻花钻，材料为高速钢，钢号为。加工13孔时，选用锥柄长麻花钻GB1439-8513；加工16.5孔时，选用锥柄长麻花钻GB1439-8516.5；加工18孔时，选用锥柄长麻花钻GB1439-8518查组合机床设计，确定切削用量： 刀具切削用量选择应考虑刀具的使用寿命。保证刀具应有的使用寿命，进给量按刀具最小直径选择，切削速度按复合最大直径选择。因此，进给量和进给速度都按钻头的大小选择。切削用量选择如下表：表2-1工序进给速度V mm/min进给量S mm/r扩13孔14.20.2扩18孔14.20.22.5 确定切削转矩、轴向切削力和切削功率 式中 F轴向切削力（N）； D钻头直径（mm)； f每转进给量（mm/r); T切削转矩（Nmm); P切削功率（KW); v切削速度（m/min); HBW材料硬度 t背吃刀量；扩13孔 扩18孔时 2.6 初定主轴直径 计算主轴直径， 式中，d主轴直径 （mm）； T主轴所承受的转矩 （N*mm）； B系数；对于扩13的孔， 查组合机床设计；所以d取50mm对于扩18的孔， 查组合机床设计；所以d取50mm2.7 夹具设计方案全生产线采用通过式滚道输送带，根据被加工零件的特定结构以及装夹方便和本工序的特定内容，要针对本工序设计专用夹具。夹具采用一面一销定位，即用已加工的下面作为精基准（限制三个自由度），在下底面布置一个销以限制孔（限制两个自由度），并在两个端面布置两个挡板（限制一个自由度），以用来夹紧。考虑到定位的精确度和装夹方便，在下底面再布置一个支撑钉，在夹紧前主要有下底面的支承钉承受零件重量。夹紧时，右端面要预夹紧，保证左端面支撑钉定位可靠，然后从后面进行加紧，使零件前面贴紧定位板，从而实现最终的定位与夹紧。为提高加工效率，满足生产节拍的要求，预夹紧采用机械夹紧，主夹紧采用液压夹紧。 第3章 组合机床的总体设计“三图一卡”3.1 被加工零件的工序图 工序图是根据工艺方案制定的，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、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的图样。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。该零件的工序图如下； 图3-13.2 加工示意图加工示意图应表达和标注的内容有：机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程；工件、刀具及导向、多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸；主轴结构类型、尺寸及外伸长度；刀具类型、数量和结构尺寸；接杆的结构尺寸；刀具、导向套间的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式及配合尺寸等。（详见加工示意图）3.2.1选择刀具及导向 图3-2 组合机床加工孔时，除采用刚性主轴加工方案外，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证。因此，正确选择导向装置的类型，合理确定其尺寸和精度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时必须要解决的问题。导向装置有两类，即固定式导向装置和旋转式导向装置。由于加工孔的直径为16.5和18，因此，采用固定式导向装置。根据组合机床设计手册对于扩16.5和18的孔，固定式导向装置选择；D=26，D1=35，D2=39。导向装置的布置，对于扩13的孔， 对于加工18的孔， 根据刀具直径14，及机械加工工艺手册2表1027可确定刀具为锥柄长麻花钻,其参数如下表所示表3-1加工孔直径（mm扩孔钻头名称钻头直径（mm）钻头总长L（mm）钻头螺旋长度L1（mm）莫氏锥柄号13锥柄长麻花钻132151134118锥柄长麻花钻1826316513.2.2 确定主轴类型、尺寸、外伸长度 考虑到扩孔轴向力F=28739N较大，选用单列向心球轴承主轴，主轴轴径d=30，D=50。查组合机床设计参考图册P159得主轴外伸长度为115。3.2.3选择接杆由于多轴箱主轴的外伸长度为一定值，而且刀具的长度也是一定值，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，要通过可调整的刀具接杆来调节刀具位置。根据本工序的主轴外伸长度和刀具的结构尺寸，查组合机床设计参考图册P122得接杆型号为。3.3.4确定动力部件的工作循环及工作行程工作进给长度应等于工件加工部位长度与刀具切入长度L1和切出长度L2之和，切入长度应根据工件端面的误差情况在510之间选择，取切入长度L1=10mm.由于本工序加工的是通孔，取L2=15mm。工件加工长度L=10mm。所以工进长度L工=10+15+20+65=110mm。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多轴箱连同刀具从原始位置送进到工作进给开始位置，其长度按加工具体情况确定。通常，采用固定式夹具的钻孔组合机床上，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。这里取快退长度为400mm,则快进长度为290mm.详见下图：图3-3动力部件总行程长度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、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。这里前备量为20mm。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。这里后备为210mm。理想的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后备量之和，等于610mm，依次作为选择标准动力滑台或设计专用动力部件的依据。3.3.5 绘制加工示意图应注意的问题加工示意图上应有足够的联系尺寸，并标注恰当。尤其是从多轴箱端面到刀尖的轴向尺寸应齐全，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说明。加工示意图应按加工终了状态绘制。而且加工示意图应有表示加工过程的工作循环图及各行程长度。本次零件的加工示意图如下； 图3-4 图3-53.3 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、机床各位置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。 如下图所示，机床联系尺寸图的内容包括机床的布局形式，通用部件的型号、规格；动力部件的运动尺寸和所用电动机的主要参数，工件与各部件间的主要联系尺寸，专用部件的轮毂尺寸等等。图3-63.3.1 选择动力部件 选用动力部件主要指选择型号、规格合适的滑台和动力箱。具体动力部件的选择： （1）选择动力箱动力箱主要依据多轴箱所需的电动机功率来选用。多轴箱所需的电动机功率为。由于P空无法确定，P主可由下式估算；式中，多轴箱传动效率。加工黑色金属时=0.80.9；加工有色金属时=0.7-0.8。主轴数多，传动复杂时取小值，反之取大值。由于右主轴箱主轴少，传动容易，所以取大值。取=0.9。所以；对于左主轴箱，取=0.9；所以由查组合机床设计简明手册表5-39选择动力箱为1TD32型，电动机型号为Y112M4，功率为N=4.0KW，电动机转速为1440r/min,动力箱输出轴转速为720r/min。驱动轴离滑台125mm。（2） 选择动力滑台 通常，根据滑台的驱动方式、所需近给力、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。因为较大的温度变化影响液压系统的性能，却液压系统的维修较困难，所以选用机械滑台。滑台所需的进给力可按下式计算：式中，-各主轴加工时所产生的轴向进给力。所以对于左主轴箱对于右主轴箱所以F15.653KN;由组合机床设计简明手册表5-1 可知1HJ40M型机械动力滑台总行程为630mm大于所确定的动力部件的总行程400mm;其台面宽度为400mm,台面长度为800mm,工进速度为（15.3533.8mm/min),满足工件加工的进给速度f=90.99mm/min;允许的最大进给力为20000NF=15.653N;快移速度为6.9m/min。 这是选用的双矩形导轨的外侧面导向，用斜镶条调整导轨间隙，平压板将滑鞍与滑座脱离，此种导轨制造工艺简单、导向刚度好，制造方便、应用较广。 （3）配套通用部件 由组合机床设计简明手册表5-1 机械滑台与附属部件、支承部件配套表可确定滑台侧底座型号为1CC401M型，其长度为1350mm,高度为560mm,宽度为600mm。导轨防护装置为1HJ40-F81。3.3.2 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考虑的主要因素是：应与车间里运送工件的滚道高度相适应，工件的最低孔位置，多轴箱最低主轴高度和选用通用部件、中间底座、夹具等部件高度尺寸的限制等，综合上述因素，本机床给定装料高度为960mm。 3.3.3 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，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。这里所要确定的夹具轮廓尺寸主要是指夹具底座的。3.3.4 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上面连接安装的需要。其长度方向尺寸要据所选动力部件及其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。非常重要的是，一定要保证加工终了位置是，工件端面至多轴箱端面的距离不小于加工示意图上要求的距离。同时，要考虑动力部件处于加工终了位置时，多轴箱与夹具外轮廓间应有便于机床调整、维修的距离。为便于切削及冷却液的回收，中间底座周边需有足够宽度的沟槽。中间底座长度方向尺寸L，要根据所选动力部件和夹具安装要求来确定，一般可按下式计算： 式中，L1在加工终了位置，多轴箱端面至工件端面间的距离（mm），这个课题中，L1左=480mm，L1右=426mm； L2多轴箱厚度，L2=325mm； L3工件长度，L3=160mm； l1滑台与多轴箱的重合长度，l1=250mm； l2在加工终了位置，滑台前端面至滑座端面间的距离，和前备量之和，l2=60mm； l3滑座前端面与侧底座端面距离，l3=150mm则中间底座长度为 mm中间底座高度按标准选取560mm。在确定中间底座高度时，应考虑切削的储存和清理以及电气接线盒的安排。3.3.5 多轴箱轮廓尺寸标准的通用钻、镗类多轴箱的厚度有两种尺寸规格，卧式为325mm，立式为340mm,本机床为卧式选定325mm,绘制机床联系尺寸图时着重确定的尺寸是多轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度h1,如图所示：图3-7 多轴箱的宽度B、高度H的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，按下式计算： 多轴箱宽度B=b+2b; 多轴箱高度H=h+b1+h1； b-工件在宽度方向相距最远的两孔距离 b1-最边缘主轴中心距箱体外壁的距离 h-工件在高度方向相距最远的两孔距离 h1-最低主轴高度 b和h已知，b=250mm,h=70mm为保证多轴箱有排布齿轮的足够空间，b1推荐值b170100mm,取b1=100mm。多轴箱最低高度h1由与工件最低位置h2 、机床装料高度H和滑台滑座总高h3 、侧底座高度h4 、滑台与侧底座之间调整垫高度h7等尺寸之间的关系而确定。对于卧式组合机床，h1要保证润滑油不致从主轴衬套出泄露箱外，通常推荐： h1=149.5若取b1=70mm，则可求出多轴箱轮廓尺寸为： 根据上述计算，按多轴箱轮廓尺寸且根据具体情况，及系列标准，最后确定多轴箱轮廓尺寸为。 3.4 编制生产率计算卡根据选定的机床工作循环所要求的工作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的等，就可以计算机床的生产率并编制生产率计算卡，生产率计算卡用以反映机床的加工过程、完成每一动作所需要的时间、切削用量、机床生产率及机床负荷率等。3.4.1 理想生产率Q1指完成年生产率纲领A（包括备品及废品率在内）所要求的机床生产率。据任务书要求本机床年产量10000件，Q1=20（件/小时）。3.4.2 实际生产率指实际设计机床每小时实际可以生产的零件数量。式中：生产一个零件所需要的时间（min)，它可根据下式计算： 式中：机加工时间（min),包括动力部件工作进给和死挡铁停留时间 刀具的工作进给行程长度（mm)； 刀具的工作进给量（mm/min）； 辅助时间（min),包括快进时间、快退时间、工作台移动时间或转 位时间、装卸工件时间 、动力部件快进行程长度、快退行程长度（mm); 动力部件快速移动速度（mm/min); 工作台移动或转位时间（min),一般为0.050.13min; 装卸工件时间(min),一般为0.51.5min; 机床负荷率：20/28.71=0.69 根据组合机床的使用经验，适宜机床负荷率为，3.4.3 编制生产率计算卡生产率计算卡是按一定格式要求编制的反映零件在机床上的加工过程、工作时间、机床生产率、机床负荷的简明表格。具体内容如下：表3-2被加工零件图号A1毛坯种类铸件名称汽车制动室支架毛坯质量材料HT200硬度HB180工序名称钻前面孔系并铰两孔工序号2序号工步名称工作行程/mm切削速度/（m/min)进给量/(mm/r)进给量（mm/min)工时/min工进时间辅助时间1安装工件0.52工件定位、夹紧0.23滑台快进5520000.02754滑台工进扩13深1345200.290.990.55死挡铁停留0.026滑台快退10020000.057工件松开0.28卸下工件0.5备注1.动力箱驱动的主轴，转速为720r/min 2.本机床装卸工件时间取1min累计0.51.5975单件总工时2.0975机床生产率28.6（件/h)理论生产率20(件/h)负荷率69.90%机床生产率计算卡第4章 夹具设计4.1 机床夹具概述4.4.1机床夹具的功能1 保证加工精度 工件通过机床夹具进行安装，包含了两成含义：一是工件通过夹具上的定度定位获得正确的位置，称为定位；二是通过夹紧机构使工件的既定位置在加工中保持不变，称为夹紧。这样，就可以保证工件加工表面的位置精度，且进度定位。2 提高生产率 使用夹具来安装工件，可以减少划线，找正，对刀等辅助时间，采用多件，多工位夹具，以及气动，液压动力夹紧装置。可以进一步减少付诸实践。提高生产率。3 扩大机床的适用范围 有些机床夹具实质上是对机床进行了部分改造，快打了元机床的功能和适用范围。如在车床床鞍上安放镗模夹具，就可以进行箱体零件的孔系加工。4 减轻工人的劳动强度，保证生产安全。4.4.2 机床夹具的基本组成包括1 定位原件及定位装置，2 夹紧元件几夹紧装置，3 导向元件4 对刀元件及元件，5 夹具体，6 其它元件及装置。4.4.3 机床夹具的类型 机床夹具的类型很多，形状千差万别。为了设计和制造上的方便，往往按照某一属性进行分类。常见的分类有按照夹具的通用特性划分。具体可以分为:通用夹具，如车床上的卡盘，铣床上的平口钳，分度头，平面磨床上的电磁吸盘等。 专用夹具，这类夹具是指专门为某一零件的某一道工序设计的。专用夹具只有在大批量生产的情况下才能发挥他的经济效益。转悠夹具的设工作量大。可调夹具，在中小批量生产中，使用可调往往会获得最佳的经济效益。成组夹具，成组夹具是根据成组加工工艺的原则，针对一组形状近似，工艺相似的零件设计。组合夹具，这类夹具是由预先制造号的标准元件和部件，按照工序加工的要求组合装配起来，使用完后可以拆卸存放。随行夹具，这是一类在自动线和柔性制造系统中使用的夹具。按照使用的机床划分可以分为，车床夹具，铣床夹具，镗床夹具，磨床夹具和钻床夹具等。 4.4.4 机床夹具应满足的要求 1 保证加工精度 这是必须做到的基本要求。其关键是正确的定位，夹紧和导向方案。夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。 2 夹具的总体方案与年生产纲领向适应 在大批量生产时，尽量采用快速高效的定位，夹紧机构和动力装置。提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多种工件的加工。 3 安全 方便，减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必须时加保护装置。要符合公认的操作位置和习惯。要有合适的工件装卸位置和空间，让公认操作方便。大批量生产和工件笨重时。更要减少工人的劳动强度。 4 排屑顺畅 机床夹具中聚集的切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量是工件和夹具给排泄问题充分的重视。 5 机床夹具应有良好的强度刚度和结构公益性 机床夹具设计师，要方便制造，监测。调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。4.4.5 夹具体材料的选用 从生产成本上考虑，并且根据需要加工孔德大小及钻头的钻屑力考虑出发选用的灰铸铁。灰铸铁的成分组织及性能如下：灰铸铁的成分一般分为Wc=2.7%-3.6%;Wsi=1.0%-2.5%;Wmn=0.5%-1.3%. 灰铸铁的组织特征是片状石墨分布于刚的基本上。由于化学成分和楞伽速度的综合影响，灰铸铁的组织有一下三种：铁素体+片状石墨；秋光提+铁素体+片状石墨；球光体+片状石墨。 灰铸铁的力学性能主要取决于石墨的形状，大小及分布状态。同时也与集体的组织有关，由于石墨的力学性能几乎为零，在铸铁中相当于空洞和裂纹破坏了基本的连续性。 灰铸铁的抗压强度比较高，均为抗拉强度的3-4倍，故灰铸铁适于制造承担简单压力的构件，如机床床身，底座，支柱。 4.2 工件的定和夹具的定位设计4.2.1 工件的定位原理 在制定工件的工艺规程时。已经初步考虑了加工工艺基准问题，有时还绘制了工艺简图。设计夹具时原则上应该选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定位基准，均应符合六点定位原理。 六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，使工件实现完全定位。这里要清楚每一个点要起到限制一个自由度的的作用，而绝不能用一个以上的点来限制同一个自由度。因此，这六个点决不能随意布置。4.2.2 定位基准及定位元件的合理选择 工件的定位基准确定后，应该选择合适的定位元件与之接触形成定位副，实现工件的定位。如果定位元件选择的不合适，虽然能形成所需数量的定位点，但不能达到工件定位的目的。工件上被选做定位基准的表面有以下及种。平面定位基准，圆孔定位基准，外圆柱面定位基准，其它形式面定位基准。 本次夹具设计选择了圆孔定位基准。 定位元件的选择原则： 1. 工件定位基准与定位元件接触或配合后，能限制住必须由其限制的工件的自由度。 2 由其产生的定位误差最小。 3 定位表面应具有较高的尺寸精度，配合精度，表面光洁度和硬度。 4 定位元件结构应尽量简单，便于装卸工件。 5 具有足够的强度和刚度。 6 有产生超定位可能 7 对尺寸大的定位件表面，从结构上采取措施，在不影响定位精度的前提下，尽量减少与工件的定位表面的接触面积。4.2.3 定位设计 采用一面一销定位，即用已加工的下面作为精基准（限制三个自由度），在下底面布置一个销以限制孔（限制两个自由度），并在两个端面布置两个挡板（限制一个自由度），以用来夹紧。考虑到定位的精确度和装夹方便，在下底面再布置一个支撑钉，在夹紧前主要有下底面的支承钉承受零件重量。夹紧时，右端面要预夹紧，保证左端面支撑钉定位可靠，然后从后面进行加紧，使零件前面贴紧定位板，从而实现最终的定位与夹紧。为提高加工效率，满足生产节拍的要求，预夹紧采用机械夹紧，主夹紧采用液压夹紧。 常见工件的组合基准有：一组平面组合基准，平面和曲面的组合基准，平面和孔的组合基准，一组孔的组合基准。 在讨论组合基准定位时，应首先从工件的工序图中分清哪个基准是主要定位基准，哪个是次要定位基准。 要加工零件如图图4-1 结合零件图选择一个心轴主定位，心轴可以限制4个自由度。底面限制一个自由度。图4-2 心轴和底面限制了5个自由度，还有旋转自由度没有限制，设计下面压紧机构可以同时限制旋转自由度。图4-34.3 夹具体设计 在确定定位方案和夹紧方案后开始夹具体的设计。图4-4图4-5通过液压缸来压紧工件。图4-6夹紧机构设计：图4-7图4-84.4 夹紧力的计算 夹紧力大小需要准确的场合，一般可以经过试验来确定，通常由于切屑力本身是估算的，工件与支撑件的摩擦因数也是近似的。因此夹紧力也是粗略估计的。 在计算夹紧力时，将工件和夹具看做一个刚性系统，一切削力的作用点，方向和大小处于最不利于夹紧时的状况，根据切削力，夹紧力，以及夹紧机构具体尺寸列出工件的静平衡方程式。求出理论夹紧力，再乘以安全系数，作为实际所需的夹紧力。 由金属切屑机床夹具设计手册中查的螺钉的夹紧力;=0.2,螺纹大径D=16mm,螺距P=2mm，扳手长度L=190mm,加在扳手上的力P=8kgf,夹紧力Q=626kgf.第5章 设计总结毕业设计马上就要结束了，也意味着大学生活马上就要结束了，在毕业设计期间我学到了很多知识。我的毕业设计题目是卧式双面十轴组合钻床总体及夹具设计。这是对我思念所学知识的考察，也是对我运用这些知识能力的考察。这次毕业设计的目的是使学生获得工程师的基本训练机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。通过这次设计我发现了吧大学四年所学知识运用到实际中的方法，同时也意识到了自己知识的不足。专业知识不够扎实，给自己的设计带来了很大麻烦。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练，希望在设计过程中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，了解设计的整个流程，为以后参加工作积累经验，更为自己今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教。通过毕业设计，学生应在下述各方面得到锻炼：1.能综合运用机械制造工艺及其夹具课和所学过的其他课程的基本理论，正确的分析和解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线合理议定等问题，从而保证零件制造的质量，生产率和经济性。2.通过工艺装备的设计，进一步培养学生的结构能力和制图能力。3.培养学生综合运用机械制造工艺学及相关专业课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削加工及装备等）的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。4.能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计保证加工质量的高效、省力、经济合理的专用夹具的能力。4. 培养学生熟悉和应用有关手册、标准、图表等技术资料的能力，指导学生分析零件加工的技术要求和本企业具备的加工条件，掌握从事工艺设计的方法和步骤。6.进一步培养学生机械制图第6章 参考文献1、 王爱玲.现代数控机床.北京：机械工业出版社，2003.42 沙杰.加工中心结构、调试、与维护.机械工业出版社 , 2003.23 文怀兴、夏田.数控机床系统设计.化学工业出版社, 2005.4 东北大学.机械零件设计手册（上、下）. 冶金出版社, 1994 5 沈阳工业大学.组合机床设计. 上海科技技术出版社, 19856上海纺织工学院.机床设计图册.上海科学技术出版社, 19797易红.数控技术. 高等教育出版社, 2002 8孙恒、陈作模.机械原理(6). 机械工业出版社, 20059龚中华.数控技术. 机械工业出版社， 200410晏