机械毕业设计26柴油机齿轮室盖钻镗专机总体及夹具设计

盐城工学院毕业设计说明书 2006 1 1 前言 组合机床是根据工件加工要求，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专用机床。组合机床的设计，有以下两种情况：其一，是根据具体加工对象的具体情况进行专门设计。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人总结自己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，而且一些行业的在完成一定工艺范围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”。这种组合机床就不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是可以设计成通用品种， 组织成批生产，然后按被加工的零件的具体需要，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。 本次毕业设计课题来源于生产。 ZH1105W 柴油机齿轮室盖孔加工及保证相应的位置精。在组合机床设计过程中，为了降低组合机床的制造成本，应尽可能地使用通用件和标准件。目前，我国设计制造的组合机床，其通用部件和标准件约占部件总数的 70 80%，其它 20-30%是专用零部件。考虑到近年来，各种通用件和标准件都出台了新的标准及标注方法，为了方便以后组合机床的维修，整个组合机床的通用件和标准件配置，都采用了新标准。 在 对组合机床总体设计之前，需对被加工零件孔的分布情况及所要达到的要求进行分析，如各部件尺寸、材料、形状、硬度及加工精度和表面粗糙度等内容。然后还必须深入基层进行实地观察，体会组合机床的优点。接下来是总体方案的设计，总体方案设计的具体工作是编制“三图一卡”，即绘制被加工零件工序图，加工示意图，机床尺寸联系图，编制生产率计算卡。最后，就是技术设计和工作设计。技术设计就是根据总体设计已经确定的“三图一卡”，设计夹具等部件正式总图；工作设计即绘制各个专用部件的施工图样，编制各零部件明细表。 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，设计的主要思路是采用“一面两销”的定位方法，和液压夹紧机构，这样设计主要是为了钻、镗孔时的准确定位和高效率的生产要求。液压夹紧方式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。 在老师的指导下，不断地对设计中的错误进行纠正，确定最好的定位夹紧方案；同时与同组同学进行探讨计算出准确的数据选择合理的通用部件。在 不断的探讨修改中历经 3 个月终于完成了这一课题的设计。 柴油机齿轮室盖钻镗专机总 体及夹具设计 2 2 组合机床总体设计 组合机床总体设计 ,就是依据产品的装配图样和零件图样 ,产品的生产纲领 , 现有生产条件和资料以及国内外同类产品的有关工艺资料等 ,拟订组合机床工艺方案和结构方案 ,并进行方案图样和有关技术文件的设计。 2.1 组合机床工艺方案的制定 制订工艺方案是设计组合机床最重要的步骤 .为了使工艺方案制订得合理、先进，必须认真分析被加工零件图纸开始，深入现场全面了解被加工零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求及生产率要求等，总 结设计、制造、使用单位和操作者丰富的实践经验，理论与生产实际紧密结合，从而确定零件在组合机床上完成的工艺内容及方法。 根据所提供 ZH1105W 柴油机齿轮室盖的工序图，分析被加工零件的精度，表面粗糙度，技术要求，加工部位尺寸，形状结构；特点材料硬度。工件刚性及零件的批量的大小不同，设计的组合机床必须采用不同的工艺方法和工艺过程。 被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度是制定机床方案的主要依据。 此次设计的被加工零件是柴油机齿轮室盖 ,其主要的加工工序如下 : a. 钻 6 M6 6H 孔至 5, 左侧面 ; b. 钻 6 9 孔（深 38） , 右侧面 ; c. 钻 3 9 孔（深 78） , 右侧面 ; d. 镗 45H8 孔至 43.5, 后侧面 ; e. 倒孔口角至 46.6, 后侧面 . 被加工零件材料为 HT250，结构为非对称箱体，是三面加工。 根据各种要求，分析其优缺点，确定设计的组合机床采用机械卧式组合机床。根据所需加工孔的尺寸精度和表面粗糙度，可以确定这些孔的加工采用麻花钻，即可满足要，为了保证孔的加工刀具的直径与加工部位尺寸相适应，需要专门设计制造。 2.2 定位基准的选择 正确选择组合机床加工工件采 用的基准定位，是确保加工精度的重要条件。 本设计的柴油机齿轮室盖是箱体类零件，箱体类零件一般都有较高精度的孔和面需要加工，又常常要在几次安装下进行。因此，定位基准选择“一面双孔”是最常用的方法，其特点是： （ a）可以简单地消除工件的 6个自由度，使工件获得稳定可靠的定位。 （ 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，使零盐城工学院毕业设计说明书 2006 3 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， 有利于保证零件加工精度。 （ d）易于实现自动化定位、夹紧，并有利于防止切屑落于定位基面上。 具体定位图形见工序图采用的是“一面两销”的定位方案，以工件的右侧面为定位基准面，约束了 z向的转动； x向的移动； y向的转动 3个自由度。短定位销约束了 z向的移动； y向的移动 2个自由度。长定位销约束了 x向的转动 1个自由度。这样工件的 6个自由度被完全约束了也就得到了完全的定位。 2.3 确定机床配置型式及结构方案 根据选定的工艺方案确定机床的配置型式，并定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。 组合机床是根 据工件交工需要，以大量采用通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床，工艺方案已确定该组合机床是双面钻卧式组合机床，该机床是由动力箱，主轴箱，机械滑台，立柱，中间底座，夹具，立拄底座等组成。 组合机床装配图如下： 图 2-1 组合机床装配图 2.4 本工序的加工方法 2.4.1 刀具的选择 考虑到工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切削的排除及生产率要求等因素，所以加工 15个孔的刀具均采用标准锥柄长麻花钻。 2.4.2 右侧面钻 9- 9 柴油机齿轮室盖钻镗专机总 体及夹具设计 4 A. 切削用量的选择 根据参考文献 1查表 6-11高速钢钻头切削用量。加工材料为铸铁，硬度200 241HBS,可知切削速度为 10 18m/min,孔径 6 12mm。 进给量 f mm/r 0.1 0.18mm/r。 钻孔的切削用量还与钻孔的深度有关，当加工铸铁件孔深为钻头直径的 6-8倍时，在组合机床上通常都是和其他浅孔一样采取一次走刀的办法加工出来的，不过加工这种较深孔的切削用量要适当降低些。 切削速度 m in/13m in/ mmvc 进给量 m in/13.0/ mrmmf 转速 m in/014.460914.3 1310001000 0 rd vn （ 2-1） 可由参考文献 12表 2.17可知圆整为 470r/min。 实际切削速度 m in/282.131000 470914.31000 mDnv c （ 2-2） 工进速度 m in/1.6147013.0* mmnfvf （ 2-3） 工进时间 m in28.11.6178 ff vht 其中 h为 3- 9的深度。 （ 2-4） B. 切削功率，切削力，转矩以及刀具耐用度 的选择 查参考文献 1表 6-20得 切削力 NHBDfF 5.114421413.092626 6.08.06.08.0 （ 2-5） 切削转矩 MNHBfDT .18.321413.091010 6.08.09.16.08.09.1 （ 2-6） 切削功率 KWDTVP 153.0914.39740 282.131.31809740 （ 2-7） 刀具耐用度m i n799.768)21413.028.13/99600()/9600( 8.03.055.025.08.03.055.025.0 HBvfDT（ 2-8） C. 动力部件的选择 由上 述计算每根轴的输出功率 P=0.153kw，右侧共 9根输出轴，且每一根轴都钻 9直径，所以总切削功率 kwkwP 377.19153.0 切削。 则多轴箱的功率： kwPP 53.19.0377.1 切削多轴（ 2-9） 其中在切削铸铁时取 0.9，相当于多轴箱的损耗功率为 1.53kw。 盐城工学院毕业设计说明书 2006 5 所以 kwP 53.1多轴由参考文献 1表 5-39选取动力箱 得出动力箱及电动机的型号 : 表 2-1右侧动力 箱、电动机型号 动力箱型号 电动机型号 电动机功率 (Kw) 电动机转速 (r/min) 输出轴转速 (r/min) L3(mm) 右主轴箱 1TD32-I Y100L1-4 2.2 1430 715 320 D. 确定主轴类型，尺寸，外伸长度 在右侧面，主轴用于钻孔，选用滚珠轴承主轴。又因为浮动卡头与刀具刚性连接，所以该主轴属于长主轴。故本课题中的主轴均为滚珠轴承长主轴。 根据主轴转矩 T=3.18 N.M 由参考文献 1查表 3-4可知 4 10TBd （ 2-10） 4 18.3103.7 =17.335mm 选取 d=20mm， B取 7.3刚性主轴 由表 3-6查得 主轴直径 =20mm， 主轴外径 D=32mm,内径 d1=20mm, 主轴外伸尺寸 L=115mm, 接杆莫氏圆锥号 1， 2。 E. 导向装置的选择 组合机床钻孔时，零件上孔的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：保证刀具相对工件的正确位置；保证 刀具相互间的正确位置；提高刀具系统的支承刚性。 由参考文献 1查表 8-4得 9在 d8 10 范围内，查得如下 D=15mm, D1=22mm, D2=26mm, D3=M6, L取 16mm， 短型导套 mml 8 ， mml 31 ， mml 123 ， mme 5.18 选用通用导套。 F. 连杆的选择 在钻、扩、铰孔及倒角等加工小孔时，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，须采用轴向可调整的接杆来协调各轴的轴向长度，以满足同时加工完成孔的要求。 为了获得终了时多轴箱前端面到工件端面之间所需要的最小距离，应尽量减少接杆的长度。 柴油机齿轮室盖钻镗专机总 体及夹具设计 6 因为 9- 9孔的钻削面是同一面且主轴内径是 20mm,由参考文献 1表 8-1查得 选取 A型可调接杆 d=16mm， mmTrd 5.1161 , mmd 92 , L=85mm, 1104 l 135mm。 G. 动力部件工作循环及行程的确定 切入长度一般为 5-10mm， 取 1L =7mm; 切出长度由参考文献 1表 3-7得 )83(931)83(312 dL mm， 取 mmL 82 。 （ 2-11） 加工时加工部位长度 L(多轴加工时按最长孔计算 )L=78mm. mmLLLL 93788721 工 为排屑要求必须钻口套与工件之间保留一点的距离，根据 麻花钻直径 9，由参考文献 3表 3-4得 导套口至工件尺寸 )5.11(2 dl ,（参考钻钢） 取 mml 102 ，又根据钻套用导套的长度确定钻模架的厚度为 16mm。 附带得出底面定位元件的厚度 mml 384 。 快退长度的确定 :一般在固定式夹具钻孔或扩孔的机床上动力头快速退回的行程只要把所有的刀具都退回至导套内 ,不影响工件装卸即可。 故快退行程为钻套口至工进行程末端的距离：mmLLlL 967931012 工快退 快进距离： ,371012 mmLlL 快进（行程太短） 故取消快进距离将 ,3mmL 快进改为工进， 则工进距离为： mmL 96393 工。 选择刀具：根据钻口套至工进行程末端的距离 mmL 96快退，及钻口套长度mmL 271638 套 ,由参考文献 12表 3-1查得选择：矩形柄麻花钻7814352509 GB ,(切削长度部分 145mm)。 H. 滑台及底座的选择 ， 选择液压滑台，进给量实行无级调速，安全可靠，转换精度高。由于液压驱动，零件损失小，使用寿命长，但调速维修比较麻烦。 由已知工进 m in,/1.61 mmVf 每根输出轴的切削力 F=1144.5N 盐城工学院毕业设计说明书 2006 7 则 9根轴总的切削力 NFF 5.1 0 3 0 095.1 1 4 49 切削又因为 ITD32-型动力箱滑鞍长度 L=630mm, 由参考文献 1表 5-1选择 1HY32-型滑台及它的侧底座选择 ICC321查表5-3可得： 台面宽度 320mm，台面长度 630mm，行程 400mm， 最大进给力 12500N， 工进 速度 20 650mm/min, 快速移动速度 10m/min。 I. 多轴箱轮廓尺寸的设计 确定机床的装料高度，新颁国家标准装料高度为 1060mm，实际设计时常在850 1060mm之间选取，选取装料高度为 950mm。 多轴箱的宽度与高度的大小与被加工零件的加工部位有关，可按下列关系式确定： 12bbB ; 11 bhhH （ 2-12） b-工件在宽度方向相距最远两 孔距离， b=340mm。 1b -最边缘主轴中心距箱体外壁的距离，推荐 mmb 100701 ，取 1b =100。 h-工件在高度方向相距最远的两孔距离， h=277mm。 1h -最低主轴高度。 因为滑台与底座的型号都已经选择，所以侧底座的高度为已知值： 650mm， 滑台滑座总高： 280mm；滑座与侧底座的调整垫厚度一般取 5mm，多轴箱底与滑台滑座台面间的间隙取 0.5mm。 故 5.115)56028055.0(950111 h mm， 通常推荐 mmh 140851 ，所以 mmh 5.1151 符合通常推荐值。 所以 mmbbB 54010023402 1 ， mmbhhH 5.4921005.11527711 。 由此数据查参考文献 13表 8.22选取多轴箱尺寸 mmmmHB 500630 为 , 台面宽度为 320mm。 2.4.3 左侧面钻 6- 5 A. 切削用量的选择 根据参考文献 1查表 6-11高速 钢钻头切削用量，加工材料铸铁，孔径 d=16mm，切削速度 10 18m/min，进给量 f=0.05 0.1mm/r。 切削速度 m in/16m in/ mmvc 柴油机齿轮室盖钻镗专机总 体及夹具设计 8 进给量 m in/08.0/ mrmmf 由公式（ 2-1）得： 转速 m in/11.1 0 1 9514.3 161 0 0 01 0 0 0 0 rd vn 可由参考文献 122.17可知圆整为 1100r/min。 由公式（ 2-2）得： 实际切削速度 m in/27.171 0 0 0 1 1 0 0514.31 0 0 0 mDnv c 由公式（ 2-3）得： 工进速度 m in/88110008.0* mmnfvf 由公式（ 2-4）得： 工进时间 m in182.08816 ff vht 其中 h为 6- 5的深度。 B. 切削功率，切削力，转矩以及刀具耐用度的选择 由公式（ 2-5）： 切削力 NHBDfF 879.43021408.052626 6.08.06.08.0 由公式（ 2-6）： 切削转矩 MNHBfDT .7 0 5 9 3 3.021408.051010 6.08.09.16.08.09.1 由公式（ 2-7）： 切削功率 KWDTVP 0797.0514.39740 27.17933.7059740 由公式（ 2-8）： 刀具耐用度m i n10894.3)21408.027.17/59600()/9600( 228.03.055.025.08.03.055.025.0 HBvfDTC. 动力部件的选择 由上述计算每根轴 的输出功率 P=0.0797kw，左侧共 6根输出轴，且每一根轴都钻 5直径，所以总切削功率 kwkwP 4782.060797.0 切削。 由公式（ 2-9）： 则多轴箱的功率： kwPP 562.085.04782.0 切削多轴其中在切削铸铁时取 0.85， 盐城工学院毕业设计说明书 2006 9 所以 kwP 85.0多轴由参考文献 1表 5-39选取动力箱 得出动力箱及电动机的型号 : 表 2-2左侧动力箱、电动机型号 动力箱型号 电动机型号 电动机功率 (Kw) 电动机转速 (r/min) 输出轴转速 (r/min) L3(mm) 左主轴箱 1TD25-IA Y100L-6 1.5 940 520 325 D. 确定主轴类型，尺寸，外伸长度 根据主轴转矩 T=0.70593 N.M 由公式（ 2-10）： 4 10TBd 4 70593.0103.7 =11.899mm 选取 d=15mm， B取 7.3刚性主轴 由表 3-6查得 主轴直径 =15mm， 主轴外径 D=25mm,内径 d1=16mm, 主轴外伸尺寸 L=85mm, 接杆莫氏圆锥号 1。 E. 导向装置的选择 由参考文献 1查表 8-4得 5在 d4 6 范围内，查得如下 D=10mm, D1=15mm, D2=18mm, D3=M6, L取 12mm， 短型导套 mml 8 ， mml 31 ， mml 123 ， mme 5.14 选用通用导套。 F. 连杆的选择 为了获得终了时多轴箱前端面到工件端面之间所需要的最小距离 ，应尽量减少接杆的长度。 因为 6- 5孔的钻削面是同一面且主轴内径是 15mm,由参考文献 1表 8-1查得 选取 A型可调接杆 d=10mm， mmTrd 5.1101 , mmd 62 , L=62mm, 724 l 82mm。 G. 动力部件工作循环及行程的确定 切入长度一般为 5-10mm， 取 1L =8mm; 以为没有切出所以 取 mmL 02 。 柴油机齿轮室盖钻镗专机总 体及夹具设计 10 加工时加工部位长度 L(多轴加工时按最长孔计算 )L=16mm. mmLLLL 24160821 工 为排屑要求必须钻口套与工件之间保留一点的距离，根据麻花钻直径 5，由参考文献 3表 3-4得 导套口至工件尺寸 )5.11(2 dl ,（参考钻钢）及综合考虑装卸工件的空间要求 取 mml 502 ，又根据钻套用导套的长度确定钻模架的厚度为 12mm。 快退长度的确定 :一般在固定式夹具钻孔或扩孔的机床上动力头快速退回的行程只要把所有的刀 具都退回至导套内 ,不影响工件装卸即可。 故快退行程为钻套口至工进行程末端的距离：mmLLlL 668245012 工快退 快进距离： ,4285012 mmLlL 快进H. 滑 台及底座的选择 由已知工进 min,/88 mmVf 每根输出轴的切削力 F=430.879N 则 6根轴总的切削力 NFF 274.25856879.4306 切削又因为 1TD25-IA 型动力箱滑鞍长度 L=500mm, 由参考文献 1表 5-1选择 1HY25-型滑台及它的侧底座选择 ICC251查 表5-3可得： 台面宽度 250mm，台面长度 500mm，行程 400mm， 最大进给力 8000N， 工进速度 32800mm/min, 快速移动速度 12m/min。 I. 多轴箱轮廓尺寸的设计 多轴箱的宽度与高度的大小与被加工零件的加工部位有关，可按下列关系式确定： 由公式（ 2-12）得： 12bbB ; 11 bhhH b-工件在宽度方向相距最远两孔距离， b=264.2mm（由图可知）。 1b -最边缘主轴中心距箱体外壁的距离，推荐 mmb 1140851 ，取 1b =100。 h-工件在高度方向相距最远的两孔距离， h=209mm。 1h -最低主轴高度。 因为滑台与底座的型号都已经选择，所以侧底座的高度为已知值： 650mm， 滑台滑座总高： 280mm；滑座与侧底座的调整垫厚度一般取 5mm，多轴箱底与滑台滑座台面间的间隙取 0.5mm。 盐城工学院毕业设计说明书 2006 11 故 5.115)56028055.0(950111 h mm， 通常推 荐 mmh 140851 ，所以 mmh 5.1151 符合通常推荐值。 所以 mmbbB 2.46410022.2642 1 ， mmbhhH 5.4241005.11520911 。 由此数据查参考文献 13表 8.22选取多轴箱尺寸 mmmmHB 500500 为 , 台面宽度为 320mm。 2.4.4 后侧镗 45H8 孔 A. 切削用量的选择 由参考文献 1表 6-15 查得用高速纲刀具粗镗铸铁的切削用量： v=2025m/min， f 转 =0.25 0.8mm/r,则选取 v=20mm/min, f 转 =0.4mm/min, 由此出镗刀的转速： 由公式（ 2-1）得： 35.1465.43 201 0 0 01 0 0 0 D vn r/min，圆整为 n=150r/min, 由公式（ 2-2）得： 则实际切削速度 5.201000 DnV c m/min， 由公式（ 2-3）得： 工进速度 vf=nf=150 0.4=60mm/min B. 切削力，切削转矩，切削功率的选择 Fz=51.4apf0.75HB0.55=51.4 1 0.40.75 2140.55=494.58 N （ 2-13） Fx=0.51ap1.2f0.65HB1.1=0.51 11.2 0.40.65 2141.1=102.89 N （ 2-14） T=25.7Dapf0.75HB0.55=25.7 43.5 0.40.75 2140.55=10757 N mm （ 2-15） 166.06 1 2 0 0 5.2058.4946 1 2 0 0 czVFP kw （ 2-16） C. 确定主轴类型、尺寸、外伸长度 滚锥轴承主 轴：前后支承均为圆锥滚子轴承。这种轴承可承受较大的径向和轴向力，且结构简单、装配调整方便，广泛用于扩、镗、铰孔和攻螺纹等加工。因此选用滚锥轴承主轴。 由公式（ 2-10）得： 5.23899.11757.10103.710 44 TBd mm， 再 由参考文献 1表 3-6查取 d=25mm, 主轴外径为 40mm，内径为 28mm，主轴的外伸尺寸为 75mm 柴油机齿轮室盖钻镗专机总 体及夹具设计 12 D. 确定镗杆直径 由镗孔直径为 43.5mm，参考参考文献 12表 2.5-4选取镗杆的直径为 35mm,镗刀方截面直径为 10 10 E. 浮动卡头的选择 根据轴外径 40mm，内径 28mm，由参考文献 1图 8-2选择浮动卡头 Dp=Tr28 3，根据镗孔形式为单导向悬臂孔，采用较为普遍的内滚式单导向悬臂镗孔，根据卡头内径尺寸 d= 22mm及镗孔直径为 43.5mm，及倒角直径 46.6mm确定滑套的径向尺寸 d1= 53mm F. 导向装置的选择 由参考文献 3表 3-4查得导套的总长度： l1=106 159mm，导套口至工件的距离 20 50mm，取导套的长为 150mm，选取导套口至工件的距离为 50mm G. 工作循环及行程的确定 由于该动力箱只加工 45H8及倒角，故 行程主要由镗孔 45H8 至 43.5决定工作进给长度，切入长度一般为 5-10mm，取 L1=8mm， L2=5-10mm,取 L2=8mm,切出长度由参考文献 1表 3-7查得，加工长度 L根据零件图可知 45H8孔深 13mm，算出工作进给 L 工 =8+13+8=29 mm 快退长度的确定：一般选固定式夹具或钻孔或扩孔机床上，动力头快速退回行程只要将所有的刀具都退回至导套内，不影响工件装卸即可， l 快退 =50+13+8=71mm, l 快进 =50-8=42mm H. 刀杆长度的选择 假设刀具加工终了位置时导套口与滑套口对 齐。 43.5刀尖至滑动套口的距离由上面的图可知即为快退尺寸 l 快退 ， L=71mm。 加工终了时，倒角镗刀恰好倒出 46.6 的倒角。 I. 动力部件的选择 由上文算出镗削 43.5mm孔的输出功率 P 切削 =0.166kw,设多轴箱的传递效率 =0.85，则由公式（ 2-9）得动力头输入多轴箱的功率 P 多 = 195.085.0 166.0 切入P kw 根据多轴箱功率 P 多 =0.195kw，由参考文献 1表 5-38，选用 1TD25-IA型动力箱驱动： 表 2-3后侧动力箱、电动机型号 动力箱型号 电动机型号 电 动机功率 (Kw) 电动机转速 (r/min) 输出轴转速 (r/min) L3(mm) 左主轴箱 1TD25-IA Y100L-6 1.5 940 520 325 盐城工学院毕业设计说明书 2006 13 J. 滑 台及底座的选择 已知工进 Vf=60mm/min,进给力 Fz=494.58N,又因 1TD25-IA型动力箱的滑鞍长L=500mm, ，由参考文献 1表 5-1选择 1HY25 型滑台及配套后底座 1CC251。 台面宽度 250mm，台面长度 500mm，行程 400mm， 最大进给力 8000N， 工进速度 32 800mm/min, 快速移动 速度 12m/min。 K. 多轴箱轮廓尺寸的设计 多轴箱的宽度与高度的大小与被加工零件的加工部位有关，由公式（ 2-12）得： 12bbB ; 11 bhhH 装料高度为 950mm；离定位基准的高度为 68mm； 950+68=1018mm， 5.202)56025055.0(10181 h mm， 所以 mmbbB 200100202 1 ， mmbhhH 5.3021005.202011 。 由此数据查参考文献 13表 8.22选 取多轴箱尺寸 mmmmHB 320400 为 , 台面宽度为 320mm。 2.4.5 机床生产率计算卡 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，就可以计算机床的生产率并生产率计算卡，用以反映机床的加工过程、完成每一个动作所需的时间、切削用量、机床生产率及机床负荷率等，计算公式参照参考文献 1。 a.理想生产率 理想生产率 Q (单位为件 /h)是指完成年生产纲领 A(包括备品及废品率在内 )所要求的机床生产率。它与全 年工时总数kt有关，一般情况下，单班制kt取 2350h，两班制kt取 4600h。则 ktAQ （ 2-17） 本设计中，采用的是两班制，年生产纲领 A为 130000件。 由公式得：hQ 件26.284600130000 b.实际生产率 实际生产率是指所设计 的机床每小时实际可生产的零件数量。即公式 单TQ 601 （ 2-18） 柴油机齿轮室盖钻镗专机总 体及夹具设计 14 式中，单T 生产一个零件所需时间（ min）。 ）装、卸移快退快进停辅切单 ttvf LLtvfLvfLttT k ()( 2211 （ 2-19） 式中 1L 、 2L 分别为刀具第，第工作进给长度，单位为 mm； 1vf 、 2vf 分别为刀具第，第工作进给速度，单位为 mm/min； 停t 当加工沉孔、止口、锪窝、光整表面时，滑台在死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转 510转所需的时间，单位为 min 快退快进 、 LL 分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为 mm； kvf 动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取 56m/min；用液压动力部件时取 310m/min； 移t 直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取0.1min； 装、卸t 工件装、卸时间，它取决于装卸自动化程度、工件重量大小装卸是否方便及工人的熟练程度等。通常取 0.51.5min。 所以： m i n86.19.01.06000 6696()08.088246029( ）辅切单 ttT则 hTQ /26.3286.160601 件单 c.机床负荷率 机床负荷率为理性乡生产率与实际生产率之比。由参考文献 1公式 1QQ （ 2-20） 则 %6.8726.32 26.281 QQ盐城工学院毕业设计说明书 2006 15 3 夹具设计 夹具是组合机床的重要组成部分，是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的。它是用于实现被加工零件的准确定位、夹压、刀具的导向以及装卸工件时的限位等作用。 3.1 定位原理及其实现 根据被加工零 件的结构特征，选择定位基准，实现六点定位原理 ,即以工件的右侧面为定位基准面，约束了 z向的转动； x向的移动； y向的转动 3个自由度。短定位销约束了 z向的移动； y向的移动 2个自由度。长定位销约束了 x向的转动 1个自由度。这样工件的 6个自由度被完全被消除也就得到了完全的定位。 如图所示 : 图 3-1 定位原理图 3.2 误差分析 一批工件依次在夹具中进行定位时，由于工序基准的变动对加工表面尺寸所造成的极限值之差称为定位误差。产生定位误差的原因是工序基准 与定位基准不相重合或工序基准自身在位置上发生偏移或位移所引起的。 柴油机齿轮室盖钻镗专机总 体及夹具设计 16 3.2.1 影响加工精度的因素 用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件加工精度的因素很多，与夹具有关的因素有：定位误差 P、对刀误差 T、夹具在机床上的安装误差 A和夹具误差 E，在机械加工工艺系统中，影响加工精度的其它因素综合称为加工方法误差 G。上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确而形成总的加工误差。 a.定位误差 D 第一类误差 第一类误差是指工件在夹具上定位时所产生的那部分定位误 差 基准不重合误差是由于定位基准和工序基准不重合而产生的那部分定位误差。在本设计中，由于定位误差和工序基准是重合的，所以基准不重合误差为 0。 第二类误差 第二类误差是定位元件对夹具三基准面的尺寸误差及位置度所产生的那一部分定位误差。 当支承面即工件底面对夹具的安装基准（底面）有平行度误差及支承面对夹具的对刀基准（钻套轴线）有位置误差，被加工孔的定位误差为 移动误差： JLL 11 （ 3-1） JLL 22 JLL 33 转动误差： HL 1 （ 3-2） HL 2 HL 3 故定位误差为 HLLLLJDW 1111 )(（ 3-3） HLLLLJDW 2222 )( HLLLLJDW 3333 )(按标注的测量尺寸： 14.007.0321 JJJ LLL 1 0 0/05.0 将上述数值代入定位误差计算公式，则得： 盐城工学院毕业设计说明书 2006 17 mmLDW 19.0100/05.010014.0)( 1 mmLDW 19.0100/05.010014.0)( 2 mmLDW 19.0100/05.010014.0)( 3 b.对刀误差 T 因为刀具相对于对刀或导向装置不精确造成的加工误差，称为对刀误差。 本工序中麻花钻是采用模板进行导向，钻孔时导向误差计算公式为： l bhddpmeddKddKL )(22 1123（ 3-4） 即得导向误差 04.0202.0 T mm c.夹具在机床上的安装误差 A 因为夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装 误差。 一般取： 水 A=0.02mm 垂 A=0mm d.夹具误差 E 因夹具上定位元件，对刀或导向元件及安装基面三者之间（包括导向元件与导向元件之间）的位置不精确而造成的加工误差，称为夹具误差，夹具误差大小取决于夹具零件的加工精度的夹具装配时的调整和修配精度。 一般取 E=0.04mm e.加工方法误差 G 因机床精度，刀具精度，刀具与机床的位置精度，工艺系统受力变形和受热变形等因素造成的加工误差，统称为加工方法误差，因该项误差影响因素很多，又不便于计算，所以常根据经验为它留出工件公差的31。计算时可设 G=3k。 k 工件位置公差取 0.20 G= mmk 067.020.0313 （ 3-5） 3.2.2 保证加工精度 工件在夹具中加工时，总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机误差，应用概率法加，因此，保证工件加工精度条件是： 22222 geatp （ 3-6） 柴油机齿轮室盖钻镗专机总 体及夹具设计 18 176.0067.004.002.007.014.0 22222 即工件总加工误差 应不大于工件的加工尺寸公差，由以上得知，本夹具完全可以保证加工精度。 为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精度时需留出一定精度储备量cJ，因此将上 式改为： k cJ cJ = k （ 3-7） 当cJ 0时夹具能满足加工要求，根据以上 cJ=k =0.20-0.176=0.024 0 所以夹具完全可以满足加工要求。 3.3 夹紧方式 夹紧装置中产生源动力的部分叫做力源装置，常用的力源装置有气动、液压、电动等夹紧装置中直接与工件的被夹压面接触并完成压夹作用的元件称为夹紧元件，本设计采用了液压夹紧，解决了手动夹紧是夹紧力不一致，误差大，精度低，工人劳动强度大等缺点。由于油液的不可压缩性，能传递较大的压力，一般工作压力可达 55 10651050 pa,比气压大 10多倍，因此，在产生同样作用力的情况下，油缸直径可以小许多倍，使夹具结构更为紧凑。 3.4 夹紧力的数值计算 选择夹紧力的作用点和方向应注意： a) 夹紧力应朝向主要限位面； b) 夹紧力的作用点应落在定位元件支承范围内； c) 夹紧力的作用点，应落在工件刚性较好的方向和部位； d) 夹紧力作用点应靠近工件的加工表面； 夹紧力大小主要取决于切削力和重力的大小和方向。 夹紧力作用点和方向的选择，通常应与工件定位基准的选择同时考虑，因此这两个参数在制定机床工艺方案时已确定，这里仅作重点叙述的 是确定夹紧力的大小的问题。 3.4.1 确定夹紧力时应考虑的计算系数 a.摩擦系数 在许多情况下，并不是由夹具的定位支承机构或夹紧机构本身直接承受工件所受切削力，而是由工件在紧急状态下，工件与定位支承机构及夹紧机构之间所产生的摩擦力来防止工件产生平移或转动，因此在确定夹紧力时，需要考虑各种接触表面之间的摩擦系数。 盐城工学院毕业设计说明书 2006 19 摩擦系数主要取决于工件和支承件，压板之间的接触形式： 1 工件和支承件之间的摩擦系数； 2 工件和压板之间的摩擦系数； 查表得 1=0.2， 2=0.7 b.安全系数 在加工过程中 ，由于工艺的不同，工件材质和加工余量的不同以及刀具钝化等因素的影响，欲准确地确定所需夹紧力是很困难的。因此，为了夹紧可靠，必须将计算所得的切削力乘以安全系数作为实际所需的夹紧力。 4321 KKKKK (3-8) 式中， 1K 基本安全系数 2K 加工状态系数 3K 刀具钝 化系数 4K 切削特点系数 根据参考文献 11选取 1K =1.2 2K =1.2 3K =1.2 4K =1 7.112.12.12.14321 KKKKK 3.4.2 确定夹紧力 夹紧力大小的计算是个很复杂的问题，一般只能作粗略的估算。为了简化计算起见，在设计夹紧装置时，可只找出在加工过程中对夹 紧最不利的瞬时状态，按静力平衡原理求出夹紧力的大小。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需要的夹紧力数值。 由静力平衡原理得出所需要的夹紧力为： Nff FKW Jk 449.145729.0 826.77147.121 (3-9) 本机床设计的夹紧力为 NWk 449.14572。 3.5 夹紧点的数目及位置 3.5.1 夹紧点的数目 NF J 826.77146879.43095.1144 柴油机齿轮室盖钻镗专机总 体及夹具设计 20 在确定夹紧力作用点的数目时，应遵从的原则是：对刚性较差的工件，夹紧力的数目应增多， 力求避免单点集中夹紧，以图减小工件的夹紧变形；但夹紧点愈多，夹紧机构愈复杂，夹紧的可靠性愈差。所以采用多点夹紧时，应力求夹紧点的数目为最小。 考虑到 ZH1105W 机体是铸铁件，使夹紧力分散，应采用多点夹紧。所以本设计采用压块进行压紧，三个压块可将压紧力分为三个 . 由于本次设计所选择的液压缸是标准件 ,GB/T2348-1993,T5033型液压缸 ,它所能提供的最大力为 6kN ,所以总夹紧力为 18kN 。 18kN kNWk 572.14,故所选择的液压缸完全满足要求。 3.5.2 夹紧点的位置 夹紧力的作用点的位置应能保证工件的定位稳定，而不会引起工件在夹紧过程中产生位移或偏转。夹紧力的作用点应处在夹具定位支承所在的位置上。由于工件的结构和形状较为复杂，故工件的刚度在不同的部位和不同方向上是不相同的。由 ZH1105W的结构图可分析出：工件的左侧面的刚性最好。因此，夹紧力着力点应均匀布置在左侧面的方向上，如图所示： 图 3-2 夹紧原理图 盐城工学院毕业设计说明书 2006 21 3.6 夹具的主要零件结构设计 3.6.1 钻模类型选择（夹具体设计） 钻床夹具简称钻模。根据待加工面的位置情况，需要在左右后三个面上进行钻孔，估计夹具与工件的总重量大于 100N，钻孔的直径大，而且钻削扭矩大不能采用手扶住加工的方法，所以采用固定式钻模。固定式钻模夹具体设计时要考虑工件的装卸、排屑等操作方便 . 夹具体是用来将夹具的各个部分联结成整体的元件，它是夹具上最大的和最复杂的元件。在它上面要安装定位元件、夹紧装置、刀具引导件以及其它各种装置和元件。此外，在夹具体上还应有夹 具在机床上安装用的定位部分，以保证夹具在机床上获得所需的相互位置，夹具体也是承受负荷最大的元件，承受着工作时的切削力、夹紧力和惯性力。 对夹具体的一般要求： a. 足够的刚度和强度； b. 较轻的重量； c. 安装要稳定； d. 保证装卸工件方便； e. 工艺性要好； f. 便于清除切屑和赃物； 切屑和赃物是否容易清理，不仅影响生产效率，同时也影响夹具使用的可靠性 。 3.6.2 钻套的结构设计 钻套也称钻模套，是确定刀具位置及引导刀具的元件。它在钻模中的作用是保证工件上加工孔的位置精度，引导刀具并防止加工是偏移，提高刀具刚性，防止加 工时振动。 钻套按结构可分为固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套。由于固定钻套加工孔时的位置精度较高，所以本设计采用快换钻套。 固定钻套的尺寸可查表： 钻 9 的孔时，所选的钻套的尺寸为： D=15mm,D1=22mm,D2=26mm 配合尺寸为： 15H7/h6, 22H7/h6 钻 5 的孔时，所选的钻套的尺寸为： D=10mm,D1=1