车床法兰盘加工工艺及关键工序工装设计包含有CAD文件
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本科毕业设计说明书（论文） 第 27 页 共 27 页1 引言1.1 毕业设计的目的毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及所有专业课之后进行的。这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极其重要的地位。机械制造技术是一门非常重要的技术，人类的发展过程就是一个不断的制造的过程。因此，制造技术的重要性是不言而喻的，它有以下四个方面的意义：社会发展与制造技术密切相关；制造技术是科学技术物化的基础；制造技术是所有工业的支柱；制造技术国力和国防的后盾1。毕业设计是在学完了机械设计制造工艺学、进行了生产实习等所有重要课程之后的最后一个教学环节。它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，另外，也为以后作好毕业设计进行一次综合训练和准备。1.2 毕业设计的要求学生通过机械制造工艺学课程设计，应在下述各方面得到锻炼：（1）能熟练运用课程中的基本理论以及在生产实习中学到的时间知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。（2）提高结构设计能力。学生通过设计借据（或量具）的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工的夹具的能力。（3）学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用4。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训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。1.3 问题的提出及对应的解决方案1.3.1 需要解决的问题本课题是法兰盘钻床夹具的设计与制造，需要解决的问题有如下几个方面：（1）认真查阅资料，分析转速器盘的结构特点以及相关的技术要求。（2）分析通用夹具的结构特点以及相关的技术规范。（3）根据转速器盘的特点，设计出适合的钻床夹具结构。（4）材料的选择。根据材料的性能不同和经济性，选择适合的夹具材料。同时还要对夹具做受力分析，计算夹紧力，是否满足要求。（5）拟订工艺路线。首先划分加工阶段，然后选择表面的加工方法和合适的定位基准，最后确定工序安排的原则。（6）确定工序的设计。首先选择机床和工件（刀具和夹具），然后确定加工余量和工序尺寸，最后计算尺寸链。（7）编写工艺过程卡片，制定工艺规程。（8）设计关键工序加工的组合机床，包括三图一卡2。1.3.2 解决的方案（1）通过实习了解转速器盘夹具的机构设计原理。（2）通过查阅书籍和资料，设计出几个方案，对偏心轴套铣夹具的优劣进行总结，然后选择最合理的钻床夹具。（3）对照毕业设计任务书中的相关技术要求对夹具进行计算，得出合理的设计。（4）利用CAD和PRO/E完成偏心轴套铣夹具的零件图和装配图的绘制。（5）组合机床的方案选择（a）制定工艺方案 要深入现场了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹压情况以及生产率的要求等。确定在组合机床上完成的工艺内容及其加工方法。这里要确定加工工步数，决定刀具的种类和型式。（b）机床结构方案的分析和确定 根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。在选择机床配置型式时，既要考虑实现工艺方案，保证加工精度，技术要求及生产效率；又要考虑机床操作、维护、修理是否良好；还要注意被加工零件的生产批量，以便使设计的组合机床符合多快好省的要求。（c）组合机床总体方案 这里要确定机床各部件间的相互关系，选择通用部件的刀具的导向，计算切削用量及机床生产率。给制机床的总联系尺寸图及加工示意图等。（d）组合机床的部份方案和施工方案 制定组合机床流水线的方案时，与一般单个的组合机床方案有所不同。 流水线上由于工序的组合不同，机床的型式和数量都会有较大的变化。因此，这时应按流水线进行全面考虑，而不应将某一台或几台机床分裂开来设计。即使暂时不能全面地进行流水线设计，制定方案时也应综合研究，才能将工序组合得更为合理，更可靠地满足工件的加工要求，用较多的工作，也为进一步发展创造了有利条件3。以上只是对本次毕业设计的一些初步思考，在毕业设计过程中将不断纠正设计方向，完善设计理念。通过这样一个典型环节综合训练，达到综合训练学生运用所学知识，解决工程实际问题的能力。2 生产纲领和生产类型设计题目给定的零件是CA6140车床法兰盘零件，该零件年产量为50000件，设其备品率为4%，机械加工废品率为1%，则该零件的年生产纲领为：N=Qn（1+ 备品率+废品率 ）=500001（1+4%+1%）=52500（件/年），故该法兰盘零件属于大批量生产。大量生产的工艺特征有：（1）具有广泛的互换性，少数装配精度较高处，采用分组装配法和调整法；（2）广泛采用金属模机器造型，模锻或其他商效方法；（3）毛坯精度高，加工余量小；（4）广泛采用商效专用机床及自动机床，按流水线和自动排列设备；（5）广泛采用专用夹具，专用组合机床，专用刀具，专用量具或自动检验装置，靠调整法达到精度要求；（6）对调整工的技术水平要求高，对操作工的技术水平要求较低；（7）有工艺过程卡和工序卡另付，关键工序要调整卡和检验卡；（8）成本较低；（9）生产率高；（10）工人劳动条件较好。3 法兰盘零件分析3.1 零件工艺分析法兰盘的加工共有两组加工表面，它们相互之间有一定的要求。以工件的外圆为基准加工孔。镗90的孔，镗101的孔，镗209孔。其中主要加工孔90。然后以90 mm的孔为中心加工3-12直孔，3-12斜孔，直径为17.5的孔见图1法兰盘零件图。图1 法兰盘零件图有以上的分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于夹具加工另一组表面，并保证它们的精度。3.2 零件的作用法兰是机械连接的重要形式。题目所给的零件是CA6140车床的法兰盘。主要是用来安装在机床上，起到导向的作用使机床实现进给运动。4 工艺规程的设计4.1 毛坯的选择及制备材料的成形过程机械制造的重要工艺过程。机器制造中，大部分零件是先通过铸造成形、锻压成形、焊接成形或非金属材料成形方法制得毛坯，再经过切削加工制成的。毛坯选择的原则是在满足使用要求的前提下，尽可能地降低生产成本，使产品在市场上具有竞争能力。毛坯选择时，应分析本企业现有的生产条件，如设备能力和员工技术水平，尽量利用现有生产条件完成毛坯制造任务。若现有生产条件难以满足要求时，则应考虑改变零件材料和（或）毛坯成形方法，也可通过外协加工或外购解决。零件的毛坯选择。毛坯的选择，对机械制造质量、成本、使用性能和产品形象有重要的影响，是机械设计和制造中的关键环节之一。通常，零件的材料一旦确定，其毛坯成形方法也大致确定了。本零件为CA6140车床法兰盘，选用材料为HT200，所以对应的毛坯选择锻造。 4.2 工艺路线的选择工艺路线用来表示企业产品的在企业的一个加工路线（加工顺序）和在各个工序中的标准工时定额情况。是一种计划管理文件不是企业的工艺文件，不能单纯的使用工艺部门的工艺卡来代替。工艺卡主要是用来指定工人在加工过程中的各种操作要求和工艺要求，而工艺路线则强调加工的顺序和工时定额情况，主要用来进行工序排产和车间成本统计。工艺路线中的最重要的元素有：（1）工序（2）物料组件（3）生产资源/工具（4）检验特性本零件生产类型为大批量生产，故采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。同时还可降低生产成本1。4.2.1 工艺路线方案一工序一：锻打；工序二：退火；工序三：车小端外圆和端面；工序四；掉头车大端外圆和端面；工序五：镗直径为209，101，90的孔；工序六：钻直径为17.5的孔；工序七：钻3-12孔m；工序八：钻，3-12斜孔；工序九：去毛刺；工序十：终检。4.2.2 工艺路线方案二工序一：锻打；工序二：退火；工序三：车大端外圆和端面；工序四；掉头车小端外圆和端面；工序五：镗直径为209，101，90的孔；工序六：钻直径为17.5的孔；工序七：钻3-12孔m；工序八：钻，3-12斜孔；工序九：去毛刺；工序十：终检。4.2.3 工艺方案的分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工小端外圆，然后加工大端外圆，。方案二则是先加工大端外圆，然后再加工小端外圆，此时方案一先加工小端外圆再加工大端外圆，这样有利提高效率，节省成本。经比较可知，显然方案一比方案二的装夹次数减少了，同时也更好的保证了精度要求。4.2.4 最终的加工工艺过程工序一：锻打；工序二：退火；工序三：车小端外圆和端面；工工序九：去毛刺；工序十：终检。4.3 粗加工时切削用量的选择原则粗加工时加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯切削余量较大。因此，选择粗加工的切削用量时，要尽可能保证较高的单位时间金属切削量（金属切除率）及必要的刀具耐用度，以提高生产效率和降低加工成本。提高切削速度、增大进给量和切削深度，都能提高金属切除率。但是，在这三个因素中，影响刀具耐用度最大的是切削速度，其次是进给量，影响最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的切削深度（ap），其次选择一个较大的进给量度f，最后确定一个合适的切削速度V。选用较大的ap和f以后，刀具耐用度显然也会下降，但要比V对刀具耐用度的影响小得多，因此，使V、f、ap的乘积尽可能大，从而保证较高的金属切除率。此外，增大ap可使走刀次数减少，增大f又有利于断屑。因此，根据以上原则选择粗加工切削用量对提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是比较有利的。4.3.1 切削深度的选择粗加工时切削深度应根据工件的加工余量和由机床、夹具、刀具和工件组成的工刚性和强度来确定。选择进给量时应考虑到机床进给机构的强度、刀杆尺寸、刀片厚度、工件的直径和长度等。在工艺系统的刚性和强度好的情况下，可选用大一些的进给量；在刚性和强度较差的情况下，应适当减小进给量。4.3.3 切削速度的选择粗加工时，切削速度主要受刀具耐用度和机床功率的限制。切削深度、进给量和切削速度三者决定了切削功率，在确定切削速度时必须考虑到机床的许用功率。如超过了机床的许用功率，则应适当降低切削速度。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，应当尽量将粗加工余量一次切除。只有当总加工余量很大，一次不能切完时，应考虑分多次走刀。4.4 精加工时切削用量的选择原则精加工时加工精度和表面质量要求较粗加工高，加工余量小且均匀。因此，选择精加工的切削用量时应先考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产效率。4.4.1 切削深度的选择精加工时的切削深度应根据粗加工留下的余量确定。通常希望精加工余量不要留得太大，否则，当背吃刀量较大时，切削力显著增加，影响加工质量。4.4.2 进给量的选择精加工时限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度。进给量增大时，虽有利于断屑，但残留面积高度增大，切削力增大，表面质量下降。4.4.3 切削速度的选择切削速度提高时，切削变形减小，切削力有所下降，而且不会产生积屑瘤和鳞刺。一般选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，尽可能提高切削速度。只有当切削速度受到工艺条件限制而不能提高时，才选用低速，以避开积屑瘤产生的范围。由此可见，精加工时选用较小的背吃刀量ap和进给量f，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度V，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的要求。5 工艺规程设计5.1 制定工艺路线 制定工艺路线得出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降11。 5.2 机床夹具设计的作用及要求夹具是卡紧工件用的。比如机床加工时，主轴有几千转的转速，工件必须要固定好，否则工件飞出伤人后果严重。卡具设计要合理，即卡紧可靠，又要定位准确，较少误差，并保护好已加工好的表面。才能保证工件质量。夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。为保证工件的加工要求，必须使工件在机床上处于准确的位置，夹具就是用来实现这一要求的12。5.3 工序的设计一个或一组工人在同一工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程被称为工序，它是生产过程中最基本的组成单位。工序与工作中心的关系十分密切。一般地，一道工序对应一个工作中心，当然也可以多道工序对应一个工作中心。以下是CA6140车床法兰盘的工序确定：工序一 锻造。工序二 退火。工序三 夹直径为320的外圆车另一端面和外圆。（1）加工条件工件材料：HT200，b =0.16GPa ，HB=200-241，铸造。加工要求：粗车248，207，190，176，148等面。机床：CA6140车床。刀具：选用yt15车刀。车削宽度ae=60，深度ap=4，根据切削手册取刀具直径do=80mm。刀具前角o0后角o15，副后角o=10，主刃Kr=60，过渡刃Kr=30，副刃Kr=5过渡刃宽b=1.5mm。（2）切削用量（a）车削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.6mm，一次走刀即可完成所需长度。（b）查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表8，寿命T=180min。（c）计算切削速度 按机械切削用量手册表14。V=2.26n=7.32=20（d）计算基本工时tmL/ Vf=130/20=6.5min （5.1）工序四 掉头夹另一端外圆 ，车另一端面和外圆。（1）加工条件工件材料：HT200，b =0.16GPa ，HB=200241，铸造。加工要求：粗车320面。机床：CA6140车床。刀具：选用yt15车刀。车削宽度ae=60，深度ap=4，故据切削手册取刀具直径do=80mm。选择前角o0后角o15，副后角o=10，主刃Kr=60，过渡刃Kr=30，副刃Kr=5过渡刃宽b=1.5mm。（2）切削用量（a）车削深度 因为切削量较小，故可以选择ap=1.6mm，一次走刀即可完成所需长度。（b）查后刀面最大磨损及寿命 查机械切削用量手册表8，寿命T=180min。（c）计算切削速度 按机械切削用量手册表14V=1.84n=5.43=20（d）计算基本工时tmL/ Vf=30/20=1.5min工序五 粗镗直径为90，101，209的孔。（1）选择镗刀选择弯头镗刀，粗镗时do=59.9mm，选择卧式镗床T68。粗镗时v=20m/min35m/min，f=0.3mm/r1.0mm/r。精镗时v=15m/min30m/min，f=0.15mm/r0.5mm/r。（2）选择切削用量（a）决定进给量由do=23mm，查机械切削用量手册表5 ，f=0.47mm/r0.57mm/r。按机床强度查1表10.1-2，选择f=0.056mm/r1.8mm/r。最终决定选择机床已有的进给量mm/r。（b）耐用度查2表9，T=4500s=75min。（c）切削速度查1表2，n=50r/min2000r/min 取n=50r/min。（3）计算工时min （5.2）工序六 精镗直径为90，101，209的孔。（1）选择镗刀选择弯头镗刀，粗镗时do=59.9mm。选择卧式镗床T68。粗镗时 v=20m/min35m/min，f=0.3mm/r1.0mm/r。精镗时 v=15m/min30m/min，f=0.15mm/r0.5mm/r。（2）选择切削用量（a）决定进给量由do=23mm，查2表5f=0.47mm/r0.57mm/r按机床强度查1表10.1-2，选择f=0.056mm/r1.8mm/r。最终决定选择机床已有的进给量mm/r。（b）耐用度查2表9，T=4500s=75min。（c）切削速度查1表10.1-2，n=50r/min2000r/min 取n=50r/min。（3）计算工时min工序七 钻直径为17.5的孔。（1）选择钻头选择高速钢锥柄麻花钻，选择Z5163A钻床。 （2）选择切削用量（a）决定进给量 按钻头强度和机床强度，最终决定选择Z5163A机床已有的进给量mm/r。 （2）计算工时选择n=400r/min所以min。工序八 钻3-20孔。（1）选择钻床及钻头 选择Z5125A钻床，选择高速钢锥柄麻花钻。 （2）选择切削用量（a）决定进给量按钻头f=0.47mm/r0.57mm/r，按机床强度查表选择f=0.056mm/r1.8mm/r，最终决定选择机床已有的进给量mm/r。（b）耐用度查2表9，T=4500s=75min。（c）切削速度查1表10.1-2，n=50r/min2000r/min 取n=400r/min。（3）计算工时min工序九 钻3-12孔。（1）选择钻床及钻头 选择Z5125A钻床，选择高速钢锥柄麻花钻。（2）选择切削用量（a）决定进给量按钻头f=0.47mm/r0.57mm/r，按机床强度查表选择f=0.056mm/r1.8mm/r，最终决定选择机床已有的进给量mm/r。（b）切削速度查1表10.1-2，n=50r/min2000r/min 取n=400r/min。（3）计算工时min工序十 钻3-12斜孔。（1）选择钻床及钻头 选择Z5125A钻床，选择高速钢锥柄麻花钻。 （2）选择切削用量（a）决定进给量按钻头f=0.47mm/r0.57mm/r，按机床强度查表选择f=0.056mm/r1.8mm/r，最终决定选择机床已有的进给量mm/r。（b）切削速度查1表10.1-2，n=50 r/min2000r/min 取n=400r/min。（3）计算工时min工序十一 检验。6 夹具设计机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置，又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。法兰盘制造材料为HT200，年产量5万件。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。本夹具用于支座体小端面的铣削加工。机床夹具是一种在金属切削机床上实现装夹任务的工艺装备，是机械加工工艺系统的一个重要组成部分。下面介绍法兰盘夹具的主要设计过程。6.1 定位基准的选择正确选择定位基准是制订机械加工工艺规程和进行夹具设计的关键。定位选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得宜提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正进行。定位基准分为精基准和粗基准。在起始工序中，只能选用未经加上过的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。用加工过的表面所作的定位基准称为精基准。在设计工艺规程的过程中，当根据零件工作图先选择精基准、后选粗基准。结合整个工艺过程要进行统一考虑，先行工序要为后续工序创造条件。6.1.1 粗基准的的选择零件毛坯在铸造时内孔与外圆之间难免会有偏心，因此在加工时，如果用不需加工的外圆作为粗基准对于一般的回转体零件而言，以外表面作为粗基准是合理的。对于零件来说320mm作为粗基准。6.1.2 精基准的选择精基准的选择应从保证零件的加工精度、特别是加工表面的相互位置精度来考虑，同时也要照顾到装夹方便，夹具结构简单。在这里主要考虑考虑的是基准的中和问题。当设计与工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。所以以直径为90的内圆作为精基准。6.2 问题的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。本次设计加工12mm孔的钻床夹具，本夹具将用于后边所设计的专用组合机床，刀具材料为高速钢，在法兰盘的320外圆表面上加工孔。利用本夹具主要用来加工12mm，这个孔内表面的无具体粗糙度要求，因此本工序的加工精度容易保证，主要考虑如何定位夹紧以节省操作时间提高生产率。6.3 切削力及夹紧力计算钻12mm孔时切削量最大，切削力和加紧力也最大，这里只考虑钻12mm孔时的切削力和加紧力。刀具：高速钢锥柄麻花钻，12mm。钻孔时的轴向力，查表1-2-7文献1N 由于工件所受加紧力与切削力方向相互垂直，为防止工件在切削力作用下沿90mm段较小平面侧边倾斜，使工件离开基面所需的夹紧力为：摩擦系数查4表3-19，=0.25。 安全系数 ，式中 K基本安全系数1.5；K加工状态系数1.2；K刀具钝化系数1.5；K切削特点系数1.0；K考虑加紧动力稳定性系数1.3。L=20mm， H=42mm， l=34mm夹紧力为9904N。查表3-26文献4，知d=10mm的螺栓许用夹紧力N，因为10mm螺栓长度小于所需夹紧长度，为方便加紧，选用16mm的夹紧螺栓夹紧，夹紧螺母上钻一16mm斜孔使之成为可快速拆装的螺母，且定位套在45h6mm外圆段的定位套对工件有辅助支撑作用，使支撑更加稳定，因此选用该螺栓加紧足以满足加紧要求。 6.4 夹紧元件的选择工件在夹具中定位后一般应夹紧，使工件在加工过程中保持以获得的定位不被破坏。由于工件在加工过程中受切削力，惯性力、夹紧力等的作用，会形成变形或位移，从而影响工件的加工质量。所以工件的夹紧也是保证加工精度的一个十分重要的问题。为了获得良好的加工效果，一定要把工件在加工过程中的位移、变形等控制在加工精度所允许的范围之内。夹紧时间的处理有时会比定位的设计更为困难，从设计难度上讲，夹紧机构往往花费设计人员较多的心血16。夹紧机构设计时一般应满足以下主要原则：(1)夹紧时不能破坏工件在定位元件上所获得的位置。(2)夹紧力应保证工件位置在整个加工过程中不变或不产生不允许的振动。(3)使工件不产生过大的变形表面损伤。(4)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的刚度和强度，手动夹紧机构必须保证自锁，机动夹紧机构应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。(5)夹紧机构必须安全、省力、方便、符合工人操作习惯。6.5 定位元件的选择及定位误差分析定位误差是由于工件在夹具上定位不准而造成的加工误差。本夹具的主要定位元件为定位心轴和专用的弹簧式定位装置。定位心轴是根据零件定位方案设计的专用件，各定位面加工后对90mm孔的轴向位置偏差影响可以忽略不计。钻孔位置主要由钻套钻模套引导，因此孔的位置加工偏差主要由钻套中心位置尺寸偏差决定。查文献4表3-17，普通精度的钻模板上固定的衬套中心位置尺寸的极限偏差取0.05mm0.3mm，因此孔的位置偏差可以保证9。6.6 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。夹具体上钻套采用快换形式提高了加工生产效率。同时，在定位和夹紧方面采用的是带有螺栓连接的定位心轴和快速螺旋夹紧机构，该夹紧机构是螺母螺孔内又斜钻了孔，其孔径略大雨螺纹外径。螺母斜向沿着光孔套入螺杆，然后将螺母摆正，使螺母的螺纹与螺杆（即：定位心轴）啮合，再略为拧动螺母，便可夹紧工件8。快速旋转夹紧机构同样的提高了加工生产效率。在用定位心轴定位时，采用的是间隙配合心轴，心轴工作部分按基孔制h6、g6或f7制造。此设计在装卸工件时较方便，缩短了加工时的辅助时间。根据该法兰盘结构特点设计的定位套一次限制5个自由度，外加一定位支承板限制2个自由度，即满足定位要求又能增加定位稳定性。夹紧装置使用钩形夹紧螺栓，操作方便。该夹具上设有挡块，可防止零件在加工时发生翻转或者滚动。夹具体也是由定位夹紧需要设计而成，工件的拆装也比较方便，总体上这套夹具方案能够满足生产要求5。6.7 机床夹具的基本组成部分（1）定位元件及定位装置 它与工件的定位基准相接处，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动之间的相对正确位置。（2）对刀及引导元件 这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置，用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件。用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件，称为引导元件。（3）夹紧装置 用于加紧工作，在切削时使使工件在夹具中保持既定位置。（4）联接元件 用以确定夹具在机床上的位置并于机床相连接。（5）夹具体 用以联接夹具各元件或装置，使之成为一个整体，并通过它将夹具安装在机床上。（6）其他联接或装置 除上述元件或装置以外的元件或装置。如某些夹具上的分度装置、防错装置、安全保护装置、为便于拆下工件而设置的顶出器等。7 组合机床设计组合机床是根据工件加工需要，以大量系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或数种工件按预先确定的工序进行加工的高效专用机床。组合机床能对工件进行多刀、多轴、多面、多工位同时加工。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。组合机床可分为具有固定夹具的单工位组合机床、具有移动夹具的多工位组合机床和转塔式组合机床三类。7.1 组合机床总体设计-“三图一卡”绘制组合机床“三图一卡”，就是在选定的工艺和结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡等。7.1.1 被加工零件工序图的作用及内容被加工零件工序图是根据制订的工艺方案，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。除了设计研究合同外，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11。被加工零件工序图是在被加工零件工序图基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括：（1）被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。本工序加工部位用粗实线表示，其余部位用细实线表示。当需要设置中间导向时，则应把设置中间导向临近的工件内部肋、壁布置及有关结构形状和尺寸表示清楚，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉6。（2）本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支撑、定位、夹紧和导向等机构设计。（3）本工序所选用加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。本工序加工部位的位置尺寸应与定位基地直接发生关系。当本工序定位基准与设计基准不符时，必须对加工部位的位置精度进行分析和换算，并把不对称公差换算为对称公差。对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真分析。当本工序有特殊要求时必须注明13。（4）注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。7.1.2 加工示意图（1）加工示意图的作用和内容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；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件，绘制机床总联系尺寸图的主要依据；是对机床总体布局和性能的原始要求；也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。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、夹具、刀具及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。（2）绘制加工示意图的注意事项加工示意图应绘制成展开图，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（即指加工表面，所用刀具及导向，主轴及接杆等规格尺寸，精度完全相同时，只画一根，但必须在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号）。一般主轴的布置不受真实距离的限制，当主细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、导向装置等是否相互干涉7。（3）选择刀具、导向装置及切削用量、转矩、进给力、功率和有关联系尺寸的计算。（a）刀具的选择选择刀具应考虑工件材质、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率等要求。只要条件允许，应尽量选用标准刀具。本工序是钻，选用硬质合金钻头。刀具尺寸应满足加工要求。（b）导向结构的选择导向装置的作用：保证刀具相对工作的正确位置，保证刀具间正确的位置，提高刀具系统的支撑刚性。本工序的切削速度最大不过V =50m/min。（c）确定切削转矩、轴向力和切削功率确定切削转矩、轴向力和切削功率是为了分别确定主轴及其他传动件尺寸、选择滑台、主电动机提供依据。（d）确定联系尺寸其中最重要的联系尺寸是工件端面到轴箱端面之间的距离，它等于刀具悬伸长度、主轴外伸长度之和，再减去加工端面的厚度。为了使机床结构紧凑，应尽量使工件端面至轴箱距离最小13。因此首先从所有刀具中找出影响联系尺寸的关键刀具，使其接杆最短，以获得加工终了时轴箱前端面到工件端面之间所需的最小距离，并据此确定全部刀具、接杆（或卡头）、导向托架及工件之间的联系尺寸。主轴端部须标注外径和孔径（Dd）、外伸长度L；刀具结构尺寸须标注直径和长度；导向结构尺寸应标注直径、长度、配合；工件至夹具之间的尺寸须标注工件离导套端面的距离；还须标注托架与夹具之间的尺寸。7.1.3 机床联系尺寸总图（1）机床联系尺寸总图的作用与内容（a）机床联系尺寸总图的作用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、主要构成及各部件安装位置、相互联系、运动关系和操作方位的总体布局图，用以检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适；它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供主要依据；它可以看成是机床总体外观简图，由其轮廓尺寸，占地面积、操作方式等可以检验是否适应用户现场使用环境9。（b）机床联系尺寸总图的内容表明机床的配置型式和总布局。以适当数量的视图（般至少两个视图，主视图应选择机床实际加工状态），用同一比例画出各主要部件的外廓形状和相对位置。表明机床基本型式（卧式、立式或复合式、单面或多面加上、单工位或多工位）及操作者位置等。 完整齐全地反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备量尺寸。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零部件，不得遗漏。（2）绘制机床联系尺寸总图之前应确定的主要内容（a）选择动力部件动力部件的选择主要是确定动力箱（或各种工艺切削头）和动力滑台。传动装置选择TD25-A系列传动，三轴主轴箱，和1HY-25液压滑台。（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，以便允许内腔通过随行夹具返回系统或冷却排屑系统。其次是机床内部结构尺寸限制和刚度要求。考虑刚度、结构功能和使用要求等因素，装料高度为1370mm。（c）机床同用部件的选择此次设计的专用组合机床所用的同用部件有；一个动力头、一个液压滑台、一个立柱、一个侧底座、一个底座、一个垫台和一个电机。根据设计要求，本组合机床通用部件查组合机床设计手册选取见表5.1通用部件表。表5.1 通用部件表通用部件名称型号钻削动力头1TZb12液压滑台1HY25-IA立柱1CL25侧底座1CD251电机YEJ802-4B5根据手册上各通用部件的尺寸绘制组合机床联系尺寸图。机床的联系尺寸图主要应针对各部件之间的联系尺寸进行标注，各部件只画出必要的轮廓形状即可，尽量减少不必要的线条和尺寸，各部件应严格按同一比例绘制。在图上应标明工件、夹具及动力头的中心线之间的关系。7.1.4 机床机床生产率计算卡生产率计算卡是反映所设计机床的工作循环过程、动作时间、切削用量、生产率、负荷率等的技术文件。通过其可以分析所拟定的方案是否满足要求。（1）理想生产率=50000/230
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