目录
1前言 1
2 组合机床总体设计 3
2.1 总体方案设计 3
2.2 被加工零件分析 3
2.3 机床结构的确定 3
2.4 本组合机床的特点 4
2.5切削用量的确定 4
2.6刀具结构选择 5
2.7 绘制“三图一卡” 6
3 夹具设计 13
3.1夹具设计的基本要求和步骤 13
3.1.1夹具设计的基本要求 13
3.1.2夹具设计的步骤 13
3.2定位方案的确定 14
3.2.1零件的工艺性分析 14
3.2.2定位方案的论证 14
3.2.3误差分析 15
3.2.4导向装置 17
3.3夹紧方案的确定 17
3.3.1夹紧装置的确定 17
3.3.2夹紧力的确定 18
3.3.3 油缸的选择 20
3.4夹具体的设计 20
4 结论 22
参考文献 23
致谢 24
附录 25

一、设计（论文）内容
设计一台可加工曲轴中两连杆轴颈的滚切组合机床，具体进行总体设计和夹具
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) 机床联系尺寸图，
(d) 生产率计算卡，(e) 有关设计计算、校核。
2．夹具设计
(a) 夹具总装图，(b) 夹具体零件图，(c) 其它零件图，(d) 有关计
算、校核等。

二、设计（论文）依据
1．课题来源：江苏恒力组合机床有限公司
2．产品名称：495B-05004A
3．被加工零件：曲轴（附工序图）
4．工件材料：QT800-2 硬度HB240-300
5．加工内容：滚切两连杆轴颈φ62，两端圆角4-R3.5，保证轴向尺寸25.75、59.25、
361.75和395.25。
6. 生产纲领：大批大量。
7. 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．机床尽量能用通用件（中间底座可自行设计）以便降低制造成本；
4．机床各动力部件用电液控制。
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，要
应有三维软件设计的零件。过程要求：装配图需提供手工草图。
6．毕业设计说明书见相关要求
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

柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床总体和夹具设计

内容简介：: 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床总体和夹具设计摘要：曲轴中两连杆轴颈的加工是大批量生产的零件。为了提高生产效率，满足被加工零件的精度要求，本课题设计了一台用于加工曲轴中两连杆轴颈的组合机床。本文介绍了该组合机床总体设计和夹具设计的思路，全文共分两个部分。第一部分是总体设计，采用卧式组合机床，考虑的因素有刀具、切削用量、切削力、切削扭矩及切削功率等，通过计算选择主轴直径、外伸尺寸、接杆型号、滑台、动力箱等通用部件，再确定动力部件的工作循环及工作行程，完成机床总体设计。第二部分是夹具设计，通过对被加工零件的全面分析，选用曲轴轴颈定位，夹紧装置采用液压缸夹紧机构，直接夹紧与工件上；夹具体为框架式结构，有良好的刚性，使夹具能长期保持可靠的精度和稳定性。该组合机床不仅能保证加工精度，还能提高加工效率。整个机床布局合理，夹紧可靠，精度较高，使用操作方便，提高了工作效率，达到了设计要求。关键词：铣床；曲轴；组合机床；夹具；柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床总体和夹具设计 of of in of of is In to of is a is to of of of is of of as so as so by of to be of of of is it on to of is of is is is 外文翻译专业机械设计制造及其自动化学生姓名褚宏班级 B 机制 051 班学号 0510110132 指导教师孙俊兰外文资料名称： ve of 文资料出处：件：指导教师评语：签名：年月日三轴和五轴铣床加工表面 R. 萄牙 ) 褚宏译摘要：这项工作的目的是分析铣削参数对表面光洁度的影响。这个工作对科学和工业都有利。一方面，试图减少手工抛光时间，手工抛光意味着模具生产时间长。另一方面，虽然文献主要涉及钢模，然而这个作品研究铝模，因为它在加工中的优势和模具稳定性。在小批量生产中，生产者更有兴趣生产铝模。在同样的切割条件下使用 5轴床修整零件表面，之前是用 3 轴加工的。在不同的加工条件中测试 3 轴和5 轴铣削操作。比较结果可以得出，使用末端铣削的 5 轴铣削代替传统有球前端刀具的 3 轴铣削，可以获得更好的表面光洁度。同时使用实验设计技术和多重线性回归可以建立程序的数学模具，这个程序给出了用最少时间获得一定粗糙度的程序参数。关键词：三轴和五轴铣削；工具种类和方向；表面光洁度和加工时间 1 引言航空和汽车工业的发展带来了新技术挑战，涉及到统中日益复杂的产品和新几何模型。这些更加复杂的几何模型强制地挑战了冲压工具的生产情况。这是开发新铣削技术即 5 轴铣削的重要原因。研究这些新的铣削技术是非常重要的，以便确定在什么条件下每个这些技术可以给出最好的结果。为了获得理想的表面粗糙度，曲面的手工抛光几乎是必须的。这种操作是铣削程序无法经济地达到理想的表面质量的后果 ,并且现在这种操作越来越多地被合格工人的日益减少影响着。现在 5 轴铣削技术，在加工操作中有巨大优势的技术之一，有潜力大大地降低手工抛光。在这个文件中 ,加工表面粗糙度和操作参数有关，对数学统计模型有吸引力。挑选一批小尺寸的零件几何结构，使它们能代表所有模型和冲压工具的不同几何结构。决定特殊零件区域粗糙度和加工条件 (每齿进给量和跨度 )相等。正如所预料，发达数学模型适当地表达了实验结果并且在这种情况下使得利用最优标准和加工时间成为可能。这个事实强调数学模型的重要性，从而确定加工参数，目的是最充分的使用原料。根据“实验设计”方法做实验工作计划和结果分析。 2 实验工作这项工作的目标 ,具体的产业问题个作品比较加工表面的 5 轴铣削和 3 轴铣削。所有程序变量都已经被确定，选择最相关的变量进行研究。最终目的是用最少加工时间获得符合固定的粗糙程度的合格值。定和选择程序变量实验工作选择的程序参数是跨度 , 每齿进给量 , 进给方向和 3轴和 5轴铣削技术。由于铣床最低旋转速度是 4,200且在更高的速度下工具才能工作，所以切割速度要恒定。并且工具直径也要是恒定的，选择 10 12直径从而避免工具和零件之间几何干涉，这在工业实践中发生。切割的深度也要保持不变，不仅减少了变量数量也是因为在抛光过程中深度通常是很浅的。设备装有一个海德汉 25 制器的 5 轴床（赫姆利 202 H）进行铣削操作。使用 3轴用 5轴用 3 实验实验工作分两个阶段，第一个阶段是用球头磨进行 3 轴铣削分析。第二个阶段是使用球头磨和立铣刀两种工具进行 5 轴铣削。考虑的控制参数有表面粗糙度，零件几何尺寸准确性和形状和加工时间。零件几何结构有四种不同的形状：凸形，凹形，水平面和斜面。（图 1）图分表面尽管研究的是 5 轴铣削，零件只有一个方向曲率（双曲率仅能使更复杂，且这个模型也可以应用到那种情况）。因此，它是决定涉及一个旋转轴（ A 轴饶 X 轴旋转）。零件材料是 7,000 系列铝合金，在小型和中等连续生产中制造塑料注塑品使用这种材料。轴铣削首先，用 3 轴铣削研究跨度和每齿进给量参数在抛光操作中的重要性。初次研究之后，进给方向的重要性进行了分析。研究这个参数考虑三个不同的方向：（ a） 0方向 ; (b) 45方向 ; (c) 90方向（“作等值线”）。（图 2）正如下面一幅图表明的， 3 轴铣削操作其中的一个特征是超前 /滞后角是变化的。这个角在工具轴和曲面法线之间。图进给方向在 3 轴铣削操作中确定三种不同切割类型：向下切割，水平切割，向上切割是有可能的。图 3 加工路线上的切割速度是变化的。图 3 也表明三种切割类型分配在工具边缘的切割速度是不同的图前角 /后角 ( f) 5 轴铣削分析 5 轴铣削抛光操作中前角（ f 0） /后角（ f 0）（工具有同样直径和跨度）在 5 轴铣削实验中，考虑到文献中建议的值，选择前 /后角 ( f)值。（球端铣 +15 ; 端面铣 +4） (图 6) 4 实验工作和结果分析首先进行一些实验，确定研究的过程参数最佳值范围。初步实验铣削首先，从目录中选择跨度和每齿进给值。但是，粗糙度结果不令人满意，因为这些在工业领域内不能认可这个结果。度和每齿进给量后来定义另一个组实验（结果显示在趋向水平形状的表格 1 和 2 中，图 1）使用不同的跨度和每齿进给量。图 7 和图 8 代表的加工时间和粗糙度结果（分别是每齿进给量和跨度）更加清楚地表示：精确到 1糙度，在加工时间没有重要损坏；表 1 平均粗糙度 , 跨度 ( 每齿进给量 (mm/ 2 加工时间 (s) 跨度每齿进给量 (mm/( 625 740 239 675 147 482 305 250 93 390 254 208 96 223 88 325 172 75 280 65 225 134 86 104 87 74 图 . 7. 跨度 ( 图 . 8. 每齿进给量 (mm/ 不同的和可以导致同样的粗糙值，但是需要不同的加工时间。关于跨度和每齿进给值参数，有一个下限，急剧恶化就从那个加工时间开始。过程模型。伴随着斜面的最后形成过程模型产生了。粗糙度 (度 )齿进给量 ) (1) 等式 (1)把粗糙度和跨度和每齿进给量联系起来。通过多重线性回归可以获得等式（对数方法展示了最好的结果）加工时间 =(度 )+(每齿进给量 )* (2) 等式 (2) 把加工时间和每齿进给量联系起来。这是统一运动公式的应用。定义了需要的粗糙度后，这种情况下选择 1糙度，过程中误差最少的加工时间是最优的。 (等式（ 3）、图 9) 图 9 最小加工时间表 3 整理水平粗糙度 , 达到等级表面粗糙度达到波兰标准表面粗糙度可接受整理业务（意味着手工抛光）表面粗糙度但还是可以接受的（较低加工时间，而且意味着大型手册抛光）加工时间 =(度 )+ 10 (跨度 ) 1* ( (3) 这些都是研究斜面形状的，但是他们可以开发用于其他任何形状。给方向分析进给方向集中在三个不同的粗糙度水平（表格 3）。可以在零件的斜面形状上获得粗糙度结果。表格 (4)的值表明分析的值的范围：粗糙度不受进给方向的影响；在 45 和 90的方向上工件尺寸较大。在 0方向上加工时间较少，在 90方向上加工时间较长表 4 进给方向的重要性进给方向 ( ) 跨度 (每齿进给量 (mm/糙度 Ra(工时间 (s)存储区间(0 744 5 837 0 858 215 5 244 0 259 67 5 85 0 98 最后实验铣削在最初实验结果的基础上，最终实验计划建立。这些是针对对四种不同表面类型的实验：（ a）水平面形状；（ b）趋向水平形状；（ c）凸形；（ d）凹形在所有这些表面上，进行四个不同实验（球头磨和立铣刀的 3 轴铣削，球头磨f=+15和立铣刀 f=+4的 5 轴铣削）从三个不同方向上测量表面粗糙度（进给方向， 45相对方向，垂直于进给方向；图 10）图 . （ a）横向平面形状（跨度 = 米），（ b）斜面形状（跨度 =米），（ c） *凸形状（跨度 =米）和（ d） *凹形状（跨度 =米）（值不代表 3 轴端面铣 ,一旦前 /后角沿着表面发生变化。实际测量表面的粗糙值在平面和斜面测量值之间）。和预想的一样，在水平面表面，立铣刀的 3 轴铣削给出最好的结果（更低粗糙度）球头磨的铣削操作中的值的范围， 3 轴或者 5 轴，最大的粗糙值发生在垂直于工具运动的方向上，然而，立铣刀的 5 轴铣削，最大粗糙值发生在工具运动的方向上。在最后的实验中，除了水平面表面，立铣刀的 5 轴铣削给出了最好的结果（更低的粗糙度）。 5 总结和将来的发展基于这个作品和实验结果，可以得出 7,000 系列铝合金，球头磨（ 10立铣刀（ 12,使用的加工条件：就哪个方向，进给或者横向的，最大粗糙度（发生而言，跨度和每齿进给量是重要的参数。进给方向对表面粗糙度没有影响（但是对于加工时间和序很重要。加工表面 5 轴铣削抛光操作中，有可能获得更好的表面光洁度（粗糙度）和更少的加工时间，在趋向进给方向上立铣刀取代了传统球头磨。就将来发展而言，它将是重要的制定一个理论模型，那就是关系到被加工复杂表面的粗糙度和操作参数；分析切削力和刀具磨损，以便获得更多全球性的铣削程序的工艺知识。双曲面实验一证实起符合 4 轴铣削，也可以包括所有 5 轴技术变量。研究 5 轴铣削和高速切削之间的结合，因为它是工业的实际趋势并且这项工作证明了它的利益性。 6 参考文献 1 1989） 105 文献资料专业机械设计制造及其自动化学生姓名褚宏班级 B 机制 051 学号 0510110132 指导教师孙俊兰文献资料 1 何培英 ,李月琴环境下组合机床总体设计 J2007,07. 2 许爱玲 J. 装备制造技术 ,2008,(8):603 赵建树 ,刘建寿 J1999,(07) . 4 魏效玲 ,胡进省 J煤矿机械 , 2000,(01) . 5 王保良 ,李广伟 ,王定保 ,张谦 J 1999,(10) . 6 刘荣成 ,徐学强 ,杨根祥式破碎机故障分析与改造 J 1998,(10) . 7 孙成林 J2000,(03) . 8 孙成林续完 )J2001,(04) . 9 郎宝贤 ,郎世平 J 2004,(09). 1 郭建民盘破碎机结构改造 J 2002,(04). 毕业设计任务书课题：柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床总体和夹具设计专业机械设计制造及其自动化学生姓名褚宏班级 B 机制 051 学号 0510110132 指导教师孙俊兰专业系主任刘道标发放日期 2009 年 2 月 28 日一、设计（论文）内容设计一台可加工曲轴中两连杆轴颈的滚切组合机床，具体进行总体设计和夹具设计。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) 机床联系尺寸图， (d) 生产率计算卡， (e) 有关设计计算、校核。 2夹具设计 (a) 夹具总装图， (b) 夹具体零件图， (c) 其它零件图， (d) 有关计算、校核等。二、设计（论文）依据 1课题来源：江苏恒力组合机床有限公司 2产品名称： 495被加工零件：曲轴（附工序图） 4工件材料：硬度加工内容：滚切两连杆轴颈 62，两端圆角证轴向尺寸 6. 生产纲领：大批大量。 7. 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机床尽量能用通用件（中间底座可自行设计）以便降低制造成本； 4机床各动力部件用电液控制。 5设计图样总量：折合成面在 3 张以上；工具要求：应用计算机软件绘图，要应有三维软件设计的零件。过程要求：装配图需提供手工草图。 6毕业设计说明书见相关要求 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、毕业设计说明书要求：按教务处毕业设计（论文）格式规范统一编排、打印，字数不少于 2 万字。 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）机床联系尺寸图 1 张 5）生产率计算卡 1 张 6）夹具总装配图 1 张 7）夹具体零件图 1 张 8）其它零件图若干张（待指定） 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）内容必须与毕业论文课题相关； 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 3月 8日 3 月 9 日布置任务 3月 10日 3 月 22 日调查研究，毕业实习 3月 23日 4 月 5 日方案论证，总体设计 4月 6日 4 月 19 日技术设计（部件设计） 4月 20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 日毕业答辩六、主要参考文献 1组合机床设计（机械）大连：机械工业出版社， 1975 2组合机床设计简明手册北京：机械工业出版社， 1994 3. 孙丽媛主编北京：冶金工业出版社， 2002 4. 艾兴，肖诗纲编第三版械工业出版社， 2002 5机械设计北京：机械工业出版社， 2001 6兆年第一版械工业出版社， 1994 7机械设计师手册（上、下册）械工业出版社， 2002 8.标准设备设计 M上海：上海交通大学出版社， 1999 9机械制造工艺装备设计实用手册宁夏：宁夏人民出版社， 1991 10组合机床及其调整与使用北京：机械工业出版社， 1990 11机械加工工艺师手册械工业出版社， 2001 12床夹具设计手册 M北京：国防工业出版社， 1996 13组合机床设计（第二版） M上海：上海科技出版社， 1994 14金属切削机床夹具设计手册北京：机械工业出版社， 1995 15孔加工刀具北京：国防工业出版社， 1990 七、其他毕业实习报告专业机械设计制造及其自动化学生姓名褚宏班级 B 机制 051 学号 0510110132 指导教师孙俊兰日期 2009 年 3 月 31 日 1 实习报告一、概述生产实习是我们机自专业知识结构中不可缺少的组成部分，并作为 1 个独立的项目列入专业教学计划中的。其目的在于通过实习使学生获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面；同时专业实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道，培养当代大学生具有吃苦耐劳的精神，也是学生接触社会、了解产业状况、了解国情的 1 个重要途径，逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能；体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是 10 分必要的基础。通过本次实习环节，可以达到以下几个目的：（ 1）通过对工厂现场生产的实习，巩固所学知识，可以在理论基础上对生产实际有更深入的了解；（ 2）对生产中所遇到的典型零件的特征、用途、加工方法、生产流程、生产工艺等方面做到全面地、深入地了解；（ 3）针对毕业设计课题的要求，进行资料收集与采编，拓展设计思想，从中吸取设计相关的知识。二、实习过程由于我毕业设计所涉及的内容是柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床总体和夹具设计。为期 23 天的生产实习，我们先后去过了杭州通用机床厂，杭州机密机床加工工厂，以及杭州发动机厂等大型工厂，了解这些工厂的生产情况，与本专业有关的各种知识，各厂工人的工作情况等等。第一次亲身感受了所学知识与实际的应用，传感器在空调设备的应用了，电子技术在机械制造工业的应用了，精密机械制造在机器制造的应用了，等等理论与实际的相结合，让我们大开眼界，也是对以前所学知识的一个初审。通过这次生产实习，进一步巩固和深化所学的理论知识，弥补以前单一理论教学的不足，为后续专业课学习和毕业设计打好基础。三、实习内容实习的内容主要有两个：一个是在图书馆查阅资料，在查阅机械制造装备时，我对组合机床有了更加深刻的了解，组合机床是以系列化、标准化的通用组件或零部件为基础的，配以少量的专用部件组成的一种高效生产专用机床。它具有自动化程度高、加工质量稳定、工序高度集中等优点。通过仔细的观察和与工厂师傅的交流，我对组合机床具体的工艺范围有了一定的了解，在组合机床上可完成下列工艺内容：车平面、铣平面，锪平面、车外圆、钻孔、铰孔、扩孔、镗孔、倒角、攻螺纹等。另一个则是外出实习 ,我们先后参观了几个厂，在工厂里我们学到了很多东西。我们来到实习的第一站，隶属杭州机床集团的杭州通用机床厂。该厂主要以生产 130H， 7132H，是目前国内比较大型的机床制造厂之一。在实习中我们 2 首先听取了一系列关于实习过程中的安全事项和需注意的项目，在机械工程类实习中，安全问题始终是摆在第一位的。然后通过该厂总设计师的总体介绍。粗略了解了该厂的产品类型和工厂概况。也使我们明白了在该厂的实习目的和实习重点。接着我们到了同属杭州机床集团的杭州精密机床厂，顾名思义，杭州精密机床厂是生产一些加工精度较高，技术要求高的机床设备的大型工厂，主要加工的是机床内部的一些精度等级较高的小部件或者一些高精度的机床，如 M 级，平面磨床。由于加工要求较高，所以机器也比较精密，所以有些也要在恒温这个环境下伺候它们呢。这样才能保证机床的工作性能，进而保证加工零件的加工精度要求。我们此次实习的最后一站是杭州发动机厂，该厂建于 1958 年，是由杭州动力厂和汽车修配厂等合并而成，该厂参与生产了浙江省第一辆重型染油机，第一辆拖拉机，第一辆大客车以及第一部无轨电车，曾在 92 年被列为国家重点大型企业，浙江省机械 100 强的美誉，现在该厂拥有员工 1800 人，具有 2000 多台专业机器，该厂的油机，油机，柴油机都在浙江省内市场上占有主流地位，年产值达 10多忆元，是浙江省内重点发动机生产基地。四、对组合机床未来发展的分析在杭州发动机厂的时间最长，历时 12 天，分别介绍了油缸体的加工工艺 (分为面加工和孔加工 )，凸轮轴孔的加工，数控设备的加工特点，分类及具体运用，曲轴的加工工序以及发动机的具体工作原理。在最后一天，我们还参观了其铸造部，参观了其铸造生产过程。在该厂的实习中，深刻明白了数控机床的生产中发挥的切实作用，以及目前社会对数控机床及数控人才的急需，而在一些重要数控产品，如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床等的需求上，决不能过于依赖进口。历时将近一个月的实习结束，该次实习，真正到达机械制造业的第一前线，了解了我国目前制造业的发展状况也粗步了解了机械制造也的发展趋势。在新的世纪里，科学技术必将以更快的速度发展，更快更紧密得融合到各个领域中，而这一切都将大大拓宽机械制造业的发展方向。它的发展趋势可以归结为“四个化”：柔性化、灵捷化、智能化、信息化。即使工艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要，能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要，使其与环境协调的柔性，使生产推向市场的时间最短且使得企业生产制造灵活多变的灵捷化，还有使制造过程物耗，能耗大大降低，高自动化生产，追求人的智能于机器只能高度结合的智能化以及主要使信息借助于物质和能量的力量生产出价值的信息化。当然机械制造业的四个发展趋势不是单独的，它们是有机的结合在一起的，是相互依赖，相互促进的。同时由于科学技术的不断进步，也将会使它出现新的发展方向。前面我们看到的是机械制造行业其自身线上的发展。然而，作为社会发展的一个部分，它也将和其它的行业更广泛的结合。 21 世纪机械制造业的重要性表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。它将使人类不 3 仅要摆脱繁重的体力劳动，而且要从繁琐的计算、分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动，智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。当然这一切还需要我们大家进一步的努力。五、实习感想通过这次实习使我对过去所学的课本知识有了进一步的认识，同时也感到了自己的不足。虽然实习时间不长，但我深深地感到收益匪浅！实物出现在面前，让我更能具体形象的了解镗床的结构、工作原理、各零件之间的关系和镗床设计制造的过程等。这样，对于毕业设计我已做好前期准备工作弄清楚我所设计的东西的结构，原理等。从而我们弥补理论联系实际方面的不足，实践才是最好的方法，因此，在这次毕业实习中，用科学实践的感性认识，去了解工业生产的整个过程，以及组织管理情况。在学习、工作中全面学习实践和理论知识，从而提高我的自身的整体素质。同时，这次实习更贴近毕业设计，对我们的毕业设计大体轮廓也有了一定的认识，也为今后的工作作了准备。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褚宏班级 B 机制 051 学号 0510110132 指导教师孙俊兰完成日期 2009 年 3 月 31 日 1 课题名称：柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床总体和夹具设计一、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：本课题来源于江苏恒力组合机床有限公司。该公司 2004 年与日本山崎株式会社达成技术合作协议，引进发达国家的组合机床设计和制造技术，为提高我国组合机床在国际市场上的竞争力上了一个新台阶。公司拥有各种金切设备、检测设备 300多台，其中密坐标镗床、精密导轨磨床，瑞士精密小孔磨床，高速磨齿机，加工中心，三座标测量仪，超音频淬火机等精大稀设备 30 余台。具有较强的加工、装配、检测和机床安装调试能力。 2、研究的主要内容： 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) 机床联系尺寸图， (d) 生产率计算卡， (e) 有关设计计算、校核。 2夹具设计 (a) 夹具总装图， (b) 夹具体零件图， (c) 其它零件图， (d) 有关计算、校核等。 3、国内外研究现状：随着电子技术的飞速发展，根据大批量生产多样化、中小批量多品种生产高效化的要求，以及产品更新加速的特点， 70 年代以来发展了新型组合机床是应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具、刀具的自动更换，配以可编程序控制器（数字控制（，能任意改变工作循环控制和驱动系统，能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。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。组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入与世界机床行业进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年的企业生产情况看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势。 “ 九五 ” 后期，在组合机床行业企业的 50 余家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份制改造，一家企业退出国有转为民营，其余都是国有企业。而从 2001年至今，不到两年的时间里，就先后有十几家企业实行股份制改造，一些小厂几乎全部退出国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制已势不可挡，“ 民营经济在经历了从被歧视、被藐视到不可小视和现在的高度重视 4 个阶段后，焕发勃勃生机。 ” 组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。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、 2 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（数字控制（，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。二、本课题拟解决的问题 1 柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床合理的总体配置及结构方案。 2 柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床夹具设计及其优化。 3机床尽量能用通用件以便降低制造成本。 4提高机床的效率，降低动力的消耗。三、解决方案及预期效果 1 了解设计任务书，明确设计要求、工作条件、设计内容的步骤；通过查阅有关设计资料，参观实物或模型等；了解设计对象的性能、结构及工艺性；准备好设计所需资料、拟定设计计划来柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床合理的总体配置及结构方案。 2 设计夹具时，主要从工件的加工精度、生产效率、工艺性、使用性、工件的制造成本几方面考虑。最后将使用机械优化设计软件对部件进行优化设计。 3 通用部件是组成组合机床的基础。用来实现机床切削和进给运动的通用部件，如单轴工艺切削头、传动装置、动力箱、进给滑台等为动力部件。使用通用部件的同时也自然地降低了成本。可以用通用部件代替的都用通用部件代替。 4 机床的效率主要从切削效率上来提高，如从切削速度、切削深度、进给速度三方面考虑。与其密切相关的就是道具，可以通过选择刀具来提高机床效率。降低刀具的径向切削力、尽可能缩短刀具悬伸长度、提高刀杆的弹性截面模量、增加刀杆直径。其它还可以从传动上着手，可以将一些皮带传动换成齿轮传动，以便于提高传动效率。 3 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生产率计算卡被加工零件图号 495坯种类铸件名称曲轴毛坯重量材料度序名称曲轴工序号序号工步名称被加工零件数量加工直径(加工长度 (工作行程 (切削速度 (m / 每分钟转速 (r/ 进给量 (mm/r) 进给速度 (工时 (机加工时间辅助时间共计 1 装卸工件 1 3 4 快进 380 10000 进 62 35 30 50 0 退 611 10000 卸工件时间取决于操作者熟练程度 ,本机床计算时取计件工时床生产率 14 机床负荷率毕业设计说明书柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床总体和夹具设计专业机械设计制造及其自动化学生姓名褚宏班级 B 机制 051 学号 0510110132 指导教师孙俊兰完成日期 2009 年 6 月 6 日盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 目录 1前言 . 1 2 组合机床总体设计 . 3 体方案设计 . 3 加工零件分析 . 3 床结构的确定 . 3 组合机床的特点 . 4 . 4 . 5 制“三图一卡” . 6 3 夹具设计 . 13 . 13 . 13 . 13 . 14 . 14 . 14 . 15 . 17 . 17 . 17 . 18 缸的选择 . 20 . 20 4 结论 . 22 参考文献 . 23 致谢 . 23 附录 . 24 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 1 1 前言根据工件加工的需要，以独立的通用部件为基础，配以部分专用部件组成的专用机床，称之为组合机床。它适用于中批、大批、大量生产企业，多用于加工量大的大、中型箱体和箱体类工件，完成钻孔、扩孔、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。通用部件是组成组合机床的基础。用来实现机床切削和进给运动的通用部件，如单轴工艺切削头、传动装置、动力箱、进给滑台等为动力部件。用以安装动力部件的通用部件如侧底座、立柱、立柱底座等称为支承部件。组合机床的特点： a组合机床由 70% 90%的通用部件组成，可以缩短设计和制造周期。而且在需要的时候，还可以部分或全部进行改装，以组成适应新加工要求的新设备。这就是说组合机床有重新改造的优越性，其通用部件可以多次重复利用。 b组合机床是按具体加工对象专门设计的，可以按最佳工艺方案进行加工。实现工序集中，提高生产效率的最好途径。在工件一次装夹下用多轴实现多孔同时加工，有利于保证各孔相互之间的精度要求，提高产品质量；减少了工件工序间的搬运，改善了劳动条件；减少了占地面积。 e由于组合机床大多数零、部件是同类的通用部件，简化了机床的维护和修理。 f组合机床的通用部件可以组织专门工厂集中生产，有利于提高产品质量和技术水平，降低制造成本。随着电子技术的飞速发展，根据大批量生产多样化、中小批量多品种生产高效化的要求，以及产品更新加速的特点， 70 年代以来发展了新型组合机床是应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具、刀具的自动更换，配以可编程序控制器（数字控制（，能任意改变工作循环控制和驱动系统，能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。在我国，组合机床发展已有数十年的历史，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。机床夹具是在机床上加工零件时所使用的一种工艺设备，用它来准确地定位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。本次设计的课题是柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床总体和夹具设计。该课题来源于江苏恒力机床有限公司。公司拥有各种金切设备、检测设备 300 多台。具有较强的加工、装配、检测和机床安装调试能力。现在该公司迫切需要改善现有的生产条件，进行提高生产率、改善产品质量方面的技术改造，使产品的合格率上柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床总体和夹具设计 2 升，增加产量，适应市场竞争的需要，提高经济效益。本设计主要是设计一台组合机床，对专门的曲轴连杆轴颈进行加工。本人的设计分工是总体设计和夹具部分的设计，滚切头部分的设计由同组其他同学担任。在设计组合机床过程中，组合机床夹具的设计是整个组合机床设计工作的重要部分之一。虽然夹具零件的标准化程度高，使设计工作量减少，设计周期缩短，但在夹具设计过程中，在保证加工精度的前提下，如何综合考虑生产率、经济性和劳动条件等因素，还有一定的难度。本说明书以设计卧式双刀铣床为主线，阐述了总体设计和夹具设计的过程。在总体设计中，首先是被加工零件的工艺分析，然后是总体方案的论证，在比较了许多方案之后，结合本道工序加工的特点最终选择卧式双刀铣床的配置型式。再结合本道工序的特点选择刀具。根据选择的切削用量，计算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率等，再确定刀具的大小和型式。在确定这些设计计算后，然后是绘制组合机床的“三图一卡” 被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。在第 3章中，主要介绍了夹具的设计。夹具设计是组合机床设计中的一个重要的组成部分。夹具设计时，首先确定工件的定位方案，然后选择夹紧方案，估算夹紧力大小，选择夹紧液压缸的型号，最终完成夹具的零部件设计。最后根据计算结果绘制夹具装配图和主要的零件图。整个设计过程是艰辛的，在设计过程中必须考虑各方面的问题。由于所学的知识只是一些最基本的机械常识，因此，在设计过程中，还要查阅大量的相关资料，以补充自己的不足之处。首先，要有丰富的实践经验。整个设计，仅靠一些参考资料是远远不够的，这样设计出来的组合机床只是结构完美，外形美观，但实用性差。因此，在设计工作开始前，指导老师特地带我们到江淮动力集团、盐海机床有限公司等企业进行了实地参观考察，与企业工程技术人员共同讨论，积累了一些宝贵的实践经验。其次，运用四年来所学的专业知识，针对现实中遇到的实际情况，做到举一反三。整个设计过程不仅涉及到以前所学的知识，还涉及到一些新的概念，这就要求我们一边温习以前的知识，一边还要学习新的知识，可以说，整个设计过程就是我们不断复习和学习的过程。第三，通过自身的努力，理论联系实际，从合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工零件的具体要求对现有机床进行研究和分析，找出可以进行改进的地方，通过反复推敲对比，拟订较为合理的三面镗孔组合机床的总体方案。在设计过程中，由于组合机床大部分是由标准零件构成，另外一些非标准件尽量适应工厂的生产条件，使加工和维修方便，大大减少了设计工作量。通过设计，本组合机床能满足加工需求，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。各动力部分采用了电器控制，使用操作方便。提高了工作效率，预计能达到设计要求。限于本人知识水平有限，又没有工作的实践经验，本设计中定存在不到之处，敬请老师同学批评指正，提出宝贵意见，以便及时纠正。盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 3 2 组合机床总体设计体方案设计本设计是为柴油机曲轴连杆轴颈的加工工序。为了能够达到质量好、效率高的要求，以及考虑被加工零件的加工精度、表面粗糙度、技术要求等，拟定设计一台通过一个动力头，一个主轴箱，两把刀具，一次性完成该工序的组合机床。机床总体的设计需绘制完成“三图一卡”。以上作为本次设计的初定方案。加工零件分析 1)本机床被加工零件特点：该加工零件为曲轴。工件材料：度为：产纲领：大批大量。 2)本机床被加工零件的加工工序及加工精度：本道工序是铣削曲轴连杆轴颈部的加工，由“ 柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床”来完成。因此本设备主要的功能就是曲轴两连杆轴颈部的铣削。具体加工内容是：滚切两连杆轴颈 62，两端圆角证轴向尺寸 3)本次设计技术要求： 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，装卸方便，便于维修、调整； c 机床尽可能用通用件，以便降低制造成本； d 机床各动力部件用电气控制，液压驱动。床结构的确定 1)被加工零件的特点对配置的影响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取哪种基本形式的组合机床。被加工零件的特点对配置的影响如下： A. 在选择组合机床的结构方案时，首先必须注意到加工精度能否确切保证，这里所指的是稳定的加工精度。固定式夹具组合机床的加工精度最高，采用固定精密导向时，孔间距离和孔的轴线与基面的位置精度可达 B. 机床生产率的影响。机床要求的生产率对机床配置形式和结构方案有很大的影响，它是决定采用单工位机床，多工位机床或自动线，还是按中小批生产所需组合机床的特点进行设计的重要因素。有时从工件外形及轮廓尺寸来看，完全可以采用单工位固定夹具的机床型式。但由于生产率要求很高，就不得不采用多工位的方案，使装卸时间和机动时间相重合。 C. 被加工零件的大小、形状、加工部位特点的影响。柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床总体和夹具设计 4 根据零件的形状特点和加工特点，本次的设计采用卧式组合机床，因为曲轴的结构近似长方体，考虑到卧式机床振动小，装夹方便等因素，采用卧式组合机床。 2)机床使用条件的影响考虑到被加工零件的孔间距较小，如果采用立式加工，切屑落入下导向，造成导向精度走失，不利于保证加工精度。工件在到组合机床加工之前，工件的毛坯或半成品必须达到一定的要求，否则将使工件在机床夹具上定位夹紧不可靠，以至造成刀具的损坏或者不能保证要求的加工精度。如果在组合机床上加工之后，还要在其他机床上进行加工，而工件事先没有加工出保证精度的有关工艺基面，那么组合机床应考虑为下一道工序加工出工艺基面。如果使用厂商没有相当能力的工具车间，对于制造刃磨复杂的整体复合刀具有困难，拟订方案时，应当避免采用这类刀具。必要时可增加机床工位，以便采用一般刀具分散加工。若工厂所处地方气候过于炎热，车间温度过高，使用液压传动机床工作性能不稳定时，则可选用机械通用部件配置机床。组合机床的特点 1) 2) 3) 4) 5)6)7)8) 削用量的确定 1）组合机床切削用量选择的特点、方法及注意问题。 A切削用量选择的特点 a组合机床常用多刀多刃同时切削，为尽量减少换刀时间和刀具消耗，保证机床的成产率及经济效果，选用的切削用量应比通用机床单刀加工时低 30%左右。 b组合机床通常用动力滑台来带动刀具进给，因此同一滑台带动的多轴箱上所有刀具的每分钟进给量相同。 B. 组合机床切削用量选择的方法及注意问题。 a应尽量做到合理使用所有道具，充分发挥其使用性能。 b复合刀具切削用量的选择应考虑刀具的寿命。 c多轴镗孔主轴刀头均需定向快速进退时，各镗轴转速应相同或成整数倍。 d 选着切削用量时要注意既要保证生产批量要求，又要保证刀具一定的耐用度。 e确定切削用量时还必须考虑所选动力滑台的性能。盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 5 铣削切削用量的选择与要求的加工表面粗糙度及其效率有关系。当铣削表面粗糙度数值要求较低时，铣削速度应高一些，没吃走刀量应小一些。表一、硬质铣削端铣刀的切削用量表二、硬质合金不磨式面铣刀切削用量由于工件材料为度为表“硬质合金端面铣刀的铣削用量”，再根据铣削表面粗糙度数值要求较高时，铣削速度应低一些，每齿走刀量应小一些。所以选择切削速度为 30m/给量为 r. V=30m/ f=r V*F=6m/具结构选择组合机床上根据工艺要求与加工精度的不同，经常采用的刀具有：一般刀具、柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床总体和夹具设计 6 复合刀具以及特种刀具等。刀具设计对机床整个工艺方案的拟订有很大的影响。组合机床刀具的选择原则 1) 要求有较高的耐用度和可靠性，并便于装卸和调整由于组合机床是高生产率的专用机床，它的循环时间较短，而在每一循环中，刀具不工作的时间很短。同时在大多数情况下，组合机床又是多刀加工，刀具数量较多，更换调整刀具较费时间。这样，如果换刀次数太多，势必占用大量时间，降低生产率。所以就要求组合机床刀具具有如下性能：结构可靠；刀具材料和几何参数选取合理，并创造合适的切削条件及选取比一般通用机床稍低的切削用量，以使刀具有较高的耐用度；便于装卸及调整。 2）有较高的复合程度在组合机床上，为了提高生产率、保证加工精度，或为了减少工位，一般工序比较集中，因此采用了大量复合刀具。这些刀具，结构较复杂，切削力较大，排屑不便，加工时互相影响，制造也比较复杂，与一般刀具有所不同。 3）有良好的导向组合机床在大多情况下，是多轴加工箱体零件的孔，孔的位置精度往往是通过夹具和刀杆导向保证的，因而组合机床的孔加工刀具往往有各种形式的导向。制“三图一卡” 一被加工零件工序图 1）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、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重要依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件的基础上，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：压部位及夹紧方向。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。号、材料、硬度以及加工部位的余量。 2）应按一定的比例，绘制足够的视图以及剖面；本工序加工部位用粗实线表示；定位用定位基准符号表示，并用下标数表明消除自由度符号；夹紧用夹紧符号表示，辅助支承用支承符号表示。盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 7 加工面的加工余量要认真分析。本组合机床以柴油机曲轴为加工对象进行设计，对工序图简要说明及与本机床设计有关的技术指标如下：件以两曲轴轴颈定位；用液压气缸夹紧；其余工序尺寸、加工要求等具体查加工工序图二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。零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。 1）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。我们所加工的曲轴是滚切两连杆轴颈 62，两端圆角此我们的刀是特制的刀具。 2）导向结构的选择组合机床铣削时，零件上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。 3）确定主轴、尺寸、外伸尺寸在该课题中，主轴用于工进快进，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。根据由选定的切削用量计算得到的切削转矩 T，由合机床设计简明手册4 10d B T (2式中， d 轴的直径（）； T 轴所传递的转矩（ N m）； B 系数，本课题中主轴为刚性主轴，取 B= 考虑到安装过程中轴的互换性、安装方便等因素， 1 主轴轴径取为 25、 3、 4、 5、6 主轴轴径取 35据主轴类型及初定的主轴轴径，查组合机床设计简明手册得到主轴外伸尺寸及接杆莫氏圆锥号。主轴轴径 d=25 时，主轴外伸尺寸为：1/ 3 8 / 2 6， L=115他轴为 1/ 5 0 / 3 6， L=115杆莫氏圆锥号为 2。柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床总体和夹具设计 8 表三、轴能承受的扭矩表四、通用主轴系列参数 x 的确定工作进给长度等于加工部位长度 L（多轴加工时按最长孔计算）与刀具盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 9 切入长度 2之和。切入长度一般为 1 3，根据工件端面的误差情况确定。快速进给是指动力部件把刀具送到工作进给位置。初步选定主轴箱上刀具的快速进给长度为 380 。 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。由已确定的快速进给和工作进给长度可知，快速退回长度为 611 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。前备量取 20备量取 130，则总行程为 761 。三机床联系尺寸图 1)选择滑台滑台在本机床的选择主要是在机械滑台和液压滑台上的的选择。 A机械滑台优点：进给量稳定，慢速无滑行，高速无振动可以降低工件表面粗糙度；具有较好的抗冲击能力，运行安全可靠，易发生故障，调整维修方便；没有液压驱动的管路、噪声和液压站占地的问题。能有级变速，变速比较麻烦；一般没有过载的保护；快进转工进时，转换位置精度较低。相当大的范围内进给量可以无级变速，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。给量由于载荷的变化和温度的影响不够稳定，液压系统漏油影响工作化境，浪费能源；调整维修比较麻烦。综合考虑我选择机械滑台。 2)工作台选择使用液压工作台 ,根据下表选择工作台型号。表五、液压回转工作台主要性能柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床总体和夹具设计 10 表六选择盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 11 表七、多工位移动工作台主要性能 3) 确定机床装料高度 H 装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离。本课题中，工件高度 502 ，所选滑台与滑座总高 203 ，底座高度 904 ，综合以上因素，该组合机床装料高度取 H=1130 。四机床生产率计算卡已知：机动时间装卸工件时间件工时 A 理想生产率 Q（件 /h）理想生产率是指完成年生产纲领（包括备品及废品率）所要求的机床生产率。用组合机床设计简明手册（ 2 计算式中， N 年生产纲领（件），本课题中 N=40000件；全年工时总数，本课题以单班 8小时计，则 400h。则 Q=h B 实际生产率 /h）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。即组合机床设计简明手册公式单01 （ 2 柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床总体和夹具设计 12 式中，单T 生产一个零件所需时间（则 Q=60/T=60/ /h 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。动线负荷率为组合机床设计简明手册 1 （ 2 则 =Q/ 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 13 3 夹具设计具设计的基本要求和步骤具设计的基本要求夹具设计时，应满足以下基本要求 1)夹具应满足零件加工工序的精度要求。其关键在于，正确地确定定位方案、夹紧方案和刀具导向方式，合理地设计夹具的尺寸、公差和技术要求，必要时应进行误差的分析和计算。特别对于精加工工序，应适当提高夹具的精度，以保证工件的尺寸公差和位置公差等。 2)夹具应达到加工生产率的要求。夹具设计的总体方案应与生产纲领相适应。在大批量生产时，应尽量采用各种快速、高效的结构、自动装置和先进的控制方法，以缩短辅助时间，提高生产率；在中心批量生产中，则要求在满足夹具功能的前提下，尽量使夹具结构简单，容易制造，以降低夹具的制造成本。特别对于大批量生产中使用的夹具，应设法缩短加工的基本时间和辅助时间。 3)夹具的操作要方便、安全。夹具的操作要尽量做到方便、省力，如有条件，尽可能采用气动、液压及其他机械化夹紧装置、以减轻工人的劳动强度。并可较好地控制夹紧力。夹具操作位置应符合操作工人的习惯，必要时应有安全保护装置，以确保使用安全。 4)能保证夹具一定的使用寿命和较低的夹具制造成本。夹具元件的材料选择将直接影响夹具的使用寿命。因此，定位元件以及主要元件宜采用力学性能较好的材料。夹具的复杂程度应与工件的生产批量相适应。在大批量生产始终，宜采用气压、液压等高效夹紧装置；而小批量生产中，则宜采用较简单的夹具结构。 5）要便于排屑。夹具的排屑是一个容易忽视的问题，如果排屑功能不好，切屑积集在夹具中，会破坏工件正确的定位；切屑带来的大量热量会引起夹具和工件的热变形，影响加工质量；切屑的的清扫又会增加辅助时间，降低生产率。切屑积集严重时，还会损伤刀具以致造成设备事故或工伤事故。因此，排屑问题在夹具设计时必须给予充分的注意，在设计高效组合机床夹具时尤为重要。 6)要适当提高夹具元件的通用化和标准化程度。选用标准化元件，特别应选用商品化的标准元件，以缩短夹具制造周期，降低夹具成本。 7)具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造、使用和维修。具设计的步骤 1）明确设计任务与收集设计资料夹具设计的第一步是在已知生产纲领的前提下，研究被加工零件的零件图、工序图、工艺规程和设计任务书，对工件进行工艺分析。其内容主要是了解工件的结构特点、材料；确定本工序的加工表面、加工要求、加工余量、定位基准和夹紧表面及所用的机床、刀具、量具等。其次是根据设计任务书收集有关资料，如机床的技术参数，夹具零部件的国柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床总体和夹具设计 14 家标准、部颁标准和厂订标准，各类夹具图册、夹具设计图册等，还可以收集一些同类夹具的设计图样，并了解该厂的工装制造水平，以供参考。 2）拟定夹具结构方案与绘制夹具草图计定位装置。计夹紧装置。计对刀或导向装置。计连接元件及安装基面。分度装置、预定位装置及吊装元件等。标注尺寸、公差及技术要求。 3）进行必要的分析计算工件的加工精度较高时，应进行工件加工精度分析。有助于装置的夹具，需计算夹紧力。当有几种夹具方案时，可进行经济分析，选用经济效益较高的方案。 4）审查方案与改进设计夹具草图画出后，应征求有关人员的意见，并送有关部门审查，然后根据他们的意见对夹具方案作进一步修改。 5）绘制夹具装置装配总图夹具的总装配图应按国家制图包准绘制，秽土比例尽量采用 1： 1。主试图按夹具棉队操作者的方向绘制。总图应把夹具的工作原理、各种装置的结构及其相互关系表达清楚。 6）绘制夹具零件图夹具中的非标准零件均要画零件图，并按夹具总图的要求，确定零件的尺寸、公差及技术要求 6 。位方案的确定件的工艺性分析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。本次毕业设计是设计曲轴所用的夹具。曲轴材料为硬度为本工序加工内容为：滚切两连杆轴颈 62，两端圆角证轴向尺寸位方案的论证工件的定位主要可以分为： 1. 工件以两主轴颈定位。常用 2. 工件以圆柱孔定位。所采用的定位元件有圆柱销和各种心轴。这种定位的基本的特点是：定位孔与定位元件之间处于配合状态，并要求确保孔中心线与盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 15 夹具规定的轴线相重合。孔定位还经常与平面定位联合使用。 3. 工件以圆锥孔定位。工件以圆锥孔作为定位基准面时，相应的定位元件为圆锥心轴，顶尖等。 4. 工件以外圆柱表面定位。在生产中经常可见，根据外圆柱面的完整程度、加工要求和安装方式的不同，相应的定位元件有 V 形架、圆孔、半圆孔、圆锥孔、定心夹紧装置。由于我设计的机床是加工曲轴的，所以我选择了工件以曲轴轴颈定位。差分析由于一批零部件在夹具上定位时，各个工件所占据的位置不完全一样，加工后，各工体的加工尺寸必然大小不一，形成误差。用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件精度的因素很多，与夹具有关的因素如图 3 图 1 误差分析图用夹具夹装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 D、对刀误差 T、夹具在机床上的安装误差 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)定位误差影响定位块位置度的因素有：定位块的表面粗糙度，定位块的相对位置误差和安装误差。定位块在安装的时候进行了试切削，配磨，保证定位块等高，并且本夹具采用基准重合原则设计的，故可忽略定位块的相对位置，即 D=0。 b) 对刀误差因刀具相对于刀或导向元件的位置不精确而造成的加工误差。对于本夹具的对刀误差是由导套和各主轴之间的间隙引起，根据实际情况取 T= c)夹具在机床上的安装误差 A 柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床总体和夹具设计 16 夹具在机床上安装时，其定位元件对机床装卡面的相互位置误差将导致工件定位基准发生移动，从而使工序尺寸发生变化，这种误差称为夹具的安装误差。产生夹具的安装误差的因素有： a)夹具定位元件对夹具体安装基面的相互位置误差 ;b)夹具安装基面本身的制造误差及其与机床装卡面间的间隙所产生的连接误差。根据本机床夹具安装形式，处平行度误差为 A= d)夹具误差因夹具上定位元件，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。取 E= 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，工件位置公差k取有 : G= 6 f)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，应用概率加法，因此，保证工件加工精度条件是 2 2 2 2 22 2 2 20 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 70 . 0 8 1D T A E G （ 3 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此将上式改为： k k （ 3 当0时夹具能满足加工要求，根据上述计算得： cJ=k = 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 17 故夹具完全可以满足加工要求。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的配合。在设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/D 3，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时使用。柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床要求位置精度相对较高，而且应使导套尽量接近加工表面，力求选用较高的精度和较紧的配合，一般采用长导套。在夹具上安装导向装置，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中心连线对夹具定位的位置精度。柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床的刀具导向装置设计在模板上，由于是大批生产，所以采用可换式导套。紧方案的确定紧装置的确定 1)本设计中夹紧装置采用液压夹紧装置，由力源装置、中间传力机构、夹紧元件三部分组成。其组成部分的相互关系，如图 3 图 2 夹紧装置的组成 2)改变工件定位后占据的正确位置。要保证工件在整个加工过程中位置稳定不柴油机曲轴连杆轴颈滚切铣床总体和夹具设计 18 变，振动小，又要使工件不产生于过大的夹紧变形。保证生产率的前提下，其结构要力求简单，以便于制造和维修。全、省力。 3)通常应用的机械夹紧装置有气压装置和液压装置两种，各有其优越性，要根据实际情况来选择用哪种装置。气压装置以压缩空气为力源，应用比较广泛，与液压相比有以下优点： (1) 动作迅速，反应快。气压为缸活塞速度为 1 10m/s，夹具每小时可连续松夹上千次。 (2) 工作压力低（一般为传动结构简单，对装置所用材料及制造精度要求不高，制造成本低。 (3) 空气粘度小，在管路中的损失较少，便于集中供应和远距离输送，易于集中操纵或程序控制等。 (4) 空气可就地取材，容易保持清洁，管路不易堵塞，也不会污染环境，具有维护简单，使用安全、可靠、方便等特点。主要缺点是空气压缩性大，夹具的刚度和稳定性较差；在产生相同原始作用的条件下，因工作压力低，其动力装置的结构尺寸大。此外，还有较大的排气噪声。液压装置的特点是： (1) 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许多倍。 (2)油液的不可压缩性可使夹具刚度高，工作平稳、可靠。 (3)液压传动噪声小，劳动条件比气压的好。但是，油压高容易漏油，要求液压元件的材质和制造精度高，故夹具成本高。通过对以上两种机械夹紧装置优缺点的比较，结合加工工件的精度要求、工人的劳动强度和环境要求、企业的实际情况，本设计中夹紧装置采用液压夹紧装置。紧力的确定 1)a) 夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。 b) 夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。 c) 夹紧力的方向应是工件刚度较高的方向。盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 19 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 a). 夹紧力的作用点应选在工件刚度较高的部位。 b). 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。 2)根据以上要求及原则，工件属于箱体类零件，夹紧力的方向应垂直于最重要的定位基面底面，并将工件压向该面，而不宜与其他方面进行夹紧。由于工件为薄壁件，易受力变形，故采用多点同时压向工件，均匀分布压紧力，起到减少受力

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