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盐城工学院毕业设计说明书 2009 双孔支架镗铰组合机床总体及夹具设计 摘要： 随着生产的发展和专业化程度的提高，很多企业的产品产量越来越大，精度也越来越高。首先，加工时，同时参加工作的刀具少，限制了机床生产率的提高；其次，在加工多孔的工件时，需要对工件进行多次的定位和夹紧，使零件的加工精度和生产率降低；第三，因为在一台机床上总是加工一种工件，使通用机床的部件和机构造成冗余。因此，为了提高生产效率，满足加工要求，本课题设计了用于加工双筋蹄零件的镗铰组合机床之镗削主轴箱。根据被加工零件确定加工孔的数量、位置、切削用量及主轴类型，拟订了主轴箱的传动 方式，应用最优化方法传递功率，削减振动，确定传动参数，设计轴的结构，进行 如 轴 、轴承等相关零件的强度校核计算。通过以上设计，实现了两个双筋蹄零件一次加工完成，较好地达到了设计要求。 关键词： 组合机床；镗床； 夹具 双筋蹄镗铰组合机床 刚性镗削头及主轴箱设计 of of of of is is in at it is to in of to to if in to is to of on of of of is by of of of as of be at 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 张 兴 班 级 B 机制 051 学 号 0510110118 指导教师 朱 效 波 完成日期 2009 年 3 月 24 日 1 课题名称：双孔支架镗铰组合机床总体及夹具设计 一、 课题来源、课题研究的主要内容及 国内外现状综述 课题来源于盐城宝利来精密机械制造有限公司。 对双孔支架镗铰组合机床总体设计：制定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案；三图一卡设计。 对双孔支架零件镗铰孔加工组合机床夹具设计：确定定位夹紧方案，设计定位元件，夹紧装置。要求保证孔的尺寸精度和孔的粗糙度要求，设计一副两件双面加工镗铰夹具，要求定位合理，装夹可靠、方便。 据有关资料介绍，日本 2001 年专用机床产值占机床产值的比达到 我国台湾省这一数字达到 而我国仅为 所以，在当前产品结构调整中，发展专用机床是行业发展中 的一个值得注意的问题。 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。 二、本课题拟解决的问题 双孔支架镗铰组合机床总体及夹具设计 ，需要解决的问题主要有：限制零件的自由度 ,确保定位可靠，保证零件的定位精度；设计动力驱动系统的夹紧机构，确定构件的结构合理装卸方便，能有效地提高生产效率。并对夹紧装置进行刚度校核等。 三、 解决方案及预期效果 预期效果 : 1、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； 3、装卸方便，便于维修、调整； 4、尽量使用通用件，以便降低制造成本； 2 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 4 日毕业设计 预答辩。 6 月 5 日 6 月 12 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 13 日 6 月 15 日毕业设计材料评阅。 6 月 16 日 6 月 18 日毕业答辩。 6 月 19 日 6 月 21 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 盐城工学院本科生毕业设计说明 书 2009 目录 1 前言 . 错误 !未定义书签。 2 组合机床总体设计 . 3 体方案论证 . 错误 !未定义书签。 艺路线的确定 . 错误 !未定义书签。 床总体布局的确定 . 错误 !未定义书签。 台型式的选择 . 错误 !未定义书签。 削用量的确定及刀具选择 . 错误 !未定义书签。 削用量选择 . 错误 !未定义书签。 削力、切削扭矩及切削功率的计算 . 错误 !未定义书签。 合机床总体设计 三图一卡 . 错误 !未定义书签。 加工零件工序图 . 错误 !未定义书签。 工示意图 . 错误 !未定义书签。 床尺寸联系总图 . 10 床生产率计算卡 . 错误 !未定义书签。 4 3 组合机床夹具设 计 . 错误 !未定义书签。 8 具的设计要求与选型 . 错误 !未定义书签。 8 具设计的基本要求 . 错误 !未定义书签。 8 具的选型 . 错误 !未定义书签。 8 具设计的步骤 . 错误 !未定义书签。 9 位方案的确定 . 错误 !未定义书签。 9 件的工艺性分析 . 错误 !未定义书签。 9 位方案确定 . 20 位元件和夹紧元件的设计计算 . 错误 !未定义书签。 2 位元件的设计计算 . 错误 !未定义书签。 2 紧方案的确定 . 24 紧装置的确定 . 错误 !未定义书签。 4 紧方案论证 . 错误 !未定义书签。 4 紧力的确定 . 错误 !未定义书签。 5 压驱动装置的设计计算 . 错误 !未定义书签。 6 压缸的设计与计算 . 错误 !未定义书签。 6 塞的设计选择 . 错误 !未定义书签。 6 塞杆的设计选择 . 错误 !未定义书签。 向套的设计选择 . 错误 !未定义书签。 7 封元件的设计选择 . 错误 !未定义书签。 7 差分析 . 错误 !未定义书签。 7 核加工精度 . 错误 !未定义书签。 具体的设计 . 错误 !未定义书签。 4 结论 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 1 参考文献 . 错误 !未定义书签。 2 附 录 . 33 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 1 双孔支架镗铰组合机床总体及夹具设计 摘要： 随着生产的发展和专业化程度的提高，很多企业的产品产量越来越大，精度也越来越高。首先，加工时，同时参加工作的刀具少，限制了机床生产率的提高；其次，在加工多孔的工件时，需要对工件进行多次的定位和夹紧，使零件的加工精度和生产率降低；第三，因为在一台机床上总是加工一种工件，使通用机床的部件和机构造成冗余。因此，为了提高生产效率，满足加工要求，本课题设计了用于加工双筋蹄零件的镗铰组合机床之镗削主轴箱。根据被加工零件确定 加工孔的数量、位置、切削用量及主轴类型，拟订了主轴箱的传动方式，应用最优化方法传递功率，削减振动，确定传动参数，设计轴的结构，进行如轴、轴承等相关零件的强度校核计算。通过以上设计，实现了两个双筋蹄零件一次加工完成，较好地达到了设计要求。 关键词： 组合机床；镗床；夹具 双孔支架镗铰组合机床总体及夹具设计 2 of of of of is is in at it is to in of to to if in to is to of on of of of is by of of of as of be at 1 前言 组合机床是根据工件加工需要，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。这种机床既具有结构简单、生产率和自动化程度较高等特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要，它还可以对工件进行多面、多主轴同时加工。组合机床应尽可能选用标准件，降低制造成本，同时需考虑实际生产条件，并从机床的合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工零件的具体要求出发，确定设计方案。 组合机床及其自动化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盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 3 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（ 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。 现代组合机床和自动线作为机电一体化产品，它是控制、驱动、测量、监控、刀具和机械组件等技术的综合反映。近 20 年来，这些技术有长足进步， 同时作为组合机床主要用户的汽车和内燃机等行业也有很大的变化，其产品市场寿命不断缩短，品种日益增多且质量不断提高。这些因素有力地推动和激励了组合机床和自动线技术的不断发展。 本次毕业设计的课题是双孔支架镗铰组合机床设计，课题来源于工厂。本课题由 3人来进行设计，本人主要进行对双孔支架零件镗铰孔加工的组合机床夹具设计。在对组合机床的夹具设计之前，需对被加工零件孔的分布情况及所要达到的技术要求进行具体分析，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。充分了解组合机床的特点，通过分析进行机床的总体方案 设计。首先是总体方案论证，组合机床总体设计的具体工作是编制“三图一卡”，即绘制被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。其次是部件设计和零件设计，在夹具设计时，需要绘制夹具装配图，选择动力箱的规格、型号，选择切削用量，计算切削功率，确定定位夹紧方案，校核加工精度等。还需对夹具体，支架及附件的设计。在夹具设计中，设计的主要思路是把原有的多道工序的单孔加工改为两孔同时加工，这样设计主要是为了解决由多次装夹引起的定位误差问题，保证孔的位置精度。 机床采用两零件四孔同时加工的方案，加工和装配的工艺 性好，零件装夹方便。采用机械滑台实现刀具进给，借助导套引导刀具实现精度稳定的加工。主轴采用标准主轴，选用标准刀具，使得工序集中。实现工件在一次装夹时四孔同时加工，这样利于保证各面和各孔相互间的位置精度要求。本组合机床效率高、成本低、加工精度高；操作使用方便，减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率；适用性较强 。 双孔支架镗铰组合机床总体及夹具设计 4 2 组合机床总体设计 针对双孔支架，在确定加工工艺的基础上进行总体方案对比论证。设 计组合机床“三图一卡”，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。组 合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按工序集中的原则设计的一种高效率专用机床。在设计组合机床时，首先应根据双孔支架上两孔的位置精度、表面粗糙度及其他技术要求，确定被加工零件是否可以利用组合机床加工以及采用组合机床加工是否合理的问题。如果确定可以利用组合机床加工，为使加工过程顺利进行，并达到要求的生产率，在分析被加工零件加工工艺资料的基础上，应考虑影响制定零件工艺方案、机床配置型式、结构方案等因素，然后进行分析比较，以确定被加工零件在组合机床上合理可行的加工方法、确定工序间加工余量、选择合适的切削用量、相 应的刀具结构、确定机床配置型式等等。 体方案论证 艺路线的确定 被加工零件为双孔支架，材料是 度 壁零件，共计有两个孔需要加工。根据先粗后精原则，对双孔支架零件的工艺路线作如下设计： 工序 1 半精镗孔 精镗孔 零件孔 表面粗糙度为 序 2 精铰 20孔表面粗糙度为 铰 34孔表面粗糙度为 34孔的另一端面 , 表面粗糙度为 工序 3 最终检 验。 各孔的位置精度及具体要求详见双孔支架的零件图。 床总体布局的确定 机床的配置型式有立式和卧式两种。 立式机床的优点是占地面积小，自由度大，操作方便，其缺点是机床重心高，振动大。卧式机床的优点是加工和装配工艺性好，振动小，运动平稳，机床重心较低，精度高，安装方便，其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。机床的配置型式在很大程度上取决于被加工零件的大小、形状及加工部位等因素。 通过以上的比较，针对 双孔支架 的结构特点和需要被加工的部位考虑镗铰工序是主要工序内容。为了保证孔的加工精度和符合 被加工零件的加工特点， 我们选择用卧式组合机床。 台型式的选择 滑台型式一般分为液压滑台和机械滑台，液压滑台与机械滑台由于采用的传盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 5 动装置不同，因而在性能、使用及维修等方面各有特点。目前，这两种滑台都得到广泛的应用。 根据文献 3，它们的优缺点比较如下： 表 2压滑台与机械滑台的优缺点 液压滑台 机械滑台 优 点 速无爬行，高速无振动，可以降低加工工件的表面粗糙度。 冲击能力，断续切削、钻头钻通孔将要出口时，不会因冲击而损坏刀具。 用寿命长。 发现故障，调整维修方便。 过液压换向阀，很容易实现。 声和液压站占地的问题。 换精度高，工作可靠。 缺 点 速比较麻烦。 费能源。 换位置精度较低。 经比较，本组合机床选用机械滑台。 削用量的确定及刀具选择 削用量选择 在被加工的 2 个孔中，既有镗孔加工又有铰孔加工，所以选择切削用量时应综合考虑。镗孔切削用量从文献 1中选取，铰孔切削用量从文献 1中选取。镗孔时，降低进给量的目的是为了减小轴向切削力，以避免镗头折断，降低切削速度主要是为了提高刀具寿命 8。所有刀具都采用硬质合金。 对 2个孔的切削用量选择： 孔 于刀具采用硬质合金，加工材料为 v=95f虑到刀具寿命以及进给速度的一致性，取 v=f=r，双孔支架镗铰组合机床总体及夹具设计 6 则由文献 1的公式， 1000（ 2 得： 1000=1000 1600r/ 于刀具采用硬质合金，加工材料 v=95f考虑到刀具寿命以及进给速度的一致性，取 v=f=r，则 1000=1000 960r/C精铰孔： 20 于刀具采用硬质合金，加工材料为 V=6f虑到刀具寿命以及进给速度的一致性，取 v=f=r,则 1000=1000 0 =125r/精铰孔： 34 于刀具采用硬质合金，加工材料为 V=6f虑到刀具寿命以及进给速度的一致性，取 v=f=r,则 1000=1000 4 =80r/ 切削力、切削扭矩及切削功率的计算 根据文献 1中公式计算镗孔 2 2 p（ 2 61200（ 2 其中： F、 N）； N）； m/ mm/r）； 钻头）直径（ 得 56。 由以上公式可得： 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 7 a. 半精镗 ： =5 N p= 61200=： =p =61200=合机床总体设计 三图一卡 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双孔支架镗铰组合机床总体及夹具设计 8 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： a)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。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。 b)本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。以便 据此进行夹具的支承、定位、夹紧和导向等机构设计。 c)本工序加工表面的尺寸、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。 d)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。 a)绘制被加工零件工序图的规定：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。 b)绘制被加工零件工序图注意事项 本工序加工部位的位置尺寸应与定 位基准直接发生关系。 当本工序有特殊要求时必须注明。如精镗孔时，当不允许有退刀痕迹或者允许有某种形状的刀痕时必须注明。有如薄壁或孔底部壁薄，加工螺纹时螺纹底孔深度不够及能否钻通等 1。图 2 工示意图 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。 组合机床镗孔时，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。 寸、外伸尺寸 在本课题中，主轴既有用于镗孔的又有用于铰孔的，镗孔选用滚锥轴承主轴， 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 9 图 2加工零件工序图 铰孔选用滚珠轴承主轴。镗孔时主轴与刀具采用浮动卡头连接，主轴采用短主轴；铰孔时采用刚性连接，主轴采用长主轴。 根据由选定的切削用量计算得到的切削转矩 T，由文献 3公式 410 2 式中， ）； N m）； 课题中镗孔主轴为刚性主轴，取 B= 孔径 d4 100T 4 100 =径 d4 100T 4 100 =虑到安装过程中轴的互换性、安装方便等因素，主轴轴径均取为 50。 根据主轴类型及初定的主轴轴径，查文献 3可得到主轴外伸尺寸及接杆莫氏圆锥号。主轴轴径 d=50时，主轴外伸尺寸为： 20/32/ 2=115 ；接杆莫氏圆锥号为 4。 动卡头 在钻、扩、铰、锪孔及倒角等加工小孔时，通常都采用接杆（刚性接杆）。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。 为提高加工精度、减少主轴位置误差和 主轴振摆对加工精度的影响，在采用长导向或双导向进行镗、扩、铰孔时，一般孔的位置精度靠夹具保证。为避免主双孔支架镗铰组合机床总体及夹具设计 10轴与夹具导套不同而引起的刀杆“别劲”现象影响加工精度，均可采用浮动卡头连接。 所以铰孔一般采用刚性连接，镗孔采用浮动卡头连接。 a)工作进给长度 工工作进给长度 工，应等于加工部位长度 L（多轴加工时按最长孔计算）与刀具切入长度 1入长度一般为 5 10，根据工件端面的误差情况确定。 镗孔时，切出长度一般为 5 10 镗削： 其中 1 100 10加工部位长度为 50以 L=10+50+5=65削： 10取 25。因考虑到铰刀刀刃长度为 22，在加上 3现作表如下： 表 2给长度表 L 1L d 2L 工L 左主轴箱 50 10 34 25 85 右主轴箱 50 10 65 b)快速进给长度的确定 快速进给是指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长度按具体情况确定。初步选 定左右主轴箱上刀具的快速进给长度分别为 250250 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，面快速退回长度分别为 335315 d)动力部件总行程的确定 动力部件总行程除了满足工作循环向前和向后所需的行程外，还要考虑因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件能够向前调节的距离（即前备量）和刀具装卸以及刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中拿出时，动力部件需要后退的距离（刀具退离夹具导套外端面的距离应大于接杆插入主轴孔内或 刀具插入接杆孔的长度，即后备量）。因此，动力部件的总行程为快退行程与前后备量盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 11 之和 动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。 左主轴箱前备量取 10，后备量取 285 ，则总行程为 630。 右主轴箱前备量取 10备量取 325 ，则总行程为 650。 图 2工示意图 床尺寸联系总图 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1。 绘制机床联系尺寸总图之前应确定 的主要内容。 a)动力箱型号的选择 由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和 切削P，根据文献 3的公式计算： （ 2 式中 , 切削P 消耗于各主轴的切削功率的总和（ 多轴箱的传动效率 ,加工黑色金属时取 工有色金属时取 轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。本课题中，被加工零件材料为 黑色金属，又主轴数量较多、传动复杂，故取 5。 右主轴箱： 切 削则 5P 多 主 箱右主轴箱： 切 削双孔支架镗铰组合机床总体及夹具设计 12则 5多 主 箱为统一右动力头型号取一样的，都为 1。 b)动力滑台型号的选择 根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力，按文献 3的公式 （ 2 计算。 式中， 各主轴所需的轴向切削力，单位为 N。 则 右主轴箱 多主轴箱实际上，为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于 F。又考虑到 所需的最小进给速度、切削功率、行程、主轴箱轮廓尺寸等因素，为了保证工作的稳定性，由文献 9选用机械滑台 ，台面宽 500面长1000台及滑座总高为 360许最大进给力为 32000N。 根据液压滑台的配套要求，滑台额定功率应大于电机功率的原则，查文献 3得出动力箱及电动机的型号 ,见表 2 底座 1号，其高度 H=560度 B=600度 L=1350 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。在确定之前，首 表 2 动力箱型号 电动机型号 电动机功率(电动机转速(r/输出轴转速(r/左主轴箱 11601 970 485 右主轴箱上 1132440 720 右主轴箱下 1132440 720 先要考虑工人操作的方便性，还要考虑车间运送共建的滚到高度，工件最低孔的位置，主轴箱最低主轴高度和通用不见的高度尺寸的限制。本课题中，工件最低孔位置 h=，主轴箱最低 主轴高度 60 ，所选滑台与滑座总高60，侧底座高度 60，夹具底座高度 65，垫块高度 05，综合上述因素，该组合机床装料高度取 H=1130 。 主要确定夹具底座的长、宽、高尺寸。工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具底座轮廓尺寸的基本依据。具体要考虑布置工件的定位、限位、夹紧机构、刀具导向装置以及夹具底座排屑和安装等方面的空间和面积需要。夹具底座的高度尺盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 13 寸，一方面要保证其有足够的高度，同时考虑机床的装料高度、排屑的方便性和便于设置定位、夹紧机构。一般 不小于 240 机床夹具的长度为 700度为 380度为 525 2 图 2具体尺寸图 中间底座的顶面安装夹具或输送部件，侧面与侧底座或立柱底座相连接，并通过端面键或定位销定位。根据机床配置形式不同，中间底座有多种形式，如：双面卧式组合机床的中间底座，两侧面都安装侧底座；三面卧式组合机床的中间底座为三面安装侧底座；立式回状工作台式组合机床，除了安装立柱外 ，还需安装回转工作台。总之，中间底座的结构，尺寸需根据工件的大小、形状以及组合机床的配置形式等来确定。因此，中间底座一般按专用部件进行设计，但为了不致使组合机床的外廓尺寸过分繁多，中间底座的主要尺寸应符合国家标准规定。 确定中间底高度尺寸时，应考虑铁屑的储存及排除电气接线安排，中间底座高度一般不小于 540 本机床确定中间底座高度为 560 a)正确选择截面的形状和尺寸 底座承受的载荷主要是弯矩和扭矩 ,产生的变形主要是弯矩和扭矩的变形 14在其他条件相同时 ,抗弯扭强度与截面惯性有关 截面积相等而形状不同时截面惯性矩相差很大 ,合理选择截面形状可提高支撑件本身的刚度 . b)合理布置筋板和筋条 筋板又称为隔板，筋条又称为强筋。为了保证支撑有一定的刚度，对于薄壁封闭截面的支撑件、非金属封闭截面的支撑件或当支撑件截面形状和尺寸受到机构上的限制的情况下，则在支撑件上用筋板或筋条来提高刚性，其效果比增加壁厚更为显著。 c)合理开孔和加盖 支撑件壁上开孔，将降低支撑件刚度，特别是扭转刚度。因开孔对壁的刚度有影响，因此一般建议开孔应沿床壁中心线排列 ，孔宽一不大于壁宽的 为宜。 当螺钉拧的很紧时，家盖可将弯曲刚度恢复到接近未开孔的程度，而对提高抗扭刚度无明显的效果。 底座和其他件连接处的接合面加工不良或连接不牢，受力后将产生较大接触影响。为了保证一定的接触刚度，结合面上的比压应不小于 15斤 /厘米，表面光洁度一般为 6。当底座以凸缘连接时其接触刚度决定于螺钉刚度、徒缘刚度和接触刚度。 适当的选择螺钉的尺寸和布置螺钉可提高接触刚度。从抗弯刚度考虑，螺钉应教集中布置在受拉伸的一侧。从抗扭刚度考虑， 螺钉应均匀分布在四周。在连接螺钉轴线的平面内布置筋条也能适当地提高接触强度。 紧固螺栓的分布和加设凸缘的加强筋，可使立柱和凸缘的刚度提高 50；原来用 12 只螺钉配置两侧边不如在立柱均匀分布 10 只的好；用 2 个、 4 个、 6个加强筋在立柱两侧壁加固凸缘，抗扭刚度明显地提高。增加凸缘厚度不宜过大。 床身与导轨连接方式对局部刚度影响很大。 底座件的材料主要有铸铁和铜。一般支撑件用铸铁制成。在铸铁中加入少量合金元素可提高耐磨性。铸铁的工艺性能好，容易获得结构复杂 的支承件。铸铁的内摩擦大，阻尼作用大，动态刚性好，价格较便宜。但铸件做木模，制造周期长，有时易产生缩孔、气泡等缺陷。用铸铁做支承件需经过实效处理消除内应力，一般有自然时效、人工时效与震动时效三种方法。 除了铸件外，还可用钢材焊接成支承件，并根据受力情况布置筋板和筋条，其造型简单、迅速，对改型和单件小批量生产适应性较强。由于钢的弹性模量比铸件大，在相同的载荷下，壁可做的比铸铁薄，重量轻，固有频率高。但不应过分追求减轻重量，壁厚也不宜太薄，须适当增加筋板防止薄壁震动。钢的内摩擦阻尼较小。另外，所以材料的 内阻尼仅占整个机床总阻尼的 10，而各零件接合处的阻尼作用，采用焊接蜂窝状夹层结构及封闭式箱行结构可有效地提高抗震盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 15 能力 ，并保证有高的扭转刚度和弯曲刚度。预加载荷的减震头焊接结构。预加载荷可使两块板材相接触而在焊接时并不全部焊死，利用 在设计支承件时，要注意结构的工艺性，一般情况下，零件的铸造锻造、焊接和机械加工等对零件结构提出的工艺要求，应该在结构设计方案中得到满足。在设计铸造时，应尽量使所设计的铸件能用最简单而又最经济的方法制造，不给以后的机械加工带来困难。 且应力求：铸件形状简单、拔模容易、泥心要少且便于支撑、保证铸件能自由收缩、尽量避免截面的急剧变化、太突起的部位、很薄的壁厚、很长的分型线以及金属的局部积聚。 确定底座为 1号，其高度 H=560度 B=600度 L=1350 主要需确定的尺寸是主轴箱的宽度 B 和高度 H 及最低主轴高度 轴箱宽度 B、高度 H 的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按文献 3公式计算： B=b+2 （ 2 H=h+ （ 2 式中： b 工件在宽度方向相距最远的两孔距离（）； 最边缘主轴中心距箱外壁的距离（）； h 工件在高度方向相距最远的两孔距离（）； 最低主轴高度（）。 其中， ）、机床装料高度（ H=965）、滑台滑座总高（ 60 ）、侧底座高度（ 60）等尺寸有关。对于卧式 组合机床， 保证润滑油不致从主轴衬套处泄漏箱外，通常推荐 85本组合机床按文献 3公式 h1=-(0.5+h3+ （ 2 计算，得： 76 。 两轴孔的中心间距 h 在零件图上已知的是 b=304 ,h= ,取 00，则求出主轴箱轮廓尺寸： B=b+204+2 100=504 H=h+h1+76+100= 根据上述计算值 ,按主轴箱轮廓尺寸系列标准，左、右主轴箱轮廓尺寸都预定为 B H=550 750。图 2 床生产率计算卡 A. 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 )所要求的机床生产率。它与全年工时总数 一般情况下 ,单班制 350h,两班制 600h,由文献 3的公式 双孔支架镗铰组合机床总体及夹具设计 16(2 得： 000 0件图 2床尺寸联系图 B. 实际生产率 1Q(单位为件 /h)是指所设计机床每小时实际可生产的零数 单01 (2式中 : 单T 生产一 个零件所需时间 (可按下式计算： 装移快退快进停辅切单 211(2 式中 : 21 分别为刀具第、工作进给长度 ,单位为 21 V 、 分别为刀具第、工作进给量 ,单位为 mm/停t 当加工沉孔、止口、锪窝、倒角、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 状态下旋转转所需的时间 ,单位 快退快进 、 分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为 动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取 5 6m/液压动力部件时取 3 10m/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 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 17 装卸t 工件装、卸（包括定位或撤销定位 、夹紧或松开、清理基面或切屑及吊运工件）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。通常取 如果计算出的机床实际生产率不能满足理想生产率要求 ,即 ,则必须重新选择切削用量或修改机床设计方案。 已知 : 半精樘 ,： 560mm/进60快退m i m i 0 03 1 52 5 0 退快进辅m 辅切樘 850mm/进35快退m 停工进机 m i 0 03 3 52 5 0 退快进辅m 辅切铰 94 装铰樘总 总 时件 /机床负荷率 当 Q 1床负荷率为二者之比。组合机床负荷率一般为 动线负荷率为 型的钻、镗、攻螺纹类组合机床，按其复杂程度确定；对于精度较高、自动化程度高或加工多品种组合机床，宜适当降低负荷率。 由文献 3公式得机床负荷率 : %2表 2双孔支架镗铰组合机床总体及夹具设计 18被加工零件 图号 坯种类 焊接件 名称 双筋蹄零件 毛坯重量 材料 度 序 名 称 镗孔及铰孔 工 序 号 序号 工步 名称 零件数 加工直径 (加工长度 工作行程 (切削速度 (转速 (r/进 给 量 工时 (mm/r) (mm/机动时间 辅助时间 总计 1 装 卸 工件 2 右 动 力部件 滑 台 快进 250 6000 多 轴相 工 0 65 600 60 0 65 60 60 刮端面 台 快退 315 6000 左 动 力部件 滑 台 快进 250 6000 多 轴箱 工 进铰孔 20 20 85 25 0 孔 34 34 50 85 0 0 锪端面 台 快退 325 6000 卸工件时间取决于操作者的熟练程度。本机床计算时安装卸一次为 单 件 总 工 时 床实际生产率 时 机床理想生产率 时 负 荷 率 3 组合机床夹具设计 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 19 具的设计要求与选 型 具设计的基本要求 保证工件的加工精度是夹具设计的最基本要求。其关键在于，正确地确定夹具的定位方案、夹紧方案和刀具导向装置，合理地制定夹具的尺寸、公差和技术要求，必要时进行适当的误差分析和计算。 低制造成本 夹具设计的总体方案应与生产纲领相适应。在大量生产时，应尽量采用各种快速、高效的机构和先进的控制方法，以缩短辅助时间，提高生产率；在中批量生产中，则要求在满足夹具功能的前提下，尽量采用结构简单，容易制造的夹具，以降低夹具的制造成本。 操作方便，安全和省力 夹具的操作要做到方便、省力，有条件尽可能采用气动、液压、电气及其他高效机械夹紧装置，以减轻人员的劳动强度。夹具操作位置应当有利与操作人员，必要时应有安全保护装置，以确保使用安全。 夹具的排屑是个不容忽视的问题，如果排屑不好，切屑聚集在夹具中，会不利与工件的定位；切屑聚集严重时，还会损伤刀具导致设备事故或人员伤亡；切屑的清扫又会增加辅助时间，降低生产率。因此，排屑问题在夹具设计时必须给予充分的考虑。 有良好的结构工艺，便于夹具的制造加工、装配、检验和 维修，要达到这些要求，应尽量选用标准件。 夹具设计应按加工要求构思出设计方案，绘制图样，确定夹具的结构。合理选择材料，标注尺寸、公差和技术要求。 具的选型 机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。而要实现这一要求，又必须满足三个条件：一批工件在夹具中占有正确的加工位置；夹具装夹在机床上的准确位置；刀具相对夹具的准确位置。这里涉及了三层关系：零件相对夹具，夹具相对于机床，零件相对于机床。工件的最终 精度是由零件相对于机床获得的。所以“定位”也涉及到三层关系：工件在夹具上的定位，夹具相对于机床的定位，而工件相对于机床的定位是间接通 过夹具来保证的。工件定位以后必须通过一定的装置产生夹紧力把工件固定，使工件保持在准确定位的位置上，否则，在加工过程中因受切削力，惯性力等力的作用而发生位置变化或引起振动，破坏了原来的准确定位，无法保证加工要求。这种产生夹紧力的装置便是夹紧装置。镗床夹具又称为镗模，主要用于加工箱体或支座类零双孔支架镗铰组合机床总体及夹具设计 20件上的精密孔和孔系。主要由镗模底座、支架、镗套、镗杆及必要的定位和夹紧装置组成。镗床夹具 的种类按导向支架的布置形式分为双支承镗模、单支承镗模和无支承镗模。 具设计的步骤 分析产品零件图及装配图，分析零件的作用、形状、结构特点、材料和技术要求；分析零件的加工工艺规程，工艺装备设计任务书，对任务书所提出的要求进行可行性研究； 在分析各种原始资料的基础上，确定夹具的类型、定位设计、夹紧方式、导向方案 、连接方式、总体布局和夹具的结构形式。绘制方案设计图，进行工序精度分析，对动力夹紧装置进行夹紧力的计算。 检查夹具的各项功能是否符合设计要求。 D 毕业实习报告 专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 张 兴 班 级 B 机 制 051 学 号 0510110118 指 导 教 师 朱 效 波 日 期 2009 年 3 月 14 日 实习报告 经过大学近四年的学习，我们即将毕业，为了完成好毕业设计，同时将自己所学的知识用于实战，巩固加深对专业技能的理解和使用，提高独立处理问题的能力，也是为了对于即将到来的工作做好准备，我们进行了最后一次实习。 三月三日，已经比预定的时间晚了一天，终于联系到了一家齿轮厂同意我们去实习，这真是一次难得的机会，因为担心实习期的安全，还有其他一些方面的原因，现在的工厂已不愿为大学生提供实习的岗位了，所以我们都很高心能得到这样的机会，而且实习的内容也许会对 毕业设计有一些帮助和启发，这更使得我们不敢掉以轻心。 实习单位： 江苏驰翔精密齿轮有限公司创建于 2002 年 4 月 ,位于盐城市盐都区 ,是盐城市规模最大的精密齿轮专业生产厂家。公司现有员工 260 余人，总资产 6000 万元。长期从事各类硬齿面、高精度齿轮的研发、制造、销售。现已具备年产各汽车油泵齿轮 150 万件、纺机齿轮 80 万件、工程机械、各类齿轮箱齿轮 30 万件的生产能力。 公司生产的“驰翔”牌系列齿轮为“五高产品”即：高硬度、高强度、高精度、高技术含量、高性价比，产品达到国内先进水平。 公司生产的“驰翔”牌系列机油泵齿轮，于 2005 年通过了 际质量体系认证，被认定为江苏省高新技术产品，获得技术专利 6 项，公司通过了 际环境体系认证。 公司生产的“驰翔”牌系列齿轮产品具有配套层次高、产品精度高、技术含量高的要求，配套于世界 500 强企业美国康明斯公司、美国卡特彼勒工程机械公司、意大利马佐里纺机公司、德国采埃孚公司及学常州国茂国泰减速机集团公司、上海大众液压公司等国内外大型企业。 实习过程及内容： 到达工厂之后， 厂里安排了一位工程师给我们做向导，参观了工厂的 布局，各种各样的机床和生产线有序的坐落在通道两侧，通过向导的介绍我们大概的了解了下设备的组成： 、 齿轮检测中心和种类型号的数控磨齿机 16台、日本丰东 渗多用炉（ 2+1+1）生产线 2 条及其他辅助设备，这些设备从硬件上不断满足 18 至 1500 的各种圆柱齿轮加工质量和工艺的要求。在对设备和场地进行了观摩之后，我们被安排进入工厂的技术楼，在一个只有 260余人的工厂里搞技术开发的占到了尽 20 人，这很令我吃惊，想不到小小的齿轮需要如此之多的投入，很快我的想法将被证实是多么的无知。在我们对资料室 里如此众多的设计图纸感到震惊的时候，先前的那位工程师拿来了一些工厂的样品，我得承认关于齿轮的传统印象严重的影响了我的思维，经过这么多年的发展，齿轮的造型早已不像教科书上的那般单调了，它们整齐的摆放在办公桌上，像极了一件件的艺术品。 公司的主要产品： 美国卡特彼勒工程机械系列齿轮 美国卡特彼勒工程机械系列齿轮 国卡特彼勒工程机械系列齿轮 美国康明斯齿轮 程机械齿轮 斯太尔机油泵齿轮 析： 在工作人员的帮助下我们拿到了一些工艺书籍和设计资料，了解和整理了下齿轮加工、检验、包装及存储方面的知识。 齿轮加工机床系指用齿轮切削工具加工齿轮齿面或齿条齿面的机床及其配套辅机。齿轮机 床按加工原理分为两类，仿形法和范成法 (或称展成法 )。仿形法是用刀具的刀刃形状来保证齿轮齿形的准确性，用单分齿来保证分齿的均匀。范成法是按照齿轮啮合原理进行加工，假想刀具为齿轮的牙形，它在切削被加工齿轮时好似一对齿轮啮