组合机床及夹具设计.doc

洛阳理工学院毕业设计（论文）获取资料请联系qq958838939 组合机床及夹具设计摘 要组合机床是由通用部件及专用部件组成的,加工一种(或几种)零件的一道(或几道)工序的高效率的专用机床, 是一种自动化或半自动化的机床.无论是机械电气或液压电气控制的都能实现自动循环、半自动化的组合机床。一般采用多轴、多刀、多工序、多面和多工位同时加工，一种工序集中的高效率机床。组合机床加工,刀具是借助钻模板和镗模架,精加工机床采用高精度的导向,所以稳定的保证产品质量。 组合机床“三图一卡”就是针对具体零件，在选定的工艺和结构方案的基础上进行组合机床总体图样文件设计。其内容包括：绘制被加工零件图、加工示意图、机床联系总图、机床生产率计算卡等机床夹具通常是指装夹工件用的装置:至于装夹各种刀具用的装置,则一般称为“辅助工具”。 专用夹具在生产上起着很大的作用。机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。 关键词： 组合机床；被加工零件图；加工示意图；机床联系总图；机床生产率计算卡；夹具；专用夹具。The design of the modular machine tool and fixtureABSTRACT By the combination of machine tools and parts for GM components, a process (or several) Part of a (or several Road) processes for the high efficiency of the machine, is an automated or semi-automated machine tools, whether electrical machinery Electrical or hydraulic control can achieve automatic cycle, the combination of semi-automatic machine. General use of multi-axis, multi-tool, multi-process, multi-faceted and multi-processing at the same time, a concentration of highly efficient processes machine. Combination of machining, tool use is boring-boring templates and planes, finishing a high-precision machine tools-oriented, stable product quality assurance. Combination Machine three plans a card is for specific parts, in selected technology and structure of the programme on the basis of the overall composition of machine design document design. Its contents include: Drawing be processed parts map, diagram processing, machine tools contact the map, calculating productivity machine cards. Machine Tool fixture is usually used in the workpiece clamping device: As for the clamping tool used in all kinds of devices, commonly known as a tool. Fixture for the production plays an important role. Machine Tool fixture design process is the design of the equipment an important part of ensuring product quality and raising labor productivity of an important technical measures. Key words :combination machine; be processed parts map; processing diagram; machine contact the map; machine productivity calculation card; fixture; dedicated fixture.目录前言1第1章组合机床的总体设计41.1组合机床方案的制定41.1.1制定工艺方案41.1.2确定组合机床的配置形式和结构方案41.2确定切削用量及选择刀具61.2.1 确定工序间余量61.2.2 选择切削用量及计算61.2.3 选择刀具结构71.3钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制71.3.1 被加工零件工序图71.3.2 加工示意图8第2章 机床联系尺寸总图122.1动力部件的选择122.1.1选择动力箱122.1.2选择动力滑台122.2夹具轮廓尺寸的确定132.3 机床的装料高度132.4 中间底座132.5 确定多轴箱轮廓尺寸13第 3章 组合机床夹具设计153.1夹具设计的基本要求和步骤153.1.1夹具设计的基本要求153.1.2 夹具设计的步骤163.2 定位方案的确定163.2.2 定位方案论证163.2.3 误差分析173.2.4 校核加工精度183.3导向装置193.4 夹紧方案的确定203.4.1 夹紧装置的确定203.4.2 夹紧力的确定223.4.3 气缸的选择243.5 夹具体的设计24结论25谢 辞26参考文献2727前言1. 组合机床的国内外发展状况在我国，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、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（PLC）、数字控制（NC）等，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。从2002年年底第21届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。据专家分析，机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。该届博览会上展出的加工中心，主轴转速1000020000r/min，最高进给速度可达2060m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。 然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。2. 课题的内容和意义毕业设计作为大学教学的最后一个实践性教学环节，对巩固所学专业课程和基础课程起着非常重要的作用。毕业实习作为毕业设计的主要内容，是增加学生感性认识、提高理论联系实际的一个必不可少过程。通过毕业实习能够培养学生综合运用基础理论和专业知识独立解决工程实践能力，通过调查研究，收集资料，现场学习，使学生初步具有工程结构设计、解决生产中实际问题以及在总结编写设计资料设计论文的能力。通过毕业实习，可以培养学生严肃认真的工作作风，培养学生调查研究、查阅技术文献、资料、手册的能力，培养学生独立思考、解决实际问题的能力。总之，毕业实习对提高毕业生全面素质具有很重要的意义。3. 机床的设计步骤调查研究研究市场和用户对设计机床的要求，然后检索有关资料。其中包括情报、预测、实验研究成果、发展趋势、新技术应用以及相应的图纸资料等。甚至还可以通过网络检索技术查阅先进国家的有关资料和专利等。通过对上述资料的分析研究，拟订适当的方案，以保证机床的质量和提高生产率，使用户有较好的经济效益。拟定方案通常可以拟定出几个方案进行分析比较。每个方案包括的内容有：工艺分析、主要技术参数、总布局、传动系统、液压系统、控制操作系统、电系统、主要部件的结构草图、实验结果及技术经济分析等。在制定方案时应注意以下几个方面：（1） 当使用和制造出现矛盾时，应先满足使用要求，其次才是尽可能便于制造。要尽量用先进的工艺和创新的结构；（2） 设计必须以生产实践和科学实验为依据，凡是未经实践考验的方案，必须经过实验证明可靠后才能用于设计；（3） 继承与创造相结合，尽量采用先进工艺，迅速提高生产力，为实现四个现代化服务。注意吸取前人和国外的先进经验，并在此基础上有所创造和发展。3、工作图设计首先，在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上，进行方案图纸的设计。这些图纸包括：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，统称“三图一卡”设计。并初定出主轴箱轮廓尺寸，才能确定机床各部件间的相互关系。其次，绘制机床的总装图、部分部件装配图、液压系统图、PLC接线图和梯形图。然后，整理机床有关部件与主要零件的设计计算书，编制各类零件明细表，编写机床说明书等技术文件。最后，对有关图纸进行工艺审查和标准化审查。 第1章组合机床的总体设计1.1组合机床方案的制定1.1.1制定工艺方案零件加工工艺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。所以，在制定工艺方案时，必须计算分析被加工零件图，并深入现场了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚度，加工部位的结构特点加工精度，表面粗糙度，以及定位，夹紧方法，工艺过程，所采用的刀具及切削用量，生产率要求，现场所采用的环境和条件等等。并收集国内外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。根据被加工被零件的零件图（图2-1），加工12个直孔。1. 加工孔的主要技术要求。加工1220mm的直孔，孔深35mm。孔的位置度公差为0.1mm。工件材料为HT200，HB2002412. 工艺分析加工该孔时，孔的位置度公差为0.1mm根据组合机床用的工艺方法及能达到的经济精度，可采用钻孔加工方案。 1.1.2确定组合机床的配置形式和结构方案(1) 被加工零件的加工精度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，是制造机床方案的主要依据。变速箱下箱体加工孔的精度要求不高，可采用钻孔组合机床，工件各孔间的位置精度为0.1mm,它的位置精度要求不是很高，安排加工时可以在一个安装工位上对所有孔进行加工。 被加工零件图如下图所示。图21 被加工零件图(2) 被加工零件的特点这主要指零件的材料、硬度加工部位的结构形状，工件刚度定位基准面的特点，它们对机床工艺方案制度有着重要的影响。此变速箱下箱体的材料是HT200、硬度HB200241、孔在两个侧面上呈直线均度分配，孔的直径为20mm。采用多孔同步加工，零件的刚度足够，工件受力不大，振动，及发热变形对工件影响可以不计。一般来说，孔中心线与定位基准面平行且需由一面或几面加工的箱体宜用卧式机床，立式机床适宜加工定基准面是水平的且被加工孔与基准面垂直的工件，而不适宜加工安装不方便或高度较大的细长工件。对大型箱体件采用单工位机床加工较适宜，而中小型零件则多采用多工位机床加工。此零件的加工特点是中心线与定位基准平面是垂直的，并且定位基准面是水平的。孔的分布范围是直线形状，且要求相同，可以一次钻完，采用双面卧式钻床。(3) 零件的生产批量零件的生产批量是决定采用单工位、多工位、自动线或按中小批量生产特点设计组合机床的重要因素。按设计要求生产纲领为年生产量为6万件，从工件外形及轮廓尺寸，为了减少加工时间，采用多轴头，为了减少机床台数，此工序尽量在一台机床上完成，以提高利用率。(4) 机床使用条件使用组合机床对对车间布置情况、工序间的联系、使用厂的技术能力和自然条件等一定的要求。在根据使用户实际情况来选择什么样的组合机床。综合以上所述：通过对零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求、定位、夹紧方式、工艺方法，并定出影响机床的总体布局和技术性能等方面的考虑，最终决定设计六轴头单工位同步钻床。1.2确定切削用量及选择刀具1.2.1 确定工序间余量为使加工过程顺利进行并稳定的保证加工精度，必须合理地确定工序余量，生产中常用查表法给出的组合机床对孔加工的工序余量。1.2.2 选择切削用量及计算 切削力F，切削转矩T，切削功率P的计算公式切削力 切削转矩 功率 切削 式中：F切削轴向力（N）； D钻头直径（mm）； f每转进给量（）； T切削转矩（）；P切削功率； v切削速度（）； HB零件的布氏硬度值 计算硬度 HB=241（241-200）=227HB计算出切削力F=3731.5N，切削转矩T=21.273Nm，切削功率P=0.52kw 用直径D=20mm的高速钢钻头钻35mm深的孔，根据刀具直径和工件，刀具材料，由表6-11（用高速钢钻头切削用量）D =20mm， v= 15mmin，f =0.2mmr1.2.3 选择刀具结构只要条件允许，应尽量选用标准刀具和一般简单刀具。此外还必须考虑工件材料特点。孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有（0.6-1.5）d的距离，以便排出切屑和刀具磨损后有一定的向前的调整量。1.3钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制下面就以钻床加工箱盖总体设计的另一个问题，既总体设计方案的图纸表达形式“三图一卡”设计，其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、编制生产率卡.1.3.1 被加工零件工序图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选定的工艺方案，表示一台组合机床完成的工艺内容，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、夹具部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或成品状况的图纸，它不能用用户提供的图纸代替，而是在原零件图基础上，突出本机床的加工的内容，加上必要的说明绘制成的。它是组合机床设计的主要依据，也是制造、使用、检验和调整机床的重要技术文件。（1）被加工零件的形状，主要外廓尺寸和本机床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技术要求，以及对上道工序的技术要求等。（2）本工序所选定的定位基准、夹紧部位及夹紧方向。（3）加工时如需要中间向导，应表示出工件与中间向导有关部位结构和尺寸，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。（4）被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。2、绘制被加工零件工序图的注意事项（1）为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要图出被本机床的加工内容。绘制时，应按一定的比例，选择足够的视图及剖视图，突出加工部分（用粗实线），并把零件轮廓及与机床、夹具设计有关部位（用细实线表清楚，凡本道工序保证的尺寸、角度等，均应在尺寸数值下方面用粗线标记。（2）加工部位的位置尺寸应由定位基准注起，为便于加工及检查，尺寸应采用直角坐标系标出，而不采用极坐标，但有时因所选定位基准与设计基准不重合，则须对加工部位要求位置尺寸精度进行分析换算。1.3.2 加工示意图加工示意图1、加工示意图的作用和内容加工示意图是被加工零件工艺方案在图样上的反映，表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等，是刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据，是整台组合机床布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必需的重要文件。在图上应标注的内容：（1）机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。（2）工件、夹具、刀具及多轴箱端面之间的距离等。（3）主轴的结构类型，尺寸及外伸长度；刀具类型，数量和结构尺寸、接杆、导向装置的结构尺寸；刀具与导向置的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式，刀具应按加工终了位置绘制。2、绘制加工示意图之前的有关计算（1）刀具的选择 刀具选择考虑加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生产率要求等因素。刀具的选择前已述及，此处就不在追述了。（2）导向套的选择 在组合机床上加工孔，除用刚性主轴的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取决于夹具导向。因此正确选择导向装置的类型，合理确定其尺寸、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解决的内容。1）导向选择选用可换钻套2）导向套的参数 根据刀具的直径选择固定导向装固定装置的配合如下表：导向类别工艺方法DDD1刀具导向部分外径固定导向钻孔G7（或F8）g6导向装置的布置如下表 导向装置的参数(mm)尺寸项目l1l2l3与直径d的关系(23)d加工铸铁dd/3+(38)计算值3d=3025425.4/3+8=16.5 （3）选择刀具接杆 由以上可知，多轴箱各主轴的外伸长度为一定值，而刀具的长度也是一定值，因此，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，就需要在主轴与刀具之间设置可调环节，这个可调节在组合机床上是通过可调整的刀具接杆来解决的,连接杆如下图所示，可调连接杆连接杆上的尺寸d与主轴外伸长度的内孔D配合，因此，根据接杆直径d选择刀具接杆参数如下表所示： d(h6)D1(h6)d2bLL1L2l3螺母厚度28Tr282莫氏1号12.06569542511512（5）确定加工示意图的联系尺寸从保证加工终了时主轴箱端面到工件端面间距离最小来确定全部联系尺寸。其中最重要的联系尺寸即工件端面到多轴箱端面之间的距离（图中的尺寸342）,它等于刀具悬伸长度、螺母厚度、主轴外伸长度与接杆伸出长度（可调）之和，再减去加工孔深度和切出值。（6）工作进给长度的确定 如图26工作进给长度应等于工件加工部位长度L与刀具切入长度和切出长度之和。切入长应应根据工件端面误差情况在510之间选择，误差大时取大值，因此取=8，切出长度=1/3d+(38)=+8 12,所以=30+8+12=50mm（7）快进长度的确定 考虑实际加工情况，在未加工之前，保证工件表面与刀尖之间有足够的工作空间，也就是快速退回行程须保证所有刀具均退至夹具导套内而不影响工件装卸。这里取快速退回行程为120，快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度12050=70。 第2章 机床联系尺寸总图2.1动力部件的选择组合机床的动力部件是配置组合机床的基础。它主要包括用以实现刀具主轴旋转主运动的动力箱，各种工艺切削用头及实现进给运动的动力滑台。影响动力部件的主要因素为：（1）切削速度（2）进给力（3）行程 （4）多轴箱轮廓尺寸（5）进给速度（6）动力滑台的精度和导轨材料2.1.1选择动力箱由 查组合机床设计简明手册表5-38选择动力箱为1TD40，电动机型号为Y132M1L-6,功率为4KW，电动机转速为960，动力箱输出转速为4800。2.1.2选择动力滑台由组合机床设计表5-1液压滑台与附属部件，支撑部件配套表 可知1HY40型液压动力滑台总行程630，其台面宽度400，长度800，工进速度为12.5500，快进速度8，最大进给力20000N。2.2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。2.3 机床的装料高度确定机床装料高度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;对于自动线要考虑中间底座的足够高度，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。屑系统。其次是机床内部结构尺寸限制和刚度要求。如工件最低孔位置h,.、多轴箱允许的最低主轴高度hx和通用部件、中间底座及夹具底座基本尺寸的限制等。考虑上述刚度，结构功能和使用要求等因索，新颁国家标淮装料高度为1060mm.与国际标准ISO。一般实际设计时常在8501060mm之间选取。因此本设计中的装料高度选用880mm。2.4 中间底座中间底座的轮廓尺寸要满足夹具在其面上面连接安装的需要。其长度方向尺寸要根据所选动力部件及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。本设计中，中间底座长1320，宽800，高560。2.5 确定多轴箱轮廓尺寸确定多轴箱轮廓尺寸标堆通用钻、铿类多轴箱的厚度是一定的、卧式为325mm,立式为340mm。因此，确定多轴箱尺寸，主要是确定多轴箱的宽度B和.高度H及最低主轴高h。如下图所示，被加工零件轮廓以点划线农示，多轴箱轮廓尺寸用粗实线表示。多轴箱宽度B、高度H的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按下式确定: 式中台b工件在宽度方向相距最远的两孔距离，单位为mm; b一一最边缘主轴中心至箱体外壁距，单位为mm；h工件在高度方向相距最远的两孔距离，单位为mm；h最低主轴高度，单位为mm。b和h为已知尺寸。为保证多轴箱内有足够安排齿轮的空间，推荐b70100。多轴箱最低主轴高度h必须考虑与工件最低位置h机床装料高。 多轴箱轮廓尺寸确定根据工件孔的具体位置由此选取通用多轴箱体系尺寸系列标准，选定多轴箱轮廓尺寸为800X630（）。机床联系尺寸总图如下图所示图29 机床联系尺寸总图 第 3章 组合机床夹具设计3.1夹具设计的基本要求和步骤3.1.1夹具设计的基本要求A.提高生产率、降低成本夹具设计方案应与生产纲领相适应。在大批量生产时，为了缩短辅助时间，提高生产率，尽量采用快速、高效的结构和自动控制装置；在批量生产和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。B.保证工件的加工精度 夹具设计的最基本要求是保证工件的加工精度。关键是确定定位方案、夹紧方案，和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。C.便于排屑 夹具的排屑是一个很重要的问题，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，还会造成设备事故或工伤事故。因此，在夹具设计时排屑问题必须给予充分的注意。D.操作方便、省力和安全 夹具的操作要尽量做到方便、省力，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，控制好夹紧力。夹具操作位置应符合操作工人的习惯，应有安全保护装置，确保使用安全。E.有良好的结构工艺性 夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检验和维修，尽可能多选用标准部件和标准元件。夹具设计通常可以在参阅有关资料的情况下，按加工要求设计方案，绘制图样，经修改确定夹具的结构。3.1.2 夹具设计的步骤A.设计前的准备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；了解所用机床的规格、性能、精度以及与夹具选择动力部件B.方案设计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。C.审核检查夹具的各项功能是否符合设计要求。D.总体设计根据所定方案绘制夹具装配图，应将夹具的工作原理、结构和各种元件的装配关系表达清楚。用双点划线绘制工件外形轮廓。合理选择材料，标注尺寸、公差和技术要求。E.夹具零件设计F.夹具的装配、调试和验证3.2 定位方案的确定3.2.1 零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。变速箱箱体材料为HT200，其硬度为200241HBS，在本工序之前工件主要表面已加工完毕，本道工序为在两侧钻削620深35的孔。 3.2.2 定位方案论证箱体零件的定位方案一般有两种，“一面两销”和“三平面”定位方法。 A“一面两销”的定位方法 它的特点是：可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。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。“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，有利于保证零件的加工精度。同时，使机床各个工序（工位）的许多部件实现通用化，有利于缩短设计、制造周期，降低成本。易于实现自动化定位、夹紧，并有利于防止切削落于定位基面上。B“三平面”定位方法 它的特点是：可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。有同时加工零件两个表面的可能，能高度集中工序。被加工零件为变速箱箱体属箱体类零件，本工序加工为双面加工零件，加工工序集中、精度要求高，故选用“一面两销”定位方法，采用“一面两销”定位方法，能够保证工件的位置精度要求，同时便于工件装夹，又有利于夹具的设计与制造。此外,为了能以最简单的运动形式装卸工件,定位销采用伸缩式结构。3.2.3 误差分析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：A. 定位误差；B. 对刀误差；C. 夹具的安装误差；D. 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；F. 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。具体误差分析如下：A. 定位误差 a) 基准不重合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引起的工序基准相对于定位基准在加工尺寸上的最大位置变动范围。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= 0。b) 基准位移误差基准位移误差是由于定位元件和定位基面本身的误差而引起的定位基准在加工尺寸上的误差。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，被加工孔的定位误差取：mm=+= 0.02mmB. 对刀误差因为刀具相对于对刀或导向元件的位置不精确而造成的加工误差，称为对刀误差。钻套导向孔尺寸20G7（），钻头尺寸为20h9（）对刀误差为钻头于导向孔的最大的间隙： C. 夹具的安装误差因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。 夹具的安装基面为平面，因而没有安装误差，=0D. 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。夹具误差主要包括定位元件相对于安装基准的尺寸或位置误差；定位元件相对于对刀或导向元件（包括导向元件之间）的尺寸或位置误差；导向元件相对于安装基准的尺寸或位置误差。=0.02mm、与在公差上兼容，只需计算其中较大的一项即可。=0.02mmE. 加工方法误差加工方法误差是指在切削加工过程中，因机床、刀具质量、工件材质以及由于切削力、切削热的作用而引起的工艺系统弹性变形、热变形等因素使加工表面位置发生变化，从而造成的加工尺寸误差。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。计算时可设 = 式中：工件位置公差取0.30mm=3.2.4 校核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，应用概率法相加，根据文献7工件加工精度的条件为： = 0.118mm = 0.30mm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，因此将上式改为：或 = 0 当0时夹具能满足加工要求，根据以上得：=0.30-0.118=0.1820所以夹具完全可以满足加工所要的要求。3.3导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。变速箱箱体的两面钻孔组合机床的刀具导向装置是设计在夹具支架上的，由于是大批生产，所以采用可换式导套，是刀具在钻套内工作的。钻套的主要参数包括：钻套的直径和公差配合，钻套的长度，钻套至工件端面的距离。钻套的配合间隙对于孔的位置精度有较大的影响。为了提高加工的精度，应选择较紧的配合。变速箱箱体两面钻孔是在精密的导套中进行的，因此要求较高的位置精度，达到0.05mm，而且导套应尽量接近被加工表面，力求选用较高的精度和较紧的配合导套结构如图3-1所示。图3-1 导套结构图固定钻套的尺寸可查组合机床设计手册表8-4对于加工20的孔，选择的导套尺寸为：，。配合尺寸为：, 配用的螺钉M83.4 夹紧方案的确定3.4.1 夹紧装置的确定A夹紧装置的组成本设计中夹紧装置采用气压夹紧装置，由气源装置、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，如下方框图所示。 夹紧装置组成的方框图 B夹紧装置设计的基本要求a）夹紧过程中，不改变工件定位后占据的正确位置。b）夹紧力的大小要可靠和适当，既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变，振动小，又要使工件不产生于过大的夹紧变形。c）夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在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。 d）夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。C夹紧装置的选择通常应用的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。a.液压装置液压装置的特点是：a)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了许多。b)液压油的不可压缩性可使夹具刚度高，工作平稳、可靠。c)液压传动噪声小，劳动条件比气压的好。但是，油压高容易导致漏油，液压元件的材质和制造精度的要求高，故夹具成本高。b.气压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：a)动作迅速，反应快。气压为0.5时，气缸活塞速度为110，夹具每小时可连续松夹上千次。b)工作压力低（一般为0.40.6）。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。c)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。d)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力的条件下，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。通过对以上两种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气压夹紧装置。3.4.2 夹紧力的确定A.夹紧力确定的基本原则a.夹紧力的方向夹紧力的方向应有助于定位稳定，主夹紧力应朝向主要定位基面。夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。夹紧力的方向应是工件刚度较高的方向。b.夹紧力的作用点夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。夹紧力的作用点应选在工件刚度较高的部位。夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。B.夹紧方案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是底面，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，起到减少受力变形的效果。夹紧力为气压缸驱动。用推杆将压力传递至板，然后由压板将压力分散到工件压紧表面，从而将工件压紧。 C.夹紧力的预算：根据工件所受切削力、夹紧力的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的状态，来确定夹紧力。根据文献查得夹紧力的计算公式如下 （3-1）式中 安全系数；切削力；压板和工件表面间的摩擦系数；工件和定位支承块间的摩擦系数。根据文献查得安全系数按下式计算 （3-2）式中，为各种因素的安全系数，考虑工件材料及加工余量均匀性的基本安全系数，取=1.5；加工性质，取；刀具钝化程度，取=1.15；切削特点，取=1.2夹紧力的稳定性，取；夹紧时的位置 ，取；仅有力矩使工件回转时工件与支承面的接触情况，取=1.0。 查文献得摩擦系数，均为0.16。由于，左右多轴箱相同，左右动力箱同时进入工进阶段，钻削力方向指向夹具体定位面，钻削力不影响工件定位。两方向的钻削力相互抵消，因此，夹紧力不需要消除太大的钻削力。根据文献可得： 3.4.3 气缸的选择气缸的工作压力取决于工作气压和气缸的工作面积。工厂采同一气源，则其气压也就相对稳定，其工作气压为1.0。根据文献8则气缸直径：D= 式中：p气缸工作压力（Pa） 气缸的机械效率（取0.80） 气缸输出推力（）气缸直径（）气缸输出推力应大于等于实际所需的加紧力本设计所用气缸采用通用件。根据文献，选用气缸直径为100，其工作推力产生的夹紧力可达到3100；根据文献得另一辅助定位气缸直径为50。推力可达到1000。 3.5 夹具体的设计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、夹紧力等。夹具体设计的基本要求有：a)有适当的精度和尺寸稳定性。b)有足够的强度和刚度。c)结构工艺性好。d)排屑方便。e)保证装卸工件方便。f)在机床上安装稳定可靠。本设计方案中的夹具体是由左右钻模板与夹具顶板构成的框架式夹具体，采用机械联结，具有良好的刚度，材料为HT150，基本尺寸m，各安装面经铣削达到相应精度要求，左右钻模板的平行度不大于0.02，具体见夹具装配图。结论本课题开发研制的钻孔组合机床，用于加工变速箱下箱体的六个直孔。在开发过程中，针对加工过程中存在的难点进行了攻关。在钻床的设计上采取了一系列的措施，保证了被加工孔的加工精度。主要完成了以下工作：1、对箱体的六个直孔的加工工艺进行了分析研究，明确了六个孔加工的技术要求和工艺要点。2、恰当地选择了机床的切削参数，动力头及液压滑台驱动机构的结构参数。3、采用Z轴液压滑台驱动动力头和多轴箱