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S1105
柴油机
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设计
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S1105柴油机箱体钻孔夹具及组合机床设计,S1105,柴油机,箱体,钻孔,夹具,组合,机床,设计
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图书分类号：密 级：毕业设计(论文)S1105柴油机箱体制造工艺规程及专用钻床设计S1105 DIESEL ENGINE BOX MANUFACTURING PROCESS SPECIFICATION AND A DEDICATION DRILLING MACHINE DESIGN学生姓名学院名称机电学院专业名称机械制造及其自动化指导教师201年月日徐州工程学院毕业设计(论文)徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 201 年 月日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 201年 月 日 日期： 201 年 月日摘要本次设计任务是S1105柴油机箱体制造工艺规程及专用钻床设计，主要内容是：首先对箱体零件工艺设计，在分析了S1105柴油机箱体的具体结构及加工技术要求的基础上，通过批量生产的分析确定箱体各部位的加工方案，并找寻最适合的工艺方案。根据每道工序的技术要求，选定每道工序的背吃刀量、进给量、切削速度以及所采用的机床、刀具、夹具等，确定每道工序的时间，从而绘制工艺过程卡片。然后是对专用钻床夹具体进行设计，根据被加工零件的结构特点、加工尺寸和精度要求，确定组合钻床的配置方案，对专机进行总体设计即三图一卡的设计，三图一卡包括零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和机床生产率计算卡。其次绘制其装配图和相关的零件图。整个加工过程均选用组合机床，夹具选用专用夹具，夹紧方式一般都选用液压夹紧，夹紧方式可靠。因此生产效率比较高。适用于大批量、流水线生产加工。能够满足设计的要求。关键词 工艺设计；组合机床；钻床夹具Abstract This design task is the design of the S1105 diesel chassis manufacturing process specifications and the special drilling machine, the main elements are: First, the analysis on the basis of cabinet parts, S1105 diesel cabinet structure and processing requirements of the process design by massanalysis to determine if the processing box programvarious parts, and find the most appropriate technology solutions. According to the requirements of each process technology, the choice, each process of the back of the cutting, feed rate, cutting speed and machine tools, cutting tools, jigs, etc., to determine the time of each process, thereby drawing process card. Then have to deal with the parts of the structure characteristics, the design of a special drilling machine specific file folder, processing size and accuracy requirements, determine the drilling machine configuration combined, the overall design of the three cards, graphic design, three-card, including parts processing diagram, process chart, machine contact, dimensional drawings and machine productivity calculation card. Secondly, the assembly drawing and parts diagrams. The whole process of the special fixture, machine tool and fixture selection, selection, clamp commonly used hydraulic clamping, the clamping style is reliable. Therefore, it has the relatively high production efficiency. It is suitable for high-volume, assembly line production and processing. So it is able to meet the design requirements. Keywords process design combination machine Drill press fixture.III徐州工程学院毕业设计(论文)目 录摘要IIAbstractIII1 绪论12 S1105柴油机简介22.1 S1105 柴油机箱体的作用22.2零件的工艺分析22.3确定箱体的生产类型22.4确定箱体毛坯制造形式和尺寸22.4.1确定毛坯的制造种类和制造方法22.5定位基准的选择22.5.1粗基准的选择22.5.2精基准的选择33 箱体工艺分析与设计43.1 箱体工艺的分析43.2 工艺规程设计73.2.2确定工艺方案的原则及注意问题73.2.3确定工艺方案的原则及注意问题83.2.4工艺路线确定93.3 切削各表面的切削用量和基本工时103.3.1 切削用量的选择原则103.3.2切削用量基本工时114 组合机床总体设计234.1组合机床总体设计234.1.1 被加工零件工序图234.1.2 加工示意图244.1.3 机床联系尺寸图264.1.4 生产率计算卡285 专用夹具的设计305.1 机床夹具的作用305.2 对组合钻床夹具的要求305.3 箱体类零件定位基准305.4专用夹具的设计步骤305.4.1研究原始资料305.4.2绘制夹具总装配图305.4.3标注夹具总装配图上各部分尺寸和技术要求：315.5 夹具公差配合的制订325.7 夹具整体方案设计325.7.1 夹具元件的选择与设计325.7.2钻削夹紧力的计算345.8钻模板设计355.9夹具设计和操作的简要说明35结 论36致 谢37参考文献38381 绪论设计课题是S1105柴油机箱体制造工艺规程及专用钻床设计。柴油机箱体是机械零件中很常见的重要大型零件体。本次设计目的：通过设计，主要培养我们综合运用所学基础知识和基本技能去分析和解决专业范围内的一般工程技术问题的能力，培养我们树立方法正确的设计思路，培养我们搜集、查阅、运用资料的能力。通过这次毕业设计,进一步巩固了我们所学的基础理、知识和技能，提高我们设计、计算、绘图、编写技术文件的独立工作能力。通过毕业设计，也能够培养我们严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，树立正确的生产观、经济观，从而帮助我们由学生向工程技术人员的过渡。同时，在毕业临近之际，再次巩固我们所学的专业知识和CAD画图能力。 意义:制造业是国家GDP中一个关键性的工业部门，它在建设国家强大的社会物质技术基础中起着十分重要的作用。国家综合实力的增强和经济的繁荣同制造业所能提供的产品和服务的竞争力密切相关。因此，每个工业化国家都给予制造业以足够的重视，把制造同科学与技术并列为国家经济发展确保的三大研究主题。这次我毕业设计的课题就是制造业中的箱体加工工艺及专用组合机床设计和专用夹具设计。 组合机床是专用机床的一种重要的特殊类型，是由大量通用部件及少量专用部件组合起来的高效专用机床，它具有专用机床结构简单、生产率和自动化程度较高的特点;同时也具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的多种要求，因此，设计经济合理的机床对工件的加工十分重要，对于一个制造企业来说也有十分重要的意义。通过本次的毕业设计，巩固了大学四年所学的专业知识，提高了分析问题、解决问题的能力。我相信这对于我即将参加的工作会有很大的帮助。2 S1105柴油机简介2.1 S1105 柴油机箱体的作用S1105 柴油机是各类机器中重要的基础件之一，它主要用于支撑和包容着各种传动零件，保证其运动和动力进给驱动和分配，彼此按照一定的传动关系进行协调的运动。因此，必须使众多的轴套及齿轮等零件保持正确的相互位置关系，所以箱体零件加工质量的好坏，对整台机器的精度，性能和寿命都有直接的影响。2.2零件的工艺分析S1105柴油机箱体为HT200（灰铸铁），壁厚为2.510mm，抗拉强度为220Na。箱体属于铸件，适用铸造获得，由于零件年产量大，已达到大量生产的水平，采用金属型铸造，所以加工余量要控制在最合理的位置。箱体结构复杂，是薄壁部件，内部要用隧道式的加强筋，刚性比较好，尺寸精度和形状公差要求比较高，工序较多，表面质量要求高。主轴承孔采用滑动轴承，内孔要求比较高，不能有退刀的痕迹。2.3确定箱体的生产类型零件的年生产纲领N可按下式计算： 式（2.1）式中 N零件的生产纲领（件年）；Q产品的年产量（台、辆年）； M每台（辆）产品中该零件的数量（台、辆年）；a%备品率，一般取2%3%；b%废品率，一般取0.3%0.7%。在此取Q=5000台 ，a%=2% ，b%=0.4%，则：2.4确定箱体毛坯制造形式和尺寸2.4.1确定毛坯的制造种类和制造方法S1105柴油机箱体为HT200（灰铸铁），壁厚为2.510mm，抗拉强度为220Na。箱体属于铸件，适用铸造获得，由于零件年产量大，已达到大量生产的水平，采用金属型铸造，所以加工余量要控制在最合理的位置。2.5定位基准的选择 2.5.1粗基准的选择根据粗基准的选择原则（1）粗基准的选择必须使重要表面有足够且均匀的加工余量（2）粗基准的同一尺寸方向上只能使用一次2.5.2精基准的选择精基准是为了确保加工精度，并尽可能使夹具结构简单，工件装夹方便易行。因此，选择精基准一般应遵循以下原则：（1）基准重合原则 即设计基准与工序基准重合.(应尽可能选用设计基准作为精基准，这样可以避免由于基准不重合而引起的误差)。（2）基准统一原则 同一零件的多道工序应尽可能选择同一定位基准，可保证各加工表面的相互位置精度，又可简化夹具的设计与制造工作。 (3) 互为基准原则 采用互为基准加工方法，可以保证加工表面之间具有较高的位置精度。（4）自为基准原则 精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，选择加工表面本身作为定位基准。（5）便于装夹原则 应选装夹方便、定位可靠的表面作为基准。所选的精基准应是精度较高、表面粗糙度较小、支撑面积较大的表面。3 箱体工艺分析与设计3.1 箱体工艺的分析根据S1105柴油机箱体的相关图纸，得S1105柴油机箱体技术要求如下：1）上端面5070.22mm156mm 粗糙度 Ra6.3m2）下端面 435mm156mm 粗糙度 Ra3.2mm 平面度 0.05mm 3）前端面305mm1790.08mm 粗糙度 Ra3.2m 平面度 0.04mm 垂直度 0.05mm4）后端面507mm0.22305mm 粗糙度 Ra3.2m 平面度 0.04mm 垂直度 0.05mm5）左端面305mm174mm 粗糙度 Ra 1.6m6）右端面305mm1790.08mm 粗糙度 Ra3.2m7）右端面孔122H7mm 粗糙度 Ra1.6m 同轴度 0.04mm 圆柱度 0.018mm8）右端面孔128H10mm 粗糙度 Ra6.3m 圆柱度 最大实体原则下为0 9）右端面孔2M202-5H6H 位置度 0.20mm 垂直度 0.8mm10）前端面大孔130K7mm 粗糙度 Ra0.8m 垂直度 0.05mm11）前、后通端面孔262M7 粗糙度 Ra1.6m 同轴度 最大实体原则下为012）前端面孔47H7mm 粗糙度 Ra1.6m 圆柱度 0.07mm13）前端面孔铰孔25N7mm 14）后面孔188H7mm 粗糙度 Ra1.6m 圆柱度 最大实体原则下为0 垂直度 0.05mm15）后面孔35H7mm 粗糙度 Ra1.6m 同轴度 0.05mm 圆柱度 0.01mm16）前端面孔37H7mm 粗糙度 Ra1.6m 平行度 0.05mm17）其余孔或螺纹孔 粗糙度 Ra12.5m 位置度 0.4mm根据以上总结的技术要求制定S1105柴油机箱体技术要求表，如表3-1。表3-1 S1105柴油机箱体技术要求加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度要求表面粗糙度/m形位公差/mm备注上端面5070.22156IT11Ra 6.3平面度0.04 垂直度0.05下端面435156Ra 3.2平面度0.05左端面305174Ra 1.6平面度0.10右端面3051790.08IT8Ra 3.2平面度0.10前端面5070.22305IT11Ra 12.5平面度0.10 垂直度0.05mm后端面5070.22305IT11Ra 12.5平面度0.10 垂直度0.05mm右端面孔122H7IT7Ra 1.6 圆柱度0.018 同轴度0.04右端面螺纹2M202-5H6H位置度0.20mm垂直度0.8mm右端面孔128H10IT10Ra 6.3圆柱度最大实体原则下为0前端面孔130K7IT7Ra 0.8垂直度0.05mm前、后通端面孔262M7IT7Ra 1.6同轴度最大实体原则下为0 续表3-1加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度要求表面粗糙度/m形位公差/mm备注前端面孔47H7IT7Ra1.6圆柱度0.04前端面孔铰孔25N7后面孔188H7IT7Ra1.6垂直度0.08mm圆柱度最大实体原则下为0后面孔35H7IT7Ra1.6圆柱度0.01同轴度0.05后端面孔37H7IT7Ra1.6平行度0.05其余孔或螺纹孔Ra12.5位置度0.4mm根据S1105柴油机箱体工艺要求，在经济、合理的前提下，为满足以上技术要求，根据各加工技术要求特选择如下加工方法，见表3-2。表3-2 加工方法待加工面或孔加工方法前端面粗铣精铣后端面粗铣精铣右端面粗铣精铣左端面粗铣精铣上端面粗铣精铣待加工面或孔加工方法下端面粗铣精铣前端面2-5N7 钻孔粗铰精铰前端面大孔粗镗半精镗-精镗后端面大孔粗镗半精镗-精镗左端面大孔粗镗半精镗-精镗螺纹孔钻孔攻丝其余孔钻孔（铰孔）3.2 工艺规程设计 3.2.2确定工艺方案的原则及注意问题1.加工阶段分开原则(1) 粗加工阶段首要任务是去除各表面大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上尽量接近成品。此阶段主要问题是如何获得高的生产率。(2) 半精加工阶段切除粗加工后留下的误差，使加工工件达到一定的技术要求。(3) 精加工阶段保证各主要表面达到零件图规定的质量要求。(4) 光整加工阶段对于精度要求很高，表面粗糙度值要求很低的表面，还要有专门的光整加工阶段。这个阶段以提高加工的尺寸精度和降低表面粗糙度为主，一般不能用来纠正零件各加工表面的几何形状误差和相对位置误差。2.划分加工阶段的主要目的： (1) 合理使用设备 粗加工要求选择刚性好、效率高而精度相对较低的机床，精加工则需要精度相对较高的机床。根据划分加工阶段，可避免以精扰粗，可完全发挥机床的作用，延长机床使用寿命。(2)减小对热处理的影响 一些精密零件粗加工后，需进行时效处理，目的是减少内应力作用对精加工精度的影响。 (3)及时发现毛坯缺陷 全部表面先进行粗加工，便于及早发现零件的内部缺陷，以决定零件的修补或报废，减少盲目继续加工造成的加工工时浪费和其他制造费用。2.工序安排原则工序集中原则就是指将零件加工中几道工序同时集中完成，其特点有：（1）可以采用高效机床和工艺装备，生产率高；（2）减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积，节省人力、物力；（3）减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精度；（4）采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。工序分散就是将零件加工中几道工序分开各自加工，其特点有：（1）设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适应产品的变换；（2）对工人的技术要求较低；（3）可以采用最合理的切削用量，减少机动时间；（4）所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大。对于重型零件，为了减少工件加工的劳动量，工序应选择集中加工原则； 3.2.3确定工艺方案的原则及注意问题1镗孔组合机床，应注意精加工后孔的表面是否允许留下螺旋或直线退刀痕迹。如果不允许留下螺旋刀痕，则应在加工终了时，使主轴（刀具）停止转动并周向定位，利用夹具的让刀机构，将工件已加工表面移离刀尖一段距离后退刀。在生产率允许的情况下，也可使刀具以工进速度退回，这样不仅不会留下刀痕，且有利于提高加工精度；（2）钻阶梯孔，应先钻大孔后钻小孔，这不仅可缩短钻小孔的深度，而且使小钻头减少了折断的可能性；（3）互相结合的两个零件，钻孔应从结合面钻起，以更好的保证孔的位置精度，有利于两零件的装配；（4）端面一般采用铣削加工。当加工孔口较大端面时，不应采取简单的端面刮削工艺，因为这样会因轴向切削力大而导致振动影响加工精度。当端面对孔有严格的垂直度要求时，应采取镗孔车端面的方法，同时加工端面和孔。对于工件内部的端面，则可采用径向进刀的方法加工；（5）在制定加工一个零件的几台或成套机床或流水线、自动线工艺过程方案时，应尽可能使精加工工序集中在所有粗加工工序之后，以有利于稳定保证加工精度。3.2.4工艺路线确定关于S1105柴油机箱体加工工艺路线有两种方案:方案一:010 粗、精铣下底面，钻定位孔020 粗铣上结合面030 粗铣前后，左右端面040 精铣上底面050 精铣前后，左右端面060 粗镗前后左右端面孔070 精镗前后左右端面090 钻水道及内油孔100 割2-52M7孔内槽110 钻、铰2-16H8挺柱孔120 钻、铰2-5N7130 上底面、前后面三面钻孔140 下底面、左缸头端面两面钻孔150 上底面、前后面三面攻丝160 上底面、左缸头端面两面攻丝170 钻、扩、攻丝缸头面螺纹连接孔180 钻195H7内壁油孔190 钻定位孔，底面油孔200 吹屑清洗210 终检入库分析上述方案:由于加工时，加工热量导致零件发热，在加工会导致尺寸误差。综上所述选择以下加工工艺路线。方案二:005 铸造010 时效015 涂漆020 粗铣上、下端面025 粗铣前、后端面030 粗铣左、右端面035 精铣上、下端面040 精铣前、后端面045 精铣左、右端面050 粗镗前、后、左面孔（188H7并倒角、130K7并倒角、262M7、35H7、38H7并倒角、48H7并倒角，82、122H7、 128H10）055 钻-精铰前端面孔25N7060 半精镗前、后、左面孔（188H7并倒角、130K7并倒角、262M7、35H7、38H7并倒角、48H7并倒角，82、122H7、 128H10）065 精镗前、后、左面孔（188H7并倒角、130K7并倒角、262M7、35H7、38H7并倒角、48H7并倒角，82、122H7、 128H10）070 钻上、下、右端面的各螺纹孔075 钻前、后、左端面的各螺纹孔080 精铰左端面孔4M20螺纹攻丝前的孔085 钻孔扩孔精铰左端面孔2-16H8090 攻各端面的各螺纹095 钻挺柱孔100 清洗105 终检本方案特点:(1) 粗精加工分阶段的进行，有利于减小切削热引起的热变形。(2) 工序长，工序较分散，使机床制造调整维修方便。重要工序集中程度较高，有利于保证加工精度。(3) 基准统一，可保证因工序转移引起定位误差，不影响加工精度，减少基准累积误差。综上所述:本设计方案采用第三种方案。3.3 切削各表面的切削用量和基本工时3.3.1 切削用量的选择原则切削速度/(m/min)进给量 (mm/r) 背吃刀量 (mm)三个参数是非常重要的三个参数。制订切削用量，就是要在已经选择好刀具材料和几何角度的基础上，合理地确定切削深度、进给量和切削速度。转 速： 式（3.1）基本时间： 式（3.2）辅助时间： 式（3.3）服务时间： 式（3.4）单件时间： 式（3.5）根据工人的熟练程度现取： 式（3.6）3.3.2切削用量基本工时工序20 粗铣上下端面选用卧式双面升降台铣床X60W，定位及夹紧选用专用夹具，选用高速钢套式面铣刀，铣刀直径D=200mm，齿数z=12，粗铣时去背吃刀量 =5mm,每齿进给量= 0.3mm, 根据金属切削手册 取 =100 ， 基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=单件时间：=工序25 粗铣前后端面选用卧式双面升降台铣床X60W，定位及夹紧选用专用夹具，选用高速钢套式面铣刀，铣刀直径D=315mm，齿数z=16，粗铣时去背吃刀量 = 5mm，每齿进给量= 0.3mm, 根据金属切削手册 取 =100 基本时间：=辅助时间： = 服务时间：=单件时间： =工序30 粗铣左右端面选用卧式双面升降台铣床X60W，定位及夹紧选用专用夹具，选用高速钢套式面铣刀，铣刀直径D=200mm，齿数z=12，粗铣时去背吃刀量 =5mm,精铣时取 = 1mm，每齿进给量= 0.3mm, 根据金属切削手册 取 =100 ， 基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=单件时间：= 工序35 精铣上下端面选用卧式双面升降台铣床X60W，定位及夹紧选用专用夹具，选用高速钢套式面铣刀，铣刀直径D=200mm，齿数z=12，精铣时取 = 1mm，每齿进给量= 0.2mm, 根据金属切削手册 取 =110 ， 基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=单件时间：=工序40 精铣前后端面选用卧式双面升降台铣床X60W，定位及夹紧选用专用夹具，选用高速钢套式面铣刀，铣刀直径D=315mm，齿数z=16，粗铣时去背吃刀量 = 1mm，每齿进给量= 0.2mm, 根据金属切削手册 取 =110 基本时间：=辅助时间： = 服务时间：=单件时间： =工序45 精铣左右端面选用卧式双面升降台铣床X60W，定位及夹紧选用专用夹具，选用高速钢套式面铣刀，铣刀直径D=200mm，齿数z=12，精铣时取 = 1mm，每齿进给量= 0.2mm, 根据金属切削手册 取 =110 ， 基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=单件时间：=工序50 镗前后面的孔卧式多轴组合镗床，专业夹具，硬质合金镗刀根据图示其要求的精度是R1.6，则确定加工方案为：粗镗半精镗精镗对于大批生产，砂型机器造型，取尺寸公差等级为10级，加工余量为G级，底侧面加工余量等级，砂型铸造孔的余量等级需降低一级选用，其加工余量为CT10级，查加工手册确定每侧的加工余量为2mm，故毛坯的总加工余量为4mm。224的圆精镗余量：0.7mm； 半精镗余量：1.3mm； 粗镗余量：4-1.3-0.7=2mm；这个工序尺寸的基本尺寸： 半精镗：224-0.7=223.3； 粗镗：223.5-1.3=222； 毛坯：222-2=220；1）粗镗时：切削用量：2 = 0.3 取=60m/min 由得取n=250r/min，则实际速度为v=59m/mmin基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.17+0.03）=0.01min 单件时间：=0.17+0.03+0.01=0.21min2）半精镗时：切削用量：1.3 = 0.2 取=80m/min 由得取n=330r/min，则实际速度为v=78.3m/min基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.17+0.03）=0.01min 单件时间：=0.17+0.03+0.01=0.21min3）精镗时：切削用量：0.7 = 0.15 取=60m/min 由得取n=245r/min，则实际速度为v=61.03m/min基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.35+0.06）=0.02min 单件时间：=0.35+0.06+0.02=0.43min工序55 镗82的孔82的孔精镗余量：0.7mm； 半精镗余量：1.3mm； 粗镗余量：4-1.3-0.7=2mm；则个工序尺寸的基本尺寸： 半精镗：82-0.7=81.3； 粗镗：81.3-1.3=80； 毛坯：80-2=78；1）粗镗时：切削用量：2 = 0.3 取=60m/min 由得取n=250r/min，则实际速度为v=59m/mmin基本时间：辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.17+0.03）=0.01min 单件时间：=0.17+0.03+0.01=0.21min2）半精镗时：切削用量：1.3 = 0.2 取=80m/min 由得取n=330r/min，则实际速度为v=78.3m/mmin基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.17+0.03）=0.01 单件时间：=0.17+0.03+0.01=0.213）精镗时：切削用量：0.7 = 0.15 取=60m/min 由得取n=245r/min，则实际速度为v=61.03m/min基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.35+0.06）=0.02min 单件时间：=0.35+0.06+0.02=0.43min工序60 镗4-62M7的孔62的孔精镗余量：0.5mm； 半精镗余量：1.5mm； 粗镗余量：4-1.5-0.5=2mm；则个工序尺寸的基本尺寸： 半精镗：62-0.5=61.5； 粗镗：61.5-1.5=60； 毛坯：60-2=58；1）粗镗时：切削用量：2 = 0.3 取=60m/min 由得 取n=250r/min，则实际速度为v=59m/mmin基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.17+0.03）=0.01min 单件时间：=0.17+0.03+0.01=0.21min2）半精镗时：切削用量：1.5 = 0.2 取=80m/min 由得 取n=330r/min，则实际速度为v=78.3m/mmin基本时间： 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.17+0.03）=0.01 单件时间：=0.17+0.03+0.01=0.213）精镗时：切削用量：0.5 = 0.15 取=60m/min 由得 取n=245r/min，则实际速度为v=61.03m/mmin基本时间： 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.35+0.06）=0.02min 单件时间：=0.35+0.06+0.02=0.43min工序65 镗左端面122H7的孔精度为R1.6，所以任选用粗镗半精镗精镗选用卧式多面多轴组合镗床，专用夹具毛坯选用：126mm；粗镗：124mm；半精镗：122.5mm； 精镗：122mm；1）粗镗时：切削用量：2 = 0.3 取=60m/min 由得= 取n=250r/min，则实际速度为v=59m/mmin基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.17+0.03）=0.01 单件时间：=0.17+0.03+0.01=0.21min2）半精镗时：切削用量：1.5 = 0.2 取=80m/min 由得= 取n=330r/min，则实际速度为v=78.3m/mmin基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.17+0.03）=0.01min 单件时间：=0.17+0.03+0.01=0.21min3）精镗时：切削用量：0.5 = 0.15 取=60m/min 由得n=243r/min取n=245r/min，则实际速度为v=61.03m/mmin基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.35+0.06）=0.02 单件时间：=0.35+0.06+0.02=0.43工序70 镗左端128H10深8mm的孔选用卧式多面多轴组合镗床，专用夹具，选用粗镗一次进给，毛坯选择130mm；粗镗时：切削用量：2 = 0.2 取=60m/min 由得= 取n=250r/min，则实际速度为v=59m/min基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：=0.05（0.17+0.03）=0.01 单件时间：=0.17+0.03+0.01=0.21切削用量：0.25 = 0.3 取=0.3m/s= 基本时间：= 辅助时间：=0.180.52=0.09服务时间：=0.05（0.52+0.09）=0.03 单件时间：=0.52+0.09+0.03=0.64工序75 钻上、下、右端面螺纹孔和其他孔 选用卧式三面多轴组合机床，定位及夹紧选用专用夹具：（1） 钻16-M8-6H螺纹孔切削用量：3.3 = 0.168，=18.2m/min,钻头直径D=6.65mm: r/min（2）钻4-13-H6孔切削用量：6.5 = 0.329，=18,钻头直径D=13mm；r/min（3） 钻4-M10-6H螺纹孔切削用量：4.25 = 0.227，=17mm,钻头直径D=8.5mm: r/min（4）钻6-M8-6H螺纹孔切削用量：3.33 = 0.168，=18.2mm,钻头直径D=6.65mm: r/min（5）钻M12-6H螺纹孔切削用量：5.6 = 0.3，=15.4mm,钻头直径D=10.2mm: r/min（6）钻6-M8-6H深14mm螺纹孔切削用量：3.3 = 0.147，=16.4m/min,钻头直径D=6.65mm:r/min（7）钻4-M10-6H深18mm螺纹孔切削用量：4.25 = 0.227，=17m/min,钻头直径D=8.5mm:r/min（8）钻2-M16-H8螺纹通孔切削用量：0.01 = 0.78，=6.03m/min,钻头直径D=15mm:r/min基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：单件时间：工序80 钻前、后、左端面螺纹孔选用卧式三面多轴攻组合机床，定位及夹紧选用专用夹具：（1） 钻9-M8-6H螺纹底孔深16孔深20切削用量：3.33 = 0.12，=15.3m/min,钻头直径D=6.65mm:r/min（2） 钻M10-6H螺纹底孔深20孔口切削用量：4.25 = 0.142，=16.6m/min,钻头直径D=8.5mm:r/min（3） 钻2x3-M86H通孔均布 切削用量：3.33 = 0.12，=15.3m/min,钻头直径D=6.65mm: r/min（4）钻6-M8H6深15孔深18均布切削用量：3.33 = 0.12，=15.3m/min,钻头直径D=6.65mm: r/min（5）钻2-M8-6H通孔切削用量：3.3 = 0.12，=15.3m/min,钻头直径D=6.65mm: r/min（6）钻轴承孔90的凸台面定位销孔4.8切削用量：2.4 = 0.08，=16.2m/min,钻头直径D=4.8mm: r/min（7）钻4-M20-5H6H 18.5切削用量：7.2 = 0.2，=23.5m/min,钻头直径D=18.5mm: r/min（8）割2-65H12 挡圈槽割刀：2.2 = 0.076，=23.5m/min,钻头直径D=2mm: r/min基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：单件时间：工序85 精铰左端面孔4M20螺纹攻丝前的孔选用卧式单面多轴攻组合机床，上、下端面的各孔和螺纹孔在同一台组合机床上同一工位加工，定位及夹紧选用专用夹具：（1）精铰右端面4-M202-6H螺纹孔：切削用量：7.2 = 0.2，=23.5m/min,钻头直径D=18.5mm: r/min基本时间：= 辅助时间： = 服务时间：单件时间：工序90 钻孔扩孔精铰左端面孔2-16H8 选用立式钻床Z3025，定位及夹紧选用专用夹具，钻孔选用硬质合金麻花钻，D=15mm， = 0.63mm/r；扩孔时D=15.85mm， = 0.175mm ,= 0.63mm/r；铰刀选用YG铰刀，D=16mm, = 0.8mm/r, = 0.075mm , =0.35m/min 取n=500r/min则实际速度基本时间: 辅助时间：服务时间：单件时间：（2）2-16H8孔的边缘倒角：选用立式钻床Z3025，定位及夹紧选用专用夹具，选用硬质合金锥面刀，取 = 1mm，=0.6m/min， = 0.8mm/r。工序95 攻上、下、左、右、前、后端面螺纹孔，分别选用三面多轴组合机床，定位及夹紧选用专用夹具，选用高速钢机动丝锥（W18Cr4V ）加工螺纹，加工每个螺纹丝锥每转的进给量等与其所加工的螺纹的导程。一般情况下，丝锥工作时的转速都比较低，但是组合机床加工螺纹的时间很短，在很多情况下其时间是很短的，不严格的情况下，可以忽略比较。工序19钻挺柱孔将定位于基准及工件定位面清楚杂物后上料压紧，然后把2-28导柱用手压紧，可通过毛坯导柱不碰导柱可开始加工钻挺柱孔2-14.5工具：15（长150）锥柄麻花钻0.125 = 0.78，=6.03m/min,钻头直径D=15mm: r/min4 组合机床总体设计4.1组合机床总体设计组合机床的总体设计就是指绘制组合机床的“三图一卡”，就是指在针对具体零件的条件下，在选定了具体的工艺和结构方案的基础上，对组合机床进行总体方案的设计。其中内容包括：绘制加工零件工序图、零件加工示意图、机床联系尺寸图和生产功率计算卡。4.1.1 被加工零件工序图图4-1.被加工零件工序图 零件工序图的作用与内容零件工序图，其主要内容包括如下：1被加工零件的形状和主要外形尺寸和本机床设计有关部位结构形状和尺寸。2本工序选用的定位基准、夹紧部位及方向。3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上道工序的技术要求。4注明加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。 绘制被加工零件图的规定及注意事项（1）绘制被加工零件工序图的规定为使被加工零件工序图表达清晰明了，突出本工序内容，绘制时规定；应按一定比例，绘制足够的视图以剖面；本工序加工部位用粗实线表示，其余部位用细实线表示；定位基准符号用，并下标数表明消除自由度量。（2）绘制被加工零件工序图注意事项：1）本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。2）对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量应认真分析。3）当本工序有特殊要求时必须注明。4.1.2 加工示意图图4-2.加工示意图 加工示意图的作用和内容加工示意图是指在工艺方案和机床整体方案初步确定的基础上绘制的，是能表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。加工示意图是绘制机床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。4.1.22选择刀具、导向及工作行程有关计算（1） 刀具的选择：一般的钻头类型决定于加工的性质，被加工孔的位置，工件材料，生产批量和经济性等。此工序中的螺纹孔要达到H7精度的加工要求，属于直径小、深度一般、生产批量大、材料为常用铸铁。参考组合机床设计P500所述，推荐使用标准高速钢钻麻花钻。但采用这种钻头，由于其倒锥度大，钻头与钻套间隙也较大，故组合机床上的位置精度较低，大约0.2左右。所以要提高精度，可以采用以下几项措施：适当选取导向套到工件表面距离及导套长度。减少导向套和钻头间隙。减少钻头的制造公差和倒锥度。此外，还可采用硬质合金锥柄锪直柄麻花钻，这可提高钻头的耐用度，但其切削速度要提高，走刀量也比高速钢钻头低。（2）导向结构的选择：夹具选用可换钻套，轴采用刚性轴来保证孔的位置精度。导向的布置和应用范围参考组合机床设计简明手册P176 表8-5，确定导向长度为12.5d，导套至工件端面距离d,当孔过大或者过小的时候不完全照此数值计算，由于所加工表面的孔数目比较多，大小差别比较大，在不影响精度的情况下适中选取， =25mm, =56mm。这样对于夹具的加工安装也是很方便的。（3）动力部件工作循环及行程的确定动力部件的工作循环是指加工时，动力部件从原始位置开始运动到终了位置，又返回到原位的动作过程。工作行程的确定：在本道工序加工过程中，采用组合机床进行加工，各动力头工作情况一样，故其工作循环也一样。由于被加工孔无特殊要求，故采用图示工作循环方式：图3-1 工作行程图设计过程中注意的因素：1）工件为大批大量生产，加工效率要求很高，要求每次加工耗时少。因此，快进距离不宜过长。2）钻孔过程中，无需考虑孔内壁是否有直线痕或螺旋痕。3）每次钻孔前至少在加工表面前3mm处开始工进。4）快速引进长度的确定：快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长度由具体情况确定。本工序选取快速引进长度为33mm。5）快速退回长度的确定：快速退回长度是快速引进长度和工作进给长度之和。本工序为70mm。6）动力部件总行程的确定：动力部件总行程为快退行程和前后备量之和。总行程为247mm 前备量为30mm，后备量为147mm。从而确定： 工进距离= 23+3+11=37mm 其中11为切出长度，出自公式 式（4.1）考虑到大批量生产、导向原因等因素取=20mm 快退距离 =38mm 1) 工作进给长度的确定=18mm 式（4.2） ：工作进给长度 ：切入长度 L:加工长度 切出长度4.1.3 机床联系尺寸图图4-3.机床尺寸联系图 机床联系尺寸图作用和内容机床联系尺寸总图表示的内容：表示机床的配置形式和总布局。1.机床联系尺寸总图表示的作用：1） 完整齐全的反映各部件之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滑台工作循环总的工作行程和前后备量尺寸。2) 标明机床验收标准及安装规程。 绘制机床尺寸联系总图之前应确定的内容（1）选择动力部件动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台。根据已定的工艺方案和机床配置形式并结合使用及修理因素，确定机床为卧式单工位液压传动组合机床，选用配套的动力箱驱动多轴箱钻孔。查I公式在上面所算的钻削力前端面 动力箱规格与滑台要匹配，其驱动功率主要依据是根据多轴箱所传递的力学功率来选用。由上面计算可以知道本机床左右多轴箱均采用TD63-型动力箱，电动机选Y160M-4型，功率为11KW根据选定的切削用量，计算总的进给力，根据所需的最小进给速度、工作行程、结合多轴箱轮廓尺寸，考虑工作稳定性，选用HY50B-I 型液压滑台，以及相配套的侧底座（1CC502型）。查组合机床简明设计手册P91 表5-1滑鞍宽度：w=500mm滑鞍长度：L1=1000mm行程：S=400mm滑座长度：L2=1000mm高度：H=360mm工进速度：10 到350mm/min快进速度：6.3m/min（2）确定机床装料高度H 装料高度是指工件安装基面至地面的垂直距离。考虑上述刚度结构功能和使用要求等因素选取计算：侧底座高度：560mm滑台高度：360考虑到自动线和实际情况，求出H 为1160mm H =589.5 查表3-1得多轴箱轮廓尺寸为630x630( 3 )确定夹具轮廓尺寸参照夹具设计。（4）确定中间底座尺寸中间底座尺寸在长度和宽度上满足夹具的安装要求。他在加工方向上的尺寸，实际已由加工示意图确定。由此根据选定的动力箱、滑台、侧底座等标准的位置关系计算长度为974mm, 装料高度和夹具底座高度确定后，中间底座高度已确定为560mm。（5）确定多轴箱轮廓尺寸标准通用钻类多轴箱厚度是一定的、卧式325mm。因此，确定多轴箱，主要是确定多轴箱的宽度和高度及最低主轴高度。查组合机床简明设计手册，P135 表7-1 选取多轴箱体规格尺寸630*6 生产率计算卡 理想生产率Q 式（4.3）采用单班制tk=4600hQ=102400 / 4600=22台/小时 实际生产率 式（4.4） 式（4.5）= 设计方案合适机床负荷率生产率计算卡见图4-4.=图4-4.生产率计算卡5 专用夹具的设计5.1 机床夹具的作用经过与指导老师讨论，决定设计钻前、后、左端面通孔和螺纹底孔的专用夹具。本夹具将用于钻孔组合机床，刀具是硬质合金麻花钻，对于箱体的前后上端面的所有孔是同时进行加工的，本夹具主要采用“三面”的定位方式，利用液压夹紧机构对箱体进行夹紧，从而保证了箱体在机床有效地定位和夹紧，从而提高了劳动生产率和加工质量。5.2 对组合钻床夹具的要求钻床夹具的设计应特别注意工件定位的稳定性和夹紧的可靠性。(1)定位装置的设计和布置，应尽量使支承面积大些；(2)导向定位的两个支承钉尽量相距远一些；(3)夹紧装置的设计则要求夹紧力足够和自锁性能好，防止夹紧机构因振动而松夹，施力方向和作用点恰当，必要时可采用辅助支承或浮动夹紧机构；(4)夹紧元件和夹具体要求有足够的强度和刚度；(5)夹具结构一般采用快速夹紧，联动夹紧或机械化传动装置，以节省装卸工件的辅助时间。5.3 箱体类零件定位基准箱体类零件是机械加工中工序多、精度要求高的零件。这类零件一般都有较高精度的孔需要加工，又常常需要在几次安装下进行。因此，定位基准选择“三面定位”定位方式，它的特点是：（1）平面误差小，因此误差校核量小且校核简便，而“一面两孔”校核相对较复杂；（2）定位简单、方便、成本低，工人操作方便，易于实现自动化定位、加紧；（3）可以简便的消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠的定位；5.4专用夹具的设计步骤5.4.1研究原始资料（1）确定夹具的结构方案；（2）确定工件的定位方案，工件在夹具中的定位应符合定位原理，合理设置定位元件，进行定位误差的分析计算，定位误差应小于工序公差的1/3 ； （3）确定钻头方式，根据孔的具体情况来确定； （4）确定夹具其它组成部分的结构形式； （5）确定夹具体的形式和夹具的总体结构。5.4.2绘制夹具总装配图图5-1.夹具装配图夹具总装图应按国家标准绘制，图形大小尽量采用1：1 比例，以具有良好的直观性。工件过大时可用1：2 或1：5 的比例，过小时可用2 ：1 的比例。主视图应选取面队操作者的工作位置。 绘制总装图的顺序是：先用红色细实线或黑色双点化线，画出工件的轮廓和主要表面，主要表面是指定位基准、夹紧表面和被加工表面，被加工表面上的加工余量，可用网纹线和粗实线表示。夹具图上所绘制的工件假想为透明的，这样就可以画出各部件的具体结构，最后画夹具体。 5.4.3标注夹具总装配图上各部分尺寸和技术要求： （1）夹具外形轮廓尺寸； （2）工件与定位元件间的联系尺寸； （3）夹具与刀具的联系尺寸； （4）夹具与机床连接部分的尺寸，对于铣应标注定位键与急茬工作台的T 形槽的配合尺寸； （5）其它装配尺寸，包括夹具内部的配合尺寸，以及某些夹具元件在装配后需要保持的相关尺寸，定位元件与定位元件之间的尺寸。5.5 夹具公差配合的制订在夹具图上，标注的定位支撑板间，定位支撑板与工件之间，一般取工件上相应公差的1/51/2 ，最常用的是1/31/2 。5.6 夹具技术条件的制订 （1）夹具外形轮廓尺寸。（2）工件与定位元件间的联系尺寸。（3）夹具与刀具的联系尺寸。（4）夹具与机床连接部分的尺寸。（5）其他装配尺寸，包括夹具内部的配合尺寸，以及某些夹具元件在装配后需要保持相对的尺寸，定位元件与定位元件之间的尺寸。标注零件编号及编制明细表。（6）绘制夹具零件图。5.7 夹具整体方案设计5.7.1 夹具元件的选择与设计1.定位元件的选择 查机床夹具设计手册,由于加工的是平面，且工件以加工过的平面作为定位基准，平面也不会平整，所以选B型支承板，它易于保证工作表面清洁，适用于底面定位。支承板一般用23 个M6M12 的螺钉紧固在夹具体上。在受力较大或支承板有移动趋势时，应增加圆锥销或将支承板嵌入夹具体槽内12。2.夹紧元件的选择 夹紧元件要选择接受原始作用力的元件，这里要选择手柄、螺母及连接气缸活塞杆的元件，还要选择直接与工件接触的元件，有螺钉、压板12。3.夹具体的设计1定位支撑的选择：根据前面所述，本工序采用三面定位的定位方式。结合实际生产情况：批量大，生产率高。这样的话，加工过程中，会频繁的移动工件位，夹具体使用寿命减低。基于这种情况，在实际过程中，采用面支撑板代替底面定位支撑，和支撑板侧面支撑，这样更换较方便，成本较低，而且方便夹具体的底面加工。选用支撑板及销的情况如下图：支撑板的选用参照机床夹具设计手册12P272 图2-1-102夹具结构设计及尺寸确定：设计原则：由于此工件为大批大量生产，需满足以下几点要求：1）安装方便，夹紧迅速可靠2）结构刚度好3）夹具设计误差小最好采用一体结构。(3)方案确定基于以下设计原则及定位夹紧情况，结合实际生产活动中所使用的组合夹具情况，采用箱式夹具体结构，并采用液压夹紧机构：其结构特点为：1）各定位面之间的位置精度好:由于夹具采用箱体式结构，个面之间的精度要求可通过后期加工来保证，可消除分散机构因装配产生的装配误差。2）结构简单：采用这种结构，钻模板可以直接安装在箱壁上；液压压紧装置置于顶部，向下压紧工件，操作方便。(4）尺寸的确定：由上述可知，箱体侧壁与工件加工表面之间的距离为4mm，具体结构如下：箱体壁厚：经验值推荐25-30mm，为了方便安装本夹具取56mm 厚，由于箱体顶部承受工件压紧力反作用力，选用26mm 壁厚来保证其强度。两侧厚度根据钻模板类型选取56mm壁厚，液压缸的选取为T5039 后法兰式式液压油缸。5.夹具的定位误差分析与计算定位误差产生的原因主要有以下两个方面：（1）基准位移误差：定位副由制造误差而引起的定位基准在加工方向上的最大位移，用Vr表示；（2）基准不符误差：因工序基准和定位基准不重合，而引起的工序基准相对于定位基准在加工方向上的最大位移用VB表示。因基准不符和基准位移而引起的加工尺寸的最大变动范围，称为定位误差，用VD表示。综合上面的误差分析，得到总的定位误差VD =0.05钻S1105柴油机三面孔时，定位误差主要是由于挡板引起的，由于基准不符误差和基准位移误差在本设计中都很小，所以，定位误差很小。5.7.2钻削夹紧力的计算1夹紧力“两要素”，方向与作用点。2计算组合钻床的切削力由组合钻床的切削力经验公式：切削力 式（5.1）背向力 式（5.2）进给力 式（5.3）由经验公式表可以查得14，切削力的参数：；背向力的参数：；进给力参数： 。该组合钻床粗钻的背吃刀量： =4mm,f=0.6,故计算可得=225N， =115N， =135N,在此过程中还要扩孔，扩孔所产生的轴向力，计算得 =666N 。该组合钻床夹具的夹紧力由机床夹具手册可以算得=10940N。（3）夹紧力的校核由力的分析可得，钻孔的四个轴向力都平衡了，省下的只有 产生的轴向力，大小等于 ，而垂直方向上产生的最大力=1012N，在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内，安全系数k其中： k1为基本安全系数1.2-1.5k2为加工性质系数1.1k3为刀具钝化程度1.1-1.4k4为断续切削系数1.1故 =kF=1.5*1.1*1.1*1.1*1012=2020N,再考虑水平方向上的摩擦力： =1211N,而铸铁与铸铁之间的摩擦系数m=0.15,得=1211/0.15=8073N由上面分
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