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4324曲轴铣端面打中心孔组合机床及专用夹具设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】,曲轴,端面,中心,组合,机床,专用,夹具,设计,机械,毕业设计,全套,资料,已经,通过,答辩

内容简介：

发任务书日期 : 2010 年 2 月 22 日 任务书填写要求 1毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经 学生所在专业 的负责人 审查、系领导签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生； 2 任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴； 3 任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，应当经过所在专业及 系主管领导审批后方可重新填写； 4 任务书内有关“系”、“专业”等名称的填写，应写中文全称，不能写数字代码。学生的“学号”要写全号； 5 任务书内“主要参考文献”的填写，应按照国标 714 2005文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性； 6 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 2005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2008 年 3 月 15 日”或“ 2008 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 1 本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 培养学生综合运用所学基础理论、专业知识和各项技能，设计专用组合机床，用于柴油机曲轴铣端面打中心孔的加工，提高分析与解决实际问题的能力，进行较为系统的工程训练。重点提高调查研究、独立工作、设计计算和逻辑思维、撰写科技论文的能力，为实际工作奠定基础，达到人才培养的目的和大纲规定的要求。 2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： （ 1）加工曲轴规格 生产纲领： 件 /年； 见曲轴零件加工部位简图 零件材料：铸钢。 （ 2）任务要求 （ 1） 编制曲轴加工过程卡。 （ 2） 编制曲轴加工工序卡。 （ 3） 绘制被加工零件毛坯图。 （ 4） 绘制被加工零件的加工工序图。 （ 5） 绘制被加工零件的加工示意图。 （ 6） 绘制组合机床联系尺寸图。 （ 7） 绘制铣端面打中心孔专用夹具装配图。 (8) 绘制夹具主要零件图。 （ 9） 编写设计说明书。 要求图纸规范，计算正确，译文符合中文习惯，说明书条理清楚，语句通顺。 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 3对本毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计论文、图表、实物样品等： 关于组合机床设计 1. 方案合理，加工装配工艺性好。 2. 进行必要的计算和验算。 3. 图面整洁，视图齐全，布局合理，线条、文字及尺寸标注等均应符合有关标准规定。 完成规定的作图任务 , 编写设计说明书。 4主要参考文献： 1 裘愉弢 . 组合机床 M. 北京：机械工业出版社， 1995 2 徐英南 . 组合机床及其自动线的使用与调整 M. 北京：劳动人事出版社， 1987 3 金振华 . 组合机床及其调整与使用 M. 北京：机械工业出版社， 1990 4 沈延山，杨培德 M. 大连：大连理 工大学出版社，1989 5 现代实用机床设计手册编委会 . 现代实用机床设计手册 M. 北京：机械工业出版社， 2006 6 黄开榜，张庆春，那海涛 . 金属切削机床 M. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2006 7 刘守勇 . 机械制造工艺与机床夹具 M. 北京：机械工业出版社， 2000 8 李洪 . 机械制造工艺金属切削机床设计指导 M. 沈阳：东北工学院出版社，1988 9 方子良 . 机械制造技术基础 M. 上海：上海交通大学出版社， 2004 10 胡小秋， 李琦， 等 . 直 径同轴孔精镗工序引刀装置设计 J2000（ 7）： 42 44 毕 业 设 计（论 文）任 务 书 5本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 2009 年 2 月 23 日 3 月 4 日 3 月 5 日 3 月 15 日 3 月 16 日 3 月 31 日 4 月 1 日 4 月 10 日 4 月 15 日 4 月 30 日 5 月 4 日 5 月 18 日 5 月 19 日 5 月 25 日 理解课题性质、内容、指标及要求，安排 进度，完成外文翻译 查阅文献资料，完成开题报告 工艺规程， 总体设计 夹具设计 编制设计说明书，完善图卡 完成论文及答辩前的全部准备工作，参加论文答辩 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 系意见： 系领导： 年 月 日 材 料 目 录 序号 名 称 数量 备 注 1 毕业设计 (论文 )选题、审题表 1 2 毕业设计 (论文 )任务书 1 3 毕业设计 (论文 )开题报告含文献综述 1 4 毕业设计 (论文 )外文资料翻译含原文 1 5 毕业设计（论文）中期检查表 1 2009 年 5 月 注：毕业设计（论文）中期检查工作结束后，请将该封面与目录中各材料 合订成册 ，并统一存放在学生“ 毕业设计（论文）资料袋 ”中（打印件一律用 型）。 南 京 理 工 大 学 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 学院 （ 系）： 南京理工大学紫金学院机械系 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 吴朋波 学 号： 060104232 外文出处： 附 件： 指导教师评语： 签名： 年 月 日 注： 请将该封面与附件装订成册。 (用外文写 ) 附件 1：外文资料翻译译文 第一部分 机械设计 械设计的简介 么是机械设计 机械设计是以满足人类需要为目的，应用科学与技术装配新的或改进的产品。这个工程技术的广阔领域不仅关 系到与该行为的本身就其大小，形状和建筑细节，而且关系到在生产，销售和使用该产品中所涉及的各种因素。 一个产品可以被定义为任何生产项目，包括机械，结构，工具和仪器。执行机械设计各种功能的人通常称为设计师或者设计工程师。基本上来说，机械设计是一种创造性的活动。 然而，除了创新，设计工程师也必须在工程技术基础上有坚实的背景。 械设计的基本背景 设计工程师必须要有在机械制图，运动学，材料工程，材料拓展和制造工艺方面的工作知识。下面的将说明这些基本背景的每个议题与机械设计是如何关联的： （ 1） 机械制图。详细的 图纸不仅必须注意到确切形状，大小和每个组件材料的成分，装配时也必须显示总产品如何由每个部分以正确的顺序紧固在一起。 （ 2） 动力学。对有关这一问题的知识，例如，对以玩具“灵鸟”内部构造的分析，它包括初步的眼球转动行为。一般情况下，在这种机器的设计初期阶段，玩具和其内部构造的建立称为动力学。 （ 3） 机械学。用这一学说可以解析力量的问题，比如，一个人坐在椅子上，力也作用在放椅子的草地上。很显然，他不小心从座位上跳起时可以破坏那个椅子。这种现象，实际上是适用于动态载荷，而不是草坪椅子设计时考虑到的承载。这种滥用的结果是过大的力 量会造成永久性损伤。因此，在力学法律的使用中应考虑到合理的动态加载。 （ 4） 工程材料。由于草坪躺椅一般来说是在户外环境中使用，它所使用的油管是由铝制造而成以有抗腐蚀的作用，所用的织带是塑料材料制成，不会轻易恶化，即便长期暴露在阳光和水中。很显然，材料的正确选择是机械设计的重要方面。 （ 5） 材料的强度。这是考虑到材料本身的组成部分是否强大到足以维持它通过力学的考验。例如，草坪躺椅的铝管状部分的规格和形状是以这样一种方式确定的，这不会由于过度用力和变形而发生故障（在正常使用情况下）。应力和变形程度的大小取决于给定零件的规模 和特定的形状，以及其材料，结构和实际负荷力。 （ 6） 生产过程。“灵鸟”不是一个简单的玩具。每个组件是如何生产和整个玩具如何组装使用的是生产技术中的方法。设计师正是由此来判断成本的花销。灵活的轴被应用在“灵鸟”上，因为他们简化了昂贵的部件，并削减安装和调整轴系僵化的劳动力成本。在处理结合的基础过程使用中，有许多重要的考虑，这些必须在一般机械设计领域里详细地阐述，其中包括安全，环境的影响，外观和经济。 械设计哲学 一位不知姓名的作家写过下面一首诗，名为设计师。它在说一个设计工程师以做出非常复杂的设 计为乐，但产品的生产几乎是不可能的。 设计师 他在电路板上设计弯道 脑海里储藏着美妙的设想 他一边搓着跳动的豆粒一边说： “怎样制造这个粗糙的机器呢？ 现在如果把这个部分造成直的 我知道刚开始会有用 但是那样的话成型太简单，也太枯燥了 那样永远不会让机器师觉得有挑战 所以我最好要弄个角在那儿 然后看那些无知的机器师抓头发 那些用来包住螺丝帽的洞 我会再往下放置以让它们更加难敲打 我敢打赌 现在这样不会有效果 它不能够用脚踩或者用卡盘固定 也不能用钻子钻或是放在地上 事实上，这样的设计是最好不过了。” 他又看 了看，叫起来：“最后成功是我的啦！这简直是鬼斧神工。” 很显然，上述的诗是一个讽刺。但是，它明确强调了一名设计师在产品制造中的重要性。如前所述，机械设计的目的是满足人类的需求。发明，发现和科学知识本身未必有益于人类，只有它们应用于产品的设计中去，利益才会产生。有时候，人类的需求也许被认可，但是如何实现它却又很难决定。在这样的原因可以被简单地说成，在现阶段，必须要花费的时间和努力并不能获得对等的报酬。但是，如果该决定是为了以生产产品满足人类需要，那么整个项目必须明确界定。机械设计应被视为是一个机会，这个机会 就是如何利用创新人才进行产品设计，对系统进行分析，然后做出如何将产品合理制造的判断。重要的是要理解工程的基本事实，而不是背诵纯粹的事实和公式。任何事实或方程组，只有用于提供所有正确的决定和设计良好的产品才能存在。另一方面，任何计算必须做的极其谨慎和精准。例如，如果一个小数点是错误的，否则一个合理的设计可能无法正常使用。良好的设计需要尝试新的想法并愿意冒一定的风险，因为他们知道，如果新的想法不起作用的话，那么只能用现存的方法。因此，作为一个设计师必须要有耐心，因为时间和精力的花费没有成功的保证。创建一个全新的 设计，一般都需要抛弃很多老的方法。这并不容易，因为很多人都依赖熟悉的思想，技术和态度。设计工程师应不断寻找方法，以改善现有的产品，必须决定什么是陈旧的，应该用新的成熟的概念，纳入未经试验的想法。新的设计一般有“错误”，或不可预见的问题，这些问题必须在制定新的设计的优良特性前解决。因此，只有在更高的风险下存在有优越的行为机会。应该强调的是，如果设计不保证采纳新的方法，这种方法只为了改变起见是不能被采纳的。在设计的初期阶段，在无任何制约因素的条件下，应允许创造性的蓬勃发展。虽然许多不切实际的想法可能在设计的早期 阶段出现，但通常很容易消除在制定具体细节之前。这样一来，创意不会被抑制。很多时候，设计开发一个以上的产品时，取决于和其他产品在哪里可以相互比较。最终将现有的思想应用在被拒绝的设计上，并没有显示为一个整体预想的样子，这是完全有可能的。心理学家经常谈论让人们努力适应他们的机器运作。很重要的是，设计工程师的责任在于努力让机器去适应人。这不是一项容易的任务，因为一般人实在不能操作某些层面和最优的程序。然而，必须考虑到许多操作者的功能，包括以下几方面： (1) 尺寸和手轮，旋钮，开关和脚踏板的位置 ; (2) 工作区的空间分配； (3) 通 风状况； (4) 颜色和光线； (5) 操作的力度； (6) 安全装置； (7) 单调操作议案； (8) 操作验收。 计的交流 另一个重要的需要被承认的一点就是一个设计工程师必须能够与其他人交流意见，如果这些意见被采纳的话。一开始，设计人员必须传达一个初步设计从而得到管理层的批准。这通常是由与绘画的布局和口头书面材料一并讨论。为了有效地沟通，以下几个问题必须要回答： （ 1） 设计是否真正满足人的需要？ （ 2） 与对手公司现有产品相比，是否更加具有竞争力？ （ 3） 生产是否节俭？ （ 4） 能不能够简单易行？ （ 5） 是否能卖出获得利润？ 只有时间才能提供对上述问题的真正答 案，但有关产品的设计，制造和推向市场，只有初步肯定回答。设计师也必须通过使用细节和装配图结合最终的设计制造。 很多时候，在制造循环过程中会发生问题。这可能是在对产品部件进行尺寸标注或放宽时以便它可以更容易地生产时所需要的一个变化。这是属于技术变化类别，设计师必须接受这种变化以使该产品的功能不会受到不利影响。在其他情况下，在组装或测试过程中可能会出现设计不足，恰好在出货之前。这始终是更好的方法，要做到这一点，设计者应不断努力，争取找到更好的方法。 1 塞发动机和汪克尔引擎 毫无疑问，汽车是 20 世纪 对人们具有最深远影响的因素之一。在 20 世纪的头70 年采用传统的往复式活塞发动机，汽车一直是世界最大的工业基础。在美国大多数人都能够获得属于自己的汽车驾驶执照。然而，这导致了大气污染的新问题，简单说来就是指大气层逐渐积累越来越多对人生命有害的化学污染物。不断增加地空气污染导致的结果之一就是不再相信其他类型的发动机，那些承诺在废气排放过程 中产生较少的污染。其中一个类似引擎最近得到了很大发展的是汪克尔发动机。 它很可能取代活塞发动机。另外，同时出现的问题是现有原油相比所需的汽油短缺。因此，一种更有效的以及产生的 污染物少得多的引擎也是必要的。令人惊讶的是，第一个四冲程活塞式发动机是 1866 年 8 月由尼可拉斯奥托和德国的尤格朗根制造的。现今的活塞式发动机工程基本上是和奥托和兰根建立的发动机一样的原则。事实上，在现代活塞热能操作过程称为奥托循环。 另一方面， 1954 年才出现汪克尔转子发动机，那是也是德国人的费克尔发现他能完全地用一个旋转式发动机实现奥托循环。从效率的角度来看，汪克尔发动机优越，因为它比较简单，包含较少的零件和操作更安静。但是直到 20 世纪 60 年代才有人提出为汪克尔发动机的发展做出大量努力。这种现象产生最主 要的原因是活塞式发动机在当时已经是一个成熟可靠的工业分支。 在 60 年代初，人类需要一种废气排放中污染少得多的引擎，这显然率先引起了新引擎的发展。 1967 年，日本东洋工业制造业采用汪克尔发动机生产马自达汽车和美国开始见证了 70 年代初以来发动机发展所带来的影响。认识到汪克尔发动机的巨大潜力，通用汽车公司在 1971 年与汪克尔的专利持有人（汪克尔专线 H 和奥迪和美国许可证，柯蒂斯赖特）签署了五千万美元的协议。从 1971 年到 1975年，通用汽车公司支付 5000 万美元，把汪克尔发动机发展为本公司的传导。 1975年以后，通用汽车可以使用自己设计的无需支付任何额外的许可费。 接下来，让我们验证一下活塞式发动机和汪克尔发动机的设计和操作。 附件 2：外文原文 O s is of to or of It is a of of in of in of A be as of or is a in to a a in of in of of of to (1) be is by in (2) of of of of of of (3) of an of a a is in a by on in of of is of a of be (4) of is in an is of to is of a to of is a of (5) of or a is to it of of in a to of on of a as as on (6) is no is is by in It is a to of of by by of In of be in of n It a a so of is he in he as he “ it s to t an ll re to t I ll a t t be in a or In t be it t be In is He “ At is it t be is a it of a in of a As of is to a a by do if a a be It be a be a is a be a is to do be at do be is to by be be to be an to to a of a to on is to be It is to of no or be to a On be if a is an to a of if be a is no of a be is to A to an be be or be of be is a a at It be if a be of of be to a of it is to in of In is up to be It is is in of as to to It is of to to to is an is no be (1) of (2) (3) (4) (5) of (6) (7) (8) be is a be to to if to be a to is by in To be (1) a (2) it be of (3) Is it to (4) it be (5) it a to be to if a It be a is in or of a so it be in of be by so be In a in or to a to do it to be in is of be in he a of on in by of in in to a to is to of of a at of to in a of is It is a A is a is is a a as as 866 on as In in is On 954, he a an of is it is It t, 960s of a It an in 960s. 967, to by 970s. of 971 a $50 SU . S. 971 975, is to 50 is 975, us of -1 a in a an A is to by a to by a As is to of is as (a) a of to is of 80 to (b) is as of DC DC as 80 (c) to of 80 (d) as of of 80 be (1) of (2) of of (3) is A is by a or of a a a (4) of is 毕业设计说明书 (论文 ) 作 者 : 学 号： 系 ： 专 业 : 题 目 : 曲轴铣端面打中心孔组合机床 及 专用 夹具设计 指导者： (姓 名 ) (专业技术职务 ) 评阅者： (姓 名 ) (专业技术职务 ) 2010 年 5 月 毕业设计说明书（论文）中文摘要 随 着机械制造业的不断 发展，社会对生产 率的要求也越来越高 。 因此，大批量生产成为时代的需求，而组合机床 就可以满足这一需求，我们有必要来研究它。 本文中利用组合机床 将铣端面和打中心孔在同一道工序中完成， 这样可以避免工件在加工不同工序时由于夹紧定位而产生的定位误差。 根据所拟定的组合机床的工艺和结构方案，可以定下夹具的结构形式和主要性能。 夹具设计的要点是： 确保夹具有足够的刚度和强度，降低夹具的重心来提高夹具的稳定性；避免加工时发生振动；夹紧装置有足够的夹紧力和良好的自锁性能；注意采用快速夹紧、联动夹紧、气动液压夹紧装置 和机械化传动装置等。 关键词 曲轴 铣端面 打中心孔 组合机床 专用夹具 毕业设计说明书（论文）外文摘要 nd on of of s of is to of We to In of at as a of to be of s of to of To a of to of 开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于 15篇（不 包括辞典、手册）； 4 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 2005数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2007 年 3 月 15 日”或“ 2007 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述： 文 献 综 述 随着现代经济的飞速发展，企业的生产效益和成本控制成为企业生存的基本条件，而效益的提高离不开技术水平的提升，组合机床就是在这种条 件下发展起来的。现代工业中 应用组合机床加 工大批量零件，快捷高效， 使得企业实现其效益最大化 。本次 课题设计任务是制定 组合机床 的加工工艺、组合钻孔工序的工装设计、组合机床 中夹具的设计 。 在工艺制定过程中， 根据零件的工艺结构分析来确定组合机床的设计 方案，并寻求最佳的工艺方案，借此说明了工艺在生产过程中的重要性 。 一、组 合机床现状与发展趋势 组合机床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 1。我国 传统的组合机床主要采用机、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 2。 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 3。 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。 我国组合机床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 4。 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。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 5。 大连组合机床研究所 是我国比较权威的组合机床研究基地，现就其近几年所 研制的组合机床对目前我国组合机床装备技术的基本情况进行 举例 说明 ： （ 1）为某冰箱压缩机厂提供的 箱压缩机外支撑八工位回转工作台组合机床，镗孔精度 表面粗糙度 拍时间 26s（ 2 件），采用交流伺服滑台， 杆，主轴带中孔冷却液通道，全封闭防护。 （ 2） 轮轴轴承盖 加工自动线是为某汽车公司研制的用于 30 万辆轿车生产的高精度、高生产率、多品种数控自动线。该线采用多种先进技术：可控扭矩夹紧扳手、气浮输送、电液比例阀、高精度空心锥柄接杆、高密度材料镗杆、数控精密十字滑台、分布式控制系统与监测系统、故障诊断及显示系统、大流量冷却排屑和全封闭防护系统，节拍 38s。 （ 3） 换刀换箱柔性加工单元。该单元是一种高效、高精度与高柔性的数控机床，机床有 5 个坐标，交换托板尺寸为 80000库容量 60， 120， 180 任选，箱库容量 12 个，能在一次装夹下完成铣、钻、 铰、攻丝、镗孔、镗车等工序的单轴加工和多轴加工，适合中大批量生产规模的箱体零件和成组杂件的加工，也适用于中小批量多品种零件的生产。 （ 4）为某航空动力机械公司生产的柔性生产线的物流输送系统。该系统采用了链式摩擦轮滚道、电动滚筒、托盘自动识别、计算机生产调度等技术，可实现被输送零部件的定向、定位、升降、回转，通过编码识别及计算机的生产调度实现无序混流输送等 6。 上述组合机床 大体 代表了目前我国组合机床装备较高的技术水平 。 但随着市场竞争的加剧和对产品需求的提高，高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期 、数控组合机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床行业企业 ，因此组合机床装备的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向 7。 在 2002 年年底第 21 届日本国际机床博览会上，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 业 内 人士分析，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 8。该届博览会上展出的加工中 心，主轴转速 10000 20000r/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 9。 二、专用夹具 的现状及发展方向 夹具最早出现在 18 世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备 10。 1）国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争 11。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中 ，每隔 34 年就要更新 5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 1020左右 12。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（ 新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： （ 1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； （ 2）能装夹一组具有相似性特征的工件； （ 3）能适用于精密加工的高精度机床夹具； （ 4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； （ 5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率； （ 6）提高机床夹具的标准化程度 13。 2）组合机床专用夹具的特点 组合机床夹具和一般夹具所起的作用看起来好像很接近，但其结构和设计要求却有很显著的，甚至是根本的区别。组合机床夹具的结构和性能，对组合机床配置方案的选择有很大的影响。以下是组合机床专用夹具的主要特点。 （ 1）一般的机床夹具是作为机床的辅助机构设计的，而组合机床夹具是机床的主要组成部分，其设计工作是整个组合机床设计的重要内容之一。 （ 2） 组合机床夹具和机床其他部件有着密切的联系， 如回转或移动工作台、 回转鼓轮 、主轴箱、刀具和辅具、 钻模版和托架以及支承部件等。正确的解决它们之间的关系是保证组合机床工作可靠和使用性能良好的重要条件之一，而且夹具的结构也要按这些部件的具体要求来确定。 （ 3）由于组合机床常常是多刀、多面和多工序同时加工，会产生很大的切削力和振动，因此组合机床夹具必须具有很好的刚性和足够的夹紧力，以保证在整个加工过程工件不产生任何位移。同时，也不应使工件产生不容许的变形。 （ 4）组合机床夹具是保证加工精度的关键部件，其设计、制 造和调整都必须有严格的要求，使其能持久的保持精度。 （ 5）组合机床夹具应便于实现定位和夹紧的自动化，并有动作完成的检查信号；保证切削从加工空间自动排除；便于观察和检查，以及在不从机床上拆下夹具的情况下，能够更换易损件和维护调整 14。 3） 现代机床夹具的发展方向 现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。（ 1）标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准： 214891 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 （ 2）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达 用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为 5m。 （ 3）高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效 率可提高 5 倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为 9000r/条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件 的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率 15。 三 、 总结 综上所述，组合机床及专用夹具广泛应用于现代企业各个领域，大大提高了企业的生产效率，节约了成本，使得企业在现代高速发达的经济背景下存活下来。但也看得出我国的组合机床技术还不够成 熟，很多关键技术需要国外引进这样也加大了企业成本有待我们进一步提高。 参考文献 01 张龙勋 . 机械制 造工艺学课程设计指导书 M. 北京：机械工业出版社， 1999. 02 王章忠 . 机械工程材料 M. 北京：机械工业出版社， 2001. 03 吉卫喜 . 机械制造基础 M. 北京：机械工业出版社， 2001. 04 金振华 . 组合机床及其调整与使用 M械工业出版社， 1984. 05 林文焕 . 机床夹具设计 M. 北京：国防工业出版社， 1987. 06 黄鹤汀 . 机械制造设备 M. 北京：机械工业出版社， 2001. 07 高化 . 机床夹具设计 M. 西安：交通大学出版社， 1992. 08 E. G. M. 990. 09 孙恒 . 机械原理 M. 北京 2000. 10 薛源顺 . 机床夹具设计 M. 北京 2000. 11 璞良贵 . 机械设计 M. 北京 . 高等教育出版社 12 吴宗泽 . 机械设计 M. 北 京 . 高等教育出版社 13 方子良 . 机械制造技术基础 M. 上海：上海交通大学出版社， 2004. 14 何庆 . 机械制造专业毕业设计指导与范例 M. 北京：化学工业出版社， 2007. 15 徐灏 . 疲劳强度设计 M. 北京 2004. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 一 本课题拟解决的问题 本设计为曲轴铣端面打中心孔组合机床及专用夹具设计，主要包括零件的工艺性分析，总体 方案的确定，三图一卡的设计以及夹具部分的设计 二解决方案 根据组合机床完成工序的一些限制及组合机床各种工艺方法能达到的加工精度、表面粗糙度及技术要求，解决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。必须要在掌握了大量的零件加工工艺资料的基础上，统盘考虑影响制定零件工艺方案、机床配置型式、结构方案的各种因素及应注意的问题。经过分析比较，以确定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。经过努力，可以设计出一台 能满足加工要求，保证加工精度 ， 运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整 的组合机床。 三 . 预期成果 制定完成曲轴零件的机械加工工艺规程，完成工艺工程卡和工序卡 1）进行一台专用组合机床的总体设计，完成以下工作量。 2）进行专用夹具设计，绘制装配图一份。 3）进行专用夹具中的主要零件工作图设计。 4）编写设计说明书。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 指导教师意见 ： 1对“文献综述”的评语： 2对本课题的深度 、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 31 页 1 绪论 特点 合机床的特点 在现在高度发展的社会里企业生产效率的提高成为其生存之本，大批量的生产需要更高级的机械化设备来做保证，组合机床就是在这样的背景下发展起来的。组合机床与通用机床、其他专用机床比较，具有以下特点 1： a） 组合机床上的通用部件和标准 零件约占全部机床零部件总量的 70%因此设计和制造的周期短，投资少，经济效果好。 b） 由于组合机床采用多刀加工，并且自动化程度高，因而比通用机床生产效率高，产 品 质量稳定，使用和维修方便。 c） 组合机床的通用部件是经过周密设 计和长期实践考验的，又有专门厂成批制造，因此结构稳定、工作可靠，使用和维修方便。 d） 在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具 来保证刀具和工件相对位置 ，加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不是很高。 因此组合机床设备技术的提高对生产的发展社会的提高起到了举足轻重的作用。 合机床专用夹具的特点 组合机床夹具和一般夹具所起的作用看起来好像很接近，但其结构和设计要求却有很显著的，甚至是根本的区别。组合机床夹具的结构和性能，对组合机床配置方案的选择有很大的影响 2。以下是组合机床专用夹具的 主要特点。 a） 一般的机床夹具是作为机床的辅助结构设计的，而组合机床夹具是机床的主要组成部分，其设计工作是整个组合机床设计的重要内容之一。 b） 组合机床夹具和机床其他部件有着紧密的联系，如回转或移动工作台、回转鼓轮、主轴箱、刀具和辅具、钻模版和托架以及支撑部件等。正确地解决它们之间的关系是保证组合机床工作可靠和使用性能良好的重要条件之一，而且夹具的结构也要按这些部件的具体要求了来确定。 c） 由于组合机床常常是多刀、多面和多工序同时加工，会产生很大的切削力和振动，因此组合机床夹具必须具有很好的刚性和足够的 夹 紧 力，以保证在整个加工过程 工件 不产生任何 变形 3。 本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 31 页 d） 组合机床夹具是保证加工精度的关键部件，其设计、制造和调整都必须具有严格的要求，使其能持久地保持精度。 此外，不要把组合机床夹具和一般的夹具混淆起来。组合夹具是在万能机床上为了完成某一道工序的加工，用一些标准的和通用的元件组装成的定位加紧装置。用完后可用这些元件重新组装成新的夹紧装置。而组合机床则是一部分的通用元件加上专用件组成的专用夹具，它不便于改装。 按结构特点，组合机床夹具分为单工位和多工位夹具两大类。单工位夹具是指共件在一个工位上完成加工工序的机 床夹具。按被加工零件的结构和加工要求，单工位夹具有固定式的、带滚道或浮动滚道的、和小车等形式 4。 轴的结构特点 轴类零件的功用为支撑传动零件、传动扭矩和承受载荷以及保证装在轴上的工件（刀具）具有一定的回转精度。 曲轴在轴类零件分类中属于异形轴，是发动机上的一个重要零件，承受由活塞通过连杆传来的力，并将活塞的往复运动通过曲柄连杆机构变为旋转运动，将发动机所做的功传递出去。曲轴在工作时所承受的是很大的扭转力矩以及大小和方向都变化的弯曲力。 曲轴有整体式和组合式两种。汽车、拖拉机用的发动机和固定式 高速发动机的曲轴常用整体式模锻件，而重型和低速发动机的曲轴常用组合式的模锻件。整体式曲轴具有强度高、刚性好、结构紧凑等优点，但是组合式曲轴毛坯制造和机械加工比整体式的简单 5。 发展趋势 合机床的发展趋势 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。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 6。 用夹具 的发展 趋势 本科毕业设计说明书（论文） 第 3 页 共 31 页 现代机床夹具的发展 趋势 主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面 ： （ 1）标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准： 214891 以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 （ 2）精密化 随 着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达 用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为 5m。 （ 3）高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高 5 倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为 9000r/条件下仍 能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率 7。 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 31 页 2 工艺规程的制定 零件加工的工艺规程就是一系列不同工序的综合。由于生产规模和具体情况的不同，对同一零件的加工工序可能有很多方案。应当根据具体条件采用其中最完善和最经济的一种方案。工艺规程选择主要考虑了以下基本因素： a）生产规模 是决定生产类型的主要因素，即设备、用具、机械化、自动化程 度等。由于曲轴大批量生产所以本次设计选用组合机床。 b）制造零件所用的坯料或型材的形状、尺寸和精度，本次设计选用铸件。 c）零件材料性质。 d）零件制造的精度，包括尺寸公差、形位公差以及零件图上所制定的要求。 e）零件表面粗糙度。 f）编制的加工规程要在生产规模与生产条件下达到最经济与安全的效果 8。 曲轴材料及毛坯 曲轴材料为铸铁该材料强度高、耐磨，并有一定的韧性，用于制作部分机床的主轴，空压机、冷冻机的曲轴、缸体，小水轮发电机主轴，中小型柴油机、汽油机曲轴，部分轻型柴油机、汽油机的凸轮轴、气 缸套，农业机械小负荷齿轮等。 毛坯种类的确定是与零件的结构形状、尺寸大小、材料的力学性能和零件的生产类型直接相关的，另外还和毛坯车间的具体生产条件相关。 铸件：包括铸钢、铸铁、有色金属及合金的铸件等。铸件毛坯的形状可以相当复杂，尺寸可以相当大，且吸振性能好，但铸件的力学性能差 10。 在大批量生产中，常采用精度和生产率高的毛皮制造方法，如金属型铸造，可以使毛坯的形状接近于零的形状，因此可以减小切削加工用量，从而提高材料的利用率，降低了机械的加工成本。本零件选用的造型方法为砂型机器造型。 生产类型 及工艺特征 零件的生产纲领 11： N=1+a）（ 1+b） 式中 N 零件的生产纲领，件 /年； Q 产品的年产量，台 /年； n 每台产品中包含该零件的数量； 本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 31 页 a 该零件备件的百分率， %； b 该零件废品的百分率， %。 划分生产类型时，既要根据生产纲领，同时还要考虑零件的体积、质量等因素。值得一提的是生产类型将直接影响工艺过程的内容和生产的组织形式，并在一定程度上对产品的结构设计也起着重要的作用。 由于本零件是大批量生产，零件的生产纲领 N 为 15000 件 /年，它 的主要工艺特征是广泛采用专用机床、专用夹具及专用刀具、量具，机床按工艺路线排列组织流水生产。为减轻工人的劳动强度，留有进一步提高生产率的可能，该曲轴在工艺设计上采用了组合机床流水线加工的方式。 定位基准的选择 工件在机床上用夹具进行夹紧加工时，用来决定工件相对于刀具的位置的工件上的这些表面称为定位基准。定位基准分为粗基准和精基准。 曲轴和一般轴类零件的主要区别是：一般轴件的全部轴颈都位于同一轴线上，而曲轴的 主轴颈虽然也位于同一轴线上，但是其连杆轴颈不与主轴颈同轴，而是离开一定距离而彼此平衡。 为保 证各轴颈的同轴度要求，在基准选择时采用基准统一的原则 12。在粗、精加工各主轴颈时都采用顶尖孔作为定位基准。对于连杆轴颈的加工，为保证连杆轴颈轴线与主轴颈的轴线之间的平行，在基准选择时应采用定位基准和装配基准重合的原则，即粗、精加工连杆轴颈时都采用两个主轴颈作为定位基准。若有两个或两个以上连杆轴颈，还要多选一个基准作为加工连杆轴颈的角度定位面，通常是在曲柄上铣出两个小平面作为辅助基准 杆轴颈只有一个，因此不存在与主轴颈的角度问题。在加工连杆轴颈是选择主轴颈定位，加工主轴颈时则选择顶尖孔 定位。 工艺路线的拟定 拟定工艺路线的出发点是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度要求能得到保证。工艺路线的拟定一般需要做两个方面的工作：一是根据生产纲领确定加工工序和工艺内容，根据工序的集中和分散程度化分工艺；二是选择工艺基准，即主要选择定位基准和检验基准 13。在生产纲领已确定为批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床、组合机床和专用夹具，并尽量采用工序集中的原则，减少安装的次数来提高生产率。除此之外，还应尽量考虑经济精度以便使生产成本尽量下降，根据以上原则， 本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 31 页 拟定的工艺路线如下，机械加工过程 卡可见附录 2。 10 铸造 15 正火 20 铣端面，打中心孔 30 粗车扇形面外圆及侧面 40 粗车长轴端外圆及侧面 45 粗车锥面 1： 10 50 粗车短轴端外圆及侧面 60 精车长轴端外圆及侧面 70 精车短轴端外圆及侧面 80 铣扇形侧面 90 铣连杆轴颈 100 钻 19 孔，扩孔 25，攻 2110 钻斜油孔 6 115 钻连杆轴颈 30 斜孔 120 检验 125 淬火 130 修整中 心孔 140 粗磨主轴颈 150 铣键槽 160 磨锥面 1： 10 165 粗磨连杆轴颈 170 精磨主轴颈 175 精磨连杆轴颈 180 车退刀槽 190 车螺纹 00 抛光主轴颈及连杆轴颈 210 检验，探伤，退磁，清理去油孔 本科毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 31 页 以下是参观的 南京依维柯发动机曲轴的工艺方案： 1）关键部位加工工艺简述 主轴颈：车磨抛光。 连杆轴颈：外铣磨抛光。 止推面：精车。 油孔：枪钻人工去毛刺高压清洗。 前、后端：车磨。 清洗：清洗 2 次，钻油孔后清洗 1 次，最终清洗 1 次。 最后对曲轴进行综合检测。 借鉴以上方案对本次设计工艺流程做如下方案设计： 铣两端面、钻中心孔车后端、 2 号 5 号主轴颈车前端、 1 号主轴颈及 1 号5 号主轴颈沉割槽外铣 1 号 4 号连杆轴颈及沉割槽钻油 孔清洗主轴颈、连杆轴颈外圆淬火磁粉探伤滚压主轴颈、连杆轴颈圆角前后端孔系加工精车止推面磨主轴颈、连杆轴颈磨法兰外圆及端面磨前端外圆及端面动平衡去重抛光主轴颈、连杆轴颈及油封外圆磁粉探伤清洗曲轴综合检测 9。 毛坯机械加工余量及工序尺寸确定 毛坯机械加工余量确定 因曲轴形状较为复杂且生产量较大，故毛坯选用铸件，造型方法为沙型机器造型 。查机械加工工艺手册， 综合得出铸件机械加工余量 见表 轴毛坯图见图 表 零件圆柱面加工余量 基本尺寸/工余量/ 注 基本尺寸/工余量/ 注 30 侧 50 侧 70 侧 30 侧 侧 G 21 侧 65 侧 表 零件各端面加工余量 本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 31 页 基本尺寸 /工余量 / 注 305(两外端面 ) 侧 281（ 70 左侧面） 侧 70 右侧面） 侧 40（厚度为 29 的扇形面内侧） 侧 192（厚度为 29 的扇形面外侧） 侧 图 曲轴毛坯图 主要切削用量的确定 查机械设计手册得硬质合金端铣刀的铣削用量，如表 示。 表 硬质合金端铣刀的铣削用量 加工材料 工序名称 铣削深度 /削速度 /齿走刀量S/( ) 铸铁 粗铣 25 5080 铣 80130 设计手册规定 初选 =，铣削深度为 5 本科毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 31 页 查组合机床设计手册得高速钢钻头加工铸铁件的切削用量，见表 表 高速钢钻头加工铸铁件的切削用量 加工直径d/602000014100400 /m /m /m 2250 1624 018 12 设计手册规定初选 =S 转 =r，查中心钻刀具尺寸得： 本科毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 31 页 3 铣端面打中心孔组合机床的总体设计 组合机床结构方案的确定 组合机床都是按系列化、标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床，组合机床是按具体加工对象专门设计，可以按最合理的工艺过程进行加工，也可以同时以几个方面采用多把刀具多工件进行加工，它是实行工序集中的最佳途径，是提高生产率的有效准备。 本题“铣端面打中心孔组合机床设计”是针对曲轴左右两个 端面进行设计的，工艺要求在工序 20#中完成铣端面和打中心孔。该工序采用双面铣和钻的方法同时对两个端面进行加工，该工序的机械加工工艺卡可见附录 2。该零件总体轮廓尺寸较小，属于小型零件加工，零件的定位加紧原件也不会太大，设计时考虑到诸多因素后，决定选用卧式双面铣削和钻削组合机床。 铣端面打中心孔组合机床配置型式的选择 组合机床配置型式 本次设计的组合机床为卧式机床，卧式机床在配置时候可将铣削头安装在专用卧式床身或滑台上，而被加工零件放在移动工作台上，以组成铣削头固定的卧式组合机床；也可以 将铣削头安装在水平配置的滑台上，而被加工零件放在固定夹具上，以组成铣削头移动的卧式组合机床；由于本道工序需要先铣再钻，所以共件安装在滑台上；同时钻头也必须移动才能加工中心孔，所以本次设计的组合机床为刀具和工件都安装在各自的滑台上 14。 在配置铣削头固定的卧室的组合机床时，其传动装置的电机通常是采用顶置式，即电动机放在铣削头上方。在配置铣削头移动的组合机床时，其传动装置的电机通常是采用侧置式，即电动机放在铣削头侧面。本设计采用的铣削头饰安装在滑台上的，可随滑台一起移动，但是铣削头调整倒适当位置后便不再移动 ，所以采用电动机安装铣削头上方的配置型式。 被加工零件工序图 被加工零件工序图的作用和要求 被加工零件工序图是根据选定的工艺方案来表示在一台机床上或一天自动线上完成的工艺内容，是包括加工部位尺寸精度、表面粗糙度及技术要求、加工用定位基 本科毕业设计说明书（论文） 第 11 页 共 31 页 准、夹压部位以及被加工零件材料的硬度和本道工序加工前毛坯或半成品情况的图纸。它不能用用户提供的产品图纸来代替，必须在原零件图的基础上突出机床或自动线的加工内容，加上必要的说明而绘制的，它是组合机床设计的主要依据，也是制造、使用和调整机床，检查精度等级的重 要技术文件。 零件工序图的内容 a）在图上标出被加工零件的形状、轮廓尺寸及机床设计有关的部位的结构形状及尺寸，在需要设置中间导向套时，要表示出零件内部的筋、壁布置及有关结构的形状及尺寸。 b）加工用定位基准、夹压部位及夹压方向，以便依此进行夹具的定位支撑（包括辅助定位支撑）、限位、夹紧、导向系统的设计。 c）本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形状、位置尺寸精度及技术要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求。 d）必要的说明文字，为被加工零件编号、名称、材料、硬度、重量及加工部位的余量等 。 图 曲轴铣端面打中心孔 工 序 简 图 被加工零件加工示意图 加工示意图的作用和内容 本科毕业设计说明书（论文） 第 12 页 共 31 页 加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一，在总体设计中占据重要地位，它是刀具、辅具、夹具、主轴箱、液压电器装置设计及通用部件选择的主要原始资料，也是整台组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床、刀具及试车的依据。加工示意图要反映机床的加工过程和加工方法，并决定浮动夹头或接杆的尺寸，镗杆长度，主轴、刀具、导向与工件间的联系尺寸等，根据机床要求的生产率及刀具特点，合理地选择切削用量，决定动力 头的工作循坏。 加工示意图包括以下内容。 a）反映机床的加工方法、加工条件及加工过程。 b）根据加工部位的特点及加工要求，决定刀具类型、数量、结构、尺寸（直径和长度），包括镗削加工时决定镗杆的直径和长度，钻、扩加工时决定钻、扩杆的直径和长度等。 c）决定主轴的结构类型、规格尺寸及外伸长度。 d）选择标准或设计专用的接杆、浮动卡头、导向装置，并决定它们结构、参数及尺寸。 e）标明主轴及接杆、夹具与工件之间的联系尺寸、配合及精度。 f）根据机床要求的生产率及刀具、材料特点等，合理确定并标注各主轴的切削用 量。 决定机床动力部件的工作行程及工作循坏。 加工示意图的编制 a）刀具的选择 选择刀具时可考虑工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生产率要求等因素。根据本工序特点，应选用硬质合金端铣刀和高速钢麻花钻。 b）工序余量 查机械设计手册得： 端面加工余量为 4 5择 孔加工余量为 1.5 择 c）切削用量 本工序的切削用量在前面已经叙述过，可见表 d）动力头工作循坏及行程确定 动力头工作循坏一般包括快进、工 作进给、快退等动作。铣端面和打中心孔的工作循坏为：快进 工作进给 快退。 1）工作进给长度确定 铣： L=5： L= 本科毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 31 页 2）快进长度确定 铣： 0： 0 3）快退长度确定 快退长度等于快进长度和工作进给长度之和，即，铣： 20+5=25；钻：20+ 铣端面打中 心孔加工示意图如图 3示。其中，铣端面时， S=z，n=250mm/r；中心孔时， S=z， n=125mm/r。 图 铣端面打中心孔加工示意图 组合机床联系尺寸图的绘制 机床联系尺寸图是决定各部件的轮廓尺寸及相互间联系关系的，是开展各专用部件设计和确定机床最大占地面积的指导图纸。 组合机床是由一些通用部件和专用部件组成的。为了使所设计的组合机床既能满足预期的性能要求，又能做到配置上匀称合理，符合多快好省的精神，必须对所设计的组合机床各个部件之间的关系进行全面 的分析研究。组合机床联系尺寸图是在被加工零件工序图与加工示意图绘制之后，根据初步选定的主要通用部件，以及确定专用部件的结构原理而绘制的。 机床装料高度的确定 确定机床装料高度需要考虑车间运送共件的滚道高度、工件最低孔的位置、主轴箱最低主轴高度和通用部件高度尺寸的限制。根据我国具体情况，为便于操作和省力，对于一般卧式组合机床、流水线和自动线，装料高度定为 850于加工中小工件的自动线，考虑自动排屑，特别是一些要从机床垂直下方返回随行夹具的自动线， 本科毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 31 页 装料高度可采用 1000轮机床的装料高 度一般取 1200 1300组合机床的装料高度设计为 900 夹具外形轮廓尺寸的确定 夹具是用于定位和夹紧工作的，所以工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具轮廓尺寸的依据。在加工示意图中对共件和镗模间的距离，以及导套的尺寸，都有了规定。所以确定长度尺寸时，主要在于合理地选取镗模架的厚度。对于高度不大的镗模架，其厚度可取 150 200镗模架较高（如鼓轮机床的镗模架），为了保证有足够的刚度和稳定性，其厚度可取 250 300 在掌握了工件宽度、工件和镗模架间的 距离和镗模架的厚度尺寸后，即可确定夹具底座的总长尺寸。为了补偿铸件的铸造误差，它应比上述三项尺寸总和稍微大一些，一般大 10 20 夹具底座高度确定。夹具底座的高度应视夹具大小而定，既要保证有足够的刚性，又要考虑工件的装料高度，为了便于布置定位元件，一般夹具底座的高度不少于240夹具的侧底座和中间底座的尺寸可见表 机床通用部件的选择 此次设计的专用组合机床所用的通用部件有：一个动力头、一个滑台、一个侧底座、一个垫铁、一个中间底座和一个电动机 15。根据设计要求，本 组合机床 25通用部件选取见表 表 通用部件尺寸 通用部件名称 名义尺寸 /记 动力箱 250 83 滑台 250 790 250 250 83 侧底座 250 900 450 630 83 中间底座 250 1250 500 560 83 a) 中间底座尺寸的确定 在加工示意图中，已确定了工件端面至主轴箱端面在加工终了时的距离，根据选定的动力部件及其配套部件（滑座、床身等）的位置关系，并考虑动力头的前备量等因素，就可以确定中间底座 长度尺寸。本道工序设计的组合机床中间底座长度为 1250 在确定中间底座高度尺寸时，应考虑切削的贮存及排除、电器接线盒的安排以及 本科毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 31 页 冷却液的贮存，其容量不小于 3却泵的流量。对于加工铸铁件的机床，为了使冷却液有足够的沉淀时间，容量还应大一些，有时取 105却泵的流量。 当装料高度取 850，床身和中间底座之间结合面的高度，无论哪一型号的床身都是统一的，定为 540以中间底座的高度一般总是大于 540机床的中间底座高度设计为 560 b) 主轴箱轮廓尺寸的确定 标准主轴箱的厚度由主轴箱体、前盖和后盖三层尺寸构成。主 轴箱体厚度为 180盖有两种尺寸，卧式为 55式为 70盖厚度有 90 50种尺寸，通常采用 90后盖。因此，主轴箱总厚度卧式通常为 325式主轴箱通常为 340 下面是主轴箱的宽度 B、高度 H 和最低主轴高度尺寸的确定。 B=2 H=h+式中 最边缘主轴中心至主轴箱外壁的距离； 工件上要加工的在宽度方向上相隔最远的两孔距离； h 工件上要加工的在高度方向上相隔最远的两孔距离； 最低主轴中心至主轴箱底平民的距离，即最低主轴高度； 最上边主轴中心至主轴箱外壁的距离。 为了保证主轴箱有足够的空间安排传动齿轮，推荐 7000 主轴箱的最低主轴高度 能孤立地任意确定，必须考虑它与工件最低孔的位置、机床配置型式、装料高度和动力部件、滑座、床身的关系，一般应大于8520体见表 本科毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 31 页 表 最低主轴高度简化计算公式 动 力 部 件 代 号 h+5最低主轴高度 动力头 2 5 3 5 4 15 5 0 动力滑台 2 770 115 3 4 5 动力箱 3 770 115 4 5 以上介绍了绘制机床联系尺寸图时应考虑的问题和主要联系尺寸的确定。此外，在联系尺寸图上还必须明确标明运动部件的终点和原位状态，以及运动过程中的情况。如对于动力头必须标明其退回的最远状态，以便确定机床的最大轮廓尺寸。对 于回转工作台、移动工作台或回转鼓轮机床，需要特别注意动力头退回原位时，刀具、托架等必须处于家具移动或回转的最大尺寸范围以外。 在机床联系尺寸图上应标明工件、夹具及动力头的中心线之间的关系。特别当工件上加工部位对于工件中心线不对称时，动力部件对于夹具和中间底座也就不对称，这时应注明动力头中心线相对夹具中心线的偏移距离。联系尺寸图绘制后，在进行机床各部件的具体设计过程中，可能发现某些尺寸定得不合理，甚至不能实现，则可按需要返回来修改联系尺寸图，加以调整。 机床所谓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。各部件应严格按统一比例绘制。 至此，组合机床的各部件尺寸已确定，组合机床设计总图见图 3装时首先将侧底座和中间底座的螺栓孔与销孔连接好，再布置好方位，然后按照滑台底下的螺栓孔与侧底座上面孔将其连接好，最后安装动力箱和主轴箱。 本科毕业设计说明书（论文） 第 17 页 共 31 页 本科毕业设计说明书（论文） 第 18 页 共 31 页 4 专用夹具设计 夹具是组合机床的重要组成部件，是根据机床的工艺结构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、夹紧、刀具的导向以及装卸工件时的限位等作用的。 组合机床夹具和一般夹具所起的作用看起来 好像很接近，但其结构和设计要求却又很显著的，甚至是根本的区别。组合机床夹具的结构和性能，对组合机床配置方案的选择有很大的影响。以下是组合机床专用夹具的主要特点。 a）一般的机床夹具是作为机床的辅助机构设计的，而组合机床夹具是机床的主要组成部分，其设计工作是整个组合机床设计的重要内容之一。 b）组合机床夹具设计和机床其他部件有着密切的联系，如回转或移动工作台、回转鼓轮、主轴箱、刀具和辅具、钻模板和托架以及支撑部件等。正确地 解决它们之间的关系是保证组合机床工作可靠和使用性能良好的重要条件之一，而且夹具的结构也 要按照这些部件的具体要求来确定。 c）由于组合机床常常是多刀、多面和多工序同时加工，会产生很大的切削力和振动，因此组合机床夹具必须具有很好的刚性和足够的夹紧力，以保证在整个加工过程工件不产生任何和位移。同时，也不应使工件产生不容许的变形。 d）组合机床夹具应便于实现定位和夹紧的自动化，并有动作完成的检查信号；保证切削从加工空间自动排除；便于观察和检查，以及在不从机床上拆下夹具的情况下，能够更换易损件和维护调整 16。 按结构特点，组合机床夹具分为单工位和多工位夹具两大类。为减少工序中的 装夹 次数，常采用回转 工作台或回转夹具，使工件在一次安装中，可先后在机床上占有不同的位置，每一个位置所完成的那部分工序，称为一个工位。单工位夹具是指工件在一个工位上完成加工工序的机床夹具。 本文采用移动工作台又因做铣断面打中心孔两个工序 所以在本次设计中所用的是多工位夹具 17。 夹具定位支撑系统 定位支撑系统主要由定位系统、辅助支撑和一些限位元件组成。定位支撑是指在加工过程中维持被加工零件有一定位置的元件。辅助支撑是仅用作增加被加工零件在加工过程中稳定性的一种活动式支撑元件。 本科毕业设计说明书（论文） 第 19 页 共 31 页 由于定位支撑元件直接与被加工零件接触，因此 其尺寸、结构、精度和布置都直接影响被加工零件的精度。为了避免产生废品以及经常修理定位支撑元件的麻烦，设计时必须注意以下问题。 a）合理布置定位支撑元件，力求使其组成较大的定位支撑平面。最好使夹紧力的位置对准定位支撑元件。当受工件结构限制不能实现时，也应使定位支撑元件尽量接近夹紧力的作用线，并使夹紧力的合力中心处于定位支撑平面内。 b）提高刚性，减少定位支撑系统的变形。 c）提高定位支撑系统的精度及其元件的耐磨性，以便长期保持夹具的定位精度。 d）可靠地排除定位支撑部位的切屑。使切屑不堵塞和粘附在定位支撑系统 上，对定位的准确性和工作可靠性有很大的影响。因此设计时应尽可能不使切屑落到定位支撑系统上。 工件定位方案 曲轴虽然属于异形轴，但是它的定位 与 一般轴类零件基本相同，即：圆柱面定位。本道工序是加工 305 1 处的两个端面。根据零件的结构特点和加工部位确定其定位方案为：采用两个 V 形块分别在两主轴颈处定位，限制四个自由度；为防止加工过程中工件的轴向移动，用一个定位销在扇形处定位，限制一个自由度；工件沿轴向转动不影响加工的准确性，此自由度可不限制。至此，工件的五 个自由度全部被限制住了，可保证工件加工的准确性。曲轴铣端面打中心孔工序图在坐标系中见图 坐标系中，限制了 y 、 y 和 z 、 z 四个方向的自由度，在 x 方向上用定位销定位，限制了 件沿轴转动的方向 x 上的自由度可不限制。 本科毕业设计说明书（论文） 第 20 页 共 31 页 图 坐标系中曲轴铣端面打中心孔工序简图 定位误差分析 机械加工过程中，产生误差的因素很多。在这些因素中，有一项因素与机床夹具有关。使用夹具时，加工表面的位置误差与夹具在机床上的位置及工件在夹具中的定位密切相关。为满足工序加工要求，必须使工序中各项加工误差之总和等于或小于该工序所规定的工序误差，即： j+w g式中 j 与机床夹具有关的加工误差； w 与工序中除夹具外其他因素有关的误差； g 工序误差。 可见使用夹具加工工件时，应尽量减少与夹具有关的加工误差，在保证工序加工要求情况下，留给加工过程中其他误差因素的比例大一些，以便较易控制加工误差。 本工序的定位误差计算如下。 )(0，)(21 D，)(21 D式中 )( 中心孔的定位误差， 本科毕业设计说明书（论文） 第 21 页 共 31 页 )()( 左右两主轴颈定位基准 80 的基准位置误差， j=)()()(21 D+21 D= D =j+w= D +21 D=此可见定位误差满足零件的精度要求 18。 夹紧机构 在机械加工过程中，工件将受到切削力、离心力、惯性力等外力的作用。为保证在这些外力的作用下，工件仍能在夹具中保持由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动或位移，一般在夹具结构中都 必须设置一定的夹紧装置，将工件可靠地夹紧。夹紧装置有以下与各部分组成。 a）力源装置 力源装置是产生夹紧作用力的装置。通常是指机构夹紧时所用的气动、液压、电动等动力装置。 b）中间递力结构 中加递力结构是将力源和夹紧作用力传递给加紧元件，然后由夹紧元件最终完成对工件的夹紧。 c）夹紧元件与夹紧机构 夹紧元件是夹紧装置的最终执行元件，通过它和工件受压面的直接接触而完成夹紧动作，对夹紧装置的基本要求如下。 1）在夹紧过程中，工件应能保持在既定位置，即在夹紧力的作用下，工件不应离开定位支撑。 2）夹紧力的大小要适当、可靠，既要使工件在加工过程中不产生移动和振动，又不使工件产生不允许的变形和损伤。 3）夹紧装置应操作安全、方便、省力 19。 夹紧元件的选择 常用夹紧元件有：螺母、螺钉、螺栓、压块、压板等。 组合机床夹具常用夹紧机构为压板，压板分类为平压板、钩形压板、浮动压板三大类。其中平压板在组合机床夹具中应用最广泛，平压板常用形式有固定式压板、移动式压板、旋转式压板。根据本零件的结构尺寸和本道工序的加工要求，固定式压板不可用，旋转式的可用，所以本次设计的夹具夹紧元件为旋 转式压板 20。 夹紧动力部件的确定 动力部件作为夹紧机构的力源，可分为手动夹紧和自动夹紧，组合机床常用自动 本科毕业设计说明书（论文） 第 22 页 共 31 页 夹紧力源，气动夹紧、液压夹紧与夹紧扳手都属自动夹紧力源。为提高生产自动化程度和生产率，本次夹具选用液压夹紧。 液压夹紧利用压力油作为夹紧动力，通过中间传动机构，使夹具的加紧元件执行夹紧动作。在组合机床上，采用液压夹紧机构较多。 液压夹紧机构具有操作简单，动作迅速，易于集中控制、程序控制和实现自动化；工作压力高，液压缸结构尺寸小；便于实现过载自动保护和元件便于标准化等一系列优点。此外，由 于油液于油不可压缩性，因此液压夹紧能够维持的刚性比气动夹紧的刚性高。 由于液压传动易于实现复杂的自动工作循坏，并且可以采