機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-包縫機(jī)機(jī)座孔鉆孔組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì)【全套圖紙】

鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 1 目 錄 1 前言 1 1.1 概 述 2 1.2 課題設(shè)計(jì)的總體思 路 2 2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 3 2.1 總體方案論 證 3 2.1.1 被加工零件的特點(diǎn) 3 2.1.2 工藝路線的確 立 3 2.1.3 機(jī)床配置形式的選 擇 3 2.1.4 定位基準(zhǔn)的選 擇 4 2.1.5 選用滑臺(tái)傳動(dòng)型 式 4 2.2 設(shè)計(jì)計(jì) 算 5 2.2.1 切削用量的計(jì) 算 5 2.2.2 切削扭矩和切削功率的計(jì)算 6 2.2.3 主軸直徑的確定 7 2.2.4 確定多軸箱輪廓尺寸 8 2.2.5 生產(chǎn)率的計(jì)算 9 2.2.6 通用部件的選 擇 12 2.2.7 零部件的設(shè) 計(jì) 13 3 夾具設(shè) 計(jì) 14 3.1 夾具設(shè)計(jì)的基本要求和步驟 14 3.1.1 夾具設(shè)計(jì)的基本要 求 14 3.1.2 夾具設(shè)計(jì)的步 驟 14 3.2 定位方案的確 包縫機(jī)機(jī)座孔鉆孔組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì) 2 定 15 3.2.1 零件的工藝性分 析 15 3.2.2 定位方案的論 證 15 3.2.3 誤差分 析 16 3.2.4 保證加工精 度 17 3.2.5 導(dǎo)向裝 置 18 3.3 夾緊方案的確 定 19 3.3.1 夾緊裝置的確 定 19 3.3.2 夾緊力的確 定 20 3.3.3 氣缸的選 擇 21 3.3.4 氣壓回路的設(shè) 計(jì) 22 3.4 夾具體的設(shè) 計(jì) 23 4 結(jié) 論 24 致 謝 25 參考文 獻(xiàn) 26 附 錄 27 包縫機(jī)機(jī)座孔鉆孔組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì)包縫機(jī)機(jī)座孔鉆孔組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì) 摘要：摘要：組合機(jī)床是根據(jù)加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件 組成的一種高效專用機(jī)床。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是要設(shè)計(jì)一臺(tái)包縫機(jī)機(jī)座孔鉆孔機(jī)床， 進(jìn)行左右兩面鉆孔總體設(shè)計(jì)及夾具設(shè)計(jì)。 首先進(jìn)行方案論證，初步?jīng)Q定了多軸箱的傳動(dòng)方案，主要采用齒輪傳動(dòng)。利用 中間軸來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)軸與軸之間功率和轉(zhuǎn)矩的傳遞。其次，根據(jù)分析結(jié)果， 計(jì)算各主軸在切削加工時(shí)的轉(zhuǎn)速、切削用量、切削力、切削功率、轉(zhuǎn)切削矩。從而 確定所選電動(dòng)機(jī)的功率，并對(duì)齒輪和軸進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核。最后對(duì)機(jī)床進(jìn)行總 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 3 體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，包括“三圖一卡”, 即被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床尺寸 聯(lián)系總圖，以及零件之間的位置關(guān)系和相互的配合關(guān)系，由于在鉆孔加工過(guò)程中容 易產(chǎn)生引偏現(xiàn)象，為防止引偏，故在大批量生產(chǎn)中，通常采用夾具鉆模，用夾具夾 持零件，用鉆模板上的鉆套為鉆頭導(dǎo)向，避免鉆頭切入時(shí)發(fā)生的引偏。由于鉆孔操 作簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)，所以廣泛用于對(duì)質(zhì)量要求不高的孔的終加工，適合成批生產(chǎn)。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；鉆孔；夾具。 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706153893706 包縫機(jī)機(jī)座孔鉆孔組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì) 4 Package machine hole drilling machine tools overall portfolio and Fixture Design Abstract：Modular machine tool is a high-efficiency tool which is based on its processing needs, made up of a large number of generic parts, and supported by a small number of dedicated components. The graduation project is to design a machine bag sewing machine hole drilling machine for drilling on both sides about the overall design and fixture design. Firstly, thing is demonstration, determines to adopt the drive scheme of multi-spindle casings, which makes the transmission by the gears. Use the intermediate shaft to pass campaign, to achieve power and torque transmit between the spindles. Secondly, According to the analytic of the results, calculations will be made about the speed, strength, power and cutting matrix of spindle when cutting, then the motor power will be determined, and checking the intensity and rigidity of gear and spindle. Finally, the design of the overall structure of the machine tool is to be made, including “Three drawings and one card”, that is part machining procedure drawing, machining sketch drawing, machine tool size relation drawing as well as the location and mutual fitness of parts. With a view to potential deflection during the drilling process, model drill will be applied in the mass production. Drill sleeves in the model drill being oriented, deflection will be avoided while the drill cuts in. For the briefness and wide adaptability of drilling, It widely be used in low demanding on the quality of the final hole processing, and suitable for mass production. Key words：modular machine tool ；drilling； fixture. 1 前言 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 5 1.1 概述 本組合機(jī)床是一臺(tái)包縫機(jī)機(jī)座孔鉆孔的組合機(jī)床，該機(jī)床可適用于一定批量的 生產(chǎn)。課題來(lái)源于鹽城市機(jī)械化研究所，是針對(duì)該包縫機(jī)而設(shè)計(jì)的，以提高其的生 產(chǎn)效率、加工精度，從而降低加工成本。 國(guó)內(nèi)主要組合機(jī)床廠對(duì)主機(jī)的質(zhì)量普遍比較重視,但由于與主機(jī)配套的液壓件， 穩(wěn)定性受到了嚴(yán)重的影響。許多廠存在著刀具和輔助設(shè)計(jì)制造能力差的問(wèn)題。目前, 國(guó)內(nèi)組合機(jī)床通用部件由于多家引進(jìn)了不同國(guó)別的技術(shù), 標(biāo)準(zhǔn)還沒有統(tǒng)一, 行業(yè)歸 口部門要進(jìn)一步做工作, 盡快統(tǒng)一起來(lái),這無(wú)論對(duì)生產(chǎn)通用部件的企業(yè), 還是對(duì)用 戶的選型、維修都有積極的意義。然后著手重點(diǎn)扶持一批有一定基礎(chǔ)的中、小企業(yè) 定點(diǎn)專業(yè)化生產(chǎn), 以穩(wěn)定質(zhì)量, 降低成本。瞄準(zhǔn)國(guó)際同類產(chǎn)品水準(zhǔn), 在行業(yè)中創(chuàng)出 中國(guó)名牌供應(yīng)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，目前基本上有兩種情況：其一，是根據(jù)具體加工對(duì)象的具體 情況進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，這是當(dāng)前最普遍的做法。其二，隨著組合機(jī)床在我國(guó)機(jī)械行業(yè) 的廣泛使用，廣大工人總結(jié)自己生產(chǎn)和使用組合機(jī)床的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)組合機(jī)床不僅在 其組成部件方面有共性，可設(shè)計(jì)成通用部件，而且一些行業(yè)在完成一定工藝范圍內(nèi) 組合機(jī)床是極其相似的，有可能設(shè)計(jì)為通用機(jī)床，這種機(jī)床稱為“專能組合機(jī)床” 。 這種組合機(jī)床就不需要每次按具體加工對(duì)象進(jìn)行專門設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而是可以設(shè)計(jì)成 通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工的零件的具體需要，配以簡(jiǎn)單的夾具及刀 具，即可組成加工一定對(duì)象的高效率設(shè)備。組合機(jī)床行業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)現(xiàn)狀與激烈競(jìng) 爭(zhēng)的市場(chǎng)以及與用戶需求之間的差距是比較大的, 在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的新形勢(shì)下, 切實(shí)解 決存在的薄弱環(huán)節(jié), 完善售后服務(wù)體系, 以求得行業(yè)企業(yè)的大發(fā)展, 前景是美的。 1.2 課題設(shè)計(jì)的總體思路 設(shè)計(jì)要求： A.總體設(shè)計(jì) a.制定工藝方案，確定機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案。 b.三圖一卡設(shè)計(jì)，包括：a)被加工零件工序圖，b)加工示意意圖，c)機(jī)床聯(lián)系尺 寸圖，d)生產(chǎn)率計(jì)算卡，e)有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算、校核。 B.夾具設(shè)計(jì) a.夾具總裝圖，b.夾具體零件圖， c.其它零件圖，d.有關(guān)計(jì)算、 校核等。 C.撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 設(shè)計(jì)思路： A.工藝方案的確定 在確定工藝方案之前，需要通過(guò)實(shí)習(xí)對(duì)被加工零件的結(jié)構(gòu) 特征的了解，并對(duì)加工精度，加工位置和加工要求的熟悉，有利于確定經(jīng)濟(jì)可行的 方案。 B.機(jī)床配置及結(jié)構(gòu)的確定 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，選擇合適的機(jī)床結(jié)構(gòu)，盡可能多 選用公用部件和標(biāo)準(zhǔn)件。 C.總體設(shè)計(jì) 在確定前面的方案的時(shí)，通過(guò)計(jì)算得到生產(chǎn)率卡和繪制“三圖” ， 包縫機(jī)機(jī)座孔鉆孔組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì) 6 根據(jù)計(jì)算選擇合適的多軸箱的輪廓尺寸和動(dòng)力設(shè)施。 D.夾具的設(shè)計(jì) 首先確定夾緊方案、定位方式和夾緊力的計(jì)算，然后選用相應(yīng) 的標(biāo)準(zhǔn)部件和標(biāo)準(zhǔn)件，繪制夾具裝備圖和夾具的相關(guān)的零件圖。 本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床同時(shí)加工兩個(gè)端面，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng) 度，從而降低了零件的加工成本。 2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)要注重工件及其加工的工藝分析，制訂出合理的工藝方案， 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 7 才能設(shè)計(jì)出合理的專用機(jī)床。根據(jù)指定的加工要求，提出若干個(gè)工藝方案，選擇最 優(yōu)的。工藝方案的確定決定了專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)、性能、運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)、布局等一系列 問(wèn)題。所以，工藝方案設(shè)計(jì)是專用機(jī)床的重要環(huán)節(jié)。 2.1 總體方案論證 2.1.12.1.1 被加工零件的特點(diǎn)被加工零件的特點(diǎn) 該組合機(jī)床的加工對(duì)象是包縫機(jī)機(jī)座，材料是 HT200，硬度為 HB190240.屬 于箱體零件，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 2.1.22.1.2 工藝路線的確立工藝路線的確立 被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序，以及應(yīng)保證的加工精度是制定 機(jī)床方案的主要依據(jù)。 此次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床是完成包縫機(jī)機(jī)座孔的兩面鉆孔組合機(jī)床，主要完成機(jī)身 左右面上 20 個(gè)孔的加工，其具體的加工工藝如下： 機(jī)身左面鉆 11 個(gè)孔,其中有兩個(gè) 5 孔，深 13；兩個(gè) 5 孔，深 18；兩個(gè) 4.2 孔，深 12；一個(gè) 4.2 孔，深 9；兩個(gè) 3.3 孔，深 10；兩個(gè) 3.3 孔，深 9. 機(jī)身右面鉆 9 個(gè)孔，其中有七個(gè) 3.3 孔，深 11；一個(gè) 3.3 孔，深 12；一 個(gè) 3.3 孔，深 9。 2.1.32.1.3 機(jī)床配置型式的選擇機(jī)床配置型式的選擇 機(jī)床的配置型式有臥式和立式兩種,如圖 2-1 和圖 2-2 兩種: 圖 2-1 臥式組合機(jī)床結(jié)構(gòu) 包縫機(jī)機(jī)座孔鉆孔組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì) 8 圖 2-2 立式組合機(jī)床結(jié)構(gòu) 立式機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，自由度大，操作方便，其缺點(diǎn)是機(jī)床重心高， 振動(dòng)大。臥式機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配工藝性好，振動(dòng)小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，機(jī)床重心較 低，精度高，安裝方便，其缺點(diǎn)是削弱了床身的剛性，占地面積大。機(jī)床的配置型 式在很大程度上取決于被加工零件的大小、形狀及加工部位等因素。 臥式機(jī)床多用于加工孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行的情況，而立式機(jī)床則適用于 加工定位基面是水平的，而加工的孔與基面相垂直的工件?？紤]到汽車變速箱箱體 的結(jié)構(gòu)為臥式長(zhǎng)方體，從裝夾的角度來(lái)看，臥式平放比較方便，也減輕了工人的勞 動(dòng)強(qiáng)度。 通過(guò)以上的比較，考慮到臥式機(jī)床振動(dòng)小，裝夾方便等因素，選用臥式組合機(jī) 床。 2.1.42.1.4 定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇 組合機(jī)床是針對(duì)某種零件或零件某道工序設(shè)計(jì)的。正確選擇定位基準(zhǔn)，是確保 加工精度的重要條件，同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)最大限度的集中工序。本機(jī)床加工時(shí)采用 的定位方式是三面定位，以底面為定位基準(zhǔn)面，限制三個(gè)自由度；在左側(cè)有兩個(gè)定 位板，限制兩個(gè)自由度；在后面用一個(gè)調(diào)節(jié)支承限制剩下的一個(gè)自由度。這樣工件 的 6 個(gè)自由度被完全約束了也就得到了完全的定位。 2.1.52.1.5 選用滑臺(tái)傳動(dòng)型式選用滑臺(tái)傳動(dòng)型式 動(dòng)力滑臺(tái)是由滑座、滑鞍和驅(qū)動(dòng)裝置等組成、實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。 根據(jù)驅(qū)動(dòng)和控制方式不同，滑臺(tái)分為液壓滑臺(tái)、機(jī)械滑臺(tái)和數(shù)控滑臺(tái)三種類型。 液壓滑臺(tái)采用雙軌結(jié)構(gòu)型式，以單導(dǎo)軌兩側(cè)面導(dǎo)向，導(dǎo)向的長(zhǎng)寬比較大，導(dǎo)向 性好。機(jī)械滑臺(tái)采用滾珠絲杠傳動(dòng)，進(jìn)給量穩(wěn)定，慢速無(wú)爬行，高速無(wú)振動(dòng)，可以 降低加工工件的表面粗糙度；具有較好的抗沖擊能力，斷續(xù)銑削、鉆頭鉆通孔將要 出口時(shí)，不會(huì)因沖擊而損壞刀具；運(yùn)行安全可靠，易發(fā)現(xiàn)故障，調(diào)整維修方便。故 選擇機(jī)械滑臺(tái)。 2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 2.2.12.2.1 切削用量的計(jì)算切削用量的計(jì)算 在被加工的 11 中，都是鉆孔加工，其切削用量均可通過(guò)查表法來(lái)進(jìn)行選擇， 從文獻(xiàn)1表 6-11 中選取。由于鉆孔的切削用量還與鉆孔深度有關(guān)，其隨孔深的增 加而逐漸遞減，其遞減值可在文獻(xiàn)1表 6-12 選取得出。 組合機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率、刀具耐用度、機(jī)床的布局形式及正常工作均與 切削用量選擇是否合理密切相關(guān)。組合機(jī)床多軸箱上所有的刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)， 通常采用標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)。查文獻(xiàn)1得知當(dāng)硬度為 HB200-241 時(shí)，高速鋼鉆頭的切 削用量如表 2-1 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 9 表 2-1 高速鋼鉆頭切削用量 加工材料加工直徑 （mm） 1 d 切削速度 (m/min) v 進(jìn)給量 (mm/r) f 190240HBS 160.050.1鑄鐵 612 1018 0.10.18 在選擇切削速度時(shí)，要求同一多軸箱上各刀具每分鐘進(jìn)給量必須相等并與滑臺(tái) 的工進(jìn)速度（單位為 mm/min）相一致，一般先以各刀具來(lái)選擇較合理的轉(zhuǎn)速 f v (單位為 r/min)和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（單位為 mm/r） ，再根據(jù)其工作時(shí)間最長(zhǎng)、負(fù)荷 i n i f 最重、刃磨較困難刀具來(lái)確定并調(diào)整每轉(zhuǎn)所需的進(jìn)給量和轉(zhuǎn)速，通過(guò)“試湊法”來(lái) 滿足每分鐘進(jìn)給量相同的要求，即: （2- fii vfnfnfn 2211 1） 在選擇了轉(zhuǎn)速后可根據(jù)公式: （2- 1000 nd v 2） A.對(duì)右側(cè)面上 9 個(gè)孔的切削用量的選擇： a.鉆孔 12、13、14、15、16、17、18 軸： 3.3，h=11mm 由于刀具采用硬質(zhì)合金，加工材料為鑄鐵，v=1018m/min，f0.050.1mm/r 中選擇，則由參考文獻(xiàn)1P43 的公式， （2- d v n 1000 3） 3.3： 取 v=14.092m/min，f=0.045mm/r n=100014.092/(3.3)1360r/min b.鉆孔 19 軸： 3.3,h=12mm 由于刀具采用硬質(zhì)合金，加工材料為鑄鐵，v=1018m/min，f0.050.1mm/r 中選擇，則由參考文獻(xiàn)2P43 的公式， n=100014.092/(3.3)1360r/min c.鉆孔 20 軸： 3.3,h=9mm 由于刀具采用硬質(zhì)合金，加工材料為鑄鐵，v=1018m/min，f0.050.1mm/r 中選擇，則由參考文獻(xiàn)2P43 的公式， 3.3： 取 v=16.579m/min，f=0.05mm/r n=100016.579/(3.3)1600r/min B.機(jī)體左面鉆 11 個(gè)孔的切削用量的選擇如下： a. 孔 12 孔徑 5mm，孔深 13mm 包縫機(jī)機(jī)座孔鉆孔組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì) 10 由 d16，硬度大于 190240HBS，選擇 v=1018m/min,f0.050.1mm/r, 又 d=5mm,初選 n=1010r/min,f=0.061mm/r, 則由（2-2）得： v=51010/1000=15.9m/min b. 孔 4、孔 6 孔徑 3.3mm，孔深 10mm 由 d16，硬度大于 190240HBS，選擇 v=1018m/min,f0.050.1mm/r, 又 d=3.3mm, 初選 n=1000r/min,f=0.062mm/r, 則由（2-2）得： v=3.31000/1000=10.4m/min c. 孔 5 、孔 7 孔徑 3.3mm，孔深 9mm 由 d16，硬度大于 190240HBS，選擇 v=1018m/min,f0.050.1mm/r, 又 d=3.3mm, 初選 n=1000r/min,f=0.062mm/r, 則由（2-2）得： v=3.31000/1000=10.4m/min d.孔 910 孔徑 5mm, 孔深 18mm 由 d16，硬度大于 190240HBS，選擇 v=1018m/min,f0.050.1mm/r, 又 d=5mm, 初選 n=1010r/min,f=0.061mm/r, 則由（2-2）得： v=51010/1000=15.9m/min e. 孔 8 、孔 11 孔徑 4.2mm，孔深 12mm 由 d16，硬度大于 190240HBS，選擇 v=1018m/min,f0.050.1mm/r, 又 d=4.2mm, 初選 n=1250r/min,f=0.05mm/r, 則由（2-2）得： v=4.21250/1000=16.5m/min f 孔 3 孔徑 4.2mm, 孔深 9mm 由 d16，硬度大于 190240HBS，選擇 v=1018m/min,f0.050.1mm/r, 又 d=4.2mm, 初選 n=1250r/min,f=0.05mm/r, 則由（2-2）得： v=4.21250/1000=16.5m/min 2.2.22.2.2 切削力、切削扭矩及切削功率計(jì)算切削力、切削扭矩及切削功率計(jì)算 根據(jù)文獻(xiàn)1P134 表 6-20 中公式 (2-4) 6 . 08 . 0 26HBDfF (2-5) 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDT (2-6) D Tv P 9740 式中， F切削力（N） ；T切削轉(zhuǎn)矩（N） ；P切削功率（kW） ； v切削速度（m/min） ；f進(jìn)給量（mm/r） ；D加工（或鉆頭）直徑（mm） ； 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 11 HB布氏硬度， ，1.80 2 T am TMpa maxmaxmin 1 () 3 HBHBHBHB 在本設(shè)計(jì)中， ，得 HB=223。 max 240HB min 190HB 油底殼面鉆孔由以上公式可得： 孔 12 孔徑 5mm，孔深 13mm 由公式（2-4）得： 0.80.6 26FDfHB =2650.0630.82230.6 =365 N 由公式（2-5）得： 190.80.6 10TDfHB =1051.90.0630.82230.6 =597.5 Nmm 由公式（2-6）得： 9740 Tv p D A =597.515.6/(97403.145) =0.061 kW 其他孔的的計(jì)算按上式的步驟進(jìn)行，結(jié)果如下表 2-2： 表 2-2 孔的相關(guān)切削量的計(jì)算 孔號(hào)切削力 (N) 切削扭矩 (Nmn) 切削功率 (kw) 1-2、9-10 365597.50.061 4-7238589.40.040 機(jī)體左面 3、8、11 254.8356.60.038 1-2、4、6- 9 319.453.280.007 3349.3459.20.0097 機(jī)體右面 5319.453.280.007 2.2.32.2.3 主軸直徑的確定主軸直徑的確定： 確定主軸、尺寸、外伸尺寸 在本課題中，主軸是用于鉆孔的，鉆孔選用滾珠軸承主軸。鉆孔時(shí)采用剛性連 接，主軸采用長(zhǎng)主軸。 根據(jù)由選定的切削用量計(jì)算得到的切削轉(zhuǎn)矩 T，由文獻(xiàn)1P43 頁(yè)公式 （2- 4 10TBd 7） 式中，d 表示軸的直徑（） ；T 表示軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（Nm） ；B 表示系數(shù)，本 課題中鉆孔主軸為非剛性主軸，取 B=6.2。 由公式可得： 右面 軸 12 取定 d=159.42dmm 軸 13 取定 d=159.42dmm 包縫機(jī)機(jī)座孔鉆孔組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì) 12 軸 14 取定 d=159.42dmm 軸 15 取定 d=159.42dmm 軸 16 取定 d=159.42dmm 軸 17 取定 d=159.42dmm 軸 18 取定 d=159.42dmm 軸 19 取定 d=159.42dmm 軸 20 取定 d=159.6dmm 左面 軸 1 取定 d=15 13.35dmm 軸 2 取定 d=15 13.35dmm 軸 3 取定 d=15 12.98dmm 軸 4 取定 d=1512.98dmm 軸 5 取定 d=15 11.89dmm 軸 6 取定 d=15 11.89dmm 軸 7 取定 d=15 11.89dmm 軸 8 取定 d=15 9.42dmm 軸 9 取定 d=15 9.42dmm 軸 10 取定 d=15 9.6dmm 軸 11 取定 d=15 9.6dmm 根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑，文獻(xiàn)1表 3-6 可得到主軸外伸尺寸及接桿莫 氏圓錐號(hào)。滾錐短主軸軸徑 d=15時(shí)，主軸外伸尺寸為：D/d1=22/14,L=75；接 桿莫氏圓錐號(hào)為 3。其他主軸軸徑類似上面，取滾錐短主軸軸徑 d=15mm，主軸外伸 尺寸為：D/d1=22/14,L=75；接桿莫氏圓錐號(hào)為 3。 2.2.42.2.4 確定多軸箱輪廓尺寸確定多軸箱輪廓尺寸 標(biāo)準(zhǔn)通用鉆、鏜類多軸箱的厚度是一定的、臥式為 325mm，立式為 340mm。本 機(jī)床為臥式組合機(jī)床，取多軸箱厚度為 325mm。確定多軸箱尺寸，主要是確定多軸 箱的寬度 B 和高度 H 及最低主軸高度。多軸箱的寬度 B 和高度 H 的大小主要與被 1 h 加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按下式確定： （2- 1 2Bbb 8） （2- 11 Hhhb 9） 式中： b工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，單位為 mm; 最邊緣主軸中心至箱體外壁距離，單位為 mm； 1 b H工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，單位為 mm; 最低主軸高度，單位為 mm。1h 其中，h1 還與工件最低孔位置（h2=103） 、機(jī)床裝料高度（H=880） 、滑臺(tái) 滑座總高（h3=320） 、側(cè)底座高度（h4=560）等尺寸有關(guān)。對(duì)于臥式組合機(jī)床， 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 13 h1 要保證潤(rùn)滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦 h185-140，本組合機(jī) 床按文獻(xiàn)1P50 公式 （2-1234h =h +H-(0.5+h +h ) 10） 計(jì)算，得： h1=102.5。 b=100,h=125.125,取 b1=100，則求出多軸箱輪廓尺寸： 1B=b+2b =100+2 100=300 11H=h+h +b =125.125+102.5+100=327.625 根據(jù)上述計(jì)算值,按多軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，左,右多軸箱輪廓尺寸都預(yù)定為 BH=400400。 2.2.52.2.5 生產(chǎn)率計(jì)算生產(chǎn)率計(jì)算 生產(chǎn)率計(jì)算卡是用以反映機(jī)床的加工過(guò)程、完成每一個(gè)動(dòng)作所需的時(shí)間、切 削用量、機(jī)床生產(chǎn)率及機(jī)床負(fù)荷率等，計(jì)算公式參照參考文獻(xiàn)1第 51 頁(yè)。 a.理想生產(chǎn)率 理想生產(chǎn)率 Q (單位為件/h)是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng) N(本課題中 N=70000 件,包括 備品及廢品率在內(nèi))所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時(shí)總數(shù)有關(guān)，一般情況下， k t 兩班制取 4600h, 本課題以單班 7 小時(shí)計(jì)，則,則 k t2350 k th （2- 50000 21.28/ 2350 k N Qh t 件 11） b.實(shí)際生產(chǎn)率 實(shí)際生產(chǎn)率是指所設(shè)計(jì)的機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。即公式 單 T Q 60 1 式中:生產(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間(min)，可按下式計(jì)算： 單 T （2- 裝移 快退快進(jìn) 停輔切單 tt V LL t V L V L ttT k f ff2 2 1 1 12） 式中:分別為刀具第、工作進(jìn)給長(zhǎng)度,單位為 mm； 21 LL 、 分別為刀具第、工作進(jìn)給量,單位為 mm/min； 21ff VV 、 當(dāng)加工沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時(shí)，滑臺(tái)在死擋鐵上 停 t 的停留時(shí)間，通常指刀具在加工終了時(shí)無(wú)進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)所需的時(shí)間，單位 min; 分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退行程長(zhǎng)度，單位為 mm; 快退快進(jìn)、L L 包縫機(jī)機(jī)座孔鉆孔組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì) 14 動(dòng)力部件快速行程速度。用機(jī)械動(dòng)力部件時(shí)取 56m/min;用液壓 k f V 動(dòng)力部件時(shí)取 310m/min; 直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間，一般取 0.1min; 移 t 工件裝、卸（包括定位或撤銷定位、夾緊或松開、清理基面或切 裝卸 t 屑及吊運(yùn)工件）時(shí)間。它取決于裝卸自動(dòng)化程度、工件重量大小、裝卸是否方便及 工人的熟練程度。通常取 0.51.5min。 式中，生產(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間（min） 。則T單 （2- 6060 29.22/ 2.053 Qh T 單 件 13） c.機(jī)床負(fù)荷率 機(jī)床負(fù)荷率為理性鄉(xiāng)生產(chǎn)率與實(shí)際生產(chǎn)率之比。由參考文獻(xiàn)1公式, （2-14 1 29.220.79 Q Q ） 表 2-3 生產(chǎn)率計(jì)算卡 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 15 圖號(hào) YZJ651-003 毛坯種類鑄件 名稱包縫機(jī)機(jī)座毛坯重量 20kg 被 加工 零件 材料 HT200 硬度 HB190-240 工序名稱左右兩面鉆孔工序號(hào) ZTZJ651-03 工時(shí)(min)序 號(hào) 工步 名稱 被加 工零 件數(shù) 量 加 工 直 徑 (m m) 加 工 長(zhǎng) 度 (m m) 工 作 行 程 (m m ） 1 切 削 2 速 度(m / min) 每分 鐘轉(zhuǎn) 速 (r/ min) 進(jìn)給量 (mm /r) 進(jìn)給 速度 ( mm / min) 機(jī)加 工 時(shí)間 輔助 時(shí)間 共計(jì) 1 裝卸工件 11.51.5 鉆左面孔時(shí)滑臺(tái) 快進(jìn) 570.0750.0752 鉆右面孔時(shí)滑臺(tái) 快進(jìn) 400.0750.075 鉆左面孔時(shí)滑臺(tái) 工進(jìn) 3. 3 92016.57910000.062620.1880.71 4. 2 12215.712500.05620.240.68 518216.01410100.061620.3920.741 513018.8412000.067800.162 5 0.162 5 鉆右面孔時(shí)滑臺(tái) 工進(jìn) 3. 3 9216.57916000.05800.112 5 0.112 5 3 3. 3 1214.09213600.045800.150.15 鉆左面孔時(shí)滑臺(tái) 快退 11 6 0.0880.084 鉆右面孔時(shí)滑臺(tái) 快退 910.0880.08 單件總工時(shí) 0.3921.6882.08 機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率26.81 件/小時(shí) 機(jī)床理想生產(chǎn)率22.07 件/小時(shí) 備 注 1、裝卸工件的時(shí)間取決于工人的熟練程度，取 1.5min； 2、直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間， 取 0.1min. 3、右面孔有深度在 3d 之外，故選出計(jì)算 機(jī)床負(fù)荷率 82.32% 包縫機(jī)機(jī)座孔鉆孔組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì) 16 2.2.62.2.6 通用部件的選擇通用部件的選擇 A.選動(dòng)力箱型號(hào) 由切削用量計(jì)算得到的各主軸的切削功率的總和，根據(jù)文獻(xiàn)1可知： 切削 P （2- 切削 多軸箱 P P 15） 式中,消耗于各主軸的切削功率的總和（kW）；P 切削 多軸箱的傳動(dòng)效率,加工黑色金屬時(shí)取 0.80.9，加工有色金屬時(shí)取 0.70.8；主軸數(shù)多、傳動(dòng)復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大值。本課題中，被加工零件材 料為灰鑄鐵，屬黑色金屬，又主軸數(shù)量較多、傳動(dòng)復(fù)雜，故取。0.8 左多軸箱： 1 4 0.0614 0.0403 0.0380.518 n i PPikW 切削 則 0.518 0.65 0.8 PkW 多軸 右多軸箱： 1 4 0.0612 0.0403 0.0380.438 n i PPikW 切削 則 0.438 0.55 0.8 PkW 多軸 根據(jù)液壓滑臺(tái)的配套要求，滑臺(tái)額定功率應(yīng)大于電機(jī)功率的原則，查文獻(xiàn)1 第 114115 頁(yè)表 5-38 得出動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號(hào)。 表 2-5 動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號(hào)選擇 多軸箱動(dòng)力箱型號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào) 電動(dòng)機(jī)功率 (KW) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 (r/min) 輸出軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 左多軸箱 1TD40Y132s-45.51440720 左多軸箱 1TD40 Y132s-45.51440720 B.選用滑臺(tái)傳動(dòng)型式 選用了機(jī)械滑臺(tái)，安全可靠，轉(zhuǎn)換精度高。但是零件損失較大，調(diào)速維修比較 麻煩。 C.機(jī)械滑臺(tái)的選擇 根據(jù)動(dòng)力箱的型號(hào)，選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)械滑臺(tái)，為了保證工作的穩(wěn)定性，由文獻(xiàn)2第 96 頁(yè)表 5-5，左、右面的機(jī)械滑臺(tái)均選用 1HJ40M 型。臺(tái)面寬 400，臺(tái)面長(zhǎng) 800mm ,行程長(zhǎng) 630，滑臺(tái)及滑座總高 320,滑座 1240，后面的機(jī)械滑臺(tái)選mmmmmmmm 用 1HJ32，臺(tái)面寬 320，臺(tái)面長(zhǎng)度 630,行程長(zhǎng) 630，滑臺(tái)及滑座總高mmmmmm 320，滑座 1240。mmmm D 選擇滑臺(tái)側(cè)底座 根據(jù)所選的機(jī)械滑臺(tái)查表選擇的滑臺(tái)左右側(cè)底座的型號(hào)為 1CC401，其高度 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 17 ，寬度，長(zhǎng)度。后滑臺(tái)側(cè)底座的型號(hào)為 mmH560mmB600mmL1350 1CC321，其高度 H=560，寬度 B=520，長(zhǎng)度 L=1180。 mmmmmm 2.2.72.2.7 零部件的設(shè)計(jì)零部件的設(shè)計(jì) A.繪制加工工序圖 被加工零件工序圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，是確定所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床上完 成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基 準(zhǔn)、夾壓部位以及被加工零件的材料等情況的圖樣。 B.繪制加工示意圖 加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案逐步確定的基礎(chǔ)上繪制的。是表達(dá)工 藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖。它是設(shè)計(jì)刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、 電氣系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件、繪制機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對(duì)機(jī)床總體布 局和性能的原始要求；也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必須的重要文件。 加工示意圖應(yīng)表達(dá)和標(biāo)注的內(nèi)容有：機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和 工作行程；工件、刀具及導(dǎo)向、托架及多軸箱之間的相對(duì)位置及聯(lián)系尺寸；主軸結(jié) 構(gòu)類型、尺寸及外伸長(zhǎng)度；刀具類型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸；接桿、浮動(dòng)卡頭、導(dǎo)向裝 置、攻螺紋靠模裝置等結(jié)構(gòu)尺寸；刀具、導(dǎo)向套間的配合，刀具、接桿、主軸之間 的連接方式及配合尺寸等。 C.繪制機(jī)床總圖 繪制的機(jī)床總圖要要包含的內(nèi)容：表明機(jī)床的配置形式和整體布局；完整的反 映各部件間的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn) 動(dòng)極限位置及各滑臺(tái)工作循總的工作行程和前后行程前備量尺寸；標(biāo)注主要部件規(guī) 格代號(hào)和電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)出機(jī)床分組號(hào)，全部組件應(yīng)包括機(jī)床全 部通用及專用零部件。根據(jù)計(jì)算的動(dòng)力部件、機(jī)床裝料高度、夾具輪廓尺寸、中間 底座尺寸、多軸箱的輪廓尺寸繪制。 包縫機(jī)機(jī)座孔鉆孔組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì) 18 3. 夾具設(shè)計(jì)計(jì) 3.1 夾具設(shè)計(jì)的基本要求和步驟 3.1.13.1.1 夾具設(shè)計(jì)的基本要求夾具設(shè)計(jì)的基本要求 A. 提高生產(chǎn)率、降低成本 夾具設(shè)計(jì)方案應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。在大批量生產(chǎn)時(shí)，為了縮短輔助時(shí)間，提 高生產(chǎn)率，盡量采用快速、高效的結(jié)構(gòu)和自動(dòng)控制裝置；在批量生產(chǎn)和滿足夾具功 能的前提下，盡量使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，以降低夾具的制造成本。 B. 保證工件的加工精度 夾具設(shè)計(jì)的最基本要求是保證工件的加工精度。關(guān)鍵是確定定位方案、夾緊方 案，和合理地設(shè)計(jì)夾具的尺寸、公差和技術(shù)要求，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行誤差的分析和計(jì)算。 C. 便于排屑 夾具的排屑是一個(gè)很重要的問(wèn)題，切屑積集在夾具中，會(huì)破壞工件正確的定位； 切屑帶來(lái)的大量熱量會(huì)引起夾具和工件的熱變形，影響加工質(zhì)量；切屑的的清掃又 會(huì)增加輔助時(shí)間，降低生產(chǎn)率。切屑積集嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)造成設(shè)備事故或工傷事故。 因此，在夾具設(shè)計(jì)時(shí)排屑問(wèn)題必須給予充分的注意。 D. 操作方便、省力和安全 夾具的操作要盡量做到方便、省力，盡可能采用氣動(dòng)、液壓及其他機(jī)械化夾緊 裝置、以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，控制好夾緊力。夾具操作位置應(yīng)符合操作工人的習(xí) 慣，應(yīng)有安全保護(hù)裝置，確保使用安全。 E.有良好的結(jié)構(gòu)工藝性 夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、合理，便于加工、裝配、檢驗(yàn)和維修，盡可能多選用標(biāo)準(zhǔn) 部件和標(biāo)準(zhǔn)元件。 夾具設(shè)計(jì)通?？梢栽趨㈤営嘘P(guān)資料的情況下，按加工要求設(shè)計(jì)方案，繪制圖樣， 經(jīng)修改確定夾具的結(jié)構(gòu)。 3.1.23.1.2 夾具設(shè)計(jì)的步驟夾具設(shè)計(jì)的步驟 A.設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備 首先分析產(chǎn)品零件圖、裝配圖、零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料及技術(shù)要求；其次分析零 件的加工工藝規(guī)程，及對(duì)任務(wù)書所提出的要求進(jìn)行可行性研究；了解所用機(jī)床的規(guī) 格、性能、精度以及與夾具連接部分結(jié)構(gòu)的聯(lián)系尺寸；了解所用絲錐、量具的規(guī)格； 了解零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)組織等有關(guān)問(wèn)題；收集有關(guān)設(shè)計(jì)資料。 B.方案設(shè)計(jì) 在分析各種原始資料的基礎(chǔ)上，確定夾具的類型、定位方式、夾緊方式、導(dǎo)向 方案 、連接方式和夾具的結(jié)構(gòu)形式。繪制方案設(shè)計(jì)圖，進(jìn)行工序精度分析，對(duì)動(dòng) 力夾緊裝置進(jìn)行夾緊力的計(jì)算。 C.審核 檢查夾具的各項(xiàng)功能是否符合設(shè)計(jì)要求。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 19 D.總體設(shè)計(jì) 根據(jù)所定方案繪制夾具裝配圖，注明各種元件的裝配關(guān)系。 E.夾具零件的設(shè)計(jì) 合理選擇材料，標(biāo)注尺寸、公差和技術(shù)要求。 F.夾具的裝配、調(diào)試和驗(yàn)證 3.2 定位方案的確定 3.2.13.2.1 零件的工藝性分析零件的工藝性分析 此包縫機(jī)機(jī)座機(jī)體材料為 HT200，其硬度為 HB190240，在本工序之前主要表 面、主要孔已加工完畢。本道工序機(jī)身右面鉆 73.3 深 11，3.3 深 12，3.3mm 深 9mm；機(jī)身左面鉆 25 深 13，25 深 18，24.2 深 12mm，4.2 深 9，23.3 深 10，23.3mm 深 9。鉆孔位置的精度一般為 。2 . 0 3.2.23.2.2 定位方案的論證定位方案的論證 箱體零件的定位方案一般有兩種， “ 一面兩孔”和“三平面”定位方法。下面 比較兩者的特點(diǎn)： A.“一面兩孔”的定位方法 可以簡(jiǎn)便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得 穩(wěn)定可靠定位，同時(shí)加工零件五個(gè)表面的可能，能高度集中工序。 “一面兩孔”可 作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準(zhǔn)，使零件整個(gè)工藝過(guò)程基準(zhǔn)統(tǒng)一， 從而減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的累積誤差，有利于保證零件的加工精度。同時(shí)，使機(jī)床 各個(gè)工序（工位）的許多部件實(shí)現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計(jì)、制造周期，降低成本。 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位、夾緊，并有利于防止切削落于定位基面上。 B.“三平面”定位方法 可以簡(jiǎn)便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定 可靠定位。方便簡(jiǎn)單，能高度集中工序。 本次包縫機(jī)機(jī)座孔鉆孔設(shè)計(jì)，采用“一面兩銷”定位方法，能夠保證工件位置 精度要求，同時(shí)便于工件裝夾，又有利于夾具的設(shè)計(jì)與制造。定位方案見圖 3-1。 包縫機(jī)機(jī)座孔鉆孔組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì) 20 圖 圖 3-1 夾具定位方案圖 該方案定位原理：選底面為定位基準(zhǔn)面，用定位塊與底面接觸，左面使用一個(gè) 菱形銷，右面使用一個(gè)圓柱銷，上面使用壓板氣壓夾緊。 3.2.33.2.3 誤差分析誤差分析 用夾具裝夾工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多， 與夾具有關(guān)的因素有： A. 對(duì)刀誤差； T B. 一批工件的定位誤差； D C.夾具在機(jī)床上的安裝誤差； A D.夾具誤差； E a.在機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中，影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差 ； G b.上述各項(xiàng)誤差均導(dǎo)致刀具相對(duì)工件的位置不精確而形成總的加工誤差。 根據(jù)文獻(xiàn)3第 146 頁(yè)的說(shuō)明，現(xiàn)將上述各種誤差的分析如下： A.定位誤差 D a.第一類誤差 第一類誤差是指工件在夾具上定位時(shí)所產(chǎn)生的那部分定位誤差 基準(zhǔn)不重合誤差是由于定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合而引起的工序基準(zhǔn)相對(duì)于定 位基準(zhǔn)在加工尺寸上的最大位置變動(dòng)范圍。在本設(shè)計(jì)中，由于定位誤差和工序基準(zhǔn) 是重合的，所以基準(zhǔn)不重合誤差為 0。 b.第二類誤差 第二類誤差是定位元件對(duì)夾具三基準(zhǔn)面的尺寸誤差及位置度所產(chǎn)生的那一部分 定位誤差。 基準(zhǔn)