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本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 34 頁 共 34 頁
1 緒論
1.1 畢業(yè)設(shè)計的目的
畢業(yè)設(shè)計是我們一次理論聯(lián)系實際的訓練，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。我們通過機械畢業(yè)設(shè)計在多個方面得到鍛煉：
（1）能熟練運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的時間知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。
（2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。學生通過設(shè)計借據(jù)（或量具）的訓練，應(yīng)當獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力、經(jīng)濟合理而能保證加工的夾具的能力。
（3）學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱、出處，能夠做到熟練運用。
就我個人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后打下一個良好的基礎(chǔ)[1]。
1.2 畢業(yè)設(shè)計要求
車床濾油器車床濾油器是鑄件，結(jié)構(gòu)比較簡單，但是典型的零件，有必要詳細研究工藝制造過程。主要包括分析零件作用及零件圖上的技術(shù)要求；分析加工表面的尺寸、形狀及位置精度、表面粗糙度以及設(shè)計基準等；分析零件的材料、熱處理及機械加工的工藝性。本文介紹了車床濾油器體的加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計的目的、加工工藝規(guī)程、機床夾具、組合機床等。在設(shè)計中采用先設(shè)計車床濾油器體的加工工藝再根據(jù)加工工藝來選取夾具和組合機床的設(shè)計[2]。
1.2.1 研究或解決的問題
本課題是車床濾油器體加工工藝及關(guān)鍵工序工裝設(shè)計。
（1）工藝設(shè)計及夾具設(shè)計
（2）組合機床
1.2.2 研究手段和方法
（1）對車床濾油器體加工要求、零件的結(jié)構(gòu)工藝性進行分析。在設(shè)計中采用先設(shè)計車床濾油器體的加工工藝再根據(jù)加工工藝來選取夾具和組合機床的設(shè)計。主要包括分析零件作用及零件圖上的技術(shù)要求；分析加工表面的尺寸、形狀及位置精度、表面粗糙度以及設(shè)計基準等；分析零件的材料、熱處理及機械加工的工藝性;選擇毛坯的制造方式，根據(jù)精度要求選擇；結(jié)合工件的實際情況來安排工藝路線。工藝裝備包含：刀具、量具、夾具、輔具。工藝裝備的選用及設(shè)計得依據(jù)工序及工件的實際情況。
（2）車床濾油器體關(guān)鍵工序的組合機床設(shè)計。
（a）運動設(shè)計??根據(jù)給定的被加工零件，確定機床的切削用量，通過分析比較擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖，確定傳動副的傳動比及齒輪的齒數(shù)，并計算主軸的實際轉(zhuǎn)速與標準的相對誤差。
（b）動力設(shè)計??根據(jù)給定的工件，初算傳動軸的直徑、齒輪的模數(shù)；確定動力箱；計算多軸箱尺寸及設(shè)計傳動路線。完成裝配草圖后，要驗算傳動軸的直徑，齒輪模數(shù)否在允許范圍內(nèi)。還要驗算主軸主件的靜剛度。
（c）結(jié)構(gòu)設(shè)計??進行主運動傳動軸系、變速機構(gòu)、主軸主件、箱體、潤滑與密封等的布置和機構(gòu)設(shè)計。
2 主要技術(shù)依據(jù)
2.1 主要技術(shù)依據(jù)
2.1.1 生產(chǎn)綱領(lǐng)，生產(chǎn)類型
生產(chǎn)綱領(lǐng)為50000件/年，屬大批量生產(chǎn)。大批量生產(chǎn)的工藝特征：
（1）零件的互換性：具有廣泛的互換性，少數(shù)裝配精度較高處，采用分組裝配法和調(diào)整法；
（2）毛坯的制造方法和加工余：廣泛采用金屬模機器造型，模鍛或其他商效方法。毛坯精度高，加工余量??；
（3）機床設(shè)備及其布置形式：廣泛采用商效專用機床及自動機床，按流水線和自動排列設(shè)備；
（4）工藝裝備：廣泛采用專用夾具，專用組合機床，專用刀具，專用量具或自動檢驗裝置，靠調(diào)整法達到精度要求；
（5）對工人的技術(shù)要求：對調(diào)整工的技術(shù)水平要求高，對操作工的技術(shù)水平要求較低；
（6）工藝文件：有工藝過程卡或工序卡，關(guān)鍵工序要調(diào)整卡和檢驗卡；
（7）成本：較低；
（8）生產(chǎn)率：高；
（9）工人勞動條件：較好。
2.1.2 車床濾油器的功用
本課題是“CA6140車床濾油器體”的機械加工工藝規(guī)程的編制及工藝裝備的設(shè)計，濾油器在車床上是個必不可少的部件，它有著過濾油液及緩沖的作用。因此在加工時，零件的配合部分需進行精加工，保證其配合準確，提高車床的綜合性能，又因為被加工零件的結(jié)構(gòu)比較復雜，加工難度大，需進行專用夾具的設(shè)計與裝配[3]。
2.1.3 毛坯的選擇及制備
根據(jù)零件圖可知，零件材料為灰口鑄鐵，零件形狀為非圓柱體，且屬中批及大批生產(chǎn)，因此選用鑄造毛坯，這樣毛坯形狀與成品相似，加工方便，省工省料。
（1）根據(jù)零件用途確定毛坯類型。
（2）根據(jù)批量（生產(chǎn)綱領(lǐng)）確定毛坯制造方法。
（3）根據(jù)手冊確定表面加工余量及余量公差。
2.2 工藝分析
2.2.1 零件的作用
題目所給的零件是“CA6140的車床濾油器體”，它位于車床主軸箱上面，主要作用是給主軸箱內(nèi)供油及對油液起緩沖作用，零件的兩端有兩孔用于油液的進出，零件的中間有一個Φ48h6的外圓柱面，用于與主軸箱以基軸制形式聯(lián)接。
2.2.2 零件的工藝分析
（1）由車床“CA6140車床濾油器體”的加工表面有：
（a）零件的左端面（由圖紙所示）（用于精基準加工其他表面）
（b）螺栓孔3～9（用于聯(lián)接車床主軸箱起固定作用）
（c）中心孔38 （用于過濾及緩沖油液）
（d）進出油孔2～11 （用于聯(lián)接進出油裝備）
（e）外圓柱面48h6 （用于與車床主軸箱聯(lián)接）
（2）各表面的相互精度要求有：
（a）外圓柱面48h6為基軸制聯(lián)接，尺寸精度為IT6
（b）其他表面無特殊精度要求，除保證其表面粗糙度外，尺寸精度為IT14
2.3 加工方案
制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使用工序集中來提高生產(chǎn)效率，除此之外，應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降[4]。
（1）工藝路線方案一：
工序Ⅰ：夾右圓柱面，車左端面
工序Ⅱ：使用專用夾具夾左端面，車外圓柱面及退刀槽
工序Ⅲ：使用專用夾具夾左端面，磨48外圓柱面
工序Ⅳ：鉗工劃線定各孔的中心位置
工序Ⅴ：鉆38的孔及9的孔
工序Ⅵ：擴38的孔及9的孔
工序Ⅶ：倒38的孔的45°角
工序Ⅷ：锪平26（平面進出油口）及30的平面
工序Ⅸ：鉆11及16.5（進出油口）
工序Ⅹ：擴11及16.59（進出油口）
工序Ⅺ：絞M18×1.5（進出油口）細螺紋
（2）工藝路線方案二：
工序I：使用專用夾具夾左端面，粗車外圓柱面、底座右端面及退刀槽
工序II：夾右圓柱面，車左端面
工序III：鉆38的孔及倒38圓孔
工序Ⅳ：鉆锪30內(nèi)孔
工序Ⅴ：以38做定位精基準，精車外圓柱面
工序Ⅵ：鉆3×9的孔
工序Ⅶ：鉆擴11孔、鉆16.5孔
工序Ⅷ：攻絲M18×1.5用絲錐M18×1.5mm锪孔26
工序Ⅸ：鉆擴11孔、鉆16.5孔攻絲M18×1.5用絲錐M18×1.5mm锪孔26
工序Ⅹ：檢驗
（3）工藝方案的比較與分析：
上述兩個工藝方案的特點在于：方案一將工序分散，增加工人在鉆床上裝卸工件的次數(shù)，不僅影響加工精度而且還浪費時間。方案二使用了工序集中的原則，減少了裝夾的次數(shù)，但有時在一道工序中要完成這么多工作，除了可以選用專用夾具來裝夾外，還要適當選用萬能車床，提高加工要求和質(zhì)量，因此選用第二個方案，具體如下：
工序I：使用專用夾具夾左端面，粗車外圓柱面、三角形底座右端面及退刀槽
工序II：夾右圓柱面，車左端面
工序III：鉆38的孔及倒38圓孔
工序 Ⅳ：鉆锪30內(nèi)孔
工序 Ⅴ：3×9的孔
工序 Ⅵ：以38做定位精基準，精車外圓柱面
工序 Ⅶ：鉆擴11孔、鉆16.5孔
工序 Ⅷ：攻絲M18×1.5用絲錐M18×1.5mm锪孔26
工序 Ⅸ：鉆擴11孔、鉆16.5孔攻絲M18×1.5用絲錐M18×1.5mm锪孔26
工序 Ⅹ：檢驗
2.3.1 確定切削用量及基本工時
根據(jù)各原始資料及制定的零件加工工藝路線，采用計算與查表相結(jié)合的方法確定各工序加工余量，中間工序公差按經(jīng)濟精度選定，上下偏差按入體原則標注，確定各加工表面的機械加工余量?！癈A6140車床濾油器體”零件材料為灰口鑄鐵，硬度HB207～HB233，毛坯的重量約為1.1千克。生產(chǎn)類型為中批或大批，采用機械砂型鑄造毛坯[5]。
（1）粗車外圓柱面、三角形底座右端面及退刀槽
（a）粗車51.7外圓
① 選擇刀具：90°焊接式直頭外原車刀，前角=5°～15°，=6°～8°，
=30°～45°，=10°，副偏角為5°～10°，刀尖原角半徑為0.4
② 確定切削用量
加工余量：3.7+2=5.7，：5.7/2=2.85
進給量：由《機械加工工藝手冊》表1.1～47：硬質(zhì)合金外圓進給量f=0.6 mm/r～0.9mm/r，由表1.1～46外表面車削常用切削用量：=3mm。
選擇刀具磨鈍標準：《機械加工工藝手冊》表1.8～4粗車：后刀面最大磨損限度0.8～1.0，精車：后刀面最大磨損限度0.6～0.8。
確定切削速度
=158，=0.15，=0.40，m=0.20，T=60min
==65 mm/min （2.1）
n=r/min （2.2）
③ 計算基本工時：
T==(42+2)/416.5×0.8=0.13 min （2.3）
（b）半精車φ49.7外圓
① 擇刀具：90°焊接式直頭外原車刀，前角=5°～15°，=6°～8°，
=30°～45°，=10°，副偏角=5°～10°，刀尖原角半徑0.4mm。
② 切削用量
加工余量：1.4mm，=0.7mm
進給量：由《機械加工工藝手冊》表1.1～47：硬質(zhì)合金外圓進給量f=0.6 mm/r～0.9mm/r，由表1.1～46外表面車削常用切削用量：=0.5mm～1.0mm。
擇刀具磨鈍標準：表1.8～4精車：后刀面最大磨損限度0.6～0.8。
定切削速度
=158，=0.15， =0.40，m=0.20，
===121.4mm/min
n=r/min
③ 計算基本工時：
T==min
(c)車φ46.6外圓
① 選擇刀具：90°焊接式直頭外原車刀，前角=5°～5°，=6°～8°，
=30°～5°，=10°，副偏角為5°～0°，刀尖原角半徑為0.4mm。
② 確定切削用量
加工余量：1mm，=0.5。
進給量：由《機械加工工藝手冊》表1.1～47：硬質(zhì)合金外圓進給量f=0.6 mm/r～0.9mm/r，由表1.1～46外表面車削常用切削用量=0.5mm。
選擇刀具磨鈍標準：《機械加工工藝手冊》表1.8～4粗車：后刀面最大磨損限度0.8mm～1.0mm，精車：后刀面最大磨損限度0.6mm～0.8mm。
確定切削速度
=158，=0.15，=0.40，m=0.20，T=60min
===70.5m/min
n==481.8r/min
③ 計算基本工時：
T===0.15min
（d）車削退刀槽
車3×0.5退刀槽， l=3mm，B=3mm（寬）
① 選擇刀具：選擇90°切槽刀，前角為10°，后角8°，主偏角90°，副偏角3°，刀尖圓弧半徑0.2mm～0.5mm取0.5mm，刃傾角0°。
② 確定切削用量：
背吃刀深度為3.6mm，一次走刀完成。
確定進給量f：根據(jù)《切削手冊》切深L=0.5mm，屬于L≤3mm，f=0.4 mm/r～0.5mm/r。按《工藝手冊》中C365L車床取=0.41mm/r。
選擇車刀磨鈍標準及耐用度：根據(jù)《切削手冊》表10，取車刀后面最大磨損量為0.8mm～1.0mm，焊接刀耐用度T=60min。
根據(jù)《切削手冊》，f=0.41mm/r，Vc=1.50m/s，修正系數(shù)：=1.0，=0.89，=0.85 ，=1.0。
則=1.50×60×1.0×0.89×0.85×0.73×1.0=55.78mm/min
= =1000×55.78/50 =355r/min，按C365L車床轉(zhuǎn)速（見《工藝手冊》表）選擇與355相近的轉(zhuǎn)速=322r/min，則實際切削速度為=50×322/1000=50.6 m/min，最后決定切削用量為 2mm，f=0.41， =322r/min， =50.6mm/min。
③ 計算基本工時：
t===0.02min。
（2）夾右圓柱面，車左端面
（a）選擇刀具：90°焊接式直頭外原車刀，前角=5°～15°，=6°～8°，=30°～45°，=10°，副偏角為5°～10°，刀尖原角半徑為0.4mm。
（b）確定切削用量：
加工余量：1mm，=0.5mm
進給量：由《機械加工工藝手冊》表1.1-47：高速鋼進給量f=0.2mm/r，由表1.1-46外表面車削常用切削用量：=0.5mm。
選擇刀具磨鈍標準：《機械加工工藝手冊》表1.8-4
粗車：后刀面最大磨損限度0.8mm～1.0mm，
精車：后刀面最大磨損限度0.6mm～0.8mm。
確定切削速度
=158，=0.15，=0.40，m=0.20，T=60min
===70.5mm/min
n==327.8r/min
（c）計算基本工時
T===0.55min
(3)加工φ38孔
(a)鉆φ36孔
① 選擇刀具：
《機械加工工藝手冊》表3.3-11莫氏錐柄麻花鉆GB/T1438.1-1996直徑φ36mm。
② 確定切削用量：
加工余量36mm
進給量f：由《機械加工工藝手冊》表3.4-1高速鋼鉆頭鉆孔的進給量f=1.0 mm/r～1.2mm/r。
選擇刀具磨鈍標準：表3.4-7鉆頭磨鈍標準0.8mm～1.2mm
確定鉆速
=9.4，=0.25，=0，=0.4，m=0.125，T=60
V==24.9m/min
n==220.0r/min
③ 計算基本工時：
T===1.0min
(b)擴孔φ38孔
① 選擇刀具：
《機械加工工藝手冊》表3.3-53莫氏錐柄機用擴孔刀的型號和尺寸GB/T1132-2004，高速鋼，直徑φ38mm。
② 確定切削用量：
加工余量：2mm，=1.0。
進給量f：由《機械加工工藝手冊》表3.4-1高速鋼鉆頭鉆孔的進給量f=0.15mm/r。
選擇刀具磨鈍標準：表3.4-7后刀面最大磨損限度0.9～1.4。
確定切削速度
=109，=0.2，=0，=0.5，m=0.45。V==51.0m/min
n==427.3r/min
③ 計算基本工時：
T===1.18min
(3)加工φ30孔
(a)選擇刀具：
《機械加工工藝手冊》表3.3-53表3.3-40莫氏椎柄平底锪鉆φ26×13.5，高速鋼，直徑φ38mm。
(b)確定切削用量：
加工余量：1mm，=0.5min
進給量f：由《機械加工工藝手冊》表3.4-1高速鋼鉆頭鉆孔的進給量f=0.1mm/r。
確定切削速度
=109，=0.2，=0，=0.5，m=0.45。
V==7m/min
n==79.5r/min
(c)計算基本工時：
T===1.18min
（5）加工3×φ9孔
(a)鉆孔φ8孔
① 選擇刀具：
《機械加工工藝手冊》表3.3-7直柄短麻花鉆GB/T6135.2-1996直徑φ8mm。
② 確定切削用量：
加工余量：8mm，=4mm。
進給量f：由《機械加工工藝手冊》表3.4-1高速鋼鉆頭鉆孔的進給量=0.36mm/r～0.44mm/r。
選擇刀具磨鈍標準：《機械加工工藝手冊》表3.4-7鉆頭磨鈍標準0.5mm～0.8mm。
確定鉆速
=6.1，=0.4，=0，=0.5，m=0.2，T=60min
V==19.4m/min
n=733.9r/min
③計算基本工時：
T===0.33min
（b）擴孔φ9孔
① 選擇刀具：
《機械加工工藝手冊》表3.3-50莫氏錐柄擴孔鉆的型號和尺寸GB/T1132-2004，高速鋼，直徑φ9mm。
② 確定切削用量：
加工余量：1mm，=0.5mm。
進給量f：由《機械加工工藝手冊》表3.4-1高速鋼鉆頭鉆孔的進給量f=0.15mm/r。
選擇刀具磨鈍標準：后刀面最大磨損限度0.4mm～0.6mm。
確定切削速度
=12.1，=0.3，=0.2，=0.65，m=0.4，T=60min，
=42.98m/min
=1520.7r/min
計算基本工時：
T===0.14min
（7）加工φ11孔
（a）鉆φ9孔
① 選擇刀具：
《機械加工工藝手冊》表3.3-51莫氏錐柄麻花鉆，直徑φ9mm。
② 確定切削用量：
加工余量9mm。
進給量f：由《機械加工工藝手冊》表3.4-1高速鋼鉆頭鉆孔的進給量f=0.15mm/r。
選擇刀具磨鈍標準：《機械加工工藝手冊》表3.4-7鉆頭磨鈍標準0.5mm～0.8mm。
確定鉆速：
=9.4，=0.25，=0，=0.4，m=0.125，T=60min，
V== (9.4×)/(××)=20.87m/min
n=20.87/(3.14×9×1000)=739r/min
③ 計算基本工時：
T==32÷0.15÷739=0.289min
（b）擴孔φ11孔
① 選擇刀具：
《機械加工工藝手冊》表3.3-50直柄機用絞刀的型號和尺寸，高速鋼，直徑φ11mm。
② 確定切削用量：
加工余量：2mm，=1.0mm。
進給量f：由《機械加工工藝手冊》表3.4-1高速鋼鉆頭鉆孔的進給量f=0.15mm/r。
選擇刀具磨鈍標準：《機械加工工藝手冊》表3.4-7后刀面最大磨損限度0.9mm～1.4mm。
確定切削速度
=10.9，=0.2，=0，=0.5，m=0.45，t=45min，
V==(10.9×)÷(××)=8.2m/min
n=8.2/(3.14×11÷1000)=237.41r/min
③ 計算基本工時：
T==32/(0.15×237.41)=0.899min
（8）攻絲M18×1.5
（a）鉆孔φ16.50：
① 選擇刀具：
《機械加工工藝手冊》表3.2-20攻螺紋前鉆孔用麻花鉆直徑φ16.50刀，表3.3-7直柄短麻花鉆。
② 確定切削用量：
加工余量：8.25mm。
進給量f：由《機械加工工藝手冊》表3.4-1高速鋼鉆頭鉆孔的進給量f=0.3mm/r。
選擇刀具磨鈍標準：《機械加工工藝手冊》表3.4-7鉆頭磨鈍標準0.5mm～0.8mm。
確定鉆速
=9.4，=0.25，=0，=0.4，m=0.125，T=60min，
V==(9.4×)/(××)=18.25m/min
n=18.25÷(3.14×16.50÷1000)=352.3r/min
③ 計算基本工時：
T==32÷0.15÷352.3=0.6056min
（b）攻絲
絲錐M18×1.5mm，=14.00mm，l=32.0mm，方頭a=11.20mm，=14mm，
絲錐L=90mm，《機械加工工藝手冊》表7.2-7主偏角與切削厚度：鑄鐵取0.04mm～0.07mm，主偏角=8°齒寬N=4，每齒切削厚度0.035×1.5mm，
《機械加工工藝手冊》表7.2-23彎柄絲錐攻螺紋的切削速度：
v=13m/min，n=v/（Dπ×1000）=13/（18×3.14×1000）=230r/min
刀具材料高速鋼，壽命T=120min.，
t=h/(n·p·f)=18/230/1.5/(4×0.035×1.5)=0.249min
(主軸轉(zhuǎn)速r/min，p螺距mm，h鏍厚mm)
（9）锪孔
（a）選擇刀具：
《機械加工工藝手冊》表3.3-40莫氏椎柄平底惚鉆φ26×13.5，
（b）確定切削用量：
加工余量：26mm。
進給量f：由《機械制造裝備設(shè)計》表4-5高速鋼鉆頭鉆孔的切削用量f=0.1mm/r。
選擇刀具磨鈍標準表3.4-7鉆頭磨鈍標準0.8mm～1.2mm。
確定锪孔速由《機械制造裝備設(shè)計》表4-5高速鋼鉆頭鉆孔的切削用量
=6mm/min
n=73.5r/min
T==0.54min
2.4 工藝規(guī)程
工藝規(guī)程見表2.1。
表2.1 機械加工工藝過程綜合卡片表
2.5 濾油器的檢驗
濾油器在機械加工中要進行中間檢驗，加工完畢后要進行最終檢驗，檢驗項目按圖紙上的技術(shù)要求進行。
濾油器零件工藝簡單無嚴格的形位公差要求，所以檢驗項目以常規(guī)的尺寸檢查為主，如孔的直徑，外型尺寸等，為了提高效率可以使用專用量具測量。
3 夾具設(shè)計
濾油器HT200，年產(chǎn)量5萬件。為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。本夾具用于側(cè)孔的加工。
3.1 問題的提出
本夾具主要用來鉆Φ11孔及16.5孔。并無型位尺寸要求，設(shè)計較為簡單。設(shè)計夾具主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。
本次設(shè)計加工φ11mm孔的鉆床夾具，本夾具將用于組合機床，刀具材料為高速鋼，在濾油器上端加工孔及攻絲。
利用本夾具主要用來加工φ11mm，這個孔內(nèi)表面的粗糙度要求為Ra=6.3μm，先加工φ9mm孔，鉆深32mm。再擴孔加工φ11mm，接著攻絲M18×1.5，在攻絲之前加工φ16.5mm孔，本工序的加工精度容易保證，主要考慮如何定位夾緊以節(jié)省操作時間提高生產(chǎn)率。
3.2 夾具設(shè)計
3.2.1 定位基準的選擇
由零件圖知本道工序工藝沒有位置要求，相對比較簡單以右側(cè)端面為定位基準面，在頂部加工位置旁的φ9孔安裝定位銷，共限制6個自由度，這一定位方案可行。
3.2.2 定位元件的選擇
以右側(cè)端面為定位基準面，相應(yīng)地定位元件也就確定為定位銷的軸肩。
3.2.3 切削力計算
鉆φ16.5mm孔時切削量最大，切削力和加緊力也最大，這里只考慮鉆φ16.5mm孔時的切削力和加緊力。
（1）加工φ9時功率為0.22KW，進給速度111mm/min，主切削力574N。
（2）加工φ11時功率為0.89KW，進給速度366mm/min，主切削力1140N。
（3）加工φ16.5時功率為0.35KW，進給速度53mm/min，主切削力1052N。
3.2.4 定位誤差分析
工件的定位就是使同一工序中的所有工件逐次放置到夾具中，使之占有正確的位置的工藝過程。一批工件逐個在夾具中定位時，由于定位基準與工序基準不重合、定位副制造不準確等原因，使得各個工件在夾具中占據(jù)的位置不可能完全一致，勢必產(chǎn)生定位誤差，即工件在夾具中因定位不準確而產(chǎn)生的工件加工誤差。
本濾油器體的設(shè)計要求并無行位公差的要求，所以分析較為簡單，并無特殊需要注意的地方。夾具的主要定位元件為定位套，該定位套是根據(jù)零件定位方案設(shè)計的專用件，各定位面加工后對各孔的軸向位置偏差影響可以忽略不計。鉆孔位置主要由鉆套鉆模板引導，因此孔的位置加工偏差主要由鉆套中心位置尺寸偏差決定。普通精度的鉆模板上固定的襯套中心位置尺寸的極限偏差取±0.05mm<±0.3mm，因此孔的位置偏差可以保證。
3.2.5 夾緊基本原理理論及夾緊力的確定
（1）夾緊基本原理
夾緊的目的是保證工件在夾具中的定位，不致因工時受切削力，重力或伴生離心力，慣性力，熱應(yīng)力等的作用產(chǎn)生移動或振動。夾緊裝置是夾具完成夾緊作用的一個重要的而不可以缺少的組成部分，除非工件在加工過程中所受到的各種力不會使它離開定位時所需確定的位置，才可以設(shè)有夾緊裝置。夾緊裝置設(shè)計的優(yōu)劣，對于提高夾緊的精度和加工作效率，減輕勞動強度都有很大的影響。
（2）夾緊力的確定
夾具限制5個自由度，只有軸向的移動未限制。切削力，扭矩由夾具本身來作用，夾緊元件只負責夾緊，通過動V型塊施加夾緊力，裝卸工件方便、迅速。通過查閱相關(guān)資料，加工φ11時功率為0.89KW，主切削力1140N。選擇YG系列液壓缸。
3.2.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明
（1）設(shè)計原則
由于此工件為大批大量生產(chǎn)，需滿足以下幾點要求：
（a）安裝方便，夾緊迅速可靠；
（b）結(jié)構(gòu)剛度好
（c）夾具設(shè)計誤差小最好采用一體結(jié)構(gòu)
（2）方案確定
基于以下設(shè)計原則及定位夾緊情況，結(jié)合實際生產(chǎn)活動中所使用的組合夾具情況，采用一體化夾具體結(jié)構(gòu)，并采用液壓夾緊機構(gòu)。
（a）結(jié)構(gòu)特點
① 各定位面之間的位置精度高。
② 由于夾具采用一體化結(jié)構(gòu)，各面之間的精度要求可通過后期加工來保證，可消除分散機構(gòu)因裝配產(chǎn)生的裝配誤差。
（b）結(jié)構(gòu)簡單
如圖3.1采用這種結(jié)構(gòu)，鉆模板可以直接安裝在機床上；液壓壓緊裝置置于右部，向左壓緊工件，操作方便。
圖3.1 夾具結(jié)構(gòu)圖
箱體壁厚由于支架承受工件壓緊力反作用力，選用20mm壁厚來保證其強度。
在用定位心軸定位時，采用的是間隙配合心軸，心軸工作部分按基孔制h6、g6或f7制造。此設(shè)計在裝卸工件時較方便，縮短了加工時的輔助時間。根據(jù)該濾油器結(jié)構(gòu)特點設(shè)計的定位套一次限制5個自由度，即滿足定位要求又能增加定位穩(wěn)定性。夾緊裝置操作方便，可防止零件在加工時發(fā)生翻轉(zhuǎn)或者滾動。夾具體也是由定位夾緊需要設(shè)計而成，工件的拆裝也比較方便，總體上這套夾具方案能夠滿足生產(chǎn)要求。
4 組合機床設(shè)計
組合機床是根據(jù)工件加工需要，以大量系列化、標準化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對一種或數(shù)種工件按預(yù)先確定的工序進行加工的高效專用機床。組合機床能對工件進行多刀、多軸、多面、多工位同時加工。組合機床可分為具有固定夾具的單工位組合機床、具有移動夾具的多工位組合機床和轉(zhuǎn)塔式組合機床三類[8]。
4.1 問題的提出
本組合機床主要用來加工11孔由鉆擴兩步完成以及加工16.5的孔。設(shè)計組合機床主要考慮如何布局。本設(shè)計采用具有移動夾具的多工位組合機床。
4.2 組合機床總體設(shè)計
繪制組合機床“三圖一卡”，就是針對具體，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進行組合機床總體方案圖樣文件設(shè)計。其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸總圖和編制生產(chǎn)率計算卡等。
4.2.1 被加工零件工序圖
(1)被加工零件工序圖的作用與內(nèi)容
被加工零件工序圖是根據(jù)制訂的工藝方案，表示所設(shè)計的組合機床（或自動線）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、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計研究合同外，它是組合機床設(shè)計的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗機床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件工序圖基礎(chǔ)上，突出本機床或自動線的加工內(nèi)容，并作必要的說明而繪制的。其主要內(nèi)容包括：
（a）被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機床設(shè)計有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。當需要設(shè)置中間導向時，則應(yīng)把設(shè)置中間導向臨近的工件內(nèi)部肋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀和尺寸表示清楚，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。
（b）本工序所選用的定位基準、夾壓部位及夾緊方向。以便據(jù)此進行夾具的支撐、定位、夾緊和導向等機構(gòu)設(shè)計。
（c）本工序所選用加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術(shù)要求以及對上道工序的技術(shù)要求。
（d）注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度以及加工部位的余量。
組合機床的被加工零件工序圖如圖4.1。
圖4.1 被加工零件工序圖
4.2.2加工示意圖
（1）加工示意圖的內(nèi)容
加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的。是表達工藝方案具體內(nèi)容的機床工藝方案圖，它是設(shè)計刀具．輔具，夾具．多軸箱和液壓，電氣系統(tǒng)以及選擇動力郵件，繪制機床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)：是對機床總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。
加工示意圖應(yīng)表達和標注的內(nèi)容有；機床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程，工件。刀具及導向。托架及多軸箱之間的相對位置及其聯(lián)系尺寸主軸結(jié)構(gòu)類型，尺寸及外伸長度：刀柄類型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸。浮動卡頭、導向裝置、攻螺紋靠模裝置等結(jié)構(gòu)尺寸；刀具、導向之間的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式及配合尺寸。
（2）選擇刀具、導向及有關(guān)計算
（a）刀具的選擇
選擇刀具應(yīng)考慮工件材質(zhì)、加工精度、表面粗糙度、排屑及生產(chǎn)率等要求。只要條件允許，應(yīng)盡量選用標準刀具。為提高工序集中程度或滿足精度要求，可采用復合刀具?？准庸さ毒叩闹睆綉?yīng)與加工部位尺寸、精度相適應(yīng)，其長度應(yīng)保證加工終了時刀具螺旋槽尾端離導向套外端面30mm—50mm，以利排屑和刀具磨損后有一定的向前調(diào)整量。刀具錐柄插入接桿孔內(nèi)長度，在繪制加工示意圖時應(yīng)從刀具總長中減去。
圖4.2 鉆頭尺寸圖
（b）導向結(jié)構(gòu)的選擇
導向裝置的作用：保證刀具相對工件的正確位置，保證個刀具相互間的物正確位置，提高刀具系統(tǒng)的支撐剛性。此孔系各孔均為小孔。線速度小于70m/min，為提高加工位置精度采用固定式導向鉆模版[12]。
圖 4.3 鉆套尺寸圖
（3）確定主軸類型、尺寸、外伸長度
（a）主軸類型主要依據(jù)工藝方法和刀桿與主軸的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)進行確定。主軸軸頸及軸端尺寸主要取決于進給抗力和主軸——刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。主軸軸頸尺寸規(guī)格應(yīng)根據(jù)選定的切削用量計算出切削轉(zhuǎn)矩T，查《機械加工工藝手冊》表3-4和表3—5初定主軸直徑d=30，并考慮便于生產(chǎn)管理，適當簡化規(guī)格。綜合考慮加工精度和具體工作條件，按《機械加工工藝手冊》表3—6和表3—5，選定主軸外伸長度L．外徑D和內(nèi)徑d及配套的刀具接桿莫氏錐度號或攻螺紋靠模規(guī)格代號等。
鉆頭9直徑強度校核
1.826×=1.826×16.62=30.34mm （3.1）
鉆頭9直徑剛度校核
1.948×=16.03mm （3.2）
鉆頭11直徑強度校核
1.826×=1.826×=30.7mm
鉆頭11直徑剛度校核
1.948×=16.18mm
鉆頭16.5直徑強度校核
1.826×=1.826×=42.4mm
鉆頭16.5直徑剛度校核
1.948×=20.6mm
圖4.4 刀桿尺寸示意圖
（6）標注聯(lián)系尺寸
首先從同一多軸箱上所有刀具中找出影響聯(lián)系尺寸的關(guān)鍵刀具，使其接桿最短，以獲得加工終了時多軸箱前端面到工件端面之間所需的最小距離，并據(jù)此確定全部刀具、接桿(或卡頭)、導向托架及工件之間的聯(lián)系尺寸。主軸端部須標注外徑和孔徑(D／d)、外伸長度L；刀具結(jié)構(gòu)尺寸須標注直徑和長度；導向結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)標注直徑、長度、配合；工件至夾具之間的尺寸須標注工件離導套端面的距離；還須標注托架與夾具之間的尺寸、工件本身以及加工部位的尺寸和精度等。
多軸箱端面到工件端面之間的距離是加工示意圖上最重要的聯(lián)系尺寸。為使所設(shè)計的機床結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)盡量縮小這一距離。這一距離取決于兩個方面：一是多軸箱上刀具、接桿、主軸等結(jié)構(gòu)和相互聯(lián)系所需的最小軸向尺寸；二是機床總布局所要求的聯(lián)系尺寸。這兩個方面是相互制約的[14]。
（7）標注切削用量
各主軸的切削用量應(yīng)標注在相應(yīng)主軸后端。其內(nèi)容包括：主軸轉(zhuǎn)速n、相應(yīng)刀具的切削速度 。每轉(zhuǎn)進給量 每分鐘進給量 。同一多軸箱上各主軸的分鐘進給量是相等的，等于動力滑臺的工進速度。
（8）動力部件工作循環(huán)及行程的確定
動力部件的工作循環(huán)是指加工時，動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置，又返回到原位的動作過程。一般包括快速引進、工作進給和快速退回等動作。有時還有中間停止．多次往復進紿，跳躍進給、死擋鐵停留等特殊要求。
（a）工作進給長度的確定
工作進給長度，應(yīng)等于加工部位長度L(多軸加工時按最長孔計算)與刀具切入長度加切出長度。
（b）快速進給長度確定
快速進給是指動力部件把刀具送到工作進給位置，其長度按具體情況確定。
（c）快速退回長度的確定
快速退回長度等于快速引進加工作進給長度。一般在固定式夾具鉆孔或擴孔的機床上，動力部件快速退回的行程，只要把所有刀具都退至導套內(nèi)，不影響工作的裝卸就行了。但對于夾具需要回轉(zhuǎn)或移動的機床，動力部件快速退回行程必須把刀具、托架、活動鉆模板及定位銷都退離到夾具運動可能碰到的范圍之外。
（d）動力部件總行程確定
動力部件的總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需的行程外，還要考慮因刀具磨損或補償制造、安裝誤差，動力部件能夠向前調(diào)節(jié)的距離(即前備量)和刀具裝卸以及刀具從按桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中取出時，動力部件需后退的距離(刀具退離夾具導套外端面的距離應(yīng)大于接桿插入主軸孔內(nèi)或刀具插入接桿孔內(nèi)的長度，即后備量)。因此，動力部件的總行程為快退行程與前后備量總和。
圖4.5 進給行程示意圖
表4.1 組合機床切削用量表
4.2.3機床聯(lián)系尺寸總圖
（1）機床聯(lián)系尺寸總圖的作用與內(nèi)容
機床聯(lián)系尺寸總圖的作用
機床聯(lián)系尺寸總圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。是用來表示機床的配置型式．主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相互聯(lián)系、運動關(guān)系和操作方位的總體布局圖。用以檢驗各部件相對位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適；它為多軸箱、夾具等專用部件設(shè)計提供主要依據(jù)；它可以看成是機床總體外觀簡圖。由其輪廓尺寸，占地面積、操作方式等可以檢驗是否適應(yīng)用戶現(xiàn)場使用環(huán)境。
（2）機床聯(lián)系尺寸總圖的內(nèi)容：
（a）表明機床的配置型式和總布局。以適當數(shù)量的視圖(至少兩個視圖，主視圖應(yīng)選擇機床實際加工狀態(tài))，用同一比例畫出各主要部件的外廓形狀和相關(guān)位置。表明機床基本型式(臥式、立式或復合式、單面或多面加上、單工位或多工位)及操作者位置等。
（b）完整齊全地反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、運動部件的運動極限位置及各滑臺工作循環(huán)總的工作行程和前后行程備量尺寸。
（c）標注主要通用部件的規(guī)格代號和電動機的型號、功率及轉(zhuǎn)速，并標出機床分組編號及組件名稱，全部組件應(yīng)包括機床全部通用及專用零部件，不得遺漏。
（3）繪制機床聯(lián)系尺寸總圖之前應(yīng)確定的主要內(nèi)容
（a）選擇動力部件
動力部件的選擇主要是確定動力箱（或各種工藝切削頭）和動力滑臺。下圖中是根據(jù)已定的工藝方案和機床配置型式并結(jié)合使用及修理等因素，確定機床為臥式單面單工位液壓傳動組和機床，液壓滑臺實現(xiàn)工作進給運動，選用配套的動力箱驅(qū)動多軸箱鉆孔主軸。
（b）動力滑臺的選擇
切削進給V=13.02m/min，考慮鉆頭均鉆通孔，為不損害刀具選用Ⅰ型液壓滑臺，以及相配套的側(cè)底座。
（c）動力箱的選擇
由前面計算可知：工進速度 =60m/min
理論總功率：=0.468×12=5.616kw （4.1）
實際所需功率：P=5.616/0.8=7.02kw （4.2）
動力箱規(guī)格要與滑臺匹配，其驅(qū)動功率主要依據(jù)多軸箱所需傳遞的切削功率來選用。在不需要精確計算多軸箱功率或多軸箱尚未設(shè)計出來之前，可按下列簡化公式進行估算：
（4.3）
式中——消耗于各主軸的切削功率的總和，單位為kw，計算公式洋見表《組合機床設(shè)計》中表6—16，η——多軸箱的傳動效率，加工黑色金屬時取0.8——0.9，加工有色金屬時取0.7——0.8；主軸數(shù)多、傳動復雜時取小值，反之取大值。
根據(jù)選定的切削用量，計算總的進給力，并據(jù)所需的最小進給速度、工作行程、結(jié)合多軸箱輪廓尺寸，考慮工作穩(wěn)定性，選用 Ⅰ型液壓滑臺，以及相配套的側(cè)底座型。查《組合機床設(shè)計手冊》表3.4.7選1TD63～Ⅱ型動力箱驅(qū)動。
注意當某一規(guī)格的動力部件的功率或進給力不能滿足要求，但又相差不大時，不要輕易選用大—規(guī)格的動力部件，而應(yīng)以不影響加工精度和效率為前提，適當降低關(guān)鍵性刀具的切削用量或?qū)⒌毒咤e開順序加工，以降低功率和進給力。為保證機床加工過程中進給的穩(wěn)定性：選擇動力部件還應(yīng)考慮各刀具的合力作用點應(yīng)在多軸箱與動力箱的結(jié)合面內(nèi)，并盡可能縮小合力作用線與滑臺垂直中心面之間的距離，以減少顛覆力矩。
（4）確定機床裝料高度H
裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離。在確定機床裝料高度時，首先要考慮工人操作的方便性；對于流水線要考慮車間運送工件的滾道高度，以便允許內(nèi)腔通過隨行夾具返回系統(tǒng)或冷卻排屑系統(tǒng)。其次是機床內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸限制和剛度要求。如工件最低孔位置。多軸箱允許的最低主軸高度和通用部位、中間底座及夾具底座基本尺寸的限制等?？紤]上述剛度、結(jié)構(gòu)功能和使用要求等因素，新頒國家標準裝料高度為1060mm，與國際標準準ISO一致。實際設(shè)計時常在850mm～1060mm之間選取。設(shè)計中，工件最低孔徑=22.5mm，滑臺高度為400mm，側(cè)底座高度為630mm，取裝料高度為=1030 mm。對于自動線，裝料高度較高，一般取1m左右；對回轉(zhuǎn)鼓輪式組合機床，裝料高度一般為1.2m～1.4m，但常增加工作者腳踏板，便于裝卸操作。
（5）確定夾具輪廓尺寸
主要確定夾具底座的長、寬、高尺寸。工件的輪廓尺寸和形狀尺寸是確定夾具底座輪廓尺寸的基本依據(jù)。具體要考慮布置工件的定位、限位、夾緊機構(gòu)、刀具導向裝置以及夾具底座排屑和安裝等方面的空間和面積需要。
加工示意圖中已確定了一個或幾個加工方向的工件與導向間距離以及導向套的尺寸。夾具底座的高度尺寸，一方面要保證其有足夠的剛度，同時要考慮機床的裝枓高度、中間底座的剛度，排屑的方便性和便于設(shè)置定位，夾緊機構(gòu)一般不小于240mm。
圖4.10 尺寸聯(lián)系總圖
4.3.4機床生產(chǎn)率計算卡
根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量，來計算機床生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計算卡。
（1）理想生產(chǎn)率
（件/h） （4.5）
（2）實際生產(chǎn)率
19件/h （4.6）
因＞Q故所選擇切削用量和機床設(shè)計方案合理。
機床負荷率 =Q/==0.89 （4.7）
機床負荷率不大于0.86—0.90。
結(jié)束語
通過對CA6140車床濾油器體的設(shè)計設(shè)，學到了不少的知識和方法。
CA6140車床濾油器體加工技術(shù)要求不高，所以適當定位基準，是保證濾油器體能否正確加工的重要問題。連桿的主要加工2處同軸孔。濾油器體加工的工藝路線是圍繞主要加工表面來安排的。
在夾具設(shè)計中，我設(shè)計的是CA6140車床濾油器體的專用夾具。首先確定工件的定位基準及定位基面，之后確定位元件，再確定加緊力的方向和方式。針對濾油器體的加工特點及加工批量，本設(shè)計要求采用液壓夾緊裝置很有實用性！
在專用組合機床的設(shè)計中，我設(shè)計的CA6140車床濾油器體的專用組合鉆床。切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率是專用組合鉆床設(shè)計的基礎(chǔ)，設(shè)計圍組合鉆床鉆頭和工件的相對位置及其一些關(guān)鍵件尺寸來選擇其它部件并確定它們的相對位置。
致 謝
時間如梭，展轉(zhuǎn)冬春轉(zhuǎn)眼之間進入夏天，夏天也是一個收獲的季節(jié)，經(jīng)過將近一個學期的積累學習完善，我的畢業(yè)設(shè)計終于進入尾聲，在畢業(yè)設(shè)計的完成過程中，我可以清晰的感覺到自己前進的步伐，時而輕快時而緩慢，在一路奔波之中，多虧身邊同學老師及時給予寶貴的幫助，給我在困惑時繼續(xù)前進的動力；驕傲時給我鞭策激勵的警醒。畢業(yè)設(shè)計歷時六月，似乎也像一步濃縮版的人生？在我們付出了艱辛的勞動后有所收獲，正如古人所云：吹盡狂沙始見金！
畢業(yè)設(shè)計接近尾聲，感謝王栓虎副教授，吳晟老師給予我的指導和幫助。在本論文撰寫過程中，我得到了你們精心指導與熱情的幫助。對于學生的愚鈍總是不厭其煩，諄諄教誨，沒有你們的艱辛努力就沒有我的畢業(yè)設(shè)計的順利完成。
特別感謝王栓虎副教授，“聽君一席話，勝讀十年書?！?
參 考 文 獻
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