電機蓋雙面鉆專機總體結構與夾具設計

1、中文摘要本次設計要求對電機蓋雙面鉆專機總體結構與夾具設計，主要由這些部分的內容：被加工零件工序圖、加工示意圖、機床尺寸聯(lián)系總圖的繪制，組合機床總體設計，繪制機床總圖和液壓滑臺的設計、說明?！叭龍D一卡”的繪制，夾具設計。以“三圖一卡”的繪制為基礎，根據(jù)箱體結構特點、形狀特性、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度及生產率等要求，確定機床為臥式雙面鉆組合機床；為實現(xiàn)無級調速，安全可靠，選擇液壓滑臺；為確保加工精度，采用“一面兩銷”的定位方案和液動夾緊；根據(jù)零件的大小及被加工孔的位置確定主軸箱的輪廓尺寸。根據(jù)零件的大小、形狀及被加工孔的位置確定主軸箱的輪廓尺寸和形狀。本次設計實現(xiàn)了通過臥式雙面鉆組合機床對電

2、機蓋雙面同時進行多孔鉆的技術要求。在設計的過程中，盡量選用通用零部件，縮短了制造周期，減少了制造成本和工人勞動強度，增加了經濟效益。關鍵詞： 組合機床，鉆孔，液壓AbstractThe design of drilling machine overall structure design of the crankcase double-sided, mainly composed of these parts: drawn process map parts processing, processing sketch map, machine size contact master plan,

3、 the overall design of modular machine tool design, machine tool, draw the layout and hydraulic slide show. "A map drawn three cards" as the basis, according to the structural characteristics, the shape characteristics, processing site, size precision, surface roughness and productivity re

4、quirements, determine the machine is a horizontal double-sided combination drilling machine; in order to realize the stepless speed regulation, safe and reliable, selection of hydraulic slipway; headstock contour size and shape are determined according to the parts of the size, shape and the hole po

5、sition.This design realized by horizontal double-sided combination drilling machine for drilling the porous of crankcase simultaneity. In the design process, try to use common parts, the manufacturing cycle is shortened, and the manufacturing cost is reduced and the labor intensity of workers, incre

6、asing economic benefit.Keywords: The combination of machine tools， drilling，hydraulic目 錄中文摘要Abstract第一章 緒論51.1 概述51.2 組合機床的組成61.3 組合機床的類型61.3.1 具有固定夾具的單工位機床61.3.2 具有移動夾具的多工位機床71.3.3 轉塔式組合機床71.4 組合機床工藝范圍及加工精度71.5 組合機床的發(fā)展8第二章 繪制“三圖一卡”92.1 被加工零件工序圖92.1.1 工序圖的作用和要求92.1.2 被加工零件工序圖的標注內容92.1.3 編制被加工零件工序圖的注

7、意事項92.2 加工示意圖102.2.1 被加工零件示意圖的作用102.2.2 被加工零件示意圖的內容102.2.3 選擇刀具、導向及有關計算112.3 機床聯(lián)系尺寸圖142.4 機床生產率計算卡17第三章 組合機床總體設計203.1 組合機床方案設計203.1.1 制定加工方案203.1.2 技術設計階段213.1.3 工作設計階段21第四章 機床夾具設計224.0.1 工件定位概念234.0.2 工件夾緊機構設計234.1 壓板的強度校核254.2 零件被裝夾后自由度分析264.3 定位誤差分析28第五章 繪制機床總圖325.1 機床液壓滑臺的工作特性335.2 使用說明35第六章 設計總

8、結36結束語37致 謝38參考文獻39第一章 緒論機械畢業(yè)設計是機械工程類專業(yè)學生完成本專業(yè)教學計劃的最后一個極為重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是使學生綜合運用所學過的基本理論、基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內的工程技術問題而進行的一次基本訓練。能使學生全面了解和掌握一些機械設備方面的知識，為畢業(yè)后走上工作崗位打下一個良好的基礎。同時通過認真的設計，可以提高學生分析和解決問題的能力，以便更好的適應社會。本設計是對電機蓋雙面鉆專機總體結構與夾具設計。本次設計的主要內容是：組合機床的概述、組合機床的類型、組合機床“三圖一卡”的繪制、組合機床總體設計與組合機床總體夾具的設計。本設計以保證加工精度為前提，以

9、提高生產率為目的，以比較充足的專業(yè)知識為基礎，結合設計任務書，在參考大量資料后，在指導老師的指導下完成。本次設計基本做到了：圖紙的繪制符合國家標準，布局合理，圖紙能夠正確的、完整的、清晰的表達出零件的形狀和尺寸。計算說明書的條理比較清晰，語言通順，圖表和公式的編輯也符合本科畢業(yè)設計撰寫規(guī)范。在這次設計過程中，張教授和顧教授給予了我很大的幫助。在他們的指導下，解決各種難題，本次畢業(yè)設計才能順利完成。由于本人水平有限，且缺少實踐經驗，設計過程中難免會有錯誤和不當之處，懇請各位老師的批評指正。1.1 概述組合機床是依據(jù)被加工零件的加工需要，用大量標準化、系列化的通用部件，再配合少量的專用部件，能夠對

10、一種或多種工件進行預定的加工的高效的專用機床。組合機床能夠對多工件同時進行多刀、多軸、多工位的加工，同時可以完成鉆孔、擴孔、鏜孔、攻螺紋、銑削、車孔端面等加工工序。隨著組合機床的發(fā)展，其工藝范圍也在日益擴大，如：焊接、熱處理、自動測量和自動裝配、清洗等非切削工序。組合機床主要應用于大批量生產的行業(yè)如汽車、電動機、拖拉機等制造業(yè)。組合機床主要加工汽缸體、汽缸蓋、變速箱體、閥體等箱體類零件。部分重要零件的關鍵工序，為了保證其加工精度及質量，雖然批量不大，但也會采用組合機床。目前，組合機床的研制方向正朝著高效、高自動化、高精度的柔性發(fā)展。1.2 組合機床的組成組合機床是根據(jù)被加工零件的加工需求，通過

11、使用大量的通用零部件，配以少量的專用部件組成的高效專用機床1。單工位雙面復合組合機床主要由滑臺、鏜削頭、夾具、多軸箱、動力箱、支柱、支柱底座、中間底座、以及控制部件和輔助部件等組成。其中夾具和多軸箱是按加工對象設計的專用部件，其余均為通用部件，且專用部件中的絕大多數(shù)零件（為70%90%）也是通用零件。加工時，刀具由電動機通過動力箱、多軸箱驅動作旋轉主運動，并通過各自的滑臺帶動作直線進給運動。1.3 組合機床的類型根據(jù)所選用的通用部件的規(guī)格的不同以及結構和配制形式的不同，將組合機床分為大型機床和小型機床兩大類。通?；_臺面寬度大于或等于250mm的為大型機床，滑臺小于250mm的為小型機床。通過

12、大型組合機床配制形式的不同，可分成具有固定夾具的單工位機床、具有移動夾具的多工位機床和轉塔式組合機床三類。1.3.1 具有固定夾具的單工位機床單工位組合機床主要用于對大型或中型箱體類零件的加工。在加工循環(huán)中，夾具和工件都是固定不動的，通過動力部件讓刀具從單面、雙面或多面進行加工。單工位機床加工精度比較高，但生產率低。比較適合小批量、高精度要求的零件加工。單工位組合機床又可分為臥式組合機床、立式組合機床、傾斜式組合機床和復合式組合機床四類2。1.3.2 具有移動夾具的多工位機床多工位機床的夾具和工件可按事先預定的工作循環(huán)，做間歇的移動，以便按次序在不同工位上進行不同工序的加工。此類機床雖然工精度

13、不如單工位機床，但生產率得到了顯著提高，多用于對中小型零件的大批量生產。1.3.3 轉塔式組合機床轉塔式組合機床的特點是幾個多軸箱安裝在轉塔回轉工作臺上，各個多軸箱一次轉到加工位置對工件進行加工。按多軸箱是否進給運動，可將這類機床分為只實現(xiàn)主運動的轉塔式多軸箱組合機床和既可實現(xiàn)主運動又可隨滑臺作進給運動的轉塔式多軸箱組合機床兩類。1.4 組合機床工藝范圍及加工精度組合機床主要用于平面和孔的加工。平面加工有銑平面、锪平面和車端面；而孔的加工則有鉆、擴、鉸、鏜及倒角、锪沉孔、切槽、攻螺紋、滾壓孔等。隨著自動化的發(fā)展，組合機床的工藝范圍正擴大到車外圓、拉削、行星銑削、磨削、推削、珩磨以及拋光、沖壓等

14、。組合機床在汽車、柴油機、拖拉機、電機、儀器儀表、軍工和縫紉機等領域的大批量生產中已得到廣泛應用，在機床、機車等中小批量生產制造業(yè)中也有推廣應用。組合機床最適合加工大中型箱體類零件，也可以用來完成輪盤類、軸套類、叉架類以及蓋板類零件的一部分加工。組合機床的加工精度如下：在鉸孔和精鏜孔時，孔的加工精度可達H6級，表明粗糙度Ra=1.6m，孔的圓度公差在孔徑公差的一半以內。在加工有色金屬時，用精密夾具，經34次加工，其精度可以穩(wěn)定達到H6級，表面粗糙度為Ra=.08m0.4m。從兩面多軸同時加工，孔的同軸度通常為0.05mm.從一面進行精鏜，并采用固定夾具，鏜刀刀桿兩端都有精密的導向裝置，在夾具精

15、度良好的情況下，長度1000mm以內幾個孔的同軸度可達到0.015mm0.03mm。孔和孔之間的平行度及孔對加工基面的平行度，長度1000mm內可達0.02mm0.05mm。在固定夾具的機床上鏜孔時，孔間距離及孔與基面的位置精度可穩(wěn)定在±0.025mm±0.05mm。組合機床上加工平面平直度能夠達到長度1000mm內偏差為0.02mm0.05mm，表面粗糙度Ra3.2m。定位基面的平行度在0.05mm內，到定位基面的距離尺寸公差能夠保證在0.05mm內。在多軸加工時，運用動力滑臺在死擋鐵上停留，加工精度可達0.15mm0.25mm；在單軸加工時，運用特殊結構，在加工到終點時

16、，使擋塊頂在被加工工件表面，一般精度能夠達到0.08mm0.10mm。如果條件良好，精度能夠保證在0.02mm0.045mm內。1.5 組合機床的發(fā)展組合機床及其自動線是基于機電一體會的綜合自動程度較高的制造技術和成套的工藝裝備。它有著高質量、高效率、經濟實用的特點，因此在機械、交通、軍工、家電等行業(yè)得到廣泛的應用。我過傳統(tǒng)的組合機床主要采用機、電、齊、液壓控制、加工對象主要是批量生產的大中型箱體類和軸類零件。組合機床是當前機械制造業(yè)實現(xiàn)更新產品，技術改進，提高生產率不可缺少的設備?，F(xiàn)階段組合機床向著超高速和超高精度加工技術裝備和復合、多功能、多軸化控制發(fā)展?，F(xiàn)代通信技術在機床中也得到了廣泛的

17、應用，通信技術使得機床的自動化程度更高，操作者可以遠程修改程序代碼，對機床進行遠程控制。因此，組合機床將向著高速、高精度、柔性化、模塊化、可調可變、任意加工以及通信技術的應用的方向發(fā)展2。第二章 繪制“三圖一卡”編制組合機床“三圖一卡”的主要內容包括：被加工零件工序圖，加工示意圖及機床聯(lián)系尺寸圖和生產率計算卡。“三圖一卡”的繪制是組合機床總體方案的具體表現(xiàn)。本次設計是對電機蓋雙面鉆孔。2.1 被加工零件工序圖 2.1.1 工序圖的作用和要求被加工零件工序圖是根據(jù)事先擬定的工序方案,表示需在所設計的機床上完成的工序內容，表明加工零件的形狀、尺寸、表面粗糙度及精度和技術要求,被加工零件的硬度和材料

18、，夾緊部位及定位基準,加工前余量,毛坯或半成品的圖樣,除了設計合同外,它是組合機床設計的主要依據(jù),同時也的制造,使用,驗收和調整機床精度的重要技術要求3。2.1.2 被加工零件工序圖的標注內容(1) 被加工零件的形狀及主要外廓尺寸和要加工部位的尺寸、表面粗造度、形位公差、精度等技術要求和對上道工序的要求等。(2) 本工序選擇定位基準,夾緊部位以及夾緊方向。(3) 如果需要中間向導，應注明中間向導與工件的結構尺寸，方便檢查保證夾具、刀具和工件之間互不干涉。(4) 被加工零件的名稱、材料、硬度、編號和加工余量等。2.1.3 編制被加工零件工序圖的注意事項(1) 本機床加工部分尺寸位置應由定位基面所

19、確定，當定位基面與設計基面不重合時，需要對各個孔的位置精度進行分析、換算，把所有不對稱公差尺寸換成對稱公差尺寸。方便在進行夾具?？自O計以及主軸箱設計時，確定?？椎某叽缫约爸鬏S的位置尺寸，并把各個孔的位置尺寸改成從定位基面標注。(2) 要認真分析孔的加工余量，鏜階梯孔時，大徑孔的單邊余量應不大于相鄰兩孔半徑之差，這樣鏜刀才能順利通過。在對毛坯孔進行加工時，不僅要清楚加工余量，還需注意孔的鑄造偏心和鑄造毛刺大小，這樣設計出相應尺寸的鏜桿，可以保證加工的正常進行。(3) 對于精鏜機床必須注明是否允許有退刀痕，如果允許，則需要說明退刀痕形狀。為使被加工零件工序圖能夠清晰明了，體現(xiàn)出機床加工的各個內容，

20、在繪圖時對需要加工的部件用粗實線表示，其余部位均用細實線表示，定位基準符號用“”配合數(shù)字表示，夾壓位置符號用“”表示4。2.2 加工示意圖2.2.1 被加工零件示意圖的作用被加工零件示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定后，在它們的基礎上繪制出來的，是用來表達機床工藝方案的圖形。它是后面設計刀具、夾具、多軸箱、液壓或電氣系統(tǒng)和滑臺以及繪制機床總體裝配圖的主要依據(jù)。2.2.2 被加工零件示意圖的內容(1) 機床的主要加工方法、切削用量、工作循環(huán)以及工作行程。(2) 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。(3) 主軸的結構尺寸以及外伸長度。(4) 刀具類型、數(shù)量和結構尺寸、直

21、徑和長度、接桿、浮動卡頭、導向裝置等結構尺寸。(5) 刀具、導向套間的配合,刀具、接桿主軸之間的連接方式及配合尺寸等。(6) 加工部位結構尺寸、精度及分布情況。(7) 工件名稱、材料、加工余量、切削液以及是否需要讓刀等。(8) 工件加工部位向視圖，并在向視圖上編出孔號。2.2.3 選擇刀具、導向及有關計算(1) 刀具選擇在選擇刀具的時候，我們應該考慮工藝要求和加工尺寸的精度以及工件的材質，表面粗糙度和生產效率等要求。使用復合刀具可以滿足更高的精度要求，也可以提高工序的集中程度。但只要條件許可，應該盡可能的選用標準刀具。在進行孔加工的時候應該保證刀具的長度，加工結束時刀具螺旋槽尾端與導向套之前應

22、該留有20mm30mm的距離，用于排出切屑和刀具磨損后的調整量。在加工示意圖的繪制過程中，我們要注意從刀具總長中減去刀具錐柄插入秸稈空里面的長度5。本工序為鉆5個5盲孔，2個5通孔，3個6通孔和一個8.5通孔。工件材料為鎂合金，硬度90 HBS -110HBS，精度為0.01mm，初選刀具為硬質合金擴孔鉆。(2) 導套的選擇導向套的類型通常分為兩類，一類是固定式導向套，即刀具導向套部分與導套之間既有相對移動又有相對轉動；另一類是旋轉式導向套，刀具導向部分與導套之間只有相對移動而無相對轉動。相對轉動線速度小于20m/min時，通常采用固定式導向套；大于20m/min時，為避免刀桿與導向套摩擦發(fā)熱

23、變形，產生“別勁”現(xiàn)象，應選用旋轉導向。導向套的數(shù)量應根據(jù)工件形狀、內部結構、刀具剛性及加工精度等情況決定。通常鉆、擴、絞單層壁小孔，或鏜、擴、絞深度不大的大孔時，采用單個導向套；在工件鑄孔上有擴孔時，為加強刀具導向剛性，采用雙向導套當?shù)稐U懸伸較長或擴、絞孔位置精度要求較高時，有時需要采用長導向套，雙導向套或多導向套加工。導向套的主要參數(shù)通常指：導套的直徑及公差配合，導套的長度及導套到工件端面距離。這些參數(shù)根據(jù)已確定的導向套類型、工件形狀、公差精度及刀具剛性等確定。固定式導向套的長度取刀具導向部分直徑的24倍，導向套直徑大者取小值，直徑小時取大值。旋轉導向導向套的長度應取導向部分直徑的23倍。

24、 (3) 確定切削要素首先要確定切削量，在選擇切削量時，應該盡量使相鄰的主軸轉速相近，這樣可以使多軸箱的的傳動鏈簡單一些。為了保證能穩(wěn)定進給，在使用液壓滑臺時，所選的的每分鐘進給量一般比滑臺的最小進給量大50%6。其次確定切削轉矩可以確定主軸及其他傳動件的尺寸，確定軸向切削力則可以選擇滑臺和設計夾具，切削功率則是選擇動力箱驅動電動機的依據(jù)。通過公式： 公式（2-1） 公式（2-2） 公式（2-3） 公式（2-4）式中 F軸向切削力（N） D鉆頭直徑（mm） f每轉進給量（mm/r） T切削轉矩（N.mm） n主軸轉速（r/min）查表可得：,由公式2-12-4可以計算出：鉆5孔：切削速度V=5

25、0m/min，進給量f=0.15mm/r，軸向力F=460.35N，切削轉矩T=1.13N.m，主軸轉速n=3184r/min，切削功率P=0.38kw。鉆6孔：切削速度V=50m/min，進給量f=0.15mm/r，軸向力F=552.43N，切削轉矩T=1.63N.m，主軸轉速n=2654r/min，切削功率P=0.45kw。鉆8.5孔：切削速度V=45m/min，進給量f=0.25mm/r，軸向力F=1177.66N，切削轉矩T=4.91N.m，主軸轉速n=1686r/min，切削功率P=0.96kw。 (4) 計算主軸直徑強度條件下45鋼質主軸的直徑為 公式（2-5） 按剛度條件計算時，

26、主軸直徑為 公式（2-6）式中 d主軸直徑（mm） T主軸所承受的轉矩（N.mm） 許用切應力（MPa），45鋼=31MPa B系數(shù)允許的最大單位長度扭轉角。當材料的剪切彈性模量G=8.1×MPa，鋼性主軸/m，B=2.316；非鋼性主軸/m，B=1.984；傳動軸/m，B=1.638。根據(jù)以上參數(shù)本設計中所有主軸直徑均為d=20mm，主軸外伸長度L=115mm，內徑D=20（H7）mm，內孔長度l1=77mm。(5) 選擇接桿在鉆、擴加工小孔時，一般都采用接桿。因多軸箱各主軸外伸長度和刀具長度都為定值，采用軸向可以調整的接桿來協(xié)調軸向長度，可以保證多軸箱各刀具能同時到達加工終了位置

27、，滿足同時加工完成各孔的要求。通用標準的接桿可以根據(jù)刀具尾部結構和主軸頭部內孔直徑按組合機床簡明設計手冊表8.1、表8.2選取。(6) 標注聯(lián)系尺寸先從同一多軸箱找出影響聯(lián)系尺寸的關鍵刀具，使其接桿最短，以獲得加工終了時多軸箱到端面之間的最小距離。并根據(jù)此來訂其他全部刀具、接桿及工件之間的聯(lián)系尺寸。多軸箱至工件端面的距離應盡可能縮短，可以使設計的機床緊湊。此距離主要取決于兩方面。一是多軸箱上刀具、接桿等結構相互間的最小軸向聯(lián)系尺寸，二是機床總體布局尺寸，如夾具尺寸6。(7) 注意事項加工示意圖應與機床實際加工狀態(tài)一致，表示工件安裝狀態(tài)及加工方法；工件非加工部位用細實線繪制，其余按機械制圖標準繪

28、制；加工示意圖應有必要說明，如被加工零件的名稱和一些特殊的工藝要求等等。2.3 機床聯(lián)系尺寸圖機床聯(lián)系尺寸圖如圖2.1所示:圖2.1 機床聯(lián)系尺寸圖(1) 繪制機床尺寸在選用滑臺時，通常根據(jù)滑臺的驅動方式、所需要進給力、進給的速度以及最大的行程長度和加工精度等方面進行選擇。在確定驅動方式的時候，通過對液壓滑臺和機械滑臺的性能比較，結合具體加工要求以及使用條等要求，本次設計選用了1HYT系列液壓滑臺。在確定軸向進給力時，根據(jù)滑臺所需的進給力可按下式計算： 公式（2-7）式中 Fi-各主軸加工時所產生的軸向進給力（N）在滑臺工作時，需要克服主軸的軸向力和滑臺移動時的摩擦力，所以最大進給力應大于F進

29、。在選擇液壓滑臺時，確定刀具切削用量時，滑臺的最小工作進給速度應當是刀具切削進給速度的12倍；當液壓進給系統(tǒng)中采用壓力繼電器時，實際進給速度還應更大一些。本次設計選用1HYT32液壓滑臺工作進給速度為50mm/min。確定滑臺行程?；_的行程除應該保證工作行程外，還應留有足夠的前備量以及后備量7。留有前備量是讓動力部件能有一定的向前移動的余量，這樣可以在道具磨損等情況下能有向前調整的空間，前備量一般10mm20mm。本次設計前備量為20mm。留有后備量是讓滑臺能有一定的向后移動的余量，方便刀具的裝卸7。本次設計后備量為180mm。選用動力箱時，主要考慮的是多軸箱所需要的電動機功率。多軸箱所需要

30、的電動機功率P切左動力箱 P=8×0.38=3.04kw；右動力箱 P=0.45×2+0.96=1.86kw。結合各主軸所要求的轉速，動力箱的電動機實際功率應略大于計算出功率，再合理地選定動力箱的電動機功率和型號。據(jù)此選用電動機的型號為Y12M-4的1TD32型動力箱，電動機功率為4kw驅動轉速為720r/min；動力箱輸出軸至箱底面高度為131mm。(2) 確定裝料高度裝料高度指的是工件安裝基面到機床地面的垂直距離8。在組合機床的標準中，推薦的裝料高度為1060mm，但根據(jù)實際情況，比如運送工件的滾道高度、多軸箱最低軸的高度等因素，可在850mm1060mm的范圍內選取。

31、本次設計選用的高度為900mm。(3) 確定夾具輪廓尺寸工件的形狀、尺寸是用來確定夾具底座尺寸的重要依據(jù)。確定夾具底座尺寸時，應因應考慮工件定位件、夾緊機構、導向裝置的需求空間，并且應該滿足排泄和安裝的需求。通常，加工示意圖中已確定工件至導套端面的距離和導套的尺存。本次設計主要是確定鉆模板的厚度和夾具體底座的尺寸。鉆模厚度不小于最小導向長度，本次設計中左鉆模板的厚度是40mm，右鉆模板的厚度是40mm，夾具體底座長度是400mm。(4) 中間底座輪廓尺寸中間底座輪廓尺寸的確定需要滿足夾具的安裝。中間底座的長度尺寸需要根據(jù)所選滑臺及相配套側底座的位置關系來定。同時應考慮到多軸箱處于終了位置時，在

32、多軸箱和夾具體之間應有保留一段距離，用于機床的調整和維修。此外中間底座的周邊還應該留有70mm100mm的排屑槽或切削液的回流槽。中間底座長度方向尺寸要根據(jù)所選用的的滑臺和夾具的安裝要求來確定，一般可以按照下式計算： L=（L1左+2L2+L1右+L3）-2(l1+l2+l3) 公式（2-8）式中 L1-在加工終了位置，多軸箱端面至工件端面的距離（mm）本次設計中, ；l2-多軸箱厚度（mm），本次設計多軸箱用90mm后蓋，L2=325mm；L3-工件長度（mm），本次設計L3=65mm；l1-滑臺與多軸箱的重合長度，本次設計l1=70mm；l2-在加工終了位置，滑臺前端面至滑座端面之間的距離

33、和前備量之和（mm），本設計l2=80mm；l3-滑座前端面與側底座端面距離（mm） l3=80mm，則中間底座長度為L=660mm當中間底座的長度確定后，多軸箱端面到工件端面的距離就確定了，因此，刀具接桿的長度也就此確定。中間底座高度按照標準選取560mm，在確定中間底座的高度時，必須考慮切削的存儲和清理及電氣接線盒的安排。若使用切削液，還應該考慮能夠容納35min冷卻泵流量的切削液。(5) 確定多軸箱輪廓尺寸按照標準規(guī)定：臥式配置的多軸箱的總厚度為325mm；寬和高按標準尺寸系列選取。在計算多軸箱的寬度B和高度H時，可按下式計算B=b2+2b1H=h1+b1+h 公式（2-9）式中 b1-

34、最邊緣主軸中心至多軸箱外壁之間的距離（mm）一般取70mm100mmb2、h-分別為工件在寬度和高度方向上相距最遠的二加工孔中心距（mm） h1-最低主軸高度（mm）取B=154+2×100=354mmH=900mm,h2=49mm,h3=250mm,h4=5mm,h5=560mm,h6=0.5mm。所以h1=133.5mm，H=348.5mm。根據(jù)標準應取B×H=400mm×400mm的多軸箱。側底座選用標準ICC32系列。多軸箱輪廓尺寸如圖2.2所示：圖2.2 多軸箱輪廓尺寸的確定2.4 機床生產率計算卡機床生產率計算卡是對所設計機床工作循環(huán)過程、切切削用量、

35、動作時間、負荷率、生產率等的技術文件的反應9。透過生產率計算卡，可以判斷所制定的方案能否滿足用戶對負荷率和生產率的要求。機床生產率Q1(件/h)可按下式計算： 公式（2-10）式中 T單-單件工時（min）；T切-機加工時間（min），包括動力部件工作進給和擋鐵停留時間t停，即 公式（2-11） L1，L2-刀具的第I、第II工作進給行程長度（mm）；vf 1,v f 2-刀具的第I、第II工作進給量（mm/min）；t停-固定擋鐵停留時間，一般為在動力部件進給停止狀態(tài)下，刀具旋轉510轉所需的時間（min）T輔-輔助時間（min）包括快進時間、快退時間、工作臺移動或轉位時間t移、裝卸工件時間

36、t裝，即 公式（2-12） L3,L4-動力部件快進行程長度、快退行程長度（mm）vfk-動力部件的快速移動速度（mm/min）t移-工作臺移動或轉位時間（min），一般為0.05 min0.13min；t裝-裝卸工件時間（min），一般為0.5 min1.5min。機床負荷率按下式計算： 公式（2-13）式中 Q-機床的理想生產率（件/h）A-年生產綱領（件）tk-年工作時間（h），單班制工作時tk=1950h，二班制tk=3900h。機床負荷率一般以65%75%為宜。機床復雜時取小值，反之取大值。表2.1 生產率計算表被加工零件圖號毛坯種類鑄件名稱電機蓋毛坯質量材料YM5硬度90110HB

37、S工序名稱鉆螺紋底孔工序號序號公布名稱工作行程mm切削速度(m/min)進給量(mm/r)進給量(mm/min)工時/min工進時間輔助時間1安裝工件0.52工件定位.夾緊0.053左滑臺快進 80 50000.0164左滑臺工進鉆5 深1535 50 0.30 500.705死擋鐵停留0.026左滑臺快退120 50000.0247工件松開0.058卸下工件0.5備注1左動力箱驅動的主軸，轉速為485r/min2一個安裝加工一個工件3本機床裝卸工間時間去1min累計0.701.16單件總工時 1.86機床生產率32.25（件/h）理論生產率25.64（件/h）負荷率79.5%第三章 組合機床

38、總體設計組合機床是使用系列化，標準化的通用零部件和少量專用零部件組成的多軸，多刀，多面，多工位同時加工的高效的專用機床。在批量生產中為了提高生產效率，減少加工時間及輔助時間，使每個工位裝夾裝多個工件，同時進行多工位加工，使工序高度集中，這樣，組合機床就得到了廣泛的應用。組合機床的設計，首先是要分析零件，并制定工藝規(guī)程，然后根據(jù)工序繪制“三圖一卡”、夾具和總裝圖。3.1 組合機床方案設計3.1.1 制定加工方案此階段應先確定機床配置型式的結構方案，然后在此基礎上設計繪制圖紙。(1) 加工方案的擬定根據(jù)電機蓋的毛坯尺寸、生產批量及加工要求,我們設計了兩種方案以供選擇，并根據(jù)企業(yè)的年生產綱領，選擇加

39、工效率高，成本低的方案。兩種方案分別是：立式鉆床、臥式雙面鉆。方案1：立式鉆床立式鉆床的刀具主軸垂直布置。鉆頭可以按加工需求在垂直方向進給。主軸隨同套筒可以在主軸箱中上下移動，可以實現(xiàn)手動的快速升降、進給及接通或斷開機動進給。工件直接安裝在工作臺上，主軸箱和工作臺都安裝在垂直導軌上，上下位置可以進行調整，以滿足不同加工高度的需要。立式鉆床一般只能進行單面鉆孔。方案2：臥式雙面鉆床臥式雙面鉆床的刀具主軸為水平布置，鉆頭沿水平方向進給，雙面鉆的兩個主軸箱上都可以同時安裝多個鉆頭，一次可以在同一工件的左右兩個面上同時加工多個孔。更針對于需要兩面鉆孔的工件。(2) 加工方案選擇在方案1中，立式鉆床的優(yōu)

40、點是操作簡單，機床所占空間小，而且加工精度要高，能夠保證加工精度要求，又因立式鉆床的通用性，因此企業(yè)內一般都有此類設備，原始資源充足。但此種加工方案造成零件在加工過程中需要在工作臺上同時安裝兩個工件，夾具設計較為困難且裝夾穩(wěn)定性差，工件換向裝夾操作較為繁瑣，容易使工人產生混亂而導致操作失誤，無形中大大增加了加工所需的時間，提高了生產成本。方案2中，采用臥式雙面鉆床設計，最直接的特點是有兩面多個刀具，可同時實現(xiàn)雙面多孔加工，節(jié)約了多次裝卸工件的時間，操作比較簡單，穩(wěn)定性較好，減少了裝夾時產生的誤差，簡化了加工工序，大大縮短了加工時間，降低了勞動成本，并且對工人的操作要求也不高。缺點是機床占用空間

41、較大，加工精度較低，加工方式單一，通用性差。綜上，本設計選擇方案2中臥式雙面鉆床設計，該方案既可以滿足零件加工的技術要求，又符合企業(yè)年生產綱領的要求，提高了生產率，節(jié)約了生產成本。3.1.2 技術設計階段根據(jù)已確定的工藝和結構方案，按照加工示意圖和機床聯(lián)系尺寸圖展開部件設計，繪制夾具、機床等的裝配圖10。3.1.3 工作設計階段繪制有關圖紙，編制機床說明書。詳細過程見下列步驟和所繪圖紙。箱體是發(fā)動機上的主要基礎零件，結構復雜，加工精度要求高，加工工藝路線長。箱體的功用是：(1) 支撐發(fā)動機上運動件，并保證活塞，連桿，曲軸等各運動部件的準確位置。(2) 箱體上加工出氣蓋，水道，油道，以保證發(fā)動機

42、換氣，冷卻和潤滑需要。(3) 提供使發(fā)動機形成完整動力裝置所必須的各種輔助設施安裝基準面。由此可見，要滿足發(fā)動機的功能要求，就必須使其各表面之間有非常準確的相互位置精度和運動關系。第四章 機床夾具設計在鉆床上鉆孔，孔的位置精度是最重要的工藝要求。而且不宜用試切法獲得，用劃線法加工獲得的位置精度和生產效率比較低下；用塊規(guī)和樣板等雖能提高位置精度，但其生產效率太低。所以批量生產時。采用專用的鉆床夾具，通過鉆套來引導刀具進行加工，既保證了位置精度，又提高了刀具的剛性，使加工質量和生產效率都得到較為顯著的提高。工件通過機床夾具進行安裝，包含了二層含義：一是工件通過夾具上的定位元件獲得正確的位置，稱為定

43、位；二是通過夾緊機構使工件的既定位置在加工過程中保持不變，稱為夾緊。這樣，就可以準確確定工件與機床、刀具之間的相對位置，保證工件加工表面的位置精度，且精度穩(wěn)定8。使用夾具來安裝工件，可以免去工件逐個畫線、找正對刀等輔助時間，且工件裝夾方便。對機床夾具的基本要求：(1) 保證加工精度 保證加工精度是最基本的要求，關鍵在于正確的定位和夾緊以及導向方案，夾具制造的技術要求，定位誤差的分析和驗算等.(2) 與生產綱領相適應 在大批量生產時，盡量采用快速與高效的定位、夾緊機構和動力裝置，提高自動化程度，符合生產節(jié)拍要求。在中、小批量生產時，夾具應有一定的可調性，以適應多品種工件的加工。(3) 安全、方便

44、、減輕勞動強度 機床夾具要有工作安全性考慮，必要時加裝保護裝置。要符合工人的操作位置和習慣，有合適的工件裝卸位置和空間，使工人操作方便。大批量生產和工件笨重時，盡可能減輕工人勞動強度。(4) 排屑順暢 機床夾具中積聚切屑會影響到工件的定位精度，切屑的熱量會使工件和夾具產生熱變形，影響加工精度。清理切屑將增加輔助時間、降低生產率，因此夾具設計中要對排屑問題給予足夠的重視9。主要零件設計的說明：(1) 鉆套鉆套是鉆模上特有的元件。鉆頭、鉸刀等刀具通過鉆套切入工件，既能確定孔德位置，又可以再靠近加工面的地方引導刀具，防止偏斜。由于本次設計要求為大批量生產，且為單一鉆孔工序，在考慮鉆套磨損的問題，所以

45、我們采用可換鉆套。為防止鉆孔時鉆套滑出，所以需要在鉆套一側用螺釘壓緊。(2) 夾具體在綜合考慮各種夾具的的優(yōu)缺點后，如夾具的經濟性、耐磨性、柔韌性、剛性等因素，本次設計選擇鑄造夾具體毛坯；另外夾具的定位精度要求比較高，在定位時定位件和夾緊件的銷孔在裝配時配作；又因為本次設計的焊件較小，對夾具體的強度要求不是很高，因此就沒有設置加強筋11。4.0.1 工件定位概念使用夾具安裝工件時，工件在夾具中的位置是由定位元件確定的。工件的有關表面需緊靠在定位元件上，從而被確定在一個既定的位置上，實現(xiàn)工件的定位。工件定位的作用在于使工件準確占據(jù)定位元件所規(guī)定的位置，并且使一批逐次加工的工件在夾具中占據(jù)同一正確

46、的位置。通常夾具是用來安裝加工成批工件的，所以工件的定位需要保證一批工件加工位置的一致性。4.0.2 工件夾緊機構設計(1) 設計夾緊機構一般應遵循以下主要原則(a) 夾緊必須保證定位準確可靠，而不能破壞定位。(b) 工件和夾具的變形必須在允許的范圍內。(c) 夾緊機構必須可靠。夾緊機構各元件要有足夠的強度和剛度，手動夾緊機構必須保證自鎖，機動夾緊應有連鎖保護裝置，夾緊行程必須足夠。(d) 夾緊機構操作必須安全、省力、方便、迅速、符合工人操作習慣。(e) 夾緊機構的復雜程度、自動化程度必須與生產綱領和工廠的條件相適應(2) 夾緊力的確定夾緊力包括方向、作用點和大小三個要素，這是夾緊機構設計中首

47、先要解決的問題。(3) 夾緊力方向的確定(a) 夾緊力的方向應有利于工件的準確定位，而不能破壞定位，一般要求主夾緊力應垂直于第一定位基準面。(b) 夾緊力的方向應與工件剛度高的方向一致，以利于減少工件的變形。(c) 夾緊力的方向應盡可能與切削力、重力方向一致，有利于減小夾緊力。(4) 夾緊力作用點的選擇(a) 夾緊力的作用點應與支撐點“點對點”對應，或在支撐點確定的區(qū)域內，以避免破壞定位或造成較大的夾緊變形。(b) 夾緊力的作用點應作用在工件剛度高的部位。(c) 夾緊力的作用點和支撐點盡可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的剛度和抗振性。(d) 夾緊力的反作用力不應使夾具產生影響加工精度的變形

48、。(5) 夾緊力大小的確定對于夾緊力大小需要準確的場合，一般可經過實驗來確定。通常，由于切削力本身是估算的，工件與支撐件間的摩擦因數(shù)也是近似的，因此夾緊力也是粗略估算的。在計算夾緊力時，將夾具和工件看作一個剛性系統(tǒng)。以切削力的作用點、力向和大小處于最不利于夾緊時的狀況為工件受力狀況，根據(jù)切削力、夾緊力（大工件還應考慮重力，運動速度較大時應考慮慣性力），以及夾緊機構具體尺寸，列出工件的靜力平衡方程式，求出理論夾緊力，再乘以安全系數(shù)S，作為實際所需夾緊力12。(6) 夾緊機構的動力裝置氣動夾緊裝置采用壓縮空氣作為夾緊裝置的動力源。壓縮空氣具有黏度小、不污染、輸送分配比較方便的優(yōu)點，缺點是夾緊力比液

49、壓夾緊小，一般壓縮空氣工作壓力為0.4 MPa0.6MPa，結構尺寸較大，有排氣噪聲。 液壓夾緊裝置的工作原理和結構基本上與氣動夾緊裝置相似，它與氣動夾緊裝置相比有下列優(yōu)點：(a) 壓力油工作壓力可達6MPa。因此，油缸尺寸小，不需增力機構，夾緊裝置緊湊。(b) 壓力油具有不可壓縮性。因此夾緊裝置剛度大，工作平穩(wěn)可靠。(c) 液壓夾緊裝置噪聲小。4.1 壓板的強度校核各種材料因強度不足引起的失效現(xiàn)象是不同的。塑性材料，如普通碳鋼，以發(fā)生屈服現(xiàn)象，出現(xiàn)塑性變形為失效的標志。脆性材料，如鑄鐵，失效現(xiàn)象則是突然斷裂。在單向受力情況下，出現(xiàn)塑性變形的屈服極限和發(fā)生斷裂時的強度極限,可由實驗測定11。和

50、可稱為失效應力。以安全系數(shù)除失效應力，便得到許用應力，于是建立強度條件： 可見，在單向應力狀態(tài)下，失效狀態(tài)或強度條件都是以實驗為基礎的。切削加工時，在刀具的作用下，被切削層金屬、切屑和工件已加工表面金屬都要產生彈性變形和塑性變形，這些變形所產生的抗力分別作用在前刀面和后刀面上；同時，由于切屑沿前刀面流出，刀具與工件之間有相對運動，所以還有摩擦力作用在前刀面和后刀面上。這些作用在刀具上的合力就是總切削力F，簡稱切削力。由于F受很多因素的影響，因此，其大小和方向都不固定的。為了便于分析切削力的作用和測量切削力的大小，常常將總切削力F分解為三個互相垂直的切削分力：(1) 切削里是總切削力在主運動方向

51、上的分力。因此，它垂直于基面，是切削力中最大的一個切削分力。其所消耗的功率占總功率的95%99%。它是計算機床動力，校核刀具、夾具的強度與剛度的主要依據(jù)之一。(2) 背向力是總切削力在切削深度方向上的分力。它在基面內，與進給運動方向垂直。(3) 進給力是總切削力在進給運動方向上的分力13。作用在機床的進給機構上，是計算和校驗機床進給系統(tǒng)的動力、強度及剛度的主要依據(jù)之一。為校核夾具強度，需計算切削力 （N） 公式（4-1）-單位切削力； -切削深度； -進給量查表,當 n=0.2mm/r時f=814.2N/mm2 計算得N=13515.72N F=摩擦力 公式（4-2）為摩擦系數(shù)，查表可得f=0

52、.17計算可得F=15321.25N工作應力為=/AA的最小截面面積是120mm2計算可得=14.856MPa壓板材料如表4.1所示：表4.1 常用材料的主要力學性能材料名稱牌號/(MPa)/(MPa)5/%優(yōu)質碳素結構鋼4535359816合金結構鋼40Cr7859809灰鑄鐵HT150120-175由表可知選用45號優(yōu)質碳素結構鋼作為亞板材料即可完全滿足要求。4.2 零件被裝夾后自由度分析對零件圖進行分析，如圖4.1所示:圖4.1 箱體兩面視圖圖4.1左圖為電機蓋箱體結合面視圖，從零件結構來看，以結面面為定位基準，配合支承，是此次設計定位的主要方案。工件被夾具裝夾后的自由度分析工件被裝夾后

53、簡圖如圖4.2所示:圖4.2 工件被裝夾后簡圖被加工零件以結合面作為定位基準，壓板壓在非結合面。壓板可以限制三個自由度，分別為X，Y的旋轉方向，Z的直線方向。圓柱銷簡圖如圖4.3所示:圖4.3 圓柱銷圓柱銷限制了兩個自由度，分別為X，Y的直線方向。配合一個圓錐銷可以限制Z方向的旋轉。以一面兩銷的定位方式，六個自由度全被限制，所以為完全定位。這樣的定位方式既簡單實用，又精確有效4.3 定位誤差分析工件的加工誤差是指工件加工后在尺寸、形狀和位置三個方面偏離理想工件的大小，它是由三部分因素產生的：(1) 工件在夾具中的定位、夾緊誤差。(2) 夾具帶著工件安裝在機床上，相對機床主軸（或刀具）或運動導軌的位置誤差，也稱對定誤差。(3) 加工過程中誤差，如機床幾何精度，工藝系統(tǒng)的受力、受熱變形，切削振動等原因引起的誤差。定位誤差只是工件加工誤差的一部分。設計夾具定位方案時要充分考慮此定位方案的定位誤差的大小是否在允許的范圍內，一般定位誤差應控制在工件允差的1/31/5之內。定位誤差分為基準不重合誤差和基準位移誤差14。對于使用一面兩銷定位方式來說，定位誤差的產生一般是由平面的誤差，屬于基準不重合誤差，通過分析設計基準和定位基準之間的定位尺寸，可以進行定位誤差的分析與計算。定位誤差符號基準不重合誤差符號基準位移誤差符號基準不重合誤