目目 錄錄 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 1 前言1 2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)3 2.1 總體方案設(shè)計(jì)3 2.1.1 加工對象的工藝性分析3 2.1.2 機(jī)床配置形式的選擇3 2.1.3 定位基準(zhǔn)的選擇4 2.2 切削用量的確定及刀具結(jié)構(gòu)的選擇5 2.2.1 切削用量的選擇5 2.2.2 切削力、切削扭矩及切削功率計(jì)算6 2.2.3 刀具結(jié)構(gòu)選擇7 2.3 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)三圖一卡8 2.3.1 被加工零件工序圖8 2.3.2 加工示意圖9 2.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖.10 2.3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡.13 3 組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì).14 3.1 概述.14 3.1.1 夾具的工藝性分析.14 3.1.2 夾具設(shè)計(jì)的基本要求.14 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 1 3.2 定位方案的確定.15 3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇原則.15 3.2.2 定位方案的設(shè)計(jì).15 3.3 定位誤差分析.15 3.3.1 影響加工精度的因素.15 3.3.2 保證加工精度的條件.16 3.4 夾緊方案的確定.16 3.4.1 夾緊機(jī)構(gòu)的確定.16 3.4.2 夾緊力的確定.17 3.4.3 夾緊液壓缸的選擇.19 3.5 引導(dǎo)裝置的選擇.20 3.5.1 鉆套型式的選擇和設(shè)計(jì).20 3.5.2 鉆模板的類型和設(shè)計(jì).20 3.6 夾具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).21 4 結(jié)論.22 參考文獻(xiàn).23 致謝.24 附錄.25 ZH1105ZH1105 柴油機(jī)氣缸蓋擴(kuò)孔專機(jī)總體及夾具設(shè)計(jì)柴油機(jī)氣缸蓋擴(kuò)孔專機(jī)總體及夾具設(shè)計(jì) 摘要：摘要：本課題設(shè)計(jì)了 ZH1105 柴油機(jī)汽缸蓋擴(kuò)孔專機(jī)，主要對其總體及夾具進(jìn)行設(shè) 計(jì)。該組合機(jī)床是針對 ZH1105 柴油機(jī)氣缸蓋的進(jìn)、排氣孔和油泵孔進(jìn)行加工。 本次設(shè)計(jì)機(jī)床總體部分是通過對 ZH1105 柴油機(jī)氣缸蓋零件進(jìn)行工藝分析，擬 訂了機(jī)床總體方案，并根據(jù)組合機(jī)床設(shè)計(jì)步驟，計(jì)算了切削用量、切削力、切削扭 矩、切削功率等，最終完成了“三圖一卡”的繪制。夾具部分的設(shè)計(jì)是通過對 ZH1105 柴油機(jī)氣缸蓋零件進(jìn)行了工藝分析，選擇了“一面兩銷”的定位方式，進(jìn)行 了誤差分析。然后選擇夾緊方案，估算夾緊力大小，確定了以液壓油缸來進(jìn)行夾緊， 選擇夾緊液壓缸的型號。并設(shè)計(jì)了引導(dǎo)裝置、鉆模板、夾具體結(jié)構(gòu)等，最后完成了 夾具的設(shè)計(jì)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制夾具裝配圖和主要的零件圖。 ZH1105 柴油機(jī)氣缸蓋擴(kuò)孔專機(jī)總體及夾具設(shè)計(jì) 2 本機(jī)床設(shè)計(jì)合理，符合實(shí)際應(yīng)用，滿足加工要求，且盡可能多地采用了通用件 和標(biāo)準(zhǔn)件，制造成本合理，設(shè)備維修方便。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。 關(guān)鍵詞： 組合機(jī)床 ；擴(kuò)孔 ；夾具 The design of the overall and the Jig of milling special machine tool for cylinder head of ZH1105 diesel engine Abstract: This topic designed ZH1105 diesel engine cylinder cover to drill out the special plane, mainly carried on the design to its overall and the jig. This aggregate machine-tool is aims at ZH1105 diesel engine cylinder cover to enter, the air vent and the oil pump hole carries on the processing. This design engine bed overall part is through carries on the craft analysis to ZH1105 diesel engine cylinder cover components, has drafted the engine bed overall concept, and according to the aggregate machine-tool design procedure, has calculated the cutting specifications, the cutting force, the cutting torque, the cutting power and so on, finally has completed “a three chart card” plan. The jig part design was through has carried on the craft analysis to ZH1105 diesel engine cylinder cover components, has chosen “two sold at the same time” the locate mode, has carried on the error analysis. Then the choice clamps the plan, the estimate clamps the strength size, had determined carries on by the hydraulic ram clamps, the choice clamps the hydraulic cylinder the model. And designed the guiding arrangement, has drilled the template, the jig body structure and so on, finally has completed the jig design. According to computed result plan jig assembly drawing and main detail drawing. This engine bed design is reasonable, conforms to the practical application, satisfies the processing request, also many has used the standard part and the standard letter as far as possible, the 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 3 production cost is reasonable, the equipment service is convenient. Enhanced the production efficiency greatly, reduced the labor intensity, thus reduced the components processing cost. Key word: Special machine-tool; Milling; Jig 1 前言 組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要,以大量通用部件為基礎(chǔ),配以少量專用部件組成 的一種高效的專用機(jī)床。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多面或多工位同時(shí)加工的 方法，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可 根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率 的優(yōu)點(diǎn)，在大批量的生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用來組成自動(dòng)生產(chǎn)線。組合機(jī)床對 多孔鉆削加工具有較大的優(yōu)勢，它按孔的坐標(biāo)分布位置實(shí)行一次加工，保證了孔的 坐標(biāo)位置尺寸精度。這也是本次設(shè)計(jì)的目的所在，設(shè)計(jì)這臺(tái)組合機(jī)床，就是為了在 保證加工精度的基礎(chǔ)上，提高生產(chǎn)效率。 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，目前基本上有兩種方式：其一，是根據(jù)具體加工對象的特征 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)床在我國機(jī)械行業(yè)的廣 泛使用，廣大工人和技術(shù)人員總結(jié)出生產(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)的組合機(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“專用組合 機(jī)床” 。這種組合機(jī)床不需要每次按具體加工對象進(jìn)行專門設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而是設(shè)計(jì) 成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工零件的具體需要，配以簡單的夾具及刀 具，即可組成加工一定對象的高效率設(shè)備。 本次設(shè)計(jì)的課題是 ZH1105 柴油機(jī)氣缸蓋擴(kuò)孔專機(jī)總體及夾具設(shè)計(jì)。該課題來 源于江淮動(dòng)力集團(tuán)。該集團(tuán)生產(chǎn)的 S195 柴油機(jī)連桿、ZH1105 柴油機(jī)氣缸體銷路十 分走俏，市場需求量大，暢銷國內(nèi)外市場。現(xiàn)在該集團(tuán)迫切需要改善現(xiàn)有的生產(chǎn)條 件，進(jìn)行提高生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量方面的技術(shù)改造，使產(chǎn)品的合格率上升，增加 ZH1105 柴油機(jī)氣缸蓋擴(kuò)孔專機(jī)總體及夾具設(shè)計(jì) 4 產(chǎn)量，適應(yīng)市場競爭的需要，提高經(jīng)濟(jì)效益。 本設(shè)計(jì)主要針對原有的 ZH1105 氣缸蓋上左、右兩個(gè)面上的進(jìn)氣孔、排氣孔、 油泵孔加工、生產(chǎn)率低、位置精度誤差大的問題而設(shè)計(jì)的，從而保證孔的位置精度、 提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。本人的設(shè)計(jì)分工是總體設(shè)計(jì)和夾具部分的設(shè)計(jì)， 主軸箱部分的設(shè)計(jì)由同組其他同學(xué)擔(dān)任。在設(shè)計(jì)組合機(jī)床過程中，組合機(jī)床夾具的 設(shè)計(jì)是整個(gè)組合機(jī)床設(shè)計(jì)工作的重要部分之一。雖然夾具零件的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，使 設(shè)計(jì)工作量減少，設(shè)計(jì)周期縮短，但在夾具設(shè)計(jì)過程中，在保證加工精度的前提下， 如何綜合考慮生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性和勞動(dòng)條件等因素，還有一定的難度。 本說明書以設(shè)計(jì)臥式雙面擴(kuò)孔組合機(jī)床為主線，闡述了總體設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)的 過程。在總體設(shè)計(jì)中，首先是被加工零件的工藝分析，然后是總體方案的論證，在 比較了許多方案之后，結(jié)合本道工序加工的特點(diǎn)最終選擇臥式雙面組合機(jī)床的配置 型式。再結(jié)合本道工序的特點(diǎn)選擇刀具。根據(jù)選擇的切削用量，計(jì)算刀具的切削力、 切削扭矩、切削功率等，再確定刀具的大小和型式。在確定這些設(shè)計(jì)計(jì)算后，然后 是繪制組合機(jī)床的“三圖一卡”被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸 圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡。在第 3 章中，主要介紹了夾具的設(shè)計(jì)。夾具設(shè)計(jì)是組合機(jī)床設(shè) 計(jì)中的一個(gè)重要的組成部分。夾具設(shè)計(jì)時(shí)，首先確定工件的定位方案，然后選擇夾 緊方案，估算夾緊力大小，選擇夾緊液壓缸的型號，最終完成夾具的零部件設(shè)計(jì)。 最后根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制夾具裝配圖和主要的零件圖。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 5 2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 2.1 總體方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)是為 ZH1105 柴油機(jī)氣缸蓋擴(kuò)孔工序。為了能夠達(dá)到質(zhì)量好、效率高的 要求，以及考慮被加工零件的孔的加工精度、表面粗糙度、技術(shù)要求等，擬定設(shè)計(jì) 一臺(tái)通過兩個(gè)動(dòng)力頭，兩個(gè)主軸箱，六把刀具，一次性完成該工序加工的雙臥式組 合機(jī)床。機(jī)床總體的設(shè)計(jì)需繪制完成“三圖一卡” 。以上作為本次設(shè)計(jì)的初定方案。 2.1.12.1.1 加工對象的工藝性分析加工對象的工藝性分析 A 本機(jī)床被加工零件特點(diǎn) 該加工零件為氣缸蓋。材料 HT250，其硬度為 HB179255，在本工序之前各主 要表面、主要孔已加工完畢。 B 本機(jī)床被加工零件的加工內(nèi)容及加工精度 本道工序：擴(kuò)左面、右面的孔，由本設(shè)備“ZH1105 氣缸蓋擴(kuò)孔專機(jī)”完成，因 此，本設(shè)備的主要功能是完成柴油機(jī)氣缸蓋左、右兩個(gè)面上進(jìn)氣孔、排氣孔、油泵 孔的半精加工。具體加工內(nèi)容是： 擴(kuò)圖紙上 39 至 37，16 孔至 15，45 孔至 43，倒 39 孔口角為 44.4， 45 孔口角為 51，并擴(kuò) 29.5 孔至 29.2，擴(kuò) 24.4 孔至 23.6，12 孔至 11.6 C 本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床所要達(dá)到的技術(shù)要求 ZH1105 柴油機(jī)氣缸蓋擴(kuò)孔專機(jī)總體及夾具設(shè)計(jì) 6 a 機(jī)床應(yīng)能滿足加工要求，保證加工精度； b 機(jī)床應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，便于維修、調(diào)整； c 機(jī)床盡可能用通用件（中間底座可自行設(shè)計(jì)）以便降低制造成本； d 機(jī)床各動(dòng)力部件用電氣控制，液壓驅(qū)動(dòng)。 2.1.22.1.2 機(jī)床配置型式的選擇機(jī)床配置型式的選擇 A 被加工零件的特點(diǎn)對配置的影響 通常根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工要求，生產(chǎn)率和工藝過程方案等，大體上就可 以確定應(yīng)采取哪種基本形式的組合機(jī)床。被加工零件的特點(diǎn)對配置的影響如下： a 在選擇組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案時(shí)，首先必須注意到加工精度能否確切保證， 這里所指的是穩(wěn)定的加工精度。 固定式夾具組合機(jī)床的加工精度最高，采用固定精密導(dǎo)向時(shí)，孔間距離和孔的 軸線與基面的位置精度可達(dá)0.0250.05mm。 b 機(jī)床生產(chǎn)率的影響。 機(jī)床要求的生產(chǎn)率對機(jī)床配置形式和結(jié)構(gòu)方案有很大的影響，它是決定采用單 工位機(jī)床，多工位機(jī)床或自動(dòng)線，還是按中小批生產(chǎn)所需組合機(jī)床的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì) 的重要因素。有時(shí)從工件外形及輪廓尺寸來看，完全可以采用單工位固定夾具的機(jī) 床型式。但由于生產(chǎn)率要求很高，就不得不采用多工位的方案，使裝卸時(shí)間和機(jī)動(dòng) 時(shí)間相重合。 c 被加工零件的大小、形狀、加工部位特點(diǎn)的影響。 根據(jù)零件的形狀特點(diǎn)和加工特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用臥式組合機(jī)床，因?yàn)?ZH1105 柴油機(jī)氣缸蓋的結(jié)構(gòu)近似長方體，考慮到臥式機(jī)床振動(dòng)小，裝夾方便等因素，采用 臥式組合機(jī)床。 B 機(jī)床使用條件的影響 a.零件結(jié)構(gòu)情況 考慮到被加工零件的孔間距較小，如果采用立式加工，切屑落入下導(dǎo)向，造成 導(dǎo)向精度走失，不利于保證加工精度。 b.工藝間的聯(lián)系情況 工件在到組合機(jī)床加工之前，工件的毛坯或半成品必須達(dá)到一定的要求，否則 將使工件在機(jī)床夾具上定位夾緊不可靠，以至造成刀具的損壞或者不能保證要求的 加工精度。如果在組合機(jī)床上加工之后，還要在其他機(jī)床上進(jìn)行加工，而工件事先 沒有加工出保證精度的有關(guān)工藝基面，那么組合機(jī)床應(yīng)考慮為下一道工序加工出工 藝基面。 2.1.32.1.3 定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇 組合機(jī)床是針對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。一般常采用一面兩 孔定位和三面定位。由于本機(jī)床的鉆孔加工導(dǎo)致不能采用三面定位方式進(jìn)行定位， 以免妨礙鉆孔加工的正常進(jìn)行。所以本機(jī)床加工時(shí)采用的定位方式是一面兩孔定位。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 7 2.2 切削用量的確定及刀具結(jié)構(gòu)選擇 2.2.12.2.1 切削用量切削用量的選擇的選擇 對于被加工孔，采用查表法選擇切削用量，從組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊 （PDF 版，以下若未作明確說明組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊均為 PDF 版）P130 表 6-13 中 選取。由于擴(kuò)孔的切削用量還與所鉆孔的深度有關(guān)，隨著孔深度的增加而逐漸遞減， 其遞減值按組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊P131 表 6-12 選取。降低進(jìn)給量的目的是為 了減小軸向切削力，以避免鉆頭折段。鉆孔深度較大時(shí)，由于冷卻排屑條件都較差， 則刀具壽命有所降低。降低切削速度主要是為了提高刀具壽命，并使加工較深孔時(shí) 鉆頭的壽命與加工其他淺孔時(shí)鉆頭的壽命比較接近。 同一多軸箱上各刀具每分鐘進(jìn)給量必須相等并等于滑臺(tái)的工進(jìn)速度 Vf,所以要 求同一多軸箱上各刀具均有較合理的切削用量是困難的。因此,一般先按各刀具選 擇較合理的轉(zhuǎn)速 ni和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 fi,在根據(jù)其中工作時(shí)間最長,負(fù)荷最重,刃磨較困 難的所謂“限制性”刀具來確定和調(diào)整每轉(zhuǎn)進(jìn)給量和轉(zhuǎn)速,通常采用試湊法來滿足 每分鐘進(jìn)給量相同的要求。 左側(cè)面擴(kuò)孔： a15 孔、43 孔 選擇 v=30m/s，f=0.35mm/r，n=222.1r/min，Vf=77.7mm/min b15 孔、37 孔 選擇 v=30m/s，f=0.30mm/r，n=258.2r/min， Vf=77.7mm/min c51 孔 選擇 v=30m/s，f=0.415mm/r，n=187r/min， Vf=77.7mm/min d44.4 孔 選擇 v = 30 m/s，f= 0.36 mm/r，n = 215.2 r/min， Vf = 77.7 mm/min 右側(cè)面擴(kuò)孔： 11.6、23.6、29.2 孔 先用 10+20+24 鉆頭鉆孔，復(fù)合刀具。 選擇 v = 30m/s，f = 0.137mm/r，n = 477r/mm，Vf = 65.4m/min 再用 11.6+23.6+29.2 擴(kuò)孔刀擴(kuò)孔。 選擇 v = 30m/s，f = 0.2mm/r，n = 327r/mm，Vf = 65.4m/min 2.2.22.2.2 切削力、切削扭矩及切削功率切削力、切削扭矩及切削功率計(jì)算計(jì)算 根據(jù)組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊P134 表 6-20 中公式 (2-1)0.6 /FT D (2-2) 0.830.680.790.6 80.6 p TDfaHB (2-3) D Tv P 9740 ZH1105 柴油機(jī)氣缸蓋擴(kuò)孔專機(jī)總體及夾具設(shè)計(jì) 8 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） ； HB布氏硬度，在本設(shè)計(jì)中，)( 3 1 minmaxmax HBHBHBHB ， ，得 HB=230。 max 255HB min 179HB 由以上公式可得： 37 孔 0.830.680.790.6 80.6 370.301523066438.4TN mm 0.6 /1074.14FT DN 1.761 9740 Tv PKW D 15 孔 0.830.680.790.6 80.6 150.37.523013553TN mm 0.6 /542.12FT DN 1.06 9740 Tv PKW D 43 孔 0.830.680.790.6 80.6 430.35523083561.6TN mm 0.6 /1165.98FT DN 1.91 9740 Tv PKW D 29.2 孔 0.830.680.790.6 80.6 29.20.2523040799.6TN mm 0.6 /838.3FT DN 1.37 9740 Tv PKW D 23.6 孔 0.830.680.790.6 80.6 23.60.3523045603TN mm 0.6 /1159.4FT DN 2.27 9740 Tv PKW D 11.6 孔 0.830.680.790.6 80.6 11.60.20.82304464.6TN mm 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 9 0.6 /823.63FT DN 0.45 9740 Tv PKW D 20 孔鉆 1.90.80.61.90.80.6 1010 200.13725515714.5TDfHBN mm 0.80.60.80.6 2626 20 0.1372552756FDfHBN 1.58 4740 Tv PKW D 44.4 孔倒角 0.830.680.790.6 80.6 44.40.3612.723053712.86TN mm 0.6 /725.8FT DN 1.19 9740 Tv PKW D 51 孔倒角 0.830.680.790.6 80.6 510.415323072530.8TN mm 0.6 /853.3FT DN 1.4 9740 Tv PKW D 2.2.32.2.3 刀具刀具結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)選擇 組合機(jī)床上根據(jù)工藝要求與加工精度的不同，經(jīng)常采用的刀具有：一般刀具、 復(fù)合刀具以及特種刀具等。刀具設(shè)計(jì)對機(jī)床整個(gè)工藝方案的擬訂有很大的影響。 組合機(jī)床刀具的選擇原則 a 要求有較高的耐用度和可靠性，并便于裝卸和調(diào)整 由于組合機(jī)床是高生產(chǎn)率的專用機(jī)床，它的循環(huán)時(shí)間較短，而在每一循環(huán)中， 刀具不工作的時(shí)間很短。同時(shí)在大多數(shù)情況下，組合機(jī)床又是多刀加工，刀具數(shù)量 較多，更換調(diào)整刀具較費(fèi)時(shí)間。這樣，如果換刀次數(shù)太多，勢必占用大量時(shí)間，降 低生產(chǎn)率。所以就要求組合機(jī)床刀具具有如下性能：結(jié)構(gòu)可靠；刀具材料和幾何參 數(shù)選取合理，并創(chuàng)造合適的切削條件及選取比一般通用機(jī)床稍低的切削用量，以使 刀具有較高的耐用度；便于裝卸及調(diào)整。 b 有較高的復(fù)合程度 在組合機(jī)床上，為了提高生產(chǎn)率、保證加工精度，或?yàn)榱藴p少工位，一般工序 比較集中，因此采用了大量復(fù)合刀具。這些刀具，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，切削力較大，排屑 不便，加工時(shí)互相影響，制造也比較復(fù)雜，與一般刀具有所不同。 c 有良好的導(dǎo)向 組合機(jī)床在大多情況下，是多軸加工箱體零件的孔，孔的位置精度往往是通過 夾具和刀桿導(dǎo)向保證的，因而組合機(jī)床的孔加工刀具往往有各種形式的導(dǎo)向。 所以在本次組合機(jī)床的刀具選擇中，考慮到加工的孔的復(fù)雜性和為了提高加工 精度，減少多次刀具裝配帶了的定位誤差和提高加工的效率，選擇復(fù)合刀具作為本 ZH1105 柴油機(jī)氣缸蓋擴(kuò)孔專機(jī)總體及夾具設(shè)計(jì) 10 次設(shè)計(jì)的刀具。 2.3 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)三圖一卡 2.3.12.3.1 被加工零件工序圖被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示在一臺(tái)機(jī)床上或一條自動(dòng)線上 完成的工藝內(nèi)容，加工部件的尺寸及精度，技術(shù)要求，加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位， 以及被加工零件的材料，硬度和在本機(jī)床加工前毛坯情況的圖紙。它在原有的工件 圖基礎(chǔ)上，以突出本機(jī)床自動(dòng)線加工內(nèi)容，加上必要的說明繪制的。 本組合機(jī)床以柴油機(jī)氣缸體為加工對象進(jìn)行設(shè)計(jì)，對工序圖簡要說明及與本機(jī) 床設(shè)計(jì)有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)如下： a.定位方法：采用的是一面兩孔定位法,即以一個(gè)平面和圓柱銷及削邊銷進(jìn)行 定位； b.夾緊方法：采用液壓夾緊； c.零件材料：HT250； d.零件硬度：HB179255； 其余工序尺寸、加工要求等具體查加工工序圖 ZH1105-00-01 2.3.22.3.2 加工示意圖加工示意圖 加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(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。零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出 來。加工示意圖表示被加工零件在機(jī)床上的加工過程，刀具、輔具的布置狀況以及 工件、夾具、刀具等機(jī)床各部件間的相對位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等。 A 刀具的選擇 刀具直徑的選擇應(yīng)與加工部位尺寸、精度相適應(yīng)?？?37 選擇刀具 37G7； 孔 15 選擇刀具 15G7；孔 43 選擇刀具 43G7；孔 29.2 選擇刀具 29.2G7；孔 23.6 選擇刀具 23.6G7；孔 11.6 選擇刀具 11.6G7。 B 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 組合機(jī)床擴(kuò)孔時(shí)，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來保證的。導(dǎo) 向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提 高刀具系統(tǒng)的支承的剛性。 本課題中加工孔時(shí)，由于是大批大量生產(chǎn)，考慮到當(dāng)導(dǎo)套磨損時(shí)，便于更換， 避免使整個(gè)鉆模板報(bào)廢，以節(jié)約成本，所以導(dǎo)向裝置選用可換導(dǎo)套。主要參數(shù)查表。 對于加工 43 孔，選擇的尺寸為：D=55 mm，D1=71 mm，D2=22 mm，L=75 mm，L1=85mm，m= 32.5mm ，R=42.5 mm 配用螺釘 M10 對于加工 37 孔，選擇的尺寸為：D=55 mm，D1=71 mm，D2=22 mm，L=75 mm，L1=85mm，m= 32.5mm ，R=42.5 mm 配用螺釘 M10 對于倒 51 孔口角，選擇尺寸為：D=55 mm，D1=71 mm，D2=22 mm，L=75 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 11 mm，L1=85mm，m= 32.5mm ，R=42.5 mm 配用螺釘 M10 對于刀 44.4 孔口角，選擇尺寸為: D=55 mm，D1=71 mm，D2=22 mm，L=75 mm，L1=85mm，m= 32.5mm ，R=42.5 mm 配用螺釘 M10 對于鉆右面孔，選擇的尺寸為： D=30mm，D1=41m，D2=40m，L=45mm，L1=55mm，m=18mm，R=26.5mm，配用螺釘 M8 對于擴(kuò)右面的孔，選擇的尺寸為： D=30mm，D1=41m，D2=40m，L=45mm，L1=55mm，m=18mm，R=26.5mm，配用螺釘 M8 C 確定主軸、尺寸、外伸尺寸 在該課題中，主軸用于擴(kuò)孔，選用滾珠軸承主軸。又因?yàn)楦?dòng)卡頭與刀具剛性 連接，所以該主軸屬于長主軸。故本課題中的主軸均為滾珠軸承長主軸。 根據(jù)由選定的切削用量計(jì)算得到的切削轉(zhuǎn)矩 T，由組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊 P43 公式 (2-4) 4 10dBT 式中，d軸的直徑（） ；T軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（Nm） ； B系數(shù)，本課題中主軸為剛性主軸，取 B=7.3。 由公式可得： 1 軸：d = 7.3(106.092)1/4 = 20.39 mm 2 軸：d = 7.3(105.1108)1/4 = 34.6 mm 3 軸：d = 7.3(104.9691)1/4 = 34.5 mm 4 軸：d = 7.3(104.6462)1/4 = 33.9 mm 5 軸：d = 7.3(103.599)1/4 = 31.8 mm 6 軸：d = 7.3(104.388)1/4 = 33.4 mm 考慮到安裝過程中軸的互換性、安裝方便等因素，1 主軸軸徑取為 25mm,2、3、4、5、6 主軸軸徑取 35mm。根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑，查組 合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊P44 表 3-6 可得到主軸外伸尺寸及接桿莫氏圓錐號。主軸軸 徑 d=25時(shí)，主軸外伸尺寸為：，L=115mm，其他軸為， 1 /38/26D d 1 /50/36D d L=115mm，接桿莫氏圓錐號為 2。 D 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定 a 工作進(jìn)給長度 Lx 的確定 工作進(jìn)給長度 Lx，應(yīng)等于加工部位長度 L（多軸加工時(shí)按最長孔計(jì)算）與刀具 切入長度 L1和切出長度 L2之和。切入長度一般為 510，根據(jù)工件端面的誤差情 況確定。由于加工的孔均為螺紋底孔，即盲孔，所以各個(gè)孔的切出長度均為零。 兩個(gè)面上鉆孔時(shí)的工作進(jìn)給長度見下表： 表 2-1 工作進(jìn)給長度 L1 L 2 L Lx 左主軸箱 5781075 右主軸箱 23.84.2735 ZH1105 柴油機(jī)氣缸蓋擴(kuò)孔專機(jī)總體及夾具設(shè)計(jì) 12 b 進(jìn)給長度的確定 快速進(jìn)給是指動(dòng)力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置。初步選定兩個(gè)主軸箱上刀具 的快速進(jìn)給長度為 155。 c 快速退回長度的確定 快速退回長度等于快速進(jìn)給和工作進(jìn)給長度之和。由已確定的快速進(jìn)給和工作 進(jìn)給長度可知，左面快速退回長度為 230mm，右面快速退回長度為 150mm。 d 動(dòng)力部件總行程的確定 動(dòng)力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。左面的前備量取 20mm，后備量 取 130，則總行程為 380；右面的前備量取 30mm，后備量取 170，則總行程 為 350。 2.3.32.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 A 選擇動(dòng)力部件 a 動(dòng)力滑臺(tái)的選擇 a) 動(dòng)力滑臺(tái)形式的選擇 本組合機(jī)床采用的是液壓滑臺(tái)。與機(jī)械滑臺(tái)相比較，液壓滑臺(tái)具有如下優(yōu)點(diǎn)： 在相當(dāng)大的范圍內(nèi)進(jìn)給量可以無級調(diào)速；可以獲得較大的進(jìn)給力；由于液壓驅(qū)動(dòng)， 零件磨損小，使用壽命長；工藝上要求多次進(jìn)給時(shí)，通過液壓換向閥，很容易實(shí)現(xiàn)； 過載保護(hù)簡單可靠；由行程調(diào)速閥來控制滑臺(tái)的快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)，轉(zhuǎn)換精度高，工作可 靠。但采用液壓滑臺(tái)也有其弊端，如：進(jìn)給量由于載荷的變化和溫度的影響而不夠 穩(wěn)定；液壓系統(tǒng)漏油影響工作環(huán)境，浪費(fèi)能源；調(diào)整維修比較麻煩。本課題的加工 對象是 ZH1105 柴油機(jī)氣缸蓋左、右兩個(gè)面上的孔，位置精度和尺寸精度要求較高， 因此采用液壓滑臺(tái)。 由此，根據(jù)已定的工藝方案和機(jī)床配置形式并結(jié)合使用及修理等因素，確定機(jī) 床為臥式雙面單工位液壓傳動(dòng)組合機(jī)床，液壓滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，選用配套的 動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)主軸箱擴(kuò)孔主軸。 b) 動(dòng)力滑臺(tái)型號的選擇 功率傳遞效率 =0.80.9，取 =0.9 左主軸箱 10.73 2 1.330.79 1.44 5.58 0.9 P Pkw 左 右主軸箱 20.460.91 0.740.830.98 5.29 0.9 P Pkw 右 各主軸箱進(jìn)給力由上面計(jì)算得 左主軸箱 10385FN 左 右主軸箱 4253FN 左 進(jìn)給速度 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 13 1 258 0.3077.7/minVn fmm 左 55 477 0.13765.4/minVn fmm 右 最大行程 L=400mm 實(shí)際上,為克服滑臺(tái)移動(dòng)引起的摩擦阻力，動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給力應(yīng)大于 F多軸箱。又 考慮到所需的最小進(jìn)給速度、切削功率、行程、主軸箱輪廓尺寸等因素，為了保證 工作的穩(wěn)定性，由組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊P91 表 5-1，左、右兩面的液壓滑臺(tái) 均選用 1HY40IA 型。臺(tái)面寬 400mm，臺(tái)面長 800mm,行程長 400mm，滑臺(tái)及滑座總高 320mm,滑座長 1240mm，允許最大進(jìn)給力 20000N，快速行程速度 8m/min，工進(jìn)速度 12.5500mm/min。 b 動(dòng)力箱型號的選擇 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)組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡 切削 P 明手冊P47 頁公式 （2- 切削 多軸箱 P P 5） 式中, 消耗于各主軸的切削功率的總和（Kw） ； 切削 P 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)量較少、傳動(dòng)簡單，故取 。0.9 左主軸箱： 5.02PKw 切削 則 5.02 5.58 0.9 PKw 多軸箱 右主軸箱： 2.91PKw 切削 則 2.91 3.23 0.9 PKw 多軸箱 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，查組合機(jī) 床設(shè)計(jì)簡明手冊 P114115 表 5-39 得出動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號 表 2-2 動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號選擇 動(dòng)力箱型號電動(dòng)機(jī)型號 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) ZH1105 柴油機(jī)氣缸蓋擴(kuò)孔專機(jī)總體及夾具設(shè)計(jì) 14 左主軸箱 1TD40Y132M-47.51440720 右主軸箱 1TD40Y132M-47.51440720 c 配套通用部件的選擇 側(cè)底座 1CC401，其高度 H=560，寬度 B=600，長度 L=1350。根據(jù)夾具體 的尺寸，自行設(shè)計(jì)中間底座。 B 確定機(jī)床裝料高度 H 裝料高度是指機(jī)床上工件的定位基準(zhǔn)面到地面的垂直距離。本課題中，工件最 低孔位置，主軸箱最低主軸高度，所選滑臺(tái)與滑座總高mmh15 2 mmh130 1 ，側(cè)底座高度，夾具底座高度，中間底座高度mmh320 3 mmh560 4 mmh380 5 ，綜合以上因素，該組合機(jī)床裝料高度取 H=960。mmh560 6 C 確定主軸箱輪廓尺寸 主要需確定的尺寸是主軸箱的寬度 B 和高度 H 及最低主軸高度。主軸箱寬度 1 h B、高度 H 的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，查文獻(xiàn)1可按下式計(jì)算： （2- 1 2bbB 6） （2- 11 bhhH 7） 式中，b工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（） ； 最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（） ； 1 b h工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（） ； 最低主軸高度（） 。 1 h 其中，還與工件最低孔位置（） 、機(jī)床裝料高度（H=960） 、滑臺(tái) 1 hmmh15 2 滑座總高（） 、側(cè)底座高度（） 、滑座與側(cè)底座之間的調(diào)整墊mmh320 3 mmh560 4 高度（）等尺寸有關(guān)。對于臥式組合機(jī)床， 要保證潤滑油不致從主軸mmh5 7 1 h 襯套處泄漏箱外，通常推薦，本組合機(jī)床按式mmh14085 1 （2-8）)5 . 0( 47321 hhhHhh 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 15 計(jì)算，得： 。 1 164.5hmm ,取，則求出主軸箱輪廓尺寸：250,42.5bmm hmmmmb100 1 1 22502 100450Bbbmm 11 42.5 164.5 100307Hhhbmm 根據(jù)上述計(jì)算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸為 BH=500400。 2.3.42.3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 已知：機(jī)動(dòng)時(shí)間 1.5min 裝卸工件時(shí)間 0.5min 單件工時(shí) 1.343min/件 A 理想生產(chǎn)率 Q（件/h） 理想生產(chǎn)率是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)（包括備品及廢品率）所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。 用組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊P51 公式 （2-9） k t N Q 計(jì)算式中， N年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件） ，本課題中 N=130000 件； 全年工時(shí)總數(shù)，本課題以單班 7 小時(shí)計(jì)，則。 k t3570 k th 則 130000 36.4/ 3570 k N Qh t 件 B 實(shí)際生產(chǎn)率 Q1（件/h） 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。即組合機(jī)床設(shè) 計(jì)簡明手冊P51 的公式 （2-10） 單 T Q 60 1 式中，生產(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間（min） 。 單 T 則 1 6060 44.7/ 1.343 Qh T 單 件 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。即組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊 P52 的公式 （2- 1 Q Q 11） 則 1 36.4 81.43% 44.7 Q Q ZH1105 柴油機(jī)氣缸蓋擴(kuò)孔專機(jī)總體及夾具設(shè)計(jì) 16 3 組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 3.1 概述 3.1.13.1.1 夾具的工藝性分析夾具的工藝性分析 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 17 夾具是組合機(jī)床的重要組成部分，是根據(jù)機(jī)床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而 專門設(shè)計(jì)的。它是用于實(shí)現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位、夾壓、刀具的導(dǎo)向以及裝卸工 件時(shí)的限位等作用。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)在 ZH1105 氣缸蓋進(jìn)行鉆擴(kuò)加工所用的夾具。ZH1105 柴油 機(jī)氣缸蓋材料為 HT250，其硬度為 HB179255。本道工序左面孔 15 和 43 孔同 軸度要求 0.12mm，孔 15 和 37 孔同軸度要求 0.12mm；右面孔 29.2 和 11.6 孔同軸度要求 0.08mm。 3.1.23.1.2 夾具設(shè)計(jì)的基本要求夾具設(shè)計(jì)的基本要求 A 保證工件的加工精度 保證工件的加工精度是夾具設(shè)計(jì)的最基本要求。其關(guān)鍵在于，正確地確定定位 方案、夾緊方案和刀具導(dǎo)向方式，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。 B 提高生產(chǎn)效率、減低制造成本 夾具設(shè)計(jì)的總體方案應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。在大批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)盡量采用各種 快速、高效的結(jié)構(gòu)、自動(dòng)裝置和先進(jìn)的控制方法，以縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率； 在中心批量生產(chǎn)中，則要求在滿足夾具功能的前提下，盡量使夾具結(jié)構(gòu)簡單，容易 制造，以降低夾具的制造成本。 C 操作方便、省力和安全 夾具的操作要盡量做到方便、省力，如有條件，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。并可較好地控制夾緊力。夾具操作位置 應(yīng)符合操作工人的習(xí)慣，必要時(shí)應(yīng)有安全保護(hù)裝置，以確保使用安全。 D 便于排屑 夾具的排屑是一個(gè)容易忽視的問題，如果排屑功能不好，切屑積集在夾具中， 會(huì)破壞工件正確的定位；切屑帶來的大量熱量會(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)損 傷刀具以致造成設(shè)備事故或工傷事故。因此，排屑問題在夾具設(shè)計(jì)時(shí)必須給予充分 的注意，在設(shè)計(jì)高效組合機(jī)床夾具時(shí)尤為重要。 E 有良好的結(jié)構(gòu)工藝性 夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗(yàn)和維修，應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn) 元件和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。 夾具設(shè)計(jì)是一種相互關(guān)聯(lián)的工作，通常是在參閱有關(guān)資料的情況下，按加工要 求構(gòu)思出設(shè)計(jì)方案，繪制出圖樣，經(jīng)修改后確定夾具的結(jié)構(gòu)。 3.2 定位方案的確定 3.2.13.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇原則原則 a 盡可能選擇最大基面做主要的定位基準(zhǔn)面； b 盡可能與工序基準(zhǔn)重合； c 盡量選最長表面做為限制自由度的定位基準(zhǔn)； ZH1105 柴油機(jī)氣缸蓋擴(kuò)孔專機(jī)總體及夾具設(shè)計(jì) 18 d 盡量選精度較高的已加工表面為定位基準(zhǔn)； e 在同一工件各工序中盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。 綜上所述，故選定底面為定位基準(zhǔn)面 3.2.23.2.2 定位定位方案的設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì) 根據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)特征，選擇定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)六點(diǎn)定位原理，即選蓋底面 作為定位基準(zhǔn)面，用支承塊限制了三個(gè)自由度，同時(shí)有兩根定位銷插入孔中限制了 三個(gè)自由度，這樣氣缸體的六個(gè)自由度全部消除，實(shí)現(xiàn)零件的定位。 被加工零件為 ZH1105 氣缸蓋，本工序加工為雙面同時(shí)鉆擴(kuò)孔，加工工序集中、 精度要求高，故選用“一面雙孔”定位方法，采用“一面雙孔”定位方法，能夠保 證工件的位置精度要求，同時(shí)便于工件裝夾，又有利于夾具的設(shè)計(jì)與制造。 3.3 定位誤差分析 一批工件依次在夾具中進(jìn)行定位時(shí)，由于工序基準(zhǔn)的變動(dòng)對加工表面尺寸所造 成的極限值之差稱為定位誤差。產(chǎn)生定位誤差的原因是工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不相重 合或工序基準(zhǔn)自身在位置上發(fā)生偏移或位移所引起的。 3.3.13.3.1 影響加工精度的因素影響加工精度的因素 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：定位誤差 P、對刀誤差 T、夾具在機(jī)床上的安裝誤差 A 和夾具誤差 E，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。上述各項(xiàng)誤差均導(dǎo)致刀具相對工件的位置不精確而形成總的加工誤 差。 A 定位誤差 a 基準(zhǔn)不重合誤差 由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合而造成的定位誤差。 B 根據(jù)資料查得基準(zhǔn)不重合誤差的計(jì)算公式如下： （3-cos 1 n i iB 1） 式中 定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)間的尺寸鏈組成環(huán)的公差(mm)； i 的方向與加工尺寸方向的夾角()。 i 工件為平面定位時(shí)，基準(zhǔn)不重合誤差： ；0 B b 基準(zhǔn)位移誤差 由于定位基準(zhǔn)的誤差或定位支撐點(diǎn)的誤差而造成的定位 Y 基準(zhǔn)位移，即工件實(shí)際位置對確定位置的理想要素的誤差，這種誤差稱為基準(zhǔn)位移 誤差，以表示。不同的定位方式，其基準(zhǔn)位移誤差的計(jì)算方式也不同，此夾具 Y 定位是采用的“一面雙孔”定位的方法，所以要計(jì)算的是平面支撐定位的位移誤差。 根據(jù)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊P149 表 1.7-1 查得 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 19 111min1maxDd Y 根據(jù)上面公式 111min 0.011 0.021 0.010.042 Dd Y 所以0.04200.042 YB D B 對刀誤差 T 因刀具相對于對刀或?qū)蛟奈恢貌痪_而造成的加工誤差，裝配圖中，刀 具與鉆套之間的間隙會(huì)引起刀具的位移或傾斜，造成加工誤差。 鉆 43、37 深 10,鉆套導(dǎo)向尺寸為 24，所以加工時(shí)的對刀誤差為 020 . 0 033 . 0 =0.013 T C 夾具的安裝誤差 A 因夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差。本組合機(jī)床的夾具的安裝基 面為平面，因此安裝誤差：=0。 A D 加工方法誤差 G 因機(jī)床的精度、刀具精度、刀具與機(jī)床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受 熱變形因素造成的加工誤差，所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為它留出工件公差的 1/3，計(jì)算可得： =0.1/3=0.033mm。 G 3.3.23.3.2 保證加工精度的條件保證加工精度的條件 工件在夾具中加工時(shí)，總加工誤差為上述的各項(xiàng)誤差之和。由于上述誤差 為獨(dú)立隨機(jī)變量，應(yīng)用概率法疊加因此保證加工精度的條件為： （3-2） 2222 G ATD K 即工件的加工誤差=0.055mm 應(yīng)不大于工件的尺寸公差，由于孔距尺寸為 K 500.15，可取=0.1，A 為滿足條件，所以該精度滿足要求。 K K 3.4 夾緊方案的確定 3.4.13.4.1 夾緊機(jī)構(gòu)的確定夾緊機(jī)構(gòu)的確定 A 夾緊機(jī)構(gòu)的組成 本設(shè)計(jì)中夾緊機(jī)構(gòu)采用機(jī)械夾緊機(jī)構(gòu)，由力源裝置、中間傳力機(jī)構(gòu)、夾緊元件 三部分組成。 B 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求 a 夾緊過程中，不改變工件定位后占據(jù)的正確位置。 b 夾緊力的大小要可靠和適當(dāng)，既要保證工件在整個(gè)加工過程中位置穩(wěn)定不變， 振動(dòng)小，又要使工件不產(chǎn)生于過大的夾緊變形。 c 夾緊機(jī)構(gòu)的自動(dòng)化和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)想適應(yīng)，在保證生產(chǎn)率的前提下， ZH1105 柴油機(jī)氣缸蓋擴(kuò)孔專機(jī)總體及夾具設(shè)計(jì) 20 其結(jié)構(gòu)要力求簡單，以便于制造和維修。 d 夾緊機(jī)構(gòu)的操作應(yīng)當(dāng)方便、安全、省力。 C 夾緊機(jī)構(gòu)的選擇 通常應(yīng)用的機(jī)械夾緊機(jī)構(gòu)有氣壓機(jī)構(gòu)和液壓機(jī)構(gòu)兩種，各有其優(yōu)越性，要根據(jù) 實(shí)際情況來選擇用哪種機(jī)構(gòu)。 a 氣壓機(jī)構(gòu) 氣壓機(jī)構(gòu)以壓縮空氣為力源，應(yīng)用比較廣泛，有以下特點(diǎn)： a) 動(dòng)作迅速，反應(yīng)快。氣壓為 0.5MPa時(shí)，氣缸活塞速度為 1-10m/s，夾具每 小時(shí)可連續(xù)松夾上千次。 b) 工作壓力低（一般為 0.4-0.6MPa） 。傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，對裝置所用材料及制造 精度要求不高，制造成本低。 c) 空氣粘度小，在管路中的損失較少，便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送，易于集 中操縱或程序控制等。 d) 空氣可就地取材，容易保持清潔，管路不易堵塞，也不會(huì)污染環(huán)境，具有 維護(hù)簡單，使用安全、可靠、方便等特點(diǎn)。 主要缺點(diǎn)是空氣壓縮性大，夾具的剛度和穩(wěn)定性較差；在產(chǎn)生相同原始作用的 條件下，因工作壓力低，其動(dòng)力裝置的結(jié)構(gòu)尺寸大。此外，還有較大的排氣噪聲。 b 液壓機(jī)構(gòu) 液壓機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是： a) 液壓油油壓高、傳動(dòng)力大，在產(chǎn)生同樣原始作用力的情況下，液壓缸的 結(jié)構(gòu)尺寸比氣壓小了許多。 b) 液壓油的不可壓縮性可使夾具剛度高，工作平穩(wěn)、可靠。 c) 液壓傳動(dòng)噪聲小，勞動(dòng)條件比氣壓的好。 通過對以上兩種機(jī)械夾緊機(jī)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)的比較，結(jié)合加工工件的精度要求、工人 的勞動(dòng)強(qiáng)度和環(huán)境要求、企業(yè)的實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)中夾緊機(jī)構(gòu)采用液壓夾緊機(jī)構(gòu)。 3.4.23.4.2 夾緊力的確定夾緊力的確定 A 夾緊力確定的基本原則 a 夾緊力的方向 a) 夾緊力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。 b) 夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力。 c) 夾緊力的方向應(yīng)是工件剛度較高的方向。 b 夾緊力的作用點(diǎn) a) 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。 b) 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選在工件剛度較高的部位。 c) 夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面。 B 夾緊方案 根據(jù)以上要求及原則，工件屬于箱體類零件，夾緊力的方向應(yīng)垂直于最重要的 定位基面底面，并將工件壓向該面，而不宜與其他方面進(jìn)行夾緊。采用多點(diǎn)同時(shí) 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 21 壓向工件，均勻分布壓緊力，起到減少受力變形的效果。夾緊力為液壓缸驅(qū)動(dòng)。用 推桿將壓力傳遞致推桿，然后由三根推桿將壓力傳遞到工件表面，從而將工件壓緊。 本夾具的夾緊具體過程為：傳送帶將工件傳送到指定位置，下方的偏心裝置轉(zhuǎn) 動(dòng)將工件向上頂起至一定位置，兩根定位銷插入定位，此時(shí)壓緊液壓油缸工作將推 桿推向工件表面，夾緊工件。 C 夾緊力的預(yù)算 根據(jù)工件所受切削力、夾緊力的作用情況，找出加工過程中對夾緊最不利的狀 態(tài)，來確定夾緊力。 根據(jù)文獻(xiàn)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊查得切削力Q的計(jì)算公式如下 （3-3） 21 0) ( ff pPK Q 式中 K安全系數(shù)； P切削力； P0定位銷上允許承受的一部分切削力，通?？砂磾D壓強(qiáng)度確定： ； 擠 0 dhp 許用擠壓應(yīng)力，取定位銷和工件中較小者； 擠 壓板和工件表面間的摩擦系數(shù)； 1 f 工件和定位支承塊間的摩擦系數(shù)； 2 f 定位銷的直徑；d 定位銷的接觸長度。h 根據(jù)文獻(xiàn)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊查得安全系數(shù)按下式計(jì)算K （3- 6543210 KKKKKKKK 4） 式中，為各種因素的安全系數(shù)，查表 0 K 6 K ：考慮工件材料及加工余量均勻性的基本安全系數(shù)，??； 0 K 0 K2 . 1 ：加工性質(zhì)，?。?1 K 1 K2 . 1 ：刀具鈍化程度，??； 2 K 2 K0 . 1 ：切削特點(diǎn)，??； 3 K 3 K0 . 1 ：夾緊力的穩(wěn)定性，取； 4 K 4 K0 . 1 ：夾緊時(shí)的位置 ，?。?5 K 5 K0 . 1 ：僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時(shí)工件與支承面的接觸情況，取。 6 K 6 K5 . 1 6543210 KKKKKKKK 5 . 10 . 10 . 10 . 10 . 12 . 12 . 1 16 . 2 K 取 2.5 ZH1105 柴油機(jī)氣缸蓋擴(kuò)孔專機(jī)總體及夾具設(shè)計(jì) 22 查表摩擦系數(shù)，均為 1 f 2 f2 . 0 根據(jù) 2.2.2 節(jié)切削力的計(jì)算結(jié)果，取 8890N 12 2.5 8890 55562.5 0.20.2 KP QN ff 3.4.33.4.3 夾緊液壓缸的選擇夾緊液壓缸的選擇 A 壓缸工作壓力的確定 組合機(jī)床工作壓力 3-5MP，取 P=5MP。 B 內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 的確定 查表,取 P2=0.5MP 取 =0.95 查表,取 d/D=1/2 由公式 （3-5） 22 2 44 19275 74.75 1/ 1 ( /) 3.14 5 0.951 0.5/51 (1/2) F Dmm P cmP Pd D 查表取 D=80mm 查表 2-5 取 d=40mm C 液壓缸壁厚和外徑的計(jì)算 由公式 （3-6） 2 DPy 式中 液壓缸壁厚； D液壓缸內(nèi)徑； 試驗(yàn)壓力，最大工作壓力的（1.25-1.5）倍 y P =1.35=6.5MP； y P 缸體材料許用應(yīng)力，鑄鋼=100-110MP，取=100MP。 ，取=15mmmmM DPy 925 . 2 002925 . 0 1002 04 . 0 5 . 6 2 則外徑。 1 22.9258030110DDmmmm D 工作行程的確定 查表,取工作行程為 30mm。 E 缸蓋厚度的確定 （3-mm P Dt y 94 . 9 100 5 . 6 09 . 0 433 . 0 433 . 0 2 7） 取 t=15mm。 綜上所述，查資料選定夾緊液壓缸為 C7021 型油缸。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 23 3.5 引導(dǎo)裝置的選擇 引導(dǎo)裝置多用于鉆床和鏜床夾具中，其作用是為刀具導(dǎo)向。引導(dǎo)元件主要有鉆 套和鏜套。 3.5.13.5.1 鉆套型式的選擇和設(shè)計(jì)鉆套型式的選擇和設(shè)計(jì) A 鉆套的型式 鉆套的結(jié)構(gòu)和尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，按其使用特點(diǎn)可分為固定式鉆套、可換鉆套和快 換鉆套。 由于工件是大批量生產(chǎn)。固