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本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 25 頁 共 25 頁 1 緒論 1.1 畢業(yè)設計的目的 本次課程設計是我們在畢業(yè)設計前一次重要的實踐設計，對所學的基礎課、技術基礎課和專業(yè)課能很好的進行系統(tǒng)的復習，也是我們在進行畢業(yè)之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。本設計要求學生根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和推動架的加工要求，首先完成零件的加工工藝規(guī)程設計，在此基礎之上，選擇其關鍵工序之一進行專用夾具及加工用組合機床設計，并完成必要的設計計算[1]。 通過這樣一個典型環(huán)節(jié)綜合訓練，達到綜合訓練學生運用所學知識，解決工程實際問題的能力。 1.2 推動架工藝設計的基本情況 推動架是工業(yè)中應用廣泛的零件之一，生產(chǎn)量比較大。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高加工效率，需要對其加工工藝進行優(yōu)化設計，并在關鍵工序使用組合機床或?qū)Ｓ脵C床進行加工。本課題即以此為背景，要求學生根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)需要和支座體零件的加工要求，首先完成零件的加工工藝規(guī)程設計，在此基礎之上，選擇其關鍵工序之一進行專用夾具及加工用組合機床設計，并完成必要的設計計算。 工藝設計以保證質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)可靠為原則。對工件進行加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于刀具及機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。為此，在進行機械加工前，首先要將工件裝夾好。用夾具裝夾工件有下列優(yōu)點：能穩(wěn)定地保證工件的加工精度；能提高勞動生產(chǎn)率；能擴大機床的使用范圍；能降低成本[2]。通過這樣一個典型環(huán)節(jié)綜合訓練，達到綜合訓練學生運用所學知識，解決工程實際問題的能力。 2 零件分析 2.1 零件的工藝分析 推動架共有二組加工表面，其相互有一定關聯(lián)要求。分析如下： 以φ32為中心的一組加工表面，這一組加工表面包括：45mm、60mm、φ16孔。 以φ16孔為中心的一組加工表面，這一組加工表面包括：40mm、25mm、61槽孔、69槽孔、M8孔。 經(jīng)過分析，為了保證加工精度和降低加工成本，將φ32孔和φ16作為定位基準，以他為工藝基準能很好保證其他各個尺寸要求，完全可以達到圖紙要求。 由上面分析可知，加工時應先加工第一組表面，再以第一組加工后表面為精基準加工另外一組加工面。 2.2 零件的作用 設計題目給定的零件是推動架，生產(chǎn)綱領為50000件/年，查表可知該產(chǎn)品為大批生產(chǎn)。 推動架主要是用來安裝在機床上，起到導向的作用使機床實現(xiàn)進給運動。 3 工藝規(guī)程設計 3.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200，考慮零件受沖擊不大，零件結(jié)構又比較簡單，故選擇鑄件毛坯。 3.2 基準的選擇 粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。 精基準的選擇。主要應該考慮基準重合的問題。為了使基準統(tǒng)一，先選擇φ32孔和φ16孔作為基準。 3.3 工藝路線的選擇 制定工藝路線得出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下，可以考慮采用通用機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降[3]。 3.3.1 方案一 工序一 備毛坯 工序二 熱處理 工序三 銑面A、B （見工序卡） 工序四 銑面E、F （見工序卡） 工序五 擴孔φ32，孔口倒角 工序六 車端面，鉆孔φ10，車孔φ16，孔口倒角 工序七 鉆擴鉸φ16孔 工序八 鉆孔φ6，锪孔 工序九 鉆M8底孔φ6.6，攻M8孔 工序十 銑槽61、69 工序十一 去毛刺 工序十二 檢測 3.3.2 方案二 工序一 備毛坯 工序二 熱處理 工序三 銑面A、B （見工序卡） 工序四 銑面E、F （見工序卡） 工序五 擴孔φ32，孔口倒角 工序六 車端面，鉆孔φ10，車孔φ16，孔口倒角 工序七 銑槽61、69 工序八 鉆擴鉸φ16孔 工序九 鉆孔φ6，锪孔 工序十 鉆M8底孔φ6.6，攻M8孔 工序十一 去毛刺 工序十二 檢查 3.3.3 工藝路線分析比較 工藝路線一與工藝路線二的差別在于對φ16銷孔和銑槽61、69的加工安排的不同，工藝路線一將φ16銷孔作為基準，加工槽61、69，基準統(tǒng)一，能很好的保證槽61、69的精度要求，所以此次設計依據(jù)工藝路線一來開展設計。 3.4 機械加工余量、工序尺寸以及毛坯余量的確定 推動架零件材料為HT200，生產(chǎn)類型為大批量，鑄造毛坯。 據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： （1）內(nèi)孔和外圓的加工余量及公差 查《機械制造工藝設計簡明手冊》（以下稱《工藝手冊》）表2.2～2.5，取φ32內(nèi)孔單邊加工余量為2mm。 （2）銑削加工余量 粗銑 1.5mm 精銑 0.5mm 其他尺寸直接鑄造得到 由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調(diào)整法加工方式予以確認[5]。 3.5 確定切削用量及基本工時 準備毛坯，進行熱處理。 3.5.1 工序三 銑面A、B （1）加工條件 （a）工件材料：HT200，鑄造。 （b）機床：XA6132臥式銑床。 （c）刀具：高速鋼圓柱銑刀，深度ap<3mm，故據(jù)《切削用量簡明手冊》（后簡稱《切削手冊》）取刀具直徑do=60mm。 （2）切削用量 （a）銑削深度：因為切削量不大，故可以選擇ap1=1.8mm，ap2=0.2mm，二次走刀即可完成所需尺寸。 （b）每齒進給量：機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14mm/z～0.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14mm/z。 查后刀面最大磨損及壽命，查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0mm～1.5mm。 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min。 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min，Vf=490mm/s據(jù)XA62銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min，Vfc=475mm/s。 實際切削Vc=3.1460475/1000=119.3m/min。 （3.1） 實際進給量fzc=Vfc/ncz=475/（30010）=0.16mm/z。 （3.2） 校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=2.3kw，而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。 ap1=1.8mm，ap2=0.2mm，nc=475r/min，Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。 （3）計算工時 tm＝2L/nfz=2（100+60）/4750.16=4.2min。 3.5.2 工序四 銑面E、F （1）加工條件 （a）工件材料：HT200，鑄造。 （b）機床：XA6132臥式銑床。 （c）刀具：高速鋼圓柱銑刀，深度ap<3mm，故據(jù)《切削用量簡明手冊》（后簡稱《切削手冊》）取刀具直徑do=60mm。 （2）切削用量 （a）銑削深度：因為切削量不大，故可以選擇ap1=1.8mm，ap2=0.2mm，二次走刀即可完成所需尺寸。 （b）每齒進給量：機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14mm/z～0.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。 查后刀面最大磨損及壽命， 查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0mm～1.5mm。 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min。 計算切削速度 按《切削手冊》，查得Vc＝98mm/s，n=439r/min，Vf=490mm/s 據(jù)XA62銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min，Vfc=475mm/s， 則實際切削Vc=3.1460475/1000=119.3m/min。 實際進給量fzc=Vfc/ncz=475/（30010）=0.16mm/z。 校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=2.3kw，而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定ap1=1.8mm，ap2=0.2mm，nc=475r/min，Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。 （3）計算工時 tm＝2L/nfz=2（50+35+60）/4750.16=3.8min。 3.5.3 工序五 擴孔φ32，孔口倒角 （1）加工條件 （a）工件材料：HT200，鑄造。 （b）機床：C6116車床。 （c）刀具：擴孔麻花鉆，倒角車刀。 （2）切削用量 查《切削手冊》mm/r，，所以，mm/r。 按鉆頭強度選擇mm/r，按機床強度選擇mm/r。 最終決定選擇機床已有的進給量mm/r，經(jīng)校驗，校驗成功。 （a）鉆頭磨鈍標準及壽命　 后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.5mm～0.8mm，壽命。 （b）切削速度 查《切削手冊》mm/r，修正系數(shù) ，，， ，，，故mm/r。 。 （3.3） 查《切削手冊》機床實際轉(zhuǎn)速。 故實際的切削速度mm/r。 （c）校驗扭矩功率 Nm，Nm，所以。 kw，故滿足條件，校驗成立。 （3）計算工時 。 （3.4） 3.5.4 工序六 車端面，鉆孔φ10，車孔φ16，孔口倒角 （1）加工條件 工件材料：HT200，鑄造。 機床：CA6140車床。 刀具：選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，do=φ10mm，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝120°，45度車刀。 （2）鉆孔切削用量 查《切削手冊》mm/r，，所以，mm/r。 按鉆頭強度選擇mm/r，按機床強度選擇mm/r。 最終決定選擇機床已有的進給量mm/r，經(jīng)校驗N，校驗成功。 （a）鉆頭磨鈍標準及壽命　 后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.5mm～0.8mm，壽命。 （b）切削速度 查《切削手冊》mm/r，修正系數(shù) ，，， ，，，故mm/r，r/min。 查《切削手冊》機床實際轉(zhuǎn)速r/min。 故實際的切削速度mm/r。 （c）校驗扭矩功率 Nm，Nm，所以。 kw，故滿足條件，校驗成立。 （3）計算工時 。 （3.5） 3.5.5 工序七 鉆擴鉸φ16孔 （1）加工條件 （a）工件材料：HT200，鑄造。 （b）機床：Z5215A搖臂鉆床。 （c）刀具：選擇高速鋼麻花鉆鉆頭（a），φ14高速鋼麻花鉆、φ15.8高速鋼擴孔鉆、φ16高速鋼標準鉸刀，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝120°。 （2）切削用量 查《切削手冊》，，所以，mm/r。 按鉆頭強度選擇mm/r，按機床強度選擇mm/r。 最終決定選擇機床已有的進給量mm/r，經(jīng)校驗N，校驗成功。 （a）鉆頭磨鈍標準及壽命　 后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.5mm～0.8mm，壽命。 （b）切削速度 查《切削手冊》mm/r，修正系數(shù)，，， ，，，故mm/r，r/min。 查《切削手冊》機床實際轉(zhuǎn)速r/min。 故實際的切削速度mm/r。 （c）校驗扭矩功率 Nm，Nm，所以。 kw，故滿足條件，校驗成立。 （3）計算工時 。 （3.6） 3.5.6 工序八 鉆孔φ6，锪孔 （1）加工條件 （a）工件材料：HT200，鑄造。 （b）機床：Z5215A搖臂鉆床。 （c）刀具：選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，φ6高速鋼麻花鉆，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝120°。 （2） 切削用量 查《切削手冊》，，所以，。 按鉆頭強度選擇，按機床強度選擇。 最終決定選擇機床已有的進給量，經(jīng)校驗N，校驗成功。 （a）鉆頭磨鈍標準及壽命　 后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.5mm～0.8mm，壽命。 （b）切削速度 查《切削手冊》，修正系數(shù)，，， ，，，故，。 查《切削手冊》機床實際轉(zhuǎn)速。 故實際的切削速度。 （c）校驗扭矩功率 Nm，Nm，所以。 ，故滿足條件，校驗成立。 （3）計算工時 。 3.5.7 工序九 鉆M8底孔φ6.6，攻M8孔 （1）加工條件 （a）工件材料：HT200，鑄造。 （b）機床：Z5215A搖臂鉆床。 （c）刀具：選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，φ6.6高速鋼麻花鉆，鉆頭采用雙頭刃磨法，后角αo＝120°。 （2）切削用量 查《切削手冊》，，所以，。 按鉆頭強度選擇，按機床強度選擇。 最終決定選擇機床已有的進給量，經(jīng)校驗N，校驗成功。 （a）鉆頭磨鈍標準及壽命　 后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.5mm～0.8mm，壽命。 （b）切削速度 查《切削手冊》mm/r，修正系數(shù)，，， ，，，故mm/r，r/min。 查《切削手冊》機床實際轉(zhuǎn)速r/min。 故實際的切削速度mm/r。 （c）校驗扭矩功率 Nm，Nm，所以。 ，故滿足條件，校驗成立。 （3）計算工時 。 3.5.8 工序十 銑槽6x1、6x9 （1）加工條件 工件材料：HT200，鑄造。 機床：X62A臥式銑床。 刀具：高速鋼圓柱銑刀，深度ap<3mm，故據(jù)《切削用量簡明手冊》（后簡稱《切削手冊》）取刀具直徑do=6mm。 （2）切削用量 銑削深度 69槽，因為切削量不大，故可以選擇ap=3mm，3次走刀即可完成所需尺寸。 銑削深度61槽，因為切削量不大，故可以選擇ap=1mm，1次走刀即可完成所需尺寸。 （a）每齒進給量 機床功率為7.5kw。查《切削手冊》f=0.14 mm/z～0.24mm/z。由于是對稱銑，選較小量f=0.14 mm/z。 （b）查后刀面最大磨損及壽命 查《切削手冊》表3.7，后刀面最大磨損為1.0mm～1.5mm。 查《切削手冊》表3.8，壽命T=180min。 （c）計算切削速度 按《切削手冊》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min，Vf=490mm/s 據(jù)XA62銑床參數(shù)，選擇nc=475r/min，Vfc=475mm/s，則實際切削Vc=3.146475/1000=8.49m/min。 （3.7） 實際進給量為fzc=Vfc/ncz=475/（30010）=0.16mm/z。 校驗機床功率 查《切削手冊》Pcc=2.3kw，而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定ap=3mm，nc=475r/min，Vfc=475mm/s，Vc=8.49m/min，fz=0.16mm/z。 （3）計算工時 tm＝4L/nfz=4（27+6）/4750.16=1.73min。 （3.8） 4 切削用量的確定 正確、合理地確定切削用量，對提高切削效率，保證刀具耐用度，保證加工的經(jīng)濟性，保證加工質(zhì)量，具有重要的作用[6]。 4.1 粗加工時切削用量的確定 粗加工時加工精度與表面粗糙度要求不高，毛坯切削余量較大。因此，選擇粗加工的切削用量時，要盡可能保證較高的單位時間金屬切削量（金屬切除率）及必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)效率和降低加工成本。金屬切除率可以用下式計算：Zw ≈1000Vfap式中：Zw單位時間內(nèi)的金屬切除量（mm3/s），V切削速度（m/s），f 進給量（mm/r），ap切削深度（mm）。 提高切削速度、增大進給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，在這三個因素中，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進給量，影響最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的確定是：首先考慮選擇一個盡可能大的切削深度（ap），其次選擇一個較大的進給量度f，最后確定一個合適的切削速度V。 選用較大的ap和f以后，刀具耐用度顯然也會下降，但要比V對刀具耐用度的影響小得多，因此使V、f、ap的乘積盡可能大，從而保證較高的金屬切除率。此外，增大ap可使走刀次數(shù)減少，增大f又有利于斷屑。因此，根據(jù)以上原則確定粗加工切削用量對提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本是比較有利的[7]。 4.1.1 切削深度的確定 粗加工時切削深度應根據(jù)工件的加工余量和由機床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛性來確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，應當盡量將粗加工余量一次切除。只有當總加工余量很大，一次不能切完時，應考慮分多次走刀[8]。 4.1.2 進給量的確定 粗加工時限制進給量提高的因素主要是切削力。因此，進給量應根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強度來確定。選擇進給量時應考慮到機床進給機構的強度、刀桿尺寸、刀片厚度、工件的直徑和長度等。在工藝系統(tǒng)的剛性和強度好的情況下，可選用大一些的進給量；在剛性和強度較差的情況下，應適當減小進給量[9]。 4.1.3 切削速度的確定 粗加工時，切削速度主要受刀具耐用度和機床功率的限制。切削深度、進給量和切削速度三者決定了切削功率，在確定切削速度時必須考慮到機床的許用功率。如超過了機床的許用功率，則應適當降低切削速度[10]。 4.2 精加工時切削用量的確定 精加工時加工精度和表面質(zhì)量要求較粗加工高，加工余量小且均勻。因此，選擇精加工的切削用量時應先考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎上盡量提高生產(chǎn)效率。 4.2.1 切削深度的確定 精加工時的切削深度應根據(jù)粗加工留下的余量確定。通常希望精加工余量不要留得太大，否則，當背吃刀量較大時，切削力顯著增加，影響加工質(zhì)量[11]。 4.2.2 進給量的確定 精加工時限制進給量提高的主要因素是表面粗糙度。進給量增大時，雖有利于斷屑，但殘留面積高度增大，切削力增大，表面質(zhì)量下降[12]。 4.2.3 切削速度的確定 切削速度提高時，切削變形減小，切削力有所下降，而且不會產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺。一般選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，盡可能提高切削速度。只有當切削速度受到工藝條件限制而不能提高時，才選用低速，以避開積屑瘤產(chǎn)生的范圍[13]。 由此可見，精加工時選用較小的背吃刀量ap和進給量f，并在保證合理刀具耐用度的前提下，選取盡可能高的切削速度V，以保證加工精度和表面質(zhì)量，同時滿足生產(chǎn)率的要求[14]。 5 夾具設計 5.1 夾具的作用 夾具是卡緊工件用的。比如機床加工時，主軸有幾千轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，工件必須要固定好，否則工件飛出傷人后果嚴重。夾具設計要合理，即卡緊可靠，又要定位準確，較少誤差，并保護好已加工好的表面。才能保證工件質(zhì)量。夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟方向發(fā)展。為保證工件的加工要求，必須使工件在機床上處于準確的位置，夾具就是用來實現(xiàn)這一要求的。夾具的作用有四點： （1）保證加工精度 采用夾具安裝，可以準確地確定工件與機床、刀具之間的相互位置，工件的位置精度由夾具保證，不受工人技術水平的影響，其加工精度高而且穩(wěn)定。 （2）提高生產(chǎn)率、降低成本 用夾具裝夾工件，無需找正便能使工件迅速地定位和夾緊，顯著地減少了輔助工時；用夾具裝夾工件提高了工件的剛性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夾具裝夾工件，并采用高效夾緊機構，這些因素均有利于提高勞動生產(chǎn)率。另外，采用夾具后，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，廢品率下降，可以安排技術等級較低的工人，明顯地降低了生產(chǎn)成本。 （3）擴大機床的工藝范圍 使用專用夾具可以改變原機床的用途和擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能。例如，在車床或搖臂鉆床上安裝鏜模夾具后，就可以對箱體孔系進行鏜削加工；通過專用夾具還可將車床改為拉床使用，以充分發(fā)揮通用機床的作用。 （4）減輕工人的勞動強度 用夾具裝夾工件方便、快速，當采用氣動、液壓等夾緊裝置時，可減輕工人的勞動強度。 5.1.1 夾具設計的基本要求 一臺優(yōu)良的機床必須滿足下列基本要求： (1)保證工件的加工精度保證加工精度的關鍵，首先在于正確的選定定位基準，定位方法和定位元件，必要時還需要進行定位誤差分析，還要注意夾具中其他零件的結(jié)構對加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 (2)提高生產(chǎn)效率專用夾具的復雜程度應與生產(chǎn)綱領相對應，應盡量采用各種快速高效的裝夾機構，保證操作方便，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。 (3)工藝性能好專用夾具的結(jié)構應力求簡單、合理，便于操作、裝配、調(diào)整、檢驗、維修等。 (4)使用性能好專用夾具的操作應簡便，省力，安全可靠。在客觀條件允許且又經(jīng)濟適用的前提下，應盡可能采用氣動、液壓等機械化夾具裝置，以減輕操作者的勞動強度。 5.2 定位元件的選擇 在設計夾具的過程中要考慮到工件是否正確定位，保證加工精度，縮短安裝時間，提高勞動生產(chǎn)率，擴大機床工藝范圍，實現(xiàn)一機多能，操作方便，可降低對工人的技術要求，還可減輕工人的勞動強度。夾具包括定位元件裝置，夾緊裝置，對刀—導向元件，連接元件以及其他夾緊裝置和夾具體。 常見的定位元件有支撐釘、支撐板、定位銷、錐面定位銷、V形塊、定位套、錐度心軸等等。本設計所選用的定位元件是心軸、定位銷。它的優(yōu)點是：在夾緊過程中能保持推動架安裝定位時獲得正確位置；操作方便、省力、安全；結(jié)構簡單，是標準化元件。由于所加工零件的基準和所設計的基準重合，所以能很好的保證了加工精度。 5.3 夾緊元件的選擇 工件在夾具中定位后一般應夾緊，使工件在加工過程中保持以獲得的定位不被破壞。由于工件在加工過程中受切削力，慣性力、夾緊力等的作用，會形成變形或位移，從而影響工件的加工質(zhì)量。所以工件的夾緊也是保證加工精度的一個十分重要的問題。為了獲得良好的加工效果，一定要把工件在加工過程中的位移、變形等控制在加工精度所允許的范圍之內(nèi)。夾緊時間的處理有時會比定位的設計更為困難，從設計難度上講，夾緊機構往往花費設計人員較多的心血。 本夾具所采用的夾緊元件是螺母，用一個螺母加墊片跟心軸固定，從而實現(xiàn)夾緊。 5.3.1 夾緊機構設計主要原則 （1）夾緊時不能破壞工件在定位元件上所獲得的位置。 （2）夾緊力應保證工件位置在整個加工過程中不變或不產(chǎn)生不允許的振動。 （3）使工件不產(chǎn)生過大的變形表面損傷。 （4）夾緊機構必須可靠。夾緊機構各元件要有足夠的剛度和強度，手動夾緊機構必須保證自鎖，機動夾緊機構應有聯(lián)鎖保護裝置，夾緊行程必須足夠。 （5）夾緊機構必須安全、省力、方便、符合工人操作習慣。 （6）夾緊機構的復雜程度、自動化程度必須與生產(chǎn)綱領和工廠的條件相適應。 夾緊元件是用以夾緊工件的，用于固定工件以獲得的正確的元件，本設計所選用的主要定位元件是心軸，它的優(yōu)點是：在夾緊過程中能保持推動架安裝定位時獲得正確位置；操作方便、省力、安全；結(jié)構簡單，是標準化元件。 5.3.2 切削力及夾緊力的計算 （1）定位基準的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選擇一端面和孔φ32和孔φ32為定位基準面，保證加工的基準和設計的基準重合，再使用快速螺旋夾緊機構進行夾緊。 （2）切削力和夾緊力計算 本步加工按鉆削估算夾緊力。實際效果可以保證可靠的夾緊。 鉆削軸向力： N 扭矩Nm 夾緊力為N 取系數(shù) S1=1.5S2=S3=S4=1.1 則實際夾緊力為 f=S1S2S3S4F=24.1N 使用快速螺旋定位機構快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構[15]。 6 組合機床設計 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，配以少量專用部件，對一種或數(shù)種工件按預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。 6.1 組合機床總體設計----“三圖一卡” 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)構方案的基礎上，進行組合機床總體方案圖樣文件設計。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[16]。 6.1.1 被加工零件工序圖的作用及內(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。除了設計研究合同外，它是組合機床設計的具體依據(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： （1）被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機床設計有關部位結(jié)構形狀和尺寸。本工序加工部位用粗實線表示，其余部位用細實線表示。當需要設置中間導向時，則應把設置中間導向臨近的工件內(nèi)部肋、壁布置及有關結(jié)構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。 （2）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、夾緊和導向等機構設計。 （3）本工序所選用加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術要求以及對上道工序的技術要求。本工序加工部位的位置尺寸應與定位基地直接發(fā)生關系。當本工序定位基準與設計基準不符時，必須對加工部位的位置精度進行分析和換算，并把不對稱公差換算為對稱公差。對工件毛坯應有要求，對孔的加工余量要認真分析。當本工序有特殊要求時必須注明。 （4）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[17]。 6.1.2 加工示意圖 （1）加工示意圖的作用和內(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上繪制的，是表達工藝方案具體內(nèi)容的機床工藝方案圖；是設計刀具，輔具，夾具，多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動力件，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文件。 加工示意圖應表達和標注的內(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、夾具、刀具及多軸箱之間的相對位置及其聯(lián)系尺寸，主軸結(jié)構類型、尺寸及外伸長度。 （2）繪制加工示意圖的注意事項 加工示意圖應繪制成展開圖，按比例用細實線畫出工件外形、加工部位，加工表面畫粗實線，必須使工件和加工方位與機床布局相吻合。為簡化設計，同一多軸箱上結(jié)構尺寸完全相同的主軸（即指加工表面，所用刀具及導向，主軸及接桿等規(guī)格尺寸，精度完全相同時，只畫一根，但必須在主軸上標注與工件孔號相對應的軸號）。一般主軸的布置不受真實距離的限制，當主細彼此間很近或需設置結(jié)構尺寸較大的導向裝置時，必須以實際中心距嚴格按比例畫，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導向裝置等是否相互干涉[18]。 （3）選擇刀具、導向裝置及切削用量、轉(zhuǎn)矩、進給力、功率和有關聯(lián)系尺寸的計算。 （a）刀具的選擇 選擇刀具應考慮工件材質(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，應盡量選用標準刀具。本工序是粗銑，選用硬質(zhì)合金鉆頭。刀具尺寸應滿足加工要求。 （b）導向結(jié)構的選擇 導向裝置的作用：保證刀具相對工作的正確位置，保證刀具間正確的位置，提高刀具系統(tǒng)的支撐剛性。本工序的切削速度最大不過V =50m/min。 （c）確定切削轉(zhuǎn)矩、軸向力和切削功率 確定切削轉(zhuǎn)矩、軸向力和切削功率是為了分別確定主軸及其他傳動件尺寸、選擇滑臺、主電動機提供依據(jù)。 （d）確定聯(lián)系尺寸 其中最重要的聯(lián)系尺寸是工件端面到軸箱端面之間的距離，它等于刀具懸伸長度、主軸外伸長度之和，再減去加工端面的厚度。為了使機床結(jié)構緊湊，應盡量使工件端面至軸箱距離最小。因此首先從所有刀具中找出影響聯(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)構尺寸須標注直徑和長度；導向結(jié)構尺寸應標注直徑、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[19]。 6.1.3 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 （a）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)構而繪制的，是用來表示機床的配置型式、主要構成及各部件安裝位置、相互聯(lián)系、運動關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用戶現(xiàn)場使用環(huán)境[20]。 （b）機床聯(lián)系尺寸總圖的內(nèi)容： 表明機床的配置型式和總布局。以適當數(shù)量的視圖（—般至少兩個視圖，主視圖應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對位置。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。 完整齊全地反各部件間的主要裝配關系和聯(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。 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，全部組件應包括機床全部通用及專用零部件，不得遺漏。 （2）繪制機床聯(lián)系尺寸總圖之前應確定的主要內(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。 傳動裝置選擇TD25-A系列傳動，三軸主軸箱，和1HY-25液壓滑臺 （b）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)構尺寸限制和剛度要求。考慮剛度、結(jié)構功能和使用要求等因素，裝料高度為1370mm。 （c）確定工作臺 依據(jù)工序內(nèi)容，選擇1HY-25型多工位移動工作臺。 6.1.4 機床生產(chǎn)率計算卡 生產(chǎn)率計算卡是反映所設計機床的工作循環(huán)過程、動作時間、切削用量、生產(chǎn)率、負荷率等的技術文件。通過其可以分析所擬定的方案是否滿足要求。 （1）理想生產(chǎn)率 =50000/2300= 21（件/h），式中為年生產(chǎn)綱領取50000件， 單班制取2300h。 （2）實際生產(chǎn)率 min 件/h 實際生產(chǎn)率大于理想生產(chǎn)率。因此本設計滿足要求。 （3）機床負荷率 機床負荷率不大于0.86～0.90。 結(jié)束語 由本文的論述，我們了解到，通過推動架的加工設備及工藝的研究與應用，在機床、夾具、刀具、工藝流程等方面進行合理設計和選擇，有效提高了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，擴大了加工適應范圍，提高了可靠性，具備一定的先進性，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，為解決此類多孔同時加工問題舉了一件實例。 本機床所用夾具的通用性強，工件采用液壓定位夾緊，快速方便。定位采用一面一心軸的定位方式，夾緊采用液壓加緊，采用這種方式完全能夠滿足精度要求。而且簡易方便，制造成本低，通用性好。 在專用組合機床的設計中，我設計的是小端面鉆削加工的專用組合鉆床。切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率是專用組合鉆床設計的基礎，求出以上鉆床核心部位——鉆頭就可以確定了，之后的設計圍繞鉆頭和工件的相對位置及其一些關鍵件尺寸來選擇其它部件并確定它們的相對位置。 通過本工藝改進，支座體小端面加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率得到較大幅度提高，經(jīng)濟和社會效益顯著。而且加工精度也完全能夠滿足設計要求。則在直接經(jīng)濟效益方面，節(jié)省了大量加工工時。 由于能力所限，設計中還有許多不足之處，懇請各位老師批評指正！ 致 謝 經(jīng)過近四個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個大學生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周的地方，如果沒有指導老師的督促指導，以及一起工作學習的同學、朋友們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 在這里，首先要感謝的是我的指導老師王栓虎副教授和吳晟老師。王栓虎副教授雖然工作繁忙，但是每周都不辭辛苦抽出時間由南京過來到這里親自指導和檢查督促我們做畢業(yè)設計，吳晟老師平日也是工作繁忙，但是在我做畢業(yè)設計的每個階段，從開題報告到查閱資料，從設計草案的確定、修改，到中期檢查，再到后期詳細設計，裝備草圖等等整個過程中兩位老師都給予我悉心的指導。除了敬佩老師的專業(yè)水平以外，王教授治學嚴謹?shù)膽B(tài)度，吳晟老師科學研究的精神是永遠值得我學習的榜樣，并會一直積極影響我今后的工作和學習。 通過畢業(yè)設計，使我對機械加工工藝這門課程進一步加深了理解。對于各方面知識之間的相互聯(lián)系有了實際的體會。同時也深深感到自己初步掌握的知識與實際需要還有相當?shù)木嚯x，還需進一步的學習和實踐。 本設計由于時間緊和對知識掌握的程度有限，在設計上不很周詳，許多應該考慮的因素可能沒有體現(xiàn)出來。在設計過程中，我得到了老師的精心指導和各方面的幫助，才得以順利進行，在這里再次表達我的謝意。 最后感謝王栓虎副教授，吳晟老師和學院對我提供的硬件和軟件條件！ 參 考 文 獻 [1] 裘愉弢. 組合機床[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1995. 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