畢業(yè)設計(論文)前期工作材料學 生 姓 名 :學 號：系 ： 機械系專 業(yè) : 機械工程及自動化設 計 (論 文 )題 目 : 連桿大小頭雙端面銑銷組合機床及夾具設計指 導 教 師 :(姓 名) (專業(yè)技術職務)材 料 目 錄序號 名 稱 數(shù)量 備 注1 畢業(yè)設計(論文)選題、審題表 12 畢業(yè)設計(論文)任務書 13 畢業(yè)設計(論文)開題報告〔含文獻綜述〕 14 畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯〔含原文〕 15 畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 1年 月注：畢業(yè)設計（論文）中期檢查工作結束后，請將該封面與目錄中各材料合訂成冊，并統(tǒng)一存放在學生“畢業(yè)設計（論文）資料袋”中（打印件一律用 A4 紙型） 。 畢業(yè)設計(論文)開題報告學 生 姓 名： 學 號：專 業(yè) ： 機械工程及自動化設計 (論文 )題目 ： 連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計指 導 教 師 : 年 3 月 19 日畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫2000 字左右的文獻綜述：文 獻 綜 述1.我國組合機床的發(fā)展概況我國加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機遇與挑戰(zhàn)并存、組合機床行業(yè)企業(yè)適時調整戰(zhàn)略，采取了積極的應對策略，出現(xiàn)了產、銷兩旺的良好勢頭，截至2005年4月份，組合機床行業(yè)企業(yè)僅組合機床一項，據(jù)不完全統(tǒng)計產量已達1000余臺，產值達3.9個億以上，較2004年同比增長了10%以上，另外組合機床行業(yè)增加值、產品銷售率、全員工資總額、出口總產值等經濟指標均有不同程度的增長，新產品、新技術較去年年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運營狀況良好 [6]。(1)行業(yè)企業(yè)產品結構的變化：組合機床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內燃機、農機、工程機械、化工機械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設備，隨著我國加入WTO后與世界機床進一步接軌，組合機床行業(yè)企業(yè)產品開始向數(shù)控化、柔性化轉變。(2)行業(yè)企業(yè)的快速轉變：組合機床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。(3)組合機床技術裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢：組合機床及其自動線是集機電于一體是綜合自動化度較高的制造技術和成套工藝裝備。隨著技術的不斷是進步，一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受人們是親昧，它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PLC） 、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅動系統(tǒng)，并能靈活適應多種加工的可調可變的組合機床 [7-8]。2.國外組合機床的概況80 年代以來，國外組合機床技術在滿足精度和效率要求的基礎上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機床的加工精度、多品種加工的柔性以及機床配置的靈活性方面均有新的突破性進展，實現(xiàn)了機床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。組合機床技術的發(fā)展趨勢是廣泛應用數(shù)控技術，外主要的組合機床生產廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機床通用部件,在組合機床上不僅一般動力部件應用數(shù)控技術,而且夾具的轉位或轉角、換箱裝置的自動分度與定位也都應用數(shù)控技術,從而進一步提高了組合機床的工作可靠性和加工精度 [5]。3.組合機床的發(fā)展趨勢現(xiàn)代制造工程從各個角度對組合機床提出了愈來愈高的要求，而組合機床也在不斷的吸取新的技術成果逐步完善和發(fā)展?，F(xiàn)代機械制造工業(yè)發(fā)展的基本特征：產品的更新?lián)Q代的周期縮短，多品種，中小批量輪番生產已是普遍現(xiàn)象生產方式。因此，具有一定的柔性，能對多品種，中小批量生產方式做出快速的響應，是現(xiàn)代組合機床及其加工系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。傳統(tǒng)的組合機床多采用繼電器邏輯線路進行加工過程的自動控制,在使用中由于電氣故障常使維修時間增加,影響生產率的提高。再者也滿足不了現(xiàn)代產品更新加速的需求，采用可編程序控制器可改善上述情況。可編程序控制器(PLC)實質上是一臺工業(yè)控制專業(yè)計算機,其結構原理與一般微型計算機相同。它由控制器、存儲器、I/O、接口等組成,能夠實現(xiàn)各種邏輯運算,順序控制、定時、計數(shù)及在線監(jiān)控等功能，采用面向用戶的梯形圖,編程簡單,易于修改和使用，PLC 機以其可靠性較高、控制靈活、使用方便以及能經受惡劣環(huán)境的考驗在工業(yè)控制領域獲得廣泛的應用。但隨著市場競爭的加劇和對產品需求的提高，高精度、高生產率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控組合機床及其自動線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機床行業(yè)企業(yè)，因此組合機床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機床加工精度、組合機床柔性、組合機床工作可靠性和組合機床技術的成套性為主攻方向。一方面，加強數(shù)控技術的應用，提高組合機床產品數(shù)控化率；另一方面，進一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標部件，使其模塊化、柔性化，適應可調可變、多品種加工的市場需求。然而更關鍵的是現(xiàn)代通信技術在機床裝備中的應用，信息通信技術的引進使得現(xiàn)代機床的自動化程度進一步提高，操作者可以通過網(wǎng)絡或手機對機床的程序進行遠程修改，對運轉狀況進行監(jiān)控并積累有關數(shù)據(jù)；通過網(wǎng)絡對遠程的設備進行維修和檢查、提供售后服務等。在這些方面我國組合機床裝備還有相當大的差距，因此我國組合機床技術裝備的高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調可變、任意加工性以及通信技術的應用將是今后的發(fā)展方向 [3-4]。組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結構、縮短生產節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。在組合機床這類專用機床中，回轉式多工位組合機床和自動線占有很重要的地位。因為這兩類機床可以把工件的許多加工工序分配到多個加工工位上，并同時能從多個方向對工件的幾個面進行加工，此外，還可以通過轉位夾具(在回轉工作臺機床上)或通過轉位、翻轉裝置(在自動線上)實現(xiàn)工件的五面加工或全部加工，因而具有很高的自動化程度和生產效率，被汽車、摩托車和壓縮機等工業(yè)部門所采用。由于我本次研究的是連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計，我下面來講述一下有關夾具設計的要求。4.對專用夾具的基本要求1．保證工件的加工精度專用夾具應有合理的定位方案，標注合適的尺寸、公差和技術要求，并進行必需的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求 [9-10]。2．提高生產效率應根據(jù)工件生產批量的大小設計不同復雜程度的高效夾具，以縮短輔助時間，提高生產效率。3.工藝性好專用夾具的結構應簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗和維修。專用夾具的制造屬于單件生產。當最終精度由調整或修配保證時，夾具上應設置調整或修配結構。如設置適當?shù)恼{整間隙，采用可修磨的墊片等。4.使用性好專用夾具的操作應簡便、省力、安全可靠。排屑應方便，必要時可設置排屑結構。5.經濟性好除考慮專用夾具本身結構簡單、標準化程度高、成本低廉外，還應根據(jù)生產綱領對夾具方案進行必要的經濟分析，以提高夾具在生產中的經濟效益 [12]。5.本次設計目的及意義能夠運用大學所學的知識能夠得到鞏固，進一步增強自己在機械制造工藝學方面的知識，把機床夾具設計熟練掌握，熟悉連桿工件的安裝的精度要求，為自己走上社會的崗位提供豐富的理論上的知識，為以后的發(fā)展奠定堅實的基礎。參考文獻[1] 徐旭東，周菊琪. 現(xiàn)代組合機床技術及其發(fā)展[M]. 北京：中國機械工程，1995.[2] 許曉腸. 專用機床設備設計[M]. 重慶：重慶大學出版社，2003.[3] 金振華. 組合機床及其調整與應用[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1990.[4] 李慶余，張佳. 機械裝備設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2003.[5] 戴曙. 金屬切削機床設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1993.[6] 李華. 天津大學機床設計圖冊[M]. 上海：科學技術出版社，1984.[7] 邱宣懷. 機械設計[M]. 北京：高等教育出版社，2003.[8] 吳宗澤. 機械設計實用手冊[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2000.[9] 龔桂. 機械設計課程設計指導書[M]. 北京：高等教育出版社，1990.[10] 徐名聰. 機床夾具標準件三維圖形庫的構建[J]. 機械工業(yè)出版社，2004，1998，(2)：56-59.[11] 王誠誼. 組合機床計算機輔助設計[J]．交通與計算機，1989，(2)：12-16.[12] 丁然，馬洪波. 鉆削類組合機床主軸軸承部件的選擇[J]．軸承，2002，(2)： 13-15.[13] 談武宗，于洪斌. 鉆攻的設計和使用[J]. 組合機床與自動化術，2000，(2)：56-59.[14] 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要根據(jù)設計任務書的要求,本設計說明書針對連桿大小頭雙端面銑削組合機床的設計及專用夾具設計進行說明。主要內容包括組合機床工藝方案的制定、組合機床配置型式的選擇、組合機床總體設計以及專用夾具設計。全文主要包括組合銑床的總體設計和專用夾具設計兩部分。機床總體設計主要是在選定工藝方案并確定機床配置形式、結構方案基礎上確定“三圖一卡” ，專用夾具設計根據(jù)“三圖一卡” ，整理編繪出夾具設計圖，重點分析夾緊機構裝置，經過各種方案的比較，最后確定最優(yōu)方案。達到提高勞動生產率，降低勞動強度，保證加工質量。關鍵詞 組合機床 銑削 專用夾具 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 外 文 摘 要Title The link of the modular machine tool and jig for mill the size of the first double-face of the connecting rod AbstractAccording to designs the project description the request, This design instruction booklet carries on the explanation in view of the connecting rod reducing socket double face milling aggregate machine-tool design and the unit clamp design. Main content including aggregate machine-tool craft plan formulation, aggregate machine-tool configuration choice, unit clamp design as well as headstock design.The full text mainly includes combines the milling machine the system design and unit clamp designs two parts. The engine bed system design mainly is in the designation craft plan and the determination engine bed disposition form, in the structure plan foundation determined “a three charts card“, the unit clamp design basis “a three charts card“, A fixture design compilation order, analyzed clamping device, passes through each kind of plan comparison, finally determines the most superior plan. In addition, in order to enhance the labor productivity, reduces the labor intensity, guaranteed the processing quality.Keywords Machine Tool Milling Unit Clamp 目 錄1 緒論 11.1 組合機床的特點 11.2 組合機床的分類和組成 21.3 組合機床的方案選擇 22 組合機床總體描述 32.1 組合銑床工藝方案的制定 32.1.1 被加工零件的特點 .32.1.2 加工的工序和加工精度的要求 42.1.3 工件的生產方式 62.2 確定切削用量、切削力和切削功率 62.2.1 切削用量的選擇原則 .62.2.2 連桿工藝方案確定 102.2.3 銑削用量的選擇 112.2.4 確定切削力、切削功率 .122.3 銑端面組合機床配置型式的選擇 122.4 影響總體布置的因素 132.5 組合銑床的總體分析—— 三圖一卡 142.5.1 被加工零件的工序圖 142.5.2 被加工零件的加工示意圖 152.5.3 組合機床聯(lián)系尺寸圖的繪制 172.5.4 生產率計算卡 .213 組合機床專用夾具設計 223.1 組合機床專用夾具的特點 223.2 機床專用夾具的作用及設計方法 233.3 定位的選擇 24結論 25致謝 26參考文獻 271南 京 理 工 大 學 紫 金 學 院畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯系： 機械系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 姓 名： 張曉鋒 學 號： 060104262 外文出處： International Journal of Machine Tools 交叉孔 1.導言 振動切削是在加工過程中在切削刀具或工件上施加一個高頻或低頻振動,從而獲得更好的切削性能的一種技術。這項技術已應用于木材 [1，2] 和低碳鋼 [3]中精密鉆削。在鉆削鋁材和玻纖增強塑料 [4，5] 時,利用低頻振動有利于減小毛刺的尺寸以及延長工具壽命。Adachi 等 【4】 開發(fā)了最高頻率為 100Hz，能產生低頻振動的電機伺服系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)在鋁材上鉆孔時，毛刺尺寸可減小 5%-25%。Onikura 等人[6，7] 在鉆床上利用壓電驅動器使其主軸產生 40kHz 的超聲波振動。他們發(fā)現(xiàn)超聲3波振動可以減少切屑和前刀面之間的摩擦力，可以使切屑更薄，同時大大的降低了切削力。因此，利用振動切削可以減少孔尺寸過大，減小切屑和前刀面之間的摩擦力，提高表面粗糙度。Chern 和 Lee[8]提出另一個新的方法來使工件獲得預期的振動。通過用直徑為 0.5mm 的麻花鉆進行大量的實驗，他們發(fā)現(xiàn)增大振動頻率和振幅可以改善孔尺寸過大、孔中心錯位和鉆孔內表面粗糙度。Jin 和 Murakawa[9]發(fā)現(xiàn)利用超聲振動切削可以有效的防止切削工具崩刃，從而延長刀具壽命。山和加藤 【5】 發(fā)現(xiàn)在超聲波 VC 下可以大大減少鉆孔的平均推力。鉆孔的切屑越薄越容易從孔中脫落。低切削力可以大大延緩在入口和出口處毛刺的形成。因此，使用振動切削可以提高鉆孔的總體質量。除了鉆孔，車削工作是 VC 應用的另一個領域。在 VC 的幫助下，發(fā)現(xiàn)機械加工性能差的玻璃材料可以有效地加工。超聲波 VC 方法可運用于加工玻璃 【10】 和鈉鈣玻璃 【11】 的車削工作。通過運用 VC 技術，一個最大為 0.03 微米的表面粗糙度，已經在表面車削加工中獲得成功。在切削方向上運用超聲振動可以獲得超精密玻璃性。一般情況下，鋼鐵不能被金剛鉆加工是由于過度的刀具磨損。但在超聲波 VC下，不銹鋼金剛石車削工作的實現(xiàn)和不銹鋼鏡片的光學特性是通過在 0.026 微米的表面粗糙度而獲得的 【12】 。Shamoto 和 Moriwaki【13】 通過引入兩個同步方向的振動提出了一個橢圓振動切削的方法。淬硬模具鋼用低切削力、高品質的表面和壽命長的刀具可在車削工作試驗中有效地加工 【14】 。工業(yè)閥門的制造往往涉及鉆孔和鏜孔的操作，產生交叉洞。一個主要問題的引起就是閥門里面形成了毛刺。交叉孔毛刺是許多工業(yè)面臨的最困難的毛刺任務。許多毛刺進程并非適用于大多數(shù)交叉孔案件，特別是參與小直徑鉆孔工作時。交叉孔毛刺可能阻礙空氣和在實際應用中閥的液體流動，導致故障或不良后果。在這篇論文中，振動鉆孔裝置的設計和制造。壓電驅動器是利用連桿的末端生成所需的軸向振動。對鉆孔后的工件表面粗糙度是否與 VC 有關進行了研究。在田口法的幫助下，每個加工參數(shù)的影響率和貢獻率都可以確定。交叉孔內毛刺的形成定義為是由鉆孔和鏜孔形成后的毛刺圓形陰影區(qū)域。毛刺大小的測量是通過圖像處理軟件計算黑色素數(shù)獲得圖像。通過實驗結果，我們討論了 VC 在鉆孔和鏜孔上的影響。42. 振動鉆孔裝置的設計和制造運用 VC 在鉆孔操作的基本思想，在圖 1 作了簡要的說明。在鏜桿上施加沿工件進給速度方向上的振動。為確保鏜桿沿工件軸向振動，兩線性導軌對稱布置，并與夾持塊相聯(lián)接，如圖 2 所示。在先前的振動切削研究 [6-8，13，14] 中使用壓電驅動器來產生高頻率的振動。壓電驅動器具有很好的精確度、靈敏的反應以及大的驅動力。因此在本文中，我們在鏜桿的末端附加了一個壓電驅動器來產生預期的振動。四個外部塊相連接來容納導軌、夾持塊和壓電裝置。整個鏜孔裝置見爆炸圖 3。裝置的照片見圖 4。此振動鉆孔設備的設計是基于以下考慮。1. 由于空間的限制，該設備是專為直徑為 12 毫米，長度為 150 毫米的鏜桿而設計的。鏜桿是通過螺絲釘來實現(xiàn)固定的，如圖 Fig.2。2. 在鉆孔操作過程中，整個結構必須具備足夠的剛度來承受動態(tài)負載。裝置的各個元件是由高強度的不銹鋼制成，以提供足夠的剛度。圖 1 鉆孔操作的振動切割5圖 2 直線導軌和控制裝置圖 3 振動鉆孔裝置的爆炸形式圖 4 振動鉆孔裝置的圖片63.壓電驅動器以承受負載來運作。為了獲得高頻率振動，電源必須提供足夠的交流電。在本研究中，我們使用物理設備公司（PI）的壓電驅動器（PI P-244.10） ，以高功率的放大器(PI P-270.02)。P-270.02 最高頻率是 16 千赫。P-270.02 輸出電壓是從 0V 到-1000V，其峰值為 50mA，目前平均最大輸出是 13mA。4．P-244.10 的推力和拉力容量分別是 2000N 和 300N。顯然，壓電陶瓷能承受高的推動負載，但易碎且不能承受高拉力。為了避免在鉆孔中，因過度拉力而導致破換發(fā)生的可能性，壓電執(zhí)行器預裝了彈簧，如圖 Fig.4，在外表塊和控制裝置壓縮之間。彈簧的選擇是基于鉆孔力和拉力，并且能夠持續(xù)由壓電驅動器驅動。因此這項研究選擇了一個 1mm 的鋼絲彈簧直徑。3.實驗設備和方法 實驗設備介紹如下。發(fā)動機車床（Victor-500*1000）：執(zhí)行鏜孔實驗。加工中心（MC-1050P，三菱 520AM 控制器）：為了交叉孔實驗。激光位移計（Keyence LC-2430）：來衡量振動振幅。這種傳感器的抽樣率為 50kHz。該清晰度為 0.01μm，激光束斑為12μm。在整個測試中振動振幅保持在 2μm。刀具制造的顯微鏡（Olympus-STM）：來觀察在交叉孔的毛刺。在 0.5μm 清晰度下它擁有 200 倍的最大放大率。波形發(fā)生器（HP-33120A）：提供波形和頻率的功率放大器。表面粗糙度測量機（Talyround, series-2）：來測量在鏜孔后工件表面粗糙度。鏜孔插入：11°的硬質合金 TPMR221，P10 的碳化鎢。鏜桿：一個直徑為 12毫米的硬質合金 S12M-CTFPR11。1 毫米的鉆頭，2 長笛，包括角度 118°高速鋼（HSS） ，30°的螺旋角，15°第一減輕角，30°的第二減輕角。工作材料：鋁合金管（AL 6061–T6） ，30 毫米的內徑和 40 毫米的外徑。切割液：礦物油。 3.1.振動鏜孔實驗 在振動鏜孔裝置下，我們開發(fā)了在發(fā)動機車床上處理實驗。這個實驗涉及到四個參數(shù)，因此在這篇論文中我們采用田口法來處理多變量影響的反應。田口使用信號與噪聲（S/N）比率作為參數(shù)選擇的質量特征。對于較小和更好的特征，S/N可以表示為721/log()SNyn???其中n是實驗次數(shù)和y是測量數(shù)據(jù)。方差的分析（ANOVA）表示為執(zhí)行分析了工藝參數(shù)的影響。基于方差的分析，各參數(shù)的貢獻率可預測，因此參數(shù)組合選擇可以優(yōu)化。如何利用田口法來詳細描述實驗的計劃，可以在參考文獻中找到 【15.16】 ，而不是本文總結。由于在每三個層次有四個參數(shù)，我們采用L9（3 4）正交表來分析它們的影響。振動鉆孔實驗選擇的工藝參數(shù)是：（A）主軸速度， （B）振動頻率， （C）進料和（D）切削深度，而響應函數(shù)是鉆孔內表面粗糙度。范圍和各級參數(shù)數(shù)目的選定列于表1。參數(shù)水平的選擇基于我們初步的測試結果和在引擎方面的限制。振動鏜孔裝置的頻率特性在初步測試后進行了分析。發(fā)現(xiàn)它的固有頻率是10kHz左右。實驗布局加工參數(shù)見表2。采用L9正交表，人們注意到只有9個實驗需要研究整個加工參數(shù)。 畢業(yè)設計說明書( 論文)作 者 : 學 號：系 ： 機械系專 業(yè) : 機械工程及自動化題 目 : 連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計指導者： (姓 名) (專業(yè)技術職務 )評閱者： (姓 名) (專業(yè)技術職務 )年 5 月講師畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 中 文 摘 要根據(jù)設計任務書的要求,本設計說明書針對連桿大小頭雙端面銑削組合機床的設計及專用夾具設計進行說明。主要內容包括組合機床工藝方案的制定、組合機床配置型式的選擇、組合機床總體設計以及專用夾具設計。全文主要包括組合銑床的總體設計和專用夾具設計兩部分。機床總體設計主要是在選定工藝方案并確定機床配置形式、結構方案基礎上確定“三圖一卡” ，專用夾具設計根據(jù)“三圖一卡” ，整理編繪出夾具設計圖，重點分析夾緊機構裝置，經過各種方案的比較，最后確定最優(yōu)方案。達到提高勞動生產率，降低勞動強度，保證加工質量。關鍵詞 組合機床 銑削 專用夾具 連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 3 頁 共 28 頁畢 業(yè) 設 計 說 明 書 （ 論 文 ） 外 文 摘 要Title The link of the modular machine tool and jig for mill the size of the first double-face of the connecting rod AbstractAccording to designs the project description the request, This design instruction booklet carries on the explanation in view of the connecting rod reducing socket double face milling aggregate machine-tool design and the unit clamp design. Main content including aggregate machine-tool craft plan formulation, aggregate machine-tool configuration choice, unit clamp design as well as headstock design.The full text mainly includes combines the milling machine the system design and unit clamp designs two parts. The engine bed system design mainly is in the designation craft plan and the determination engine bed disposition form, in the structure plan foundation determined “a three charts card“, the unit clamp design basis “a three charts card“, A fixture design compilation order, analyzed clamping device, passes through each kind of plan comparison, finally determines the most superior plan. In addition, in order to enhance the labor productivity, reduces the labor intensity, guaranteed the processing quality.Keywords Machine Tool Milling Unit Clamp連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 4 頁 共 28 頁目 錄1 緒論 11.1 組合機床的特點 11.2 組合機床的分類和組成 . 21.3 組合機床的方案選擇 22 組合機床總體描述 32.1 組合銑床工藝方案的制定 . 32.1.1 被加工零件的特點 32.1.2 加工的工序和加工精度的要求 42.1.3 工件的生產方式 62.2 確定切削用量、切削力和切削功率 62.2.1 切削用量的選擇原則 62.2.2 連桿工藝方案確定 102.2.3 銑削用量的選擇 112.2.4 確定切削力、切削功率 122.3 銑端面組合機床配置型式的選擇 122.4 影響總體布置的因素 132.5 組合銑床的總體分析—— 三圖一卡 142.5.1 被加工零件的工序圖 142.5.2 被加工零件的加工示意圖 152.5.3 組合機床聯(lián)系尺寸圖的繪制 172.5.4 生產率計算卡 213 組合機床專用夾具設計 223.1 組合機床專用夾具的特點 . 223.2 機床專用夾具的作用及設計方法 233.3 定位的選擇 . 24結論 . 25致謝 . 26參考文獻 . 27連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 5 頁 共 28 頁1 緒論對于連桿雙端面銑削，我們一般采用組合機床，在保證連桿加工精度的基礎上，以達到大批量的生產，減少連桿加工時間，從而達到縮短零件的生產周期，減少成本。利用一定的專用夾具，達到一定的工藝要求，完成的連桿零件的加工要求。1.1 組合機床的特點組合機床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床。它能夠對一種（或幾種）零件進行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機床上可以完成鉆孔、擴孔、銑削磨削等工序，生產效率高，加工精度穩(wěn)定 [1-2]。組合機床與通用機床、其他專用機床比較，具有以下特點：（1） 組合機床上的通用部件和標準零件約占全部機床零、部件總量的70%～80%，因此設計和制造的周期短、投資少、經濟效果好。（2） 由于組合機床采用多刀加工，并且自動化程度高，因此比通用機床生產效率高，產品質量穩(wěn)定，勞動強度低。（3） 組合機床的通用部件是經過周密設計和長期生產實踐考驗的，又有廠成批制造，因此結構穩(wěn)定、工作可靠、使用和維修方便。（4） 在組合機床上加工零件時，由于采用專用夾具、刀具和導向裝置等，加工質量靠工藝裝備保證，對操作工人水平要求不高。（5）當被加工產品更新時，采用其他類型的專用機床時，其大部分件要報廢。用組合機床時，其通用部件和標準零件可以重復利用，不必另行設計和制造。（6）組合機床易于聯(lián)成組合機床自動線，以適應大規(guī)模的生產需要。組合機床常用的通用部件有：機身、底座、立柱、動力箱、動力滑臺，各種工藝切削頭等。對于一些按循序加工的多工位組合機床，還具有移動工作臺或回轉工作臺。動力箱、各種工藝切削頭和動力滑臺是組合機床完成切削主運動或進給運動的動力部件，其中還有能同時完成切削主運動和進給運動的動力頭。連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 6 頁 共 28 頁機身、立柱、中間底座等是組合機床的支承部件，起著機床的基礎骨架作用，組合機床的剛度和部件之間的精度主要是由這些部件保證 [1-2]。1.2 組合機床的分類和組成組合機床的通用部件分為大型和小型兩大類。大型通用部件是指電機功率為 1.5kw-30kw 的動力部件及其配套部件，這類動力部件多為箱體移動的結構形式。小型通用部件是指電機功率為 1kw-2.2kw 的動力部件及其配套部件，這類動力部件多為套筒移動的結構形式。用大型通用部件組成的機床稱為大型組合機床，用小型通用部件組成的機床稱為小型組合機床。按設計的要求本次設計的機床為大型通用機床 [1]。組合機床分為大型和小型外，按配置形式又分為單工為和多工位機床兩大類。單工位機床又有單面、雙面、三面和四面幾種，多工位機床則有移動工作臺式、回轉工作臺式、中央立柱式和回轉鼓輪式等配置型式。本次設計的機床為單工位雙面銑床。1.3 組合機床的方案選擇(1)制定工藝方案 要深入現(xiàn)場了解被加工零件的加工特點、精度和技術要求、定位夾緊情況以及生產率的要求等，確定在組合機床上完成的工藝內容及其加工方法。這里要確定加工工步數(shù)，決定刀具的種類和型式。（2）機床結構方案的分析和確定 根據(jù)工藝方案確定機床的型式和總體布局。在選擇機床配置型式時，既要考慮實現(xiàn)工藝方案，保證加工精度，技術要求及生產效率；又要考慮機床操作、維護、修理是否良好；還要注意被加工零件的生產批量，以便使設計的組合機床符合多快好省的要求。（3）組合機床總體方案 這里要確定機床各部件間的相互關系，選擇通用部件的刀具的導向，計算切削用量及機床生產率。給制機床的總聯(lián)系尺寸圖及加工示意圖等。（4）組合機床的部分方案和施工方案 制定組合機床流水線的方案時，與一般單個的組合機床方案有所不同。流水線上由于工序的組合不同，機床的型式和數(shù)量都會有較大的變化。因此，這時應按流水線進行全面考慮，而不應將某一臺或幾臺機床分裂開來設計。即使暫時不能全面地進行流水線設計，制定方案時也應綜合研究，才能將工序組合得更為合理，更可靠地滿足工件的加工連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 7 頁 共 28 頁要求，用較多的工作，也為進一步發(fā)展創(chuàng)造了有利條件 [3-4]。2 組合機床總體描述目前，組合機床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。平面加工包括銑平面、刮平面，車平面；孔加工包括鉆、擴、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋、磨削、等。隨著綜合自動化的發(fā)展，其工藝范圍正擴大到車外圓、行星銑削、拉削、推削、磨削、及拋光、沖壓等工序。此外，還可以完成焊接、熱處理、自動裝配和檢測、清洗和零件分類及打印等非切削工作 【1】2.1 組合銑床工藝方案的制定工藝方案的制定是設計組合銑床最重要的步驟之一。其制定過程應從以下的幾個方面考慮：1、被加工零件的特點。2、加工的工序和加工精度的要求。3、工件的生產方式等諸多方面綜合考慮。2.1.1 被加工零件的特點連桿是汽車發(fā)動機中的主要傳動部件之一，它在柴油機中，把作用于活塞頂面的膨脹的壓力傳遞給曲軸，又受曲軸的驅動而帶動活塞壓縮氣缸中的氣體。連桿在工作中承受著急劇變化的動載荷。連桿由連桿體及連桿蓋兩部分組成。連桿體及連桿蓋上的大頭孔用螺栓和螺母與曲軸裝在一起。為了減少磨損和便于維修，連桿的大頭孔內裝有薄壁金屬軸瓦。軸瓦有鋼質的底，底的內表面澆有一層耐磨巴氏合金軸瓦金屬。在連桿體大頭和連桿蓋之間有一組墊片，可以用來補償軸瓦的磨損。連桿小頭用活塞銷與活塞連接。小頭孔內壓入青銅襯套，以減少小頭孔與活塞銷的磨損，同時便于在磨損后進行修理和更換。在發(fā)動機工作過程中，連桿受膨脹氣體交變壓力的作用和慣性力的作用，連桿除應具有足夠的強度和剛度外，還應盡量減小連桿自身的質量，以減小慣性力的作用。連桿桿身一般都采用從大頭到小頭逐步變小的工字型截面形狀。為了保證發(fā)動機運轉均衡，同一發(fā)動機中各連桿的質量不能相差太大，因此，在連桿部件的大、小頭兩端設置了去不平衡質量的凸塊，以便在稱量后切除不平衡質量。連桿大、小頭兩端對稱分布在連桿中截面的兩側。考慮到裝夾、安放、搬運等要求，連桿大、小頭的厚度相等(基本尺寸相同)。在連桿小頭的頂端設有油孔(或油槽)，發(fā)動機工作時，依靠曲軸的高速轉動，把氣缸體下部的連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 8 頁 共 28 頁潤滑油飛濺到小頭頂端的油孔內，以潤滑連桿小頭襯套與活塞銷之間的擺動運動副 [5]。2.1.2 加工的工序和加工精度的要求連桿上需進行機械加工的主要表面為：大、小頭孔及其兩端面，桿體與桿蓋的接合面及連桿螺栓定位孔等。圖 2-1 為汽車發(fā)動機連桿零件的主要技術要求。連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 9 頁 共 28 頁圖 2-1 發(fā)動機連桿主要技術要求連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 10 頁 共 28 頁連桿總成的主要技術要求如下：1. 為了使大頭孔與軸瓦及曲軸、小頭孔與活塞銷能密切配合，減少沖擊的不良影響和便于傳熱。大頭孔公差等級為 IT6，表面粗糙度 Ra 應不大于0.8μ m，大頭孔的圓柱度公差為 0.012 mm；小頭孔公差等級為 IT8，表面粗糙度 Ra 應不大于 1.6μm。小頭壓襯套的底孔的圓柱度公差為 0.005 mm，素線平行度公差為 0.04 mm。2.大小頭孔的中心距影響到汽缸的壓縮比，進而影響到發(fā)動機的效率，兩孔中心距的尺寸公差等級應不低于 IT9。3.連桿大頭孔兩端面對大頭孔中心線的垂直度誤差過大，將加劇連桿大頭兩端面與曲軸連桿軸頸兩端面之間的磨損，甚至引起燒傷，一般規(guī)定其垂直度公差等級應不低于 IT9。4.連桿大小頭兩端面間距離的基本尺寸相同，但其技術要求是不同的。大頭兩端面間的尺寸公差等級為 IT9，表面粗糙度 Ra 不大于 3.2μm；小頭兩端面間的尺寸公差等級為 IT12，表面粗糙度 Ra 不大于 6.3μm [6-7]。2.1.3 工件的生產方式由于本次設計主要對連桿進行雙端面銑削，尺寸精度，形狀精度，位置精度需要達到一定的技術要求，且端面的表面粗糙對連桿的運動有一定的要求。因此在設計本次工藝方案時，需進行粗銑、精銑、粗磨、精磨四道工序。采用粗銑、精銑、粗磨、精磨四道工序，并將精磨工序安排在精加工大、小頭孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度。粗磨在轉盤磨床上，使用砂輪端面磨削，這種方法的生產率較高。精磨在 M7130 型平面磨床上用砂輪的周邊磨削，這種辦法的生產率低一些，但精度較高。2.2 確定切削用量、切削力和切削功率2.2.1 切削用量的選擇原則正確地選擇切削用量，對提高切削效率，保證必要的刀具耐用度和經濟性，保證加工質量，具有重要的作用。銑削切削用量的選擇與要求的加工表面粗糙度及其效率有關系。當銑削表面粗糙度數(shù)值要求時，銑削速度應高一些，每齒走刀量應小一些。若生產率要求不高，可以取很小的每齒走刀量，一次銑削 4mm~5mm 的余量達到 RA1.6μm 的連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 11 頁 共 28 頁表面粗糙度。這時每齒的進給量一般為 0.02mm~0.03mm。表 2-1 是用硬質合金端銑刀的銑削用量查組合機床設計簡明手冊得知 [1]。表 2-1 用硬質合金端銑刀的銑削用量加工材料 工序 銑削深度（mm）銑削速度V(m.min-1)每齒走刀量Fz(mm/z)粗 2~4 80~120 0.2~0.4鋼 ab=520~720MPa精 0.5~1 100~180 0.05~0.20粗 2~4 60~100 0.2~0.4鋼 ab=700~900 MPa精 0.5~1 90~150 0.05~0.15粗 2~4 40~70 0.1~0.3鋼 ab=1000~1100 MPa精 0.5~1 60~100 0.05~0.10粗 2~5 50~80 0.2~0.4鑄鐵精 0.5~1 80~130 0.05~0.2粗 2~5 300~700 0.10~0.4鋁及其合金精 0.5~1 500~1000 0.051~0.3由上表可知，對于本次設計，我們應該選用加工材料為鋼 ab=520 MPa ~720MPa ，粗銑：銑削深度 2mm~4mm，銑削速度 80m.min-1~120 m.min-1,每齒走刀量 0.2 mm/z ~0.4mm/z；精銑：銑削深度 0.5mm~1mm，銑削速度 100 m.min-1~180 m.min-1,每齒走刀量 0.05 mm/z ~0.20mm/z。組合機床常用銑削方法加工平面，精銑的平面度可達 003 mm ~0.05/1000mm，表面粗糙度可達 Ra0.8μm ~1.6μm。對基面的平行度可保證在 0.05mm 以內，基面間距的尺寸精度可保證在 0.05mm 以內。2.2.1.1 粗加工時切削用量的選擇原則粗加工時加工精度與表面粗糙度要求不高,毛坯余量較大。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（金屬切削率）和必要的刀具耐用度，以提高生產效率和降低加工成本 [8-12]。金屬切削率可以用下式計算：Zw ≈V.f.a p.1000連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 12 頁 共 28 頁式中：Z w單位時間內的金屬切除量（mm 3/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選擇原則是：首先考慮選擇一個盡可能大的吃刀深度 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 t 顯然也會下降，但要比 V 對 t 的影響小得多，只要稍微降低一下 V 便可以使 t 回升到規(guī)定的合理數(shù)值，因此，能使 V、f、a p 的乘積較大，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)以上原則選擇粗加工切削用量對提高生產效率，減少刀具消耗，降低加工成本是比較有利的。1）切削深度的選擇：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。只有當總加工余量太大，一次切不完時，才考慮分幾次走刀。本次設計選用銑削深度為 2mm~4mm。2）進給量的選擇：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。本次設計選用每齒走刀量 0.2 mm/z ~0.4mm/z。3）切削速度的選擇：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。本次設計選用銑連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 13 頁 共 28 頁削速度為 80 m.min-1~120 m.min-1。2.2.1.2 精加工時切削用量的選擇原則精加工時加工精度和表面質量要求較高，加工余量要小且均勻。因此，選擇精加工的切削用量時應先考慮如何保證加工質量，并在此基礎上盡量提高生產效率 [12]。1）切削深度的選擇：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，當吃刀深度較大時，切削力增加較顯著，影響加工質量。本次設計選用銑削深度為 0.5 mm ~1mm。2）進給量的選擇：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，切削力上升，表面質量下降。本次設計選用每齒走刀量 0.05 mm/z ~0.20mm/z。3）切削速度的選擇：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，以避開積屑瘤產生的范圍。由此可見，精加工時選用較小的吃刀深度 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量，同時滿足生產率的要求。本次設計選用銑削速度為 100 m.min-1~180m.min-1。連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 14 頁 共 28 頁2.2.2 連桿工藝方案確定圖 2-2 發(fā)動機連桿零件簡圖連桿由大、小頭和桿身等部分組成。大頭為開式結構（系直剖式連桿） 。連桿和連桿蓋用螺栓，螺母連接。為減少磨損和便于修理，大頭孔和小頭孔內分別安裝軸瓦和銅套。連桿身的截面為工字形，可減少重量和減少慣性力又使連桿具有足夠的強度和剛度。連桿頭兩端面有落差且桿身對稱。大小頭側面設計有定位凸臺作為機械加工時的輔助定位基準，便于定位基準的統(tǒng)一 [1-5]。連桿總的工藝特點是：外形復雜，不易定位；大、小頭有細長的桿身連接，所以彎曲剛性差，易變形；尺寸精度，形狀精度和位置精度及表面粗糙度要求很高。連桿所選的材料為 45 鋼（精選含碳量為 0.42%~0.47%） ，并經調質處理以提高其強度及其抗沖擊能力，其硬度為 217 HBS ~287HBS。其鍛件重量為7.5kg。連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 15 頁 共 28 頁根據(jù)以上的工藝特點下面初步擬訂工藝方案 [1]。1、工藝基面的分析及選擇采用以 V 形鐵為主要定位元件的方法。為提高其定位精度，要把 V 形鐵的角度做大一些。如圖 2-3 所示：圖 2-3 工藝基面的選擇2、工序間余量的確定3、刀具結構的選擇按相關的資料選取端銑刀的形式。在銑削過程中，端銑刀的直徑要大于加工工件的最大寬度，由給定的加工零件圖可知最大為 Bmax=135mm，故端銑刀的直徑選取 150mm 為宜，其齒數(shù)按標準選 7。即 D =150Z=72.2.3 銑削用量的選擇為使組合銑床更好的提高生產效率，便于人工操作，最少的停車損失和使刀具的壽命更長、加工質量更好，合理的選擇銑削用量是非常必要的。下表為硬質合金端銑刀的銑削用量 [8-12]。 表 2-2加工材料 工序 銑削深度 銑削速度 每齒走刀量鋼 52~70b?（公斤/ ） ２毫 米 粗 2~4mm 80~120 米/分 0.2~0.4精 0.5~1mm 100~180 米/分 0.05~0.02加工工件為 45 號鋼，所以選如下的銑削用量銑削深度 T=3mm銑削速度 V=120m/min連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 16 頁 共 28 頁每齒走刀量 =0.3 毫米/齒zs銑削用量的選擇應該使選擇的刀具充分發(fā)揮其性能。所以就不能選擇太低。考慮到批量生產時也沒必要把切削用量選太高，以免增加刀具損耗?？傊鶕?jù)加工精度和加工材料，工作條件和技術要求進行分析。所以以上的選擇是可行的。2.2.4 確定切削力、切削功率根據(jù)選定的切削用量（組要指切削速度 v 及進給量 f） ，確定切削力，作為選擇動力部件（滑臺）及夾具設計的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其他傳動件（齒輪、傳動軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動電機功率。一銑削力和主切削功率計算1 主切削力 Fc因選取硬質合金端面銑削 45,鋼工件,由得：ZFc ntapdtafe )18.0(9.)13.0(8.06.15?????ac—— 系數(shù)—— 銑削接觸深度f—— 每齒的進給量f——銑刀的深度td—— 銑削深度paZ —— 銑刀齒數(shù)故由上則有： NFc86.53?2 切削功率： N 切KWV0.121切2.3 銑端面組合機床配置型式的選擇對于加工發(fā)動機連桿這樣的工件，特別適合大、中箱體件的加工。為盡可能地提高生產率，最理想的是將工件一次性全部加工。經過和指導老師商量后，連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 17 頁 共 28 頁我們決定設計四根主軸兩端同時進行銑削。在滿足條件的情況下，采用臥式雙面銑床是可行的。在配置銑削頭固定的臥式組合機床時，其傳動裝置的電機通常是采用頂置式，即電動機放在銑削頭上方。在配置銑削頭移動的臥式組合機床時，其傳動裝置的電機通常是采用側置式，即電動機放在銑削頭側面。本次設計采用的銑削頭是安裝在滑臺上的，可隨滑臺一起移動，但是是銑削頭調整到適當位置后邊不再移動，所以采用電動機安裝在銑削頭上方的配置型式。在加工連桿過程中，還必須考慮到加工零件特點對結構方案的影響。在加工精度要求影響方面，不僅提高原始精度，提高工件的定位基準和減少夾緊變形等措施，還要采用如下措施 [3]。1、采用定位塊定位，保證連桿能夠安裝穩(wěn)定，便于操作，提高加工過程精度要求。2、采用剛性主軸方案，由于機床導軌間隙及導軌磨損的影響。在加工過程中就不易產生振動，并且有足夠的剛性保證其徑向切削力。2.4 影響總體布置的因素1、加工精度的影響當工件的加工精度要求較高時，應采用具有固定夾具的單工位組合機床，加工精度要求較低時，可采用具有移動夾具的多工位組合機床。此外，還要考慮到不同布置形式的機床所能達到的加工精度。例如，對于同軸度要求較高的各孔，應采用從同一面對工件進行加工機床布置形式。2、工件大小、形狀和加工部位特點的影響對于較大的工件，宜采用單工位機床，反之，宜采用多工位機床；對于大直徑深孔的工件，宜采用具有剛性主軸結構的立式機床；對于小直徑深孔的工件，通常采用專門的深孔加工機床；對于被加工孔的中心線與定位基準垂直的工件，一般采用立式機床。本原則也可根據(jù)機床的使用條件綜合考慮。根據(jù)上述原則，對于本章實例，可采用立式機床。但考慮工件排屑方便，機床空間的高度可矮些，故可采用臥式組合鉆床。3、生產率的影響零件的生產批量大小是決定采用單工位、多工位或自動線，還是按中小批連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 18 頁 共 28 頁量生產特點來設計組合 機床的重要因素。有時從工件的外形及輪廓尺寸上看，可采用單工位固定夾具的機床布置形式，但是由于生產率要求很高，就不得不采用多工位的機床布置方案，以便使裝卸工件時間與機動時間重合。被加工的零件的生產批量越大，工序 安排一般就越趨于分散，且粗、半精、精加工應分別在不同的機床上完成。對于中小批量生產的情況，則要力求減少機床的臺數(shù)，并應將所有工序盡量集中在一臺或少數(shù)幾臺機床上完成，以提高機床的利用率 【13】2.5 組合銑床的總體分析——三圖一卡2.5.1 被加工零件的工序圖被加工零件工序圖是指根據(jù)已確定的工藝方案，表示一臺組合機床或自動線對加工零件應完成的工藝內容的示意圖，它包括加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求等內容。它不能用產品的零件圖代替，而須在原零件圖的基礎上，突出本機床或自動線的加工內容及必要的說明進行重新繪制。它是進行組合機床設計的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗和調整機床的重要技術文件。其內容應包括以下幾個方面：（1）表示出被加工零件的形狀和輪廓尺寸及與本機床設計有關的部位的結構形狀和尺寸。尤其是當需要中間導向套時，應表示出零件內部的筋、壁布置及有關結構的形狀和尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具是否發(fā)生干涉。（2）表示出加工用定位基準、夾緊部位及夾緊方向，以便依此進行夾具的定位支承（包括輔助定位支承） 、限位、夾緊及導向系統(tǒng)的設計。（3）表示出本道工序加工部位的尺寸 、尺寸精度、表面粗糙度、形狀位置精度及技術要求，另外還應表示出本道工序對前道工序提出的要求（主要指定位基準） 。（4）表示出必要的文字說明，如被加工零件的編號、名稱、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。（5）繪制時，按一定的比例，細實線表示與本道工序加工無關的部分，粗實線表示被加工部位精度、粗糙度、位置精度、定位面及夾壓方向。（6）凡本道工序保證的尺寸、角度等，應在基尺寸數(shù)值上打上方框，并在下面加一橫線（粗實線） 。連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 19 頁 共 28 頁以下為被加工零件圖，其材料為 45 鋼并經調質處理，其硬度為217HBS~287HBS。圖 2-4 連桿工序圖2.5.2 被加工零件的加工示意圖零件加工的工藝方案要通過加工意圖才能反映出來。加工示意圖表示：被加工零件在機床上的加工過程，刀具、輔具的布置狀況，工件與夾具、刀具等機床各部件間的相對位置關系，以及機床的工作行程和工作循環(huán)等。因此，它是刀具、輔具、夾具、主軸箱、液壓和電氣裝置設計及通用部件選擇的主要原始資料，也是對整臺機床布置和技術性能的原始要求，同時還是調整機床、刀具及試車的依據(jù)。其內容包括以下幾方面：（1）應反映機床的加工方法、加工條件及加工過程。（2）根據(jù)加工部位的特點及加工要求，決定刀具的類型、數(shù)量、結構、尺寸（直徑和長度） 。（3）決定主軸的結構類型、規(guī)格尺寸及外伸長度。（4）選擇標準或設計專用的接桿、浮動卡頭、導向裝置、攻絲靠模裝置、刀桿托架等，并決定它們的結構參數(shù)及尺寸。（5）標明主軸、接桿、夾具（導向裝置）與工件之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度等。連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 20 頁 共 28 頁（6）根據(jù)機床的生產率及刀具和工件的材料等，合理確定并標注各主軸的切削用量。（7）加工示意圖的繪制順序是：先按比例用細實線繪出工件加工部位和局部結構的展開圖，然后用粗實線繪出加工表面。為了簡化，對同一主軸箱上結構尺寸完全相同的主軸，可只畫一根，但必須在主軸上標注孔號。當軸數(shù)多時，可縮小比例。最后，用細實線畫出加工部位簡圖，并標注孔號。（8）在加工示意圖上，主軸的分布可不按真實距離繪制。但當被加工孔的間距很小時或需設置徑向結構尺寸較大的導向裝置時，相鄰的主軸必須嚴格按比例繪制，以便檢查相鄰的主軸、刀具、輔具、導向裝置等之間是否發(fā)生干涉。（9）主軸應從主軸箱端面畫起。刀具畫在加工終了位置上（攻絲加工則畫在開始位置上） 。對標準的通用結構，只須畫出外廓，并須加注標準代號，對一些專用結構，則必須畫出剖視圖，并標注尺寸、精度及配合種類。查表初定主軸直徑 D， 再綜合考慮加工精度和具體工作條件，根據(jù)表決定主軸外伸部分的尺寸（軸端的外徑和內徑：D/d 1，外伸長度 L）及配套的刀具接桿莫氏圓錐號、攻絲靠模規(guī)格代號等。確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程（1）刀具的選擇 選擇刀具時考慮工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生產率要求等因素。根據(jù)本工序特點，應選用硬質合金端銑刀。（2）工序余量 查《組合機床設計手冊》得：端面加工余量為 2～4mm，選擇 3mm；（3）切削用量 本工序的切削用量在前面已經敘述過，也可參見工藝卡片的相應內容。（4）動力頭工作循環(huán)及行程確定 動力頭工作循環(huán)一般包括快進、工作進給、快退等動作。銑端面的工作循環(huán)為：快進→工作進給→快退。a.粗銑工作進給單面長度確定銑：L=1.5mmb.快進長度確定銑：L 快 =20mm連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 21 頁 共 28 頁c.快退長度確定快退長度等于快進長度和工作進給長度之和，即，銑：20+1.5=21.5mm。圖 2-5 發(fā)動機連桿加工示意圖圖2.5.3 組合機床聯(lián)系尺寸圖的繪制確定機床裝料高度需要考慮車間運送工件的滾道高度、工件最低孔的位置、主軸箱最低主軸高度和通用部件高度尺寸的限制。根據(jù)我國具體情況，為便于操作和省力，對于一般臥式組合機床、流水線和自動線，標準裝料高度推薦為850---1060mm。所以選擇裝料高度為H=1060mm。 。2.5.3.1 夾具外形輪廓尺寸的確定夾具是用于定位和夾緊工件的，所以工件的輪廓和形狀是確定夾具輪廓尺寸的依據(jù)。在加工示意圖中對工件和鏜模間的距離，以及導套的尺寸，都有了規(guī)定。所以確定長度尺寸時，主要在于合理地選取鏜模架的厚度。對于高度不大的鏜模架，其厚度可取 150～200mm；當鏜模架較高（如鼓輪機床的鏜模架） ，為了保證有足夠的剛度和穩(wěn)定件，其厚度可取 250～300mm。在掌握了工件寬度、工件和鏜模架間的距離和鏜模架的厚度尺寸后，即可確定夾具底座的總長尺寸。為了補償鑄件的鑄造誤差，它應比上述三項尺寸總連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 22 頁 共 28 頁和稍微大一些，一般大 10～20mm。夾具底座高度確定。夾具底座的高度應視夾具大小而定，既要保證有足夠的剛性，又要考慮工件的裝料高度，為了便于布置定位元件，一般夾具底座的高度不少于 240mm。對于非框形夾具，在繪制聯(lián)系尺寸圖時，應事先繪制夾具結構草圖，確定夾具的主要技術特征、基本結構原則及其外形控制尺寸 [1-16]。2.5.3.2 機床通用部件的選擇此次設計的專用組合機床所用的通用部件有：一個動力頭、一個滑臺、一個側底座、一個墊鐵、一個中間底座和一個電動機。根據(jù)設計要求，本組合機床通用部件選取見表 2-3 所示：表 2-3 通用部件尺寸通用部件名稱標記 通用部件名稱標記動力箱滑臺1032*320*2801HJ32側底座中間底座1060*520*6301CC3211250*800*5601CC321中間底座尺寸的確定 在加工示意圖中，已確定了工件端面至主軸箱端面在加工終了時的距離，根據(jù)選定的動力部件及其配套部件（滑座、床身等）的位置關系，并考慮動力頭的前備量等因素，就可以確定中間底座長度尺寸。本道工序設計的組合機床中間底座長度為 1032mm。在確定中間底座高度尺寸時，應考慮切削的儲存及排除、電氣接線盒的安排以及冷卻液的貯存，其容量應不小于 3min~5min 冷卻的流量。對于加工鑄造件的機床，為了使冷卻液有足夠的沉淀時間，容量還應大一些，有時取10min~15min 冷卻閥的流量。當裝料高度取 1060mm 時，床身和中間底座之間結合面的高度，無論哪一型連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 23 頁 共 28 頁號的床身都是統(tǒng)一的，定為 540mm，所以中間底座的高度一般總是大于 540mm。本機床的中間底座高度設計為 560mm。以上介紹了繪制機床聯(lián)系尺寸圖時應考慮的問題和主要聯(lián)系尺寸的確定。此外，在聯(lián)系尺寸圖上還必須明確表明運動部件的終點和原位狀態(tài)，以及運動過程中的情況。如對于動力頭必須標明其退回的最遠狀態(tài)，以便確定機床的最大輪廓尺寸。對于回轉工作臺、移動工作臺或回轉鼓輪機床，需要特別注意動力頭退回原位時，刀具、托架等必須處于夾具移動或回轉的最大尺寸范圍以外。在機床聯(lián)系尺寸圖上應標明工件、夾具及動力頭的中心線之間的關系。特別當工件上加工部位對于工件中心線不對稱時，動力部件對于夾具和中間底座也就不對稱，這時應注明動力頭中心線相對夾具中心線的偏移距離。聯(lián)系尺寸圖繪制后，在進行機床各部件的具體設計過程中，可能發(fā)現(xiàn)某些尺寸定得不合理，甚至不能實現(xiàn)，則可按需要返回來修改聯(lián)系尺寸圖，加以調整。機床的聯(lián)系尺寸圖主要應針對各部件之間的聯(lián)系尺寸進行標注，各部件只畫出必要的輪廓形狀即可，盡量減少不必要的線條和尺寸。各部件應嚴格按同一比例繪制。至此，機床的各部件尺寸已確定，組合機床設計總圖見圖 2-6。安裝時首先將側底座和中間底座的螺栓孔與定位銷連接，再布置好方位，然后按照滑臺底下的螺栓孔與側底座上面孔將其連接好，最后安裝動力箱和主軸箱 [1-15-16]。連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 24 頁 共 28 頁圖 2-6 組合機床設計總圖連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 25 頁 共 28 頁2.5.4 生產率計算卡產品型號 Gan-1 零件圖號 0358機械加工工序卡片 產品名稱 發(fā)動機連桿 零件名稱共 1 頁第 1 頁車 間 工序號工序號材料牌號機加工 45#鋼毛坯種類 毛坯外形 尺寸第毛坯可制作數(shù)每臺件數(shù)鍛件 332mm設備名稱 設備型號設備編號同時加工件數(shù)X52K夾具編號 夾具名稱 硬度HRC217工序工時工位器具編號 工位器具名稱 準終單件工步工時工步號 工步內容 工步裝備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度進給次數(shù)機動輔助001 銑削 單工位 255r/min 120m/min 0.3mm/z 3mm 1次 10’ 2’連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 26 頁 共 28 頁3 組合機床專用夾具設計3.1 組合機床專用夾具的特點組合機床夾具和一般夾具所起的作用看起來好像很接近，但其結構和設計要求卻有很顯著的，甚至是根本的區(qū)別。組合機床夾具的結構和性能，對組合機床配置方案的選擇有很大的影響。以下是組合機床專用夾具的主要特點。1.一般的機床夾具是作為機床的輔助機構設計的，而組合機床夾具是機床的主要組成部分，其設計工作是整個組合機床設計的重要內容之一。2.組合機床夾具和機床其他部件有著密切的聯(lián)系，如何轉或移動工作臺、回轉鼓輪、主軸箱、刀具和輔具、鉆模板和托架以及支承部件等。正確地解決它們之間的關系式保證組合機床可靠和使用性能良好的重要條件之一，而且夾具的結構也要按這些部件的具體要求來確定。3.由于組合機床常常是多刀，多面和多工序同時加工，會產生很大的切削力和振動，因此組合機床夾具必須具有很好的剛性和足夠的夾緊力，以保證在整個加工過程工件不產生任何位移。同時，也不應使工件產生不容許的變形。4.組合機床夾具是保證加工精度的關鍵部件，其設計、制造和調整都必須有嚴格的要求，使其能持久地保持精度。5.組合機床夾具應便于實現(xiàn)定位和夾緊的自動化，并有動作完成的檢查信號；保證切屑從加工空間自動排除；便于觀察和檢查，以及在不從機床上拆下夾具的情況下，能夠更換易損壞和維護調整。此外，不要把組合機床夾具和一般的組合夾具混淆起來。組合夾具是在萬能機床上為了完成某一道工序的加工，用一些標準的和通用的元件組裝的定位夾緊裝置。用完后可用這些元件重新組裝成新的夾緊裝置。而組合機床夾具則是以部分的通用元件加上專用件組成的專用夾具，它不便于改裝。按結構特點，組合機床夾具分為單工位和多工位夾具兩大類。單工位夾具是指工件在一個工位上完成加工工序的機床夾具。按被加工零件的結構和加工要求，單工位夾具具有固定式的、帶滾道或浮動滾道的、和小車等形式 【15-16連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 27 頁 共 28 頁3.2 機床專用夾具的作用及設計方法專 用 夾 具 是 指 為 某 一 工 件 的 某 一 道 工 序 專 門 設 計 、 制 造 的 夾 具 。 它 的 主要 功 能 是 實 現(xiàn) 工 件 的 定 位 和 夾 緊 ， 是 工 件 加 工 時 相 對 于 機 床 、 刀 具 有 正 確 的位 置 ， 以 保 證 工 件 的 加 工 精 度 。 具 體 來 說 機 床 夾 具 的 作 用 包 括 ：⑴ 保 證 加 工 精 度 用 夾 具 裝 夾 工 件 ， 減 少 對 其 它 生 產 設 備 和 操 作 者 技 術水 平 的 依 賴 性 ， 能 穩(wěn) 定 地 保 證 加 工 精 度 。⑵ 提 高 勞 動 生 產 率 用 夾 具 裝 夾 工 件 ， 能 使 工 件 迅 速 地 定 位 和 夾 緊 ， 顯著 地 縮 短 輔 助 時 間 ， 提 高 勞 動 生 產 率 。⑶ 改 善 工 人 的 勞 動 條 件 用 夾 具 裝 夾 工 件 ， 方 便 、 迅 速 。 當 采 用 氣 動 、液 壓 等 夾 緊 裝 置 時 ， 可 減 輕 工 人 的 勞 動 強 度 。⑷ 降 低 生 產 成 本 在 批 量 生 產 中 使 用 夾 具 時 ， 由 于 勞 動 生 產 率 的 提 高 和允 許 使 用 技 術 等 級 較 低 的 工 人 操 作 ， 故 可 明 顯 地 降 低 生 產 成 本 。⑸ 擴 大 機 床 工 藝 范 圍 使 用 夾 具 可 以 擴 大 機 床 工 藝 范 圍 ， 如 使 用 夾 具 可將 機 床 改 為 鏜 床 或 拉 床 、 深 孔 加 工 機 床 等 【 16】 。機 床 夾 具 的 設 計 方 法 ：⒈ 明 確 設 計 任 務 ， 收 集 研 究 原 始 資 料⒉ 擬 定 夾 具 結 構 方 案 ， 繪 制 夾 具 草 圖⑴ 確 定 工 件 的 定 位 方 式 ， 設 計 定 位 裝 置 。⑵ 確 定 工 件 的 夾 緊 方 案 ， 設 計 夾 緊 裝 置 。⑶ 確 定 對 刀 及 引 導 方 式 ， 選 擇 或 設 計 對 刀 裝 置 或 引 導 元 件 。⑷ 確 定 其 他 元 件 或 裝 置 的 結 構 形 式 ， 如 定 位 鍵 ， 分 度 裝 置 等 。⑸ 確 定 夾 具 的 總 體 結 構 及 夾 具 在 機 床 上 的 安 裝 方 式 。 在 確 定 夾 具 結 構 的方 案 過 程 中 ， 應 提 出 幾 種 不 同 的 方 案 ， 畫 出 草 圖 ， 經 比 較 分 析 ， 選取 最 佳 方 案 。⒊ 繪 制 夾 具 總 圖⒋ 確 定 并 標 注 有 關 尺 寸 和 夾 具 技 術 要 求⒌ 繪 制 夾 具 零 件 圖連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 28 頁 共 28 頁3.3 定位的選擇對于本次連桿雙端面銑削的工藝安排，我考慮到了兩定位方式，第一種是利用連桿中間的凹形面，在充分利用臥式銑床的基礎上，在支撐面上設計一個圓形輪盤，而對于被加工零件可以準確的定位到專用夾具上去，利用一定的夾緊力進行有效的夾緊，設計方案如圖 3-1 示，這樣的設計可以進行大批量快速的生產。第二種種設計方案，我可以考慮到加工工藝和成本的需要，可以采用定位塊進行零件的定位，達到一定的工藝要求。如圖 3-2 定位塊定位夾緊方案。而對于本次設計我選用了第二種方案，可以很好的拆卸和安裝，最少的減少時間，保證零件加工的精度要求。圖（3-1 圖（3-2）連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 29 頁 共 28 頁結論在剛剛過去的幾個月里，是我在大學以來最刻骨銘心的日子。這是我大學生活的最后一個階段，我的畢業(yè)設計都是在這幾個月完成的。在這一階段我學到了很多以前課堂上無法學到的方法和知識，它們很多都有很高的實用價值，并將對我以后的工作產生巨大的幫助，在此我想對我的指導老師－－江琴講師的辛勤教誨表示衷心的感謝。本次設計，在江琴老師的指導下，我做到了獨立地思考，查閱相關資料，準確計算，具體設計。今天，我終于圓滿地完成了設計任務。這次是我第一次全面的系統(tǒng)的進行專業(yè)設計，在設計過程中，我充分地運用了在大學四年內所學的專業(yè)理論知識，使之融入到設計實踐中，并通過不斷地翻閱資料和查找數(shù)據(jù)，使自己又一次詳細的回顧了四年學習的專業(yè)知識，發(fā)現(xiàn)了自己在學習上的不足之處并加以提高，使自己的專業(yè)知識更加全面，系統(tǒng)化。 由于水平有限，經驗不足，第一次全面的系統(tǒng)的設計本次設計難免有許多不妥和錯誤之處，懇請指導老師和讀者批評指正錯誤，以便及時改正。連桿大小頭雙端面銑削組合機床及夾具設計第 30 頁 共 28 頁致謝本次畢業(yè)設計論文是在我的老師親切關懷和悉心指導下完成的。她嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，江老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。在此謹向江老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。四年的大學生活讓我受益菲淺，最重要的是培養(yǎng)了我吃苦耐勞的精神，腳踏實地的作風，較強的社會工作能力。為了使自己能夠全方位的發(fā)展，更好的適應這個日新月異的社會，在這幾學年中，我兢兢業(yè)業(yè)，努力學習，嚴格要求自己，不斷的提高自己各方面的素質，爭取在人生的道路上更好的實現(xiàn)社會價值、人生價值和自我價值！本次畢業(yè)設計是對我在校四年來所學知識與生產實踐技術所進行的一次綜合性的全面考察，培養(yǎng)了我運用所學專業(yè)知識解決實際問題的能力，它還為我們了解一般機械工程設計的基本思想打下良好的基礎。在設計方案的擬定,設計資料的收集,手冊，國標選用，設計方法的運用,零部件及總體裝配圖的繪制等方面，有一次較全面的鍛煉。對我們進入社會具備一定獨立工作能力起了良好的作用,從而能較好的適應工作。在此，我還要感謝在一起愉快的度過大學生活的各位同學，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝含辛茹苦培養(yǎng)我長大的父母，謝謝你們! 編者:張曉鋒