zh1105柴油機氣缸蓋擴孔專機總體及夾具設計說明書[帶圖紙]

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 前言..............................................................1</p><p>　　2 組合機床總體設計..................................................3</p>

2、<p>　　2.1 總體方案設計....................................................3</p><p>　　2.1.1 加工對象的工藝性分析..........................................3</p><p>　　2.1.2 機床配置形式的選擇........................

3、....................3</p><p>　　2.1.3 定位基準的選擇................................................4</p><p>　　2.2 切削用量的確定及刀具結構的選擇..................................5</p><p>　　2.2.1 切削用量的選擇.

4、...............................................5</p><p>　　2.2.2 切削力、切削扭矩及切削功率計算................................6</p><p>　　2.2.3 刀具結構選擇..................................................7</p>

5、;<p>　　2.3 組合機床總體設計—三圖一卡......................................8</p><p>　　2.3.1 被加工零件工序圖..............................................8</p><p>　　2.3.2 加工示意圖................................

6、....................9</p><p>　　2.3.3 機床聯(lián)系尺寸圖...............................................10</p><p>　　2.3.4 機床生產率計算卡.............................................13</p><p>　　3 組合機床夾

7、具設計.................................................14</p><p>　　3.1 概述...........................................................14</p><p>　　3.1.1 夾具的工藝性分析.......................................

8、......14</p><p>　　3.1.2 夾具設計的基本要求...........................................14</p><p>　　3.2 定位方案的確定.................................................15</p><p>　　3.2.1 定位基準的選擇原則......

9、.....................................15</p><p>　　3.2.2 定位方案的設計...............................................15</p><p>　　3.3 定位誤差分析...................................................15</p>

10、<p>　　3.3.1 影響加工精度的因素...........................................15</p><p>　　3.3.2 保證加工精度的條件...........................................16</p><p>　　3.4 夾緊方案的確定..............................

11、...................16</p><p>　　3.4.1 夾緊機構的確定...............................................16</p><p>　　3.4.2 夾緊力的確定.................................................17</p><p>　　3.4.3

12、 夾緊液壓缸的選擇.............................................19</p><p>　　3.5 引導裝置的選擇.................................................20</p><p>　　3.5.1 鉆套型式的選擇和設計........................................

13、.20</p><p>　　3.5.2 鉆模板的類型和設計...........................................20</p><p>　　3.6 夾具體結構設計.................................................21</p><p>　　4 結論......................

14、.......................................22</p><p>　　參考文獻...........................................................23</p><p>　　致謝...............................................................24&

15、lt;/p><p>　　附錄...............................................................25</p><p>　　ZH1105柴油機氣缸蓋擴孔專機總體及夾具設計</p><p>　　摘要：本課題設計了ZH1105柴油機汽缸蓋擴孔專機，主要對其總體及夾具進行設計。該組合機床是針對ZH1105柴油機氣缸蓋的進

16、、排氣孔和油泵孔進行加工。</p><p>　　本次設計機床總體部分是通過對ZH1105柴油機氣缸蓋零件進行工藝分析，擬訂了機床總體方案，并根據(jù)組合機床設計步驟，計算了切削用量、切削力、切削扭矩、切削功率等，最終完成了“三圖一卡”的繪制。夾具部分的設計是通過對ZH1105柴油機氣缸蓋零件進行了工藝分析，選擇了“一面兩銷”的定位方式，進行了誤差分析。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行夾緊，選擇

17、夾緊液壓缸的型號。并設計了引導裝置、鉆模板、夾具體結構等，最后完成了夾具的設計。根據(jù)計算結果繪制夾具裝配圖和主要的零件圖。</p><p>　　本機床設計合理，符合實際應用，滿足加工要求，且盡可能多地采用了通用件和標準件，制造成本合理，設備維修方便。大大提高了生產效率，降低了勞動強度，從而降低了零件的加工成本。</p><p>　　關鍵詞： 組合機床 ；擴孔 ；夾具 </p>

18、<p>　　The design of the overall and the Jig of milling special machine tool for cylinder head of ZH1105 diesel engine</p><p>　　Abstract: This topic designed ZH1105 diesel engine cylinder cover to drill

19、 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 proc

20、essing. 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 aggre</p>&l

21、t;p>　　Key word: Special machine-tool; Milling; Jig</p><p><b>　　1 前言</b></p><p>　　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的專用機床。組合機床一般采用多軸、多刀、多面或多工位同時加工的方法，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已

22、標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批量的生產中得到廣泛應用，并可用來組成自動生產線。組合機床對多孔鉆削加工具有較大的優(yōu)勢，它按孔的坐標分布位置實行一次加工，保證了孔的坐標位置尺寸精度。這也是本次設計的目的所在，設計這臺組合機床，就是為了在保證加工精度的基礎上，提高生產效率。</p><p>　　組合機床的設計，目前基本上有兩種方式：其一，是根據(jù)具

23、體加工對象的特征進行專門設計，這是當前最普遍的做法。其二，隨著組合機床在我國機械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人和技術人員總結出生產和使用組合機床的經驗，發(fā)現(xiàn)組合機床不僅在其組成部件方面有共性，可設計成通用部件，而且一些行業(yè)在完成一定工藝范圍內的組合機床是極其相似的，有可能設計為通用機床，這種機床稱為“專用組合機床”。這種組合機床不需要每次按具體加工對象進行專門設計和生產，而是設計成通用品種，組織成批生產，然后按被加工零件的具體需要，配以簡單的

24、夾具及刀具，即可組成加工一定對象的高效率設備。</p><p>　　本次設計的課題是ZH1105柴油機氣缸蓋擴孔專機總體及夾具設計。該課題來源于江淮動力集團。該集團生產的S195柴油機連桿、ZH1105柴油機氣缸體銷路十分走俏，市場需求量大，暢銷國內外市場?，F(xiàn)在該集團迫切需要改善現(xiàn)有的生產條件，進行提高生產率、改善產品質量方面的技術改造，使產品的合格率上升，增加產量，適應市場競爭的需要，提高經濟效益。 </

25、p><p>　　本設計主要針對原有的ZH1105氣缸蓋上左、右兩個面上的進氣孔、排氣孔、油泵孔加工、生產率低、位置精度誤差大的問題而設計的，從而保證孔的位置精度、提高生產效率，降低工人勞動強度。本人的設計分工是總體設計和夾具部分的設計，主軸箱部分的設計由同組其他同學擔任。在設計組合機床過程中，組合機床夾具的設計是整個組合機床設計工作的重要部分之一。雖然夾具零件的標準化程度高，使設計工作量減少，設計周期縮短，但在夾具設

26、計過程中，在保證加工精度的前提下，如何綜合考慮生產率、經濟性和勞動條件等因素，還有一定的難度。</p><p>　　本說明書以設計臥式雙面擴孔組合機床為主線，闡述了總體設計和夾具設計的過程。在總體設計中，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，結合本道工序加工的特點最終選擇臥式雙面組合機床的配置型式。再結合本道工序的特點選擇刀具。根據(jù)選擇的切削用量，計算刀具的切削力、切削扭矩、切削

27、功率等，再確定刀具的大小和型式。在確定這些設計計算后，然后是繪制組合機床的“三圖一卡”—被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和生產率計算卡。在第3章中，主要介紹了夾具的設計。夾具設計是組合機床設計中的一個重要的組成部分。夾具設計時，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計。最后根據(jù)計算結果繪制夾具裝配圖和主要的零件圖。</p><p>　　2

28、 組合機床總體設計</p><p>　　2.1 總體方案設計</p><p>　　本設計是為ZH1105柴油機氣缸蓋擴孔工序。為了能夠達到質量好、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、技術要求等，擬定設計一臺通過兩個動力頭，兩個主軸箱，六把刀具，一次性完成該工序加工的雙臥式組合機床。機床總體的設計需繪制完成“三圖一卡”。以上作為本次設計的初定方案。</p>

29、<p>　　2.1.1 加工對象的工藝性分析</p><p>　　A 本機床被加工零件特點</p><p>　　該加工零件為氣缸蓋。材料HT250，其硬度為HB179—255，在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完畢。</p><p>　　B 本機床被加工零件的加工內容及加工精度</p><p>　　本道工序：擴左面、右面的孔，

30、由本設備“ZH1105氣缸蓋擴孔專機”完成，因此，本設備的主要功能是完成柴油機氣缸蓋左、右兩個面上進氣孔、排氣孔、油泵孔的半精加工。具體加工內容是：</p><p>　　擴圖紙上φ39至φ37，φ16孔至φ15，φ45孔至φ43，倒φ39孔口角為φ44.4，</p><p>　　φ45孔口角為φ51，并擴φ29.5孔至φ29.2，擴φ24.4孔至φ23.6，φ12孔至φ11.6</p

31、><p>　　C 本次設計的組合機床所要達到的技術要求</p><p>　　a 機床應能滿足加工要求，保證加工精度；</p><p>　　b 機床應運轉平穩(wěn)，工作可靠，結構簡單，裝卸方便，便于維修、調整；</p><p>　　c 機床盡可能用通用件（中間底座可自行設計）以便降低制造成本；</p><p>　　d 機床各動力

32、部件用電氣控制，液壓驅動。</p><p>　　2.1.2 機床配置型式的選擇</p><p>　　A被加工零件的特點對配置的影響</p><p>　　通常根據(jù)工件的結構特點，加工要求，生產率和工藝過程方案等，大體上就可以確定應采取哪種基本形式的組合機床。被加工零件的特點對配置的影響如下：</p><p>　　a 在選擇組合機床的結構方案時

33、，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。</p><p>　　固定式夾具組合機床的加工精度最高，采用固定精密導向時，孔間距離和孔的軸線與基面的位置精度可達±0.025～±0.05mm。</p><p>　　b 機床生產率的影響。</p><p>　　機床要求的生產率對機床配置形式和結構方案有很大的影響，它是決定采用單工

34、位機床，多工位機床或自動線，還是按中小批生產所需組合機床的特點進行設計的重要因素。有時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床型式。但由于生產率要求很高，就不得不采用多工位的方案，使裝卸時間和機動時間相重合。</p><p>　　c 被加工零件的大小、形狀、加工部位特點的影響。</p><p>　　根據(jù)零件的形狀特點和加工特點，本次設計采用臥式組合機床，因為ZH1105

35、 柴油機氣缸蓋的結構近似長方體，考慮到臥式機床振動小，裝夾方便等因素，采用臥式組合機床。</p><p>　　B機床使用條件的影響 </p><p><b>　　a.零件結構情況</b></p><p>　　考慮到被加工零件的孔間距較小，如果采用立式加工，切屑落入下導向，造成導向精度走失，不利于保證加工精度。 </p><p

36、>　　b.工藝間的聯(lián)系情況</p><p>　　工件在到組合機床加工之前，工件的毛坯或半成品必須達到一定的要求，否則將使工件在機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。如果在組合機床上加工之后，還要在其他機床上進行加工，而工件事先沒有加工出保證精度的有關工藝基面，那么組合機床應考慮為下一道工序加工出工藝基面。</p><p>　　2.1.3 定位基準的選

37、擇</p><p>　　組合機床是針對某種零件或零件某道工序設計的。正確選擇定位基準，是確保加工精度的重要條件，同時也有利于實現(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。由于本機床的鉆孔加工導致不能采用三面定位方式進行定位，以免妨礙鉆孔加工的正常進行。所以本機床加工時采用的定位方式是一面兩孔定位。</p><p>　　2.2切削用量的確定及刀具結構選擇</p>&

38、lt;p>　　2.2.1切削用量的選擇</p><p>　　對于被加工孔，采用查表法選擇切削用量，從《組合機床設計簡明手冊》（PDF版，以下若未作明確說明《組合機床設計簡明手冊》均為PDF版）P130表6-13中選取。由于擴孔的切削用量還與所鉆孔的深度有關，隨著孔深度的增加而逐漸遞減，其遞減值按《組合機床設計簡明手冊》P131表6-12選取。降低進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

39、時，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，并使加工較深孔時鉆頭的壽命與加工其他淺孔時鉆頭的壽命比較接近。</p><p>　　同一多軸箱上各刀具每分鐘進給量必須相等并等于滑臺的工進速度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速ni和每轉進給量fi,在根據(jù)其中工作時間最長,負荷最重,刃磨較困難的所謂“限制性”刀具來確定

40、和調整每轉進給量和轉速,通常采用試湊法來滿足每分鐘進給量相同的要求。</p><p><b>　　左側面擴孔：</b></p><p>　　a．φ15孔、φ43孔</p><p>　　選擇v=30m/s，f=0.35mm/r，n=222.1r/min，Vf=77.7mm/min</p><p>　　b．φ15孔、φ37孔

41、</p><p>　　選擇v=30m/s，f=0.30mm/r，n=258.2r/min， Vf=77.7mm/min</p><p><b>　　c．φ51孔</b></p><p>　　選擇v=30m/s，f=0.415mm/r，n=187r/min， Vf=77.7mm/min</p><p><b>　

42、　d．φ44.4孔</b></p><p>　　選擇v = 30 m/s，f= 0.36 mm/r，n = 215.2 r/min， Vf = 77.7 mm/min</p><p><b>　　右側面擴孔：</b></p><p>　　φ11.6、φ23.6、φ29.2孔</p><p>　　先用φ10+φ

43、20+φ24鉆頭鉆孔，復合刀具。</p><p>　　選擇v = 30m/s，f = 0.137mm/r，n = 477r/mm，Vf = 65.4m/min</p><p>　　再用φ11.6+φ23.6+φ29.2擴孔刀擴孔。</p><p>　　選擇v = 30m/s，f = 0.2mm/r，n = 327r/mm，Vf = 65.4m/min</p&g

44、t;<p>　　2.2.2切削力、切削扭矩及切削功率計算</p><p>　　根據(jù)《組合機床設計簡明手冊》P134表6-20中公式</p><p><b>　　(2-1)</b></p><p><b>　　(2-2)</b></p><p><b>　　(2-3)</

45、b></p><p>　　式中， F—切削力（N）；</p><p>　　T—切削轉矩（N·㎜）；</p><p>　　P—切削功率（kW）；</p><p>　　v—切削速度（m/min）；</p><p>　　f—進給量（mm/r）；</p><p>　　D—加工（或鉆頭）直

46、徑（mm）；</p><p>　　HB—布氏硬度，，在本設計中，， ，得HB=230。</p><p><b>　　由以上公式可得：</b></p><p><b>　　φ37孔</b></p><p><b>　　φ15孔</b></p><p>&l

47、t;b>　　φ43孔</b></p><p><b>　　φ29.2孔</b></p><p><b>　　φ23.6孔</b></p><p><b>　　φ11.6孔</b></p><p><b>　　φ20孔鉆</b></p

48、><p><b>　　φ44.4孔倒角</b></p><p><b>　　φ51孔倒角</b></p><p>　　2.2.3刀具結構選擇</p><p>　　組合機床上根據(jù)工藝要求與加工精度的不同，經常采用的刀具有：一般刀具、復合刀具以及特種刀具等。刀具設計對機床整個工藝方案的擬訂有很大的影響。&l

49、t;/p><p>　　組合機床刀具的選擇原則</p><p>　　a 要求有較高的耐用度和可靠性，并便于裝卸和調整</p><p>　　由于組合機床是高生產率的專用機床，它的循環(huán)時間較短，而在每一循環(huán)中，刀具不工作的時間很短。同時在大多數(shù)情況下，組合機床又是多刀加工，刀具數(shù)量較多，更換調整刀具較費時間。這樣，如果換刀次數(shù)太多，勢必占用大量時間，降低生產率。所以就要求組

50、合機床刀具具有如下性能：結構可靠；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；便于裝卸及調整。</p><p>　　b 有較高的復合程度</p><p>　　在組合機床上，為了提高生產率、保證加工精度，或為了減少工位，一般工序比較集中，因此采用了大量復合刀具。這些刀具，結構較復雜，切削力較大，排屑不便，加工時互相影響，制造也

51、比較復雜，與一般刀具有所不同。</p><p><b>　　c 有良好的導向</b></p><p>　　組合機床在大多情況下，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向保證的，因而組合機床的孔加工刀具往往有各種形式的導向。</p><p>　　所以在本次組合機床的刀具選擇中，考慮到加工的孔的復雜性和為了提高加工精度，減少多

52、次刀具裝配帶了的定位誤差和提高加工的效率，選擇復合刀具作為本次設計的刀具。</p><p>　　2.3 組合機床總體設計—三圖一卡</p><p>　　2.3.1 被加工零件工序圖</p><p>　　被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示在一臺機床上或一條自動線上完成的工藝內容，加工部件的尺寸及精度，技術要求，加工用定位基準、夾壓部位，以及被加工零件的材料，硬

53、度和在本機床加工前毛坯情況的圖紙。它在原有的工件圖基礎上，以突出本機床自動線加工內容，加上必要的說明繪制的。</p><p>　　本組合機床以柴油機氣缸體為加工對象進行設計，對工序圖簡要說明及與本機床設計有關的技術指標如下：</p><p>　　a.定位方法：采用的是一面兩孔定位法,即以一個平面和圓柱銷及削邊銷進行定位；</p><p>　　b.夾緊方法：采用液壓夾

54、緊；</p><p>　　c.零件材料：HT250；</p><p>　　d.零件硬度：HB179～255；</p><p>　　其余工序尺寸、加工要求等具體查加工工序圖 ZH1105-00-01</p><p>　　2.3.2 加工示意圖</p><p>　　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

55、。是表達工藝方案具體內容的機床工藝方案圖。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、刀具等機床各部件間的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)等。</p><p><b>　　A 刀具的選擇</b></p><p>　　刀具直徑的選擇應與加工部位尺寸、精度相適應?？爪?7選擇刀具Φ37G

56、7；孔Φ15選擇刀具Φ15G7；孔Φ43選擇刀具Φ43G7；孔Φ29.2選擇刀具Φ29.2G7；孔Φ23.6選擇刀具Φ23.6G7；孔Φ11.6選擇刀具Φ11.6G7。</p><p><b>　　B 導向結構的選擇</b></p><p>　　組合機床擴孔時，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導向裝置來保證的。導向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置；保證刀具相互

57、間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承的剛性。</p><p>　　本課題中加工孔時，由于是大批大量生產，考慮到當導套磨損時，便于更換，避免使整個鉆模板報廢，以節(jié)約成本，所以導向裝置選用可換導套。主要參數(shù)查表。</p><p>　　對于加工Φ43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

58、M10</p><p>　　對于加工Φ37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</p><p>　　對于倒Φ51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M1

59、0</p><p>　　對于刀Φ44.4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</p><p>　　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</p>

60、<p>　　對于擴右面的孔，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</p><p>　　C 確定主軸、尺寸、外伸尺寸</p><p>　　在該課題中，主軸用于擴孔，選用滾珠軸承主軸。又因為浮動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。</p>

61、<p>　　根據(jù)由選定的切削用量計算得到的切削轉矩T，由《組合機床設計簡明手冊》P43公式</p><p><b>　　(2-4)</b></p><p>　　式中，d—軸的直徑（㎜）；T—軸所傳遞的轉矩（N·m）；</p><p>　　B—系數(shù)，本課題中主軸為剛性主軸，取B=7.3。</p><p&

62、gt;<b>　　由公式可得：</b></p><p>　　1軸：d = 7.3×(10×6.092)1/4 = 20.39 mm</p><p>　　2軸：d = 7.3×(10×5.1108)1/4 = 34.6 mm</p><p>　　3軸：d = 7.3×(10×4.9691

63、)1/4 = 34.5 mm</p><p>　　4軸：d = 7.3×(10×4.6462)1/4 = 33.9 mm</p><p>　　5軸：d = 7.3×(10×3.599)1/4 = 31.8 mm</p><p>　　6軸：d = 7.3×(10×4.388)1/4 = 33.4 mm<

64、/p><p>　　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《組合機床設計簡明手冊》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，主軸外伸尺寸為：，L=115mm，其他軸為，L=115mm，接桿莫氏圓錐號為2。</p><p>　　D動力部件工作循環(huán)及行程的確定</p

65、><p>　　a 工作進給長度Lx 的確定</p><p>　　工作進給長度Lx，應等于加工部位長度L（多軸加工時按最長孔計算）與刀具切入長度L1和切出長度L2之和。切入長度一般為5～10㎜，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，所以各個孔的切出長度均為零。</p><p>　　兩個面上鉆孔時的工作進給長度見下表：</p><

66、p>　　表2-1 工作進給長度</p><p><b>　　b 進給長度的確定</b></p><p>　　快速進給是指動力部件把刀具送到工作進給位置。初步選定兩個主軸箱上刀具的快速進給長度為155㎜。</p><p>　　c 快速退回長度的確定</p><p>　　快速退回長度等于快速進給和工作進給長度之和。由已

67、確定的快速進給和工作進給長度可知，左面快速退回長度為230mm，右面快速退回長度為150mm。</p><p>　　d 動力部件總行程的確定</p><p>　　動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㎜。</p><p>　　2.3.3 機床聯(lián)

68、系尺寸圖</p><p><b>　　A 選擇動力部件</b></p><p><b>　　a 動力滑臺的選擇</b></p><p>　　a) 動力滑臺形式的選擇</p><p>　　本組合機床采用的是液壓滑臺。與機械滑臺相比較，液壓滑臺具有如下優(yōu)點：在相當大的范圍內進給量可以無級調速；可以獲得較

69、大的進給力；由于液壓驅動，零件磨損小，使用壽命長；工藝上要求多次進給時，通過液壓換向閥，很容易實現(xiàn)；過載保護簡單可靠；由行程調速閥來控制滑臺的快進轉工進，轉換精度高，工作可靠。但采用液壓滑臺也有其弊端，如：進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，浪費能源；調整維修比較麻煩。本課題的加工對象是ZH1105柴油機氣缸蓋左、右兩個面上的孔，位置精度和尺寸精度要求較高，因此采用液壓滑臺。</p>&l

70、t;p>　　由此，根據(jù)已定的工藝方案和機床配置形式并結合使用及修理等因素，確定機床為臥式雙面單工位液壓傳動組合機床，液壓滑臺實現(xiàn)工作進給運動，選用配套的動力箱驅動主軸箱擴孔主軸。</p><p>　　b) 動力滑臺型號的選擇</p><p>　　功率傳遞效率η=0.8～0.9，取η=0.9</p><p><b>　　左主軸箱 </b&g

71、t;</p><p><b>　　右主軸箱 </b></p><p>　　各主軸箱進給力由上面計算得</p><p><b>　　左主軸箱 </b></p><p><b>　　右主軸箱 </b></p><p><b>　　進給速度

72、</b></p><p>　　最大行程 L=400mm</p><p>　　實際上,為克服滑臺移動引起的摩擦阻力，動力滑臺的進給力應大于F多軸箱。又考慮到所需的最小進給速度、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《組合機床設計簡明手冊》P91表5-1，左、右兩面的液壓滑臺均選用1HY40IA型。臺面寬400mm，臺面長800mm,行程長400mm，滑

73、臺及滑座總高320mm,滑座長1240mm，允許最大進給力20000N，快速行程速度8m/min，工進速度12.5～500mm/min。</p><p>　　b 動力箱型號的選擇</p><p>　　由切削用量計算得到的各主軸的切削功率的總和，根據(jù)《組合機床設計簡明手冊》P47頁公式</p><p><b>　　（2-5）</b></p&

74、gt;<p>　　式中, —消耗于各主軸的切削功率的總和（Kw）；</p><p>　　—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。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、傳動簡單，故取。</p><p><b>　　左主軸箱：</b></p>

75、;<p><b>　　則 </b></p><p><b>　　右主軸箱： </b></p><p><b>　　則 </b></p><p>　　根據(jù)液壓滑臺的配套要求，滑臺額定功率應大于電機功率的原則，查《組合機床設計簡明手冊》 P114～115表5-39得出動力箱及電動機的型號

76、</p><p>　　表2-2 動力箱及電動機的型號選擇</p><p>　　c 配套通用部件的選擇</p><p>　　側底座1CC401，其高度H=560㎜，寬度B=600㎜，長度L=1350㎜。根據(jù)夾具體的尺寸，自行設計中間底座。</p><p>　　B 確定機床裝料高度H</p><p>　　裝料高度是指機床上

77、工件的定位基準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，所選滑臺與滑座總高，側底座高度，夾具底座高度，中間底座高度，綜合以上因素，該組合機床裝料高度取H=960㎜。</p><p>　　C 確定主軸箱輪廓尺寸</p><p>　　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B、高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關，查文獻[1]可按下式計

78、算：</p><p><b>　　（2-6）</b></p><p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　式中，b—工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離（㎜）；</p><p>　　—最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（㎜）；</p><p>　　h—工件在高度方向相距

79、最遠的兩孔距離（㎜）；</p><p>　　—最低主軸高度（㎜）。</p><p>　　其中，還與工件最低孔位置（）、機床裝料高度（H=960㎜）、滑臺滑座總高（）、側底座高度（）、滑座與側底座之間的調整墊高度（）等尺寸有關。對于臥式組合機床， 要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦，本組合機床按式</p><p><b>　?。?-8）</

80、b></p><p><b>　　計算，得： 。</b></p><p>　　,取，則求出主軸箱輪廓尺寸：</p><p>　　根據(jù)上述計算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標準，最后確定主軸箱輪廓尺寸為B×H=500㎜×400㎜。</p><p>　　2.3.4 機床生產率計算卡</p>

81、<p>　　已知：機動時間1.5min 裝卸工件時間0.5min</p><p>　　單件工時1.343min/件</p><p>　　A 理想生產率Q（件/h）</p><p>　　理想生產率是指完成年生產綱領（包括備品及廢品率）所要求的機床生產率。用《組合機床設計簡明手冊》P51公式</p><p><b>

82、;　?。?-9）</b></p><p>　　計算式中， N—年生產綱領（件），本課題中N=130000件；</p><p>　　—全年工時總數(shù)，本課題以單班7小時計，則。</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　B 實際生產率Q1（件/h）</p><p>　

83、　實際生產率是指所設計的機床每小時實際可生產的零件數(shù)量。即《組合機床設計簡明手冊》P51的公式</p><p><b>　　（2-10）</b></p><p>　　式中，—生產一個零件所需時間（min）。</p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　C 機床

84、負荷率</b></p><p>　　機床負荷率為理性鄉(xiāng)生產率與實際生產率之比。即《組合機床設計簡明手冊》P52的公式</p><p><b>　　（2-11）</b></p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　3組合機床夾具設計</b>

85、;</p><p><b>　　3.1 概述</b></p><p>　　3.1.1 夾具的工藝性分析</p><p>　　夾具是組合機床的重要組成部分，是根據(jù)機床的工藝和結構方案的具體要求而專門設計的。它是用于實現(xiàn)被加工零件的準確定位、夾壓、刀具的導向以及裝卸工件時的限位等作用。</p><p>　　本次畢業(yè)設計是設計

86、在ZH1105氣缸蓋進行鉆擴加工所用的夾具。ZH1105柴油機氣缸蓋材料為HT250，其硬度為HB179～255。本道工序左面孔φ15和φ43孔同軸度要求φ0.12mm，孔φ15和φ37孔同軸度要求φ0.12mm；右面孔φ29.2和φ11.6孔同軸度要求φ0.08mm。</p><p>　　3.1.2 夾具設計的基本要求</p><p>　　A 保證工件的加工精度</p>&

87、lt;p>　　保證工件的加工精度是夾具設計的最基本要求。其關鍵在于，正確地確定定位方案、夾緊方案和刀具導向方式，合理地設計夾具的尺寸、公差和技術要求，必要時應進行誤差的分析和計算。</p><p>　　B 提高生產效率、減低制造成本</p><p>　　夾具設計的總體方案應與生產綱領相適應。在大批量生產時，應盡量采用各種快速、高效的結構、自動裝置和先進的控制方法，以縮短輔助時間，提高

88、生產率；在中心批量生產中，則要求在滿足夾具功能的前提下，盡量使夾具結構簡單，容易制造，以降低夾具的制造成本。</p><p>　　C操作方便、省力和安全</p><p>　　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、液壓及其他機械化夾緊裝置、以減輕工人的勞動強度。并可較好地控制夾緊力。夾具操作位置應符合操作工人的習慣，必要時應有安全保護裝置，以確保使用安全。</p&g

89、t;<p><b>　　D 便于排屑</b></p><p>　　夾具的排屑是一個容易忽視的問題，如果排屑功能不好，切屑積集在夾具中，會破壞工件正確的定位；切屑帶來的大量熱量會引起夾具和工件的熱變形，影響加工質量；切屑的的清掃又會增加輔助時間，降低生產率。切屑積集嚴重時，還會損傷刀具以致造成設備事故或工傷事故。因此，排屑問題在夾具設計時必須給予充分的注意，在設計高效組合機床夾具

90、時尤為重要。</p><p>　　E 有良好的結構工藝性</p><p>　　夾具的結構應簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗和維修，應盡可能選用標準元件和標準結構。</p><p>　　夾具設計是一種相互關聯(lián)的工作，通常是在參閱有關資料的情況下，按加工要求構思出設計方案，繪制出圖樣，經修改后確定夾具的結構。</p><p>　　3.2 定位方案

91、的確定</p><p>　　3.2.1 定位基準的選擇原則</p><p>　　a 盡可能選擇最大基面做主要的定位基準面；</p><p>　　b 盡可能與工序基準重合；</p><p>　　c 盡量選最長表面做為限制自由度的定位基準；</p><p>　　d 盡量選精度較高的已加工表面為定位基準；</p>

92、<p>　　e 在同一工件各工序中盡量采用同一定位基準進行加工。</p><p>　　綜上所述，故選定底面為定位基準面 </p><p>　　3.2.2 定位方案的設計</p><p>　　根據(jù)被加工零件的結構特征，選擇定位基準，實現(xiàn)六點定位原理，即選蓋底面作為定位基準面，用支承塊限制了三個自由度，同時有兩根定位銷插入孔中限制了三個自由度，這樣氣缸體的

93、六個自由度全部消除，實現(xiàn)零件的定位。</p><p>　　被加工零件為ZH1105氣缸蓋，本工序加工為雙面同時鉆擴孔，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，同時便于工件裝夾，又有利于夾具的設計與制造。</p><p><b>　　3.3定位誤差分析</b></p><p>　

94、　一批工件依次在夾具中進行定位時，由于工序基準的變動對加工表面尺寸所造成的極限值之差稱為定位誤差。產生定位誤差的原因是工序基準與定位基準不相重合或工序基準自身在位置上發(fā)生偏移或位移所引起的。</p><p>　　3.3.1 影響加工精度的因素</p><p>　　用夾具裝夾工件進行機械加工時，其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多，與夾具有關的因素有：定位誤差ΔP、對刀誤差ΔT、夾具在機床

95、上的安裝誤差ΔA和夾具誤差ΔE，在機械加工工藝系統(tǒng)中，影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差ΔG。上述各項誤差均導致刀具相對工件的位置不精確而形成總的加工誤差∑Δ。</p><p><b>　　A 定位誤差</b></p><p>　　a 基準不重合誤差 由于定位基準與工序基準不重合而造成的定位誤差。根據(jù)資料查得基準不重合誤差的計算公式如下：</p>

96、<p><b>　　（3-1）</b></p><p>　　式中 —定位基準與工序基準間的尺寸鏈組成環(huán)的公差(mm)；</p><p>　　—的方向與加工尺寸方向的夾角(°)。</p><p>　　工件為平面定位時，基準不重合誤差： ；</p><p>　　b 基準位移誤差 由于定位基準的誤

97、差或定位支撐點的誤差而造成的定位基準位移，即工件實際位置對確定位置的理想要素的誤差，這種誤差稱為基準位移誤差，以表示。不同的定位方式，其基準位移誤差的計算方式也不同，此夾具定位是采用的“一面雙孔”定位的方法，所以要計算的是平面支撐定位的位移誤差。</p><p>　　根據(jù)《機床夾具設計手冊》P149表1.7-1查得</p><p><b>　　根據(jù)上面公式</b>&l

98、t;/p><p><b>　　所以</b></p><p><b>　　B 對刀誤差</b></p><p>　　因刀具相對于對刀或導向元件的位置不精確而造成的加工誤差，裝配圖中，刀具與鉆套之間的間隙會引起刀具的位移或傾斜，造成加工誤差。</p><p>　　鉆Ф43、φ37深10,鉆套導向尺寸為24，

99、所以加工時的對刀誤差為=0.013</p><p><b>　　C 夾具的安裝誤差</b></p><p>　　因夾具在機床上的安裝不精確而造成的加工誤差。本組合機床的夾具的安裝基面為平面，因此安裝誤差：=0。</p><p><b>　　D 加工方法誤差</b></p><p>　　因機床的精度、

100、刀具精度、刀具與機床的位置精度、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)經驗為它留出工件公差的1/3，計算可得：</p><p>　　=0.1/3=0.033mm。</p><p>　　3.3.2 保證加工精度的條件</p><p>　　工件在夾具中加工時，總加工誤差為上述的各項誤差之和。由于上述誤差為獨立隨機變量，應用概率法疊加因此保證加工精度的條

101、件為：</p><p>　　≤ （3-2）</p><p>　　即工件的加工誤差=0.055mm應不大于工件的尺寸公差，由于孔距尺寸為50±0.15，可取=0.1，>∑A為滿足條件，所以該精度滿足要求。</p><p>　　3.4 夾緊方案的確定</p><p>　　3.4.1夾緊機構的確定</p&g

102、t;<p><b>　　A 夾緊機構的組成</b></p><p>　　本設計中夾緊機構采用機械夾緊機構，由力源裝置、中間傳力機構、夾緊元件三部分組成。</p><p>　　B 夾緊機構設計的基本要求</p><p>　　a 夾緊過程中，不改變工件定位后占據(jù)的正確位置。</p><p>　　b 夾緊力的大小

103、要可靠和適當，既要保證工件在整個加工過程中位置穩(wěn)定不變，振動小，又要使工件不產生于過大的夾緊變形。</p><p>　　c 夾緊機構的自動化和復雜程度應與生產綱領想適應，在保證生產率的前提下，其結構要力求簡單，以便于制造和維修。</p><p>　　d 夾緊機構的操作應當方便、安全、省力。</p><p><b>　　C 夾緊機構的選擇</b>

104、</p><p>　　通常應用的機械夾緊機構有氣壓機構和液壓機構兩種，各有其優(yōu)越性，要根據(jù)實際情況來選擇用哪種機構。</p><p><b>　　a 氣壓機構</b></p><p>　　氣壓機構以壓縮空氣為力源，應用比較廣泛，有以下特點：</p><p>　　a) 動作迅速，反應快。氣壓為0.5MPa時，氣缸活塞速度為

105、1-10m/s，夾具每小時可連續(xù)松夾上千次。 </p><p>　　b) 工作壓力低（一般為0.4-0.6MPa）。傳動結構簡單，對裝置所用材料及制造精度要求不高，制造成本低。</p><p>　　c) 空氣粘度小，在管路中的損失較少，便于集中供應和遠距離輸送，易于集中操縱或程序控制等。</p><p>　　d) 空氣可就地取材，容易保持清潔，管路不易堵塞，也不會污

106、染環(huán)境，具有維護簡單，使用安全、可靠、方便等特點。</p><p>　　主要缺點是空氣壓縮性大，夾具的剛度和穩(wěn)定性較差；在產生相同原始作用的條件下，因工作壓力低，其動力裝置的結構尺寸大。此外，還有較大的排氣噪聲。</p><p><b>　　b 液壓機構</b></p><p><b>　　液壓機構的特點是：</b><

107、;/p><p>　　a) 液壓油油壓高、傳動力大，在產生同樣原始作用力的情況下，液壓缸的 結構尺寸比氣壓小了許多。</p><p>　　b) 液壓油的不可壓縮性可使夾具剛度高，工作平穩(wěn)、可靠。</p><p>　　c) 液壓傳動噪聲小，勞動條件比氣壓的好。</p><p>　　通過對以上兩種機械夾緊機構優(yōu)缺點的比較，結合

108、加工工件的精度要求、工人的勞動強度和環(huán)境要求、企業(yè)的實際情況，本設計中夾緊機構采用液壓夾緊機構。</p><p>　　3.4.2夾緊力的確定</p><p>　　A夾緊力確定的基本原則</p><p><b>　　a 夾緊力的方向</b></p><p>　　a) 夾緊力的方向應有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應朝向主要定位基

109、面。</p><p>　　b) 夾緊力的方向應有利于減小夾緊力。</p><p>　　c) 夾緊力的方向應是工件剛度較高的方向。</p><p><b>　　b 夾緊力的作用點</b></p><p>　　a) 夾緊力的作用點應落在定位元件的支承范圍內。</p><p>　　b) 夾緊力的作用點應

110、選在工件剛度較高的部位。</p><p>　　c) 夾緊力的作用點應盡量靠近加工表面。</p><p><b>　　B 夾緊方案</b></p><p>　　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行夾緊。采用多點同時壓向工件，均勻分布壓緊力，起到減少受力變形的效果

111、。夾緊力為液壓缸驅動。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。</p><p>　　本夾具的夾緊具體過程為：傳送帶將工件傳送到指定位置，下方的偏心裝置轉動將工件向上頂起至一定位置，兩根定位銷插入定位，此時壓緊液壓油缸工作將推桿推向工件表面，夾緊工件。</p><p><b>　　C夾緊力的預算</b></p><

112、p>　　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。</p><p>　　根據(jù)文獻《機床夾具設計手冊》查得切削力Q的計算公式如下</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中 K—安全系數(shù)；</p><p><b>　　P—切削力；&

113、lt;/b></p><p>　　P0—定位銷上允許承受的一部分切削力，通?？砂磾D壓強度確定： ；</p><p>　　─許用擠壓應力，取定位銷和工件中較小者；</p><p>　　—壓板和工件表面間的摩擦系數(shù)；</p><p>　　—工件和定位支承塊間的摩擦系數(shù)；</p><p><b>　　—

114、定位銷的直徑；</b></p><p>　　—定位銷的接觸長度。</p><p>　　根據(jù)文獻《機床夾具設計手冊》查得安全系數(shù)按下式計算</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中，~為各種因素的安全系數(shù)，查表</p><p>　?。嚎紤]工件材料及加工余量

115、均勻性的基本安全系數(shù)，取；</p><p><b>　　：加工性質，取；</b></p><p>　　：刀具鈍化程度，?。?lt;/p><p><b>　?。呵邢魈攸c，?。?lt;/b></p><p>　?。簥A緊力的穩(wěn)定性，?。?lt;/p><p>　?。簥A緊時的位置 ，??；</p

116、><p>　?。簝H有力矩使工件回轉時工件與支承面的接觸情況，取。</p><p><b>　　K取2.5</b></p><p>　　查表摩擦系數(shù)，均為 </p><p>　　根據(jù)2.2.2節(jié)切削力的計算結果，取8890N </p><p>　　3.4.3夾

117、緊液壓缸的選擇</p><p>　　A 壓缸工作壓力的確定</p><p>　　組合機床工作壓力3-5MP，取P=5MP。</p><p>　　B內徑D和活塞桿直徑d的確定</p><p>　　查表,取P2=0.5MP</p><p><b>　　取η=0.95</b></p>&l

118、t;p>　　查表,取d/D=1/2</p><p><b>　　由公式</b></p><p>　?。?-5） 查表取D=80mm</p><p>　　查表2-5取d=40mm</p><p>　　C 液壓缸壁厚和外徑的計算</p><p><b>　　由公式</b>