組合機床優(yōu)秀畢業(yè)設計

1、中央電大畢業(yè)論文 1 目目 錄錄 1 前言 .3 1.1 概述 .3 1.2 課題由來及基本條件 .3 1.3 課題設計思路.4 1.4 預期成果及實際價值.4 2 組合機床總體設計.5 2.1 工藝方案的擬定 .5 2.1.1 被加工零件的特點 .5 2.1.2 分析、研究被加工零件 .5 2.1.3 組合機床總體方案論證.5 2.1.4 定位基準及夾壓點選擇.6 2.2 確定切削用量及刀具選擇.6 2.2.1 刀具的選擇 .6 2.2.2 切削用量的選擇 .7 2.2.3 計算切削力 切削扭矩 切削功率 及刀具耐用度 .9 2.2.4 確定主軸尺寸 外伸尺寸 .13 2.2.5 選擇接桿.

2、13 2.2.6 動力部件工作行程及循環(huán)的確定.14 2.3 通用部件的選擇.14 2.3.1 選用滑臺形式 .14 2.3.2 選液壓滑臺的型號.15 2.3.3 選動力箱型號.16 2.3.4 機床裝料高度的確定.16 2.3.5 中間底座尺寸的確定.17 2.4 機床分組.18 2.5 生產(chǎn)率計算卡 .18 3 組合機床夾具設計 .21 3.1 夾具設計的基本要求和步驟.21 3.1.1 夾具設計的基本要求.21 3.1.2 夾具設計的步驟 .21 3.2 定位方案的確定 .22 3.2.1 零件的工藝性分析 .22 3.2.2 定位方案的論證 .22 3.2.3 導向裝置.23 3.3

3、 夾緊方案的確定.25 3.3.1 夾緊裝置的確定 .25 3.3.2 夾緊方案論證 .25 3.3.3 夾緊力確定 .26 3.4 誤差分析.27 3.5 繪制夾具裝配圖及零件圖.30 4 結論 .31 參考文獻 .32 中央電大畢業(yè)論文 2 2 致謝 .33 附錄 .34 中央電大畢業(yè)論文 3 1 前 言 1.1 概述 組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、儀器儀表、縫紉機、自行車等輕工 行業(yè)大批大量生產(chǎn)中已經(jīng)獲得廣泛的應用；一些中小批量生產(chǎn)企業(yè)，如機床、機車、 工程制造業(yè)中也已推廣應用。組合機床最適宜于加工各種大中型箱體類零件，如汽 缸蓋、汽缸體、變速箱體、電機座及儀表殼等零件；也可用來

4、完成軸套類、輪盤類、 叉架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工。 組合機床的設計，目前基本上有兩種情況：其一，是根據(jù)具體加工對象的具體 情況進行專門設計，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，廣大工人總結自己生產(chǎn)和使用組合機床的經(jīng)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(nèi) 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“專能組合機床”。 這種組合機床就不需要每次按具體加工對象進行專門設計和生產(chǎn)，而是可以設計成 通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工的零件的具體需要，配以簡單的夾具及刀 具，即可組成加工一

5、定對象的高效率設備。 本次畢業(yè)設計課題來源于生產(chǎn)實際，具體的課題是 JM304B 變速箱箱體鉆孔的 組合機床總體及夾具設計。在設計前認真研究被加工零件的圖樣，研究其尺寸、形 狀、材料、硬度、重量、加工部位的結構及加工精度和表面粗糙度要求等內(nèi)容，為 設計提供大量的數(shù)據(jù)、資料，作好充分的、全面的技術準備。在準備了充足的資料 之后進行總體及零部件的設計工作，總體的設計的主要工作是完成“三圖一卡”，即 繪制機床的總體尺寸聯(lián)系圖、加工示意圖、零件的工序圖及編制生產(chǎn)率計算卡；夾 具設計的方法是：繪制夾具裝配圖；確定夾具的結構；選定鉆模板等。在此次的設 計中采用三面夾緊定位，液壓夾緊，提高了生產(chǎn)效率，降低鐐

6、動強度，同時在設計 中采用了大量的通用零部件，降低了產(chǎn)品的成本 1.2 課題由來及基本條件 a）設計內(nèi)容 設計一臺加工 JM304B 變速箱箱體鉆孔的組合機床. 設計：制定工藝方案，確定機床配置型式及結構方案， “三圖一卡”設計； 部件設計：組合機床夾具設計 b）設計依據(jù) 課題來源：鹽城市江動集團 產(chǎn)品名稱：JM304B 變速箱箱體 被加工零件：機體（附零件圖） 工件材料：HT250 加工內(nèi)容： JM304B 變速箱箱體鉆孔組合機床總體及夾具設計 4 A.鉆左側面上 12 個孔：鉆 10 個 8.6 的螺紋底孔，各孔位置度公差為 0.2 mm，深 24；鉆 1 個 8 的螺紋底孔，各孔位置度公

7、差為 0.2mm，深 24；鉆 1 個 27.8 的螺紋通孔，各孔位置度公差為 0.2mm。 B.鉆后面上 9 個孔：鉆 8 個 8.6 的螺紋底孔，各孔位置度公差為 0.2mm，深 24；鉆 1 個 12.3 螺紋底孔，各孔位置度公差各為 0.2mm， 深 24。 C.鉆右側面上 9 個孔：鉆 8 個 8.6 的螺紋底孔，各孔位置度公差為 0.2 mm，深 24；鉆 1 個 8 的螺紋底孔，各孔位置度公差為 0.2mm，深 24。 批量：本機床設計、制造一臺。 1.3 課題設計思路 a.工藝方案的確定 在確定工藝方案之前，需要通過實習對被加工零件的結構 特征的了解，并對加工精度，加工位置和加

8、工要求的熟悉，有利于確定經(jīng)濟可行的 方案。 b.機床配置及結構的確定 根據(jù)零件的結構，選擇合適的機床結構，盡可能多 選用公用部件和標準件。 c.總體設計 在確定前面的方案的時，通過計算得到生產(chǎn)率卡和繪制“三圖” ， 根據(jù)計算選擇合適的主軸箱的輪廓尺寸和動力設施。 d.夾具的設計 首先確定夾緊方案、定位方式和夾緊力的計算，然后選用相應 的標準部件和標準件，繪制夾具裝備圖和夾具的相關的零件圖。 本次設計的組合機床同時加工三個端面，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強 度，從而降低了零件的加工成本。 1.4 預期成果及實際價值 最終將完成被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計算卡； 夾具

9、總裝圖、夾具非標準零件圖等技術文件，指導組合機床及夾具的生產(chǎn)。這樣一 臺組合機床設計好后，可直接投入 JM304B 變速箱箱體的生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，滿 足加工精度要求，幫助生產(chǎn)廠家降低加工成本，獲得良好的經(jīng)濟效益。 中央電大畢業(yè)論文 5 2 組合機床總體設計 2.1 工藝方案的擬訂 組合機床的總體設計要注重工件及其加工的工藝分析，制訂出合理的工藝方案， 才能設計出合理的專用機床。根據(jù)具體的被加工零件，在制定的工藝和結構方案的 基礎上，進行方案圖紙的總體設計。 2.1.12.1.1 被加工零件的特點被加工零件的特點 本次設計的組合機床的被加工對象是 JM304B 拖拉機變速箱體，材料是 HT25

10、0, 硬度是 HB190250，屬于箱體零件,結構相對比較復雜。 2.1.22.1.2 分析、研究被加工零件分析、研究被加工零件 根據(jù)先粗加工后精加工、先基準面后其它表面、先主要表面后次要表面的機械 加工工序安排的設計原則，對JM304B拖拉機變速箱體的工藝路線作如下設計： 工序 1:粗銑底面； 工序 2:粗銑左、右端面； 工序 3:粗銑前、后端面； 工序 4:半精銑底面； 工序 5:半精銑左、右端面； 工序 6:半精銑前、后端面； 工序 7:粗鏜孔； 工序 8:精鏜孔； 工序 9:鉆左、右、后三面的孔； 工序 10:最終檢驗。 本道工序為第10道工序,主要攻左、右、后三面共29個螺紋底孔，由

11、本設備 “JM304B變速箱體鉆孔組合機床”完成，因此，本設備的主要功能是完成拖拉機變 速箱體左、右、后三個面上共29個孔的加工。具體加工內(nèi)容及加工精度如下： 本道工序為第9道工序，具體加工內(nèi)容是：鉆左面6M106H螺紋底孔，位置 度要求0.2mm，鉆4M106H螺紋底孔，位置度要求0.2mm，M306H螺紋底 孔,8孔；鉆后面8M106H螺紋底孔，位置度要求0.2mm, M146H螺紋底孔； 鉆右面8M106H螺紋底孔，位置度要求0.2mm, 鉆8孔。 孔的倒角 145。 一次裝夾一個零件，三個面鉆孔同時加工。 2.1.32.1.3 組合機床總體方案論證組合機床總體方案論證 根據(jù)任務書的要求

12、：設計的組合機床要滿足加工要求、保證加工精度；盡可能 用通用件、以降低成本；各動力部件用電氣控制、液壓驅動。因此根據(jù)任務書要求 JM304B 變速箱箱體鉆孔組合機床總體及夾具設計 6 和氣缸體的特點初定兩種設計方案： 機床的配置型式有立式和臥式兩種,如圖 2-1 和圖 2-2 兩種 圖 2-1 臥式組合機床結構 圖 2-2 立式組合機床結構 臥式組合機床 特點：臥式組合機床重心低、振動小運作平穩(wěn)、加工精度高、 占地面積大。 立式組合機床 特點：立式組合機床重心高、振動大、加工精度低、占地面積 小。 方案比較：根據(jù)被加工工件和兩種組合機床的特點比較可知 JM304 變速箱箱體 的結構為臥式長方體

13、。通過以上的比較，考慮到臥式振動小，裝夾方便等因素，選 用三面臥式組合機床。 2.1.42.1.4 定位基準及夾壓點的選擇定位基準及夾壓點的選擇 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。本機床加工時采用的定位方式是三面定位，以底面為定位基準 面，限制三個自由度；在左面用兩個圓柱定位銷，限制兩個自由度；后面再用一個 圓柱銷限制剩下的一個自由度。 2.2確定切削用量及選擇刀具 中央電大畢業(yè)論文 7 2.2.12.2.1 刀具的選擇刀具的選擇 根據(jù)工藝的要求及加工精度不同，組合機

14、床采用的刀具一般有簡單刀具（標準 刀具） 、復合刀具及特種刀具。 選擇刀具的原則： a）只要條件允許，為使工作可靠，結構簡單、刃磨容易，應盡量選擇標準刀 具和簡單刀具。 b）為使工序集中或保證加工精度，可采用先后加工或同時加工兩個或兩個以 上表面的復合刀具。 c）選擇刀具結構時，還須認真分析被加工零件材料特點。 根據(jù)工藝要求及加工精度的要求，查文獻18196頁表4-45，加工29個孔的刀 具均采用標準錐柄麻花鉆。 刀具材料為高速鋼，標準號：GB/T 1438-1985 2.2.22.2.2 切削用量的選擇切削用量的選擇 組合機床多軸箱上所有刀具共用一個進給系統(tǒng)，通常為標準動力滑臺。工作時， 要

15、求所有刀具的每分鐘進給量相同，且等于動力滑臺的每分鐘進給量。這個每分鐘 進給量（毫米/分）應是適合于所有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸 可設計成不同轉速和選擇不同的每轉進給量（毫米/轉）與其相適應，以滿足不同直 徑工件的加工需要，文獻853 頁，即 （2- fii vfnfnfn 2211 1） 式中：,各主軸轉速（r/min） ； 1 n 2 n i n ,各主軸進給量（mm/r） ； 1 f 2 f i f 動力滑臺每分鐘進給量（mm/min） 。 f v 在選擇了轉速后就可以根據(jù)公式 （2- 1000 nd v 2） 選擇合理的切削速度。 查文獻2第 130 頁表 6-11

16、表 2-1 高速鋼鉆頭切削用量 加工材料加工直徑（mm） 1 d切削速度(m/min)v進給量(mm/r)f 200241HBS 160.050.1 鑄鐵 612 1018 0.10.18 JM304B 變速箱箱體鉆孔組合機床總體及夾具設計 8 12220.180.25 2250 1018 0.250.4 根據(jù)上表合理選擇所需要的切削速度與進給量。 A.左側面鉆孔 a) 鉆 10 個 8.6 孔 選擇，進給量選擇, min 15mv r mm f12. 0 由公式（2-1）得， min 6 . 66 mm vf 由公式（2-2）得轉速: min 555rn b) 鉆 1 個 8 孔 選擇，進給

17、量選擇, min 15mv r mm f11. 0 由公式（2-1）得， min 6 . 66 mm vf 由公式（2-2）得轉速： min 597rn c) 鉆 1 個 27.8 孔 選擇，進給量選擇, min 15mv r mm f37 . 0 由公式（2-1）得， min 6 . 66 mm vf 由公式（2-2）得轉速： min 180rn B.右側面鉆孔 a) 鉆 8 個 8.6 孔 選擇，進給量選擇, min 15mv r mm f15. 0 由公式（2-1）得， min 25.83 mm vf 由公式（2-2）得轉速： min 555rn b) 鉆 1 個 8 孔 選擇，進給量選

18、擇, min 15mv r mm f14. 0 由公式（2-1）得， min 25.83 mm vf 由公式（2-2）得轉速： min 597rn C.后側面鉆孔 a) 鉆 8 個 8.6 孔 中央電大畢業(yè)論文 9 選擇，進給量選擇, min 15mv r mm f14. 0 由公式（2-1）得， min 7 . 77 mm vf 由公式（2-2）得轉速： min 555rn b) 鉆 1 個 12.3 孔 選擇，進給量選擇, min 15mv r mm f20. 0 由公式（2-1）得， min 7 . 77 mm vf 由公式（2-2）得轉速： min 388rn 孔的編號見被加工零件工序

19、圖JM304BCT01.0 2.2.32.2.3 計算切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度計算切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度 根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v及進給量f） ，確定進給力，作為選擇動 力滑臺及設計夾具的依據(jù)；確定切削轉矩，用以確定主軸及其他傳動件（齒輪、傳 動軸）的尺寸；確定切削功率，用作選擇主傳動電機（一般指動力箱電機）功率； 確定刀具耐用度，用以驗證所選用量或刀具是否合理。 查文獻1134頁表6-20得公式： (2-3) 6 . 08 . 0 26HBDfF (2-4) 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDT (2-5) D Tv P 9740 式中，F(xiàn)

20、表示軸向切削力（N） ， T表示切削轉矩（N） ， P表示切削功率（Kw） ， v表示切削速度（m/min）, f表示進給量（mm/r）, D表示加工（或鉆頭）直徑（mm） HB 表示布氏硬度，取=241,公式（1-6）中 HB =227.33。HB)200241( 3 1 241 由公式(2-3)、(2-4)、(2-5)可得： A.鉆左側面孔 a）鉆 8.6 的孔 由公式（2-3）得： JM304B 變速箱箱體鉆孔組合機床總體及夾具設計 10 6.08.0 26HBDfF 6 . 08 . 0 33.22712 . 0 6 . 826 N 7 . 1063 由公式（2-4）得： 6 . 08

21、 . 09 . 1 10HBfDT 6 . 08 . 09 . 1 33.22712 . 0 6 . 810 mmN 2 . 2837 由公式（2-5）得： D Tv P 9740 6 . 814 . 3 9740 152 .2837 Kw162. 0 b）鉆8的孔： 由公式（2-3）得： 6.08.0 26HBDfF 6 . 08 . 0 33.22711 . 0 826 N 9 . 922 由公式（2-4）得： 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDT 6 . 08 . 09 . 1 33.22711 . 0 810 mmN 6 . 2306 由公式（2-5）得： D Tv P 97

22、40 814 . 3 9740 15 6 . 2306 Kw141. 0 c）鉆 27.8 的孔： 由公式（2-3）得： 6.08.0 26HBDfF 6 . 08 . 0 33.22737 . 0 8 . 2726 N0.8464 由公式（2-4）得： 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDT 6 . 08 . 09 . 1 33.22737. 0 8 . 2710 mmN 4 . 64899 由公式（2-5）得： D Tv P 9740 8 .2714 . 3 9740 15 4 . 64899 中央電大畢業(yè)論文 11 Kw144 . 1 B.鉆右側面孔 a）鉆 8.6 的孔 由公式

23、（2-3）得： 6.08.0 26HBDfF 6 . 08 . 0 33.22715 . 0 6 . 826 N 6 . 1271 由公式（2-4）得： 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDT 6 . 08 . 09 . 1 33.22715 . 0 6 . 810 mmN 7 . 3391 由公式（2-5）得： D Tv P 9740 6 . 814 . 3 9740 15 7 . 3391 Kw193. 0 b）鉆8的孔： 由公式（2-3）得： 6.08.0 26HBDfF 6 . 08 . 0 33.22714 . 0 826 N 4 . 1193 由公式（2-4）得： 6 .

24、08 . 09 . 1 10HBfDT 6 . 08 . 09 . 1 33.22714. 0810 mmN 5 . 2797 由公式（2-5）得： D Tv P 9740 814 . 3 9740 15 5 . 2797 Kw171. 0 C.后側面鉆孔 a）鉆 8.6 的孔 由公式（2-3）得： 6.08.0 26HBDfF 6 . 08 . 0 33.22714 . 0 6 . 826 N 3 . 1203 由公式（2-4）得： 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDT 6 . 08 . 09 . 1 33.22714 . 0 6 . 810 mmN 5 . 3209 JM304B

25、 變速箱箱體鉆孔組合機床總體及夾具設計 12 由公式（2-5）得： D Tv P 9740 6 . 814 . 3 9740 15 5 . 3209 Kw183. 0 b）鉆 12.3 的孔 由公式（2-3）得： 6.08.0 26HBDfF 6 . 08 . 0 33.2272 . 0 3 . 1226 N 3 . 2289 由公式（2-4）得： 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDT 6 . 08 . 09 . 1 33.2272 . 03 .1210 mmN 3 . 8426 由公式（2-5）得： D Tv P 9740 3 . 1214 . 3 9740 15 3 . 8426

26、 Kw336. 0 總的切削功率：即求各面上所有軸的切削功率之和 左面wPPPPwK905 . 2 1144 . 1 1141 . 0 10162. 01110 8 . 2786 . 8 右面wPPPwK715 . 1 1171 . 0 8193. 018 86 . 8 后面wPPPwK800 . 1 1336 . 0 8183. 018 3 . 126 . 8 驗證選用量或刀具是否合理，刀具耐用度至少大于 4 個小時，查機械加工工藝 手冊公式 (2-6) 8 3 . 155 . 0 25 . 0 ) 9600 ( HBVf D T A.左側面刀具耐用度 a)鉆 8.6 的刀具耐用度：min7

27、258) 33.22712. 015 6 . 89600 ( 8 3 . 155 . 0 25 . 0 T b)鉆 8 的刀具耐用度：min9210) 33.22711 . 0 15 89600 ( 8 3 . 155. 0 25. 0 T c)鉆 27.8 的刀具耐用度：min535) 33.22737 . 0 15 8 . 279600 ( 8 3 . 155. 0 25 . 0 T B.右側面刀具耐用度 中央電大畢業(yè)論文 13 a)鉆 8.6 的刀具耐用度：min2719) 33.22715 . 0 15 6 . 89600 ( 8 3 . 155. 0 25 . 0 T b)鉆 8 的

28、刀具耐用度：min3187) 33.22714 . 0 15 89600 ( 8 3 . 155. 0 25 . 0 T C.后側面刀具耐用度 a)鉆 8.6 的刀具耐用度：min3683) 33.22714 . 0 15 6 . 89600 ( 8 3 . 155 . 0 25. 0 T b)鉆 12.3 的刀具耐用度：min1569) 33.2272 . 015 3 .129600 ( 8 3 . 155 . 0 25 . 0 T 根據(jù)計算，刀具耐用度滿足要求。 2.2.42.2.4 確定主軸、尺寸、外伸尺寸確定主軸、尺寸、外伸尺寸 查文獻243 頁表 3-4 d= (2-7) 4 10T

29、B 式中：d軸的直徑； T軸所傳遞的轉矩（NM） ； B系數(shù)（取 B=6.2） 。 a）左多軸箱：軸 19-28 d=6.2=14.3mm 43 10 2 . 283710 軸 29 d=6.2=13.5mm 43 10 6 . 230610 軸 30 d=6.2=31.3mm 43 10 4 . 6489910 b）右多軸箱：軸 1-4,6-9 d=6.2=15.0mm 43 10 7 . 339110 軸 5 d=6.2=14.3mm 43 10 5 . 279710 c）后多軸箱：軸 10-17 d=6.2=14.8mm 43 10 5 . 320910 軸 18 d=6.2=18.9m

30、m 43 10 3 . 842610 考慮到安裝過程中軸的互換性等因素，除5軸、9軸、22軸、23軸、25軸、26軸、 29軸由于靠離太近軸徑取為15,30軸軸徑取為30外，其余22根主軸軸徑均取為 20。 根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑，由參考文獻5第 45 頁表 3-6 可得到主軸外 伸尺寸及接桿莫氏圓錐號。主軸軸徑 d=15時，主軸外伸尺寸為： ,L=85；接桿莫氏圓錐號為。主軸軸徑 d=20時，主軸外伸尺寸26/25/ 1 dD 為：,L=115；接桿莫氏圓錐號為。主軸軸徑 d=30時，主軸外20/32/ 1 dD 伸尺寸為：D/ =32/20,L=115；接桿莫氏圓錐號為 2。 1 d

31、 2.2.52.2.5 選擇接桿選擇接桿 在鉆、擴、鉸孔及倒角等加工小孔時，通常都采用接桿（剛性接桿） 。因為主 JM304B 變速箱箱體鉆孔組合機床總體及夾具設計 14 軸箱各主軸的外伸長度和刀具均為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時到達加工終 了位置，須采用軸向可調整的接桿來協(xié)調各軸的軸向長度，以滿足同時加工完成孔 的要求。 查文獻2171 頁表 8-2： 表 2-2 特長可調接桿尺寸 ddt莫氏錐號類型 1 DLl 16Tr161.52 A28185-48585 20Tr2022A28215-500110 表 2-3 夾緊螺母型式及尺寸 名義尺寸 1 d 1 dh 16Tr161.524.

32、612 20Tr20231.612 2.2.62.2.6 動力部件工作循環(huán)及行程的確定動力部件工作循環(huán)及行程的確定 a）工作進給長度的確定 工 L 工作進給長度，應等于加工部件的長度 L(多軸加工時按最長孔計算)與刀具 工 L 切入長度和切出長度之和。切入長度一般為 510mm，根據(jù)工件端面的誤差情 1 L 2 L 況確定，鉆孔時切出長度查文獻146 頁表 3-7： +（38） （注：d 為鉆頭直徑） 3 2 d L （2-8） 適用復合刀具的時候，應根據(jù)具體情況來選定，具體如下： 左側工進長度：19+9=28mm 右側工進長度：22+6=28mm 后側工進長度： 22+6=28mm b）快速

33、引進長度的確定 快速引進是指動力部件把刀具送到工作進給的位置，其長度按具體情況確定。 在左動力頭工作循環(huán)中，快速進給行程為 152mm，在右動力頭工作循環(huán)中，快速進 給行程為 152mm，在后動力頭工作循環(huán)中，快速進給行程為 152mm。 3)快速退回長度的確定 快速退回的長度等于快速引進和工作進給長度之和。一般在固定式夾具鉆孔的 機床上，動力部件快速退回的行程，只要把所有刀具都退至導套內(nèi)，不影響工作的 裝卸就行了。左、右、后側快速退回長度為 180mm。 4）動力部件總行程的確定 動力部件的總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需的行程外，還要考慮因刀 中央電大畢業(yè)論文 15 具磨損或補償制造、

34、安裝誤差，動力部件能夠向前調節(jié)的距離（此距離不小于 15- 20mm）和刀具裝卸以及刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中取出時，動力 部件需后退的距離。因此，動力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。在本機 床的動力部件循環(huán)中：前備量選 30mm，后備量選 40mm。 2.3 通用部件的選擇 2.3.12.3.1 選用滑臺型式選用滑臺型式 滑臺型式一般分為液壓滑臺和機械滑臺，液壓滑臺與機械滑臺由于采用的傳動 裝置不同，因而在性能、使用及維修等方面各有特點。目前，這兩種滑臺都得到廣 泛的應用。 根據(jù)文獻218 頁表 2-4，它們的優(yōu)缺點比較如下： 表 2-4 液壓滑臺與機械滑臺的優(yōu)缺點 液壓

35、滑臺機械滑臺 1.在相當大的范圍內(nèi)進給量可 以無級調速。 1.進給量穩(wěn)定，慢速無爬行， 高速無振動，可以降低加工工 件的表面粗糙度。 2.可以獲得較大的進給力。2.具有較好的抗沖擊能力，斷 續(xù)切削、鉆頭鉆通孔將要出口 時，不會因沖擊而損壞刀具。 3.由于液壓驅動零件磨損小， 使用壽命長。 3.運行安全可靠，易發(fā)現(xiàn)故障， 調整維修方便。 4.工藝上要求多次進給時，通 過液壓換向閥，很容易實現(xiàn)。 4.沒有液壓驅動管路泄露、噪 聲和液壓站占地的問題。 5.過載保護簡單可靠。 優(yōu) 點 6.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。 1.進給量由于載荷的變化和溫 度的影響而不夠穩(wěn)定。

36、 1.只能有級變速，變速比較麻 煩。 2.液壓系統(tǒng)的漏油影響工作環(huán) 境，浪費能源。 2.一般沒有可靠的過載保護。 缺 點 3.調整維修比較麻煩。3.快進轉工進時，轉換位置精 度較低。 經(jīng)比較，本組合機床選用液壓滑臺。 2.3.22.3.2 選機械滑臺的型號選機械滑臺的型號 每種規(guī)格的動力滑臺有其最大進給力 F進的限制。根據(jù)選定的切削用量計算得 到的單根主軸的進給力，按文獻4第 62 頁公 JM304B 變速箱箱體鉆孔組合機床總體及夾具設計 16 （2-9） n i i FF 1 多軸箱 式中，各主軸所需的 向切削力，單位為N。 i F 左主軸箱 = 左 F 8 . 2786 . 8 10FFF

37、N9 .9384 0 . 8462 9 . 92210 7 . 1063 右主軸箱 = 右 FNFF 2 . 11366 4 . 11938 6 . 12718 86 . 8 后主軸箱 = 后 FNFF 7 . 10475 3 . 22898 3 . 10238 3 . 126 . 8 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。又 多軸箱 F 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，再查看文獻1 91頁表5-1得F=20000N，所以選擇液壓滑臺的型號為： 1HY40；選擇的行程為：400mm；臺面寬度：400mm；臺面長度：

38、800mm；滑臺與 滑座總高：320mm；滑座長：1240mm；快速行程速度8m/min，工進速度 12.5500mm/min，允許最大進給力。N20000 2.3.32.3.3 選動力箱型號選動力箱型號 根據(jù)各刀具主軸的切削用量，計算出切削功率，再算出總切削功率，再考慮到 多軸箱的傳動效率，計算出消耗于多軸箱上的切削功率，這是作為選擇組合機床主 傳動用動力箱型號規(guī)格的依據(jù)。計算結果如下： =2.905Kw 左 P =1.715Kw 右 P =1.800Kw 后 P 查文獻162頁多軸箱所需功率按下列公式計算： = + + （2-10） 多軸箱 P 切削 P 空轉 P 損失 P 所以得出多軸箱

39、的驅動功率如下： =2.905+0.02616+0.042+0.018=2.3282Kw 左多 P =1.1225+0.0269+0.046+0.0112=1.4137Kw 右多 P =1.5779+0.0265+0.0466+0.0158=1.9997Kw 后多 P 為了方便起見，使三邊的動力箱的型號一致，所以選了功率比較大的作為選擇 動力箱的依據(jù)，所以根據(jù)文獻1114頁表5-39 表2-5 動力箱及電動機型號表 動力箱型號電動機型號電動機功率( )KW 電動機轉速（ ）min/r 輸出軸轉速( )min/r 左主軸箱 1TD32- Y112M-44kW1440720 右主軸箱1TD32-V

40、Y112M-62.2kW940470 中央電大畢業(yè)論文 17 后多軸箱1TD32-VY132S-42.2kW940470 根據(jù)所選的機械滑臺由參考文獻5第 98 頁查表選擇的滑臺側底座的型號為 1CC321M，其高度 H=560，寬度 B=520，長度 L=1180。 2.3.42.3.4 確定機床裝料高度確定機床裝料高度 裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離。再現(xiàn)階段，設計組合機床 時，裝料高度可視具體情況在 H8501060 毫米之間選取。選取裝料高度 H 應考 慮的主要因素是，應與車間里運送工件的滾道高度相適應，工件最低孔位置，主軸 箱最低主軸高度和所選通用部件、中間底座、夾具等

41、高度尺寸的限制，綜合上述因 素，裝料高度 H990mm。 確定夾具輪廓尺寸 主要確定夾具底座的長、寬、高尺寸。工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具底座 輪廓尺寸的基本依據(jù)。具體要考慮布置工件的定位、限位、夾緊機構、刀具導向裝 置以及夾具底座排屑和安裝等方面的空間和面積需要。 加工示意圖中已確定了一個或幾個加工方向的工件與導向間距離以及導向套的 尺寸。寬度尺寸可據(jù)導向分布尺寸及工件限位元件安置需要確定。夾具底座的高度 尺寸，一方面要保證其足夠的剛度，同時要考慮機床的裝料高度、中間底座的剛度、 排屑的方便性和便于設置定位、夾緊機構。一般不小于 240mm。故初步確定夾具底 座輪廓尺寸 700mm400m

42、m450mm。 2.3.52.3.5 確定中間底座尺寸確定中間底座尺寸 中間底座的輪廓尺寸，在長、寬、高方向應滿足夾具的安裝需要。它在加工方 向的尺寸，實際已由加工示意圖所確定。根據(jù)選定的動力箱、滑臺、側底座等標準 的位置關系，并考慮滑臺的前備量，通過尺寸鏈就可以計算確定中間底座加工方向 的尺寸為 780mm。 確定中間底座的高度方向尺寸時，應注意機床的剛性要求，冷卻排屑系統(tǒng)要求 以及側底座連接尺寸要求。裝料高度和夾具底座高度確定后，中間底座高度就已確 定。中間底座尺寸為 780450500 E.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h1。主軸箱寬度 B、高

43、度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關，可按下式計算： B=b+2 （2-11） 1 b H=h+ （2-12） 1 h 1 b 式中， 表示工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離（） ；b 表示最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（） ； 1 b 表示工件在高度方向相距最遠的兩孔距離（） ；h 表示最低主軸高度（） 。 1 h 其中，還與工件最低孔位置（=60） 、機床裝料高度（H=1000） 、滑臺 1 h 2 h 滑座總高（=320） 、側底座高度（=560） 、滑座與側底座之間的調整墊高度 3 h 4 h JM304B 變速箱箱體鉆孔組合機床總體及夾具設計 18 （=5）等尺寸有關。對于臥式組合

44、機床，要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄 5 h 1 h 漏箱外，通常推薦85140 1 h 本組合機床按式 =+H-(0.5+) （2-13） 1 h 2 h 3 h 5 h 4 h 計算，得： =60()。 1 h b=395,h=156,取=100，則求出主軸箱輪廓尺寸： 1 b B=b+2=180+2137=454() 1 b H=h+=220+60+100=380() 1 h 1 b 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 BH=500500。 繪制的機床總圖要包含的內(nèi)容：表明機床的配置形式和布局；完整的反映各部 件間的主要裝配關系和聯(lián)系尺寸，專用部件的主要輪

45、廓尺寸，運動部件的運動極限 位置及各滑臺工作循環(huán)的工作行程和前后行程變量尺寸；標注主要部件規(guī)格代號和 電動機的型號、功率及轉速，并標出機床分組號，全部組件應包括機床全部通用及 專用零部件。 根據(jù)計算的動力部件、機床裝料高度、夾具輪廓尺寸、中間底座尺寸以及多軸 箱的輪廓尺寸繪制機床尺寸聯(lián)系總圖，見附圖 BJ10CT01.2。 2.4 機床分組 a) 夾具（第 20 組）夾具用以裝夾工件，實現(xiàn)被加工零件的準確定位、夾壓、 刀具的導向等，夾具是主要的專用部件之一。 b) 多軸箱（第 70 組有多軸箱和第 71 組左多軸箱）多軸箱中有和被加工零件孔 位和數(shù)量一致的主軸。它也是主要的專用部件。它的功用是

46、把動力箱的旋轉運動傳 給各主軸，再經(jīng)接桿傳給刀具。 c) 傳動裝置 （第 40 組）傳動裝置包括 1TD32 型動力箱和 1HY32 型液壓滑臺。 它們都是組合機床的主要通用部件。動力箱用于把電動機的動力和運動傳給多軸箱。 液壓滑臺用以實現(xiàn)刀具的工作循環(huán)。 d）底座（第 10 組中間底座和第 11 組側底座）底座是機床的支承部件，其中 1CC32 型側底座是機床的主要通用部件。 此外，組合機床還有電氣設備（第 30 組） ，刀具和工具（第 60 組和 61 組） ， 液壓傳動裝置（第 50 組） ，潤滑裝置（第 80 組） ，擋鐵（第 90 組）等。液壓滑臺 的工作循環(huán)，就是通過擋鐵、液壓元件

47、的控制實現(xiàn)的。 中央電大畢業(yè)論文 19 2.5 機床生產(chǎn)率計算卡 機床生產(chǎn)率計算卡反映了實際生產(chǎn)率、切削用量、動作時間、負荷率等技術參 數(shù)。工作行程為 30；機動時間加緊 1.5。 mmmin a）理想生產(chǎn)率計算 理想生產(chǎn)率(單位為件/)是指完成年生產(chǎn)綱領 N(包括備品及廢品率在內(nèi))所Qh 要求的機床生產(chǎn)率。它與全年工時總數(shù)有關，一般情況下，單班制取 2350, k t k th 兩班制取 4700，N 取 50000 件。則 k th （2-14） k t N Q =50000/2350=21.3 件/h b)生產(chǎn)率計算 實際生產(chǎn)率(件/h)指所設計的機床每小時實際可以生產(chǎn)的零件數(shù)量。即：

48、1 Q （2-15）)( 60 1 h T Q件 單 式中： 生產(chǎn)一個零件所需時間（min） ，可按下式計算： 單 T （2-)()( 2 2 1 1 裝移 快退快進 停輔機單 tt v LL t v L v L TTT fkff 16） 式中：分別為刀具第、第工作進給行程長度,單位為; 21 LL、mm 分別為刀具第、第工作進給量，單位為； 21ff vv 、/minmm 滑臺在死擋鐵上的停留時間，通常指刀具在加工終了時無進給狀t 下旋轉 510 轉所需時間，單位為 min; 分別為動力部件快進、快退行程長度，單位為; 快退快進、L Lmm 動力部件快速行程速度。液壓動力部件取 310 米/

49、分； fk v 直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換的時間，一般可取 0.1 移 t 分； 工件裝、卸（包括定位、夾壓及清除鐵屑等）時間，它取決于裝 裝 t 卸自動化程度、工件重量大小、裝卸是否方便及工人熟練程度。通常取 0.51.5min 。 單件時間： 單 T =2.3min 單 T c）實際生產(chǎn)率： 1 Q )( 1 .26 3 . 2 6060 1 h T Q件 單 JM304B 變速箱箱體鉆孔組合機床總體及夾具設計 20 d)負荷率計算 =81% 1 Q Q 負 圖號JM304BCT01毛坯種類鑄件 名稱JM304B 變速箱箱體毛坯數(shù)量 被加工 零件 材料HT250硬度190250H

50、B 工序名稱左右后面鉆孔工序號 工時（min）序 號工步名稱 被加 工零 件數(shù) 量 加工 直徑 (mm) 加工 長度 (mm) 工作 行程 (mm) 切削速度 （m/min ） 每分鐘 轉速 (r/min) 進量 (mm/r ) 進給 速度 (mm/ min) 機加 工時 間 輔助 時間 共計 1裝卸工件11.51.5 2左滑臺快進 19080000.020.02 左多軸箱工進 （鉆孔 1#） 8.62450155550.1266.60.730.73 左多軸箱工進 （鉆孔 2#） 82450155970.1166.60.730.73 左多軸箱工進 （鉆孔 3#） 27.82450151820.

51、3766.60.730.73 3右滑臺快進 18080000.020.02 右多軸箱工進 （鉆孔 1#） 8.62450155550.1583.250.480.48 右多軸箱工進 （鉆孔 2#） 82450155970.1483.250.480.48 4后滑臺快進 20080000.030.03 右多軸箱工進 （鉆孔 1#） 8.62430155550.1477.70.390.39 右多軸箱工進 （鉆孔 2#） 12.32430153880.277.70.390.39 5左后右滑臺快 退 320 80000.030.03 總計2.3min 單件工時2.3min 機床生產(chǎn)率26.1 件/時 備

52、注 裝卸工件時間取決于操作者熟練程度，本機床計算時取 1.5min 機床負荷率81% 中央電大畢業(yè)論文 21 e)生產(chǎn)率計算卡如下表 表 2-6 生產(chǎn)率計算卡 3 組合機床夾具設計 3.13.1 夾具設計的基本要求和步驟 3.1.13.1.1 夾具設計的基本要求夾具設計的基本要求 a） 提高生產(chǎn)率、降低成本 夾具設計方案應與生產(chǎn)綱領相適應。在大批量生產(chǎn)時，為了縮短輔助時間，提 高生產(chǎn)率，盡量采用快速、高效的結構和自動控制裝置；在批量生產(chǎn)和滿足夾具功 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。 b） 保證工件的加工精度 夾具設計的最基本要求是保證工件的加工精度。關鍵是確定定

53、位方案、夾緊方 案，和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。 c） 便于排屑 夾具的排屑是一個很重要的問題，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(chǎn)率。切屑積集嚴重時，還會造成設備事故或工傷事故。 因此，在夾具設計時排屑問題必須給予充分的注意。 d） 操作方便、省力和安全 夾具的操作要盡量做到方便、省力，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，控制好夾緊力。夾具操作位置應符合操作工人的習 慣，應有安全保護裝置，確保使用安全。 e）有良好的結

54、構工藝性 夾具的結構應簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗和維修，盡可能多選用標準 部件和標準元件。 夾具設計通常可以在參閱有關資料的情況下，按加工要求設計方案，繪制圖樣， 經(jīng)修改確定夾具的結構。 3.1.23.1.2 夾具設計的步驟夾具設計的步驟 a）設計前的準備 首先分析產(chǎn)品零件圖、裝配圖、零件結構特點、材料及技術要求；其次分析零 件的加工工藝規(guī)程，及對任務書所提出的要求進行可行性研究；了解所用機床的規(guī) JM304B 變速箱箱體鉆孔組合機床總體及夾具設計 22 格、性能、精度以及與夾具連接部分結構的聯(lián)系尺寸；了解所用絲錐、量具的規(guī)格； 了解零件的生產(chǎn)綱領及生產(chǎn)組織等有關問題；收集有關設計資料。

55、 b）方案設計 在分析各種原始資料的基礎上，確定夾具的類型、定位方式、夾緊方式、導向 方案 、連接方式和夾具的結構形式。繪制方案設計圖，進行工序精度分析，對動 力夾緊裝置進行夾緊力的計算。 c）審核 檢查夾具的各項功能是否符合設計要求。 d）總體設計 根據(jù)所定方案繪制夾具裝配圖，注明各種元件的裝配關系。 e）夾具零件的設計 合理選擇材料，標注尺寸、公差和技術要求。 f）夾具的裝配、調試和驗證 3.2 定位方案的確定 3.2.13.2.1 零件的工藝性分析零件的工藝性分析 JM304 變速箱箱體材料為 HT250，其硬度為 212285HBS，在本工序之前柴油 機汽缸體四個主要表面已加工完畢。

56、本工序加工以下面的孔： 左側面：鉆 10 個 8.6 螺紋底孔，深 24；鉆 1 個 8 的螺紋底孔，深 24；鉆 1 個 27.8 的螺紋底孔，深 24。 右側面：鉆 8 個 8.6 的螺紋底孔，深 24；鉆 1 個 8 的螺紋底孔，深 24。 后側面：鉆 8 個 8.6 的螺紋底孔，深 24；鉆 1 個 12.3 的螺紋底孔，深 24。 孔口倒角 145。 3.2.23.2.2 定位方案論證定位方案論證 箱體零件的定位方案一般有兩種， “ 一面兩孔”和“三平面”定位方法。下面 比較兩者的特點： a.“一面兩孔”的定位方法 可以簡便地消除工件的六個自由度，使工件獲得 穩(wěn)定可靠定位，同時加工零

57、件五個表面的可能，能高度集中工序。 “一面兩孔”可 作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準，使零件整個工藝過程基準統(tǒng)一， 從而減少由基準轉換帶來的累積誤差，有利于保證零件的加工精度。同時，使機床 各個工序（工位）的許多部件實現(xiàn)通用化，有利于縮短設計、制造周期，降低成本。 易于實現(xiàn)自動化定位、夾緊，并有利于防止切削落于定位基面上。 b.“三平面”定位方法 可以簡便地消除工件的六個自由度，使工件獲得穩(wěn)定 可靠定位。方便簡單，能高度集中工序。如圖 3-1-1 和圖 3-1-2： 中央電大畢業(yè)論文 23 圖 3-1 限制 2 個自由度 圖 3-2 限制 4 個自由度 該定位方案的分析：被加工零件為

58、 JM304B 變速箱箱體屬箱體類零件，工件形 狀規(guī)則，本工序加工為三面同時鉆孔，加工工序集中，采用“三平面”定位方法， 能夠保證工件的鉆孔的位置精度要求，同時便于工件裝夾，又有利于夾具的設計與 制造。 該方案定位原理：選底面為定位基準面，用定位塊與底面接觸，限制了三個自 由度，后面用一圓形定位銷定位，左側面使用擋銷，右側使用氣缸進行輔助定位， 通過這樣完全限制了六個自由度，達到了定位要求。 3.2.33.2.3 導向裝置導向裝置 導向裝置的作用在于保證刀具對于工件的正確位置；保證各刀具相互間的正確 位置和提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。 JM304B 變速箱箱體鉆孔組合機床總體及夾具設計 24 JM

59、304B 變速箱箱體鉆孔組合機床的導向裝置設計在夾具支架上的，由于是大批 生產(chǎn)，所以采用可換式導套，是絲錐在導套內(nèi)工作的。 JM304B 變速箱箱體鉆孔孔組合機床鉆孔的三個端面時是在精密的導套中進行的， 因此要求較高的位置精度，通?？蛇_0.01，而且應與導套盡量接近與加工表mm 面，力求選用較高的精度和較緊的配合。導套結構如圖 3-2 所示 圖 3-3 導套結構圖 導套的尺寸可查文獻2第 275 頁的表 8-4： a.對于鉆直徑8.6的孔，選擇的導套尺寸為： ，。mmD15mmD22 1 mmD26 2 mmL36 配合尺寸為： , 6/715gH6/722nH 配用的螺釘M6 b.對于鉆直徑

60、8的孔，選擇的導套尺寸為： ，。mmD15mmD22 1 mmD26 2 mmL36 配合尺寸為： , 157/6Hg227/ 6Hn 配用的螺釘M6 c.對于鉆直徑27.8的孔，選擇的導套尺寸為： ,，。 mmD48mmD62 1 mmD67 2 mmL36 配合尺寸為： , 6/748gH6/762gH 配用的螺釘M10 d.對于鉆直徑12.3的孔，選擇的導套尺寸為： ,，。 mmD18mmD26 1 mmD30 2 mmL36 配用的螺釘M8 中央電大畢業(yè)論文 25 3.3 夾緊方案的確定 3.3.13.3.1 夾緊裝置的確定夾緊裝置的確定 a夾緊裝置的組成 本設計中夾緊裝置采用氣壓夾緊