曲軸銑端面打中心孔組合機床和專用夾具設(shè)計

1、重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）185曲軸銑端面打中心孔組合機床和專用 夾具設(shè)計學(xué) 生： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化重慶大學(xué)機械工程學(xué)院二O一三年六月Graduation Design (Thesis) of Chongqing UniversityDesign of Modular Machine tool and Special Fixture for 185 Crankshaft Milling End-face and Drilling Centre Hole Undergraduate: Supervisor: Major: Mechanical Desig

2、n and Manufacture of AutomationCollege of Mechanical EngineeringChongqing UniversityJune 2013重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 中文摘要摘要本次畢業(yè)設(shè)計主要任務(wù)是為曲軸零件銑端面打中心孔設(shè)計專用夾具和組合機床。具體包括編制曲軸零件的加工工藝規(guī)程、專用組合機床的總體設(shè)計和專用夾具設(shè)計。曲軸的加工工藝規(guī)程主要研究內(nèi)容有確定零件的生產(chǎn)類型，對曲軸零件進行工藝分析，毛坯的確定，工藝路線的擬定，及工序的加工余量，計算工序尺寸及公差和確定切削用量及時間定額。本次設(shè)計的組合機床選用的是配置形式是臥式雙面組合機床，最終

3、結(jié)果是繪制機床聯(lián)系尺寸圖。主要是對動力部件、支撐部件、輸送部件和輔助部件的選擇。具體涉及到的內(nèi)容如下：繪制零件的加工示意圖和加工工序圖，機床的配料高度的確定，夾具外形輪廓的確定，側(cè)底座、中間底座尺寸的確定，主軸箱外形尺寸的確定。本工序的專用夾具用兩個V形塊和一個定位銷來定位，限制5個自由度。夾緊機構(gòu)選用移動壓板式夾緊機構(gòu)。要求夾具穩(wěn)定可靠、拆卸方便。采用硬質(zhì)合金端銑刀銑曲端面，并且銑刀通過兩個直角對刀塊進行對刀。鉆中心孔采用中心鉆。關(guān)鍵詞：組合機床設(shè)計、夾具設(shè)計、工藝規(guī)程、聯(lián)系尺寸圖2重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） ABSTRACTABSTRACTThe main task of the g

4、raduate design is Design of Modular Machine tool and Special Fixture for 185 Crankshaft Milling End-face and Drilling Centre Hole. It mainly contains compiling the processing technic specification of the crankshaft, modular machine tool design and special fixture design. The main research contents o

5、f the processing technic specification of the crankshaft is determining the production type of the part, analyzing the processing technic of the crankshaft, determining the rough part, studying out the process route, calculating the machining allowance and process dimension and tolerance, at last, d

6、etermining the cutting dosages and time fixed.The configuration form of the modular machine tool is horizontal double-sized machine tool. At last, drawing a machine tool contact dimension drawing. Mainly choosing the dynamic components, supporting parts, transmission parts and auxiliary parts. The c

7、oncrete content includes: drawing the processing schematic diagram and processing procedure chart. Determining the height of the machine ingredients. Determining the contour of fixture. Determining the size of the wingbase and middle base. Finally, determining the contour dimension of the spindle bo

8、x.The locating system of the special fixture is two V-blocks and a pin, limiting 5 degrees of freedom. The part is clamped by moving platen. Besides, the fixture should stable and reliable, demolition convenient. The tool of milling end-face and drilling centre hole is hard alloy end milling cutter

9、and centre bit. Tool setting of the milling cutter is through the right angle knife block.Key words: modular machine tool design, fixture design, process planning，contact dimension drawing重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄目 錄摘要IABSTRACTII1 緒論12 曲軸加工工藝規(guī)程32.1 曲軸零件的分析32.1.1 曲軸的結(jié)構(gòu)特點32.1.2 零件的技術(shù)要求32.2 工藝規(guī)程的制定42.2.1 185

10、曲軸材料及毛坯42.2.2 生產(chǎn)類型及工藝特征52.2.3 定位基準(zhǔn)的選擇52.2.4 工藝路線的擬定52.2.5 毛坯機械加工余量、工序尺寸確定和切削用量的計算73 銑端面打中心孔組合機床的總體設(shè)計143.1 組合機床的特點及方案的確定143.2 組合機床的配置型式143.3 通用部件的選擇153.3.1 動力部件153.3.2 支承部件163.3.3 輸送部件173.3.4 輔助部件173.4 被加工零件工序圖173.4.1被加工零件工序圖的作用和要求173.4.2 繪制加工曲軸的工序圖173.5 被加工零的加工示意圖183.5.1 加工示意圖的作用和內(nèi)容183.5.2 繪制加工示意圖的注

11、意事項193.5.3 加工示意圖的編制203.6 組合機床聯(lián)系尺寸圖的繪制213.6.1 組合機床聯(lián)系尺寸總圖的作用和內(nèi)容213.6.2 繪制機床聯(lián)系尺寸總圖224 專用夾具設(shè)計254.1 確定工件的定位方法254.2 確定工件的夾緊方式和設(shè)計夾緊機構(gòu)264.3 夾緊力和定位誤差的計算274.3.1 夾緊力的計算274.3.2 定位誤差的計算274.4 確定夾具其他部分的結(jié)構(gòu)284.5 繪制夾具總裝配圖295 總結(jié)30參考文獻31重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 緒論1 緒論曲軸是發(fā)動機上的一個重要零件。曲軸承受由活塞通過連桿傳來的力，活塞的往復(fù)直線運動通過連桿傳遞給曲軸而轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。

12、曲軸結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，剛性極差，但技術(shù)要求較高，使得曲軸加工難度較大。本次課題是185曲軸銑端面打中心孔組合機床及專用夾具設(shè)計，為了使曲軸加工方便，設(shè)計組合機床對曲軸銑端面打中心孔在同一組機床上進行。是曲軸加工工序集中，減少工時。并設(shè)計專用夾具，保證曲軸的加工精度，滿足工藝要求。組合機床是由一些通用部件和專用部件組成。在國內(nèi)外研究都相當(dāng)有結(jié)果，在我國，組合機床發(fā)展已有28年的歷史，其科研和生產(chǎn)都具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，應(yīng)用也已深入到很多行業(yè)。組合機床及其自動線是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟實用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等

13、行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件（近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。隨著技術(shù)的不斷進步，一種新型的組合機床柔性組合機床越來越受到人們的青睞，它應(yīng)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(qū)動系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機（清洗機、

14、裝配機、綜合測量機、試驗機、輸送線）等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。而在國外，超高速和超高精度加工技術(shù)裝備與復(fù)合、多功能、多軸化控制設(shè)備等深受歡迎。據(jù)專家分析，機床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機床的主軸轉(zhuǎn)速和進給速度，目前國際水平主軸轉(zhuǎn)速達到1000020000r/min，最高進給速度可達2060m/min；復(fù)合、多功能、多軸化控制裝備的前景亦被看好。在零部件一體化程度不斷提高、數(shù)量減少的同時，加工的形狀卻日益復(fù)雜。多軸化控制的機床裝備適合加工形狀復(fù)雜的工件。本次設(shè)計課題必須完成的內(nèi)容有：曲軸的工藝規(guī)程設(shè)計；組合機床的總體設(shè)計；專用夾具的設(shè)計。實現(xiàn)途徑是在老師的幫助下，通過已學(xué)

15、過的專業(yè)知識，和查閱相關(guān)資料圖表，分析曲軸的結(jié)構(gòu)特征，制定加工工藝規(guī)程；在了解組合機床的特征和設(shè)計要求的要求上，選擇通用部件、繪制工序圖和加工工序圖，確定各部分的尺寸，繪制組合機床尺寸聯(lián)系圖；根據(jù)組合機床和曲軸的結(jié)構(gòu)和尺寸要求，選擇合理的定位元件和夾緊機構(gòu)，實現(xiàn)六點定位和夾緊工件。合理的布置個部件的位置，繪制夾具總裝圖。由于個人能力有限，不足的地方望老師批正。重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 曲軸加工工藝規(guī)程2 曲軸加工工藝規(guī)程2.1 曲軸零件的分析2.1.1 曲軸的結(jié)構(gòu)特點軸類零件的功用為支承傳動零件、傳遞扭矩和承受載荷以及保證裝在軸上的工件（刀具）具有一定的回轉(zhuǎn)精度。曲軸一般由主軸頸，

16、連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成。曲軸在軸類零件分類中屬于異形軸，是發(fā)動機上的一個重要零件，承受由活塞通過連桿傳來的力，并將活塞的往復(fù)運動通過曲柄連桿機構(gòu)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，將發(fā)動機所做的功傳遞出去。軸在工作時所承受的是很大的扭轉(zhuǎn)力矩以及大小和方向都變化的彎曲力。因此，要求曲軸具有足夠的剛度和強度，具有良好的承受沖擊載荷的能力，耐磨損且潤滑良好。本次設(shè)計的185曲軸零件，如圖2-1所示。185曲軸采用球墨鑄鐵，毛坯為鑄件。其外形結(jié)構(gòu)是曲軸零件中比較簡單的一種。它的工作過程是：在外力作用下使曲軸旋轉(zhuǎn)，通過連桿軸頸上的連桿將運動傳遞到缸筒內(nèi)的活塞，從而壓縮缸內(nèi)的高壓油并將油點燃，燃燒的高壓油將自

17、身的內(nèi)能轉(zhuǎn)換為動能推動活塞運動，運動又傳到連桿再通過連桿帶動連桿軸頸，這樣曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。圖2-1 2.1.2 零件的技術(shù)要求1) 鑄件應(yīng)該經(jīng)正火處理，硬度為240190HB,顯微組織按部標(biāo)JB1802，石墨數(shù)不低于5級球化體大于75%，允許有少于5%的碳化鐵+磷共晶，但磷共晶為0%5%。2) 未標(biāo)圓角半徑為3mm。3) 加工面不應(yīng)該有毛刺、裂縫、結(jié)疤、夾渣等缺陷，并應(yīng)清理清潔。4) 所有加工表面應(yīng)光潔，不可有裂縫、壓痕、毛刺、氣孔、凹陷以及非金屬夾雜物，在磨光表面上不該有深痕和黑點。5) 錐形規(guī)涂色檢查錐面密合面應(yīng)不少于70%。6) 清出油道及其其他部分的金屬屑、污染物及其他雜物，并清洗吸干。

18、7) 中心孔必須保持完好。8) 精加工后，應(yīng)經(jīng)磁力探傷并退磁。 2.2 工藝規(guī)程的制定零件加工的工藝規(guī)程就是一些列不同工序的綜合。由于生產(chǎn)規(guī)模和具體情況的不同，對同一零件的加工工序可能有很多方案。但應(yīng)根據(jù)具體條件采用其中最完善和最經(jīng)濟的一種方案。但工藝規(guī)程選擇要考慮的基本因素如下：生產(chǎn)規(guī)模是決定生產(chǎn)類型的主要因素，及設(shè)備、用具、機械化、自動化程度等。1) 制造零件所用的坯料或型材的形狀、尺寸和精度。2) 零件材料的性質(zhì)。3) 零件制造的精度，包括尺寸公差、形位公差以及零件圖上所指定的要求。4) 零件表面的粗糙度。5) 特殊限制條件，如：工廠設(shè)備和用具條件。6) 編制的加工規(guī)程要在生產(chǎn)規(guī)模與生產(chǎn)

19、條件下達到最經(jīng)濟與安全的效果。2.2.1 185曲軸材料及毛坯185曲軸的材料為球墨鑄鐵（QT60-2），該材料的強度高、耐磨，并且有一定的韌性。毛坯種類的確定始于零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、材料的力學(xué)性能和零件的生產(chǎn)類型直接相關(guān)的，另外還和毛坯車間的具體生產(chǎn)條件相關(guān)。185曲軸的選擇毛坯為鑄件。在大批量生產(chǎn)中，常采用精度和生產(chǎn)率高的毛坯制造方法，如金屬型鑄造，可以使毛坯的形狀接近于零件的形狀，因此可以減少切削加工用量，從而提高材料的利用率，降低了機械加工成本。本零件選用的造型方法為砂型機器造型。2.2.2 生產(chǎn)類型及工藝特征零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)： N=Qn（1+a）(1+b) (2-1)式中 N零件

20、的生產(chǎn)綱領(lǐng)，件/年； Q產(chǎn)品的年產(chǎn)量，臺/年； n每臺產(chǎn)品中包含該零件的數(shù)目； a該零件設(shè)備的百分率，%； b該零件廢品的百分率，%。劃分生產(chǎn)類型時，既要根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，同時還要考慮零件的體積、質(zhì)量等因素。值得一提的是生產(chǎn)類型將直接影響工藝過程的內(nèi)容和生產(chǎn)的組織形式，并在一定程度上對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計也起著重要的作用。由于本零件是大批量生產(chǎn)，它的主要工藝特征是廣泛的用專用機床、專用夾具和專用刀具、量具，機床按工藝路線排列組織流水線生產(chǎn)。為減輕工人的勞動強度，留有進一步提高生產(chǎn)率的可能，曲軸在工藝設(shè)計上采用組合機床流水線加工的方式。2.2.3 定位基準(zhǔn)的選擇工件在機床上用夾具進行夾緊加工時，用來決定工

21、件相對于刀具的位置的工件上的這些表面稱為定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)分粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。曲軸和一般軸類零件的區(qū)別是：一般軸件的全部軸頸都位于同一軸線上，而曲軸的主軸頸雖然也位于同一軸線上，但是其連桿軸頸不與主軸頸同軸，而是離開一定距離而彼此平衡。為保證各軸頸的同軸度要求，在基準(zhǔn)選擇時采用基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，即粗、精加工各主軸頸時都采用頂尖孔作為定位基準(zhǔn)。對于連桿軸頸的加工，為保證連桿軸頸軸線與主軸頸的軸線之間的平行，在基準(zhǔn)選擇時應(yīng)采用定位基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)重合的原則，即粗、精加工連桿軸頸時都采用兩個主軸頸作為定位基準(zhǔn)。因此，在加工連桿軸頸時選擇主軸頸定位，加工主軸頸時則選擇頂尖孔定位。2.2.4 工藝路線的擬定擬

22、定工藝路線的出發(fā)點是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求能得到保證。工藝路線的擬定一般需要做兩個方面的工作：一是根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定加工工序和工藝內(nèi)容，根據(jù)工序的集中和分散程度劃分工藝；二是選擇工藝基準(zhǔn)，即主要選擇定位基準(zhǔn)和檢驗基準(zhǔn)。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能機床、組合機床和專用夾具，并盡量采用工序集中的原則，減少安裝的次數(shù)來提高生產(chǎn)效率。除此之外，還應(yīng)盡量考慮經(jīng)濟精度以使生產(chǎn)成本盡量下降，根據(jù)以上原則，擬定的工藝路線如下：0 銑端面，鉆中心孔5 粗車長頭各外圓10 粗車短頭各外圓15 鉆短頭孔，锪60°錐面20 精車短頭各外圓25 精車長頭各外圓3

23、0 銑角向定位面35 粗車連桿軸頸40 鉆注油孔45 鉆出油孔50 锪出油孔口55 車短頭60 車長頭65 精磨長頭軸承位外圓70 精磨短頭軸承位外圓75 精磨連桿軸頸外圓80 銑齒頂平面85 粗銑短頭鍵槽90 精銑短頭鍵槽95 粗銑長頭鍵槽100 精銑長頭鍵槽105 鉆長頭平衡塊螺孔M12×1.25110 鉆短頭平衡塊螺紋底孔115 鉆M6孔螺紋底孔120 M6孔倒角125 M6孔攻絲130 銑齒槽135 螺紋孔及底孔吹拈渣140 精磨連桿軸頸外圓145 連桿軸頸油孔拋光150 精磨封油位155 精磨1:8錐度160 車長頭外螺紋165 研磨連桿頸孔175 磨正時齒輪位外圓180

24、電擊185 去毛刺190 清洗195 探傷200 再清洗205 清理絲孔2.2.5 毛坯機械加工余量、工序尺寸確定和切削用量的計算 1、毛坯機械加工余量的確定 目前，我國曲軸毛坯的加工余量都比較大。通常曲軸軸頸單邊為57mm，因曲軸形狀較為復(fù)雜且生產(chǎn)批量大，故毛坯選用鑄件，造型方法為砂型機器造型。查機械加工工藝手冊得鑄件機械加工余量見表2-1,2-2。表2-1 毛坯零件圓柱面機械加工余量基本尺寸（mm）加工余量（mm）附注403.0雙側(cè)503.0雙側(cè)523.0雙側(cè)553.0雙側(cè)453.0雙側(cè)表2-2 零件各端面的加工余量基本尺寸（mm）加工余量（mm）附注290（兩外端面）5單側(cè)31.95（齒

25、頂平面到連桿軸頸中心線長）2單側(cè) 下面分別對銑、車、磨三種加工方法列出加工工序尺寸及方差的計算（每種加工方法只列出一道工序）。表2-3 銑兩端面加工余量（單位：mm）工序名稱工序基本余量經(jīng)濟精度IT工序基本尺寸工序尺寸及偏差精銑1.0IT9(0.13)2902900.0650.065粗銑4.0IT11(0.32)290+1=2912910.320毛坯5.0IT14(1.3)291+4=295295±0.65表2-4 車長頭主軸頸外圓(單位：mm)工序名稱工序基本余量經(jīng)濟精度IT工序基本尺寸工序尺寸及偏差（粗、精）磨削0.6IT6(0.019)5555+0.021+0.002 精車0.

26、6IT9(0.074)55+0.6=55.655.60 0.074粗車1.8IT11(0.19)55.6+0.6=56.256.200.19毛坯3.0IT14(0.74)56.2+1.8=5858±0.37表2-5 磨連桿軸頸外圓（單位：mm）工序名稱工序基本余量經(jīng)濟精度IT工序基本尺寸工序尺寸及偏差精磨0.2IT6(0.016)45450.0400.056半精磨0.4IT8(0.039)45+0.2=45.245.20 0.039粗磨0.5IT10(0.1)45.2+0.4=45.645.600.1（粗、精）車1.9IT11(0.16)45.6+0.5=46.146.100.16毛

27、坯3.0IT14(0.62)46.1+1.9=4848±0.31綜合考慮與零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸、生產(chǎn)類型、生產(chǎn)條件及各工序的加工余量，初步的確定其毛坯圖如圖2-2所示。圖2-22、主要切削用量的確定 在選擇切削用量時，要綜合考慮切削過程的質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本等問題。合理的切削用量指在充分利用刀具和切削性能和機床性能（功率、轉(zhuǎn)矩），以保證工件的加工質(zhì)量的前提下，能獲得高的生產(chǎn)率和低的加工成本的切削用量。選擇切削用量的原則是在機床、刀具、工件的強度以及工藝系統(tǒng)剛性允許的條件下，首先選擇盡可能大的背吃刀量asp，其次選擇在加工條件和加工要求限制下允許的進給量f，最后再按刀具壽命的要求確定

28、一個合適的切削速度vc。查組合機床設(shè)計2-16得硬質(zhì)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（m/min）每齒走刀量S齒（mm/z）鑄鐵粗銑2550800.20.4精銑0.51801300.050.2由表2-3可知，粗銑深度為4mm，精銑為1mm。所以初選粗銑時，銑削速度65m/min，每齒走刀量0.2mm/z。精銑時，銑削速度110m/min，每齒走刀量0.1mm/z。查機械加工工藝手冊選擇銑刀類型為YG6。(1) 粗銑時：ap=4，每齒進給量fz=0.2查切削用量簡明手冊表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.3。查表3.1得銑刀直徑d0=125mm，表3.8得刀具壽命T

29、=180min。查表3.16得YG6硬質(zhì)合金端銑刀的切削用量vt=68m/min，nt=175r/min，vft=461mm/min。修正系數(shù)Kmv=1.0 Knv=0.8所以，Vc=vt×Kmv×Knv=68×1.0×0.8=54.4m/min n=nt×Kmv×Knv=175×1.0×0.8=140r/minvf=vft×Kmv×Knv=461×1.0×0.8=368.8mm/min基本工時式中：L=l+y+,l=53mm, y+由切削用量簡明手冊表3.26不對稱銑得入切

30、量及超切量y+=40mm。計算tm=0.25min(2) 精銑時：ap=1，每齒進給量fz=0.1查切削用量簡明手冊表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.5。查表3.1得銑刀直徑d0=125mm，表3.8得刀具壽命T=180min。查表3.16得YG6硬質(zhì)合金端銑刀的切削用量vt=124m/min，nt=315r/min，vft=304mm/min。修正系數(shù)Kmv=1.0 Knv=0.8所以，Vc=vt×Kmv×Knv=124×1.0×0.8=99.2m/minn=nt×Kmv×Knv=315×1.0×0.8=2

31、52r/minvf=vft×Kmv×Knv=304×1.0×0.8=243.2mm/min基本工時式中：L=l+y+,l=53mm, y+由切削用量簡明手冊表3.26不對稱銑得入切量及超切量y+=40mm。計算tm=0.38min查組合機床設(shè)計表2-7得，高速鋼鉆頭加工鑄鐵的切削用量：加工直徑（mm）HB=160200HB=200241v（m/min）S轉(zhuǎn)（mm/s）v（m/min）S轉(zhuǎn)（mm/s）61216240.120.210180.10.18刀具選擇中心鉆。鉆孔直徑d=6.3mm，鉆孔深度為13mm。（1） 確定進給量 按加工要求決定進給量：根據(jù)切

32、削用量簡明手冊表2.7，鑄件硬度為240190HB（初定220HB），加工精度為H12H13，d=6.3mm時，f=0.220.26mm/r?？咨頻/d<8，不需修正。 按鉆頭要求決定進給量：根據(jù)切削用量簡明手冊表2.8，當(dāng)鑄鐵硬度大于213HB，d=6.3mm，鉆頭所允許的進給量f=0.57mm/r（差除法算得）。綜合考慮兩種條件下的進給量，選擇進給量為0.24mm/r。（2） 確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命由切削用量簡明手冊表2.12可知，當(dāng)d=6.3mm時，鉆頭后刀面最大磨損量為0.50.8,壽命T=35min。（3） 切削速度的確定由切削用量簡明手冊表2.15可知，當(dāng)f=0.24mm/r

33、時，vt=13.6m/min（差除法）。根據(jù)表2.31查的修正系數(shù) KTv=1.0 Kcv=1.0 Klv=0.85 Ktv=1.0故，v=vt×Kv=13.6×1.0×1.0×0.85×1.0=11.56m/min=584.4r/min(4)基本工時的計算式中：L=l+y+,l=13mm, y+由切削用量簡明手冊表2.29查得入切量及超切量y+=3.15mm（差除法）。nf=n×f=140.2，故tm=0.12 min。3、切削力、力矩和功率的計算（1） 銑削時，銑削力、力矩及功率的計算。 根據(jù)機械加工工藝手冊銑削、鋸削加工單行本可

34、查：圓周銑削力扭矩功率查手冊表2.1-78可知：CF=534 xF=0.9 yF=0.74 uF =1.0wF=0 qF=1.0查表2.1-79（2）得 kFc=1.11粗銑時：背吃刀量ap=4mm每齒進給量af=fz=0.2mm/z銑削寬度aw=53mm（選擇較大的進行計算）銑刀直徑d0=125mm轉(zhuǎn)速n=140r/min銑削速度v=54.4m/min 算得Fc=266.0N M=16.6N·m P=0.24KW 精銑時：背吃刀量ap=1mm每齒進給量af=fz=0.1mm/z銑削寬度aw=53mm（選擇較大的進行計算）銑刀直徑d0=125mm轉(zhuǎn)速n=252r/min銑削速度v=9

35、9.2m/min 算得Fc=45.7N M=2.9N·m P=0.08KW（2）鉆中心孔的軸向力，轉(zhuǎn)矩及功率的計算。根據(jù)機械加工工藝手冊鉆削、擴銷、鉸小加工單行本表3.4-10可知：軸向力 轉(zhuǎn)矩 功率查手冊表3.4-10得：CF=420 zF=1.0 yF=0.8 CM=0.206 zM=2.0 yM=0.8 查表3.4-11的修正系數(shù)kM=kF=1.06鉆孔時：d0=6.3mm f=0.24mm/r v=11.56m/min所以，計算結(jié)果F=895.5N M=2.8N·m Pm=0.17KW 31重慶大學(xué)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 銑端面打中心孔組合機床的總體設(shè)計3 銑

36、端面打中心孔組合機床的總體設(shè)計3.1 組合機床的特點及方案的確定組合機床是按系列化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計的專用部件組成的專用機床，組合機床是按具體加工對象專門設(shè)計，可以按最合理的工藝過程進行加工，也可以同時以幾個方面采用多把刀具對工件進行加工，它是實現(xiàn)工序集中的最佳途徑，是提高生產(chǎn)率的有效設(shè)備。它具有以下特點：1) 生產(chǎn)率高。因為工序集中，可多面、多工位、多軸、多刀同時自動加工。2) 加工精度穩(wěn)定。因為工序固定，可選用成熟的通用部件、精密夾具和自動工作循環(huán)來保證加工精度的一致性。3) 研制周期短，便于設(shè)計、制造和使用維護，成本低。因為通用化、系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化

37、程度高，通用零部件占70%90%，通用見可組織批量生產(chǎn)進行預(yù)制或外購。4) 自動化程度高，勞動強度低。5) 配置靈活。因為結(jié)構(gòu)模塊化、組合化?？砂垂ぜ蚬ば蛞?，用大量通用部件和少量專用部件靈活組成各種類型的組合機床及自動線；機床易于改裝：產(chǎn)品和工藝變化時，通用部件一般還可以重復(fù)利用。本課題“銑端面打中心孔組合機床設(shè)計”是針對185曲軸的左右兩個端面進行設(shè)計的，工藝要求在工序0#中完成銑端面打中心孔。該工序采用雙面銑和鉆的方法同時對兩個端面進行加工。該零件總體輪廓尺寸較小，屬于小型零件加工，零件的定位元件也不會太大，設(shè)計時考慮到諸多因素后，決定選用臥式雙面銑削和鉆削組合機床。3.2 組合機床的

38、配置型式組合機床有大型和小型兩種。大、小型組合機床雖有其共性但又都有其特殊性，無論是適用范圍、配置型式、通用部件和驅(qū)動方式都各有特點。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稱為小型組合機床。大型組合機床的配置型式，主要有單工位組合機床和多工位組合機床兩大類。單工位組合機床通常適用于加工一個或兩個工件，特別適用于大中型箱體加工，根據(jù)配置動力部件的數(shù)量，這類機床可以從單面或同時從幾個方面對工件進行加工，以下是這類機床的主要配置型式：1) 臥式單面組合機床2) 立式單工位組合機床3) 臥式雙面組合機床4) 復(fù)合式雙面組合機床5) 臥式三面組合機床6) 復(fù)合式三面組合機床7)

39、臥式四面組合機床8) 復(fù)合式四面組合機床本次設(shè)計的組合機床為臥式機床。臥式機床在配置時候可將銑削頭安裝在專用臥式床身或滑臺上，而被加工零件放在移動工作臺上，以組成銑削頭固定的臥式組合機床；也可以將銑削頭安裝在水平配置滑臺上，而被加工零件放在固定夾具上，以組成銑削頭移動的臥式組合機床。由于本道工序需要先銑在鉆，所以本次設(shè)計的組合機床配置時可將工件安裝在中間滑臺上，銑削頭和鉆削頭安裝在滑臺上，這樣可以順利的完成銑端面打中心孔的工序內(nèi)容。3.3 通用部件的選擇通用部件選擇的基本方法是：根據(jù)所需的功率、進給力、進給速度等要求，選擇動力部件及其配套部件。選用原則如下：1) 切削功率應(yīng)滿足加工所需的計算功

40、率（包括切削所需功率、空轉(zhuǎn)功率及傳動功率）。2) 進給部件應(yīng)滿足加工所需的最大計算進給力。進給速度和工作和工作行程及工作循環(huán)的要求，同時還需要考慮裝刀，調(diào)刀的方便性。3) 動力箱與多軸箱尺寸應(yīng)相適應(yīng)和匹配。根據(jù)加工主軸分布位置可大致算出多軸箱尺寸（邊緣主軸與多軸箱邊緣的最小距離為70100mm），并圓整后選用相近的尺寸的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格多軸箱，據(jù)此選擇結(jié)合尺寸相應(yīng)的動力箱。4) 應(yīng)滿足加工精度的要求。選用時應(yīng)注意結(jié)構(gòu)不同或者結(jié)構(gòu)相同、精度等級不同的動力部件所能達到的加工精度是不同的。5) 盡可能按通用部件的配套關(guān)系選用有關(guān)通用部件。 3.3.1 動力部件動力部件是用于傳遞動力，實現(xiàn)工作運動的通用部件，

41、如動力滑臺、動力箱、各種動力頭等。它為刀具提供主運動和進給運動，是組合機床及自動線的主要通用部件。其中，傳遞主運動的部件包括動力源和主軸箱；傳遞進給運動的部件包括液壓滑臺。（1） 液壓滑臺液壓滑臺由滑臺，滑座和油缸三部分組成。工作時，液壓傳動裝置的壓力油通過活塞桿帶動滑鞍沿滑座頂面的導(dǎo)軌移動液壓滑臺的結(jié)構(gòu)特點是：1) 采用雙軌型導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)型式，以單軌道兩側(cè)面導(dǎo)向，導(dǎo)向長寬比大，導(dǎo)向性好。2) 滑座體為箱形框架結(jié)構(gòu)，滑座底面中間增加了結(jié)合面，結(jié)構(gòu)剛度高。3) 導(dǎo)軌淬火，硬度高，使用壽命長（A型鑄鐵導(dǎo)軌：G42-48，B型鑲鋼導(dǎo)軌：G42-48）.4) 液壓缸活塞和后蓋上分別裝有雙向單向閥和緩沖裝置

42、，可減輕滑臺換向和退至終點時的沖擊。5) 滑臺分普通級、精密級和高精度級三個精度等級，可按要求選用，提高經(jīng)濟性。由組合機床的調(diào)整與使用附錄2可知，本設(shè)計選擇1HY25型液壓滑臺，其主要技術(shù)指標(biāo)如表3-1：表3-1 液壓滑臺主要技術(shù)指標(biāo)滑 臺型 號臺面寬度（mm）臺面長度（mm）行程（mm）最大進給力（N）工進速度（mm/min）快速移動速度（m/min）精度等級1HY3225050025080003280012普通級（2） 動力源與主軸箱 動力源是為主軸箱的道具提供切削主運動的驅(qū)動裝置，與主軸配套使用。主軸箱安裝在滑臺上。主軸箱根據(jù)鉆削頭和銑削頭確定，其型號見機床聯(lián)系尺寸圖。3.3.2 支承部

43、件支承部件是用于安裝動力部件、輸送部件等的通用部件（如側(cè)底座、中間底座、立柱、立柱底座、支架及墊塊等），它是組合機床的基礎(chǔ)部件。機床各部件之間的現(xiàn)對位置精度、機床的剛度等主要依靠它來保證。選擇要求就是要具有足夠的剛度，確保機床精度不因其變形而走失。其型號見機床聯(lián)系尺寸圖。3.3.3 輸送部件輸送部件主要有移動工作臺、分度回轉(zhuǎn)工作臺、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)臺以及分度回轉(zhuǎn)鼓輪。它具有定位和夾緊裝置，用于裝夾工件并運送到預(yù)定工位的通用部件，且定位精度高。3.3.4 輔助部件輔助部件有定位、夾緊、潤滑、冷卻、排屑以及自動線清洗機等。 3.4 被加工零件工序圖3.4.1被加工零件工序圖的作用和要求被加工零件工序圖

44、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(nèi)容、加工部位的尺寸及精度、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、硬度和在本機床加工前毛坯情況的圖紙。它是在原有的工件圖基礎(chǔ)上，以突出本機床或自動線加工內(nèi)容，加上必要的說明繪制的。它是組合機床設(shè)計的主要依據(jù)，也是制造使用時調(diào)整機床，檢查精度的重要技術(shù)文件。被加工零件工序圖應(yīng)包括下列內(nèi)容：1) 在圖上應(yīng)表示出加工表零件的形狀，尤其是要設(shè)置中間導(dǎo)向時，應(yīng)表示出工件內(nèi)部肋的布置和尺寸，以便檢查工件裝進夾進夾具是否相碰，以及道具通過的可能性。2) 在圖上應(yīng)表示出加工用基面和夾壓的方向和位置，以便依此進行夾具的支承、定位乕

45、夾壓系統(tǒng)的設(shè)計。3) 在圖上應(yīng)表示出加工表面的尺寸、精度、光潔度、位置尺寸及精度和技術(shù)條件（包括對上道工序的要求及本機床保證的部分）。4) 圖中還應(yīng)注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度以及被加工部位的余量。3.4.2 繪制加工曲軸的工序圖繪制工序圖時應(yīng)注意以下事項：1) 為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要突出本機床的加工內(nèi)容，繪制時要采用合適的比例，選擇足夠的視圖及剖視突出加工部位（用粗實線），并把零件輪廓及與機床、夾具有關(guān)的部位用實線表示清楚，凡與本道工序保證尺寸、角度等均有關(guān)的部位有粗實線表示清楚，加工用的定位基準(zhǔn)符號用“”，夾緊位置及方向用符號“”。2) 加工部位的位置尺寸應(yīng)從定位

46、基準(zhǔn)注起，為便于加工及檢查尺寸，應(yīng)采用直角坐標(biāo)系標(biāo)注，而不采用極坐標(biāo)系，但有時因選擇定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)的不重合，則需將加工部位要求的位置尺寸公差換成對稱尺寸公差，其公差數(shù)值的決定要考慮兩方面：一是要能達到產(chǎn)品圖紙要求的精度；二是采用組合機床能夠加工出來。3) 注明零件加工對機床提出的某些特殊要求。根據(jù)要求繪制的加工曲軸銑端面打中心孔的工序圖如圖3-1圖3-13.5 被加工零的加工示意圖3.5.1 加工示意圖的作用和內(nèi)容加工示意圖是組合機床設(shè)計的重要圖紙之一，是在工藝方案和機床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的。是表達工藝方案具體內(nèi)容的機床工藝方案圖。它是設(shè)計刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)

47、以及選擇動力部件、繪制機床聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是機床總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機床和刀具所必須的重要技術(shù)文件。加工示意圖，要反映機床的加工過程和加工方法，并決定浮動夾頭或接桿的尺寸，镋桿長度。刀具的種類和數(shù)量，刀具的長度居加工尺寸，主軸尺寸居伸長長度，主軸、刀具、導(dǎo)向與工件間的聯(lián)系尺寸等。根據(jù)機床要求的生產(chǎn)率及刀具特點，合理地選擇切削用量，決定動力頭得工作循環(huán)。加工示意圖應(yīng)繪制成展開圖，其繪制順序是：首先按比例繪制工件的外形及加工部位的展開圖。特別注意將那些距離很近的孔嚴(yán)格按比例相鄰繪制，以便清晰地看出相鄰刀具、導(dǎo)向及工具、主軸等是否相碰。然后，根據(jù)工件加工要求及選定的加工方法繪制刀

48、具，并確定導(dǎo)向形式、位置及尺寸，選擇主軸及接桿。從這些刀具中找出影響其聯(lián)系尺寸的關(guān)鍵刀具，按其中最長的一根刀具，從主軸箱到工件間的最小距離來確定全部刀具、導(dǎo)向及工件間的尺寸關(guān)系。對于采用浮動夾頭的鏜孔刀桿，必須考慮并解決刀桿推出導(dǎo)向時防止下垂等問題。一般是用托架來托住推出的刀桿。因此，在繪制加工示意圖時，必須將托架聯(lián)系尺寸標(biāo)出。加工示意圖還要繪制出工件加工部位的圖形。在軸數(shù)多時，必須在孔旁標(biāo)上號碼，以便于設(shè)計和調(diào)整機床。加工示意圖還要考慮一些特殊要求（如工件抬起、主軸定位、危險區(qū)等），決定動力頭得工作循環(huán)居行程。最后，選擇切削用量及附加必要的說明。繪制多工位的加工示意圖時，一定要分出工位，按每

49、工位的加工內(nèi)容順序進行繪制，同時還要畫出工件在回轉(zhuǎn)工作臺或鼓輪上的位置示意圖，以便能清楚地看出工件及主軸箱上主軸的排列位置。加工示意圖包括以下內(nèi)容：1) 反映機床的加工方法，加工條件及加工過程。2) 根據(jù)加工部位特點及加工要求，決定刀具類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、尺寸（直徑及長度），包括鏜削加工時決定鏜桿的直徑和長度，鉆、擴加工時決定鉆、擴桿的直徑及長度。3) 決定主軸的結(jié)構(gòu)類型，規(guī)格尺寸及外伸長度。4) 選擇標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計專用的接桿、浮動卡頭、導(dǎo)向裝置，并決定它們的結(jié)構(gòu)、參數(shù)及尺寸。5) 標(biāo)明主軸與接桿、夾具與工件之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。6) 根據(jù)機床要求的生產(chǎn)率及刀具、材料特點等，合理確定并標(biāo)注個主

50、軸的切削用量。7) 決定機床動力部件的工作行程及工作循環(huán)。3.5.2 繪制加工示意圖的注意事項加工示意圖應(yīng)繪制成展開圖。按比例用實線畫出工件外形。交給你部位、加工表面畫粗實線。必須使工件和加工方位與機床布局吻合。為簡化設(shè)計，同一多軸箱上結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的主軸（即指加工表面，所用刀具及導(dǎo)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(biāo)注與工件孔號相對應(yīng)的軸號。一般主軸的分布不受真實距離的限制。當(dāng)主軸彼此間很近或需設(shè)置結(jié)構(gòu)尺寸較大的導(dǎo)向裝置時，必須以實際中心距嚴(yán)格按比例畫，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導(dǎo)向等是否相互干涉。主軸應(yīng)從多軸箱端畫起；刀具畫加工終了位置（攻螺紋則畫加工

51、開始位置）。對于采用浮動卡頭的鏜孔刀桿，為避免刀桿推出是下垂，常選用托架支撐退出刀桿，這時必須畫出聯(lián)系尺寸圖。采用標(biāo)注通用結(jié)構(gòu)（刀具、接桿、浮動卡頭、攻螺紋靠模及絲錐卡頭、通用多軸箱外伸出部分等）只畫外輪廓，但必須加注規(guī)格代號；對于一些專用結(jié)構(gòu)，如專用的刀具、導(dǎo)向、刀桿托架、專用接桿或浮動卡頭等，采用剖視圖表示其結(jié)構(gòu)，并標(biāo)注尺寸、配合及精度。3.5.3 加工示意圖的編制（1）刀具的選擇選擇刀具時可考慮工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。根據(jù)本工序的特點，選用硬質(zhì)合金端銑刀和中心鉆。（2） 工序余量及切削用量（見2.2.5）（3） 動力頭工作循環(huán)及行程確定 動力頭得工作循

52、環(huán)是指加工時，動力頭從原始位置開始運動到加工終了位置又返回到原位的動作過程。一般包括快進、工作進給、快退等動作。有時還有中間停止、多次往復(fù)進給、跳躍進給、死擋鐵停留等特殊要求。本工序銑端面打中心孔的工作循環(huán)為：快進 工作進給 快退。 工作進給長度組合機床上有第一工作進給和第二工作進給之分。前者用于鉆、擴、鉸和鏜孔等工序；后者常常用于鉆或擴之后需要進行锪平面、倒大角等工序。工作進給長度L工=L+L切入+L切出。銑端面：L=5mm；鉆中心孔：L=13mm。鉆孔時，切入長度一般為510mm，切出長度按下式計算：所以，銑端面時工作進給長度為5mm，鉆中心孔工作進給長度初定為25mm。圖3-2孔加工示意圖 快進長度確定快進是動力頭把刀具送到工作進給的位置，其長度按具體工作情況確定。初步卻確定本工序的快進長度都為20mm。 快退長度確定快退長度等于快進長度與工作進給長度之和。 即，銑端面：50+5=25mm；鉆中心孔：20+25=45mm。圖3-3銑端面加工示意圖銑端面打中心孔的加工示意圖見圖3-2、3-3。3.6 組合機床聯(lián)系尺寸圖的繪制3.6.1 組合機床聯(lián)系尺寸總圖的作用和內(nèi)容機床