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1、文档来源为 :从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持1 前言 12 组合机床总体设计 32.1 总体方案论证 32.1.1 加工对象工艺性分析 32.1.2 机床配置型式的选择 32.1.3 定位基准的选择 32.2 确定切削用量及选择刀具 42.2.1 选择切削用量 42.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率 52.3 三图一卡设计 72.3.1 被加工零件工序图 72.3.2 加工示意图 82.3.3 机床联系尺寸图 92.3.4 组合机床生产率计算卡 113 组合机床夹具设计 143.1 夹具设计的基本要求 143.2 定位方案的分析 143.3 定位元件的设计 15151
2、5153.4 定位的实现方法 163.5 定位误差的计算 1718Y 18D 193.6 夹紧方案的分析 193.7 夹紧力的确定与计算 2020203.8 夹紧液压缸的选择 213.9 夹紧机构的确定 223.10 夹具体的设计 233.11 夹具的精度分析 254 结论 27参考文献 28致谢 29附录 301 前言组合机床是根据工件加工需要 , 以大量通用部件为基础, 配以少量专用部件组成的一种高效的专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方法， 生产效率比通用机床高几倍至几十倍。 由于通用部件已标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，
3、组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、 大量生产中得到广泛应用， 并可用来组成自动生产线。 组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用 , 因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制 , 它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（ 近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额 ）, 完成钻孔、扩孔、铰孔, 加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台 , 在孔内镗各种形状槽 , 以及铣削平面和成形面等。 组合机床的分类繁多 , 有大型组合
4、机床和小型组合机床 , 有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式, 还有多工位回转台式组合机床等; 随着技术的不断进步 , 一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐, 它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（P L C ）、数字才$制（N C ）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统, 并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外 ,近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（ 清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线） 等在组合机床行业中所占份额也越来越大。二十世纪 70年代以来，随着可转位刀具、 密齿铣刀、 镗孔尺寸自动检测和
5、刀具自动补偿技术的发展， 组合机床的加工精度也有所提高。 组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、 缩短生产节拍； 采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。国内组合机床近几年取得了长足的进步， 但是与发达国家相比， 在产业结构、产品水平、开发能力、产业规模、制造技术水平、劳动生产率、国内外市场占有率等诸多方面尚存在不少差距。在组合机床方面，总体水平不高， 国际竞争力不强，不能充分满足国内建设需要，关键技术过分依赖国外，自主发展能力薄弱，高技能人才的比较优势有弱化的危险， 产品质量不稳定， 用户服务水平差距较大。本设计主
6、要针对原有的TY395柴油机机体6115孔、6109孔、6108孔多工序加工、 生产率低、 位置精度误差大的问题而设计的， 从而保证孔的位置精度、提高生产效率，降低工人劳动强度。夹具部分的设计，首先，在完成对组合机床的总体设计并绘制出“三图一卡”的基础上， 绘制夹具设计的装配图； 夹具设计是组合机床设计中的重要部分， 夹具设计的合理与否， 直接影响到被加工零件的加工精度等参数。 首先确定工件的定位方式， 然后进行误差分析， 确定夹紧方式，夹紧力的计算，对夹具的主要零件进行结构设计。在夹具设计中， 设计的主要思路是把原有的手动夹紧改为液压夹紧方式， 这样设计主要优点是： 液压油油压高、传动力大，
7、 在产生同样原始作用力的情况下， 液压缸的结构尺寸比气压小了许多，液压油的不可压缩性可使夹具刚度高，工作平稳、可靠，液压传动噪声小，劳动条件比气压的好。解决了手动夹紧时夹紧力不一致、误差大、精度低、工人劳动强度大等缺点。随着现代工业生产水平的飞速提高，设计新产品，新机床，实现自动化，提高生产率， 是当前生产中迫在眉睫的任务。 我们三人一组设计专用组合机床既为一台高效能，高精度，具有工艺互换性的组合机床。在设计过程中，由于组合机床大部分是由标准零件构成，另外，一些非标准件尽量适应工厂的生产条件，使加工和维修方便，大大减少了设计工作量。 近十多年来， 组合机床及其自动线在高效、 高生产率、 柔性化
8、以及采用并行工程制订更为合理、 更为节省的方案方面取得了不小的进展。尤其是汽车工业， 为了提高汽车的性能， 对零件的加工精度提出了一些新的要求，因此对机床性能的要求更高了。目前， 我国组合机床行业已发展成为自成体系、配套齐全的行业， 由于行业内多数为中小企业， 且兼产企业多，其市场竞争能力普遍较弱。 为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用， 往往需要应用成组技术， 把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。本说明书以设计立式粗镗缸孔单面组合机床为主线， 阐述了刀具的选择和夹具设计的过程。在第 2 章中着重介绍了组合机床的总体设计。在总体设计中， 首先是被加工零件的工
9、艺分析，然后是总体方案的论证，在比较了许多方案之后，结合本道工序加工的特点最终选择立式机床配置型式。 再结合本道工序的特点选择刀具。根据选择的切削用量，计算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率等，再确定刀具的大小和型式。在确定这些设计计算后，然后是绘制组合机床的 “三图一卡”被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。在第 3 章中， 主要介绍了夹具的设计。 夹具设计是组合机床设计中的一个重要的组成部分。夹具设计时，首先确定工件的定位方案，然后选择夹紧方案，估算夹紧力大小， 选择夹紧液压缸的型号， 最终完成夹具的零部件设计。 最后根据计算结果绘制夹具装配图和主要的零件图。32 组合
10、机床总体设计2.1 总体方案论证2.1.1 加工对象工艺性的分析A. 本机床被加工零件特点该加工零件为TY395柴油机机体。材料 HT25Q其硬度为HB18-251。B.本机床被加工零件的加工工序及加工精度本道工序：粗镇柴油机上3个机缸孔。由本设备” TY395柴油机机体缸孔组合机床”完成 ，具体加工内容及加工精度是：a. 同时加工 1， 3缸：粗镗 115 0.27 ，深9.6mm；109 0.27 ，深10.7mm；108 0.27,深27mm表面粗糙度值 Ra均为6.3 m。b.卸下右键杆加工2缸：粗镇 115 0.27,深9.6mm 109 0.27,深10.7mm108 0.27,深
11、27mm表面粗糙度值 Ra均为6.3 m。C. 零件的生产批量本组合机床生产批量较大，且多为连续生产机床，此时应将工序尽量集中在一台或少数几台机床上加工，以提高机床利用率。D.机床使用条件本机床使用厂地条件较好，气候适用，车间温度三十度左右，使用液压传动能正常发挥机床工作性能，其它机床机构亦都能适应使用条件。2.1.2 机床配置型式的选择根据选定的工艺方案确定机床的配置型式， 并定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。既要考虑能实现工艺方案，以确保零件的精度、 技 术要求及生产率，又要考虑机床操作方便可靠，易于维修，且润滑、冷却、排屑情况良好。 对同一个零件的加工， 可能会有各种不
12、同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采取哪种方案时，绝不能草率， 要全面地看问题， 综合分析各方面的情况，进行多种方案的对比，从中选择最佳方案。机床的配置型式主要有卧式和立式两种。 卧式组合机床床身由滑座、 侧底座及中间底座组合而成。 其优点是加工和装配工艺性好， 无漏油现象； 同时， 安装、调试与运输也都比较方便；而且，机床重心较低，有利于减小振动。其缺点是削弱了床身的刚性， 占地面积大。 立式组合机床床身由滑座、 立柱及立柱底座组成。其优点是占地面积小，自由度大，操作方便。其缺点是机床重心高，振动大。在认真分析了被加工零件的结构特点及所选择的加工工艺方案， 又由组合机床的特点及适应性，确
13、定设计的组合机床的配置型式为多工位立式镗削组合机床。2.1.3 定位基准的选择被加工零件为TY395柴油机机体属箱体类零件，加工工序集中、精度要求高。由于箱体零件的定位方案一般有两种， “一面两孔”和“三平面”定位方法。文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持A. “一面双孔”的定位方法的特点是：a.可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。b.有同时加工零件五个表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各 面上孔的位置精度。c. “一面双孔”可作为零件从粗加工到精加工全部工序的定位基准，使零件 整个工艺过程基准统一，从而减少由基准转换带来的累积误差， 有利于
14、保证零件 的加工精度。同时，使机床各个工序（工位）的许多部件实现通用化，有利于缩 短设计、制造周期，降低成本。d.易于实现自动化定位、夹紧，并有利于防止切削落于定位基面上。B. “三平面”定位方法 它的特点是：a.可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。b.有同时加工零件两个表面的可能，能高度集中工序。一般情况下，“一面双孔”是最常用的定位方案，即零件在机床上放置的底 面及底面上的两个孔作为定位基准，以底面为定位基准面，限制三个自由度；一 个圆柱定位销限制2个自由度；一个棱性型定位销限制剩下的一个自由度。 初拟 订“一面双孔”的定位方案。2.2 确定切削用量及选择刀具2.2.1
15、 选择切削用量切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机 床的布局形式及正常工作均有很大影响。机床多轴箱上所以的刀具共用一个进给 系统，通常为标准动力滑台。查文献1得硬度HB187-251时，粗链孔的切削用 量如表2-1 :表2-1粗链孔切削用量工序刀具材料铸铁切削速度v （m/min）进给量f (mm/r)粗镇硬质合金35 700.4 1.5在选择切削速度时，要求同一多轴箱上各刀具每分钟进给量必须相等并等于滑台的工进速度Vf （单位为mm/mir），因此，一般先按各刀具选择较合理的转速 Q （单位为r/min）和每转进给量片（单位为mm/r）,再根据其工作时间最长、负
16、 磨最重、刃磨较困难的所谓“限制性刀具”来确定并调整每转进给量和转速，通 过“试凑法”来满足每分钟进给量相同的要求，即n#1 n2 f2Q fi Vf（2-1）10在选择了转速后就可以根据公式d nv 1000(2-2)选择合理的切削速度。A粗镇115孔的切削用量的选择由表 2-1 ,初选 n=173r/min,f=0.45mm/rdn 3.14 115 173则由 2-2 得， v 62.5m/min10001000B、粗镇 109孔的切削用量的选择由表 2-1 ,初选 n=173r/min,f=0.45mm/rdn 3.14 109 173贝U 由 2-2 行， v 59.2m / min
17、10001000C、粗镇 108孔的切削用量的选择由表 2-1 ,初选 n=173r/min,f=0.45mm/r则由2-2得,dn 3.14 108 173v 58.7 m / min10001000孔径 切削用量115109108v (m/min)62.559.258.7f (mm/r)0.450.450.45n (r/min)173173173表2-2 加工各个孔的进给量，工进速度及切削速度2.2.2计算切削力、切削扭矩及切削功率根据文献1P.134表6-20中公式FZ 51.4apf0.75HB0.55 ppFX0.51ap1.2f0.65HB1.1T 25.7Dapf 0.75HB0
18、.55D FzvP 61200(2-3)(2-4)(2-5)(2-6)式中，Fx轴向切削力（N）; FzT 切削转矩（Nmm）;P 切削功率（kW）;V 切削速度（m/min）；F进给量（mm/r）；D 加工直径（mm）；ap 切削深度（mm）；圆周力（N）1 .HB 布氏硬度。HB HBmax - （HBmaxHBm.）,在本设计中,3Hmax 251 , Hmin 187,得 HB=230由以上公式可得:a,粗链115孔，深9.6mm, ap 2 mm由公式（2-3）得：FZ 51.4a f0.75HB0,55pp= 51,4 2 0.450.75 230.55=1124 N由公式（2-4
19、）得： FX0.51ap1.2f0.65HB1.1p=0.51 21.2 0,450.65 230=160 N由公式(2-5)得:T25.7Dapf 0.75HB0.55p0.750.55=25.7 115 2 0.45230=64642.87 Nmm由公式(2-6)得:P W 61200= 1124 62.5=612001.15KWb,粗链孔，小 109 孔，深 10.7mm, ap 2 mm由公式（2-3）得：FZ 51.4apf 0.75HB0.55= 51,4 2 0.450.75 2300.55=1124 N由公式（2-4）得：FX 0.51ap1.2f0.65HB1.1p1.20.
20、65=0.51 20.45230=160 N由公式（2-5）得： T 25.7DaDf 0.75HB0.55 p=25.7 109 2 0.450.75 2300.55=61270 Nmm由公式（2-6）得:P旦612001124 59.261200=0.97 KWc.粗链孔，小108孔，深27mm,ap2 mm由公式（2-3）由公式（2-4）FZ51.4aDf 0.75HB0.55pp= 51,4 2 0.450.75 2300.55=1124NFX0.51ap1.2f0.65HB1.1Xp0.51 21.2 0,450.65 230=160 N由公式（2-5）T 25.7Dapf 0.75HB0.55p_ _ _0 75 0 5525,7 108 2 0.452300 5=60708 Nmm由公式（2-6）P旦612001124 58.7=1.08 KW61200