D180柴油机机体12孔攻丝机床-主要零部件设计本科毕业论文.doc

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1、引言一般的单一机床是适合小批量的生产，工人多效率低，现在比较流行的数控机床虽然技术含量比较高，使得工人的劳动强度大大地降低，多个工序可以在一台机床上完成，但它操作很复杂。我现在研究的攻丝机床适合大批量生产，它加工工序单一，操作简单，效率高。这正是我研究组合机床的必要性之所在。此次设计的目的是使学生在通过了基础课、专业基础课和专业课的教学过程后进行一次大型的机械设备设计训练，促使学生综合运用所学专业知识进行机械设计；查阅各种有关资料、进行必要的调查研究和分析;熟悉攻丝机床的组成部分及正确设计；通过攻丝机床的设计，熟练进行中等难度机械结构的设计，培养分析问题、解决问题的能力，使学生在毕业后能尽快适

2、应所担负的工程技术工作，为祖国多做贡献。此次设计的内容包括：主轴箱设计；夹具设计；重要零件设计；编制设计说明书。在设计中要完成以下工作：1.绘制零件加工工序图攻丝机床是专门用来完成某工件加工工序的专用设备。学生首先应熟悉和分析该零件的整个工艺过程，了解该零件在该工序前已加工完的内容和本工序的加工任务，确定在本工序中的定位基准和夹紧位置，加工根据工序图的规定画法绘制工序图。2.绘制机床联系尺寸图根据加工示意图的内容计算刀具切削时的轴向力、切削扭矩、切削功率，确定进刀、退刀行程，再根据工序图所示加工零件时的实际需要可确定机床动力部件的型式和规格，再选择与之相配套的其他部件，即可绘制机床联系尺寸图。

3、机床联系尺寸图在本设计中代机床总图，图示机床各部件结构形状不可过于简化 应能表示出其结构特征。在绘制机床联系尺寸图时，机床的某些专用部件尚未设计好（如主轴箱和夹具），所以只能预留其位置，应在这些部件完成设计后补上，若与机床联系尺寸图有矛盾，则应修改后者，以至能反映机床实况。3.绘制专用部件图攻丝机床机械部分由通用部件和专用部件构成，通用部件只需选用，而专用部件需要专门设计，本设计中要求设计的专用部件是主轴箱和夹具部件。专用部件设计时应设想多种方案，然后分析比较它们的优缺点，最后选择一个最佳方案。4.毕业设计说明书我将在研究、设计过程中及时纪录的有关数据及资料进行最后的整理，编写成设计说明书。其

4、内容包括毕业设计任务、各种方案示意图及比较分析，必要的计算和最终结论，设计工作完成的心得体会和建议等。三 毕业设计总任务1 题目名称D180柴油机机体12孔攻丝机床-主要零部件设计2 题目内容及要求：完成设计一台攻丝机床的主要零部件加工对象：D180柴油机机体。3 实验数据及要求： 零件加工工序图A0 1张，机床联系尺寸图A0 1张，夹具图A1 1张。 第一章 攻丝机床总体设计1.1攻丝机床特点攻丝机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。它能够对一种或几种零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等

5、工序，生产效率高，加工精度稳定。攻丝机床与通用机床、其他专用机床比较，具有以下特点：(1) 攻丝机床上的通用部件和标准部件约占全部机床零、部件总量的70-80%,因此设计和制造的周期短，投资少，经济效果好。(2) 由于攻丝机床可以采用多刀加工，并且自动化程度高，因而比通用机床生产效率高， 产品质量稳定，劳动强度低。(3) 攻丝机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门厂成批制造，因此结构稳定、工作可靠，使用和维修方便。1.2攻丝机床的设计步骤1.2.1拟订方案阶段(1)制定工艺方案这是设计组合机床最重要的一步。工艺方案制定的正确与否,将决定机床能否达到“体积小,重量轻,结构简单

6、,使用方便,效率高,质量好”的要求。为了使工艺方案制定得合理,必须从认真分析被加工零件的图纸开始,深入现场全面了解被加工零件的结构特点,加工部位,尺寸精度,表面粗糙度和技术要求,定位夹紧方式,工艺方法和加工过程所采用的刀具,切削用量及生产率等要求,分析其优缺点,从而确定零件在机床上完成的工艺方法及内容,决定刀具的种类结构形式和数量及切削用量等。(2)确定机床的配置形式根据确定的工艺方案,确定机床的配置形式,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。1.2.2 技术设计阶段根据已经确定的工艺和结构方案,按照加工示意图和机床联系尺寸图等开展部件设计,绘制夹具的装配图。1.2.3 工作设

7、计阶段(1) 绘制所有专用零件图并绘制出润滑冷却管路系统图及机床总图。(2) 编制设计说明书。1.3攻螺纹组合机床常用的通用部件及其选用通用部件的选用是攻丝机床设计的主要内容之一。选用的方法是:根据所需的功率、进给力、进给速度等要求,选用动力部件及其配套部件2。 选用原则是:切削功率应满足加工所需的计算功率(包括切削所需功率、空转功率、传动功率)；进给部件应满足加工所需的最大计算进给力、工作行程和工作循环的要求； 动力箱与多主轴箱尺寸相适应和匹配；应满足加工精度的要求；尽可能按通用部件的配套关系选用有关的通用部件。1.3.1动力滑台动力滑台是由滑座滑鞍和驱动装置组成实现直线进给运动的动力部件。

8、根据被加工零件即D180N柴油机箱体的工艺要求:底面12-M6攻丝,孔深16mm螺纹深14mm,在滑鞍上安装动力箱,动力箱带动主轴箱完成攻丝工序。动力滑台根据驱动和控制方式的不同可分为液压滑台、机械滑台和数控滑台三种类型。根据需要选用液压动力滑台,型号为IHY040-IA，台面宽400mm，长800mm，行程长400mm，滑台及滑座总高320mm其特点是:采用双矩形导轨结构形式,导向的长度大,导向性好；滑座体为箱形框架结构,滑座底面增加了结合面,结构刚度高，导轨寿命长4。1.3.2.攻丝卡头及攻丝靠模装置(1) 攻丝卡头攻丝卡头用于连接丝锥和攻丝主轴,保证丝锥与被加工的螺纹底孔自动对中,并保丝

9、锥顺利地引进；补偿丝锥每分钟引进量与攻丝主轴每分钟进给量之差值。(2) 攻丝靠模装置攻丝装置的进给运动直接由靠模螺杆靠模螺母得到。其优点是:靠模经磨制可以得到较准确的螺距,而且靠模杆带动丝锥进给比较轻,其中攻丝接杆可以补偿靠模系统与丝锥自行引进的进给差,攻丝时可以得到较高的精度。通用的TO281型攻丝靠模装置这种攻丝靠模装置通常由攻丝靠模和攻丝卡头配合组成攻丝装置。这种装置易于调整,只要松开压板,便可方便的将丝锥取出,且在变动被加工螺孔时,易装卸调换，只是整个结构轴向尺寸较大。 通用的TO282攻丝靠模装置这种攻丝靠模装置轴向尺寸较小,主要用于活动攻丝模板和钻攻复合模板。考虑以上因素,选用通用

10、的TO281型攻丝靠模装置4。(3) 攻丝靠模实现的方式攻丝靠模实现的方式有两种: 把攻丝靠模直接装在主轴箱内,组成用于整台机床全部是攻丝工序的攻丝装置,它的特点是刚性好,结构简单,但调整更换丝锥不方便。 另一种是攻丝模板,将靠模装置装在模板上,模板用固定在主轴箱上的导杆导向。这种方法结构复杂,刚度亦差。考虑到以上因素,在设计中采用了前一种方法。1.3.3 主运动驱动装置-动力箱 动力箱是将电机的动力传递给多主轴箱,它与多主轴箱配套使用5。 ITD系列动力箱的性能参考表5-38、表5-39。1.3.4 支承部件攻丝机床的支承部件往往是通用和专用两部分的组合。本设计中卧式机床的床身是由通用的侧底

11、座和专用的中间底座组合而成,此结构的优点是加工和装配工艺性好,安装和运输较方便。中间底座其顶面安装夹具,侧面与侧底座相连接,并通过端面定位销定位。中间底座其结构尺寸需根据工件的大小形状等来确定。 中间底座其一般按专用部件进行设计,但为了不致使组合机床的轮廓尺寸过分繁多,中间底座的主要尺寸应符合如下的国家标准规定：见下表1-1表1-1中间底座的主要尺寸中间底座长中间底座宽8005005606307108009001000_63071080090010001250_71080090010001250_7108009001000 注:1.高度630mm为优先采用值,可根据具体情况采用560 mm和7

12、10mm； 2.当中间底座长度1250mm时,可从优先数系R10GB32164中选用。因此根据攻丝机床的联系尺寸，选中间底座的长为800，宽为800，高为350.5侧底座的长度应与滑台相适应，选用1CC401型号，它的高度有560630mm两种，采用560mm，宽度600mm，长度13508。1.3.5 计算切削功率,摘自机械设计基础并选用动力箱 (1-1) 其中 T:主轴切削扭矩；D:螺纹大径,D=6mm；p: 螺纹螺距,p=1mm； P: 主轴切削功率(Kw)； v:切削速度()按推荐,加工材料为铸铁时 v=4 8，已经取v= 5.65 计算得: T=2.396P=(2.45.65)/(9

13、.7403.146)=0.0739 Kw此时,各主轴的转速按下面的公式计算: 机械设计基础= = =300r/min (1-2) 12根轴的切削功率为:机械设计基础 =P12=0.073912=0.89Kw (1-3)主轴箱所需要的功率,应等于切削功率空载消耗功率及与负载成正比的功率损失之和,摘自机械设计基础,即: = + + (1-4) : 主轴箱总功率；: 各主轴切削功率总和 =0.89 Kw；: 各轴空载消耗功率的总和，根据组合机床设计页轴的空转功率表格,可计算出 =0.210 Kw；: 各轴损失功率的总和，一般取传递功率的1%，=0.03 Kw。 计算得: =0.89+0.210+0.

14、03=1.13 Kw在确定攻丝电机功率时,应考虑丝锥钝化的影响,一般按计算功率的1.52.5倍选取。摘自机械设计基础 (1.52.5 )=1.712.825 Kw (1-5)根据组合机床设计简明手册页动力箱的选用标准,选用的动力箱型号为ITD40,电动机功率是3.0 Kw,驱动轴转速是480r/min。1.3.6 根据通用部件的配套关系选用与动力箱匹配的其他通用部件参考组合机床设计简明手册P14页表2-3，见下表1-2表1-2机床部件的选用标准部件名称 标准 名义尺寸(mm)320 400液压滑台GB3668.4-83IHY32IHY32MIHY40IHY40M动力箱GB3666.5-83IT

15、D32ITD40侧底座GB3666.6-83ICC321ICC322ICC401ICC402选用 液压滑台 动力箱 侧底座IHY40 ITD40 ICC4011.4 攻丝机床工艺方案的确定1.4.1 工艺基准面的分析(1)箱体类零件工艺基准面的选择箱体类零件工艺基准面的选择原则： 选择的定位基准面应确保工件稳定定位，定位面应尽量大一些。同时,基准面的光洁度、平直性越好越有利于保证定位的精确程度。 定位基准面的选择应考虑到夹紧的方便,夹具结构简单。 应尽量采用设计基准面为工艺基准面。 考虑装卸工件的方便。加工零件D180N柴油机箱体为箱体类零件。零件有精度高的孔系要加工，既可以采用一面两孔的定位

16、方法,也可以采用三个平面定位的方法。一面两孔的定位方式，对定位柱销的形状和位置精度有很高的要求，更重要的是在反复的装卸工件的过程中，柱销极易发生磨损，使得定位精度大大地降低。而在三面定位的定位方式下，采用的是平面定位，定位面积比较大，在装卸工件的过程中，定位面发生的磨损相对于大面积的平面来说比较小，而且比较均匀。本设计采用了后面一种定位方法。 (2) 确定工件的夹压位置 确定工件的夹压位置时考虑到如下问题:保证工件夹压后定位稳定，并有足够的刚度，夹压点的位置应夹压合力尽量落在定位平面之内,力求接近定位平面的中心.力求使夹压部位靠近箱体的壁或筋,减少夹压后变形1.4.2 加工工艺的分析攻丝机床上

17、常用的攻螺纹方法在攻丝机床上常用丝锥攻制螺纹,特点是当丝锥攻入12丝之后,则丝锥会自行引进,主运动和进给运动之间的严格关系由丝锥保证,即自引法攻丝。摘自组合机床设计10 =np (1-6) : 丝锥每分钟自行引进量() n : 丝锥每分钟转数() p : 丝锥螺纹螺距,p=1mm为了保证丝锥稳定可靠地攻入工件和不干扰丝锥的自行引进,要求主轴系统向前进给与丝锥的自行引进完全同步。即 = : 主轴系统的进给量()。实际上,无论哪一种攻螺纹主轴都难于达到这一点。因此,丝锥和主轴系统都不是刚性连接,而是在两着之间设有进给差的补偿环节。1.4.3 确定攻丝机床工艺方案时应注意的问题攻丝工序要尽量放在最后

18、进行，因为攻丝通常都需要润滑,如果设在前面,润滑油液将粘附在工件上,而弄脏其他机床,而且加工时会冒烟。(1)孔间中心距离的限制在确定组合机床加工工艺时,要考虑可以同时加工的最小孔间中心距。由于主轴箱上的主轴结构的需要,以及保证必须的加工精度的需要和工作可靠性的要求,组合机床攻丝时对于通用的主轴箱,其主轴间的最小间距是28.5mm。现在,被加工的柴油机箱体上的螺纹孔中心的间距是50mm28.5mm。所以,能够满足孔间最小中心距离的要求。1.4.4 切削用量的选择(1) 确定切削用量时应注意的问题切削用量的选择应尽可能达到合理地利用所用的刀具,充分发挥其性能。 在选择切削用量时,应注意产品批量的影

19、响。在大批大量生产中,组合机床要求很高的生产效率,自然地切削用量就应该大一些，本设计的组合机床就是这种情况。对于在铸铁件上加工螺纹,推荐的切削用量是v=4 8，取v= 5.65。1.5 攻丝机床配置形式的选择攻丝机床有大型和小型两种，本设计的是大型攻丝机床。大型攻丝机床的配置形式有:卧式单面攻丝机床、立式单工位攻丝机床、卧式双面攻丝机床、复合式双面攻丝机床、卧式多面攻丝机床、复合式多面攻丝机床等等。根据被加工零件的特点,选用卧式单工位攻丝机床就可以满足零件加工的需要。1.6 图纸的设计1.6.1 被加工零件工序图被加工零件工序图是根据制订的工艺方案,表示所设计的机床上完成的工艺内容,加工部位的

20、尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求,加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和本机床加工前余量的图样。其主要内容包括:(1) 被加工零件的主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。(2) 本工序所选用的定位基准、夹压部位以及夹紧方向。(3) 本工序加工表面的尺寸、精度表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。(4) 注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。绘制被加工零件工序图时按照了如下的规定:(1) 绘制被加工零件工序图表达应该清晰明了,突出本工序内容,按照一定的合适比例,绘制足够的视图以剖面。本加工工序加工部位用粗实线表示,其余部位用

21、细实线表示。(2) 注意事项:本加工工序加工部位的位置尺寸应与定位基准发生直接关系。当本工序有特殊要求时必须注明。本设计中必须注明的特殊要求是: 攻丝12,M6深14mm，所以要加工的螺孔不是通孔。1.6.2 机床联系尺寸图 绘制联系尺寸图，一般是在已画出被加工零件图、加工示意图，并初选动力部件及与其配套的通用部件之后进行的。对于机床的某些重要尺寸也应在画联系尺寸图之前的方案设计阶段初步确定，如机床的装料高度，主轴箱轮廓尺寸及夹具轮廓尺寸等。尤其对于加工精度要求较高，比较复杂的组合机床，往往需要预先画出夹具方案的详细草图，以确定其主要轮廓尺寸。所以，总体设计更确切地说是包括夹具方案草图在内的设

22、计。(1) 夹具轮廓尺寸的确定 攻丝机床夹具是保证零件加工精度的重要专用部件。这里所要确定的夹具轮廓尺寸主要是指夹具底座的长宽高。这些尺寸的确定，除了首先必须考虑工件的轮廓尺寸、形状、具体结构外，还须考虑能够布置下保证加工要求的定位、限位、夹紧机构，导向系统，并要考虑夹具底座与机床其它部件连接、固定所需要的尺寸。对精加工机床，不应过分追求尺寸小，一定要确保夹具具有足够的刚性。初定夹具轮廓尺寸是760620420。(2)机床装料高度H 的确定 装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离。我国过去设计组合机床的装料高度一般取H=850毫米。为提高通用部件及支承部件的刚度并考虑自动线设计时中

23、间底座内要安装夹具输送、冷却排屑装置，新颁布的组合机床标准推荐装料高度H=1060毫米，与国际标准一致。现阶段，设计组合机床时，装料高度可视具体情况在H=8501060毫米间选择。因为主轴箱最低主轴必须和工件最低孔同心。摘自组合机床设计 +=+ (1-7) 其中： 侧底座高度。对于1CC401侧底座，=560mm ： 侧底座与滑台之间的调整垫片的厚度。=5mm ： 滑台总高（mm） 滑台1HY40：=320mm。： 主轴箱体最低面与滑台顶面的间隙。=0.5mm： 最低主轴高度（毫米） 根据主轴箱总装配图，=170 mm ： 工件上最低孔到工件最低定位面的距离（毫米）。 由加工示意图可知，=20

24、mm。所以，560+5+320+0.5+170=H+20 解得：H=1035.5mm 本机床装料高度H=1035.5mm(3) 中间底座轮廓尺寸的确定 中间底座的轮廓尺寸要满足夹具在其上面安装连接的需要。其长度方向尺寸要根据所选动力部件及其配套部件的位置关系，照顾各部件联系尺寸的合理性来确定。非常重要的是，一定要保证加工终了位置时，工件端面至主轴箱前端面的距离不小于加工示意图上要求的距离。同时，要考虑动力部件处于加工终了位置时，主轴箱与夹具外轮廓间应有便于机床调整、维修的距离。为便于切削及冷却液回收，中间底座周边须有足够宽度的沟槽。初定出中间底座的长宽高尺寸后，应优先在通用部件标准中选用尺寸与

25、之相近的标准中间底座以简化设计。第二章 攻丝机床夹具设计2.1攻丝机床夹具概述夹具是组合机床的重要组成部件,是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的。攻丝机床夹具看起来和一般夹具的作用很相近,但其结构和设计要求却有很显著甚至是根本的区别。攻丝机床夹具的结构和性能,对攻丝机床配置方案的选择,有很大的影响。 一般的机床夹具是作为机床的辅助结构设计的,而攻丝机床的夹具是攻丝机床的主要组成部分,其设计工作是整个攻丝机床设计的重要部分之一。攻丝机床夹具和机床的其他部件有极其密切的联系。攻丝机床夹具是保证加工精度的关键部件,其设计制造和调整都有严格的要求。攻丝机床夹具应便于实现定位和夹压的自动化,

26、并有动作完成的检查信号,保证切屑从加工空间自动排除,便于观察和检查。按结构特点, 攻丝机床夹具分为单工位和多工位夹具两大类。本设计完成的是单工位夹具的设计。2.2攻丝机床夹具的总体设计2.2.1 攻丝机床夹具的设计步骤(1) 认真研究分析所要设计的夹具的原始数据和要求,被加工零件的特点,工艺安排和加工方法,机床特点等。此外,还要考虑装卸方式夹压方法、有无冷却液以及切屑排除等具体要求。(2) 拟订夹具结构方案和进行必要的计算 根据机床设计中确定的工件定位基面、夹压位置、加工方法等,制定夹具的总体方案。首先绘制工件的外形,然后在工件四周的相应位置上表示出夹具的结构。最后进行夹压力计算和必要的强度计

27、算。为了提高质量和缩短设计制造周期,在拟订夹具结构方案时,尽量采用了通用的部件和零件。(3) 攻丝机床夹具的总图和零件设计 在已确定的夹具结构方案基础上,设计夹具总图和零件图。按本组合机床夹具设计的主要功能,其结构分为两大部分,即定位支撑结构和夹紧结构。2.2.2 攻丝机床夹具结构方案的制定(1）定位方式的选择 采用三面定位。主定位面为底面，因为它还要承受工件的重量，所以接触面积要大些。该面采用了三条定位支承板，消除了工件的三个自由度，选择的定位支承板应尽可能狭而长，同时应有足够的刚度。为了使所有定位平面能保持在同一平面内，在装配后，应经过一次磨平。它用3个螺钉固定在夹具体上,螺钉的规格是:M

28、1040。 支承板规格是: 支承板 A25x220 GB2236-80. 材料:T8热处理后硬度是5560HRC。次定位面选在夹具的右部。该面采用了支承板,采用3个M840的螺钉固定在夹具体上，它的主要作用是作工件推入夹具体时导向用。它消除了工件的两个自由度。其规格是:支承板 A16160 GB2236-80材料:T8. 热处理后硬度是5560HRC。定位支承板和支承块紧固在夹具本体的铸造凸台上。这样可以减少夹具本体的加工面积,减少加工时间。考虑到工件装卸的方便，最后一个定位面选择在夹具体的后壁上。采用支撑钉，它消除了工件的一个自由度。支撑钉 B20x10 GB2236-80 材料：T8 热处

29、理：渗碳深度0.81.2mm，淬火6064HRC。(2）夹紧机构的选择及设计 进行夹紧机构设计时应遵循如下的诸要求：必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位工件和夹具的变形必须在允许的范围内夹紧机构必须可靠夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速，符合工人操作习惯。 夹紧动力夹紧动力可以来自于机械机构、或者液压缸或者气压缸等。机械机构的优点是夹紧可靠；但其需要人工操作，费时费力，不利于提高生产效率，因此不能用于大批大量的生产。气压夹紧的优点是夹紧动作迅速，但是其体积庞大，不便于减小夹具的体积。液压夹紧的优点是夹紧动作迅速，夹紧力大，夹紧可靠，有利于提高生产效率。而且液压缸体积小，易于减小夹具的体积。

30、综合以上因素，设计中采用了液压夹紧。 攻丝时工件所受力分析攻丝时,工件在丝锥的轴向方向上所受的轴向力很小,一般的情况下可以忽略不计。在丝锥圆周的切线方向上受扭转力矩,使得工件有发生倾倒的趋势，夹具的夹紧力主要是平衡工件所受的倾覆力矩。2.2.3 必要的夹紧力计算和液压缸的选用。(1）计算时应考虑的计算系数 摩擦系数各种不同接触表面间的摩擦系数是不同的。对于支承板安装后又磨平，工件接触表面为加工过的表面的情况，查手册得推荐值：f=0.150.25，取f=0.20。 安全系数.摘自夹具设计手册11 (2-1)：基本安全系数。一般取1.5。：加工状态吸系数。粗加工取=1.0。： 刀具钝化系数。一般取

31、1.01.9。取=1.9。：切削特点系数。断续切削取=1.0：夹紧力稳定系数。手动夹紧取=1.3，机动夹紧取=1.2。：仅在有力矩企图使工件回转时才应考虑支承面接触情况。若工件安装在支承板上，取=1.5。 =1.51.01.91.01.21.5=5.13(2）必要的夹紧力计算.摘自夹具设计手册 =KfW (2-2) W：工件的重力,工件质量约是40,W=400N。 =5.130.2400=410.4N。(3）液压缸的选用选用了通用的T5016型前法兰式液压缸，行程30mm，缸径D=65mm。安装螺钉是6-M1245。油液工作压力25/，有效的工作压力是20/。因此，T5016型前法兰式液压缸能

32、提供的有效的压力.摘自液压传动14 =663325N (2-3)大于,说明选用合理。该压力足以克服工件被加工时所受的倾覆力矩，保证加工过程的顺利进行。2.2.4 夹紧力方向及夹紧力作用点的确定(1）夹紧力方向的确定夹紧力方向确定时应尽量遵循下列的各原则： 夹紧力的方向应有利于工件的定位而不能破坏定位，一般要求夹紧力应垂直于第一定位基准面。 夹紧力的方向应与工件刚性高方向相一致 夹紧力的方向应尽量与切削力和重力方向一致，有利于减小夹紧力综合考虑到以上各原则，确定夹紧力方向竖直向下。(2）夹紧力作用点的选择： 夹紧力的作用点应与支撑点点对点对应，或在支撑点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹

33、紧变形。 夹紧力的作用点应作用在工件刚度高的部位。 夹紧力的作用点和支撑点尽可能靠近切削部位。 夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。2.2.5 夹紧装置的设计液压缸的芯轴上用M16的螺纹联接着接杆。但是，接杆并不能直接把夹紧力作用在被加工的零件上。接杆的尾部接一个弧型压块，型号为B100x20 GB2174-80。这样做的好处是扩大了工件的受力面积，工件上受力均匀，提高了加工过程中工件的稳定性，易于保证工件加工的精度要求。2.2.6 夹具本体的设计夹具本体的设计一般要求有:(1）足够的刚度和强度； (2） 较轻的重量 ； (3）安装要稳定 ； (4）保证工件装卸方便 ； (5）工

34、艺性要好； (6）便于清理切屑和赃物 ； (7）保证使用安全。夹具本体最常用的制造方式为铸造。 它的工艺性好,可以铸出较复杂的形状.一般能保证较好的刚度,而且重量轻,机械加工量小,对于表面位置精度要求较高的本体,用刮削来保证其精度时,采用铸件更为合适,另外,铸件工作时吸收振动的性能好,故应用广泛。铸铁为最常用的材料,它价格便宜,抗振性能好,塑性很小,再使用过程中,可以保持较高的精度。考虑到以上的因素,决定夹具本体采用铸铁件。 材料为HT200。夹具体壁厚20mm 。夹具的制造多为单件生产，其结构工艺性的好坏，对夹具制造的精度、生产周期等有着很大的影响。尤其是夹具体，因其结构复杂，变化较多，又是

35、夹具中最大的零件，定位件和其他的一些元件都要安装在夹具本体上，各个表面间的相互位置精度和表面本身的精度要求都很高，因此，夹具本体的构造工艺性比其他的零件更为突出。在设计夹具本体的过程中,考虑到的铸造工艺性问题有:(1) 注意拔模斜度一般为23度 ；(2) 合理布置加强筋,增加夹具本体的刚度； (3) 夹具本体的几何形状的选择应便于加工；(4) 本体的构形应考虑装配的可能性和方便性； 夹具本体零件的构造，对装配工作的影响很大，合理选择夹具本体的结构形状，会给夹具的装配工作带来很大的方便。(5) 本体零件图上的尺寸标注应便于测量；夹具本体的构造以及尺寸和角度的标注都比较复杂，设计时除了考虑加工和装

36、配的工艺性之外，还应考虑到测量的方便性。 考虑到铸造工艺性，夹具机构的两个支承架与夹具体分开铸造，然后用螺钉和圆锥销装配起来。2.3 夹具总图的绘制2.3.1夹具总图上应表示的内容(1)工件的轮廓图，特别是定位基准部分和加工面。(2)夹具结构的投影图和必要的剖面图。(3)夹具总图上应标注的主要尺寸及技术条件。(4)有关制造、使用、调整等方面的特殊条件和说明，以及联用的图号。2.3.2绘制总图的程序和要求（1）未开始动手之前，先初步考虑一下结构的布置，按照预想的结构大小选取幅面，以能画下全部的总图为原则。（2）选择投影面，通常按工件在加工时操作者正对的面为投影面。（3）按照所处的加工位置，画出零

37、件的轮廓图。首先画出定位基准，再画零件外轮廓以及加工部位。有了工件的轮廓，就可以直观地看出是否会发生干涉问题。（4）按照工序卡上的定位图，画出有关的定位元件。（5）按照所考虑的夹紧方案，画出夹紧装置。（6）画出夹具本体以及其他的零件。（7）查看图面是否已经把结构全部表明，即夹具上的每种零件都能在总图上看得清楚，与其他零件的装配情况也能表示明白。（8）注出总图上的主要尺寸和技术条件。2.3.3夹具总图上的主要尺寸和技术条件确定夹具总图上的主要尺寸和技术条件是夹具设计中的重要工作之一。它关系到夹具的使用、制造、维修、装配、检验等，对夹具的质量有着直接的影响。(1)总图上需要标注技术要求的表面类别

38、对于保证零件的加工精度起主导作用的各种表面，即所谓的定位面、找正面等，都应标注技术要求。 夹具的某些表面，如果对夹具的制造、检验和装配的质量发生主要影响时，也必须对这些表面的精度和配合特性以及它们之间的相对位置精度标注必要的技术要求。 (2)夹具总图上主要尺寸公差的确定对于平面定位表面，通常可以采用按照总图组合后进行磨平的加工方法。按照它与夹具安装面之间的位置关系，可以标注平行度、垂直度等要求，其公差可以由夹具装配后的精度所确定。(3)夹具上标注主要尺寸和技术要求时的注意事项 在确定有关表面的技术条件的公差数值时，应考虑到夹具上基准面的大小和被测量面的大小。当基准面较大而被测量面较小时，公差可

39、以定得小些。 夹具总图上的技术要求应尽量采用综合注法，即总图上标注的技术要求能控制此处各零件之间的多重配合表面的制造精度。 标注主要尺寸和技术条件时应注意基准面的选择。一般应尽量采用夹具上较大的使用表面作为基准面来标注技术要求。第三章 多轴箱右主轴箱设计3.1多轴箱简介多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔数、位置、切削用量和主轴类型设计的传动各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工序。多轴箱一般具有多根主轴同时对一列孔进行加工。但也有单独的，用于镗孔居多。多轴箱的通用箱体材料为HT200，前、后、侧

40、盖等材料为HT150。多轴箱体基本尺寸系列标准（GB3668.183）规定，9种名义尺寸用相应滑台的滑鞍宽度表示。目前，多轴设计有一般设计法和电子计算机辅助设计法两种。3.2 绘制多轴箱设计原始依据图多轴箱设计原始依据图是根据“三图一卡”绘制的。其主要内容及注意事项如下： 图3-1 主轴位置关系尺寸图表3-1主轴外伸尺寸及切削用量轴号主轴外伸尺寸（mm） 切 削 用 量备注D/dL工序内容n(r/min)v(m/min)f(mm/r)130/20115钻5.2孔732130.1230/20115钻5.2孔732130.1332/25115钻5.2孔732130.1注：1、被加工零件编号及名称：

41、ZFA211-3600-7箱体结合件，。材料及硬度，铸铁，200HBS2、动力部件1TD25-A，1HY-25，N=2.2KW，n=1420 图3-2 多轴箱设计原始数据图3.3 主轴、齿轮的确定及动力运算3.3.1 主轴型式和直径主轴的型式和直径，主要取决与工艺方法、刀具主轴联接机构、刀具的进给抗力和切削转矩。如钻孔时常采用滚珠轴承主轴；扩、镗、铰孔等工序工序常采用滚锥轴承主轴；主轴间距较小时常选用滚针轴承主轴。设计时，尽可能不选用15mm直径的主轴和滚针主轴，因为滚针轴承精度低、结构刚度及装配工艺性都较差，既不便于制造又不便于维修。首先，根据切削用量，查机床夹具手册15由计算公式计算扭矩：

42、 (3-1) D钻头直径 S每转进给量已知 D=5.2mm S=0.1mm/r得 M=900N.mm从表5-10可选择轴径d=12mm，由组合机床设计简明手册P56表4-1选取主轴直径d=20mm满足设计要求。3.3.2 多轴箱所需动力计算多轴箱的动力计算包括多轴箱所需要的功率和进给力两项。传动系统确定之后，多轴箱所需要的功率按下列公式计算.摘自组合机床主轴箱16 (3-2) 式中 切削功率，单位为KW 空转功率，单位为KW 与负荷成正比的功率损失，单位为KW每根主轴的切削功率，由选定的切削用量按公式计算或查图表获得；每根主轴的空转功率按组合机床设计简明手册P62表4-6确定；每根主轴上的功率损失，一般取所传递功率的1%。根据机床夹具设计手册功率计算公式得主轴切削功率： (3-3)M扭矩V切削速度D钻头直径 则有 由于主轴直径为20mm、25mm，根据组合机床设计简明手册P62表4-6： 转速： n=630r/min ,轴径为20mm时：;轴径为25mm时： n=1000r/min, 轴径为20mm时：；轴径为25mm时：而主轴转速为n=732r/min，根据插值法： 因此： 功率损失：组合机床主轴箱的设计每根轴上的功率损失，一般可取所传递功率的1%因此： (3-4) =0.203+0.356+0.006=0.5