组合机床总体设计Word下载.docx

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3.2主传动系统图的确定 

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3.3夹具体设计 

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3.4夹具体设计的图纸………………………………………….15

3.5主轴箱传动系统图………………………………………………………15

3.6双面钻组合机床主轴……………………………………………….16

第一章前言

摘要：

组合机床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,因而被广泛用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。

设计了S195柴油机气缸盖三面钻组合机床。

根据总体设计的要求完成了夹具设计。

对气缸盖进行了工艺分析，确定了机床配置型式，并选择了刀具及合适的切削用量，对切削力、切削扭矩、切削功率进行了计算，从而确定动力箱电机功率等，完成了总体设计。

对三面钻孔夹具的定位机构、夹紧机构、对刀引导机构、夹具体等进行了设计，对工件的定位误差进行了计算，对夹紧力进行了估算。

气缸盖在夹具上采用一面两孔定位，限制工件的6个自由度。

采用液压夹紧，夹紧部位为刚度较好的筋板上，目的是为减少气缸盖夹紧变形误差。

该组合机床布局合理，结构简单，调整、维修方便，所选通用零、部件均符合规定参数。

机床夹具定位合理、夹紧可靠、生产效率高、操作方便，满足了气缸盖加工的需要。

关键词：

气缸盖；

组合机床；

总体设计；

夹具

1组合机床的总体设计

1.1组合机床的发展概况

我国加入WTO以后，制造业所面临的机遇与挑战并存。

组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，组合机床行业工业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交货值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。

1）行业企业产品结构的变化

组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入WTO后与世界机床行业进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。

从近两年的企业生产情况看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，制造技术和成套工艺装备方面发展。

2）行业企业体制的快速转变

组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。

3）组合机床技术装备现状与发展趋势

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（PLC）、数字控制（NC）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。

由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。

我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。

工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。

因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺，研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。

组合机床代表了目前我国组合机床装备较高的技术水平，但随着市场竞争的加剧和对产品需求的提高，高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床行业企业，因此组合机床装备的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。

一方面，加强数控技术的应用，提高组合机床产品数控化率；

另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多坐标部件，使其模块化、柔性化，适应可调可变、多品种加工的市场需求。

在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。

多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。

另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。

然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；

通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。

在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。

4）组合机床行业的发展思考

两年虽然组合机床行业产销呈现上升趋势，但行业内一些企业同样存在负债经营的情况，主要原因是传统的组合机床产品不能满足用户柔性化、高精度、短周期的市场需求，同时组合机床行业一些企业存在现代化管理水平低、人才流失严重、科研成果不能迅速转化为生产力等缺陷。

为此提出如下建议。

综上所述，组合机床行业企业一要开展科技攻关，攻克当前行业企业技术发展上的难题；

二要加强与国外的合资合作，利用和学习国外的先进技术，提高企业的现代化管理水平和技术水平；

三要通过对引进技术的消化吸收进行再创新，发展自己的产品。

通过我们的努力，使我国真正由制造大国变成制造强国。

1.2课题的来由、设计内容及发展前景

1）柴油机气缸盖的工作原理

内燃机是一种能量转换装置,由燃料在机器内部燃烧进而将能量释放出来做功.其主要组成部分有:

机体、曲柄连杆机构、配气机构、供油系统、供气系统、点火系统、润滑系统、冷却系统及起动装置等.

它是以柴油为燃料的内燃机，其工作原理是：

往气缸内按一定比例和一定的时间与规律送进空气，使柴油和空气混合被压缩到一定的压力和温度而进行自燃，产生高温高压的燃气，利用燃气的不断膨胀，推动活塞运动，通过曲柄连杆机构将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，这样将柴油的化学能转变成热动能，对外做机械功，输出动力。

2）设计内容

本次毕业设计的是2110型柴油机气缸盖的机械加工工艺规程设计及其中一道重点工序的夹具设计，其设计重点为夹具设计。

气缸盖是柴油机的重要零部件之一，属于结构复杂的箱体类零件，它的加工精度对柴油机的综合性能指标高低有着很重要的影响。

因此，气缸盖的机械加工工艺有较高的技术要求。

在设计过程中，要使零件的质量达到图纸上的要求，同时又要尽可能的降低生产成本。

这就要求在安排加工工艺方案时，要兼顾多方面的要求，尽可能选取最佳方案。

在本次毕业设计中，我查阅了一些和本次设计内容有关的资料，参照和仔细分析了大连柴油机厂的气缸盖加工工艺规程，并结合其它同类产品的生产线状况，进而制定了本次的设计方案。

在这次毕业设计过程中，得到指导教师吴雪松老师的悉心指导，特此表示深深的谢意.

第二章组合机床的总体设计

2.1零件的分析

一、零件的作用及性能

气缸盖位于封闭气缸上部，与气缸上部及活塞顶构成燃烧室，他用螺栓固定于机体上。

气缸盖上根据不同情况装有排气门，气门摇臂和喷油器和火化塞等零部件，并布置有排气道。

燃烧室位于气缸之上，气缸盖承受着高温气体的压力和热负荷，还承受着气缸盖螺栓的预紧力。

其热应力和机械应力都比较严重，因此鉴于它的工作方式和恶劣的工作条件，要求气缸盖必须有足够的刚度和强度，以便能承受各种形式负载，同时气缸盖的结构形式也要力求简单，布置要尽可能对称，厚薄要尽可能均匀，内部铸管冷却水套要尽可能使高温部分得到冷却。

气缸盖应该用抗热疲劳性能好的材料铸造，材料导热性越好，线膨胀系数越小，高温疲劳强度越高，越能承受热负荷的反复作用。

综合起来看，高强度铸铁优于铝合金，因此绝大多数内燃机的气缸盖多用高等级的灰口铸铁铸造而成。

鉴于此，本次设计中选用的气缸盖材料为灰口铸铁HT20-40。

2.2组合机床图纸的设计

一、机床尺寸联系图

1.主要参数：

整个机床长3710mm,床身高870mm,主轴箱设计计算，夹具体的设计，工进和快进、快退的尺寸如图所示；

第三章组合机床的夹具设计

1.满足使用过程中工件定位的稳定性和可靠性；

2.有足够的承载或夹持力度以保证工件在工装夹具上进行的施工过程；

3.满足装夹过程中的简单与快速操作；

4.易损零件必须是可以快速更换的结构，条件充分时最好不需要使用其它工具进行；

5.满足夹具在调整或更换过程中重复定位的可靠性；

6.尽可能的避免结构复杂、成本昂贵；

7.尽可能选用市场上质量可靠的标准品作组成零件；

8.满足夹具使用国家或地区的安全法令法规；

9.设计方案遵循手动、气动、液压、伺服的依次优先选用原则；

10.形成公司内部产品的系列化和标准化。

3.2主传动系统图的确定

主传动系统图如上所示，钻孔装置采用阶梯式，柴油机气缸盖零件图中有大批孔，采用多轴箱体的设计，可以提高生产效率和加工效率，降低成本，真个主传动系统包括刀柄，螺杆，刀头，引导装置，和导套，左轴箱的工作循环为快进125mm,工进55mm,快退180mm;

右轴箱的工作循环为快进125mm,工进55mm,快退180mm；

转速为468r/min;

f=0.2mm/rad;

v=25m/min;

Vf=93.6mm/min;

加工孔的直径为17mm;

刀柄长125mm;

引导装置长40mm;

总长368mm.

3.3夹具体设计

1、夹具设计的基本要求

（1）工装夹具应具备足够的强度和刚度

（2）夹紧的可靠性

（3）焊接操作的灵活性

（4）便于焊件的装卸

（5）良好的工艺性

2．工装夹具设计的基本方法与步骤

（1）设计前的准备

夹具设计的原始资料包括以下内容：

1）夹具设计任务单；

2）工件图样及技术条件；

3）工件的装配工艺规程；

4）夹具设计的技术条件；

5）夹具的标准化和规格化资料，包括国家标准、工厂标准和规格化结构图册等。

（2）设计的步骤

1）确定夹具结构方案

2）绘制夹具工作总图阶段

3）绘制装配焊接夹具零件图阶段

4）编写装配焊接夹具设计说明书

5）必要时，还需要编写装配焊接夹具使用说明书，包括机具的性能、使用注意事项等内容。

3．工装夹具制造的精度要求

夹具的制造公差，根据夹具元件的功用及装配要求不同可将夹具元件分为四类：

1）第一类是直接与工件接触，并严格确定工件的位置和形状的，主要包括接头定位件、V形块、定位销等定位元件。

2）第二类是各种导向件，此类元件虽不与定位工件直接接触，但它确定第一类元件的位置。

3）第三类属于夹具内部结构零件相互配合的夹具元件，如夹紧装置各组成零件之间的配合尺寸公差。

4）第四类是不影响工件位置，也不与其它元件相配合，如夹具的主体骨架等。

4．夹具结构工艺性

（1）对夹具良好工艺性的基本要求

1）整体夹具结构的组成，应尽量采用各种标准件和通用件，制造专用件的比例应尽量少，减少制造劳动量和降低费用。

2）各种专用零件和部件结构形状应容易制造和测量，装配和调试方便。

3）便于夹具的维护和修理。

（2）合理选择装配基准

1）装配基准应该是夹具上一个独立的基准表面或线，其它元件的位置只对此表面或线进行调整和修配。

2）装配基准一经加工完毕，其位置和尺寸就不应再变动。

因此，那些在装配过程中自身的位置和尺寸尚须调整或修配的表面或线不能作为装配基准。

（3）结构的可调性

经常采用的是依靠螺栓紧固、销钉定位的方式，调整和装配夹具时，可对某一元件尺寸较方便地修磨。

还可采用在元件与部件之间设置调整垫圈、调整垫片或调整套等来控制装配尺寸，补偿其它元件的误差，提高夹具精度。

（4）维修工艺性

进行夹具设计时，应考虑到维修方便的问题。

（如图9-29所示）

（5）制造工装夹具的材料

3.4夹具体设计的图纸

3.5主轴箱传动系统图

3.6双面钻组合机床主轴