ZH1105柴油机齿轮室盖多孔钻组合机床总体及夹具设计Word下载.docx

1、 Design of fixture 目录1 引言 11.1 概述 11.2 课题设计的总体思路 22 组合机床总体设计 32.1 总体方案论证 32.1.1 被加工零件的特点 32.1.2 工艺路线的确立 32.1.3 机床配置型式的选择 42.1.4 定位基准的选择 52.1.5 选用滑台传动型式 52.2 确定切削用量及选择刀具 52.2.1 选择切削用量 52.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率 62.2.3 选择刀具结构 72.3 组合机床总体设计三图一卡 82.3.1 被加工零件工序图 82.3.2 加工示意图 82.3.3 机床联系尺寸图 102.3.4 机床生产率计算卡 1

2、23 夹具设计 153.1 概述 153.1.1 机床夹具在机械加工中的作用 153.1.2 机床夹具的分类 163.1.3 机床夹具的组成 163.2 夹具的设计步骤及内容 163.2.1 柴油机齿轮室盖钻孔的工艺分析 163.2.2 定位方案的分析 173.2.3 定位元件的设计 173.2.4 定位误差的计算 183.2.5 夹紧方案的分析 193.2.6 夹紧力的确定与计算 203.2.7夹紧液压缸的选择 223.2.8 夹具体的设计 223.2.9 其它元件的设计 233.2.10 夹具的精度分析 234 结论 25致 谢 26参考 27附 件 清 单 281 引言1.1 概述本次设

3、计的课题是ZH1105型柴油机齿轮室盖多孔钻孔组合机床总体及夹具设计。该课题来源于盐城市江淮动力。现在该集团迫切需要改善现有的生产条件，进行提高生产率、改善产品质量方面的技术改造，使产品的合格率上升，增加产量，适应市场竞争的需要，提高经济效益。 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，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

4、线。正如1一中所说，组合机床对多孔钻削加工具有较大的优势，它按孔的坐标分布位置实行一次加工，保证了孔的坐标位置尺寸精度。这也是本次设计的目的所在，设计这台组合机床，就是为了在保证加工精度的基础上，提高生产效率。组合机床的设计，目前基本上有两种方式：其一，是根据具体加工对象的特征进行专门设计，这是当前最普遍的做法。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人和技术人员总结出生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业在完成一定工艺范围内的组合机床是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为“专能组合机床”。这种组合机床不需要每次按具

5、体加工对象进行专门设计和生产，而是设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。总之，组合机床一般用于加工箱体类或特殊形式的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、钻孔孔、铣削端面、切削平面、切削内外螺纹以及加工圆和端面等。二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、钻孔孔尺寸自动检测和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。本设计主要的内容：针对原有的ZH1105齿轮室盖左、右、后三个面上37个孔多工序加工、生产率低、位置精度误差大的问题而设计的

6、，从而保证孔的位置精度、提高生产效率，降低工人劳动强度。本人的设计分工是总体设计和夹具部分的设计，主轴箱部分的设计由同组其他同学担任。总体设计：制定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案；三图一卡设计，包括被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。夹具设计：夹具总装图，夹具体零件图，其它零件图，有关计算、校核等。本次的设计思路：工艺方案的拟订：为工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此，在确定工艺方案制定合理之前，通过毕业设计实习深入现场了解了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，根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合组合机床

7、常用的工艺方法、充分考虑各种因素，并经技术经济分析后拟订出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。确定机床配置型式及结构方案：据工件的结构特点、工艺要求、生产率要求、工艺方案等，确定本课题的配置型式，采用工序集中进行加工。定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构型式。选定了工艺方案并确定了机床配置型式、结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括：被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。一般，在总体设计的过程中，需要对机床夹具方案进行考虑，画出夹具方案草图，并要初定出主轴箱轮廓尺寸，这样才能够确定出机床各部件间的相互关系。夹具是组合机床的重要专用部件。根据确定

8、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始设计，绘制夹具总装配图，在绘制好的夹具总装配图的基础上，绘制所有的非标准零件图。1.2 课题设计的总体思路设计思路：A.工艺方案的确定 在确定工艺方案之前，需要通过实习对被加工零件的结构特征的了解，并对加工精度，加工位置和加工要求的熟悉，有利于确定经济可行的方案。B.机床配置及结构的确定 根据零件的结构，选择合适的机床结构，尽可能多选用公用部件和标准件。C.总体设计 在确定前面的方案的时，通过计算得到生产率卡和绘制“三图”，根据计算选择合适的主轴箱的轮廓尺寸和动力设施。D.夹具的设计 首先确定夹紧方案、定位方式和夹紧力的计算，然后选用相应的

9、标准部件和标准件，绘制夹具装备图和夹具的相关的零件图。本次设计的组合机床同时加工三个端面，大大提高了生产效率，降低了劳动强度，从而降低了零件的加工成本。2 组合机床总体设计组合机床的总体设计要注重工件及其加工的工艺分析，制订出合理的工艺方案，才能设计出合理的专用机床。根据指定的加工要求，提出若干个工艺方案，选择最优的。工艺方案的确定决定了专用机床的结构、性能、运动、传动、布局等一系列问题。所以，工艺方案设计是专用机床的重要环节。2.1 总体方案论证2.1.1 被加工零件的特点该组合机床的加工对象是柴油机齿轮室盖，材料是HT250，硬度为HB190240.属于箱体零件，结构复杂。2.1.2 工艺

10、路线的确立被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序，以及应保证的加工精度是制定机床方案的主要依据。如图2-1：被加工对象为ZH1105柴油机齿轮室盖，材料为HT250。图2-1 柴油机齿轮室盖本次加工的零件是柴油机齿轮室盖，其主要加工工序是：工序1：粗铣底面；工序2：粗铣左、右端面；工序3：粗铣前、后端面；工序4：半精铣底面；工序5：半精铣左、右端面；工序6：半精铣前、后端面；工序7：粗钻孔孔；工序8：精钻孔孔；工序9：钻左、右、后面的孔；工序10：攻螺纹。本道工序为第9道工序，主要钻左、右、后三面上的27个孔。具体加工内容是：（1）左侧：（A）加工6-M6-7H螺纹底孔，钻孔至尺寸6-5，R

11、a12.5；（B）锪6-20平面，Ra12.5；（2）右侧：（A）加工6-10，钻孔至尺寸6-9.6，深38（通），Ra12.5；（B）加工M14*1.5-6H，钻孔至尺寸12.5，Ra12.5；（C）加工M8-6H，钻孔至尺寸6.7，Ra12.5；（D）加工3-10，钻孔至尺寸3-9.6，深78（通），Ra12.5；（3）后侧：（A）加工3-9，钻孔至3-8.7，Ra12.5；（B）加工M12*1.25-6H螺纹底孔，钻孔至尺寸10.75，Ra12.5；一次装夹一个零件，三个面的孔同时加工。本次设计技术要求a.机床应能满足加工要求，保证加工精度；b.机床应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方

12、便，便于维修、调整；c.机床尽可能用通用件（中间底座可自行设计）以便降低制造成本；d.机床各动力部件用电气控制。2.1.3 机床配置型式的选择机床的配置型式有立式和卧式两种,如图2-1和图2-2两种 图2-2 卧式组合机床结构图2-3 立式组合机床结构立式机床的优点是占地面积小，自由度大，操作方便，其缺点是机床重心高，振动大。卧式机床的优点是加工和装配工艺性好，振动小，运动平稳，机床重心较低，精度高，安装方便，其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。机床的配置型式在很大程度上取决于被加工零件的大小、形状及加工部位等因素。卧式机床多用于加工孔中心线与定位基准面平行的情况，而立式机床则适用于加工定位

13、基面是水平的，而加工的孔与基面相垂直的工件。考虑到汽车变速箱箱体的结构为卧式长方体，从装夹的角度来看，卧式平放比较方便，也减轻了工人的劳动强度。通过以上的比较，考虑到卧式机床振动小，装夹方便等因素，选用卧式组合机床。2.1.4 定位基准的选择组合机床是针对某种零件或零件某道工序设计的。正确选择定位基准，是确保加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的集中工序。一般常采用一面两孔定位和三面定位。本机床加工时采用的定位方式是一面两孔定位，以底面为定位基准面，限制三个自由度；用圆柱定位销，限制两个自由度；用削边销限制剩下的一个转动自由度，符合六点定位规律，满足相容条件。2.1.5 选用滑台传动型

14、式动力滑台是由滑座、滑鞍和驱动装置等组成、实现直线进给运动的动力部件。根据驱动和控制方式不同，滑台分为液压滑台、机械滑台和数控滑台三种类型。液压滑台采用双轨结构型式，以单导轨两侧面导向，导向的长宽比较大，导向性好;在相当大的范围内可以无级调速；可以获得较大的进给力；由于液压驱动，零件磨损小，使用寿命长；工艺上要求多次进给时，通过液压换向阀，很容易实现；过载保护简单可靠；由行程调速阀来控制的快进转工进，转换精度高，工作可靠。机械滑台采用滚珠丝杠传动，进给量稳定，慢速无爬行，高速无振动，可以降低加工工件的表面粗糙度；但是只能有级变速，变速比较麻烦；一般没有可靠的过载保护；快进转工进时，转换位置精度

15、较低。故选择液压滑台。2.2 确定切削用量及选择刀具2.2.1 选择切削用量对于27个被加工孔，采用查表法选择切削用量，从1第130页表6-11中选取。由于钻孔的切削用量还与钻孔深度有关，随孔深的增加而逐渐递减，其递减值按1第131页表6-12选取。降低进给量的目的是为了减小轴向切削力，以避免钻头折段。钻孔深度较大时，由于冷却排屑条件都较差，是刀具寿命有所降低。降低切削速度主要是为了提高刀具寿命，并使加工较深孔时钻头的寿命与加工其他浅孔时钻头的寿命比较接近。A.左侧面上12个孔的切削用量的选择a.孔1孔6 6M6钻至65，深15，l=15mm。 由d16，硬度大于190240HBS，选择v=1

16、018m/min,f0.050.1mm/r,又d=5mm,初选v=12.8112 m/min,f=0.058mm/r,则由1第43页公式 （2-1） 得：n=100012.8112/5=816r/min。 b.孔7孔12 锪620，深2，l=2mm。 由d1222，硬度大于190240HBS，选择v=1018m/min,f0.180.25mm/r,又d=20mm,初选v=13.6904 m/min,f=0.22mm/r,则由公式（2-1） 得：13.6904/20=218r/min。 B.右侧面上8个孔的切削用量的选择a.孔13孔18 加工610，钻孔至尺寸69.6，深38（通），Ra12.5

17、， l=38mm。由d612，硬度大于190240HBS，选择v=1018m/min,f0.10.18mm/r,又d=9.6mm,初选v=15.78m/min,f=0.18mm/r,则由公式（2-1）15.78/10=523.6r/min。b.孔19 M14*1.5-6H，钻孔至尺寸12.5，Ra12.5，深15，l=15mm。由d1222，硬度大于190240HBS，选择v=1018m/min,f0.180.25mm/r,又d=12.5mm,初选v=14.8m/min,f=0.25mm/r,则由公式（2-1）14.8/12.5=377r/min。c.孔20 M8-6H钻至尺寸6.7，深15，

18、l=15mm。由d612，硬度大于190240HBS，选择v=1018m/min,f0.10.18mm/r, 又d=6.7mm, 初选v=11.02m/min,f=0.18mm/r,则由公式（2-1） 11.2/6.7=523.6r/min。d.孔21孔23 310钻至39.6，深78（通孔），l=78mm。由d612，硬度大于190240HBS，选择v=1018m/min,f0.10.18mm/r, 又d=9.6mm, 初选v=15.78m/min,f=0.18mm/r,则由公式（2-1） 15.78/9.6=523.6r/min。 B.后侧面上4个孔的切削用量的选择a.孔24孔26 加工3

19、9，钻孔至尺寸38.7，深16，Ra12.5， l=16mm。由d612，硬度大于190240HBS，选择v=1018m/min,f0.10.18mm/r,又d=8.7mm,初选v=11.49m/min,f=0.12mm/r,则由公式（2-1）11.49/8.7=420r/min。b.孔27 M12*1.5-6H，钻孔至尺寸10.75，Ra12.5，深12，l=12mm。由d1222，硬度大于190240HBS，选择v=1018m/min,f0.180.25mm/r,又d=10.75mm,初选v=10m/min,f=0.18mm/r,则由公式（2-1）10/10.75=296r/min。2.2

20、.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率根据1第134页表6-20中公式 （2-2） （2-3） （2-4）式中，切削力（N）；切削转矩（Nmm）；切削功率（kW）；切削速度（m/min）；进给量（mm/r）；D加工（或钻头）直径（mm）；HB布氏硬度，在本设计中，得。由以上公式可得：左面 16轴 F=770.4N T=574.87Nmm P=0.05kW 712轴 F=4080.6N T=23263.6Nmm P=0.52kW右面 1318轴 F=1688.2N T=4912.65Nmm P=0.26kW19轴 F=2825.0N T=10550.27Nmm P=0.41kW20轴 F=1164

21、.3N T=3226.10Nmm P=0.18kW2123轴 F=1688.2N T=4912.65N右面 2426轴 F=1093.0N T=2945.87Nmm P=0.13kW27轴 F=1868.0N T=6090.83Nmm P=0.19kW轴编号与孔编号相对应。总的切削功率：即求各面上所有轴的切削功率之和左面 因为钻孔和锪孔不在同一时间进行，故取钻、锪功率之间的较大者=60.52=3.12kW右面 0.26+0.41+0.18+30.26=2.57kW后面 =30.13+0.19=0.58kW实际切削功率：根据1， P=（1.52.5）Pw,因为是多轴加工，故取定P=2Pw。 则 P左=1.53.42=4.68kWP右=22.57=5.14kWP后=20.58=1.16kW。2.2.3 选择刀具结构根据工艺的要求及加工精度不同，组合机床采用的刀具一般有简单刀具（标准刀具）、复合刀具及特种刀具。选择刀具的原则：a）只要条件允许，为使工作可靠，结构简单、刃磨容易，应尽量选择标准刀具和简单刀具。b）为使工序集中程度或保证加工精度，可采用先后加工或同时加工两个或两个以上表面的复合刀具。c）选择刀具结构时，还须认真分析被加