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說明書
畢業(yè)生姓名
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專業(yè)
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學號
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指導教師
所屬系（部）
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年 月
發(fā)動機箱體左右側面孔鉆削加工夾具設計
摘 要
機床夾具用于裝夾工件和引導刀具，是一種十分方便的機械設備，往往應用在機床上加工各種零部件，它是用來確定加工工件和所使用刀具這二者之間的相對位置的一種裝備，它可以牢牢地把工件固定在機床上，所以機床專用夾具能夠十分有效的提高工件加工的質量，并且大大的能使機床的工作范圍擴大，提高機床使用效率，提高工人的生產積極性，從而把工人的勞動強度降低，本人這次設計的是組合機床專用夾具，和我一起合作的兩位同學設計組合機床的主軸箱，我們之間有共同的部分可以討論。組合機床大部分是一些市場上流通的部件，再加上少量的專用部件和一些專用夾具，裝配成一臺組合機床。組合機床的在其組成上配置靈活，并且具有極高的加工精度和極高的生產效率，并且還可應進行多刀位、多工位加工，不再依賴多工序普通機床，實現(xiàn)工序的集中化，有利于把生產效率提高，縮短加工的輔助時間。因此一套機床專用夾具成為組合機床能否高效率工作的關鍵。
根據(jù)本次設計的要求，在分析了486Q發(fā)動機箱體的特征后，我們選擇設計臥式組合機床來加工發(fā)動機箱體左右兩側面孔，根據(jù)發(fā)動機箱體左右兩側面的16個孔的具體加工技術和具體的工藝要求，來繪制工序圖，然后根據(jù)老師給出的得加工孔的技術要求和發(fā)動機箱體的所用材料計算出相應的參數(shù)，確定合理的切削用量，然后再根據(jù)所得的數(shù)據(jù)來選擇合適的刀具，綜合以上的數(shù)據(jù)最終畫出加工示意圖。在確定完工序圖和加工示意圖之后，通過計算夾緊力、定位孔的位置、升銷機構的位置、鉆模板的位置、龍門框架位置、預定位塊的位置設計出完整的夾具體裝配圖，最后，選擇合理的電動機再結合加工總行程的要求和切削力的大小，選擇適當?shù)幕_，側底座等，最終結合所有的數(shù)據(jù)確定機床尺寸聯(lián)系圖！
關鍵詞：專用夾具，組合機床，發(fā)動機箱體
IV
JIG DESIGN FOR DRILLING THE LEFT AND RIGHT SIDES OF THE ENGINE BOX
Abstract
As a kind of mechanical equipment of machine tool fixture clamping workpiece and machine tool guide, often used in machine processing of various parts, it is a kind of equipment used to determine the relative position between the workpiece and the cutting tool used by the two, it can be firmly fixed on the workpiece in the machine, so the machine tool fixture can effectively improve the quality of the workpiece, and greatly improve the efficiency of the use of machine tools, improve the enthusiasm of the workers, expand the work machine production! Fixture of the design for the special fixture combination machine (the other two students, the combination design of combined machine) The machine is composed of general components, plus special components on a small part and some special parts with special shape and special processing technology and special fixture, assembled into a special combination of machine. The combination of machine in the composition of flexible configuration, and has high machining precision and high production efficiency and also, can be multi cutter, multi station processing, multi process no longer rely on general machine tools, centralized implementation process, greatly shorten the auxiliary time, improves the production efficiency of machine, so a special machine tool fixture has become a key combination machine can work efficiently.
According to the design requirements, the analysis of characteristics of 486Q engine case, we choose the design of horizontal combination machine tool to process the engine box on both sides of the face, according to the specific requirements of the processing technology of 16 holes around the side of the engine body two and the specific process to process drawing, and then calculate the corresponding parameters with the technical requirements for materials was given by the teacher and the hole processing engine case, determine the reasonable cutting parameters, and then according to the data to select the appropriate tool, the connecting rod and the spindle diameter. In determining the working procedure chart and add After working in intention, positioning hole position, lift pin mechanism, the drill template position, Longmen frame position, a position block design fixture assembly, complete the final, size requirements and cutting force of the motor to choose reasonable processing combined with the total stroke. Select the appropriate sliding side base, finally combine all of the data to determine the machine size contact map!
KEY WORD: special fixture,modular machine tool, engine ca
目錄
摘 要 I
ABSTRACT III
目錄 V
第一章 緒 論 1
1.1課題研究背景 1
1.1.1國內外發(fā)展趨勢 1
1.1.2 國內外機床夾具發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.1.3 機床夾具的研究方向 2
1.1.4 意義 2
1.2 設計的目的 2
1.3 設計的內容 3
1.3.1 運動設計 3
1.3.2 動力設計 3
1.3.3 結構設計 3
1.3.4 編寫組合加床設計說明書 4
1.4 設計的要求 4
第二章 機床夾具概述 5
2.1機床夾具的分類 5
2.1.1通用夾具 5
2.1.2 專用夾具 5
2.1.3 組合夾具 5
2.1.4 拼裝夾具 5
2.1.5 通用可調夾具 5
2.1.6 成組夾具 6
2.2專用夾具的組成 6
2.2.1. 定位裝置 6
2.2.2 夾緊裝置 6
2.2.3 對刀-引導裝置 6
2.2.4 夾具體 6
2.3鉆床專用夾具的主要類型 6
2.3.1 固定式鉆模套 7
2.3.2 回轉式鉆模 7
2.3.3 翻轉式鉆模 7
2.3.4 蓋板式鉆模 7
2.3.5 滑柱式鉆模 7
2.4鉆床專用夾具設計要點 8
2.4.1 鉆模類型的選擇 8
2.4.2 鉆套的選擇與設計 8
2.4.3 鉆模板的設計 8
2.4.4 支腳的設計 9
第三章 定位裝置的設計 10
3.1工件定位的基本原理 10
3.1.1六點定位原理 10
3.2 定位支承點的配置 11
3.3“一面兩銷”定位原則 11
3.4一面兩銷定位的誤差分析與計算 12
第四章 夾緊裝置的設計 16
4.1夾緊裝置的組成和基本要求 16
4.1.1夾緊裝置的組成 16
4.1.2夾緊裝置的基本要求 16
4.2夾緊力的確定和計算 17
實際所需夾緊力的計算公式 18
第五章 傳動裝置的設計 20
5.1氣壓傳動的優(yōu)缺點 20
5.1.1氣壓傳動的優(yōu)點 20
5.1.2氣動傳動的缺點 20
5.2氣壓傳動系統(tǒng)的設計與計算 21
5.2.1設計依據(jù) 21
5.2.2對氣動系統(tǒng)的要求 21
5.3氣缸的設計與計算 22
5.3.1氣缸的類型與應用 22
5.3.2氣缸的裝配與使用要求 23
5.2.4氣缸的設計步驟 23
第六章 繪制三圖一卡 25
6.1 加工工藝流程 25
6.2 工序圖 28
6.2.1工序圖的作用和要求： 28
6.2.2工序圖的內容： 28
6.2.3繪制工序圖的需要注意的事項 29
6.2.4工序圖 29
6.3 加工示意圖 31
6.3.1加工示意圖的作用 31
6.3.2加工示意圖的內容： 32
6.3.3 選擇刀具、工具及導向裝置 32
6.3.4 確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程 40
6.3.5 其它應注意的問題 40
6.3.6 加工示意圖簡圖 41
6.4機床聯(lián)系尺寸圖 41
6.4.1聯(lián)系尺寸圖的作用 41
6.4.2 聯(lián)系尺寸圖的內容 42
6.5動力部件的選擇 42
6.6 組合機床其它尺寸的確定 43
6.7 機床聯(lián)系尺寸圖簡圖 45
結 論 46
致 謝 48
參考文獻 49
附（文獻翻譯） 66
第一章 緒 論
1.1課題研究背景
1.1.1國內外發(fā)展趨勢
在1960年左右，我國開始了我國自己的夾具生產制造，經過中央決定在天津建立組合機床夾具廠，在保定建立了向陽機械廠， 這兩家夾具生產承擔了我國當時主要的夾具生產與制造，在后來我國由陸續(xù)建造了多家生產夾具元件的廠家。到20世紀70年代我國全年機床夾具的生產總值已經達到了八百萬！1985左右，天津組合機床夾具廠和向陽機械廠經過十幾年的發(fā)展，夾具生產技術逐步改進創(chuàng)新，這兩家廠子分別研發(fā)出了適用于加工中心的夾具系統(tǒng)，充分的滿足了我國的生產需求。由于我國目前的機床制造水平仍在努力學習的階段，所以每年需要從國外進口不少的數(shù)控機床、加工中心等設備，這會花一筆不少的錢，如果再從國外購買配套的夾具的話，會更加的昂貴，所以我國的夾具生產廠開始自己研發(fā)配套的夾具體，節(jié)約了大量的外匯。
一般生產夾具的都是一些國外的中小企業(yè)，而我們國家的主要訂單來自于專用夾具和可調整夾具等，這些夾具目前大都成為了國際貿易中的一個重要的品種。一套從國外買回來的加工中心的夾具，他們一般會賣到1000 美元到1500 美元，尤其是夾具體的大型基礎零件會更貴。但是，我國在生產制造機床夾具上累積了越來越多的技術和經驗，所以我們具有高性價比的優(yōu)勢，在我國加工世貿組織之后，給我國的經濟發(fā)展帶來了巨大的好處，尤其是日益發(fā)達的電子商務，其中蘊藏著極大地商機，使各個國家之間的技術交流更加的頻繁，隨著全球制造業(yè)一體化的大趨勢，這會使得我們更加方便快捷，為我國將來的都機床夾具制造產業(yè)提供了巨大的發(fā)展前景！
1.1.2 國內外機床夾具發(fā)展現(xiàn)狀
當今社會，制造的產品更新速度很快，尤其是機械制造業(yè)，以適應市場日益激烈的需求與競爭。 但是，對于機床夾具的生產制造，大部分的企業(yè)仍然采用傳統(tǒng)的夾具制造技術，所以國家生產制造業(yè)停滯不前這有著很大的關系，中型的工廠中，他們一個工廠中大概就擁有將近一萬套專用夾具；另外，生產多品種的工廠，他們往往會在三到四年的時間內，更新百分之五十到八十的機床專用夾具，但是，這些刀具的磨損量僅僅為原來道具的百分之十到二十左右。尤其是近些年來，各個工廠都配備了最新的數(shù)控機床和加工中心，一般的機床夾具根本無法滿足這些新興技術，所以我們要設計出更高的標準，應該把現(xiàn)代化的技術機床夾具應用到機床夾具上，使用自動化的技術，設計自動化的系統(tǒng)，提升自動化的水平，從而提高生產效率。
1.1.3 機床夾具的研究方向
1）標準化 機床夾具標準化可以通過互換性來實現(xiàn)。標準化的實現(xiàn)，有利于大批量的工件加工制造，把機床生產所用的時間縮短，進而降低企業(yè)的成本。
2）精密化 要使工件產品質量的提高，其限制因素之一就是夾具的精度。
3）高效化 減少夾緊時間和輔助時間可改善工人的勞動強度和提高生產效率。
1.1.4 意義
在學校接受了四年的理論教育之后，我們終于迎來的我們的設計，這次設計意味著我們對大學知識綜合應用。這次設計使我們對所學的專業(yè)知識有了更進一步的認識，和我們大學的課程密切相關，尤其是《機械制造技術基礎》和《機械制造裝備設計》從而對所學的知識進行一次完整認識與檢驗 ，為以后的研究打下基礎 ！
1.2 設計的目的
本次設計可以鍛煉我們的動手能力和設計能力，可以檢驗我們所學的知識，對于此次設計的組合機床的專用夾具，是我們之前在《機械裝備制造技術》一書中接觸過的，在兩次認識實習中也見到過組合機床的夾具，所以對此次的組合機床有了初步的了解，并不是很陌生；此外，在對專用夾具設計過程中，面對復雜的組合機床，先要分析其主運動和其他的機械傳動系統(tǒng)，然后再設計構思，分析設計好的方案，繪制工序圖，然后再分析機械結構繪制加工示意圖，進行強度校核，查閱相關書籍，查閱有關文獻，繪制夾具體裝配圖，繪制機床尺寸聯(lián)系總圖，編寫說明書。通過這一系列的設計，讓我們真正地經歷了一次完整的設計流程，培養(yǎng)了我們基本的設計思維和設計方法，提高了我們初步的結構設計能力，結構分析能力和數(shù)據(jù)計算能力。
1.3 設計的內容
1.3.1 運動設計
按照老師給定的任務書，對任務書中確定的被加工零件和被加工的孔，進行一系列分析和計算，確定切削用量和主軸扭矩，然后計算切削了和切削功率，查閱《組合機床圖冊》，分析了這一套夾具設計總體情況，采用手動式的升銷機構，并且將夾緊設計為氣動夾緊，然和同學分析討論工序圖和加工示意圖。
1.3.2 動力設計
依據(jù)老師的任務書中的要求，確定被加工零件的大小，根據(jù)其大小進而設計定位系統(tǒng)，最后確定為一面兩銷定位，根據(jù)定位的精度進行一面兩小定位的誤差分析，最后根據(jù)鉆削加工鉆削力的大小，確定氣缸的大小和所需要的供氣壓力。
1.3.3 結構設計
根據(jù)定位孔的位置確定升銷機構兩個銷子之間的距離，頂孔的位置確定氣缸夾壓頭的位置，根據(jù)發(fā)動機箱體兩側面孔的位置分布，選擇合適的鉆模板的高度和寬度，最后設計整套夾具的龍門框架的高度和寬度
1.3.4 編寫組合加床設計說明書
1.4 設計的要求
經過本人自己對組合機床夾具的設計，終于明白了組合機床夾具體的構造和用處，這次設計正好讓我們回顧了一下之前學過又忘了的知識，最終我們要把自己設計的圖紙簡潔明了，讓老師一看就知道自己設計的意圖和亮點，創(chuàng)新點；最終設計的方案一定要聯(lián)系到實際，做到物美價廉，投放到市場之后可以受到各家企業(yè)的追捧。
50
第二章 機床夾具概述
2.1機床夾具的分類
2.1.1通用夾具
通用夾具指的是通常用來指的是在一定范圍內的、可以用來加工不同形狀不同作用的工件的夾具，國家應經將其標準化生產，大量使用車床和銑床上，例如在車窗上的三爪卡盤，它們可以適用于大部分的工件，而且不需要調整或微加調整即可使用。
2.1.2 專用夾具
機床上的專用夾具是指當機床上的通用夾具不能用了之后，針對具體某一個某一個工件而設計的夾具。這種夾具一般都有極高的性價比，而且結構緊湊，不占用空間。設計專用夾具要跟據(jù)合作廠家的要求來設計，適用于生產大批量工件。
2.1.3 組合夾具
組合夾具是通過夾具的相互組合而成的，這種夾具是為某一個具體的要求而生產的，在使用完成后還可以重新裝拆，然后再拼接成一套新的夾具，應用到新的工件上。所以這種夾具具有一個特別好的特點就是組裝特別的快 ，而且利用率特別高，適合于小批量的生產和加工。
2.1.4 拼裝夾具
拼裝夾具是指利用一系列的夾具原件進行裝配，使用一些螺釘和銷釘?shù)榷ㄎ辉b配成專用夾具。
2.1.5 通用可調夾具
通用可調夾具也是一種特殊夾具，它可用不同形狀尺寸的工件，更換整個定位元件的夾具，一般可適用于各種品種的加工場合下！
2.1.6 成組夾具
成組夾具使用方法就是調節(jié)個別的定位元件，或者是更換部分的加緊元件。
2.2專用夾具的組成
2.2.1. 定位裝置
定位裝置可以確定工件的位置，把工件在固定在與刀具相對位置上。例如，V形塊，定位銷等等。
2.2.2 夾緊裝置
夾緊裝置是是工件的位置在加工之前就固定好，使其在加工過程中不發(fā)生位置偏移，使工件機床工作中穩(wěn)定的存在。
2.2.3 對刀-引導裝置
在刀具前進過程中或者是刀具在轉動過程中引導刀具進行加工的一種裝置，例如我們將要用到的鉆模套。
2.2.4 夾具體
夾具體確定機床的位置是通過各個夾具之間的相對位置，用于確定夾具的位置，固定在機床上。
2.3鉆床專用夾具的主要類型
鉆床的夾具的另外一個名字是鉆模，鉆?？梢苑譃楹枚喾N。 按照有無夾具體可以將鉆模分為五類，下面將一一陳述：
2.3.1 固定式鉆模套
固定式鉆套適用于加工大孔和一些機床上的孔系。這時需要安裝平行孔系，安裝立式鉆模板的時候，為了能夠把鉆模的位置確定下來，我們要先將主軸上那個的刀具伸入鉆套中，并把它固定在適當?shù)奈恢?，這種加工方法的精度是很高的。本次設計鉆模板就選用了蓋板式鉆模板！
2.3.2 回轉式鉆模
回轉式鉆模套主要用于專用機床和標準回轉式機床的加工，加工同一徑向孔。目前，回轉式鉆模已經成為了一種普遍化的產品。
2.3.3 翻轉式鉆模
這種鉆模板可以工件上孔的精度提高，減少夾具的裝加次數(shù)，可用于生產小批量產品，還可加工不同表面的孔。
2.3.4 蓋板式鉆模
蓋板式鉆模板有定位機構和夾緊機構，沒有任何夾具體，它的上邊只有鉆套，將鉆套、定位機構和夾緊機構覆蓋在工件上夾緊，就可以進行加工了。蓋板式鉆模板可以很容易的把切屑清除出去，而且結構極其簡單，但是唯一的不好處就是每次使用完之后都得從工件上拆下來，這個比較費時間。如果是要應用到那些比較大的工件上的話，采用這種鉆模板最合適不過了。當然了，這種鉆模板也可以應用于中小批量的生產當中來，當工件進行鉆孔和鉸孔之后，就可以拆卸下來加工其他的部位了。
2.3.5 滑柱式鉆模
滑柱式鉆模板需要將工件的形狀要求設計出配套的定位，然后在將夾緊裝在鉆模板上，然后即可開始加工。
2.4鉆床專用夾具設計要點
2.4.1 鉆模類型的選擇
工件的形狀、加工的要求和工件生產批量的大小選擇鉆模板的類型。選擇鉆模板的類型時應該考慮到下面這幾點：
（1）采用固定式鉆模板的條件是當被加工的孔的直徑道義十毫米時，就可以考慮選用固定式鉆模板。
（2）翻轉式鉆模板主要用于工件的重量在十公斤以內的中小型工件。
（3）搖臂鉆床上的固定式鉆模上可以加工總質量超過十五千克的工件，還可加工多孔的工件。
（4）當孔的垂直度和中心距要求不高時，可以選擇滑柱式鉆模板。
（5）焊接式鉆模板是由鉆模板和夾具體焊接在一起而形成的一種鉆模板，由于焊接之后會產生焊接應力，當孔距和精度要求不高時可以選擇焊接式鉆模板。
（6）另外，固定式鉆模板使用的精度要求是當孔距與孔的集合面公差不超過0.05毫米。
2.4.2 鉆套的選擇與設計
鉆套的形式有四類，它們的使用情況各不相同。
2.4.3 鉆模板的設計
鉆模板一般是由夾具體，支架和其他的元件鑄成一體的的構件，其用途是為了安裝鉆套。
設計鉆模板需要考慮到以下幾點要求：
1）鉆模板上的孔與孔之間位置是確定的，又由于各自的要求不同，所以他們之間有自己精度要求。
2）鉆模板是不受力的，要足夠的剛度和精度，還要合理的設計鉆模板的厚度，如果有需要的話還可以考慮設計加強肋，增強鉆模板的剛度。
3）選用懸掛式鉆模板之后，我們必須要考慮加工的穩(wěn)定性，需要采用彈性系數(shù)大的彈簧。
2.4.4 支腳的設計
翻轉式鉆模板和移動式鉆模板，為了保證加工時的穩(wěn)定性，需要在夾具上設計支腳。
1） 鉆模板的支腳應該盡可能的分布在夾具體重心分布的位置和產生鉆削軸向力的位置，使夾具在生產過程中不會晃動，保證其加工精度。所以一般情況就設計四個支腳。
2） 對于矩形的支腳，在設計時要考慮到機床工作臺的T型槽，其寬度應該要小于支腳的斷面寬度。
第三章 定位裝置的設計
3.1工件定位的基本原理
3.1.1六點定位原理
工件定位的原理就是限制其工件在機床上的自由度，工件擁有確定的位置。這個確定的位置根據(jù)一些相關的定位支承來限制。在空間中任何工件都具有六個自由度。在XYZ軸的平動和XYZ軸的轉動組成了這六個自由度。
如圖3-1所示，分析工件被限制的自由度時，平動自由度由表示，轉動自由度由表示。因此，只有把工件上的自由度都約束住之后，才能使工件不動。
圖3-1
通過六個定位支承點把工件在空間中固定住，則稱為“六點定位”。如圖3-1，底面為第一基準面，它與三個定位支承相接觸，用于限制沿Z軸的平動和繞X軸和繞Y軸轉動這三個自由度，靠右的平面為第二基準面，它與兩個定位支承點相接觸，分別限制了繞Y軸的平動和繞Z軸轉動這兩個自由度；相對于后面的那個面設定為第三基準面，這個基準面只與一個定位支承相接觸，它限制了沿X軸的平動，這樣的話六個定位支承點就可以把一個工件完全定位在空間中。
3.2 定位支承點的配置
如果我們要選擇應用六點定位原則來進行實際的定位時，我們需要考慮定位支撐點的分布情況，因為定位支承點的分布對于定位精度和定位穩(wěn)定性的影響很大，第一定位面的選取很重要，通常我們需要把第一定位面與三個支撐點相接觸，就把它稱為最主要定位面。為了提高定位精度和穩(wěn)定性，我們通常把定位支承點分布的盡量分散開來，并且盡量選取較大的面作為定位面。我們通常我們把第二定位支承面稱為導向定位面，因為在第二基準面上有兩個定位支承銷與工件相接觸，這個面要盡可能的選取細而長的定位支撐面，并且這兩個定位支承點的距離要盡可能的遠。第三基準面又稱為止推基準面，在這個基準面上只有一個定位支承銷與工件接觸，當然啦，這個定位支承銷的位置也要盡可能的遠離其他的五個定位支承銷。
3.3“一面兩銷”定位原則
一面兩銷定位屬于完全定位。一面兩銷定位中的兩銷就是指箱體上的殼子和蓋子所在平面上，把工件用若干塊墊塊鋪平，然后將它們磨平，最后用沉頭螺釘把墊塊固定在裝在夾具體上。兩銷是指圓柱銷和菱形削角銷，然后令定位銷的中心距等定位銷孔的中心距，所以一面兩銷定位經常用于加工箱體類零件和蓋殼類零件。
本次設計的一面兩銷定位機構并非在普通的平面上放置的，而是放在了一套升銷機構上，此套機構是我在一本設計圖冊（組合機床設計圖冊）上看到的，可以很好的適用于發(fā)動機箱體的放置，當發(fā)動機推送過來的時侯，手動將操縱搖桿搖起來，然后再進行加緊運動。
3.4一面兩銷定位的誤差分析與計算
在加工過程中，機床上的定位誤差往往與工件表面的位置誤差有關。所以在設計機床夾具是，必須考慮到各個工序中的加工誤差，這個數(shù)值應該小于等于該工序要求的誤差。
（3-1）
式中 ——機床夾具的誤差；
——除機床夾具外的誤差；
——工序誤差。
機床夾具的誤差，還可可表示為：
?。?-2）
式中 ——夾具在機床成型運動中產生的位置誤差；
——刀具在夾具中形成的位置誤差；
——夾具使工件產生的定位誤差；
——夾具使工件產生的夾緊誤差；
——夾具在磨損后所形成的的誤差。
由式（3-1）可知，夾具的設計保證工序的相應的要求，所以留下的余量會比較大，在加工過程中其他因數(shù)引起誤差的比例會比較大，但是這樣的話就會比較更加容易的控制加工誤差，因此要盡量的把夾具體和工件一起加工時的誤差控制到最小。當然我們還需要考慮工件產生的定位誤差，所以應該盡可能的減少加工誤差。
一面兩銷定位的工件被定位平面限制了六個自由度，一個面限制了沿Z軸的平動、繞X軸和繞Y軸的平動，圓柱銷和削角銷限制了沿X軸、Y軸的平動和繞Z軸的轉動。如選擇兩個銷子都為圓柱銷，兩孔的直徑用、表示，孔距用Ｌ表示。由于可能會出現(xiàn)兩個孔無法套在兩個定位銷上的現(xiàn)象，所以我們在加工孔和加工銷子時嘗試著用三種方法解決：
1.把第二個定位銷的直徑縮小到能夠裝進去位置；2.第二個定位銷是削角銷；3.可以設計一種結構使得第二個銷子沿X方向平動。這三種方案的共性就是使X方向沒有過定位。在綜合考了和計算之后我們決定選用第二種方法，也就是我們在這次設計中將使用的方法！
如果采用削角削，這樣的話就不用就不用減小第二個銷子的誤差，那么就能夠減小轉角誤差，當工件的位置精度要求很高時就可以使用這種方法。
A.削角銷寬度b的確定
如圖所示，只要令等于圓柱形定位銷半徑應減小的部分，則直徑為削角銷就可以起到減小直徑了的圓柱定位銷的作用，因＞'，所以工件的誤差就可以減小，由圖3-2可知：
（3-3）
（3-4）
圖3-2
整理后得： （3-5）
（3-6）
代入式（3-5），并忽略二次小項、因數(shù)值很小，得
（3-7）
B.定位誤差的確定
“1”孔中心線的最大晃動量為：
“2”孔中心線在X軸和Y軸上的最大位移分別為
最大的轉角誤差可由兩孔的中心線和兩銷的中性線得出，如圖3-3所示，
最大轉角誤差可由圖3-3得出:
圖3-3
銷子直徑d2 (mm)
3~6
6~8
8~20
20~24
24~30
30~40
40~50
b(mm)
2
3
4
5
6
8
B(mm)
d2-0.5
d2-1
d2-2
d2-3
d2-4
d2-5
表3-1
一面兩銷定位選用的尺寸公差 是兩孔中心距公差的0.2到0.33倍，而這兩個銷子的直徑公差一般取g6和f7配合，當孔距公差大時，就取中心距公差的0.2倍，當孔距公差小時，就取中心距公差的0.33倍，則可以方便生產制造。
第四章 夾緊裝置的設計
4.1夾緊裝置的組成和基本要求
當工件在加工過程時會產生一定的位置偏移，因為它收到了切削力的作用，所以在夾具體中都設置有夾緊機構。為了使工件在機床上由確定的位置，防止工件發(fā)生振動才加上了夾緊機構。
4.1.1夾緊裝置的組成
1.力源裝置。力源裝置一般是指通過氣動、液動、電動等方式使夾具體產生夾緊力的裝置。
2.中間遞力機構。在夾緊過程中，中間遞力機構可以把夾緊力施加到夾緊器件上來，接著再用加緊元件夾緊工件，利用一些可以自鎖的夾緊機構，作用于力源和夾緊機構之間。
3.夾緊元件與夾緊機構。夾緊元件可以與工件接觸進行一系列的加緊動作，整個機構中的最終執(zhí)行操縱的是夾緊裝置。
4.1.2夾緊裝置的基本要求
1.在夾緊力的作用下，工件可以在夾具體中具有一定的位置而且工件不會離開定位支承點。
2.夾緊時要合理的設計夾緊力的大小，在夾緊過程中，不能讓工件在機床上產生相對的運動，而且還不能讓工件產生變形。
3.夾緊裝置應該充分考慮到人與機床的合理性，設計機床和人的相對位置時要想到人在操作時的安全性，合理性。
4.當需要加工的工件數(shù)量較多的時候，可以考慮設計時提高夾具裝置的自動化程度。
4.2夾緊力的確定和計算
要算夾緊力得先把切削力算出來：切削力的計算有兩種方法
第一種是直接查圖冊，
根據(jù)所給定的參數(shù)，鉆頭直徑為12mm和0.18mm/r的進給量，根據(jù)圖中劃線所得數(shù)據(jù)軸向力的大小為200公斤，大約是1960N。
第二種方法是直接帶公式計算：
P=2.6D?s0.8?HB0.6
=198.43 kg
帶入參數(shù)計算的軸向力的大小為198.43公斤，與查表法所得數(shù)據(jù)接近。所以可以確定軸向力的大小為1960N
實際所需夾緊力的計算公式
夾緊力的計算，需要考慮到工件在加工過程中會受到各種各樣的力，通過找出工件所處的極限狀態(tài)，算出理論所需的夾緊力，再通過分析外界事物對工件的影響，得到最后的實際夾緊力。
即
式中 ——實際所需要夾緊力（N）；
?。住碚搳A緊力（N）；
?。恕踩禂?shù)。
安全系數(shù)K的計算：
式中：～為各種因素的安全系數(shù)，見表4-1
符號
考慮的因素
系數(shù)值
K0
考慮工件材料及加工余量均勻性的基本安全系數(shù)
1.2~1.5
K1
加工性質
粗加工
1.2
精加工
1.0
K2
刀具鈍化程度
1.0~1.9
K3
切削特點
連續(xù)切削
1.0
斷續(xù)切削
1.2
K4
夾緊力的穩(wěn)定性
手動加緊
1.3
機動夾緊
1.0
K5
手動夾緊時的手柄位置
操作方便
1.0
操作不方便
1.2
K6
僅有力矩使工件回轉是工件與支撐面接觸的情況
接觸點穩(wěn)定
1.0
接觸點不穩(wěn)定
1.5
表4-1
注：當安全系數(shù)Ｋ小于2.5時，那么就取K＝2.5。
夾緊力與切削力的方向相垂直時
圖4-1
= 2.5?19600.3+0.3=8166N
式中 、分別為工件與夾緊機構、支承面間的摩擦因數(shù)。
第五章 傳動裝置的設計
5.1氣壓傳動的優(yōu)缺點
5.1.1氣壓傳動的優(yōu)點
氣壓傳動的一種清潔，有效的傳動方式。氣壓傳動具有許多其他傳動方式不能比擬的優(yōu)點。
1. 氣壓傳動只需要利用空氣就可以傳動，而空氣我們生活中最廣泛的一種能源，是取之不盡用之不竭的資源，而且，當空氣在氣動裝置中使用完之后，并不會使空氣變質，可以直接排放到大氣中而且不會造成污染。
2. 空氣在遠距離輸送過程中，不會因為管路的接口處面積的突然減小而產生壓力的損失，而且壓縮空氣可以集中供應，比較方便。
3. 一般工業(yè)供氣壓力為0.4~0.6Mpa，這個壓力對于液壓壓力來說不是很高，但是對于我們這次設計所用的夾緊力是足夠了，優(yōu)點是方便制造，可實現(xiàn)通用化。
4. 氣動夾緊機構的裝置簡單，維修方便，而且不存在管道被介質堵塞的情況。
5. 氣動夾緊機構在惡劣的環(huán)境下也能夠使用，所以可以廣泛的使用。
6. 氣動裝置是一種非常適合用來控制機械設備的行程，這種裝置反應及其地靈敏。
此外，氣動傳動裝置在工作中可以實現(xiàn)過載保護，安全操作。加上程序之后還可實現(xiàn)自動化控制。
5.1.2氣動傳動的缺點
1.由于空氣的壓力值是有一定的范圍的，在加壓到一定的壓強后無法再加壓，所以造成空氣壓縮的工作壓力較低。而且，在配置大型的夾具體時，給夾具體的壓力很有限。
2.由于空氣的可壓縮性能，氣壓元件在運動過程中的速度不是線性變化的，不同的負載氣缸產生的速度就不相同，難以得到精確的控制與調節(jié)。在連續(xù)夾緊過程當中，氣缸的剛性較低。
3.氣缸的排氣聲音高，尤其是在高速排氣的時候聲音會更加的高。
但是如果采取適當?shù)拇胧?，上述缺點均可以得到一定程度的改善，因此，這些缺點的存在并不影響它的功能的發(fā)揮！
5.2氣壓傳動系統(tǒng)的設計與計算
5.2.1設計依據(jù)
1.工藝要求
應明確制造工藝對氣動傳動系統(tǒng)執(zhí)行機構的要求。
（1）運動要求：執(zhí)行結構的運動速度及其平穩(wěn)性與可靠性、定位精度的要求。
（2）動力要求：執(zhí)行機構所要承受的負荷及對其操作力、振動、噪聲等方面的要求。
（3）自動化要求：執(zhí)行機構的動作行程與控制方式、控制系統(tǒng)的信號轉換與聯(lián)鎖及緊急停車的要求。
2.工作條件
對于工作場所的空間要求，如與啟動系統(tǒng)相關的設備、工藝裝備的結構、位置、尺寸及質量等限制應當了解清楚；還要了解工作環(huán)境的溫度適度灰塵振動及腐蝕、燃爆的情況。這些條件對于采礦、冶煉、化工等行業(yè)尤其是要格外的重視。
3. 經濟型與可靠性要求
經濟性和可靠性要求也是氣壓傳動系統(tǒng)設計的重要依據(jù)。
5.2.2對氣動系統(tǒng)的要求
1.滿足設備、工藝裝備對氣動執(zhí)行機構的工藝要求。
2.在既定的條件下，確保工作環(huán)境安全可靠。
3.力求成本最低，而且能正常工作。因此氣動傳動系統(tǒng)中，我們應該盡量減少閥類零件和輔助零件，而盡可能的選用通用零件。在設計傳動的管路時，要利用最短距離設計出最經濟的路線，并且盡可能減少拐彎的次數(shù)。
5.3氣缸的設計與計算
氣缸可以把氣體的壓力能轉變?yōu)闄C械能。在氣壓傳功系統(tǒng)中，氣缸由執(zhí)行元件帶動夾緊機構、定位機構、分度機構等，并且可以將氣壓轉化為機械能。
5.3.1氣缸的類型與應用
按氣缸結構的不同可以把氣缸分為活塞式氣缸與膜片式氣缸；按氣缸的安裝方式可分為固定式氣缸、擺動式氣缸與回轉式氣缸；按汽濾連接的方式可分為管式連接氣缸和板式連接氣缸。
1. 活塞式氣缸與膜片式氣缸的比較
活塞式氣缸與膜片式氣缸兩者各有優(yōu)缺點。為了便于選擇，將這兩種氣缸的比較放在下表 5-1 中.
參 數(shù)
活 塞 式 氣 缸
膜 片 式 氣 缸
相同直徑時的作用力
較大
較小
活塞行程
一般不受結構的限制
受結構的限制，不能太大
相同作用力時的體積
大
略小
相同作用力的重量
重
輕
制造要求
較高
不高
對空氣質量的要求
較嚴
無要求
壽命
1萬次左右
60萬次左右
密封
較難
不難，一般不漏氣
維修
較難
不難
表5-1
根據(jù)上表的內容分析，本設計采用活塞式氣缸較為合適！
5.3.2氣缸的裝配與使用要求
1.氣缸的應用范圍是-35~+80 , 0.4~0.6MPa。
2.裝配時，把潤滑脂涂在所有密封元件的表面，在氣源進口處安裝氣動聯(lián)件。
3.裝配后，在0.8MPa的壓力下試驗，不應漏氣。
4.使用時，活塞桿要進行校正，防止活塞桿在使用過程發(fā)生彎曲的情況。
5.如果載荷在輸出過程中有變化，那我們應該選擇輸出力足夠大的氣缸，并且還應留有足夠的余量，并且還要設置緩沖裝置。
6.應盡量選取較長活塞桿的氣缸，避免使用活塞桿的滿行程，以免造成不必要的損壞。
7.氣缸的正確選擇
1）耳座式氣缸的安裝。安裝耳座式夾緊氣缸時，考慮到大直徑的、無緩沖的氣缸，可以考慮在耳座旁加擋塊。
2）法蘭式夾緊氣缸的安裝。由于螺釘只起固定作用，所以應該選取較大的面來進行安裝。故一般采用前法蘭式夾緊氣缸。
3）軸銷式氣缸的安裝。氣缸的擺動平面應與耳軸垂直，活塞桿連接頭方向須與耳環(huán)的方向相同。
活塞運動方向應與氣缸軸線一致，以免活塞受彎曲應力和剪切應力。
還應采取措施使安裝螺釘只起到緊固和定位作用，不受拉力和重力。
5.2.4氣缸的設計步驟
1.氣缸的類型、安裝方式、聯(lián)接形式等需要根據(jù)具體的情況來確定。
2.軸向力的大小要根據(jù)載荷的大小來確定。
3.活塞的直徑的大小要根據(jù)輸出力的大小和氣缸的工作壓力來確定。
4.活塞的厚度與密封和防塵有關。
5.活塞要留有一定的長度，總長
L=S+b+（10~20）mm=24+20=44mm
，S為行程長度，b為活塞厚度。
6最后確定零件的材料、熱處理方式、精度和表面粗糙度等。
夾緊力的計算
查閱手冊可得經驗公式氣缸輸出推力
P=π4D2pμ≈0.63D2p=0.63×105×103×0.5×106=3471.7N
目前設計了升銷機構和夾緊氣缸兩部分，做好了前期準備，為后續(xù)的工作做好準備。
第六章 繪制三圖一卡
“三圖一卡”的繪制是根據(jù)具體的加工工藝和結構形式，對具體的零件，設計總體方案的圖紙。
本次設計的是發(fā)動機箱體左右兩側面孔鉆削加工夾具設計。根據(jù)組合機床的形狀和尺寸參數(shù)來設計一套夾具！我們接下來先熟悉一下整個發(fā)動機箱體的加工工藝流程。
6.1 加工工藝流程
工序05 銑前側面上10—?20凸臺，
銑后側面上4—?20凸臺，4—?18凸臺
工序10 粗銑頂面，
粗銑底面
工序15 1.鉆底面兩工藝孔?13為?12，
2.擴兩工藝孔為?12.75，
3.粗鉸兩工藝孔為?12.95，
4.精鉸兩工藝孔至?13，并保證兩工藝孔間尺寸292,尺寸65
工序20 1.鉆頂面兩工藝孔?13為?12.8
2.粗鉸兩工藝孔?12.95
3.精鉸兩工藝孔至?13，并保證兩工藝孔間尺寸80，尺寸302
工序25 精銑底面
工序30 粗銑左右兩端面
工序35 精銑左右兩端面
工序40 銑前后兩側面上?30、?20凸臺平面
工序45 銑前側面上?18和?12凸臺
工序50 銑后側面上?22和?72凸臺
工序55 1.粗鏜5個半圓曲軸軸承孔和中間軸承兩端面
2.半精鏜5個半圓曲軸軸承孔和中間軸承兩端面
工序60 1.精鏜四個汽缸孔?68.5為?66
2.半精鏜四個汽缸孔為?68
工序65 1.銑曲軸軸承做分開面
2.銑第一軸承端面
工序70 銑軸瓦固定槽
工序75 拉曲軸軸承座分開面，保證尺寸50和100
工序80 1.在前側面各凸臺上鉆10—M8—7H底孔為?7，
在后側面上鉆8—M8—7H底孔為?7，孔深均為24，
按圖紙要求保證各孔間尺寸
工序85 攻前側面上10—8M—7H螺紋，
后側面上8—M8—7H螺紋，攻螺紋深度均為18
工序90 擴鉸前后側面上?30四處，?20兩處
工序95 在左端面上鉆4—M6—7H,4—M6—7H螺紋孔底孔為?5，
在右端面上鉆10—M6—7H,2—M6—7H底孔為?5，M8—7H螺紋孔底孔為?6.7，保證各孔間尺寸
工序100 在左端面上鉆2—?10.7孔2—M10×1.25—7H底孔為?8.5和2—M6—7H底孔為?5
工序105 攻左端面上4—M6—7H,2—M6—7H,4—M6—7H和2—M10×1.25—7H螺紋孔，右端面上10—M6—7H,2—M6—7H和M8—7H螺紋孔，
尺寸和深度達到圖紙要求
工序110 在右端面鉆5—?5孔，深18；2—M6—7H螺紋孔底孔?5，深24和M8—7H底孔?6.5
工序115 攻螺紋，尺寸達到圖紙要求
工序120 鉆左端面上?13底孔為?12，
鉆左右兩端上各一處2—?9，底孔為?8.8，
按圖紙要求保證各孔間尺寸和位置尺寸
工序125 擴左端面上?13孔為?12.75，按圖紙要求保證各孔間尺寸
工序130 粗鉸左端面?13為?12.95，左右端面上2—?9為?8.95
工序135 精鉸至?13，2—?9
工序140 在左右兩端面同時鉆?10.8水平潤滑通道，鉆通，
在右端面上鉆?12水平潤滑通道，
在頂面上鉆兩個?5孔，其中一孔深16，另一孔深103，在頂面鉆3—?6孔
工序145 精銑頂面，保證高度尺寸
工序150 1.在頂面上鉆10個螺紋孔M10×1.25—7H底孔?8.7，孔深34，保證螺孔間尺寸80和302等尺寸
工序155 1.在底面上鉆9—M6—7H螺紋底孔?5為通孔；3—M6—7H螺紋孔底孔?5孔深18
2.攻螺紋，9—M6—7H；3—M6—7H深13
工序160 鉆底面潤滑支油道孔與水平潤滑油道，鉆孔直徑?10.8
工序165 ?11.7孔口攻螺紋Z1/4”
工序170 1.在前側面上鉆游標尺孔?10為?9.8
2.鉸孔至10H9
工序175 1.鉆固定曲軸軸承座的10個螺紋孔2—M10×1.25—7H和8— M10×1.25—5H6底孔?孔深28，并按圖紙要求保證各孔間尺寸等要求
2.攻螺紋
工序180 鉆前側面上?18凸臺上支油道孔?8.8，深110，?12凸臺上螺紋孔底孔?5，
鉆后側面上?12，?8.2孔和3/4”孔底孔?16.25
工序185 前側面?8.8支油道孔口攻螺紋RC1/8
前側面?12凸臺上攻螺紋M6—7H，螺紋深10
后側面上?12攻螺紋3/4”—16UNF
后側面上?8.2攻螺紋Z1/8
工序190 在5個曲軸軸承座上鉆潤滑斜油孔，鉆孔直徑?5，與水平潤滑通道鉆 通
工序195 精鏜四個汽缸孔至?68.4，留研磨余量
工序200 清洗和吹凈零件
工序205 去毛刺，各孔口倒角，清除切削，移交檢驗
工序210 檢驗
工序215 在汽缸上安裝10個雙頭螺栓，安裝曲軸軸承蓋
工序220 精鏜5個曲軸軸承孔
工序225 浮動鏜5個曲軸軸承孔
工序230 研磨四個汽缸孔至尺寸?68，
工序235 清洗和吹凈零件
工序240 清洗所有油孔
工序245 移交檢驗前的準備
工序250 檢驗
6.2 工序圖
6.2.1工序圖的作用和要求：
機床精度的檢驗可以通過工序圖來判斷，也是設計組合機床的主要參考資料，工序圖表示的是工件的加工工序的要求和工件在機床的所需要完成工藝的過程，在工序圖上，應該有工件加工所需的尺寸，位置，公差以及它的各種精度要求等。
6.2.2工序圖的內容：
1.選擇要加工的工序，確定有關部位的形狀和尺寸。
2.選擇要加工的工序，確定相應的定位方式，夾緊方式等
3.選擇要加工的工序，確定工件表面的尺寸，形位公差，位置精度，粗糙度數(shù)值，還有一系列的技術要求。
4.在圖上標注工件的名稱，編號，尺寸，材料，硬度，加工余量等。
6.2.3繪制工序圖的需要注意的事項
1. 在標注定位基準時，如果實際的基準和設計所要求的基準不相同。我們需要分析工件的位置精度。然后把所有的公差換位對稱的公差。
2.對孔的加工余量要進行斟酌，來應對在工件的毛坯上的特殊要求。
3.在工序圖上應該注明加工時的特殊要求。
6.2.4工序圖
1技術分析
工件的毛坯生產出來之后我們需要用清砂機清理鑄件內部，以消除切削應力。根據(jù)老師給定的任務書中的要求，確定我們需要加工孔的工藝；
鉆孔：6xΦ5mm 1xΦ6.7mm 1xΦ12mm
材料：HT250
硬度：HB175-255
孔深：L=10mm L=18mm L=24mm L=36mm
2工藝分析
按照我們所設定的加工要求，可以選擇使用組合機床一次性加工十六個孔，但是這是十六個孔的位置精度都不相同，所以我們在設計時應該考慮主軸位置的精度要求。由于我們設計的是發(fā)動機箱體的夾具體，根據(jù)發(fā)動機箱體的特點，根據(jù)我們選擇加緊方式，還要對箱體上端面進行夾壓。
工序圖如圖6-1所示
圖6-1
6.3 加工示意圖
6.3.1加工示意圖的作用
加工示意圖可以在我們設計刀具，夾具和多軸箱時畫一個。加工示意圖可以幫助我們規(guī)劃總體的設計方案，是我們在繪制機床總體的裝配圖的主要依據(jù)，反映機床整個的布局和總體的性能，也可作為我們在對機床進行調試時期的關鍵參考資料。
6.3.2加工示意圖的內容：
6.3.3 選擇刀具、工具及導向裝置
選擇刀具
根據(jù)箱體的厚度位10mm，這個厚度的范圍在2.5~10mm之間，所以在布氏硬度為175~255。查閱“《組合機床設計簡明手冊》”得：
布氏硬度
由加工工序圖可知：該工序為鉆6xΦ5mm 、1xΦ6.7mm和1xΦ12，箱體是鑄鐵鑄成，布氏硬度220，精度為10微米，適合的刀具為高速鋼鉆頭。
表6-1鉆孔推薦切削用量
加工
加工直徑d(mm)
切削速度v（m/min）
進給量f(mm/r)
材料
鑄
鐵
200～241HBS
1～6
10～18
0.05～0.1
﹥6～12
﹥0.1～0.18
﹥12～22
﹥0.18～0.25
﹥22～50
﹥0.25～0.4
切削孔的直徑為5mm，孔深為18mm,深徑比小于3d，所以深徑比可以不用慮[8]。
切削孔的直徑為5mm，孔深為24mm,深徑比小于3d，所以深徑比可以不用慮[8]。
切削孔的直徑為6.7mm，孔深為24mm,深徑比小于3d，所以深徑比可以不用慮[8]。
根據(jù)各個切削用量之間的關系，可以計算出各個主軸的轉速范圍，其公式
其中：v為切削速度 (mm/min)
d為所鉆孔的直徑 （mm）
所以： =10000/(3.14*5) ～18000/(3.14*5)=636.94～1146.50
=10000/(3.14*6.7) ～18000/(3.14*6.7)=475.33～855.59
綜上所述，整理表格有表
表6-2 切削參數(shù)范圍
5
6.7
12
切削速度v(m/min)
10～18
10～18
10～18
進給量f (mm/r)
0.05～0.1
0.1～0.18
0.18～0.25