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1
摘 要
組合機床要求完成曲軸箱箱蓋底面12孔的加工，文本包括鉆孔和多軸箱的整體設(shè)計的設(shè)計多軸的組合。如果根據(jù)“三圖一卡”，是根據(jù)原地圖上的頭匯編的分類機的整體設(shè)計，方案著重于所選擇的處理，并確定如何機器設(shè)置確定“三圖一卡”基于程序傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)頭設(shè)計，通過不同程序，并最終給出最佳的解決方案。
關(guān)鍵詞：組合機床；定位 ；主軸箱；夾具
I
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Abstract
Combination machine tools required to complete the crankcase cover bottom hole processing, text including the design of the drilling and the overall design of spindle box of multi-axis combination. If according to figure 1 \"three CARDS\", is based on the original map head assembly as well as the design of classifier, the program focuses on the choice of treatment, and to determine how the machine Settings determine figure 1 \"three CARDS\" based on the structure of transmission system design, program through the different programs, and ultimately the best solution is given.
Keywords: Modular machine tool; Location ; Spindle Box ；Fixture Synchronizing;
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
1 緒 論 3
1.1 課題背景和研究目的 3
1.3 課題研究趨勢及前景 3
1.4 課題主要研究內(nèi)容 3
2 組合機床的總體設(shè)計 4
2.1 總體方案論證 4
2.1.1 被加工零件工藝性的分析 4
2.1.2 機床配置型式的選擇 4
2.2 確定切削用量及選擇刀具 5
2.2.1 確定切削用量 5
2.2.2 確定所需的切削力、切削扭矩以及切削功率 5
2.3 鉆孔組合機床總體設(shè)計“三圖一卡”的編制 6
2.3.1 被加工零件工序圖 7
2.3.3 機床尺寸聯(lián)系總圖 11
2.3.4 機床生產(chǎn)率計算卡 13
3 多軸箱的設(shè)計 16
3.1 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 16
3.2 齒輪模數(shù)選擇 17
3.3 多軸箱的傳動設(shè)計 17
4 組合機床夾具設(shè)計 20
4.2 鉆12-8孔夾具設(shè)計 20
4.2.1 研究原始質(zhì)料 20
4.2.2 定位基準的選擇 20
4.2.3 夾具方案的設(shè)計選擇 20
4.2.4 切削力及夾緊力的計算 21
4.2.5 誤差分析與計算 22
4.2.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 22
結(jié) 論 24
參考文獻 25
致 謝 26
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1 緒 論
1.1 課題背景和研究目的
社會在不斷發(fā)展，加工技術(shù)也在不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的工具不能完全滿足新形勢的需求。傳統(tǒng)的機械零件只有一個單桿，單軸和單加工，生產(chǎn)效率低，加工精度不穩(wěn)定，為了克服傳統(tǒng)機床，工程和技術(shù)人員的相應(yīng)的設(shè)計，特別是特殊的機器。本機是以一種專業(yè)化的設(shè)計、制造工藝為基礎(chǔ)的，其零件的設(shè)計與制造，因此，與傳統(tǒng)機床相比，專用機床過于昂貴，設(shè)計制造周期長。為了解決傳統(tǒng)機床和專用機床之間的矛盾，為了提高效率降低成本以便批量生產(chǎn)，可以發(fā)展組合機床。這種機床可以完成鉆孔、擴孔、銑削、磨削加工，生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定，越來越多的工程師的關(guān)注。本課題為曲軸箱箱蓋底面12孔組合鉆床及夾具設(shè)計，有利于提高大批量生產(chǎn)的生產(chǎn)效率，提高加工精度穩(wěn)定性，節(jié)約各方面的資源。
1.3 課題研究趨勢及前景
近年來，雖然我國組合機床的銷售業(yè)績逐漸上升，但是一些公司生產(chǎn)的精度和功能組合機床仍不能滿足市場的需求。創(chuàng)新是一個企業(yè)不斷發(fā)展的根本，在現(xiàn)在科技經(jīng)濟快速發(fā)展的潮流下,傳統(tǒng)的組合機床一直落后于世界的平均水平,企業(yè)需要使自身創(chuàng)新能力達到一個新的平臺。我國組合機床設(shè)備還存在相當大的差距,我國組合機床技術(shù)在高速設(shè)備,精度高、靈活性加工性能、模塊化、可調(diào)變量,通信技術(shù)的應(yīng)用將是未來主要的發(fā)展方向。
1.4 課題主要研究內(nèi)容
本次畢業(yè)設(shè)計的課題是曲軸箱箱蓋底面12孔組合鉆床及夾具設(shè)計，組合機床要求完成對曲軸箱箱蓋底面孔的加工，這臺組合鉆床是立式鉆床。對于這臺組合鉆床的設(shè)計包括總體設(shè)計和主軸箱的設(shè)計，在設(shè)計的過程中要用到以前學過的知識，如：機床、刀具、夾具、計算機輔助設(shè)計等方面的知識，還需要做到理論結(jié)合實際。
27
2 組合機床的總體設(shè)計
2 組合機床的總體設(shè)計
2.1 總體方案的簡要論證
2.1.1 被加工零件（曲軸箱蓋）工藝性的分析
本次加工零件為曲軸箱蓋，材料HT200，GB/T 9439-2010，材料硬度（HB）：163~255HB零件的材料是灰鑄鐵，加工12個φ8底孔，生產(chǎn)綱領(lǐng)為5萬臺。
圖2-1曲軸箱蓋零件
2.1.2 機床配置型式的選擇
由于被加工零件是在曲軸箱蓋底面上，確定設(shè)計的組合機床的配置型式為單工位立式單面鉆組合機。
2.1.3定位基準的選擇
在鉆削底孔時，以底面作為定位基準，在工件側(cè)面采用三面定位，以滿足底孔與曲軸箱箱蓋底面加工的位置要求。
2.2 確定切削用量及選擇刀具
2.2.1 確定切削用量
選擇合理切削用量，對于組合機床的加工精度和生產(chǎn)率都有非常大的影響。組合機床多軸箱上的主軸刀具都同用一個進給系統(tǒng)。組合機床設(shè)計成多軸同步加工的時候，正常狀態(tài)切削用量會比一般通用機床單刀加工的低30%左右。
==……=
式中： ,,……為各主速
,,……為各主軸進量
為動力滑臺每分給量(mm/min)
，查閱《機械工人切削手冊》可知，布氏硬度為160~220時高速鋼鉆頭的切削用量：φ8mm，進給量，切度。
2.2.2 確定所需的切削力、切削扭矩以及切削功率
查表計算：
布氏硬度：HB=-1/3（-）
=255-(255-163) /3
=224.3
切削力：F=26D
=268
=848.3 N
切削扭矩：T=10
=10
=2120.2 Nmm
切削功率：P=Tv/9740D
=1556.910/(97403.148)
=0.087kw
轉(zhuǎn)速： n=v/πd
=10/(3.148)
=398 r/min
式中：HB為布氏硬度， F為切削力，D為鉆頭直徑 ，f為每轉(zhuǎn)進給量，T為切削扭矩，V為切度（m/min），P為切削功率(kw) ，n為轉(zhuǎn)速。
2.2.3 選擇刀具結(jié)構(gòu)
曲軸箱蓋底面的布氏硬度范圍為，孔徑D =8mm，在這種情況下應(yīng)選擇18Cr4V）作為刀具材料，采取Φ8麻花鉆作為刀具。
2.3 鉆孔組合機床總體設(shè)計“三圖一卡”的編制
“三圖一卡”指的是： 加工零件工序圖、機床聯(lián)系尺寸圖、加工示意圖、編制生產(chǎn)率卡。
2.3.1 被加工零件工序圖
曲軸箱箱蓋底面底孔加工工序圖如圖
加工零件圖是一個基礎(chǔ)的具體組合機床的設(shè)計,調(diào)整使用機器時,用于檢查重要技術(shù)文件的準確性。
處理部分流程圖應(yīng)包括下列內(nèi)容:
a .圖紙上應(yīng)該顯示出被加工零件的形狀和尺寸和相關(guān)的機械設(shè)計部分的結(jié)構(gòu)形狀和大小。特別是當你需要設(shè)置中間導套,應(yīng)該表達的內(nèi)部零件,裝飾墻壁和有關(guān)結(jié)構(gòu)的形狀和大小,為了檢查工件和夾具,工具發(fā)生干涉。
b與定位基準圖應(yīng)該表達處理,夾緊的夾緊部分和方向的壓力,因此,反過來,作為支持,限制,夾緊的設(shè)計指導。
c在圖上應(yīng)該顯示的大小處理表面,精度、表面粗糙度、形狀位置尺寸精度和技術(shù)要求(包括工藝要求和機器以確保部分)。
d .圖也應(yīng)該表明加工零件的名稱,編號,硬度,材料,重量,加工余量的部分。
2.3.2 加工示意圖
下圖為曲軸箱蓋上鉆床加工示意圖。
加工示意圖的計算
（1）導向套的選擇 考慮主軸剛度,工件的同時,位置精度主要取決于夾具。
1）選擇導向類型 刀具導分直徑,線度，選擇固定式導向。
2）導向套的參數(shù) 刀具的直擇固定導置，如圖所示：
固定裝置的配合：
選擇固定導向，采用鉆孔的工藝方法，D取G7或F8，D1取，刀具導向部徑為g6 。
導向裝置的布置
(3)初定主軸類型、尺寸、外伸長度 由于軸的材料為，剪切彈性模量,剛性主軸取ψ ＝1／4（）／m,所以， 主軸徑為：
d =B,計算得16.7mm
式中：d為軸直徑為軸所受的轉(zhuǎn)矩（N·mm）B為系數(shù)
本設(shè)計全部12根主軸直徑都取20mm,主軸外伸長度都取115mm,D/為32/20.。
(4)選擇刀具接桿 多軸箱每個主軸的外伸長度和刀具的長度都是定值，所以要設(shè)置一個可調(diào)環(huán)節(jié)（主軸與刀具之間）用來保證多軸刀具能同時到達加工終了位置，這個這個可調(diào)節(jié)在組合機床上是通過可以調(diào)整的刀具接桿來解決的。
刀具接桿參數(shù)：
d (h6)
(h6)
L
20
20 2
莫氏1號
12.065
88
40
46
13
(5)多軸箱端面到工件底面的距離 是加工示意圖最為重要的聯(lián)系尺寸。這一距離越小越好，這樣可以縮短刀具懸伸和工作行程。這一距離的兩個決定的因素，其中一個是主軸上刀具、接桿、主軸等，因為結(jié)構(gòu)和相互聯(lián)系所要求的最小軸向尺寸；還有的是機床總布局所要求的聯(lián)系尺寸。這兩者是相互聯(lián)系和制約的。
(6)動力部件工作循環(huán)
a)工作進給長度的確定 工作進給長度=加工部位的長度L+刀具切入長度+切出長度，切入長度這里取7mm,又因為鉆孔為通孔，所以沒有，故=7+18+10=35mm
b)快速進給長度的確定 因考慮刀具能從接桿錐柄孔內(nèi)取出，所以確定為75mm
c)快速退回長度的確定 。由已確定的快速進給和工作進給長度可知，= +=75+35=110mm
d)動力部件總行程的確定 動力部件總行程除了滿足= +外，還要考慮前后備量。前備量距離不應(yīng)小于15~20mm。后備量是考慮刀具從接桿中取出所需要的距離，因此后備量應(yīng)大于77mm,s所以，
動力部件總行程=110+20+80=210mm
2.3.3 機床尺寸聯(lián)系總圖
選用動力部件主要選擇型號、動力滑臺和動力箱。
1）驅(qū)動形式 選擇HY系列液壓滑臺。
2）軸向進給力 滑臺進給力
(式中為各主軸加工時所產(chǎn)生的軸向力)
滑臺工作要克服各主軸的向力和滑臺產(chǎn)生的摩擦力。所以最大進給力應(yīng)該大于＝。
3）進給速度 本系統(tǒng)給速度=。選擇壓滑臺，工作進度范圍，快速速度。
4）滑臺行程 滑臺的行程除了要保證足夠的工作行程之外，還應(yīng)留有前備量和后備量。這里取前備量為20mm，后備量80mm,滑臺總行程>工作行程+前備量+后備量。
行程L＞110+20+80=210mm，取L＝250mm。型號確定為壓動臺
（2）估動力箱
＝／η
=
式中：η為多軸箱的傳動效率，加屬時η＝0.8～0.9；有屬時η＝0.7～0.8，這里取η＝0.8．
動力箱選用Y100L—6B5的1TD25IA型動力箱，動力箱輸出軸至箱底面高度為125mm。
各參數(shù)：
（3）確定裝料高度 取裝料高度為880mm。
（4）中間底座輪廓尺寸 中間底座采用側(cè)底座1CC251。
（5）確定多軸箱輪廓尺寸 寬度B 和高度H 可確定為：B=400 H=400，主軸箱輪廓尺寸B H=400400 mm。
2.3.4 機床生產(chǎn)率計算卡
A. 理想生產(chǎn)率Q
Q為生產(chǎn)綱領(lǐng)，這與全年工時總數(shù)K有關(guān)，一般情況下，單班生產(chǎn)K取2350 h，所以
Q = 年產(chǎn)量/K
= 50000/2350
= 21.28（件/h）
B.實際生產(chǎn)率
（件/h）
--------生產(chǎn)一個零件所需的爾時間，min,，計算公式如下
=
=2.519min
式中:
—進給程長度（mm）
—每分給量（mm/min）
—死留時間，在動力部件進給下這里取10r
—動力部件快速行程速度——直線移動或回轉(zhuǎn)工作臺進行一次工位轉(zhuǎn)換時間，取0.1min;
—裝卸工作時間，取1.5 min
所以
60/2.519
23.82 件/h
C.機床負荷率
=
式中：Q為機床的理產(chǎn)率（件/h）
A為年生領(lǐng)（件）
為年工作時間，單班制工作時間1833h
D. 生產(chǎn)率計算卡
被加工
零件
圖號
種類
鑄件
名稱
曲軸箱蓋
重量
材料
硬度
工序
鉆8底孔
工序號
工時/min
序號
工步
工作行程
切速/
進給量/（·r-1）
進給速度/（·min-1）
工作時間
輔助
1
安裝工件
0.5
2
工件定位夾緊
0.25
3
上動力部件快進
75
12000
0.006
4
上動力部件工進
35
10
0.1
39.8
0.88
5
死擋鐵停留
0.025
6
上動力部件快退
110
12000
0.009
7
工件松開
0.25
8
卸下工件
0.5
備注
累計
0.88
1.515
單件總工時
2.395
機床生產(chǎn)率
21.28 件/h
理論生產(chǎn)率
23.82件/h
負荷率
89.34%
4 組合機床夾具設(shè)計
3 多軸箱的設(shè)計
3.1 多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖
（1）多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖
軸號
主軸外伸尺寸
工序
內(nèi)容
切削用量
f
Vf
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12
32/20
115
鉆Φ8
398
10
0.1
39.8
（2） 主軸外尺寸及切削用量如下表
（3）動力部件
1TD25IA型動力箱電機功率1.5KW，轉(zhuǎn)速940 r/min,驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速520 r/min。
3.2 齒輪模數(shù)選擇
組合機床采用滾珠軸承主軸。
齒輪模數(shù)m可按下式估算：
m=(30～32)=32×
式中：m—齒數(shù)
P——齒輪傳率（kw）
Z——嚙合齒中輪數(shù)
N——輪速
3.3 多軸箱的傳動設(shè)計
驅(qū)動軸O
軸1
軸2
軸3
軸4
軸5
軸6
X
0
-320
-320
-225
-110
110
225
Y
-70
70
125
125
125
125
軸7
軸8
軸9
軸10
軸11
軸12
X
320
320
225
110
110
225
Y
70
-70
-125
-125
-125
-125
2） 各軸傳動軸傳動比
1）已知12個主軸轉(zhuǎn)速均為400r/min，驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速為520 r/min,故總傳動比為u=400/520=1/1.3
2）因為主軸數(shù)目較多且分散，先減速選取兩個中間軸13,14，分別聯(lián)系各個主軸再提速，即u1=1.41
3）計算出中間軸與主軸的傳動比u2=1.08
（2） 計算各齒輪齒數(shù)
A0-13=A0-14=m(z0+z13)=225 m取4
z0=z13=z14=56
所以驅(qū)動軸與兩根中間軸的齒數(shù)都為56。
A14-5=m（z14+z5）=
z14/z5=1.08
z14=44 z5=41
中間軸傳動到軸5，中間軸齒數(shù)為44，主軸5齒數(shù)為41。
同理，中間軸傳動到軸6，中間軸齒數(shù)為33，主軸齒數(shù)為30。
中間軸傳動到軸7，中間軸齒數(shù)為31，主軸齒數(shù)為28。
12根主軸為中心對稱分布，對稱的主軸齒數(shù)相同。
上式 ：m——齒輪模數(shù)
A——軸與軸的距離 mm
（3）分度圓直徑的計算
D0=D13=D14=mxz0=224 mm
D5=mxz5=204 mm
D6=mxz6 =120mm
D7=mxz7=112 mm
得到總圖
4 組合機床夾具設(shè)計
我的設(shè)計任務(wù)是曲軸箱箱蓋缸孔底面螺紋底孔組合鉆床及夾具設(shè)計。
4.2 鉆12-8孔夾具設(shè)計
4.2.1 研究原始質(zhì)料
本夾具主要用來鉆曲軸箱蓋底面12個8mm孔。加工時應(yīng)保證孔與底面的距離。找到定位基準來保證技術(shù)要求。
4.2.2 定位基準的選擇
選底面跟側(cè)面同時定位，對加工工件采用三面定位，從而來滿足孔與底面的位求。
4.2.3 夾具方案的設(shè)計選擇
上述定位基準必須與同一工件在每個進程中參考步驟重合的情況下是用相同的定位基準進行加工。本節(jié)中與三個定位所述安裝基準面，并且它們也鞍上設(shè)計基準的其他元素，因此，該安裝基準面作為定位基準，避免了引用不是偶然誤差，幫助輸送大的表面積，提高相對位置精度。有份以上示圖，根據(jù)本程序，底部和側(cè)面定位基準的選舉。
4.2.4 切削力及夾緊力的計算
查表可得：
切削力公式：
查表得：
切削力：F=26D
=268
=848.3 N
實際所需夾緊力參考表得：
安全系數(shù)K可按下式計算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查表可得：
所以
實際夾緊力較小選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
取，，
螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力，有：：
查得：
其中：
：
采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。
4.2.5 誤差分析與計算
孔與斜側(cè)面為線性尺寸一般公差。
?。ㄖ械燃墸┘?：尺寸偏差為、
⑴ 定位誤差：定位尺寸公差，方向與加工方向垂直。。
⑵ 夾緊安裝誤差，對工序尺寸的影響均小
⑶ 磨損造成的加工誤差：不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：公差取
誤差總和：
4.2.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明
選擇手動夾緊機構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)簡單的夾緊機構(gòu)，可靠夾緊很大的通用性，夾具各種各樣的應(yīng)用。
結(jié) 論
這次畢業(yè)設(shè)計讓我對零件制造工藝、加工工藝和夾具設(shè)計有進一步的了解,也加深了所學的基本知識的學習和理解。畢業(yè)設(shè)計是最有效的理論與實踐方法。在具體設(shè)計過程中,必須考慮所有方面的問題,還要有正確的設(shè)計理論,在實踐中,經(jīng)常會有各種各樣的問題。所以,必須考慮在設(shè)計機制的設(shè)計是合理的,無論是工作在實踐中,不僅考慮理論的可行性,我學會了從實際加工零件和夾具的設(shè)計。
設(shè)計中,考慮到零件材料加工困難,成本問題,選擇的部件和組件是操作簡單,一般標準部件,以最低的成本實現(xiàn)從現(xiàn)在最先進的處理。這個設(shè)計的空白部分生產(chǎn)成品,中間經(jīng)過銑、鉆孔、等等。在夾具設(shè)計中,首先確定工件的基準,然后通過兩個銷定位,固定夾緊工件的夾具。在設(shè)計過程中計算刀具的切削力,夾具的夾緊力,等等,然后通過微機繪圖軟件繪制零件圖和裝配圖。整個設(shè)計過程將前我學會了機械制造技術(shù)和設(shè)備,機械制圖、公差配合,工程材料及熱處理過程和良好的知識串聯(lián)起來,鞏固了所學的知識,提高了我的學習能力。是沒有大問題的設(shè)計,基本滿足要求。但是存在一些缺點:
(1)理解工藝設(shè)計知識,很多知識學習不到位;
(2)夾具設(shè)計中不能進行分析比較,提出了計劃是不夠的。
參考文獻
[1] 謝家瀛. 組合機床設(shè)計簡明手冊[M].北京: 機械工業(yè)出版社，2002.
[2] 陳立德.機械制造裝備設(shè)計[M].北京:高等教育出版社，2010.
[3] 沈陽工業(yè)大學、大連鐵道學院、吉林工業(yè)學院編. 組合機床設(shè)計[M]. 上海: 上?？茖W技術(shù)出版社，1985.
[4] 吳宗澤. 機械零件設(shè)計手冊[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社，2004.
[5] 聞邦椿. 機械設(shè)計手冊[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社，2010.
[6] 趙如福.金屬機械加工工藝人員手冊[M].上海:上?？茖W技術(shù)出版社，1990.
[7] 孫麗媛.機械制造工藝及專用夾具設(shè)計指導[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2003.
[8] 東北工學院機械設(shè)計、機械制圖教研室.機械零件設(shè)計手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1974.4
[9] 王先逵．機械制造工藝學[M]．機械工業(yè)出版社，2000．
[10] 馬賢智．機械加工余量與公差手冊[M]．中國標準出版社，1994．12．
[11] 劉文劍．夾具工程師手冊[M]．黑龍江科學技術(shù)出版社，1987．
[12] 王光斗．機床夾具設(shè)計手冊[M]．上?？茖W技術(shù)出版社，2002．8．
[13] Machine Tools N.chernor 1984.
[14] Machine Tool Metalworking John L.Feirer 1973.
致 謝
此次畢業(yè)設(shè)計是在指導老師趙海霞老師的指導下完成的，畢設(shè)所涉及到的內(nèi)容，趙老師都給了我很多悉心的指導和寶貴的建議，老師耐心的講解讓我收獲頗多。同時，老師還教給我許多專業(yè)知識和相關(guān)的設(shè)計方法。在此真誠地向百忙之中給我指導幫助的趙老師表示感謝。
最后還應(yīng)該感謝的是金陵科技學院，是學院給了我提高自己的機會和條件。使我通過學習變得更加成熟；學院給我了這次畢業(yè)設(shè)計機會，讓我在進入社會之前有這么好的鍛煉機會，相信今后走上工作崗位后，此次經(jīng)歷將是一筆財富。