D180柴油機(jī)12孔攻絲機(jī)床及夾具設(shè)計(jì),d180,柴油機(jī),12,十二,孔攻絲,機(jī)床,夾具,設(shè)計(jì) 南京林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 前言 一畢業(yè)設(shè)計(jì)目的及意義： 一般的單一機(jī)床是適合小批量的生產(chǎn)工人多效率低，現(xiàn)在比較流行的數(shù)控機(jī)床雖然技術(shù)含量比較高，使得工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大大地降低，多個(gè)工序可以在一臺(tái)機(jī)床上完成，但它也只適合小批量的生產(chǎn)。我現(xiàn)在研究的組合機(jī)床就是適合大批量大量生產(chǎn)，它加工工序單一，操作簡(jiǎn)單，效率高。這正是我研究組合機(jī)床的必要性之所在。 此次設(shè)計(jì)的目的是使學(xué)生在通過(guò)了基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的教學(xué)過(guò)程后進(jìn)行一次大型的機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)訓(xùn)練，促使學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)；查閱各種有關(guān)資料、進(jìn)行必要的調(diào)查研究和分析;熟悉組合機(jī)床的組成部分及正確設(shè)計(jì)；通過(guò)組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，熟練進(jìn)行中等難度機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生在畢業(yè)后能盡快適應(yīng)所擔(dān)負(fù)的工程技術(shù)工作，為祖國(guó)多做貢獻(xiàn)。 二畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容 此次設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：組合機(jī)床“三圖一卡”設(shè)計(jì)；主軸箱設(shè)計(jì)；夾具設(shè)計(jì)；重要零件設(shè)計(jì)；編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 在設(shè)計(jì)中要完成以下工作： 1． 繪制零件加工工序圖 組合機(jī)床是專門用來(lái)完成某工件加工工序的專用設(shè)備。學(xué)生首先應(yīng)熟悉和分析該零件的整個(gè)工藝過(guò)程，了解該零件在該工序前已加工完的內(nèi)容和本工序的加工任務(wù)，確定在本工序中的定位基準(zhǔn)和夾緊位置，加工根據(jù)工序圖的規(guī)定畫法繪制工序圖。 2． 繪制加工示意圖，估算生產(chǎn)率 在根據(jù)本工序加工要求選擇好合適的刀具、切削用量，計(jì)算好切削扭矩、切削功率和軸向力后，即可選擇合適的主軸型式和規(guī)格，以及刀具與主軸間的各聯(lián)接件和刀具的導(dǎo)向件，確定工件的加工表面、刀具聯(lián)接件與機(jī)床主軸間的相互關(guān)系，從而畫出加工示意圖。本設(shè)計(jì)中加工示意圖可代刀具布置圖，所以圖示結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量表示清楚。 根據(jù)工件加工表面尺寸和切削用量可計(jì)算出加工的基本時(shí)間，加上查表或估算的其他時(shí)間可計(jì)算工序時(shí)間定額、機(jī)床生產(chǎn)率和全年負(fù)荷率。 3． 繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 根據(jù)加工示意圖的內(nèi)容計(jì)算刀具切削時(shí)的軸向力、切削扭矩 切削功率，確定進(jìn)刀、退刀行程，再根據(jù)工序圖所示加工零件時(shí)的實(shí)際需要可確定機(jī)床動(dòng)力部件的型式和規(guī)格，再選擇與之相配套的其他部件，即可繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖。 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖在本設(shè)計(jì)中代機(jī)床總圖，圖示機(jī)床各部件結(jié)構(gòu)形狀不可過(guò)于簡(jiǎn)化 應(yīng)能表示出其結(jié)構(gòu)特征。 在繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖時(shí)，機(jī)床的某些專用部件尚未設(shè)計(jì)好（如主軸箱和夾具），所以只能預(yù)留其位置，應(yīng)在這些部件完成設(shè)計(jì)后補(bǔ)上，若與機(jī)床聯(lián)系尺寸圖有矛盾，則應(yīng)修改后者，以至能反映機(jī)床實(shí)況。 4． 繪制專用部件圖 組合機(jī)床機(jī)械部分由通用部件和專用部件構(gòu)成，通用部件只需選用，而專用部件需要專門設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)中要求設(shè)計(jì)的專用部件是主軸箱和夾具部件。專用部件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)設(shè)想多種方案，然后分析比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)，最后選擇一個(gè)最佳方案。 學(xué)生通過(guò)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和專用部件圖的設(shè)計(jì)應(yīng)能達(dá)到對(duì)整臺(tái)機(jī)床及部件的結(jié)構(gòu)原理比較熟悉，并有一定的裝配和調(diào)整方面的知識(shí)。 5． 繪制重要零件工作圖 重要零件主要指作用重要、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)要求較多的零件，本設(shè)計(jì)中主要指夾具體或主軸箱箱體等鑄件。我需要繪制主軸箱體補(bǔ)充加工圖。它主要表明了主軸箱體在鑄造出來(lái)以后為了滿足裝配而需要在其上進(jìn)行哪些加工。通過(guò)繪制重要零件，我對(duì)零件結(jié)構(gòu)工藝性的改善及技術(shù)要求的標(biāo)注方面的知識(shí)又有了進(jìn)一步的提高。 6.畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 我將在研究、設(shè)計(jì)過(guò)程中及時(shí)紀(jì)錄的有關(guān)數(shù)據(jù)及資料進(jìn)行最后的整理，編寫成設(shè)計(jì)說(shuō)明書。其內(nèi)容包括畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)、各種方案示意圖及比較分析，必要的計(jì)算和最終結(jié)論，設(shè)計(jì)工作完成的心得體會(huì)和建議等。 畢業(yè)設(shè)計(jì)工作量要求： 設(shè)計(jì)圖紙 折合0#圖紙4張以上 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 16開紙30頁(yè)以上， 用A4紙打印、正文宋體小四號(hào)字 說(shuō)明書格式：1.設(shè)計(jì)說(shuō)明書（包括題目、摘要、關(guān)鍵字、字?jǐn)?shù)300-500英文翻譯） 2.目錄 3.正文 詳細(xì)敘述涉及主要過(guò)程 （包括總體方案、各部分具體設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程和設(shè)計(jì)結(jié)果） 4.總結(jié) 5.參考文獻(xiàn) 三．畢業(yè)設(shè)計(jì)工作進(jìn)度安排 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)全過(guò)程從第一周到第16周，共16周。（2月28日——6月19日） 首先了解任務(wù)書的內(nèi)容和要求；其次找到設(shè)計(jì)過(guò)程中的所需的參考書，并掌握相關(guān)的知識(shí)；第三，參觀工廠了解組合機(jī)床的具體結(jié)構(gòu)以及其夾具的結(jié)構(gòu)形式；第四，根據(jù)圖紙畫出“三圖一卡”，經(jīng)老師指導(dǎo)后修改更正，直到?jīng)]有問(wèn)題，第五，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文，準(zhǔn)備答辯。具體安排如下： 第1—3周 開題報(bào)告，熟悉資料，準(zhǔn)備繪圖工具及圖紙，并進(jìn)行調(diào)查研究 第4—6周 繪制工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，計(jì)算生產(chǎn)率 第7—10周 主軸箱部件圖設(shè)計(jì) 第11至14 周上半周 夾具部件圖設(shè)計(jì)，完善機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 第14周下半周至15周 重要零件的零件工作圖設(shè)計(jì)，并整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第16周 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書并準(zhǔn)備答辯 四． 畢業(yè)設(shè)計(jì)總?cè)蝿?wù) 1） 題目名稱 D180柴油機(jī)機(jī)體12孔攻絲機(jī)床及夾具設(shè)計(jì) 2） 題目?jī)?nèi)容及要求： 完成設(shè)計(jì)一臺(tái)攻絲機(jī)床。完成對(duì)柴油機(jī)機(jī)體12個(gè)孔攻絲。年生產(chǎn)綱領(lǐng)5萬(wàn)太以上。 加工對(duì)象：D180柴油機(jī)機(jī)體。12個(gè)孔的具體要求見圖紙。 3） 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及要求： 零件加工工序圖1張，加工示意圖1張，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖1張，主軸箱裝配圖1張，夾具裝配總圖1張，夾具重要零件圖1張。 第1章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 1.1攻螺紋組合機(jī)床常用的通用部件及選用 1.1通用部件的選用原則 通用部件的選用是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。選用的方法是:根據(jù)所需的功率、進(jìn)給力、進(jìn)給速度等要求,選用動(dòng)力部件及其配套部件。 選用原則是: 1) 切削功率應(yīng)滿足加工所需的計(jì)算功率(包括切削所需功率、空轉(zhuǎn)功率、傳動(dòng)功率)。 2) 進(jìn)給部件應(yīng)滿足加工所需的最大計(jì)算進(jìn)給力、工作行程和工作循環(huán)的要求。 3) 動(dòng)力箱與多主軸箱尺寸相適應(yīng)和匹配。 4) 應(yīng)滿足加工精度的要求。 5) 盡可能按通用部件的配套關(guān)系選用有關(guān)的通用部件。 1.2攻螺紋組合機(jī)床常用的通用部件及其選用 1.2.1 動(dòng)力滑臺(tái) 動(dòng)力滑臺(tái)是由滑座滑鞍和驅(qū)動(dòng)裝置組成實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。根據(jù)被加工零件即D180N柴油機(jī)箱體的工藝要求:底面12-M6攻絲,孔深16mm螺紋深14mm,在滑鞍上安裝動(dòng)力箱,動(dòng)力箱帶動(dòng)主軸箱完成攻絲工序。 動(dòng)力滑臺(tái)根據(jù)驅(qū)動(dòng)和控制方式的不同可分為液壓滑臺(tái)機(jī)械滑臺(tái)和數(shù)控滑臺(tái)三種類型。根據(jù)需要選用液壓動(dòng)力滑臺(tái),型號(hào)為1HY040-IA，臺(tái)面寬400mm，長(zhǎng)800mm，行程長(zhǎng)400mm，滑臺(tái)及滑座總高320mm其特點(diǎn)是:采用雙矩形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)形式,導(dǎo)向的長(zhǎng)度大,導(dǎo)向性好；滑座體為箱形框架結(jié)構(gòu),滑座底面中間增加了結(jié)合面,結(jié)構(gòu)剛度高，導(dǎo)軌壽命長(zhǎng)。 1.2.2 攻絲卡頭及攻絲靠模裝置 1. 攻絲卡頭 攻絲卡頭用于連接絲錐和攻絲主軸,保證絲錐與被加工的螺紋底孔自動(dòng)對(duì)中,并保證絲錐順利地引進(jìn)；補(bǔ)償絲錐每分鐘引進(jìn)量與攻絲主軸每分鐘進(jìn)給量之差值。 2. 攻絲靠模裝置 攻絲裝置的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)直接由靠模螺桿靠模螺母得到。其優(yōu)點(diǎn)是:靠模經(jīng)磨制可以得到較準(zhǔn)確的螺距,而且靠模桿帶動(dòng)絲錐進(jìn)給比較輕,其中攻絲接桿可以補(bǔ)償靠模系統(tǒng)與絲錐自行引進(jìn)的進(jìn)給差,攻絲時(shí)可以得到較高的精度。 (1) 通用的TO281型攻絲靠模裝置 這種攻絲靠模裝置通常由攻絲靠模和攻絲卡頭配合組成攻絲裝置。這種裝置易于調(diào)整,只要松開壓板,便可方便的將絲錐取出,且在變動(dòng)被加工螺孔時(shí),易裝卸調(diào)換，只是整個(gè)結(jié)構(gòu)軸向尺寸較大。 (2) 通用的TO282攻絲靠模裝置 這種攻絲靠模裝置軸向尺寸較小,主要用于活動(dòng)攻絲模板和鉆攻復(fù)合模板。 考慮以上因素,選用通用的TO281型攻絲靠模裝置。 3. 攻絲靠模實(shí)現(xiàn)的方式 攻絲靠模實(shí)現(xiàn)的方式有兩種: (1) 把攻絲靠模直接裝在主軸箱內(nèi),組成用于整臺(tái)機(jī)床全部是攻絲工序的攻絲裝置,它的特點(diǎn)是剛性好,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但調(diào)整更換絲錐不方便。 (2) 另一種是攻絲模板,將靠模裝置裝在模板上,模板用固定在主軸箱上的導(dǎo)桿導(dǎo)向。這種方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜,剛度亦差。 考慮到以上因素,在設(shè)計(jì)中采用了前一種方法。 1.2.3 主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置----動(dòng)力箱 動(dòng)力箱是將電機(jī)的動(dòng)力傳遞給多主軸箱,它與多主軸箱配套使用。 1TD系列動(dòng)力箱的性能參考<<組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>表5-38、表5-39。 1.2.4. 支承部件 組合機(jī)床的支承部件往往是通用和專用兩部分的組合。本設(shè)計(jì)中臥式機(jī)床的床身是由通用的側(cè)底座和專用的中間底座組合而成,此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配工藝性好,安裝和運(yùn)輸較方便。 (1) 中間底座其頂面安裝夾具,側(cè)面與側(cè)底座相連接,并通過(guò)端面定位銷定位。 中間底座其結(jié)構(gòu)尺寸需根據(jù)工件的大小形狀等來(lái)確定。 中間底座其一般按專用部件進(jìn)行設(shè)計(jì),但為了不致使組合機(jī)床的輪廓尺寸過(guò)分繁多,中間底座的主要尺寸應(yīng)符合如下的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定： 中間底座長(zhǎng) 中間底座寬 800 500 560 630 710 800 900 1000 __ __ 630 710 800 900 1000 1250 __ __ __ 710 800 900 1000 >1250 __ __ __ 710 800 900 1000 注:1.高度630mm為優(yōu)先采用值,可根據(jù)具體情況采用560 mm和710mm； 2.當(dāng)中間底座長(zhǎng)度>1250mm時(shí),可從優(yōu)先數(shù)系R10GB321—64中選用。 因此根據(jù)組合機(jī)床的聯(lián)系尺寸，選中間底座的長(zhǎng)為800，寬為800，高為350.5 (2)側(cè)底座(1CC系列) 側(cè)底座的長(zhǎng)度應(yīng)于滑臺(tái)相適應(yīng)，選用1CC401型號(hào)，它的高度有560\630mm兩種，采用560mm，寬度600mm，長(zhǎng)度1350。 1.2.5 計(jì)算切削功率并選用動(dòng)力箱 其中 T:主軸切削扭矩；D:螺紋大徑,D=6mm；p: 螺紋螺距,p=1mm； P: 主軸切削功率(Kw)； v:切削速度()按推薦,加工材料為鑄鐵時(shí) v=4 ~8，已經(jīng)取v= 5.65 計(jì)算得: T=2.396 P=(2.4×5.65)/(9.740×3.14×6)=0.0739 Kw 此時(shí),各主軸的轉(zhuǎn)速按下面的公式計(jì)算: = = =300r/min 12根軸的切削功率為: =P×12=0.0739×12=0.89Kw 主軸箱所需要的功率,應(yīng)等于切削功率空載消耗功率及與負(fù)載成正比的功率損失之和,即: = + + : 主軸箱總功率； : 各主軸切削功率總和， ==0.89 Kw； : 各軸空載消耗功率的總和，根據(jù)<<組合機(jī)床設(shè)計(jì)>>頁(yè)軸的空轉(zhuǎn)功率表格,可計(jì)算出 =0.210 Kw； : 各軸損失功率的總和，一般取傳遞功率的1%，=0.03 Kw。 計(jì)算得: =0.89+0.210+0.03=1.13 Kw 在確定攻絲電機(jī)功率時(shí),應(yīng)考慮絲錐鈍化的影響,一般按計(jì)算功率的1.5~2.5倍選取。 ×(1.5~2.5 )=1.71~2.825 Kw 根據(jù)<<組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>頁(yè)動(dòng)力箱的選用標(biāo)準(zhǔn),選用的動(dòng)力箱型號(hào)為1TD40,電動(dòng)機(jī)功率是3.0 Kw,驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速是480r/min。 1.2.6. 根據(jù)通用部件的配套關(guān)系選用與動(dòng)力箱匹配的其他通用部件 參考<<組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)>>P14頁(yè)表2---3 部件名稱 標(biāo)準(zhǔn) 名義尺寸(mm) 320 400 液壓滑臺(tái) GB3668.4-83 1HY32 1HY32M 1HY40 1HY40M 動(dòng)力箱 GB3666.5-83 1TD32 1TD40 側(cè)底座 GB3666.6-83 1CC321 1CC322 1CC401 1CC402 選用 液壓滑臺(tái) 動(dòng)力箱 側(cè)底座 1HY40 1TD40 1CC401 第二章 組合機(jī)床的概述 2.1組合機(jī)床及其特點(diǎn) 組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效率專用機(jī)床。它能夠?qū)σ环N或幾種零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序，生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定。 組合機(jī)床與通用機(jī)床、其他專用機(jī)床比較，具有以下特點(diǎn)： （1） 組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)部件約占全部機(jī)床零、部件總量的70-80%,因此設(shè)計(jì)和制造的周期短，投資少，經(jīng)濟(jì)效果好。 （2） 由于組合機(jī)床可以采用多刀加工，并且自動(dòng)化程度高，因而比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高， 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)強(qiáng)度低。 （3） 組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過(guò)周密設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有專門廠成批制造，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、工作可靠，使用和維修方便。 （4） 在組合機(jī)床上加工零件時(shí)，由于采用專用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置等，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求不高。 （5） 當(dāng)被加工產(chǎn)品更新時(shí)，采用其他類型的專用機(jī)床時(shí)，其大部分部件要報(bào)廢。用組合機(jī)床時(shí)，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件可以重復(fù)使用，不必另行設(shè)計(jì)和制造。 （6） 組合機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動(dòng)線，以適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)需要。 2.2組合機(jī)床的工藝范圍、加工精度及配置形式 組合機(jī)床可以完成的工藝有鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削、刮平面、倒角、切槽及滾壓等。而且現(xiàn)在隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展,其工藝范圍也在不斷的擴(kuò)大。 就設(shè)計(jì)的攻絲組合機(jī)床而言,若潤(rùn)滑條件良好,在鑄鐵件上加工出的螺孔可以達(dá)到2級(jí)精度,表面粗糙度達(dá)到Ra1.6微米。 螺孔的位置精度由于攻絲時(shí)以工件底面為定位基準(zhǔn),加上其他誤差的影響,一般可以達(dá)到0.25mm,機(jī)床精度較高時(shí)可以達(dá)到0.15mm。 2.3組合機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟 2.3.1 擬訂方案階段 1.制定工藝方案 這是設(shè)計(jì)組合機(jī)床最重要的一步。工藝方案制定的正確與否,將決定機(jī)床能否達(dá)到“體積小,重量輕,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,效率高,質(zhì)量好”的要求。 為了使工藝方案制定得合理,必須從認(rèn)真分析被加工零件的圖紙開始,深入現(xiàn)場(chǎng)全面了解被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),加工部位,尺寸精度,表面粗糙度和技術(shù)要求,定位夾緊方式,工藝方法和加工過(guò)程所采用的刀具,切削用量及生產(chǎn)率等要求,分析其優(yōu)缺點(diǎn),從而確定零件在機(jī)床上完成的工藝方法及內(nèi)容,決定刀具的種類結(jié)構(gòu)形式和數(shù)量及切削用量等。 2.確定機(jī)床的配置形式 根據(jù)確定的工藝方案,確定機(jī)床的配置形式,并定出影響機(jī)床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。 3.總圖設(shè)計(jì)---三圖一卡 在選定工藝方案并確定機(jī)床配置形式結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上,進(jìn)行方案圖紙的設(shè)計(jì)。 2.3.2 技術(shù)設(shè)計(jì)階段 根據(jù)已經(jīng)確定的工藝和結(jié)構(gòu)方案,按照加工示意圖和機(jī)床聯(lián)系尺寸圖等開展部件設(shè)計(jì),繪制夾具主軸箱等的裝配圖。 2.3.3 工作設(shè)計(jì)階段 (1) 繪制所有專用零件圖并繪制出潤(rùn)滑冷卻管路系統(tǒng)圖及機(jī)床總圖。 (2) 編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 2.4組合機(jī)床的發(fā)展趨向 2.4.1 提高通用部件的水平 提高通用部件的水平可以提高部件的精度和動(dòng)靜性能，因而使被加工零件的精度明顯提高,表面粗糙度減小。 2.4.2 優(yōu)化裝夾方案 在我所設(shè)計(jì)的攻絲組合機(jī)床上，為了降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省裝夾工件的時(shí)間和保證定位的快速、可靠，我設(shè)計(jì)的夾具夾緊裝置有兩根螺柱作為支撐，兩根螺柱之間的距離大于零件的尺寸，零件的定位方案是以零件的3個(gè)面進(jìn)行定位，工人在裝夾時(shí)，就能從正面直接把零件裝進(jìn)夾具，緊靠定位元件，然后夾緊，這樣就使工人操作簡(jiǎn)單，提高的工作效率。 第3章 組合機(jī)床工藝方案及配置方式的確定 3.1 組合機(jī)床工藝方案的確定 3.1.1工藝基準(zhǔn)面的分析 1. 箱體類零件工藝基準(zhǔn)面的選擇 箱體類零件工藝基準(zhǔn)面的選擇原則： 　1) 選擇的定位基準(zhǔn)面應(yīng)確保工件穩(wěn)定定位，定位面應(yīng)盡量大一些。同時(shí),基準(zhǔn)面的光潔度、平直性越好越有利于保證定位的精確程度。 　2)定位基準(zhǔn)面的選擇應(yīng)考慮到夾緊的方便,夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 3)應(yīng)盡量采用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面為工藝基準(zhǔn)面。 4)考慮裝卸工件的方便。 加工零件D180N柴油機(jī)箱體為箱體類零件。零件有精度高的孔系要加工，既可以采用一面兩孔的定位方法,也可以采用三個(gè)平面定位的方法。一面兩孔的定位方式，對(duì)定位柱銷的形狀和位置精度有很高的要求，更重要的是在反復(fù)的裝卸工件的過(guò)程中，柱銷極易發(fā)生磨損，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，定位面積比較大，在裝卸工件的過(guò)程中，定位面發(fā)生的磨損相對(duì)于大面積的平面來(lái)說(shuō)比較小，而且比較均勻。本設(shè)計(jì)采用了后面一種定位方法。 綜合考慮以上因素,決定: 　三面定位中, D180N柴油機(jī)箱體零件圖上俯視圖前表面為主定位面,限制工件的三個(gè)自由度；右表面為次定位面,限制工件兩個(gè)自由度；正視圖頂平面限制工件一個(gè)自由度。 　2. 確定工件的夾壓位置 確定工件的夾壓位置時(shí)考慮到如下問(wèn)題: 保證工件夾壓后定位穩(wěn)定，并有足夠的剛度，夾壓點(diǎn)的位置應(yīng)夾壓合力盡量落在定位平面之內(nèi),力求接近定位平面的中心。 力求使夾壓部位靠近箱體的壁或筋,減少夾壓后變形。 3.1.2 加工工藝的分析 組合機(jī)床上常用的攻螺紋方法 在組合機(jī)床上常用絲錐攻制螺紋,其特點(diǎn)是當(dāng)絲錐攻入1~2絲之后,則絲錐會(huì)自行引進(jìn),主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間的嚴(yán)格關(guān)系由絲錐自身保證,即自引法攻絲。 =np : 絲錐每分鐘自行引進(jìn)量() n : 絲錐每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)() p : 絲錐螺紋螺距,p=1mm 為了保證絲錐穩(wěn)定可靠地攻入工件和不干擾絲錐的自行引進(jìn),要求主軸系統(tǒng)向前進(jìn)給與絲錐的自行引進(jìn)完全同步。 即 = : 主軸系統(tǒng)的進(jìn)給量()。 實(shí)際上,無(wú)論哪一種攻螺紋主軸都難于達(dá)到這一點(diǎn)。因此,絲錐和主軸系統(tǒng)都不是剛性連接,而是在兩著之間設(shè)有進(jìn)給差的補(bǔ)償環(huán)節(jié)。 3.1.3 確定組合機(jī)床工藝方案時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 1. 攻絲工序要盡量放在最后進(jìn)行。因?yàn)楣ソz通常都需要潤(rùn)滑,如果設(shè)在前面,潤(rùn)滑油液將粘附在工件上,而弄臟其他機(jī)床,而且加工時(shí)會(huì)冒煙。 2. 孔間中心距離的限制 在確定組合機(jī)床加工工藝時(shí),要考慮可以同時(shí)加工的最小孔間中心距。由于主軸箱上的主軸結(jié)構(gòu)的需要,以及保證必須的加工精度的需要和工作可靠性的要求,組合機(jī)床攻絲時(shí)對(duì)于通用的主軸箱,其主軸間的最小間距是28.5mm。 現(xiàn)在,被加工的柴油機(jī)箱體上的螺紋孔中心的間距是50mm>28.5mm。 所以,能夠滿足孔間最小中心距離的要求。 3.1.4切削用量的選擇 1. 確定切削用量時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 1). 切削用量的選擇應(yīng)盡可能達(dá)到合理地利用所用的刀具,充分發(fā)揮其性能。 2). 在選擇切削用量時(shí),應(yīng)注意產(chǎn)品批量的影響。 在大批大量生產(chǎn)中,組合機(jī)床要求很高的生產(chǎn)效率,自然地切削用量就應(yīng)該大一些，本設(shè)計(jì)的組合機(jī)床就是這種情況。 對(duì)于在鑄鐵件上加工螺紋,推薦的切削用量是v=4 ~8，取v= 5.65。 3.2 組合機(jī)床配置形式的選擇 組合機(jī)床有大型和小型兩種，本設(shè)計(jì)的是大型組合機(jī)床。 大型組合機(jī)床的配置形式有:臥式單面組合機(jī)床、立式單工位組合機(jī)床、臥式雙面組合機(jī)床、復(fù)合式雙面組合機(jī)床、臥式多面組合機(jī)床、復(fù)合式多面組合機(jī)床等等。 根據(jù)被加工零件的特點(diǎn),選用臥式單工位組合機(jī)床就可以滿足零件加工的需要。 設(shè)計(jì)的組合機(jī)床夾具采用了固定式的結(jié)構(gòu)，這樣,機(jī)床可以達(dá)到的加工精度高。 第四章 三圖一卡的設(shè)計(jì) 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì),就是針對(duì)零件,在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上,進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣文件設(shè)計(jì)。其內(nèi)容包括被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖以及生產(chǎn)率計(jì)算卡。 4.2.1 被加工零件工序圖 1. 被加工零件工序圖的內(nèi)容 被加工零件工序圖是根據(jù)制訂的工藝方案,表示所設(shè)計(jì)的機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容,加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求,加工用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和本機(jī)床加工前余量的圖樣。其主要內(nèi)容包括: 1). 被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。 2). 本工序所選用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位以及夾緊方向。 3). 本工序加工表面的尺寸、精度表面粗糙度、形位公差等技術(shù)要求以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求。 4). 注明被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度以及加工部位的余量。 2. 按照規(guī)定繪制被加工零件工序圖 繪制被加工零件工序圖時(shí)按照了如下的規(guī)定: 1) 繪制被加工零件工序圖表達(dá)應(yīng)該清晰明了,突出本工序內(nèi)容,按照一定的合適比例,繪制足夠的視圖以剖面。本加工工序加工部位用粗實(shí)線表示,其余部位用細(xì)實(shí)線表示。 2) 注意事項(xiàng): 本加工工序加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基準(zhǔn)發(fā)生直接關(guān)系。 當(dāng)本工序有特殊要求時(shí)必須注明。本設(shè)計(jì)中必須注明的特殊要求是: 攻絲12- M6深14mm，所以要加工的螺孔不是通孔。 4.2.2 加工示意圖 加工示意圖是反映零件加工的工藝方案,表示了加工零件在機(jī)床上加工過(guò)程,刀具、輔具的布置情況以及工件、夾具刀具等機(jī)床各部件間的相對(duì)位置關(guān)系,機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等。 其主要內(nèi)容為: (1) 反映機(jī)床的加工方法、加工條件及加工過(guò)程： 加工方法： 絲錐攻制螺紋。 (2) 決定刀具類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、尺寸： 絲錐采用長(zhǎng)柄機(jī)用絲錐，數(shù)量12根。 (3) 決定主軸的結(jié)構(gòu)類型、規(guī)格尺寸及外伸長(zhǎng)度： 主軸采用前后支承均為推力球軸承和無(wú)內(nèi)圈滾子軸承的攻絲主軸，外伸長(zhǎng)度120mm。 取主軸直徑d=15mm，驗(yàn)算如下： 由d=B 得M= （其中可查取B=5.2） ∴ M= 又 W 則 查得45鋼的=31 ∴ 符合 (4) 選擇標(biāo)準(zhǔn)的浮動(dòng)卡頭、導(dǎo)向裝置、攻絲靠模裝置,并決定它們的結(jié)構(gòu)、參數(shù)及尺寸： 攻絲卡頭采用通用的大型組合機(jī)床用攻絲卡頭1-T0637-03。 卡頭號(hào)：1號(hào)；莫氏圓錐：1號(hào)。 (5) 標(biāo)明主軸、攻絲卡頭、夾具與工件間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。 4.2.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 繪制聯(lián)系尺寸圖，一般是在已畫出被加工零件圖、加工示意圖，并初選動(dòng)力部件及與其配套的通用部件之后進(jìn)行的。對(duì)于機(jī)床的某些重要尺寸也應(yīng)在畫聯(lián)系尺寸圖之前的方案設(shè)計(jì)階段初步確定，如機(jī)床的裝料高度，主軸箱輪廓尺寸及夾具輪廓尺寸等。尤其對(duì)于加工精度要求較高，比較復(fù)雜的組合機(jī)床，往往需要預(yù)先畫出夾具方案的詳細(xì)草圖，以確定其主要輪廓尺寸。所以，總體設(shè)計(jì)更確切地說(shuō)是包括夾具方案草圖在內(nèi)的設(shè)計(jì)。 1）.夾具輪廓尺寸的確定 組合機(jī)床夾具是保證零件加工精度的重要專用部件。這里所要確定的夾具輪廓尺寸主要是指夾具底座的長(zhǎng)寬高。這些尺寸的確定，除了首先必須考慮工件的輪廓尺寸、形狀、具體結(jié)構(gòu)外，還須考慮能夠布置下保證加工要求的定位、限位、夾緊機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向系統(tǒng)，并要考慮夾具底座與機(jī)床其它部件連接、固定所需要的尺寸。對(duì)精加工機(jī)床，不應(yīng)過(guò)分追求尺寸小，一定要確保夾具具有足夠的剛性。初定夾具輪廓尺寸是760 x 620x420。 2）.機(jī)床裝料高度H 的確定 裝料高度是指機(jī)床上工件的定位基準(zhǔn)面到地面的垂直距離。我國(guó)過(guò)去設(shè)計(jì)組合機(jī)床的裝料高度一般取H=850毫米。為提高通用部件及支承部件的剛度并考慮自動(dòng)線設(shè)計(jì)時(shí)中間底座內(nèi)要安裝夾具輸送、冷卻排屑裝置，新頒布的組合機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)推薦裝料高度H=1060毫米，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一致?，F(xiàn)階段，設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，裝料高度可視具體情況在H=850～1060毫米間選擇。 因?yàn)橹鬏S箱最低主軸必須和工件最低孔同心。所以機(jī)床裝料高度H按照如下的公式計(jì)算： +5++0.5+=+ 其中： ： 側(cè)底座高度。對(duì)于1CC401側(cè)底座，=560mm。 5 ： 側(cè)底座與滑臺(tái)之間的調(diào)整墊片的厚度。 ： 滑臺(tái)總高（mm）?；_(tái)1HY40：=320mm。 0.5： 主軸箱體最低面與滑臺(tái)頂面的間隙。 ： 最低主軸高度（毫米）。根據(jù)主軸箱總裝配圖，=170 mm。 ： 工件上最低孔到工件最低定位面的距離（毫米）。 由加工示意圖可知，=20mm。 所以，560+5+320+0.5+170=H+20 解得：H=1035.5mm。 本機(jī)床裝料高度H=1035.5毫米。 3）.中間底座輪廓尺寸的確定 中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上面安裝連接的需要。其長(zhǎng)度方向尺寸要根據(jù)所選動(dòng)力部件及其配套部件的位置關(guān)系，照顧各部件聯(lián)系尺寸的合理性來(lái)確定。非常重要的是，一定要保證加工終了位置時(shí)，工件端面至主軸箱前端面的距離不小于加工示意圖上要求的距離。同時(shí)，要考慮動(dòng)力部件處于加工終了位置時(shí)，主軸箱與夾具外輪廓間應(yīng)有便于機(jī)床調(diào)整、維修的距離。為便于切削及冷卻液回收，中間底座周邊須有足夠?qū)挾鹊臏喜邸? 初定出中間底座的長(zhǎng)寬高尺寸后，應(yīng)優(yōu)先在通用部件標(biāo)準(zhǔn)中選用尺寸與之相近的標(biāo)準(zhǔn)中間底座以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。但往往由于機(jī)床裝料高度和夾具輪廓尺寸已先根據(jù)加工情況及車間工件運(yùn)送滾道等具體條件定出，則造成中間底座不能選擇通用件，而須參考類似中間底座專門設(shè)計(jì)。 4）.主軸箱輪廓尺寸的確定 繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖時(shí)，著重要確定的尺寸是主軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度。 圖3-1 主軸箱輪廓尺寸確定 主軸箱寬度B、高度H的大小主要與被加工零件孔的布置有關(guān)，可按下式確定： 式中： b—— 工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（毫米）。已知b=216mm。 —— 最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（毫米）。 h—— 工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（毫米）。已知h=114mm。 ——最低主軸高度（毫米）。 為保證主軸箱有排布齒輪的足夠空間，推薦＞70～100毫米。取=100mm。 主軸箱最低主軸高度h1須考慮到與工件最低孔位置、機(jī)床裝料高度、滑臺(tái)滑座總高、側(cè)底座高度、滑座與側(cè)底座之間調(diào)整墊高度等尺寸之間的關(guān)系而確定。對(duì)于臥式機(jī)床，要保證潤(rùn)滑油不致從主軸襯套處泄漏外，一般取 ＞85～140毫米。取=17.mm。 B=216+2×100=416mm。 H=114+172+100=386mm。 按照通用的主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱體的輪廓尺寸為B×H=500×500毫米。 5）聯(lián)系尺寸圖的繪制 以工件左端面為基準(zhǔn)，根據(jù)前面已經(jīng)確定的工件端面至主軸箱前端面的最小距離382毫米確定機(jī)床左面主軸箱前端面的軸向位置。再根據(jù)主軸箱最低主軸高度位置尺寸172毫米及主軸箱輪廓尺寸長(zhǎng)×寬×厚=500×500×570毫米畫出左主軸箱外廓。主軸箱以其后蓋與動(dòng)力箱定位連接，根據(jù)已選擇的1TD40動(dòng)力箱的安裝聯(lián)系尺寸畫出動(dòng)力箱輪廓。 在機(jī)床長(zhǎng)度方向上，通常動(dòng)力箱后端面應(yīng)與滑臺(tái)后端面平齊安裝。 液壓滑臺(tái)的右端面距離側(cè)底座最右端為80mm。 滑座安裝在液壓滑臺(tái)上。滑座的最右端至液壓滑臺(tái)的最右端的距離是68mm，即是后備量。 為便于機(jī)床的調(diào)整和維修，滑座與側(cè)底座之間需加5毫米厚的調(diào)整墊。 4.2.4機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 根據(jù)選定的機(jī)床工作循環(huán)所要求的工作行程長(zhǎng)度、切削用量、動(dòng)力部件的快進(jìn)及工進(jìn)速度等，就可計(jì)算機(jī)床的生產(chǎn)率及生產(chǎn)率計(jì)算卡，用以反應(yīng)機(jī)床的加工過(guò)程，完成每一動(dòng)作所需的時(shí)間，切削用量，機(jī)床生產(chǎn)率及機(jī)床負(fù)荷率。 1.確定動(dòng)力部件的工作循環(huán)及工作行程 動(dòng)力部件的工作循環(huán)是指：加工時(shí)動(dòng)力部件從原始位置開始運(yùn)動(dòng)到加工終了位置又返回到原始位置的動(dòng)作過(guò)程。一般包括快速引進(jìn)、工作進(jìn)給、工作退回、快速退回等動(dòng)作。 有時(shí)還有中間停止、多次往復(fù)進(jìn)給、跳躍進(jìn)給、死檔鐵停留等特殊要求，這是根據(jù)具體的加工工藝需要確定的。 下面討論工作行程長(zhǎng)度的確定： （1） 攻進(jìn)和攻退長(zhǎng)度 攻進(jìn)長(zhǎng)度等于攻退長(zhǎng)度。攻進(jìn)長(zhǎng)度應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度L=14 與刀具切入長(zhǎng)度 和切出長(zhǎng)度L2之和。切入長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)工作端面的誤差情況在5-10 毫米之間選擇，選取誤差大時(shí)取大值。設(shè)計(jì)中取=8mm。對(duì)于12-M6深14的螺紋來(lái)說(shuō)，因?yàn)椴还ネǎ訪2=0mm。 （2） 快速退回長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和 快速引進(jìn)是指動(dòng)力部件把主軸箱連同刀具從原始位置送進(jìn)到工件進(jìn)給開始位置，其長(zhǎng)度按加工具體情況確定。假如刀具剛性較好，且能夠滿足生產(chǎn)率的要求，那么，為使動(dòng)力滑臺(tái)的導(dǎo)軌在全長(zhǎng)形成上均勻磨損，也可使快退行程長(zhǎng)度加大。 (3) 動(dòng)力部件總行程長(zhǎng)度 動(dòng)力部件的總行程除應(yīng)保證要求的工作循環(huán)外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具方便，即考慮前、后備量。 前備量是指因刀具磨損或補(bǔ)償制造、安裝誤差，動(dòng)力部件尚可向前調(diào)節(jié)的距離。后備量是指考慮刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中取出所需要的軸向距離。理想情況是保證刀具退離夾具導(dǎo)套外端面的距離大于接桿插入主軸孔內(nèi)（或刀具插入接桿孔內(nèi)）的長(zhǎng)度。因此，動(dòng)力部件的總行程為快退行程長(zhǎng)度與前后備量為選擇標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)或設(shè)計(jì)專用動(dòng)力部件的依據(jù)。 1） 理想生產(chǎn)率Q（件/小時(shí)） 指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。任務(wù)書上要求完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)5萬(wàn)臺(tái)以上。取A=5萬(wàn)臺(tái)。理想生產(chǎn)率與全年工時(shí)總數(shù)K有關(guān)。采用單班制生產(chǎn)，取K=1750小時(shí)。 = =28.57件/小時(shí) 2） 實(shí)際生產(chǎn)率 指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可以生產(chǎn)的零件數(shù)量。 （件/小時(shí)） 式中：——生產(chǎn)一個(gè)零件所需的時(shí)間（分） 其中： ——分別為刀具第Ⅰ，第Ⅱ工作進(jìn)給行程長(zhǎng)度（毫米）。根據(jù)加工示意圖，=切入長(zhǎng)度+攻絲長(zhǎng)度=8+14=22mm。 ——分別為絲錐第Ⅰ、第Ⅱ工作進(jìn)給量（毫米/分）。根據(jù)加工示意圖==304mm/min ——當(dāng)加工沉孔、止口、倒角、光整表面時(shí)，動(dòng)力滑臺(tái)在死擋鐵上的停留時(shí)間，通常指刀具在加工終了時(shí)無(wú)進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)5～10轉(zhuǎn)所需時(shí)間（分）?，F(xiàn)在，對(duì)于攻絲而言，絲錐在完成攻絲后要立即反轉(zhuǎn)。故=0。 ——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)，快退行程長(zhǎng)度（毫米）。根據(jù)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，=280mm。 ——?jiǎng)恿Σ考焖傩谐趟俣取２捎脵C(jī)械動(dòng)力部件取5～6米/分；液壓動(dòng)力部件取3～10米/分。對(duì)于液壓滑臺(tái)，取=6米/分。 ——直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換的時(shí)間，一般取0.1分。 ——工件裝卸時(shí)間，它取決于工件重量、裝卸是否方便及工人的熟練程度。一般取0.5～1.5分，取=1.5分。 所以， =1.766分 =33.98件 計(jì)算出的機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率滿足理想生產(chǎn)率要求，即，說(shuō)明選擇的切削用量、機(jī)床設(shè)計(jì)方案是合理的。 3） 機(jī)床負(fù)荷率當(dāng)時(shí)，計(jì)算負(fù)荷率： ==0.841。機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡見下頁(yè)： 4） 被加工零件 圖號(hào) 毛坯種類 鑄件 名稱 D180N柴油機(jī)箱體 毛坯重量 40Kg 材料 HT200 硬度： HBS175~225 工序名稱 攻螺紋孔12-M6深14 工序號(hào) 序號(hào) 工步名稱 被加工零件數(shù) 加工直徑 加工長(zhǎng)度 工作行程 切削速度 每分鐘轉(zhuǎn)速（r） 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 每分鐘進(jìn)給量 工 時(shí) 機(jī)動(dòng)時(shí)間 輔助時(shí)間 共計(jì) 1 裝入工件 1 0.15 0.5 2 工件定位.夾緊 0.02 0.08 3 動(dòng)力部件快進(jìn) 120 0.05 0.02 4 動(dòng)力部件攻進(jìn) M6 22 22 5.73 304 1 304 0.01 0.073 5 死擋鐵停留 0.02 6 動(dòng)力部件攻退 22 5.73 304 1 304 0.01 0.073 6 動(dòng)力部件快退 120 0.05 0.02 7 松開工件 0.02 0.02 8 卸下工件 0.15 0.5 備注 本機(jī)床裝卸工件時(shí)間取為1.3分 單件總工時(shí) 0.46 1.306 1.766 機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率 33.98件/小時(shí) 機(jī)床理想生產(chǎn)率 28.57件/小時(shí) 負(fù)荷率 0.841 第5章 組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 5.1 組合機(jī)床夾具概述 夾具是組合機(jī)床的重要組成部件,是根據(jù)機(jī)床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專門設(shè)計(jì)的。 組合機(jī)床夾具看起來(lái)和一般夾具的作用很相近,但其結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求卻有很顯著甚至是根本的區(qū)別。組合機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)和性能,對(duì)組合機(jī)床配置方案的選擇,有很大的影響。 一般的機(jī)床夾具是作為機(jī)床的輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的,而組合機(jī)床的夾具是組合機(jī)床的主要組成部分,其設(shè)計(jì)工作是整個(gè)組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要部分之一。 組合機(jī)床夾具和機(jī)床的其他部件有極其密切的聯(lián)系。組合機(jī)床夾具是保證加工精度的關(guān)鍵部件,其設(shè)計(jì)制造和調(diào)整都有嚴(yán)格的要求。 組合機(jī)床夾具應(yīng)便于實(shí)現(xiàn)定位和夾壓的自動(dòng)化,并有動(dòng)作完成的檢查信號(hào),保證切屑從加工空間自動(dòng)排除,便于觀察和檢查。 按結(jié)構(gòu)特點(diǎn),組合機(jī)床夾具分為單工位和多工位夾具兩大類。本設(shè)計(jì)完成的是單工位夾具的設(shè)計(jì)。 5.2 組合機(jī)床夾具的總體設(shè)計(jì) 5.2.1組合機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)步驟 (1) 認(rèn)真研究分析所要設(shè)計(jì)的夾具的原始數(shù)據(jù)和要求,被加工零件的特點(diǎn),工藝安排和加工方法,機(jī)床特點(diǎn)等。此外,還要考慮裝卸方式夾壓方法、有無(wú)冷卻液以及切屑排除等具體要求。 (2) 擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案和進(jìn)行必要的計(jì)算 根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)中確定的工件定位基面、夾壓位置、加工方法等,制定夾具的總體方案。首先繪制工件的外形,然后在工件四周的相應(yīng)位置上表示出夾具的結(jié)構(gòu)。最后進(jìn)行夾壓力計(jì)算和必要的強(qiáng)度計(jì)算。為了提高質(zhì)量和縮短設(shè)計(jì)制造周期,在擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案時(shí),盡量采用了通用的部件和零件。 (3) 組合機(jī)床夾具的總圖和零件設(shè)計(jì) 在已確定的夾具結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)夾具總圖和零件圖。按本組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的主要功能,其結(jié)構(gòu)分為兩大部分,即定位支撐結(jié)構(gòu)和夾緊結(jié)構(gòu)。 5.2.2組合機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)方案的制定 一、定位方式的選擇 采用三面定位。主定位面為底面，因?yàn)樗€要承受工件的重量，所以接觸面積要大些。該面采用了三條定位支承板，消除了工件的三個(gè)自由度，選擇的定位支承板應(yīng)盡可能狹而長(zhǎng)，同時(shí)應(yīng)有足夠的剛度。為了使所有定位平面能保持在同一平面內(nèi)，在裝配后，應(yīng)經(jīng)過(guò)一次磨平。它用3個(gè)螺釘固定在夾具體上,螺釘?shù)囊?guī)格是:M1040。 支承板規(guī)格是: 支承板 A25x220 GB2236-80. 材料:T8 熱處理后硬度是55~60HRC。 次定位面選在夾具的右部。該面采用了支承板,采用3個(gè)M840的螺釘固定在夾具體上，它的主要作用是作工件推入夾具體時(shí)導(dǎo)向用。它消除了工件的兩個(gè)自由度。其規(guī)格是: 支承板 A16160 GB2236-80 材料:T8. 熱處理后硬度是55~60HRC。 定位支承板和支承塊緊固在夾具本體的鑄造凸臺(tái)上。這樣可以減少夾具本體的加工面積,減少加工時(shí)間。 考慮到工件裝卸的方便，最后一個(gè)定位面選擇在夾具體的后壁上。采用支撐釘，它消除了工件的一個(gè)自由度。 支撐釘 B20x10 GB2236-80 材料：T8 熱處理：滲碳深度0.8～1.2mm，淬火60～64HRC。 二、 夾緊機(jī)構(gòu)的選擇及設(shè)計(jì) （1）、進(jìn)行夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循如下的諸要求： 1） 必須保證定位準(zhǔn)確可靠，而不能破壞定位 2） 工件和夾具的變形必須在允許的范圍內(nèi) 3） 夾緊機(jī)構(gòu)必須可靠 4） 夾緊機(jī)構(gòu)操作必須安全、省力、方便、迅速，符合工人操作習(xí)慣。 （2）、夾緊動(dòng)力 夾緊動(dòng)力可以來(lái)自于機(jī)械機(jī)構(gòu)、或者液壓缸或者氣壓缸等。 機(jī)械機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是夾緊可靠；但其需要人工操作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不利于提高生產(chǎn)效率，因此不能用于大批大量的生產(chǎn)。 氣壓夾緊的優(yōu)點(diǎn)是夾緊動(dòng)作迅速，但是其體積龐大，不便于減小夾具的體積。 液壓夾緊的優(yōu)點(diǎn)是夾緊動(dòng)作迅速，夾緊力大，夾緊可靠，有利于提高生產(chǎn)效率。而且液壓缸體積小，易于減小夾具的體積。 綜合以上因素，設(shè)計(jì)中采用了液壓夾緊。 （3）、攻絲時(shí)工件所受力分析 攻絲時(shí),工件在絲錐的軸向方向上所受的軸向力很小,一般的情況下可以忽略不計(jì)。在絲錐圓周的切線方向上受扭轉(zhuǎn)力矩,使得工件有發(fā)生傾倒的趨勢(shì)，夾具的夾緊力主要是平衡工件所受的傾覆力矩。 （4）、必要的夾緊力計(jì)算和液壓缸的選用。 1.計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮的計(jì)算系數(shù) 1）摩擦系數(shù) 各種不同接觸表面間的摩擦系數(shù)是不同的。 對(duì)于支承板安裝后又磨平，工件接觸表面為加工過(guò)的表面的情況，查手冊(cè)得推薦值：f=0.15～0.25，取f=0.20。 2）安全系數(shù) K= ：基本安全系數(shù)。一般取1.5。 ：加工狀態(tài)吸系數(shù)。粗加工取=1.0。 ： 刀具鈍化系數(shù)。一般取1.0～1.9。取=1.9。 ：切削特點(diǎn)系數(shù)。斷續(xù)切削取=1.0 ：夾緊力穩(wěn)定系數(shù)。手動(dòng)夾緊取=1.3，機(jī)動(dòng)夾緊取=1.2。 ：僅在有力矩企圖使工件回轉(zhuǎn)時(shí)才應(yīng)考慮支承面接觸情況。若工件安裝在支承板上，取=1.5。 K==1.5×1.0×1.9×1.0×1.2×1.5=5.13 2. 必要的夾緊力計(jì)算 =K×f×W W：工件的重力。工件質(zhì)量約是40㎏。W=400N。 =5.13×0.2×400=410.4N。 3． 液壓缸的選用 選用了通用的T5016Ⅰ型前法蘭式液壓缸，行程30mm，缸徑D=65mm。安裝螺釘是6-M12×45。油液工作壓力25㎏/，有效的工作壓力是20㎏/。 因此，T5016Ⅰ型前法蘭式液壓缸能提供的有效的壓力是 ==663325N 大于。說(shuō)明選用合理。該壓力足以克服工件被加工時(shí)所受的傾覆力矩，保證加工過(guò)程的順利進(jìn)行。 （5） 夾緊力方向及夾緊力作用點(diǎn)的確定 1．夾緊力方向的確定。 夾緊力方向確定時(shí)應(yīng)盡量遵循下列的各原則： a— 夾緊力的方向應(yīng)有利于工件的定位而不能破壞定位，一般要求夾緊力應(yīng)垂直于第一定位基準(zhǔn)面。 b— 夾緊力的方向應(yīng)與工件剛性高方向相一致 c— 夾緊力的方向應(yīng)盡量與切削力和重力方向一致，有利于減小夾緊力 綜合考慮到以上各原則，確定夾緊力方向豎直向下。 2．夾緊力作用點(diǎn)的選擇： 1)夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)與支撐點(diǎn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)應(yīng)，或在支撐點(diǎn)確定的區(qū)域內(nèi)，以避免破壞定位或造成較大的夾緊變形。 2)夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)作用在工件剛度高的部位。 3)夾緊力的作用點(diǎn)和支撐點(diǎn)盡可能靠近切削部位。 4)夾緊力的反作用力不應(yīng)使夾具產(chǎn)生影響加工精度的變形。 （6）夾緊裝置的設(shè)計(jì) 液壓缸的芯軸上用M16的螺紋聯(lián)接著接桿。但是，接桿并不能直接把夾緊力作用在被加工的零件上。接桿的尾部接一個(gè)弧型壓塊，型號(hào)為B100x20 GB2174-80。這樣做的好處是擴(kuò)大了工件的受力面積，工件上受力均勻，提高了加工過(guò)程中工件的穩(wěn)定性，易于保證工件加工的精度要求。 接桿與弧型壓塊的連接方法見夾具裝配圖。 四 夾具本體的設(shè)計(jì) 夾具本體的設(shè)計(jì)一般要求有: 1) 足夠的剛度和強(qiáng)度 2) 較輕的重量 3) 安裝要穩(wěn)定 4) 保證工件裝卸方便 5) 工藝性要好 6) 便于清理切屑和贓物 7) 保證使用安全 夾具本體最常用的制造方式為鑄造。 它的工藝性好,可以鑄出較復(fù)雜的形狀.一般能保證較好的剛度,而且重量輕,機(jī)械加工量小,對(duì)于表面位置精度要求較高的本體,用刮削來(lái)保證其精度時(shí),采用鑄件更為合適,另外,鑄件工作時(shí)吸收振動(dòng)的性能好,故應(yīng)用廣泛。 鑄鐵為最常用的材料,它價(jià)格便宜,抗振性能好,塑性很小,再使用過(guò)程中,可以保持較高的精度。 考慮到以上的因素,決定夾具本體采用鑄鐵件。 材料為HT200。夾具體壁厚20mm 。 夾具的制造多為單件生產(chǎn)，其結(jié)構(gòu)工藝性的好壞，對(duì)夾具制造的精度、生產(chǎn)周期等有著很大的影響。尤其是夾具體，因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變化較多，又是夾具中最大的零件，定位件和其他的一些元件都要安裝在夾具本體上，各個(gè)表面間的相互位置精度和表面本身的精度要求都很高，因此，夾具本體的構(gòu)造工藝性比其他的零件更為突出。 在設(shè)計(jì)夾具本體的過(guò)程中,考慮到的鑄造工藝性問(wèn)題有: 1) 注意拔模斜度一般為2~3度 2) 合理布置加強(qiáng)筋,增加夾具本體的剛度 3) 夾具本體的幾何形狀的選擇應(yīng)便于加工 4) 本體的構(gòu)形應(yīng)考慮裝配的可能性和方便性 夾具本體零件的構(gòu)造，對(duì)裝配工作的影響很大，合理選擇夾具本體的結(jié)構(gòu)形狀，會(huì)給夾具的裝配工作帶來(lái)很大的方便。 5) 本體零件圖上的尺寸標(biāo)注應(yīng)便于測(cè)量 夾具本體的構(gòu)造以及尺寸和角度的標(biāo)注都比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)時(shí)除了考慮加工和裝配的工藝性之外，還應(yīng)考慮到測(cè)量的方便性。 考慮到鑄造工藝性，夾具機(jī)構(gòu)的兩個(gè)支承架與夾具體分開鑄造，然后用螺釘和圓錐銷裝配起來(lái)。螺釘?shù)囊?guī)格和數(shù)量是:6-M1045。 5.3 夾具總圖的繪制 當(dāng)選定結(jié)構(gòu)后，即可繪制夾具總圖。 5.3.1 夾具總圖上應(yīng)表示的內(nèi)容 （1） 工件的輪廓圖，特別是定位基準(zhǔn)部分和加工面。（用假想的線畫出） （2） 夾具結(jié)構(gòu)的投影圖和必要的剖面圖。 （3） 夾具總圖上應(yīng)標(biāo)注的主要尺寸及技術(shù)條件。 （4） 有關(guān)制造、使用、調(diào)整等方面的特殊條件和說(shuō)明，以及聯(lián)用的圖號(hào)。 （5） 夾具零件號(hào)。 5.3.2 繪制總圖的程序和要求 （1）、未開始動(dòng)手之前，先初步考慮一下結(jié)構(gòu)的布置，按照預(yù)想的結(jié)構(gòu)大小選取幅面，以能畫下全部的總圖為原則。 （2）、選擇投影面，通常按工件在加工時(shí)操作者正對(duì)的面為投影面。 （3）、按照所處的加工位置，畫出零件的輪廓圖。首先畫出定位基準(zhǔn)，再畫零件外輪廓以及加工部位。有了工件的輪廓，就可以直觀地看出是否會(huì)發(fā)生干涉問(wèn)題。 （4）、 按照工序卡上的定位圖，畫出有關(guān)的定位元件。 （5）、 按照所考慮的夾緊方案，畫出夾緊裝置。 （6）、 畫出夾具本體以及其他的零件。 （7）、 查看圖面是否已經(jīng)把結(jié)構(gòu)全部表明，即夾具上的每種零件都能在總圖上看得清楚，與其他零件的裝配情況也能表示明白。 （8）、注上夾具的零件號(hào)。 （9）、注出總圖上的主要尺寸和技術(shù)條件。 （10）、填寫標(biāo)題欄。 5.3.3 夾具總圖上的主要尺寸和技術(shù)條件 確定夾具總圖上的主要尺寸和技術(shù)條件是夾具設(shè)計(jì)中的重要工作之一。它關(guān)系到夾具的使用、制造、維修、裝配、檢驗(yàn)等，對(duì)夾具的質(zhì)量有著直接的影響。 一、 總圖上需要標(biāo)注技術(shù)要求的表面類別 1．對(duì)于保證零件的加工精度起主導(dǎo)作用的各種表面，即所謂的定位面、找正面等，都應(yīng)標(biāo)注技術(shù)要求。 2． 夾具的某些表面，如果對(duì)夾具的制造、檢驗(yàn)和裝配的質(zhì)量發(fā)生主要影響時(shí)，也必須對(duì)這些表面的精度和配合特性以及它們之間的相對(duì)位置精度標(biāo)注必要的技術(shù)要求。 二、 夾具總圖上主要尺寸公差的確定 對(duì)于平面定位表面，通?？梢圆捎冒凑湛倛D組合后進(jìn)行磨平的加工方法。按照它與夾具安裝面之間的位置關(guān)系，可以標(biāo)注平行度、垂直度等要求，其公差可以由夾具裝配后的精度所確定。 三、 夾具上標(biāo)注主要尺寸和技術(shù)要求時(shí)的注意事項(xiàng) 1． 在確定有關(guān)表面的技術(shù)條件的公差數(shù)值時(shí)，應(yīng)考慮到夾具上基準(zhǔn)面的大小和被測(cè)量面的大小。當(dāng)基準(zhǔn)面較大而被測(cè)量面較小時(shí)，公差可以定得小些。 2． 夾具總圖上的技術(shù)要求應(yīng)盡量采用綜合注法，即總圖上標(biāo)注的技術(shù)要求能控制此處各零件之間的多重配合表面的制造精度。 3． 標(biāo)注主要尺寸和技術(shù)條件時(shí)應(yīng)注意基準(zhǔn)面的選擇。一般應(yīng)盡量采用夾具上較大的使用表面作為基準(zhǔn)面來(lái)標(biāo)注技術(shù)要求。 5.4 夾具的定位誤差分析 因?yàn)樵搳A具采用的是三個(gè)平面定位，不用進(jìn)行夾具的定位誤差計(jì)算。 第6章 組合機(jī)床多主軸箱設(shè)計(jì) 6.1多主軸箱的基本結(jié)構(gòu) 主軸箱按其結(jié)構(gòu)大小可分為大型主軸箱和小型主軸箱兩大類。大型主軸箱又可分為標(biāo)準(zhǔn)主軸箱和專用主軸箱，我們?cè)O(shè)計(jì)的是大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱。 大型攻絲主軸箱主要由箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪、軸套等零件和通用的附加機(jī)構(gòu)組成。主軸箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側(cè)蓋等為箱體類零件。通常，臥式主軸箱的厚度為325毫米。主軸、傳動(dòng)軸、手柄軸（供更換、調(diào)整刀具和主軸箱裝配及維修檢查主軸精度時(shí)回轉(zhuǎn)主軸用）、傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱或電機(jī)齒輪等為傳動(dòng)類零件。葉片油泵、分油器、注油杯、排油塞、通用油盤和防油套等潤(rùn)滑防油元件。 按照通用的標(biāo)準(zhǔn), 主軸箱體厚度取180mm,材料為HT200 ； 后蓋厚度取90mm,材料為HT 250；前蓋基型厚度取為20mm,材料為HT 250 。 攻絲標(biāo)準(zhǔn)主軸采用軸徑15mm的前后支承均為推力球軸承和無(wú)內(nèi)圈磙子軸承的主軸，主軸材料為20Cr鋼,熱處理為S0.5~C59。 傳動(dòng)軸采用了: (1) 圓錐滾子軸承傳動(dòng)軸 (2) 埋頭式傳動(dòng)軸 (3) 手柄軸 (4)攻絲用蝸桿軸 傳動(dòng)軸材料用45鋼,調(diào)質(zhì)處理T215。 齒輪均采用20,熱處理為齒部高頻淬火G54。 6.2 多主軸箱設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容 6.2.1 繪制多主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù) 從”三圖一卡”中已知: 1) 主軸箱輪廓尺寸為500500mm 2) 工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸 3) 工件與主軸箱相對(duì)位置尺寸 根據(jù)這些數(shù)據(jù)可得出繪制多主軸箱設(shè)