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摘 要
一個(gè)國(guó)家的發(fā)展主要依賴工業(yè)生產(chǎn)，工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展水平?jīng)Q定著這個(gè)國(guó)家的未來(lái)發(fā)展方向。先進(jìn)的制造設(shè)備是最直接能夠提升生產(chǎn)力的。
本文所要詳解的是曲軸箱軸承孔端面螺紋底孔的加工方法及其加工用的組合鉆床。此工藝要求同時(shí)加工曲軸箱左右兩端12個(gè)螺紋底孔，并且一次性達(dá)到所要求的加工精度。按照以上要求，設(shè)計(jì)出三圖一卡，裝配圖及夾具。
臥式組合鉆床構(gòu)成零部件大致為滑臺(tái)底座、液壓滑臺(tái)、多軸箱、夾具，附帶動(dòng)力元件等等。本文主要涉及機(jī)床部件標(biāo)準(zhǔn)件的選取，涉及夾具，多軸箱齒輪的配對(duì)及校核。
關(guān)鍵詞：組合鉆床,軸承孔端面,多軸箱,夾具
Abstract
The development of a country depends mainly on the industrial production, and the development level of the industry determines the future development direction of the country. Advanced manufacturing equipment is the most direct to enhance the productivity of.
T This paper will explain the combination drilling machine processing method of crankcase bearing hole face and threaded hole for processing. This process requires simultaneous processing of the crankcase around 12 ends of the threaded hole, and attains required processing precision. According to the above requirements, the design of a three figure 1 card, assembly drawing and fixture.
Horizontal combination drilling machine components generally slide base, hydraulic slipway, multi axle box, fixture, incidental power components and so on. This paper mainly involves the selection of standard parts of machine tools, involving the fixture, the matching of multi axle box and check.
Keyword: Combination drilling machine, end face of bearing bore, multi axle box, clamp
目 錄
摘 要 2
Abstract 3
1．緒 論 4
2.組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 6
2.1 組合機(jī)床方案的制定 6
2.2 確定切削用量及選擇刀具 8
2.3 “三圖一卡”的編制 9
2.4 多軸箱的設(shè)計(jì) 18
3.夾具設(shè)計(jì) 21
3.1 機(jī)床夾具的概述 21
3.2工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 21
3.3工件定位方案和定位元件的設(shè)計(jì) 22
3.4夾緊方案和夾緊元件的設(shè)計(jì) 22
3.5夾具體的設(shè)計(jì) 22
3.6誤差的分析與計(jì)算 22
3.7夾具精度分析計(jì)算 23
4 .結(jié) 論 24
致 謝 25
參考文獻(xiàn) 26
23
Abstract
第二章 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)
1．緒 論
1.1．綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義?
21世紀(jì)制造業(yè)迅速發(fā)展，生產(chǎn)效率決定企業(yè)的存亡，提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，使得企業(yè)最大化利益化是每個(gè)生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注的。隨著時(shí)代發(fā)展，工程師們首先發(fā)明了專用機(jī)床提高生產(chǎn)率，其缺點(diǎn)制造成本高，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，通用性低。多年后，工程師們改善了傳統(tǒng)的機(jī)床，即如今的組合機(jī)床，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)率。組合機(jī)床的特點(diǎn)為一次性可以多把刀具加工或同時(shí)加工多個(gè)工序，產(chǎn)品質(zhì)量也是有增無(wú)減；一般的組合機(jī)床由標(biāo)準(zhǔn)零部件組成，方便零件更換減少生產(chǎn)成本；組合機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)合組成自動(dòng)化生產(chǎn)線，實(shí)行大規(guī)模生產(chǎn)。
如今，組合機(jī)床可以保證高質(zhì)量，高產(chǎn)量，高效率的車間生產(chǎn)。組合機(jī)床自動(dòng)化程度非常高，只需少數(shù)工人加工操作。國(guó)內(nèi)的大中型箱體類零件的鉆孔，擴(kuò)孔等大部分用組合機(jī)床加工。近年來(lái)，組合機(jī)床行業(yè)日益壯大。
1.2.組合機(jī)床的種類與用途
1911年，美國(guó)人發(fā)明了世界上第一臺(tái)組合機(jī)床。當(dāng)時(shí)只是用在汽車行業(yè)，人們發(fā)現(xiàn)其加工效率很高，沒(méi)過(guò)多久，組合機(jī)床遍布世界各地大小工廠中。28年前，我國(guó)剛開始只有小規(guī)模地生產(chǎn)，如今，組合機(jī)床被用于大大小小各個(gè)行業(yè)。組合機(jī)床是提高效率，工業(yè)發(fā)展的完美探索者。組合機(jī)床自動(dòng)化程度比較高，高效，易加工，已經(jīng)成為機(jī)械行業(yè)的新鮮血液。
1.3.組合機(jī)床的發(fā)展與前景
我國(guó)的組合機(jī)床生產(chǎn)水平屬于世界中游，國(guó)內(nèi)大型，多工位的的組合機(jī)床不得不從國(guó)外引進(jìn)。在21屆日本國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)中上， 許多國(guó)家展示了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的組合機(jī)床，國(guó)內(nèi)專家們現(xiàn)在還對(duì)當(dāng)時(shí)展示的多功能的設(shè)備大為觀止。當(dāng)時(shí)列出的組合機(jī)床，最高的主軸轉(zhuǎn)速每分鐘18000轉(zhuǎn)，進(jìn)給速度達(dá)到每分鐘50米?，F(xiàn)在生產(chǎn)質(zhì)量要求愈來(lái)愈高，零件也愈來(lái)愈復(fù)雜，現(xiàn)今水平的組合機(jī)床可以做到化繁為簡(jiǎn)，化難為易，組合機(jī)床在機(jī)械行業(yè)的前景是不能想象的。
組合機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)是自動(dòng)化，多樣化，隨著科技的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)的日益成熟，組合機(jī)床自動(dòng)線也越來(lái)越數(shù)字化，未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是機(jī)床可以實(shí)行無(wú)人操作，從工件的裝夾，零件的加工，再到工件的拆卸，機(jī)床自動(dòng)實(shí)行，可以大大
提高生產(chǎn)力，降低勞動(dòng)強(qiáng)度?，F(xiàn)今，工件的形狀越來(lái)越復(fù)雜精細(xì)，加工要求越來(lái)越高，單工序機(jī)床今后將無(wú)法滿足每日大批量的生產(chǎn)，多工序多樣化得組合機(jī)床將會(huì)是未來(lái)趨勢(shì)，機(jī)床可以多工序加工，還可以同時(shí)進(jìn)行鉆孔，銑面等。我國(guó)的綜合實(shí)力日益壯大，工業(yè)發(fā)展也緊追歐美大國(guó)，組合機(jī)床生產(chǎn)發(fā)展也日益蓬勃。
第二章 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)
2.組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)
2.1 組合機(jī)床方案的制定
2.1.1確定加工工藝方案
每一道工序，每一環(huán)節(jié)都需要有零件加工的要求、目標(biāo)，加工工藝方案便是零件加工生產(chǎn)的依據(jù)。每一道工序都會(huì)有一個(gè)加工工藝方案，零件加工時(shí)，我們需擬定合理的工藝方案出來(lái)。生產(chǎn)在制定工藝方案時(shí)，首先要仔細(xì)查看零件圖紙，要清楚知道工件的輪廓、材質(zhì)等；還要知道工件要加工哪一個(gè)或哪些部位，加工的精度要求等；初步確定工件加工時(shí)如何定位、夾緊，估算切削量等等。最后查看中英文的相關(guān)資料，擬定出合理的工藝方案。
分析被加工零件（曲軸箱軸承孔端面），寫出螺紋底孔的工藝過(guò)程。
(1)技術(shù)要求
曲軸箱左右端面軸承孔上的螺紋底孔的加工，共計(jì)6X2=12個(gè)，工件材料為HT200（灰鑄鐵），硬度為HB163～255。
(2) 工藝分析
孔的位置度公差為0.1mm。
根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，為了提高加工效率，減少生產(chǎn)成本，螺紋底孔的加工同時(shí)一步完成，M8螺紋孔低孔直徑查表計(jì)算取Φ6.5毫米，加工的孔深為16毫米。
(3) 定位基準(zhǔn)的確定和選擇合適的夾緊點(diǎn)
綜合分析被加工零件的特征和加工的部位，最后確定以箱體的底面為定位基準(zhǔn)，選取底座對(duì)角長(zhǎng)度最大的兩個(gè)孔定位，一面兩銷（圓柱銷、菱形銷）定位可以限制工件個(gè)六自由度，， 且此組合鉆床配有該曲軸箱的專用夾具。
（4）生產(chǎn)量
年生產(chǎn)量不少于60000件。
2.1.2 確定組合機(jī)床結(jié)構(gòu)方案
(1)被加工零件的加工精度
在完成機(jī)床結(jié)構(gòu)方案時(shí)，我們要保證加工零件可以完成要求的加工工序，并且要保證加工精度。曲軸箱軸承端面螺紋孔的不需要特別高的加工精度，可以使用一般組合鉆床。在加工時(shí)，可以對(duì)所有孔同時(shí)進(jìn)行最終的精加工。為了使得加工出來(lái)的孔粗糙度在Ra3.0um內(nèi)，我們要精確計(jì)算零件的尺寸大小，夾具的定位誤差等，提高制造精度。最后，我選擇尾置式齒輪動(dòng)力裝置的組合機(jī)床，采用液壓系統(tǒng)進(jìn)給，夾具設(shè)計(jì)為手工夾緊。
(2) 被加工零件的特點(diǎn)
軸承孔端面的材料HT200、硬度HB163-255，6個(gè)孔以軸承孔中心為圓心環(huán)狀均勻分布，孔的直徑為Φ6.5毫米。經(jīng)分析，零件加工時(shí)受力不大，加工處發(fā)熱等影響微乎其微。確定單面6個(gè)孔可以同時(shí)加工，雙面同步進(jìn)行，一次完成的方案。
實(shí)際生產(chǎn)中，被加工面與定位基準(zhǔn)面垂直的一般選擇臥式機(jī)床，立式機(jī)床一般不加工長(zhǎng)度偏高的工件，且工件的被加工平面與工件的定位基準(zhǔn)面是平行的。
此工件的被加工面與定位基準(zhǔn)平面是垂直的，6個(gè)孔一次同步完成，一個(gè)工序，最后確定臥式單工位組合鉆床。
(3) 零件的生產(chǎn)批量
零件的生產(chǎn)批量也會(huì)影響到機(jī)床的設(shè)計(jì)。此工件年生產(chǎn)量6萬(wàn)件，多軸頭同步加工，可以大大減少生產(chǎn)周期，從而提高效率。
(4) 機(jī)床使用條件
最后，還需去工廠車間作實(shí)地考察，查看車間大小，所需機(jī)床數(shù)量，還要考慮客戶的要求，再綜上考慮，給客戶提供多個(gè)選擇方案。
綜上所述：從以上各個(gè)方面綜合考慮，工件的結(jié)構(gòu)，用戶要求等等，最終，我優(yōu)先選用六軸頭單工位同步鉆床。
2.2 確定切削用量及選擇刀具
2.2.1 選擇切削用量
確定了工件的工藝方案和機(jī)床的種類，下來(lái)就要考慮選擇切削用量。在實(shí)際生產(chǎn)中，機(jī)床同時(shí)加工的軸越多，切削用量會(huì)少25左右。組合機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)選用動(dòng)力滑臺(tái)。由于要被加工的孔的深度是一致的，所以每個(gè)刀具的進(jìn)給量也是一致的，滿足NixFi=NjxFj。同時(shí)，我們還可以計(jì)算出動(dòng)力滑臺(tái)每分鐘進(jìn)給量Vf=NixFi。
式中：Ni，Nj——各主軸轉(zhuǎn)速（r/min）
Fi，F(xiàn)j——各主軸進(jìn)給量（mm/r）
所生產(chǎn)的每個(gè)曲軸箱軸承端面的工件材料、精度、技術(shù)要求完全一樣的。綜合效率和成本考慮，最后選取鉆頭直徑選取D=6.5mm,材質(zhì)選擇高速鋼。綜合加工效率，刀具磨損情況考慮，選取刀具進(jìn)給量f=0.1mm/r，同時(shí)為了一次達(dá)到加工精度要求，選取切削速度v=10m/min。
2.2.2 切削力、切削扭矩、切削功率的
(1)通過(guò)切削力的計(jì)算，可以計(jì)算出滑臺(tái)的最小進(jìn)給力:
布氏硬度：HB =HBmax-(HBmax-HBmin)/3
=255-(255-163)/3
=224.33
式中: HB——布氏硬度
切削力：F=26D f0.8HB0.6
=26X6.5X0.10.8X224.330.6
=689.32N
式中: F——切削力（N）
D——鉆頭直徑（mm）
(2)主軸及傳動(dòng)軸的選取主要由切削扭矩決定:
切削扭矩：T =10D1.9f0.8HB0.6
=10X6.51.9X0.10.8X224.330.6
=1429.12N·mm
式中: T——切削扭矩(N·mm)
f——進(jìn)給量（mm/r）
(3)動(dòng)力箱主要依靠切削功率和主軸轉(zhuǎn)的速選擇的:
切削功率：P=TV/(9740X3.14XD)
=(1429.12X10)/(9740X3.14X6.5)
=0.072 kW
轉(zhuǎn)速：n=1000v/(3.14Xd)
=1000X10/(3.14X6.5)
=490r/min
式中：V——切削速度（m/min）
P——切削功率(kw)
n——轉(zhuǎn)速（r/min）
2.2.3 選擇刀具結(jié)構(gòu)
如何選擇刀具結(jié)構(gòu)：
1、優(yōu)先選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)刀具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，刃磨也比其它刀具容易的多。
2、我們還要考慮到鉆孔時(shí)廢料的排除，選擇的刀具是否每個(gè)部位都可以切削。
該軸承孔端面的硬度在HB163～255，加工孔徑為D=6.5mm，我選擇高速鋼鉆頭（W18Cr4V），直徑為Φ6.5的麻花鉆。最后，刀具長(zhǎng)度的確定，我們要保證在工件加工完成時(shí)，刀具尾端與刀導(dǎo)套之間要保持35至45mm的距離，方便刀具長(zhǎng)度的調(diào)整。
2.3 “三圖一卡”的編制
“三圖一卡”是對(duì)工件加工最簡(jiǎn)單也是最直的展示方式，其包括零件工序圖，加工示意圖，尺寸聯(lián)系圖及生產(chǎn)率計(jì)算卡。
2.3.1零件工序圖
1、如何擬定零件工序圖
零件的的工序圖取決于前面所擬定的工藝方案，明確表達(dá)了組合機(jī)床所要完成的任務(wù)及任務(wù)要求，如加工部位尺寸，定位基準(zhǔn)等等。零件工序圖不光光是簡(jiǎn)單的一張工件三維圖，它要求我們標(biāo)出工件尺寸，加工部位的尺寸，定位基準(zhǔn)，還要有夾緊位置，再加上必要的文字說(shuō)明。它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)中必不可少的一部分。明細(xì)如下：
（1）零件圖中，要明確畫出正確的零件形狀，重要部分需要用剖面圖表達(dá)出來(lái)，標(biāo)注零件尺寸，加工部位尺寸，精度要求，表面粗糙度等等。
（2）要在圖上標(biāo)明該工件的定位基準(zhǔn)，夾緊位置，還要有夾緊方向等等。
（3）如果會(huì)用到中間向?qū)r(shí)，我們還應(yīng)清楚了解中間向?qū)c工件的聯(lián)系尺寸，查看各個(gè)元件之間是否會(huì)干涉或其他問(wèn)題。
（4）最后，再補(bǔ)充一些細(xì)節(jié)的東西，如零件名稱，材質(zhì)等等。
2、繪制被加工零件工序圖
（1）零件工序圖的前提是簡(jiǎn)單，直觀，明了，做到該多不多，該少不少，著重表現(xiàn)出加工部位和加工要求。畫圖時(shí)，選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，畫出三視圖及重要部位的剖面圖，還需表達(dá)出工件的外輪廓，加工部位的尺寸等等。最后，使用相應(yīng)的符號(hào)標(biāo)記出定位基準(zhǔn)，夾具加緊位置和方向。
（2）標(biāo)注加工部位的尺寸時(shí)，我們需要由定位基準(zhǔn)啟始，方便工人快速理解圖意。
(3)最后，還需表達(dá)出零件加工時(shí)的特定要求。
2.1.2零件工序圖
2.3.2 加工示意圖
1、繪制加工示意圖
零件工序圖完成之后，我們需要根據(jù)擬定的工藝方案繪制出加工示意圖。加工示意圖與零件工序同不同的是，它主要展示的是零件如何加工，怎么加工。它還展示了零件，夾具，多軸箱之間的距離大小，機(jī)床的工作循環(huán)等等。加工示意圖還將影響多軸箱的設(shè)計(jì)，動(dòng)力元件的選擇，機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)。
加工示意圖的組成：
（1）要明確表達(dá)出設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)思路，選定切削參數(shù)，設(shè)計(jì)出加工時(shí)滑臺(tái)刀具的快進(jìn)，快退長(zhǎng)度等。
（2）在圖中，還要正確的將重要尺寸數(shù)據(jù)標(biāo)注出來(lái)，如主軸的外伸長(zhǎng)度，刀導(dǎo)套的尺寸等。
（3）繪制刀具時(shí)，刀具應(yīng)在加工完了的位置。
2.3.2加工示意圖
2、選擇刀具、工具、導(dǎo)向裝置
（1）刀具的選擇
刀具優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)件，要考慮的工件的材料，需要的精度，加工數(shù)量等等。
（2）導(dǎo)向套的選擇
導(dǎo)向套是用來(lái)輔助保證機(jī)床鉆孔時(shí)的位置精度，導(dǎo)向套主要由刀具決定的，包括類型和參數(shù)。
1）選擇導(dǎo)向類型 刀具直徑為6.5mm，主軸轉(zhuǎn)速為490r/min，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)選擇固定式導(dǎo)向。
2）導(dǎo)向套的參數(shù) 查表得，導(dǎo)向套的內(nèi)徑應(yīng)為6.5mm，外徑取12mm，長(zhǎng)度不少于18mm，襯套外徑為16mm。
（3）固定裝置的配合
刀具和固定裝置為間隙配合，固定裝置內(nèi)徑的公稱尺寸偏差為G7或F8;固定裝置和襯套也為間隙配合，固定裝置外徑的公稱尺寸偏差為H7/g6，襯套內(nèi)徑的公稱尺寸偏差為H7/js6.
（4）主軸的選取
綜合考慮實(shí)用性，主軸我們選取40Cr。查表得，剪切彈性模量G=81.0GPa,剛性主軸取ψ＝1／4（0）／m,B取7.3，
計(jì)算出主軸的最小直徑d：
d>B(10XT)0.25=7.3X(10X1.42912)0.25=14.19mm
式中：d——軸直徑（mm）
T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩（N·mm）
從上面的計(jì)算我們可以知道主軸的直徑必須大于14mm，6個(gè)主軸相同，取D=32mm, 主軸外伸長(zhǎng)度初步取L=115mm，查表得主軸內(nèi)徑取d=20mm。
（5）選擇刀具接桿 多軸箱端面到每個(gè)加工孔表面的距離是相同的，主軸外伸長(zhǎng)度L=115mm也相同，且加工的孔深相同。所以刀具應(yīng)選擇同一種，刀具長(zhǎng)度是相同的，然而實(shí)際生產(chǎn)中，往往6把刀具的磨損情況不一樣，刀具會(huì)出現(xiàn)微小的參差不齊。為了避免加工后，6個(gè)螺紋底孔深度不一樣，甚至無(wú)法進(jìn)行下到工序，所以我們要在刀具和主軸上在裝個(gè)可以調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的元件，我們選擇可調(diào)式刀具接桿。
2.3.2可調(diào)連接桿
如圖，連接桿左端與主軸連接，連接桿嵌于主軸內(nèi)，所以連接桿左端大小等于主軸內(nèi)孔直徑大小，即d=20mm。
（6）機(jī)床的聯(lián)系尺寸
計(jì)算示意圖尺寸時(shí)，我們選取的是刀具鉆完孔時(shí)的尺寸來(lái)確定其它尺寸。在這里，我們可以計(jì)算出加工完成后加工表面與多軸箱表面的最小長(zhǎng)度Lmin。Lmin=L刀具+L連接桿+L主外+L螺母-L孔深。
（7）工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定
工作進(jìn)給長(zhǎng)度L=L1+L2，L1為加工部位長(zhǎng)度，L2為刀具切入長(zhǎng)度。由于工件端面誤差等情況，切入長(zhǎng)度L2=5-10mm，在這里取L2=9mm，所以L=16+9=25mm.
（8）快進(jìn)長(zhǎng)度的確定
在實(shí)際加工中，裝卸工件時(shí)，刀具要回退出零件夾具外，要保證最大回退時(shí)刀具不會(huì)觸碰任何工件，留出一段空間長(zhǎng)度，在這里，快速退回行程取157mm，快退長(zhǎng)度=156-25=131mm。
2.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
2.3.2聯(lián)系尺寸圖
1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容
組合機(jī)床主要由多軸箱，滑臺(tái)底座，動(dòng)力箱組成，它們之間相互獨(dú)立又相互合作。動(dòng)力箱為動(dòng)力元件，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸——傳動(dòng)軸——主軸；普通組合機(jī)床一般選用液壓滑臺(tái)，進(jìn)給力大，工作未定；多軸箱根據(jù)所要加工的零件，加工工序的不同而不同，可以進(jìn)行鉆孔，擴(kuò)孔等一系列工序。
尺寸聯(lián)系圖主要表達(dá)的是機(jī)床內(nèi)部元件的尺寸聯(lián)系，機(jī)床元件與工件的尺寸聯(lián)系。它的作用是初步形成機(jī)床整體結(jié)構(gòu)，包括加工工件，可以大概校核選用的零部件是否合適，查看是否可以正常加工零件等等。
2、選用動(dòng)力部件
（1）滑臺(tái)的選用
根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，選用滑臺(tái)時(shí)，我們要考慮到加工時(shí)所須的進(jìn)給力，最大行程等，其次，我們還要考慮滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方式等。
1）驅(qū)動(dòng)形式的確定
翻閱資料知道，機(jī)械滑臺(tái)變速?gòu)?fù)雜，也沒(méi)有過(guò)載保護(hù)，相比之下，液壓滑臺(tái)使用壽命長(zhǎng)，加工精度高，所以我優(yōu)先選用液壓滑臺(tái)。根據(jù)加工零件的需求，我選用HY系列的液壓滑臺(tái)。
2）確定軸向進(jìn)給力
滑臺(tái)所須進(jìn)給力約計(jì)算
F進(jìn)=∑=6X689.32=4135.92N
式中：Fi——各主軸的軸向力
滑臺(tái)工作時(shí)，不僅僅是需要提供刀具切削時(shí)進(jìn)給力，因?yàn)槎噍S箱底部與滑臺(tái)相運(yùn)動(dòng)時(shí)還會(huì)產(chǎn)生無(wú)法避免的摩擦力。所以F滑臺(tái)>F進(jìn)＝4.2KN。
3）確定進(jìn)給速度
與機(jī)械滑臺(tái)相比，液壓滑臺(tái)可以在一定范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)極調(diào)速。還要注意的是，由前文的切削用量計(jì)算出來(lái)的進(jìn)給速度不能小于滑臺(tái)工作的最小進(jìn)給速度。此機(jī)床系統(tǒng)中進(jìn)給速度Vf=nxf=49mm/min。我初步選取型號(hào)為1HY25IA的滑臺(tái)，快進(jìn)速度12m/min，工作進(jìn)給范圍32至800mm/min。
4）確定滑臺(tái)行程
滑臺(tái)的行程不僅需要正常的工作行程，為了防止刀具磨損或定位誤差等種種因素不能夠進(jìn)行機(jī)動(dòng)性的調(diào)整，我們還應(yīng)該空出前備量。1HY25型號(hào)的滑臺(tái)前備量規(guī)定值為20mm。后備量的作用是在刀具過(guò)長(zhǎng)時(shí)，也能夠再向后滑移，不影響刀具的裝卸，暫時(shí)取40mm。滑臺(tái)的總行長(zhǎng)度L>L工+L前+L后。
即：行程L＞156+20+40=216mm，所以取滑臺(tái)工作長(zhǎng)度L＝250mm，L后=L-L工-L前=250-156-20=74mm，最后確定后備量為74mm。經(jīng)計(jì)算得，1HY25IA滑臺(tái)符合加工要求。
（2）由下式估動(dòng)力箱的選用
用前文計(jì)算的軸的轉(zhuǎn)動(dòng)功率估算電動(dòng)箱的功率，，可算：
P主=P切/η
=6X0.072／0.7
=0.62KW
式中：η——多軸箱傳動(dòng)效率
由于加工時(shí)功率的不穩(wěn)定，電動(dòng)箱的實(shí)際功率是要稍大于理論值的，主軸轉(zhuǎn)速v=490r/min，動(dòng)力箱的輸出轉(zhuǎn)速應(yīng)大于主軸轉(zhuǎn)速。所以，我選取了1TD25IA型動(dòng)力箱。發(fā)動(dòng)機(jī)功率為1.5kw，輸出轉(zhuǎn)速為520r/min。
2、確定裝料高度
裝料高度指零件下底面到地面的最小距離，為了方便工人裝卸工具，裝料高度大約在600至1200mm，根據(jù)我選取的滑臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)件的高度，以及方便零件的裝卸，裝料高度定位950mm。
3、選取中間底座
中間底座的大小主要由零件和夾具的尺寸決定，但也要考慮到與標(biāo)準(zhǔn)件滑臺(tái)底座的聯(lián)接，最后中間底座我選取側(cè)底座1CC25。
4、確定多軸箱輪廓尺寸
多軸箱也是標(biāo)準(zhǔn)件，主要依據(jù)主軸的位置大小來(lái)決定，也須考慮到與其他標(biāo)準(zhǔn)件的聯(lián)接，經(jīng)計(jì)算和查表，多軸箱的尺寸選取400X400。
2.3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡計(jì)算
生產(chǎn)率計(jì)算卡主要表達(dá)的是工件從安裝到加工結(jié)束后卸下的各個(gè)子過(guò)程的所需時(shí)間，還有切削用量，刀具轉(zhuǎn)速等。最后計(jì)算得出機(jī)床每小時(shí)的生產(chǎn)率和負(fù)荷關(guān)系。
1）理想生產(chǎn)率Q
Q=60000/K=60000/2350h=25.53件/h
式中：Q——機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件/h）
K——單班制工廠選取23500h
2）實(shí)際生產(chǎn)率Q實(shí)
Q實(shí)=60/T單
T單=t切+t輔+（Ls/Sm+T停）+[(l快進(jìn)+l快退)/V快+T移+T裝卸]
=(25/224.8+10/1124)+9140+165)/8000+0.1+1.5
=1.76mim
式中：T單—— 每個(gè)工件加工所需要的時(shí)間（h）
Ls——進(jìn)給的行程長(zhǎng)度（mm）
Sm——每分鐘進(jìn)給量（mm/min）
T?！罁蹊F停留時(shí)間
V快——?jiǎng)恿Σ考焖傩谐趟俣?
T移——工作臺(tái)完成一次工位的轉(zhuǎn)換時(shí)間（min）
T裝卸——裝卸工作時(shí)間（min）
所以
Q實(shí)=60/T單
=60/1.76
34.1 件/h
3)機(jī)床負(fù)荷率
=Q/Q實(shí)
=25.53/34.1X100%
=74.87%
式中：A——年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件）
Tk——年工作時(shí)間（h）
2.3.4生產(chǎn)率計(jì)算卡
被加工
零件
圖號(hào)
毛坯種類
鑄件
名稱
曲軸箱軸承孔端面
毛坯重量
材料
HT200
硬度
HB163-255
工序名稱
加工M8螺紋底孔
工序號(hào)
工時(shí)/min
序號(hào)
工步
名稱
工作行程/mm
切速/（m·min-1）
進(jìn)給量/（mm·r-1）
進(jìn)給量/（mm·min-1）
機(jī)動(dòng)時(shí)間
輔助時(shí)間
1
裝入工件
0.5
2
工件定位、夾緊
10
0.25
3
右力部件快進(jìn)
131
10000
0.011
4
右力部件工進(jìn)
25
10
0.1
49
0.9
5
死擋鐵停留
0.009
6
右力部件快退
156
10000
0.021
7
松開工件
10
0.25
8
卸下工件
0.5
備注
1、 裝卸工件的時(shí)間取決于工人的熟練程度，取1.5min；
2、 直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間，取0.1min.
累計(jì)
0.11
1.571
單件總工時(shí)
1.681
實(shí)際生產(chǎn)率
25.53件/h
理論生產(chǎn)率
34.1件/h
機(jī)床負(fù)荷率
74.87%
2.4 多軸箱的設(shè)計(jì)
2.4.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖
由圖所示，以左下角的定位銷中點(diǎn)O為原點(diǎn)，以中心點(diǎn)垂直于多軸箱右端面為X軸正方向，以垂直于X軸向上為Y軸正方向。最上端的孔為孔1，順時(shí)針?lè)謩e為孔2，3 , 4 , 5 , 6 ，此圖為多軸箱原始依據(jù)圖，以此進(jìn)行軸的位置及計(jì)算。
2.4.1 鉆孔組合機(jī)床多軸箱原始依據(jù)圖
主軸外尺寸及切削用量
軸號(hào)
主軸外伸尺寸
工序
內(nèi)容
切削用量
D/d
L
N
（r/min）
V
(m/min)
f
(mm/r)
Vf
(mm/min)
1、2、3、4、5、6
32/20
115
鉆Φ6.5
490
10
0.1
49
2.4.2 齒輪模數(shù)選擇
組合鉆床一般選用滾珠軸承主軸。由計(jì)算得齒輪模數(shù)m應(yīng)大于等于2，查表得，驅(qū)動(dòng)軸齒輪齒數(shù)要求21至26，經(jīng)計(jì)算，主軸—傳動(dòng)軸的齒輪模數(shù)取m1=2，傳動(dòng)軸—驅(qū)動(dòng)軸的齒輪模數(shù)取m2=4。
2.4.3 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
（1）參照原始依據(jù)圖，先確定驅(qū)動(dòng)軸的坐標(biāo)，再計(jì)算各個(gè)主軸的坐標(biāo)。計(jì)算結(jié)果如下表：
驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值
坐標(biāo)
定位銷
驅(qū)動(dòng)軸O
主軸1
主軸2
主軸3
主軸4
主軸5
主軸6
X
0
175
175
233.46
233.46
175
116.54
116.54
Y
0
94.5
285
251.25
183.75
150
183.75
251.25
(2)傳動(dòng)軸——主軸
由于零件加工需要，傳動(dòng)軸位于6個(gè)孔正中心方便傳動(dòng)，此級(jí)為升速傳動(dòng)，傳動(dòng)比取標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)比1.41。
D1=m1（Z1+Z2）/2
Z1+Z2=2X67.5/2
Z2/Z1=1.41
計(jì)算得Z1=28，Z2=40
式中：m——齒輪模數(shù)
Z——齒輪齒數(shù)
D1——主軸與傳動(dòng)軸的軸心距（mm）
(3)驅(qū)動(dòng)軸——傳動(dòng)軸
驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速520r/min，要求主軸轉(zhuǎn)速490r/min，所以i1xi2=490/520
i2=490/(520Xi1)
=490/(520X1.41)
=1/1.49
D2=m2(Z3+Z4)/4
Z3+Z4=2X123/4
Z4/Z3=1/1.49
計(jì)算得Z3=37，Z4=25
式中：i——傳動(dòng)比
D2——傳動(dòng)軸與驅(qū)動(dòng)軸的軸心距（mm）
(4)分度圓直徑計(jì)算
d1=mXZ1=2X28=56mm
d2=mXZ2=2X40=80mm
d3=mXZ3=4X37=148mm
d4=mXZ4=4X25=100mm
式中：d——分度圓直徑（mm）
（5）中心距的驗(yàn)算，傳動(dòng)軸的校核
經(jīng)校核，各個(gè)齒輪可以正常嚙合并且轉(zhuǎn)動(dòng)，并無(wú)發(fā)現(xiàn)齒輪間，軸之間的發(fā)生干涉情況。各軸中心距的的偏差都在合理范圍內(nèi)，傳動(dòng)軸受力校核也滿足要求。
2.4.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖
傳動(dòng)系統(tǒng)圖所展示的是各軸之間的傳動(dòng)關(guān)系，上面標(biāo)注著各個(gè)齒輪的齒數(shù)和模數(shù)，主軸和驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，讓看圖人一目了然。
2.4.4多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖
第三章 夾具體設(shè)計(jì)
3.夾具設(shè)計(jì)
3.1 機(jī)床夾具的概述
3.1.1機(jī)床夾具的組成
(1)定位元件和定位裝置
定位裝置主要是保證工件在加工時(shí)的所在坐標(biāo)點(diǎn)在計(jì)算得出的理論坐標(biāo)點(diǎn)上。
(2)夾緊元件和夾緊裝置
加緊裝置是防止工件在加工時(shí)發(fā)生位置偏移。工件僅在定位后加工是萬(wàn)萬(wàn)不可的，為了保證零件加工時(shí)保持在基準(zhǔn)面不發(fā)生偏移，必須要用到夾緊元件或夾緊裝置。
(3)導(dǎo)向元件
導(dǎo)向元件即前文所說(shuō)的刀導(dǎo)套，它的作用是能夠使刀具正確地進(jìn)入切削軌跡，大大提高了生產(chǎn)精度。
(4)夾具體
夾具體顧名思義就是整個(gè)夾具的身軀，上面有著其它重要器官，它的材料通常為鑄鐵。
3.1.2機(jī)床夾具的類型
夾具的種類繁多，外觀也盡不相同，可以按工藝過(guò)程分類，可以按機(jī)床類型分類，還可以按夾具的特點(diǎn)適用范圍分類等等。本文設(shè)計(jì)的夾具為專用夾具，其優(yōu)點(diǎn)為定位誤差小，節(jié)約生產(chǎn)材料。
3.2工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析
本文所要加工的孔端面位置并不復(fù)雜，所以?shī)A具的設(shè)計(jì)相對(duì)來(lái)說(shuō)也并不會(huì)很復(fù)雜，所需加工的孔端面與曲軸箱底面是垂直的，所以用曲軸箱底面為定位基準(zhǔn)
就行了。
3.3工件定位方案和定位元件的設(shè)計(jì)
我的方案是以曲軸箱底面為定位基準(zhǔn)，用兩個(gè)支承板確定位置精度，以箱體底面距離最遠(yuǎn)的2個(gè)定位孔限制個(gè)六自由度，一面兩銷（圓柱銷、菱形銷）定位，限制所需加工孔端面與曲軸箱底面的垂直度。
3.4夾緊方案和夾緊元件的設(shè)計(jì)
工件在加工中，在受到各種力的作用下，工件會(huì)左右搖晃，所以工件必須加緊，我們還要設(shè)計(jì)加緊裝置。
夾緊裝置在夾緊過(guò)程中的要求：
(1)夾緊裝置不能損壞工件表面
(2)夾緊力的大小不能過(guò)大使工件變形，也不能太小，失去了夾緊的作用
(3)夾緊裝置要易于裝卸
(4)夾緊裝置盡量簡(jiǎn)單，加工方便
分析加工零件結(jié)構(gòu)，加工時(shí)切削力并不大，可以用簡(jiǎn)易夾具加緊，我采用在曲軸箱左右兩側(cè)都用螺栓加緊。
3.5夾具體的設(shè)計(jì)
夾具體是夾具的身軀，由于被加工零件的特點(diǎn)，我采用半封閉式夾具，所以?shī)A具體的主要尺寸由工件外輪廓尺寸決定。
以下是須要滿足的要求：
1）零件加工時(shí)，可以承受產(chǎn)生的切削力。
2）夾具體上應(yīng)考慮排屑和清理切屑方便。
3）夾具體的底面要設(shè)計(jì)的比體寬大一些，可以增加穩(wěn)定性。
3.6誤差的分析與計(jì)算
該夾具以?shī)A具體底面的上端面為定位基準(zhǔn)，被加工螺紋孔中心軸線與右側(cè)面的線性尺寸為一般公差。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，取（中等級(jí)）即 ：尺寸偏差為
① 由于夾具或定位元件的尺寸誤差等會(huì)產(chǎn)生定位誤差：Δd.w=0.3mm
② 夾緊裝置可能使零件表面變形等原因會(huì)產(chǎn)生夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
③ 機(jī)床，夾具經(jīng)多次反復(fù)加工生產(chǎn)，表面會(huì)磨損造成加工誤差：通常不超過(guò)
④ 還有夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
經(jīng)計(jì)算，夾具尺寸的設(shè)計(jì)滿足零件加工精度的要求。
3.7夾具精度分析計(jì)算
最后，我們還要計(jì)算夾具精度，夾具本身尺寸的合理誤差，還有定位是產(chǎn)生的誤差，由后者產(chǎn)生誤差主的原因：
1）工件定位誤差Δdw。
2）夾具安裝產(chǎn)生的誤差Δa。
3）刀具安裝誤差引起的誤差Δt。
4）因加工方法產(chǎn)生的誤差Δg。
為了保證加工出來(lái)的零件符合精度要求，工序尺寸公差Δk >Δdw+Δa+Δt+Δg
經(jīng)計(jì)算，夾具中的定位誤差dw=0.07mm，安裝誤差Δa=0.005mm，刀具位置誤差Δt=0.07mm，加工方法誤差Δg=0.62=0.3m。
所以,按概率法相加得
經(jīng)校核，此次設(shè)計(jì)的夾具及加緊方式符合要求。
結(jié)論
致謝
4 .結(jié) 論
我選取的課題是曲軸箱軸承孔端面螺紋底孔組合鉆床及其夾具設(shè)計(jì)，本文主要探討的是組合機(jī)床的設(shè)計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)件的選取，多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)，夾具設(shè)計(jì)。
拿到課題，首先要大量閱讀與組合機(jī)床有關(guān)的專業(yè)書籍與教材，在大概熟悉組合機(jī)床和其它零部件后，我便開始進(jìn)行初步設(shè)計(jì)了。首先要明確知道加工零件所需要加工的部位，加工要求，再認(rèn)真的制定出工藝方案來(lái)。通過(guò)工藝方案，可以計(jì)算出一系列重要的數(shù)據(jù)，為設(shè)計(jì)“三圖一卡”打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。隨后，經(jīng)過(guò)大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算，尺寸校對(duì)，繪制出“三圖”，此時(shí)，組合機(jī)床設(shè)計(jì)部分基本大功告成。余下是多軸箱的計(jì)算和夾具的設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)的核心是機(jī)床的選取和加工方案的確定，如何降低生產(chǎn)成本，又能提高生產(chǎn)率，都在設(shè)計(jì)師的精心計(jì)算中。對(duì)于加工工件一面六孔的結(jié)構(gòu)，我選擇六軸頭同步鉆床，工作是傳統(tǒng)機(jī)床的2倍以上，加工方便，零件精度有增無(wú)減。
此次設(shè)計(jì)還有些不足，因?yàn)槲沂悄＞呦虻膶W(xué)生，對(duì)于組合機(jī)床比較陌生，可能有些工件選取的不是很正確，有些問(wèn)題可能也沒(méi)考慮，經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的學(xué)習(xí)到許多東西，在日后工作中，我會(huì)加倍努力。
參考文獻(xiàn)
致 謝
三個(gè)月漫長(zhǎng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，指導(dǎo)老師趙海霞悉心教導(dǎo)，誨人不倦，每次遇到困難，我都會(huì)去詢問(wèn)趙老師。身為模具向的學(xué)生，對(duì)組合機(jī)床并不是非常熟悉，加上基礎(chǔ)不是很牢固，所謂先天畸形后天還缺鈣，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我來(lái)說(shuō)難度是巨大的，我翻閱了大量相關(guān)書籍，但根本弄不懂是什么意思，也不會(huì)查表，非常感謝和我共同戰(zhàn)斗的好同學(xué)，好伙伴，他們對(duì)我的鼓勵(lì)與幫助也是巨大的。
通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我也學(xué)習(xí)到了許多東西，畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)以來(lái)第一次獨(dú)立完成一個(gè)較大的項(xiàng)目，對(duì)毫無(wú)工作經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生來(lái)說(shuō)是具有相當(dāng)大的挑戰(zhàn)性的，這將會(huì)是人生寶貴的一筆財(cái)富。青春期的我們，對(duì)未知充滿著好奇，也有著戰(zhàn)勝困難的雄心與壯志。
最后，我要感謝班主任的關(guān)心與鼓勵(lì)，感謝金科機(jī)電工程學(xué)院4年來(lái)對(duì)我的栽培，今天我以母校為傲，明日母校以我為傲！
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