后轎殼體鏜孔車端面組合機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)
后轎殼體鏜孔車端面組合機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì),后轎殼體鏜孔車端面組合機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì),殼體,鏜孔,端面,組合,機(jī)床,專用,夾具,設(shè)計(jì)
開題報(bào)告
題 目
某零件立式鏜孔車端面加工工藝規(guī)程與夾具設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師
學(xué)生姓名
班級(jí)學(xué)號(hào)
所學(xué)專業(yè)
一、本課題的目的及研究意義
一、選題的目的與意義
當(dāng)前，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械制造這個(gè)傳統(tǒng)工藝煥發(fā)了新的活力，在生產(chǎn)組織、制造精度、制造工藝方法方面都發(fā)生了令人矚目的變化。在機(jī)械加工過(guò)程中，夾具占有非常重要的地位，它可靠地保證了工件的加工精度，提高了加工效率，減輕了勞動(dòng)的強(qiáng)度，夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)深入生產(chǎn)實(shí)際，（對(duì)工件的圖紙，工藝文件，生產(chǎn)綱領(lǐng)等分析），精心調(diào)查研究，吸取國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，制定出合理的設(shè)計(jì)方案。
1.目的
該產(chǎn)品是某主軸，是機(jī)械設(shè)備上主要零件之一，生產(chǎn)量比較大，為保證生產(chǎn)效率，加工精度等要求，需要對(duì)該產(chǎn)品的部分工序進(jìn)行夾具的設(shè)計(jì)。在夾具設(shè)計(jì)的過(guò)程中，遇到一些難點(diǎn)問(wèn)題，比如工件的定位是否正確，定位精度是否滿足要求等等，所以要調(diào)查現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外比較先進(jìn)的注漿泵泵頭零件結(jié)構(gòu)，從整體上把握設(shè)計(jì)的方向，了解主軸加工工藝規(guī)程及夾具的設(shè)計(jì)原理。
2.意義
本次工藝及夾具設(shè)計(jì)是本人在基本完成大學(xué)的學(xué)習(xí)任務(wù)后完成的一次由理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)的一個(gè)過(guò)程，將我在大學(xué)期間學(xué)習(xí)到的東西全部整合到一起運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中去，使本人對(duì)自己所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，專業(yè)技能，和專業(yè)所從事的方向有了更深層次的學(xué)習(xí)與了解，為我以后的工作打下基礎(chǔ)。
二、本課題的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
雖然近幾十年來(lái)的我國(guó)機(jī)械，模具，夾具，無(wú)論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面上都有了很大發(fā)展，但與國(guó)民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的機(jī)械零件每年仍大量進(jìn)口，如中高檔轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)零件，目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的，國(guó)產(chǎn)轎車，很多配件也是依靠國(guó)外技術(shù)，所以目前機(jī)械行業(yè)高技術(shù)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。機(jī)械加工設(shè)備的持續(xù)改進(jìn)更是重中之重，本設(shè)計(jì)就是針對(duì)機(jī)械加工主軸的加工工藝進(jìn)行分析。
機(jī)械加工工藝，有車，銑，磨，鉆，仿形加工，等常規(guī)加工方法。還有線切割，電火花等放電加工手段。
2.國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
機(jī)械零件的高精加工就成為未來(lái)我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)的的重要發(fā)展方向。高精度加工目前主要是發(fā)展加工機(jī)床的精度，達(dá)到1μm以下和表面粗糙度Ra≦0.1μm的各種精密加工，然后就是依靠穩(wěn)定，精度高的夾具和模具。所以，機(jī)械零件的數(shù)字化制造、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等技術(shù)的應(yīng)用，就成為目前機(jī)械行業(yè)技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。
三、本課題的研究?jī)?nèi)容
本次課題的主要任務(wù)是某主軸加工工藝規(guī)程與夾具設(shè)計(jì)，在這次設(shè)計(jì)中要完成中批量加工總體工藝方案設(shè)計(jì)及專用夾具的設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下：
首先完成開題報(bào)告：介紹本次設(shè)計(jì)的目的和意義，關(guān)于主軸加工工藝，夾具設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，最后分析出總體的設(shè)計(jì)方案及進(jìn)程的安排。
接著是針對(duì)本次設(shè)計(jì)零件加工工藝方案的設(shè)計(jì)。首先進(jìn)行零件工藝分析，在進(jìn)行零件的加工工藝分析，最后制定轉(zhuǎn)向節(jié)批量生產(chǎn)的工藝過(guò)程。
鉆孔專用夾具的設(shè)計(jì)。包括定位加緊原理設(shè)計(jì)分析及其他機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，最后將所有的元件進(jìn)行裝配，繪制出裝配圖及零件圖。
最后對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的主要工作做一個(gè)總結(jié)。
四、本課題的實(shí)行方案
1.零件分析：零件進(jìn)行工藝分析的一個(gè)主要內(nèi)容就是研究、審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性。所謂零件的結(jié)構(gòu)工藝性，是指所設(shè)計(jì)的零件在滿足使用要求的前提下，在現(xiàn)有技術(shù)水平和資源約束下，制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。
2.零件加工工藝分析:零件的制造包括毛坯生產(chǎn)、切削加工、熱處理和裝配等許多的生產(chǎn)階段。轉(zhuǎn)向節(jié)的加工分為毛坯制造和成品機(jī)加工。
3. 現(xiàn)有具體方案，三點(diǎn)撐一個(gè)面，或者是一點(diǎn)，一個(gè)面，也能撐一個(gè)面，這個(gè)思路具體放到這個(gè)零件里，可以采用一個(gè)孔和一個(gè)面來(lái)定位裝夾，或者兩個(gè)孔，或者三個(gè)孔來(lái)定位裝夾，看具體產(chǎn)品孔的要求和工序的順序。設(shè)計(jì)定位裝置。確保其位置度要求。
五、本課程的進(jìn)度安排
序號(hào)
任務(wù)名稱
時(shí)間
1
畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
第七學(xué)期第八周~第十三周
2
主要設(shè)計(jì)工作，包括草圖、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工程圖等
第七學(xué)期第十四周~第十九周
3
中期檢查
第八學(xué)期第三周
4
上交初稿（包括圖紙、說(shuō)明書、外文資料），老師審閱初稿，提出修改意見。
第八學(xué)期第六周末
5
交終稿（上交所有資料的紙質(zhì)和電子版）
第八學(xué)期第十一周
6
答辯
第八學(xué)期 第十二周～第十三周(2013.5.26日前)
六、參考文獻(xiàn)
[1] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）.北京：高等教育出版社，2008.360-36
[2] 鄒慧君 機(jī)械原理 第二版 北京：高等教育出版社 2006年5月，1~112
[3] 于向軍，趙德銘 機(jī)械基礎(chǔ) 北京：高等教育出版社 2002.4
[4] 崔占全，邱平善 機(jī)械工程材料 ， 哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2009
[5] 鞏云鵬、田萬(wàn)祿等主編，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社 2000
[6] 侯志楠. 淺析機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀及趨勢(shì)[J]. 2010/20
[7] 徐鴻本. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2004
[8] 張捷. 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M] . 西南交通大學(xué)出版社 ，2006
[9] 陳明，機(jī)械制造工藝學(xué)，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2009
[10] 李益民，機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2008
[11] 華茂發(fā)，謝騏，機(jī)械制造技術(shù)，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，2004
教研室
意 見
年 月 日
系主管領(lǐng)
導(dǎo)意見
年 月 日
設(shè)計(jì)
后轎殼體立式鏜孔車端面合機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)
系 別：
專業(yè)名稱：
學(xué)生姓名：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師姓名、職稱：
完成日期 2014 年 4月 30 日
設(shè)計(jì)
誠(chéng) 信 承 諾 書
本人鄭重聲明：所呈交的設(shè)計(jì)（后轎殼體鏜孔車端面組合機(jī)床專用夾具設(shè)計(jì)是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。
班 級(jí)：
學(xué) 號(hào)：
作者姓名：
2014 年 4 月 05 日
摘 要
隨著自動(dòng)化應(yīng)用的逐步提高，組合機(jī)床越來(lái)越多的出現(xiàn)在現(xiàn)代工廠中，組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以工件特定外形和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。它一般采用多軸，多刀，多過(guò)程，多方位多站同時(shí)處理方法，生產(chǎn)效率高，比一般機(jī)器幾個(gè)幾倍到幾十倍。作為合作的通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化系列，可靈活配置，可縮短設(shè)計(jì)制造周期。因此，組合機(jī)床在大規(guī)模生產(chǎn)的低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，已被廣泛地使用，可用于形成自動(dòng)生產(chǎn)線。
本次設(shè)計(jì)為后轎殼體車端面，鏜中心孔的專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，同時(shí)完成中間的大孔及上下表面。主要有以下幾個(gè)方面：
（1） 制定工藝方案。了解被加工零件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求、定位夾緊情況以及生產(chǎn)率的要求等。確定在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及其加工方法。這里要確定加工工步數(shù)，決定刀具的種類和型式。
（2） 機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定。根據(jù)工藝方案確定機(jī)床的型式和總體布局。在選擇機(jī)床配置型式時(shí)，既要考慮實(shí)現(xiàn)工藝方案，保證加工精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)效率；又要考慮機(jī)床操作、維護(hù)、修理是否方便，排屑情況是否良好。
（3） 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)。確定機(jī)床各個(gè)部件間的相互關(guān)系，選擇通用部件和刀具的導(dǎo)向，計(jì)算切削用量及機(jī)床生產(chǎn)率。繪制機(jī)床的總聯(lián)系尺寸圖及加工示意圖等。
關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；殼體；三圖一卡；夾具設(shè)計(jì)；
Abstract
With the gradual improvement of automation, machine tool more and more in modern factories, machine tool based on common components, together with the specific shape of the workpiece and process design special parts and fixtures, composed of semi-automatic or automatic dedicated machine. It is commonly used multi-axis, multi-tool, multi-process, multi-faceted or multi-station processing at the same time, the production efficiency several times or more higher than the general machine. Common components have been standardized for serialization, can be flexibly configured, you can shorten the design and manufacturing cycle. Therefore, the combination of machine combines the advantages of low cost and high efficiency has been widely used in mass production, and can be used to form an automatic production line.
The design for the apron mountings drill special machine tools, completed three hole machining. Mainly the following aspects:
(1) to develop a process plan. Learn about the processing characteristics of the machined parts, precision and technical requirements, the positioning clamping and productivity requirements. Determine the combination of machine tool technology content and its processing method. To determine the number of processing steps, determine the type of tool and type.
(2) Machine analysis of the structure of the program and OK. According to the technical program to determine the type and the overall layout of the machine. Machine configuration type is selected, it is necessary to consider the process scheme to ensure accuracy, technical requirements and production efficiency; will have to consider the operation of the machine, maintenance, repair, chip case is good.
(3) a combination of the overall machine design. Determine the relationship between the various components of the machine, select the common components and tool-oriented computing cutting and machine productivity. Draw machine total contact size figure and processing schematic diagram.
Keywords: combination of machine tools; multi-axle; three card; fixture design。
目 錄
摘 要 III
第一章、緒論 1
1.1.課題來(lái)源和意義 1
1.2.課題背景 1
1.3.組合機(jī)床技術(shù)裝備研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 1
1.4.本課題研究的主要內(nèi)容 2
第二章、組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 3
2.1.前期調(diào)查研究 3
2.1.1.工件的分析 3
2.1.2.現(xiàn)場(chǎng)工藝調(diào)查 3
2.2.組合機(jī)床方案的制定 4
2.2.1.制定工藝方案 4
2.2.2.確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 5
2.3.確定切削用量及選擇刀具 6
2.3.1.確定工序間余量 6
2.3.2.選擇切削用量 6
2.3.3.確定切削力、切削扭矩、切削功率 7
2.3.4.選擇刀具結(jié)構(gòu) 8
2.4.組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 8
2.4.1.被加工零件工序圖 8
2.4.2.加工示意圖 10
2.4.3.機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 12
2.4.4.生產(chǎn)率計(jì)算卡 15
第三章、夾具設(shè)計(jì) 19
3.1.機(jī)床夾具的概述 19
3.1.1.機(jī)床夾具的組成 19
3.1.2.機(jī)床夾具的類型 19
3.2.工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 19
3.3.工件定位方案和定位元件的設(shè)計(jì) 19
3.4.夾緊方案和夾緊元件的設(shè)計(jì) 20
3.5.夾具的性能及優(yōu)點(diǎn) 20
3.6.夾具體的設(shè)計(jì) 20
3.7.誤差的分析與計(jì)算 21
3.8.夾具精度分析計(jì)算 21
第四章、結(jié)論與展望 23
4.1結(jié)論 23
4.2.足之處及未來(lái)展望 23
致 謝 24
參考文獻(xiàn) 25
后轎殼體立式鏜孔車端面組合機(jī)床及專用夾具設(shè)計(jì)
第一章、緒論
1.1.課題來(lái)源和意義
本課題的研究意義在于使企業(yè)能根據(jù)自己的要求自主創(chuàng)新、自發(fā)研究設(shè)計(jì)制造設(shè)備，提高自身在國(guó)內(nèi)甚至國(guó)際制造行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力。專用機(jī)床是一種專門適用于特定零件和特定工序加工的機(jī)床，因而它主要是應(yīng)對(duì)企業(yè)有單品種、大批量的零件加工定單，解決了許多企業(yè)面臨的共同問(wèn)題：用好設(shè)備加工雖保證加工質(zhì)量但是耗費(fèi)了高的成本；用普通設(shè)備加工降低了成本但是又付出了加工質(zhì)量往往不符合設(shè)計(jì)要求的兩難境地。通過(guò)本課題研究，就力求解決這種問(wèn)題，使組合機(jī)床的加工保質(zhì)性和經(jīng)濟(jì)性凸顯。
其次組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對(duì)汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備，該課題的研究有利于提高這些行業(yè)設(shè)備制造的質(zhì)量和效率，從而推動(dòng)他們的高質(zhì)、快速發(fā)展。本課題原有工藝是兩端面和中間大孔分開加工，工裝時(shí)間長(zhǎng)，加工成本高，效率不高。因而需要設(shè)計(jì)一臺(tái)專機(jī)達(dá)到提高工作效率，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)保證加工質(zhì)量的目的。
1.2.課題背景
在國(guó)內(nèi)，后轎殼體從無(wú)到有，一直到今天的發(fā)展，離不開技術(shù)人員對(duì)零件及加工工藝一步步的改進(jìn)。原始工藝經(jīng)過(guò)改進(jìn)后，增加了零件的穩(wěn)固性，基本上解決了原有的缺陷，使其不變形，不磨損，拆裝調(diào)節(jié)時(shí)比較省力，方便，從而減少了加工成本和零件的磨損，提高了效率。經(jīng)過(guò)試用效果顯著，很受人們的歡迎。
1.3.組合機(jī)床技術(shù)裝備研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
組合機(jī)床出現(xiàn)在世界上只有50多年的歷史。我國(guó)組合機(jī)床事業(yè)是從無(wú)到有，逐漸發(fā)展起來(lái)的。從1956年開始自行設(shè)計(jì)、制造了組合機(jī)床并取得了很大發(fā)展。如北京、上海、遼寧、山東、江蘇等發(fā)展很快，西北、西南地區(qū)也有新的發(fā)展。國(guó)家又重點(diǎn)安排了一批工廠，如大連機(jī)床廠、常州機(jī)床廠、大河機(jī)床廠、長(zhǎng)沙機(jī)床廠、上海第十機(jī)床廠等20多個(gè)工廠生產(chǎn)組合機(jī)床通用部件，為全國(guó)各地機(jī)械加工部門用組合機(jī)床自己武裝自己創(chuàng)造了非常有利的條件。許多工廠在大搞技術(shù)改造、設(shè)備更新、質(zhì)量翻新的熱潮中，制造了大量的組合機(jī)床及其自動(dòng)線，成倍地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證了產(chǎn)量和質(zhì)量，降低了成本。目前，我國(guó)大多數(shù)省、市、自治區(qū)都能設(shè)計(jì)并制造組合機(jī)床及其自動(dòng)線，產(chǎn)量、質(zhì)量和技術(shù)水平都在不斷提高。我國(guó)組合機(jī)床及其自動(dòng)線已占有一定數(shù)量，特別是在汽車制造行業(yè)已有了大量的組合機(jī)床及其自動(dòng)線，生產(chǎn)能力也在不斷提高。我國(guó)組合機(jī)床及其自動(dòng)線已占有一定數(shù)量，特別是在汽車制造行業(yè)已有了大量的組合機(jī)床及其自動(dòng)線，生產(chǎn)能力也在不斷提高。用我國(guó)自行設(shè)計(jì)與制造的組合機(jī)床及其自動(dòng)線武裝起來(lái)的第二汽車制造廠，經(jīng)投產(chǎn)后證明具有規(guī)模、效率高，具有較高的自動(dòng)化程度特點(diǎn)。無(wú)論從工藝方案和布局，還是從加工精度和質(zhì)量方面看，這些組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線都已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
組合機(jī)床解決了許多企業(yè)面臨的共同問(wèn)題：用好設(shè)備加工雖保證加工質(zhì)量但是耗費(fèi)了高的成本；用普通設(shè)備加工降低了成本但是又付出了加工質(zhì)量往往不符合設(shè)計(jì)要求的兩難境地。組合機(jī)床主要用于大批量的生產(chǎn)，加工開發(fā)和生產(chǎn)管理技術(shù)的發(fā)展和改進(jìn)，組合機(jī)床在小批量生產(chǎn)的各種組合也將得到廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用成組技術(shù)，結(jié)構(gòu)和處理類似的部分集中在一個(gè)組合機(jī)床加工，以提高機(jī)器的利用率。這類機(jī)床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。
組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。
1.4.本課題研究的主要內(nèi)容
1.制定工藝方案。了解被加工零件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求、定位夾緊情況以及生產(chǎn)率的要求等。確定在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及其加工方法。這里要確定加工工步數(shù)，決定刀具的種類和型式。
2.機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定。根據(jù)工藝方案確定機(jī)床的型式和總體布局。在機(jī)器配置類型的選擇，有必要考慮實(shí)施過(guò)程中的計(jì)劃，以確保準(zhǔn)確性，技術(shù)要求和生產(chǎn)效率；又要考慮機(jī)床操作、維護(hù)、修理是否方便，排屑情況是否良好。
3.組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)。確定某些機(jī)器的各個(gè)組件之間的相互作用，選擇通用的組件和工具的定向力，計(jì)算切割用量，機(jī)器的生產(chǎn)率。繪制機(jī)床的總聯(lián)系尺寸圖及加工示意圖等。
第二章、組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)
2.1.前期調(diào)查研究
2.1.1.工件的分析
后轎殼體是轎車后排主軸的殼體，材料為45#，硬度為50HBS。分析圖紙（如圖）可知，兩頭Φ95的孔，要求比較高，而且要保證同心，上下面兩個(gè)端面是配合面，表面光潔度和尺寸都有很高的要求，上下表面粗糙度Ra為12.5μm，端面加工的厚度尺寸及公差為167（+1/+0.4mm）。中間Φ4000的大孔的尺寸精度和粗糙度要求比較高，Φ400（+0.36/0mm），粗糙度Ra為6.3μm。
在本道工序前，產(chǎn)品兩端的孔已經(jīng)過(guò)鏜削加工，同心度保證。中間待加工孔為鑄孔，毛坯上孔尺寸為：Φ395-396mm，上下端面各留4mm的余量。
圖2.1 工件零件圖
2.1.2.現(xiàn)場(chǎng)工藝調(diào)查
為了給機(jī)床設(shè)計(jì)提供更多的信息，深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查其現(xiàn)采用的加工工藝方法為：以底面和兩頭的孔定位，3個(gè)自由度，用兩個(gè)鏍釘來(lái)夾緊工件，一塊夾具上一次裝夾1個(gè)工件。在加工中心上編好程序，采用定做的硬質(zhì)合金銑鉸復(fù)合刀具一次進(jìn)給完成一個(gè)孔加工，接著再用另一個(gè)夾具加工端面，這才僅僅一半的工作量，將產(chǎn)品翻身后還要繼續(xù)加工另一個(gè)端面，雖然達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但是工裝時(shí)間較長(zhǎng)，工裝數(shù)量多，容易混淆，整體效率不高，而且加工成本高。
2.2.組合機(jī)床方案的制定
2.2.1.制定工藝方案
零件加工過(guò)程中會(huì)確定加工組合的質(zhì)量，生產(chǎn)率，總體布局和夾具結(jié)構(gòu)。所以，在制定工藝方案時(shí)，必須計(jì)算分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場(chǎng)了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加工精度，表面粗糙度，以及定位，夾緊方法，工藝過(guò)程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場(chǎng)所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。
根據(jù)被加工被零件（后轎殼體）的零件圖（如圖2.1）所示，加工端面和孔的工藝過(guò)程。
加工孔的主要技術(shù)要求。
加工的孔直徑要求是Φ400。
孔Φ12與底面的平行度公差為0.1mm。
工件材料為45#，孔與面的垂直度為0.2，兩個(gè)端面的平行度為0.2
要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量6萬(wàn)件，單班制生產(chǎn)
(2) 工藝分析
加工中心孔時(shí)，孔的位置度公差為0.1mm
根據(jù)組合機(jī)床用的工藝方法及能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，可采用如下的加工方案。
(3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇
加工此工件的孔，以底面和側(cè)面的限制五個(gè)自由度，再以兩個(gè)支承釘限制一個(gè)自由度，工件被完全定位。
在保證加工精度的情況下，提高生產(chǎn)效率減輕工人勞動(dòng)量，而工件也是大批量生產(chǎn)，由于夾具在本設(shè)計(jì)中沒有考慮，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就認(rèn)為是人工夾緊。
2.2.2.確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案
(1)被加工零件的加工精度
在機(jī)器上被加工零件的組合需要完成的處理操作，并應(yīng)保證加工精度，該方案主要是基于制造機(jī)床。后轎殼體加工孔的精度要求高，兩端面的光潔度，高度及與孔的位置度要求，都比較高，因此采用鏜孔和車端面的組合機(jī)床，工件各孔間的位置精度為0.2mm,它的位置精度要求不是很高，安排加工時(shí)可以在一個(gè)安裝工位上對(duì)面和孔進(jìn)行一次的精加工。為了加工出表面粗糙度為Ra1.6um的孔。提高原機(jī)床的制造精度和精度的工件定位基準(zhǔn)和其他措施，以減少加壓變形。為此，機(jī)床進(jìn)給采用液壓系統(tǒng)，人工夾緊。被加工零件圖如圖2.2所示。
圖2.2 被加工零件圖
(2) 被加工零件的特點(diǎn)
這主要是指硬度加工部位的結(jié)構(gòu)和形狀的工件定位表面剛度特性的機(jī)床技術(shù)方案的材料，他們有一個(gè)重要的對(duì)系統(tǒng)的影響的部分。此零件的材料是45#、硬度50HB、孔在整個(gè)零件上處于中心部分，孔的直徑為Φ400mm，端面與孔在同一部位，并且同心，零件足夠的剛度，工件的不均勻力，振動(dòng)，和熱變形的影響可以忽略不計(jì)。
一般情況下，孔的中心線與平面平行的定位和需要由一個(gè)或多個(gè)側(cè)面的框是適當(dāng)?shù)?，臥式加工工具，立式機(jī)適合于處理固定的基準(zhǔn)水平和垂直于參考平面的孔被加工的工件而不宜或高度處理較大的細(xì)長(zhǎng)工件安裝不方便。對(duì)大型零件采用單工位機(jī)床加工較適宜，而小零件大都是多臺(tái)加工。
此零件的加工特點(diǎn)是孔的中心線與定位基準(zhǔn)平面是垂直的，并且定位基準(zhǔn)面是水平的，所以孔的中心線相對(duì)定位基準(zhǔn)面是垂直的，孔在零件中心，且只有一個(gè)孔，加工的端面與孔痛心，因此可以一次加工完，該零件體積較的大，采用單工位加工，因而選擇立式單工位機(jī)床。
(3) 零件的生產(chǎn)批量
零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位，多工位，自動(dòng)線或小批量的生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)的重要因素，組合機(jī)床零部件的生產(chǎn)批次。按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量為6萬(wàn)件，從工件外形及輪廓尺寸，為了方便工人操作，減少操作和裝夾的時(shí)間，采用單軸頭，為了減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，此兩工序盡量在一臺(tái)機(jī)床上完成，以提高利用率。
(4) 機(jī)床使用條件
使用組合機(jī)床對(duì)車間布置情況、工序間的聯(lián)系、使用組合機(jī)床工廠布局，工藝技術(shù)能力之間的聯(lián)系，使用技術(shù)能力和自然條件有一定的要求。
綜合以上所述：通過(guò)對(duì)后轎殼體零件的結(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，并定出影響機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等方面的考慮，最終決定設(shè)計(jì)單軸頭單工位機(jī)床。
2.3.確定切削用量及選擇刀具
2.3.1.確定工序間余量
合理地確定工序余量，才能使加工過(guò)程順利進(jìn)行同時(shí)又能保證穩(wěn)定的加工精度。生產(chǎn)中常用查表給出的組合機(jī)床對(duì)孔加工的工序余量，由于在本機(jī)床上一次加工完成，孔在加工前的余量已經(jīng)確定為2~3mm。
2.3.2.選擇切削用量
確定了在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容了，就可以著手選擇切削用量了。因?yàn)樗O(shè)計(jì)的單軸的加工組合機(jī)床，在大多數(shù)情況下，對(duì)于切削用量，它比一般通用機(jī)床單刀加工低30%左右．主軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)，要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量（mm/min）應(yīng)是適合所有刀具的平均值。因此，為了與其適應(yīng)，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成不同的轉(zhuǎn)速和不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r），以滿足不同直徑的加工需要。
即： ·=·=…=·=
式中：… ——各主軸轉(zhuǎn)速（r/min）
… ——各主軸進(jìn)給量（mm/r）
——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min）
由于后轎殼體孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求都是相同的。按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得：進(jìn)給量f=0.2mm/r切削速度v=20m/min，背吃刀量ap=0.5mm。
2.3.3.確定切削力、切削扭矩、切削功率
根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v及進(jìn)給量f）確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以確定主傳動(dòng)電動(dòng)（一般指動(dòng)力箱）功率，通過(guò)查表計(jì)算如下：
布氏硬度：HB=50HB
Ф400孔
切削扭矩：T=80.6D f0.68 ap0.79 HB0.6
=80.6×4000.83×0.20.68×0.50.79×500.6
=82272N·mm
切削力：F=0.6T/D
=0.6×82272/400
=123.408N
切削功率：=
=82272×20/(9740×3.14×400)
=0.1345Kw
Ф480的端面
切削扭矩：T=80.6D f0.68 ap 0.79HB0.6
=80.6×480×0.20.68×0.50.79×500.6
=97138.91N/mm
切削力：F=0.6T/D
=0.6×97138.91/480
=121.236N
切削功率：=
=97138.91×20/(9740×3.14×480)
=0.1323Kw
式中：HB——布氏硬度
F——切削力（N）
D——鉆頭直徑（mm）
f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）
T——切削扭矩(N·mm)
V——切削速度（m/min）
P——切削功率(kw)
2.3.4.選擇刀具結(jié)構(gòu)
后轎殼體的布氏硬度為50HB，刀具的材料選擇硬質(zhì)合金，為了使工作可靠、便于加工，選擇鏜車組合刀具?？准庸さ毒叩拈L(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端與工件側(cè)面有8～10mm的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量。
2.4.組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制
機(jī)床總體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容是對(duì)單軸頭單工位鉆床工藝方案及配置型式、結(jié)構(gòu)方案的確定的有關(guān)問(wèn)題。下面就是組合機(jī)床加工后轎殼體總體設(shè)計(jì)的另一個(gè)問(wèn)題，即總體設(shè)計(jì)方案用圖紙的形式表達(dá)——“三圖一卡”設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率卡。
2.4.1.被加工零件工序圖
(1) 被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容
被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺(tái)組合機(jī)床完成的工藝內(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)、夾具部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或成品狀況的圖紙，它不能由用戶提供的圖紙代替，而是在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床的加工的內(nèi)容，加上必要的說(shuō)明繪制成的。這是一個(gè)組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，制造，使用，檢驗(yàn)和調(diào)整的重要技術(shù)文件的機(jī)器。后轎殼體用加工孔組合機(jī)床的被加工零件工序圖如2.4所示。
圖上主要內(nèi)容：
1）被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本機(jī)床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技術(shù)要求，以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求等。
2）本工序所選定的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向。
3）如果您需要一個(gè)中間處理向?qū)?，該向?qū)?yīng)顯示在工件和中間結(jié)構(gòu)和尺寸的相關(guān)部分，以便檢查工件，夾具，刀具之間的相互干擾是否相互干涉。
4）被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。
(2)繪制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng)
1）為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要突出被本機(jī)床的加工內(nèi)容。繪制時(shí)，應(yīng)按一定的比例，選擇足夠的視圖及剖視圖，突出加工部位（用粗實(shí)線），并把零件輪廓及與機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)有關(guān)部位（用細(xì)實(shí)線）表清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方面用粗實(shí)線標(biāo)記。如圖2.2中加工用的定位基準(zhǔn)，夾壓位置及方向，輔助支承均須用規(guī)定的符號(hào)表示出來(lái)。
圖2.4 被加工零件工序圖
附注：1.被加工零件名稱及編號(hào)：后轎殼體；
2.材料及硬度：45#，50HB；
2）加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起，為便于加工及檢查，尺寸應(yīng)采用直角坐標(biāo)系標(biāo)出。
2.4.2.加工示意圖
(1)加工示意圖的作用和內(nèi)容
加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映，表示被加工零件在機(jī)床上的加工過(guò)程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇動(dòng)力部件的主要依據(jù)，是整臺(tái)組合機(jī)床布局形式的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要文件。圖2.5為后轎殼體車端面及鏜中心孔的立式機(jī)床加工示意圖。
在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容：
1）機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。
2）工件、夾具、刀具及多軸箱端面之間的距離等。
3）主軸的結(jié)構(gòu)類型，尺寸及外伸長(zhǎng)度；刀具類型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向裝置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具應(yīng)按加工終了位置繪制。
(2)繪制加工示意圖之前的有關(guān)計(jì)算
1）刀具的選擇
刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。刀具的選擇前已述及，此處就不在追述了。
2）初定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度
因?yàn)檩S的材料為40Cr，剪切彈性模量G=81.0GPa,剛性主軸取ψ＝1／4（0）／m,所以B取2.316，
根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為：
dB=47.67mm
式中：d——軸直徑（mm）
T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩（N·mm）
B——系數(shù)
本設(shè)計(jì)中所有主軸直徑取d=50mm,主軸外伸長(zhǎng)度為：L=100mm，D/為20/12，內(nèi)孔長(zhǎng)度為：l1 =45mm.
3）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸
從保證加工終了時(shí)殼體端面到工件端面間距離最小來(lái)確定全部聯(lián)系尺寸，加工示意圖聯(lián)系尺寸的標(biāo)注如圖2.6所示。其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離（圖中的尺寸246mm）,它等于刀具懸伸長(zhǎng)度、螺母厚度、主軸外伸長(zhǎng)度之和，再減去加工孔深度和切出值。
4）工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 如圖2.6工作進(jìn)給長(zhǎng)度應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度L與刀具切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和。切入長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在5～10mm之間選擇，誤差大時(shí)取大值，因此取=5mm，切出長(zhǎng)度=5+0.3×12=5+3.6 9mm,所以=5+44+9=58mm。
5）快進(jìn)長(zhǎng)度的確定 考慮實(shí)際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退回而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為200mm，快退長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長(zhǎng)度200－58=144mm。
圖2.6 工作進(jìn)給長(zhǎng)度
2.4.3.機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
(1)聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容
一般來(lái)說(shuō)，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件——?jiǎng)恿ο?、?dòng)力滑臺(tái)、滑臺(tái)上加上專用部件——多軸箱、刀、輔具系統(tǒng)、液、電、潤(rùn)滑系統(tǒng)組合而成。聯(lián)系尺寸圖用來(lái)表示機(jī)床各組成部件的相互裝配和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件的相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系是否滿足要求，通用部件的選擇是否合適，并為進(jìn)一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。聯(lián)系的尺寸也可以被看作是一個(gè)工具，以簡(jiǎn)化的機(jī)器類型和結(jié)構(gòu)的總體布局的整體圖。
如圖2－5所示，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容包括機(jī)床的布局形式，通用部件的型號(hào)、規(guī)格、動(dòng)力部件的運(yùn)動(dòng)尺寸和所用電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)、工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸，專用部件的輪廓尺寸等。
圖2.7 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
(2)選用動(dòng)力部件
選用動(dòng)力部件主要選擇型號(hào)、規(guī)格合適的動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱。
1）滑 臺(tái)的選用
通常情況下，根據(jù)滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)的方法，所需要的進(jìn)給力，進(jìn)給速率，最大行程長(zhǎng)度和加工精度及其他因素來(lái)選擇相應(yīng)的滑道。
2）驅(qū)動(dòng)形式的確定
基于液壓和機(jī)械滑臺(tái)滑道比較的性能特點(diǎn)，并結(jié)合具體處理要求、使用條件選擇使用HY系列液壓滑臺(tái)。
3）確定軸向進(jìn)給力
滑臺(tái)所需的進(jìn)給力:
=∑=3×1071.79=3215.37N
式中：——各主軸加工時(shí)所產(chǎn)生的軸向力
由于滑臺(tái)工作時(shí)，除了主軸軸克服的力，而且還克服移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦力。因而選擇滑臺(tái)的最大進(jìn)給力應(yīng)大于＝3.3KN。
4）確定進(jìn)給速度 液壓滑臺(tái)的工作進(jìn)給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速，對(duì)液壓滑臺(tái)確定切削用量時(shí)所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺(tái)最小工作進(jìn)給速度的0.5～1倍;液壓進(jìn)給系統(tǒng)中采用應(yīng)力繼電器時(shí)，實(shí)際進(jìn)給速度應(yīng)更大一些。本系統(tǒng)中進(jìn)給速度=n·f=127.4mm/min。所以選擇HY32IA液壓滑臺(tái)，工作進(jìn)給速度范圍32～800mm/min，快速速度12m/min。
5）確定滑臺(tái)行程 滑臺(tái)的行程除保證足夠的工作行程外，還應(yīng)留有前備量和后備量。前備量的作用是動(dòng)力部件有一定的向前移動(dòng)的余地，以彌補(bǔ)機(jī)床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調(diào)整。本系統(tǒng)前備量為20mm，后備量的作用是使動(dòng)力部件有一定的向后移動(dòng)的余地，為方便裝卸刀具，這里取80mm,所以滑臺(tái)總行程應(yīng)大于工作行程，前備量，后備量之和。
即：行程L＞100+20+80=200mm，取L＝250mm。綜合上述條件，確定液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)HY32IA，液壓缸型號(hào)為DG-J40*SCE。
6）通過(guò)下式估計(jì)動(dòng)力箱的選用，動(dòng)力箱選用的主要依據(jù)是單軸所需的電動(dòng)機(jī)功率，在單軸箱沒有設(shè)計(jì)之前，可以計(jì)算：
＝／η
＝（0.1345+0.1323）／0.8
＝0.39KW
式中：η——多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)η＝0.8～0.9；有色金屬時(shí)η＝0.7～0.8，本系統(tǒng)加工ZL101 ，取η＝0.7．
動(dòng)力箱的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率，并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此，選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y90S—4的1TD25IA型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為84mm。主要技術(shù)參數(shù)如下表：
表2-1 Y90S—4主電機(jī)技術(shù)參數(shù)表
主電機(jī)傳動(dòng)型號(hào)
電機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)
輸出轉(zhuǎn)速(r/min)
主電機(jī)功率
(kw)
配套主軸部件型號(hào)
Y90S-4
1400
637
1.1
1TA32、1TA32M、1TZ32
(3)確定裝料高度
裝料高度指工件安裝基面至機(jī)床底面的垂直距離，在現(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＝580～1060mm之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為800mm。
(4)中間底座輪廓尺寸
中間底座的輪廓尺寸要夾具在其上面聯(lián)接安裝的需要。因此，中間底座采用1992×1245×600。
(5)側(cè)底座輪廓尺寸
側(cè)底座是用來(lái)裝液壓動(dòng)力滑臺(tái)的，考慮到成本和生產(chǎn)決定選用標(biāo)準(zhǔn)側(cè)底座，這里選用STH系列側(cè)底座，尺寸為2010×1833.5×300
(6)確定多軸箱輪廓尺寸
本機(jī)床配置的單軸箱總厚度為300mm，單軸箱的寬度B和高度H可確定為：B=300 H=264
根據(jù)上述計(jì)算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸B×H=300×264mm。
2.4.4.生產(chǎn)率計(jì)算卡
生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)機(jī)床的工作循環(huán)過(guò)程、動(dòng)作時(shí)間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)文件，通過(guò)生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對(duì)生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。計(jì)算如下：
切削時(shí)間： T切=L/vf+t停
=58/127.4＋15/637
=0.46 min
式中：T切——機(jī)加工時(shí)間（min）
L——工進(jìn)行程長(zhǎng)度（mm）
vf—— 刀具進(jìn)給量（mm/min）
輔助時(shí)間： T輔= +t移+t裝
=（142＋200）/12000+0.024+1.5
=1.553min
式中：L3、L4 ——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長(zhǎng)度（mm）
vfk ——快速移動(dòng)速度（mm/min）
t停留 ——滑臺(tái)停留時(shí)間（min）
t裝 ——裝卸工件時(shí)間（min）一般為1.5～5.0min,取5.0min
機(jī)床理想生產(chǎn)率：
Q0 =60/T單
=60/（T切+T輔）
=60/（0.46+1.553）
=29.8件/h
機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算：
η= Q1/Q0×100%
= Q1tk/A×100%
=60000/2400/29.8×100%
=83.9%
式中：Q——機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件/h）
A——年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件）
tk——年工作時(shí)間，單班制工作時(shí)間tk =2400h
被加工
零件
圖號(hào)
1601A-093
毛坯種類
鍛件
名稱
后轎殼體
毛坯重量
材料
45#
硬度
50HB
工序名稱
加工后轎殼體孔
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）
工進(jìn)時(shí)間
輔助時(shí)間
1
安裝工件
0.5
2
工件定位夾緊
0.25
3
快進(jìn)
142
12000
0.012
4
工進(jìn)
58
20
0.2
127.4
0.46
5
暫停
0.024
6
快退
200
12000
0.017
7
工件松開
0.25
8
卸下工件
0.5
生產(chǎn)率計(jì)算卡 續(xù) 生產(chǎn)率計(jì)算卡
備注
1、主軸轉(zhuǎn)速637r/min
2、一次安裝加工完一個(gè)工件
累計(jì)
0.46
1.553
單件總工時(shí)
2.013
機(jī)床生產(chǎn)率
25 件/h
理論生產(chǎn)率
29.8件/h
負(fù)荷率
83.9%
第三章、夾具設(shè)計(jì)
機(jī)床夾具設(shè)計(jì)在組合機(jī)床設(shè)計(jì)中占有重要的地位。它的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度。
本夾具主要是用來(lái)加孔和面，整個(gè)需要加工的孔的位置尺寸用機(jī)床和夾具就能直接保證。因此，在此處理過(guò)程中，主要應(yīng)考慮如何保證平行度要求的前題下，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。為了很好利用工廠實(shí)際設(shè)備和提高生產(chǎn)率，設(shè)計(jì)專用夾具進(jìn)行加工。
3.1.機(jī)床夾具的概述
3.1.1.機(jī)床夾具的組成
(1)定位元件的定位裝置，用于確定的組成部件或設(shè)備，如V形塊，定位銷，所有的夾具定位元件，這是實(shí)現(xiàn)基本功能的夾具組件。
(2)夾緊元件和夾緊裝置，用于固定工件，以獲得正確的位置的元件或組件。出臺(tái)后的工件在夾具中加工前的工件必須夾緊在加工過(guò)程中的切割力沒有離開動(dòng)作已經(jīng)定位，有時(shí)用的元素不僅定位，而且還具有擰緊的雙重效果。
(3)夾具體也稱為夾具本體，用于將各種元件，裝置連于一體，并通過(guò)它將整個(gè)夾具安裝在機(jī)床上，一般采用鑄鐵制造，它是保證夾具的剛度和改善夾具動(dòng)力學(xué)特性的重要部分。如果夾具體的剛性，是不好的，則處理將引起大的變形和振動(dòng)，從而在一個(gè)大的加工誤差。
3.1.2.機(jī)床夾具的類型
許多不同類型的夾具，形狀各不相同，為了方便設(shè)計(jì)和制造根據(jù)一個(gè)屬性，如按照所使用的機(jī)床一般可分為：車床夾具，銑床夾具，座標(biāo)鏜床，磨床夾具和鉆夾具。
3.2.工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析
在對(duì)后轎殼體結(jié)構(gòu)及所要求加工的孔所處的特殊位置進(jìn)行分析后，要達(dá)到要求的精度并不困難，可以采用支承板，以底面為主定位面，保證孔與底面之間的平行度要求。
3.3.工件定位方案和定位元件的設(shè)計(jì)
在夾具中的工件和夾具的一部分的位置，以確定的相對(duì)位置的定位元件和導(dǎo)向元件或裝置，以確保刀具相對(duì)于工件和刀具的位置精度，以滿足加工要求，定位必須要通過(guò)在夾具中的工件的定位元件，和6個(gè)工件的定位原理，有限的自由。本夾具采用了一平面和兩個(gè)支承釘定位，其中底平面限制了三個(gè)自由度分別是繞X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)、繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)、沿Z軸方向的移動(dòng)；側(cè)平面限制了兩個(gè)自由度分別為繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)、沿X軸的移動(dòng)；支承釘限制了一個(gè)沿Y軸的自由度。
3.4.夾緊方案和夾緊元件的設(shè)計(jì)
工件在切削過(guò)程中切削力，慣性力等，它是必要的，以確保定位夾具，一般是通過(guò)夾緊元件夾緊裝置中，中間力傳遞機(jī)構(gòu)和電源裝置形成。夾緊元件的夾緊是執(zhí)行的最后一個(gè)元件，是直接接觸的部分，以完成擰緊。中間傳力機(jī)構(gòu)是中間力傳遞功率被發(fā)送到信源裝置的夾緊力來(lái)執(zhí)行的夾緊元件，可以改變大小的夾緊力，夾緊方向，并具有自鎖性能。動(dòng)力裝置是產(chǎn)生夾緊力的動(dòng)力源，所產(chǎn)生的力稱為原始力。
夾緊裝置在夾緊過(guò)程中有一定的要求：
(1)夾緊裝置應(yīng)保證工件定位，而不能破壞工件的定位。
(2)夾緊力的大小應(yīng)能保證工件在加工時(shí)的位置不變，同時(shí)又不能使工件產(chǎn)生變形。
(3)夾緊力的方向應(yīng)和切削力方向相應(yīng)，使夾緊力減小。
(4)夾緊裝置的動(dòng)作應(yīng)迅速、方便、安全。
(5)夾緊裝置的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、合理、制造方便。
由于該道工序是加工孔和面，此零件屬于大批量生產(chǎn)，并且切削力較小，所以力求夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，加緊快速，降低成本的原則。
3.5.夾具的性能及優(yōu)點(diǎn)
（1）剛性好
該夾具在高轉(zhuǎn)速、小吃刀的情況下不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，整個(gè)機(jī)構(gòu)不存在剛性不足、夾不緊現(xiàn)象。
2）應(yīng)用范圍廣
此夾具調(diào)整定位基準(zhǔn)的位置，可以加工不同尺寸的同類產(chǎn)品，通用性好。
（3）精度保證較高
使用加工過(guò)的底面做定位基準(zhǔn)，有效地保證了被加工零件的位置精度。定位精度高于0.1mm。
3.6.夾具體的設(shè)計(jì)
夾具體的設(shè)計(jì)是整個(gè)夾具的基礎(chǔ)零件，定位元件、夾緊裝置、連接元件、導(dǎo)向元件或?qū)Φ堆b置等都要求裝在它上面，因此夾具體是一個(gè)復(fù)雜而又重要的零件，而且必須滿足一定的要求：
（1）夾具體要有足夠的剛度，承受夾緊力及加工時(shí)的切削力，一般夾具體為鑄件，但也可是焊接件。
（2）夾具體一般應(yīng)考慮搬運(yùn)的吊裝問(wèn)題，以方便夾具的安裝對(duì)于小規(guī)模當(dāng)然可以不考慮吊裝，但也應(yīng)該考慮搬運(yùn)的問(wèn)題。
（3）夾具體上應(yīng)考慮排屑和清理切屑方便。
（4）夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)考慮夾具體的穩(wěn)定性，夾具底面可以做的稍大些。
（5）由于夾具體一般都比較復(fù)雜，故要考慮結(jié)構(gòu)工藝性，對(duì)加工和安裝都應(yīng)該合理、方便。
3.7.誤差的分析與計(jì)算
該夾具以底平面、側(cè)面為定位基準(zhǔn)，要求保證孔軸線與底面間的平行度。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。
Ф400孔軸線與底面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，由《互換性與技術(shù)測(cè)量》表可知：
?。ㄖ械燃?jí)）即 ：尺寸偏差為
由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得：
（1）定位誤差（兩個(gè)垂直平面定位）：
（2）夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
（3）磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò)
（4）夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.8.夾具精度分析計(jì)算
夾具精度計(jì)算是一個(gè)非常重要的部分，它是符合測(cè)試夾具零件加工要求。使用夾具工件在機(jī)床上，機(jī)床，裝置，部件，工具等，以形成一個(gè)封閉的處理系統(tǒng)，它們之間的聯(lián)系，并最終形成工件和刀具之間的正確的位置，從而保證工序尺寸的要求。這些聯(lián)系環(huán)節(jié)中的任何誤差，都將以加工誤差的形式直接影響工件的加工精度，這些誤差主要有：
（1）因工件在夾具中定位不準(zhǔn)確，使工件的原始基準(zhǔn)偏離規(guī)定位置而產(chǎn)生工件定位誤差Δdw。
（2）因夾具在機(jī)床上安裝不準(zhǔn)確，使夾具的安裝面偏離規(guī)定位置而產(chǎn)生夾具安裝誤差Δa。
（3）因刀具相對(duì)夾具位置不準(zhǔn)確，或刀具與對(duì)刀元件之間的配合間隙引起的對(duì)刀誤差Δt。
（4）因機(jī)床精度、刀具制造精度和磨損，加工調(diào)整、加工變形等因素引起的與加工方法有關(guān)的加工方法誤差Δg。
為了使夾具能加工出合格的工件，上述各項(xiàng)誤差的總和應(yīng)不超過(guò)工序尺寸（或位置要求）的公差Δk。即
上式稱為誤差計(jì)算不等式，其中各項(xiàng)誤差都是在工序尺寸方向上的分量，如果工序尺寸（包括位置精度要求）不止一個(gè)，則只有在每個(gè)工序尺寸的誤差計(jì)算不等式都能滿足要求時(shí)，所設(shè)計(jì)的夾具才能保證加工要求。
對(duì)夾具而言，工件在夾具中的定位誤差在前面已經(jīng)分析。即Δdw=0.07mm。
夾具的安裝誤差Δa，夾具的安裝誤差是夾具在機(jī)床上安裝時(shí)，因夾具的安裝面偏離了規(guī)定的位置，從而使原始基準(zhǔn)發(fā)生移動(dòng)而在工序尺寸產(chǎn)生的偏差，安裝誤差Δa=0.005mm。
刀具位置誤差Δt的確定，刀具位置誤差是刀具相對(duì)于夾具位置不準(zhǔn)確引起的誤差，或刀具與對(duì)刀元件間的配合間隙引起的對(duì)刀誤差，這項(xiàng)誤差又稱刀具調(diào)整誤差，則Δt=0.07mm。
加工方法誤差Δg，因?yàn)榧庸し椒ㄕ`差具有很大的偶然性，很難進(jìn)行精確的計(jì)算，因此常?。?/3~1/2）Δk作為加工方法和精度儲(chǔ)備之用，則Δg=1/3×0.62=0.21m。
所以,按概率法相加得
經(jīng)過(guò)計(jì)算則這個(gè)定位方式是可行的，滿足夾具精度要求，整個(gè)夾具設(shè)計(jì)合理。
第四章、結(jié)論與展望
4.1結(jié)論
通過(guò)機(jī)床總體設(shè)計(jì)及夾具的設(shè)計(jì)，基本完成了本次課題——后轎殼體組合機(jī)床及專用夾具的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過(guò)程中，參照相關(guān)資料，對(duì)每個(gè)步驟都反復(fù)思考驗(yàn)證。由整個(gè)設(shè)計(jì)論證得到的結(jié)論：該組合機(jī)床保證了加工精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)效率；同時(shí)機(jī)床的操作、維護(hù)、修理方便，排屑情況良好，滿足設(shè)計(jì)的要求。
4.2.足之處及未來(lái)展望
由于其組合機(jī)床自動(dòng)線是一家綜合性的高科技產(chǎn)品，根據(jù)特定技術(shù)的特殊要求而設(shè)計(jì)的，其中涉及加工工藝，刀具，測(cè)量，控制，診斷監(jiān)測(cè)，清洗，組裝和泄漏檢測(cè)和其他技術(shù)。組合機(jī)床和自動(dòng)線整體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家相對(duì)落后，一些國(guó)內(nèi)機(jī)床和自動(dòng)線幾乎全部從國(guó)外進(jìn)口所需的高級(jí)別。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致導(dǎo)致大量進(jìn)口設(shè)備，以擴(kuò)大投資規(guī)模，并增加生產(chǎn)成本。因此，市場(chǎng)要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)，新工藝，開發(fā)新產(chǎn)品，從過(guò)去的“剛性”的機(jī)器結(jié)構(gòu)向“靈活”的方向發(fā)展，以滿足用戶的需求，真正成為剛性和柔性兼?zhèn)涞淖詣?dòng)化的設(shè)備。
組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。
致 謝
本論文是在指導(dǎo)老師的精心指點(diǎn)下完成的，為此過(guò)老師傾注了大量的心血。我能夠完成論文的撰寫，離不開過(guò)老師在學(xué)習(xí)上對(duì)我的悉心教導(dǎo)。在這半年的時(shí)間里，他給了我多方面的鍛煉機(jī)會(huì)，使我的個(gè)人的能力得到了很大的提高。過(guò)老師開闊的視野、淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度深深影響了我，并將使我終身受益。教書育人，從過(guò)老師身上，我學(xué)到的不僅僅是寶貴的知識(shí)，而且還有許多做人的道理。在這里，我向恩師致以最衷心的謝意！
同時(shí)，我還要感謝我的父母、朋友以及機(jī)械班的同學(xué)，他們也給予我巨大的支持和幫助，我衷心感謝他們。
參考文獻(xiàn)
1.孫傳有. 1511M型織機(jī)皮圈架的改進(jìn)[J]. 上海紡織科技, 1980: 1-2.
2.黃如林, 汪群. 金屬加工工藝及工裝設(shè)計(jì)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2006: 5.
3.關(guān)慧貞, 馮辛安. 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2009: 5.
4.邱宣懷. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京: 高等教育出版社, 1997.
5.張鐵華. 液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)[M]. 成都: 華中科技大學(xué)出版社, 2000.
6.成大先. 械設(shè)計(jì)手冊(cè)第四版[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2002.
7.王光斗, 王春福. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 上海: 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社, 2000.
8.陳立德. 工裝設(shè)計(jì)[M]. 上海: 上海交通大學(xué)出版社, 1986.
9.李育錫. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2008.
10.孫波. 機(jī)械專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)寶典[M]. 西安: 西安電子科技大學(xué)出版社, 2008.
11.Robert J Fundamentalisms of Robotics—Analysis and Control [M]. New Jersey: Prentice Hall, 1990: 94-109.
12.Kuehnle M R. Toroidal Drive Concepts[M]. Product Engineering. Aug. 1979: 21-36.
Hindhede I, Uffe. Machine Design Fundamental [M]. A Practical Approach. New York: Wiley, 1983: 35-53.
13.Mechanical Drive(Reference Issue). Machine Design[M]. 52(14), 1980: 97-105.
Rajput R K. Elements of Mechanical Engineering[M]. Katson Publ. House, 1985: 55-63.
收藏