G41J-6型閥體雙面鉆24孔專機上的專用夾具設(shè)計

G41J-6型閥體雙面鉆24孔專機上的專用夾具設(shè)計,g41j,閥體,雙面,24,專機,專用,夾具,設(shè)計 G41J-6型閥體雙面鉆24孔專機上專用夾具設(shè)計說明書 第一章 組合機床總體設(shè)計 1.1組合機床方案的制定 組合機床是針對被加工零件的特點及工藝要求，按高度集中工序原則設(shè)計的一種高效率專用機床。其方案制定的主要內(nèi)容即零件在組合機床上合理可行的加工方法，確定工序間的加工余量，相應(yīng)的刀具結(jié)構(gòu)，確定機床配置形式等。 被加工零件的加工精度和需要在組合機床上完成的加工工序，是制定機床方案的主要依據(jù)，我們要加工的零件閥體，其需要在組合機床上完成的工序為雙面鉆24個孔，孔的直徑尺寸未注公差，其加工精度應(yīng)取IT11級精度，孔于孔之間的位置精度要求不高，僅為，同一直線上孔的同軸度要求不高，所以鉆24孔的加工工序只有一道工步即可，并且可以在一個安裝工位上對所有孔同時從兩面加工。 零件的材料，硬度，加工部位的結(jié)構(gòu)形狀，工件鋼性，定位基面的特點等，對機床工藝方案制定也有著重要的影響。同樣精度的孔，因材料，硬度不同，其工藝方案也不同，如鋼件一般比鑄件加工工步數(shù)多。若工件鋼性不足，安排工序一般不能過于集中，以免因同時加工表面多造成工件受力大，震動道賀發(fā)熱變形而影響加工精度。 被加工零件的特點還在很大程度上決定了機床采取的配置形式。本道工序應(yīng)加工的孔中心線與定位基面平行，且須由兩面同時加工，所以采用臥式機床很便宜。由于閥體零件為大型件，采用單工位機床加工較為適宜。因此，初選組合機床為臥式雙面單工位機床的型號。 零件的生產(chǎn)批量使決定采用單工位，多工位或自動線，還是按中小批量生產(chǎn)特點設(shè)計組合機床的重要因素。此閥體零件年生產(chǎn)綱領(lǐng)為2.5萬/年。生產(chǎn)批量較大，工序安排應(yīng)分散 綜上所述，此組合機床應(yīng)采取單工位固定式夾具的臥式雙面機床的配置型式。 1.2 確定切削用量及選擇刀具 由《組合機床設(shè)計簡明手冊》中表3-1可知，加工精度IT11級，直徑≤30mm的孔所需工藝方法只需鉆削一次。 1.2.1 選擇切削用量 按照經(jīng)濟地滿足加工要求原則，合理的選擇切削用量。查《組合機床設(shè)計簡明手冊》中表3-7。得用高速鋼鉆頭鉆削時加工得切削用量，取f=0.3mm/r, v=20米/分。 1.2.2 確定切削力，切削扭距，切削功率及刀具耐用度（鉆單個孔） 由于v公稱=20米/分。 F=0.3mm/r L/D=27/23=1.174,查表3-14得K=1 則 v=v公稱=20米/分 計算硬度 HB=240-（240-170）/3=210 有公式3-1得： P=26×D× f×HB =26×23×0.3×210 =5645N 有公式3-2得： M =10×D×f×HB =10×2.3×0.3×210 =36500Nmm 由公式3-3得： N=MV/（9740ΠD） =36500×20/（9740×π×23） =1.037KW 由公式3-4得 T=（） =210分 1.2.3 選擇刀具結(jié)構(gòu) 為了使工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，刃磨容易，應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具，所以本機床所采用刀具為標(biāo)準(zhǔn)得麻花鉆。 1.3 組合機床總體設(shè)計 1.3.1 被加工零件工序圖 被加工零件工序圖使根據(jù)選定得工藝方案，表示一臺組合機床或自動線完成工藝內(nèi)容，加工部位尺寸精度，，表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用定位基準(zhǔn)，夾壓部位及被加工零件得材料，硬度，重量和在本道工序加工前毛胚或半成品情況得圖紙。它使組合機床設(shè)計簡明手冊得主要依據(jù)，也是制造，使用，檢驗和調(diào)整機床得重要技術(shù)文件。 G41J-6型閥體零件得被加工零件工序圖如圖01-02。其上表示出了被加工零件形狀和輪廓尺寸及于本機床設(shè)計有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸。加工用定位基準(zhǔn)及加壓部位方向，還表示出本道工序加工部位的尺寸，精度，表面粗糙度，形狀位置尺寸精度及技術(shù)要求，和必要的文字說明。 1.3.2加工示意圖 (1) 零件的加工工藝方案要通過加工示意圖反映出來。 加工示意圖表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具輔具的布置情況以及工件夾具，刀具等機床各部件間的相對位置關(guān)系。機床的工作行程及工作循環(huán)等。因此，加工示意圖使組合機床布置和性能設(shè)計的主要圖紙之一，在總體設(shè)計中占重要地位。它使刀具輔具夾具主軸箱，液壓電氣裝置設(shè)計及通用部件的選擇的主要原始資料，也是整臺組合機床布局和性能的原始要求，同時還是調(diào)整機床刀具及試車的依據(jù)。 由于閥體上的孔規(guī)格相同，所用刀具導(dǎo)向，主軸，接桿等的規(guī)格尺寸。精度完全相同，所以同一主軸箱上只需畫出兩根主軸，分別在其上標(biāo)注上主軸號，與工序圖上工件孔號相對應(yīng)。 (2) 選擇刀具工具，導(dǎo)向裝置并標(biāo)注其相關(guān)位置及尺寸。 刀具的選擇要考慮工件的加工精度，表面粗糙度，切削的排除及生產(chǎn)率要求。要加工閥體兩面24孔23mm孔Ra=25mm,只需用標(biāo)準(zhǔn)的麻花鉆鉆削一次即可，所以刀具應(yīng)選錐柄G7mm的麻花鉆。因為鉆削分兩次進行，所以麻花鉆的長度分別取 在組合機床上加工孔，除鋼性主軸的方案外，工件的尺寸，位置精度主要取決于夾具的導(dǎo)向，所以正確選擇導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，確定導(dǎo)向類型，參數(shù)，精度，不但是繪制加工示意圖所必須解決的問題也是設(shè)計組合機床不可忽視的重要內(nèi)容。 導(dǎo)向通常分為兩類：一類是刀具導(dǎo)向部分與夾具導(dǎo)套之間既有相對移動，又有相對轉(zhuǎn)動的第一類導(dǎo)向。另一類是刀具導(dǎo)向部分與夾具導(dǎo)套之間只有相對移動而無相對轉(zhuǎn)動的第二類導(dǎo)向?；蚍Q旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向。第一類導(dǎo)向即固定式導(dǎo)向的允許線速度 V〈20米/分。因此，除了絞孔外，這類導(dǎo)向很少用于大直徑孔加工。第二類導(dǎo)向的允許線速度大于20米/分。一般用于孔徑大于mm以上的孔加工，尤以大直徑鏜孔運用絞多。 本道工序刀具導(dǎo)向部分直徑僅為23mm，導(dǎo)向線速度也不大于20米/分。所以選擇了固定式導(dǎo)向。 導(dǎo)向數(shù)量應(yīng)根據(jù)工件形狀，內(nèi)部結(jié)構(gòu)，刀具剛性，加工精度及具體加工情況決定。由于本機床的加工為鉆單層壁小孔，且工件內(nèi)部無法加導(dǎo)向，所以應(yīng)選取單個導(dǎo)向加工。 導(dǎo)向的漢族要參數(shù)包括：導(dǎo)套的直徑及公差配合，導(dǎo)套的長度，導(dǎo)套離工件的距離等，由《組合機床設(shè)計簡明手冊》中表3-17得： 導(dǎo)向至工件的距離 l=(0.3----0.6)d =(0.3---0.6)×23 =6.9---13.8mm 取l=10mm 刀具與主軸的聯(lián)接形式為剛性。 由《機床夾具設(shè)計手冊》，選用標(biāo)準(zhǔn)的可換鉆套，由d=23mm.可選用的鉆套外徑為35mm，D=52mm,導(dǎo)向長度L=37mm (3) 初選主軸類型尺寸，外伸長度，和選擇接桿浮動卡頭 主軸形式主要取決于進給抗力和主軸—刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的需要，根據(jù)選定的切削用量計算出切削扭矩M=36500Nmm,查表3-19和表3-20，初定主軸直徑為20mm由于綜合考慮加工精度和具體工作條件，根據(jù)表3-21 ，3-22，得主軸外部分尺寸直徑D/ d,為30/20，長度L=115mm，主軸類型選用前支承為推力球軸承和向心球軸承，后支承為向心球軸承或圓錐滾子軸承的主軸與主軸配套的刀具接桿莫氏錐號為2號。 除剛性主軸外，組合機床主軸與刀具之間常用兩種連接。一是接桿連接，也稱剛性連接，用于單導(dǎo)向進行鉆，擴，絞，锪孔及倒角加工。通用標(biāo)準(zhǔn)接桿由大小型之分。其規(guī)格尾部結(jié)構(gòu)尺寸隨接桿號不同而異?？梢詮谋?-23中參考設(shè)計。二是浮動連接，即浮動卡頭連接，用于長導(dǎo)向，雙導(dǎo)向，多導(dǎo)向進行鏜，锪，絞孔以減少主軸位置誤差及主軸徑向跳動對加工精度的影響，避免主軸與夾具導(dǎo)向不同軸而產(chǎn)生“別勁”現(xiàn)象，本機床進行的是單導(dǎo)向鉆削加工，因選用接桿連接，（用剛性連接）刀具尾部結(jié)構(gòu)尾為莫氏錐號為2號。主軸外伸部分的內(nèi)孔直徑為20mm則選擇的接桿號為4號。 (4) 由主軸箱中所有刀具主軸中找出影響聯(lián)系尺寸的關(guān)鍵刀具（即其中最長刀具） 從保證加工終了時主軸箱端面間距離尺寸最小來確定全部刀具，接桿（卡頭）導(dǎo)向，刀具托架及工件間的聯(lián)系尺寸，其中，需標(biāo)注主軸端部外徑和內(nèi)徑（D/d）外伸長度，刀具各段直徑和長度，導(dǎo)向的直徑和長度，配合等，工件至夾具間還需標(biāo)注工件距導(dǎo)套端面的距離。另外還要標(biāo)注刀具托架與夾具之間的尺寸，工件本身及加工部位的尺寸和精度等。 主軸箱端面至工件表面之間的軸向距離是機床加工示意圖上最重要的尺寸。為了縮短刀具懸伸長度與工件行程長度，要求這一尺寸越小越好。它取決于兩方面。一是主軸箱上刀具，接桿（卡頭），主軸等由于結(jié)構(gòu)和相互連接所需要的最小軸向尺寸，二是機床總布局所要求的聯(lián)系尺寸。本道工序中，刀具采用麻花鉆，刀具長度要考慮其螺旋槽尾部離開導(dǎo)套端面位置有一定距離，以備排屑和刀具刃磨后有向前調(diào)整的可能，這段距離一般保證在30---50mm之間。該麻花鉆取這段距離為40mm. (5) 確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程 動力部件的工作尋還是：加工時動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置又返回到原始位置的動作過程。一般包括快速引進，工作進給，快速退回等動作。有時中間還有中間停止，多次往復(fù)進給，死檔鐵停留等特殊要求。本組合機床動力部件的工作循環(huán)包括：快速引進，工作進給，快速退回三部分。 工作行程長度的確定： 工作進給長度L應(yīng)等于工件加工部位長度L（多軸加工時應(yīng)按最長孔計算）與刀具切入長度L和刀具切出長度L之和。如圖1-1所示。切入長度L應(yīng)根據(jù)工件端面的誤差情況在5-10mm之間選擇，本設(shè)計總選取L=8mm。由于采用標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆鉆孔，所以L（切出長度）可由參考文獻（1）中表3-24中選取，L=d/3+(3—8)=7.6+(3—8) 選取L=10mm 工件加工部位長度為L=27mm 所以工作進給L=L+ L+ L=27+8+10=45mm 1-1加工示意圖 組合機床上有第Ⅰ進給和第Ⅱ進給之分。第Ⅰ工作進給用于鉆，擴，絞，鏜通孔等工序，而第Ⅱ工作進給主要由于鉆，鏜孔之后需要锪平面或倒大角等工序。通常，第Ⅱ工作進給速度比第Ⅰ工作進給速度小的多。Ⅰ工進轉(zhuǎn)倒Ⅱ工進時，除锪平面或倒大角的刀具外，其余刀具均離開工件加工表面而不再切削，以免破壞工件已加工表面和降低刀具耐用度。 快速退回長度等于快速引進與工件進給長度之和?？焖僖M是指動力部件把主軸箱連同刀具從原始位置送進倒工作進給開始位置。通常再采用固定式夾具的鉆，擴，絞孔組合機床上，快速退回行程長度須保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。但是當(dāng)?shù)毒邉傂暂^好且能滿足生產(chǎn)率要求時，為使動力滑臺導(dǎo)軌再全行程上均勻磨損，也可以加大快速退回行程長度。 動力部件的總行程長度除應(yīng)保證要求的工作循環(huán)工作行程（快速引進+工作進給=快速退回）外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具方便，即考慮前備量，后備量。 前備量是指因刀具磨損或補償制造，安裝誤差，動力部件尚可向前調(diào)節(jié)的距離。而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)的長度。 因此，動力部件的總行程為快退行程長度與前備量后備量之和。依此作為選擇標(biāo)準(zhǔn)動力滑臺或設(shè)計專用動力部件的依據(jù)。 詞機床動力部件的前備量選取20mm，由選的主軸型式和接桿的接桿號可知后備量應(yīng)取兩者中的較大值，即選取后備量為120mm。所以動力部件的總行程為120+45+30+20即215mm. 此外，畫加工示意圖時還應(yīng)注意以下問題： 加工示意圖應(yīng)與機床實際加工狀態(tài)一致。 圖上尺寸應(yīng)完整，以備檢查行程和調(diào)整機床使用，圖上應(yīng)標(biāo)注各主軸的切削用量及必要文字說明，如被加工零件圖號材料為HT200，硬度為HB=175—241，加工余量及是否用冷卻液。 加工示意圖上應(yīng)有表示加工過程的工作循環(huán)圖，及各行程長度。 1.3.3 機床聯(lián)系尺寸圖 機床聯(lián)系尺寸圖的作用及內(nèi)容 組合機床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件——動力滑臺，動力箱，各種工藝切削頭，側(cè)底座，立柱及中間底座加上專用部件——主軸箱，刀，輔具系統(tǒng)，夾具，液電，冷卻，潤滑，排屑系統(tǒng)組合裝配而成。聯(lián)系尺寸圖就是用來表示各組成部件的相互裝配關(guān)系和運動關(guān)系，以檢驗機床各不見相對位置尺寸及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求，通用不見的選擇是否合適，并為進一步開展主軸箱，夾具等專用部件，零件的設(shè)計提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可以看成簡化的機床總圖，它表示出機床的配置形式及總體布局。 本組合機床的尺寸聯(lián)系圖用主視圖，左視圖兩視圖，按1：4比例畫出各主要組成部件的外形輪廓及相關(guān)位置，表明機床的配置形式及總體布局，主視圖選擇可與機床實際加工狀態(tài)一致的視圖。 尺寸聯(lián)系圖中不必要的線條與尺寸都盡量減少。但是反映各部件的極限位置及行程尺寸，都必須完整齊全。各部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)不必再尺寸聯(lián)系圖上反映出來，都留在部件的具體設(shè)計中完成。 聯(lián)系尺寸圖上標(biāo)注出了通用部件的規(guī)格代號，電動機型號，功率及轉(zhuǎn)速，注明了各機床部件的分組情況及總體行程，這樣，就方便開展部件設(shè)計 選擇動力部件 組合機床的動力部件是配置組合機床的基礎(chǔ)。它主要包括用以實現(xiàn)刀具主軸旋轉(zhuǎn)主運動的動力箱，各種工藝切削頭以及實現(xiàn)及給運動的動力滑臺。 在選擇動力滑臺部件時，應(yīng)根據(jù)具體加工工藝及經(jīng)濟窗配置型號要求，制造及使用條獎等因素全面考慮，以便所設(shè)計機床既有合理先進的工藝技術(shù)水平，又有良 好的經(jīng)濟效益。 由選擇切削用量和選擇刀具種計算得知，各刀具主軸得切削功率N=1.03KW，因為單面鉆12個規(guī)格相同的孔，所以總功率N=12×1.03=12.36KW由于這樣切削力很大，為了減少切削力，決定12孔中先鉆6個孔，當(dāng)鉆號這6個孔后再鉆其余6個，所以切削功率只要求一半，即0.5×12.36=6.18KW。 同樣，由前面計算得知，各主軸軸向切削力P=5600N，由于同樣分兩次切削，所以各主軸軸向切削合力取×5600=33600N （進給速度取V=20米/分，則快速引進和快退得速度進給量選取為0.3mm/r各種動力滑臺都有規(guī)定得快速行程速度和最小進給量得限制。所選擇得快速行程速度應(yīng)小于動力滑臺規(guī)定得快速行程速度。所選得進給量得每分鐘工作進給速度應(yīng)大于動力滑臺額定得最小進給量。 選用動力滑臺時，必須考慮其允許得最大行程。設(shè)計時，所確定的動力部件總行程應(yīng)小于所選動力滑臺得最大行程。 為了使加工過程中動力部件穩(wěn)定性良好，不同規(guī)格的動力滑臺與荷重規(guī)格動力箱配套使用，其上能安裝多大輪廓尺寸的主軸箱使有一定限制。設(shè)計時可查組合機床通用部件相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的推薦值。 動力滑臺導(dǎo)軌組合有“矩——矩”“矩——山”兩種形式。前者一般多用于帶導(dǎo)向引導(dǎo)刀具進行加工的機床及其他粗加工機床。后者導(dǎo)向性好，精度高，主要用于不帶導(dǎo)向的剛性主軸加工及其他精加工機床。本組合機床采用“矩——山”型式導(dǎo)軌，這樣有利于組合機床加工精度的提高。 綜合以上因素，即切削功率為5.4KW,切削力為33600N,進給量為0.2mm/r，選擇正確合適的動力——動力滑臺和動力箱。并以其為基礎(chǔ)進行通用部件配套。 本組合機床所選用的動力部件及其配套 通用部件型號，規(guī)格以及主要尺寸，性能如下： a. 液壓動力滑臺HY40B——I 臺寬400毫米，長800毫米，行程長400毫米，導(dǎo)軌選用“矩——山”型式，滑臺及滑座總高320毫米，滑座長1240毫米，允許最大進給力P=25KN，快速行程速度0.5米/分，工進速度10——600毫米/分。 b. 齒輪傳動動力箱TD40A 電動機為Y132S——2型，功率5.5KW動力箱輸出軸轉(zhuǎn)速為720轉(zhuǎn)/分，動力箱與動力滑臺結(jié)合面尺寸：長550mm,寬400mm,動力箱輸出軸距箱底面高度為160毫米。 c. 配套通用部件 側(cè)底座cc40,其高度H=560?mm，長度為L=1240mm, 繪制聯(lián)系尺寸圖 1 夾具輪廓尺寸的確定 組合機床夾具是保證零件加工精度的重要專用部件。所要確定的夾具輪廓尺寸主要是指夾具底座的長×寬×高。由于工件的輪廓尺寸為600×355×400，考慮刀要布置下保證加工要求的定位，限位，夾緊機構(gòu)，導(dǎo)向系統(tǒng)，并考慮夾具底座與機床其他部件連接，固定所需要的尺寸，所以暫定尺寸為900×450×300。 2 機床裝料高度H 裝料高度是指機床上工件的定位基準(zhǔn)面的到地面的垂直距離。由前面可知滑臺與滑座總高為320mm，側(cè)底座高度為560mm，夾具底座高度為300mm，中間底座高度為560mm，又由于主軸箱最低主軸高度取為100mm，所以機床裝料高度取H=960mm. 3 中間底座輪廓尺寸 中間底座輪廓尺寸要滿足夾具在其上面安裝聯(lián)接的需要。其長度方向尺寸要根據(jù)所選的動力部件（滑臺和滑座）及其配套尺寸部件（側(cè)底座）的位置關(guān)系照顧各部件聯(lián)系尺寸的合理性來確定。一定要保證加工終了位置時，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。本組合機床左面L=315mm，右面L=315mm，為了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?，其周邊要加上一個尺寸a=50mm..由此，可以確定中間底座的輪廓尺寸為1000×500×560 4 主軸箱輪廓尺寸 由參考文獻（1）得知，標(biāo)準(zhǔn)得通用鉆，鏜類主軸箱的厚度有兩種尺寸規(guī)格，臥式為325mm，立式為340mm,由于本組合機床為臥式。所以選取厚度為325mm的主軸箱。下面主要確定主軸箱的寬度B和高度H，及最低主軸高度h。如下圖1-2所示，被加工零件以點劃線，主軸箱輪廓尺寸有粗實線表示。 1-2主軸箱輪廓尺圖 主軸箱寬度B和高度H的大小主要與被加工零件孔的分別位置有關(guān)： B=b+2b H=h+ b+h 式中:b—工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（毫米） b—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） h—最低主軸高度 為了保證主軸箱有排布齒輪的足夠空間，選取b=80mm 由前面分析可知，機床裝料高度H==960mm 滑臺和滑座總高h(yuǎn)=320mm 側(cè)底座高度h=560mm ，滑座與側(cè)底座之間調(diào)整墊高度 5mm （h）。由工件零件圖上得知工件最低孔位置h=20mm 所以 h= h+H－（h+h+h） =20+960－（320+560+5） =95mm 取b=80mm ，則可求出主軸箱輪廓尺寸： B=b+2b=295×tg15+2×80=450mm H=h+ b+h=295×tg15+95+80=465mm 按照主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸為B×H=500×500毫米 聯(lián)系尺寸圖的畫法和步驟 選擇與實際機床工作位置一致的圖形布置作為主視圖，由于機床實際尺寸太大，選擇1：4比例繪制此圖。先用雙點劃線或細(xì)線畫出被加工零件的長×高輪廓。以工件兩端面及工件最低孔中心線，分別為長度和高度方向上的基準(zhǔn)，根據(jù)前面已確定的機床各部分組成部件輪廓尺寸及主要相關(guān)尺寸按下列順序進行（由于本組合機床左右兩面所選部件相同，加工內(nèi)容一致，所以本說明僅以一面進行）： 以工件左端面為基準(zhǔn)，根據(jù)前面已經(jīng)確定的工件端面位置到主軸前端面的距離最小值L=320mm ，確定機床左端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h=95mm 及主軸箱齒輪尺寸長×寬×厚=500×500×325mm 畫出左主軸箱外廓。主軸箱以其后蓋與動力箱定位連接，根據(jù)已選擇的TD40A型動力箱與動力滑臺定位連接，在機床長度方向上 ，通常動力箱后端面應(yīng)與滑臺后端面平齊安裝。動力滑臺與滑座在機床長度方向的相對位置，由加工終了時滑臺前端面到滑臺滑座前端面的距離L決定。L是在機床長度方向上各部件聯(lián)系尺寸的可調(diào)環(huán)節(jié)。對于通用的標(biāo)準(zhǔn)動力滑臺，L尺寸的最大范圍為75～85mnm L是動力滑臺，滑座本身結(jié)構(gòu)決定的滑臺前端面到滑座端面的最小距離與前備量二者之和。前者通常不應(yīng)小于15～20mm ，本例取20mm ，后者用以補償?shù)毒咧啬ズ筝S向可調(diào)的尺寸并用于彌補機床制造和安裝誤差，本設(shè)計中前備量也取為20mm，則： l=20+20=40mm 為了便于機床的調(diào)整和維修，滑座與側(cè)底座之間需加5mm的調(diào)整墊。而后座與側(cè)底座在機床長度方向上的相對位置由滑座前端面到側(cè)底座前端面的距離l決定。若所采用的側(cè)底座為標(biāo)準(zhǔn)型，則l=100mm ， 中間底座輪廓尺寸的確定原則前面已經(jīng)闡述。其長度方向尺寸可按下式確定： L=(L+L+2L+L)－2(l+l+l) 式中：L —加工終了位置，主軸箱至工件端面間的距離，其中L= L=315mm L—主軸箱厚度，本設(shè)計中取L=325mm L—工件沿機床長度方向的尺寸，本設(shè)計中為L=600mm l—機床長度方向上，主軸箱與動力滑臺的重合長度，本設(shè)計中，l=300mm l—加工終了位置，滑臺前端面至滑座前端面的距離，本設(shè)計中，l=40mm l—滑座前端面至側(cè)底座前端面的距離，本設(shè)計中l(wèi)=100mm 則： L=(L+L+2L+L)－2(l+l+l) =（315+315+2×325+600）－2（300+40+100） =1000mm 取L=1000mm 中間底座長度尺寸L經(jīng)過計算確定后，必須根據(jù)夾具底座長度尺寸A（本例中A=900mm）及其在中間底座上的相對按裝位置來檢查尺寸a的大小是否合適。 通常，當(dāng)機床不采用冷卻液時，要考慮中間底座周邊應(yīng)由一定寬度得回收冷卻液及排屑溝槽尺寸一般不應(yīng)小于70~100毫米。 如果計算出得L值不能滿足A和a尺寸要求可采取改變加工終了位置時主軸箱端面至工件端面得距離L和改變滑臺前端面到滑座前端面得距離L得辦法解決。 當(dāng)夾具底座輪廓尺寸A 已經(jīng)確定，由于計算出的中間尺寸長度尺寸L太小而造成a尺寸太小時，也可以通過重新選擇接桿改變L尺寸進行調(diào)節(jié)，此時必須同時修改加工示意圖，以達到L和a尺寸加大的目的；或者減少l的尺寸，但必須保證滑臺有足夠的前備量15~20mm。 綜上所述可以看出，中間底座輪廓尺寸（尤其是沿機床長度方向的尺寸L）的決定比較靈活，即要照顧到其他部件聯(lián)系尺寸的合理性，又要盡量使機床布局勻稱，節(jié)省材料。 左視圖重點在于表示清楚組合機床各部件在寬度方向上的輪廓尺寸及相關(guān)位置，配合左視圖完成聯(lián)系尺寸圖所要表達出的內(nèi)容。 聯(lián)系圖上應(yīng)注明的狀態(tài)和尺寸 完整、恰當(dāng)?shù)臉?biāo)注機床各只要組成部件的輪廓尺寸及相關(guān)聯(lián)系尺寸，因此機床在長、寬、高三方向的尺寸封閉。 應(yīng)表示清楚運動部件的原位，終點位置及運動過程情況，以確定機床最大輪廓尺寸。 應(yīng)注明工件，夾具、動力部件、中間底座與對稱中心線位置關(guān)系，特別是當(dāng)工件加工部位對工件中心不對稱和有某些具體要求是動力部件相對夾具，夾具相對于中間底座也就不對稱，此時應(yīng)注明它們相互偏差位置的尺寸。 應(yīng)注明電動機型號、功率、轉(zhuǎn)速及所選擇標(biāo)準(zhǔn)通用部件的型號規(guī)格和其主要輪廓尺寸，并對組成機床的所有部件進行分組編號，作為部件和零件設(shè)計的原始依據(jù)。 1.3.4 生產(chǎn)率計算卡 根據(jù)選定的機床工作循環(huán)所要求的工作行程長度，切削用量、動力部件的快速及工進速度等?？梢杂嬎銠C床的生產(chǎn)率，并編制機床生產(chǎn)率計算卡，用于反映機床的加工過程，完成每一根軸所需要的時間，切削用量、機床的生產(chǎn)率及機床負(fù)荷率。 1 理想生產(chǎn)率 指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A（包括備品及廢品率在內(nèi)）所要求的機床生產(chǎn)率。由于加工閥體零件采用但班制，所以全年工時數(shù)K=2350小時。A=2.5萬件，則： Q==件/小時=10.67件/小時 2 實際生產(chǎn)率 指所設(shè)計機床每小時實際可以生產(chǎn)的零件數(shù)量。 Q1=件/小時 式中：T——生產(chǎn)一個零件所需要的時間（分） T= T+ T =（）+（）分 式中：L1、L2——分別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進給行程長度（毫米） Vf1、Vf2——分別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進給量（毫米/分） t——動力滑臺在死當(dāng)鐵上的停留時間，通常指刀具在加工終了是無進給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)5～10轉(zhuǎn)所須的時間（分）。 L、L——快進、快退行程長度。 V——動力部件快速行程速度 t——直線移動或回轉(zhuǎn)工作臺進行一此工位轉(zhuǎn)換的時間，一般可取t=0.1分 t——工件裝卸時間，它取決于工件重量大小，裝卸是否方便及工人的熟練程度，一般取0.5～1.5分 有前面分析可知： L1=L2=40 mm Vf1=Vf2=100mm/分 t=0.02分 t=0.1分 t=1.2分 由于工件比較大，裝卸不方便所以取比較大值。 L=50mm L=125mm V=5000 mm/分有上可知： T= T+ T =（）+（）分 =（）+（）分 =1.62+1.335 =2.955分 所以機床實際生產(chǎn)率 Q==20.3件/小時 取Q=21件/小時 有上知：Q=21件/小時>Q=10.67件/小時 所以所選擇的切削用量和機床總體設(shè)計方案合適。 第二章 組合機床專用夾具設(shè)計 此次設(shè)計的組合機床加工工序內(nèi)容如附圖被加工零件工序示意圖,為鉆兩面24各Φ23mm孔,要保證兩面對應(yīng)孔的同軸度≤0.5mm,對中心軸線的位置度≤0.5mm.如工序圖上所視,在加工本道工序前,三個Φ355圓柱面應(yīng)以加工過,而出于中間的那個圓環(huán)上12個Φ18mm也要加工過. 2.1 設(shè)計方案的確定. 2.1.1 定位方案的確定 由上面的分析可知:A面及其上12個Φ18mm孔是在本道工序前加工出來的,如圖(2-1)所示所以方案一就是選A面及其上任意兩相距較遠(yuǎn)的孔作為定位基準(zhǔn),即選取一面兩孔的定位方案. 定位方案二就是選兩互相平行的Φ355圓柱面為定位基面,用V型塊定位. 由于方案1中,兩定位孔的精度不高,因此導(dǎo)致此方案的定位方案精度不高,再加上定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合,誤差就更大,所以不便采用. 而第二個方案就不同,雖然Φ355圓柱面加工要求不高,表面粗糙度Ra=25 μm，由于定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)重合,減少了基準(zhǔn)不重合誤差,定位精度就比方案1顯著提高了. 2-1Ⅰ定位方案圖 2.1.2 加緊方案的選擇 由于該工件是薄壁零件夾壓位置不能作用在殼體上,最好作用在有肋板的地方, 如圖(2-1)所示夾壓點取在A面上。, 如圖(2-1)所示這樣夾壓，則液壓缸就會占據(jù)工件前面很大的地方，則妨礙工件的裝卸。 另外，確定夾壓位置時應(yīng)注意： a. 保證：零件夾壓后定位穩(wěn)定。為了使工件車加工過程中不產(chǎn)生振動和位移，夾壓力要足夠，夾壓點布置使夾壓合力落在定位平面內(nèi)。 力求接近定位平面的中心點。 b. 盡量減少和避免零件夾壓后的變形，消除其對加工精度的不利影響，為此，應(yīng)避免把夾壓點放在零件加工孔的上方，和容易引起變形的地方。對鋼性差的零件應(yīng)適當(dāng)?shù)脑黾虞o助支撐或采用多點夾壓的方法，以使夾壓分布均勻，減少夾壓變形，提高加工精度。 本組合機床的專用夾具就是為了減少變形而在A面對應(yīng)處增加兩助支撐，為了減少輔助加工時間，采用液壓驅(qū)動的輔助支撐。 理論上，液壓驅(qū)動的加緊裝置和輔助支撐應(yīng)同時（動作）對工件施加動作。由于存在誤差，兩者不能同時對工件施加動作，這時就讓夾緊裝置先動作，這一點在設(shè)計液壓系統(tǒng)圖時應(yīng)注意。因為如輔助設(shè)備先動作，將會頂起工件，破壞在v形塊上的定位，所以應(yīng)讓加緊裝置先動作。 2.1.3 夾緊力的確定和夾緊液壓缸的選擇 計算夾緊力時，通常將夾具和工件看成一個鋼性系統(tǒng)，根據(jù)工件受切削力、夾緊力的作用情況找出在加工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠、再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。 即：W=W×K 式中：W—實際所需夾緊力（N） K—在一定條件下由靜力平衡計算出的理論夾緊力（N） K—安全系數(shù) 安全系數(shù)K可按下式計算： K=K·K·K·K·K·K·K 由《機床夾具設(shè)計手冊》表1-2-1，查得： K:取1.2～1.5,取K=1.3 K:加工性質(zhì)為精加工 , 取1.0 K:由表1-2-2查得K=1.15 K:連續(xù)切削 取1.0 K:液動夾緊 取1.0 K=K=1.0 所以: K=K·K·K·K·K·K·K =1.3×1.0×1.15×1.0×1.0×1.0×1.0 =1.495 由于K=1.495小于2.5所以取K=2.5。 理論夾緊力W 按《機床夾具設(shè)計手冊》表1-2-1查得： 以V型塊定位，壓板夾緊的形式的夾緊力公式為： （1）.W= （N） （2）. W= （N） 其中： u、u—分別為工件與壓板間圓周方向和軸向摩擦系數(shù) u、u—分別為工件和V型塊間圓周方向和軸向摩擦系數(shù) 參考表1-2-12，分別取 u=u=0.2 u=u=0.25 由機床總體設(shè)計中得： W=26782N·mm×6 P=3840N×6 由（1）式得：W= =2343.7N 由（2）式得：W= =95434.8N 選其中較大值即：W=95434.8N 查《機床調(diào)整和使用》，初選夾緊液壓缸為T5058Ⅱ,活塞桿拉力26.4KN，推力為33KN。 2.2 專用夾具各組成部分的設(shè)計. 2.2.1 定位裝置 定位裝置包括定位元件及其組合,其作用是確定工件在夾具中的位置,即通過它使工件加工時相對于刀具及切削成形運動處于正確位置. 由前面定位方案可知,本夾具采用兩短V形塊定位,限制工件四個自由度.由于工件圓柱面直徑很大,為mm,則此V形塊為非標(biāo)準(zhǔn), 由《機床夾具設(shè)計手冊》,表1-1-5,得V形塊尺寸計算公式(選擇=90) V形塊標(biāo)準(zhǔn)定位高度:T T=H+0.707D-0.5N V形塊開口尺寸N: N=1.15D-1.15a 其中a=(0.14---0.16)D 由工件圖知:D=355mm 則 a=(0.14---0.16)×355=49.7—56.8mm 取 a=55mm N=1.15D-1.15 a =1.15×355-1.15×55 =345 取V形塊H=200mm 則T=200+0.707×355-0.5×350 =276mm 參考手冊,V形塊材料選用45鋼,熱處理采用表面滲碳,滲碳層厚度為0.8—1.2mm HRC58—64. 為了防止工件變形太大而影響加工精度,本夾具還采用由液壓缸驅(qū)動得輔助支承,以增大功能間的剛性,減少變形.該液壓缸選用T5034Ⅱ型.其活塞頂部所用的支承釘由《夾具手冊》中選用支承釘A20×20.GB2226—80. 2.2.2 夾緊裝置 夾緊裝置的作用是將工件壓緊壓牢,保證工件在工件定位時所占據(jù)的位置在加工過程中不因受重力,慣性力以及切削力等外力作用而產(chǎn)生位移,同時防止或減小振動.它通常是一種機構(gòu),包括力源裝置,中間遞力機構(gòu),夾緊元件和夾緊機構(gòu). 為了提高勞動生產(chǎn)率并保證夾緊可靠,本夾具采用液壓夾緊,由前面夾緊力計算中得知,液壓缸選用T5038Ⅱ型. 為了減少工件裝卸時間,要求夾緊壓塊在松開工件時不應(yīng)防礙工件的裝卸,參考《機床夾具設(shè)計手冊》,選擇如下圖2-2所示的鉸鏈?zhǔn)綂A緊機構(gòu). 2-2鉸鏈?zhǔn)綂A緊機構(gòu)圖 2-3受力簡圖 初步確定結(jié)構(gòu)尺寸, 取l=45mm,l=50mm,L=150mm 鉸鏈夾緊機構(gòu)末端A端由一個行程終點.當(dāng)機構(gòu)處于夾緊狀態(tài)時,A端離其最終點應(yīng)保持有一個儲備量S,否則結(jié)構(gòu)可能失效.一般S0.5mm,這里選取S=1mm.A端行程包括兩個方面,一部分為空行程S,用于獲得足夠間隙來裝卸工件,一部分為夾緊行程S+S,其中S用以補償被夾緊表面的尺寸偏差, S用于補償機構(gòu)的受力變形. 由表1-2-37.計算出: i= = =1.43 其中=cos = cos=9.27 所以Q=W/ i = W×2tg(+) W=W =95434.8× =87644N 所以Q= W×2tg(+) =87644×2tg(9.27+10) =61282N 由于動力裝置為選用的標(biāo)準(zhǔn)液壓缸,不需結(jié)構(gòu)尺寸的計算. 下面主要對壓塊,鉸鏈中的零件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,兩銷軸之間的距離為50mm.由于它傳動的夾緊力比較大,所以壓塊厚度選為40mm,材料選用45鋼,熱處理HRC35—40.具體結(jié)構(gòu)見附錄二 壓塊 其余鉸鏈見附錄三，四，五夾具專用零件圖. 2.2.3 刀具引導(dǎo)裝置 引導(dǎo)裝置的作用是確定夾具相對于刀具的位置,引導(dǎo)刀具進行加工. 本組合機床夾具的引導(dǎo)裝置均選用標(biāo)準(zhǔn)件.借住于引導(dǎo)元件可以提高被加工孔的幾何精度,尺寸精度以及孔系的位置精度. 由于本工件的生產(chǎn)為大批量生產(chǎn),所以選用可換鉆套.鉆套裝在襯套中,而襯套則是壓配礙夾具體或鉆模板中.鉆套由螺釘固定,以防止它在刀具加工時轉(zhuǎn)動.鉆套與襯套間采用F7/m6配合,便于鉆套磨損后可迅速更換.本例中選用F7/m6配合. 查《機床夾具設(shè)計手冊》,選擇內(nèi)徑d為23mm的標(biāo)準(zhǔn)快換鉆套,其極限位置偏差為F7.其外徑D=35mm,極限偏差取為m6.配用螺釘為M8 GB2268—80 鉆模板應(yīng)設(shè)計承固定式,這樣導(dǎo)向精度高,加工出的工件精度就高.為了節(jié)省材料,鉆模板選用鑄鐵HT200鑄造.其具體結(jié)構(gòu)見附圖專用夾具零件圖. 2.2.4 具體的設(shè)計 夾具體是用于連接夾具各元件及裝置,使其成為一個整體的基礎(chǔ)件,并與機床有關(guān)部位連接,以確定夾具相對于機床的位置. 其在設(shè)計時應(yīng)滿足以下基本要求: 1. 應(yīng)有足夠的強度和剛度 保證在加工過程中, 夾具體在夾緊力,切削力等外力作用下,不至于產(chǎn)生不允許的變形和震動. 2. 結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單,具有良好工藝性. 在保證強度和剛度條件下,力求結(jié)構(gòu)簡單,體積小,重量輕,以便于操作. 3. 尺寸要穩(wěn)定. 對于鑄造夾具體,要進行時效處理,以消除內(nèi)應(yīng)力.保證夾具體加工尺寸的穩(wěn)定. 4. 便于排屑 為防止加工中切削聚積在一起定位元件工作表面或其他裝置中,而影響工件的正確定位和夾具的 正常工作,在設(shè)計夾具體時,要考慮切削的排除問題. 選擇夾具體毛坯結(jié)構(gòu)時,應(yīng)以結(jié)構(gòu)合理性,工藝性,經(jīng)濟性,標(biāo)準(zhǔn)化的可能性以及工廠的具體條件為依據(jù)綜合考慮. 鑄造結(jié)構(gòu)可鑄出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀.抗壓強度大,抗振性好.易于加工,但制造周期長，易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,故應(yīng)進行時效處理.材料感多用HT150或HT 200.鑄造的夾具體適用于切削負(fù)荷大,震動大的場合或批量生產(chǎn). 焊接結(jié)構(gòu)制造容易,生產(chǎn)周期較短,成本較低.但 熱變形較大,焊接后需退火處理.它適用于新產(chǎn)品試制或但件小批量生產(chǎn). 裝配結(jié)構(gòu)選用標(biāo)準(zhǔn)毛坯件或標(biāo)準(zhǔn)零件部件組合而成,如圓棒,圓盤,工字鋼,角鋼,U形槽等標(biāo)準(zhǔn)型材.可縮短制造周期,但它最適用于標(biāo)準(zhǔn)化. 綜上可以看出,本組合機床的夾具體應(yīng)選用鑄造結(jié)構(gòu).因為本道工序的切削負(fù)荷大,且生產(chǎn)綱領(lǐng)為2.5萬/年.正滿足鑄造結(jié)構(gòu)的適用場合. 夾具體制造屬單件生產(chǎn)性質(zhì),為縮短設(shè)計和制造周期，減少設(shè)計和制造費用,所以夾具體設(shè)計一般不作復(fù)雜的計算.通常是參照類似的夾具結(jié)構(gòu),按照經(jīng)驗類比法估計確定.實際上在繪制夾具總圖時,根據(jù)工件定位元件,夾緊裝置,對刀—引刀裝置以及其他輔助機構(gòu)和裝置在總體上的配置,夾具體的外形尺寸已大體確定. 按照《機床夾具設(shè)計手冊》表1-9-2可知,夾具體壁厚h鑄造結(jié)構(gòu)為8～25mm,本設(shè)計取h=24mm.夾具體加強筋厚度為0.7～0.9h,本設(shè)計中,其取為18mm,加強筋厚度不大于5h,即不大于120mm. 另外,夾具體上不加工毛面與工件表面之間的間隙也應(yīng)注意選取.夾具體時毛面,工件也是毛面時,取8～15mm,夾具體是毛面,工件是光面時,取4～10mm. 夾具體的具體結(jié)構(gòu)如附圖中夾具體零件工作圖所示. 第三章 本組合機床及其專用夾具的特點. 本次設(shè)計的組合機床在本道工序中完成的工序內(nèi)容不少,雙面鉆24個23孔,所以該機床的切削負(fù)荷比較大. 下面主要介紹本組合機床上專用組合機床夾具的特點. 任務(wù)上要求工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為2.5萬/年,生產(chǎn)批量較大,所以指導(dǎo)老師要求我們采用液壓夾緊,以節(jié)省輔助加工時間,提高機床生產(chǎn)率.為了防止工件剛性不足,產(chǎn)生過大的夾壓變形,本組合機床夾具還采用輔助支承,同樣基于提高生產(chǎn)率的要求,該輔助支承也采用液壓缸驅(qū)動. 本夾具的夾緊機構(gòu)采用鉸鏈?zhǔn)綂A緊機構(gòu),如圖3-1所示,(由于兩面機構(gòu)完全相同,下面僅畫出右面一半來表示)夾緊液壓缸1的活塞收縮時,與活塞桿用銷連接的連桿2就會向上運動,同時連桿3會產(chǎn)生一個水平方向的力使鉸鏈臂4繞其固定銷軸轉(zhuǎn)動/與4用銷連接的連桿5就會在壓塊6的一側(cè)產(chǎn)生一個斜向上的力,從而使壓塊6繞銷軸旋轉(zhuǎn)壓在工件上,達到夾緊工件的目的. 3-1鉸鏈?zhǔn)綂A緊機構(gòu)圖 第四章 結(jié) 論 為期9個星期的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束，但在這9個星期的時間里我學(xué)到了很多知識和技能。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我掌握了做機械設(shè)計的基本方法和思路，為今后的工作打下了基礎(chǔ)，而我的主要感受是在做任何事情前都應(yīng)做好相關(guān)數(shù)據(jù)資料的檢索。在現(xiàn)今社會中，隨著計算機的普及以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，對于各種數(shù)據(jù)資料的檢索已經(jīng)從圖書館的紙質(zhì)資料轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)平臺下的電子文檔。通過畢業(yè)設(shè)計，我仔細(xì)的學(xué)習(xí)并能夠基本掌握及應(yīng)用所學(xué)知識到設(shè)計中。 本次設(shè)計不能算太完美，只可以說基本完成了指導(dǎo)老師所提出的要求，因為在設(shè)計過程中對一些參數(shù)的選擇還存在一些不全面、不合理的選擇，因此在今后遇到類似的情況，將全面綜合考慮之后再選擇相關(guān)參數(shù)以及進行有關(guān)計算。 參考文獻 1.《組合機床設(shè)計簡明手冊》 謝家瀛 北京：機械工業(yè)出版社，1996 2.《組合機床參考圖冊》 陳于萍 高曉康 北京：高等教育出版社 2003 3.《機械設(shè)計綜合課程設(shè)計》 王之櫟 王大康 北京：機械工業(yè)出版社 2004 4.《液氣壓傳動》 季明善 北京：機械工業(yè)出版社 2004 5.《機床夾具設(shè)計手冊》 上海市職業(yè)技術(shù)教育課程改革與教材建設(shè)委員會組編 北京：機械工業(yè)出版社 2002 6.《機械加工工藝及裝備》 上海市職業(yè)技術(shù)教育課程改革與教材建設(shè)委員會組編 北京：機械工業(yè)出版社 2004 7．《機械零件設(shè)計手冊》 唐金松 上海：科技出版社 2000 附錄（一） 機床生產(chǎn)率計算卡 被加工零件 圖號 毛胚種類 鑄件 名稱 閥體 毛胚重量 材料 HT200 硬度 170~241HBS 工序名稱 雙面鉆閥體連接孔 工序號 序號 工步名稱 被加工零件數(shù)（個） 加工直徑（毫米） 加工長度（毫米） 工作行程（毫米） 切削速度（米/分） 每分鐘轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） 每轉(zhuǎn)進給量（毫米/轉(zhuǎn)） 每分鐘進給量（毫米/分） 工時（分） 機動時間 輔助時間 共計 1 裝入工件 1 0.5 2 工件定位、夾緊 50 0.015 3 左動力部件快進 50 250 0.2 4 左動力部件工進 Φ23 27 75 4.48 67 0.2 20 3.73 5 死擋鐵停留 6 左動力部件快進 125 25 0.5 7 松開工件 50 0.015 8 卸下工件 0.5 備注 本機床裝卸工件時間取為1分 單件總工時 3.73 1.73 5.46 機床實際生產(chǎn)率Q1 11（件/小時） 機床理想生產(chǎn)率Q 10（件/小時） 負(fù)荷率 0.9 27