包缝机机体钻孔组合机床总体及夹具设计

盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008

目
录
1 前言 ................................................................ 1 2 组合机床总体设计 .................................................... 3 2.1 总体方案论证 ...................................................... 3 2.1.1 加工对象工艺性分析 .............................................. 3 2.1.2 机床配置型式的选择 .............................................. 3 2.1.3 定位基准的选择 .................................................. 4 2.2 确定切削用量及选择刀具 ............................................ 4 2.2.1 选择切削用量 .................................................... 4 2.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率 .................................. 6 2.2.3 刀具耐用度的计算 ............................................... 10 2.2.4 选择刀具结构 ................................................... 10 2.3 三图一卡设计 ..................................................... 10 2.3.1 被加工零件工序图 ............................................... 10 2.3.2 加工示意图 ..................................................... 11 2.3.3 机床联系尺寸图 ................................................. 12 2.3.4 机床生产率计算卡 ............................................... 15 3 组合机床夹具设计 ................................................... 17 3.1 零件的工艺性分析 ................................................. 17 3.1.1 夹具设计的基本要求 ............................................. 17 3.1.2 夹具总体结构构思 ............................................... 17 3.2 定位方案的确定 ................................................... 18 3.2.1 定位方案的论证 ................................................. 18 3.2.2 定位基准的选择 ................................................. 18 3.2.3 定位的实现方法 ................................................. 18 3.3 夹紧方案确定 ..................................................... 20 3.3.1 夹紧装置的确定 .................................................. 20 3.3.2 夹紧力的确定 .................................................... 21 3.4 导向装置的选择 ................................................... 22 3.4.1 钻模套型式的选择和设计 .......................................... 22 3.4.2 钻模板的类型和设计 .............................................. 23 3.5 误差分析 ......................................................... 24 3.5.1 影响加工精度的因素 ............................................. 24 3.5.2 保证加工精度的条件 ............................................. 25 3.6 夹具体确定 ....................................................... 26 4 结论 ............................................................... 27 参考文献 ............................................................. 28 致 谢 ............................................................. 29 附 录 ............................................................. 30
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包缝机机体钻孔组合机床总体及夹具设计
设计该组合机床思路如下：认真分析零件的特点，研究其尺寸、形状、材料、 硬度、重量、加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求等内容，以确定零件在 组合机床上完成的工艺内容及加工方法，选择加工的定位基准及夹压方案，决定工 步和刀具种类及其结构形式，选择合适的切削用量，确定组合机床的配制形式、制 定影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。根据被加工零件的工艺要 求确定刀具，再由刀具直径计算切削力，切削扭矩，切削功率，然后选择各通用部 件，最后按装配关系组装成组合机床。 本说明书以设计卧式双面钻孔组合机床为主线，阐述了刀具的选择和夹具设计 的过程。在第 2 章中着重介绍了组合机床的总体设计。在总体设计中，首先是被加 工零件的工艺分析，然后是总体方案的论证，在比较了许多方案之后，结合本道工 序加工的特点最终选择卧式双面的机床配置型式。再结合本道工序的特点选择刀具。 根据选择的切削用量，计算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率等，再确定刀具的 大小和型式。在确定这些设计计算后，然后是绘制组合机床的“三图一卡”—被加 工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。在第 3 章中，主要 介绍了夹具的设计。夹具设计是组合机床设计中的一个重要的组成部分。夹具设计 时，首先确定工件的定位方案，然后选择夹紧方案，估算夹紧力大小，最终完成夹 具的零部件设计。最后根据计算结果绘制夹具装配图和主要的零件图。
2 组合机床总体设计
2.1 总体方案论证 2.1.1 加工对象工艺性的分析 A.本机床被加工零件特点 该加工零件为包缝机机体。材料 HT200，其硬度为 HB190—240，重量 36.5Kg， 在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完毕。 B.本机床被加工零件的加工工序及加工精度 本道工序：钻左面、右面的孔，本设备的主要功能是完成包缝机机体左、右两个面 上 20 个孔的加工。具体加工内容及加工精度是： a.钻左侧面（即机体上面）上 11 个孔：钻 2×Φ 10 孔，深 13，各孔位置度公 差为Φ 0.03mm；钻 2×Φ 5 孔深 18，各孔位置度公差为Φ 0.03mm；钻 2×Φ 4.2 孔， 深 12，各孔位置度公差为Φ 0.03mm；钻Φ 4.2 孔，深 9；钻 2×Φ 3.3 孔，深 10；钻 2×Φ 3.3 孔，深 9，个各孔位置度公差为Φ 0.03mm。 b.钻右侧面（即机体下面）上 9 个孔：钻Φ 3.3 孔，深 9，各孔位置度公差为Φ 0.03mm；钻；7×Φ 3.3 孔，深 11，各孔位置度公差为Φ 0.03mm；钻Φ 3.3 孔，深 12。 2.1.2 机床配置型式的选择 根据选定的工艺方案确定机床的配置型式，并定出影响机床总体布局和技术性 能的主要部件的结构方案。既要考虑能实现工艺方案，以确保零件的精度、技术要
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1 前言
组合机床是根据工件加工需要,以大量通用部件为基础,配以少量专用部件组成 的一种高效的专用机床。组合机床通常是多刀、多面、多工序、多工位加工,使用继 电器- 接触器控制,电气线路复杂,故障率高,操作人员的维修任务重,设备的使用率 低在组合机床的诸多零件中,主轴箱是组合机床设计过程中工作量最大的部件,因为 通常主轴箱是采用一根动力轴带动多根主轴的工作方式,各传动轴必须在有限的标 准箱体空间中找到适宜的分布位置并避免干涉,而各轴的设计又必须保证其转速、旋 向、强度和刚度,因此难度大、设计周期长。在批量设计某生产线的组合机床主轴箱 中,为提高设计质量,缩短设计周期,我们采用计算机辅助设计组合机床主轴箱,取得 了良好的技术经济效果。组合机床的分类繁多,有大型组合机床和小型组合机床,有 单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式,还有多工位回转台式组合机床等; 如卧式单面多孔加工组合机床的液压系统, 可完成自动工作循环: 快进、工进、快 退、停止; 能同时驱动多根主轴进行钻孔加工。钻孔时是靠主轴产生的转矩T及主轴 的转速n进行钻孔。在钻孔过程中外负载经常是变化的, 当钻头上的负载增大, 即转 矩增大时, 要求转速能自动下降, 当钻头上的负载减小, 即转矩减小时, 要求转速 能自动升高, 保证钻孔时消耗的功率为恒定值。组合机床主要用于平面加工和孔加 工两类工序。随着综合自动化的发展，其工艺范围正扩大到车外圆、行星铣削、拉 削、推削、磨削、抛光、冲压等工序。此外，还可以完成焊接、热处理、自动装配 和检测、清洗和零件分类及打印等非切削工作。 国内外的工业发展史告诉我们，实现机械自动化是一个由低级到高级、由简单 到复杂、由不完善到完善的发展过程。当机器的操作采用自动控制器后，生产方式 才从机械化逐步过渡到机械控制（传统）自动化、数字控制自动化、计算机控制自 动化。只有建立了自动化工厂后，生产过程才能全盘自动化，才能使生产率全面提 高，达到自动化的高级理想阶段。 本次设计的课题是包缝机机组合机床总体及夹具设计。该课题来源于江淮动力 集团。现在该集团迫切需要改善现有的生产条件，进行提高生产率、改善产品质量 方面的技术改造，使产品的合格率上升，增加产量，适应市场竞争的需要，提高经 济效益。 本设计主要针对机体左右两个面上加工多个孔、生产率低、位置精度误差大的 问题而设计的，从而保证孔的位置精度、提高生产效率，降低工人劳动强度。为了 提高加工精度，降低成本，提高生产效率，有必要设计一种组合机床来满足左右两 面同时钻孔的需要。本次设计分总体设计、夹具设计、左多轴箱设计、右多轴箱设 计三个部分。我主要负责夹具部分的设计，总体设计由我和另外二位同学共同完成。 在设计组合机床过程中，组合机床夹具的设计是整个组合机床设计工作的重要部分 之一。虽然夹具零件的标准化程度高，使设计工作量大为减少，设计周期大为缩短， 但在夹具设计过程中，在保证加工精度的前提下，如何综合考虑生产率、经济性和 劳动条件等因素，还有一定的难度。