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1、盐城工学院毕业设计说明书 20081全套设计，联系扣1 前言1.1 本课题的意义组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。它能够对一种（或几种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，生产效率高，加工精度稳定。因此，在现代化大生产中，要使零件加工具有高的生产效率，良好的加工精度、精度稳定性，好的经济性，采用组合机床加工是一个和好的选择。而如何设计一台好的组合机床就成为了关键，机床夹具是在金属切削加工中，用以准确地确定工件位置，并将其牢固地夹紧，以接受加工的工艺装备。它的主要作用是：可靠地
2、保证工件的加工质量，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此，机床夹具在机械制造中占有重要的地位，这正是本课题需要解决的问题。1.2 国内发展概况目前，组合机床在机械制造工业中应用越来越普遍，并已显示出其巨大的优越性。主要表现在以下几个方面：高速度、高精度、柔性化、模块化、高生产率等方向发展。因此组合机床装备的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面，加强数控技术的应用，提高组合机床产品数控化率；另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多坐标部件，使其模块化、柔性化，适应可调可变、多品种加工的市场需求。同时
3、，高性能的组合机床的应用也越来越多，诸如被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编基于三维的变速箱壳体组合机床夹具设计2码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC） 、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的
4、可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越大。夹具方面，随着科学技术的进步和市场需求的变化，现代机械制造业得到了较快的发展。多品种、小批量生产方式将成为今后的主要生产形式，制造系统正向着柔性化、集成化、智能化方向发展，机床愈来愈多地采用先进的技术，加工效率不断地提高。机械产品的加工精度日益提高，高精度的机床大量出现 。为了适应生产发展的需要 ，机床夹具正在向柔性化、高效化、自动化、精密化、标准化方向发展。1.3 课题由来及基本条件a）设计内容设计一台变速箱壳体双面组合机床；总体设计：制
5、定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案， “三图一卡”设计；部件设计：组合机床夹具设计b）设计依据被加工零件：变速箱壳体（附零件图）工件材料：HT150加工内容：一侧钻削 88.5 深 24 的孔，11.9 深 25 的孔；另一侧 68.5 深24 的孔，29.8 深 18.5 的孔。生产纲领：大批大量盐城工学院毕业设计说明书 200832 组合机床总体设计2.1 总体方案论证本设计的加工对象为变速箱壳体，材料是 HT150,硬度 HBS170-241，重量21Kg，属于箱体零件，结构复杂。2.1.1 加工内容及要求根据先粗后精、先基准面后其它表面、先主要表面后次要表面的机械加工工序安排的设计
6、原则，对变速箱壳体的工艺路线作如下设计：a)粗铣底面；b)粗铣左、右端面；c)粗铣前、后端面；d)半精铣底面；e)半精铣左、右端面；f)半精铣前、后端面；g)粗镗孔；h)精镗孔；i)钻左、右面的孔；j)攻丝。本道工序为第 9 道工序，主要加工左右二面上的 17 个孔。具体加工内容是：左侧面 9 个孔，钻削 88.5 深 24 的孔，111.9 深 25 的孔；钻右侧面上 8 个孔，钻削 68.5 深 24 的孔，29.8 深 18.5 的孔2.1.2 机床配置型式选择根据任务书的要求：设计的组合机床要满足加工要求、保证加工精度；尽可能用通用件、以降低成本；各动力部件用电气控制。因此根据任务书要
7、求和变速箱壳体的特点初定两种设计方案： a）卧式组合机床 特点：卧式组合机床重心低、振动小运作平稳、加工精度高、占地面积大。b）立式组合机床 特点：立式组合机床重心高、振动大、加工精度低、占地面积小。基于三维的变速箱壳体组合机床夹具设计4通过以上的比较，考虑到卧式床身振动小，装夹方便等优点，选用卧式组合机床。2.1.3 定位基准的选择组合机床是针对某种零件或零件某道工序设计的。正确选择定位基准，是确保加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的集中工序。本机床加工时采用的定位方式是以底面为定位基准面，限制三个自由度；用两个挡铁限制两个自由度；在左侧有一个支承针，限制剩下的一个自由度。2.1.
8、4 滑台型式的选择本组合机床采用的是液压滑台。与机械滑台相比较，液压滑台具有如下优点：在相当大的范围内进给量可以无级调速；可以获得较大的进给力；由于液压驱动，零件磨损小，使用寿命长；工艺上要求多次进给时，通过液压换向阀，很容易实现；过载保护简单可靠；由行程调速阀来控制滑台的快进转工进，转换精度高，工作可靠。但采用液压滑台也有其弊端，如：进给量由于载荷的变化和温度的影响而不够稳定；液压系统漏油影响工作环境，浪费能源；调整维修比较麻烦。本课题的加工对象是变速箱壳体左、右两个面上的 17 个孔，位置精度和尺寸精度要求较高，因此采用液压滑台。由此，根据已定的工艺方案和机床配置形式并结合使用及修理等因素
9、，确定机床为卧式两面单工位液压传动组合机床，液压滑台实现工作进给运动，选用配套的动力箱驱动主轴箱钻孔、镗孔主轴。.2.2 确定切削用量及选择刀具2.2.1 切削用量的选择对于 17 个被加工孔，采用查表法选择切削用量，从1P130 表 6-11 中选取。由于钻孔、镗孔的切削用量还与孔深度有关，随孔深的增加而逐渐递减，其递减值按1P131 表 6-12 选取。 降低进给量的目的是为了减小轴向切削力，以避免钻头、镗头折断。孔 深度较大时，由于冷却排屑条件都较差，是刀具寿命有所降低。降低 切削速度主要是为了提高刀具寿命，并使加工较深孔时钻头、镗头的寿命与加工其他浅孔时钻头、镗头的寿命比较接近。A.
10、对左面上 9 个孔的切削用量的选择a)钻孔 1孔 8 88.5，盲孔， l=24mm由 d612，硬度大于 170241HBS，选择 v=1018m/min ,f0.10.18mm/r,又 d=8.5mm,取定 v=13.2m/min , f=0.122mm/r,则由 (2-1) 得：n=100013.2/8.5=493r/min b)钻孔 9 111.9，盲孔，l=25mmdvn10盐城工学院毕业设计说明书 20085由 d612，硬度大于 170241HBS，选择 v=1018m/min, f0.10.18mm/r,又 d=11.9mm,取定 v=13.2m/min , f=0.17mm/
11、r,则 n=100013.2/11.9=352r/minB. 对右面上 8 个孔的切削用量的选择a)钻孔 1、2、4、5、6、8 68.5，盲孔，l=24mm由 d612，硬度大于 170241HBS，选择 v=1018m/min, f0.10.18mm/r,又 d=8.5mm,取定 v=12.8m/min, f=0.135mm/r,则 n=100012.8/8.5=480r/min b)钻孔 3、7 29.8，盲孔，l=18.5mm由于精镗，加工材料为铸铁，硬度大于 170241HBS，选择 v=1018m/min, f0.10.18mm/r,又 d=9.8mm,取定 v=13m/min,
12、f=0.15mm/r,则 n=100013/9.8=422r/min（孔的编号见被加工零件工序图）2.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率钻孔：根据 表 6-20 中公式9134P6.08.2HBDfF.91Tv74式中， F切削 力（N） ；T切削转矩（N） ；P切削功率（Kw） ；v切削速度（m/min） ；f进给量（mm/r） ；D加工（或钻头）直径（mm） ；HB布氏硬度,，在本设计中， ， max241HB,得 HB=217.3。min170HB由以上公式可得：左面 单根 18 轴 F=1036.9N T=2736.65Nmm P=0.139Kw9 轴 F=1892.85N T=6
13、762.9Nmm P=0.2453Kw右面 单根 1、2、4、5、6、8 轴 F=1124.3N T=2967.56Nmm P=0.1461Kw单根 3、7 轴 F=1410N T=4230.95Nmm P=0.1835Kw(轴编号与孔编号相对应)总的切削功率：即求各面上所有轴的切削功率之和左面 Pw=80.139+0.2453=1.3573Kw右面 Pw=60.1461+20.1835=1.2436Kw实际切削功率根据1，P=(1.52.5)Pw,因为是多轴加工，故取定 P=2Pw则 P 左=21.3573=2.7146Kw)(3minaxmax基于三维的变速箱壳体组合机床夹具设计6P 右=
14、21.2436=2.4872Kw2.2.3 刀具结构的选择根据工艺要求及加工精度的要求， 17 个加工孔的刀具采用标准锥柄麻花钻.2.3 总体设计“三图一卡”2.3.1 被加工零件工序图被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床（或自动线）上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。除了设计研制合同外，它是组合机床设计的具体依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。2.3.2 加工示意图零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工
15、零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。A. 刀具的选择刀具直径的选择应与加工部位尺寸、精度相适应。孔8.5选择刀具8.5G7 ；孔11.9选择刀具11.9G7；孔9.8选择刀具9.8G7。B. 导向结构的选择组合机床钻孔时，零件上孔的位置精度主要是靠刀具、接杆的导向装置来保证的。导向装置的作用是：保证刀具相对工件的正确位置；保证刀具相互间的正确位置；提高刀具系统的支承刚性。本课题中加工9个孔时导向表面旋转线速度均小于20m/min,所以导向装置选用固定导套。对于加工8.5孔，选择的导套尺寸为：D=15mm，D1
16、=22mm，D2=26mm ，L=25mm ，l=8mm，l1=3，e=18.5mm，配用的螺钉M6 。对于加工11.9孔，选择的导套尺寸为：D=18mm，D1=26mm，D2=30m ，L=25mm，l=8mm ，l1=3，e=22mm ，配用的螺钉M8。对于加工9.8孔，选择的导套尺寸为：D=15mm，D1=22mm，D2=26mm ，L=25mm ，l=8mm，l1=3，e=18.5mm，配用的螺钉M6 。C. 确定主轴、尺寸、外伸尺寸在该课题中，主轴用于钻孔、镗孔，选用滚珠轴承主轴。又因为浮动卡头与刀具刚性连接，所以该主轴属于长主轴。故本课题中的主轴均为滚珠轴承长主轴。根据由选定的切削用量计算得到的切削转矩T，由公式 943P
