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1、1绪论12组合机床总体设计32.1 总体方案论证32.1.1 工艺方案的拟定 3机床配置形式的选择4定位基准的选择5滑台型式的选择52.2确定切削用量62.2.1 选择切削用量6计算切削力、切削扭矩及切削功率 62.3组合机床总体设计一三图一-卡 82.3.1 被加工零件工序图8加工示意图8机床尺寸联系总图 9机床生产率计算卡113夹具设计143.1夹具设计的基本要求 143.2夹具设计的方法与步骤143.2.1 设计前的准备 14拟定夹具结构方案绘制草图151617定位误差分析 夹紧力的计算3.3绘制夹具总图183.4绘制夹具零件图184结论19参考文献20致谢附录211绪论曲轴是引擎的主要
2、旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下（往复）运动变成循 环（旋转）运动。是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制 成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈，（还有其他）。主轴颈被安装在缸体上， 连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机 构。曲轴的润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑.曲轴的旋转是发动机的动力源。也是整个机械系统的源动力。目前国内曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度 相对较低。粗加工设备多采用多刀车床车削曲轴主轴颈及拐颈，工序的质量稳定性 差，容易产生较大的内应力，难以达到合理的加工余量。一般精
3、加工采用MQ8260等曲轴磨床粗磨-半精磨-精磨-抛光，通常靠手工操作，加工质量不稳定。随着贸易全球化的到来，各厂家已意识到了形势的严峻性，纷纷进行技术改造， 全力提升企业的竞争力，近年来引进了许多先进设备和技术，进展速度很快。就目 前状况来讲，这些设备和技术基本依赖进口。组合机床是按系列化、标准化、设计通用部件和被加工零件的形状及加工工艺 要求设计的专用部件组成的专用机床，组合机床是按具体加工对象专门设计，可以 按最合理的工艺过程进行加工，也可以同时以几个方面采用多把道具对工件进行加 工，它是实行工序集中的最佳途径，是提高生产率的有效设备。专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床
4、中某些部件因重复 使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。最早的组合机床是1908年在美国制成的，用于加工汽车零件。组合机床的设计，目前基本上有两种方式：其一，是根据具体加工对象的特征 进行专门设计，这是当前最普遍的做法。其二，随着组合机床在我国机械行业的广 泛使用，广大工人和技术人员总结出生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不 仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业在完成一定工艺范 围内的组合机床是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为“专能组合 机床”这种组合机床不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是设计成 通用品种，组织成批生产，然后按被加工
5、零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具， 即可组成加工一定对象的高效率设备。为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结 构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调 性；以及纳入柔性制造系统等。我毕业设计的课题是曲轴铣端面打中心孔机床总体设计及夹具的设计。该课题 来源于盐城市高精装备机电有限公司，主要对曲轴的两个端面面进行铣削和钻孔的 机床设计。设计的思路是先进行总体方案的论证，对所选的方案进行计算，然后再 完
6、成“三图一卡”和各个零件图的设计。设计后的组合机床能较好的保证面的铣削 及位置精度，改变了以往烦琐的加工工艺过程，大大的节约了加工时间，提高了劳 动生产率，降低了工人的劳动强度。夹具部分的设计，是在完成对组合机床的总体设计并绘制出“三图一卡”的基 础上再设计的，并绘制出夹具设计的装配图。夹具设计是组合机床设计中的重要部 分，夹具设计的合理与否，直接影响到被加工零件的加工精度等参数。设计首先要 确定工件的定位方式，然后进行误差分析，确定夹紧方式，进行夹紧力的计算，并 对夹具的主要零件进行结构设计。在进行设计之前我们要做好以下几方面的工作：首先，要有丰富的实践经验。整个设计，仅靠一些参考资料是远远
7、不够的，这 样设计出来的组合机床只是结构完美，外形美观，但实用性差，因此，在设计工作 开始前，指导老师特地带我们到江淮动力集团、盐城长虹涂装有限公司、东风悦达 二厂等企业进行了实地参观考察，与企业工程技术人员共同讨论，积累了一些宝贵 的实践经验。其次，运用四年来所学的专业知识，针对现实中遇到的实际情况，做到举一反 三。整个设计过程不仅涉及到以前所学的知识，还涉及到一些新的概念，这就要求 我们一边温习以前的知识，一边还要学习新的知识，可以说，整个设计过程就是我 们不断复习和学习的过程。第三，通过自身的努力，理论联系实际，从合理性、经济性、工艺性、实用性 及对被加工零件的具体要求对现有机床进行研究
8、和分析，找出可以进行改进的地方,通过反复推敲对比，拟订较为合理的铣削组合机床的总体方案。在设计过程中，由于组合机床大部分是由标准零件构成，另外一些非标准件尽 量适应工厂的生产条件，使加工和维修方便，大大减少了设计工作量。限于本人知识水平有限，又缺乏相应的实践经验，在设计中定存在不到之处， 敬请老师批评指正，提出宝贵意见，以便及时纠正。2组合机床总体设计2.1总体方案论证组合机床是按高度集中工序原则，针对被加工零件的特点及工艺要求设计的一 种高效率专用机床。加工对象为曲轴，材料是 QT60-2,硬度240290HB工艺方案的拟定本机床加工零件特点轴类零件的功用为支撑传动零件、传递扭矩和承受载荷以
9、及保证装在轴上的工 件具有一定的回转精度。曲轴在轴类零件分类中属于异型轴，是发动机上的一个重要零件，承受由活塞 通过连杆传来的力，并将活塞往复运动通过曲柄连杆机构变为旋转运动，将发动机 所做的功传递出去。曲轴在工作时所承受的是很大的扭转力矩以及大小和方向都有 变化的弯曲力。它的工作过程是：在外力作用下是曲轴旋转，通过连杆轴颈上的连 杆将运动传递到缸筒内的活塞，从而压缩缸内的高压油将油点燃，燃烧的高压油将 自身的内能转换为动能推动活塞运动， 运动又传递到连杆再通过连杆带动连杆轴颈， 这样曲轴继续旋转。被加工零件工艺路线的拟定拟定工艺路线的出发点是使零件的几何形状、尺寸、精度以及位置精度等技术 要
10、求能得到保证。工艺路线的拟定一般需要做两方面的工作：一是根据生产纲领确 定加工工序和工艺内容，根据工序的集中和分散程度划分工艺；二是选择工艺基准, 即主要选择定位基准和检验基准。在生产纲领已确定为批量生产的条件下，减少安 装的次数来提高生产率。除此之外，还应尽量考虑经济精度以便生产成本尽量下降， 根据以上原则，拟定的工艺路线如下：10铸造15正火20铣端面，打中心孔30粗车扇形面外圆及侧面40粗长轴端面外圆及侧面45粗车锥面1 : 1050粗车短轴端外圆及侧面60精车长轴端外圆及侧面70精车短轴端外圆及侧面80铣扇形侧面90铣连杆轴颈100钻19孔，扩孔25,攻2-G1/2螺纹110钻斜油孔6
11、115钻连杆轴颈30斜孔120检验125淬火130修整中心孔140粗磨主轴颈150铣键槽160磨锥面1： 10165粗磨连杆轴颈170精磨主轴颈175精磨连杆轴颈180车退刀槽190车螺纹M42200抛光主轴颈及连杆轴颈210检验，探伤，退磁，清理油孔机床配置型式的选择组合机床有大型和小型两种，大、小型组合机床虽有其共性但又有其特殊性， 无论是使用范围、配置型式、通用部件和驱动方式都各有特点。用大型通用部件组 成的机床成为大型组合机床，用小型通用部件组成的成为小型组合机床。大型组合 机床的配置型式主要有单工位组合机床和多工位组合机床两大类。通用部件可分为如下部分。(1) 动力部分用于传递动力，
12、实现工作运动的通用部件，如动力滑台、动力箱、 各种动力头等。它为刀具提供主运动和进给运动，是组合机床及自动线的主要通用 部件。(2) 支撑部件支撑部件是用于安装动力部件、输送不见等的通用部件(如侧底 座、中间底座、立柱、立柱底座、支架等)，它是组合机床的基础部件。机床各部件 之间相对位置精度、机床的刚度等主要依靠它来保证。(3) 输送部件输送部件具有定位和夹紧装置，用于装夹工件并运送到预定工位 的通用部件(如回转工作台、移动工作台和回转鼓轮等)，定位精度高。 辅助部件 辅助部件有定位、夹紧、润滑、冷却、排屑以及自动线清洗机等。 单工位组合机床通常是用于加工一个或两个工件，特别适用于大中型箱体的
13、加 工，根据配置动力部件的数量，这类机床可以从单面或同时从几个方面对工件进行加工。以下机床的主要配置型式。1卧式单面组合机床2立式单工位组合机床3卧式双面组合机床4复合式双面组合机床5卧式二面组合机床6复合式二面组合机床7卧式四面组合机床8复合式四面组合机床本次设计的组合机床为卧式机床，卧式机床在配置时候可将铣削头安装在专用卧式床身或滑台上，而被加工零件放在移动工作台上，以组成铣削头固定的卧式组合机床；也可以将铣削头安装在水平配置滑台上，而被加工零件放在固定夹具上， 以组成铣削头移动的卧式组合机床；由于本道工序需要先铣再钻，所以工件需要安 装在滑台上；同时钻头也必须移动带能加工中心孔，所以本次
14、设计的组合机床为刀 具和工件都安装在各自的滑台上。在配置铣削头固定的卧式组合机床时，其传动装置的电机通常是采用顶置式， 即电动机放在铣削头上方。在配置铣削头移动的卧式组合机床时，其传动装置的电 机通常是采用侧置式，即电动机放在铣削头侧面。本次设计采用的铣削头是安装在 滑台上的，可随滑台一起移动，但是铣削头调整到适当位置后不再移动，所以采用 电动机安装在铣削头的上方配置型式。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。从而获到减少机床 台数的效果。工件在机床上用夹具进行夹紧加工时，用来决定工件相对于刀
15、具的位置的工件 上这些表面称为定为基准。定位基准分为粗基准和精基准。曲轴和一般轴类零件主要区别是：一般轴类零件的全部轴颈位于同一轴线上， 而曲轴的主轴颈虽然也位于同一轴线上，但是其连杆轴颈不与主轴颈同轴，而是离 开一定距离而彼此平衡。为保证各轴颈的同轴度要求，在基准选择时采用基准同一的原则，即粗、精加 工各主轴颈时都采用顶尖孔作为定为基准。对于连杆轴颈的加工，为保证连杆轴颈 轴线与主轴颈的轴线之间的平行，在基准选择时应该采用定为基准和装配基准重合 的原则，即粗、精加工连杆轴颈时都采用两个主轴颈的角度定位面，通常是在曲柄 上铣出两个小平面作为辅助基准。根据本曲轴的特点，连杆轴颈只有一个，因此不 存在与主轴颈的角度问题。在加工连杆轴颈时选择主轴颈定位，加工主轴颈时则选 择顶尖孔定位。滑台型式的选择滑台型式一般分为液压滑台和机械滑台，液压滑台与机械滑台由于采用的传动 装置不同，因而在性能、使用及维修等方面各有特点。目前，这两种滑台都得到广 泛的应用。本组合机床采用的是液压滑台。液压滑台具有如下优点：1.在相当大的范围内进给量可以无级调速。进给量稳定，慢速无爬行，高速无振动，可以降低加工工件 的表面粗糙度。2.可
