曲軸銑端面打中心孔組合機床及專用夾具設(shè)計論文

1、機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）1 緒論1.1特點組合機床的特點在現(xiàn)在高度發(fā)展的社會里企業(yè)生產(chǎn)效率的提高成為其生存之本，大批量的生產(chǎn)需要更高級的機械化設(shè)備來做保證，組合機床就是在這樣的背景下發(fā)展起來的。組合機床與通用機床、其他專用機床比較，具有以下特點1 ：a）組合機床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機床零部件總量的70%-80%，因此設(shè)計和制造的周期短，投資少，經(jīng)濟效果好。b）由于組合機床采用多刀加工，并且自動化程度高，因而比通用機床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，使用和維修方便。c）組合機床的通用部件是經(jīng)過周密設(shè)計和長期實踐考驗的，又有專門廠成批制造，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、工作可靠，使用和維修方便。d）在組合

2、機床上加工零件時， 由于采用專用夾具來保證刀具和工件相對位置，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對操作工人的技術(shù)水平要求不是很高。因此組合機床設(shè)備技術(shù)的提高對生產(chǎn)的發(fā)展社會的提高起到了舉足輕重的作用。組合機床專用夾具的特點組合機床夾具和一般夾具所起的作用看起來好像很接近，但其結(jié)構(gòu)和設(shè)計要求卻有很顯著的，甚至是根本的區(qū)別。組合機床夾具的結(jié)構(gòu)和性能，對組合機床配置方案的選擇有很大的影響 2 。以下是組合機床專用夾具的主要特點。a）一般的機床夾具是作為機床的輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計的，而組合機床夾具是機床的主要組成部分，其設(shè)計工作是整個組合機床設(shè)計的重要內(nèi)容之一。b）組合機床夾具和機床其他部件有著緊密的聯(lián)系，如回轉(zhuǎn)或移動

3、工作臺、回轉(zhuǎn)鼓輪、主軸箱、刀具和輔具、鉆模版和托架以及支撐部件等。正確地解決它們1機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）之間的關(guān)系是保證組合機床工作可靠和使用性能良好的重要條件之一，而且夾具的結(jié)構(gòu)也要按這些部件的具體要求了來確定。c）由于組合機床常常是多刀、多面和多工序同時加工，會產(chǎn)生很大的切削力和振動，因此組合機床夾具必須具有很好的剛性和足夠的夾緊力，以保證在整個加工過程工件不產(chǎn)生任何變形 3 。d）組合機床夾具是保證加工精度的關(guān)鍵部件，其設(shè)計、制造和調(diào)整都必須具有嚴(yán)格的要求，使其能持久地保持精度。此外，不要把組合機床夾具和一般的夾具混淆起來。組合夾具是在萬能機床上為了完成某一道工序的加工，用一些標(biāo)準(zhǔn)

4、的和通用的元件組裝成的定位加緊裝置。用完后可用這些元件重新組裝成新的夾緊裝置。而組合機床則是一部分的通用元件加上專用件組成的專用夾具，它不便于改裝。按結(jié)構(gòu)特點，組合機床夾具分為單工位和多工位夾具兩大類。單工位夾具是指共件在一個工位上完成加工工序的機床夾具。按被加工零件的結(jié)構(gòu)和加工要求，單工位夾具有固定式的、帶滾道或浮動滾道的、和小車等形式4 。曲軸的結(jié)構(gòu)特點軸類零件的功用為支撐傳動零件、傳動扭矩和承受載荷以及保證裝在軸上的工件（刀具）具有一定的回轉(zhuǎn)精度。曲軸在軸類零件分類中屬于異形軸，是發(fā)動機上的一個重要零件，承受由活塞通過連桿傳來的力，并將活塞的往復(fù)運動通過曲柄連桿機構(gòu)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，將發(fā)動機

5、所做的功傳遞出去。曲軸在工作時所承受的是很大的扭轉(zhuǎn)力矩以及大小和方向都變化的彎曲力。曲軸有整體式和組合式兩種。 汽車、拖拉機用的發(fā)動機和固定式高速發(fā)動機的曲軸常用整體式模鍛件，而重型和低速發(fā)動機的曲軸常用組合式的模鍛件。整體式曲軸具有強度高、剛性好、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，但是組合式曲軸毛坯制造和機械加工比整體式的簡單 5 。1.2發(fā)展趨勢2機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）組合機床的發(fā)展趨勢隨著技術(shù)的不斷進步，一種新型的組合機床柔性組合機床越來越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（ PLC）、數(shù)字控制（ NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng)

6、，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機床。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、 新工藝，研制新產(chǎn)品， 由過去的“剛性”機床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需求，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備6 。專用夾具的發(fā)展趨勢現(xiàn)代機床夾具的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化、精密化、高效化和柔性化等四個方面：（ 1）標(biāo)準(zhǔn)化 機床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化與通用化是相互聯(lián)系的兩個方面。目前我國已有夾具零件及部件的國家標(biāo)準(zhǔn)： GB/T2148T225991 以及各類通用夾具、組合夾具標(biāo)準(zhǔn)等。機床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化，有利于夾具的商品化生產(chǎn)，有利于縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)總成本。（ 2）精密化 隨著機械產(chǎn)品精度的日益提高，勢必相應(yīng)提高了

7、對夾具的精度要求。精密化夾具的結(jié)構(gòu)類型很多，例如用于精密分度的多齒盤，其分度精度可達(dá)± 0.1" ；用于精密車削的高精度三爪自定心卡盤，其定心精度為5m。（ 3）高效化 高效化夾具主要用來減少工件加工的基本時間和輔助時間，以提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人的勞動強度。常見的高效化夾具有自動化夾具、高速化夾具和具有夾緊力裝置的夾具等。例如，在銑床上使用電動虎鉗裝夾工件，效率可提高 5 倍左右；在車床上使用高速三爪自定心卡盤，可保證卡爪在試驗轉(zhuǎn)速為 9000r/min 的條件下仍能牢固地夾緊工件，從而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生產(chǎn)流水線、自動線配置相應(yīng)的高效、自動化夾具外，在數(shù)

8、控機床上，尤其在加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具以及自動更換夾具的裝置，充分發(fā)揮了數(shù)控機床的效率 7 。3機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）2 工藝規(guī)程的制定零件加工的工藝規(guī)程就是一系列不同工序的綜合。由于生產(chǎn)規(guī)模和具體情況的不同，對同一零件的加工工序可能有很多方案。應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體條件采用其中最完善和最經(jīng)濟的一種方案。工藝規(guī)程選擇主要考慮了以下基本因素：a）生產(chǎn)規(guī)模是決定生產(chǎn)類型的主要因素，即設(shè)備、用具、機械化、自動化程度等。由于曲軸大批量生產(chǎn)所以本次設(shè)計選用組合機床。b）制造零件所用的坯料或型材的形狀、尺寸和精度，本次設(shè)計選用鑄件。c）零件材料性質(zhì)。d）零件制造的精度，包括尺寸公差、形位公差以

9、及零件圖上所制定的要求。e）零件表面粗糙度。f ）編制的加工規(guī)程要在生產(chǎn)規(guī)模與生產(chǎn)條件下達(dá)到最經(jīng)濟與安全的效果8 。2.1曲軸材料及毛坯曲軸材料為鑄鐵該材料強度高、耐磨，并有一定的韌性，用于制作部分機床的主軸，空壓機、冷凍機的曲軸、缸體，小水輪發(fā)電機主軸，中小型柴油機、汽油機曲軸，部分輕型柴油機、汽油機的凸輪軸、氣缸套，農(nóng)業(yè)機械小負(fù)荷齒輪等。毛坯種類的確定是與零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、材料的力學(xué)性能和零件的生產(chǎn)類型直接相關(guān)的，另外還和毛坯車間的具體生產(chǎn)條件相關(guān)。鑄件：包括鑄鋼、鑄鐵、有色金屬及合金的鑄件等。鑄件毛坯的形狀可以相當(dāng)復(fù)雜，尺寸可以相當(dāng)大，且吸振性能好，但鑄件的力學(xué)性能差10 。在大

10、批量生產(chǎn)中，常采用精度和生產(chǎn)率高的毛皮制造方法，如金屬型鑄造，可以使毛坯的形狀接近于零的形狀，因此可以減小切削加工用量，從而提高材料的利用率，降低了機械的加工成本。本零件選用的造型方法為砂型機器造型。2.2生產(chǎn)類型及工藝特征零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) 11 ：4機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）N=Qn（1+a）（1+b）式中 N零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，件 / 年；Q 產(chǎn)品的年產(chǎn)量，臺 / 年；n 每臺產(chǎn)品中包含該零件的數(shù)量；a 該零件備件的百分率，%；b 該零件廢品的百分率， %。劃分生產(chǎn)類型時，既要根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，同時還要考慮零件的體積、質(zhì)量等因素。值得一提的是生產(chǎn)類型將直接影響工藝過程的內(nèi)容和生產(chǎn)的組織形式，并在一

11、定程度上對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計也起著重要的作用。由于本零件是大批量生產(chǎn)，零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)N 為 15000 件 / 年，它的主要工藝特征是廣泛采用專用機床、專用夾具及專用刀具、量具，機床按工藝路線排列組織流水生產(chǎn)。為減輕工人的勞動強度，留有進一步提高生產(chǎn)率的可能，該曲軸在工藝設(shè)計上采用了組合機床流水線加工的方式。2.3定位基準(zhǔn)的選擇工件在機床上用夾具進行夾緊加工時，用來決定工件相對于刀具的位置的工件上的這些表面稱為定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。曲軸和一般軸類零件的主要區(qū)別是：一般軸件的全部軸頸都位于同一軸線上，而曲軸的主軸頸雖然也位于同一軸線上，但是其連桿軸頸不與主軸頸同軸，而是離開一定距離而

12、彼此平衡。為保證各軸頸的同軸度要求，在基準(zhǔn)選擇時采用基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則 12 。在粗、精加工各主軸頸時都采用頂尖孔作為定位基準(zhǔn)。對于連桿軸頸的加工，為保證連桿軸頸軸線與主軸頸的軸線之間的平行，在基準(zhǔn)選擇時應(yīng)采用定位基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)重合的原則，即粗、精加工連桿軸頸時都采用兩個主軸頸作為定位基準(zhǔn)。若有兩個或兩個以上連桿軸頸，還要多選一個基準(zhǔn)作為加工連桿軸頸的角度定位面，通常是在曲柄上銑出兩個小平面作為輔助基準(zhǔn) . 根據(jù)本曲軸的特點，連桿軸頸只有一個，因此不存在與主軸頸的角度問題。在加工連桿軸頸是選擇主軸頸定位，加工主軸頸時則選擇頂尖孔定位。5機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）2.4工藝路線的擬定擬定工藝路線的

13、出發(fā)點是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度要求能得到保證。工藝路線的擬定一般需要做兩個方面的工作：一是根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定加工工序和工藝內(nèi)容，根據(jù)工序的集中和分散程度化分工藝；二是選擇工藝基準(zhǔn)，即主要選擇定位基準(zhǔn)和檢驗基準(zhǔn) 13 。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能機床、組合機床和專用夾具，并盡量采用工序集中的原則，減少安裝的次數(shù)來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)盡量考慮經(jīng)濟精度以便使生產(chǎn)成本盡量下降，根據(jù)以上原則，擬定的工藝路線如下，機械加工過程卡可見附錄2。10 鑄造15 正火20 銑端面，打中心孔30 粗車扇形面外圓及側(cè)面40 粗車長軸端外圓及側(cè)面45 粗車錐面 1：1050

14、 粗車短軸端外圓及側(cè)面60 精車長軸端外圓及側(cè)面70 精車短軸端外圓及側(cè)面80 銑扇形側(cè)面90 銑連桿軸頸100鉆 19 孔，擴孔25，攻 2-G 1 螺紋2110鉆斜油孔 6115 鉆連桿軸頸 30 斜孔120 檢驗125 淬火130 修整中心孔140 粗磨主軸頸150 銑鍵槽160 磨錐面 1：106機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）165 粗磨連桿軸頸170 精磨主軸頸175 精磨連桿軸頸180 車退刀槽190 車螺紋 M42200 拋光主軸頸及連桿軸頸210 檢驗，探傷，退磁，清理去油孔以下是參觀的南京依維柯發(fā)動機曲軸的工藝方案：1）關(guān)鍵部位加工工藝簡述主軸頸：車磨拋光。連桿軸頸：外銑磨拋光

15、。止推面：精車。油孔：槍鉆人工去毛刺高壓清洗。前、后端：車磨。清洗：清洗 2 次，鉆油孔后清洗1 次，最終清洗 1 次。最后對曲軸進行綜合檢測。借鑒以上方案對本次設(shè)計工藝流程做如下方案設(shè)計：銑兩端面、鉆中心孔車后端、2 號 5 號主軸頸車前端、 1 號主軸頸及 1號 5 號主軸頸沉割槽外銑1 號 4 號連桿軸頸及沉割槽鉆油孔清洗主軸頸、連桿軸頸外圓淬火磁粉探傷滾壓主軸頸、連桿軸頸圓角前后端孔系加工精車止推面磨主軸頸、連桿軸頸磨法蘭外圓及端面磨前端外圓及端面動平衡去重拋光主軸頸、連桿軸頸及油封外圓磁粉探傷清洗曲軸綜合檢測 9 。2.5毛坯機械加工余量及工序尺寸確定毛坯機械加工余量確定因曲軸形狀較

16、為復(fù)雜且生產(chǎn)量較大，故毛坯選用鑄件，造型方法為沙型機器造型。查機械加工工藝手冊 ，綜合得出鑄件機械加工余量見表2.1 、表 2.2 ，7機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）曲軸毛坯圖見圖2.1 。表 2.1零件圓柱面加工余量基本尺寸加工余量基本尺寸加工余量附注附 注/mm/mm/mm/mm303.0雙側(cè)503.0雙側(cè)703.0雙側(cè)303.0雙側(cè)R963.0單側(cè)G 13.0雙側(cè)2653.0雙側(cè)表 2.2零件各端面加工余量基本尺寸 /mm加工余量 /mm附注305( 兩外端面 )5.0單側(cè)281（70 左側(cè)面）5.0單側(cè)203.5 （70 右側(cè)面）5.0單側(cè)40（厚度為 29 的扇形面內(nèi)側(cè)）4.5單側(cè)19

17、2（厚度為29 的扇形面外4.5單側(cè)側(cè)）圖 2.1曲軸毛坯圖8機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）主要切削用量的確定查機械設(shè)計手冊得硬質(zhì)合金端銑刀的銑削用量，如表2.3所示。表 2.3硬質(zhì)合金端銑刀的銑削用量加工材料工序名稱銑削深度 / mm銑削速度 / mm每齒走刀量S/( mm/ 齒 )鑄鐵粗銑2550800.20.4精銑0.51801300.050.2按設(shè)計手冊規(guī)定初選=62.8m/min， S齒 =0.3mm/齒，銑削深度為 5mm。查組合機床設(shè)計手冊得高速鋼鉆頭加工鑄鐵件的切削用量，見表2.4 。表 2.4高速鋼鉆頭加工鑄鐵件的切削用量加工160200HB200141HB300400HB直徑

18、11/m·min1S 轉(zhuǎn) /mm·r111d/mm/m·minS 轉(zhuǎn) /mm·r/m·minS 轉(zhuǎn) /mm·r225016240.40.810180.250.45120.20.3按設(shè)計手冊規(guī)定初選=62.8m/min，S 轉(zhuǎn)=0.2mm/r，查中心鉆刀具尺寸得：切深為 15.5mm。9機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）3 銑端面打中心孔組合機床的總體設(shè)計3.1組合機床結(jié)構(gòu)方案的確定組合機床都是按系列化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計的專用部件組成的專用機床，組合機床是按具體加工對象專門設(shè)計，可以按最合理的工藝過程

19、進行加工，也可以同時以幾個方面采用多把刀具多工件進行加工，它是實行工序集中的最佳途徑，是提高生產(chǎn)率的有效準(zhǔn)備。本題“銑端面打中心孔組合機床設(shè)計”是針對曲軸左右兩個端面進行設(shè)計的，工藝要求在工序20#中完成銑端面和打中心孔。 該工序采用雙面銑和鉆的方法同時對兩個端面進行加工， 該工序的機械加工工藝卡可見附錄2。該零件總體輪廓尺寸較小，屬于小型零件加工，零件的定位加緊原件也不會太大，設(shè)計時考慮到諸多因素后，決定選用臥式雙面銑削和鉆削組合機床。3.2銑端面打中心孔組合機床配置型式的選擇組合機床配置型式本次設(shè)計的組合機床為臥式機床，臥式機床在配置時候可將銑削頭安裝在專用臥式床身或滑臺上，而被加工零件放

20、在移動工作臺上，以組成銑削頭固定的臥式組合機床；也可以將銑削頭安裝在水平配置的滑臺上，而被加工零件放在固定夾具上，以組成銑削頭移動的臥式組合機床；由于本道工序需要先銑再鉆，所以共件安裝在滑臺上；同時鉆頭也必須移動才能加工中心孔，所以本次設(shè)計的組合機床為刀具和工件都安裝在各自的滑臺上 14 。在配置銑削頭固定的臥室的組合機床時，其傳動裝置的電機通常是采用頂置式，即電動機放在銑削頭上方。在配置銑削頭移動的組合機床時，其傳動裝置的電機通常是采用側(cè)置式，即電動機放在銑削頭側(cè)面。本設(shè)計采用的銑削頭飾安裝在滑臺上的，可隨滑臺一起移動，但是銑削頭調(diào)整倒適當(dāng)位置后便不再移動，所以采用電動機安裝銑削頭上方的配置

21、型式。10機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）3.3被加工零件工序圖被加工零件工序圖的作用和要求被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案來表示在一臺機床上或一天自動線上完成的工藝內(nèi)容，是包括加工部位尺寸精度、表面粗糙度及技術(shù)要求、加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位以及被加工零件材料的硬度和本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。它不能用用戶提供的產(chǎn)品圖紙來代替，必須在原零件圖的基礎(chǔ)上突出機床或自動線的加工內(nèi)容，加上必要的說明而繪制的，它是組合機床設(shè)計的主要依據(jù)，也是制造、使用和調(diào)整機床，檢查精度等級的重要技術(shù)文件。零件工序圖的內(nèi)容a）在圖上標(biāo)出被加工零件的形狀、輪廓尺寸及機床設(shè)計有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸，在需要設(shè)置

22、中間導(dǎo)向套時，要表示出零件內(nèi)部的筋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)的形狀及尺寸。b）加工用定位基準(zhǔn)、 夾壓部位及夾壓方向， 以便依此進行夾具的定位支撐 （包括輔助定位支撐）、限位、夾緊、導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計。c）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，還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊?。d）必要的說明文字，為被加工零件編號、名稱、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。11機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）圖 3.1曲軸銑端面打中心孔工序簡圖3.4被加工零件加工示意圖加工示意圖的作用和內(nèi)容加工示意圖是組合機床設(shè)計的主要圖紙之一，在總體設(shè)計中占據(jù)重要地位，它是刀具、輔具、夾具、主軸箱、液壓電器

23、裝置設(shè)計及通用部件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)。加工示意圖要反映機床的加工過程和加工方法，并決定浮動夾頭或接桿的尺寸，鏜桿長度，主軸、刀具、導(dǎo)向與工件間的聯(lián)系尺寸等，根據(jù)機床要求的生產(chǎn)率及刀具特點，合理地選擇切削用量，決定動力頭的工作循壞。加工示意圖包括以下內(nèi)容。a）反映機床的加工方法、加工條件及加工過程。b）根據(jù)加工部位的特點及加工要求，決定刀具類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、尺寸（直徑和長度），包括鏜削加工時決定鏜桿的直徑和長度，鉆、擴加工時決定鉆、擴桿的直徑和長度等。c）決定主軸的結(jié)構(gòu)類型、規(guī)格尺寸及外伸長度。12機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論

24、文）d）選擇標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計專用的接桿、浮動卡頭、導(dǎo)向裝置，并決定它們結(jié)構(gòu)、參數(shù)及尺寸。e）標(biāo)明主軸及接桿、夾具與工件之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。f ）根據(jù)機床要求的生產(chǎn)率及刀具、材料特點等，合理確定并標(biāo)注各主軸的切削用量。決定機床動力部件的工作行程及工作循壞。加工示意圖的編制a）刀具的選擇選擇刀具時可考慮工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。根據(jù)本工序特點，應(yīng)選用硬質(zhì)合金端銑刀和高速鋼麻花鉆。b）工序余量查機械設(shè)計手冊得：端面加工余量為 4 mm 5mm，選擇 4.5mm；孔加工余量為 1.5 mm 2.0mm，選擇 1.5mm。c）切削用量 本工序的切削用量在前面已經(jīng)敘述過

25、，可見表2.3 和 2.4 。d）動力頭工作循壞及行程確定動力頭工作循壞一般包括快進、工作進給、快退等動作。銑端面和打中心孔的工作循壞為：快進工作進給快退。1）工作進給長度確定銑： L=5mm，鉆： L=15.5mm。2）快進長度確定銑： L快 =20mm，鉆： L 快 =20mm。3）快退長度確定快退長度等于快進長度和工作進給長度之和，即，銑：20+5=25；鉆：20+15.5=35.5mm。銑端面打中心孔加工示意圖如圖3-2 所示。其中，銑端面時，S=0.3mm/z，n=250mm/r；中心孔時， S=0.2mm/z，n=125mm/r。13機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）圖 3.2銑端面打中

26、心孔加工示意圖3.5組合機床聯(lián)系尺寸圖的繪制機床聯(lián)系尺寸圖是決定各部件的輪廓尺寸及相互間聯(lián)系關(guān)系的，是開展各專用部件設(shè)計和確定機床最大占地面積的指導(dǎo)圖紙。組合機床是由一些通用部件和專用部件組成的。為了使所設(shè)計的組合機床既能滿足預(yù)期的性能要求，又能做到配置上勻稱合理，符合多快好省的精神，必須對所設(shè)計的組合機床各個部件之間的關(guān)系進行全面的分析研究。組合機床聯(lián)系尺寸圖是在被加工零件工序圖與加工示意圖繪制之后，根據(jù)初步選定的主要通用部件，以及確定專用部件的結(jié)構(gòu)原理而繪制的。機床裝料高度的確定確定機床裝料高度需要考慮車間運送共件的滾道高度、工件最低孔的位置、主軸箱最低主軸高度和通用部件高度尺寸的限制。根

27、據(jù)我國具體情況，為便于操作和省力，對于一般臥式組合機床、流水線和自動線，裝料高度定為850mm。對于加工中小工件的自動線，考慮自動排屑，特別是一些要從機床垂直下方返回隨行夾具的自動線，裝料高度可采用1000mm。鼓輪機床的裝料高度一般取1200 mm1300mm，本組合機床的裝料高度設(shè)計為900mm。夾具外形輪廓尺寸的確定14機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）夾具是用于定位和夾緊工作的，所以工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具輪廓尺寸的依據(jù)。在加工示意圖中對共件和鏜模間的距離，以及導(dǎo)套的尺寸，都有了規(guī)定。所以確定長度尺寸時，主要在于合理地選取鏜模架的厚度。對于高度不大的鏜模架，其厚度可取 150 mm 2

28、00mm；當(dāng)鏜模架較高（如鼓輪機床的鏜模架） ，為了保證有足夠的剛度和穩(wěn)定性，其厚度可取 250 mm 300mm。在掌握了工件寬度、工件和鏜模架間的距離和鏜模架的厚度尺寸后，即可確定夾具底座的總長尺寸。為了補償鑄件的鑄造誤差，它應(yīng)比上述三項尺寸總和稍微大一些，一般大 10 mm 20mm。夾具底座高度確定。夾具底座的高度應(yīng)視夾具大小而定，既要保證有足夠的剛性，又要考慮工件的裝料高度，為了便于布置定位元件，一般夾具底座的高度不少于 240mm。本夾具的側(cè)底座和中間底座的尺寸可見表 3.1 。機床通用部件的選擇此次設(shè)計的專用組合機床所用的通用部件有：一個動力頭、一個滑臺、一個側(cè)底座、一個墊鐵、一

29、個中間底座和一個電動機15 。根據(jù)設(shè)計要求， 本組合機床 25通用部件選取見表3.1 。表 3.1通用部件尺寸通用部件名稱名義尺寸 / mm標(biāo)記動力箱250GB 3668.9 83滑臺250790250250GB 3668.4 83側(cè)底座250900450630GB 3668.6 83中間底座2501250500560GB 3668.6 83a)中間底座尺寸的確定在加工示意圖中，已確定了工件端面至主軸箱端面在加工終了時的距離，根據(jù)選定的動力部件及其配套部件（滑座、床身等）的位置關(guān)系，并考慮動力頭的前備量等因素，就可以確定中間底座長度尺寸。本道工序設(shè)計的組合機床中間底座長度為1250mm。在確定

30、中間底座高度尺寸時，應(yīng)考慮切削的貯存及排除、電器接線盒的安排以及冷卻液的貯存，其容量不小于3min5min 冷卻泵的流量。對于加工鑄鐵件的機床，為了使冷卻液有足夠的沉淀時間，容量還應(yīng)大一些，有時取10min15min15機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）冷卻泵的流量。當(dāng)裝料高度取850mm時，床身和中間底座之間結(jié)合面的高度，無論哪一型號的床身都是統(tǒng)一的，定為540mm，所以中間底座的高度一般總是大于540mm。本機床的中間底座高度設(shè)計為560mm。b)主軸箱輪廓尺寸的確定標(biāo)準(zhǔn)主軸箱的厚度由主軸箱體、前蓋和后蓋三層尺寸構(gòu)成。主軸箱體厚度為180mm。前蓋有兩種尺寸， 臥式為 55mm，立式為 70mm

31、。后蓋厚度有 90mm和 50mm兩種尺寸，通常采用90mm的后蓋。因此，主軸箱總厚度臥式通常為 325mm，立式主軸箱通常為340mm。下面是主軸箱的寬度B、高度 H 和最低主軸高度尺寸的確定。B=b2 +2b1H=h+h1 +h 2式中 b 1 最邊緣主軸中心至主軸箱外壁的距離；b2 工件上要加工的在寬度方向上相隔最遠(yuǎn)的兩孔距離；h 工件上要加工的在高度方向上相隔最遠(yuǎn)的兩孔距離；h1 最低主軸中心至主軸箱底平民的距離，即最低主軸高度；h 2 最上邊主軸中心至主軸箱外壁的距離。為了保證主軸箱有足夠的空間安排傳動齒輪，推薦h= b1。270mm100mm主軸箱的最低主軸高度h1 不能孤立地任意

32、確定，必須考慮它與工件最低孔的位置、機床配置型式、裝料高度和動力部件、滑座、床身的關(guān)系，一般應(yīng)大于85mm120mm，具體見表 3.2 。16機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）表 3.2最低主軸高度簡化計算公式動力部件代號h+5h 1 +h 2最低主軸高度2754.595動力頭3754.5954724.51155769.5802動力滑臺3770115453動力箱47701155以上介紹了繪制機床聯(lián)系尺寸圖時應(yīng)考慮的問題和主要聯(lián)系尺寸的確定。此外，在聯(lián)系尺寸圖上還必須明確標(biāo)明運動部件的終點和原位狀態(tài)，以及運動過程中的情況。如對于動力頭必須標(biāo)明其退回的最遠(yuǎn)狀態(tài)，以便確定機床的最大輪廓尺寸。對于回轉(zhuǎn)工作臺

33、、移動工作臺或回轉(zhuǎn)鼓輪機床，需要特別注意動力頭退回原位時，刀具、托架等必須處于家具移動或回轉(zhuǎn)的最大尺寸范圍以外。在機床聯(lián)系尺寸圖上應(yīng)標(biāo)明工件、夾具及動力頭的中心線之間的關(guān)系。特別當(dāng)工件上加工部位對于工件中心線不對稱時，動力部件對于夾具和中間底座也就不對稱，這時應(yīng)注明動力頭中心線相對夾具中心線的偏移距離。聯(lián)系尺寸圖繪制后，在進行機床各部件的具體設(shè)計過程中，可能發(fā)現(xiàn)某些尺寸定得不合理，甚至不能實現(xiàn)，則可按需要返回來修改聯(lián)系尺寸圖，加以調(diào)整。機床所謂聯(lián)系尺寸圖主要應(yīng)針對各部件之間的聯(lián)系尺寸進行標(biāo)注，各部件只畫出必要的輪廓形狀即可，盡量減少不必要的線條和尺寸。各部件應(yīng)嚴(yán)格按統(tǒng)一比例繪制。至此，組合機床

34、的各部件尺寸已確定，組合機床設(shè)計總圖見圖 3-4 。安裝時首先將側(cè)底座和中間底座的螺栓孔與銷孔連接好，再布置好方位，然后按照滑臺底下的螺栓孔與側(cè)底座上面孔將其連接好，最后安裝動力箱和主軸箱。17機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）18機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）4 專用夾具設(shè)計夾具是組合機床的重要組成部件，是根據(jù)機床的工藝結(jié)構(gòu)的具體要求而專門設(shè)計的，它是用于實現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位、夾緊、刀具的導(dǎo)向以及裝卸工件時的限位等作用的。組合機床夾具和一般夾具所起的作用看起來好像很接近，但其結(jié)構(gòu)和設(shè)計要求卻又很顯著的，甚至是根本的區(qū)別。組合機床夾具的結(jié)構(gòu)和性能，對組合機床配置方案的選擇有很大的影響。以下是組合機

35、床專用夾具的主要特點。a）一般的機床夾具是作為機床的輔助機構(gòu)設(shè)計的，而組合機床夾具是機床的主要組成部分，其設(shè)計工作是整個組合機床設(shè)計的重要內(nèi)容之一。b）組合機床夾具設(shè)計和機床其他部件有著密切的聯(lián)系，如回轉(zhuǎn)或移動工作臺、回轉(zhuǎn)鼓輪、主軸箱、刀具和輔具、鉆模板和托架以及支撐部件等。正確地解決它們之間的關(guān)系是保證組合機床工作可靠和使用性能良好的重要條件之一，而且夾具的結(jié)構(gòu)也要按照這些部件的具體要求來確定。c）由于組合機床常常是多刀、多面和多工序同時加工，會產(chǎn)生很大的切削力和振動，因此組合機床夾具必須具有很好的剛性和足夠的夾緊力，以保證在整個加工過程工件不產(chǎn)生任何和位移。同時，也不應(yīng)使工件產(chǎn)生不容許的變

36、形。d）組合機床夾具應(yīng)便于實現(xiàn)定位和夾緊的自動化，并有動作完成的檢查信號；保證切削從加工空間自動排除；便于觀察和檢查，以及在不從機床上拆下夾具的情況下，能夠更換易損件和維護調(diào)整16 。按結(jié)構(gòu)特點，組合機床夾具分為單工位和多工位夾具兩大類。為減少工序中的裝夾次數(shù)，常采用回轉(zhuǎn)工作臺或回轉(zhuǎn)夾具，使工件在一次安裝中，可先后在機床上占有不同的位置，每一個位置所完成的那部分工序，稱為一個工位。單工位夾具是指工件在一個工位上完成加工工序的機床夾具。本文采用移動工作臺又因做銑斷面打中心孔兩個工序所以在本次設(shè)計中所用的是多工位夾具17 。4.1夾具定位支撐系統(tǒng)定位支撐系統(tǒng)主要由定位系統(tǒng)、輔助支撐和一些限位元件組

37、成。定位支撐是指在加工過程中維持被加工零件有一定位置的元件。輔助支撐是僅用作增加被加19機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）工零件在加工過程中穩(wěn)定性的一種活動式支撐元件。由于定位支撐元件直接與被加工零件接觸，因此其尺寸、結(jié)構(gòu)、精度和布置都直接影響被加工零件的精度。為了避免產(chǎn)生廢品以及經(jīng)常修理定位支撐元件的麻煩，設(shè)計時必須注意以下問題。a）合理布置定位支撐元件，力求使其組成較大的定位支撐平面。最好使夾緊力的位置對準(zhǔn)定位支撐元件。當(dāng)受工件結(jié)構(gòu)限制不能實現(xiàn)時，也應(yīng)使定位支撐元件盡量接近夾緊力的作用線，并使夾緊力的合力中心處于定位支撐平面內(nèi)。b）提高剛性，減少定位支撐系統(tǒng)的變形。c）提高定位支撐系統(tǒng)的精度及其

38、元件的耐磨性，以便長期保持夾具的定位精度。d）可靠地排除定位支撐部位的切屑。使切屑不堵塞和粘附在定位支撐系統(tǒng)上，對定位的準(zhǔn)確性和工作可靠性有很大的影響。因此設(shè)計時應(yīng)盡可能不使切屑落到定位支撐系統(tǒng)上。工件定位方案曲軸雖然屬于異形軸，但是它的定位與一般軸類零件基本相同，即：圓柱面定位。本道工序是加工 305 1 處的兩個端面。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點和加工部位確定其定位方案為：采用兩個 V 形塊分別在兩主軸頸處定位，限制四個自由度；為防止加工過程中工件的軸向移動，用一個定位銷在扇形處定位，限制一個自由度；工件沿軸向轉(zhuǎn)動不影響加工的準(zhǔn)確性，此自由度可不限制。至此，工件的五個自由度全部被限制住了，可保證工件

39、加工的準(zhǔn)確性。曲軸銑端面打中心孔工序圖在坐標(biāo)系中見圖4.1 。在坐標(biāo)系中， 限制了 y 、 y 和 z 、 z 四個方向的自由度， 在 x 方向上用定位銷定位， 限制了 x 方向上的自由度， 工件沿軸轉(zhuǎn)動的方向 x 上的自由度可不限制。20機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）圖 4.1坐標(biāo)系中曲軸銑端面打中心孔工序簡圖定位誤差分析機械加工過程中，產(chǎn)生誤差的因素很多。在這些因素中，有一項因素與機床夾具有關(guān)。使用夾具時，加工表面的位置誤差與夾具在機床上的位置及工件在夾具中的定位密切相關(guān)。為滿足工序加工要求，必須使工序中各項加工誤差之總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序誤差，即：j +wg式中j 與機床夾具有關(guān)

40、的加工誤差；w 與工序中除夾具外其他因素有關(guān)的誤差；g 工序誤差?？梢娛褂脢A具加工工件時，應(yīng)盡量減少與夾具有關(guān)的加工誤差，在保證工序加工要求情況下，留給加工過程中其他誤差因素的比例大一些，以便較易控制加工誤差。本工序的定位誤差計算如下。DW (A) =0， DW (B) = 1D， DW(C)=1D2221機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）式中DW ( A ) 中心孔的定位誤差， mm；DW ( B) ， DW (C) 左右兩主軸頸定位基準(zhǔn)80 的基準(zhǔn)位置誤差， mm；j = DW ( A ) + DW ( B) +DW(C)=1D + 1D = D =0.02mm22j + w = D + 1D

41、=0.02+0.01=0.03<0.05mm2由此可見定位誤差滿足零件的精度要求18 。4.2夾緊機構(gòu)在機械加工過程中，工件將受到切削力、離心力、慣性力等外力的作用。為保證在這些外力的作用下，工件仍能在夾具中保持由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動或位移，一般在夾具結(jié)構(gòu)中都必須設(shè)置一定的夾緊裝置，將工件可靠地夾緊。夾緊裝置有以下與各部分組成。a）力源裝置力源裝置是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。通常是指機構(gòu)夾緊時所用的氣動、液壓、電動等動力裝置。b）中間遞力結(jié)構(gòu)中加遞力結(jié)構(gòu)是將力源和夾緊作用力傳遞給加緊元件，然后由夾緊元件最終完成對工件的夾緊。c）夾緊元件與夾緊機構(gòu)夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)

42、行元件，通過它和工件受壓面的直接接觸而完成夾緊動作，對夾緊裝置的基本要求如下。1 ）在夾緊過程中，工件應(yīng)能保持在既定位置，即在夾緊力的作用下，工件不應(yīng)離開定位支撐。2 ）夾緊力的大小要適當(dāng)、 可靠，既要使工件在加工過程中不產(chǎn)生移動和振動，又不使工件產(chǎn)生不允許的變形和損傷。3 ）夾緊裝置應(yīng)操作安全、方便、省力 19 。夾緊元件的選擇常用夾緊元件有：螺母、螺釘、螺栓、壓塊、壓板等。組合機床夾具常用夾緊機構(gòu)為壓板，壓板分類為平壓板、鉤形壓板、浮動壓板三大類。其中平壓板在組合機床夾具中應(yīng)用最廣泛，平壓板常用形式有固定式22機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）壓板、移動式壓板、旋轉(zhuǎn)式壓板。根據(jù)本零件的結(jié)構(gòu)尺寸和

43、本道工序的加工要求，固定式壓板不可用，旋轉(zhuǎn)式的可用，所以本次設(shè)計的夾具夾緊元件為旋轉(zhuǎn)式壓板20 。夾緊動力部件的確定動力部件作為夾緊機構(gòu)的力源，可分為手動夾緊和自動夾緊，組合機床常用自動夾緊力源，氣動夾緊、液壓夾緊與夾緊扳手都屬自動夾緊力源。為提高生產(chǎn)自動化程度和生產(chǎn)率，本次夾具選用液壓夾緊。液壓夾緊利用壓力油作為夾緊動力，通過中間傳動機構(gòu)，使夾具的加緊元件執(zhí)行夾緊動作。在組合機床上，采用液壓夾緊機構(gòu)較多。液壓夾緊機構(gòu)具有操作簡單，動作迅速，易于集中控制、程序控制和實現(xiàn)自動化；工作壓力高，液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸小；便于實現(xiàn)過載自動保護和元件便于標(biāo)準(zhǔn)化等一系列優(yōu)點。此外，由于油液于油不可壓縮性，因此液壓

44、夾緊能夠維持的剛性比氣動夾緊的剛性高。由于液壓傳動易于實現(xiàn)復(fù)雜的自動工作循壞，并且可以采用同一的液壓系統(tǒng)來控制夾緊機構(gòu)，因此在組合機床自動線上廣泛采用液壓夾緊機構(gòu)。由于夾具底座 的輪廓尺寸已經(jīng)初定，先選擇后法蘭夾緊液壓缸。夾緊力計算確定夾緊力時應(yīng)注意的幾個問題。a）組合機床通常都是多面多加工序同時加工，在一臺機床上往往有大量刀具同時工作，粗加工時切削力都很大，加工振動也很大，尤其在多軸粗鏜孔時。b）由于工件材料硬度不均勻，加工余量不均勻和刀具磨鈍等因素的影響，往往使實際的切削力大大增加。c）組合機床夾具是保證加工精度的主要部件，因此，要注意工件夾緊后產(chǎn)生的變形對加工精度的影響，尤其在工件剛性差

45、、精度要求高的情況下，更應(yīng)特別注意。d）為保證夾緊可靠，應(yīng)選擇機床工作過程中最不利的工作狀態(tài)來確定所需的23機床夾具設(shè)計課程設(shè)計（論文）夾緊力。將夾緊力計算簡化后的力學(xué)模型如圖4.1 所示。在設(shè)計夾緊裝置時可只考慮切削力（矩）對夾緊的影響，并假定工藝系統(tǒng)是剛性的，切削過程基本穩(wěn)定。圖 4.1壓板受力圖W=W·Ll · 1OKl0MQ = WO · r' ·tan1 + rZ ·tan(+2') MQ=WK· r' ·tan1 + rZ ·tan(+2') ·Ll · 1l0得：2'=9