原稿-單曲軸銑端面打中心孔組合機(jī)床及專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)

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摘要 本論文設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是：曲軸工藝規(guī)程的制定，完成工藝過(guò)程卡和部分加工工序卡， 銑端面打中心孔組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)以及專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)。對(duì)于單曲軸銑端面和打中心孔設(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)的曲軸專(zhuān)用夾具。通過(guò)機(jī)床的聯(lián)系尺寸圖顯示夾具與機(jī)床的位置關(guān)系，繪制加工示意圖表達(dá)工件定位和選擇合適的刀具、切削用量。最后分析夾具的特點(diǎn)，對(duì)工件定位選擇方案最終完成整個(gè)夾具裝配圖。 關(guān)鍵詞 曲軸；加工工藝；夾具設(shè)計(jì) I Abstract The main contents of this paper are: the development of crankshaft design process, complete the process card and process card, the overall design center bore modular machine milling and special fixture design. For single shaft end face milling and the center hole of crankshaft fixture design special. Through the contact size map machine display position between the clamping and the machine, drawing processing sketch expression of workpiece positioning and selection of cutters, cutting the right. Finally, analysis the characteristic of fixture, scheme and ultimately complete the workpiece positioning options Keywords crankshaft processing technology fixture design IV 目錄 摘要 I Abstract II 目錄 III 1 緒論 1 1.1 序言 1 1.2 曲軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1 1.3 曲軸的工藝特征 1 1.4 零件的技術(shù)要求 2 1.5 設(shè)計(jì)要求 2 2 工藝規(guī)程的制定 3 2.1 曲軸材料及毛坯 3 2.2 生產(chǎn)類(lèi)型及工藝特征 3 2.3 定位基準(zhǔn)的選擇 4 2.4 工藝路線(xiàn)的擬定 4 2.5 毛坯機(jī)械加工余量及工序尺寸確定 5 2.5.1 毛坯機(jī)械加工余量確定 5 2.5.2 主要切削用量的確定 6 3 銑端面打中心孔組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 8 3.1 組合機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的確定 8 3.2 銑端面打中心孔組合機(jī)床配置形式的選擇 8 3.2.1 組合機(jī)床配置形式 8 3.3 被加工零件的工序圖 9 3.3.1 被加工零件工序圖的作用和要求 9 3.3.2 零件工序圖的內(nèi)容 9 3.4 被加工零件加工示意圖 10 3.4.1 加工示意圖的作用和內(nèi)容 10 3.4.2 加工示意圖的編制 11 3.5 組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制 12 3.5.1 機(jī)床裝料高度的確定 12 3.5.2 夾具外形輪廓尺寸的確定 13 3.5.3 機(jī)床通用部件的選擇 13 4 專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì) 16 4.1 專(zhuān)用夾具特點(diǎn)及步驟 16 4.1.1 組合機(jī)床專(zhuān)用夾具的特點(diǎn) 16 4.1.2 組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)步驟 16 4.2 夾具定位支撐系統(tǒng) 17 4.2.1 工件定位方案 17 4.2.2 定位誤差分析 18 4.3 夾緊機(jī)構(gòu) 18 4.4 夾緊裝置設(shè)計(jì)的步驟 19 4.5 銑床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 21 4.6 對(duì)刀引導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì) 21 4.6.1 對(duì)刀塊的設(shè)計(jì) 21 4.6.2 鉆套、襯套設(shè)計(jì) 22 5 夾具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25 結(jié)論 26 致謝 27 參考文獻(xiàn) 28 1 緒論 1.1 序言 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。 就我個(gè)人而言，我希望通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適 應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 在進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，高速、高精、高效的復(fù)合加工技術(shù)及裝備在汽車(chē)軸類(lèi)制造中得到了迅速的應(yīng)用，所以對(duì)軸類(lèi)加工技術(shù)的研究有非常的重要的意義。單曲軸在軸類(lèi)零件分類(lèi)中屬于異形軸，是發(fā)動(dòng)機(jī)上的一個(gè)重要零件。汽車(chē)、拖拉機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)和固定式高速發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸常用整體式模鍛件。組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量的專(zhuān)用部件組成的工序集中的高效率專(zhuān)用機(jī)床，它能夠?qū)σ环N或多種零件進(jìn)行加工。目前， 國(guó)內(nèi)曲軸陳舊生產(chǎn)線(xiàn)多數(shù)由普通機(jī)床和專(zhuān)用機(jī)床組成，生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度相對(duì)較低，通過(guò)對(duì)曲軸加工技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)曲軸的高速、高精、高效生產(chǎn)。 本設(shè)計(jì)書(shū)首先分析了曲軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工藝特征和要選取的零件要求，制定工藝規(guī)程和工藝路線(xiàn)，之后對(duì)曲軸銑端面打中心孔組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，最后對(duì)專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)。基本含概了我們所學(xué)到的所有專(zhuān)業(yè)知識(shí)。 1.2 曲軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 軸類(lèi)零件的功用為支承傳動(dòng)零件、傳遞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(lèi)零件分類(lèi)中屬于異形軸，是發(fā)動(dòng)機(jī)上的一個(gè)重要零件，承受由活塞通過(guò)連桿傳來(lái)的力，并將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功傳遞出去。曲軸在工作時(shí)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。 1.3 曲軸的工藝特征 （1） 剛性差 曲軸的長(zhǎng)度比較大，并且有曲拐，因此曲軸的剛度很差。加工中，曲軸在其自重和切削力的作用下，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)變形和彎曲變形。 （2） 形狀復(fù)雜 曲軸連桿軸頸和主軸頸不在同一條軸線(xiàn)上。 （3） 技術(shù)要求高 30 曲軸的技術(shù)要求很高，并且形狀比較復(fù)雜，而且加工表面比較多，因而曲軸的加工工序數(shù)量多，加工量大，工藝路線(xiàn)長(zhǎng)。 1.4 零件的技術(shù)要求 （1） 鑄件經(jīng)正火處理，硬度為 240~290HB，顯微組織按部標(biāo) JB1802，石墨數(shù)不低于 5 級(jí)，球化體大于 75%，允許有少于 5%的碳化鐵+磷共晶，但磷共晶為 0%~5%。 （2） 曲軸加工表面應(yīng)光潔，不得有裂縫、壓痕、毛刺、凹痕以及非金屬物。磨光表面不得有刻痕和黑點(diǎn)。清除油道以及其他部分的金屬屑、污染物以及其它雜物， 并清洗吸干。 （3） 中心孔應(yīng)保持完好無(wú)損。 （4） 精加工后，應(yīng)經(jīng)磁力探傷并退磁。 （5） 允許在 R96 表面上鉆孔調(diào)整不平衡力矩，孔徑 15mm，孔邊應(yīng)不小于 10mm， 深度不大于 30mm，不平衡重心應(yīng)在曲軸對(duì)稱(chēng)平面內(nèi)允許偏差 1。 （6） 70、 65 三處軸頸淬硬 40~48HRC，淬深 1.5~4.5mm。軸頸圓角處允許不淬火，但在距離軸頸端面 10mm 內(nèi)均勻過(guò)渡。 （7） 未注尺寸公差按 IT14 級(jí)，未注形位公差按 C 級(jí)。 1.5 設(shè)計(jì)要求 該零件加工要求高，加工面數(shù)量多，并且種類(lèi)繁多，有車(chē)外圓面，車(chē)端面，鉆中心孔，攻螺紋，擴(kuò)孔，車(chē)倒角，鉆斜油孔等，位置、形狀、尺寸精度都各有要求。 主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容如下： （1） 編制曲軸加工過(guò)程卡。 （2） 編制曲軸部分加工工序卡。 （3） 繪制被加工零件毛坯圖。 （4） 繪制被加工零件的加工工序圖。 （5） 繪制銑端面打中心孔專(zhuān)用機(jī)床聯(lián)系尺寸圖。 （6） 繪制銑端面打中心孔專(zhuān)用夾具裝配圖。 （7） 繪制夾具主要零件圖。 （8） 編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 2 工藝規(guī)程的制定 零件加工的工藝規(guī)程所指的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(duì)同一零件的加工工序可能有很多的方案。應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體條件采用其中最完善和最經(jīng)濟(jì)的一種方案。工藝規(guī)程選擇一般要考慮的基本因素如下： （1） 生產(chǎn)規(guī)模是決定生產(chǎn)類(lèi)型的主要因素，即設(shè)備、用具、機(jī)械化、自動(dòng)化程度等。 （2） 制造零件所用的坯料或型材的形狀、尺寸和精度。 （3） 零件材料性質(zhì)。 （4） 零件制造的精度，包括尺寸公差、形位公差以及零件圖上所指定的要求。 （5） 零件表面粗糙度。 （6） 特殊限制條件，如：工廠(chǎng)設(shè)備和用具條件。 （7） 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(jì)與安全的效果。 2.1 曲軸材料及毛坯 本零件選用鑄件，選曲軸材料為球墨鑄鐵（QT60—2）。該材料強(qiáng)度高，耐磨，并且有一定的韌性，用于制作部分機(jī)床的主軸，空壓機(jī)，缸體，中小型柴油機(jī)，汽油機(jī)的凸輪軸等。 毛坯種類(lèi)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(lèi)型直接相關(guān)的，另外還有毛坯車(chē)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。逐漸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。 在大批量生產(chǎn)中，常采用精度和生產(chǎn)率高的毛坯制造方法，比如金屬型鑄造，可以使 毛坯的形狀接近于零件的形狀，因而可以減小切屑加工用量，進(jìn)而提高材料的利用率，降低了機(jī)械加工成本。對(duì)于本零件選用的造型方法為砂型機(jī)器造型。 2.2 生產(chǎn)類(lèi)型及工藝特征 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)見(jiàn)式（2-1）： N ?Q ?1 n a??1 b? 式（2-1） 式中 N —— 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，件/年； Q —— 產(chǎn)品的年產(chǎn)量，臺(tái)/年； n n —— 每臺(tái)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(lèi)型時(shí)，既要根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，同時(shí)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(lèi)型將直接影響工藝過(guò)程的內(nèi)容和生產(chǎn)的組織形式，并在一定程度上對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也起著重要的作用。 由于本零件是大批兩生產(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(zhuān)用的機(jī)床、專(zhuān)用夾具及專(zhuān)用刀具、量具，機(jī)床按工藝路線(xiàn)排列組織流水生產(chǎn)。為減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，留有進(jìn)一步提高生產(chǎn)率的可能，該曲軸在工藝設(shè)計(jì)上采用了組合機(jī)床流水線(xiàn)加工的方式。 2.3 定位基準(zhǔn)的選擇 工件在機(jī)床上用夾具進(jìn)行加緊加工時(shí)，用來(lái)決定工件相對(duì)于刀具的位置的工件上的這些表面稱(chēng)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(lèi)零件的主要區(qū)別：一般軸件的全部軸頸都位于同一軸線(xiàn)上，而是離開(kāi)一定距離而彼此平衡。 為了保證各軸頸的同軸度要求，在基準(zhǔn)選擇時(shí)采用基準(zhǔn)同意的原則，即粗、精加工各主軸頸時(shí)都采用頂尖孔作為定位基準(zhǔn)。對(duì)于連桿軸頸的加工，為保證連桿軸頸軸線(xiàn)與主軸頸的軸線(xiàn)之間的平行，在基準(zhǔn)選擇時(shí)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(shí)都采用兩個(gè)主軸頸作為定位基準(zhǔn)。若有兩個(gè)或兩個(gè)以上連桿軸頸，還要多選一個(gè)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(gè)小平面作為輔助基準(zhǔn)。根本曲軸的特點(diǎn)，連桿軸頸只有一個(gè)，因此不存在與主軸頸的角度問(wèn)題。在加工連桿軸頸時(shí)選擇主軸頸定位，加工主軸頸時(shí)則選擇頂尖孔定位。 2.4 工藝路線(xiàn)的擬定 擬定工藝路線(xiàn)的出發(fā)點(diǎn)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到保證。工藝路線(xiàn)的擬定一般需要做兩個(gè)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劃分工藝；二是選擇工藝基準(zhǔn)，即主要選擇定位基準(zhǔn)和檢驗(yàn)基準(zhǔn)。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(wàn)能機(jī)床、組合機(jī)床和專(zhuān)用夾具，并精良采用工序集中的原則，減少安裝的次數(shù)來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)盡量考慮經(jīng)濟(jì)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(xiàn)如下。 10 鑄造毛坯 15 正火 20 銑端面，打中心孔 30 粗車(chē)扇形面外圓及側(cè)面 40 粗車(chē)長(zhǎng)軸端外圓及側(cè)面 45 粗車(chē)錐面 1∶10 50 粗車(chē)短軸端外圓及側(cè)面 60 精車(chē)長(zhǎng)軸端外圓及側(cè)面 70 精車(chē)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(kuò)孔 25，攻 2-G1/2 螺紋 110 鉆斜油孔 6 115 鉆連桿軸頸 30斜孔 120 檢驗(yàn) 125 淬火 130 修整中心孔 140 粗磨主軸頸 150 銑鍵槽 160 磨錐面 1∶10 165 粗磨連桿軸頸 170 精磨主軸頸 175 精磨連桿軸頸 180 車(chē)退刀槽 190 車(chē)螺紋 M42 200 拋光主軸軸頸及連桿軸頸 210 檢驗(yàn)，探傷，退磁，清理油孔 2.5 毛坯機(jī)械加工余量及工序尺寸確定 2.5.1 毛坯機(jī)械加工余量確定 因曲軸形狀較為復(fù)雜且生產(chǎn)批量大，故毛坯選用鑄件，造型方法為砂型機(jī)器造型。查 《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》，綜合得出鑄件機(jī)械加工余量見(jiàn)表 2-1、2-2，曲軸毛坯圖見(jiàn)圖 2-2。 表 2-1 零件圓柱面加工余量 基本尺寸/mm 加工余量/mm 附注 基本尺寸/mm 加工余量/mm 附注 30 3.0 雙側(cè) 50 3.0 雙側(cè) 70 3.0 雙側(cè) 25 3.0 雙側(cè) D96 3.0 單側(cè) G1/2” 2.5 雙側(cè) 65 3.0 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 基本尺寸/mm 加工余量 /mm 附注 305 5.0 單側(cè) 40(厚度為 29 的扇形面內(nèi)側(cè)) 4.5 單側(cè) 281 5.0 單側(cè) 192( 厚度為 29 的扇形面外 4.5 單側(cè) 203.5 5.0 單側(cè) 側(cè)) 圖 2-2 曲軸毛坯圖 2.5.2 主要切削用量的確定 查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(chēng) 銑削深度/mm 銑削速度/m/min 每齒走刀量S/(mm/齒) 鑄 鐵 粗銑 2~5 50~80 0.2~0.4 精銑 0.5~1 80~130 0.05~0.2 初選=62.8m/min,S 齒=0.3mm/齒，銑削深度為 5mm。 查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》得高速鋼鉆頭加工鑄鐵件得切削用量，見(jiàn)表 2-4。 表 2-4 高速鋼鉆頭加工鑄鐵件的切削用量 加 工 直 徑d/mm 160~200HB 200~241HB 300~400HB v/m/min Sz/mm/r /m/min Sz/mm/r v/m/min Sz/mm/r 22~50 16~24 0.4~0.8 10~18 0.25~0.4 5~12 0.2~0.3 初選=6，28m/min，S 轉(zhuǎn)=0.2mm/r。查中心鉆刀具削、尺寸得：切深為 15.5mm。 3 銑端面打中心孔組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 3.1 組合機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的確定 組合機(jī)床是按系列化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的通用部件和按加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計(jì)的專(zhuān)用部件組成的專(zhuān)用機(jī)床，組合機(jī)床是按具體加工對(duì)象專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，可以按最合理的工藝過(guò)程進(jìn)行加工，也可以同時(shí)以幾個(gè)方面采用多把刀具對(duì)工件進(jìn)行加工，它是實(shí)行工序集中的最佳途徑，是提高生產(chǎn)效率的有效設(shè)備。 本專(zhuān)題“銑端面打中心孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)”是針對(duì) S195-05006 曲軸左右兩個(gè)端面進(jìn)行設(shè)計(jì)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(shí)對(duì)兩個(gè)端面進(jìn)行加工。該零件總體輪廓尺寸嬌小，屬于小型零件加工，零件的定位夾緊元件也不會(huì)太大，設(shè)計(jì)時(shí)考慮到諸多因素后，決定選用臥式雙面銑削和鉆削組合機(jī)床。 3.2 銑端面打中心孔組合機(jī)床配置形式的選擇 3.2.1 組合機(jī)床配置形式 組合機(jī)床有大型和小型兩種，大、小型組合機(jī)床雖有其共性但又都有其特殊性，無(wú)論是使用范圍、配置型式、普通部件和驅(qū)動(dòng)方式都各有特點(diǎn)。用大型通用部件組成的機(jī)床成為大型組合機(jī)床，用小型通用部件組成的成為小型組合機(jī)床。大型組合機(jī)床的配置型式， 主要有單工位組合機(jī)床和多工位組合機(jī)床兩大類(lèi)。 通用部件可分為如下幾部分。 （1） 動(dòng)力部件 用于傳遞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)工作運(yùn)動(dòng)的通用部件，如動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱、還有各種動(dòng)力頭等。它為刀具提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是組合機(jī)床及自動(dòng)線(xiàn)的主要通用部件。 （2） 支承部件 支承部件是用于安裝動(dòng)力部件、輸送部件等的通用部件（如側(cè)底座、中間底座、立柱、立柱底座、支架等），它是組合機(jī)床的基礎(chǔ)部件。機(jī)床各部件之間的相對(duì)位置精度、機(jī)床的剛度等主要依靠它來(lái)保證。 （3） 輸送部件 輸送部件具有定位以及夾緊裝置，用于裝夾工件并且運(yùn)送到預(yù)定工位的通用部件（例如回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、移動(dòng)工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)鼓輪等），定位精度較高。 （4） 輔助部件 輔助部件有定位、夾緊、潤(rùn)滑、冷卻、排屑以及自動(dòng)線(xiàn)清洗機(jī)等。單工位組合機(jī)床通常是用于加工一個(gè)或兩個(gè)工件，特別適用于大中型箱體的加工，根 據(jù)配置動(dòng)力部件的數(shù)量，這類(lèi)機(jī)床可以從單面或同時(shí)從幾個(gè)方面對(duì)工件進(jìn)行加工。以下是 這類(lèi)機(jī)床的主要配置型式。 ①臥式單面組合機(jī)床 ②立式單工位組合機(jī)床 ③臥式雙面組合機(jī)床 ④復(fù)合式雙面組合機(jī)床 ⑤臥式三面組合機(jī)床 ⑥復(fù)合式三面組合機(jī)床 ⑦臥式四面組合機(jī)床 ⑧復(fù)合式四面組合機(jī)床 本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床為臥式機(jī)床，臥式機(jī)床在配置時(shí)候可將銑削頭安裝在專(zhuān)用臥式床身或滑臺(tái)上，而被加工零件放在移動(dòng)工作臺(tái)上，以組成銑削頭固定的臥式組合機(jī)床；也可將銑削頭安裝在水平配置的滑臺(tái)上，而被加工零件放在固定夾具上，以組成銑削頭移動(dòng)的臥式組合機(jī)床；由于本道工序需要先銑再鉆，所以工件需要安裝在滑臺(tái)上；同時(shí)鉆頭也必須移動(dòng)才能加工中心孔，所以本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床為刀具和工件都安裝在各自的滑臺(tái)上。在配置銑削頭固定的臥式組合機(jī)床時(shí)，其傳動(dòng)裝置的電機(jī)通常是采用頂置式，即電動(dòng) 機(jī)放在銑削頭上方。在配置銑削頭移動(dòng)的臥式組合機(jī)床時(shí)，其傳動(dòng)裝置的電機(jī)通常是采用 側(cè)置型式。 3.3 被加工零件的工序圖 3.3.1 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(lái)表示在一臺(tái)機(jī)床上或一條自動(dòng)線(xiàn)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)、加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。他不能用用戶(hù)提供的產(chǎn)品圖紙代替，必須在原零件圖的基礎(chǔ)上突出機(jī)床或自動(dòng)線(xiàn)的加工內(nèi)容，加上必要的說(shuō)明而繪制的，它是組合設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造、使用和調(diào)整機(jī)床，檢查精度等級(jí)的重要技術(shù)文件。 3.3.2 零件工序圖的內(nèi)容 （1） 在圖上應(yīng)標(biāo)出被加工零件的形狀、輪廓尺寸及本機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸，尤其是當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向套時(shí)，應(yīng)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，以便檢查工具、夾具、刀具是否發(fā)生干涉。 （2） 加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾壓方向，以便依此進(jìn)行夾具的定位支承（包括輔 助定位支承）、限位、夾緊、導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 （3） 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蟆? （4） 必要的說(shuō)明文字，為被加工零件編號(hào)、名稱(chēng)、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。 繪制工序圖時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)如下。 （1） 為了使加工零件工序圖清晰明了，一定要突出本機(jī)床的加工內(nèi)容，繪制時(shí)要采用合適的比例，選擇足夠的視圖及剖視突出加工部位（用粗實(shí)線(xiàn)），并把零件輪廓及與機(jī)床、夾具有關(guān)的部位用實(shí)線(xiàn)表示清楚，凡與本道工序保證的尺寸、角度等均有關(guān)的部位用粗實(shí)線(xiàn)表示清楚，加工用的定位基準(zhǔn)符號(hào)“，加壓位置及方向用符號(hào)“↓”，如圖 3-1 所示。 （2） 加工部位的位置尺寸應(yīng)從定位基準(zhǔn)注起，為便于加工及檢查尺寸，應(yīng)采用直角坐標(biāo)系注標(biāo)，而不采用極坐標(biāo)系，但有時(shí)因選擇定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的不重合，則需將加工部位要求的位置尺寸公差換成對(duì)稱(chēng)尺寸公差，其公差數(shù)值的決定要考慮兩方面：一是要能達(dá)到產(chǎn)品圖紙要求的精度；二是采用組合機(jī)床能夠加工出來(lái)。 （3） 注明零件加工對(duì)機(jī)床提出的某些特殊要求。 圖 3-1 曲軸銑端面打中心孔工序簡(jiǎn)圖 3.4 被加工零件加工示意圖 3.4.1 加工示意圖的作用和內(nèi)容 加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要圖紙之一，在總體設(shè)計(jì)中占據(jù)重要地位，它是刀具、 輔具、夾具、主軸箱、液壓電器裝置設(shè)計(jì)及通用不見(jiàn)選擇的主要原始資料，也是整臺(tái)組合機(jī)床布局和性能的原始要求，同時(shí)還是調(diào)整機(jī)床、刀具及試車(chē)的依據(jù)。加工示意圖要反映機(jī)床的加工過(guò)程和加工方法，并決定浮動(dòng)夾頭或接桿的尺寸，鏜桿長(zhǎng)度，主軸、刀具、導(dǎo)向與工件間的聯(lián)系尺寸等，根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀具特點(diǎn)，合理地選擇切削用量，決定動(dòng)力頭的工作循環(huán)。 加工示意圖應(yīng)繪制成展開(kāi)圖，其繪制順序：首先按比例繪制工件的外形及加工部位的展開(kāi)圖，特別注意將那些距離很近的孔嚴(yán)格按比例相鄰繪制，以便清晰看出相鄰刀具、工具、主軸等是否相碰；然后，根據(jù)工件加工要求及選定的加工方法繪制刀具，并確定導(dǎo)向形式，位置尺寸，選擇主軸和接桿；從這些刀具中找出影響其聯(lián)系尺寸的關(guān)鍵刀具，按其中最長(zhǎng)的一把刀具，從主軸箱到工件間的最下距離來(lái)確定安全刀具、導(dǎo)向及工件之間的尺寸關(guān)系。 加工示意圖還要繪制出工件加工部位的圖形。在軸數(shù)多時(shí)，必須在孔旁邊標(biāo)上號(hào)碼， 以便于設(shè)計(jì)和調(diào)整機(jī)床。加工示意圖時(shí)，一定要分出工位，按每工位的加工內(nèi)容順序進(jìn)行繪制，同時(shí)還要畫(huà)出工件在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)或鼓輪上的位置示意圖，以便能清楚地看出工件及主軸的排列位置。 加工示意圖包括以下內(nèi)容。 （1） 反映機(jī)床的加工方法、加工條件以及加工的過(guò)程。 （2） 根據(jù)加工部位的特點(diǎn)以及加工要求，決定刀具的類(lèi)型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、和尺寸（ 直徑和長(zhǎng)度），包括鏜削加工時(shí)決定鏜桿的直徑還有長(zhǎng)度，鉆和擴(kuò)加工時(shí)決定鉆、還有擴(kuò)桿的直徑和長(zhǎng)度等。 （3） 決定主軸的結(jié)構(gòu)的類(lèi)型、規(guī)格尺寸以及外伸的長(zhǎng)度。 （4） 選擇標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)專(zhuān)用的接桿、浮動(dòng)卡頭、導(dǎo)向裝置，并決定它們結(jié)構(gòu)、參數(shù)及尺寸。 （5） 標(biāo)明主軸及接桿、夾具與加工之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。 （6） 根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率以及刀具、材料的特點(diǎn)等，按照要求合理確定并標(biāo)注各主軸的切削用量。 （7） 決定機(jī)床動(dòng)力部件的工作行程以及工作循環(huán)。 3.4.2 加工示意圖的編制 （1） 刀具的選擇 選擇刀具時(shí)可考慮工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生產(chǎn)率要求等因素。根據(jù)本工序特點(diǎn)，應(yīng)選用硬質(zhì)合金端銑刀和高速鋼麻花鉆。 （2） 工序余量 查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》得： 端面加工余量為 4~5mm，選擇 4.5mm； 孔加工余量為 1.5~2.0mm，選擇 1.5mm。 （3） 切削用量 本工序的切削用量在前面已經(jīng)敘述過(guò)，也可參見(jiàn)工藝卡片上的相應(yīng)內(nèi)容。 （4） 動(dòng)力頭工作循環(huán)及行程確定 動(dòng)力頭工作循環(huán)一般包括快進(jìn)、工作進(jìn)給、快退等 動(dòng)作。銑端面和打中心孔的工作循環(huán)為：快進(jìn)→工作進(jìn)給→快退。 ①工作進(jìn)給長(zhǎng)度確定 銑：L=5mm；鉆：L=15.5mm。 ②快進(jìn)長(zhǎng)度確定 銑：L=20mm；鉆：L=20mm。 ③快退長(zhǎng)度確定 快退長(zhǎng)度等于快進(jìn)長(zhǎng)度和工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和，即，銑：20+5=25mm；鉆 20+15.5=35.5mm。銑端面打中心孔加工示意如圖 3-2 所示。其中銑端面時(shí)，S=0.3mm/z，n=250mm/r；中 心孔時(shí)，S=0.2mm/z，n=125mm/r。 3.5 組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是決定各部件的輪廓尺寸以及相互聯(lián)系關(guān)系的，是開(kāi)展各專(zhuān)用部件設(shè)計(jì)和確定機(jī)床最大占地面積的指導(dǎo)的圖紙。 組合機(jī)床是由一些通用的部件和專(zhuān)用的部件組成的。為了使所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床既能滿(mǎn)足預(yù)期的性能要求，而且又能做到配置上勻稱(chēng)合理，符合多快省的精神，必須對(duì)所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床各個(gè)部件之間的關(guān)系進(jìn)行全面的分析和研究。組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖就是在被加工零件工序圖與加工示意圖繪制之后，然后根據(jù)初步選定的主要通用的部件，以及確定的專(zhuān)用部件的結(jié)構(gòu)原理來(lái)繪制的 圖 3—2 銑端面打中心孔加工示意圖 3.5.1 機(jī)床裝料高度的確定 確定機(jī)床裝料高度需要考慮車(chē)間運(yùn)送工件的滾道高度、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。根據(jù)我國(guó)具體情況，為便于操作和省力， 對(duì)于一般臥式組合機(jī)床、流水線(xiàn)和自動(dòng)線(xiàn)，裝料高度定為 850mm。對(duì)于加工中心工件的自動(dòng)線(xiàn)，考慮自動(dòng)排屑，特別是一些要從機(jī)床垂直下方返回隨行夾具的自動(dòng)線(xiàn)，裝料高度可采用 1000mm。鼓輪機(jī)床的裝料高度一般取 1200~1300mm，本組合機(jī)床的裝料高度設(shè)計(jì)為 900mm。 3.5.2 夾具外形輪廓尺寸的確定 夾具是用于定位和加緊工件的。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(duì)工件和鏜模間的距離，以及導(dǎo)套的尺寸，都有了規(guī)定。所以確定長(zhǎng)度尺寸時(shí)，主要在于合理地選取鏜模架的厚度。對(duì)于高度不大的鏜模架，其厚度可取150~200mm；當(dāng)鏜模架較高（如鼓輪機(jī)床鏜模架），為了保證有足夠的剛度和穩(wěn)定性，其厚度可取 250~300mm。 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(zhǎng)尺寸。為了補(bǔ)償鑄件的鑄造誤差，它應(yīng)比上述三項(xiàng)尺寸總和稍微大一些，一般大10~20mm。 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。 3.5.3 機(jī)床通用部件的選擇 此次設(shè)計(jì)的專(zhuān)用組合機(jī)床所用的通用部件有：一個(gè)動(dòng)力頭、一個(gè)滑臺(tái)、一個(gè)側(cè)底座、一個(gè)墊鐵、一個(gè)中間底座和一個(gè)電動(dòng)機(jī)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本組合機(jī)床通用部件選取見(jiàn)表 3-1。 （1） 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(shí)的距離，根據(jù)選定的動(dòng)力部件及其配套部件（滑坐、床身等）的位置關(guān)系，并考慮動(dòng)力頭的前備量等因素，就可以確定中間底座長(zhǎng)度尺寸。本道工序設(shè)計(jì)的組合機(jī)床中間底座長(zhǎng)度為 1250mm。 表 3-1 通用部件尺寸 通用部件名稱(chēng) 名 義尺 寸 /mm 標(biāo)記 通 用 部件名稱(chēng) 名義尺寸 /mm 標(biāo)記 動(dòng)力箱 250 GB3668.9—83 側(cè)底座 250 900450630 GB3668.6—83 滑臺(tái) 250 790250250 中間底 250 1250500560 GB3668.6—83 GB3668.4—83 座 在確定中間底座高度尺寸時(shí)，應(yīng)考慮切屑的貯存及排除、電氣接線(xiàn)盒的安排以及冷卻液的貯存，其容量應(yīng)不小于 3~5min 冷卻泵的流量。對(duì)于加工鑄鐵件的機(jī)床，為了使冷卻液有足夠的沉淀時(shí)間，容量還應(yīng)大一些，有時(shí)取 10~15min 冷卻泵的流量。 當(dāng)裝料高度取 850mm 時(shí)，床身和中間底座之間結(jié)合面的高度，無(wú)論哪一型號(hào)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(jī)床的中間底座高度設(shè)計(jì)為 560mm。 （2） 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。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，見(jiàn)式(3-1)。 B=b1+b2 H=h1+h1+h2 式(3-1) 式中 B——最邊緣主軸中心至主軸箱外壁的距離； B——工作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； H——最低主軸中心至主軸箱底平面的距離，即最低主軸高度； H——最上邊主軸中心至主軸箱外壁的距離。 為了保證主軸箱內(nèi)有足夠的空間安排傳動(dòng)齒輪，推薦 H=B》70~100mm。 主軸箱的最低主軸高度 H 不能孤立地任意確定，必須考慮它與工件最低的位置、機(jī)床配置型式、裝料高度和動(dòng)力部件、滑座、床身的關(guān)系，一般應(yīng)大于 85~120mm，具體見(jiàn)表2-6。 表 3-2 最低主軸高度簡(jiǎn)化計(jì)算公式 動(dòng) 力 部 件 代 號(hào) H+5h1+h2 最低主軸高h(yuǎn)1 動(dòng)力頭 2 754.5 95 3 754.5 95 4 724.5 115 5 769.5 80 動(dòng)力滑臺(tái) 2 770 115 3 4 5 動(dòng)力箱 3 770 115 4 5 以上介紹了繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖時(shí)應(yīng)考慮的問(wèn)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表明運(yùn)動(dòng)部件的重點(diǎn)和原位狀態(tài)，以及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的情況。如對(duì)于動(dòng)力頭必須表明其退回的最遠(yuǎn)狀態(tài)，以便確定機(jī)床的最大輪廓尺寸，對(duì)于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、移動(dòng)工作臺(tái)或回轉(zhuǎn)鼓輪機(jī)床，需要特別注意動(dòng)力頭退回原位時(shí)，刀具、托架等必須處于夾具 移動(dòng)或回轉(zhuǎn)的最大尺寸范圍以外。 在機(jī)床聯(lián)系尺寸圖上應(yīng)表明工件、夾具及動(dòng)力頭的中心線(xiàn)之間的關(guān)系。特別當(dāng)工件上加工部位對(duì)于工件中心線(xiàn)不對(duì)稱(chēng)時(shí)，動(dòng)力部件對(duì)于夾具和中間底座也就不對(duì)稱(chēng)這時(shí)應(yīng)注明動(dòng)力頭中心線(xiàn)相對(duì)夾具中心線(xiàn)的偏移距離。聯(lián)系尺寸圖繪制后，在進(jìn)行機(jī)床各部件的具體設(shè)計(jì)過(guò)程中，可能發(fā)現(xiàn)某些尺寸定的不合理，甚至不能實(shí)現(xiàn)，則可按需要返回來(lái)修改聯(lián)系尺寸圖，加以調(diào)整。 機(jī)床的聯(lián)系尺寸圖主要應(yīng)針對(duì)各部件之間的聯(lián)系尺寸進(jìn)行標(biāo)注，各部件只畫(huà)出必要的輪廓形狀即可，盡量減少不必要的線(xiàn)條和尺寸。各部件應(yīng)嚴(yán)格按同一比例繪制。 至此，組合機(jī)床的各部件尺寸已確定，組合機(jī)床設(shè)計(jì)總圖見(jiàn)附圖。安裝時(shí)首先將側(cè)底 座和中間底座的螺栓孔與銷(xiāo)孔連接好，再布置好方位，然后按照滑臺(tái)底下的螺栓孔與側(cè)底座上面孔將其連接好，最后安裝動(dòng)力箱和主軸箱。 4 專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì) 4.1 專(zhuān)用夾具特點(diǎn)及步驟 夾具是組合機(jī)床的重要組成部分，是根據(jù)機(jī)床的工藝結(jié)構(gòu)的具體要求而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。它是用于實(shí)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(shí)的限位等作用的。 4.1.1 組合機(jī)床專(zhuān)用夾具的特點(diǎn) 組合機(jī)床夾具和一般夾具所起的作用比起來(lái)很接近，但是組合機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求卻有很高的要求，甚至是本質(zhì)的區(qū)別。組合機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)和性能，對(duì)組合機(jī)床配置方案的選擇有很大的影響。以下是組合機(jī)床專(zhuān)用夾具的主要特點(diǎn)。 （1） 一般的機(jī)床夾具是作為機(jī)床的輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的，然而組合機(jī)床夾具是機(jī)床的主要組成部分，它的設(shè)計(jì)工作是整個(gè)組合機(jī)床設(shè)計(jì)的最重要內(nèi)容之一。 （2） 組合機(jī)床夾具和其他的機(jī)床之間有著密切的聯(lián)系，如何轉(zhuǎn)或移動(dòng)工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)鼓輪和主軸箱、刀具和輔具、鉆模板和托架以及支承部件等。正確地解決它們之間的關(guān)系是保證組合機(jī)床工作的可靠和使用性能良好的重要條件之一，而且?jiàn)A具的結(jié)構(gòu)也必須按照這些部件的具體要求來(lái)確定 （3） 由于組合機(jī)床夾具常常是多刀、多面和多工序同時(shí)加工的，這樣就會(huì)產(chǎn)生很大的切削力和振動(dòng)，因而組合機(jī)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(gè)加工過(guò)程工件不產(chǎn)生任何位移。同時(shí)，也不應(yīng)使工件產(chǎn)生不容許的變形。 （4） 組合機(jī)床夾具是保證加工精度的關(guān)鍵部件，其設(shè)計(jì)、制造和調(diào)整都必須有嚴(yán)格的要求，使其能持久地保持精度。 （5） 組合機(jī)床夾具應(yīng)便于實(shí)現(xiàn)定位和夾緊的自動(dòng)化，并有動(dòng)作完成的檢查信號(hào)；保證切削從加工空間自動(dòng)排除；便于觀(guān)察和檢查，以及在不從機(jī)床上拆下夾具的情況下，能夠更換易損件和維護(hù)調(diào)整。 此外，不要把組合機(jī)床夾具和一般的組合夾具混淆起來(lái)。組合夾具是在萬(wàn)能機(jī)床上為了完成某一道工序的加工，用一些標(biāo)準(zhǔn)的和通用的元件組裝成的定位夾緊裝置。用完后可用這些元件重新組裝成新的夾緊裝置。而組合機(jī)床夾具則是以部分的通用元件加上專(zhuān)用件組成的專(zhuān)用夾具，它不便于改裝。 按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，組合機(jī)床夾具分為單工位和多工位夾具兩大類(lèi)。單工位夾具是指工件在一個(gè)工位上完成加工工序的機(jī)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(dòng)滾道的、和小車(chē)等形式。 4.1.2 組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)步驟 （1） 認(rèn)真研究分析所要設(shè)計(jì)夾具的原始數(shù)據(jù)和要求 因?yàn)樵跀M訂組合機(jī)床的工藝和結(jié) 構(gòu)方案時(shí)，對(duì)夾具的結(jié)構(gòu)型式和主要性能已提出了原則要求。在具體開(kāi)展夾具設(shè)計(jì)時(shí)，必須認(rèn)真分析這些要求并研究影響夾具設(shè)計(jì)的所有因素，也就是被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝安排和加工方法、機(jī)床特點(diǎn)、刀具及其導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和要求等。 （2） 擬訂夾具結(jié)果方案和進(jìn)行必要的相關(guān)計(jì)算 根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)中確定的工件定位基面、夾壓位置、加工方法和刀具導(dǎo)向方式等，制定夾具的總體方案。由此，首先繪制工件的外形，并且要有必要的投影，其主要投影和工件在機(jī)床上的加工位置一致。然后，在工件四周的相應(yīng)位置上簡(jiǎn)單表示出夾具的結(jié)構(gòu)。最后進(jìn)行夾緊力計(jì)算和必要的夾具元件的強(qiáng)度計(jì)算，為了提高質(zhì)量和縮短設(shè)計(jì)制造周期，在擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量采用通用的部件和零件。 （3） 組合 夾具的總圖和零件的設(shè)計(jì) 在已確定的夾具結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)生產(chǎn)用的夾具總圖和相關(guān)的零件圖。 組合機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)往往比較復(fù)雜，其總圖必須有足夠的投影和剖視，尺寸標(biāo)注齊全 合理，并嚴(yán)格按比例繪制。按照組合機(jī)床家具的主要功能，其結(jié)構(gòu)可以分為三大部分，即定位支承系統(tǒng)、夾緊機(jī)構(gòu)和刀具導(dǎo)向裝置。 4.2 夾具定位支撐系統(tǒng) 定位支承系統(tǒng)主要是由定位支承、輔助支承和一些 限位元件組成的，定位支承是指在加工過(guò)程中維持被加工零件有一定位置的元件。輔助支承是指僅用作增加被加工零件在加工過(guò)程中穩(wěn)定性的一種活動(dòng)式的支承元件。 由于定位支承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)常修理定位支承元件的麻煩，設(shè)計(jì)時(shí)必須注意以下問(wèn)題。 （1） 合理布置定位支承元件，力求使其組成較大定位支承平面。最好使夾緊力的位置對(duì)準(zhǔn)定位支承元件。當(dāng)受工件結(jié)構(gòu)限制不能實(shí)現(xiàn)時(shí)，也應(yīng)使定位支承盡量接近夾緊力的作用線(xiàn)，并使夾緊力的合力中心處于定位支承平面內(nèi)。 （2） 提高剛性，減少定位支承系統(tǒng)的變形。 （3） 提高定位支承系統(tǒng)的精度及其元件的耐磨性，以便長(zhǎng)期保持夾具的定位精度。 （4） 可靠地排除定位支承部位的切屑。使切屑不堵塞和粘附在定位支承系統(tǒng)上，對(duì)定位準(zhǔn)確性和工作可靠性有很大影響。因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能不使切屑落到定位支承系統(tǒng)上。 4.2.1 工件定位方案 曲軸雖然屬于異性軸，但是它的定位與一般軸類(lèi)零件基本相同，即：圓柱面定位。本道工序是加工 3051 處的兩個(gè)端面。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工部位確定其定位方案為： 采用兩個(gè) V 形塊分別在兩主軸頸處定位，限制四個(gè)自由度；為防止加工過(guò)程中工件的軸向移動(dòng)，用一個(gè)定位銷(xiāo)在扇形面處定位，限制一個(gè)自由度；為防止加工過(guò)程中工件的軸向移 動(dòng)，此處自由度可不限制。至此，工件的五個(gè)自由度全都被限制住了，可保證工件加工的準(zhǔn)確性。 4.2.2 定位誤差分析 機(jī)械加工過(guò)程中，產(chǎn)生加工誤差的因素很多。在這些因素中，有一項(xiàng)因素與機(jī)床家具有關(guān)。使用夾具時(shí)，加工表面的位置誤差與夾具在機(jī)床上的位置及工件在夾具中的定位密切相關(guān)。為滿(mǎn)足工序加工要求，必須使工序中各項(xiàng)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 ?w ?○g (4-1) 式中 ?j ?w ○g ——與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差； ——與工序中除夾具外其他因素有關(guān)的誤差； ——工序誤差。 可見(jiàn)使用夾具加工工件時(shí)，應(yīng)盡量減小與夾具有關(guān)的加工誤差，在保證工序加工要求 情況下，留給加工過(guò)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(jì)算如下。 ? ?0,? ?1○ ,? ?1○ D W ? A? ? D W ? A? D W ? B? 2 D D W ? C? 2 D 式中 ——中心孔的定位誤差，mm； ? D W ?B ? ，? D W ?C ? ——左右兩主頸定位基準(zhǔn) 80 的基準(zhǔn)誤差，mm； ○D —— 80 的尺寸公差，mm。 ?j?? ? ? ? 1○ 1○ ?0.02m m D W ? A? D W ? B? D W ? C? 2 D 2 D ? j ?w ?○ 1 ○ ?0.02 0.01 ?0.03m m ? 0.05m m D 2 D 由此可見(jiàn)定位誤差滿(mǎn)足零件的精度要求。 4.3 夾緊機(jī)構(gòu) 在機(jī)械加工過(guò)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(dòng)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，將工件可靠的夾緊。夾緊裝置由以下幾個(gè)部分組成。 （1） 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(jī)構(gòu)夾緊時(shí)所用的氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)等動(dòng)力裝置。 （2） 中間遞力結(jié)構(gòu) 中間遞力結(jié)構(gòu)是 將力源和夾緊作用力傳遞給夾緊元件，然后由 夾緊元件最終完成夾緊動(dòng)作，對(duì)夾緊裝置的基本要求如下。 ①在夾緊過(guò)程中，工件應(yīng)能保持相似既定位置，即在夾緊力的作用下，工件不應(yīng)離開(kāi)定位支承。 ②緊力的大小要適當(dāng)、可靠，既要使工件在加工過(guò)程中不產(chǎn)生移動(dòng)和振動(dòng)，又不使工件產(chǎn)生不允許的變形和損傷。 ③緊裝置應(yīng)操作安全、方便、省力。 4.4 夾緊裝置設(shè)計(jì)的步驟 （1） 夾緊元件選擇 常用夾緊元件有：螺母、螺釘、螺栓、壓塊、壓板等。 組合機(jī)床夾具常用夾緊機(jī)構(gòu)為壓板，壓板分類(lèi)為平壓板、鉤形壓板、浮動(dòng)壓板三大類(lèi)。 其中平壓板在組合機(jī)床夾具中應(yīng)用最廣泛，平壓板常用形式有固定式壓板、移動(dòng)式壓板、旋轉(zhuǎn)式壓板。根據(jù)本零件的結(jié)構(gòu)尺寸和本道工序的加工要求，固定式壓板不可用，旋轉(zhuǎn)式的可用， （2） 夾緊動(dòng)力部件的確定 動(dòng)力部件作為夾緊機(jī)構(gòu)的力源，可分為手動(dòng)夾緊與自動(dòng)夾緊，組合機(jī)床常用自動(dòng)夾緊力源，氣動(dòng)夾緊、液壓夾緊與夾緊扳手都屬自動(dòng)夾緊力源。為提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度和生產(chǎn)本夾具選用液壓夾緊。 液壓夾緊利用壓力油作為夾緊動(dòng)力，通過(guò)中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使夾具的夾緊元件執(zhí)行夾緊動(dòng)作。在組合機(jī)床夾具上，采用液壓夾緊機(jī)構(gòu)較多。 液壓夾緊機(jī)構(gòu)具有操作簡(jiǎn)單，動(dòng)作迅速，易于集中控制、程序控制和實(shí)現(xiàn)工序自動(dòng)化； 工作壓力高，液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸??；便于實(shí)現(xiàn)過(guò)載自動(dòng)保護(hù)和元件便于標(biāo)準(zhǔn)化等一系列優(yōu)點(diǎn)。 此外，由于油液具有不可壓縮性，因此液壓夾緊能夠維持的剛性比氣動(dòng)夾緊等所能維持的剛性高。由于液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)，并且可以采用統(tǒng)一的液壓系統(tǒng)來(lái)控制夾緊機(jī)構(gòu)，因此在組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)上廣泛采用液壓夾緊機(jī)構(gòu)。由于夾具底座的輪廓尺寸已經(jīng)初定，現(xiàn)選擇后法蘭式夾緊液壓缸。 （3） 夾緊力計(jì)算 ? ? ? W ?W L l 1  式（4-2） O K l 0 M ?W ? ? r  apple ? ? ?? Q O ?r ?tan 1 tan z 2 ? ? ? ? ? M ?W ? ? r  apple ? ? ?? L l 1 Q K ?r ?tan 1 tan z 2 ? ? 0 ? ? l 得： ? ??9?50?;l?57.5m m ,L ?113 2 W Q L ? ?  170 113  ?3726.14N ? ? ? O r ?tan 1 rz ?tanapple? ? ?? 2 ? 4 tan 45? 5.67 tan?1?36? 9?50???? 式中 W O ? W K 0 M Q ——單個(gè)螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力，N； ——實(shí)際所需要的夾緊力，N； ——除螺旋機(jī)構(gòu)外的效率，其值為 0.85~0.95； ——?jiǎng)恿?，Nmm； `r? ——螺桿與工作間的當(dāng)量摩擦半徑，mm； ? ? 1 ——螺桿與工作間的摩擦角； 2 ——螺旋副當(dāng)量摩擦角； rz ——螺紋中經(jīng)之半，mm； ? —— 螺紋升角。 確定夾緊力時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題。 ①組合機(jī)床通常都是多面多工序同時(shí)加工，在一臺(tái)機(jī)床上往往有大量刀具同時(shí)工作， 粗加工時(shí)切削力都很大，加工振動(dòng)也很大，尤其在多軸粗鏜孔時(shí)。 ②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(shí)際 的切削力大大增加。 ③組合機(jī)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(duì)加工精度的影響，尤其在工件剛性差、精度要求高的情況下，更應(yīng)特別注意。 ④為保證夾緊可靠，應(yīng)選擇機(jī)床工作過(guò)程中最不利的工作狀態(tài)來(lái)確定所需的夾緊力。將夾緊力計(jì)算簡(jiǎn)化后的力學(xué)模型如圖 4-1 所示。在設(shè)計(jì)夾緊裝置時(shí)可只考慮切削力 （矩）對(duì)夾緊的影響，并假定工藝系統(tǒng)是剛性的，切削過(guò)程基本穩(wěn)定。 選用液壓——螺旋夾緊結(jié)構(gòu)，液壓缸為后法蘭式 2 號(hào)單作用液壓缸，當(dāng)壓縮液壓油時(shí)P=0.5MPa，液壓缸力為 3900N。故實(shí)際夾緊力為 N 油=3900N,此時(shí) N 油大于所需的夾緊力3726.14N，本夾具可安全操作。 4.5 銑床夾具設(shè)計(jì)要點(diǎn) 圖 4-1 壓板受力圖 （1） 為提高銑床夾具在銑床上安裝的穩(wěn)固性，除要求夾具有足夠的剛度和強(qiáng)度外，還應(yīng)注意使工件的加工面盡可能靠近工作臺(tái)面，以降低夾具重心。因此夾具的高度比 H/B 應(yīng)限制在 1——1.25 的范圍內(nèi)。 （2） 對(duì)定位裝置的設(shè)計(jì)和布置，應(yīng)盡量使主要支承面大些；要盡量選取加工過(guò)的平面為定位基準(zhǔn)；定位元件要用支承板，且布置盡可能遠(yuǎn)些，必要的時(shí)候可采用輔助支承，以免加工時(shí)發(fā)生振動(dòng)。 （3） 銑床夾具的夾緊裝置應(yīng)有足夠的夾緊力和良好的自鎖性能。夾緊力的作用點(diǎn)要盡量靠近加工表面，并夾緊在工件剛性較好的部位，以保證夾緊可靠，定位穩(wěn)定。必要時(shí)可采用浮動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，以提高夾緊剛度。 （4） 為了減少裝卸工件需用的輔助時(shí)間，改善工人的勞動(dòng)條件，在與夾具的復(fù)雜程度、工作效率和生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)的前提下，要注意采用快速夾緊、聯(lián)動(dòng)夾緊、動(dòng)液壓夾緊裝置和機(jī)械化傳動(dòng)裝置等。 4.6 對(duì)刀引導(dǎo)裝置的設(shè)計(jì) 對(duì)刀裝置用來(lái)確定刀具和夾具的相對(duì)位置，它是由對(duì)刀塊和塞尺等所組成。利用它可迅速而準(zhǔn)確的調(diào)整刀具和夾具的相對(duì)位置。對(duì)刀時(shí)，要使用對(duì)刀平塞尺或?qū)Φ秷A柱塞尺。采用對(duì)刀塞尺的目的是為了防止刀具與對(duì)刀塊直接接觸而損壞刀刃和對(duì)刀塊的工作 表面。使用時(shí)，將塞尺放在刀具和對(duì)刀塊之間，憑抽動(dòng)塞尺的松緊感覺(jué)來(lái)判斷對(duì)刀精度。對(duì)刀塊在夾具中的位置，應(yīng)設(shè)于刀具開(kāi)始銑削或刨削的一端，以免在加工過(guò)程中因換刀而要卸下正在加工的工件。在實(shí)際生產(chǎn)中，如果由于工件的加工精度較高，用對(duì)刀塊對(duì)刀不 能保證加工精度時(shí)，則采用試切對(duì)刀。即使采用對(duì)刀裝置對(duì)刀之后，對(duì)加工的第一個(gè)工件也要進(jìn)行測(cè)量，如其尺寸精度不能達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，還必須調(diào)整刀具，直到加工合格為止。 有時(shí)由于夾具結(jié)構(gòu)的限制，不便于設(shè)置對(duì)刀塊，則可以用標(biāo)準(zhǔn)試件對(duì)刀。 4.6.1 對(duì)刀塊的設(shè)計(jì) 因?yàn)楸镜拦ば蚴峭瓿蓡吻S銑端面的銑削加工，所以應(yīng)該選用直角對(duì)刀塊，而且根據(jù) GB2242-80 直角對(duì)刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖所 圖 4—2 直角對(duì)刀塊結(jié)構(gòu)和尺寸圖塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖 4—3 平塞尺寸圖 塞尺尺寸為： 表 4—1 塞尺尺寸（mm） 公稱(chēng)尺寸H 允差 d C 3 -0.006 0.25 4.6.2 鉆套、襯套設(shè)計(jì) 中心孔的加工直接使用中心孔鉆鉆削而成，鉆削時(shí)需要有鉆套引導(dǎo)，考慮在大批量生產(chǎn)時(shí)，鉆套會(huì)有磨損，故選用可換鉆套，引導(dǎo)鉆削過(guò)程。 圖 4—4 可換鉆套圖 可換鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下： 表 4—2 可換鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)（mm） d H D D1 D2 h h1 m m1 r a 公稱(chēng)尺寸 允差 8 20 12 +0.018 +0.007 22 18 10 4 7 7 16 0.5 襯套選用鉆套用襯套(GB 2263--80)其結(jié)構(gòu)如圖所示： 其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表： 圖 4—5 結(jié)構(gòu)圖 表 4—3A 型固定襯套結(jié)構(gòu)參數(shù)（mm） d H D C C1 公稱(chēng)尺寸 允差 公稱(chēng)尺寸 允差 12 +0.034 +0.016 20 18 +0.023 +0.012 0.5 2 5 夾具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 夾具體的設(shè)計(jì)主要考慮零件的形狀以及將上述各主要元件聯(lián)成一個(gè)整體。在夾具體上，要安放組成該夾具所需要的各種元件，機(jī)構(gòu)，裝置，并且還要考慮便于裝卸工件及在機(jī)床上的固定。因此，夾具體的形狀和尺寸應(yīng)滿(mǎn)足一定的要求，它主要取決于工件的外廓尺寸和各類(lèi)元件與裝置的布置情況以及加工性質(zhì)等，所以在夾具設(shè)計(jì)中，夾具體的形狀和尺寸很多是非標(biāo)準(zhǔn)的。 在夾具體的設(shè)計(jì)中應(yīng)滿(mǎn)足以下基本要求： （1） 有足夠的強(qiáng)度和剛度 （2） 減輕重量，便于操作 （3） 安放穩(wěn)定，可靠 （4） 結(jié)構(gòu)緊湊，工藝性好 （5） 尺寸穩(wěn)定，有一定的精度 （6） 排屑方便 本文設(shè)計(jì)的夾具各個(gè)部分通過(guò)與底板固定，保證相互間的位置精度，從而保證曲軸毛坯的加工精度。由于曲軸尺寸較大，故需將定位曲軸用 V 形塊支撐起一定的高度，為了保證兩 V 形塊之間的定位精度，在 V 形塊支座下方設(shè)置定位鍵。為保證對(duì)刀塊位置精度，亦在其支座下設(shè)置定位鍵。其余部分對(duì)精度要求不高，因此就不再設(shè)置定位鍵。 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)的曲軸是運(yùn)用到汽車(chē)、拖拉機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)里的，在高速運(yùn)動(dòng)中的軸要求很高， 所以選材采用球墨鑄鐵。對(duì)曲軸銑端面打中心孔加工工藝，根據(jù)機(jī)械加工工藝，制定了傳統(tǒng)的工藝路線(xiàn) 。 對(duì)組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)確定結(jié)構(gòu)方案，選用臥式雙面銑削和鉆削組合機(jī)床， 更適于對(duì)本論文零件的加緊定位和精確加工，同時(shí)為了零件能夠先銑后鉆，設(shè)計(jì)夾具時(shí)用了兩個(gè) V 型固定的方式，來(lái)使軸有效的固定。組合機(jī)床為刀具和工件都安裝在各自的滑臺(tái)上。要注意的是：在配置銑削頭固定的臥式組合機(jī)床時(shí)，其傳動(dòng)裝置的電機(jī)通常是采用頂置式，即電動(dòng)機(jī)放在銑削頭上方。在配置銑削頭移動(dòng)的臥式組合機(jī)床時(shí)，其傳動(dòng)裝置的電機(jī)通常是采用側(cè)置型式。 對(duì)中間底座和主軸箱尺寸的確定，根據(jù)動(dòng)力部件和其配套部件的位置關(guān)系，考慮動(dòng)力頭的前備量等因素，確定其尺寸；根據(jù)主軸箱、前端蓋和后端蓋三層尺寸構(gòu)出箱體厚度。 在刀具選擇方面，考慮到了工件加工尺寸的精度、表面粗糙度、切屑的排除以及生產(chǎn)效率等因素，作了調(diào)查和一些相應(yīng)的計(jì)算，最后選擇了合適的銑刀和鏜刀。 致謝 時(shí)光飛逝，四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，我的畢業(yè)論文也已定稿，經(jīng)過(guò)這許多天的努力， 回首往事，感觸頗深。 首先，我要感謝我的指導(dǎo)老