变速箱壳体卧式三面钻组合机床毕业设计

1柴油机变速箱体钻组合床总体设计及夹具设计摘 要组合机床就是半自动或自动专用机床，它是由以通用部件为基础，并且与按照工件的特定的外形和工件的加工工艺设计的专用部件和夹具组成。组合机床的主要优点是低成本和高效率，而且广泛应用于大批、大量生产中，组合机床还可以组成自动生产线。组合机床最早于 1911 年在美国制成，并用于加工汽车零件。组合机床在国内的发展已有 28 年的历史，现今已是机械制造行业在技术改造、产品更新、提高生产效率等方面的必不可少的设备之一。变速箱主指汽车的变速箱，主要用于变速变矩。夹具就是在机械制造过程中固定加工工件，从而使工件处于正确的位置，而后得以进行施工或检测的装置。本次设计主旨在于设计一加工 R180 柴油机变速箱体的组合机床，此次设计包括两部分，其一是组合机床的总体设计，其二是机床夹具设计。关键词：组合机床；变速箱；夹具2Diesel engine gear case drill combination machine tools design and fixture designAbstractApplication combination machine tools machining large parts, efficient, high production efficiency is the development direction of mechanical processing. This design task is:Keyword:Gear case;combination machine tools;fixtures3目 录第一章 绪论 .31.1 组合机床的概述 .31.2 组合机床的发展史 .31.3 该技术研究国内外现状 .31.4 机床设计的目的、主要内容和基本要求 .3第二章 组合机床的总体设计 .32.1 总体方案论证 .32.1.1 被加工零件特点 .32.1.2 工艺路线的确立 .32.1.3 机床配置型式的选择 .32.1.4 定位基准的选择 .32.1.5 滑台型式的选择 .32.1.6 影响机床工艺方案制定的主要因素 .32.2 切削用量的确定及刀具选择 .32.2.1 切削用量选择 .32.2.2 切削力、切削扭矩及切削功率的计算 .32.2.3 验证刀具耐用度 .32.3 组合机床总体设计 三图一卡 .32.3.1 被加工零件工序图 .32.3.2 加工示意图 .32.3.3 机床尺寸联系总图 .32.3.4 机床生产率计算卡 .3第三章 夹具设计 .33.1 夹具概论 .43.1.1 夹具的分类 .43,1,2 机床夹具的现状及其发展方向 .43.2 夹具设计的主要任务和基本要求 3.2.1 .43.3 定位机构确定 .43.4 夹紧机构的确定 .443.5 确定导向装置的选择 .4第四章 结论 .4谢辞 .4参考文献 .45第 1 章 绪论1.1 组合机床的概述组合机床就是半自动或自动专用机床，一般用于加工特殊形状类或箱体类零件。组合机床是由作为基础的通用部件、专用部件和夹具组成，其中专用部件和夹具是由工件形状和加工工艺要求所决定。1.2 组合机床的发展史组合机床最早是于 1911 年在美国制成，最开始是用来加工汽车零件。初期时候因为各个机床制造厂商的通用部件标准都由自己定，故而生产出的零件标准不同，不便于用户的维修和使用，所以于 1953 年，美国两大汽车公司和机床制造厂商协定组合机床通用部件标准化。1.3 该技术研究国内外现状在国内，组合机床已发展 28 年，在其生产和科研方面都已经有了相当的基础。并且，组合机床的应用现今也广泛深入到了各个行业，尤其在机械制造行业中的产品更新、技术改造、提高生产率和高速发展中已是必不能少的一种设备。在国外，就如于 2002 年年底举办的第 21 届日本国际机床博览会上，来自世界各个国家和地区的制造商和制造团体所展示的最先进的机床中，最受欢迎的要数技工技术设备中的超高速和超高精度设备与控制设备中的复合、多轴化、多功能设备。1.4 机床设计的目的、主要内容和基本要求本次毕业设计组合机床，最主要的目的在于通过这次的设计，首先让我们对大学四年中所学到的各种理论知识做一个完整的总结，其次就是让学生结合在大学期间的各个实践内容，运用自身学到的知识和能力独自完成一项完整的设计，从而锻炼我们以后在机械行业岗位上的工作能力。本次设计的主要内容是设计单工位三面卧式变速箱体的钻组合机床的总体设计和其夹具的设计。设计的基本要求是根据所给的主要技术参数绘制正确、合理、符合标准的机械装配图，且论文应该简明扼要计算准确和条理清楚。6第二章 组合机床的总体设计2.1 总体方案论证2.1.1 被加工零件特点被加工零件名称是 R180 柴油机变速箱体（图号：15-37-101） ，材料为；HT200。此工件主要表面和主要孔已加工完毕。其加工内容如下；左面：螺纹底孔 7M126H、M126H、2M86H; 孔 210H7。右面：螺纹底孔 8M126H。后面：螺纹底孔 8M86H、M106H、3M106H。2.1.2 工艺路线的确立被加工零件的加工工序，钻左面、右面、后面三面的 32 个孔，由柴油机变速箱钻组合机床加工。2.1.3 机床配置型式的选择机床的配置型式是根据工艺方案的确定而选定的，既要考虑工艺方案的实现、零件精度、和技术要求，还要对机床的操作、维修、润滑、冷却、排屑等情况进行仔细的分析。加工一个零件，可以制定多种不同机床配置方案，提出几种方案后进行比较，选出最优方案即可，组合机床的通用部件分为大型和小型这两种，其大、小型又可分为多种配置形式，因柴油机变速箱加工一般都由卧式单面组合机床加工，故根据分析被加工零件的结构特点等，最终本次设计的配置形式确定为单工位卧式三面钻组合机床。2.1.4 定位基准的选择定位是指确定工件在机床（或工作台）上或夹具中占有正确的位置的过程，通常可以理解为工件相对于切削刀具或磨具的一定位置，来保证加工尺寸和形位精度的要求。工件的定位由工件的装夹和定位原理来确定，而组合机床一般为工序集中的多刀加工，因为不仅承受的切削负荷大，而且工件受力存在方向变化，故而正确选择定位基准和夹压部位是保证加工精度的必要条件，所以在本次设计中装夹方式选择夹具中装夹，夹具中装夹的方式好处在于容易保证加工精度的要求，操作方便简单，效率高。定位基准就是在加工时用于工件定位的基准，定位基准是获得零件尺寸、形状、和位置的直接基准，占有很重要的地位。而本次设计运用的定位方式叫做“一面两孔” ，所谓一面两孔就是指定位基准采用一个大平面和该平面上与之垂直的两个孔来进行定位。如果该平面上7没有合适的孔，常把连接用的螺钉孔的精度提高或专门做出两个工艺孔以备定位用。工件以一面两孔定位所采用的定位元件是“一面两销” ，所以也叫做一面两销定位。为了避免采用两短圆销所产生的过定位干涉，可以将一个圆销削边。这样，可以既保证没有过定位，又不增大定位时工件的转角误差。如图所示，夹具上的支承面限制 Z 轴移动、X 轴旋转和 Y 轴旋转三个自由度，两圆柱销则限制 X 轴移动和 Y 轴移动两个移动自由度和 Z 轴旋转自由度。2.1.5 滑台型式的选择动力滑台是由滑座、滑鞍和驱动装置等组成，实现直线进给运动的动力部件。根据被加工零件的工艺要求，在滑鞍上安装动力箱（用以配多轴箱）或切削头（如钻削头、镗削头、铣削头、攻螺纹头等主轴部件配以传动装置） ，可以完成钻、扩、铰、镗孔、倒角、刮端面、铣削及攻螺纹等工序；台面宽 320mm以下的滑台配有分给进给装置，可以完成深孔加工。此外，滑台还可以当移动工件台用，装上检测装置也可以完成检测等工序。滑台本身可以安装在侧底座上、立柱上或倾斜的底座上，以便配置成卧式、立式或倾斜式等形式的组合机床。根据驱动和控制方式的不同，滑台可分为液压滑台、机械滑台和数控滑台三种类型，以下表格为液压滑台和机械滑台的优缺点比较，根据分析此次设计，最终选择机械滑台作为最终动力滑台。82.1.6 影响机床工艺方案制定的主要因素影响机床工艺方案制定的主要因素主要包括如下：（1）加工的工序内容和加工精度是制定机床工艺方案的主要依据。面加工和孔加工、不同尺寸的平面和孔径加工以及不同的加工精度要求都直接影响工艺方法的选择（铣、镗钻、铰等）和工步数及工艺路线的确定。（2）被加工零件的特点：如公尖的材料及硬度、加工部位的结构形状、工件刚性、定位基准面的特点等，对组合机床工艺方案的制定都有着重要的影响。（3）零件的生产批量：零件的生产批量大时，工序安排一般趋向分散，而且粗加工、半精加工及精加工也最好分开。（4）使用厂后方车间制造能力：如工具制造能力。如若使用厂没有制造、刃磨复杂的复合型刀具或特殊刀具能力，制定工艺方案时就应尽可能采用简单或标准刀具。2.2 切削用量的确定及刀具选择2.2.1 切削用量选择切削用量的确定主要由其特点、方法和注意问题这三个方面来确定。（1）特点：因为一般的组合机床大多都采用的是多刀多刃同时切削，所以为了尽量减少刀具的消耗跟换刀的时间，组合机床所选用的切削用量一般应该低于普通机床单刀加工的百分之三十上下。而且组合机床一般是由动力滑台提供驱动来带动刀具进给的。所以同一个动力滑台上的多轴箱上的刀具的进给量一般都是一个值，而且和滑台的工进速度相同。（2）方法：现今常用的切削用量的选择的方法是首先对生产现场的同类工艺进行参照，然后结合查表法确定其切削用量的准确值（必要时还需要通过一些工艺试验才能确定准确的切削用量） 。（3）应注意的各种问题：首先，需要尽量做到合理使用所有刀具，充分利用并发挥其使用性能。而且刀具种类上的不同，也使得其切削用量不同，比如铰孔时需要的是低的切削9速度和较大的进给量，而钻孔时则刚好相反。锪端面时所需的切削速度则更低且进给量比钻孔还小。但又因同一个多轴箱的所有刀具的每分钟的进给量必须都等于承载多轴箱的滑台的工进速度 vf（mm/mim） ，因此让每一把刀都有适当的切削用量是很难做到的，这时就需要从所有刀具中选出工作时间最长，负荷最大且刃磨困难的刀具（此刀具被称为限制性刀具）来确定并调整每转进给量和转速，结合“试凑法”来确定各刀具的具体切削用量。试凑法所用公式为 fivnf21n其次，在选择切削用量时还应该考虑到刀具的使用寿命，为了保证刀具的使用寿命，一般从复合刀具中选出最小直径的刀具来确定进给量，从复合刀具中选出最大直径的刀具来确定切削速度。再有，就是选择切削用量时不仅要确保其生产批量的要求，还要确保刀具的耐用度足够。在生产率不是很高时，切削用量不必选的很高，来防止刀具耐用度过低。最后，切削用量的选择还和之前所确定的动力滑台的性能挂钩，比如采用液压滑台时选择每分钟进给量 fm 应比该滑台最小工进速度大百分之五十，否则会因温度或其他原因导致进给不稳定。本次设计中各孔的切削用量的确定：查参考文献【1】表 6-11、表 6-12 得以下数据（工件材料：HT200） 。1）左面：钻 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10 这 10 个 M12 的螺纹底孔时切削速度 v（m/min）的取值范围是 1018，进给量 f（mm/r）的取值范围是大于 0.10.18，综合考虑 M12 时取 v=，f=。又由公 式得 n=钻 11、12 这两个 M8 的螺纹底孔时取值范围与 M12 一致，综合考虑 M8 时取v=，f= 。又 由公式得 n=2）右面：钻 1、2、3、4、5、6、7、8这 8 个 M12 的螺纹底孔时由 1）可知取 v=，f=。且得到 n=3）后面：钻 1、2、3、4、5、6、7、8这 8 个 M8 的螺纹底孔时根据查表得知 M8 的切削用量与 M12 一致，由 1）可知 M8 时取 v=，f= 。且得到 n=钻 9、10、11、12这 4 个 M10 的螺纹底孔时根据查表得知 M10 的切削dvn10dvn0 dvn1010用量与 M12 一致，综合考虑 M10 时取 v=，f= 。又有公式得 n=2.2.2 确定切削力、切削扭矩和切削功率由参考文献【1】表 6-20 可得确定切削力 F(N)、切削转矩 T(Nmm)、和切削功率 P(kW)的公式分别为如下：(N)6.08.2HBD