机械毕业设计（论文）-双缸柴油机汽缸体钻削组合机床总体及夹具设计【全套图纸】

毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书 双缸柴油机汽缸体钻削组合双缸柴油机汽缸体钻削组合 机床总体及夹具设计机床总体及夹具设计 专专 业业 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 学生姓名学生姓名 班班 级级 B B 机制机制 054054 学学 号号 指导教师指导教师 完成日期完成日期 20092009 年年 6 6 月月 6 6 日日 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 ii 目目 录录 1 前 言 .1 1.1 本课题的意义1 1.2 国内（外）发展概况及现状1 1.3 课题由来及基本条件3 1.4 课题设计思路3 1.5 预期成果及实际价值4 2 组合机床总体设计 5 2.1 工艺方案的拟订5 2.1.1 分析、研究被加工零件5 2.1.2 组合机床总体方案论证5 2.1.3 定位基准及夹压点的选择6 2.2 详细设计计算6 2.2.1 刀具的选择6 2.2.2 切削用量的选择6 2.2.3 计算切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度7 2.2.4 确定主轴、尺寸、外伸尺寸.11 2.2.5 选择接杆.11 2.2.6 导向结构的选择.12 2.2.7 动力部件工作循环及行程的确定.12 2.3 通用部件的选择.13 2.3.1 机床配置型式.13 2.3.2 选用滑台型式.13 2.3.3 选液压滑台的型号.14 2.3.4 选动力箱型号.14 2.3.5 选择滑台侧底座.15 2.4 确定机床联系尺寸.15 2.4.1 机床装料高度的确定.15 2.4.2 夹具轮廓尺寸的确定.15 2.4.3 中间底座尺寸的确定.15 2.4.4 主轴箱轮廓尺寸的确定 .16 2.5 机床分组.16 2.6 机床生产率计算卡.17 3 组合机床夹具设计.21 3.1 夹具设计的基本要求和步骤.21 双缸柴油机汽缸体钻削组合机床总体及夹具设计 iii 3.1.1 夹具设计的基本要求.21 3.1.2 夹具设计的步骤.21 3.2 定位方案的确定.22 3.2.1 零件的工艺性分析.22 3.2.2 定位方案论证.23 3.3 导向装置 .24 3.4 夹紧方案的确定.26 3.4.1 夹紧装置的确定.26 3.4.2 夹紧方案论证.27 3.4.3 夹紧力的确定.28 3.4.4 液压缸的选择.29 3.5 误差分析.29 3.5.1 定位误差的分析.29 3.5.2 校核加工精度.31 3.6 夹具体的设计.31 4 结论.33 参 考 文 献34 致 谢.36 附 件 清 单37 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 双缸柴油机汽缸体钻削组合机床总体及夹具设计双缸柴油机汽缸体钻削组合机床总体及夹具设计 摘要：柴油机汽缸体为大批量生产的零件，为了提高生产效率，满足被加工零件 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 iv 的精度要求及保证加工精度的稳定性，本课题设计了一台用于双缸柴油机汽缸体双 面钻孔的组合机床。本文介绍了该组合机床总体设计和夹具设计的思路与内容。第 一部分是总体设计，首先，进行了总体方案论证，采用单工位双面钻削组合机床， 刀具选用高速钢麻花钻，并根据切削用量的选择，计算切削力、切削扭矩及切削功 率，确定主轴直径、外伸尺寸、接杆型号，选择滑台、动力箱等通用部件，再确定 动力部件的工作循环及工作行程，完成机床联系尺寸的制定。最后绘制了三图一卡。 第二部分是夹具设计，经过对被加工零件的全面分析，定位方案采用三面定位，导 向采用固定钻模板可换钻套导向，夹紧装置采用液压夹紧机构，直接夹压于工件上， 反应快捷，夹压平稳可靠，夹具体为框架式结构，有良好的刚性，使夹具能长期保 持可靠的精度和稳定性。该组合机床不仅能保证钻孔精度，还能提高加工效率，降 低工人的劳动强度。设计的夹具定位可靠、夹压稳定、操作方便，达到了设计要求。 关键词：组合机床；钻孔；总体设计；夹具设计 The overall and jig design of the overall and jig the combined machine-tool for drilling the body of two-cylinder diesel Abstract：The cylinder block of diesel is a product which nedds mass production. In order to prove the production efficiency,and meet the precision requeste of the 双缸柴油机汽缸体钻削组合机床总体及夹具设计 v components processed and the precision stability, this topic design a combined machine- tool to be used in the two-cylinder diesel engine with both sides drilling holes. It introduces the design of overall and jig of this combined machine-tool. The first part is overall design. First, it carries out the argumentation of the overall plan, adopte the combined machine-tool with single location double faces drilling, selecte the high-speed steel twist drill. According to the cutting parameters, it calculates the cutting force, the cutting torque and the cutting power, determined spindle diameter, the extend size and the link-pole model, chose sliding table, the power box and so on, then determine the operating cycle and the stroke of the power part, formulate the relation size of the machine-tool. Finally, it figures out the productivity which satisfies the request. The second part is the jig design, after analyse the workpiece, the location plan adopte three- face location; the guiding equipment used the fixed drill plate with replaceable drill bush; the clamp uses the hydraulic pressure device, it directly presses on the workpiece, which responds quickly, fixes steadily and reliably; the jig-body utilize the frame structure, possess fine rigidity, causes the jig to maintain good long-term precision. This combined machine-tool not only guarante the drill hole precision, but also enhance the processing efficiency, reduce workers labor intensity. The jig orients reliably, clamps stably, operates easily, and meets it the design request well. Key words：Combined machine-tool; Drill hole; Overall design;Jig design 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 1 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，机床夹具设计则是重中之 重，这正是本课题需要解决的问题。 1.2 国内（外）发展概况及现状 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，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 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。 A柔性化 机床夹具应能在一定范围内适应不同形状几尺寸的工件，有能使用于不同的生 产类型和不同的机床加工。可调夹具和组合就是具有这一共能的柔性化夹具。 双缸柴油机汽缸体钻削组合机床总体及夹具设计 2 a) 可调夹具 可调夹具只要更换或调整个别定位、夹紧或导向元件，即可用于 从而使多种工件的单体件小批生产为一组工件在同一夹具上的成批生产。由于可调 夹具具有较强的适用性和良好的继承性，因此使用可调夹具可大量减少专用的夹具 的数量，缩短生产准备周期，降低成本。 可调夹具分为通用可调夹具和成组夹具（可称为专用可调夹具）两类。通用可 调夹具的加工对象较广，有时加工对象不确定。成组夹具是成组工艺中为一组工件 的某一工序而专门设计的夹具，在同一成组生产单元内使用。 b) 组合夹具 组合夹具是一种根据工件的加工工艺要求，利用一套标准化的夹 具元件及合件组装而成的夹具。组合夹具既可组装成某一专用夹具，也可组装成通 用可调夹具或成组夹具。组合夹具把一般专用夹具的设计、制造、使用、报废 的 单向过程变为设计、组装、使用、拆散、清洗入库、再组装的循环过程。图样设计 已不是组合夹具设计的主要工作量，而是将夹具方案构思、装配、检测等设计、制 造及调试全过程融为一体，一般可用几小时的组装周期代替几个月的设计制造周期。 组合夹具适合于小批量或非重复性的生产。 组合夹具在 20 世纪 40 年代已出现，并在一些工业发达国家得到迅速成的发展。 我国从 20 世纪 50 年代开始推广使用组合夹具，到目前为止已形成了自已较为完整 独立的组合夹具系统。随着柔性加工系统的出现和发展，组合夹具也得到了新的发 展。 B高效化、自动化 在实现机械加工自动化时，为了适应现代机床的要求，减少辅助时间，提高生 产率，同时减轻工人的劳动强度，夹具也必须实现高效化、自动化。目前，除了在 生产流水线、自动线上配置相应的自动化夹具外，在数控机床上也配置了自动化夹 具，数控加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具和自动更换夹具的装置，柔性 制造系统的发展不但出现了刀具库，而且还出现了夹具库。 夹具的高效化、自动化可表现在定位、夹紧、分度、转位、翻转、上下料和工 件传送等各种动作上。另一方面，专用夹具的设计也向自动化方向发展。 a) 磁性夹具 与传统的机械夹持方法相比，磁性夹具在性能方面有明显的优点。 磁性吸盘能在最短的调整时间内使工件达到较高的定位精度，确保达到最大的吸紧 力，并且夹紧力分布均匀。由于整个工件都是暴露的，不会使工件的部分部位受到 夹具的限制，因而有可能通过一次装夹完成全部加工。矩形磁性吸盘可以将多件工 件很方便地装在一个夹具上，以充分利用机床工件台台面，进行大批量的磨削、铣 削等。 b) 数控夹具 数控夹具具有按数控程序使工件进行定位和夹紧的功能。工件一 般采用一面两孔定位，夹具上两个定位销之间的距离根据需要所作的调节、定位销 插入和退出定位孔以及其它的定位和夹紧动作均可按程序自动实现。相应的动作元 件进电动机或液压传动驱动。 数控夹具比一般可调夹具或组合夹具具有更好的柔性，在加工中心或柔性制造 章元上使用时，可显著在提高自动化程度和机床和利用率。 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 3 c) 自动夹具 自动夹具是指具有自动上下料机构、能自动定位夹紧的专用夹具， 如果工件需人工定向，则称为半自动夹具。自动夹具可减少辅助时间，降低劳动强 度，提高生产率，适用于批量大、形状规则的工件，在普通机床上装上自动夹具， 即可实现自动加工。 C精密化 为了适应机械产品的精度不断提高和需要，不仅需要高精度的机床，同样需要 高精度的机床夹具与之相配套。目前，高精度自动化定心夹具的精度可以达到微米 级勘至亚微米级，高精度分度台的分度精度可达0.1。在孔系组合夹具基础板上， 采用调节粘接法，孔间距离的调整精度可达几个微米。 D标准化 夹具的标准化上柔性化的基础，为了实现夹具的柔性化，夹具的结构必须向标 准化方向发展。夹具的标准化可以实现夹具的专业化，从而提高夹具在设计、制造 和使用上和经济效益，还可促进技术现代化。世界各国都很重视这项工作，我国要 这方面也已有了一定基础。 在夹具标准化和组全化的基础上还可发展为模块化夹具，目前国外已在基础件、 支承件、动力件等方面开发出了模块化的雏形。如模块式虎钳采用不同规格的钳口 和动力合件，可加工不同形状和尺寸的工件。 1.3 课题由来及基本条件 a）设计内容 设计一台加工双缸柴油机汽缸体顶面和底面孔系的钻削组合机床； 总体设计：制定工艺方案，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 课题来源：盐城市江动集团 产品名称：Y295 型柴油机 被加工零件：汽缸体（附零件图） 工件材料：HT250 加工内容：钻顶面上六个 8.7 孔，深 29。钻底面上二个 6.7 孔，深 20；二个 8.2 通孔；三个 5 孔，深 15；四个 5 通孔。 生产纲领：大批大量 批量：本机床设计、制造一台 1.4 课题设计思路 A.制定工艺方案 在确定工艺方案制定合理之前，通过毕业设计实习深入现场 了解被加工零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求，定位、 夹紧方式，工艺方法和加工过程采用的刀具、辅具，切削用量情况及生产率要求， 以求理论联系实际，从而确定零件在组合机床上完成的工艺内容和方法，决定刀具 双缸柴油机汽缸体钻削组合机床总体及夹具设计 4 种类、结构型式数量及切削用量。 B.确定机床配置型式及结构方案 根据选定的工艺方案，确定了本课题的配置 型式：单工位、卧式双面组合机床，并采用工序集中进行加工。定出影响机床总体 布局和技术性能的主要部件的结构型式。 C.总体设计 在选定了工艺方案并确定了机床配置型式、结构方案的基础上， 进行图纸的设计、绘制。具体的几张图纸是：被加工零件工序图、加工示意图、机 床联系尺寸图和生产率计算卡。一般，在总体设计的过程中，需要对机床夹具方案 进行考虑，画出夹具方案草图，并要初定出主轴箱轮廓尺寸，这样才能够确定出机 床各部件间的相互关系。 D.部件设计 根据确定的工艺和结构方案，按照加工示意图和机床联系尺寸图 等开始设计，绘制夹具总装图，在绘制好的夹具总装图的基础上，绘制所有的非标 准零件图 本机床部件设计分为四部分：机床夹具设计，左多轴箱设计，右多轴箱设计， 液压系统设计。我负责机床总体及夹具设计。 1.5 预期成果及实际价值 最终将完成被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡； 夹具总装图、夹具非标准零件图等技术文件，指导组合机床及夹具的生产。这样一 台组合机床设计好后，可直接投入 Y295 型柴油机汽缸体的生产，提高生产效率， 满足加工精度要求，帮助生产厂家降低加工成本，获得良好的经济效益。 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 5 2 组合机床总体设计 2.1 工艺方案的拟订 工艺方案的拟订是组合机床设计的关键一步，它在很大程度上决定了组合机床 的结构配置和使用性能。因此，根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合 组合机床常用工艺方法、充分考虑各种影响因素，并经技术经济分析后拟订出先进、 合理、经济、可靠的工艺方案。 2.1.12.1.1 分析、研究被加工零件分析、研究被加工零件 本课题设计的组合机床加工的工件为 Y295 型柴油机汽缸体，工序为顶面和底 面两面孔系加工，零件材料为铸铁件 HT250，其硬度为 HBS212285，生产纲领： 大批大量加工，工艺采用钻削加工。 本机床加工零件的工序内容： a）顶面： 钻六个 8.7 孔，深 29 b）底面： 钻二个 6.7 孔，深 20； 钻二个 8.2 通孔； 钻三个 5 孔，深 15； 钻四个 5 通孔。 2.1.22.1.2 组合机床总体方案论证组合机床总体方案论证 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、液压驱动。因此根据任务书要求 和汽缸体的特点初定两种设计方案： 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。 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。 方案比较：根据被加工工件和两种组合机床的特点比较可知：Y295 型柴油机 汽缸体的结构为卧式长方体，从装夹的角度来看，卧式平放比较方便，也减轻了工 人的劳动强度。通过以上的比较，考虑到卧式振动小，装夹方便等因素，选用卧式 组合机床。 组合机床配置型式及结构方案确定： 机床配置成单工位卧式双面钻削组合机床，采用固定式夹具。加工时，工件装 在夹具中固定不动，由水平布置在工件两侧的钻头实现主运动和进给运动，以完成 对工件的切削加工。 双缸柴油机汽缸体钻削组合机床总体及夹具设计 6 2.1.32.1.3 定位基准及夹压点的选择定位基准及夹压点的选择 分析了被加工零件，它的顶面、底面和两侧面在前道工序已加工过，顶面表面 粗糙度1.6，底面表面粗糙度3.2、平面度 0.05mm，两侧面表面粗糙度 a R a R 3.2、平面度 0.025mm，以汽缸体的侧面作为主定位基准（限制三个自由度） ，夹 a R 压部位选在汽缸体侧面，以圆盘式夹压件夹压于侧面上。 2.2 详细设计计算 2.2.12.2.1 刀具的选择刀具的选择 根据工艺的要求及加工精度不同，组合机床采用的刀具一般有简单刀具（标准 刀具） 、复合刀具及特种刀具。 选择刀具的原则： a）只要条件允许，为使工作可靠，结构简单、刃磨容易，应尽量选择标准刀 具和简单刀具。 b）为使工序集中或保证加工精度，可采用先后加工或同时加工两个或两个以 上表面的复合刀具。 c）选择刀具结构时，还须认真分析被加工零件材料特点。 根据工艺要求及加工精度的要求，查文献18196页表4-45，加工17个孔的刀 具均采用标准锥柄麻花钻。 刀具材料为高速钢，标准号：GB/T 1438-1985 2.2.22.2.2 切削用量的选择切削用量的选择 组合机床多轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台。工作时， 要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量。这个每分钟 进给量（毫米/分）应是适合于所有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴 可设计成不同转速和选择不同的每转进给量（毫米/转）与其相适应，以满足不同直 径工件的加工需要，文献853 页，即 （2- fii vfnfnfn 2211 1） 式中：,各主轴转速（转/分） ； 1 n 2 n i n ,各主轴进给量（毫米/转） ； 1 f 2 f i f 动力滑台每分钟进给量（毫米/分） 。 f v 在选择了转速后就可以根据公式 （2- 1000 nd v 2） 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 7 选择合理的切削速度。 查文献2第 130 页表 6-11，得高速钢钻头切削用量如表 2-1 表 2-1 高速钢钻头切削用量 加工材料加工直径（mm） 1 d切削速度(m/min)v进给量(mm/r)f 200241HBS 160.050.1铸铁 612 1018 0.10.18 A.左侧面钻孔 a) 钻 7 个 5 孔 选择800r/min 的转速，进给量选择=0.1mm/r,由 公式（2-1）得nf =80mm/min，由公式（2-2）得切削速度 f v =12.56m/minv b) 钻二个 6.7 孔，深 20 选择500r/min 的转速，进给量选择=0.16mm/r,由 公式（2-1）得nf =80mm/min，由公式（2-2）得切削速度 f v =10.519m/minv c) 钻二个 8.2 通孔 选择500r/min 的转速，进给量选择=0.16mm/r,由 公式（2-1）得nf =80mm/min，由公式（2-2）得切削速度 f v =12.874m/minv B.右侧面钻孔 a) 钻六个 8.7 孔 选择500r/min 的转速，进给量选择=0.16mm/r,由 公式（2-1）得nf =80mm/min，由公式（2-2）得切削速度 f v =13.659m/minv 2.2.32.2.3 计算切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度计算切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度 根据已选定的切削用量（主要指切削速度v及进给量f） ，确定进给力，作为选择 动力滑台及设计夹具的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其他传动件（齿轮、 传动轴）的尺寸；确定切削功率，用作选择主传动电机（一般指动力箱电机）功率； 确定刀具耐用度，用以验证所选用的刀具是否合理。 根据文献8 56页的公式 （2- 6 . 08 . 0 26HBfDF 3） （2- 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDM 4） 双缸柴油机汽缸体钻削组合机床总体及夹具设计 8 （2-5） D vM P 9740 （2-6） 8 3 . 155 . 0 25 . 0 9600 HBfv D T 式中：切削轴向力(N)；F 钻头直径(mm)；D 每转进给量(mm/r)；f 切削扭矩(Nmm)；M 切削功率(kw)；P 刀具耐用度(min)；T 切削速度(m/min)，通常根据钻孔深度 L 考虑修正系数（查文献v v k 857 页表 3-14） ， =；v v kv 公称 零件的布氏硬度值。通常给出一个范围，如HB180220。对于HB 公式(2-3)、(2-4)、(2-5)取最大值，对公式（2-6）取最大硬度值减去偏差值的三分之 一。 a)5 孔 L/D=15/5=3 查文献857 页表 3-14 得=0.9 v k =12.560.9=11.304m/minv v kv 公称 =285,公式（2-6）中=260.67HBHB)212285( 3 1 285 由公式（2-3）得： 6 . 08 . 0 26HBfDF =2650.10.82850.6 =612.139N 由公式（2-4）得： 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDM =1051.90.10.82850.6 =1002.19 Nmm 由公式（2-5）得： 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 9 D vM P 9740 = 514.39740 304.1119.1002 =0.074 kw 由公式（2-6）得： 8 3 . 155 . 0 25 . 0 9600 HBfv D T = 8 3 . 155. 0 25. 0 67.2601 . 0304.11 59600 =12673.77min b)6.7 孔 L/D=20/6.7=2.99 查文献857 页表 3-14 得=1 v k =10.5191=10.519m/minv v kv 公称 由公式（2-3）得： 6 . 08 . 0 26HBfDF =266.70.160.82850.6 =1194.68N 由公式（2-4）得： 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDM =106.71.90.160.82850.6 =2545.34 Nmm 由公式（2-5）得： D vM P 9740 = 7.614.39740 519.1034.2545 =0.13066 kw 由公式（2-6）得： 双缸柴油机汽缸体钻削组合机床总体及夹具设计 10 8 3 . 155 . 0 25 . 0 9600 HBfv D T = 8 3 . 155 . 0 25 . 0 67.26016 . 0 519.10 7 . 69600 =5117.395min c)8.2 孔 通孔 由公式（2-3）得： 6 . 08 . 0 26HBfDF =268.20.160.82850.6 =1462.14N 由公式（2-4）得： 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDM =108.21.90.160.82850.6 =3736.36Nmm 由公式（2-5）得： D vM P 9740 = 2.814.39740 874.1236.3736 =0.1918 kw 由公式（2-6）得： 8 3 . 155 . 0 25 . 0 9600 HBfv D T = 8 3 . 155 . 0 25 . 0 67.26016 . 0 874.12 2 . 89600 =1522.7min d）8.7 孔 L/D=29/8.7=3.33 查文献857 页表 3-14 得=0.89 v k =13.6590.89=12.16m/minv v kv 公称 由公式（2-3）得： 6 . 08 . 0 26HBfDF 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 11 =268.70.160.82850.6 =1551.30N 由公式（2-4）得： 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDM =108.71.90.160.82850.6 =4181.09 Nmm 由公式（2-5）得： D vM P 9740 = 7.814.39740 16.1209.4181 =0.19108 kw 由公式（2-6）得： 8 3 . 155 . 0 25 . 0 9600 HBfv D T = 8 3 . 155 . 0 25 . 0 67.26016 . 0 16.12 7 . 89600 =2705.6min 总的切削功率：即求各面上所有轴的切削功率之和 左面kw163 . 1 2192 . 0 7074 . 0 2131 . 0 272 2 . 857 . 6 PPPPw 右面kw146 . 1 192 . 0 66 7 . 8 PPw 2.2.42.2.4 确定主轴、尺寸、外伸尺寸确定主轴、尺寸、外伸尺寸 查文献243 页表 3-4 d= （2- 4 10TB 7） 式中：d轴的直径； T轴所传递的转矩（NM） ； B系数（取 B=6.2） 。 a）左主轴箱：轴 12 d=6.2=13.93mm 43 1034.254510 轴 34 d=6.2=15.33mm 43 104 .373610 轴 511 d=6.2=11.03mm 43 1019.100210 b）右主轴箱：轴 16 d=6.2=15.77mm 43 1009.418110 考虑到安装过程中轴的互换性、安装方便等因素，则左主轴中：12 主轴直径 都取 15，34 主轴的直径都取 20，511 主轴直径都取 15， ；右主轴箱中： 双缸柴油机汽缸体钻削组合机床总体及夹具设计 12 16 主轴直径都取 20。 根据主轴类型及初定的主轴轴径，查文献244 页表 8-4、表 3-6 可得到主轴 外伸尺寸及接杆莫氏圆锥号。主轴轴径 d=15mm 时，主轴外伸尺寸为： D/=25/16,L=85mm,接杆莫氏圆锥号为 1；主轴轴径 d=20mm 时，主轴外伸尺寸为： 1 d D/=32/20,L=115mm，接杆莫氏圆锥号为 1。 1 d 2.2.52.2.5 选择接杆选择接杆 在钻、扩、铰孔及倒角等加工小孔时，通常都采用接杆（刚性接杆） 。因为主 轴箱各主轴的外伸长度和刀具均为定值，为保证主轴箱上各刀具能同时到达加工终 了位置，须采用轴向可调整的接杆来协调各轴的轴向长度，以满足同时加工完成孔 的要求。 查文献2171 页表 8-2，得表 2-2、2-3 所示： 表 2-2 特长可调接杆尺寸 ddt莫氏锥号类型 1 DLl 16Tr161.52 A28185-48585 20Tr2022A28215-500110 表 2-3 夹紧螺母型式及尺寸 名义尺寸 1 d 1 dh 16Tr161.524.612 20Tr20231.612 2.2.62.2.6 导向结构的选择导向结构的选择 在组合机床加工孔，除用刚性主轴的方案外，其余尺寸和位置精度主要决定于 夹具的导向。因此，正确地选择导向机构；确定导向的类型、参数和精度是设计组 合机床的重要内容，也是加工示意图需要解决的问题。 导向机构的结构形式有两种：固定导向、旋转式导向，根据导向的线速度（小 于 20m/min） 、加工精度及刀具的具体工作条件，本机床采用固定式导向（钻套导向） 查文献2175 页表 8-4，得表 2-4 的尺寸规格： 表 2-4 通用导套的尺寸规格 dD 1 D 2 D 3 D 短 Ll 1 l 54-6101518M61283 6.76-8121822M61283 8.2 8.7 8-10152226M61683 导向参数包括导套直径、导套长度及导向套到工件端面距离等。导向长度一般 取 1-2.5d, 所以导向长度=24mm。导向套端面至工件端面距离是为了排屑方便， 1 l 一般取 1-1.5d，即=9mm。 2 l 根据文献2177 页表 8-6 导向类别选择的第一类,工艺方法为钻,d 取,D 取7G 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 13 /g6, /n6。7H7H 2 2.2.7.2.7 动力部件工作循环及行程的确定动力部件工作循环及行程的确定 a)工作进给长度确定 工 L 工作进给长度，应等于加工部位长度 L（多轴加工时按最长孔计算）与刀具 工 L 切入长度和切出长度之和。切入长度一般为 510mm，根据工件端面的误差情 1 L 2 L 况确定，钻孔时切入长度查文献246 页表 3-7： +（38） （注：d 为钻头直径） 3 2 d L （2-8） 而在采用复合刀具时，应根据具体情况决定。所以得出以下结果： 左侧工进长度：6 + 22 = 28mm,右侧工进长度：31.6 + 6.4 = 38mm。 b）快速进给长度的确定 快速进给是动力头把刀具送到工作进给的位置，其长度按具体工作情况确定， 在左动力头工作循环中，快速进给行程为 152mm，在右动力头工作循环中，快速进 给行程为 142mm。 c）快速退回长度的确定 快速退回长度一般等于快速引进和工作进给长度之和，对于本机床快速退回行 程长度，能使刀具退回导向套内，不影响工件的装卸即可。左、右侧快速退回长度 为 180mm。 d）动力部件总行程的确定 动力部件的总行程，除能保证实现上述工作循环外，还要考虑装卸和调整刀具 的方便性，即要考虑前、后备量。前备量是由于刀具的磨损或为了补偿安装制造的 误差，动力部件要向前调节的距离，此距离不小于 1520mm，后备量是考虑刀具从 主轴孔和夹具导套孔取出所要的距离，保证刀具退离导套外端面的距离要大于刀杆 插入主轴孔内的长度。 对于本机床的动力部件循环中：前备量选 30mm，后备量选 40mm。 2.3 通用部件的选择 2.3.12.3.1 机床配置型式机床配置型式 机床的配置型式有立式和卧式两种。 立式机床的优点是占地面积小，自由度大，操作方便，其缺点是机床重心高， 振动大。卧式机床的优点是加工和装配工艺性好，振动小，运动平稳，机床重心较 低，精度高，安装方便，其缺点是削弱了床身的刚性。机床的配置型式在很大程度 上取决于被加工零件的大小、形状及加工部位等因素。 卧式机床多用于加工孔中心线与定位基准面平行的情况，而立式机床则适用于 加工定位基面是水平的，而加工的孔与基面相垂直的工件。考虑到 Y295 型柴油机 汽缸体的结构为卧式长方体，从装夹的角度来看，卧式平放比较方便，也减轻了工 人的劳动强度。 双缸柴油机汽缸体钻削组合机床总体及夹具设计 14 通过以上的比较，考虑到卧式机床振动小，装夹方便等因素，选用卧式组合机 床。 2.3.22.3.2 选用滑台型式选用滑台型式 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。 根据文献218 页表 2-4，它们的优缺点比较如下表 2-5 所示： 表 2-5 液压滑台与机械滑台的优缺点 液压滑台机械滑台 1.在相当大的范围内进给量可 以无级调速。 1.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.可以获得较大的进给力。2.具有较好的抗冲击能力，断 续切削、钻头钻通孔将要出口 时，不会因冲击而损坏刀具。 3.由于液压驱动零件磨损小， 使用寿命长。 3.运行安全可靠，易发现故障， 调整维修方便。 4.工艺上要求多次进给时，通 过液压换向阀，很容易实现。 4.没有液压驱动管路泄露、噪 声和液压站占地的问题。 5.过载保护简单可靠。 优 点 6.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。 1.进给量由于载荷的变化和温 度的影响而不够稳定。 1.只能有级变速，变速比较麻 烦。 2.液压系统的漏油影响工作环 境，浪费能源。 2.一般没有可靠的过载保护。 缺 点 3.调整维修比较麻烦。3.快进转工进时，转换位置精 度较低。 经比较，本组合机床选用液压滑台。 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 15 2.3.32.3.3 选液压滑台的型号选液压滑台的型号 每种规格的动力滑台有其最大进给力P进的限制。选用时先根据确定的切削用量 计算出各主轴的轴向切削合力P，以PP进来确定动力滑台的型号和规格。计算 出的轴向切削合力如下： =9598.61 N 左 F272 2 . 857 . 6 FFF214.14627139.612268.1194 =9307.81 N 右 F 3 . 155166 7 . 8 F 为了方便起见，选择大值，所以取F=9599 N，再查看文献2 91页表5-1得 F=12500 N，所以选择液压滑台的型号为：1HY32；选择的行程为：400mm；台面 宽度：400mm；台面长度：630mm；滑台与滑座总高：280mm；滑座长： 1070mm；快速行程速度10m/min，工进速度20650mm/min，允许最大进给力 。N12500 2.3.42.3.4 选动力箱型号选动力箱型号 根据各刀具主轴的切削用量，计算出切削功率，再算出总切削功率，再考虑到 多轴箱的传动效率，计算出消耗于多轴箱上的切削功率，这是作为选择组合机床主 传动用动力箱型号规格的依据。计算结果如下： =1.163 kw 左 P =1.146 kw 右 P 查文献2 62页多轴箱所需功率按下列公式计算： = + + （2-9） 多轴箱 P 切削 P 空转 P 损失 P 所以得出多轴箱的驱动功率如下： =1.163+0.0429+0.0462+0.0112=1.644 kw 左多 P =1.146+0.0466+0.0115=1.434 kw 右多 P 为了方便起见，使两边的动力箱的型号一致，所以选了功率较大的作为选择动 力箱的依据，所以根据文献2 114页表5-38，得表2-6型号表内容 表2-6 动力箱及电动机型号表 动力箱型号电动机型号电动机功率( )KW 电动机转速（ ）min/r 输出轴转速( )min/r 左主轴箱 1TD32A Y100L1-42.2kW1430715 右主轴箱 1TD32A Y100L1-42.2kW1430715 再根据文献2 116页表5-40可以得出动力箱与动力滑台、主轴箱结合面的尺寸 以及动力箱输出轴距箱底面高度，具体如下： 与动力滑台结合面的尺寸：长630mm，宽320mm 与主轴箱结合面：宽630mm，高280mm 动力箱输出轴距箱底高度为100mm。 2.3.52.3.5 选择滑台侧底座选择滑台侧底座 根据所选的机械滑台查文献2 92 页表 5-2，选择的滑台侧底座的型号为 1CC321，其高度，宽度，长度。mmH560mmB520mmL1180 双缸柴油机汽缸体钻削组合机床总体及夹具设计 16 2.4 确定机床联系尺寸 2.4.12.4.1 机床装料高度的确定机床装料高度的确定 查文献275 页可知，装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距 离，本课题中，最低孔位置，主轴箱最低主轴高度，所选mmh5 .10 2 mmh100 1 滑台和滑座总，侧底座高度，夹具底座高度，mmh280 3 mmh560 4 mmh375 5 中间底座高度，综合以上因素，该组合机床装料高度取 H=935mm。mmh560 6 2.4.22.4.2 夹具轮廓尺寸的确定夹具轮廓尺寸的确定 夹具底座的轮廓尺寸，即长宽高为：450500375。 夹具高度尺寸为夹具体高度加上夹具底座高度，定为 831mm，长度、宽度尺寸 除考虑工件本身宽度外，再加其他宽度方向上能布置下工件的定位、夹紧及其他机 构，从总图中查得长度尺寸为：545mm，宽度尺寸为：700mm。 2.4.32.4.3 中间底座尺寸的确定中间底座尺寸的确定 根据选定的动力箱、滑台、侧底座等标准的位置关系并考虑滑台的前备量，通 过尺寸链就可以计算确定中间底座加工方向的尺寸取 800mm，确定中间底座高度方 向尺寸为 560mm。 2.4.42.4.4 主轴箱轮廓尺寸的确定主轴箱轮廓尺寸的确定 主要需确定的尺寸是主轴的宽度 B 和高度 H 及最低主轴高度,主轴箱宽度 B 1 h 和高度 H 的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，查文献2 77 页可按下式计 算： B=b+2 （2-10） 1 b H=h+ （2-11） 11 bh 式中：b工件在宽度方向相距最远的两孔距离（mm） ； 最边缘主轴中心距箱外壁的距离（mm） ； 1 b h工件在高度方向相距最远的两孔距离（mm） ； 最低主轴高度（mm） ； 1 h 其中，还与工件最低孔位置（） 、机床装料高度（H=935mm） 、滑台滑 1 hmmh5 .10 2 座总高（） 、侧底座高度（） 、滑座与侧底座之间的调整垫mmh280 3 mmh560 4 片高度（）等尺寸有关。对于卧式组合机床，要保证润滑油不致从主轴mmh5 7 1 h 衬套处泄漏箱外，通常推荐140mm，本组合机床按式：85 1 h +H-(0.5+ + + )=100 1 h 2 h 3 h 4 h 7 h 则求出左主轴箱轮廓尺寸为： 推荐70100mm，取=100mm，B=b+2=256+2100=456mm， 1 b 1 b 1 b H=h+=100+160.5+100=360.5mm 11 bh 所以 BH=500500。 右主轴箱轮廓尺寸为： 推荐70100mm，取=150mm，B=b+2=9