毕业设计（论文）-包缝机机体钻孔组合机床总体及夹具设计【全套图纸】.doc

目 录全套图纸，加1538937061 前言12 组合机床总体设计32.1 总体方案论证32.1.1 加工对象工艺性分析32.1.2 机床配置型式的选择32.1.3 定位基准的选择42.2 确定切削用量及选择刀具42.2.1 选择切削用量42.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率62.2.3 刀具耐用度的计算102.2.4 选择刀具结构102.3 三图一卡设计102.3.1 被加工零件工序图102.3.2 加工示意图112.3.3 机床联系尺寸图122.3.4 机床生产率计算卡153 组合机床夹具设计173.1 零件的工艺性分析173.1.1 夹具设计的基本要求173.1.2 夹具总体结构构思173.2 定位方案的确定183.2.1 定位方案的论证183.2.2 定位基准的选择183.2.3 定位的实现方法183.3 夹紧方案确定203.3.1夹紧装置的确定203.3.2夹紧力的确定213.4 导向装置的选择223.4.1钻模套型式的选择和设计223.4.2钻模板的类型和设计233.5 误差分析243.5.1 影响加工精度的因素243.5.2 保证加工精度的条件253.6 夹具体确定264 结论27参考文献28致 谢29附 录301 前言组合机床是根据工件加工需要,以大量通用部件为基础,配以少量专用部件组成的一种高效的专用机床。组合机床通常是多刀、多面、多工序、多工位加工,使用继电器- 接触器控制,电气线路复杂,故障率高,操作人员的维修任务重,设备的使用率低在组合机床的诸多零件中,主轴箱是组合机床设计过程中工作量最大的部件,因为通常主轴箱是采用一根动力轴带动多根主轴的工作方式,各传动轴必须在有限的标准箱体空间中找到适宜的分布位置并避免干涉,而各轴的设计又必须保证其转速、旋向、强度和刚度,因此难度大、设计周期长。在批量设计某生产线的组合机床主轴箱中,为提高设计质量,缩短设计周期,我们采用计算机辅助设计组合机床主轴箱,取得了良好的技术经济效果。组合机床的分类繁多,有大型组合机床和小型组合机床,有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式,还有多工位回转台式组合机床等;如卧式单面多孔加工组合机床的液压系统, 可完成自动工作循环: 快进、工进、快退、停止; 能同时驱动多根主轴进行钻孔加工。钻孔时是靠主轴产生的转矩T及主轴的转速n进行钻孔。在钻孔过程中外负载经常是变化的, 当钻头上的负载增大, 即转矩增大时, 要求转速能自动下降, 当钻头上的负载减小, 即转矩减小时, 要求转速能自动升高, 保证钻孔时消耗的功率为恒定值。组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。随着综合自动化的发展，其工艺范围正扩大到车外圆、行星铣削、拉削、推削、磨削、抛光、冲压等工序。此外，还可以完成焊接、热处理、自动装配和检测、清洗和零件分类及打印等非切削工作。国内外的工业发展史告诉我们，实现机械自动化是一个由低级到高级、由简单到复杂、由不完善到完善的发展过程。当机器的操作采用自动控制器后，生产方式才从机械化逐步过渡到机械控制（传统）自动化、数字控制自动化、计算机控制自动化。只有建立了自动化工厂后，生产过程才能全盘自动化，才能使生产率全面提高，达到自动化的高级理想阶段。本次设计的课题是包缝机机组合机床总体及夹具设计。该课题来源于江淮动力集团。现在该集团迫切需要改善现有的生产条件，进行提高生产率、改善产品质量方面的技术改造，使产品的合格率上升，增加产量，适应市场竞争的需要，提高经济效益。 本设计主要针对机体左右两个面上加工多个孔、生产率低、位置精度误差大的问题而设计的，从而保证孔的位置精度、提高生产效率，降低工人劳动强度。为了提高加工精度，降低成本，提高生产效率，有必要设计一种组合机床来满足左右两面同时钻孔的需要。本次设计分总体设计、夹具设计、左多轴箱设计、右多轴箱设计三个部分。我主要负责夹具部分的设计，总体设计由我和另外二位同学共同完成。在设计组合机床过程中，组合机床夹具的设计是整个组合机床设计工作的重要部分之一。虽然夹具零件的标准化程度高，使设计工作量大为减少，设计周期大为缩短，但在夹具设计过程中，在保证加工精度的前提下，如何综合考虑生产率、经济性和劳动条件等因素，还有一定的难度。设计该组合机床思路如下：认真分析零件的特点，研究其尺寸、形状、材料、硬度、重量、加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求等内容，以确定零件在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，选择加工的定位基准及夹压方案，决定工步和刀具种类及其结构形式，选择合适的切削用量，确定组合机床的配制形式、制定影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。根据被加工零件的工艺要求确定刀具，再由刀具直径计算切削力，切削扭矩，切削功率，然后选择各通用部件，最后按装配关系组装成组合机床。本说明书以设计卧式双面钻孔组合机床为主线，阐述了刀具的选择和夹具设计的过程。在第2章中着重介绍了组合机床的总体设计。在总体设计中，首先是被加工零件的工艺分析，然后是总体方案的论证，在比较了许多方案之后，结合本道工序加工的特点最终选择卧式双面的机床配置型式。再结合本道工序的特点选择刀具。根据选择的切削用量，计算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率等，再确定刀具的大小和型式。在确定这些设计计算后，然后是绘制组合机床的“三图一卡”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。在第3章中，主要介绍了夹具的设计。夹具设计是组合机床设计中的一个重要的组成部分。夹具设计时，首先确定工件的定位方案，然后选择夹紧方案，估算夹紧力大小，最终完成夹具的零部件设计。最后根据计算结果绘制夹具装配图和主要的零件图。2 组合机床总体设计2.1 总体方案论证2.1.1 加工对象工艺性的分析A.本机床被加工零件特点该加工零件为包缝机机体。材料HT200，其硬度为HB190240，重量36.5Kg，在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完毕。B.本机床被加工零件的加工工序及加工精度本道工序：钻左面、右面的孔，本设备的主要功能是完成包缝机机体左、右两个面上20个孔的加工。具体加工内容及加工精度是：a.钻左侧面（即机体上面）上11个孔：钻210孔，深13，各孔位置度公差为0.03mm；钻25孔深18，各孔位置度公差为0.03mm；钻24.2孔，深12，各孔位置度公差为0.03mm；钻4.2孔，深9；钻23.3孔，深10；钻23.3孔，深9，个各孔位置度公差为0.03mm。b.钻右侧面（即机体下面）上9个孔：钻3.3孔，深9，各孔位置度公差为0.03mm；钻；73.3孔，深11，各孔位置度公差为0.03mm；钻3.3孔，深12。2.1.2 机床配置型式的选择根据选定的工艺方案确定机床的配置型式，并定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。既要考虑能实现工艺方案，以确保零件的精度、技术要求及生产率，又要考虑机床操作方便可靠，易于维修，且润滑、冷却、排屑情况良好。对同一个零件的加工，可能会有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采取哪种方案时，绝不能草率，要全面地看问题，综合分析各方面的情况，进行多种方案的对比，从中选择最佳方案。各种形式的单工位组合机床，具有固定式夹具，通常可安装一个工件，夹具和工件固定不动，能保证加工表面有较高的相互位置精度，特别适用于大中型箱体类零件的加工。根据配置动力部件的型式和数量，这种机床可分为单面、多面复合式。利用多轴箱同时从几个方面对工件进行加工。但其机动时间不能与辅助时间重合，因而生产率比多工位机床低。机床的配置型式主要有卧式和立式两种。卧式组合机床床身由滑座、侧底座及中间底座组合而成。其优点是加工和装配工艺性好，无漏油现象；同时，安装、调试与运输也都比较方便；而且，机床重心较低，有利于减小振动。其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。立式组合机床床身由滑座、立柱及立柱底座组成。其优点是占地面积小，自由度大，操作方便。其缺点是机床重心高，振动大。在认真分析了被加工零件的结构特点及所选择的加工工艺方案，又由组合机床的特点及适应性，确定设计的组合机床的配置型式为单工位卧式双面钻组合机床。2.1.3 定位基准的选择被加工零件为包缝机机体体属箱体类零件，本工序加工为双面同时钻孔，加工工序集中、精度要求高。由于箱体零件的定位方案一般有两种，“一面两孔”和“三平面”定位方法。 A. “一面双孔”的定位方法 它的特点是：a.可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。b.有同时加工零件五个表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。c.“一面双孔”可作为零件从粗加工到精加工全部工序的定位基准，使零件整个工艺过程基准统一，从而减少由基准转换带来的累积误差，有利于保证零件的加工精度。同时，使机床各个工序（工位）的许多部件实现通用化，有利于缩短设计、制造周期，降低成本。d.易于实现自动化定位、夹紧，并有利于防止切削落于定位基面上。B.“三平面”定位方法 它的特点是：a.可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。b.有同时加工零件两个表面的可能，能高度集中工序。一般情况下，“一面双孔”是最常用的定位方案，即零件在机床上放置的底面及底面上的两个孔作为定位基准，通过一个平面和两个定位销限制其六个自由度。本机床加工时采用的定位方式就是一面双孔定位，以后面为定位基准面，限制三个自由度；一个短的圆柱限制两个自由度，最后一个削边销限制一个自由度，这样工件的6个自由度被完全约束了也就得到了完全的定位。2.2 确定切削用量及选择刀具2.2.1 选择切削用量对于20个被加工孔，采用查表法选择切削用量，从文献1P.130表6-11中选取。由于钻孔的切削用量还与钻孔深度有关，随孔深的增加而逐渐递减，其递减值按文献1P.131表6-12选取。降低进给量的目的是为了减小轴向切削力，以避免钻头折段。钻孔深度较大时，由于冷却排屑条件都较差，是刀具寿命有所降低。降低切削速度主要是为了提高刀具寿命，并使加工较深孔时钻头的寿命与加工其他浅孔时钻头的寿命比较接近。切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的布局形式及正常工作均有很大影响。组合机床多轴箱上所以的刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台。查文献1得硬度HB190-240时，高速钢钻头的切削用量如表2-1：表2-1高速钢钻头切削用量加工材料加工直径（mm）切削速度(m/min)进给量(mm/r)铸铁190240HBS61210180.10.1812220.180.25在选择切削速度时，要求同一多轴箱上各刀具每分钟进给量必须相等并等于滑台的工进速度（单位为mm/min）,因此，一般先按各刀具选择较合理的转速(单位为r/min)和每转进给量（单位为mm/r），再根据其工作时间最长、负荷最重、刃磨较困难的所谓“限制性刀具”来确定并调整每转进给量和转速，通过“试凑法”来满足每分钟进给量相同的要求，即 （2-1）在选择了转速后就可以根据公式 （2-2）选择合理的切削速度。A.左侧面上11个孔的切削用量的选择a.孔25，深13， 由硬度大于190240HBS，选择v=1018m/min, f 0.050.1mm/r,初选n=1000r/min, f =0.08mm/r,则由（2-2）得：v=51000/1000=15.7m/min b.孔25,深18， 由硬度大于190240HBS，选择v=1018m/min, f 0.050.1mm/r,初选n=1000r/min, f =0.08mm/r, 则由（2-2）得：v=51000/1000=15.7m/min c.孔24.2，深12，由硬度大于190240HBS，选择v=1018m/min, f 0.050.1mm/r, 初选n=1250r/min, f =0.064mm/r, 则由（2-2）得：v=4.21250/1000=16.49m/mind.孔4.2,深9由硬度大于190240HBS，选择v=1018m/min, f 0.050.1mm/r, 初选n=1250r/min, f =0.064mm/r, 则由（2-2）得: v=4.21250/1000=16.49m/mine.孔23.3,深9由硬度大于190240HBS，选择v=1018m/min, f 0.050.1mm/r, 初选n=1600r/min, f =0.05mm/r, 则由（2-2）得: v=3.31600/1000=16.58m/minf:孔23.3,深10由硬度大于190240HBS，选择v=1018m/min, f 0.050.1mm/r, 初选n=1600r/min, f =0.05mm/r, 则由（2-2）得: v=3.31600/1000=16.58m/minB.右侧面上9个孔的切削用量的选择a.孔3.3,深9 由硬度大于190240HBS，选择v=1018m/min, f 0.050.1mm/r,初选n=1600r/min, f =0.05mm/r,则由（2-2）得：v=3.31600/1000=16.58m/minb.孔7 3.3,深11由硬度大于190240HBS，选择v=1018m/min, f 0.050.1mm/r, , 初选n=1600r/min, f =0.05mm/r,则由（2-2）得：v=3.31600/1000=16.58m/min c.孔3.3,深12由硬度大于190240HBS，选择v=1018m/min, f 0.050.1mm/r, , 初选n=1250r/min, f =0.064mm/r,则由（2-2）得：v=3.31250/1000=12.95m/min表2-2 加工各个孔的进给量，工进速度及切削速度 孔径切削用量554.24.23.33.33.33.33.3v(m/min)1571571649164916581658165816581295f (mm/r)008008006400640050050050050064n (r/min)1000100012501250160016001600160012502.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率根据文献1P.134表6-20中公式 (2-3) (2-4) (2-5)式中， F 切削力（N）；T 切削转矩（Nmm）P 切削功率（kW）；v 切削速度（m/min）；f 进给量（mm/r）；D 加工（或钻头）直径（mm）；HB 布氏硬度。，在本设计中， ，得HB=223。由以上公式可得：A.左侧面钻孔a.钻25,深13由公式（2-3）得：=2650.080.82230.6=441.98 N由公式（2-4）得： =1051.90.080.82230.6 =726.3 Nmm由公式（2-5）得： = =0.074kWb.钻25,深18由公式（2-3）得：=2650.080.82230.6=441.98 N由公式（2-4）得： =1051.90.080.82230.6 =723.6Nmm由公式（2-5）得： = =0.074kWc.钻孔24.2，深12由公式（2-3）得：=264.20.0640.82230.6=310.56 N由公式（2-4）得： =104.21.90.0640.82230.6 =434.61Nmm由公式（2-5）得： = =0.056 kWd.孔4.2,深9由公式（2-3）得： = 264.2 0.0640.82230.6 =310.56 N由公式（2-4）得： =104.21.90.064.82230.6 =434.61Nmm由公式（2-5）得： = =0.056 kWe.孔23.3,深9由公式（2-3）得： = 263.30.050.82230.6 =200.28 N由公式（2-4）得： =103.31.90.0582230.6 =225.6 Nmm由公式（2-5）得： = =0.037 kWf:孔23.3,深10由公式（2-3）得： = 263.30.050.82230.6 =200.28 N由公式（2-4）得： =103.31.90.0582230.6 =225.6 Nmm由公式（2-5）得： = =0.037 kWB.右侧面钻孔a.钻3.3,深9由公式（2-3）得： = 263.30.050.82230.6 =200.28 N由公式（2-4）得： =103.31.90.0582230.6 =225.6 Nmm 由公式（2-5）得： = =0.037 KWb.钻孔73.3，深11由公式（2-3）得：=263.30.050.82230.6=200.28 N由公式（2-4）得： =103.31.90.050.82230.6 =225.6 Nmm由公式（2-5）得： = =0.037 Kwc. 钻孔3.3，深12由公式（2-3）得：=263.30.0640.82230.6=244.01 N由公式（2-4）得： =103.31.90.0640.82230.6 =274.85 Nmm由公式（2-5）得： = =0.035 Kw表2-3加工各个孔的切削力、切削转矩及切削功率孔径F（N）M（Nmm）P（kw）544187263007454418726300744231056434610056423105643461005633200282256003733200282256003733200282256003733200282256003733244012748500352.2.3刀具耐用度的计算确定刀具耐用度，用以验证选用量或刀具是否合理，刀具的耐用度至少大于4个小时。查阅文献2中公式： （2-6） 式中： 刀具耐用度，单位min； 钻头直径，单位mm； 切削速度，单位m/min； 每转进给量，单位mm/r； 布氏硬度。选择6.6mm的钻头进行计算：根据计算，所得刀具耐用度满足要求。2.2.4 选择刀具结构根据工艺要求及加工精度的要求，加工31个孔的刀具均采用标准锥柄长麻花钻。2.3三图一卡设计2.3.1 被加工零件工序图被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床（或自动线）上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。除了设计研制合同外，它是组合机床设计的具体依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。a.被加工零件名称及编号：包缝机机体 材料及硬度：HT200 HB190240 b.定位基准及夹压点的选择针对机体的结构特点，宜选用“一面双孔”定位基准，不可采用“三平面”定位基准的方法。在选择夹压部位时应注意零件夹压后定位稳定和避免零件夹压后变形的问题，可以选择上表面夹压。 c.图中符号 夹紧点 定位基面本工序加工的是在机体的左右两边同时加工20个孔，详见附录1。2.3.2 加工示意图加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。A.刀具的选择在编制加工示意图的过程中，首先是对刀具进行选择。一台机床刀具的选择是否合理，直接影响到机床的加工精度、生产率和工作情况。因而正确选择刀具是一个相当重要的工作。刀具的选择要考虑到工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生产率要求等因素。钻孔刀具其直径应与加工终了时刀具后端和导向套外端有一定的距离。刀具直径的选择应与加工部位尺寸、精度相适应。孔5选择刀具5G7；孔4.2选择刀具4.2G7；孔3.3选择刀具3.3G7。B.导向结构的选择组合机床钻孔时，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证的。导向装置的作用是：保证刀具相对工件的正确位置；保证刀具相互间的正确位置；提高刀具系统的支承刚性。本课题中加工20个孔时，由于是大批大量生产，考虑到当导套磨损时，便于更换，避免使整个钻模板报废，以节约成本，所以导向装置选用可换导套。对于加工5孔，选择的导套尺寸为：D=10mm，D1=15 mm，D2=18mm，L=20mm，对于加工4.2孔，选择的导套尺寸为：D=10mm，D1=15 mm，D2=18 mm，L=20mm， 对于加工3.3孔，选择的导套尺寸为：D=8mm，D1=12mm，D2=15mm，L=16mm， C.确定主轴、尺寸、外伸尺寸在该课题中，主轴用于钻孔，选用滚珠轴承主轴。又因为浮动卡头与刀具刚性连接，所以该主轴属于长主轴。故本课题中的主轴均为滚珠轴承长主轴。根据由选定的切削用量计算得到的切削转矩T，由1P.43公式 (2-7)式中，d轴的直径（）；T轴所传递的转矩（Nm）； B系数，本课题中主轴为非刚性主轴，取B=6.2。由公式可得：左边轴 d=10.17 mm右边轴 d=7.38 mm考虑到安装过程中轴的互换性、安装方便等因素，20根主轴轴径均取为15mm。根据主轴类型及初定的主轴轴径，查1P.44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：,L=85mm；接杆莫氏圆锥号为。D.动力部件工作循环及行程的确定a.工作进给长度的确定工作进给长度，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况确定。由于加工的孔均为螺纹底孔，即盲孔，所以各个孔的切出长度均为零。两个面上钻孔时的工作进给长度见下表：表2-4 工作进给长度Ld左主轴箱18105836右主轴箱12103.3527b.进给长度的确定快速进给是指动力部件把刀具送到工作进给位置。初步选定两个主轴箱上刀具的快速进给长度分别为50mm和70mm。c.快速退回长度的确定快速退回长度等于快速进给和工作进给长度之和。由已确定的快速进给和工作进给长度可知，两面快速退回长度分别为106mm和77mm。d.动力部件总行程的确定动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。两面的前备量取80mm，后备量取140mm，则总行程分别为326mm和297mm。本工序是确定主轴直径，刀具类型及导向结构的选择，详见附录2。2.3.3 机床联系尺寸图机床联系尺寸图是用来表示机床的配置型式、主要构成及各部件安装位置、相互联系、运动关系和操作方位的总体布局。用以检验各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求和通用部件选择是否合适；它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据；它可以看成是简化的机床总图。2.3.3 .1选择动力部件A.动力滑台形式的选择本组合机床采用的是机械滑台。根据已定的工艺方案和机床配置形式并结合使用及修理等因素，确定机床为卧式双面单工位机械传动组合机床，机械滑台实现工作进给运动，选用配套的动力箱驱动主轴箱钻孔主轴。B.动力滑台型号的选择a.根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力，按文献1 P.62式 （2-8）式中，各主轴所需的 向切削力，单位为N。则左主轴箱 右主轴箱 实际上,为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于。b.进给速度 c.最大行程 L=400mmd.动力滑台导轨型式动力滑台导轨组合有“矩矩”和“矩心”两种型式。前者一般多用于带导向刀具进行加工的机床及其他粗加工机床，后者主要用于不带导向的刚性主轴加工及其它精加工机床。由此可知，本机床选用“矩矩”式最合适。考虑到所需的进给力、最小进给速度、切削功率、行程、主轴箱轮廓尺寸等因素，为了保证工作的稳定性，由文献1P.91表5-1，左、右两面的机械滑台均选用1HJ25IB型。台面宽250mm，台面长500mm,行程长400mm，允许最大进给力8000N，快速行程速度20.6380m/min，工进速度8.01mm/min。C.动力箱型号的选择由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和，根据1P.47页公式 （2-9）式中, 消耗于各主轴的切削功率的总和（kW）； 多轴箱的传动效率,加工黑色金属时取0.80.9，加工有色金属时取0.70.8；主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。本课题中，被加工零件材料为灰铸铁，属黑色金属，又主轴数量较多、传动复杂，故取。左主轴箱： 则 右主轴箱： 则 根据滑台的配套要求，滑台额定功率应大于电机功率的原则，查1 P.114115表5-39得出动力箱及电动机的型号表2-5 动力箱及电动机的型号选择动力箱型号电动机型号电动机功率(kW)电动机转速(r/min)输出轴转速(r/min)左主轴箱1TD25IBY100L-42.21420720右主轴箱1TD25IBY100L-42.21420720D.配套通用部件的选择侧底座1CC251，其高度H=560mm。根据夹具体的尺寸，自行设计中间底座。2.3.3 .2确定机床装料高度H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，工件最低孔位置，主轴箱最低主轴高度，侧底座高度，综合以上因素，该组合机床装料高度取H=960mm。2.3.3 .3 确定主轴箱轮廓尺寸主要需确定的尺寸是主轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度。主轴箱宽度B、高度H的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按下式计算： （2-10） （2-11）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）；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）。其中，还与工件最低孔位置（）、机床装料高度（H=930mm）、滑台滑座总高（）、侧底座高度（）、滑座与侧底座之间的调整垫高度（）等尺寸有关。对于卧式组合机床，要保证润滑油不致从主轴衬套处泄漏箱外，通常推荐，本组合机床按式 （2-12）计算，得：,取，则求出主轴箱轮廓尺寸： 根据上述计算值,按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸为BH=400mm400mm。本工序是对设计机床的整体布局，详见附录3。2.3.4机床生产率计算卡已知：机动时间0.45min 装卸工件时间1.5min单件工时1.9778min/件a.理想生产率Q（件/h）理想生产率是指完成年生产纲领（包括备品及废品率）所要求的机床生产率。用组合机床设计简明手册P.51公式 （2-13）计算，式中， N年生产纲领（件），本课题中N=58000件； 全年工时总数，本课题以单班7小时计，则。则 b.实际生产率Q1（件/h）实际生产率是指所设计的机床每小时实际可生产的零件数量。即公式1P.51 （2-14）式中，生产一个零件所需时间（min）。则 c.机床负荷率机床负荷率为理性乡生产率与实际生产率之比。即公式1P.52 （2-1则 生产率计算卡见表2-6生产率计算卡被加工零件图号YZJ651-00毛坯种类铸件名称包缝机机体毛坯质量材料HT200硬度HB190-240工序名称工序号序号工序名称被加工零件数量加工直径加工长度工作行程切削速度转速进给量f进给速度工时机加工时间辅助时间共计1装卸工件11.51.52右动力部件快进50100000.0050.005钻13.3孔3.392716.579216000.0580钻73.3孔3.3112716.579216000.0580钻13.3孔3.3122712.952512500.064800.03750.0375快退77100000.00770.00773作动力部件快进7063000.0110.011钻25孔5133615.710000.0880钻25孔5183615.710000.0880钻24.2孔4.2123616.48512500.06480钻14.2孔4.293616.48512500.06480钻23.3孔3.393616.579216000.0580钻23.3孔3.3103616.579216000.05800.450.45快退10663000.01680.0168备注装卸工件时间取决于操作者熟练程度，本机床计算时取1.5min总计1.9778min单件工时1.9778min机床生产率30.04件/h机床负荷率0.813 组合机床夹具设计3.1 零件的工艺性分析夹具是组合机床的重要组成部分，是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的。它是用于实现被加工零件的准确定位、夹压、刀具的导向以及装卸工件时的限位等作用。本次毕业设计是设计在包缝机机体进行钻加工所用的夹具。包缝机机机体材料为HT200，其硬度为HB190240。3.1.1 夹具设计的基本要求a.保证工件的加工精度保证工件的加工精度是夹具设计的最基本要求。其关键在于，正确地确定定位方案、夹紧方案和刀具导向方式，合理地设计夹具的尺寸、公差和技术要求，必要时应进行误差的分析和计算。b.提高生产效率、减低制造成本夹具设计的总体方案应与生产纲领相适应。在大批量生产时，应尽量采用各种快速、高效的结构、自动装置和先进的控制方法，以缩短辅助时间，提高生产率；在中心批量生产中，则要求在满足夹具功能的前提下，尽量使夹具结构简单，容易制造，以降低夹具的制造成本。c.操作方便、省力和安全夹具的操作要尽量做到方便、省力，如有条件，尽可能采用气动、液压及其他机械化夹紧装置、以减轻工人的劳动强度。并可较好地控制夹紧力。夹具操作位置应符合操作工人的习惯，必要时应有安全保护装置，以确保使用安全。d.便于排屑夹具的排屑是一个容易忽视的问题，如果排屑功能不好，切屑积集在夹具中，会破坏工件正确的定位；切屑带来的大量热量会引起夹具和工件的热变形，影响加工质量；切屑的的清扫又会增加辅助时间，降低生产率。切屑积集严重时，还会损伤刀具以致造成设备事故或工伤事故。因此，排屑问题在夹具设计时必须给予充分的注意，在设计高效组合机床夹具时尤为重要。e.有良好的结构工艺性夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检验和维修，应尽可能选用标准元件和标准结构。夹具设计是一种相互关联的工作，通常是在参阅有关资料的情况下，按加工要求构思出设计方案，绘制出图样，经修改后确定夹具的结构。3.1.2 夹具总体结构构思根据被加工零件特点,初定夹具总体结构如下:顶端用块板通过人工来夹紧工件，夹具体上左右各固定一个钻模板，通过它来达到孔的位置精度，用一个手柄将两个销顶上去，把工件的位置定下来，夹具体通过螺钉和定位销与机床中间底座相连。3.2 定位方案的确定3.2.1 定位方案论证箱体零件的定位方案一般有两种，“一面两孔”和“三平面”定位方法。 A.“一面双孔”的定位方法 它的特点是：a.可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。b.有同时加工零件五个表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。c.“一面双孔”可作为零件从粗加工到精加工全部工序的定位基准，使零件整个工艺过程基准统一，从而减少由基准转换带来的累积误差，有利于保证零件的加工精度。同时，使机床各个工序（工位）的许多部件实现通用化，有利于缩短设计、制造周期，降低成本。d.易于实现自动化定位、夹紧，并有利于防止切削落于定位基面上。B.“三平面”定位方法 它的特点是：a.可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。b.有同时加工零件两个表面的可能，能高度集中工序。采用“一面两孔”定位方法，有利于提高孔的位置精度。3.2.2 定位基准的选择定位基准选择的原则a.尽可能选择最大基面做主要的定位基准面；b.尽可能与工序基准重合；c.尽量选最长表面做为限制自由度的定位基准；d.尽量选精度较高的已加工表面为定位基准；e.在同一工件各工序中尽量采用同一定位基准进行加工。综上所述，故选定底面为定位基准面。 3.2.3 定位的实现方法根据被加工零件的结构特征，选择定位基准，实现六点定位原理，即选底面作为定位基准面，限制了三个自由度，一个圆柱销限制两个自由度，最后一个削边销限制一个自由度，这样工件的6个自由度被完全约束了也就得到了完全的定位。如图所示：图3-1 零件定位示意图3.3 夹紧方案的确定3.3.1夹紧装置的确定3.3.1.1夹紧装置的组成本设计中夹紧装置采用机械夹紧装置，由力源装置、中间传力机构、夹紧元件三部分组成。其组成部分的相互关系，如下面的方框图所示。 图3-2 夹紧装置组成的方框图 3.3.1.2夹紧装置设计的基本要求a.夹紧过程中，不改变工件定位后占据的正确位置。b.夹紧力的大小要可靠和适当，既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变，振动小，又要使工件不产生于过大的夹紧变形。c.夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领想适应，在保证生产率的前提下，其结构要力求简单，以便于制造和维修。d.夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。3.3.1.3夹紧装置的选择夹紧机构对工件夹紧的过程中,夹紧作用是否正确合理,会直接影响工件的加工精度、表面粗糙度和加工时间,影响生产率、劳动强度等。因此，夹紧装置应满足下列基本要求。（1）夹紧过程中，必需保证定位准确可靠，而不能破坏定位。（2）夹紧力大小要可靠和适当。既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变、振动小，又要保证工件不产生过大的夹紧变形。（3）具有良好的工艺性。夹紧装置的自动化和复杂程度与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，结构要力求简单，尽量使用标准件，便于制造和维修。（4）应有足够的夹紧行程。（5）手动夹紧要有自锁性能。（6）具有良好的使用性能。夹紧装置的操作应当方便、安全、省力，并有足够的强度和刚性。该工件采用螺旋夹紧结构。3.3.2夹紧力的确定3.3.2.1夹紧力确定的基本原则A.夹紧力的方向a.夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。b.夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。c.夹紧力的方向应是工件刚度较高的方向。B.夹紧力的作用点a.夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。b.夹紧力的作用点应选在工件刚度较高的部位。c.夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。3.3.2.2夹紧方案根据以上要求及原则，工件属于箱体类零件，夹紧力的方向应垂直于最重要的定位基面底面，并将工件压向该面，而不宜与其他方面进行夹紧。采用人工进行夹紧，利用手柄将压力传到压板，然后由压板将工件压紧。3.3.2.3夹紧力的预算根据文献5查得夹紧力的计算公式如下 （3-3）式中 夹紧力，N；作用力，N；作用力臂，mm；螺纹中径，mm；螺纹升角；螺纹处摩擦角；