镗柴油机连杆大头孔组合机床总体及夹具设计

1、摘要随着科学技术的发展，组合机床已广泛应用于大批量生产的行业。目前，组合机床的研制也正向高效、高精度、高自动化的柔性化方向发展。本次设计针对镗柴油机连杆大头孔组合机床总体及夹具进行设计，以技术性、经济性、实用性为前提，着重分析计算连杆加工工序图、加工示意图、机床尺寸联系图、生产率计算卡以及夹具系统，并简述了组合机床的概况。本次组合机床的设计具有生产率高、加工精度稳定、制造和维护成本低、自动化程度高、劳动强度低、配置灵活等特点。由于液压元件性能稳定持久，本次设计中的滑台、回转工作台、夹紧机构均采用液压装置，低噪音、自动化程度高。关键词：连杆、滑台、镗削头、工作台、夹具全套CAD图纸，联系Abst

2、ractAlong with science and technology development, Combination machine has been widely used in mass production industries .at present, combination machine also being developed efficient, high-accuracy, high-Flexible automation direction . This design against Boring Diesel link big hole combination m

3、achine and fixture design , To the technical, economic, practical premise , Linkage analysis focused Figure processes 、processes map, Contact machine size map, productivity Computing cards and Fixture System , And a brief overview end machine combinations.This Combination machine-tool design has the

4、 productivity high, theprocessing precision stable, the manufacture and the maintenance costlow, the automaticity high, the labor intensity low, the dispositionis flexible and so on the characteristic. Because hydraulic pressurepart performance stable lasting, in this design Slippery set, the rotary

5、table, clamps the organization to use the hydraulic unit, the lownoise, the automaticity are highKeywords: Linkage, Slippery set , Boring first, bench, Fixture目录摘要IAbstractII目录III第1章 概述11.1 机械制造装备在国民经济中的地位11.2 组合机床的组成及特点11.2.1 组合机床的组成21.2.2 组合机床的类型21.2.3 转塔式组合机床31.2.4 组合机床的特点4第2章 组合机床总体设计52.1 工艺方案的拟

6、订52.1.1 组合机床工艺方案的拟定52.1.2 确定组合机床配置形式及结构方案92.2 切削用量的确定112.2.1 组合机床选择切削用量选择的特点112.2.2 确定切削力，切削转矩，切削功率及刀具耐用度122.3 组合机床总体设计 “三图一卡”132.3.1 加工零件工序图132.3.2 加工示意图152.3.3 机床尺寸联系图192.3.4 机床生产率计算卡22第3章 镗连杆大头孔夹具设计253.1 工件的加工工艺分析253.2 确定夹具的结构方案253.2.1 确定定位方案253.2.2 设计定位元件273.3 定位误差的计算303.4 夹紧力的计算323.4.1 计算理论夹紧力3

7、23.5 选择夹紧装置343.5.1 夹紧装置的组成343.5.2 夹紧装置的设计要求353.5.3 选择液压夹紧机构35第4章 夹具体的设计364.1 夹具体设计基本要求364.1.1 夹具体上的加工表面364.2 加工精度分析374.2.1 定位误差374.2.2 对刀误差374.2.3 夹具在机床上的安装误差374.2.4 夹具误差374.2.5 加工方法误差384.2.6 工件在夹具中加工时总误差38第5章 结论39参考文献40附录41致谢43第1章 概述1.1 机械制造装备在国民经济中的地位制造业是国民经济发展的重要支柱，是国民经济的主要来源。椐统计，美国有68%的社会财富来源于制造

8、业，日本1990年国民经济总产值的49%是由制造业提供的。可以说，制造业的发展水平是衡量一个国家或地区经济实力、科技水平和综合国力的重要标志之一。机械制造业是制造业的核心，是向其他各部门提供工具、仪器及各种先进制造设备的部门。机械制造业的生产能力和发展水平是衡量一个国家工业水平的标志之一，因此，机械制造业在国民经济中占据着重要地位。而机械制造业的生产能力和水平主要取决于机械制造装备的先进程度。随着科学技术的发展，机械制造生产模式发生了巨大的演变。19世纪末20世纪初，制造业开始起家，二次世界大战期间，大规模的军工生产，使制造业取得了飞速发展。20世纪50年代，产品品种单一，为了提高生产效率，满

9、足市场需求，广泛采用自动机床、组合机床和专用生产线。在大批量生产条件下，这种生产方式可实现刚性自动化，大幅度降低生产成本，极大的提高生产率。我国的制造业是在建国后才慢慢发展起来的，由于我国长期的闭关锁国及计划经济政策，使我国制造业的发展同国外先进水平相比仍存在一定差距。目前，我国大部分机械制造企业仍采用通用设备加专用工艺生产线装备，国内产品的质量与可靠性也不够稳定。因此，我国机床工业面临着光荣而艰巨的任务，必须发奋图强，不断扩大技术队伍和提高人员的技术素质，学习和引进国外的先进科学技术、大力发展科学研究，以便早日赶上世界先进水平。1.2 组合机床的组成及特点组合机床是根据工件加工需要，以大量通

10、用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。组合机床能够对工件进行多刀、多轴、多工位同时加工，可以完成钻孔、扩孔、镗孔、攻螺纹、铣削、车削端面等工序。随着组合机床技术的发展，其工艺范围日益扩大，如：焊接、热处理、自动测量和自动装配、清洗等非切削工序。组合机床广泛应用于大批量生产的行业，如：汽车、拖拉机、电动机、内燃机、阀门、缝纫机等制造业。主要加工箱体类零件，如：汽缸体、变速器箱体，汽缸盖、阀体等，一些重要零件的关键加工工序，虽然生产批量不大，也采用组合机床来保证其加工质量。目前，组合机床正向着高效、高精度、高自动化的柔性化方向发展。1.2.1 组合机床的组成以一台单工位双面复合组合

11、镗床为例，它主要由滑台、镗削头、夹具、多轴箱、立柱、立柱底座、中间底座、侧底座以及控制部件和辅助部件等组成。其中夹具和多轴箱是按加工对象设计的专用部件，其余均为通用部件，且专用部件中的绝大多数零件（约为70%90%）也是通用部件。加工时刀具由电动机通过动力箱、多轴箱驱动作旋转主体运动，并通过各自的滑台带动作直线进给运动。1.2.2 组合机床的类型根据所选用的通用部件的规格大小以及结构和配置型式等方面的差异，将组合机床分为大型组合机床和小型组合机床两大类，习惯上滑台台面宽度的为大型组合机床，滑台台面宽度250mm的为小型组合机床。根据大型组合机床的配置型式，可将其分为具有固定夹具的单工位组合机床

12、、具有移动夹具的多工位组合机床和转塔机床三类。1. 具有固定夹具的单工位组合机床单工位组合机床特别适用于加工大、中型箱体类零件，在整个加工循环中，夹具和工件固定不动，通过动力部件使用刀具，从单面、双面或多面对工件进行加工，这类机床加工精度高，但生产率低。按照组成部件的 配置型式及动力部件的进给方向，单工位组合机床又分为卧式、立式、倾斜式和复合式四种类型。（1） 卧式组合机床卧式组合机床的刀具、主轴水平布置，动力部件沿水平方向进给，按加工要求的不同，可配置成单面、双面或多面的形式（2） 立式组合机床立式组合机床的刀具、主轴垂直布置，动力部件沿垂直方向进给，一般只有单面配置一种形式（3） 倾斜式组

13、合机床倾斜式组合机床的动力部件倾斜配置，沿倾斜方向进给。可配置成单面、双面或多面的形式，以加工工件的倾斜表面。（4）复合式组合机床复合式组合机床是上述两种或三种的组合。2. 具有移动夹具的多工位组合机床多工位组合机床的夹具和工件可按预定的工作循环，作间歇的移动或转动，以便依次在不同工位上对工件进行不同工序的加工。这类机床的生产率高，但加工精度不如单工位组合机床，多用于大批量生产中对小型零件的加工。按照夹具和工件的输送方式不同，可分为移动工作台式、回转工作台式、中央立柱式和鼓轮式四种类型。（1）移动工作台组车机床移动工作台组合机床可先后在两个工位从两面对工件进行加工，夹具和工件可随工作台直线移动

14、来实现工位的变换（2）回转工作台组合机床回转工作台组合机床适合对中小型工件进行多面、多工序加工，具有专门的装卸工位，使装卸工件的辅助时间和机动时间重合，所以能获得较高的生产率。（3）中央立柱式组合机床中央立柱式组合机床其上的夹具和工件安装在绕垂直轴线回转的工作台上，并随其作周期转动，以实现工位的变换，在环行回转工作台周围以及中央立柱上均可布置动力部件，在各个工位上，对工件进行多工序的加工。（4）鼓轮式组合机床其上的夹具和工件安装在绕水平轴线回转的鼓轮上，并作周期转动以实现工位的变换，在鼓轮的两端布置动力部件，从两面对工件进行加工。1.2.3 转塔式组合机床转塔式组合机床的特点是几个多轴箱安装在

15、转塔回转工作台上，各个2依次转到加工位置对工件进行加工。按多轴箱是否做进给运动可将这类机床分为两类：1. 只实现主运动的转塔式多轴箱组合机床多轴箱安放在转塔工作台上，主轴电动机通过多轴箱内的传动装置带动作旋转主运动；工件安装在滑台的回转工作台上（如不需工件转动时，可直接安装在滑台上）由滑台带动作进给运动。2. 既实现主运动又可随滑台作进给运动的转塔式多轴箱组合机床这类机床的工件固定不动（也可作周期转位），转塔式多轴箱安装在滑台上，并随滑台作进给运动转塔式组合机床可以完成一个工件的多工序加工，因而可以机床台数和占地面积，适宜中小批量生产。1.2.4 组合机床的特点组合机床具有如下特点：（1）主要

16、用于棱体类零件和杂体的孔面加工（2）生产率高。因为工序集中，可多面、多工位、多轴、多刀同时加工。（3）加工精度稳定。因为工序固定，可选用成熟的通用部件，精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一致性。（4）研制周期短，便于设计、制造和使用维护成本低。因为通用化、系列化、标准化程度高，通用零部件占70%90%，通用部件可组织批量生产、进行预制或外购。（5）自动化程度高，劳动强度低（6）配置灵活。因为结构模块化、组合化，可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种；类型的组合机床及自动线，机床易于改装，产品或工艺变化时，通用部件一般还可以重复利用。 第2章 组合机床总体设计组合机床总

17、体设计通常是根据与用户签定的合同和技术协议书,针对具体加工零件拟订工艺和结构方案,并进行方案图样和有关技术文件的设计.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,因为工艺方案在很大程度上决定了组合机床的配置和使用性能.因此应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.2.1.1 组合机床工艺方案的拟定1. 分析研究加工要求和现场工艺连杆由连杆体、连杆盖、连杆螺栓及大小头轴瓦组成，连接曲轴、活塞，变往复运动为旋转运动，从而输出功率。连杆承受复杂的变载荷，其受力情况:（1） 汽缸内燃

18、气爆发力(压缩力)（2） 活塞连杆组往复运动产生的惯性力(拉力)（3） 连杆在高速摆动平面上产生的惯性力(弯曲力)0.8连杆质量直接影响柴油机的工作性能。因此只能从结构设计,材料选择方面增加连杆的强度.目前连杆的结构形式主要有以下三种:（1） 并列式连杆:此种连杆结构简单,制造方便.但由于两并联使曲轴的刚性降低.（2） 主副式连杆:结构复杂,但使柴油机体积减小.（3） 叉片式连杆:具有并列式的优点,但有致的缺点,大头端制造麻烦,强度差本次设计主要是并列式连杆大头孔的加工机床设计,连杆材料为42CrMoA，加工精度H6表面粗糙度要求 并且与小头孔有平行度要求。2. 定位基准和夹压部位的选择组合机

19、床一般为工序集中的多刀加工，不但切削负荷大，而且工件受力方向变化，因此，正确选择定位基准和夹压部位是保证加工精度的重要条件。对于毛坯基准选择要考虑有关工序加工余量的均匀性；对于光滑表面定位基准的选择要考虑基面与加工部位间位置尺寸关系，使它有利于保证加工精度。定位夹压部位的选择应在有足够的夹紧力下工件产生的变形最小，并且夹具易于设置导向和通过刀具。3. 影响工艺方案的因素（1）加工的工序内容和加工精度 这是制定机床工艺方案的主要依据。显然，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，直接影响着工艺方法的选择和工步数及工艺路线的确定。（2）被加工零件的特点 如工件的材料硬度、加

20、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拟订都有着重要影响。（3）工件的刚性 当工件的刚性不足时工序不能太集中。（4）使用厂后方车间制造能力 如工具制造能力。基于以上原因，拟订两种加工方案。方案一如图2-1；方案二如图2-2。方案一： 图 2-1 工艺方案一方案二:图2-2 工艺方案二方案一:采用小头孔，工艺凸台和大头孔端面作为定位基准，机械夹紧，此夹具的设计制造比较简单，定位方便，但工艺凸台是未加工表面，不易保证尺寸75、和孔的加工余量均匀，小头孔和大头孔有严格的平行度要求，将大头孔端面作为次要定位基准面无法满足平行度要求，此种夹具适合单件小批量生产。方案二:采用

21、一面两孔定位，即两孔端面，小头孔和打头端的工艺孔，一面两孔定位是比较常见而且方便的定位方式，小头孔在加工时就是以此端面定位而且大头孔与小头孔有平行度要求，因此大头孔的加工仍以此端面作为主要定位面，符合基准统一的原则，平行度要求容易保证。一面两孔定位操作简单，方便，快捷，精度易保证，采用液压夹紧，虽然夹具的制造相比方案一要复杂一些，但自动化程度高，操作简单，快捷，易与提高生产率4. 工序余量的确定组合机床镗孔加工时常用余量如表2-1所示得：表2-1 卧式镗床的镗削用量加工方式刀具材料刀具类型钢V(m/min)F(mm/r)粗镗高速钢刀头20400.31.058刀块硬质合金刀头40600.31.0

22、刀块半粗镗高速钢刀头30500.20.81.53刀块硬质合金刀头801200.20.81.53刀块精镗高速钢刀头20350.10.60.61.2刀块6.0121.04.0硬质合金刀头601000.150.50.61.2刀块8.0201.04.0由于连杆的材料为42CrMoA,硬度较高.因此刀具选用硬质合金刀头,粗镗时考虑工件的冷硬层,锻造里皮和孔偏心,孔径粗镗余量选为5mm半精镗和精镗时分别选为0.4mm和0.2mm5. 刀具结构的选择组合镗床大多采用装在镗杆上的硬质合金镗刀头（块）进行镗孔，本机床采用单刀刀头镗削，以利于提高加工精度和表面粗糙度2.1.2 确定组合机床配置形式及结构方案根据工

23、件结构特点，工艺要求，生产率要求及工艺方案等，可以大体确定采用哪种基本配置型式的机床。满足同样加工要求，可有多种配置方案。配置方案不同对机床的复杂程度、通用化程度、结构工艺性、加工精度、机床重新调整的可能性以及经济性等都有不同的影响。因此，确定机床配置型式和结构方案时应考虑以下主要问题。（1）不同配置型式和结构方案对加工精度的影响（2）其他应注意问题，如要注意排屑通畅、注意相关的机床夹具结构的统一性、注意机床使用条件基于以上原因，拟订以下两种方案，分别如图2-3、2-4所示。方案一: 图2-3 配置型式方案一方案一:采用机械滑台，三个异步电动机分别控制主轴转速，工进，和快速进给。机械滑台拥有以

24、下优缺点:（1） 进给量稳定，慢速无爬行。高速无振动。可以降低工件的表面粗糙度。（2） 具有较好的抗击性能（3） 运行安全可靠，调整维修方便（4） 没有液压驱动的管路漏油，噪声和液压占地问题。缺点:（1）只能有级变速，变速比较麻烦（2） 一般没有可靠的过载保护，快进转工进时转位精度低。方案二:图2-4 配置型式方案二方案二: 采用液压滑台，拥有以下优缺点:（1） 液压滑台在相当大的范围内进给量可以无级调 速（2） 可以获得较大的进给力（3） 由于液压驱动零件磨损小，使用寿命长（4） 工艺上要求多次进给时通过液压换向阀很容易实现（5） 过载保护简单可靠（6） 由行程调速阀来控制滑台的快进转工进转

25、位精度高，工作可靠缺点：（1）进给量由于载荷的变化和温度的影响而不够稳定（2） 液压漏油现象影响工作环境，能源浪费。（3）调整维修比较麻烦由于连杆的工作条件比较恶劣工件硬度比较高，对连杆大头孔的位置精度和尺寸精度都有较为严格的要求，因此在加工连杆大头孔的过程中要求有较大的进给力并且有可靠的过载保护，为保证大头孔的位置精度和尺寸精度要求加工过程中有良好的导向性，较高的转位精度，工作可靠，而液压滑台的结构特点是:（1）采用双矩型导轨结构形式,以单导轨两侧导向,导向的长宽比较大,导向性好.（2）滑座体为箱形框架结构,滑座底面中间增加了结合面,结构刚度高.（3）导轨淬火硬度高（4）液压缸活塞和后盖上分

26、别装有双向单向阀和缓冲装置,可减轻滑台换向和退至终点时的冲击（5）滑台分普通级,精密级和高精密级三个等级,可按要求选用,提高经济性.机械滑台1HJ,1HJ两个系列,其精度高,热变形小,但通常只用于粗加工和半精加工。另外大批量生产要求机床加工精度持久稳定和较高的生产率，由于液压驱动零件磨损小使用寿命长、经济性好、液压滑台使用方便、自动化程度高、工作可靠，因此机床配置方案选用二比较合适。2.2 切削用量的确定在组合机床工艺方案确定的过程中,工艺方法和关键工序的切削用量选择十分重要.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,机床的结构形式及工作可靠性均有较大的影响.2.2.1

27、组合机床选择切削用量选择的特点1. 组合机床常采用多刀,多刃同时切削,为尽量减少换刀时间和刀具的损耗,保证机床的生产率及经济效果,选用的切削用量应比普通单刀加工时低30%左右.2. 组合机床通常用动力滑台来带动刀具进给,目前切削用量的确定常采用查表法,参照现场同类工艺,确定切削用量如表2-2: 表2-2镗削用量V（m/min）f（mm/r）（mm）粗镗400.55半精镗1000.42精镗800.20.72.2.2 确定切削力，切削转矩，切削功率及刀具耐用度1. 确定切削力，切削转矩，切削功率由公式得:式中: 切削深度(mm)进给量(mm/r) V切削速度(m/min)D加工直径(mm)HB布氏

28、硬度则: 2. 刀具耐用度的选择刀具耐用度是指：由刃磨开始切削，一直到磨损量达到刀具磨钝标准所经过的总切削时间。对于某一切削加工，当工件、刀具、材料和刀具的几何形状选定后，切削速度是影响刀具年；耐用度的最主要因素。在选择刀具耐用度时，可考虑如下几点：（1）根据刀具的复杂程度、制造和磨刀成本来选择。例如，普通机床用的高速钢车刀和硬质合金焊接式车刀的耐用度取为60min、齿轮刀具的耐用度则取200400min。（2）对于机夹可转位车刀和陶瓷刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，耐用度可选抵一些，一般取1530min。（3）对于装刀、换刀和调刀比较复杂的组合机床与自动化加工刀具

29、，耐用度应选的高些，特别应保证刀具可靠性（4）车间内某一工序的生产率提高时，该工序的刀具耐用度要选择低一些；当某一工序时间内所分担到的全厂开支M较大时，刀具耐用度也应选低一些。（5）大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具耐用度应按零件精度和表面粗糙度来确定。此外，在柔性加工时，要保证刀具的可靠性和刀具材料切削性能的可预测性，应根据多目标优化后的综合经济效果来选顶刀具耐用度。综合分析上述各种情况，本次设计刀具耐用度为100min。2.3 组合机床总体设计 “三图一卡”绘制组合机床“三图一卡”就是针对具体零件在选定的工艺和结构方案的基础上进行组合机床总体方案图样文件设计，其

30、内容包括加工零件工序图，加工示意图，机床尺寸联系总图和绘制生产率计算卡2.3.1 加工零件工序图1. 被加工零件工序图的作用与内容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，被加工零件工序图是在被加工零件基础上突出本机床的加工内容，并作以必要的说明而绘制的，其主要内容包括:（1）被加工零件的形状和主要轮廓尺寸，以及本工序设计有关部位结构形状和尺寸（2）本工序所选用的定位基准，夹压部位，夹紧方向（3）本工序加工表面的尺寸

31、精度，表面粗糙度，形位公差度等技术要求以及对上道工序的技术要求（4）注明被加工零件的名称，编号，材料，硬度以及加工部位的余量2. 绘制被加工零件工序图的规定为使被加工零件工序图表达清晰明了,突出本工序图内容,绘制时规定:应按一定的比例绘制足够的视图以剖面;本工序加工部位用粗实线表示,保证的加工部位尺寸及位置尺寸数值下方画”_”粗实线;其余部位用细实线表示;定位基准符号用” “并用下标数表明消除自由度数;夹压部位用 或 辅助支承符号用 表示. 3. 绘制加工工序图（1） 本工序加工部位为连杆大头孔加工完成后尺寸为101.7H6其位置尺寸由连杆大 头孔中心距和后工艺凸台尺寸75保证.定位基准选择小

32、头孔的内表面, 与设计基准重合.（2） 连杆在前几道工序的加工中均采用“一面两孔”定位.即:大头孔端面,小头孔和 大端工艺孔定位.为遵守“基准统一”原则,本工序的加工仍以次来定位.由于连杆 体的刚性较差,故在选择夹压点选用大端及小端端面作为夹压部位.夹紧力的方向由工件表面向夹具体.（3） 连杆的工作条件和结构特性决定了连杆各部分的尺寸及表面粗糙度都有较为严 格的要求.本工序加工连杆大头孔,加工完成后孔径尺寸应达到,表面粗糙度应达到1.6,大小头孔应满足规定的平行度要求,中心距为（4） 连杆的材料为42CrMoA查可以得到连杆的硬度HB217大 头孔的加工余量为58,连杆为锻件,在进行本工序加工

33、之前,大头孔仍是毛坯，考虑锻造时的硬度,大头孔的加工余量选为5. 2.3.2 加工示意图1. 加工示意图的内容与作用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，它是设计刀具、辅助夹具、多轴箱和液压电气系统以及选择动力部件，绘制机床联系尺寸图的主要依据，是对机床总体布局和性能的原始要求。也是调整机床和刀具所必需的技术文件加工示意图所表达和标注的内容有：机床的加工方法、切削用量、工作循环和工作行程；工件、刀具、及导向托架及多轴箱间的相对位置及联系尺寸；主轴结构类型、尺寸、及外伸长度；刀具类型、数量、和结构尺寸；连杆（包括镗杆）浮动卡头、导向装置

34、、攻螺纹靠模等结构尺寸；刀具导向套之间的配合、刀具、接杆、主轴之间的连接方式及配合尺寸等2. 刀具的选择连杆的材料为42CrMoA连杆的工作条件要求连杆要有较高的强度,硬度,因此在连杆进行大头孔的切削加工时就要求刀具具有较高的硬度,耐磨性和耐热性,硬质合金的切削性能比高速钢高的多,刀具耐用度可提高到几十倍,切削速度可提高410倍,为提高速度以提高生产率,并保证加工表面质量,本次设计选用硬质合金刀头与锥柄90镗杆配合使用,其各部分如图2-5得: 图2-5 椎柄90镗刀杆示意图表2-3 锥柄90镗刀杆各部分尺寸圆锥号DDbbL莫氏基本尺寸极限偏差400450L5607211520+0.19521.

35、0+0.065300.5由于镗刀杆与主轴的连接是刚性连接,并且刀杆为短悬臂类型,因此在镗大头孔时可以不采用刀具导向装置,另外,镗杆直接装夹在动力镗削头上,在较核主轴类型时主要考虑镗杆的硬度是否符合加工要求,由得公式:d=B式中:d轴的直径T轴所传递的扭矩轴的抗扭截面模数,实轴的 许用剪切应力(Pa)45钢的=31MPB系数,对于刚性轴取()/m1/41/21B7.36.25.2B值如下表:表2-4有：d=B=7.345mm本次设计选用的镗杆直径d=60mm.因此符合强度要求.3. 动力部件工作循环及行程的确定动力部件的工作循环是指加工时动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置,又返回到原位的动

36、作过程.一般包括快速引进,工作进给和快速退回等动作.（1）工作进给长度的确定工作进给长度L应等于加工部位长度L与切入长度和切出长度之和。(如图2-6所示)图2-6 工作进给长度即:L=+L+切入长度一般取510mm切出长度如表2-5得:表2-5 切出长度的确定工序名称钻孔扩孔铰孔镗孔攻螺纹切出长度d+(38)101510155105+L注:1.表中d为钻头直径; L为丝锥切削部分长度 2.表中数值当刀具切出平面为已加工平面时取小值本机床由于在镗大头孔前大头孔端面为已加工端面,因此在选择切出长度时选择较小值.取=5mm, =5.5mm因此工进时:L=5.5+5+65+29.5=105mm（2）快

37、速引进长度的确定 快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给位置,本机床快速引进长度根据镗刀杆尺寸确定为120mm（3）快速退回长度的确定快速退回长度等于快速进给与工作进给长度之和.即:L=120+105=225mm2.3.3 机床尺寸联系图1. 机床联系尺寸图的作用与内容机床联系尺寸图是以被加工零件和加工示意图为依据,并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的,是用来表示机床的配置形式,主要构成,及各部位的安装位置,相互联系,运动关系和操作方位的总体布局图,用以检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适;为夹具等专用部件设计提供重要依据,它可以看成是机

38、床总体外观简图由其轮廓尺寸,占地面积,操作方式等可以检验是否适应用户现场使用环境机床联系尺寸图表示的内容:（1）表明机床的配置形式和总体布局（2）完整齐全地反映各部件间的主要装配关系和联系尺寸,专用部件的主要轮廓尺寸;运动部件的极限位置及各滑台工作循环的总工作行程和前后备量尺寸.（3）标注主要通用部件的规格代号,和电动机型号,功率及转速,并标出机床分组编号及组件名称.全部组件应包括机床全部通用及专用零部件,不得遗漏.（4）标注机床验收标准及安装规格2. 在绘制机床联系尺寸总图以前,应首先确定以下内容:（1）动力部件的选择动力部件的选择主要是确定动力箱(或各种工艺切削头)和动力滑台,根据已定的工

39、艺方案和机床配置形式,并结合使用及修理等因素,确定机床为卧式单面四工位液压传动组合机床.液压滑台实现工作进给运动,选用配套的动力箱驱动主轴镗孔动力箱规格要与滑台匹配,其驱动功率主要依据多轴箱所需传递的切削功率来选用.由 由前面计算可知=1.96KW,-多轴箱传动效率,加工黑色金属时取0.80.9电动机选择功率2.2 KW镗削头及传动装置参数查参考资料1107页表5-19、5-20得:表2-6 镗削头的型号及性能参数表型号规格性能参数1TA25功率22主轴前轴承直径80表2-7 传动装置配置参数表主轴部件型号配置形式及转速范围1TA25顶置型号规格1NG25转速范围(r/min)低63高连杆大头

40、孔的加工在粗镗时,所需的进给力最大在精镗孔时所需的进给速度最小.即:V=nf=64.5mm/min考虑到镗孔深度为65mm结合动力箱尺寸及工作稳定性,由表2-8得:表2-8 液压滑台性能参数滑台型号主要性能1HY251HY25M1HY25G1HY321HY32M1HY32G台面宽度(mm)250320台面长度(mm)500630行程(mm)型250型400型400型630最大进给力(N)800012500工进速度(mm/min)328020650快速移动速度(m/min)1210则有:选用1HY25A型液压滑台以及相配套的侧底座:1CC251型.3. 确定机床装料高度H装料高度一般是指工件安装

41、基面至地面的垂直距离.在确定装料高度时首先考虑到人工操作的方便性.本机床采用液压回转工作台应考虑其与中间底座的配合.其次是机床内部结构尺寸限制和刚度要求.如工件最低孔位置h,多轴箱允许的最低主轴高度h和通用部件,中间底座及夹具底座基本尺寸的限制等.考虑上述刚度,结构功能和使用要求等因素,新颁国家标准装料高度为1060mm与专用国际标准ISO一致,实际时常在8501060mm之间选取.本机床工件最低孔径h=99mm滑台高度为250mm,侧底座高度为560mm铣削头中心轴线至滑台距离为125mm.取装料高度为935mm.4. 确定夹具轮廓尺寸工件侧贴在夹具体上,采用一面两孔定位,工件两孔距离为28

42、00.03mm两孔孔径分别为102mm ,55mm考虑夹紧元件尺寸夹具体总长500mm总高400mm总宽200mm夹具底座高210mm.5. 确定中间底座尺寸中间底座其顶面安装夹具或输送部件,侧面可与侧底座或立柱底座相联接,并通过端面键或定位销定位.根据组合机床配置形式的不同,中间底座有多种形式,具体结构尺寸需要根据具体工件的大小,形状以及组合机床的配置形式等来确定,因此中间底座一般按专用部件进行设计,但为了不致使组合机床的外廓尺寸过为繁多,中间底座的主要尺寸应符合下表所列的国家标准规定如表2-9所示:表2-9 中间底座尺寸参数中间底座长中间底座宽80050056063071080090010

43、00_63071080090010001250_71080090010001250_7108009001000注:单位mm本次设计根据装料高度和夹具底座尺寸及工件的大小,中间底座长为1250mm宽为800mm根据尺寸链可以确定中间底座加工方向上的尺寸为1270mm高为475mm6. 机床分组为便于设计和组织生产,组合机床各部件和装置按不同的功能划分编组,组号划分规定如下:(1) 第1019组-支承部件(2) 第2029组-夹具及输送设备(3) 第3039组-电器设备(4) 第4049组-传动装置(5) 第5059组-液压和气动装置(6) 第6069组-刀具,量具,工具和辅助工具(7) 第707

44、9组-多轴箱及附属部件(8) 第8089组-冷却,排屑及润滑装置(9) 第9099组-电器,液压,气动等各种控制挡铁2.3.4 机床生产率计算卡根据加工示意图所确定的工作循环,及切削用量就可以计算机床生产率,并编制生产率计算卡.生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量,动作时间,生产纲领及负荷率等关系的技术文件,它是用户验收机床生产效率的重要依据.1. 理想生产率理想生产率Q(单位为件/h)是指完成年生产纲领A(包括废品及废品率)所需求的机床生产率,它与全年工时总数t有关.这里取两班制t=4600h则:Q=件/h2. 实际生产率 实际生产率Q是指所设计机床每小时实际可生产的零件数量

45、.以粗镗孔时为例计算,即:Q=式中：生产一个零件所需时间(min)按下式计算:=式中:,分别为刀具第一,第二工作进给长度其值分别为105mm,0mm,分别为刀具第一第二工作进给量,值分别为64.5(mm/min),0(mm/min)当加工沉孔、止口、锪窝、倒角、光整表面时，滑台在死挡铁上的停留时间,通常指刀具在加工中终了时无进给状态旋转510转所需的时间.在这里无需停留。,动力部件快进快退行程长度值分别为119mm,224mm动力部件快速行程速度.取310m/min.这里取10回转工作台进行一次工位转换时间.一般取0.1min工件装卸时间.取0.51.5min.这里取1.5则:tQ(件/h)有

46、Q机床能满足生产率要求.3 机床负荷率 当Q时,机床负荷率为二者之比.即:机床负荷率可以满足加工要求.第3章 镗连杆大头孔夹具设计3.1 工件的加工工艺分析工件加工过的小头孔尺寸为大小头孔中心距为大头孔厚度为小头孔厚度52H13两孔的尺寸精度和表面粗糙度均有较高要求,在加工大头孔时,孔径由刀具直接保证,而孔的位置则和设计的夹具有关.孔的位置应有以下要求:1. 两孔的中心距要保证尺寸2. 两孔的平行度要保证0.05/1503. 大头孔的加工余量要均匀,即孔壁厚均匀,3.2 确定夹具的结构方案3.2.1 确定定位方案组合机床一般为工序集中的多刀加工，不但切削负荷大，而且工件受力方向变化，因此，正确

47、选择定位基准和夹压部位是保证加工精度的重要条件。对于毛坯基准选择要考虑有关工序加工余量的均匀性；对于光滑表面定位基准的选择要考虑基面与加工部位间位置尺寸关系，使它有利于保证加工精度。定位夹压部位的选择应在有足够的夹紧；力下工件产生的变形最小，并且夹具易于设置导向和通过刀具。工件上加工孔为通孔,沿Z轴方向的自由度可以不于限制,但实际上以工件的端面定位时,必须限制该方向的自由度.故应按完全定位设计夹具,并力求基准重合原则,以减少定位误差对加工精度的影响.由于工件连杆体部分刚性差,定位方案着重考虑两种可能方案:方案一：从保证工件定位稳定的观点出发,以工艺凸台,小偷孔和大头孔端面作定位基准,在夹具上的

48、垫铁,短销,和夹具上的平面定位,限制工件的六个自由度,从而镗孔.优点是:工件安装稳定,方便,能保证大头孔壁的对中性,但违背基准重合的原则,不利于保证加工要求,夹具结构复杂.（如图3-1）图3-1 定位方案一方案二：遵守基准重合原则,以加工过的大头孔端面,小头孔内壁和打头端上的工艺孔定位,此种定位方式比较常用,而且工件在前几道工序的加工中都采用此种定位方式,符合基准统一的原则,且夹具的结构简单,但需要在大头端单独加工出工艺小孔.从保证加工要求和夹具的复杂程度两方面进行综合比较分析,按方案二设计夹具比较合理.（如图3-2）所示：图3-2 定位方案2综上所述方案二较合理，为实现方案二所使用的定位元件

49、有夹具平面,短削边销,短圆销,实现六点定位.此种情况在X方向上有一定误差,但能保证加工要求,装夹比较方便.3.2.2 设计定位元件平面定位采用专用定位板定位1.大头孔定位板依据工件尺寸和定位要求，选择大头孔定位板内孔的尺寸为112mm，厚度为20mm。其他尺寸参数如图3-3所示：图3-3 大头孔定位板2.小头孔定位板依据工件的定位要求，小头孔定位板的各部分尺寸如图3-4所示：图3-4 小头孔定位板以上两定位板均采用三个沉头螺钉固定在夹具体上,由得：螺钉规格为技术要求: （1） 材料:T8 （2） 热处理:5560HRC（3）其他技术要求按 的规定3.定位销根据定位要求，大头端的短圆销为6mm公

50、差为0.03，小头孔的定位尺寸为55mm。由得定位销的技术要求：(JB/T8014.1-1995) 1 材料:D18mm20钢2 热处理:T8,5560HRC;20钢渗碳深度0.81.2mm,5560HRC3 其他技术条件按的规定3.3 定位误差的计算本工序采用一面两孔定位，大头孔端面作为第一定位基准，大端工艺孔及小头孔别作为第二，第三定位基准，由于大头孔端面为已加工过表面，且表面粗糙度较低，因此，基准的底面没有基准位置误差。图3-5为工件在夹具体上的一面两孔定位：图3-5 定位方式当工件内孔的直径尺寸最大，圆柱销尺寸最小，且考虑工件两孔中心距的制造误差影响，有：式中：工件内孔的公差短圆柱销的

51、公差工件内孔与圆定位销的最小配合间隙由得： =0.009+0.009+0=0.018=0.019+0.019+0 =0.038则：加工完成后两孔的中心距误差为：=0.018+0.038=0.0560.06则夹具能满足加工要求。当工件的内孔的直径尺寸也最大，菱形销的直径尺寸也最小，且工件上两孔及夹具上两定位销中心距为L=220mm时，则两孔中心线的角度误差为： 式中：工件内孔的公差； 夹具菱形销的公差； 工件内孔与菱形销的最小配合间隙；则： 因此，能满足加工要求。3.4 夹紧力的计算3.4.1 计算理论夹紧力 为使夹紧力有助于定位，则工件应紧靠支承点并保证各个定位基准与定位元件接触可靠。由前面计

52、算可知粗镗孔时的切削转矩及切削轴向力分别为T=148.9N.m，F=1296.8N镗孔时产生的轴向力与夹紧力方向相同，亦可起到一定的夹紧作用，降低夹紧力，本工序压板所产生的夹紧力主要是限制切削时的圆周力产生的扭矩。如图3-5所示：图3-5 夹压部位示意图由理论力学知识可知：则：F为压板与工件表面的摩擦力：由表3-1得：表3-1 各种不同接触表面之间的摩擦系数接触表面的形式摩擦力系数接触表面为加工过的光滑表面0.150.25工件表面为毛坯，夹具的支承面为球面0.20.3夹具定位或夹紧元件的淬硬表面在沿切削力方向有齿纹0.3夹具定位或夹紧元件的淬硬表面有相互垂直齿纹0.40.5夹具定位或夹紧元件的淬硬表面在垂直于主切削力的方向有齿纹0.4夹具定位或夹紧元件的淬硬表面有网状齿纹0.70.8工件大头孔端面及支承板均为已加工过表面，因此取。则有：3.4.2 计算实际夹紧力 计算出理论夹紧力，再乘以安全系数K，作为实际夹紧力。即：式中：实际所需的夹紧力（N） 按力的平衡条件计算出的夹紧力（N） K安全系数，根据生产经验，一般取K=1.53这里取K=1.5则：实际夹紧力：3.5 选择夹紧装置3.5.1 夹紧装置的组成一般夹紧装置由以下两个基本部分组成：（1） 动力源：产生原始作用力的部