通用减速机壳体连接孔钻削加工工艺装备设计-组合机床、夹具设计毕业设计

摘要制造业是衡量一个国家或者地区经济发展的重要指标，作为我国国民经济的支柱产业，制造业是我国经济增长的主导部门和经济转型的基础；作为经济社会发展的重要依托，制造业是我国城镇就业的主要渠道和国际竞争力的集中体现。而制造业是否发达，主要取决于制造设备的先进程度。本文对通用减速机8个Φ13连接孔钻削加工工艺方案进行了详细的分析，采用了多轴头多工位同步加工，使零件一次装夹、一次加工达到要求的加工精度。根据该思路设计组合机床，此组合机床由立柱、立柱底座、中间底座、液压滑台、动力箱、多轴箱等组成。本文对各部分的设计进行了详细的计算与论证。关键词：通用减速器；组合机床；夹具ABSTRACTThemanufacturingindustryisanimportantindicatortomeasuretheeconomicdevelopmentofacountryorregion's,asapillarindustryofChina'snationaleconomy,themanufacturingisthedominantsectorinChina'seconomicgrowthandeconomictransformationofthebasis.Asanimportantbasisforeconomicandsocialdevelopment,themanufacturingisthemainchannelofemploymentandinternationalcompetitivenessofaconcentratedexpressioninChinatown.However,whetherthemanufacturingsectorisdevelopedornotdependsprimarilyontheadvancedmanufacturingequipment.Tomakeadetailedanalysistothe8×Φ13connectionholedrillingofthespeedreducerinthispaper,usingthefirstmulti-bitsynchronousmulti-axisprocessingpartsinasinglesetup,processingtimetoachievetherequiredmachiningaccuracy.Accordingtotheideatodesignthemodularmachinetool,itisconsistofthecolumn,thecolumnbase,themiddlebase,hydraulicslide,thecompositionofthepowerbox,multi-axleboxetc.Thispaperpresentsthedesignandcalculatingofeachpartofthismachinetool.Keywords:UniversalReducer；modularmachinetool；fixture1绪论1.1毕业设计的目的、内容1.1.1设计的目的本次毕业设计，其目的在于通过对零件进行工艺分析，设计出合理的组合机床与加工该零件某一工序的专用夹具，使我们在选择机床部件与拟定合理的夹具结构的过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养基本的设计方法，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。1.1.2设计内容本次毕业设计包括组合机床总体设计和夹具设计。组合机床的总体设计包括以下三个方面：（1）组合机床工艺方案的制定（2）组合机床切削用量的选择（3）组合机床配置形式的选择夹具的设计包括以下四个方面：（1）研究原始资料、分析设计任务（2）确定夹具结构方案（3）绘制夹具总图（4）确定并标注有关尺寸、配合和技术要求。2工艺方案的制定2.1件的分析2.1.1零件的作用题目所给的零件是减速器的箱体，位于减速机体下部，是减速机装配时的基准零件，主要起支撑作用，使减速器运行平稳，零件的上部有齿轮，轴承等零件，装配后要保证齿轮之间能正确的啮合，保证其能正确地传动动力。图2-1加工零件图2.1.2零件的工艺分析本次毕业设计的零件时减速器的箱体。减速器箱体有四组主要的加工面，它们之间有一定的位置和精度的要求，叙述如下：以结合面为基准进行加工这一组加工表面包括：机体下底面平面，6×Φ20的地脚螺栓孔，其表面粗糙度Ra<25um,其中主要加工表面为6个Φ20的孔。以下底面为基准进行加工这一组加工表面包括：箱体结合面平面，以及在该平面上的2×Φ8的锥销孔，其表面粗糙度Ra<1.6,8×Φ13的连接孔，其表面粗糙度Ra<12.5，以及4×Φ11的连接孔，其表面粗糙度Ra<12.5，主要加工表面为上下两箱的结合面。以下底面为基准进行加工这一组加工表面包括：轴孔的两外端面，两侧共六个端面，其表面粗糙度Ra<6.3，以及与箱体配合对轴孔的镗削加工，有三个轴孔，分别为Φ72、Φ80、Φ120，其表面粗糙度Ra<3.2。还有油塞孔、油尺孔的加工等。其中主要加工面是轴孔两侧面以及轴孔。这四组加工面之间有一定的位置要求，主要是：a上下箱体结合面平面度公差为0.04mm。bΦ72、Φ80、Φ120三个轴孔端面与轴孔的出制度公差为0.05mm、0.05mm、0.05mm。cΦ72、Φ120两个轴孔相对于Φ80轴孔的平行度公差分别为0.04mm、0.04mm。dΦ72、Φ80、Φ120三个轴孔的圆柱度分别为0.008mm、0.008mm、0.01mm。由以上的分析可知，对于机组加工表面而言，可先加工一组表面，然后借助专用夹具来加工另一组表面，以保证其位置精度要求。2.2工艺流程设计2.2.1确定毛坯的制造形式该零件材料为HT200，由于该机体对材料无太高性能要求，因此选用铸件就能保证零件工作可靠。由于零件应用广泛、年成产量比较大，已经达到大批生产的水平，通常采用金属模机器造型，毛坯的精度较高，毛坯加工余量可适当减少。基准面的选择基准面的选择是工艺规程设计的重要工作之一。基准面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高；否则，加工工艺过程种会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。定位基准分为粗基准和精基准。选择粗基准时，应遵循以下原则：（1）保护仙湖位置要求的原则；（2）保证加工表面加工余量合理分配的原则；（3）便于工件装夹的原则；（4）粗基准一般不得重复使用的原则。选择精基准时，应祖训以下原则：(1)基准重合原则；（2）统一基准原则；（3）护卫基准原则；（4）自为基准原则；（5）便于装夹原则。根据以上原则，选择定位基准。课题要求加工减速器8×Φ13的连接孔，由于该零件为箱体类零件，因此以下箱体底面以及两个地脚螺栓作为基准，采用“一面两销”的定位方式定位，可达到精度要求。2.3制定工艺路线箱体类零件的主要加工表面是孔系和装配基准平面。如何保证这些表面的加工精度和表面粗糙度、孔系之间以及孔系与装配基准面之间的距离尺寸精度和相互位置精度，是箱体类零件加工的主要问题。零件上的全部加工表面应安排在一个合理的加工顺序中加工，这对保证零件质量、提高生产率、降低加工成本都至关重要。对于工艺顺序应遵循以下原则：（1）先加工基准面，再加工其他表面。（2）一般情况下，先加工平面，再加工孔。（3）先加工主要平面，后加工次要平面。（4）先安排粗加工工序，后安排精加工工序。2.3.1工艺路线方案一工序Ⅰ划线，分箱工序Ⅱ粗刨两箱结合面（上箱盖以顶部为基准，下箱体以底面为基准）工序Ⅲ刨上箱盖顶面，下箱体下底面（以结合面为基准）工序Ⅳ磨结合面（上箱盖以顶部为基准，下箱体以底面为基准）工序Ⅴ钻8×Φ13孔，锪平Φ26，钻4×Φ11孔，锪平Φ24，去毛刺工序Ⅵ钻、铰M10定位孔并攻丝，钻、扩、铰2×Φ8锥销孔工序Ⅶ粗、精铣轴孔端面工序Ⅷ粗、精镗轴孔工序Ⅸ钻、铰轴孔端面36×Φ8并攻丝，钻2×Φ18吊耳孔工序Ⅹ钻6×Φ20地脚螺栓孔，锪平Φ20，钻油塞、油尺孔并攻丝，油尺孔锪平Φ25，钻4×Φ6通气孔并攻丝工序Ⅺ去毛刺，清晰，打标记工序Ⅻ检验工序ⅩⅢ2.3.2工艺路线方案二工序Ⅰ划线，分箱工序Ⅱ粗铣两箱结合面（上箱盖以12mm上表面为基准，下箱体以12mm下表面为基准）工序Ⅲ铣上箱盖顶面，下箱体下底面（以结合面为基准）工序Ⅳ人工时效工序Ⅴ精铣结合面（上箱盖以顶部为基准，下箱体以底面为基准）工序Ⅵ半精铣上箱盖顶部，下箱体底面（以结合面为基准）工序Ⅶ按所划线合箱工序Ⅷ钻M10定位孔并攻丝，钻、扩、铰2×Φ8锥销孔，并打入定位销工序Ⅸ钻8×Φ13孔，锪平Φ26，钻4×Φ11孔，锪平Φ24，去毛刺工序Ⅹ拆开机盖与机体，清除机体结合面毛刺和切屑，重新装配打入锥销，拧紧螺栓工序Ⅺ粗、精铣轴孔端面粗、精镗轴孔工序Ⅻ钻、铰轴孔端面36×Φ8并攻丝，钻2×Φ18吊耳孔工序ⅩⅢ钻6×Φ20地脚螺栓孔，锪平Φ20，钻油塞、油尺孔并攻丝，油尺孔锪平Φ25，钻4×Φ6通气孔并攻丝工序ⅩⅣ去毛刺，清晰，打标记工序ⅩⅤ检验2.3.3工艺路线方案比较上述两个方案的特点在于：方案一采用了刨床和磨床来加工零件表面，并且工序Ⅲ和工序Ⅳ同为加工零件的表面，却需要更换加工设备，这样就加大了零件的加工成本。而方案二采用了铣床来加工零件表面，这样不仅节省了装夹时间，而且减少了一些不必要的加工成本；其次，方案二在工序Ⅲ和工序Ⅴ之间加入了人工时效处理，这样可以消除零件在切屑加工过程中产生的内应力，减少精加工之后的变形，稳定切屑加工所获得的各项精度。第二个方案采用合箱加工，这样加工零件的过程中有效的保证了各加工面的精度要求。两个方案都有划线的工序，可以作为找正的依据，合理的分配各加工面的余量，确定各加工便面和非加工表面的位置关系，这种形状较为复杂，余量不均匀的铸件的安装尤为重要。因此机体加工之前的划线是必要的。对于箱体类零件小于40mm的孔是不铸出的，而是采用钻-扩-铰的工艺来进行加工，对于以铸出的孔，可采用粗、精镗的工艺方式。对于那些精度不高的螺纹孔、紧固孔、油塞油尺孔则放在最后加工，这样可以防止由于面或孔在加工过程中出现问题时，浪费工时。在整个零件的加工过程中，都应该遵循“先面后孔”的原则，即先加工平面，后以面定位，因为面是整个零件的装配基准，同时，面的面积较大，可使零件装夹更为稳定。根据小组同学讨论及指导老师参考，最终决定采用第二套方案，整理如下：铸造（型腔）时效处理检验铸件各部分尺寸油漆底漆工序Ⅰ划线，分箱工序Ⅱ粗铣两箱结合面（上箱盖以12mm上表面为基准，下箱体以12mm下表面为基准）（X62W铣床）工序Ⅲ粗铣上箱盖顶面，下箱体下底面（以结合面为基准）（组合机床）工序Ⅳ人工时效工序Ⅴ精铣结合面（上箱盖以顶部为基准，下箱体以底面为基准）（组合机床）工序Ⅵ半精铣上箱盖顶部，下箱体底面（以结合面为基准）（组合机床）工序Ⅶ按所划线合箱工序Ⅷ钻M10定位孔并攻丝，钻、扩、铰2×Φ8锥销孔，并打入定位销（组合机床）工序Ⅸ钻8×Φ13孔，锪平Φ26，钻4×Φ11孔，锪平Φ24，去毛刺（组合机床）工序Ⅹ拆开机盖与机体，清除机体结合面毛刺和切屑，重新装配打入锥销，拧紧螺栓工序Ⅺ粗、精铣轴孔端面（组合机床）粗、精镗轴孔（组合机床）工序Ⅻ钻、铰轴孔端面36×Φ8孔并攻丝，钻2×Φ18吊耳孔（组合机床）工序ⅩⅢ钻6×Φ20地脚螺栓孔，锪平Φ20，钻油塞、油尺孔并攻丝，油尺孔锪平Φ25，钻4×Φ6通气孔并攻丝（组合机床）工序ⅩⅣ去毛刺，清晰，打标记工序ⅩⅤ检验2.3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定该减速器壳体材料为HT200，硬度HB为160~220HBS，由于零件应用广泛、年产量比较大，已经达到大批生产的水平，所以采用金属模机器造型铸造毛坯。（1）毛坯轮廓尺寸的确定根据零件图可以知道零件的外轮廓尺寸为540×250×320，表面粗糙度要求Ra为3.2um，根据《实用机械加工工艺手册》表3-10及表3-12，铸造工艺方法为金属型，材料为灰铸铁的公差等级CT按公差等级7-9级，取7级，加工余量等级取F级。上箱盖毛坯长：540+3.5+1.8=545.3mm下箱体毛坯长：540+3.5+1.8=545.3mm宽：250+2.5+1.4=253.9mm宽：250+2.5+1.4=253.9mm高：135+2.5+1.2=138.7mm高：185+3+1.4=189.4mm（2）零件主要加工平面的尺寸公差及加工余量确定零件的技工余量分为加工总余量和工序余量。毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为加工总余量。加工总余量的大小取决于加工过程中各个工步切除金属厚度的大小。每一工序所切除的金属层厚度称为工序余量。A两箱结合面根据参考文献[13]表3-10及表3-13，铸造工艺方法为金属型，材料为灰铸铁的公差等级CT按公差等级7-9级，取7级，结合面的公差数值加工余量等级取F级。查表3-9，结合面尺寸公差数值0.78mm,。查表3-12，结合面加工余量数值选择：上箱盖加工余量为2.5mm，下箱体加工余量为3.0mm。对于上箱盖粗铣结合面z=2mm精铣结合面z=0.5mm对于下箱体粗铣结合面z=2mm精铣结合面z=1mmB下箱体底面根据参考文献[13]表3-9与表3-12，下箱体底面尺寸公差数值1.4mm，加工余量为3.0mm。C轴孔端面根据参考文献[13]表3-9与表3-12，轴孔端面的尺寸公差数值1.4mm，单侧加工余量2.5mm。D轴孔根据参考文献[13]表3-9与表3-12，轴孔的尺寸公差数值1.2mm，单侧加工余量2.0mm。粗铣轴孔端面2z=4mm精铣轴孔端面2z=1mm。E粗镗轴孔2z=3mm精镗轴孔2z=1mm。8×Φ13连接孔对于铸造件，小于40mm的孔是不铸造出来的。并且这8个连接孔的精度要求不高，因此可直接采用Φ13mm的钻头钻出。确定切削用量本次毕业设计的任务是8×Φ13连接孔的钻削，加工直径为d=13mm，孔深L=54mm，通孔，精度为IT11~13，采用乳化液冷却。零件材料为灰口铸铁，硬度200HBS。采用立式组合钻床，刀具选择高速钢锥柄麻花钻头，直径D=13mm，根据GB1438-85，刀刃长101mm，全长182mm。根据参考文献[1]表6-11查得：高速钢钻头加工钢件的进给量f在0.2~0.4mm.r-1之间，取f=0.4m.r-1；切削速度v在16~24m.min-1之间，取v=24.min-1。2.4切削用量的选取切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）。由于组合机床有大量刀具同时工作，为了使机床正常工作，不经常停车换刀，而达到较高的生产率。所选择的切削用量比一般通用机床的切削用量要低一些。根据现有组合机床使用情况，多轴加工的切削用量比通用机床单刀加工的切削用量低约30%左右。根据参考文献[1]表6-20可查得切削力、转矩及功率公式，从而求出切削力、转矩及功率。（1）切削力F（N）（2.1）（2.2）（2）切削转矩T（N·mm）（2.3）（3）切削功率P（kw）（2.4）又（2.5）取则实际转速（2.6）（2.7）3组合机床设计3.1组合机床的设计步骤3.1.1总体方案设计总体方案设计主要包括制定工艺方案、确定机床配置形式、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。总体方案设计的具体工作时编制“三图一卡”，即绘制加工零件工序图、加工示意图、机床尺寸联系图，编制生产效率计算卡。3.1.2技术设计技术设计就是根据总体设计已经确定的“三图一卡”，设计机床各专用部件正式总图，如设计夹具、多轴箱等装配图以及根据运动部件有关参数和机床循环要求，设计液压和电器控制原理图。3.2组合机床总体设计3.2.1制定工艺方案零件的加工工艺方案将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所以，在制定工艺方案时，必须认真分析被加工零件图，并深入现场了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚性、加工部位的结构特点、加工精度、表面粗糙度，以及现场所采用的定位、加精方法，工艺过程，所采用的刀具及切削用量，生产率要求，现场的环境和条件等。如条件允许，还应广泛收集国内外有关技术资料，制定合理的工艺方案。制定工艺方案时，还要考虑下列几点基本原则。选择合适、可靠地工艺方法根据被加工零件的材料，加工部位的尺寸、形状、结构特点、加工精度、表面粗糙度以及生产率要求等等，结合机床的工艺范围及所能达到的加工精度，选择合适、可靠地工艺方法，以保证机床有稳定的加工质量和高的生产率。粗、精加工要合理安排一般情况下，在大批量生产或零件加工精度要求较高时，应将粗、精加工工序分开，以利于保证加工精度和保持精加工机床的工作精度；生产批量不大时，在能够保证加工质量的前提下，也可将粗、精加工集中在同一机床上进行，以利于减少机床台数，提高经济效益。工序集中原则为了提高机床生产率，减少机床台数，要求计量贯彻工序集中原则。但是，工序集中程度过高会使机床结构复杂，调整使用不便，可靠性下降，并有可能由于切削负荷过大而引起工件变形，降低加工精度，所以，应合理地考虑工序集中。定位基准及夹紧点的选择原则粗基准的选用要求：保证能迅速可靠地加工出精基准；保证各加工表面有足够的加工余量，并应尽量使主要加工表面加工余量均匀；保证各加工表面与不加工表面之间的相互位置精度。同时须考虑定位准确、夹紧可靠、夹具结构简单、操作方便。因此，应选择毛坯上平整、光洁、尺寸较大、没有浇口、冒口的不加工表面或加工余量小的表面做粗基准箱体类和法兰类零件一般选择“一面两孔”为经定位基准；轴类零件一般选择V形块定位，且在加工过程中应尽量使用统一的精基准。同时应注意组合机床多刀、多面、多工位加工的特性。选择定位基准和夹紧部位时，应使工件有较多的敞开面，以利于加工。另外，还应注意组合机床加工时切削力大、工件受力方向经常改变的特点，结合工件、夹紧刚度的因素，慎重地选择夹紧点。3.2.2确定组合机床的配置形式大型机床的配置形式可分为单工位和多工位两大类。本次毕业设计的零件被加工孔中心线与定位基准平面垂直，且定位基准平面水平，工件较长，一次钻完，多轴箱体积较大，因此采用多工位钻床。为了减少加工时间，提高生产效率，使工序在一台机床上完成，我采用多轴头。综上所述，决定设计机床为八轴头多工位同步钻床，而机床进给采用液压系统。3.2.3“三图一卡”的编制编制“三图一卡”的工作包括：绘制被技工零件工序图、加工示意图、机床联系吃醋图，编制生产效率计算卡。“三图一卡”是组合机床总体方案的具体体现。（一）被加工零件工序图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、夹压底部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。被加工零件工序图是在被加工零件图的基础上，突出本机床的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括：①在图纸上应表示出被加工零件的形状和轮廓尺寸及与本机床设计有关的部位的结构形状及尺寸。尤其是当需要设置中间导向套时，应表示出零件内部的肋，壁布置及有关结构的形状及尺寸，以便检查工件、夹具、刀具是否发生干涉。②在图上应表示出加工用定位基准，夹压部位及夹压方向，以便依次进行定位支承、限位、夹紧、导向装置的设计。③在图上应表示出加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形状位置尺寸精度及技术要求。④图上还应注明被加工零件的名称、编号、硬度、材料、重量以及被加工部位的余量等。2）绘制被加工零件工序图的规定及注意事项①为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要突出该机床的加工内容。绘制时，应按一定比例，选择足够视图及剖视，突出加工部位（用粗实线），并把零件轮廓及与机床、夹具设计有关的部位（用细实线）表示清楚。凡本道工序保证的尺寸、角度等，均应在尺寸数值下方画粗实线标记，另外还要用专用符号表示出加工用定位基准夹压位置、方向以及辅助支承。②加工部位的位置尺寸应由定位基准注起。为方便加工及检查，尺寸应采用直角坐标系标注，而不用极坐标系标注。但有时因所选定的定位基准与设计基准不重合，则须对加工部位要求的位置尺寸精度进行分析换算。此外，应将零件图上的不对称位置尺寸公差换算成对称尺寸公差，其公差数值的决定要考虑两方面，一是要达到产品图纸要求的精度，二是采用组合机床能够加工出来。③应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。图3-1零件加工工序图（二）加工示意图1）加工示意图的作用与内容加工示意图是被加工零件工艺方案在图样上的反映，表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等，是刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据，是整台组合机床布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必需的重要文件。加工示意图应表达和标注的内容包括：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、托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸（直径和长度）；接杆、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置等结构尺寸；刀具、导向套间的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式及配合尺寸等。2）绘制加工示意图的注意事项加工示意图应绘制成展开图。按比例用细实线画出工件外形。加工部位、加工表面画粗实线。必须使工件和加工方位与机床布局相吻合。为简化设计，同一多轴箱上结构尺寸完全相同的主轴只画一根，但必须在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。一般主轴的分布不受真实距离的限制。当主轴彼此间很近或需设置结构尺寸较大的导向装置时，必须以实际中心距严格按比例画，以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向等是否相互干涉。主轴应从多轴箱端面画起；采用标准通用结构只画外轮廓，但须加注规格代号；对专用的刀具，须用剖视图表示其结构，并标注尺寸、配合及精度；刀具画加工中了位置。当轴数较多时，加工示意图必须用细实线画出工件加工部位分布情况简图，并在孔旁标明相应号码，以便于设计和调整机床。3）选择刀具、导向及有关计算①刀具的选择刀具选择高速钢锥柄麻花钻头，直径D=13mm，根据GB1438-85，刀刃长101mm，全长182mm。②导向结构的选择导向装置有两大类，即固定式导向和旋转式导向。在加工孔径不大于40mm或摩擦表面的线速度小于20m/min时,一般采用固定式导向；加工孔径较大或线速度大于20m/min时，一般采用旋转式导向装置。本次设计采用固定式导向套，根据参考文献[1]表8-4：dDD1D2D3Lll1l3e12～15223034M8201041624其装配精度根据参考文献[1]表8-6：导向类别工艺方法DDD1刀具导向部分外径固定导向钻孔G7（或F8）g6③确定主轴类型、尺寸、外伸长度根据参考文献[1]表3-4、3-5中的公式计算主轴直径。（3.1）取主轴直径为d=25mm，尺寸D/d为40/28，外伸长度为115mm。④接杆接杆是为了保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置而设置的可调环节。接杆适合安装锥柄的钻头、铰刀和锪孔刀等刀具。为了便于插入主轴端孔，A型和B型接杆的端部应具有适当型式的引导。接杆装入主轴孔内后，为了安全，拧紧锁紧螺钉使之不能超出两个夹紧螺母的滚花外径，必要时应减小锁紧螺钉的长度，使其不致突出。根据参考文献[4]表4-13：图3-2接杆尺寸示意图表3-1可调节接杆的尺寸d(h6)D1(h6)d2d3Ll1l2l3螺母厚度锥度基准直径28Tr28×2莫氏1号12.0612512051422512⑤标注联系尺寸首先从同一多轴箱上所有道具中找出影响联系尺寸的关键刀具，使其接杆最短，以获得加工终了时多轴箱前端面之间所需的最小距离，并据此确定全部刀具、接杆（或卡头）、导向托架及工件之间的联系尺寸。主轴端部须标注外径和孔径（D/d）、外伸长度L；刀具结构尺寸须标注公建离导向套间的距离；还须标注托架与家具之间的尺寸、工件本身以及加工部位的尺寸和精度等。多轴箱端面到工件端面之间的距离是加工示意图上最重要的联系尺寸。为使所设计的机床结构紧凑，应尽量缩小这一距离。这一距离取决于两方面：一是多轴箱上刀具、接杆（卡头）、主轴等结构和相互联系时所需的最小轴向尺寸；二是机床总布局所要求的联系尺寸。这两方面是相互制约的。多轴箱端面到工件端面之间的距离等于刀具悬伸长度、螺母厚度、主轴外伸长度与接杆伸出长度（可调）之和，再减去加工孔深（如加工通孔，还应减去刀具的切出值）。因此，工件端面到多轴箱端面的距离=288mm⑥标注切削用量各主轴的切削用量应标注在相应主轴后端。其内容包括：主轴转速、相应刀具的切削速度、每转进给量和每分钟进给量。主轴转速n=600/min切削速度v=24.492m/min每转进给量f=0.4mm/r。⑦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，又返回原位置的过程。一般包括快速引进、工作进给和快速退回等动作。又是还有中间停止、多次往复进给、跳跃进给、死挡铁停留等特殊要求。工作进给长度的确定B、工作进给长度应等于工件加工部位长度L与刀具切入长度和切出长度之和。切入长应应根据工件端面误差情况在5～10mm之间选择，误差大时取大值，因此取=9mm，切出长度=1/3d+(3～8)=13/3+(3~8)=7.33～12.33mm,切出表面未加工，取=11mm。所以=++=9mm+54mm+11mm=74mm。图3-3工作进给长度B、快速引进长度的确定考虑到本次设计的实际加工情况，要保证工件表面与刀尖之间有足够的工作空间，确定快进长度为47mm。C、快速退回长度的确定快速退回的长度等于快速引进和工作进给长度之和，一般在固定式夹具钻孔或扩孔的机床上，动力部件快速退回的行程，只要把所有刀具退至导套内，不影响工具的装卸就行了。但对于夹具需要回转或移动的机床，动力部件快速退回行程必须把刀具，托架，活动钻模板及定位销都退离到夹具可能碰到的范围之外。此次设计为固定式夹具钻孔，所以初定快退行程=47mm+73mm=120mm。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。图3-4加工示意图（三）机床联系尺寸总图1）选择动力部件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。（1）确定动力箱根据式（2.7）计算出的多轴箱功率为8.26kW，参考文献[1]表5-38、39，选取型号为1TD50-ⅠV型动力箱，电动机型号为Y160M-4，动力箱各项参数如下表：电动机功率（kw）(mm)电动机转速（r/min）驱动轴转速（r/min）114901460730（2）确定滑台型号滑台的行程除保证足够的工作行程外，还应留有前备量和后备量。本系统前备量为20mm，后备量的作用是使动力部件有一定的向后移动的余地，为方便装卸刀具，这是取200mm,所以滑台总行程应大于工作行程，前备量，后备量之和。行程L＞20mm+120mm+200mm=340mm。查参考文献[1]表5-1，选择液压滑台星海为1HY50-Ⅰ型。根据参考文献[1]表5-2，滑台附属部件、配套部件如下：滑台型号行程二级进给及压力继电器装置导轨防护装置分级进给装置滑台侧底座立柱立柱侧底座1HY50-ⅠA4001HY50-F511HY50-F81—1CC5011CL501CD5012）确定装料高度组合机床标准中，推荐装料高度为1060mm，但根据实际情况，在850~1060mm范围内选取。本次设计取860mm。3）确定夹具轮廓尺寸主要确定夹具底座的长、宽、高尺寸。工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具底座轮廓尺寸的基本依据。具体要考虑布置工件的定位、限位、夹紧机构、刀具导向装置以及夹具底座排屑和安装等方面的空间和面积需要。夹具底座的高度尺寸，一方面要保证其有足够的刚度，同时要考虑机床的装料高度、中间底座的刚度、排屑的方便性和便于设置定位、夹紧机构。一般不小于240mm。4）确定多轴箱轮廓尺寸标准通用钻、镗多轴箱的厚度是一定的、卧式为325mm，立式为340mm。因此，确定多轴箱尺寸，主要是确定多轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度。如图所示，被加工零件轮廓以点划线表示。多轴箱轮廓尺寸用实线表示。多轴箱宽度B、高度H的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按下式确定：（3.2）式中b—工件在宽度方向相距最远的两孔距离，单位为mm；b1—最边缘主轴中心至箱体外壁距离，单位为mm；h—工件在高度方向相距最远的两孔距离，单位为mm；h1—最低主轴高度，B和h为已知尺寸。为保证多轴箱内有足够安排齿轮的空间，推荐b1>70-100mm。多轴箱最低主轴高度必须考虑与工件最低孔位置、机床装料高度H、滑台总高、侧底座高度等尺寸之间的关系而确定图3-5多轴箱轮廓尺寸由于加工零件所需加工的孔为均匀分布，且相距最远的两孔的距离为401mm，取，则可求出多轴箱的轮廓尺寸：B=401+2*80=561mm。根据通用多轴箱系列标准选择B×H=600×600的多轴箱。根据参考文献[1]表5-4、5-40画出机床尺寸联系图。图3-6机床尺寸联系图（四）机床生产率计算卡理想生产率Q理想生产率Q（单位为件/h）是指完成年生产纲领A（包括备品及废品率）所要求的机床生产率。它与全年工时总数有关，一般情况下，单班制取2350h，两班制取4600h。实际生产率Q1实际生产率Q1（单位为件/h）是指所设计机床每小时实际可生产的零件数量。即式中本次设计要求的年产量为5000/年，单班制工作，取=5m/min，=0.1min，=10/500=0.02min，=1.5min，查《组合机床设计简明手册》表5-1，滑台工进速度为10~350mm/min，取60mm/min，快速进给速度为6.3m/min，则根据以上的公式，可得出：=5000/2350=2.12件/h=（74/60+0.02）+（）=2.89min由于>，因此设计的机床实际生产率满足理想生产率要求。机床负荷率Q/Q1=2.12/20.76=10.21%表3-2机床生产率卡被加工零件图号毛坯种类铸件名称通用减速机壳体毛坯重量材料HT200硬度HBS160~220工序名称通用减速机壳体连接孔钻削加工工序号序号工步名称工作行程/mm切速/（m·min-1）进给量/（mm·r-1）进给量/（mm·min-1）工时/min工进时间辅助时间1装卸工件1.52动力部件3滑台快进466.30.00734多轴向工进740.0650024.4921.235滑台快退1206.30.0196789备注装卸工件时间取决于操作者熟练程度，本机计算时取1.5min累计1.231.5117单件总工时2.7417机床生产率20.76件/h理论生产率2.12件/h负荷率10.21%4组合机床夹具设计4.1工件在夹具中的定位对于本次毕业设计课题，所给零件为箱体类零件，要求加工8×Φ13孔，采用“一面两销”定位，“一面”为减速器下箱体底面，“两销”的销孔为地脚螺栓孔，采用一个圆柱定位销，一个削边销。平面限制三个自由度，圆柱销限制两个自由度，削边销限制一个自由度，一共为六个自由度，是完全定位。4.2定位误差的分析与计算本次设计要求钻削8×Φ13孔，采用一面两销定位，其定位误差计算如下：两销中心距基本尺寸=两孔中心距基本尺寸==410mm两销中心距的尺寸公差==∴两销中心距为确定圆柱销的尺寸公差圆柱销的基本尺寸销孔配合按g6制造，圆柱销尺寸为削边销尺寸查参考文献[15]表1-1-9，确定削边销尺寸，B=D-2=20-2=18mm削边销的最小配合间隙补偿值=削边销与孔的配合按h6∴削边销尺寸为计算定位误差基准补充和误差△B=0=0.21+（-0.007+0.020）+（0+0.007）=0.230mm总转角误差为24.3工件在夹具中的夹紧4.3.1夹紧力的确定夹紧力包括方向、作用点和大小。对工件进行加紧的位置为底座凸台上。一、夹紧力的方向夹紧力的方向要求如下：夹紧力应垂直于主要定位基准面；夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。二、夹紧力的作用点夹紧力的作用点是指夹紧元件与工件想接触的一小块面积。选择夹紧力的作用点位置和数目时，应考虑工件定位可靠，防止夹紧变形，确保工序的加工精度。夹紧力的作用点应能保持工件定位稳定，而不知引起工件发生位移和偏转；夹紧力的作用点，应使被夹紧工件的夹紧变形尽可能小；夹紧力的作用点应尽可能靠近工件加工表面，以提高定位稳定性和夹紧可靠性。三、夹紧力的大小切削力及夹紧力的计算：刀具：高速钢锥柄麻花钻头（）垂直分力：查得其中，=420=1.0=0.8=1.33=0.3F=420×13×1.0×0.3×0.8×1.33=1742.8（N）转矩根据参考文献[15]表1-2-1——安全系数——基本安全系数1.5——加工性质系数1.0——刀具钝化系数1.2——断续切削系数1.2∴为克服水平切削力，实际夹紧力N为：∴其中，为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数机床为八把刀具同时加工，则所需夹紧力为8N=8×7528.8=60230.4(N)夹紧机构选择螺旋夹紧机构，加紧方式为液压夹紧。具体见夹具图。四、夹具使用方法工件移动到夹具上以后，转动手轮，手轮带动轴上面的凸轮，凸轮顶起定位销外面的套筒，使定位销进入定位孔，启动液压缸，活塞推动推杆给压板向上的力，压板压紧工件。5设计总结为时几个月的毕业设计即将结束，在此次毕业设计中我收获了很多，这次的设计也让我学到了很多。在此次设计中，刚拿到设计题目时感觉有些茫然，不知道从哪里下手。后来在指导老师的帮助下，确定了方向，然后查阅相关的课本。在这次设计中，我的指导老师齐老师给了我很大的帮助，因为在之前的课程中我拉下了很多的课程。所以在这次设计时有很多不懂不明白的知识。是我的指导老师对我进行辅导，告诉我看那本书。在这次设计中我学到了很多。并且也懂得了许多设计之外的事情。我相信着对于我以后的工作有莫大的帮助。在这次的毕业设计中，我的设计题目是双级减速器连接孔的钻削加工的夹具设计和组合机床的设计，刚开始在老师的帮助下我开始按着组合机床简明设计手册的资料开始自己的设计，最初，老师给我的要求是要先了解所要加工的零件，于是我参考书上的内容对双级减速器有了很大程度上的了解，并且画出了双极减速器的装配图。我要设计的是8×Φ13的连接孔，在根据工件的类型，特点。选择工件的定位方式，然后确定组合机床的类型。进而进行组合机床的工艺方案的拟定。然后根据组合机床简明设计手册进行组合机床切削用量的选择。在这一系列的计算中，由于我的粗心大意，出现了好多错误，在老师和同学的帮助下，我及时的修改过来。最后进行组合机床配置形式的选择，由于被加工连接孔的中心线与定位基准面垂直且工件较长，所以我选择一次钻完，所以选择多工位钻床，为了提高生产效率，对有效时间的节约，选择在一台组合机床上完成加工。在进行夹具设计时，在确定了定位方式后。进行了加紧机构的设计，进而根据夹具设计手册选用了钻模板和钻套。最后，在确定了夹具结构方案后，绘制夹具总图。在这次的毕业设计过程中，由于涉及的图纸都要用CAD画出来，所以对于CAD的知识进行了更熟练的操作，在这次的设计中，不仅让我补回了以往学习的时候丢下的知识，更让我学到了很多新的知识，并且学到了一些处理事情问题的方法，我相信这对于我以后的工作生活有很大帮助。参考文献[1]谢家瀛.组合机床设计简明手册[M].北京：机械工业出版社2006年6月.[2]彭文生李志明黄华梁.机械设计[M].北京：高等教育出版社2006年5月.[3]王先逵.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社2008年2月.[4]杜文君.机械制造技术装备及设计（新版）[M].天津：天津大学出版社2007年10月.[5]于永泗齐民.机械工程材料[M].大连：大连理工大学出版社2007年2月.[6]刘鸿文.简明材料力学[M].北京：高等教育出版社2007年12月.[7]唐增宝常建娥.机械设计课程设计[M].武汉：华中科技大学出版版社2006年4月.[8]李军杨叔子李培根.互换性与测量技术[M].武汉：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