包縫機(jī)機(jī)體鉆孔組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書】
包縫機(jī)機(jī)體鉆孔組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì)【含CAD圖紙、說(shuō)明書】,含CAD圖紙、說(shuō)明書,包縫機(jī),機(jī)體,鉆孔,組合,機(jī)床,總體,整體,夾具,設(shè)計(jì),cad,圖紙,說(shuō)明書,仿單
目 錄
1 前言 1
2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 3
2.1 總體方案論證 3
2.1.1 加工對(duì)象工藝性分析 3
2.1.2 機(jī)床配置型式的選擇 3
2.1.3 定位基準(zhǔn)的選擇 4
2.2 確定切削用量及選擇刀具 4
2.2.1 選擇切削用量 4
2.2.2 計(jì)算切削力、切削扭矩及切削功率 6
2.2.3 刀具耐用度的計(jì)算 10
2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 10
2.3 三圖一卡設(shè)計(jì) 10
2.3.1 被加工零件工序圖 10
2.3.2 加工示意圖 11
2.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 12
2.3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 15
3 組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 17
3.1 零件的工藝性分析 17
3.1.1 夾具設(shè)計(jì)的基本要求 17
3.1.2 夾具總體結(jié)構(gòu)構(gòu)思 17
3.2 定位方案的確定 18
3.2.1 定位方案的論證 18
3.2.2 定位基準(zhǔn)的選擇 18
3.2.3 定位的實(shí)現(xiàn)方法 18
3.3 夾緊方案確定 20
3.3.1夾緊裝置的確定 20
3.3.2夾緊力的確定 21
3.4 導(dǎo)向裝置的選擇 22
3.4.1鉆模套型式的選擇和設(shè)計(jì) 22
3.4.2鉆模板的類型和設(shè)計(jì) 23
3.5 誤差分析 24
3.5.1 影響加工精度的因素 24
3.5.2 保證加工精度的條件 25
3.6 夾具體確定 26
4 結(jié)論 27
參考文獻(xiàn) 28
致 謝 29
附 錄 30
1 前言
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要,以大量通用部件為基礎(chǔ),配以少量專用部件組成的一種高效的專用機(jī)床。組合機(jī)床通常是多刀、多面、多工序、多工位加工,使用繼電器- 接觸器控制,電氣線路復(fù)雜,故障率高,操作人員的維修任務(wù)重,設(shè)備的使用率低在組合機(jī)床的諸多零件中,主軸箱是組合機(jī)床設(shè)計(jì)過(guò)程中工作量最大的部件,因?yàn)橥ǔＶ鬏S箱是采用一根動(dòng)力軸帶動(dòng)多根主軸的工作方式,各傳動(dòng)軸必須在有限的標(biāo)準(zhǔn)箱體空間中找到適宜的分布位置并避免干涉,而各軸的設(shè)計(jì)又必須保證其轉(zhuǎn)速、旋向、強(qiáng)度和剛度,因此難度大、設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)。在批量設(shè)計(jì)某生產(chǎn)線的組合機(jī)床主軸箱中,為提高設(shè)計(jì)質(zhì)量,縮短設(shè)計(jì)周期,我們采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)組合機(jī)床主軸箱,取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。組合機(jī)床的分類繁多,有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床,有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式,還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等;如臥式單面多孔加工組合機(jī)床的液壓系統(tǒng), 可完成自動(dòng)工作循環(huán): 快進(jìn)、工進(jìn)、快退、停止; 能同時(shí)驅(qū)動(dòng)多根主軸進(jìn)行鉆孔加工。鉆孔時(shí)是靠主軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩T及主軸的轉(zhuǎn)速n進(jìn)行鉆孔。在鉆孔過(guò)程中外負(fù)載經(jīng)常是變化的, 當(dāng)鉆頭上的負(fù)載增大, 即轉(zhuǎn)矩增大時(shí), 要求轉(zhuǎn)速能自動(dòng)下降, 當(dāng)鉆頭上的負(fù)載減小, 即轉(zhuǎn)矩減小時(shí), 要求轉(zhuǎn)速能自動(dòng)升高, 保證鉆孔時(shí)消耗的功率為恒定值。組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。隨著綜合自動(dòng)化的發(fā)展，其工藝范圍正擴(kuò)大到車外圓、行星銑削、拉削、推削、磨削、拋光、沖壓等工序。此外，還可以完成焊接、熱處理、自動(dòng)裝配和檢測(cè)、清洗和零件分類及打印等非切削工作。
國(guó)內(nèi)外的工業(yè)發(fā)展史告訴我們，實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化是一個(gè)由低級(jí)到高級(jí)、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由不完善到完善的發(fā)展過(guò)程。當(dāng)機(jī)器的操作采用自動(dòng)控制器后，生產(chǎn)方式才從機(jī)械化逐步過(guò)渡到機(jī)械控制（傳統(tǒng)）自動(dòng)化、數(shù)字控制自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)化。只有建立了自動(dòng)化工廠后，生產(chǎn)過(guò)程才能全盤自動(dòng)化，才能使生產(chǎn)率全面提高，達(dá)到自動(dòng)化的高級(jí)理想階段。
本次設(shè)計(jì)的課題是包縫機(jī)機(jī)組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì)。該課題來(lái)源于江淮動(dòng)力集團(tuán)。現(xiàn)在該集團(tuán)迫切需要改善現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，進(jìn)行提高生產(chǎn)率、改善產(chǎn)品質(zhì)量方面的技術(shù)改造，使產(chǎn)品的合格率上升，增加產(chǎn)量，適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，提高經(jīng)濟(jì)效益。
本設(shè)計(jì)主要針對(duì)機(jī)體左右兩個(gè)面上加工多個(gè)孔、生產(chǎn)率低、位置精度誤差大的問(wèn)題而設(shè)計(jì)的，從而保證孔的位置精度、提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。為了提高加工精度，降低成本，提高生產(chǎn)效率，有必要設(shè)計(jì)一種組合機(jī)床來(lái)滿足左右兩面同時(shí)鉆孔的需要。本次設(shè)計(jì)分總體設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)、左多軸箱設(shè)計(jì)、右多軸箱設(shè)計(jì)三個(gè)部分。我主要負(fù)責(zé)夾具部分的設(shè)計(jì)，總體設(shè)計(jì)由我和另外二位同學(xué)共同完成。在設(shè)計(jì)組合機(jī)床過(guò)程中，組合機(jī)床夾具的設(shè)計(jì)是整個(gè)組合機(jī)床設(shè)計(jì)工作的重要部分之一。雖然夾具零件的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，使設(shè)計(jì)工作量大為減少，設(shè)計(jì)周期大為縮短，但在夾具設(shè)計(jì)過(guò)程中，在保證加工精度的前提下，如何綜合考慮生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性和勞動(dòng)條件等因素，還有一定的難度。
設(shè)計(jì)該組合機(jī)床思路如下：認(rèn)真分析零件的特點(diǎn)，研究其尺寸、形狀、材料、硬度、重量、加工部位的結(jié)構(gòu)及加工精度和表面粗糙度要求等內(nèi)容，以確定零件在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及加工方法，選擇加工的定位基準(zhǔn)及夾壓方案，決定工步和刀具種類及其結(jié)構(gòu)形式，選擇合適的切削用量，確定組合機(jī)床的配制形式、制定影響機(jī)床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。根據(jù)被加工零件的工藝要求確定刀具，再由刀具直徑計(jì)算切削力，切削扭矩，切削功率，然后選擇各通用部件，最后按裝配關(guān)系組裝成組合機(jī)床。
本說(shuō)明書以設(shè)計(jì)臥式雙面鉆孔組合機(jī)床為主線，闡述了刀具的選擇和夾具設(shè)計(jì)的過(guò)程。在第2章中著重介紹了組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)。在總體設(shè)計(jì)中，首先是被加工零件的工藝分析，然后是總體方案的論證，在比較了許多方案之后，結(jié)合本道工序加工的特點(diǎn)最終選擇臥式雙面的機(jī)床配置型式。再結(jié)合本道工序的特點(diǎn)選擇刀具。根據(jù)選擇的切削用量，計(jì)算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率等，再確定刀具的大小和型式。在確定這些設(shè)計(jì)計(jì)算后，然后是繪制組合機(jī)床的“三圖一卡”—被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡。在第3章中，主要介紹了夾具的設(shè)計(jì)。夾具設(shè)計(jì)是組合機(jī)床設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的組成部分。夾具設(shè)計(jì)時(shí)，首先確定工件的定位方案，然后選擇夾緊方案，估算夾緊力大小，最終完成夾具的零部件設(shè)計(jì)。最后根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制夾具裝配圖和主要的零件圖。
2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
2.1 總體方案論證
2.1.1 加工對(duì)象工藝性的分析
A.本機(jī)床被加工零件特點(diǎn)
該加工零件為包縫機(jī)機(jī)體。材料HT200，其硬度為HB190—240，重量36.5Kg，在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完畢。
B.本機(jī)床被加工零件的加工工序及加工精度
本道工序：鉆左面、右面的孔，本設(shè)備的主要功能是完成包縫機(jī)機(jī)體左、右兩個(gè)面上20個(gè)孔的加工。具體加工內(nèi)容及加工精度是：
a.鉆左側(cè)面（即機(jī)體上面）上11個(gè)孔：鉆2×Φ10孔，深13，各孔位置度公差為Φ0.03mm；鉆2×Φ5孔深18，各孔位置度公差為Φ0.03mm；鉆2×Φ4.2孔，深12，各孔位置度公差為Φ0.03mm；鉆Φ4.2孔，深9；鉆2×Φ3.3孔，深10；鉆2×Φ3.3孔，深9，個(gè)各孔位置度公差為Φ0.03mm。
b.鉆右側(cè)面（即機(jī)體下面）上9個(gè)孔：鉆Φ3.3孔，深9，各孔位置度公差為Φ0.03mm；鉆；7×Φ3.3孔，深11，各孔位置度公差為Φ0.03mm；鉆Φ3.3孔，深12。
2.1.2 機(jī)床配置型式的選擇
根據(jù)選定的工藝方案確定機(jī)床的配置型式，并定出影響機(jī)床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。既要考慮能實(shí)現(xiàn)工藝方案，以確保零件的精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)率，又要考慮機(jī)床操作方便可靠，易于維修，且潤(rùn)滑、冷卻、排屑情況良好。對(duì)同一個(gè)零件的加工，可能會(huì)有各種不同的工藝方案和機(jī)床配置方案，在最后決定采取哪種方案時(shí)，絕不能草率，要全面地看問(wèn)題，綜合分析各方面的情況，進(jìn)行多種方案的對(duì)比，從中選擇最佳方案。
各種形式的單工位組合機(jī)床，具有固定式夾具，通?？砂惭b一個(gè)工件，夾具和工件固定不動(dòng)，能保證加工表面有較高的相互位置精度，特別適用于大中型箱體類零件的加工。根據(jù)配置動(dòng)力部件的型式和數(shù)量，這種機(jī)床可分為單面、多面復(fù)合式。利用多軸箱同時(shí)從幾個(gè)方面對(duì)工件進(jìn)行加工。但其機(jī)動(dòng)時(shí)間不能與輔助時(shí)間重合，因而生產(chǎn)率比多工位機(jī)床低。
機(jī)床的配置型式主要有臥式和立式兩種。臥式組合機(jī)床床身由滑座、側(cè)底座及中間底座組合而成。其優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配工藝性好，無(wú)漏油現(xiàn)象；同時(shí)，安裝、調(diào)試與運(yùn)輸也都比較方便；而且，機(jī)床重心較低，有利于減小振動(dòng)。其缺點(diǎn)是削弱了床身的剛性，占地面積大。立式組合機(jī)床床身由滑座、立柱及立柱底座組成。其優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，自由度大，操作方便。其缺點(diǎn)是機(jī)床重心高，振動(dòng)大。
在認(rèn)真分析了被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及所選擇的加工工藝方案，又由組合機(jī)床的特點(diǎn)及適應(yīng)性，確定設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的配置型式為單工位臥式雙面鉆組合機(jī)床。
2.1.3 定位基準(zhǔn)的選擇
被加工零件為包縫機(jī)機(jī)體體屬箱體類零件，本工序加工為雙面同時(shí)鉆孔，加工工序集中、精度要求高。由于箱體零件的定位方案一般有兩種，“一面兩孔”和“三平面”定位方法。
A. “一面雙孔”的定位方法 它的特點(diǎn)是：
a.可以簡(jiǎn)便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。
b.有同時(shí)加工零件五個(gè)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.“一面雙孔”可作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準(zhǔn)，使零件整個(gè)工藝過(guò)程基準(zhǔn)統(tǒng)一，從而減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的累積誤差，有利于保證零件的加工精度。同時(shí)，使機(jī)床各個(gè)工序（工位）的許多部件實(shí)現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計(jì)、制造周期，降低成本。
d.易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位、夾緊，并有利于防止切削落于定位基面上。
B.“三平面”定位方法 它的特點(diǎn)是：
a.可以簡(jiǎn)便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。
b.有同時(shí)加工零件兩個(gè)表面的可能，能高度集中工序。
一般情況下，“一面雙孔”是最常用的定位方案，即零件在機(jī)床上放置的底面及底面上的兩個(gè)孔作為定位基準(zhǔn)，通過(guò)一個(gè)平面和兩個(gè)定位銷限制其六個(gè)自由度。本機(jī)床加工時(shí)采用的定位方式就是一面雙孔定位，以后面為定位基準(zhǔn)面，限制三個(gè)自由度；一個(gè)短的圓柱限制兩個(gè)自由度，最后一個(gè)削邊銷限制一個(gè)自由度，這樣工件的6個(gè)自由度被完全約束了也就得到了完全的定位。
2.2 確定切削用量及選擇刀具
2.2.1 選擇切削用量
對(duì)于20個(gè)被加工孔，采用查表法選擇切削用量，從文獻(xiàn)[1]P.130表6-11中選取。由于鉆孔的切削用量還與鉆孔深度有關(guān)，隨孔深的增加而逐漸遞減，其遞減值按文獻(xiàn)[1]P.131表6-12選取。降低進(jìn)給量的目的是為了減小軸向切削力，以避免鉆頭折段。鉆孔深度較大時(shí)，由于冷卻排屑條件都較差，是刀具壽命有所降低。降低切削速度主要是為了提高刀具壽命，并使加工較深孔時(shí)鉆頭的壽命與加工其他淺孔時(shí)鉆頭的壽命比較接近。
切削用量選擇是否合理，對(duì)組合機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率、刀具耐用度、機(jī)床的布局形式及正常工作均有很大影響。組合機(jī)床多軸箱上所以的刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)。查文獻(xiàn)[1]得硬度HB190-240時(shí)，高速鋼鉆頭的切削用量如表2-1：
表2-1高速鋼鉆頭切削用量
加工材料
加工直徑（mm）
切削速度(m/min)
進(jìn)給量(mm/r)
鑄鐵
190～240HBS
6～12
10～18
0.1～0.18
>12～22
>0.18～0.25
在選擇切削速度時(shí)，要求同一多軸箱上各刀具每分鐘進(jìn)給量必須相等并等于滑臺(tái)的工進(jìn)速度（單位為mm/min）,因此，一般先按各刀具選擇較合理的轉(zhuǎn)速(單位為r/min)和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（單位為mm/r），再根據(jù)其工作時(shí)間最長(zhǎng)、負(fù)荷最重、刃磨較困難的所謂“限制性刀具”來(lái)確定并調(diào)整每轉(zhuǎn)進(jìn)給量和轉(zhuǎn)速，通過(guò)“試湊法”來(lái)滿足每分鐘進(jìn)給量相同的要求，即
（2-1）
在選擇了轉(zhuǎn)速后就可以根據(jù)公式
（2-2）
選擇合理的切削速度。
A.左側(cè)面上11個(gè)孔的切削用量的選擇
a.孔2×Φ5，深13，
由硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0..05～0.1mm/r,初選n=1000r/min, f =0.08mm/r,則由（2-2）
得：v=π×5×1000/1000=15.7m/min
b.孔2×Φ5,深18，
由硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0..05～0.1mm/r,初選n=1000r/min, f =0.08mm/r, 則由（2-2）
得：v=π×5×1000/1000=15.7m/min
c.孔2×Φ4.2，深12，
由硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0..05～0.1mm/r, 初選n=1250r/min, f =0.064mm/r, 則由（2-2）
得：v=π×4.2×1250/1000=16.49m/min
d.孔Φ4.2,深9
由硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0..05～0.1mm/r, 初選n=1250r/min, f =0.064mm/r, 則由（2-2）
得: v=π×4.2×1250/1000=16.49m/min
e.孔2×Φ3.3,深9
由硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0..05～0.1mm/r, 初選n=1600r/min, f =0.05mm/r, 則由（2-2）
得: v=π×3.3×1600/1000=16.58m/min
f:孔2×Φ3.3,深10
由硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0..05～0.1mm/r, 初選n=1600r/min, f =0.05mm/r, 則由（2-2）
得: v=π×3.3×1600/1000=16.58m/min
B.右側(cè)面上9個(gè)孔的切削用量的選擇
a.孔Φ3.3,深9
由硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0..05～0.1mm/r,,初選n=1600r/min, f =0.05mm/r,則由（2-2）
得：v=π×3.3×1600/1000=16.58m/min
b.孔7 ×Φ3.3,深11
由硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0..05～0.1mm/r, , 初選n=1600r/min, f =0.05mm/r,則由（2-2）
得：v=π×3.3×1600/1000=16.58m/min
c.孔Φ3.3,深12
由硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min, f ＞0..05～0.1mm/r, , 初選n=1250r/min, f =0.064mm/r,則由（2-2）
得：v=π×3.3×1250/1000=12.95m/min
表2-2 加工各個(gè)孔的進(jìn)給量，工進(jìn)速度及切削速度
孔徑
切削用量
5
5
4.2
4.2
3.3
3.3
3.3
3.3
3.3
v(m/min)
15．7
15．7
16．49
16．49
16．58
16．58
16．58
16．58
12．95
f (mm/r)
0．08
0．08
0．064
0．064
0．05
0．05
0．05
0．05
0．064
n (r/min)
1000
1000
1250
1250
1600
1600
1600
1600
1250
2.2.2 計(jì)算切削力、切削扭矩及切削功率
根據(jù)文獻(xiàn)[1]P.134表6-20中公式
(2-3)
(2-4)
(2-5)
式中， F ——切削力（N）；
T ——切削轉(zhuǎn)矩（Nmm）
P ——切削功率（kW）；
v ——切削速度（m/min）；
f ——進(jìn)給量（mm/r）；
D ——加工（或鉆頭）直徑（mm）；
HB ——布氏硬度。，在本設(shè)計(jì)中，， ，得HB=223。
由以上公式可得：
A.左側(cè)面鉆孔
a.鉆2×Φ5,深13
由公式（2-3）得：
=26×5×0.080.8×2230.6
=441.98 N
由公式（2-4）得：
=10×51.9×0.080.8×2230.6
=726.3 Nmm
由公式（2-5）得：
=
=0.074kW
b.鉆2×Φ5,深18
由公式（2-3）得：
=26×5×0.080.8×2230.6
=441.98 N
由公式（2-4）得：
=10×51.9×0.080.8×2230.6
=723.6Nmm
由公式（2-5）得：
=
=0.074kW
c.鉆孔2×Φ4.2，深12
由公式（2-3）得：
=26×4.2×0.0640.8×2230.6
=310.56 N
由公式（2-4）得：
=10×4.21.9×0.0640.8×2230.6
=434.61Nmm
由公式（2-5）得：
=
=0.056 kW
d.孔Φ4.2,深9
由公式（2-3）得：
= 264.2 0.0640.8×2230.6
=310.56 N
由公式（2-4）得：
=10×4.21.9×0.064.8×2230.6
=434.61Nmm
由公式（2-5）得：
=
=0.056 kW
e.孔2×Φ3.3,深9
由公式（2-3）得：
= 263.30.050.8×2230.6
=200.28 N
由公式（2-4）得：
=10×3.31.9×0.058×2230.6
=225.6 Nmm
由公式（2-5）得：
=
=0.037 kW
f:孔2×Φ3.3,深10
由公式（2-3）得：
= 263.30.050.8×2230.6
=200.28 N
由公式（2-4）得：
=10×3.31.9×0.058×2230.6
=225.6 Nmm
由公式（2-5）得：
=
=0.037 kW
B.右側(cè)面鉆孔
a.鉆Φ3.3,深9
由公式（2-3）得：
= 263.30.050.8×2230.6
=200.28 N
由公式（2-4）得：
=10×3.31.9×0.058×2230.6
=225.6 Nmm
由公式（2-5）得：
=
=0.037 KW
b.鉆孔7Φ3.3，深11
由公式（2-3）得：
=26×3.3×0.050.8×2230.6
=200.28 N
由公式（2-4）得：
=10×3.31.9×0.050.8×2230.6
=225.6 Nmm
由公式（2-5）得：
=
=0.037 Kw
c. 鉆孔Φ3.3，深12
由公式（2-3）得：
=26×3.3×0.0640.8×2230.6
=244.01 N
由公式（2-4）得：
=10×3.31.9×0.0640.8×2230.6
=274.85 Nmm
由公式（2-5）得：
=
=0.035 Kw
表2-3加工各個(gè)孔的切削力、切削轉(zhuǎn)矩及切削功率
孔徑
F（N）
M（Nmm）
P（kw）
5
441．8
726．3
0．074
5
441．8
726．3
0．074
4．2
310．56
434．61
0．056
4．2
310．56
434．61
0．056
3．3
200．28
225．6
0．037
3．3
200．28
225．6
0．037
3．3
200．28
225．6
0．037
3．3
200．28
225．6
0．037
3．3
244．01
274．85
0．035
2.2.3刀具耐用度的計(jì)算
確定刀具耐用度，用以驗(yàn)證選用量或刀具是否合理，刀具的耐用度至少大于4個(gè)小時(shí)。查閱文獻(xiàn)[2]中公式：
（2-6）
式中：
—— 刀具耐用度，單位min；
—— 鉆頭直徑，單位mm；
—— 切削速度，單位m/min；
—— 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，單位mm/r；
—— 布氏硬度。
選擇Φ6.6mm的鉆頭進(jìn)行計(jì)算：
根據(jù)計(jì)算，所得刀具耐用度滿足要求。
2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)
根據(jù)工藝要求及加工精度的要求，加工31個(gè)孔的刀具均采用標(biāo)準(zhǔn)錐柄長(zhǎng)麻花鉆。
2.3三圖一卡設(shè)計(jì)
2.3.1 被加工零件工序圖
被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床（或自動(dòng)線）上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計(jì)研制合同外，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。
a.被加工零件
名稱及編號(hào)：包縫機(jī)機(jī)體
材料及硬度：HT200 HB190—240
b.定位基準(zhǔn)及夾壓點(diǎn)的選擇
針對(duì)機(jī)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，宜選用“一面雙孔”定位基準(zhǔn)，不可采用“三平面”定位基準(zhǔn)的方法。在選擇夾壓部位時(shí)應(yīng)注意零件夾壓后定位穩(wěn)定和避免零件夾壓后變形的問(wèn)題，可以選擇上表面夾壓。
c.圖中符號(hào)
↓夾緊點(diǎn) 定位基面
本工序加工的是在機(jī)體的左右兩邊同時(shí)加工20個(gè)孔，詳見(jiàn)附錄1。
2.3.2 加工示意圖
加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的。是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖。零件加工的工藝方案要通過(guò)加工示意圖反映出來(lái)。加工示意圖表示被加工零件在機(jī)床上的加工過(guò)程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機(jī)床各部件間的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等。
A.刀具的選擇
在編制加工示意圖的過(guò)程中，首先是對(duì)刀具進(jìn)行選擇。一臺(tái)機(jī)床刀具的選擇是否合理，直接影響到機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率和工作情況。因而正確選擇刀具是一個(gè)相當(dāng)重要的工作。刀具的選擇要考慮到工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生產(chǎn)率要求等因素。鉆孔刀具其直徑應(yīng)與加工終了時(shí)刀具后端和導(dǎo)向套外端有一定的距離。
刀具直徑的選擇應(yīng)與加工部位尺寸、精度相適應(yīng)?？爪?選擇刀具Φ5G7；孔Φ4.2選擇刀具Φ4.2G7；孔Φ3.3選擇刀具Φ3.3G7。
B.導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇
組合機(jī)床鉆孔時(shí)，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來(lái)保證的。導(dǎo)向裝置的作用是：保證刀具相對(duì)工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。
本課題中加工20個(gè)孔時(shí)，由于是大批大量生產(chǎn)，考慮到當(dāng)導(dǎo)套磨損時(shí)，便于更換，避免使整個(gè)鉆模板報(bào)廢，以節(jié)約成本，所以導(dǎo)向裝置選用可換導(dǎo)套。
對(duì)于加工Φ5孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=10mm，D1=15 mm，D2=18mm，L=20mm，
對(duì)于加工Φ4.2孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=10mm，D1=15 mm，D2=18 mm，L=20mm，
對(duì)于加工Φ3.3孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=8mm，D1=12mm，D2=15mm，L=16mm，
C.確定主軸、尺寸、外伸尺寸
在該課題中，主軸用于鉆孔，選用滾珠軸承主軸。又因?yàn)楦?dòng)卡頭與刀具剛性連接，所以該主軸屬于長(zhǎng)主軸。故本課題中的主軸均為滾珠軸承長(zhǎng)主軸。
根據(jù)由選定的切削用量計(jì)算得到的切削轉(zhuǎn)矩T，由[1]P.43公式
(2-7)
式中，d—軸的直徑（㎜）；
T—軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（Nm）；
B—系數(shù)，本課題中主軸為非剛性主軸，取B=6.2。
由公式可得：
左邊軸 d=10.17 mm
右邊軸 d=7.38 mm
考慮到安裝過(guò)程中軸的互換性、安裝方便等因素，20根主軸軸徑均取為15mm。根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑，查[1]P.44表3-6可得到主軸外伸尺寸及接桿莫氏圓錐號(hào)。主軸軸徑d=15mm時(shí)，主軸外伸尺寸為：,L=85mm；接桿莫氏圓錐號(hào)為１。
D.動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定
a.工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定
工作進(jìn)給長(zhǎng)度，應(yīng)等于加工部位長(zhǎng)度L（多軸加工時(shí)按最長(zhǎng)孔計(jì)算）與刀具切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和。切入長(zhǎng)度一般為5～10mm，根據(jù)工件端面的誤差情況確定。由于加工的孔均為螺紋底孔，即盲孔，所以各個(gè)孔的切出長(zhǎng)度均為零。兩個(gè)面上鉆孔時(shí)的工作進(jìn)給長(zhǎng)度見(jiàn)下表：
表2-4 工作進(jìn)給長(zhǎng)度
L
d
左主軸箱
18
10
5
8
36
右主軸箱
12
10
3.3
5
27
b.進(jìn)給長(zhǎng)度的確定
快速進(jìn)給是指動(dòng)力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置。初步選定兩個(gè)主軸箱上刀具的快速進(jìn)給長(zhǎng)度分別為50mm和70mm。
c.快速退回長(zhǎng)度的確定
快速退回長(zhǎng)度等于快速進(jìn)給和工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和。由已確定的快速進(jìn)給和工作進(jìn)給長(zhǎng)度可知，兩面快速退回長(zhǎng)度分別為106mm和77mm。
d.動(dòng)力部件總行程的確定
動(dòng)力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。兩面的前備量取80mm，后備量取140mm，則總行程分別為326mm和297mm。
本工序是確定主軸直徑，刀具類型及導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇，詳見(jiàn)附錄2。
2.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是用來(lái)表示機(jī)床的配置型式、主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相互聯(lián)系、運(yùn)動(dòng)關(guān)系和操作方位的總體布局。用以檢驗(yàn)各部件相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適；它為多軸箱、夾具等專用部件設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)；它可以看成是簡(jiǎn)化的機(jī)床總圖。
2.3.3 .1選擇動(dòng)力部件
A.動(dòng)力滑臺(tái)形式的選擇
本組合機(jī)床采用的是機(jī)械滑臺(tái)。
根據(jù)已定的工藝方案和機(jī)床配置形式并結(jié)合使用及修理等因素，確定機(jī)床為臥式雙面單工位機(jī)械傳動(dòng)組合機(jī)床，機(jī)械滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，選用配套的動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)主軸箱鉆孔主軸。
B.動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)的選擇
a.根據(jù)選定的切削用量計(jì)算得到的單根主軸的進(jìn)給力，按文獻(xiàn)[1] P.62式
（2-8）
式中，—各主軸所需的 向切削力，單位為N。則
左主軸箱
右主軸箱
實(shí)際上,為克服滑臺(tái)移動(dòng)引起的摩擦阻力，動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給力應(yīng)大于。
b.進(jìn)給速度
c.最大行程 L=400mm
d.動(dòng)力滑臺(tái)導(dǎo)軌型式
動(dòng)力滑臺(tái)導(dǎo)軌組合有“矩—矩”和“矩—心”兩種型式。前者一般多用于帶導(dǎo)向刀具進(jìn)行加工的機(jī)床及其他粗加工機(jī)床，后者主要用于不帶導(dǎo)向的剛性主軸加工及其它精加工機(jī)床。由此可知，本機(jī)床選用“矩—矩”式最合適。
考慮到所需的進(jìn)給力、最小進(jìn)給速度、切削功率、行程、主軸箱輪廓尺寸等因素，為了保證工作的穩(wěn)定性，由文獻(xiàn)[1]P.91表5-1，左、右兩面的機(jī)械滑臺(tái)均選用1HJ25IB型。臺(tái)面寬250mm，臺(tái)面長(zhǎng)500mm,行程長(zhǎng)400mm，允許最大進(jìn)給力8000N，快速行程速度20.6～380m/min，工進(jìn)速度8.01mm/min。
C.動(dòng)力箱型號(hào)的選擇
由切削用量計(jì)算得到的各主軸的切削功率的總和，根據(jù)[1]P.47頁(yè)公式
（2-9）
式中, —消耗于各主軸的切削功率的總和（kW）；
—多軸箱的傳動(dòng)效率,加工黑色金屬時(shí)取0.8～0.9，加工有色金屬時(shí)取0.7～0.8；主軸數(shù)多、傳動(dòng)復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大值。本課題中，被加工零件材料為灰鑄鐵，屬黑色金屬，又主軸數(shù)量較多、傳動(dòng)復(fù)雜，故取。
左主軸箱：
則
右主軸箱：
則
根據(jù)滑臺(tái)的配套要求，滑臺(tái)額定功率應(yīng)大于電機(jī)功率的原則，查[1] P.114～115表5-39得出動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號(hào)
表2-5 動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號(hào)選擇
動(dòng)力箱型號(hào)
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
電動(dòng)機(jī)功率(kW)
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)
輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min)
左主軸箱
1TD25IB
Y100L-4
2.2
1420
720
右主軸箱
1TD25IB
Y100L-4
2.2
1420
720
D.配套通用部件的選擇
側(cè)底座1CC251，其高度H=560mm。根據(jù)夾具體的尺寸，自行設(shè)計(jì)中間底座。
2.3.3 .2確定機(jī)床裝料高度H
裝料高度是指機(jī)床上工件的定位基準(zhǔn)面到地面的垂直距離。本課題中，工件最低孔位置，主軸箱最低主軸高度，側(cè)底座高度，綜合以上因素，該組合機(jī)床裝料高度取H=960mm。
2.3.3 .3 確定主軸箱輪廓尺寸
主要需確定的尺寸是主軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度。主軸箱寬度B、高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按下式計(jì)算：
（2-10）
（2-11）
式中，b—工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（mm）；
—最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（mm）；
h—工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（mm）；
—最低主軸高度（mm）。
其中，還與工件最低孔位置（）、機(jī)床裝料高度（H=930mm）、滑臺(tái)滑座總高（）、側(cè)底座高度（）、滑座與側(cè)底座之間的調(diào)整墊高度（）等尺寸有關(guān)。對(duì)于臥式組合機(jī)床，要保證潤(rùn)滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦，本組合機(jī)床按式
（2-12）
計(jì)算，得：
,取，則求出主軸箱輪廓尺寸：
根據(jù)上述計(jì)算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸為B×H=400mm×400mm。
本工序是對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)床的整體布局，詳見(jiàn)附錄3。
2.3.4機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡
已知：機(jī)動(dòng)時(shí)間0.45min 裝卸工件時(shí)間1.5min
單件工時(shí)1.9778min/件
a.理想生產(chǎn)率Q（件/h）
理想生產(chǎn)率是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)（包括備品及廢品率）所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。用《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P.51公式
（2-13）
計(jì)算，式中， N—年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件），本課題中N=58000件；
—全年工時(shí)總數(shù)，本課題以單班7小時(shí)計(jì)，則。
則
b.實(shí)際生產(chǎn)率Q1（件/h）
實(shí)際生產(chǎn)率是指所設(shè)計(jì)的機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。即公式[1]P.51
（2-14）
式中，—生產(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間（min）。
則
c.機(jī)床負(fù)荷率
機(jī)床負(fù)荷率為理性鄉(xiāng)生產(chǎn)率與實(shí)際生產(chǎn)率之比。即公式[1]P.52
（2-1則
生產(chǎn)率計(jì)算卡見(jiàn)表2-6
生產(chǎn)率計(jì)算卡
被加工零件
圖號(hào)
YZJ651-00
毛坯種類
鑄件
名稱
包縫機(jī)機(jī)體
毛坯質(zhì)量
材料
HT200
硬度
HB190-240
工序名稱
工序號(hào)
序號(hào)
工序名稱
被加工零件數(shù)量
加工直徑
加工長(zhǎng)度
工作行程
切削速度
轉(zhuǎn)速
進(jìn)給量f
進(jìn)給速度
工時(shí)
機(jī)加工時(shí)間
輔助時(shí)間
共計(jì)
1
裝卸工件
1
1.5
1.5
2
右動(dòng)力部件
快進(jìn)
50
10000
0.005
0.005
鉆1×￠3.3孔
3.3
9
27
16.5792
1600
0.05
80
鉆7×￠3.3孔
3.3
11
27
16.5792
1600
0.05
80
鉆1×￠3.3孔
3.3
12
27
12.9525
1250
0.064
80
0.0375
0.0375
快退
77
10000
0.0077
0.0077
3
作動(dòng)力部件
快進(jìn)
70
6300
0.011
0.011
鉆2×￠5孔
5
13
36
15.7
1000
0.08
80
鉆2×￠5孔
5
18
36
15.7
1000
0.08
80
鉆2×￠4.2孔
4.2
12
36
16.485
1250
0.064
80
鉆1×￠4.2孔
4.2
9
36
16.485
1250
0.064
80
鉆2×￠3.3孔
3.3
9
36
16.5792
1600
0.05
80
鉆2×￠3.3孔
3.3
10
36
16.5792
1600
0.05
80
0.45
0.45
快退
106
6300
0.0168
0.0168
備注
裝卸工件時(shí)間取決于操作者熟練程度，本機(jī)床計(jì)算時(shí)取1.5min
總計(jì)
1.9778min
單件工時(shí)
1.9778min
機(jī)床生產(chǎn)率
30.04件/h
機(jī)床負(fù)荷率
0.81
3 組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)
3.1 零件的工藝性分析
夾具是組合機(jī)床的重要組成部分，是根據(jù)機(jī)床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專門設(shè)計(jì)的。它是用于實(shí)現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位、夾壓、刀具的導(dǎo)向以及裝卸工件時(shí)的限位等作用。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)在包縫機(jī)機(jī)體進(jìn)行鉆加工所用的夾具。包縫機(jī)機(jī)機(jī)體材料為HT200，其硬度為HB190～240。
3.1.1 夾具設(shè)計(jì)的基本要求
a.保證工件的加工精度
保證工件的加工精度是夾具設(shè)計(jì)的最基本要求。其關(guān)鍵在于，正確地確定定位方案、夾緊方案和刀具導(dǎo)向方式，合理地設(shè)計(jì)夾具的尺寸、公差和技術(shù)要求，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行誤差的分析和計(jì)算。
b.提高生產(chǎn)效率、減低制造成本
夾具設(shè)計(jì)的總體方案應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。在大批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)盡量采用各種快速、高效的結(jié)構(gòu)、自動(dòng)裝置和先進(jìn)的控制方法，以縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率；在中心批量生產(chǎn)中，則要求在滿足夾具功能的前提下，盡量使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，以降低夾具的制造成本。
c.操作方便、省力和安全
夾具的操作要盡量做到方便、省力，如有條件，盡可能采用氣動(dòng)、液壓及其他機(jī)械化夾緊裝置、以減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。并可較好地控制夾緊力。夾具操作位置應(yīng)符合操作工人的習(xí)慣，必要時(shí)應(yīng)有安全保護(hù)裝置，以確保使用安全。
d.便于排屑
夾具的排屑是一個(gè)容易忽視的問(wèn)題，如果排屑功能不好，切屑積集在夾具中，會(huì)破壞工件正確的定位；切屑帶來(lái)的大量熱量會(huì)引起夾具和工件的熱變形，影響加工質(zhì)量；切屑的的清掃又會(huì)增加輔助時(shí)間，降低生產(chǎn)率。切屑積集嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)損傷刀具以致造成設(shè)備事故或工傷事故。因此，排屑問(wèn)題在夾具設(shè)計(jì)時(shí)必須給予充分的注意，在設(shè)計(jì)高效組合機(jī)床夾具時(shí)尤為重要。
e.有良好的結(jié)構(gòu)工藝性
夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、合理，便于加工、裝配、檢驗(yàn)和維修，應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)元件和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
夾具設(shè)計(jì)是一種相互關(guān)聯(lián)的工作，通常是在參閱有關(guān)資料的情況下，按加工要求構(gòu)思出設(shè)計(jì)方案，繪制出圖樣，經(jīng)修改后確定夾具的結(jié)構(gòu)。
3.1.2 夾具總體結(jié)構(gòu)構(gòu)思
根據(jù)被加工零件特點(diǎn),初定夾具總體結(jié)構(gòu)如下:
頂端用塊板通過(guò)人工來(lái)夾緊工件，夾具體上左右各固定一個(gè)鉆模板，通過(guò)它來(lái)達(dá)到孔的位置精度，用一個(gè)手柄將兩個(gè)銷頂上去，把工件的位置定下來(lái)，夾具體通過(guò)螺釘和定位銷與機(jī)床中間底座相連。
3.2 定位方案的確定
3.2.1 定位方案論證
箱體零件的定位方案一般有兩種，“一面兩孔”和“三平面”定位方法。
A.“一面雙孔”的定位方法 它的特點(diǎn)是：
a.可以簡(jiǎn)便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。
b.有同時(shí)加工零件五個(gè)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.“一面雙孔”可作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準(zhǔn)，使零件整個(gè)工藝過(guò)程基準(zhǔn)統(tǒng)一，從而減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的累積誤差，有利于保證零件的加工精度。同時(shí)，使機(jī)床各個(gè)工序（工位）的許多部件實(shí)現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計(jì)、制造周期，降低成本。
d.易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位、夾緊，并有利于防止切削落于定位基面上。
B.“三平面”定位方法 它的特點(diǎn)是：
a.可以簡(jiǎn)便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。
b.有同時(shí)加工零件兩個(gè)表面的可能，能高度集中工序。
采用“一面兩孔”定位方法，有利于提高孔的位置精度。
3.2.2 定位基準(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)選擇的原則
a.盡可能選擇最大基面做主要的定位基準(zhǔn)面；
b.盡可能與工序基準(zhǔn)重合；
c.盡量選最長(zhǎng)表面做為限制自由度的定位基準(zhǔn)；
d.盡量選精度較高的已加工表面為定位基準(zhǔn)；
e.在同一工件各工序中盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。
綜上所述，故選定底面為定位基準(zhǔn)面。
3.2.3 定位的實(shí)現(xiàn)方法
根據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)特征，選擇定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)六點(diǎn)定位原理，即選底面作為定位基準(zhǔn)面，限制了三個(gè)自由度，一個(gè)圓柱銷限制兩個(gè)自由度，最后一個(gè)削邊銷限制一個(gè)自由度，這樣工件的6個(gè)自由度被完全約束了也就得到了完全的定位。如圖所示：
圖3-1 零件定位示意圖
3.3 夾緊方案的確定
3.3.1夾緊裝置的確定
3.3.1.1夾緊裝置的組成
本設(shè)計(jì)中夾緊裝置采用機(jī)械夾緊裝置，由力源裝置、中間傳力機(jī)構(gòu)、夾緊元件三部分組成。其組成部分的相互關(guān)系，如下面的方框圖所示。
圖3-2 夾緊裝置組成的方框圖
3.3.1.2夾緊裝置設(shè)計(jì)的基本要求
a.夾緊過(guò)程中，不改變工件定位后占據(jù)的正確位置。
b.夾緊力的大小要可靠和適當(dāng)，既要保證工件在整個(gè)加工過(guò)程中位置穩(wěn)定不變，振動(dòng)小，又要使工件不產(chǎn)生于過(guò)大的夾緊變形。
c.夾緊裝置的自動(dòng)化和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)想適應(yīng)，在保證生產(chǎn)率的前提下，其結(jié)構(gòu)要力求簡(jiǎn)單，以便于制造和維修。
d.夾緊裝置的操作應(yīng)當(dāng)方便、安全、省力。
3.3.1.3夾緊裝置的選擇
夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)工件夾緊的過(guò)程中,夾緊作用是否正確合理,會(huì)直接影響工件的加工精度、表面粗糙度和加工時(shí)間,影響生產(chǎn)率、勞動(dòng)強(qiáng)度等。因此，夾緊裝置應(yīng)滿足下列基本要求。
（1）夾緊過(guò)程中，必需保證定位準(zhǔn)確可靠，而不能破壞定位。
（2）夾緊力大小要可靠和適當(dāng)。既要保證工件在整個(gè)加工過(guò)程中位置穩(wěn)定不變、振動(dòng)小，又要保證工件不產(chǎn)生過(guò)大的夾緊變形。
（3）具有良好的工藝性。夾緊裝置的自動(dòng)化和復(fù)雜程度與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)效率的前提下，結(jié)構(gòu)要力求簡(jiǎn)單，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件，便于制造和維修。
（4）應(yīng)有足夠的夾緊行程。
（5）手動(dòng)夾緊要有自鎖性能。
（6）具有良好的使用性能。夾緊裝置的操作應(yīng)當(dāng)方便、安全、省力，并有足夠的強(qiáng)度和剛性。
該工件采用螺旋夾緊結(jié)構(gòu)。
3.3.2夾緊力的確定
3.3.2.1夾緊力確定的基本原則
A.夾緊力的方向
a.夾緊力的方向應(yīng)有助于定位穩(wěn)定，且主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。
b.夾緊力的方向應(yīng)有利于減小夾緊力。
c.夾緊力的方向應(yīng)是工件剛度較高的方向。
B.夾緊力的作用點(diǎn)
a.夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)。
b.夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)選在工件剛度較高的部位。
c.夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工表面。
3.3.2.2夾緊方案
根據(jù)以上要求及原則，工件屬于箱體類零件，夾緊力的方向應(yīng)垂直于最重要的定位基面—底面，并將工件壓向該面，而不宜與其他方面進(jìn)行夾緊。采用人工進(jìn)行夾緊，利用手柄將壓力傳到壓板，然后由壓板將工件壓緊。
3.3.2.3夾緊力的預(yù)算
根據(jù)文獻(xiàn)[5]查得夾緊力的計(jì)算公式如下
（3-3）
式中 ——夾緊力，N；
——作用力，N；
——作用力臂，mm；
——螺紋中徑，mm；
——螺紋升角；
——螺紋處摩擦角；
——螺桿端部與工件間的摩擦角；
——螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑，與接觸形式有關(guān)。
計(jì)算結(jié)果為：
=321.53903N
3.4 導(dǎo)向裝置的選擇
導(dǎo)向裝置的作用在于保證刀具對(duì)于工件的正確位置；保證各刀具相互間的正確位置和提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。
3.4.1鉆模套型式的選擇和設(shè)計(jì)
a.鉆套的型式
鉆套的結(jié)構(gòu)和尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，按其使用特點(diǎn)可分為固定式鉆套、可換鉆套和快換鉆套。
該機(jī)床選用固定式鉆套，刀具或刀桿導(dǎo)向部分在導(dǎo)套內(nèi)可以轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)。一般由中間套、可換導(dǎo)套和壓套螺釘組成。中間導(dǎo)套的作用是在導(dǎo)套磨損后，可以方便地更換，并不會(huì)破壞鉆模體上的孔，有利于保持導(dǎo)向精度。。
b.鉆套內(nèi)孔直徑的基本尺寸及公差配合的選擇
鉆套內(nèi)孔直徑的基本尺寸應(yīng)為所用刀具的最大極限尺寸，鉆套內(nèi)徑與孔鉆頭配合用H7/f7(考慮到所用刀具和工件上的加工精度要求)。
襯套內(nèi)外孔查資料[2]P.408頁(yè)表5-8通用導(dǎo)套的尺寸規(guī)格，d、D和D2的 關(guān)系如下圖所示。
圖3-3 導(dǎo)套尺寸簡(jiǎn)圖
對(duì)于加工Φ5.5孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=10mm，D2=18 mm，D1=15 mm，L=20mm， 配用的螺釘M4
對(duì)于加工Φ4.2孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=10mm，D2=18mm，D1=15 mm，L=20mm，配用的螺釘M4。
對(duì)于加工Φ3.3孔，選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=8mm，D2=15 mm，D1=12 mm，L=16mm，配用的螺釘M3。
3.4.2 鉆模板的類型和設(shè)計(jì)
由于孔的位置精度要求較多，因此選用固定式鉆模板，這種鉆模板直接固定在夾具體上，鉆套相對(duì)于夾具也是固定的。
在設(shè)計(jì)鉆模板結(jié)構(gòu)時(shí)，主要根據(jù)工件外形大小，加工部件，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生產(chǎn)規(guī)模以及機(jī)床類型等條件而定，要求鉆模板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，制造容易
要求：
a.保證鉆模板有足夠剛度前提下，要求盡量減少其重量，鉆模板的厚度按鉆套的高度來(lái)確定，一般在10～30mm之間，鉆模板一般不宜承受夾緊力。鉆模板厚度取16mm。
b.鉆模板安裝鉆套的孔與定位元件間的位置精度將影響工件的位置精度，因此至關(guān)重要的配合精度取H7/p6（上面查的）。
c.要保證加工過(guò)程的穩(wěn)定性
3.5 誤差分析
一批工件依次在夾具中進(jìn)行定位時(shí)，由于工序基準(zhǔn)的變動(dòng)對(duì)加工表面尺寸所造成的極限值之差稱為定位誤差。產(chǎn)生定位誤差的原因是工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不相重合或工序基準(zhǔn)自身在位置上發(fā)生偏移或位移所引起的。
3.5.1 影響加工精度的因素
用夾具裝夾工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，其工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多，與夾具有關(guān)的因素有：定位誤差ΔP、對(duì)刀誤差ΔT、夾具在機(jī)床上的安裝誤差ΔA和夾具誤差ΔE，在機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中，影響加工精度的其它因素綜合稱為加工方法誤差ΔG。在夾緊方法中產(chǎn)生的誤差Δo。上述各項(xiàng)誤差均導(dǎo)致刀具相對(duì)工件的位置不精確而形成總的加工誤差。
3.5.1.1定位誤差
A.基準(zhǔn)不重合誤差 由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合而造成的定位誤差。根據(jù)文獻(xiàn)[4]查得基準(zhǔn)不重合誤差的計(jì)算公式如下：
（3-1）
式中 —定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)間的尺寸鏈組成環(huán)的公差；
—的方向與加工尺寸方向的夾角。
B.基準(zhǔn)位移誤差 由于定位基準(zhǔn)的誤差或定位支撐點(diǎn)的誤差而造成的定位基準(zhǔn)位移，即工件實(shí)際位置對(duì)確定位置的理想要素的誤差，這種誤差稱為基準(zhǔn)位移誤差，以表示。不同的定位方式，其基準(zhǔn)位移誤差的計(jì)算方式也不同，此夾具定位是采用的“三平面”定位的方法，所以要計(jì)算的是平面支撐定位的位移誤差。
工件為平面定位時(shí)，基準(zhǔn)不重合誤差：；
基準(zhǔn)位移誤差：，；
故 。
a.計(jì)算左端面加工尺寸的定位誤差
加工尺寸2×Φ5，深13
（底面與支撐面接觸較好）
（定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合）
加工尺寸2×Φ5，深18
（底面與支撐面接觸較好）
（定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合）
加工尺寸2×Φ4.2，深12
（底面與支撐面接觸較好）
（定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合）
加工尺寸Φ4.2，深9
（底面與支撐面接觸較好）
（定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合）
加工尺寸2×Φ
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