【工装夹具类】双缸柴油机气缸体钻削组合机***总体及夹具设计【三图一卡】【16张图纸-3A0】【优秀】/工装/夹具/柴油机/缸体/组合/机***/总体/整体/设计/三图一卡/16/图纸/a0/优秀/优良 盐城工学院毕业设计说明书 2009 双缸柴油机 汽缸体 钻削组合机***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***。 本文 介绍了该组合机***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***，***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*** 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***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***；钻孔； 总体设计；夹具设计 盐城工学院毕业设计说明书 2009 of of of is a In to of a to be in It of of is it of to it so of of it is it on to it ig 城工学院毕业设计说明书 2009 毕业设计任务书 课题： 双缸柴油机气缸体钻削组合机***总体及夹具设计 专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 丁帅 班 级 B 机制 054 学 号 0510110403 指 导 教 师 吴祥 专 业 系 主 任 吴祥 发 放 日 期 2009 年 2 月 26 日 1 一、设计内容 设计一台加工双缸柴油机气缸体顶面和底面孔系的钻削组合机***，具体进行总体 设计和夹具设计。主要内容有： 1总体设计 1）制定工艺方案，确定机***配置型式及结构方案。 2）三图一卡设计，包括： (a) 被加工零件工序图， (b) 加工示意图， (c) 机***联系尺寸图， (d) 生产率计算卡， (e) 有关设计计算、校核。 2夹具设计 (a) 夹具总装图， (b) 夹具体零件图， (c) 其它零件图， (d) 有关计 算、校核等。 二、设 计依据 1课题来源： 盐城市江动集团 2产品名称： 柴油机 3被加工零件： 气缸体（附零件图） 4工件材料： 加工内容：钻顶面上六个 ，深 29。 钻底面上二个 ，深 20；二个 孔；三个 5 孔，深 15；四个 5 通孔。 6/ 生产纲领： 大批大量。 7/ 批量：本机***设计、制造一台。 2 三、设计要求 1机***应能满足加工要求，保证加工精度； 2机***应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整； 3机***尽量能 用通用件（中间底座可自行设计）以便降***造成本； 4机***各动力部件用电气控制。 5设计图样总量：折合成 面在 3 张以上；工具要求：应用计算机软件绘图。过 程要求：装配图需提供手工草图； 6毕业设计说明书按照学校规定的格式规范统一编排、打印，字数不少于 1 万字。 7查阅文献资料 10 篇以上，并有不少于 3000 汉字的外文资料翻译； 8到相关单位进行毕业实习，撰写不少于 3000 字实习报告； 9撰写开题报告。 四、毕业设计物化成果的具体内容及要求 1设计成果要求 1）毕业设 计说明书 1 份 2）被加工零件工序图 1 张 3）加工示意图 1 张 4）机***联系尺寸图 1 张 5）生产率计算卡 1 张 6）夹具总装配图 1 张 7）夹具体零件图 1 张 8）其它零件图 不少于 7 张 2外文资料翻译（英译中）要求 1）外文翻译材料中文字不少于 3000 字。 2）内容必须与毕业 设计 课题相关； 3）所选外文资料应是近 10 年的文章，并标明文章出处。 3 五、 毕业设计（论文）进度计划 起讫日期 工作内容 备 注 2月 26日 2 月 28 日 布置任务 3月 1日 3 月 14 日 调查研究，毕业实习 3月 15日 3 月 31 日 方案论 证，总体设计 4月 1日 4 月 14 日 技术设计（部件设计） 4 月 14 日 5 月 14 日 工作设计（零件设计） 5月 15日 5 月 31 日 撰写毕业设计说明书 6月 1日 6 月 2 日 毕业设计预答辩 6 月 3 日 6 月 9 日 修改 资料 6 月 10 日 6 月 11 日 评阅 材料 6 月 12 日 6 月 13 日 毕业答辩 6 月 14 日 6 月 15 日 材料整理装袋 4 六、 主要参考文献： 1 丛凤廷组合 机***设计（第二版） M上海：上海科技出版社， 1994 2 谢家瀛组合机***设计参考手册 M北京：机械工业出版社， 1994 3 大连组合机***研究所组合机***设计（第一分册） M 北京：机械工业出版社，1975 4 大连组合机***研究所组合机***设计参考图册 M北京：机械工业出版社， 1975 5 姚永明非标准设备设计 M上海：上海交通大学出版社， 1999 6 金振华组合机***及其调整与使用 M北京：机械工业出版社， 1990 7 东北重型机械学 院机***夹具设计手册（第二版） M上海：上海科技出版社，1988 8 刘文剑夹具工程师手册 M哈尔滨：黑龙江科技出版社， 1987 9 杨黎明机***夹具设计手册 M北京：国防工业出版社， 1996 10徐英南组合机***及其自动线的使用与调整 M北京：劳动人事出版社， 1987 七、其他 5 八、专业系审查意见 系主任： 年 月 日 九、机械工程学院意见 院长： 年 月 日 毕业设计 开题论证报告 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 丁帅 班 级 B 机制 054 学 号 0510110403 指导教师 吴祥 完成日期 2009 年 3 月 31 日 1 课题名称：双缸柴油机汽缸体钻削组合机***总体及夹具设计 一、 课题来源、课题研究的 主要内容及国内外现状综述 本课题由盐城市江动集团提供，主要是设计一台适用于大批量生产用以加工双杠柴油机汽缸顶面和底面孔系的钻削组合机***，并进行具体的总体设计和夹具设计。 该机***有特定的生产目标，是专用钻削组合机***。设计中主要针对这款组合机***做一些设计规划，其中包括结构的设计、操作性的设计、制造可行性的设计等等。还要对这款机***的环保、节能、寿命等作好规划，产品的通用零部件的选择以确保加工质量 目前组合机***是集机电一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。传统的这类机***主要用机、电、气、液控制，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。它的分类繁多，有大型和小型组合机***，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等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机*** 柔性组合机***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***的自动更换，配以可编程序***（ 数字***（ ，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变可调的组合机***。另外，今年来组合机***加工中心、数控组合机***、机***辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送 线）等在组合机***行业中所占份额也越来越大。 二、本课题拟解决的问题 1根据课题的内容，需要考虑设计 的钻孔攻丝 组合机***的工艺范围，本组合机***适用什么类型的工序加工。需要考虑组合机***的配置形式，组合机***的通用部件是大型还是小型的，进而需要考虑该机***的具体配置形式。如果是大型的组合机***，它的配置形式分为单工位和多工位，而每类中又有很多配置形式。如果是小型组合机***，它的配置特点就是：常用两个以上具有主运动和进给运动的小型动力头分散布置、组合加工。对于该机***的设计，还需要结合课题自身的要求，进行调查研究。 2在 此之后，等确定了机***主要的技术参数，就要确定本组合机***通用部件的选择了。按其功能，通用部件分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五大类。（ 1）通用部件的选择首先是动力滑台的选择，从液压、机械和数控滑台之间选择一款。（ 2）其次选择主轴部件，这是一个 钻孔攻丝 机***，所以是选择钻削头配置上传动装置安装在动力滑台上。然后要选择该机***的主动驱动装置。（ 3）再者就轮到对机*** 2 的工作台的选择，按照其运动的方式，从液压、机械和气动传动等多种型式中选择一款。（ 4）接着选择支承部件，这根据机***选择的配置来选择最好的支 承部件。通用部件的选择是组合机***设计的主要内容之一，遵循其基本的方法：根据所需的功率、进给力、进给速度等要求，选择动力部件及其配套部件。 3选择好通用部件之后，就要对此钻削组合机***进行总体设计。（ 1）首先要对该机***进行必要的工艺方案拟定。要分析、研究本组合机***的加工要求和现场工艺以便定出切合实际的合理工艺方案。确定选择基准和夹压部位。确定影响工艺方案的主要因素，就加工的工序内容和加工精度，就被加工零件的特点，就零件的生产批量和使用厂后方车间的制造能力进行分析总结。确定工序间余量。确定***结构的选择，但尽量 选择标准和简单***，要提高工序集中程度或保证加工精度。（ 2）还要考虑组合机***的配置类型及结构方案对加工精度、排屑通畅使用条件等等诸多因素的考虑。（ 3）课题需要设计的钻削组合机***的设计方案它的分析比较的主要指标很重要，要知道机***的加工精度和生产率，要考虑到机***的使用方便性和自动化程度，还要衡量它的经济性和可靠性。（ 4）切削用量的确定也是很重要的，要选择合理的切削量，它对加工精度、生产率、***耐用度、结构型式及可靠性影响很大。 4对机***的总体设计，需要绘制“三图一卡”，即被加工零件工序图、加工示意图、机***联系 尺寸总图和编制生产率计算卡。这是针对具体零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行组合机***总体方案图样文件设计。 三、解决方案及预期效果 该钻削组合机***根据工件加工需要，应是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***。 1机***是对工件的上下两面进行钻削加工，借鉴典型的其他类型的机***，它应该是夹具、中间底座和多轴箱要根据工件的具体尺寸和工艺要求来设计的专用部件，而其他的大部分零部件都可以是标准件和通用件。 2该机***用于孔加工这道工序。设计该机***为单工位组合机***，***对工件的加工顺序 为平行加工，采用双面的配置形式。这种机***应带有一套固定式夹具，根据所需加工的两个面（上下两对立面）布置动力部件。工件安装在机***的固定夹具里，夹具和工件固定不动。 3对于本组合机***的通用部件的选用，可以借鉴其他典型 钻孔攻丝 组合机***的设计选择。可以深入到组合机***的使用和生产制造单位，全面了解使用车间的面积、机***的布置、毛坯和制品流向、工人的技术水品、***的制造能力、设备维修能力、动力和起重设备等等条件因素综合起来借鉴，可以确定该组合机***最优的通用部件选择。同时这个调研也可以积累大量必要的数据、资料，作好充分的 、全面的技术准备。通用部件的选用中，动力部件主要是确定动力部件的品种和规格，根据运动形式和驱动方式等要求，确定输送部件的品种，根据所需工作台台面的大小、工位数及行程等要求，确定输 3 送部件的规格。还要根据加工精度要求、制造成本等确定通用部件的精度等级。 4本 钻孔攻丝 组合机***，需要 钻孔 时，要集中一般的钻铰工序；有相对位置精度要求的工序要集中加工。所设计的组合机***它的工艺方案的确定按照一般原则来拟定受到孔间中心距和工件结构工艺性不好的两个***。它的拟定首先要做分析、研究加工要求和现场工艺，再者就是定位基准和夹压部 位的选择，确定切削用量还注意应尽量做到合理使用所有的***，充分发挥其使用性能，还要注意保证生产批量要求，以保证***一定的耐用度，最后还得考虑滑台的性能。 5/“三图一卡”的绘制，就要由课题所提供的机***加工零件汽缸体，确定了机***工艺和结构方案后，对所设计的 钻孔攻丝 组合机***进行总体方案图样文件设计。这里面就包括很多机***设计所需计算出来和选择的参数、尺寸、规格，比如机***有关部位的结构形状和尺寸；***、导向及其有关计算；生产效率的理想和实际值等等。最终设计出来的机***，可以完成课题中所提出的目标，符合厂家的要求。 四、课题进度安排 3月 1日 3 月 14 日毕业实习阶段。 毕业实习，查阅资料，到多个公司实践，撰写实习报告。 3月 15日 3 月 31 日开题阶段。 提出总体设计方案及草图，填写开题报告。 4月 1日 5 月 14 日 设计初稿阶段。 完成总体设计图、部件图、零件图。 5月 15日 5 月 31 日 中期工作阶段。 完善设计图纸，编写毕业设计说明书，中期检查。 6月 1日 6 月 2 日毕业设计预答辩。 6 月 3 日 6 月 9 日毕业设计整改。 图纸修改、设计说明书修改、定稿，材料复查。 6 月 10 日 6 月 11 日毕业设计材料评阅。 6 月 12 日 6 月 13 日毕业答辩。 6 月 14 日 6 月 15 日材料整理装袋。 五、指导教师意见 签名 年 月 日 4 六、专业系意见 签名 年 月 日 七、学院意见 签名 年 月 日 毕 业 设 计 说 明 书 双缸柴油机汽缸体钻削组合机***总体及夹具设计 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 丁 帅 班 级 B 机制 054 学 号 0510110403 指导教师 吴 祥 完成日期 2009 年 6 月 6 日 盐城工学院 本科生毕业设计说明书 2009 目 录 1前 言 / 1 课题的意义 / 1 内（外）发展概况及现状 / 1 题由来及基本条件 / 3 题设计思路 / 3 期成果及实际价值 / 4 2组合机***总体设计 / 5 艺方案的拟订 / 5 析、研究被加工零件 / 5 合机***总体方案论证 / 5 位基准及夹压点的选择 / 6 细设计计算 / 6 具的选择 / 6 削用量的选择 / 6 算切削力、切削扭矩、切削功率及***耐用 度 / 7 定主轴、尺寸、外伸尺寸 / 11 择接杆 / 11 向结构的选择 / 12 力部件工作循环及行程的确定 / 12 用部件的选择 / 13 ***配置型式 / 13 用滑台型式 / 13 液压滑台的型号 / 14 动力箱型号 / 14 择滑台侧底座 / 15 定机***联系尺寸 / 15 ***装料高度的确定 / 15 具轮廓尺寸的确定 / 15 间底座尺寸的确定 / 15 / 16 ***分组 / 16 ***生产率计算卡 / 17 3 组合机***夹具设计 / 21 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***总体及夹具设计 具设计的基本要求 / 21 具设计的步骤 / 21 位方案的确定 / 22 件的工艺性分析 / 22 位方案论证 / 23 / 24 紧方案的确定 / 26 紧装置的确定 / 26 紧方案论证 / 27 紧力的确定 / 28 压缸的选择 / 29 差分析 / 29 位误差的分析 / 29 核加工精度 / 31 具体的设计 / 31 4 结论 / 33 参 考 文 献 / 34 致 谢 / 36 附 件 清 单 / 37 双缸柴油机汽缸体钻削组合机***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***。本文介绍了该组合机***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***，***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***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***不仅能保证钻孔精度，还能提高加工效率，降盐城工学院 本科生毕业设计说明书 2009 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***；钻孔；总体设 计；夹具设计 of of of is a In to of a to be in It of of is it of to it so of of it is 缸柴油机汽缸体钻削组合机***总体及夹具设计 v it on to it ig 城工学院本科生毕业设计说明书 2009 1 1 前 言 课题的意义 组合机***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***。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***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***加工是一个和好的选择。而如何设计一台好的组合机***就成为了关键，机***夹具设计则是重中之重，这正是本课题需要解决的问题。 内（外）发展概况及现状 目前，组合机***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***装备的发展思路必须是以提高组合机***加工精度 、组合机***柔性、组合机***工作可靠性和组合机***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***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***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***及组合机***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*** 柔性组合机***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***的自动更换，配以可编程序***（ 数字控制（ ，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***。另外，近年来组合机***加工中心、数控组合机***、机***辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机***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***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***大量出现 。为了适应生产发展的需要 ，机***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***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***加工。可调夹具和组合就是具有这一共能的柔性化夹具。 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，即可用于双缸柴油机汽缸体钻削组合机***总体及夹具设计 2 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***始推广使用组合夹具，到目前为止已形成了自已较为完整***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***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***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***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***，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***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***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***和利用率。 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，盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 3 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***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***，同样需要高精度的机***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 。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。 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*** ； 总体设计：制定工艺方案，确定机***配置型式及结构方案，“三图一卡”设计； 部件设计：组合机***夹具设计 b）设计依据 课题来源： 盐城市江动集团 产品名称： 柴油机 被加工零件： 汽缸体（附零件图） 工件材料： 工内容：钻顶面上六个 ，深 29。钻底面上二个 ，深 20；二个 个 5 孔，深 15；四个 5 通孔。 生产纲领： 大批大量 批量：本机***设计、制造一台 题设计思路 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***、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***上完成的工艺内容和方法，决定***种类、结构型 式数量及切削用量。 双缸柴油机汽缸体钻削组合机***总体及夹具设计 4 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***，并采用工序集中进行加工。定出影响机***总体布局和技术性能的主要部件的结构型式。 在选定了工艺方案并确定了机***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***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***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***各部件间的相互关系。 根据确定的工艺和结构方案，按照加工示意图和机***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***部件设计分为四部分：机***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***总体及夹具设计。 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***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***及夹具的生产。这样一台组合机***设计好后，可直接投入 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***总体设计 艺方案的拟订 工艺方案的拟订是组合机***设计的关键一步，它在很大程度上决定了组合机***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***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。 析、研究被加工零件 本课题设计的组合机***加工的工件为 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 硬度为 285，生产纲领：大批大量加工，工艺采用 钻削加工 。 本机***加工零件的工序内容： a） 顶面： 钻 六个 ，深 29 b）底面： 钻 二个 ，深 20； 钻 二个 孔； 钻 三个 5 孔，深 15； 钻 四个 5 通孔。 合机***总体方案论证 根据任务书的要求：设计的组合机***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*** 特点： 卧式组合机***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*** 特点：立式组合机***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***的特点比较可知： 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***。 组合机***配置型式及结构方案确定： 机***配置成单工位卧式双面钻削组合机***，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***总体及夹具设计 6 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，面度 面度 汽缸体的侧面作为主定位基准（***三个***度），夹压部位选在汽缸体侧面，以圆盘式夹压件夹压于侧面上。 细设计 计算 具的选择 根据工艺的要求及加工精度不同，组合机***采用的***一般有简单***（标准***）、复合***及特种***。 选择***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***和简单***。 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***。 c）选择***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工 17个孔的***均采用标准锥柄麻花钻。 ***材料为高速钢，标准号： 1438 切削用量的选择 组合机***多轴箱上所有***共用一个进给系统，通常为标准动力滑台。工作时，要求所有***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***的平均值。因此，同一主轴箱上的***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 2211（ 2 式中： 1n / 2n / /各主轴转速（转 /分）； 1f / 2f / /各主轴进给量（毫 米 /转）； 动力滑台每分钟进给量（毫米 /分）。 在选择了转速后就可以根据公式 1000 （ 2 选择合理的切削速度。 查文献 2第 130 页表 6高速钢钻头切削用量如表 2城工学院本科生毕业设计说明书 2009 7 表 2速钢钻头切削用量 加工材料 加工直径 1d （ 切削速度 v (m/进给量 f (mm/r) 铸铁 200 241 6 10 18 6 12 a) 钻 7 个 5 孔 选择 n 800r/转速，进给量选择 f =r/由 公式（ 20mm/公式（ 2切削速度 v =b) 钻 二个 ，深 20 选择 n 500r/转速，进给量选择 f =r/由 公式（ 20mm/公式（ 2切削速度 v =c) 钻 二个 孔 选择 n 500r/转速，进给量选择 f =r/由 公式（ 20mm/公式（ 2切削速度 v =a) 钻 六个 选择 n 500r/转速，进给量选择 f =r/由 公式（ 20mm/公式（ 2切削速度 v = 计算切削力、切削扭矩、切削功率及***耐用度 根据已选定的切削用量（主要指切削速度 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***耐用度，用以验证所选用的***是否合理。 根据文献 8 56页的公式 （ 2 （ 2 9740（ 2 0 0 T（ 2 式中： F 切削轴向力 (N)； 双缸柴油机汽缸体钻削组合机***总体及夹具设计 8 D 钻头直径 ( f 每转进给量 (mm/r)； M 切削扭矩 (N P 切削功率 ( T ***耐用度 ( v 切削速度 (m/通常根据钻孔深度 L 考虑修正系数 查文献 857页表 3 v =公称； 零件的布氏硬度值。通常给出一个范围，如 220。对于 公式 (2 (2 (2最大值，对公式（ 2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 3/9 v = 公称 =B =285/公式（ 2 )212285(31285 =公式（ 2： =26 5 公式（ 2： =10 公式（ 2： 9740= =公式（ 2： 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 9 T= 0 0 =b) L/D=20/ 文献 857页表 3 v = 公称 =1=公式（ 2： =26 公式（ 2： =10 公式（ 2： 9740= =公式（ 2： T= =c) 通孔 由公式（ 2： 双缸柴油机汽缸体钻削组合机***总体及夹具设计 10 =26 公式（ 2： =10 公式（ 2： 9740= =公式（ 2： T= =d） L/D=29/ 文献 857页表 3v = 公称 =公式（ 2： =26 公式（ 2： =10 公式（ 2： 9740盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 11 = =公式（ 2： T= 0 0 =的切削功率：即求各面上所有轴的切削功率之和 左面 PP 定主轴、尺寸、外 伸尺寸 查文献 243页表 3-4 d= 4 10 （ 2 式中： d 轴的直径； T 轴所传递的转矩（ N M）； B 系数（取 B= a）左主轴箱：轴 1 2 d=4 = 3 4 d=4 = 5 11 d=4 210 =b）右主轴箱：轴 1 6 d=4 =虑到安装过程中轴的互换性、安装方便等因素，则左主轴中： 1 2主轴直径都取 15， 3 4主轴的直径都取 20， 5 11 主轴直径都取 15，；右主轴箱中： 1 6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表 3得到主轴外伸尺寸及接杆莫氏圆锥号。主轴轴径 d=15轴外伸尺寸为： D/ 1d =25/16/L=85杆莫氏圆锥号为 1；主轴轴径 d=20轴外伸尺寸为： D/ 1d =32/20/L=115杆莫氏圆锥号为 1。 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***均为定值，为保证主轴箱上各***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表 22示： 双缸柴油机汽缸体钻削组合机***总体及夹具设计 12 表 2长可调接杆尺寸 d d t 莫氏锥号 类型 1D L l 16 A 28 1855 20 2 2 A 28 21510 表 2紧螺母型式及尺寸 名义尺寸 1d 1d h 16 2 20 2 2 向结构的选择 在组合机***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***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/加工精度及***的具体工作条件，本机***采用固定式导向（钻套导向） 查文献 2175页表 8表 2 表 2用导套的尺寸规格 d D 1D 2D 31l 5 40 15 18 2 8 3 62 18 22 2 8 3 85 22 26 6 8 3 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 所以导向长度 1l =24导向套端面至工件端面距离是为了排屑方便，一般取 2l =9 根据 文献 2177 页表 8工艺方法为钻 /d 取 7G /D 取7H /7H / 力部件工作循环及行程的确定 a)工作进给长度工工作进给长度工L，应等于加工部位长度 L（多轴加工时按最长孔计算）与***切入长度 1L 和切出长度 2L 之和。切入长度一般为 5 10据工件端面的误差情况确定，钻孔时切入长度 查文献 246页表 3 32 +（ 3 8） （注： （ 2 而在采用复合***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 = 28侧工进长度： 38 b）快速进给长度的确定 快速进给是动力头把***送到工作进给的位置，其长度按具体工作情况确定，盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 13 在左动力头工作循环中，快速进给行程为 152右动力头工作循环中，快速进给行程为 142 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***快 速退回行程长度，能使***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 180 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***的方便性，即要考虑前、后备量。前备量是由于***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 15 20备量是考虑***从主轴孔和夹具导套孔取出所要的距离，保证***退离导套外端面的距离要大于刀杆***主轴孔内的长度。 对于本机***的动力部件循环中：前备量选 30备量选 40 用 部件的选择 ***配置型式 机***的配置型式有立式和卧式两种。 立式机***的优点是占地面积小，***度大，操作方便，其缺点是机***重心高，振动大。卧式机***的优点是加工和装配工艺性好，振动小，运动平稳，机***重心较低，精度高，安装方便，其缺点是削弱了***身的刚性。机***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***多用于加工孔中心线与定位基准面平行的情况，而立式机***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 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，考虑到卧式机***振动小，装夹方便等因素，选用卧式组合机***。 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们的优缺点比较如下表 2示： 双缸柴油机汽缸体钻削组合机***总体及夹具设计 14 表 2压滑台与机械滑台的优缺点 液压滑台 机械滑台 优 点 速无爬行，高速无振动，可以降低加工工件的表面粗糙度。 续切削、钻头钻通孔将要出口时，不会因冲击而损坏***。 用寿命长。 发现故障，调整维修方便。 过液压换向阀，很容易实现。 声和液压站占地的问题。 换精度 高，工作可靠。 缺 点 于载荷的变化和温度的影响而不够稳定。 速比较麻烦。 费能源。 换位置精度较低。 经比较，本组合机***选用液压滑台。 液压滑台的型号 每种规格的动力滑台有其最大进给力 ***。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 P确定动力滑台的型号和规格。计算出的轴向切削合力如下： 左F= = 右F= 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 52500 N，所以选择液压滑台的型号为： 1择的行程为： 400面宽度： 400面长度： 630台与滑座总高： 280座长： 1070速行程速度 10m/进速度 20 650mm/允许最大进给力 动力箱型号 根据各***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***主传动用动力箱型号规格的依据。计算结果如下： 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 15 左P=P=文献 2 62页多轴箱所需功率按下列公式计算： 多轴箱P= 切削P+ 空转P+ 损失P（ 2 所以得出多轴箱的驱动功率如下： 左多P=9+2+多P=6+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表 2 表 2力箱及电动机型号表 动力箱型号 电动机型号 电动机功率( 电动机转速（ r ） 输出轴转速( r ) 左主轴箱 1 430 715 右主轴箱 1 430 715 再根据文献 2 116页表 5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 630 320主轴箱结合面：宽 630 280力箱输出轴距箱底高度为 100 择滑台侧底座 根据所选的机械滑台查 文献 2 92 页表 5择的滑台侧底座的型号为1高度 60 ，宽度 20 ，长度 180 。 定机***联系尺寸 ***装料高度的确定 查文献 275页可知， 装料高度是指机***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 001 ，所选滑台和滑座总 803 ，侧底座高度 604 ，夹具底座高度 755 ，中间底座高度 606 ，综合以上因素，该组合机***装料高度取 H=935 具轮廓尺寸的确定 夹具底座的轮廓尺寸，即长宽高为： 450 500 375。 夹具高度尺寸为夹具体高度加上夹具底座高度，定为 831度、宽度尺寸除考虑工件本身宽度外，再加其
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