1、柴油机气缸体顶底面粗铣组合机床总体及夹具设计1前言 根据工件加工的需要，以独立的通用部件为基础，配以部分专用部件组成的专用机床，称之为组合机床。它适用于小批、大批、大量生产企业，多用于加工量大的大、中型箱体和箱体类工件，完成钻孔、扩孔、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。 通用部件是组成组合机床的基础。用来实现机床切削和进给运动的通用部件，如单轴工艺切削头、传动装置、动力箱、进给滑台等为动力部件。用以安装动力部件的通用部件如侧底座、立柱、立柱底座等称为支承部件。 组合机床的特点： a组合机床由7090%的通用部件组成，可以缩短设计和制造周期。而且在需要的时候，还可以部分或全
2、部进行改装，以组成适应新加工要求的新设备。这就是说组合机床有重新改造的优越性，其通用部件可以多次重复利用。 b组合机床是按具体加工对象专门设计的，可以按最佳工艺方案进行加工。 c在组合机床上可以同时从几个方向采用多把刀具对几个工件进行加工，是实现集中工序，提高生产效率的最好途径。 d.组合机床是在工件一次装夹下用多轴实现多孔同时加工，有利于保证各孔相互之间的精度要求，提高产品质量；减少了工件工序间的搬运，改善了劳动条件；减少了占地面积。 e由于组合机床大多数零、部件是同类的通用部件，简化了机床的维护和修理。 f组合机床的通用部件可以组织专门工厂集中生产，有利于提高产品质量和技术水平，降低制造成
3、本。 随着电子技术的飞速发展，根据大批量生产多样化、中小批量多品种生产高效化的要求，以及产品更新加速的特点，70年代以来发展了新型组合机床-柔性组合机床。它是应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具、刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。 在我国，组合机床发展已有28年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。 机床夹具是在机床上加工零件时所使用的一种工艺设备，用它来准确地定位工件与刀具之
4、间的相对位置，即实现工件的定位与夹紧，以完成加工所学要的准确相对运动。 由于夹具能有效地保证加工精度和提高劳动生产率，故已成为机械加工中不可缺少的工艺装备。为了适应机械制造业中产品更新快、品种多、中小批生产的要求，近些年来夹具设计的发展表现在以下几个方面： a通用夹具朝高精度、高效率、大范围方向发展； b专用夹具的发展不仅注重高精度与高效率，而且朝标准化与规格化方向发展； c大力发展可调整夹具与组合夹具； b发展能扩大机床使用范围和性能的夹具； e夹具的设计与制造采用新工艺、新结构、新材料。2机床总体设计21被加工零件分析 被加工零件：柴油机气缸体 材料：HT250 硬度：HB180-240年
5、产量：65000件加工部位：顶底面 加工要求：气缸体表面粗糙度被加工到6.3，顶底面尺寸至4270.3mm。22机床结构的确定根据被加工零件加工要求：顶底面两面粗铣，选择双面铣组合机床。被加工零件置于移动工作台上，两边分别设两把铣刀，以两个电动机驱动。另外还应有部件包含：两个侧底座，一个中间底座，两个铣削头，及两个主轴箱及夹具。23 本组合机床的特点a.结构牢固, b.刚性好, c.尺寸调整范围大, d.单位工作效率高, e.精确度好，f.操作简便，g.可对铸件进行大行程走刀，h.强力铣削。24 切削用量的确定 在组合机床工艺方案确定过程中，工艺方法和关键工序的切削用量选择是十分重要。切削用量
6、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。241切削用量选择的特点 a组合机床长采用多刀多刃同时切削，为尽量减少换刀时间和刀具的消耗，保证机床的生产率及经济效果，选用的切削用量比普通机床单刀加工时低30%左右。 b组合机床通常用动力滑台来带动刀具进给。因此，同一滑台带动的多轴箱上所有刀具的每分钟进给两相同，即等于滑台的工进速度。242切削用量选择的方法 a应尽量作到合理使用所有刀具，充分发挥其使用性能。 b复合刀具切削用量选择应考虑刀具的使用寿命。 c多轴镗孔主轴刀头均需定向快速进退时，各镗轴转速应相等或成整数倍。243刀具的选择 根据被
7、加工平面250250mm和330330mm为大平面，以及被加工零件材料为HT250，故选择硬质合金端铣刀。文献资料8P54 规格：400 齿数：20244铣削用量的确定 根据：a.铣刀种类：硬质合金端铣刀 b被加工零件材料：HT250 c工序：粗铣 查得：a.铣削深度：25mm 取4mm b.铣削速度v：5080m/mm 取80 m/mm（大平面尽量取大原则） c每齿走刀量：0.20.4mm/z 取0.2 mm/z（大平面尽量取小原则） 文献资料9P132P133 转速：n=v1000/D=801000/3.14400=93.69r/min 圆整为：n=64 r/min 实际切削速度：V=nD
8、/1000=80.4m/min 每分钟进给量：V=fn=200.260=240mm/min245计算切削功率 根据：每分钟进给量：V=240mm/min 铣削深度：180 铣削深度： a=4mm 铣削宽度：a=580mm 每齿进给量: f=0.2mm/z 查表得： P=7.8kw 根据文献资料9P105 由于功率损耗，取=0.85 P= =9.1kw25 各部件的选型251选择电动机根据：P= 9.1kw选择电动机Y160L-6 根据文献资料9P115参数： 表2-1 电动机参数PL电机转速输出轴转速动力箱型号11kw53514607301TD63252选择铣削头根据电动机功率：P= 9.1k
9、w ，以及刀盘直径： =400mm 选取铣削头1TX40（有滑套） 根据文献资料9P104 参数：（如图） 图2-1 铣削头 表2-2 铣削头尺寸参数bLdLbdhL400500128.57160355M1620080图2-2铣削头联系尺寸再根据铣削头查得尾置式齿轮传动铣削头联系尺寸 根据文献资料9 ： 表2-3铣削头联系尺寸BBBLLLLHHH400355400630160380535200275.1650Hcd41012518253选择工作台 根据被加工要求，即同时铣气缸体的两面，铣刀在加工过程中不移动，故选择移动工作台。由移动工作台在加工过程中，实现快进和工进。根据被加工零件尺寸：被加工
10、平面250250mm和330330mm，顶底面距离为427mm， 移动工作台的宽度W=800mm； 铣削宽度：a=580mm，夹具底座宽1140mm, 移动工作台的最小行程为1150mm选移动工作台，型号：1AYU80IV 根据文献资料9P119参数：（如图） 图2-3移动工作台 表2-4移动工作台尺寸WHSLLLLL800280115012502440232232230254选择侧底座 侧底座用于卧式组合机床，其上面安装滑台、主轴箱、铣削台等部件，侧面与中间底座相连接时用键或锥销定位。侧底座的长度应与滑台相适应。 因为该机床无滑台，所以侧底座尺寸根据铣削头和主轴箱尺寸定。由：L=630mm,
11、 L=380mm， 根据文献资料9P27 选择1CC系列侧底座，侧底座长定为1100mm；宽取810mm；高取630m。255选择中间底座 中间底座其顶面安装夹具或输送部件，侧面与侧底座或立柱底座相连接，并通过端面键或定位销定位。根据机床配置形式不同，中间底座有多种形式，如：双面卧式组合机床的中间底座，两侧面都安装侧底座；三面卧式组合机床的中间底座为三面安装侧底座；立式回状工作台式组合机床，除了安装立柱外，还需安装回转工作台。总之，中间底座的结构，尺寸需根据工件的大小、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分繁多，中间底座的主
12、要尺寸应符合国家标准规定。根据多工位移动工作台尺寸：宽W=800mm,长L=2800mm，根据文献资料9P26-27中间底座尺寸选为：宽：900mm， 长：2800mm, 高：65mm 256机床分组为了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。组号划分如下：第1019组支承部件。一般由通用的侧底座、立柱及其底座和专用中间底座等组成。第2029组夹具及输送设备。夹具是组合机床主要的专用部件，常编为20组，包含工件定位夹紧及固定导向部分。第3039组电气设备。电气设计常编为30组，包括原理图、接线图和安装图等设计。专用操纵台、控制柜等则另编组号。第4049组传动装置。包括机床
13、中所有动力部件如动力滑台、动力箱等通用部件，编号为40组，其余需修改部分内容或专用的传动设备则单独编组。第5059组液压和气动装置。第6069组刀具、工具、量具和辅助工具等。第7079组主轴箱及其附属部件。第8099组冷却、排屑及润滑装置。第9099组电气、液压、气动等各种控制挡铁。26绘制“三图一卡”绘制组合机床“三图一卡”，就是针对具体零件，在选定的工艺个结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡等。261 被加工零件工序图 图2-4工序图说明：a在此道工序前，上一道工序为粗铣该图中的上下两表面。b在
14、此工序中，把图中下表面做为定位基准面，上表面有四个对称的加紧点，下表面用两个支承板支承，并在下表面上的两个孔中装两个定位销，即采用一面两销定位。为防止过定位，两个销采用一个圆柱销和一个削边销的组合。 c本工序把顶底面尺寸加工至4270.3mm，表面粗糙度被加工到6.3262加工示意图图2-5加工示意图说明： a切削功率：P=7.8kw b. 切削速度：V=80mm/min c. 铣削深度：a=4mm d. 每分钟进给量： V=240mm/min e. 转速： n=64r/min263机床联系尺寸总图图2-6 机床联系尺寸图说明：a铣削动力由左右两个电动机提供。b被加工零件的快进和工进由移动工作
15、台提供。c机床装料高度为，650mm。国家标准为850mm1060mm,但该机床由于被加工零件尺寸较大，且工人需在零件上表面实行对零件的手动夹紧（手动夹紧高度为1300mm），而装料过程相对容易。故降低了装料高度。264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等，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、生产纲领及负载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。 a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
16、，两班制取4600h，则： Q=14.6 (件/h) b实际生产率Q 实际生产率Q（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。则： Q= （2-1）式中 -生产一个零件所需时间（min），可按下式计算： =+= （2-2）式中 、-分别为刀具第、第工作进给长度，单位为mm； =580mm；在此工序中只有一次工进，故=0mm。 、-分别为刀具第、第工作进给量，单位为mm/min； =256mm/min；在此工序中只有一次工进，故=0mm。 -当加工沉孔、止孔、锪窝、倒角、光整表面时，滑台在死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转510转所需要的时间，单位为min
17、； 转速：n=64r/min,故停刀时间=5s 、-分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为mm; =350mm， =950mm。 -动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取56m/min；用液压动力部件时取310m/min； 在此机床中采用机械动力部件， =5m/min。 -直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取0.1min； 此工序中取=0.1min。 -工件装、卸（包括定位或撤消定位、夹紧或松开、清理基面或切削及吊运工件等）时间。它取决于装卸自动化程度、工件重量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度。通常取0.51.5min。此工序中，夹具的装夹为手动装夹，故需要的时间较长，取=1
18、min。 所有数据代入式，得=3.71min 把=3.71min代入式，得Q=16.2（件/h）c机床负荷率 在次机床中，Q=16.2（件/h），Q=14.6（件/h），即QQ，所以机床负荷率为二者之比。即： =90% 对于一般组合机床负荷率一般在0.750.9，此处机床负荷率符和标准。 表2-5 生产率计算卡生产率计算卡被加工零件图号毛坯种类铸铁名称气缸体毛坯重量材料HT250硬度180240工序名称顶底面粗铣工序号2序号工步名称被加工零件数量铣削深度(mm)加工宽度(mm)工作行程(mm)切削速度(m/min)每分钟转速(rmin)进给量(mm/r)进给速度(mm/min)工时(min)机
19、加工时间辅助时间共计1装卸工件1112工作台快进10.070.073工作台工进14580115080.386442562.272.274工作台快退10.190.180.37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1min总计3.71min单件工时3.71min机床生产率16.2件/h机床负荷率90%3 夹具的设计31概述 在机械制造的机械加工、检验、装配、焊接和热处理等冷热工艺过程中，使用着大量的夹具，用于安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证零件和产品的质量，并提高生产效率。此处省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系扣扣：九七一九二零八零零 另提供
20、全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩4总 结为期三个多月的毕业设计业已经结束。回顾整个毕业设计过程，虽然充满了困难与曲折，但我感到受益匪浅。本次毕业设计课题是柴油机气缸体顶底面粗铣组合机床总体及夹具设计。本设计是学完所有大学期间本专业应修的课程以后所进行的，是对我三年半来所学知识的一次大检验，使我能够在毕业前将理论与实践更加融会贯通，加深了我对理论知识的理解，强化了实际生产中的感性认识，熟悉了机械设计的过程。通过这次毕业设计，我基本上掌握了柴油机气缸体顶底面粗铣组合机床总体及夹具设计的方法和步骤，以及设计时应注意的问题等，另外还更加熟悉运用查阅各种相关手册，选择使用工艺装备等。总的来说，这
21、次设计，使我在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的锻练，提高了我独立思考问题、解决问题以及创新设计的能力，缩短了我与工厂工程技术人员的差距，为我以后从事实际工程技术工作奠定了一个坚实的基础。参 考 文 献1杨黎明. 机床夹具设计手册M北京： 国防工业出版社 ，1996.2徐发任. 机床夹具设计M. 重庆：重庆大学出版社，1993.3陈秀宁、施高义编. 机械设计课程设计M. 浙江： 浙江大学出版社，1995.4王建平 夏季 曾国英. 加工夹具定位误差的计算A. 重型机械科技，2005.5徐锦康主编. 机械设计M. 北京： 机械工业出版社， 2001.6 李益民. 机械制造
22、工艺设计设计手册M. 北京： 机械工业出版社， 1995. 7 王伯平. 互换性与测量技术基础M. 北京：机械工业出版社，2000.2.8 金振华. 组合机床及其调整与使用M. 北京：机械工业出版社，1990.4. 9 谢家瀛. 组合机床设计简明手册M. 北京：机械工业出版社，1996.8. 10 李益明. 机械制造工艺设计简明手册M. 北京：机械工业出版社，1993.6. 11 艾兴 肖诗纲. 切削用量简明手册M. 北京：机械工业出版社，1994.7.12 程健 郭一楠 孙伟 穆俊英-Status Evaluation of Loose of Jig Bed Based on Fuzzy I
23、nference System A.Journal of China University of Mining and TechnologyJournal of China University of Mining and Technology.2003.致 谢此次毕业设计是在刘道标老师的认真指导下进行的。刘老师经常为我解答一系列的疑难问题，以及指导我的思想，引导我的设计思路，纠正我的错误。在历经三个多月的设计过程中，一直热心的辅导。在整个毕业设计的过程中，我遇到了许多的困难，也走了一些弯路，整个设计的过程是个苦乐参半的学习过程。在困难中我学到了许多知识，这一切都离不开刘老师的热心指导，另外王
24、正刚老师在此过程中也给了我巨大的帮助，帮我解决了很多的问题。在此，我忠心地向他们表示诚挚的感谢和敬意！其次我还要感谢和我同组设计的同学，从他们那里我也学到了不少的知识，在我们相互合作，相互帮助下，我们很好的解决了在设计中遇到的困难。他们的鼓励使我坚定了一定能做好的信念，让我体会到团体的力量和合作的精神。由于我是第一次进行这种大课题的设计，水平不足，缺乏经验，难免会留下一些遗憾，在此恳请各位专家、老师及同学不吝赐教本次设计任务业已顺利完成，但由于本人水平有限，缺乏经验，难免会留下一些遗憾，在此恳请各位专家、老师及同学不吝赐教。附 录 序号 图名 图号 图副 1 加工工序图 YG02-0001 A3 2 加工示意图 YG02-0002 A2 3 机床尺寸联系总图 YG02-0003 A0 4 夹具总装图 YG02-2001 A0 5 夹具体 YG02-2011 A0 6 支座 YG02-2012 A2 7 顶杆（长） YG02-2041 A4 8 顶杆（短） YG02-2042 A4 9 压板 YG02-2043 A4 10 手柄 YG02-2044 A4 11 导向板（短） YG02-2045 A3 12 导向板（长） YG02-2046 A3 13 法兰盘 YG02-2047 A4 14 削边销 YG02-2048 A4 15 生产率计算卡
