1、中央电大毕业论文 1 目 录 1 前言 . 3 1.1 概述 . 3 1.2 课题由来及基本条件 . 3 1.3 课题设计思路 . 4 1.4 预期成果及实际价值 . 4 2 组合机床总体设计 . 5 2.1 工艺方案的拟定 . 5 2.1.1 被加工零件的特点 . 5 2.1.2 分析、研究被加工零件 . 5 2.1.3 组合机床总体方案论证 . 5 2.1.4 定位基准及夹压点选择 . 6 2.2 确定切削用量及刀具选择 . 6 2.2.1 刀具的选择 . 6 2.2.2 切削用量的选择 . 7 2.2.3 计算切削力 切削扭矩 切削功率 及刀具 耐用度 . 9 2.2.4 确定主轴尺寸
2、外伸尺寸 . 13 2.2.5 选择接杆 . 13 2.2.6 动力部件工作行程及循环的确定 . 14 2.3 通用部件的选择 . 14 2.3.1 选用滑台形式 . 14 2.3.2 选液压滑台的型号 . 15 2.3.3 选动力箱型号 . 16 2.3.4 机床装料高度的确定 . 16 2.3.5 中间底座尺寸的确定 . 17 2.4机床分组 . 18 2.5 生产率计算卡 . 18 3 组合机床夹具设计 . 21 3.1夹具设计的基本要求和步骤 . 21 3.1.1 夹具设计的基本要求 . 21 3.1.2 夹具设计的步骤 . 21 3.2 定位方案的确定 . 22 3.2.1 零件的工
3、艺性分析 . 22 3.2.2 定位方案的论证 . 22 3.2.3 导向装置 . 23 3.3 夹紧方案的确定 . 25 3.3.1 夹紧装置的确定 . 25 3.3.2 夹紧方案论证 . 25 3.3.3 夹紧力确定 . 26 3.4误差分析 . 27 3.5 绘制夹具装配图及零件图 . 30 4 结论 . 31 参考文献 . 32 中央电大毕业论文 2 2 致谢 . 33 附录 . 34 中央电大毕业论文 3 1 前 言 1.1 概述 组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、缝纫机、自行车等轻工行业大 批大量生产中已经获得广泛的应用；一些中小批量生产企业，如机床、机车、工程制造业
4、中也已推广应用。组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件，如汽缸盖、汽缸体、变速箱体、电机座及仪表壳等零件；也可用来完成轴套类、轮盘类、叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。 组合机床的设计，目前基本上有两种情况：其一，是根据具体加工对象的具体情况进行专门设计，这是当前最普遍的做法。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人总结自己生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用 部件，而且一些行业在完成一定工艺范围内组合机床是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为 专能组合机床 。这种组合机床就不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而
5、是可以设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工的零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。 本次毕业设计课题来源于生产实际，具体的课题是 JM304B 变速箱箱体钻孔的组合机床 总体及 夹具 设计。在设计前认真研究被加工零件的图样，研究其尺寸、形状、材料、硬度、重量、加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求等 内容，为设计提供大量的数据、资料，作好充分的、全面的技术准备。在准备了充足的资料之后进行总体及零部件的设计工作，总体的设计的主要工作是完成 三图一卡 ，即绘制机床的总体尺寸联系图、加工示意图、零件的工序图及编制生产率计算卡； 夹具 设计的方法是：绘制 夹具
6、装配图 ；确定 夹具 的结构； 选定钻模板等 。在此次的设计中采用三面夹紧定位， 液压 夹紧，提高了生产效率，降低镣动强度，同时在设计中采用了大量的通用零部件，降低了产品的成本 1.2 课题由来及基本条件 a）设计内容 设计一台加工 JM304B 变速箱箱体钻孔的组合机床 . 设计 ：制定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案，“三图一卡”设计； 部件设计：组合机床夹具设计 b）设计依据 课题来源： 盐城市江动集团 产品名称： JM304B 变速箱箱体 被加工零件： 机体（附零件图） 工件材料： HT250 加工内容： JM304B 变速箱箱体钻孔 组合机床总体及夹具设计 4 A.钻左侧面上 1
7、2 个孔：钻 10 个 8.6 的螺纹底孔，各孔位置度公差为 0.2mm，深 24；钻 1个 8 的螺纹底孔，各孔位置度公差为 0.2 ， 深 24；钻 1 个 27.8的螺纹通孔，各孔位置度公差为 0.2mm。 B.钻后面上 9个孔：钻 8个 8.6 的螺纹底孔，各孔位置度公差为 0.2 ，深 24；钻 1 个 12.3 螺纹底孔，各孔位置度公差各为 0.2 ， 深 24。 C.钻右侧面上 9 个孔：钻 8 个 8.6 的螺纹底孔，各孔位置度公差为 0.2 ，深 24；钻 1个 8的螺纹底孔，各孔位置度公差为 0.2 ， 深 24。 批量：本机床设计、制造一台。 1.3 课题设计思路 a.工
8、艺方案的确定 在确定工艺方案之前，需要通过实习对被加工零件的结构特征的了解，并对加工精度，加工位置和加工要求的熟悉，有利于确定经济可行的方案。 b.机床配置及结构的确定 根据零件的结构，选择合适的机床结构，尽可能多选用公用部件 和标准件。 c.总体设计 在确定前面的方案的时，通过计算得到生产率卡和绘制“三图”，根据计算选择合适的主轴箱的轮廓尺寸和动力设施。 d.夹具的设计 首先确定夹紧方案、定位方式和夹紧力的计算，然后选用相应的标准部件和标准件，绘制夹具装备图和夹具的相关的零件图。 本次设计的组合机床同时加工三个端面，大大提高了生产效率，降低了劳动强度，从而降低了零件的加工成本。 1.4 预期
9、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、机床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，指导组合机床及夹具的生产。这样一台组合机床设计好后，可直接投入 JM304B 变速箱箱体的生产，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。 中央电大毕业论文 5 2 组合机床总体设计 2.1 工艺方案的拟订 组合机床的总体设计要注重工件及其加工的工艺分析，制订出合理的工艺方案，才能设计出合理的专用机床。根据具体的被加工零件， 在制定的工艺和结构方案的基础上，进行方案图纸的总体设计。 2.1.1 被加工零件的特点 本次设计的组合机床的
10、被加工对象是 JM304B 拖拉机变速箱体，材料是 HT250,硬度是 HB190 250，属于箱体零件 ,结构相对比较复杂。 2.1.2 分析、研究被加工零件 根据先粗加工后精加工、先基准面后其它表面、先主要表面后次要表面的机械加工工序安排的设计原则，对 JM304B拖拉机变速箱体的工艺路线作如下设计： 工序 1:粗铣底面； 工序 2:粗铣左、右端面； 工序 3:粗铣前、后端面； 工序 4:半精铣底面； 工序 5:半精铣左、右端面； 工序 6:半精铣前、后端面； 工序 7:粗 镗孔； 工序 8:精镗孔； 工序 9:钻左、右、后三面的孔； 工序 10:最终检验。 本道工序为第 10道工序 ,主
11、要攻左、右、后三面共 29个螺纹底孔，由本设备“ JM304B变速箱体钻孔组合机床 ”完成，因此，本设备的主要功能是完成拖拉机变速箱体左、右、后三个面上共 29个孔的加工。具体加工内容及加工精度如下： 本道工序为第 9道工序，具体加工内容是：钻左面 6 M10 6H螺纹底孔，位置度要求 0.2mm，钻 4 M10 6H螺纹底孔，位置度要求 0.2mm， M30 6H螺纹底孔 , 8孔；钻后面 8 M10 6H螺纹底孔，位置 度要求 0.2mm, M14 6H螺纹底孔；钻右面 8 M10 6H螺纹底孔，位置度要求 0.2mm, 钻 8孔。 孔的倒角 1 45。 一次装夹一个零件，三个面钻孔同时加
12、工。 2.1.3 组合机床总体方案论证 根据任务书的要求：设计的组合机床要满足加工要求、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气缸体的特点初定两种设计方案： 机床的配置型式有立式和卧式两种 ,如图 2-1和图 2-2 两 种 JM304B 变速箱箱体钻孔 组合机床总体及夹具设计 6 图 2-1 卧式组合机床结构 图 2-2 立式组合机床结构 卧式组合机床 特点：卧式组合机床重心低、振动小运作平稳、加工精度高、占地面积大。 立式组合机床 特点：立式组合机床重心高、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床的特点
13、比较可知 JM304 变速箱箱体的结构为卧式长方体。通过以上的比较，考虑到卧式振动小，装夹方便等因素，选用三面卧式组合机床。 2.1.4 定位基准及夹压点的选择 组合机床是针对某种零 件或零件某道工序设计的。正确选择定位基准，是确保加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的集中工序。一般常采用一面两孔定位和三面定位。 本机床加工时采用的定位方式是三面定位，以底面为定位基准面，限制三个自由度；在左面用两个圆柱定位销，限制两个自由度；后面再用一个圆柱销限制剩下的一个自由度。 2.2确定切削用量及选择刀具 2.2.1 刀具的选择 根据工艺的要求及加工精度不同，组合机床采用的刀具一般有简单刀具（标
14、准刀具）、复合刀具及特种刀具。 中央电大毕业论文 7 选择刀具的原则： a）只要条件允许，为使工作可靠，结构简 单、刃磨容易，应尽量选择标准刀具和简单刀具。 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刀具。 c）选择刀具结构时，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 4-45，加工 29个孔的刀具均采用标准锥柄麻花钻。 刀具材料为高速钢，标准号： GB/T 1438-1985 2.2.2 切削用量的选择 组合机床多轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台。工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等
15、于动力滑台的每分钟进 给量。这个每分钟进给量（毫米 /分）应是适合于所有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具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 fii vfnfnfn 2211 （ 2-1） 式中： 1n , 2n , , in 各主轴 转速（ r/min）； 1f , 2f , , if 各主轴进给量（ mm/r）； fv 动力滑台每分钟进给量（ mm/min）。 在选择了转速后就可以根据公式 1000ndv （ 2-2） 选择合理的切削速度。 查文献 2第 130 页表 6-11 表 2-1 高速 钢钻头
16、切削用量 加工材料 加工直径 1d （ mm） 切削速度 v (m/min) 进给量 f (mm/r) 铸铁 200 241HBS 1 6 10 18 0.05 0.1 6 12 0.1 0.18 12 22 10 18 0.18 0.25 22 50 0.25 0.4 根据上表合理选择所需要的切削速度与进给量。 A.左侧面钻孔 a) 钻 10 个 8.6 孔 JM304B 变速箱箱体钻孔 组合机床总体及夹具设计 8 选择 min15mv ，进给量选择 rmmf 12.0 , 由公式（ 2-1）得 min6.66 mmvf ， 由公式（ 2-2）得转速 : min555 rn b) 钻 1个
17、8孔 选择 min15mv ，进给量选择 rmmf 11.0 , 由公式（ 2-1）得 min6.66 mmvf ， 由公式（ 2-2）得转速： min597 rn c) 钻 1个 27.8 孔 选择 min15mv ，进给量选择 rmmf 37.0 , 由公式（ 2-1）得 min6.66 mmvf ， 由公式（ 2-2）得转速： min180 rn B.右侧面钻孔 a) 钻 8个 8.6 孔 选择 min15mv ，进给量选择 rmmf 15.0 , 由公式（ 2-1）得 m in25.83 mmvf ， 由公式（ 2-2）得转速： min555 rn b) 钻 1个 8孔 选择 min1
18、5mv ，进给量选择 rmmf 14.0 , 由公式（ 2-1）得 m in25.83 mmvf ， 由公式（ 2-2）得转速： min597 rn C.后侧面钻孔 a) 钻 8个 8.6 孔 选择 min15mv ，进给量选择 rmmf 14.0 , 由公式（ 2-1）得 min7.77 mmvf ， 由公式（ 2-2）得转速： min555 rn 中央电大毕业论文 9 b) 钻 1个 12.3 孔 选择 min15mv ，进给量选择 rmmf 20.0 , 由公式（ 2-1）得 min7.77 mmvf ， 由公式（ 2-2）得转速： min388 rn 孔的编号见被加工零件工序图 JM3
19、04BCT01.0 2.2.3 计算切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用 度 根据选定的切削用量（主要指切削速度 v及进给量 f），确定进给力，作为选择动力滑台及设计夹具的依据；确定切削转矩，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；确定刀具耐用度，用以验证所选用量或刀具是否合理。 查文献 1134页表 6-20得公式： 6.08.026 HBDfF (2-3) 6.08.09.110 HBfDT (2-4) DTvP 9740 (2-5) 式中， F表示轴向切削力（ N）， T表示切削转矩（ N）， P表示切削功率（ Kw），
20、v表示切削速度（ m/min） , f表示进给量（ mm/r） , D表示加工（或钻头）直径（ mm） HB 表示布氏硬度，取 HB =241,公式 （ 1-6） 中 HB = )200241(31241 =227.33。 由公式 (2-3)、 (2-4)、 (2-5)可得： A.钻左侧面孔 a）钻 8.6 的孔 由公式（ 2-3） 得： 6.08.026 HBDfF 6.08.0 33.22712.06.826 N7.1063 由公式（ 2-4）得： 6.08.09.110 HBfDT 6.08.09.1 33.2 2 712.06.810 JM304B 变速箱箱体钻孔 组合机床总体及夹具设
21、计 10 mmN 2.2837 由公式（ 2-5）得： DTvP 9740 6.814.39740 152.2837 Kw162.0 b）钻 8的孔： 由公式（ 2-3） 得： 6.08.026 HBDfF 6.08.0 33.2 2 711.0826 N9.922 由公式（ 2-4）得： 6.08.09.110 HBfDT 6.08.09.1 33.22711.0810 mmN 6.2306 由公式（ 2-5）得： DTvP 9740 814.39740 156.2306 Kw141.0 c）钻 27.8 的孔： 由公式（ 2-3） 得： 6.08.026 HBDfF 6.08.0 33.22737.08.2726 N0.8464 由公式（ 2-4）得： 6.08.09.110 HBfDT 6.08.09.1 33.2 2 737.08.2710 mmN 4.64899 由公式（ 2-5）得： DTvP 9740 8.2714.39740 154.64899 Kw144.1 B.钻右侧面孔 a）钻 8.6 的孔 由公式（ 2-3） 得： 6.08.026 HBDfF
