1、 I 减速器底座卧式双面钻组合机床设计（含夹具） 内容提要： 应用组合机床加工大批量零件，快捷高效，生产效率高是机械加工的发展方向。本次设计任务是：减速器底座双面钻孔组合钻床及 夹具 设计。设计过程主要阐述了组合钻床的工作原理，设计过程，与通用机床和普通专用机床相比的优越性，并对其 夹具 进行设计和计算。本课题设计的基本任务是完成机械部分的设计，主要有机床联系尺寸图、 夹具装配图 以及重要零件的绘制。 在设计过程中根据实际情况取得相关数据，参考有关资料，吸取前人的设计经验，并根据客观实际和掌握的现有知识进行改进。 夹具分为通 用夹具 ,专用夹具 ,组合夹具 ,模块化夹具和自动线夹具。机床夹具是
2、在机械制造过程中，用来固定加工对象，使之占有正确位置，以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置。夹具有四部分组成：夹具体，定位元件， 导 向元件及夹紧元件。 关键词： 夹具 ； 组合机床 ； 减速器 II III 目 录 前 言 . 1 第 1 章绪论 . 2 1.1 组合机床概述 . 2 1.2 该课题研究的目的和意义 . 2 1.3 组合机床发展史 . 2 1.4 国内外该研究技术现状 . 3 1.5 机床设计的目的、内容、要求 . 4 1.5.1 设计的目的 . 4 1.5.2 设计内容 . 4 1.5.3 设计要求 . 5 1.6 机床的设计步骤 . 5 1.6.1 调查研究 .
3、5 1.6.2 拟定方案 . 5 1.6.3 工作图设计 . 6 第 2 章 零件分析 . 7 2.1 零件结构特点 . 7 2.2 技术要求 . 7 第 3 章 组合机床总体设计 . 8 3.1 结构方案分析和方案的选择 . 8 3.2 选择定位基准的原则及应注意的问题 . 8 3.3 确定夹压位置应注意的问题 . 8 3.4 工艺分析 . 8 3.5 确定机床的配置形式 . 9 3.5.1 不同配置形式组合机床的特点及适应性 . 10 3.5.2 不同配置形式组合机床的加工精度 . 10 3.5.3 选择机床配置形式应注意的问题 . 10 3.6 组合机床设计 . 11 IV 3.6.1
4、切削用量的确定 . 11 3.6.2 确定切削力、切削扭矩、切削功率 . 12 3.6.3 选择刀具结构 . 13 3.6.4 导向结构的选择 . 13 3.6.5 确定主轴类型、尺寸、外伸长度 . 15 3.6.6 选择刀具接杆 . 15 3.6.7 确定加工示意图的联系尺寸 . 16 3.6.8 工作进给长度的确定 . 16 3.6.9 快进长 度的确定 . 17 3.6.10 机床尺寸联系图 . 17 第 4 章 夹具设计 . 21 4.1 夹具概述 . 21 4.1.1 夹具分类 . 21 4.1.2 机床夹具的现状 . 21 4.1.3 现代机床夹具的发展方向 . 22 4.2 夹具
5、设计任务 . 22 4.3 零件分析 . 23 4.4 定位机构 . 23 4.4.1 支撑板 . 24 4.4.2 伸缩式定位销 . 25 4.5 夹紧机构 . 26 4.6 导向装置的选择 . 28 4.7 机床夹具的总体形式 . 29 4.7.1 确定夹具体 . 29 4.7.2 确定联接体 . 30 4.7.3 夹具体的总体设计图 . 30 4.8 绘制夹具装配图 . 30 4.9 定位误差计算 . 33 4.9.1 定位误差 . 33 V 4.9.2 产生定位误差的原因 . 33 4.9.3 定位误差的计算 . 34 4.10 夹紧力计算 . 34 4.11 夹具精度分析计算 . 3
6、5 4.12 夹具的性能及优点 . 36 结 论 . 37 谢 辞 . 38 参考文献 . 39 1 前 言 组 合机床是以通用部件 为基础 ，配以按工件特定形 状 和加 工工艺设计的 专用部 件和 夹 具 ，组 成的半自 动 或自 动专用 机床。 组 合机床一般采用多 轴 、多刀、多任 务 序、多面或多 任务 位同 时 加工的方式，生 产 效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已 经标 准化和系列化，可根据需要 灵 活配置，能 缩短设计 和制造周期。因 此，组 合机床兼有低成本和高效率的优 点 ，在大批、大量生 产 中得到 广泛应 用，并可用以 组 成自 动 生 产线。 机床夹具的作用可
7、归纳为以下四个方面： 1.保证加工精度 机床夹具可准确确定工件、刀具和机床之间的相对位置，可以保证加工精度 。 2.提高生产效率 机床夹具可快速地将工件定位和夹紧，减少辅助时间。 3.减少劳动强度 采用机械、气动、液动等夹紧机构，可以减轻工人的劳动强度。 4.扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，可使机床的加工范围扩大，例如在卧式车床刀架处安装镗孔夹具，可对箱体孔进行镗孔加工。 机械制造装备设计课程设计是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。其目的在于： 1.培养学生综合运用机械设计基础以及其他先修课程的理论知识和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力
8、，通过课设训练 可以巩固、加深有关机械课设方面的理论知识。 2.学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤。培养独立设计能力，为以后的专业课程及毕业设计打好基础，做好准备。 3.使学生具有运用标准、规范手册、图册和查询有关设计资料的能力。 2 第 1 章 绪论 1.1 组合机床概述 组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，再配以少量专用部件而组成的专用机床，具有一般专用机床结构简单，生产率及自动化程度高，易保证加工精度的特点，又能适应工件的变化，具有一定的重新调整、重新组合的能力。组合机床可以对工件采用多刀、多面及多方位 加工，特别适于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行
9、加工。组合机床可完成钻、扩、铰、镗孔、攻螺纹、车、铣、磨削以及滚压等工序。 1.2 该课题研究的目的和意义 传统机床只能对一种零件进行单刀，单工位，单轴，单面加工，成产效率低且加工精度不稳定，组合机床能够对一种（或几种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铣削磨削等工序，生产效率高，加工精度稳定。本课题针对分度盘设计专用双面多孔钻机床，有利于提高大批量生产的分度盘的生产效率，提高加工精度稳定性，节约 社会资源。 1.3 组合机床发展史 专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。 最早的组
10、合机床是 1911 年在美国制成的，用于加工汽车零件。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修， 1953 年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用3 部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。 二十世纪 70 年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发 展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达 0.05 毫米 1000 毫米，表面粗糙度可低达 2.5 0.63 微米；镗孔精度可达 IT7 6 级，孔距精度可达 0.03 0.02 微米 。 1.4 国内外该研究技术现状 组
11、合机床自 1911年在美国研制成功后便广泛应用于大批量生产的汽车工业中，并且随着汽车工业的发展而逐步完善。组合机床是根据被加工件的工艺要求，按照工序高度集中的原则而设计的，并以系列化 、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件而组成的专用设备，并配以专用夹具，采用多把刀具同时进行加工。组合机 床的辅助动作实现了自动化，具有专用、高效、自动化和易于保证加工精度。当被加工的零件尺寸结构有所改进时，合机床的通用零部件还可以重新被利用组成新的组合机床，且具有一定的柔性度。在数控设备还没有普及和推广的几十年里，它对于提高加工效率，降低对操作者的技术要求起到了很大的作用，尤其是组合铣床和专用钻床，在壳体类
12、零件的加工线中应用非常广泛。 近几年来，由于国家加大基础设施的投入，工程机械需求呈现了强劲的增长势头，部分生产厂家呈现出一年翻一番的发展形势，虽然国家因出现局部经济过热而采取对钢材、建材、电解铝等行业进行调 控，但许多重点工程都陆续开工上马，工程机械虽不会出现过热现象，但今后几年仍然会维持较大程度的增长态势。国内工程机械同进口产品相比，其特点是价位低、产品稳定性、可靠性差、零件加工手段落后。随着国家对世贸承诺的逐步实现，价格的竞争优势也逐渐减少，以装载机为例：目前大多数的主机生产厂及部件配套厂家对变速箱箱体、变矩器壳体前车架、后车架、动臂、驱动桥等关键零件，大多采用通用设备加工，这种加工方式的
13、缺点有：生产能力难以扩大，产品质量不稳定，在制品积压严重，经济效益不4 够显著。值得庆幸的是国内比较大的装载机生产厂家都已逐 步认识到这一问题。在机构件方面，厦工、临工、宜工、龙工纷纷采用组合机床对动臂、前车架、后车架，前后铰接架的孔系进行加工，零件一次装夹，多头同时加工，比通用机床单孔逐个加工，效率提高了 3 6 倍，而且避免了工件调头而产生的二次定位误差。运用组合机床加工结构件与通用机床相比各孔系坐标精度可以由 1mm提高到 0.2mm，同轴度 0.5mm提高到 0 08mm孔系平行度由 0.7mm 提高到 0.1 mm 而且所有精度均靠机床本身的装配精度保证，为提高整车的质量奠定了基础。
14、变速箱箱体是装载机运动系统中的核心部件， 零件 本身的结构刚度较差，而加工精度相对要求较高，不采用特殊措施，使得与变速器结合面 0.08mm 的平面度以及各孔对此面的垂直度，各孔中心矩均难以保证。组合机床与通用机床组合生产线使适当的投资能迅速扩大生产规模，解决通用机床加工效率低，同一工序需要多台机床加工的难题。在工程机械快速发展的今天，我们面临的产品上规模，质量上台阶的难题，都可以运用组合机床加工得到有效的解决，组合机床在工程机械领域有着更大的发展空间。 1.5 机床设计的目的、内容、要求 1.5.1 设计的目的 机床设计毕业设计，其目的在于通过机床主运 动机械变速传动系统的结构设计，使我们在
15、拟定传动和变速的结构方案过程中，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。 1.5.2 设计内容 (1)运动设计 根据给定的 被加工零件，确定 机床 的切削用量 ，通过分析比较拟定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，5 并计算主轴的实际转速与标准的相对误差。 (2)动力设计 根据给定的工件，初 算传动轴的直径、齿轮的模数；确定动力箱；计算多轴箱尺寸及设计传动路线。完成装配草图后，要验算传动 轴 的 直径 ， 齿
16、轮模数 否在允许范围内。还要验算主轴主件的静刚度。 (3)结构设计 进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、润滑与密封等的布置和机构设计。即绘制装配图和零件工作图。 (4)编写设计说明书 1.5.3 设计要求 评价机床性能的优劣，主要是根据技术 经济指标来判定的。技术先进合理，亦即“质优价廉”才会受到用户的欢迎，在国内和国际市场上才有竞争力。机床设计的技术 经济指标可以从满足性能要求、经济效益 和人机关系等方面进行分析。 1.6 机床的设计步骤 1.6.1 调查研究 研究市场和用户对设计机床的要求，然后检索有关资料。其中包括情报、预测、实验研究成果、发展趋势、新技术应用以及相应的图纸资料等。甚至还可以通过网络检索技术 查阅 先进国家的有关资料和专利等。通过对上述资料的分析研究，拟订适当的方案，以保证机床的质量和提高生产率，使用户有较好的经济效益。 1.6.2 拟定方案 通常可以拟定出几个方案进行分析比较。每个方案包括的内容有：工艺分析、主要技术参数、总布局、传动系统、液压系统、控制操作系统、电系统 、主要部件的结构草图、实验结果及技术经济分析等。 在制定方案时应注意以下几个方面： (1)当使用和制造出现矛盾时，应先满足使用要求，其次才是尽可能便
