毕业设计（论文）减速器底座卧式双面钻组合机床设计(含夹具)

《毕业设计（论文）减速器底座卧式双面钻组合机床设计(含夹具)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计（论文）减速器底座卧式双面钻组合机床设计(含夹具)（44页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、洛阳理工学院毕业设计（论文）减速器底座卧式双面钻组合机床设计（含夹具）摘 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。机床夹具是在机械制造

2、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Reducer base horizontal double auger combination machine tools design (including fixture)ABSTRACTApplication combination machine tools machining large parts, efficient, high production efficiency is the developme

3、nt direction of mechanical processing. This design task is: reducer base double-sided drilling combination drilling and fixture design. Design process mainly expounds the working principle, combination drilling machine design process and compared the superiority of fixture design and calculation. Th

4、is topic design basic task is to finish the design of mechanical part, mainly has machine dimension print, contact the fixture and important parts assembly drawing.In the design process obtained according to the actual situation of relevant data, consult the relevant material, according to the objec

5、tive reality and master of the existing knowledge to improve.Fixture is divided into general fixtures, special jig, modular fixture, modular fixture and automatic line jig. The machine tools fixture in mechanical manufacturing process is to fix the processing object, to accept the processing or dete

6、ction and ensure the machine processing requirements additional device. Clip has four parts: clip specific, positioning components, to components and clamping components.KEY WORDS: Fixtures, combination machine tools, speed reducer6目录前言1第1章绪论21.1 组合机床概述21.2 该课题研究的目的和意义21.3 组合机床发展史21.4 国内外该研究技术现状31.5

7、 机床设计的目的、内容、要求41.5.1 设计的目的41.5.2 设计内容41.5.3 设计要求51.6 机床的设计步骤51.6.1调查研究51.6.2 拟定方案51.6.3 工作图设计6第2章 零件分析72.1 零件结构特点72.2 技术要求7第3章 组合机床总体设计83.1 结构方案分析和方案的选择83.2 选择定位基准的原则及应注意的问题83.3 确定夹压位置应注意的问题83.4 工艺分析83.5 确定机床的配置形式93.5.1 不同配置形式组合机床的特点及适应性103.5.2 不同配置形式组合机床的加工精度103.5.3 选择机床配置形式应注意的问题103.6 组合机床设计113.6.

8、1 切削用量的确定113.6.2 确定切削力、切削扭矩、切削功率123.6.3 选择刀具结构133.6.4 导向结构的选择133.6.5 确定主轴类型、尺寸、外伸长度153.6.6 选择刀具接杆153.6.7 确定加工示意图的联系尺寸163.6.8 工作进给长度的确定163.6.9 快进长度的确定173.6.10 机床尺寸联系图17第4章 夹具设计214.1 夹具概述214.1.1 夹具分类214.1.2 机床夹具的现状214.1.3 现代机床夹具的发展方向224.2 夹具设计任务224.3 零件分析234.4 定位机构234.4.1 支撑板244.4.2 伸缩式定位销254.5 夹紧机构26

9、4.6导向装置的选择284.7 机床夹具的总体形式294.7.1 确定夹具体294.7.2 确定联接体304.7.3 夹具体的总体设计图304.8绘制夹具装配图304.9定位误差计算334.9.1定位误差334.9.2 产生定位误差的原因334.9.3 定位误差的计算344.10夹紧力计算344.11夹具精度分析计算354.12夹具的性能及优点36结论37谢 辞38参考文献39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

10、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

11、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，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。 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

12、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

13、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2.50.63微米；镗孔精度可

14、达IT76级，孔距精度可达0.030.02微米 。1.4 国内外该研究技术现状组合机床自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

15、，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

16、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36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008mm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

17、的装配精度保证，为提高整车的质量奠定了基础。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

18、速传动系统的结构设计，使我们在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，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

19、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

20、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，其次才是尽可能便于制造。要尽量用先进的工艺和创新的结构；(2)设计必须以生产实践和科学实验为依据，凡是未经实践考验的方案，必须经过实验证明可靠后才能用于设计；(3)继承与创造相结合，尽量采

21、用先进工艺，迅速提高生产力，为实现四个现代化服务。注意吸取前人和国外的先进经验，并在此基础上有所创造和发展。1.6.3 工作图设计首先，在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上，进行方案图纸的设计。这些图纸包括：机床联系尺寸图，并初定出夹具轮廓尺寸，才能确定机床各部件间的相互关系。其次，绘制夹具装配图、部分零件图。然后，整理机床、夹具有关部件与主要零件的设计计算书，编制各类零件明细表，编写机床、夹具说明书等技术文件。最后，对有关图纸进行工艺审查和标准化审查。第2章 零件分析2.1 零件结构特点箱体是各类机器的基础零件，它将机器和部件的轴套、齿轮等有关零件联接成一个整体，并使之保持正确的

22、位置以传递转矩或改变转速来完成规定的运动，因此，箱体的加工质量直接影响机器的性能、精度和寿命。箱体零件的结构一般比较复杂，壁薄且壁厚不均匀，加工部位多，既有一个或多个基准面及一些支承面，又有一对或数对加工难度大的轴承支撑孔。2.2 技术要求钻减速器底座上12个孔，孔精度IT13级。7洛阳理工学院毕业设计（论文）第3章 组合机床总体设计3.1 结构方案分析和方案的选择本课题是针对减速器底座上12个孔钻削这一特定工序而设计的一台专用组合机床。正确选择加工用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，从而实现减少机床台数的效果。由于采用专用夹具，对其精度要求完全可以达到。3

23、.2 选择定位基准的原则及应注意的问题a 应尽量选择零件设计基准作为组合机床加工的定位基准。这样可以减少基准不符的误差，以保证加工精度，但在某些情况下，却必须选用其他作为定位基准。b 选择定位基准应确定工件定位稳定。尽量采用已加工较大平面作为定位基准，这对于加工尤为重要。c统一基准原则。即在各台机床上采取共同的定位基面来加工零件不同表面的孔或对同一表面上的孔完成不同的工序3.3 确定夹压位置应注意的问题在选择定位基面时，要相应决定夹压位置。此时应注意的问题是：a保证零件夹压后定位稳定。为使工件在加工过程中不产生振动移动，夹压力要足够，夹压点布置加压合力落在定位平面内。b尽量减少避免零件夹压后得

24、变形，消除其对加工精度的影响。3.4 工艺分析工艺分析是设计组合机床最重要的一步，必须认真分析被加工零件的工艺过程。深入现场全面了解被加工零件的结构特点，加工部位，夹紧方式，工艺方法和加工过程所用的刀具，切削用量及生产率等。选择单工位，双面卧式组合机床，使机床结构简单，工件可靠，更符合多，快，好，省的要求。a 加工精度的要求由于加工孔相对于中心的位置度要求比较高，因此采用单工位方法一次定位，可以减少定位误差。b 被加工零件大小形状特点，加工部位特点要求。这些特点在很大的程度上决定采用卧式机床。一般来说，孔中心线与定位基面平行宜采用卧式机床。故本加工工序采用卧式机床。该组合机床是钻1212，精度

25、等级H13。本道工序的夹紧也非常方便，一面两销定位，上端夹紧，定位可靠，夹紧方便，装卸方便，工艺装备简单。根据上述被加工零件的结构特点，加工要求，工艺过程及生产率，可以确定机床配置形式为卧式组合机床，这种配置形式可达到较高的加工精度，对于精加工机床的夹具公差，一般加工零件的三分之一至五分之一，对于粗加工机床采用固定式导向，能达到0.2mm。3.5 确定机床的配置形式通常根据工件的结构特点，加工要求，生产率和工艺过程方案等，大体上就可以确定应采用哪种基本形式的组合机床。但在基本形式的基础上，由于工艺的组织，动力头的不同配置方法，零件安装数目和工位数多少等具体安排不同，而具有多种配置方案。它们对机

26、床的结构复杂程度，通用化程度，结构工艺性能，重新调整的可能性以及经济效果，还有维修操作是否方便等，都具有不同的影响。另外，还必须看到，就是在有些情况下，对于工艺过程方案做不大的更改或重新安排，往往会使机床简单，工作可靠，结构紧凑，更符合多快好省的要求。因此，在最后决定机床配置形式和结构方案时，必须注意下面一些问题：A加工精度要求的影响B机床生产率的影响C被加工零件的大小，形状加工部位特点的影响D车间布置情况的影响E工艺间联系情况的影响F使用厂的技术后方和自然条件的影响被加工零件的特点在很大程度上决定了机床的配置形式。3.5.1 不同配置形式组合机床的特点及适应性 单工位组合机床通常是用于加工一

27、个或两个工件，特别适用于大中型箱体件的加工。根据配置动力部件的数量，这类机床可以从单面或同时从几个方面对工件进行加工。各种形式的单工位组合机床具有固定的夹具，通常可以安装一个工件，特别适合于大中型零件的加工。本设计的零件较大，需要加工的孔径较大，且与轴箱配合安装，基于这点考虑，本设计采用单工位组合机床是合适的。3.5.2 不同配置形式组合机床的加工精度在组合机床上影响加工精度的因素很多，一般分为与切削负荷无关的误差（如机床原始误差，工件安装误差，夹具与刀具的误差，其它偶然性误差等）和与切削负荷有关的误差（如夹压变形，热变形，刀具磨损所引起的误差和其他偶然性误差）。组合机床加工精度通常是靠夹具来

28、保证的，我们也可以把影响加工精度的因素分为加工误差和夹具误差两大类。一般从固定式夹具组合机床的加工精度和移动式夹具组合机床的加工精度来考虑。固定式夹具单工位组合机床加工精度最高。这种机床由于零件采用固定导向的位置度可以达到0.2mm。可见这种形式的组合机床加工此零件能稳定的保证加工精度。3.5.3 选择机床配置形式应注意的问题A适当提高工序集中程度在确定机床的配置形式和结构方案时，要合理解决工序集中程度的问题。在一个动力头上安装多轴，同时加工多孔来集中工序，是组合机床最基本的方法，在一台机床主轴数量有达200根左右的。但是，也不应无限制地增加主轴数量，要考虑到动力头及主轴箱的性能和尺寸，并保证

29、调整和更换刀具的方便性。这些在以后的设计中药得以解决。B注意排屑和操作使用的方便性排除切屑和操作使用的方便性队机床方案也有影响。C夹具形式对机床配置形式的影响选择机床配置形式时要注意考虑夹具结构的实现可能性和工作的可靠性，在决定加工一个工件的成套流水线上个机床的型式时，还应注意，是机床与夹具的型式尽量一致，尤其是粗加工机床。这样不仅有利于保证加工精度，而且便于设计，制造和维修，也提高了机床之间的通用化程度。D另外还应具有一定的成产批量3.6 组合机床设计3.6.1 切削用量的确定因为所设计的组合机床为多轴同步加工在大多数情况下，所选切削用量，根据经验比一般通用机床单刀加工低30%左右多轴主轴箱

30、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，且等于动力滑台的每分钟进给量（mm/min）应是适合有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成不同转速和不同的每转进给量（mm/r）与其适应。以满足不同直径的加需要，即：=式中： 各主轴转速（r/min） 各主轴进给量（mm/r） 动力滑台每分钟进给量（mm/min）由于分度盘孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求都是相同的。按照经济地选择满足加工要求的原则，采用查组合机床设计简明手册P130表6-1高速钢钻头切削用量得：钻头直径=12mm,铸铁HB=157236Mpa，进给量=0.1mm/r

31、、切削速度=12.6m/min。3.6.2 确定切削力、切削扭矩、切削功率根据选定的切削用量（主要指切削速度v及进给量f）确定切削力，作为选择动力部件（滑台）及夹具设计的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电动（一般指动力箱）功率，通过查P134表6-20计算如下：切削力：切削扭矩：切削功率：式中：布氏硬度F切削力（N）D钻头直径（mm）f每转进给量（mm/r）T切削扭矩()v切削速度（m/min）P切削功率(kW)3.6.3 选择刀具结构减速器箱体底座的布氏硬度为210HBS，孔径D为12mm，刀具的材料选择高速钢钻头（W18Cr

32、4V），为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择标准12的麻花钻。孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有3050mm的距离，以便排出切屑和刀具磨损后有一定的向前的调整量。图3-1麻花钻结构示意图3.6.4 导向结构的选择导向套的选择 在组合机床上加工孔，除用刚性主轴的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取决于夹具导向。因此正确选择导向装置的类型，合理确定其尺寸、精度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时必须解决的内容。1、选择导向类型 根据刀具导向部分直径d=12mm和刀具导向的线速度，选择固定式导向。2、导向套的参数 根据刀具的直径选择固定导向装置，如图3-2所示

33、： 图3-2固定导向装置固定导向装置的标准尺寸见。固定装置的配合如下表：表3-1 固定装置的配合导向类别工艺方法dD刀具导向部分外径固定导向钻孔G7(或F8)导向装置的布置如表3-2所示：表3-2 导向装置的参数(mm)尺寸项目l1l2l3与直径d的关系(12.5)d钻铸铁d0计算值2d=2412 图3-3 固定导向装置的布置3.6.5 确定主轴类型、尺寸、外伸长度因为轴的材料为40Cr，剪切弹性模量G=81.0GPa,刚性主轴取14（0）m,由表3-4取B=7.3，根据刚性条件计算主轴的直径为： 式中：d主轴直径（mm） T轴所承受的转矩（Nmm） B系数据表3-4轴能承受的转矩取所有主轴直

34、径d=20mm,由表3-6通用主轴的系列参数查得，主轴外伸长度为：L=115mm，接杆莫氏圆锥号为1，2。3.6.6 选择刀具接杆 由以上可知，多轴箱各主轴的外伸长度为一定值，而刀具的长度也是一定值，因此，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，就需要在主轴与刀具之间设置可调环节，这个可调节在组合机床上是通过可调整的刀具接杆来解决的,连接杆如图3-5所示，图3-5 可调连接杆连接杆上的尺寸d与主轴外伸长度的内孔D配合，因此，根据接杆直径d选择刀具接杆参数如表3-3所示：表3-3 可调接杆的尺寸d(h6)d1(h6)d2d4Ll1l3螺母厚度20Tr202莫氏1 17884013123.6.

35、7 确定加工示意图的联系尺寸从保证加工终了时主轴箱端面到工件端面间距离最小来确定全部联系尺寸。其中最重要的联系尺寸即工件端面到多轴箱端面之间的距离，它等于刀具悬伸长度、螺母厚度、主轴外伸长度与接杆伸出长度（可调）之和，再减去加工孔深度。3.6.8 工作进给长度的确定如图3-5工作进给长度应等于工件加工部位长度L与刀具切入长度和切出长度之和。切入长应应根据工件端面误差情况在510mm之间选择，误差大时取大值，因此取=10mm，加工部位长度L=30mm，切出长度=0,则L工 +L+=10+30+0=40mm。 3.6.9 快进长度的确定考虑实际加工情况，在未加工之前，保证工件表面与刀尖之间有足够的

36、工作空间，也就是快速退回行程须保证所有刀具均退至夹具导套内而不影响工件装卸。钻孔取快速退回行程为100mm，快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度10040=60mm。3.6.10 机床尺寸联系图图3-7 机床尺寸联系图1、联系尺寸图的作用和内容一般来说，组合机床是由标准的通用部件动力箱、动力滑台、侧底座、中间底座加上专用部件多轴箱、刀、辅具系统、夹具、液、电、冷却、润滑、排屑系统组合而成。联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配和运动关系，以检验机床各部件的相对位置及尺寸联系是否满足要求，通用部件的选择是否合适，并为进一步开展主轴箱、夹具等专用部件、零件的设计提供依据。联系尺寸图

37、也可以看成是简化的机床总图，它表示机床的配置型式及总体布局。如图3-7所示，机床联系尺寸图的内容包括机床的布局形式，通用部件的型号、规格、动力部件的运动尺寸和所用电动机的主要参数、工件与各部件间的主要联系尺寸，专用部件的轮廓尺寸等。2、选用动力部件(1)滑台的选用 通常，根据滑台的驱动方式、所需进给力、进给速度、最大行程长度和加工精度等因素来选用合适的滑台。1）驱动形式的确定 根据对液压滑台和机械滑台的性能特点比较，并结合具体的加工要求，使用条件选择HY系列液压滑台。2）确定轴向进给力 滑台所需的进给力式中：各主轴加工时所产生的轴向力由于滑台工作时，除了克服各主轴的轴的向力外，还要克服滑台移动

38、时所产生的摩擦力。因而选择滑台的最大进给力应大于7.338kN。3）确定进给速度 液压滑台的工作进给速度规定一定范围内无级调速，对液压滑台确定切削用量时所规定的工作进给速度应大于滑台最小工作进给速度的0.51倍;液压进给系统中采用应力继电器时，实际进给速度应更大一些。本系统中进给速度。所以选择A液压滑台，工作进给速度范围20650mm/min，快速移动速度10m/min。4）确定滑台行程 滑台的行程除保证足够的工作行程外，还应留有前备量和后备量。前备量的作用是动力部件有一定的向前移动的余地，以弥补机床的制造误差以及刀具磨损后能向前调整。本系统前备量为30mm，后备量的作用是使动力部件有一定的向

39、后移动的余地，为方便装卸刀具，取40mm,所以滑台总行程应大于工作行程，前备量，后备量之和。综合上述条件，确定液压动力滑台型号A。(2)由下式估动力箱的选用 动力箱主要依据多轴所需的电动机功率来选用，在多轴箱没有设计之前，可算1.125式中：多轴箱传动效率，加工黑色金属时0.80.9；有色金属时0.70.8，本系统加工铸铁，取0.8。动力箱的电动机功率应大于计算功率，并结合主轴要求的转速大小选择。因此，选用电动机型号为的I型动力箱，动力箱输出轴至箱底面高度为124.5mm。主要技术参数如下表：主电机传动型号转速范围（r/min）主电机功率（）电机转速输出转速9404701.5(3)配套支承部件

40、的选用侧底座选1CC3213、确定装料高度装料高度指工件安装基面至机床底面的垂直距离，在现阶段设计组合机床时，装料高度可视具体情况在H5801060mm之间选取，本系统取装料高度为840mm。4、中间底座轮廓尺寸中间底座的轮廓尺寸要满足工件及夹具在其上面安装的需要，又考虑到与滑台侧底座相连接。因此，中间底座的宽为680mm,长度为800mm。5、确定多轴箱轮廓尺寸 标准通用多轴箱厚度是一定的卧式325mm。因此，确定多轴箱，主要是确定多轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度B=b+2 H=h+ 式中 b工件在宽度方向相距最远的两孔的距离 b=236.6mm最边缘主轴中心至箱体壁距离 70100mm

41、 取=100mmh工件在高度方向相距最远的两孔距离 h=32.5mm最低轴高度=115+840-(0.5+560+280)=114.5B=236.6+2100=436.6mm H=h+h1+b1=114.5+32.5+100=247mm查组合机床设计简明手册，P135表7-1并综合其与动力箱的配套规格选取多轴箱体规格尺寸5004006、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功能划分编组。本机床编组如下：第10组 左滑台侧底座第20组 夹具第11组 右滑台侧底座第12组 中间底座第30组 电气装置第40组 传动装置第60组 刀具第61组 工具第71组 左多主轴箱第72组 右多

42、主轴箱第90组 挡铁20 第4章 夹具设计4.1 夹具概述4.1.1 夹具分类由机械制造工艺系统的组成机床、工件、刀具和夹具可以看出夹具在机械加工中占有很重要的地位，是制造系统的重要组成部分。无论是传统制造还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。尤其在成批生产时更是大量的采用机床夹具，它们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对与机床或刀具获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围。机床夹具按其通用特性划分可分为：通用夹具、专用夹具、可调夹具、成组夹具、组合夹具、随行夹具。按所使用

43、的机床划分可分为：车床夹具、钻床夹具、铣床夹具、磨床夹具、镗床夹具等。机床夹具的组成元件一般包括：定位元件及定位装置，夹紧元件及夹紧装置，导向元件，对刀元件及定向元件，夹具体，其它元件及装置。4.1.2 机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔34年就要更新5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为1020左右。特别是

44、近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：(1) 能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； (2) 能装夹一组具有相似性特征的工件； (3) 能适用于精密加工的高精度机床夹具； (4) 能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；(5) 采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率； (6) 提高机床夹具的标准化程度。 4.1.3 现代机床夹具的发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面：(1) 标准化：机床夹具的标准化与通用化是相互联

45、系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。(2) 精密化：随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5m 。(3) 高效化：高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；

46、在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。(4) 柔性化：具有高度柔性的夹具，能实现多种工艺要求的、具有一定相似性的不同零件的定位夹紧，缩短零件加工的准备时间和辅助时间，稳定性好，可靠性强。4.2 夹具设计任务为提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，故需设计专用夹具。根据设计任务书的要求为设计减速器底座钻12-12mm孔的专用夹具。所用机床为前面章节所设计的双面卧式组合机床，生产规模为大批生产，孔精度要求IT13。4.3 零件分析本设计是要为此图4-1中的减速器箱体底座设计一个钻12-12孔的夹具，最终实

47、现将工件定位，更加精确和方便的完成钻孔工作，并保证能夹紧工件，夹紧力要适中，不要使工件变形，又能保证工件所要求的加工精度。零件图标出了工件的尺寸、形状和位置、表面粗糙度等总体要求，它决定了工件在机床夹具中的放置方法，是设计机床夹具总体结构的依据,本工件放置方法应如图4-1所示。装配图给出了零件本工序的定位、夹紧原理方案。工件的工序基准、已加工表面决定了机床夹具的方位方案，如选用平面定位、孔定位以及外圆面定位等；定位方案的选择依据六点定位原理和采用的机床加工方法，定位方案不一定要定六个自由度，但要完全定位。工件的待加工表面是选择机床、刀具的依据。确定夹紧机构要依据零件的外型尺寸，选择合适的定位点

48、，确保夹紧力安全、可靠同时夹紧机构不能与刀具的运动轨迹相冲突。4.4 定位机构定位支承系统主要由定位支承、辅助支承和一些限位元件组成。定位支承是指在加工过程中维持被加工零件有一定位置的元件，辅助支承是仅用作增加被加工零件在加工过程中刚度及稳定性的一种活动式支承元件。由于定位支承元件直接与被加工零件接触，因此其尺寸、结构、精度和布置都直接影响被加工零件的精度。因此设计时应该注意以下几点：(1)合理布置定位支承元件，力求使其组成较大的定位支承平面。最好使夹压力的位置对准定位支承元件。(2) 提高刚性，减少定位支承系统的变形。(3) 提高定位支承系统的精度及其元件的耐磨性，以便长期保持夹具的定位精度

49、。(4) 可靠地排除定位支承部件的切屑。此外，选择工艺基面应该遵循下面的原则：1、应当尽量选用设计基面作为在组合机床上加工用的定位基面，这样能减少累积误差，有利于保证加工精度。但在某些情况下却必须改用其他面作为定位基面。2、选择的定位基面应确保工件稳定定位。定位的支撑面应该大一些，力求已加工面做为定位基面，在本次的加工中，顶面是已经加工过的，而且满足一定的技术要求，面积也比较大，因此选择顶面做为定位基面符合要求。3、选择基面应该考虑夹紧方便，夹具结构简单。常见定位元件有支承钉、支承板、定位销、锥面定位销、V型块、定位套、锥度心轴等。在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工件定

50、位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准，均应符合六点定位原理。由于该零件的加工是钻12-12孔并以底面和底面上的两孔定位，为一面两销定位，因此本次设计采用的定位机构为定位支承板和伸缩式定位销定位。定位支承板限制三个自由度，圆柱销限制两个自由度，菱形销限制一个自由度，实现六点定位，完全限制自由度。4.4.1 支撑板(1)定位方案：由4-1零件图知，选择减速器箱体底座底面及两个孔，限制工件的六个自由度，其中，工件底面为主要定位基准面。(2)定位元件的选取：根据箱体的尺寸等因素，上表面定位元件选择两个支承板，在夹具体安装时，保证

51、两个支承板定位面等高，限制箱体的三个自由度。根据机械制造装备设计课程设计第151页 附表3.3 ，选择支承板为：支承板 B25220 JB/T8029.1-1999 ,其简图如图4-2，尺寸参数如表4-1所示按零件所需选取：图4-2支承板简图4.4.2 伸缩式定位销图4-3 伸缩式定位销在组合机床及其自动线上加工箱体零件时，多采用两个定位销和一个平面的定位方法，消除工件在空间位置的六个自由度，实现工件在夹具中的准确定位。为了能以最简单的运动形式装卸工件（如单机夹具上的推进和拉出，流水线和自动线上从夹具一端送进及另一端推出的方法），定位销多采取伸缩式结构。常用的通用结构有手动和液压驱动伸缩式定位

52、销两种。图4-3所示为手动伸缩式定位销，他有两种结构，一种不戴防护罩，用于支撑高度为30mm的定位系统，另一种是戴防护罩的，用于支撑板高度为60mm的定位系统。定位销采用组装结构，以便于更换，但增加了定位系统的误差环节，降低了定位精度。因为定位销对其推杆的径向跳动一般为0.020.04毫米，若定位销的连接螺纹做的较紧，定位销对推杆的支撑端面不垂直，其径向跳动还要大一些。当定位精度要求很高时，宜采用整体的定位销，其缺点是更换不便，也不够经济。定位销的插入和拔出是转动手柄经一系列杠杆而实现的，其移动距离借助于手柄座上弹簧销的位置来保证，并利用挡销控制插销和拔销的极限位置。在确定插销后手柄的位置时，

53、应保证共不应振动面脱落。设计时必须正确地安排圆柱销和菱形销的相对位置，使菱形销的两菱角在两个定位销的中心线上，可用修磨调整垫的方法来保证。为了在不拆卸整个夹具的情况下，能够拆卸和维修定位销的操纵机构，应在夹具体上开有能取出推杆杠的窗口。在设计定位系统时应很好解决各活动点的润滑问题，定位销推杆导套采用稀油润滑或锂基脂进行润滑。4.5 夹紧机构1、夹紧力的方向的确定：(1)夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。(2)夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。(3)夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。2

54、、夹紧力的作用点的选择：(1)夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。(2)夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。(3)夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。(4)夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。3、夹紧机构的基本要求(1) 在夹紧过程中，工件应能保持在既定位置，即在夹紧力的作用下，工件不应离开定位支承。(2)夹紧力的大小要适当、可靠。既要使工件在加工过程中不产生移动和振动，又不使工件产生不允许的变形和损伤。(3)夹紧装置应操作安全、方便、省力。夹紧装置的自动化程度和复杂程度应

55、与工件的产量和批量相适应。基本要求4、选择夹紧机构：设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：(1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。(2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。(3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构(4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。(5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。(6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应图4-4 夹紧机构4.6 导向装置的选择导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，钻床夹具中钻头的导向采用钻套，钻套

56、有固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套四种。这些装置均已标准化，可按标准选择。综上分析，本次设计采用可换导套加工工件，来提高其工作的经济性和其工作效率。选择导向装置：用于钻床零件加工的可换钻套装置。换钻套时，只需将钻套逆时针转动，当缺口转到螺钉位置时即可取出，换套方便迅速。钻孔夹具中的钻套,除要求它引导钻头，钻出正确的孔外，还要求它能在装卸时快而准确。一般在工厂中使用较多的是快换钻套，虽然这种钻套具有快换的优点，但在制造上较复杂；由于采用螺钉来压紧,所以占面大，而又增加制造步骤。钻模板与支柱之间用开口销连接。图4-5 钻模板 4.7 机床夹具的总体形式机床夹具的总体形式一般应根据工件的形状、

57、大小、加工内容及选用机床等因素来确定。夹具的组成归纳为：(1)定位元件及定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置。(2)加紧元件及夹紧装置 用于固定元件已获得的正确位置的元件或装置。(3)导向及对刀元件 用于确定工件与刀具相互位置的元件。(4)动力装置 在成批生产中，为了减轻工人劳动强度，提高生产率，常采用气动、液动等动力装置。(5)夹具体 用于将各种元件装置连接在一体，并通过它将整个夹具安装在机床上。(6)其他元件及装置 根据加工需要来设置的元件或装置。4.7.1 确定夹具体夹具体上一般不设定位和定向装置，特别是台钻、立钻和摇臂钻上使用时，但夹具体底板上一般都设有翻边或留一些平台面，以便夹

58、具在机床工作台上固定。夹具体一般是设计成平板式（有些夹具体铸造成特殊形状），保证具有足够的刚性。它用来固定定位元件、加紧机构和联接体，并于机床可靠联接。4.7.2 确定联接体联接体是将导向装置与夹具体联接的工件，设计时主要考虑联接体的刚性，合理布置联接体的位置，给定位元件、夹紧机构留出空间。此夹具体的联接装置通过内六角螺栓和圆柱销来定位，考虑到刚性问题，在相对应的位置上在用一个联接体支承钻套板，同样用内六角螺栓定位。4.7.3 夹具体的总体设计图图4-6 夹具体总体设计图4.8绘制夹具装配图1、装配图按1:2的比例绘制，用局部剖视图完整清楚地表示出夹具的主要结构及夹具的工作原理。2、视工件为透

59、明体，用双点划线画出主要部分（如轮廓、定位面、夹紧面和加工表面）。画出定位元件、夹紧机构、导向装置的位置。3、按夹紧状态画出夹紧元件和夹紧机构。4、画出夹具体及其它联接用的元件（联接体、螺钉等），将夹具各组成元件联成一体。5、标注必要的尺寸、配合、公差等(1)夹具的外形轮廓尺寸，所设计夹具的最大长、宽、高尺寸。(2)夹具与机床的联系尺寸，即夹具在机床上的定位尺寸。如车床夹具的莫氏硬度、铣床夹具的对定装置等。(3)夹具与刀具的联系尺寸，如用对刀块塞尺的尺寸、对刀块表面到定位表面的尺寸及公差。(4)夹具中所有有配合关系的元件间应标注尺寸和配合种类。(5)各定位元件之间，定位元件与导向元件之间，各导

60、向元件之间应标注装配后的位置尺寸和形位公差。6、夹具装备图上应标注的技术要求(1)定位元件的定位面间相互位置精度。(2)定位元件的定位表面与夹具安装基面、定向基面间的相互位置精度。(3)定位表面与导向元件工作面间的相互位置精度。(4)各导向元件的工作面间的相互位置精度。(5)夹具上有检测基准面的话，还应标注定位表面，导向工作面与该基准面间的位置精度。对于不同的机床夹具，对于夹具的具体结构和使用要求，应进行具体分析，订出具体的技术要求。设计中可以参考机床夹具设计手册以及同类的夹具图样资料。7、对零件编号，填写标题栏和零件明细表：每一个零件都必须有自己的编号，此编号是唯一的。在工厂的生产活动中，生

61、产部件按零件编号生产、查找工作。完整填写标题栏，如装配图号、名称、单位、设计者、比例等。完整填写明细表，一般来说，加工工件填写在明细表的下方，标准件、装配件填写在明细表的上方。注意，不能遗漏加工工件和标准件、配套件。8、机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面：(1)保证加工精度 这是必须做到的最基本的要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。(2)夹具的总体方案应与年生产纲领相适应 在大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。(3)安全、方便、减轻劳动强度 机床夹具要有工作安全性考虑，必要时加保护装置。要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人劳动强度。(4)排屑顺畅 机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题