毕业设计（论文）汽缸盖工艺规程及工艺装备设计

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1、 第一章 绪论一、设计目的毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及专业课之后进行的。这是我们在进行工作之前对所学各课程的一次深入的综合性的实践与复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。通过本次毕业设计，应该得到下述各方面的锻炼1、能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。2、提高结构设计的能力。通过夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具能力。3、绘制加工示意图，掌

2、握表达工艺加工方案的方法。4、了解机床专用部件的总体结构，结合加工示意图与零件工序图绘制机床联系尺寸图。5、学会使用手册及图表数据。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计数据、手册、和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。在设计过程中，由于对零件加工所用到的设备的基本性能和加工范围缺乏全面的了解，缺乏实际的生产经验，导致在设计中碰到了许多的问题。

3、但在我们小组成员的共同努力下，我们通过请教老师和咨询同学，翻阅数据、查工具书，解决设计过程中的一个又一个问题。在这个过程中，使我对所学的知识有了进一步的了解，也了解了一些设计工具书的用途，同时，也锻炼了相互之间的协同工作的能力。在以后的学习生活中，我将继续刻苦努力，不断提高自己。二、设计内容本次设计的题目是“汽缸盖工艺规程及工艺装备设计”，通过实体零件汽缸盖来设计出生产工艺过程卡，生产率计算卡，指定工序的夹具图，机床联系尺寸图以及主轴箱装配图，并以说明书的形式说明。其具体内容如下：（一）、规定生产规模，生产纲领，并对零件进行工艺分析；（二）、选择毛坯的种类及制造方法，并对毛坯材料及其力学性能进

4、行进一步分析； （三）、拟定零件的机械加工工艺路线及加工工艺过程，选择各工序加工设备工艺装备，确定各工序的切削用量及工序尺寸的加工余量等相关内容；（四）、填写工艺文件及卡片，加工工序的工艺过程卡，工序卡，以及相对应的生产率计算过程卡； （五）、制定工序的专用夹具，并绘制装配总图和主要零件的零件图； （六）、设计与指定夹具相配合的单工字节合机床，并画出其加工示意图，机床联系尺寸图，机床生产率计算卡，并配以主轴箱装配图； （七）、撰写设计说明书。三、设计步骤 在设计过程中首先要对所加工零件尽心一个比较全面的分析，研究，并对零件的图样，生产纲领，零件材料等进行分析，经研究确定后，按任务书的计划内容依

5、次按步骤进行设计即可。（一）分析零件图 1、对设计零件的零件图进行综合的研究，分析，了解零件的用途，性能，工作条件，材料及各方面性能和各部件在整个零件中所起的作用。2、了解零件的材料及其力学性能，以便合理选择毛坯种类和制造方法，以此来确定加工余量及切削量。3、分析零件图上各技术要求及注意事项，确定主要加工面，并正确运用加工原则及方法。4分析零件结构的工艺性，选材的合理性，以及要严格要求所需尺寸，和技术要求，加工的合理性，难易程度，在此基础上考虑生产率的高低。（二）拟定工艺路线在拟定工艺路线时要对零件分析出几个方案，分析比较后，从中选优而定：1,、定位基准的选择根据被加工零件的特点，技术要求及毛

6、坯的制造形式等具体情况，按照粗加工、精加工的选择原则来确定各工序合理的定位基准。主要对保证加工精度、确定加工顺序及工序数量的多少。零件上的定位基准、夹紧部位和加工面，三者之间要相互协调。2、选择基准后，要严格划分加工阶段。根据表面的加工要求，选择最终加工方法，然后由此向前确定各准备工序的加工方法。3、合理考虑工序的集中与分散，待各加工表面的方法确定后应考虑哪些是要分步进行的。4、拟定加工工艺路线，根据以上的分析研究，经合格检验过程，即可以拟定工艺路线，之后再进一步将其合理化。机加工顺序应为：先粗后精、先面后孔、先主后次、基面先行，并适当在其中安排热处理。5、填写工艺卡片（三）确定加工工序设计1

7、、确定加工余量，工序的加工余量一般按计算法，查表法或经验估算法来确定，视具体情况具体对待。2、确定工序尺寸及公差，计算工序尺寸和公差是制定工艺规程的一项极其重要的工作，工序尺寸一般按经济加工精度来确定。3、确定工艺规程、填写工序卡片，在填写工序卡片时要注意以下内容： （1）简图可按比例缩小，用尽量少的视图表示。 （2）被加工表面用粗实线表示，其余均为细实线。 （3）应按照本工序的工序尺寸，公差以及粗糙度要求。 （4）标明夹紧、定位面，并用规定符号标明。（四） 绘制夹具图，加工示意图，机床联系尺寸图 根据加工的工件设计出专用夹具，根据加工工艺计算并绘制出加工示意图，根据加工示意图绘制机床尺寸联系

8、图。（五） 组合机床多轴箱设计组合机床有如下特点：（一）主要用于棱体类零件和杂件的孔面加工。（二）生产率高。因为工序集中，可多面、多任务位、多轴、多刀同时自动加工。（三）加工精度稳定。因为工序固定。（四）研制周期短，便于设计、制造和使用维护、成本低。（五）自动化程度高，劳动强度低。（六）配置灵活。 绘制主轴箱装配图时，先初步估算各传动轴的直径及各齿轮的模数，计算齿轮的分度圆直径以及各传动轴之间的中心距等，然后进行主轴箱展开图的具体结构设计。 第二章 汽缸盖工艺规程设计一、 零件分析（一） 零件的作用 本次毕业设计，设计的是汽缸盖，而汽缸盖是柴油机的固定件和燃烧室的组成部分。汽缸盖上安装着喷油器

9、、起动空气阀、安全阀和示功阀等。筒状活塞式柴油机缸盖上装有排气阀。此外，气缸内部有各种气道和冷却水空间。其结构复杂，孔道较多，壁厚不均匀。因此，柴油机汽缸盖工作条件十分恶劣，容易产生高温、高压、腐蚀、机械应力合热应力集中。所以汽缸盖容易产生裂纹的根本原因是有热应力和机械应力周期作用产生的热疲劳、机械疲劳后高温疲劳引起的。在柴油机工作时，汽缸盖底面高温区的高度可达400480,在热膨胀变形受到限制时，产生高的压应力。铸铁材料在温度超过350，抗蠕变性能下降，因蠕变发生塑性变形，导致压应力逐渐下降。停车后，受热面温度未降到室温，压应力就完全消失，停车后，受热温度未降到室温，压应力就完全消失。降到室

10、温，表面则出现了拉应力。柴油机的启动、运行、停车、经过若十次加热和冷却，拉应力逐渐增加，最终出现裂纹。气缸盖触火面裂纹主要是这种低频热应力引起的疲劳破坏。所以加入必要的检验工序是十分必要的。（二） 零件的工艺分析气缸盖的加工面有两组，现分析如下：1. 上平面和P平面要求加工到80和80mm，并且上平面钻孔；4×17mm；P平面钻孔：2×15mm、2×16mm、2×17mm、2×18mm2. 加工量侧面保证宽度尺寸为159mm3. 以上平面为加工面，钻铰25的孔及螺纹底孔，钻排气法兰面螺纹底面孔4×6 mm及上面2×8 mm及

11、倒角4. 加工上平面的螺纹和法兰面的螺纹5. 必要的检验的工序（三） 确定毛坯的制造形式气缸盖的材料是铸铁，考虑到在汽车中的受力情况，所以采用铸造的形式。（四） 基准面的选择基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。1. 粗基准的选择。在铣上平面的时候以P面为粗基准，铣P面的时候以上平面为粗基准。2. 精基准的选择。根据基准重合和互为基准原则，选用设计基准作为精基准，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。3. 精基准的选择。根据基准重合和

12、互为基准原则，选用设计基准作为精基准，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。（五） 制定工艺路线1. 制定工艺规程的原则汽缸盖属于箱体类零件，所以应遵守箱体类加工原则：（1） 加工顺序为先面后孔 箱体类零件的加工顺序为先加工面，已加工好的平面定位，再来加工孔。因为箱体孔精度要求高，加工难度大先以孔基准加工好平面，再以平面为精基准加工孔，这样既能为孔的加工提供稳定可靠的精基准，同时可以使孔的加工余量均匀。由于箱体上的孔一般是分布在外壁和中间隔壁的平面上的，先加工平面，可切去铸造表面的凹凸不平及夹砂等缺陷，这不仅有利于以后工序孔的加工看，也有利于保护刀具，对刀和调整。（2） 加工阶段粗，

13、精分开 箱体的结构复杂，壁厚不均，刚性不好，而加工精度要求又高。故箱体主要表面都要划分粗，精加工两个阶段。单件小批量生产的箱体加工，如果从工序上也安排粗精分开。则机床，夹具数量要增加工件运转也费时费力，所以实际生产中将粗精加工在一道工序内完成。但从工序上讲，精加工还是分开的。如粗加工后将工件松开一点，然后再用较小的夹紧力加紧工件，但工件因夹紧力而产生的弹性变形在精加工前得以恢复。（3） 工序间安排时效处理 箱体毛坯比较复杂，铸造内应力较大。为了消除内应力减小变形，保证精度的稳定铸造之后要安排人工时效处理（加热500550,加热速度50120/h，保温46 h，冷却速度30/h，出炉温度200）

14、。普通精度的箱体，一般在铸造之后安排一次人工时效处理。对一些高精度的箱体的形状特别复杂的箱体，在粗加工之后还要安排一次人工时效处理，以消除粗加工所造成的残余应力。有些精度要求不高的箱体毛坯，有时不安排时效处理，而利用粗，精加工之间的停放和运输时间，使之进行自然时效。箱体人工时效的方法，除了加工保温方法外，也可采用振动时效来达到消除残余应力的目的。(4)一般都用箱体上的重要孔作粗基准 箱体零件的粗基准一般都用它上面的重要孔来做。2 划分加工阶段的原因（1）保证加工质量的需要。零件在粗加工时，由于要切除大量的金属，因而会产生较大的切削力和切削热，同时也需要较大的夹紧力，在这些力和热的作用下，零件会

15、产生较大的变形。而且经过粗加工后零件的内应力重新分布，也会使零件发生变形。如果不划分加工阶段而 连续加工，就无法避免和修正上述原因所引起的加工误差，经过半精加工和精加工可以得到修正，并逐步提高零件的加工精度和表面质量，保证了零件的加工要求。（2）合理使用机床设备的需要。粗加工一般要求功率大、刚性好、生产率高而精度不高的机床设备，而精加工须采用精度高的机床设备，划分加工阶段后就可以充分发挥醋精加工设备各自性能的特点，避免以粗干精，做到合理使用设备。这样不但可以提高粗加工的生产效率，而且也有利于保持精加工设备的精度和使用寿命。（3）及时发现毛坯缺陷。毛坯上的各种缺陷（如气孔、砂眼、夹渣或加工余量不

16、足等），在粗加工后即可被发现，便于及时修补和报废，以免继续加工后造成工时和加工费用的浪费。（4）便于安排热处理。热处理工序使加工过程划分成几个阶段，如精密主轴在粗加工后进行去除应力的人工时效处理，半精加工后进行淬火，经加工后进行低温回火和冰冷处理，最后进行光整加工。这几次热处理就把整个加工过程划分为粗加工精加工整加工阶段。在零件工艺路线拟定时，一般应遵守划分加工阶段这一原则，但具体应运时还要根据零件的情况灵活处理，例如对于精度和表面质量要求较低而工件刚性足够，毛坯精度较高，加工余量小的工件，由于装夹吊运很费时，也往往不划分加工阶段而在一次安装中完成粗、精加工。还需要指出的是，将工艺过程划分成几

17、个加工阶段是对整个加工过程而言的，不能单纯从某一表面面的加工或某一工序的性质来判断。例如工件的定位基准，在半精加工阶段甚至在粗加工阶段就需要加工得很准确，而在精加工阶段中安排某些钻孔之类的粗加工工序也是常有的。3 确定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度技术要求得到合理的保证。本次为中批生产的条件下，应该以专用夹具来提高生产效率。除此之外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本降到最低。 工艺路线方案确定；工序 粗铣上平面。工序 粗铣P平面。工序 精铣上平面。工序 精铣P平面。工序 粗磨上平面。工序 铣两侧面。工序 钻双面孔。工序 扩铰P平面上各孔并倒角。工序

18、 扩铰上平面上各孔并倒角。工序 钻铰上面25mm各孔及螺纹底孔。工序 钻排进气法兰面螺纹底孔4×6mm及上面2×8mm孔及倒角。工序 攻上平面螺纹M10mm和法兰面螺纹M8mm。工序 精磨P平面。工序 检验。4 确定切削用量及时间定额1 确定切削用量及时间定额工序01 粗铣上平面，以顶下平面面为粗基准工件材料；HT200， Sb=170 - -240Mpa,铸造；工件尺寸；aemax=159mm,l=180mm,h=80mm加工要求；粗铣底上平面，加工余量4mm。机床；7.5kw卧室双面铣床刀具；YG6硬质合金套式面铣刀，铣削宽度ae= 260mm，深度= ap=8.齿数z

19、=22，取刀具直径do =300mm，选择刀具前角，后角ro =0，后角o=8°，副后角o=10°，刃倾角s =一10°主偏角=60°，副偏角k=10°。切削用量确定切削深度ap因为与量较小，故选ap=4，一次走刀即可完成确定每齿进给量fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称铣，以提高进给量提高加工效率。使用YG66硬质合金套式铣刀加工，机床功率为.5KW（根据简明手册）时；fz=0.990 0.18mm/z 故选用fz = 0.18mm/z，确定刀具寿命及磨钝标准根据简明手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1

20、.5,由于铣刀直径do=300mm，故刀具使用寿命T=300min,计算切削速度和每分钟进计量当do=300mm，z=22ap=7.5mm，fz =0.18mm/h，时Vt=6.5m/min, nt=66r/min, vft =229mm/min。各修正系数为; kmv 1.0 ksv=0.8切削速度计算公式为；vc =,ae=186mm,ap=4mm,cv=245,qv=0.2,xv=0.15,kv=kmvksv=0.8,uv=0.2, pv = 0,m=0.32T=300min, fz = 0.18mm/z,z=22,将以上数据代入公式； = =472m/min确定机床转速；选择，因此，实

21、际进给量和每分钟进给量为；vc =,376m/minfzc =,0.057mm/z检验机床功率pcc =,3.8kw，根据机床使用说明书，主轴允许功率pcm =7.5×0.75kw=5.63kw，故检验合格，最终确定；ap=4mm, nc=400r/min, vf=500mm/s, vc =472m/min, fz =0.0 fz =0,.057mm/z计算基本工时硬质合金套式面铣刀=,L=ly,l=535mm入切量及超切量为；y=59mm,则t m =1.19min工序02 粗铣P平面，以上平面位基准，切削用量和时间定额及计算过程同工序01工序03 精铣上平面，以下平面为基准刀具；

22、YG6硬质合金套式面铣刀机床；5.5kw双面卧式铣床查切削手册表 3.5 ，进给量为；fz=0.05 - -0.1mm/min取为；0.05mm/min, 参考有关资料，确定V=124r/min ,采用YG6硬质合金套式面铣刀加工，则； ns =131.6r/min现采用5.5kw双面卧式铣床，根据简明手册表4.2一 39取nw=125故实际切削速度为；v=1175.75m/min当nw=125r/min 时，工作台每分钟进给量fm= fz nw=0.5×125×22=1375m/min，故取为980mm/min本工序时间为；t =tm=0.85min工序04 精铣P 平面

23、 切削用量和时间额定及其计算过程同工序03工序05 铣两侧平面，以底（P）面为基准1、 粗铣左面 刀具；YG6硬质合金套式面铣刀，铣刀宽度ae=300mm,深度ap=10,齿数Z=28,dO=400mm机床；5.5kw双面卧式铣床根据切削手册查得，fz=0.18mm/z, ap=4mm,查得，取nw=300r/min,故实际切削速度度为；v=376.8mm/min查说明书，取fm=380r/min计算切削工时；L=535y=53572=607mm因此，,tm=0.30min2.精铣左面刀具；YG6硬质合金套式面铣刀机床；2.8kw双面铣床查切削手册表 3.6查得；v-150r/min,d=40

24、0mm,z=28, fz=0.08mm/,min,进给量为；fz=0.050.1mm/min,取为；0.05mm/minn,参考有关V=150r/min,采用G6硬质合金套式面铣刀加工，则；ns =159r/min,采用5.5kw双面卧式铣床，根据简明手册表4.239 取ns =125，故实际切削速度度为；v=,117.75mm/min当ns =125r/min时，工作台每分钟进给量；fm= fzz nw=0.5×125×22=1375mm/min,取为980r/min本工序时间为；t =tm=0.85min工序06 粗、精右面 切削用量和时间额定及其计算过程同工序05工序

25、07 钻两侧孔 刀具17钻头一只16钻头一只22钻头一只机床 组合机床工序08 扩铰P平面上各孔并倒角45度切削用量和时间额定及其计算过程同工序07工序09 扩铰上平面上各孔并倒角45度1. 粗扩前上面上的孔，以底（P）面为基准（1） 扩孔至19mm,单边余量z=1.5mm, ap =1.5mm，进给量f=0.2mm/r，根据有关手册，确定切削速度：v=300m则nw =1224r/minf=(0.390.47) ×0.75=0.290.35mm/r根据机床，取f=0.25mm/r切削速度；根据切削手册表 2.13及表2.14，查得切削速度v=18m/min,所以根据机床说明书，取n

26、w=300rmin,故实际切削速度为：V=13.66m/min切削工时L=22mm, l1=9mm, l2=3mm2. 钻孔8mm确定进给量f：根据切削手册表2.7，当铸铁的b800MPa,D0=8.5mm时，f=0.390.47mm/r。则：f=(0.390.47) ×0.75=0.290.35mm/r根据机床，取f=0.25mm/r切削速度：根据切削手册表2.13及表2.14，查得切削速度v=15m/min,所以根据机床说明书，取nw=500r/min,故实际切削速度为：切削工时：L=18mm, l1=9mm, l2=3mmtm3. 钻孔6mm确定进给量f：根据切削手册表2.7，

27、当铸铁的b800MPa,D0=,6.5mm时，f=0.390.47mm/r。则：f=(0.390.47) ×0.75=0.290.35mm/r根据机床，取f=0.25mm/r切削速度；根据切削手册表 2.13及表2.14，查得切削速度v=15m/min,所以根据机床说明书，取nw=600r/min,故实际切削速度为：切削工时L=18mm, l1=9mm, l2=3mmtm=工序12钻前、后左各面孔1. 钻孔6。5mm切削速度：根据切削手册表2.13及表2.14，查得切削速度v=15m/min,所以根据机床说明书，取nw=600r/min,故实际切削速度为：切削工时：L=18mm, l

28、1=9mm, l2=3mmtm=2. 钻孔10.5mm确定进给量f：根据切削手册表2.7，当铸铁的b800MPa,D0=10.5mm时，f=0.390.47mm/r。则：f=(0.390.47) ×0.75=0.290.35mm/r根据机床，取f=0.25mm/r切削速度：根据切削手册表2.13及表2.14，查得切削速度v=15m/min,所以根据机床说明书，取nw=460r/min,故实际切削速度为：v=14.4m/min切削工时：L=22mm, l1=9mm, l2=3mmtm其余面上孔的切削用量及切削工时同上。工序13 工商平面螺纹M8mm,并倒角45°f=0.2 &

29、#215;0.5=0。mm/rv =20mm/r所以ns=636.94r/min按机床取nw=600r/min切削工时：L=18mm, l1=3mm, l2=1mmtm倒角仍取n=600r/min,手动进给。 2.2确定切削用量及选择刀具第三章 专用夹具设计一、专用夹具设计要求目的 为了提高劳动生产率，保证加工余量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的。制定工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而夹具设计时,如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见。夹具设计质量的高低，应以能否稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑

30、方便，操作安全、省力和制造、维护容易等为其衡量指标。 （二）设计原理 从理论学中知道一个不受任何约束的物体，在空间具有六个自由度，即沿三个相互垂直的坐标轴的移动自由度（用X、Y、Z表示）和绕三个坐标轴的旋转自由度（用X、Y、Z表示），因此，要使物体具有确定的位置（即定位），就必须约束这六个自由度。 一个未定位的工件，在空间直角坐标系中可看成是自由物体，它也具有六个自由度。在机床上要确定工件的正确位置就必须限制该方向的自由度。当工件的六个自由度在夹具中全部被限定时，工件在夹具中的位置就被完全确定了，这就是工件的六点定位原理。 (三) 设计要求 一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求：1、工件的加

31、工精度 保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位组件，必要时还需进行定位误差的分析，还要注意夹具中其它零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。2、提高生产效率 专用夹具的复杂程度应与纲领相适应，应尽量采取各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。3、工艺性能好 专用夹具的结构应力求简单、合理、便于制造、装配、调整、检验、维修等。专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由整或修配保证时，夹具上应设置调整和修配结构。4、使用性能好 专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机

32、械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。专用夹具还应排泄方便。必要时可设置排泄机构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚来大量的热量而引起工艺系统变形。5、经济性好 专用夹具应尽可能采用标准组件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提生产中的经济效益。二、夹具设计 （一）设计思路 本次设计为加工P平面上的2*16的孔，夹具为钻孔夹具。由于在钻孔方向上工件的自由度对加工结果并不影响，所以只限制了工件的五个自由度。即X轴移动方向的自由度可不用限制。零件底面用支撑板。 （二） 绘制夹具步骤 1、遵循国家制图标

33、准，绘图比例应尽可能选取1:1，根据工件的大小时，也可用较大或较小的比例；通常选取操作位置为主视图，以便使所绘制的夹具总图具有良好的直观性;视图剖面应尽可能少，但必须能够清楚地表达夹具各部分的结构。 2、用双点划线绘出工件轮廓外形、定位基准和加工表面。将轮廓线视为“透明体”，并用网纹线表示出加工余量。 3、根据工件定位基准的类型和主次，选择合适的定位组件，合理布置定位点，以满足定位设计的兼容性。 4、根据定位对夹紧的要求，按照夹紧五原则选择最佳夹紧状态及及技术经济合理的夹紧系统，画出夹紧工件的状态。对空行和较大的夹紧机构，还应用双点划线画出放松位置，以表示出和其它部分的关系。 5、围绕工件的几

34、个视图依次绘出对刀、导向组件以及定向键等。 6、最后绘制出夹具体及连接组件，把夹具的各组成组件和装置连成一体。 7、确定并标注有关尺寸。 8、规定总图上应控制的精度项目，标注相关的技术条件、夹具的安装基面、定向键侧面以及与其相垂直的平面（三基面体系）是夹具的安装基准，也是夹具的测量基准，因而应该以此作为夹具的精度控制基准来标注技术条件。 根据上述及计算结果绘制夹具图。第三章 专用夹具设计一、专用夹具设计要求 （一）设计目的 为了提高劳动生产率，保证加工余量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的。制定工艺过程，应充分考虑夹具实

35、现的可能性，而夹具设计时,如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见。夹具设计质量的高低，应以能否稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、维护容易等为其衡量指标。 （二）设计原理 从理论学中知道一个不受任何约束的物体，在空间具有六个自由度，即沿三个相互垂直的坐标轴的移动自由度（用X、Y、Z表示）和绕三个坐标轴的旋转自由度（用X、Y、Z表示），因此，要使物体具有确定的位置（即定位），就必须约束这六个自由度。 一个未定位的工件，在空间直角坐标系中可看成是自由物体，它也具有六个自由度。在机床上要确定工件的正确位置就必须限制该方向的自由度。当工件的六个自由度在夹具中全

36、部被限定时，工件在夹具中的位置就被完全确定了，这就是工件的六点定位原理。 (三) 设计要求 一个优良的机床夹具必须满足下列基本要求：1、工件的加工精度 保证加工精度的关键，首先在于正确地选定定位基准、定位方法和定位组件，必要时还需进行定位误差的分析，还要注意夹具中其它零部件的结构对加工精度的影响，确保夹具能满足工件的加工精度要求。2、提高生产效率 专用夹具的复杂程度应与纲领相适应，应尽量采取各种快速高效的装夹机构，保证操作方便，缩短辅助时间，提高生产效率。3、工艺性能好 专用夹具的结构应力求简单、合理、便于制造、装配、调整、检验、维修等。专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由整或修配保证时，

37、夹具上应设置调整和修配结构。4、使用性能好 专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠。在客观条件允许且又经济适用的前提下，应尽可能采用气动、液压等机械化夹紧装置，以减轻操作者的劳动强度。专用夹具还应排泄方便。必要时可设置排泄机构，防止切屑破坏工件的定位和损坏刀具，防止切屑的积聚来大量的热量而引起工艺系统变形。5、经济性好 专用夹具应尽可能采用标准组件和标准结构，力求结构简单、制造容易，以降低夹具的制造成本。因此，设计时应根据生产纲领对夹具方案进行必要的技术经济分析，以提生产中的经济效益。二、 夹具设计 （一）设计思路 本次设计为加工P平面上的2*16的孔，夹具为钻孔夹具。由于在钻孔方向上工件的自由

38、度对加工结果并不影响，所以只限制了工件的五个自由度。即X轴移动方向的自由度可不用限制。零件底面用支撑板。 （二） 绘制夹具步骤 1、遵循国家制图标准，绘图比例应尽可能选取1:1，根据工件的大小时，也可用较大或较小的比例；通常选取操作位置为主视图，以便使所绘制的夹具总图具有良好的直观性;视图剖面应尽可能少，但必须能够清楚地表达夹具各部分的结构。 2、用双点划线绘出工件轮廓外形、定位基准和加工表面。将轮廓线视为“透明体”，并用网纹线表示出加工余量。 3、根据工件定位基准的类型和主次，选择合适的定位组件，合理布置定位点，以满足定位设计的兼容性。 4、根据定位对夹紧的要求，按照夹紧五原则选择最佳夹紧状

39、态及及技术经济合理的夹紧系统，画出夹紧工件的状态。对空行和较大的夹紧机构，还应用双点划线画出放松位置，以表示出和其它部分的关系。 5、围绕工件的几个视图依次绘出对刀、导向组件以及定向键等。 6、最后绘制出夹具体及连接组件，把夹具的各组成组件和装置连成一体。 7、确定并标注有关尺寸。 8、规定总图上应控制的精度项目，标注相关的技术条件、夹具的安装基面、定向键侧面以及与其相垂直的平面（三基面体系）是夹具的安装基准，也是夹具的测量基准，因而应该以此作为夹具的精度控制基准来标注技术条件。 根据上述及计算结果绘制夹具图。 第四章 加工示意图一、加工示意图的作用和内容加工示意图表示被加工零件在机床上加工的

40、过程，刀具、辅具的布局状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。因此，加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一。在总体设计中占据重要地位。它是刀具、辅具、夹具、多轴箱设计及通用部件选择的主要原始数据，也是整台组合机床布局和性能的的原始要求，同时还是调整机床、刀具及试车的依据。其内容为： （1）应反映机床的加工方法、加工条件及加工过程。（2）根据加工部位特点及加工要求，解决刀具类型、数量、结构、尺寸（直径和长度），包括镗削加工时镗杆的直径和长度。（3）决定主轴的结构类型、规格尺寸及外伸长度。（4）选择标准或设计专用的接杆、浮动卡头、导向装置、攻丝靠模装置、刀

41、杆托架等，并决定它们的结构、参数及尺寸。（5）标明主轴、接杆（卡头）,夹具（导向）与工件之间的联系尺寸、配合及精度。（6）根据机床要求的生产率及刀具、材料特点等，合理确定并标注各主轴的切削用量。(7) 决定机床动力部件的工作循环及工作行程。 二、选择刀具和工具及导向装置并标注尺寸关位位址尺寸 (一) 刀具的选择 要考虑工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生产率要求等因素。一般孔加工刀具（钻、扩、铰等），其直径选择应与加工部位尺寸、精度相适应，其长度要求要保证加工终了时，刀具螺旋槽尾端与导向套外端面有一定距离（一般为3050mm），以利排屑和刀具磨损后有一定的向前调整量。在绘制加工示意图时

42、应注意从刀具总长中减去，被加工零件是齿轮室盖，材料为铝，在本设计中用来钻20的薄壁小孔，所以选用直径为20的麻花钻，由表可查刀具长度为265.5mm。 （二） 导向的选择 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。 1、选择导类型、形式和结构 导向通常分为两类;一类是固定式导向，另一类是旋转式导向。 通常依据刀具导向部分的直径d和刀具转速n折算出导向的线速度v（v=dn/1000m/min），再结合加工部位的尺寸精度、工艺方法及刀具的具体工作条件来选择导向类型、形式和结构。 第一类导向（固定式导向）的允许线速度v>20m/min。一般用具孔径25m

43、m以上的孔加工，尤以大直径镗孔应用较多。 2、确定导向数量、选择导向参数 导向数量应根据工件形状、内部结构、刀具刚性、加工精度及具体加工情况决定。 通常，钻、扩、铰单层壁小孔用悬伸量不大的镗杆镗、扩、铰深度不大的大孔时，选取单个导向加工。当在工件铸孔上扩孔时，为加强刀具导向刚性，通常采用双导向加工。导向的主要参数包括：导套的直径及公差配合，导套的长度、导套离工件端面的距离等。 (三)确定主轴类型、尺寸、外伸长度主轴类型主要依靠工艺方法和刀杆与主轴的连接结构进行确定。主轴轴颈及轴端尺寸主要取决与进给抗力和主轴刀具系统结构。如与刀杆有浮动连接或刚性连接，主轴则有短悬伸镗孔主轴和长悬伸钻孔主轴，主轴

44、轴颈尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削转矩T，查表34和35初定主轴直径，并考虑便于生产管理，适当简化规格。综合考虑加工精度和具体工作条件，按表36和表41选定主轴的外伸长度，外径和内径，及配套的刀具接杆莫氏锥度号或攻螺纹靠模规格代号等。对于精镗类主轴，因其切削转矩较小，如按值来确定主轴直径，则刚性不足，因此，应按加工孔径镗杆直径浮动卡头规格主轴直径的顺序，逐步推定主轴直径。从组合机床设计表29可查出v=1624m/min, f=0.20.4mm/r 切屑转矩T=10 T=10×××=12861 d=B d=7.3×44取d=44，由于采用的是最低进

45、给量所以最后确定主轴的直径是50mm，由组合机床设计简明手册表36可查出主轴外伸尺寸接杆莫氏锥度号为4,5. （四）确定主轴主轴选择接杆、浮动卡头 在钻、扩、锪孔及倒角加工小孔时，通常都采用接杆，因多轴箱各主轴的外伸长度和刀具长度都知道，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，须采用轴向可调整的接杆可协调各轴的轴向长度，以满足同时加工完各孔的要求，为使工件端面至多轴箱端面为最小距离，首先应按加工部件在外壁，加工孔深浅，孔径又最大的主轴选定接杆，由此选用其它接杆，接杆已标准化，通用接杆标准号可根据刀具尾部结构和主轴头部内孔直径d1按表81，表82选取。为提高加工精度，减少主轴位置误差和主轴振

46、摆对加工精度的影响，在采用长导向或双导向和多导向进行镗、扩、铰孔时，一般孔的位置精度靠夹具保证，为避免主轴与多夹具导套不同轴而引起的刀杆“别动”现象影响加工精度，均可采用浮动卡头连接。加工螺纹时常采用攻螺纹靠模装置和攻螺纹卡头及相配套的攻螺纹接杆，丝锥用相应的弹簧、夹头在攻螺纹接杆上。由于本设计是钻16的孔，因此，选用接杆， （五）确定动力部件的工作循环及工作行程动力部件的工作循环是指：加工时动力部件从原始位置开始运动到加工终了，位置又返回到原始位置的动作过程。一般包括快速引进、工作进给、快速退回等动作。有时还有中间停滞、多次往复进给、跳跃进给、死檔铁停留等特殊要求，这是根据具体的加工工艺需要

47、确定的。1、工作进给长度的确定 组合机床上有第一工作进给和第二工作进给之分。第一工作进给用于钻孔、扩孔、铰孔及镗孔等工序。当接着钻孔或镗孔之后，需要进行锪平面、倒大角等工序时，则采用第二工作进给。工作进给长度等于被加工部位长度与刀具切入和切出长之和。 动力头工作进给的长度是按加工长度最大的孔来选取。切入长度应根据工件端面的误差情况确定，一般为510mm。第二工作进给常常比第一工作进给要小很多，在有条件时，应力求做到转到第二工作经给时，除锪平面或倒大角的刀具外，其余刀具都离开加工表面，不再切削。否则，将降低刀具使用寿命，且破坏已加工的表面。工进：加工部分+切入部分+切除部分 所以工进为 18+1

48、0+19=472、快速引进长度的确定 快速引进是动力头把刀具送到工作进给的位置，其长度视具体情况而定。在加工两层或多层壁孔径相同的同心孔系时，可采用跳跃进给的循环进行加工，即在加工完一层壁后，动力头再一次快速引进，加工第二层壁，这样可以缩短工作循环时间。 快进：选703、快速退回长度的确定 快速退回的长度等于快速引进和工作进给长度之和。一般在固定式夹具钻孔或扩孔的机床上动力头快速退回的过程，只要把所有刀具都退回到导套内，不影响工件的装卸就行了。但对于夹具需要回转或移动的机床，动力头快速退回行程必须把刀具、托架、钻范本以及定位销都退回离到夹具运动时可能碰到的范围以外。 快退为:117 (六) 动

49、力头总选种的确定动力头的总行程除了满足工作循环所需长度外，还要考虑装卸和调整刀具的方便性。装卸刀具的理想情况是：刀具退离导向套外端面的距离，7要大于刀杆插入主轴孔内的长度。1、动力头工作循环中的一些特殊要求。2、死挡铁停留。在加工端面或止口时，为了控制深度尺寸及保证加工精度，必须采用死挡铁停留，其方法有二：一种是用压力继电器控制，多用于加工精度要求不高的端面和倒角等工序。一种是压力继电器和时间继电器遂合控制，用于加工精度要求较高的端面。3、中间停止。在主轴需要定位，工作抬起“让刀”的加工循环中，动力头快速行程终了要中间停止，必须在动力头工作循环中加以注明。4、危险匀。当从两面加工同一通孔或同时

50、加工十字交叉孔时，则有刀具相碰的问题，在组合机床上称之为危险区。当遇到这种情况，两个动力头开始同时加工，快进入危险区时，一个动力头停止进给，另一个动力头先加工完退回原位后，这个动力头在继续加工，直至打通后退回原位。5、退离线，这是加工深孔中间退回的位置线，加工深孔时，为了排屑，动力头需多次退回。为了减少动力头快速引进及退回的时间损失，中间退回时不退到原始位置，而选取一个接近于第一次转入工作进给的位置作为退离线，使动力开关每次退到退离线后，即转入快速引进。6、带有钻孔或攻丝主轴箱的动力头行程的确定。当攻丝和钻孔等其它工序在一个主轴箱上进行时，要注意攻丝循环和钻孔必须保证一定的关系。即在计算其行程

51、时，应使攻丝循环（攻丝和退回）提前完成后，动力滑台才能开始退回。其它应注意的问题1、加工示意图上应有足够的联系尺寸，并标注恰当。如主轴端联系尺寸，刀具结构尺寸，导向尺寸，工件到夹具之间的尺寸，托架与夹具之间的尺寸，工件本身以及加工定位的尺寸等。 2、应有足够的说明。如被加工零件的图号、材料、硬度、加工余量，工件是否亦让刀运动，以及是否采用冷却等。 3、加工部位的示意图。 4、相邻两也中心距小的主轴，必须在展开图上按比例画在一起，以便检查主轴、接杆、导向及浮动夹头等是否相碰。 5、加工示意图按加工终了状态绘制。 第五章 机床联系尺寸图一 联系尺寸图的作用 一般来说，组合机床是由标准的通用部件动力

52、滑台，动力箱，各种工艺切削头，测底座，立柱，立柱底座及中间底座加上专用部件多轴箱，刀，辅助系统，夹具，液，电，冷却，润滑，排屑系统组合装配而成。联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配联系和运动关系，以检验机床各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求；通用部件的选择是否合适；并为进一步开展多轴箱，夹具等专用部件，零件的设计提供依据。联系尺寸图也可以看成是简化的机床总图，他表示机床的位置形式及总体布局。 联系尺寸图的主要内容如下： （1）以适当数量的视图（一般为主，左，右视图）按一定比例画出机床各主要组成部件的外形轮廓及相关位置，表明机床的位置形式及总体布局，主视图的选择应与机床实际加工形状一

53、致。 （2）图上应尽量减少不必要的线条及尺寸。但反映各部件的联系尺寸，专用部件的主要轮廓尺寸，运动部件的极限位置及形成尺寸，必须完整齐全。至于各部件的详细结构不必画出，留在具体设计部件是完成。 （3）为便于开展部件设计，联系尺寸图上应标注通用部件的规格代号，电动机型号功率及转速，并标注机床的分组情况及总行程。二 选择动力部件 组合机床的动力部件是配置组合机床的基础。它主要包括用以实现刀具主轴旋转主运动的动力箱，各种工艺切削头及实现进给运动的动力滑台。 影响动力部件选择的主要因素： （1）切削功率 根据各刀具主轴的切削用量，计算出总切削功率，再考虑传动效率或空载功率损耗及载荷附加功率损耗，作为选

54、择组合机床主传动用动力箱型号规格的依据。每种型号的动力箱皆可配用两种规格的电动机，这两种电动机除功率大小不同外，转速也不同。因此动力箱输出轴转速也有高低两种。应根据多轴箱传动系统设计要求，并使多轴箱传动链短和设计简单来选用。 （2）进给力 每种规格的动力滑台有其最大进给力F的限制。选用时，可根据确定的切削用量计算出各主轴的轴向切削合力F，以F<F来确定动力滑台的型号和规格。 （3）进给速度 各种规格的动力滑台有其最大进给力F的限制，所选择的快速形成速度应小于动力滑台规定的快速形成速度。所选切削用量的每分钟工作进给速度应大于动力滑台额定的最小进给量。 (4)行程 选用动力滑台是必须考虑其允

55、许最大行程。目前设计的动力滑台有，三种行程。设计时，所确定的动力部件总行程应小于所选动力滑台的最大行程。 （5）多轴箱轮廓尺寸 为使加工过程动力部件有良好的稳定性，不同规格的动力滑台与何种规格的动力箱配套使用，其上能被长多大轮廓尺寸的多轴箱子是有一定限制的。设计时可查组合机床通用部件相应标准的推荐值。 （6）动力滑台的精度和导轨材料 新标准动力滑台均采用单导轨两侧导向，增加了导向的长宽比，提高了导向精度。 综合考虑上述因素，根据具体加工要求，正确合理选择动力部件动力滑台和动力箱，并以其为基础进行通用部件配套。三 选择动力部件 动力部件主要是确定动力箱和动力滑台，根据已定的工艺方案和机床配置形式

56、并结合使用及修理等因素，确定机床为卧式双面单面工位液压传动组合机床，液压滑台实现工作进给运动，适用配套的动力箱驱动多轴箱钻孔主轴。 动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率主要依据多轴箱所需传递的切削功率来选用，在不需要精确计算多轴箱功率或多轴箱尚未设计出来之前，可按下列简化公式进行估算： p多轴箱=p切屑 式中 p切屑消耗于各主轴的切屑功率的组合，单位为kw。 多轴箱的传动功率，加工黑色金属时取0.80.9，加工有色金属时取0.70.8，主轴数多，传动复杂时取小值，反之，取大值。 由组合机床设计表29可查出v=20mmin f=0.2mmr fm=0.4mmmin T=10×16

57、8;×0.2¹×200¹=12861 p切=tv9740×3.14D=12861×209740×3.14×20=0.17kw 从组合机床简明手册表538可得出左右多轴箱均选用ITDI型动力箱驱动。 根据选定的切削用量，计算总的进给力，并据需要的最小进给速度，工作行程，结合多轴箱轮廓尺寸，考虑工作稳定性，选用1HY25A型液压滑台，以及相配套的侧底座1CC252M。| 必须注意：当某一规格的动力部件的功率或进给力不能满足要求，但又相差不大时，关键性刀具的切削用量或将刀具错开顺序加工，以降低功率和进给力，为保证机床加工

58、过程中进给的稳定性。选择动力部件还应考虑各刀具的合力作用点应在多轴箱与动力箱的结合面内，并尽可能缩小合力作用线与滑台垂直中心面之间的距离，以减少颠簸力矩。 四· 确定机床材料H 材料高度一般是指安装基面至地面的垂直距离。在确定机床装料高度时，首先要考虑工人操作的方便性，对于流水线要考虑中间底座的足够高度，以便允许内腔通过随行夹具返回系统或冷却排泄系统。其次是机床内部结构尺寸的限制和刚度要求，加工件最低孔位置h2多轴箱允许的最终主轴h1和适用部件，中间底座及夹具底座基本尺寸的限制等，考虑上述刚度，结构功能和使用要求等因素，新颁布国家标准装料高度为1060毫米，与国际标准ISO一致，实际

59、设计时常在8501060之间选取，对于加工中小工件的自动线要考虑自动线排屑，特别是一些要从机床垂直下方返回随行夹具的自动线，装料高度可采用1000毫米。五·确定夹具轮廓尺寸 主要确定夹具底座的长，宽，高尺寸，工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具底座轮廓尺寸的基本依据，具体要考虑布置工件的定位，限位，夹紧机构，道具导向以及夹具底座排屑和安装等方面的空间和面积需要。 加工示意图中以确定了一个或几个加工方向的工件与导向间的距离以及导套的尺寸，根据工件及底座可确定夹具长为300毫米，宽为175毫米，夹具底座的面积可初步确定，夹具底座的高度尺寸，一方面要保证其有足够的刚度，同时要考虑机床的转料高度，

60、中间底座的刚度，排屑的方便性和便于设置定位夹紧机构，一般不小于240毫米。在这里取家具的高度为325毫米。 对于较复杂的夹具，绘制联系尺寸总图之前应绘制夹具的结构草图，以便于确定夹具的主要技术参数，面基本结构方案极其外形控制尺寸。 六·确定中间底座尺寸 在加工示意图中，已确定工件端面至主轴端面的在加工终了时的距离，根据选定的动力部件及其配套部件（滑座，床身等）的位置关系，并考虑动力头的向前备量等因素，就可以确定中间底座长度尺寸（L） L=2(L1+L2+L3/2)-2(l1+l2+l3) 式中的l1是动力头支撑凸台尺寸；13是滑座前端面刀床身前断面的距离，它们都可以从动力部件的联系尺

61、寸中查的;12为动力头支撑凸台端面的最小尺寸（3号动力头或滑台为35毫米，4和5号动力头或滑台为50毫米）和动力头的向前备量组成，并具有一定的调节范围（在7580毫米） 当算出L值后，还必须检查尺寸a是否合适，当机床无冷却液时，a=70-100毫米，当L值不能满足夹具底座宽度A及尺寸a的需要时，应改变工件端面和主轴箱端面在加工终了时的距离尺寸L1，或者改变L2，以便获得合理的中间底座的长度。 在采用改变12尺寸（实际上是改变动力头的向前备量）来满足合适的中间底座的长度要求时要注意下面两种情况：一是减少12尺寸是，应检查动力头向前备量是否合适。它是用来弥补机床制造的安装误差，使动力头部件在向前移动的方向上留有一定的余地，不应小于15-20毫米，当需要借助调节此距来弥补刀具重新刃磨后的轴向尺寸时，注意不要超过动力头部件这个尺寸的最大允许范围。因为，中间底座长度尺寸L的选定是比较灵活的，在确定时应照顾其他各部联系尺寸的合理性，以求得既符合节省的原则，又达到布局匀称。