學號101143171121畢業(yè)設計（論文）變速箱外殼零件的鉆孔專用夾具設計教學學院：智能制造學院指導教師：專業(yè)班級：機自1176班學生姓名：二〇二一年五月畢業(yè)設計(論文)任務書學生姓名專業(yè)班級機自1176指導教師工作單位智能制造學院設計(論文)題目變速箱外殼零件的鉆孔專用夾具設計設計（論文）主要內(nèi)容：課題主要針對多軸鉆孔專用組合機床鉆孔夾具設計。主要完成殼體前端面鉆孔：連接孔4-?17（通孔）、螺孔9-?8.3-8.5(通孔）；后端面鉆孔：放油孔?29.2（通孔）、倒檔孔?26（通孔）、螺紋底孔10-?8.3-8.5(通孔）、放油孔?8的夾具設計。要求完成的主要任務及其時間安排:第1周對殼體零件進行工藝分析，確定該零件工藝過程方案設計與論證；第2—3周確定鉆孔夾具方案設計與論證，撰寫開題報告；第4—6周完成專用夾具設計（2張裝配圖）第7—10周完成通用部分的選型；第11周按學校畢業(yè)設計要求撰寫畢業(yè)設計說明書；第12周完成手工繪制圖紙一張；完成裝配圖或兩張復雜零件圖的三維造型；第13周參加畢業(yè)答辯，交畢業(yè)設計說明書（含開題報告）。必讀參考資料：1.機床夾具設計手冊(第三版)，上海：王光斗、王春福主編，上海科學技術出版社出版，2000年2.機械設計手冊北京：化學工業(yè)出版社20013.金屬切削手冊，上海：張益芳主編，\t"/item/%E9%87%91%E5%B1%9E%E5%88%87%E5%89%8A%E6%89%8B%E5%86%8C/_blank"上海科學技術出版社出版，2011年實用金屬切削加工工藝手冊（第二版），北京：陳家芳主編，機械工業(yè)出版社，2014.指導教師簽名：吳曉光系主任簽名：汪芳蓋章畢業(yè)設計(論文)開題報告題目變速箱外殼零件的鉆孔專用夾具設計1．背景及意義（含國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析）：二十世紀70年代以來，隨著可轉位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達0.05毫米/1000毫米，表面粗糙度可低達2.5~0.63微米:鏜孔精度可達I7~6級，孔距精度可達0.03~0.02微米。

專用機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重復使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機床。

最早的組合機床是1911年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機床制造廠都有各自的通用部件標準。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)商，確定了組合機床通用部件標準化的原則，即嚴格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結構未作規(guī)定。通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動力部件是為組合機床提供主運動和進給運動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。

支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進給機構的切削頭或夾具等的部件，有側底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。

輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉工作臺、環(huán)形分度回轉工作臺、分度鼓輪和往復移動工作臺等。

控制部件是用以控制機床的自動工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。為了使組合機床能在中小批量生產(chǎn)中得到應用，往往需要應用成組技術，把結構和工藝相似的零件集中在.臺組

合機床上加工，以提高機床的利用率。這類機床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機床和轉塔式組合機床。組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結構、縮短生產(chǎn)節(jié)拍;采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性;以及納入柔性制造系統(tǒng)等。2．基本內(nèi)容和技術方案：組合機床是以通用部件為基礎，配以按工件特定外形和加工工藝設計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。

組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到應用，并可以組成生產(chǎn)線。

組合機床一般用于加工箱體類或非凡外形的零件。加工時，工件一般不旋轉，由刀具的旋轉運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉，由刀具作進給運動，也可實現(xiàn)某些回轉體類零件(如輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。1)定位方案工序圖只是給出了原理方案，要分析本工序的工序內(nèi)容及加工精度要求，按照六點定位原理和本工序的加工精度要求，確定具體的定位方案和定位元件；2）由前后鉆孔而計算出的切削力，計算夾緊力。確定夾緊力的方向、作用點，以及夾緊元件，選擇和設計動力源；3)繪制夾具零件圖和裝配圖；4)編寫說明書(論文）；本次設計通過基于三維的變速箱殼體組合機床夾具設計，提高了加工精度及保證了相應的位置精度，同時大大提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強度，從而降低了零件的生產(chǎn)成本。3．進度及時間安排：第1-3周:考慮總體方案，參數(shù)化設計的總體方案，完成開題報告。

第4-6周:完成總設計圖、部件圖、零件圖；第7-10周:完善圖紙，中期檢查;第11周:圖紙修改，并完善相關的設計計算;第12周:編寫畢業(yè)設計說明書;

第13周:對設計進行檢查、糾正、整理、綜合;最后打印，交指導老師復查。4．指導老師意見：指導教師簽名：年月日鄭重聲明我鄭重聲明，提交的論文是我在老師的指導下進行的獨立研究的結果。除了在文本中特別標記和引用的內(nèi)容外，本文不包括已出版或撰寫的任何其他個人或集體作品。本人簽名：日期：目錄TOC\o"1-2"\h\u摘要 摘要本文的主要內(nèi)容就是設計一款高效實用的組合機床鉆端面孔夾具。汽車變速箱零件上的孔數(shù)多，如果采用普通的鉆床加工效率低，精度也比較低。特別是對于生產(chǎn)批量大的工件，采用專用的鉆孔組合機床能提高生產(chǎn)率和精度[1]。由于組合機床的自動化程度較高，因而組合機床的夾具和通用機床的夾具是有所不同的，因此采用液壓機構進行夾緊，并采用連動銷定位。本文的主要內(nèi)容就是設計一款高效實用的組合機床鉆端面孔夾具，文中給出了具體的設計過程，以及繪制了機床夾具裝配圖、零件圖以及工序圖[2]。關鍵字：組合機床；鉆端面孔；夾具；自動化AbstractThemaincontentofthispaperistodesignanefficientandpracticalcombinationmachinetooldrillingendfacefixture.Therearemanyholesintheautomobilegearboxparts.Ifthecommondrillingmachineisused,themachiningefficiencyislowandtheprecisionislow.Especiallyfortheworkpiecewithlargebatchproduction,theuseofspecialdrillingmachinetoolcanimproveproductivityandaccuracy.Becauseofthehighdegreeofautomationofthecombinedmachinetool,thefixtureofthecombinedmachinetoolandthefixtureofthegeneralmachinetoolaredifferent,sothehydraulicmechanismisusedtoclampandtheconnectingpinisusedtolocate.Themaincontentofthispaperistodesignanefficientandpracticalcombinationmachinetooldrillingendfacefixture,thespecificdesignisgiveninthispaperProcess,aswellasdrawingmachinefixtureassemblydrawings,partsdrawingsandprocessdrawings.Keywords:CombinationMachineTool;DrillingEndFace;Fixture;Automation1緒論目前，機械制造業(yè)在我國是一個非常重要的產(chǎn)業(yè)，特別是現(xiàn)代制造業(yè)將改變?nèi)藗兊纳a(chǎn)方式、生活方式、管理方式和社會組織結構和文化。機械制造業(yè)作是多年來作是傳統(tǒng)的領域發(fā)展，積累了大量的理論和實踐經(jīng)驗，以加工方法是核心。機械制造業(yè)已成是基礎產(chǎn)業(yè)，面臨嚴峻挑戰(zhàn)[3]。由于中國巨大的市場潛力和豐富的勞動力資源，世界制造業(yè)向中國成是世界制造業(yè)大國。因此，在我國機械制造業(yè)中，加工方法的創(chuàng)新尤是重要。機械制造業(yè)是一個國家最基本的工業(yè)，但也決定一個國家制造業(yè)的整體水平。面對國際市場日趨激烈的競爭，中國機械制造業(yè)面臨嚴峻挑戰(zhàn)。我們在技術上落后，缺乏資金，缺乏資源，管理系統(tǒng)和周圍環(huán)境仍然存在許多問題有待改進和完善，這些問題給我們帶來了許多麻煩，很快趕上了世界先進水平。隨著中國改革開放的深入，我們給中國機械工業(yè)的振興和發(fā)展帶來了前所未有的利益[4]。此次設計是整個大學學習課程的基礎，經(jīng)過技術基礎課程和專業(yè)課程。在設計過程中學到的關于大學課程及相關繪圖軟件的應用，全面的綜合復習，也是一種理論和實踐的訓練。2組合機床簡述2.1組合機床特點組合機床主要由通用零件組成。故而這種機床更加具有靈活性和適用性，最終可以成為滿足加工要求的新設備.它還具有能夠重新修改和替換的優(yōu)點，因此可重復使用某些通用零件；該技術在某些特定的場合中具有適用性，可按照最合理的加工程序進行加工。另外，也可實現(xiàn)多方向的加工處理，因而顯著縮短了工件的加工周期；適合自動線的大規(guī)模的生產(chǎn)批次，能夠?qū)崿F(xiàn)集成化、系統(tǒng)化生產(chǎn)；2.2組合機床的組成和配置組合機床按機型分為大型和小型機床。而前者主要涉及如下幾種裝置：（1）單工位組合機床；（2）多工位組合機床；大型組合機床的配置形式有立式、臥式、傾斜式以及復合式。2.3組合機床的性能所設計的組合機床應能夠?qū)崿F(xiàn)高度的自動化，且具有規(guī)模化生產(chǎn)能力，因此在性能上有著嚴格的要求。3工藝設計3.1變速箱殼體的結構特點汽車變速箱是汽車的主要部件之一，本文給出了具體的設計過程。其中設置有一系列的器件，比如軸齒輪、撥叉等，它們起著不同的作用。該機構是將驅(qū)動裝置發(fā)出的動力傳給驅(qū)動橋，因此是進行轉速調(diào)節(jié)的一個模塊。變速箱殼底的設計也是本文著重要分析的一個當面，其是變速箱裝配的基礎件，因此要進行科學合理的設計。通常，變速箱殼體是加工工序勞動強度大的器件，其關系著裝置的整體性能，因此本文給出了其具體的設計過程。變速箱殼體是薄壁類零件，主要是針對平面和端面孔進行設計和分析。這兩者都需要有較高的精度才能保證產(chǎn)品的最終質(zhì)量。通常對端面孔加工的精度要求嚴苛，尤其是對軸承端面孔、螺栓端面孔等需要進行精心設計。裝置中，后端面以特定的方式與后橋連接，從某種程度上來說，其是裝配基準，故而對其質(zhì)量也提出了較為嚴苛的要求。3.2變速箱殼體技術分析零件上的端面孔是主要是軸承端面孔，其對最終產(chǎn)品的加工質(zhì)量起著很大作用，對于該部分的設計主要考慮到其尺寸精度和幾何精度兩個方面。在滿足以上兩個要求時，才能保證軸的旋轉精度，傳動噪聲的平滑度等，另外高質(zhì)量的端面孔能夠延長裝置的使用壽命。軸承端面孔的尺寸精度要求為7級。而根據(jù)設計要求，可確定出形狀精度，即±0.05。在本小節(jié)中，將具體給出軸承端面孔之間的相互位置精度的設計過程。在實際應用中，由于同一軸線上的每對軸承端面孔在不同的壁上，故而此種情況下對應的兩個軸承端面孔軸向度不同會導致軸承傾斜，此時軸的旋轉具有良好的準確度，也不易出現(xiàn)器件老化的問題。所以規(guī)定:O1和O2兩軸按照特定的方式進行設置，保證在通過其共同面上的不平行度小于0.06。另外，經(jīng)過進一步的分析可知，O2和O3兩軸歪斜度在150長度上。此處，為了滿足設計需要，端面孔的同軸度應為0.05毫米。需要指出的是，在實際應用過程中，軸心線之間的距離過小會使齒輪嚙合時沒有齒側間隙。在特殊情況下，出現(xiàn)齒輪咬死的可能性增加。為避免出現(xiàn)以上情況，通常各軸承端面孔之間的軸心跳動公差均為±0.05，在設計過程中，需要進行重點考慮。平面度的要求T1端面對O1軸的跳動量在0.08以內(nèi)，T2端面對O1軸則應在0.01以內(nèi)，T3端面對O3軸應在0.01以內(nèi)。3.3毛坯的材料種類變速箱殼體是殼體零件，此處為了保證機構的牢固度和結實度，材料選用的是灰鐵，HT15-32。硬度HB＝163-229；；另外，為了保證加工的順利進行，毛坯零件宜選用鑄鐵。與其相較而言，鑄鋼的流動性更差，由此加工的器件質(zhì)量難以得到保證，同時成本上升，沒有必要，而鑄鐵操作起來更加簡單，效率更高，且具有流動性好，吸震等特點，是非常理想的一類材料，本文結合實際需要并通過對比分析，選用HT15-32。對箱體類零件毛坯的加工也是本章所要重點探討的方面，其主要是采用傳統(tǒng)的鑄造方法加工。鍛造在目前已經(jīng)獲得了廣泛應用，但是其有一定局限性，體現(xiàn)在鍛造方法實施起來難度較大且成本高昂。在本次研究中，經(jīng)過對比分析，并考慮到本零件屬于大批量生產(chǎn)以及其他的相關影響因素，此處毛坯加工方法為金屬模砂型，鑄造[8]。3.4定位方案對于箱體類零件，一般情況下選擇工藝較為成熟的一面兩銷的典型定位方法。這種方法的優(yōu)點主要體現(xiàn)在可有效的控制工件的六個自由度。更為重要的是，采用這種方法，可完成加工過程中的基準統(tǒng)一，且夾緊方便，因此是零件加工中非常理想的選擇。另外汽車變速箱殼體重量較輕，在滿足定位銷正常使用的前提下，上面的壁厚量能滿足在夾緊力時不會發(fā)生物理變化的。故而結合各方面的情況考慮，采用一面兩銷定位方式[17]。3.5工藝方案表3.1工藝流程工序號工序名稱工序內(nèi)容1粗銑上端面以左右端面和下端面為基準粗銑上端面2精銑下端面以上端面為基準精銑下端面3精銑底面的外表面以底面和錐銷孔為精基準精銑底面的外表面4精銑左右端面上圓的外表面以底面和錐銷孔為精基準精銑底面的外表面5精銑前后端面圓的外表面以底面和錐銷孔為精基準精銑底面的外表面6精銑上表面以底面和錐銷孔為精基準精銑底面的外表面7前端面：粗鏜4個ф17的孔以上端面和左右端面為精基準8前端面：粗鏜9個ф8.5的孔以上端面和左右端面為精基準9前端面：精銑ф17的孔以上端面和左右端面為精基準10后端面：精銑ф8的孔以上端面和左右端面為精基準11后端面：粗鏜ф29.2的孔以上端面和左右端面為精基準12后端面：粗鏜ф26的孔以上端面和左右端面為精基準13后端面：精銑10-ф8.5的孔以上端面和左右端面為精基準14后端面：精銑ф29.2的孔以上端面和左右端面為精基準15后端面：精銑ф26的孔以上端面和左右端面為精基準16后端面：精銑10-ф8.5的孔以上端面和左右端面為精基準17鉆前端面9-ф8.3-8.5的孔鉆9-ф8.3-8.5的孔18鉆后端面10-ф8.3-8.5的孔鉆10-ф8.3-8.5的孔19精銑前后端面以左右端面和下端面為精基準20去毛刺進行去毛刺處理21清洗清洗工件22檢驗零件終檢3.6機械加工工序卡見機械加工裝配工序卡。4機床部分設計4.1工序圖工序圖中的一些要求：1.在設計過程中，需首先確定出夾緊位置和夾緊方向，由此，才能更有效、更快速的設計夾具的定位支撐以及其他相關機構。2.在圖中，需對相關零件的相關信息比如數(shù)量、名稱、重量等進行說明。中間導向套是裝置中不可或缺的部分，在對該器件進行設計時，要表示出零件內(nèi)部的筋、壁布置等的大小，此種情況下，之后工件夾具刀具的檢查才能順利完成，在設計過程中還需注意的是，被加工零件的形狀尺寸要具體說明，以保證圖的有效性和直觀性[5]。3.應標注加工部位的尺寸精度以及相關參數(shù)的要求。在本次研究中，被加工零件的年生產(chǎn)量非常大，因此為了滿足集成化、標準化的生產(chǎn)，其材料為HT15-32，硬度HB＝163-229，其應當符合以下標準:首先，T1端面上13個端面孔，表面粗糙度Ra1.6微米。T2端面上14個端面孔。粗糙度與前者相同。具體情況如下。圖4.1工序圖4.2加工示意圖具體內(nèi)容如下：⑴首先是對刀進行說明，此處涉及到的因素包括加工要求、加工特點等，之后，就可以確定出所需刀的數(shù)量，結構尺寸[11]。⑵標注出具體的加工流程。⑶主軸是需要重點說明的對象，此處涉及到的因素主要包括結構類型，規(guī)格尺寸及外伸長度。此外還需要說明的參數(shù)包括切削用量。⑷以上器件確定好以后，接著進行標主軸連桿的選擇，在這一環(huán)節(jié)中，還要考慮到夾具與工件的接觸尺寸、配合和精度等。4.2.1數(shù)據(jù)準備⑴決定切削用量該參數(shù)的選擇將決定加工精度，同時，對其進行有效確定可延長刀具的使用壽命，并可提高生產(chǎn)率。通過梳理以往的相關資料可知，通常是萬能機床單刀加工的30%。在大多數(shù)場合中，為符合設計標準，工具的每分鐘進給必須相同，而此過程中也要考慮應與電動滑臺的進給一致。還需指出的是，其單位時間內(nèi)進給速度應適合所有工具的平均值。基于以上的論述以及為滿足研究需要，同一主軸箱上的刀具主軸可設計成不同進給速度，這樣才能保證其在不同的場合中都有良好的適用性[6]。即:n1f1＝n2×f2＝…＝nifi＝∨f。（4.1）同時，由于與動力部分的連接，刀具的大小也有著較大差別，相應的，在不同場合中選擇切削參數(shù)也具有較大差異。此處還需滿足的是鉆端面孔要高切削速度和每分鐘小進給。鉸端面孔的要求則與之恰好相反。锪頭端面孔的端面要求切削速度低[12]。基于前文的論述，且經(jīng)過對比分析，同時考慮加工精度以及工件材料的硬度，加以整理得出以下數(shù)據(jù):表4.1前端面鉆端面孔：孔徑孔號∨米/分S毫米/轉n轉/分Φ8512.570.126500Φ8.56～1312.80.131480Φ171～418.690.18350表4.2后端面鉆端面孔(包括倒擋端面孔)孔徑孔號V米/分S毫米/轉n轉/分Φ261220.234269Φ29.2221.50.269234Φ8312.570.126500Φ8.5414.40.12524Φ8.55-1413.350.126500⑵切削力，切削功率、刀具耐用度和切削扭矩本文給出了這幾個參數(shù)的具體設計過程以及涉及的相關公式。在對參數(shù)進行求解時，需要考慮切削的三個要素，而在動力件選擇過程中，需要考的主要因素是切削力；之后還要對刀具的耐用性進行確定，如此才能保證加工的順利完成[11]。主驅(qū)動電機的功率，確定切削扭矩，在此基礎上，進一步確定出M、P、T、N：此處，由于加工對象硬度HB＝163～229→計算硬度HB＝1.937另外，通過查閱相關資料，可對P、M、N數(shù)進行修正，具體情況如下:Kp＝1.027Km＝Kn＝Kp＝1.027（4.2）以上步驟完成后，就可以確定出T、P、M、N如下表：表4.3切削力，切削功率、刀具耐用度和切削扭矩孔號孔徑V米/分S㎜/轉n轉/分MoNoToPoMNTP5Φ812.570.1265002500.12918000102256.750.132534866104.751-4Φ1718.690.1848013900.5111002851427.530.5242130.72926-13Φ8.512.80.1313502980.15515000115306.50.159229055118.11表4.3續(xù)表孔號孔徑v米/分㎜/轉n轉/分MNTP1Φ26220.23426938501.082205503953.951.1092426564.852Φ6923454501.291807105601.261.325348.66729.173Φ812.570.1265002500.12918000102256.750.132534866104.74Φ8.514.40.125242440.141200098250.590.143823244100.655-14Φ8.513.350.1265002870.1516000100294.7507（4.3）左動力頭Kg右動力頭kg（4.4）左動力頭（kw）右動力頭（ kw）由課本《組合機床及其設計》表2-4可選出液壓滑臺，型號HY40B,臺面寬400mm，行程630mm，進給力25000N；油缸內(nèi)徑/活塞直徑100/70，油泵流量25L/分，快進速度6.3米/分，最小進給量10毫米/分[10]。初定主軸類型、尺寸外伸長度和選擇接桿此處首先需要確定出切削扭矩M的大小，該參數(shù)主要以切削用量作為計算依據(jù)。在這一環(huán)節(jié)的設計中，通過查閱《組合機床設計》得出機構相關參數(shù)，具體情況如下：表4.4左端主軸主軸號孔徑主軸直徑導向套長主軸外伸尺寸莫氏錐號接桿號刀具有效長度D/dL5Φ8153022/1485111096-13Φ8.5203830/20115241091-4Φ17254838/261152159表4.5右端主軸主軸號孔徑主軸直徑導向套長主軸外伸尺寸莫氏錐號接桿號刀具有效長度D/dL1Φ26305750/361153132502Φ29.2307250/361153131753Φ8153022/1485111094Φ8.5203830/20115241095-14Φ8.5203830/2011523109鉆端面孔主軸大致包含如下幾類：底錐主軸、滾珠主軸和滾針軸承，它們在裝置運行中發(fā)揮著不同的作用。此處需要指出的是，由于鉆端面孔時軸向力較大，故而宜采用前方帶推力軸承的主軸、帶推力軸承的滾針軸等，然而后者在精度上難以得到保證，并且不便于使用和機器維護，在某些場合中并不十分適用；直徑為15毫米的主軸，制作難度較大，且其精度也不夠理想，只在特定的場合具有使用性。在確定主軸直徑和主軸形式時，根據(jù)以往的實踐經(jīng)驗來看，只要兩端面孔中間距滿足設計要求，即便直徑較小，通常也使用直徑更大的軸，而當且僅當中心距受限制時，才采用直徑較小的軸[14]。1).左面主軸的直徑外伸長度和主軸形式裝置的左動力頭中，主軸5和主軸5中心距較小，因此結合以往的實踐經(jīng)驗，在扭矩允許的情況下，要盡量小些，故而，此處宜采用用15mm的滾針主軸，結合各方面的情況來考慮后，6~13選用了20mm的主軸，其他情況下則采用25mm的主軸。2).右面主軸直徑，外伸長度及主軸形式裝置中右動力頭中主軸、和主軸7/8間距24mm，故而在不影響其運行的前提下，主軸3只能采用15mm的滾針主軸。而結合各方面情況考慮，主軸7、8亦只能采用直徑為20mm的滾珠軸承。在實踐中，會出現(xiàn)軸承間回歸相互影響的情況，因此設計時軸承之間要前后錯開，這樣才能保證工件的質(zhì)和精度。3）刀具的選擇刀具的選擇是否合理關系著加工精度，因此要結合各方面的情況來考慮，比如表面粗糙度，切屑去除率等。鉆端面孔時，需要注意工具的直徑應與加工零件的尺寸精度保持高度一致性，另外，相應的長度應在合理的范圍內(nèi)，以便于去除切屑。通過查閱相關資料，可得出如下表所示的結果：表4.6左面刀具孔號孔徑錐頭dLl莫氏圓錐5Φ8Φ819010916-13Φ8.5Φ8.519010921-4Φ17Φ172571593表4.7右面刀具孔號孔徑錐頭dLl莫氏圓錐1Φ26Φ2637125032Φ29.2Φ29.229617533Φ8Φ819010914Φ8.5Φ8.519010925-14Φ8.5Φ8.51901091根據(jù)刀具的選擇是一個重要的設計環(huán)節(jié)，需要考慮的影響因素眾多，比如加工部位的直徑和尺寸精度，例外還有一個不可忽視的影響因素是刀具螺旋槽尾端與導向套外面的間距，只有滿足以上條件，才能保證排屑的順利實現(xiàn)，因而此處必須選擇錐柄加長麻花鉆,φ29.2的端面孔滿足設計需要，普通的錐柄麻花鉆達到設計標準；φ8，φ8.5的端面孔必須選擇錐柄長麻花鉆。4）選擇導向結構分為固定導軌和旋轉導軌，兩者在不同的場合均發(fā)揮著重要作用，其中固定導軌的允許線速度為V<20m/min，后者的這一數(shù)值為V>20m/min，其在直徑25mm以上端面孔的加工中更具有適用性，而根據(jù)以往的實踐經(jīng)驗，刀具在導向裝置中工作，故而該器件的導向裝置設計也是非常鐘重要的環(huán)節(jié)。刀具導向形式的選擇需要考慮加工精度等，只有進行合理的選擇，才能保證機床的工作狀態(tài)良好。在進行具體設計時，直徑大于25毫米的端面孔的速度小于20米/分鐘，在其他情況下，應考慮各影響因素來進行速度的設計。但通常都小于或稍大于20m/分，鉆端面孔在精度方面的要求也較低，且鉆端面孔的工件壁厚較薄，同時考慮到在應用過程中，摩擦發(fā)熱也不太嚴重，因而此處采用固定式導套；還需指出的是，在這一環(huán)節(jié)的設計中由于倒檔端面孔是雙層壁上鉆端面孔，故而此處設置兩個導向套。（1）:確定導套的規(guī)格通過查閱相關資料可知=()d，此處對端面孔的加工精度不會造成太大影響，同時其影響因素并不多，主要是考慮導套在鉆模板上緊固的可靠性。需要指出的是，在具體設計時應盡量用較小的導套，否則會對、鉆頭的精度造成較大影響，另外為了保證設計的順利完成，盡可能取規(guī)格一樣的導套。由于需要實現(xiàn)規(guī)模化、批量化生產(chǎn)，為了使磨損的鉆套易于更換，應選擇通用型的鉆套。另外，為了在實際應用中不損壞鉆端面孔模板，需要在特定的位置添加一個襯套，將鉆套放置在襯套內(nèi)。通過查閱相關資料，可得出如下結果：圖4.2襯套鉆套用襯套GB2263-8材料d≤25mmT10Ad>25mm20滲碳鋼 熱處理：T10AHRC58~64 20滲碳深度0.8~1.2 HRC58~64圖4.3可換鉆套可換鉆套GB2264-80材料d≤25mmT10A d>25mm20滲碳鋼熱處理：T10AHRC58~6420滲碳深度0.8~1.2 HRC58~64（2）:導套的選擇通過查閱相關資料此處選用的壓套螺釘M8T0249-41圖4.4導套鉆φ8.5的孔：導套：T0249-42中間套:16H7×20T024943鉆φ8的孔：導套：T0249-42中間套:14H7×20T024943鉆φ17的孔：導套：T0249-42中間套:25H7×35T024943鉆φ26的孔：導套：T0249-42中間套:30H7×45T024943鉆φ29.2的孔：導套：T0249-42中間套:30H7×45T024943在裝置中，可換導套和中間套是不可或缺的部件，通常對其有很高的硬度，以提高其耐磨性。在本環(huán)節(jié)的設計中，結合各方面的情況考慮，直徑小的導套選用材料為T10A，對其進行升級后，可得到硬度為HRC,此處為了保證機構的結實度，直徑大的導套端面孔徑則采用20的滲碳鋼，采用特殊工藝進行加工后，其硬度為HRC表4.8導向?qū)蝾悇e工藝方法dD第一類導向鉆孔G7或F8（2）：導向裝置的配合5）確定加工結束后時主軸箱端面到工件端面的距離在這一環(huán)節(jié)的設計中，工中φ17端面孔的主軸是非常重要的一個部分，也是本文所重點探討的對象。接桿長度先定位230mm，對于此類機構，已知的參數(shù)主要包括：鉆模套長=48mm,切入長度=17mm。為了符合設計標準，采用主軸箱端面到工件端面最小的距離，可通過如下方式求解：（4.5）在以上步驟的基礎上，接著調(diào)整其它接桿的長度以符合設計標準。鉆倒檔端面孔的主軸還需要對以下參數(shù)進行求解：（4.6）在大多數(shù)場合中，為了便于后期器件的維護和保證工藝的精度，左面主軸箱端面至工件的距離取384mm，右面主軸箱是與之對應的器件，取440.4mm，然而為了保證后期維護的便利性，故兩者端面至工件的距離448.7mm。選擇接桿的型號和規(guī)格延長桿與工具主軸的延長部分匹配。故而，在對前者進行選型時，需符合莫爾斯錐度和主軸延伸部分內(nèi)徑。另外，結合端面孔的深度可以進一步確定出該機構的長度，型號和規(guī)格。表4.9左面接桿主軸號主軸外伸尺寸接桿莫氏錐號接桿標號D/L5Φ22/148511-360T0635-011-4Φ38/2611528-300T0635-016-13Φ30/2011524-330T0635-01表4.10右面接桿主軸號主軸外伸尺寸接桿莫氏錐號接桿標號D/L1Φ50/36115313-280T065-012Φ50/36115313-295T065-013Φ22/148511-330T065-014Φ30/2011524-330T065-015-14Φ30/2011513-310T065-01.根據(jù)前文的分詞，得到相應的加工示意圖。（4）動力部件的工作循環(huán)及行程該環(huán)節(jié)中，主要是對以下參數(shù)進行確定：a.工作進給長度的確定切入長度的確定應當科學合理，以保證工件端面的的準確性和有效性。通常該參數(shù)的取值在之間，取為結合實際情況，可確定出左動力頭上的工作進給長度40mm。對應的右動力頭工作進給長度則通過以下方式來求解：為了滿足設計要求，通常右動力頭的工作循環(huán)分為兩步進行，因此該機構需進行如下計算：第一工進長度為：取：53mm；采用相同的方法來求解第二工進長度：取：47mmb.快速退回長度的確定在具體設計中，組合機床的快速返回行程應確保所有工具最終返回夾具導向套，而不會影響工件的裝卸。雖然該工具具有良好的剛性并且可以滿足生產(chǎn)率的要求，但是如果電動滑動臺的導軌在整個長度上均勻地磨損，則行程長度也可增加。首先可以確定的是沖程長度為100mm，本文繪制了工作循環(huán)圖，如下：圖4.5工作循環(huán)c.動力部件總行程長度除了保證工作行程長度之外，還應確保后期刀具維護的邊便捷性和高效性，所以需要考慮預備份量。在我們的理解中，儲備是指安裝誤差和一些不可避免的刀具磨損因素，這使得有必要留出距離進行前端調(diào)整。而備份量指的是軸向距離，其可以保證刀具到導套外側的距離符合設計標準。而在具體的設計過程中，需滿足連桿連同刀具從主軸端面孔退出有一定間隙這一要求[18]。據(jù)以上原則：左動力頭取前備量為35mm；在前期的研究中，確定了滑臺根據(jù)切削時的軸向力，故而，此處可進一步計算出具體的后備量=400-100-35=265>110mm。本文對于液壓滑臺的選型具有科學性，因為其除了能保證工作行程外又能保證前后備量達到設計標準。5生產(chǎn)效率5.1機床生產(chǎn)效率在加工示意圖的制作完成之后還需確立機床生產(chǎn)率。設計組合機床時，我們還需要將有關數(shù)據(jù)編寫入計算卡中來總結出設計是否滿足制定時的要求。通過這些記錄我們能得出方案合理與否的結論。所以，計算卡的編織十分重要，這需要這些相關值的設定是否準確與合理，最終編訂生產(chǎn)率計算卡。機床單件加工工時。=+（5.1）實際上生產(chǎn)率為=X（5.2）要求設置為兩班倒制，一天工作時長為14個小時，一個月需要工作22天，則全年工作時長為三千六百九十六個小時。預期的年產(chǎn)量為八萬件。通過計算，左多軸箱為0.5+0.01+0.59+0.0167+0.1+0.5=1.72min，右多軸箱為0.5+0.0167+0.0065+0.62+0.0167+0.1+0.5=1.76min可以總結出右動力頭在加工時需要的時間更長，所以按右邊花的時間來計量。考慮到工人的其他動作，單件時間比計算值增加0.5min，則單件加工時長一共需要2.26min。通過計算得：機床實際生產(chǎn)率為80000÷3696=21.6（件/小時）理想生產(chǎn)率為=60÷2.26=26.5（件/小時）負荷率為η=21.6/26.5=81.5％滿足設計時的要求。表5.1機床生產(chǎn)效率卡名稱汽車變速箱外殼毛坯種類灰鑄鐵材料HT150硬度HB190-230雙面鉆孔工序號工步名稱被加工零件個數(shù)（個）加工直徑（mm）加工長度（mm）工作行程（mm）切削速度m/分每分鐘轉速r/mm每轉進給量mm/r每分進給量mm/r工時（分）機加工輔助工件定位加緊10.5左動力頭快進Φ176060000.01左動力頭工進204016.03000.22567.50.59左動力頭快退10060000.0167右動力頭快進Φ264060000.0065右動力頭工進366022.22700.25067.50.62右動力頭快退10060000.0167死擋鐵0.1工件松開0.5單件總工時左1.72分、右1.75分機床實際生產(chǎn)率Q121.6機床理想生產(chǎn)率Q26.5負荷率η負81.5%6組合機床夾具及其設計6.1組合機床夾具簡述夾具是組合機床的重要組成部分。該機構大致分為三個模塊，分別是定位支撐系統(tǒng)，夾緊機構和刀具導向裝置，它們在裝置的運行中發(fā)揮著不同的作用。該機構是根據(jù)機床工藝計劃而設計的，其主要功能是固定已加工的零件，以避免工件出現(xiàn)相對位移。6.2組合機床夾具設計6.2.1定位精度夾具在機床上的定位精度是不容忽視的重要方面。其影響因素眾多，主要包括定位元件的布置，定位參考值的形式等。在這一環(huán)節(jié)的設計增中，需注意夾具制造的可行性。本小節(jié)中給出了具體的設計過程。6.2.2夾緊方式夾緊方式的選擇通常受到眾多因素的影響，為了保證機構有良好的物理特性，可采用多點夾緊或?qū)捵A緊，另外，在具體設計過程中，也可在工件剛性薄的部位進行特殊處理。6.2.3結構設計需要滿足可靠性又要確保機構能長時間高效的運轉，故而需要對該機構進行詳細設計。6.3定位機構6.3.1定位方案方案1：用前面及其上面的兩軸承端面孔為基準，這種方法的優(yōu)點是能夠有效的限制工件的六個自由度，定位精度也能得到保證，同時也存在一定的局限性，即本工序中是要在前后面上鉆端面孔，而該方法難以滿足這一條件，因此應作進一步的調(diào)整。方案2：采用上接合面兩個φ12的端面孔為基準，這種設計方法具備了前者的優(yōu)點，且能夠滿足本次研究需要，故而采用這一方法展開研究。6.3.2定位元件和自由度本文的定位元件為一面兩銷，這種設計方法限制了全部6個自由度。在具體設計過程匯總，必須是一個圓柱銷與一個菱形銷，才能保證不會出現(xiàn)過定位問題。2個定位端面孔的中心距有公差，其與兩銷中心距通常存在一定的出入，菱形銷則可以降低這種誤差。其相應的長軸需要與特定的方式來設。“一面”限制3個自由度，即沿Z軸的轉動、繞X軸的轉動、繞Y軸的轉動，“兩銷”的圓柱銷限制2個自由度，即沿X軸的移動、沿Y軸的移動，菱形銷限制1個自由度，即繞Z軸的轉動。6.3.3定位支承元件采用的定位支承元件為定位支承板，在定位基準方面，結合實際需要選擇采已加工過的上接合面，此處為了滿足研究需要，選擇20Cr鋼制造，可提高支承板的耐磨性，防止器件在短時間內(nèi)老化，支承板的工作面滲透淬火，為了保證其有足夠的結實度，硬度選擇HRC=59，所以選用T10。前文已經(jīng)論述過，本文選擇一面兩銷的定位方法最為妥當。這一設計方式可以有效的保證六點定位原則，但是在這一環(huán)節(jié)的設計中，我們會放在兩個長的支承板上，這樣可確保器件在使用過程中不會變形；變形的原因是夾壓，當出現(xiàn)這一情況時，通常會影響加工精度，還會引起振動。在特殊情況下，還會引起刀具的折斷。故而，本設計中器件雖然會變形，但并不十分明顯，不會引起振動。一般情況下，小的變形是存在夾緊力和切削力。在進行該方面的研究時，需利用滑動將切屑從斜槽中排出，機械的運轉才不至于受到影響。還需說明的是，支承板工作平面要求為0.01~0.02mm，可滿足精度要求[17]。在本環(huán)節(jié)的設計中，結合實際需要，還要在夾具中設置限位板，以避免工件產(chǎn)生大的位移。6.3.4定位銷基于前文論述可知，一面兩銷設計方法，可有效的對工件進行定位，對于后期的裝卸也可帶來便利，而且使用的是伸縮式定位銷，而支承板的高度足夠，因此為了保證器件的順利運行，需采用帶有防護套的定位銷。定位銷的材料為T7A淬火HRC53~58為了保證機構的牢固度和結實度，當D>160時，材料采用20；熱處理，在本研究中，結合實際需要，采用D=12mm，材料取T7A。（1）圓柱銷尺寸選擇定位銷端面孔直徑D=φ12mm，通過查閱相關資料，選，故而圓柱銷的尺寸為，接著就可進行下一步的計算[9]。（2）.菱形銷的尺寸選擇與計算因兩端面孔及兩銷的公稱尺寸：mm(6.1)以上參數(shù)確定好以后，接著需進行如下計算：兩端面孔之間的偏差：mm(6.2)兩銷之間的偏差：mm(6.3)結合相關資料可知：菱形銷寬度b=4，B=10mm，由公式可得出其具體的值：=12-（12-0.006）=0.006mm則可以通過如下方法來求出：=(6.4）=0.0569以上參數(shù)確定好以后，接著計算菱形銷最大直徑，高參數(shù)可通過如下方法來求出:（mm）（6.5）結合相關資料，可得出菱形銷的公差為h6，所以，接著可進行下一步的計算。（3）.兩定位銷產(chǎn)生的最大角度誤差。（6.6）=由于轉角產(chǎn)生的使與平行度誤差=對相關研究資料進行分析整理后，得出夾具角度公差為0°00′30″（4）.定位銷高度的計圖6.1定位銷右定位銷高度可通過如下方法來確定：(6.7）左定位銷高度：（6.8)此處的D——工件定位端面孔的最小直徑D=12mmH——定位銷的最大允許高度==2.33mm==2.1mm經(jīng)過詳細的分析發(fā)現(xiàn)，由公式計算的定位銷的高度太小，此種情況下工件極有可能會出現(xiàn)位移，采用的兩銷為上下伸縮式，通過梳理相關研究資料，此處銷的有效高度取5~12mm，因而，此處應當選擇則最理想高度為10mm。（5）支承板尺寸選擇此處為了保證機構的結實度，材料20Cr，滲碳0.8~1.1mm，HRC58~64，也可以結合實際需要選擇T10，支承板的高度為180mm。（6）長度L選擇由于裝置是兩個工位進行加工，支承板575無法保證最終成品的質(zhì)量和精度，故而此處選擇2塊長度為575、255的支承板，本文給出了相應的規(guī)格，如下。575——1T0211——42255——1T0211——426.4夾緊機構本文的夾緊機構采用的是液壓夾緊，其優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下方面：易操作、工作產(chǎn)生的噪音小。其核心思想是，以壓力油作為夾緊動力，通過中間傳動機構以特定的方式來實現(xiàn)夾緊動作，以防止工件出現(xiàn)位移。6.4.1夾緊力（1）夾緊力的作用點應落在工件的定位支撐面上，這樣可防止裝置在運行過程中，出現(xiàn)引起工件離開夾具和定位面的力系統(tǒng)和力矩，故工件夾緊和定位需要牢固、可靠；還需指出的是，該點應以最佳的剛性作用在工件上，這樣才能在最大程度上提高其穩(wěn)定性（2）夾緊力的方向為了保證工件的順利加工，盡可能的提高其精度，夾緊力方向應朝向主參考面，這種方法也可確保工件不會發(fā)生變形。（3）夾緊力的大小通常情況下，該參數(shù)值越小越好，根據(jù)以往實踐經(jīng)驗表明，增加了工件在夾緊時的變形，不利于后期工件的加工。設計夾緊機構注意到切削力的大小，本小節(jié)中還給出了其他的影響因素并進行了分析，比如切削力的方向和合力的作用位置。經(jīng)過分析可知，該機床可提供集成化生產(chǎn)，設備運行時，產(chǎn)生的力的方向和合力的中心位置會維持在一個恒定的狀態(tài)。而在實踐中，若出現(xiàn)材料硬度不均勻，加工余量不均的情況時，機構的切削力也在不斷改變[7]。在具體設計過程中，為盡可能的提高夾緊可靠性，故而要提前實驗機床，即在其最差的狀態(tài)下得出相應的夾緊力，此時得出的參數(shù)值為最佳參數(shù)值。通過研究發(fā)現(xiàn)這時的夾緊最為可靠。然而在其他情況下，需要按最壞的情況，求解不同的動力頭的進給阻力不相等和液壓系統(tǒng)工作的儲能差異性，同時還要求出其他相關參數(shù)的值，以保證后期研究的順利進行。切削力作用的坐標位置的計算，結合相關資料，可進行如下計算：(6.9)(6.10)各力的作用的坐標位置。根據(jù)零件圖和加工示意圖，可展開進一步的研究：圖6.2零件加工示意圖（1）端面孔的位置如圖端面孔位置加工端面孔1：端面孔2：端面孔3：端面孔4：端面孔5：端面孔6：端面孔7：端面孔8：端面孔9：端面孔10：端面孔11：端面孔12：端面孔13：右動力頭所鉆之端面孔的坐標換算如下：各端面孔的位置見前圖端面孔1：根據(jù)余弦定理：端面孔2：端面孔3：端面孔4：端面孔5：端面孔6：端面孔7：端面孔8：端面孔9：端面孔10：端面孔11：端面孔12：端面孔13：端面孔14：基于前文的分析，已將各端面孔的坐標保留兩位小數(shù)點后有效數(shù)字。本文對作動力頭以及右動力頭的相關參數(shù)進行了匯總并編制成表，具體情況如下：表6.1左動力頭孔號孔徑（公斤）P（公斤）5Φ8102104.751-4Φ17285292.706-13Φ8.5115118.11表6.2右動力頭孔號孔徑（公斤）P（公斤）1Φ26550564.852Φ29.2710729.173Φ8102104.754Φ8.598100.655-14Φ8.5100102.7右邊各主軸的總切削力P具體為：P（左）=1162.58P（右）=1345.37為避免工件出現(xiàn)相對位移，此處所需夾緊力Wk為：(6.11)將數(shù)據(jù)帶入以上公式，可得出其具體的值，即Wk（左）＝4262.79NWk(右)=4933.02N通過查閱相關資料中的公式油缸的推力：(6.12)經(jīng)過計算，可以確定出油缸直徑為D=13.59cm=135.9mm基于前文的分析，此處選取油缸的直徑為150mm數(shù)據(jù)代入計算得，液壓油缸的推力為589MPa.（3）橫梁的強度校核這一環(huán)節(jié)的設計中，可首先確定出輸送帶步距t,350~1700mm，步距的選擇需要結合各方面的情況考慮，比如排屑的需要、主軸箱尺寸等，故而步距為