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1、毕业设计说明书末端传动壳体底面加工组合机床设计摘要组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部 件组成的专用机床。组合机床加工大批量零件快捷方便，生产效率高， 其应用是机械加工的发展方向。本次毕业设计的题目是“末端传动壳体平面组合机床设计”，要求 所设计组合机床实现零件底面的铣削加工，底面精度要求达到粗糙度为 3.2，平面度为0.2。此次设计要完成的主要内容包括：编写零件的机械 加工工序，确定铣削底面时的定 位基准与定位方式，并计算出铣削底面 这一工序的切削用量。进行机床总体布局设计，选择合理的机床配置形式，决定加工使用的刀具及其结构，并设计出机床总体的结构。对机床的主要运动和各
2、传动部分进行设计，选择合适的运动部件，如滑台、动 力头等。结合实际，设计出机床专用的夹具。通过完成此设计，本机床完全可 以满足所要求的加工要求，而且与 传统的机床相比，本机床具有 高自动化程度，高生产率高，高精度等优 点。关键词：组合机床设计；总体布局；传动部件；专用夹具；生产率高AbstractThe modular machine tool is the special machine tool based on the serialized and standardized common components,together with a small amount of dedicat
3、ed components . The modular machine tool processes large quantities of components fastly and conveniently, and it has high production efficiency. Its application is the development direction of the machining.The task of my graduation project is the modular machine tool design for the end of the tran
4、smission housing plane. It requires that the modular machine tool I design can mill the underside of the component .And the required accuracy of the underside is to achieve roughness of 3.2, the flatness of 0.2. The main contents the design to finish include: formulate its machining process of the c
5、omponent, confirm the locating datum and positioning way of milling the underside , and calculate the cutting specifications when mill the underside . General layout design for machine tools ,Choose the machine configurations form and design the overall structure of the machine . Ensure the tools of
6、 processing and its structure .Design the main movement and the transmission part of the machine , and then make the choice of moving parts, such as the slide unit and dynamic head. .Design the machine special fixtures combined with the examples.Through the completion of this design, the machine is
7、fully capable to meet the processing requirements .Compared to traditional machine, this machine has a high degree of automation, high productivity and high precision.Keywords: the modular machine tool design; general layout; transmission part; special fixtures; high productivity摘要IIAbstractII目录III第
8、一章引言11.1课题背景与意义11.2本课题国内外研究概况2第二章组合机床的总体设计42.1组合机床方案的拟定42.1.1制定工艺方案42.1.2确定组合机床的配置形式和结构方案42.2确定切削用量及选择刀具62.2.1确定工序间余量62.2.2选择切削用量62.2.3确定切削力、切削功率62.2.4选择刀具结构72.3铣削组合机床总设计方案图纸的编制72.3.1被加工零件工序图72.3.2加工示意图82.3.3机床联系尺寸图92.3.4生产率计算卡11第三章多轴箱的设计133.1铣削头概述133.1.1铣削头的组成133.1.2铣削头的分类133.2铣削头的选用143.2.1机床分析143.
9、2.2铣削头选用14第四章夹具设计164.1组合机床夹具概述164.1.1机床夹具的组成164.1.2机床夹具的类型164.2工件结构特点分析164.3工件定位方案及定位元件的设计174.4夹紧方案及夹紧元件的设计174.4.1夹紧机构的组成174.4.2夹紧力确定184.5夹具体的设计194.6夹具的性能及优点194.7误差的分析与计算194.8夹具总装配图技术要求制定204.8.1. 精度等级204.8.2. 定位精度要求204.8.3. 总装配图绘制要求204.9夹具操作的简要说明20第一章引言1.1课题背景与意义快速发展的现代化工业技术，特别是自动化领域，促使组合机床的 研究成为当今机
10、器制造界的一个重要方向。在现代快速的工业生产中， 大多数机器零件的设计和制造要求高效率，这就会利用机床进行大批量 的生产。当今大型工业技术的快速发展，使得组合机床的制造成本逐渐 降低，其中软件支持机制简单了其实现过程。因此，对组合机床设计的 研究是十分具有现实意义的。在当今各种机械设计和制造业中，组合机床得到越来越广泛的应 用，组合机床以成为主要生 产力，从这些方面看出，组合机床的研究是 很有意义的。组合机床是以 按系列化标准化设计的 通用部件为基础，然 后根据所要加工工件的形状及加工工艺要求，配合少量专用的部件所组 成的一种效率高的专用机床。其中通用部件已经系列化和标准化，可根据加工的需求自
11、由的配置，这样便简短了设计与制造组合机床的时间。 所以，组合机床既有低成本的特点，又有高效率的优势。在现代工业大 批量生产中可以见得组合机床的广泛应用，并有其组成自动生产线的情 况。总体方案的设计主要包括编写零件的机械加工工序，确定加工零件 时的定位基准与定位方式，并计算出这一工序的切削用量。进行机床总体布局设计，选择合理的机床配置形式，确定加工使用的刀具及其结构 ， 并设计出机床总体的结构。对机床的主要运动和各传动部分进行设计， 选择合适的运动部件，如滑台、动力头等。总体方案的拟定是设计组合机床最关键的一步。总体方案制定得结果是否正确合理，直接影响 着机 床的加工精度与其所能达到的生产率，这
12、样便决定了机床能否达到加工 要求，以及其在结构简单、成本较低和使用方便等方面所能做到的结果。 同一加工内容可以指定出几种不一样的工艺方案和机床配置方案，因 此，最终决定在这几种方案中选择哪个时 ，一定要对各种不同的方案进 行全面的分析与比较，结合所要加工工件的加工要求和结构，遵循一定 的原则，选择 出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。在组合机床诸多零件中，多轴箱和 机床专用夹具是机床的重要组成 部分，这两个部件关系着 组合机床的整体设计。多轴箱与专用夹具 是选 用通用零件然后针对被加工零件要求而专门设计的，所以在组合机床设计过程中，多轴箱和机床 专用夹具的设计工作量较大。在多轴箱设计 过 程中
13、，主要的任务 量在于传动系统的设计。其中轴的设计比较复杂，其设计必须在保 证相互之间的转速、旋向、强度和刚度 的同时，还应当考 虑有没有让刀，调位机构 等情况的出现。组合机床的另一个重要的组成便是夹具。夹具设计的依据是机床的工艺和结构方案，在设计时是针对机床具体要求的。夹具的作用包括保证被加工零件的准确定位，夹压 ；刀具的导向；装卸工件时的限位 等。 最终设计出的组合机床夹具，其结构和性能很大的影响着组合机床所选 择的配置方案。组合机床设计要求机床结构尽可能简单，机床使用应方便，工作效 率高，加工质量要好。 本课题基于组合机床设计的这些要求，慎重的选择最合适的工艺方案， 合理的安排机床工序 与
14、选择切削用量，正确地选 择组合机床的配置型式，合适地选择组合机床 所需的通用部件，并且选择高效率的工具与刀具，设计最佳的夹具及主轴箱。这样具体的工作就 是要制定工艺方案，分析和确定组合机床的结构方案，进行组合机床总 体设计，完成组合机床的部件设计和施工设计，最终实现其在现代生产中的应用，使其具有使用价值。1.2本课题国内外研究概况近20年来，组合机床自动线技术 的发展速度惊人，这一技术一直 在不断的进步着，其进步主要表现在组合机床自动线技术加工精度 的提高，生产效率的提高， 利用率的提高，及柔性化和综合自动化 的涉及等 方面。组合机床是一种专用 的技术装备，其特点是高效及自动化。目前， 组合机
15、床仍是大批 大量机械产品 生产的重要装备，它可以 实现高效、高 质量和经济性生产。因此在汽车、拖拉机、内燃机和装载机等许多机械 产品生产中都有组合机床的应用。其中，组合机床的最大用户便是 汽车工业。例如日本丰田汽车厂发动机工厂 。在一些机械工业部门，其大批 量的生产大都会大量采用组合机床作为加工生产设备。因此，这些工业 部门产品的生产效率、产品质量和企业生产组织的结构，在很大的程度上都取决于 组合机床的技术性能和综合自动化水平，由此，企业产品的竞争力也受到组合机床的影响。我国组合机床事业是从无到有，逐渐发展起来的。从1956年开始自行设计、制造了组合机床并得到很大发展。如北京、上海、辽宁、山
16、东、江苏等发展很快，西北、西南地区也又新的发展。国家又重点安排 了一批工厂，如大连机床厂、常州机床厂、大河机床厂、长沙机床厂、 上海第十机床厂等 20多个工厂生产组合机床通用部件，为全国各地机 械加工部门用组合机床自己武装自己创造了非常有利的条件。许多工厂 在大搞技术改造、设备更新、质量翻新的热潮中，制造了大量的组合机 床及其自动线，成倍地提高了劳动生产率，保证了产量和质量，降低了 成本。目前，我国组合机床及其自动线已占有一定数量，特别是在汽车 制造行业已有了大量的组合机床及其自动线，生产能力也在不断提高。近几年来，组合机床在 我国汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器、 仪表、缝纫机、自行车、阀门
17、、矿山机械、冶金、航空、纺织机械及军 工等部门已获得广泛的应用，甚至一些中小批量的部门再生产时也开始借鉴使用。当然，我国组合机床装备在一些高端方面与国际还有一些差 距，这就要求我国在这些方面做进一步的研究。组合机床的应用也已深入到 了很多行业，是当前机械制造业实现产 品的更新，进行技术革新，提高生产的效率和高速进步不得缺少 的设备 之一。第二章 组合机床的总体设计2.1组合机床方案的拟定2.1.1制定工艺方案零件的加工工艺将决定组合机床的加工效果、生产效率、机床的总体布局 形式及夹具的结构等。因此，在制定工艺方案时，必须认真地分析计算被加工零 件图，并且到现场了解实际被加工零件情况，其中包括被
18、加工零件的大小、形状、 材料、硬度、刚度、加工部位的结构特点及要求达到的加工精度和表面粗糙度， 以及定位夹紧的方法，加工的工艺过程，加工时所采用的刀具及合理的切削用量， 生产率要求，现场所需要的环境和条件等等。而且有必要收集一些相关的技术资 料，从而可以制定出合理的工艺方案。根据被加工工件（末端传动壳体）的零件图（如图2-1），分析加工底面的 工艺过程。1. 加工底面的主要技术要求加工工件底面，底面的粗糙度要求为3.2,平面度要求为0.2。工件材料为HT2002. 工艺分析要求加工平面，平面加工可采用铣削；且面的粗糙度要求较高，选择进行 精加工。3. 定位基准及夹紧点的选择加工该壳体的底面，被
19、加工零件为箱体零件，定位方式首先考虑到一面双 孔定位方式，但底面加工要求加工精度较高，而两个孔均未加工，精度要求达不 到。于是考虑可采用一个面与底面自身这两个面来作为定位基准进行定位。夹紧方式可采用液压夹紧方式，夹紧点位于工件正确放置后的顶面，夹具 采用专用夹具。2.1.2确定组合机床的配置形式和结构方案1. 被加工零件的加工精度要求被加工零件在组合机床上完成的加工工序以及机床应达到的加工精 度，是制造组合机床设计方案的主要根据。为了达到末端传动壳体底面粗糙度为 3.2的要求，组合机床需要进行精加工，因此在切削用量上尽量选择较小值，刀 具的选择也应考虑到这一点。而工件平面度要求为0.2,则要求
20、机床有较高的定位精度，这在设计夹具时应注意。2. 被加工零件的特点这主要指零件的材料、硬度、加工部位的结构形状、工件刚度及定位基面 的特点，它们对机床设计方案有很大影响。此末端传动壳体的材料为HT200，硬 度为HB150-200，所加工面位于底部，属于大平面，采用铣削加工，零件刚度足 够，震动及热影响可不计，定位基面前边所述的两个平面，定位精度可以达到。图2-1末端传动壳体零件图因零件为大型箱体零件，且只加工一个平面，选择机床为单工位机床。由于 被加工平面与另一大平面垂直，可以利用另一平面定位，考虑零件的形状及其定 位与装夹，选择其卧式机床。由此确定机床的配置形式为单工位卧式组合铣床。2.2
21、确定切削用量及选择刀具2.2.1确定工序间余量为了保证加工精度，并确保加工过程顺利稳定的完成，必须确定合理的加工 余量。由于底面加工为精加工，加工余量应尽量选择小的。通过查阅参考文献3， 可知铣削深度在0.5-1mm范围内，最终确定精铣底面时的加工余量为0.8mm，一 次走刀。2.2.2选择切削用量在确定了组合机床上完成的工艺内容之后，便可以计算切削用量了。根据查 参考文献3表2-16，可知：切削速度在80-130m/min之间，每齿进给量在 0.05-0.2mm/齿之间。通过进行分析，最后确定切削速度为100m/min，每齿进给 量为0.15mm/齿。由此可计算出铣刀转速：1000Vnd=1
22、59(r/min)d0-铣刀直径（初定为200mm）2.2.3确定切削力、切削功率根据所选切削用量可以计算出切削力与切削功率，切削力是选择动力部件 （滑台）及夹具设计的主要依据，而切削功率则用来确定主传动电机功率。通过 查表计算如下：铣削力：f= 513。0.90.741.0 zd -1.0 kp f e 0 FZ=513 x 0.80.9 x 0.150.74 x 1651.0 x 18 x 200-1.0 x 1= 153N铣削功率：P= 2.8 x 10-5k a0.9a0.74a znP P f e 0=2.8 x 10-5 x 1 x 0.80.9 x 0.150.74 x 165
23、x 18 x 159=2.66KW式中：a -铣削深度（mm）a -每齿进给量（mm/齿） fa 径向铣削宽度（mm）二-铣刀齿数七、k一铣削条件改变时铣削力、铣削功率修正系数 n -铣刀转速（r/min）2.2.4选择刀具结构末端传动壳体的材料为铸铁，且布氏硬度为HB150-200，铣削宽度为165mm， 刀具的材料可选择硬质合金。根据被加工面的结构，决定采用端铣刀，前已确定 铣刀直径d为200mm，查工艺手册，可知采用细齿铣刀，齿数为18。o2.3铣削组合机床总设计方案图纸的编制在选定工艺和结构方案之后，下面便可以进行方案图纸的设计。这些图纸包 括：被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺
24、寸图。2.3.1被加工零件工序图1. 被加工零件工序图是根据所确定的工艺方案，表示在一台组和机床上或 在一条自动线上完成的工艺内容、加工部位要求的尺寸和精度、加工时的定位基 准、技术要求、夹紧部位，以及所加工零件的材料、性能和在所加工前的毛坯状 况的图纸。它是以本来就有的的工件图为基础，为突显出本机床或自动线加工任 务，配以一定的说明绘制的。在设计组合机床时，它是主要的根据，在制造及使 用机床时，也是调整机床，检验其精度的重要的图纸。末端传动壳体加工工序图 包含下列内容：（1）末端传动壳体的形状，被加工部位的尺寸、表面粗糙度、精度、形位要 求等技术要求等。（2）铣削底面这道工序所选的定位的基准
25、，夹紧部位及夹紧方向。（3）末端传动壳体的名称、材料、序号、硬度以及被加工部位的余量。图2-2所示为加工末端传动壳体底面的工序图2. 绘制被加工零件图时应注意的事项（1）本机床加工部位的位置尺寸应由定位基面标起，以便于加工与检查。aPI261图2-2末端传动壳体底面加工工序图（2）为了使被加工零件工序图清晰明了，能突出本机床的加工内容，绘制时对 本机床加工部位用粗实线表示。定位夹紧部位要用指定符号表示。2.3.2加工示意图1.加工示意图的作用及内容图2-3加工示意图加工示意图是组合机床设计的重要图纸之一，在机床总体设计中占有重要 地位，它反映了机床的加工过程和加工方法。加工示意图要按比例绘制出
26、工件加 工部位的展开图，以及加工所使用的刀具种类与数量、刀具尺寸及加工尺寸、切 削用量、动力部件工作行程等。图2-3为末端传动壳体底面精铣加工示意图。2.加工示意图的编制方法（1）刀具的选择 刀具的选择应考虑加工精度、光洁度、加工尺寸、切屑 排除以及生产效率等因素。刀具的选择前已叙述，在此不再重复。（2）工序间余量及切削用量的确定在工艺方案制定时已确定。（3）动力部件工作循环及行程确定 因铣削底面加工过程较简单，只需铣 削一次，铣削头只需固定，而需要动力滑台进行进给。动力滑台的工进行程则根 据工件加工部位的长度，工件加工部位长度为350mm，为便于工件的装卸，可初 步将滑台行程定为500mm，
27、加工完毕卸下工件之后滑台便可快速退回。2.3.3机床联系尺寸图1. 机床联系尺寸图的作用及内容组合机床是由一些通用部件一动力箱、动力滑台、底座，以及一些专用部 件一多轴箱、辅具系统、夹具、液、电、冷却、排屑系统等组成。机床联系尺寸 图是表示各部件的轮廓尺寸及相互间联系关系的，是开展各专用部件的设计和确 定机床最大占地面积的指导图纸。如图2-4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参数，工件和各部件间的主要 的关联尺寸，专用部件的外形尺寸等。2. 选择动力部件选用通用部件主要选择型号、规格合适的铣削头及动力滑台。（1）铣削头的选用
28、铣削头的选用主要根据多轴需要的电机功率来选择， 在多轴还没计算前，P可按下式计算：P 主二p/ n=2.66/0.9=2.96 KW式中，n表示从电力机到铣头的传动功率。加工铸铁及铜时，n=0.8-0.9； 在加工轻金属时，n=0.7-0.8；在主轴数目小于10时，n=0.9。铣削头的电机功率应大于计算功率，选用TX25A型铣削头，其功率为3KWN 2.96KW图2-4机床联系尺寸图HJ49A（2）滑台的选用 通常，主要根据滑台的行程来选择合适的滑台。1）确定驱动形式通过比较机械滑台与液压滑台两种形式动力滑台的特 点，了解机械滑台较液压滑台结构简单，且其进给稳定。因此，最终选择结构较 简单的H
29、J系列机械动力滑台。2）工作行程长度的确定滑台的行程既要保证切削的全部完成，还要备有 前备量和后备量。计算后选用最大行程为630mm的HJ40A型机械滑台，其主要参 数如下表：表2-1滑台主要参数型号台面宽度（mm）最大行程（mm）最大进给力（KN）工作进给电 机型号工作进给速 度（mm/min）HJ40A40063025Y802-414.5-404.13. 支承部件的选择当动力滑台的型号和行程确定之后，动力部件的尺寸也可以确定，因此可根 据支撑部件的标准尺寸选用机床的侧底座的型号，通过查阅参考文献5,选定侧 底座一定的尺寸。4. 装料高度的确定装料高度指从机床的底面到工件安装基面之间的距离。
30、目前组合机床装料 高度在H=580-1060mm之间选取，本机床选择确定1060mm的装料高度。5. 中间底座轮廓尺寸根据所选铣削头的尺寸以及机床配置的需要，设计中间底座的尺寸为：长 500mm,宽 200mm,高 1032mm。2.3.4生产率计算卡机床的生产率计算卡可反映机床的加工进程、以及进行每一动作需要的切削 用量、时间、机床的生产率与机床的负荷率等。根据前边所计算的机床工作循环 所要求的参数，如工作的行程长度、动力部件的运动速度、工序切削用量等，便 可以计算出机床的生产率，且编制生产率计算卡。计算如下：切削时间：T = L/v +七切=500 /429停+10/159=1.26 mi
31、n式中：T -机加工时间（min）L-工进行程长度（mm）v -进给速度（mm/min）；-死挡铁停留时间，一般在动力部件进给停止的状态下，刀具的旋转需要5-15 /的时间，这里取10 r辅助时间：t =快进*快退+1 +1辅v移 装卸0+500 （=+ 0.1+15x1000=1.2min式中：L快抽-动力部件快进行程，因滑台无快进行程，所以为0。L快道-动力部件快退行程V氏-动力部件快速行程速度。采用机械动力部件取 5 6m /min，此处取为 5m/min；t -直线移动移动时间，一般可取0.1min ；t装卸-工件装卸（包括定位、夹压及清除铁屑等）时间，取1min。 单件时间：气=T切
32、+ T辅=2.46min机床生产率：Q1 = 60/T=24.39件 / h理想生产率：Q = A/ K=60000/2000二30 件 / h式中：A-年生产纲领（件）K-年工作时间，单班制时间为60000 h机床负荷率：n= Q1/Q X100%=81.3%表2-3生产率计算卡酬学件HT200理皮玷号3.蕨工步胡朝）.加诚姗戴（犯（舛.4住信米/割4- 4.工BH出瓣胴# if.1.1/0.462啪辨1：10质3 .4it354.500 .100153：1：2650.6轮睫50D1DOOO0,10,028 .,拆理10,48a.耕熬腐桐桐眦mi*工#著工甘 1.261.2E.46资算81.
33、3Z第三章多轴箱的设计多轴箱是组合机床的重要组成部分之一，它关系到整台组合机床加工质量的 好坏。多轴箱主要用来安装主、传动轴，及其上的齿轮等。由于本机床结构简单，多轴箱可采用标准的铣削头。3.1铣削头概述铣削头是一种单轴头，单轴头只有一根主轴，它是标准化了的专用主轴头。3.1.1铣削头的组成铣削头是由铣头及其传动装置两部分组成的。铣头由主轴部件、滑套移动机 构与滑套夹紧机构三部分组成。1. 铣头：（1）主轴部件直接影响铣削头的精度、刚度及热变形，而铣削头的刚度至关 重要，所以主轴部件也相应的重要。铣削头的主轴分为A型、B型两种结构。A型铣削头主要用于精加工， 主轴的前支承的结构采用双列短圆柱滚
34、子轴承及推力球轴承。B型铣削头则适用 于粗加工，它的主轴结构采用了两个圆锥滚子轴承。（2）滑套移动采用丝杠螺母机构，而这一机构是双面都可以操纵的。（3）滑套夹紧机构是通过一系列机构传动进行的，可达到夹紧刚度好、夹紧 可靠的效果。2. 铣削头的传动装置：传动装置分为两种：一是齿轮传动装置，另一为皮带传动装置。其中齿轮 传动装置传动平稳，结构较紧凑，属于中速和低速传动；皮带传动装置属于高速 传动装置。传动装置可在几种不同铣削头之间实现跨系列使用。传动装置具有配置灵活与传动平稳两个主要特点。3.1.2铣削头的分类为了提高传动装置的通用化程度，铣削头及其传动装置是配套的。铣削头按与传动装置的配置形式可
35、分为几种不同形式的铣削头，常见的形式 有：顶置式、侧置式、尾置式等。3.2铣削头的选用3.2.1机床分析末端传动壳体底面铣削组合机床为单工位卧式机床，加工工件的端面部分， 铣刀固定，采用工件进给。3.2.2铣削头选用通过查阅参考文献的第三章与5的第二章，根据机床状况，选用TX25A 型号铣削头，其主要参数如下表：表3-1铣削头主要参数表铣削头型号电机功率KW刀盘直径（mm）主轴转速r/minTX25A3200125-800TX系列铣削头主要用于铣削端面的加工，由于在铣削加工最大的特点便是 在铣削时会产生一定的震动，便要求铣削头具有足够的刚度，并且提高传动系统 的传动平稳性。在配置铣削头固定的卧
36、式组合机床时，常采用顶置式形式。TX25A型铣削 头便为顶置式，且为齿轮传动，传动平稳，结构紧凑。TX25A铣削头结构如图 3-1所示。图5-1 TX25A铣削头结构图第四章夹具设计组合机床夹具是组合机床的重要组成部分，用于实现被加工零件的准确定 位、夹紧，对刀具的导向以及装卸工件时的限位等。组合机床的加工精度基本上 是由夹具来保证的，因此它与一般机床夹具不同。本夹具主要是用来铣削末端传动壳体的底面，在铣削时保证平面的粗糙度及 平面度的要求，能起到好的定位与夹紧要求，同时，要求夹具具有自动定位机构 和夹紧机构，实现定位和夹紧的自动化，减轻工人的劳动强度，同时提高生产率。4.1组合机床夹具概述4
37、.1.1机床夹具的组成1. 定位元件和定位装置 在加工的过程当中，确保被加工零部件在一定位置 的元件与装置，如定位销。2. 夹紧元件和夹紧装置 用于消除由于切削力或工件自重的作用，工件产生 的位移或震动，使工件能继续保持正确的位置，以及在这个过程中的定位。3. 导向装置 用来确保刀具相对于工件的正确位置，保证各刀具相互间的正 确位置，提高刀具系统的支承刚性。它也可以做基准找正用，一般是在钻镗类夹 具安装在机床上时用。4. 夹具体 夹具体也称为夹具本体，用来将各种定位夹紧元件，各种必要装 置连在一起，并且通过它在机床上安装整个夹具，它是机床夹具的基础组成部分。 夹具体要有足够的刚度和强度。只有夹
38、具体刚度与强度足够，加工过程中的切削 力、夹紧力的作用才不会使工件产生不允许的变形和振动。此外，在保证强度和 刚度的基础上，夹具体应尽量做到结构简单、方便制造、装配和检测；为了便于 操作，要体积小，且重量轻。4.1.2机床夹具的类型组合机床夹具种类很多，形状也各不相同，一般按某一属性来分类。如按移 位方法分，可分为：固定式多位夹具、回转夹具、移动工作台夹具、回转工作台 夹具和回转鼓轮夹具等。4.2工件结构特点分析末端传动壳体为典型的箱体零件，具有大平面，底面加工精度要求较高，定 位可采用一平面以及被加工平面自身来作为基准，保证较高的定位精度，这点在 前边已有叙述，在此不再赘述。夹紧采用液动夹紧
39、，夹紧点在零件工序图中已标 明。考虑工件的形状与大小，可设计夹具体为立柱支承的框架，夹紧液压缸可安 装在夹具体上。夹具体的尺寸主要依据末端传动壳体的大小与尺寸，设计过程中 需保证工件装夹时对夹具体不会产生碰撞。4.3工件定位方案及定位元件的设计工件与夹具定位元件的相对位置的确定，便是工件在夹具上的定位，相对位 置的确定可满足要求的加工精度。工件在夹具中的定位一定要通过定位元件，并 以六点定位原理来限制工件的自由度。末端传动壳体底面加工组合机床夹具采用 定位支承板来支承工件，同时支承板也起到一面定位的作用。另外，通过专门设 计的滚轮（图4-1）来实现底面自身的定位。这样，便限制了工件的六个自由度
40、， 足够保证工件的加工精度。图4-1滚轮及支架4.4夹紧方案及夹紧元件的设计工件在组合机床上加工时，要获得相对于加工用刀具或其导向的正确相对位 置，需要使用夹具上的定位支承系统，另外不可缺少的便是夹具上的夹紧机构。 夹紧机构来消除工件因受切削力或自重的作用而产生的位移或震动，这样在加工 过程中，工件便能一直保持定位支撑系统所定的正确位置。4.4.1夹紧机构的组成夹紧机构通常由三个部分组成：夹紧动力部分，中间传动机构和夹紧元件。 本组合机床夹具夹紧动力采用液压夹紧方式，活塞杆伸出传递动力；中间传动机 构根据工件形状来设定，设计为一个中间传动轴，与一夹紧架。传动轴一端与活 塞杆相连，一端与夹紧架相
41、连；而夹紧元件则采用一浮动压板（查参考文献1 表2-1-127），一固定夹紧端，这样便于调整夹紧位置，使得夹紧顺利，避免了 因夹不紧带来的移位与振动。4.4.2夹紧力确定1. 确定摩擦系数f根据1，取工件与支承压板之间摩擦系数：f1= f2= 0.152. 安全系数由于刀具钝化等原因，准确地确定夹紧力较困难。根据1 查得，总安全系数K = K 0 - K1 - K 2 - K 3 - K 4式中：K0 基本安全系数，K0 = 1.5K1加工表面光洁度系数，毛面K1 = 1.2，光面K1 = 1.0 ；K2刀具磨钝系数，K2 = 1.0T 1.9 ；K3断续切削系数，K3 = 1.2 ；K4疲劳
42、系数，K4 = 1.3 （人力操纵），K4 = 1.0 （动力操纵）。.取 K0 = 1.5，K1 = 1.2，K2 = 1.2，K3 = 1.2，K4 = 1.0 K = K0 - K1 - K2 - K3 - K4 = 1.5 x 1.2 x 1.2 x 1.2 x 1.0 = 2.59.满足要求。3. 夹紧力计算Q =工=2制 x 153 = 1320.9N f + f2 0.15 + 0.15根据夹紧力所需，选择法兰式液压夹紧油缸。油缸内活塞杆d = 80mm，行程L = 100mm。4.5夹具体的设计夹具体是夹具的基础部件，它是用于组合其他定位、夹紧元件。根据工件形 状及其他元件的需
43、要设计夹具体如图4-2。图4-2夹具体示意图4.6夹具的性能及优点1. 刚性好该夹具在高转速、大吃刀的情况下不会产生震动。夹具体无薄弱环节，不存 在刚性不足，局部偏心的状况。2. 精度保证高定位精度高，夹紧力平稳，保证加工精度。3. 装卸工件方便采用液压夹紧，夹压与松开方便快捷，且工件装卸定位简单，提高工作效率。4.7误差的分析与计算该夹具以底平面自身及背平面为定位基准，要求保证底面的平面度公差为 0.2。为了保证加工精度，必须使加工过程中总的误差要小于工序公差。查资料1：1. 定位误差：DW=jb +Ajwjb为基准不重合误差 Ajw为基准位置误差由于定位基准与对刀基准一致，所以不存在基准位
44、置误差Ajw,而基准不 重合误差则等于0.14，所以DW=0.14mm2. 磨损造成的加工误差：一般是不超过0.005mm3. 夹具相对于刀具的位置误差：取为0.03mm误差总和为0.175mmW0.2mm由此可见，所设计的夹具满足工件加工所要求的加工精度。4.8夹具总装配图技术要求制定4.8.1精度等级同轴度、平行度和垂直度一般为被加工零件精度1/3左右。4.8.2定位精度要求工件以定位支承板定位，定位面应在同一平面内，允差0.02，支承板在一 次安装下加工到所要精度。4.8.3总装配图绘制要求1. 被加工零件的外形轮廓、定位基面、夹紧表面及加工表面用双点划线绘制 在各个视图的合适位置上。2. 各零件要进行编号，并填写零件明细表和标题栏。3. 标注必要的尺寸、公差配合及技术要求。4.9夹具操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意在保证加工要求的前提下，尽量提高劳 动生产率。为此，根据本夹具的特点，采用液压自动夹紧较为方便。将工件装在夹具体 的支承板上，被加工底面对准定位用滚轮，启动液压缸将其夹紧即可。加工完后 取工件时，则松开压紧活塞即可取出工件。夹具的装配图见设计图纸。
