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S195柴油機機體三面粗鏜組合機床及夾具設計
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摘 要
本次設計的課題是S195柴油機機體三面粗鏜組合機床及夾具設計。本設計主要針對原有的S195機體左、右、后三個面上13個孔多工序加工、生產率低、位置精度誤差大的問題而設計的，從而保證孔的位置精度、提高生產效率，降低工人勞動強度。夾具部分的設計，首先，在完成對組合機床的總體設計并繪制出“三圖一卡”的基礎上，繪制夾具設計的裝配圖；夾具設計是組合機床設計中的重要部分，夾具設計的合理與否，直接影響到被加工零件的加工精度等參數。首先確定工件的定位方式，然后進行誤差分析，確定夾緊方式，夾緊力的計算，對夾具的主要零件進行結構設計。在夾具設計中，設計的主要思路是把原有的手動夾緊改為液壓夾緊方式，這樣設計主要優點是：液壓油油壓高、傳動力大，在產生同樣原始作用力的情況下，液壓缸的結構尺寸比氣壓小了許多，液壓油的不可壓縮性可使夾具剛度高，工作平穩、可靠，液壓傳動噪聲小，勞動條件比氣壓的好。解決了手動夾緊時夾緊力不一致、誤差大、精度低、工人勞動強度大等缺點。
關鍵詞：組合機床 誤差分析 導向裝置 夾具設計
目錄
1.緒論………………………………1
2.組合機床總體設計………………4
2.1總體方案論證…………………………4
2.1.1工藝方案的擬丁…………………………5
2.1.2機床配置型式的選擇………………………5
2.1.3定位基準的選擇…………………………5
2.1.4滑臺型式的選擇…………………………6
2.2確定切削用量及選擇刀具………………6
2.2.1選擇切削用量……………………………6
2.2.2計算切削力、切削扭矩及切削功率…………8
2.2.3選擇刀具結構………………………………9
2.3組合機床總體設計——三圖一卡………9
2.3.1被加工零件工序圖……………………………10
2.3.2加工示意圖……………………………………10
2.3.3機床尺寸聯系總圖……………………………13
2.3.4機床生產率計算卡……………………………17
3.夾具設計…………………………20
3.1夾具設計的基本要求和步驟……………20
3.1.1夾具設計的基本要求………………………20
3.1.2夾具設計的步驟……………………………20
3.2定位方案的確定…………………………21
3.2.1零件的工藝性分析…………………………21
3.2.2定位方案的論證……………………………21
3.2.3誤差分析……………………………………22
3.2.4導向裝置……………………………………25
3.3夾緊方案的確定………………………26
3.3.1夾緊裝置的確定……………………………26
3.3.2夾緊力的確定………………………………27
3.3.3油缸的選擇…………………………………29
3.4夾具體的設計…………………………29
4.結論………………………………………32
參考文獻……………………………………33
致謝………………………………………34
附錄………………………………………35
英語翻譯…………………………………36
緒論
組合機床是根據工件加工需要,以大量通用部件為基礎,配以少量專用部件組成的一種高效的專用機床。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法，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。組合機床的通用部件和標準件約占70-80%,這些部件是系列化的,可以進行成批生產.其余20-30%的專用部件是由被加工零件的形狀,輪廓尺寸,工藝和工序來決定,如夾具,主軸箱,刀具和工具等. 組合機床是一種自動化或半自動化的機床.無論是機械電氣或液壓電氣控制的都能實現自動循環.半自動化的組合機床,工人只要將工件裝夾好,按一下按鈕,機床即可自動進行加工,加工一個循環停止.自動化的組合機床,工人只要將工件放到料斗或上料架上,機床即可連續不斷的進行工作.由于通用部件已標準化和系列化，可根據需要靈活配置，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點，在大批、大量生產中得到廣泛應用，并可用來組成自動生產線。
組合機床一般用于加工箱體類或特殊形式的零件。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鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削端面、切削平面、切削內外螺紋以及加工圓和端面等。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，也可實現某些回轉體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。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IT7～6級，孔距精度可達O.03～O.02微米。
專用機床是隨著汽車工業的興起而發展起來的。在專用機床中某些部件因重復使用，逐步發展成為通用部件，因而產生了組合機床。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商，確定了組合機床通用部件標準化的原則，即嚴格規定各部件間的聯系尺寸，但對部件結構未作規定。
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。
30多年來，我國組合機床通用部件經歷了一個從無到有、從點到面、從低到高的逐步發展的歷史時期。進入90年代，組合機床行業加快發展，行業的整體實力和新產品的質量及水平有了顯著的提高。目前的現狀的是：a.組合機床制造技術由過去的以加工為主的單機及自動線想綜合成套方向轉化。b.組合機床的控制技術由傳統的程序控制技術向數控、計算機管理與監控方向發展。c.組合機床的開發設計手段由過去的人工設計，轉向計算機輔助設計。組合機床行業雖然取得了較大的進步與發展，但是，在制造技術高速發展的今天，由于基礎薄弱，從整體上看，與國外先進水平、與國內用戶的要求還存在著一定的差距，主要表現在：產品可靠性較差；可調可變性差；缺少必要的適應多品種加工的新品種；系列化、通用化、模塊化程度低，致使制造周期過長，滿足不了用戶要求。80年代以來，國外組合機床技術在滿足精度和效率要求的基礎上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發展。組合機床的加工精度、多品種加工的柔性以及機床配置的靈活多樣方面均有新的突破性發展，實現了機床工作程序軟件化，工序高度集中，高效短節拍和多種功能的自動監控。組合機床技術的發展趨勢是：①廣泛應用數控技術；②發展柔性技術；③發展綜合自動化技術；④進一步提高工序集中程度。設計師們在開展任何一種產品的設計時，都要運用自己的思維，力求創新，使產品具有較高的競爭性。
組合機床的設計思想是：①以組合機床的特點和特性為設計思想；②以用戶為目標的設計思想；③滿足產品批量大、高效自動化要求的設計思想；④組合機床應重視和加強技術配套工作；⑤重視提高機床的剛性，確保機床的工作穩定可靠；⑥從新型刀具、新材料的應用出發，提高切削用量，提高機床工作效率；⑦不斷提高組合機床的精度；⑧縮短機床的制造周期。組合機床的設計分為四個階段：①工藝方案的分析制訂；②機床配置型式和結構方案的分析確定；③組合機床總體設計；④組合機床的部件設計。
組合機床的設計，目前基本上有兩種方式：其一，是根據具體加工對象的特征進行專門設計，這是當前最普遍的做法。其二，隨著組合機床在我國機械行業的廣泛使用，廣大工人和技術人員總結出生產和使用組合機床的經驗，發現組合機床不僅在其組成部件方面有共性，可設計成通用部件，而且一些行業在完成一定工藝范圍內的組合機床是極其相似的，有可能設計為通用機床，這種機床稱為“專能組合機床”。這種組合機床不需要每次按具體加工對象進行專門設計和生產，而是設計成通用品種，組織成批生產，然后按被加工零件的具體需要，配以簡單的夾具及刀具，即可組成加工一定對象的高效率設備。
為了使組合機床能在中小批量生產中得到應用，往往需要應用成組技術，把結構和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工，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。
組合機床未來的發展將更多的采用調速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結構、縮短生產節拍；采用數字控制系統和主軸箱、夾具自動更換系統，以提高工藝可調性；以及納入柔性制造系統等。
本設計主要針對原有的S195機體左、右、后三個面上13個孔多工序加工、生產率低、位置精度誤差大的問題而設計的，從而保證孔的位置精度、提高生產效率，降低工人勞動強度。夾具部分的設計，首先，在完成對組合機床的總體設計并繪制出“三圖一卡”的基礎上，繪制夾具設計的裝配圖；夾具設計是組合機床設計中的重要部分，夾具設計的合理與否，直接影響到被加工零件的加工精度等參數。首先確定工件的定位方式，然后進行誤差分析，確定夾緊方式，夾緊力的計算，對夾具的主要零件進行結構設計。在夾具設計中，設計的主要思路是把原有的手動夾緊改為液壓夾緊方式，這樣設計主要優點是：液壓油油壓高、傳動力大，在產生同樣原始作用力的情況下，液壓缸的結構尺寸比氣壓小了許多，液壓油的不可壓縮性可使夾具剛度高，工作平穩、可靠，液壓傳動噪聲小，勞動條件比氣壓的好。解決了手動夾緊時夾緊力不一致、誤差大、精度低、工人勞動強度大等缺點。
整個設計過程是艱辛的，在設計過程中必須考慮各方面的問題。由于所學的知識只是一些最基本的機械常識，因此，在設計過程中，還要查閱大量的相關資料，以補充自己的不足之處。
首先，要有豐富的實踐經驗。整個設計，僅靠一些參考資料是遠遠不夠的，這樣設計出來的組合機床只是結構完美，外形美觀，但實用性差，在實習期間與企業工程技術人員共同討論，積累了一些寶貴的實踐經驗。
其次，運用兩年來所學的專業知識，針對現實中遇到的實際情況，做到舉一反三。整個設計過程不僅涉及到以前所學的知識，還涉及到一些新的概念，這就要求我們一邊溫習以前的知識，一邊還要學習新的知識，可以說，整個設計過程就是我們不斷復習和學習的過程。
第三，通過自身的努力，理論聯系實際，從合理性、經濟性、工藝性、實用性及對被加工零件的具體要求對現有機床進行研究和分析，找出可以進行改進的地方，通過反復推敲對比，擬訂較為合理的三面鏜孔組合機床的總體方案。
在設計過程中，由于組合機床大部分是由標準零件構成，另外一些非標準件盡量適應工廠的生產條件，使加工和維修方便，大大減少了設計工作量。
限于本人知識水平有限，又沒有工作的實踐經驗，本設計中定存在不到之處，敬請老師同學批評指正，提出寶貴意見，以便及時糾正。
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