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圖書分類號：
密 級：
畢業(yè)設計(論文)
變速箱上蓋組合機床設計
學生姓名
xxx
學院名稱
機電工程學院
專業(yè)名稱
機械設計制造及其自動化
指導教師
xxx
2012年
5月
25日
本科生畢業(yè)設計
摘 要
減速器箱體類零件是機器及其部件的基礎件，它將機器及其部件中的軸、軸承、套和齒輪等零件按一定的相互位置關系裝配成一個整體，并按預定傳動關系協調其運動。因此，減速器箱體的加工質量不僅影響其裝配精度及運動精度，而且影響到機器的工作精度、使用性能和壽命。其主要特點：形狀復雜、壁薄且不均勻，內部呈腔形，加工部位多，加工難度大，既有精度要求較高的孔系和平面，也有許多精度要求較低的緊固孔。因此，一般中型機床制造廠用于減速器箱體類零件的機械加工勞動量約占整個產品加工量的15%～20%。
對工件進行機械加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。為此，在進行機械加工前，先要將工件裝夾好。用夾具裝夾工件時，工件相對于道具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術水平的影響，使一批工件的加工極度趨于一致，穩(wěn)定的保證工件的加工精度。同時使用夾具裝夾工件方便、快捷，工件不需要劃線找正，可顯著的減少輔助工時，提高勞動生產率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切屑用量，提高勞動生產率；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機構，進一步提高勞動生產率。在批量生產中使用夾具后，由于勞動生產率的提高、使用技術等級較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯得降低了生產成本。夾具制造成本分攤在一批工件上。每個工件增加的成本時極少的，遠遠小于由于提高勞動生產率而降低的成本。工件批量愈大，使用夾具所取得的經濟效益就愈顯著。
關鍵詞：減速器箱體類零件，夾具，
Abstract
A part of the container kind is the basic matter of a machine and a part. That will choose an axis in the machine and the part, a bearing and a part of a cover and a gear as related assembly in the fixed mutual location, and is 1 of whole. It's transmitted by a schedule, and it's related to the movement of harmonization. Therefore the quality of the processing of a container doesn't just influence its precision of the assembly and precision of the movement and moreover influences the precision of the mechanical work, and the performance and the lifetime are used. Its main feature: The shape is complicated, a wall, it's thin and, I don't balance and present the interior with the shape of the accent, and there are a lot of parts of processing, and though the difficulty level of the processing finds a plane with a department in the hole where it's big and highly precise in the percentage, and is low in the percentage likewise, there is precision of much I ask to tighten a hole up. Therefore a manufacturing factory in a medium turnery is usually used for Labor of mechanical processing of a part of the container kind, and it accounts for 15%~20% of the processing amount of the whole product approximately.
Keywords: The feature of the part of the container kind, Fixture Features
xxx大學畢業(yè)設計(論文)
目 錄
摘 要 X
Abstract XI
1 緒論 1
1.1箱體類零件淺析 1
1.2 箱體類零件加工工藝特點 1
2組合機床設計 3
2.1組合機床的分類 3
2.1.1具有固定夾具的單工位組合機床 3
2.1.2具有移動夾具的多工位組合機床 4
2.1.3轉塔式組合機床 4
2.2組合機床的通用部件 5
2.2.1通用部件的分類 5
2.2.2通用部件的型號、規(guī)格及配套關系 6
2.3影響機床精度因素 6
2.3.1加工精度的影響 6
2.3.2工件結構狀況影響 6
2.3.3生產率的影響 7
2.3.4現場條件的影響 7
3.組合機床的“三圖一卡”的編制 8
3.1被加工零件圖 8
3.2加工示意圖 8
3.2.1在加工示意圖要標注的內容 9
3.2.2繪制加工示意圖的有關計算 9
3.3機床聯系尺寸圖 13
3.3.1選用動力部件 13
4夾具設計 16
4.1定位方案的選定 17
4.2夾具夾緊裝置的確定 18
4.2.1夾緊力的方向和作用點的確定 18
4.2.2夾緊力大小的估算 18
4.2.3夾緊機構及元件的選擇 20
4.3夾具體的設計 21
參考文獻 22
致 謝 24
II
本科生畢業(yè)設計
1 緒論
1.1箱體類零件淺析
我國摩托車工業(yè)經過二十多年的飛躍發(fā)展，取得了長足的進步，已成為國民經濟中的重要一環(huán)，尤其在1993年就以367.49萬輛的產量首次超過摩托車王國——日本，成為世界頭號摩托車生產大國，1997年則突破1000萬輛大關，達1003.7萬輛。截止2005年，我國摩托車產量連續(xù)12年位居世界第一。然而，我國雖是世界摩托車生產第一大國，但不是世界摩托車的強國。我國摩托車的產品質量與歐、美、日等摩托車強國相比，特別是可靠性方面，仍有相當大的差距。摩托車行業(yè)面臨著開發(fā)能力低、產品同質化嚴重、中小排量技術欠缺、知識產權意識尚待提高等諸多問題。
目前我國摩托車主要集中在50mL、70mL、80mL、90mL、100mL、110mL、125mL、150mL等幾款中小排量車型上，而250mL、350mL、400mL、750mL以上中高排量車型很少，有的甚至是空缺。這說明我國摩托車生產技術水平只限于中、小排量低速車上，而且過于集中。例如，某些型號的跨式車用發(fā)動機（如CG125款挺桿機型），全國竟然有256種型號與其外觀相似，簡單重復、千車一面、水平一般是我國摩托車品種的特點，真正有個性化且作為企業(yè)標記性的、有自主知識產權的產品寥寥可數，中、大排量及高速車的開發(fā)能力及成熟技術還沒有真正掌握，大排量摩托車一直被進口車所壟斷，這也是導致我國摩托車市場競爭過于激烈的一個重要原因。
減速器箱體的性能
要求具有高的輸出功率和良好的經濟性。
（1）提高發(fā)動機轉速，是提高發(fā)動機性能?的主要手段。
（2）提高發(fā)動機指示平均有效壓力，提高發(fā)動機扭矩。
（3）降低摩擦平均有效壓力。
（4）其他提高發(fā)動機性能的各項措施。
1.2 箱體類零件加工工藝特點
箱體類類零件的主要結構特點是：有一對和數對要求嚴、加工難度大的軸承支承孔；有一個或數個基準面及一些支承面；結構一般比較復雜，壁薄且壁厚不均勻；有許多精度要求不高的緊固用孔。
零件的主要技術要求是對孔和平面的精度和表面粗糙度的要求；支撐孔的尺寸精度、幾何形狀精度和表面粗糙度；孔與孔的軸線之間的相互位置精度（平行度、垂直度）；裝配基準面與加工時的定位基準面的平面度和表面粗糙；各支承孔軸線和平面基準面的尺寸精度、平行度和垂直度。這些技術要求是保證機器與設備的性能與精度的重要措施。
加工工藝的原則：
1） “先面后孔”的原則。先加工平面，后加工孔，是箱體零件加工的一般規(guī)律。
2） “粗精分開，先粗后精”。由于箱體類零件結構復雜，主要表面的精度要求高，為減少或消除粗加工時產生的切屑力、夾緊力和切屑熱對加工精度的影響，一般應盡可能把粗精加工分開，并分別在不同機床上進行。至于要求不高的平面，則可將粗精兩次進給安排在一個工序內完成，以縮短工藝過程，提高功效。
3） 主要表面加工方法的選擇。主要加工表面為平面和軸承支承孔。平面的粗加工和半精加工，主要采用刨削和銑削。銑削的生產率比刨削高，在成批和大量生產中，多采用銑削。平面的精加工多用磨削。上的軸承支承孔，一般采用鉆--擴--粗鉸--精鉸或鏜--半精鏜--精鏜的加工方案進行加工。前者用于加工直徑較小的孔，后者用于加工直徑較大的孔。
2組合機床設計
2.1組合機床的分類
根據所選用的通用部件的規(guī)格大小以及結構和配置形式等方面的差異，將組合機床分為大型組合機床和小型組合機床兩大類。習慣上滑臺臺面寬度大于250mm的為大型組合機床，滑臺臺面寬度小于250mm的為小型組合機床。
根據組合機床的配置形式，可將其分為具有固定夾具的單工位組合機床、具有移動夾具的多工位組合機床和轉塔式組合機床三類。
2.1.1具有固定夾具的單工位組合機床
單工位組合機床特別適用于加工大、中型箱體類零件。在整個加工循環(huán)中，家具和工件固定不動，通過動力部件使刀具從單面、雙面或多面對工件進行加工。這類機床加工精度較高，但生產率較低。
按照組成部件的配置形式及動力部件的進給方向，單工位組合機床又分為臥式、立式、傾斜式和復合式四種類型。
a 臥式組合機床
臥式組合機床的刀具主軸水平布置，動力部件沿水平方向進給，按加工要求的不同，可配置成單面、雙面或多面的形式。本題目選用單面即可。
b 立式組合機床
立式組合機床的道具主軸垂直布置，動力部件沿垂直方向進給。一般只有單面配置一種形式。
c 傾斜式組合機床
傾斜式組合機床的動力部件傾斜布置，沿傾斜方向進給。可配置成單面雙面或多面的形式，以加工工件上的傾斜表面。
d 復合式組合機床
復合式組合機床是臥式、立式、傾斜式兩種或三種形式的組合。
2.1.2具有移動夾具的多工位組合機床
多工位組合機床的夾具和工件可按預定的工作循環(huán)，作間歇的移動或轉動，以便依次在不同工位上對工件進行不同的工位加工。這類機床生產率高，但加工精度不如單工位組合機床，多用于大批量生產中對中小型零件的加工。
按照夾具和工件的輸送方式不同，可分為移動工作臺式、回轉工作臺式、中央立柱式和鼓輪式四種類型。
a 移動工作臺組合機床
移動工作臺組合機床可以先后在兩個工位上從兩面對工件進行加工，夾具和工件可隨工作臺直線移動來實現工件的變換。
b 回轉工作臺組合機床
回轉工作臺組合機床在每一個工位上可以同時加工一個活幾個工件，其上的夾具和工件安裝在繞垂直軸線回轉的回轉工作臺上，并隨其作周期轉動來實現工件的換位。由于這種機床適宜于對中小型工件進行多面、多工序加工，具有專門的裝卸工位，使裝卸工件的輔助時間和機動時間重合，所以不能獲得較高的生產率。
c 中央立柱式組合機床
中央立柱式組合機床上的夾具和工件安裝在繞垂直軸線回轉的環(huán)形回轉工作臺上，并隨其做周期轉動以實現工位的變換。在環(huán)形回轉工作臺周圍以及中央立柱上均可布置動力部件，在各個工位上，對工件進行多工序加工。
d 鼓輪式組合機床
鼓輪式組合機床上的夾具和工件安裝在繞水平軸線回轉的鼓輪上，并作周期轉動以實現工位的變換。在鼓輪的兩端布置動力部件，從兩面對工件進行加工。
2.1.3轉塔式組合機床
轉塔式組合機床的特點是幾個多軸箱安裝在轉塔回轉工作臺上，各個多軸箱依次轉到加工位置對工件進行加工。按多軸箱是否作進給運動，可將這類機床分為兩類：
a 只實現主運動的轉塔式多軸箱組合機床
多軸箱安裝在轉塔回轉工作臺上，主軸由電動機通過多軸箱的傳動裝置帶動作旋轉主運動；工件安裝在滑臺的回轉工作面上（如果不需要工件轉位時，可直接安裝在滑臺上），由滑臺帶動作進給運動。
b 既實現主運動又可隨滑臺作進給運動的轉塔式多軸箱組合機床
這類機床的工件固定不動（也可作周期轉位），轉塔式多軸箱安裝在滑臺上并隨滑臺作進給運動。
轉塔式組合機床可以完成一個工件的多工序加工，因而可減少機床臺數和占地面積，適宜于中、小批量生產。
綜合上述組合機床分類介紹及各自功用，在結合本題目所要求設計的組合機床特點初步選取單工位的臥式組合機床。
2.2組合機床的通用部件
組合機床的通用部件是組合機床的基礎。部件通用化程度的高低標志著組合機床技術的水平。在組合機床設計中，選擇通用部件是重要內容之一。
2.2.1通用部件的分類
按通用部件在組合機床上的作用可分為下列幾類：
a 動力部件
動力部件是組合機床的主要部件，它為刀具提供主運動和進給運動。動力部件包括動力滑臺及其相配套使用的動力箱和各種單軸頭，如銑削頭、鉆削頭、鏜孔車斷面頭等，其他部件均以選定的動力部件為依據來配套選用。
b 支承部件
支承部件是組合機床的基礎部件，他包括側底座、立柱、立柱底座和中間底座等，用于支承和安裝各種部件。組合機床個部件之間的相對位置精度、機床的剛度主要由支承部件保證。
c 輸送部件
輸送部件用于帶動夾具和工件的移動和轉動，以實現工位的變換，因此，要求有較高的定位精度。輸送部件主要有移動工作臺和回轉工作臺。
d 控制部件
控制部件用于控制組合機床按預定的加工程序進行循環(huán)工作，它包括可編程控制器（PLC）、各種液壓元件、操縱板、控制擋鐵和按鈕臺等。
e 輔助部件
輔助部件包括用于實現自動夾緊工件的液壓或氣動裝置、機械扳手、冷卻和潤滑裝置、排屑裝置以及上下料的機械手等。
2.2.2通用部件的型號、規(guī)格及配套關系
按通用部件標準，動力滑臺的主參數為其工作臺面寬度，其他通用部件的主參數取與其配套的滑臺主參數來表示。
等效采用國際標準設計的“1字頭”通用部件，按精度分為：普通級、精密級和高精度級三種精度等級。
“1字頭”滑臺采用雙矩形閉式導軌，縱向用雙矩形的外側導向，斜鑲條調整導軌間隙；壓板與支承導軌組成輔助導軌副，防止傾覆力矩過大導致滑鞍（動導軌）與滑座（支承導軌）分離。這種導軌制造工藝簡單，導向精度高，剛度好。滑座導軌材料有兩種，分別在型號后加A、B以區(qū)別，A表示滑座導軌材料為HT300，高頻淬火，淬火硬度為42—48HRC；B表示滑座為鑲鋼導軌，淬火硬度為48HRC以上。
2.3影響機床精度因素
通常，在確定工藝方案的同時，也就大體上確定了組合機床的配置形式和結構方案。但是還要考慮下列因素的影響。
2.3.1加工精度的影響
工件的加工精度要求，往往影響組合機床的配置形式和結構方案，例如，加工精度要求高時，應采用固定夾具的單工位組合機床，加工精度要求低時，可采用移動夾具的多工位組合機床；工件各孔間的位置精度要求高時，應采用在同一工位上對各孔同時精加工的方法；工件各孔同軸度要求高時，應單獨采用精加工等。
2.3.2工件結構狀況影響
工件的形狀、大小和加工部位的結構特點，對機床的結構方案也有一定的影響。例如，對于外形尺寸和重量較大的工件，一般采用固定夾具的單工位組合機床，對多工序的中小型零件，則宜采用移動夾具的多工位組合機床；對于大直徑的深孔加工，宜采用具有剛性主軸的立式組合機床等。
2.3.3生產率的影響
生產率往往是決定采用單工位組合機床、多工位組合機床還是組合機床自動線的重要因素。例如，從其他因素考慮應采用單工位組合機床，但由于滿足不了生產率的要求，就不得不采用多工位組合機床，甚至自動線來進行加工。而在多工位組合機床時，還要考慮：工位數不超過23個，并能滿足生產率要求時，應選用移動工作臺式組合機床；工位數超過4個時才選用回轉工作臺或鼓輪式組合機床。
2.3.4現場條件的影響
使用組合機床的現場條件對組合機床的結構方案也有一定的影響。例如使用單位的氣候炎熱，車間溫度過高，使用液壓傳動機床不夠穩(wěn)定，則宜采用機械傳動的結構形式；使用單位刃磨刀具、維修、調整能力以及車間布置得情況，都將影響組合機床的結構方案。
3.組合機床的“三圖一卡”的編制
根據前幾章分析和指定的機床工藝方案及機床的配置型式結構方案下面用圖紙的表達形式—三圖一卡設計，來表示組合機床的總體設計。其內容包括：
繪制被加工零件圖、加工示意圖、機床聯系尺寸圖，編制生產率計算卡。
3.1被加工零件圖
被加工零件圖是根據選定的工藝方案，表明零件的形狀、尺寸、硬度、以及在所設計的組合機床上完成的工藝內容和所采用的定位基準、夾壓點的圖紙。是組合機床設計的主要依據，也是制造、驗收和調整機床的重要技術條件。
1.在被加工零件圖上標注的內容有：
1）加工零件的形狀、主要輪廓尺寸和本機床要加工部位的尺寸、精度 、表面粗燥度、形位精度等技術要求，以及對上道工序的技術要求等。
2）本工序所選定的定位基準，夾緊部位及夾緊方向。
3）被加工零件的名稱、編號、材料、硬度及被加工部位的加工余量等。
2、繪制被加工零件工序圖的一些規(guī)定
（1）除加工部位用粗實線畫外，其余部位用細實線繪制。定位基準、夾緊部位、夾緊方向等需用符號表示；本道工序保證的尺寸、角度等，均在尺寸下畫橫線標出
（2）注明零件對機床加工提出的某些特殊要求，如對精鏜孔機床應注明是否允許留有退刀痕跡。
（3）各加工部位的位置尺寸，應由定位基準標起。當定位基準與設計基準不重合時應進行換算。
（4）對各加工部位的位置尺寸當為不對稱公稱公差尺寸時，換算為對稱公差尺寸即使名義尺寸位于公差帶的中央。
遵循繪制被加工零件圖的規(guī)定畫出零件圖見附錄CAD圖。
3.2加工示意圖
加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖案上的反應，表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)等，使刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設計選擇動力部件的主要依據，是整臺組合機床布局形式的原始要求，也是調整機床和刀具所必需的重要技術文件。
3.2.1在加工示意圖要標注的內容
（1）機床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。
（2）工件、夾具、刀具及多軸箱之間的相對位置及其聯系尺寸。
（3）主軸的結構類型、尺寸及外伸長度；刀具類型、數量和結構尺寸；導向裝置、攻螺紋靠模裝置的結構尺寸；刀具與導向裝置的配合，刀具、主軸之間連接方式。
3.2.2繪制加工示意圖的有關計算
加工示意圖繪制之前，應進行刀具、導向裝置的選擇以及切削用量、轉矩、進給力、功率和有關聯系尺寸計算。
（1）刀具的選擇
選擇刀具，應考慮工藝要求與加工尺寸精度、工件材質、表面粗糙度及生產率的要求。只要條件允許應盡量選用標準刀具。為了提高工序集中程度或滿足精度要求，可以采用復合刀具。
（2）初定切削用量
切削用量是指切削速度、進給量、背吃刀量等三個切削要素。它們表示切削過程中切削運動的大小及刀具切入工件的程度，切削速度是切削刃的選定點相對于工件的主運動的瞬時速度，通常用Vc表示，單位為米/分或米/秒。進給量是工件或刀具的每一轉或每一往返行程的時間內，刀具與工件之間沿進給運動方向的相對位移，通常用f來表示，單位為毫米/轉或毫米/行程。背吃刀量是指通過切削刃基點并垂直于工件平面方向上測量的吃刀深ap，也就是工件待加工表面與已加工表面之間的垂直距離，習慣上也將背吃刀量稱為切削深度，通常用ap表示，單位為毫米 。
切削深度ap 選擇原則是根據工件的加工余量來決定的，選擇是應考慮：a 在留下精加工及半精加工余量后，粗加工應盡可能將剩下的余量一次切除以減少走刀次數；b如果工件余量過大，或機床動力不足而不能將粗切削余量一次切除，也應將第一次走刀的切削深度盡可能取大些；c 當沖擊負載較大，或工藝系統(tǒng)剛性較差時，應適當減少切削深度；d 一般精切時，可取ap=0.05~0.8毫米，半精加工時可取ap=1.0~3.0毫米 。
進給量f的選擇是主要是根據切削力及加工表面粗糙度：粗加工時，加工表面粗糙度要求不高，進給量主要受刀桿、刀片、工件及機床的強度和剛度所能承受的切削力的限制；半精切削及精切時，進給量主要受表面粗糙度要求的限制，刀具的副偏角愈小，刀尖圓弧半徑愈大，切削速度愈高，工件材料的強度愈大，則進給量可愈大 。
切削速度vc的選擇原則主要考慮切削加工的經濟性，必須保證刀具經濟壽命，同時切削負載不應超過機床的額定功率，通常的原則是：a 刀具材料的耐熱性好，切削速度可高些；b工件材料的強度、硬度高，或塑性太大或太小，切削速度均應取低些，c 加工帶外皮的工件時，應付適當降低速度；d要求得到較小的表面粗糙度時，切削速度應避開積屑瘤的生成速度范圍，對硬質合金刀具，可取較高的切削速度，對高速鋼刀具，常采用低速切削；e 斷續(xù)切削時，應取較低的切削速度；f 工藝系統(tǒng)剛性差時，切削速度應適當減小；h在切削速度最后確定之前，須驗算機床電動機的功率是否足夠 。
同一多軸箱上的刀具由于采用同一滑臺實現進給，多以各刀具的每分鐘進給量應該相等。因此，應按工件時間最長、負荷最重、刃磨較困難的所謂“限制性刀具”來確定；對于其他刀具，可以在這基礎上進行調整其每轉進給量，以滿足每轉進給量相同的要求。另外，在多軸箱傳動系統(tǒng)設計完畢、傳動齒輪齒數確定后，還要反過來調整初定的切削用量。
選擇切削用量時，應盡量使相鄰主軸轉速接近，以使多軸箱的傳動鏈簡單些。使用液壓滑臺時，所選的每分鐘進給量一般應比滑臺的最小進給量大50%，以保證進給穩(wěn)定。
表3 用高速鋼刀具擴孔的切削用量
加工直徑
切削用量
擴通孔
锪沉孔
V(mm/min)
S0/(mm/r)
V(mm/min)
S0/(mm/r)
1015
1018
0.150.2
0.150.2
1625
0.20.25
0.150.3
2640
0.250.3
812
0.150.3
4060
0.30.4
0.150.3
60100
0.40.6
0.150.3
綜上：根據本題目加工情況最終加工完成：（局部）
（1）M16（公稱直徑為10mm）螺孔，首先鉆孔φ14mm
f=0.220.26,取f=0.25mm/r;
(見《機械加工工藝手冊》表2.4-38及表3.1-36)
v=18m/min;
F=2413N;
M=6.426N.M
見《機械加工工藝手冊》表2.4-41
按機床選取=750（《機械加工工藝手冊》表3.1-36）
所以切削工時，
（2）鉆鉸擴4-φ8.5mm，凸臺上鉆2-M10*1.5孔攻螺紋一端面鉆鉸擴2-16孔另一端面鉆鉸擴4-16孔。因該工步能加工完后能直接保證精度,即加工完后即可滿足要求。
根據《機械加工工藝手冊》表2.4-52查得φ8.5孔時的進給量, ,根據機床規(guī)格選f=0.5mm/r。擴孔鉆擴孔時切削速度，確定為 （為用鉆頭鉆同樣尺寸實心孔時的切削速度。）
故v=0.4×30m/min=12m/min ;
按機床選取：=195；實際切削速度：
由《機械加工工藝手冊》表2.5-7，
切削時間
其中，取4
3 故
（3）確定切削轉矩、軸向力和切削功率 （局部）
確定切削轉矩、軸向力和切削功率是為了分別確定主軸及其他傳動件尺寸、選擇滑臺及設計夾具、選擇主電動機（一般是選擇動力箱盒驅動電動機）提供依據。
本題目是采用高速鋼直柄麻花鉆，所以：
采用高速鋼鉆頭鉆孔時:
軸向切削力：
F=26Df0.8HB0.6=26×10×0.250.8×4500.6=1635N
切削轉矩：
T=10D1.9f0.8HB0.6=10×101.9×0.250.8×4500.6=4178N.mm
切削功率：
Kw
D：鉆頭直徑（mm）
f:每轉進給量（mm/r）
v:切削速度（m/min）
HB:材料硬度，[HB]一般取HB的最大值450。
采用高速鋼擴孔時：
F=9.2f0.4t1.2HB0.6
T=31.6Dt0.75f0.8HB0.6
式中t——背吃刀量深度（mm）
另外：刀具的耐用度在60～120min左右（由于采用的是硬質合金麻花鉆）。
用以上公式計算出主軸箱上各刀具主軸的軸向切削力后，求出多軸加工的總的軸向力：=++……+=3F=3×1635=4905N。
（4）計算主軸直徑
強度條件下45鋼質主軸的直徑為
剛度條件下的主軸直徑為
其中：d為軸直徑
T為軸所承受的轉矩
為許用剪切應力；45鋼=31Mpa(《機械制造裝配設計》P136)
B為系數，當材料的剪切彈性模量G=8.1×104MPa，剛性主軸=0.5。/m，B=1.984；傳動軸=1。/m，B=1.638（《機械加工工藝手冊》和《機械制造裝備設計》 P136）
查閱《機械加工工藝手冊》和《機械加工工藝師手冊》。
3.3機床聯系尺寸圖
機床聯系尺寸圖是用來表示機床的配置形式、機床各部件之間相對位置關系和運動關系的總體布局圖。它是進行多軸箱、夾具等專用部件設計的重要依據。
3.3.1選用動力部件
選用動力部件主要指選擇型號、規(guī)格合格的滑臺和動力箱。
（1）滑臺的選用
通常根據滑臺的驅動方式所需進給力、進給速度、最大行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺。初選1HY型液壓滑臺：
1）選擇動力滑臺及附屬部件
根據動力滑臺中，液壓滑臺與機械滑臺的優(yōu)缺點的比較：快進轉工進時，轉換位置精度較低且考慮到過載保護方面的原因，選擇液壓滑臺，根據計算求出總的切削力P=13600N，及液壓滑臺的主要技術性能比較，選擇1HY40系列液壓滑臺。
具體液壓滑臺的主要技術參數見下表：
型號
臺面
寬度
長度
行程
最大進給力
工進速度
快進移動速度
1
11
1HY40
400mm
800mm
400mm
630mm
20000n
12.5~500mm/min
8m/min
根據1HY40系列液壓滑臺，選擇該系列滑臺的附屬部件、支承部件以及配套設施部件，經過查《組合機床設計簡明手冊》可知，如下表所示：
部件
型號
立柱
滑臺側底座
立柱側底座
1HY40
1HY40m
1HY40G
1A
1B
11A
11B
400
630
1CL40
1CL40M
1CC401
1CC402
1CC401M
1CC402M
1CD401
1CD402
1CD401M
1CD402M
2）驅動方式的確定
參照通用部件對液壓滑臺和機械滑臺的性能特點比較，并結合前面分析的具體的加工要求、使用條件等來選用。
3）、確定進給速度
液壓滑臺是靠液壓系統(tǒng)中變量葉片泵供油，進口節(jié)流調速來實現液壓滑臺的工作進給速度在一定范圍內的無級調節(jié)。液壓在確定刀具的切削用量是所規(guī)定的工作進給速度應大于滑臺最小進給速度，1HY型滑臺為無級變速，工作進給速度為4～800mm/min范圍內快速移動速度為定值。則由前的軸向力選取滑臺的型號為 1HY40型。
4）、確定滑臺進程
由于滑臺的行程除保證足夠的工作行程外還應留有前備量和后備量。前備量的作用是使動力部件有一定的向前移動的余地，以彌補機床的制造誤差及刀具磨損后能向前調整，前備量一般取值范圍為10～20mm 本設計取前備量為20mm，后備量的作用是使動力部件有一定的向后移動的余地以方便裝卸刀具，后備量一般不小于40～50mm本設計取為50mm 所以總行程為：
工作行程+前備量+后備量=250+20+50=320mm
5）、多軸加工的總切削功率以及主驅動裝置的確定
確定單根主軸切削功率后，求出多軸加工的總切削功率
但是考慮到在加工過程中有功率損失，選效率為0.82，則總的需要的功率為：
未考慮功率損失前：==2.05
考慮到功率損失后：=2.5
則該主運動驅動裝置的選擇為：功率為3
選擇主電機功率為3的Y100L2-4型電動機，且該系列主傳動裝置具有通用化程度高、選配靈活，便于生產經營管理等優(yōu)點。其主要技術參數見下表：
主電機傳動型號
轉速范圍（r/min）
主電機功率（）
配套主軸部件型號
電機轉速
輸出轉速
Y100L2-4
1430
715
3
1TA32、1TA32M、1TZ32~1TG32
4夾具設計
對工件進行機械加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。為此，在進行機械加工前，先要將工件裝夾好。用夾具裝夾工件有下列優(yōu)點：
1) 能穩(wěn)定的保證工件的加工精度 用夾具裝夾工件時，工件相對于道具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術水平的影響，使一批工件的加工極度趨于一致。
2) 能提高勞動生產率 使用夾具裝夾工件方便、快捷，工件不需要劃線找正，可顯著的減少輔助工時，提高勞動生產率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切屑用量，提高勞動生產率；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可采用高效夾緊機構，進一步提高勞動生產率。
3) 能擴大機床的使用范圍
4) 能降低成本 在批量生產中使用夾具后，由于勞動生產率的提高、使用技術等級較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯得降低了生產成本。夾具制造成本分攤在一批工件上。每個工件增加的成本時極少的，遠遠小于由于提高勞動生產率而降低的成本。工件批量愈大，使用夾具所取得的經濟效益就愈顯著。
夾具上的各種裝置和元件通過夾具體連接成一個整體。因此，夾具體的形狀及尺寸取決于夾具上各種裝置的布置及夾具于機床的連接。對于夾具體有以下幾點要求：
1) 有適當的精度和尺寸穩(wěn)定性 夾具體上的重要表面，應有適當的尺寸和形狀精度，它們之間應有適當的位置精度。
2) 有足夠的強度和剛度 加工過程中，夾具體要承受較大的切屑力和夾緊力。為保證夾具體不產生不允許的變形和震動，夾具體應有足夠的強度和剛度。
3) 結構工藝性好 夾具體應便于制造、裝配和檢驗。鑄造夾具體上安裝各種元件的表面應鑄出凸臺，以減少加工面積。夾具體結構形式應便于工件的裝卸。
4) 排屑方便 切屑多時，夾具體上應考慮排屑結構。
5) 在機床上安裝穩(wěn)定可靠 夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上相應表面的接觸或配合實現的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應盡量低，重心越高則支撐面應越大；夾具底面四邊應凸臺，使夾具體的安裝基面與機床的工作臺面接觸良好。
經過與指導老師的協商，決定設計第45工序—鉆模夾具，本夾具用于專用二十三軸鉆鏜床機床上。
4.1定位方案的選定
該零件的定位方案我選擇的是一面兩孔定位方式。這種定位方式在減速器箱體、杠桿、蓋板等類零件的加工中用的很廣。工件的定位面一般是加工過的精基面，兩定位孔可能是工件上原有的，也可能是專為定位需要而設置的工藝孔。
當工作部分直徑D<3mm時采用小定位銷（JB/T 8014.1－1999），夾具體上應有沉孔，使定位銷圓角部分沉入孔內而不影響定位。大批量生產時，應采用可換定位銷（JB/T 8014.3－1999）。工作部分的直徑，可根據工件的加工要求和安裝方便，按g5、g6、f6、f7制造，與夾具體配合為H7/r6或H7/n6，襯套外徑與夾具體配合為H7/h6，其內徑與定位銷配合為H7/h6或H7/h5。當采用工件上孔與端面組合定位時，應該加上支承墊板或支承墊圈。如圖4.1。具體的尺寸見圖4.2.A型定位銷為圓柱定位銷，B型定位銷為菱形定位銷。
圖4.1
4.2夾具夾緊裝置的確定
4.2.1夾緊力的方向和作用點的確定
(1) 夾緊力的方向，主要夾緊力的方向一般應垂直于主要定位基準，當夾緊力和切削力，重力同方向時，需要的夾緊力最?。煌耆媚Σ亮砜朔邢髁椭亓r，所需的夾緊力最大。因此本設計的夾緊力方向應正好和重力方向平行。
(2) 夾緊力的作用點，夾緊力的作用點應在支承點上，或在幾個支承點所組成的平面內。在多點夾緊時，如果平緊點在支承面之外，應采用聯動夾緊機構，以保證各點的夾緊力同時均勻地作用到工件上。夾緊力的作用點應選在工件剛性最好的部位，否則應設置輔助支承，夾緊力的作用點應靠近切削部位。
(3)夾緊力的大小，夾緊力的大小應根據所需夾緊力最大時的加工位置來決定，并分析此時受力情況，然后進行計算。為了安全應將計算值的安全系數(一般取2~3)作為所需要的夾緊力。
4.2.2夾緊力大小的估算
加工過程中，工件受到切屑力、離心力、慣性力及重力的作用。理論上，夾緊力的作用應與上述力的作用平衡；而實際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機構的傳遞效率等有關。而且，切削力的大小在加工過程中是變化的，因此，夾緊力的計算是個很復雜的問題，只能進行粗略的估算。估算時應找出對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需的夾緊力。
由《機床夾具設計手冊》上提供的公式：
式中 --實際所需夾緊力（N）；
--在一定條件下，由靜力平衡計算出的理論夾緊力（N）；
K—安全系數。
安全系數K可按下式計算：
取
則
確定:
根據《機床夾具設計手冊》P32表1-2-3
刀具材料為硬質合金
Pz=902ts0.75Kp；
Py=530t0.9s0.75Kp；
Px=451ts0.4Kp；
式中，Pz——圓周切削分力（N）；
Py——徑向切削分力（N）；
Px——軸向切削分力（N）；
s--每轉進給量（mm）；
t—切削深度（mm）；
--考慮工件材料機械性能的系數；
--考慮刀具幾何參數的系數。
查表1-2-4，得，Kmp=（）n
Kmp——考慮工件材料機械性能的系數；
KmpKpKpKpKrp——考慮刀具幾何參數的系數；
計算Pz時，n取0.4；計算Py時，n取0.4； 計算Px時，n取0.4.
計算Pz時，Kp=1.0， Kp =1.0， Kp =1.0，， Krp=1.0；
計算Py時，Kp=1.0， Kp = 1.0， Kp=0.75， Krp=1.07；
計算Px時，Kp=1.0， Kp =1.0， Kp=1.07， Krp=1.07；
取s=1mm, t=1mm
算得： Pz = 991.4(N )
Py =467(N)
Px =397.8（N）
夾緊力一般為估算，考慮X、Y方向的摩擦，所以在Z方向的力約為：4000（N）。
由公式，算得所要的夾緊力為12168（N）。
4.2.3夾緊機構及元件的選擇
本零件夾緊采用液壓機構，夾緊機構如圖4.3：
圖4.3
（1） 材料：45按《優(yōu)質碳素結構鋼鋼號和一般技術條件》。
（2） 熱處理：HRC35～40。
（3） 細牙螺母的支承面對螺紋軸心線的垂直度按GB1184-80《形狀和位置公差》附錄一表3規(guī)定的9級公差。
（4） 其他技術條件按GB2259-80《機床夾具零件及技術條件》。
螺母規(guī)格：56-76-M16×1.5。
螺栓為活節(jié)螺栓，規(guī)格為：M16×240或M16×220（GB798-76）。
根據《機械設計》上對緊螺栓聯接的強度計算，有：
根據上述計算，此夾緊方案符合要求。
4.3夾具體的設計
夾具上的各種裝置和元件通過夾具體連接成一個整體。因此，夾具體的形狀及尺寸取決于夾具上各種裝置的布置及夾具與機床的連接。在設計夾具時對夾具體有以下幾個方面的要求：
1） 有適當的精度和尺寸穩(wěn)定性。夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀或導向元件的表面以及夾具體的安裝基面等，應有適當的尺寸和形狀精度，它們之間應有適當的位置精度。為使夾具體尺寸穩(wěn)定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。
2） 有足夠的強度和剛度。加工過程中，夾具體要承受較大的切削力和夾緊力。為保證夾具體不產生不允許的變形和震動，夾具體應有足夠的強度和剛度。因此夾具體需要有一定的壁厚，鑄造和焊接夾具體常設置加強肋，或在不影響工件裝卸的情況下采用框架式夾具體。
3） 結構工藝性好。夾具體應便于制造、裝配和檢驗。鑄造夾具體上安裝各種元件的表面鑄出凸臺，以減少加工面積。夾具體毛面與工件之間應留有足夠的間隙。夾具體結構形式應便于工件的裝卸，分為開式結構，半開式結構，框架式結構等。
4） 排泄方便。切屑多時，夾具體上應考慮排屑結構。
5） 在機床上安裝穩(wěn)定可靠。夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上相應表面的接觸或配合實現的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應盡量低，重心越高則支撐面應越大;夾具底面四邊應凸出，使得夾具的安裝基面與機床的工作臺面接觸良好。
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致 謝
在這次畢業(yè)設計中，從剛開始的毫無頭緒，到最后的順利完工，一路走來頗為艱辛。在此，要十分感謝老師對我的教導，從開始的給課題，到后來的修改，找不足，再修改，再找不足等等……。感謝老師給了我十分大的幫助，不但及時地發(fā)現我的不足之處，還給出正確的指導。
通過這次的畢業(yè)設計，我能比較全面的綜合運用機械加工工藝及機床夾具設計的理論和實踐知識，能根據被加工零件的技術要求，運用零件制造的基本工藝路線和方法，學會擬訂機床的加工工藝路線，完成箱體的加工、夾具的結構設計，并且對有關手冊、規(guī)范、圖表等技術資料有了一定的熟悉，也重新鞏固了識圖、制圖和編寫技術文件等的基本技能。更加全面的復習了機械方面的專業(yè)知識，加強鍛煉獨立思考的能力和自己動手的能力。綜合運用機械制造工藝學課程和其它相關課程的知識,分析和解決機械加工問題,進一步鞏固、加深和拓寬所學的知識。在這一過程中，我不僅學會了如何完整地設計出一個符合要求的夾具，還學會了一種方法一種態(tài)度：一種獨立分析和解決問題的方法，一種面對困難從容不迫的態(tài)度, 增強和提高從事機械加工工作的自信心。
因此，還要感謝老師授這一路上的譖譖教誨，使這大學里最后一次設計能夠順利成功的完成， 這與老師的幫助與指導是分不開的。
由于本人水平有限，經驗不足，設計中難免存在錯誤疏忽之處，希望各位老師能予批評和指出。
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