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無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）
1 緒論
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要,以大量通用部件為基礎(chǔ),配以少量專用部件組成的一種高效的專用機(jī)床。組合機(jī)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(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。組合機(jī)床的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占70-80%,這些部件是系列化的,可以進(jìn)行成批生產(chǎn).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(jī)床是一種自動化或半自動化的機(jī)床.無論是機(jī)械電氣或液壓電氣控制的都能實現(xiàn)自動循環(huán).半自動化的組合機(jī)床,工人只要將工件裝夾好,按一下按鈕,機(jī)床即可自動進(jìn)行加工,加工一個循環(huán)停止.自動化的組合機(jī)床,工人只要將工件放到料斗或上料架上,機(jī)床即可連續(xù)不斷的進(jìn)行工作.由于通用部件已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用來組成自動生產(chǎn)線。
組合機(jī)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(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進(jìn)給運動來實現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削端面、切削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運動，也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)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(jì)70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05毫米／1000毫米，表面粗糙度可低達(dá)2.5～0.63微米；鏜孔精度可達(dá)IT7～6級，孔距精度可達(dá)O.03～O.02微米。
專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。最早的組合機(jī)床是1911年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。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(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結(jié)構(gòu)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(jī)床提供主運動和進(jìn)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(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)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(zhuǎn)工作臺、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺、分度鼓輪和往復(fù)移動工作臺等。
控制部件是用以控制機(jī)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。
30多年來，我國組合機(jī)床通用部件經(jīng)歷了一個從無到有、從點到面、從低到高的逐步發(fā)展的歷史時期。進(jìn)入90年代，組合機(jī)床行業(yè)加快發(fā)展，行業(yè)的整體實力和新產(chǎn)品的質(zhì)量及水平有了顯著的提高。目前的現(xiàn)狀的是：a.組合機(jī)床制造技術(shù)由過去的以加工為主的單機(jī)及自動線想綜合成套方向轉(zhuǎn)化。b.組合機(jī)床的控制技術(shù)由傳統(tǒng)的程序控制技術(shù)向數(shù)控、計算機(jī)管理與監(jiān)控方向發(fā)展。c.組合機(jī)床的開發(fā)設(shè)計手段由過去的人工設(shè)計，轉(zhuǎn)向計算機(jī)輔助設(shè)計。組合機(jī)床行業(yè)雖然取得了較大的進(jìn)步與發(fā)展，但是，在制造技術(shù)高速發(fā)展的今天，由于基礎(chǔ)薄弱，從整體上看，與國外先進(jìn)水平、與國內(nèi)用戶的要求還存在著一定的差距，主要表現(xiàn)在：產(chǎn)品可靠性較差；可調(diào)可變性差；缺少必要的適應(yīng)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(jī)床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性發(fā)展，實現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化，工序高度集中，高效短節(jié)拍和多種功能的自動監(jiān)控。組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢是：①廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)；②發(fā)展柔性技術(shù)；③發(fā)展綜合自動化技術(shù)；④進(jìn)一步提高工序集中程度。設(shè)計師們在開展任何一種產(chǎn)品的設(shè)計時，都要運用自己的思維，力求創(chuàng)新，使產(chǎn)品具有較高的競爭性。
組合機(jī)床的設(shè)計思想是：①以組合機(jī)床的特點和特性為設(shè)計思想；②以用戶為目標(biāo)的設(shè)計思想；③滿足產(chǎn)品批量大、高效自動化要求的設(shè)計思想；④組合機(jī)床應(yīng)重視和加強(qiáng)技術(shù)配套工作；⑤重視提高機(jī)床的剛性，確保機(jī)床的工作穩(wěn)定可靠；⑥從新型刀具、新材料的應(yīng)用出發(fā)，提高切削用量，提高機(jī)床工作效率；⑦不斷提高組合機(jī)床的精度；⑧縮短機(jī)床的制造周期。組合機(jī)床的設(shè)計分為四個階段：①工藝方案的分析制訂；②機(jī)床配置型式和結(jié)構(gòu)方案的分析確定；③組合機(jī)床總體設(shè)計；④組合機(jī)床的部件設(shè)計。
組合機(jī)床的設(shè)計，目前基本上有兩種方式：其一，是根據(jù)具體加工對象的特征進(jìn)行專門設(shè)計，這是當(dāng)前最普遍的做法。其二，隨著組合機(jī)床在我國機(jī)械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人和技術(shù)人員總結(jié)出生產(chǎn)和使用組合機(jī)床的經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)組合機(jī)床不僅在其組成部件方面有共性，可設(shè)計成通用部件，而且一些行業(yè)在完成一定工藝范圍內(nèi)的組合機(jī)床是極其相似的，有可能設(shè)計為通用機(jī)床，這種機(jī)床稱為“專能組合機(jī)床”。這種組合機(jī)床不需要每次按具體加工對象進(jìn)行專門設(shè)計和生產(chǎn)，而是設(shè)計成通用品種，組織成批生產(chǎn)，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(shè)備。
為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。
組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機(jī)和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(jié)構(gòu)、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。
本設(shè)計主要針對原有的S195機(jī)體左、右、后三個面上13個孔多工序加工、生產(chǎn)率低、位置精度誤差大的問題而設(shè)計的，從而保證孔的位置精度、提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動強(qiáng)度。夾具部分的設(shè)計，首先，在完成對組合機(jī)床的總體設(shè)計并繪制出“三圖一卡”的基礎(chǔ)上，繪制夾具設(shè)計的裝配圖；夾具設(shè)計是組合機(jī)床設(shè)計中的重要部分，夾具設(shè)計的合理與否，直接影響到被加工零件的加工精度等參數(shù)。首先確定工件的定位方式，然后進(jìn)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(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。在夾具設(shè)計中，設(shè)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(shè)計主要優(yōu)點是：液壓油油壓高、傳動力大，在產(chǎn)生同樣原始作用力的情況下，液壓缸的結(jié)構(gòu)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(wěn)、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(qiáng)度大等缺點。
整個設(shè)計過程是艱辛的，在設(shè)計過程中必須考慮各方面的問題。由于所學(xué)的知識只是一些最基本的機(jī)械常識，因此，在設(shè)計過程中，還要查閱大量的相關(guān)資料，以補(bǔ)充自己的不足之處。
首先，要有豐富的實踐經(jīng)驗。整個設(shè)計，僅靠一些參考資料是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這樣設(shè)計出來的組合機(jī)床只是結(jié)構(gòu)完美，外形美觀，但實用性差，在實習(xí)期間與企業(yè)工程技術(shù)人員共同討論，積累了一些寶貴的實踐經(jīng)驗。
其次，運用兩年來所學(xué)的專業(yè)知識，針對現(xiàn)實中遇到的實際情況，做到舉一反三。整個設(shè)計過程不僅涉及到以前所學(xué)的知識，還涉及到一些新的概念，這就要求我們一邊溫習(xí)以前的知識，一邊還要學(xué)習(xí)新的知識，可以說，整個設(shè)計過程就是我們不斷復(fù)習(xí)和學(xué)習(xí)的過程。
第三，通過自身的努力，理論聯(lián)系實際，從合理性、經(jīng)濟(jì)性、工藝性、實用性及對被加工零件的具體要求對現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行研究和分析，找出可以進(jìn)行改進(jìn)的地方，通過反復(fù)推敲對比，擬訂較為合理的三面鏜孔組合機(jī)床的總體方案。
在設(shè)計過程中，由于組合機(jī)床大部分是由標(biāo)準(zhǔn)零件構(gòu)成，另外一些非標(biāo)準(zhǔn)件盡量適應(yīng)工廠的生產(chǎn)條件，使加工和維修方便，大大減少了設(shè)計工作量。
限于本人知識水平有限，又沒有工作的實踐經(jīng)驗，本設(shè)計中定存在不到之處，敬請老師同學(xué)批評指正，提出寶貴意見，以便及時糾正。
2 組合機(jī)床總體設(shè)計
組合機(jī)床加工刀具是借助于鉆模板和鉆模架，與通用機(jī)床及專用機(jī)床相比，它具有： 1、縮短設(shè)計制造周期；
2、投資少、成本低、經(jīng)濟(jì)效果好；
3、提高生產(chǎn)率。我國有一個柴油機(jī)廠做個這樣一個分析，由于用組合機(jī)床加工，生產(chǎn)率比用萬能機(jī)床提高了6—10倍。
4、工作可靠，便于維持，自動化程度高。
5、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，不要求技術(shù)高的操作工人。
6、便于產(chǎn)品更新，改變加工對象時，通用部件可重復(fù)使用，只廢掉專用部件。
生產(chǎn)類型分析
此次設(shè)計的三面粗鏜組合機(jī)床，用于粗鏜S195柴油機(jī)機(jī)體，屬于大批量生產(chǎn)。所以在設(shè)計時應(yīng)注意到盡量使加工簡單，但又不影響加工質(zhì)量。這是組合機(jī)床設(shè)計最重要的一步，工藝方案的制定正確與否，將確定機(jī)床能否達(dá)到重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、效率高、質(zhì)量好的要求，為使工藝方案先進(jìn)合理，我們認(rèn)真分析了S195柴油機(jī)機(jī)體工序圖，要求加工S195柴油機(jī)機(jī)體面加工，認(rèn)真分析總結(jié)設(shè)計制造使用單位和操作者豐富的實踐經(jīng)驗，基本確定機(jī)體在組合機(jī)床上能夠完成的工藝內(nèi)容及方法。
2.1 總體方案論證
本設(shè)計的加工對象為S195柴油機(jī)機(jī)體，材料是HT200,硬度170-220HBS。
2.1.1 工藝方案的擬定
A.本機(jī)床加工零件特點
該加工零件為S195柴油機(jī)機(jī)體，材料HT200，其硬度為170—220HBS。在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完畢。
B.本機(jī)床加工工序及加工精度
被加工零件在本組合機(jī)床上完成的工序及加工精度，是制定機(jī)床工藝方案的主要依據(jù)。
本機(jī)床加工零件的工序內(nèi)容：
鉆、擴(kuò)、鏜左面、右面、后面的孔，由本設(shè)備“S195柴油機(jī)機(jī)體三面粗鏜組合機(jī)床”完成，因此，本設(shè)備的主要功能是完成柴油機(jī)機(jī)體左、右、后三個面上13個孔的加工。具體加工內(nèi)容是：右側(cè)面：鏜曲軸孔Φ192、Φ75，擴(kuò)平衡軸孔2×Φ50，鉆凸輪軸孔Φ34；左側(cè)面：擴(kuò)平衡軸孔2×Φ50，凸輪軸孔Φ45，鉆起動軸孔Φ36，調(diào)速軸孔Φ24；后面：鏜缸套孔Φ115，Φ108，Φ107。位置公差為Φ0.30mm。粗糙度為：鏜孔，鉆、擴(kuò)。
本次設(shè)計技術(shù)要求:
a.機(jī)床應(yīng)能滿足加工要求，保證加工精度；
b.機(jī)床運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，便于維修、調(diào)整；
c.機(jī)床盡可能用通用件（中間底座可自行設(shè)計）以便降低制造成本；
d.機(jī)床各動力部件用電氣控制，液壓驅(qū)動。
2.1.2 機(jī)床配置型式的選擇
機(jī)床的配置型式主要有臥式和立式兩種。臥式組合機(jī)床床身由滑座、側(cè)底座及中間底座組合而成。其優(yōu)點是加工和裝配工藝性好，無漏油現(xiàn)象；同時，安裝、調(diào)試與運輸也都比較方便；而且，機(jī)床重心較低，有利于減小振動。其缺點是削弱了床身的剛性，占地面積大。立式組合機(jī)床床身由滑座、立柱及立柱底座組成。其優(yōu)點是占地面積小，自由度大，操作方便。其缺點是機(jī)床重心高，振動大。此外，S195柴油機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)為臥式長方體，從裝夾的角度來看，臥式平放比較方便，也減輕了工人的勞動強(qiáng)度。
通過以上的比較，考慮到臥式床身振動小，裝夾方便等優(yōu)點，選用臥式組合機(jī)床。
2.1.3 定位基準(zhǔn)的選擇
組合機(jī)床是針對某種零件或零件某道工序設(shè)計的。正確選擇定位基準(zhǔn)，是確保加工精度的重要條件，同時也有利于實現(xiàn)最大限度的集中工序。從而收到減少機(jī)床臺數(shù)的效果。
A.定位基準(zhǔn)的選擇
本機(jī)床加工為單工位加工，也就是一次安裝下進(jìn)行13個孔的的加工，其定位基準(zhǔn)選擇：機(jī)體的底面定位限制3個自由度，側(cè)面定位限制2個自由度，端面定位限制1個自由度，這種定位的特點是：
a.可以簡便地消除工件的六個自由度，使工件獲得可靠的定位；
b.能同時加工工件三個端面上的全部孔，即能高度集中工序，又有利于提高三端面孔的位置精度；
c.本定位基準(zhǔn)有利于保證柴油機(jī)機(jī)體的加工精度，使機(jī)床的許多部件實現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計制造周期、降低成本。
B.確定夾緊位置
在選擇定位基準(zhǔn)的同時，要相應(yīng)的決定夾壓位置，本設(shè)計采用液壓夾緊，夾緊部位為剛性較好的筋板上，即機(jī)體的上表面，目的為了減少機(jī)體夾緊變形誤差，應(yīng)注意的問題：
a.保證零件夾壓后的穩(wěn)定；
b.盡量減少和避免零件夾壓后變形。
2.1.4 滑臺型式的選擇
本組合機(jī)床采用的是液壓滑臺。與機(jī)械滑臺相比較，液壓滑臺具有如下優(yōu)點：在相當(dāng)大的范圍內(nèi)進(jìn)給量可以無級調(diào)速；可以獲得較大的進(jìn)給力；由于液壓驅(qū)動，零件磨損小，使用壽命長；工藝上要求多次進(jìn)給時，通過液壓換向閥，很容易實現(xiàn)；過載保護(hù)簡單可靠；由行程調(diào)速閥來控制滑臺的快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)，轉(zhuǎn)換精度高，工作可靠。但采用液壓滑臺也有其弊端，如：進(jìn)給量由于載荷的變化和溫度的影響而不夠穩(wěn)定；液壓系統(tǒng)漏油影響工作環(huán)境，浪費能源；調(diào)整維修比較麻煩。本課題的加工對象是S195柴油機(jī)機(jī)體左、右、后三個面上的13個孔，位置精度和尺寸精度要求較高，因此采用液壓滑臺。
由此，根據(jù)已定的工藝方案和機(jī)床配置形式并結(jié)合使用及修理等因素，確定機(jī)床為臥式三面單工位液壓傳動組合機(jī)床，液壓滑臺實現(xiàn)工作進(jìn)給運動，選用配套的動力箱驅(qū)動主軸箱鏜、擴(kuò)、鉆孔主軸。
2.2 確定切削用量及選擇刀具
2.2.1 選擇切削用量
對于13個被加工孔，采用查表法選擇切削用量，從[1]P130表6-11、P131表6-13、P132表6-15中選取。由于鉆孔的切削用量還與鉆孔深度有關(guān)，隨孔深的增加而逐漸遞減，其遞減值按[1]P131表6-12選取。降低進(jìn)給量的目的是為了減小軸向切削力，以避免鉆頭折段。鉆孔深度較大時，由于冷卻排屑條件都較差，是刀具壽命有所降低。降低切削速度主要是為了提高刀具壽命，并使加工較深孔時鉆頭的壽命與加工其他淺孔時鉆頭的壽命比較接近。擴(kuò)孔、鏜孔安表正常選取。
A.對右側(cè)面上4個孔的切削用量的選擇
a.平衡軸孔1～2 2×Φ50，通孔，l=17mm
由d＞40～60，硬度大于170～220HBS，選擇v=10～18m/min,f＞0.3～0.4mm/r,又d=50mm,取定v=15.7m/min,f=0.395mm/r,則由文獻(xiàn)[1]公式:
(2-1)
得:n=1000×15.7/50π=100r/min
b.曲軸孔3 Φ192，通孔，l=20mm
由于硬度大于170～220HBS，選擇v=35～50m/min,f＞0.4～1.5mm/r,又d=192mm,取定v=48m/min,f=0.51mm/r,
則n=1000×48/192π=80r/min
c.凸輪軸孔6 Φ34,通孔，l=26mm
由d＞22～50，硬度大于170～220HBS，選擇v=10～18m/min,
f＞0.25～0.4mm/r,又d=34mm,取定v=13.5m/min,f=0.31mm/r,
則n=1000×13.5/34π=130r/min
B.對左側(cè)面上5個孔的切削用量的選擇
a.平衡軸孔1～2 2×Φ50，通孔，l=18mm
由d＞40～60，硬度大于170～220HBS，選擇v=10～18m/min,
f＞0.3～0.4mm/r,又d=50mm,取定v=14.1m/min,f=0.385mm/r,
則n=1000×14.1/50π=90r/min
b.起動軸孔4 Φ36，通孔，l=30mm
由d＞22～50，硬度大于170～220HBS，選擇v=10～18m/min,
f＞0.25～0.4mm/r,又d=36mm,取定v=14.7m/min,f=0.27mm/r,
則n=1000×14.7/36π=130r/min
c.調(diào)速軸孔5 Φ24，通孔，l=34mm
由d＞22～50，硬度大于170～220HBS，選擇v=10～18m/min,
f＞0.25～0.4mm/r,又d=24mm,取定v=10.5m/min,f=0.25mm/r,
則n=1000×10.5/24π=140r/min
d.凸輪軸孔6 Φ45，通孔，l=26mm
由d＞40～60，硬度大于170～220HBS，選擇v=10～18m/min,
f＞0.3～0.4mm/r,又d=45mm,取定v=14.1m/min,f=0.35mm/r,
則n=1000×14.1/45π=100r/min
C.對后面上的孔的切削用量的選擇
缸套孔7 Φ115、Φ108為階梯孔、Φ107孔，通孔，l=27.5mm，l=30mm,
由于硬度大于170～220HBS，選擇v=35～50m/min,f＞0.4～1.5mm/r,又取d=115mm,取定v=35m/min,f=0.65mm/r,
則n=1000×35/115π=97r/min
(孔的編號見被加工零件工序圖)
2.2.2 計算切削力、切削扭矩及切削功率
根據(jù)文獻(xiàn)[1]表6-20中公式
鉆孔： (2-2)
(2-3)
(2-4)
擴(kuò)孔： (2-5)
(2-6)
鏜孔： (2-7)
(2-8)
(2-9)
(2-10)
式中， F—切削力（N）；T—切削轉(zhuǎn)矩（N·㎜）；P—切削功率（Kw）；
v—切削速度（m/min）；f—進(jìn)給量（mm/r）；D—加工（或鉆頭）直徑（mm）；
ap—切削深度（mm）（ap=1.25mm）；HB—布氏硬度，，在本設(shè)計中，， ，得HB=203。
由以上公式(2-2,2-3,2-4,2-5,2-6,2-7,2-8,2-9,2-10)分別可得：
右面 單根 3軸 Fz=1729.4N Fx=424.9N T=177582.0N·mm
P=1.356Kw
Fz=1729.4N Fx=424.9N T=64850.9N·mm
P=0.532Kw
1～2軸 F=201.0N T=6850.5N·mm P=0.070Kw
6軸 F=8396.0N T=76808.1N·mm P=0.997Kw
左面 單根 1～2軸 F=198.97N T=6711.4N·mm P=0.062Kw
4軸 F=7959.8N T=76837.9N·mm P=1.026Kw
5軸 F=4989.6N T=33531.1N·mm P=0.480Kw
6軸 F=191.5N T=5746.24N·mm P=0.059Kw
后面 單根 7軸 Fz=2674.4N Fx=497.5N T=119277.9N·mm P=1.529Kw
Fz=2674.4N Fx=497.5N T=112017.5N·mm P=1.442Kw
Fz=2674.4N Fx=497.5N T=110980.3N·mm P=1.425Kw
(軸編號與孔編號相對應(yīng))
總的切削功率：即求各面上所有軸的切削功率之和。
右面 Pw=1.356+0.070×2+0.997+0.532=3.025Kw
左面 Pw=0.062×2+1.026+0.480+0.059=1.689Kw
后面 Pw=1.529+1.442+1.425=4.396Kw
實際切削功率
根據(jù)[1]，P=(1.5～2.5)Pw,因為是多軸加工，故取定:
P右=1.5×3.025=4.538Kw
P左=2×1.689=3.378Kw
P后=1.5×4.396=6.594Kw
2.2.3 選擇刀具結(jié)構(gòu)
一臺機(jī)床刀具選擇是否合理，直接影響機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率及工作情況。
根據(jù)S195柴油機(jī)機(jī)體的三面加工尺寸精度、表面粗糙度，切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。所以粗加工機(jī)體的缸套孔Φ118H10、Φ111H8、Φ110H7,曲軸孔Φ195H7、Φ78H7的刀具采用硬質(zhì)合金組成的鏜刀；加工平衡軸孔２－Φ５２M7，凸輪軸孔Φ47H7的刀具采用高速鋼錐柄擴(kuò)孔鉆，加工調(diào)速軸孔Φ25V7,起動軸孔Φ37H7，凸輪軸孔Φ35H7的刀具采用高速鋼標(biāo)準(zhǔn)錐柄長麻花鉆。
2.3 組合機(jī)床總體設(shè)計—三圖一卡
2.3.1 被加工零件工序圖
被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設(shè)計的組合機(jī)床（或自動線）上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計研制合同外，它是組合機(jī)床設(shè)計的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗機(jī)床精度的重要文件。
2.3.2 加工示意圖
零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來。加工示意圖表示被加工零件在機(jī)床上的加工過程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機(jī)床各部件間的相對位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等。
A.刀具的選擇
刀具直徑的選擇應(yīng)與加工部位尺寸、精度相適應(yīng)?？?-Φ50、Φ45分別選擇刀具Φ50、Φ45的擴(kuò)孔鉆；孔Φ24、Φ36、Φ34分別選擇刀具Φ24、Φ36、Φ34的麻花鉆；孔Φ192、Φ75、Φ115、Φ108、Φ107分別選擇鏜刀刀具截面為B×B=16×16、20×20mm。
B.導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇
在組合機(jī)床加工孔時，除用剛性主軸的方案外，其尺寸和位置精度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來保證的。導(dǎo)向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。
a.本課題中加工的13個孔中，鉆、擴(kuò)孔的導(dǎo)向部分直徑較小，導(dǎo)向表面旋轉(zhuǎn)線速度均小于20m/min,所以導(dǎo)向裝置選用固定導(dǎo)套，且采用單導(dǎo)向。鏜孔導(dǎo)向直徑較大，旋轉(zhuǎn)線速度較高（大于20m/min）,采用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向（利于減輕磨損和持久保證精度），且采用雙導(dǎo)向。
b.導(dǎo)向參數(shù)的選擇：導(dǎo)套直徑、導(dǎo)向長度及導(dǎo)向套到工件端面距離，導(dǎo)向長度可按經(jīng)驗公式 L=(Z-3)d來確定。導(dǎo)向套端面至工件端面距離是為了排削方便，一般取1～1.5d 。
對于加工調(diào)速軸孔Φ24、凸輪軸孔Φ34、起動軸孔Φ36孔，選擇的導(dǎo)套尺寸分別為：D=35mm，D1=46mm，D2=45mm，l=55mm， l1=65㎜，配用的螺釘M8。
D=45mm, D1=56mm，D2=55mm，l=65mm， l1=75㎜，配用的螺釘M10。
D=55mm, D1=71mm，D2=70mm，l=75mm， l1=85㎜，配用的螺釘M10。
對于加工平衡軸孔Φ50，凸輪軸孔Φ45選擇的導(dǎo)套尺寸為：D=70mm，D1=90mm，D2=84mm， l=78mm，l1=94㎜，配用的螺釘M10。
D=62mm，D1=82mm，D2=76mm， l=78mm，l1=94㎜，配用的螺釘M10。
對于加工曲軸孔Φ192、Φ75，缸套孔Φ115、Φ108、Φ107選擇的導(dǎo)套分別為：內(nèi)滾式導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，外滾式導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。具體見加工示意圖。
C.確定主軸、尺寸、外伸尺寸
在該課題中，主軸用于鉆、擴(kuò)、鏜孔，選用滾珠軸承主軸及滾錐主軸。又因為浮動卡頭與刀具剛性連接，所以這些主軸屬于長主軸。故本課題中的主軸為滾珠、滾錐軸承長主軸。
根據(jù)由選定的切削用量計算得到的切削轉(zhuǎn)矩T，由文獻(xiàn)[1]公式:
(2-11)式中，d—軸的直徑（㎜）；T—軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（N·m）；
B—系數(shù)，本課題中主軸為非剛性主軸，取B=6.2。
由公式(2-11)可得：
軸3 d=40.25㎜
軸1～2 d=17.84㎜
軸6 d=32.64㎜
軸1～2 d=17.75㎜
軸4 d=32.64㎜
軸5 d=26.53㎜
軸6 d=17.07㎜
軸7 d=36.44㎜
考慮到安裝過程中軸的互換性、安裝方便等因素， 3軸、7軸軸徑取為60㎜； 1、2軸，6軸和5軸軸徑取為30mm；4軸，6軸軸徑取為35mm。
根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑，查[1]P44表3-6可得到主軸外伸尺寸及接桿莫氏圓錐號。主軸軸徑d=60㎜時，主軸外伸尺寸為：,L=135㎜；接桿莫氏圓錐號為4。主軸軸徑d=30㎜時，主軸外伸尺寸為：,L=115㎜；接桿莫氏圓錐號為3。主軸軸徑d=35㎜時，主軸外伸尺寸為：,L=115㎜；接桿莫氏圓錐號為3。
D.動力部件工作循環(huán)及行程的確定
a.工作進(jìn)給長度的確定
工作進(jìn)給長度，應(yīng)等于加工部位長度L（多軸加工時按最長孔計算）與刀具切入長度和切出長度之和。切入長度一般為5～10㎜，根據(jù)工件端面的誤差情況確定。鉆、擴(kuò)、鏜孔時切出長度按表3-7分別取為
10～15mm 5～10mm
計算。式中，d為鉆頭直徑。
三面加工孔的工作進(jìn)給長度為：
右主軸箱:一工進(jìn)Li=36+8+9=53,二工進(jìn)Li=7,左主軸箱：Li=L1+L+L2=34+6+15=55,后主軸箱：一工進(jìn)Li=30,Li=50，二工進(jìn)Li=10
b.快速進(jìn)給長度的確定
快速進(jìn)給是指動力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置。初步選定三個主軸箱上刀具的快速進(jìn)給長度分別為340㎜，225㎜和88㎜及122mm。
c.快速退回長度的確定
快速退回長度等于快速進(jìn)給和工作進(jìn)給長度之和。由確定的快速進(jìn)給和工作進(jìn)給長度可知，三面快速退回長度分別為400mm，280㎜， 300mm。
d.動力部件總行程的確定
動力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。三面的前備量均取40㎜，后備量分別取560mm，80㎜， 290mm。則總行程分別為1000mm，400㎜， 630mm .
E.選擇接桿、浮動卡頭
在鉆、擴(kuò)、鉸孔及倒角等加工孔時，通常都采用接桿（剛性接桿），因為主軸箱各主軸的外伸長度和刀具均為定植。為保證主軸箱上各刀具能同時到達(dá)加工終了位置需采用軸向可調(diào)動的接桿來協(xié)調(diào)各軸軸向長度，以滿足同時加工完成空的要求。同時鏜攏加工時采用浮動卡頭連接。
2.3.3機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖
A.選擇動力部件
a.動力滑臺型號的選擇
根據(jù)選定的切削用量計算得到的單根主軸的進(jìn)給力，按文獻(xiàn)[1]公式:
(2-12)式中，—各主軸所需的 向切削力，單位為N。
則根據(jù)公式(2-12)可得：
右主軸箱
左主軸箱
后主軸箱
實際上,為克服滑臺移動引起的摩擦阻力，動力滑臺的進(jìn)給力應(yīng)大于。又考慮到所需的最小進(jìn)給速度、切削功率、行程、主軸箱輪廓尺寸等因素，為了保證工作的穩(wěn)定性，由表5-1，左、右、后三面的液壓滑臺均選用1HY40IA，1HY40IIIA，1HY40IIA型。臺面寬400mm，臺面長800mm,行程長分別為400mm，1000mm，630mm?；_及滑座總高360mm,滑座長分別為1240mm，1840mm，1470mm。允許最大進(jìn)給力20000N，快速行程速度6.3m/min，工進(jìn)速度12.5～500mm/min。
b.動力箱型號的選擇
由切削用量計算得到的各主軸的切削功率的總和，根據(jù)文獻(xiàn)[1]公式:
(2-13)
式中, —消耗于各主軸的切削功率的總和（Kw）；
—多軸箱的傳動效率,加工黑色金屬時取0.8～0.9，加工有色金屬時取0.7～0.8；主軸數(shù)多、傳動復(fù)雜時取小值，反之取大值。本課題中，被加工零件材料為灰鑄鐵，屬黑色金屬，又主軸數(shù)量不多、傳動不復(fù)雜，故取。
右主軸箱：
則據(jù)公式(2-13)得:
左主軸箱：
則據(jù)公式(2-13)得:
后主軸箱：
則據(jù)公式(2-13)得:
根據(jù)液壓滑臺的配套要求，滑臺額定功率應(yīng)大于電機(jī)功率的原則，查文獻(xiàn)[1]表5-38得出動力箱及電動機(jī)的型號:
表2-1動力箱性能
動力箱型號
電動機(jī)型號
電動機(jī)功率(Kw)
電動機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)
輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min)
右主軸箱
1TD40V
Y132M2-6
5.5
960
480
左主軸箱
1TD40V
Y132M2-6
5.5
960
480
后主軸箱
1TD40II
Y132M-4
7.5
1440
720
c.配套通用部件的選擇
側(cè)底座1CC401，其高度H=560㎜，寬度B=600㎜，長度：I型L=1350㎜，II型L=1580mm，III型L=1950mm。
B.確定機(jī)床裝料高度H
裝料高度是指機(jī)床上工件的定位基準(zhǔn)面到地面的垂直距離。本課題中，工件最低孔位置，主軸箱最低主軸高度，所選滑臺與滑座總高，側(cè)底座高度，夾具底座高度，中間底座高度，綜合以上因素，該組合機(jī)床裝料高度取H=1000㎜。
C.確定主軸箱輪廓尺寸
主要需確定的尺寸是主軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度。主軸箱寬度B、高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按下式計算：
式中，b—工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（㎜）；
—最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（㎜）；
h—工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（㎜）；
—最低主軸高度（㎜）。
其中，還與工件最低孔位置（）、機(jī)床裝料高度（H=1000㎜）、滑臺滑座總高（）、側(cè)底座高度（）、滑座與側(cè)底座之間的調(diào)整墊高度（）等尺寸有關(guān)。對于臥式組合機(jī)床， h1要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦，本組合機(jī)床按式
計算，得： 。
,取，則求出主軸箱輪廓尺寸：
根據(jù)上述計算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸為B×H=630㎜×500㎜。
2.3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計算卡
單件工時3.674min/件
A.理想生產(chǎn)率Q（件/h）
理想生產(chǎn)率是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)（包括備品及廢品率）所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。用文獻(xiàn)
(2-14)
計算，式中， A—年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件），本課題中A=50000件；
—全年工時總數(shù)，本課題以兩班16小時計，則。
則據(jù)公式(2-14)得:
B.實際生產(chǎn)率Q1（件/h）
實際生產(chǎn)率是指所設(shè)計的機(jī)床每小時實際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。即文獻(xiàn)
(2-15)
式中，—生產(chǎn)一個零件所需時間（min）。
則據(jù)公式(2-15)得:
C.機(jī)床負(fù)荷率
機(jī)床負(fù)荷率為理想生產(chǎn)率與實際生產(chǎn)率之比。即文獻(xiàn)
(2-16)
則據(jù)公式(2-16)得:
表2-2 生產(chǎn)率計算卡
被
加工
零件
圖號
---
毛坯種類
鑄件
名稱
柴油機(jī)機(jī)體
毛坯重量
材料
HT200
硬度
170～220HBS
工序名稱
左右后面鉆擴(kuò)鏜孔
工序號
序號
工步
名稱
被加工零件數(shù)量
加工直徑(mm)
加工長度
(mm)
工作行程
(mm)
切削速度
(m
/?min)
每分鐘轉(zhuǎn)速
(r/
min)
進(jìn)給量
(mm/r)
進(jìn)給速度
(mm
/min)
工時(min)
機(jī)加工
時間
輔助
時間
共計
1
裝卸工件
1
1.5
1.5
2
右滑臺快進(jìn)340
6300
0.054
左滑臺快進(jìn)225
6300
0.036
后滑臺快進(jìn)88
6300
0.014
后滑臺快進(jìn)122
6300
0.019
3
右多軸箱工進(jìn)
(鏜孔3#)
53
48
80
0.51
40
1.325
1.325
右多軸箱工進(jìn)
(擴(kuò)孔1、2#)
53
15.7
100
0.395
40
1.325
1.325
右多軸箱工進(jìn)
(鉆孔6#)
53
13.5
130
0.31
40
1.325
1.325
4
左多軸箱工進(jìn)
(擴(kuò)孔1、2#)
55
14.1
90
0.385
35
1.571
1.571
左多軸箱工進(jìn)
(鉆孔4#)
55
14.7
130
0.27
35
1.571
1.571
左多軸箱工進(jìn)
(鉆孔5#)
55
10.5
140
0.25
35
1.571
1.571
左多軸箱工進(jìn)
(擴(kuò)孔6#)
55
14.1
100
0.35
35
1.571
1.571
后多軸箱工進(jìn)
(鏜孔7#)
30
35
97
0.65
63
0.476
0.476
備注
后多軸箱工進(jìn)
(鏜孔7#)
50
35
97
0.65
63
0.794
0.794
5
右滑臺快退400
6300
0.063
0.063
左滑臺快退280
6300
0.044
0.044
后滑臺快退300
6300
0.048
0.048
裝卸工件時間取決于操作者熟練程度,本機(jī)床計算時取1.5min
總計
3.674min
單件工時
3.674min
機(jī)床生產(chǎn)率
20件/h
機(jī)床負(fù)荷率
54.35%
3 夾具設(shè)計
3.1夾具設(shè)計的基本要求和步驟
3.1.1夾具設(shè)計的基本要求
A.保證工件的加工精度；
保證工件的加工精度是夾具設(shè)計的最基本要求。其關(guān)鍵在于，正確地確定定位方案、夾緊方案和刀具導(dǎo)向方式，合理地設(shè)計夾具的尺寸、公差和技術(shù)要求，必要時應(yīng)進(jìn)行誤差的分析和計算。
B.能提高機(jī)械加工的勞動生產(chǎn)效率、降低工件的制造成本；
夾具設(shè)計的總體方案應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。在大批量生產(chǎn)時，應(yīng)盡量采用各種快速、高效的結(jié)構(gòu)、自動裝置和先進(jìn)的控制方法，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率；在中心批量生產(chǎn)中，則要求在滿足夾具功能的前提下，盡量使夾具結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，以降低夾具的制造成本。
C.結(jié)構(gòu)簡單，操作方便、安全和省力；
夾具的操作要盡量做到結(jié)構(gòu)簡單、方便、省力，盡可能采用氣動、液壓及其他機(jī)械化夾緊裝置、以減輕工人的勞動強(qiáng)度。并可較好地控制夾緊力。夾具操作位置應(yīng)符合操作工人的習(xí)慣，必要時應(yīng)有安全保護(hù)裝置，以確保使用安全。
D.便于排屑
夾具的排屑是一個容易忽視的問題，如果排屑功能不好，切屑積集在夾具中，會破壞工件正確的定位；切屑帶來的大量熱量會引起夾具和工件的熱變形，影響加工質(zhì)量；切屑的的清掃又會增加輔助時間，降低生產(chǎn)率。切屑積集嚴(yán)重時，還會損傷刀具以致造成設(shè)備事故或工傷事故。因此，排屑問題在夾具設(shè)計時必須給予充分的注意，在設(shè)計高效組合機(jī)床夾具時尤為重要。
E.有良好的結(jié)構(gòu)工藝性
夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗和維修，應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)元件和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
夾具設(shè)計是一種相互關(guān)聯(lián)的工作，通常是在參閱有關(guān)資料的情況下，按加工要求構(gòu)思出設(shè)計方案，繪制出圖樣，經(jīng)修改后確定夾具的結(jié)構(gòu)。
3.1.2夾具設(shè)計的步驟
A.設(shè)計前的準(zhǔn)備
a.分析產(chǎn)品零件工序圖、毛坯圖及裝配圖，分析零件的作用、形狀、結(jié)構(gòu)特點、材料及毛坯制造精度及技術(shù)要求；
b.分析零件的加工工藝規(guī)程，工藝裝備設(shè)計任務(wù)書，對任務(wù)書所提出的要求進(jìn)行可行性研究；
c.了解所用機(jī)床的規(guī)格、性能、精度以及與夾具連接部分結(jié)構(gòu)的聯(lián)系尺寸；
d.了解所用刀具、量具結(jié)構(gòu)、規(guī)格以及測量及對刀調(diào)整方法；
e.了解零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)、投產(chǎn)批量及生產(chǎn)組織等有關(guān)問題；收集有關(guān)設(shè)計資料。
B.擬定夾具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計
在分析各種原始資料的基礎(chǔ)上，確定夾具的類型、定位設(shè)計、夾緊方式、導(dǎo)向方案 、連接方式、總體布局和夾具的結(jié)構(gòu)形式。繪制方案設(shè)計圖，進(jìn)行工序精度分析，對動力夾緊裝置進(jìn)行夾緊力的計算。
C.審核
檢查夾具的各項功能是否符合設(shè)計要求。
D.總體設(shè)計
根據(jù)所定方案繪制夾具裝配圖，應(yīng)將夾具的工作原理、結(jié)構(gòu)和各種元件的裝配關(guān)系表達(dá)清楚。用雙點畫線繪制工件外形輪廓。合理選擇材料，標(biāo)注尺寸、公差和技術(shù)要求。
E.夾具零件設(shè)計
F.夾具的裝配、調(diào)試和驗證
3.2定位方案的確定
3.2.1零件的工藝性分析
S195柴油機(jī)機(jī)體材料為HT200，其硬度為HB170～220，在本工序之前柴油機(jī)氣缸體的六個主要表面已加工完畢。本道工序右面：鏜曲軸孔Φ192、Φ75，擴(kuò)平衡軸孔2×Φ50，鉆凸輪軸孔Φ34，位置度要求φ0.30mm；左面：擴(kuò)平衡軸孔2×Φ50，凸輪軸孔Φ45，鉆起動軸孔Φ36，調(diào)速軸孔Φ24，位置度要求φ0.30mm；后面：鏜缸套孔Φ115，Φ108，Φ107，位置度要求φ0.30mm，垂直度要求0.06mm。
3.2.2定位方案的論證
箱體零件的定位方案一般有兩種，“一面兩孔”和“三平面”定位方法。
A.“一面兩孔”的定位方法 它的特點是：
a.可以簡便地消除工件的六個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。
b.有同時加工零件五個表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。
c.“一面雙孔”可作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準(zhǔn)，使零件整個工藝過程基準(zhǔn)統(tǒng)一，從而減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來的累積誤差，有利于保證零件的加工精度。同時，使機(jī)床各個工序（工位）的許多部件實現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計、制造周期，降低成本。
d.易于實現(xiàn)自動化定位、夾緊，并有利于防止切削落于定位基面上。
B.“三平面”定位方法 它的特點是：
a.可以簡便地消除工件的六個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。
b.有同時加工零件兩個表面的可能，能高度集中工序。
被加工零件為S195柴油機(jī)機(jī)體屬箱體類零件，本工序加工為三面同時加工，加工工序集中、精度要求高，故選用“三平面”定位方法，采用“三平面”定位方法，能夠保證工件的加工孔位置精度要求，同時便于工件裝夾，又有利于夾具的設(shè)計與制造。定位方案如圖3-1所示：
圖3-1 夾具方案圖
該方案定位原理：選底面為定位基準(zhǔn)面，用定位板與底面接觸，缸尾用一圓柱定位銷，右側(cè)面使用平壓板輔助夾緊及定位，上面使用壓板液壓夾緊。
3.2.3誤差分析
由于一批零部件在夾具上定位時，各個工件所占據(jù)的位置不完全一樣，加工后，各工體的加工尺寸必然大小不一，形成誤差。
用夾具裝夾工件進(jìn)行機(jī)械加工時，其工藝系統(tǒng)中影響工件精度的因素很多，與夾具有關(guān)的因素如圖3-2所示：
圖3-2 誤差分析圖
A.分別計算加工端面尺寸326.95±0.15的誤差和垂直度為0.06mm這兩項誤差。
a.定位誤差
a) 基準(zhǔn)不重合誤差
b) 基準(zhǔn)位移誤差
在機(jī)械加工系統(tǒng)中無影響加工精度的其他因素，加工尺寸326.95±0.15的定位誤差為0，即=0。垂直度0.06的定位誤差=0。
b.對刀誤差
因為刀具相對于對刀或?qū)蛟奈恢貌痪_而造成的加工誤差。
c.夾具的安裝誤差，
因為夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差。本組合機(jī)床的夾具的安裝基面為平面，因而沒有安裝誤差。
d.夾具誤差
因為夾具上的定位元件，對刀元件或?qū)蛟鞍惭b基面三者間（包括導(dǎo)向件和導(dǎo)向元件之間）的位置不精確而造成的加工誤差，它的大小取決與夾具零件的加工精度和夾具裝配時的調(diào)整與修配精度。
e.加工方法誤差
因為機(jī)床精度，刀具精度，刀具與機(jī)床的位置精度，工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，所以根據(jù)經(jīng)驗為它留出工件公差的1/3，計算可得：
=/3 (3-1)
加工尺寸326.95±0.15的加工方法誤差為=0.1/3=0.03mm，而垂直度為0.06的加工誤差為0。
f.保證加工精度的條件
工件在夾具中加工時，總加工的誤差為上述各項誤差之和。由于上述誤差均為獨立的隨機(jī)變量，應(yīng)用概率法疊加，因此保證工件加工精度的條是：
=≤
即工件的總加工誤差應(yīng)不大于工件的加工尺寸誤差，為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因為磨損而過早的報廢，在分析計算工件加工精度時，需保留出一定的精度儲備量J，因此上式改寫為：
將上述計算的加工精度值列為表3-1。
表3-1 誤差分析表
誤差計算 加工要求
?誤差名稱
326.95
垂直度為0.06mm
0
0
0.042
0.005
0
0
0.01
0.02
0.033
0
0.057
0.021
J
0.043
0.079
由上表可知，該夾具能滿足各項精度要求，且具備一定的精度儲備。
B.分別計算加工尺寸：5220.25和位置度為Φ0.300mm的誤差
a.定位誤差：加工尺寸5220.25的定位誤差=0；位置度Φ0.300mm的定位誤差Φ0.100mm =0.100mm
b.對刀誤差：加工尺寸522±0.25和加工尺寸326.950.15的對刀誤差一樣，=0.042mm；位置度Φ0.300mm的對刀誤差=0.042mm
c.夾具安裝誤差=0
d.夾具誤差：影響522±0.25的夾具誤差為底面對側(cè)面的誤差=0.060mm；影響位置度Φ0.300mm的夾具誤差為0.1mm
e.加工方法誤差：加工尺寸=0.033；位置度Φ0.300mm的=0.047
將上述數(shù)據(jù)列為表3-2。
誤差加工 加工要求
?誤差系數(shù)
加工尺寸522±0.25
位置度0.300mm
0
0.1mm
0.042
0.042mm
0
0
0.14
0.06mm
0.033
0.047mm
0.097
0.132mm
J
0.003
0.008mm
表3-2 誤差分析表
由上表可知，該夾具能滿足工件的各項精度要求，且具備一定的精度儲備。
分析位置度為0.400mm的加工誤差，因為為mm已經(jīng)滿足加工精度要求，因此該位置度為0.400mm一定能滿足加工精度要求。
3.2.4導(dǎo)向裝置
導(dǎo)向裝置的作用在于保證刀具對于工件的正確位置；保證各刀具相互間的正確位置和提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。固定式導(dǎo)套有三個元件組成：壓套螺釘，可換導(dǎo)套和中間套。導(dǎo)套的主要參數(shù)包括：導(dǎo)套的直徑和公差配合，導(dǎo)套的長度，導(dǎo)套至工件端面的距離。導(dǎo)套的配合間隙對于孔的位置精度有很大的影響，為了提高位置精度，應(yīng)適當(dāng)提高導(dǎo)套的制造精度和選用較緊的配合。S195柴油機(jī)三面粗鏜組合機(jī)床的導(dǎo)套數(shù)量很多，在檢驗機(jī)床的總裝精度時，不是逐次的全部檢查每個部位上主軸與導(dǎo)套間的不同軸度，而是適當(dāng)?shù)剡x取兩個孔位距離較遠(yuǎn)的導(dǎo)套作為檢查部位，因此在設(shè)計時應(yīng)注意相應(yīng)位置的部位選用導(dǎo)套，使中間套的長度與其孔位之比L/D≥3，以便使該孔可靠的插入檢驗棒，作為機(jī)床總裝時檢查主軸與導(dǎo)套間的不同軸度時使用。
S195柴油機(jī)三面粗鏜孔組合機(jī)床要求位置精度相對較高，通?？蛇_(dá)mm，而且應(yīng)使導(dǎo)套盡量接近加工表面，力求選用較高的精度和較緊的配合，一般采用長導(dǎo)套。在夾具上安裝導(dǎo)向裝置，裝配技術(shù)要求包括：導(dǎo)向孔中心至工件定位基面的距離允差，各導(dǎo)向裝置相應(yīng)的導(dǎo)向孔的不同軸度允差，各導(dǎo)向裝置上相應(yīng)的導(dǎo)向孔的中心連線對工件定位基面的不平行度允差以及各導(dǎo)向孔中心連線對夾具定位的位置精度。
S195柴油機(jī)機(jī)體的三面粗鏜組合機(jī)床的刀具導(dǎo)向裝置設(shè)計在鏜模板上的，由于是大批生產(chǎn)，所以采用可換式導(dǎo)套，是刀具在導(dǎo)套內(nèi)工作。
導(dǎo)套的配合間隙對于孔的位置精度有較大的影響。為了提高加工的精度，應(yīng)選擇較緊的配合。
導(dǎo)套結(jié)構(gòu)如圖3-3所示：
圖3-3 導(dǎo)套結(jié)構(gòu)圖
3.3夾緊方案的確定
3.3.1夾緊裝置的確定
A.夾緊裝置的組成
本設(shè)計中夾緊裝置采用機(jī)械夾緊裝置，由力源裝置、中間傳力機(jī)構(gòu)、夾緊元件三部分組成。其組成部分的相互關(guān)系，如圖3-4的方框圖所示：
機(jī)動
夾緊裝置
力源裝置
中間傳力機(jī)構(gòu)
夾緊元件
工件
圖 3-4 夾緊裝置組成的方框圖
B.夾緊裝置設(shè)計的基本要求
a.緊過程中，不改變工件定位后占據(jù)的正確位置。
b.緊力的大小要可靠和適當(dāng)，既要保證工件在整個加工過程中位置穩(wěn)定不變，振動小，又要使工件不產(chǎn)生于過大的夾緊變形。
c.夾緊裝置的自動化和復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)想適應(yīng)，在保證生產(chǎn)率的前提下，其結(jié)構(gòu)要力求簡單，以便于制造和維修。
d.緊裝置的操作應(yīng)當(dāng)方便、安全、省力。
C.夾緊裝置的選擇
通常應(yīng)用的機(jī)械夾緊裝置有氣壓裝置和液壓裝置兩種，各有其優(yōu)越性，要根據(jù)實際情況來選擇用哪種裝置。
a.氣壓裝置
氣壓裝置以壓縮空氣為力源，應(yīng)用比較廣泛，與液壓相比有以下優(yōu)點：
a) 動作迅速，反應(yīng)快。氣壓為0.5MPa時，氣缸活塞速度為1~10m/s，夾具每小時可連續(xù)松夾上千次。
b) 工作壓力低（一般為0.4~0.6MPa）。傳動結(jié)構(gòu)簡單，對裝置所用材料及制造精度要求不高，制造成本低。
c) 空氣粘度小，在管路中的損失較少，便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送，易于集中操縱或程序控制等。
d) 空氣可就地取材，容易保持清潔，管路不易堵塞，也不會污染環(huán)境，具有維護(hù)簡單，使用安全、可靠、方便等特點。
主要缺點是空氣壓縮性大，夾具的剛度和穩(wěn)定性較差；在產(chǎn)生相同原始作用的條件下，因工作壓力低，其動力裝置的結(jié)構(gòu)尺寸大。此外，還有較大的排氣噪聲。
b.液壓裝置
液壓裝置的特點是：