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ZH1105柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床設(shè)計(jì)（夾具設(shè)計(jì)）
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ZH1105柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì)
摘 要：柴油機(jī)氣缸體是大批量生產(chǎn)的零件。為了提高生產(chǎn)效率，滿足被加工零件的精度要求，本課題設(shè)計(jì)了一臺用于ZH1105柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜孔的組合機(jī)床。本文介紹了該組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)的思路，全文共分兩個(gè)部分。首先是總體設(shè)計(jì)，采用單工位三面粗鏜孔組合機(jī)床，考慮的因素有刀具、切削用量、切削力、切削扭矩及切削功率等，通過計(jì)算選擇主軸直徑、外伸尺寸、接桿型號、滑臺、動力箱等通用部件，再確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程，完成機(jī)床總體設(shè)計(jì)。其次是夾具設(shè)計(jì)，通過對被加工零件的全面分析，采用三面定位和固定鏜模板可換導(dǎo)套導(dǎo)向；夾緊裝置采用液壓夾緊機(jī)構(gòu)，直接夾緊與工件上；夾具體為框架式結(jié)構(gòu)，有良好的剛性，使夾具能長期保持可靠的精度和穩(wěn)定性。該組合機(jī)床不僅能保證加工精度，還能提高加工效率。整個(gè)機(jī)床布局合理，夾緊可靠，精度較高，使用操作方便，提高了工作效率，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：氣缸體；組合機(jī)床；粗鏜；夾具
The design of the overall and jig of the modular machine-tool for drilling and boring in the body of ZH1105 diesel
Abstract: The cylinder body of diesel is made for large mass production. In order to enhance the production efficiency and meet the precision requested of the components processed, the topic is produced for designing a combined machine-tool, which is used to roughly bore the holes of the ZH1105 diesel engine cylinder .The design was introduced of the overall and jig of the combined machine-tool and the topic consists of two parts. The first part is overall design, adopting the combined machine-tool with single location three faces drilling and roughly bore the holes, considering such factors as tool, cutting parameter, cutting force, cutting torque and cutting power, and so on. Thus common parts such as sliding table, the power box and so on, were choused by calculating spindle diameter, and the extend sizes , the link-pole model. Then the operating cycle and the distance were determined. Thus the overall design was completed. Finally, the technological drawing was figured out of the part which need to be manufactured, the general drawing of modular machine tool, and drawing of cutter display and the efficiency card of manufacture. The second part is the jig design, having analyzed the work piece, the location plan adopted three-face location; the guiding equipment used the fixed bore plate with replaceable bore bush; the clamp uses the hydraulic pressure device, it directly presses on the work piece，the jig-body utilize the frame structure, possess fine rigidity, causes the jig to maintain good long-term precision. This combined machine-tool not only has guaranteed the drill hole precision efficiency. The laying out of the machine-tool is reasonable, the location of work piece is reliably, the accuracy is high, the operation is easy, enhanced the working efficiency, and meet with the design request well.
Key words：The cylinder body; Modular machine tool; Rough bore the holes; Jig
1前言
組合機(jī)床是根據(jù)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專用機(jī)床。組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工。平面加工包括銑平面、車端面、刮平面；孔加工包括鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋等。組合機(jī)床最適宜于加工各種大中型箱體類零件，如氣缸體、氣缸蓋、變速箱體等零件。目前，組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、儀器儀表、軍工及縫紉機(jī)、柴油機(jī)、紡織、航空等部門，應(yīng)用越來越普遍。組合機(jī)床主要適用于棱體類零件和雜體的孔面加工，生產(chǎn)效率高，研制周期短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維修，配置靈活，且自動化程度高，勞動強(qiáng)度低。在將來，組合機(jī)床將向五個(gè)方面發(fā)展：高速化、高精度化、復(fù)合化、高科技含量化以及環(huán)保化。同時(shí)，在自動化方面，將會進(jìn)一步提高 。
組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，目前基本上有兩種情況：其一，是根據(jù)具體加工對象的具體情況進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，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，廣大工人總結(jié)自己生產(chǎn)和使用組合機(jī)床的經(jīng)驗(yàn)，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(jì)成通用部件，而且一些行業(yè)在完成一定工藝范圍內(nèi)組合機(jī)床是極其相似的，有可能設(shè)計(jì)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)床就不需要每次按具體加工對象進(jìn)行專門設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而是可以設(shè)計(jì)成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工的零件的具體需要，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。
在組合機(jī)床設(shè)計(jì)過程中，為了降低組合機(jī)床的制造成本，應(yīng)盡可能地使用通用件和標(biāo)準(zhǔn)件。目前，我國設(shè)計(jì)制造的組合機(jī)床，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占部件總數(shù)的70～80%，其它20～30%是專用零部件 �？紤]到近年來，各種通用件和標(biāo)準(zhǔn)件都出臺了新的標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)注方法，為了方便以后組合機(jī)床的維修，整個(gè)組合機(jī)床的通用件和標(biāo)準(zhǔn)件配置，都采用了新標(biāo)準(zhǔn)。
本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是ZH1105柴油機(jī)氣缸體三面鉆鏜孔組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，來源于江動集團(tuán)江淮動力股份有限公司。本組合機(jī)床有四人完成，本人將進(jìn)行總體及夾具設(shè)計(jì)。組合機(jī)床的設(shè)計(jì)過程包括前期調(diào)研，總體設(shè)計(jì)，技術(shù)設(shè)計(jì)和工作設(shè)計(jì)�？傮w設(shè)計(jì)，包括工藝分析、定位基準(zhǔn)的選擇、滑臺型式的選擇、通過選擇切削用量選擇刀具；還需編制“三圖一卡”，即加工工序圖，加工示意圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，生產(chǎn)率計(jì)算卡。技術(shù)設(shè)計(jì)就是根據(jù)總體設(shè)計(jì)已經(jīng)確定的“三圖一卡”，設(shè)計(jì)主軸箱等專用部件正式總圖；工作設(shè)計(jì)即繪制各個(gè)專用部件的施工圖樣，編制各零部件明細(xì)表 。
夾具設(shè)計(jì)是組合機(jī)床設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，是按照某一道工序的加工要求，把一些事先制造好的標(biāo)準(zhǔn)件和部件進(jìn)行組裝而成的夾具，夾具通常由使用單位根據(jù)要求自行設(shè)計(jì)和制造，適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。其設(shè)計(jì)過程主要包括：對機(jī)床總體設(shè)計(jì)方案的論證、定位夾緊方案的論證、定位誤差分析、夾緊力的計(jì)算、夾緊缸的選用。本組合機(jī)床夾具屬于專用夾具，其定位裝置、夾緊裝置、夾具體、導(dǎo)向裝置和其它一些元件，均為自行設(shè)計(jì)、加工。在設(shè)計(jì)中，盡量考慮使用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件，來縮短設(shè)計(jì)周期，減少機(jī)床后續(xù)改造的零件報(bào)廢率，提高經(jīng)濟(jì)效益。
通過設(shè)計(jì)，本組合機(jī)床能滿足加工需求，保證加工精度，機(jī)床運(yùn)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。各動力部分采用了電器控制，使用操作方便。提高了工作效率，預(yù)計(jì)能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
2．組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
2．1組合機(jī)床工藝方案的制定
2.1.1 工藝基面的分析
選擇工藝基面和夾壓部位是制定工藝方案的極其重要的問題。工藝基面選擇的正確，將能實(shí)現(xiàn)最大限度的工序集中，從而減少機(jī)床臺數(shù)，也是保證加工精度的重要條件。
2.1.2 加工工藝的分析
分析被加工零件的工藝，亦是制定工藝方案的極其重要的問題，我們要認(rèn)真的分析被加工零件加工工藝的需要和組合機(jī)床完成工藝的可能，正確的確定組合機(jī)床的加工方案。
2.1.3 確定機(jī)床完成工藝時(shí)的一些限制
a. 孔間中心距的限制 在確定組合機(jī)床完成工藝時(shí)，要考慮可同時(shí)加工的最小孔中心距。由于主軸箱的主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)備導(dǎo)向的需要，所以近距離孔能否在同一多軸箱上同一工位加工受其限制。
b. 工件結(jié)構(gòu)工藝性不好的限制 有些工件結(jié)構(gòu)工藝性不好，如箱體多層壁上的同軸線的孔徑中間大兩頭小時(shí)，則進(jìn)刀困難。當(dāng)孔徑大于Ф50mm時(shí)，可采用讓刀的辦法。多層壁同軸孔，為便于布置中間導(dǎo)向裝置，孔中心離箱體側(cè)壁間距離也應(yīng)夠。
2．2 組合機(jī)床配置型式的選擇
2．2．1 組合機(jī)床的配置型式
組合機(jī)床有大型和小型兩種，大、小型組合機(jī)床雖有其共性，但又都有其特殊性。無論是適用范圍，配置型式，通用部件和驅(qū)動方式都各有特點(diǎn)。
a．工位組合機(jī)床 單工位組合機(jī)床通常是用于加工一個(gè)或兩個(gè)工件，特別適合用于大中型箱體的加工。根據(jù)配置動力部件的數(shù)量，這類機(jī)床可以從單面或同時(shí)從幾個(gè)方面對工件進(jìn)行加工 。
b．工序組合機(jī)床 很多組合機(jī)床是按工件能夠變位來配置的，工件的變位有手動和機(jī)動的方式。這類機(jī)床工序集中程度高，如回轉(zhuǎn)多工位機(jī)床的輔助時(shí)間和機(jī)動時(shí)間相重合，生產(chǎn)效率高，適用于大批量生產(chǎn)、需要多部位加工的中小零件。
2．2．2 選擇機(jī)床配置型式和結(jié)構(gòu)方案的一些問題：
A. 被加工零件的特點(diǎn)對配置型式和結(jié)構(gòu)方案的影響
a．加工精度要求的影響；
b．機(jī)床生產(chǎn)率的影響；
c．被加工零件的大小、形狀、加工部位特點(diǎn)的影響。
B. 機(jī)床配置型式和結(jié)構(gòu)方案應(yīng)注意的其它問題
a． 適當(dāng)提高工序集中程度 在確定機(jī)床的配置型式和結(jié)構(gòu)方案時(shí)，要合理 解決工序集中的問題。在一個(gè)動力頭上安裝多軸，同時(shí)加工多孔來集中工序，是組合機(jī)床最基本的方法，在一臺機(jī)床上主軸數(shù)量有達(dá)150根左右的。但是，也不應(yīng)當(dāng)無限制的增加主軸數(shù)量，要考慮到動力頭及主軸箱的性能和尺寸，并保證調(diào)整和更換刀具的方便性。
b． 注意排除切削和操作使用的方便性 在多工位機(jī)床上應(yīng)特別注意前一道工序遺留在孔中的切屑對后一道工序的影響。在選擇多面機(jī)床時(shí)，應(yīng)慎重考慮操作的方便性，要合適的確定裝料高度，對于加工一般箱體件帶固定式夾具的機(jī)床，一般采取850毫米，對于較小的工件可稍高一些。
c．夾具形式對機(jī)床方案的影響 選擇機(jī)床配置型式時(shí)要考慮夾具結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)可能性和工作的可靠性。在決定加工一個(gè)工件的成套機(jī)床或流水線上個(gè)機(jī)床的型式時(shí)，還應(yīng)當(dāng)注意，使機(jī)床與夾具的形式盡量一致，尤其是粗精加工機(jī)床。這樣不僅有利于保證加工精度，而且便于設(shè)計(jì)、制造和維修，也提高了機(jī)床之間的通用化程度 。
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