【導讀】為制造這些技術(shù)設(shè)備與裝備，又必須具備各種加工金屬零。件的設(shè)備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設(shè)備等。由于機械零件的形狀精度、因此，機床是現(xiàn)代機械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟性，進而決定著國民經(jīng)濟的發(fā)展水平?？梢赃@樣說，如果沒有。目前所達到的高度物質(zhì)文明將是不可想象的。建立在堅實可靠的基礎(chǔ)上。最原始的機床是木制的，所有運動都是由人力或畜。力驅(qū)動，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它們實際上并不是一種完整的機器。1770年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機汽缸內(nèi)孔用的鏜床。和工效起了一個飛躍，初步形成了現(xiàn)代機床的雛型。1000多臺，品種不到10個。解放后，黨和人民政府十分重視機床工業(yè)的發(fā)展。合機床行業(yè)企業(yè)僅組合機床一項，據(jù)不完全統(tǒng)計產(chǎn)量已達1000余臺，產(chǎn)值達個億以上，可見行業(yè)企業(yè)運營狀況良好。實行了股份改造，一家企業(yè)退出國有轉(zhuǎn)為民營，其余的都是國有企業(yè)。

　　

【正文】 夾緊機構(gòu) 夾緊裝置是夾具的重要組成部分。在設(shè)計夾緊裝置時，應滿足以下基本要求： （ 1） 在夾緊過程中應能保持工作定位時所獲得的正確位置。 （ 2） 夾緊應可靠和適當，夾緊機構(gòu)一般作用點三個要素，它們的確定是夾緊機構(gòu)中首先要解決的問題。 首先， 夾緊力方向的選擇一般應遵循以下原則： [1] 夾緊力的作用方向應有利于工件的準確定位，而不能破壞定位。 [2] 夾緊力的作用方向應盡量與工件剛度最大的方向和一致，以減小工件變形。 [3] 夾緊力的作用方向應盡可能與切削力、工件重力方向一致，以減小所需夾緊力。 其次， 夾緊力作用點的選擇是指在夾緊力作用方向已定的情況下，確定夾緊元件與工件接觸點的位置和接角點的數(shù)目。 [1] 夾緊力作用點應正對支承元件或位于支承元件所形成的支承面內(nèi)，以保證工件已獲得的定位不變。 [2] 夾緊力作用點應處在工件剛性較好的部 位，以減小工件的夾緊變形 。 鉆床夾具因大都具有刀具導向裝置，習慣上又稱為鉆模。在機床夾具中，鉆模占有相當大的比例。 (1)鉆套 鉆套是引導刀具的元件，用以保證孔的加工位置，并防止加工過程中刀具的偏斜。 鉆套按其結(jié)構(gòu)特點可分為 4 種類型即固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套和特殊鉆套。 圖 (b)，可換鉆套。 以間隙配合安裝在襯套中，而襯套則壓入鉆模板或夾具體的孔中。為防止鉆套在襯套中轉(zhuǎn)動，加一固定螺釘?？蓳Q鉆套在磨損后可以更換，故多用于大批量生產(chǎn)。 30 (2)鉆模板 鉆模板用于安裝鉆套。 鉆模板與夾具體的聯(lián)接方式有固定式、鉸鏈式、分離式和懸掛式等幾種。 固定式鉆模板直接固定在夾具體上，結(jié)構(gòu)簡單，精度較高。 31 鉆床夾具結(jié)構(gòu)的選擇 (1)被鉆孔的直徑大于 10mm 時，鉆床夾具應固定在工作臺上。 (2)翻轉(zhuǎn)式鉆床夾具適用于加工中小工件。否則應采用回轉(zhuǎn)式鉆床夾具。 (3)當加工幾個不在同心圓周上的平行孔系時，如工件加夾具的總重比較大時應采用固定式夾具在搖臂鉆床上加工。如 生產(chǎn)批量較大，則可在立式鉆床上采用多軸傳動頭進行加工。 (4)對于孔的垂直度、孔距精度要求不高的中小型工件，宜優(yōu)先采用滑柱式鉆床夾具，以縮短夾具的設(shè)計、制造周期。一般孔的垂直度要求小于 ，孔距位置公差小于177。，無特殊措施，不宜采用滑柱式鉆床夾具。 (5)鉆模板和夾具體為焊接結(jié)構(gòu)的鉆床夾具，因焊接應力不能徹 底消除，精度不能保證，故一般只在工件孔距公差大于177。 時才采用。 (6)工件被加工孔對于定位基準面的距離公差或孔距公差小于 時，只有采用固定式鉆模板和固定式鉆套才能保 證。 工藝規(guī)程 10 精銑上表面 20 精銑兩側(cè)面 32 30 半精銑上表面 40 銑兩端面 50 精銑兩側(cè)面 60 精銑上表面 70 鉆工藝孔 80 鏜主軸孔 90 精鏜主軸孔 100 鉆兩側(cè)面孔 110 鉆兩端面孔 120 鉆上表面孔 130 攻兩側(cè)面螺紋 140 攻兩端面螺紋 150 攻上表面孔螺紋 160 去毛刺銳 邊 170 清洗 180 檢驗 190 入庫，涂油 工序計算 鉆 4M12 螺紋底孔，均勻分布，控 φ 142 切削深度 pa ： mmap ? 進給量 f ：根據(jù)《機械加工工藝手冊》表 213，取 rmmf /? 切削速度 V ：參照《機械加工工藝手冊》表 214，取 smV /? 機床主軸轉(zhuǎn)速 n ： m i n/557 0 rd Vn ?? ???? ?，取 min/584rn? 實際切削速度 V? ： smndV / 0 ?? ????? ? 被切削層長度 l ： mml 20? 刀具切入長度 1l ： mml 81? 刀具切出長度 2l ： 2l =0 走刀次數(shù)為 1 機動時間 2jt ： 820212 ??????? fn lllt j 33 夾緊力計算 本次所設(shè)計的夾緊力主要由液壓缸提供，夾緊力的方向與切削力方向垂直。 因此，所需的夾緊力由下式計算 [3]P36: 21 ?? ??? PKWK 式中： KW —— 實際所需夾緊力 (N) 1? —— 夾緊元件與工件間的摩擦系數(shù) 2? —— 工件與夾具支承面間的摩擦系數(shù) K—— 安全系數(shù)， K=K0178。 K1178。 K2178。 K3178。 K4178。 K5178。 K6 查 機械工程手冊 P30表 121可知 : K= 1? =， 2? = 所以 KW =21 ????PK = ?? = 而由液壓缸所能提供的夾緊力計算如下： 液壓缸的工作壓力為 P=400kg/ 2cm 液壓缸能提供的夾緊力為 F=P178。 S= 241 dP ?? =400179。 179。 /4 = 因為 F KW ,所以夾緊力足夠，且夾緊力是由兩個液壓缸同時提供，因此更可保證夾緊的可靠性。 因此，本次設(shè)計所設(shè)計的夾具能夠提供足夠的夾緊力，為保證加工精度提供了有利的保證。同時液壓裝置的運用也降低了工人的勞動強度，體現(xiàn)了人性化的設(shè)計。 誤差的分析 定位元件尺寸及公差確定。夾具的 主要定位元件為一平面和兩定位銷，孔與銷間隙配合。 本工序采用一菱形銷，一圓柱銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而銷的角會使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位銷正上方，進而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應當能滿足定位要求。 34 第 5 章 結(jié)論與展望 本課題開發(fā)研制的鉆孔組合機床，用于加工變速箱箱體的四個螺紋孔。在開發(fā)過程中，針對加工過程中存在的難點進行了攻關(guān)。在鉆床的設(shè)計上采取了一系列的措施，保證了被加工孔的加工精度。主要完成了以下工作： 對變速箱箱體的四個 螺紋孔的加工工藝進行了分析研究，明確了四個螺紋孔加工的技術(shù)要求和工藝要點。 恰當?shù)剡x擇了機床的切削參數(shù)，動力頭及液壓滑臺驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。 采用 Z 軸液壓滑臺驅(qū)動動力頭和多軸箱實現(xiàn)進給， Y 軸驅(qū)動工件實現(xiàn)兩工位運動。制定了 Y、 Z 軸液壓滑臺的進給工作循環(huán)。經(jīng)分析證明可以滿足工藝要求。 設(shè)計了穩(wěn)定可靠的多軸箱和鉆模板，從而保證了被加工孔的精度要求。 根據(jù)通用、經(jīng)濟的原則，選擇了刀具，滿足了工藝的需要。 設(shè)計的鉆孔組合機床，保證了加工孔的生產(chǎn)質(zhì)量，提高工效 3 倍以上，加工成本大幅下降。 本項工作還有許 多值得完善的地方，例如：裝夾、定位由人工完成，效率較低；自動化程度有待提高等問題。這些問題通過改進設(shè)計、完善工藝、現(xiàn)場的不斷實踐、總結(jié)，必將會得到進步的提高。 隨著 現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù) 的快速發(fā)展，特別是隨著它在自動化領(lǐng)域內(nèi)的快速發(fā)展， 組合機床 的研究已經(jīng)成為當今 機器制造 界的一個重要方向，在現(xiàn)代工業(yè)運用中，大多數(shù) 機器的設(shè)計和制造都是用機床大批量完成的， 即已經(jīng) 規(guī)格 化了的， 通常由 機械軟件 CAD 設(shè)計畫圖而成并且用機床來 實現(xiàn)。 現(xiàn)代大型工業(yè) 技術(shù)的飛速發(fā)展，降低了 組合機床 的實現(xiàn)成本，軟件支持機制也使得實現(xiàn)變得更為簡單 ，因此，研究 組合機床的設(shè)計具有十分重要的理論意義和現(xiàn)實意義。 本課題基于 使設(shè)計出的機床結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、效率高、質(zhì)量好 提出的要求，著重選擇最佳的工藝方案，合適地確定機床工序集中程度，合理地選擇組合機床的通用部件，恰當?shù)慕M合機床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及設(shè)計高效率的夾具、工具、刀具及主軸箱就是本次設(shè)計主要內(nèi)容。具體的工作就是要制定工藝方案，進行機床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定，進行組合機床總體設(shè)計，組合機床的部件設(shè)計和施工設(shè)計，使其具有工程意義，實現(xiàn)其在實際應用中的價值。 雖然組合機床的應用越來越廣泛，隨之，各種各樣 組合機床的設(shè)計也經(jīng)常見于報道，經(jīng)過本次畢業(yè)設(shè)計，對資料的查閱和研讀，可以得出結(jié)論，對各種組合機床的設(shè)計的研究方向隨著自動化技術(shù)的飛速發(fā)展而趨于這樣一種研究方向，即組合機床及其自動線方向。 它 是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術(shù)和 成 套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟實用，因而被廣泛應用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。由于組合機床及其自動線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特 35 殊要求而設(shè)計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝 B E 配和試漏等技術(shù)。 我 國組合機床及組合機床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達國家要相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢必導致投資規(guī)模的擴大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝，研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需求，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備。 近幾十年來組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、機械、航空及軍工等部門已獲得了廣泛的使用，一些中小批量生產(chǎn)的部門也開始推廣使用。 除了組合機床及其自動線方向外，還有以下幾個 發(fā)展方向為： 提 高生產(chǎn)率 擴大工藝范圍 提高加工精度 提高自動化程度 創(chuàng)制超小型組合機床 發(fā)展專能組合機床及自動線 以上這些問題在理論上 和實際實現(xiàn)上都 將有一定的難度，它們都是 機械設(shè)計及其自動化 方面值得進一步探討、需要解決的問題，也是 今 后努力的一個方向，欣喜的是越來越多的人開始關(guān)注 這個 問題 并為之作出不懈的努力 ，相信不久的將來它們一定能得到較好的解決 ! 36 參考文獻 [1] 林述溫、范楊波主編 .機械 裝備設(shè)計 .北京：機械工業(yè)出版社 .2021 [2] 大連組合機床研究所編 .組合機床設(shè)計手冊第一冊 .北京：機械工業(yè)出版社 .1975 [3] 大連組合機床研究所 .機械工程手冊第 62 篇 .北京：機械工業(yè)出版社 .1980 [4] 朱龍根編 .簡明機械零件設(shè)計手冊 .北京：機械工業(yè)出版社 .1997 [5] 大連組合機床研究所編 .組合機床設(shè)計參考圖冊 .北京：機械工業(yè)出版社 .1975 [6] 東北重型機械學院等編 ..上海：上?？萍汲霭嫔?.1988 [7] 徐英南 .組合機床及自動線的使用與調(diào)試 .北京：機械工業(yè)出版社 .1990 [8] 沈陽工業(yè)大學等編 .組合機床設(shè)計 .上海：上?？萍汲霭嫔?.1994 [9] 謝家贏主編 .組合機床設(shè)計簡明手冊 . 北京：機 械工業(yè)出版社 .1994 [10] 趙如福主編 .機械加工工藝人員手冊 .上海：上海科技出版社 .1990 [11] 金振華主編 .組合機床及其調(diào)整與使用 .北京：機械工業(yè)出版社 .1990 [12] 傅玲梅主編 .機床夾具設(shè)計與制作 .北京： 中國勞動社會保障出版社 .2021 [13] International Machine Tool Design and Research in machine tool design and research . [14] Freeman, Henry G. Dictionary of metalcutting machine tools .Verlag W. [15] Barun, V. , Aaron Abramovich,Machine Tool Industry Research Association. Automatic control systems for machine tools .National Lending Library for Science and 37 致謝 首先感謝我的導師 劉振生 教授，這篇論文是在他的悉心指導和親切 關(guān)懷下完成的。在我完成畢業(yè)設(shè)計的這段時間， 導師給予了親切的關(guān)懷和諄諄的教導，使我能正確對待學習中遇到的困難和挫折 ，導師給了大力的支持和鼓勵。 導師嚴謹認真的治學態(tài)度、求實的工作作風、豐富的科研經(jīng)驗、科學的思維方式和正直的人格都令我非常敬佩，并將多我產(chǎn)生深遠的影響。在此論文完成之際，謹向我的導師表示誠摯的謝意和深深的敬意 ! 其次， 感謝 河北工程大學機電 學院全體老師的辛勤培養(yǎng)和諄諄教誨 ! 最后， 感謝所有一直關(guān)心和幫助我的人們。