柴油机机体三面钻扩组合机床总体及夹具设计【含15张CAD图纸】
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毕业设计任务书
课题： 柴油机机体三面钻扩组合机床总体及夹具设计
专 业 机械设计制造及其自动化
学 生 姓 名
班 级
学 号
指 导 教 师
专 业 系 主 任
发 放 日 期
一、设计内容
设计一台加工柴油机机体上左右面孔系的钻扩组合机床，具体进行总体设计和
夹具设计。主要内容有：
1．总体设计
1）制定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案。
2）三图一卡设计，包括：
(a) 被加工零件工序图， (b) 加工示意图，(c) 机床联系尺寸图，
(d) 生产率计算卡，(e) 有关设计计算、校核。
2．夹具设计
(a) 夹具总装图，(b) 夹具体零件图，(c) 其它零件图，(d) 有关计
算、校核等。
二、设计依据
1．课题来源：盐城市江动集团
2．产品名称：ZH1105型柴油机
3．被加工零件：机体（附零件图）
4．工件材料：HT250
5．加工内容：齿轮室盖面：钻9-M8-7H底孔至9-φ6.647，深19；
钻M10-7H底孔至φ8.376，深22；
主轴承盖面：钻6-M8-7H底孔至6-φ6.647，深19；
钻8-M8-7H底孔至8-φ6.647，深19；钻2-φ8孔，深16；钻φ4.9孔，深16；
上面：钻4-M10-7H底孔至φ8.376，深22；钻5-M8-7H底孔至6-φ6.647，深18；
钻M8-7H底孔至φ6.647，通孔；钻M12-6H底孔至φ10.106；
孔口倒角1.5×45°
6. 生产纲领：大批大量。
7. 批量：本机床设计、制造一台。
三、设计要求
1．机床应能满足加工要求，保证加工精度；
2．机床应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；
3．机床尽量采用通用件，以便降低制造成本；
4．机床各动力部件用电气控制；
5．设计图样总量：折合成A0幅面在3张以上；工具要求：应用计算机软件绘图；过
程要求：装配图需提供手工草图；
6．毕业设计说明书满足相关要求；
7．查阅文献资料10篇以上，并有不少于3000汉字的外文资料翻译；
8．到相关单位进行毕业实习，撰写不少于3000字实习报告；
9．撰写开题报告。
四、毕业设计物化成果的具体内容及要求
1、毕业设计说明书要求：
按教务处毕业设计（论文）格式规范统一编排、打印，字数不少于1万字。
1）毕业设计说明书 1 份
2）被加工零件工序图 1 张
3）加工示意图 1 张
4）机床联系尺寸图 1 张
5）生产率计算卡 1 张
6）夹具总装配图 1 张
7）夹具体零件图 1 张
8）其它零件图 若干张（待指定）
2、外文资料翻译（英译中）要求
1）外文翻译材料中文字不少于3000字；
2）内容必须与毕业论文课题相关；
3）所选外文资料应是近10年的文章，并标明文章出处。
五、 毕业设计（论文）进度计划
起讫日期
工作内容
备 注
2月26日～2月28日
布置任务
3月1日～3月14日
调查研究，毕业实习
3月15日～3月31日
方案论证，总体设计
4月1日～4月14日
技术设计（部件设计）
4月14日～5月14日
工作设计（零件设计）
5月15日～5月31日
撰写毕业设计说明书
6月1日～6月2日
毕业设计预答辩
6月3日～6月9日
修改资料
6月10日～6月11日
评阅材料
6月12日～6月13日
毕业答辩
6月14日～6月15日
材料整理装袋
六、 主要参考文献：
1. 丛凤廷．组合机床设计（第二版）[M]．上海：上海科技出版社，1994．
2. 谢家瀛．组合机床设计参考手册[M]．北京：机械工业出版社，1994．
3. 大连组合机床研究所．组合机床设计（第一分册）[M].北京：机械工业出版社，1975．
4. 大连组合机床研究所．组合机床设计参考图册[M]．北京：机械工业出版社，1975．
5. 姚永明．非标准设备设计[M]．上海：上海交通大学出版社，1999．
6. 金振华．组合机床及其调整与使用[M]．北京：机械工业出版社，1990．
7. 王光斗．机床夹具设计手册（第三版）[M]．上海：上海科技出版社，2000．
8. 刘文剑．夹具工程师手册[M]．哈尔滨：黑龙江科技出版社，1987．
9. 杨黎明．机床夹具设计手册[M]．北京：国防工业出版社，1996．
10．李云．机械制造工艺及设备设计指导手册[M].北京:机械工业出版社，1996
11．李益民.机械制造工艺设计简明手册[M]. 北京:机械工业出版社，1993
七、其他
八、专业系审查意见
系主任：
年 月 日
九、机械工程学院意见
院长：
年 月 日
5
毕业实习报告
专 业 机械设计制造及其自动化
学 生 姓 名
班 级
学 号
指 导 教 师
日 期
实习报告
一.概述
在大学生在学校学习修炼中,我始终认为实习是最重要的一个环节,也是工科教学的一个重要的教学环节.而今,在这金融危机下,实习对现在的大学生尤为重要.
本次实习的主要目的是培养我们学生的动手能力和综合分析能力,将在学校里学的书本上的理论知识同实践生产相结合,同时,在实习中,让我对制鞋机械有了初步的认识和了解,在脑子里有了初步的轮廓.通过实习,让我们切身实际地感受到团队合作的重要性,巩固了在学校学习的成果,进一步提升个人能力.
二,.实习时间及公司
本次实习从2009年3月3日开始到3月15日结束,这段时间我分别参观了两家公司.分别是；
1.盐城智成机械制造有限公司
2.江苏驰翔精密齿轮有限公司
三.实习内容及过程
实习当天早上,我跟着咸斌老师那一组同学去了盐城智成机械制造有限公司, 这是一家以生产液压机械为主的工厂。产品广泛适用于：制鞋业、包装业、电子业、汽车工业、皮具业、箱包业、丝花业、玩具业等。其中精密四柱200T模切机/裁断机填补了省内空白。公司研制的油压靴面定型机也为国内首创，并已申请多项发明专利。公司备有生产制鞋机械的全套设备。公司技术力量雄厚，装备水平先进。具有完备的检测手段和健全的质量保证体系。产品一致通过了ISO9001、2000认证。多年的经验积累，能为客户提供全方位的服务；已拥有专业的售后服务部门，能为客户提供最佳的设备配置方案，降低客户的成本，提高客户的竞争力。产品还出口日本、印度、俄罗斯等国家，产品已得到商家的一致认可，并以优质的产品树立了专业的形象，获得了良好的口碑。
实习期间我们参观了生产车间,装配车间,同时师傅们还向我们介绍了各个零件的共用以及成品机器的性能和用途.我主要认真的研究了裁断机.
平面式油压裁断机
ZC-507 -25t -30t -50t
主要特点:
1、本机具有手动、脚动两种操作方式。
2、手动具有双手操作开关，安全性高。
3、裁断点设定简单、准确、快捷。
4、主轴轴瓦自动润滑，节省劳动力。
规格：
机械尺寸（LxWxH):
1830x800x1430(mm)
包装尺寸（LxWxH):
2000x840x1670(mm)
净重/毛重：
1385kg/1505kg
马力:
3HP x 4P
行程:
10-100mm
工作压力:
25T
裁断面积:
460mm x 1600mm
精密四柱压头左右移动式液压裁断模切机
ZC-508
主要特点:
1、双油缸，精密四柱自动平衡连杆结构，确保上下工作台平衡精度，保证每个裁断点受力相同；
2、采用进口油压系统和台湾、日本电器配套，省电、噪音小、工作板附手动和自动左右移动控制装置，微调调节自动左右移动的距离，操作方便、安全、下裁速度快，大提高操作员的效率；
3、特有设定构造，附微调保护装置，灵活调节裁断高度和裁断力度，能延长裁刀和裁断胶板的使用寿命；
4、主轴采用中央自动循环润滑系统，无人工疏忽缺油而使机件损坏之顾虑，更有效确保机器耐用度。
规格：
机型
ZC-250
ZC-350
最大裁断力:
250 KN
350 KN
裁断面积：
500*1600 mm
610*1600 mm
压板尺寸：
500*500 mm
610*610 mm
行程调节范围：
50-170 mm
50-170 mm
电机功率：
2.2 KW
2.2 KW
精密四柱裁断机
ZC-509-(25-200)
主要特点：
1、操作省力、简单、故障率低、裁断力特强、裁断速度快，每小时可达600刀以上；
2、微调装置，可轻易得到最佳之裁断行程，延长刀模及裁断板使用寿命；
3、裁断动距可介于10mm-100mm之间进行任意调整以配合单层或多层之裁断；
4、作业时寂静，可大量降低工厂之噪音，改进工作环境，提高生产效率；
5、刀模简易设定装置，高低刀模调整，非常简单、准确、快速；
6、特殊机种大小均可订制。
规格：
机型
ZC-250/ZC-300/ZC-350/ZC-400/ZC-500/ZC-600/ZC-800/ZC-1000/ZC-1200/ZC-1500
裁断压力:
25t-150t
行程调节范围：
50-180mm/50-240mm
电机功率：
1.5KW-11KW
精密四柱自动送料油压裁断机
ZC-510-(35-200)t
主要特点：
1、双油缸，精密四柱自动平衡连杆结构，确保上下工作台平衡精度，保证每个裁断点受力相同；
2、采用进口油压系统和台湾、日本电器配套，省电、噪音小、工作板附手动和自动左右移动控制装置，微调调节自动左右移动的距离，操作方便、安全、下裁速度快，大提高操作员的效率；
3、特别设计的油压单面或双面自动送料系统，代替了人工移动工作台，大提高了切割的精确度；
4、主轴采用中央自动循环润滑系统，无人工疏忽缺油而使机件损坏之顾虑，更有效确保机器耐用度。
规格：
行程:
50-180mm/50-240mm
工作压力:
35T-200T
裁断面积:
500mm x 1200mm/610mm x 1200mm/710 x 1200mm/910 x 1200mm/1000 x 1200mm/用户指定
还看了其他的一些制鞋机械
万用式油压压底机
ZC-806
主要特点：
1、本机采用全油压设计，压力大，贴合牢固。
2、鞋前帮的级别可自动调节。
3、女鞋可贴合任意高度的鞋跟。
4、男鞋可贴合任意尺寸。
5、以特殊鞋头绞链式前压座及鞋跟腹墙刀，机械式控制使男女皆适用。
规格：
机械尺寸（LxWxH):
880x1160x1920(mm)
包装尺寸（LxWxH):
850x1220x2000(mm)
净重：
770kg
工作压力:
25-30kg/平方厘米
功率:
2HP x 4P
全油压靴面定型机
ZC-607
主要特点：
1、本机适用于各种靴头鞋、皮鞋。
2、采用带微调油缸，可以调整两侧板的距离，排除靴面的皱折、破裂等现象，以达到靴面定型有最佳效果。
4、单双弯可互换。
规格：
机械尺寸（LxWxH):
1070x8500x1380(mm)
包装尺寸（LxWxH):
1250x900x1520(mm)
净重：
280kg
马力:
1.5HP
电热:
3.5kw
新型自动后跟结帮机
ZC-727A（MA）
主要特点：
1、本机适用于后跟高度在180MM以下的一般中底及软底鞋结帮之用。
2、本机具有微调结帮高度之装置，调整容易，定位准确。
3、扫刀及束紧器规格齐全，适用于任何鞋型；束紧器采用链条式包覆、束紧效果极佳。
4、本机采用丝杆、螺母、钢球限位设计，调整辅助台高度、快速确实。
5、楦头撑台第二次上升压著设计配合扫刀加热装置、增进结帮效果使成品平坦不发角、提高鞋子品质。
6、楦头支架上升油路独特设计，可在结帮过程中将楦头完全掌握在设定的位置。
规格：
机械尺寸（长x宽x高):
1200x760x1420(mm)
包装尺寸（长x宽x高):
1270x820x1680(mm)
产量：
2500PARIS/8小时
重量：
580kg
动力:
2HP
电热:
400W
参观了盐城智成机械制造有限公司后,我还去了江苏驰翔精密齿轮有限公司, 江苏驰翔精密齿轮有限公司创建于2002年4月,位于盐城市盐都区盐兴路68号,是盐城市规模最大的精密齿轮专业生产厂家,盐都区重点工业骨干企业、中国齿轮专业协会理事单位。公司现有员工260余人，总资产6000万元。长期从事各类硬齿面、高精度齿轮的研发、制造、销售。现已具备年产各汽车油泵齿轮150万件、纺机齿轮80万件、工程机械、各类齿轮箱齿轮30万件的生产能力。公司是江苏省科技型中小企业、江苏省计量保证确认企业、高新技术企业、重合同守信用企业、AAA级资信等级企业。
公司生产的“驰翔”牌系列机油泵齿轮，于2005年通过了ISO/TS16949国际质量体系认证，被认定为江苏省高新技术产品，获得技术专利6项，公司通过了ISO14001国际环境体系认证。
公司生产的“驰翔”牌系列齿轮产品具有配套层次高、产品精度高、技术含量高的要求，配套于世界500强企业美国康明斯公司、美国卡特彼勒工程机械公司、意大利马佐里纺机公司、德国采埃孚公司及学常州国茂国泰减速机集团公司、上海大众液压公司等国内外大型企业。
公司拥有一流的员工团队，驰翔人发扬勇于创新、勇争一流、永不退却、永不言败的企业精神，与深圳市中旭企管公司联合共建企业西点军校，塑造一流的执行力员工团队，始终铭记“坚守承诺、结果导向、决不放弃”的诺言。营造新型和谐的劳动关系，视员工为兄弟姐妹，员工与企业共同成长，使企业不断做强做大，誓把驰翔打造成世界领先、中国一流的精密齿轮制造基地！
在翔精密齿轮期间,我重点的参观了各种齿轮的制造,比如: 美国卡特彼勒工程机械系列齿轮, 美国卡特彼勒工程机械系列齿轮, 美国卡特彼勒工程机械系列齿轮, 美国康明斯齿轮, 减速机齿轮,机床齿轮.还看了对齿轮各个参数的测量,让我受益匪浅.
四．分析
盐城市智成机械制造有限公司位于盐城市经济开发区,成立于一九九六年.目前固定资产1500万元.厂地10000M2员工109人,年营业额3000万元。公司内部结构紧凑，流水线生产，一片繁忙景象。公司本着“求精创新、诚信经营”的宗旨，积极创新。
江苏驰翔精密齿轮有限公司现有员工260余人,总资产6000万元,长期从事各类硬齿面，高精度齿轮的开发、制造、销售。生产的“驰翔”牌系列齿轮为“五高产品”即：高硬度、高强度、高精度、高技术含量、高性价比，产品达到国内先进水平。为了保证“驰翔”牌系列齿轮产品的加工质量达到国内一流水平的要求，向世界领先水平迈进，公司先后投入近4300万元资金购置了2台国内一流的JD45型、JD32型齿轮检测中心和种类型号的数控磨齿机16台、日本丰东C-N共渗多用炉（2+1+1）生产线2条及其他辅助设备，从硬件上不断满足Ф18至Ф1500的各种圆柱齿轮加工质量和工艺的要求。
五.实习感想
通过实习我们可以学以致用，把课堂的知识有效运用到实践中去，当然在实践中的锻炼也能让我们更好的复习课堂知识，总之这是个良性互动的过程.
通过实习你可以近距离的接触公司，对公司有更客观的了解，也可以结合自己的职业生涯规划作个判断，为你以后的就业选择提供参考.
你在实习的时候毕竟是真实的工作环境，你可以发现自己哪些方面的能力或者知识还不够，及时的补缺补漏；如果发现了自己工作的时候有些能力比较强，那么它就是你以后求职时候的优势，总之实习能够让你提前客观的看清楚自己，为以后最终进入公司打好基础.
只有实习才能辨别你对于一个工作是虚拟的幻想还是真实的喜欢，便于帮助进行职业方向的选择，也可以在几个实习体验之后选择相对比较喜欢的职业岗位.
只有实习才能知道知识的用处与知识的缺乏，才能在学校选课、课程听讲与理解方面有了新的角度，学习的觉悟性会有相当的提高.
8
毕业设计
开题论证报告
专 业 机械设计制造及其自动化
学生姓名
班 级
学 号
指导教师
完成日期
课题名称：双缸柴油机气缸体钻削组合机床总体及夹具设计
一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述
本课题来源于盐城市江动集团，主要是设计一台加工双缸柴油机气缸体顶面和底面孔系的钻削组合机床，具体进行总体设计和夹具设计。对于总体设计，组合机床是根据被加工件的工艺要求，按照工序高度集中的原则而设计的，并以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件而组成的专用设备，并配以专用夹具，采用多把刀具同时进行加工。组合机床的辅助动作实现了自动化，具有专用、高效、自动化和易于保证加工精度。当被加工的零件尺寸结构有所改进时，组合机床的通用零部件还可以重新被利用组成新的组合机床，且具有一定的柔性度。在数控设备还没有普及和推广的几十年里，它对于提高加工效率，降低对操作者的技术要求起到了很大的作用，尤其是组合铣床和专用钻床，在壳体类零件的加工线中应用非常广泛。
在机床上对工件进行切削加工时，为了保证加工精度，必须正确的安放工件，使工件相对于刀具和机床占有正确位置，这一过程称为“定位”。为了保持这个正确位置在加工过程中稳定不变，应对工件施加一定的夹紧力，这一过程称为“夹紧”。这两个过程总称为“安装”。在机床上实现安装任务的工艺装备，就是“机床夹具”。机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广泛的是通用夹具，如车床上用的三爪卡盘和铣床上用的平口虎钳等。
近几年大连组合机床研究所研制的组合机床及其自动线对目前我国组合机床及其自动线装备技术的基本情况：
（1）为某冰箱压缩机厂提供的ZHS-1283冰箱压缩机外支撑八工位回转工作台组合机床，镗孔精度Ø9.097mm±0.004mm, 表面粗糙度Ra0.8μm，节拍时间26s（2件），采用交流伺服滑台，HSK接杆，主轴带中孔冷却液通道，全封闭防护。
（2）ZHS-XU86凸轮轴轴承盖加工自动线是为某汽车公司研制的用于30万辆轿车生产的高精度、高生产率、多品种数控自动线。该线采用多种先进技术：可控扭矩夹紧扳手、气浮输送、电液比例阀、高精度空心锥柄接杆、高密度材料镗杆、数控精密十字滑台、分布式控制系统与监测系统、故障诊断及显示系统、大流量冷却排屑和全封闭防护系统，节拍38s。
（3）UD80型换刀换箱柔性加工单元。该单元是一种高效、高精度与高柔性的数控机床，机床有5个坐标，交换托板尺寸为800mm×800mm，刀库容量60，120，180任选，箱库容量12个，能在一次装夹下完成铣、钻、铰、攻丝、镗孔、镗车等工序的单轴加工和多轴加工，适合中大批量生产规模的箱体零件和成组杂件的加工，也适用于中小批量多品种零件的生产。
（4）为某航空动力机械公司生产的柔性生产线的物流输送系统。该系统采用了链式摩擦轮滚道、电动滚筒、托盘自动识别、计算机生产调度等技术，可实现被输送零部件的定向、定位、升降、回转，通过编码识别及计算机的生产调度实现无序混流输送等。
上述组合机床代表了目前我国组合机床装备较高的技术水平。但随着市场竞争的加剧和对产品需求的提高，高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床行业企业，因此组合机床装备的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。
二、本课题拟解决的问题
本课题设计的是一台加工双缸柴油机气缸体顶面和底面孔系的钻削组合机床，组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效组合机床。
1 因为本机床用来进行大批量生产，就要解决生产效率问题。
2 尽量采用先进的工艺方案和合理的机床结构方案，正确选择组合机床通用部件机机床布局形式，要十分注意保证加工精度和生产效率的措施以及操作使用方便性。
3 确定零件在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，选择定位基准和夹紧部位，决定工步和刀具种类及其结构形式，选择切削用量等。
4 通用部件是具有特定功能，按标准化系列化通用化原则设计制造的组合机床基础部件，因此通用部件的选择是组合机床设计的重要内容之一，也是我们在设计中必须解决的问题。如常用的通用部件：动力滑台，主轴部件，主运动驱动装置，工作台，支撑部件等的选用都应该仔细考虑。
5 应根据工件的加工要求和特点，按一定的原则结合组合机床常用工艺方法，充分考虑各种因素，并经技术经济分析后拟定工艺方案。在加工时粗精加工分开，应考虑粗精加工，粗加工时切削负荷较大，切削产生的热变形，较大夹压力引起的工件变形以及切削震动等，对精加工工序十分不利，影响加工尺寸精度和表面粗糙度。
6应该考虑孔间中心距，精镗孔时注意孔表面是否允许留有退刀刀痕。要保证好连接孔的位置精度，便于装配。
7 组合机床一般为工序集中的多刀加工，不但切削负荷大，而且工件受力方向变化。因此，正确选择定位基准和夹压部位是保证加工精度的重要条件对于毛坯基准选择要考虑有关工序加工余量的均匀性，对于光面定位基准的选择要考虑基面与加工部位间位置尺寸关系，使它有利于保证加工精度。
8 组合机床的正常工作与合理的选择切削用量，即确定合理的切削速度和工作进给量有很大关系，切削用量选择恰当，能使组合机床减少停车损失，提高生产效率，延长刀具寿命，提高生产质量。
三、解决方案及预期效果
1 对于生产效率问题，我们除了缩短加工时间和辅助时间，尽量使辅助时间和加工时间重合外，还可以考虑在每个工位上安装几个工件同时进行加工，或者在一个工位上设置几套夹具，对工件进行多次安装，如转塔式组合机床，可调式组合机床。
2 认真阅读被加工零件图，研究尺寸，形状，材料，硬度，重量，加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求等内容。通过对产品装配图样和有关工艺资料的分析，充分认识被加工零件在产品中的地位和作用。
3 通用部件的选用：在设计组合机床时，应根据具体的加工要求，机床的配置形式，制造及使用条件等确定。由于本课题要求机床应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整，一般可选用机械滑台。在确定动力部件规格时，一般先进行功率进给力计算。当遇到动力部件的进给力不能满足要求，但又相差不大时不要轻易选用大一规格的动力部件，而应适当调整切削用量或改变工艺方法。但必须以不影响加工精度和生产率要求为前提。对于支承部件如侧底座，立柱等通用部件，可选与动力滑台规格相配套的相应规格。选用通用部件时，还应根据加工精度要求，制造成本等确定通用部件的精度等级。
4 要粗精加工分开进行，工序集中原则，适当考虑相同类型工序的集中，在条件许可时，把相同工序集中在一台机床或同一工位上加工能简化循环和结构。集中攻螺纹，集中深孔加工工序，适当集中一般的钻铰工序，适当集中镗孔工序。
5 划分工序要考虑到生产的规模、加工的精度、所用机床的特点、机床负荷情况等。 划分工序可以有两种趋向：工序集中和工序分散。 工序的集中分散各有其长处，一般说来，在大批量生产中以提高生产率为主，需广泛采用多刀、单轴与多轴自动或半自动机床，多轴龙门铣床、组合机床等，故采取工序集中可以获得突出的效果此次设计的轴承座钻孔组合机床很大程度上使各工序尽量集中，发挥组合机床的优点，同时使各种误差减小到最低限度。由于此设计中所加工的零件10 个孔中部分孔距离太近，不便于加工，所以分开为两个工位完成，然后进行零件位置转换。
四、课题进度安排
3月1日～3月14日．毕业实习阶段。
毕业实习，查阅资料，到多个公司实践，撰写实习报告。
3月15日～3月31日．开题阶段。
提出总体设计方案及草图，填写开题报告。
4月1日～5月14日． 设计初稿阶段。
完成总体设计图、部件图、零件图。
5月15日～5月31日． 中期工作阶段。
完善设计图纸，编写毕业设计说明书，中期检查。
6月1日～6月2日．毕业设计预答辩。
6月3日～6月9日．毕业设计整改。
图纸修改、设计说明书修改、定稿，材料复查。
6月10日～6月11日．毕业设计材料评阅。
6月12日～6月13日．毕业答辩。
6月14日～6月15日．材料整理装袋。
五、指导教师意见
签名 年 月 日
六、专业系意见
签名
年 月 日
七、学院意见
签名
年 月 日
5
序号
工步名称
被加工零件数量
加工直径(mm)
加工长度(mm)
工作行程(mm)
切削速度(m/min)
转速(r/min)
进给量
工时(min)
(mm/r)
(mm/min)
机动时间
辅助时间
共计
1
装卸工件
1
1
1
2
左滑台钻孔
快进
152
0.015
钻14个φ6.647孔
6.647
19
28
13.26
630
0.11
70
0.35
钻2个φ8孔
8
16
28
15.83
630
0.11
70
钻1个φ4.9孔
4.9
16
28
11.08
720
0.097
70
死挡铁停留
0.02
快退
180
0.018
3
右滑台钻孔
快进
152
0.014
0.014
钻9个φ6.647孔
6.647
19
28
13.26
630
0.11
70
0.475
0.475
钻1个φ8.376孔
8.376
22
28
16.58
630
0.11
70
死挡铁停留
0.02
0.02
快退
180
0.018
0.018
4
后滑台钻孔
快进
152
钻4个φ8.376孔
8.376
22
28
16.58
630
0.11
70
钻5个φ6.647孔
6.647
18
28
13.26
630
0.11
70
钻1个φ10.1孔
10.1
28
13.26
500
0.11
70
钻1个φ6.647通孔
6.647
28
15.87
630
0.11
70
死挡铁停留
0.02
0.02
快退
180
0.018
0.018
备 注
总计
1.452
单件工时
1.452
机床生产率
31.92件/时
机床负荷率
77.31%
生产率计算卡
毕 业 设 计 说 明 书
柴油机机体三面体钻扩组合机床总体及夹具设计
专 业 机械设计制造及其自动化
学生姓名
班 级
学 号
指导教师
完成日期
ZH1105型柴油机机体钻扩组合机床总体及夹具设计
摘要：ZH1105型柴油机机体为大批量生产的零件，为了提高生产效率，满足被加工零件的精度要求且保持加工精度稳定，本课题设计了一台用于ZH1105型柴油机机体三面钻孔的组合机床。第一部分是总体设计，首先，进行了总体方案论证，采用单工位三面钻削组合机床，刀具选用高速钢麻花钻，并根据切削用量的选择，计算切削力、切削扭矩及切削功率，确定主轴直径、外伸尺寸、接杆型号，选择滑台、动力箱等通用部件，再确定动力部件的工作循环及工作行程，完成机床联系尺寸的制定。最后绘制了三图一卡。第二部分是夹具设计，经过对被加工零件的全面分析，导向采用固定钻模板可换钻套导向，夹紧装置采用机械夹紧机构，直接夹压于工件上，反应快捷，夹压平稳可靠，夹具体有良好的刚性，使夹具能长期保持可靠的精度和稳定性。该组合机床不仅能保证钻孔精度，还能提高加工效率，降低工人的劳动强度。设计的夹具定位可靠、夹压稳定、操作方便，达到了设计要求。
关键词：组合机床；钻孔；夹具
The design of the general and jig of the modular machine-tool for drilling the ZH1105 crude oil engine
Abstract：The crude oil engine is made for large quantities of mass production. In order to prone the production efficiency, and meet the precision request of the components processed and the precision stability, it designs a combined machine-tool to be used in the three-cylinder diesel engine with both sides drilling holes. The first part is general design. First, it carries out the argumentation of the overall plan, adopts the combined machine-tool with single location three faces drilling, selects the high-speed steel twist drill. According to the cutting parameters, it calculates the cutting force, the cutting torque and the cutting power, determines spindle diameter, the extend size and the link-pole model, choose sliding table, the power box and so on, then determines the operating cycle and the stroke of the power part, formulates the relation size of the machine-tool. Finally, it draws three figures and one card. The second part is the jig design. Having analyze the work piece, the guiding equipment use the fixed drill plate with replaceable drill bush; the clamp uses the machinery device, it directly presses on the work piece, which responds quickly, fixes steadily and reliably; the jig-body utilizes the frame structure, possess fine rigidity, causes the jig to maintain good long-term precision. This combined machine-tool not only guarantees the drill hole precision, but also enhances the processing efficiency, reduced workers' labor intensity. The jig orients reliably, clamps stably, operates easily, then meet the design request well.
Key words：Modular machine-tool; Drill hole; Jig
目 录
1 前言 1
1.1 概述 1
1.2 课题由来及基本条件 1
1.3课题设计思路 2
1.4预期成果及实际价值 2
2组合机床总体设计 3
2.1 工艺方案的拟定 3
2.1.1 分析研究被加工零件 3
2.1.2组合机床总体方案论证 3
2.1.3 定位基准及夹压点选择 4
2.2确定切削用量及刀具选择 4
2.2.1 刀具的选择 4
2.2.2 切削用量的选择 5
2.2.3 计算切削力 切削扭矩 切削功率 及刀具耐用度 7
2.2.4 确定主轴尺寸 外伸尺寸 8
2.2.5 选择接杆 9
2.2.6 导向结构的选择 9
2.2.7动力部件工作行程及循环的确定 10
2.3通用部件的选择 10
2.3.1 选用滑台形式 10
2.3.2选液压滑台的型号 11
2.3.3选动力箱型号 12
2.3.4选择液压滑台侧底座 12
2.4 确定机床联系尺寸 13
2.4.1 机床装料高度的确定 13
2.4.2 夹具轮廓尺寸的确定 13
2.4.3 中间底座尺寸的确定 13
2.4.4主轴箱轮廓尺寸的确定 13
2.5机床分组 13
2.6 生产率计算卡 14
3 组合机床夹具设计 17
3.1夹具设计的基本要求和步骤 17
3.1.1夹具设计的基本要求 17
3.1.2 夹具设计的步骤 17
3.2 定位方案的确定 18
3.2.1 零件的工艺性分析 18
3.2.2 定位方案的论证 18
3.2.3导向装置 19
3.2.4校核加工精度 20
3.3夹紧方案的确定 20
3.3.1 夹紧装置的确定 20
3.3.2 夹紧方案论证 21
3.3.3 夹紧力确定 22
3.3.4误差分析 23
3.4 夹具体设计 25
4 结论 26
参考文献 27
致谢 28
附 录 29
ZH1105型柴油机机体钻扩组合机床总体及夹具设计
摘要：ZH1105型柴油机机体为大批量生产的零件，为了提高生产效率，满足被加工零件的精度要求且保持加工精度稳定，本课题设计了一台用于ZH1105型柴油机机体三面钻孔的组合机床。第一部分是总体设计，首先，进行了总体方案论证，采用单工位三面钻削组合机床，刀具选用高速钢麻花钻，并根据切削用量的选择，计算切削力、切削扭矩及切削功率，确定主轴直径、外伸尺寸、接杆型号，选择滑台、动力箱等通用部件，再确定动力部件的工作循环及工作行程，完成机床联系尺寸的制定。最后绘制了三图一卡。第二部分是夹具设计，经过对被加工零件的全面分析，导向采用固定钻模板可换钻套导向，夹紧装置采用机械夹紧机构，直接夹压于工件上，反应快捷，夹压平稳可靠，夹具体有良好的刚性，使夹具能长期保持可靠的精度和稳定性。该组合机床不仅能保证钻孔精度，还能提高加工效率，降低工人的劳动强度。设计的夹具定位可靠、夹压稳定、操作方便，达到了设计要求。
关键词：组合机床；钻孔；夹具
The design of the general and jig of the modular machine-tool for drilling the ZH1105 crude oil engine
Abstract：The crude oil engine is made for large quantities of mass production. In order to prone the production efficiency, and meet the precision request of the components processed and the precision stability, it designs a combined machine-tool to be used in the three-cylinder diesel engine with both sides drilling holes. The first part is general design. First, it carries out the argumentation of the overall plan, adopts the combined machine-tool with single location three faces drilling, selects the high-speed steel twist drill. According to the cutting parameters, it calculates the cutting force, the cutting torque and the cutting power, determines spindle diameter, the extend size and the link-pole model, choose sliding table, the power box and so on, then determines the operating cycle and the stroke of the power part, formulates the relation size of the machine-tool. Finally, it draws three figures and one card. The second part is the jig design. Having analyze the work piece, the guiding equipment use the fixed drill plate with replaceable drill bush; the clamp uses the machinery device, it directly presses on the work piece, which responds quickly, fixes steadily and reliably; the jig-body utilizes the frame structure, possess fine rigidity, causes the jig to maintain good long-term precision. This combined machine-tool not only guarantees the drill hole precision, but also enhances the processing efficiency, reduced workers' labor intensity. The jig orients reliably, clamps stably, operates easily, then meet the design request well.
Key words：Modular machine-tool; Drill hole; Jig
iii
盐城工学院本科生毕业设计说明书2009
1前 言
1.1 概述
组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、缝纫机、自行车等轻工行业大批大量生产中已经获得广泛的应用；一些中小批量生产企业，如机床、机车、工程制造业中也已推广应用。组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件，如汽缸盖、汽缸体、变速箱体、电机座及仪表壳等零件；也可用来完成轴套类、轮盘类、叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。
组合机床的设计，目前基本上有两种情况：其一，是根据具体加工对象的具体情况进行专门设计，这是当前最普遍的做法。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人总结自己生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业在完成一定工艺范围内组合机床是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为“专能组合机床”。这种组合机床就不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是可以设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工的零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。
本次毕业设计课题来源于生产实际，具体的课题是ZH1105柴油机机体三面钻扩组合机床总体及夹具设计。在设计前认真研究被加工零件的图样，研究其尺寸、形状、材料、硬度、重量、加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求等内容，为设计提供大量的数据、资料，作好充分的、全面的技术准备。在准备了充足的资料之后进行总体及零部件的设计工作，总体的设计的主要工作是完成“三图一卡”，即绘制机床的总体尺寸联系图、加工示意图、零件的工序图及编制生产率计算卡；夹具设计的方法是：绘制夹具装配图；确定夹具的结构；选定钻模板等。在此次的设计中采用三面夹紧定位，液压夹紧，提高了生产效率，降低镣动强度，同时在设计中采用了大量的通用零部件，降低了产品的成本
1.2 课题由来及基本条件
a）设计内容
设计一台加工柴油机机体上左右面孔系的钻扩组合机床.
设计：制定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案，“三图一卡”设计；
部件设计：组合机床夹具设计
b）设计依据
课题来源：盐城市江动集团
产品名称：ZH1105型柴油机
被加工零件：机体（附零件图）
工件材料：HT250
加工内容：齿轮室盖面：钻9-M8-7H底孔至9-φ6.647，深19；钻M10-7H底孔至φ8.376，深22；
主轴承盖面：钻6-M8-7H底孔至6-φ6.647，深19钻8-M8-7H底孔至8-φ6.647，深19；钻2-φ8孔，深16；钻φ4.9孔，深16；
上面：钻4-M10-7H底孔至φ8.376，深22；钻5-M8-7H底孔至6-φ6.647，深18钻M8-7H底孔至φ6.647，通孔；钻M12-6H底孔至φ10.106；孔口倒角1.5×45°
批量：本机床设计、制造一台
1.3课题设计思路
a.工艺方案的确定 在确定工艺方案之前，需要通过实习对被加工零件的结构特征的了解，并对加工精度，加工位置和加工要求的熟悉，有利于确定经济可行的方案。
b.机床配置及结构的确定 根据零件的结构，选择合适的机床结构，尽可能多选用公用部件和标准件。
c.总体设计 在确定前面的方案的时，通过计算得到生产率卡和绘制“三图”，根据计算选择合适的主轴箱的轮廓尺寸和动力设施。
d.夹具的设计 首先确定夹紧方案、定位方式和夹紧力的计算，然后选用相应的标准部件和标准件，绘制夹具装备图和夹具的相关的零件图。
本次设计的组合机床同时加工三个端面，大大提高了生产效率，降低了劳动强度，从而降低了零件的加工成本。
1.4 预期成果及实际价值
最终将完成被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡；夹具总装图、夹具非标准零件图等技术文件，指导组合机床及夹具的生产。这样一台组合机床设计好后，可直接投入ZH1105型柴油机汽缸体的生产，提高生产效率，满足加工精度要求，帮助生产厂家降低加工成本，获得良好的经济效益。
2组合机床总体设计
2.1 工艺方案的拟订
组合机床的总体设计要注重工件及其加工的工艺分析，制订出合理的工艺方案，才能设计出合理的专用机床。根据具体的被加工零件，在制定的工艺和结构方案的基础上，进行方案图纸的总体设计。
2.1.1 分析、研究被加工零件
本课题设计的组合机床加工的工件为ZH1105型柴油机机体，工序为三面孔系加工，零件材料为铸铁件HT250，其硬度为HBS212—285，属于箱体结构，结构复杂。生产纲领：大批大量加工，工艺采用钻削加工。
本机床加工零件的工序内容：
齿轮室盖面：钻9-M8-7H底孔至9-φ6.647，深19；钻M10-7H底孔至φ8.376，深22；
主轴承盖面：钻6-M8-7H底孔至6-φ6.647，深19钻8-M8-7H底孔至8-φ6.647，深19；钻2-φ8孔，深16；钻φ4.9孔，深16；
上面：钻4-M10-7H底孔至φ8.376，深22；钻5-M8-7H底孔至6-φ6.647，深18钻M8-7H底孔至φ6.647，通孔；钻M12-6H底孔至φ10.106；孔口倒角1.5×45°
2.1.2 组合机床总体方案论证
根据任务书的要求：设计的组合机床要满足加工要求、保证加工精度；尽可能用通用件、以降低成本；各动力部件用电气控制、液压驱动。因此根据任务书要求和气缸体的特点初定两种设计方案：
机床的配置型式有立式和卧式两种,如图2-1和图2-2两种
图2-1 卧式组合机床结构
图2-2立式组合机床结构
卧式组合机床 特点：卧式组合机床重心低、振动小运作平稳、加工精度高、占地面积大。
立式组合机床 特点：立式组合机床重心高、振动大、加工精度低、占地面积小。
方案比较：根据被加工工件和两种组合机床的特点比较可知ZH1105型柴油机汽缸体的结构为卧式长方体。通过以上的比较，考虑到卧式振动小，装夹方便等因素，选用三面卧式组合机床。
2.1.3定位基准及夹压点的选择
组合机床是针对某种零件或零件某道工序设计的。正确选择定位基准，是确保加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的集中工序。一般常采用一面两孔定位和三面定位。本机床加工时采用的定位方式是三面定位，以底面为定位基准面，限制三个自由度；在左面用两个圆柱定位销，限制两个自由度；后面再用一个圆柱销限制剩下的一个自由度。
2.2确定切削用量及选择刀具
2.2.1 刀具的选择
根据工艺的要求及加工精度不同，组合机床采用的刀具一般有简单刀具（标准刀具）、复合刀具及特种刀具。
选择刀具的原则：
a）只要条件允许，为使工作可靠，结构简单、刃磨容易，应尽量选择标准刀具和简单刀具。
b）为使工序集中或保证加工精度，可采用先后加工或同时加工两个或两个以上表面的复合刀具。
c）选择刀具结构时，还须认真分析被加工零件材料特点。
根据工艺要求及加工精度的要求，查文献[18]196页表4-45，加工17个孔的刀具均采用标准锥柄麻花钻。
刀具材料为高速钢，标准号：GB/T 1438-1985
2.2.2 切削用量的选择
组合机床多轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台。工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量。这个每分钟进给量（毫米/分）应是适合于所有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成不同转速和选择不同的每转进给量（毫米/转）与其相适应，以满足不同直径工件的加工需要，文献[8]53页，即
（1-1）
式中：,,…,——各主轴转速（转/分）；
,,…,——各主轴进给量（毫米/转）；
——动力滑台每分钟进给量（毫米/分）。
在选择了转速后就可以根据公式
（1-2）
选择合理的切削速度。
查文献[2]第130页表6-11
表2-1高速钢钻头切削用量
加工材料
加工直径（mm）
切削速度(m/min)
进给量(mm/r)
铸铁
200～241HBS
1～6
10～18
0.05～0.1
>6～12
>0.1～0.18
根据上表合理选择所需要的切削速度与进给量。
A. 左侧面上17个孔
a)孔11～孔24 盲孔，14×φ6.647，l=19mm
取n=630r/min，f=0.11mm/r，由公式（1-1）得：
=70mm/min
由公式（1-2）得切削速度：
v=13.26m/min
b)孔25、26 盲孔，2×φ8，l=16mm
取n=630r/min，f=0.11mm/r，由公式（1-1）得：
=70mm/min
由公式（1-2）得切削速度：
v=15.83m/min
c)孔27 盲孔，φ4.9，l=16mm
取n=720r/min， f=0.097mm/r，由公式（1-1）得：
=70mm/min，
由公式（1-2）得切削速度：
v=11.08m/min
B.右侧面上10个孔
a)孔1～9 盲孔，9×φ6.647，l=19mm
取n=630r/min， f=0.11mm/r，由公式（1-1）得：
=70mm/min
由公式（1-2）得切削速度：
v=13.26m/min
b)孔10 盲孔，Φ8.376，l=22mm
取n=630r/min， f=0.11mm/r，由公式（1-1）得：
=70mm/min
由公式（1-2）得切削速度：
v=16.58m/min
C. 后面上11个孔
a)孔28～31 盲孔，4×φ8.376，l=22mm
取n=630r/min， f=0.11mm/r，由公式（1-1）得：
=70mm/min
由公式（1-2）得切削速度：
v=16.58m/min
b)孔32～36 盲孔，5×φ6.647，l=18mm
取n=630r/min， f=0.11mm/r，由公式（1-1）得：
=70mm/min
由公式（1-2）得切削速度：
v=13.26m/min
c)孔37 通孔，φ6.647
取n=630r/min， f=0.11mm/r，由公式（1-1）得：
=70mm/min
由公式（1-2）得切削速度：
v=13.26m/min
d)孔38 通孔，φ10.106
取n=500r/min， f=0.14mm/r，由公式（1-1）得：
=70mm/min
由公式（1-2）得切削速度：
v=15.87m/min
孔的编号见被加工零件工序图YG01-00-01
2.2.3 计算切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度
根据选定的切削用量（主要指切削速度v及进给量f），确定进给力，作为选择动力滑台及设计夹具的依据；确定切削转矩，用以确定主轴及其他传动件（齿轮、传动轴）的尺寸；确定切削功率，用作选择主传动电机（一般指动力箱电机）功率；确定刀具耐用度，用以验证所选用量或刀具是否合理。
查文献[1]134页表6-20得公式：
(2-3) (2-4)
(2-5)
式中，F表示轴向切削力（N），T表示切削转矩（N·㎜），P表示切削功率（Kw），
v表示切削速度（m/min）,f表示进给量（mm/r）,
D表示加工（或钻头）直径（mm）
HB表示布氏硬度，取HB=230。
由公式(2-3)、(2-4)、(2-5)可得：
1）φ6.647孔
由公式（2-3）得：
F=772.24N
由公式（2-4）得：
T=1633.58 N·㎜
由公式（2-5）得：
P=0.1065Kw
2）φ8.376孔
由公式（2-3）得：
F=973.11N
由公式（2-4）得：
T=2534.67 N·㎜
由公式（2-5）得：
P=0.164Kw
3）φ8孔
由公式（2-3）得：
F=929.43N
由公式（2-4）得：
T=2322.85N·㎜
由公式（2-5）得：
P=0.1502Kw
4）φ4.9孔
由公式（2-3）得：
F=514.78N
由公式（2-4）得：
T=827.61 N·㎜
由公式（2-5）得：
P=0.0612Kw
5）φ10.106孔
由公式（2-3）得：
F=1423.94N
由公式（2-4）得：
T=4392.6 N·㎜
由公式（2-5）得：
P=0.2254Kw
总的切削功率：即求各面上所有轴的切削功率之和
左面
右面
后面
验证选用量或刀具是否合理，刀具耐用度至少大于4个小时，查机械加工工艺手册公式
(2-6)
根据公式（2-5），选择的钻头进行计算
，
根据计算，刀具耐用度满足要求。
2.2.4 确定主轴、尺寸、外伸尺寸
查文献[2]43页表3-4
d= (2-7)
式中：d——轴的直径；
T——轴所传递的转矩（N·M）；
B——系数（取B=6.2）。
a）左多轴箱：轴1-14 d=6.2×=12.47mm
轴15-16 d=6.2×=13.61mm
轴17 d=6.2×=10.52mm
b）右多轴箱：轴1-9 d=6.2×=12.47mm
轴10 d=6.2×=13.9mm
c）后多轴箱：轴1-4 d=6.2×=13.9mm
轴5-9 d=6.2×=12.47mm
轴10 d=6.2×=12.47mm
轴11 d=6.2×=15.96mm
考虑到安装过程中轴的互换性、安装方便等因素，则左主轴中：1—17主轴直径都取φ15；右主轴箱中：1—9主轴直径都取φ15，10主轴直径取φ20；后多轴箱中：5-10主轴直径都取φ15，1-4和11主轴直径都取φ20。
根据主轴类型及初定的主轴轴径，查文献[1]44页表3-6可得到主轴外伸尺寸及接杆莫氏圆锥号。主轴轴径d=15mm时，主轴外伸尺寸为：D/=25/16,L=85mm,接杆莫氏圆锥号为1；主轴轴径d=20mm时，主轴外伸尺寸为：D/=32/20,L=115mm，接杆莫氏圆锥号为1。
2.2.5 选择接杆
在钻、扩、铰孔及倒角等加工小孔时，通常都采用接杆（刚性接杆）。因为主轴箱各主轴的外伸长度和刀具均为定值，为保证主轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，须采用轴向可调整的接杆来协调各轴的轴向长度，以满足同时加工完成孔的要求。
查文献[2]171页表8-2：
表2-2 特长可调接杆尺寸
d
d×t
莫氏锥号
类型
L
16
Tr16×1.5
2
A
28
185-485
85
20
Tr20×2
2
A
28
215-500
110
表2-3 夹紧螺母型式及尺寸
名义尺寸
h
16
Tr16×1.5
24.6
12
20
Tr20×2
31.6
12
2.2.6 导向结构的选择
组合机床钻孔时，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证的。导向装置的作用是：保证刀具相互间的正确位置；保证刀具相对工件的正确位置；提高刀具系统的支承刚性。
组合机床上刀具导向装置通常分为固定式导向和旋转式导向两大类。根据导向的线速度﹝v＜20m/min﹞、加工精度及刀具的具体工作条件，所有本机床选择固定式导向。
查文献[1]175页表8-4：
表2-4 通用导套的尺寸规格
d
D
φ4.9
>4-6
10
15
18
M6
12
8
3
φ6.7
>6-8
12
18
22
M6
12
8
3
φ8
>8-10
15
22
26
M6
16
8
3
φ8.4
>8-10
15
22
26
M6
16
8
3
φ10.1
>10-12
18
26
30
M8
16
10
4
导向长度一般取1-2.5d, 所以导向长度=24mm。导向套端面至工件端面距离是为了排屑方便，一般取1-1.5d，即=9mm。
根据文献[2]177页表8-6导向类别中选择的第一类导向,工艺方法为钻孔,d取,D取/g6, /n6。
2.2.7 动力部件工作循环及行程的确定
1）工作进给长度的确定
工作进给长度，应等于加工部件的长度L(多轴加工时按最长孔计算)与刀具切入长度和切出长度之和。切入长度一般为5～10mm，根据工件端面的误差情况确定，钻孔时切出长度查文献[1]46页表3-7：
+（3～8） （注：d为钻头直径） （2-8）
适用复合刀具的时候，应根据具体情况来选定，具体如下：
左侧工进长度：19+9=28mm 右侧工进长度：22+6=28mm 后侧工进长度：22+6=28mm
2）快速引进长度的确定
快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给的位置，其长度按具体情况确定。在左动力头工作循环中，快速进给行程为152mm，在右动力头工作循环中，快速进给行程为152mm，在后动力头工作循环中，快速进给行程为152mm。
3)快速退回长度的确定
快速退回的长度等于快速引进和工作进给长度之和。一般在固定式夹具钻孔的机床上，动力部件快速退回的行程，只要把所有刀具都退至导套内，不影响工作的装卸就行了。左、右、后侧快速退回长度为180mm。
4）动力部件总行程的确定
动力部件的总行程除了满足工作循环向前和向后所需的行程外，还要考虑因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件能够向前调节的距离（此距离不小于15-20mm）和刀具装卸以及刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中取出时，动力部件需后退的距离。因此，动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。在本机床的动力部件循环中：前备量选30mm，后备量选40mm。
2.3 通用部件的选择
2.3.1 选用滑台型式
滑台型式一般分为液压滑台和机械滑台，液压滑台与机械滑台由于采用的传动装置不同，因而在性能、使用及维修等方面各有特点。目前，这两种滑台都得到广泛的应用。
根据文献[2]18页表2-4，它们的优缺点比较如下：
表2-5 液压滑台与机械滑台的优缺点
液压滑台
机械滑台
优
点
1.在相当大的范围内进给量可以无级调速。
1.进给量稳定，慢速无爬行，高速无振动，可以降低加工工件的表面粗糙度。
2.可以获得较大的进给力。
2.具有较好的抗冲击能力，断续切削、钻头钻通孔将要出口时，不会因冲击而损坏刀具。
3.由于液压驱动零件磨损小，使用寿命长。
3.运行安全可靠，易发现故障，调整维修方便。
4.工艺上要求多次进给时，通过液压换向阀，很容易实现。
4.没有液压驱动管路泄露、噪声和液压站占地的问题。
5.过载保护简单可靠。
6.由行程调速阀来控制滑台的快进转工进，转换精度
高，工作可靠。
缺
点
1.进给量由于载荷的变化和温度的影响而不够稳定。
1.只能有级变速，变速比较麻烦。
2.液压系统的漏油影响工作环境，浪费能源。
2.一般没有可靠的过载保护。
3.调整维修比较麻烦。
3.快进转工进时，转换位置精度较低。
经比较，本组合机床选用液压滑台。
2.3.2 选液压滑台的型号
每种规格的动力滑台有其最大进给力F进的限制。根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力，按文献[4]第62页公
（2-6）
式中，—各主轴所需的 向切削力，单位为N。
左主轴箱
===13185 N
右主轴箱
==7923.27N
后主轴箱 ===10150.69 N
实际上,为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于。又考虑到所需的最小进给速度、切削功率、行程、主轴箱轮廓尺寸等因素，为了保证工作的稳定性，再查看文献[1] 91页表5-1得P=20000N，所以选择液压滑台的型号为：1HY40；选择的行程为：400mm；台面宽度：400mm；台面长度：800mm；滑台与滑座总高：320mm；滑座长：1240mm；快速行程速度8m/min，工进速度12.5～500mm/min，允许最大进给力。
2.3.3 选动力箱型号
根据各刀具主轴的切削用量，计算出切削功率，再算出总切削功率，再考虑到多轴箱的传动效率，计算出消耗于多轴箱上的切削功率，这是作为选择组合机床主传动用动力箱型号规格的依据。计算结果如下：
=1.8522Kw
=1.1225Kw
=1.5779Kw
查文献[1]62页多轴箱所需功率按下列公式计算：
= + + （2-9）
所以得出多轴箱的驱动功率如下：
=1.8522+0.026×16+0.042+0.018=2.3282Kw
=1.1225+0.026×9+0.046+0.0112=1.4137Kw
=1.5779+0.026×5+0.046×6+0.0158=1.9997Kw
为了方便起见，使三边的动力箱的型号一致，所以选了功率比较大的作为选择动力箱的依据，所以根据文献[1]114页表5-39
表2-6 动力箱及电动机型号表
动力箱型号
电动机型号
电动机功率()
电动机转速（）
输出轴转速()
左主轴箱
1TD40Ⅰ
Y132S-4
5.5kW
1440
720
右主轴箱
1TD40Ⅰ
Y132S-4
5.5kW
1440
720
后多轴箱
1TD40Ⅰ
Y132S-4
5.5kW
1440
720
再根据文献[1] 116页表5-40可以得出动力箱与动力滑台、主轴箱结合面的尺寸以及动力箱输出轴距箱底面高度，具体如下：
与动力滑台结合面的尺寸：长800mm，宽400mm
与主轴箱结合面：宽800mm，高355mm
动力箱输出轴距箱底高度为160mm。
2.3.4选择滑台侧底座
根据所选的液压滑台查文献[1]92页表5-2，选择液压滑台侧底座为1CC401，其高度为，宽度，长度。
2.4 确定机床联系尺寸
2.4.1 机床装料高度的确定
装料高度一般是指工件安装基面至地面的的垂直距离,本课题中，最低孔位置 ，主轴箱最低主轴高度，所选滑台和滑座总，侧底座高度，夹具底座高度，中间底座高度，综合以上因素，该组合机床装料高度取H=935mm。
2.4.2 夹具轮廓尺寸的确定
夹具底座的轮廓尺寸，即长×宽×高为：450×500×375。
夹具高度尺寸为夹具体高度加上夹具底座高度，定为831mm，长度、宽度尺寸除考虑工件本身宽度外，再加其他宽度方向上能布置下工件的定位、夹紧及其他机构，从总图中查得长度尺寸为：545mm，宽度尺寸为：700mm。
2.4.3 中间底座尺寸的确定
根据选定的动力箱、滑台、侧底座等标准的位置关系并考虑滑台的前备量，通过尺寸链就可以计算确定中间底座加工方向的尺寸取800mm，确定中间底座高度方向尺寸为560mm。
2.4.4主轴箱轮廓尺寸的确定
主要需确定的尺寸是主轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度，可按下式计算：
（2-8）
（2-9）式中，—工件在宽度方向相距最远的两孔距离（㎜）；
—最边缘主轴中心距箱外壁的距离（㎜）；
—工件在高度方向相距最远的两孔距离（㎜）；
—最低主轴高度（㎜）。
对于卧式组合机床， h1要保证润滑油不致从主轴衬套处泄漏箱外，通常推荐，本组合机床按式
（2-10）
计算，得： ，
,取，则求出主轴箱轮廓尺寸：
根据上述计算值,按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸为B×H=630㎜×500㎜和B×H=630mm×630mm和B×H=630mm×630mm。
2.5 机床分组
a) 夹具（第20组）夹具用以裝夹工件，实现被加工零件的准确定位、夹压、刀具的导向等，夹具是主要的专用部件之一。
b) 多轴箱（第70组有多轴箱和第71组左多轴箱）多轴箱中有和被加工零件孔位和数量一致的主轴。它也是主要的专用部件。它的功用是把动力箱的旋转运动传给各主轴，再经接杆传给刀具。
c) 传动装置 （第40组）传动装置包括1TD32型动力箱和1HY32型液压滑台。它们都是组合机床的主要通用部件。动力箱用于把电动机的动力和运动传给多轴箱。液压滑台用以实现刀具的工作循环。
d）底座（第10组中间底座和第11组侧底座）底座是机床的支承部件，其中1CC32型侧底座是机床的主要通用部件。
此外，组合机床还有电气设备（第30组），刀具和工具（第60组和61组），液压传动装置（第50组），润滑装置（第80组），挡铁（第90组）等。液压滑台的工作循环，就是通过挡铁、液压元件的控制实现的。
2.6 机床生产率计算卡
机床生产率计算卡反映了实际生产率、切削用量、动作时间、负荷率等技术参数。工作行程为28；进刀量为70 ；机动时间加紧0.1。
1）理想生产率计算
理想生产率(单位为件/)是指完成年生产纲领N(包括备品及废品率在内)所要求的机床生产率。它与全年工时总数有关，一般情况下，单班制取2350,两班制取4700，N取75000件。则
（2-7）
=75000/2350=31.92件/
2)生产率计算
实际生产率(件/h)指所设计的机床每小时实际可以生产的零件数量。即：
（2-8）
式中： ——生产一个零件所需时间（min），可按下式计算：
（2-9）
式中：——分别为刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作进给行程长度,单位为;
——分别为刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作进给量，单位为；
——滑台在死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状
下旋转5～10转所需时间，单位为min;
——分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为;
——动力部件快速行程速度。液压动力部件取3～10米/分；
——直线移动或回转工作台进行一次工位转换的时间，一般可取0.1分；
——工件装、卸（包括定位、夹压及清除铁屑等）时间，它取决于装卸自动化程度、工件重量大小、装卸是否方便及工人熟练程度。通常取0.5～1.5min 。
单件时间：
=1.4532min
3）实际生产率：
4)负荷率计算
=77.31%
4)生产率计算卡如下表
序号
工步名称
被加工零件数量
加工直径(mm)
加工长度(mm)
工作行程(mm)
切削速度(m/min)
转速(r/min)
进给量
工时(min)
(mm/r)
(mm/min)
机动时间
辅助时间
共计
1
装卸工件
1
1
1
2
左滑台钻孔
快进
152
0.015
钻14个φ6.647孔
6.647
19
28
13.26
630
0.11
70
0.35
钻2个φ8孔
8
16
28
15.83
630
0.11
70
钻1个φ4.9孔
4.9
16
28
11.08
720
0.097
70
死挡铁停留
0.02
快退
180
0.018
3
右滑台钻孔
快进
152
0.014
0.014
钻9个φ6.647孔
6.647
19
28
13.26
630
0.11
70
0.475
0.475
钻1个φ8.376孔
8.376
22
28
16.58
630
0.11
70
死挡铁停留
0.02
0.02
快退
180
0.018
0.018
4
后滑台钻孔
快进
152
钻4个φ8.376孔
8.376
22
28
16.58
630
0.11
70
钻5个φ6.647孔
6.647
18
28
13.26
630
0.11
70
钻1个φ10.1孔
10.1
28
13.26
500
0.11
70
钻1个φ6.647通孔
6.647
28
15.87
630
0.11
70
死挡铁停留
0.02
0.02
快退
180
0.018
0.018
备注
总计
1.4532
单件工时
1.4532
机床实际生产率
41.29件/时
机床理想生差率
31.92件/时
机床负荷率
77.31%
表2-7 生产率计算卡
3组合机床夹具设计
3.1 夹具设计的基本要求和步骤
3.1.1 夹具设计的基本要求
a） 提高生产率、降低成本
夹具设计方案应与生产纲领相适应。在大批量生产时，为了缩短辅助时间，提高生产率，尽量采用快速、高效的结构和自动控制装置；在批量生产和满足夹具功能的前提下，尽量使夹具结构简单，容易制造，以降低夹具的制造成本。
b） 保证工件的加工精度
夹具设计的最基本要求是保证工件的加工精度。关键是确定定位方案、夹紧方案，和合理地设计夹具的尺寸、公差和技术要求，必要时应进行误差的分析和计算。
c） 便于排屑
夹具的排屑是一个很重要的问题，切屑积集在夹具中，会破坏工件正确的定位；切屑带来的大量热量会引起夹具和工件的热变形，影响加工质量；切屑的的清扫又会增加辅助时间，降低生产率。切屑积集严重时，还会造成设备事故或工伤事故。因此，在夹具设计时排屑问题必须给予充分的注意。
d） 操作方便、省力和安全
夹具的操作要尽量做到方便、省力，尽可能采用气动、液压及其他机械化夹紧装置、以减轻工人的劳动强度，控制好夹紧力。夹具操作位置应符合操作工人的习惯，应有安全保护装置，确保使用安全。
e）有良好的结构工艺性
夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检验和维修，尽可能多选用标准部件和标准元件。
夹具设计通常可以在参阅有关资料的情况下，按加工要求设计方案，绘制图样，经修改确定夹具的结构。
3.1.2 夹具设计的步骤
a）设计前的准备
首先分析产品零件图、装配图、零件结构特点、材料及技术要求；其次分析零件的加工工艺规程，及对任务书所提出的要求进行可行性研究；了解所用机床的规格、性能、精度以及与夹具连接部分结构的联系尺寸；了解所用丝锥、量具的规格；了解零件的生产纲领及生产组织等有关问题；收集有关设计资料。
b）方案设计
在分析各种原始资料的基础上，确定夹具的类型、定位方式、夹紧方式、导向方案 、连接方式和夹具的结构形式。绘制方案设计图，进行工序精度分析，对动力夹紧装置进行夹紧力的计算。
c）审核
检查夹具的各项功能是否符合设计要求。
d）总体设计
根据所定方案绘制夹具装配图，注明各种元件的装配关系。
e）夹具零件的设计
合理选择材料，标注尺寸、公差和技术要求。
f）夹具的装配、调试和验证
3.2 定位方案的确定
3.2.1 零件的工艺性分析
ZH1105型柴油机汽缸体材料为HT250，其硬度为212～285HBS，在本工序之前柴油机汽缸体四个主要表面已加工完毕。本工序加工以下面的孔： 齿轮室盖面：钻9-M8-7H底孔至9-φ6.647，深19；钻M10-7H底孔至φ8.376，深22；主轴承盖面：钻6-M8-7H底孔至6-φ6.647，深19钻8-M8-7H底孔至8-φ6.647，深19；钻2-φ8孔，深16；钻φ4.9孔，深16；上面：钻4-M10-7H底孔至φ8.376，深22；钻5-M8-7H底孔至6-φ6.647，深18钻M8-7H底孔至φ6.647，通孔；钻M12-6H底孔至φ10.106；孔口倒角1.5×45°
3.2.2 定位方案论证
箱体零件的定位方案一般有两种，“ 一面两孔”和“三平面”定位方法。下面比较两者的特点：
a.“一面两孔”的定位方法 可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位，同时加工零件五个表面的可能，能高度集中工序。“一面两孔”可作为零件从粗加工到精加工全部工序的定位基准，使零件整个工艺过程基准统一，从而减少由基准转换带来的累积误差，有利于保证零件的加工精度。同时，使机床各个工序（工位）的许多部件实现通用化，有利于缩短设计、制造周期，降低成本。 易于实现自动化定位、夹紧，并有利于防止切削落于定位基面上。
b.“三平面”定位方法 可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。方便简单，能高度集中工序。
该定位方案的分析：被加工零件为ZH1105柴油机机体属箱体类零件，工件形状规则，本工序加工为三面同时钻孔，加工工序集中，采用“三平面”定位方法，能够保证工件的钻孔的位置精度要求，同时便于工件装夹，又有利于夹具的设计与制造。
该方案定位原理：选底面为定位基准面，用定位块与底面接触，限制了三个自由度，后面用一圆形定位销定位，左侧面使用挡销，右侧使用气缸进行辅助定位，通过这样完全限制了六个自由度，达到了定位要求。
3.2.3导向装置
导向装置的作用在于保证刀具对于工件的正确位置；保证各刀具相互间的正确位置和提高刀具系统的支承刚性。
ZH1105柴油机机体的三面钻孔组合机床的导向装置设计在夹具支架上的，由于是大批生产，所以采用可换式导套，是丝锥在导套内工作的。
ZH1105柴油机气缸体三面钻孔组合机床钻孔的三个端面时是在精密的导套中进行的，因此要求较高的位置精度，通常可达±0.01，而且应与导套尽量接近与加工表面，力求选用较高的精度和较紧的配合。导套结构如图3-2所示
图3-2 导套结构图
导套的尺寸可查文献[2]第275页的表8-4：
对于钻直径6.7孔，选择的导套尺寸为：
，，，。
配合尺寸为：
,
配用的螺钉M6
对于钻直径8.4的孔，选择的导套尺寸为：
，，，。
配合尺寸为：
,
配用的螺钉M6
对于钻直径10的孔，选择的导套尺寸为：
,,，。
配合尺寸为：
,
配用的螺钉M8
对于钻直径4.9的孔，选择的导套尺寸为：
,,，。
配用的螺钉M6
3.2.4 校核加工精度
工件在夹具中加工时，总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差均为独立随机误差，应用概率法相加，因此，保证工件加工精度的条件为：
即工件总加工误差应不大于工件的加工尺寸公差，由以上得知，本夹具完全可以保证加工精度。
为保证夹具有一定的使用寿命，防止夹具因磨损而过早报废，在分析计算工件加工精度时需留出一定精度储备量，因此将上式改为：
≤－
得， =－
当≥0时夹具能满足加工要求，根据以上得：
=－=0.40-0.331=0.069≥0
所以夹具完全可以满足加工所要的要求。
3.3 夹紧方案的确定
3.3.1 夹紧装置的确定
a．夹紧装置的组成
本设计中夹紧装置采用液压夹紧装置，由液压装置、夹紧元件两部分组成。其组成部分的相互关系，如图3-5的方框图所示：
工件
夹紧元件
液压装置
液压
夹紧装置
图3-5 夹紧装置组成的方框图
b．夹紧装置设计的基本要求
a）夹紧过程中，不改变工件定位后占据的正确位置。
b）夹紧力的大小要可靠和适当，既要保证工件在整个加工过程中位置稳定不变，振动小，又要使工件不产生于过大的夹紧变形。
c）夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相
适应，在保证生产率的前提下，其结构要力求简单，以便于制造和维修。
d）夹紧装置的操作应当方便、安全、省力。
c．夹紧装置的选择
通常应用的夹紧装置有机械装置和液压装置两种，各有其优越性，要根据实际情况来选择用哪种装置。
通过对以上两种夹紧装置优缺点的比较，结合加工工件的精度要求、工人的劳动强度和环境要求、企业的实际情况，本设计中夹紧装置采用液压夹紧装置。
3.3.2 夹紧方案论证
夹紧力确定的基本原则
a．夹紧力的方向
a)夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。
b)夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。
c)夹紧力的方向应是工件刚度较高的方向。
b．夹紧力的作用点
a)夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。
b)夹紧力的作用点应选在工件刚度较高的部位。
c)夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。
以下是两个夹紧方案：
方案一：采用槽型压块夹压工件的正面，压板压于工件的侧面，利用摩檫力夹紧工件。
方案二：采用机械夹紧装置安装于夹具右侧，压板压于工件的侧面，利用摩擦力夹紧工件。
在方案二中，机械夹紧装置安装在右侧，不利于工件的安装。由于工件形状的轮廓的限制，故采用压板压住工件的侧面，压块压住工件的正面。因此，方案一最为合适，它也是一种常用的夹压方式，简单可靠。
3.3.3 夹紧力的确定
夹紧力的预算：
根据工件所受切削力、夹紧力的作用情况，找出加工过程中对夹紧最不利的状态，来确定夹紧力。
根据文献[4]的187页查得夹紧力Q的计算公式如下
（2-4）
式中 ——安全系数；
——切削力；
——压板和工件表面间的摩擦系数；
——工件和定位支承块间的摩擦系数。
根据文献[4]的187页的表2.2-1查得安全系数按下式计算
（2-5）
式中，~为各种因素
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