D180柴油机12孔攻丝机床及夹具设计[毕业论文+CAD图纸]

夹具设计毕业论文：D180柴油机12孔攻丝机床及夹具设计含论文，CAD图纸

摘要

本课题题目为：D180柴油机机体底面孔组合钻床及夹具设计。设计过程主要阐述了组合钻床的工作原理，设计过程，与通用机床和普通专用机床相比的优越性，并对其主轴箱和机床夹具进行设计和计算。本课题设计的基本任务是完成机械部分的设计，主要有被加工零件的工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、主轴箱装配图和机床夹具，以及重要零件的绘制。在设计过程中根据实际情况取得相关数据，参考有关资料，吸取前人的设计经验，并根据客观实际和掌握的现有知识进行改进。

主轴箱是组合机床的主要部件之一，按专业要求进行设计，由通用部件组成。其主要作用是：根据被加工零件的加工要求安排各主轴位置，并将动力与运动由电机或动力部件传给各工作主轴，使之得到要求的转速和转向。

关键词：组合钻床，主轴箱，夹具

Abstract

The topic of this task is：the bottom engine body of D180 8 holes building-block drill and its jig designing，it elaborated the principle of combination drilling machine，the design process，the superiority which compared with the universal engine bed and the ordinary special purpose machine，and carried on the design and the computation to the headstock and the engine bed jig． The basic task of the designing was the machine design，mainly on the component’s working procedure chart，the processing schematic drawing，the machine relative dimensional drawing， the headstock assembly drawing，the engine bed jig as well as the important detail drawing plan．I could obtain the correlation data in the design process according to the actual situation，the reference pertinent data，absorbing predecessor’s design experience and the exciting knowledge and making improvement according to reality and the knowledge which had grasped.

The headstock is one of aggregate machine-tool’s major components，which carries on the design according to the specialized request，consisting of the common parts．Its main function is，according to the components processing request，arranging various main axles position, and bequeathing the power and the movement by the electrical machinery or the power part to each work main axle，enable it to obtain set rotational speed and direction.

Key word：Combination drilling machine, headstock, tongs.

前言

1.毕业设计的目的

毕业设计是机械制造工艺及设备本科专业学生毕业前的必修内容，其目的是使学生通过了基础课、专业基础课和专业课的教学过程后进行一次大型的机械设备设计训练，促使学生运用所学的各种知识，查阅各种有关资料、进行必要的调查研究和分析，从而获得独立自主解决工程技术问题的能力，使学生在毕业后能尽快适应所担负的工程技术工作，培养学生进行进行综合分析和解决实际问题的能力，初步掌握生产技术工作，科研和实验的一般方法和程序，培养学生进行调查研究，查阅文献资料，运用国家标准，手册进行设计，计算，数据处理及编写技术文件的能力，培养学生的创造思维能力。

2.毕业设计任务

本次毕业设计的任务是设计组合铣削机床，具体的机床类型有卧式组合机床和立式组合机床等。组合机床有机械、液压、电气三大部分。由于设计时间有限，本次设计的基本任务是完成机械部分的设计。在学生有余力时也可以进行其他部分的设计。组合机床的机械部分有许多通用部件和专用部件组成。毕业设计的任务就是针对具体的设计任务选择合适的通用部件和设计专用部件。

在设计中要完成以下工作：

1) 产品名称：JH-12型拖拉机

2) 被加工零件：变速箱体；

3) 工件材料：HT20-40；

4) 加工内容：粗铣变速箱体的两侧面；

5) 月生产纲领：2500—10000（取3000）；

整个毕业设计过程要求学生在老师的指导下，独立完成所分担的毕业设计课题的全部内容，正确进行分析。计算，尽量收集有关资料。根据课题需要进行必要的实验，测试或经济核算，绘制国家标准的工程图样，编写设计说明书，参考毕业答辩。

第一章 工艺方案的拟订

制定组合机床工艺方案是设计组合机床最重要的步骤之一。工艺方案制定的正确与否，将决定能否达到“重量轻，体积小，结构简单，使用方便的，效率高，质量好”的要求。

为了使机床方案制定的合理，先进，必须惊醒“三结合”设计，密切联系实际，总结生产实践经验，全面了解被加工零件的加工情况和影响机床方案指定因素。影响机床工艺方案指定的主要因素有：

1.加工的工序和加工精度的要求 被加工零件需要在组合机床上完成的工序及加工精度，是制定机床工艺方案的主要依据。制定工艺方案时，首先要全面分析工件的加工精度及技术要求，了解现场加工工艺及保证精度的有效措施。例如，加工1~2级精度的孔，不仅工步数要多，而且不同的孔径也应采用不同的工艺方法。当孔间的位置精度要求很高时，工艺安排上应使所有孔的精加工在同一工位上进行，如果同一轴线上的几个孔同心度要求较高，则应尽可能考虑从一面进行加工。

2.被加工零件的特点 如工件材料及硬度，加工P位的结构形式，工件的刚性，工艺基面等，对于机床工艺方案的制定都有重要的影响。加工同样精度的孔，加工钢件比加工铸铁件的工步数就多一些。加工薄壁易振的工件，安排工序时要防止共振，否则，将严重影响加工精度。当工件内壁孔径大于外壁孔径时，只能采用单刀镗的加工方法，加工时工件让到，使镗刀定向后送工件，方能加工。

工件的刚性不足，加工时工序就不能太集中。有时为了减少机床台数，必须采取集中工序时，从安排上，也必须把一些工序从时间上错开加工，以免同时加工固定件受力变形，发热变形以及震动而影响加工精度。

必须重视工件在组合机床加工前已完成的工序及毛胚孔的质量。当毛胚孔余量很大或者铸造质量较差，有大毛刺时，有时则安排粗拉荒工序，对几个同心孔常采用精扩的方法。工件有无适当的工艺基面也是影响工艺方案制定的重要因素之一。

3.工件的生产方式 被加工零件的生产批量的大小，对机床工艺方案的制定也有影响。对大批量生产箱体零件，工序安排上，一般趋于分散。以汽缸体为例，缸孔和三轴孔加工多由两套机床来完成。其粗加工，半精加工及精加工也分别在不同的机床上进行。这样，机床虽然多一些，但由于生产批量很大，从提高生产率，稳定地保证加工精度的角度来讲仍是合理的。在中小批量生产情况下，完成同样的工艺内容，则要求减少机床台数，此时应当讲工序尽量集中在一台或者更少几台机床上进行加工，以提高组合机床利用率。

4.使用广泛的技术后方能利用 如使用厂是否有相当的刀具制造能力。如使用厂制造的刃磨复杂的复合刀具或特殊刀具具有空难，则在制造工艺方案时，就应当避免采用这类刀具

通过调查对被加工零件的内容及其相关的问题有利规律性的了解，并掌握了丰富的合乎实际的材料，这是组合机床设计工作的第一步，这一步则要对工件的工艺基准，加工工艺进行分析，以便拟订在组合机床上加工的工艺方案。

根据上述影响机床工艺方案的因素，结合具体的设计内容，拟订如下工艺方案。

第一节 工艺基面的分析

选择工艺基面和夹压P位是制造工艺的基面重要的问题。工艺基面选择的正确，将能实现最大限度的工序集中，从而减少机床台数，也是保证加工精度的重要条件。下面根据被加工零件——变塑箱箱体谈谈怎样选择工艺基面及夹压P位的原则及注意问题及其集体选择。

1.被加工零件是拖拉机行业的变速箱箱体。箱体零件分别是机械制造业中加工工序多，劳动量大，精度要求高的关键零件。这类零件一般都有高精度的孔要加工，又常常需要在几次安装下进行。“一面两孔”是这类箱体类零件在组合机床上加工常用的典型定位方法。“一面两孔”的定位方法有如下的特点：

(1) “一面两孔”的定位方法很简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定的固定位置。

(2) “一面两孔”的定位方法，有同时加工五个面的可能。几能够高度集中加工工序，又有利于提高各面上的位置精度。

(3) “一面两孔”的定位方法可以作为粗加工到精加工的全P工序的基准，使整个工艺过程实现基准统一。

(4) “一面两孔”的定位方法使夹紧方便，夹紧机构简单。容易对夹紧力对准支撑，消除夹紧力引起工件变形对加工精度的影响。

(5) “一面两孔”的定位方法易于实现自动化的定位，并有利于防止切屑落入基面。

为了保证箱体零件的加工精度及技术要求，工艺基面必须规定相应的公差，定位孔直径不宜太小，太小时，定位销很细，加工中易受力产生较大变形，甚至装卸工件时也易碰坏。根据箱体零件的大小，定位销孔径一般应在12-25毫米范围。按工件重量的大小参考下列数值选用。

工件重量（公斤） <20 20-50 50-100 >100

定位销孔直径（毫米） 12 16 20 25

销孔的精度一般为2级（D）。二销孔中心距（L）远一些较好，其公差一般为+0.03~+0.1毫米。定位平面力求大一些，理想的是使切削力均能落在定位平面之内。定位平面的光洁度一般为▽5~6，不平度为0.05~0.1毫米。

被加工零件——变速箱体重量为14.5公斤，所以其定位销孔直径选择为12毫米。

2.选择工艺基面的原则及注意问题

(1) 应当尽量选用设计基面作为在组合机床上加工用的定位基面。这样能减少累计误差，有利于保证加工精度。

(2) 选择定位基面应确保工件稳定定位。定位的支撑面应该大一些，力求采用已加工面作为定位基面，在加工精度要求高时，尤其必要。只有花在不得已时才采用毛胚定位。并且必须选择那些与加工面有一定关系的毛面作为定位基准面，同时应对定位面处惊醒仔细清理平整，切记不能选择在铸件或全锻件的分型面上，也不要选在有铸孔的地方。因为铸孔口上往往有毛刺，会破坏定位精度。

(3) 选择基面是要保证在一次安装下，能对尽量多的面进行加工。这样便于有效地集中加工工序，提高机床生产率，保证加工P位相互间的精度要求

(4) 统一基面的原则。即在个台机床上采用共同的定位基面来加工工件不同面上的孔，或对同一面上的孔完成不同的工序，这一原则对加工工序的箱体尤有必要。如设计加工变速箱体的自动线是，各台机床上均以“一面两销”定位。这样减少了安装误差，有利于达到高的加工精度。也易于使机床的夹具通用化，缩短设计制造周期，降低机床成本，并使夹具简化。

(5) 选择定位基面应考虑夹紧方便，夹具加工简单。

(6) 当被加工零件不具备理想工艺基面时，可在机床夹具上增加辅助支承机构。

3.确定夹压位置应注意的问题

在选择工艺基面的同时，要相应地解决夹压位置。同时它对定位的可靠，工件的稳定以及加工精度都有直接影响。确定夹压位置应注意以下的问题：

(1).保证工件夹压后定位的稳定。组合机床是按集中工序组成的，常常是多轴，多面同时加工，切削符合重。特别是多轴钻孔是往往产生很大的切削力。为了使工件在加工过程中不产生位移和振动，必须将工件牢固地夹住，并且具有稳定的夹压刚度。例如夹压点布置应使夹压力落在定位平面之内，力求接近定位平面的中心。对于一些比较高的或刚性较差的箱体宜将夹压点放在箱体上面，而不放在下方。

(2).夹压点应避免放在工件加工P位的上方。力求使其靠近箱体的筋或壁，以减少夹压变形而影响加工精度。

(3).对刚性差的工件，力求使夹压点对差定位支承点。避免形成力矩，造成工件变形而影响精度。有时候对刚性差，精度要求高的工件可以采用多点夹压，使夹压力均匀分布，如采用塑料夹具。

第二节 加工工艺的分析

分析被加工零件的工艺，也是将制定工艺方案的及其重要的问题，我们要认真地分析被加工零件加工工艺的需要和组合机床完成工艺的可能，正确读确定组合机床的加工方案。

(一) 组合机床的工艺范围

随着组合机床在机械加工中的广泛使用，组合机床的工艺范围也是日益扩大。过去组合机床主要是用于钻孔，扩孔，铰孔，镗孔及攻丝。现在组合机床也用于进行精密镗销，铣面，车削，磨削，拉削以及滚压等工序。从完成工艺上来分，则有组合铣床，组合钻床，组合镗床，镗孔车端面组合机床，组合攻丝机床等。

(二) 组合机床常用加工方法

组合机床加工各种工件的任务就是切掉其余量，并保证正确的加工形状。在加工过程中刀具要切掉多余的工件余量，而工件则反抗这种切削。切削和反切削是加工过程中始终存在的一个矛盾。我们设计组合机床时希望合理解决这个问题，时加工过程能正确的进行，并达到要求的加工精度。为此需要正确的选择加工方法，工序间余量，切削用量以及刀具导向等。

1.常用工艺过程

在组合机床上所完成的工艺，由于其精度要求和加工P位的特点，工件材料等的不同，设计机床时，必须采用不同的工艺过程来进行加工。对于铸铁材料的一般空加工，在组合机床上经常采用的工艺方法见表2-2，工艺过程见表2-3。

表2-4所示是素和机床加工平面典型工艺过程

表2-5所列是组合机床加工螺纹孔的典型工艺过程。

表2-2，2-3，2-4，2-5，2-6见〈〈组合机床设计〉〉第一册〈〈机械部分〉〉大连组合机床研究所编。

2.工序间余量的确定

为了使加工过程能正常进行，可靠的保证加工精度，还必须合理地确定工序间的余量。组合机床上进行孔加工时，通常采用的工序间余量见表2-6。

在制定工艺方案划分工序间余量时，可根据具体情况参考表中推荐范围选择。但一般要求注意下列问题：

(1).粗镗时，考虑工件的冷硬层，铸孔的铸造黑皮和铸造偏心。粗镗余量（直径）上一般不得小于6~7毫米。

(2).在工件经过重新安装，定位误差较大时，余量应适当增大。当工件不经过重新安装，而在一次安装下进行半精和精加工时，则在最后精加工的余量就可以减小。但精镗孔时（1-2）级直径上余量不应超过0.4-0.5毫米。

(3).在确定镗孔机床余量时，还需注意到加工余量对镗杆直径的影响，尤其是在工件需要让刀以便通过刀具时（用多刀加工多层同心孔时），由于加工余量和工件让刀具的影响，往往要减少镗杆直径，此时若有必要，可稍微减少粗镗的切削量。

3．刀具结构的选择

为了使一个加工过程能顺利地进行，正确地设计，制造刀具是及其重要的环节。在组合机床常常又是多刀具加工，这一点更为重要。组合机床上根据工艺要求与加工精度的不同，经常采用的刀具有：一般的刀具，复合刀具以及特种工具等。刀具设计对整个机床工艺方案的拟订有很大的影响。它们的结构特点，设计原则，使用注意问题等，在“组合机床刀具及工具”中有详细介绍。下面仅就在确定加工工艺时，对刀具结构选择应仔细的问题作一简述。

(1).在制定工艺方案时，只要条件允许，应首先选取标准刀具

(2). 为了提高工序集中程度，或达到更高的精度，可以采用复合刀具。但在确定复合刀具结构时，应尽可能采用组装式的复合刀具。例如装有几把镗刀的镗杆，几把扩孔钻或绞刀的刀杆。同时加工孔及端面的镗刀头等等。

整体的复合刀具，如复合钻头，钻铰复合及扩铰复合刀具等，制造刃磨比较困难，造价昂贵。仅仅在采用这种刀具后可以节省工位或机床台数，或者是保证加工精度所必须时才应选用。

(3).镗刀和绞刀的采用原则 在组合机床上完成大孔和小孔的精加工工序，镗和铰的工艺均有采用，但绞刀直径不宜做的过大，一般用于加工直径100以下的空。在加工同心孔系而孔直径小于40毫米时，采用镗削方法杆太细，影响加工精度。这是宜采用铰削工艺。但只要所选用工艺方案可以采用刚性较好的镗杆和对刀方便。以及加工中不至于有振动时，还是采用镗削方法为好。这时因为镗刀制造简单，刃磨方便

(4).选择刀具结构时，必须认真考虑被加工零件材料的特点。比如加工淬火铸铁时，由于其硬度较高，宜采用多刃铰刀或镗刀头加工以提高刀具的使用寿命。对于钢件也宜采用多刃镗刀或绞刀加工，这样可避免切削缠绕镗杆。

第三节 确定组合机床工艺方案是应注意的问题

根据组合机床生产使用经验表明，一个正确的组合机床方案的确定，还必须正确的处理粗加工和精加工，工序集中和分散，单一工序和混合工序矛盾，才能使组合机床很好的满足加工工艺的要求。

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