柴油机油泵体钻孔专机及夹具设计

时间：2021-02-24 13:09:42 来源：东东创业网 本文已影响人

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摘要 按照毕设设计任务书的具体要求，在本文中对柴油机泵体端钻孔组合机床及其专用夹具为对象完成设计并对具体的设计过程予以说明。主要内容包括组合机床工艺方案的制定、组合机床配置型式的选择、总体设计和夹具设计。

在本篇文章中，组合机床及其专用夹具的设计包含两大部分，其一为组合机床的总体设计部分，其二为专用夹具的设计部分。机床总体设计包含在选定工艺方案下完成机床配置形式的确定、结构方案的拟定等，基于拟定的结构方案确定“三图一卡”，制定夹具定位方案和夹紧方案。最后通过对各种不同的设计方案可行性及可操作性进行比较，最后确定最优方案。此外，需要通过设计专用夹具来降低劳动强度提升生产率，同时通过专用夹具来保证产品质量。

关键词：
柴油机泵体；
三图一卡；
组合机床；
夹具 ABSTRACT According to the specific requirements of the design task book, in this paper, the diesel engine body end drilling combined machine tool and its special fixture are designed for the object and the specific design process is explained. The main contents include the formulation of the combined machine tool process plan, the selection of the combined machine tool configuration type, the overall design and the fixture design. In this article, the design of the combined machine tool and its special fixtures consists of two parts, one is the overall design part of the combined machine tool, and the other is the design part of the special fixture. The overall design of the machine tool includes the determination of the machine configuration form and the formulation of the structural plan under the selected process plan. Based on the proposed structural plan, the “three maps and one card” is determined, and the fixture positioning scheme and the clamping scheme are determined. Finally, by comparing the feasibility and operability of various design schemes, the optimal scheme is finally determined. In addition, it is necessary to reduce labor intensity by designing special fixtures to increase productivity, while ensuring product quality through special fixtures. Key words: diesel engine pump body; three drawings and one card; modular machine tool; fixture 目录 摘要 1 ABSTRACT 2 目录 3 第一章 前言 3 1 组合机床概述 4 1.1 组合机床的特点 4 1.2 组合机床的分类和组成 5 1.3 组合机床的设计步骤 5 2 组合机床总体设计 6 2.1 组合铣床工艺方案的制定 6 2.2 确定切削力、切削功率 8 2.2.1 选择切削用量 8 2.3 组合机床配置型式的选择 11 2.4影响总体布置的因素 12 2.5组合铣床的总体设计——三图一卡 12 2.5.1被加工零件工序图 12 2.5.2 加工示意图 14 2.5.3组合机床联系尺寸图 17 2.5.4 生产率计算卡 20 3组合机床夹具设计 23 3.1 组合机床夹具概述 23 3.2 定位支承系统概述 24 3.2.1定位支承系统 25 3.2.2夹紧机构 27 结束语 29 谢 辞 30 参考文献 31 第一章 前言 作为一名工程技术人员，对我们而言，毕业设计相当于基础训练最后的一个重要过程，我们能够在设计和完成毕业设计的过程中熟练使用在本科学习阶段所接触到的知识，并且加固对于基础知识的印象以及理解。除此之外，在涉及具体方案、收集相关资料，手册和国家标准、规范的运用，设计方案的应用，零部件图及总装图的绘制等方面有定较全面的段练，并使每个学生树立起正确的设计思想和良好的工作作风。

一个零件往往有多个工序要加工，如果在普通机床上加工，通常要一个工序一个工序的进行，这样的生产效率远远无法满足实际要求，并且对于最终成品各项形状或精度等方面的要求都无法得到可靠地保障，除此之外，工人工作压力大，尤其是对于需要进行大规模生产的工业来说。不仅生产成本居高不下，而且生产周期也得到了极大地延长。

针对以上所提出的各种问题以及缺陷，可通过设置一个多头轴在普通机床上来克服种种问题，然而此方法在面对大型集装箱零件是也会束手无策。此时，只能采用组合钻孔才能最优的解决各种疑难杂症。

组合机床通常由通用部件和专用部件所组装而成，前者通常都是通过系列化、标准化设计并且生产出来的，后者更是依据被加工零件形状以及工艺要求所进行特殊设计而成的。

本人水平有限，经验不足，第一次全面的、系统的设计本次方案肯定会出现这样或那样的错误以及缺憾，希望评委老师以及读者能够及时提出意见进行斧正。

1 组合机床概述 1.1 组合机床的特点 在上文中，已经简单的对组合机床的组成进行了相关的介绍，组合机床设计构造更为紧凑，工作效率极高。它可以加工多种零件，加工的方面包括多刀、多轴、多面、多工位等。除此之外还能够通过它来实现钻孔、扩孔、铣削磨削等工序，在具备稳定精准度的同时还有极高的效率。

相较于通用机床以及其他专用机床，组合机床特点如下：
（1） 从机床组成上来看，组合机床所有零、部件的七成到八成左右都是通用部件和标准零件，这就意味着它的设计制造周期较短，成本低，具备良好的经济效益。

（2） 较高的自动化程度，并且将多刀加工应用于加工过程中，因此不仅能够保持着较高的效率，还能够有稳定的质量保障生产效率高，除此之外，还大大减少的工作人员的工作量。

（3） 其通用零件的设计以及生产都是在根据长时间的详细设计以及实践所完成的，所以其具备较稳定的整体结构，并且工作稳定性有良好的保障，对于后期的使用和维修来讲，也是极为方便。

（4） 应用专用夹具、刀具和导向装置于零件加工的过程之中，也就是说最终产品质量主要是靠工艺装备保证，因此，对相关操作人员来说，并不需要具备较高水平即可完成要求。

（5）其它型专用机床在面对产品更新后，往往会无法生产出大部分的零部件，然而组合机床的通用、标准零部件能够反复利用，因此不用额外再进行设计制造。（6）组合机床易于联成组合机床自动线，这对于大规模生产来说是极为重要的。

一般情况下，组合机床的通用部件包括：机身、立柱、动力滑台、底座、动力箱、各种工艺切削头等。此外还设计了移动/回转工作台，这种设计能够很好的满足需遵循顺序的加工过程。

组合机床在完成切削动作以及进给动作过程中，其动力部件主要包括动力箱、各种工艺切削头和动力滑台，除此之外还包括动力头，该部件能够帮助加床同时完成切削主运动和进给运动。

在组成组合机床的主要零部件中，支撑部件是重要的一环，其主要由机身、立柱、中间底座等组成，通常作为机床基础骨架而存在。它们的存在有效保障了组合机床的刚度和部件间的精度保持性。

1.2 组合机床的分类和组成 可更具电机功率的大小将其通用部件分大型和小型。若电机功率为1.5-30千瓦，则为大型通用部件。从结构模型来看，该类型大多数都是为箱体移动的结构形式。若电机功率为1-2.2千瓦，则划分为小型范畴。这类动力部件多为套筒移动的结构形式。一般来说，采用大型通用部件的机床称为大型组合机床，相反则为小型组合机床。充分考虑各项因素后，决定本次设计采用大型通用机床。

除以上所说的小型、大型只分外，还能够配置形式进行划分，一般可分为单工及多工位机床。单工位机床又能够分为单面、双面、三面和四面几种，多工位机床则有移动工作台式、中央立柱式、回转工作台式和回转鼓轮式等配置型式。本次设计采用单工位双面铣床。

1.3 组合机床的设计步骤 (1)制定工艺方案 在实践过程中对需要进行加工的材料进行更为深入的了解，包括其加工特点，要求达到怎样的精度以及要求、定位夹压情况以及生产率的要求等。并且要明确哪些工艺和方法需要有组合机床来实现。在此过程中还要对加工步数加以确认，从而确定最终的道具种类 （2）机床结构方案的分析和确定 在以上确认方案的基础上选择合适的机床类型。在对其配置形式进行确认的过程中，不仅要求其能够完成既定方案，并且还要满足精度要求以及适当的生产效率，此外，还要对后期所需要开展的维护检修等工作加以考虑；
批量生产的问题也需得到解决，最好能够达到多快好省的标准。

（3）组合机床总体设计 对机床部件之间的相互关系进行明确，对刀具导向进行选择，计算切削用量及机床生产率。

（4）组合机床的部设计和施工设计 在设计组合机床流水线方案时，因为工序组合不同的缘故，无论是机床型式，抑或是其数量皆会发生明显的改变。所以，需要基于流水线展开全面、深入的考虑，而不能分开进行。就算在当前条件下难以完成全面流水线设计方案即使暂时不能全面地进行流水线设计，制定方案时也应综合研究，才能将工序组合得更为合理，更可靠地满足工件的加工要求。

2 组合机床总体设计 2.1 组合铣床工艺方案的制定 在制定工艺方案时，组合钻床的设计是其中最为关键的一个环节。在设计古城中，以下几大方面需要进行充分考虑：1、工序和精度要求。2、被加工零件的特点3工件的生产方式。

　　图2.1为柴油机泵体零件图。

图2-1柴油机泵体零件简图 　　柴油机泵体零件图如图所示，由于零件尺寸较小，本次设计的加工为同时对泵体两端￠17mm孔和￠18mm孔同时加工，为了提高生产效率，决定采用一个夹具同时装夹2个件，同时加工的方案。根据泵体外形尺寸，拟采用泵体圆柱外圆，泵体中间弧形板侧端面作为定位基准面，采用2个V型块对其进行夹紧。

　　泵体所选的材料为HT200（精选含碳量为0.42%~0.47%），并经调质处理以提高其强度及其抗冲击能力，其硬度为217~287HBS。其锻件重量为。

参照上述工艺特点，可初步设计工艺方案。

1、工艺基面的分析及选择 夹具中，定位元件是利用定位轴套来完成的，对泵体的外圆和侧端面作为定位基准。采用快速装夹V型块对泵体工件进行快速装夹夹紧。如图2.2 图2-2 工艺基面的选择 2、工序间余量的确定 3、刀具结构的选择 根据加工要求需要同时对两端同心￠17mm孔和￠18mm孔同时加工，所以所用钻头为￠17mm和￠18mm麻花钻。

2.2 确定切削力、切削功率 2.2.1 选择切削用量 将组合机床需要开展的相关工艺确认之后，接下来需要完成的就是选择切削用量。在本次设计中，由于组合机床采用的工作形式为多轴同步加工，因此，相较于通用机床单刀加工来说，其切削用量减少了大约．由同一个进给系统来控制多轴主轴箱上所有刀具，一般来说是标准动力滑台，在进行加工过程中，一般会要求具备一样的每分钟进给量，除此之外，还需要与动力滑台的每分钟进给量（）一致，应是适合有刀具的平均值。基于此，在设计刀具主轴时， 可将其转速和每转进给量（）设计为相同，从而能够与其相互适应。以满足直径的加工需要，即：
式中：
… ——（） ——各主轴进给量（） ——（） 因为具备一致的气缸体顶面孔的加工精度、工作条件、工件材料以及技术要求。

按照经济地选择满足加工要求的原则，采用查表3-9（高速钻头加工铸件的切削用量）得：M16螺纹底孔的钻头直径D=17,铸铁HB150～200，取HB=160进给量f=0.18、切削速度v=20。

① 切削力F，切削转矩M，切削功率P，刀具耐用度T的计算公式 由《组合机床设计》表6-20，可知计算公式如下：
⑵ ⑶ ⑷ ⑸ 式中：（）；

D—（）；

（）；

T—（）；

（）；

HB—零件的布氏硬度值，通常给出一个范围。

f—（）；

M—（）；

由公式⑵得 由公式⑶得 由公式⑷得 由公式⑸得 电机功率 （） ② 初定主轴转速 ③ 滑台每分钟进给量的计算由《组合机床设计》 ⑹ 式中：n—（） f—（） —（） ④ 主轴直径的确定 由表3-4轴能承受的扭矩计算：
⑺ 式中：d—轴的直径（）；

M—轴所传递的转矩（）；

B—系数。B与扭矩角[]有关，当为刚性主轴时， 取 由表3-6主轴外伸尺寸，。

2.3 组合机床配置型式的选择 对于加工发动机连杆这样的工件，特别适合大、中箱体件的加工。为尽可能地提高生产率，最理想的是将工件一次性全部加工。经过和指导老师商量后，我们决定设计四根主轴两端同时进行铣削。在满足条件的情况下，采用卧式双面铣床是可行的。

在加工连杆过程中，对于配置型式和结构方案，会由于加工零件特点的差别而产生一定程度的影响。在加工精度要求影响方面，不仅提高原始精度，提高工件的定位基准和减少夹压变形等措施，还要采用如下措施。

1、 采用液压进给系统。该系统工作性质较为稳定，并且易于操作，使得在加工过程中，无论是清洁度还是精度都得到了明显的提升。

2、 采用刚性主轴方案，由于机床导轨间隙及导轨磨损的影响。在加工过程中就不易产生振动，除此之外之外，有足够的刚性保证其径向切削力。

2.4影响总体布置的因素 1、加工精度的影响 如果工件加工对于精度具有一个比较苛刻的要求，则装备固定夹具的单工位组合机床会是一个不错的选择，但是如果并没有太高的精度要求，则可以选择安装了移动夹具的多工位组合机床。并且还应当考虑布置形式的差异也会影响到最终所能完成的加工精度。例如，若孔具有较高的同轴度要求，则其机床布置形式最好能够选择在同一面加工工件。

2、工件大小、形状和加工部位特点的影响 如工件自身体积较大，则单工位机床可作为优先考虑对象，相反则多工位机床的选择更优；
若加工的孔径直径较大且深度较深，则配有刚性主轴结构的立式机床能够较好满足要求；
若加工的工件其直径小但深孔，则一般来讲会选择专门的深孔加工机床；
在面对一些加工孔时，其中心线与定位基准垂直，则立式机床更为合适。本原则也可根据机床的使用条件综合考虑。参考以上各项原则，并结合本文实际情况，可采用立式机床，然后又考虑到为了更加便于排屑，可适当调低机床高度，因此最终选择了卧式组合钻床。

3、生产率的影响 零件的生产批量对于组合机床的设计来说至关重要。在某些情况下，如果单论工件外形轮廓等尺寸，则机床布置可优先考虑单工位固定夹具模式，但是又因为较高的生产率要求，则最终还是多工位的机床布置更加适合，因为这样能够保障装卸工件时间与机动时间能够尽可能的重合。

一般来讲，生产批量越大，工序安排会更加分散，此外，粗、半精、精加工这三个不同的加工过程需要由不同的机床上来进行。

对于中小批量生产，需要尽可能的缩减机床数量，尽最大努力保证全部工序能够在一台或极少几台机床上进行，从而提升机床利用率。

2.5组合铣床的总体设计——三图一卡 2.5.1被加工零件工序图 在对零件进行加工之前首先要确定好零件的工序图，零件的工艺方案有很多种选择，但是一台组合机床在使用的过程中必须要严格保证自动线的加工效率。加工后的零件应当与示意图中规定的尺寸进行比较，主要包括尺寸公差和形位公差两个方面的精度。除此之外，对于被加工零件的表面粗糙度也有着一定的技术要求，对于使用要求较高的应用场合往往需要零件具有较低的表面粗糙度。零件的加工过程必须严格按照标准的零件图来执行，相应的加工机床在工作之前需要将自动线对齐，同时还要设置好相关的整机床参数，相关机床参数主要包括以下几个方面的内容：
（1）在对零件进行加工的过程中必须严格保证零件的形状和轮廓，不同加工精度的零件需要在不同的机床上进行，相关尺寸也有着严格的要求。对于加工精度较高的零件，需要在机床的加工中心安装中间导向套，这样在对零件进行加工的过程中就可以较好地保证零件的相应尺寸和形状。在对零件进行加工之前，还需要对机床上的相关夹具进行检查，如果夹具和工件之间存在干涉现象需要及时进行调整。

（2）选择合适的定位基准。机床的定位基准对于零件的加工精度来说是一项重要的技术参数，相关技术人员必须根据零件的加工精度要求选择合适的夹紧方向，同时调整夹紧的力度，从而使得零件相对于机床处于合适的位置。

（3）根据每道工序的加工要求来确定先对零件的先加工的尺寸，然后再以加工好的部分为新的基准来加工与其相关联的尺寸。本道工序的加工过程中也要保住相关的尺寸和表明粗糙度要求。前道工序的加工精度会对后一道工序的加工精度产生较大的影响。

（4）相关的技术要求必选在加工工序图上用文字进行说明，零件加工顺序要进行合理的编号，同时还要注明相关的硬度和加工余量等要求。

（5）绘图时，要将不同要求的工序尺寸用粗线和细线分开表示，细线代表相关的工序尺寸，每一步的工序都要保证工序尺寸符合相关精度要求。粗线表示相关的技术要求，如位置精度和表面粗糙度等。

（6）每道工序中需要保证的尺寸、角度等要求，应在基尺寸数值上打上方框，并在下面加一横线（粗实线）。

以下为被加工零件图，其材料为HT200，其其硬度为217~287HBS。

图2-3 零件的工序图 2.5.2 加工示意图 在对零件进行加工之前需要确立多套可行的技术方案，然后根据实际工作的要求来选择一套最合适的方案。零件的加工意图代表零件不同尺寸的加工顺序，为了保证每一步的加工精度，需要使零件在机床上占据合理的位置。机床的定位基准对于零件的加工精度来说是一项重要的技术参数，相关技术人员必须根据零件的加工精度要求选择合适的夹紧方向，同时刀具和一些其他的辅具夹具也和机床存在着明确的位置关系，主要包括以下几方面的内容：
（1）根据零件的技术要求选择合适的加工方法。

（2）合理选择刀具的类型，从而保证零件的精度要求。

（3）使主轴在机床上占据合理的位置，同时标出相关的主轴规格尺寸。

（4）选择合适的加工标准，例如在选择定位基准时可以在机床上安装专用的接杆，这样就可以随时调整零件相对于机床的位置，同时还可以在机床的加工中心安装一个导向装置，这些装置对于零件的加工尺寸有着严格的要求。

（5）在工序图上标出零件相对于定位元件的位置，加工的过程中要注意不同尺寸之间的精度配合等要求。

（6）根据加工精度要求选择机床的功率，每一步的切削用量也直接影响加工过程中需要多大的切削力。

（7）每道工序中需要保证的尺寸、角度等要求，应在基尺寸数值上打上方框，并在下面加一粗实线。要将不同要求的工序尺寸用粗线和细线分开表示，细线代表相关的工序尺寸，每一步的工序都要保证工序尺寸符合相关精度要求。

（8）在加工示意图上，要将不同要求的工序尺寸用粗线和细线分开表示，细线代表相关的工序尺寸，每一步的工序都要保证工序尺寸符合相关精度要求。相邻的主轴之间不能存在干涉现象，否则会大大降低零件的加工精度。

（9）主轴应从主轴箱端面画起。以加工好的部分为新的基准来加工与其相关联的尺寸，本道工序的加工过程中也要保住相关的尺寸和表明粗糙度要求。发动机中相关零件的结构如图1.4所示。

刀具以及机床上导向装置的选择过程主要包括：
a刀具的选择 一般来说，可以采取多种方式对孔进行加工，这时需要根据相关加工精度要求来选择合理的加工刀具。刀具的相关标准如图所示。

b导向装置的选择 图2-4 柴油机泵体加工示意图 选择导向装置的类型、形式和结构。

第一类导向装置允许刀具的线速度V＜20m/min。除铰孔外，这类导向装置很少用于大直径的加工。

第二类导向装置允许刀具的线速度V＞20m/min。这类装置一般用孔径在φ25mm以上的孔的加工。

主轴直径D需要通过查表来确定，同时轴的外径和内径的比值对于刀具的选择也会提出一定的要求。

　　动力参数的确定。

（1）动力部件的工作进给长度L工进：
　　。即：L工进　＝　10+10+1/3×6.7+5=27　 （2）动力部件的快速退回长度L快退: 　　　　　　 即：;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （3）动力部件的总行程L总≥L工进行程＋L前备＋L后备 　 式中，L前备代表前备量，L后备代表后备量，L工进行程代表工作行程。

2.5.3组合机床联系尺寸图 1、机床总图的作用和内容 机床总图所代表的是机床零件之间的装配关系，以及机床不同部件、标准件的名称、代号、数量等，通过机床总图可对机床不同部件之间的相对运动位置及其尺寸予以确定，因此可通过对机床总体进行观察可查明是否满足零部件加工需求，以及生产中所选用的零部件、确定的加工方案和工艺流程是否合适等。在实际设计过程中可通过机床总图来完成主轴箱、夹具等零件的设计。其内容应包括以下几个方面：
1、以适当数量试图按照机床总图中标定的比例绘制零件、标准件以及专用件等等，完整的表明机床的装配关系，并按组合机床的设计规定进行编号和直接标注。主视图在选择时应当符合机床的实际加工状况。

2、运动部件的极限位置及行程长度，应在图中表示，并且要完整齐全。　　　　　　　　　　　　 　主视图和侧视图是用机床以表明主轴的传动系统、齿轮的排列机床位置、附加机构和、润滑泵的位置、手柄轴的位置、各轴的编号、最低主轴的高度等。

2、选择动力部件　 组合机床应当选用何种动力部件需要按照具体的加工工艺方案进行拟定，要根据机床配置形式、使用条件等因素予以考虑。

影响动力部件选择的主要因素有切削功率、进给力、进给速度、行程、主轴箱尺寸、动力滑台导轨形式等六个因素。考虑上面的因素，根据具体的加工要求，正确选择合适的动力部件——动力滑台和动力箱，并以其为基础进行通用部件的配套选择。

1、液压动力滑台HY25A（250*250JB1521-75） 台面宽、长分别为：；
导轨形式：双矩形；
导轨行程长准许最大进给力为快速行程速度为；
工进速度：。

2、齿轮传动动力箱TD25（250JB1523-75） 功率；
动力箱和滑台组合面尺寸长宽分别为：。

3、配套通用部件 侧底座CC25（250890JB1525-75）；

中间底座：CZ63（630630560JB1529-75）。

3、绘制机床总图时应考虑的主要问题 1）夹具尺寸的确定 夹具的尺寸包含夹具长宽高等，对于不同夹具尺寸在进行确定是会，考虑工件尺寸、形状以及外形结构，除此之外还要考虑能否按照机床总体给定的定位和限位设定来完成夹具安装和使用，夹具的运动同其他部件之间是否产生干涉等等。除此之外，还要考虑夹具底座与其他部件之间的连接和固定方式以及固定具体位置等。

2）机床装料高度H的确定 推荐组合机床装料高度：
根据上文计算结果最终选择的装料高度：
3）中间底座尺寸的确定 中间底座尺寸的主要功能是满足夹具的具体连接安装需求，同时满足配套部件需求，由此可知就机床设计而言，应合理选择中间底座尺寸。除此之外，最重要的是要保证动力部件在加工终了位置工件和主轴端面之间的垂直距离低于加工示意图上所要求的垂直距离。

4）主轴箱尺寸的确定 在相关标准中规定，卧式和立式主轴箱厚分别为。多轴箱宽度及高度可分别通过下式予以确定；

式中：
b ——工件宽度方向距离最远的加工面之间的距离；

b1——边缘主轴中心箱外壁距离；

h ——工件在高度方向相距最远的加工面距离；

h1——主轴最低高度 通常取；
。

按照上述计算结果和主轴箱轮廓尺寸标准，选定主轴箱轮廓尺寸：400×480 mm 4、其他应注意的问题 1）机床总图要按加工终了时的状态画出。同时，要表明动力部件退回到最远时所处的位置。最远处为160mm。

2）应注明电动机的型号、功率和转速。应注明动力部件的总行程，本题为230mm。

图2.5机床联系尺寸图 3）应当标明液压系统以及电气控制系统按钮具体安装位置。

4）当加工部件中心不对称时，应当标明动力部件和家具中心线具体偏移量。

2.5.4 生产率计算卡 按照既定的工作玄幻要求和工作行程长度来计算切削用量以及动力部件的进给速度等，通过编制生产率计算卡来说明机床的具体加工过程。

：
：= L/+= ⑿ 式中：T——机加工时间（min） L——工进行程长度（mm） —— 刀具进给量（mm/min） ——。通常而言，当动力部件处于停止状态时，刀具旋转5圈数所需的时间. ：T = +t+t =1.824 ⒀ 式中：L3、L4 （） vfk ——。用机械动力部件时取5~6；
用液压动力部件取3~10。

t ——工作台移动时间（min）,一般为0.05～0.13,取0.1 t ——装卸工件时间（）一般为0.5～1.5,取1.5 机床生产率：Q1 = 60/T= 60/（T+T） = 60/2.3224 = 25.8件/h ⒁ 机床负荷率按下式计算η= ×100% = A/Q1tk×100% =40000/25.8×2350×100% = 66% ⒂ 式中：Q—— A—— tk——，单班制工作时间tk =2350h 机床生产率计算卡如表1下：
机床生产率计算卡 被 加 工 零 件 图 号 毛坯种类 铸件 名 称 柴油机泵体 毛坯重量 　 材 料 HT200 硬度 150-200 HBS 工 序 名 称 钻孔φ17mm、φ18mm 工序号 　 序 号 工步名称 被加工零件 数（个） 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） 每转进给量（mm/r) 每分钟进给量（mm/min） 工时（分） 机动时间 辅助时间 共计 1 装卸工件 1 　 　 　 　 　 　 　 　 1.5 1.5 2 动力部件快进 　 　 　 32 　 　 　 500 　 0.064 0.064 3 动力部件工进 　 Φ18 52.5 20 455 0.18 500 0.49 　 0.54 4 死挡铁停留 　 　 　 　 　 　 　 　 　 0.01 0.01 5 动力部件快退 　 　 　 84.5 　 　 　 500 　 0.125 0.125 备 注 装卸工件时间取决于操作者熟练程度，本机床装卸工件时间取为1.5min 单件总工时 0.40 1.824 2.22 机床实际生产率Q1 25.8（件/小时） 机床理想生产率Q 39（件/小时） 负荷率η负 0.66 表1：机床生产率计算卡 3组合机床夹具设计 3.1 组合机床夹具概述 夹具在零件加工中具有定位、夹紧等重要作用，是组合机床的重要组成部件之一，在具体设计过程之中要按照机床的加工工艺以及结构方案要求予以拟定，可用于实现零部件的准确定位，具有刀具导向、装卸工件进行限位等多种作用。

组合机床的夹具相较于一般通用夹具具有一定差异，前者是按照工件的具体加工工艺及流程进行确定的，两者的结构设计及要求存在不同。组合机床夹具结构和性能对组合机床配置方案要求较高，也有较高影响。下面将对组合机床夹具的主要特点进行简要说明：
（a） 通用机床夹具是一种机床加工辅助装置，而组合机床夹具是机床的重要组成部分之一，因此对组合机床夹具进行设计是利用组合机床按照既定的生产纲领及要求进行加工的必要环节和步骤。

（b） 组合机床夹具及机床其他部件之间具有密切相关性：例如回转或移动工作台、主轴箱、刀具、托板和支承部件等。因此完成机床组合部件之间的关系确定是保证组合机床实现预期性能的重要方式。同时夹具结构也需按照这类部件的具体要求予以确定。例如在液压驱动的立式回转台中应用的夹具，可采用液压驱动方式作为其动力源，而在卧式鼓轮机床中应用的夹具，则多采用电气—机械的夹紧方法。

（c） 由于组合机床通常要包含多面、多工序同时加工，因此在加工过程中会产生较大的切削力及振动，由此可知，组合机床夹具需要保证良好的刚性及夹紧力，保证组合机床在加工过程中不会产生位移，机床也不会产生爬行线性。同时加工过程中不允许产生任何形式的变形。

（d） 组合机床夹具是保证加工精度的重要部件，在进行组合机床夹具设计以及制造过程中，对于机床夹具有着较为严格的要求，从实际加工过程来看，工件的加工精度要求与组合机床夹具设计要求具有密切相关性。

组合机床夹具设计的另一原则是便于实现工件的定位和自动化，对当前工序完成后会产生对应的信号；
保证加工过程中切削可自动排除；
满足操作员的观察要求；
具备良好的拆装和互换性要求。

在进行组合机床夹具设计时要按照下述步骤完成：
（1）研究分析所要设计的夹具数据及要求，这是由于在确定组合机床夹具的原始数据及加工要求时对夹具结构形式和性能已作出规定。

（2）拟订夹具结构方案要进行必要计算，按照机床总体设计中确定的定位基面、夹压位置和加工方法来完成总体方案的确定。

（3）在确定组合机床夹具具体结构的基础上，完成夹具总图以及不同部件零件图的绘制。

根据组合机床夹具功能，可将其结构分为三大组成部分，其一为定位支承系统，其二为夹紧机构；
其三为刀具导向装置。

3.2 定位支承系统概述 在组合机床上完成零件加工时需确定刀具和工件之间的相对位置，因此在这一过程中夹具的定位作用显得尤为重要，夹具的定位支承系统可保证被加工材料或零部件可产生足够的夹紧力，同时也要承受一定的切削力。

定位支承系统包含三大组成部分，其一为定位支承元件；
其二为辅助支承元件、其三为限位元件。定位支承指的是在进行加工过程中维持被加工零件位置的元件，而辅助支承元件在组合夹具中的主要功能是保持夹具的刚度及其稳定性。

定位支承元件与被加工零件之间会直接接触，因此定位支承元件的尺寸、结构及进度都会直接对加工零件的精度产生影响。为了提升零件的加工质量降低废品率，在进行设计时要注意下述几点问题：
（a）合理布置支承元件。

（b）提高刚性，减少定位支承系统的变形。

（c）提升定位支承系统精度，保证组合夹具的定位精度。

（d）可靠地清除定位支承部位的切屑。切屑粘附在定位支承系统上，对保证定位的准确性和工作可靠性有很大的影响。因此设计时应尽可能不使用权切屑落到定位支承系统上。当切屑有可能落在其上时，必须采取有效的热电厂屑和清理措施。

3.2.1定位支承系统 1． 定位支承元件及其布置 定位支承元件包含：定位板，定位块，定位销。如下图（a）所示 在组合机床夹具上采用支承板定位时，工件通常用四个或理多一些的支承板定位，这样可增加定位系统的刚度，心防止当夹紧力和切削力不是对支承板时瑞士引起工件的变形。为了减小支承板的不共面度的误差，可装配后合磨。通常不共面度误差为0。01~0。03mm。

对于毛坯面定位夹具，通常采用三点支承方式予以定位，同时采用带圆头的支承销定位，但当采用三个以上的压板而不能确保同时动作时（实际上是达不到同时动作），常常会把工件夹歪，因此需要通过四点支承进行定位。

在完成支承点布置时应当按照工件定位情况进行定位，使支承点之间距离尽量远，以此提升系统的稳定性。支承板的具体位置应当以切屑不易堆积为宜。

2定位销 在加工箱体零件时通常采用“一面两销”定位方法进行定位，进而实现工件的完全定位。为了能以最简单的运动形式装卸工件（如单机夹具上的推进和拉出，流水线和自动线上工件在夹具上的送进和推出），采用伸缩式定位销，不仅如此可依照具体需求采用固定式定位销等。

1） 固定式定位销 要求孔与定位控销位置精度为+0。05或是-0。05mm。或是受结构的限制不能采用伸缩式定位销，以及加工装卸比较容易的轻小零件时，为了简化夹具的结构均采用固定式定位销。

采用固定式定位销为使工件定位基面可保证支承元件和基面之间相互接触，定位销要具有一定高度，补偿垂直误差，对于定位销，还应考虑拆装方便。定位销与安装孔的配合，定位销的尺寸及公差等，详见《机床夹具设计手册》。

本次设计采用定位块元件进行定位，定位块安装在夹具体定位孔上，通过定位块内外圆中心孔和侧端面对柴油机泵体的外圆和端面进行定位。

定位误差分析 1.定位误差来源于定位所造成的被加工面与相对工序基准的位置误差。对一批工件而言，在刀具调整后位置不动，被加工表面位置和定位基准之间不变，因此定位误差即工序基准在加工尺寸方向上最大变动量。

2.在本次设计中采用定位块予以定，定位块与夹具孔的配合按H10/f9，所以定位块直径：
孔径：。查表得：。取两销中心距的制公差为 3.定位误差的确定 定位孔在x、y方向最大位移：
在组合钻床上进行加工时，平均经济精度为10级，查表得，因为以上定位误差都属于基准位置误差，即。所以 因此，这种定位方案可满足精度要求。

3.2.2夹紧机构 夹紧机构由动力部分、传动机构以及夹紧元件组成。

1）夹紧动力 夹紧机构有两种不同形式，其一为手动夹紧方式，其二为自动夹紧方式。夹紧机构采用2组V型块机构对泵体的上圆弧凸起和下圆弧凸起进行夹紧，本次设计夹紧的驱动机构采用上部手动夹紧和下部气动快速装夹的联合夹紧机构。

2） 气动夹紧机构 气动夹紧机构是利用空气作为夹紧动力，再通过中间传动机构，使夹具夹紧元件实现夹紧动作。

（一）气缸的选择：
气缸可将气压转变为机械能，按照既定的方式运动。常用的气缸有活塞和薄膜式两种结构形式。

根据设计的需要，查《机械设计手册》选用内径D=65mm气缸 结构见夹具装配图。

（二）夹紧力的计算：
气缸的工作力取决于工作气压和缸体的工作面积。在相同的气体压下，由于活塞杆腔的工作面积不同，因此液压缸活塞杆的推力也不同，可按下式求得：
式中p——气压的工作压力（） D——气缸活塞的直径(m) ——传动效率, 因此,根据公式可得推力为: 3.根据柴油机泵体定位和夹紧机构的选择，绘制组合机床夹具总图如下：
结束语 在刚刚过去的几个月里，是我在大学以来最刻骨铭心的日子。这是我大学生活的最后一个阶段，我的毕业设计都是在这一学期完成的。

在这一阶段我学到了很多以前课堂上无法学到的方法和知识，它们很多都有很高的实用价值，并将对我以后的工作产生巨大的帮助，在此我想对我的指导老师的辛勤教诲表示衷心的感谢。

本次设计，在老师的指导下，，我们做到了独立地思考，查阅相关资料，准确计算，具体设计。今天，我终于圆满地完成了设计任务。这次是我第一次全面的系统的进行专业设计，在设计过程中，我充分地运用了在大学四年内所学的专业理论知识，使之融入到设计实践中，并通过不断地翻阅资料和查找数据，使自己又一次详细的回顾了四年学习的专业知识，发现了自己在学习上的不足之处并加以提高，使自己的专业知识更加全面，系统化。

在本次设计中，虽然存在着一些错误和不足之处，但作为一名技术人员就必须要有发现自己和他人错误的能力，并努力使之提高和完善，也是自我知识和能力的完善。

谢 辞 半年过去了，论文经历了选题、开题、撰写等阶段，期间在导师的指导下也曾作多次修改，几易其稿。至此，论文已经接近尾声，回首整个过程，既有艰辛也有收获，既有汗水也有喜悦。

本次毕业设计是对我们每个学生在校四年来所学知识与生产实践技术所进行的一次综合性的全面考察；
培养了我们运用所学专业知识解决实际问题的能力；
它还为我们了解一般机械工程设计的基本思想打下良好的基础；
在设计方案的拟定,设计资料的收集,手册，国标选用，设计方法的运用,零部件及总体装配图的绘制等方面，有一次较全面的锻炼。对我们进入社会具备一定独立工作能力 起了良好的作用,能较好的适应工作。

学友情深，情同兄妹。几年来，我们朝夕相处，我的记忆里时常浮现我们在一起的点点滴滴，同窗之情，必将终生难忘。

在此还要感谢在我论文评审和答辩中给予我无私帮助的老师们，感谢你们为我指出不足，促我成长。

同时，在我的学习过程中，有亲情的陪伴，有他们的付出，衷心的感谢和我的家人。

最后，感谢这几年来所有关心和帮助我的人，谨以此文铭记你们的似海深情，谨以此文献给你们我无尽的祝福和感恩。

参考文献 [1].张耀宸 主编 机械加工工艺手册 航空工业出版社。1987 [2].李洪主编 机械加工工艺手册〉 北京出版社.1990。

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