论文31页，16000余字，CAD图纸13张
ZS175柴油机机体三面钻削组合机床总体及夹具设计
摘 要：柴油机机体是大批量生产的零件，为了提高加工精度和生产效率，需要设计一种组合机床来改善柴油机机体的加工情况。
本课题设计了一台用于ZS175柴油机机体三面钻孔的组合机床。全文共有两部分，组合机床的总体设计和夹具设计。首先是总体设计，采用单工位三面钻孔组合机床，其中有加工对象工艺性的分析，机床总体布局的确定，定位基准的选择，滑台型式的选择，切削用量和刀具的选择，机床的总体设计。其次是夹具设计，通过对被加工零件的全面分析，在夹具设计过程中，采用后面、左面、下面三面定位, 左面和后面用定位销定位，下面用定位条定位。上面用液压缸夹紧,右面用液压缸辅助夹紧；夹具体为框架式结构，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加工精度，还能提高加工效率。整个机床布局合理，夹紧可靠，精度较高，使用操作方便，提高了工作效率，达到了设计要求。
关键词：组合机床；夹具；钻削
The General and Jig Design of The Modular Machine Tool for the three-side drilling on the ZS175 diesel engine body
Abstract: The engine body of diesel is made for large mass production, a modular machine tool is designed to improve the accuracy and efficiency of diesel production.
The topic is produced for designing a combined machine-tool to be used with three-side drilling holes on the ZS175 diesel engine body. The design was introduced of the general and jig of the combined machine-tool and the topic consists of two parts. The first part is general design, adopting the combined machine-tool with single location three-face drilling holes, processing of analysis of the object, the overall layout of the machine determined that the choice of location base, the choice of slider type, the choice of the amount of tools and cutting to complete the general design. The second part is the jig design, having analyzing the workpiece, In the design process of jig, the work piece has been located by three surfaces—behind, left and underside. A pin has been used on the behind and left. Orientation bars have been used on the underside. Using hydraulic cylinder to clamp the above and the right side; the jig-body utilize the frame structure, possess fine rigidity, causes the jig to maintain good long-term precision.
This combined machine-tool can ensure the precision and enhance processing efficiency. The laying out of the machine-tool is reasonable and the location of work piece is reliably. What’s more , the accuracy is high and operation is easy, which can enhance the working efficiency and meet with the design requirement well.
Key words：Modular machine tool; Jig; drilling.
目 录
1 前言 1
2 组合机床总体设计 3
2.1 总体方案论证 3
2.1.1 工艺路线的确立 3
2.1.2 机床配置型式的选择 3
2.1.3 定位基准的选择 4
2.1.4 滑台型式的选择 4
2.2 切削用量的确定及刀具选择 4
2.2.1 选择切削用量 4
2.2.2切削力、切削扭矩及切削功率的计算 6
2.3 组合机床总体设计—三图一卡 8
2.3.1 被加工零件工序图 8
2.3.2 加工示意图 8
2.3.3机床尺寸联系总图 12
2.3.4 机床生产率计算卡 14
3 夹具设计 17
3.1 概述 17
3.1.1 零件的工艺性分析 17
3.1.2 夹具设计的基本要求 17
3.1.3 夹具总体结构构思 18
3.2 定位方案的确定 18
3.2.1 定位方案论证 18
3.2.2 定位基准的选择 18
3.3 误差分析 19
3.3.1 影响加工精度的因素 19
3.3.2 保证加工精度的条件 20
3.4.1夹紧装置的确定 21
3.4.2夹紧力的确定 22
3.4.3夹紧液压缸的选择 23
3.5 导向装置的选择 24
3.5.1钻套型式的选择和设计 24
3.5.2 钻模板的类型和设计 25
3.6 夹具体的确定 25
4 结论 27
参考文献 28
致 谢 29
附 录 30
1 前言
组合机床以其独特的优点在机械设计中占有重要的地位，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的专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方法，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用来组成自动生产线。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。在当今的发展趋势中，一台组合机床如果不能完成全部的工艺过程，这时往往把几台机床布置流水线，大大缩短了加工时间。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件(近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额)，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合机床等;随着技术的不断进步，一种新型的组合机床——柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器、数字控制等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。
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。一方面，加强数控技术的应用，提高组合机床产品数控化率;另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多坐标部件，使其模块化、柔性化，适应可调可变、多品种加工的市场需求。组合机床行业的产品技术现状与激烈竞争的市场以及与用户需求之间的差距是比较大的， 在市场经济的新形势下，切实解决存在的薄弱环节，完善售后服务体系，以求得行业企业的大发展，前景是美的。目前，组合机床经常出现在工艺方案中[1]。
国内组合机床近几年取得了长足的进步，但是与发达国家相比，在产业结构、产品水平、开发能力、产业规模、制造技术水平、劳动生产率、国内外市场占有率等诸多方面尚存在不少差距。在组合机床方面，总体水平不高，国际竞争力不强，不能充分满足国内建设需要，关键技术过分依赖国外，自主发展能力薄弱，高技能人才的比较优势有弱化的危险，产品质量不稳定，用户服务水平差距较大。
目前，我国设计制造的组合机床，其通用部件和标准件约占部件总数的70～80%，其它20～30%是专用零部件。考虑到近年来，各种通用件和标准件都出台了新的标准及标注方法，为了方便以后组合机床的维修，我们整个组合机床设计中尽量采用新标准的通用件和标准件配置。本次设计组合机床的目的就是用来提高其生产效率和加工精度。
本课题是ZS175柴油机机体三面钻削组合机床设计，来源于江淮动力集团。本次设计分总体设计、夹具设计、左主轴箱设计、后主轴箱设计以及右主轴箱设计三部分。我主要负责夹具部分的设计，总体设计由我和另外三位同学共同完成。通过阅读刘文剑[2]、杨黎明[3]以及许爱玲[4]有关夹具方面的材料，发现夹具设计是组合机床设计中的重要组成部分，是按照某一道工序的加工要求，把一些事先制造好的标准件和部件进行组装而成的夹具，夹具通常由使用单位根据要求自行设计和制造，适用于产品固定且批量较大的生产中。其设计过程主要包括：对机床总体设计方案的论证、定位夹紧方案的论证、定位误差分析、夹紧力的计算、夹紧缸的选用。本组合机床夹具属于专用夹具，其定位装置、夹紧装置、夹具体、导向装置和其它一些元件，均为自行设计、加工。在设计中，尽量考虑使用标准件和通用件，来缩短设计周期，减少机床后续改造的零件报废率，提高经济效益。所以我在设计中参考了组合机床设计参考图册[5]以及赵志修[6]、徐锦康[7]、鲁屏宇[8]等人的书籍。
本说明书以设计卧式三面钻削组合机床为主线，阐述了刀具的选择和夹具设计的过程。在第2章中着重介绍了组合机床的总体设计。在总体设计中，首先是被加工零件的工艺分析，然后是总体方案的论证，在比较了许多方案之后，结合本道工序加工的特点最终选择卧式的机床配置型式。再结合本道工序的特点选择刀具。根据选择的切削用量，计算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率等，再确定刀具的大小和型式。在确定这些设计计算后，然后是绘制组合机床的“三图一卡”—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。在第3章中，主要介绍了夹具的设计。夹具设计是组合机床设计中的一个重要的组成部分。夹具设计时，首先确定工件的定位方案，然后选择夹紧方案，估算夹紧力大小，选择夹紧液压缸的型号，最终完成夹具的零部件设计。最后根据计算结果绘制夹具装配图和主要的零件图。
2 组合机床总体设计
2.1 总体方案论证
2.1.1 工艺路线的确立
A.本机床被加工零件特点
该加工零件为柴油机机体。材料HT250，其硬度为HB190—240，在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完毕。
B.本机床被加工零件的加工工序及加工精度
本道工序：钻左面、右、后三面的孔，由本设备“气缸体三面钻削组合机床”完成，因此，本设备的主要功能是完成柴油机机体左、右、后三个面上15个孔的加工。具体加工内容及加工精度是：
a) 左面5个孔：钻削3×φ6、φ8、φ4的孔，表面粗糙度12.5，各孔位置度公差为φ0.02mm。
b) 右面5个孔：钻削4×φ4、φ3的孔，表面粗糙度12.5，各孔位置度公差为φ0.02mm。
c)后面5个孔：钻削3×φ4、2×φ10孔，表面粗糙度12.5，各孔位置度公差为φ0.02mm。
2.1.2 机床配置型式的选择
