1、毕 业 设 计 (论 文 )卧式双面十轴钻组合机床夹具及液压系统设计THE DESIGN OF JIG AND HYDRAULIC SYSTEM OF THE HORIZONTAL DOUBLE-SIDED TEN-DRILL COMBINED DRILLING MACHINE徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )I徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标
2、注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日徐 州 工 程 学 院
3、毕 业 设 计 (论 文 )II摘要这次毕业设计的具体内容是设计一台加工汽车后制动室支架的组合钻床，其机床为卧式双面十轴钻组合钻床，主要用来一次性加工完成汽车后制动室左右二个零件上的共计 10 个孔。我的具体任务是设计该机床的夹具及液压系统设计。本设计正是应用了组合钻床的特点实现多工序加工的方法，采用一次装夹，同时对后制动室两支架两边的 10 个孔进行钻加工。对工件采用“一面、一定位心轴、一定位块”定位，可以方便准确的使工件定位在夹具的指定位置，然后用液压驱动夹紧机构、螺旋夹紧机构和螺旋杠杆夹紧机构把工件夹紧，可以使工件快捷地进行安装与拆卸。夹具的导向装置是采用钻孔位置精确可靠的固定式导套的导
4、向装置。工件由一孔一平面定位时产生的定位误差分为任意边接触和固定边接触两类，本组合夹具产生的定位误差属于任意边接触定位误差，经计算和检验可知定位误差满足要求。夹紧力分为防止加工工件转动的螺旋夹紧力和防止加工工件振动的液压夹紧力两种，上述两种夹紧力均满足要求。夹具设计从经济性和实用性也都满足对工件的加工要求。关键词:夹具；液压夹紧；组合钻床；卧式；双面；十轴 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )IIIAbstractThe fondues content of the graduation design is a modular machine for working holde
5、rs of cars brake rooms .The machine is double-sided ten-drill combined drilling machine. It is mainly used to working 10 holes of 2 parts nonrecurring .my fondues work is designing jig and hydraulic system of the machine.The design adopted to install jigs at a time and drilled 10 holes on two sides
6、of two hordes. The work pieces were oriented by “one face、one spotting spindle and set piece ” so that they were placed correctly, and clamped fast by a hydraulic jig、a spiral jig and a spiral lever jig to contribute to installation and disassembly. In order to drill precisely, using fixed guide sle
7、eve guided tool and then guided tool to cut work pieces. The positional error during the work piece processing when a hole and a face fixed disport touching of random edge and fixation. The positional error of combined clamp belong to random edge touching. It is knowed that demands was met by accoun
8、ting and checking. Clamp force has 2 kinds that one is preventing turn of spiral clamp and the other is hydraulic tightening for preventing shake. The two clamp forces were matched.Clamps design met demands in economical efficiency and practicability. Keywords jig hydraulic tightening combined drill
9、ing machine horizontal double-sided ten-drill 徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )I目 录1 前言 .12 机床夹具的概述 .22.1 机床夹具的分类 .22.2 夹具的组成 .23 加工工件 .33.1 工件的用途 .33.2 工件的毛坏的制造方式 .33.3 工件的工艺分析 .33.4.1 定位装 置的定义 .43.4.2 定位基准的选择原则 .44 工件的定位方法和定位误差 .54.1 工件的定位方法 .54.2 工件的定位误差及产生原因 .54.2.1 定位误差的分析计算 .65 加工工件应选用的机床类型及该机床的特点 .8
10、5.1 加工工件应选用的机床类型 .85.1.1 多工位组合机床的定义 .85.2 组合机床的特点 .85.3 组合机床的设计步骤 .96 机床的切削力计算 .106.1 组合机床切削用量的选择 .106.2 切削力的计算 .116.2.1 左轴箱切削力的计算 .126.2.2 右轴箱切削力的计算 .127 组合机床夹紧力的计算 .147.1 夹紧力的概念 .147.1.1 选择夹紧力的作用点时的注意事项 .147.1.2 夹紧力的方向的选择 .147.1.3 夹紧力的大小的确定 .157.2 确定夹紧力时应当注意的几个问题 .167.3 计算切削力及切削合力作用的位置 .177.3.1 左轴
11、箱切削合力及其作用的位置的计算 .177.3.2 右轴箱切削合力的计算 .18徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )II7.4 夹紧力的确定 .188 夹紧机构和夹紧动力机构的选择 .208.1 夹紧装置的组成 .208.2 夹紧装置的基本要求 .208.3 夹紧机构的选择 .208.4 夹紧动力机构的选择 .208.5 液压夹紧机构 .218.5.1 液压机构的特点 .218.5.2 液压传动的一些不足 .218.5.3 液压传动装置各个部分的设计与选择 .228.5.4 液压装置传动部分基本回路的设计 .228.5.5 油缸的选择参数计算 .238.6 螺旋夹紧机构及其夹紧力
12、的计算 .249 导向装置 .279.1 导向装置概述 .279.2 导套的类型 .279.3 钻套 .279.3.1 钻套高度 H，排屑间隙 h.289.3.2 钻套标记 .289.4 衬套 .2910 夹具体设计 .3010.1 夹具体设计的基本要求 .3010.2 夹具体毛坯结构的选择 .3010.3 夹具体的排屑结构 .3010.4 夹具体的吊装装置的设计 .30结 论 .32参 考 文 献 .33致 谢 .34附 录 .35徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )- 1 -1 前言几年的大学生活就要结束了，我们即将走上工作岗位。在过去的几年中，我们系统的学习了许多专业基础
13、课和专业课。而且，在机械原理、机械设计和机械制造工艺学等课程的学习中都进行了课程设计。在这些课程设计中，我们设计过机械机构、减速器、机床夹具等等。我们还做过大量的实验。在这些学习过程中，我们具有了一定的创造能力和分析解决问题的能力。在这些坚实的基础下，为了综合各科知识，达到熟练应用，我们有必要在这最后一学期进行一次更高难度的设计工作。所以，这次毕业设计对我们来说是很重要的。我这次设计的课题是-卧式双面十轴钻组合机床设计，我希望通过这次设计，使我能清楚的了解组合机床及组合机床的设计过程。并且，在这次设计中能很好的复习以往所学过的知识。组 合 机 床 是 随 着 生 产 力 的 发 展 ， 由 万
14、 能 机 床 和 专 用 机 床 发 展 而 来 的 。 随 着 科 学 技 术 和 生 产力 的 发 展 ， 我 们 的 生 产 模 式 发 生 了 巨 大 的 变 化 ， 人 们 对 产 品 的 要 求 也 越 来 越 高 ， 对 许 多 产 品 需求 量 也 越 来 越 大 ， 为 了 满 足 人 们 的 这 种 需 求 ， 现 代 机 械 工 业 技 术 也 在 迅 速 发 展 ， 并 不 断 革 新 。原 有 的 万 能 机 床 和 专 用 机 床 由 于 自 身 条 件 的 限 制 以 远 远 不 能 满 足 生 产 要 求 。 组 合 机 床 就 是 在 这种 情 况 下 设 计
15、 出 来 的 ， 它 即 有 专 用 机 床 效 率 高 结 构 简 单 的 特 点 ， 又 有 万 能 机 床 能 够 重 新 调 整 ，在 短 时 间 适 应 新 工 件 的 加 工 的 特 点 ， 因 此 ， 组 合 机 床 在 现 代 机 械 行 业 中 占 了 很 大 的 比 重 。当 然 ， 组合 机 床 也 有 自 身 的 缺 点 如 改 装 是 劳 动 量 较 大 ， 且 有 一 部 分 零 件 不 能 重 复 利 用 ， 而 且 结 构 复 杂 。故 我 们 在 设 计 组 合 机 床 是 应 尽 量 扬 长 避 短 ， 充 分 利 用 组 合 机 床 的 优 点 。本次设计
16、包括：选择合理的定位方案、定位基准、定位误差的分析计算、工序公差的计算、定位销高度的计算、定位元件材料及机械性能的选用、对刀或引导方式的确定、钻套类型的选择、 钻套高度和钻套与工件之间的距离的计算、钻模的钻孔精度的计算、活动钻模板的设计 、夹紧装置的设计、夹紧力的作用点和方向、夹紧力的分析和计算、铰链夹紧机构夹紧力的原动力的计算、夹紧元件及传动装置的设计、确定夹具其他组成部分的结构形式、确定夹具体的形式和夹具的总体结构、夹具体毛坯结构的选择、夹具体的排屑结构、夹具体结构尺寸的确定、夹具体的吊装装置的设计等。在设计的过程当中，尽可能的采用了新国标。由 于 本 人 所 学 知 识 有 限 ， 设
17、计 经 验 不 足 ， 对 组 合 机 床 的 了 解 还 很 肤 浅 ， 在 此 次 设 计 中 不 免会 遇 到 许 多 问 题 和 困 难 ， 希 望 指 导 老 师 能 给 予 悉 心 辅 导 和 耐 心 帮 助 ， 使 我能 从 老 师 那 里 学 到 更 多的 书 本 上 所 没 有 的 知 识 ， 对 组 合 机 床 有 更 深 入 的 了 解 ， 对 所 学 专 业 有 更 充 分 的 认 识 ， 并 能 以 优异 的 成 绩 顺 利 完 成 毕 业 设 计 。徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )- 2 -2 机床夹具的概述机床夹具是零件在机床上加工时,用以装夹
18、工件(和引导刀具)的一种工艺装置。其作用是正确确定工件与刀具之间的相对位置，并将工件牢固地夹紧。使用夹具可以有效地保证工件的加工质量，提高劳动生产率，扩大机床的工艺范围和减轻劳动强度，因此，夹具在机械制造中占有重要的地位。2.1 机床夹具的分类机床夹具的种类和形式很多，可以按照不同的方法进行分类.若根据夹具的使用特点来划分,则有通用夹具、专用夹具、组合夹具、通用可调整夹具和组成夹具等。若按使用夹具的机床类型来划分，则为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮加工机床夹具、组合机床夹具等。若按夹具夹紧动力源的不同来划分，则有手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具
19、和真空夹具等。2.2 夹具的组成通常,夹具的组成部分如下:(1)定位装置定位装置包括定位元件及其组合,其作用是确定工件在夹具中的位置.通常定位元件有支撑钉、定位销、V 形块等。(2)夹紧装置夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢、保证工件在定位是所占据的位置、在加工过程中不应受外力(切削力、重力、惯性力等)作用而产生位移,同时可减轻或防止振动。它通常由夹紧元件(夹爪、压板等)、传动机构(如杠杆、斜锲等)和动力装置(汽缸液压缸等)组成。(3)对刀、引导装置对刀、引导装置的作用是确定刀具进行加工.常用的对刀、引导元件对刀块、钻套等.(4)夹具体夹具体是用于连接夹具上所有的元件和装置,使其成为一个整体的基础
20、件,它还用来与机床的有关部位连接,以确定夹具在机床上的位置.徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )- 3 -3 加工工件3.1 工件的用途该工件为汽车后制动室左.右支架。用来传递制动的扭矩，对汽车进行制动。工件简图见图 3-1。图 3-1 工件简图3.2 工件的毛坏的制造方式工件的材料选用 20Cr，因为工件要求传递扭矩，20Cr 要比 15Cr 和 20 钢的强度和淬透性高，经淬火+低温回火后，能得到良好的力学性能和低温冲击韧度，无回火脆性，渗碳时，钢的晶粒仍有长大的倾向，因而应进行二次淬火以提高心部韧性，不宜降温淬火，冷弯形时塑性较高，所以可以传递一定的扭矩。由机械工程材料手
21、册查得硬度为HBS179。毛坯采用铸造的方法。3.3 工件的工艺分析徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )- 4 -该工件的主要加工面为两个端面。其中，左端面上要钻 2 个 13 孔， 。右端面上要钻 1 个 16.5 孔，2 个 18 个孔。3.4 定位的定义、定位基准的选择3.4.1 定位装置的定义包括定位元件及其组合，其作用是确定工件在夹具体中的位置，即通过它使工件在加工时相对于刀具及切削成形运动处于正确的位置。定位元件包括支承钉、支承板、形块、定位销等。3.4.2 定位基准的选择原则定位基准是加工中用做定位的基准。在夹具装夹时，定位基准即是工件上直接与夹具上的定位元件相接
22、触点、线、面。正确选择定位基准对保证工件表面间的位置要求（位置尺寸和位置精度）有很大的影响；而且，在用夹具装夹工件时，定位基准的选择又会对夹具的结构产生很大的影响。因此，选择合理的定位基准，对工件的加工及夹具的结构都是非常重要的。定位基准选择的原则及要求：A：精基准的选择：（1）基准重合原则：即设计基准作为定位基准原则。 （2）基准统一原则：即在加工过程中，尽可能采用统一的定位基准。（3）自为基准原则当某些表面精加工余量小而均匀时，选择加工表面本身作为定位基准称为自为基准原则。 （4）互为基准原则：即为了使加工面间有教高的位置精度，又为了使其加工余量小而均匀，可采用反复加工、互为基准的原则。
23、（5）保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则。B：粗基准的选择：（1）为了保证加工表面与非加工表面之间的位置要求，应选非加工面作为粗基准。 （2）合理分配各加工余量。 （3）粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上（即同一自由度方向上） ，通常只允许用一次。 （4）粗基准的表面应平整光洁，要避免缺陷，以保证定位准确、加紧可靠。工件主要加工面为两个端面。由图 1-1 从工件的结构特点我们选择 B 表面为定位基准面。只要保证了 A,B 表面与孔轴线的位置度，就可以加工出满足要求的孔。由于加工工件上 A 面、D 面上的孔系，采用卧式钻加工。因为 A 面、D 面需加工，因此，夹紧装置不宜放在 A 面、D 面两位置上，以免钻加工时，刀具的悬伸量过大，对加工精度产生不必要的影响。
