S195柴油机机体三面粗镗组合机床总体及夹具设计(包括设计说明书、CAD图纸、外文翻译全套毕业设计资料)

1 前言

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。

组合机床一般用于加工箱体类或特殊形式的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削端面、切削平面、切削内外螺纹以及加工圆和端面等。二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。

专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。最早的组合机床是1908年在美国制成的，用于加工汽车零件。

组合机床的设计，目前基本上有两种方式：其一，是根据具体加工对象的特征进行专门设计，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，广大工人和技术人员总结出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的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”。这种组合机床不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工零件的具体需要，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。

为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。

组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。

本次设计的课题是S195柴油机机体三面粗镗组合机床设计。该课题来源于江淮动力集团，它能较好的保证孔的加工及位置精度。改变了以往烦琐的加工工艺过程，大大的节约了加工时间，提高了劳动生产率。该集团生产的S195柴油机连杆、ZH1105柴油机气缸体销路十分走俏，市场需求量大，畅销国内外市场。现在该集团迫切需要改善现有的生产条件，进行提高生产率、改善产品质量方面的技术改造，使产品的合格率上升，增加产量，适应市场竞争的需要，提高经济效益。

本设计主要针对原有的S195机体左、右、后三个面上13个孔多工序加工、生产率低、位置精度误差大的问题而设计的，从而保证孔的位置精度、提高生产效率，降低工人劳动强度。夹具部分的设计，首先，在完成对组合机床的总体设计并绘制出“三图一卡”的基础上，绘制夹具设计的装配图；夹具设计是组合机床设计中的重要部分，夹具设计的合理与否，直接影响到被加工零件的加工精度等参数。首先确定工件的定位方式，然后进行误差分析，确定夹紧方式，夹紧力的计算，对夹具的主要零件进行结构设计。在夹具设计中，设计的主要思路是把原有的手动夹紧改为液压夹紧方式，这样设计主要优点是：液压油油压高、传动力大，在产生同样原始作用力的情况下，液压缸的结构尺寸比气压小了许多，液压油的不可压缩性可使夹具刚度高，工作平稳、可靠，液压传动噪声小，劳动条件比气压的好。解决了手动夹紧时夹紧力不一致、误差大、精度低、工人劳动强度大等缺点。

整个设计过程是艰辛的，在设计过程中必须考虑各方面的问题。由于所学的知识只是一些最基本的机械常识，因此，在设计过程中，还要查阅大量的相关资料，以补充自己的不足之处。

首先，要有丰富的实践经验。整个设计，仅靠一些参考资料是远远不够的，这样设计出来的组合机床只是结构完美，外形美观，但实用性差，因此，在设计工作开始前，指导老师特地带我们到江淮动力集团、盐城红旗组合机床厂等企业进行了实地参观考察，与企业工程技术人员共同讨论，积累了一些宝贵的实践经验。

其次，运用四年来所学的专业知识，针对现实中遇到的实际情况，做到举一反三。整个设计过程不仅涉及到以前所学的知识，还涉及到一些新的概念，这就要求我们一边温习以前的知识，一边还要学习新的知识，可以说，整个设计过程就是我们不断复习和学习的过程。

第三，通过自身的努力，理论联系实际，从合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工零件的具体要求对现有机床进行研究和分析，找出可以进行改进的地方，通过反复推敲对比，拟订较为合理的三面镗孔组合机床的总体方案。

在设计过程中，由于组合机床大部分是由标准零件构成，另外一些非标准件尽量适应工厂的生产条件，使加工和维修方便，大大减少了设计工作量。

限于本人知识水平有限，又没有工作的实践经验，本设计中定存在不到之处，敬请老师同学批评指正，提出宝贵意见，以便及时纠正。

2  组合机床总体设计

2.1 总体方案论证

本设计的加工对象为S195柴油机机体，材料是HT200,硬度HB170-220。

2.1.1 工艺方案的拟定

A.本机床加工零件特点

该加工零件为S195柴油机机体，材料HT200，其硬度为HB170—220。在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完毕。为正确拟定组合机床的工艺方案，除了对加工零件工序内容及特点进行分析，我们还参观了东风悦达拖拉机厂，江淮动力集团，红旗机床厂，具体了解了各厂产品的加工情况，各加工工序的关键技术要点等。为我们全面了解该柴油机机体加工的具体情况，拟定组合机床工艺方案又对被加工工件基准，加工艺进行分析，打下了牢固的基础。

B.本机床加工工序及加工精度

被加工零件在本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。

本机床加工零件的工序内容：

钻、扩、镗左面、右面、后面的孔，由本设备“S195柴油机机体三面粗镗组合机床”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13个孔的加工。具体加工内容是：右侧面：镗曲轴孔Φ192、Φ75，扩平衡轴孔2×Φ50，钻凸轮轴孔Φ34；左侧面：扩平衡轴孔2×Φ50，凸轮轴孔Φ45，钻起动轴孔Φ36，调速轴孔Φ24；后面：镗缸套孔Φ115，Φ108，Φ107。位置公差为Φ0.30mm。粗糙度为：镗孔 ，钻、扩 。

本次设计技术要求:

a.机床应能满足加工要求，保证加工精度；

b.机床运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；

c.机床尽可能用通用件（中间底座可自行设计）以便降低制造成本；

d.机床各动力部件用电气控制，液压驱动。

2.1.2 机床配置型式的选择

机床的配置型式主要有卧式和立式两种。卧式组合机床床身由滑座、侧底座及中间底座组合而成。其优点是加工和装配工艺性好，无漏油现象；同时，安装、调试与运输也都比较方便；而且，机床重心较低，有利于减小振动。其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。立式组合机床床身由滑座、立柱及立柱底座组成。其优点是占地面积小，自由度大，操作方便。其缺点是机床重心高，振动大。此外，S195柴油机机体的结构为卧式长方体，从装夹的角度来看，卧式平放比较方便，也减轻了工人的劳动强度。

通过以上的比较，考虑到卧式床身振动小，装夹方便等优点，选用卧式组合机床。

2.1.3 定位基准的选择

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。从而收到减少机床台数的效果。

A.定位基准的选择

本机床加工为单工位加工，也就是一次安装下进行13个孔的的加工，其定位基准选择：机体的底面定位限制3个自由度，侧面定位限制2个自由度，端面定位限制1个自由度，这种定位的特点是：

a.可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得可靠的定位；

b.能同时加工工件三个端面上的全部孔，即能高度集中工序，又有利于提高三端面孔的位置精度；

c.本定位基准有利于保证柴油机机体的加工精度，使机床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。

B.确定夹紧位置

在选择定位基准的同时，要相应的决定夹压位置，本设计采用液压夹紧，夹紧部位为刚性较好的筋板上，即机体的上表面，目的为了减少机体夹紧变形误差，应注意的问题：

a.保证零件夹压后的稳定；

b.尽量减少和避免零件夹压后变形。

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