504拖拉机变速箱体组合机床总体及夹具部件设计
504拖拉机变速箱体组合机床总体及夹具部件设计
1引言
装备制造业是国民经济的支柱，是国家的基础性、战略性产业。它是为国民经济发展和国防建设提供技术装备的基础性、战略性产业，其发展水平反映了一个国家的自主创新能力、产业竞争力和在全球价值链分工中的地位。没有强大的装备制造业，一个国家将无法实现经济快速、健康、稳定的发展，人民生活难以普遍提高，国家稳定和安全将受到威胁，信息化和现代化将失去坚实基础。可以说，装备制造业是支撑一个国家的脊梁，制造技术和装备制造业永远是一个主权国家，尤其是一个发展中国家最重要的关键技术和支柱产业。我国装备制造业占着不可动摇的一席之地。
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1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则。
组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。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式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，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，并可用以组成自动生产线。组合机床一般用于加工箱体类或非凡外形的零件。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、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。
组合机床通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。
随着组合机床技术的发展，过去一直被认为需按具体加工对象专门设计的组合机床，现在已经可以为一些行业的一定范围的工件制造专门组合机床，这种机床不需要再次按具体加工对象进行专门设计，而是可以作为通用品种进行成批生产，用户根据自己加工产品的需要，配上刀具及工艺装备，即可组成加工一定对象的高效机床。一台质量好，性能佳的组合机床，其夹具也要经过合理的，高效的，能够与机床整体精密配合设计。
本次毕业设计课题来源于江苏清江504拖拉机，具体的课题是拖拉机变速箱体两面钻孔组合机床总体及夹具设计。使机床能满足变速箱壳体两侧箱壳体两侧4-M10-16H底孔深18，2-M12-6H底孔深20，4-M10-6H底孔深20，2-M16-6H底孔深20，M10-6H底孔深32，2-Φ13通孔深18，12-Φ12.5螺纹底孔深18，4-M12螺纹底孔深18，3-Φ19-H9孔深307加工任务。在设计前认真研究被加工零件的零件图纸，研究其尺寸、形状、材料、硬度、重量、加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求等内容，为设计提供大量的数据、资料，作好充分的、全面的技术准备。在准备了充足的资料之后进行总体及零部件的设计工作，总体的设计的主要工作是完成“三图一卡”，即绘制机床的总体尺寸联系图、加工示意图、零件的工序图及编制生产率计算卡。因为工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此，在确定工艺方案制定合理之前，通过毕业设计实习深入现场了解了被加工零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求，根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合组合机床常用的工艺方法、充分考虑各种因素，并经技术经济分析后拟订出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。根据工件的结构特点、工艺要求、生产率要求、工艺方案等，确定本课题的配置型式：卧式组合机床，并采用工序集中进行加工。定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构型式。在选定了工艺方案并确定了机床配置型式、结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括：被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。一般，在总体设计的过程中，需要对机床夹具方案进行考虑，画出夹具方案草图。在此次的设计夹具中采用“一面两销”定位，螺母夹紧，提高了生产效率，降低了劳动强度，同时在设计中采用了大量的通用零部件，降低了产品的成本。我的课题分组合机床的总体设计和夹具设计。
2组合机床总体设计
组合机床的总体设计要注重加工零件及其加工的工艺分析，制订出合理的工艺方案，才能设计出合理的专用机床。根据提出的加工要求，提出若干个工艺方案，选择最优的加工方案。工艺方案的确定决定了专用机床的结构、性能、运动、传动、布局等一系列问题。所以，工艺方案设计是专用机床的重要环节。
2.1总体方案论证
2.1.1被加工零件的规格
本次设计的组合机床的被加工对象清江504拖拉机变速箱体，材料是HT200，硬度是HB170241。
2.1.2机床钻孔任务要求
被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序，以及应保证的加工精度是制定机床方案的主要依据。课题工序主要钻左右两面面上的34个孔。具体加工内容是：左面4-M10-16H底孔深18，3-Φ19-H9孔深307位置要求度0.4Φmm，2-M12-6H底孔深20，3-Φ19-H9孔深307位置要求度0.4Φmm，4-M10-6H底孔深20，3-Φ19-H9孔深307位置要求度0.4Φmm，2-M16-6H底孔深20，3-Φ19-H9孔深307位置要求度0.4Φmm，M10-6H底孔深32，3-Φ19-H9孔深307位置要求度0.4Φmm，2-Φ13通孔深18，3-Φ19-H9孔深307位置要求度0.4Φmm；右面12-Φ12.5螺纹底孔深18，3-Φ19-H9孔深307位置要求度0.4Φmm，4-M12螺纹底孔深18，3-Φ19-H9孔深307，位置要求度0.4Φmm，3-Φ19-H9孔深307位置要求度0.4Φmm，一次装夹一个零件，两面螺纹孔同时加工。
2.1.3机床配置型式的选择
机床的配置型式有立式和卧式两种，如图2-1，2-2。
图2-1卧式组合机床结构
图2-2立式组合机床结构
立式机床的优点是占地面积小，自由度大，操作方便，其缺点是机床重心高，振动大。卧式机床的优点是加工和装配工艺性好，振动小，运动平稳，机床重心较低，精度高，安装方便，其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。机床的配置型式在很大程度上取决于被加工零件的大小、形状及加工部位等因素。
卧式机床多用于加工孔中心线与定位基准面平行的情况，而立式机床则适用于加工定位基面是水平的，而加工的孔与基面相垂直的工件。考虑到汽车变速箱箱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，根据本次加工要求，考虑到卧式机床振动小，装夹方便等因素，选用卧式组合机床。
2.1.4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。本机床加工时采用的“一面两销”来限制工件的6个自由度。方便加工及提高生产效率。
2.1.5选用滑台传动型式
机械滑台只能有级调速，变速比较麻烦，一般没有可靠的过载保护 ，快进转工进，转换位置精度低。液压滑台在相当大的范围内进给量可以无级调速，可以获得较大的进给力工艺上要求多次进给时，通过液压换向阀，很容易实现。由行程调速阀来控制滑台的快进转工进，转换精度高，工作可靠。故选择液压滑台。
3组合机床设计计算
3.1确定工序余量
使加工过程顺利进行并稳定保证加工精度，必须选择合理的工序余量。生产中为常用的组合机床对孔加工的工序间余量，根据文献[1]第52页表3-6选择，本文课题只是选择加工一道工序，所以，详细工序余量不再赘述。
3.2确定切削力、切削扭矩、切削功率
根据选定的切削用量，确定切削力，最为选择动力部件及夹具的选择的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其他传动件的尺寸；确定切削功率，用以选择动力箱功率。切削力P、切削扭矩M、切削功率N的计算公式
1引言
装备制造业是国民经济的支柱，是国家的基础性、战略性产业。它是为国民经济发展和国防建设提供技术装备的基础性、战略性产业，其发展水平反映了一个国家的自主创新能力、产业竞争力和在全球价值链分工中的地位。没有强大的装备制造业，一个国家将无法实现经济快速、健康、稳定的发展，人民生活难以普遍提高，国家稳定和安全将受到威胁，信息化和现代化将失去坚实基础。可以说，装备制造业是支撑一个国家的脊梁，制造技术和装备制造业永远是一个主权国家，尤其是一个发展中国家最重要的关键技术和支柱产业。我国装备制造业占着不可动摇的一席之地。
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1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则。
组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。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式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，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，并可用以组成自动生产线。组合机床一般用于加工箱体类或非凡外形的零件。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、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。
组合机床通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。
随着组合机床技术的发展，过去一直被认为需按具体加工对象专门设计的组合机床，现在已经可以为一些行业的一定范围的工件制造专门组合机床，这种机床不需要再次按具体加工对象进行专门设计，而是可以作为通用品种进行成批生产，用户根据自己加工产品的需要，配上刀具及工艺装备，即可组成加工一定对象的高效机床。一台质量好，性能佳的组合机床，其夹具也要经过合理的，高效的，能够与机床整体精密配合设计。
本次毕业设计课题来源于江苏清江504拖拉机，具体的课题是拖拉机变速箱体两面钻孔组合机床总体及夹具设计。使机床能满足变速箱壳体两侧箱壳体两侧4-M10-16H底孔深18，2-M12-6H底孔深20，4-M10-6H底孔深20，2-M16-6H底孔深20，M10-6H底孔深32，2-Φ13通孔深18，12-Φ12.5螺纹底孔深18，4-M12螺纹底孔深18，3-Φ19-H9孔深307加工任务。在设计前认真研究被加工零件的零件图纸，研究其尺寸、形状、材料、硬度、重量、加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求等内容，为设计提供大量的数据、资料，作好充分的、全面的技术准备。在准备了充足的资料之后进行总体及零部件的设计工作，总体的设计的主要工作是完成“三图一卡”，即绘制机床的总体尺寸联系图、加工示意图、零件的工序图及编制生产率计算卡。因为工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此，在确定工艺方案制定合理之前，通过毕业设计实习深入现场了解了被加工零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求，根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合组合机床常用的工艺方法、充分考虑各种因素，并经技术经济分析后拟订出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。根据工件的结构特点、工艺要求、生产率要求、工艺方案等，确定本课题的配置型式：卧式组合机床，并采用工序集中进行加工。定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构型式。在选定了工艺方案并确定了机床配置型式、结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括：被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。一般，在总体设计的过程中，需要对机床夹具方案进行考虑，画出夹具方案草图。在此次的设计夹具中采用“一面两销”定位，螺母夹紧，提高了生产效率，降低了劳动强度，同时在设计中采用了大量的通用零部件，降低了产品的成本。我的课题分组合机床的总体设计和夹具设计。
2组合机床总体设计
组合机床的总体设计要注重加工零件及其加工的工艺分析，制订出合理的工艺方案，才能设计出合理的专用机床。根据提出的加工要求，提出若干个工艺方案，选择最优的加工方案。工艺方案的确定决定了专用机床的结构、性能、运动、传动、布局等一系列问题。所以，工艺方案设计是专用机床的重要环节。
2.1总体方案论证
2.1.1被加工零件的规格
本次设计的组合机床的被加工对象清江504拖拉机变速箱体，材料是HT200，硬度是HB170241。
2.1.2机床钻孔任务要求
被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序，以及应保证的加工精度是制定机床方案的主要依据。课题工序主要钻左右两面面上的34个孔。具体加工内容是：左面4-M10-16H底孔深18，3-Φ19-H9孔深307位置要求度0.4Φmm，2-M12-6H底孔深20，3-Φ19-H9孔深307位置要求度0.4Φmm，4-M10-6H底孔深20，3-Φ19-H9孔深307位置要求度0.4Φmm，2-M16-6H底孔深20，3-Φ19-H9孔深307位置要求度0.4Φmm，M10-6H底孔深32，3-Φ19-H9孔深307位置要求度0.4Φmm，2-Φ13通孔深18，3-Φ19-H9孔深307位置要求度0.4Φmm；右面12-Φ12.5螺纹底孔深18，3-Φ19-H9孔深307位置要求度0.4Φmm，4-M12螺纹底孔深18，3-Φ19-H9孔深307，位置要求度0.4Φmm，3-Φ19-H9孔深307位置要求度0.4Φmm，一次装夹一个零件，两面螺纹孔同时加工。
2.1.3机床配置型式的选择
机床的配置型式有立式和卧式两种，如图2-1，2-2。
图2-1卧式组合机床结构
图2-2立式组合机床结构
立式机床的优点是占地面积小，自由度大，操作方便，其缺点是机床重心高，振动大。卧式机床的优点是加工和装配工艺性好，振动小，运动平稳，机床重心较低，精度高，安装方便，其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。机床的配置型式在很大程度上取决于被加工零件的大小、形状及加工部位等因素。
卧式机床多用于加工孔中心线与定位基准面平行的情况，而立式机床则适用于加工定位基面是水平的，而加工的孔与基面相垂直的工件。考虑到汽车变速箱箱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，根据本次加工要求，考虑到卧式机床振动小，装夹方便等因素，选用卧式组合机床。
2.1.4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。本机床加工时采用的“一面两销”来限制工件的6个自由度。方便加工及提高生产效率。
2.1.5选用滑台传动型式
机械滑台只能有级调速，变速比较麻烦，一般没有可靠的过载保护 ，快进转工进，转换位置精度低。液压滑台在相当大的范围内进给量可以无级调速，可以获得较大的进给力工艺上要求多次进给时，通过液压换向阀，很容易实现。由行程调速阀来控制滑台的快进转工进，转换精度高，工作可靠。故选择液压滑台。
3组合机床设计计算
3.1确定工序余量
使加工过程顺利进行并稳定保证加工精度，必须选择合理的工序余量。生产中为常用的组合机床对孔加工的工序间余量，根据文献[1]第52页表3-6选择，本文课题只是选择加工一道工序，所以，详细工序余量不再赘述。
3.2确定切削力、切削扭矩、切削功率
根据选定的切削用量，确定切削力，最为选择动力部件及夹具的选择的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其他传动件的尺寸；确定切削功率，用以选择动力箱功率。切削力P、切削扭矩M、切削功率N的计算公式
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