课题名称：气缸体双工位专用钻床总体及夹具设计
一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述
1、课题来源
课题来源于恒力机床厂。
2、课题研究的主要内容
课题研究的主要内容是为保证气缸体挺柱孔和顶面水孔的加工以及保证相应的位置精度，设计一台气缸体双工位专用钻床。在完成“三图一卡”的基础上，还要完成夹具设计。
3、国内外现状综述
组合机床技术装备现状与发展趋势: 组合机床及其自动线是集机电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。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。
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。其中液压系统均采用集中供油分散控制的形式，液压管路固定可靠，无振动、摇动，并解决了漏油问题，能满足市场对组合机床高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期的需求。
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（PLC）、数字控制（NC）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。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越大。
据专家分析，机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。目前，加工中心的主轴转速可达10000～20000r/min，最高进给速度可达20～60m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。
随着我国加入WTO后与世界进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变，在国际市场上出现了产、销两头旺的良好势头，但由于行业内企业存在着负债经营情况，主要原因是企业存在现代化管理水平低、人才流失严重、科研成果不能迅速转化为生产力等缺陷，如在液压系统的漏油问题仍然是十分严重，目前解决此类问题是液压系统可靠稳定的前提。相比较，国外组合机床总体水平比国内要先进，美国CROSS公司、德国EX-CELL-O公司、HULLER-HILLE公司等减少的同时，加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。 然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。
二、本课题拟解决的问题
被加工气缸体的材料为HT250，硬度为187-255HBS；加工内容：一侧钻削12×φ30深110的挺柱孔；另一侧扩12×φ41、锪挺柱孔φ41端面，并钻削顶面12×φ8和7×φ6的水孔。生产纲领：大批大量。批量：本机床设计、制造一台。
拟解决以下问题：
1、工艺方案的制定；
2、机床的配置型式及结构方案的确定；
3、保证生产率和螺纹底孔的位置精度；
4、实现机床自动化；
5、夹紧后在工作中突然停电时，要保证安全可靠，当主油路压力瞬时下降时夹紧缸保持夹紧力；
6、快进转工进时要平稳可靠；
7、钻削时要平稳，不受外载干扰，要保证孔的加工深度；
8、液压回路的选择：调速回路与速度换接回路、换向回路、压力控制回路、定位夹紧系统的减压顺序回路以及行程终点的控制。
三、解决方案及预期效果
1、解决方案
制定工艺方案是设计组合机床最重要的步骤，所设计的组合机床用于加工柴油机汽缸体两侧面的挺柱孔和顶面的水孔，分两次走刀加工12×φ30挺柱孔，采用间隔加工的方式一次加工6个，可加工出表面粗糙度Ra6.3～12.5，精度等级H12的孔。
组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高度集中工序原则设计的一种高效率专用机床。在进行设计组合机床时，首先应根据柴油机气缸体两个面上所有孔的位置精度、表面粗糙度及其他技术要求，确定被加工零件是否可以利用组合机床加工以及采用组合机床加工是否合理的问题。如果确定可以利用组合机床加工，那么，为使加工过程顺利进行，并达到要求的生产率，在分析被加工零件加工工艺资料的基础上，通常考虑影响制定零件工艺方案、机床配置型式、结构方案以及应注意的问题。经过分析比较，以确定被加工零件在组合机床上合理可行的加工方法、确定工序间加工余量、选择合适的切削用量、相应的刀具结构、确定机床配置型式等等。
组合机床总体设计的一般顺序为：工艺方案的拟订,切削用量的确定,组合机床总体设计“三图一卡”。
在夹具设计中，设计的主要思路是把原有的多道工序的单孔加工改为多孔同时加工，这样设计主要是为了解决由多次装夹引起的定位误差问题，保证了孔的位置精度，同时提高了生产效率，降低了工人的劳动强度。
夹具设计的一般顺序是：研究原始资料、分析设计任务；确定夹具的结构方案；绘制夹具总图；确定并标注有关尺寸、配合和夹具技术条件。
2、预期效果
(1)机床应能满足加工要求，保证加工精度。
(2)机床应运转平稳，工作可靠，结构简单。
(3)装卸方便，便于维修、调整。
(4)夹具设计要求定位合理，夹紧可靠，结构简单，操作简便。
3、总体方案论证
组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高度集中工序原则设计的一种高效率专用机床。设计组合机床前，首先应根据组合机床完成工序的一些限制及组合机床各种工艺方法能达到的加工精度、表面粗糙度及技术要求，解决零件是否可以利用组合机床加工以及采用组合机床加工是否合理的问题。如果确定零件可以利用组合机床加工，那么，为使加工过程顺利进行，并达到要求的生产率，在掌握了大量的零件加工工艺资料的基础上，统盘必须考虑影响制定零件工艺方案、机床配置型式、结构方案的各种因素及应注意的问题。经过分析比较，以确定零件在组合机床上合理可行的加工方法、确定工序间加工余量、选择合适的切削用量、相应的刀具结构、确定机床配置型式等等。
在多轴箱设计中，设计的主要思路是把原有的单孔加工改为单工序多孔同时加工，这样设计主要是为了解决由多次安装引起的位置精度误差问题，保证了孔的位置精度，提高了生产效率，降低了工人的劳动强度。
四、课题进度安排
3月19日～4月1日．毕业实习阶段。
毕业实习，查阅资料，到多个公司实践，撰写实习报告。
4月2日～4月15日．开题阶段。
提出总体设计方案及草图，填写开题报告。
4月16日～5月23日． 设计初稿阶段。
完成总体设计图、部件图、零件图。
5月24日～6月7日． 中期工作阶段。
完善设计图纸，编写毕业设计说明书，中期检查。
6月8日～6月10日．毕业设计预答辩。
6月11日～6月18日．毕业设计整改。
图纸修改、设计说明书修改、定稿，材料复查。
6月19日～6月21日．毕业设计材料评阅。
6月22日～6月24日．毕业答辩。
6月25日～6月28日．材料整理装袋。
五、指导教师意见 |
