摘 要機床在工業(yè)中廣泛使用。 它用于加工軸，軸套，車削表面和圓盤零件的旋轉(zhuǎn)表面。 機床的床身是機床的重要組成部分。 機床的關(guān)鍵部件將安在機床的床身和導(dǎo)軌上以方便讓其相對移動。在加工過程中，工件和刀具的互相作用會使床身發(fā)生形變，床身的形變與站位會導(dǎo)致被加工的工件的精度產(chǎn)生變化。導(dǎo)軌作為機床床身上十分關(guān)鍵的一個部分共有四條，一半為拖板所用導(dǎo)軌，其余被用作承載，導(dǎo)向。本文主要針對機床床身工藝及加工導(dǎo)軌的夾具進行設(shè)計，其夾具為一個調(diào)節(jié)裝置，可以調(diào)節(jié)床身導(dǎo)軌在各個面上的位置以便進行加工。本次設(shè)計為了使床身能夠在夾具體上可以被調(diào)整位置，以配合砂輪可以以最好的角度位置對其加工，此次特意設(shè)計了一個螺旋傳動桿以調(diào)整床身在水平方向的位移，通過螺紋襯套和螺釘?shù)呐浜峡刂菩▔K位移可以調(diào)節(jié)床身垂直方向的位移。關(guān)鍵詞：機床床身；導(dǎo)軌；零件IIIIIAbstractMachine tools are widely used in the industry. It is used to machine shafts, bushings, turning surfaces and rotating surfaces of disc parts. The machine bed is an important part of the machine. The key parts of the machine will be placed on the machine bed and rails to facilitate relative movement. In the machining process, the interaction between the work piece and the tool causes the bed to deform. The deformation and the position of the bed will cause the accuracy of the work piece to be changed. As a key part of the machine bed, the guide rail has four parts, half of which are guide rails for the carriage, and the rest are used for carrying and guiding. This article mainly focuses on the machine tool bed process and the processing guide fixture. The fixture is an adjusting device that can adjust the position of the bed guide rail on each surface for processing. The fixture designed this time adopts the general “one-sided two-pin” positioning method. This positioning method is a common positioning method. One surface and two pins are used to limit the displacement of the part in six directions, and the work piece can be clamped. This ensures that it can be tightly fixed on the fixture. In order to enable the bed body to be adjusted in terms of the position of the clamp, this design can be used to match the grinding wheel with the best angular position. A screw transmission rod was specifically designed to adjust the displacement of the bed in the horizontal direction. The vertical displacement of the bed can be adjusted by controlling the displacement of the wedge through the cooperation of a threaded bushing and a screw.Key words: machine tool bed; guide rail; partsIVI目 錄第一章 緒 論 .11.1 機床夾具概述 .11.2 機床功能概述 .11.3 國內(nèi)外機床夾具發(fā)展歷程和趨勢 .11.4 夾具的工作方法與特點 .2第二章 零件的分析 32.1 零件的作用 .32.2 零件的工藝分析 .3第三章 工藝規(guī)程設(shè)計 43.1 確定毛坯的制造形式 .43.2 基準的確定 .43.2.1 粗基準的確定 43.2.2 精基準的選擇 .43.3 制訂工藝路線 .43.4 機械加工伴隨毛坯尺寸選取 53.4.1 敲準零件毛坯的尺寸公差等級 .53.4.2 毛坯大小 ： 5第四章 確定切削的用量和基本所需工時 74.1 工序 1 粗刨床身底面 .7II4.1.1 切削用量的挑選 74.1.2 計算切削時間 74.2 工序 2 粗銑導(dǎo)軌和它的結(jié)合面 84.2.1 粗銑導(dǎo)軌面 84.2.2 計算切削時間 94.2.3 計算銑削力 94.2.4 校核機床功率 104.3 工序 3 粗銑結(jié)合面 B 104.3.1 切削用量的選擇 .104.3.2 計算切削時間 114.3.3 計算銑削力 .114.3.4 校核機床功率 .124.4 工序 4 半精刨底面 124.4.1 切削用量的挑取 .124.5 工序 5 半精銑床身導(dǎo)軌面，內(nèi)外側(cè)面及結(jié)合面 134.5.1 半精銑導(dǎo)軌面 .134.5.2 計算切削時間 144.5.3 分析處理銑削力 .144.5.4 校核機床功率 .154.6 半精銑齒條安裝面 .154.6.1 切削用量的挑取 .15III4.6.2 分析處理切削時間 164.6.3 計算銑削力 .164.6.4 校核機床功率 .164.7 工序 6 精刨齒條安裝面 .174.7.1 精刨床身底面 .174.7.2 精刨齒條安裝面 .184.8 工序 7 鉆齒條安裝孔 錐孔 .19106??4.8.1 切削用量的挑取 .194.8.2 分析處理切削扭矩 .194.8.3 分析處理得出軸向力 .204.8.4 分析得出切削功率 .204.9 工序 8 鉆床身安裝孔（ ） .2028??4.9.1 鉆削用量的挑取 .214.9.2 計算軸向力 .214.9.3 分析得出切削功率 .224.10 工序 9 細磨床頭箱定位拼裝平臺 .224.10.1 砂輪的挑取 .224.10.2 切削用量挑取 224.10.3 計算切削工時 .234.11 工序 10、粗、精磨導(dǎo)軌 234.11.1 砂輪的挑取 .24IV4.11.2 切削用量的選擇 244.11.3 計算切削工時 .24第五章 夾具設(shè)計 265.1 問題的提出 .265.2 操作原理 .265.3 非標準件的計算與選取 265.3.1 滾子心軸的計算與選取 265.3.2 支承軸的計算與選取 275.3.3 螺旋傳動軸的分析計算與校核 285.3.4 鉛垂凋節(jié)力的分析處理 295.3.5 導(dǎo)軌的分析與選取 .315.4 安裝調(diào)試及維護 315.4.1 安裝 315.4.2 修整 325.4.3 維護 32第六章 結(jié)論 33致謝 34參考文獻 35V1第一章 緒 論1.1 機床夾具概述機床夾具是在機械制造的過程中夾緊加工目標讓其處于合理的位置，以便被加工（稱為夾具）。在日常生產(chǎn)過程中的功能是固定工件，使其處于相對機床和刀具合理的地點，并且夾緊工件。主要功能：機床的加工過程中須用夾具固定好目標工件。并將其定位，使其夾緊在正確位置上，以上過程叫做裝夾。完成對工件的裝夾過程就是機床夾具的主要功用，其結(jié)果能夠影響加工的精度并會導(dǎo)致降低生產(chǎn)效率等情況。夾具分為很多種類，但是無論任何一種夾具其中的共通點都對機床的加工過程起到極大的作用。一個好的夾具設(shè)計能讓工時大大減少，對人們的生產(chǎn)加工效率提升極大。并且能夠減少廢品的出現(xiàn)，使機床操作更加簡單。對操作工人的技術(shù)能力要求也不像從前那么嚴苛了。1.2 機床功能概述此機床屬于高精度機床，對刀具和工件的互相之間的位置需求精確度很大。所以本次的夾具設(shè)計也應(yīng)確保在一個很高的加工精度。機床功能是用刀具給固定在機床上的工件進行切削加工，是機械行業(yè)里不可或缺的一個裝置。1.3 國內(nèi)外機床夾具發(fā)展歷程和趨勢一七九八年在美國誕生了首款機床夾具，而有關(guān)機床夾具的文獻則出現(xiàn)在了一百二十二年之后的德國。起初，夾具只是幫助人民生產(chǎn)生活的工具，人們利用夾具進行工業(yè)生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)率以及減少了人力投入。隨后，夾具2的發(fā)展進入了下一個新的階段，在這個階段里它的主要功用是夾緊工件，大大提高了機械工業(yè)里的加工精度。如今，所有的機械人都已經(jīng)對其有了很深刻的了解，夾具已經(jīng)完全進入到了人們的生產(chǎn)加工過程中。美國，德國與俄羅斯都是當今國際上機械行業(yè)中的領(lǐng)先者， 其中德國的夾具的發(fā)展最為突出，這三個國家生產(chǎn)了世界上最通用的夾具類型，目前組合夾具成為了這個時代最為流行的一種夾具，因為其強大的通用性帶來了許多生產(chǎn)加工過程中的便利。由于各種歷史原因，中國夾具的起步相對其它西方國家晚了一百多年，在五六十年前，我們才有了第一家夾具廠，然后伴隨著我國改革開放的歷史進程中，我們國家的夾具元件的生產(chǎn)水平也有了質(zhì)的飛躍，年生產(chǎn)量一度突破了八百萬件。進入新世紀以來，我們國家進入了 WTO 世貿(mào)組織，我們的生產(chǎn)能力既能夠滿足了國內(nèi)的需求，還出口到了世界的各個角落，也同時帶動了國家的經(jīng)濟發(fā)展提升了外匯儲備。我國夾具的發(fā)展未來應(yīng)著眼于順應(yīng)時代與最新技術(shù)的發(fā)展，大力進行創(chuàng)新性設(shè)計，保持高標準的生產(chǎn)水平。未來的幾十年可以預(yù)見的是數(shù)控機床和數(shù)控加工工藝的發(fā)展一定是占據(jù)主流的。隨著信息時代的到來，計算機也已經(jīng)完全進入到了各行各業(yè)的發(fā)展之中，機械行業(yè)也不例外，計算機的輔助是必不可少的，我們應(yīng)大力發(fā)展計算機對其輔助的作用。并且創(chuàng)建相關(guān)技術(shù)網(wǎng)站，給廣大機械人及國內(nèi)各個廠家提供一個互相交流的機會，此舉還可以促進廠商之間的合作，對中國的夾具發(fā)展共同作出貢獻。1.4 夾具的工作方法與特點（1）在我們的日常生活中，裝夾方法基本由找正裝夾法和夾具裝夾法兩種。前者是在工件表面或者劃線痕跡當成找正依據(jù)進行找正。此種方法簡單，不必依3靠某一種專業(yè)的設(shè)備，但是缺點就是容易產(chǎn)生誤差，影響精度，不適宜應(yīng)用愛大批量的生產(chǎn)活動中。（2）夾具裝夾法則相比于上一種在精度方面有了巨大的提升，用夾具定位工件，使其自由度受到限制，用這種方法工件和刀具都會被正確定位。裝夾對操作人員的技術(shù)要求也不高，可以減少人力成本投入。還能夠增加機床的工藝范圍。這些優(yōu)點都是上一種方法所不能比擬的。第 2 章 零件的分析2.1 零件的作用機床的設(shè)計是機床的基本組成部分。 機器上的大部分組件以及部件都相對于床或床欄移動。 機床的支撐是一個有左腿和腿的床，并支撐在基礎(chǔ)上。 機器的各個部分都安裝在床上以確保彼此的確切位置。刀架、尾座，床頭箱等被安置于床身，在加工的時間里，會因為刀具與被加工物體的相互作用力而變形，并且會導(dǎo)致被加工工件精度以及表面粗糙度降低，所以機床的床身是一個非常關(guān)鍵的組成部分。2.2 零件的工藝分析本次設(shè)計的零件共含 4 組加工表面，這里面的 3 組都需對表面粗糙度值有嚴格的控制：（1）床鞍與床身的結(jié)合面，此面為兩者結(jié)合面，導(dǎo)致了縱向進給運動。所以要將其表面粗糙度值控制在 1.6 以下。4（2）導(dǎo)軌面，機床的床身共含 4 個導(dǎo)軌，一半安上拖板，一半安裝尾架，對機床床身的意義重中之重的面即是導(dǎo)軌面，安裝車刀由刀架負責(zé)，該步驟成敗能決定工件的切削精度，鉆頭安到尾座上進行鉆削，需要小的表面粗糙度與直線度用以保證精度（3）由于主軸箱內(nèi)要安定位面， 因此需要小的表面粗糙度值和良好的平坦度。（4）鉆孔，加工鉆機床的床身安裝孔，齒條安裝孔還有床頭箱安裝孔，此步驟對選擇正確位置要求很高。第 3 章 工藝規(guī)程設(shè)計3.1 確定毛坯的制造形式萬事開頭難，所以確定一個合適的毛坯（并要考慮成本問題）很關(guān)鍵，它的材料制造精度和方法對隨后多重步驟產(chǎn)生影響（加工過程，人力投入還有材料利用率跟等）。因為床身結(jié)果復(fù)雜，又加上大批量生產(chǎn)，因此應(yīng)該選擇鑄件作為毛坯，選用生產(chǎn)率和精度高的毛坯制造方法來確保床身鑄造精度和高生產(chǎn)率。本次設(shè)計選擇機器造型砂型鑄造，既能夠保證生產(chǎn)率又能減輕人力投入。53.2 基準的確定3.2.1 粗基準的確定在操作過程中，因為粗略參考的選擇原則，為了選擇一個最優(yōu)的加工路線，零件的粗略參考根據(jù)預(yù)先繪制的加工線進行修正，這可以保證加工的準確位置。床上的導(dǎo)向面是一個關(guān)鍵的重要表面，所以基于導(dǎo)向面。3.2.2 精基準的選擇零件加工前都會對基準進行合理選擇以確保零件加工精度，而對床身而言卻不盡相同，床身為大型工件，所以在加工工程中調(diào)整好床身與刀具的相對位置即可保證加工精度，還可以利用其自重來限制一些自由度。3.3 制訂工藝路線本次設(shè)計應(yīng)把工序放到一起進行能夠使生產(chǎn)率加大，這樣一來零件精度也能提升，并且可以減少經(jīng)濟投入。表 1 加工工序6（工序 7 和 10 以導(dǎo)軌面為基準工序 8,10，11，12,13,14 則以底面為基準）3.4 機械加工伴隨毛坯尺寸選取3.4.1 敲準零件毛坯的尺寸公差等級在翻閱了眾多有關(guān)資料后終于在《機械制造工藝簡明手冊》中的表格查到了鑄件的尺寸公差為 8—10 級3-2.3.4.2 毛坯大小 在參考了上文所述這本書中表格 和《機械加工工藝實用手冊》書中表1-2.7格后 得到各組數(shù)據(jù)如下84-6表 2 毛坯各個方向尺寸428±2.6119±1.854±1.428±1.337±1.31.545±1.4 53±1.484±2.6高 度方 向壓 板面 寬度床 頭箱 面寬 度壓 板面 高度床 關(guān)箱 高度頂 面槽 深導(dǎo) 軌寬 度底 面厚 度底 面寬 度050100150200250300350400450毛 坯 尺 寸8第四章 確定切削的用量和基本所需工時4.1 工序 1 粗刨床身底面工零件材料的選擇： 鑄件150HT機床選用：床身相對比其它零件而言為更宏觀的基礎(chǔ)元件，所以用龍門刨床 AB2019刀具我們在這里攫?。禾糁?刨刀，刀桿大小8YG302??hb4.1.1 切削用量的挑選在經(jīng)過了謹慎的分析以后我們從《機械制造工藝設(shè)計手冊》里的表格得出，選用的切削用量：32-切削深度 m5.1ap?進給量 r8fr.f切削速度 s4v4.1.2 計算切削時間經(jīng)過一段時間的搜尋我們從《機械制造工藝金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》這本書中的表格 得到：1-.（4-1）.LTfn?（4-2）123Bll?（4-??0vnLK?雙 縱3）（4-12???縱4）查表 ，取 10-.35l?75.04?K235l??因此我們才得出:）L雙縱 =692 n14010（4-1930.72min.5LTfn?5）（4-210.4in.5LTfn?6）刨削床身右底面切削時間3410.65.LTfn?因此我們可以推出，總共需要的切削時間（4-12340.72.650.2.7minTT?????7）4.2 工序 2 粗銑導(dǎo)軌和它的結(jié)合面基礎(chǔ)元件是由什么材質(zhì)制成的： 鑄件150HT機床攫取：挑取龍門銑床 刀具：挑取高速CX2kw3?P鋼圓柱銑刀 60?dz4.2.1 粗銑導(dǎo)軌面4.2.1.1 切削用量的挑?。海?）銑削寬度的挑取11經(jīng)過認真分析結(jié)果后我們從《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》這本書中的表格 了解到：27-1.3粗銑： 這里取ea?8-33（2）銑削每齒進給量的挑取我們可以從之前提到的上文所述書中表 以提取出這樣的結(jié)果：28-90.1—0.3 這里取 0.2 1fa?pa?（3）銑削速度的挑取我們可以上文所述文獻中的表 中獲取到：30-這時取 sm6.-40V?min30s5.?（4-8）（4-1030159/in.46vnrd????9）翻閱中表 11—51取 160/minr?4.2.2 計算切削時間銑刀版不有必要磨到工件的每一處（因為是粗銑）翻閱上述書籍表 1.4—15 可知：12（4-??122.0.615259380zmfppLTanlDlL??????10） 所以， 3.1minzLTf?由于床上有兩個導(dǎo)軌，因此該過程必須處理四次，因此總切割時間 43.12.4inT??4.2.3 計算銑削力翻閱上文所述書籍表 有 ：25-3（4-0.8.60.839.1zzefpFCadaz??11） 這里面：03.26zefad?1z?因此， 0.83.650.839.zzefpFCadaz?（4-0.830.650.83.12166N????1312）4.2.4 校核機床功率經(jīng)過我們仔細翻閱《切削用量簡明手冊》這本書以后從其中的表格 中28.3發(fā)現(xiàn)（4-.136.804.130FvPkw????13）因此屬于機床的 P 滿足條件4.3 工序 3 粗銑結(jié)合面 B工件材料的選擇： 鑄件150HT機床的挑?。禾羧↓堥T銑床 CX21kw3?P刀具：我們經(jīng)過考慮后決定用圓鑲齒三面刃銑刀（材料為高速鋼） 翻閱上述書籍，刀具的詳細信息在后面：39-1.50d?2z25wd?4.3.1 切削用量的選擇 4.3.1.1 銑削寬度的選擇翻閱上文所述書籍中的表格 可以得到27-1.3我們經(jīng)過考慮后最終決定用 3 比較合適ea?8-4.3.1.2 銑削每齒進給量的挑取在剛才我們提到的上文所述書籍中的表 ， 可得到 28-914猶豫再三我們決定用 0.2 3.0-1af? pa?5.14.3.1.3 銑削速度的挑取我們從剛才提到的文獻里的表 3—30 可以得出0.45/27/minvs?所以：（4-14）1143/i3.60nrd???4.3.2 計算切削時間銑刀版不有必要磨到工件的每一處（因為是粗銑）查上述書籍中表 里清晰地查出：15-4.（4-??122.0.314860536zmfppLTanlDlL??????15）這里猜得出， 1.84minzLTf?154.3.3 計算銑削力查上述書籍表 3—25 有 ：（4-0.8.650.839.1zzefpFCadaz??16）式中： 03.26zefCFad?1.5pza?所以， （4-0.83.650.839.zzefpFCadz?17）0.830.650.839.121225N????4.3.4 校核機床功率經(jīng)過我們仔細翻閱上文所提到的書本后從里面的表 中到 28.3（4-.25036.7131FvPkw????18）就能夠得出屬于機床的 P 滿足要求164.4 工序 4 半精刨底面工件材料的選擇： 鑄件150HT機床的挑?。壕鹑↓堥T刨床 B2A刀具：我們選用 寬刃刨刀， 它的大小：3YG302??hb4.4.1 切削用量的挑取翻閱上文所述書中表格 得到3-半精加工精度 62aaR?切削深度 2p?切削速度 — — 經(jīng)過考慮后我們挑取0.3v?./ms1?8/s這個數(shù)據(jù)18/ms進給量 1f雙4.4.1.1 切削時間的分析處理經(jīng)過我們仔細翻閱之前提到的書中的表 后找出：1-4.0.（4-LTfn?雙 雙 35l?19）從這可以看出： 刨削寬度B?（4-123Lll?20）17（4-????100187.3692.5vnLK????雙 縱21）1260392L?????縱（4-75.-40K22） 從這些我們可以得出:L雙縱 =692 n17.3（4-10.54mi.Tf?23）210.56in.73LTfn?刨削床身右底面需要花費的時間（4-3410.27min.5LTfn?24）如此能夠得出 12340.56.2701.64minTT?????184.5 工序 5 半精銑床身導(dǎo)軌面內(nèi)外側(cè)面及結(jié)合面4.5.1 半精銑導(dǎo)軌面工件材料的選擇： 鑄件150HT機床的挑?。壕鹑? 龍 門 銑 床 X210C3Pkw?刀具： 圓柱銑刀， 挑 取 高 速 鋼 6dz，4.5.1.1 切削用量的攫?。?）、銑削寬度的挑取翻閱上文所述書中的表格 有27-1.3半精銑 — 這里取ea?1.5ea?（2）、銑削每齒給量的選擇翻閱上文所述書中的表 3—28 有0.fa?（3）、銑削深度的挑取經(jīng)過仔細查找上面提及的文獻中的表 得出29-30.5pa?（4）、銑削速度的挑取翻閱上述書中表格 3—30 有0.6//minvs?所以：（4-13192/i.4nrd???25）194.5.2 計算切削時間參考上文所述書中表格 分析結(jié)果后不難看出：15-4.（4-??122.0.36192.6580zmfppLTanlDlL??????26）結(jié)合這些就可以得到，（4-159.73min26zmLTf??27）4.5.3 分析處理銑削力經(jīng)過仔細翻閱之前提到的文獻中的表 中可以得到 ：25-3（4-0.83.650.839.1zzefpFCadaz??28）在這里的一些數(shù)據(jù)代表： 031.56zefCFad?20160.5pza?接合這些可以得到， （4-0.83.650.839.1zzefpFCadaz??29）0.830.650.839.11652N????4.5.4 校核機床功率經(jīng)過我們仔細翻閱前文所述的文獻后從里面的表 ，28.3（4-.52361.910FvPkw????30）因此我們不難看出屬于機床的 P 滿足條件 4.6 半精銑齒條安裝面工件材料的選擇： 鑄件150HT機床的挑?。? 選 擇 龍 門 銑 床 X21C3kWP?刀具：圓鑲齒三面刃銑刀（材料為高速鋼），并翻閱上述書中表格，刀具的一些詳細信息在接下來的部分：39-1.60d?2z25wd?4.6.1 切削用量的挑取 4.6.1.1 銑削進寬度的攫取仔細查找上文所述表 后得到27-1.321經(jīng)過考慮后我們選用ea?2-15.14.6.1.2 銑削每齒進給量的挑取經(jīng)過我們仔細查找上文所述表 后得到 28-39fa?25.00.pa4.6.1.3 銑削速度的挑取再次查閱上文所述書中 后得到3-0.6//minvs?從這些我們可得知：（4-31）1036190/min.4vrd????4.6.2 分析處理切削時間仔細翻閱上述書中后從里面的表格 ：15-4.（4-??122.0.51926037580zmfppLTanlDlL??????32）所以，（4-1590.6minzmLTf?33）