机械机床毕业设计188台式车床车头箱孔系加工镗模设计

0 引言

随着现代化机器向高速、高效和高精度发展，对机械零件的精度要求越来越高，其结构日趋复杂，特别是多孔系的箱体和复杂零件的出现，为机械加工开创了新的研究课题。

车床车头箱箱体是结构比较复杂的一种箱体。它的箱壁厚薄不均，要求加工表面较多，精度要求较高。箱体的加工表面主要是一些孔和平面。精度要求较高的支承孔以及孔与孔间、孔与平面间的相互位置精度较难保证，成为生产中的关键。

在箱体加工工艺中, 其工艺流程为先加工作为精基准的平面，然后以加工好的平面定位加工孔。其次，由于箱体上的孔是分布在外壁和中间隔壁的平面上的，采用先加工平面，可切去铸件表面的凹凸不平及夹砂等缺陷，这样不仅有利于以后工序的孔加工（例如，钻孔时可减少钻头引偏），也有利于保护刀具、对刀和调整等。

在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，广泛地应用于机械加工、检测和装配等整个工艺过程中。机床夹具直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，故机床夹具设计在产品设计和制造以及生产技术准备中占有及其重要的地位。

镗床夹具又称镗模，其功用是保证箱体类工件的孔及孔系的加工精度。镗模是依靠专门的导引元件——镗套来导引镗杆，从而保证所镗的孔具有很高的位置精度。因此，采用镗模后，镗孔的精度便可不受机床精度的影响。镗模广泛应用于高效率的专用组合镗床和一般普通镗床。即使缺乏上述专门的镗孔设备的工厂，也可以利用镗模来加工箱体孔系。

目前广泛应用的镗模，一般由以下元件组成：定位元件（如支承板等）、夹紧元件（如螺钉、压板等）、引导元件（如镗套等）、夹具体（如镗模支架、底座）。

镗模设计中，除合理解决工件的定位和夹紧外，还要着重考虑镗套、镗模支架、镗模底座和镗杆的设计问题。

工件的定位按照定位基准的选择原则，结合工件的结构特点和加工时应的自由度，选择定位元件及其组合。首先要保证满足工件的加工精度，尽量减少定位误差。同时，要使定位稳定可靠。定位元件要具有精度高、耐磨性好以及有足够的强度和刚度。

根据工件结构特点和定位方案，确定工件的夹紧方式。夹紧力的作用点，一般在工艺文件中已有规定，故尽可能遵循原夹紧点的位置，以保证工件定位稳定和防止工件在切削力、重力和惯性力作用下发生位置移动。

镗套的型式有固定式镗套和回转式镗套。固定式镗套工作时不能随镗杆转动，而与镗杆之间有相对运动，适用于低速场合。回转式镗套随镗杆一起转动，镗杆只在镗

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套内轴向移动，适用于高速镗孔。但也必须有充分的润滑，支架上有油孔，将润滑油送到回转部分的支承面间。

镗套的尺寸主要考虑内径尺寸和长度尺寸。镗套内径由镗杆引导部分的直径来决定。镗套长度与镗套的布置型式有关。

镗模支架的布置型式决定着镗杆的引导方法。其布置型式主要有单支承前镗套、单支承后镗套、双支承双镗套、前后支承单镗套。

底座是镗模的基础元件。主要承受定位元件、夹紧元件、支架、镗套、镗杆以及工件的全部重量和加工过程中的切削力，为此，底座要有一定的厚度，并在它的内腔中设置加强筋，以保证其有足够的刚度和减小变形。

镗杆是镗模的主要辅具。镗模设计时应先决定镗杆与镗刀的结构，然后再根据镗杆直径设计镗套。

在箱体类零件加工中，保证孔系的加工精度是箱体加工的关键之一。在成批生产中广泛使用镗模加工孔系。利用镗模加工孔系，孔距精度主要取决于镗模的精度和安装质量。采用镗模加工孔系不仅可以提高生产率，而且可以利用精度不高的机床加工出精度较高的零件。所以，在成批生产中得到了广泛的应用。

本设计在现有镗模设计的基础上，对镗孔系统图中刀具的设计和选用进行了改进设计。刀具的设计和选用是否合理将直接影响到生产效率和孔加工精度，这里所作的改进也主要是针对这一部分而言的。

由于实践经验的欠缺和知识的局限性,该设备的实际工作情况及可用性还有待于实践的检验。

1箱体孔系加工工艺

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箱体上一系列有相互位置精度要求的轴承孔的总合，称为“孔系”。保证孔系的加工精度是箱体加工的关键之一。根据生产规模和孔系的精度要求可采用不同的加工方法。

1.1平行孔系的加工

平行孔系的主要技术要求为各平行孔中心线之间以及孔中心线与基面之间的尺寸精度和相互位置精度。

在成批生产中广泛使用镗模加工孔系。镗模上有一块或几块模板，将工件各面上需加工的孔的位置按图纸要求精确复制在模板上，将这几块模板通过底版、支架等组成夹具，并装在镗床工作台上。工件安装于夹具内，并通过定位与夹紧使工件上待加工的孔与模板上的孔同轴。镗杆则支承于模板及支承上的导向套里，增加了刚性。这样，镗刀便通过模板上的孔将工件上相应的孔加工出来。当用两个或两个以上的支承来引导镗杆时，镗杆与机床主轴应浮动连接。这时，机床误差对工件精度的影响就大为减少，影响孔系精度的主要因素仅限于镗模本身。

采用镗模可以大大提高机床—夹具—工件—刀具之间的工艺系统刚度和抗振性。所以，可应用带有几把镗刀的长镗杆同时加工箱体上的几个孔。此外，可节省调整、找正的辅助时间，并可采用高效率的定位、夹紧装置。生产率较高。

用镗模精加工孔系能保证2级精度。孔与孔之间的同轴度和平行度，当从一端加工（镗杆两端均有导向支承时），可达0.02～0.03毫米；当从两端加工时，达0.04～0.05毫米。孔距精度为±0.05毫米。

镗模加工的特点：

利用镗模加工孔系，孔距精度主要取决于镗模的精度和安装质量。采用镗模加工孔系不仅可以提高生产率，而且可以利用精度不高的机床加工出精度较高的零件。所以，在成批生产中得到了广泛的应用。

1.2同轴孔系的加工

同轴孔系的主要技术条件为控制各孔的不同轴度。成批生产中，箱体的同轴孔系几乎都采用镗模加工。

(1)从箱体一端进行镗孔

为控制各孔间的不同轴度可用导向套加工同轴孔。箱体外壁上的孔径加工后,装上一导向套,以支承和引导镗杆,继续加工下一个同轴的孔。此法对于加工箱壁较近的同轴孔比较适用，但需配置一些专用的导向套。

(2)从箱体两端进行镗孔

当两同轴孔相距太远时,有时用“调头镗”或二次安装的办法，从箱体两头进行镗孔。

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采用“调头镗”进行镗孔，工件在一次安装下，镗好一端的孔后，将镗床工作台回转180°，镗另一端的孔。在普通镗床上进行“调头镗”的具体的办法是，在加工好一端的孔后，将工件退离主轴，将工作台回转180°，再将工件移向镗床主轴。在镗床主轴上装一个百分表，百分表指向已加工孔壁，调整工作台位置，使已加工孔与镗床主轴同轴，经过这样的调整，然后再加工孔。但是此法的加工精度是不高的。

2箱体的定位方案

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为了达到箱体孔系加工的技术要求,必须保证箱体在加工过程中的正确位置。镗模保证加工精度的原理是加工需要满足三个条件：（1）箱体在镗模中占有正确的位置；（2）镗模在机床上的正确位置；（3）刀具相对镗模的正确位置。显然，箱体的定位是其中极为重要的一个环节。

1.箱体在镗模中定位的任务

箱体在镗模中定位的任务是使同一批箱体在镗模中占据正确的位置。箱体的定位是镗模设计中首先要解决的问题。

2.定位与夹紧的关系

定位与夹紧是装夹箱体的两个有联系的过程。在箱体定位以后，为了使箱体在切削力等作用下能保持既定的位置不变，通常还需再夹紧箱体，将箱体紧固，因此它们之间是不相同的。

3.定位基准

定位基准是工件上与夹具定位元件工作表面相接触的表面。定位基准的选择是定位设计的一个关键问题。

在成批生产车头箱箱体时，由于箱体底面、侧面是车头箱的装配基准，是主轴孔的设计基准，并与箱体的两端面以及各主要纵向轴承孔在相互位置上有直接联系，因此，本设计中选择箱体底面、两侧面作为定位基准，不仅可以消除主轴孔加工时的基准不重合误差，而且由于定位基准统一，在不同工序多次安装加工以上各表面时，镗模设计也可简化。此外，箱体底面的面积大，定位稳定可靠，安装误差较小。加工各孔时，由于箱口朝上，所以更换导向套、安装调整刀具、测量孔径尺寸、观察加工情况都很方便。

在加工箱体内中间隔壁上的孔时，以底面和侧面定位时，为了保证这些孔的相互位置精度，必须在箱体内部相应的地方安装刀杆的导向支承架来提高刀具系统的刚度。由于箱口朝上，中间导向支承架悬挂在夹具上面。

在批量生产中，在保证加工质量的前提下，如何大大提高劳动生产率是极为重要的问题。

在车头箱加工工艺过程中，选用底面和侧面作为统一的精基准。这种定位方式，以底面作主要的定位基准，采用的定位元件为支承板和定位销，用支承板箱体的三个自由度。在镗孔时，使箱口朝上，定位可靠，夹具刚度高，有利于保证各支承孔相互位置精度，并且装卸方便，减少辅助时间，保证生产节拍。

但是，由于定位基准（顶面和两工艺孔）和设计基准（底面、侧面）不重合，带来了如下两个问题：

第一，如果以底面为基准加工主轴孔Φ110K6（台阶Φ100）-Φ90K6（台阶Φ 80H9），可以直接保证尺寸主轴孔中心高H=165毫米和主轴孔相对于底面的平行度要

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求。但是，如以顶面为基准加工主轴孔，则尺寸H不能直接得到。

第二，同前理由，以底面定位时，主轴孔对底面的平行度是直接得到的。这样易于保证技术条件。而以顶面定位时，主轴孔对底面的平行度是间接得到的。往往不易保证这项要求。

考虑到为了消除定位误差，又为了能采用朝上的支承架，本设计中采用以箱体底面和两个侧面定位，两个侧面的定位由三个定位销保证。

3箱体的夹紧方案

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箱体在进行机械加工时必须进行正确的安装。安装工作是由箱体的定位和夹紧过程所组成。箱体在机械加工中将受到切削力等外力的作用，为保证箱体在这些力的作用下不产生移动和不允许的振动，箱体在镗模中定位后，还必须被夹紧压牢，以确保加工要求，避免机床、刀具的损坏和产生人身事故。

夹紧装置的结构设计取决于箱体的结构、箱体在镗模中的定位方案、镗模的总体布局以及箱体的生产类型等诸多因素。夹紧装置除要求能将箱体夹紧压牢之外，还对箱体的加工质量、生产率、生产成本等均有较大影响。因此，在镗模设计中，要求所设计的夹紧装置应满足以下一系列的要求：

（1）在夹紧箱体的过程中，应有利于箱体的定位而不能破坏箱体的既定位置 为此，要求夹紧装置所产生的夹紧力应满足两方面的要求：①夹紧力应使箱体的定位基面紧贴镗模的定位支承，而不能使其离开定位支承。②夹紧力不应使箱体在夹紧过程中使镗模中的非支承定位元件受力，即夹紧力不能依靠非支承的定位元件的反力来平衡。

（2）夹紧作用准确、安全、可靠

（3）夹紧动作迅速，操作方便、安全、省力 （4）结构简单，制造容易

箱体的夹紧方法，主要根据其结构形状和重量大小来决定。考虑到在夹紧中压板的搭置问题直接影响到夹紧的牢固性，而且要特别注意压板的后支承与箱体受力面是否等高，作用力接触处应是一个小平面，而不是一条线，否则会推动工件移动而影响箱体的正确定位。若是一条线接触，会使箱体表面压痕太深而破坏零件表面的完整性。在本设计中，采用移动压板夹紧，即通过螺栓和压板直接将箱体压紧。采用这种方式能够满足镗模夹紧装置设计的要求。

4镗模的设计

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镗模设计中，除合理解决箱体的定位和夹紧外，还应着重考虑镗套、镗模支架、镗模底座和镗杆的设计问题。

4.1镗套的选择和设计

镗套的结构和精度直接影响到被加工孔的加工精度和表面粗糙度，因此根据工件的不同加工要求和加工条件进行设计或选用。

4.1.1镗套的结构型式

加工箱体时，镗模所用的镗套有以下两类: 1.固定式镗套

固定式镗套的结构，是固定在镗模的支架上,工作时不能随镗杆一起转动。它具有外形尺寸小、结构简单、中心位置准确等优点，应用于一般的扩孔、镗孔（或铰孔）的场合。

由于镗杆本身在镗套内，既有相对转动又有相对移动，镗套容易磨损而失去导向精度，适用于低速情况下工作。设计时为了减轻镗套与镗杆工作表面的磨损，采取以下措施：

(1)在镗套或镗杆的工作表面开油槽，润滑油可由支架上的油杆滴入。或镗套自带润滑油孔，用油注入润滑油，目的是使镗套与镗杆的工作表面间得到充分润滑。

(2)在镗杆上镶淬火钢条。这种结构的镗杆与镗套的接触面不大，工作情况较好。 (3)选用耐磨的镗套材料，如青铜、粉末冶金等。 2.回转式镗套

回转式镗套随镗杆一起转动，镗杆只在镗套内轴向移动，适用于高速镗孔。但也必须有充分的润滑，支架上有油孔，将润滑油送到回转部分的支承面间。镗套在结构上具有回转部分，回转部分可为滑动轴承或滚动轴承。因此，回转式镗套分为滑动式回转镗套和滚动式回转镗套两种。

滑动式回转镗套，其结构简单，径向尺寸较小，回转精度高，减振性好，承载能力强，但需要充分的润滑，摩擦面的线速度不宜超过0.3～0.4m/s。滚动式回转镗套，其结构由于导套与支架之间安装了滚动轴承，所以回转线速度可大大提高，一般v>0.4m/s。其径向尺寸较大，回转精度较低，转速灵活，对润滑要求不严格，镗孔转速高。

单支架引导时，镗套长度的取值为H=（2～3）d（mm） （4-1） 双支架引导时，镗套长度的取值为H=（1.5～2）d(mm) （4-2） 根据式（4-1）、（4-2）并考虑到镗杆轴向移动的平稳性等因素，本设计中镗套长度取H=60mm，选用固定式镗套。其零件结构如图4-1所示。

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其余3.2 8-0.26.3rhC³45°2D20.8H30°C1rdDm0.40.4D1r3r1图4-1 镗套与镗杆以及与衬套的配合必须选择恰当。过紧时，容易磨损或咬死；过松

时，则不能保证精度。本设计中固定式镗套的配合见表4-1。

表4-1 固定式镗套的配合

工艺d D H7/g6 H7/g6 H6/g5 H6/g5 D1 H7/n6 H7/n6 H6/n5 H6/n5 方法 （镗套与镗杆） （镗套与衬套） （衬套与支架） 粗镗 H7/h6 粗铰 H7/g6 精镗 H6/h5 精铰 H6/g5

4.1.2镗套的材料及主要技术要求

镗套的材料常用20钢或20Cr钢,经渗碳后淬火,渗碳深度为0.8～1.2mm，淬火硬

度为55～60HRC。一般情况下，镗套的硬度略低于镗杆的硬度。若用磷青铜做固定式镗套，因为减摩性好而不易与镗杆咬住，可用于高速镗孔，但成本较高。大直径或单件小批生产时，可用铸铁。

考虑到生产的经济性、生产成本及生产批量等因素，本设计镗套的材料选用HT200，粗加工后进行时效处理。

镗套的衬套选用T10制成，淬火硬度为58～HRC。 镗套的主要技术要求：

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1.镗套内径公差带用H6或H7；外径公差带，粗加工采用g6,精加工采用g5。 2.镗套内孔与外圆的同轴度误差：当内径公差带为H7时，取Φ0.01mm；当内径公差带为H6时，取Φ0.005mm（外径小于85mm时）或取Φ0.01mm(外径大于或等于85mm时)。内孔的圆度、圆柱度允差一般为0.01～0.002mm。

3.镗套内孔表面粗糙度值为Ra0.4μm；外圆表面粗糙度值为Ra0.4μm。 4.镗套用衬套的内径公差带，粗加工采用H7，精加工采用H6。衬套的外径公差带采用n6。

5.衬套内孔与外圆的同轴度：当内径公差带为H7时，取Φ0.01mm；当内径公差带为H6时，取Φ0.005mm（外径小于52mm时）或Φ0.01mm（外径大于或等于52mm时）。

4.2镗杆的设计

镗杆是镗模的主要辅具。设计镗模时应先决定镗杆与镗刀的结构，然后再根据镗杆直径设计镗套。 4.2.1镗杆导向部分结构

1.用于固定式镗套的镗杆导向部分的结构，当镗杆导向部分的直径d<50mm时，镗杆采用整体式结构。

2.开有油沟的圆柱导向，是最简单的一种镗杆导向结构。由于镗杆与镗套的接触面积大，润滑不好，在加工时难以避免切屑进入导向部分，所以这种镗杆的导向易产生“卡死”现象。

3.开有较深直槽和螺旋槽的导向结构，这种结构可大大减少镗杆与镗套的接触面积，沟槽内有一定的存屑空间，可减少“卡死”现象，但其刚度降低。当直径d>50mm时，常采用镶条式结构。镶条应采用摩擦系数小和耐磨的材料，如铜或钢。镶条磨损后，可在底部加垫片，重新修磨使用。这种导向结构的摩擦面积小，容屑量大，不易“卡死”。

4.2.2镗杆直径和轴向尺寸

1.确定镗杆直径时，应考虑到镗杆的刚度和镗孔时应有的容屑空间。镗杆必须具有一定的刚度，直径尽可能大一些,重量尽可能轻些。一般可取为

d=(0.6～0.8)D （4-3） 式中 d——镗杆直径（mm）； D——被镗孔直径（mm）。 2.根据设计原始数据，孔尺寸分别为（单位mm）：

三组不通孔：①Φ42J7-Φ47J7；②Φ25H7-Φ30H7；③Φ47J7-Φ47J7-Φ52J7；

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两组通孔：④Φ52J7-Φ52J7-Φ70H7；⑤主轴孔Φ110K6（台阶Φ100）-Φ90K6（台阶Φ80H9）

镗杆的轴向尺寸，根据镗孔系统图上的有关尺寸来确定。镗孔系统图是设计镗杆的重要原始资料之一。

根据式（4-1）和镗孔系统图的有关尺寸，镗杆设计尺寸如下：

第①组孔：镗孔直径为42mm，镗杆直径为30～40mm，取30mm，长720mm； 镗孔直径为47mm，镗杆直径为30～40mm，取35mm，长720mm； 第②组孔：镗孔直径为25mm，镗杆直径为10～20mm，取15mm，长570mm； 镗孔直径为30mm，镗杆直径为20～30mm，取20mm，长570mm； 第③组孔：镗孔直径为47mm，镗杆直径为30～40mm，取35mm，长720mm； 镗孔直径为52mm，镗杆直径为40～50mm，取40mm，长720mm； 第④组孔：镗孔直径为52mm，镗杆直径为40～50mm，取40mm，长1100mm； 镗孔直径为70mm，镗杆直径为40～50mm，取40mm，长1100mm； 第⑤组孔：镗孔直径为110mm，镗杆直径取45mm，长1050mm； 镗孔直径为90mm，镗杆直径取45mm，长1050mm。

同一镗杆上同时安装几把镗刀时，为使刀具的径向切削分力相互平衡，镗刀采用对称安装，以减少镗杆变形。

4.2.3镗杆的材料

考虑到镗杆制造的工艺复杂性，为保证镗模的加工精度，延长镗杆的使用寿命，镗杆要求表面的硬度要高，而内部又要有较好的韧性。因此，本设计镗杆材料选用T10，硬度为58～HRC。

4.2.4镗杆的技术条件

镗杆的技术条件有:

1.镗杆导向部分公差带，粗镗和半精镗时取g6；精镗时取g5。其圆度和圆柱度公差取直径公差的1/2。表面粗糙度为Ra0.8μm。

2.镗杆的直线度公差为500：0.01mm。

3.镗杆装刀孔与镗杆轴线的对称度公差为0.05mm，垂直度公差为100:0.01～100:0.02mm。装刀孔表面粗糙度为Ra1.6μm。

4.3浮动接头

为了避免机床主轴与镗套的不同心而影响加工精度，采用浮动接头连接主轴与镗杆。镗杆套装在浮动接头体的孔中，镗杆尾部与本体前端孔之间有浮动间隙。浮动接头通过莫氏锥柄与镗床主轴连接。主轴回转运动通过拨销传给镗杆。横销起传递扭矩

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作用，顶销承受镗杆的轴向力，外壳防止横销在传动中脱落，用以补偿镗杆轴线与机床主轴轴线的同轴度误差。镗杆连接端的销孔位置应保证与镗杆轴线垂直相交，其误差不大于0.01mm。

4.4镗模支架的设计

镗模支架是组成镗模的重要零件之一。它是供安装镗套和承受切削力用的。因此，

它必须具有足够的刚度和稳定性。为了满足上述功用与要求，防止镗模支架受力振动和变形，在结构上应考虑有较大的安装基面和设置必要的加强筋。镗模支架上不允许安装夹紧机构或承受夹紧反力。镗模支架与镗模底座的连接，采用销钉定位、螺钉紧固的型式。

镗模支架的结构如图4-2所示。

图4-2

镗模支架的材料，采用灰铸铁，牌号为HT200。

4.5镗模底座的设计

镗模底座是镗模的基础元件，主要承受包括工件、镗杆、镗套、镗模支架、定位元件和夹紧装置等在内的全部重量以及加工过程中的切削力，为此，底座要有足够的强度和刚度，并保持尺寸精度的稳定性。

镗模底座上应设置加强筋，采用十字加强筋。筋间空间面积为100³100mm，这样可使筋与筋间交接处的面积、铸造应力、变形均小。加强筋与周边等高，可提高与机床工作台间的安装刚性。镗模底座在安放定位元件和镗模支架等的平面上，做出相配合的凸台表面，其凸出高度约为3～5mm，凸台加工后刮研，使有关元件安装时接触面紧贴。凸台表面与夹具的安装基面（底面）平行，其允差值一般为100mm:0.01mm。

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为了保证镗模在机床上定向的准确性和便于找正定位元件的位置，在底座侧面加工出窄长的找正基面，其平面度公差为0.01mm，与安装基面的垂直度公差值在0.01mm之内。

为了保证支架和底座的尺寸持久不变，对铸件毛坯进行时效处理，必要时在粗加工后进行二次时效处理。

本设计镗模底座的结构和尺寸如图4-3所示。

镗模底座的材料，采用灰铸铁，牌号为HT200。

4.6镗模支架的布置型式

镗模支架的布置型式决定着镗杆的引导方向，主要根据被加工孔的直径D以及孔长L与孔径D的比值L/D所决定。一般有以下四种型式： 1．单支架前镗套

镗模支架布置在刀具的前面，用单镗套引导镗杆。镗杆与机床主轴采用刚性联接，一端直接插入机床主轴锥孔内，另一端与镗套配合，通过调整使镗套轴线与主轴轴线重合。这种方式便于观察和测量，特别适用于锪平面或攻丝的工序。缺点是切屑易带入镗套中，刀具切入与退出的行程较长。适用于孔径大于60mm且长度小于孔径的单层壁上的通孔。由于镗杆导向部分的直径d小于镗削孔径D，因此，只要更换刀具不需更换镗套就可以镗削不同孔径。 2．单支架后镗套

镗模支架布置在刀具的后面，即位于工件与机床主轴之间。镗杆与机床主轴为刚性联接，需要调整镗套轴线与主轴轴线重合。这种结构适用于镗削孔径小于60mm的通孔或盲孔。工件的装卸比较方便。设计此种镗套时，应注意以下两个问题： （1）在孔距精度高和孔的加工长度L小于孔的直径D时，镗杆的导向部分直径d可大于所加工孔的直径D。这样，镗杆刚性好，加工精度高，刀具的更换也较方便。 （2）在加工L>（1～1.25）D的长孔时，镗杆直径d应小于加工孔的直径D，保证镗杆有一定的刚性，减少加工中的振动，提高加工精度。 3．双支架双镗套

镗模支架在箱体两侧都设有两个导向支承。镗杆与机床主轴采用浮动联接，所镗孔的位置精度主要取决于镗模架镗套孔间的位置精度，从而消除了机床对镗孔精度的影响。因此，两镗套孔的轴线必须严格的调整在同一轴线上。适用于盲孔或用于主轴

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至镗削孔之间的距离较大而又不宜采用单支架单镗套时的镗削加工。 4．前后支架单镗套

这种镗套是目前使用最普遍的方法，两个镗套分别布置在箱体的前方和后方，可加工箱体上孔径较大的长孔（孔长大于孔径1.5倍），或加工同轴度要求较高的同轴孔。镗杆与主轴采用浮动联接，镗孔位置精度由镗模保证。

这种引导方式的缺点是：镗杆较长，刚性差，更换刀具不方便。当镗套间距大于镗杆直径10倍以上时，在中间增设辅助支承，以提高镗杆刚度。

本设计加工三组不通孔Φ42J7-Φ47J7、Φ25H7-Φ30H7、Φ47J7-Φ52J7时采用前后支架单镗套；加工两组通孔Φ52J7-Φ52J7-Φ70H7、Φ110K6（台阶Φ100）-Φ90K6（台阶Φ80H9）时采用双支架双镗套。

4.7原始孔的选择

车头箱箱体上主轴孔的精度是决定车头箱以及整个机床精度的重要因素之一。从图样上看，孔Φ110K6（台阶Φ100）-Φ90K6（台阶Φ80H9）为主轴孔，它的轴线位置与孔Φ42J7-Φ47J7、孔Φ52J7-Φ52J7-Φ70H7、孔Φ25H7-Φ30H7、孔Φ47J7-Φ52J7有精确的孔距要求，而且图样上的许多坐标尺寸都是以它的轴线为基准标注的。另外，主轴孔的尺寸和形状精度比较高，表面粗糙度较细，因此，设计中选用主轴孔为原始孔。

本设计中，考虑镗孔顺序时把有孔距要求的两孔加工顺序紧紧地连在一起，这样选择有以下几点好处：

1.选择主轴孔为原始孔，然后加工与主轴有齿轮啮合关系的其他孔，有利于保证主轴的传动精度；

2.将有齿轮啮合关系的相邻各轴孔连续加工，以减少移动坐标尺寸的累积误差； 3.按拟定的镗削顺序加工，调整坐标尺寸时，工作台朝一个方向移动，这样，避免了工作台因往返调整而产生的误差，有利于保证孔距精度的准确性；

4.由于原始孔的精度高，必要时可重新校验机床主轴原点坐标的准确性，防止造成差错。

对于主轴孔的精加工，采取以下工艺措施。首先，为了避免其它孔加工后的变形

影响主轴孔的精度，主轴孔的精加工后于其它孔加工。其次，在主轴孔半精镗之后，需稍稍放松对加工箱体的夹紧，使之变形消失于精镗余量之中。然后再轻夹精镗，以提高其精度稳定性。

5孔加工刀具的设计和选用

孔加工刀具的切削工作是在工件内表面内进行的,刀具的结构尺寸受到工件孔径

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尺寸、长度和形状的，刚度较低。在镗削箱体类零件时，不仅孔的数量多，而且孔的尺寸和要求也各不相同，因此刀具选用得合理与否以及刀具准备工作的好坏，对镗孔加工有直接的影响。如果要取得好的加工质量和高的生产率，就必须采用先进的、合理的刀具以及尽可能选用标准刀具，以缩短生产准备时间。

5.1孔加工刀具的类型

孔加工刀具一般分为两大类：一类是从实体材料上加工出孔的刀具，如扁钻、麻花钻及深孔钻等；另一类是对已有孔进行再加工的刀具，如扩孔钻、铰刀及镗刀等。

5.2孔加工刀具的设计和选用

在箱体孔系加工中，刀具的合理设计和选用对于在加工过程中节省辅助时间、提高生产率和孔加工精度等方面将起着相当重要的作用。本设计中的刀具选用麻花钻、铰刀、铣刀和镗刀。设计和选用如下：

1．麻花钻

它是应用最广泛的钻孔刀具。硬质合金钻头加工箱体孔系，它的钻芯厚度较大[d0=(0.25～0.30)D，D为钻头直径]，螺旋角较小（切削部分上为6°～8°，刀体上15°～20°），工作部分长度lc较短，刀体材料采用40Cr钢并淬硬到HRC30～45。 2．铰刀

铰刀是精加工和半精加工孔时用的刀具，与机床主轴采用浮动联接。本设计中，对孔Φ30H7–Φ25H7时采用同心铰刀进行加工，加工精度为IT7，表面粗糙度为Ra1.6μm。 3．铣刀

铣刀是刀齿分布在旋转表面上或端面上的多刃刀具。铣刀的种类很多，用途广泛，本设计选用端面铣刀，用于加工主轴孔Φ110K6（台阶Φ100）-Φ90K6（台阶Φ80H9）的台阶面。铣刀刀齿材料为硬质合金，刀体材料为40Cr。

考虑到为了保证孔加工质量、提高生产率和降低生产成本等因素，对铣刀作如下改进：

（1）减少铣刀的齿数，增大容屑空间

为了提高铣削效率，可以加大每齿进给量af，这就需要有较大的容屑空间，可采取适当减少齿数的办法增大容屑空间。 （2）增大铣刀的螺旋角β

增大螺旋角β，可增大实际前角，减少切削变形和能量消耗，提高铣削的平稳性，改善切削条件。 （3）采取分屑措施

为了使切屑能顺利地形成、卷曲和排出，使切屑轻快，提高生产率，本设计采取

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台式车床车头箱孔系加工镗模设计

分屑措施。其方法是采用间隔去齿，即将相邻刀齿交错地磨去一部分切削刃，使每个刀齿的切削宽度减少一半，可显著改善排屑条件，提高生产率。

硬质合金端面铣刀在设计中采用可转位刀片，将刀片直接夹固在铣刀体上，一个切削刃用钝后，可直接在铣床上转换切削刃或更换刀片，不必拆卸铣刀，节省辅助时间，提高了生产率。

4．镗刀

镗刀是应用广泛的孔加工刀具，其种类很多，一般分为单刃镗刀和双刃镗刀两大类。

单刃镗刀只有一头有切削刃，结构简单，制造方便，通用性大。

双刃镗刀（如固定式片形镗刀块和浮动镗刀）是有一对对称的切削刃同时参加工作的镗刀，它是一种定径尺寸刀具。固定式镗刀块可用来粗镗40mm以上直径的孔，镗刀块在镗杆上的夹固采用螺钉方式。镗刀块在两个对称的切削刃上具有修光刃[其长度取（0.1～0.2）D，式中D为镗刀直径]，因而能采用较大进给量，从而提高生产率。由于镗刀块和镗杆上方孔的配合及定位要求高，镗刀块制造较困难，因此它主要用于成批生产中，特别适于同轴孔系的镗削。

本设计选用双刃镗刀。镗刀块刀体材料采用40Cr钢，调质HB225～255，刀片材料采用YG6。

镗刀头的截面形状和它在镗杆上的支持方式对所镗孔的质量和生产率影响很大。

镗刀头的结构形式和规格，主要取决于镗孔的直径。它的夹持刚度，大致上取决于所用镗杆的尺寸大小。

镗刀头的截面形状常见的有方形（包括长方形）和圆形两种，方刀头比圆刀头加工时不易走动，易取得正确的镗孔精度，能承受较大的切削力。方刀头的强度比直径与它截面边长相等的圆刀头大0.7倍。方刀头还由于它在镗杆孔内的支承面（为一平面）比圆刀头在镗杆孔内的支承面（为一狭带）大得多，其夹持刚度大约比圆刀头大一倍。

考虑这些因素，本设计选用方截面的镗刀头。

用硬质合金可调节浮动镗刀镗孔时，镗刀片无需固定在镗杆上，而是以动配合状态浮动地装在镗杆的矩形刀槽中，通过作用在两个切削刃上的径向切削力来实现镗刀片的自动定心，因此可自动补偿由于镗刀片的安装误差和机床主轴偏差而造成的加工误差，能获得较高的镗孔精度，孔的精度为IT7～IT6，其中加工主轴孔Φ90、Φ110的精度为IT6，加工孔Φ42、Φ47、Φ52、Φ62、Φ70的精度为IT7，表面粗糙度为Ra1.6μm。浮镗刀不能纠正已有孔的轴线歪斜和偏差，因而要求预加工孔的直线度好，表面粗糙度数值不大于Ra3.2μm。可调式浮动镗刀是由上刀体、下刀体、紧固螺钉和调节螺钉组成。上、下刀体以矩形槽彼此相配，用两个螺钉压紧。旋转调节螺钉可

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调整上、下刀体的相对位置，以调整镗孔尺寸。

浮动镗刀工作时，因切削刃高于箱体中心平面H/2值（H为刀体厚度）而使实际切削的前、后角发生变化。若实际切削后角过大，将会引起振动而影响加工质量。考虑到它在刃磨刀具时的变化值，取刃磨的前角值为0°～3°，后角取-5°30′～4°（孔小和刀体厚时取小值，反之取大值），主、副偏角取1°30′～2°30′。 浮动镗刀的切削用量为：镗削余量（直径上）0.05～0.10mm，进给量0.6～1.5mm/r，切削速度3～8m/min。在箱体镗孔加工时采用煤油冷却。

6镗孔工艺方案

本设计的孔组数为五个。镗孔工艺方案设计如下：

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台式车床车头箱孔系加工镗模设计

1．第一组孔：Φ42J7-Φ47J7 （1）镗杆：Φ30g6 镗套：Φ45H7

加工Φ42J7孔：Φ40镗刀块12³25 加工Φ47J7孔：Φ45镗刀块12³25 （2）镗杆：Φ35g5精镗杆 镗套：Φ45H7

加工Φ42J7孔：①Φ41.8 0 镗刀块12³25 ②Φ42J7浮镗刀12³25 加工Φ47J7孔：①Φ46.8 0 镗刀块12³25

②Φ47J7浮镗刀12³25

2.第二组孔：Φ52J7-Φ52J7-Φ70H7 （1）镗杆：Φ40g6 镗套：Φ58H7

加工Φ52J7孔：①Φ50镗刀块12³25

②Φ90刮面刀12³25

加工Φ70H7孔：Φ68镗刀块16³30 （2）镗杆：Φ40g6 镗套：Φ58H7

加工Φ52J7孔：①Φ51.8 0 镗刀块12³25 ②Φ52J7浮镗刀12³25 加工Φ70H7孔：①Φ69.8 0 镗刀块16³30 ②Φ70H7浮镗刀16³30

3．第三组孔：主轴孔Φ110K6（台阶Φ100）-Φ90K6（台阶Φ80H9）（1）镗杆：Φ45g6 镗套：Φ58H7

加工Φ110K6（台阶Φ100）孔：①Φ98镗刀块16³30

②Φ100镗刀块16³30 ③Φ108镗刀块B16³30 ④Φ150刮面刀16³30

加工Φ90K6（台阶Φ80H9）孔：①Φ80镗刀块16³30

②Φ88镗刀块B16³30

（2）镗杆：Φ45g5

镗套：Φ58H7

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加工Φ110K6（台阶Φ100）孔：①Φ109.7端面铣刀

②Φ109.8 0 镗刀块B16³30 ③Φ110K6浮镗刀B16³30

加工Φ90K6（台阶Φ80H9）孔：①Φ82+0.04镗刀块16³30

②Φ.7端面铣刀

③Φ.8 0 镗刀块B16³30 ④Φ90K6浮镗刀B16³30

4．第四组孔：Φ25H7-Φ30H7 镗杆：Φ32g6

镗套：Φ45H7

加工Φ25H7-Φ30H7孔：①Φ20钻头

②Φ29钻头

③A2.5接长中心钻 ④Φ24钻头

⑤Φ29.7-Φ24.7同心铣刀 ⑥Φ30H7-Φ25H7同心铰刀 5.第五组孔：Φ47J7-Φ52J7 （1）镗杆：Φ35g6 镗套：Φ50H7

加工Φ47J7孔：Φ45镗刀块12³25

加工Φ52J7孔：Φ50镗刀块12³25 （2）镗杆：Φ40g5 镗套：Φ50H7

加工Φ47J7孔：①Φ46.8 0 镗刀块12³25

②Φ47J7浮镗刀块12³25

加工Φ52J7孔：①Φ51.8 0 镗刀块12³25

②Φ52J7浮镗刀12³25

结论

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台式车床车头箱孔系加工镗模设计

本设计从箱体的孔系加工工艺分析着手，然后决定箱体的定位表面、定位方法，箱体的夹紧，保证箱体的加工精度应采取的工艺措施，最后至镗模的整体结构设计，包括镗套、镗杆、浮动接头、镗模支架、镗模底座、镗模支架的布置型式等的设计，孔加工刀具的设计和选用，镗孔工艺方案。

箱体的定位元件为支承板和定位销，有利于保证各支承孔相互位置精度，并且装卸方便，减少辅助时间，保证生产节拍。箱体的夹紧通过螺栓和压板完成，夹紧可靠、方便。对孔系加工中使用的刀具在结构设计上作了一些改进，如浮动镗刀采用可调节式，能获得较高的镗孔精度，端面铣刀采用可转位刀片，可节省辅助时间，提高生产率。

本设计能够做到结构稳定、工作可靠、使用维修方便，当设备更新的时候，通用部件、标准件还可以重新利用，不需要重新制造，具有广阔的市场前景。

在设计过程中难免会存在这样那样的问题，由于本人的专业水平，以及对国家标准的理解程度不够深入和透彻，还有理论过程与实际过程之间的差异的考虑不够充分，在对一些设计方案的可行性上存在着或多或少的偏差，是本设计最大的不足之处。

由于时间仓促，经验欠缺，实践中很可能出现一些问题或操作上的不便，需进一步完善。

工作小结与致谢

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短暂而又宝贵的毕业设计结束了。毕业设计是大学期间，学生毕业前的最后学习阶段，是学习深化与升华的重要过程，是对学习、研究与实践成果的全面总结。通过毕业设计的实践全过程，我受益匪浅，尤其感到自身的综合素质和工程实践能力得到了较为全面的锻炼。

我的毕业设计过程大致分为三个阶段。第一阶段是调研阶段，即对设计课题所涉及的设计内容进行深入、全面地了解，通过对车床车头箱孔系利用镗模加工的性质和特点，逐步明确了设计思路和内容；通过文献查阅、工厂实习获取与设计有关的信息，并及时进行加工、整理。第二阶段是设计阶段，针对设计课题进行具体地设计工作，并注意在设计过程中结合生产实践中的宝贵经验和先进技术的有关信息。第三阶段是收敛阶段，从方案的论证到最终的设计，对设计内容进行再加工、再整理，收敛在给定条件下确定最佳设计方案。

在设计过程中难免会存在这样那样的问题，由于本人的专业水平，以及对国家标准的理解程度不够深入和透彻，还有理论过程与实际过程之间的差异的考虑不够充分，在对一些设计方案的可行性上存在着或多或少的偏差，是本设计最大的不足之处。

在作毕业设计的过程中，所学知识得到进一步地疏理和运用，综合能力有了较大提高，这既是一次检阅，又是一次锻炼。在作完毕业设计后，感到自己的实践动手能力得到了锻炼，增强了即将跨入社会参与竞争、开拓创新的自信心。同时我深刻地认识到，将来要成为一名合格的工程技术人员只是掌握本专业的知识水平是远远不够的，而应具有更加广博的知识，综合、灵活地运用各个方面的能力，理论与实践相结合，才能不断提高自身的综合素质，为今后的工作、学习打下坚实的理论、实践基础，在新的岗位上不断创造出新的成绩来。

本设计是在盐城市机床有限公司沙爱民高级工程师的精心指导和悉心关怀下完成的。她以其渊博的知识、严谨的治学态度和高度的责任心，在我的设计过程中给予了很大的帮助。值此毕业设计完成之际，向沙爱民老师表示衷心的感谢。

感谢机械工程系领导和老师在毕业设计过程中对我的帮助和督查，使本次毕业设计得以顺利完成。

感谢计算机应用技术实验室的老师在上机绘图过程中的协助；感谢给予我关心和帮助的其他老师和同学们。

感谢专家组对本毕业设计的严格审查。

参考文献

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台式车床车头箱孔系加工镗模设计

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15 П.Р.Родин. Металлорежущие Инструментьг，1985

附件清单

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图纸内容及张数:

1 总装图 000 A3 一张 2 镗模装配图001 A0 一张 3 镗孔系统图 001-1 A2 一张 4 镗孔系统图 001-2 A2 一张 5 镗孔系统图 001-3 A2 一张 6 镗孔系统图 001-4 A2 7 镗孔系统图 001-5 A2 8 镗架102 A2 9 镗架103 A2 10 镗架107 A2 11 底座 101 A2 12 镗杆 148、152 A3 13 镗刀块 149、150、153、1 A3 14 镗刀块 126、131、133、137 A3 15 刮面刀 144 A3 16 镗套 112、113 A3 17 衬套 114 A4 18 定位螺钉 151 A4 19 定位螺钉 140 A4 20 移动压板 105 A4 21 小支架 108 A4 22 镗套螺钉 124 A4 23 双头螺杆 106 A4 24 螺杆 104 A4 一张 一张 一张 一张 一张 一张 一张 一张 一张 一张 一张 一张 一张 一张 一张 一张 一张 一张 一张

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