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畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書 課題 雙缸柴油機氣缸體鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 生 姓 名 丁帥 班 級 B 機制 054 學(xué) 號 0510110403 指 導(dǎo) 教 師 吳祥 專 業(yè) 系 主 任 吳祥 發(fā) 放 日 期 2009 年 2 月 26 日 1 一 設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計一臺加工雙缸柴油機氣缸體頂面和底面孔系的鉆削組合機床 具體進行總體 設(shè)計和夾具設(shè)計 主要內(nèi)容有 1 總體設(shè)計 1 制定工藝方案 確定機床配置型式及結(jié)構(gòu)方案 2 三圖一卡設(shè)計 包括 a 被加工零件工序圖 b 加工示意圖 c 機床聯(lián)系尺寸圖 d 生產(chǎn)率計算卡 e 有關(guān)設(shè)計計算 校核 2 夾具設(shè)計 a 夾具總裝圖 b 夾具體零件圖 c 其它零件圖 d 有關(guān)計 算 校核等 二 設(shè)計依據(jù) 1 課題來源 鹽城市江動集團 2 產(chǎn)品名稱 Y295 型柴油機 3 被加工零件 氣缸體 附零件圖 4 工件材料 HT250 5 加工內(nèi)容 鉆頂面上六個 8 7 孔 深 29 鉆底面上二個 6 7 孔 深 20 二個 8 2 通孔 三個 5 孔 深 15 四個 5 通 孔 6 生產(chǎn)綱領(lǐng) 大批大量 7 批量 本機床設(shè)計 制造一臺 2 三 設(shè)計要求 1 機床應(yīng)能滿足加工要求 保證加工精度 2 機床應(yīng)運轉(zhuǎn)平穩(wěn) 工作可靠 結(jié)構(gòu)簡單 裝卸方便 便于維修 調(diào)整 3 機床盡量能用通用件 中間底座可自行設(shè)計 以便降低制造成本 4 機床各動力部件用電氣控制 5 設(shè)計圖樣總量 折合成 A0 幅面在 3 張以上 工具要求 應(yīng)用計算機軟件繪圖 過 程要求 裝配圖需提供手工草圖 6 畢業(yè)設(shè)計說明書按照學(xué)校規(guī)定的格式規(guī)范統(tǒng)一編排 打印 字數(shù)不少于 1 萬字 7 查閱文獻資料 10 篇以上 并有不少于 3000 漢字的外文資料翻譯 8 到相關(guān)單位進行畢業(yè)實習(xí) 撰寫不少于 3000 字實習(xí)報告 9 撰寫開題報告 四 畢業(yè)設(shè)計物化成果的具體內(nèi)容及要求 1 設(shè)計成果要求 1 畢業(yè)設(shè)計說明書 1 份 2 被加工零件工序圖 1 張 3 加工示意圖 1 張 4 機床聯(lián)系尺寸圖 1 張 5 生產(chǎn)率計算卡 1 張 6 夾具總裝配圖 1 張 7 夾具體零件圖 1 張 8 其它零件圖 不少于 7 張 2 外文資料翻譯 英譯中 要求 1 外文翻譯材料中文字不少于 3000 字 2 內(nèi)容必須與畢業(yè)設(shè)計課題相關(guān) 3 所選外文資料應(yīng)是近 10 年的文章 并標(biāo)明文章出處 3 五 畢業(yè)設(shè)計 論文 進度計劃 起訖日期 工作內(nèi)容 備 注 2 月 26 日 2 月 28 日 布置任務(wù) 3 月 1 日 3 月 14 日 調(diào)查研究 畢業(yè)實習(xí) 3 月 15 日 3 月 31 日 方案論證 總體設(shè)計 4 月 1 日 4 月 14 日 技術(shù)設(shè)計 部件設(shè)計 4 月 14 日 5 月 14 日 工作設(shè)計 零件設(shè)計 5 月 15 日 5 月 31 日 撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書 6 月 1 日 6 月 2 日 畢業(yè)設(shè)計預(yù)答辯 6 月 3 日 6 月 9 日 修改資料 6 月 10 日 6 月 11 日 評閱材料 6 月 12 日 6 月 13 日 畢業(yè)答辯 6 月 14 日 6 月 15 日 材料整理裝袋 4 六 主要參考文獻 1 叢鳳廷 組合機床設(shè)計 第二版 M 上海 上?？萍汲霭嫔?1994 2 謝家瀛 組合機床設(shè)計參考手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1994 3 大連組合機床研究所 組合機床設(shè)計 第一分冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1975 4 大連組合機床研究所 組合機床設(shè)計參考圖冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1975 5 姚永明 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計 M 上海 上海交通大學(xué)出版社 1999 6 金振華 組合機床及其調(diào)整與使用 M 北京 機械工業(yè)出版社 1990 7 東北重型機械學(xué)院 機床夾具設(shè)計手冊 第二版 M 上海 上?？萍汲霭嫔?1988 8 劉文劍 夾具工程師手冊 M 哈爾濱 黑龍江科技出版社 1987 9 楊黎明 機床夾具設(shè)計手冊 M 北京 國防工業(yè)出版社 1996 10 徐英南 組合機床及其自動線的使用與調(diào)整 M 北京 勞動人事出版社 1987 七 其他 5 八 專業(yè)系審查意見 系主任 年 月 日 九 機械工程學(xué)院意見 院長 年 月 日 畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 論 證 報 告 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 丁帥 班 級 B 機制 054 學(xué) 號 0510110403 指導(dǎo)教師 吳祥 完成日期 2009 年 3 月 31 日 1 課題名稱 雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計 一 課題來源 課題研究的主要內(nèi)容及國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述 本課題由鹽城市江動集團提供 主要是設(shè)計一臺適用于大批量生產(chǎn)用以加工雙杠 柴油機汽缸頂面和底面孔系的鉆削組合機床 并進行具體的總體設(shè)計和夾具設(shè)計 該機床有特定的生產(chǎn)目標(biāo) 是專用鉆削組合機床 設(shè)計中主要針對這款組合機床 做一些設(shè)計規(guī)劃 其中包括結(jié)構(gòu)的設(shè)計 操作性的設(shè)計 制造可行性的設(shè)計等等 還 要對這款機床的環(huán)保 節(jié)能 壽命等作好規(guī)劃 產(chǎn)品的通用零部件的選擇以確保加工 質(zhì)量 目前組合機床是集機電一體的綜合自動化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備 傳統(tǒng)的這類機床主要用機 電 氣 液控制 加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中 型箱體類和軸類零件 它的分類繁多 有大型和小型組合機床 有單面 雙面 三面 臥式 立式 傾斜式 復(fù)合式 還有多工位回轉(zhuǎn)臺式等 隨著技術(shù)的不斷進步 一種 新型的組合機床 柔性組合機床越來越受到人們的青睞 它應(yīng)用多位主軸箱 可換 主軸箱 編碼隨行夾具和刀具的自動更換 配以可編程序控制器 PLC 數(shù)字控制器 NC 等 能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng) 并能靈活適應(yīng)多品種加工的可變可 調(diào)的組合機床 另外 今年來組合機床加工中心 數(shù)控組合機床 機床輔機 清洗機 裝配機 綜合測量機 試驗機 輸送線 等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大 二 本課題擬解決的問題 1 根據(jù)課題的內(nèi)容 需要考慮設(shè)計的鉆孔攻絲組合機床的工藝范圍 本組合機床 適用什么類型的工序加工 需要考慮組合機床的配置形式 組合機床的通用部件是大 型還是小型的 進而需要考慮該機床的具體配置形式 如果是大型的組合機床 它的 配置形式分為單工位和多工位 而每類中又有很多配置形式 如果是小型組合機床 它的配置特點就是 常用兩個以上具有主運動和進給運動的小型動力頭分散布置 組 合加工 對于該機床的設(shè)計 還需要結(jié)合課題自身的要求 進行調(diào)查研究 2 在此之后 等確定了機床主要的技術(shù)參數(shù) 就要確定本組合機床通用部件的選 擇了 按其功能 通用部件分為動力部件 支承部件 輸送部件 控制部件和輔助部 件五大類 1 通用部件的選擇首先是動力滑臺的選擇 從液壓 機械和數(shù)控滑臺之 間選擇一款 2 其次選擇主軸部件 這是一個鉆孔攻絲機床 所以是選擇鉆削頭配 置上傳動裝置安裝在動力滑臺上 然后要選擇該機床的主動驅(qū)動裝置 3 再者就輪 2 到對機床的工作臺的選擇 按照其運動的方式 從液壓 機械和氣動傳動等多種型式 中選擇一款 4 接著選擇支承部件 這根據(jù)機床選擇的配置來選擇最好的支承部件 通用部件的選擇是組合機床設(shè)計的主要內(nèi)容之一 遵循其基本的方法 根據(jù)所需的功 率 進給力 進給速度等要求 選擇動力部件及其配套部件 3 選擇好通用部件之后 就要對此鉆削組合機床進行總體設(shè)計 1 首先要對該 機床進行必要的工藝方案擬定 要分析 研究本組合機床的加工要求和現(xiàn)場工藝以便 定出切合實際的合理工藝方案 確定選擇基準(zhǔn)和夾壓部位 確定影響工藝方案的主要 因素 就加工的工序內(nèi)容和加工精度 就被加工零件的特點 就零件的生產(chǎn)批量和使 用廠后方車間的制造能力進行分析總結(jié) 確定工序間余量 確定刀具結(jié)構(gòu)的選擇 但 盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)和簡單刀具 要提高工序集中程度或保證加工精度 2 還要考慮組合 機床的配置類型及結(jié)構(gòu)方案對加工精度 排屑通暢使用條件等等諸多因素的考慮 3 課題需要設(shè)計的鉆削組合機床的設(shè)計方案它的分析比較的主要指標(biāo)很重要 要知 道機床的加工精度和生產(chǎn)率 要考慮到機床的使用方便性和自動化程度 還要衡量它 的經(jīng)濟性和可靠性 4 切削用量的確定也是很重要的 要選擇合理的切削量 它對 加工精度 生產(chǎn)率 刀具耐用度 結(jié)構(gòu)型式及可靠性影響很大 4 對機床的總體設(shè)計 需要繪制 三圖一卡 即被加工零件工序圖 加工示意 圖 機床聯(lián)系尺寸總圖和編制生產(chǎn)率計算卡 這是針對具體零件 在選定的工藝和結(jié) 構(gòu)方案的基礎(chǔ)上 進行組合機床總體方案圖樣文件設(shè)計 三 解決方案及預(yù)期效果 該鉆削組合機床根據(jù)工件加工需要 應(yīng)是以大量通用部件為基礎(chǔ) 配以少量專用 部件組成的一種高效的專用機床 1 機床是對工件的上下兩面進行鉆削加工 借鑒典型的其他類型的機床 它應(yīng)該 是夾具 中間底座和多軸箱要根據(jù)工件的具體尺寸和工藝要求來設(shè)計的專用部件 而 其他的大部分零部件都可以是標(biāo)準(zhǔn)件和通用件 2 該機床用于孔加工這道工序 設(shè)計該機床為單工位組合機床 刀具對工件的加 工順序為平行加工 采用雙面的配置形式 這種機床應(yīng)帶有一套固定式夾具 根據(jù)所 需加工的兩個面 上下兩對立面 布置動力部件 工件安裝在機床的固定夾具里 夾 具和工件固定不動 3 對于本組合機床的通用部件的選用 可以借鑒其他典型鉆孔攻絲組合機床的設(shè) 計選擇 可以深入到組合機床的使用和生產(chǎn)制造單位 全面了解使用車間的面積 機 床的布置 毛坯和制品流向 工人的技術(shù)水品 刀具的制造能力 設(shè)備維修能力 動 力和起重設(shè)備等等條件因素綜合起來借鑒 可以確定該組合機床最優(yōu)的通用部件選擇 同時這個調(diào)研也可以積累大量必要的數(shù)據(jù) 資料 作好充分的 全面的技術(shù)準(zhǔn)備 通 用部件的選用中 動力部件主要是確定動力部件的品種和規(guī)格 根據(jù)運動形式和驅(qū)動 方式等要求 確定輸送部件的品種 根據(jù)所需工作臺臺面的大小 工位數(shù)及行程等要 3 求 確定輸送部件的規(guī)格 還要根據(jù)加工精度要求 制造成本等確定通用部件的精度 等級 4 本鉆孔攻絲組合機床 需要鉆孔時 要集中一般的鉆鉸工序 有相對位置精度 要求的工序要集中加工 所設(shè)計的組合機床它的工藝方案的確定按照一般原則來擬定 受到孔間中心距和工件結(jié)構(gòu)工藝性不好的兩個限制 它的擬定首先要做分析 研究加 工要求和現(xiàn)場工藝 再者就是定位基準(zhǔn)和夾壓部位的選擇 確定切削用量還注意應(yīng)盡 量做到合理使用所有的刀具 充分發(fā)揮其使用性能 還要注意保證生產(chǎn)批量要求 以 保證刀具一定的耐用度 最后還得考慮滑臺的性能 5 三圖一卡 的繪制 就要由課題所提供的機床加工零件汽缸體 確定了機床 工藝和結(jié)構(gòu)方案后 對所設(shè)計的鉆孔攻絲組合機床進行總體方案圖樣文件設(shè)計 這里 面就包括很多機床設(shè)計所需計算出來和選擇的參數(shù) 尺寸 規(guī)格 比如機床有關(guān)部位 的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸 刀具 導(dǎo)向及其有關(guān)計算 生產(chǎn)效率的理想和實際值等等 最終 設(shè)計出來的機床 可以完成課題中所提出的目標(biāo) 符合廠家的要求 四 課題進度安排 3 月 1 日 3 月 14 日 畢業(yè)實習(xí)階段 畢業(yè)實習(xí) 查閱資料 到多個公司實踐 撰寫實習(xí)報告 3 月 15 日 3 月 31 日 開題階段 提出總體設(shè)計方案及草圖 填寫開題報告 4 月 1 日 5 月 14 日 設(shè)計初稿階段 完成總體設(shè)計圖 部件圖 零件圖 5 月 15 日 5 月 31 日 中期工作階段 完善設(shè)計圖紙 編寫畢業(yè)設(shè)計說明書 中期檢查 6 月 1 日 6 月 2 日 畢業(yè)設(shè)計預(yù)答辯 6 月 3 日 6 月 9 日 畢業(yè)設(shè)計整改 圖紙修改 設(shè)計說明書修改 定稿 材料復(fù)查 6 月 10 日 6 月 11 日 畢業(yè)設(shè)計材料評閱 6 月 12 日 6 月 13 日 畢業(yè)答辯 6 月 14 日 6 月 15 日 材料整理裝袋 五 指導(dǎo)教師意見 簽名 年 月 日 4 六 專業(yè)系意見 簽名 年 月 日 七 學(xué)院意見 簽名 年 月 日 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 雙缸柴油機汽缸體鉆削組合 機床總體及夾具設(shè)計 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 丁 帥 班 級 B 機制 054 學(xué) 號 0510110403 指導(dǎo)教師 吳 祥 完成日期 2009 年 6 月 6 日 雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計 i 目 錄 1 前 言 1 1 1 本課題的意義 1 1 2 國內(nèi) 外 發(fā)展概況及現(xiàn)狀 1 1 3 課題由來及基本條件 3 1 4 課題設(shè)計思路 3 1 5 預(yù)期成果及實際價值 4 2 組合機床總體設(shè)計 5 2 1 工藝方案的擬訂 5 2 1 1 分析 研究被加工零件 5 2 1 2 組合機床總體方案論證 5 2 1 3 定位基準(zhǔn)及夾壓點的選擇 6 2 2 詳細設(shè)計計算 6 2 2 1 刀具的選擇 6 2 2 2 切削用量的選擇 6 2 2 3 計算切削力 切削扭矩 切削功率及刀具耐用度 7 2 2 4 確定主軸 尺寸 外伸尺寸 11 2 2 5 選擇接桿 11 2 2 6 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 12 2 2 7 動力部件工作循環(huán)及行程的確定 12 2 3 通用部件的選擇 13 2 3 1 機床配置型式 13 2 3 2 選用滑臺型式 13 2 3 3 選液壓滑臺的型號 14 2 3 4 選動力箱型號 14 2 3 5 選擇滑臺側(cè)底座 15 2 4 確定機床聯(lián)系尺寸 15 2 4 1 機床裝料高度的確定 15 2 4 2 夾具輪廓尺寸的確定 15 2 4 3 中間底座尺寸的確定 15 2 4 4 主軸箱輪廓尺寸的確定 16 2 5 機床分組 16 2 6 機床生產(chǎn)率計算卡 17 3 組合機床夾具設(shè)計 21 3 1 夾具設(shè)計的基本要求和步驟 21 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2009 ii 3 1 1 夾具設(shè)計的基本要求 21 3 1 2 夾具設(shè)計的步驟 21 3 2 定位方案的確定 22 3 2 1 零件的工藝性分析 22 3 2 2 定位方案論證 23 3 3 導(dǎo)向裝置 24 3 4 夾緊方案的確定 26 3 4 1 夾緊裝置的確定 26 3 4 2 夾緊方案論證 27 3 4 3 夾緊力的確定 28 3 4 4 液壓缸的選擇 29 3 5 誤差分析 29 3 5 1 定位誤差的分析 29 3 5 2 校核加工精度 31 3 6 夾具體的設(shè)計 31 4 結(jié)論 33 參 考 文 獻 34 致 謝 36 附 件 清 單 37 雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計 摘要 柴油機汽缸體為大批量生產(chǎn)的零件 為了提高生產(chǎn)效率 滿足被加工零件 的精度要求及保證加工精度的穩(wěn)定性 本課題設(shè)計了一臺用于雙缸柴油機汽缸體雙 面鉆孔的組合機床 本文介紹了該組合機床總體設(shè)計和夾具設(shè)計的思路與內(nèi)容 第 一部分是總體設(shè)計 首先 進行了總體方案論證 采用單工位雙面鉆削組合機床 刀具選用高速鋼麻花鉆 并根據(jù)切削用量的選擇 計算切削力 切削扭矩及切削功 率 確定主軸直徑 外伸尺寸 接桿型號 選擇滑臺 動力箱等通用部件 再確定 動力部件的工作循環(huán)及工作行程 完成機床聯(lián)系尺寸的制定 最后繪制了三圖一卡 第二部分是夾具設(shè)計 經(jīng)過對被加工零件的全面分析 定位方案采用三面定位 導(dǎo) 向采用固定鉆模板可換鉆套導(dǎo)向 夾緊裝置采用液壓夾緊機構(gòu) 直接夾壓于工件上 反應(yīng)快捷 夾壓平穩(wěn)可靠 夾具體為框架式結(jié)構(gòu) 有良好的剛性 使夾具能長期保 持可靠的精度和穩(wěn)定性 該組合機床不僅能保證鉆孔精度 還能提高加工效率 降 雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計 iii 低工人的勞動強度 設(shè)計的夾具定位可靠 夾壓穩(wěn)定 操作方便 達到了設(shè)計要求 關(guān)鍵詞 組合機床 鉆孔 總體設(shè)計 夾具設(shè)計 The overall and jig design of the overall and jig the combined machine tool for drilling the body of two cylinder diesel Abstract The cylinder block of diesel is a product which nedds mass production In order to prove the production efficiency and meet the precision requeste of the components processed and the precision stability this topic design a combined machine tool to be used in the two cylinder diesel engine with both sides drilling holes It introduces the design of overall and jig of this combined machine tool The first part is overall design First it carries out the argumentation of the overall plan adopte the combined machine tool with single location double faces drilling selecte the high speed steel twist drill According to the cutting parameters it calculates the cutting force the cutting torque and the cutting power determined spindle diameter the extend size and the link pole model chose sliding table the power box and so on then determine the operating cycle and the stroke of the power part formulate the relation size of the machine tool Finally it figures out the productivity which satisfies the request The 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2009 iv second part is the jig design after analyse the workpiece the location plan adopte three face location the guiding equipment used the fixed drill plate with replaceable drill bush the clamp uses the hydraulic pressure device it directly presses on the workpiece which responds quickly fixes steadily and reliably the jig body utilize the frame structure possess fine rigidity causes the jig to maintain good long term precision This combined machine tool not only guarante the drill hole precision but also enhance the processing efficiency reduce workers labor intensity The jig orients reliably clamps stably operates easily and meets it the design request well Key words Combined machine tool Drill hole Overall design Jig design 雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計 0 1前 言 1 1 本課題的意義 組合機床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效率專用機 床 它能夠?qū)σ环N 或幾種 零件進行多刀 多軸 多面 多工位加工 在組合機 床上可以完成鉆孔 擴孔 鉸孔 鏜孔 攻絲 車削 銑削 磨削及滾壓等工序 生產(chǎn)效率高 加工精度穩(wěn)定 因此 在現(xiàn)代化大生產(chǎn)中 要使零件加工具有高的生 產(chǎn)效率 良好的加工精度 精度穩(wěn)定性 好的經(jīng)濟性 采用組合機床加工是一個和 好的選擇 而如何設(shè)計一臺好的組合機床就成為了關(guān)鍵 機床夾具設(shè)計則是重中之 重 這正是本課題需要解決的問題 1 2 國內(nèi) 外 發(fā)展概況及現(xiàn)狀 目前 組合機床在機械制造工業(yè)中應(yīng)用越來越普遍 并已顯示出其巨大的優(yōu)越 性 主要表現(xiàn)在以下幾個方面 高速度 高精度 柔性化 模塊化 高生產(chǎn)率等方 向發(fā)展 因此組合機床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機床加工精度 組合機床 柔性 組合機床工作可靠性和組合機床技術(shù)的成套性為主攻方向 一方面 加強數(shù) 控技術(shù)的應(yīng)用 提高組合機床產(chǎn)品數(shù)控化率 另一方面 進一步發(fā)展新型部件 尤 其是多坐標(biāo)部件 使其模塊化 柔性化 適應(yīng)可調(diào)可變 多品種加工的市場需求 同時 高性能的組合機床的應(yīng)用也越來越多 諸如被廣泛應(yīng)用于工程機械 交通 能源 軍工 輕工 家電等行業(yè) 我國傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用 機 電 氣 液壓控制 它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸 類零件 完成鉆孔 擴孔 鉸孔 加工各種螺紋 鏜孔 車端面和凸臺 在孔內(nèi)鏜 各種形狀槽 以及銑削平面和成形面等 隨著技術(shù)的不斷進步 一種新型的組合機 床 柔性組合機床越來越受到人們的青睞 它應(yīng)用多位主軸箱 可換主軸箱 編 碼隨行夾具和刀具的自動更換 配以可編程序控制器 PLC 數(shù)字控制 NC 等 能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng) 并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合 機床 另外 近年來組合機床加工中心 數(shù)控組合機床 機床輔機 清洗機 裝配 機 綜合測量機 試驗機 輸送線 等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大 夾具方面 隨著科學(xué)技術(shù)的進步和市場需求的變化 現(xiàn)代機械制造業(yè)得到了較 快的發(fā)展 多品種 小批量生產(chǎn)方式將成為今后的主要生產(chǎn)形式 制造系統(tǒng)正向著 柔性化 集成化 智能化方向發(fā)展 機床愈來愈多地采用先進的技術(shù) 加工效率不 斷地提高 機械產(chǎn)品的加工精度日益提高 高精度的機床大量出現(xiàn) 為了適應(yīng)生 產(chǎn)發(fā)展的需要 機床夾具正在向柔性化 高效化 自動化 精密化 標(biāo)準(zhǔn)化方向 發(fā)展 A 柔性化 機床夾具應(yīng)能在一定范圍內(nèi)適應(yīng)不同形狀幾尺寸的工件 有能使用于不同的生 產(chǎn)類型和不同的機床加工 可調(diào)夾具和組合就是具有這一共能的柔性化夾具 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2009 1 a 可調(diào)夾具 可調(diào)夾具只要更換或調(diào)整個別定位 夾緊或?qū)蛟?即可用于 從而使多種工件的單體件小批生產(chǎn)為一組工件在同一夾具上的成批生產(chǎn) 由于可調(diào) 夾具具有較強的適用性和良好的繼承性 因此使用可調(diào)夾具可大量減少專用的夾具 的數(shù)量 縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期 降低成本 可調(diào)夾具分為通用可調(diào)夾具和成組夾具 可稱為專用可調(diào)夾具 兩類 通用可 調(diào)夾具的加工對象較廣 有時加工對象不確定 成組夾具是成組工藝中為一組工件 的某一工序而專門設(shè)計的夾具 在同一成組生產(chǎn)單元內(nèi)使用 b 組合夾具 組合夾具是一種根據(jù)工件的加工工藝要求 利用一套標(biāo)準(zhǔn)化的夾 具元件及合件組裝而成的夾具 組合夾具既可組裝成某一專用夾具 也可組裝成通 用可調(diào)夾具或成組夾具 組合夾具把一般專用夾具的設(shè)計 制造 使用 報廢 的 單向過程變?yōu)樵O(shè)計 組裝 使用 拆散 清洗入庫 再組裝的循環(huán)過程 圖樣設(shè)計 已不是組合夾具設(shè)計的主要工作量 而是將夾具方案構(gòu)思 裝配 檢測等設(shè)計 制 造及調(diào)試全過程融為一體 一般可用幾小時的組裝周期代替幾個月的設(shè)計制造周期 組合夾具適合于小批量或非重復(fù)性的生產(chǎn) 組合夾具在 20 世紀 40 年代已出現(xiàn) 并在一些工業(yè)發(fā)達國家得到迅速成的發(fā)展 我國從 20 世紀 50 年代開始推廣使用組合夾具 到目前為止已形成了自已較為完整 獨立的組合夾具系統(tǒng) 隨著柔性加工系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展 組合夾具也得到了新的發(fā) 展 B 高效化 自動化 在實現(xiàn)機械加工自動化時 為了適應(yīng)現(xiàn)代機床的要求 減少輔助時間 提高生 產(chǎn)率 同時減輕工人的勞動強度 夾具也必須實現(xiàn)高效化 自動化 目前 除了在 生產(chǎn)流水線 自動線上配置相應(yīng)的自動化夾具外 在數(shù)控機床上也配置了自動化夾 具 數(shù)控加工中心上出現(xiàn)了各種自動裝夾工件的夾具和自動更換夾具的裝置 柔性 制造系統(tǒng)的發(fā)展不但出現(xiàn)了刀具庫 而且還出現(xiàn)了夾具庫 夾具的高效化 自動化可表現(xiàn)在定位 夾緊 分度 轉(zhuǎn)位 翻轉(zhuǎn) 上下料和工 件傳送等各種動作上 另一方面 專用夾具的設(shè)計也向自動化方向發(fā)展 a 磁性夾具 與傳統(tǒng)的機械夾持方法相比 磁性夾具在性能方面有明顯的優(yōu)點 磁性吸盤能在最短的調(diào)整時間內(nèi)使工件達到較高的定位精度 確保達到最大的吸緊 力 并且夾緊力分布均勻 由于整個工件都是暴露的 不會使工件的部分部位受到 夾具的限制 因而有可能通過一次裝夾完成全部加工 矩形磁性吸盤可以將多件工 件很方便地裝在一個夾具上 以充分利用機床工件臺臺面 進行大批量的磨削 銑 削等 b 數(shù)控夾具 數(shù)控夾具具有按數(shù)控程序使工件進行定位和夾緊的功能 工件一 般采用一面兩孔定位 夾具上兩個定位銷之間的距離根據(jù)需要所作的調(diào)節(jié) 定位銷 插入和退出定位孔以及其它的定位和夾緊動作均可按程序自動實現(xiàn) 相應(yīng)的動作元 件進電動機或液壓傳動驅(qū)動 數(shù)控夾具比一般可調(diào)夾具或組合夾具具有更好的柔性 在加工中心或柔性制造 章元上使用時 可顯著在提高自動化程度和機床和利用率 雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計 2 c 自動夾具 自動夾具是指具有自動上下料機構(gòu) 能自動定位夾緊的專用夾具 如果工件需人工定向 則稱為半自動夾具 自動夾具可減少輔助時間 降低勞動強 度 提高生產(chǎn)率 適用于批量大 形狀規(guī)則的工件 在普通機床上裝上自動夾具 即可實現(xiàn)自動加工 C 精密化 為了適應(yīng)機械產(chǎn)品的精度不斷提高和需要 不僅需要高精度的機床 同樣需要 高精度的機床夾具與之相配套 目前 高精度自動化定心夾具的精度可以達到微米 級勘至亞微米級 高精度分度臺的分度精度可達 0 1 在孔系組合夾具基礎(chǔ)板上 采用調(diào)節(jié)粘接法 孔間距離的調(diào)整精度可達幾個微米 D 標(biāo)準(zhǔn)化 夾具的標(biāo)準(zhǔn)化上柔性化的基礎(chǔ) 為了實現(xiàn)夾具的柔性化 夾具的結(jié)構(gòu)必須向標(biāo) 準(zhǔn)化方向發(fā)展 夾具的標(biāo)準(zhǔn)化可以實現(xiàn)夾具的專業(yè)化 從而提高夾具在設(shè)計 制造 和使用上和經(jīng)濟效益 還可促進技術(shù)現(xiàn)代化 世界各國都很重視這項工作 我國要 這方面也已有了一定基礎(chǔ) 在夾具標(biāo)準(zhǔn)化和組全化的基礎(chǔ)上還可發(fā)展為模塊化夾具 目前國外已在基礎(chǔ)件 支承件 動力件等方面開發(fā)出了模塊化的雛形 如模塊式虎鉗采用不同規(guī)格的鉗口 和動力合件 可加工不同形狀和尺寸的工件 1 3 課題由來及基本條件 a 設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計一臺加工雙缸柴油機汽缸體頂面和底面孔系的鉆削組合機床 總體設(shè)計 制定工藝方案 確定機床配置型式及結(jié)構(gòu)方案 三圖一卡 設(shè)計 部件設(shè)計 組合機床夾具設(shè)計 b 設(shè)計依據(jù) 課題來源 鹽城市江動集團 產(chǎn)品名稱 Y295 型柴油機 被加工零件 汽缸體 附零件圖 工件材料 HT250 加工內(nèi)容 鉆頂面上六個 8 7 孔 深 29 鉆底面上二個 6 7 孔 深 20 二個 8 2 通孔 三個 5 孔 深 15 四個 5 通孔 生產(chǎn)綱領(lǐng) 大批大量 批量 本機床設(shè)計 制造一臺 1 4 課題設(shè)計思路 A 制定工藝方案 在確定工藝方案制定合理之前 通過畢業(yè)設(shè)計實習(xí)深入現(xiàn)場 了解被加工零件的結(jié)構(gòu)特點 加工部位 尺寸精度 表面粗糙度和技術(shù)要求 定位 夾緊方式 工藝方法和加工過程采用的刀具 輔具 切削用量情況及生產(chǎn)率要求 以求理論聯(lián)系實際 從而確定零件在組合機床上完成的工藝內(nèi)容和方法 決定刀具 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2009 3 種類 結(jié)構(gòu)型式數(shù)量及切削用量 B 確定機床配置型式及結(jié)構(gòu)方案 根據(jù)選定的工藝方案 確定了本課題的配置 型式 單工位 臥式雙面組合機床 并采用工序集中進行加工 定出影響機床總體 布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)型式 C 總體設(shè)計 在選定了工藝方案并確定了機床配置型式 結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上 進行圖紙的設(shè)計 繪制 具體的幾張圖紙是 被加工零件工序圖 加工示意圖 機 床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計算卡 一般 在總體設(shè)計的過程中 需要對機床夾具方案 進行考慮 畫出夾具方案草圖 并要初定出主軸箱輪廓尺寸 這樣才能夠確定出機 床各部件間的相互關(guān)系 D 部件設(shè)計 根據(jù)確定的工藝和結(jié)構(gòu)方案 按照加工示意圖和機床聯(lián)系尺寸圖 等開始設(shè)計 繪制夾具總裝圖 在繪制好的夾具總裝圖的基礎(chǔ)上 繪制所有的非標(biāo) 準(zhǔn)零件圖 本機床部件設(shè)計分為四部分 機床夾具設(shè)計 左多軸箱設(shè)計 右多軸箱設(shè)計 液壓系統(tǒng)設(shè)計 我負責(zé)機床總體及夾具設(shè)計 1 5 預(yù)期成果及實際價值 最終將完成被加工零件工序圖 加工示意圖 機床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計算卡 夾具總裝圖 夾具非標(biāo)準(zhǔn)零件圖等技術(shù)文件 指導(dǎo)組合機床及夾具的生產(chǎn) 這樣一 臺組合機床設(shè)計好后 可直接投入 Y295 型柴油機汽缸體的生產(chǎn) 提高生產(chǎn)效率 滿足加工精度要求 幫助生產(chǎn)廠家降低加工成本 獲得良好的經(jīng)濟效益 雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計 4 2組合機床總體設(shè)計 2 1 工藝方案的擬訂 工藝方案的擬訂是組合機床設(shè)計的關(guān)鍵一步 它在很大程度上決定了組合機床 的結(jié)構(gòu)配置和使用性能 因此 根據(jù)工件的加工要求和特點 按一定的原則 結(jié)合 組合機床常用工藝方法 充分考慮各種影響因素 并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析后擬訂出先進 合理 經(jīng)濟 可靠的工藝方案 2 1 1 分析 研究被加工零件 本課題設(shè)計的組合機床加工的工件為 Y295 型柴油機汽缸體 工序為頂面和底 面兩面孔系加工 零件材料為鑄鐵件 HT250 其硬度為 HBS212 285 生產(chǎn)綱領(lǐng) 大批大量加工 工藝采用鉆削加工 本機床加工零件的工序內(nèi)容 a 頂面 鉆六個 8 7 孔 深 29 b 底面 鉆二個 6 7 孔 深 20 鉆二個 8 2 通孔 鉆三個 5 孔 深 15 鉆四個 5 通孔 2 1 2 組合機床總體方案論證 根據(jù)任務(wù)書的要求 設(shè)計的組合機床要滿足加工要求 保證加工精度 盡可能 用通用件 以降低成本 各動力部件用電氣控制 液壓驅(qū)動 因此根據(jù)任務(wù)書要求 和汽缸體的特點初定兩種設(shè)計方案 臥式組合機床 特點 臥式組合機床重心低 振動小運作平穩(wěn) 加工精度高 占地面積大 立式組合機床 特點 立式組合機床重心高 振動大 加工精度低 占地面積 小 方案比較 根據(jù)被加工工件和兩種組合機床的特點比較可知 Y295 型柴油機 汽缸體的結(jié)構(gòu)為臥式長方體 從裝夾的角度來看 臥式平放比較方便 也減輕了工 人的勞動強度 通過以上的比較 考慮到臥式振動小 裝夾方便等因素 選用臥式 組合機床 組合機床配置型式及結(jié)構(gòu)方案確定 機床配置成單工位臥式雙面鉆削組合機床 采用固定式夾具 加工時 工件裝 在夾具中固定不動 由水平布置在工件兩側(cè)的鉆頭實現(xiàn)主運動和進給運動 以完成 對工件的切削加工 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2009 5 2 1 3 定位基準(zhǔn)及夾壓點的選擇 分析了被加工零件 它的頂面 底面和兩側(cè)面在前道工序已加工過 頂面表面 粗糙度 1 6 底面表面粗糙度 3 2 平面度 0 05mm 兩側(cè)面表面粗糙度aRaR 3 2 平面度 0 025mm 以汽缸體的側(cè)面作為主定位基準(zhǔn) 限制三個自由度 夾 壓部位選在汽缸體側(cè)面 以圓盤式夾壓件夾壓于側(cè)面上 2 2 詳細設(shè)計計算 2 2 1 刀具的選擇 根據(jù)工藝的要求及加工精度不同 組合機床采用的刀具一般有簡單刀具 標(biāo)準(zhǔn) 刀具 復(fù)合刀具及特種刀具 選擇刀具的原則 a 只要條件允許 為使工作可靠 結(jié)構(gòu)簡單 刃磨容易 應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)刀 具和簡單刀具 b 為使工序集中或保證加工精度 可采用先后加工或同時加工兩個或兩個以 上表面的復(fù)合刀具 c 選擇刀具結(jié)構(gòu)時 還須認真分析被加工零件材料特點 根據(jù)工藝要求及加工精度的要求 查文獻 18 196頁表4 45 加工17個孔的刀 具均采用標(biāo)準(zhǔn)錐柄麻花鉆 刀具材料為高速鋼 標(biāo)準(zhǔn)號 GB T 1438 1985 2 2 2 切削用量的選擇 組合機床多軸箱上所有刀具共用一個進給系統(tǒng) 通常為標(biāo)準(zhǔn)動力滑臺 工作時 要求所有刀具的每分鐘進給量相同 且等于動力滑臺的每分鐘進給量 這個每分鐘 進給量 毫米 分 應(yīng)是適合于所有刀具的平均值 因此 同一主軸箱上的刀具主軸 可設(shè)計成不同轉(zhuǎn)速和選擇不同的每轉(zhuǎn)進給量 毫米 轉(zhuǎn) 與其相適應(yīng) 以滿足不同直 徑工件的加工需要 文獻 8 53 頁 即 2 fivnfn 21 1 式中 各主軸轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn) 分 1n2i 各主軸進給量 毫米 轉(zhuǎn) fif 動力滑臺每分鐘進給量 毫米 分 fv 在選擇了轉(zhuǎn)速后就可以根據(jù)公式 2 10ndv 2 雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計 6 選擇合理的切削速度 查文獻 2 第 130 頁表 6 11 得高速鋼鉆頭切削用量如表 2 1 表 2 1高速鋼鉆頭切削用量 加工材料 加工直徑 mm 1d切削速度 m min v進給量 mm r f 200 241HBS 1 6 0 05 0 1鑄鐵 6 12 10 18 0 1 0 18 A 左側(cè)面鉆孔 a 鉆 7 個 5 孔 選擇 800r min 的轉(zhuǎn)速 進給量選擇 0 1mm r 由 公式 2 1 得 nf 80mm min 由公式 2 2 得切削速度fv 12 56m minv b 鉆二個 6 7 孔 深 20 選擇 500r min 的轉(zhuǎn)速 進給量選擇 0 16mm r 由 公式 2 1 得 nf 80mm min 由公式 2 2 得切削速度fv 10 519m minv c 鉆二個 8 2 通孔 選擇 500r min 的轉(zhuǎn)速 進給量選擇 0 16mm r 由 公式 2 1 得 nf 80mm min 由公式 2 2 得切削速度fv 12 874m minv B 右側(cè)面鉆孔 a 鉆六個 8 7 孔 選擇 500r min 的轉(zhuǎn)速 進給量選擇 0 16mm r 由 公式 2 1 得 nf 80mm min 由公式 2 2 得切削速度fv 13 659m minv 2 2 3 計算切削力 切削扭矩 切削功率及刀具耐用度 根據(jù)已選定的切削用量 主要指切削速度v及進給量f 確定進給力 作為選擇 動力滑臺及設(shè)計夾具的依據(jù) 確定切削扭矩 用以確定主軸及其他傳動件 齒輪 傳動軸 的尺寸 確定切削功率 用作選擇主傳動電機 一般指動力箱電機 功率 確定刀具耐用度 用以驗證所選用的刀具是否合理 根據(jù)文獻 8 56頁的公式 2 6 08 26HBfDF 3 2 9 10fM 4 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2009 7 2 5 DvMP 9740 2 6 83 15 026 HBfvT 式中 切削軸向力 N F 鉆頭直徑 mm D 每轉(zhuǎn)進給量 mm r f 切削扭矩 N mm M 切削功率 kw P 刀具耐用度 min T 切削速度 m min 通常根據(jù)鉆孔深度 L 考慮修正系數(shù) 查文獻v vk 8 57 頁表 3 14 vk 公 稱 零件的布氏硬度值 通常給出一個范圍 如HB180 220 對于HB 公式 2 3 2 4 2 5 取最大值 對公式 2 6 取最大硬度值減去偏差值的三分之 一 a 5 孔 L D 15 5 3 查文獻 8 57 頁表 3 14 得 0 9vk 12 56 0 9 11 304m minvvk 公 稱 285 公式 2 6 中 260 67HBHB 2185 32 由公式 2 3 得 6 0 6fDF 26 5 0 10 8 2850 6 612 139N 由公式 2 4 得 6 08 9 10HBfM 10 51 9 0 10 8 2850 6 1002 19 N mm 由公式 2 5 得 雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計 8 DvMP 9740 51 32 0 074 kw 由公式 2 6 得 83 15 0296 HBfvDT 83 15 02 674 12673 77min b 6 7 孔 L D 20 6 7 2 99 查文獻 8 57 頁表 3 14 得 1vk 10 519 1 10 519m minvvk 公 稱 由公式 2 3 得 6 08 26HBfDF 26 6 7 0 160 8 2850 6 1194 68N 由公式 2 4 得 6 08 9 10fM 10 6 71 9 0 160 8 2850 6 2545 34 N mm 由公式 2 5 得 DvP 9740 7 61359 2 0 13066 kw 由公式 2 6 得 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2009 9 83 15 0296 HBfvDT 83 15 02 679 5117 395min c 8 2 孔 通孔 由公式 2 3 得 6 08 26HBfDF 26 8 2 0 160 8 2850 6 1462 14N 由公式 2 4 得 6 08 9 10fM 10 8 21 9 0 160 8 2850 6 3736 36N mm 由公式 2 5 得 DvP 9740 2 8136 0 1918 kw 由公式 2 6 得 83 15 0296 HBfvDT 83 15 02 67874 2 1522 7min d 8 7 孔 L D 29 8 7 3 33 查文獻 8 57 頁表 3 14 得 0 89vk 13 659 0 89 12 16m minvvk 公 稱 由公式 2 3 得 6 08 26HBfDF 雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計 10 26 8 7 0 160 8 2850 6 1551 30N 由公式 2 4 得 6 08 9 10HBfDM 10 8 71 9 0 160 8 2850 6 4181 09 N mm 由公式 2 5 得 DvP 9740 7 81362 0 19108 kw 由公式 2 6 得 83 15 0296 HBfvDT 83 15 02 67 2 2705 6min 總的切削功率 即求各面上所有軸的切削功率之和 左面 kw163 29 074 213 0722 857 6 PPw 右面 kw461908 2 2 4 確定主軸 尺寸 外伸尺寸 查文獻 2 43 頁表 3 4 d 2 40TB 7 式中 d 軸的直徑 T 軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩 N M B 系數(shù) 取 B 6 2 a 左主軸箱 軸 1 2 d 6 2 13 93mm4310 2510 軸 3 4 d 6 2 15 33mm376 軸 5 11 d 6 2 11 03mm9 b 右主軸箱 軸 1 6 d 6 2 15 77mm438 考慮到安裝過程中軸的互換性 安裝方便等因素 則左主軸中 1 2 主軸直徑 都取 15 3 4 主軸的直徑都取 20 5 11 主軸直徑都取 15 右主軸箱中 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2009 11 1 6 主軸直徑都取 20 根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑 查文獻 2 44 頁表 8 4 表 3 6 可得到主軸 外伸尺寸及接桿莫氏圓錐號 主軸軸徑 d 15mm 時 主軸外伸尺寸為 D 25 16 L 85mm 接桿莫氏圓錐號為 1 主軸軸徑 d 20mm 時 主軸外伸尺寸為 1d D 32 20 L 115mm 接桿莫氏圓錐號為 1 2 2 5 選擇接桿 在鉆 擴 鉸孔及倒角等加工小孔時 通常都采用接桿 剛性接桿 因為主 軸箱各主軸的外伸長度和刀具均為定值 為保證主軸箱上各刀具能同時到達加工終 了位置 須采用軸向可調(diào)整的接桿來協(xié)調(diào)各軸的軸向長度 以滿足同時加工完成孔 的要求 查文獻 2 171 頁表 8 2 得表 2 2 2 3 所示 表 2 2 特長可調(diào)接桿尺寸 d d t 莫氏錐號 類型 1DL l 16 Tr16 1 5 2 A 28 185 485 85 20 Tr20 2 2 A 28 215 500 110 表 2 3 夾緊螺母型式及尺寸 名義尺寸 1d1dh 16 Tr16 1 5 24 6 12 20 Tr20 2 31 6 12 2 2 6 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 在組合機床加工孔 除用剛性主軸的方案外 其余尺寸和位置精度主要決定于 夾具的導(dǎo)向 因此 正確地選擇導(dǎo)向機構(gòu) 確定導(dǎo)向的類型 參數(shù)和精度是設(shè)計組 合機床的重要內(nèi)容 也是加工示意圖需要解決的問題 導(dǎo)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式有兩種 固定導(dǎo)向 旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向 根據(jù)導(dǎo)向的線速度 小 于 20m min 加工精度及刀具的具體工作條件 本機床采用固定式導(dǎo)向 鉆套導(dǎo)向 查文獻 2 175 頁表 8 4 得表 2 4 的尺寸規(guī)格 表 2 4 通用導(dǎo)套的尺寸規(guī)格 d D 123D短Ll1l 5 4 6 10 15 18 M6 12 8 3 6 7 6 8 12 18 22 M6 12 8 3 8 2 8 7 8 10 15 22 26 M6 16 8 3 導(dǎo)向參數(shù)包括導(dǎo)套直徑 導(dǎo)套長度及導(dǎo)向套到工件端面距離等 導(dǎo)向長度一般 取 1 2 5d 所以導(dǎo)向長度 24mm 導(dǎo)向套端面至工件端面距離是為了排屑方便 1l 一般取 1 1 5d 即 9mm 2l 根據(jù)文獻 2 177 頁表 8 6 導(dǎo)向類別選擇的第一類 工藝方法為鉆 d 取 D 取7G 雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計 12 g6 n6 7H 2 2 7 動力部件工作循環(huán)及行程的確定 a 工作進給長度 確定工L 工作進給長度 應(yīng)等于加工部位長度 L 多軸加工時按最長孔計算 與刀具工 切入長度 和切出長度 之和 切入長度一般為 5 10mm 根據(jù)工件端面的誤差情12 況確定 鉆孔時切入長度查文獻 2 46 頁表 3 7 3 8 注 d 為鉆頭直徑 2dL 2 8 而在采用復(fù)合刀具時 應(yīng)根據(jù)具體情況決定 所以得出以下結(jié)果 左側(cè)工進長度 6 22 28mm 右側(cè)工進長度 31 6 6 4 38mm b 快速進給長度的確定 快速進給是動力頭把刀具送到工作進給的位置 其長度按具體工作情況確定 在左動力頭工作循環(huán)中 快速進給行程為 152mm 在右動力頭工作循環(huán)中 快速進 給行程為 142mm c 快速退回長度的確定 快速退回長度一般等于快速引進和工作進給長度之和 對于本機床快速退回行 程長度 能使刀具退回導(dǎo)向套內(nèi) 不影響工件的裝卸即可 左 右側(cè)快速退回長度 為 180mm d 動力部件總行程的確定 動力部件的總行程 除能保證實現(xiàn)上述工作循環(huán)外 還要考慮裝卸和調(diào)整刀具 的方便性 即要考慮前 后備量 前備量是由于刀具的磨損或為了補償安裝制造的 誤差 動力部件要向前調(diào)節(jié)的距離 此距離不小于 15 20mm 后備量是考慮刀具從 主軸孔和夾具導(dǎo)套孔取出所要的距離 保證刀具退離導(dǎo)套外端面的距離要大于刀桿 插入主軸孔內(nèi)的長度 對于本機床的動力部件循環(huán)中 前備量選 30mm 后備量選 40mm 2 3 通用部件的選擇 2 3 1 機床配置型式 機床的配置型式有立式和臥式兩種 立式機床的優(yōu)點是占地面積小 自由度大 操作方便 其缺點是機床重心高 振動大 臥式機床的優(yōu)點是加工和裝配工藝性好 振動小 運動平穩(wěn) 機床重心較 低 精度高 安裝方便 其缺點是削弱了床身的剛性 機床的配置型式在很大程度 上取決于被加工零件的大小 形狀及加工部位等因素 臥式機床多用于加工孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行的情況 而立式機床則適用于 加工定位基面是水平的 而加工的孔與基面相垂直的工件 考慮到 Y295 型柴油機 汽缸體的結(jié)構(gòu)為臥式長方體 從裝夾的角度來看 臥式平放比較方便 也減輕了工 人的勞動強度 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2009 13 通過以上的比較 考慮到臥式機床振動小 裝夾方便等因素 選用臥式組合機 床 2 3 2 選用滑臺型式 滑臺型式一般分為液壓滑臺和機械滑臺 液壓滑臺與機械滑臺由于采用的傳動 裝置不同 因而在性能 使用及維修等方面各有特點 目前 這兩種滑臺都得到廣 泛的應(yīng)用 根據(jù)文獻 2 18 頁表 2 4 它們的優(yōu)缺點比較如下表 2 5 所示 表 2 5 液壓滑臺與機械滑臺的優(yōu)缺點 液壓滑臺 機械滑臺 1 在相當(dāng)大的范圍內(nèi)進給量可 以無級調(diào)速 1 進給量穩(wěn)定 慢速無爬行 高速無振動 可以降低加工工 件的表面粗糙度 2 可以獲得較大的進給力 2 具有較好的抗沖擊能力 斷 續(xù)切削 鉆頭鉆通孔將要出口 時 不會因沖擊而損壞刀具 3 由于液壓驅(qū)動零件磨損小 使用壽命長 3 運行安全可靠 易發(fā)現(xiàn)故障 調(diào)整維修方便 4 工藝上要求多次進給時 通 過液壓換向閥 很容易實現(xiàn) 4 沒有液壓驅(qū)動管路泄露 噪 聲和液壓站占地的問題 5 過載保護簡單可靠 優(yōu) 點 6 由行程調(diào)速閥來控制滑臺的 快進轉(zhuǎn)工進 轉(zhuǎn)換精度 高 工作可靠 1 進給量由于載荷的變化和溫 度的影響而不夠穩(wěn)定 1 只能有級變速 變速比較麻 煩 2 液壓系統(tǒng)的漏油影響工作環(huán) 境 浪費能源 2 一般沒有可靠的過載保護 缺 點 3 調(diào)整維修比較麻煩 3 快進轉(zhuǎn)工進時 轉(zhuǎn)換位置精 度較低 經(jīng)比較 本組合機床選用液壓滑臺 雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計 14 2 3 3 選液壓滑臺的型號 每種規(guī)格的動力滑臺有其最大進給力P 進 的限制 選用時先根據(jù)確定的切削用量 計算出各主軸的軸向切削合力 P 以 P P 進 來確定動力滑臺的型號和規(guī)格 計算 出的軸向切削合力如下 9598 61 N左F272 857 6 F214 67139 628 194 9307 81 N右 318 為了方便起見 選擇大值 所以取 F 9599 N 再查看文獻 2 91頁表5 1得 F 12500 N 所以選擇液壓滑臺的型號為 1HY32 選擇的行程為 400mm 臺面 寬度 400mm 臺面長度 630mm 滑臺與滑座總高 280mm 滑座長 1070mm 快速行程速度10m min 工進速度20 650mm min 允許最大進給力 1250 2 3 4 選動力箱型號 根據(jù)各刀具主軸的切削用量 計算出切削功率 再算出總切削功率 再考慮到 多軸箱的傳動效率 計算出消耗于多軸箱上的切削功率 這是作為選擇組合機床主 傳動用動力箱型號規(guī)格的依據(jù) 計算結(jié)果如下 1 163 kw左P 1 146 kw右 查文獻 2 62 頁多軸箱所需功率按下列公式計算 2 9 多 軸 箱 切 削 空 轉(zhuǎn)P損 失 所以得出多軸箱的驅(qū)動功率如下 1 163 0 042 9 0 046 2 0 0112 1 644 kw左 多P 1 146 0 046 6 0 0115 1 434 kw右 多 為了方便起見 使兩邊的動力箱的型號一致 所以選了功率較大的作為選擇動 力箱的依據(jù) 所以根據(jù)文獻 2 114頁表5 38 得表2 6型號表內(nèi)容 表2 6 動力箱及電動機型號表 動力箱型號 電動機型號 電動機功率 KW 電動機轉(zhuǎn)速 min r 輸出軸轉(zhuǎn)速 in r 左主軸箱 1TD32A Y100L1 4 2 2kW 1430 715 右主軸箱 1TD32A Y100L1 4 2 2kW 1430 715 再根據(jù)文獻 2 116頁表5 40 可以得出動力箱與動力滑臺 主軸箱結(jié)合面的尺寸 以及動力箱輸出軸距箱底面高度 具體如下 與動力滑臺結(jié)合面的尺寸 長630mm 寬320mm 與主軸箱結(jié)合面 寬630mm 高280mm 動力箱輸出軸距箱底高度為100mm 2 3 5 選擇滑臺側(cè)底座 根據(jù)所選的機械滑臺查文獻 2 92 頁表 5 2 選擇的滑臺側(cè)底座的型號為 1CC321 其高度 寬度 長度 mH560 mB520 mL180 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2009 15 2 4 確定機床聯(lián)系尺寸 2 4 1 機床裝料高度的確定 查文獻 2 75 頁可知 裝料高度是指機床上工件的定位基準(zhǔn)面到地面的垂直距 離 本課題中 最低孔位置 主軸箱最低主軸高度 所選mh5 102 mh10 滑臺和滑座總 側(cè)底座高度 夾具底座高度 h803 604 375 中間底座高度 綜合以上因素 該組合機床裝料高度取 H 935mm 56 2 4 2 夾具輪廓尺寸的確定 夾具底座的輪廓尺寸 即長 寬 高為 450 500 375 夾具高度尺寸為夾具體高度加上夾具底座高度 定為 831mm 長度 寬度尺寸 除考慮工件本身寬度外 再加其他寬度方向上能布置下工件的定位 夾緊及其他機 構(gòu) 從總圖中查得長度尺寸為 545mm 寬度尺寸為 700mm 2 4 3 中間底座尺寸的確定 根據(jù)選定的動力箱 滑臺 側(cè)底座等標(biāo)準(zhǔn)的位置關(guān)系并考慮滑臺的前備量 通 過尺寸鏈就可以計算確定中間底座加工方向的尺寸取 800mm 確定中間底座高度方 向尺寸為 560mm 2 4 4 主軸箱輪廓尺寸的確定 主要需確定的尺寸是主軸的寬度 B 和高度 H 及最低主軸高度 主軸箱寬度 B1h 和高度 H 的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān) 查文獻 2 77 頁可按下式計 算 B b 2 2 10 1b H h 2 11 h 式中 b 工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離 mm 最邊緣主軸中心距箱外壁的距離 mm 1 h 工件在高度方向相距最遠的兩孔距離 mm 最低主軸高度 mm 其中 還與工件最低孔位置 機床裝料高度 H 935mm 滑臺滑1 mh5 102 座總高 側(cè)底座高度 滑座與側(cè)底座之間的調(diào)整墊m2803 64 片高度 等尺寸有關(guān) 對于臥式組合機床 要保證潤滑油不致從主軸h57 1h 襯套處泄漏箱外 通常推薦 140mm 本組合機床按式 81 H 0 5 10012h3h47 則求出左主軸箱輪廓尺寸為 推薦 70 100mm 取 100mm B b 2 256 2 100 456mm 1bb1b H h 100 160 5 100 360 5mm 所以 B H 500 500 右主軸箱輪廓尺寸為 推薦 70 100mm 取 150mm B b 2 90 2 150 390mm1b1b1b H h 100 160 5 150 410 5mmh 雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計 16 所以 B H 500 500 由文獻 2 136 頁表 7 2 可知 前蓋 55mm 后蓋 90mm 中間箱體寬 180mm 2 5 機床分組 a 夾具 第 20 組 夾具用以裝夾工件 實現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位 夾壓 刀具的導(dǎo)向等 夾具是主要的專用部件之一 b 多軸箱 第 70 組有多軸箱和第 71 組左多軸箱 多軸箱中有和被加工零件孔 位和數(shù)量一致的主軸 它也是主要的專用部件 它的功用是把動力箱的旋轉(zhuǎn)運動傳 給各主軸 再經(jīng)接桿傳給刀具 c 傳動裝置 第 40 組 傳動裝置包括 1TD32 型動力箱和 1HY32 型液壓滑臺 它們都是組合機床的主要通用部件 動力箱用于把電動機的動力和運動傳給多軸箱 液壓滑臺用以實現(xiàn)刀具的工作循環(huán) d 底座 第 10 組中間底座和第 11 組側(cè)底座 底座是機床的支承部件 其中 1CC32 型側(cè)底座是機床的主要通用部件 此外 組合機床還有電氣設(shè)備 第 30 組 刀具和工具 第 60 組和 61 組 液壓傳動裝置 第 50 組 潤滑裝置 第 80 組 擋鐵 第 90 組 等 液壓滑臺 的工作循環(huán) 就是通過擋鐵 液壓元件的控制實現(xiàn)的 2 6 機床生產(chǎn)率計算卡 根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量等 就可以計算機床生產(chǎn)率并編 制生產(chǎn)率計算卡 生產(chǎn)率計算卡是反映機床生產(chǎn)節(jié)拍或?qū)嶋H生產(chǎn)率和切削用量 動 作時間 生產(chǎn)綱領(lǐng)及負荷率等關(guān)系的技術(shù)文件 它是用戶驗收機床生產(chǎn)率的重要依 據(jù) 由文獻 2 51 頁的公式計算如下 a 理想生產(chǎn)率 Q 理想生產(chǎn)率 Q 單位為件 h 是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng) A 包括備品及廢品率 所 要求的機床生產(chǎn)率 2 ktA 12 當(dāng)單班生產(chǎn)時 全年生產(chǎn)時間 為 2350 小時 A 為 70000 件 則kt Q 件 小時 30257 b 實際生產(chǎn)率 1Q 實際生產(chǎn)率 單位為件 小時 指所設(shè)計的機床每小時實際可生產(chǎn)的零件數(shù) 量 2 單T601 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2009 17 13 式中 生產(chǎn)一個零件所需時間 min 可按下式計算 單T 2 裝移快 退快 進停輔切單 tvLtvLt fkff 21 14 式中 分別為刀具第 I 第 II 工作進給長度 單位為 mm 21L 分別為刀具第 I 第 II 工作進給量 單位為 mm min ffv 當(dāng)加工沉孔 止口 锪窩 倒角 光整表面時 滑臺在死擋鐵上的停停t 留時間 通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn) 5 10 轉(zhuǎn)所需的時間 單位為 min 分別為動力部件快進 快退行程長度 單位為 mm 快 退快 進 L 動力部件快速行程速度 用機械動力部件時取 5 6m min 用液壓動fkv 力部件時取 3 10m min 直線移動或回轉(zhuǎn)工作臺進行一次工位轉(zhuǎn)換時間 一般取 0 1min 移t 工件裝 卸 包括定位或撤消定位 夾緊或松開 清理基面或切屑裝 卸 及吊運工件等 時間 它取決于裝卸自動化程度 工件重量大小 裝卸是否方便及 工人的熟練程度 通常取 0 5 1 5min 左面 圖 2 1 左動力頭循環(huán) 右面 圖 2 2 右動力頭循環(huán) 雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計 18 本加工是兩面同時鉆削 右端面工進長度較長 如圖示 因此 以右端面計算 單T L 38mm 80mm min fv 取 10 轉(zhuǎn)所需的時間 即 0 02min 停t 停t501 142mm 180mm 快 進L快 退L 10m min fkv 0 1min 移t裝 卸t 108420 833單T 0 495 1 0322 1 5272min 件 小時 29 357 160 Q c 機床負荷率 機床負荷率為理想生產(chǎn)率與實際生產(chǎn)率之比 即文獻 2 52頁的公式 2 1Q 15 則 生產(chǎn)率計算卡如下表 35 7629 01 Q 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2009 19 表 2 7 生產(chǎn)率計算卡 圖號 YG001 1 1 毛坯種類 鑄件 名稱 汽缸體 毛坯重量 15kg 被加工零件 材料 HT250 硬度 212 285HBS 工序名稱 上下面鉆孔 工序號 進給量 工時 min 序號 工步名稱 被 加 工 零 件 數(shù) 量 加工直 徑 mm 加工 長度 mm 工作行 程 mm 切削速度 m min 轉(zhuǎn)速 r min mm r mm min 機 動 時 間 輔 助 時 間 共 計 1 裝卸工件 1 1 1 2 左滑臺鉆孔 快進 152 0 015 鉆 7 個 5 孔 5 15 28 12 56 800 0 1 80 0 35 鉆 2 個 6 7 孔 6 7 20 28 10 519 500 0 16 鉆 2 個 8 2 孔 8 2 15 28 12 874 500 0 16 死擋鐵停留 0 02 快退 180 0 018 3 右滑臺鉆孔 快進 142 0 014 0 014 鉆 6 個 8 7 孔 8 7 31 6 38 13 659 500 0 16 80 0 475 0 475 死擋鐵停留 0 02 0 02 快退 180 0 018 0 018 總計 1 527 單件工時 1 527 機床生產(chǎn)率 30 件 時 備注 機床負荷率 76 35 雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計 20 3 組合機床夾具設(shè)計 3 1 夾具設(shè)計的基本要求和步驟 3 1 1 夾具設(shè)計的基本要求 a 保證工件的加工精度 保證工件的加工精度是夾具設(shè)計的最基本要求 其關(guān)鍵在于 正確地確定定位 方案 夾緊方案和刀具導(dǎo)向方式 合理地設(shè)計夾具的尺寸 公差和技術(shù)要求 必要 時應(yīng)進行誤差的分析和計算 b 提高生產(chǎn)效率 減低制造成本 夾具設(shè)計的總體方案應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng) 在大批量生產(chǎn)時 應(yīng)盡量采用各種 快速 高效的結(jié)構(gòu) 自動裝置和先進的控制方法 以縮短輔助時間 提高生產(chǎn)率 在中小批量生產(chǎn)中 則要求在滿足夾具功能的前提下 盡量使夾具結(jié)構(gòu)簡單 容易 制造 以降低夾具的制造成本 c 操作方便 省力和安全 夾具的操作要盡量做到方便 省力 如有條件 盡可能采用氣動 液壓及其他 機械化夾緊裝置 以減輕工人的勞動強度 并可較好地控制夾緊力 夾具操作位置 應(yīng)符合操作工人的習(xí)慣 必要時應(yīng)有安全保護裝置 以確保使用安全 d 便于排屑 夾具的排屑是一個容易忽視的問題 如果排屑功能不好 切屑積集在夾具中 會破壞工件正確的定位 切屑帶來的大量熱量會引起夾具和工件的熱變形 影響加 工質(zhì)量 切屑的的清掃又會增加輔助時間 降低生產(chǎn)率 切屑積集嚴重時 還會損 傷刀具以致造成設(shè)備事故或工傷事故 因此 排屑問題在夾具設(shè)計時必須給予充分 的注意 在設(shè)計高效組合機床夾具時尤為重要 e 有良好的結(jié)構(gòu)工藝性 夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單 合理 便于加工 裝配 檢驗和維修 應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn) 元件和標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu) 夾具設(shè)計是一種相互關(guān)聯(lián)的工作 通常是在參閱有關(guān)資料的情況下 按加工要 求構(gòu)思出設(shè)計方案 繪制出圖樣 經(jīng)修改后確定夾具的結(jié)構(gòu) 3 1 2 夾具設(shè)計的步驟 a 設(shè)計前的準(zhǔn)備 分析產(chǎn)品零件圖及裝配圖 分析零件的作用 形狀 結(jié)構(gòu)特點 材料和技術(shù)要 求 分析零件的加工工藝規(guī)程 工藝裝備設(shè)計任務(wù)書 對任務(wù)書所提出的要求進行 可行性研究 了解所用機床的規(guī)格 性能 精度以及與夾具連接部分結(jié)構(gòu)的聯(lián)系尺 寸 了解所用刀具 量具的規(guī)格 了解零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)組織等有關(guān)問題 收 集有關(guān)設(shè)計資料 b 方案設(shè)計 在分析各種原始資料的基礎(chǔ)上 確定夾具的類型 定位設(shè)計 夾緊方式 導(dǎo)向 方案 連接方式 總體布局和夾具的結(jié)構(gòu)形式 繪制方案設(shè)計圖 進行工序精度 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2009 21 分析 對動力夾緊裝置進行夾緊力的計算 c 審核 檢查夾具的各項功能是否符合設(shè)計要求 d 總體設(shè)計 根據(jù)所定方案繪制夾具裝配圖 應(yīng)將夾具的工作原理 結(jié)構(gòu)和各種元件的裝配 關(guān)系表達清楚 用雙點劃線繪制工件外形輪廓 合理選擇材料 標(biāo)注尺寸 公差和 技術(shù)要求 e 夾具零件設(shè)計 f 夾具的裝配 調(diào)試和驗證 3 2 定位方案的確定 3 2 1 零件的工藝性分析 Y295 型柴油機汽缸體材料為 HT250 其硬度為 212 285HBS 在本工序之前 柴油機汽缸體四個主要表面已加工完畢 本道工序鉆頂面上六個 8 7 孔 深 29 鉆底面上二個 6 7 孔 深 20 二個 8 2 通孔 三個 5 孔 深 15 四個 5 通 孔 孔系對 L 面 H 面位置度為 0 30mm 被加工零件工序圖如圖 3 1 3 2 3 3 所示 圖 3 1 工序圖主視圖 雙缸柴油機汽缸體鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計 22 圖 3 2 工序圖俯視圖 圖 3 3 工序圖 K 向視圖 3 2 2 定位方案論證 箱體零件的定位方案一般有兩種 一面兩銷 和 三平面 定位方法 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2009 23 A 一面兩銷 的定位方法 它的特點是 a 可以簡便地消除工件的六個自由度 使工件獲得穩(wěn)定可靠定位 b 有同時加工零件五個表面的可能 既能高度集中工序 又有利于提高各 面上孔的位置精度 c 一面雙孔 可作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準(zhǔn) 使零件整 個工藝過程基準(zhǔn)統(tǒng)一 從而減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來的累積誤差 有利于保證零件的加 工精度 同時 使機床各個工序 工位 的許多部件實現(xiàn)通用化 有利于縮短設(shè)計 制造周期 降低成本 d 易于實現(xiàn)自動化定位 夾緊 并有利于防止切削落于定位基面上 B 三平面 定位方法 它的特點是 a 可以簡便地消除工件的六個自由度 使工件獲得穩(wěn)定可靠定位 b 有同時加工零件兩個表面的可能 能高度集中工序 被加工零件為 Y295 型柴油機汽缸體屬箱體類零件 本工序加工為雙面加工零 件 加工工序集中 精度要求高 故選用 三平面 定位方法 采用 三平面 定 位方法 能夠保證工件的位置精度要求 同時便于工件裝夾 又有利于夾具的設(shè)計 與制造 該工件采用三面定位方案 方案一 工件的 L 面 置于水平面