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軸承托腳左側(cè)面 3 孔組合鉆床設計開題報告 環(huán)偉 一 研究目的 組合機床是根據(jù)工件加工要求 以大量通用部件為基礎(chǔ) 配以少量專用部 件組成的一種高效專用機床 組合機床的設計 有以下兩種情況 其一 是根 據(jù)具體加工對象的具體情況進行專門設計 其二 隨著組合機床在我國機械行 業(yè)的廣泛使用 廣大工人總結(jié)自己生產(chǎn)和使用組合機床的經(jīng)驗 發(fā)現(xiàn)組合機床 不僅在其組成部件方面有共性 可設計成通用部件 而且一些行業(yè)的在完成一 定工藝范圍的組合機床是極其相似的 有可能設計為通用機床 這種組合機床 就不需要每次按具體加工對象進行專門設計和生產(chǎn) 而是可以設計成通用品種 組織成批生產(chǎn) 然后按被加工的零件的具體需要 配以簡單的夾具及刀具 即 可組成加工一定對象的高效率 自動化技術(shù)設備 目前由于它仍是大批量機械 產(chǎn)品實現(xiàn)高效 高質(zhì)量和經(jīng)濟生產(chǎn)的關(guān)鍵設備 因而被廣泛應用于汽車 拖拉 機 內(nèi)燃機和壓縮機等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域 在組合機床這類專用機床中 回轉(zhuǎn)式多工位組合機床和自動線占有很重要 的地位 因為這兩類機床可以把工件的很多加工工序分配到多個加工工位上并 能同時從多個方向?qū)ぜ膸讉€面進行加工 此外 還可以通過轉(zhuǎn)位夾具或通 過轉(zhuǎn)位翻轉(zhuǎn)裝置實現(xiàn)工件的五面加工或全部加工 因而具有很高的自動化程度 和工作效率 被許多工業(yè)部門所采用 組合機床的廣泛使用避免了采用并列的雙工位或設置雙線的 即對決定自 動線節(jié)拍的 工序時間最長的加工工序要通過并聯(lián)兩個相同的加工工位 如果 限制工序較多時要通過采用兩條相同的自動線來平衡自動線系統(tǒng)的加工節(jié)拍 組合機床總體設計 方案的圖紙表現(xiàn)形式為 三圖一卡設計 包括被加工零件 的工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案 表示一臺組合機床或自 動線完成的工藝內(nèi)容 加工部位尺寸 精度 表面粗糙度及技術(shù)要求 加工用 定位基準 夾壓部位及被加工零件的材料 硬度 重量和在本道程序加工前毛 坯或半成品情況的圖紙 它不能用戶提供的產(chǎn)品圖紙代替 而須在原零件圖基 礎(chǔ)上 突出本機床或自動線的加工內(nèi)容 加上必要的 說明而繪制的 它是組合機床設計的主要依據(jù) 也是制造 使用 檢驗和 調(diào)整機床的重要技術(shù)文件 零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來 加工示意圖表示被加工零件在機床上的加工過程 刀具 輔具的布置狀況以及 工件 夾具 刀具等機床各部件間的相對位置關(guān)系 機床的工作行程及工作循 環(huán)等 加工示意圖是組合機床設計的主要圖紙之一 在總設計中占據(jù)重要地位 聯(lián)系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運動關(guān)系 以檢查機床 各部件相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求 通用部件的選擇是否合適 并 為進一步開展多軸箱 夾具等專用部件 零件的設計提供依據(jù) 2 項目研究意義 1 組合機床是一項發(fā)展投資少 見效快的低成本自動化技術(shù) 它的興起 會帶動我國企業(yè)的發(fā)展 為市場經(jīng)濟帶來明顯的效益 2 組合機床的發(fā)展促進了我國工業(yè)的自動化程度的日益完善 同時帶來 技術(shù)和裝備上的革新 3 組合機床的使用能夠使生產(chǎn)過程全盤自動化 全面提高生產(chǎn)效率和產(chǎn) 品質(zhì)量 大幅度的節(jié)省了勞動力 4 組合機床上的標準零件和通用部件占全部機床零件總量的70 80 設計周期短 易于改裝和維修 5 組合機床的運行迎合了市場產(chǎn)品品種多樣化 流動性和變通性大的特 點 二 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 水平和發(fā)展趨勢 在國外 近十年來 許多汽車制造廠商都在推行并行政策 并有不少組合 機床制造廠與汽車廠密切合作應用這一方法來加速專用裝備的設計制造 例如 美國的Ingersoll和lamb 德國的grob和Ex cell o等公司都應用并行工程分別為 一些汽車廠設計制造了眾多的缸體 缸蓋和變速箱等加工自動線 取得了較好 的技術(shù)經(jīng)濟效益 借鑒國外發(fā)展機械制造業(yè)低成本自動化技術(shù)的經(jīng)驗是有益的 我國機械制 造業(yè)各企業(yè)有大量的通用設備 在發(fā)展現(xiàn)代機械自動化技術(shù)時 若以原有的設 備為主 合理調(diào)整機床布局 添加少量的數(shù)控設備 引入CAD CAM技術(shù) 充分 發(fā)揮計算機自動化管理的優(yōu)勢和人的創(chuàng)造性 共同構(gòu)成一個以人為中心 以信 息自動化為先導 樹立自主的單元化生產(chǎn)系統(tǒng) 為我國機械制造業(yè)自動化技術(shù) 發(fā)展應用提供了一條投資少 見效快 效益高 符合我國國情的機械自動化技 術(shù)發(fā)展應用新途徑 另外我國組合機床自動線技術(shù)也取得了長足進步 自動線 在加工精度 生產(chǎn)效率 利用率 柔性化和綜合自動化等方面的巨大進步 標 志著組合機床自動線技術(shù)發(fā)展達到的高水平 自動線的技術(shù)發(fā)展 刀具 控制 和其它相關(guān)技術(shù)的進步以及用戶需求變化起著重要的推動作用 綜上所述 我國組合機床的發(fā)展應用自動化技術(shù) 不但要起點高 瞄準世 界先進水準 包括國際領(lǐng)域內(nèi)已展露鋒芒的某些新技術(shù) 而且必須包括各種靈 活的低成本 見效快的自動化技術(shù) 堅持提高與普及相結(jié)合的方針 我國的機 械自動化技術(shù)發(fā)展應用才能健康地走上高速度 高質(zhì)量和高效益之路 在我國 完成無人化的工廠將恐怕不是機械制造業(yè)的主要發(fā)展模式 也不是機械自動化 技術(shù)發(fā)展應用當務之急的事 這就是中國的機械自動化技術(shù)發(fā)展之路 三 本課題的基本內(nèi)容 1 編制三圖一卡 即被加工零件工序圖 加工示意圖 機床聯(lián)系尺寸圖 生產(chǎn)率計算卡 1 加工零件工序圖 常見的一種畫法是 將一個該零件從頭到尾依先后順序分為若干道工序 每一 道工序用矩形框表示 并在該矩形框內(nèi)注明此工序的名稱與代號 所用設備 機具夾具 檢測方法和量具 兩個相鄰工序之間用流程線相連 有時為合理安 排工作進度 還在每道工序框上注明完成該工序所需時間 突出加工部位 用粗實線 1 被加工零件的形狀 主要外廓尺寸和本機床 要加工部位的尺寸 精度 表面粗糙度 形位精度等技術(shù)要求 以及對上道工 序的技術(shù)要求等 2 本工序所選定的定位基準 夾緊部位及夾緊方向 2 加工示意圖 根據(jù)生產(chǎn)率要求和工序圖的要求而擬訂的機床工藝方案 它是刀具 輔具的 布置圖 是組合機床部件設計的重要依據(jù) 是機床布局和機床性能的原始要求 也是機床試車前對刀和調(diào)整機床的技術(shù)資料 3 機床聯(lián)系尺寸圖 機床聯(lián)系尺寸圖的作用 表示機床的配置形式 總體布局 各部件的相互裝配聯(lián)系和運動關(guān)系 檢驗機床各部件相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求 通用部件的選擇是否 合適 也作為多軸箱 夾具設計的依據(jù) 組合機床是由標準的通用部件 動力箱 動力滑臺 側(cè)底座加上專用部件 多軸箱 刀 輔具系統(tǒng) 夾具 液 電 冷卻 潤滑 排屑系統(tǒng)組合而成的 圖中應完整地反映各部件的聯(lián)系尺寸 專用部件的輪廓尺寸 運動部件的極限 位置及行程尺寸 應標注通用部件的規(guī)格代號 電動機型號 功率及轉(zhuǎn)速 注 明機床部件的分組及總行程 以便后續(xù)部件的設計 4 生產(chǎn)率計算卡 根據(jù)選定的機床工作循環(huán)所要求的工作行程長度 切削用量 動力部件的快 進及工進速度等 就可以計算機床的生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計算卡 生產(chǎn)率計算 卡反映機床生產(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)及負荷等 關(guān)系的技術(shù)文件 它是用戶驗收機床生產(chǎn)效率的重要依據(jù) 2 夾具設計 3 撰寫說明書 設計方案 繪制加工零件工序圖應注意 1 加工部位用粗實線畫出 2 只表示有加工有關(guān)的尺寸跟輪廓尺寸 3 尺寸公差改成對稱公差所加工的尺寸用方框 4 加緊力的性質(zhì) 力的方向作用點 5 定位基準要表示清楚 繪制加工示意圖應注意 1 應反應機床的加工方法 加工條件 加工過程 2 根據(jù)加工部位特點和加工要求 決定刀具類型 數(shù)量 結(jié)構(gòu) 尺寸 直徑跟 長度 3 決定主軸的結(jié)構(gòu)類型 規(guī)格尺寸及外伸長度 4 標明主軸 接桿 夾具與工件之間的聯(lián)系尺寸 配合及精度 5 根據(jù)機床要求的生產(chǎn)率及刀具 材料特點等 合理確定并標注各主軸的切削 用量 參考的文獻如下 1 機械制造工藝設計簡明手冊 李益民主編 機械工業(yè)出版社出版 1994 2 機床夾具設計 哈爾濱工業(yè)大學 上海工業(yè)大學主編 上?？茖W技術(shù)出版社 出版 1983 3 機床夾具設計手冊 東北重型機械學院 洛陽工學院 一汽制造廠職工大 學編 上?？茖W技術(shù)出版社出版 1990 4 濮良貴 紀名剛 機械設計 高等教育出版社 2006 5 5 孫桓 陳作模 葛文杰 機械原理 高等教育出版社 2006 5 6 謝家瀛 組合機床簡明設計手冊 機 械 工 業(yè) 出 版 社 1994 7 機械手冊編委會 機械設計手冊 機械工業(yè)出版社 2004 8 鄭文緯 吳克堅 機械原理 第七版 高等教育出版社 1997 9 濮良貴 紀名剛 機械設計 第八版 高等教育出版社 2001 10 洪家娣 李明 黃興元 機械設計指導 江西高校出版社 2 001 11 王 先 逵 機械制造工藝學 機械工業(yè)出版社 1995 12 陳懋圻 機械制造工藝學 遼寧科學技術(shù)出版社 1984 13 任家隆 李菊麗 機械制造基礎(chǔ) 張冰蔚 2 版 高等教育出版社 2009 06 14 杜君文編著 機械制造技術(shù)裝備及設計 天津大學出版社 1998 8 15 艾興 肖詩綱 切屑用量簡明手冊 機械工業(yè)出版社 16 李慶余 孟廣耀主編 機械制造裝備設計 第 2 版機械工業(yè)出版社 2008 7 17 切削用量簡明手冊 艾興 肖詩綱主編 機械工業(yè)出版社出版 1994 18 金屬機械加工工藝人員手冊 上海科學技術(shù)出版社 1981 19 機械制造工藝學 郭宗連 秦寶榮主編 中國建材工業(yè)出版社出版 1997 金陵科技學院學士學位論文 目錄 畢 業(yè) 設 計 論 文 設計 論文 題目 軸承托腳左側(cè)面 3 孔組合鉆床設計 學生姓名 指導教師 二級學院 專 業(yè) 班 級 學 號 提交日期 年 月 日 答辯日期 年 月 日 金陵科技學院學士學位論文 目錄 II 目 錄 摘要 I Abstract II 1 緒論 1 1 1 組合機床的簡介 1 1 2 本課題國內(nèi)外研究概況 2 2 組合機床的總體設計 4 2 1 組合機床方案的制定 4 2 2 確定切削用量及選擇刀具 6 2 3 鉆孔組合機床總設計 三圖一卡 的編制 7 2 4 多軸箱的設計 16 3 夾具設計 22 3 1 機床夾具的概述 22 3 2 工件結(jié)構(gòu)特點分析 22 3 3 工件定位方案和定位元件的設計 23 3 4 夾緊方案和夾緊元件的設計 23 3 5 夾具的性能及優(yōu)點 23 3 6 夾具體的設計 24 3 7 誤差的分析與計算 24 3 8 夾具精度分析計算 25 3 9 夾具操作的簡要說明 26 4 結(jié)論 28 參考文獻 29 致 謝 30 金陵科技學院學士學位論文 摘要 軸承托腳左側(cè)面 3 孔組合鉆床設計 摘要 應用組合機床加工大批量零件 快捷高效 生產(chǎn)效率高是機械加工的發(fā)展方向 本 次畢業(yè)設計的題目是 軸承托腳專用機床設計 鉆底孔組合機床設計 在工藝制定過程 中 通過批量的進行鉆底孔的加工方案 并尋求最佳的工藝方案 借此說明了工藝在生 產(chǎn)過程中的重要性 本人的設計的主要內(nèi)容是 進行了機床總體布局設計 對機床的進 給和傳動部分進行了設計 結(jié)合實例 介紹了夾具設計方法 通過此設計 本機床完全 能滿足設計要求 與傳統(tǒng)的機床相比 本機床具有自動化程度高 生產(chǎn)率高 精度高等 優(yōu)點 關(guān)鍵詞 組合機床 鉆底孔 夾具設計 手動 金陵科技學院學士學位論文 Abstract II Abstract Application of combined high volume machining parts high efficiency high productivity is the development direction of machining The topic of this graduation design is the design of special purpose machine crankcase bottom hole drilling 3 M3 modular machine tool design Making process in the process with a mass of bottom hole drilling project and to seek the best technology solutions which illustrates the importance of process in the production process The main content of my design are the overall layout design of machine tool on the machine feed and transmission parts of the design combined with the example the fixture design the design this machine can meet the design requirements compared with traditional machine this machine has high automation high productivity advantages higher precision Key words combination machine drill hole fixture design manual 金陵科技學院學士學位論文 1 緒論 1 1 緒論 1 1 組合機床的簡介 組合機床是以通用部件為基礎(chǔ) 根據(jù)特定的形狀和工件的加工工藝及夾具設計 獨特 組成的半自動或自動機床 組合機床一般采用多軸 多刀 多進程 多或多級處理 生產(chǎn)效率幾倍比普通 機床高幾倍 由于通用部件已經(jīng)標準化和系列化 可根據(jù)需要靈活配置 能縮短設計 和制造周期 因此 組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點 已廣泛應用于大批量 大 批量生產(chǎn) 并可用于組成自動生產(chǎn)線 組合機床一般用于加工箱體零件或特殊形狀的 工件的加工 一般不旋轉(zhuǎn) 相 對進給運動的刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具和工件 來實現(xiàn)鉆孔 擴孔 鉆孔 擴孔 鉆孔 銑削平面 內(nèi) 外螺紋切削加工圓等 夾緊工件的加工頭旋轉(zhuǎn)組合機床 由刀具作進 給運動 也可達到一定的旋轉(zhuǎn)部件 如飛輪 汽車后橋等 的循環(huán)和過程 在第二十世紀 70 年代 隨著可轉(zhuǎn)位刀具 刀具的發(fā)展密度 孔尺寸自動檢測和自 動刀具補償技術(shù) 提高組合機床的加工精度 高達 0 05 毫米和 1000 毫米的銑削平面 表面粗糙度可達 2 5 0 33 微米低 鏜孔精度可以達到 IT7 3 孔距精度可達 o 03 o 02 微型計 專用機床是隨著汽車產(chǎn)業(yè)的興起發(fā)展 在專用機床的某些部分重復使 用 并逐漸發(fā)展成一個通用部件 導致在一個組合機床 組合機床是最早的 1911 在美 國 為汽車零部件加工 在每臺機器的開始 本廠有他們的標準通用部件 為了提高 互換性通用不同配件廠 方便了用戶的使用和維修 1953 美國福特汽車公司和通用汽 車公司和美國機械廠協(xié)商 確定組合機床通用部件標準化的原則 嚴格的規(guī)定尺寸的 組件之間的接觸 但部分結(jié)構(gòu)未指定 組合機床的設計 基本上有兩種方式 一 目 前是根據(jù)處理對象的特點專門設計的 這是最常見的做法 其次 在組合機床廣泛用 于機械行業(yè)在我國 大多數(shù)的工人和技術(shù)人員總結(jié)生產(chǎn)和使用組合機床的經(jīng)驗 發(fā)現(xiàn) 不在其組件共同組合機 可設計成通用的部件 和一些行業(yè)是一個組合機床的加工范 圍完成極為相似 它是可能的設計的 通用機床 機床被稱為 專業(yè)的組合機床 本 機不根據(jù)具體的處理對象都需要特殊的設計和生產(chǎn) 可設計為多功能 組織大批量生 產(chǎn) 然后根據(jù)加工零件的具體需要 夾具和簡單的切割工具 可以由一個特定的對象 金陵科技學院學士學位論文 1 緒論 2 的高效加工設備 通用部件按功能可分為動力元件 支撐部分 傳輸部分 控制部分和附件五 動 力裝置是用于組合機床主運動和進給運動的部件 主電源箱 切削頭和動力滑臺 支撐組件用于安裝動力滑臺進給機構(gòu) 一頭或夾具切割 側(cè)基 中間底座 支架 可調(diào)支架 立柱和立柱底座等 傳動部分可用于運輸或主軸箱的加工站組成 主要分度回轉(zhuǎn)臺 環(huán)形分度回轉(zhuǎn)臺 鼓和往復工作臺等 控制單元用以控制機床的自動循環(huán)組成 液壓站 電氣柜和控制表 附件有潤滑 裝置 冷卻裝置和排屑裝置等 為了使組合機床能被用在小批量生產(chǎn)中 常常需要應用成組技術(shù) 集中在一臺組 合機床類似零件的結(jié)構(gòu)和工藝 以提高機床的利用率 本機有兩種常見的 但主軸箱 組合機床和機床刀架 組合機床未來的發(fā)展將更加調(diào)速電動機和滾珠絲杠驅(qū)動 簡化了結(jié)構(gòu) 縮短生產(chǎn) 周期時間 采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱 夾具自動更換系統(tǒng) 以提高工藝可調(diào)性 柔 性制造系統(tǒng)和成 1 2 本課題國內(nèi)外研究概況 在過去的 20 年中 組合機床自動線的技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進步 在精密加工 自動線的生產(chǎn)效率 巨大的進步速度 靈活和綜合自動化 是組合機床自動線技術(shù)的 發(fā)展達到了很高的水平 自動控制技術(shù)的發(fā)展 線切割機 及其他相關(guān)技術(shù) 尤其是 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展對自動線的結(jié)構(gòu)變化和靈活性起著決定性的作用 隨著市場需求的變 化 靈活的將越來越成為在設備選擇的重要因素 因此 組合機床自動線將面臨激烈 的競爭 包括高速加工中心的柔性制造系統(tǒng) 組合機床是一種專用的高自動化的技術(shù)和設備 目前 它仍然是一個大量的關(guān)鍵 設備和機械產(chǎn)品實現(xiàn)高效 高質(zhì)量和經(jīng)濟生產(chǎn) 因此被廣泛用于汽車 拖拉機 柴油 發(fā)動機和壓縮機等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域 其中 特別是汽車工業(yè) 是組合機床的最大用 戶 如德國的大眾汽車廠在該發(fā)動機廠在機械行業(yè)中 大量生產(chǎn) 大量使用的設備是 組合機床 因此 組合機床與自動化水平的技術(shù)性能 工業(yè)部門的生產(chǎn)效率的結(jié)構(gòu) 產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的決定在很大程度上 決定了其產(chǎn)品的競爭力在很大程度 金陵科技學院學士學位論文 1 緒論 3 上 現(xiàn)代組合機床和自動線作為機電一體化產(chǎn)品 它是綜合反映驅(qū)動 控制 測量 監(jiān)測 工具和機械組件技術(shù) 在過去的 20 年中 這些技術(shù)已經(jīng)取得了長足的進步 在 組合機床的汽車和內(nèi)燃機行業(yè)的主要用戶同樣也有很大的變化 產(chǎn)品生命周期縮短 增加品種和質(zhì)量改進 這些因素的發(fā)展 促進和刺激組合機床 組合機床是高效專用機床由大量的通用部件和少量的專用部件組成和工藝 通用 機床和專用機床的發(fā)展 由于機械加工的組合是高度集中的 也可完成一個或幾個一 機不同的過程 所以為了適應生產(chǎn)產(chǎn)量 要求精度高 克服了通用機結(jié)構(gòu)復雜 勞動 強度大 生產(chǎn)效率低 難以保證精度的缺點 專用設備通用性差 不適應現(xiàn)代科技的 迅速發(fā)展 往往更新的要求 因此 組合機床和自動線已被廣泛應用于汽車 柴油機 電機 儀表 軍工產(chǎn)品的生產(chǎn) 并顯示出巨大的優(yōu)越性 金陵科技學院學士學位論文 2 組合機床的總體設計 4 2 組合機床的總體設計 2 1 組合機床方案的制定 2 1 1 制定工藝方案 加工技術(shù)將確定組合機床的加工質(zhì)量 生產(chǎn)率 夾具的總體布局和結(jié)構(gòu) 因此 在計劃的過程中 我們必須要被加工零件的分析 和現(xiàn)場的形狀 尺寸 材料 硬度 剛度的深入了解 表面粗糙度的加工精度 加工零件的結(jié)構(gòu)特點 和定位 夾緊方法 過程 和切割工具 生產(chǎn)力的場景 環(huán)境和條件等 與國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)資料的收集 制定合理的工藝 根據(jù)被加工零件 軸承托腳 的零件圖 圖 2 1 加工過程 3 螺紋底孔 1 加工孔的主要技術(shù)要求 3 個螺紋孔 M6 底孔直徑均為 5mm 孔的位置度公差為 0 05mm 工件材料為 HT200 HB170 241HBS 要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為 考慮廢品及備品率 年產(chǎn)量 5 萬件 單班制生產(chǎn) 2 工藝分析 加工該孔時 孔的位置度公差為 0 05mm 根據(jù)組合機床和精密加工方案的過程 可以用如下 一次性加工孔 直徑為 5mm 3 定位基準及夾緊點的選擇 部分被加工孔的表面上 上面的三自由度和三個自由度的右端極限的限制 位于 中間的孔通過螺釘夾有很好的作用 為保證加工精度 提高生產(chǎn)效率和降低勞動量 工件是批量生產(chǎn) 所以在設計 手動夾緊 2 1 2 確定組合機床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 1 被加工零件的加工精度 被加工零件的過程來完成組合機床加工精度應保證 是制造機器的主要依據(jù) 較 高的軸承托腳鉆孔的精度要求 可用于鉆孔組合機床 為了機 ra1 3um 孔的表面粗糙 金陵科技學院學士學位論文 2 組合機床的總體設計 5 度 改善原機的制造精度和工件的定位精度和減少夾緊變形的對策研究 因此 該機 通常采用的尾部安裝的齒輪傳動裝置 進給使用液壓系統(tǒng) 被加工零件圖如圖 2 1 所 示 圖 2 1 軸承托腳 2 被加工零件的特點 這主要是指結(jié)構(gòu)形狀的材料 零件加工工件硬度工件剛度 定位基準特征 他們 有重要影響的機床工藝方案系統(tǒng) 這個盒子是 HT200 材料 硬度 HB100 5mm 孔直徑 多孔同步處理 部分的剛度是足夠的 少力 振動 和工件變形的影響可以忽略不計 的加熱 在一般情況下 孔的中心線與定位基準平面平行和由一個或多個表面處理身體應 橫機 該機適用于加工定位面水平和加工孔和垂直參考平面 但不適合加工安裝不方 便或高細長件 一個單一的加工機適用于大箱 和中小型零件則多采用多處理機 這些組件的加工特點的中心線與定位基準面是垂直的 和定位基準水平 工件較 小 孔隙分布密集 多軸箱體積較大 選擇臥式鉆床 3 零件的生產(chǎn)批量 生產(chǎn)批次的部分是由單工位定 在多工位的一個重要因素 在自動線或組合機床 設計的小批量生產(chǎn)的特點 根據(jù) 50000 件的年生產(chǎn)能力的生產(chǎn)程序設計的要求 從工 件的形狀和輪廓尺寸 以減少處理時間 采用多軸 以減少機床數(shù)量 過程在一臺機 金陵科技學院學士學位論文 2 組合機床的總體設計 6 器上完成 為了提高利用率 4 機床使用條件 根據(jù)車間布局 組合機床的使用選擇合適的組合機床工藝連接 技術(shù)能力和自然 條件和要求 基于上述 軸承托腳的結(jié)構(gòu)特點 加工零件 尺寸精度 表面粗糙度和技術(shù)要求 定位 夾緊方法 過程 和機床的總體布局和技術(shù)性能等的影響因素 最終決定設計 四軸頭多工位同步鉆床 2 2 確定切削用量及選擇刀具 2 2 1 確定工序間余量 為使加工過程順利進行并穩(wěn)定的保證加工精度 必須合理地確定工序余量 生產(chǎn) 中常用查表給出的組合機床對孔加工的工序余量 以消除轉(zhuǎn) 定位誤差的影響 5mm 的孔在鉆孔時 直徑上工序間余量均為 0 2mm 2 2 2 選擇切削用量 技術(shù)含量決定完成機器的組合 你可以選擇切削參數(shù) 因為在大多數(shù)情況下 多 軸聯(lián)動加工機床的設計組合 切削參數(shù) 根據(jù)經(jīng)驗 30 低于普通機床的加工單 多軸 主軸箱的所有工具都有一個進料系統(tǒng) 通常作為一個標準的電力幻燈片 工作 每分 鐘進給量的所有工具的相同 等于每分鐘的動力滑臺的進給 毫米 分鐘 適用于一般 的工具 因此 同一主軸箱上的刀具主軸可設計成同轉(zhuǎn)速和同的每轉(zhuǎn) 進給量 mm r 與其適應 以滿足直徑的加需要 即 2 112 inffnfv 式中 各主軸轉(zhuǎn)速 r min 各主軸進給量 mm r 12 iff 動力滑臺每分鐘進給量 mm min vf 由于軸承托腳鉆孔的加工精度 工件材料 工作條件 技術(shù)要求等 按照經(jīng)濟地 選擇滿足加工要求的原則 采用查表的方法查得 孔鉆頭直徑 D 5mm 進給量 f 0 18mm r 切削速度 v 18m min 2 2 3 確定切削力 切削扭矩 切削功率 根據(jù)選定的切削用量 主要指切削速度 v 及進給量 f 確定切削力 作為選擇動力 金陵科技學院學士學位論文 2 組合機床的總體設計 7 部件 滑臺 確定切削扭矩 用以確定主軸及其它傳動件 齒輪 傳動軸等 的尺寸 確定切削功率 用以選擇主傳動電動 一般指動力箱 功率 通過查表計算如下 切削力 23 2 2FD8 0f6 HB 23 5 2 0 2378 5N 切削扭矩 10 2 3T9 18 0f6 10 5 2 0 9979N mm 切削功率 2 4P 974vD 9979 18 9740 3 5 5 0 43kw 式中 HB 布氏硬度 F 切削力 N D 鉆頭直徑 mm f 每轉(zhuǎn)進給量 mm r T 切削扭矩 N mm V 切削速度 m min P 切削功率 kw 2 2 4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 在軸承托腳的布氏硬度 HB100 孔徑 d 高速鋼鉆頭為 5mm 的刀具材料 W18Cr4V 為了使工作可靠 結(jié)構(gòu)簡單 加工簡單 5mm 的麻花鉆的選擇標準 孔加工刀具長度應確保在工具和導套的末端之間的螺旋槽加工結(jié)束 30 50mm 范圍 以排出切屑與刀具磨損已調(diào)整了一定量 2 3 鉆孔組合機床總設計 三圖一卡 的編制 總體設計方案的圖紙表達形式 三圖一卡 設計 其內(nèi)容包括 繪制被加工零件工序圖 加工示意圖 機床聯(lián)系尺寸圖 編制生產(chǎn)率卡 2 3 1 被加工零件工序圖 1 通過處理流程圖的作用及內(nèi)容 零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案加工 稱為組合機床的工藝內(nèi)容完整 尺寸 金陵科技學院學士學位論文 2 組合機床的總體設計 8 加工零件的精度 表面粗糙度和技術(shù)要求 定位基準 加工零件和材料零件的夾具加 工圖紙 硬度 它是基于原來的繪圖 突出本機床的加工內(nèi)容 再加上畫出必要的說 明 主要是基于組合機床的設計 制造 使用 也是重要的技術(shù)文件 檢查和機床的 調(diào)整 軸承托腳孔組合機床是加工零件的過程如圖 2 2 所示 地圖的主要內(nèi)容 1 被加工零件的形狀 主要尺寸和機加工零件的尺寸 精度 表面粗糙度 形 狀和位置精度等技術(shù)要求 以及工作程序和技術(shù)要求 2 定位基準選擇定位夾緊 夾緊方向的過程 3 加工零件的名稱 數(shù)量 材料 硬度和加工件與津貼 2 繪制加工零件的工序圖的注意 1 為了使被加工零件工序圖是明確的 必須通過處理這臺機器的內(nèi)容 繪制時 要按一定比例 選擇足夠的視圖和剖面看 優(yōu)秀的處理站點 用粗實線 和零件和機 床的輪廓 重行標記的夾具設計 如在參考 2 2 位置 機械夾緊位置和方向 輔助支 持由符號部規(guī)定 細實線 表清楚 所有的程序來確保尺寸 角度等 應使用尺寸的 數(shù)值表示 圖 2 2 軸承托腳工序圖 2 加工部位的位置尺寸應由定位基準注起 為了便于加工和檢驗 有時為選定的定 金陵科技學院學士學位論文 2 組合機床的總體設計 9 位基準與設計基準不重合 應處理網(wǎng)站的轉(zhuǎn)換位置精度要求 2 3 2 加工示意圖 1 加工示意圖的作用和內(nèi)容 2 和定位基準加工零件的注射位置大小 為了便于加工和檢驗 有時為選定的定位 基準與設計基準不重合 應處理網(wǎng)站的轉(zhuǎn)換位置精度要求 與加工示意含量的作用 圖式加工是反映在拉深零件加工工藝方案 表示被加工零件在機床 刀具和工件 夾具 布局之間的相對位置的刀具 機床的工作行程和工作周期 是工具 夾具 主 軸箱 主要對功率器件依據(jù)電氣和液壓系統(tǒng)的設計 是整個機床布局原來的需求 重 要文件也是必要的調(diào)整工具 圖 2 3 是軸承托腳孔加工示意圖 圖 2 3 加工示意圖 在圖上應標注的內(nèi)容 1 機床的加工方法 切削用量 工作循環(huán)和工作行程 2 工件 夾具 刀具及多軸箱端面之間的距離等 3 主軸的結(jié)構(gòu)類型 尺寸及外伸長度 刀具類型 數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸 接桿 導 向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸 刀具與導向置的配合 刀具 接桿 主軸之間的連接方式 刀具 應按加工終了位置繪制 2 繪制加工示意圖之前的有關(guān)計算 1 刀具的選擇 金陵科技學院學士學位論文 2 組合機床的總體設計 10 刀具選擇考慮加工尺寸精度 表面粗糙度 切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素 刀 具的選擇前已述及 此處就不在追述了 2 導向套的選擇 在組合機床主軸孔加工 除了使用剛性方案 工件的尺寸 位置精度主要取決于 夾具指南 所以正確的選擇式導向裝置 合理確定規(guī)模 精度 是組合機床設計的重 要內(nèi)容 也是解決必須處理內(nèi)容繪制示意圖 1 選擇導向類型 根據(jù)刀具導向部分直徑和刀具導向的線速度 v 18m min 選 擇固定式導向 2 導向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導向裝置 固定導向裝置的標準尺寸如下表 表 2 1 固定導向裝置的標準尺 d d1 D D1 D2 l l1 l2 l3 l4 L5 5 5 22 30 34 150 40 5 12 17 43 固定裝置的配合如下表 表 2 2 固定裝置的配合 導向 類別 工藝 方法 D D D1 刀具導向 部分外徑 固定 導向 鉆孔 G7 或 F8 H7 g3 H7 n3 g3 固定導向裝置的布置如圖 2 4 所示 金陵科技學院學士學位論文 2 組合機床的總體設計 11 圖 2 4 固定導向裝置的布置 3 初定主軸類型 尺寸 外伸長度 因為軸的材料為 40Cr 剪切彈性模量 G 81 0GPa 剛性主軸取 1 4 0 m 所以 B 取 2 313 根據(jù)剛性條件計算主軸的直徑為 d B 2 59 4T 式中 d 軸直徑 mm 24 35 T 軸所承受的轉(zhuǎn)矩 N mm B 系數(shù) 本設計中主軸直徑 d 25mm 主軸外伸長度為 L 115mm D 為 40 28 1d 4 選擇刀具接桿 由以上可知 多軸箱各主軸的外伸長度為一定值 而刀具的長度也是一定值 因 此 為保證多軸箱上各刀具能同時到達加工終了位置 就需要在主軸與刀具之間設置 可調(diào)環(huán)節(jié) 這個可調(diào)節(jié)在組合機床上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的 連接桿如圖 2 5 所示 圖 2 5 可調(diào)連接桿 連接桿上的尺寸 d 與主軸外伸長度的內(nèi)孔 D 配合 因此 根據(jù)接桿直徑 d 選擇刀 具接桿參數(shù)如表 2 3 所示 表 2 3 可調(diào)接桿的尺寸 d D1 h3 d2 d3 L l1 l2 l3 螺母 厚度 28 Tr28 2 莫氏 1 號 12 031 33 55 51 42 50 12 金陵科技學院學士學位論文 2 組合機床的總體設計 12 5 確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 從加工結(jié)束主軸箱的端到端的所有鏈接的大小來確定的表面之間的最小距離 加 工示意圖連接尺寸如圖 2 3 所示 面對的工件端面最重要的連接尺寸 多軸箱的大小 321mm 它等于刀具懸伸長度 螺母的厚度 主軸伸出長度和連桿長度 可調(diào) 和減 去加工 孔的深度和切出值 3 工作進給長度的確定 如圖 2 3 工作進給長度 應等于工件加工部位長度 L 與刀具切入長度 和切出長工L 1L 度 之和 切入長應 應根據(jù)工件端面誤差情況在 5 10mm 之間選擇 誤差大時取2L1 大值 因此取 8mm 切出長度 1 3d 3 8 x5 7 12mm 所以12 13 8 12 12 32mm 工 7 快進長度的確定 考慮實際加工情況 在未加工之前 保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間 也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導套內(nèi)而不影響工件裝卸 這里取快 速退回行程為 120mm 快退長度等于快速引進與工作工進之和 因此快進長度 120 45 75mm 圖 2 3 工作進給長度 2 3 3 機床聯(lián)系尺寸圖 金陵科技學院學士學位論文 2 組合機床的總體設計 13 圖 2 7 機床聯(lián)系尺寸圖 1 聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容 在一般情況下 組合機床是由通用部件標準 動力箱 動力滑臺 柱 柱腳及特殊 部件的裝配 聯(lián)系尺寸圖是用來表示機床運動部件相互組裝 在該系統(tǒng)中 相對位置和尺寸的機器部件接觸測試是否滿足要求 通用部件的選擇是 適當?shù)?并對主軸箱設計的進一步發(fā)展提供基礎(chǔ) 夾具等專用部件 零件 聯(lián)系尺寸 圖也可以被視為一個簡化的設備布局 它代表了機床的結(jié)構(gòu)類型和總體布局 如圖 2 7 所示 機床聯(lián)系尺寸圖包括機床的布局 主要接觸尺寸電機尺寸 規(guī)格 通 用組件和電機的主要參數(shù)的動態(tài)組件 工件和各部分之間的特殊部位 外形尺寸 2 選用動力部件 選用動力部件主要選擇型號 規(guī)格合適的動力滑臺 動力箱 1 滑臺的選用 通常 根據(jù)滑臺的驅(qū)動方式 所需進給力 進給速度 最大 行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺 1 驅(qū)動形式的確定 根據(jù)對液壓滑臺和機械滑臺的性能特點比較 并結(jié)合具 金陵科技學院學士學位論文 2 組合機床的總體設計 14 體的加工要求 使用條件選擇 HY 系列液壓滑臺 2 確定軸向進給力 滑臺所需的進給力 4 2378 5 955N進Fi 式中 各主軸加工時所產(chǎn)生的軸向力i 由于滑臺工作時 除了克服各主軸的軸的向力外 還要克服滑臺移動時所產(chǎn)生的 摩擦力 因而選擇滑臺的最大進給力應大于 9 55KN 進 3 確定進給速度 液壓滑臺的工作進給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無級調(diào)速 對液 壓滑臺確定切削用量時所規(guī)定的工作進給速度應大于滑臺最小工作進給速度的 0 5 1 倍 液壓進給系統(tǒng)中采用應力繼電器時 實際進給速度應更大一些 本系統(tǒng)中進給速度 n f 18mm min 所以選擇 1HY32 A 液壓滑臺 工作進給速度范圍vf 20 350mm min 快速速度 10m min 4 確定滑臺行程 滑臺的行程除保證足夠的工作行程外 還應留有前備量和 后備量 前備量的作用是動力部件有一定的向前移動的余地 以彌補機床的制造誤差 以及刀具磨損后能向前調(diào)整 本系統(tǒng)前備量為 20mm 后備量的作用是使動力部件有一 定的向后移動的余地 為方便裝卸刀具 這里取 80mm 所以滑臺總行程應大于工作行程 前備量 后備量之和 即 行程 L 120 20 80 220mm 取 L 330mm 綜合上述條件 確定液壓動力 滑臺型號 1HY32 A 以及相配套的滑臺底座 1CC321 型 2 由下式確定動力箱的選用 動力箱主要依據(jù)多軸所需的電動機功率來選用 在多軸箱沒有設計之前 可算主P 2 3主 切P 3 0 43 0 8 3 225KW 式中 多軸箱傳動效率 加工黑色金屬時 0 8 0 9 有色金屬時 0 7 0 8 本系統(tǒng)加工 HT200 取 0 8 動力箱的電動機功率應大于計算功率 并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇 因此 選用電動機型號為 Y132M1 3 的 1TD32I 型動力箱 動力箱輸出軸至箱底面高度為 180mm 主要技術(shù)參數(shù)如下表 表 2 4 電機型號及參數(shù) 主電機傳動型號 轉(zhuǎn)速范圍 r min 主電機功率 配套主軸部件型號 金陵科技學院學士學位論文 2 組合機床的總體設計 15 電機轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速 kw D50 Y132M1 3 930 470 4 1HY32 A 1CC321 1CD321 3 配套支承部件的選用 立柱底座 1CD322 4 確定裝料高度 裝料高度指工件安裝基面至機床底面的垂直距離 在現(xiàn)階段設計組合機床時 裝 料高度可視具體情況在 H 580 1030mm 之間選取 本系統(tǒng)取裝料高度為 800mm 5 中間底座輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足滑臺在其上面聯(lián)接安裝的需要 又考慮到與立柱底座 相連接 因此 中間底座采用側(cè)底座 1CD321 3 確定多軸箱輪廓尺寸 本機床配置的多軸箱總厚度為 340mm 寬度和高度按標準尺寸中選取 計算時 多 軸箱的寬度 B 和高度 H 可確定為 B 320 H 250 根據(jù)上述計算值 按主軸箱輪廓尺寸系列標準 最后確定主軸箱輪廓尺寸 B H 320 250mm 2 3 4 生產(chǎn)率計算卡 生產(chǎn)率計算卡是反映所設計機床的工作循環(huán)過程 動作時間 切削用量 生產(chǎn)率 負荷率等技術(shù)文件 通過生產(chǎn)率計算卡 可以分析擬定的方案是否滿足用戶對生產(chǎn)率 及負荷率的要求 計算如下 切削時間 T 切 L vf t 停 2 7 45 74 7 10 415 0 325 min 式中 T 切 機加工時間 min L 工進行程長度 mm vf 刀具進給量 mm min t 停 死擋鐵停留時間 一般為在動力部件進給停止狀態(tài)下 刀具 旋轉(zhuǎn) 5 10 r 所需要時間 這里取 10r 輔助時間 T 輔 t 移 t 裝 2 8fkvL43 75 120 1000 0 13 2 金陵科技學院學士學位論文 2 組合機床的總體設計 16 2 325min 式中 L 3 L 4 分別為動力部件快進 快退長度 mm vfk 快速移動速度 mm min t 移 工作臺移動時間 min 一般為 0 05 0 13min 取 0 13 min t 裝 裝卸工件時間 min 一般為 0 5 1 5min 本例取 2min 機床生產(chǎn)率 Q1 30 T 單 2 9 30 T 切 T 輔 30 0 325 3 295 15 3 件 h 機床負荷率按下式計算 Q Q 1 100 2 10 A Q1tk 100 20000 15 3 1950 100 37 04 式中 Q 機床的理想生產(chǎn)率 件 h A 年生產(chǎn)綱領(lǐng) 件 tk 年工作時間 單班制工作時間 tk 1950h 表 2 5 生產(chǎn)率計算卡 2 4 多軸箱的設計 2 4 1 繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖 多軸箱設計原始依據(jù)圖是根據(jù) 三圖一卡 繪制的如圖 2 8 所示 金陵科技學院學士學位論文 2 組合機床的總體設計 17 圖 2 8 鉆孔組合機床多軸箱 圖中多軸箱的兩定位銷孔中心連線為橫坐標 工件加工孔對稱 選擇箱體中垂線 為縱坐標 在建立的坐標系中標注輪廓尺寸及動力箱驅(qū)動軸的相對位置尺寸 主軸部 為逆時針旋轉(zhuǎn) 面對主軸看 主軸的工序內(nèi)容 切削用量及主軸尺寸及動力部件的型號和性能參數(shù)如表 2 3 所 示 表 2 3 主軸外尺寸及切削用量 主軸外伸尺寸 切削用量 軸號 D d L 工序 內(nèi)容 N r min V m min f mm r Vf mm min 1 2 3 4 40 28 115 鉆 5 415 18 0 18 74 7 注 1 被加工零件編號及名稱 箱體材料 HT200 JB297 32 硬度 HB170 241 前 后 側(cè)蓋等材料為 HT150 2 動力部件型號 1TD32I 動力箱 電動機型號 Y112M 3 功率 P 2 2kw 2 4 2 齒輪模數(shù)選擇 本組合機床主要用于鉆孔 因此采用滾珠軸承主軸 齒輪模數(shù) m 可按下式估算 m 30 32 32 2 1 2 113 ZNP3 4159 2 式中 m 估算齒輪模數(shù) P 齒輪所傳遞的功率 kw 金陵科技學院學士學位論文 2 組合機床的總體設計 18 Z 對嚙合齒中的小齒輪數(shù) N 小齒輪的轉(zhuǎn)速 r min 多軸箱輸入齒輪模數(shù)取 m 2 5 2 4 3 多軸箱的傳動設計 1 根據(jù)原始依據(jù)圖 圖 2 8 畫出驅(qū)動軸 主軸坐標位置 如下表 表 2 7 驅(qū)動軸 主軸坐標值 坐標 銷 O1 驅(qū)動軸 O 主軸 1 主軸 2 主軸 3 主軸 4 X 175 0 37 37 37 37 Y 0 83 5 103 5 59 5 59 5 103 5 2 確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù) 圖 2 9 齒輪的最小壁厚 1 最小齒數(shù)的確定 為保證齒輪齒根強度 根據(jù) 組合機床簡明設計手冊 可知 驅(qū)動軸齒數(shù)要在 21 24 之間 2 傳動軸 2 為主軸 1 2 3 4 都各自在同一同心圓上 多軸箱的齒輪模數(shù)按驅(qū)動軸齒輪估算 2 5 30 2Pmzn 金陵科技學院學士學位論文 2 組合機床的總體設計 19 多軸箱輸入齒輪模數(shù)取 m 2 5 主軸 1 2 3 4 要求的轉(zhuǎn)速一致且較高 所以采 用降速傳動 主軸齒數(shù)選取 Z 21 傳動齒輪采用 z 22 齒的齒輪 變位系數(shù) 0 18x 傳動軸的轉(zhuǎn)速為 2 15735 minr 由于前面選取了主軸直徑為 40 顯然傳動軸直徑都選取 40 這樣為了減少傳動軸 種類和設計題目需要由于傳動軸轉(zhuǎn)速是 則驅(qū)動軸至傳動軸的傳動比為 i 2 131735i 所以選擇兩級傳動 且傳動比分配為 一級為 1 0 1 0 二級為 1 4 1 0 驅(qū)動軸的直徑為 40mm 由 組合機床簡明設計手冊 查得知 t 33 3mm 當 m 3 時 驅(qū)動軸上的齒數(shù)為 Zmin 2 17303 2 1 5 2 1 25 8dmt 去驅(qū)動齒輪齒數(shù) Z 24 通用的齒輪有三種 即傳動齒輪 動力箱齒輪和電機齒輪 材料均為 45 鋼 熱處 理為齒部高頻淬火 G54 本機床齒輪的選用按照下表選用 表 2 8 齒輪種類及參數(shù) 齒輪種類 寬度 mm 齒 數(shù) 模數(shù) mm 孔徑 mm 驅(qū)動軸齒輪 24 32 17 50 連續(xù) 17 70 2 2 5 3 2 2 5 3 4 15 20 30 35 40 25 30 35 40 50 傳動軸齒輪 44 B 型 21 24 3 25 30 35 40 50 輸出軸齒輪 32 21 24 3 18 22 28 32 33 計算各主軸轉(zhuǎn)速 使各主軸轉(zhuǎn)速的相對轉(zhuǎn)速損失在 5 以內(nèi) 由公式 V 知 140Dn n1 n2 n3 n4 18x1000 3 5 5 415r min 2 18 2 4 4 繪制傳動系統(tǒng)圖 傳動系統(tǒng)圖是表示傳動關(guān)系是示意圖 即用以確定的傳動軸將驅(qū)動軸和各主軸連 接起來 繪制在多軸箱輪廓內(nèi)的傳動示意圖 如圖 2 10 所示 金陵科技學院學士學位論文 2 組合機床的總體設計 20 圖 2 10 鉆孔多軸箱傳動系統(tǒng)圖 圖中傳動軸齒輪和驅(qū)動軸齒輪為第 排 在圖中標出齒輪的齒數(shù) 模數(shù) 變位系 數(shù) 以校核驅(qū)動軸是否正確 另外 應檢查同排的非嚙合齒輪是否齒頂干涉 還畫出 主軸直徑和軸套直徑 以避免齒輪和相鄰的主軸軸套相碰 2 4 5 傳動零件的校核 1 驗算傳動軸的直徑 校核傳動軸以承受的總扭矩最大傳動軸 5 由它驅(qū)動的有主軸 1 2 3 4 主軸扭矩 T 1 T2 T3 T4 9979N mm 油泵軸的扭矩 查得 R12 1A 油泵的最高壓力為 0 3MPa 排量為 5 88ml r 假設在 理想無泄漏狀態(tài) 即 P q T 式中 P 油泵的壓力 N q 油泵的排量 m3 s 金陵科技學院學士學位論文 2 組合機床的總體設計 21 T 輸入扭矩 N m 輸入角速度 rad s 單位換算 P 0 3MPa 0 3 103Pa n 550r min 9 17r s 2 19 q 5 88 9 17 53 92ml r 53 92 10 3m3 s 2 20 2 n 30 2 3 5 550 30 2 21 57 57rad s 代入公式 P q T 2 22 53 92 10 3 0 3 103 57 57T3 解得 T 3 281N mm T5 T1 i5 1 T2 i5 2 T3 i5 3 T4 i5 4 T3 i5 3 2 23 4 9979 0 95 281 0 337 44093 03N mm 根據(jù) d B 2 313 33 3mm 35mm446 093 因此傳動軸 4 是符合要求的 金陵科技學院學士學位論文 3 夾具設計 22 3 夾具設計 機床夾具設計在組合機床設計中占有重要的地位 它的好壞將直接影響工件加工 表面的位置精度 本夾具主要是用來鉆沿 74圓周方向性 3 等分平均分 3 個 M6 螺紋底孔孔 整 個需要加工的孔的位置尺寸用機床和夾具就能直接保證 因此 在本道工序加工時 主要應考慮如何保證垂直度要求的前題下 提高勞動生產(chǎn)率 降低勞動強度 為了很 好利用工廠實際設備和提高生產(chǎn)率 設計專用夾具進行加工 3 1 機床夾具的概述 3 1 1 機床夾具的組成 1 定位元件和定位裝置 用于確定工件正確位置的元件或裝置 如 V 形塊 定位 銷 凡是夾具都有定位元件 它是實現(xiàn)夾具基本功能的元件 2 夾緊元件和夾緊裝置 用于固定工件以獲得的正確位置的元件或裝置 工件在 夾具定位之后引進加工之前必須將工件夾緊 使其在加工時在切削力的作用下不離開 已獲得的定位 有時同一個元件既能定位 也具有夾緊的雙重功效 3 導向元件 確定刀具的位置并引導刀具的元件 它也可以供鉆鏜類夾具在機床 上安裝時做基準找正用 4 夾具體 夾具體也稱為夾具本體 用于將各種元件 裝置連于一體 并通過它 將整個夾具安裝在機床上 一般采用鑄鐵制造 它是保證夾具的剛度和改善夾具動力 學特性的重要部分 如果夾具體的剛性不好 加工時將要引起較大的變形和震動 產(chǎn) 生較大的加工誤差 3 1 2 機床夾具的類型 機床夾具的種類很多 形狀千差萬別 為了設計和制造方便 一般按某一屬性進 行分類 如按所使用的機床分 車床夾具 銑床夾具 鏜床夾具 磨床夾具和鉆床夾 具 3 2 工件結(jié)構(gòu)特點分析 在對離合器壓盤結(jié)構(gòu)分析及所要求加工的 3 個 M6 螺紋底孔孔所處的特殊位置 要達到了要求的精度并不困難 可以采用支承板以底面為主定位面 保證兩端面與底 面之間的垂直度要求 金陵科技學院學士學位論文 3 夾具設計 23 3 3 工件定位方案和定位元件的設計 工件在夾具中的定位就是要確定工件與夾具定位元件的相對位置 并通過到向元 件或?qū)Φ堆b置來保證工件與刀具之間的相對位置 從而滿足加工精度的要求 工件在 夾具中的定位一定要通過定位元件 并以六點定位原理分析所限制工件的自由度 本 夾具采用了大平面 擋銷 心軸定位 其中大平面限制了三個自由度分別是 X Y Z 方向的移動 擋銷限制了一個旋轉(zhuǎn)自由度 心軸限制了兩個自由度 3 4 夾緊方案和夾緊元件的設計 工件在切削過程中會受到切削力 慣性力等作用 因此必須夾緊以保證定位 典 型的夾緊裝置是由夾緊元件 中間傳力機構(gòu)和動力源裝置所組成 夾緊元件是執(zhí)行夾 緊的最終元件 是直接與零件接觸來完成夾緊的 中間傳力機構(gòu)是傳傳遞動力源裝置 的力到夾緊元件來完成夾緊 它可以改變夾緊力的大小 方向和使夾緊具有自鎖性能 動力裝置是產(chǎn)生夾緊力的動力源 所產(chǎn)生的力稱為原始力 夾緊裝置在夾緊過程中有一定的要求 1 夾緊裝置應保證工件定位 而不能破壞工件的定位 2 夾緊力的大小應能保證工件在加工時的位置不變 同時又不能使工件產(chǎn)生變形 3 夾緊力的方向應和切削力方向相應 使夾緊力減小 4 夾緊裝置的動作應迅速 方便 安全 5 夾緊裝置的結(jié)構(gòu)應簡單 合理 制造方便 由于該道工序是鉆 5孔 此零件屬于中批量生產(chǎn) 并且切削力較小 所以力求夾 具設計簡單 降低成本的原則 則本夾具采用螺栓夾緊及一個壓環(huán)夾緊 3 5 夾具的性能及優(yōu)點 1 剛性好 該夾具在高轉(zhuǎn)速 大吃刀的情況下不會產(chǎn)生振動 自動定心效果優(yōu)于三爪卡盤 套筒用鑄鐵件制造 無薄弱環(huán)節(jié) 整個機構(gòu)不存在剛性不足 偏載和偏心現(xiàn)象 2 應用范圍廣 此夾具更換不同直徑的彈簧套筒 可以加工不同直徑的同類產(chǎn)品 通用性好 3 精度保證較高 使用可脹心軸車床夾具 消除了工件的定位間隙 有效地保證了被加工零件的位 金陵科技學院學士學位論文 3 夾具設計 24 置精度 經(jīng)實驗證明其定位精度可達 0 01mm 3 6 夾具體的設計 夾具體的設計是整個夾具的基礎(chǔ)零件 定位元件 夾緊裝置 連接元件 導向元 件或?qū)Φ堆b置等都要求裝在它上面 因此夾具體是一個復雜而又重要的零件 而且必 須滿足一定的要求 1 夾具體要有足夠的剛度 承受夾緊力及加工時的切削力 一般夾具體為鑄件 但也可是焊接件 2 夾具體一般應考慮搬運的吊裝問題 以方便夾具的安裝對于小規(guī)模當然可以不 考慮吊裝 但也應該考慮搬運的問題 3 夾具體上應考慮排屑和清理切屑方便 4 夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸應考慮夾具體的穩(wěn)定性 夾具底面可以做的稍大些 5 由于夾具體一般都比較復雜 故要考慮結(jié)構(gòu)工藝性 對加工和安裝都應該合理 方便 則該夾具體的基本要求為 1060 590 3 7 誤差的分析與計算 該夾具以底平面 上端面為定位基準 要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差以 及孔軸線與底平面的平行度公差 為了滿足工序的加工要求 必須使工序中誤差總和 等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差 M6 螺紋孔軸線與左側(cè)面為線性尺寸一般公差 根據(jù)國家標準的規(guī)定 由 互換性 與技術(shù)測量 表 可知 251 取 中等級 即 尺寸偏差為m3 07 由 機床夾具設計手冊 可得 定位誤差 兩個垂直平面定位 mWD 夾緊誤差 cos minaxyj 其中接觸變形位移值 mSNcHBKRknZaZy 014 8 9 1 yj 0128 cos 磨損造成的加工誤差 通常不超過Mj m05 夾具相對刀具位置誤差 取AD6 金陵科技學院學士學位論文 3 夾具設計 25 誤差總和 mwj 4 038 從以上的分析可見 所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求 3 8 夾具精度分析計算 夾具精度計算是一個非常重要的環(huán)節(jié) 它是檢驗夾具是否合乎零件加工要求 利 用夾具在機床上加工工件時 機床 夾具 工件 刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng) 它們之間相互聯(lián)系 最后形成工件和刀具之間的正確位置關(guān)系 從而保證工序尺寸的 要求 這些聯(lián)系環(huán)節(jié)中的任何誤差 都將以加工誤差的形式直接影響工件的加工精度 這些誤差主要有 1 因工件在夾具中定位不準確 使工件的原始基準偏離規(guī)定位置而產(chǎn)生工件定位 誤差 dw 2 因夾具在機床上安裝不準確 使夾具的安裝面偏離規(guī)定位置而產(chǎn)生夾具安裝誤 差 a 3 因刀具相對夾具位置不準確 或刀具與導向 對刀元件之間的配合間隙引起的 導向或?qū)Φ墩`差 t 4 因機床精度 刀具制造精度和磨損 加工調(diào)整 加工變形等因素引起的與加工 方法有關(guān)的加工方法誤差 g 為了使夾具能加工出合格的工件 上述各項誤差的總和應不超過工序尺寸 或位 置要求 的公差 k 即 dw a t g k 上式稱為誤差計算不等式 其中各項誤差都是在工序尺寸方向上的分量 如果工 序尺寸 包括位置精度要求 不止一個 則只有在每個工序尺寸的誤差計算不等式都 能滿足要求時 所設計的夾具才能保證加工要求 對夾具而言 1 工件在夾具中的定位誤差在前面已經(jīng)分析 即 dw 0 07mm 2 夾具的安裝誤差 a 夾具的安裝誤差是夾具在機床上安裝時 因夾具的安 裝面偏離了規(guī)定的位置 從而使原始基準發(fā)生移動而在工序尺寸產(chǎn)生的偏差 采用定位鍵進行定位 則安裝誤差 a 0 005mm 3 刀具位置誤差 t 的確定 刀具位置誤差是刀具相對于夾具位置不準確引起 的誤差 或刀具與導向 對刀元件間的配合間隙引起的導向或?qū)Φ墩`差 這 項誤差又稱刀具調(diào)整誤差 則 t 0 07mm 4 加工方法誤差 g 因為加工方法誤差具有很大的偶然性 很難進行精確的 金陵科技學院學士學位論文 3 夾具設計 26 計算 因此常取 1 3 1 2 k 作為加工方法和精度儲備之用 則 g 0 62 0 3m 所以 按概率法相加得 6m 0315 0 7 05 7 222 經(jīng)過計算則這個定位方式是可行的 滿足夾具精度要求 整個夾具設計合理 3 9 夾具操作的簡要說明 如前所述 在設計夾具時 應該請注意在保證加工要求的前題下 盡量提高勞動 生產(chǎn)率 為此 根據(jù)本夾具的特點 應采用手動夾緊較為方便 所以基本的操作為 將工件裝在心軸上 并保證擋銷和工件凸塊接觸 然后放上壓環(huán) 擰緊螺母 從 而達到夾緊的要求 加工完后取工件時 則和前面的步驟剛好相反 夾具的裝配圖見附錄 金陵科技學院學士學位論文 3 夾具設計 27 金陵科技學院學士學位論文 4 結(jié)論 28 4 結(jié)論 本課題開發(fā)研制的鉆孔組合機床 用于加工軸承托腳的 3 個孔 在開發(fā)過程中 針對加工過程中存在的難點進行了攻關(guān) 在鉆床的設計上采取了一系列的措施 保證 了被加工孔的加工精度 主要完成了以下工作 1 對軸承托腳的 3 個孔的加工工藝進行了分析研究 明確了 3 個孔加工的技術(shù)要 求和工藝要點 2 恰當?shù)剡x擇了機床的切削參數(shù) 動力頭及液壓滑臺驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù) 3 采用液壓滑臺驅(qū)動動力頭和多軸箱實現(xiàn)進給 驅(qū)動工件實現(xiàn)兩工位運動 制定 了液壓滑臺的進給工作循環(huán) 經(jīng)分析證明可以滿足工藝要求 4 設計了穩(wěn)定可靠的多軸箱和鉆模板 從而保證了被加工孔的精度要求 5 根據(jù)通用 經(jīng)濟的原則 選擇了刀具 滿足了工藝的需要 設計的鉆孔組合機床 保證了加工孔的生產(chǎn)質(zhì)量 提高工效 3 倍以上 加工成本 大幅下降 這項工作還存在許多值得完善的地方 例如 夾緊定位 由人工完成 效率低 自動化程度有待提高等問題 這些問題 通過改進設計 改進技術(shù) 不斷的實踐 總 結(jié) 肯定會有提高 金陵科技學院學士學位論文 參考文獻 29 參考文獻 1 謝家瀛 組合機床設計簡明手冊 北京 機械工業(yè)出版社 1992 2 金振華 組合機床及其調(diào)整與應用 北京 機械工業(yè)出版社 1990 3 李慶余 張佳 機械裝備設計 北京 機械工業(yè)出版社 2003 4 顧維邦 金屬切削機床概論 北京 機械工業(yè)出版社 2002 5 戴曙 金屬切削機床設計 北京 機械工業(yè)出版社 1993 3 華東紡織工學院 哈爾濱工業(yè)大學 天津大學 機床設計圖冊 上海 上?？茖W技術(shù) 出版社 1984 7 徐景輝 機床裝配 四川 四川人民出版社 1982 8 儲凱 許斌 機械工程材料 重慶 重慶大學出版社 2002 9 邱宣懷 機械設計 北京 高等教育出版社 2003 10 吳宗澤 機械設計實用手冊 北京 化學工業(yè)出版社 2000 11 龔桂 機械設計課程設計指導書 北京 高等教育出版社 1990 12 章宏甲 黃誼 液壓傳動 北京 機械工業(yè)出版社 2003 13 左健民 液壓與氣壓傳動 北京 機械工業(yè)出版社 2002 金陵科技學院學士學位論文 致謝 30 致 謝 本次畢業(yè)設計涉及的全部內(nèi)容是在指導老師 XX 老師的悉心指導下完成的 謝謝 老師 XX 提供了良好的條件 讓我在本設計中得到了很好的鍛煉 同時也說明了很多 問題我 謝謝 XX 老師淵博的知識 嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度 平易近人和認真負責的工作態(tài) 度的風格 讓我們受益不淺 從 XX 老師我們學到了很多專業(yè)知識和設計方法 在這 里 我想對老師表示最誠摯的感謝 感謝他給我們指引 當然 其他老師的指導 我 在這里給你我的老師表示感謝和致敬 最后 感謝 也是最應該感謝的是大學 大學讓我們有這么好的學習條件 通過 四年的學習 讓我們成為有用之才 同時學校給了我們這次畢業(yè)設計的機會 讓我們 在去工作來鍛煉自己