半精鏜及精鏜氣缸蓋導(dǎo)管孔組合機(jī)床設(shè)計夾具設(shè)計.doc

鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2008目錄1 前言 12 組合機(jī)床總體設(shè)計. 32.1 總體方案論證 32.1.1 加工對象工藝性的分析 32.1.2 機(jī)床配置型式的選擇 .32.1.3 定位基準(zhǔn)的選擇 42.2 確定切削用量及選擇刀具 .42.2.1 選擇切削用量 .42.2.2 計算切削力、切削扭矩及切削功率 .62.2.3刀具耐用度的計算 .102.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) .102.3三圖一卡設(shè)計 102.3.1 被加工零件工序圖 .102.3.2 加工示意圖 112.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 122.3.4.機(jī)床生產(chǎn)率計算卡 .143 夾具設(shè)計 173.1 概述 .173.1.1 機(jī)床夾具在機(jī)械加工中的作用 .173.1.2 機(jī)床夾具的分類 .183.1.3機(jī)床夾具的組成 1832 夾具的設(shè)計步驟及內(nèi)容 .183.2.1 氣缸蓋鏜孔的工藝分析 183.2.2夾緊方案的分析 193.2.3夾緊力的確定與計算 203.2.4夾緊液壓缸的選擇 .213.2.5定位元件的設(shè)計 .213.2.6定位誤差的計算 .223.2.7導(dǎo)向裝置的選擇 .233.2.8夾具體的設(shè)計 .243.2.9其它元件的設(shè)計 .243.2.10夾具的精度分析 244 齒輪和軸的設(shè)計 .274.1.齒輪設(shè)計 274.2.軸的設(shè)計 .295 結(jié)論 .34參考文獻(xiàn) .35致 謝 36附 錄 .371 前言這次畢業(yè)設(shè)計是在實習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，我們在江蘇高精機(jī)電裝備有限公司工程技術(shù)人員的帶領(lǐng)下，深入車間，理論聯(lián)系實際，熟悉了氣缸蓋導(dǎo)管孔加工工藝分析，了解了每道工序的加工過程，仔細(xì)分析，研究了機(jī)體精鏜的結(jié)構(gòu)特性，根據(jù)指導(dǎo)老師分配給我的任務(wù)書，閱讀并收集有關(guān)資料，為畢業(yè)設(shè)計做好準(zhǔn)備。本設(shè)計是為氣缸蓋導(dǎo)管孔設(shè)計一個滿足半精鏜及精鏜要求鏜孔工序。為了能夠達(dá)到質(zhì)量好、效率高的要求，擬定設(shè)計一個半精鏜精鏜的組合鏜床。由于被加工零件的孔的加工精度、表面粗糙度和技術(shù)要求所限，提高生產(chǎn)效率，故必須設(shè)計一多刃半精鏜及精鏜一體的組合鏜床。由于被加工零件一機(jī)體，體積小，重量較重，且是單工位單面加工，采用立式床身，將造成加工困難，難以保證加工精度，且平穩(wěn)不夠，故將采用臥式床身，通過兩個動力頭，主軸箱鏜銷頭，一次性完成該工序較為妥帖。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)水平的飛速提高，設(shè)計新產(chǎn)品，新機(jī)床，實現(xiàn)自動化，提高生產(chǎn)率，是當(dāng)前生產(chǎn)中迫在眉睫的任務(wù)。我們?nèi)艘唤M設(shè)計專用組合機(jī)床既為一臺高效能，高精度，具有工藝互換性的組合機(jī)床。在設(shè)計過程中，由于組合機(jī)床大部分是由標(biāo)準(zhǔn)零件構(gòu)成，另外，一些非標(biāo)準(zhǔn)件盡量適應(yīng)工廠的生產(chǎn)條件，使加工和維修方便，大大減少了設(shè)計工作量。近十多年來，組合機(jī)床及其自動線在高效、高生產(chǎn)率、柔性化以及采用并行工程制訂更為合理、更為節(jié)省的方案方面取得了不小的進(jìn)展。尤其是汽車工業(yè)，為了提高汽車的性能，對零件的加工精度提出了一些新的要求，因此對機(jī)床性能的要求更高了。目前，我國組合機(jī)床行業(yè)已發(fā)展成為自成體系、配套齊全的行業(yè)，由于行業(yè)內(nèi)多數(shù)為中小企業(yè)，且兼產(chǎn)企業(yè)多，其市場競爭能力普遍較弱。 為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機(jī)傳動，以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；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；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。本設(shè)計由于氣缸蓋需大批量生產(chǎn)，為了提高加工精度，降低成本，有必要設(shè)計一種組合機(jī)床來滿足氣缸蓋導(dǎo)管孔的上下進(jìn)氣孔排氣孔同時鏜孔的需要。本次設(shè)計分總體及液壓滑臺設(shè)計、夾具設(shè)計、鏜削頭設(shè)計三個部分。我主要負(fù)責(zé)夾具部分的設(shè)計。在設(shè)計組合機(jī)床過程中，組合機(jī)床夾具的設(shè)計是整個組合機(jī)床設(shè)計工作的重要部分之一。雖然夾具零件的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，使設(shè)計工作量大為減少，設(shè)計周期大為縮短，但在夾具設(shè)計過程中，在保證加工精度的前提下，如何綜合考慮生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性和勞動條件等因素，還有一定的難度。設(shè)計該組合機(jī)床思路如下：仔細(xì)分析零件的特點，以確定零件合理可行的加工方法（包括安排工序及工藝流程，確定工序中的工步數(shù)，選擇加工的定位基準(zhǔn)及夾壓方案等），確定工序間加工余量，選擇合適的切削用量，確定組合機(jī)床的配制形式；根據(jù)被加工零件的工藝要求確定刀具，再由刀具直徑計算切削力，切削扭矩，切削功率，然后選擇各通用部件，最后按裝配關(guān)系組裝成組合機(jī)床。本說明書以設(shè)計臥式單面組合機(jī)床為主線，闡述了刀具的選擇和夾具設(shè)計的過程。在文中第二部分著重介紹了組合機(jī)床的總體設(shè)計。在總體設(shè)計中，首先是被加工零件的工藝分析，然后是總體方案的論證，在比較了許多方案之后，結(jié)合本道工序加工的特點最終選擇臥式單面的機(jī)床配置型式。再結(jié)合本道工序的特點選擇刀具。根據(jù)選擇的切削用量，計算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率等，再確定刀具的大小和型式。在確定這些設(shè)計計算后，然后是繪制組合機(jī)床的“三圖一卡”被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計算卡。在文中第三部分，主要介紹了夾具的設(shè)計。夾具設(shè)計是組合機(jī)床設(shè)計中的一個重要的組成部分。夾具設(shè)計時，首先確定工件的定位方案，然后選擇夾緊方案，估算夾緊力大小，選擇夾緊液壓缸的型號，最終完成夾具的零部件設(shè)計和校核。2 組合機(jī)床總體設(shè)計2.1 總體方案論證2.1.1 加工對象工藝性的分析A.本機(jī)床被加工零件特點該加工零件為氣缸蓋導(dǎo)管孔。材料HT250，其硬度為HB150-225HBS，在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完畢。B.本機(jī)床被加工零件的加工工序及加工精度本道工序：精鏜半精鏜氣缸蓋閥座孔，槍鉸導(dǎo)管進(jìn)、排氣孔。具體加工內(nèi)容及加工精度是：a.半精鏜進(jìn)氣孔：半精鏜孔44閥座孔至44.8，深10；槍鉸導(dǎo)管孔14底孔至14.8，深24。b.半精鏜排氣孔：半精鏜孔47閥座孔至47.8，深10；槍鉸導(dǎo)管孔14底孔至14.8，深24。c.精鏜進(jìn)氣孔：半精鏜孔44.8閥座孔至45，深10；槍鉸導(dǎo)管孔14.8底孔至15，深24。d.精鏜排氣孔：半精鏜孔47.8閥座孔至48，深10；槍鉸導(dǎo)管孔14底孔至14.8，深24。2.1.2 機(jī)床配置型式的選擇根據(jù)選定的工藝方案確定機(jī)床的配置型式，并定出影響機(jī)床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。既要考慮能實現(xiàn)工藝方案，以確保零件的精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)率，又要考慮機(jī)床操作方便可靠，易于維修，且潤滑、冷卻、排屑情況良好。對同一個零件的加工，可能會有各種不同的工藝方案和機(jī)床配置方案，在最后決定采取哪種方案時，絕不能草率，要全面地看問題，綜合分析各方面的情況，進(jìn)行多種方案的對比，從中選擇最佳方案。各種形式的單工位組合機(jī)床，具有固定式夾具，通常可安裝一個工件，特別適用于大、中型箱體類零件的加工。根據(jù)配置動力部件的型式和數(shù)量，這種機(jī)床可分為單面、多面復(fù)合式。利用多軸箱同時從幾個方面對工件進(jìn)行加工。但其機(jī)動時間不能與輔助時間重合，因而生產(chǎn)率比多工位機(jī)床低。機(jī)床的配置型式主要有臥式和立式兩種。臥式組合機(jī)床床身由滑座、側(cè)底座及中間底座組合而成。其優(yōu)點是加工和裝配工藝性好，無漏油現(xiàn)象；同時，安裝、調(diào)試與運輸也都比較方便；而且，機(jī)床重心較低，有利于減小振動。其缺點是削弱了床身的剛性，占地面積大。立式組合機(jī)床床身由滑座、立柱及立柱底座組成。其優(yōu)點是占地面積小，自由度大，操作方便。其缺點是機(jī)床重心高，振動大。在認(rèn)真分析了被加工零件的結(jié)構(gòu)特點及所選擇的加工工藝方案，又由組合機(jī)床的特點及適應(yīng)性，確定設(shè)計的組合機(jī)床的配置型式為單工位臥式鏜組合機(jī)床。2.1.3 定位基準(zhǔn)的選擇被加工零件為氣缸蓋屬箱體類零件，加工工序集中、精度要求高。由于箱體零件的定位方案一般有兩種，“一面兩孔”和“三平面”定位方法。 A. “一面雙孔”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(jī)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。一般情況下，“一面雙孔”是最常用的定位方案，即零件在機(jī)床上放置的底面及底面上的兩個孔作為定位基準(zhǔn)，通過一個平面和兩個定位銷限制其六個自由度。由于氣缸蓋零件質(zhì)量較大，底面上孔的直徑不大，初步擬定“一面雙孔”定位方法。2.2 確定切削用量及選擇刀具2.2.1 選擇切削用量對于被加工孔，采用查表法選擇切削用量，從文獻(xiàn)1P.132表6-15中選取。降低進(jìn)給量的目的是為了減小軸向切削力。鏜孔深度較大時，由于冷卻排屑條件都較差，是刀具壽命有所降低。降低切削速度主要是為了提高刀具壽命，并使加工較深孔時鏜頭的壽命與加工其他淺孔時鏜頭的壽命比較接近。切削用量選擇是否合理，對組合機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率、刀具耐用度、機(jī)床的布局形式及正常工作均有很大影響。組合機(jī)床多軸箱上所以的刀具共用一個進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動力滑臺。在選擇切削速度時，要求同一多軸箱上各刀具每分鐘進(jìn)給量必須相等并等于滑臺的工進(jìn)速度（單位為mm/min）,因此，一般先按各刀具選擇較合理的轉(zhuǎn)速(單位為r/min)和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（單位為mm/r），再根據(jù)其工作時間最長、負(fù)荷最重、刃磨較困難的所謂“限制性刀具”來確定并調(diào)整每轉(zhuǎn)進(jìn)給量和轉(zhuǎn)速，通過“試湊法”來滿足每分鐘進(jìn)給量相同的要求，即 （2-1）在選擇了轉(zhuǎn)速后就可以根據(jù)公式 （2-2）選擇合理的切削速度。A. 半精鏜進(jìn)氣孔的切削用量的選擇a). 44閥座孔鏜至44.8，深10mm由文獻(xiàn)1P.132表6-15中得半精鏜硬質(zhì)合金選擇v=50-70m/min, f 0.150.45mm/r,又d=44.8mm,初選n=466r/min, f =0.15mm/r,則由（2-2）得：v=44.8466/1000=65.58m/min b). 槍鉸導(dǎo)管孔14底孔至14.8，深28.5mm 由文獻(xiàn)1P.131表6-14中得 d=11-15,v=1.2-5m/min, f 0.4-0.5mm/r, 又d=14.8mm, 初選n=1500r/min, f =0.15mm/r, 則由（2-2）得：v=14.81500/1000=69.7m/min c). 47閥座孔鏜至47.8，深10mm由文獻(xiàn)1P.132表6-15中得半精鏜硬質(zhì)合金選擇v=50-70m/min, f 0.150.45mm/r,又d=47.8mm,初選n=466r/min, f =0.15mm/r,則由（2-2）得：v=47.8466/1000=70m/mind). 槍鉸導(dǎo)管孔14底孔至14.8，深33mm 由文獻(xiàn)1P.131表6-14中得 d=11-15,v=1.2-5m/min, f 0.4-0.5mm/r, 又d=14.8mm, 初選n=1500r/min, f =0.15mm/r, 則由（2-2）得：v=14.81500/1000=69.7m/min B. 精鏜進(jìn)氣孔的切削用量的選擇a). 44.8閥座孔鏜至45，深10mm由文獻(xiàn)1P.132表6-15中得半精鏜硬質(zhì)合金選擇v=50-70m/min, f 0.150.45mm/r,又d=45mm,初選n=466r/min, f =0.15mm/r,則由（2-2）得：v=45466/1000=65.9m/minb). 槍鉸導(dǎo)管孔14.8至15深28.5mm 由文獻(xiàn)1P.131表6-14中得 d=11-15,v=1.2-5m/min, f 0.4-0.5mm/r, 又d=14.8mm, 初選n=1500r/min, f =0.15mm/r, 則由（2-2）得：v=1500/100015=70.7 m/minc).47.8孔鏜至48深10mm由文獻(xiàn)1P.132表6-15中得半精鏜硬質(zhì)合金選擇v=50-70m/min, f 0.150.45mm/r,又d=48mm, 初選n=466 r/min, f =0.15mm/r, 則由（2-2）得：v=48466/1000=70.2 m/mind).槍鉸導(dǎo)管孔14.8至15深33mm 由文獻(xiàn)1P.131表6-14中得 d=11-15,v=1.2-5m/min, f 0.4-0.5mm/r,