S195柴油機(jī)機(jī)體三面精鏜組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)及夾具設(shè)計(jì)正文1.doc

S195柴油機(jī)三面精鏜組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)及夾具設(shè)計(jì)0引言四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，在畢業(yè)前，我們?cè)谛ｎI(lǐng)導(dǎo)、教師的指導(dǎo)下，在教師的精心指導(dǎo)下，基本學(xué)完了機(jī)械制造及設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的課程，現(xiàn)進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計(jì)階段。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，我們?cè)邴}城江淮動(dòng)力機(jī)廠(chǎng)工程技術(shù)人員的帶領(lǐng)下，深入車(chē)間，理論聯(lián)系實(shí)際，熟悉了S195柴油機(jī)機(jī)體的加工工藝，了解了每道工序的加工過(guò)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)教師王正剛分配給我的任務(wù)書(shū)，并收集有關(guān)資料，為畢業(yè)設(shè)計(jì)作好準(zhǔn)備。195柴油機(jī)以其設(shè)計(jì)緊湊,啟動(dòng)輕便,維修簡(jiǎn)便,技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn),能為手扶拖拉機(jī)、水泵、電站、運(yùn)輸及多種農(nóng)副業(yè)加工機(jī)械和設(shè)備作配套動(dòng)力,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。機(jī)體是柴油機(jī)的一個(gè)重要零件,精鏜孔又是機(jī)體加工中最關(guān)鍵的工序,機(jī)體70%以上的主要技術(shù)要求均在此工序得到保證。加工精度要求高,特別是機(jī)體氣缸套孔止口深度公差,大跨度等直徑同軸孔、平衡軸孔孔徑公差,大懸臂氣缸孔孔徑公差,曲軸孔與氣缸孔垂直度,曲軸孔與平衡軸孔、曲軸孔與凸輪軸孔軸心線(xiàn)平行度,氣缸套孔止口面與氣缸孔軸心線(xiàn)垂直度等的精度要求較高。夾具設(shè)計(jì)是機(jī)械制造廠(chǎng)里的一種工藝裝備，有機(jī)床夾具，焊接夾具，裝配夾具，檢驗(yàn)夾具等，一般的機(jī)床夾具是作為機(jī)床的輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的，而組合機(jī)床夾具是作為機(jī)床的主要組成部分，其設(shè)計(jì)工作是整個(gè)組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要部分之一。組合機(jī)床夾具應(yīng)便于實(shí)現(xiàn)定位和夾壓的自動(dòng)化，并有動(dòng)作完成的檢查信號(hào)。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)水平的飛速提高，設(shè)計(jì)新產(chǎn)品、新機(jī)床，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，提高生產(chǎn)率，是當(dāng)前生產(chǎn)中的迫在眉捷的任務(wù)。我們四人一組設(shè)計(jì)專(zhuān)用組合機(jī)床（精鏜床）即為一臺(tái)高效能，高精度，具有工藝互換性的組合機(jī)床。在設(shè)計(jì)工作開(kāi)始之前，王正剛老師帶領(lǐng)我們參觀(guān)了鹽城機(jī)床廠(chǎng)生產(chǎn)流水線(xiàn)，讓我首先對(duì)機(jī)床溜板箱有了感性認(rèn)識(shí)。在參觀(guān)的過(guò)程中，王老師認(rèn)真地給我講解了其加工過(guò)程和生產(chǎn)方式，分析了各部件的功能特性，避免了我在以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的盲目性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，王老師及時(shí)的了解我設(shè)計(jì)中遇到的難題，幫助我解決了不少問(wèn)題。由于本人對(duì)組合機(jī)床了解不多，實(shí)踐知識(shí)更是不足，王老師耐心地給我們講解有關(guān)方面的知識(shí)，使我得以在短時(shí)間內(nèi)完成設(shè)計(jì)工作。同時(shí)，教導(dǎo)我們不管是在以后的工作還是學(xué)習(xí)中，都要保持治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，王老師及其他指導(dǎo)老師付出了辛勤的勞動(dòng)，我向他們表示衷心的感謝。在設(shè)計(jì)過(guò)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(chǎng)的生產(chǎn)條件，使加工和維修方便，大大減少了設(shè)計(jì)工作量。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們經(jīng)受了鍛煉對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用，這對(duì)今后的工作打下了基礎(chǔ)，這與市校、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和江淮動(dòng)力機(jī)廠(chǎng)的工程技術(shù)人員的精心指導(dǎo)是分不開(kāi)的。謹(jǐn)此表示衷心的感謝！限于本人知識(shí)水平有限，又沒(méi)有工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)中定存在不到之處，敬請(qǐng)老師同學(xué)批評(píng)指正，提出寶貴意見(jiàn)，以便及時(shí)糾正。1 工藝方案的擬定1.1被加加工工序工零件的加工精度和由于機(jī)體孔的表面粗糙度在6.31.6微米間，且孔與孔之間有較高的位置精度要求，安排工藝應(yīng)在一個(gè)安裝工位上對(duì)所有孔同時(shí)進(jìn)行最終精加工。因機(jī)體孔間距較小立式加工時(shí)，有利于切屑落入下導(dǎo)向，造成導(dǎo)向精度早期走失，不利于保證加工精度，所以應(yīng)用臥式床身。為提高機(jī)床工作過(guò)程中的穩(wěn)定性，鏜頭滑臺(tái)應(yīng)采用矩型導(dǎo)軌型式。1.2被加工零件的特點(diǎn)機(jī)體材料為鑄鐵，且機(jī)體孔分布在不同壁上，通常在一根鏜桿上安裝多個(gè)鏜刀頭進(jìn)行鏜削，退刀時(shí)，要求工件“讓刀”，鏜刀頭周向定位。被加工孔與基面相垂直，且機(jī)體的安裝方便，高度較小的細(xì)長(zhǎng)工件，宜用臥式機(jī)床，又因機(jī)體較大，采用單工位機(jī)床加工較適宜。1.3零件的生產(chǎn)批量本組合機(jī)床生產(chǎn)批量較大，且多為連續(xù)生產(chǎn)機(jī)床，此時(shí)應(yīng)將工序盡量集中在一臺(tái)或少數(shù)幾臺(tái)機(jī)床上加工，以提高機(jī)床利用率。1.4機(jī)床使用條件本機(jī)床使用廠(chǎng)地條件較好，氣候適用，國(guó)間溫度三十度左右，使用液壓傳動(dòng)能正常發(fā)揮機(jī)床工作性能，其它機(jī)床機(jī)構(gòu)亦都能適應(yīng)使用條件。從上述因素分析知，本方案是可行的。2 定位基準(zhǔn)及夾位點(diǎn)選擇組合機(jī)床是針對(duì)某種零件或零件某道工序而設(shè)計(jì)的，正確選擇加工用定位基準(zhǔn)，是確保加工精度的重要條件，同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)最大限度的集中工序，從而收到減少機(jī)床臺(tái)數(shù)的效果。a.定位基準(zhǔn)的選擇本機(jī)體零件有較高的孔加工精度，且在一次安裝下進(jìn)行，因此，定位基準(zhǔn)選擇機(jī)體的兩側(cè)面及底面的“三面”定位方法，它的特點(diǎn)是：1）可以簡(jiǎn)便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位。2）有同時(shí)加工零件全部孔的可能，即能高度集中工序，又利于提高各面上孔的位置精度。3）“三面”可做為零件全部工序的定位基準(zhǔn)，使零件整個(gè)工藝過(guò)程基準(zhǔn)統(tǒng)一，從而減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的累積誤差，有利于保證零件加工精度，同時(shí)，使機(jī)床各工序的許多部件實(shí)現(xiàn)通用化，用利于縮短設(shè)計(jì)、制造周期、降低成本。4）易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位、夾緊，并有利于防止切屑落于定位基面上。b.確定夾位位置應(yīng)注意的問(wèn)題在選擇定位基面同時(shí)，要相應(yīng)決定夾位位置，此時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題是：1）保證零件夾位后穩(wěn)定2）盡量減少和避免零件夾位后的變形本機(jī)訂中確定的“三面”定位能基本滿(mǎn)足上面條件，此本案可行（詳見(jiàn)草圖）另在造“三面”定位后，可彩液壓自動(dòng)夾緊本人在這次設(shè)計(jì)中的任務(wù)是設(shè)計(jì)被加工零件工序圖、加工示意圖和機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的圖紙及生產(chǎn)率計(jì)算卡片的內(nèi)容，包括總體方案的擬定。3 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)三圖一卡組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，就是針對(duì)具體的被加工零件，在造室的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。這些圖紙包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、生產(chǎn)率計(jì)算卡片。機(jī)床聯(lián)系尺寸圖等，下面談?wù)勥@些圖紙的設(shè)計(jì)。3.1被加工零件工序圖3.1.1被加工零件工序圖的設(shè)計(jì)被加工零件工序圖是根據(jù)造定的工藝方案，表示在一臺(tái)機(jī)床上或一條自動(dòng)線(xiàn)上完成的工藝內(nèi)容、加工部位的尺寸及精度、技術(shù)要求、加工用定位基準(zhǔn)、夾位部位，以及被加工零件的材料、硬度和本機(jī)床加工前毛坯情況的圖紙。3.1.2主軸箱的分布從工序圖中可知，本三面精鏜組合機(jī)床布置有三個(gè)主軸箱，它們分別為左、右主軸箱和后主軸箱。左動(dòng)力箱帶左主軸箱加工1，2，4，5，6五個(gè)孔，它們的位置分布如下：右主軸箱加工3軸后主軸箱加工7軸工序圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造使用時(shí)調(diào)整機(jī)床、檢查精度的重要技術(shù)文件。3.2加工示意圖加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要圖紙之一，在機(jī)床總體設(shè)計(jì)中占有重要地位，它是設(shè)計(jì)刀具、夾具、主軸箱以及選擇動(dòng)力部件的主要資料，同時(shí)也是調(diào)整機(jī)床和刀具的依據(jù)。加工示意圖，反映了機(jī)床的加工過(guò)程和加工方法，并決定浮動(dòng)夾頭或接桿的尺寸，鏜桿長(zhǎng)度，刀具種類(lèi)和數(shù)量，刀具長(zhǎng)度及加工尺寸，主軸尺寸及伸出長(zhǎng)度、主軸、刀具、導(dǎo)向與工件間的聯(lián)系尺寸等，根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀具特點(diǎn)，合理地選擇切削用量，決定動(dòng)力頭的工作循環(huán)。3.2.1加工示意圖的編制方法(1)、刀具的選擇一臺(tái)機(jī)床刀具選擇是否合理，直接影響到機(jī)床的加工精度，生產(chǎn)率和工作情況。根據(jù)機(jī)體孔的加工精度、加工尺寸、臺(tái)階級(jí)加工、切屑排除以及生產(chǎn)率等因素和加工孔表面允許有退刀痕，因位置限制，導(dǎo)向孔的尺寸小于加工孔的尺寸，且加工孔直徑大于40，應(yīng)選用鏜刀，這樣對(duì)刀方便，加工中不至于有振動(dòng)，并在導(dǎo)套上開(kāi)引刀槽，以便鏜刀通過(guò)，刀具造用硬質(zhì)合金鋼。為了提高工序集中程度，可采用兩把鏜刀的鏜桿，同時(shí)加工孔。考慮到被加工零件是淬火鑄鐵，由于其硬度較高，為170241HB，可采用刃鏜刀頭加工，以提高刀具的使用壽命。鏜削頭與相同規(guī)格的液壓滑臺(tái)組成的鏜床、滿(mǎn)足要求的精度HT級(jí)，表面粗糙度達(dá)1.6微米的鏜孔，因鏜削直徑較大，傳遞的扭矩大，可用主軸前端的短圓錐和端面定位，并由端面鍵傳遞扭矩。(2) 工序間余量的確定關(guān)于工序間加工余量的確定，查I表2-6推薦數(shù)值選取0.250.4（直徑上）(3)、導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇組合機(jī)床上加工孔時(shí)，除用剛性主軸加工的方案外，其尺寸和位置精度都是依靠夾具導(dǎo)向來(lái)保證的。選擇導(dǎo)向類(lèi)型因?qū)蛑睆捷^大、轉(zhuǎn)速較高時(shí)，為了避免鏜桿由于摩擦發(fā)熱而變形，產(chǎn)生“別勁”的現(xiàn)象，可選用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向，這種導(dǎo)向利于減輕磨損和持久保證精度。選擇導(dǎo)向的形式和結(jié)構(gòu)因精鏜多級(jí)孔（孔）導(dǎo)向的旋轉(zhuǎn)速度高，但加工精度要求比較低，可選用滾錐軸承的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向。SM1=SM2， n1f1=n2f2根據(jù)這個(gè)原理計(jì)算切削用量如下查表3-T，V=7090米/分 f=0.12毫米/轉(zhuǎn)由公式，從上述兩個(gè)范圍中選取一個(gè)適中的數(shù)值，即n=500rpm，由此倒過(guò)去，由公式(5)、確定主軸類(lèi)型及尺寸因本機(jī)床是精鏜孔，根據(jù)制定的切削用量通過(guò)T=9.55106公式計(jì)算得到的扭矩T值很小，則由切削扭矩計(jì)算主軸直徑公式（M軸所傳遞的扭矩N.mm，B系數(shù)）計(jì)算的d亦過(guò)小，不能滿(mǎn)足剛度要求。這樣可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)由加工孔的直徑及相應(yīng)的刀具尾部尺寸利用“反推法”來(lái)造定，查表10-1主軸直徑與加工孔的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為d主軸=25 mm， d傳動(dòng)=30mm(6)、動(dòng)力頭工作循環(huán)及其行程的確定動(dòng)力頭工作循環(huán)一般包括快速引進(jìn)，工作進(jìn)給和快速退回等動(dòng)作。工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定工作進(jìn)給長(zhǎng)度應(yīng)等于被加工部位長(zhǎng)度與刀具切入和切出長(zhǎng)度之和。動(dòng)力頭工作進(jìn)給長(zhǎng)度是按加工長(zhǎng)度最大的孔來(lái)造取，切入長(zhǎng)度根據(jù)工件端面的誤差情況I表2-18，選510毫米為第一工作進(jìn)給長(zhǎng)度，第二工作進(jìn)給常常比第一工作進(jìn)給要小得多，在有條件，應(yīng)力法做到轉(zhuǎn)入第二工作進(jìn)給時(shí)，除倒大角的刀具外，其余刀具都離開(kāi)加工表面，不再切削。否則，將降低刀具使用壽命，且破壞已加工的表面。快速引進(jìn)長(zhǎng)度的確定快速進(jìn)給是動(dòng)力頭把刀具送到工作進(jìn)給的位置，其長(zhǎng)度按具體工作情況確定。在加工1.2兩孔徑相同的同心孔系時(shí)，可采用跳越進(jìn)給的循環(huán)進(jìn)行加工，即在加工寬一層壁后，動(dòng)力頭再次快速引進(jìn)，加工第二層壁，這樣可以縮短工作循環(huán)時(shí)間。快速退回長(zhǎng)度的確定快速退回的長(zhǎng)度等快速引進(jìn)和工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和。一般在固定式夾具機(jī)床上，動(dòng)力頭快速引進(jìn)和工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和。一般在國(guó)家式夾具機(jī)床上，動(dòng)力頭快速退回的行程，只要把所有刀具都退至導(dǎo)套內(nèi)，不影響工件的裝卸就行了。動(dòng)力頭總行程的確定動(dòng)力頭的總行程除了滿(mǎn)足工作循環(huán)所需長(zhǎng)度外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具的方便性。裝卸刀具的理想情況是：刀具退離導(dǎo)向套外端面的距離，需大于刀桿插入主軸孔內(nèi)的長(zhǎng)度。具體數(shù)值在加工示意圖上標(biāo)注可查閱。3.3動(dòng)力部件的選擇動(dòng)力部件用以實(shí)現(xiàn)切削刀具的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或只用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是組合機(jī)床最主要的通用部件。組合機(jī)床動(dòng)力部件有多種結(jié)構(gòu)型式和不同的傳動(dòng)方式。就其傳動(dòng)方式來(lái)講，主運(yùn)動(dòng)一般采用機(jī)械運(yùn)動(dòng)，即由電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪皮帶、蝸輪蝸桿等機(jī)械元件傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)則采用機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)或氣動(dòng)液壓傳動(dòng)等。本組合機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)動(dòng)力箱傳遞運(yùn)動(dòng)的，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是采用的液壓傳動(dòng)。下面介紹一下具體選用動(dòng)力部件時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。(1)、電動(dòng)機(jī)功率的確定根據(jù)所造切削用量計(jì)算的切削功率及進(jìn)給功率之需要，并適當(dāng)考慮提高切削用量的可能性（一般按30%考慮），選用相應(yīng)規(guī)格的動(dòng)力頭，可接下式進(jìn)行計(jì)算。式中，N動(dòng)動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)功率N動(dòng)切削功率N進(jìn)進(jìn)給功率傳動(dòng)效率，在加工黑色金屬，主軸數(shù)少于15根時(shí)=0.9按各刀具造用的切削用量，從中P10查得各軸N切（左動(dòng)力頭）當(dāng)V1.2=106米/分時(shí)， N切=0.38KWV6=96米/分 N切=0.46KWV4=81米/分 N切=0.62KWV5=78米/分 N切=0.67KW對(duì)于液壓動(dòng)力頭N進(jìn)就是進(jìn)給油泵所消耗的功率，一般為0.82千瓦，取N進(jìn)=1KW則取N動(dòng)=4.0KW查表17-5知，適用Y132M1-6，額定功率為4.0千瓦，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速960rpm,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩2.0，最大轉(zhuǎn)矩2.0N.m。右動(dòng)力頭V=98米/分，查得3軸N切=0.47KW同理取N進(jìn)=1KW，=0.9則查表17-5，選用Y112M-6型電機(jī)