L22機(jī)體頂面精銑床設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、4l22 柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床設(shè)計(jì) 摘要 本文主要介紹了 4l22 柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床的設(shè)計(jì)。研究的主要問(wèn)題是 4l22 柴油機(jī)機(jī)體頂面 精銑床外觀圖設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)。根據(jù) 4l22 柴油機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸特點(diǎn)，4l22 柴油機(jī)機(jī)體 頂面精銑床外觀圖設(shè)計(jì)選用了通用部件：銑削頭、機(jī)械滑臺(tái)等，配以專用的夾具和立柱、側(cè)底座等 基礎(chǔ)部件，采用立式布局形式組成一組合銑床；夾具的設(shè)計(jì)，采用三基面組合定位，采用機(jī)動(dòng)夾緊 方式，使用液壓斜楔夾緊裝置完成工件夾緊。該設(shè)計(jì)方案具有設(shè)計(jì)制造周期短，生產(chǎn)率高，加工質(zhì) 量穩(wěn)定，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，產(chǎn)品更新時(shí)，組合銑床上的通用部件仍可重新利用組成新的組合機(jī)床等 優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)

2、過(guò)分析和精度驗(yàn)算表明該設(shè)計(jì)方案能夠滿足 4l22 柴油機(jī)機(jī)體生產(chǎn)綱領(lǐng)要求，能夠保證 4l22 柴油機(jī)機(jī)體頂面的加工精度和表面質(zhì)量要求。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：銑削頭；機(jī)械滑臺(tái)；組合銑床；夾具 design fine milling machine tool to mill the 4l22 diesel engine fuselage abstract this article mainly introduced the design about the fine milling machine tool ,which was used to mill the top of the 4l22 dies

3、el engine fuselage.it mainly focused on the design is the outward appearance chart and the jig.according to the diesel engine of the fuselages structure,shape, size, the design of the outward appearance chart, selected the interchangeable components,which includes the mechanical slip lable and the m

4、illing cutter unit, design the special-purpose jig and the basic parts of colum, side foundation to form a vertical complete milling machine tool. in the design of the jig, it used three basic plane combinations localization.simultaneously,in order to reduces workers labor intensity and non-cutting

5、time, using hydraulic pressure to clamp. with hydraulic pressure wedge clamp installment to complete the work piece clamping. this design proposal has many advantages,such as, the cycle of the design and manufacture is short, the cost of the manufacture is low,high productivity, stable processing ac

6、curacy, and the interchangeable components still can reuse to form a new complete milling machine tool ,when the product is renewal. being analysed and precison computed, this milling machine tool can meet the product efficiency , processing accuracy and superficial demand. key words：milling cutter

7、unit ; mechanical slip lable ; block milling machine tool ; jig 目錄目錄 摘要 abstract. 第一章 緒論1 1.1 選題的背景、目的和意義 1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 1 第二章第二章 方案選擇與論證方案選擇與論證3 2.1 確定方案3 2.2 方案分析和選擇3 第三章第三章 4l22 柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床外觀柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床外觀圖圖設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)4 3.1 選取銑刀4 3.2 選取動(dòng)力部件4 3.2.1計(jì)算銑削力4 3.2.2選取主運(yùn)動(dòng)部件銑削頭5 3.2.3選取進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件機(jī)械滑臺(tái)6 3.2.4立柱尺寸確定6 3.2

8、.5中間底座尺寸確定7 3.2.6機(jī)床的工作循環(huán)7 第四章 夾具設(shè)計(jì).8 4.1 確定夾具定位方案，設(shè)計(jì)定位元件 8 4.1.1定位方案的確定 8 4.1.2定位元件的設(shè)計(jì) 8 4.1.3定位誤差的分析和計(jì)算 9 4.2 確定夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置10 4.2.1夾緊力的確定10 4.2.2夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)13 4.2.3動(dòng)力裝置（液壓油缸）的設(shè)計(jì) 14 4.3 對(duì)刀裝置的設(shè)計(jì) 14 4.4 設(shè)計(jì)夾具底座14 第五章第五章 結(jié)論結(jié)論16 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 17 致謝致謝 18 附錄附錄 19 第一章緒論 1.1 選題的背景、目的和意義 4l22 柴油機(jī)是山東華源萊動(dòng)自行研制開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品，4l22

9、 柴油機(jī)機(jī)體采用的是干 缸套，對(duì)機(jī)體頂面的加工精度要求，特別是平面度要求較高。機(jī)體頂面的加工精度直 接影響缸孔和缸孔止口的加工精度，隨著數(shù)控機(jī)床和加工中心的發(fā)展和應(yīng)用越來(lái)越廣 泛，在生產(chǎn)線上組合機(jī)床、通用機(jī)床的應(yīng)用雖然受到一定的影響，但在實(shí)際生產(chǎn)中， 箱體類零件平面的加工多數(shù)采用端銑刀在專用組合銑床或通用銑床進(jìn)行銑削加工。組 合機(jī)床是以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對(duì)一種或多種工件按預(yù)先確定 的工序進(jìn)行加工的高效專用機(jī)床，具有生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低， 設(shè)計(jì)、制造周期短，加工對(duì)象改變時(shí)，原有的通用零、部件可以重新利用，組成新的 組合機(jī)床等特點(diǎn)，目前仍是箱體類零件大批大量

10、生產(chǎn)的主要設(shè)備。 目前所采用的金屬切削機(jī)床主要是自動(dòng)線（60%） 、組合機(jī)床（20%）和加工中心 （20%） 。顯然，在大批大量生產(chǎn)的機(jī)械廠，大量采用組合機(jī)床。因此組合機(jī)床及自動(dòng) 線的技術(shù)性能和綜合自動(dòng)化水平，在很大程度上決定了工業(yè)部門產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn) 品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。因此設(shè)計(jì) 組合銑床來(lái)精銑 4l22 機(jī)體頂面具有十分重要的意義。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 現(xiàn)代制造工程從各個(gè)角度對(duì)組合機(jī)床提出了愈來(lái)愈高的要求，而組合機(jī)床也在不 斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展。十多年來(lái)，組合機(jī)床及其自動(dòng)線在高效、高生產(chǎn)率、 柔性化以及采用并行(同步)工程制訂

11、更為合理、更為節(jié)省的方案方面取得了不小的進(jìn) 展。尤其是汽車和拖拉機(jī)工業(yè)，為了提高汽車和拖拉機(jī)的性能，對(duì)零件的加工精度提 出了一些新的要求，因此對(duì)機(jī)床性能的要求也更高了。對(duì)于汽車和拖拉機(jī)零件的加工 精度，現(xiàn)在要求將一些關(guān)鍵零件的主要加工精度只分布在一個(gè)比標(biāo)準(zhǔn)公差帶要小的公 差范圍內(nèi)。由于采用了新結(jié)構(gòu)、新刀具、新工藝方法、刀具自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)、專用刀具 的復(fù)合工藝。直接利用軟件進(jìn)行誤差補(bǔ)償?shù)绒k法，組合機(jī)床加工精度正在不斷提高。 現(xiàn)階段在組合機(jī)床上加工大平面的平面度已達(dá)到 lm 長(zhǎng)上 0.02-0.04mm.粗糙度達(dá)到 ra 0.4-0.8um；孔經(jīng)精度達(dá)到 h5-h6；孔的圓度和圓柱度達(dá)到 0.001

12、5-0.055；定位銷 孔的中心距精度達(dá)到0.013mm；一般孔位精度達(dá)到0.02-0.025mm；單向鏜孔的 同軸度達(dá) 0.005-0.01mm；雙向鏜孔的同軸度達(dá)到 015-0.02mm；一些特種加工工藝的 精度，如止口精度可達(dá)到 0.015-0.02mm.缸蓋閥座及導(dǎo)管孔的同軸度達(dá)到 0.0075- 0.01mm。8為適應(yīng)高效加工的需要，現(xiàn)代組合機(jī)床自動(dòng)線和自動(dòng)加工系統(tǒng)的生產(chǎn)節(jié)拍 愈來(lái)愈短，自動(dòng)線的節(jié)拍，主要是通過(guò)縮短基本時(shí)間和輔助時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的。縮短基本 時(shí)間的主要途徑是采用新的刀具材料和新穎刀具，以提高切削速度和進(jìn)給速度來(lái)縮短 基本時(shí)間?？s短輔助時(shí)間主要是縮短包括工件輸送、加工模塊快速

13、引進(jìn)以及加工模塊 由快進(jìn)轉(zhuǎn)換為工件后至刀具切入工件所花的時(shí)間。為縮短這部分空行程時(shí)間，普遍采 用提高工件或隨行夾具的輸送速度和加工模塊的快速移動(dòng)速度?；_(tái)的工作循環(huán)時(shí)間 必須相應(yīng)縮短。國(guó)外有些廠家中等規(guī)格滑臺(tái)的工作循環(huán)時(shí)間已縮短到 5s。其中快速行 速度已達(dá) 15m/min，而最大工作進(jìn)給速度由通常的 0.7m/min 提高到 1.2-1.5m/min， 切入有的已可縮短到 0.25mm。要提高快進(jìn)和工作行程速度，需要有高的轉(zhuǎn)換精度， 用伺服驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)便能滿足要求。 現(xiàn)代組合機(jī)床和自動(dòng)線作為機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是控制、驅(qū)動(dòng)、測(cè)量、監(jiān)控、刀 具、和機(jī)械組件等技術(shù)的綜合反映。近些年來(lái)，這些技術(shù)有長(zhǎng)足進(jìn)

14、步，同時(shí)作為組合 機(jī)床主要用戶的汽車和內(nèi)燃機(jī)等行業(yè)也有很大的變化，其產(chǎn)品市場(chǎng)壽命不斷縮短，品 種日益增多且質(zhì)量不斷提高。這些因素有力的推動(dòng)和激勵(lì)了組合機(jī)床和自動(dòng)線技術(shù)的 不斷發(fā)展。 在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的組合機(jī)床行業(yè)中組合機(jī)床設(shè)計(jì)已普遍采用 cad 工作站，在設(shè)計(jì) 室?guī)缀鹾茈y見(jiàn)到傳統(tǒng)的繪圖板。cad 除應(yīng)用于繪圖工作外，并在構(gòu)件的剛度分析（有 限元法） 、組合機(jī)床及自動(dòng)線設(shè)計(jì)方案比較和選擇，以及方案報(bào)價(jià)等方面均已得到廣泛 應(yīng)用，從而顯著得提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和縮短了設(shè)計(jì)周期。為縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、降低制 造費(fèi)用和提高產(chǎn)品質(zhì)量世界上許多機(jī)械廠都在積極推行精益生產(chǎn)方式其主要內(nèi)容之一 是并行工程，既要求產(chǎn)品開(kāi)發(fā)部

15、門、生產(chǎn)規(guī)劃部門和組合機(jī)床制造廠之間進(jìn)行緊密合 作。組合機(jī)床廠則需要裝備制造部門早期介入用戶產(chǎn)品的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)部 門考慮其結(jié)構(gòu)和功能時(shí)，能協(xié)同考慮產(chǎn)品的加工和裝配工藝從而加速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、降低 制造費(fèi)用和提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的，從而取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。9 現(xiàn)代，組合機(jī)床自動(dòng)線技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，自動(dòng)線在加工精度、生產(chǎn)效率、 利用率、柔性化和綜合自動(dòng)化等方面的巨大進(jìn)步，標(biāo)志著組合機(jī)床自動(dòng)線技術(shù)發(fā)展達(dá) 到的高水平。自動(dòng)線的技術(shù)發(fā)展，刀具、控制和其它相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步以及用戶需求的 變化起著重要的推動(dòng)作用，其中，特別是 cnc 控制技術(shù)對(duì)組合機(jī)床自動(dòng)線結(jié)構(gòu)的變革 及其柔性化起著決定性作用。 第二章

16、方案選擇與論證 2.1 確定方案 4l22 柴油機(jī)機(jī)機(jī)體頂面的銑削加工可采用如下方案： 方案 1、選用通用的立式升降臺(tái)銑床、設(shè)計(jì)專用夾具精銑 4l22 柴油機(jī)機(jī)機(jī)體頂面； 方案 2、設(shè)計(jì)組合銑床和專用夾具精銑 4l22 柴油機(jī)機(jī)機(jī)體頂面； 方案 3、選用鏜銑加工中心、設(shè)計(jì)專用夾具精銑 4l22 柴油機(jī)機(jī)機(jī)體頂面。 2.2 方案分析和選擇 方案 1，選用通用的立式升降臺(tái)銑床，工藝范圍廣、通用性強(qiáng)，但它的生產(chǎn)率低、 工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，同時(shí)它的剛度、強(qiáng)度不高，所以加工精度低； 方案 2，設(shè)計(jì)組合銑床，組合銑床是已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量專用部 件組成的一種高效專用機(jī)床。它的生產(chǎn)率比通用機(jī)床高幾

17、倍至幾十倍，它的加工精度 穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，同時(shí)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)模塊化、組合化可按工件或工 序要求，用大量通用部件或少量專用部件靈活組成各種類型的組合機(jī)床及自動(dòng)線，配 置靈活，機(jī)床易于改裝，產(chǎn)品或工藝變化時(shí)通用部件可重復(fù)利用。在大批大量生產(chǎn)中， 設(shè)計(jì)組合銑床精銑 4l22 柴油機(jī)機(jī)機(jī)體頂面是理想的方案。 方案 3，選用鏜銑加工中心，具有適應(yīng)產(chǎn)品更換能力強(qiáng)、加工精度高等優(yōu)點(diǎn)，但它 的造價(jià)昂貴、機(jī)床生產(chǎn)率有時(shí)不如組合銑床。 4l22 柴油機(jī)機(jī)機(jī)體的生產(chǎn)綱領(lǐng)是大批生產(chǎn)類型，頂面的加工精度要求高。通過(guò)上 面的分析，為滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)，同時(shí)在滿足加工精度的要求上盡量降低生產(chǎn)成本，決定 采用方案 2

18、 設(shè)計(jì)組合銑床來(lái)精銑 4l22 柴油機(jī)機(jī)體頂面。 圖圖 4-44-4 1、抵消進(jìn)給力所需的夾緊力： 設(shè)實(shí)際夾緊力為 f。 4.2.2 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)： 楔鐵夾緊機(jī)構(gòu)是組合機(jī)床夾具常用的一種增力機(jī)構(gòu)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠 和調(diào)整方便，在組合機(jī)床夾具中得到廣泛應(yīng)用。為保證工作可靠，減少所需液壓缸的 推力， 降低生產(chǎn)成本，決定采用楔鐵夾緊機(jī)構(gòu)，采用液壓驅(qū)動(dòng)方式。考慮到本工序是精加工， 所需的夾緊力不大，在結(jié)構(gòu)尺寸上為與液壓缸配套使用，查組合機(jī)床及其調(diào)整與使 用15決定采用 1t0232 楔鐵圓柱部分直徑為 60mm 標(biāo)準(zhǔn)的楔鐵夾緊機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)楔 鐵的楔角=，楔鐵工作行程 50mm，夾緊范圍 1-

19、10mm，增力比（傳遞力放大倍數(shù)）12 為 1.8。 4.2.3 動(dòng)力裝置（液壓油缸）的設(shè)計(jì) 為使夾具的結(jié)構(gòu)緊湊，決定自行設(shè)計(jì)液壓油缸。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選液壓油缸的直徑為 80mm ,活塞桿的直徑為 40mm，大腔的工作面積為 50，小腔的工作面積 2 cm 37.7。 2 cm 活塞桿所需的推力： q = = 4835n 1.8 k f 現(xiàn)在工廠所用的液壓油液的壓力一般為：1.25-5mpa17，因?yàn)樵摴ば蚴蔷庸ぃ?夾緊力不大所以決定取 1.25 mpa 計(jì)算油缸的工作壓力： 由公式得 f p a 2 1.25 50 106250fpan 大于所需的活塞桿推力，fq 所以能夠滿足加工的需要。 4

20、.3 對(duì)刀裝置的設(shè)計(jì) 夾具安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，需要確定刀具相對(duì)夾具定位元件的位置，因此需設(shè)計(jì) 對(duì)刀裝置。對(duì)刀塊可以自行設(shè)計(jì)，或選用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)刀裝置。在大批大量生產(chǎn)中，為了簡(jiǎn) 化夾具結(jié)構(gòu)，常采用標(biāo)準(zhǔn)工件對(duì)刀或試切法對(duì)刀，第一件對(duì)刀后，后續(xù)工件就不在對(duì) 刀，此時(shí)可以不設(shè)計(jì)對(duì)刀裝置。該設(shè)計(jì)采用的組合銑床是大批量生產(chǎn)類型，同時(shí)考慮 到工件的結(jié)構(gòu)尺寸決定采用標(biāo)準(zhǔn)工件進(jìn)行對(duì)刀，對(duì)刀后，后續(xù)工件就不在對(duì)刀16。 4.4 設(shè)計(jì)夾具底座： 夾具底座有焊接鋼板的、鑄鐵的等8，考慮到鑄鐵的抗壓強(qiáng)度高、減震性能好、 成本低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在鑄造夾具底座時(shí)可設(shè)置加強(qiáng)筋，增加夾具體的剛度和強(qiáng)度。所 以決定采用鑄鐵夾具底座，具體尺

21、寸見(jiàn)附件 3：4l22 柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床夾具圖紙。 第五章 結(jié)論 本文主要介紹了 4l22 柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床的設(shè)計(jì)。研究的主要問(wèn)題是 4l22 柴 油機(jī)機(jī)體頂面精銑床外觀圖設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)。根據(jù) 4l22 柴油機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)、形狀和尺 寸特點(diǎn)，4l22 柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床外觀圖設(shè)計(jì)選用了通用部件：銑削頭、機(jī)械滑臺(tái) 等，配以專用的夾具和立柱、側(cè)底座等基礎(chǔ)部件，采用立式布局形式組成一組合銑床； 夾具的設(shè)計(jì)，采用三基面組合定位，采用機(jī)動(dòng)夾緊方式，使用液壓斜楔夾緊裝置完成 工件夾緊。該設(shè)計(jì)方案的具有設(shè)計(jì)制造周期短，生產(chǎn)率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，工人勞動(dòng) 強(qiáng)度低，產(chǎn)品更新時(shí)，組合銑床上的通用部件仍可重新

22、利用組成新的組合機(jī)床等優(yōu)點(diǎn)。 經(jīng)過(guò)分析和精度驗(yàn)算表明該設(shè)計(jì)方案能夠滿足 4l22 柴油機(jī)機(jī)體生產(chǎn)綱領(lǐng)要求，能夠保 證 4l22 柴油機(jī)機(jī)體頂面的加工精度和表面質(zhì)量要求。 本次設(shè)計(jì)的 4l22 柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化。上料、下料 需要人工完成，夾緊時(shí)，還需人工將壓板送入送出，加重了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，增加了 輔助時(shí)間，使生產(chǎn)率的提高受到一定的影響，操作誤差在一定程度上影響了產(chǎn)品的加 工精度。隨著現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率、高質(zhì)量、高柔性是當(dāng)前組合 機(jī)床發(fā)展的一必然趨勢(shì)。建議在以后的設(shè)計(jì)中，能著重從減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高 生產(chǎn)率和提高加工質(zhì)量方面考慮，可以選用數(shù)控滑臺(tái)

23、、數(shù)控銑削頭等通用部件組成數(shù) 控組合銑床，設(shè)計(jì)自動(dòng)上下料裝置，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的完全自動(dòng)化，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和 加工精度。 參考文獻(xiàn) 1 晏國(guó)梁. 機(jī)體兩側(cè)面專機(jī)液壓夾具的改造設(shè)計(jì) 制造技術(shù)與機(jī)床 2003 年 08 期 2 段華榮; 馬濤. 強(qiáng)力高效銑削雙面 6 軸組合銑床的研制 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工 技術(shù) 2004 年 07 期 3 李鳳春; 楊元芳; 王加祥. 395(495)柴油機(jī)體上、下面粗銑加工工藝的改進(jìn)及夾具 設(shè)計(jì) 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備 2008 年 06 期 4 李良福. 近年自動(dòng)線、組合機(jī)床及專用機(jī)床的發(fā)展?fàn)顩r 上海機(jī)床 2000 年 0 期 5 吳立梅. 組合機(jī)床發(fā)展及相關(guān)特點(diǎn)分析 科技資訊 2010 年 08 期 6 蔡善樂(lè); 曹金濤; 李懷印. 基于組合機(jī)床生產(chǎn)線夾具柔性化研究 新技術(shù)新工藝 2010 年