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畢 業(yè) 設 計 論 文 設計 論文 題目 操縱桿殼鉆 6 M8 底孔專機及 液壓夾具設計 學 院 名 稱 機械工程學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指 導 教 師 職 稱 定稿日期 年 月 日 II 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 操縱桿殼鉆 6 M8 底孔專機及液壓夾具設計 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 關鍵詞 組合機床 鉆底孔 夾具設計 手動 III 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 a design machine tools for processing the pump body bottom hole drilling 8 M8 modular machine tool design Making process in the process with a mass of bottom hole drilling processing scheme and to seek the best technology solutions which illustrates the importance of process in the production process The main content of my design is on the overall layout of machine tools on the machine feed and transmission parts of the design combined with the example introduces the fixture design method with this design this machine can meet the design requirements compared with traditional machine this machine has high automation high productivity advantages higher accuracy Key Words modular machine tool drilling bottom hole fixture design manual IV 目 錄 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 1 1 制定工藝方案 4 2 1 2 確定組合機床的配置形式和結構方案 4 2 2 確定切削用量及選擇刀具 6 2 2 1 確定工序間余量 6 2 2 2 選擇切削用量 6 2 2 3 確定切削力 切削扭矩 切削功率 6 2 2 4 選擇刀具結構 7 2 3 鉆孔組合機床總設計 三圖一卡 的編制 7 2 3 1 被加工零件工序圖 7 2 3 2 加工示意圖 8 2 3 3 機床聯(lián)系尺寸圖 12 2 3 4 生產(chǎn)率計算卡 14 2 4 多軸箱的設計 17 2 4 1 繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖 17 2 4 2 齒輪模數(shù)選擇 18 2 4 3 多軸箱的傳動設計 18 2 4 4 繪制傳動系統(tǒng)圖 20 2 4 5 傳動零件的校核 20 3 鉆孔夾具設計 21 3 1 研究原始質(zhì)料 21 3 2 定位 夾緊方案的選擇 22 3 3 切削力及夾緊力的計算 22 3 4 定位誤差的分析 26 3 5 定位銷選用 27 3 6 鉆套 襯套 鉆模板設計與選用 27 3 7 夾具設計及操作的簡要說明 29 結論 31 參考文獻 32 致謝 33 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 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 提高組合機床的加工精度 高達 0 08 毫米和 1000 毫米的銑削平面 表面粗糙度可達 2 8 0 63 微米低 鏜孔精度可以達到 IT7 6 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 1983 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 但部分結構未指定 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)的工人和技術人員總結生產(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 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 一頭或夾具切割 側基 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 集中在一臺組 合機床類似零件的結構和工藝 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 簡化了結構 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的 發(fā)展達到了很高的水平 自動控制技術的發(fā)展 線切割機 及其他相關技術 尤其是 數(shù)控技術的發(fā)展對自動線的結構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和設備 目前 它仍然是一個大量的關鍵 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性能 工業(yè)部門的生產(chǎn)效率的結構 3 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 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 在過去的 20 年中 這些技術已經(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 克服了通用機結構復雜 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 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構 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 加工零件的結構特點 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)外相關技術資料的收集 制定合理的工藝 根據(jù)被加工零件 操縱桿殼 的零件圖 圖 2 1 加工過程 8 螺紋底孔 1 加工孔的主要技術要求 6 個螺紋孔 M8 底孔直徑均為 6 7mm 孔的位置度公差為 0 08mm 工件材料為 HT200 HB170 241HBS 2 工藝分析 加工該孔時 孔的位置度公差為 0 3mm 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 6 7mm 3 定位基準及夾緊點的選擇 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構方案 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 高的操縱桿殼鉆孔的精度要求 可用于鉆孔組合機床 為了機 ra1 6um 孔的表面粗糙 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 5 圖 2 1 操縱桿殼 2 被加工零件的特點 這主要是指結構形狀的材料 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 8mm 孔直徑 多孔同步處理 部分的剛度是足夠的 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 選擇鉆床 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)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 過程在一臺機器上完成 為了提高利用率 4 機床使用條件 6 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 技術能力和自然 條件和要求 基于上述 操縱桿殼的結構特點 加工零件 尺寸精度 表面粗糙度和技術要求 定位 夾緊方法 過程 和機床的總體布局和技術性能等的影響因素 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 6 7mm 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 由于操縱桿殼鉆孔的加工精度 工件材料 工作條件 技術要求等 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 8mm 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 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 26 2 2FD8 0f6 HB 7 26 6 7 8 026 0 2378 8N 切削扭矩 10 2 3T9 1D8 0f6 HB 10 7 2 0 9979N mm 切削功率 2 4P 940v 9979 18 9740 3 8 6 7 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 選擇刀具結構 在操縱桿殼的布氏硬度 HB100 孔徑 d 高速鋼鉆頭為 6 7mm 的刀具材料 W18Cr4V 為了使工作可靠 結構簡單 加工簡單 6 7mm 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束 30 80mm 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 加工零件的精度 表面粗糙度和技術要求 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 也是重要的技術文件 檢查和機床的 8 調(diào)整 操縱桿殼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要求 以及工作程序和技術要求 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 操縱桿殼工序圖 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 位基準與設計基準不重合 應處理轉(zhuǎn)換位置精度要求 9 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 是操縱桿殼孔加工示意圖 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 主軸的結構類型 尺寸及外伸長度 刀具類型 數(shù)量和結構尺寸 接桿 導 向裝置的結構尺寸 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計算 1 刀具的選擇 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 10 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 L8 8 8 22 30 34 180 40 8 12 17 46 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 g6 H7 n6 g6 固定導向裝置的布置如圖 2 4 所示 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 2 316 根據(jù)剛性條件計算主軸的直徑為 d B 2 89 4T 11 式中 d 軸直徑 mm 24 68 T 軸所承受的轉(zhuǎn)矩 N mm B 系數(shù) 本設計中主軸直徑 d 28mm 主軸外伸長度為 L 118mm 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 8 所示 圖 2 8 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 h6 d2 d3 L l1 l2 l3 螺母 厚度 28 Tr28 2 莫氏 1 號 12 061 36 88 81 42 80 12 8 確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 從加工結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 6 工作進給長度的確定 12 如圖 2 6 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 8 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 x8 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 48 78mm 圖 2 6 工作進給長度 13 2 3 3 機床聯(lián)系尺寸圖 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 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 它代表了機床的結構類型和總體布局 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 并結合具 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 6 2378 8 988N進Fi 式中 各主軸加工時所產(chǎn)生的軸向力i 14 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 88KN 進F 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 8 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 680mm 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 400mm 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 6主 切P 6 0 43 0 8 3 228KW 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 并結合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇 因此 選用電動機型號為 Y132M1 6 的 1TD32I 型動力箱 動力箱輸出軸至箱底面高度為 180mm 主要技術參數(shù)如下表 表 2 4 電機型號及參數(shù) 轉(zhuǎn)速范圍 r min 主電機傳動型號 電機轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速 主電機功率 kw 配套主軸部件型號 D80 Y132M1 6 960 470 4 1HY32 A 1CC321 1CD321 3 配套支承部件的選用 立柱底座 1CD322 15 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 880 1060mm 之間選取 本系統(tǒng)取裝料高度為 800mm 8 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 中間底座采用側底座 1CD321 6 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 400 H 320 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 400 320mm 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 48 74 7 10 418 0 628 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) 8 10 r 所需要時間 這里取 10r 輔助時間 T 輔 t 移 t 裝 2 8fkvL43 78 120 1000 0 13 2 2 328min 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 08 0 13min 取 0 13 min 16 t 裝 裝卸工件時間 min 一般為 0 8 1 8min 本例取 2min 機床生產(chǎn)率 Q1 60 T 單 2 9 60 T 切 T 輔 60 0 628 3 298 18 3 件 h 機床負荷率按下式計算 Q Q 1 100 2 10 A Q1tk 100 18000 18 3 1980 100 67 04 式中 Q 機床的理想生產(chǎn)率 件 h A 年生產(chǎn)綱領 件 tk 年工作時間 單班制工作時間 tk 1980h 表 2 8 生產(chǎn)率計算卡 17 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 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 18 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 6 所 示 表 2 6 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 28 118 鉆 6 7 418 18 0 18 74 7 注 1 被加工零件編號及名稱 箱體材料 HT200 JB297 62 硬度 HB170 241 前 后 側蓋等材料為 HT180 2 動力部件型號 1TD32I 動力箱 電動機型號 Y112M 6 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 1 9 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 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 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 178 0 37 37 37 37 Y 0 86 8 103 8 89 8 89 8 103 8 2 確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù) 19 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 8 30 2Pmzn 多軸箱輸入齒輪模數(shù)取 m 2 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 20 傳動齒輪采用 z 20 齒的齒輪 變位系數(shù) 0 18x 傳動軸的轉(zhuǎn)速為 2 18740 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 161740i 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 20 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 48 鋼 熱處 理為齒部高頻淬火 G84 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 80 連續(xù) 17 70 2 2 8 3 2 2 8 3 4 18 20 30 38 40 28 30 38 40 80 傳動軸齒輪 44 B 型 21 24 3 28 30 38 40 80 輸出軸齒輪 32 21 24 3 18 22 28 32 36 計算各主軸轉(zhuǎn)速 使各主軸轉(zhuǎn)速的相對轉(zhuǎn)速損失在 8 以內(nèi) 由公式 V 知 140Dn n1 n2 n3 n4 18x1000 3 8 8 418r 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 21 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 8 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 8 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 T 輸入扭矩 N m 輸入角速度 rad s 單位換算 P 0 3MPa 0 3 106Pa n 880r min 9 17r s 2 19 22 q 8 88 9 17 83 92ml r 83 92 10 6m3 s 2 20 2 n 60 2 3 8 880 60 2 21 87 87rad s 代入公式 P q T 2 22 83 92 10 6 0 3 106 87 87T6 解得 T 6 281N mm T8 T1 i8 1 T2 i8 2 T3 i8 3 T4 i8 4 T6 i8 6 2 23 4 9979 0 98 281 0 667 44093 06N mm 根據(jù) d B 2 316 33 6mm Ff1 所以 時工件不會轉(zhuǎn)動 故本夾具可安全工作 由計算可知所需實際夾緊力不是很大 為了使其夾具結構簡單 操作方便 決定選用手動螺 旋夾緊機構 夾緊裝置可以分為力源裝置 中間傳動裝置和夾緊裝置 在此套夾具中 中間傳動裝置和夾 緊元件合二為一 力源為機動夾緊 通過螺栓夾緊移動壓板 達到夾緊和定心作用 1 液動夾緊裝置 液動夾緊裝置以壓縮空氣作為動力源推動夾緊機構夾緊工件 常用的氣缸結構有活塞式和薄膜式兩 種 活塞式氣缸按照氣缸裝夾方式分類有固定式 擺動式和回轉(zhuǎn)式三種 按工作方式分類有單向作用和 雙向作用兩種 應用最廣泛的是雙作用固定式氣缸 2 液壓夾緊裝置 液壓夾緊裝置的結構和工作原理基本與液動夾緊裝置相同 所不同的是它所用的工作介質(zhì)是壓力油 與氣壓夾緊裝置相比 液壓夾緊具有以下優(yōu)點 傳動力大 夾具結構相對比較小 油液不可壓 縮 夾緊可靠 工作平穩(wěn) Z 噪聲小 它的不足之處是須設置專門的液壓系統(tǒng) 應用范圍受限制 根據(jù)切削力 夾緊力的影響因素 在夾緊不利狀態(tài)過程 該夾緊力的計算應該根據(jù)機械平衡 原理來設計 最后 為了確?？煽繆A緊 數(shù)值乘以安全系數(shù)實際所需夾緊力 初步確定液壓缸參數(shù) 表 5 1 按負載選擇工作壓力 1 負載 KN 50 工作壓力 MPa 0 8 1 1 5 2 2 5 3 3 4 4 5 5 表 5 2 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力 1 機 床 機械類型 磨床 組合 機床 龍門 刨床 拉床 農(nóng)業(yè)機械 小型工程機械 建筑機械 液壓鑿巖機 液壓機大中型挖掘機 重型機械 起重運輸機械 工作壓力 MPa 0 8 2 3 5 2 8 8 1 0 10 18 20 32 由于鉆削力為 4239N 往往要取大一些 在這取負載約為 10000N 初選液壓缸的設計壓力 P1 3MPa 為了滿足工作這里的液壓缸課選用單桿式的 并在快進時差動連接 則液壓缸無桿腔與 有桿腔的等效面積 A1 與 A2 應滿足 A1 2A2 即液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑 d 應滿足 d 0 707D 為防止切削后工件突然前沖 液壓缸需保持一定的背壓 暫取背壓為 0 5MPa 并取液壓缸機械效 25 率 則液壓缸上的平衡方程9 0m 1212PAFAP 故液壓缸無桿腔的有效面積 2232551 46106 410 2032 cmmb 液壓缸直徑 cAD8 73 461 液壓缸內(nèi)徑 按 GB T2348 1980 取標準值 D 80mm 因 A1 2A 故活塞桿直徑 d 0 707D 56mm 標準 直徑 則液壓缸有效面積為 222 6 580 4 4 521 cmdDAc 2 缸體壁厚 的校核 查機械設計手冊 取壁厚為 10mm 則 15 08D 根據(jù) 時 4 2 3 0 8 max3p 2 可算出缸體壁厚為 1 25 滿足最低速度的要求 12c2 2 活塞桿強度計算 56mm 4 4 mF150 18374 d6 式中 許用應力 Q235 鋼的抗拉強度為 375 MPa84n b 500MPa 取 400MPa 為位安全系數(shù)取 5 即活塞桿的強度適中 3 活塞桿的結構設計 活塞桿的外端頭部與負載的拖動電機機構相連接 為了避免活塞桿在工作生產(chǎn)中偏心負 載力 適應液壓缸的安裝要求 提高其作用效率 應根據(jù)負載的具體情況 選擇適當?shù)幕钊麠U端部 結構 4 活塞桿的密封與防塵 活塞桿的密封形式有 Y 形密封圈 U 形夾織物密封圈 O 形密封圈 V 形密封圈等 6 采用薄 鋼片組合防塵圈時 防塵圈與活塞桿的配合可按 H9 f9 選取 薄鋼片厚度為 0 5mm 為方便設計和 維護 本方案選擇 O 型密封圈 由上述計算易得 KW 由計算可知所需實際夾緊力不是很大 為了使其夾具結構簡單 操作方便 決定選用液壓缸 夾緊機構 夾具在裝夾時 由在定位時造成圓周上存在定位誤差 夾具體在零件的內(nèi)孔端面上定位時 也存在定位誤差 從而會造成由原來的面接觸變成點接觸 從而使零件在定位時發(fā)生 3 4 定位誤差的分析 該夾具以一個平面和一個定位銷和兩個左右調(diào)節(jié)支撐定位 要求保證孔軸線間的尺寸公差 27 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)定的尺寸公差 由 5 和 6 可得 1 定位誤差 當以任意邊接觸時 minDWd 2 通過分析可得 0 5D 1dmin 因此 當以任意邊接觸時 0 63DWm 2 夾緊誤差 cos inaxyj 其中接觸變形位移值 mSNcHBKRknZaZy 014 8 9 1 cos0 3jym 磨損造成的加工誤差 通常不超過Mj 05 夾具相對刀具位置誤差 取AD1 誤差總和 0 96jwm 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 28 3 5 定位銷選用 本夾具選用一可換定位銷和棱形銷來定位 其參數(shù)如下表 表 3 1 定位銷 D d H 公稱尺寸 允差 1h1b1dC1 11 16 15 0 011 22 5 1 4 M12 4 3 6 鉆套 襯套 鉆模板設計與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求 故選用可換鉆套 其結構如下圖所 示 以減少更換鉆套的輔助時間 圖 6 1 可換鉆套 鉸工藝孔鉆套結構參數(shù)如下表 6 4 表 6 4 鉆套 d H D 12Dh1mCr 29 公 稱 尺 寸 允差 8 12 12 0 0 18 0 0 07 2 2 1 8 1 0 4 9 0 5 1 8 0 5 襯套選用固定襯套其結構如圖所示 圖 6 2 固定襯套 其結構參數(shù)如下表 6 5 表 6 5 固定襯套 d D 公稱尺寸 允差 H 公稱尺 寸 允差 C 1 8 0 034 0 016 12 10 0 023 0 012 0 5 2 鉆模板選用固定式鉆模板 用 4 個沉頭螺釘和 2 個錐銷定位于夾具體上 3 7 夾具設計及操作的簡要說明 30 為提高生產(chǎn)率 經(jīng)過方案的認真分析和比較 選用了液壓夾緊方式 螺旋機構 這類夾緊機構結構簡單 夾緊可靠 通用性大 在機床夾具中很廣泛的應用 此外 當夾具有制造誤差 工作過程出現(xiàn)磨損 以及零件尺寸變化時 影響定位 31 夾緊的可靠 為防止此現(xiàn)象 選用可換定位銷 以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整換取 32 結論 本課題開發(fā)研制的鉆孔組合機床 用于加工操縱桿殼的 6 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 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 對操縱桿殼的 6 個孔的加工工藝進行了分析研究 明確了 6 個孔加工的技術要 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)動機構的結構參數(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 不斷的實踐 總 結 肯定會有提高 33 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 8 戴曙 金屬切削機床設計 北京 機械工業(yè)出版社 1993 6 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 34 致謝 過了許久 終于比較成功地完成了設計任務 回顧日日夜夜 我脾氣后得感覺 通過方法得書籍 網(wǎng)絡 教師 學生和其他可用 鞏固了自己得專業(yè)知識 理解和運 用所學知識有更深刻得認識 在這一刻 我要感謝我得導師得精心指導下 不僅指導咱解決得關鍵技術問題 更重要得是為咱引導設計思路 并解釋咱在實際得工程設計經(jīng)驗應用于設計因此 不 僅如此 教師得敬業(yè)精神深深地感染了我 我愛和未來奉獻骨刺得工作 導師是真得 做得傳道 授業(yè) 解惑 精心準備得長途跋涉大學幾個月了 終于到了時間得論文計劃期間 像往常一樣 救援得心臟 但寫作過程中得感覺經(jīng)常出現(xiàn)無力折騰和徘徊 先花那么多時間和這么 多精力去完成得論文具有一定得學術價值 這是很難說得艱辛和困難 但曲終要離開 得味道幕后 這是值得我一生留連忘返 敲完最后任何一臺字符 再次從仔細閱讀文本已經(jīng)并不陌生 我感覺好多 雖然 不是特別值得一提得成就來炫耀 但對我來說 是寶貴得 這是無數(shù)得教誨 關心他 人 樂于助人得結果 我要感謝我得導師 XX 老師 雖然教師負責教學 科研任務 還需要一段時間 不時有門 叫我勸功課 從第一稿到最終版本 耐心 再審 大章偏頗布局 小一審 缺陷報表格式 都可以指出 他教我各方面得知識 拓寬我得知識 培養(yǎng)我得技能 完成論文是不無裨益 我還要感謝所有得大學老師教給我得 是你讓我成熟和壯大 感 謝學院得工作人員 他得細致工作 讓我得同學 有序得學習和生活 我得父母和家人想表達我誠摯得謝意 他們是我得生命永遠依靠和支持他們得關 懷和愛護 是我前進得動力 他們得殷切希望 激勵著我繼續(xù)說下去 沒有他們就沒有 我 我得成績已經(jīng)從他們來得點點滴滴 我也舍不得你得好友 與門和室友 我需要幫助時 他們伸出溫暖得手 在最大 得幫助 他們可以見面 相交 相知是人生一大幸事 本論文得完成遠未結束 不足和膚淺得地方得文字是我得新征程得新起點 我會繼續(xù)前進