包缝机机体钻孔组合机床总体及夹具设计毕业论文.doc

盐城工学院本科生毕业设计说明书2008目录1前言.12组合机床总体设计.32.1总体方案论证.32.1.1加工对象工艺性分析.32.1.2机床配置型式的选择.32.1.3定位基准的选择.42.2确定切削用量及选择刀具.42.2.1选择切削用量.42.2.2计算切削力、切削扭矩及切削功率.62.2.3刀具耐用度的计算.102.2.4选择刀具结构.102.3三图一卡设计.102.3.1被加工零件工序图.102.3.2加工示意图.112.3.3机床联系尺寸图.122.3.4机床生产率计算卡.153组合机床夹具设计.173.1零件的工艺性分析.173.1.1夹具设计的基本要求.173.1.2夹具总体结构构思.173.2定位方案的确定.183.2.1定位方案的论证.183.2.2定位基准的选择.183.2.3定位的实现方法.183.3夹紧方案确定.203.3.1夹紧装置的确定.203.3.2夹紧力的确定.213.4导向装置的选择.223.4.1钻模套型式的选择和设计.223.4.2钻模板的类型和设计.233.5误差分析.243.5.1影响加工精度的因素.243.5.2保证加工精度的条件.253.6夹具体确定.264结论.27参考文献.28致谢.29附录.30盐城工学院本科生毕业设计说明书200811前言组合机床是根据工件加工需要,以大量通用部件为基础,配以少量专用部件组成的一种高效的专用机床。组合机床通常是多刀、多面、多工序、多工位加工,使用继电器-接触器控制,电气线路复杂,故障率高,操作人员的维修任务重,设备的使用率低在组合机床的诸多零件中,主轴箱是组合机床设计过程中工作量最大的部件,因为通常主轴箱是采用一根动力轴带动多根主轴的工作方式,各传动轴必须在有限的标准箱体空间中找到适宜的分布位置并避免干涉,而各轴的设计又必须保证其转速、旋向、强度和刚度,因此难度大、设计周期长。在批量设计某生产线的组合机床主轴箱中,为提高设计质量,缩短设计周期,我们采用计算机辅助设计组合机床主轴箱,取得了良好的技术经济效果。组合机床的分类繁多,有大型组合机床和小型组合机床,有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式,还有多工位回转台式组合机床等；如卧式单面多孔加工组合机床的液压系统,可完成自动工作循环:快进、工进、快退、停止；能同时驱动多根主轴进行钻孔加工。钻孔时是靠主轴产生的转矩T及主轴的转速n进行钻孔。在钻孔过程中外负载经常是变化的,当钻头上的负载增大,即转矩增大时,要求转速能自动下降,当钻头上的负载减小,即转矩减小时,要求转速能自动升高,保证钻孔时消耗的功率为恒定值。组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。随着综合自动化的发展，其工艺范围正扩大到车外圆、行星铣削、拉削、推削、磨削、抛光、冲压等工序。此外，还可以完成焊接、热处理、自动装配和检测、清洗和零件分类及打印等非切削工作。国内外的工业发展史告诉我们，实现机械自动化是一个由低级到高级、由简单到复杂、由不完善到完善的发展过程。当机器的操作采用自动控制器后，生产方式才从机械化逐步过渡到机械控制（传统）自动化、数字控制自动化、计算机控制自动化。只有建立了自动化工厂后，生产过程才能全盘自动化，才能使生产率全面提高，达到自动化的高级理想阶段。本次设计的课题是包缝机机组合机床总体及夹具设计。该课题来源于江淮动力集团。现在该集团迫切需要改善现有的生产条件，进行提高生产率、改善产品质量方面的技术改造，使产品的合格率上升，增加产量，适应市场竞争的需要，提高经济效益。本设计主要针对机体左右两个面上加工多个孔、生产率低、位置精度误差大的问题而设计的，从而保证孔的位置精度、提高生产效率，降低工人劳动强度。为了提高加工精度，降低成本，提高生产效率，有必要设计一种组合机床来满足左右两面同时钻孔的需要。本次设计分总体设计、夹具设计、左多轴箱设计、右多轴箱设计三个部分。我主要负责夹具部分的设计，总体设计由我和另外二位同学共同完成。在设计组合机床过程中，组合机床夹具的设计是整个组合机床设计工作的重要部分之一。虽然夹具零件的标准化程度高，使设计工作量大为减少，设计周期大为缩短，但在夹具设计过程中，在保证加工精度的前提下，如何综合考虑生产率、经济性和劳动条件等因素，还有一定的难度。包缝机机体钻孔组合机床总体及夹具设计2设计该组合机床思路如下：认真分析零件的特点，研究其尺寸、形状、材料、硬度、重量、加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求等内容，以确定零件在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，选择加工的定位基准及夹压方案，决定工步和刀具种类及其结构形式，选择合适的切削用量，确定组合机床的配制形式、制定影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。根据被加工零件的工艺要求确定刀具，再由刀具直径计算切削力，切削扭矩，切削功率，然后选择各通用部件，最后按装配关系组装成组合机床。本说明书以设计卧式双面钻孔组合机床为主线，阐述了刀具的选择和夹具设计的过程。在第2章中着重介绍了组合机床的总体设计。在总体设计中，首先是被加工零件的工艺分析，然后是总体方案的论证，在比较了许多方案之后，结合本道工序加工的特点最终选择卧式双面的机床配置型式。再结合本道工序的特点选择刀具。根据选择的切削用量，计算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率等，再确定刀具的大小和型式。在确定这些设计计算后，然后是绘制组合机床的“三图一卡”被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。在第3章中，主要介绍了夹具的设计。夹具设计是组合机床设计中的一个重要的组成部分。夹具设计时，首先确定工件的定位方案，然后选择夹紧方案，估算夹紧力大小，最终完成夹具的零部件设计。最后根据计算结果绘制夹具装配图和主要的零件图。2组合机床总体设计2.1总体方案论证2.1.1加工对象工艺性的分析A.本机床被加工零件特点该加工零件为包缝机机体。材料HT200，其硬度为HB190240，重量36.5Kg，在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完毕。B.本机床被加工零件的加工工序及加工精度本道工序：钻左面、右面的孔，本设备的主要功能是完成包缝机机体左、右两个面上20个孔的加工。具体加工内容及加工精度是：a.钻左侧面（即机体上面）上11个孔：钻2×10孔，深13，各孔位置度公差为0.03mm；钻2×5孔深18，各孔位置度公差为0.03mm；钻2×4.2孔，深12，各孔位置度公差为0.03mm；钻4.2孔，深9；钻2×3.3孔，深10；钻2×3.3孔，深9，个各孔位置度公差为0.03mm。b.钻右侧面（即机体下面）上9个孔：钻3.3孔，深9，各孔位置度公差为0.03mm；钻；7×3.3孔，深11，各孔位置度公差为0.03mm；钻3.3孔，深12。2.1.2机床配置型式的选择根据选定的工艺方案确定机床的配置型式，并定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。既要考虑能实现工艺方案，以确保零件的精度、技术要盐城工学院本科生毕业设计说明书20083求及生产率，又要考虑机床操作方便可靠，易于维修，且润滑、冷却、排屑情况良好。对同一个零件的加工，可能会有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采取哪种方案时，绝不能草率，要全面地看问题，综合分析各方面的情况，进行多种方案的对比，从中选择最佳方案。各种形式的单工位组合机床，具有固定式夹具，通常可安装一个工件，夹具和工件固定不动，能保证加工表面有较高的相互位置精度，特别适用于大中型箱体类零件的加工。根据配置动力部件的型式和数量，这种机床可分为单面、多面复合式。利用多轴箱同时从几个方面对工件进行加工。但其机动时间不能与辅助时间重合，因而生产率比多工位机床低。机床的配置型式主要有卧式和立式两种。卧式组合机床床身由滑座、侧底座及中间底座组合而成。其优点是加工和装配工艺性好，无漏油现象；同时，安装、调试与运输也都比较方便；而且，机床重心较低，有利于减小振动。其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。立式组合机床床身由滑座、立柱及立柱底座组成。其优点是占地面积小，自由度大，操作方便。其缺点是机床重心高，振动大。在认真分析了被加工零件的结构特点及所选择的加工工艺方案，又由组合机床的特点及适应性，确定设计的组合机床的配置型式为单工位卧式双面钻组合机床。2.1.3定位基准的选择被加工零件为包缝机机体体属箱体类零件，本工序加工为双面同时钻孔，加工工序集中、精度要求高。由于箱体零件的定位方案一般有两种，“一面两孔”和“三平面”定位方法。A.“一面双孔”的定位方法它的特点是：a.可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。b.有同时加工零件五个表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。c.“一面双孔”可作为零件从粗加工到精加工全部工序的定位基准，使零件整个工艺过程基准统一，从而减少由基准转换带来的累积误差，有利于保证零件的加工精度。同时，使机床各个工序（工位）的许多部件实现通用化，有利于缩短设计、制造周期，降低成本。d.易于实现自动化定位、夹紧，并有利于防止切削落于定位基面上。B.“三平面”定位方法它的特点是：a.可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。b.有同时加工零件两个表面的可能，能高度集中工序。一般情况下，“一面双孔”是最常用的定位方案，即零件在机床上放置的底面及底面上的两个孔作为定位基准，通过一个平面和两个定位销限制其六个自由度。本机床加工时采用的定位方式就是一面双孔定位，以后面为定位基准面，限制三个自由度；一个短的圆柱限制两个自由度，最后一个削边销限制一个自由度，这样工件的6个自由度被完全约束了也就得到了完全的定位。2.2确定切削用量及选择刀具