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Y形支架双面钻机床总体设计和夹具设计【三图一卡】【11张图纸】【优秀】

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Y形支架 双面 钻机 总体 整体 设计 以及 夹具 三图一卡 11 十一 图纸 优秀 优良
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Y形支架双面钻机床总体设计和夹具设计

23页 9600字数+说明书+开题报告+任务书+实习报告+11张CAD图纸

Y形支架双面钻机床总体设计和夹具设计开题报告.doc

Y形支架双面钻机床总体设计和夹具设计说明书.doc

中英文摘要.doc

任务书.doc

加工示意图1.dwg

加工示意图2.dwg

夹具体.dwg

夹具装备图.dwg

定位块.dwg

支撑钉.dwg

支架.dwg

机床联系尺寸图.dwg

毕业实习报告.doc

油缸支架.dwg

生产率计算卡.dwg

被加工零件工序图.dwg

课题申报表.doc


目     录

1 前言1

2 组合机床总体设计3

2.1 总体方案论证3

2.1.1 工艺方案的制定3

2.1.2 确定机床的配置模式3

2.1.3 滑台型式的选择3

2.1.4 定位方式的选择3

2.2 组合机床切削用量的选择4

2.2.1 切削用量的选择4

2.2.2 切削功率,切削力以及转矩的选择4

2.2.3 刀具的选择5

2.3 组合机床总体设计—三图一卡5

2.3.1 被加工零件工序图5

2.3.2 加工示意图5

2.3.3 机床尺寸联系总图6

2.3.4 机床生产率计算卡8

3机床的夹具设计10

3.1 定位和夹紧的方案确定10

3.2 定位元件和夹紧元件的设计计算11

3.2.1 定位元件的确定11

3.2.2 夹紧机构的确定12

3.2.3 夹紧力的计算12

3.3 误差分析计算13

3.3.1 定位误差ΔD13

3.3.2 对刀误差ΔT13

3.3.3 夹具位置误差ΔA14

3.3.4 夹具误差ΔE14

3.3.5 加工方法误差ΔG14

3.3.6 保证加工精度15

3.4 夹具体的确定16

4 结论17

参考文献18

致谢19

附录20


“Y”形支架双面钻机床总体设计和夹具设计

摘要:“Y”形支架双面钻机床用于加工支架的钻削组合机床。主要钻削加工支架相互垂直的两个面上的18-φ17和8-φ17孔。由于该零件形状独特,因此对工件的定位和夹紧比较困难。本设计是在完成组合机床总体设计的基础上,完成工件夹具的设计。首先针对被加工零件的特点,查阅了大量相关的资料,然后进行了组合机床的总体设计,绘制了被加工零件的工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。在此基础上,进行了夹具的设计,确定了定位及夹紧方案,绘制了夹具装配图及其零件图,进行了夹具夹紧力的计算及误差分析。该机床大量采用通用件,降低了制造成本,且运转平稳,工作可靠,结构简单,装卸方便,便于维修和调整,能满足加工要求,保证加工精度。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。


关键词:主轴箱;组合机床;夹具   机床必须保证零件的加工要求及其精度要求。保证机床运转平稳,工作可靠,结构简单,装卸方便,便于维修,调整。采用标准件制造机床,降低生产成本。

   在机械制造中,对于单件或小批量生产的工件,许多工厂采用通用机床进行加工。由于通用机床要适应被加工零件形状和尺寸的需要,故机床结构一般比较复杂。不仅如此,在实际生产加工中,由于只能单人单机操作,一道一道工序地完成,所以工人的劳动强度大、生产效率低,工件的加工质量也不稳定。

   组合机床是以通用部件为基础,配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具,组成的半自动或自动专用机床,兼有万能机床和专用机床的优点。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式,生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化,可根据需要灵活配置,能缩短设计和制造周期。因此,组合机床兼有低成本和高效率的优点。组合机床一般可完成的工艺范围有:铣平面、刮平面、车端面、车锥面、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、倒角、切槽以及加工螺纹、滚压、拉削、磨削、抛光等工序。二十世纪70年代以来,随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展,组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米/1000毫米,表面粗糙度可低达2.5~0.63微米;镗孔精度可达IT7~IT6级,孔距精度可达0.03~0.02微米。

  组合机床的设计,目前基本上有两种情况:其一,是根据加工对象的具体情况进行专门设计,这是当前最普遍的做法。其二,随着组合机床在我国机械行业的广泛使用,广大工人总结自己生产和使用组合机床的经验,发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性,可设计成通用部件,而且一些行业在完成一定工艺范围内组合机床是极其相似的,有可能设计为通用机床,这种机床称为“专能组合机床”。这种组合机床就不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产,而是可以设计成通用品种,组织成批生产,然后按被加工的零件的具体需要,配以简单的夹具及刀具,即可组成加工一定对象的高效率设备。

   本次毕业设计是根据指定的加工对象的具体情况进行专门设计,主要完成组合机床的总体设计及夹具部分的设计。在进行设计之前,首先要分析、研究被加工零件,如被加工零件的用途及结构特点,加工部位及其精度、表面粗糙度、技术要求及生产纲领。然后进行深入的现场调查,分析零件的加工工艺方法,定位和夹紧方式,所采用的设备、刀具及切削用量,生产率情况及工作条件等方面的现行工艺资料。总体方案设计的具体工作是编制“三图一卡”,即绘制被加工零件图,加工示意图,机床联系尺寸图,编制生产率计算卡。

   此次在组合机床的设计过程中,为了使其性能更优良、更可靠,提高其加工效率,经常和指导老师对设计中出现的问题进行讨论,研究组合机床通用部件的选择,进行其加工精度的分析和验算,同时分析其强度是否符合加工要求,最大限度的延长其使用寿命。使设计出来的组合机床结构合理、操作方便、更符合用户的要求。


内容简介:
毕业论文开题论证报告专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 程 杰 班 级 B机制051 学 号 0510110106 指导教师 朱 效 波 完成日期 2009年3月31日 课题名称:“Y”形支架双面钻机床总体设计和夹具设计一、课题来源,课题研究的主要内容及国内外现状综述课题来源:盐城市精密机床制造有限公司课题研究的主要内容:“Y”形支架双面钻机床总体设计和夹具设计国内外现状:我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制,它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件(近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额),完成钻孔、扩孔、铰孔,加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台,在孔内镗各种形状槽,以及铣削平面和成形面等。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;随着技术的不断进步,一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐,它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换,配以可编程序控制器(PLC)、数字控制(NC)等,能任意改变工作循环控制和驱动系统,并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外,近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机(清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线)等在组合机床行业中所占份额也越来越大。国外组合机床技术的研究开始得比较早。70年代初,一些工业发达国家首先在多轴箱方面开始研究。尤其是进入90年代以来,随着计算机技术的发展,发达国家在组合机床设计中已普遍采用了CAD技术。目前,正在向CAD/CAM集成系统发展。二、本课题拟解决的问题1总体设计1)制定工艺方案,确定机床配置型式及结构方案。2)三图一卡设计,包括:(a) 被加工零件工序图, (b) 加工示意图,(c) 机床联系尺寸图,(d) 生产率计算卡。2夹具设计(a)夹具总装图,(b)部份零件图,(c)夹具定位、夹紧力分析。三、解决方案及预期效果 1机床应能满足加工要求,保证加工精度; 2机床应运转平稳,工作可靠,结构简单,装卸方便,便于维修、调整; 3机床尽量能用通用件,以便降低制造成本; 4机床各动力部件用电气控制。四、课题进度安排3月1日3月14日毕业实习阶段。毕业实习,查阅资料,市场调查,到多个公司实践,撰写实习报告。3月15日3月31日论文开题阶段。论文总体构思方案,填写开题报告。4月1日5月14日论文初稿阶段。撰写毕业论文初稿。5月15日5月31日 中期工作阶段。充实完善毕业论文,中期检查。6月1日6月2日毕业论文预答辩。6月3日6月9日论文定稿阶段。论文修改、定稿,材料复查。6月10日6月11日论文评阅。6月12日6月13日毕业答辩。6月14日6月15日材料整理装袋。五、指导教师意见 签名 年 月日六、专业系意见 签名 年 月日七、学院意见 签名 年 月日3目目 录录1 前言 .12 组合机床总体设计 .32.1 总体方案论证 .32.1.1 工艺方案的制定 .32.1.2 确定机床的配置模式 .32.1.3 滑台型式的选择 .32.1.4 定位方式的选择 .32.2 组合机床切削用量的选择 .42.2.1 切削用量的选择 .42.2.2 切削功率,切削力以及转矩的选择 .42.2.3 刀具的选择 .52.3 组合机床总体设计三图一卡 .52.3.1 被加工零件工序图 .52.3.2 加工示意图 .52.3.3 机床尺寸联系总图 .62.3.4 机床生产率计算卡 .83 机床的夹具设计.103.1 定位和夹紧的方案确定 .103.2 定位元件和夹紧元件的设计计算 .113.2.1 定位元件的确定 .113.2.2 夹紧机构的确定 .123.2.3 夹紧力的计算 .123.3 误差分析计算 .133.3.1 定位误差 D.133.3.2 对刀误差 T.133.3.3 夹具位置误差 A.143.3.4 夹具误差 E.143.3.5 加工方法误差 G.143.3.6 保证加工精度 .153.4 夹具体的确定 .164 结论 .17参考文献 .18致谢 .19附录 .20盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 1“Y”形支架双面钻机床总体设计和夹具设计形支架双面钻机床总体设计和夹具设计摘要:摘要:“Y”形支架双面钻机床用于加工支架的钻削组合机床。主要钻削加工支架相互垂直的两个面上的 18-17 和 8-17 孔。由于该零件形状独特,因此对工件的定位和夹紧比较困难。本设计是在完成组合机床总体设计的基础上,完成工件夹具的设计。首先针对被加工零件的特点,查阅了大量相关的资料,然后进行了组合机床的总体设计,绘制了被加工零件的工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。在此基础上,进行了夹具的设计,确定了定位及夹紧方案,绘制了夹具装配图及其零件图,进行了夹具夹紧力的计算及误差分析。该机床大量采用通用件,降低了制造成本,且运转平稳,工作可靠,结构简单,装卸方便,便于维修和调整,能满足加工要求,保证加工精度。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。关键词关键词:主轴箱;组合机床;夹具“Y”形支架双面钻机床总体设计和夹具设计2The overall and jig for the bracket of Design of Two-side Drilling machineAbstract: The two-side drilling modular machine manufactures the bracket mainly. The machine makes 26 holes with dills and the drilled diameter is 17mm. The shape of workpiece is particular, so orientation and fixation is difficult. The task is the overall and jig for the bracket of design of two-side drilling machine, in a sufficient analysis of the characteristics of the workpiece , and readed a lot of books, and then I begins to work. The assembly diagram of the headstock was drawn. The drawing of the parts processes, the schematic diagram of machining, the relationship of the machine size and the card of the productivity were drawn. The transmission routes were confirmed and so on. The parts drawing and assembly diagram of the headstock and jig were drawn also, checked the shaft and gear and other parts of the strength. There are a lot of common pars in the modular machine tool, so the costs is cheap and operates smoothly, works reliably, configuration is simple, installation and teardown is convenient, maintenance and adjustment is easy. The machine meets the requirements and ensures the accuracy. The advantage of processing and assembly process is good, no leakage; At the same time, installation, commissioning and transport are also more convenient; Moreover, a lower center of gravity machine will help reduce the vibration. The drawback is to weaken the rigidity of the bed, covers an area of great.Keywords:Modular machine tool; Headstock; Jig.盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 31 前言本次毕业设计的是卧式支架双面钻孔组合机床,课题来源于江苏高精机电装备有限公司。被加工零件是 Y 型支架,材料为 QT600-3-GB1348,硬度为 HB266-302,生产纲领为大批量,主要加工需完成:钻削 18-17 和 8-17 孔。为保证对支架孔的钻削加工,需设计一台双面卧式钻削组合机床。在完成组合机床总体设计的基础上,主要完成工件夹具的设计。机床必须保证零件的加工要求及其精度要求。保证机床运转平稳,工作可靠,结构简单,装卸方便,便于维修,调整。采用标准件制造机床,降低生产成本。在机械制造中,对于单件或小批量生产的工件,许多工厂采用通用机床进行加工。由于通用机床要适应被加工零件形状和尺寸的需要,故机床结构一般比较复杂。不仅如此,在实际生产加工中,由于只能单人单机操作,一道一道工序地完成,所以工人的劳动强度大、生产效率低,工件的加工质量也不稳定。组合机床是以通用部件为基础,配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具,组成的半自动或自动专用机床,兼有万能机床和专用机床的优点。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式,生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化,可根据需要灵活配置,能缩短设计和制造周期。因此,组合机床兼有低成本和高效率的优点。组合机床一般可完成的工艺范围有:铣平面、刮平面、车端面、车锥面、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、倒角、切槽以及加工螺纹、滚压、拉削、磨削、抛光等工序。二十世纪 70年代以来,随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展,组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达 0.05 毫米1000毫米,表面粗糙度可低达 2.50.63 微米;镗孔精度可达 IT7IT6 级,孔距精度可达 0.030.02 微米。组合机床的设计,目前基本上有两种情况:其一,是根据加工对象的具体情况进行专门设计,这是当前最普遍的做法。其二,随着组合机床在我国机械行业的广泛使用,广大工人总结自己生产和使用组合机床的经验,发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性,可设计成通用部件,而且一些行业在完成一定工艺范围内组合机床是极其相似的,有可能设计为通用机床,这种机床称为“专能组合机床” 。这种组合机床就不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产,而是可以设计成通用品种,组织成批生产,然后按被加工的零件的具体需要,配以简单的夹具及刀具,即可组成加工一定对象的高效率设备。本次毕业设计是根据指定的加工对象的具体情况进行专门设计,主要完成组合机床的总体设计及夹具部分的设计。在进行设计之前,首先要分析、研究被加工零件,如被加工零件的用途及结构特点,加工部位及其精度、表面粗糙度、技术要求及生产纲领。然后进行深入的现场调查,分析零件的加工工艺方法,定位和夹紧方式,所采用的设备、刀具及切削用量,生产率情况及工作条件等方面的现行工艺资料。总体方案设计的具体工作是编制“三图一卡” ,即绘制被加工零件图,加工示“Y”形支架双面钻机床总体设计和夹具设计4意图,机床联系尺寸图,编制生产率计算卡。此次在组合机床的设计过程中,为了使其性能更优良、更可靠,提高其加工效率,经常和指导老师对设计中出现的问题进行讨论,研究组合机床通用部件的选择,进行其加工精度的分析和验算,同时分析其强度是否符合加工要求,最大限度的延长其使用寿命。使设计出来的组合机床结构合理、操作方便、更符合用户的要求。2 组合机床总体设计2.1 总体方案论证课题来源于江苏高精机电装备有限公司。为保证对支架 26 个孔的钻削加工,需设计一台双面卧式钻削组合机床。在完成组合机床总体设计的基础上,主要完成工件夹具的设计。盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 52.1.12.1.1 工艺方案的制定工艺方案的制定此次设计的组合机床是用于加工支架的钻削组合机床,其工艺方案为钻孔,其具体的加工工艺如下:1、钻 817 孔(深 28) , 前面;2、钻 1817 孔(深 20) ,左侧面;2.1.22.1.2 确定机床的配置模式确定机床的配置模式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。考虑到此零件要求双面加工,同时为了安装方便,也减轻了工人的劳动强度以及机床运行的平稳性等,选用卧式组合机床。2.1.32.1.3 滑台型式的选择滑台型式的选择液压滑台具有如下优点:a在相当大的范围内进给量可以无级调速。b可以获得较大的进给力。c由于液压驱动,零件磨损小,使用寿命长。d工艺上要求多次进给时,通过液压换向阀,很容易实现。e过载保护简单可靠。f由行程调速阀来控制滑台的快进转工进,转换精度高,工作可靠。而机械滑台只能有级变速,变速比较麻烦;一般没有可靠的过载保护;快进转工进时,转换位置精度较低。故采用液压滑台。2.1.42.1.4 定位方式的选择定位方式的选择组合机床是针对某种零件或零件某道工序设计的,正确选择定位基准,是确保加工精度的重要条件,同时也有利于实现最大限度的工序集中。本机床加工时采用定位块和支撑钉进行定位,采用“三面定位”的方法,定位基准和夹压点见零件的工序图。该定位方案限制的自由度叙述如下:以工件的正面为一个定位面,约束了x 向的转动和 z 向的移动。以工件的左侧面为另一个定位面,约束了 x 向的移动,y、z 向的转动。用一个支撑钉顶住工件底面,约束了 y 向的移动。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 组合机床切削用量的选择 合理地选择切削用量,可提高钻孔生产率,并能降低成本。选择用量的一般原则与车削相同:先选择切削深度,再选进给量,最后确定切削速度。2.2.12.2.1 切削用量的选择切削用量的选择“Y”形支架双面钻机床总体设计和夹具设计6a. 正面钻削 8-17(深 28) 根据孔径的大小和深径比,以及被加工材料的硬度查参考文献9表 6-11 及 6-12 知:主轴的进给量 f 为 0.150.2mm/r,切削速度 v=512m/min。钻孔的切削用量还与钻孔的深度有关,当加工铸铁件孔深为钻头直径的 68倍时,在组合机床上通常都是和其他浅孔一样采取一次走刀的办法加工出来的,不过加工这种较深孔的切削用量要适当降低些,因此选择切削速度 v=10m/min,进给量 f=0.2mm/r,由此主轴转速 n 由公式 (2-1)01000dvn计算出,将主轴转速圆整为 200r/min。1000 10187.34 /min3.14 17nr实际切削速度和工进速度分别由下列公式求得 (2-2) 1000Dnvc (2-3)fnvf得出 vc=m/min, vf=0.2200=40mm/min。3.14 17 20010.681000b. 左面钻削 18-17(深 20) 实际切削速度 vc、工进速度 vf计算同上。2.2.22.2.2 切削功率,切削力以及转矩的选择切削功率,切削力以及转矩的选择a.正面钻削 8-17由参考文献9表 6-20 计算公式 布氏硬度 HB=HBmax-1/3(HBmax-HBmin) (2-7) 切削力 F=26Df0.8HB0.6 (2-4) 切削转矩 T=10D19f0.8HB0.6 (2-5) 切削功率 (2-6)DTVP9740计算出布氏硬度 HB=302-1/3(302-206)=290,切削力 F=26170.20.82900.6=3659 N,切削转矩 T=10171.90.20.82900.6=18019Nmm,切削功率 P=0.38kw。18019 10.6769740 3.14 17 b. 左面钻削 18-17切削功率,切削力以及转矩计算同上。2.2.32.2.3 刀具的选择刀具的选择考虑到工件加工尺寸精度,表面粗糙度,切屑的排除及生产率要求等因素,所以加工 26 个孔的刀具均采用标准锥柄长麻花钻(GB1439-85) 。盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 72.3 组合机床总体设计三图一卡2.3.12.3.1 被加工零件工序图被加工零件工序图被加工零件工序图是根据制定的工艺方案,表示所设计的组合机床上完成的工艺内容,加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求,加工用的定位基准、夹紧部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。被加工零件工序图是在被加工零件的基础上,突出本机床或自动线的加工内容,并作必要的说明而绘制的。内容:a.被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。b.本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。c.本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。d.注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。2.3.22.3.2 加工示意图加工示意图A. 导向装置的选择组合机床钻孔时,零件上孔的位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证的。导向装置的作用是:保证刀具相对工件的正确位置;保证刀具相互间的正确位置;提高刀具系统的支承刚性。刀具或刀杆本身在导套内既有相对转动又有相对移动,由于这部分表面润滑困难;工作时有粉尘侵入,当刀杆相对导套的线速度超过 20m/min 时就会有研着的危险,因此选用导套前计算一下导套与刀具的线速度。由上述内容知导套与刀具的线速度 vc=10.68m/min20m/min,所以该机床导套均选用可换导套。由参考文献9表 8-4 查得导套的具体数值如下:D=26mm,D1=35mm,D2=39mm, L 取 25mm, (短型导套)l=10mm,l1=4mm,l3 =12mm, e=26.5mm,材料为 T10A。B. 确定主轴类型,尺寸,外伸长度滚锥轴承主轴:前后支承均为圆锥滚子轴承。这种支承可承受较大的径向和轴向力,且结构简单、装配调整方便,适用于钻孔主轴。在正面,主轴用于钻孔,因此选用滚锥轴承主轴。又因为刀具与主轴是刚性连接,所以该主轴属于长主轴。所以该机床主轴均为滚锥轴承长主轴。根据 P=5.5kw,由参考文献9表 3-4 可知:选取 d=20mm。 由参考文献9表 3-6 查得主轴直径 d=20mm, D/d1=30/20 mm, 主轴外伸尺寸L=115mm,接杆莫氏圆锥号 2。C. 连杆的选择在钻、扩、铰孔及倒角等加工小孔时,通常都采用接杆(刚性接杆) 。因为主轴箱各主轴的外伸长度和刀具均为定值,为保证主轴箱上各刀具能同时到达加工终“Y”形支架双面钻机床总体设计和夹具设计8了位置,须采用轴向可调整的接杆来协调各轴的轴向长度,以满足同时加工完成孔的要求。为了获得终了时多轴箱前端面到工件端面之间所需要的最小距离,应尽量减少接杆的长度。因为 26-17 孔的主轴内径是 20mm,由参考文献8表 8-13 选取接杆号为 5,A型,D1=30mm,D2=30mm,B=12mm ,B1 =1mm,DP 为 T202 mm, L=230510mm,取500mm。D. 动力部件工作循环及行程的确定a. 正面钻削 8-17切入长度取L1=12mm,切出长度由参考文献9表 3-7 公式 L2=d/3+(38) (2-8) 通过计算 L2=17/3+(38)=10mm,加工时加工部位长度 L(多轴加工时按最长孔算)L=28mm.由公式 (2-LLLL21工9)求出 L工=50mm。快进长度取 350mm,则快退距离 L快退=350+50=400mm b. 左面钻削 18-17用同上方法求得:L1=20,L2=10,L=20,则 L工=70。快进长度取 330mm,L快退=330+70=400mm。2.3.32.3.3 机床尺寸联系总图机床尺寸联系总图A. 动力部件的选择a. 正面钻削 8-17由上述计算每根轴的输出功率 P=0.38kw,正面共 8 根输出轴,且每一根轴都钻17 直径,所以总切削功率 P切削=0.388=3.04kw。则多轴箱的功率: kw,其中 =0.8,所以3.8kw。8 0.383.80.8PP切削多轴P多轴因电机输出经动力箱时还有功率损耗,所以选择功率为 5.5kw 的电机,其型号为:,由参考文献9表 5-39 选取 1TD40-I 型动力箱,动力箱的主轴转速1325 4Y720r/min 。b. 左面钻削 18-17由上述计算每根轴的输出功率 P=0.38kw,左面共 18 根输出轴,且每一根轴都钻 17 直径,所以总切削功率 P切削=0.3818=6.84kw。则多轴箱的功率: ,其中 =0.8,所以8.55kw。8 0.380.8PP切削多轴P多轴盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 9因电机输出经动力箱时还有功率损耗,所以选择功率为 11kw 的电机,其型号为:,由参考文献9表 5-39 选取 1TD50 型动力箱,动力箱的主轴转速1604MY730r/min 。B. 滑台及底座的选择a. 正面钻削 8-17由于液压驱动,零件损失小,使用寿命长,所以选择液压滑台。已知工进Vf=40mm/min,单根主轴的切削力 F单=3659N,则 8 根轴总的切削力 F切削=8F单=36598=29272N,由参考文献9表 5-1 选择 1HY40-型滑台及配套的侧底座选择ICC402。 b. 左面钻削 18-17左主轴箱:F=3661.7218=65910.96N为克服滑台移动引起的摩擦阻力,动力滑台的进给力应大于。又考虑到多轴箱F所需的最小进给速度、切削功率、行程、主轴箱轮廓尺寸等因素,为了保证工作的稳定性,由表 5-2,液压滑台选用 HY63/型,由表 5-3 知:台面宽 B=630mm,台面长,行程长 630mm,滑台及滑座总高为 400mm,滑座长 1920mm,允许最21250Lmm大进给力为 50000N,快速移动速度是 5m/min ,工进速度为 6.5250mm/min。C. 多轴箱轮廓尺寸的设计确定机床的装料高度,新颁国家标准装料高度为 1060mm,选取装料高度为1060mm。a. 正面钻削 8-17多轴箱的宽度与高度的大小与被加工零件的加工部位有关,可按下列关系式确定:B=b+2b1 (2-10)H=h+h1+b1 (2-11)b-工件在宽度方向相距最远两孔距离,b=128mm。b1-最边缘主轴中心距箱体外壁的距离,推荐 b170100mm,取 b1=100。h-工件在高度方向相距最远的两孔距离,h=250mm。h1-最低主轴高度。因为滑台与底座的型号都已经选择,所以侧底座的高度为已知值 630mm,滑台滑座总高 320mm;滑座与侧底座的调整垫厚度一般取 0 到 5mm,多轴箱底与滑台滑座台面间的间隙取 0.5mm。则 h1=h2 +H-(0.5+h3+h4)=(700-250)/2+1060-(0.5+0.5+320+630)=225mm,所以 B=b+2b1=128+2100=328mm,H=h+h1+b1=250+225+100=575mm由此数据查参考文献9表 8.22 选取多轴箱尺寸 BH=630mm630mm。b. 左面钻削 18-17“Y”形支架双面钻机床总体设计和夹具设计10 h1=h2 +H-(0.5+h3+h4)= 1060-0.5-400-630+60=89.5mm,所以 B=b+2=650+2100=850mm,1b H=h+=172+89.5+100=361.5mm11bh 由此数据查参考文献9表 8.22 选取多轴箱尺寸 BH=1000mm1000mm。2.3.42.3.4 机床生机床生产产率计算卡率计算卡生产率计算卡是用以反映机床的加工过程、完成每一个动作所需的时间、切削用量、机床生产率及机床负荷率等,计算公式参照参考文献9 51 页到 52 页。a. 理想生产率 Q理想生产率 Q(单位为件/h)是指完成年生产纲领 A(包括备品及废品率)所要求的机床生产率。 (2-kAQt12) 其中 A 取 8 万件,tk取 4800 小时。求得=16.6(件/小时)。b. 实际生产率1Q实际生产率(单位为件/小时)指所设计的机床每小时实际可生产的零件数1Q量。 (2-单TQ60113)式中:生产一个零件所需时间(min) ,可按下式计算: 单T (2-)()(装移快退快进停辅切单ttvLLtvLvLttTfkff221114)式中:分别为刀具第 I、第 II 工作进给长度,单位为 mm;21LL、停留时间,通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转 510 转21ffvv 、所需的时间,单位为 min;分别为动力部件快进、快退行程长度,单位为 mm;快退快进、LL动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取 56m/min;用液压动力fkv部件时取 310m/min;直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间,一般取 0.1min;移t工件装、卸(包括定位或撤消定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及装卸t吊运工件等)时间。它取决于装卸自动化程度、工件重量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度,通常取 0.51.5min。如果计算出的机床实际生产率不能满足理想生产率要求,即,则必须重QQ 1盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 11新选择切削用量或修改机床设计方案。根据本组合机床的年产量,可选用下列数据进行计算,取=5000mm/min,fkv=1.5min。则双面计算如下:装卸t1Q左面: 701.75min40t切3304001.51.6min5000t辅则=3.35min1.75 1.6T单前面: 501.25min40t切3504001.51.65min5000t辅则1.65 1.252.9minT单对多面和多工位加工机床,在计算时应以所有工件单件加工最长的时间作为单件工时,所以选,则(件/小时) 。3.35minT单160183.35Q c. 机械负荷率当时,机床负荷率为二者之比。则QQ 1 (2-15)116.60.9218QQ负“Y”形支架双面钻机床总体设计和夹具设计123 机床的夹具设计3.1 定位和夹紧的方案确定工件的定位是保证工件在夹具中占有一致的正确加工位置,而这一位置的确定要通过定位支承限制工件的相应自由度来实现。而通常需要限制的六个自由度。根据本课题零件要加工孔的位置,该零件要加工的孔面为:26 个 17 孔,加工方法为钻削。定位基准的选择如图:盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 13 图 3-6 零件定位方案示意图3.2 定位元件和夹紧元件的设计计算3.2.13.2.1 定位元件的确定定位元件的确定定位元件设计包括定位元件的结构、形状、尺寸、及布置形式等。利用六点定位原则正确选择定位方式和定位元件。根据前面定位方案的叙述,可以知道本课题所使用到的定位元件有:13 个定位板,1 个支撑钉,3 个辅助支撑钉。定位元件布置情况见夹具装配图。a. 定位块尺寸的确定定位块具体尺寸如图所示:“Y”形支架双面钻机床总体设计和夹具设计14图 3-7 定位块b. 支承钉尺寸的确定支承钉具体尺寸如图: 图 3-8 支承钉3.2.23.2.2 夹紧机构的确定夹紧机构的确定a. 液动压头夹紧机构的确定根据夹紧原理和零件的形状来确定夹紧机构。根据夹紧原理夹紧力应朝着主要的定位基准面,所以液动压头夹紧机构应如总装图中的放置位置。b. 斜锲夹紧机构的确定用斜锲夹紧机构可以有效地控制加工 8-17 孔时产生的运动。3.2.33.2.3 夹紧力的计算夹紧力的计算根据工件所受切削力、重力、惯性力、等作用情况,按静力平衡原理先计算出盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 15理论夹紧力,最后为保证夹紧可靠再乘以安全系数便可得到所需夹紧力的数值,即:算出理论夹紧力,然后要保证夹紧可靠需要乘以安全系数,所以有以下公式: (3-1) WKWK式中 夹紧力(N);KW理论夹紧力(N);W安全系数。K安全系数可按下列公式计算: (3-2) 6543210KKKKKKKK 式中 K0K6各种因数的安全系数 考虑工件材料及加工余量均匀性的基本安全系数,取 1.5;0K 加工性质,精加工取 1.0,粗加工取 1.2,本课题是半精镗孔,取1K1.2; 刀具钝化程度,半精镗铸铁工件取 1.0;2K 切削特点,连续切削取 1.0;3K 夹紧力的稳定性,机动夹紧取 1.0;4K 手动夹紧时受柄位置,操作方便取 1.0;5K 仅有力矩作用于工件时与支撑面接触情况,接触点确定取 1.0。6K 本课题中的安全系数0123456KK K K K K K K =1.5 1.2 1 1 1 1 1 =1.8夹紧力的计算由于受多方面工艺因素的影响,计算起来比较复杂,一般只能粗略计算。为了简化计算,在设计夹紧装置时可假定工艺系统是刚性的,只考虑切削力的切削力矩对夹紧力的影响。a. 液动压头的夹紧力的计算当加工工件左面的 18 个孔时,液动压头的夹紧力计算根据文献141 页的公式如下: (3-3)21K P LcfPbWcfLfaW实际所需夹紧力(N)P切削力K安全系数L零件长度c定位件作用点到零件底部的距离f摩擦系数a夹紧力作用点到定位件作用点的距离b定位件作用点到零件顶部的距离其中 K=1.8,L=0.603m,c=0.603m,根据文献142 页取f=0.3,a=0.128m,b=0m。“Y”形支架双面钻机床总体设计和夹具设计16可以计算出:W=46852.02287Nb. 斜锲夹紧机构夹紧力的计算当加工工件正面的 8 个孔时,根据前面总体设计计算的轴向力的结果计算:钻 17 孔总的轴向力:P=3659 8=29272N 斜锲夹紧机构夹紧力:W=KP=29272 1.8=52689.6N3.3 误差分析计算 一批工件依次在夹具中进行定位时,由于工序基准的变动对加工表面尺寸所造成的极限值之差称为定位误差。产生定位误差的原因是工序基准与定位基准不相重合或工序基准自身在位置上发生偏移或位移所引起的。用夹具装夹工件进行机械加工时,其工艺系统中影响工件加工精度的因素很多,与夹具有关的因素有:定位误差 D、对刀误差 T、夹具位置误差 A,夹具误差。在机械加工工艺系统中,影响加工精度的其它因素综合称为加工误差 G。上E述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确而形成总的加工误差3.3.13.3.1 定位误差定位误差 D D定位误差主要由基准不重合误差 B和基准位移误差 Y组成,基准不重合误差 B是由于定位基准和工序基准不重合而产生的那部分定位误差。基准位移误差Y是工件实际位置对确定位置的理想要素的误差。a.13 块定位板的定位误差分析计算:当工件以已加工过的精基准定位时,由于定位基准面本身的形状精度较高,故可以采用多块定位块。这样,对一批以已加工过的精基准定位的工件来说,其定位基准的位置可以认为没有任何变动的可能,并且定位基准和工序基准的基准重合。所以: =0 =0BYb.由于零件的加工精度要求较低,故其它定位元件的定位误差计算省略。3.3.23.3.2 对刀误差对刀误差 T T因为刀具相对于对刀或导向装置不精确造成的加工误差,称为对刀误差。由文献(2)的 123 页查得本工序中钻孔时导向误差计算公式为: (3-4)22222212(2 )TTLeeE TL钻模板底孔轴心线到定位表面距离的公差(mm)钻头与快换钻套的最大配合间隙(mm)1快换钻套内、外圆的同轴度公差(mm)1e固定衬套内、外圆的同轴度公差(mm)2e盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 17固定衬套与快换导套的最大配合间隙(mm)2E 导套中钻头末端的偏斜(mm) (3-5)1/2BHEH A式中 B工件的加工厚度(mm) 导套与工件间的距离(mm)其中 TL 一般取相应工序尺寸公差的 1/31/5,则 1/5(0.25)=0.1mm;1 =0.034+0.043=0.077mm;e1、e2取 0.01mm;2=0.021-(-0.013)=0.034mm;E=0.077/50(28+20+50/2)=0.11242mm。即得导向误差T =0.24mm 3.3.33.3.3 夹具位置误差夹具位置误差 A A因为夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差,称为夹具的安装误差。一般取: 水平=0.02mm 垂直=0mm 本课题中夹具为垂直安装,所以取垂直=0mm3.3.43.3.4 夹具误差夹具误差 E E因夹具上定位元件,对刀或导向元件及安装基面三者之间(包括导向元件与导向元件之间)的位置不精确而造成的加工误差,称为夹具误差,夹具误差大小取决于夹具零件的加工精度的夹具装配时的调整和修配精度。一般取 E=0.04mm3.3.53.3.5 加工方法误差加工方法误差 G G因机床精度,刀具精度,刀具与机床的位置精度,工艺系统受力变形和受热变形等因素造成的加工误差,统称为加工方法误差,因该项误差影响因素很多,又不便于计算,所以常根据经验所以常根据经验为它留出工件公差的 1/3。计算时可设:G=3k工件公差取 0.25mmkG=0.25=0.083mm133.3.63.3.6 保
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