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连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计【三图一卡】【13张图纸-3A0】【优秀】

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编号:273906    类型:共享资源    大小:938.14KB    格式:RAR    上传时间:2014-05-03 上传人:J**** IP属地:江苏
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连杆体 螺栓孔 钻削专机 总体及夹具 设计 三图一卡
资源描述:

连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计

27页 14000字数+说明书+开题报告+任务书+实习报告+13张CAD图纸

任务书.doc

加工示意图.dwg

固定板.dwg

夹具体.dwg

套筒.dwg

工序图.dwg

挡块.dwg

支承钉.dwg

支撑板.dwg

机床尺寸联系图.dwg

构形压板.dwg

毕业实习报告.doc

生产率计算卡.dwg

装配图.dwg

说明书封面.doc

说明书摘要.doc

说明书目录.doc

课题申报表.doc

连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计开题报告.doc

连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计说明书.doc

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目   录

1 前言1

1.1 课题内容1

1.2 课题背景1

1.3 课题要求1

1.4 组合机床国内外发展概述1

1.5 本课题主要解决的问题和总体设计思路3

2 组合机床总体设计4

2.1 总体方案论证4

2.2 工艺方案的确定4

2.2.1 影响工艺方案的主要因素4

2.2.2 被加工零件的毛坯情况以及工艺过程分析4

2.2.3 工艺路线的确定4

2.2.4 机床配置型式的选择4

2.2.5 定位基面及夹压点的选择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6

2.3.3 机床联系尺寸总图9

2.3.4 机床生产率计算卡10

3 组合机床的夹具设计12

3.1 夹具设计应注意的问题12

3.2 工件定位方案确定12

3.2.1零件的工艺性分析12

3.2.2 定位方案的论证12

3.3定位元件的设计13

3.3.1对定位元件的基本要求13

3.3.2定位元件的选择与设计13

3.4 工件加工精度的分析14

3.4.1 加工误差的来源14

3.4.2 各项加工误差的计算14

3.5保证加工误差15

3.6夹紧方案的确定15

3.6.1夹紧方案的选择15

3.6.2夹紧方案的设计16

3.6.3切削力和夹紧力的计算17

3.7液压缸的选择18

3.8导向方案的确定19

3.9夹具体的设计19

3.10家具总图上尺寸,公差及技术要求的标准20

4结论21

参考文献22

致    谢23

附    录24



连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计

摘 要:本课题来自恒力集团,为了高速、高效的完成连杆体螺栓孔钻削加工及保证相应的加工尺寸精度,本课题设计一种专用于连杆体螺栓孔钻削加工的组合机床。

   该机床设计的重点分总体设计和零部件设计两部分。总体设计包括机床配置型式的确定、结构方案的选择以及“三图一卡”的绘制。在完成“三图一卡”的基础上,主要完成夹具设计。零部件设计包括钻孔夹具的定位机构、夹紧机构、对刀引导机构的设计。

   本组合机床能满足加工要求,保证加工精度,机床运转平稳,工作可靠,结构简单,装卸方便,便于维修、调整。操作的简便,减轻了工人的劳动强度,提高了劳动生产率。

关键词:组合机床;夹具设计;总体设计


1.1 课题内容

   为保证柴油机连杆体螺栓孔的加工精度及保证相应的位置精度,在完成机床总体设计和绘制“三图一卡”的基础上,主要完成钻削专机总体及夹具设计。

1.2 课题背景

   近年来,随着制造业的发展,普通机床已经越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。本课题来源于盐城市恒力集团,为保证柴油机连杆体螺栓孔的加工精度及保证相应的位置精度,需要设计一台钻削组合机床。

1.3 课题要求

   本加工工序的内容是:钻Φ11.8mm,表面粗糙度均为Ra12.5。生产纲领:年产量8万件,单班制。

   为了保证零件的加工精度,在整个设计过程中应满足以下几点要求:

   a) 机床应能满足加工要求,保证加工精度。

   b) 机床应运转平稳,工作可靠,结构简单。

   c) 装卸方便,便于维修,调整。

   d) 机床尽量选择通用件,以便降低制造成本。

   f) 夹具设计要求定位合理,夹紧可靠,结构简单,操作简便。

1.4组合机床国内外发展概述

   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,表面粗糙度可抵达2.5~0.63微米;镗孔精度可达IT7~6级,孔距精度可达0.03~0.02微米。专用机床是随着汽车工业的新起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用,逐步发展成为通用部件,因而产生了组合机床。最早的组合机床是1911年年在美国制成的,用于加工汽车零件。初期,各机床制造厂都有自己的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性,便于用户的使用和维修,1953年美国福特公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商,确定了组合机床通用部件标准化得原则,即严格规定各部件间的联系尺寸,但对部件结构未作规定。


内容简介:
毕业设计任务书课题: 连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 谭 艳 班 级 B机制053班 学 号 0510110336 指 导 教 师 王 正 刚 专 业 系 主 任 吴 祥 发 放 日 期 2009年 2 月 26 日 一、设计内容设计一台加工柴油机连杆体螺栓孔的钻削专机,具体进行总体设计和夹具设计。主要内容有: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) 机床联系尺寸总图, (d) 生产率计算卡。2夹具设计(a) 夹具装配图,(b) 夹具体零件图,(c) 其它零件图,(d) 有关计算、校核等。二、设计依据1课题来源:江苏恒力集团;2产品名称:柴油机;3被加工零件:连杆体(附零件图);4工件材料:45钢;5加工内容:钻连杆体螺栓孔211.8,表面粗糙度均为Ra12.5;6. 生产纲领:年产量8万件,单班制;7. 批量:本机床设计、制造一台;8. 连杆体的平面均已加工,都达到工序精度要求。三、设计要求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机床尽量选用通用件,以便降低制造成本;4夹具设计要求定位合理,夹紧可靠,结构简单,操作简便;5设计图样总量:折合成A0幅面在3张以上;工具要求:应用计算机软件绘图;过程要求:装配图需提供手工草图;6毕业设计说明书按照学校规定的格式规范统一编排、打印,字数不少于1万字;7查阅文献资料10篇以上,并有不少于3000汉字的外文资料翻译;8到相关单位进行毕业实习,撰写不少于3000字实习报告;9撰写开题报告。 四、毕业设计物化成果的具体内容及要求1、设计成果要求: 1)毕业设计说明书 1 份2)被加工零件工序图 1 张3)加工示意图 1 张4)机床联系尺寸总图 1 张5)生产率计算卡 1 张6)夹具装配图 1 张7)夹具体零件图 1 张8)其它零件图 不少于7张2、外文资料翻译(英译中)要求1)外文翻译材料中文字不少于3000字;2)内容必须与毕业设计课题相关;3)所选外文资料应是近10年的文章,并标明文章出处。五、 毕业设计(论文)进度计划起讫日期工作内容备 注2月26日2月28日布置任务 3月1日3月14日调查研究,毕业实习3月15日3月31日方案论证,总体设计4月1日4月14日技术设计(部件设计)4月14日5月14日工作设计(零件设计)5月15日5月31日撰写毕业设计说明书6月1日6月2日毕业设计预答辩6月3日6月9日修改资料6月10日6月11日评阅材料6月12日6月13日毕业答辩6月14日6月15日材料整理装袋六、 主要参考文献:1 黄鹤汀.机械制造装备M. 北京:机械工业出版社,20042 吉卫喜. 机械制造技术M.北京:机械工业出版社,20043 侯珍秀.机械系统设计M.黑龙江:哈尔滨工业大学出版,20034 于骏一,邹青.机械制造技术基础M.北京:机械工业出版社,20025 谢家瀛组合机床设计简明手册M北京:机械工业出版社,19926 丛凤廷组合机床设计(第二版)M上海:上海科技出版社,19947 大连组合机床研究所组合机床设计(第一分册)M.北京:机械工业出版社,19758 大连组合机床研究所组合机床设计参考图册M北京:机械工业出版社,19759 胡飞雪,倪俊芳,廖哲.组合攻丝机床的电器与液压控制系统研究J. 江苏电器,2005,(2):36-38.10 金振华组合机床及其调整与使用M北京:机械工业出版社,199011 王伯平.互换性与测量技术基础M.北京: 机械工业出版社,200312 兰成均,陈金明. 基于特征工艺的机床夹具CAD系统研究J机械产品与科技, 2003,(39):51-53.13 吴竹溪,肖洁,吴铁军,彭承明. 基于夹具的工件自由度约束分析模型J机床与液压,第35卷 第12期,2007,(6).14 王雍钧. 基于案例推理的组合夹具CAD系统技术研究J煤矿机械,2005,(2):95-96.七、其他八、专业系审查意见系主任: 年 月 日九、机械工程学院意见院长: 年 月 日6 毕业实习报告专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 谭 艳 班 级 B机制053 学 号 0510110336 指 导 教 师 王 正 刚 日 期 2009年3月14日 毕业实习报告一 概述毕业实习是学生完成大学四年全部课程后的最重要的实践环节。在学校我们接触的基本上都是理论的知识,对实际的机械设计生产了解较少,通过实习,让我们对实际的机械设计生产有了更加清晰的认识。此次实习的目的就是培养实际专业能力为目标的一个综合性实践环节,是丰富了我们学生实践知识和专业技能、工程实践能力、理论联系实际的能力、分析与解决实际问题能力和创新能力。本次实习是在学院相应的专业课程和相关的课程设计的基础上,为以后的毕业设计而进行的一次综合性的实践,是我们所学知识和技能的一次很好的运用训练。通过实习,对工厂实际的生产环节,对零件的特征,加工方法,生产流程以及装配也有了大概的了解。在毕业设计和今后的工作都有一定的帮助。二 实习过程根据学校的安排,毕业具体安排如下:1.东台市远洋船舶有限公司2.江动集团3.江苏恒力集团三 实习内容由于本人的毕业设计课题是连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具的设计。所以我在实习主要关注了组合机床的总体设计,特别是连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计方面的内容:首先我们到东台市远洋船舶配件有限公司实习。该公司成立于1975年, 于1998年改制,系从事各类船用轴系、舵系、管系(各种阀门、接头及其附件)产品的专业生产厂家,是海军装备部武器装备合格承制方,具有国家船舶工业总公司颁发的“生产许可证”、中国新时代质量体系认证中心发给的GJB9001A-2001、ISO9001:2000质量体系认证证书和中国船级社的工厂认可证书,曾多次评为省市“质量信得过单位”、“计量保证确认单位”、“科技先进单位”、“盐城市三星级企业”、“标准化企业”、“资信AAA级企业”。2006年,在东台市经济开发区新上“J类阀门项目”。本公司为盐城市两家军品生产企业之一。始终坚持奉行“质量第一、顾客至上、诚信为本、服务周到”的经营宗旨,努力开创军品、民品共同发展形成互补的良好局面,其规模和生产能力在国内同行业中排名第二。2004年6月份通过了海军装备部二方认定;并且已经通过中国CCS、法国BV、英国LR、德国GL、美国ABS、挪威DNV、意大利RINA等国家船级社的工厂认可。在实习期间,我对阀门有了一个感性的认识:阀门是水汽等流体管路上的开关装置。阀门的种类很多: 闸阀、截止阀、蝶阀、球阀、旋塞阀 。其中:1、闸阀闸阀也叫闸板阀,是一种广泛使用的阀门。它的闭合原理是闸板密封面与阀座密封面高度光洁、平整一致,相互贴合,可阻止介质流过,并依靠顶模、弹簧或闸板的模形,来增强密封效果。它在管路中主要起切断作用。 2、蝶阀 蝶阀也叫蝴蝶阀,顾名思义,它的关键性部件好似蝴蝶迎风,自由回旋。蝶阀的阀瓣是圆盘,围绕阀座内的一个轴旋转,旋角的大小,便是阀门的开闭度。蝶阀具有轻巧的特点,比其他阀门要节省材料,结构简单,开闭迅速,切断和节流都能用,流体阻力小,操作省力。蝶阀,可以做成很大口径。能够使用蝶阀的地方,最好不要使用闸阀,因为蝶阀比闸阀经济,而且调节性好。目前,蝶阀在热水管路得到广泛的使用。 然后我们来到了江动集团,江动集团有限公司是国家专业生产中、小功率柴油机的重点企业。公司主产品为中小功率柴油机,产品开发在同行业中步步领先,卓有成效,形成了直喷、滚动、节能、高效率的江动特色,确立了品种最多、最全,技术最先进的领先地位。来到该厂,老师首先介绍了一下江动的一些生产情况。实习期间在工人师傅娴熟的操作和严谨的制度让我们深深体会工厂中“以人为本,安全第一,工作第二”的深刻内涵,指导老师结合我们的毕业设计较全面的给我们讲述钻削组合机床的结构以及在生产使用中所能遇到的问题。它的设计步骤如下:(1).制定工艺方案 要深入现场,观看加工图纸,若有疑问向现场技术人员询问、了解被加工零件的加工特点,精度和技术要求,主轴箱的设计或使用情况以及生产率要求等。确定在组合机床上的完成的工艺内容及其加工方法。(2).机床结构方案的分析和确定 根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。(3).组合机床的总体设计 这里要确定机床的各部件间的相互关系,选择通用部件和刀具的导向,计算切切削用量及机床生产率。绘机床的总联系尺寸图及加工示意图等。(4).组合机床的部件设计和施工设计 制定组合机床流水线的方案时,与一般单个的组合机床方案有所不同。最后我们来到来了江苏恒力集团(原盐城市红旗机床厂),江苏恒力集团是江苏市场公认名牌产品企业。江苏恒力集团是机械部定点生产各种机床的单位,中国出口机床生产基地,具有进出口经营权。公司拥有各种金切设备、检测设备300多台,其中DIX750精密坐标镗床、精密导轨磨床,瑞士精密小孔磨床,高速磨齿机,加工中心,三座标测量仪,超音频淬火机等精大稀设备30余台。具有较强的加工、装配、检测和机床安装调试能力。主导产品为组合机床及其通用部件、数控镗铣床、龙门式加工中心、钢帘线生产设备以及各类专用机床和非标生产线等。产品主要有系列车床、钻床和数控车床等、专业生产各类数控机床、组合机床、专用机床及非标工装设备。公司下设五个专业车间,具有较强的加工、装配、检测和机床安装调试能力。江苏恒力集团2004年与日本山崎株式会社达成技术合作协议,引进发达国家的组合机床设计和制造技术,为提高在我国组合机床在国际市场上的竞争力上了一个新台阶。四 连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计分析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。组合机床一般采用多轴、多刀、多序、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,在大批、大量生产中得到广泛应用,并可用以组成自动生产线。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时,工件一般不旋转,由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动,来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转,由刀具作进给运动,也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。组合机床的未来将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动,以简化结构、缩短生产节拍;采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统,以提高工艺可调性;以及纳入柔性制造系统等。钻床加工特点:加工过程中工件不动,让刀具移动,将刀具中心对正孔中心,并使刀具转动(主运动)。钻床的特点是工件固定不动,刀具做旋转运动,并沿主轴方向进给,操作可以是手动,也可以是机动。钻床分为:(1)台式钻床:钻孔一般在13毫米以下,最小可加工0.1毫米的孔,其主轴变速是通过改变三角带在塔型带轮上的位置来实现,主轴进给是手动的。(2)立式钻床:立式钻床的主轴不能在垂直其轴线的平面内移动,转孔时要使钻头与工件孔的中心重合,就必须移动工件。因此,立式钻床只适合加工中小型工件。(3)摇臂钻床:适用于加工大型工件和多孔工件,有一个能绕立柱作360度回转的摇臂。五 实习感想通过这次两个星期的参观实习,我学到了应有的东西。极大地丰富了自己关于零件加工工艺的知识,拓展了自己的知识面,这两周的实习生活,令我感触最深的是:生产实践的知识太少,自己的动手能力太差,而且明显感到自己的基础知识掌握的不牢固。我深深感受到理论知识和实践经验的巨大差距。我清楚认识到要想成为一名合格的毕业生惟有掌握充分的理论知识与相当的实际生产知识。而掌握相当的实际生产知识只有深入到实际中去实习。毕业实习是我们在大学里的最后一次学习机会,也是最重要的一次学习,它不仅对我们的毕业设计有不可替代的帮助,更是为我们将来的工作与生活指明了方向!4 毕 业 设 计 说 明 书连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 谭 艳 班 级 B机制053班 学 号 0510110336 指导教师 王正刚 完成日期 2009 年 6 月 6 日 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计摘 要:本课题来自恒力集团,为了高速、高效的完成连杆体螺栓孔钻削加工及保证相应的加工尺寸精度,本课题设计一种专用于连杆体螺栓孔钻削加工的组合机床。该机床设计的重点分总体设计和零部件设计两部分。总体设计包括机床配置型式的确定、结构方案的选择以及“三图一卡”的绘制。在完成“三图一卡”的基础上,主要完成夹具设计。零部件设计包括钻孔夹具的定位机构、夹紧机构、对刀引导机构的设计。 本组合机床能满足加工要求,保证加工精度,机床运转平稳,工作可靠,结构简单,装卸方便,便于维修、调整。操作的简便,减轻了工人的劳动强度,提高了劳动生产率。关键词:组合机床;夹具设计;总体设计Design of the general and fixture for drilling bolt hole on connecting rodAbstract: The topic is from Hengli Group. In order to highly, and efficiently complete the drilling bolt hole on connecting rod and ensure the accuracy of the corresponding size of the process, the subject is to design a modular machine tool drilling the bolt hole on connecting rod .The main task of this topic is the general design and the fixture design. The general design includes confirming the modular tool, selecting the structure plan and completing the technological drawing of the part, which need to be manufactured, the general drawing of modular machine tool, drawing of cutting display and the efficiency card of manufacture. On the basis of the drawings, complete the fixture design. The parts design includes jig body, clamp body and the knife guide machine .This modular machine tool can meet the processing requirements, ensure processing precision , make machine run smoothly, operate reliably, structure simply, hand easily, maintenance and adjust easily. Simple Operation reduce the labor s intensity and enhances the labor s productivity. Key words: Modular machine tool; Fixture design; General design盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009目目 录录1 前言.11.1 课题内容.11.2 课题背景.11.3 课题要求.11.4 组合机床国内外发展概述.11.5 本课题主要解决的问题和总体设计思路.32 组合机床总体设计.42.1 总体方案论证.42.2 工艺方案的确定.42.2.1 影响工艺方案的主要因素.42.2.2 被加工零件的毛坯情况以及工艺过程分析.42.2.3 工艺路线的确定.42.2.4 机床配置型式的选择.42.2.5 定位基面及夹压点的选择.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.62.3.3 机床联系尺寸总图.92.3.4 机床生产率计算卡.103 组合机床的夹具设计.123.1 夹具设计应注意的问题.123.2 工件定位方案确定.123.2.1 零件的工艺性分析 .123.2.2 定位方案的论证.123.3 定位元件的设计 .133.3.1 对定位元件的基本要求 .133.3.2 定位元件的选择与设计 .133.4 工件加工精度的分析.143.4.1 加工误差的来源.143.4.2 各项加工误差的计算.143.5 保证加工误差 .153.6 夹紧方案的确定 .153.6.1 夹紧方案的选择 .153.6.2 夹紧方案的设计 .163.6.3 切削力和夹紧力的计算 .17盐城工学院本科生毕业设计说明书 20093.7 液压缸的选择 .183.8 导向方案的确定 .193.9 夹具体的设计 .193.10 家具总图上尺寸,公差及技术要求的标准 .204 结论 .21参考文献.22致 谢.23附 录.24机械工程学院毕业设计(论文)选题申报表指导教师王 正 刚职称副教授所在专业(系)机械设计制造及其自动化课 题 名 称连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计课 题 来 源课 题 性 质题目类别科研课题生产实际课程或实验室建设其它技术研究工程设计软件开发理论研究其它毕业设计毕业论文适用专业机械设计制造及其自动化选题理由本课题来源于恒力集团,所涉及的知识面能覆盖机械设计制造及其自动化专业的主要课程,内容含量及难易适当,课题综合性强,能提高学生设计计算、计算机绘图、正确使用资料和手册及标准、编制技术文件的能力。主要内容本课题总体设计包括对连杆体进行工艺分析,确定连杆体螺栓孔钻削专机配置型式和工件定位、夹紧方案;完成被加工连杆体工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图、生产率计算卡的设计。根据总体设计要求对连杆体螺栓孔钻削专机夹具进行设计,包括连杆体螺栓孔钻削专机夹具装配图和零件图的设计。物化成果:工序图 1张,加工示意图 1张,机床联系尺寸总图 1张,生产率计算卡1张,夹具装配图 1张,零件图 若干张,设计计算说明书1份。成果要求开题报告: 3000字以上 说 明 书:1万字以上图 纸: 0号4张以上译 文: 3000字以上字论 文: 字其 它:专业系审查意见: 专业系主任(签名): 学院审批意见: 院 长(签名): 毕业设计开题论证报告专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 谭 艳 班 级 B机制053 学 号 0510110336 指导教师 王 正 刚 完成日期 2009 年 3 月 31 日 课题名称:连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述1.课题来源课题来源于盐城市恒力集团。为保证柴油机连杆体螺栓孔的加工精度及保证相应的位置精度,需要设计一台钻削组合机床。2.课题研究主要内容为保证柴油机连杆体螺栓孔的加工精度及保证相应的位置精度,需要设计一台钻削组合机床。在完成“三图一卡”的基础上,主要完成机床专机总体及夹具设计。3.国内外现状综述组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础,配以少量的专用部件组成的专用机床。组合机床是随着生产的发展,由万能机床和专用机床发展来的。这种机床既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化程度较高的特点,又具有一定的重新调整能力,以适应工件变化的需要,组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工。组合机床兼有低成本和高效率的优点,在大批、大量生产中得到广泛应用,并可用以组成自动生产线。组合机床装备的发展思路是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面,加强数控技术的应用,提高组合机床产品数控化率;另一方面,进一步发展新型部件,尤其是多坐标部件,使其模块化、柔性化,适应可调可变、多品种加工的市场需求。复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在被加工零件的形状日益复杂的情况下,多轴化控制的机床装备适合能够加工形状复杂的零件。另外,产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化,满足各种各样产品的加工需求。然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用,信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高,操作者可以通过网络对机床的程序进行远程修改,对运转状况进行监控并积累有关数据;通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。在这些方面组合机床装备还有相当大的差距,因此组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动,以简化结构、缩短生产节拍;采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统,以提高工艺可调性等。二、本课题拟解决的问题1 组合机床工艺方案的拟定。2 三图一卡设计,其主要内容包括:(1)被加工零件工序图, (2)加工示意图,(3)机床联系尺寸总图, (4)生产率计算卡。3 夹具设计,其内容包括:(1)夹具装配图, (2)夹具体零件图,(3)其它零件图。 三、解决方案及预期效果1 解决方案(1)刀具的选择应在保证刀具的寿命的前提下,尽可能提高效率。(2)机床的配置形式 机床配置形式:采用立式钻床,便于工件装卸,提高生产率。(3)连杆体孔的加工方案的确定 本工序采用连杆体孔专机对连杆体2-11.8孔同时进行加工,表面粗糙度均为Ra12.5。(4)工件的定位和夹紧的确定 采用钩形压板,结构紧凑,装卸方便。2 预期效果:(1)机床设计基本达到运转平稳,结构简单,工作可靠,装卸方便,维修及调整便利的要求。(2)加工精度能符合零件图要求。(3)夹具设计要求定位合理,夹紧可靠,结构简单,操作简便。四、课题进度安排3月1日3月26日毕业实习阶段。毕业实习,查阅资料,到多个公司实践,撰写实习报告。3月27日3月31日开题阶段。提出总体设计方案及草图,填写开题报告。4月1日5月14日 设计初稿阶段。完成总体设计图、部件图、零件图。5月15日5月31日 中期工作阶段。完善设计图纸,编写毕业设计说书,中期检查。6月1日6月2日毕业设计预答辩。6月3日6月9日毕业设计整改。图纸修改、设计说明书修改、定稿,材料复查。6月10日6月11日毕业设计材料评阅。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连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计0目目 录录1 前言.11.1 课题内容.11.2 课题背景.11.3 课题要求.11.4 组合机床国内外发展概述.11.5 本课题主要解决的问题和总体设计思路.32 组合机床总体设计.42.1 总体方案论证.42.2 工艺方案的确定.42.2.1 影响工艺方案的主要因素.42.2.2 被加工零件的毛坯情况以及工艺过程分析.42.2.3 工艺路线的确定.42.2.4 机床配置型式的选择.42.2.5 定位基面及夹压点的选择.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.62.3.3 机床联系尺寸总图.92.3.4 机床生产率计算卡.103 组合机床的夹具设计.123.1 夹具设计应注意的问题.123.2 工件定位方案确定.123.2.1 零件的工艺性分析 .123.2.2 定位方案的论证.123.3 定位元件的设计 .133.3.1 对定位元件的基本要求 .133.3.2 定位元件的选择与设计 .133.4 工件加工精度的分析.143.4.1 加工误差的来源.143.4.2 各项加工误差的计算.143.5 保证加工误差 .153.6 夹紧方案的确定 .153.6.1 夹紧方案的选择 .153.6.2 夹紧方案的设计 .163.6.3 切削力和夹紧力的计算 .173.7 液压缸的选择 .183.8 导向方案的确定 .19盐城工学院本科生毕业设计说明书 200913.9 夹具体的设计 .193.10 家具总图上尺寸,公差及技术要求的标准 .204 结论 .21参考文献.22致 谢.23附 录.24连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计摘摘 要要:本课题来自恒力集团,为了高速、高效的完成连杆体螺栓孔钻削加工及保证相应的加工尺寸精度,本课题设计一种专用于连杆体螺栓孔钻削加工的组合机床。该机床设计的重点分总体设计和零部件设计两部分。总体设计包括机床配置型式的确定、结构方案的选择以及“三图一卡”的绘制。在完成“三图一卡”的基础上,主要完成夹具设计。零部件设计包括钻孔夹具的定位机构、夹紧机构、对刀引导机构的设计。 本组合机床能满足加工要求,保证加工精度,机床运转平稳,工作可靠,结构简单,装卸方便,便于维修、调整。操作的简便,减轻了工人的劳动强度,提高了劳动生产率。关键词:关键词:组合机床;夹具设计;总体设计连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计2Design of the general and fixture for drilling bolt hole on connecting rodAbstract: The topic is from Hengli Group. In order to highly, and efficiently complete the drilling bolt hole on connecting rod and ensure the accuracy of the corresponding size of the process, the subject is to design a modular machine tool drilling the bolt hole on connecting rod .The main task of this topic is the general design and the fixture design. The general design includes confirming the modular tool, selecting the structure plan and completing the technological drawing of the part, which need to be manufactured, the general drawing of modular machine tool, drawing of cutting display and the efficiency card of manufacture. On the basis of the drawings, complete the fixture design. The parts design includes jig body, clamp body and the knife guide machine .This modular machine tool can meet the processing requirements, ensure processing precision , make machine run smoothly, operate reliably, structure simply, hand easily, maintenance and adjust easily. Simple Operation reduce the labor s intensity and enhances the labor s productivity. Key words: Modular machine tool; Fixture design; General design盐城工学院本科生毕业设计说明书 200931 前言1.1 课题内容为保证柴油机连杆体螺栓孔的加工精度及保证相应的位置精度,在完成机床总体设计和绘制“三图一卡”的基础上,主要完成钻削专机总体及夹具设计。1.2 课题背景 近年来,随着制造业的发展,普通机床已经越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。本课题来源于盐城市恒力集团,为保证柴油机连杆体螺栓孔的加工精度及保证相应的位置精度,需要设计一台钻削组合机床。1.3 课题要求本加工工序的内容是:钻 11.8mm,表面粗糙度均为 Ra12.5。生产纲领:年产量 8 万件,单班制。为了保证零件的加工精度,在整个设计过程中应满足以下几点要求:a) 机床应能满足加工要求,保证加工精度。b) 机床应运转平稳,工作可靠,结构简单。c) 装卸方便,便于维修,调整。d) 机床尽量选择通用件,以便降低制造成本。f) 夹具设计要求定位合理,夹紧可靠,结构简单,操作简便。1.4 组合机床国内外发展概述二十世纪 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,表面粗糙度可抵达 2.50.63 微米;镗孔精度可达 IT76级,孔距精度可达 0.030.02 微米。专用机床是随着汽车工业的新起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用,逐步发展成为通用部件,因而产生了组合机床。最早的组合机床是 1911 年年在美国制成的,用于加工汽车零件。初期,各机床制造厂都有自己的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性,便于用户的使用和维修,1953 年美国福特公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商,确定了组合机床通用部件标准化得原则,即严格规定各部件间的联系尺寸,但对部件结构未作规定。近十多年来,组合机床及其自动线在高效、高生产率、柔性化以及并行工程制定更为合理、更为节省的方案方面取得了不小的进展。尤其是汽车工业,为了提高汽车的性能,对零件的加工精度提出了一些新的要求,因此对机床性能的要求更高了。对于汽车零件的加工精度,现在要求将一些关键零件的主要加工精度只分布在连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计4一个比公差带要小的公差范围内。目前,我国组合机床行业已发展成为自成体系、配套齐全的行业,由于行业内多数为中小企业,且兼产企业多,其市场竞争能力普遍较弱。为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用,往往需要应用成组技术,把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工,以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种,可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。组合机床未来的发展更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动,以简化结构、缩短生产节拍;采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统,以提高工艺可调性;以及纳入柔性制造系统等。夹具方面,随着科学技术的进步和市场需求的变化,现代机械制造业得到了较快的发展。多品种、小批量生产方式将成为今后的主要生产形式,制造系统正向着柔性化、集成化、智能化方向发展,机床愈来愈多地采用先进的技术,加工效率不断地提高。机械产品的加工精度日益提高,高精度的机床大量出现 。为了适应生产发展的需要 ,机床夹具正在向柔性化、高效化、自动化、精密化、标准化方向发展。A柔性化 机床夹具应能在一定范围内适应不同形状几尺寸的工件,有能使用于不同的生产类型和不同的机床加工。可调夹具和组合就是具有这一共能的柔性化夹具。a) 可调夹具 可调夹具只要更换或调整个别定位、夹紧或导向元件,即可用于从而使多种工件的单体件小批生产为一组工件在同一夹具上的成批生产。由于可调夹具具有较强的适用性和良好的继承性,因此使用可调夹具可大量减少专用的夹具的数量,缩短生产准备周期,降低成本。可调夹具分为通用可调夹具和成组夹具(可称为专用可调夹具)两类。通用可调夹具的加工对象较广,有时加工对象不确定。成组夹具是成组工艺中为一组工件的某一工序而专门设计的夹具,在同一成组生产单元内使用。b) 组合夹具 组合夹具是一种根据工件的加工工艺要求,利用一套标准化的夹具元件及合件组装而成的夹具。组合夹具既可组装成某一专用夹具,也可组装成通用可调夹具或成组夹具。组合夹具把一般专用夹具的设计、制造、使用、报废 的单向过程变为设计、组装、使用、拆散、清洗入库、再组装的循环过程。图样设计已不是组合夹具设计的主要工作量,而是将夹具方案构思、装配、检测等设计、制造及调试全过程融为一体,一般可用几小时的组装周期代替几个月的设计制造周期。组合夹具适合于小批量或非重复性的生产。组合夹具在 20 世纪 40 年代已出现,并在一些工业发达国家得到迅速成的发展。我国从 20 世纪 50 年代开始推广使用组合夹具,到目前为止已形成了自已较为完整独立的组合夹具系统。随着柔性加工系统的出现和发展,组合夹具也得到了新的发展。B高效化、自动化在实现机械加工自动化时,为了适应现代机床的要求,减少辅助时间,提高生盐城工学院本科生毕业设计说明书 20095产率,同时减轻工人的劳动强度,夹具也必须实现高效化、自动化。目前,除了在生产流水线、自动线上配置相应的自动化夹具外,在数控机床上也配置了自动化夹具,数控加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具和自动更换夹具的装置,柔性制造系统的发展不但出现了刀具库,而且还出现了夹具库。夹具的高效化、自动化可表现在定位、夹紧、分度、转位、翻转、上下料和工件传送等各种动作上。另一方面,专用夹具的设计也向自动化方向发展。a) 磁性夹具 与传统的机械夹持方法相比,磁性夹具在性能方面有明显的优点。磁性吸盘能在最短的调整时间内使工件达到较高的定位精度,确保达到最大的吸紧力,并且夹紧力分布均匀。由于整个工件都是暴露的,不会使工件的部分部位受到夹具的限制,因而有可能通过一次装夹完成全部加工。矩形磁性吸盘可以将多件工件很方便地装在一个夹具上,以充分利用机床工件台台面,进行大批量的磨削、铣削等。b) 数控夹具 数控夹具具有按数控程序使工件进行定位和夹紧的功能。工件一般采用一面两孔定位,夹具上两个定位销之间的距离根据需要所作的调节、定位销插入和退出定位孔以及其它的定位和夹紧动作均可按程序自动实现。相应的动作元件进电动机或液压传动驱动。数控夹具比一般可调夹具或组合夹具具有更好的柔性,在加工中心或柔性制造章元上使用时,可显著在提高自动化程度和机床和利用率。c) 自动夹具 自动夹具是指具有自动上下料机构、能自动定位夹紧的专用夹具,如果工件需人工定向,则称为半自动夹具。自动夹具可减少辅助时间,降低劳动强度,提高生产率,适用于批量大、形状规则的工件,在普通机床上装上自动夹具,即可实现自动加工。C精密化为了适应机械产品的精度不断提高和需要,不仅需要高精度的机床,同样需要高精度的机床夹具与之相配套。目前,高精度自动化定心夹具的精度可以达到微米级勘至亚微米级,高精度分度台的分度精度可达0.1mm。在孔系组合夹具基础板上,采用调节粘接法,孔间距离的调整精度可达几个微米。D标准化夹具的标准化上柔性化的基础,为了实现夹具的柔性化,夹具的结构必须向标准化方向发展。夹具的标准化可以实现夹具的专业化,从而提高夹具在设计、制造和使用上和经济效益,还可促进技术现代化。世界各国都很重视这项工作,我国要这方面也已有了一定基础。在夹具标准化和组全化的基础上还可发展为模块化夹具,目前国外已在基础件、支承件、动力件等方面开发出了模块化的雏形。如模块式虎钳采用不同规格的钳口和动力合件,可加工不同形状和尺寸的工件。1.5 本课题主要解决的问题和总体设计思路本课题主要解决的问题和总体设计思路是首先对连杆体进行工艺分析,然后确定连杆体螺栓孔钻削专机配置形式和工件定位、夹紧方案,最后完成被加工连杆体连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计6的工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图、生产率计算卡的设计。2 组合机床总体设计2.1 总体方案论证A机床配置形式:采用立式钻床,便于工件装卸,提高生产率。 B加工工艺方案论证:连杆体加工有两个方案 a) 连杆盖、体合在一起加工;b) 连杆盖、体分开加工。为了提高生产效率,粗加工分开,精加工合在一起。 C夹紧方案论证:采用勾形压板,结构紧凑,装卸方便。 D精度采用钻模板保证。 E夹具体设计要考虑工件的排屑。F刀具的选择应在保证刀具的寿命的前提下,尽可能提高效率。2.2 工艺方案的确定2.2.12.2.1 影响工艺方案的主要因素影响工艺方案的主要因素a) 被加工零件的加工精度和加工工序b) 被加工零件的特点c) 零件的生产批量d) 机床的使用条件2.2.22.2.2 被加工零件的毛坯情况以及工艺过程分析被加工零件的毛坯情况以及工艺过程分析 零件进入本道工序机床前,连杆体的平面均以加工,都达到工序精度要求,无需要再进行最终精加工。从生产纲领年产 8 万件可知:机体的加工是大批量连续性生产,加工精度有一定的要求,位置及形位公差都有一定的要求,为了满足连续性大批量生产,具有较好的应变性能的要求。生产工艺觉得采用组合机床的流水线来加工柴油机连杆体螺栓孔的钻孔。2.2.32.2.3 工艺路线的确定工艺路线的确定本工序加工的内容是加工路线中的第一道工序。孔的孔径为 11.8mm,表面粗糙度为 Ra=12.5um。为了保证其精度要求,将有精度要求的两孔安排在同一台专机上进行。2.2.42.2.4 机床配置型式的选择机床配置型式的选择机床的配置形式有立式和卧式两种。卧式机床的优点是加工和装配工艺性能好,振动小,运动平稳,缺点是削弱了床身的刚性,占地面积大;立式机床的优点是占地面积小,自由度大,操作方便,其缺点是机床重心高。立式机床适用于加工定位盐城工学院本科生毕业设计说明书 20097表面是水平的,且加工的孔与基面相垂直的工件;卧式机床多用于加工孔中心线与定位基准面平行的情况。通过以上的比较,考虑到连杆体的大小、形状和立式机床的特点,选用立式组合机床。2.2.52.2.5 定位基面及夹压点的选择定位基面及夹压点的选择A定位基准的选择:以两面一点定位,具体的定位方法是:左侧面以支承钉和挡块定位,后端面以支承板定位,底面则用定位销完成定位。B确定夹紧位置应注意的问题:在选择定位基准的同时,要相应决定夹压位置,此时应注意的问题是:a) 保证零件夹压后稳定。b) 尽量减少和避免零件夹压后的变形。2.3 组合机床总体设计“三图一卡”组合机床总体设计,就是针对具体的被加工零件,在选定的工艺和结构方案的基础上,进行方案图纸设计。这些图纸包括:被加工零件工序图,加工示意图,生产率计算卡片,机床联系尺寸图等。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选定的工艺方案,表示在一台机床上或一条自动线上完成的工艺内容、加工部位的尺寸及精度、技术要求、加工用定位基准、夹紧部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前毛坯情况的图纸。它是在原有零件图基础上,以突出本机床或自动线加工内容,加上必要的说明绘制的。它是组合机床设计的主要依据,也是制造使用时调整机床、检查精度的重要技术文件。A被加工零件工序图应包括以下内容: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、夹紧部位及夹紧方向,以便据此进行夹具的支承、定位、夹紧和导向等机构设计。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。 B编制零件加工工序图的注意事项:a) 加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。b)对工件毛坯应有要求,对孔的加工余量要认真分析,保证加工能正常进行。c)当本工序有特殊要求必须注明。 该加工孔的直径为 13.2,由于是第一道工序,应留有一定的加工余量,根据计算加工的孔直径为 11.8 即可,表面粗糙度 12.5,孔深为 24mm。并以两面一点定位,能消除工件的六个自由度,具有一定的合理性。具体的定位方法是:由左连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计8端面以支承钉定位,后端面以支承板定位,底面则用定位销完成定位。支承钉和支承板在装配式要配磨,以保证工件的低昂为精度。在此图中要求加工部位画粗实线,其余画细实线。图 2-1 即为连体杆的加工工序图,连杆体为 45 钢。本工序为钻连杆体孔,所以精度可以通过后面的铰孔来保证。 图 2-1 被加工零件工序图 图 2-1 被加工零件工序图2.3.22.3.2 加工示意图加工示意图2.3.2.1 加工示意图的作用 加工示意图是组合机床设计的重要图纸之一,在机床总体设计占有重要地位。加工示意图是设计刀具、夹具、主轴箱以及动力部件的主要资料,同时也是调整机床和道具的依据。它决定浮动卡头或接杆的尺寸,镗杆长度,刀具种类及数量,刀具长度及加工尺寸,主轴尺寸及伸出长度,主轴、刀具、导向与工件间的联系尺寸盐城工学院本科生毕业设计说明书 20099等。2.3.2.2 加工示意图的内容A.刀具的选择:在编制加工示意图的过程中,首先遇到的是刀具的选择,而一台机床刀具的选择是否合理,直接影响到机床的加工精度、生产率和工作情况。因而正确的选择刀具是一个相当重要的工作。参照文献2,因为孔的直径是 13.2mm,所以选用 GB1439-85 的锥柄麻花钻。刀具选择第一系列,d=11.8mm。莫氏圆锥号选择 2 号。B.选择切削用量:参照文献1第一册,关于切削用量的确定按表 27 推荐数值选取。确定本课题中加工直径 d=11.8mm,旋转线速度 v=18(米/分) ,进给量 S=0.25(毫米/转) 。C.导向结构的选择:组合机床加工孔时,除用刚性主轴加工的方案外,加工孔的尺寸和位置精度都是依靠夹具导向来保证的。如何正确的选择导向结构,确定导向的参数和精度,是设计组合机床的重要内容,也是绘制加工示意图时要解决的问题。a) 正确的选择导向类型在加工小孔时,如钻孔其导向部分直径较小,旋转线速度一般不小于 20 米/分,通常使用固定式导向,刀具或刀杆在导套内既转动又移动,这种导向方法精度较好,但容易磨损,不利于持久保持精度。b) 正确的选择导向的形式和结构必须根据导向的选择速度、加工精度、刀具工作条件等具体情况,选择导向的形式和结构。根据零件的结构查阅文献3导向长度为 45mm 的长型快换钻套。钻套配合的选择,查阅文献4附表 4:d 用 G6,D 用 F7/n6,D1 用户 H7/n6。图 2-2 即为本课题所选用的导套。 图 2-2 导套c) 确定导向的数量连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计10导向数量应根据工件形状、内部结构、刀具刚性、加工精度及具体加工情况而定。本课题中钻连杆体孔较小且深度不大,所以选用一个导向。d) 选择导向的参数导向的参数要根据导向的形式、工件形状和加工精度要求及刀具的刚性来决定。根据文献1(机械部分)表 3-4 选出导向长度和导向至工件端面的距离,公差配合等,导向长度 l1=45mm,导套到工件端面的距离 l2=15mm。其他具体的数值间加工示意图。D.确定主轴类型、尺寸、外伸长度:主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的联结结构进行确定。主轴轴颈及轴端尺寸主要取决于进给抗力和主轴刀具系统结构。主轴轴颈尺寸规格应依据选定的切削切削用量计算出切削转矩 T。查文献5表 34 和表 35 初定直径 d,并考虑便于生产管理,适当简化规格。综合考虑加工精度和具体工作条件,按表 36和表 41 选定主轴外伸长度 L、外径 D 和内径 d1 及配套刀具接杆的莫氏锥度号。具体计算如下:查文献6P134 表 620切削转矩 T=Km1.65 (2-2D8 . 0S7 . 01)修正系数 Km=1.02 进给量 S=0.25mm/r刀具直径 D=11.8mm则 T=1.02 7 . 08 . 025725. 08 .1165. 1 =1310.1mmkg 按文献1表 5-10,可取主轴直径 d=30mm由文献5表 3-4 和 4-1 差得外伸长度 L=100mm外径 D=50mm内径 d=36mm接杆莫氏锥度号 2E.动力部件工作循环及行程的确定:动力头工作循环一般包括快速引进、工作进给和快速退回等动作。根据具体的加工要求,考虑到工艺方案,确定快进为 80mm,工进位 40mm,快退为 120mm。动力部件的行程长度的确定包括:a) 工作进给长度的确定工L工作进给长度 LI 如图 2-3 所示,它应等于加工部位长度 L 与刀具的切入长度 L2 之和,即 : LI=L1+L+L2 盐城工学院本科生毕业设计说明书 200911图 2-3 刀具切入长度一般取 510mm,本设计 L1=8mm切出长度查【4】表 3-7 L2=1/3+(38)mm(注:d 为钻头直径)d 取 L2=12mm 则 LI=5+20+8=40mmb) 快速进给长度的确定c) 快速退回长度的确定 L 退=LI+L =40+80=120mmd) 动力部件总行程的确定F.动力部件的选择动力部件的功率选择是根据所选的切削用量计算出切削功率及进给功率之需要,并考虑提高切削用量的可能性(一般提高 30%) ,选择相应的动力部件。由【1】 (机械部分)表 P49 查得切削用量为:n=441 转/分;f=0.25 毫米/转。切削功率有计算得 (2-36. 12 .716dvMKNn2) =36. 18 .1114. 32 .716181 .131002. 1=0.66KW所以切削功率为 = (2-cPKWN33. 166. 0223)取KW67. 11.33/0.8N/N, 8 . 0则动 1.67+1.670.3=2.17KW所以选电动机功率 P=3.0KW本课题所选动力箱的参数如下:连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计12表 2-1 动力箱的参数型号型式电动机型号电动机的功率KW电动机的转速1minr输出轴转速1minr1TD40Y132S-63.09604802.3.32.3.3 机床联系尺寸总图机床联系尺寸总图2.3.3.1 机床联系尺寸总图的作用与内容机床尺寸联系图是决定各部件的轮廓尺寸及相互间联系关系的,是开展各专用部件设计和确定机床最大占地面积的指导图纸。组合机床是由一些通用部件和专用部件组成的。为了使所设计的组合机床能满足预期的性能要求,又能做到配置上均匀合理,符合多快好省的精神,必须对所设计的组合机床各部件之间的关系进行全面的分析研究。这是通过绘制机床联系尺寸图来达到目的2.3.3.2 绘制机床联系尺寸总图之前应确定的主要内容机床尺寸联系图是在被加工零件工序图与加工示意图绘制之后,根据初步选定的主要通用部件(动力部件及配套的滑座、床身和立柱等) ,以及确定的专用部件结构原理而绘制的。A机床装料高度的确定装料高度是指工件定位基面与地面的垂直距离。确定机床装料高度,要考虑工人操作的方便性。我国过去设计组合机床一般取装料高度为 H=850mm,新颁国家标准装料高度为 1060mm,实际设计时常在 8501060mm 之间选取。我们选取为860mm。 B夹具轮廓尺寸的确定夹具是用于定位和夹紧工件的,所以工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具轮廓尺寸的依据。对于本课题夹具体的轮廓尺寸为 325mm,300mm,240mm。夹具体底座高度的确定应根据夹具大小而定,既要保证足够的刚性,又要考虑工件的装料高度。 C机床中间底座的尺寸的确定在确定中间底座高度的尺寸时,在长宽方向应满足夹具的安装要求。应注意机床的刚性要求;应考虑铁削的储存及排除,以及冷却液的储存。当装料高度取 850毫米时,床身和中间底座之间的结合面的高度,无论哪一型号的床身都是统一的,定位 540 毫米,所以中间底座大于 540 毫米。D主轴箱轮廓尺寸的确定标准主轴箱的厚度由主轴箱体、前盖和后盖三层尺寸组成。参照1(机械部分)P143,主轴箱厚为 180mm,机床为立式,前盖厚为 70mm,后盖采用 90mm,因此,主轴箱总厚度为 340mm,主轴箱的高度和宽度都是 400mm。E滑台的选择动力滑台是由滑座、滑鞍和驱动装置等组成、实现直线进给运动的动力部件。按驱动和控制方式的不同,滑台分为液压滑台、机械滑台和数控滑台。滑台的选择盐城工学院本科生毕业设计说明书 200913应根据工件的外轮廓尺寸和进给抗力,工作循环来确定。由文献6P94 可查的用1HY40 型的液压滑台,行程为 400 毫米,最大进给抗力为 20000N,快速移动速度为9 米/分。F其它的配套部件的选择由文献6表 P95 查的 1HY40 型滑台立式配置时的其它部件为:立柱其型号为 1CL40立柱侧底座其型号为 1CD4012.4.42.4.4 机床生产率计算卡机床生产率计算卡根据加工示意图中的工作行程长度、切削用量、动力部件的快进及工进速度等,就可以计算机床的生产率并绘制生产率计算卡,用以反映机床达的加工过程,完成每一动作所需的时间、切削用量、机床生产率及机床负荷率等。A.理想生产率 Q Q=A/K(件/小时) (2-4)式中 A年生产纲领,K全年工时总数本课题中 A=80000 件,K=2350 小时,则 Q=A/K=34.04(件/小时)B实际生产率 Q1机床实际生产率 Q1(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量。 Q1=60/ (2-单T5)式中:生产一个零件所需时间(min) ,可按下式计算:单T (2-装移快退快进停辅机单)()(t/Vkf22f11tLLtVLVLTTTf6)式中:分别为刀具第 I、第 II 工作进给长度,单位为(毫米) ;d21LL、分别为刀具第 I、第 II 工作进给量,单位为(毫米/分) ;21ffVV 、当惚端面时,滑台在死挡铁上的停留时间,通常指刀具在加工终停t了时无进给状态下旋转 510 转所需的时间,单位为(分) ;分别为动力部件快进、快退行程长度,单位为(毫米) ;快退快进、LL动力部件快速行程速度;液压动力部件取 310(分) ;kfV直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间,一般取 0.1(分) ;移t工件装、卸时间,一般取 0.5(分) 。装卸t Q1=60/=40(件/小时) 5 . 1C机床负荷率 负当 Q1Q 时, 负=Q/Q1=34.04/40=0.851 (2-连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计147)根据组合机床的使用经验,适宜的负荷率为 86%左右 D生产率计算卡,应注意以下几个问题:a) 在时间的选择上,应考虑到同时加工的工序应以时间最长的作为工进时间。 b) 在某方向多轴加工时,也是选择工进时间最长的作为此方向的工进时间。3 组合机床的夹具设计机床夹具是在金属切削加工中,用以准确地确定工件位置,并将其牢固的夹紧,以接受加工的工艺装备。它的主要作用是:可靠地保证工件的加工质量,并将其牢固地夹紧,减轻劳动强度,充分发挥和扩大机床的工艺性能。因此,机床夹具在机械制造中占有重要的地位。机床夹具可分为通用夹具,专用夹具,组合夹具,拼装夹具,通用可调夹具,和成组夹具。本工序选择的是专用液压夹具,它是按某一工序的加工要求,由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。这种夹具通常由使用厂根据要求自行设计和制造。适用于产品固定且批量较大的生产中。专用夹具包括定位装置,夹紧装置,夹具体,对刀-引导装置,其它元件及装置。确定夹具的结构方案:定位方法和定位元件的选择,包括定位元件的结构,形状,尺寸及布置形式等,主要决定于工件的加工要求,工件的定位基准和外力的作用状况等因素。3.1 夹具设计应注意的问题a)提高夹具的通用化程度:在设计组合机床夹具时,在保证加工精度的条件下,尽可能选用通用夹具零件,这不仅提高设计速度,缩短设计周期,而且减少制造中的问题,并提高夹具工作的可靠性。盐城工学院本科生毕业设计说明书 200915b)提高夹具的刚性:组合机床夹具一般都要承受较大的切削力,其结构也较复杂,又是保证加工精度的最主要部件之一。因而提高夹具的刚性就显得特别重要。c)装卸工件的方便性:组合机床的生产效率一般都很高,装卸工件不仅动作频繁,而且要求时间很短。故设计夹具时要给以足够的重视d)排屑和润滑问题:实践证明,切屑排除不畅,往往会导致机构的工作不可靠,影响加工精度,甚至造成刀具的折断,影响机床生产效率。充分润滑是保证夹具各运动机构,尤其是导向装置的工作性能好,持久精度高和提高使用寿命的重要措施。e)操作使用和维修方便。3.2 工件定位方案的确定3.2.13.2.1 零件的工艺性分析零件的工艺性分析被加工零件为连杆体,工件较小,形状不是很复杂。连杆体的材料为 45 钢,在进入本工序之前,其加工平面均已加工,都达到工序精度要求。本道工序为钻11.8mm 的孔,其平行度为 0.04/100mm,其垂直度要求为 0.04/100mm 。 3.2.23.2.2 定位方案的论证定位方案的论证方案一:底面圆孔以销钉定位可限制 2 个自由度,左端面以支承板和挡块定位可限制 1 个自由度,后端面为主要定位基准,可限制 3 个自由度,这样就完全限制了 6 个自由度。方案二:以连杆体内侧面为防转基准,限制 2 个自由度,以左端面的为止推基准,限制 1 个自由度,以后端面为主要定位基准,限制 4 个自由度。这样就限制了六个自由度。因为本工序加工为钻孔,加工工序集中,而方案一采用“两面一点”的定位方法,有利于工件钻孔的位置精度要求,同时便于工件装夹,有利于家具的设计和制造,所以选择方案一为工件的定位方案。连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计16 图 3-1 夹紧方案3.3 定位元件的设计3.3.13.3.1 对定位元件的基本要求:对定位元件的基本要求:a)足够的精度。由于工件的定位是通过定位副的接触实现的,定位元件上基面的精度直接影响工件的定位精度,因此,限位基面应有足够的精度,以适应工件的加工要求。b)足够的强度和刚度。定位元件不仅限制工件的自由度,还有支承工件,承受夹紧力和切削力的作用,因此,应有足够的强度和刚度,以免使用中变形或损坏。c)耐磨性好。工件的装卸会磨损定位元件的基面,导致精度的下降。定位精度下降到一定程度时,定位元件必须更换,否则,夹具不能继续使用。为了延长定位元件的更换周期,提高夹具的使用寿命,定位元件应有较好的耐磨性。d)工艺性好。定位元件的结构应力求简单,合理,便于加工,装配和更换。定位装置包括定位元件及其组合,其作用是确定夹具在工件中的位置,即通过它使工件加工时相对于刀具及切削成形运动处于正确的位置,如支承钉,支承板,V 形块,定位销等。3.3.23.3.2 定位元件的选择与设计:定位元件的选择与设计:(1)左端面的挡块(图 3-2)和支承钉(图 3-3)盐城工学院本科生毕业设计说明书 200917 图 3-2 挡块 图 3-3 支承钉(2)后端面的支承板(图 3-4 和图 3-5). 图 3-4 支承钉 图 3-5 支撑板3.4 工件加工精度的分析3.4.13.4.1 加工误差的来源加工误差的来源用夹具进行机械加工时,其工艺系统影响工件的加工因素(精度)有许多,其中主要的有定位误差,对刀误差,夹具在机床上的安装误差和夹具误差,在机械加工系统中,影响加工精度的其他综合因素合称为 G。上述各项误差均导致相对工件的位置不精确,从而形成了总的加工误差 。x因此,该误差即可反映夹具精度的高低。3.4.23.4.2 各项加工误差的计算各项加工误差的计算A.定位误差: 影响定位块位置度误差的因素为:定位块的表面粗糙度,定位块的相对位置误差和安装误差.定位块在安装的时候进行了试切削,配磨,保证定位块等高,所以忽略定位块的相对位置误差。根据实际情况,安装误差和测量误差大约为0.011/30.3(精度误差),故可以满足要求。本课题中采用基准重合原则,故定位误差为 B=0另外,定位基准与限位基准不重合,定位基准同方向移动。连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计18 Y=0.01-(-0.01)/2=0.01mmD=Y=0.01mm由上面的定位误差分析可知,本夹具采用基准生命原则设计的,但定位基准与限位基准不重合,故 D=0.01mm。所以工件在尺寸方向的基准误差为:mm05. 06 .20 20.0505. 0y =mm05. 0B.对刀误差:即因刀具相对于刀或导向元件的位置不精确而造成的加工误差。对于本夹具的对刀误差是由于导套和各主轴之间的间隙引起,所以对刀误差为:mmT018. 0016. 0034. 0C.夹具的安装误差:由于夹具的安装基面是平面,因而可以认为它的安装误差为零,即 。0AiD.夹具误差:因夹具上的定位误差是由定位元件,对刀导向件误差及安装基面误差这三者综合而成的。a) 钻套轴线对工件加工面的垂直度 ,它在两面方向上所产生的误差mm04. 0为:。mmZ04. 01b) 导向轴线到定位端面的尺寸公差:。mmZ02. 001. 001. 02c) 影响对称度 0.1 的夹具误差为导向孔对定位心轴的对称度: mmZ02. 001. 001. 03E.加工方法误差:因机床精度,刀具精度,刀具与机床的位置精度,工艺系统的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。因该误差影响因素较多,又不便于计算,所以常根据经验为它留出工件公差的 1/3。3.5 保证加工精度工件在夹具中加工时,总加工误差为上述各项误差之和。由于上述误差为X独立随机误差,应用概率法相加,因此,保证工件加工精度的条件为: (3-2222202. 002. 00018. 005. 0X1)=0.0347 即工件总的加工精度应不大于工件的加工尺寸公差,由以上得知,本夹具X完全可以保证加工精度。3.6 夹紧方案的确定盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009193.6.13.6.1 夹紧方案的选择夹紧方案的选择 本课题中连杆体工件较小,从夹紧可能性,夹紧动作的简洁性,和被夹紧机体的刚性考虑选用钩形压板和活塞杆来夹紧,即在连杆体前表面用两个成一定角度的钩形压板和后表面的活塞杆来夹紧,还有右端面的活塞杆做辅助夹紧。夹紧时确保各个零件之间不发生干涉。3.6.23.6.2 夹紧方案的设计夹紧方案的设计夹紧装置的结构由动力装置和夹紧机构两部分组成。动力装置是产生力的部分,夹紧机构是传递力的部分。在工件夹紧过程中起力的传递作用的机构称为夹紧机构。夹紧机构在传递力的过程中,能根据需要改变力的大小,方向和作用点。夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢,保证工件在定位时所占据的位置,在加工过程中不因受重力,惯性力以及切削力等作用而产生位移,同时防止或减小振动。它通常是一种机构,包括夹紧元件,增力及传动装置以及动力装置等。夹紧装置的基本要求是在夹紧过程中工件应能保持在既定位置。在夹紧力的作用下,工件不应离开定位支承。夹紧力的大小要适当不,可靠,既要使工件在加工过程中不产生移动和振动,又不使工件产生不允许的变形和损伤。夹紧装置安全,方便,省力。本课题中对连杆体的夹紧机构如图 3-6 所示:连杆体螺栓孔钻削专机总体及夹具设计20图 3-6 连杆体夹紧机构3.6.33.6.3 切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算夹紧力应朝向主要限位面,夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内,夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的方向和部位上,夹紧力作用点应靠近工件的加工表面。计算夹紧力时,通常将夹具和工件看成上一个刚性系统。根据工件受切削力,夹紧力(大型工件还应考虑工件重力,运动的工件还应考虑惯性力等)的作用情况,找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬时状态,按静力平衡原理出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠,再乘以安全系数作为所需夹紧力的数值。夹紧力主要考虑的是切削力的反作用力,因此计算夹紧力必须先计算切削力。a)切削力的计算切削力 p=3.3D (3-2)pK7 . 0f75. 0b =17729.3其中:D-钻头直径(mm);f-进给直径(mm/r);-抗拉强度(Ma)b)夹紧力的计算据文献3P30 页: (3-KWWk3) 式中:-实际所需夹紧力(N)kW -在一叠条件下,由静力平衡计算出的理论夹紧力(N)W -安全系数K -参考工件材料及加工导出均匀性的基本安全系数0K -加工性质1K -刀具钝化程度(根据文献3表 1-2-2)2K -切削特点3K -夹紧的稳定性4K 根据表文献3表 1-2-1 得: =1.3 K =1.2 =1.0 =1.0 =1.00K12K3K4K 所以:可求出安全系数 K K= (3-1K4)盐城工学院本科生毕业设计说明书 200921=872. 1 图 3-7 夹紧力的分析示意图如图 3-7 为钻孔加工力的分析示意图,夹紧力 F1,F2 主要是防止切削转矩引起工件的翻转。由于切削力向下,对工件的定位无大的影响,不考虑其作用。由静力平衡原理得:F92.5+F27.5=T8.75+T(8.75+92)设F1=F2=F 则有: F(92.5+27.5)=100.75T F=11954.7N加上安全系数 k,每块压板应给工件的夹紧力是: (3-F KF夹5) 22379.1N1.8727 .11954 KFF夹3-7 液压缸的选择本课题需要液压夹紧,所以需要选用液压缸,课题中的连杆体工件较小,不需要很大的夹紧力,可以选用缸径 D=32 的两种油缸,分别是轴向底座固定式和头部法兰式油缸。 (3-DPD46)连杆体
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