卧式双面十轴钻组合机床夹具及液压系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 01339828或 11970985 I 图 书 分类号： 密 级： 摘要 这次 毕业设计的具体内容是设计一台加工汽车后制动室支架的组合钻 床， 其机床为卧式双面 十轴钻 组合钻床， 主要用来一次性加工完成汽车后制动室左右二个零件上的共计 10个孔。我的具体任务是设计该机床的夹具及液压系统设计。 本设计正是应用了组合钻床的特点实现多工序加工的方法，采用一次装夹，同时对后制动室两支架两边的 10 个孔进行钻加工。对工件采用“一面、一定位心轴、一定位块”定位，可以方便准确的使工件定位在夹具的指定位置，然后用液压驱动夹紧机构、螺旋夹紧机构和螺旋杠杆夹紧机 构把工件夹紧，可以使工件快捷地进行安装与拆卸。夹具的导向装置是采用钻孔位置精确可靠的固定式导套的导向装置。 工件 由一孔一平面定位时产生的定位误差分为任意边接触和固定边接触两类，本 组合夹具产生 的 定位误差 属于任意边接触定位误差，经计算和检验可知定位误差满足要求。夹紧力分为防止加工工件转动的螺旋夹紧力和防止加工工件振动 的 液压夹紧力两种，上述两种夹紧力均满足要求 。 夹具设计从经济性和实用性 也 都满足对工件的加工要求 。 关键词 :夹具； 液压夹紧； 组合 钻床 ； 卧式 ； 双面 ； 十轴 买文档就送您 01339828或 11970985 he of is a of is It is to 0 my is of to at a 0 on of so by a a a to to In to to a a of of to It is by is of is in 买文档就送您 01339828或 11970985 I 买文档就送您 01339828或 11970985 录 1 前言 . 1 2 机床夹具的概述 . 2 床夹具的分类 . 2 . 2 3 加工工件 . 3 . 3 . 3 . 3 . 4 . 4 4 工件的定位方法和定位误差 . 5 . 5 . 5 . 6 5 加工工件应选用的机床类型及该机床的特点 . 8 . 8 . 8 . 8 . 9 6 机床的切削力计算 . 10 . 10 . 11 轴箱切削力的计算 . 12 轴箱切削力的计算 . 12 7 组合机床夹紧力的计算 . 14 的概念 . 14 . 14 . 14 紧力的大小的确 定 . 15 . 16 . 17 的位置的计算 . 17 轴箱切削合力的计算 . 18 买文档就送您 01339828或 11970985 . 18 8 夹紧机构和夹紧动力机构的选择 . 20 . 20 . 20 . 20 紧动力机构的选择 . 20 . 21 . 21 压传动的一些不足 . 21 压传动装置各个部分的设计与选择 . 22 . 22 . 23 . 24 9 导向装置 . 27 . 27 . 27 . 27 ，排屑间 隙 h . 28 . 28 . 29 10 夹具体设计 . 30 . 30 . 30 . 30 . 30 结 论 . 32 参 考 文 献 . 33 致 谢 . 34 附 录 . 35 买文档就送您 01339828或 11970985 - 1 - 1 前言 几年的大学生活就要结束了，我们即将走上工作岗位。在过去的几年中，我们系统的学习了许多专业基础课和专业课。而且，在机械原理、机械设计和机械制造工艺学等课程的学习中都进行了课程设计。在这些课程设计中，我们设计过机械机构、减速器、机床夹具等等。我们还做过大量的实验。在这些学习 过程中，我们具有了一定的创造能力和分析解决问题的能力。在这些坚实的基础下，为了综合各科知识，达到熟练应用，我们有必要在这最后一学期进行一次更高难度的设计工作。所以，这次毕业设计对我们来说是很重要的。 我这次设计的课题是 我希望通过这次设计，使我能清楚的了解组合机床及组合机床的设计过程。并且，在这次设计中能很好的复习以往所学过的知识。 组合机床是随着生产力的发展，由万能机床和专用机床发展而来的。随着科学技术和生产力的发展，我们的生产模式发生了巨大的变化，人们对产品的要求也越来越高， 对许多产品需求量也越来越大，为了满足人们的这种需求，现代机械工业技术也在迅速发展，并不断革新。原有的万能机床和专用机床由于自身条件的限制以远远不能满足生产要求。组合机床就是在这种情况下设计出来的，它即有专用机床效率高结构简单的特点，又有万能机床能够重新调整，在短时间适应新工件的加工的特点，因此，组合机床在现代机械行业中占了很大的比重。 当然，组合机床也有自身的缺点如改装是劳动量较大，且有一部分零件不能重复利用，而且结构复杂。故我们在设计组合机床是应尽量扬长避短，充分利用组合机床的优点。 本次设计包括：选择合理 的定位方案、定位基准、定位误差的分析计算、工序公差的计算、定位销高度的计算、定位元件材料及机械性能的选用、对刀或引导方式的确定、 钻套类型的选择、 钻套高度和钻套与工件之间的距离的计算、钻模的钻孔精度的计算 、 活动钻模板的设计 、夹紧装置的设计、夹紧力的作用点和方向、夹紧力的分析和计算、铰链夹紧机构夹紧力的原动力的计算、夹紧元件及传动装置的设计、确定夹具其他组成部分的结构形式、确定夹具体的形式和夹具的总体结构、 夹具体毛坯结构的选择、夹具体的排屑结构、夹具体结构尺寸的确定、夹具体的吊装装置的设计 等。在设计的过程当中， 尽可能的采用了新国标。 由于本人所学知识有限，设计经验不足，对组合机床的了解还很肤浅，在此次设计中不免会遇到许多问题和困难，希望指导老师能给予悉心辅导和耐心帮助，使我能从老师那里学到更多的书本上所没有的知识，对组合机床有更深入的了解，对所学专业有更充分的认识，并能以优异的成绩顺利完成毕业设计。 买文档就送您 01339828或 11970985 - 2 - 2 机床夹具的概述 机床夹具是零件在机床上加工时 ,用以装夹工件 (和引导刀具 )的一种工艺装置。其作用是正确确定工件与刀具之间的相对位置，并将工件牢固地夹紧。使用夹具可以有效地保证工件的加工质量，提高劳动生产率，扩大机 床的工艺范围和减轻劳动强度，因此，夹具在机械制造中占有重要的地位。 床夹具的分类 机床夹具的种类和形式很多，可以按照不同的方法进行分类 则有通用夹具、专用夹具、组合夹具、通用可调整夹具和组成夹具等。 若按使用夹具的机床类型来划分，则为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮加工机床夹具、组合机床夹具等。 若按夹具夹紧动力源的不同来划分，则有手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、电磁夹具和真空夹具等。 具的组成 通常 ,夹具的组成部分如下 : (1)定位装置 定位装置包括定位元件及其组合 ,其作用是确定工件在夹具中的位置 位销、 (2)夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢、保证工件在定位是所占据的位置、在加工过程中不应受外力 (切削力、重力、惯性力等 )作用而产生位移 ,同时可减轻或防止振动。它通常由夹紧元件 (夹爪、压板等 )、传动机构 (如杠杆、斜锲等 )和动力装置 (汽缸液压缸等 )组成。 (3)对刀、引导装置 对刀、引导装置的作用是确定刀具进行加工 导元件对刀块、钻套等 . (4)夹具体 夹具体是用于连接夹 具上所有的元件和装置 ,使其成为一个整体的基础件 ,它还用来与机床的有关部位连接 ,以确定夹具在机床上的位置 . 买文档就送您 01339828或 11970985 - 3 - 3 加工工件 件的用途 该工件为汽车后制动室左 来传递制动的扭矩，对汽车进行制动。 工件简图见图 3 图 3件简图 件的毛坏 的 制造方式 工件的材料选用 20为工件要求传递扭矩， 20比 15 20 钢的强度和淬透性高，经淬火 +低温回火后，能得到良好的力学性能和低温冲击韧度，无回火脆性，渗碳时，钢的晶粒仍有长大的倾向，因而应进行二次淬火以提高心部韧 性，不宜降温淬火，冷弯形时塑性较高，所以可以传递一定的扭矩。 由机械工程材料手册查得 硬度为 坯采用铸造的方法。 件的工艺分析 买文档就送您 01339828或 11970985 - 4 - 该工件的主要加工面为两个端面。其中，左端面上要钻 2 个 13 孔，。右端面上要钻1个 2个 18 个孔。 位的定义、定位基准的选择 位装置的定义 包括定位元件及其组合，其作用是确定工件在夹具体中的位置，即通过它使工件在加工时相对于刀具及切削成形运动处于正确的位置。定位元件包括支承钉、支承板、形块、定位销等。 位基准的选择原则 定位基准是加工中用做定位的基准。在夹具装夹时，定位基准即是工件上直接与夹具上的定位元件相接触点、线、面。 正确选择定位基准对保证工件表面间的位置要求（位置尺寸和位置精度）有很大的影响；而且，在用夹具装夹工件时，定位基准的选择又会对夹具的结构产生很大的影响。因此，选择合理的定位基准，对工件的加工及夹具的结构都是非常重要的。 定位基准选择的原则及要求： A：精基准的选择：（ 1）基准重合原则：即设计基准作为定位基准原则。（ 2）基准统一原则：即在加工过程中，尽可能采用统一的定位基准。（ 3）自为基准原则当某些表面精加 工余量小而均匀时，选择加工表面本身作为定位基准称为自为基准原则。（ 4）互为基准原则：即为了使加工面间有教高的位置精度，又为了使其加工余量小而均匀，可采用反复加工、互为基准的原则。（ 5）保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则。 B：粗基准的选择：（ 1）为了保证加工表面与非加工表面之间的位置要求，应选非加工面作为粗基准。（ 2）合理分配各加工余量。（ 3）粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上（即同一自由度方向上），通常只允许用一次。（ 4）粗基准的表面应平整光洁，要避免缺陷，以保证定位准确、加紧可靠。 工件主要加 工面为两个端面。由图 1表面为定位基准面。只要保证了 A,可以加工出满足要求的孔。 由于加工工件上 A 面、 D 面上的孔系，采用卧式钻加工。因为 A 面、 D 面需加工，因此，夹紧装置不宜放在 A 面、 D 面两位置上，以免钻加工时，刀具的悬伸量过大，对加工精度产生不必要的影响。 买文档就送您 01339828或 11970985 - 5 - 4 工件的定位方法和定位误差 工件的定位方法 由于工件的加工需要，可以采用一面一定心轴和和一定位块进行定位，如图 4种定位方式可以完全限制工件的自由度，保证定位准确。为了增加系 统的刚性和稳定性，夹具系统中还增加了弹性辅助支撑。 依据工件加工时的六点定位基本原理及以上定位方案及定位基准的分析可知：为加工D 面上的孔系，为保证其工艺要求必须严格限制 X 、 Y 、 Z 、 X 、 Y 、 Z 。因此，选用 面的轴心限制 X 、 Y 、 Z 、 X 、 Y ；选用 Z 。这样工件的六个自由度就完全限制了。 工件的定位误差及产生原因 使用夹具加工工件时 ，加工表面的位置误差与工件在夹具中的定位等因素密切相关，为了保证工件的加工精度，必须使工件中各项加工误差的总合小于或等于该工序规定的公差值。 由 机床夹具设计手册可知，以机床有关的加工误差 见式 ( i+ w x 式 (式中 i 与机床夹具有关的加工误差 w 与工序中夹具以外其他因素有关的加工误差 x 工序误差 与机床夹具有关的加工误差 i，一般包括与工件夹具中的定位误差 w，工 件在夹具加紧中产生的误差，夹具相对于机床成形运动的位置误差，夹具相对于刀具的位置误差，以及夹具磨损造成的加工误差等。 为了给加工中其他误差因素能占有更大一些比例。由以上式子可见，应当尽量减少与夹具有关的误差，其中，除了在夹具制造、安装、调整、使用中减少所使用的误差外，在夹具设计时正确的减少工件在夹具中的定位误差，是必须解决的重要问题之一。 定位误差是指用夹具装夹加工工件时，由于定位不准确引起工件某加工精度参数（尺寸、位置）的误差，称为该加工精度参数的定位误差。因此夹具设计时应当尽可能选择工序基准为定位基准， 并选择精度交高的表面作为定位基准，一般定位误差控制在有关尺寸或位置公差的 1 3 1 5。 一孔一平面作定位基准时的定位误差有任意边接触的定位误差和固定边接触的定位误差。工件定位见图 4 买文档就送您 01339828或 11970985 - 6 - 图 4工件的定位简图 位误差的分析计算 经分析可知：定位误差是由于精基准平面 内孔面引起的，与粗基准工件结构外形无关。 工件和定位销之间有相对的运动， 而且工件又是大批大量生产，及工件与定位销的结构与尺寸，查 相关手册 选用 H 7/ h 6 基孔制配合： 定心轴的极限尺寸 000 542 。 孔的极限尺寸 0 90042 。 如图，由于定位元件（心轴）与工件内孔直径的制造误差，两者中心线将有可能不同轴，从而使工件中的加工尺寸都有了误差，其误差即为基准位移误差，用 表示，由于设计基准与工序基准重合，故无基准位移误差。 由一面一定心轴误差任意边接触的计算公式见式 ( D +d + 式（ 式中 D 孔的加工公差； d 轴的加工公差； 定位孔与定位销间的最小间距； 工件在夹具中的定位误差。 所以： 文档就送您 01339828或 11970985 - 7 - 定位误差分析见图 4 图 4位误差分析计算示意图 由下图可知工件在 Y 轴上有两道工序公差而在 = = =0.5 由此可得 1 3 1= 1 3 2= 1 3 3= 三道工序公差的三分之一均大于定位误差 即，所选的定位方案 满足要求。工件的定位误差见图 4 4件定位误差图 买文档就送您 01339828或 11970985 - 8 - 5 加工工件应选用的机床类型及该机床的特点 工工件应选用的机床类型 因为，该加工工件的主要加工表面为两个端面，且进行钻孔。所以，选用卧式双面钻组合机床。该支架年产量为 80000件，属于大批量生产，因此该组合机床对对生产率要求很高，为了提高生产率就不得不用多工位得方案，使装卸时间和机动时间相重合。结合本工序得内容、加工步骤，以及便于装卸，减轻工人劳动强度，该组合机床选用三工位的机床形式，并设置了单独的夹具和装卸工位。另外由于要加工得 支架零件不是很大，形状简单，为了便于流水线要求得生产率，以及考虑机床所占用空间位置的大小，工人操作的方便性，基于这些实际要求，采用三工位的卧式双面组合钻床。 工位组合机床的定义 多工位组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件通过工作台回转将装在工作台上的工件送至各工位或主轴箱的回转多次对工件进行加工的一种高效的专用机床。 合机床的特点（与万能机床和组合机床相比较） 组合机床是用按系列化准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机 床。 组合机床是随着生产的发展，有万能机床和专用机床发展来的。在过去的许多年中，机械产品加工中广泛的采用万能机床。但随着生产的发展，很多企业的产品产量越来越大，精度越来越高，如汽车、拖拉机行业的气缸体、气缸盖、变速箱、后桥等零件，采用万能机床加工就不能很好的满足要求。因为在某台机床上总是加工一种工件，是万能机床的很多部件和机构变得作用不大，工人整天忙于装夹工件、启动机床、进刀退刀、停车及卸工件等，不仅工人劳动强度很大，而且生产效率也不高，不利于保证产品加工精度。专用机床的制造就是为了解决这个矛盾。专用机床是 专门用于加工一种工件或一种工件的一定工序的机床，它可以同时用许多刀具进行切削，机床的辅助动作部分的实现了自动化，结构也比万能机床简单，生产效率提高了。但专用机床的最大弱点就是加工工件稍有一点变动，它就用不上了需要另造新的机床，不能适应现代机械工业技术迅速发展、产品经常革新的需要，而且这种机床设计制造周期长，造价也高。 所以，在总结实践经验的基础上，提出创造高效率的机床：它既有专用床效率高结构简单的特点，又有万能机床能够重新调整，以适应新工件加工的特点。为此，将机床上带动刀具对工件产生切削运动的部分以及床身、 立柱、工作台等设计制造成通用的独立部件，买文档就送您 01339828或 11970985 - 9 - 称为“通用部件”。根据工件加工的需要，用这些通用部件配以部分专用部件就可组成机床，这就是组合机床它有如下优点。 (1)组合机床是有大量的通用零、部件组成，故有重新改装的优越性，其通用零、部件可多次重复利用。 (2)组合机床可进行多面，多工位，多轴，多刀同时加工，故是实现集中工序的最好途径，可以提高生产效率。 (3)因为工序固定，可选用成熟的通用部件、精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一致性故精密度稳定。 (4)由于组合机床大多数零、部件是同类的通用部件，这就 简化了机床的维修和修理。 (5)自动化程度高，劳动强度低，配置灵活等。 因此，依据零件的加工工艺要求，拟采用卧式三工位多轴同时加工的组合钻床。 合机床的设计步骤 (1)调查研究：主要对加工零件图样进行分析，对组合机床使用和制造单位进行深入细致的了解，查阅、搜集和分析国内外有关资料以取的可靠的设计依据，通过调查研究位组合机床总体设计提供必要的大量的数据、资料，做好充分的、全面的技术准备。 (2)总体方案的设计：总体方案的设计主要包括制定工艺方案 (确定零件在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，选择定位基 准和夹紧部位，决定工步和刀具种类及其结构形式，选择切削用量等 )、确定机床配置形式、制定影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构形式。总体方案的拟定式设计组合机床的最关键的一步。方案制定的正确与否，将直接影响机床能否满足加工要求，能否保证加工精度和生产率，并且结构简单、成本较低和使用方便。多工位立式组合钻床的总体设计，组合机床设计主要是“三图一卡”的绘制，即工序图、加工示意图、组合机床联系尺寸图及编制生产率计算卡，有关内容可参考组合机床总体设计部分，在次不再作详细的介绍。 (3)技术设计：它是根据总体设计已 确定的“三图一卡”，设计机床各专用部件正式总图，如设计夹具、多轴箱等装配图以及根据运动部件有关参数和机床循环要求，设计液压和电器控制原理图，并按设计程序作必要的计算和验算，对前阶段中初定的数据、结构做相应的调整和修改。 (4)技术设计：在技术设计通过后进行工作设计，即绘制几个专用部件的施工图样、编制各部件零件明细表。 买文档就送您 01339828或 11970985 - 10 - 6 机床的切削力计算 合机床切削用量的选择 组合机床合理的选择切削用量，即确定合理的切削速度和工作进给量。这与组合机床的正常工作有很大关系。组合机床大多为多刀加工，而且常常是多种刀 具（如钻头、扩孔钻、铰刀等）同时工作。 计算最佳切削用量的工作比较复杂，要想从理论上来确定和理适于多刀加工的切削用量，现在还没有简便可靠的方法。目前组合机床切削用量的选择，主要是参照现场操用切削用量的情况，并根据多年来积累的一些经验数据来进行。 由于 13 的两个孔之间中心距有精度要求为 82 ，所以先钻 3 在 3 孔的基础上钻 13 的孔。 查机械加工工艺手册 钻 3 的孔选用 标准直柄麻花钻，钻 13 的孔选用 的标准直柄麻花钻，的孔选用 15 的标准麻花钻，钻 18 的孔选用 的标准麻花钻。 根据表 钻 3 的孔时， f 钻 的孔时， f 钻 13 的孔时， f 钻 18 的孔时， f 由于孔深和孔径之比见式 (d 式 (式中 l 为孔深 毫米 为孔径 毫米 当钻 3 的空时 , 19 7 . 62 . 5d , 1 f =( 查此钻床说明书取 0 r , 同上，钻 13 的孔取 0 r ， 钻 的孔取 0 r ， 钻 18 的孔取 0 r 。 钻 13 ， ， 18 的孔，机床用430N， 4120N， 4900N。查表 文档就送您 01339828或 11970985 - 11 - 钻头强度所允许进给量 f 分别为 于所选择的进给量 f f 于 及 ，故所选 f 可用。 左右轴箱的切削用量 见表 6 6 表 6组合机床左轴箱的切削用量选择 表 6合机床右轴箱 的切削用量选择 工序内容 v(m/f(mm/r) 1 钻 15 钻 15 钻 18 的孔 15 钻 18 的孔 15 钻 18 的孔 15 钻 18 的孔 15 削力的计算 由机械加工工艺手册 可知 钻孔切削力的计算公式见式 ( F = o FC d f K ( N ) 式 (式中 K 切削力各项系数 600, Z 切削力各项指数 , f 切削用量 F 切削力 切削转矩计算公式见式 (M = yM o MC d f K ( N ) 式 (式中 K 切削转矩各项系数 , 工序内容 v(m/f(mm/r) 1 钻 3的孔 18 钻 3的孔 18 钻 3的孔 18 钻 3的孔 18 钻 13 的孔 18 钻 13 的孔 18 钻 13 的孔 18