曲轴箱箱体左侧面3×M6螺纹底孔组合钻床及夹具设计【机械类毕业-含CAD图纸】
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机械类毕业-含CAD图纸
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目 录2摘 要3Abstract41 绪论5 1.1 组合机床的国内外研究情况51.2 组合机床的特点51.3组合机床的方案选择51.4 组合机床夹具概述51.5本课题的意义62 组合机床的总体设计72.1 组合机床方案的制定72.1.1 制定工艺方案72.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案72.2 确定切削用量及选择刀具82.2.1 确定工序间余量82.2.2 选择切削用量82.2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率92.2.4 选择刀具结构92.3 钻孔组合机床总体设计“三图一卡”的编制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152.3.4 生产率计算卡183 多轴箱的设计203.1 绘制多轴箱设计原始依据图203.2 齿轮模数选择213.3 多轴箱的传动设计21 3.4 绘制传动系统图234 钻孔夹具设计264.1 研究原始资料264.2 定位、夹紧方案的选择264.3切削力及夹紧力的计算264.4 误差分析与计算274.5 钻模板设计与选用284.6夹具设计及操作的简要说明28结论30参考文献31致 谢3212曲轴箱箱体左侧面3M6螺纹底孔组合钻床及夹具设计2摘 要本文对曲轴箱箱体孔的加工工艺进行了详细的分析，对左侧面3M6的孔提出了异种思路，那就是通过一次装夹还有单工位加工。本文对各部分的设计进行了详细的计算和论证。在机床设计部分涉及选择合适的切削用量、进给参数及机床的配置,并完成此次设计最重要的一个环节 “三图一卡”的绘制。夹具设计部分主要涉及定位基准的选择以及夹紧方案的确定，计算并检验夹紧力，最后绘制夹具装配图。关键词：组合机床；钻孔；夹具设计；手动Crankcase side left box 3 x M6 thread bottom hole combination drilling machine and fixture designAbstract In this paper, the crankcase box body processing technology has carried on the detailed analysis, on the left proposes the heterogeneous 3 x M6 , that is through a and simplex processing. In this paper, the design of each part has on the detailed calculation and demonstration.The overell design specifies choice of such factors as the positining datum of processing, grip program, preper cutting parameters, cutting tools, the coafiguration types of machine tools. Meanwhile the drawing of “Three Charts and One Card” are completed. To design fixture design, the first to identify the workpiece positioning programme, Finally, according to the results, draw fixture assembly and major parts of the map. Key words: Modular machine tool; Fixture Synchronizing; Location ; Spindle Box21 绪论1.1 组合机床的国内外研究情况组合机床最早发明于50年前，按外形分为立式组合机床、卧式组合机床、倾斜式组合机床、复合式组合机床。而随后还出现了柔性组合机床，正是因其多任务操作性和人工智能化备受业内人士青睐。如今超高速、超高精度加工技术装备在国际机床博览会独占鳌头。组合机床发展在我国才刚刚起步，但是势头很猛，已经由不太成熟的局势发展到与国际化接轨，加工对象也由普及的农业大型重工业机械向高精度的航天、医疗等机械迁移。1.2 组合机床的特点 组合机床是一种率机床，它是由大量的通用量的专用部件组成的。在组合机床上可以完成孔、铣削磨削等工序，它不仅生产效率高，而且加工精度稳定。 1.3组合机床的方案选择首先要确定机床的工艺方案，这就意味着我们要了解曲轴箱的特点和加工要求，然后就是要确定总体的方案，意思是明确机床个部分相互之间的关系，并且计算相关数据然后绘制三图一卡。1.4 组合机床夹具概述夹具的种类很多，结构功能各异，但是他们的工作原理基本一致，有如下几个组成部分。（1） 定位元件用来定位工件在夹具中的相对位置，用来工件的移动和旋转，确保工件在加工过程中完全约束。（2） 夹紧装置这种装置是将工件压紧夹牢以保证工件在定位时不至于因加工受力而产生跳动。（3） 对刀导引元件这类元件的作用是使得刀具能够按照原先设计的路径进行切削，提高加工的精度。（4）夹具体夹具体是夹具设计的主要组成部分，除此之外，其他装置都固定在夹具体上。1.5本课题的意义组合机床涉及对象从以往的重工业向高精密机械转移，属性也有过去的刚性向柔性发展，另一方面，夹具在机械加工方面起了至关重要的作用，夹具技术未来可向高精度、高效率方面靠拢，因此本课题很有意义。322 组合机床的总体设计2.1 组合机床方案的制定2.1.1 制定工艺方案该工件为曲轴箱箱盖，零件所用的材料是铸铁，工序内容为钻3个M6螺纹孔，生产纲领为2万台。 (1) 加工孔的主要参数。工件材料为， (2) 工艺分析由分析和查阅相关书籍可确定为一次性加工孔，直径为5mm (3) 定位基准选择通过分析所给任务书上的零件特点，螺纹孔与曲轴箱箱盖侧面的位置是有特定的约束的，采用一面两销定位限制6自由度，这样就可以满足加工所要求的精度等一系列要求。根据前面的一系列分析和要求，由于是批量生产，所以采用手动加紧。2.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案一般来说确定了一个工艺方案，也其实就基定了本机床的的配置形式和结方案,进过上述分析,最终决定设计水平钻床。被加工零件图如图2.1所示图2.1 曲轴箱箱体2.2 确定切削用量及选择刀具2.2.1 确定工序间余量要想顺利的加工零件还要再次同时保证所要求的内容那就要将加工余量设置在一个合理的数值上。二更具生产实践中再加上查表可以给出和是的余量来保障工作的顺利进行。在钻5mm的孔时，5mm的余量是最适合直径方向上的了。2.2.2 选择切削用量切削用量必须与加工精度、生产效率相适应。本次设计的组合机床上面的全部主轴是同时进退的，所以理论上进给量一样，以上的概念即动力滑台的每分钟进给量(mm/min)即： 上述公式中： 由于曲轴箱钻孔的加工精度、技数要求等，按照所须要花费的金额满足加工要求的原则，查阅机械工人切削手册，得到布氏硬度为160220时高速钢钻头的切削用量：初选钻头直径5mm，滑台进给量f=0.1mm/r，所用钻头切削速度v=10m/min。2.2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率通过查有关的资料和表可以求得所需数据，具体的计算如下：切削力：F扭矩：=10 =10 =810.33Nmm 功率：= = 式中： 2.2.4 选择刀具结构选择刀具，应考虑工艺要求与加工尺寸精、工件质、表面粗度及生产率的要求。曲轴箱盖的布氏硬度范从下限163到上限255，孔径D 取5mm，在这种情况下在曲轴的布氏硬度，孔经d高数度钢钻头为5mm的刀锯材料（W15Cr4V），为了使工作可靠，结构简单，加工简单，5mm的麻花钻的选择标准。加工终了时麻花钻应与钻模套保持一定的距离以留下足够的前备量。2.3 钻孔组合机床总体设计“三图一卡”的编制以上是解决组合机床工艺方案、结构方案确定的问题，下面要解决钻加工曲轴箱盖总体设计的另一个问题，就是三张图纸与一份卡片的设计，这部分是机床总体设计的重要组成部分，在整个毕业设计中起到承上启下的作用。： 2.3.1 被加工零件工序图1.加工工序图表示工件加工工艺内容，定位的基准的选择与判断、工件的定位于压紧方案等。 2. 绘制加工零件的工序图的注事项 绘制曲轴箱箱盖工序图的应该明了的几点: A.做到层次分明，重点突出，用粗实线表示加工部位B.在需要定位的部位标注定位符C需要时注释工件的技术要求2.3.2 加工示意图通过这个图纸，我们可以看到工件是怎么样被加工出来的，还可以看到刀具、工件以及夹具是怎样的装配关系，另外需要注意的是，绘制加工图时应该按照加工终了位置进行绘制。1、加工视意图的作用和内容 它是用来表示被夹公灵件在机床上的加程及公具的不止及为置关系。在图上应该有的内容：（1）主轴单位时间旋转的圈数，滑台进给量 （2）刀具、工件、夹具与钻模套的位置关系（3）主轴参数，外伸长度（4）刀具直径大小，接杆的构造，接杆与主轴的连接方式（5）加工工作循环图2.3加工示意图2、 绘制图纸之前的有关计算（1）刀具的选择该方面以上已讨论过，请参照前面。（2）钻模套的选择 钻模套选择是由钻模套的高度、外圆直径、配合公差，钻模套至工件端面距离等参数决定的。 1）钻模套外圆直径配合 钻模套按类型可分为固定钻模套、可换钻模套、快换钻模套，就可换钻模套来说，其外圆直径与衬套常的配合公差通常选用采用大径F7小径m6，而衬套与钻模板配合公差通常选用大径 H7小径n6；2）钻模套高 一般情况下对于加工对象是材料强度高钻头刚度低或者是在斜面上钻孔时，我们可以选择使用长钻套。在钻削一般尺寸的螺纹底孔时，去钻模套高H=2d，这里约等于13毫米。3)钻模套与工件的相距长度h h按照经验公式可知，加工铸铁 h=(0.3 0.7)d，当材料硬度大时，系数应该取小，当加工小孔，选取的系数必须取大值。这种情况下我们取h=0.5d，h=3.4毫米。（3）导向套的选择1）选择到向类型 根据由上面已经求得的导向的线速度，所以可以选择得是固定是导向。2）导向套的参数 又根据导向的直径的大小可以选出采用的装置是固定导向装置，而固顶刀向装置的标准尺寸通过计算以及查表可以得出，如下表：装置的布置情况如下图：图2.4 固定导向装置的布置（3）初定主轴类型、尺寸、外伸长度（3）初选先确定主轴的类型、迟寸和外审长度因为轴的才料为，减切弹性摸量,钢性主周取所以，根据导向套的特性，即是刚性的特性来计算主周的直径为： 上述公式中： 本涉及中主轴的直经,主轴外面伸出的长度的大小为：。（4）选择刀具接杆 连接杆上的尺寸d与主轴外面伸出的长度的内孔D配合，因此，可调节杆的（5）快进长度的确定 根据具体的工作经验以及查有关书籍可以知道要在被加工零件的外表面和刀之间要有一个合适的距离来保证工作的顺利进行所以我选择快速推回的行程为120mm，这个数值等与快进和工进加起来，有上面的计算可以得出工进的长度 2.3.3 机床联系尺寸图图2.7 机床联系尺寸图1、 联系尺寸图的作用和内容组合机床的构成部件有滑台、侧底座、刀具、夹具等，联系尺寸图展示机床各所有部件的装配和运动关系，以校核所选部件是否发生干涉，并为进一步开展多轴箱、夹具等的设计提供依据。 如图2.7所示2、选用动力部件动力部件首先选择动力滑台，然后就是相适应的动力箱。（1）滑台的选用 就是根据动力滑台的提供动力的方式、近给速度等来确定。1）驱动形式的确定 根据已有条件和结果选择HY系列液压滑台。2）确定轴向进给力 = 。3）确定进给速度 本系统中进给速度=63.5mm/min所以选择型号，快速速度。4）确定滑台行程 前备量应留有足够的预留量，本系统前备量选取20mm；为了是麻花钻能够顺利取出，后备量应该选取50mm，因为滑台总行程为工作行程、前备量后备量之和。也就是：行程，取。综合上面算出的数据我们可以确定滑台型号,以及相配套的滑台底座（）。（2）由下式确定动力箱的选用 可算 3、配套支撑部见的选用立柱底座的型号为。4、确定装料高度装料高指的是公件安的地方一直到机床的最低面的垂距离，查书可以确定本系统取装高度为500mm。5、中间第座的论廓尺寸中间底座的轮廓尺寸必须适应轴台联接安装，综合多种因素中间底座采用侧底座。6、确定多轴箱轮廓尺寸我此次设计的多轴箱总的厚度为340mm，宽度和高度参照 1 谢家瀛. 组合机床设计简明手册 多轴箱的宽度标准选取630毫米，高度确定为400毫米。2.3.4 生产率计算卡计算如下： 3 多轴箱的设计3.1 绘制多轴箱设计原始依据图本次的多轴计论文最原始的依据图就是根据我查阅资料得到的“三图一卡”从而绘制的，其大概示意图如下图3.8所示:图3.8 钻孔组合机床多轴箱根据上图3.8中所示，本次论文设计工件两端分别有一个用来定位的销孔，我以这两个销的中心连接线为横坐标，设计的产品的加工孔是要求要对称的，还有就是我在这次设计中建立的坐标系中详细的标注了整个被设计的产品的轮廓尺寸以及我设计作为整个装置动力的装置的动力输出轴的相对与产品的位置坐标。我的动力输出轴的旋转方向是采用为逆时针的旋转方向（顺时针方向是要面对动力输出轴来看）。在建立的坐标系当中根据集合关系以及查表得到的有关数据可以得出相应的位直坐标。主轴的有关数据以及切削用量等数据如下表 3.6所示：附：1需要被加工的零件的编号以及这个零件的名称：加工箱体时所需要的材料：HT200 JB297-62；这个箱体所需材料的硬度: 170-241， 箱体的前盖、后盖以及箱体的侧盖等面的材料都是1502选择的动力机构装置型号：1TD32I动力箱，这个动力装置所需要的电动机型号是；电动机能够提供的工作功率为P2.2kw。3.2 齿轮模数选择本次毕业设计设计的多轴箱加工机床的功能主要是被用于多轴箱的钻孔，正是因为此中用途，所以我采用的轴承是滚珠轴承。被设计工件的输入齿轮的齿轮模数查阅资料可以得知可取m=2。3.3 多轴箱的传动设计（1） 查阅资料可以得到多轴箱原始的依据图，如前面的图3.8所示。（2） 动力输出轴和设计的主轴在我规定的坐标系中的坐标值如下表3.7所示：（2）一般要求：（1）在不影响主轴转速、转向的前提下，应保证传动轴和齿轮数数量最小，所以在条件允许的情况下用一根传动轴去带动多个主轴。（2）多轴箱内齿轮副的传动比应该大于0.5以确保结构紧凑。（3）最好不要用轴带动主轴，避免增加主轴负荷。 本次设计的机床所需齿轮的各种型号以及不同型号齿轮所需要的工作转速如下表3.8中数值所示：中心距验算的误差与传动轴的校核（1）经校验，各轴间齿轮中心距离误差与实际中心距A相差不大，而且齿轮在实际装配时能够正常啮合，满足该设计的要求。 （2）经过校核，传动轴7能够承受最大扭矩，所以符合本设计要求。3.4 绘制传动系统图传动系图是用来表示整个加工机床传动关系的，下图3.10是其传动系统的示意图，这也可以说是为了明确这个机床中用来连接动力输出轴和各个动力主轴的传动轴，上图3.10中所表示出来的传动力轴的轴齿轮以及动力输出轴的动力输出齿为第排。而且在图3.10中我特地标出这两个齿轮所需要的模数以及我所需要的变位系数，这也是为了用来校核我设计的这个驱动轴是否可以正常的工作。除此之外，我还要校验与这些个齿轮位于同一排的非啮合的轮是否顶的干 涉；另外我在图上标识出这个装置主轴的半径尺寸，还有相应配套的轴套直径，这样就不会发生轮和与其位置相隔不远的轴轴相触。4 钻孔夹具设计机床夹对于组合机床的生产效率的提高起着重要的作用，通过夹具使工件达到定位、夹紧的作用，并且刀具能够通过钻模套达到加工预定位置，从而实现准确、快速的工进与快退，最后进行工件的拆卸。我的设计任务是曲轴箱箱盖左侧面螺纹孔组合钻床及夹具设计。4.1 研究原始资料本次毕业设计设计的产品主要是用来对尺寸为5的孔进行加工的，在进行钻孔的工作过程中设计需要的注意的问题有：加工时螺纹孔与曲轴箱箱盖侧面的位置是有一定要求的，为了达到任务书里所提出的要求，最重要的是确定定位参考位置，另外还必须考虑如何减少预算，提升科技。4.2 定位、夹紧方案的选择通过分析所给任务书上的零件特点，螺纹孔与曲轴箱箱盖侧面的位置是有特定的约束的，当钻削螺纹孔时，根据定位基准，采用一面两销定位，以满足螺纹底孔与曲轴箱箱盖斜端面的位置要求。4.3切削力及夹紧力的计算切削力：=1485N计算实际所需夹紧力：由参考文献8 李名望.机床夹具设计实例教程M.北京:化学工业出版社，2010.。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的，查参考文献5表可得： 所以有： 通过上面的等式得出的结果，我们可以知道在工作时间内我们所需要的实力其实并不会要有多大，为了使其夹构单、操作方，所以我在这个设计中选用的机构是旋夹紧构。4.4 误差分析与计算该夹具采用一面两销进行定位以限定孔的中心与工件斜端面之间的尺寸公差。其中表示着与机具加工时有关的一系列的各种各样误差，在一般情况下我们采用下面的等式来计和示： 通过在图书馆查阅资料后，我在文献5中的得到下面的各种等式： 用来定位所需要加工的两个小孔的销的误差 ： 通过查阅图书馆的各种文献以及网上所发表的各类资料可得在上面的式子中有：， 夹差 ： 其中接形位值： 通过查阅文献5中表1-2-15中数值，我们可以得到：。 磨成的加误： 其值一般来说我们规定不允许它大于 夹相对具置误： 它的值的大小我取0.01mm各类误差最后的总和结果如下面式子的计算结果：通过上面的一系列计算和查阅资料文献，我基本可以确定我所设计的产品是可以满足工作时所的各种求的。4.5 钻模板设计与选用对于这个设计中所需要的钻模板，我通过翻阅资料和市场调研决定选用式模板，我还采用4个头螺和2个锥位于具体上。4.6夹具设计及操作的简要说明最后我为了在生产实践过程中提高产品的制造率，经过各种各样的设计方案比对，我最终还是确定了采用动夹方式（螺构）。这类夹构结单、夹相来说会比靠，所以在市场中得到了范围较大的应用。结论这次论文设计主要是为了做一个曲轴箱箱体左侧面3*M6的钻孔的组合机床和夹具。本次毕业设计方案虽然有上述的一些优势，能够较为简单的完成钻孔等任务。但是也不可避免的出现了一些不足点，比方说夹紧之类的工序是由让工人手动夹紧，效率较低，比较耗时，除了这些问题之外还有以我现有的知识能力不能找出来的问题等等。但是与此同时通过这次毕业设计使得我对组合机床的总体设计、组合机床多轴箱的传动系统以及夹具、钻模套等专用部件有了更深的认识，由最初的计算，绘图到最后的检验校核，我发现机械制造并不是靠凭空想象，而是有着明确精密的数据，每一个型号都对应着一套配套零件的尺寸参数的选择，而这些数据参数都是由前人的实际经验得到的，而夹具的设计则锻炼了我思维缜密的能力，必须从各方面去考虑工件的定位与夹紧，从而来限制工位的自由度，其实夹具的设计是一件很开放的程序，我们可以从很多种方案中选取最优方案。到此远远没有结束，确定了一系列设计方案后，还必须反复推敲，反复考虑实际加工的情况，这样才算基本完成了毕业设计。同时多轴箱作为所有机床都有的一个重要组成
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