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基于 三维 柴油机 缸体 三面钻削 组合 机床 总体 夹具 设计

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毕业设计开题论证报告专 业 机械制造及其自动化 学生姓名 陈健 班 级 BD机制042 学 号 0420110211 指导教师 惠学琴 完成日期 2008年4月5日 课题名称：基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及夹具设计一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述1.课题来源本课题出自盐城市江动集团柴油机气缸体配设计。产品名称：ZH1105W柴油机，工件材料：HT250，硬度190240HBS。本次设计目的：基于提高产品质量及生产率，设计一台组合机床来满足其要求。本次设计我主要担任柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及夹具设计工作。2.课题研究的主要内容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。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方法，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已标准化和系列化，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，并可用来组成自动生产线。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形式的零件。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、铣削端面、切削平面、切削内外螺纹以及加工圆和端面等。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。专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。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1908年在美国制成的，用于加工汽车零件。组合机床的设计，目前基本上有两种方式：其一，是根据具体加工对象的特征进行专门设计，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，广大工人和技术人员总结出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的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”。这种组合机床不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工零件的具体需要，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。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。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；以及纳入柔性制造系统等。 3.国内外研究现状对拖拉机行业来讲,在成功地解决了大批量生产的问题之后,还必须解决多品种生产问题。大批量生产采用的设备是组合机床及其自动线,它是专用于大批量机械产品生产的高效自动化设备,是汽车、拖拉机、内燃机等工业不可替代的主要加工设备。近年来随着数控技术、电子技术、计算机技术等的发展,为适应市场要求,组合机床的机械结构和制系统也发生了巨大的变化。其主要特点就是在传统的刚性组合机床生产线上出现了柔性化的发展趋势。为适应20 世纪90 年代以来拖拉机行业市场竞争更趋激烈、产品市场寿命进一步降低、新产品的开发周期日益缩短的要求,我公司在上新产品的决策中,就决定研制具有柔性的组合机床生产线。例如,目前我公司正在进行中等功率拖拉机批量生产的生产准备工作,其后桥壳体和传动箱壳体是关键零件。如何使后桥壳体生产线和传动箱壳体生产线具有较大的柔性,使其不但可加工现有品种,而且还适应未来新型中等功率拖拉机的生产,是生产线方案论证的焦点。若采用传统的刚性组合机床生产线来加工,则只能是一个品种一条线,不但会加大投资、浪费资源、使加工能力过剩,而且无法满足新的变型产品出现时对加工设备的要求。而采用加工中心和通用数控机床所组成的生产线,则投资大且无法满足大批量的生产纲领要求。采用数控组合机床生产线,投资少、柔性好。它不但能满足现有品种的加工制造并可为新的变型品种的加工留有余地,可通过更换主轴箱、改变数控加工程序等方式,来满足变型产品的加工。数控组合机床的出现,不仅完全改变了过去那种由继电器电路组成的组合机床的控制系统,而且也使组合机床机械结构乃至通用部件标准发生了或正在发生着巨大的变化。组合机床及其自动线的数控化,使得传统的专用机床和通用机床的界限变模糊起来,以至于在组合机床这种传统意义上的专用机床领域内,也出现了“组合机床柔性化”的提法和实践。传统意义上的组合机床刚性自动线和生产线,也具有了一定的柔性。实现柔性化应解决的关键问题：显然,采用数控机床和加工中心来取代刚性组合机床生产线并实现柔性,是不符合我国国情的。我们认为,采用以数控组合机床为主、并配以经济型加工中心和经济型数控机床来组成生产线,是目前国内实现生产线柔性化较经济的方案。发展柔性组合机床生产线必须解决以下关键问题:1.研制数控组合机床通用部件2.研制经济型加工中心3.普通机床的数控改造。二、本课题拟解决的问题设计一台加工柴油机气缸体水箱面、油底壳面和后盖板面孔系的钻削组合机床，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) 机床联系尺寸图，(d) 生产率计算卡，(e) 有关设计计算、校核。2 夹具设计(a) 夹具三维造型设计及装配图的绘制(b) 夹具零件图(c) 有关计算、校核等。本设计主要解决的是对ZH1105W机体上、下、后三个面上的孔多工序加工中，即要保证孔的位置精度，又要提高生产效率，降低工人劳动强度等诸多问题。夹具部分的设计是我的重点一项，首先，在完成对组合机床的总体设计并绘制出“三图一卡”的基础上，绘制夹具设计的装配图；夹具设计是组合机床设计中的重要部分，夹具设计的合理与否，直接影响到被加工零件的加工精度等参数。首先确定工件的定位方式，然后进行误差分析，确定夹紧方式，夹紧力的计算，对夹具的主要零件进行结构设计。在夹具设计中，设计的主要思路是尽量避免手动夹紧尽量使用液压夹紧方式，这样设计主要优点是：液压油油压高、传动力大，在产生同样原始作用力的情况下，液压缸的结构尺寸比气压小了许多，液压油的不可压缩性可使夹具刚度高，工作平稳、可靠，液压传动噪声小，劳动条件比气压的好。解决了手动夹紧时夹紧力不一致、误差大、精度低、工人劳动强度大等缺点。生产纲领：4万件/年，两班制。三、解决方案及预期效果1.总体设计方案机床的选择有卧式和立式两种，在钻削上、下面的时候考虑的安装时工件的尺寸、形状、材料等，确定选用卧式双面钻削组合机床。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。2.定位方式在夹具中的定位是指同一皮工件中任何一个，在夹具中按定位要求与定位元件相接触或配合，都能使其占有正确的过程。对大件工件来说选择越简单的定位元件就越快的进行加工，即选择“一面两销”的定位方法是最好的了。3.滑台形式的选择组合机床滑台常采用的是机械滑台和液压滑台，机械滑台具有如下优点：进给量稳定，慢速无爬行，高速无振动，可以降低加工工件的表面粗糙度；具有较好的冲击能力，继续铣削、钻头钻通孔将要出口时，不会因冲击而损坏刀具；运行安全可靠，易发现故障，调整维修方便；没有液压驱动的管路、泄漏、噪声和液压站占地的问题。机械滑台也有其弊端，如：只能有级变速，变速比较麻烦；一般没有可靠的保护；快进转工进时，转换位置精度较低。液压滑台弊端，如：进给量由于载荷的变化和温度的影响而不够稳定；液压系统漏油影响工作环境，浪费能源；调整维修比较麻烦。本课题的加工对象是ZH1105W柴油机机体，钻上、下、后三面上的孔，位置精度和尺寸精度要求较高，刚度高、热变形小、进给稳定性高，因此采用精密级机械滑台。4.夹具的设计4.1确定夹具轮廓尺寸 主要确定夹具底座的长、宽、高尺寸。 工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具底座轮廓尺寸的基本依据。具体要考虑布置工件的定位、限位、夹紧机构、刀具导向装置以及夹具底座排屑和安装等方面的空间和面积需要。 夹具底座的高度尺寸，一方面要保证其有足够的高度，同时考虑机床的装料高度、排屑的方便性和便于设置定位、夹紧机构。夹具体采用铸造的箱体结构，各边保证一定的厚度，保证有足够的支承力，支承夹具、工件、气缸夹紧力。同时还有足够的刚性，钻加工时不会引起夹具的歪斜和工件误差的加大。夹具体和机床通过螺栓和定位销定位和固定机床夹具的组成。4.2设计步骤(1) 机体孔的工艺分析，(2) 夹紧方案的分析，(3) 夹紧力的确定与计算(4) 定位元件的设计，(5) 定位误差的计算，(6) 导向装置的选择，(7) 夹具体的设计，(8) 其它元件的设计，(9) 夹具的精度分析5.预期效果满足预期要求，保证了加工精度和效率。运作平稳、结构简单、安装方便。 四、课题进度安排3月10日3月22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23日4月5日开题阶段。提出总体设计方案及草图，填写开题报告。4月6日5月14日 设计初稿阶段。完成总体