离合器压盘连接孔组合机床多轴箱设计
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摘 要
机械制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱,其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。而制造业的生产能力主要取决于制造装备——机床的先进程度。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。
本文对离合器压盘盖连接孔的加工工艺进行了详细的分析,就其孔的加工提出了“一次装夹,多工位加工,达到产品图样的精度要求”的思路。根据这一思路设计了钻孔组合机床设计。
该组合机床由立柱、立柱底座、中间底座、液压滑台、动力箱、多轴箱等组成。本文对各部分的设计进行了详细的计算和论证。
关键词:组合机床,离合器压盘,主轴箱,夹具
Abstract
Machinery manufacturing industry is an important pillar of economic development of a country or region, the level of development that the country or region's economic strength, technology level, the living standards and national defense capabilities. Manufacturing production mainly depends on the advanced manufacturing equipment -- on the degree of machine tool. Combination machine has the advantages of high efficiency and low cost, widely used in large, large production, and can be used to compose the automatic production line
This paper gives a detailed analysis of the clutch pressure plate processing connecting holes, put forward "a fixture for processing in the hole, the multi-locations processing requirements," product design to achieve the precision of the method. According to this design thought bore modular machine tool design.
The combination of machine tool by the column, column base, intermediate base, hydraulic power sliding table, the power box, box etc.. This paper detailed calculation and verification of the design of each part.
Keywords: combination machine, clutch pressure plate, a spindle box, clamp
目 录
目 录III
第一章 绪论1
1.1 机床在国民经济的地位及其发展简史1
1.2 组合机床的国内、外现状2
1.3组合机床多轴箱概述5
1.4通用多轴箱的工作原理和用途5
1.5 机床设计的目的、内容、要求6
1.6 机床的设计步骤6
第二章 组合机床的总体设计8
2.1 组合机床方案的制定8
2.2 确定切削用量及选择刀具9
2.3 组合机床总设计11
第三章 多轴箱设计20
3.1 绘制多轴箱设计原始依据图20
3.2 齿轮模数选择21
3.3 多轴箱的传动设计21
3.4 绘制传动系统图23
3.5 传动零件的校核24
第四章 液压系统设计28
4.1 Z轴液压泵的确定28
4.2 Y轴液压动力的确定29
4.3 拟定液压系统图30
第五章 夹具设计32
5.1 机床夹具概述32
5.2 工件结构特点分析32
5.3 工件定位的设计32
5.4 夹紧方案的设计32
结 论34
参考文献36
致 谢37
1.5 机床设计的目的、内容、要求
1.5.1设计的目的
本毕业设计,其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计,使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中,得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练,树立正确的设计思想,掌握基本的设计方法,培养基本的设计方法,并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。
1.5.2 设计内容
(1)运动设计 根据给定的被加工零件,确定机床的切削用量,通过分析比较拟定传动方案和传动系统图,确定传动副的传动比及齿轮的齿数,并计算主轴的实际转速与标准的相对误差。
(2)动力设计 根据给定的工件,初算传动轴的直径、齿轮的模数;确定动力箱;计算多轴箱尺寸及设计传动路线。完成装配草图后,要验算传动轴的直径,齿轮模数是否在允许范围内,还要验算主轴主件的静刚度。
(3)结构设计 进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、润滑与密封等的布置和机构设计,即绘制装配图和零件工作图。
(4)编写设计说明书
1.5.3 设计要求
评价机床性能的优劣,主要是根据技术—经济指标来判定的。技术先进合理,亦即“质优价廉”才会受到用户的欢迎,在国内和国际市场上才有竞争力。机床设计的技术—经济指标可以从满足性能要求、经济效益和人机关系等方面进行分析。
1.6 机床的设计步骤
1.6.1调查研究
研究市场和用户对设计机床的要求,然后检索有关资料。其中包括情报、预测、实验研究成果、发展趋势、新技术应用以及相应的图纸资料等。甚至还可以通过网络检索技术查阅先进国家的有关资料和专利等,通过对上述资料的分析研究,拟订适当的方案,以保证机床的质量和提高生产率,使用户有较好的经济效益。
1.6.2 拟定方案
通常可以拟定出几个方案进行分析比较。每个方案包括的内容有:工艺分析、主要技术参数、总布局、传动系统、液压系统、控制操作系统、电系统、主要部件的结构草图、实验结果及技术经济分析等。
在制定方案时应注意以下几个方面:
(1)当使用和制造出现矛盾时,应先满足使用要求,其次才是尽可能便于制造,要尽量用先进的工艺和创新的结构。
(2)设计必须以生产实践和科学实验为依据,凡是未经实践考验的方案,必须经过实验证明可靠后才能用于设计。
(3)继承与创造相结合,尽量采用先进工艺,迅速提高生产力,为实现四个现代化服务,注意吸取前人和国外的先进经验,并在此基础上有所创造和发展。
1.6.3 工作图设计
首先,在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上,进行方案图纸的设计。这些图纸包括:被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡,统称“三图一卡”的设计。并初定出主轴箱轮廓尺寸,确定机床各部件间的相互关系[7]。
其次,绘制机床的总装图、部分部件装配图、液压系统图、PLC接线图和梯形图。
然后,整理机床有关部件与主要零件的设计计算书,编制各类零件明细表,编写机床说明书等技术文件。
最后,对有关图纸进行工艺审查和标准化审查。第二章 组合机床的总体设计
主轴箱是组合机床的重要部件之一,它关系到整台组合机床质量的好坏。
具体设计时,除了要熟悉主轴箱本身的一些设计规律和要求外,还需依据“三图一卡”,仔细分析研究零件的加工部件,工艺要求,确定主轴箱与被加工零件、机床其他部分的相互关系。下面按设计步骤说明组合机床设计的主要内容。
2.1 组合机床方案的制定
2.1.1制定工艺方案
零件加工工艺将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所以,在制定工艺方案时,必须计算分析被加工零件图,并深入现场了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚度,加工部位的结构特点加工精度,表面粗糙度,以及定位、夹紧方法,工艺过程,所采用的刀具及切削用量,生产率要求,现场所采用的环境和条件等,并收集国内外有关技术资料,制定出合理的工艺方案。
根据被加工零件(离合器压盘)的零件图,加工4个螺栓孔的工艺过程。
(1)加工孔的主要技术要求
加工4个M8螺纹底孔的孔。孔的位置度公差为φ0.1mm,与φ12孔同心。工件材料为HT~2140,HB170~241。要求生产纲领为(考虑废品及备品率)年产量6万件,单班制生产。
(2)工艺分析
加工该孔时,孔的位置度公差为0.1mm。根据组合机床用的工艺方法及能达到的经济精度,可采用如下的加工方案。一次性加工螺纹底孔,孔径为φ6.5。
(3)定位基准及夹紧点的选择
加工此离合器压盘的孔,以地面两个支撑点限制、和、四个自由度位于中间的芯轴起到很好的定位作用。
在保证加工精度的前提下,提高生产效率减轻工人劳动量,而工件也是大批量生产,由于夹具在本设计中没有考虑,因此在设计时就认为是人工夹紧。
2.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案。
(1)被加工零件的加工精度
被加工零件需要在组合机床上完成加工工序及应保证的加工精度,是制造机床方案的主要依据。离合器压盘孔加工的精度要求不高,可采用钻孔组合机床,工件各孔间的位置精度为0.1mm,它的位置精度要求不是很高,安排加工时可以在下一个安装工位上对所有孔进行最终精加工[7]。为了加工出表面粗糙度为Ra3.2μm的孔,采取提高机床原始制造精度和工件定位基准精度并减少夹压变形等措施就可以了。为此,机床通常采用尾置式齿轮动力装置,进给采用液压系统,人工夹紧。
(2)被加工零件的特点结 论
组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用,因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电行业。
本毕业设计,其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计,使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中,得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练,树立正确的设计思想,掌握基本的设计方法,培养基本的设计方法,并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。
组合机床的多轴箱设计是本设计的主要部分。
首先,制定组合机床的设计方案。通过对箱盖零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度、技术要求、定位、夹紧方式、工艺方法的考虑,并定出影响机床的总体布局和技术性能等方面的因素,最终决定设计四轴头多工位同步钻床。
其次,确定切削用量及选择刀具。由于在本钻床上钻孔后重新安装或在其他多工位机床上加工下道工序,应适当加大余量,以消除转、定位误差的影响。
φ6.5mm的孔在钻孔后扩孔,直径上工序间余量0.5~1mm。
为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单,选择标准φ6.5的麻花钻。孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有30~50mm的距离,以便排出切屑和刀具磨损后有一定的向前调整量。
然后,编制钻孔组合机床设计的“三图一卡”。三图一卡的内容包括: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。
被加工零件图是根据选定的工艺方案,表示一台组合机床完成的工艺内容,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、夹具部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或成品状况的图纸,它不能用用户提供的图纸代替,而是在原零件图基础上,突出本机床的加工的内容,加上必要的说明绘制成的。它是组合机床设计的主要依据,也是制造、使用、检验和调整机床的重要技术文件。
加工示意图是被加工零件工艺方案在图样上的反映,表示被加工零件在机床上的加工过程,刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系,机床的工作行程及工作循环等,是刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据,是整台组合机床布局形式的原始要求,也是调整机床和刀具所必需的重要文件。
一般来说,组合机床是由标准的通用部件—动力箱、动力滑台、立柱、立柱底座加上专用部件—多轴箱、刀、辅具系统、夹具、液、电、冷却、润滑、排屑系统组合而成。联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配和运动关系,以检验机床各部件的相对位置及尺寸联系是否满足要求,通用部件的选择是否合适,并为进一步开展主轴箱、夹具等专用部件、零件的设计提供依据。联系尺寸图也可以看成是简化的机床总图,它表示机床的配置型式及总体布局。
生产率计算卡是反映所设计机床的工作循环过程、动作时间、切削用量、生产率、负荷率等的技术文件,通过生产率计算卡,可以分析拟定的方案是否满足用户对生产率及负荷率的要求。
最后,设计多轴箱。本组合机床采用钻孔,因此采用滚珠轴承主轴。多轴箱输入齿轮模数取3,其余齿轮模数取2,主轴1、2、3要求的转速一致且较高,所以采用升速传动。
夹具主要是用来钻沿圆周方向性四等分平均分四个M8螺纹底孔, 整个需要加工的孔的位置尺寸用机床和夹具就能直接保证。因此,在本道工序加工时,主要应考虑在如何保证垂直度要求的前题下,提高劳动生产率,降低劳动强度。为了很好利用工厂实际设备和提高生产率,设计专用夹具进行加工。
本项工作还有许多值得完善的地方,例如:装夹、定位由人工完成,效率较低;自动化程度有待提高等问题。这些问题通过改进设计、完善工艺、现场的不断实践、总结,必将会得到进步的提高。
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