ZH1105柴油机气缸体三面粗镗组合机床设计(夹具设计)说明书正文.doc

盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 0 目目 录录 1 前言 1 2 组合机床总体设计 3 2 1 组合机床工艺方案的制定 3 2 1 1 工艺基准面的分析 3 2 1 2 加工工艺的分析 3 2 1 3 确定机床完成工艺时的一些限制 3 2 2 组合机床配置型式的选择 3 2 2 1 组合机床配置型式 3 2 2 2 选择机床配置型式和结构方案的一些问题 3 2 3 确定切削用量及选择刀具 4 2 3 1 选择切削用量 4 2 3 2 计算切削力 切削扭矩及切削功率 6 2 3 3 选择刀具结构 10 2 4 组合机床总体设计 三图一卡 10 2 4 1 被加工零件工序图 10 2 4 2 加工示意图 11 2 4 3 机床尺寸联系图 13 2 4 4 机床生产率计算卡 16 3 夹具设计 18 3 1 夹具设计的基本要求和步骤 18 3 1 1 夹具设计的基本要求 18 3 1 2 夹具设计的步骤 18 3 2 定位方案的确定 19 3 2 1 零件的工艺性分析 19 3 2 2 定位方案的论证 19 3 2 3 误差分析 20 3 2 4 导向装置 22 3 3 夹紧方案的确定 22 3 3 1 夹紧装置的确定 22 3 3 2 夹紧力的确定 24 3 3 3 油缸的选择 25 3 4 夹具体的设计 26 4 结论 27 参考文献 28 致谢 29 附录 30 ZH1105C 柴油机气缸体三面粗镗组合机床设计 夹具设计 1 1 1 前言前言 组合机床是根据加工需要 以大量通用部件为基础 配以少量专用部件组 成的一种高效专用机床 组合机床主要用于平面加工和孔加工 平面加工包括 铣平面 车端面 刮平面 孔加工包括钻 扩 铰 镗孔以及倒角 切槽 攻 螺纹等 组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件 如气缸体 气缸盖 变速箱体等零件 目前 组合机床在汽车 拖拉机 仪器仪表 军工及缝纫机 柴油机 纺织 航空等部门 应用越来越普遍 组合机床主要适用于棱体类零 件和杂体的孔面加工 生产效率高 研制周期短 便于设计 制造和使用维修 配置灵活 且自动化程度高 劳动强度低 在将来 组合机床将向五个方面发 展 高速化 高精度化 复合化 高科技含量化以及环保化 同时 在自动化 方面 将会进一步提高 1 组合机床的设计 目前基本上有两种情况 其一 是根据具体加工对象的 具体情况进行专门设计 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 广大工人总结自己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 这种组合机床就不需要每次按具体加工对象进行专 2 门设计和生产 而是可以设计成通用品种 组织成批生产 然后按被加工的零 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 在组合机床设计过程中 为了降低组合机床的制造成本 应尽可能地使用 通用件和标准件 目前 我国设计制造的组合机床 其通用部件和标准件约占 部件总数的 70 80 其它 20 30 是专用零部件 考虑到近年来 各种通用 1 件和标准件都出台了新的标准及标注方法 为了方便以后组合机床的维修 整 个组合机床的通用件和标准件配置 都采用了新标准 本毕业设计课题是 ZH1105 柴油机气缸体三面钻镗孔组合机床的设计 来源 于江动集团江淮动力股份有限公司 本组合机床有四人完成 本人将进行总体 及夹具设计 组合机床的设计过程包括前期调研 总体设计 技术设计和工作 设计 总体设计 包括工艺分析 定位基准的选择 滑台型式的选择 通过选 择切削用量选择刀具 还需编制 三图一卡 即加工工序图 加工示意图 机 床联系尺寸图 生产率计算卡 技术设计就是根据总体设计已经确定的 三图 一卡 设计主轴箱等专用部件正式总图 工作设计即绘制各个专用部件的施工 图样 编制各零部件明细表 1 夹具设计是组合机床设计中的一个重要组成部分 是按照某一道工序的加 工要求 把一些事先制造好的标准件和部件进行组装而成的夹具 夹具通常由 使用单位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 其 设计过程主要包括 对机床总体设计方案的论证 定位夹紧方案的论证 定位 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 2 误差分析 夹紧力的计算 夹紧缸的选用 本组合机床夹具属于专用夹具 其 定位装置 夹紧装置 夹具体 导向装置和其它一些元件 均为自行设计 加 工 在设计中 尽量考虑使用标准件和通用件 来缩短设计周期 减少机床后 续改造的零件报废率 提高经济效益 通过设计 本组合机床能满足加工需求 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 各动力部分采用了电器控 制 使用操作方便 提高了工作效率 预计能达到设计要求 ZH1105C 柴油机气缸体三面粗镗组合机床设计 夹具设计 3 2 组合机床总体设计 2 1 组合机床工艺方案的制定 2 1 12 1 1 工艺基面的分析工艺基面的分析 选择工艺基面和夹压部位是制定工艺方案的极其重要的问题 工艺基面选 择的正确 将能实现最大限度的工序集中 从而减少机床台数 也是保证加工 精度的重要条件 2 1 22 1 2 加工工艺的分析加工工艺的分析 分析被加工零件的工艺 亦是制定工艺方案的极其重要的问题 我们要认 真的分析被加工零件加工工艺的需要和组合机床完成工艺的可能 正确的确定 组合机床的加工方案 2 1 32 1 3 确定机床完成工艺时的一些限制确定机床完成工艺时的一些限制 a 孔间中心距的限制 在确定组合机床完成工艺时 要考虑可同时加工的 最小孔中心距 由于主轴箱的主轴结构的设备导向的需要 所以近距离孔能否 在同一多轴箱上同一工位加工受其限制 b 工件结构工艺性不好的限制 有些工件结构工艺性不好 如箱体多层壁 上的同轴线的孔径中间大两头小时 则进刀困难 当孔径大于 50mm 时 可 采用让刀的办法 多层壁同轴孔 为便于布置中间导向装置 孔中心离箱体侧 壁间距离也应够 2 2 组合机床配置型式的选择 2 2 2 2 1 1 组合机床的配置型式组合机床的配置型式 组合机床有大型和小型两种 大 小型组合机床虽有其共性 但又都有其 特殊性 无论是适用范围 配置型式 通用部件和驱动方式都各有特点 a 工位组合机床 单工位组合机床通常是用于加工一个或两个工件 特别 适合用于大中型箱体的加工 根据配置动力部件的数量 这类机床可以从单面 或同时从几个方面对工件进行加工 3 b 工序组合机床 很多组合机床是按工件能够变位来配置的 工件的变位 有手动和机动的方式 这类机床工序集中程度高 如回转多工位机床的辅助时 间和机动时间相重合 生产效率高 适用于大批量生产 需要多部位加工的中 小零件 2 2 2 2 2 2 选择机床配置型式和结构方案的一些问题 选择机床配置型式和结构方案的一些问题 A 被加工零件的特点对配置型式和结构方案的影响 a 加工精度要求的影响 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 4 b 机床生产率的影响 c 被加工零件的大小 形状 加工部位特点的影响 B 机床配置型式和结构方案应注意的其它问题 a 适当提高工序集中程度 在确定机床的配置型式和结构方案时 要合 理 解决工序集中的问题 在一个动力头上安装多轴 同时加工多孔来集中工序 是组合机床最基本的方法 在一台机床上主轴数量有达 150 根左右的 但是 也不应当无限制的增加主轴数量 要考虑到动力头及主轴箱的性能和尺寸 并 保证调整和更换刀具的方便性 b 注意排除切削和操作使用的方便性 在多工位机床上应特别注意前一 道工序遗留在孔中的切屑对后一道工序的影响 在选择多面机床时 应慎重考 虑操作的方便性 要合适的确定装料高度 对于加工一般箱体件带固定式夹具 的机床 一般采取 850 毫米 对于较小的工件可稍高一些 c 夹具形式对机床方案的影响 选择机床配置型式时要考虑夹具结构的实 现可能性和工作的可靠性 在决定加工一个工件的成套机床或流水线上个机床 的型式时 还应当注意 使机床与夹具的形式尽量一致 尤其是粗精加工机床 这样不仅有利于保证加工精度 而且便于设计 制造和维修 也提高了机床之 间的通用化程度 4 2 3 确定切削用量及选择刀具 2 3 12 3 1 选择切削用量选择切削用量 16 个被加工孔中 由于既有钻孔加工又有镗孔加工 所以选择切削用量时 应综合考虑 钻孔切削用量从文献 5 的 130 页表 6 11 中选取 镗孔切削用量 从文献 5 的 130 页表 6 15 中选取 由于钻孔的切削用量与钻孔深度有关 随 孔深的增加而逐渐递减 其递减值按文献 5 的 131 页表 6 12 选取 钻孔时 降低进给量的目的是为了减小轴向切削力 以避免钻头折断 降低切削速度主 要是为了提高刀具寿命 A 对右侧面上 5 个孔的切削用量的选择 保证进给速度相等 a 钻孔 4 36 4 通孔 由 d 22 50 硬度大于 190 240HBS 选择 v 10 18m min f 0 25 0 4mm r 又 d 36 4mm 取定 v 17 6m min f 0 3mm r 则由文献 5 的 43 页知 2 d v n 1000 1 得 n 1000 17 6 36 4 154r min b 钻孔 5 24 4 通孔 由 d 22 50 硬度大于 190 240HBS 选择 v 10 18m min f 0 25 0 4mm r 又 d 24 4mm 取定 v 17 7m min f 0 3mm r 则由 ZH1105C 柴油机气缸体三面粗镗组合机床设计 夹具设计 5 d v n 1000 得 n 1000 17 7 24 4 230r min c 镗孔 1 2 61 4 由于刀具采用硬质合金 加工材料为铸铁 v 35 50m min f 0 4 1 5mm r 中选择 考虑到刀具寿命以及进给速度的一致性 取 v 35m mim f 0 6mm r 则 1000 35 61 4 181 5r min d v n 1000 d 镗孔 6 56 6 由于刀具采用硬质合金 加工材料为铸铁 v 35 50m min f 0 4 1 5mm r 中选择 考虑到刀具寿命以及进给速度的一致性 取 v 40m min f 0 5mm r 则 1000 40 56 6 225r min d v n 1000 B 对左侧面上 4 个孔的切削用量的选择 由于分两次进给 要同时考虑进 给速度和转速 两次进给转速要相同 同次进给保证进给速度相同 a 镗孔 3 194 4 124 4 由于刀具采用硬质合金 加工材料为铸铁 v 35 50m min f 0 4 1 5mm r 中选择 考虑到刀具寿命 加工余量应取小一点 故加工 193 8 孔采用分层切 削 第一次进给主要加工 194 4 孔 取定 v 50m min f1 0 50mm r 则 1000 50 194 4 82r min d v n 1000 第二次进给要同时镗 124 4 孔 考虑到轴向切削力 进给量应选小一点 取定 v 37 3m min f2 0 6mm r 则 1000 37 3 124 4 95r min d v n 1000 b 镗孔 1 2 2 61 4 由于刀具采用硬质合金 加工材料为铸铁 v 35 50m min f 0 4 1 5mm r 中选择 考虑到刀具寿命以及进给速度的一致性 取定 v1 35m mim f1 0 6mm r 则 1000 35 61 4 181 5r min d v n 1000 同轴转速相同 进给速度一致 取定 v2 35m min f2 0 60mm r c 钻孔 36 4 通孔 由 d 22 50 硬度大于 190 240HBS 选择 v 10 18m min f 0 25 0 4mm r 又 d 35 8mm 取定第一次进给 v1 17 9m min f1 0 3mm r 则 1000 17 9 36 4 157r min d v n 1000 同轴转速相同 进给速度一致 取定 v2 17 9m min f2 0 3mm r 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 6 C 对后面上 1 个孔的切削用量的选择 镗孔 114 4 115 122 4 由于刀具采用硬质合金 加工材料为铸铁 在 v 35 50m min f 0 4 1 5mm r 中选择 考虑转速和进给速度的一直性 取定 v 36 40 45m min 第一次进给 取定 f1 0 36mm r 第二次进给 取定 f2 0 16mm r 则 1000 55 7 114 4 155r min d v n 1000 孔的编号见被加工零件工序图 2 3 22 3 2 计算切削力 切削扭矩及切削功率计算切削力 切削扭矩及切削功率 根据文献 5 的 134 页表 6 20 中公式计算钻孔 2 6 08 0 26HBDfF 2 6 08 09 1 10HBfDT 2 D Tv P 9740 4 根据文献 5 的 134 页表 6 20 中公式计算镗孔 2 55 0 75 0 4 51HBfaF pZ 5 2 1 165 0 2 1 51 0 HBfaF pX 6 2 55 0 75 0 7 25HBfDaT p 7 2 61200 vF P Z 8 式中 F Fz 切削力 N T 切削转矩 N P 切削功率 Kw v 切削速度 m min f 进给量 mm r ap 切削深度 mm D 加工 或钻头 直径 mm HB 布氏硬度 得 HB 223 由以上公式可得 右面 1 2 轴 55 0 75 0 4 51HBfaF pZ N6 1659 2233 03 4 51 55 0 75 0 ZH1105C 柴油机气缸体三面粗镗组合机床设计 夹具设计 7 1 165 0 2 1 51 0 HBfaF pX 1 165 0 2 1 2233 0351 0 N336 55 0 75 0 7 25HBfDaT p 55 0 75 0 22345 0 3 4 61 7 25 mmN 63149 61200 vF P Z 61200 35 7 2054 kw175 1 4 轴 6 08 0 26HBDfF 6 08 0 22316 0 4 3626 N 1 5581 6 08 09 1 10HBfDT 6 08 09 1 2233 0 4 3610 mmN 90128 D Tv P 9740 4 3614 3 9740 6 1790128 kw425 1 5 轴 6 08 0 26HBDfF 6 08 0 22316 0 4 3626 N 1 5581 6 08 09 1 10HBfDT 6 08 09 1 2233 0 4 2410 mmN 4 42335 D Tv P 9740 4 2414 3 9740 7 17 4 42335 kw004 1 6 轴 55 0 75 0 4 51HBfaF pZ N 2 1794 2235 03 4 51 55 0 75 0 1 165 0 2 1 51 0 HBfaF pX 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 8 1 165 0 2 1 2233 0351 0 N336 55 0 75 0 7 25HBfDaT p 55 0 75 0 2235 03 6 56 7 25 mmN 94 50776 61200 vF P Z 61200 40 2 1794 kw173 1 左面 1 2 轴 55 0 75 0 4 51HBfaF pZ N 1 1222 2233 03 4 51 55 0 75 0 1 165 0 2 1 51 0 HBfaF pX 1 165 0 2 1 2233 0351 0 N336 55 0 75 0 7 25HBfDaT p 55 0 75 0 2234 03 8 60 7 25 mmN 3 46139 61200 vF P Z 61200 29 7 1517 kw719 0 3 轴 孔径 194 4mm mmN HBfaDT p 5 871982235 05 1 4 194 7 25 7 25 55 0 75 0 55 0 75 0 333 N HBfaF pZ 26 8962235 05 1 4 51 4 51 55 0 75 0 55 0 75 0 33 ZH1105C 柴油机气缸体三面粗镗组合机床设计 夹具设计 9 N HBfaF pX 1462233 05 151 0 51 0 1 165 0 2 1 1 1 65 0 3 2 1 3 KW VF P Z 732 0 61200 5026 896 61200 3 3 孔径 124 4mm mmN HBfaDT p 78 12043422345 0 5 3 4 124 7 25 7 25 55 0 75 0 55 0 75 0 333 N HBfaF pZ 3 93 2 2235 05 3 4 51 4 51 55 075 0 55 0 75 0 33 N HBfaF pX 52 52222345 0 5 351 0 51 0 1 165 0 2 1 1 1 65 0 3 2 1 3 KW VF P Z 18 1 6