空气压缩机机身铣三斜面专用机床夹紧系统、液压系统设计

无锡太湖学院 毕毕业业设设计计 论论文文 题目 题目 空气压缩机机身铣三斜面专用机床空气压缩机机身铣三斜面专用机床 夹夹 紧系统 液压系统设计紧系统 液压系统设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业 学 号 0923803 学生姓名 沈靖雯 指导教师 张大骏 职称 高级工程师 职称 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计 论文 无锡太湖学院本科毕业设计 论文 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 本人郑重声明 所呈交的毕业设计 论文 空气压缩机 机身铣三斜面专用机床夹紧系统 液压系统设计 是本人在导 师的指导下独立进行研究所取得的成果 其内容除了在毕业设 计 论文 中特别加以标注引用 表示致谢的内容外 本毕业 设计 论文 不包含任何其他个人 集体已发表或撰写的成果 作品 班 级 机械 97 学 号 0923803 作者姓名 2013 年 5 月 25 日 I 无无锡锡太太湖湖学学院院 信信 机机 系系 机机械械工工程程及及自自动动化化 专专业业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一 题目及专题 一 题目及专题 1 题目 机体三斜面铣削专机设计 2 专题 夹紧系统及控制系统设计 二 课题来源及选题依据二 课题来源及选题依据 1 课题来源 力源压缩机制造公司 原第二压缩机厂 2 曲箱材料 3 压缩机曲箱图纸 4 年产量 3000 件 三 本设计 论文或其他 应达到的要求 三 本设计 论文或其他 应达到的要求 1 部件设计总图 2 部件内零件图纸 图纸总量折合不少于 3 张 0 号图纸 3 设计说明书一份 字数不少于 10000 字 4 专业英语翻译 不少于 10000 字符 四 接受任务学生 四 接受任务学生 机械 97 班班 姓名姓名 沈靖雯 五 开始及完成日期 五 开始及完成日期 II 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六 设计 论文 指导 或顾问 六 设计 论文 指导 或顾问 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所学科组组长研究所 所长所长 签名签名 系主任系主任 签名签名 2012 年年 11 月月 12 日日 III 摘摘 要要 专用组合机床目前是一种普遍的机械装置 应用于大批量生产领域 具有相当的柔 性 加工精度高 生产效率提高 劳动强度减轻 本文就是社会生产的实际需要提出的设计题目 根据现有的空气压缩机机身的相关 资料 制定空气压缩机机身的加工工艺 组合铣机身三斜面的夹具设计 液压系统设计 在此基础上提出新的加工工艺和符合新工艺的加工专用机床方案 让改进和创新后的产 品更适合工厂和顾客的需求 本文在对组合铣三斜面的工装设计过程中 对铣三个斜面及钻孔的专用夹具进行了 全面的设计 从夹具的外型尺寸设计到具体的一面两销限制自由度定位方案再到加工面 精度的计算 液压进给系统的设计 本文也用了不少的篇幅 重点根据液压系统的基本 原理 画出合理的液压系统图 根据主要参数确定了液压元件的选择 在组合机床设计 过程中结合具体实践和设计经验 阐述了通用件如 液压滑台 的选取及专用部件 如 主轴箱 的设计计算 最后希望此次设计的夹具和液压系统能达到预期的设计要求 并能在实际的应用中 取得良好的效果 关键词 关键词 组合机床 专用要求 工艺 钻夹具 液压 IV Abstract Special combined machine tool is a mechanical device for universal applicable to mass production is quite flexible high machining accuracy improve production efficiency reduce labor intensity This paper is the design requirement of social production According to the relevant data of the existing air compressor machine machining process air compressor airframe design fixture design combination milling body three inclined planes of the hydraulic system On the basis of this new processing technology is proposed and in line with the new technology of special machine tool for processing scheme make improvement and innovation of the products more suitable for factories and customer needs Based on the combination of the three bevel milling fixture design process special fixture of milling three and inclined boreholes were comprehensive design From the dimension design of fixture to the two side pin constrained degrees of freedom positioning scheme to the calculation of machining surface precision the design of hydraulic feed system this paper also use a lot of space Key according to the basic principle of hydraulic system draw the diagram of hydraulic system reasonable according to the main parameters of hydraulic component has been selected combined with the specific practice and experience in the design process in the design of the modular machine tool describes the general parts such as hydraulic slider selection and special parts such as the design and calculation of main spindle box Finally I hope this design fixture and hydraulic system can meet the design requirements and can achieve good effect in actual application Key words unit built machine tool special requirements craftwork drill jig hydraulic pressure V 目目 录录 摘 要 III ABSTRACT IV 目 录 V 1 绪论 1 1 1 力源压缩机有限公司简介 1 1 2 本课题的意义目的 1 1 3 本设计的技术要求 1 2 压缩机机身铣三斜面加工工艺规程设计 2 2 1 工艺方案的制定 2 2 2 产品图纸及结构分析 2 2 3 毛坯分析 要求及形式的确定 3 2 3 1 毛坯种类的选择 3 2 3 2 选择毛坯应考虑的因素 3 2 3 3 确定毛坯的制造形式 4 2 4 拟定加工工艺路线 4 2 4 1 定位基准的选择 4 2 4 2 表面加工方法的选择 5 2 4 3 加工顺序的安排 5 2 5 加工余量 工序尺寸及其公差和毛坯尺寸的确定 7 2 5 1 加工余量的拟定 7 2 5 2 加工余量及毛坯尺寸的确定 8 2 5 3 工序尺寸及其公差的确定 9 2 6 加工工艺规程 9 2 6 1 机械加工工艺规程的作用 9 2 6 2 制定机械加工工艺的原则 9 2 6 3 粗 精铣三斜面工序 9 2 7 工艺 主要工序卡片 12 3 空压机机身铣三斜面专用机床总体设计概述 17 3 1 机床总体设计 17 3 1 1 专用机床概述 17 3 1 2 机床设计应满足的要求 17 3 2 机床设计方法 18 3 3 机床设计步骤 19 3 4 机床对部件设计的要求 20 3 5 加工零件图的设计 21 3 5 1 被加工零件工序图的确定 21 4 夹紧系统设计 22 VI 4 1 机床夹具概述 22 4 1 1 工件装夹的实质 22 4 1 2 机床夹具的功能 22 4 1 3 机床夹具要点 22 4 2 夹具设计的主要依据 23 4 3 本工序夹具主要达到的目的 23 4 4 定位方案及定位基准的选择 23 4 4 1 工件的定位分析 23 4 4 2 工件定位方案及定位基准的选择 24 4 4 3 定位元件的选择 24 4 5 定位误差分析计算 24 4 5 1 定位误差产生的原因 24 4 5 2 定位误差的计算 25 4 6 夹紧方式及夹紧装置设计 25 4 6 2 夹压方向及夹压点选择 26 4 6 3 夹紧力的计算 27 4 6 4 具体结构设计 27 4 7 夹具体设计 29 4 7 1 对夹具体的要求 29 4 7 2 夹具体的结构设计 29 4 7 3 加工方案 31 4 8 夹具与机床的链接 31 4 8 1 对刀元件 31 4 8 2 夹具与机床的链接 31 5 液压系统的设计 33 5 1 对液压系统的要求 33 5 2 工件进给系统的计算 33 5 2 1 工况分析 33 5 2 2 液压缸的载荷组成与计算 33 5 2 3 液压缸的主要尺寸的确定 34 5 3 控制元件设计及液压系统图 36 5 3 1 流量控制设计 36 5 3 2 压力控制设计 37 5 3 3 能耗控制设计 37 5 3 4 拟定液压系统图 37 5 4 元 辅件规格的选择 38 5 4 1 泵及驱动电机规格选择 38 5 4 2 元辅件的选定 39 VII 5 4 3 结构配置设计 39 5 4 4 性能验算 39 5 5 工进进给系统分析 40 5 6 液压系统的调试与维修 41 5 6 1 液压系统的调试 41 5 6 2 液压系统的维修 42 6 结论与展望 43 6 1 结论 43 6 2 不足之处及未来展望 43 致 谢 44 参考文献 45 机体三斜面铣削专机设计 1 1 绪论绪论 1 1 力源压缩机有限公司简介力源压缩机有限公司简介 力源压缩机有限公司是在历史名城无锡 原第二压缩机厂改组建的有限责任公司 专业制造空气压缩机和空气净化设备的专业公司 从20世纪60年代末开始生产微型 小 型压缩机 20世纪80年代末开始批量出口微型压缩机主机 目前已成为中国微 小型压 缩机主要出口企业之一 1 2 本课题的意义目的本课题的意义目的 毕业设计是对每个即将毕业的大学生对自我能力的一次展示 具有十分重要的战略 意义 我们需要对学校和家长做出一次总结性的汇报 我们需要对自身不足的一种审查 我们需要抓住这次机会好好的锻炼自己的能力 1 3 本设计的技术要求本设计的技术要求 本次毕业设计的题目是 空气压缩机机身斜面铣削专机设计 专题是 夹具设计 和控制系统设计 课题来源于无锡力源压缩机有限公司 本次设计的任务是 制定铣 削工艺规程 夹具设计和液压系统设计 在此之后机床功能得到完善 加工精度和加工 效率也要有相应的提高 加工成本能够降低 加工零件为曲轴箱 其材料为HT200 要求 两班制生产 年产量3000件 本道工序内容 铣机身三斜面 使表粗糙度均达到Ra3 2 技术要求 运转平稳 结构简单 工作可靠 装卸方便 维修及调整便利是机床要 求 主轴箱能满足机床总体法案的要求 转速 转向 功率 坐标要求 加工精度应符合 零件图要求 本课题就是从培养我们的工程实践意识 经济意识 树立正确的生产观出发 并结 合机床厂的多年实践总结 该课题的设计由本人单独完成 故本人的设计说明书包括铣 削的夹具系统设计和液压系统设计 附件有生产率计算卡 图的详细说明 无锡太湖学院学士学位论文 2 2 压缩机机身铣三斜面加工工艺规程设计压缩机机身铣三斜面加工工艺规程设计 2 1 工艺方案的制定工艺方案的制定 机械加工工艺规程是生产管理的重要技术文件 他直接影响零件的加工质量 成本 及生产效率 机械加工工艺规程是指用机械加工的方法改变生产对象 毛坯 的形状 尺寸和表面质量 使其成为零件的过程 它决定零件的质量和性能 对产品的成本 生 产周期都有较大的影响 是整个工艺过程的重要组成部分 工艺过程有若干工序组成 工序是最基本的组成单元 每个工序又可依次细分为安装 工位 工步和走刀 对于机器中的某一零件 可以采用不同的工艺完成 在特定条件下 总存在一种相 对而言最为合理的工艺规程 将此工艺过程用工艺文件的形势加以规定 由此得到的工 艺文件统称为工艺规程 工艺规程的内容因生产类型的不同而详略不一 批量越大 越 详细具体 工艺规程生产准备 生产组织 计划调度的主要依据 是指导工人操作的主要技术 文件 也是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料 工艺规程的制定必须严格 按照规定的程序和格式进行 并随着技术进步和企业发展 定期修改完善 机械加工工艺规程的编制编制必须以下列原始资料为依据 产品装配图及零件工件 图 有关产品质量验收标准 产品产量计划 产品零件毛坯生产技术水平 本厂现有生 产设备和工人技术水平 外协条件 工艺设计和夹具设计手册和资料 国内外同类产品 的参考工艺资料等 另外要求工艺工程师能深入现场了解情况 2 2 产品图纸及结构分析产品图纸及结构分析 灰铸铁是零件的材料 铸件应符合GB9439 88的规定 热处理 淬火 人工时效 最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁也就是简称HT200 珠光体灰铸铁是在珠光体的基 体上分布着均匀 细小的石墨片 其强度 硬度相对较高 常用于制造床身 机体等重 要件需要进行人工时效处理 工作条件 1 承受较大应力 2 承受摩擦面间的单位面积压力 3 气密性或耐弱 腐蚀性介质 存在 加工出的工件应避免 有毛孔 砂眼 裂纹等缺陷 要求表面光滑 轮廓分明 铸 件内表面涂防锈油漆 大孔 小孔有同轴度的要求 三斜面表面粗糙度要求Ra 3 2微米 孔的表面粗糙度为 Ra 1 6微米 大孔的端面与中心轴线向垂直 垂直度公差值为0 05mm 三个斜面与中心轴线相平行 平行度公差值为0 05mm 三斜面的表面粗糙度为 Ra 3 2微米 生产纲领为年产量3000件 双班制生产 机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计 3 加工零件图 2 3 毛坯分析 要求及形式的确定毛坯分析 要求及形式的确定 2 3 1 毛坯种类的选择毛坯种类的选择 常见的毛坯种类有 1 铸件 多用于形状复杂 尺寸较大的零件 其吸震性好 但力学性能低 2 锻件 用于制造强度高 形状简单的零件 轴类和齿轮类 3 型材 用于形状简单或尺寸不大的零件 热轧钢尺寸较大 规格多 精度低 冷 拉刚材尺寸较小 精度较高 但规格不多 价格较贵 4 焊接件 用于尺寸较大 形状较复杂的零件 多用型钢或锻件焊接而成 其制造 简单 周期短 成本低 但抗震性差 容易变形 尺寸误差大 5 冷冲压件 用于形状复杂 生产批量较大的板料毛坯 6 其他 有工程塑料 粉末冶金件等毛坯 2 3 2 选择毛坯应考虑的因素选择毛坯应考虑的因素 工艺设计时 毛坯的选择是指确定毛坯的种类以及制造的方法后 确定毛坯的形状 和尺寸 并画出毛坯图 选择毛坯应考虑的因素如下 1 零件的材料及力学性能 相同的材料采用不同的毛坯制造方法 其力学性能有所不同 离心铸造 压力铸造 金属型铸造 砂型铸造的铸铁件的强度依次递减 钢制零件的锻造毛坯 其力学性能高 于钢制棒料和铸钢件 2 零件的结构形状及其外形尺寸 直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料 相差较大时宜采用锻件 对一些重要的零件 为保证良好的力学性能 无论形状简单或复杂 一般均需选择锻件毛坯 而不宜选择棒 料 形状复杂 力学性能要求不高时可采用铸钢件 形状复杂和薄壁的毛坯不宜采用金 属型铸造 尺寸较大的毛坯 不宜采用精铸 压铸和模锻 多采用砂型铸造和自由锻造 无锡太湖学院学士学位论文 4 外形复杂的小零件宜采用精密铸造方法 以避免加工的麻烦 3 生产纲领和批量 当零件生产纲领较大时 应采用精度与生产率都比较高的毛坯制造方法 通过提高 毛坯精度使毛坯的形状与尺寸尽量与成品接近 力求实现少 无切削加工 在单件小批 量生产时 应尽量采用型材或用型材焊接件代替铸锻件 4 生产条件 确定毛坯必须结合具体生产条件 如现场毛坯制造的实际水平和能力 外协作的可 能性 有条件时 应积极组织专业化生产 统一供应毛坯 并应经过技术经济分析和论 证 2 3 3 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 铸铁极易成形 切削性能好 价格低廉 且抗振性和耐磨性也较好 因此 一般箱 体零件的材料大都采用铸铁 其牌号选用HT200 由于零件年生产量3000台 已达到成批 生产的水平 对毛坯的精度要求较高 适当减少毛坯加工余量即可 2 4 拟定加工工艺路线拟定加工工艺路线 零件加工工艺路线的拟定是制定工艺过程总体布局的非常关键的一步 其主要任务 是选择定位基准 选择各个表面的加工方法和加工方案 确定各个表面的加工顺序以及 整个工艺过程中工序数目的多少等 2 4 1 定位基准的选择定位基准的选择 在各加工工序中 被加工表面位置精度的保证方法是制定工艺过程的重要任务 而 定位基准的作用主要是保证工件各表面之间的相互位置精度 因此 在研究和选择各类 工艺基准时 首先应选择定位基准 1 定位基准选择的基本原则 1 应保证定位基准的稳定性和可靠性 以确保工件相互位置表面之间的精度 2 力求与设计基准重合 也就是尽可能从相互间有直接位置精度要求的表面中选择 定位基准 以减小因基准不重合而引起的误差 3 应使实现定位基准的夹具结构简单 工件装卸和夹紧方便 2 定位基准的分类 按照工序性质和作用不同 定位基准分为粗基准和精基准两类 在最初的切削工序 中 只能使用毛坯上未经加工的表面来定位 这种定位基准称为粗基准 在后序中 均 采用已加工表面作为定位基准表面 这种定位基准称为精基准 3 粗基准的选择 粗基准点的选择影响各加工面的余量分配及不加工表面与加工表面的位置精度 选 择粗基准一般应遵循以下原则 1 如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求 则应以不加工 表面为粗基准 2 如果工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀 则应选择该表面为粗基准 3 零件上有较多加工面时 为使各加工表面都得到足够的加工余量 应选择毛坯上 加工余量最小的表面做为粗基准 机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计 5 4 选作粗基准的表面 应尽可能平整 光洁 足够大的表面以便定位准确可靠 5 基准应避免重复使用 在同一尺寸方向通常只允许使用一次 否则会造成定位误 差 综上所述 以顶面和低脚作为粗基准定位 4 精基准的选择 选择精基准时应考虑如何保证加工精度和装夹的准确方便 选择精基准一般遵循以 下几项原则 1 基准重合原则 应尽量选用被加工表面的设计基准作为精基准基准 这样可以避 免由于基准不重合而引起的定位误差 2 基准统一原则 应尽可能选择同一组精基准加工工件上尽可能多的加工表面 以 保证各加工表面之间的相互位置关系 3 互为基准原则 当工件上两个加工表面位置精度要求较高时 可以采用两个加工 表面互为基准反复加工的方法 4 自为基准原则 一些表面的精加工工序 要求加工余量小而均匀 常以加工表面 自身为精基准 5 便于装夹原则 所选择的精基准 应能保证定位可靠 准确夹紧机构简单 操作 方便 综上所述 在镗大 小孔和铣小孔端面时 以底脚作为精基准定位 在粗 精铣三 斜面和粗 精镗三斜孔时 以大孔 大孔端面作为精基准定位 2 4 2 表面加工方法的选择表面加工方法的选择 选择零件表面加工方法时 要首先根据表面种类和技术要求 选出可供选用的最后 精加工方法 在选定前面一系列的预备加工方法 最后确定从毛坯到最终成型的加工方 法和路线 有几种加工方法可供选择时 应综合考虑各方面的因素 经分析比较后 再 从中选出比较合理的加工方案 选择加工方法一般根据零件的经济精度和表面粗糙度来 考虑 在正常生产条件下 经济精度和表面粗糙度是指某种加工方法在经济效果良好 成本 合理 时所能达到的加工精度和表面粗糙度 正常生产条件是 设备完好 夹具 刀具合 格 操作工人技术标准 工时定额合理 最后 选择孔的加工方法为 粗镗 半精镗 精镗 经济精度为IT7 8 经济粗糙度 值Ra 0 8 1 6 m 端面的加工方法为 粗铣 精铣 经济精度为IT8 10 经济粗糙度 值Ra 1 6 6 3 m 2 4 3 加工顺序的安排加工顺序的安排 1 加工阶段的划分 机械加工工艺过程一般可分为粗加工 半精加工和精加工三个阶段 当有些零件表 面要求有很高的精度和很小的表面粗糙度时 尚需增加光整加工阶段 1 粗加工阶段 此阶段的主要任务是高效切除各加工表面的大部分余量 使毛坯在 形状和尺寸上接近零件成品 并加工出精基准 2 半精加工阶段 此阶段的主要目的是使主要表面消除粗加工后留下的误差 使其 无锡太湖学院学士学位论文 6 达到精度要求 为主要表面的精加工作好准备 并完成一些次要表面的加工 3 精加工阶段 此阶段的任务是保证各主要加工表面达到图纸所规定的质量要求 完成各主要表面的最终 使零件的加工精度和加工表面质量达到图样规定的要求 2 工序的集中与分散 通常把同一个零件工艺过程中工序多少的状况称为工序的集中和分散 工序集中就是在每个工序中的加工内容很多 尽可能再一次安装中加工许多表面 或尽量在同一台设备上连续完成较多的加工要求 这样 零件工艺过程中工序少 工艺 路线短 工序集中的特点 1 减少工件安装次数 有利于保证位置公差要求较高的工件加工的质量 2 减少工件的装夹 运输等辅助时间 有利于采用高效专用设备和工装 显著提高 劳动生产率 3 减少设备数量 操作人员和生产面积 缩短工艺路线和生产周期 并简化计划管 理 4 采用复杂 专用设备及工装 投资大 调整和维修费事 生产准备工作量大 工序分散的特点 1 工序多 每个工序内容少 工艺装备简单 容易调整 对工人技术水平要求不高 能较快的适应产品的变换 2 有利于选择最合理的切削用量 减少机动时间 3 机床结构简单 但数量多 占地面积大 工艺路线长 综上所述 工序集中与工序分散各有特点 究竟按何种原则确定工序数量 要根据 生产纲领 机床设备及零件本身的结构和技术要求等作全面考虑 大批大量生产时 若 使用多刀多轴的自动或半自动高效机床 加工中心 可用工序集中原则组织生产 若使 用由专用机床和专用工艺装备组成的生产线 则应按工序分散的原则组织生产 这有利 于专用设备和专用工装的结构简化和按节拍组织流水生产 单件小批量生产则在通用机 床上按工序集中原则组织生产 成批生产两种原则均可用 3 加工顺序的确定 1 机械加工顺序安排原则 机械加工工序的顺序 应遵循下述原则安排 1 基面先行 作为其他表面加工的精基准一般安排在工艺过程一开始就进行加工 2 先主后次 零件的主要工作表面 一般是指加工精度和表面质量要求高的表面 装配基面应先加工 从而及早发现毛坯中可能出现的缺陷 3 先粗后精 一个零件的切削加工过程 总是先进行粗加工 再进行半精加工 最 后是精加工和光整加工 4 先面后孔 对于箱体零件 将零件上轮廓尺寸远比其他尺寸大的平面作为定位基 准面稳定可靠 故一般先加工这些平面以作精基准 供加工孔和其他表面时使用 2 热处理工序的安排 热处理的目的在于 改变工艺材料的性能和消除内应力 热处理的目的不同 热处 机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计 7 理工序的内容及其在工艺过程中所安排的位置也不一样 1 安排在切削前的热处理工序有 退火 正火 人工时效等 2 安排在粗加工以后半精加工以前的热处理工序有 调质 时效 退火等 3 安排在半精加工以后精加工以前的热处理工序有 渗碳 淬火 高频淬火 以及 去应力退火等 4 安排在精加工以后的热处理工序有 氮化 接触电加热淬火 如铸铁机床导轨 等 3 表面处理工序的安排 表面处理是为了进一步提高表面的抗蚀能力 增加耐磨性以及使表面美观光泽 使 零件表面覆盖一层金属镀层 非金属涂层和氧化膜等 金属镀层有镀铬 镀锌 镀镍 镀铜及镀金 银等 非金属涂层有涂油漆 磷化等 氧化膜有钢的发蓝 发黑 钝化 铝合金的阳极的氧化处理等 零件的表面处理工序一般都安排在工艺过程的最后进行 4 检验工序的安排 检验的作用是保证产品质量 每个操作工人在操作过程中和操作结束后都必须自检 一般还安排独立的检验工序 检验工序属于机械加工工艺过程中的辅助工序 辅助工序 包括检查 检验工序 去毛刺 平衡 清洗工序等 2 5 加工余量 工序尺寸及其公差和毛坯尺寸的确定加工余量 工序尺寸及其公差和毛坯尺寸的确定 2 5 1 加工余量的拟定加工余量的拟定 零件机械加工工艺路线拟定后就要对其每一工序进行设计 具体包括确定每一工序 的加工余量 计算工序尺寸及公差 选择机床及工装设备 确定切削用量以及计算时间 定额等项工作内容 工序余量是相邻两工序的的工序尺寸之差 对于外圆和孔等旋转表面 工序余量是 指双边余量 平面的工序余量是单边余量 由于设计尺寸 工序尺寸 毛坯尺寸都有公 差 所以工序余量有基本工序余量 最大余量 最小余量之分 毛坯制造和各机械加工工序是有偏差的 因此 实际上切除的工序余量是变化的 有最小余量和最大余量之分 对于外表面 前工序最小极限尺寸与本工序最大极限尺寸之差是工序最小余量 前 工序最大极限尺寸与本工序最小极限尺寸之差是工序最大余量 即 zmin amin bmax zmax amax bmin 对于内表面 本工序最小极限尺寸与前工序最大极限尺寸之差是工序最小余量 本 工序最大极限尺寸与前工序最小极限尺寸之差是工序最大余量 即 zmin bmin amax zmax bmax amin 在使零件从毛坯成为成品过程中 某一表面所切除的金属层总厚度 称为该表面的 总余量 总余量也就是零件上同一表面毛坯尺寸与零件尺寸之差 总余量等于各工序余 量之总和 确定加工余量的方法有分析计算法 查表修正法和经验估算法三种 在此选择查表 无锡太湖学院学士学位论文 8 修正法 见表2 1和表2 2 表 2 1 镗削内孔的加工余量及公差 表 2 2 铣平面加工余量及公差 2 5 2 加工余量及毛坯尺寸的确定加工余量及毛坯尺寸的确定 毛坯的外廓尺寸 考虑其加工外廓尺寸为 322 198 280mm 表面粗糙度要求 RZ为3 2um 按公差等级 7 9级 取7级 加工余量等级取 F级确定 1 底面 顶面 粗铣加工余量 a1 3mm 精铣加工余量 a2 1mm 总加工余量 a 3 1 4mm 箱体毛坯尺寸高 280 4 2 288mm 2 铣大小孔端面 单边加工余量为 3mm 毛坯底座尺寸 328mm 204mm 3 铣三斜面 粗铣加工余量为 3mm 精铣加工余量为 1mm 总加工余 量为4mm 毛坯斜面到孔中心的距离为 125mm 4 孔mm 毛坯铸孔 160mm 总加工余量 036 0 0 175 7 5mm 分三次加工 2 15 2 160175 ap 镗孔 166mm 加工余量 3mm 1p a 镗孔 172mm 加工余量 3mm 2p a 机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计 9 镗孔 175mm 加工余量 1 5mm 3p a 5 孔mm 毛坯铸孔 80mm 总加工余量 5mm 014 0 011 0 90 2 10 2 8090 ap 分两次加工 镗孔 86mm 加工余量 3mm 1p a 镗孔 90mm 加工余量 2mm 2p a 6 孔3 mm 毛坯铸孔 100mm 总加工余量 15 0 0 105 2 5mm 粗镗 104mm 加工余量2mm 精镗 105mm 加工余量 2 5 2 100105 ap 为0 5mm 2 5 3 工序尺寸及其公差的确定工序尺寸及其公差的确定 一般都要经过工序加工才能得到 每道工序加工所应保证的尺寸称为工序尺寸 工序尺寸及偏差应标注在对应的工序卡的工序简图上 它们是零件加工和工序检验 的依据 工序尺寸及偏差标注应符合 入体原则 入体原则 标注指的是内表面的工序尺寸公差取上偏差为零 外表面的工序尺寸 公差取下偏差为零 而毛坯尺寸公差按双向布置上 下偏差 对于 175H7 Ra 1 6 m 加工工艺路线为 毛坯 粗镗 半精镗 精镗 粗铰 精铰 各工序尺寸及其公差见表2 3 表 2 3 大孔工序尺寸及公差的计算 2 6 加工工艺规程加工工艺规程 2 6 1 机械加工工艺规程的作用机械加工工艺规程的作用 工艺规程是生产设备 生产组织 计划调度的主要依据 是指导工人操作的主要技 术文件 也是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料 工艺规程的制定必须严 格按照规定的程序和格式进行 并随着技术进步和企业发展 定期修改完善 2 6 2 制定机械加工工艺的原则制定机械加工工艺的原则 在一定的生产条件下 以最少的劳动消耗和最低的费用 按计划加工出符合图纸要 求的零件 是制定机械加工工艺规程的基本原则 具体表现为保证产品质量 获得较高 的生产率和最好的经济效益 并使工人具有良好而安全的劳动条件 做到技术上先进 经济上合理 无锡太湖学院学士学位论文 10 2 6 3 粗 精铣三斜面工序粗 精铣三斜面工序 粗铣工步 1 加工条件 工件材料 HT200铸件 加工要求 粗铣三斜面 表面粗糙度 Ra 3 2 m 保证尺寸120 0 1 2 计算铣削用量 加工余量为a 3mm 选择刀具 根据 切削用量简明手册 选择YG643硬质合金刀片 根据查表 切削 宽度ae 120mm时 端铣刀直径选择d 200mm 由于采用标准硬质合金端铣刀 故齿数 z 16 铣刀几何形状 假设硬度 HBS 为200 250MPa 故选择主刃偏角Kr 60 过渡刃Kr 30 副刃偏角Kr 5 后角 o 8 端铣刀副 后角 o 9 刀齿斜角 s 20 端铣刀前角 o 0 选择切削用量 决定铣削深度ap 由于加工余量不大 故可在一次走刀内切完 则 ap a 3mm 确定每齿进给量fz 采用不对称端铣以提高进给量 根据 切削用量简明手册 当使用YG6 铣床功率为7 5KW时 XA6132型卧式铣床 fz 0 14 0 24mm z 但因采 用不对称端铣 故取fz 0 20mm z 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据 切削用量简明手册 铣刀刀齿后刀面最 大磨损量为1 2mm 由于铣刀直径d 200mm 故刀具寿命t 240min 决定切削速度Vc和每分钟进给量Vf 切削速度公式为 113 1 m min 2 0 e 35 0 z 15 0 p 32 0 2 0 afat d396 v 180 r min d v1000 n 根据 切削用量简明手册 选择nc 190r min Vfc 150m min 因此 实际切削 速度为 119 38 m min 1000 dn v c c 校验机床功率 由 切削用量简明手册 XA6132型卧式铣床 机床主轴允许 的功率为Pcm 7 5 0 75 5 63 KW 根据 切削用量简明手册 b 174 207MPa ae 120mm ap 3mm fz 0 20mm z Vfc 150m min 近似 Pcc 2 90KW 故Pcc Pcm 因此所选择的切削用量可以采用 即取 ap 3mm fz 0 20mm z Vfc 150m min nc 190r min Vc 117 8m min 计算基本工时 f m v L t 式中 L l y l 120mm 根据 切削用量简明手册 不对称要安装铣刀 入切 量及超切量y 60mm 则L l y 120 60 180 mm 机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计 11 故 1 2 min 150 180 v L t f m 辅助时间 tf 0 18tm 0 18 1 2 0 216 min 其他时间计算 tb tx 6 1 2 0 216 0 085 min 故总时间为 T tm tf tb tx 1 2 0 216 0 085 1 5 min 精铣工步 1 加工条件 工件材料 HT200铸件 加工要求 精铣三斜面 表面粗糙度 Ra 3 2 m 保证尺寸120 0 1 2 计算铣削用量 加工余量为a 1mm 选择刀具 根据 切削用量简明手册 选择YG643硬质合金刀片 根据查表 切削 宽度ae 120mm时 端铣刀直径选择d 200mm 由于采用标准硬质合金端铣刀 故齿数 z 16 铣刀几何形状 假设硬度 HBS 为200 250MPa 故选择主刃偏角Kr 60 过渡刃Kr 30 副刃偏角Kr 5 后角 o 8 端铣刀副 后角 o 9 刀齿斜角 s 20 端铣刀前角 o 0 选择切削用量 决定铣削深度ap 由于加工余量不大 故可在一次走刀内切完 则 ap a 1mm 确定每齿进给量fz 精铣时 表面粗糙度要达到Ra 3 2 m 根据 切削用量简明 手册 每齿进给量fz 0 13mm z 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据 切削用量简明手册 铣刀刀齿后刀面最 大磨损量为0 5mm 由于铣刀直径d 200mm 故刀具寿命t 240min 决定切削速度Vc和每分钟进给量Vf 切削速度公式为 155 07 m min 2 0 e 35 0 z 15 0 p 32 0 2 0 afat d396 v 246 80 r min d v1000 n 根据 切削用量简明手册 选择nc 235r min Vfc 190m min 因此 实际切削 速度为 147 65 m min 1000 dn v c c 校验机床功率 由 切削用量简明手册 XA6132型卧式铣床 机床主轴允许 的功率为Pcm 7 5 0 75 5 63 KW 根据 切削用量简明手册 b 174 207MPa ae 120mm ap 1mm fz 0 13mm z Vfc 300m min 近似 Pcc 1 60KW 故Pcc Pcm 因此所选择的切削用量可以采用 即取 ap 1mm fz 0 13mm z Vfc 190m min nc 235r min Vc 147 65m min 无锡太湖学院学士学位论文 12 计算基本工时 f m v L t 式中 L l y l 120mm 根据 切削用量简明手册 不对称要安装铣刀 入切 量及超切量y 60mm 则L l y 120 60 180 mm 故 0 95 min 190 180 v L t f m 辅助时间 tf 0 18tm 0 18 0 95 0 171 min 其他时间计算 tb tx 6 0 95 0 171 0 067 min 故总时间为 T tm tf tb tx 0 95 0 171 0 067 1 188 min 2 7 工艺 主要工序卡片工艺 主要工序卡片 机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计 13 无锡太湖学院学士学位论文 14 机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计 15 无锡太湖学院学士学位论文 16 机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计 17 3 空压机机身铣三斜面专用机床总体设计概述空压机机身铣三斜面专用机床总体设计概述 3 1 机床总体设计机床总体设计 机床总体设计就是针对具体的被加工零件 选定工艺和结构方案后 设计方案 图纸的 这些图纸包括 被加工零件工序图 加工示意图 机床联系尺寸图和生产计 算卡片 统称 三图一卡 设计 3 1 1 专用机床概述专用机床概述 专用机床一般采用多轴 多刀 多工序 多面或多工位同时加工的方式 生产效 率比通用机床高几倍至几十倍 由于通用部件已经标准化和系列化 可根据需要灵活 配置 能缩短设计和制造周期 因此专用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 专用机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件 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 铣削平面 切削内外螺纹以及 加工外圆和端面等 有的组合机床采用车削头夹持工件 使之旋转 由刀具作进给运动 也可实现某些回转体类零件 如飞轮 汽车后桥半轴等 的外圆和端面加工 它是根据工件加工需要以独立的系列化 标准化设计的通用部 件为基准 配以部分专用部件组成的专用机床 各个部件都设计成独立存在的 可以 按照合理的规格尺寸系列 实现高度的系统化 标准化和通用化 专用机床的特点 是 1 主要用于加工箱体类零件的平面和孔 2 生产率高 3 加工精度稳定 4 周期短 便于设计 制造和维护 成本低 5 自动化程度高 劳动强度低 3 1 2 机床设计应满足的要求机床设计应满足的要求 1 工艺范围 机床工艺范围是指机床适应不同生产要求的能力 也可称之为机床的加工功能 一般包括可加工的工件类型 加工方法 加工表面形状 材料 工件和加工尺寸范围 毛坯类型等 2 柔性 机床的柔性是指其适应加工对象变化的能力 随着时常经济的发展 对机床机器 组成的生产线的柔性要求越来越高 机床的柔性包括空间上的柔性和时间上的柔性 所谓空间柔性是指一台机床的工艺范围相当于多台机床的工艺范围 即机床的运动功 能和刀具的数目较多 工艺范围较广 机床能够在同一时期内完成 3 与物流系统的可接近性 Accessibility 可接近性是指机床与物流系统之间进行物料 工件 刀具 切屑等 流动的方便 程度 对于普通机床 是由人工进行物料流动的 要求机床的使用 操作 清理和维 护方便和安全 对于自动化制造系统 是采用工件传送带 自动换刀系统和自动排屑 无锡太湖学院学士学位论文 18 系统等装置自动进行流动的 要求机床的结构便于物料的自动流动 可靠性好 4 刚度 机床的刚度是指加工过程中 在切削力的作用下 抵抗刀具相对于工作在影响加 工精度方向变形的能力 刚度包括静态刚度 动态刚度 热态刚度 机床的刚度直接 影响机床的加工精度和生产率 因此机床应有足够的刚度 5 精度 要保证能加工出一定精度的工件 作为工作母机的机床必须具有更高的精度要求 机床精度分为机床本身的精度 即空载条件下的精度 包括几何精度 运动精度 传 动精度 定位精度等 和工作精度 加工精度 6 噪声 噪声损坏人的听觉器官和生理能力 是一种环境污染 设计和制造过程中要设法 降低噪声 7 生产率 机床的生产率通常是指单位时间内机床所能加工的工件数量 机床的切屑效率越 高 辅助时间越短 则它的生产率越高 它是衡量生产技术的先进性 生产组织的合 理性和工人劳动积极性的重要指标之一 对用户而言 使用高效率的机床 可以降低 工件的加工成本 8 自动化 自动化机床可在无人工干预的情况下 按规定的动作要求 通过机械 电子或计 算机的控制 自动完成全部或部分的加工 机床的自动化程度越高 加工精度的稳定 性越好 还可以有效地降低工人的劳动强度 便于一个工人看管多台机床 大大地提 高劳动生产率 9 成本 成本感念贯穿在产品的整个生命周期内 包括设计 制造 包装 运输 使用维 护 再利用和报废处理等费用 是衡量产品市场竞争力的重要指标 应尽可能在保证 机床性能要求的前提下 提高其性能价格比 10 生产周期 生产周期 包括产品开发和制造周期 是衡量产品市场竞争力的重要指标 为了 快速响应市场需求变化 应尽可能缩短机床的生产周期 这就要求尽可能采用现代设 计方法 缩短新产品的开发周期 尽可能采用现代制造和管理技术 缩短制造周期 11 可能性 应保证机床在规定的使用条件下 在规定的时间内 完成规定的加工功能时 无故障运行的概率要高 12 造型与色彩 机床的外观造型与色彩 要求简洁明快 美观大方 宜人性好 应根据机床功能 结构 工艺及操作控制等特点 按照人机工程学的要求进行设计 3 2 机床设计方法机床设计方法 随着科学技术的进步和社会需求的变化 机床的设计理论和技术也在不断的发展 机体三斜面铣削专机夹紧系统及控制系统设计 19 计算机技术和分析技术的飞速进步 为机床设计方法的发展提供了有力的技术支撑 计算 M 机辅助设计 CAD 和计算机辅助工程 Computer Aided Engineering 缩写 CAE0已在机床设计的各个阶段得到了应用 改变了传统的经验设计方法 使机床设计 由传统的人工设计向计算机辅助设计 由定性设计向定量设计 有静态和线性分析向 动态和非线性分析 由可行性设计向最佳设计过渡 数控技术的发展与应用 使得机床的传动与结构发生了重大变化 伺服驱动系统 可以方便地实现机床的单轴运动及多轴联动 从而可以省去复杂笨重的机械传动系统 使其结构及布局产生很大的变化 机床的设计方法是根据其设计类型而定的 通用机床采用系列化设计方法 系列 中基型产品属创新设计类型 其他属变型设计类型 有些机床 如组合机床属组合设 计类型 在创新设计类型中 机床总体方案 包括运动功能方案和结构布局方案 的产生 方法可采用分析式设计 又称试行设计 或创成式设计 又称解析式设计 前者是 用类比分析 推理方法产生方案 是目前创新设计一般采用的方法 后者则用创成解 析的方法生成方案 创新能力强 这种方法尚在研究发展之中 3 3 机床设计步骤机床设计步骤 机床的类型和要求不同 设计步骤也不同 按新的原理进行加工的机床应按创新 设计的步骤进行 成系列的机床产品应按系列化设计的步骤进行 通用化程度较高的 机床产品 例如组合机床应按模块化设计的步骤进行 1 确定结构原理 根据初步设计方案 确定被设计机床结构原理方案的主要内容包括 1 用途 即机床的工艺范围 包括加工件的材料类型 形状 质量和尺寸范围等 2 生产率 包括加工件的类型 批量及所要求的生产率 3 性能指标 加工件要求的精度 用户定货设计 或机床的精度 刚度 热变形 噪声等性能指标 4 主要参数 即确定机床的加工空间和主要参数 5 驱动方式 机床的驱动方式有电动机驱动和液压驱动方式 电动机驱动方式中 又有普通电动机驱动 步进电动机驱动与伺服电动机驱动 驱动方式的确定不仅与机 床的成本有关 还将直接影响传动方式的确定 6 结构原理 主要零部件应满足的要求和结构原理 有时还需进行草图设计 确 定关键零部件自制还是外协 7 成本及生产周期 无论是订货还是工厂规划产品 都应确定成本及生产周期方 面的指标 2 总体设计 1 总体设计的内容 a 运动功能设计 包括确定机床所需运动的个数 形式 直线运动 回转