减速器壳体机加工工艺及多孔钻削工装和控制系统设计正文

1、毕业设计（论文）第4页1.1组合机床的用途组合机床是根据特定工件规定的加工工艺要求而设计制造的组合专用机床。对大多数组合机床来说，主要用于平面加工和孔加工，平面加工包括铳端面，车端 面，铉（刮）端面等，孔加工包括钻、扩、镇孔以及孔口倒角、攻丝、和铉沉头孔等；组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪表厂、车工及缝纫机等轻工业的大批 量生产中已获得广泛运用，一些中小批企业，如机床、车床、工程机械等制造中也推广 应用，组合机床最适合于加工各种箱体类零件，如汽车中气缸盖、气缸体、变速箱体、 电机座及仪表壳等零件亦可完成轴套类、轮盘类、义架类和盖板类零件的部分或全部工 序的加工。1、主要用于棱体类零件和

2、复杂件的孔面加工；2、生产率高；3、加工精度稳定；4、研制周期长，便于设计，制造和使用维护，成体低；5、自动化成度高，劳动强度低；6、配置灵活；本次设计的组合机床主要用于同时加工八个孔的壳体类零件组合机床。1.2技术参数1、动力箱的电机功率：3KW2、动力箱的电机转速：1430r/min3、主轴箱的主轴转速：715r/min4、主轴的直径：d=9.5mm5、主轴的外伸尺寸：1=115mm6、 装料 iaj 度：h=900mm 1.3选用组合机床的原因1、一次同时加工八个孔这是普通机床无法完成的，用组合机床可以提高生产效率, 降低劳动强度。2、山于组合机床70%以上是通用部件如动力箱、动力滑台、

3、液压滑台、中间底座、 工作台、侧底座、刀具和钻模套都是通用部件，可根据参数及工艺要求选择好类型后直 接配制，而主轴箱、液压滑台的控制部分是专用部件，需专门设讣。3、本机床只钻八个孔，倒角攻丝在其它机床完成。2拟定与选择机床方案2.1制定工艺方案工艺方案的拟定是组合机床设计的关键一步，工艺方案在很大程序上决定了组合机 床的结构性能和使用性能，因此应根据加工要求和特点，按一定的原则，组合机床常用 工艺方法充分考虑各种影响因素，并经技术经济分析后拟定出先进、合理、可靠的工艺 方案。2.2加工零件图的分析本加工零件图为壳体类零件，本机床要求加工平面上的八个孔。1、被加工零件的加工精度和工序：加工孔径：

4、09mm（8个）深度：9.5 mm表面精度无要求，孔中心距有公差要求。2、被加工零件的特点：该零件采用的材料是铸铁（HT200）定位方式：“一面两销”3、零件的生产方式和生产批量生产方式：单班制，半自动操作，人工装卸。生产批量：50000件/年理想生产率：Q=A/rk=5OOOO/235O=21 件/小时（2.1）2.3机床配置形式及结构方案根据被加工零件的结构特点，加工要求，加工过程，方案及生产率等，可大体确定 采用哪种基本形式的组合机床。2.3.1组合机床的配置型式及特点1、具有固定式夹具的单工位组合机床特点：机床的夹具和工作台都固定不动，动力滑台实现进给运动，滑台上的动力 箱（连主轴箱）

5、实现切削运动。优点：结构简单，工作可鼎，制造成本低。缺点：机动时间不能与辅助时间重合，生产率比多工位机床低。2、具有移动式夹具的（多工位）组合机床特点：这类组合机床的夹具安装在直线移动工作台或回转运动工作台，并按照时 间作间歇移动或转动，使丄位得到转换。优点：工序集中程度高，能设置单位的2倍，辅助时间与机动时间重合，生产率 咼。缺点：结构复朵，对加工零件有要求，相对制造成本高。3、组合机床的转塔主轴箱式这类组合机床分两类：单轴转塔动力头或组合机床和多轴转塔头式组合机床。优点：加工精度高，机床占地面积小。缺点：工作效率低，机床负荷率较高。2.3.2机床配置型式的确定山于本机床只加工一道工序，精度

6、要求不高，可选具体固定式夹具的单工位组合机 床，这种配置型式机床，结构简单，制造成本低。固定式夹具的单工位组合机床有4种型式1、卧式组合机床（动力箱水平安装）2、立式组合机床（动力箱垂直安装）3、倾斜式组合机床（动力箱倾斜安装）4、复合式组合机床（动力箱具有上述两种以上的安装状态）考虑加工孔的中心线与定位面平行，只由一面加工，所以选择立式组合机床，并且 这种配置方式的机床操作方便可靠，工件容易装夹，排屑情况良好。2.4工艺流程的指定工艺流程的制定应严格按照工艺规程制定准则来进行指定。具体的制定方案见表2.1表21工艺流程简卡序号匸序内容定位而夹紧而刀具机床夹具1粗车外圆0175、 0211以及

7、两圆的连接面以072的内 孔作为粗基准062的内壁通用车刀立式车床专用夹具2粗精镇孔062N7W52.072以0175和0211连接面为基准以0175和0211连接面上表面通用镇刀通用镇床专用夹具3粗精车072及其端而以0175和0211连接面为基准以0175和0211连接面上表面通用车刀立式车床专用夹具4铳8-0 10的凸台的表而以0175和0211连接面为基准以0175和0211连接面上表面棒铳刀组合机床专用夹具5钻孔8-0 9以0175和0211连接面为基准以0175和0211连接而上表面麻花钻组合机床专用夹具6钻螺纹4-M8-7H 底孔以0175和0211连接面为基准以0175和021

8、1连接面上表面麻花钻组合机床专用夹具7攻螺纹4-M8-7H以0175和0211连接面为基准以0175和0211连接面上表面丝锥组合机床专用夹具3三图一卡3.1加工零件工序图被加工零件工序图是根据制订的工艺方案，表示所设计的组合机床或自动线上完成 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 压部位以及被加丄材料硬度，重量和本机床加工前的加工余量毛坯或半成品情况的图 纸。加工位的定位采用“一面两销”因为：1、可消除六个自由度，一面消除三个自由度，一个圆台。当于一个圆拄销，他与 菱形销一共消除三个自山度。2、基准统一，统一基准面，利于提高孔的位置精度。夹紧点一般应在

9、足够的夹紧力下，工件产生的变形最小，夹具易于设置导向和通过 刀具，并且表面精度较高的地方。对本工件来说则选择在0211的上表面。3.2加工不意图加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况以及工件、 夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等，它是刀具、 辅具、夹具、主轴箱、液压电气装置设计及通用部件选择的主要原始资料，也是整台组 合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床、刀具及试车的依据。3.2.1刀具的选择选择刀具应选择工件材料，加工精度，表面粗糙度，排屑及生产率等要求，只要条 件允许应尽量选择标准刀具，为提高工序集中程度或满足精度要求，可以

10、采用复合刀具, 孔加工刀具的直径应与加工部位尺寸、精度相适应，其长度应保证加工终了时，刀具尾 端与导向外端有一定距离（一般为3050mm）。选用标准刀具：锥柄长麻花钻GB1439-783.2.2钻模板钻模套的选择钻模套与钻模板组合使用，它们的的作用是保证刀具相对工件的正确位置，保证刀 具之间的正确位置，提高刀具系统的支承钢性。组合机床上刀具导向装置通常分固定式导向和旋转式导向两大类。1、固定式的它与夹具导套之间既有相对移动乂有相对转动，这种导向精度较高， 但容易磨损，适宜于小孔加工，导向表面旋转线速度Vv20m/min。2、旋转式的具有可以旋转的导向部分，刀具的导向部分与夹具导套间只有相对移

11、动而无相对转动，这类导套允许线速度V20m/min,适于025mm以上的孔加工，特别 是大直径的镇孔应用较多。由于本工件比较容易装夹，并且加工孔的直径比较小，故此选择固定式的。1、导向的尺寸图3.1钻模套装配图查组合机床设计上海科学技术出版社珂6表3-18 乂知:d=9mm。D=13H7/g6Di=17H7/n6d=9mm li=3d=27mm 12=9mm1=9.5 mm1加工深度li导向长度1容削空间毕业设计（论文）第4页3.2.3切削用量的选择查组合机床设计上海科学技术出版社P54表3-7得d=9mmV=10-l 8m/minf0.10-0.18取 Vi=13.35m/minf=0.1

12、mm/rn i = V i/7id= 13/97r=500r/min(3.1)3.3生产率计算卡生产率计算卡是用以反映机床的加工过程完成每一动作所需的时间，切削用量，机 床生产率及机床负荷等。3.3实际生产率(Q)由设计任务可知：年生产纲领导工作50000件，生产方式为单班制，即K取2350小 时。Q=A/K=50000/2350=21 件/小时(3.2)3.3.2理想生产率Q指所设讣机床每小时实际可以生产的零件数量。Q=60/T 41 (件/小时)(3.3)T单生产一个零件所需的时间(分)T qi =t 切 +t 捕=(Li/Vfi+t v )+(L 快进 +L 快 )/Vfk+t 移 +t

13、 妆卸(3.4)式中：Li刀具工作进给长度(mm)；Vfi工作进给量(mm/min)；t仔通常指加工终了时无进给状态下旋转510转所需时间(mm)；L快进，L呗动力部件快进，快退行程长度(min)；Vf动力部件快速行程速度；t移直线运动或回转工作台进行一次工位转换的时间，一般可取0.1mm：5工件装、卸时间，据各类组合机床统计，一般取0.5 1.5mino则 T =(48/69.2+8/346)+(37+85)/8000+0 14-1.5=2.32(3.5)则 Q=60/T 戸60/232=2583二25(件)3.3.3机床负荷率)V1=Qi/Q=21/25=0.84(3.6)0.750.84

14、aeuz) /doqnw查切削手册表3.28得：Cf =650 aP=3.1x=1.0 fz=0.08mmy=0.72 ac=40 u=0.86 do=9inm w=0Z=9.5所以计算得：F=2535.9N当用 8 个麻花钻时，F 丈=8F=8*2535.9=14094.04N=1409.4 Kg4.5夹紧力的验算111组合机床设计P275,表3-16,查得T5014 (P=100Kg/cm2)的活塞杆拉力为1519 Kg,根据切削力计算的理论夹紧力为1409.4 Kg,可见轴向方向夹紧力足够。4.6夹具装配图的绘制先绘制零件的轮廓(双点划线)，然后根据定位及夹具需要在适当的位置加上定位元件

15、，然后用加紧元件将其加紧，最后连上夹体。具体悄况见夹具装配图。毕业设计(论文)第4页5液压系统设计5.1分析系统的设计要求根据加工需要，该系统的工作循环是：快速前进工作进给快速退回原 位停止调查研究及计算结果表明，快进快退速度为8m/min(0.133m/s),工进速度应能在 20 120mm/min(0.00030.002m/s)范围内无级调速,最大行程为85mm,(其中工进行程 为48mm) ft大切削力14.1KN,运动部件自重为25KN,启动换向时间匸0.05s,采用 水平放置的平导轨，静摩擦系数fs=0.2,动摩擦系数/d=0.1o5.2分析液压系统工况液压缸在工作过程各阶段的负载为

16、：启动加速阶段：F=(FrHFa)/nm=(fsG+GA V/gA t)/qm(5.1)=0.2x25000+(25000x0.133)/(9.8x0.05)/0.9=11786N快进或快退阶段:F=Fp2Aim=fdG/nm=0.1 x25000/0.9=2778N(5.2)工进阶段:F=(FW+Fp2)/im=(FW+fdG)/nm=(14100+0.1x25000)/0.9=18444N(5.3)表5.1机床各阶段速度负荷表工作阶段速度V/ms1负载F/N启动加速11786快进、快退0.1332778工进0.003-0.002184445.3确定液压缸的工作压力由负载值大小查液压与气动P

17、85,表4-1,表4-2,参考同类型组合机床，取液压缸的工作压力为3Mpao5.3.2确定液压缸的主要结构参数山前汁算可知最大负载为工进阶段的负载F=18444N,则内径D=(4F/rp尸二4x18444/ (3.14x3x10)2=8.85x1 OTnm(5.4)查设计手册，按液压缸内径毓表将以上计算值圆整为标准直径，取D=90mm.由 d=0.5D,所以活塞杆直径 d=0.5x90=45mm(5.5)取 d=45mm则液压缸无杆腔有效作用面积为Ai=63.6cm2,有杆腔有效作用面积为A2=25.1cm2 工进采用减压阀调速，查看产品样本，调速阀最小稳定流量qmin=0.05L/min,因

18、最小工进速度Vmin=20mm/min(5.6)则 qmin/Vmin=(0.05xl0、)/(2.0x 10“)=25cmvA2 106/63.6x 104= 1.3MPa(5.8)2、工作进给阶段：Pi=F/Al+A2Pb/Ai=18444/63.6x 1 OS.l x 1 OxO.Sx 106/63.6x 1 O4=3.2MPa(5.9)毕业设计(论文)第4页3、快速退回阶段：P1=F/(A1-A2)+A2Pb/(Ai-A2)(5.10)=2778/(63.6x 1025.1x104)+25.1 x 104x0.5x 106/(63.6x 1025.1 x 104)= 1.05Mpa5.

19、4.2计算液压缸的输入流量因快进，快退速度V1=O.133m/s,最大工进速度V2=O.OO2m/s,则液压缸各阶段的输 入流量为：1、快进阶段：qi二A2/V&25xl0-SKqi=1.1 x30.6=33.66L/min(5.19)工进时泵的流量为：qpNKqi=l.lxO.78=O.86L/min(5.20)式中，K系统泄漏修正系数，一般K=l.l1.3。考虑到节流阀调速系统中溢流阀的性能特点，沿须加上溢流阀稳定工作的最小溢流量，一般取为3L7min,所以小流量泵的流量为：qpi=0.86+3=3.86L/min(5.21)选用小泵排量为V=6ml/r的YB型双联叶片泵，额定转速n=96

20、0r/min,容积效率 nv=0.9,则小泵的额定流量为：qni=Vm=6x 10-3x960x0.9=5.18511(5.22)因此大流量泵的流量为:qp2=33.66-5.18=28.48L/min(5.23)选用大泵排量为V=30ml/r的YB1型双联叶片泵，额定转速n=960r/min,容积效率nv=0.9,则大泵的额定流量为:qn2=Vniv=30xl0-3x960x0.9=25.93L/minqn2 (5.24)接近qp2,基本可以满足要求，故本系统选用一台YB1-16/6型双联叶片泵。5.6.2选择电动机快进阶段的功率最大，故按快进阶段估算电动机功率。若取快进时进油路的压力损 失

21、IAPi=0.2Mpa,液压泵的总效率)lp=0.7，则电动机的功率为：Pp=Ppqp/np=(Pi+SAPi)qp/Tip=( 1.05+0.2)x 106x(5.18+25.96)x 103/60x0.7=926w(5.25)查机械设计基础课程设计指导书P75,附表5选用Y90L-6型异步电动机，P=l.l kw,n=91 Or/min.5.6.3选择液压阀根据所拟订的液压原理图，计算分析通过各液压阀油液的最高压力和最大流量，选 择各种液压阀的型号规格，列表如(5.3)5.6.4选择辅助元件油管内径一般可参照所接元件接口尺寸确定，也可按管路允许流速进行计算，本统 油管选18x1.5无缝钢管

22、。油箱容量 V 二 mqp=(57)x(25.92+5.18)=155.5-217.7L(5.26)5.7液压系统性能的验算山于本液圧系统比较简单，圧力损失验算可以从略，乂山于系统采用双泵供油方式, 在液压缸工进阶段，大流量泵卸荷，功率使用合理；同时油箱容量可以取较大值，系统 发热升温不大，故不必进行系统温升的验算。毕业设计（论文）第4页表5.3液压元件名称表序号元件名称通过流量（L.mm）型号规格1过滤器31.1XV-40x200B2单向阀581-10B3溢流阀58Y-10B4三位四通电磁换向阀62.235D-1OOBY5压力继电器XF3-63B6二位四通电磁换向阀62.2I-63B7两位两

23、通电磁换向阀62.2I-62A5.8液压系统各种工作情况分析581夹紧放好匸件按开关SB,三位四通换向阀的1 YA的电，三位四通换向阀左端接入统， 液压油缸6上升。进油路:过滤器1叶片泵2单向阀3一溢流阀15换向阀4夹紧 油缸6下腔回油路：夹紧油缸6上腔换向阀 油箱582快进压力继电器5,发出电信号使1YA断开、3YA通电，三位四通换向阀4左端接出系 统两位四通换向阀9左端接入系统，液压油缸14下降。进油路：过滤器1叶片泵2单向阀3两位四通换向阀9两位两通换向阀11液压缸14下腔回油路：液压缸13上腔两位四通换向阀9油箱583工进当滑台运行一定距离后，挡块压下行程阀，发出电信号，两位两通换向阀

24、的4YA 得电，减速阀10接入系统，系统流量减小，液压缸13工进。进油路：过滤器1叶片泵2单向阀3两位四通换向阀9减速阀10液压缸14下腔回油路：液压缸14上腔换向阀9油箱5.8.4快退液压油缸工进完成后，压力继电器发出电信号，换向阀9的3YA、换向阀11的4YA 断电，换向阀12的5YA得电，油缸下腔流出的油液通过换向阀流入油缸上腔，实现差 速。进油路：过滤器1叶片泵2单向阀3两位四通换向阀9液压缸13 上腔回油路：液压缸13下腔两位两通换向阀12单向阀1 液压缸13上腔585松开液压油缸快退完成后，压力继电器发出电信号，换向阀12的5YA失电，换向阀4 的2YA得电，液压油缸6下降，工件松

25、开。进油路:过滤器1叶片泵2单向阀3一溢流阀15换向阀4夹紧 油缸6上腔回油路：夹紧油缸6下腔换向阀 油箱6电气控制系统设计6.1电气系统分析随着生产机械逐步现代化，生产功能从简单到复朵，而操作上则是山苯重到轻巧， 生产工艺上不断提出新的要求。从生产机械所应用的电器与控制方面看，最初是采用一 些手动电器来控制执行电器。这类手动控制适用于一些容量小，操作简单的场合。以后 发展为采用自动控制电器的继电器接触器控制系统。其特点是结构简单，价格低廉，维 护方便，抗干扰强，因此广泛应用于各类机械上。但曲于该控制形式是固定接线，通用 性和灵活性差，乂山于采用有触点的开关动作，所以工作频率低，触点易坏可幕性

26、差。PLC的出现恰恰解决了这一点，它以可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方 便、功能完善、通用性强、设计简单、维护方便、体积小、重量轻、能耗低等诸多优点 而在工业自动化控制领域中占据着越来越重要的地位。介于PLC控制的诸多优点以及组合机床自动化要求高等方面的考虑，本设计的电 气控制就选用PLC控制。6.2组合机床壳体类零件加工PLC控制系统的控制要求机床开始工作时，首先按下启动按钮，机床主轴开始转动，然后机床分别按照夹紧 快近工进快退松开5个步骤对电磁换向阀的得电与失电进行控制。表6.1液压元件动作顺序表步序输入条件1YA2YA3YA4YA5YA夹紧SB+-快进SQ1-+-工进SQ2-+-

27、快退SQ3-松开SQ4-+-6.3确定PLC输入输出设备和I/O点数，选择PLC机型所选PLC为三菱公司制造的FX2N-32MT,有32个I/O点基本单位。6.4 PLC功能图表的绘制依据表6.1液压元件动作顺序表 画出PLC功能图表。初使花信号夹紧SG1YA辽快进SC3丫 Q22工进 08丫Q3快退4 YASQ/I松打|FyaSQ5图6PLC功能图6.5 PLC内部器件与外部设备对照表。依据动作顺序表选定PLC内部器件，其对照表见表6.2,表6.2 PLC内外部器件对照表PLCI/0XOXIX2X3X4X5Y0Y1Y2Y3Y4输入输出设备SBSQ1SQ2SQ3SQ4SQ51YA2YA3YA4

28、YA5YA6.6 PLC与现场器件连接图根据表6.2画出PLC与现场器件实际连接图，如图6.2所示。XCX0XIX2X3X/X3LCco图6.2 PLC外部设备连接图6.7 PLC梯形图的编制依据PLC功能图表结合PLC梯形图编制规则编制梯形图。具体见图6.3oM303卄M80O2卄M303卄M3OO卄M301卄M301卄M3oe卄M303卄M3035LIM3O!M303M304M305M301M302卄M304卄M30S卄XOHM304图6.3 PLC梯形图M30BM303M304结论组合机床是山大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。 它能够对一种（或多种）零件进行多刀

29、、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以 完成钻孔、扩孔、较孔、镇孔、攻丝、车削、铳削模削及滚压等工序。本设计拟订了机床方案、对加工零件进行了工艺分析、制定了工艺流程。并且选择 了加工工件时所用的刀具、钻模板和切削用量，计算了理想生产率和实际生产率。在夹 具设计中本文设汁选择了液压油缸和削边定位销，计算了切削力和加紧力。在液压系统 设计中，本文分析了液圧系统的工作情况，对液压油杠的工作压力、输入流量和输入功 率进行了计算。最后本文还对液压系统中所用到的控制类阀体进行了选择。致 谢毕业设汁终于完成了。设讣过程是艰辛的，而作图过程更加是费神兼痛苦的，但看 到这最终的设计成果，心里却有种说不出来的喜悦。正是在这毕业设计忙碌的日子里， 使我的生活充实了起来，而我也从中学到了很多专业知识，自己的设计水平也得到很大 的提高。很感谢在这个毕业设计过程中一直辅导我设讣的周文玉、蒋爱云老师。从设计 开始前的收集资料、调研分析，到方案的设计立意、构思、草图的