粗镗活塞销孔专用机床及夹具设计

1、精品文档你我共享目录1中英文摘须 2第一章前言2第二章概述2一、毕业论文的内容和要求2二、零件的工作条件和技术要求2三、活塞主要技术条件分析3四、活塞材料及毛坯的制造3五、活塞销孔的机械加工工艺过”而分种4第三章粗链活塞销孔专用机床及夹具的设计4I n n IBtHBamBBIMBBMBBM (: tB B一、夹具设计初步方案4二、机床初步设计51 , 动力部件的选择 _5 2 , 确定切削用量和选荏刀、53 ,确定切削力，切削扭矩，切肖面率6三、夹具设计的计算. 7 . _一1 ,原动力计算72 ,扳手和螺栓的；ii用8四、机床液压滑台系统的具标设彳. 9_一1 ,液压缸所受的外负载102

2、,拟定液压系统原理图.12 ._3 ,液压系统的计算和选择液压元作15五、v带轮传动的设计 16._1 ,确定切削功率 162 ,选取窄V带带型63 ,确定带轮基准直径 .16.4,确定窄V带的基准长度和传动中心距65,带轮上的包角a 1166 , 计算窄V带的根数Z. . 17.7,计算预紧力 F0. . . . . 178,计算作用在轴上的压轴力 Q ._._._._._ _17. .9,带轮结构设计17六、组合机床联系尺彳向而定.181,组合机床装料高度的确定. 182,具体轮廓尺寸的确定18鸣谢20参考文献20粗镇活塞销孔专用机床及夹具设计机械设计制造及其自动化，99121515李日新

3、（指导教师：李作全）摘要： 本文主要介绍解放牌汽车活塞销孔的加工工艺，并设计粗链活塞 销孔的组合专用机床和专用夹具。关键词： 组合专用机床、粗链、夹具、活塞销孔ABSTRACT :This paper is central introduce the technology that process piston s thole hole of JIE FANG automobile. And design the special -purpose lathe and fixture for boring the pistons t hole hole.KEY WORD : special-pu

4、rpose lathe 、boring、fixture、piston s thole hole.第一章 前言毕业设计是高等工业院校学生毕业前进行的全面综合训练，是培养 学生综合运用所学知识与技能解决实际问题的教学环节，是学生在校获 得的最后训练机会，也是对学生在校期间所获得知识的检验。这次设计的题目是：粗镇活塞销孔专用机床及夹具设计。并绘制出 解放牌汽车用铝活塞销孔零件图、加工示意图、被加工零件工序图、组 合机床联系尺寸图和夹具结构图。并翻译一篇有关的外文资料。在这次设计中，我明确设计目的，并决定好好把握和利用这踏上工作岗位前的最 后一次“演习”机会，仔细查阅资料，精心设计，努力工作，终于完成

5、了这次设计任 务，但由于水平和时间有限，本设计只实现了组合机床的总体设计， 并且设计中错误 难免，希望老师们批评指正，从而能得到不断的进步。在设计过程中，得到了李作全AAAAAA精品文档你我共享老师的精心讲解和热情帮助，对此，特表示衷心的感谢。第二章概述一， 毕业设计（论 文）的内容和要求：通过设计粗链活塞销孔的专用机床和夹具。培养综合运用所学基 本理论，基本知识，基本方法和基本技能，分析问题和解决问题的能 力。设计方案和计标正确，叙述清楚，图纸符合制图规范。翻译一篇 有关的外文资料。需学习“机械制造工艺学”，“机床夹具设计”，“组合机床设计”等方面知识 和参考资料。二，零件的工作条件和技术要

6、求：工作条件：在发动机汽缸内，活塞在一部分工作循环压缩气体，而在另一部 分工作循环，汽缸内的混合气体燃烧膨胀，活塞承受高温气体的压力， 并把压力通过活塞销、连杆传给曲轴。可见活塞是在高温高压下作长 时间变负荷的往复运动，活塞的结构就要适应这样的工作条件。技术要求：1. 销孔圆度和圆柱度均不大于0.0152. 销孔轴线对止口端面平行度不大于100: 0.043. 销孔轴线与止口内圈中心线对称度不大于0.204. 销孔表面允许有深度不大于0.08的正常退刀痕迹三，活塞主要技术条件分析：销孔尺寸公差IT6级以上。当销孔直径小于50mm时销孔圆度误差 不大于0.0015mm ,圆柱度误差不大于0.00

7、3mm。销孔内圆表面粗糙度 Ra 0.2仙m。活塞销孔轴心线到顶面的距离定为56 0.08mm 。销孔轴 心线对裙部轴心线的垂直度在100mm长度上公差为0.35mm。销孔轴心AAAAAA精品文档你我共享线在裙部轴心线的对称度为0.2mm 0四，活塞的材料及毛坯制造：在汽油发动机和高速柴油机中，为了减少往复直线运动部分的惯 性作用，都采用铜硅铝合金作为活塞材料。它的化学成分是：Si46% , Cu58%,Mg0.20.5%,FeDWG机床联系尺寸图AO. MgAutoCAD 图形零件图M,如自AutoCAD 图龙SO KB液压&- dwg AutoCAD 图册72 K0械加工零件工序图A3.A

8、utoCAD 图般机床生产率计菖食AS. dwgAnt 0cAB 图形e封面，dauMicrosoft Word 文档25 KB活塞零件夹具图AO. dwgDwg AutoCAD 图形加工示意图A2. dwgAutoCAD 图形 46 KB粗镖活塞销孔专用机 味笈荚具覆注doc MicroEoft Word 文档机床夹1-2-20rz=4.675三， 夹具设计的计算：（本设计查表选择东北重型机械学院， 具设计手册，上海科学技术出版，1987 ）1, 原动力计算：; Me=Wk 【rtg p i+rztg（ a + p 2）】/4 0（N.mm）其中：Wk-实际所需夹紧力（N）r-螺杆端部与工件

9、间的当量摩擦半径（mm）,参见表螺杆端部的结构形式为点接触 r=0P 1-螺杆端部与工件的摩擦角（o）rz-螺纹中 径之半（mm）,初选 M10尸=1，查表1-2-21得精品文档你我共享a-螺纹升角(o),初选M10 , P=1 ,查表1-2-21得a=1o57p 2-螺旋副当量摩擦角。当选用三角螺纹时，由表1-2-22查 得 p 2=9 o50“0-除螺旋外机构的效率，其值为0.850.95 ,取0.90由表1-2-24中，初选螺纹公称直径为10(mm)的螺栓， 查得其许用夹紧力为3924(N),加在螺母上的夹紧扭矩为 9.320(N.mm) . Me=450.4 【0+4.675tg( 1

10、o57+ 9o50) /0.9 =484.7(N.mm)v M10的许用夹紧力=3924 450.4(N)M10的螺栓满足强度要求。2,扳手和螺栓的选用：当用扳手扳动M10螺栓上的六角螺母时，查表1-2-25得， 柄长度L=120(mm),作用力为45( N),而夹紧力为3550 (N),远 大于 450.4N ).用M10的螺栓，并用扳手长度L=120(mm)的扳手的方案符合要求。四，机床的液压滑台系统的具体设计：(本节的设计参照杨培元主编的液压系统设计简明手册。)工进长度的确定：工进长度=切入长度+加工孔长度+切出长度取切入长度为7(mm),加工孔长度为102(mm), 切出长度取 8(m

11、m) o工进长度=7+102+8=117(mm)快进长度，初定为283(mm)快退长度=快进长度+工进长度=283+117=400(mm)滑台式后带“A”表示滑座导轨为铸铁导轨。又球墨铸铁的密度为7300kg/m 3可根据滑座的外形尺寸和密度来估算其重力。估算液压滑台 的重力Ni=9.8 X 400 X200 X 80 X 7300 X 10-9AAAAAA精品文档你我共享=457.86(N)估算主轴箱和动力源的重力N2=9.8 X 200 X 472 X 388 X 7300 X 10-9=2799.78(N)即运动部件的重力 N= N i +N 2=3257.64(N) 取N=4000(N

12、)1, 液压缸所受的外负载：F包括三种类型：Feo-工作负载 Feo =6300 (N)Fa-运动部件速度变化时的惯性负载Fa=G x / v/gX，t 一般 取，t=0.05 (s)Fa=4000 X 12/9.8/0.05/60=1632.65(N)Ff-导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动 摩擦阻力Ff=fG在本设计中取静摩擦系数为0.18 ,动摩擦系数为0.1二 Ffs=0.18 X 4000=720(N)Ffa=0.1 X 4000=400(N)工作循环各阶段的外负载为：启动力口速：F= F fs +Fa = 720+1632.65=2352.65(N)工进 ：F= F

13、fa+ F a =400+ 6300=6700 (N)快进：F= F fa =400(N)快退：F= F fa =400(N)速度循环图：负载循环图:2, 拟定液压系统原理图：(1), 确定供油方式：考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低。而在 快进，快退时负载较小，速度较高。从节省能量，减少发热 考虑，泵源系统直选用变量泵供油。现采用限压式变量叶片 泵。(2),调速方式的选择：在中小型专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般 采用节流阀或调速阀。根据链削类专用机床的特点，决定采 用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。这种调速回 路具有效率高、发热少和速度刚性好的特点。(3),速度换接

14、方式的选择：本系统采用行程阀切换的速度换接回路，它的特点是可 提高系统的换接平稳性。(4),最后把所选择的液压回路组合起来，即可组成图纸所示的液压系统原理图。其工作原理如下：1),快进按下启动按钮，电磁铁1YA通电吸合控制油路有泵16 经电磁先导阀13的左位，单向阀11 ,进入液动阀14的左端 油腔，液动阀14左位接入系统。液动阀14右端回油经过节 流器和阀13回油箱。阀14处于左位。主油路从泵16 单向 阀15 液动阀14左位一行程阀9 (常态)一液压缸左腔。回 油路从液压缸的右腔一阀14的左位一单向阀3一阀9液压 缸的左腔。2),工进压下行程阀9,则油路不能通过而只能通过调速阀6,此 时系

15、统的压力升高，压力的升高使顺序控制阀2打开而且也 会另限量叶片泵的流量减少，直到与经过调速阀6流量相同 为止。液压的有杠腔的油液则通过液动阀14,经顺序阀2和 背压阀1回油路。(两侧的压力差使单向阀3关闭)3),死档铁停留：滑台工进终了，滑台体前端顶上固定在滑座体上的死档 铁，滑台不能前进，而而油路系统还在供油，迫使油缸大 腔油压升高，压力继电器5发出信号，使2YA通电，1YAAAAAAA精品文档你我共享断电，实现滑台快退。压力继电器7延时的过程就是滑台 在死挡铁停留的时间。4),滑台快退及原位停止：2YA的通电使阀14接入系统，进油路有泵16一阀15 一液动阀14右路一液压缸右腔。回油：液压

16、缸的左腔一单 向阀7一阀14右位一回油缸。由于此时空载，系统的压力 很低，泵输出的流量最大，滑台快退。当滑台快退到原位时，档块压下原位的行程开关，使 电磁铁都断电，阀13和14都处于中位，滑台停止运动。 泵通过阀14的中位卸荷。3, 液压系统的计算和选择液压元件：(1), 液压缸主要尺寸的确定：1),工作压力P的确定：工作压力P可根据负载大小及机器的类型来初步确定， 现参阅液压系统设计简明手册p10表2-1取液压缸工作 压力为4(Mpa)。2),计算液压缸内径D和活塞杠直径d:按HY20A 液压滑台的参数定D/d为50/35按最低工作速度验算液压缸的最小稳定速度由式 A (qmi n/Vmin

17、)式中A为液压缸节流腔的有效工作面积，qmin是由 产品样本查得GE系列调速阀AQF3-E10B 的最小稳定流 量为 50(mL/min) , vmi n=4(cm/min).，. 2. . A (q mi n/v mi n)=50/4=12.5(cm)由于调速阀是安装在油路上的，故液压缸节流腔有 效工作面积应选液压缸无杠腔的实际面积。即 A=(兀 /4) X D2=(兀 /4) X 52219.63 12.5液压缸能选到所需流速。3) 计算在各工作阶段液压缸所需的流量：q 快进=(兀/4) Xd2XV 快进=(兀/4) X (3.5X10 -2)2X 12 =11.5(L/min)q 工进=

18、(兀/4) X D2 XV 工进=(兀 /4) X(5X10-2)2 X 1 =2 (L/min)q 快退=(兀/4) X (D2d2) X V 快退=(兀 /4) 乂 (0.05 2-0.035 2) X 12=12(L/min)(2), 确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格：1), 泵的工作压力的确定：Pp=Pi + E / p式中pp一液压泵的最大工作压力P1 执行元件最大工作压力汇，P一进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取0.20.5 (Mpa),复杂 系统取 0.51.5 ( Mpa )。本设计 中取 0.5( Mpa )。Pp=P 1 + E / p=4+0.5=4.5( Mp

19、a )上述计算所得的Pp是系统的静态压力，考虑到系统有 各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力。 另外考虑到一定的压力储备量，并确保泵的寿命，因此选 泵的额定压力Pn应满足pn (1.251.6) pp。本 设计中 pn= 1.25p p=5.625( Mpa )2), 泵的流量的确定：由HY20A液压滑台的技术性能参数可知油泵的流量为 qp=12 ( L/min )3), 选择液压泵的规格：根据以上算得的pp和qp,再查阅液压系统设计简明 手册p81 ,现选用YBX-16 限压式变量叶片泵，该泵的基 本参数为：每转排量qo=16m ( L/r ),泵的额定压力pn=6.3 (Mpa

20、 ),电动 机转速nH=1450 ( r/min ),容 积效率4v=0.85 , 总效率4=0.74), 与液压泵匹配的电动机的选定：首先分别算出快进与工进两种不同工况时的功率，取 两者较大值为选择电动机规格的依据，由于在慢进时泵输 出的流量减少，泵的效率急剧降低，一般当流量在 0.21L/min 范围内，可取刀=0.03 0.14。同时还应该注意至U , 为了使所选择的电动机在经过泵的流量特性曲线最大功率 点时不致停转，需进行验算，即pB X qp/ Y 0 2 pn式中pn一所选电动机额定功率Pb一限压式变量泵的限定压力qp一压力为Pb时，泵的输出流量首先计算快进时的功率，快进时的外负载

21、为400N ,进 油路的压力损失定为0.3(Mpa),由式Pp=Pi + E / p 得pp=400/ (兀 /4) X 0.035 2) X 10-6+0.3=0.40(Mpa)快进时所需电动机的功率为：P= p p X qp/ 4=0.40 义 11.5/60/0.7=0.11(kW)工进时所需电动机功率为：P= ppX qp/4 =4.5 X 2/60/0.7=0.22 (kW)AAAAAA查阅电动机产品样本，选用Y90S-4型电动机，其具体参数为：根据产品样本可查得YBX-16的流量压力特性曲线。再由已知 的快进时的流量为11.5 ( L/min ),工进时的流量为2 ( L/min

22、), 压力为4.5(Mpa),作出泵的实际工作时的流量压力特性曲线，查 得该曲线拐点处的流量为24 ( L/min ),压力为2.9(Mpa),该工 作点处对应的功率为P=2.9 X24/60/0.7=1.66(kW) 2X 1.1=2.2(kW)所选的电动机在拐点处能正常工作。(3), 液压阀的选择：本设计均用GE系列阀，根据拟定的液压系统图。按通 过各元件的最大流量来选择液压元件的规格。1 .背压阀2 .液控顺序阀3.7.11.1215.- 单 向 阀4 , 10节流阀5 .-压力继电器6 .调速阀9.行程阀13,电磁先导阀14,液动换向阀16,液压泵17,滤油器AF3-EA10BDP1-

23、63BAQF3-E10BYBX-16XU-B32X100(4),确定管道尺寸：油管内径尺寸可参照选用的液压元件的接口尺寸 而定。液压油箱容积的确定：(5),本设计为中压系统。液压油箱有效容量按泵的流量的57倍来确定。现选用容量为160L的油箱。五， V带轮传动的设计：(本设计的的查表数据参照濮良贵主编的机 械设计，高等教育出版社，1996 )已知电动机型号为Y100L2-4 ,额定功率为(3kW ),转速 ni=1420 ( r/min ),传动比 i=1.0141, , 确定计算功率Pca ：由公式Pca=K a P得其中Ka为工作情况系数，P为电动机额定功率，已知P=3 (kW )由机械设

24、计p157表8-7,查得Ka=1.2故 Pca=1.2 X 3=3.6( kW )2, 选取窄V带带型：根据Pca、n1，由图8-8确定选用SPZ型窄V带型。3, 确定带轮基准直径：由表8-4和表8-8取主 动轮基准直径D1=75(mm)根据式D2n X D1=1.014 X 75=76.05(mm)根据表 8-8 ,取 D2=80(mm)按式v=ttX D1 X n1/60/1000 验算带的速度5(m/s) v=兀 X75 义 1420/60/1000=5.5735 35 (m/s).二带的速度合适。4, 确定窄V带的基准长度和传动中心距：根据 0.7X(D1+ D 2) a0 120 .

25、，.主动轮上的包角合适。6, 计算窄V带的根数Z:由式Z= Pca/ (Po+，Po) /Ka/Kl其中 K“-包角系数Kl-长度系数P0-单根V带的基本额定功率，Po-单根V带的基本额定功率的增量由 n1=1420 (r/min ), D1=75(mm) , i=1.014 ,查表 8-6C 和表8-6d得：P0=1.41(kW)/ P0=0.02(kW)查表 8-9 得 Ka =0.995 ,查表 8-10 得 Kl=0.86 则 Z = 3.6/ ( 1.41+0.02 ) /0.995/0.86=2.94取Z=3根7,计算预紧力Fo：由 式 Fo=500 X ( Pca/V/Z ) X

26、 (2.5/K a -1)+qXv 2由表 8-5 ,得 q=0.07kg/m故 Fo=500 ( 3.6/5.5375/3 ) X (2.5/0.995 -1)+0.07 X 5.5375 2=166(N)8 , 计算作用在轴上的压轴力Q :由式 Q=2XZX F0 X sin( a 1/2)=2X 3X 166 X sin( 178.8 /2)=995.95(N)9 , 带轮结构设计：带轮的材料选用牌号为HT200的铸铁。v D 300(mm)带轮采用整体式结构带轮轮宽的设计：带轮轮宽B=(Z 1)e+2Xf其中f-第一槽对称面至端面的距离，查表8-12 ,取f=8(mm)B=(Z 1)

27、x e+2 xf=(3 1) X 12+2 X 8=40(mm)带轮外径的确定查表 8-8 得 Dw1=79 (mm) D w2 =84(mm)六， 组合机床联系尺寸的确定：1, 机床装料高度的确定：根据我国普通机床提供的数字取H 4=850(mm)2, 具体轮廓尺寸的确定：链模架厚度为75(mm)工件宽度为102(mm)工件和链模架间的距离为27(mm)夹具底座的总长尺寸(加上补偿铸件的铸造误差15mm,再加上夹具座往中间底座上固定用的凸台尺寸，每边48mm )A=75+102+27+15+48X2=315(mm)夹具座高度定为250(mm)Li =45+134+21+40=240(mm)L2=138(mm)L3=102(mm)L4=27+75=102(mm)其中：Li-工件端面至主轴箱端面在加工