【扩孔专机总体设计分析案例4500字】

———扩孔专机总体设计分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u31429扩孔专机总体设计分析案例 192201.1整体方案设计 1218401.1.1加工对象工艺性分析 2264411.1.2机床配置型式的选择 2309681.1.3定位基准的选择 33951.2切削用量的确定及刀具结构选择 3127031.1.1切削用量的选择 3317241.1.2切削力、切削扭矩及切削功率计算 496261.1.3刀具结构选择 715951.3组合机床总体设计—三图一卡 794821.3.1被加工零件工序图 7147151.3.2加工示意图 8224651.3.3机床联系尺寸图 11156391.3.4机床生产率计算卡 151.1整体方案设计本设计是扩孔工序。要求满足加工所后达到高质量，高效率，要求的加工精度，与此同时在表面粗糙度的要求上也是有相关的规定的，技术要求要求也要按照规定的内容完成，计划设计一台由卧式组合机床，机床上面搭载两个主轴箱，然后通过主轴的旋转运动带动两个动力头和前端的六把刀具一次性完成该工序加工。完成“三图一卡”。1.1.1加工对象工艺性分析（1）被加工工件特点加工的工件为气缸盖。因为其本身有相应的要求，是硬度(HB)为179-225的灰铸铁(HT250)，此道工序前其他主要表面、主要孔加工已满足此道工序加工要求。（2）被加工工件的加工内容及加工精度本道工序：对左，右两面的孔进行半加工。加工内容如下：扩孔：φ39倒角：φ39孔口角—φ44.4，φ45孔口角—φ51（3）本次设计的组合机床所要达到的技术要求a满足加工要求的同时保持精度；b结构简单以便于后期的装卸，维修，调整，机床本身产生的震动小；c多使用通用件和标准件以降低制造成本；d加工中1.1.2机床配置型式的选择（1）被加工零件特点对配置的影响按照工件在加工过程中的具体要求和自身结构，生产率和工艺过程选择合适的组合机床。其影响如下：a首先满足加工精度。如有固定精密导向配合固定式夹具组合机床的情况下，位置精度可达±0.025～±0.05mm。b生产率的影响。在机床的选择过程中，生产率有很大的主导作用，单工位机床（适合于加工大，中型箱体零件，精度高但是生产效率低），多工位机床（生产效率高，但是精度不如单工位机床，多用于大批量中小型零件的加工）或自动线，。有时工件满足采用单工位固定夹具的机床型式的条件，但是为了满足生产率，然后选择多工位的方案的时候也很多。c被加工零件本身的影响。根据零件的形状近似箱体及加工特点，采用卧式组合机床，另外卧式机床还有振动小，装夹方便等特点。（2）机床使用条件的影响a.零件的结构分析立式加工在孔与孔之间间距较小时扩孔加工的切屑会直接落入下导向使导向不准确，无法让加工后的工件达到规定的要求，以至于造成报废。b.工艺间的联系情况加工之前，被加工零件必须达到要求的条件，不然定位夹紧会不准确从而导致刀具的损坏或者加工精度不达标。1.1.3定位基准的选择确定好定位基准，才能在加工时保证加工精度。通常情况下取“一面两孔”和“三面”定位。由于需要钻孔，无法实现“三面”夹紧。所以用在整个对工件进行加工的过程中采取“一面两孔”即一个平面，一个圆柱销和一个削边销进行定位。1.2切削用量的确定及刀具结构选择1.1.1切削用量的选择查《组合机床设计简明手册》决定切削用量，由于钻孔的深度扩孔的也会影响切削用量，孔越深切削用量越大，其递减值按《组合机床设计简明手册》。为减小轴向切削力降低进给量，以防止钻头折断。在孔钻入到一定的深度时会因为冷却和排屑效率降低而让刀具寿命缩短。为了让所有钻孔刀具的寿命基本一致并尽可能的较长只好降低切削速度。同轴各刀具每分钟进给量必须台的工进速度Vf一致,但是要求同轴所有刀具的切削用量都标准合理化比较难。而在这种情况下采取试凑法是比较合理的方法，这样可以使每分钟的进给量基本上保持一致。左扩孔：1.1.2切削力、切削扭矩及切削功率计算根据《组合机床设计简明手册》公式(2-1)(2-2)(2-3)取HB=230。代入（2—1）（2—2）（2—3）可得：φ37孔φ15孔φ43孔φ29.2孔φ23.6孔φ11.6孔φ20孔钻φ44.4孔倒角φ51孔倒角1.1.3刀具结构选择依照工艺要求和加工精度选择一般刀具、复合刀具以及特种刀具等。刀具的选择原则：a耐用，可靠且方便装卸由于需要有较高的生产效率，所以要求循环时间较短。一般情况下是多刀具同时工作，单次装夹时间比较长。因此不宜频繁更换刀具。所以必须具备以下要求：结构可靠；材料和参数合理，切削条件合适，这样刀耐用且方便后期安装调整。b复合程度高多使用组合刀具才能减少工位的同时保证加工精度及提高产率。这种刀具结构比一般的刀具更复杂，制造起来更困难，切削力也比一般刀具大，排屑不如一般刀具，加工时互相有影响。c导向良好由于加工孔比较复杂，并且加工的精度也比加工平面等要高出许多，所以在加工时采用复合刀具这样可以使更换刀具的时间大大减少，而且也不会产生由更换刀具引起的定位误差，间接性的提高加工的效率。1.3组合机床总体设计—三图一卡1.3.1被加工零件工序图工序图是依照对应的工艺方案表示加工工艺内容，加工部件的尺寸及精度，技术要求，加工所用定位基准、夹压部位，以及被加工零件本身的情况和在本机床加工前毛坯情况的图纸。它主要突出加工内容和加工前毛胚情况。此次加工有如下要求：a.定位方法：“一面两孔”定位；b.夹紧方法：液压夹紧；c.零件材料：HT250；d.零件硬度：HB179～HB255；其余详细内容如图ZH1105-00-011.3.2加工示意图加工示意图在总体方案和工艺方案的基础上绘制来表达工艺内容和。（1）刀具的选择根据加工部位选择合适的刀具尺寸。孔Φ37选Φ37G7；孔Φ15选Φ15G7；孔Φ43选Φ43G7；孔Φ29.2选Φ29.2G7；孔Φ23.6选Φ23.6G7；孔Φ11.6选Φ11.6G7。（2）导向结构的选择利用刀具的导向装置可以在机床做加工的时候孔能保持精度。导向装置既可以保证刀具在整个的加工过程中与机床上工件和刀具的相对位置始终会保持在规定的要求，同时也让刀具刚性更好更加的耐用。此设计中生产量大，为方便导套磨损时的更换，避免报废，降低成本，拟定采用可更换导套。主要参数查表。加工Φ43孔：D=55mm，D1=71mm，D2=22mm，L=75mm，L1=85mm，m=31.5mm，R=41.5mm配用螺钉M10加工Φ37孔：D=55mm，D1=71mm，D2=22mm，L=75mm，L1=85mm，m=31.5mm，R=41.5mm配用螺钉M10倒Φ51孔口角：D=55mm，D1=71mm，D2=22mm，L=75mm，L1=85mm，m=31.5mm，R=41.5mm配用螺钉M10刀Φ44.4孔口角:D=55mm，D1=71mm，D2=22mm，L=75mm，L1=85mm，m=31.5mm，R=41.5mm配用螺钉M10钻右面孔：D=30mm，D1=41m，D2=40m，L=45mm，L1=55mm，m=18mm，R=26.5mm，配用螺钉M8对扩右面的孔：D=30mm，D（3）确定主轴、尺寸、外伸尺寸此次设计中主轴全是滚珠轴承长主轴。一是因为是用于此设计是扩孔专机，二是考虑长主轴能保证连接浮动卡头与刀具的刚性。利用上面的切削用量计算得出切削转矩T，由《组合机床设计简明手册》公式(2-4)式中，d-轴的直径（㎜）；T-轴所传递的转矩（N·m）；B-系数，此设计主轴为刚性，取B=7.3。由公式可得：1主轴轴径选25mm,2、3、4、5、6主轴轴径选35mm。查《组合机床设计简明手册》可得到主轴外伸尺寸及接杆莫氏圆锥号。主轴轴径d=25㎜时，主轴外伸尺寸为：，L=115mm，其他轴为，L=115mm，接杆莫氏圆锥号为2。D动力部件工作循环及行程的确定a工作进给长度Lx的确定整个的工作进给Lx（工作进给长度）=L（加工部位长度）+L1（刀具切入长度）+L2（切出长度）。在一般的加工过程中切入长度=5～10㎜，具体的情况需要在加工的时候根据端面情况即端面误差来确定。此次设计的扩孔专机加工的几个孔全是螺纹底孔，即加工生产中的所谓的盲孔，所以加工过程中整个的切出长度=0mm。b进给长度的确定初步选定加工时两个主轴箱上的刀具的快速进给长度为155㎜。c快速退回长度的确定快速退回长度=快速进给+工作进给长度。左面为230mm,右面为150mm。d动力部件总行程的确定在整个加工的过程中动力部件的总行程=快退行程+前后备量。左边部分机床的的总的行程是380mm，其中包括工件快退时运动的230mm，前备量的20mm以及后备量的130mm；右边部分机床的整个行程距离为350㎜，其中包括工件在快退时运动的150mm，前备量的30mm，后备量的170mm。1.3.3机床联系尺寸图A选择动力部件a动力滑台的选择a)动力滑台形式的选择此次扩孔专机组合机床在扩孔时采用的是液压滑台。理由如下：（1）在进给中可以实现无级调速；（2）机床在加工过程中提供的进给力比机械滑台的大；（3）由于液压驱动，对比机械滑台来说，零件磨损小，整体的使用年限更久；（4）通过液压换向阀，在扩孔专机工作的过程中可以实现工艺上要求的多次进给，；（5）过载保护简单可靠，这样机床运行时更加的安全，保证整个过程安全可靠；（6）由行程调速阀来控制滑台的快进转工进，不会导致因为进给时而产生的各种误差，工作可靠。此次的加工对象要求达到十分高的位置精度和尺寸精度，最终决定使用液压滑台。最后确定机床为卧式双面单工位液压传动组合机床，工作进给运动由液压滑台实现，选用配套的动力箱驱动主轴箱扩孔主轴。b)动力滑台型号的选择传递效率在一般的组合机床中会根据具体的情况进行选择η=0.8～0.9，取较高的传递效率η=0.9左主轴箱右主轴箱各主轴箱进给力由上面计算得左主轴箱右主轴箱进给速度最大行程L=400mm考虑到具体情况，因为滑台在工作时会产生一定的摩擦力，会对移动产生阻碍，动力滑台的进给力应大于F多轴箱。又考虑到在工作刀具的最小进给速度以及整个的切削功率和整个的运动行程、主轴箱轮廓尺寸等因素，为了整个加工过程中机床可以平稳的运行，由《组合机床设计简明手册》，左、右两面的液压滑台均选用1HY40IA型。b动力箱型号的选择由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和，根据《组合机床设计简明手册》公式（2−5）式中,—消耗于各主轴的切削功率的总和（Kw）；—多轴箱的传动效率按照以下规则选取：（1）一般情况下加工黑色金属时取时传递效率在0.8～0.9；（2）加工有色金属时传递效率0.7～0.8；通常情况下机床上主轴越多或者传动越小时取小值，否则取小值。在此次设计中根据具体取。左主轴箱：则右主轴箱：则滑台额定功率>电机功率c配套通用部件的选择侧底座1CC401，H(B确定机床装料高度H在机床上工件选择定位的基准面垂直到地平面的垂直距离H。此次设计，加工工件上最低孔位置，机床上主轴箱最低主轴高度，液压滑台整体的高，机床侧面的底座高度，设计的整个夹具的底座高度，中间底座高度，最终，该组合机床装料高度取H=960㎜。C确定主轴箱轮廓尺寸在设计的整个过程中，需要精确地知道主轴箱的尺寸，包括它的宽和高及最低主轴高度。根据被加工工件孔的分布情况可以得出主轴箱宽度B、高度H，查文献[1]可按下式计算：（2-6）（2-7）其中，还与工件最低孔位置（）、机床装料高度（H=960㎜）、滑台滑座总高（）、侧底座高度（）、滑座与侧底座之间的调整垫高度（）等尺寸有关。对于卧式组合机床的高度要保证在加工过程中润滑油不会泄露，一般，根据资料查的的公式（2-8）计算，得：。,取，则求出主轴箱轮廓尺寸：依照所计算的结果，最后确定主轴箱轮廓尺寸为B×H=500㎜×400㎜。1.3.4机床生产率计算卡已知：机床加工所需的时间为90s加工工件时安装和卸下工件所需时间为30s总体算下来加工一个工需要1.343minA理想生产率Q（件/h）理想生产率是指完成年生产纲领（包括备品及废品率）所要求的机床生产率。