FX501细纱机蜗轮轴承座加工工艺及工装设计

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1、前言 根据工件加工的需要，以独立的通用部件为基础，配以部分专用部件组成的专用机床，称之为组合机床。它适用于小批、大批、大量生产企业，多用于加工量大的大、中型箱体和箱体类工件，完成钻孔、扩孔、车端面和凸台、在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面。 通用部件是组成组合机床的基础。用来实现机床切削和进给运动的通用部件，如单轴工艺切削头、传动装置、动力箱、进给滑台等为动力部件。用以安装动力部件的通用部件如侧底座、立柱、立柱底座等称为支承部件。 组合机床的特点： a组合机床由7090%的通用部件组成，可以缩短设计和制造周期。而且在需要的时候，还可以部分或全部进行改装，以组成适应新加工要求的新设备。这就

2、是说组合机床有重新改造的优越性，其通用部件可以多次重复利用。 b组合机床是按具体加工对象专门设计的，可以按最佳工艺方案进行加工。 c在组合机床上可以同时从几个方向采用多把刀具对几个工件进行加工，是实现集中工序，提高生产效率的最好途径。 d.组合机床是在工件一次装夹下用多轴实现多孔同时加工，有利于保证各孔相互之间的精度要求，提高产品质量；减少了工件工序间的搬运，改善了劳动条件；减少了占地面积。 e由于组合机床大多数零、部件是同类的通用部件，简化了机床的维护和修理。 f组合机床的通用部件可以组织专门工厂集中生产，有利于提高产品质量和技术水平，降低制造成本。 随着电子技术的飞速发展，根据大批量生产多

3、样化、中小批量多品种生产高效化的要求，以及产品更新加速的特点，70年代以来发展了新型组合机床-柔性组合机床。它是应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具、刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。 在我国，组合机床发展已有28年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。 机床夹具是在机床上加工零件时所使用的一种工艺设备，用它来准确地定位工件与刀具之间的相对位置，即实现工件的定位与夹紧，以完成加

4、工所学要的准确相对运动。 由于夹具能有效地保证加工精度和提高劳动生产率，故已成为机械加工中不可缺少的工艺装备。为了适应机械制造业中产品更新快、品种多、中小批生产的要求，近些年来夹具设计的发展表现在以下几个方面： a通用夹具朝高精度、高效率、大范围方向发展； b专用夹具的发展不仅注重高精度与高效率，而且朝标准化与规格化方向发展； c大力发展可调整夹具与组合夹具； b发展能扩大机床使用范围和性能的夹具； e夹具的设计与制造采用新工艺、新结构、新材料。1 蜗轮轴承座加工工艺规程设计1.1零件的分析1.1.1零件的作用题目给出的零件是轴承座，它的主要的作用是用来支承、固定的。它的主要任务是将主电机传来

5、的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反两种转向的不同转速，同时传动箱分出部分动力将运动传给进给箱。轴承座中的主轴是机床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值也将大打折扣。1.1.2零件的工艺分析 零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，减震性能良好。传动箱体需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下：（1）主要加工面：1）铣上下平面保证尺寸121mm，平行度误差为0.032）铣两端面保证尺寸185与下平面的平行度误差为0.023）镗80孔、72孔至所要求尺寸，并保证各位误差要求4）钻侧面12M8螺纹

6、孔5）钻侧面8M8螺纹孔6）钻其它平面各孔（2）主要基准面：1）以下平面为基准的加工表面这一组加工表面包括：轴承座上表面各孔及螺纹孔2）以下平面为基准的加工表面这一组加工表面包括：主要是下平面各孔及螺纹孔1.2轴承座加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施1.2.1确定毛坯的制造形式零件的材料HT200。由于年产量为5000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸较大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。1.2.2基面的选择定位基面的选择定位基面的选择是拟定零件的机械加工路线，确定加工方案中首先要做的重要

7、工作。基面选择得正确、合理与否，将直接影响工件的加工质量和生产率。 在选择定位基面时，需要同时考虑以下三个问题：(1) 以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准，才能保证加工精度，使整个机械加工工艺过程顺利地进行?(2) 为加工上述精基面或统一基准，应采用哪一个表面作为粗基面?(3) 是否有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用统一基准以外的精基面?精基面的选择：根据精基面的选择原则，选择精基面时，首先应考虑基准重合的问题，即在可能的情况下，应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准。 （1）粗基准的选择 对于本零件而言，按照互为基准的选择原则，选择本零件的下表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行

8、加紧，利用底面定位块支承和底面作为主要定位基准，以限制z、z、y、y、五个自由度。再以一面定位消除x、向自由度，达到定位,目的。（2）精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用已加工结束的上、下平面作为精基准。1.2.3确定工艺路线制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段。(1)选择加工方法应以零件加工表面的技术条件为依据，主要是加工面的尺寸精度、形状精度、表面粗糙度，并综合考虑各个方面工艺因素的影响。一般是根据主要表面的技术条件先确定终加工方法，接着再确定一系列准备工序的加工方法，然后再确定其他次要表面的加工方法。(2)在各表面加工方法选定以后，就需进一步考虑这些加工方法在

9、工艺路线中的大致顺序，以定位基准面的加工为主线，妥善安排热处理工序及其他辅助工序。(3)排加工路线图表。当生产批量不同时零件的工艺路线也会有较大的差别，先在列出零件大量生产时的工艺路线。见附表.（1）用查表法确定工序余量。（2）当无基准转换时，工序尺寸及其公差的确定应首先明确工序的加工精度。（3）当有基准转换时的工序尺寸及其公差应由解算工艺尺寸链获得。（4）确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。切削用量的选择单件小批生产

10、时，一般可由操作工人自定，大批生产条件下，工艺规程必须给定切削用量的详细数值，选择的原则是确保质量的前提下具有较高的生产率和经济性，具有选用可参考各类工艺人员手册。我要加工的轴承座加工工艺规程如下表:工艺路线方案工序1粗铣上平面工序2粗铣下平面工序3粗铣宽度为185mm的端面工序4镗80孔工序5镗80孔工序6钻上平面12-M8螺纹底孔工序7钻下平面8-M8螺纹底孔工序8钻侧面3-M10螺纹底孔工序9钻2-5锥孔工序10钳工，攻丝各螺纹孔2机床总体设计21被加工零件分析 被加工零件：蜗轮轴承座 材料：HT200 硬度：HB180-240年产量：5000件加工部位：两端面 加工要求：蜗轮轴承座两端

11、表面粗糙度被加工到6.3，顶底面尺寸至1850.05mm。22机床结构的确定根据被加工零件加工要求：两端面两面粗铣，选择双面铣组合机床。被加工零件置于移动工作台上，两边分别设两把铣刀，以两个电动机驱动。另外还应有部件包含：两个侧底座，一个中间底座，两个铣削头，及两个主轴箱及夹具。23 本组合机床的特点a.结构牢固, b.刚性好, c.尺寸调整范围大, d.单位工作效率高, e.精确度好，f.操作简便，g.可对铸件进行大行程走刀，h.强力铣削。24 切削用量的确定 在组合机床工艺方案确定过程中，工艺方法和关键工序的切削用量选择是十分重要。切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐

12、用度、机床的结构形式及工作可靠性均有较大的影响。241切削用量选择的特点 a组合机床长采用多刀多刃同时切削，为尽量减少换刀时间和刀具的消耗，保证机床的生产率及经济效果，选用的切削用量比普通机床单刀加工时低30%左右。 b组合机床通常用动力滑台来带动刀具进给。因此，同一滑台带动的多轴箱上所有刀具的每分钟进给两相同，即等于滑台的工进速度。242切削用量选择的方法 a应尽量作到合理使用所有刀具，充分发挥其使用性能。 b复合刀具切削用量选择应考虑刀具的使用寿命。 c多轴镗孔主轴刀头均需定向快速进退时，各镗轴转速应相等或成整数倍。243刀具的选择被加工零件材料为HT200，故选择硬质合金端铣刀。文献资料

13、8P54 规格：400 齿数：20244铣削用量的确定 根据：a.铣刀种类：硬质合金端铣刀 b被加工零件材料：HT200 c工序：粗铣 查得：a.铣削深度：25mm 取4mm b.铣削速度v：5080m/mm 取80 m/mm（大平面尽量取大原则） c每齿走刀量：0.20.4mm/z 取0.2 mm/z（大平面尽量取小原则） 文献资料9P132P133 转速：n=v1000/D=801000/3.14400=93.69r/min 圆整为：n=64 r/min 实际切削速度：V=nD/1000=80.4m/min 每分钟进给量：V=fn=200.260=240mm/min245计算切削功率 根据

14、：每分钟进给量：V=240mm/min 铣削深度：180 铣削深度： a=4mm 铣削宽度：a=580mm 每齿进给量: f=0.2mm/z 查表得： P=7.8kw 根据文献资料9P105 由于功率损耗，取=0.85 P= =9.1kw25 各部件的选型251选择电动机根据：P= 9.1kw选择电动机Y160L-6 根据文献资料9P115参数： 表2-1 电动机参数PL电机转速输出轴转速动力箱型号11kw53514607301TD63252选择铣削头根据电动机功率：P= 9.1kw ，以及刀盘直径：=400mm 选取铣削头1TX40（有滑套） 根据文献资料9P104 参数：（如图） 图2-1

15、 铣削头 表2-2 铣削头尺寸参数bLdLbdhL400500128.57160355M1620080图2-2铣削头联系尺寸再根据铣削头查得尾置式齿轮传动铣削头联系尺寸 根据文献资料9 ： 表2-3铣削头联系尺寸BBBLLLLHHH400355400630160380535200275.1650Hcd41012518253选择工作台 根据被加工要求，即同时铣蜗轮轴承座的两面，铣刀在加工过程中不移动，故选择移动工作台。由移动工作台在加工过程中，实现快进和工进。根据被加工零件尺寸：被加工平面250250mm和330330mm，顶底面距离为427mm， 移动工作台的宽度W=800mm； 铣削宽度：a

16、=580mm，夹具底座宽1140mm, 移动工作台的最小行程为1150mm选移动工作台，型号：1AYU80IV 根据文献资料9P119参数：（如图） 图2-3移动工作台 表2-4移动工作台尺寸WHSLLLLL800280115012502440232232230254选择侧底座 侧底座用于卧式组合机床，其上面安装滑台、主轴箱、铣削台等部件，侧面与中间底座相连接时用键或锥销定位。侧底座的长度应与滑台相适应。 因为该机床无滑台，所以侧底座尺寸根据铣削头和主轴箱尺寸定。由：L=630mm, L=380mm， 根据文献资料9P27 选择1CC系列侧底座，侧底座长定为1100mm；宽取810mm；高取6

17、30m。255选择中间底座 中间底座其顶面安装夹具或输送部件，侧面与侧底座或立柱底座相连接，并通过端面键或定位销定位。根据机床配置形式不同，中间底座有多种形式，如：双面卧式组合机床的中间底座，两侧面都安装侧底座；三面卧式组合机床的中间底座为三面安装侧底座；立式回状工作台式组合机床，除了安装立柱外，还需安装回转工作台。总之，中间底座的结构，尺寸需根据工件的大小、形状以及组合机床的配置形式等来确定。因此，中间底座一般按专用部件进行设计，但为了不致使组合机床的外廓尺寸过分繁多，中间底座的主要尺寸应符合国家标准规定。根据多工位移动工作台尺寸：宽W=800mm,长L=2800mm，根据文献资料9P26-

18、27中间底座尺寸选为：宽：900mm， 长：2800mm, 高：65mm 256机床分组为了便于设计和组织生产，组合机床各部件和装置按不同的功能划分编组。组号划分如下：第1019组支承部件。一般由通用的侧底座、立柱及其底座和专用中间底座等组成。第2029组夹具及输送设备。夹具是组合机床主要的专用部件，常编为20组，包含工件定位夹紧及固定导向部分。第3039组电气设备。电气设计常编为30组，包括原理图、接线图和安装图等设计。专用操纵台、控制柜等则另编组号。第4049组传动装置。包括机床中所有动力部件如动力滑台、动力箱等通用部件，编号为40组，其余需修改部分内容或专用的传动设备则单独编组。第505

19、9组液压和气动装置。第6069组刀具、工具、量具和辅助工具等。第7079组主轴箱及其附属部件。第8099组冷却、排屑及润滑装置。第9099组电气、液压、气动等各种控制挡铁。26绘制“三图”绘制组合机床“三图”，就是针对具体零件，在选定的工艺个结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡等。261 被加工零件工序图图2-4工序图说明：a在此道工序前，上一道工序为粗铣该图中的两端表面。b在此工序中，把图中下表面做为定位基准面，上表面有四个对称的加紧点，下表面用两个支承板支承，并在下表面上的两个孔中装两个定位销，

20、即采用一面两销定位。为防止过定位，两个销采用一个圆柱销和一个削边销的组合。 c本工序把顶底面尺寸加工至4270.3mm，表面粗糙度被加工到6.3262加工示意图图2-5加工示意图说明： a切削功率：P=7.8kw b. 切削速度：V=80mm/min c. 铣削深度：a=4mm d. 每分钟进给量： V=240mm/min e. 转速： n=64r/min263机床联系尺寸总图图2-6 机床联系尺寸图说明：a铣削动力由左右两个电动机提供。b被加工零件的快进和工进由移动工作台提供。 -尺寸d1的下偏差 -0.014mm -尺寸d2的下偏差 -0.014mm把数据代入式中得到=0.02mm；=1.

21、146372夹紧误差的分析与估算 所谓夹紧误差是指在夹具中加工一批工件时，由于夹紧力的作用，使得工件和夹具元件发生变形，从而导致工件的工序基准在加工尺寸方向上产生的最大位置变动量。对一批工件而言，如果这个位置变动量是常树，一般可通过调整对刀和夹具在机床上的安装位置来消除它对加工精度的影响。 根据文献资料1P154 夹具的夹紧元件为压板，并以支承板支承，故用以下公式： = （3-6） -夹紧误差 -工件定位表面粗糙度 25 -工件材料硬度 180HBS -作用在定位元件上的法向力 5280N -定位元件与工件的接触面积 52.8cm 表3-6 接触变形计算系数数据代入公式为，=1.74373对刀

22、和导向误差 夹具上的对刀或导向装置对定位元件的位置不准确，将导致加工表面的位发生变化，由此而造成的加工尺寸误差即为对刀或导向误差。 当使用铣床夹具加工工件时，采用标准塞尺和对刀块进行对刀，其对刀误差为：=T+T 查文献资料1P155式中 T-塞尺的制造公差；T-对刀块工作面对定位元件的尺寸公差374夹具的位置误差 夹具在机床上安装时，其定位元件对机床装卡面的相互位置误差将导致工件定位基准发生移动，从而使工序尺寸发生变化，这种误差称为夹具的安装误差。 产生夹具的安装误差的因素有：a. 夹具定位元件对夹具体安装基面的相互位置误差。 b. 夹具安装基面本身的制造误差及其与机床装卡面间的间隙所产生的连

23、接误差。 查文献资料1P159 根据本机床夹具安装形式，主要取决于夹具体和安装夹具的移动工作台之间的平行度。此处平行度误差为0.02mm。375加工方法误差 加工方法误差是指在切削加工过程中，因机床、刀具质量、工件材质以及由于切削力、切削热的作用而引起的工艺系统弹性变形、热变形等因素使加工表面位置发生变化，从而造成的加工尺寸误差。 查文献资料1P159表3-7 平面的加工方法误差 本机床加工方法为端面粗铣，B=320mm，L=580mm，即L3B故=70376保证加工精度的条件 利用夹具加工时，机床夹具工件刀具机床形成一个封闭的加工系统。它们依次相联系，最后形成刀具和工件间的正确位置关系，保证

24、工序尺寸A的要求。在这个封闭系统中，影响都表现为对加工尺寸A产生影响。显然，为了确保加工要求A，上述各项误差的总和应不超过工序尺寸A的公差T 本工序的尺寸为4270.3mm，故T=0.3mm。 而=0.041mmT 所以该机床和夹具的设计是可以满足加工要求的。4总 结为期三个多月的毕业设计业已经结束。回顾整个毕业设计过程，虽然充满了困难与曲折，但我感到受益匪浅。本次毕业设计课题是柴油机气缸体顶底面粗铣组合机床总体及夹具设计。本设计是学完所有大学期间本专业应修的课程以后所进行的，是对我三年半来所学知识的一次大检验，使我能够在毕业前将理论与实践更加融会贯通，加深了我对理论知识的理解，强化了实际生产

25、中的感性认识，熟悉了机械设计的过程。通过这次毕业设计，我基本上掌握了轴承座两端平面粗铣组合机床总体及夹具设计的方法和步骤，以及设计时应注意的问题等，另外还更加熟悉运用查阅各种相关手册，选择使用工艺装备等。总的来说，这次设计，使我在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的锻练，提高了我独立思考问题、解决问题以及创新设计的能力，缩短了我与工厂工程技术人员的差距，为我以后从事实际工程技术工作奠定了一个坚实的基础。参 考 文 献1 张龙勋. 机械制造工艺学课程设计指导书 M.北京：机械工业出版社，1999.2 王章忠. 机械工程材料 M. 北京: 机械工业出版社，2001.3 李益

26、民. 机械制造工艺设计简明手册 M北京：机械工业出版社，l998.4 吉卫喜机械制造技术 M.北京：机械工业出版社，2001.5 金振华组合机床及其调整与使用 M3. 北京：机械工业出版杜，19846 金属机械加工工艺人员手册 M. 上海：科学技术出版杜，19797 林文焕.机床夹具设计 M. 北京：国防工业出版社，1987.8 黄鹤汀.机械制造装备 M. 北京：机械工业出版社，200l.9 高化.机床夹具设计 M. 西安：交通大学出版社， 1992.10 浦林祥金属切削机床夹具设计手册 M. 北京：机械工业出版社，1995.11 大连组合机床研究所组合机床设计 M北京：机械工业出版社，l97

27、312 E GHcffman. JIGS AND FIXTURE DESIGN M. London, 1990.致 谢此次毕业设计是在刘道标老师的认真指导下进行的。X老师经常为我解答一系列的疑难问题，以及指导我的思想，引导我的设计思路，纠正我的错误。在历经三个多月的设计过程中，一直热心的辅导。在整个毕业设计的过程中，我遇到了许多的困难，也走了一些弯路，整个设计的过程是个苦乐参半的学习过程。在困难中我学到了许多知识，这一切都离不开X老师的热心指导，另外XXX老师在此过程中也给了我巨大的帮助，帮我解决了很多的问题。在此，我忠心地向他们表示诚挚的感谢和敬意！其次我还要感谢和我同组设计的同学，从他们那

28、里我也学到了不少的知识，在我们相互合作，相互帮助下，我们很好的解决了在设计中遇到的困难。他们的鼓励使我坚定了一定能做好的信念，让我体会到团体的力量和合作的精神。由于我是第一次进行这种大课题的设计，水平不足，缺乏经验，难免会留下一些遗憾，在此恳请各位专家、老师及同学不吝赐教本次设计任务业已顺利完成，但由于本人水平有限，缺乏经验，难免会留下一些遗憾，在此恳请各位专家、老师及同学不吝赐教。附 录 序号 图名 图号 图副 1 加工工序图 YG02-0001 A3 2 加工示意图 YG02-0002 A2 3 机床尺寸联系总图 YG02-0003 A0 4 夹具总装图 YG02-2001 A0 5 夹具体 YG02-2011 A0 6 支座 YG02-2012 A2 7 顶杆（长） YG02-2041 A4 8 压板 YG02-2043 A4 9 手柄 YG02-2044 A4 10 导向板（短） YG02-2045 A3 11 导向板（长） YG02-2046 A3 12 法兰盘 YG02-2047 A4 19