492Q—11X铣双面组合机床及铣两面夹具设计
492Q11X铣双面组合机床及铣两面夹具设计,11,十一,双面,组合,机床,两面,夹具,设计
毕 业 设 计(论 文)492Q11X铣双面组合机床及夹具设计教 学 系: 机械制造及其自动化 指导教师: 专业班级: 学生姓名: 二零一五年五月29目 录1 绪论11.1 组合机床的简介11.2 本课题国内外研究概况22 组合机床总体设计-三图一卡42.1被加工零件工序图42.1.1 被加工零件工序图的作用和内容42.1.2 绘制被加工零件工序图的规定及注意事项42.1.3工序图CAD52.2加工示意图52.2.1 加工示意图的内容和作用52.2.2 绘制加工示意图的注意事项62.2.3 选择刀具,导向及有关计算62.2.4 加工示意图CAD82.3机床联系尺寸图92.3.1 机床联系总图的内容和作用92.3.2 绘制机床联系总图注意事项92.3.3 机床的分组92.3.4 机床联系尺寸总图102.3.5 机床生产率计算卡113 铣削头部件设计123.1 机床主要技术参数的确定123.1.1 确定工件余量123.1.2 选择切削用量123.1.3 运动参数123.1.4 动力参数主运动驱动电动机功率的确定143.2 进给驱动电动机功率的确定153.3 主轴组件的计算153.3.1 主轴直径的选择153.3.2 主轴前后支承轴承的选择163.3.3 主轴内孔直径174 液压夹具设计194.1 研究原始质料194.2 定位基准的选择194.3 切削力及夹紧力的计算194.4定位误差的分析234.5 确定夹具体结构和总体结构234.6 夹具设计及操作的简要说明24总 结26参考文献27致 谢28 设计总说明:在生产过程中,通过一定的手段使生产对象(原材料,毛坯,零件或总成等)的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程。492Q11X铣机壳体侧面铣削加工工艺装备的设计应该包括确定减速器整体工艺方案的确定,绘制相应的工序图,加工示意图,机床联系尺寸图。被加工零件工序图是根据制定的工艺方案,表示所设计的组合机床上完成的工艺内容,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,夹压部位以及被加工零件的材料,硬度和在本机床加工前加工余量,毛坯的图样,工序图是组合机床设计的具体依据,也是制造,使用,调整和检验机床精度的重要文件。加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具有内容的机床工艺方案图。它是设计刀具,辅具,夹具,多轴箱和液压,电器系统以及选择动力部件,绘制机床总联系尺寸图的主要依据;是对机床总体布局和性能的原始要求;也是调整机床和刀具所必须的重要技术文件。机床联系尺寸图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据,并按初步选定的主要通用部件以及确定的专业部件的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置型式,主要构成及各部件安装位置,相互联系,运动关系和操作方位的总体布局图。用来检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适;它为多轴箱,夹具等专用部件设计提供重要依据;它可以看成是机床总体外观简图。由轮廓尺寸,占地面积,操作方法等可以检验是否适应用户现场使用环境。夹具图是对组合机床加工布局的完整描述,夹具图反映了工件加工采用定位的方式,夹具方式等一些重要的参数。工艺方案,工序图,加工示意图,机床联系尺寸图,夹具图,工序卡基本构成了完整的加工工艺装备设计。关键词:工序,工艺分析,定位方案,夹具设计Abstract: In the production process, through certain means of production object ( raw materials, the blank, part becomealways ) state of quality and quantity directly change process is called process. General reducer casing body side milling technology and equipment design should include identification of reducer overall technology scheme, draw the milling speed reducer side corresponding to the process map, diagram processing, machine tool contact size diagram Is processed the components working procedure chart is formulated according to the process, said the combinatorial machine to complete the process content, processing parts of the size, precision, surface roughness and technical requirements for processing, positioning, clamping part and the part to be machined materials, hardness and in the present before machining allowance, rough pattern, working procedure chart is a combination of machine tool design specific basis, but also manufacturing, use, adjustment and testing accuracy of machine tools and important document. The processing diagram is in process planning and machine overall plan initially identified on the basis of drawing. Machine tool contact size diagram is processed the components working procedure chart and diagram processing as the basis, and according to the preliminary selected major general components and determining the overall structure of the major components and rendering. Is used to indicate the machine configuration type, main components and each component mounting position, mutual connection, movement relation and the operation range of the overall layout. Used to test each component relative position and size of contact can meet the processing requirements and general component selection is appropriate; it is a multiple spindle, fixtures and other special components designed to provide important basis; it can be regarded as the general appearance of machine tool. By the contour size, covers an area of, operation method can test whether adapt to the user application environment on the spot. On the combination of machining fixture graph is a complete description of the layout, fixture graph reflects the workpiece processing using the positioning mode, clamps and some important parameters. Process scheme, process map, diagram processing, machine tool fixture contact size diagram, diagram, working procedure card basic form a complete process equipment design.Key words: process, process analysis, a positioning scheme, fixture design1 绪论1.1 组合机床的简介组合机床是以通用部件为基础,根据特定的形状和工件的加工工艺及夹具设计独特,组成的半自动或自动机床。组合机床一般采用多轴,多刀,多进程,多或多级处理,生产效率几倍比普通机床高几倍。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,组合机床兼有低成本和高效率的优点,已广泛应用于大批量,大批量生产,并可用于组成自动生产线。组合机床一般用于加工箱体零件或特殊形状的。工件的加工,一般不旋转,相对进给运动的刀具的旋转运动和刀具和工件,来实现钻孔,扩孔,钻孔,扩孔,钻孔,铣削平面,内、外螺纹切削加工圆等。夹紧工件的加工头旋转组合机床,由刀具作进给运动,也可达到一定的旋转部件(如飞轮,汽车后桥等)的循环和过程。在第二十世纪70年代,随着可转位刀具,刀具的发展密度,孔尺寸自动检测和自动刀具补偿技术,提高组合机床的加工精度。高达0.08毫米和1000毫米的铣削平面,表面粗糙度可达2.8 0.63微米低;镗孔精度可以达到IT7 6,孔距精度可达o.03 o.02微型计。专用机床是随着汽车产业的兴起发展。在专用机床的某些部分重复使用,并逐渐发展成一个通用部件,导致在一个组合机床。组合机床是最早的1911在美国,为汽车零部件加工。在每台机器的开始,本厂有他们的标准通用部件。为了提高互换性通用不同配件厂,方便了用户的使用和维修,1983美国福特汽车公司和通用汽车公司和美国机械厂协商,确定组合机床通用部件标准化的原则,严格的规定尺寸的组件之间的接触,但部分结构未指定。组合机床的设计,基本上有两种方式:一,目前是根据处理对象的特点专门设计的,这是最常见的做法。其次,在组合机床广泛用于机械行业在我国,大多数的工人和技术人员总结生产和使用组合机床的经验,发现不在其组件共同组合机,可设计成通用的部件,和一些行业是一个组合机床的加工范围完成极为相似,它是可能的设计的,通用机床,机床被称为“专业的组合机床”。本机不根据具体的处理对象都需要特殊的设计和生产,可设计为多功能,组织大批量生产,然后根据加工零件的具体需要,夹具和简单的切割工具,可以由一个特定的对象的高效加工设备。通用部件按功能可分为动力元件,支撑部分,传输部分,控制部分和附件五。动力装置是用于组合机床主运动和进给运动的部件。主电源箱,切削头和动力滑台。支撑组件用于安装动力滑台进给机构,一头或夹具切割,侧基,中间底座,支架,可调支架,立柱和立柱底座等。传动部分可用于运输或主轴箱的加工站组成,主要分度回转台,环形分度回转台,鼓和往复工作台等。控制单元用以控制机床的自动循环组成,液压站,电气柜和控制表。附件有润滑装置,冷却装置和排屑装置等。为了使组合机床能被用在小批量生产中,常常需要应用成组技术,集中在一台组合机床类似零件的结构和工艺,以提高机床的利用率。本机有两种常见的,但主轴箱组合机床和机床刀架。组合机床未来的发展将更加调速电动机和滚珠丝杠驱动,简化了结构,缩短生产周期时间;采用数字控制系统和主轴箱,夹具自动更换系统,以提高工艺可调性;柔性制造系统和成。1.2 本课题国内外研究概况在过去的20年中,组合机床自动线的技术已经取得了很大的进步,在精密加工,自动线的生产效率,巨大的进步速度,灵活和综合自动化,是组合机床自动线技术的发展达到了很高的水平。自动控制技术的发展,线切割机,及其他相关技术,尤其是数控技术的发展对自动线的结构变化和灵活性起着决定性的作用。随着市场需求的变化,灵活的将越来越成为在设备选择的重要因素。因此,组合机床自动线将面临激烈的竞争,包括高速加工中心的柔性制造系统。组合机床是一种专用的高自动化的技术和设备,目前,它仍然是一个大量的关键设备和机械产品实现高效,高质量和经济生产,因此被广泛用于汽车,拖拉机,柴油发动机和压缩机等许多工业生产领域。其中,特别是汽车工业,是组合机床的最大用户。如德国的大众汽车厂在该发动机厂在机械行业中,大量生产,大量使用的设备是组合机床。因此,组合机床与自动化水平的技术性能,工业部门的生产效率的结构,产品的质量和企业生产组织的决定在很大程度上,决定了其产品的竞争力在很大程度上。现代组合机床和自动线作为机电一体化产品,它是综合反映驱动,控制,测量,监测,工具和机械组件技术。在过去的20年中,这些技术已经取得了长足的进步,在组合机床的汽车和内燃机行业的主要用户同样也有很大的变化,产品生命周期缩短,增加品种和质量改进。这些因素的发展,促进和刺激组合机床。组合机床是高效专用机床由大量的通用部件和少量的专用部件组成和工艺。通用机床和专用机床的发展。由于机械加工的组合是高度集中的,也可完成一个或几个一机不同的过程,所以为了适应生产产量,要求精度高,克服了通用机结构复杂,劳动强度大,生产效率低,难以保证精度的缺点,专用设备通用性差,不适应现代科技的迅速发展,往往更新的要求。因此,组合机床和自动线已被广泛应用于汽车,柴油机,电机,仪表、军工产品的生产,并显示出巨大的优越性。492Q11X铣加工工艺装备设计是我们贯彻四年所学的知识,将理论与实践相结合,对专业知识的综合运用训练,为我们即将走向自己的工作岗位打下坚实的基础。机械加工工艺师规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法,是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品经济效益,生产规模的大小,工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现,因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品质量的重要保证。在编制工艺方案是须保证其合理性,科学性和完善性。加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具有内容的机床工艺方案图。它是设计刀具,辅具,夹具,多轴箱和液压,电器系统以及选择动力部件,绘制机床总联系尺寸图的主要依据;是对机床总体布局和性能的原始要求;也是调整机床和刀具所必须的重要技术文件。机床联系尺寸图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据,并按初步选定的主要通用部件以及确定的专业部件的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置型式,主要构成及各部件安装位置,相互联系,运动关系和操作方位的总体布局图。用来检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适;它为多轴箱,夹具等专用部件设计提供重要依据;它可以看成是机床总体外观简图机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率,改善工人的劳动强度,降低生产的成本而在机床上用以装夹工件的一种装置,其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置,即使工件保证正确的加工位置不变的装置。本次减速器机壳体侧面铣削加工工艺装备设计,通过对图纸的分析,首先应该先制定出合理的整体加工工艺方案,再结合工艺方案绘制出侧面铣削这道工序的工序图,加工示意图,夹具图,最后绘制出机床联系尺寸图,并做相应的设计计算。2 组合机床总体设计-三图一卡 绘制组合机床“三图一卡”,就是针对具体零件,在选用的工艺和结构方案的基础上,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,机床联系尺寸图和编制生产率计算卡。2.1被加工零件工序图2.1.1 被加工零件工序图的作用和内容 (1)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,夹压部位以及被加工零件的材料,硬度和在本机床加工前加工余量,毛坯或半成品情况的图样。它是组合机床设计的具体依据,也是制造,使用,调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件图基础上,突出本机床或自动线的加工内容,并作必要的说明绘制的。其包括的主要内容: 1)被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。当需要设置中间导向时,则应把设置中间导向临近的工件内部肋,壁布置及有关结构形状和尺寸表示清楚,以便检查工件,夹具,刀具之间是否相互干涉。 2)本工序所选用的定位基准,夹压部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支承,定位,夹紧和导向等机构设计。 3)本工序加工表面的尺寸,精度,表面粗糙度,形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。 4)注明被加工零件的名称,编号,材料,硬度以及加工部位的余量。2.1.2 绘制被加工零件工序图的规定及注意事项(1) 绘制加工零件工序图的规定 为使被加工零件工序图表达清晰明了,突出本工序内容,绘制时规定,应按一定比例,绘制足够的视图以及剖面;本工序加工部位用粗实线表示,要求保证的加工部位尺寸及位置尺寸数值下方画粗实线。(2) 绘制被加工零件工序图注意事项 1)本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。当本工序定位基准与设计基准不符时,必须对加工部位的位置精度进行分析和换算,并把不对称公差换算为对称公差 2)对工件毛培应有要求,对孔的加工余量要认真分析。在镗阶梯孔时,其大孔单边余量应小于相邻两孔的半径之差,以便镗刀能够通过。 3)当本工序有特殊要求时必须注明。如精镗孔时,当不允许有退刀痕迹或只允许有某种形状的刀痕时必须注明。又如薄壁或孔底部壁薄,加工螺孔时螺孔底孔深度不够及能否钻通等。2.1.3工序图CAD专机采用组合机床形式,便于更换专机用途。考虑液压进给驱动和液压夹具。一、性能指标:1、 平面加工尺寸精度: 30、30.70.1、1520。2、 平面加工平面度: 0.05。3、 平面加工粗糙度:Ra3.2 、Ra6.3。4、 夹具设计考虑液压自动夹紧和松开。选择组合机床通用部件时考虑适用其它相关的产品加工。2.2加工示意图2.2.1 加工示意图的内容和作用 加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。它是设计刀具,辅具,夹具,多轴箱和液压,电器系统以及选择动力部件,绘制机床总联系尺寸图的主要依据;是对机床总体布局和性能的原始要求;也是调整机床和刀具所必须的重要技术文件。 加工示意图应表达和标注的内容有:机床的加工方法,切削用量,工作循环和工作行程;工件,刀具及导向,托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸;主轴结构类型,尺寸及外伸长度;刀具类型,数量和结构尺寸;接杆(包括镗杆),浮动卡头,导向装置,攻螺纹靠模装置等结构尺寸;刀具,导向套间的配合,刀具,接杆,主轴之间的连接方式及配合尺寸等。2.2.2 绘制加工示意图的注意事项 加工示意图应绘制成展开图。按比例用细实线画出工件外形,加工部位,加工表面画粗实线。必须使工件和加工方位与机床布局相吻合,为简化设计,同一多轴箱上结构尺寸完全相同的主轴只画一根,但必须在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。一般主轴的分布不受真实距离的限制。当主轴彼此间很近或需设置结构尺寸较大的导向装置时,必须以实际中心距严格按比例画,以便检查相邻主轴,刀具,辅具,导向等是否相互干涉。主轴应从多轴箱端面画起;刀具画加工终了位置,攻螺纹则应画加工开始位置。对采用浮动卡头的镗孔刀杆,为避免刀杆退出导向时下垂,常选用托架支撑退出的刀杆。这时必须画出托架并标注联系尺寸。常用标准通用结构只画外轮廓,但须加注规格代号;对一些专用结构,如专用的刀具,导向,刀杆托架,专用接杆或浮动卡头等,须用剖视图表示其结构,并标注尺寸,配合及精度。2.2.3 选择刀具,导向及有关计算1) 刀具的选择 选择刀具应考虑工件材质,加工精度,表面粗糙度,排屑及生产率等要求。只要条件允许,应尽量选用标准刀具,为提高工序集中程度或满足精度要求,可以采用复合刀具。孔加工刀具的直径与加工部位尺寸,精度相适应,其长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端离导向套外端面30-50mm,以利于排屑和刀具磨损后有一定的向前调整量。2) 导向结构的选择 组合机床加工孔时,除采用刚性主轴加工方案外,零件上孔的位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证的。因此,正确选择导向结构和确定导向类型,参数,精度,是设计组合机床的重要内容,也是绘制加工示意图时必须考虑的问题。3) 确定主轴类型,尺寸,外伸长度 主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的联结结构进行确定。主轴轴颈及轴端尺寸主要取决于进给抗力和主轴-刀具系统结构。如与刀杆有浮动联接,主轴则有短悬伸镗孔主轴和长悬伸镗孔主轴。主轴轴颈尺寸规格应按照选定的切削用量计算切削转矩4) 选择接杆,浮动卡头 除刚性主轴外,组合机床主轴与刀具间常用接杆连接和浮动卡头连接,在钻扩铰,锪孔及倒角等加工小孔时,通常都采用接杆。因多轴箱各主轴的外伸长度和刀具长度都为定值,为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置,须采用轴向可调整的接杆来协调各轴的轴向长度,以满足同时加工完各孔的要求。为使工件端面至多轴箱端面为最小距离,首先应按加工部位在外壁,加工孔深最浅,孔径又最大的主轴选定接杆,由此选用其他接杆。接杆已标准化,通用标准接杆号可根据刀具尾部结构和主轴头部内孔直径选取 为提高加工精度,减少主轴位置误差和主轴振摆对加工精度的影响,在采用长导向或双导向进行镗,扩,铰孔时,一般孔的位置精度靠夹具保证。为避免主轴与夹具导套不同轴而引起的刀杆别劲现象而影响加工精度,均可采用浮动卡头连接 加工螺纹时,常采用攻螺纹靠模装置和攻螺纹卡头及相配套的攻螺纹接杆,丝锥用相应的弹簧夹头装在攻螺纹接杆上。5) 标注联系尺寸 首先从同一多轴箱上所有刀具中找出影响联系尺寸的关键刀具,使其接杆最短,以获得加工终了时多轴箱前端面到工件端面之间所需最小距离,并据此确定全部刀具,接杆,导向托架及工件之间的联系尺寸。多轴箱端面到工件端面之间的距离是加工示意图上最重要的联系尺寸,为使所设计的机床结构紧凑,应尽量缩小这一距离。这一距离取决于两方面:一是多轴箱上刀具,接杆,主轴等结构和相互联系所需的最小轴向尺寸;二是机床总布局所需求的联系尺寸。两方面是相互制约的6) 标注切削用量 各主轴切削用量应标注在相应主轴右端。其内容包括:主轴转速NI,相应刀具的切削速度VI,每转进给量fi和每分钟进给量fm.同一多轴箱上各主轴的每分钟进给量是相等的,等于动力滑台的工进速度Vf7) 动力部件工作循环及行程确定 动力部件的工作循环是指加工时,动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置,又返回到原位的动作过程。一般包括快速引进,工作进给和快退等动作。有时还有中间停止,多次往复进给,跳跃进给,死档铁停留等特殊要求、1 工作进给长度L的确定,组合机床上有第一工作进给和第二工作进给之分。前者用于钻,扩,铰和镗孔等工序;后者常用于钻或扩孔之后需要进行锪平面,倒大角等工序。工作进给长度等于加工部位长度与刀具切入,刀具切出长度之和。2 快速引进长度的确定 快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给位置,其长度按具体情况确定。在加工双层或多层的同轴孔系时,可采用跳跃进给循环进行加工,既在加工完一层壁厚,动力部件再次快速引进到位,再加工第二层壁孔,以缩短循环时间。3 快速退回长度的确定 快速退回的长度等于快速引进和工件进给长度之和。一般在固定式夹具钻孔或扩孔的机床上,动力部件快速退回的行程,只要把所有刀具都退回至导套内,不影响工作的装卸就行。但对于夹具需要回转或移动的机床,动力部件快速退回行程必须把刀具,托架,活动钻模板及定位销都推离到夹具运动可能碰到的范围之外。4 动力部件总行程的确定 动力部件的总行程除了满足工作循环向前和向后所需的行程外,还要考虑因刀具磨损或补偿制造,安装误差,动力部件能够向前调节的距离和刀具装卸以及刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中取出时,动力部件需后退的距离。动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。8 其他应注意的问题1) 加工示意图与机床实际加工状态一致。表示出工件安装状态机主轴加工的方法2) 图中尺寸应标注完整,尤其是从多轴箱端面至刀尖的轴向尺寸链应全,以便于检查行程和调整机床。图中应表示出机床动力部件的工作循环图及各行程长度。注意攻螺纹循环丝锥提前退出工件后,动力部件才能开始退回。3) 加工示意图应有必要的说明2.2.4 加工示意图CAD2.3机床联系尺寸图2.3.1 机床联系总图的内容和作用机床联系尺寸图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据,并初步选定的主要通用部件以及确定的专业部件的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置形式,主要结构及各部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置型式,主要构成,各部件安装位置,相互联系,运动关系和操作方位的总体布局图。用以检验各部件相互位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件是否合理;它为多轴箱,夹具等专业部件设计提供依据;它可以看成是机床联系总体外观简图。由其轮廓尺寸,占地面积,操作方式等可以检验是否适合影虎现场使用环境。机床联系尺寸图的内容1) 表明机床的配置型式和总布局。以适当数量的视图(一般至少两个视图,主视图应选择机床实际加工状态),用同一比例画出各部件的外廓形状和相关位置。表明机床基本形式及操作者的位置等。2) 完整全地反映各部件间的主要装配关系和联系尺寸,专业部件的主要轮廓尺寸,运动部件的运动极限位置及各滑台工作循环总的工作行程和前后行程后量尺寸。3) 标注主要通用部件的规格代号和电动机的型号,功率及转速,并标出机床分组编号及组件名称,全部组件应包括机床全部通用及专用零部件,不得遗漏。4) 标明机床验收标准及安装规格。2.3.2 绘制机床联系总图注意事项机床联系尺寸总图应按机床加工终了状态绘制。图中应画出机床各部件在长,宽,高方向的相对位置联系尺寸及动力部件退至起始位置尺寸;画出动力部件的总行程和工作循环;应注明通用部件的型号,规格和电动机型号,功率及转速;对机床各组成部分标注分组编号。2.3.3 机床的分组1) 第10-19组-支承部件。一般用通用的侧底座,立柱及其底座和专业中间底座等组成。2) 第20-29组-夹具及输送设备。夹具是组合机床主要的专业部件,常编为20组,包含工件定位夹紧及固定导向部分。对一些独立性较强的活动钻模板,攻螺纹模板,自动夹压机构,自动上下料装置常单独 编组。移动工作台,回转台等输送设备,如果属通用部件,则可纳入夹具组,明细表中列出通用部件型号型号即可,如果专业则单独成组编号。3) 第30-39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。4) 第40-49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40组,其余须修改部分内容或专用的传动设备则单独编组。5) 第50-59组-液压和气动装置。6) 第60-69组 刀具,工具,量具和辅助工具等。7) 第70-79组-多轴箱及其附属部件8) 第80-89组-冷却,排屑及润滑装置9) 第90-99组-电气,液压,气动等各种控制挡铁。2.3.4 机床联系尺寸总图2.3.5 机床生产率计算卡被加工零件图号毛坯种类铸件名称492Q11X铣毛坯重量材料HT200硬度HBS160220工序名称工序号工时/min序号工步名称工作行程/mm切速/(mmin-1)进给量/(mmr-1)进给量/(mmmin-1)工进时间辅助时间1装卸工件1.52动力部件3滑台快进476.30.00754多轴向工进730.0650020.411.225滑台快退1206.30.019678备注装卸工件时间取决于操作者熟练程度,本机计算时取1.5min累计1.221.53单件总工时2.75机床生产率17.02件/h理论生产率20.966件/h负荷率81.4%3 铣削头部件设计3.1 机床主要技术参数的确定机床主要技术参数包括主参数和基本参数,基本参数又包括尺寸参数,运动参数,动力参数。3.1.1 确定工件余量492Q11X铣,零件材料为HT200,硬度190210HB,生产类型为大批量,铸造毛坯。查机械制造工艺设计简明手册表2.22.5,取加工余量为2.5mm(此为双边加工)。3.1.2 选择切削用量由于被加工零件的铣削宽度为175mm,需进行二次走刀,故一次走刀为90mm(宽度),二次走刀为175-90=85mm,即:a=90mm。根据组合机床设计简明手册第132133页,选择铣削切削用量。铣削用量的选择与要求的加工表面粗糙度值及其生产率有关系。当铣削表面粗糙度数值要求较低时,铣削速度应选高一些,每齿走刀量应小些。若生产率要求不高,可以取很小的每齿走刀量,一次铣削45mm的余量达到R=1.6m的表面粗糙度。这时每齿的进给量一般为0.020.03mm。根据本次设计所加工的零件要求,其表面粗糙度数值较高,加工材料为铸铁,查表6-16得:a=0.20.4mm/z,V=5080m/min,取a=0.2mm/z。3.1.3 运动参数 机床的运动参数包括主运动转速和转速范围、进给量范围、进给量数列以及空行程速度等。此次设计主要确定主运动的运动参数。3.1.3.1 主轴最高,最低转速按照典型工序的切削速度和刀具(或工件)直径、计算主轴最高转速n、最低转速n。计算公式如下:n= , n=式中:n、n主轴最高、最低转速(r/min)V、V最高、最低切削速度(m/min)d、d最大、最小计算直径(mm)根据机械制造工艺金属切削机床设计指导第6970页,可查出以下数据: 查表2.2-3 取最大,最小切削速度:V=200300m/min, 取V=250m/minV=1520m/min, 取V=20m/min铣床的d、d可取使用的刀具最大、最小直径,即:d=110mm, d=75mm则主轴最高转速为n= =1061.6r/min 取标准数列值:n=1000r/min 最低转速为:n= =57.9r/min取标准数列值:n=56r/min3.1.3.2 主轴转速的合理排列最高、最低转速确定后,还需确定中间转速,选择公比,转速级数Z,则转速数列为:n= n=56r/min, n= n, n= n, n= n查标准数列,取公比=1.78 (12)转速范围: R=17.8转速级数: Z=+1=5.99 取Z=6由于本次设计的要求,主轴转速级数只需设计四级就能满足要求,故取Z=4。即:n=56, n=100, n=180, n=315 (r/min)3.1.4 动力参数主运动驱动电动机功率的确定3.1.4.1 切削力的计算由前面已知,本次设计的组合机床的最高转速为n=315r/min,则此时的切削速度为: V=108.8m/min200m/min由此可见,切削速度满足要求。计算铣削工件时的切削力F=9.1854.5aaaZd式中:a铣削宽度,a=90mma铣削深度,由于是一次铣削就能达到设计尺寸,则铣削深度为工件加工余量,即a=2.5mm。a每齿进给量,a=0.2mm/rZ转数级数,取Z=4则铣削力的大小为: F=9.1854.5900.22.54110=1213.1N3.1.4.2 切削功率的计算根据机械制造工艺金属机床设计指导第72页,可得切削功率公式为:P=2.2KW3.1.4.3 估算电动机功率根据机械制造工艺金属机床设计指导第72页,有P=3.14KW 式中:主传动系统的机械效率,回转运动的机床=0.70.85。3.1.4.4 选择主电机查机械设计课程设计手册第155页表12-1,选Y112-4电机,主要参数有:额定功率P=4KW,满载转速 n=1440r/min,同步转速n=1500r/min,级数P=4,质量m=43kg。3.2 进给驱动电动机功率的确定查金属切削机床设计第41页,可知:进给驱动电动机功率取决于进给的有效功率和传动件的机械效率,即:N=式中:N进给驱动电动机功率(KW) Q 进给抗力(N) V进给速度(m/min)进给传动系统的总机械效率(一般取0.150.2)粗略计算时,可根据进给传动与主传动所需功率之比值来估算进给驱动电机功率。对于铣床: N=0.2N=0.24=0.8KW查机械设计课程设计手册第155页表12-1,选Y90S-4电机,主要参数有:额定功率P=1.1KW,满载转速n=1440r/min,同步转速n=1500r/min,级数P=4,质量m=22kg。3.3 主轴组件的计算主轴组件的结构参数主要包括:主轴的平均直径D(初选时常用主轴前轴颈的直径D来表示);主轴内孔直径d;主轴前端部的悬伸量a;以及主轴支承跨距L等。一般步骤是:首先根据机床主电机功率或机床的主参数来选取D,在满足主轴本身刚度的前提下,按照工艺要求来确定d,根据主轴前端部结构形状和前支承的结构型式来确定a,最后根据D、a和主轴前支承的支承刚度来确定L。主轴轴承的配置型式,对主要结构参数的确定很有关系,故在设计过程中常需交叉进行,最终以主轴组件刚度等性能来衡量其设计的合理性。3.3.1 主轴直径的选择主轴直径对主轴组件刚度的影响很大,直径越大,主轴本身的变形和轴承变形引起的主轴前端位移越小,即主轴组件的刚度越高。但主轴前端轴颈直径D越大,与之相配的轴承等零件的尺寸越大,要达到相同的公差则制造越困难,重量也增加。同时,加大直径还受到轴承所允许的极限转速的限制,甚至为机床结构所不允许。通常,主轴前轴颈直径D可根据传递功率,并参考现有同类机床的主轴轴颈尺寸确定。查金属切削机床设计第157页表5-12中,几种常见的通用机床钢质主轴前轴颈的直径D,可供参考,如下表2-3所示:已知主电机功率P=4KW,机床类型是铣床,查上表中对应项,初取D=80。主轴后轴颈直径D和前轴颈直径D的关系,可根据下列经验公式来定:D=(0.70.85)D因此,有D=(0.70.85)D=(0.70.85)80=5668,取D=65。表2-3 主轴前轴颈直径D的选择机床机 床 功 率 (千瓦)1.472.52.63.63.75.55.67.37.4111114.7车床608070907010595130110145140165铣床5090609060957510090105100115外圆磨床5090557070807590751003.3.2 主轴前后支承轴承的选择3.3.2.1 主轴前支承轴承的选择根据前述关于轴承的选择原则,查金属切削机床设计简明手册第375页,选取主轴前支承的双列向心短圆柱滚子轴承型号为3182116。其中,d=80,D=125,B=34,D=91,D=117,D=117,r=1。具体结构参数如图2-4所示: 图2-4 双列向心短圆柱滚子轴承(GB285-87)结构参数及安装尺寸再查金属切削机床设计简明手册第365页,选取主轴前支承的推力球轴轴承型号为8215。其中,d=75,d=75.2,D=110,H=27, D=86, D=99,r=1。具体结构参数如图2-5所示:3.3.2.2 主轴后支承轴承的选择查金属切削机床设计简明手册第368页,选取主轴后支承的圆柱滚子轴承型号为2213。其中:d=65,D=120,B=23,D=77,D=110,r=1.5。具体结构参数如图2-6所示:3.3.3 主轴内孔直径该组合机床用于铣削加工,其主轴需有一通过铣刀拉杆的孔,该主轴内孔直径应取在一定范围内,才不致影响主轴刚度。一般,主轴内孔直径受到主轴后轴颈的直径所限制。 图2-5 推力球轴承(GB301-84)结构参数及安装尺寸 图2-6 圆柱滚子轴承(GB283-87)结构参数及安装尺寸由材料力学可知,刚度K正比于截面惯性矩I,它与直径之间有下列关系:=1-()=1-根据此式可得:当0.3时,空心与实心截面主轴的刚度很接近;当=0.5时,空心主轴的刚度为实心主轴刚度的90%,对刚度影响不大;0.7时,则主轴刚度急剧下降,故一般应使0.7,即d0.7D。由以上分析可得:d0.7 D=0.765=45.5考虑到此组合机床主轴为铣削主轴,铣刀拉杆的直径比较小,故可将取小些,即取=0.5,即:d0.5 D=0.565=32.5将其圆整,d最后取为30。4 液压夹具设计4.1 研究原始质料利用本夹具主要用来铣两面,为了保证技术要求,最关键是找到定位基准。同时,应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。4.2 定位基准的选择为了提高加工效率及方便加工,决定材料使用高速钢,用于对进行加工,准备采用液压夹紧。由零件图可知:在对进行加工前,13端面左端面右端面进行了粗铣加工,进行了精加工。13mm孔已经进行了钻铰孔加工,因此,定位、夹紧方案有:选择13孔端面和13孔孔作为定位基准,这种定位在结构上简单易操作。4.3 切削力及夹紧力的计算刀具:铣刀(硬质合金) 刀具有关几何参数: 由参考文献55表129 可得铣削切削力的计算公式: 有:根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况,找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠,再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值,即: 安全系数K可按下式计算: 式中:为各种因素的安全系数,查参考文献5121可知其公式参数: 由此可得: 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用手动螺旋夹紧机构。夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置,在此套夹具中,中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧,通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。1液动夹紧装置液动夹紧装置以压缩空气作为动力源推动夹紧机构夹紧工件。常用的气缸结构有活塞式和薄膜式两种。活塞式气缸按照气缸装夹方式分类有固定式、摆动式和回转式三种,按工作方式分类有单向作用和双向作用两种,应用最广泛的是双作用固定式气缸。2液压夹紧装置液压夹紧装置的结构和工作原理基本与液动夹紧装置相同,所不同的是它所用的工作介质是压力油。与气压夹紧装置相比,液压夹紧具有以下优点:传动力大,夹具结构相对比较小;油液不可压缩,夹紧可靠,工作平稳Z噪声小。它的不足之处是须设置专门的液压系统,应用范围受限制。根据切削力,夹紧力的影响因素,在夹紧不利状态过程,该夹紧力的计算应该根据机械平衡原理来设计。最后,为了确保可靠夹紧,数值乘以安全系数实际所需夹紧力。初步确定液压缸参数表5-1 按负载选择工作压力1负载/ KN50工作压力/MPa 0.811.522.5334455表5-2 各种机械常用的系统工作压力1机械类型机 床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MPa0.82352881010182032由于铣削力为5000N,往往要取大一些,在这取负载约为10000N,初选液压缸的设计压力P1=3MPa,为了满足工作这里的液压缸课选用单杆式的,并在快进时差动连接,则液压缸无杆腔与有杆腔的等效面积A1与A2应满足A1=2A2(即液压缸内径D和活塞杆直径d应满足:d=0.707D。为防止切削后工件突然前冲,液压缸需保持一定的背压,暂取背压为0.5MPa,并取液压缸机械效率。则液压缸上的平衡方程故液压缸无杆腔的有效面积:液压缸直径液压缸内径: 按GB/T2348-1980,取标准值D=80mm;因A1=2A,故活塞杆直径d=0.707D=56mm(标准直径)则液压缸有效面积为:2.缸体壁厚的校核查机械设计手册,取壁厚为10mm。则根据时; (4-2)可算出缸体壁厚为:1.25,满足最低速度的要求。2.活塞杆强度计算: 56mm (4-4)式中 许用应力;(Q235钢的抗拉强度为375-500MPa,取400MPa,为位安全系数取5,即活塞杆的强度适中)3活塞杆的结构设计 活塞杆的外端头部与负载的拖动电机机构相连接,为了避免活塞杆在工作生产中偏心负载力,适应液压缸的安装要求,提高其作用效率,应根据负载的具体情况,选择适当的活塞杆端部结构。4.活塞杆的密封与防尘活塞杆的密封形式有Y形密封圈、U形夹织物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等6。采用薄钢片组合防尘圈时,防尘圈与活塞杆的配合可按H9/f9选取。薄钢片厚度为0.5mm。为方便设计和维护,本方案选择O型密封圈。由上述计算易得: 由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用液压缸夹紧机构。夹具在装夹时,由在定位时造成圆周上存在定位误差;夹具体在零件的内孔端面上定位时,也存在定位误差,从而会造成由原来的面接触变成点接触,从而使零件在定位时发生。4.4定位误差的分析该夹具以一个平面和二个定位销定位,要求保证孔轴线间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求,必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。由5和6可得:1 定位误差: 当以任意边接触时 通过分析可得: 因此:当以任意边接触时 2 夹紧误差 : 其中接触变形位移值: 磨损造成的加工误差:通常不超过 夹具相对刀具位置误差:取误差总和:从以上的分析可见,所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.5 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求(1)应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面,如安装接触位置,安装表面的刀块夹紧安装特定的,足够的精度,之间的位置精度稳定夹具体,夹具体应该采用铸造,时效处理,退火等处理方式。(2)应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力,切削力等外力变形和振动是不允许的,夹具应有足够的厚度,刚度可以适当加固。(3)结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观,更复杂的结构,之间的相互位置精度与每个表面的要求高,所以应特别注意结构的过程中,应处理的工件,夹具,维修方便。再满足功能性要求(刚度和强度)前提下,应能减小体积减轻重量,结构应该简单。(4)应便于铁屑去除在加工过程中,该铁屑将继续在夹在积累,如果不及时清除,切削热的积累会破坏夹具定位精度,铁屑投掷可能绕组定位元件,也会破坏的定位精度,甚至发
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