墙板加工机床总体及夹具设计
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激光微加工技术的进步辽宁石油化工大学顺滑能源学院 新微加工技术已经开发,提供更大的精度生产金属和聚合物支架等设备波长和材料对设计工程师谁想使用激光在一个微型的过程,这两个主要特点是需要考虑波长和脉冲宽度。发出的光的波长激光在很大程度上决定了微加工过程的质量。当光从一个激光遇到材料,光这不是反映,从表面进入材料在这里被吸收或传输(图1)。波长的激光光源发出的常见范围从157纳米的紫外线(UV)结束的10m电磁频谱在红外(IR)地区。最常见的激光和波长他们发出如图2所示。大多数的材料用于医疗设备是金属或聚合物的基础。最有效地处理金属熔炼;历史上,二氧化碳激光器,它运行在一个波长的10.6m已经被用于过程金属设备。然而,由于金属吸收更多的光,激光波长短,经营范围1-m就开始流行。最初掺钕钇铝石榴石(钇铝石榴石激光器获得大量的使用,但最近1-m波长光纤激光器,这么叫是因为光纤传输激光光束也充当增益介质,几乎垄断了市场的金属切削。图1:吸收的光在一个材料聚合物可以处理融化,但最有效地处理直接断了原子间债券,维系铁链。这减少了热负荷进材料,从而大大提高了过程的结果。理想情况下,单个光子的能量将会强大到足以打破单个原子债券。鉴于光子能量的波长成反比,它遵守低波长强债券,可以打破。氟聚合物材料是一个很好的例子,很难机没有低波长。因为他们的高键能,一个准分子激光操作在193海里有必要产生所需的结果。在能力范围内,二极管泵浦的固体激光器(固体激光泵浦)隔纤维激光和准分子激光和,因此,可用于机广泛的材料。虽然他们从来没有给高吞吐量的纤维为基础过程或质量的融化削减在含氟聚合物交付193 nm准分子,它们可以产生优秀的结果如上图所示在本文的开始页。为什么脉冲宽度问题所有的激光加热材料在加工过程中,没有所谓的冷激光过程。金属必须融化,这意味着温度至少1500 K是必需的。聚合物加工通过分解原子间债券,导致单个原子与高动能。这个动能可以沉淀为热到高分子材料。热破坏的面积在大块衬底被称为热影响区(HAZ)。图2。激光波长、激光加工技术匹配他们的来源。激光是热源和脉冲激光的热量积聚在脉冲和减少后迅速完成脉搏。因此,一个方法让HAZ降到最低是激光的脉冲宽度尽可能短。图3显示了脉冲宽度为一些不同的激光源。因为金属加工主要是由热,长脉冲宽度是必需的。其他材料如聚合物,它们反映强烈,热,需要较短的脉冲,通常在纳秒范围。激光加工方法激光加工技术的范围被匹配到特定的激光源为便于参考图2。不同的激光源更适合不同的处理方法,这也决定了材料,可以加工。对于介入产品,如冠状动脉支架和相关交付设备,不锈钢历来是材料的选择。在过去的十年里其他贵金属如金,合金如镍钛诺已经成为受欢迎的,因为他们的特定的机械性能。熔化切割。金属需要融化,这种技术称为熔切是最常见的方法,激光微加工这种类型的医疗设备。在这个过程中,气体是美联储与激光束同轴到材料的表面。气体辅助有很多用途。首先,它可以用来控制切削过程;例如,使用氧气的速度增加不锈钢切割和氩防止氧化镍钛诺。第二,它可以减少建立碎片吹融化的渣滓远离部分。第三,它可以冷却部分和减少整个热影响区。掩模投影。聚合物材料,它要求,利用准分子激光的一个过程,即一个特定掩模投影形状是由激光聚焦成像部件表面的加工和特性。流体访问端口导管和洞插子的过滤dev图3:脉冲宽度不同的激光源。技术,如气体辅助融合切割和准分子掩模投影已经扮演了重要的角色在发展现有的医疗设备。然而,作为新一代的激光源达到成熟和开放范围的材料,新方法的设计师扩展激光微加工技术正在被开发来增加功能的设备以及降低制造成本。远程激光加工在熔化切割和准分子加工光束是静止和移动的部分。一个计算机辅助设计文件反馈到控制系统,它将分阶段在激光光束来实现预期的削减形状。高质量的阶段限制的速度部分可以移动和昂贵的控制系统是必要的,以确保减少部分的质量。远程激光加工在熔化切割和准分子加工光束是静止和移动的部分。一个计算机辅助设计文件反馈到控制系统,它将分阶段在激光光束来实现预期的削减形状。高质量的阶段限制的速度部分可以移动和昂贵的控制系统是必要的,以确保减少部分的质量。图4:聚合物和金属零件加工通过远程切割。远程激光加工技术,激光光束移动在一个静止的部分。通过使用低质量转向镜子,可以将激光光束的速度高达10米/秒,没有任何损失在位置精度。历史上,远程激光加工用电流计是利用削减形状在平板材料。现在已开发出一种技术,允许远程处理上使用管装置生产特性如高度灵活的、相互关联的关节如图4。短脉冲微微和飞秒系统适合远程切割,该技术还可以用于二极管泵浦,纤维甚至二氧化碳激光加工。离轴切削标准管切割系统是建立翻译和旋转部分根据激光和通常限于两个轴。这限制了设计的设备,因为激光总是削减在轴向中心管。添加第三个轴允许部分离开中心管和离轴激光切割是可能的离轴切削允许的细微差异减少获取配置文件和这些打开新的医疗设备设计的可能性。图5显示了一个示例的一个装置,最大弯曲角度增加了离轴切割。虽然四轴已经一个共同的特点在控制系统多年,直到最近,这个技术已经获得医疗器械行业的兴趣。虽然离轴切削是兼容的图5:减少配置文件和离轴的切割,离轴部分的一个例子。这里显示的设备是与许可复制这种梦想公司,荷兰。实时部分对齐对于熔切,重要的是要准确地控制激光光束的位置表面的部分。设备比如支架,特征尺寸精度在很大程度上取决于机械阶段和空间变异的管材。机械定位阶段的成本大大增加点位精度和重复性提高阶段。高精度阶段用于传统支架切割操作可以花费大约50000美元。提供改进的定位精度较低成本、实时定位系统已经开发的一部分,它替代了昂贵的阶段与低成本的计算能力。一个光学的基础系统是用来跟踪部分的位置相对于激光光束和提供反馈控制系统来补偿任何位置错误。未来增长虽然金属,如不锈钢目前占很大一部分医疗设备市场,未来的增长在于更多的难加工材料,如专业聚合物和金属合金。传统的激光加工技术不具备处理这些材料在24/7生产环境的新方法是需要的。结合技术,如远程处理和实时定位让下一代要处理的材料。一个应用程序的组合方法是聚合物支架的加工设备,这需要一个高精确度没有任何减少的质量。聚合物支架的一个例子,它是由一个Blueacre加工技术生产工具,如图6。与外部直径1毫米和支柱宽度小于50m,这些设备是一个很好的示范所能达到的使用这些新技术。跟专家激光微加工是一个复杂的领域,它是很重要的,从专家在此领域获得更全面的了解它的好处和新技术可以实现在符合成本效益的方式。讨论应该开始在发展的早图6:聚合物支架加工使用远程处理和实时定位系统。期阶段,设备如何与不同材料的激光将和潜在的替代品,是简单和廉价过程从而减少设备的花费和增加利润。5Advances in Laser-Based Micromachining辽宁石油化工大学顺滑能源学院 New micromachining techniques have been developed that provide greater accuracy in the production of metal and polymer devices such as stents.Wavelength and materials For the design engineer who wants to use lasers in a micromanufacturing process, the two main characteristics to consider are wavelength and pulse width. The wavelength of light emitted by a laser determines to a large extent the quality of the micromachining process. When light from a laser encounters a material, the light that is not reflected from the surface enters the material where it is absorbed or transmitted (Figure 1). The wavelengths emitted by common laser sources range from 157 nm in the ultraviolet (UV) end of the electromagnetic spectrum to 10 m in the infrared (IR) region. The most common lasers and the wavelengths they emit are shown in Figure 2.The majority of materials employed for medical devices are metal or polymer based. Metals are most efficiently processed by melting; historically, CO2 lasers, which operate at a wavelength of 10.6 m, have been used to process metal-based devices. However, because metals absorb more light at shorter wavelengths, lasers that operate in the 1-m range have become more prevalent. Initially YAG (yttrium aluminium garnet) lasers obtained a lot of usage, but more recently1-m wavelength fibre lasers, so called because the optical fibre that transmits the laser beam also acts as the gain medium, have almost monopolised the metal cutting market.Figure 1: Absorption of light in a material.Polymers can be processed by melting, but are most efficiently processed by direct breaking of the interatomic bonds that hold together the chains. This reduces the heat load into the material, which greatly improves process results. Ideally, the energy of a single photon will be strong enough to break an individual atomic bond. Given that the photon energy is inversely proportional to the wavelength, it follows that the lower the wavelength, the stronger the bonds that can be broken. Fluoropolymers are a good example of materials that are hard to machine without a low wavelength. Because of their high bond energy, an excimer laser operating at 193 nm is necessary to produce the required results.In the capability range, diode pumped solid state (DPSS) lasers lie between fibre lasers and excimer lasers and, as such, can be used to machine a wide range of materials. Although they never give the high throughput of a fibre-based melt process or the quality of cut in a fluoropolymer delivered by a 193-nm excimer, they can produce excellent results as shown in the image on the opening page of this article.Why pulse width mattersAll lasers heat up material during machining; there is no such thing as a cold laser process. Metals must be melted, which means temperatures of at least 1500 K are required. Polymers are machined by breaking the interatomic bonds, which leads to individual atoms with high kinetic energy. This kinetic energy can be deposited as heat into the polymer material. The area of heat damage in the bulk substrate is referred to as the heated affected zone (HAZ).Figure 2. Laser wavelengths and laser processing techniques matched to their sources.The laser is the heat source and for a pulsed laser the heat builds up during the pulse and decreases quickly after the pulse is finished. Therefore, one way to keep the HAZ to a minimum is to have the pulse width of the laser as short as possible. Figure 3 shows the pulse widths for a number of different laser sources. Because metals are machined primarily by heat, long pulse widths are required. Other materials such as polymers, which react badly to heat, require shorter pulses, usually in the nanosecond range.Laser processing methodsThe range of laser processing techniques are matched to particular laser sources for ease of reference in Figure 2. Different laser sources are more suited for different processing methods and this also determines the materials that can be processed. For interventional products such as coronary stents and associated delivery devices, stainless steel has historically been the material of choice. In the past decade other precious metals such as gold, and alloys such as nitinol have become popular because of their particular mechanical properties.Fusion cutting. Metals require melting, and a technique known as fusion cutting is the most common method of laser micromachining this type of medical device. In this process, gas is fed co-axially with the laser beam onto the surface of the material. The gas assist has a number of uses. First, it can be used to control the cutting process; for example, using oxygen to increase the speed ofstainless steel cutting and argon to prevent the oxidisation of nitinol. Second, it can reduce the build up of debris by blowing the melted dross away from the part. Third, it can cool the part and reduce the overall HAZ.Mask projection. Polymer materials, which require excimer lasers, have utilised a process of mask projection, whereby a particular shape is imaged by the laser onto the surface of the part and the feature machined. Fluid access ports for catheters and holes in embolic filtration devices are commonly machined this way. Although suitable for polymer processing, excimer lasers are expensive to run and require frequent servicing. The method in which the pattern is mask projected onto the device also limits the thickness of the materials that can be processed, which can lead to constraints for device designers.Figure 3: The pulse widths of different laser sources.Techniques such as gas-assisted fusion cutting and excimer mask projection have played an important role in the development of existing medical devices. However, as the next generation of laser sources reaches maturity and the range of materials open to designers extends, new methods of laser micromachining are being developed to increase the functionality of devices as well as lower the cost of manufacturing.Remote laser processingIn fusion cutting and excimer processing the beam is stationary and the part is moved. A computer-aided design file is fed to the control system, which moves in stages under the laser beam to achieve the desired cut shape. The high mass of the stages limits how fast the part can move and expensive control systems are necessary to ensure the quality of the cut part.Figure 4: Polymer and metal parts machined by remote cutting.Remote laser processing is a technique whereby the laser beam is moved over a stationary part. By using low mass steering mirrors, it is possible to move the laser beam at speeds up to 10 m/s, without any loss in positional accuracy. Historically, remote laser processing with galvanometers was utilised to cut shapes in flat sheet materials. Now a technique has been developed that allows remote processing to be used on tube devices to produce features such as the highly flexible, interlinked joints shown in Figure 4. Short-pulse pico- and femto-second systems are suitable for remote cutting; the technique can also be adapted for diode pumped, fibre and even CO2 laser processing.Off-axis cuttingStandard tube cutting systems are set up to translate and rotate the part under the laser and are usually limited to two axes. This restricts the design of devices because the laser is always cutting on axis towards the centre of the tube. The addition of a third axis allows the part to move away from the centre of the tube and off-axis laser cutting is possibleOff-axis cutting allows subtle differences in the cut profile to be obtained and these open up new design possibilities for medical devices. Figure 5 shows an example of a device, where the maximum bending angle has been increased by off-axis cutting. Although up to four axes have been a common feature in control systems for many years, it is only recently that this technique has gained interest in the medical device sector.Although off-axis cutting is compatible with standard fusion cutting machines and only minor upgrades are necessary to bring the extra axis into use, it is highly suitable for remote processing using a scanning galvanometer, where the mirrors can move the beam off-axis very quickly and without the need for an additional stage.Real-time part alignmentFigure 5: Cut profiles of on- and off-axis cutting, with an example of an off-axis part. The device shown here is reproduced with the kind permission of DEAM Corp., Netherlands.For fusion cutting, it is important to accurately control the position of the laser beam on the surface of the part. For devices such as stents, feature sizes are largely determined by the accuracy of mechanical stages and the dimensional variation in the tube stock. The cost of mechanical positioning stages increases substantially as stage positional accuracy and repeatability improve. High precision stages used for traditional stent cutting operations can cost approximately US$50,000.To provide improved positional accuracy at a lower cost, a real-time part alignment system has been developed, which replaces expensive stages with lower cost computing power. An optical-based system is used to track the position of the part relative to the laser beam and provide feedback to the control system to compensate for any positional errors.Future growthAlthough metals such as stainless steel currently make up a large part of the medical device market, future growth lies in the more difficult to machine materials such as speciality polymers and metal alloys. Traditional laser machining technology is not equipped to process these materials in a 24/7 production environmentnew methods are needed.Figure 6: Polymer stents machined using remote processing and a real-time alignment system.Combining techniques such as remote processing and real-time alignment allow the next generation of materials to be processed. One application of this combined approach is the machining of polymer stent devices, which require a high degree of accuracy without any reduction in quality. An example of a polymer stent, which was machined by a Blueacre Technology production tool, is shown in Figure 6. With an outside diameter of 1 mm and strut widths less than 50 m, these devices are a good demonstration of what can be achieved using these new techniques.Talk to expertsLaser micromachining is a complex area and it is important to obtain from experts in this field a full understanding of its benefits and how new techniques can be implemented in cost-effective ways. Discussions should start at the early stages of device development on how the laser will interact with different materials and the potential alternatives that are simpler and cheaper to process to thereby reduce the cost of the device and increase profit margins.7 毕 业 论 文题目:墙板加工机床总体及夹具设计系 别 : 机械工程系 专 业 : 机械设计制造及其自动化 班 级 : 姓 名 : 成 绩 : 指 导 教 师 : 辽宁石油化工大学顺华能源学院 2013年6月4日毕业设计独创性声明本人所呈交的毕业设计,是在导师的指导下,独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中标明。本声明的法律后果由本人承担。 论文作者(签名): 2013年 6月 4 日毕业设计使用授权声明本人愿意按照学校要求提交毕业设计的印刷本和电子版,同意学校保存毕业设计的印刷本和电子版,或采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;同意学校在不以营利为目的的前提下,建立目录检索与阅览服务系统,公布设计的部分或全部内容,允许他人依法合理使用。 论文作者(签名): 2013年 6 月4日摘要: 机械加工是一种用加工机械对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。按被加工的工件处于的温度状态分为冷加工和热加工。一般在常温下加工,并且不引起工件的化学或物相变化称冷加工。一般在高于或低于常温状态的加工会引起工件的化学或物相变化称热加工。冷加工按加工方式的差别可分为切削加工和压力加工。热加工常见有热处理煅造铸造和焊接。 Machining is a kind of used machinery for the appearance of workpiece dimension or performance change process. According to the processed workpiece in the temperature of the condition, divided into cold and hot working. General processing at room temperature, and does not cause the chemical and phase change of workpiece, says cold work. General processing in higher or lower than the normal temperature condition, can cause artifacts of chemical or physical phase change, say hot working. Cold work according to the difference of processing methods can be divided into cutting machining and pressure. Hot working common heat treatment, forging, casting and welding.目录1 引言12 机床用途及设计数据3 2.1机床用途3 2.2设计数据33 总体设计5 3.1工件研究及查询资料5 3.2设计方案7 3.3设计计算7 3.4组合机床各部分选取9 3.5 机床的总体布局10 3.6 “三图一卡”的制定114 夹具设计16 4.1 机床夹具16 4.2 方案拟定17 4.3 夹具的受力计算20 4.4 夹具的主要零件设计及选用215 结束语256 致谢267参考文献2781引言 组合机床是以通用部件为基础,配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具,组成的半自动或自动专用机床。它一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式,生产效率比通用机床高几倍至几十倍。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,在大批、大量生产中得到广泛应用,并可用以组成自动生产线。 组合机床一般用于加工箱体类或非凡外形的零件。加工时,工件一般不旋转,由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动,来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转,由刀具作进给运动,也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。 专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用,逐步发展成为通用部件,因而产生了组合机床。为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用,往往需要应用成组技术,把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工,以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种,可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。我国的机械工业正朝着“三化”的方向发展,这为组合机床的利2用开辟了广阔的前景。组合机床也必将在长期生产实践中不断的得以完善,在专业化生产中充分发挥它的作用。由于设计者所掌握的知识有限,又缺乏设计经验,本次设计难免有不妥和误漏之处,恳请各位老师给予批评指正,以便在实际工作中加以改正。 关键词:组合机床,专用机床,“三化”2 机床用途及设计数据2.1 机床用途:加工电葫芦墙板孔2.2 设计数据:年产量30000件工作制度二班制按每班6小时每年工作300天计加工内容钻削墙板上4个25的孔(精度要求不同工件材料Q235其他数据见下零件图被加工零件3总体设计3.1工件研究及查询资料(1) 查金属切屑手册得 材料 Q235 切屑速度V 24m/s 进给量f 0.32mm/r 背吃刀量 12.5mm 硬度HB 36-40HRC 抗拉强度 375Mpa注:进给量f可根据情况调小,故取f=0.1mm/r以防止机床一年中的闲置时间过长(2) 查现代实用机床设计手册得 组合机床功率传递效率为 75%-85%(3) 查机床夹具设计手册得 钻削切削力的计算方式工件材料 结构钢加工方式 钻 扩钻刀具材料 高速钢切削扭矩计算公式 切削力计算公式 铰刀切削力的计算公式 工件材料 结构钢 刀具材料 硬质合金 加工方式 扩孔计算公式 切削力 背向力 进给力 M-切削扭矩(N*M) D-钻头直径-切削层的深度(mm) 对于扩钻=0.5(D-d)d-扩孔前的的孔径(mm) F-轴向切削力(N)f-每一转进给量(mm) -修正系数 结构钢3.2设计方案 有被加工的零件的零件图可知,零件需要加工出4个孔,而且上面的两个孔的粗糙度比下面两个空的粗糙度高,所以不能够使用四根钻头同时加工出四个孔,故我选择双向进给的加工方式。先钻出两个小的孔,在加工出零件所要求的孔。我选取D=24mm高速钻头两个在右主轴箱的上侧,D=18mm高速钻头两个在右主轴箱的下侧,D=25mm铰刀在左主轴箱上侧,D=25mm高速钻头在左主轴箱下侧。3.3设计计算 (1)运动计算 (2)右侧功率计算 D=24mm钻头 D=18mm钻头 右侧总功率计算 选取传递效率为0.75,则 (3) 左侧功率计算 D=25mm钻头 D=25mm铰刀 左侧总功 取传递效率为0.75,则 3.4组合机床各部分选取 (1)动力箱选取: 经计算,右侧加工所需的总功率为2.4kw。为满足使用要,查 附表1 选取TD40A-3.0kw型号动力箱。左侧所需功率为0.584kw,选取TD25A-0.8kw型号动力箱。(2)液压动力滑台选取以动力箱的大小形状为参考,查 附表2 选取右侧液压动力滑台为 HY40A- 型。选取左侧液压动力滑台为 HY25A- 型。 (3)滑台侧底座选取 因为滑台侧底座为标准件,结合液压动力滑台,选取名义尺为400的液压侧底座为右侧侧底座,名义尺寸为250的液压侧底座为左侧的侧底座。 (4)中间底座选取中间底座同样为国家标准,结合侧底座,为满足使用要求计人体条件,选取长800,宽500,高630.的中间底座。3.5 机床的总体布局 (1) 加工一般通孔的工作循环该机床的动力头从初始位置起,通过液压系统和电器操纵系统,即可实现快进工进快退原位停止的循环。其工作循环图如图3所示:快退快进 工进+工作循环图 过程为:动力头起动后快进一段距离,当挡铁碰到行程开关后,通过液压系统由快进自动转为工作进给,动力头以慢速完成加工循环,当挡铁压下终点处的形成开关后,动力头立即变为快速退回,到原位后挡铁压下原位行程开关,动力头立即停止,并发给机床必要的互锁信号。 (2)机床的运动分配A主运动由主电机提供动力,经变速箱变速后将动力传给主轴箱通过万向联轴节使主轴旋转。变速箱是由主箱体和后盖所组成。主轴转速级数的变化是靠交换齿轮来实现的。这种变速机构的构造最简单。B 进给运动油泵电机带动油泵提供高压油,通过进给油缸推动滑台,实现快进,工进,快退,完成进给运动。同时通过夹紧油缸使夹具动作来夹压工件。进给油缸和夹紧油缸都通过各自的电气开关来控制。3.6 “三图一卡”的制定 (1)机床尺寸联系图 机床尺寸联系图是反映机床各个部分的尺寸和位置关系的图机床尺寸联系图 (2)加工工序图 加工工序图是反映被加工零件的加工部位的图加工工序图 (3)加工示意图 加工示意图是根据生产率要求和工序图的要求而拟订的机床工艺方案。它是刀具、辅具的布置图,是组合机床部件设计的重要依据,是机床布局和机床性能的原始要求,也是机床试车前对刀和调整机床的技术资料。左侧和右侧加工示意图 (4)生产率计算卡 理想生产率Q 实际生产率工步名称时间(min)装工件2工件夹紧0.3右动力箱快进0.08右动力箱工进1.21右动力箱工进0.3右动力箱快退0.1左动力箱快进0.08左动力箱工进1.21左动力箱工进0.3左动力箱快退0.1松开工件0.3卸工件2 机床负荷率 本机床加工速度相对较慢,这样可以是机床在较长的时间内 处于工作状态,以此来避免机床的老化。4 夹具设计4.1 机床夹具 机械制造过程中用来固定加工对象,使之占有正确的位置,以接受施工或检测的装置。又称卡具。从广义上说,在工艺过程中的任何工序,用来迅速、方便、安全地安装工件的装置,都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见,常简称为夹具 。在机床上加工工件时,为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求 ,加工前必须将工件装好(定位)、夹牢(夹紧)。夹具通常由定位元件(确定工件在夹具中的正确位置)、夹紧装置 、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置(使工件在一次安装中能完成数个工位的加工,有回转分度装置和直线移动分度装置两类)、连接元件以及夹具体(夹具底座)等组成。4.2 方案拟定 (1)定位方案: 被加工零件如图所示,被加工零件的中心有一个大圆孔,被加工零件需要在机床上加工出四个孔,被加工的四个孔之间的间距和位置是固定,所以该零件需要固定全部的六个自由度。为了固定六个自由度,可以采用一面一销定位方式。用一个销位于零件的大圆孔内。这样就定位了零件的三个移动自由度,两个转动自由度,只差一个转动自由度没有定位了,为了是零件在夹具上拆卸方便,采用在零件的底部位置设定一个定位销,使零件转动到指定位置时,零件的位置被完全确定。定位件 (2)夹紧方案 夹具的夹紧方法有很多,但现代夹具大多采用液压的方式夹紧,这样更方便实现生产与加工的自动化或半自动化,可以大大的提高生产效率和节省人力。 因为该零件是应用在双面进给的组合机床上,因我将提供夹紧力的液压缸安放在定位件的下方,采用杠杆原理来夹紧被加工零件。夹具装配图4.3 夹具的受力计算 (1)右动力头24mm钻头受力: (2)右动力头18mm钻头受力: (3)左动力头25mm钻头受力: (4)左动力头25mm铰刀受力: (5)总受力; 4.4 夹具的主要零件设计及选用(1)定位件的强度计算 公式: 则: 因此: 材料 45钢 故45钢合用 (2)液压缸的验算因为只有在左动力头进给的时候,液压缸才承受力,因此,只需要在计算中代入左动力头加工时所施加的力。 夹紧力计算: 1.5 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.0 液压缸参数缸径(mm)63活塞杆径(mm)30油缸(MPa)13.6作用了(N)36456 故液压缸合用(3) 压杆 压杆在夹具中起到了关键的作用,它与液压缸的活塞杆连接,并与缸体的上部通过销连接在一起而构成一个连杆机构,从而是液压缸中的活塞运动转换为压紧工件的运动,也是液压缸内的压力转换为压紧工件的压力实现对工件的夹紧。(4) 销、螺钉、螺栓以及其他部件在夹具中,存在一些小的部件,但是有非常重要,而如果对它们进行设计将耗费大量的时间和精力,因此对于这些部件,我们通常采取选用标准的物件,以此来节约时间和设计成本。5 结束语组合机床是一种高效率机床,有特定的使用条件,并不是在任何情况下都能收到良好的经济效果,但是组合机床本身有许多是采用的标准件进行组装而成的,因此也具有非常强的经济性和实用性。本次设计的机床主要是对墙板的四个孔进行加工,零件采用一面一销的定位方式,液压夹紧,对墙板的四个螺栓孔进行两次加工,因为各孔的加工精度要求不同,为了提高工作效率,减少工人的劳动强度,采取了双向进给的加工方式。同时在设计过程中大部分选用了标准件和通用部件,从而进一步减少了制造成本,从而增加了经济效益,同时也使得维修更加方便。本机床还存在一些问题,机床只能加工特定的零件,一旦加工零件发生变化,则该机床就需要重新设计,重新选择基本部件。对实行机械加工中机床的通用性上的表现明显不足。6致谢在这里我要向所有在这次毕业设计过程中帮助过我的人表示衷心的感谢。首先,我特别感谢的就是我的导师。他在整个设计期间给予了我殷切关怀和谆谆教诲。老师深厚的理论功底,严谨的研究态度,一丝不苟的工作作风,敏锐的洞察力使我受益终身。在此,我表示我最衷心的感谢和崇高的敬意。如果没有他的鼓励和帮助,这次毕业设计将会很难顺利完成;如果没有他的耐心指导,毕业设计过程中的遇到的困难和问题也将很难解决。赵教授在这次毕业设计中起到了关键性的作用,我要在这里再次向他表示衷心的感谢。我还要感谢在这四年里教过我的所有老师。他们在我在大学学习这四年中给了我很大的帮助,并传授了我很多知识,这些知识是我一生都将受益的,我向他们真诚的说声:谢谢!我也要感谢我的同学们,感谢他们在这次设计中对我的帮助,本次设计中遇到的有些问题也是他们帮助我一起解决的。我要向我引用的参考文献的作者表示感谢,许多重要的公式都是来自参考文献,他们的前期工作正是我现在设计完成的基础。我还要向我的家人,朋友表示感谢,感谢他们在这次设计中对我的支持,理解和帮助。最后,谨向百忙中抽出时间来参加我的论文答辩的各位专家、老师和学者,表示我最衷心的感谢。 7参考文献(1) 张耀宸机械加工工艺设计手册M北京:航空工业出版社,198712 (2) 大连组合机床研究所组合机床设计参考图册M北京:机械工业出版社,1975 (3) 大连组合机床研究所组合机床设计(机械部分)M北京:机械工业出版社,1975 (4) 沈阳工业大学,大连铁道学院,吉林工学院组合机床设计M上海:上海科学技术出1985 (5) 第一机械工业部金属切削机床产品样本M北京:机械工业出版社,1978 (6) 吉林工业大学,吉林工学院,东北工学院金属切削机床设计(下册)M上海:上海科学技术出版社,19802 (7) 上海柴油机厂工艺设备研究所金属切削机床夹具设计手册M北京:机械工业出版社,1984 (8) 李洪,蔡群礼机床设计指导书M沈阳:东北工学院1982 (9) 孙志礼,冷兴聚,魏延刚,曾海泉机械设计M沈阳:东北大学出版社20033 (10) 许镇宇,邱宣怀机械零件M北京:高等教育出版社1981 (11) 东北工学院机械零件设计手册(第二版上册)M北京:冶金工业出版社198011 (12) 巩云鹏,田万录,张祖立,黄秋波.机械设计课程设计M.沈阳:东北大学出版社,2000.12 (13)彭林中,张宏.机械切削工艺参数数查手册 (14) T.Y. Chenetal. International Journal of Machine Tools & Manufacture . 1999右动力头TD40A右液压滑台HY40A右侧底座GB3668.6-83左动力头TD25A左液压滑台HY25A左侧底座GB3668.6-83中间底座GB3668.7-83定位件45钢压杆45钢螺栓GB5785-86垫圈GB93-87螺母GB6171-86液压缸体45钢插销GB117-86法兰盘HT20-40定位销GB117-86活塞杆45钢螺钉GB70-8532
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