【正文】 齊齊哈爾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文) 柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體設(shè)計及其夾具設(shè)計畢業(yè)論文目 錄摘 要 IAbstract II目 錄 I第1章 前言 1第2章 組合機床總體設(shè)計 2 2 定位基準(zhǔn)的選擇 3 確定機床配置型式及結(jié)構(gòu)方案 3 本工序的加工方法 4 刀具的選擇 4 右側(cè)面鉆9φ9 5 10 15 機床生產(chǎn)率計算卡 17第3章 夾具設(shè)計 20 定位原理及其實現(xiàn) 20 誤差分析 21 影響加工精度的因素 21 保證加工精度 23 夾緊方式 23 夾緊力的數(shù)值計算 24 確定夾緊力時應(yīng)考慮的計算系數(shù) 24 確定夾緊力 25 夾緊點的數(shù)目及位置 25 25 夾緊點的位置 26 夾具的主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計 27 鉆模類型選擇（夾具體設(shè)計） 27 鉆套的結(jié)構(gòu)設(shè)計 27 鉆模板的結(jié)構(gòu)設(shè)計 28第4章 零部件的設(shè)計繪制 29 繪制尺寸聯(lián)系圖 29 繪制加工零件工序圖 29 繪制加工示意圖 29 繪制夾具裝配圖及其零件圖 29結(jié)論 30參考文獻 31附錄1： 32附錄2 36致謝 4245第1章 前言組合機床是根據(jù)工件加工要求，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床。組合機床的設(shè)計，有以下兩種情況：其一，是根據(jù)具體加工對象的具體情況進行專門設(shè)計。其二，隨著組合機床在我國機械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人總結(jié)自己生產(chǎn)和使用組合機床的經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)組合機床不僅在其組成部件方面有共性，可設(shè)計成通用部件，而且一些行業(yè)的在完成一定工藝范圍的組合機床是極其相似的，有可能設(shè)計為通用機床，這種機床稱為“專能組合機床”。這種組合機床就不需要每次按具體加工對象進行專門設(shè)計和生產(chǎn)，而是可以設(shè)計成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工的零件的具體需要，配以簡單的夾具及刀具，即可組成加工一定對象的高效率設(shè)備。本次畢業(yè)設(shè)計課題來源于生產(chǎn)。ZH1105W柴油機齒輪室蓋孔加工及保證相應(yīng)的位置精。在組合機床設(shè)計過程中，為了降低組合機床的制造成本，應(yīng)盡可能地使用通用件和標(biāo)準(zhǔn)件。目前，我國設(shè)計制造的組合機床，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占部件總數(shù)的70～80%，其它2030%是專用零部件?？紤]到近年來，各種通用件和標(biāo)準(zhǔn)件都出臺了新的標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)注方法，為了方便以后組合機床的維修，整個組合機床的通用件和標(biāo)準(zhǔn)件配置，都采用了新標(biāo)準(zhǔn)。在對組合機床總體設(shè)計之前，需對被加工零件孔的分布情況及所要達到的要求進行分析，如各部件尺寸、材料、形狀、硬度及加工精度和表面粗糙度等內(nèi)容。然后還必須深入基層進行實地觀察，體會組合機床的優(yōu)點。接下來是總體方案的設(shè)計，總體方案設(shè)計的具體工作是編制“三圖一卡”，即繪制被加工零件工序圖，加工示意圖，機床尺寸聯(lián)系圖，編制生產(chǎn)率計算卡。最后，就是技術(shù)設(shè)計和工作設(shè)計。技術(shù)設(shè)計就是根據(jù)總體設(shè)計已經(jīng)確定的“三圖一卡”，設(shè)計夾具等部件正式總圖；工作設(shè)計即繪制各個專用部件的施工圖樣，編制各零部件明細表。夾具設(shè)計是組合機床設(shè)計中的重要部分，夾具設(shè)計的合理與否，直接影響到被加工零件的加工精度等參數(shù)。首先確定工件的定位方式，然后進行誤差分析，確定夾緊方式，夾緊力的計算，對夾具的主要零件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。在夾具設(shè)計中，設(shè)計的主要思路是采用“一面兩銷”的定位方法，和液壓夾緊機構(gòu)，這樣設(shè)計主要是為了鉆、鏜孔時的準(zhǔn)確定位和高效率的生產(chǎn)要求。液壓夾緊方式解決了手動夾緊時夾緊力不一致、誤差大、精度低、工人勞動強度大等缺點。在老師的指導(dǎo)下，不斷地對設(shè)計中的錯誤進行糾正，確定最好的定位夾緊方案；同時與同組同學(xué)進行探討計算出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)選擇合理的通用部件。在不斷的探討修改中歷經(jīng)3個月終于完成了這一課題的設(shè)計。第2章 組合機床總體設(shè)計組合機床總體設(shè)計,就是依據(jù)產(chǎn)品的裝配圖樣和零件圖樣,產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng),現(xiàn)有生產(chǎn)條件和資料以及國內(nèi)外同類產(chǎn)品的有關(guān)工藝資料等,擬訂組合機床工藝方案和結(jié)構(gòu)方案,并進行方案圖樣和有關(guān)技術(shù)文件的設(shè)計。、先進，必須認真分析被加工零件圖紙開始，深入現(xiàn)場全面了解被加工零件的結(jié)構(gòu)特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求及生產(chǎn)率要求等，總結(jié)設(shè)計、制造、使用單位和操作者豐富的實踐經(jīng)驗，理論與生產(chǎn)實際緊密結(jié)合，從而確定零件在組合機床上完成的工藝內(nèi)容及方法。 根據(jù)所提供ZH1105W柴油機齒輪室蓋的工序圖，分析被加工零件的精度，表面粗糙度，技術(shù)要求，加工部位尺寸，形狀結(jié)構(gòu)；特點材料硬度。工件剛性及零件的批量的大小不同，設(shè)計的組合機床必須采用不同的工藝方法和工藝過程。被加工零件需要在組合機床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度是制定機床方案的主要依據(jù)。此次設(shè)計的被加工零件是柴油機齒輪室蓋,其主要的加工工序如下:鉆6－M6－6H螺紋底孔至φ5, 左側(cè)面。鉆6－φ9孔（深38）, 右側(cè)面。鉆3－φ9孔（深78）, 右側(cè)面。, 后側(cè)面。, 后側(cè)面.被加工零件材料為HT250，結(jié)構(gòu)為非對稱箱體，是三面加工。根據(jù)各種要求，分析其優(yōu)缺點，確定設(shè)計的組合機床采用機械臥式組合機床。根據(jù)所需加工孔的孔徑大小、尺寸精度和表面粗糙度，可以確定這些φ5及φ9孔的加工采用麻花鉆，即可滿足要，為了保證孔的加工刀具的直徑與加工部位尺寸相適應(yīng)，需要專門設(shè)計制造。 定位基準(zhǔn)的選擇正確選擇組合機床加工工件采用的基準(zhǔn)定位，是確保加工精度的重要條件。本設(shè)計的柴油機齒輪室蓋是箱體類零件，箱體類零件一般都有較高精度的孔和面需要加工，又常常要在幾次安裝下進行。因此，定位基準(zhǔn)選擇“一面雙孔”是最常用的方法，其特點是：（a）可以簡單地消除工件的6個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位。（b）有同時加工零件五個表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高 各面上孔的位置精度。（c）“一面雙孔”可作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準(zhǔn)，使零件整個工藝過程基準(zhǔn)統(tǒng)一，從而減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來的累積誤差，有利于保證零件加工精度。（d）易于實現(xiàn)自動化定位、夾緊，并有利于防止切屑落于定位基面上。具體定位圖形見工序圖，采用的是“一面兩銷”的定位方案，以工件的右側(cè)面為定位基準(zhǔn)面，約束了z向的轉(zhuǎn)動；x向的移動；y向的轉(zhuǎn)動3個自由度。短定位銷約束了z向的移動；y向的移動2個自由度。長定位銷約束了x向的轉(zhuǎn)動1個自由度。這樣工件的6個自由度被完全約束了也就得到了完全的定位。 確定機床配置型式及結(jié)構(gòu)方案 根據(jù)選定的工藝方案確定機床的配置型式，并定出影響機床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。組合機床是根據(jù)工件交工需要，以大量采用通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床，工藝方案已確定該組合機床是該機床是由動力箱，主軸箱，機械滑臺，立柱，中間底座，夾具，立拄底座等組成。組合機床裝配圖如下 圖21 組合機床裝配圖 本工序的加工方法 刀具的選擇考慮到工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切屑的排除及生產(chǎn)率要求等因素，所以加工φ5及φ9孔的刀具均采用標(biāo)準(zhǔn)錐柄長麻花鉆。 右側(cè)面鉆9φ9A. 切削用量的選擇根據(jù)參考文獻[1]查表611高速鋼鉆頭切削用量。加工材料為鑄鐵，硬度200～241HBS,可知切削速度為10～18m/min,孔徑6～12mm。進給量f mm/r ～。鉆孔的切削用量還與鉆孔的深度有關(guān)，當(dāng)加工鑄鐵件孔深為鉆頭直徑的68倍時，在組合機床上通常都是和其他淺孔一樣采取一次走刀的辦法加工出來的，不過加工這種較深孔的切削用量要適當(dāng)降低些。切削速度進給量轉(zhuǎn)速 （21）可由參考文獻[12]。實際切削速度 （22）工進速度 （23）工進時間 其中h為3φ9的深度。 （24）B. 切削功率，切削力，轉(zhuǎn)矩以及刀具耐用度的選擇查參考文獻[1]表620得切削力 （25）切削轉(zhuǎn)矩 （26）切削功率 （27）刀具耐用度 （28）C. 動力部件的選擇由上述計算每根軸的輸出功率P=，右側(cè)共9根輸出軸，且每一根軸都鉆φ9直徑，所以總切削功率。則多軸箱的功率： （29）。所以 由參考文獻[1]表539選取動力箱得出動力箱及電動機的型號: 表21 右側(cè)動力箱、電動機型號動力箱型號電動機型號電動機功率(Kw)電動機轉(zhuǎn)速(r/min)輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min)L3(mm)右主軸箱1TD32IY100L141430715 320D. 確定主軸類型，尺寸，外伸長度在右側(cè)面，主軸用于鉆孔，選用滾珠軸承主軸。又因為浮動卡頭與刀具剛性連接，所以該主軸屬于長主軸。故本課題中的主軸均為滾珠軸承長主軸。根據(jù)主軸轉(zhuǎn)矩T= 由參考文獻[1]查表34可知，B= （210）=選取d=20mm， 由表36查得主軸直徑=20mm， 主軸外徑D=32mm,內(nèi)徑d1=20mm, 主軸外伸尺寸L=115mm, 接桿莫氏圓錐號1，2。E. 導(dǎo)向裝置的選擇組合機床鉆孔時，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來保證的。導(dǎo)向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。由參考文獻[1]查表84φ9在 d8～10范圍內(nèi)，查得如下D=15mm, D1=22mm, D2=26mm, D3=M6,L取16mm， 短型導(dǎo)套 ， ， ， 選用通用導(dǎo)套。 圖22 通用導(dǎo)套示意圖 F. 接桿的選擇在鉆、擴、鉸孔及倒角等加工小孔時，通常都采用接桿（剛性接桿）。因為主軸箱各主軸的外伸長度和刀具均為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時到達加工終了位置，須采用軸向可調(diào)整的接桿來協(xié)調(diào)各軸的軸向長度，以滿足同時加工完成孔的要求。為了獲得終了時多軸箱前端面到工件端面之間所需要的最小距離，應(yīng)盡量減少接桿的長度。因為9φ9孔的鉆削面是同一面且主軸內(nèi)徑是20mm,由參考文獻[1]表81查得選取A型可調(diào)接桿 d=16mm， , , L=85mm, ~135mm。圖23 可調(diào)接桿示意圖G. 動力部件工作循環(huán)及行程的確定切入長度一般為510mm， 取=7mm。 切出長度由參考文獻[1]表37得 mm， 取。 （211）加工時加工部位長度L(多軸加工時按最長孔計算)L=78mm.為排屑要求鉆套必須與工件之間保留一點的距離，根據(jù)麻花鉆直徑φ9，由參考文獻[3]表34得導(dǎo)套口至工件尺寸,（參考鉆鋼） 取，又根據(jù)鉆套用導(dǎo)套的長度確定鉆模架的厚度為16mm。附帶得出底面定位元件的厚度。快退長度的確定:一般在固定式夾具鉆孔或擴孔的機床上動力頭快速退回的行程只要把所有的刀具都退回至導(dǎo)套內(nèi),不影響工件裝卸即可。 故快退行程為鉆套口至工進行程末端的距離：（畫圖） 快進距離： （行程太短）故取消快進距離將改為工進，則工進距離為：。選擇刀具：根據(jù)鉆套至工進行程末端的距離，鉆套長度,由參考文獻[12]表31查得選擇：矩形柄麻花鉆,(切削長度部分145mm)。圖24 刀具行程示意圖H. 滑臺及底座的選擇，選擇液壓滑臺，進給量實行無級調(diào)速，安全可靠，轉(zhuǎn)換精度高。由于液壓驅(qū)動，零件損失小，使用壽命長，但調(diào)速維修比較麻煩。由已知工進每根輸出軸的切削力F= 則9根軸總的切削力 又因為ITD32Ⅰ型動力箱滑鞍長度L=630mm,由參考文獻[1]表51選擇1HY32Ⅰ型滑臺及它的側(cè)底座選擇ICC321查表53可得：臺面寬度320mm，臺面長度630mm，行程400mm， 最大進給力12500N， 工進速度20～650mm/min, 快速移動速度10m/min。I. 多軸箱輪廓尺寸的設(shè)計確定機床的裝料高度，新頒國家標(biāo)準(zhǔn)裝料高度為1060mm，實際設(shè)計時常在850～1060mm之間選取，選取裝料高度為950mm。多軸箱的寬度與高度的大小與被加工零件的加工部位有關(guān)，可按下列關(guān)系式確定：。 （212）b工件在寬度方向 相距最遠兩孔距離，b=340mm。最邊緣主軸中心距箱體外壁的距離，推薦，取=100。h工件在高度方向相距最遠的兩孔距離，h=277mm。最低主軸高度（相對于多軸箱底部）。因為滑臺與底座的型號都已經(jīng)選擇，所以側(cè)底座的高度為已知值：560mm，滑臺滑座總高：280mm；滑座與側(cè)底座的調(diào)整墊厚度一般取5mm。故 mm，通常推薦，所以符合通常推薦值。所以 ， 。由此數(shù)據(jù)查參考文獻[13],