粗镗活塞销孔专用机床及夹具设计

1、精品文档你我共享目录 1中英文摘要 2第一早、 、- 刖言2第一早概述2、毕业论文的内容和要求2.、零件的工作条件和技术要求2三、活塞主要技术条件分析3四、活塞材料及毛坯的制造3五、活塞销孔的机械加工工艺过程的分析4第 二早粗镗活塞销孔专用机床及夹具的设计4、夹具设计初步方案4、机床初步设计51 ,动力部件的选择52 ,确定切削用量和选择刀具53 ,确定切削力，切削扭矩，切削功率6三、夹具设计的计算71 ,原动力计算72 ,扳手和螺栓的选用8四、机床液压滑台系统的具体设计91 ,液压缸所受的外负载102 ,拟定液压系统原理图123 ,液压系统的计算和选择液压元件15五、v带轮传动的设计161

2、,确定切削功率162 ,选取窄V带带型63 ,确定带轮基准直径164,确定窄V带的基准长度和传动中心距65,带轮上的包角a 1166 ,计算窄V带的根数Z177,计算预紧力F0178,计算作用在轴上的压轴力Q.179,带轮结构设计17六、组合机床联系尺寸的确定 181 ,组合机床装料高度的确定.-182 ,具体轮廓尺寸的确定18鸣谢,20参考文献20粗镗活塞销孔专用机床及夹具设计机械设计制造及其自动化，99121515李日新（指导教师：李作全）摘要： 本文主要介绍解放牌汽车活塞销孔的加工工艺，并设计粗镗活塞销孔的组合专用机床和专用夹具。关键词： 组合专用机床、粗镗、夹具、活塞销孔ABSTRAC

3、T :This paper is cen tral in troduce the tech no logy that process pist on s thole hole of JIE FANG automobile. And design the special -purpose lathe and fixture for bori ng the pist ons thole hole.KEY WORD :special-purpose lathe 、boring、fixture、piston s tholehole.第一章 前言毕业设计是高等工业院校学生毕业前进行的全面综合训练，是培养

4、 学生综合运用所学知识与技能解决实际问题的教学环节，是学生在校获 得的最后训练机会，也是对学生在校期间所获得知识的检验。这次设计的题目是：粗镗活塞销孔专用机床及夹具设计。并绘制出 解放牌汽车用铝活塞销孔零件图、加工示意图、被加工零件工序图、组 合机床联系尺寸图和夹具结构图。并翻译一篇有关的外文资料。在这次设计中，我明确设计目的，并决定好好把握和利用这踏上工作岗位前的最 后一次“演习”机会，仔细查阅资料，精心设计，努力工作，终于完成了这次设计任 务，但由于水平和时间有限，本设计只实现了组合机床的总体设计， 并且设计中错误 难免，希望老师们批评指正，从而能得到不断的进步。在设计过程中，得到了李作全

5、AAAAAA精品文档你我共享老师的精心讲解和热情帮助，对此，特表示衷心的感谢第二章概述，毕业设计（论 文）的内容和要求：通过设计粗镗活塞销孔的专用机床和夹具。培养综合运用所学基 本理论，基本知识，基本方法和基本技能，分析问题和解决问题的能 力。设计方案和计标正确，叙述清楚，图纸符合制图规范。翻译一篇 有关的外文资料。需学习“机械制造工艺学”，“机床夹具设计”，“组合机床设计”等方面知识 和参考资料。，零件的工作条件和技术要求：工作条件：在发动机汽缸内，活塞在一部分工作循环压缩气体，而在另一部 分工作循环，汽缸内的混合气体燃烧膨胀，活塞承受高温气体的压力， 并把压力通过活塞销、连杆传给曲轴。可见

6、活塞是在高温高压下作长 时间变负荷的往复运动，活塞的结构就要适应这样的工作条件。技术要求：1 销孔圆度和圆柱度均不大于0.0152 . 销孔轴线对止口端面平行度不大于100 : 0.043. 销孔轴线与止口内圈中心线对称度不大于0.204. 销孔表面允许有深度不大于0.08的正常退刀痕迹，活塞主要技术条件分析：销孔尺寸公差IT6级以上。当销孔直径小于50mm时销孔圆度误差 不大于0.0015mm ，圆柱度误差不大于0.003mm。销孔内圆表面粗糙度 Ra 0.2卩m。活塞销孔轴心线到顶面的距离定为56 0.08mm。销孔轴 心线对裙部轴心线的垂直度在100mm长度上公差为0.35mm。销孔轴心

7、AAAAAA精品文档你我共享线在裙部轴心线的对称度为0.2mm。四，活塞的材料及毛坯制造：在汽油发动机和高速柴油机中，为了减少往复直线运动部分的惯 性作用，都采用铜硅铝合金作为活塞材料。它的化学成分是：Si46% , Cu58%,Mg0.20.5%,Fe 450.4(N) M10的螺栓满足强度要求。2，扳手和螺栓的选用：当用扳手扳动M10螺栓上的六角螺母时，查表1-2-25得， 柄长度L=120(mm),作用力为45 ( N)，而夹紧力为3550 ( N)，远 大于 450.4N )用M10的螺栓，并用扳手长度L=120(mm)的扳手的方案符合要求。四，机床的液压滑台系统的具体设计：(本节的设

8、计参照杨培元主编的 液压系统设计简明手册。)工进长度的确定：工进长度=切入长度+加工孔长度+切出长度 取切入长度为7(mm)，加工孔长度为102(mm)， 切出长度取 8(mm)。工进长度=7+102+8=117(mm)快进长度，初定为283(mm)快退长度=快进长度+工进长度=283+117=400(mm)滑台式后带“ A ”表示滑座导轨为铸铁导轨。又球墨铸铁的密度为7300kg/m 3可根据滑座的外形尺寸和密度来估算其重力。估算液压滑台 的重力 2=9.8 X 400 X 200 X 80 X 7300 X 10-9AAAAAA精品文档你我共享=457.86(N)估算主轴箱和动力源的重力N

9、2=9.8 X 200 X 472 X 388 X 7300 X 10-9=2799.78(N)即运动部件的重力 N= N i +N 2=3257.64(N)取N=4000(N)1， 液压缸所受的外负载：F包括三种类型：F.-工作负载 Fco =6300 (N)Fa-运动部件速度变化时的惯性负载Fa=G X/ v/gX / t 一般取 / t=0.05 ( s)Fa=4000 X 12/9.8/0.05/60=1632.65(N)Ff-导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动 摩擦阻力Ff=fG在本设计中取静摩擦系数为0.18 ,动摩擦系数为0.1 Ffs=0.18 X 4000=72

10、0(N)Ffa=0.1 X 4000=400(N)工作循环各阶段的外负载为：启动加速：F= F fs +Fa = 720+1632.65=2352.65(N) 工进 ：F= F fa+ Fo =400+ 6300=6700 (N) 快进：F= F fa =400(N)快退：F= F fa =400(N)速度循环图：负载循环图：2 , 拟定液压系统原理图：(1) , 确定供油方式：考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低。而在 快进，快退时负载较小，速度较高。从节省能量，减少发热 考虑，泵源系统宜选用变量泵供油。现采用限压式变量叶片 泵。（2）,调速方式的选择：在中小型专用机床的液压系统中，进

11、给速度的控制一般 采用节流阀或调速阀。根据镗削类专用机床的特点，决定采 用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。这种调速回 路具有效率高、发热少和速度刚性好的特点。（3） ，速度换接方式的选择：本系统采用行程阀切换的速度换接回路，它的特点是可 提高系统的换接平稳性。（4） ，最后把所选择的液压回路组合起来，即可组成图纸所示的液压系统原理图。其工作原理如下：1），快进按下启动按钮，电磁铁1YA通电吸合控制油路有泵16 经电磁先导阀13的左位，单向阀11，进入液动阀14的左端 油腔，液动阀14左位接入系统。液动阀14右端回油经过节 流器和阀13回油箱。阀14处于左位。主油路从泵16 单向 阀15

12、 液动阀14左位一行程阀9 （常态）一液压缸左腔。回 油路从液压缸的右腔一阀14的左位一单向阀3 阀9 液压 缸的左腔。2），工进压下行程阀9，则油路不能通过而只能通过调速阀6，此 时系统的压力升高，压力的升高使顺序控制阀2打开而且也 会另限量叶片泵的流量减少，直到与经过调速阀6流量相同 为止。液压的有杠腔的油液则通过液动阀14，经顺序阀2和 背压阀1回油路。（两侧的压力差使单向阀3关闭）3），死档铁停留：滑台工进终了，滑台体前端顶上固定在滑座体上的死档 铁，滑台不能前进，而而油路系统还在供油，迫使油缸大 腔油压升高，压力继电器5发出信号，使2YA通电，1YAAAAAAA精品文档你我共享断电，

13、实现滑台快退。压力继电器7延时的过程就是滑台 在死挡铁停留的时间。4) ，滑台快退及原位停止：2YA的通电使阀14接入系统，进油路有泵16 阀15 液动阀14右路一液压缸右腔。回油：液压缸的左腔一单 向阀7 阀14右位一回油缸。由于此时空载，系统的压力 很低，泵输出的流量最大，滑台快退。当滑台快退到原位时，档块压下原位的行程开关，使 电磁铁都断电，阀13和14都处于中位，滑台停止运动。 泵通过阀14的中位卸荷。3， 液压系统的计算和选择液压元件：(1) ， 液压缸主要尺寸的确定：1) ，工作压力P的确定：工作压力P可根据负载大小及机器的类型来初步确定， 现参阅液压系统设计简明手册p10表2-1

14、取液压缸工作 压力为4(Mpa)。2) ，计算液压缸内径D和活塞杠直径d: 按HY20A 液压滑台的参数定D/d为50/35 按最低工作速度验算液压缸的最小稳定速度由式 A (q mi n /Vmin)式中A为液压缸节流腔的有效工作面积，qmin是由 产品样本查得GE系列调速阀AQF3-E10B 的最小稳定流 量为 50(mL/mi n) ，Vmi n =4(cm/mi n)2 A (q mi n/v mi n)=50/4=12.5(cm)由于调速阀是安装在油路上的，故液压缸节流腔有 效工作面积应选液压缸无杠腔的实际面积。即 A= ( n /4) X D2= ( n /4) X 522=19.

15、63(cm 2)AAAAAA精品文档你我共享19.63 12.5液压缸能选到所需流速。3) 计算在各工作阶段液压缸所需的流量：q 快进=(n /4) X d2 X V 快进=(n 14) X (3.5X10 -2)2 X 12=11.5(L/mi n)q 工进=(n /4) X D2 X V 工进=(n /4 ) X (5 X 10-2)2 X 1=2 (L/mi n)q 快退=(n /4) X (D2 d2) X V 快退=(n /4) X (0.05 20.035 2) X 12=12(L/mi n)(2) , 确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格：1) , 泵的工作压力的确定：Pp=P1

16、 + 刀 / p式中pp液压泵的最大工作压力P1 执行元件最大工作压力刀/p进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取0.20.5 ( Mpa ),复杂 系统取 0.51.5 ( Mpa )。本设计 中取 0.5( Mpa )。Pp=P 1 + 刀 / p=4+0.5=4.5( Mpa )上述计算所得的Pp是系统的静态压力，考虑到系统有 各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力。 另外考虑到一定的压力储备量，并确保泵的寿命，因此选 泵的额定压力pn应满足pn(1.251.6 ) Ppo本 设计中 pn= 1.25p p=5.625( Mpa )2) ， 泵的流量的确定：由HY20A液压滑

17、台的技术性能参数可知油泵的流量为qp=12 ( L/min )3) ， 选择液压泵的规格：根据以上算得的pp和qp ,再查阅液压系统设计简明 手册p81，现选用YBX-16限压式变量叶片泵，该泵的基 本参数为：每转排量qo=16m ( L/r)，泵的额定压力pn=6.3(Mpa ),电动机转速 nH=1450 ( r/min ),容 积效率 n v=0.85 , 总效率n =0.74) , 与液压泵匹配的电动机的选定：首先分别算出快进与工进两种不同工况时的功率，取 两者较大值为选择电动机规格的依据，由于在慢进时泵输 出的流量减少，泵的效率急剧降低，一般当流量在 0.21L/mi n 范围内，可

18、取n =0.03 0.14。同时还应该注意到， 为了使所选择的电动机在经过泵的流量特性曲线最大功率 点时不致停转，需进行验算，即Pb x qp/ n 2pn式中pn所选电动机额定功率Pb 限压式变量泵的限定压力qp压力为Pb时，泵的输出流量首先计算快进时的功率，快进时的外负载为400N，进 油路的压力损失定为0.3( Mpa )，由式Pp=P1 + 刀 / p 得2 _6pp=400/ ( n /4) X 0.035 ) X 10 +0.3=0.40(Mpa)快进时所需电动机的功率为：P= p p x qp/n =0.40 x 11.5/60/0.7=0.11(kW)工进时所需电动机功率为：P

19、= ppX qp/ n =4.5 X 2/60/0.7=0.22 (kW)查阅电动机产品样本，选用丫90S-4型电动机，其具体参数为： 根据产品样本可查得YBX-16的流量压力特性曲线。再由已知 的快进时的流量为11.5 ( L/min )，工进时的流量为2 ( L/min )， 压力为4.5(Mpa),作出泵的实际工作时的流量压力特性曲线，查 得该曲线拐点处的流量为24( L/min)，压力为2.9(Mpa)，该工 作点处对应的功率为P=2.9 X 24/60/0.7=1.66(kW) 120 主动轮上的包角合适。6 , 计算窄V带的根数Z :由式Z = Pea/ ( P0+ / P0) /

20、K l其中 K a -包角系数Kl-长度系数P0-单根V带的基本额定功率/ P0-单根V带的基本额定功率的增量由 n1=1420 ( r/min ), D 1=75(mm) , i=1.014 ,查表 8-6C 和表8-6d得：P0=1.41(kW)/ P0=0.02(kW)查表 8-9 得 K =0.995 ,查表 8-10 得 Kl=0.86贝U Z = 3.6/ ( 1.41+0.02 ) /0.995/0.86=2.94取Z=3根7,计算预紧力F0:由式 F0=500 x( Pea/V/Z )x (2.5/K a-1)+qXvAAAAAA由表 8-5 ,得 q=0.07kg/mF0=5

21、00 ( 3.6/5.5375/3x (2.5/0.995 -1)+0.07x 5.5375=166(N)8 , 计算作用在轴上的压轴力Q :由式 Q=2 x Z x Fo x sin( a i/2)=2 x 3 x 166 x sin( 178.8 /2)=995.95(N)9 , 带轮结构设计：带轮的材料选用牌号为HT200的铸铁。/ D 300(mm)带轮采用整体式结构带轮轮宽的设计：带轮轮宽B=(Z 1)e+2Xf其中f-第一槽对称面至端面的距离，查表8-12 ,取f=8(mm)B=(Z 1) x e+2 x f=(3 1) x 12+2 x 8=40(mm)带轮外径的确定查表 8-8

22、 得 Dw1 =79 (mm) D w2 =84(mm)六, 组合机床联系尺寸的确定：1 , 机床装料高度的确定：根据我国普通机床提供的数字取H 4=850(mm)2 , 具体轮廓尺寸的确定：镗模架厚度为75(mm)工件宽度为102(mm)工件和镗模架间的距离为27(mm)夹具底座的总长尺寸(加上补偿铸件的铸造误差15mm,再 加上夹具座往中间底座上固定用的凸台尺寸，每边48mm )A=75+102+27+15+48X2=315(mm)夹具座高度定为250(mm)L1 =45+134+21+40=240(mm)L2=138(mm)L3=102(mm)L4=27+75=102(mm)其中：Li-工件端面至主轴箱端面在加工终了时的距离L2-主轴箱厚度L3-工件沿机床长度方向的尺寸L4-工件的另一端面至镗套座端面的距离11- 机床长度方向上，主轴箱与动力滑台的重合长度，取 I i=138(mm)12- 加工终了位置，滑台前端面至滑座端面的距离，取b=20(mm)13- 滑座前端面至侧底座前端面的距离，取l3=100