半精镗及精镗气缸盖导管孔组合机床设计方案

半精镗精镗气缸盖导管孔组合机床夹具设计摘要：为了提高生产效率，满足被加工零件的精度要求，需要设计一台组合机床来改善它的加工情况。本课题设计的是半精镗精镗气缸盖导管孔组合机床。其来源于江苏高精机电装备有限公司.在设计中，通过研究被加工零件的特点，对相关数据进行计算，对相关部件进行选择，从而确定机床的总体布局.并绘制出被加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图和生产率计算卡。在此基础上拟定了夹具的结构方案,确定工件的定位方式，然后进行误差分析,确定夹紧方式，对夹紧力进行计算，对夹具的主要零件进行结构设计,并绘制出夹具图和主要零件图。该机床对零件加工和装配的工艺性好，工件装夹方便。采用液压滑台实现刀具进给，工件采用一面两孔定位，一次装夹完成，不仅保证了孔的加工精度，而且还提高了加工效率，降低了工人的劳动强度。关键词：组合机床;半精镗；精镗；夹具。本设计来自：完美毕业设计网HYPERLINK”http：//"登陆网站联系客服远程截图或者远程控观看完整全套论文图纸设计客服QQ：8191040DesignofModularMachineToolandjigforSemi-finishedandFinishedHolesinpipeofcoveringCylinderAbstract：Inordertoimproveproductionefficiencyandtomeettheprecisionrequirementsofmachiningparts，amodularmachineisneededtobedesignedtoimproveitsprocessingcondition.Thisdesignconcentratesonthistopicisdesignedtosemi-fineboringfineboringholescylinderheadcathetercombinationmachine,whichisprovidedbytheHigh-precisionMechanicalandElectricalEquipmentLimitedofJiangsu.Inthedesign,westudiedthecharacteristicsofprocessedparts，calculatedtherelevantdata,selectedtherelevantparts，andthenconfirmedtheoveralllayoutofmachinetools。Inadditiontothis，weworkoutprocedurechartofprocessedcomponents,processingschematic，Enginebedrelationdimensionalandproductivitycalculationcard。Basedonthis，wehavealsodevelopedthefixturestructure，determinedthelocationmeansoftheworkpiece，andthenanalyzedtheerror，determinedtheclampingways,calculatedtheclampingforce.Intheprocess,thestructuresofmajorpartsaredesigned,andtheassemblypicturesaswellasrelatedpartpicturesaredrawn。Themachineperformedwellinprocessingandassemblingprocess；andtheworkpiececanbeeasilyclamped。Hydraulicslipisadoptedtofeedoftoolspassinwayofachievingtheworkpiecebyatwo-positioning,clampingatonetime,whichcannotonlyguaranteetheaccuracyofprocessing，butalsoimprovetheprocessingefficiency,andalsoreducethelaborintensityoftheworkers.Keyword：CombinationMachine,Fixture，Semi—fineboring，FineBoring目录TOC\o”1-3”\p”"\h\z\uHYPERLINK\l”_Toc201304098”1前言…………12组合机床总体设计…………。.3HYPERLINK\l”_Toc201304100"2.1总体方案论证……………3HYPERLINK\l”_Toc201304101"2.1。1加工对象工艺性的分析……………………3_Toc201304103”2。1.3定位基准的选择……………4HYPERLINK\l”_Toc201304104"2.2确定切削用量及选择刀具………………。42。2.1选择切削用量………………..4HYPERLINK\l”_Toc201304106"2。2。2计算切削力、切削扭矩及切削功率………….6HYPERLINK\l”_Toc201304107"2.2。3刀具耐用度的计算…………。10HYPERLINK\l”_Toc201304108”2.2.4选择刀具结构………………….。10HYPERLINK\l”_Toc201304109"2.3三图一卡设计……………………102.3。1被加工零件工序图……………….10HYPERLINK\l”_Toc201304111”2.3。2加工示意图………………………112。3.3机床联系尺寸图………………12HYPERLINK\l”_Toc201304113”2.3。4.机床生产率计算卡……………。14HYPERLINK\l”_Toc201304114"3夹具设计…………173。1概述…………………….173。1.1机床夹具在机械加工中的作用…………。。17_Toc201304118”3.1。3机床夹具的组成…………………18HYPERLINK\l”_Toc201304119"3．2夹具的设计步骤及内容………。18HYPERLINK\l”_Toc201304120”3。2.1气缸盖镗孔的工艺分析………………18HYPERLINK\l”_Toc201304121”3。2.2夹紧方案的分析…………193。2。3夹紧力的确定与计算……………20HYPERLINK\l”_Toc201304123"3.2.4夹紧液压缸的选择………………。213.2。6定位误差的计算……………….22HYPERLINK\l”_Toc201304126”3.2.7导向装置的选择……………。.23HYPERLINK\l”_Toc201304127"3。2.8夹具体的设计………………。.243。2.10夹具的精度分析……………………24HYPERLINK\l”_Toc201304130"4齿轮和轴的设计…………………..274。1.齿轮设计…………27_Toc201304133”5结论……….34HYPERLINK\l”_Toc201304134”参考文献………………….35定位方法.A。“一面双孔”的定位方法它的特点是：a).可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。b）.有同时加工零件五个表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。c）.“一面双孔”可作为零件从粗加工到精加工全部工序的定位基准，使零件整个工艺过程基准统一，从而减少由基准转换带来的累积误差，有利于保证零件的加工精度。同时,使机床各个工序（工位）的许多部件实现通用化，有利于缩短设计、制造周期，降低成本。d）.易于实现自动化定位、夹紧,并有利于防止切削落于定位基面上。B。“三平面”定位方法它的特点是：a).可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。b）。有同时加工零件两个表面的可能，能高度集中工序。一般情况下,“一面双孔”是最常用的定位方案，即零件在机床上放置的底面及底面上的两个孔作为定位基准，通过一个平面和两个定位销限制其六个自由度。由于气缸盖零件质量较大，底面上孔的直径不大，初步拟定“一面双孔”定位方法.2。2确定切削用量及选择刀具2。2。1选择切削用量对于被加工孔,采用查表法选择切削用量，从文献［1]P.132表6-15中选取。降低进给量的目的是为了减小轴向切削力。镗孔深度较大时，由于冷却排屑条件都较差，是刀具寿命有所降低。降低切削速度主要是为了提高刀具寿命，并使加工较深孔时镗头的寿命与加工其他浅孔时镗头的寿命比较接近。切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的布局形式及正常工作均有很大影响。组合机床多轴箱上所以的刀具共用一个进给系统,通常为标准动力滑台。在选择切削速度时，要求同一多轴箱上各刀具每分钟进给量必须相等并等于滑台的工进速度（单位为mm/min），因此，一般先按各刀具选择较合理的转速（单位为r/min)和每转进给量（单位为mm/r）,再根据其工作时间最长、负荷最重、刃磨较困难的所谓“限制性刀具”来确定并调整每转进给量和转速,通过“试凑法”来满足每分钟进给量相同的要求，即（2-1）在选择了转速后就可以根据公式（2-2）选择合理的切削速度。A.半精镗进气孔的切削用量的选择a)。Φ44阀座孔镗至Φ44。8，深10mm由文献[1]P.132表6—15中得半精镗硬质合金选择v=50—70m/min，f＞0.15～0.45mm/r，又d=44。8mm,初选n=466r/min,f=0.15mm/r,则由得：v=π×44.8×466/1000=65。58m/minb).枪铰导管孔Φ14底孔至Φ14。8，深28.5mm由文献[1］P.131表6—14中得d=11-15，v=1。2—5m/min，f＞0。4—0。5mm/r，又d=14。8mm,初选n=1500r/min，f=0.15mm/r，则由(2-2）得：v=π×14。8×1500/1000=69。7m/minc）.Φ47阀座孔镗至Φ47。8,深10mm由文献［1]P。132表6-15中得半精镗硬质合金选择v=50-70m/min,f＞0.15～0.45mm/r，又d=47。8mm，初选n=466r/min,f=0。15mm/r,则由得：v=π×47。8×466/1000=70m/mind）.枪铰导管孔Φ14底孔至Φ14.8，深33mm由文献［1]P。131表6—14中得d=11-15,v=1.2—5m/min,f＞0.4-0.5mm/r，又d=14。8mm，初选n=1500r/min，f=0.15mm/r,则由（2-2）得：v=π×14.8×1500/1000=69.7m/minB。精镗进气孔的切削用量的选择a)。Φ44。8阀座孔镗至Φ45，深10mm由文献［1]P。132表6-15中得半精镗硬质合金选择v=50-70m/min,f＞0。15～0。45mm/r，又d=45mm,初选n=466r/min,f=0。15mm/r,则由得：v=π×45×466/1000=65。9m/minb)。枪铰导管孔Φ14。8至Φ15深28。5mm由文献［1］P。131表6—14中得d=11—15，v=1.2—5m/min，f＞0。4—0。5mm/r,又d=14.8mm，初选n=1500r/min，f=0。15mm/r，则由(2-2）得:v=π×1500/1000×15=70。7m/minc)。Φ47.8孔镗至Φ48深10mm由文献［1]P.132表6—15中得半精镗硬质合金选择v=50—70m/min，f＞0.15~0.45mm/r，又d=48mm,初选n=466r/min,f=0.15mm/r，则由得：v=π×48×466/1000=70。2m/mind).枪铰导管孔Φ14.8至Φ15深33mm由文献[1］P.131表6—14中得d=11—15,v=1.2-5m/min，f＞0。4-0。5mm/r，又d=14.8mm，初选n=1500r/min，f=0.15mm/r，则由（2—2）得：v=π×1500/1000×15=70.7m/min表2-1加工各个孔的进给量，工进速度及切削速度孔径切削用量44.814。847.814.845154515v(m/min)65。5865.97069。765。970.770。270。7f（mm/r）0。150。150。150.150。150。150.150.15n（r/min)4661500460150046615004661500Vf（mm/min)702257022570225702252。2。2计算切削力、切削扭矩及切削功率根据文献［1]P。134表6—20中公式(2—3）（2-4)（2-5)（2—6)式中,F—切削力（N）;T-切削转矩（N.mm）；P—切削功率（kW);v—切削速度（m/min)；f-进给量（mm/r）;D-加工（或钻头）直径(mm)；HB—布氏硬度。，在本设计中,，，得HB=200由以上公式可得:A。半精镗孔a）.Φ44阀座孔镗至Φ44。8，深10mm由公式(2-3)得：=51。4×0.4×0。150.75×2000.55=91。34N由公式（2-4）得：=0。51×0。4×0.150。65×2001。1=16.81N由公式（2-5)得：=25.7×44。8×0.4×0.15=2046N.mm由公式（2—6）得:==b).枪铰导管孔Φ14底孔至Φ14.8，深28。5mm由公式（2-3)得：=由公式（2—4）得：=由公式（2-5）得:=由公式(2-6）得:=c).Φ47阀座孔镗至Φ47.8，深10mm由公式（2-3）得：==由公式（2—4）得：==由公式（2—5）得：==2183。01由公式（2—6)得:==d）.枪铰导管孔Φ14底孔至Φ14.8,深33mm由公式(2-3)得：==由公式(2—4）得：==由公式（2-5）得:==由公式（2-6)得:==B.精镗进气孔a）.Φ44。8阀座孔镗至Φ45,深10mm由公式（2-3）得:==由公式（2-4）得:==由公式（2-5）得:==由公式（2—6）得：==b).枪铰导管孔Φ14.8至Φ15深28。5mm由公式(2-3）得:==由公式(2—4)得：==由公式(2—5）得：==由公式（2—6)得:==c).Φ47.8孔镗至Φ48深10mm由公式（2—3)得：==由公式（2—4）得：==由公式(2-5）得：==由公式（2—6）得：==d)。枪铰导管孔Φ14.8至Φ15深33mm由公式（2-3）得：==由公式（2-4）得：==由公式（2-5）得：==由公式(2-6）得：==表2—2加工各个孔的切削力、切削转矩及切削功率孔径Fz（N)Fx(N)T(Nmm）P（kW）4591.3216.82055。140.11591。3216.8685。050.14891.3216。82192.160。11591.3216.8685.0刀具耐用度的计算确定刀具耐用度，用以验证选用量或刀具是否合理，刀具的耐用度至少大于4个小时.查阅文献［2]中公式：(2—6)式中:-刀具耐用度，单位min；—镗头直径，单位mm；—切削速度，单位m/min；—每转进给量,单位mm/r；—布氏硬度。选择Φ45mm的钻头进行计算:=2。057r。min/m根据计算,所得刀具耐用度满足要求.2.2.4选择刀具结构根据工艺要求及加工精度的要求，刀具采用标准刀具。2.3三图一卡设计2。3。1被加工零件工序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（或自动线）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.除了设计研制合同外，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。a。被加工零件名称及编号：气缸盖材料及硬度：HT250HB150—225b.定位基准及夹压点的选择针对机体的结构特点，不宜选用“三平面"定位基准，可采用“一面双孔"定位基准的方法。在选择夹压部位时应注意零件夹压后定位稳定和避免零件夹压后变形的问题，可以选择上表面夹压。c。图中符号↓夹紧点定位基面根据设计课题要求绘制气缸盖的加工工序图，见附图YG023-JGZT—0003。2.3。2加工示意图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。零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系,机床的工作行程及工作循环等。A。刀具的选择一台机床刀具选择是否合理，直接影响到机床的加工精度,生产率和工作情况。根据机体孔的加工精度，加工尺寸，台阶级加工，切削排除以及生产率等因素，和加工孔表面允许有退刀痕，因位置限制，导向孔的尺寸小于加工孔的尺寸,且加工孔直径大于Ф40,应选用镗刀，这样对刀方便，加工中不至于有振动，并在导套上开引槽，以便镗刀通过，刀具选用硬质合金钢.为了提高工序集中程度,可采用两把镗刀的镗杆,同时加工孔。考虑到被加工零件是淬火铸铁,由于其硬度较高，为170~241HB，可采用多刃镗刀头加工，一提高刀具的使用寿命.镗削头与相同规格的液压滑台组成的镗床，满足要求的精度H7级，表面粗糙度达1.6微米的镗孔。因镗削直径较大,传递的扭矩大，可用主轴前端的短圆锥面和端面定位，并由端面键传递扭矩。B。工序间余量的确定关于工序间加工余量的确定，查［工]表2—6推荐数值选取0.25～0.4（直径上）C。导向结构的选择组合机床上加工孔时,除用刚性主轴加工的方案外，其尺寸和位置精度都是依靠夹具导向来保证的。a)。选择导向类型因导向