S195柴油機(jī)機(jī)體三面精鏜組合機(jī)床總體設(shè)計及夾具設(shè)計正文1

1、0引言四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，在畢業(yè)前，我們在校領(lǐng)導(dǎo)、教師的指導(dǎo)下，在教師的精心指導(dǎo)下，基本學(xué)完了機(jī)械制造及設(shè)計專業(yè)的課程，現(xiàn)進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計階段。這次畢業(yè)設(shè)計是在實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，我們在鹽城江淮動力機(jī)廠工程技術(shù)人員的帶領(lǐng)下，深入車間，理論聯(lián)系實(shí)際，熟悉了S195柴油機(jī)機(jī)體的加工工藝，了解了每道工序的加工過程，仔細(xì)分析、研究了機(jī)體精鏜的結(jié)構(gòu)特性，根據(jù)指導(dǎo)教師王正剛分配給我的任務(wù)書，并收集有關(guān)資料，為畢業(yè)設(shè)計作好準(zhǔn)備。S195柴油機(jī)以其設(shè)計緊湊，啟動輕便，維修簡便，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)，能為手扶拖拉機(jī)、水泵、電站、運(yùn)輸及多種農(nóng)副業(yè)加工機(jī)械和設(shè)備作配套動力,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。機(jī)體是柴油機(jī)的一

2、個重要零件,精鏜孔又是機(jī)體加工中最關(guān)鍵的工序,機(jī)體70%以上的主要技術(shù)要求均在此工序得到保證。加工精度要求高,特別是機(jī)體氣缸套孔止口深度公差,大跨度等直徑同軸孔、平衡軸孔孔徑公差大懸臂氣缸孔孔徑公差,曲軸孔與氣缸孔垂直度,曲軸孔與平衡軸孔、曲軸孔與凸輪軸孔軸心線平行度,氣缸套孔止口面與氣缸孔軸心線垂直度等的精度要求較高。夾具設(shè)計是機(jī)械制造廠里的一種工藝裝備，有機(jī)床夾具，焊接夾具，裝配夾具，檢驗夾具等，一般的機(jī)床夾具是作為機(jī)床的輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計的，而組合機(jī)床夾具是作為機(jī)床的主要組成部分，其設(shè)計工作是整個組合機(jī)床設(shè)計的重要部分之一。組合機(jī)床夾具應(yīng)便于實(shí)現(xiàn)定位和夾壓的自動化，并有動作完成的檢查信號。隨著

3、現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)水平的飛速提高，設(shè)計新產(chǎn)品、新機(jī)床，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，提高生產(chǎn)率，是當(dāng)前生產(chǎn)中的迫在眉捷的任務(wù)。我們四人一組設(shè)計專用組合機(jī)床（精鏜床）即為一臺高效能，高精度，具有工藝互換性的組合機(jī)床。在設(shè)計工作開始之前，王正剛老師帶領(lǐng)我們參觀了鹽城機(jī)床廠生產(chǎn)流水線，讓我首先對機(jī)床溜板箱有了感性認(rèn)識。在參觀的過程中，王老師認(rèn)真地給我講解了其加工過程和生產(chǎn)方式，分析了各部件的功能特性，避免了我在以后的畢業(yè)設(shè)計過程中的盲目性。在設(shè)計過程中，王老師及時的了解我設(shè)計中遇到的難題，幫助我解決了不少問題。由于本人對組合機(jī)床了解不多，實(shí)踐知識更是不足，王老師耐心地給我們講解有關(guān)方面的知識，使我得以在短時間內(nèi)完成設(shè)計工作

4、。同時，教導(dǎo)我們不管是在以后的工作還是學(xué)習(xí)中，都要保持治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。在本次畢業(yè)設(shè)計中，王老師及其他指導(dǎo)老師付出了辛勤的勞動，我向他們表示衷心的感謝。在設(shè)計過程中，由于組合機(jī)床大部分是由標(biāo)準(zhǔn)零件構(gòu)成，另外一些非標(biāo)準(zhǔn)件盡量適應(yīng)工廠的生產(chǎn)條件，使加工和維修方便，大大減少了設(shè)計工作量。通過畢業(yè)設(shè)計，我們經(jīng)受了鍛煉對所學(xué)的理論知識進(jìn)行綜合運(yùn)用，這對今后的工作打下了基礎(chǔ)，這與市校、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和江淮動力機(jī)廠的工程技術(shù)人員的精心指導(dǎo)是分不開的。謹(jǐn)此表示衷心的感謝！限于本人知識水平有限，又沒有工作的實(shí)踐經(jīng)驗，本設(shè)計中定存在不到之處,敬請老師同學(xué)批評指正，提出寶貴意見，以便及時糾正。1 工藝方案的擬定1.1 被加

5、加工工序工零件的加工精度和由于機(jī)體孔的表面粗糙度在6.31.6微米間，且孔與孔之間有較高的位置精度要求，安排工藝應(yīng)在一個安裝工位上對所有孔同時進(jìn)行最終精加工。因機(jī)體孔間距較小立式加工時，有利于切屑落入下導(dǎo)向，造成導(dǎo)向精度早期走失，不利于保證加工精度，所以應(yīng)用臥式床身。為提高機(jī)床工作過程中的穩(wěn)定性，鏜頭滑臺應(yīng)采用矩型導(dǎo)軌型式。1.2 被加工零件的特點(diǎn)機(jī)體材料為鑄鐵，且機(jī)體孔分布在不同壁上，通常在一根鏜桿上安裝多個鏜刀頭進(jìn)行鏜削，退刀時，要求工件“讓刀”，鏜刀頭周向定位。被加工孔與基面相垂直，且機(jī)體的安裝方便，高度較小的細(xì)長工件，宜用臥式機(jī)床，又因機(jī)體較大，采用單工位機(jī)床加工較適宜。1.3 零件的

6、生產(chǎn)批量本組合機(jī)床生產(chǎn)批量較大，且多為連續(xù)生產(chǎn)機(jī)床，此時應(yīng)將工序盡量集中在一臺或少數(shù)幾臺機(jī)床上加工，以提高機(jī)床利用率。1.4 機(jī)床使用條件本機(jī)床使用廠地條件較好，氣候適用，國間溫度三十度左右，使用液壓傳動能正常發(fā)揮機(jī)床工作性能，其它機(jī)床機(jī)構(gòu)亦都能適應(yīng)使用條件。從上述因素分析知，本方案是可行的。2定位基準(zhǔn)及夾位點(diǎn)選擇組合機(jī)床是針對某種零件或零件某道工序而設(shè)計的，正確選擇加工用定位基準(zhǔn)，是確保加工精度的重要條件，同時也有利于實(shí)現(xiàn)最大限度的集中工序，從而收到減少機(jī)床臺數(shù)的效果。a.定位基準(zhǔn)的選擇本機(jī)體零件有較高的孔加工精度，且在一次安裝下進(jìn)行，因此，定位基準(zhǔn)選擇機(jī)體的兩側(cè)面及底面的“三面”定位方法，

7、它的特點(diǎn)是：1）可以簡便地消除工件的六個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位。2）有同時加工零件全部孔的可能，即能高度集中工序，又利于提高各面上孔的位置精度。3） “三面”可做為零件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，同時，使機(jī)床各工序的許多部件實(shí)現(xiàn)通用化，用利于縮短設(shè)計、制造周期、降低成本。4）易于實(shí)現(xiàn)自動化定位、火緊，并有利于防止切屑落于定位基面上。b.確定夾位位置應(yīng)注意的問題在選擇定位基面同時，要相應(yīng)決定夾位位置，此時應(yīng)注意的問題是：1）保證零件夾位后穩(wěn)定2）盡量減少和避免零件夾位后的變形本機(jī)訂中確定的“三面”定位能基本滿

8、足上面條件，此本案可行（詳見草圖）另在造“三面”定位后，可彩液壓自動夾緊本人在這次設(shè)計中的任務(wù)是設(shè)計被加工零件工序圖、加工示意圖和機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的圖紙及生產(chǎn)率計算卡片的內(nèi)容，包括總體方案的擬定。3組合機(jī)床總體設(shè)計一一三圖一卡組合機(jī)床的總體設(shè)計，就是針對具體的被加工零件，在造室的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙設(shè)計。這些圖紙包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、生產(chǎn)率計算卡片。機(jī)床聯(lián)系尺寸圖等，下面談?wù)勥@些圖紙的設(shè)計。3.1 被加工零件工序圖3.1.1 被加工零件工序圖的設(shè)計被加工零件工序圖是根據(jù)造定的工藝方案，表示在一臺機(jī)床上或一條自動線上完成的工藝內(nèi)容、加工部位的尺寸及精度、技術(shù)要求、加工

9、用定位基準(zhǔn)、夾位部位，以及被加工零件的材料、硬度和本機(jī)床加工前毛坯情況的圖紙。3.1.2 主軸箱的分布從工序圖中可知，本三面精鏈組合機(jī)床布置有三個主軸箱，它們分別為左、右主軸箱和后主軸箱。左動力箱帶左主軸箱加工1,2,4,5,6五個孔，它們的位置分布如下：右主軸箱加工3軸后主軸箱加工7軸工序圖是組合機(jī)床設(shè)計的主要依據(jù)，也是制造使用時調(diào)整機(jī)床、檢查精度的重要技術(shù)文件。3.2 加工示意圖加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計的重要圖紙之一，在機(jī)床總體設(shè)計中占有重要地位，它是設(shè)計刀具、夾具、主軸箱以及選擇動力部件的主要資料，同時也是調(diào)整機(jī)床和刀具的依據(jù)。加工示意圖，反映了機(jī)床的加工過程和加工方法，并決定浮動夾頭或

10、接桿的尺寸，鏜桿長度，刀具種類和數(shù)量，刀具長度及加工尺寸，主軸尺寸及伸出長度、主軸、刀具、導(dǎo)向與工件間的聯(lián)系尺寸等，根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀具特點(diǎn)，合理地選擇切削用量，決定動力頭的工作循環(huán)。3.2.1 加工示意圖的編制方法(1)、刀具的選擇一臺機(jī)床刀具選擇是否合理，直接影響到機(jī)床的加工精度，生產(chǎn)率和工作情況。根據(jù)機(jī)體孔的加工精度、加工尺寸、臺階級加工、切屑排除以及生產(chǎn)率等因素和加工孔表面允許有退刀痕，因位置限制，導(dǎo)向孔的尺寸小于加工孔的尺寸，且加工孔直徑大于力40,應(yīng)選用鏈刀，這樣對刀方便，加工中不至于有振動，并在導(dǎo)套上開引刀槽，以便鏜刀通過，刀具造用硬質(zhì)合金鋼。為了提高工序集中程度，可采用兩

11、把鏜刀的鏜桿，同時加工孔?？紤]到被加工零件是淬火鑄鐵，由于其硬度較高，為170241HB,可采用刃鏜刀頭加工，以提高刀具的使用壽命。鏜削頭與相同規(guī)格的液壓滑臺組成的鏜床、滿足要求的精度HT級，表面粗糙度達(dá)1.6微米的鏜孔，因鏜削直徑較大，傳遞的扭矩大，可用主軸前端的短圓錐和端面定位，并由端面鍵傳遞扭矩。3.3 工序間余量的確定關(guān)于工序間加工余量的確定，查I表2-6推薦數(shù)值選取0.250.4(直徑上)(3)、導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇組合機(jī)床上加工孔時，除用剛性主軸加工的方案外，其尺寸和位置精度都是依靠夾具導(dǎo)向來保證的。選擇導(dǎo)向類型因?qū)蛑睆捷^大、轉(zhuǎn)速較高時，為了避免鏜桿由于摩擦發(fā)熱而變形，產(chǎn)生“別勁”的現(xiàn)

12、象，可選用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向，這種導(dǎo)向利于減輕磨損和持久保證精度。選擇導(dǎo)向的形式和結(jié)構(gòu)因精鏜多級孔(孔)導(dǎo)向的旋轉(zhuǎn)速度高，但加工精度要求比較低，可選用滾錐軸承的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向。SM1=SM2，n1f1=n2f2根據(jù)這個原理計算切削用量如下查5表3-T，V=7090米/分f=0.12毫米/轉(zhuǎn)由公式，n=10叫得n1=100080=231.6(rpm)32=1019.1(rpm)3.1425從上述兩個范圍中選取一個適中的數(shù)值，即n=500rpm,由此倒過去，由公V1V1-Dn1000，計算速度2=3000=172.7(米/分)10001000二D2n100033

13、9.25(米/分)(5)、確定主軸類型及尺寸P因本機(jī)床是精鏈孔，根據(jù)制定的切削用量通過T=9.55X106匚公式計算得到n的扭矩T值很小，則由切削扭矩計算主軸直徑公式d=B1凡(M軸所傳遞的100扭矩N.mm,B一系數(shù))計算的d亦過小，不能滿足剛度要求。這樣可根據(jù)經(jīng)驗由加工孔的直徑及相應(yīng)的刀具尾部尺寸利用“反推法”來造定，查IV表10-1主軸直徑與加工孔的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，為d主軸=25mm,d傳動=30mm(6)、動力頭工作循環(huán)及其行程的確定動力頭工作循環(huán)一般包括快速引進(jìn)，工作進(jìn)給和快速退回等動作。工作進(jìn)給長度的確定工作進(jìn)給長度應(yīng)等于被加工部位長度與刀具切入和切出長度之和。動力頭工作進(jìn)給長度是按加工

14、長度最大的孔來造取，切入長度根據(jù)工件端面的誤差情況I表2-18,選510毫米為第一工作進(jìn)給長度，第二工作進(jìn)給常常比第一工作進(jìn)給要小得多，在有條件，應(yīng)力法做到轉(zhuǎn)入第二工作進(jìn)給時，除倒大角的刀具外，其余刀具都離開加工表面，不再切削。否則，將降低刀具使用壽命，且破壞已加工的表面?？焖僖M(jìn)長度的確定快速進(jìn)給是動力頭把刀具送到工作進(jìn)給的位置，其長度按具體工作情況確定。在加工1.2兩孔徑相同的同心孔系時，可采用跳越進(jìn)給的循環(huán)進(jìn)行加工，即在加工寬一層壁后，動力頭再次快速引進(jìn)，加工第二層壁，這樣可以縮短工作循環(huán)時間?？焖偻嘶亻L度的確定快速退回的長度等快速引進(jìn)和工作進(jìn)給長度之和。一般在固定式夾具機(jī)床上，動力頭快

15、速引進(jìn)和工作進(jìn)給長度之和。一般在國家式夾具機(jī)床上，動力頭快速退回的行程，只要把所有刀具都退至導(dǎo)套內(nèi)，不影響工件的裝卸就行了。動力頭總行程的確定動力頭的總行程除了滿足工作循環(huán)所需長度外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具的方便性。裝卸刀具的理想情況是：刀具退離導(dǎo)向套外端面的距離，需大于刀桿插入主軸孔內(nèi)的長度。具體數(shù)值在加工示意圖上標(biāo)注可查閱。3.3動力部件的選擇動力部件用以實(shí)現(xiàn)切削刀具的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動或只用于進(jìn)給運(yùn)動是組合機(jī)床最主要的通用部件。組合機(jī)床動力部件有多種結(jié)構(gòu)型式和不同的傳動方式。就其傳動方式來講，主運(yùn)動一般采用機(jī)械運(yùn)動，即由電動機(jī)通過齒輪皮帶、蝸輪蝸桿等機(jī)械元件傳遞運(yùn)動和動力；而進(jìn)給運(yùn)動則采用機(jī)

16、械傳動、液壓傳動、氣壓傳動或氣動液壓傳動等。本組合機(jī)床的主運(yùn)動是由電動機(jī)帶動動力箱傳遞運(yùn)動的，進(jìn)給運(yùn)動是采用的液壓傳動。下面介紹一下具體選用動力部件時應(yīng)注意的問題。（1）、電動機(jī)功率的確定根據(jù)所造切削用量計算的切削功率及進(jìn)給功率之需要，并適當(dāng)考慮提高切削用量的可能性（一般按30%考慮），選用相應(yīng)規(guī)格的動力頭，可接下式進(jìn)行計算。»N切十N進(jìn),工片、N動>（千瓦）式中，N動一一動力頭電動機(jī)功率N動一一切削功率N進(jìn)一一進(jìn)給功率H一一傳動效率，在加工黑色金屬，主軸數(shù)少于15根時于0.9按各刀具造用的切削用量，從口中P10查得各軸N切(左動力頭)當(dāng)V1.2=106米/分時，NV6=96米/分V4=81米/分V5=78米/分N切=0.46KWN切=0.62KWN切=0.67KW對于液壓動力頭N進(jìn)就是進(jìn)給油泵所消耗的功率,般為0.82千瓦，取N進(jìn)=1KW90.3820.460.620.6710.9N動-3.9KW取N動=4.0KW查山表17-5知，適用Y132M1-6,額定功率為4.0千瓦，滿載轉(zhuǎn)速960rpm,起動轉(zhuǎn)矩2.0,最大轉(zhuǎn)矩2.0N.m。右動力頭V=98米/分，查得3軸N切=0.47KW同理取N進(jìn)=1KW,t=0.9則N動1.6KW:.取N動=2.2KW查4表17-5,選用Y112M-6型電機(jī)，額定功率為2.2kw,n=940rpm。后動力頭V=88