缸体精铣两侧面机床总体设计及夹具设计

盐城工学院本科生毕业设计说明书2011目录1绪论................................................................12组合机床总体设计....................................................32.1总体方案论证......................................................32.1.1工艺方案的拟定..................................................32.1.2机床配置形式的选择..............................................32.1.3定位基准的选择..................................................42.1.4滑台型式的选择..................................................42.2确定切削用量......................................................42.2.1选择切削用量....................................................42.2.2计算切削力、切削扭矩及切削功率...................................52.3组合机床总体设计—三图一卡........................................62.3.1被加工零件工序图................................................62.3.2加工示意图......................................................62.3.3机床尺寸联系总图................................................72.3.4机床生产率计算卡................................................83夹具设计...........................................................113.1夹具设计的基本要求...............................................113.2夹具设计的方法与步骤.............................................113.2.1设计前的准备...................................................113.2.2拟定夹具结构方案绘制草图......................................113.2.3定位误差分析....................................................133.2.4夹紧力的计算....................................................143.3绘制夹具总图.....................................................153.4绘制夹具零件图...................................................164结论...............................................................17参考文献.............................................................18致谢..............................................................19附录..............................................................20盐城工学院本科生毕业设计说明书201111绪论组合机床是根据工件加工需要,以大量通用部件为基础,配以少量专用部件组成的一种高效的专用机床[1]。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方法，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已标准化和系列化，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，并可用来组成自动生产线。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形式的零件。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、铣削端面、切削平面、切削内外螺纹以及加工圆和端面等。二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。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。最早的组合机床是1908年在美国制成的，用于加工汽车零件。组合机床的设计，目前基本上有两种方式：其一，是根据具体加工对象的特征进行专门设计，这是当前最普遍的做法。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人和技术人员总结出生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业在完成一定工艺范围内的组合机床是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为“专能组合机床”。这种组合机床不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。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。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。我毕业设计的课题是缸体精铣两侧面组合机床总体设计及夹具的设计。该课题来源于盐城市高精装备机电有限公司，主要对缸体的前后两个面进行铣削的机床设计。设计的思路是先进行总体方案的论证，对所选的方案进行计算，然后再完成“三图一卡”和各个零件图的设计。设计后的组合机床能较好的保证面的铣削及位置精度，改变了以往烦琐的加工工艺过程，大大的节约了加工时间，提高了劳动生产率，降低了工人的劳动强度。夹具部分的设计，是在完成对组合机床的总体设计并绘制出“三图一卡”的基础上再设计的，并绘制出夹具设计的装配图。夹具设计是组合机床设计中的重要部分，夹具设计的合理与否，直接影响到被加工零件的加工精度等参数。设计首先要确定工件的定位方式，然后进行误差分析，确定夹紧方式，进行夹紧力的计算，并缸体精铣两侧面机床总体设计和夹具设计2对夹具的主要零件进行结构设计。在进行设计之前我们要做好以下几方面的工作：首先，要有丰富的实践经验。整个设计，仅靠一些参考资料是远远不够的，这样设计出来的组合机床只是结构完美，外形美观，但实用性差，因此，在设计工作开始前，指导老师特地带我们到江淮动力集团、盐城长虹涂装有限公司、东风悦达二厂等企业进行了实地参观考察，与企业工程技术人员共同讨论，积累了一些宝贵的实践经验。其次，运用四年来所学的专业知识，针对现实中遇到的实际情况，做到举一反三。整个设计过程不仅涉及到以前所学的知识，还涉及到一些新的概念，这就要求我们一边温习以前的知识，一边还要学习新的知识，可以说，整个设计过程就是我们不断复习和学习的过程。第三，通过自身的努力，理论联系实际，从合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工零件的具体要求对现有机床进行研究和分析，找出可以进行改进的地方，通过反复推敲对比，拟订较为合理的铣削组合机床的总体方案。在设计过程中，由于组合机床大部分是由标准零件构成，另外一些非标准件尽量适应工厂的生产条件，使加工和维修方便，大大减少了设计工作量。限于本人知识水平有限，又缺乏相应的实践经验，在设计中定存在不到之处，敬请老师批评指正，提出宝贵意见，以便及时纠正。盐城工学院本科生毕业设计说明书201132组合机床总体设计2.1总体方案论证组合机床是按高度集中工序原则，针对被加工零件的特点及工艺要求设计的一种高效率专用机床[1]。加工对象为缸体，材料是HT150,硬度170～241HBS。2.1.1工艺方案的拟定A.本机床加工零件特点加工对象为缸体，材料是HT150,硬度170～241HBS。在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完毕。为正确拟定组合机床的工艺方案，除了对加工零件工序内容及特点进行分析，我们还参观了江淮动力集团，盐城市长虹涂装有限公司，东风悦达二厂，具体了解了各厂产品的加工情况，各加工工序的关键技术要点等。为我全面了解该缸体加工的具体情况，拟定组合机床工艺方案且对被加工工件基准，加工艺进行分析，打下了牢固的基础。B.被加工的零件的加工工序及加工精度被加工零件在本组合机床上完成的工序及加工精度，是制定机床工艺方案的主要依据，不同的加工方法及不同的加工精度直接影响着工艺方法的选择和工步数及工艺路线的确定。此被加工的零件的工序内容：1铸造→2时效处理→3粗铣上、下面→4粗铣左、右面→5粗铣前、后面→6粗铣中间横向平面→7粗铣中间纵向平面→8精铣上、下面→9去毛刺→10粗镗孔→11半精镗孔→12精镗孔→13精铣左、右面→14去毛刺→15精铣前、后面→16去毛刺→17精铣中间横向平面→18精铣中间纵向平面→19终检。为了保证其精度要求，将有精度要求的精铣前后两侧面工序安排在同一台机床上进行加工。具体加工内容和精度要求容如下：精铣缸体两侧平面，主要是完成第15步缸体前后两个平面的铣削，两平面的距离为320mm，平面相对于定位基面的垂直度误差不超过0.01μm，表面粗糙度要求R0.8。C.本次设计技术要求:a.机床应能满足加工要求，保证加工精度；b.机床运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；c.机床尽可能用通用件（中间底座可自行设计）以便降低制造成本；d.机床各动力部件用电气控制。2.1.2机床配置型式的选择机床的配置型式主要有卧式和立式两种。卧式组合机床床身由滑台、侧底座组合而成。其优点是加工和装配工艺性好，无漏油现象；同时，安装、调试与运输也都比较方便；而且，机床重心较低，有利于减小振动。其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。立式组合机床床身由滑座、立柱及立柱底座组成。其优点是占地面积缸体精铣两侧面机床总体设计和夹具设计4小，自由度大，操作方便。其缺点是机床重心高，振动大。此外，我要加工的零件为长方体，从装夹的角度来看，卧式平放比较方便，也减轻了工人的劳动强度。通过以上的比较，考虑到卧式床身振动小，装夹方便等优点，选用卧式组合机床。因为需要加工的面是前后两个侧面，铣削的中心线相对于工件垂直，所以设计成刀具固定，工件安装在滑台上的配置型式。2.1.3定位基准的选择组合机床是针对某种零件或零件某道工序设计的。正确选择定位基准，是确保加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的集中工序。从而获到减少机床台数的效果。A.定位基准的选择本机床加工为单工位加工，也就是一次安装下进行两个平面的同时铣削，其定位基准选择：缸体的底面为定位基面限制3个自由度，缸体的第一个孔限制2个自由度，第二个孔限制1个自由度，这种定位的特点是：a.可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得可靠的定位；b.能同时加工工件的前后两个面，即能高度集中工序，又有利于提高被加工面的位置精度；c.本定位基准有利于保证缸体的加工精度，使机床的许多部件实现通用化，