墻板加工機床總體及夾具設計

墻板加工機床總體及夾具設計,加工,機床,總體,整體,夾具,設計 畢 業(yè) 論 文 題目：墻板加工機床總體及夾具設計 系 別 ： 機械工程系 專 業(yè) ： 機械設計制造及其自動化 班 級 ： 姓 名 ： 成 績 ： 指 導 教 師 ： 遼寧石油化工大學順華能源學院 2013年6月4日 畢業(yè)設計獨創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)設計，是在導師的指導下，獨立進行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中標明。 本聲明的法律后果由本人承擔。 論文作者（簽名）： 2013年 6月 4 日 畢業(yè)設計使用授權(quán)聲明 本人愿意按照學校要求提交畢業(yè)設計的印刷本和電子版，同意學校保存畢業(yè)設計的印刷本和電子版，或采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；同意學校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務系統(tǒng)，公布設計的部分或全部內(nèi)容，允許他人依法合理使用。 論文作者（簽名）： 2013年 6 月4日 摘要： 機械加工是一種用加工機械對工件的外形尺寸或性能進行改變的過程。按被加工的工件處于的溫度狀態(tài)﹐分為冷加工和熱加工。一般在常溫下加工，并且不引起工件的化學或物相變化﹐稱冷加工。一般在高于或低于常溫狀態(tài)的加工﹐會引起工件的化學或物相變化﹐稱熱加工。冷加工按加工方式的差別可分為切削加工和壓力加工。熱加工常見有熱處理﹐煅造﹐鑄造和焊接。 Machining is a kind of used machinery for the appearance of workpiece dimension or performance change process. According to the processed workpiece in the temperature of the condition, divided into cold and hot working. General processing at room temperature, and does not cause the chemical and phase change of workpiece, says cold work. General processing in higher or lower than the normal temperature condition, can cause artifacts of chemical or physical phase change, say hot working. Cold work according to the difference of processing methods can be divided into cutting machining and pressure. Hot working common heat treatment, forging, casting and welding. 目錄 1 引言··········································1 2 機床用途及設計數(shù)據(jù)····························3 2.1機床用途··································3 2.2設計數(shù)據(jù)··································3 3 總體設計······································5 3.1工件研究及查詢資料························5 3.2設計方案··································7 3.3設計計算··································7 3.4組合機床各部分選取························9 3.5 機床的總體布局···························10 3.6 “三圖一卡”的制定·······················11 4 夾具設計·····································16 4.1 機床夾具·································16 4.2 方案擬定·································17 4.3 夾具的受力計算···························20 4.4 夾具的主要零件設計及選用·················21 5 結(jié)束語·······································25 6 致謝·········································26 7參考文獻······································27 8 1引言 組合機床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定外形和加工工藝設計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。它一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。 組合機床一般用于加工箱體類或非凡外形的零件。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進給運動，也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。 專用機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重復使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機床。 為了使組合機床能在中小批量生產(chǎn)中得到應用，往往需要應用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工，以提高機床的利用率。這類機床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機床和轉(zhuǎn)塔式組合機床。 我國的機械工業(yè)正朝著“三化”的方向發(fā)展，這為組合機床的利 2 用開辟了廣闊的前景。組合機床也必將在長期生產(chǎn)實踐中不斷的得以完善，在專業(yè)化生產(chǎn)中充分發(fā)揮它的作用。 由于設計者所掌握的知識有限，又缺乏設計經(jīng)驗，本次設計難免有不妥和誤漏之處，懇請各位老師給予批評指正，以便在實際工作中加以改正。 關(guān)鍵詞：組合機床，專用機床，“三化” 2 機床用途及設計數(shù)據(jù) 2.1 機床用途：加工電葫蘆墻板孔 2.2 設計數(shù)據(jù)： 年產(chǎn)量 30000件 工作制度 二班制 按每班6小時 每年工作300天計 加工內(nèi)容 鉆削墻板上4個Ф25的孔（精度要求不同 工件材料 Q235 其他數(shù)據(jù) 見下零件圖 被加工零件 3總體設計 3.1工件研究及查詢資料 （1） 查《金屬切屑手冊》得 材料 Q235 切屑速度V 24m/s 進給量f 0.32mm/r 背吃刀量 12.5mm 硬度HB 36-40HRC 抗拉強度 375Mpa 注：進給量f可根據(jù)情況調(diào)小，故取f=0.1mm/r以防止機床一年中的閑置時間過長 （2） 查《現(xiàn)代實用機床設計手冊》得 組合機床功率傳遞效率為 75%-85% （3） 查《機床夾具設計手冊》得 ①鉆削切削力的計算方式 工件材料 結(jié)構(gòu)鋼 加工方式 鉆 擴鉆 刀具材料 高速鋼 切削扭矩計算公式 切削力計算公式 ②鉸刀切削力的計算公式 工件材料 結(jié)構(gòu)鋼 刀具材料 硬質(zhì)合金 加工方式 擴孔 計算 公式 切削力 背向力 進給力 M----切削扭矩（N*M） D----鉆頭直徑 ---切削層的深度（mm) 對于擴鉆=0.5（D-d) d----擴孔前的的孔徑(mm) F----軸向切削力（N) f----每一轉(zhuǎn)進給量(mm) ----修正系數(shù) 結(jié)構(gòu)鋼 3.2設計方案 有被加工的零件的零件圖可知，零件需要加工出4個孔，而且上面的兩個孔的粗糙度比下面兩個空的粗糙度高，所以不能夠使用四根鉆頭同時加工出四個孔，故我選擇雙向進給的加工方式。先鉆出兩個小的孔，在加工出零件所要求的孔。 我選取D=24mm高速鉆頭兩個在右主軸箱的上側(cè)，D=18mm高速鉆頭兩個在右主軸箱的下側(cè)，D=25mm鉸刀在左主軸箱上側(cè)，D=25mm高速鉆頭在左主軸箱下側(cè)。 3.3設計計算 （1）運動計算 （2）右側(cè)功率計算 ① D=24mm鉆頭 ② D=18mm鉆頭 ③右側(cè)總功率計算 選取傳遞效率為0.75，則 （3) 左側(cè)功率計算 ① D=25mm鉆頭 ② D=25mm鉸刀 ③左側(cè)總功 取傳遞效率為0.75，則 3.4組合機床各部分選取 （1）動力箱選取： 經(jīng)計算，右側(cè)加工所需的總功率為2.4kw。為滿足使用要,查 附表1 選取TD40A-3.0kw型號動力箱。左側(cè)所需功率為0.584kw，選取TD25A-0.8kw型號動力箱。 （2）液壓動力滑臺選取 以動力箱的大小形狀為參考，查 附表2 選取右側(cè)液壓動力滑臺為 HY40A-Ⅰ 型。選取左側(cè)液壓動力滑臺為 HY25A-Ⅰ 型。 （3）滑臺側(cè)底座選取 因為滑臺側(cè)底座為標準件，結(jié)合液壓動力滑臺，選取名義尺 為400的液壓側(cè)底座為右側(cè)側(cè)底座，名義尺寸為250的液壓側(cè)底座為左側(cè)的側(cè)底座。 （4）中間底座選取 中間底座同樣為國家標準，結(jié)合側(cè)底座，為滿足使用要求計人體條件，選取長800，寬500，高630.的中間底座。 3.5 機床的總體布局 （1） 加工一般通孔的工作循環(huán) 該機床的動力頭從初始位置起，通過液壓系統(tǒng)和電器操縱系統(tǒng)，即可實現(xiàn)快進—工進—快退—原位停止的循環(huán)。其工作循環(huán)圖如圖3所示： 快退 快進 工進 + 工作循環(huán)圖 過程為：動力頭起動后快進一段距離，當擋鐵碰到行程開關(guān)后，通過液壓系統(tǒng)由快進自動轉(zhuǎn)為工作進給，動力頭以慢速完成加工循環(huán)，當擋鐵壓下終點處的形成開關(guān)后，動力頭立即變?yōu)榭焖偻嘶?，到原位后擋鐵壓下原位行程開關(guān)，動力頭立即停止，并發(fā)給機床必要的互鎖信號。 （2）機床的運動分配 A．主運動 由主電機提供動力，經(jīng)變速箱變速后將動力傳給主軸箱通過萬向聯(lián)軸節(jié)使主軸旋轉(zhuǎn)。 變速箱是由主箱體和后蓋所組成。主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)的變化是靠交換齒輪來實現(xiàn)的。這種變速機構(gòu)的構(gòu)造最簡單。 B． 進給運動 油泵電機帶動油泵提供高壓油，通過進給油缸推動滑臺，實現(xiàn)快進，工進，快退，完成進給運動。同時通過夾緊油缸使夾具動作來夾壓工件。進給油缸和夾緊油缸都通過各自的電氣開關(guān)來控制。 3.6 “三圖一卡”的制定 （1)機床尺寸聯(lián)系圖 機床尺寸聯(lián)系圖是反映機床各個部分的尺寸和位置關(guān)系的圖 機床尺寸聯(lián)系圖 （2）加工工序圖 加工工序圖是反映被加工零件的加工部位的圖 加工工序圖 （3）加工示意圖 加工示意圖是根據(jù)生產(chǎn)率要求和工序圖的要求而擬訂的機床工藝方案。它是刀具、輔具的布置圖，是組合機床部件設計的重要依據(jù)，是機床布局和機床性能的原始要求，也是機床試車前對刀和調(diào)整機床的技術(shù)資料。 左側(cè)和右側(cè)加工示意圖 （4）生產(chǎn)率計算卡 ① 理想生產(chǎn)率Q ② 實際生產(chǎn)率 工步名稱 時間（min) 裝工件 2 工件夾緊 0.3 右動力箱快進 0.08 右動力箱Ⅰ工進 1.21 右動力箱Ⅱ工進 0.3 右動力箱快退 0.1 左動力箱快進 0.08 左動力箱Ⅰ工進 1.21 左動力箱Ⅱ工進 0.3 左動力箱快退 0.1 松開工件 0.3 卸工件 2 ③ 機床負荷率 本機床加工速度相對較慢，這樣可以是機床在較長的時間內(nèi) 處于工作狀態(tài)，以此來避免機床的老化。 4 夾具設計 4.1 機床夾具 機械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置。又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。例如焊接夾具、檢驗夾具、裝配夾具、機床夾具等。其中機床夾具最為常見，常簡稱為夾具 。在機床上加工工件時，為使工件的表面能達到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術(shù)要求 ，加工前必須將工件裝好（定位）、夾牢（夾緊）。夾具通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置 、對刀引導元件(確定刀具與工件的相對位置或?qū)б毒叻较?、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數(shù)個工位的加工，有回轉(zhuǎn)分度裝置和直線移動分度裝置兩類）、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組成。 4.2 方案擬定 （1）定位方案： 被加工零件 如圖所示，被加工零件的中心有一個大圓孔，被加工零件需要在機床上加工出四個孔，被加工的四個孔之間的間距和位置是固定，所以該零件需要固定全部的六個自由度。為了固定六個自由度，可以采用一面一銷定位方式。用一個銷位于零件的大圓孔內(nèi)。這樣就定位了零件的三個移動自由度，兩個轉(zhuǎn)動自由度，只差一個轉(zhuǎn)動自由度沒有定位了，為了是零件在夾具上拆卸方便，采用在零件的底部位置設定一個定位銷，使零件轉(zhuǎn)動到指定位置時，零件的位置被完全確定。 定位件 （2）夾緊方案 夾具的夾緊方法有很多，但現(xiàn)代夾具大多采用液壓的方式夾緊，這樣更方便實現(xiàn)生產(chǎn)與加工的自動化或半自動化，可以大大的提高生產(chǎn)效率和節(jié)省人力。 因為該零件是應用在雙面進給的組合機床上，因我將提供夾緊力的液壓缸安放在定位件的下方，采用杠桿原理來夾緊被加工零件。 夾具裝配圖 4.3 夾具的受力計算 （1）右動力頭Ф24mm鉆頭受力： （2）右動力頭Ф18mm鉆頭受力： （3）左動力頭Ф25mm鉆頭受力： （4）左動力頭Ф25mm鉸刀受力: (5)總受力; 4.4 夾具的主要零件設計及選用 （1）定位件的強度計算 公式： 則: 因此： 材料 45鋼 故45鋼合用 (2)液壓缸的驗算 因為只有在左動力頭進給的時候，液壓缸才承受力，因此，只需要在計算中代入左動力頭加工時所施加的力。 夾緊力計算： 1.5 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.0 液壓缸參數(shù) 缸徑(mm) 63 活塞桿徑（mm) 30 油缸（MPa) 13.6 作用了（N) 36456 故液壓缸合用 (3) 壓桿 壓桿在夾具中起到了關(guān)鍵的作用，它與液壓缸的活塞桿連接，并與缸體的上部通過銷連接在一起而構(gòu)成一個連桿機構(gòu)，從而是液壓缸中的活塞運動轉(zhuǎn)換為壓緊工件的運動，也是液壓缸內(nèi)的壓力轉(zhuǎn)換為壓緊工件的壓力實現(xiàn)對工件的夾緊。 （4） 銷、螺釘、螺栓以及其他部件 在夾具中，存在一些小的部件，但是有非常重要，而如果對它們進行設計將耗費大量的時間和精力，因此對于這些部件，我們通常采取選用標準的物件，以此來節(jié)約時間和設計成本。 5 結(jié)束語 組合機床是一種高效率機床，有特定的使用條件，并不是在任何情況下都能收到良好的經(jīng)濟效果，但是組合機床本身有許多是采用的標準件進行組裝而成的，因此也具有非常強的經(jīng)濟性和實用性。 本次設計的機床主要是對墻板的四個孔進行加工，零件采用一面一銷的定位方式，液壓夾緊，對墻板的四個螺栓孔進行兩次加工，因為各孔的加工精度要求不同，為了提高工作效率，減少工人的勞動強度，采取了雙向進給的加工方式。同時在設計過程中大部分選用了標準件和通用部件，從而進一步減少了制造成本，從而增加了經(jīng)濟效益，同時也使得維修更加方便。 本機床還存在一些問題，機床只能加工特定的零件，一旦加工零件發(fā)生變化，則該機床就需要重新設計，重新選擇基本部件。對實行機械加工中機床的通用性上的表現(xiàn)明顯不足。 6．致謝 在這里我要向所有在這次畢業(yè)設計過程中幫助過我的人表示衷心的感謝。 首先，我特別感謝的就是我的導師。他在整個設計期間給予了我殷切關(guān)懷和諄諄教誨。老師深厚的理論功底，嚴謹?shù)难芯繎B(tài)度，一絲不茍的工作作風，敏銳的洞察力使我受益終身。在此，我表示我最衷心的感謝和崇高的敬意。如果沒有他的鼓勵和幫助，這次畢業(yè)設計將會很難順利完成；如果沒有他的耐心指導，畢業(yè)設計過程中的遇到的困難和問題也將很難解決。趙教授在這次畢業(yè)設計中起到了關(guān)鍵性的作用，我要在這里再次向他表示衷心的感謝。 我還要感謝在這四年里教過我的所有老師。他們在我在大學學習這四年中給了我很大的幫助，并傳授了我很多知識，這些知識是我一生都將受益的，我向他們真誠的說聲：謝謝！ 我也要感謝我的同學們，感謝他們在這次設計中對我的幫助，本次設計中遇到的有些問題也是他們幫助我一起解決的。 我要向我引用的參考文獻的作者表示感謝，許多重要的公式都是來自參考文獻，他們的前期工作正是我現(xiàn)在設計完成的基礎(chǔ)。 我還要向我的家人，朋友表示感謝，感謝他們在這次設計中對我的支持，理解和幫助。 最后，謹向百忙中抽出時間來參加我的論文答辯的各位專家、老師和 學者，表示我最衷心的感謝。 7參考文獻 （1) 張耀宸．機械加工工藝設計手冊[M]．北京：航空工業(yè)出版社，1987．12 (2) 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Chenetal. International Journal of Machine Tools & Manufacture . 1999 右動力頭 TD40A 右液壓滑臺 HY40A 右側(cè)底座 GB3668.6-83 左動力頭 TD25A 左液壓滑臺 HY25A 左側(cè)底座 GB3668.6-83 中間底座 GB3668.7-83 定位件 45鋼 壓桿 45鋼 螺栓 GB5785-86 墊圈 GB93-87 螺母 GB6171-86 液壓缸體 45鋼 插銷 GB117-86 法蘭盤 HT20-40 定位銷 GB117-86 活塞桿 45鋼 螺釘 GB70-85 32