毕业设计论文柴油机油泵调速器盖钻孔组合机床设计夹具设计Word格式.docx
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Abstract
Modularmachinetoolsaregeneralmachinetooldevelopmentproducts,bymorecomponentsandspecificcomponentsandcomponents.
Fromthedesignandmanufacturetothepromotionapplicationtothematurestagenowarethemanufacturingindustryindispensableproducts,efficientprocessingproductivityandmulti-functionconvenient,iswidelyusedbypeople.
Sointheheavymachinery,cars,aerospace,shipbuilding,agriculturalmachinery,evenmedicaldeviceshaveawiderangeofapplications,especiallytheautomobilemanufacturingindustry,isalmostthebiggestcustomerformodularmachinetool.SuchasVolkswagen,BMW,thestarcarmakers,beganveryearlyuseofmodularmachinetool,theyarewalkingthekingintheautomobilemanufacturing,modularmachinetooltotheircompletedthealotofhardwork,thecombinationofmachinetoolswithautomatedandsemiautomatproductiontoimproveproductionefficiency,withmoreaccurateprocessingstandardtoproducebetter,excellentandmoredurableproducts.
Firstlyofdieselenginespeedgovernorcovercombinationdrillingmachineasabasisforunderstanding,withAutoCADdrawingoutgovernorcoverdrawings,theperformedanalysistoreconciledig,againaccordingtotheirownknowledgeandgovernorfordieselenginecoverbottomintheprocessareanalyzed,thenaccordingtotheresultsoftheanalysisoftheprocessingtechnologymaketheinstallationholecutting,andinvariouspartsofthemodularmachinetoolfixturedesign.
Thedrillingspeedgovernorofthedieselenginebottomcover,combinationmachinetoolsinthedesignprocessandfixturedesignareintroducedindetail.Inthisdesignprocesscompleted"
athreechartscard"
andfixturedesign.
Keywords:
Combinedmachinetool,Governorcover,Drilling
目录
摘要I
AbstractII
目录III
前言1
1工艺路线制定2
1.1零件的材料选用2
1.2加工技术要求3
1.3工艺装备的选择3
1.3.1机床的选择3
1.3.2夹具的选择3
1.3.3量具的选择3
1.3.4刀具的选择3
1.4加工顺序的安排4
1.5工艺路线制定：
4
2盖加工的设计5
2.1确定切削用量5
2.1.1加工部位要求5
2.1.2选择切削用量5
2.2计算切削力，切削扭矩和切削功率6
2.3计算主轴直径7
2.4被加工零件工序图8
2.5加工示意图8
2.5.1选择刀具8
2.5.2导向选择9
2.5.3初定主轴9
2.5.4确定动力部件的行程10
2.6机床联系尺寸图10
2.6.1选择动力部件10
2.6.2本次加工所选的参数如下：
11
2.6.3机床装料高度H11
2.6.4主轴箱轮廓尺寸12
2.6.5中间底座轮廓尺寸12
2.7机床生产率计算卡13
3夹具的设计14
3.1夹具设计的总述14
3.2数控机床夹具设计的要点14
3.3机床夹具的分类与功用15
3.4定位元件的设计15
3.5确定夹紧方案16
3.6工作台面与夹具体的设计18
3.7夹紧机构设计18
3.8绘制夹具总图20
3.8.1压板的设计20
3.8.2夹紧压板的装置21
3.8.3可调V型块的调节装置21
总结22
参考文献23
致谢24
前言
首先柴油机油泵调速器盖是调速器的壳体，用于放置和保护调速器的正常运行，本设计主要是对其进行孔的加工，所以需要对加工孔的设备（主要是组合机床）进行研究设计。
通过对柴油机油泵调速器盖底孔钻削组合机床的设计，进行组合机床的设计与装配和零件加工工艺的制定：
零件图的分析、自由度的限制、定位元件的设计（定位销的选择和查找）夹紧元件的设计（V型块的设计与查找）钻头的选用、限位元件的设计、钻套的选用，钻模板的选用。
组合机床适合大批量生产，它是为了特定的零部件和特定的工序加工而设计的相对专用的一套机床，组合机床在生产线上属于加工出成品和半成品的机器，具有很高的自动化，最早的组合机床是由美国人设计制造的，目的是用于汽车零部件的加工生产，可以提高生产效率，提升企业和市场的竞争力，组合机床的主要结构有提供动力的动力部件、用于放置和定位的支承部件、用于传输所需加工零件的输送部件、由各类机械和电子乃至数据库控制的控制部件和辅助完成加工的辅助部件。
在加工制造业，企业和个人都是向着产品质量更好，生产效率更快，成本控制更低的方向努力着，今年来全球范围内的加工制造和计算机应用计算得到快速的发展，中国是制造大国，代表有台湾投资的富士康等公司，还有老牌工业基地长春，在制造业有很大的市场份额。
现在的加工业中，对机床的性能和智能化的要求越来越高，德国工业4.0的提出，以及日本机器人代人工的研发和投入使用，都是这个行业的先锋者，在未来会有更多人性化和智能化的创作创新，我们需要紧跟国际的步伐，研发自己的东西，参与标准的建设，在加工制造业打下一片自己的天地。
1工艺路线制定
图1.1调速器盖零件图
1.1零件的材料选用
调速器盖是柴油机上的重要零件之一，本次设计零件材料选用HT200。
因其抗拉强度不小于200MPa，适合再次加工，抗压强度为750MPa适合作为壳体。
HT200灰铸铁，是我国掌握比较早的一种铸铁，因其良好的性能和便于制造的特点，在很多零件的材料选择上，我们会优先考虑灰铸铁。
HT200的结构是珠光体，主要特点是耐磨，所以适合做为调速器盖；
强度较好，更好的保护调速器；
耐热，适合用在工作温度高的环境；
良好的减震性能，合适作为振动较大的调速器壳体。
总合上诉的最主要的刚性条件，我们这次选择用HT200作为调速器盖的材料
1.2加工技术要求
分析图纸可以知道柴油机调速器盖底孔加工的技术要求为本次工序主要是完成五个直径为6.5的通孔加工，要求内孔的粗糙度为Ra12.5um，对A平面的不垂直度允差为0.1。
1.3工艺装备的选择
1.3.1机床的选择
选择加工机床是根据零件的尺寸、零件材料的可加工性、零件的要求精度、量产的要求以及车间的现有设备和能够使用的设备等条件选择的，考虑到零件加工的批量大，精度要求相对较低以及零件相对较小的特征，本次设计的加工机床选择立式组合机床。
1.3.2夹具的选择
在单间或者是批量小的生产加工中，我们应该根据现有的设备（通用夹具和组合夹具），在批量大的生产加工中，首先分析零件加工的工序要求，最理想化的用到现有的设备，然后根据需要设计并制造出专用夹具，在这次的夹具设计中，我们只需要加工直径为6.5mm的5个通孔，并且粗糙度和垂直度要求相对较低，工序相对简单，易加工，所以本次设计大量利用通用夹具和少量设计专用夹具而完成加工
1.3.3量具的选择
根据本次加工类型和精度的规定，我们使用最常用的的游标卡尺作为本此的测量直径的测量，用量规测量5个孔的位置尺寸，用直尺作为零件定位夹装的用具。
1.3.4刀具的选择
刀具的使用根据HT200这种材料的可加工性，刀具的性价比（工作可靠、材料HT200对刀具的磨损）刀具可使用周期的长短（一般为一个生产班的时间倍数）本次加工选择高速钢麻花钻。
1.4加工顺序的安排
首先，本此设计加工的是材料为HT200、加工孔直接为6.5mm，孔的粗糙度为Ra12.5um，对AA平面的不垂直度允差为0.1的5个孔的加工，根据加工的分析和精度的要求，工序安排是:
装夹—加工—卸载零件的顺序安排。
表1.5工序表
工序号
工序名称
设备名称
用具名称
1
毛坯草图
软件CAD
2
毛坯清洗
清洗机
柴油
3
装夹毛坯
通用和专用夹具
组合机床
4
毛坯定位
夹紧部件
扳手或橡皮锤
5
钻孔
单面钻
钢麻花钻
6
取下零件
手工和扳手
7
清洗零件
8
合格检查
人工检验
游标尺，量规
9
清点入库
2盖加工的设计
2.1确定切削用量
2.1.1加工部位要求
本次需加工底面的五个通孔，其直径都为6.5，孔深34，所加工孔的直径和深度都较小，材料是灰铸铁及铸件，精度要求是粗糙度为Ra12.5um，
2.1.2选择切削用量
现在市场上所销售和用到的机床，大部分都是可以多刀位的。
因此，在切削用量的计算和设计时需要比一般的机床小30%左右。
刀具是安装在一个特定的安装刀具系统中的，在一个工作台上面工作。
工作时，要求所有刀具的每秒钟进给量必须完全相同，且等于动力滑台的每秒钟进给量，也就是说，动力滑台的和刀具进给量相同。
这个每分钟进给量（毫米/分）应是所以刀具的平均值。
因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成不同转速和选择不同的每转进给量（毫米/转）与其相适应，以满足不同直径工件的加工需要，即
尽量作到合理利用所有刀具，充分发挥其性能。
在切削用量的选择上，应注意零件生产批量的影响。
生产率要求不高时，就没有必要将切削用量选得过高，以免降低刀具耐用度。
对于要求生产率高的大批大量生产用组合机床，也只是提高那些耐用度低，刃磨困难，造价高的所谓“限制性”工序刀具的切削用量。
需要保证加工的精度，也不能使刀具耐用度降低。
对于“非限制性”刀具，应采取不使刀具耐用度减低的某一极限值，这样可减少切削功率。
在刀具的选择上，要求耐用度不能低于最小的工作换岗时间；
主轴箱设计时需要保证切削用量的有利选择，如果主轴是相邻的，且转速接近相似，则主轴箱的传动链会变得很简单，采用导向型加工的刀具，若不可使用冷却润滑，可以适当的选择减少切削速度，来保证加工的更好进行；
选择切削用量时，动力滑台的性能是考虑的因素之一，若选用液压动力滑台时候，所选择的每分钟进给量一般比动力滑台可实现的最小进给量大千分之五百，否则，会造成不稳定，影响加工的精度，甚至造成不能保证工件的加工需要。
选择本次加工用高速钻头加工钢件的切削用量：
当加工直径为6.5时，选取进给量f=0.0967毫米/转，切削速度v=12m/min。
2.2计算切削力，切削扭矩和切削功率
已知D1=6.6,L1=34
由公式可得
（2-1）
（2-2）
（2-3）
（2-4）
式中：
F——切削轴向力（牛）；
M——切削扭矩（牛·
毫米）；
P——切削功率（千瓦）；
T——刀具耐用度（分）；
——每转进给量（毫米/转）；
D——钻头的直径（毫米）；
HB——零件的布氏硬度。
对于公式1—3取最大值，对公式4取最大值减去偏差值的三分之一；
——切削速度（米/分），
取计算硬度HB=200HB，
总切削力：
总扭矩：
总功率：
2.3计算主轴直径
当确定了切削扭矩M以后，便可以根据扭转刚度初定主轴直径，计算公式为：
d—轴直径（mm）；
M—轴所承受的转矩（N·
mm）；
B—系数，根据主轴在1米长度上允许最大扭转角对刚性主轴取
度/米。
则取B=0.73
综上，查取标准值，选择主轴直径为
安全校核：
M——轴所传递的扭矩（N·
——轴的抗扭截面模数（
），实心轴的；
——许用剪应力（
），对于45钢；
所以：
对钻直径6.5的1，2，3，4，5轴安全。
2.4被加工零件工序图
首先，本此设计加工的是材料为HT200、加工孔直接为6.5mm，孔的粗糙度为Ra12.5um，对A平面的不垂直度允差为0.1的5个孔的加工，根据加工的分析和精度的要求，工序安排是:
本次加工的定位基准和夹紧部位已在工艺路线制定中说明，所以按照上面所述画出柴油机调速器盖钻孔加工工序图。
2.5加工示意图
加工示意图（CAD图纸）用来确定加工的方案。
加工示意图是零件加工的重要图纸，决定了刀具的位置安装和辅助部件的位置安装以及其他相关联的部件有密切的位置关系机床的工作流程程及工作传输循环。
因此，我们需要在加工以前对其进行工序的分析和设计，从而达到技术要求，加工示意图作为加工的基础材料，我们需要严谨的设计，全方位的考虑，如图2.1所示。
图2.1加工示意图
2.5.1选择刀具
由前面所述可知；
刀具选用标准麻花钻。
因为所加工的零件深度是34mm，所以我们预留50mm的加工余量，刀具的安装要合理并且注意使用时对刀具的保护。
2.5.2导向选择
在加工中，刀具需要导向装置进行对刀具的导向，顺利加工，从而对孔的精度和粗糙度的保证。
1.选择导向类型、形式和结构
通常依据刀具导向部分直径d和刀具转速n折算出导向的线速度（V）再结合加工部位尺寸精度、精度、工艺方法及刀具的具体工作条件来选择导向类型、形式和结构。
由于V1<
20m/min，因此选择固定式导向，安装在钻模板上。
2.定导向数量、选择导向参数
导向数量应根据工件形状、内部结构、刀具刚性、加工精度及具体加工情况决定。
通常钻、扩、铰单层壁小孔或用悬伸量不大的镗、扩、铰深度不大的大孔时，选取单个导向加工。
导向的主要参数包括：
导套的直径及公差配合，导套的长度、导套离工件端面的距离等。
导向长度L1=（2~4）d；
取L1=20mm;
导向至工件端面的距离L2=（1~1.5）d（钻钢）；
取L2=8mm;
钻孔时d的配合为G7，D的配合为H7/g6，D1的配合为H7/n6。
2.5.3初定主轴
主轴型式的进给抗力和主轴时由其加工刀具系统的结构形式决定的。
切削的扭矩是由主轴尺寸根据切削用量计算。
组合机床主轴和刀具之间一般有两种连接方式。
一是接杆连接，也就是刚性连接，是单导向钻孔、扩孔、铰孔及倒角等一系列加工，接杆连接可以决定其号数，应根据刀具尾部结构和主轴外伸部分的内孔直径d1而定。
从保证加工终了时主轴箱端面到工件端面间距尺寸最小来确定全部刀具、接杆、导向、刀具托架及工件之间的联系尺寸，其中，须标注主轴箱端部外径和内孔径（D/d1）、外伸长度，刀具各段直径及长度，导向的直径、长度、配合，工件至夹具之间须标注工件距导向套端面的距离。
还须标注刀具托架与夹具之间的尺寸、工件本身及加工部位的尺寸和精度等。
加工示意图上最终要的联系尺寸是主轴箱端面至工件端面之间的轴向距离，距离尺寸越小越好。
它由两个方面决定，一是刀具轴和主轴箱主轴的连接结构和所需的最小轴向尺寸,如使用麻花钻、扩孔钻、工具长度考虑它的螺旋槽结束离开一段距离导向套端面，接杆长度的标准尺寸、规格均有可选择的范围，设计时通常先按最小长度选取。
二是机床设计是的相互制约。
根据主轴直径为20mm,查表:
选择主轴外伸尺寸为长L=115mm，直径为30/20，接杆为莫氏锥柄接杆1-190T0635-01
2.5.4确定动力部件的行程
动力部件的工作循环是指加工时动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置又返回到原始位置的动作过程。
一般包括快速引进、工作进给、快速退回等动作。
本次加工的工作进给长度为
。
快速引进长度+工作进给长度=快速退回长度，快速引进是把刀具快速的定位在预先设计的位子。
刀具快速退回时，不可以和任何部件有碰撞发生。
假如刀具的质量很好，又担心基床的均匀磨损，可以设计为刀具全程快退。
而对于采用移动和回转式夹具的组合机床，快退行程长度必须能够保证把刀具、托架、钻模板及定位销都退离到夹具运动可能碰到的范围之外。
动力部件的总行程除了保证要求的工作循环工作行程（快速引进+工作进给=快速退回）外，还要考虑装卸和调整刀具方便，即考虑前、后备量。
本次加工的快进长度
本次加工的快退长度
.
2.6机床联系尺寸图
2.6.1选择动力部件
组合机床的动力部件是配置组合机床的基础。
它主要包括用以实现刀具主轴旋转主运动的动力箱、各种工艺切削用头及实现进给运动的动力滑台。
影响动力部件选择的主要因素为：
1.切削功率
由刀具主轴切削用量计算总切削功率，组合机床的主传动用动力箱型号规定需要考虑传动效率和空载功率损耗及载荷附加功率损耗，动力箱一般有两种不同功率和转速的电动机，因此一般动力箱有高低轴转速两种，应根据主轴箱传动系统设计要求，并要求主轴箱传动链短来选用。
2.进给力
动力滑台都有最大进给力的选用限制。
选用时，要计算主轴的轴向切削合力大于进给力，以来确定动力滑台使用。
3.进给速度
动力滑台都有自己的快速行程速度及最小进给量的最小限制，因此选用时要求都小于规定的限制。
4.行程
选用动力滑台时，必须考虑其允许的最大行程。
设计时，所确定的动力部件总行程应小于动力滑台的最大行程。
5.主轴箱轮廓尺寸
为使加工过程中动力部件有良好的稳定性，不同规格的动力滑台与何种规格的动力箱配套使用，其上能安装多大轮廓尺寸的主轴箱是有一定限制的。
设计时可查组合机床通用部件相应标准的推荐值。
6.动力滑台导轨型式
动力滑台导轨组合有“矩—矩”“矩—山”两种型式。
前者一般多用于带导向引导刀具进行加工的机床及其他粗加工机床；
后者导向性好，精度高，主要用于不带导向的刚性主轴加工及其他精加工机床。
液压动力滑台1HY25：
台面宽250mm，台面长500mm，行程长400mm，导轨“矩—山”型式，滑台及滑台底座高280mm，滑座长1080mm毫米，允许最到进给力为8000N，快速行程速度12m/min，工件进给速度32-800mm/min。
齿轮传动动力箱1TD25-IB型，电动机为Y100L1-4，电动机功率P=2.2kw，电机转速n=1420r/min，输出轴转速n=785/min，动力箱与动力滑台结合面尺寸：
长400mm，宽320mm；
动力箱与主轴箱结合面尺寸：
宽400mm，高319.5mm；
动力箱输出轴距离箱底面高度为177.5mm。
2.6.3机床装料高度H
装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离。
按照国家有关标准规定。
本次加工选取的机床装料高度为H=900mm。
2.6.4主轴箱轮廓尺寸
标准的通用钻、镗类主轴箱的厚度有两种尺寸规格，卧式为325毫米。
因此，确定主轴箱尺寸，主要确定主轴箱宽度B、高度H及最低主轴高度h1。
主轴箱宽度B、高度H可按下式确定：
B=h+2h1
——宽度最大的两孔距离（毫米）；
——最边缘主轴中心距箱外璧的距离（毫米）；
——高度最大的两孔距离（毫米）；
——最低主轴高度（毫米）；
取
，
；
主轴箱最低主轴高度h1须考虑到与工件最低孔位置h2、机床装料高度H、滑台滑座总高、侧底座高度、滑座与侧底座之间调整垫高度等尺寸关系来确定。
对于卧式组合
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