粗镗活塞销孔专用机床及夹具毕业设计.docx
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粗镗活塞销孔专用机床及夹具毕业设计
目录
目录1
中英文摘要2
第一章前言2
第二章概述2
一、毕业论文的内容和要求2
二、零件的工作条件和技术要求2
三、活塞主要技术条件分析3
四、活塞材料及毛坯的制造3
五、活塞销孔的机械加工工艺过程的分析4
第三章粗镗活塞销孔专用机床及夹具的设计4
一、夹具设计初步方案4
二、机床初步设计5
1，动力部件的选择5
2，确定切削用量和选择刀具5
3，确定切削力，切削扭矩，切削功率6
三、夹具设计的计算7
1，原动力计算7
2，扳手和螺栓的选用8
四、机床液压滑台系统的具体设计9
1，液压缸所受的外负载10
2，拟定液压系统原理图12
3，液压系统的计算和选择液压元件15
五、v带轮传动的设计16
1，确定切削功率16
2，选取窄V带带型6
3，确定带轮基准直径16
4，确定窄V带的基准长度和传动中心距6
5，带轮上的包角α116
6，计算窄V带的根数Z17
7，计算预紧力F017
8，计算作用在轴上的压轴力Q17
9，带轮结构设计17
六、组合机床联系尺寸的确定18
1，组合机床装料高度的确定18
2，具体轮廓尺寸的确定18
鸣谢20
参考文献20
粗镗活塞销孔专用机床及夹具设计
机械设计制造及其自动化，99121515李日新（指导教师：
李作全）
摘要:
本文主要介绍解放牌汽车活塞销孔的加工工艺，并设计粗镗活塞销孔的组合专用机床和专用夹具。
关键词:
组合专用机床、粗镗、夹具、活塞销孔
aBSTRACT：
Thispaperiscentralintroducethetechnologythatprocesspiston’stholeholeofJIEFANGautomobile.Anddesignthespecial-purposelatheandfixtureforboringthepiston’stholehole.
KEYWORD：
special-purposelathe、boring、fixture、piston’stholehole.
前言
这次设计的题目是：
粗镗活塞销孔专用机床及夹具设计。
并绘制出解放牌汽车用铝活塞销孔零件图、加工示意图、被加工零件工序图、组合机床联系尺寸图和夹具结构图。
并翻译一篇有关的外文资料。
在这次设计中，我明确设计目的，并决定好好把握和利用这踏上工作岗位前的最后一次“演习”机会，仔细查阅资料，精心设计，努力工作，终于完成了这次设计任务，但由于水平和时间有限，本设计只实现了组合机床的总体设计，并且设计中错误难免，希望老师们批评指正，从而能得到不断的进步。
在设计过程中，得到了李作全老师的精心讲解和热情帮助，对此，特表示衷心的感谢。
第一章
概述
一，毕业设计（论文）的内容和要求：
通过设计粗镗活塞销孔的专用机床和夹具。
培养综合运用所学基本理论，基本知识，基本方法和基本技能，分析问题和解决问题的能力。
设计方案和计标正确，叙述清楚，图纸符合制图规范。
翻译一篇有关的外文资料。
需学习“机械制造工艺学”，“机床夹具设计”，“组合机床设计”等方面知识和参考资料。
二，零件的工作条件和技术要求：
工作条件：
在发动机汽缸内，活塞在一部分工作循环压缩气体，而在另一部分工作循环，汽缸内的混合气体燃烧膨胀，活塞承受高温气体的压力，并把压力通过活塞销、连杆传给曲轴。
可见活塞是在高温高压下作长时间变负荷的往复运动，活塞的结构就要适应这样的工作条件。
三，活塞主要技术条件分析：
销孔尺寸公差IT6级以上。
当销孔直径小于50mm时销孔圆度误差不大于0.0015mm，圆柱度误差不大于0.003mm。
销孔内圆表面粗糙度Ra≤0.2μm。
活塞销孔轴心线到顶面的距离定为56±0.08mm。
销孔轴心线对裙部轴心线的垂直度在100mm长度上公差为0.35mm。
销孔轴心线在裙部轴心线的对称度为0.2mm。
四，活塞的材料及毛坯制造：
在汽油发动机和高速柴油机中，为了减少往复直线运动部分的惯性作用，都采用铜硅铝合金作为活塞材料。
它的化学成分是：
Si4~6%，Cu5~8%,Mg0.2~0.5%,Fe≤1%,其余是铝。
铝活塞毛坯在机械加工前要切去浇冒口，并进行时效处理，消除铸造时因冷却不均匀而产生的内应力。
时效处理时将活塞加热至180~200℃，保温6~8小时，自然冷却。
活塞经过时效处理后还能增加强度和硬度。
五，活塞销孔的机械加工工艺过程的分析：
零件名称：
解放牌汽车活塞
材料：
铝合金HB95~140
年产量：
25~30万件
铝活塞的毛坯一般都铸出锥形销孔（便于拔模）。
由于销孔是许多工序施加夹紧力的部分，所以在粗车止口工序之后即对销孔进行粗镗，以便在其后的工序，夹紧力能较均匀地分布，而不至于压坏销孔所在的搭子。
第二章
粗镗活塞销孔专用机床及夹具设计
一，夹具的初步设计方案：
粗镗活塞销孔专用夹具的自由度：
它用止口及端面定位，消去５个自由度，剩下的转动自由度用一根装在尾座套筒中的削边销插入销孔中来定位，从而保证镗孔的加工余量均匀。
当用螺母与螺杆及压块将活塞压紧后，再将削边销从销孔中退出，即可进行加工。
二，机床的初步设计：
根据加工工序的需要决定采用具有固定式夹具的主轴箱横向进给的卧式单工位专用机床：
1，动力部件的选择：
采用通用部件。
第一种动力部件是传递主运动的部件，包括动力源和主轴箱。
第二种传递进给运动的部件，包括液压滑台。
（1）， 液压滑台
液压滑台由滑台，滑座，油缸三部分组成。
滑台与滑座配置双矩形导轨，初选HY20A型液
压滑台，导轨为“矩－矩”型式。
液压滑台技术性能：
台面宽（mm）
行程（mm）
进给力（N）
油缸内径/活塞直径（mm）
油泵流量（升/分）
快进流量（升/分）
最小进给量（mm/分）
工进速度（mm/min）
200
400
6300
50/35
12
12
40
40~1000
（2）， 动力源
动力源是为主轴箱的刀具提供切削主运动的驱动装置
它与主轴配套使用。
因为对铝及其合金等轻金属进行粗镗削时，根据《组合机床设计》p20对传动装置的选择，应采用皮带轮传动装置，所以现决定采用皮带轮传动装置的型号为TXxx-F42。
2， 确定切削用量及选择刀具：
查《组合机床设计》表3-11得。
粗镗的镗刀的材料高速钢，切削速度v（m/min）在100~150范围内选取，初步定为120。
每转进给量f（mm/转）在0.5~1.5范围内选取，但考虑到液压滑台的进给速度v
（40—1000mm/min）的限制要取合适的值。
由公式n=1000v/πD得：
n=1000×120/π×27=1414.7（r/min）
v
=f×n取滑台的进给速度为1000，则f=v
/n=1000/1414.7=0.7（mm/r）
3，确定切削力，切削扭矩，切削功率：
初定镗刀装在镗杆上的几何参数为：
主偏角Kψ=45°，前角Ψ。
=20°，刃倾角λs＝0°，刀尖圆弧半径Υε=20（mm）,初定镗孔加工余量ap=1.5mm
（1），切削力Fc=9.81×CFC×apXFC×fyFC×KFC
=9.81×40×1.51×0.70.75×1200×KFC
其中KFC=KMFC×KΥ0FC×KKΥFC×KλsFC×KΥεFC
查《机械制造技术》p48表2-3，得KMFC=1
查表2-4得KΥ0FC=1.0KKΥFC=1.0
KλsFC=1.0KΥεFC=1.0
∴KFC=KMFC×KΥ0FC×KKΥFC×KλsFC×KΥεFC
=1×1.0×1.0×1.0×1.0×1.0
=1
∴Fc=9.81×CFC×apXFC×fyFC×KFC
=9.81×40×1.51×0.70.75×1200×KFC
=9.81×40×1.51×0.70.75×1200×1
=450.4（N）
（2）， 切削功率：
Pc=Fc×Vc/60×103
=450.4×120/60000
=0.895（kW）
（3）， 快速运动速度的确定：
由HY20A液压滑台技术性能可知快进速度为
12米/分。
（4）， 选择刀具结构及切削扭矩：
镗杆直径及镗刀截面尺寸：
（5），电动机的选用：
根据上面算出的转速为1414.7（r/min）和功率为0.895×2=1.79（kW）。
现决定选用型号为Y100L2-4的电动机。
其额定功率为3（kW），转速为1420（r/min）。
三，夹具设计的计算：
（本设计查表选择东北重型机械学院，《机床夹具设计手册》，上海科学技术出版，1987）
1， 原动力计算：
∵Me=Wk【r`tgρ1+rztg（α+ρ`2）】/η0（N.mm）
其中：
Wk-实际所需夹紧力（N）
r`-螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm），参见表1-2-20
∵螺杆端部的结构形式为点接触
∴r`=0
由表1-2-24中，初选螺纹公称直径为10（mm）的螺栓查得其许用夹紧力为3924（N），加在螺母上的夹紧扭矩为9.320（N.mm）
∴Me=450.4【0+4.675tg（1º57`+9º50`）】/0.9
=484.7（N.mm）
∵M10的许用夹紧力=3924＞450.4（N）
∴M10的螺栓满足强度要求。
2，扳手和螺栓的选用：
当用扳手扳动M10螺栓上的六角螺母时，查表1-2-25得，
柄长度L=120（mm）,作用力为45（N），而夹紧力为3550（N），远大于450.4N）
∴用M10的螺栓，并用扳手长度L=120（mm）的扳手的方案符合要求。
四，机床的液压滑台系统的具体设计：
（本节的设计参照杨培元主编的〈〈液压系统设计简明手册〉〉。
）
工进长度的确定：
工进长度=切入长度+加工孔长度+切出长度
取切入长度为7（mm），加工孔长度为102（mm），切出长度取8（mm）。
∴工进长度=7+102+8=117（mm）
快进长度，初定为283（mm）
快退长度=快进长度+工进长度=283+117=400（mm）
∵滑台式后带“A”表示滑座导轨为铸铁导轨。
又∵球墨铸铁的密度为7300kg/m3
∴可根据滑座的外形尺寸和密度来估算其重力。
估算液压滑台的重力N1=9.8×400×200×80×7300×10-9
=457.86（N）
估算主轴箱和动力源的重力N2=9.8×200×472×388×7300×10-9
=2799.78（N）
即运动部件的重力N=N1+N2=3257.64（N）取N=4000（N）
1，液压缸所受的外负载：
F包括三种类型：
Fω-工作负载Fω=6300（N）
Fa-运动部件速度变化时的惯性负载Fa=G×⊿v/gX⊿t一般取⊿t=0.05（s）
Fa=4000×12/9.8/0.05/60=1632.65（N）
Ff-导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦阻力Ff=fG
∴工作循环各阶段的外负载为：
启动加速：
F=Ffs+
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