缸体精铣两侧面机床总体设计及夹具设计.docx

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缸体精铣两侧面机床总体设计及夹具设计

2组合机床总体设计3

2.1总体方案论证3

2.1.1工艺方案的拟定3

2.1.2机床配置形式的选择3

2.1.3定位基准的选择4

2.1.4滑台型式的选择4

2.2确定切削用量4

2.2.1选择切削用量4

2.2.2计算切削力、切削扭矩及切削功率5

2.3组合机床总体设计—三图一卡6

2.3.1被加工零件工序图6

2.3.2加工示意图6

2.3.3机床尺寸联系总图7

2.3.4机床生产率计算卡8

3夹具设计11

3.1夹具设计的基本要求11

3.2夹具设计的方法与步骤11

3.2.1设计前的准备11

3.2.2拟定夹具结构方案绘制草图11

3.2.3定位误差分析....................................................13

3.2.4夹紧力的计算....................................................14

3.3绘制夹具总图15

3.4绘制夹具零件图16

4结论17

参考文献18

致..............................................................19

附录..............................................................20

1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围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。

该课题来源于市高精装备机电，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、长虹涂装、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。

2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容及特点进行分析，我们还参观了江淮动力集团，市长虹涂装，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，有利于缩短设计制造周期、降低成本。

B.确定夹紧位置

在选择定位基准的同时，要相应的决定夹压位置，本设计采用螺纹夹紧，夹紧部位为缸体的上表面，目的为了减少机体夹紧变形误差，提高加工精度，应注意的问题：

a.保证零件夹压后的稳定；

b.尽量减少和避免零件夹压后变形。

2.1.4滑台型式的选择

本组合机床采用的是机械滑台。

机械滑台具有如下优点：

1.进给量稳定，慢速无爬行，高速无振动，可以降低加工工件的表面粗糙度。

2.具有较好的抗冲击能力，断续切削、钻头钻通孔将要出口时，不会因冲击而损坏刀具。

3.运行安全可靠，易发现故障，调整维修方便。

4.没有液压驱动管路泄露、噪声和液压占地的问题。

2.2确定切削用量

在组合机床工艺方案确定过程中，工艺方法和关键工序的切削用量选择十分重要。

切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度生产率刀具耐用度机床的结构型式及工作可靠性均有较大的影响[1]。

2.2.1选择切削用量

A.为了使加工过程顺利进行并稳定保证加工精度要求，必须合理地确定工序间的加工余量，生产中常用的组合机床铣削用量参考文献[1]P133表6-16中铣削用量：

表2-1用硬质合金端铣刀的铣削用量

加工材料

工序

铣削深度（mm）

铣削速度

v（m·min

）

每齿走刀量

f

（mm/z）

铸铁

粗

2-5

50-80

0.2-0.4

精

0.5-1

80-130

0.05-0.2

根据上表选择铣削用量为：

铣削深度0.5mm

铣削速度100m·min

每齿走刀量0.1mm/z

我们选择这组工序加工余量，虽然与推进的常用值有一定的距离，但从整体考虑，诸如：

每分钟的进给量、加工精度等，组合刀具的特性，机床加工方式的需要再调整铣削刀具的几何参数等，还是合理而可行的。

2.2.2计算切削力、切削扭矩及切削功率

根据选定的切削用量（主要指切削速度v及进给量f）,确定切削力，作为选择动力部件（滑台）及夹具设计的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其他传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电机（一般指动力箱电机）功率；确定刀具耐用度，用以验证所选刀具是否合理[1]。

人们根据生产实践及试验研究成果，已经整理出不同材料刀具对不同材料工件的进行计算的方法，参考文献[1]P134表6-20中公式：

表2-2铣削功率公式

刀具材料

工件材料

铣削功率P（kw）

p=

硬质合金端铣刀

灰铸铁

P=

A=a

a

v

=a

Zn

n=

式中，a—两个方向平均切削厚度（mm）；p—单位面积切削力（N·m