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S195柴油機(jī)機(jī)體三面粗鏜組合機(jī)床及夾具設(shè)計(jì)
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摘 要
本次設(shè)計(jì)的課題是S195柴油機(jī)機(jī)體三面粗鏜組合機(jī)床及夾具設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)主要針對原有的S195機(jī)體左、右、后三個(gè)面上13個(gè)孔多工序加工、生產(chǎn)率低、位置精度誤差大的問題而設(shè)計(jì)的，從而保證孔的位置精度、提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。夾具部分的設(shè)計(jì)，首先，在完成對組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)并繪制出“三圖一卡”的基礎(chǔ)上，繪制夾具設(shè)計(jì)的裝配圖；夾具設(shè)計(jì)是組合機(jī)床設(shè)計(jì)中的重要部分，夾具設(shè)計(jì)的合理與否，直接影響到被加工零件的加工精度等參數(shù)。首先確定工件的定位方式，然后進(jìn)行誤差分析，確定夾緊方式，夾緊力的計(jì)算，對夾具的主要零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在夾具設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的主要思路是把原有的手動(dòng)夾緊改為液壓夾緊方式，這樣設(shè)計(jì)主要優(yōu)點(diǎn)是：液壓油油壓高、傳動(dòng)力大，在產(chǎn)生同樣原始作用力的情況下，液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸比氣壓小了許多，液壓油的不可壓縮性可使夾具剛度高，工作平穩(wěn)、可靠，液壓傳動(dòng)噪聲小，勞動(dòng)條件比氣壓的好。解決了手動(dòng)夾緊時(shí)夾緊力不一致、誤差大、精度低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：組合機(jī)床 誤差分析 導(dǎo)向裝置 夾具設(shè)計(jì)
目錄
1.緒論………………………………1
2.組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)………………4
2.1總體方案論證…………………………4
2.1.1工藝方案的擬丁…………………………5
2.1.2機(jī)床配置型式的選擇………………………5
2.1.3定位基準(zhǔn)的選擇…………………………5
2.1.4滑臺(tái)型式的選擇…………………………6
2.2確定切削用量及選擇刀具………………6
2.2.1選擇切削用量……………………………6
2.2.2計(jì)算切削力、切削扭矩及切削功率…………8
2.2.3選擇刀具結(jié)構(gòu)………………………………9
2.3組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)——三圖一卡………9
2.3.1被加工零件工序圖……………………………10
2.3.2加工示意圖……………………………………10
2.3.3機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖……………………………13
2.3.4機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡……………………………17
3.夾具設(shè)計(jì)…………………………20
3.1夾具設(shè)計(jì)的基本要求和步驟……………20
3.1.1夾具設(shè)計(jì)的基本要求………………………20
3.1.2夾具設(shè)計(jì)的步驟……………………………20
3.2定位方案的確定…………………………21
3.2.1零件的工藝性分析…………………………21
3.2.2定位方案的論證……………………………21
3.2.3誤差分析……………………………………22
3.2.4導(dǎo)向裝置……………………………………25
3.3夾緊方案的確定………………………26
3.3.1夾緊裝置的確定……………………………26
3.3.2夾緊力的確定………………………………27
3.3.3油缸的選擇…………………………………29
3.4夾具體的設(shè)計(jì)…………………………29
4.結(jié)論………………………………………32
參考文獻(xiàn)……………………………………33
致謝………………………………………34
附錄………………………………………35
英語翻譯…………………………………36
緒論
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要,以大量通用部件為基礎(chǔ),配以少量專用部件組成的一種高效的專用機(jī)床。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方法，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。組合機(jī)床的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占70-80%,這些部件是系列化的,可以進(jìn)行成批生產(chǎn).其余20-30%的專用部件是由被加工零件的形狀,輪廓尺寸,工藝和工序來決定,如夾具,主軸箱,刀具和工具等. 組合機(jī)床是一種自動(dòng)化或半自動(dòng)化的機(jī)床.無論是機(jī)械電氣或液壓電氣控制的都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán).半自動(dòng)化的組合機(jī)床,工人只要將工件裝夾好,按一下按鈕,機(jī)床即可自動(dòng)進(jìn)行加工,加工一個(gè)循環(huán)停止.自動(dòng)化的組合機(jī)床,工人只要將工件放到料斗或上料架上,機(jī)床即可連續(xù)不斷的進(jìn)行工作.由于通用部件已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用來組成自動(dòng)生產(chǎn)線。
組合機(jī)床一般用于加工箱體類或特殊形式的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對進(jìn)給運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削端面、切削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)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。二十世紀(jì)70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05毫米／1000毫米，表面粗糙度可低達(dá)2.5～0.63微米；鏜孔精度可達(dá)IT7～6級(jí)，孔距精度可達(dá)O.03～O.02微米。
專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。最早的組合機(jī)床是1911年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。
通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。
支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。
輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等。
控制部件是用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。
30多年來，我國組合機(jī)床通用部件經(jīng)歷了一個(gè)從無到有、從點(diǎn)到面、從低到高的逐步發(fā)展的歷史時(shí)期。進(jìn)入90年代，組合機(jī)床行業(yè)加快發(fā)展，行業(yè)的整體實(shí)力和新產(chǎn)品的質(zhì)量及水平有了顯著的提高。目前的現(xiàn)狀的是：a.組合機(jī)床制造技術(shù)由過去的以加工為主的單機(jī)及自動(dòng)線想綜合成套方向轉(zhuǎn)化。b.組合機(jī)床的控制技術(shù)由傳統(tǒng)的程序控制技術(shù)向數(shù)控、計(jì)算機(jī)管理與監(jiān)控方向發(fā)展。c.組合機(jī)床的開發(fā)設(shè)計(jì)手段由過去的人工設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。組合機(jī)床行業(yè)雖然取得了較大的進(jìn)步與發(fā)展，但是，在制造技術(shù)高速發(fā)展的今天，由于基礎(chǔ)薄弱，從整體上看，與國外先進(jìn)水平、與國內(nèi)用戶的要求還存在著一定的差距，主要表現(xiàn)在：產(chǎn)品可靠性較差；可調(diào)可變性差；缺少必要的適應(yīng)多品種加工的新品種；系列化、通用化、模塊化程度低，致使制造周期過長，滿足不了用戶要求。80年代以來，國外組合機(jī)床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化，工序高度集中，高效短節(jié)拍和多種功能的自動(dòng)監(jiān)控。組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢是：①廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)；②發(fā)展柔性技術(shù)；③發(fā)展綜合自動(dòng)化技術(shù)；④進(jìn)一步提高工序集中程度。設(shè)計(jì)師們在開展任何一種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)，都要運(yùn)用自己的思維，力求創(chuàng)新，使產(chǎn)品具有較高的競爭性。
組合機(jī)床的設(shè)計(jì)思想是：①以組合機(jī)床的特點(diǎn)和特性為設(shè)計(jì)思想；②以用戶為目標(biāo)的設(shè)計(jì)思想；③滿足產(chǎn)品批量大、高效自動(dòng)化要求的設(shè)計(jì)思想；④組合機(jī)床應(yīng)重視和加強(qiáng)技術(shù)配套工作；⑤重視提高機(jī)床的剛性，確保機(jī)床的工作穩(wěn)定可靠；⑥從新型刀具、新材料的應(yīng)用出發(fā)，提高切削用量，提高機(jī)床工作效率；⑦不斷提高組合機(jī)床的精度；⑧縮短機(jī)床的制造周期。組合機(jī)床的設(shè)計(jì)分為四個(gè)階段：①工藝方案的分析制訂；②機(jī)床配置型式和結(jié)構(gòu)方案的分析確定；③組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)；④組合機(jī)床的部件設(shè)計(jì)。
組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，目前基本上有兩種方式：其一，是根據(jù)具體加工對象的特征進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，這是當(dāng)前最普遍的做法。其二，隨著組合機(jī)床在我國機(jī)械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人和技術(shù)人員總結(jié)出生產(chǎn)和使用組合機(jī)床的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)組合機(jī)床不僅在其組成部件方面有共性，可設(shè)計(jì)成通用部件，而且一些行業(yè)在完成一定工藝范圍內(nèi)的組合機(jī)床是極其相似的，有可能設(shè)計(jì)為通用機(jī)床，這種機(jī)床稱為“專能組合機(jī)床”。這種組合機(jī)床不需要每次按具體加工對象進(jìn)行專門設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而是設(shè)計(jì)成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工零件的具體需要，配以簡單的夾具及刀具，即可組成加工一定對象的高效率設(shè)備。
為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺(tái)組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。
組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。
本設(shè)計(jì)主要針對原有的S195機(jī)體左、右、后三個(gè)面上13個(gè)孔多工序加工、生產(chǎn)率低、位置精度誤差大的問題而設(shè)計(jì)的，從而保證孔的位置精度、提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。夾具部分的設(shè)計(jì)，首先，在完成對組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)并繪制出“三圖一卡”的基礎(chǔ)上，繪制夾具設(shè)計(jì)的裝配圖；夾具設(shè)計(jì)是組合機(jī)床設(shè)計(jì)中的重要部分，夾具設(shè)計(jì)的合理與否，直接影響到被加工零件的加工精度等參數(shù)。首先確定工件的定位方式，然后進(jìn)行誤差分析，確定夾緊方式，夾緊力的計(jì)算，對夾具的主要零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在夾具設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的主要思路是把原有的手動(dòng)夾緊改為液壓夾緊方式，這樣設(shè)計(jì)主要優(yōu)點(diǎn)是：液壓油油壓高、傳動(dòng)力大，在產(chǎn)生同樣原始作用力的情況下，液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸比氣壓小了許多，液壓油的不可壓縮性可使夾具剛度高，工作平穩(wěn)、可靠，液壓傳動(dòng)噪聲小，勞動(dòng)條件比氣壓的好。解決了手動(dòng)夾緊時(shí)夾緊力不一致、誤差大、精度低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。
整個(gè)設(shè)計(jì)過程是艱辛的，在設(shè)計(jì)過程中必須考慮各方面的問題。由于所學(xué)的知識(shí)只是一些最基本的機(jī)械常識(shí)，因此，在設(shè)計(jì)過程中，還要查閱大量的相關(guān)資料，以補(bǔ)充自己的不足之處。
首先，要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。整個(gè)設(shè)計(jì)，僅靠一些參考資料是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這樣設(shè)計(jì)出來的組合機(jī)床只是結(jié)構(gòu)完美，外形美觀，但實(shí)用性差，在實(shí)習(xí)期間與企業(yè)工程技術(shù)人員共同討論，積累了一些寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
其次，運(yùn)用兩年來所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，針對現(xiàn)實(shí)中遇到的實(shí)際情況，做到舉一反三。整個(gè)設(shè)計(jì)過程不僅涉及到以前所學(xué)的知識(shí)，還涉及到一些新的概念，這就要求我們一邊溫習(xí)以前的知識(shí)，一邊還要學(xué)習(xí)新的知識(shí)，可以說，整個(gè)設(shè)計(jì)過程就是我們不斷復(fù)習(xí)和學(xué)習(xí)的過程。
第三，通過自身的努力，理論聯(lián)系實(shí)際，從合理性、經(jīng)濟(jì)性、工藝性、實(shí)用性及對被加工零件的具體要求對現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行研究和分析，找出可以進(jìn)行改進(jìn)的地方，通過反復(fù)推敲對比，擬訂較為合理的三面鏜孔組合機(jī)床的總體方案。
在設(shè)計(jì)過程中，由于組合機(jī)床大部分是由標(biāo)準(zhǔn)零件構(gòu)成，另外一些非標(biāo)準(zhǔn)件盡量適應(yīng)工廠的生產(chǎn)條件，使加工和維修方便，大大減少了設(shè)計(jì)工作量。
限于本人知識(shí)水平有限，又沒有工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)中定存在不到之處，敬請老師同學(xué)批評(píng)指正，提出寶貴意見，以便及時(shí)糾正。
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