雙頭鉆擴鉸專機設計—專機總體設計主軸箱設計

雙頭鉆擴鉸專機設計—專機總體設計主軸箱設計,雙頭鉆擴鉸,專機,設計,總體,整體,主軸 編 號 無錫太湖學院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 題目： 雙頭鉆擴鉸專機設計—— 專機總體設計，主軸箱設計 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學 號： 0923151 學生姓名： 繆成威 指導教師： 張大駿 （職稱：高級工程師 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 雙頭鉆擴鉸 專機設計——專機總體設計，主軸箱設計 是本人在導師的指 導下獨立進行研究所取得的成果，其內容除了在畢業(yè)設計（論 文）中特別加以標注引用，表示致謝的內容外，本畢業(yè)設計 （論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 93 學 號： 0923151 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無 錫 太 湖 學 院 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設 計 論 文 任 務 書 一、題目及專題： 1、題目 雙頭鉆擴鉸專機設計 2、專題 專機總體設計，主軸箱設計 二、課題來源及選題依據(jù) ① 課題來源：無錫市惠發(fā)特精密制造機械有限公司 ② 減震器鋁合金缸體的圖紙，加工要求（包括實物） 。 ③ 材料：ZAlSi9Mg ④ 缸體年產綱領 50000 件/年 三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 1、根據(jù)產品圖樣及樣品進行工藝分析，選擇比較合理的工藝方案。 2、進行專用機床總體設計， “三圖一卡”的設計與繪制即完成本工 序的工序圖、加工示意圖、機床總圖及床身部件圖，折合不少于 3 張 A0圖紙。 3、編寫設計說明書一份，要求對機床的總體設計部分詳細分析說明， 并包括必要的計算，文字簡潔通順，重要公式數(shù)據(jù)應標明出處。字 II 數(shù)一萬字左右。 4、專業(yè)英語翻譯一萬字符左右 四、接受任務學生： 機械 93 班 姓名 繆成威 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 〔學科組組長研究所 所長〕 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 摘 要 組合機床是一種高效專用機床，有特定的使用條件。在確定設計機床前，應該進行 具體的經濟技術分析。加工同一個機械產品的零件，通常會有很多種工藝方案，不同的 方案會有不同的經濟效果，影響技術經濟的因素有很多，有時技術指標先進的方案，經 濟指標不一定優(yōu)越。因此，需要對技術、經濟指標作綜合評價，選出優(yōu)化方案進行經濟 效果評價，如果滿意即可決定。 本課題是雙頭鉆擴鉸專機設計。其來源于惠發(fā)特精密機械有限公司。在設計中，通 過研究被加工零件的特點，對相關數(shù)據(jù)進行計算，對相關部件進行選擇，從而確定機床 的總體布局。并繪制出被加工零件工序圖，加工示意圖，機床聯(lián)系尺寸圖和生產率計算 卡。在此基礎上擬定了主軸箱的傳動路線，設計了軸的結構，進行了皮帶輪及軸等相關 零件的強度，剛度校核，并繪制出主軸箱裝配圖。該機床對零件的兩端孔同時進行加工， 加工的工藝性好，工件裝夾方便。采用滾珠絲杠導軌實現(xiàn)刀具進給。工件采用 V 形塊定 位，液壓夾緊，一次裝夾完成不僅保證了孔的加工精度，而且還提高了加工效率，降低 了工人的勞動強度。 關鍵詞：雙頭鉆擴鉸專機；組合機床；主軸箱 IV Abstract Portfolio is a highly efficient machine for machine tools, there are specific conditions of use, in determining the design of machine tools, should carry out specific economic and technical analysis. Processing products with a mechanical parts, usually have a variety of programmes, the impact of technological and economic factors are many, sometimes technical indicators advanced programmes, economic indicators do not necessarily superior, therefore, need to On the technical, economic indicators for comprehensive evaluation, comprehensive views of the majority, elected Optimization of economic evaluation, if you satisfied with the decision. This topic is designed to face double-processing machine combinations. Its benefits from the special Precision Machinery , In the design: The study was part of the processing characteristics of the relevant data, the relevant components of choice to determine the overall layout of machine tools. And the mapping of processes to be processed parts map, diagram processing, machine size map and the associated productivity calculation card. On this basis the development of the spindle box of transmission lines, the design of the shaft structure, a pulley and shaft, and other relevant parts of the strength and stiffness Verification, and spindle box assembly to map out plans and related spare parts plans. Tool Guide to achieve a ball screw feed. Workpiece positioning using V-shaped blocks, hydraulic clamp, a fixture not only guarantee the completion of the hole processing precision, but also improve the processing efficiency and reduce the labor intensity of the workers. Key words: double-face processing; combination machine; Headstock V 目 錄 摘 要 ...........................................................................................................................................III ABSTRACT ..................................................................................................................................IV 目 錄 ............................................................................................................................................V 1 緒 論 .........................................................................................................................................1 1.1 惠發(fā)特精密機械有限公司簡介 ...........................................................................................1 1.2 本設計任務簡介 ...................................................................................................................1 1.3 本設計應達到的要求 ............................................................................................................1 2 機床總體設計 .............................................................................................................................2 2.1 工藝方案制定 .......................................................................................................................2 2.1.1 工件和加工部位的主要要求 ........................................................................................2 2.1.2 擬定工藝路線 ................................................................................................................2 2.1.3 二種工藝線路的比較與確定及其各分析其優(yōu)缺點 ....................................................6 2.1.4 安裝與夾緊方案的比較與確定，包括定位、夾緊、夾緊部位、形式等 ................7 2.1.5 刀具、輔具的確定 ........................................................................................................8 2.1.6 工序 ................................................................................................................................8 2.1.7 工序的集中與分散 ........................................................................................................9 2.1.8 確定加工工藝路線 ........................................................................................................9 2.1.9 加工工序卡片 ..............................................................................................................10 2.2 專機總體設計 .....................................................................................................................11 2.2.1 確定專機的驅動方式，切削力，切削功率、電動機選擇等計算 ..........................13 2.2.2 基本參數(shù)（尺寸）設計 ..............................................................................................17 2.2.3 傳動系統(tǒng)設計 ..............................................................................................................17 2.2.4 三圖一卡的設計 ...........................................................................................................19 3 主軸箱的設計 ...........................................................................................................................27 3.1 主軸箱及其卸荷機構 .........................................................................................................27 3.2 主軸的結構型式 .................................................................................................................28 3.2.1 主軸的構造 ..................................................................................................................28 3.3 主軸的軸承選用 .................................................................................................................29 3.3.1 幾種軸承的比較 ..........................................................................................................29 3.3.2 軸承的安裝與定位 ......................................................................................................30 3.4 主軸剛度計算 .....................................................................................................................30 3.5 軸承壽命計算 .....................................................................................................................31 3.6 電機的安裝 .........................................................................................................................33 3.7 兩主軸箱等高與共線調節(jié) .................................................................................................33 4 其他設計 ...................................................................................................................................34 4.1 夾具 .....................................................................................................................................34 4.2 進給系統(tǒng) .............................................................................................................................34 VI 4.3 液壓原理 .............................................................................................................................34 4.4 冷卻系統(tǒng) .............................................................................................................................35 5 附件設計部分（床身部件） ...................................................................................................36 5.1 對床身部件的具體要求 .....................................................................................................36 5.2 選擇床身部件的材料、毛胚制造方式 .............................................................................36 5.2.1 鑄造加工工藝 ..............................................................................................................36 5.2.2 焊接加工工藝 ..............................................................................................................36 5.3 對床身部件與其他部件聯(lián)系的方式確定 .........................................................................36 5.3.1 床身與其余部件的整體布局 ......................................................................................36 5.3.2 導軌安裝 ......................................................................................................................36 5.3.3 排屑及冷卻液回流 ......................................................................................................37 5.3.4 起吊問題 ......................................................................................................................37 5.4 床身部件加工工藝方案及工藝路線確定 .........................................................................37 5.4.1 加工工藝方案的比較與確定 ......................................................................................37 5.4.2 加工工藝路線 ..............................................................................................................39 5.5 技術要求說明 .....................................................................................................................39 6 結論與展望 ...............................................................................................................................41 致謝 ...............................................................................................................................................42 參考文獻 .......................................................................................................................................43 雙頭鉆擴鉸專機設計—專機總體設計，主軸箱設計 1 1 緒 論 1.1 惠發(fā)特精密機械有限公司簡介 無錫惠發(fā)特精密機械有限公司位于無錫市惠山區(qū)堰橋鎮(zhèn)工業(yè)園，公司生產工藝先進， 設備齊全，技術力量雄厚。專門從事各種系列型號液壓機的生產，其各項性能指標均已 達到國外同類產品的水平。 公司全體員工秉承“追求卓越品質，滿足客戶需求”的經營理念，不斷強化質量管 理，堅持跟蹤服務，已通過了 ISO9001：2000 國際質量體系認證，為各種內燃機、電機 電器、汽車、摩托車、粉末冶金、軸承等良好組配創(chuàng)造了條件。同時還生產專用組合機 床、數(shù)控專用組合機床及三棍輪、二棍輪精密校直機。 1.2 本設計任務簡介 本設計是從事專業(yè)機床設計，包括總體設計、進給系統(tǒng)、床身部件、液壓系統(tǒng)、主 軸箱設計。 課題來源于無錫市惠發(fā)特精密機械有限公司。本課題系機動車減震器缸筒加工的專 用機床設計，對于摩托車及其這一類機動車的減震器缸筒加工均有一定得參考價值，在 減震器行業(yè)技術更新中起相當?shù)淖饔谩? 此次畢業(yè)設計任務要求機床功能得到進一步的完善，能夠提高零件的加工精度和加 工效率，能夠降低加工成本。該零件屬摩托車減震器用，其材料為鑄鋁，要求單班制生 產，年產量 5 萬件。限于水平和經驗，不完善之處，敬請批評指正。 1.3 本設計應達到的要求 1. 對缸體加工工藝（經簡化）方案的簡要分析比較。 2. 完成本工序的工序圖，加工示意圖，機床總圖及床身部件圖。 3. 設計說明書一份，要求對機床的總體設計部分詳細分析說明，并包括必要的計算， 文字簡潔通順，重要公式數(shù)據(jù)應注明出處。 4. 對制造廠家調研，了解其對質量、成本要求，所設計的專機要結合廠方具體生產 條件。 無錫太湖學院學士學位論文 2 2 機床總體設計 2.1 工藝方案制定 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產品或零部件機械加工工藝過程和操作方法的工藝文件。 生產規(guī)模的大小，工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加 工工藝規(guī)程來體現(xiàn)。因此，機械加工工藝規(guī)程設計是一項重要而又嚴肅的工作。為能具 體確切地說明工藝過程，一般將機械加工工藝過程分為工序、安裝、工位、工步、走刀。 工藝方案制定正確與否，將決定機床能否達到“體積小，重量輕，結構簡單，使用 方便，效率高，質量好”的要求，這是設計最重要的一步。 為使工藝方案制定的合理、先進，必須認真分析被加工的零件圖紙，深入現(xiàn)場全面 了解被加工零件的結構特點，加工部位，尺寸精度，表面粗糙度和技術要求，定位夾緊 方式工藝方法和加工過程所采用的刀具，輔具，切屑用量。分析其優(yōu)缺點，總結設計， 制造，使用單位和操作者的豐富的實踐經驗，以求理論緊密聯(lián)系實際，從而確定零件在 組合機床上完整的工藝（工序）內容及方法，從而決定刀具種類，結構型式，數(shù)量及切 屑用量等。 根據(jù)選定的工藝方案確定機床的配置形式，并制定出影響機床總體布局和技術性能 的主要部件結構方案。既要考慮能實現(xiàn)工藝方案，以確保零件的加工精度，技術要求及 生產率；又要考慮機床的操作方便可靠，易于維修，且冷卻，排屑情況良好。 對于同一個零件的加工，可能會有各種不同的工藝方案和機床配置方案，在最后決 定采取哪種方案時，決不能草率，要全面地看問題，綜合分析各方面的情況，進行多種 對比，選擇最佳方案。 2.1.1 工件和加工部位的主要要求 被加工零件為棒狀鋁合金： MgZAlSi9 牌號： MgZAlSi9 代號： ZL104 鑄造方法 ：金屬型 熱處理： 淬火+人工時效 力學性能：抗拉強度 b?/ Pa：145 伸長率 δ5(%)：2 布氏硬度 HBS(5/250/30)：70 鑄鋁合金應具有良好的鑄造性能，其成分應接近共晶點。 雙孔加工：左端 Ф14.5，表面粗糙度 Ra=6.3 微米 右端階梯孔 最大 Ф43，最小 Ф35，表面粗糙度 Ra=6.3 微米 其他技術要求見零件圖，要求年產量為 5 萬件，單班制生產。實物圖如圖 2.1。 圖 2.1 實物圖 雙頭鉆擴鉸專機設計—專機總體設計，主軸箱設計 3 2.1.2 擬定工藝路線 根據(jù)廠方要求，該零件有兩種加工方案，一是先加工深孔再加工雙端面孔，二是先 加工雙端面孔再加工深孔。 2.1.2.1 機床設計應滿足的基本要求 (1) 工藝范圍 機床的工藝范圍只要取決于其使用于是生產模式。如使用于大批量生產模式，工序 分散，一臺機床僅需對一種工件完成一道或幾道工序的加工，工藝范圍窄，但要求加工 效率高，自動化程度高，應采用專業(yè)機床。如使用于單件小批量生產模式，工序集中， 要求機床具有較寬的加工范圍，對加工效率和自動化程度的要求相對低一些，應采用普 通機床或通用機床。在多品種小批量生產模式，要求機床能適應多品種工件的加工，具 有一定的工藝范圍，較高 的加工效率和自動化程度，應采用專門化機床。 機床的工藝范圍直接影響到機床結構的復雜程度，設計制造成本，加工效率和自動 化程度。對于生產率，就機床本身而言，工藝范圍增加，可能會使加工效率下降，但就 工件的制造全過程而言，機床工藝范圍的增加，將會減少工件的裝卸次數(shù)，減少安裝， 搬運等輔助時間，有可能使總的生產率提高。數(shù)控機床的出現(xiàn)較好地解決了上述矛盾。 萬能數(shù)控機床是能進行自動化加工的通用機床， ，其工藝范圍往往比普通通用機床還寬， 專用數(shù)控機床的生產率和自動化程度卻比普通專用機床還高，因此數(shù)控機床不僅可使用 于多品種。 小批量生產模式，現(xiàn)已逐步推廣應用于大批量生產模式。 (2) 柔性 機床的柔性是指其適應加工對象變化的能力。隨著時常經濟的發(fā)展，對機床機器組 成的生產線的柔性要求越來越高。機床的柔性包括空間上的柔性和時間上的柔性。所謂 空間柔性是指一臺機床的工藝范圍相當于多臺機床的工藝范圍，即機床的運動功能和刀 具的數(shù)目較多，工藝范圍較廣，機床能夠在同一時期內完成。 多品種加工的能力。所謂時間上的柔性也就是結構柔性，指的是在不同時期，機床 各部件經過重新變化快的要求。為現(xiàn)實這項功能，在單位或極小批量生產 FMS 作業(yè)線上， 可通過識別裝置對待加工的工件進行識別，并根據(jù)其加工要求，在較短的時間內自動地 對機床功能進行重構。要重構在較短的時間內完成，要求機床的功能部件具有快速分離 與組合的功能。 (3) 與物流系統(tǒng)的可接近性 可接近性是指機床與物流系統(tǒng)之間進行物料（工件，刀具，切屑等）流動的方便程 度。對于普通機床，是由人工進行物料流動的，要求機床的使用，操作，清理和維護方 便和安全。對于自動化制造系統(tǒng)，是采用工件傳送帶，自動換刀系統(tǒng)和自動排屑系統(tǒng)等 裝置自動進行流動的，要求機床的結構便于物料的自動流動，可靠性好。 (4) 剛度 機床的剛度是指加工過程中，在切削力的作用下，抵抗刀具相對于工作在影響加工 精度方向變形的能力。剛度包括靜態(tài)剛度，動態(tài)剛度，熱態(tài)剛度。機床的剛度直接影響 機床的加工精度和生產率，因此機床應有足夠的剛度。 無錫太湖學院學士學位論文 4 (5) 精度 要保證能加工出一定精度的工件，作為工作母機的機床必須具有更高的精度要求。 機床精度分為機床本身的精度，即空載條件下的精度（包括幾何精度，運動精度，傳動 精度，定位精度等）和工作精度（加工精度） 。 (6) 生產率 機床的生產率通常是指單位時間內機床所能加工的工件數(shù)量。機床的切屑效率越高， 輔助時間越短，則它的生產率越高。它是衡量生產技術的先進性，生產組織的合理性和 工人勞動積極性的重要指標之一。對用戶而言，使用高效率機床，可以降低工件的加工 成本。 (7) 自動化 自動化機床可在無人工干預的情況下，按規(guī)定的動作要求，通過機械，電子或計算機 的控制，自動完成全部或部分的加工。機床的自動化程度越高，加工精度的穩(wěn)定性越好， 還可以有效地降低工人的勞動強度，便于一個工人看管多臺機床，大大地提高勞動生產 率。 (8) 成本 成本感念貫穿在產品的整個生命周期內，包括設計，制造，包裝，運輸，使用維護， 再利用和報廢處理等費用，是衡量產品市場競爭力的重要指標，應盡可能在保證機床性 能要求的前提下，提高其性能價格比。 (9) 生產周期 生產周期（包括產品開發(fā)和制造周期）是衡量產品市場競爭力的重要指標，為了快 速響應市場需求變化，應盡可能縮短機床的生產周期。這就要求盡可能采用現(xiàn)代設計方 法，縮短新產品的開發(fā)周期；盡可能采用現(xiàn)代制造和管理技術，縮短制造周期。 2.1.2.2 機床設計方法 隨著科學技術的進步和社會需求的變化，機床的設計理論和技術也在不斷的發(fā)展。 計算機技術和分析技術的飛速進步，為機床設計方法的發(fā)展提供了有力的技術支撐。計 算機輔助設計和計算機輔助工程已在機床設計的各個階段得到了應用，改變了傳統(tǒng)的經 驗設計方法，使機床設計由傳統(tǒng)的人工設計向計算機輔助設計，由定性設計向定量設計， 有靜態(tài)和線性分析向動態(tài)和非線性分析，由可行性設計向最佳設計過渡。 數(shù)控技術的發(fā)展與應用，使得機床的傳動與結構發(fā)生了重大變化。伺服驅動系統(tǒng)可 以方便地實現(xiàn)機床的單軸運動及多軸聯(lián)動，從而可以省去復雜笨重的機械傳動系統(tǒng)，使 其結構及布局產生很大的變化。 隨著生產的發(fā)展，社會需求也在發(fā)生變化。在機械制造業(yè)中，小批量生產需求日益 增加，因此出現(xiàn)了與之相適應的 FMS（柔性制造系統(tǒng)）等先進制造系統(tǒng)。數(shù)控機床是 FMS 的核心裝備。前期的 FMS，可以說是“以機床為主的系統(tǒng)” ，即根據(jù)現(xiàn)有機床的特 點來構成 FMS。但是，傳統(tǒng)的機床（包括數(shù)控機床）設計時并未考慮到它在 FMS 中的應 用，因此在功能上制約了 FMS 的發(fā)展。 FMS 的發(fā)展對機床提出了新的要求，要求機床設計向“以系統(tǒng)為主的機床設計發(fā)展” 方向發(fā)展，即在機床設計時就要考慮他如何更好地適應 FMS 等先進制造系統(tǒng)的要求，例 雙頭鉆擴鉸專機設計—專機總體設計，主軸箱設計 5 如要求具有時空柔性，與物流的可接近性等等，這就對機床設計的方法學提出了新的要 求。 機床的設計方法是根據(jù)其設計類型而定的。通用機床采用系列化設計方法。系列中 基型產品為創(chuàng)新設計類型，其他為變型設計類型。有些機床，如組合機床為組合設計類 型。 在創(chuàng)新設計類型中，機床總體方案（包括運動功能方案和結構布局方案）的產生方 法可采用分析式設計（又稱試行設計）或創(chuàng)成式設計（又稱解析式設計） 。前者是用類比 分析，推理方法產生方案，是目前創(chuàng)新設計一般采用的方法，后者則用創(chuàng)成解析的方法 生成方案，創(chuàng)新能力強，這種方法尚在研究發(fā)展之中。 2.1.2.3 機床設計步驟 機床的類型和要求不同，設計步驟也不同。按新的原理進行加工的機床應按創(chuàng)新設 計的步驟進行；成系列的機床產品應按系列化設計的步驟進行；通用化程度較高的機床 產品，例如組合機床應按模塊化設計的步驟進行。 (1) 確定結構原理 根據(jù)初步設計方案，確定被設計機床的結構原理方案的主要內容包括： 用途：即機床的工藝范圍，包括加工件的材料類型，形狀，質量和尺寸范圍等。 生產率：包括加工件的類型，批量及所要求的生產率。 性能指標：加工件要求的精度（用戶定貨設計）或機床的精度，剛度，熱變形，噪 聲等性能指標。 主要參數(shù)：即確定機床的加工空間和主要參數(shù)。 驅動方式：機床的驅動方式有電動機驅動和液壓驅動方式。電動機驅動方式中又有 普通電動機驅動，步進電動機驅動與伺服電動機驅動。驅動方式的確定不僅與機床的成 本有關，還將直接影響傳動方式的確定。 結構原理：主要零部件應滿足的要求和結構原理，有時還需進行草圖設計，確定關 鍵零部件自制還是外協(xié)。 成本及生產周期：無論是訂貨還是工廠規(guī)劃產品，都應確定成本及生產周期方面的 指標。 (2) 總體設計 總體設計的內容 運動功能設計：包括確定機床所需運動的個數(shù)，形式（直線運動，回轉運動） ，功能 （主運動，進給運動，其它運動）及排列順序，最后畫出機床的運動功能圖。 基本參數(shù)設計：包括尺寸參數(shù)，運動參數(shù)和動力參數(shù)設計。 傳動系統(tǒng)設計：包括傳動方式，傳動原理圖及傳動系統(tǒng)圖設計。 總體結構布局設計：包括運動功能分配，總體布局結構形式及總體結構方案圖設計。 控制系統(tǒng)設計：包括控制方式及控制原理，控制系統(tǒng)圖設計。 總體方案綜合評價與選擇 在總體方案設計階段，對其各種方案進行綜合評價，從中選擇較好的方案。 無錫太湖學院學士學位論文 6 對所選擇的方案進行進一步修改或優(yōu)化，確定最終方案。上述設計內容，在設計過程中 要交叉進行。 (3) 結構設計 設計機床的傳動系統(tǒng)，確定各主要結構的原理方案，設計部件裝配圖，對主要零件 進行分析計算或優(yōu)化，設計液壓原理和相應的液壓部件裝配圖，設計電氣控制系統(tǒng)原理 圖和相應的電氣安裝接線圖，設計和完善機床總裝圖和總聯(lián)系尺寸圖。 (4) 工藝設計 該機床的全部自制零件圖，編制標準件，通用件和自制件明細表，撰寫設計說明書， 使用說明書，指定機床的檢驗方法和標準等技術文檔。 (5) 機床整機綜合評價 對所設計的機床進行整機性能分析和綜合評價?？蓪λO計的機床進行計算機建模， 得到所謂的數(shù)學化樣機，又稱虛擬樣機。采用虛擬樣機對所設計的機床進行運動學仿真， 在實際樣機試造出來之前對其進行綜合評價，可以大大減少新產品研制的風險，縮短研 制的周期，提高研制的質量。 (6) 定型設計 在上述步驟（三）完成后，可進行實物樣機的制造，實驗及評論。根據(jù)實物樣機的 評論結果進行修改設計，最終完成產品的定型設計。 2.1.3 二種工藝線路的比較與確定及其各分析其優(yōu)缺點 2.1.3.1 先加工深孔方案及工藝路線 根據(jù)加工深孔時工件旋轉而刀具不轉的原理，此方案在先加工深孔時需要一個導航 設備，以確保刀具能夠精準地校準工件中心。在工件夾緊方面，工件左面可考慮選用三 爪卡盤夾具，這樣可以帶動工件高速旋轉。由于深孔加工的特殊要求，工件若只夾緊一 側，會由于震動而導致誤差偏大，達不到工件的精度要求。故而需要設計一輔助夾具， 用來夾緊工件的另一側，以確保工件能夠達到廠方要求。但由于工件需要高速旋轉，此 輔助夾具也必須能夠高速旋轉。這一特殊要求將給此輔助夾具的設計帶來相當大的困難， 暫考慮以同樣的三爪卡盤來夾緊工件的另一側。由于深孔加工對刀具的特殊要求，刀具 在加工時需要一個導航設備，以避免刀具在加工時產生較大的偏移。經這樣考慮，輔助 夾具和導航設備的安裝又將是另一難題。若將此兩個設備以前后順序安裝于同一板墊上， 則或多或少會影響加工精度。 現(xiàn)在來考慮加工兩端面孔。我們要求兩端面孔要同時加工，這樣不僅可以提高工作 效率，對兩端孔的中心線的合一也能夠很好的解決，避免了先后加工兩端面孔時由于拆 卸工件所帶來的認為誤差。由于這一要求，所以對夾具的設計要進行一番考慮?，F(xiàn)設計 夾具為臂桿式，左右各一個，如“T”型狀，利用液壓缸夾緊，簡圖如圖 2.2。 雙頭鉆擴鉸專機設計—專機總體設計，主軸箱設計 7 圖 2.2 夾具簡圖 綜上所述，此方案需消耗人力，才力和資源比較大，成本高，方案實行比較困難。 2.1.3.2 先加工兩端孔的方案及工藝路線 兩端面孔的加工要求同步進行，并在同時間內完成加工任務，在刀具設計方面同上 方案?，F(xiàn)在來考慮加工深孔。深孔加工要求工件高速旋轉，上一方案考慮用三爪卡盤夾 緊兩端面里帶動工件完成高速運轉。此方案在實際亦不可行，現(xiàn)由于工件兩端面孔已經 加工完成，故可考慮用頂針頂住工件左端面孔，依靠機床結構對工件向左的緊壓力所產 生的摩擦力帶動工件高速運轉。根據(jù)工件右端面孔的特征，可以設計一個刀具導向套， 利于機床部件運動給工件一個向左的壓緊力。 圖 2.3 刀具導向套簡圖 這樣便可以成功地解決工件高速運轉所帶來的夾具設計困難問題。此方案不僅方便 可行，而且成本低，運用合理，完全能夠滿足加工要求。 2.1.4 安裝與夾緊方案的比較與確定，包括定位、夾緊、夾緊部位、形式等 在同一個工序中，工件每定位和夾緊一次所完成的那部分加工稱為一個安裝。此次 全部工序的完成需要兩次定位和夾緊。如表 2-1 所示。 表 2-1 鋁合金缸筒的工序和安裝 工序號 安 裝 號 安 裝 內 容 設 備 1 1 左右兩端鉆孔 專業(yè)鉆床 2 2 加工深孔 專業(yè)鉆床 2.1.4.1 定位 無錫太湖學院學士學位論文 8 在制定工件的工藝規(guī)程時，已經初步考慮了加工中的工藝基準問題，有時還繪制了 工序簡圖。設計夾具時原則上應選該工藝基準為定位基準。 工件以外圓柱表面定位有兩種形式，一種是定心定位，另一種是支承定位。 (1) 定心定位 與工件以圓柱孔定心類似，用各種卡頭或彈性筒夾代替心軸或柱銷， 來定位和夾緊工件的外圓。有時也可以采用套筒和錐套來定位。 (2) V 型塊定位 工件外圓以 V 型塊定位是最常見的定位方式之一，兩斜面夾角有 60°、90°、120°等，90°V 型塊使用最廣泛，其定位精度和定位穩(wěn)定性介于 60°和 120°V 型塊之間，精度比 60°V 型塊高，穩(wěn)定性比 120°V 型塊高。使用 V 型塊定位的 優(yōu)點是對中性好，可用于非完整外圓柱表面定位。V 型塊有長短之分，長 V 型塊限制 4 個自由度，其寬度 B 與圓柱直徑 D 之比 B/D≥1，短 V 型塊只能限制兩個自由度，其寬 度有時僅 2mm。它們均已標準化，可以選用，特殊場合也可以自行設計。 本設計采用的是 V 型塊定位的方式。 2.1.4.2 夾緊 設計夾緊機構一般應遵循以下主要原則： (1) 夾緊必須保證定位準確可靠，而不能破壞定位； (2) 工件和夾具變形必須在允許的范圍內； (3) 夾緊機構必須可靠。夾緊機構各元件要有足夠的強度和剛度，手動夾緊機構必須 保證自鎖，機動夾緊應有聯(lián)鎖保護裝置，夾緊行程必須足夠； (4) 夾緊機構操作必須安全、省力、方便、迅速、符合工人操作習慣； (5) 夾緊機構的復雜程度、自動化程度必須與生產綱領和工廠的條件相適應。 氣動夾緊裝置采用空氣作為夾緊裝置的動力源。壓縮空氣具有粘度小，不污染，傳 送分配方便的優(yōu)點。缺點是夾緊力比液壓夾緊小，一般壓縮空氣工作壓力為 0.4～0.6MPa，結構尺寸較大，有排氣噪音。 液壓夾緊裝置的工作原理和結構基本上與氣動夾緊裝置相似，它與氣動夾緊裝置相 比有下列優(yōu)點： 壓力油工作壓力可達 6MPa，因此液壓缸尺寸小，不需增力機構，夾緊裝置緊湊。 壓力油具有不可壓縮性，因此夾緊裝置剛度大，工作平穩(wěn)可靠。 液壓夾緊裝置噪聲小。 其缺點是需要有一套供油裝置，成本要相對高一些。因此適用于具有液壓傳動系統(tǒng) 的機床和切削力較大的場合。本設計采用的是液壓夾緊裝置。 2.1.5 刀具、輔具的確定 孔加工復合刀具是由兩把或兩把以上單個孔加工刀具結合在一個刀體上形成的專用 刀具。這種刀具在組合機床及其自動線上獲得廣泛使用，一般需要進行專門設計。 孔加工復合刀具在組合機床及其自動線上能獲得廣泛應用，因為它具有以下優(yōu)點： （1）生產效率高：用同類工藝復合刀具同時加工幾個表面時，能使機動時間重合； 用不同類型工藝復合刀具對一個或幾個表面進行順序加工時，能減少（換刀等）的輔助 時間。因此，使用孔加工復合刀具能大大提高生產效率。 （2）加工精度高：用孔加工復合刀具能使工件被加工表面之間獲得較高的位置精度 雙頭鉆擴鉸專機設計—專機總體設計，主軸箱設計 9 （如孔的同軸度、孔與端面垂直度等） ，還能減少工件的安裝次數(shù)和定位誤差，有利于提 高工件加工精度和表面質量。 （3）加工成本低：用孔加工復合刀具可方便工序集中，從而減少工序或工位數(shù)量。 對自動加工生產則可以大大節(jié)省投資，同時對工人的操作水平要求也較低。 （4）加工范圍廣：用孔加工復合刀具不僅可以在實心材料上加工出孔，也可以對已 有孔進行擴孔。既能加工圓柱孔、圓錐孔、螺紋孔、臺階孔以及相隔一定距離的同軸孔， 還可以锪凸臺、深孔平面等。 但是，孔加工復合刀具與單個刀具相比較，不僅需要專門設計、制造，同時刃磨也 比較麻煩。因此，孔加工復合刀具多用于成批大量生產的組合機床和自動線上。應該指 出，如果復合刀具的設計、制造、刃磨、使用不當或在刀具管理上缺乏相應的措施，也 難以得到預期的加工效果。綜上所述，本設計采用的是孔加工復合刀具。 2.1.6 工序 機械加工工藝過程的工序是指：一個（或一組）工人在一個工作地點對一個（或同 時對幾個）工件連續(xù)完成的那一部分加工過程。本次畢業(yè)設計所要加工零件，為了簡化 課題，零件圖已作抽象處理，只標出內孔結構以便工藝分析，其余次要結構均簡略。加 工零件的零件圖如圖 2.4。 圖 2.4 零件圖（已抽象） 其加工內容是：① 對左右兩端鉆孔 ② 加工深孔 ③ 去毛刺 這些加工內容安排在 3 個工序中完成，如表 2-2 所示。 表 2-2 鋁合金缸筒工序安排方案 工 序 號 工 序 內 容 設 備 1 對左右兩端鉆孔 專業(yè)鉆床 2 加工深孔 專業(yè)鉆床 3 手工去毛刺 2.1.7 工序的集中與分散 同一工件，同樣的加工內容可以安排兩種不同的形式的工藝規(guī)程：一種是工序集中， 另一種是工序分散。 無錫太湖學院學士學位論文 10 工序集中有利于保證各加工面相互位置精度要求，有利于采用高生產率機床，節(jié)省 安裝工件的時間，減少工件的搬動次數(shù)。工序分散可使每個工序使用的設備和夾具比較 簡單，調整，對刀也比較容易，對操作工人的技術水平要求比較低。 采用高效自動化機床,以工序集中的形式組織生產,除了具有上述工序集中的優(yōu)點以外, 生產適應強,因而雖然設備價格昂貴,但仍然受到愈來愈多的重視。綜上所述,此次加工采用 的是工序集中的工藝規(guī)程。 2.1.8 確定加工工藝路線 根據(jù)上述內容,對各種方案的比較，選用先加工兩端面孔再加工深孔這一方案比較合 理，也比較科學，這一方案不僅降低了生產成本,提高了生產效率，同時也容易完成加工 任務。工藝路線簡圖如圖 2.5 所示。 鉆 兩 端 面 孔 鉆 深 孔 圖 2.5 工藝路線簡圖 2.1.9 加工工序卡片 表 2-3 加工工序卡片 產 品 型 號 零件圖號 01 工序號 1 共 1 頁惠發(fā)特精密機 械有限公司 產 品 名 稱 鋁合金 缸 筒 零件名稱 減震 器 工序名稱 鉆 孔 第 1 頁 材 料 牌號 名稱 硬 度 ZAlSi9M g 鋁合金 HBS70 毛坯 種類 毛坯外 形尺寸 每毛坯 可制造 件數(shù) 鑄造 ?50×300 1 設備 名稱 設備 型號 同時加 工件數(shù) 專用 鉆床 1 工步 號 共步 內容 刀具 量具 走刀 長度 走刀 次數(shù) 主軸 轉速 切削 速度 進給量 背 吃 刀 量 工步工 時 雙頭鉆擴鉸專機設計—專機總體設計，主軸箱設計 11 1 兩端 面鉆 孔 專用 鉆頭 游標 卡尺 29/14 1 1000 21 0.35 0.6 2 鉆深 孔 專用鉆頭 游標卡尺 248 1 2080 1.5 1 編制 校 對 審 核 無錫太湖學院學士學位論文 12 2.2 專機總體設計 此次畢業(yè)設計為摩托車減震器，為了簡化課