轉向節(jié)組合機床設計

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CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 題目 閥體零件的工藝設計 二級學院 直屬學部 專業(yè) 班級 學生姓名 學號 指導教師姓名 職稱 評閱教師姓名 職稱 2014 年 11 月 常州工學院畢業(yè)設計 摘 要 轉向節(jié)是汽車轉向橋上的主要零件之一 其功用是承受汽車前部載荷 支承并帶 動前輪繞主銷轉動而使汽車轉向 在汽車行駛狀態(tài)下 它承受著多變的沖擊載荷 因 此 要求其具有很高的強度 在此次畢業(yè)設計中我主要完成對年產(chǎn)量 100000 件左轉向節(jié)加工總體工藝方案設計 主銷孔鏜削加工工藝裝備設計和主銷孔鏜削加工夾具設計 轉向節(jié)總體工藝方案設計 主要是參照資料比較分析零件加工工藝要求來設計 對于主銷孔鏜削加工工藝裝備設 計主要是組合機床總體設計 包括三圖一卡 零件工序圖 零件加工示意圖 機床聯(lián) 系尺寸圖以及生產(chǎn)率計算卡 的編制 主要參照 組合機床設計 上的設計方法來進 行 主銷孔鏜削加工夾具設計主要應用了 機械制造技術基礎 中的夾具設計的相關 知識進行夾具的定位 夾緊方案分析及確定 并通過 機床夾具設計 的相關標準設 計定位 夾緊元件及其他元件 對其中特殊機構進行了結構設計 本次畢業(yè)設計主要應用了組合機床設計的相關知識以及專用夾具設計的方法從而 系統(tǒng)地復習和掌握了機械產(chǎn)品加工工藝設計的一般流程和方法 關鍵詞 主銷孔 鏜削 夾具 轉向節(jié)組合機床設計 目 錄 1 緒論 1 1 1 論文研究的背景及意義 1 1 2 國內外研究現(xiàn)狀 1 1 3 研究目的 2 1 4 課題研究的主要內容 2 2 零件工藝方案設計 4 2 1 零件分析 4 2 2 零件加工工藝分析 4 2 2 1 毛坯的確定 4 2 2 2 粗精基準的選擇 4 2 2 3 零件加工表面加工方法的確定 4 2 3 零件加工工藝規(guī)程 5 3 左轉向節(jié)主銷孔鏜削加工組合機床總體設計 7 3 1 繪制加工零件工序圖 7 3 1 1 被加工零件工序圖應包括以下內容 7 3 1 2 定位加緊部位設計 7 3 1 3 繪制被加工零件工序圖的規(guī)定 8 3 2 繪制加工示意圖 9 3 2 1 在加工示意圖上應標注的內容 9 3 2 2 繪制加工示意圖的注意事項 9 3 2 3 繪制加工示意圖之前的計算 9 3 3 機床聯(lián)系尺寸圖 12 3 3 1 滑臺的選用 12 3 3 2 動力箱的選用 12 3 3 3 確定裝料高度 13 3 3 4 確定夾具輪廓尺寸 13 3 3 5 中間底座輪廓尺寸 13 3 3 6 確定多軸箱的輪廓尺寸 13 3 3 7 生產(chǎn)率計算卡 14 4 夾具設計 17 4 1 鏜套的設計 17 4 1 1 鏜桿的設計 17 4 1 2 導向套的選擇 17 4 2 定位元件設計 18 常州工學院畢業(yè)設計 4 2 1 平面定位 18 4 2 2 圓柱面定位 19 4 2 3 圓柱孔定位 19 4 2 4 誤差分析 19 4 3 夾緊裝置的設計 19 4 3 1 夾緊力的確定 19 4 3 2 螺旋夾緊機構 20 4 3 3 夾緊元件選擇 20 4 4 其他裝置的設計 21 4 4 1 鏜套支座的設計 21 4 4 2 換位裝置的設計 21 4 4 3 夾具體及底座的設計 24 4 5 夾具的裝配 24 結 論 26 致 謝 27 參考文獻 28 常州工學院畢業(yè)設計 1 1 緒論 1 1 論文研究的背景及意義 轉向節(jié)是汽車轉向橋上的主要零件之一 一般載貨汽車多以前橋為轉向橋 轉向 節(jié)按裝配位置分左 右兩種 左置方向盤的汽車 如我國 美國等按右側行駛的汽車 其左轉向節(jié)的上 下耳部各有一分別用于安裝轉向節(jié)上臂與下臂的錐孔 而右轉向節(jié) 只在下耳有一個安裝下臂的錐孔 左右轉向臂與轉向橫拉桿連接 與前軸構成轉向梯 形 當汽車沿彎路轉向行駛時 使兩轉型節(jié)繞主銷偏轉不同的角度 讓所有車輪繞同 一瞬時滾動中心滾動 以減少車輪在轉向行駛時的滑擦 轉向節(jié)的軸頸通過輪轂軸承 與輪轂連接 車輪用螺栓與輪轂連接 并繞轉向節(jié)軸頸回轉 實現(xiàn)汽車行走 轉向節(jié)的結構形式按節(jié)體和輪軸的組合方式 分為整體式和分開式兩種 整體式 轉向節(jié)是節(jié)體和輪軸合為一個整體 其毛坯一般采用鍛造成型分開式轉向節(jié)是節(jié)體和 輪軸分成兩件 輪軸采用棒形坯料 節(jié)體毛坯為鍛造或鑄造成型 分別加工后再壓配 成一體 轉向節(jié)按節(jié)體和輪軸的組合方式 分為整體式和分開式兩種 整體式主要用于商 用車 貨車 分開式則主要用于乘用車 轎車 目前 國外汽車多數(shù)采用整體式結 構 轉向節(jié)的關鍵加工部位包括 主銷孔 輪軸上安裝輪彀軸承的配臺面和減震器安 裝孔等 1 2 國內外研究現(xiàn)狀 國外工業(yè)基礎好 發(fā)展成熟 再加上汽車工業(yè)發(fā)達 經(jīng)驗也比較豐富 在轉向節(jié) 生產(chǎn)上都有各自的特點 對于主銷孔 國外大多采用臥式雙面鏜床進行鉆 鏜加工 且將精鏜主銷孔和內 端面組合為一道工序 有些廠家也采用立式噴射鉆一次加工完成單耳主銷孔 能加達 到較高的精度和表面粗糙度要求 轉向節(jié)輪軸國外主要采用可變速的仿型車床車削 并由單刀仿形車削逐漸向多刀 仿形車削發(fā)展 精加工輪軸國外均采用端面外圓磨床磨削 在磨削過程中采用自動測 量裝置 進行砂輪的修正和進給量的及時補償 國外有些后輪驅動車的轉向節(jié)是通過壓配與焊接相結合的工藝方法連接到減震器 上 這種結構的轉向節(jié)有一個大的減震器安裝孔 減震器孔的加工方法 國外以噴射 鉆加工為主 在轉向節(jié)外螺紋的加工上 國外除常規(guī)的切削工序外 尚有采用滾壓和磨削兩種 高效的工藝方法 這兩種加工方法都能大大提高螺紋的精度和表面粗糙度 從而提高 螺紋的疲勞強度和耐磨性 轉向節(jié)組合機床設計 2 與國外技術相比 國內工業(yè)基礎薄弱 轉向節(jié)加工技術起步晚 也缺少相關經(jīng)驗 因此盡管在上世紀末 國內已開始生產(chǎn)轉向節(jié)加工專機 但在實際加工中 往往難以 達到產(chǎn)品圖紙的技術要求 也難以保證生產(chǎn)節(jié)拍 例如 天津某廠生產(chǎn)夏利轎車轉向節(jié) 其結構復雜 剛性差 空間角度多 各部 位都不在同一平面上 給制造帶來很大的難度 因此最終選擇了引進國外技術加工轉 向節(jié) 在 2008 年 第一條獨具中國重汽技術創(chuàng)新特色的全自動 柔性化轉向節(jié)加工生產(chǎn) 線在中國重汽橋箱公司正式投入生產(chǎn)運行 這大大提高了我國的轉向節(jié)加工能力 盡管如此 我國轉向節(jié)生產(chǎn)技術與國外先進技術的差距還是很大的 以美國為例 通用汽車公司凱迪拉克部的新型轉向節(jié)加工線 其 32 工位節(jié)體加工自動線總長 36 6m 由前后兩段組成 分別對節(jié)體進行粗 精加工 克羅斯公司的 雙程 加工自 動線 則由 8 個工位組成 主要特點在于每個被加工的轉向節(jié)必須在自動線上通過兩 次才能完成全部加工 這種雙程布置形式可減少自動線占地面積 在德國 轉向節(jié)生產(chǎn)也有自己的特色 德國 Mauser 公司的加工自動線上主要采用 滾壓螺紋 噴射鉆削主銷孔 拉削節(jié)體凸榫面等高效率工藝方法 能極大地提高自動 線的生產(chǎn)率 為了滿足柔性生產(chǎn)要求 德國 AiringKessler 專用機床公司的加工自動線 在自動線上采用了 4 個 HFE 一 40C 型三座標數(shù)控動力頭 取代了傳統(tǒng)的可調式鉆削 銑削動力 用來加工轉向臂凸臺面和制動支承面上的安裝孔等 1 3 研究目的 汽車左轉向節(jié)主銷孔鏜削加工工藝及組合機床設計 在此次畢業(yè)設計中要完成對 年產(chǎn)量 100000 件左轉向節(jié)加工總體工藝方案設計 主銷孔加工工藝裝備設計和主銷孔 鏜削夾具設計 鏜床是裝備工業(yè)的基本生產(chǎn)手段之一 鏜削工業(yè)是關系國計民生 國防建設的基 礎工業(yè)和戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè) 專用夾具設計更是為提高加工質量及效率自動化的要求 促進 經(jīng)濟發(fā)展和科技進步 培養(yǎng)綜合運用所學基本理論 基本知識 基本方法和基本技能 分析問題和解決 問題的能力 并且可以通過實地考察 了解在現(xiàn)今工廠中所用到的鏜銷的組合機床及 其夾具 并確定其發(fā)展方向和所要求的精度范圍 畢業(yè)設計是高等工業(yè)院校學生畢業(yè)前進行的全面綜合訓練 是培養(yǎng)學生綜合運用 所學知識與技能解決實際問題的教學環(huán)節(jié) 是學生在校獲得的最后訓練機會 也是對 學生在校期間所獲得知識的檢驗 1 4 課題研究的主要內容 本文的主要任務是設計左轉向節(jié)主銷孔鏜削加工的工藝及組合機床設計 主要設 計轉向節(jié)的加工工藝 鏜削加工組合機床設計及鏜削加工主銷孔的夾具設計 常州工學院畢業(yè)設計 3 本次設計的主要內容如下 首先完成開題報告 介紹本次設計的背景和意義 關于轉向節(jié)加工工藝的國內外 研究現(xiàn)狀 最后分析設計的總體方案及進程安排 接著是左轉向節(jié)加工工藝方案的設計 首先進行零件工藝分析 再進行零件的加 工工藝分析 最后制定左轉向節(jié)批量生產(chǎn)的工藝過程 左轉向節(jié)主銷孔鏜削加工的組合機床總體設計 主要是完成三圖一卡的設計 包 括零件工序圖 加工示意圖 機床聯(lián)系尺寸圖及生產(chǎn)率計算卡的編制 左轉向節(jié)主銷孔鏜削加工工藝的夾具設計 包括定位加緊原理設計分析 鏜套設 計及其他機構的設計 最后將所有元件進行裝配 繪制出裝配圖及零件圖 最后對畢業(yè)設計論文的主要工作做一個總結 轉向節(jié)組合機床設計 4 2 零件工藝方案設計 2 1 零件分析 零件進行工藝分析的一個主要內容就是研究 審查零件的結構工藝性 所謂零件 的結構工藝性 是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下 在現(xiàn)有技術水平和資源 約束下 制造的可行性和經(jīng)濟性 轉向節(jié)的形狀比較復雜 集中了軸 套 盤環(huán) 叉架等四類零件的結構特點 主 要由支承軸頸 法蘭盤 叉架三大部分組成 支承軸頸的結構形狀為階梯軸 其結構 特點是由同軸的外圓柱面 圓錐面 螺紋面 以及與軸心線垂直的軸肩 過渡圓角和 端面組成的回轉體 法蘭盤包括法蘭面 均布的連接螺栓通孔和轉向限位的螺紋孔 叉架是由轉向節(jié)的上 下耳和法蘭面構成叉架形體的 轉向節(jié)的加工分為毛坯制造和 成品機加 轉向節(jié)形狀復雜 強度要求高 毛坯一般采用 40Cr 或 40MnB 等合金結構 鋼通過模鍛的方法制造 模鍛的毛坯制造精度高 加工余量小 生產(chǎn)效率高 而且金 屬材料經(jīng)模鍛后 纖維組織的分布有利于提高零件的強度 2 2 零件加工工藝分析 零件的制造包括毛坯生產(chǎn) 切削加工 熱處理和裝配等許多的生產(chǎn)階段 轉向節(jié) 的加工分為毛坯制造和成品機加工 2 2 1 毛坯的確定 汽車轉向節(jié)要求有足夠的韌性和強度以保證其工作的穩(wěn)定 該零件為 40Cr 調質 生產(chǎn)批量大 但壁厚不均勻 所以毛坯不宜采用鑄造 毛坯采用鍛造 鍛造工藝主要 由劈叉 拔桿 預鍛 終鍛等工序組成 采用模鍛有以下優(yōu)點 1 鍛件的內部組織結構結實 可獲得較高的強度 2 鍛件的廢品少 因為鍛件沒有疏松 表面雜質 內部裂紋的缺陷 3 制得的小公差鍛件可以減少機加工工時 4 鍛件的表面光潔度高 5 生產(chǎn)率較高 2 2 2 粗精基準的選擇 左轉向節(jié)左端為短軸 右端為叉型 短軸部分為精基準應先加工 在加工短軸部 分時的基準是 將零件兩頭平面銑平 打頂尖孔 以頂尖孔中心線為精基準 1 粗基準的選擇 對于加工零件而言 盡可能選擇不加工表面為粗基準 而對 于有若干個不加工表面的零件 應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面 作為粗基準 2 精基準的選擇 精基準的選擇應有利于保證加工精度 并使工件裝夾方便 在選擇時主要應注意基準重和 基準統(tǒng)一等問題 當設計基準與基準不重合時 應當 進行尺寸換算 2 2 3 零件加工表面加工方法的確定 轉向節(jié)分為桿部 法蘭盤和叉部等 3 個部分加工 轉向節(jié)軸頸中心線和主銷孔中 心線及兩中心線交點是零件的設計基準 也是所有加工面的測量基準 因此 在加工 過程中 均以中心線和精加工后的軸承軸頸及主銷孔作為定位基準 常州工學院畢業(yè)設計 5 1 軸部加工以中心孔定位 車和磨為主 車用于粗加工和半精加工 磨用于精 加工 還有螺紋的加工 2 法蘭盤加工是輪軸上安裝輪彀軸承的配臺和制動器安裝孔端面采用銑削達到 粗糙度要求 接著制動器安裝孔的加工 采用一面兩銷定位 要保證其位置精度 3 叉部加工是端面加工 接著采用一面兩銷定位加工主銷孔 包括鉆孔和鏜孔 其加工主要是保證主銷孔的同軸度 以及主銷孔與內端面的垂直度 還有主銷端面 孔的加工 包括鉆孔 倒角和攻絲 要保證位置精度 4 桿部的強化處理以提高轉向節(jié)的疲勞壽命 一般為滾壓和中頻淬火 以在表 面形成殘余壓應力 提高產(chǎn)品疲勞強度 5 主銷孔壓裝襯套后的加工 壓裝后加工更有利于裝配 否則影響轉向的靈活 性 2 3 零件加工工藝規(guī)程 根據(jù)左轉向節(jié)的零件圖知 桿部有兩個圓柱體的表面粗糙度為 0 8 精度要求比較 高 所以除了車削加工外 我們還需要磨削 對于回轉體 其軸肩輪轂面的表面粗糙 度也為 0 8 需要先在車床上車 然后在臥式磨床上加工 如磨削桿部在同一個磨床上 操作 在粗車軸肩輪轂后需要加工斜孔 最后才磨削軸肩輪轂 法蘭盤的精度要求不 高 表面粗糙度為 6 4 我們只需要粗銑 半精銑就可以達到要求 對于法蘭盤上的制 動安裝孔 其表面粗糙度為 12 8 我們在鉆削安裝孔時主要是要保證其位置度 所以 需要安裝面作為定位基準面 同時采用一面兩銷的定位原理 螺栓通孔和螺紋孔可以 同時一起加工 接下來是叉部的加工 叉部加工在這里主要是端面螺紋孔的加工和主 銷孔的加工 螺紋孔可以通過鉆 絞 攻螺紋來完成 其表面精度要求不高 對于主銷孔 的加工 其主銷孔的同軸度和與內端面的垂直度是加工的重點 主銷孔通過鉆削 鏜 削來完成加工過程 由于主 銷 孔 最 終 直 徑 為 mm 查 表 知 其 精 度 達 到 IT7 0 341 精 度 要 求 很 高 主 銷 孔 表 面 粗 糙 度 為 Ra6 3 表面粗糙度要求不高 綜 上 所 述 鏜削 需分三步完成 先是粗鏜 半精鏜后精鏜才能達到精度要求 工藝過程和生產(chǎn)線的形式取決于生產(chǎn)綱領的大小 本任務中轉向節(jié)的年生產(chǎn)量為 10 萬件 考慮到生產(chǎn)效率及本任務要求加工中所用設備為組合機床 工序均采用專用 夾具 加工過程按流水生產(chǎn)線排列 轉向節(jié)大批大量生產(chǎn)的工藝過程如表 1 所示 表 1 轉向節(jié)的工藝過程 工序號 工序名稱 設備 1 鉆中心孔 專用中心孔鉆床 2 車軸頸 臺肩及端面 圓弧 端面 專用液壓仿形車床 轉向節(jié)組合機床設計 6 3 粗磨軸頸及端面 圓弧 雙砂輪端面外圓磨床 4 鉆削制動鼓孔 臥式專用組合鉆床 5 粗銑上下耳內外端面 專用銑床 6 鉆主銷孔 臥式專用組合鉆床 7 鏜主銷孔 臥式專用組合鏜床 8 銑耳環(huán)側面 特種銑床 9 鉆鉸搖臂孔 立式鉆鉸組合機床 10 拉鍵槽 臥式拉床 11 锪軸承窩座 特種鏜床 12 精銑上耳內側面 專用組合銑床 13 鉆主銷孔 臥式專用組合鉆床 14 鏜襯套孔 專用鏜床 15 中頻淬火 16 清洗 專用清洗機 17 壓擠襯套 單柱液壓校正機 18 精磨軸頸及端面 端面外圓磨床 19 滾擠螺紋 螺紋滾絲機 20 銑平臺 立式銑床 21 探傷退磁 專用探傷機 22 清洗 專用清洗機 23 最終檢驗 鉗工臺 24 入庫 常州工學院畢業(yè)設計 7 3 左轉向節(jié)主銷孔鏜削加工組合機床總體設計 組合機床是根據(jù)工件加工需要以大量系列化 標準化的通用部件為基礎 配以少 量專用部件 對一種或數(shù)種工件按預先確定的工序進行加工的高效專用機床 組合機 床的主要組成部分為 滑臺 夾具 多軸箱 動力箱 中間底座 側底座以及輔助部 件等組成 加工時 刀具由電動機通過動力箱 多軸箱驅動做旋轉主體運動 并通過 滑臺帶動做直線運動 組合機床總體設計內容和步驟與普通機床相同 但由于組合機床紙加工一種或數(shù) 種工件的特定工序 工藝范圍窄 主要技術參數(shù)已知 且工藝方案一旦確定 就確定 了結構布局 因而總體設計的側重點不同 主要是通過共建分析等掌握機床設計的依 據(jù) 畫出詳細的加工零件工序圖 通過工藝分析 畫出加工示意圖 然后進行總體布 局 畫出機床尺寸聯(lián)系圖 3 1 繪制加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案 表示在一臺機床上或一條自動線上完 成的工藝內容 被加工部位的尺寸及精度 技術要求 加工用定位基準 夾緊部位 以及被加工零件的材料 硬度和在本機床加工前毛坯情況的圖紙 它是在原有的工件 圖基礎上 以突出本機床或自動線加工內容 加上必要的說明繪制的 它是組合機床 設計的主要依據(jù) 也是制造使用時調整機床 檢查精度的重要技術文件 3 1 1 被加工零件工序圖應包括以下內容 1 在圖上應表示出被加工零件的形狀 尤其是要設置中間向導時 應表示出工 件內部筋的布置和尺寸 以便于檢查工件裝進夾具是否相碰 以及刀具通過的可能性 2 在圖上應表示出加工用基面和夾緊的方向機位置 以便依此進行夾具的支承 定位及夾緊系統(tǒng)的設計 3 在圖上應表示出加工表面的尺寸 精度 光潔度 位置尺寸及精度和技術條 件 包括對上到工序的要求及本機床保證的部分 4 圖中還應該注明那個被加工零件的名稱 編號 材料 硬度以及被加工部件 的余量 本次加工零件的圖紙是老師給的 根據(jù)圖紙上要求 可以得出左轉向節(jié)主銷孔鏜 削加工的加工部件材料 尺寸 精度 表面粗糙度 零及技術要求 而該工序的定位 基準 加緊部位則需設計 3 1 2 定位加緊部位設計 轉向節(jié)零件結構較復雜 由于鏜削加工為精加工 所以定位基準選擇時盡量選擇 精基準 初定兩個定位方案 首先以轉向節(jié)回轉面定位 轉向節(jié)回轉面加工精度較高 采用回轉面上的銷孔及 55 軸部定位 而在工件夾緊時只能夾緊制動器安裝孔端面 為了保證加緊力的作用 點正對支承元件從而提高工件剛度 減少加工變形只能采用制動器安裝孔端面定位 轉向節(jié)組合機床設計 8 圖 1 轉向節(jié)主銷孔鏜削加工定位方式 如左圖所示 以轉向節(jié) 55 軸部限制工件 X Z 方向移動自由度 制動器安裝孔 端面定位 限制工件 X Z 方向轉動自由度及 Y 軸方向移動自由度 還有繞 Y 軸方向 轉動的自由度采用削邊銷定位 從而實現(xiàn)夾具中的 6 點定位 雖然制動器安裝孔端面 的精度不高 但是經(jīng)過粗加工能夠作為精基準 如上所述 為了保證工件加工的剛度 夾緊力應作用在工件剛性較高的部位 且 夾緊力應作用在支承板上 所以加緊力的作用點在制動器安裝孔端面 同時由于工序 要求同時加工兩個工件 所以加緊力要同時加緊兩個工件 最后采用可轉式壓板 同 時加緊兩個工件的制動器安裝孔端面 3 1 3 繪制被加工零件工序圖的規(guī)定 1 本工序的加工部位用粗實線繪制 其余部位用細實線繪制 定位基準 夾緊 部位 夾緊方向等需用符號表示 本道工序保證的尺寸 角度等 均在尺寸下用橫線 標出 2 加工部位的位置尺寸應有定位基準算起 但有時也可將工件某一主要孔德位 置尺寸從定位基準算起 其余各孔的位置尺寸再從該基準算起 當定位基準與設計基 準不重合時 要進行換算 3 注明零件對機床加工提出的某些特殊要求 如對精鏜孔機床應注明是否允許 留有退刀痕跡 4 對簡單的零件 可直接在零件圖上作必要的說明 而不需要另行繪制被加工 零件工序圖 常州工學院畢業(yè)設計 9 根據(jù)以上內容及規(guī)定可繪制出轉向節(jié)主銷孔鏜削加工的工序圖 3 2 繪制加工示意圖 加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖紙上的反應 表示被加工零件在機床上的 加工過程 刀具的布置以及工件 夾具 刀具的相對位置關系 機床的工作行程及工 作循環(huán)等 是刀具 夾具 多軸箱 電氣和液壓系統(tǒng)設計選擇動力部件的主要依據(jù) 是整臺組合機床布局的原始要求 也是調整機床和刀具所必須的重要技術文件 3 2 1 在加工示意圖上應標注的內容 1 機床的加工方法 切削用量 工作循環(huán)和工作行程 2 工件 夾具 刀具及多軸箱之間的相對位置及其聯(lián)系尺寸 如工件端至多軸 箱端面間的距離 刀具刀尖至多軸箱端面之間的距離等 3 主軸的結構類型 尺寸及外伸長度 刀具類型 數(shù)量和結構尺寸 接桿 包 括鏜桿 浮動卡頭 導向裝置 攻螺紋靠模裝置的結構尺寸 刀具與導向裝置的配 合 刀具 接桿 主軸之間的連接方式 刀具應按終了位置繪制 3 2 2 繪制加工示意圖的注意事項 1 加工示意圖中的位置 應按加工終了時的狀況繪制 且其方向應與機床的布 局吻合 2 工件的非加工部位用細實線繪制 其余部分一律按機械制圖標準繪制 3 同一多軸箱上 結構 尺寸完全相同的主軸 不管數(shù)量多少 允許只繪制一 根 但應在主軸上標注與工件孔號相對應的軸號 4 主軸見的分布可不按真實的中心距繪制 但加工孔距很近或需設置徑向尺寸 較大的導向裝置時 則應按比例繪制 以便于檢查相鄰主軸 刀具 導向裝置等是否 產(chǎn)生干涉 5 對于標準通用結構 允許只繪制外形 標上型號 但對于一些專用結構如 導向 專用接桿等應繪出剖視圖 并標注尺寸 精度及配合 3 2 3 繪制加工示意圖之前的計算 1 選擇刀具結構及鏜桿 鏜桿的設計對鏜孔精度影響很大 所以在設計鏜模前應確定鏜桿的尺寸 鏜桿的 主要尺寸是直徑和長度 直徑受到加工孔徑的限制 在可能的情況下應盡量取的大些 以增加其剛度 一般取 d 0 6 0 8 D D 為工件鏜孔直徑 在本道工序中 D 41mm 所以 d 24 6 32 8mm 鏜刀不宜在鏜桿外懸伸過長 以免剛性不足 鏜孔直 徑 D 鏜桿直徑 d 鏜刀截面 之間的關系 參照 組合機床設計第一冊 表 4 5B 選取 d 30mm 8 初定鏜刀裝在鏜桿上的幾何參數(shù)為 主偏角 K 50 前角 5 刃傾角 s 0 刀尖圓角半徑 1 mm 2 導向套的設計 組合機床加工孔時 除采用剛性主軸加工方案外 零件上孔的位置精度主要靠刀 具的導向裝置來保證 導向裝置有兩大類 即固定式導向和旋轉式導向 當加工孔徑 不大于 40mm 或摩擦表面的線速度小于 20m min 時 一般采用固定式導向 刀具或刀 轉向節(jié)組合機床設計 10 桿的導向部分 在導向套內即轉動又作軸向移動 加工孔徑較大或線速度大于 20m min 時 一般采用旋轉式導向裝置 旋轉式導向裝置將旋轉副和直線移動副分別 設置 按旋轉副和直線副的相對位置分為內滾式和外滾式 為了保證主銷孔的同軸度 在這次加工中采用雙鏜刀同時加工前后主銷孔的方案 由于精加工切削速度大于 30m min 所以采用滾動鏜套 鏜套的具體設計過程 參見 說明書的 3 1 2 最終設計的導向套的結構參數(shù)如圖 2 圖 2 鏜套 3 初定切削用量 組合機床往往采用多軸 多刀 多面同時加工 且組合機床的刀具要有足夠的使 用壽命 以減少頻繁換刀 因此 組合機床切削用量一般比通用機床的單刀加工要低 30 以上 同一多軸箱上的刀具由于采用同一滑臺實現(xiàn)進給 所以 各刀具 絲錐除 外 的每分鐘進給量應該相等 因此 應按工作時間最長 負荷最重 刃磨較困難的 所謂 限制性刀具 來確定 對于其他刀具 在此基礎上進行調整 使用液壓滑臺時 所選的每分鐘進給量一般比滑臺的最小進給量大 50 以保證進給穩(wěn)定 查 組合機床設計手冊 用高速鋼精鏜合金鋼的切削用量為 v 20 35m min f 0 10 0 30mm r 由10dnv 得 23 8 mir 取 n 300r min v 38 62m min f 0 03mm r 常州工學院畢業(yè)設計 11 4 確定切削力 切削扭矩和切削功率 軸向力 切削扭矩和切削功率是為了分別選擇滑臺及設計夾具 確定主軸及其他 傳動件尺寸 選擇主電動機 一般是選擇動力箱的驅動電動機 提供依據(jù) 工件的材料為 40MnB 合金鋼 硬度為 240 270HB 980aMP 041dm 切削力 XYFznzfCVKcp 其中 2650 0 15 1 0 0 75 1 0 zzFzXFzYzK1 0 750 12653862c 310 2N 切削功率 0 2kw 4 610mcPFV 5 選取刀具接桿 多軸箱各主軸的外伸長度為一定值 而刀具的長度也是一定值 因此 為保證多 軸箱上的刀具能同時到達加工終了位置 就需要在主軸與刀具之間設置可調環(huán)節(jié) 這 個可調環(huán)節(jié)在組合機床上是通過可調整的刀具接桿來解決的 組合機床主軸與刀具之間通常有兩種連接 一是接桿連接 也稱剛性連接 用于 單導向進行鉆 擴 鉸 锪孔及倒角加工 二是浮動卡頭連接 也稱浮動連接 用于 長導向 雙導向和多導向進行鏜 擴 鉸孔 以減少主軸位置誤差及主軸徑向跳動對 加工精度的影響 避免主軸與夾具導向不同軸而產(chǎn)生 別勁 現(xiàn)象 通用的標準浮動 卡頭有小浮動量及大浮動量兩種 繪制加工示意圖時可以根據(jù)有關的組合機床標準選 擇 在本次設計中 浮動卡頭的結構型式和尺寸根據(jù) 機床夾具設計手冊 表 3 5 6 選 取 6 主軸選擇 主軸型式主要取決于進給抗力和主軸 刀具系統(tǒng)結構上的需要 而對于精鏜一類 精加工主軸 則不能按切削轉矩來選擇主軸 這是因為 鏜孔時 一般余量很小 轉 矩也很小 由此決定鏜軸直徑往往剛性不足 因此這類主軸尺寸的決定程序是 工件 加工部位尺寸 鏜桿直徑 浮動卡頭規(guī)格尺寸 主軸尺寸 7 確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 最重要的聯(lián)系尺寸是工件端面到多軸箱端面之間的距離 它等于刀具懸伸長度 螺 母厚度 主軸外伸長度 接桿伸出長度 可調 之和 再減去加工孔深 非通孔 本 設計中即為尺寸 362mm 8 工作進給長度的確定 轉向節(jié)組合機床設計 12 工作進給長度按加工長度最大的孔來確定 進給長度等于刀具切入值 加工孔深 切出值 非通孔無 本設計中切入值與切出值都取 8mm 加工孔深為 69 5mm 所以 工作進給長度為 85 5mm 3 3 機床聯(lián)系尺寸圖 機床的聯(lián)系尺寸圖是用來表示機床的配置型式 機床各部件之間相對位置關系和 運動關系的總體布局圖 它的內容包括機床的布局形式 通用部件的型號 規(guī)格 動 力部件的運動尺寸和所用電動機的主要參數(shù) 工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸 專用 部件的輪廓尺寸等 繪制機床聯(lián)系尺寸圖之前應進行如下計算 3 3 1 滑臺的選用 根據(jù)滑臺的驅動方 所需進給力 進給速度 最大行程和加工精度等因素來選用 合適的滑臺 1 驅動方式的確定 機械滑臺和液壓滑臺的用途 工作循環(huán)和導軌型式完全一樣 液壓滑臺與機械滑 臺的主要區(qū)別是 液壓滑臺的進給速度屬于無級調速 變換進給量方便 液壓系統(tǒng)看 安裝壓力繼電器 機床運行安全 機床較易實現(xiàn)加工自動循環(huán) 且液壓滑臺應用廣發(fā) 所以選用液壓滑臺 2 確定軸向進給力 滑臺所需進給力 iF310 26 4N 進 式中 為各主軸加工時所產(chǎn)生的軸向力 N i 3 確定進給速度 液壓滑臺的工作進給速度規(guī)定在一定范圍內無級調節(jié) 對液壓滑臺 確定刀具切 削用量時所規(guī)定的工作進給速度應大于滑臺最小工作進給速度的 0 5 1 倍 本次設計 采用 1HY32G 型液壓滑臺 工進速度 20 650mm min 快速移動速度為 10m min 4 確定滑臺的行程 滑臺的行程除保證足夠的工作行程外 還應留有前備量和后備量 前備量的作用 是使動力部件有一定的向前移動的余地 以彌補機床的制造誤差以及道具磨損后能向 前調整 前備量一般大于 10 20mm 本設計中取為 20mm 后備量的作用是使動力部 件有一定的向后移動的余地 以方便的裝卸刀具 后備量一般不小于 40 50mm 所以 后備量取為 50mm 滑臺的總行程應大于工作行程 前備量 后備量之和 本設計中 選用 1HY32G 行程為 630mm 查 組合機床設計 16 頁表 2 4 與 1HY32G 配套滑 臺側底座為 1CC322M 查 組合機床設計 179 頁附表 18 得 1CC322 標準尺寸 其標 準高度為 560mm 3 3 2 動力箱的選用 動力箱主要依據(jù)多軸箱所需的電動機功率來選用 常州工學院畢業(yè)設計 13 0 5kwP 切主 其中 動力箱的切削功率 2 4k 切 多軸箱傳動效率 取 0 8 07 9 動力箱的電動機功率應大于計算功率 查 組合機床設計 24 頁表 2 15 選用動力 箱 1TD32 A 電動機型號 Y100L1 4 電動機功率 2 2 kw 電動機轉速 1430r min 驅 動軸轉速 715r min 3 3 3 確定裝料高度 裝料高度指工件安裝基面至機床底面的垂直距離 裝料高度在 850 1060mm 范圍 內選取 本設計中取為 1060mm 3 3 4 確定夾具輪廓尺寸 工件的尺寸和形狀是確定夾具底座尺寸的基本依據(jù) 確定夾具底座尺寸時應考慮 工件的定位件 夾緊機構 刀桿導向裝置的需求空間 并應滿足排屑和安裝的需要 鏜模架體厚度為 150 300mm 由于夾具較復雜 所以在繪制出夾具的結構草圖后 再 確定夾具輪廓尺寸 詳細的夾具設計參見第 3 章 夾具的長度為 592 5mm 厚度為 453mm 3 3 5 中間底座輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上面聯(lián)接安裝的需要 中間底座長度尺寸根 據(jù)所選動力部件 滑臺 滑座 及配套部件 側底座 的位置關系確定 中間底座長 度 L 一般可按下式計算 2131234057 8087 5llL 取 8m 式中 為加工終了位置時 多軸箱端面至工件端面間的距離 3621mL 為多軸箱厚度 2L235Lm 為工件長度 3 7 為滑臺與多軸箱的重合長度 1l 180l 為加工終了位置時 滑臺前端面至滑座端面間的距離和前備量之和 220lm 為滑座前端面與側底座端面的距離 3l 3lm 中間底座的高度按標準取為 560mm 3 3 6 確定多軸箱的輪廓尺寸 臥式配置多軸箱標準厚度為 325mm 箱體厚度為 180mm 前蓋厚度為 55mm 基 型后蓋為 90mm 寬度高度的標準尺寸查 機械制造裝配設計 147 頁表 4 11 多軸箱 轉向節(jié)組合機床設計 14 的寬度 B 和高度 H 可按下式計算2130729487bm 5 025 9h 式中 為最邊緣主軸中心至多軸箱外幣之間的距離 取170 bm 90mm 1 分別為工件在寬度和高度方向上相距最遠的兩加工孔中心距 2b 為最低主軸高度 1h 163454 890 26025hHhm 式中 為裝料高度 H 為最低加工孔中心至工件定位基面的距離 2h 滑臺高度 3 滑座與側底座之間的調整墊厚度 4 側底座高度 5 多軸箱底與滑臺之間的距離 6h 根據(jù)標準應取 B H 500mm 320mm 的多軸箱 通過在側底座與滑座之間設置的調整墊 可以保證最低主軸中心與最低被加工孔 中心在垂直方向上的等高 機床聯(lián)系尺寸圖應按加工終了時的位置繪制 并表明動力部件退回到最遠處的位 置 在圖上 還應標明動力部件的總行程 工作行程 前備量 后備量以及電氣控制 裝置等的安裝位置 3 3 7 生產(chǎn)率計算卡 生產(chǎn)效率計算卡是反映所設計機床的工作循環(huán)過程 動作時間 切削用量 生產(chǎn) 率 負荷率等的技術文件 1 理想生產(chǎn)率 1Q 025 6439AK 件 h 年生產(chǎn)綱領 件 件 0A 年工作時間 雙班制 39K 2 實際生產(chǎn)率 Q 指所設計機床每小時實際可以生產(chǎn)的零件數(shù)量 60 hT 單 件 常州工學院畢業(yè)設計 15 式中 生產(chǎn)一個零件所需要的時間 min 它可以根據(jù)下式計算 T單1285 49 58003 16 27minff fktLLttvv 切 輔單 快 進 快 退 移停 卸 式中 分別為刀具第 第 工作進給行程長度 mm 12L 1285 L 分別為刀具第 第 工作進給量 mm min ffv 23 6 in 0f fv 抵擋鐵停留時間 一般為動力部件進給停止狀態(tài)下 刀具旋轉 5 10 轉所需要t停 的時間 min 0 03min t停 分別為動力部件快進 快退行程長度 mm L快 進 快 退 動力部件快速行程速度 8 00m min fkvfkv 直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換的時間 0 1min t移 t移 裝卸工件時間 一般取 0 5 1 5min 取 0 8min 卸 t卸 由于同時生產(chǎn)兩件零件 則實際生產(chǎn)率 60236 72 QhT 單 件 3 機床負荷率 負15 40 762 負 4 生產(chǎn)率計算卡 根據(jù)以上的計算可以繪制左轉向節(jié)主銷孔鏜削加工工藝的生產(chǎn)率計算卡 如下表 所示 表 2 生產(chǎn)率計算卡 圖號 毛坯種類 鍛件 名稱 左轉向節(jié) 毛坯重量 被 加工零 件 材料 40MnB 硬度 HB240 270 工序名稱 精鏜左轉向節(jié)主銷孔 工序號 7 工時 min 序 號 工步名稱 工作 行程 切削速度 m min 每轉進給 量 每分鐘進給量 mm min 工 輔 轉向節(jié)組合機床設計 16 mm mm r 進時間 助時間 1安裝工件 0 4 2滑臺快進 494 5 8000 0 06 3工件定位夾 緊 0 1 4滑臺工進鏜 41 孔深 69 5 85 5 38 62 0 3 2 201 5死檔鐵停留 0 03 6滑臺快退 580 8000 0 073 7工件松開 0 2 8卸下工件 0 2 累計 2 201 1 063 單件總工時 3 263 機床實際生產(chǎn)率 Q36 72 機床理想生產(chǎn)率 125 64 備 注 1 一次安裝加工兩個工件 2 機床裝卸時間為 1min 負荷率 負 0 70 常州工學院畢業(yè)設計 17 4 夾具設計 本次設計的題目為左轉向節(jié)主銷孔鏜削加工夾具設計 由于任務要求年產(chǎn)量為 100000 件 屬于大批量生產(chǎn) 所以采用專用夾具 鏜床夾具也稱鏜模 主要用于加工箱體 支架等類工件上的孔或孔系 鏜床夾具 具有引導鏜桿的導套稱為鏜套 及安裝鏜套的鏜模架 用鏜模鏜孔時 工件的加工精 度可以不受鏜床精度的影響 而由唐末的精度來保證 機床的主軸和鏜桿采用浮動聯(lián) 接 機床只提供鏜桿的轉動動力 鏜模的結構類型主要取決于導向的設置 導向的設 置不僅是考慮加工孔的位置精度 更主要的是考慮加工時鏜桿的剛度 鏜床夾具的設計 主要包括工件的定位方案設計 刀具的引導方式設計即鏜套的 設計 工件的加緊方案設計以及夾具的其他元件的結構設計 最后將以上元件合理布 置 確定夾具的形式及夾具的總體結構 4 1 鏜套的設計 4 1 1 鏜桿的設計 鏜桿的設計對鏜孔精度影響很大 所以在設計鏜模前應確定鏜桿的尺寸 鏜桿的 主要尺寸是直徑和長度 直徑受到加工孔徑的限制 在可能的情況下應盡量取的大些 以增加其剛度 一般取 d 0 6 0 8 D D 為工件鏜孔直徑 在本道工序中 D 41mm 所以 d 24 6 32 8mm 鏜刀不宜在鏜桿外懸伸過長 以免剛性不足 鏜孔直 徑 D 鏜桿直徑 d 鏜刀截面 之間的關系 參照 組合機床設計第一冊 表 4 5B 選取 d 30mm 鏜桿的長度根據(jù)后續(xù)設計的鏜套尺寸及安裝長度而定 8 鏜桿的長度盡量取小值 鏜桿的制造精度對其回轉精度有很大影響 其導向部分的尺 寸精度要求較高 粗鏜時按 g6 精鏜時 g5 制造 表面粗糙度 Ra 0 4 0 2 圓度和圓柱 度公差不應超過直徑公差的一半 在 500mm 長度內的直線度為 0 01mm 一般要求鏜 桿表面硬度高于鏜套 而內部則要有好的韌性 因此多選用 45 鋼或 40Cr 鋼制造 4 1 2 導向套的選擇 根據(jù)零件的結構特點及加工要求 本次設計中采用一把鏜桿上安裝兩把鏜刀同時 對兩個主銷孔進行加工 由于兩個主銷孔孔間距為 227 5mm 所以采用前后雙導向的 導向裝置 因為切削速度大于 30m min 所以采用滾動鏜套 我們知道 滾動鏜套一 般分為 內滾式 和 外滾式 兩種 由于加工鏜孔直徑大于鏜套內徑 回轉鏜套均 采用 外滾式 在本次設計中前后導套都采用了 外滾式 導向 采用 外滾式 導向進行鏜孔時 在鏜桿進入導套時 為了使鏜刀能順利地進入 引刀槽中而不發(fā)生碰撞 必須具備如下兩個基本條件 一是鏜桿在引進或退出時 必 須停止其旋轉運動 使鏜刀以固定的方位進入或退出導套 二是必須在鏜桿與旋轉導 套問設置定向鍵 以保證工作過程中鏜刀與引刀槽的正確位置關系 此定向鍵同時也 起著保證加工精度穩(wěn)定性的作用 具有引刀槽的 外滾式 導向 其定向鍵的形式有兩種 1 具有尖頭定向鍵的 外滾式 導向 2 具有彈簧鉤頭鍵的 外滾式 導向 在本鏜床的設計中 主銷孔 加工鏜桿的導向均采用了具有尖頭定向鍵的 外滾式 導向 由于具有彈簧鉤頭鍵的 外滾式 導向借助導向套的鉤頭鍵與鏜桿上的鍵槽相連接 保證鏜刀與引刀槽的相 轉向節(jié)組合機床設計 18 互位置關系 這樣鏜桿端部不必具有螺旋導引從而可減短曲軸軸瓦孔加工鏜桿的設計 長度 有利于鏜桿的加工 但由于其結構尺寸較大 受孔間距離的限制而不能采用 具有尖頭定向鍵的 外滾式 導向 其定向鍵為尖頭鍵 采用這種定向鍵的 外滾式 導向裝置 鏜桿必須具有螺旋導引端 當不轉動的鏜桿進入導套時 如果其鍵槽同導 套上尖頭鍵的相互位置不對時 鏜桿端部的螺旋面便拔動鍵而迫使導套回轉一定的角 度 使鍵順利的進入鍵槽中 同時保證了鏜刀以準確的角度位置順利的進入導套的引 導槽中 根據(jù) 組合機床設計參考圖冊 P64 采用 外滾式 導向精加工時 采用單列向 心球軸承 再根據(jù) P65 裝單列向心球軸承的 外滾式 導向選取參數(shù) 完成導向套的 設計 表 3 外滾式的主要參數(shù) 4 2 定位元件設計 定位裝置包括包括定位元件及其組合 其作用是確定工件在夾具中的位置 如前 所述 本次設計夾具采用的定位原理為一面兩銷定位 4 2 1 平面定位 平面定位采用支承板定位 由于與支承板接觸的工件的面的寬度為 27 5mm 長度 為 120mm 并且表面粗糙度 Ra12 5 根據(jù)機床夾具設計手冊的表 2 1 10 選取支承板的 型號為 B20 x85 GB 2236 1991 在本次設計中需采用兩個支承板分別支承工件的兩邊 且本次加工生產(chǎn)要求同時 加工兩個工件 因而在夾具設計中需同時裝夾兩個工件 采用 4 個支承板 在設計中 常州工學院畢業(yè)設計 19 采用多個支承板定位一個面時 必須保證一組支承板等高 故支承板的工作面 裝配 后在一道工序中精磨 保證等高 一組支承板 與精基準面接觸形成平面定位副 相 當于三個支承釘或三個點定位副 限制三個自由度 4 2 2 圓柱面定位 本次是設計采用以轉向節(jié) 55 軸部的圓柱面定位 限制工件的兩個自由度 工件 外圓柱面定位主要采用襯套來定位 襯套安裝在夾具體上 所以夾具體需要預留一個 襯套安裝孔 4 2 3 圓柱孔定位 本次設計采用輪轂安裝面上的孔定位 由于前兩個定位元件已定位了工件的 5 個 自由度 所以圓柱孔只用定位工件的一個自由度 因而采用削邊銷進行圓柱孔的地位 4 2 4 誤差分析 造成零件加工誤差是由多種因素構成的 這里僅驗算工件的安裝誤差 它包括定位 誤差和夾緊誤差 因夾緊力不大 且夾緊力與支撐面垂直 夾緊變形誤差很小 因此只對 定位誤差進行討論 兩孔 41 與其他部分的位置誤差主要是與軸心線之間 9 角度 誤差 角度誤差要求為 30 由工件定位面的位置度而引起角度誤差 arctg a 0 94 式中 定位面的位置度公差 0 03 mm a 定位面寬度 a 55 mm 因定位軸與定位軸套之間存在間隙 造成轉角 arctg D d L 7 53 式中 D 定位軸套最大值 D 55 0 25 d 定位軸套最小值 d 55 0 35 L 定位軸長 L 53 mm 由工件定位誤差引起的最大轉角誤差 A 0 94 7 53 8 43 30 3 因轉角誤差小于公差的 1 3 所以滿足定位要求 綜上所述 此夾具實現(xiàn)了正確的定位 滿足了加工尺寸及位置要求 因此是合理的 4 3 夾緊裝置的設計 夾緊裝置一般由力源裝置 中間傳力機構 夾緊原件和夾緊機構所組成 設計夾 緊裝置時一般應滿足一下基本條件 夾緊過程中不改變工件定位時所占據(jù)的正確位置 夾緊力的大小適當 既要保證加工過程中工件不會產(chǎn)生位移和振動 又要使工件 不產(chǎn)生不允許的變形或損傷 夾緊裝置的自動化程度 應與工件的生產(chǎn)批量相適應 結構要簡單 力求體積小 重量輕 并有足夠的強度 工藝性好便于制造與維修 使用性能好 操作方便 省力 安全可靠 轉向節(jié)組合機床設計 20 4 3 1 夾緊力的確定 計算夾緊力時 通常將夾具與工件看成是一個剛性系統(tǒng) 根據(jù)工件所受的切 削力 夾緊力 大型工件應考慮工件重力 慣性力等 的作用狀況 找出在加工中對 夾緊最不利的狀態(tài) 按靜力平衡原理計算出理論夾緊力 再乘以安全系數(shù)作為實際所 需夾緊力 即 由于鏜削加工的切削力不大 所以采用一個轉動壓板同時夾緊兩個工件的制動器 安裝孔端面 4 3 2 螺旋夾緊機構 用螺桿直接夾緊或與其他元件組合實現(xiàn)夾緊工件的機構 稱為螺旋夾緊機構 它 具有結構簡單 通用性好 夾緊可靠 增力比大 行程不受限制等優(yōu)點 在夾具中得 到廣泛的應用 所以本次設計也采用螺旋夾緊機構 夾緊力的計算 Wk W K 0012kWN 0121201 tant tant Qz kzTrWr 式中 Wk 實際所需夾緊力 W 理論夾緊力 在一定條件下 由靜力平衡算出 K 為安全系數(shù) 查 機床設計手冊 表 1 2 1 k0 1 2 k1 1 0 k2 1 0 k3 1 0 k4 1 0 k5 1 0 k6 1 0 安全系數(shù) k k0k1k2k3k4k5k6 1 2 1 5 根據(jù)規(guī)定 選取 1 5 單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力 N 0 r 螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑 mm 其值視螺桿端部的結構形式而定 見 機床夾具設計手冊 表 1 2 9 r 12 44 螺桿端部與工件間的摩擦角 01 1 螺旋副的當量摩擦角 見表 1 2 9 9 50 2r 2r 螺紋中徑之半 mm 7 513 2r 螺紋升角 見表 1 2 10 49 螺旋機構的效率 其值為 0 85 0 95 取 0 9 0 0 4 3 3 夾緊元件選擇 參照以上計算結果選取螺栓 M16 許用夾緊力為 10300N 加在螺母上的夾緊扭 矩為 15 892 N m 螺母選擇 M16 的六角頭螺母 采用扳手擰緊 手柄長度為 190mm 作用力為 100N 夾緊力為 7870N 壓板選擇 為了方便工件的裝卸 采用轉動壓板式 壓板采用 16x100 的直壓板 彈簧選擇 1 6x18x4 圓柱螺旋壓縮彈簧 常州工學院畢業(yè)設計 21 夾緊機構如下圖所示 其工作原理是 工件安放后 轉動直壓板 擰緊螺母 對 工件進行壓緊 工件加工完成后 松開螺母 壓板在彈簧的作用下離開工件表面 轉 動 90 取出工件 圖 3 夾緊機構 4 4 其他裝置的設計 其他裝置包括除以上定位夾緊等元件外的所有元件 在本次設計中包括鏜套支座 夾具體 底座 工件換位機構 4 4 1 鏜套支座的設計 鏜套支座的設計主要根據(jù) 機床夾具設計手冊 上鏜套支座參數(shù)來設計的 在本 次設計中 考慮到兩個工件同時加工 各端面需 2 個鏜套 為了保證兩個鏜套的位置 精度以及使安裝方便 將鏜套支座設計成具有兩個安裝孔的支座 其外形如下圖所示 為了提高支座的剛性 可以將支座的厚度增加 同時在中間加兩個定位銷孔 轉向節(jié)組合機床設計 22 圖 4 鏜套支座結構圖 4 4 2 換位裝置的設計 本次設計中還有一個難點是工件換位裝置的設計 因為鏜削加工時 我采用的方 案是雙鏜刀同時加工兩個同直徑的孔 所以為了讓前一把鏜刀到達待加工位置 鏜桿 需偏心通過主銷孔的前孔 為了實現(xiàn)這一工藝要求 我需設計個換位裝置 在工件安 裝后讓其在鏜刀方向 豎直方向 上偏 3 5mm 待鏜刀到達待加工位置時讓工件回到 定位基準面再加緊 加工 關于換位裝置的設計 我有三種方案 方案一 采用凸輪機構使上夾具體整體上偏 其結構如下圖所示 圖 5 換位裝置設計方案一 工作原理 將偏心輪安裝在軸上 通過軸的旋轉帶動偏心輪旋轉 頂起夾具體及 工件 該方案主要考慮保證工件的位置 通過將夾具體一起頂起 包括夾具體上的定 位元件一起頂起 從而保證工件的位置 經(jīng)老師的指導 不用將夾具體整體頂起 只 用將工件頂起即可 因為工件頂起后的位移只偏離了 3 5mm 除了不與支承板接觸外 定位銷還能保證其不回轉 方案二 通過分析工件可支承的部位 選擇將其底部頂起 因為該部位接觸面積 較大 易于實現(xiàn) 設計的結構如下圖所示 常州工學院畢業(yè)設計 23 圖 6 換位裝置設計方案二 采用兩個軸 在一軸上焊接兩塊支承板 支承板與工件底部接觸 將工件頂起 二軸與兩塊支承板間隙配合 支承板可在一軸的水平拖動下相對于二軸運動 從而脫 離工件底部 將工件放下 該方案穩(wěn)定可靠 易于實現(xiàn) 但是支承板與工件間存在摩 擦力 且一軸水平運動 在機床上不便于操作 方案三 設計推桿頂起工件外圓表面 頂針的上升通過偏心輪實現(xiàn) 下降通過壓 縮彈簧的彈力實現(xiàn) 其機構如下圖所示 圖 7 換位裝置設計方案三 工作原理 通過凸輪軸的旋轉帶動推桿上下移動 推桿推動工件上下移動 該方 案簡單易于操作 轉向節(jié)組合機床設計 24 通過比較分析 方案三可行度最高 采用方案三 4 4 3 夾具體及底座的設計 夾具體及底座的設計主要是根據(jù)其他元件的結構尺寸來設計的 夾具體設計中 主要考慮定位元件 加緊元件及換位元件的位置及尺寸 而底座 設計的重要參考是之前已確定的裝料高度 根據(jù)裝料高度要求 底座的高度為 398mm 整體結構看起來 上小下大 不協(xié)調 而且剛性不足 在老師的建議下 我 將底座的高度減少了 200mm 同時為了保證裝料高度 在機床的中間底座上加 200mm 的支承板 從而解決了底座過高的問題 夾具體及底座的結構參見下圖 圖 8 夾具體 圖 9 底座 4 5 夾具的裝配 根據(jù)夾具各部分元件的尺寸合理的裝配夾具體 完成總裝圖 再繪制夾具體的裝 常州工學院畢業(yè)設計 25 配圖 繪制夾具體的裝配圖及零件圖 本次設計夾具的裝配圖如下圖所示 圖 10 夾具裝配體 轉向節(jié)組合機床設計 26 結 論 本次畢業(yè)設計的主要內容為左轉向節(jié)加工工藝設計 左轉向節(jié)主銷孔鏜削加工工 藝裝備設計及左轉向節(jié)主銷孔鏜削加工夾具設計 左轉向節(jié)加工工藝設計主要通過零 件工藝分析 零件加工工藝分析而設計的 左轉向節(jié)主銷孔鏜削加工工藝工藝裝備設 計主要是設計三圖一卡 在組合機床總體設計中遇到的問題是 鏜削加工的參數(shù)比較 難找 沒有相關計算公式 與同組其他同學的也不一樣 所以設計的過程比較艱難 不過在沈老師的指導下 我最終還是找到了相關的參考文獻 進一步的完善了設計 最后在夾具設計中 需設計個讓刀裝置 由于工件的結構較特殊 在設計過程中方案 也改了很多次 同時自己也學到了很多東西 只有不斷創(chuàng)新 不斷思考才能更好的解 決問題 通過本次畢業(yè)設計 我不光回顧了大學所學的專業(yè)知識 還更進一步的掌握了知 識的應用 我相信所以認真完成設計的同學都會獲益匪淺 常州工學院畢業(yè)設計 27 致 謝 本文是在指導老師的熱情關懷和悉心指導下完成的 從題目的擬定到畢業(yè)設計論 文的完成 處處凝結著老師的心血 老師在繁忙的工作之中抽出時間對我進行了大量 的指導 提出了許多寶貴的意見和建議 小到一個錯別字 一條剖面線 老師都給與 耐心的指導與糾正 在此瑾向老師認真的工作態(tài)度表示衷心的感謝并致以崇高的敬意 同時感謝身邊的同學朋友 在我設計過程中給與的指導和鼓勵 謝謝你們在我失 落的時候給我?guī)椭?在我迷茫的時候為我指路 畢業(yè)設計論文即將完成 我的大學生涯也要將要結束 借此機會我要對那些給予 我無私關懷和幫助的老師和同學表示深深的感謝 這次畢業(yè)設計是在不斷的犯錯 不斷的完善的過程中進行的 還記得有位老師說 過 我們要不怕犯錯 只有犯錯并改正才能更加的刻骨銘心 即便有過無數(shù)次的修改 但我任認為我的設計不是完美的 希望各位老師能給與批評指正 轉向節(jié)組合機床設計 28 參考文獻 1 趙如福 金屬加工工藝人員手冊 M 上海 上?？茖W技術出版社 1990 2 李慶余 張佳 機械制造裝配設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 2003 3 大連組合機床研究所 組合機床設計 M 北京 機械工業(yè)出版社 1973 4 艾興 肖詩鋼 切削用量簡明手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1998 5 叢鳳廷 遲建山 組合機床設計 M 上海 上?？茖W技術出版社 1994 6 唐增寶 常建娥 機械設計課程設計 M 武漢 話中科技大學出版社 2006 7 熊良山 嚴曉光 張潤福 機械制造技術基礎 M 武漢 華中科技大學出版社 2006 8 彭文生 李志明 黃華良 M 北京 高等教育出版社 2002 9 王先逵 機械加工工藝手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2008 10 徐鴻本 機床夾具設計手冊 M 沈陽 遼寧科學技術出版社 2004 11 大連組合機場研究所 組合機床設計參考圖冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 1975 12 Tool and Manufacturing Engineers Handbook VolumeI Machinery