齿轮泵泵盖连接螺孔底孔钻削专机及夹具设计.doc
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1、摘要 随着机械行业的发展,高效专用的组合机床越来越受到人们的重视。组合机床的主要特点就是生产率高,设计制造周期短,这些都与现代化大批量生产相适应,成为现代机械制造行业发展的主要方向。本设计题目是CBF-F100-42齿轮泵泵盖上的8-14孔的加工专用机床及夹具设计。调研地点是阜新液压件厂。该厂采用立式钻床Z535对8-14逐个加工,现在改为大批量生产。因而上述方法不能与之相适应,经研究决定采用单工位卧式组合机床来完成对8-14孔的加工。这样生产率高,且工人劳动量及劳动强度大大降低,且产品质量得到保证,因而方案可行。本设计重点论述了组合机床的总体设计过程,以及专用夹具和多轴箱的设计安装。并进行全
2、面的校核计算和经济效益性分析。关键词:组合机床;多轴箱;专用夹具ABSTRACTWith the developing of manufacture,combined machine tool of high efficiency and special is paid attention to more and more.The main character of combined machine tool is high efficiency and short cycle of design and manufacture,so the combined machine tool bec
3、ame the hand of the develop of manufacture.The subject of this design is combined damp and special fixture which can drill 8-14 aperture of gear pumps canopy.The place of study is FuXin pump works.There 8-14 aperture are processed one by one in drill press of E535.So the efficiency of manufacture ar
4、e very show.Now the type of manufacture become high lot.The old method can not adapt with high cot.So make single work place honifortal combined machine tool to drill 8-14 aperture.Than have lots of good coming such as high production efficient low labour strength.good manufacture product so this ve
5、rsion can be carrying out.This text point discussed the total design process of the combination machine bed,and appropriation tongs with the design gearing of many stalks box.And proceed completely of the calculate with the analysis of economic performance. Keywords:Modular Machine Tool;Spindle Box;
6、Special Fixture目录前言11组合机床概述21.1组合机床概述及发展21.1.1组合机床概述2 1.1.2组合机床的发展21.2组合机床的特点21.2.1组合机床的特点21.3组合机床的工艺范围和发展方向31.3.1组合机床工艺范围31.3.2组合机床的发展方向32组合机床的通用部件52.1通用部件简介52.1.1通用部件的分类52.2动力滑台及动力箱52.2.1动力滑台概述52.2.2动力箱72.3组合机床的支撑部件72.3.1概述72.3.2 ICC系列滑台侧底座72.3.3 ICD系列立柱侧底座82.3.4中间底座83零件工艺特性分析93.1产品简介93.2生产特点分析94组
7、合机床总体设计104.1组合机床方案的制定104.1.1影响组合机床方案制定的主要因素104.1.2制定工艺方案应考虑的问题104.1.3确定机床配置形式及结构方案114.2确定切削用量及选择刀具124.2.1选择切削用量124.2.2选择刀具结构134.3三图一卡144.3.1被加工零件工序图144.3.2加工示意图154.3.3机床联系尺寸图204.3.4机床生产率计算卡245多轴箱设计275.1概述275.1.1组合机床多轴箱的作用275.1.2通用多轴箱的通用部件275.2多轴箱的设计285.2.1绘制多轴箱设计原始依据图285.2.2主轴结构形式的选择295.2.3多轴箱的动力计算2
8、95.2.4传动系统设计与计算305.2.5主轴箱坐标计算346夹具设计376.1定位装置的设计376.1.1定位方法及定位元件376.1.2 定位误差的分析376.2夹紧装置的设计386.2.1夹紧装置的组成和基本要求386.2.2夹紧力的确定396.2.3具体加工方法的切削力计算396.2.4本设计夹紧力的计算396.2.5夹紧力源的选择396.2.6夹紧机构工作原理417电气与液压系统设计427.1电气设计427.2液压系统设计438经济技术分析与本专机加工工作原理458.1经济技术分析458.2本专机加工工作原理459结论47致谢48 参考文献49附录A 译文50附录B 外文文献56前
9、言在装备制造业中,组合机床是必不可少的加工设备,以其生产效率高,设计制造周期短,应用范围广,操作简单等优点,在机械加工中得到广泛的应用。随着科技事业的发展与进步,尤其是组合机床通用部件的标准化,组合机床越来越发挥出其巨大的潜力,因此在我国组合机床的的产量迅速增长,质量不断提高,新产品逐渐的涌现。本组合机床的设计是针对齿轮泵泵盖所要加工的8个钻孔进行的。调研地点是阜新液压件厂。由于该厂采用立式钻床对8个孔逐个加工,这样保证不了孔的位置精度,且生产率很低,因此采用专用的夹具对其进行加工。我采用的夹具为一面两销定位方式:一面即耳座面,定位三个方向的自由度。两销之一是耳座面后的凸台,另一个是形销,两销
10、亦定位三个方向的自由度,这样一共定位了六个方向的自由度。采用这样的组合机床进行加工,生产率会得到很好的保证且加工精度有了很大的提高。1 组合机床概述1.1 组合机床概述及发展1.1.1 组合机床概述1组合机床是以通用部件为基础,配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具,组成的半自动或自动专用机床。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式,生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化,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,在大批量生产中得到广泛应用,并可用以组成自动化生产线。组合机床一般用于加工箱体类或
11、特殊形状的零件。加工时,工件一般不旋转,由刀具的旋转运动和刀具与零件的相对进给运动,来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转,由刀具作进给运动,也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。1.1.2 组合机床的发展2二十世纪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。铣削平面的平面度可达0.05毫米1000毫米,表面粗糙度可低达2.50.63微米;镗孔精度可达IT76级,孔距精度可达0.030.02微米。专用机床是随着汽车工业
12、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1911年在美国制成的,用于加工汽车零件。初期,各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性,便于用户使用和维修,1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商,确定了组合机床通用部件标准化的原则,即严格规定各部件间的联系尺寸,但对部件结构未作规定。1.2 组合机床的特点1.2.1 组合机床的特点1)组合机床上的通用部件和标准零件约占全部机床零部件总量的70%80%,因此设计和制造的周期短,投资少,经济效果好;2)由于组合机床采用多刀加工,并且
13、自动化程度高,因而比通用机床生产效率高,产品质量稳定,劳动强度低;3)组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的,又有专门厂成批制造,因此结构稳定工作可靠,使用和维修方便;4)在组合机床的通用上加工零件时,由于采用专用夹具、刀具和导向装置等,加工质量靠工艺装备保证,对操作工人的技术水平要求不高;5)当被加工产品更新时,采用其他类型的专用机床时,其大部分部件要报废。用组合机床时,其通用部件和标准零件可以重复利用,不必另行设计和制造;6)组合机床易于联成组合机床生产线,以适应大规模的生产需要。1.3 组合机床的工艺范围和发展方向1.3.1 组合机床的工业范围组合机床最常用的形式就是加工平
14、行孔系。除此之外还可完成铣平面、刮平面、车端面、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、攻丝、倒角、锪窝、钻深孔、切槽等。随着综合自动化技术的发展,组合机床可完成的工艺范围也在不断扩大,除了上述工艺外,还可以完成车外圆、车锥面、车弧面、切削内外螺纹、滚压孔、拉削内外圆柱面、磨削、抛光、甚至还可以进行冲压、焊接、热处理、装配、自动测量和检查等。1.3.2 组合机床的发展方向1)提高组合机床的加工精度a 提高工件加工精度的因素提高测量仪器的精度等级,提高机床的精度等级,降低工件的装夹斜量,降低工件的定位与找正误差,降低温度差引起的热变形量,降低设备刻度尺误差值,降低工艺系统由于自激振动与受压迫振动产生的加工误差等
15、。b 采用新的设计结构提高工件加工精度 采用超精密级滚动轴承,液体静压轴承,液体动压轴承,气压轴承和磁浮轴承等。c 采用新工艺以提高工件加工精度 采用带有镗刀磨损补偿装置的镗削头,在加工进行中可以自动测量,自动调整刀具位移,以提高加工精度。2)提高组合机床的柔性化程度a 柔性制造系统的优点:柔性生产系统适应企业多品种,小批量生产要求;柔性化生产有利于提高产品质量可以大大提高组合机床的经济效益;缩短产品的制造周期,企业能迅速适应市场需求变化。b 组合机床柔性化的途径:组合机床柔性化是指机床的主要部件柔性化,机床进给系统通过数控滑块实现柔性化。机床主运动系统实现柔性化的方法有:自动换箱式组合机床;
16、自动换刀式组合机床;手动换箱式组合机床2 组合机床的通用部件2.1 通用部件简介2.1.1 通用部件的分类1)动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。动力部件是通用部件中最基本的部件。第一种动力部件是传递切削主运动的部件,包括动力箱和完成各种专能工艺的切削头,如铣削头、镗削头、钻削头、镗孔车端面头等。第二种是传递进给运动的部件,包括液压滑台和机械滑台。第三种是转塔动力部件,包括多轴转塔头和单轴转塔头。2)输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件,主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。主要是将工件由一个工位输送到另一个工位得部件,常用作夹具和工件的移
17、动或转位。3)支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件,有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。支承部件是组合机床的基础部件,组合机床的其他部件都安装在支承部件上。组合机床各部件之间的相对位置精度,机床的刚度等主要靠支承部件保证。4)控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件,有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。控制组合机床按规定程序运动的一些部件,包括液压元件,电气挡铁及操纵台等。5)除上述以外的其他部件,例如:冷却与润滑装置、气动或液压夹具装置和机械搬手等。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,
18、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。这类机床常见的有两种,可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。2.2 动力滑台及动力箱2.2.1 动力滑台概述滑台与滑座配套组成一个独立的动力部件动力滑台。滑台在滑座导轨上移动,实现机床的进给运动。滑台上可以安装各种专用的单轴工艺切削头或安装动力箱和主轴箱。图所示为利用动力滑台进行加工的工序,其中有:钻、扩、铰、镗孔、倒角、刮端面、铣削、攻丝。若安装分级进给机构可以进行深孔加工,安装转塔头可以组合成转塔式动力头。此外,滑台还可以用作夹具和工件的输送部件。滑台的主要参数规定为台面宽度尺寸。组合机床各种通用部件的品种,规格及其配套关
19、系也以滑台宽度尺寸为标准,其理由是:直接反映在滑台上安装工艺切削头的能力,间接反映铣刀最大直径等。在安装主轴箱时,可以反映出被加工零件加工位置的分布面积等。滑台台面宽度是一个主要结合尺寸,结合面尺寸的标准化能使组合机床整个部件外型协调。滑台台面宽度作为通用部件配套标准,使机床受力合理,提高组合机床的刚度。1)HY系列液压动力滑台液压滑台是由滑台,滑座和油缸三部分组成。油缸固定在滑座上,活塞杆则固定在滑台下面。当压力油进入油缸的后腔或前腔时,便可实现滑台沿滑座的导轨向前或向后移动。控制滑台各种运动的液压系统装置,则可根据滑台动作程序另外配置。液压滑台可实现的典型自动工作循环。这些自动工作循环的油
20、路系统已有标准设计,可以成套购买,以满足工艺需要。滑座与滑台配制矩形导轨用于精加工,如无导向装置的精镗孔,镗孔车端面工序等。滑座与滑台配置双矩形导轨,用于粗加工,如钻孔、铣削及带有镗模的浮动主轴镗孔工序等。 液压滑台即可用与配置卧式机床又可配置立式机床。当液压滑台用于配置立式或倾斜式机床时,为了使滑台在滑座上移动轻便和防止滑台下滑需要配置平衡重锤。2)液压滑台的液压系统滑台实现两次进给工作循环的液压系统。在液压系统中采用变量叶片泵供油,进口节流调速,各液压元件按集成块式联接装置,即在油路系统中,将各元件按其作用,分别组成若干个实现一定功能的环节,每个环节组成一个集成块,再将这些集成块装在一起组
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