4L22柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床設(shè)計(jì)【說明書+CAD】

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萊陽(yáng)農(nóng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第一章緒論1.1選題的背景、目的和意義4L22柴油機(jī)是山東華源萊動(dòng)自行研制開發(fā)的新產(chǎn)品，4L22柴油機(jī)機(jī)體采用的是干缸套，對(duì)機(jī)體頂面的加工精度要求，特別是平面度要求較高。機(jī)體頂面的加工精度直接影響缸孔和缸孔止口的加工精度，隨著數(shù)控機(jī)床和加工中心的發(fā)展和應(yīng)用越來越廣泛，在生產(chǎn)線上組合機(jī)床、通用機(jī)床的應(yīng)用雖然受到一定的影響，但在實(shí)際生產(chǎn)中，箱體類零件平面的加工多數(shù)采用端銑刀在專用組合銑床或通用銑床進(jìn)行銑削加工。組合機(jī)床是以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對(duì)一種或多種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的高效專用機(jī)床，具有生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，設(shè)計(jì)、制造周期短，加工對(duì)象改變時(shí)，原有的通用零、部件可以重新利用，組成新的組合機(jī)床等特點(diǎn)，目前仍是箱體類零件大批大量生產(chǎn)的主要設(shè)備。目前所采用的金屬切削機(jī)床主要是自動(dòng)線（60%）、組合機(jī)床（20%）和加工中心（20%）。顯然，在大批大量生產(chǎn)的機(jī)械廠，大量采用組合機(jī)床。因此組合機(jī)床及自動(dòng)線的技術(shù)性能和綜合自動(dòng)化水平，在很大程度上決定了工業(yè)部門產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。因此設(shè)計(jì)組合銑床來精銑4L22機(jī)體頂面具有十分重要的意義。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析現(xiàn)代制造工程從各個(gè)角度對(duì)組合機(jī)床提出了愈來愈高的要求，而組合機(jī)床也在不斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展。十多年來，組合機(jī)床及其自動(dòng)線在高效、高生產(chǎn)率、柔性化以及采用并行(同步)工程制訂更為合理、更為節(jié)省的方案方面取得了不小的進(jìn)展。尤其是汽車和拖拉機(jī)工業(yè)，為了提高汽車和拖拉機(jī)的性能，對(duì)零件的加工精度提出了一些新的要求，因此對(duì)機(jī)床性能的要求也更高了。對(duì)于汽車和拖拉機(jī)零件的加工精度，現(xiàn)在要求將一些關(guān)鍵零件的主要加工精度只分布在一個(gè)比標(biāo)準(zhǔn)公差帶要小的公差范圍內(nèi)。由于采用了新結(jié)構(gòu)、新刀具、新工藝方法、刀具自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)、專用刀具的復(fù)合工藝。直接利用軟件進(jìn)行誤差補(bǔ)償?shù)绒k法，組合機(jī)床加工精度正在不斷提高。現(xiàn)階段在組合機(jī)床上加工大平面的平面度已達(dá)到lm長(zhǎng)上0.02-0.04mm.粗糙度達(dá)到Ra 0.4-0.8um；孔經(jīng)精度達(dá)到H5-H6；孔的圓度和圓柱度達(dá)到0.0015-0.055；定位銷孔的中心距精度達(dá)到0.013mm；一般孔位精度達(dá)到0.02-0.025mm；單向鏜孔的同軸度達(dá)0.005-0.01mm；雙向鏜孔的同軸度達(dá)到015-0.02mm；一些特種加工工藝的精度，如止口精度可達(dá)到0.015-0.02mm.缸蓋閥座及導(dǎo)管孔的同軸度達(dá)到0.0075-0.01mm。1為適應(yīng)高效加工的需要，現(xiàn)代組合機(jī)床自動(dòng)線和自動(dòng)加工系統(tǒng)的生產(chǎn)節(jié)拍愈來愈短，自動(dòng)線的節(jié)拍，主要是通過縮短基本時(shí)間和輔助時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的?？s短基本時(shí)間的主要途徑是采用新的刀具材料和新穎刀具，以提高切削速度和進(jìn)給速度來縮短基本時(shí)間。縮短輔助時(shí)間主要是縮短包括工件輸送、加工模塊快速引進(jìn)以及加工模塊由快進(jìn)轉(zhuǎn)換為工件后至刀具切入工件所花的時(shí)間。為縮短這部分空行程時(shí)間，普遍采用提高工件或隨行夾具的輸送速度和加工模塊的快速移動(dòng)速度?；_(tái)的工作循環(huán)時(shí)間必須相應(yīng)縮短。國(guó)外有些廠家中等規(guī)格滑臺(tái)的工作循環(huán)時(shí)間已縮短到5s。其中快速行速度已達(dá)15m/min，而最大工作進(jìn)給速度由通常的0.7m/min提高到1.2-1.5m/min，切入有的已可縮短到0.25mm。要提高快進(jìn)和工作行程速度，需要有高的轉(zhuǎn)換精度，用伺服驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)便能滿足要求?，F(xiàn)代組合機(jī)床和自動(dòng)線作為機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是控制、驅(qū)動(dòng)、測(cè)量、監(jiān)控、刀具、和機(jī)械組件等技術(shù)的綜合反映。近些年來，這些技術(shù)有長(zhǎng)足進(jìn)步，同時(shí)作為組合機(jī)床主要用戶的汽車和內(nèi)燃機(jī)等行業(yè)也有很大的變化，其產(chǎn)品市場(chǎng)壽命不斷縮短，品種日益增多且質(zhì)量不斷提高。這些因素有力的推動(dòng)和激勵(lì)了組合機(jī)床和自動(dòng)線技術(shù)的不斷發(fā)展。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的組合機(jī)床行業(yè)中組合機(jī)床設(shè)計(jì)已普遍采用CAD工作站，在設(shè)計(jì)室?guī)缀鹾茈y見到傳統(tǒng)的繪圖板。CAD除應(yīng)用于繪圖工作外，并在構(gòu)件的剛度分析（有限元法）、組合機(jī)床及自動(dòng)線設(shè)計(jì)方案比較和選擇，以及方案報(bào)價(jià)等方面均已得到廣泛應(yīng)用，從而顯著得提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和縮短了設(shè)計(jì)周期。為縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低制造費(fèi)用和提高產(chǎn)品質(zhì)量世界上許多機(jī)械廠都在積極推行精益生產(chǎn)方式其主要內(nèi)容之一是并行工程，既要求產(chǎn)品開發(fā)部門、生產(chǎn)規(guī)劃部門和組合機(jī)床制造廠之間進(jìn)行緊密合作。組合機(jī)床廠則需要裝備制造部門早期介入用戶產(chǎn)品的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門考慮其結(jié)構(gòu)和功能時(shí)，能協(xié)同考慮產(chǎn)品的加工和裝配工藝從而加速產(chǎn)品開發(fā)、降低制造費(fèi)用和提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的，從而取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。2現(xiàn)代，組合機(jī)床自動(dòng)線技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，自動(dòng)線在加工精度、生產(chǎn)效率、利用率、柔性化和綜合自動(dòng)化等方面的巨大進(jìn)步，標(biāo)志著組合機(jī)床自動(dòng)線技術(shù)發(fā)展達(dá)到的高水平。自動(dòng)線的技術(shù)發(fā)展，刀具、控制和其它相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步以及用戶需求的變化起著重要的推動(dòng)作用，其中，特別是CNC控制技術(shù)對(duì)組合機(jī)床自動(dòng)線結(jié)構(gòu)的變革及其柔性化起著決定性作用。第二章 方案選擇與論證2.1確定方案4L22柴油機(jī)機(jī)機(jī)體頂面的銑削加工可采用如下方案：方案1、選用通用的立式升降臺(tái)銑床、設(shè)計(jì)專用夾具精銑4L22柴油機(jī)機(jī)機(jī)體頂面；方案2、設(shè)計(jì)組合銑床和專用夾具精銑4L22柴油機(jī)機(jī)機(jī)體頂面；方案3、選用鏜銑加工中心、設(shè)計(jì)專用夾具精銑4L22柴油機(jī)機(jī)機(jī)體頂面。2.2方案分析和選擇方案1，選用通用的立式升降臺(tái)銑床，工藝范圍廣、通用性強(qiáng)，但它的生產(chǎn)率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，同時(shí)它的剛度、強(qiáng)度不高，所以加工精度低； 方案2，設(shè)計(jì)組合銑床，組合銑床是已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床。它的生產(chǎn)率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍，它的加工精度穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，同時(shí)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)模塊化、組合化可按工件或工序要求，用大量通用部件或少量專用部件靈活組成各種類型的組合機(jī)床及自動(dòng)線，配置靈活，機(jī)床易于改裝，產(chǎn)品或工藝變化時(shí)通用部件可重復(fù)利用。在大批大量生產(chǎn)中，設(shè)計(jì)組合銑床精銑4L22柴油機(jī)機(jī)機(jī)體頂面是理想的方案。 方案3，選用鏜銑加工中心，具有適應(yīng)產(chǎn)品更換能力強(qiáng)、加工精度高等優(yōu)點(diǎn)，但它的造價(jià)昂貴、機(jī)床生產(chǎn)率有時(shí)不如組合銑床。 4L22柴油機(jī)機(jī)機(jī)體的生產(chǎn)綱領(lǐng)是大批生產(chǎn)類型，頂面的加工精度要求高。通過上面的分析，為滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)，同時(shí)在滿足加工精度的要求上盡量降低生產(chǎn)成本，決定采用方案2設(shè)計(jì)組合銑床來精銑4L22柴油機(jī)機(jī)體頂面。第三章 4L22柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床外觀圖設(shè)計(jì)對(duì)4L22柴油機(jī)機(jī)體進(jìn)行工藝分析：根據(jù)工件工序卡片和4L22柴油機(jī)機(jī)體圖紙，機(jī)體頂面進(jìn)行精加工前，機(jī)體的兩端面、兩側(cè)面已加工完畢長(zhǎng)度為4300.15mm，寬度為254mm；機(jī)體底面和底面兩個(gè)定位銷孔已加工完畢，半精銑頂面保持的高度為314.20.10mm，精銑頂面之后機(jī)體高度為313.20.10mm，加工余量為1mm。背吃刀量=1mm，機(jī)體頂面的寬度為155mm。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸特點(diǎn)及加工要求，4L22柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床外觀圖采用立式布局形式，該布局形式有利于簡(jiǎn)化夾具的的定位、夾緊機(jī)構(gòu)，夾緊也比較省力。考慮到該機(jī)床是大批大量生產(chǎn)，設(shè)計(jì)組合銑床來加工機(jī)體頂面。銑削頭、滑臺(tái)分別是實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的，為縮短設(shè)計(jì)制造周期，同時(shí)為提高銑床適用產(chǎn)品更新?lián)Q代的能力,決定采用標(biāo)準(zhǔn)的通用部件。立柱、側(cè)底座為組合銑床的基礎(chǔ)部件，為了降低生產(chǎn)成本，在滿足加工要求的條件上，決定參照標(biāo)準(zhǔn)立柱、側(cè)底座部件自行設(shè)計(jì)。3.1選取銑刀根據(jù)4L22機(jī)體加工部位的形狀和加工精度的要求，選用硬質(zhì)合金彈性?shī)A固細(xì)齒可轉(zhuǎn)位面銑刀，材料為YG6。該刀具依靠微調(diào)裝置來解決端跳精度，所以能夠確保機(jī)體頂面的加工質(zhì)量。查機(jī)械工藝師手冊(cè)3，硬質(zhì)合金銑刀參數(shù)的選取：銑刀直徑d=（1.1-1.6），銑刀直徑應(yīng)采用公比為1.25的標(biāo)準(zhǔn)系列即d=50、63、80、100、125、160、200、250mm.根據(jù)4L22機(jī)體頂面寬度= 155mm，選取銑刀直徑200mm,Z=16。3.2選取動(dòng)力部件3.2.1計(jì)算銑削力查機(jī)械工程手冊(cè)4表46 .4-8 組合機(jī)床用硬質(zhì)合金端銑刀的銑削用量，工件材料為灰鑄鐵HT250時(shí)：精加工= 0.05-0.2mm/z，切削速度為= 80-130m/min。選取= 0.15mm/z，切削速度 = 120m/min；確定主軸轉(zhuǎn)速：取200r/min，所以實(shí)際切削速度為：=查機(jī)械工程手冊(cè)4表46.4-9 硬質(zhì)合金端銑刀的銑削功率公式:銑削深度（mm）。每齒進(jìn)給量（mm/z）。銑削寬度（mm）。銑刀齒數(shù)銑刀轉(zhuǎn)速（r/min）。查表46.4-10硬質(zhì)合金銑刀銑削功率的修整系數(shù)：，所以 根據(jù)得圓周銑削力：查機(jī)械工程手冊(cè)4表46.4-14當(dāng)采用對(duì)稱銑時(shí)：取0.4，得進(jìn)給力： 3.2.2選取主運(yùn)動(dòng)部件銑削頭銑削頭是實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)的，一般有皮帶傳動(dòng)裝置和齒輪傳動(dòng)裝置的銑削頭。由于銑削是斷續(xù)切削，而且在一定銑削寬度上同時(shí)銑削的刀齒數(shù)是變化的，因而會(huì)引起振動(dòng)，因此在銑削頭的結(jié)構(gòu)上必須使主軸和主軸箱體具有足夠的剛性，并要適當(dāng)提高傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)平穩(wěn)性?？紤]到上述原因決定采用齒輪傳動(dòng)裝置的銑削頭。根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速、刀盤直徑。查大連專用機(jī)床廠5通用部件樣本選取型號(hào)為1TX40的銑削頭，傳動(dòng)裝置型號(hào)為1NGb40（齒輪傳動(dòng)裝置），功率為7.5kw。驗(yàn)證功率： =0.75-0.85，為保證選取的電動(dòng)機(jī)功率能夠滿足所需的切削功率，選取最小值，取=0.75， 所以能夠滿足銑削功率的要求。3.2.3選取進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件機(jī)械滑臺(tái)組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)是實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件，選用合適的動(dòng)力滑臺(tái)關(guān)系到組合機(jī)床整機(jī)的性能和經(jīng)濟(jì)性，選用時(shí)往往根據(jù)主動(dòng)力部件的大小（即切削力和進(jìn)給力）選用，一般選用較主動(dòng)力部件同規(guī)格或大一號(hào)規(guī)格，精加工機(jī)床選用精密滑臺(tái)。根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式不同可分為液壓滑臺(tái)、機(jī)械滑臺(tái)和專用的機(jī)械銑削滑臺(tái)。由于本工序是精加工，加工余量不大，銑削力小，采用一般的液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)即可滿足加工要求，所以從減少生產(chǎn)成本方面考慮決定不采用專用的銑削滑臺(tái)。液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)由于這兩種滑臺(tái)采用了不同的傳動(dòng)裝置，因而在性能、使用及維修等方面都有自己的特點(diǎn)，而機(jī)械滑臺(tái)較液壓滑臺(tái)具有進(jìn)給量穩(wěn)定，慢速無爬行、高速無振動(dòng)，可降低加工工件的表面粗糙度值，具有較好的抗沖擊能力，不會(huì)因沖擊而損壞刀具的運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。此外考慮到生產(chǎn)成本等因素，決定采用機(jī)械滑臺(tái)。根據(jù)進(jìn)給力、加工零件的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸以及工作行程，查大連專用機(jī)床廠5通用部件樣本選取型號(hào)為1HJ50M的機(jī)械滑臺(tái)。該滑臺(tái)的最大行程為1000mm，臺(tái)面寬500mm,臺(tái)面長(zhǎng)1000mm,最大進(jìn)給力為 能夠滿足精銑4L22柴油機(jī)機(jī)體頂面加工要求。3.2.4立柱尺寸確定立柱是機(jī)床的支承部件，可以選擇標(biāo)準(zhǔn)立柱，也可以自行設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)立柱。標(biāo)準(zhǔn)立柱主要是與動(dòng)力滑臺(tái)配套使用的，它的成本比較高，由于銑削加工的功能比較單一，不需要配重和其它要求，因此決定設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)的立柱。參考標(biāo)準(zhǔn)立柱1CL50的聯(lián)系尺寸確定立柱的具體尺寸，見附件1：4L22柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床外觀圖。3.2.5中間底座尺寸確定為了與選用的機(jī)械滑臺(tái)配套使用，根據(jù)滑臺(tái)的外觀尺寸、工作行程，參考標(biāo)準(zhǔn)側(cè)底座1CC50M的聯(lián)系尺寸確定中間底座的具體尺寸，見附件1：4L22柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床外觀圖。3.2.6機(jī)床的工作循環(huán)上料工件夾緊主軸啟動(dòng)機(jī)械滑臺(tái)快進(jìn)機(jī)械滑臺(tái)工進(jìn)主軸停止機(jī)械滑臺(tái)快退工件松開下料。第四章 夾具設(shè)計(jì)4.1確定夾具定位方案，設(shè)計(jì)定位裝置4.1.1定位方案的確定工件在機(jī)床上加工時(shí)，為保證加工精度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，必須使工件在機(jī)床上相對(duì)刀具占用正確的位置，即定位。該工序加工要求為機(jī)體頂?shù)酌娓叨葹?13.20.10mm及頂面對(duì)底面平行度要求，根據(jù)六點(diǎn)定位原理，滿足該工序加工要求，需要限制繞X軸、繞Y軸、Z向三個(gè)自由度，如圖4-1所示：圖4-1 本工序加工前底面和底面的定位銷孔已加工完畢，因此可采用“一面二孔”組合定位，但考慮到“一面二孔”組合定位結(jié)構(gòu)復(fù)雜，。為了簡(jiǎn)化夾具結(jié)構(gòu)，同時(shí)因?yàn)闄C(jī)體的兩端面、兩側(cè)面已加工完畢所以決定采用三基面組合定位。以機(jī)體底面為第一定位基準(zhǔn)，限制工件三個(gè)自由度；以后側(cè)面為第二定位基準(zhǔn)，限制工件的兩個(gè)自由度；左端面為第三定位基準(zhǔn)，限制工件一個(gè)自由度，保證機(jī)體能夠準(zhǔn)確的定位。4.1.2定位元件的設(shè)計(jì)定位元件在夾具中的布置：一方面要符合六點(diǎn)定位原理，另一方面為保證工件的定位穩(wěn)定性，要使支承點(diǎn)之間的距離盡量取大。這樣可使工件的重力和切削力的作用點(diǎn)都落在支承點(diǎn)聯(lián)線所組成的平面內(nèi)。在大多數(shù)情況下，工件的一個(gè)平面，在夾具中不是支撐在三個(gè)點(diǎn)上，而是支承在四個(gè)或更多一些的支承點(diǎn)上，這樣可以提高“機(jī)床-夾具-刀具-工件”工藝系統(tǒng)的剛性，避免夾緊力和切削力超出支承點(diǎn)，引起工件的彈性變形，影響加工精度。所以在底面采用兩塊長(zhǎng)條定位板來實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)定位，如圖4-2所示： 圖4-2該結(jié)構(gòu)清屑容易，結(jié)構(gòu)緊湊。后側(cè)面采用兩塊短定位板，限制工件的兩個(gè)自由度。左端面采用一塊長(zhǎng)條定位板，限制工件的一個(gè)自由度。定位元件裝入夾具體后，為使各支承面在一個(gè)水平面內(nèi)，用于同一定位基面的定位板應(yīng)再進(jìn)行修磨，保證等高要求6。4.1.3定位誤差的分析和計(jì)算對(duì)一批工件來說，刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動(dòng)的，即被加工表面的位置相對(duì)于定位基準(zhǔn)是不變的，所以定位誤差就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量。對(duì)工序尺寸L的進(jìn)行定位誤差計(jì)算和分析：加工機(jī)體頂面時(shí)，尺寸L的工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)均是機(jī)體的底面，基準(zhǔn)重合，所以基準(zhǔn)不重合誤差：；由于機(jī)體底面是已經(jīng)加工過的表面，忽略平面度誤差，所以基準(zhǔn)位置誤差所以工序尺寸L定位誤差：通過上面分析，該定位方案能滿足工序尺寸313.2 0.10mm的要求。對(duì)平行度進(jìn)行定位誤差分析：加工機(jī)體頂面時(shí)，平行度的工序基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)均是機(jī)體底面，基準(zhǔn)重合，所以基準(zhǔn)不重合誤差:由于機(jī)體底面是已經(jīng)加工過的表面，忽略平面度誤差，所以基準(zhǔn)位置誤差所以頂面對(duì)底面的平行度的定位誤差為：通過上面分析計(jì)算，該定位方案不會(huì)因?yàn)槎ㄎ划a(chǎn)生定位誤差，定位精度非常高，所以能滿足尺寸L、平行度的加工要求。4.2確定夾緊方案，設(shè)計(jì)夾緊裝置工件在夾具中的夾緊，將工件定位后的位置固定下來，保持工件在定位中獲得的正確位置，使其在夾緊力、切削力等外力作用下，不發(fā)生移動(dòng)和振動(dòng)。夾緊裝置的設(shè)計(jì)和選用是否正確合理，將直接影響工件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率，因此對(duì)夾緊裝置提出以下要求：確能保證工件定位后占據(jù)的正確位置，有助于定位，不應(yīng)破壞定位；夾緊力的大小要適當(dāng)、穩(wěn)定，既要保證工件在整個(gè)加工過程中的位置穩(wěn)定不變，振動(dòng)小，又要使工件不產(chǎn)生過大的夾緊變形，夾緊力穩(wěn)定可減少夾緊誤差；夾緊裝置的復(fù)雜程度與生產(chǎn)類型相適應(yīng)；工藝性好，使用性好，其結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，便于制造和維修，盡可能使用標(biāo)準(zhǔn)夾具零部件，操作方便、安全、省力。4.2.1夾緊力的確定設(shè)計(jì)夾具的夾緊機(jī)構(gòu)時(shí),所需夾緊力的確定包括夾緊力的作用點(diǎn)、夾緊力的方向、夾緊力的大小三方面內(nèi)容。 確定夾緊力方向：確定夾緊力的方向時(shí)，應(yīng)使夾緊力的方向有利于工件的準(zhǔn)確定位，而不能破壞定位，一般要求主夾緊力應(yīng)垂直于第一定位基準(zhǔn)面，此外夾緊力的方向應(yīng)方便裝夾和有利于減小夾緊力。該工序是以機(jī)體底面為第一定位基準(zhǔn)，所以決定選擇垂直于第一基準(zhǔn)面往下的夾緊力。確定夾緊力的作用點(diǎn)：夾緊力的方向確定后，夾緊力的作用點(diǎn)的位置和數(shù)目的選擇將直接影響到工件定位后的可靠性和夾緊后的變形。夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)與支承點(diǎn)“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”對(duì)應(yīng)，或在支承點(diǎn)確定的區(qū)域內(nèi)，以免破壞定位或造成較大的夾緊變形，同時(shí)應(yīng)位于工件剛性高的方向和部位。根據(jù)以上條件和機(jī)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇夾緊力的作用點(diǎn)位置位于兩長(zhǎng)條支承板的正上方壓在機(jī)體的加強(qiáng)筋和凸臺(tái)上等剛性高的部位。為了減小夾緊變形，決定選取4個(gè)作用點(diǎn)，讓夾緊力分散作用，如圖4-3所示： 圖4-3計(jì)算夾緊力：在加工過程中，工件受到切削力、離心力、慣性力及重力等的作用。理論上，夾緊力的作用應(yīng)與上述的力的作用平衡；而實(shí)際上，夾緊力的大小還與工藝系統(tǒng)的剛性、夾緊機(jī)構(gòu)的傳遞效率等有關(guān)。而且切削力在加工過程中是變化的，因此夾緊力的計(jì)算是個(gè)很復(fù)雜的問題，只能進(jìn)行粗略的估算。估算時(shí)，應(yīng)找出對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)，估算此狀態(tài)下所需要的夾緊力，并考慮主要因素在力系中的影響，略去次要因素在力系中的影響7 。對(duì)機(jī)體進(jìn)行受力分析，如4-4圖示：圖4-41、抵消進(jìn)給力所需的夾緊力：設(shè)實(shí)際夾緊力為F。根據(jù)已知：4L22機(jī)體的質(zhì)量： m = 70kg則G = mg = 709.8 = 686N =由受力分析得：列平衡方程式：（+ ）f =查夾具設(shè)計(jì)2-13附表，當(dāng)定位支承表面為光滑表面時(shí)，摩擦系數(shù)f = 0.2= F = K精加工時(shí)，安全系數(shù): K = 1.5-2，取K = 2，則所需夾緊力為： F = K= 2= 5540N2、抵消主銑削力所需的夾緊力：列平衡方程式： = 1725 ()整理 0.43= 715+686 () 由該式可看出當(dāng)= 0.215時(shí)是對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)所需的夾緊力最大。 所以當(dāng)=0.215時(shí)所以所需實(shí)際夾緊力為： F = 4010N精加工時(shí)安全系數(shù)： K = 1.5-2，取K = 2，所以?shī)A緊力為： F = KF = 8020N同理，當(dāng)時(shí)，對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài)為=0.215，此時(shí)所需的夾緊力最大。所以，所需總的夾緊力為： W = 8020+5540 = 13560 N單側(cè)壓板的夾緊力為： = = 6780N對(duì)壓板進(jìn)行受力分析，如圖4-5所示：圖4-5由受力平衡得：6780215 =185所以= 8704N 4.2.2夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：楔鐵夾緊機(jī)構(gòu)是組合機(jī)床夾具常用的一種增力機(jī)構(gòu)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠和調(diào)整方便，在組合機(jī)床夾具中得到廣泛應(yīng)用。為保證工作可靠，減少所需液壓缸的推力，降低生產(chǎn)成本，決定采用楔鐵夾緊機(jī)構(gòu)，采用液壓驅(qū)動(dòng)方式?？紤]到本工序是精加工，所需的夾緊力不大，在結(jié)構(gòu)尺寸上為與液壓缸配套使用，查組合機(jī)床及其調(diào)整與使用8決定采用1T0232楔鐵圓柱部分直徑為60mm標(biāo)準(zhǔn)的楔鐵夾緊機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)楔鐵的楔角=，楔鐵工作行程50mm，夾緊范圍1-10mm，增力比（傳遞力放大倍數(shù)）為1.8。4.2.3 動(dòng)力裝置（液壓油缸）的設(shè)計(jì)為使夾具的結(jié)構(gòu)緊湊，決定自行設(shè)計(jì)液壓油缸。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選液壓油缸的直徑為80mm ,活塞桿的直徑為40mm，大腔的工作面積為50，小腔的工作面積37.7?；钊麠U所需的推力：Q = = 4835N現(xiàn)在工廠所用的液壓油液的壓力一般為：1.25-5Mpa10，因?yàn)樵摴ば蚴蔷庸?，夾緊力不大所以決定取1.25 Mpa計(jì)算油缸的工作壓力：由公式得大于所需的活塞桿推力，所以能夠滿足加工的需要。4.3對(duì)刀裝置的設(shè)計(jì)夾具安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，需要確定刀具相對(duì)夾具定位元件的位置，因此需設(shè)計(jì)對(duì)刀裝置。對(duì)刀塊可以自行設(shè)計(jì)，或選用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)刀裝置。在大批大量生產(chǎn)中，為了簡(jiǎn)化夾具結(jié)構(gòu)，常采用標(biāo)準(zhǔn)工件對(duì)刀或試切法對(duì)刀，第一件對(duì)刀后，后續(xù)工件就不在對(duì)刀，此時(shí)可以不設(shè)計(jì)對(duì)刀裝置。該設(shè)計(jì)采用的組合銑床是大批量生產(chǎn)類型，同時(shí)考慮到工件的結(jié)構(gòu)尺寸決定采用標(biāo)準(zhǔn)工件進(jìn)行對(duì)刀，對(duì)刀后，后續(xù)工件就不在對(duì)刀9。4.4設(shè)計(jì)夾具底座： 夾具底座有焊接鋼板的、鑄鐵的等8，考慮到鑄鐵的抗壓強(qiáng)度高、減震性能好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在鑄造夾具底座時(shí)可設(shè)置加強(qiáng)筋，增加夾具體的剛度和強(qiáng)度。所以決定采用鑄鐵夾具底座，具體尺寸見附件3：4L22柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床夾具圖紙。第五章 結(jié)論本文主要介紹了4L22柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床的設(shè)計(jì)。研究的主要問題是4L22柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床外觀圖設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)。根據(jù)4L22柴油機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸特點(diǎn)，4L22柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床外觀圖設(shè)計(jì)選用了通用部件：銑削頭、機(jī)械滑臺(tái)等，配以專用的夾具和立柱、側(cè)底座等基礎(chǔ)部件，采用立式布局形式組成一組合銑床；夾具的設(shè)計(jì)，采用三基面組合定位，采用機(jī)動(dòng)夾緊方式，使用液壓斜楔夾緊裝置完成工件夾緊。該設(shè)計(jì)方案的具有設(shè)計(jì)制造周期短，生產(chǎn)率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，產(chǎn)品更新時(shí)，組合銑床上的通用部件仍可重新利用組成新的組合機(jī)床等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過分析和精度驗(yàn)算表明該設(shè)計(jì)方案能夠滿足4L22柴油機(jī)機(jī)體生產(chǎn)綱領(lǐng)要求，能夠保證4L22柴油機(jī)機(jī)體頂面的加工精度和表面質(zhì)量要求。本次設(shè)計(jì)的4L22柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床，并沒有實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)化。上料、下料需要人工完成，夾緊時(shí)，還需人工將壓板送入送出，加重了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，增加了輔助時(shí)間，使生產(chǎn)率的提高受到一定的影響，操作誤差在一定程度上影響了產(chǎn)品的加工精度。隨著現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)高生產(chǎn)率、高質(zhì)量、高柔性是當(dāng)前組合機(jī)床發(fā)展的一必然趨勢(shì)。建議在以后的設(shè)計(jì)中，能著重從減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)率和提高加工質(zhì)量方面考慮，可以選用數(shù)控滑臺(tái)、數(shù)控銑削頭等通用部件組成數(shù)控組合銑床，設(shè)計(jì)自動(dòng)上下料裝置，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的完全自動(dòng)化，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和加工精度。參考文獻(xiàn)1 金振華. 組合機(jī)床與自動(dòng)線 . 機(jī)械工業(yè)出版社， 19902 徐旭東. 現(xiàn)代組合機(jī)床技術(shù)及其發(fā)展 中國(guó)機(jī)械工程 1995 第五期 3 徐灝. 機(jī)械工藝師手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社, 2000 6946954 機(jī)械工程手冊(cè)、電機(jī)工程手冊(cè)編輯委員會(huì)編. 機(jī)械工程手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社,1982 46.34246.3465 大連專用機(jī)床廠. 通用部件樣本6 東北重型機(jī)械學(xué)院、洛陽(yáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院、長(zhǎng)春汽車廠工人大學(xué)編. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 上海科學(xué)技術(shù)出版社 1974 7 吳國(guó)梁. 銑工實(shí)用技術(shù)手冊(cè) 江蘇科學(xué)技術(shù)出版社 2002.5 2583698 金振華. 組合機(jī)床及其調(diào)整與使用 機(jī)械工業(yè)出版社 1984 1872149 大連組合機(jī)床研究所編. 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 機(jī)械工業(yè)出版社 1973.2 10811410 路甬祥. 液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 2001.7 11 于振漢. 組合機(jī)床對(duì)提高大批量零部件加工質(zhì)量及生產(chǎn)效率的作用 1995 2612 李維榮. 標(biāo)準(zhǔn)緊固件實(shí)用手冊(cè) 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社 1999.213 上海市機(jī)械工程學(xué)會(huì)編. 簡(jiǎn)明實(shí)用機(jī)械手冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 1984.11 19021014 大連組合機(jī)床研究所編. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè) 機(jī)械工業(yè)出版社 1975 122123致謝經(jīng)過兩個(gè)多月努力的工作，論文最終得以完稿；在此謹(jǐn)向曾給予過我關(guān)心和幫助的老師、同學(xué)表示衷心的感謝。此次設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)專業(yè)課的一個(gè)綜合運(yùn)用，通過這次設(shè)計(jì)使以前所學(xué)課程得到進(jìn)一步復(fù)習(xí)和加深。本文是在李愛芝老師的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)下得以完成的。在導(dǎo)師的幫助下，順利完成了該課題的選題、設(shè)計(jì)、實(shí)施和完稿。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)精神、精益求精的科研態(tài)度、淵博寬廣的學(xué)識(shí)和高尚的道德情操都給我留下了深刻的印象，并將使我終生受益。在此謹(jǐn)向?qū)熞哉\(chéng)摯的敬意和感謝。同時(shí)，還要感謝我們組的各位同學(xué)。正是由于他們的大量幫助和指導(dǎo)，才使本論文得以順利完成。在此，表示最誠(chéng)摯的感謝。附錄1工件的工序圖24L22柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床外觀圖34L22柴油機(jī)機(jī)體頂面精銑床夾具圖紙第 21 頁(yè) 共 21 頁(yè)