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0 目 錄 摘要 1 ABSTRACT 2 前言 3 第 1 章 汽車半軸的機(jī)械加工 1 1 1 確定生產(chǎn)綱領(lǐng) 生產(chǎn)類型 工藝特征 1 1 2 確定毛坯及材料的選擇 1 1 2 1 查閱資料可知零件的技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)工藝性 1 1 2 2 確定毛坯及材料的選擇 1 1 2 3 確定工藝路線 1 第 2 章 組合機(jī)床方案的制訂 3 2 1 影響組合機(jī)床方案制定的主要因素 3 2 1 1 被加工零件的加工精度 3 2 1 2 被加工零件的特點(diǎn) 3 2 1 3 零件的生產(chǎn)批量 4 2 1 4 機(jī)床使用條件 4 2 2 組合機(jī)床制定工藝方案應(yīng)考慮的問題 4 2 2 1 工藝方案的原則 4 2 2 2 工序集中與分散的處理 5 第 3 章 組合機(jī)床三圖一卡具體設(shè)計(jì) 6 3 1 被加工零件工序的作用及內(nèi)容 6 3 2 被加工零件工序圖 6 3 3 加工示意圖 7 3 3 1 加工示意圖的作用和內(nèi)容 7 3 3 2 加工示意圖的畫法及注意事項(xiàng) 7 3 3 3 初定主軸類型 尺寸 外伸長度和選擇接桿 8 3 3 4 確定各工序的切削用量 9 3 4 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖 12 3 4 1 聯(lián)系尺寸總圖的作用與內(nèi)容 12 3 4 2 繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖之前應(yīng)確定的主要內(nèi)容 12 3 5 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 13 第 4 章 組合機(jī)床主軸箱的設(shè)計(jì) 14 4 1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù) 14 4 2 主軸 齒輪的確定 14 4 3 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì) 15 4 3 1 本次設(shè)計(jì)對多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求 15 4 3 2 參照所畫主軸箱圖 其傳動(dòng)樹 15 4 3 3 潤滑泵軸和手柄軸的安置 16 1 4 4 主軸的坐標(biāo)位置 16 第 5 章 隨行卡具的設(shè)計(jì) 17 5 1 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 17 5 1 1 機(jī)床夾具概論 17 5 1 2 夾具結(jié)構(gòu)方案的設(shè) 計(jì) 17 5 1 3 確定工件的夾緊方式和設(shè)計(jì)夾緊裝置以及卡緊力計(jì)算 17 第 6 章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18 6 1 液壓系統(tǒng)圖的設(shè)計(jì)及說明 18 6 2 液壓系統(tǒng)計(jì)算 20 6 2 1 液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算步驟 20 6 2 2 液壓缸性能參數(shù)的計(jì)算 20 第 7 章 組合機(jī)床的電氣系統(tǒng) 21 7 1 PLC 梯形圖的設(shè)計(jì)步驟 21 7 1 1PLC 梯形圖的設(shè)計(jì)一般分為以下幾個(gè)步驟 21 7 1 2 電氣接線圖和 PLC 程序的說明 22 0 第 1 章 汽 車 半 軸 的 機(jī) 械 加 工 1 1 確 定 生 產(chǎn) 綱 領(lǐng) 生 產(chǎn) 類 型 工 藝 特 征 首先分析 研究被加工零件 通過認(rèn)真閱讀被加工零件圖樣 研究被加工零件的用途 尺寸 形狀 材料 硬度 重量 加工部位的結(jié)構(gòu)和加工精度及表面粗糙度要求等內(nèi)容 通 過產(chǎn)品裝配圖樣和有關(guān)工藝資料的分析 充分認(rèn)識(shí)被加工零件在產(chǎn)品中的地位和作用 從而 來確定汽車半軸的機(jī)械加工工藝 使它保證各種加工要求和經(jīng)濟(jì)精度 1 由 N 20000 件 年 知道零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) 2 生產(chǎn)類型的確定 大批量生產(chǎn) 3 該工件的工藝特性 針對工件的結(jié)構(gòu)形狀及正常的經(jīng)濟(jì)精度和位置精度的分析 可知零件的加工要求 同時(shí) 工件是大批量生產(chǎn) 可以采用高度自動(dòng)化專用機(jī)床進(jìn)行生產(chǎn) 可以廣泛采用高效專用夾具 專用量具及自動(dòng)檢測裝置 因此 在實(shí)際加工中我采用組合機(jī)床進(jìn)行加工 這樣容易保證加 工精度 提高生產(chǎn)率 使產(chǎn)品成本相對降低 提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益 1 2 確 定 毛 坯 及 材 料 的 選 擇 1 2 1 查 閱 資 料 可 知 零 件 的 技 術(shù) 要 求 及 結(jié) 構(gòu) 工 藝 性 1 汽車半軸外圓表面和端面加工 由于半軸頭部 3 個(gè)孔的精度要求要對其進(jìn)行鉆擴(kuò)鉸 的加工 2 對熱處理后的零件進(jìn)行校正 探傷 保證零件的工藝性能良好 1 2 2 確 定 毛 坯 及 材 料 的 選 擇 1 查閱零件圖和技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)工藝性可知此工件采用 40Cr 材料 根據(jù)零件加制造毛 坯 精度等級為 2 級 分析零件的材料的特征 查 機(jī)械制造設(shè)計(jì)手冊 來確定 2 確定零件毛坯尺寸查工藝手冊 毛坯尺寸 零件需車削加工部位比加工后單邊厚 2 5mm 工工藝性及零件的輪廓 尺寸 精度 形狀 位置 加工表面技術(shù)要求 最終確定了采用模鍛件來 毛坯無明顯的裂紋缺陷 未注圓角為 R2 R3 1 2 3 確 定 工 藝 路 線 1 根據(jù)零件結(jié)構(gòu)工藝性和經(jīng)濟(jì)精度 按照粗 精加工分開原則 工序集中原則 來確定 機(jī)械加工工序的安排順序 按照以下原則來初步擬訂兩條加工工藝路線 1 先加工基準(zhǔn)面 1 2 劃分加工階段 3 先面后孔 4 次要表面可在階段進(jìn)行加工一 分析 研究 加工 要求和現(xiàn)場工藝 本工件為汽車半軸 生產(chǎn)綱領(lǐng)為 N 20000 件 年 是大批生產(chǎn) 通過深入現(xiàn)場調(diào)查分析 零件的加工工藝方法 定位和夾緊方式 所采用的先行的工藝資料 在結(jié)合機(jī)械加工工藝原 則 在保證工件所需求的經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度 同時(shí)考慮產(chǎn)品成本及經(jīng)濟(jì)性 我們設(shè)計(jì)是 采用把孔加工放到組合機(jī)床上加工 這樣采用一套專用的固定式夾具 專用刀具 專用量具 自動(dòng)檢測裝置 在此四個(gè)工位 鉆 擴(kuò) 鉸和裝卸 來排列設(shè)備 進(jìn)行流水加工 可以保證 孔的經(jīng)濟(jì)精度 6 級和表面粗糙度 Ra 3 2 微米 節(jié)約了加工時(shí)間 提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性 按照粗精加工分開的原則和工序集中的原則來擬訂組合機(jī)床的工藝方案 方案 1 工序 1 模鍛毛坯 工序 2 退火處理 工序 3 粗車端面到 34 5mm 半精車到 34mm 鉆中心孔 粗車大端外圓到 182mm 半精車到 180mm 工序 4 鉆小端中心孔 粗車端面保證零件總長 1007 2mm 工序 5 粗車大端端面到 32 5mm 半精車至 32mm 粗車小端外圓到 56mm 半精車到 54 6mm 精車到 54 0 0 12mm 工序 6 粗車大端端面到 12 5mm 半精車到 12 0 5 0mm 工序 7 銑花鍵齒 原始齒型壓力角為 48 側(cè)齒粗糙度 Ra 3 2 分度圓的弧齒厚度 5 89 6 06 工序 8 鉆大端的孔到 10mm 到 11 8mm 到 12mm 粗糙度 Ra3 2 工序 9 清洗 工序 10 去毛刺 工序 11 防銹處理 工序 12 檢驗(yàn)入庫 方案 2 工序 1 模鍛毛坯 工序 2 退火處理 工序 3 粗車端面到 34 5mm 半精車到 34mm 鉆中心孔 粗車大端外圓到 182 2 半精車到 180 工序 4 鉆小端中心孔 粗車端面保證零件總長 1007 2mm 工序 5 粗車大端端面到 32 5mm 半精車至 32mm 粗車小端外圓到 56mm 半精車到 54 6mm 精車到 54 0 0 12mm 工序 6 粗車大端端面到 12 5mm 半精車到 12 0 5 0mm 工序 7 鉆大端的孔到 10mm 到 11 8mm 到 12mm 粗糙度 Ra3 2 工序 8 銑花鍵齒 原始齒型壓力角為 48 側(cè)齒粗糙度 Ra 3 2 分度圓的弧齒厚度 5 89 6 06 工序 9 清洗 工序 10 去毛刺 工序 11 防銹處理 工序 12 檢驗(yàn)入庫 2 工藝路線的分析比較 工藝路線的方案 1 按工序分析 各面的車到普通機(jī)床上加工 孔加工放在組合機(jī)床上 加工 易保證孔的精度要求 以及加工工藝性能較高 先加工基準(zhǔn)面的原則及先面后孔的原 則 選擇工藝方案 1 比較合適 4 確定機(jī)械加工余量 總的工序尺寸 車大端端面 單邊余量 2 5mm 厚度為 35 5mm 小端的單邊余量 2 mm 直徑為 58mm 零件總長 1010mm 第 2 章 組 合 機(jī) 床 方 案 的 制 訂 2 1 影 響 組 合 機(jī) 床 方 案 制 定 的 主 要 因 素 2 1 1 被 加 工 零 件 的 加 工 精 度 根據(jù)被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度 是制定機(jī)床方 案的主要依據(jù) 本工序分 3 個(gè)工步 鉆 擴(kuò) 鉸 2 1 2 被 加 工 零 件 的 特 點(diǎn) 零件材料為 40Cr 硬度比較高 因此加工孔時(shí) 工步較多 而且加工定位基準(zhǔn)是水平 3 的且被加工孔與基面相垂直的工件 采用臥式機(jī)床進(jìn)行加工 2 1 3 零 件 的 生 產(chǎn) 批 量 零件生產(chǎn)批量是決定采用工位 多工位式自動(dòng)線還是大批量生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的主 要因素 零件產(chǎn)量為 20000 件 屬于大批量生產(chǎn)情況 則要力求減少機(jī)床數(shù) 所以應(yīng)將工序 盡量集中起來加工 提高機(jī)床利用率和生產(chǎn)效率 2 1 4 機(jī) 床 使 用 條 件 1 車間布置情況 組合機(jī)床的配置形式是分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的形式 通過回轉(zhuǎn)工作臺(tái) 分度 將裝在工作臺(tái)上的工件順次送往各工位進(jìn)行加工 工作臺(tái)面直徑一般在 1600mm 以下 工位數(shù) 2 12 2 工藝間的聯(lián)系 工件到組合機(jī)床加工前 毛坯成品必須達(dá)到一定要求 否則 會(huì) 造成工件在機(jī)床夾具上定位和夾具不可靠 造成刀具損害 或者不能保證要求的加工精度 3 使用廠的技術(shù)能力和自然條件 根據(jù)廠的情況 選擇液壓傳動(dòng)是機(jī)械動(dòng)力部件的 機(jī)床 2 2 組 合 機(jī) 床 制 定 工 藝 方 案 應(yīng) 考 慮 的 問 題 2 2 1 工 藝 方 案 的 原 則 由于被加工零件的精度要求 加工部位尺寸 形狀 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 材料 生產(chǎn)率要求不同 設(shè)計(jì)組合機(jī)床必須采用不同的工藝方法和工藝過程 1 孔的尺寸精度 鉆孔的精度為 10 11 級 表面粗糙度為 Ra 36 3 2 擴(kuò)孔 一般作為鉸前的工序 對要求不高的孔也可以作為最終工序 精度可達(dá) 9 10 級 表面粗糙度 Ra 3 2 6 3 3 鉸孔 可鉸削圓柱孔 圓錐孔 階梯孔等 一般孔徑在 40 以下 個(gè)別情況也鉸 40 100mm 的大孔 在鉆 擴(kuò) 鉸后 精度可達(dá) 7 8 級 表面粗糙度 Ra 1 6 3 2 微米 組合機(jī)床確定工藝方案的原則及注意的問題 1 粗 精加工工序的安排 必須根據(jù)零件的生產(chǎn)批量 加工精度 技術(shù)要求進(jìn)行全 面的分析 按照經(jīng)濟(jì)的滿足加工要求的原則 合理解決粗加工和精加工工序的安排 不要部 分具體情況一律粗 精加工或者粗 精加工工序合并的作法 一般大批量生產(chǎn)中 確定工藝 流程宜粗 精工序分開進(jìn)行 其優(yōu)點(diǎn)是 1 工件能得到較好的冷卻 有利于減少熱變形及內(nèi)應(yīng)力變形的影響 對精度要求高的 零件 更需要如此安排 4 2 可避免粗加工震動(dòng)對加工精度 表面粗糙度的影響 3 有利于精加工機(jī)床保持持久的精度 4 使組合機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單 便于維修 調(diào)整 但是 粗 精加工工序分開 將使機(jī)床臺(tái)數(shù)增多 當(dāng)工件生產(chǎn)批量不大時(shí) 由于機(jī)床利 用率低 則經(jīng)濟(jì)性不好 因此 在能夠保證加工精度的前提下 有時(shí)也采用粗 精加工合并 在同一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行的工藝方案 但須采用措施 盡量減少由此帶來的不利影響 例如使切 削余量和鑄造黑皮的第一道工序與最后一道加工工序不同時(shí)進(jìn)行 在工件需要兩次安裝時(shí) 應(yīng)使粗 精加工工序所用夾具具有大小不同的夾壓力 若工件一次安裝 也應(yīng)使粗 精加工 工序分別具有不同夾壓力 2 2 2 工 序 集 中 與 分 散 的 處 理 工序集中是機(jī)械加工近代的主要發(fā)展方向之一 組合機(jī)床也正是基于工序集中的工藝原 則發(fā)展起來的 既運(yùn)用多種不同刀具 采用多面 多工位和復(fù)合刀具等方法 在一臺(tái)機(jī)床上 對一個(gè)或幾個(gè)零件完成復(fù)雜的工藝過程 從而有效的提高生產(chǎn)率 取得更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果 但也應(yīng)當(dāng)看到 工序集中程度的提高也會(huì)帶來下述一些問題 1 工序過分集中會(huì)使機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜 刀具數(shù)量增加 機(jī)床大而笨重 調(diào)整使用不便 可靠性降低 反而影響生產(chǎn)率的提高 2 工序過分集中導(dǎo)致切削負(fù)荷加大 往往由于工件剛性不足及變形等影響加工精度 因此提高工序集中程度時(shí) 應(yīng)注意 a 適當(dāng)考慮單一工序 即把相同工藝內(nèi)容的工序集中在同一臺(tái)機(jī)床上 b 相互之間有位置精度要求的工序應(yīng)集中在同一工位或同一臺(tái)機(jī)床上加工 例如 箱 體零件各面上的孔 相互間有位置精度要求 其孔的精加工應(yīng)集中在同一臺(tái)機(jī)床上一次安裝 并完成加工 一般來說 對這些孔的粗加工也應(yīng)盡量集中在同一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行 這可以使得 精加工余量分布均勻 c 確定工序集中時(shí) 必須充分考慮零件是否因剛性不足而在較大的切削力 夾壓力下 變形對加工精度帶來不利影響 d 工序集中 必須考慮前述粗 精加工工序的合理安排及由于主軸箱結(jié)構(gòu)及設(shè)置倒向 的需要 主軸排列不宜過密 否則會(huì)造成機(jī)床 刀具調(diào)整不便 加工精度 工作可靠性 生 產(chǎn)率降低的不良后果 3 制定工藝方案應(yīng)注意精加工后孔的表面是否允許留下螺旋后直線退刀痕跡 如果 5 不允許留下刀痕 則應(yīng)在加工終了時(shí) 使主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)并向定位 利用夾具的讓刀機(jī)構(gòu) 將 工件以加工表面移離刀尖一段距離后退刀 在生產(chǎn)率允許情況下 也可使刀具以工進(jìn)速度退 回 這樣不僅不會(huì)留下刀痕 且有利提高加工精度 第 3 章 組 合 機(jī) 床 三 圖 一 卡 具 體 設(shè) 計(jì) 3 1 被 加 工 零 件 工 序 的 作 用 及 內(nèi) 容 被加工零件工序是根據(jù)選定的工藝方案 表示一臺(tái)組合機(jī)床或自動(dòng)線完成的工藝內(nèi)容 加工部位尺寸 精度 表面粗糙度及技術(shù)要求 加工用定位基準(zhǔn) 夾壓部位及被加工零件的 材料 硬度 重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙 它不能用用戶提供的產(chǎn)品 圖紙代替 而須在原零件圖基礎(chǔ)上突出本機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容 加上必要的說明而繪制 的 它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù) 也是制造 使用和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文件 圖上應(yīng)表示出 1 被加工零件的形狀和輪廓尺寸與本機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)形 狀及尺寸 2 加工用定位基準(zhǔn) 夾壓部位及夾壓方向 以便依此進(jìn)行夾具的定位支承 包 括輔助定位支承 限位 夾緊及導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 本道工序加工部位的尺寸 精度 表面粗糙度 形狀位置尺寸精度及技術(shù)要求 還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊?只要 指定定位基準(zhǔn) 4 必要的文字說明 如被加工零件編號(hào) 名稱 材料 硬度 重量及加 工部位的余量等 3 2 被 加 工 零 件 工 序 圖 1 為了使被加工零件工序圖清析明了 一定要突出本機(jī)床的加工內(nèi)容 2 加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起 為了加工及檢查 尺寸應(yīng)采用直角坐標(biāo)系 而不采用極坐標(biāo)系 但有時(shí)因所選定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合 則須對加工部位要求的位置 尺寸精度進(jìn)行分析計(jì)算 此外 應(yīng)將零件圖上的不對稱位置尺寸公差換算成對稱尺寸公差 其公差數(shù)值的決定要考慮兩方面 一是要能達(dá)到產(chǎn)品圖紙要求的精度 二是采用組合機(jī)床能 夠加工出來 3 應(yīng)注明零件加工對機(jī)床提出的某些特殊要求 如對多層壁同軸線等直徑孔加工 若 要求孔表面不留退刀痕跡 則圖紙上應(yīng)注明要求 如機(jī)床主軸定位 工件 夾具 讓刀 6 3 3 加 工 示 意 圖 3 3 1 加 工 示 意 圖 的 作 用 和 內(nèi) 容 零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來 加工示意圖表示被加工零件在機(jī)床上 的加工過程 刀具的布置狀況以及工件 夾具 刀具等機(jī)床各部件間的相對位置關(guān)系 機(jī)床 的工作形成及工作循環(huán)等 因此加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要圖紙之一 在總體設(shè)計(jì)中 占據(jù)重要地位 它是刀具 夾具 主軸箱 液壓電氣裝置及通用部件選擇的主要原始資料 也是整臺(tái)組合機(jī)床布局和性能的原始要求 同時(shí)還是調(diào)整機(jī)床 刀具及試車的依據(jù) 其內(nèi)容 為 1 應(yīng)反映機(jī)床的加工方法 加工條件及加工過程 2 根據(jù)加工部位特點(diǎn)及加工要求 決定刀具類型 數(shù)量 結(jié)構(gòu)及尺寸 3 決定主軸的結(jié)構(gòu)類型 規(guī)格尺寸及外伸長度 4 選擇標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)專用的接桿 浮動(dòng)卡頭 導(dǎo)向裝置等 并決定它們的結(jié)構(gòu) 參數(shù)及 尺寸 5 標(biāo)明主軸 接桿 卡頭 夾具 導(dǎo)向 與工作之間的聯(lián)系尺寸 配合及精度 6 根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀具 材料特點(diǎn)等 合理確定并標(biāo)注主軸的切削用量 7 決定機(jī)床動(dòng)力部件的工作行程及工作循環(huán) 3 3 2 加 工 示 意 圖 的 畫 法 及 注 意 事 項(xiàng) 1 加工示意圖應(yīng)繪制成展開圖 按比例用實(shí)線畫出工件外形 加工部位 加工表面畫 粗實(shí)線 必須使工件和加工方法與機(jī)床布局吻合 為簡化設(shè)計(jì) 同一多軸箱上結(jié)構(gòu)尺寸完全 相同的主軸 指加工表面 所用刀具及導(dǎo)向 主軸及接桿等規(guī)格尺寸 精度完全相同時(shí) 只 畫一根 但必須在主軸上標(biāo)注與工件孔號(hào)相對應(yīng)的軸號(hào) 2 一般情況下 在加工示意圖上 主軸分布不按真實(shí)距離繪制 當(dāng)主軸彼此間很近或 需要設(shè)置結(jié)構(gòu)尺寸較大的導(dǎo)向裝置時(shí) 必須以實(shí)際中心距嚴(yán)格按比例畫 以便檢查相鄰主軸 刀具 輔具 導(dǎo)向等是否相互干涉 3 主軸應(yīng)從端面畫起 刀具畫加工終了位置 3 選擇刀具 導(dǎo)向及有關(guān)計(jì)算 1 刀具的選擇 刀具選擇的一般原則要考慮工件加工尺寸精度 表面粗糙度 切屑的 排除及生產(chǎn)率要求等因素 2 導(dǎo)向的選擇 在組合機(jī)床上加工孔 除用剛性主軸方案外 工件的尺寸 位置精度 7 主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來保證的 導(dǎo)向裝置的作用 保證刀具相對工件的正確位置 保證 各刀具相互間的正確位置 提高刀具系統(tǒng)的支承剛性 本次設(shè)計(jì)使用的是活動(dòng)鉆模板 其導(dǎo)向裝置要隨機(jī)床多軸箱一起移動(dòng) 組合機(jī)床上刀具的導(dǎo)向裝置通常分為固定式導(dǎo)向和旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向兩大類 本次設(shè)計(jì)選用固 定式導(dǎo)向裝置 固定式導(dǎo)向裝置的導(dǎo)套裝在鉆模板上固定不動(dòng) 刀具或刀桿導(dǎo)向部分在導(dǎo)套 內(nèi)可以轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng) 通常用于鉆頭 擴(kuò)孔鉆 絞刀復(fù)合刀具或鏜桿的導(dǎo)向 這種導(dǎo)向精度較 高 但容易磨損 適用于小孔加工 導(dǎo)向數(shù)量應(yīng)根據(jù)工匠形狀 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 刀具剛性 加工 精度及具體加工情況決定 導(dǎo)向的主要參數(shù)包括 導(dǎo)套的直徑及公差配合導(dǎo)套的長度 導(dǎo)套 離工件端面的距離等 鉆 導(dǎo)向長度 l 1 2 5 D11 取 l 8mm 導(dǎo)套至工件端面的距離 l 1 1 5 D 取 l 14mm 212 擴(kuò) 導(dǎo)向長度 l 2 4 D1 取 l 8mm 1 導(dǎo)套至工件端面的距離 l 1 1 5 D 取 l 10mm 222 鉸 導(dǎo)向長度 l 2 4 D13 取 l 8mm 1 導(dǎo)套至工件端面的距離 l 0 5 1 5 D 取 l 10mm 232 3 3 3 初 定 主 軸 類 型 尺 寸 外 伸 長 度 和 選 擇 接 桿 主軸尺寸規(guī)格應(yīng)根據(jù)選定的切削用量計(jì)算出切削扭距 M 初定主軸直徑 d 再綜合 考慮加工精度和具體工作條件 決定主軸外伸部分尺寸及配套的刀具接桿莫氏錐度號(hào) 根據(jù)前面的計(jì)算已經(jīng)得到各主軸的直徑 鉆 主軸直徑 40mm 擴(kuò) 主軸直徑 30mm 鉸 主軸直徑 20mm 鉆 主軸外伸尺寸 L 11 5 接桿莫氏圓錐號(hào) 2 3 50 361dD 擴(kuò) 主軸外伸尺寸 L 11 接桿莫氏圓錐號(hào) 2 3 40 281 8 5 鉸 主軸外伸尺寸 L 11 5 接桿莫氏圓錐號(hào) 1 2 3 32 201dD 5 由主軸箱的所有刀具主軸中找出影響聯(lián)系尺寸的關(guān)鍵刀具 即其中最長的刀具 6 確定動(dòng)力部件的工作循環(huán)及工作行程 A 工作進(jìn)給長度 L 應(yīng)等于工件加工部位長度 L 與刀具切入長度 L 和切出長度 L 之工 12 和 即 L L L L工 12 切入長度一般為 5 10mm 根據(jù)工件端面的誤差情況確定 切出長度 L 的確定2 工序名稱 鉆孔 擴(kuò)孔 鉸孔 鏜孔 攻螺紋 切出長度 8 31 d0 15 10 15 5 10 5 L 切 d 為鉆頭直徑 L 為絲錐切削部分長度 切 L 8 12 8 28mm鉆 L 8 12 10 30mm擴(kuò) L 8 12 10 32mm鉸 B 快速退回長度等于快速引進(jìn)與工作進(jìn)給長度之和 C 動(dòng)力部件總行程長度 動(dòng)力部件的總行程應(yīng)除保證要求的工作循環(huán)工作行程外 還要考慮裝卸和調(diào)整刀具的方 便 3 3 4 確 定 各 工 序 的 切 削 用 量 為了使加工過程順序進(jìn)行并穩(wěn)定保證加工精度 必須合理的確定工序間余量 有關(guān)工藝 設(shè)計(jì)資料 加工工序 加工孔徑 mm 鉆孔 10 擴(kuò)孔 11 8 鉸孔 12 確定工序間余量應(yīng)注意 工件經(jīng)從新安裝或在多工位機(jī)床上加工 應(yīng)使加工大余量 以 9 消除轉(zhuǎn)位 定位誤差的影響 選擇切削用量 1 切削用量選擇是否合理 對組合機(jī)床的加工精度 生產(chǎn)率 刀具耐用度 機(jī)床的布 局形式及正常工作均有很大影響 1 在大多數(shù)情況下 組合機(jī)床為多軸 多刀 多面同時(shí)加工 因此 所選切削用量 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)比一般萬能機(jī)床單刀加工低 30 左右 2 組合機(jī)床為多軸主軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng) 通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái) 2 確定切削用量應(yīng)注意的問題 1 盡量做到合理利用所有的刀具 充分發(fā)揮其性能 2 復(fù)合刀具切削用量選擇 應(yīng)考慮刀具的使用壽命 3 選擇切削用量時(shí) 應(yīng)注意零件生產(chǎn)批量的影響 4 切削用量選擇應(yīng)有利于主軸箱的設(shè)計(jì) 5 選擇切削用量時(shí) 還必須考慮所選動(dòng)力滑臺(tái)的性能 3 組合機(jī)床切削用量選擇方法 必須從實(shí)際出發(fā) 根據(jù)加工精度 工件材料 工件條件 技術(shù)要求等進(jìn)行分析 按照經(jīng) 濟(jì)的滿足加工要求的原則 合理的選擇切削用量 一般常用查表法 參照生產(chǎn)現(xiàn)場同類工藝 通過工藝實(shí)驗(yàn)確定切削用量 確定切削力 切削扭矩 切削功率及刀具耐用度 F 33Df 7 0 5 b T 16 5D f28 7 0 鉆孔 10 其中 D 10mm f 0 1mm r v 17m min 700MPa 11b F 33X10X X10 7830 75 462 924 8960 99N T1 25647 9 N mm P 1 43 kw 125647 9 1803 v n 541r mind 1 10 d B 29 21mm410T 查表 3 4 取 d 36mm 擴(kuò)孔 11 8 其中 D 10mm f 0 11mm r v 6m min 700MPa 2 2b F2 1166 8 d B 24 57mm4210T P 0 213 kw 59 8 73 T2 5129 58 N mm v n 405r min10d 2 查表 3 4 取 d 28mm 鉸孔 16 其中 D 6mm f 0 45mm r v 5m min 700MPa 3 3b 查表 3 4 取 d 20mm P 0 213 kw 217 95 02 T3 1277 395 N mm v n3 100r min1dn F F F F 3總 23 3127 3N 取 F 32000N總 P 3 P P P 123 3 1 42 0 213 0 01 4 93 P 6 16kw總 4 980 取 P 7 5kw 的電動(dòng)機(jī) 總 1 刀具的選擇 刀具選擇的一般原則要考慮工件加工尺寸精度 表面粗糙度 切屑的排 除及生產(chǎn)率要求等因素 在這里我選用的是專用刀具 2 導(dǎo)向的選擇 在組合機(jī)床上加工孔 除用剛性主軸方案外 工件的尺寸 位置精度 11 主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來保證的 導(dǎo)向裝置的作用 保證刀具相對工件的正確位置 保證 各刀具相互間的正確位置 提高刀具系統(tǒng)的支承剛性 本次設(shè)計(jì)使用的是固定鉆模板 組合機(jī)床上刀具的導(dǎo)向裝置通常分為固定式導(dǎo)向和旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向兩大類 本次設(shè)計(jì)選用固 定 1 加工示意圖應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致 2 尺寸應(yīng)完整 尤其是從主軸箱端面到刀尖的軸向尺寸應(yīng)齊全 以備檢查行程和調(diào)整 機(jī)床使用 3 對多面 多工位機(jī)床 還應(yīng)按各工位加工內(nèi)容 用縮小比例畫出加工部件示意圖并 標(biāo)注孔號(hào) 對于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和鼓輪式機(jī)床 應(yīng)畫出加工時(shí)在其上面的位置示意圖 以便清楚 的表示出工件與主軸箱上主軸的排列位置 4 加工示意圖上應(yīng)有加工過程的工作循環(huán)圖及各行程長度 3 4 機(jī) 床 聯(lián) 系 尺 寸 總 圖 3 4 1 聯(lián) 系 尺 寸 總 圖 的 作 用 與 內(nèi) 容 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù) 并按初步選定的主要通 用部件以及確定的專業(yè)部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的 是用來表示機(jī)床的配置型式 主要構(gòu)成及 各部件安裝位置 相互聯(lián)系 運(yùn)動(dòng)關(guān)系和操作方位的總體布局圖 用以檢驗(yàn)各部件相對位置 及尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求和通用部件是否選擇合適 它為多軸箱 夾具等專用部件設(shè)計(jì) 提供重要依據(jù) 它可以看成是機(jī)床總體外觀簡圖 由其輪廓尺寸 占地面積 操作方式等可 以檢驗(yàn)是否適應(yīng)用戶現(xiàn)場使用環(huán)境 內(nèi)容 1 表明機(jī)床的配置形式和總布局 2 完整齊全地反映各部件間的主要裝配關(guān)系 和聯(lián)系尺寸 專用部件的主要輪廓尺寸 運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)極限位置及各滑臺(tái)工作循環(huán)總的工 作行程和前后行程備量尺寸 3 標(biāo)注主要通用部件的規(guī)格代號(hào)和電動(dòng)機(jī)型號(hào) 功率及轉(zhuǎn)速 并標(biāo)出機(jī)床分組編號(hào)及組件名稱 全部組件應(yīng)包括機(jī)床全部通用及專用零部件 不得遺漏 4 標(biāo)明機(jī)床驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及安裝規(guī)程 3 4 2 繪 制 機(jī) 床 聯(lián) 系 尺 寸 總 圖 之 前 應(yīng) 確 定 的 主 要 內(nèi) 容 1 選擇動(dòng)力部件 影響動(dòng)力部件的主要因素 1 切削功率 2 進(jìn)給力 3 進(jìn)給速度 4 行程 12 根據(jù)前面的計(jì)算可知取 P 5 5kw 的電動(dòng)機(jī) 查表 5 37 選取 1TD 系列動(dòng)力箱 總 型號(hào) 型式 電機(jī)型號(hào) 電動(dòng)機(jī)功率 L mm3 電機(jī)轉(zhuǎn)速 輸出軸轉(zhuǎn)速 1TD50 I Y132M 427 5kw 400 1440r min 720r min 選取液壓滑臺(tái)的型號(hào)為 1HY50 行程 400mm 根據(jù)切削用量計(jì)算 F 3 F1 F2 F3 3 8960 6 1166 8 296 7 31272 3 選擇 1HY 系列的液壓滑臺(tái) Fmax 32000N 同時(shí)選液壓滑臺(tái)相配套的滑臺(tái)側(cè)底座 1CC501 以及立柱 1CL50 3 5 機(jī) 床 生 產(chǎn) 率 計(jì) 算 卡 根據(jù)選定的機(jī)床工作循環(huán)所要求的工作行程長度 切削用量 動(dòng)力部件的快速及工進(jìn)速 度等 就可以計(jì)算機(jī)床的生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計(jì)算卡 用以反映機(jī)床的加工過程 完成每一 動(dòng)作所需的時(shí)間 切削用量 機(jī)床生產(chǎn)率及機(jī)床負(fù)荷等 1 理想生產(chǎn)率 Q Q A K 20000 2350h 8 510 件 小時(shí) A 生產(chǎn)綱領(lǐng) 包括備品及廢品率 K 全年工時(shí)總數(shù) 一般情況下 單班制取 2350h 兩班制取 4600h 2 實(shí)際生產(chǎn)率 Q1 Q1 60 T 60 3 906 12 16 件 小時(shí) T t 切 t 輔 t 停 t t 3 9061fvL2f kfvL快 退快 進(jìn) 移 裝 L L 刀具第一 第二工作進(jìn)給長度 單位 mm 12 v v 刀具第一 第二工作進(jìn)給量 單位 mm min ff t 當(dāng)加工沉孔 止口 倒角 光整表面時(shí) 滑臺(tái)在死擋鐵上的停留時(shí)間 通常指停 刀具在加工終了時(shí)無進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn) 5 10 轉(zhuǎn)所需時(shí)間 單位 mm L L 動(dòng)力部件快進(jìn) 快退行程長度 單位 mm 快 進(jìn) 快 退 v 動(dòng)力部件快速行程速度 用液壓動(dòng)力部件時(shí)取 3 10m min kf 13 t 直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間 一般取 0 1min 移 t 工件裝 卸 包括定位或撤消定位 夾緊或送開 清理基面或切屑及吊運(yùn)工件裝 卸 等 時(shí)間 它取決于裝卸自動(dòng)化程度 工件重量大小 裝卸是否方便及工人的熟練程度 通 常取 0 5 1 5min 如果計(jì)算出的機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率不能滿足理想生產(chǎn)率要求 即 Q1 Q 則必須重新選擇切 削用量或修改機(jī)床設(shè)計(jì)方案 n 負(fù) 8 51 12 16 0 706 組合機(jī)床的機(jī)床負(fù)荷率為 70 6 一般的機(jī)床負(fù)荷率為 70 90 合理 見于已經(jīng)提高了生產(chǎn)效率所以基本可以完成 任務(wù) 生產(chǎn)率計(jì)算卡見圖 第 4 章 組 合 機(jī) 床 主 軸 箱 的 設(shè) 計(jì) 4 1 繪 制 多 軸 箱 設(shè) 計(jì) 的 原 始 依 據(jù) 多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)是根據(jù) 三圖一卡 繪制的 其主要內(nèi)容及注意事項(xiàng)如下 1 根據(jù)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 繪制多軸箱外形圖 并標(biāo)注輪廓尺寸及動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對 位置尺寸 2 根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖 標(biāo)注所有主軸位置尺寸及工件與主軸 主軸與驅(qū)動(dòng) 軸的相關(guān)位置 3 根據(jù)加工示意圖標(biāo)注各主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向主軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)向 面隊(duì)主軸看 可不標(biāo) 只 注順時(shí)針轉(zhuǎn)向 4 列表標(biāo)明各主軸的工序內(nèi)容 切削用量及主軸外深尺寸等 5 標(biāo)明動(dòng)力部件型號(hào)及性能參數(shù)等 主軸外伸尺寸 D d L 工序內(nèi)容 n r min v m min f mm r 備注 50 36 120 鉆 12 541 17 0 1 40 28 100 擴(kuò) 11 8 405 12 0 1 32 20 100 鉸 10 100 6 0 1 動(dòng)力部件 1TD40 功率 5 5kw 轉(zhuǎn)速 960r min 14 4 2 主 軸 齒 輪 的 確 定 主軸直徑按加工示意圖所示主軸類型及外伸尺寸可初步確定 經(jīng)前面的計(jì)算可知各主軸 直徑為 鉆 12 擴(kuò) 11 8 鉸 10 傳動(dòng)軸直徑可根據(jù)公式計(jì)算選取 d410TB 軸徑 mm B 系數(shù) 取 5 2 T 軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩 N m 經(jīng)計(jì)算傳動(dòng)軸的直徑取值 齒輪模數(shù) m 單位 mm 一般用類比法確定 也可按公式計(jì)算 即 3 2 0 znP 式中 P 齒輪所傳遞的功率 單位為 kw z 一對嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù) n 小齒輪的轉(zhuǎn)數(shù) 單位為 r min 經(jīng)計(jì)算 取 m 2mm 主軸上齒輪的齒數(shù)為 鉆 40 擴(kuò) 40 鉸 43 根據(jù)轉(zhuǎn)速和所選公比計(jì)算出各傳動(dòng)軸 上的齒輪齒數(shù) 4 3 多 軸 箱 傳 動(dòng) 設(shè) 計(jì) 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì) 是根據(jù)動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸位置和轉(zhuǎn)速 各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求 設(shè)計(jì)傳 動(dòng)鏈 把驅(qū)動(dòng)軸與各主軸連接起來 使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向 4 3 1 本 次 設(shè) 計(jì) 對 多 軸 箱 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 一 般 要 求 1 在保證主軸的強(qiáng)度 剛度 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下 力求使傳動(dòng)軸和齒輪的規(guī)格 數(shù) 量為最少 為此 應(yīng)盡量用一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸 并將齒輪布置在同一排上 當(dāng)中 心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí) 可采用變位齒輪或略微改變傳動(dòng)比的方法解決 2 盡量不用主軸帶動(dòng)主軸的方案 以免增加主軸負(fù)荷 影響加工質(zhì)量 3 為使結(jié)構(gòu)緊湊 多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比一般要大于 1 2 最佳傳動(dòng)比為 1 1 1 5 后蓋內(nèi)齒輪傳動(dòng)比允許取至 1 3 1 3 5 盡量避免用升速傳動(dòng) 4 用于粗加工主軸上的齒輪 應(yīng)盡可能設(shè)置在第 I 排 以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形 精加 工主軸上的齒輪 應(yīng)設(shè)置在第 III 排 以減少主軸端的彎曲變形 5 多軸箱內(nèi)具有粗精加工主軸時(shí) 最好從動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸齒輪傳動(dòng)開始 就分兩條傳動(dòng) 路線 以免影響加工精度 15 6 驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸數(shù)不能超過兩根 以免給裝配帶來困難 7 立式多軸箱無甩油盤 4 3 2 參 照 所 畫 主 軸 箱 圖 其 傳 動(dòng) 樹 如下 軸 軸軸 軸軸 軸 鉆軸 擴(kuò)軸 軸 軸 鉸軸軸軸 IV 4 3 3 潤 滑 泵 軸 和 手 柄 軸 的 安 置 多軸箱常采用葉片油泵潤滑 油泵供油至分油器經(jīng)油管分送各潤滑點(diǎn) 如第 IV 排齒輪 軸 承 油盤等 箱體較大 主軸超過 30 根時(shí)用兩潤滑泵 油泵安裝在箱體前壁上 油泵盡量 靠近油池 吸油高度不超過 400 500mm 通常油泵齒輪放在第 I 排 以便維修 如結(jié)構(gòu)限 制 可放在第 IV 排 當(dāng)泵體或管接頭與傳動(dòng)軸端相碰時(shí) 可改用埋頭傳動(dòng)軸 手柄軸用于 對刀 調(diào)整或裝配檢修時(shí)檢查主軸精度 手柄軸轉(zhuǎn)速盡量高些 其周圍有較大空間 4 4 主 軸 的 坐 標(biāo) 位 置 坐標(biāo) 銷 驅(qū)動(dòng)軸 主軸 1 主軸 2 主軸 3 主軸 4 X 0 199 500 65 753 181 942 181 942 228 452 Y 0 190 000 353 756 220 730 287 501 174 597 坐標(biāo) 主軸 5 主軸 6 主軸 7 主軸 8 主軸 9 16 X 362 127 295 174 524 198 524 198 408 323 Y 174 500 174 597 220 730 353 756 287 501 各傳動(dòng)軸的坐標(biāo)值由坐標(biāo)檢查圖中可查出略 第 5 章 隨 行 卡 具 的 設(shè) 計(jì) 5 1 機(jī) 床 夾 具 設(shè) 計(jì) 5 1 1 機(jī) 床 夾 具 概 論 1 機(jī)床夾具 在機(jī)械制造廠的生產(chǎn)過程中用來安裝工件使之固定在正確位置上 完成其 切削加工 檢驗(yàn) 裝配 焊接等工作 所使用的工藝裝備稱為夾具 2 工件的安裝 在機(jī)床上加工工件時(shí) 為了保證工件被加工表面的尺寸 幾何形狀及相 互位置精度方面的要求 事先必須將工件正確地安裝到機(jī)床加工位置上去 工件的安裝一般 包括定位和夾緊兩個(gè)過程 即首先應(yīng)使工件相對于機(jī)床及刀具占有一個(gè)正確的位置 這就是 工件的定位 然后將工件固緊在這一既定位置上 使之不因受切削力 重力 離心力或慣性 力作用而發(fā)生位置改變 這就是工件的夾緊 本次是對汽車半軸進(jìn)行機(jī)加 根據(jù)任務(wù)說明書 采用臥式加工的組合機(jī)床和四工位回轉(zhuǎn)工 作臺(tái)對孔進(jìn)行鉆 擴(kuò) 鉸的一次性加工 所以 夾具是安裝在鼓輪上的 鼓輪不需要設(shè)計(jì) 鼓輪安裝軸承的選擇 對于轉(zhuǎn)速較低 或是緩慢擺動(dòng)的軸承 其主要失效性形式是滾動(dòng)體和 滾道產(chǎn)生永久變形 對于低速轉(zhuǎn)速 n 1r min 軸承 可以通過靜載荷計(jì)算來選擇軸承 軸 承靜強(qiáng)度公式為 式中 為額定靜載荷 對于向心類軸承為徑向額定靜負(fù)荷 對于推力軸00CSP A0C 0rC 承為軸向靜負(fù)荷 具體值按型號(hào)查手冊確定 為安全系數(shù) 見表 15 7 為軸承工作a 0SP 的當(dāng)量靜負(fù)荷 N 取 1 2 2 5 由于同時(shí)受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷的軸承 其徑向當(dāng)量靜0S 負(fù)荷為 式中 為靜向負(fù)荷系數(shù) 為靜軸向負(fù)荷系數(shù) 查表0rraPXFY A0X0Y 0 5 0 46 經(jīng)計(jì)算 選取兩個(gè) 7216 型軸承 徑向載荷 Fr1 672N Fr2 356N 軸00 向載荷 Fa 8961 溫度低于 100 攝氏度 預(yù)壽命 10000h 解 軸承 1 承受的負(fù)載較重 經(jīng)驗(yàn)算軸承 1 的當(dāng)量載荷為 P xFr yFa 17 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 7215 形軸承 Cr 89 5KN C0r 78 2KN 角接觸球軸承 X0 0 5 Y0 0 46 P1 xFr1 yFa1 376N 軸承的壽命由公式計(jì)算得 16667 n ftC fpP 16667 n 1x89500 1 2x376 壽命足夠 1 確定夾具的定位方式 設(shè)計(jì)定位裝置 對產(chǎn)品零件圖和生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析 夾具必須限制零件的自由度數(shù)目為 5 個(gè) 分析產(chǎn)品的零件圖樣 采用了 2 個(gè) V 型塊 限制 4 個(gè)自由度 一個(gè) V 型塊的小端面 限制 1 個(gè)自由度 2 種定位元件 對零件進(jìn)行定位 工件主要要保證的是 3 個(gè)孔和軸線的平行度的 要求 此設(shè)計(jì)完全滿足要求 5 1 3 確 定 工 件 的 夾 緊 方 式 和 設(shè) 計(jì) 夾 緊 裝 置 以 及 卡 緊 力 計(jì) 算 夾具的動(dòng)力裝置設(shè)計(jì) 采用手動(dòng)夾緊的夾具 一般情況下其結(jié)構(gòu)都比較簡單 制造成本都比較低下 在生產(chǎn)中得到 廣泛的應(yīng)用 1 為防止工件繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)所需夾緊力 D 54mm 9016 0 k 1 2 1 2 1 0 1 0 1 3 1 0 1 5 2 81 Wk 446KN2 85sin4 2 為防止工件在軸向上 Px 作用下移動(dòng)所需夾緊力 Wk 406KN 2sinXKP16 0245sin78 第 6 章 液 壓 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 6 1 液 壓 系 統(tǒng) 圖 的 設(shè) 計(jì) 及 說 明 液壓系統(tǒng)是根據(jù)機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)裝置和操縱結(jié)構(gòu)的工作要求 采用不同功能的基本回路 構(gòu)成的 隨著生產(chǎn)的發(fā)展 液壓技術(shù)在機(jī)械設(shè)備上得到普遍的應(yīng)用 18 組合機(jī)床是一種高效 專用 自動(dòng)化程度高的機(jī)床 液壓滑臺(tái)是組合機(jī)床上用來實(shí)現(xiàn)進(jìn) 給運(yùn)動(dòng)的一種通用部件 它的運(yùn)動(dòng)是靠液壓缸驅(qū)動(dòng) 通過安裝在滑臺(tái)上的動(dòng)力頭 可完成鉆 擴(kuò) 鏜 鉸 攻絲等多種加工工序 鼓輪是用于多工位機(jī)加零件的轉(zhuǎn)位 定位 液壓系統(tǒng)的 作用是使刀具軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和加工零件各工步的轉(zhuǎn)換 下面通過所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)圖對機(jī)床工作順序的分析 M1缸 控 制 液 壓滑 臺(tái) 進(jìn) 退 缸 2控 制 鼓 輪松 緊 缸 3控 制 鼓 輪轉(zhuǎn) 位油箱原位 快 進(jìn) 工 進(jìn)快 退 轉(zhuǎn) 位回 原 位原 位原 位 夾緊抬起 組合機(jī)床液壓系統(tǒng)圖動(dòng) 作 電 磁 鐵動(dòng) 力 頭 快 進(jìn)動(dòng) 力 頭 工 進(jìn)鼓 輪 松 開動(dòng) 力 頭 快 退鼓 輪 轉(zhuǎn) 位鼓 輪 夾 緊 工 進(jìn) 后 暫 停3秒回 轉(zhuǎn) 缸 回 原 位 電磁閥順序動(dòng)作表 1 液壓滑臺(tái)的快進(jìn) 19 按下啟動(dòng)安鈕 YA1 和 YA3 通電 液壓油進(jìn)入缸 1 左腔 進(jìn)油路為 濾油器 變量 泵 單向閥 1 電磁閥左位 即 YA1 得電 缸 1 左腔 2 電磁閥左位 即 YA3 得電 回油箱 2 液壓滑臺(tái)工進(jìn) YA3 斷電 進(jìn)油路為 濾油器 變量泵 單向閥 1 電磁閥左位 即 YA1 得電 缸 1 左腔 調(diào)速閥 回油箱 3 液壓滑臺(tái)工進(jìn)后暫停 3s YA3 斷電 進(jìn)油路為 濾油器 變量泵 單向閥 1 電磁閥中位 即 YA1 YA2 失電 缸 1 左腔 調(diào)速閥 回油箱 4 液壓滑臺(tái)快退 YA2 得電 進(jìn)油路為 濾油器 變量泵 單向閥 1 電磁閥右位 即 YA2 得電 缸 1 右腔 回油箱 5 鼓輪的松 夾和轉(zhuǎn)位定位 液壓滑臺(tái)回原位后 鼓輪松緊缸 2 先抬起動(dòng)作 進(jìn)油路為 濾油器 變量泵 單向 閥 3 電磁閥右位 YA1 YA2 都失電 缸 2 上腔 單向閥 回油箱 缸 2 抬起到位后 缸 3 轉(zhuǎn)位動(dòng)作 進(jìn)油路為 濾油器 變量泵 單向閥 4 電磁 閥右位 調(diào)速閥 缸 3 右腔 回油箱 缸 3 轉(zhuǎn)位到位后 缸 2 夾緊動(dòng)作 進(jìn)油路為 濾油器 變量泵 單向閥 3 電磁 閥原位 YA1 YA2 都失電 單向調(diào)速閥 缸 2 上腔 回油箱 缸 2 夾緊到位后 缸 3 回原位動(dòng)作 進(jìn)油路為 濾油器 變量泵 單向閥 4 電 磁閥原位 YA1 YA2 都失電 缸 3 左腔 單向閥 回油箱 6 夾具的松 緊 人工安裝 7 系統(tǒng)停 電磁閥都失電 油泵電機(jī)也停電 該系統(tǒng)中加入了一些保護(hù)元件 如溢流閥 卸荷 粗濾油器 去除油中的顆粒雜質(zhì) 蓄能 器 保護(hù)油缸和閥類元件在壓力過大時(shí)受沖擊 等 20 6 2 液 壓 系 統(tǒng) 計(jì) 算 6 2 1 液 壓 缸 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 步 驟 1 根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動(dòng)要求 選擇液壓缸的類型 根據(jù)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求 選擇液壓缸的安裝 方式 2 根據(jù)主機(jī)的動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)分析 確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸 3 根據(jù)選定的工作壓力和材料進(jìn)行液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 如缸體壁厚 缸蓋結(jié)構(gòu) 密封形 式 排氣與緩沖等 4 液壓缸性能的驗(yàn)算 6 2 2 液 壓 缸 性 能 參 數(shù) 的 計(jì) 算 1 液壓缸的輸出力 單桿活塞式液壓缸的推力 F1 F1 P1A1 103 式中 F 1 液壓缸推力 KN P1 工作壓力 MPa A1 活塞桿的作用面積 m2 A1 2AL 4 AL 活塞直徑 m P1 30MPa AL 0 1m A1 2AL 4 0 00785m2 0 0140 m2 F1 25 103 7 85 10 3 41926 4KN 速度比 V 2 V1 D2 D2 d2 0 12 0 12 0 072 2 查閱 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 第 5 卷知 單桿活塞式液壓缸的輸出推力為 216 35KN 輸出拉力為 205 74KN 壓力 p 3 01 610 油泵的實(shí)際工作壓力 對調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 管路的局部壓力損失一般為 5 15 壓力總損失 10 510510 所以工作的實(shí)際壓力 P P1 P 損 3 01 10 4 01 610510610 流量 q 2x 57 23L min245d 21 第 7 章 組 合 機(jī) 床 的 電 氣 系 統(tǒng) 7 1 PLC 梯 形 圖 的 設(shè) 計(jì) 步 驟 7 1 1PLC 梯 形 圖 的 設(shè) 計(jì) 一 般 分 為 以 下 幾 個(gè) 步 驟 1 對實(shí)際問題進(jìn)行分析 確定哪些是輸入量 確定哪些是輸出量 2 根椐所需的 I O 點(diǎn)數(shù)和控制的復(fù)雜程度進(jìn)行 PLC 選型 PLC 的選型主要從以下幾方面進(jìn)行考慮 1 結(jié)構(gòu)型式的檔次 按照物理結(jié)構(gòu) PLC 分為整體式和模塊式兩種 整體式一般價(jià)格較 低 對于單臺(tái)僅需開關(guān)量控制的設(shè)備 選用小型整體 PLC 就可以滿足要求 對于復(fù)雜 的 要求較高的系統(tǒng) 可考慮采用模塊式中大型機(jī) 這樣可靈活配置 I O 模塊的 點(diǎn)數(shù)的類型 使其具有 A D D A 控制 運(yùn)動(dòng)控制和通訊聯(lián)網(wǎng)等功能 2 容量 PLC 容量指用戶存儲(chǔ)器容量 程序容量 和 I O 點(diǎn)數(shù)兩方面的含義 選擇存儲(chǔ) 容量可按 25 留出裕量 I O 點(diǎn)數(shù)要 10 15 留出裕量 3 輸出點(diǎn)類型的選用 PLC 可提供 3 種類型的輸出 繼電器輸出 有觸點(diǎn) 晶體管輸 出和晶閘管輸出 無觸點(diǎn) 其中繼電器的輸出的 PLC 價(jià)格便宜 適用的電壓范圍廣 交直流電壓類型均可 承受瞬對過電壓和過電流的能力較強(qiáng) 對于不頻繁通電的負(fù)載 應(yīng)優(yōu)先選用此種 PLC 而對于頻繁通電的負(fù)載 則應(yīng)采用無觸點(diǎn)開關(guān)輸出 即選用晶 體管或晶閘管 3 將輸入量依次分配給輸入繼電器 輸出量依次分配給輸出繼電器 畫出 I O 端子分配 圖 4 明確控制對象的控制要求 根據(jù)控制的特點(diǎn)和復(fù)雜程度選用前面介紹的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法 狀態(tài)分析法和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖等四種設(shè)計(jì)方法中的一種進(jìn)行 PLC 梯形圖的設(shè)計(jì) 7 1 2 電 氣 接 線 圖 和 PLC 程 序 的 說 明 22 系 統(tǒng) 連 續(xù) 工 作 啟 動(dòng)切 削 頭 電 機(jī) 停急 停照 明 燈 開 關(guān)液 壓 滑 臺(tái) 復(fù) 位鼓 輪 單 獨(dú) 工 作系 統(tǒng) 單 周 期 工 作 啟 動(dòng)液 壓 泵 電 機(jī) 停限 位 開 關(guān) SQ1限 位 開 關(guān) 2限 位 開 關(guān) 3限 位 開 關(guān) 4限 位 開 關(guān) 5限 位 開 關(guān) 6限 位 開 關(guān) 7冷 卻 泵 電 機(jī) 停 切 削 頭 電 機(jī)液 壓 泵 電 機(jī)冷 卻 泵 電 機(jī)照 明 燈滑 臺(tái) 工 進(jìn) 指 示 燈滑 臺(tái) 回 原 位 指 示 燈鼓 輪 工 作 指 示 燈PE 單 項(xiàng) 橋 式 整 流 電 路 FU4 L312冷 卻 液 泵 電 機(jī)液 壓 泵 電 機(jī) FU3FU5 自 動(dòng) 開 關(guān) 自 動(dòng) 開 關(guān) 自 動(dòng) 開 關(guān)熔 斷 器 FU熔 斷 器 FU2總 開 關(guān) 主 軸 電 機(jī) T CN FU6 PL C Q1 4冷 卻 泵 電 機(jī) 控 制鼓 輪 單 獨(dú) 工 作 控 制 05IQ1 3Q1 6250液 壓 滑 臺(tái)工 進(jìn) 后 延 時(shí) 3SQ0 3循 環(huán) 啟 動(dòng) 3T0267Q0 54I12 3Q1 41I0 2液 壓 滑 臺(tái) 工 進(jìn)液 壓 滑 臺(tái) 快 進(jìn) 5T3Q5I0 17I0 22I24Q0 1 I0 2Q1547 3I2I 3Q13 54液 壓 滑 臺(tái) 復(fù) 位 控 制 6快 退 Q0 6T I1 00Q227Q6Q3 520液 壓 泵 電 機(jī) 控 制鉆 削 頭 電 機(jī) 控 制 Q0 216I0 2T41Q4Q0 1鼓 輪 工 作 指 示 燈單 周 期 工 作 指 示 燈滑 臺(tái) 工 進(jìn) 指 示 燈 Q1 7I063液 壓 滑 臺(tái) 回 原 位 指 示 燈照 明 燈 Q 1IQ1 7HL32EQ 鼓 輪 的 控 制 I0 2啟 動(dòng) 7 6I7 PLC 梯形圖的分析 1 按啟動(dòng)按鈕 I0 0 Q2 0 得電并自鎖 同時(shí) T000 記時(shí) Q2 0 得電 Q0 1 得電自鎖 液壓泵電機(jī)啟動(dòng) 電磁閥 Q0 4 Q0 6 得電 液壓滑臺(tái)快進(jìn) T000 記時(shí) 2s 后 Q0 0 得電并自鎖 切削頭 電機(jī)啟動(dòng) 2 快進(jìn)到位碰到限位開關(guān) I2 1 Q2 1 得電并自鎖 電磁閥 Q0 6 失電 液壓滑臺(tái)工進(jìn) 3 工進(jìn)到位碰到限位開關(guān) I2 2 Q2 2 得電并自鎖 T001 記時(shí) 3s 電磁閥 Q0 4 失電 23 進(jìn)入滑臺(tái)工進(jìn)后延時(shí) 3s 階段 4 T001 記時(shí) 3s 后 Q2 3 得電并自鎖 Q2 0 Q2 1 Q2 2 失電 即使 T000 T001 復(fù) 位 電磁閥 Q0 4 Q0 6 失電 而電磁閥 Q0 5 通電 滑臺(tái)快退 同時(shí) T002 記時(shí) 3s 后冷卻 泵停 5 退到原位碰到限位開關(guān) I2 0 Q2 3 失電 同時(shí)電磁閥 Q0 5 失電 而 Q2 4 得電并自 鎖 由于限位開關(guān)在初始時(shí)已被壓著 所以 Q2 5 得電并自鎖 電磁閥 Q1 0 得電 1 鼓 輪松開 松開到位后 限位開關(guān) I2 3 恢復(fù)常態(tài)即斷開 同時(shí)因碰到限位開關(guān) I2 4 Q2 6 得 電并自鎖 電磁閥 Q1 1 得電 同時(shí) Q1 0 失電 2 鼓輪轉(zhuǎn)位 轉(zhuǎn)到位后 碰到限位開 關(guān) I2 5 Q2 7 得電且自鎖 電磁閥 Q0 7 得電 同時(shí) Q2 6 Q1 1 失電 進(jìn)入夾緊階段 3 夾緊到位后 I2 3 進(jìn)入接通狀態(tài) Q3 0 得電 T003 記時(shí) 2s 6 當(dāng)控制松緊缸和轉(zhuǎn)位缸到初始位置且 T003 記時(shí) 2s 后 進(jìn)入循環(huán)啟動(dòng)階段 T003 通 Q3 1 得電自鎖 鼓輪控制階段失電 T003 也隨即復(fù)位 T004 開始記時(shí) 300s 后進(jìn)入下一工 作循環(huán)階段 7 滑臺(tái)復(fù)位控制 按下按鈕 I0 7 Q3 2 得電自鎖 液壓泵電機(jī)啟動(dòng) 電磁閥 Q0 5 得電 液壓滑臺(tái)快退至 原位 8 鼓輪單獨(dú)工作 按下按鈕 I1 0 Q3 3 得電 鼓輪控制系統(tǒng)啟動(dòng) 完畢后由于 Q3 1 得電 使得 Q3 3 失電 9 單周期工作 按下按鈕 I0 1 Q3 4 得電 整個(gè)系統(tǒng)啟動(dòng) 完成一個(gè)工作周期后停 24 結(jié) 論 通過對汽車半軸的組合機(jī)床的設(shè)計(jì) 我掌握了許多實(shí)際運(yùn)用的知識(shí) 并且對液壓系統(tǒng) PLC 編程設(shè)計(jì)及機(jī)電液知識(shí)綜合運(yùn)用有了一定經(jīng)驗(yàn) 從分析零件的加工工藝開始 選擇正確的 工藝路線 選擇相應(yīng)的機(jī)床設(shè)備 1 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是 三圖一卡 的確定與選擇 我們查閱了很多的課外書籍 學(xué) 習(xí)了怎樣根據(jù)需要 批量來確定設(shè)備的液壓滑臺(tái)機(jī)構(gòu) 及其如何實(shí)現(xiàn)各個(gè)動(dòng)作 如何選擇電 動(dòng)機(jī)的型號(hào) 如何達(dá)到合理利用 以保證生產(chǎn)率高 工件制造質(zhì)量好 2 卡具的設(shè)計(jì)重點(diǎn)就是如何滿足工件的加工要求來設(shè)計(jì)最為合理的方式卡緊 3 液壓缸設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是計(jì)算確定活塞桿的直徑 液壓缸的內(nèi)徑 并且在保證強(qiáng)度要求 的前提下 節(jié)約材料 因此在設(shè)計(jì)過程中要校核其相關(guān)強(qiáng)度 4 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是確定各個(gè)液壓回路的形式 可以實(shí)現(xiàn)的功能 以及如何實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)的穩(wěn)定性 5 PLC 設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是確定如何才能滿足加工要求 總之在生產(chǎn)過程中要根據(jù)實(shí)際情況實(shí)際去應(yīng)對所有需要 25 參考文獻(xiàn)與附錄 1 徐灝主編 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 第 5 卷 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1992 2 李慶壽主編 機(jī)械制造工藝與裝備設(shè)計(jì)實(shí)用手冊 寧夏人民出版社 1990 3 吳孝先主編 機(jī)械制圖 遼寧大學(xué)出版社 1998 4 許堅(jiān) 張崇德主編 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 東北大學(xué)出版社 1998 5 溫松明主編 互換性預(yù)測量技術(shù)基礎(chǔ) 湖南大學(xué)出版社 1997 6 陸劍中主編 金屬切削原理與刀具第 3 版 機(jī)械工業(yè)出版社 1990 7 鄭修本主編 機(jī)械制造工藝學(xué)第 2 版 機(jī)械工業(yè)出版社 1991 8 劉會(huì)英 于春生主編 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 哈爾濱 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出社 1997 9 左健民主編 液壓與氣壓傳動(dòng) 第二版 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1999 10 10 孫恒 陳作模主編 機(jī)械原理 第六版 北京 高等教育出版社 2001 26 11 中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)鍛壓學(xué)會(huì)編 鍛壓手冊 第 2 卷 沖壓 第 2 版 北京 機(jī)械工業(yè)出版 社 2002 1 12 張利平主編 現(xiàn)代液壓技術(shù)應(yīng)用 220 例 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2004 8 13 沈陽工業(yè)大學(xué) 大連鐵道學(xué)院 吉林工學(xué)院編 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 上海 上海科學(xué)技術(shù)出 版社 1985 14 謝家瀛主編 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1992 10