皮圈架座组合机床及专用夹具设计(编辑修改稿)

皮圈架座组合机床及专用夹具设计(编辑修改稿)内容摘要：

质量方面看，这些组合机床及组合机床自动线都已达到国际先进水平。 组合机床解决了许多企业面临的共同问题：用好设备加工虽保证加工质量但是耗费了高的成本；用普通设备加工降低了成本但是又付出了加工质量往往不符合设计要求的两难境地。 组合机床主要用于大批量的生产，加工开发和生产管理技术的发展和改进，组合机床在小批量生产的各种组合也将得到广泛的应用，应用成组技术，结构和处 理类似的部分集中在一个组合机床加工，以提高机器的利用率。 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。 组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。 本课题研究的主要内容。 了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹紧情况以及生产率的要求等。 确定在组合机床上完成的工艺内容及其加工方法。 这里要确定加工工步数，决定刀具的种类和型式。 根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。 在机器配置类型的选择，有必要考虑实施过程中的计划，以确保准确性，技术要求和生产效率；又要考虑机床操作、维护、修理是否方便，排屑情况是否良好。 确定 某些机器的各个组件之间的相互作用，选择通用的组件和工具的定向力，计算切割 用量 ，机器的生产率。 绘制机床的总联系尺寸图及加工示意图等。 皮圈架座组合机床及专用夹具设计 3 2 组合机床的总体设计 前期调查研究 工件的分析 皮圈架座是纺机卷绕机构中安装皮圈架的一个重要零件 ，材料为 ZL101，硬度为 50HBS。 分析图纸（如图）可知，三个待加工孔之间的位置精度要求不是很高，而单个孔的尺寸精度和粗糙度要求比较高，分别为Φ 12U6（ ），Φ 11H7（ +），Φ10H7（ +），粗糙度 Ra都为。 另外 Φ 12孔的轴线和底面的平行度要求为 ，因而Φ 12 孔的要求最高。 在本道工序前，底面已经过铣削加工，平面度为。 三个待加工孔为铸孔，毛坯上孔尺寸为：Φ , Φ , Φ。 图 工件实体图 现场工艺调查 为了给机床设计提供更多的信息，深入现场调查其现采用的加工工艺方法为：以底面和 3 个定位销消除 6 个自由度，用两个镙钉来夹紧工件，一块定位板上一次装夹 10 个工件。 在加工中心上编好程序，采用定做的硬质合金铣铰复合刀具一次进给完成一个孔加工，接着进行另一同直径孔的加工，直到 10 个孔全部加工完成，换刀继续加工另外的孔。 加工虽然达到设计要求，但是工装时间较长，整 体效率不高，而且加工成本高。 图 现行的定位夹紧方案图 无锡太湖学院学士学位论文 4 组合机床方案的制定 制定工艺方案 零件加工过程中会确定加工组合的质量，生产率，总体布局和夹具结构。 所以，在制定工艺方案时，必须计算分析被加工零件图，并深入现场了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚度，加工部位的结构特点加工精度，表面粗糙度，以及定位，夹紧方法，工艺过程，所采用的刀具及切削用量，生产率要求，现场所采用的环境和条件等等。 并收集国内外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。 [2] 根据被加工被零件（ 皮圈架座）的零件图（如图 ）所示，加工三个孔的工艺过程。 (1) 加工孔的主要技术要求。 加工三个直径分别为 Φ10， Φ11 和 Φ12 的孔。 孔 Φ12 与底面的平行度公差为。 工件材料为 ZL101 要求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量 6 万件，单班制生产 (2) 工艺分析 加工三个孔时，孔的位置度公差为 根据组合机床用的工艺方法及能达到的经济精度，可采用如下的加工方案。 (3) 定位基准及夹紧点的选择 加工此工件的孔，以底面和侧面的限制五个自由度，再以一个支承钉限制一个自由度，工件被完全定位。 在保证加工精度的情况下，提高生产效率减轻工人劳动量，而工件也是大批量生产，由于夹具在本设计中没有考虑，因此在设计时就认为是人工夹紧。 [3] 确定组合机床的配置形式和结构方案 (1) 被加工零件的加工精度 在机器上被加工零件的组合需要完成的处理操作，并应保证加工精度，该方案主要是基于制造机 床。 皮圈架座加工孔的精度要求高，采用铰和铣组合的组合机床，工件各孔间的位置精度为 ,它的位置精度要求不是很高，安排加工时可以在一个安装工位上对所有孔进行一次的精加工。 为了加工出表面粗糙度为。 提高原机床的制造精度和精度的工件定位基准和其他措施，以减少 加压 变形。 为此，机床进给采用液压系统，人工夹紧。 被加工零件图如图 所示。 皮圈架座组合机床及专用夹具设计 5 图 被加工零件图 (2) 被加工零件的特点 这主要是指硬度加工部位的结构和形状的工件定位表面刚度特性的机床技术方案的材料，他们有一个重要的对系统的影响的部分。 此零件的材料是 ZL10硬度 50HB、孔在整个零件上呈三角分布，孔的直径分别为为Φ 10mm、Φ 11mm 和Φ 12mm。 多孔同时加工，零件足够的刚度，工件的不均匀力，振动，和热变形的影响可以忽略不计。 一般情况下，孔的中心线的平面平行的定位和需要由一个或多个侧面的框是适当的，卧式加工工具，立式机适合于处理固定的基准水平和垂直于参考平面的孔被加工的工件而不宜或高度处理较大的细长工件安装不方便。 对大型箱体件采用单工位机床加工较适宜，而 小零件大都是多台加工。 此零件的加工特点是中心线与定位基准平面是平行的，并且定位基准面是水平的。 孔的分布范围是三角形状，一次加工完，该零件体积较小，采用单工位加工，因而选择卧式单工 位机床。 (3) 零件的生产批量 零件的生产批量是 决定采用单工位，多工位，自动线或小批量的生产特点设计的重要因素组合机床零部件的生产批次。 按设计要求生产纲领为年生产量为 6 万件，从工件外形及轮廓尺寸，为了减少加工时间，采用多轴头，为了减少机床台数，此工序尽量在一台机床上完成，以提高利用率。 (4) 机床使用条件 使用组合机床对车间布置情况、工序间的联系、 使用组合机床工厂布局，工艺技术能力之间的联系，使用 技术能力 和自然条件有一定的要求。 综合以上所述：通过对皮圈架座零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求、定位、夹紧方式、工艺方法，并定出影响机床的总体布局和技术性能等方面的考虑，最终决定设计三轴头单工位机床。 确定切削用量及选择刀具 确定工序间余量 合理地确定工序余量，才能使加工过程顺利进行同时又能保证稳定的加工精度。 生产无锡太湖学院学士学位论文 6 中常用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量，由于在本机床上一次加工完成，三孔在加工前的余量已经确定为 ~1mm。 选择切削用量 确定了在组合机床上完成的工艺内容了，就可以着手选择切削用量了。 因为所设计的多轴同步的加工组合机床，在大多数情况下，对 于切削用量，它比一般通用机床单刀加工低 30%左右．多轴主轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台，工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量（ mm/min）应是适合所有刀具的平均值。 因此，为了与其适应，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成不同的转速和不同的每转进给量（ mm/r），以满足不同直径的加工需要。 即： n1 f1=n2 f2=„ = ni fi=vf 式中： n1 、 n2 、 „ ni —— 各主轴转速（ r/min） f f „ fi—— 各主轴进给量（ mm/r） vf —— 动力滑台每分钟进给量（ mm/min） 由于皮圈架座孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求都是相同的。 按照经济地选择满足加工要求的原则，采用查表的方法查得：进给量 f=，背吃刀量 ap=。 确定切削力、切削扭矩、切削功率 根据选定的切削用量（主要指切削速度 v 及进给量 f）确定切削力，作为选择动力部件（滑台）及夹具设计的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以确定主传动电动（一般指动力箱）功率，通过查表计算如下： 布氏硬度： HB =50HB Ф 10 孔 切削扭矩： T= （ ） = = N mm 切削力 ： F=（ ） = = 切削功率 ： P = D9740Tv  （ ） = 20/(9740 10) = 皮圈架座组合机床及专用夹具设计 7 Ф 11 孔 切 削扭矩 ： T= ap （ ） = 11 = 切削力 ： F=（ ） = = 切削功率 ： P = D9740Tv  （ ） = 20/(9740 10) = Ф 12 孔 切削扭矩 ： T= ap （ ） = 12 =切削力 ： F=（ ） = = 切削功率 ： P = D9740Tv  （ ） = 20/(9740 10) = 式中 ： HB—— 布氏硬度 F—— 切削力（ N） D—— 钻头直径（ mm） f—— 每转进给 量（ mm/r） T—— 切削扭矩 (N mm) V—— 切削速度 （ m/min） P—— 切削功率 (kw) 选择刀具结构 皮圈架座 的布氏硬度为 50HB，刀具的材料选择硬质合金，为了使工作可靠、便于加工，选择铰铣组合刀具。 孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与工件侧面有 8～ 10mm的距离，以便排出切屑和刀具磨损后有一定的向前的调整量。 组合机床总设计“三图一卡”的编制 机床总体设计的重要内容是对三轴头单工位钻床工艺方案及配置型式、结构方案的 确无锡太湖学院学士学位论文 8 定的有关问题。 下面就是组合机床加工皮圈架座总体设计的另一个问题，既总体设计方案用图纸的形式表达 —— “三图一卡”设计，其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、编制生产率卡。 被加工零件工序图 (1) 被加工零件工序图的作用及内容 被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示一台组合机床完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹具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成品状况的图纸，它不能由用户提供的图纸代替，而是在原零 件图基础上，突出本机床的加工的内容，加上必要的说明绘制成的。 这是一个组合机床设计的主要依据，制造，使用，检验和调整的重要技术文件的机器。 皮圈架座用加工孔组合机床的被加工零件工序图如 所示。 图上主要内容： 1）被加工零件的形状，主要外廓尺寸和本机床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技术要求，以及对上道工序的技术要求等。 2）本工序所选定的定位基准、夹紧部位及夹紧方向。 3） 如果您需要一个中间处理向导，该向导应显示在工件和中间结构和尺寸的相关部分，以便检查工件，夹具，刀具之间的相互干扰是 否 相互干涉。 4）被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。 (2) 绘制被加工零件工序图的注意事项 1）为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要突出被本机床的加工内容。 绘制时，应按一定的比例，选择足够的视图及剖视图，突出加工部位（用粗实线），并把零件轮廓及与机床、夹具设计有关部位（用细实线）表清楚，凡本道工序保证的尺寸、角度等，均应在尺寸数值下方面用粗实线标记。 如图 中加工用的定位基准，夹压位置及方向，辅助支承均须用规定的符号表示出来。 皮圈架座组合机床及。