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模具-水泥瓦模具设计与制造工艺分析.rar

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    编号:20180802233204799    类型:共享资源    大小:780.49KB    格式:RAR    上传时间:2018-08-02
      
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    金币
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    模具 水泥 模具设计 制造 工艺 分析
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    盐城工学院机械工程系毕业设计说明书_______________________________________________________________________________________ 10 前 言四年来,我们在盐城工学院特别是机械系领导的深切关怀下,即将完成大学基础课的学习。在此我们将通过这次毕业设计来检验和证明我们四年来取得的成果。这次毕业设计是有学校分组分配课题,我的课题是:S195 柴油机机体孔用精镗组合机床总体设计及左主轴箱的设计。在设计之前我们先后到了盐城市的几个大的机械厂进行了详细的实习考察,它们分别是江淮动力厂、盐城机床厂、红旗机床厂、跃达拖拉机厂。在实习期间我们的课题指导老师给我们进行了详细的指导讲解,使我在设计之初就对 S195 柴油机的加工过程和具体的孔的精镗过程和方法有了较深的理解,并且对组合机床的设计加工总过程特别是左主轴箱的解剖装配结构和工作原理作了深入的调查。这为我们后来进行具体的毕业设计奠定了很好的基础。S195 柴油机以其设计紧凑,启动轻便,维修简便,技术经济指标先进,能为手扶拖拉机、水泵、电站、运输及多种农副业加工机械和设备作配套动力,在工农业生产中得到广泛的应用。机体是柴油机的一个重要零件,精镗孔又是机体加工中最关键的工序,机体 70%以上的主要技术要求均在此工序得到保证。加工精度要求高,特别是机体气缸套孔止口深度公差,大跨度等直径同轴孔、平衡轴孔孔径公差,大悬臂气缸孔孔径公差,曲轴孔与气缸孔垂直度,曲轴孔与平衡轴孔、曲轴孔与凸轮轴孔轴心线平行度,气缸套孔止口面与气缸孔轴心线垂直度等的精度要求较高。机体加工中,精镗孔工序的加工质量将直接影响柴油机的功率、油耗、噪声等性能。同时,由于S195 柴油机的生产批量较大,因而要求该工序的加工设备具有较高的生产效率和自动化程度。然而,目前国内现有的加工设备都不能很好地满足上述加工质量和生产效率等方面的要求,这在一定程度上制约了S195 柴油机的性能保证和生产产量的提高。本文介绍的S195 柴油机机体三面精镗孔组合机床,是在调研的基础上,吸收了镗床设计的优点,根据具体情况设计、制造而成。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用,因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制,它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件(近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额) ,完成钻孔、扩孔、铰孔,加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台,在孔内镗各种形状槽,以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多,有大型组合机床和小型组合机床,有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式,还有多工位回转台式组合机床等;随着技术的不断进步,一种新型的组合机床--柔性组合机床越来越受到人们的青睐,它S195 柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计12323323应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换,配以可编程序控制器(PLC) 、数字控制(NC)等,能任意改变工作循环控制和驱动系统,并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外,近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机(清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线)等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品,是根据用户特殊要求而设计的,它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后,国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大,并使产品生产成本提高。因此,市场要求我们不断开发新技术、新工艺,研制新产品,由过去的“刚性“机床结构,向“柔性“化方向发展,满足用户需求,真正成为刚柔兼备的自动化装备。随着市场竞争的加剧和对产品需求的提高,高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床行业企业,因此组合机床装备的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面,加强数控技术的应用,提高组合机床产品数控化率;另一方面,进一步发展新型部件,尤其是多坐标部件,使其模块化、柔性化,适应可调可变、多品种加工的市场需求。设计组合机床时,为使加工过程顺利进行,并能达到要求的生产效率,必须在握大量的零件加工工艺资料基础上,整体考虑影响制定零件加工方案、机床配置形式、结构方案的各种因素及应注意的问题。经过分析比较,以确定零件在组合机床上合理可行的加工方法及组合机床的配置形式等等,这些是组合机床方案制定要考虑的主要内容。我们设计的组合机床如果能合理的应用到实际中去,必定能大大提高生产效率,为厂家带来较高的生产效益。2003 年 6 月盐城工学院机械工程系毕业设计说明书_______________________________________________________________________________________ 11.总体方案论证组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求,按高度集中制的原则设计的一种高效率专用机。设计组合机床时,首先要根据组合机床完成工艺要求的一些限制及组合机床各种工艺方法能达到的加工精度、表面粗糙度及技术要求,解决零件是否可以利用组合机床加工以及采用组合机床加工是否合理的问题。如果确定可以利用组合机床加工,为使加工过程顺利进行,并能达到要求的生产效率,必须在握大量的零件加工工艺资料基础上,通盘考虑影响制定零件加工方案、机床配置形式、结构方案的各种因素及应注意的问题。经过分析比较,以确定零件在组合机床上合理可行的加工方法及组合机床的配置形式等等,这些是组合机床方案制定的主要内容。本设计是为 195 型柴油机机体的三面精镗孔工序。为了能够达到质量好、效率高的要求,拟定设计一个三面精镗的组合机床。由于被加工零件的孔的加工精度、表面粗糙度和技术要求所限,必须设计三面精镗组合机床。由于被加工零件机体的体积小、重量较重,且是单工位三面加工,倘采用立式床身,将造成加工困难,难以保证加工精度,且平稳不够,故将采用卧式床身,通过三个动力头,主轴箱镗销头,一次性完成该工序较为妥帖。以上作为本次设计的初定方案。1.1 影响组合机床方案制定的主要因素1.1.1 被加工零件的加工精度和加工工序被加工零件的加工精度和加工工序是制定机床加工方案的主要依据。当孔与孔之间有较高的位置精度要求(如〈=0.05mm)时,安排工艺应考虑在同一个工位上对所有的孔进行最终精加工。如果同一轴上的几个孔的同轴度要求较高时(〈=0.05mm) ,其最终精加工应从同一面进行。由于 S195 柴油机的机体孔与孔之间有较高的位置精度,并且同一轴上的孔有较高的同轴度要求。因此,确定组合机床应在同一个工位上对所有的孔进行加工,且同一轴上的孔用同一轴加工。1.1.2 被加工零件的特点主要指零件的材料、硬度、加工部位的结构形状、工件刚性、定位基准面的特S195 柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计12323323点等。它们对机床的加工方案的制定有着重要的影响。被加工零件的特点在很大程度也决定了机床的配置型式。机体类零件多带层壁上的同轴孔,因此要在同一镗杆上安装多个镗刀头进行镗削,退刀时,要求工件“让刀” ,镗刀头周向定位。又被加工的箱体孔中心线与定位基面平行且需由一面或几面加工箱体件,故采用卧式组合机床。1.1.3 零件的生产批量大批量生产要求工序安排的趋于分散,而且,粗、半精、精加工应分别在不同的机床上完成。这正是我们设计的机体精镗组合机床。1.1.4 机床的使用条件如使用厂车间温度比较高,使用液压传动机床往往造工作性能不稳定,则可选用配置机械动力部件的机床。我们选用液压传动工作台。1.2 机体的定位与夹紧定位:箱体类零件可有两种定位方法:“一面双孔”定位法和“三平面”定位法。这里采用后者。这两种方法一般都采用箱体设计基准,即箱体在机器中的主要安装面----底面,还有另外两面右侧面和后面。夹紧:为减少和避免机体在夹压力的作用下的变形,影响加工精度,这里不单从上面压紧箱体,而采用上面压紧与底座加紧相结合的办法以减少机体变形。1.3. 确定机床的配置形式及结构方案由于采用固定式夹具,再同一工位上对同一孔进行加工,故采用单工位卧式组合机床。该机床特别适合箱体类零件的加工。并且加工精度较高。精镗机床夹具的公差一般取被加工零件的 1/3—1/5。盐城工学院机械工程系毕业设计说明书_______________________________________________________________________________________ 12. 组合机床总体设计及计算组合机床的总体设计,就是针对具体的被加工零件,在造室的工艺和结构方案的基础上,进行方案图纸设计。这些图纸包括:被加工零件工序图、加工示意图、生产率计算卡片。机床联系尺寸图等,下面谈谈这些图纸的设计。2.1 被加工零件工序图2.1.1 被加工零件工序图的设计被加工零件工序图是根据制定的工艺方案,表示出在一台机床上或一条自动线上完成的工艺内容、加工部位的尺寸及精度、技术要求、加工用定位基准、夹位部位,以及被加工零件的材料、硬度和本机床加工前毛坯情况的图纸。被加工零件工序图2.1.2 主轴箱的分布从工序图中可知,本三面精镗组合机床布置有三个主轴箱,它们分别为左、右主轴箱和后主轴箱。S195 柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计12323323左动力箱带左主轴箱加工 1,2,4,5,6 五个孔,它们的位置分布如下:右主轴箱加工 3 轴后主轴箱加工 7 轴工序图是组合机床设计的主要依据,也是制造使用时调整机床、检查精度的重要技术文件。2.2 加工示意图加工示意图是组合机床设计的重要图纸之一,在机床总体设计中占有重要地位,它是设计刀具、夹具、主轴箱以及选择动力部件的主要资料,同时也是调整机床和刀具的依据。加工示意图,反映了机床的加工过程和加工方法,并决定浮动夹头或接杆的尺寸,镗杆长度,刀具种类和数量,刀具长度及加工尺寸,主轴尺寸及伸出长度、主轴、刀具、导向与工件间的联系尺寸等,根据机床要求的生产率及刀具特点,合理地选择切削用量,决定动力头的工作循环。2.2.1 加工示意图的编制方法(1) 刀具的选择一台机床刀具选择是否合理,直接影响到机床的加工精度,生产率和工作情况。根据机体孔的加工精度、加工尺寸、台阶级加工、切屑排除以及生产率等因素和加工孔表面允许有退刀痕,因位置限制,导向孔的尺寸小于加工孔的尺寸,且加工孔直径大于 ф40,应选用镗刀,这样对刀方便,加工中不至于有振动,并在导套上开引刀槽,以便镗刀通过,刀具造用硬质合金钢。为了提高工序集中程度,可采用两把镗刀的镗杆,同时加工孔。考虑到被加工零件是淬火铸铁,由于其硬度较高,为 170~241HB,可采用刃镗刀头加工,以提高刀具的使用寿命。镗削头与相同规格的液压滑台组成的镗床、满足要求的精度 HT 级,表面粗糙度达 1.6 微米的镗孔,因镗削直径较大,传递的扭矩大,可用主轴前端的短圆锥和端面定位,并由端面键传递扭矩。(2) 工序间余量的确定关于工序间加工余量的确定,查[I]表 2-6 推荐数值选取 0.25~0.4(直径上)(3) 导向结构的选择盐城工学院机械工程系毕业设计说明书_______________________________________________________________________________________ 1组合机床上加工孔时,除用刚性主轴加工的方案外,其尺寸和位置精度都是依靠夹具导向来保证的。①选择导向类型因导向直径较大、转速较高时,为了避免镗杆由于摩擦发热而变形,产生“别劲”的现象,可选用旋转导向,这种导向利于减轻磨损和持久保证精度。②选择导向的形式和结构因精镗多级孔(孔)导向的旋转速度高,但加工精度要求比较低,可选用滚锥轴承的旋转导向。SM1=SM2, n 1f1=n2f2根据这个原理计算切削用量如下查[П]表 3-T, V=70~90 米/分f=0.12 毫米/转由公式, 得Dvn10从上述两个范围中选取一个适中的数值,即 n=500rpm,由此倒过去,由公式(4) 确定主轴类型及尺寸因本机床是精镗孔,根据制定的切削用量通过 T=9.55×106 公式计算得到的nP)(1.092514.38)(6..rpmn)/(25.3910254.310 )/(7.101.1,0分米 分米计 算 速 度 nDVDVS195 柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计12323323扭矩 T 值很小,则由切削扭矩计算主轴直径公式 (M—轴所传递的扭矩410NBdN.mm,B—系数)计算的 d 亦过小,不能满足刚度要求。这样可根据经验由加工孔的直径及相应的刀具尾部尺寸利用“反推法”来造定,查[Ⅳ]表 10-1 主轴直径与加工孔的经验数据,为d 主轴=25 mm, d 传动=30mm(5) 动力头工作循环及其行程的确定动力头工作循环一般包括快速引进,工作进给和快速退回等动作。①工作进给长度的确定工作进给长度应等于被加工部位长度与刀具切入和切出长度之和。动力头工作进给长度是按加工长度最大的孔来造取,切入长度根据工件端面的误差情况[I]表 2-18,选 5~10 毫米为第一工作进给长度,第二工作进给常常比第一工作进给要小得多,在有条件,应力法做到转入第二工作进给时,除倒大角的刀具外,其余刀具都离开加工表面,不再切削。否则,将降低刀具使用寿命,且破坏已加工的表面。②快速进给长度的确定快速进给是动力头把刀具送到工作进给的位置,其长度按具体工作情况确定。在加工 1.2 两孔径相同的同心孔系时,可采用跳越进给的循环进行加工,即在加工宽一层壁后,动力头再次快速引进,加工第二层壁,这样可以缩短工作循环时间。③快速退回长度的确定快速退回的长度等快速引进和工作进给长度之和。一般在固定式夹具机床上,动力头快速引进和工作进给长度之和。一般在国家式夹具机床上,动力头快速退回的行程,只要把所有刀具都退至导套内,不影响工件的装卸就行了。④动力头总行程的确定动力头的总行程除了满足工作循环所需长度外,还要考虑装卸和调整刀具的方便性。装卸刀具的理想情况是:刀具退离导向套外端面的距离,需大于刀杆插入主轴孔内的长度。具体数值在加工示意图上标注可查阅。2.3 动力部件的选择动力部件用以实现切削刀具的旋转和进给运动或只用于进给运动是组合机床最主要的通用部件。盐城工学院机械工程系毕业设计说明书_______________________________________________________________________________________ 1组合机床动力部件有多种结构型式和不同的传动方式。就其传动方式来讲,主运动一般采用机械运动,即由电动机通过齿轮皮带、蜗轮蜗杆等机械元件传递运动和动力;而进给运动则采用机械传动、液压传动、气压传动或气动液压传动等。本组合机床的主运动是由电动机带动动力箱传递运动的,进给运动是采用的液压传动。下面介绍一下具体选用动力部件时应注意的问题。(1) 电动机功率的确定根据所造切削用量计算的切削功率及进给功率之需要,并适当考虑提高切削用量的可能性(一般按 30%考虑) ,选用相应规格的动力头,可接下式进行计算。式中,N 动——动力头电动机功率N 动——切削功率N 进——进给功率Η——传动效率,在加工黑色金属,主轴数少于 15 根时 η=0.9按各刀具造用的切削用量,从[П]中 P10查得各轴 N 切(左动力头)当 V1.2=106 米/分时, N 切=0.38KWV6=96 米/分 N 切=0.46KWV4=81 米/分 N 切=0.62KWV5=78 米/分 N 切=0.67KW对于液压动力头 N 进就是进给油泵所消耗的功率,一般为 0.8~2 千瓦,取 N 进=1KW则取 N 动=4.0KW查[Ш]表 17-5 知,适用 Y132M1-6,额定功率为 4.0 千瓦,满载转速 960rpm,起动转矩 2.0,最大转矩 2.0N.m。右动力头V=98 米/分,查得 3 轴 N 切=0.47KW)(千 瓦进切动 KW9.39.0167.24628.0动S195 柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计12323323同理取 N 进=1KW,η=0.9则查[Ш]表 17-5,选用 Y112M-6 型电机,额定功率为 2.2kw,n=940rpm。后动力头V=88.9 米/分,查得 7 轴 N 切=0.56KW同理取 N 进=1KW,η=0.9则因此可用与右动力头同种型号的动力头。(2) 进给速度的选择因液压动力头的进给是可以无级调整的,为避免由于气温制造误差等影响,造成动力头进给速度的不稳定,不宜造用动力头技术性能中规定的最小进给量,尤其对本精加工机床,实际使用的进给量应大于其 0.5~1 倍。(3) 最大行程的确定动力头最大允许行程,除满足机床工作循环的要求外,还必须保证调整和装卸刀具的方便性,在使用时要兼顾刀具来考虑。2.4 组合机床生产率的计算根据加工示意图所选定的工作循环,工作行程及切削用量等,就可以计算机床的生产率,并编制生产率计算卡片,这样就反映出机床的加工过程和动作时间、切削用量以及机床生产率与负荷率的关系等。2.4.1 机床实际生产率的计算以每小时机床实际生产的零件数来表示,即KWH2.6.19.04动取动 KWNH2.7.19.056动取动 
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