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本 科 畢 業(yè) 論 文
氣缸體頂面鉆孔組合機(jī)床
The cylinder block top surface drilling combination machine tools
學(xué)生學(xué)號：
學(xué)生姓名：
專業(yè)班級： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
指導(dǎo)教師姓名：
指導(dǎo)教師職稱：
2012年 6 月氣缸體頂面鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)
摘要 隨著自動化生產(chǎn)能力的提高，現(xiàn)代工廠中出現(xiàn)需要組合機(jī)床的場合越來越多， 組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以工件特定外形和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機(jī)床。它一般采用多軸，多刀，多工序，多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化合系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。本課題針對氣缸體頂面上 6xM8 孔鉆削這一特定工序而設(shè)計(jì)的一臺專用立式組合機(jī)床。本設(shè)計(jì)中，在充分?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算的基礎(chǔ)上對標(biāo)準(zhǔn)通用零件做了仔細(xì)選擇，并依據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工部位的尺寸精度，表面粗糙度要求，以及定位夾緊方式，工藝方法和加工過程中所采用的刀具，生產(chǎn)率，切削用量情況等設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)合理的多軸箱。
關(guān)鍵詞： 組合機(jī)床，多軸箱，工藝流程，鉆削
Abstract
With the automated production capabilities, modern factories, more and more occasions that require machine tool, machine tool is based on common components, together with the particular work piece shape and processing technology specifically designed components and fixtures, consisting of semi-automatic or automatic machine tools. It is commonly used multi-axis, multi-tool, multi-process, multi-faceted or multi-station at the same time processing, production efficiency several times or more high than the general-purpose machine tools. Common components have been standardized together the series can be flexibly configured; can shorten the design and manufacturing cycle. Therefore, the combination of machine both the advantages of low cost and high efficiency, have been widely used in mass production, and can be used to form an automatic production line. This topic for the top surface of the cylinder block 6xM8 hole drilling this particular process, a dedicated vertical combination of machine tools, in this design, on the basis of sufficient data to calculate the standard generic parts carefully selected based on the structural characteristics of the parts to be processed, the processing parts of the dimensional accuracy, surface roughness, as well as a way of locating and clamping process and processing the tool used in the process, productivity, cutting usage was designed rational structure of the multi-axle box.
Key word：Combination of machine tools, multi-axle box, process, drilling
前言
組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對一種或若干中工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的機(jī)床。它能夠?qū)ぜM(jìn)行多刃多軸多面多工位同時加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及液壓等工序，隨著組合機(jī)床的發(fā)展它能完成的工藝范圍將日益擴(kuò)大。
組合機(jī)床所使用的通用部件具有特定功能，按標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化原則設(shè)計(jì)制造的組合機(jī)床基礎(chǔ)部件，每種通用部件有合理的規(guī)格尺寸系列，有適用的技術(shù)參數(shù)和完善的配套關(guān)系。
組合機(jī)床與通用機(jī)床、其它機(jī)床比較具有以下特點(diǎn)：
(1)組合機(jī)床上的通用部件和特征零件越占全部機(jī)床零部件的70%-80%，因此設(shè)計(jì)和制造周期短，經(jīng)濟(jì)效益好。
(2)用于組合機(jī)床采用多刀加工，機(jī)床自動化程度高，因此比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動強(qiáng)度低。
(3)組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過周密設(shè)計(jì)和長期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有專門廠家成批生產(chǎn)，它與一般專用機(jī)床比較，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修容易。
(4)組合機(jī)床加工工件，采用專用夾具，組合刀具和導(dǎo)向裝置等，產(chǎn)品加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對操作工人的技術(shù)水平要求不高。
(5)當(dāng)機(jī)床被加工的產(chǎn)品更新時，專用機(jī)床的大部分的部件報廢，組合機(jī)床的通用部件是根據(jù)國家檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的，并等效于國際檢驗(yàn)，因此其通用部件可以重復(fù)使用，不必另行設(shè)計(jì)和制造。
(6)組合機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動線，以適應(yīng)大規(guī)模和自動化生產(chǎn)需要。目前，我國組合機(jī)床以廣泛用于大批量生產(chǎn)和使用，例如：汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)等。
目 錄
第一章 緒論…………………………………………………………………………………1
1.1 機(jī)床在國民經(jīng)濟(jì)的地位及其發(fā)展簡史………………………………………………1
1.2 組合機(jī)床的國內(nèi)、外現(xiàn)狀……………………………………………………………2
1.2.1 國內(nèi)組合機(jī)床現(xiàn)狀…………………………………………………………………3
1.2.2 國外組合機(jī)床現(xiàn)狀…………………………………………………………………4
1.3 機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求………………………………………………………5
1.3.1 設(shè)計(jì)的目的…………………………………………………………………………5
1.3.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容……………………………………………………………………………6
1.3.3 設(shè)計(jì)要求……………………………………………………………………………6
1.4 機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟………………………………………………………………………6
1.4.1 調(diào)查研究……………………………………………………………………………6
1.4.2 擬定方案……………………………………………………………………………6
1.4.3 工作圖設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………7
第二章 零件分析……………………………………………………………………………8
2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其技術(shù)要求………………………………………………………8
2.1.1 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)………………………………………………………………………8
2.1.2 技術(shù)要求……………………………………………………………………………8
2.2. 零件的生產(chǎn)批量及其機(jī)床的使用……………………………………………………8
2.2.1 零件的生產(chǎn)批量……………………………………………………………………8
2.2.2 機(jī)床的使用條件……………………………………………………………………8
2.3 零件工藝方案…………………………………………………………………………8
第三章 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)……………………………………………………………9
3.1 組合機(jī)床方案的制定…………………………………………………………………9
3.1.1 制定工藝方案………………………………………………………………………9
3.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案…………………………………………10
3.2 確定切削用量及選擇刀具…………………………………………………………11
3.2.1 確定工序間余量…………………………………………………………………11
3.2.2 選擇切削用量……………………………………………………………………11
3.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率…………………………………………… 12
3.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………13
3.3鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制…………………………………………13
3.3.1 被加工零件工序圖………………………………………………………………13
3.3.2 加工示意圖………………………………………………………………………14
3.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖…………………………………………………………………18
3.3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡……………………………………………………………………21
3.4 多軸箱的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………23
3.4.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖……………………………………………………23
3.4.2 齒輪模數(shù)選擇……………………………………………………………………24
3.4.3 多軸箱的傳動設(shè)計(jì)………………………………………………………………24
3.4.4 繪制傳動系統(tǒng)圖…………………………………………………………………26
第四章 夾具設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………28
4.1 機(jī)床夾具的概述……………………………………………………………………28
4.1.1機(jī)床夾具的組成……………………………………………………………………28
4.1.2機(jī)床夾具的類型……………………………………………………………………28
4.2夾緊方案和夾緊元件的設(shè)計(jì)…………………………………………………………28
4.3夾具的性能及優(yōu)點(diǎn)……………………………………………………………………29
4.4夾具體的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………29
4.5夾具精度分析計(jì)算……………………………………………………………………29
結(jié) 論………………………………………………………………………………………29
致 謝……………………………………………………………………………………33
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………………34
讀書報告
組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊
主編：謝家瀛 機(jī)械工業(yè)出版社出版
本書主要闡述組合機(jī)床設(shè)計(jì)方法和常用配套資料，分兩篇共8章。第一篇設(shè)計(jì)方法指導(dǎo)，有組合機(jī)床特點(diǎn)及設(shè)計(jì)步驟，通用部件及選用，總體設(shè)計(jì)，多軸箱設(shè)計(jì)等4章;第二篇設(shè)計(jì)資料，有“1字頭”通用部件性能參數(shù)和配套件及聯(lián)系尺寸，常用工藝及切削用量，多軸箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)資料，常用工輔具和通用件等4章。全書均采用了國家法定計(jì)量單位，國家標(biāo)準(zhǔn)，部頒標(biāo)準(zhǔn)。
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床。
1.組合機(jī)床概述
專用機(jī)床是為一定的加工對象設(shè)計(jì)和制造的,用來專門完成一種工件的一道或幾道工序。這種機(jī)床通常是用很多刀具同時進(jìn)行切削,且實(shí)現(xiàn)了輔助動作的自動化,故生產(chǎn)效率高,能穩(wěn)定地保證加工質(zhì)量,同時還可減輕勞動強(qiáng)度。但專用機(jī)床是針對某種特定零件的特定工序設(shè)計(jì)的,當(dāng)產(chǎn)品更新或加工對象稍有改變時,它很難重新改裝,往往需要另行設(shè)計(jì)制造。組合機(jī)床是專用機(jī)床的一種重要類型,是由通用部件及少量專用部件組合起來的高效率專用機(jī)床。
組合機(jī)床是一種自動化或半自動化的機(jī)床。無論是機(jī)械電氣或液壓電氣控制的都能實(shí)現(xiàn)自動循環(huán)。通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有迸給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件,有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件,主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺、分度鼓輪和往復(fù)移動工作臺等?？刂撇考怯靡钥刂茩C(jī)床的自動工作循環(huán)的部件,有液壓站、電氣柜和操縱臺等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。組合機(jī)床克服了一般專用機(jī)床的缺點(diǎn)。它概括分析了各種專用機(jī)床的構(gòu)造,將其劃為若干具有一定功能的獨(dú)立部件。一些獨(dú)立的部件在配置各種不同結(jié)構(gòu)型式的專用機(jī)床時可以互相通用。
2.組合機(jī)床的發(fā)展概況
組合機(jī)床及其自動線是集機(jī)電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制,它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件。近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額1),完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔,加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺,在孔內(nèi)鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成形面等。組合機(jī)床的分類繁多,有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床,有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式,還有多工位回轉(zhuǎn)臺式組合機(jī)床等;隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,一種新型的組合機(jī)床一一柔性組合機(jī)床越來越受到人們的青睞,它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換,配以可編程序控制器(PLC)、數(shù)字控制(NC)等,能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng),并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外,近年來組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)(清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線)等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來越大。由于組合機(jī)床及其自動線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品,是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)的,它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。由于專用機(jī)床是一種“量體裁衣”產(chǎn)品,具有高效自動化的優(yōu)點(diǎn),是大批量生產(chǎn)企業(yè)的理想裝備。隨著制造技術(shù)的進(jìn)步,數(shù)控技術(shù)的普及,專用機(jī)床的數(shù)控化發(fā)展也很快,專用機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)踐中占有一定的比重。據(jù)有關(guān)資料介紹,日本2001年專用機(jī)床產(chǎn)值占機(jī)床產(chǎn)值的比達(dá)到8,896;我國臺灣省這一數(shù)字達(dá)到6.9％;而我國僅0.67％。所以,在當(dāng)前產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整中,發(fā)展專用機(jī)床是行業(yè)發(fā)展中的一個值得注意的問題。
3.組合機(jī)床特點(diǎn)
在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用,逐步發(fā)展成為通用部件,因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。組合機(jī)床與一般專用機(jī)床相比較,具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)設(shè)計(jì)與制造周期短。這是因?yàn)榻M合機(jī)床的通用化程度高,通用部件、通用零件和標(biāo)準(zhǔn)件約占70．90％,其中許多是預(yù)先制造好的,在制造新機(jī)床時可以根據(jù)需要選用。需要設(shè)計(jì)、制造的只是少量專用零部件。(2)組合機(jī)床的通用零部件,是經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)多次反復(fù)修改定型的,因而結(jié)構(gòu)的可靠性和工藝性較好,使用性能較穩(wěn)定,有利于穩(wěn)定地保證加工質(zhì)量。(3)組合機(jī)床的通用零部件都己標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,因而可以組織成批生產(chǎn),這樣不僅可提高制造精度,而且可以降低機(jī)床的成本,加快專用機(jī)床制造的速度。(4)組合機(jī)床自動化程度高,便于維修,通用的易耗易損件可以提前準(zhǔn)備,必要時甚至可以改換整個通用部件。(5)便于產(chǎn)品更新。當(dāng)改變加工對象時,通用部件可以重新利用,改裝成新的專用機(jī)床。但由于組合機(jī)床的通用部件不是為某一種機(jī)床設(shè)計(jì)的,具有較廣的適應(yīng)性,而且規(guī)格也有限,這樣就使組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)較一般專用機(jī)床稍為復(fù)雜。組合機(jī)床改裝時,約有10%～2％的零件不能利用,改裝勞動量也較大。
4.組合機(jī)床的應(yīng)用范圍
從生產(chǎn)規(guī)模方面考慮,由于組合機(jī)床是一種高效率自動化機(jī)床,并且能從多方面、多工位對一個或多個工件同時進(jìn)行多刀加工,因而特別適用于成批、大量定型產(chǎn)品的加工。目前,我國組合機(jī)床已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、電機(jī)、閥門、自行車、縫紉機(jī)、儀器儀表、機(jī)床制造及國防工業(yè)等部門。從工藝內(nèi)容考慮,組合機(jī)床的一個顯著特點(diǎn)是加工時零件大都固定不動,由刀具旋轉(zhuǎn)及進(jìn)給來完成加工循環(huán)。因此目前主要用于孔加工和平面加工,如鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、溝槽及成型表面加工、銑端面、锪平面和螺紋加工。此外,還可進(jìn)行短外圓車削、平面磨削、拉孔和銑槽等加工,也可完成一些非切削加工,如簡單的裝配工序、檢查等。組合機(jī)床最適于加工箱體類零件,如氣缸體、氣缸蓋、變速箱體、電機(jī)座及儀器儀表殼體等。對于輪盤類、軸類、叉架類和蓋板類零件也可以完成許多加工工序。
5.結(jié)語
通過對本書的閱讀學(xué)習(xí)，讓我認(rèn)識到了組合機(jī)床在工業(yè)生產(chǎn)中的重要地位，正確的選用和設(shè)計(jì)機(jī)床對生產(chǎn)有著直接重要的影響，機(jī)床的設(shè)計(jì)是一個系統(tǒng)的工作，我們只有以積極的態(tài)度去對待，認(rèn)真的去思考，才能設(shè)計(jì)出我們理想的，實(shí)際可行的組合機(jī)床。目前，我國的組合機(jī)床雖已經(jīng)廣泛應(yīng)用，但仍需要做進(jìn)一步的改進(jìn)和優(yōu)化，在以后的學(xué)習(xí)中我們將不斷的去探索和發(fā)現(xiàn)。
6.參考文獻(xiàn)
[1]大連組合機(jī)床研究所編·組合機(jī)床設(shè)計(jì)第一冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1975
[2]金振華主編·組合機(jī)床及其調(diào)整與使用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）任 務(wù) 書
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