L22機體頂面精銑床設計 畢業(yè)設計

1、4l22 柴油機機體頂面精銑床設計 摘要 本文主要介紹了 4l22 柴油機機體頂面精銑床的設計。研究的主要問題是 4l22 柴油機機體頂面 精銑床外觀圖設計和夾具設計。根據(jù) 4l22 柴油機機體的結(jié)構(gòu)、形狀和尺寸特點，4l22 柴油機機體 頂面精銑床外觀圖設計選用了通用部件：銑削頭、機械滑臺等，配以專用的夾具和立柱、側(cè)底座等 基礎部件，采用立式布局形式組成一組合銑床；夾具的設計，采用三基面組合定位，采用機動夾緊 方式，使用液壓斜楔夾緊裝置完成工件夾緊。該設計方案具有設計制造周期短，生產(chǎn)率高，加工質(zhì) 量穩(wěn)定，工人勞動強度低，產(chǎn)品更新時，組合銑床上的通用部件仍可重新利用組成新的組合機床等 優(yōu)點。經(jīng)

2、過分析和精度驗算表明該設計方案能夠滿足 4l22 柴油機機體生產(chǎn)綱領要求，能夠保證 4l22 柴油機機體頂面的加工精度和表面質(zhì)量要求。 關鍵詞關鍵詞：銑削頭；機械滑臺；組合銑床；夾具 design fine milling machine tool to mill the 4l22 diesel engine fuselage abstract this article mainly introduced the design about the fine milling machine tool ,which was used to mill the top of the 4l22 dies

3、el engine fuselage.it mainly focused on the design is the outward appearance chart and the jig.according to the diesel engine of the fuselages structure,shape, size, the design of the outward appearance chart, selected the interchangeable components,which includes the mechanical slip lable and the m

4、illing cutter unit, design the special-purpose jig and the basic parts of colum, side foundation to form a vertical complete milling machine tool. in the design of the jig, it used three basic plane combinations localization.simultaneously,in order to reduces workers labor intensity and non-cutting

5、time, using hydraulic pressure to clamp. with hydraulic pressure wedge clamp installment to complete the work piece clamping. this design proposal has many advantages,such as, the cycle of the design and manufacture is short, the cost of the manufacture is low,high productivity, stable processing ac

6、curacy, and the interchangeable components still can reuse to form a new complete milling machine tool ,when the product is renewal. being analysed and precison computed, this milling machine tool can meet the product efficiency , processing accuracy and superficial demand. key words：milling cutter

7、unit ; mechanical slip lable ; block milling machine tool ; jig 目錄目錄 摘要 abstract. 第一章 緒論1 1.1 選題的背景、目的和意義 1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 1 第二章第二章 方案選擇與論證方案選擇與論證3 2.1 確定方案3 2.2 方案分析和選擇3 第三章第三章 4l22 柴油機機體頂面精銑床外觀柴油機機體頂面精銑床外觀圖圖設設計計4 3.1 選取銑刀4 3.2 選取動力部件4 3.2.1計算銑削力4 3.2.2選取主運動部件銑削頭5 3.2.3選取進給運動部件機械滑臺6 3.2.4立柱尺寸確定6 3.2

8、.5中間底座尺寸確定7 3.2.6機床的工作循環(huán)7 第四章 夾具設計.8 4.1 確定夾具定位方案，設計定位元件 8 4.1.1定位方案的確定 8 4.1.2定位元件的設計 8 4.1.3定位誤差的分析和計算 9 4.2 確定夾緊方案，設計夾緊裝置10 4.2.1夾緊力的確定10 4.2.2夾緊機構(gòu)的設計13 4.2.3動力裝置（液壓油缸）的設計 14 4.3 對刀裝置的設計 14 4.4 設計夾具底座14 第五章第五章 結(jié)論結(jié)論16 參考文獻參考文獻 17 致謝致謝 18 附錄附錄 19 第一章緒論 1.1 選題的背景、目的和意義 4l22 柴油機是山東華源萊動自行研制開發(fā)的新產(chǎn)品，4l22

9、 柴油機機體采用的是干 缸套，對機體頂面的加工精度要求，特別是平面度要求較高。機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)控機床和加工中心的發(fā)展和應用越來越廣 泛，在生產(chǎn)線上組合機床、通用機床的應用雖然受到一定的影響，但在實際生產(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行銑削加工。組 合機床是以大量通用部件為基礎，配以少量專用部件，對一種或多種工件按預先確定 的工序進行加工的高效專用機床，具有生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，工人勞動強度低， 設計、制造周期短，加工對象改變時，原有的通用零、部件可以重新利用，組成新的 組合機床等特點，目前仍是箱體類零件大批大量

10、生產(chǎn)的主要設備。 目前所采用的金屬切削機床主要是自動線（60%） 、組合機床（20%）和加工中心 （20%） 。顯然，在大批大量生產(chǎn)的機械廠，大量采用組合機床。因此組合機床及自動 線的技術(shù)性能和綜合自動化水平，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)品的競爭力。因此設計 組合銑床來精銑 4l22 機體頂面具有十分重要的意義。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 現(xiàn)代制造工程從各個角度對組合機床提出了愈來愈高的要求，而組合機床也在不 斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展。十多年來，組合機床及其自動線在高效、高生產(chǎn)率、 柔性化以及采用并行(同步)工程制訂

11、更為合理、更為節(jié)省的方案方面取得了不小的進 展。尤其是汽車和拖拉機工業(yè)，為了提高汽車和拖拉機的性能，對零件的加工精度提 出了一些新的要求，因此對機床性能的要求也更高了。對于汽車和拖拉機零件的加工 精度，現(xiàn)在要求將一些關鍵零件的主要加工精度只分布在一個比標準公差帶要小的公 差范圍內(nèi)。由于采用了新結(jié)構(gòu)、新刀具、新工藝方法、刀具自動補償系統(tǒng)、專用刀具 的復合工藝。直接利用軟件進行誤差補償?shù)绒k法，組合機床加工精度正在不斷提高。 現(xiàn)階段在組合機床上加工大平面的平面度已達到 lm 長上 0.02-0.04mm.粗糙度達到 ra 0.4-0.8um；孔經(jīng)精度達到 h5-h6；孔的圓度和圓柱度達到 0.001

12、5-0.055；定位銷 孔的中心距精度達到0.013mm；一般孔位精度達到0.02-0.025mm；單向鏜孔的 同軸度達 0.005-0.01mm；雙向鏜孔的同軸度達到 015-0.02mm；一些特種加工工藝的 精度，如止口精度可達到 0.015-0.02mm.缸蓋閥座及導管孔的同軸度達到 0.0075- 0.01mm。8為適應高效加工的需要，現(xiàn)代組合機床自動線和自動加工系統(tǒng)的生產(chǎn)節(jié)拍 愈來愈短，自動線的節(jié)拍，主要是通過縮短基本時間和輔助時間來實現(xiàn)的。縮短基本 時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給速度來縮短 基本時間?？s短輔助時間主要是縮短包括工件輸送、加工模塊快速

13、引進以及加工模塊 由快進轉(zhuǎn)換為工件后至刀具切入工件所花的時間。為縮短這部分空行程時間，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速度?；_的工作循環(huán)時間 必須相應縮短。國外有些廠家中等規(guī)格滑臺的工作循環(huán)時間已縮短到 5s。其中快速行 速度已達 15m/min，而最大工作進給速度由通常的 0.7m/min 提高到 1.2-1.5m/min， 切入有的已可縮短到 0.25mm。要提高快進和工作行程速度，需要有高的轉(zhuǎn)換精度， 用伺服驅(qū)動滑臺便能滿足要求。 現(xiàn)代組合機床和自動線作為機電一體化產(chǎn)品，它是控制、驅(qū)動、測量、監(jiān)控、刀 具、和機械組件等技術(shù)的綜合反映。近些年來，這些技術(shù)有長足進

14、步，同時作為組合 機床主要用戶的汽車和內(nèi)燃機等行業(yè)也有很大的變化，其產(chǎn)品市場壽命不斷縮短，品 種日益增多且質(zhì)量不斷提高。這些因素有力的推動和激勵了組合機床和自動線技術(shù)的 不斷發(fā)展。 在工業(yè)發(fā)達國家的組合機床行業(yè)中組合機床設計已普遍采用 cad 工作站，在設計 室?guī)缀鹾茈y見到傳統(tǒng)的繪圖板。cad 除應用于繪圖工作外，并在構(gòu)件的剛度分析（有 限元法） 、組合機床及自動線設計方案比較和選擇，以及方案報價等方面均已得到廣泛 應用，從而顯著得提高了設計質(zhì)量和縮短了設計周期。為縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低制 造費用和提高產(chǎn)品質(zhì)量世界上許多機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

15、門、生產(chǎn)規(guī)劃部門和組合機床制造廠之間進行緊密合 作。組合機床廠則需要裝備制造部門早期介入用戶產(chǎn)品的規(guī)劃和設計，在產(chǎn)品設計部 門考慮其結(jié)構(gòu)和功能時，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 制造費用和提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的，從而取得較好的經(jīng)濟效益。9 現(xiàn)代，組合機床自動線技術(shù)取得了很大的進步，自動線在加工精度、生產(chǎn)效率、 利用率、柔性化和綜合自動化等方面的巨大進步，標志著組合機床自動線技術(shù)發(fā)展達 到的高水平。自動線的技術(shù)發(fā)展，刀具、控制和其它相關技術(shù)的進步以及用戶需求的 變化起著重要的推動作用，其中，特別是 cnc 控制技術(shù)對組合機床自動線結(jié)構(gòu)的變革 及其柔性化起著決定性作用。 第二章

16、方案選擇與論證 2.1 確定方案 4l22 柴油機機機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銑床、設計專用夾具精銑 4l22 柴油機機機體頂面； 方案 2、設計組合銑床和專用夾具精銑 4l22 柴油機機機體頂面； 方案 3、選用鏜銑加工中心、設計專用夾具精銑 4l22 柴油機機機體頂面。 2.2 方案分析和選擇 方案 1，選用通用的立式升降臺銑床，工藝范圍廣、通用性強，但它的生產(chǎn)率低、 工人勞動強度大，同時它的剛度、強度不高，所以加工精度低； 方案 2，設計組合銑床，組合銑床是已經(jīng)系列化、標準化的通用部件和少量專用部 件組成的一種高效專用機床。它的生產(chǎn)率比通用機床高幾

17、倍至幾十倍，它的加工精度 穩(wěn)定，自動化程度高，工人勞動強度低，同時因為結(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床及自動線，配 置靈活，機床易于改裝，產(chǎn)品或工藝變化時通用部件可重復利用。在大批大量生產(chǎn)中， 設計組合銑床精銑 4l22 柴油機機機體頂面是理想的方案。 方案 3，選用鏜銑加工中心，具有適應產(chǎn)品更換能力強、加工精度高等優(yōu)點，但它 的造價昂貴、機床生產(chǎn)率有時不如組合銑床。 4l22 柴油機機機體的生產(chǎn)綱領是大批生產(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，同時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

18、 設計組合銑床來精銑 4l22 柴油機機體頂面。 圖圖 4-44-4 1、抵消進給力所需的夾緊力： 設實際夾緊力為 f。 4.2.2 夾緊機構(gòu)的設計： 楔鐵夾緊機構(gòu)是組合機床夾具常用的一種增力機構(gòu)，由于其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠 和調(diào)整方便，在組合機床夾具中得到廣泛應用。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構(gòu)，采用液壓驅(qū)動方式?？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，查組合機床及其調(diào)整與使 用15決定采用 1t0232 楔鐵圓柱部分直徑為 60mm 標準的楔鐵夾緊機構(gòu)。該機構(gòu)楔 鐵的楔角=，楔鐵工作行程 50mm，夾緊范圍 1-

19、10mm，增力比（傳遞力放大倍數(shù)）12 為 1.8。 4.2.3 動力裝置（液壓油缸）的設計 為使夾具的結(jié)構(gòu)緊湊，決定自行設計液壓油缸。根據(jù)經(jīng)驗，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 2 cm 37.7。 2 cm 活塞桿所需的推力： q = = 4835n 1.8 k f 現(xiàn)在工廠所用的液壓油液的壓力一般為：1.25-5mpa17，因為該工序是精加工， 夾緊力不大所以決定取 1.25 mpa 計算油缸的工作壓力： 由公式得 f p a 2 1.25 50 106250fpan 大于所需的活塞桿推力，fq 所以能夠滿足加工的需要。 4

20、.3 對刀裝置的設計 夾具安裝在機床工作臺上，需要確定刀具相對夾具定位元件的位置，因此需設計 對刀裝置。對刀塊可以自行設計，或選用標準對刀裝置。在大批大量生產(chǎn)中，為了簡 化夾具結(jié)構(gòu)，常采用標準工件對刀或試切法對刀，第一件對刀后，后續(xù)工件就不在對 刀，此時可以不設計對刀裝置。該設計采用的組合銑床是大批量生產(chǎn)類型，同時考慮 到工件的結(jié)構(gòu)尺寸決定采用標準工件進行對刀，對刀后，后續(xù)工件就不在對刀16。 4.4 設計夾具底座： 夾具底座有焊接鋼板的、鑄鐵的等8，考慮到鑄鐵的抗壓強度高、減震性能好、 成本低等優(yōu)點，同時在鑄造夾具底座時可設置加強筋，增加夾具體的剛度和強度。所 以決定采用鑄鐵夾具底座，具體尺

21、寸見附件 3：4l22 柴油機機體頂面精銑床夾具圖紙。 第五章 結(jié)論 本文主要介紹了 4l22 柴油機機體頂面精銑床的設計。研究的主要問題是 4l22 柴 油機機體頂面精銑床外觀圖設計和夾具設計。根據(jù) 4l22 柴油機機體的結(jié)構(gòu)、形狀和尺 寸特點，4l22 柴油機機體頂面精銑床外觀圖設計選用了通用部件：銑削頭、機械滑臺 等，配以專用的夾具和立柱、側(cè)底座等基礎部件，采用立式布局形式組成一組合銑床； 夾具的設計，采用三基面組合定位，采用機動夾緊方式，使用液壓斜楔夾緊裝置完成 工件夾緊。該設計方案的具有設計制造周期短，生產(chǎn)率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，工人勞動 強度低，產(chǎn)品更新時，組合銑床上的通用部件仍可重新

22、利用組成新的組合機床等優(yōu)點。 經(jīng)過分析和精度驗算表明該設計方案能夠滿足 4l22 柴油機機體生產(chǎn)綱領要求，能夠保 證 4l22 柴油機機體頂面的加工精度和表面質(zhì)量要求。 本次設計的 4l22 柴油機機體頂面精銑床，并沒有實現(xiàn)完全的自動化。上料、下料 需要人工完成，夾緊時，還需人工將壓板送入送出，加重了工人的勞動強度，增加了 輔助時間，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)代機械制造工業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)高生產(chǎn)率、高質(zhì)量、高柔性是當前組合 機床發(fā)展的一必然趨勢。建議在以后的設計中，能著重從減輕工人的勞動強度，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

23、、數(shù)控銑削頭等通用部件組成數(shù) 控組合銑床，設計自動上下料裝置，實現(xiàn)機床的完全自動化，進一步提高生產(chǎn)效率和 加工精度。 參考文獻 1 晏國梁. 機體兩側(cè)面專機液壓夾具的改造設計 制造技術(shù)與機床 2003 年 08 期 2 段華榮; 馬濤. 強力高效銑削雙面 6 軸組合銑床的研制 組合機床與自動化加工 技術(shù) 2004 年 07 期 3 李鳳春; 楊元芳; 王加祥. 395(495)柴油機體上、下面粗銑加工工藝的改進及夾具 設計 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備 2008 年 06 期 4 李良福. 近年自動線、組合機床及專用機床的發(fā)展狀況 上海機床 2000 年 0 期 5 吳立梅. 組合機床發(fā)展及相關特點分析 科技資訊 2010 年 08 期 6 蔡善樂; 曹金濤; 李懷印. 基于組合機床生產(chǎn)線夾具柔性化研究 新技術(shù)新工藝 2010 年