泵体盖的钻6φ2孔钻削专机及夹具设计Word文件下载.docx
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由于钻铣削加工切削用量及切削力较大,加工时易产生振动,因此设计钻铣床夹具时应注意:
夹紧力要足够且反行程自锁;
夹具的安装要准确可靠,即安装及加工时要正确使用定向键、对刀装置;
夹具体要有足够的刚度和稳定性,结构要合理
在批量生产泵体盖时,多采用流水线式操作,即按工序分配给不同生产车间来生产。
泵体盖孔加工专机及夹具设计,就是为加工泵体盖6-φ2孔这一工序而设计的专用机床及夹具。
由于泵体盖6-φ2为均匀分布,因此需要综合应用孔的加工及机床夹具等方面的知识。
本次设计主要包括两大部分。
第一部分为泵体盖6-φ2孔钻削专机的设计,其中包括机床的基本尺寸的选择、电机的选择、传动系统的设计和钻头的选择。
首先,机床的基本尺寸主要参考常用机床的外形尺寸,并根据6-φ2孔加工的需要来确定。
其次,泵体盖材料为铝合金。
因此可根据铝合金的切削性能,及钻削铝合金时的切削用量和钻削速度来估算出钻削力、钻削扭矩和钻削功率来,并根据钻削功率选择电动机。
然后,根据所选电机的同步转速和切削速度来确定传动比,并用齿轮传动系统来实现。
由于本次设计的机床只为加工6-φ2孔而设计,因此不需变速,一级传动就能实现。
最后,根据回油孔的特点,并考虑经济性来选择合适的多孔加工刀具。
第二部分为专用夹具的设计,其中包括定位方式的选择、定位误差的计算、夹紧方式的确定、夹紧力的确定及夹紧机构的的选择、导引装置的确定、夹具体的设计和夹具体在机床上的定位方式。
根据六点定位原理、泵体盖外形的特点及常用定位元件的种类,来确定夹具体的定位方式。
由于零件在加工时,总会产生误差,因此应考虑工件的定位误差。
进行定位误差的计算,以保证定位误差在零件加工误差允许的范围之内。
若不合适,则应选择更合适的定位方式,以确保零件的加工精度。
为了使零件在被加工时保持位置不变,应对零件在被加工时所需的加紧力进行估算。
在此基础上,综合考虑零件的定位方式和加工方式,来设计适合的夹紧机构。
为保证加工精度,选择合适的对刀导引装置,保证工件相对于刀具处于正确的位置。
综合以上各方面的设计和各个装置的相对位置关系,可以设计出夹具体的结构。
并且还要确定夹具体在机床上的定位方法和定位精度。
这样就完成了夹具的设计。
由于此次设计是根据实际生产加工中的需要来进行设计的,因此还从经济性方面分析了此次设计的可行性。
另外,分析了此次设计相对于一般生产加工情况的优点、此次设计的不足,和可能改进的方法。
1泵体盖6-φ2孔加工专机的设计
1.1钻床的总体设计
钻床可用于加工简单零件上的孔,也可用于加工外型复杂、没有对称回转轴线工件上的单个或一系列圆柱孔,如盖板、箱体、机架等零件上的各种用途的孔。
钻床一般用于完成加工尺寸较小、精度要求不太高的孔。
通常,钻头旋转为主运动,钻头轴向移动为进给运动[3]。
钻床可分为台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、铣钻床、深孔钻床、平端面中心孔钻床和卧式钻床。
在本次设计中,待加工孔为多孔且均匀分布,因此在选择机床上有些困难。
通常多孔钻床具有特殊设计的主轴,卧式布局。
一般为工件旋转,用特制的钻头钻削孔,可完成孔工件钻、扩、铰、套料等加工。
但由于多孔钻床的特殊性,其比较昂贵,对于非专业化深孔加工的厂家,成本过高,因此不能选用这种形式。
所以,应由其他钻床改造成多孔钻床,这样可节省开支,并且易于中、小型企业接受。
综合各种机床的结构特点和工作方式,决定选用卧式钻床的结构布置。
卧式钻床的结构特点是主轴旋转中心固定,移动工件使加工点对准主轴中心。
主轴箱安装在立柱上,主轴水平布置。
立柱有圆柱、方柱,这里选择圆柱作为主轴。
主轴可机动进给。
由于本次设计为钻孔专机,只用于加工多孔的工序,简单的传动系统就能满足,不需要变速,因此采用一级齿轮传动即可,这样可以直接达到钻削所需要的速度。
泵体盖材料为铝合金,根据其切削性能及各类多孔钻的尺寸参数,在相比较下选择合适的刀具。
从而确定进给量来计算出切削参数,即加工时所需的钻削力、钻削率和钻削转矩。
通过这些数据,可选择出适合的电动机作为动力源。
同时,根据这些切削参数设计计算出传动系统的参数。
1.2钻床刀具的选择
在多孔加工中,使用钻头、内排屑深孔钻虽然具有很多优点,但由于需要专用的机床(或改装的普通车床)以及一套辅助设备,投资较大,多孔加工受到一定的条件限制。
麻花钻具有投资少、见效快、无需特殊多孔加工装备等优点,是一般多孔加工中行之有效的加工方法。
在本次设计中,则采用直柄麻花钻来完成切削任务。
其主要的尺寸参数可在表1-1中查询。
表1-1麻花钻主要的尺寸参数
Tab.1-1Twistdrillmainsizeparameter
d
=125
=160
=200
=250
=315
h8
=80
=100
=150
2.0
×
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
注:
——表示有规格;
——麻花钻全长;
——麻花钻工作部分长度;
d——麻花钻的直径。
此次多孔加工的孔6-φ2孔,工作部分长度满足此长度即可,因此可选=160的直柄麻花钻。
麻花钻材料的选择,参见表1-2。
表1-2麻花钻的性能级别[4]
Tab.1-2Twistdrillperformancerank
项目
普通型能级麻花钻
高性能级麻花钻
材料
工作部分用W6Mo5Gr4V2或同等性能的其他牌号普通高速钢(代号HHS)制造
工作部分用W2Mo9Gr4VCo8或同等性能的其他牌号高性能高速钢(代号HHS-E)制造
硬度
工作部分硬度780~900HV
工作部分硬度820~950HV
制造
工艺
一般为轧制或铣制
一般为全磨制
应用
设备
一般用于普通机床
一般用于数控机床、自动线
其他
高性能级的麻花钻比普通性能级麻花钻在表面粗糙度、切血人对工作部分轴向斜跳动、钻芯对称直径、沟槽分度误差、直柄直径公差、锥柄圆锥公差、钻芯对工作部分轴线的对称度、两刃带宽度差等方面都要求更高
根据本次加工情况及技术要求,选择普通型能级的麻花钻即可。
1.3钻床传动系统的设计
1.3.1切削参数的确定
多孔钻削的功率由最大钻孔直径决定(即钻床的功率),因此应根据深孔钻削最大参数进行计算。
切削功率的计算:
目前,还没有成熟的计算深孔钻削功率的经验公式,一般可用麻花钻的功率计算公式近似计算。
钻削扭距
(1-1)
式中——钻削扭距,N·
m;
——钻孔直径,mm;
——钻孔进给量,mm/r。
钻削轴向力
(1-2)
式中——钻削轴向力,N。
钻削功率
(1-3)
式中——钻削功率,kW;
——钻孔转速,r/s。
考虑到麻花钻有横刃和刀具材料为高速钢等因素,取计算值的70%作为深孔钻削功率的近似值。
式1-1、1-2、1-3中的和可从表1-3中查询。
表1-3在组合机床上用高速钢刀具对铝、铜件钻孔时切削速度和进给量[5]
Tab.1-3Incombinationwithhigh-speedmachinetools,steelcutleryonaluminum、copperpiecesboredinto
tothecuttingspeedandvolume[3]
加工孔径/mm
铝
铜
铝合金
(长切削)
(短切削)
黄铜、青铜
硬青铜
/m/min
/mm
/r
/mm/r
3~8
20~50
0.03
~0.20
0.05~0.25
~0.10
60~80
0.03~0.10
25~45
0.05~
0.15
根据表1-3选择切削速度为=20(m/min)
进给量为=0.10(mm/r)
则主轴转速:
(r/min)
式中——主轴转速;
——切削速度;
——工件(或刀具直径),mm。
则根据式1-1、1-2、1-3得:
N·
m
N
kW
取计算结果的70%,可得钻削的近似功率为1.022kW。
1.3.2电动机的选择
一般用于驱动金属切削机床的电动机为异步电动机。
其中,低压电动机中的Y系列三相异步电动机尤为合适。
Y系列三相异步电动机具有效率高,节能,堵转转矩高,噪声低,振动小,运行安全可靠的特点,作为一般用途的电动机,适用于驱动无特殊性能要求的各种机械设备,如金属切削机床、鼓风机、水泵等[6]。
钻削功率近似为1.022kW,则电动机功率为:
(1-4)
式中——机床总机械效率,对于主运动为回转运动的机床,=0.7~0.85;
——钻削功率,kW。
在进行钻削时,进给功率及小,可忽略不计,因此可直接根据计算出的电动机的功率选择电动机。
则可选择机座号为90S,功率为1.5kW,同步转速为3000r/min的电动机作为动力。
1.3.3齿轮传动设计及计算
根据切削速度和电机的同步转速可得传动比:
则齿轮传动的设计计算如下:
1)选择齿轮材料
齿轮最常用的材料是锻钢,其次是铸钢和铸铁,有时也采用非金属材料。
2)齿轮尺寸确定及强度计算
a选择齿轮材料查表得:
小齿轮选用调质HBS=245~275HBS
大齿轮选用正火HBS=210~240HBS
b按齿面接触疲劳强度设
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- 泵体盖 孔钻削 专机 夹具 设计