492Q型气缸盖双端面铣削组合铣床总体设计毕业设计论文.docx

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492Q型气缸盖双端面铣削组合铣床总体设计毕业设计论文

492Q型气缸盖双端面铣削

组合铣床总体设计

摘要

组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件组成的专用机床。

它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。

组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工，一般是半自动的。

本设计就是组合铣床的设计。

其主要用在生产线上加工汽车的气缸盖的两端面。

适合大批量的生产。

本设计中采用液压传动控制,在结构上要巧妙完成动作协调。

用液压系统来提供动力,进而减少工作量,提高效率,也能减少人员损伤。

关键词：

组合铣床气缸盖液压系统

Abstract

Combinethetoolmachineisaningeneralusepartsthatturn,standardizeswiththeseriesforthefoundation,goingtogetherwithwiththeappropriationtoolmachinethatalittleamountappropriationpartsconstitute.Itisfeatininlargequantity,massproductiontoakindoforseveralcategoryanorafewworkprefaceofthesparepartscarriesonprocess.Combinethetoolmachinecancarryontotheworkpiecetofacemuch,manyprincipalaxisesprocess,isahalfgenerallyautomatic.

Thisdesignisadesigntocombinethemachinebed.Itsuseprimarilyintheproductionon-lineprocessthebothendsoftheautomotivecylindercover.Inkeepingwiththeproductionthatlargequantitymeasures.

Theorigindesignsthemediumadoptionliquidtopresstospreadtomovethecontrol,wantingthatthehandinesscompletestheactiononthestructurecoordination.Pressesthesystemtoprovidethemotivewiththeliquid,thenreducetheworkload,lifthigh-efficiency,alsocanreducethepersonneltohurt.

Keywords:

CombinationmachinebedThecylindercovers

Thesystemofhydraulicpressure

目录

引言4

1明确任务书，分析原始资料6

1.1被加工工件的零件图...............................................6

1.2明确任务书7

1.3分析原始资料7

2组合机床方案的制定7

2．1组合机床设计概述7

2.1.1组合机床的特点8

2.1.2组合机床的分类8

2.1.3组合机床发展方向8

2.1.4组合机床设计步骤：

9

2.2确定工艺方案10

2.3确定机床配置形式及结构方案10

2.3.1配置型式的确定10

2.3.2结构方案确定10

3确定切削用量及选择刀具11

3.1选择刀具11

3.2工序余量的确定12

3.3确定切削用量12

3.4计算铣削力，切削扭矩，切削功率13

4组合铣床总体设计13

4.1零件工序图13

4.2加工示意图14

4.3动力部件的选择14

4.4机床生产率计算15

4.5机床联系尺寸图的绘制16

5液压系统的设计17

5.1明确系统设计要求17

5.2分析工况确定主要参数17

5.2.1负载阻力分析：

17

5.2.2绘制负载图、速度图：

19

5.2.3初步确定液压缸参数：

19

5.3拟订液压系统图23

5.4计算选择液压元件27

结论29

致谢30

参考文献31

492Q型气缸盖双端面铣削

组合铣床总体设计

引言

组合机床（ModularMachine）是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的工序集中的高效专用机床。

它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种零件的一道或几道工序进行加工。

它既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要。

组合机床是随着生产的发展，由万能机床和专用机床发展来的。

大家知道，多少年来机械产品加工中广泛采用万能机床。

但随着生产的发展，很多企业的产品量越来越多、精度越来越高。

如汽车、拖拉机行业的汽缸体、汽缸盖、变速箱、后桥等零件。

采用万能机车加工就不能很好地满足要求。

因为在某一台机床上总是加工一种工件，使万能机床的很多部件品和机构变化作用不大，工人整天忙于装加工件、起动机器、进刀退刀、停车及卸工件等。

不仅工人劳动强度大，而且生产率也不高。

不利于保证产品加工精度。

这样就发生了矛盾，“任何事物内部矛盾都有这种矛盾性，因此引起了事物的运动和发展。

”专用机床的创造，就是为了解决着个矛盾。

专用机床是专门用于加工一种工件过工件的一定工序的机床，它可以同时用许多刀具进行切削。

机床的辅助动作部分地实现了自动化，结构也比万能机床简单，生产率也提高了。

但专用机床有一个最大的弱点：

就是当被加工零件稍有一点变动，它就用不上了，需要另造新的机床，不能适应现代化的机械工业技术迅速发展、产品经常革新的饿需要，而且这种机床设计制周期长造价高。

“矛盾不断出现，有不断解决，就是事物发展的辨证规律。

”广大工人和技术人员在总结生产实践经验基础上，提出创造这样的高效率机床：

它既具有专用机床效率高结构简单的特点，又有万能机床能够重新调整，以适应新工件加工的特点。

为此，将机床上带动刀具对工件产生切削运动的部分以机床身、立柱、工件台等设计制造成通用的独立部件，称为“通用部件”。

根据工件加工的需要，用这些通用部件配以专用部件就可以组成机床，这就是组合机床。

组合机床是按高度工序集中原则设计的，即在一台机床上可以同时完成许多同一种工序或多种不同工序加工。

生产效率高，适合大批量生产。

因此从长远利益考虑，设计组合机床很有必要。

对生产的发展具有重要意义。

设计的是在自动线里加工汽车发动机汽缸盖端面的组合铣床。

另附设计该机床的液压系统。

1明确任务书，分析原始资料

1.1被加工工件的零件图

图表1

1.2明确任务书

设计一台双面组合铣床完成492Q型气缸盖端间工序加工。

另附该铣床的专用夹具设计和液压系统设计。

图表1为492Q气缸盖零件图，年产量100000台。

设计内容：

（1）三图一卡设计。

（2）夹具及液压系统设计。

（3）设计计算说明书一份。

1.3分析原始资料

（1）如图1所示，该零件为492Q型气缸盖。

从结果和形状上看属于箱体类零件。

（2）生产批量为100000台，属于大批量生产。

（3）材料为：

铝合金ZL-104。

硬度HB≥70。

（4）图1为零件工序图，本工序需要加工缸盖两端面，精度要求为平面度为0.1毫米，粗糙度为1.0。

要求保证尺寸493±0.2，19±0.07。

2组合机床方案的制定

2．1组合机床设计概述

2.1.1组合机床的特点

组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效专用机床。

它能够对一种或几种零件进行多刀，多轴，多面，多工位加工。

组合机床与万能机床和专用机床用机床比较具有以下特点：

组合机床上的通用部件和标准部件占全部机床总量的70%-80%,因此设计和制造周期短成本低。

由于组合机床采用多刀加工，自动化程度高，生产率比通用机床高，产品质量稳定，劳动强度低。

组合机床加工零件时，由于采用专用夹具，刀具，加工质量由工序装备保证，对操作人员的技术水平要求不高。

被加工零件更新时，采用其他类型机床，大部分部件将要报废，而组合机床的通用部件和标准零件可重复利用，不必另行设计制造。

组合机床易于连成组合机床自动线，适应大批量生产的需要。

2.1.2组合机床的分类

I按通用部件大小分：

（1）大型组合机床

（2）小型组合机床

II按配置方式分：

（1）单工位组合机床

（2）双工位组合机床

单工位组合机床又分单面、双面、三面、四面。

双工位组合机床又分移动工作台式、回转工作台式、中央立柱式和回转鼓轮式。

2.1.3组合机床发展方向

（1）扩大工艺范围：

现在组合机床及其自动线一般已不是完成一个工件的某几道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。

除过去完成平面铣削、钻孔、锪孔、攻丝、粗镗孔外，现在已扩大到完成车削、仿形车削、磨削、拉削、精镗以及非切削加工（如检查、自动装配、清洗、试验，以及打印分类等）工序。

（2）提高生产率：

目前组合机床及其自动线的生产率不断提高，循环时间一般是1～2分钟，有的只用10～30秒。

提高生产率的主要方法是改善机床布局，增加同时工作刀具，减少加工余量，提高切削用量，提高工作可靠性及缩短辅助时间等。

为了减少自动线的停车损失，提高自动线的柔性，采用电子计算机进行自动线的管理。

（3）提高加工精度：

现在组合机床及其自动线上纳入很多精加工工序。

如进行一级孔的精镗，保证孔加工位置精度在0.2毫米。

为了使自动线能稳定地保证加工精度，已广泛采用自测量和刀具自动补偿技术，做到调刀不停车。

（4）提高自动化程度：

目前组合机床自动线发展十分迅速。

越来越多的组合机床用于组成自动线。

组合机床本身则是全自动化发展。

为此，重点是解决工件加压自动化和装卸自动化。

（5）提高组合机床及其自动线的可调性：

除早期发展的多品种，成组加工的组合机床及其自动线外，还创造了自动换刀和自动控制切削用量的自动化机床。

（6）创造超小型组合机床：

为了适应仪器、仪表、工业小箱体的加工需要，创造超小型组合机床。

这种机床多由超小型气动或液压动力配置而成，体积小、效率高，并能达到高的加工精度。

（7）发展专能组合机床及其自动线：

随着组合机床技术的发展，过去一直被认为需按具体加工对象专门设计的组合机床，现在已可以以为一些行业范围的工件创制专能的组合机床。

2.1.4组合机床设计步骤：

（1）制定工艺方案：

需要深入现场,了解被加工零件的工序的加工特点,精度和技术要求；定位加压情况以及生产率要求等。

确定在组合机床上完成的工艺内容及其加工方法。

这里要确定加工步数，决定刀具的种类和形式。

（2）机床结构方案的分析和确定：

根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。

在选择机床配置型式时，既要考察实现工艺方案、保证加工精度、技术要求及生产效率，又要考虑机床操作、维护、修理是否方便，排屑情况是否良好。

（3）组合机床总体设计：

这里要确定机床各部件间的相互关系、选择通用部件和刀具的导向、计算切削用量及机床生产率、绘制机床的总联系尺寸图及加工示意图。

2.2确定工艺方案

（1）工艺基面的选择：

该零件从构形上看属于箱体类零件，因此选工艺基面为先行工序已加工过的表面即底面及两个Φ12的孔（见工序图），采用一面二销的定位方法，消除工件的六个自由度,使工件获得稳定的固定位置。

（2）加工工艺分析：

组合机床上通常采用在底座上安装铣削头来加工平面，这种加工方法所能达到的平面加工精度为：

不垂直度0.04～0.1/500-800。

平面粗糙度为3.2

～

12.8，对基面的不平行度可以保证在0.05毫米以内，到基面的距离尺寸公差可以保证在0.05毫米以内。

该零件材料为铝合金ZL-104。

硬度HB≥70，精度要求为平面度为0.1毫米，粗糙度为1.0。

要求保证尺寸493±0.2，19±0.1

根据以上分析及加工精度要求，决定采用端面铣刀进行高速铣削的方法。

保证零件精度要求，而不分粗，精加工工序，不要求两个工位。

这样减少了铣刀数量，使机床结构简单，降低成本，更经济。

2.3确定机床配置形式及结构方案

2.3.1配置型式的确定

该零件为长方体零件，采用卧式机床，椐前面的分析，该零件不分粗精加工工序，用单工位组合机床，采用标准铣削头，从两面对工件进行加工。

根据以上分析，机床配置形式采用卧式单工位组合铣床。

2.3.2结构方案确定

根据分析之具体有以下两个方案：

方案一：

加工零件时，工件不动，由铣削头实现进给的铣削方式。

方案二：

加工时铣削头不做进给运动，进给运动由进给动滑台带动工件实现。

分析比较如下：

方案一：

机床没有滑台，工件的进给运动是靠侧置两个滑台带动铣削头来实现的，因此要设置两个液压动力滑台，致使液压系统复杂而且也不经济，占地面积大不利于安装，调整。

加工精度也不易保证。

方案二：

只需设置一个动力滑台就可实现进给运动，与方案一比较：

加工方法可靠，机床结构较方案一简单，调整，安装比较方便，占地面积小。

但由于装料高度的限制，中间有动力滑台及夹具，中间底座可能为非标准，但可作为调整装料高度的调整环。

通过以上分析与比较，选方案二：

加工时铣削头不做进给运动，进给运动由进给动滑台带动工件实现。

其方案草图及机床部件如下：

图表2

3确定切削用量及选择刀具

3.1选择刀具

（1）确定材料：

1.类型：

当前使用的刀具材料有四大类：

工具钢（包括炭素钢、合金工具钢、高速钢）、硬质合金钢、陶瓷、超硬刀具材料。

一般加工使用最多的是高速钢与硬质合金钢。

2.分析比较：

工具钢耐热性差，但抗弯强度高，价格便宜，焊接与刃磨性能好。

故广泛用于中、低速切削的形成刀具，不宜高速切削。

硬质合金钢耐热好、切削效率高，但刀片强度、韧性不及工具钢，焊接刃磨工艺性也比工具钢差。

故多用于制作车刀、铣刀及各种高效切削刀具。

常用的硬质合金牌号中含有大量Wc、Tic，因此硬度、耐磨性、耐热性均高于刀具钢。

常温硬度达89～94HRA，耐热性达800

C～1000

C，切削速度可达220m/min左右。

因本次要求刀具在高速下切削、需要良好的耐热性、耐磨性以及高硬度。

通过以上分析与比较：

刀具材料选择硬质合金钢。

它可以用比高速刚铣刀高很多倍的切削速度进行切削，且保持良好的切削性能。

（2）刀具结构：

根据零件加工精度为使工作可靠，结构简单，刃磨容易，成本低。

故选用标准端铣刀，铣刀直径根据生产经验，参考文献《铣工工艺学》P45。

铣刀直径D=1.6de（de：

铣刀宽度）。

考虑加工余量。

取de=85㎜，故：

D=1.6×85=136㎜。

根据《铣刀》GB1129-85，选用标准镶齿套式面铣刀，参数为：

铣刀直径----------------------------D=160㎜

铣刀宽度----------------------------B=45㎜

铣刀齿数----------------------------Z=16

前角----------------------------γ

=45°

法后角----------------------------αn=12°

3.2工序余量的确定

加工表面平面度为0.1。

生产批量为大批生产。

参考文献《金属机械加工工艺手册》第一卷P3-72有色金属及其合金类型零件的机械加工余量表3-2-6，取加工余量为3㎜。

3.3确定切削用量

采用查表法，参考文献〈〈机械工程手册〉〉P2-106表2-4-9组合机床用硬质合金端铣刀铣削用量：

铣削深度：

a

=2~5㎜生产批量为大批生产，要求生产率高，故取a

=3㎜等于加工余量。

铣削速度：

V

=300~700m/min为避免温升过高，取下限V

=350m/min。

没齿进给量：

f

=0.1~0.4㎜/z根据被加工零件表面精度要求，取：

。

f

=0.1㎜/z。

故：

主轴转速n=1000V

/πD=1000×350/3.14×160=696.6r/min

进给速度：

V

=f

.z.n=0.1×16×696.6=1114.5r/min

3.4计算铣削力，切削扭矩，切削功率

（1）铣削力Fz:

参考〈〈机械工程手册〉〉P9-109表9.4-10公式　Fz铝=

Fz钢

Fz=

×82.5×9.81×

-----------铣削宽度

=8.5mm

-----------每齿进给量

=0.1mm/z

-----------铣削深度

=3mm

z-----------齿数z=16

n-----------主轴转速n=696.6r/min

D-----------铣刀直径D=160mm

故：

Fz=

（2）铣削扭矩M：

（3）铣削功率N：

4组合铣床总体设计

4.1零件工序图

根据选择的工艺方案，在零件图的基础上突出本工序机床加工内容，图上应表示出：

（1）被加工零件形状及轮廓尺寸与机床设计有关部位的结构形状及尺寸。

（2）加工用定位基准，夹压部位及夹压方向。

（3）本道工序加工部位尺寸，精度，表面粗糙度形状位置精度及技术要求。

（4）被加工零件编号，名称，材料，硬度，重量等。

该零件选用底面和两个孔为定位基准在顶面夹紧。

加工两端，要求保证被加工面表面粗糙度10，及尺寸493±0.2，19±0.1，见工序图ZX1-C1-0001。

4.2加工示意图

（1）切削用量的选择：

根据前述已确定数字为：

=3mmV=350m/min

=0.1mm/z

（2）刀具选择：

根据前述已确定，采用标准的硬质合金镶齿套式面铣刀。

标准号：

D=160mm（GB1129-85）

（3）动力滑台工作循环及工作行程的确定：

为避免夹具尺寸过于庞大，设计时刀具与工件距离要求尽量少些。

为此采用动力滑台直接工进，快退的工作循环。

切入长度考虑到液压系统稳定取为30毫米，切出长度采用类比法取为5毫米，根据铣直径及加工部分长度144毫米，确定工作进给行程：

4.3动力部件的选择

（1）电动机功率的确定：

根据前述计算，切削功率

参考〈〈组合机床设计〉〉P136取进给功率

取传动效率η=0.90

故：

（2）选择电动机：

参考〈〈机械设计课程设计手册〉〉P155表12-1

选择电机为：

Y100L2-4P

=3KW

4.4机床生产率计算

（1）自动线节拍计算：

参考《组合机床设计》P165

T------------年时制取T=4600小时（两班制）

Q------------年产量已知Q=100000台

n------------生产工件数n=1（单工位）

P

-----------备品率（工件年产量的20%）

取P

=20%

P

-----------废品率（取工件年产量的2～10%）

P

=5%

------------负荷率（60～80%）取

=70%

故：

分/件

（2）理想生产率Q：

参考《组合机床设计》P138

（件/小时）

L------------工件进给行程L=339m

-----------进给速度

=1114.5mm/min

故：

=

=0.3分钟

参考《组合机床设计》P801取：

故：

=4.7～10米/分取

=5米/分

故：

=0.06分钟

0.06+0.15+0.15+0.8=1.16分钟

=0.3+1.16=1.46分钟

=

=41.0件/小时

（3）实际生产率：

=21.7件/小时

（4）负荷率：

=0.53

4.5机床联系尺寸图的绘制

1）确定机床装料高度：

该机床在自动线上统一规定高度为900毫米

2）确定夹具轮廓尺寸：

a.底座高度

考虑到工件的装料高度为了便于布置定位元件，取夹具底座高度为240毫米。

b.底座长度

根据加工长度及工作行程，粗取夹具宽度方向尺寸为（45～50毫米）取夹具底座长度为700毫米。

c.夹具宽度

根据工件长度及工件行程，取夹具宽度为600毫米。

据此初步选滑台HY80A（《组合机床设计》P18）。