ZH1105W柴油機(jī)齒輪室蓋孔組合機(jī)床和專用夾具設(shè)計(jì)
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1前言
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工要求，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。組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，有以下兩種情況：其一，是根據(jù)具體加工對(duì)象的具體情況進(jìn)行專門(mén)設(shè)計(jì)。其二，隨著組合機(jī)床在我國(guó)機(jī)械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人總結(jié)自己生產(chǎn)和使用組合機(jī)床的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)組合機(jī)床不僅在其組成部件方面有共性，可設(shè)計(jì)成通用部件，而且一些行業(yè)的在完成一定工藝范圍的組合機(jī)床是極其相似的，有可能設(shè)計(jì)為通用機(jī)床，這種機(jī)床稱為“專能組合機(jī)床”。這種組合機(jī)床就不需要每次按具體加工對(duì)象進(jìn)行專門(mén)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而是可以設(shè)計(jì)成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工的零件的具體需要，配以簡(jiǎn)單的夾具及刀具，即可組成加工一定對(duì)象的高效率設(shè)備。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題來(lái)源于生產(chǎn)。ZH1105W柴油機(jī)齒輪室蓋孔加工及保證相應(yīng)的位置精。在組合機(jī)床設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了降低組合機(jī)床的制造成本，應(yīng)盡可能地使用通用件和標(biāo)準(zhǔn)件。目前，我國(guó)設(shè)計(jì)制造的組合機(jī)床，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占部件總數(shù)的70～80%，其它20-30%是專用零部件。考慮到近年來(lái)，各種通用件和標(biāo)準(zhǔn)件都出臺(tái)了新的標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)注方法，為了方便以后組合機(jī)床的維修，整個(gè)組合機(jī)床的通用件和標(biāo)準(zhǔn)件配置，都采用了新標(biāo)準(zhǔn)。
在對(duì)組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)之前，需對(duì)被加工零件孔的分布情況及所要達(dá)到的要求進(jìn)行分析，如各部件尺寸、材料、形狀、硬度及加工精度和表面粗糙度等內(nèi)容。然后還必須深入基層進(jìn)行實(shí)地觀察，體會(huì)組合機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)。接下來(lái)是總體方案的設(shè)計(jì)，總體方案設(shè)計(jì)的具體工作是編制“三圖一卡”，即繪制被加工零件工序圖，加工示意圖，機(jī)床尺寸聯(lián)系圖，編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。最后，就是技術(shù)設(shè)計(jì)和工作設(shè)計(jì)。技術(shù)設(shè)計(jì)就是根據(jù)總體設(shè)計(jì)已經(jīng)確定的“三圖一卡”，設(shè)計(jì)夾具等部件正式總圖；工作設(shè)計(jì)即繪制各個(gè)專用部件的施工圖樣，編制各零部件明細(xì)表。
夾具設(shè)計(jì)是組合機(jī)床設(shè)計(jì)中的重要部分，夾具設(shè)計(jì)的合理與否，直接影響到被加工零件的加工精度等參數(shù)。首先確定工件的定位方式，然后進(jìn)行誤差分析，確定夾緊方式，夾緊力的計(jì)算，對(duì)夾具的主要零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在夾具設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的主要思路是采用“一面兩銷”的定位方法，和液壓夾緊機(jī)構(gòu)，這樣設(shè)計(jì)主要是為了鉆、鏜孔時(shí)的準(zhǔn)確定位和高效率的生產(chǎn)要求。液壓夾緊方式解決了手動(dòng)夾緊時(shí)夾緊力不一致、誤差大、精度低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。
在老師的指導(dǎo)下，不斷地對(duì)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤進(jìn)行糾正，確定最好的定位夾緊方案；同時(shí)與同組同學(xué)進(jìn)行探討計(jì)算出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)選擇合理的通用部件。在不斷的探討修改中歷經(jīng)3個(gè)月終于完成了這一課題的設(shè)計(jì)。
2組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
組合機(jī)床總體設(shè)計(jì),就是依據(jù)產(chǎn)品的裝配圖樣和零件圖樣,產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng),
現(xiàn)有生產(chǎn)條件和資料以及國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的有關(guān)工藝資料等,擬訂組合機(jī)床工藝方案和結(jié)構(gòu)方案,并進(jìn)行方案圖樣和有關(guān)技術(shù)文件的設(shè)計(jì)。
2.1 組合機(jī)床工藝方案的制定
制訂工藝方案是設(shè)計(jì)組合機(jī)床最重要的步驟.為了使工藝方案制訂得合理、先進(jìn)，必須認(rèn)真分析被加工零件圖紙開(kāi)始，深入現(xiàn)場(chǎng)全面了解被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求及生產(chǎn)率要求等，總結(jié)設(shè)計(jì)、制造、使用單位和操作者豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，理論與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合，從而確定零件在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及方法。
根據(jù)所提供ZH1105W柴油機(jī)齒輪室蓋的工序圖，分析被加工零件的精度，表面粗糙度，技術(shù)要求，加工部位尺寸，形狀結(jié)構(gòu)；特點(diǎn)材料硬度。工件剛性及零件的批量的大小不同，設(shè)計(jì)的組合機(jī)床必須采用不同的工藝方法和工藝過(guò)程。
被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度是制定機(jī)床方案的主要依據(jù)。
此次設(shè)計(jì)的被加工零件是柴油機(jī)齒輪室蓋,其主要的加工工序如下:
a. 鉆6－M6－6H孔至￠5, 左側(cè)面;
b. 鉆6－￠9孔（深38）, 右側(cè)面;
c. 鉆3－￠9孔（深78）, 右側(cè)面;
d. 鏜￠45H8孔至￠43.5, 后側(cè)面;
e. 倒孔口角至￠46.6, 后側(cè)面.
被加工零件材料為HT250，結(jié)構(gòu)為非對(duì)稱箱體，是三面加工。
根據(jù)各種要求，分析其優(yōu)缺點(diǎn)，確定設(shè)計(jì)的組合機(jī)床采用機(jī)械臥式組合機(jī)床。根據(jù)所需加工孔的尺寸精度和表面粗糙度，可以確定這些孔的加工采用麻花鉆，即可滿足要，為了保證孔的加工刀具的直徑與加工部位尺寸相適應(yīng)，需要專門(mén)設(shè)計(jì)制造。
2.2 定位基準(zhǔn)的選擇
正確選擇組合機(jī)床加工工件采用的基準(zhǔn)定位，是確保加工精度的重要條件。
本設(shè)計(jì)的柴油機(jī)齒輪室蓋是箱體類零件，箱體類零件一般都有較高精度的孔和面需要加工，又常常要在幾次安裝下進(jìn)行。因此，定位基準(zhǔn)選擇“一面雙孔”是最常用的方法，其特點(diǎn)是：
（a）可以簡(jiǎn)單地消除工件的6個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位。
（b）有同時(shí)加工零件五個(gè)表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高 各面上孔的位置精度。
（c）“一面雙孔”可作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準(zhǔn)，使零件整個(gè)工藝過(guò)程基準(zhǔn)統(tǒng)一，從而減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的累積誤差，有利于保證零件加工精度。
（d）易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位、夾緊，并有利于防止切屑落于定位基面上。
具體定位圖形見(jiàn)工序圖采用的是“一面兩銷”的定位方案，以工件的右側(cè)面為定位基準(zhǔn)面，約束了z向的轉(zhuǎn)動(dòng)；x向的移動(dòng)；y向的轉(zhuǎn)動(dòng)3個(gè)自由度。短定位銷約束了z向的移動(dòng)；y向的移動(dòng)2個(gè)自由度。長(zhǎng)定位銷約束了x向的轉(zhuǎn)動(dòng)1個(gè)自由度。這樣工件的6個(gè)自由度被完全約束了也就得到了完全的定位。
2.3 確定機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案
根據(jù)選定的工藝方案確定機(jī)床的配置型式，并定出影響機(jī)床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。
組合機(jī)床是根據(jù)工件交工需要，以大量采用通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床，工藝方案已確定該組合機(jī)床是雙面鉆臥式組合機(jī)床，該機(jī)床是由動(dòng)力箱，主軸箱，機(jī)械滑臺(tái)，立柱，中間底座，夾具，立拄底座等組成。
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