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半自动液压专用铣床液压系统设计


半自动液压专用铣床液压系统设计
目 录

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概述???????????????????????? 3 1.1 课题背景????????????????????? 3 1.2 课题内容????????????????????? 3 1.3 课题的意义???????????????????? 4 1.4 课题的创新点???????

????????????4

2 机械制造技术毕业设计的基本任务与要求?????????4 2.1 设计任务??????????????????????5 2.2 毕业设计基本要求 ????????????????? 5 3 刀库的设计???????????????????????5 3.1 确定刀库容量??????????????????? 5 3.2 确定刀库形式??????????????????? 6 3.3 刀库结构设计??????????????????? 7 3.4 初估刀库驱动转距及选定电机???????????? 8 3.4.1 初选电动机与降速传动装置????????????8 3.4.2 初估刀库驱动转距????????????????8 3.5 刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计???????8 3.6 刀库驱动转矩的校核????????????????10 3.7 花键联接的强度计算????????????????14 3.8 夹紧机构插销剪切强度的校核????????????15 3.9 确定刀具的选择方式????????????????15 3.10 刀库的定位与刀具的松夹????????????? 15
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4 刀具交换装置的设计?????????????????16 4.1 确定换刀机械手形式???????????????17 4.2 换刀机械手的工作原理??????????????19 4.3 机械手的自动换刀过程的动作顺序?????????21 4.4 机械手回转轴 4 上的齿轮齿条设计?????????21 4.5 自动换刀装置的相关技术要求???????????22 4.5.1 主轴准停装置?????????????????24 4.5.2 换刀机械手的安装与调试????????????24 4.6 自动换刀程序的编制?????????????? 24 5 夹具设计研资料究原始???????????????24 5.1 拟定夹具的结构方案???????????????24 5.2 确定工件的定位方式及夹具体元件的材料??????25 5.3 工件的夹紧方式,计算夹紧力并设计夹紧装置 ???26

5.4 机械加工工艺规程卡片??????????????30 6. 致谢 ??????????????????????33 参考文献书目 ???????????????????34

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1 概述
1.1 课题背景 现在工业机器人集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学 科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从 1962 年美国研制出世 界上第一台工业机器人以来, 机器人技术极其产品发展很快, 已成为柔性制造系 统(FMS) 、自动化工厂(FA) 、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。 广泛采用工业机器人, 不仅可提高产品的质量与产量, 而且对保障人身安全, 改善劳动环境, 减轻劳动强度, 提高劳动生产率, 节约原材料以及降低生产成本, 有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样,工业机器人的广泛应用正在日 益改善着人类的生产和生活方式。 工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备,技术附加值很高,应用范围 很广, 作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业,将对未来生产和社 会发展起着越来越重要的作用。国外专家预测,机器人产业是继汽车、计算机之 后出现的一种新的大型高技术产业。据联合国欧洲委员会(UNECE)和国际机 器人联合会(IFR)的统计,世界机器人市场前景看好,从 20 世纪下半叶起,世 界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头。进入 20 世纪 90 年代,机器人产 品发展速度较快,年增长率平均在 10%左右。2004 年增长率达到闯记录的 20%。 其中,亚洲机器人增长幅度最为突出,高达 43%。 在自动化生产领域中, 工业机械手是近几十年发展起来的。工业机械手的是 从工业机器人中分支出来的。 其特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务, 在构造和性能上兼有人和 机器各自的优点, 尤其体现了人的智能和适应性。机械手作业具有准确性和各种 环境中完成作业的能力。 机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器, 它有 多个自由度,可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。 机械手由执行机构、驱动-传动机构、控制系统、智能系统、远程诊断监控 系统五部分组成。驱动-传动机构与执行机构是相辅相成的,在驱动系统中可以 分:机械式、电气式、液压式和复合式,其中液压操作力最大。 本课题是数控机床上专用于工件和零件的夹持和自动运转的装置,其运动自 由度多,且有严格的动作顺序要求、用液压驱动可实现动作自动循环,利于自动 化和高效率等要求。 1.2 课题内容 本课题的基本内容是:

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1)功能原理方案分析 2)液压系统原理图设计 3)液压系统的计算 4)油箱与执行元件工作图设计 5)编写计算说明书 1.3 课题的意义 本课题所研究的数控机床的装夹装置属于工业机器人这一范畴, 对它的研究 实际上就是对工业机器人的研究。 现在工业机器人集机械、 电子、 控制、 计算机、 传感器、 人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自 从 1962 年美国研制出世界上第一台工业机器人以来,机器人技术极其产品发展 很快, 已成为柔性制造系统 (FMS) 自动化工厂 、 (FA) 计算机集成制造系统 、 (CIMS) 的自动化工具。 广泛采用工业机器人, 不仅可提高产品的质量与产量, 而且对保障人身安全, 改善劳动环境, 减轻劳动强度, 提高劳动生产率, 节约原材料以及降低生产成本, 有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样,工业机器人的广泛应用正在日 益改善着人类的生产和生活方式。 随着加工行业在我国的迅速发展,各行各业的自动化装备水平越来越高,现 代化加工车间,常常配有机械手,以提高生产效率,代替工人完成恶劣环境下危 险、繁重的劳动。 1.4 课题的创新点 采用手动换向阀变换夹持方式,既可以双夹持也可以单夹持。

2 机械制造技术毕业设计的基本任务与要求
2 .1、设计任务 (1)设计一个中等复杂的零件的加工工艺规程; (2)设计一个专用夹具; (3)编写设计说明书。 2 .2、毕业设计基本要求 (1)内容完整,步骤齐全。 (2)设计内容与说明书的数据和结论应一致,内容表达清楚,图纸准确规 范,简图应简洁明了,正确易懂。 (3)正确处理继承与创新的关系。
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(4)正确使用标准和规范。 (5) 尽量采用先进设计手段。

3 刀库的设计
刀库是带刀库自动换刀装置的主要部件之一, 其容量形式、 布局及具体结构对数控机床 的性能有很大影响。

3.1 确定刀库容量
决定刀库容量时,首先要考虑加工工艺的需要,同时还要调查分析同类型、相近规格的 自动换刀机床的刀库容量及其发展趋势。 由于带自动换刀装置的数控机床主要是在多品 种、单件小批生产时使用,因而应根据广泛的工艺统计,依大多数工件加工时需要的刀 具数来确定刀库容量。例如,对功能较为齐全的加工中心而言,它可承担多个工件的切 削任务,因而要配备刀具的种类和规格较多。通常, 配备的刀具越多,机床能加工工件的比率也越高,但 它们并不是成正比例关系。图 3-1 为刀库容量与机床 能加工工件的比率统计曲线。

刀库储存量过大, 导致刀库的结构庞大而复杂,影响机 床总体布局;储存量过小,则不能满足复杂零件的加 工要求。因此,刀库容量应在经济合理的条件下,力图将一组类似的零件所需的全部刀 具装入刀库,以缩短每次装刀所需的装调时间。对自动换刀数控机床的刀库容量,有关 资料曾对 15000 个零件进行分组统计,指出不同工序加工时必须的刀具数不同,如图 3-1 所示。由图可知,4 把铣刀可完成加工工件的 95%左右的铣削工艺,10 把孔加工刀 具可完成 70%的钻削工艺, 14 把刀的容量就可完成 70%以上工件的钻铣工艺,配有

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14—40 把刀具的刀库就能够满足 70%-95%工件的加工需要。因此,对 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床,从使用和经济效率角度来看,容量为 6 的刀库就可满足要求了。 3.2 确定刀库容量 由以上考虑 XKA5032A/C 数控立式升降台铣床的结构布局等原因,决定采用轴向放置 的鼓盘式刀库形式。这种刀库结构简单,刀具排列较为紧凑,在刀库容理定为 6 的情况 下体种不大,且取刀也较为方便,但需要考虑机械手的换刀动作空间。

3.3 刀库结构设计 如刀库装配图所示,当数控系统发出换刀指令后,直流伺服电动机接通,其运动经过十 字联轴器、波传动减速器、套筒式联轴器、蜗杆、蜗轮后,再经花键联接传到刀盘上, 刀盘带动刀座上的 6 个刀套转动,完成选刀动作。

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刀库装
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配图

3.4 初估刀库驱动转矩及选定电机 刀库回转运动多数采用液压马达、直流电动机驱动,并没有降速传动装置。 3.4.1 初选电动机与降速传动装置
刀库的驱动系统中,由于本刀库的驱动转矩小,且所需转速小,所以决定采用直流伺服 电动机驱动。直流伺服电动机具有体积小,重量轻、伺服性好、力能指标高等优点,且 该电机可用信号电压进行无级调速。采用型号为 90SZ03 的 SZ 系列电磁式直流伺服电 动机, 其基本参数为: 功率 0.092KW, 转速 3000R/MIN 《袖珍机械师设计手册》 ( P1275) ; 降速传动装置型号为 XB3-50-100A 的扁平式谐波传动减速器,其基本参数为:输入功 率 0.092KW,输出转矩 18N·m( 《袖珍机械师设计手册》P1078-1079) 。

3.4.2 初估刀库驱动转矩
由于刀库容量 6,下面就以 THK6363 型自动换刀数控镗铣床的刀库为设计参考(查参考资 料 14) ,采用经验法初估回转所需转矩。 THK6363 型自动换刀数控镗铣床的刀库也是采用轴向放置的鼓盘式刀库形式,其容量 为 36 把刀具,最大刀具重达 10kgf,刀库回转由最大扭矩为 25N· 的液压马达经谐波 m 减速器驱动。现在由于设计的刀库容量为 6 把刀具,可初估刀库驱动转矩(主要是指直 接驱动刀盘转动的转矩)为 T0=8N· m。

3.5 刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计
刀库的主运动是圆周回转运动,如图 3-3 所示,直流伺服电动机 1 通过弹性柱销联轴器 与谐波传动减速器 2 联接减速后驱动蜗杆 3,设计刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动. 由 刀库转位机构实现。

己知直流伺服电动机 1 的功率为 0.092KW,转速为 3000R/MIN,谐波传动减速器 2 的传动
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比为 100.传动效率为 80%,1 经 2 减速后驱动蜗杆 3,蜗杆为主动,蜗轮为从动,要求传动此 为 6,单向旋转,单班工作制,预计寿命为 5 年.

图示 3-3 刀库转位机构传动示意图
1)选择蜗杆传动类型 根据 GB10085—88 的推荐,采用渐开线蜗杆(ZI) 。

2)选择材料 蜗杆采用 45 钢,齿面淬火,硬度为 45~50HRC;蜗轮用铸锡磷青铜 ZCuSn10Pb1,金 属模铸造, ? HP 2 =220 MPa, ? FP 2 =220 MPa。
' '

3)确定主要参数 蜗杆蜗轮传动, 以蜗杆为主动, 蜗轮为从动。为了提高传动效率,取 Z1=6,传动比取 6, 单向旋转,单工作制,预计寿命为 5 年。则 Z2= Z1ⅹi= 6ⅹ6=36。

4)按齿面接触疲劳强度设计

? 15000 ? ? KT2 (mm3) m2d1 ? ? Z ? ' ? 2 HP 2 ?
a)计算蜗轮轴转矩 T2 初估传动效率 η=0.95,则

2

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T2=9549

P P 0.092 ? 80% 1 =9549 1 η=9549 ⅹ0.95=133.53 N· m n2 n1 / i 30 / 6

其中 n1 =3000/100=30(r/min)

b)载荷系数 K=1.05

此处省略 NN NNNNN NNN NN 字
1)主轴箱回到最高处(z 坐标零点) ,同时实现“主轴准停” 。即主轴停止回转并准确停 止在一个固定不变的角度方位上, 保证主轴端面的键也在一个固定的方位, 使刀柄上的 键槽能恰好对正端面键。

2)机械手抓住主轴和刀库上的刀具。如图 4-6(a)所示。

3)把卡紧在主轴和发库上的刀具松开

4)活塞杆推动机械手下行,从主轴和刀库上取出刀具

5)机械手回转 180°,交换刀具位置,

6)将更换后的刀具装入主轴和刀库

7)分别夹紧主轴和刀库上的刀具

8)机械手松开主轴和刀库上的刀具

9)当机械手松开具后,限位开关发出“换刀完毕”的信号,主轴自由,可以开始加工或 其他程序动作。
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在自动换刀的整个过程中,各项运动均由限位开关控制,只有前一个动作完成后,才能 进行下一个动作,从而保证了运动的可靠性。

4.4 机械手回转轴 4 上的齿轮齿条设计
1)回转轴上齿轮采用渐开线标准直齿圆柱齿轮形式

2)取模数 M=1。5。初取齿数 z=30

3)下表为齿轮几何尺寸设计的基本参数:

名称 模数 压力角 分度圆直径 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿距 齿厚 顶隙

代号 m

计算公式

?
d
ha hf

20o

D=mz=1.5 ? 30=45
h a ? h a ?m ? 1?1.5 ? 1.5 h f ? (h a ? ? c? )m ? (1? 0.25) ?1.5 ? 1.875

h
da df

h ? h a ? h f ? 1.5 ? 1.875 ? 3.375
d a ? (z ? 2ha ? )m ? (30 ? 2 ?1) ?1.5 ? 48
d f ? ( z ? 2h a ? ? 2c? )m ? 41.25

p s c

p ? ? m ? 4.71

s ? ? m / 2 ? 2.35
c ? c?m ? 0.25 ?1.5 ? 0.375

4)齿条的基本尺寸,按外齿轮几何尺寸的计算公式进行计算 4.5 自动换刀装置的相关技术要求 4.5.1 主轴准停装置
为了传递扭矩,在主轴的前端装有端键,当刀具刀柄装入锥孔时,刀柄上的键槽位置必
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须与该键对准才能装入。 当机械手从刀库取刀时, 为了确保刀具其后能顺利地装入主轴 锥孔中,必须使主轴准确地停在刀具交换位置上。同时,由于工艺上的需要,也必须使 主轴准停在固定位置上。这种使主轴端在定位键停在固定位置的技术要求称为主轴准 停。

XKA5032A/C 数控立式升降台铣床的自动换刀装置,在每次自动装卸刀具时,都必须 要求主轴准确地停止在固定的周向位置上。 因此, 可在主轴上安装电气控制的主轴准停 装置以实现主轴准停功能。

4.5.2 换刀机械手的安装与调试
1)换刀机械手安装在主轴箱的左侧面, 加工零件时, 换刀机械手随主轴箱一起上下运动。

2)当初装上换刀机械手后,必须进行调试:用手动操纵主式调整换刀机械手相对于主轴 的位置,使用调整心棒,有误差时可调整机械手行程、刀库位置、机械手支座、修正主 轴坐标原点等。安装最大重量刀具时,要进行多次刀库到主轴位置的自动交换,使机械 手换刀时做到准确无误,无撞击。

4.6 自动换刀程序的编制
1)换刀动作(指令) :选刀(T××) ;换刀(M06)

2)选刀和换刀通常分开进行。

3)为提高机床利用率,选刀动作与机床加工动作重合。 4)换刀指令 M06 必须在用新刀具进行切削加工的程序段之前,而下一个选刀指令 T 常 紧跟在这次换刀指令之后。

5)换刀点: 多数加工中心规定在机床 Z 轴零点 0)要求在换刀前用准备功能指令 (Z , (G28) 使主轴自动返回 Z0 点。
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6)换刀过程:接到 T××指令后立即自动选刀, 并使选中的刀具处于换刀位置, 接到 M06 指令后机械手动作, 一方面将主轴上的刀具取下送回刀库, 另一方面又将换刀位置的刀 具取出装到主轴上,实现换刀。

7)换刀程序编制方法

a)主轴返回参考点和刀库选刀同时进行,选好刀具后进行换刀。 ?

N02 G28 Z0 T02 Z 轴回零,选 T02 号刀; N03 M06 换上 T02 号刀 ?

缺点:选刀时间大于回零时间时,需要占机选刀。

b)在 Z 轴回零换刀前就选好刀 ?

N10 G01 X_ Y_ Z_ F_ T02 直线插补,选 T02 号刀 N11 G28 Z0 M06 Z 轴回零,换 T02 号刀 ?

N20 G01 Z_ F_ T03 直线插补,选 T03 号刀 N30 G02 X_ Y_ I_ J_ F_ 顺圆弧插补

c)有的加工中心(TH5632)换刀程序与上略不同 ?

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N10 G01 X_ Y_ Z_ F_ T02 直线插补,选 T02 号刀 ?

N30 G28 Z0 T03 M06 Z 轴回零,换 T02 号刀,选 T03 号刀

N40 G00 Z1 N50 G02 X_ Y_ I_ J_ F_ 圆弧插补 ?

注:对卧式加工中心,上面程序的 G28 Z0 应为 G28 Y0 。

5 夹具设计研资料究原始 5.1 拟定夹具的结构方案 1.确定夹具的类型 ⑴:以φ 56 外圆表面自定心三爪卡盘与活动顶尖定位,限制 Y 轴方向和 Z 轴方向的四个自由度, 这种方按无法保证轴向尺寸精度,再由于夹紧力方向与切 削力方向不一致,而且,零件表面可以卡的地方面积太小。

( 图

五 )

⑵:工件以底面和外圆在夹具体和 V 型块上定位,即可限制零件 Z 轴方向
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和 X 轴方向的自由度,由于 V 型块定位精度高,能保证加工精度。另外在 V 型 块上用螺栓紧固零件,就可以最大限度的限制零件在 Y 轴方向的自由度,定位 夹紧更加可靠, (如下图所示) 。从以上两个方案比较来看,方案二明显优于方案 一,故采用方案二作为本工序的定位方案。









5.2 确定工件的定位方式及夹具体元件的材料 工件的定位方式主要取决于工件的加工要求和定位基准的形状.尺寸。分析 加工工序的技术条件和定位基准选择的合理性,遵循六点定位原则,按定位可 靠. 结构简单的原则, 确定定位方式。 常见的定位方式有平面定位. 内孔定位. 外 圆定位和组合表面(一面两销)定位等。在确定了工件的定位方式后,即可根据 定位基面的形状,选取相应的定位元件及结构。 (1) 平面定位 在夹具设计中常用的平面定位元件有固定支承.可调支承.自位支承及辅助 支承,其中固定支承又可分为支承钉和支承板。 (2)夹具体材料 由于本产品需大批量生产,所以该专用夹具的每个零件需选用较好的材料, 且不容易磨损,不容易变形,经济实用,以及热处理。所以 ,本夹具除了导向 套使用材料铜,弹簧使用材料 60Si2Mn,螺栓使用材料 35 号钢,其余的零件, 我都用 45 号刚来制造。下面我来介绍下 45 号钢。
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45 号钢 1:45 号钢不淬火硬度小于 HRC28,比较软,不耐磨。淬火后硬度可以(注 意是可以)大于 HRC55,耐磨性较好,韧性好。 2:变形的问题 千万不要相信热处理, 如果是专业的人是不会变形的。 凡是热处理就会变形, 只不过变形能不能接受罢了,零件把精加工放在热处理后就是为了将变形加工 掉。 淬火前一定要讲好允许的变形量的大小,校正变形的费用问题。不然的话,热处 理方一定会连校正也不作,直接交货的。尽管之前他们肯定会吹得天花乱坠。 3:淬硬的问题。 45 号钢淬火后硬度可以(注意是可以)大于 HRC55。但这是小截面的,截面稍 大,得到的硬度就会降低。而且冬天淬裂的可能也是有的。这些方面都要注意。 不要采用表面氮化处理,虽然表面硬度可以提高很多,但基体材料会硬度很低。 虽然耐磨了,但会压出小坑来。 将来再做的话,可以采用淬透性好的合金钢,在较大的截面下,仍可以获得 较高的硬度,而且变形也比 45 号钢的小。比如 GCr15(滚铬 15,轴承钢) ,在 临沂市场比 45 号钢还便宜,硬度、耐磨性、热处理工艺性都好。 4:45#钢是含炭量在 0.45%的碳素结构钢 5 .3 工件的夹紧方式,计算夹紧力并设计夹紧装置 (1)工件的夹紧方式 夹紧机构应保证工件夹紧可靠.安全.不破坏工件的定位及夹压表面的精度 和粗糙度。 在设计夹紧装置时必须合理选择夹紧力的方向和作用点,必要时还应 进行夹紧力的估算。 所以,我选择以底面为基准面,用 V 型块和夹具体夹紧工件,并且在 V 型 块两侧用紧固螺栓进行固定,用弹簧紧固零件,侧面用一块挡板限制其自由度, 从而更好的固定零件,方便加工。 (如下图所示) 由于 45 号钢淬火后硬度可以(注意是可以)大于 HRC55,耐磨性较好。但 这是小截面的,截面稍大,得到的硬度就会降低。假如采用表面氮化处理,虽然 表面硬度可以提高很多, 但基体材料会硬度很低。 虽然耐磨了, 但会压出小坑来。

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所以,采用表面淬火的 45 号钢制作螺栓,夹具体,垫圈,V 型块等,而弹簧则 选用常用的弹簧材料(60Si2Mn) 。

( 图 七 ) (2)夹紧力的计算 在确定夹紧力的大小时, 为简化计算, 通常将夹具和工件看成一个刚性系统。 根据工件所受切削力,夹紧力(大型工件还需考虑重力,惯性力等等)的作用情 况,找出加工过程中对夹紧最不力的状态,按静力平衡原理计算出理论夹紧力, 最后再乘以安全系数,如下: 用压板和 V 形块夹紧工件 KM sina/2 Fwk= df X 1+sina/2

Fwk 为所需 (实际) 夹紧力; 为切削转矩; 为安全系数(粗加工时取 2.5~ M K 3,精加工时取 1.5~2);d 为工件直径;f 为工件与支承面间的摩擦系数;其数 值参见下表: 各种不同接触表面之间的摩擦系数 接触表面的形式 接触表面均为加工过的 光滑表面 工件表面为毛坯,夹具的 支承面为球面 夹具夹紧元件的淬硬表 面在沿主切削力方向有 齿轮 1)刀具的选择
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摩擦系数 f 0.12~0.25 0.2~0.3 0.3

接触表面的形式 夹具夹紧元件的淬硬表 面在垂直主切削力方向 有齿轮 夹具夹紧元件的淬硬表 面有相互垂直的齿轮 夹具夹紧元件的淬硬表 面有网状齿纹

摩擦系数 f 0.4 0.4~0.5 0.7~0.8

切削过程中, 刀具的切削刃要承受很高的温度和很大的切削力,同时还要承 受冲击与振动, 要使刀具能在这样的条件下工作并且保持良好的切削力,刀具应 满足以下基本要求: ⒈ 高硬度以及高耐磨性。 ⒉ 足够的强度和韧性。 ⒊ 良好的耐热性能。 ⒋ 良好的工艺性。 ⒌ 经济性 高速钢是含有较多的 W 、Mo 、Gr 、V 的的高合金工具钢,与碳素工具钢 和合金工具钢相比,高速钢具有较高的热稳定性(500℃~650℃时仍能切削) , 故高速钢刀具允许使用切削速度较高。 高速钢还具有良好的综合性能。其强度和韧性是现有刀具材料中最高的(其 抗弯强度是强硬质合金的 2~3 倍,韧性是硬质合金的 9~10 倍) ,具有一定的硬 度和耐磨性,切削性能能满足一般加工要求,高速钢刀具制造工艺简单,刃磨易 获得锋利的切削刃,能锻造,热处理变形小,所以适合加工本零件。 麻花钻是孔加工刀具中应用最为广泛的刀具,特别适合与 D30mm 以下的孔 粗加工, 有时也用于扩孔。 麻花钻按其制造材料分为高速钢麻花钻和硬质合金麻 花钻。 用高速钢麻花钻加工发孔精度可达 IT11~IT13, 表面粗糙度 Ra 可达 6.3~ 2.5um ; 硬 质 合 金 钻 头 加 工 时 则 分 别 可 达 IT10 ~ IT11 和 Ra12.5 ~ 3.2um. (文献 4) 2)夹紧力的计算: 由下图可知,a=120°

( 图 八 ) 所以可得: 2×M sin120/2
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Fwk=0.056×0.2 X 1+sin120/2

①式

3)切削扭矩 M 扭的计算:
2 0.8

查文献⑵得 M 扭= 210 x D x F 其中 D=孔的加工直径
2 0.8 -3

②式 F=轴向进给量 10

M 扭 = 210 x = 210 x

28mm

x

1mm
-3

×

784mm x

10

= 164.604N.m 所以,由①式和②式可得: 2×164.604N.m Fwk= 0.056×0.2 =13639N 4)轴向力 F 轴的计算
2 0.8 -3

X

Sin120/2 1+Sin120/2

查文献⑵轴向力 F 轴=425 x 其中 D=孔的加工直径

D x

F

x

10

③式

F=轴向进给量
2 0.8 -3

= 425 x

28mm x 1mm
-3

x

10

= 425 x

784mm x 10

= 333.200N 5)选择夹紧螺栓直径 根据夹紧力方向和作用点的选择原则,依照方按二,选用两只 M16×120 螺 栓作为夹紧螺栓, 且置于工件的两边, 钻头横向进刀时, 轴向力 Fz 与夹紧力 Fwk 方向相同,两螺栓分别作用在 V 形块上(如下图所示)切削扭矩 M 切使得工件 转动,为防止工件发生转动,夹具夹紧机构应有足够的摩擦力矩与之平衡。
镗孔时,钻头钻的孔越大时,所受到的轴向力也越大,所以,螺栓此时所受的力最大, ,将 此时作为验算依据,在钻头横向进刀时,根据力矩平衡原理,计算螺栓应受到的最大力。

所以若想正常加工,必须符合以下公式:

Fwk

×

f摩≥ F轴

④式
19

需完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八

根据①式,②式和③式可得: 13639N × 0.2 = F 轴 = 333.2N 2727.8N ⑤式 ⑥式

根据⑤式和⑥式得:④式成立,即可以正常加工所以,即两个螺栓要承受 13639N 的力,即每个螺栓要承受的力为: F= 13639/ 2N = 6819.5N 根据文献(4)第二版(P21)得:
2

单个螺栓所能承受的力是 F= π r

×

σb

根据文献(4)第二版得:σ b = 530 / MPa = 530 N/m ㎡
2

由上可得: F = 3.14 × 8 = 106508.8 N

×

530

所以可得, 单个螺栓所能承受的力, 远大于夹具中要承受的力 6819.5N 的力, 所以,选用 M16 的螺栓作为夹紧螺栓,安全可靠。

5 .4 机械加工工艺规程卡片

(表一)

零件名称 工序号 010 020

机 械 加 工 工 艺 规 程 卡 片 阀体零件 材料牌号 HT15—33 毛坯种类 灰铸铁 工序名称 工序内容 设备 工艺装备
毛坯铸造 热处理 砂型铸造 去应力退火 自硬砂为造 型材料

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20

030

底面粗/ 精加工

1.以φ 46 的 圆柱为基准, 用虎钳夹住 两端面。 2,校正 3,粗加工 4mm,精加工 1mm 4,测量 1, 以 底 面 (030 所加工 处)为基准, 用两压板固 定。 2,校正 3,精加工 1, 以 底 面 为 基准固定, 同 050 步骤。 2,校正。 3,粗加工 4mm 精加工 1mm 4,测量 1, 专 用 夹 具 固定 2,校正 3,用φ 28 钻 头进行加工 4, 用 M30 × 1.5-6H 的攻 头攻丝 5, 测量 1 专用夹具固 定。 2,校正。 3,用φ 20 的 麻花钻进行 加工 4,用 G1/2 的 专用攻头攻 丝 5 测量

XQ6225

面铣刀(高速钢) ,专用夹 具 ,机械卡尺

040

侧面粗/ 精加工

XQ6225

面铣刀, (高速钢) ,专用夹 具,机械卡尺

050

端面粗/ 精加工

XQ6225

面铣刀, (高速钢) ,专用夹 具,机械卡尺

060

螺孔粗/ 精加工

T68

麻花钻 , (高速钢) ,M30× 1.5-6H 的丝攻, 专用夹具 (已 设计) ,机械卡尺

070

螺孔粗/ 精加工

Z35

麻花钻, (高速钢) ,G1/2 的 专用丝攻,专用夹具,机械 卡尺

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21

080

螺孔加工

1, 固 定 方 法 同 050 步骤。 2,校正。 3,用φ 12 的 麻花钻进行 加工 4 测量 1. 固 定 方 法 同 080 步 2 用锪孔钻加 工, 3,测量 去毛刺

Z35

麻花钻, (高速钢) ,专用夹 具,机械卡尺

090

锪孔半 精加工

Z35

锪孔钻, (高速钢) ,专用夹 具,机械卡尺

100 编制(日 期)

清洁

审核(日 期)

共( )页

第( )页





大学三年即将结束, 这篇毕业论文是对我三年所学的考验和总结。设计本课 题让我把所学的相关专业知识运用其中,并对软件设计研究有更深的了解。 经过几个月的查找资料和 CAD 的使用计算, 将一些与本课题有关的知识进行 总结归纳,从选题、收集材料、比较分析、设计和总结是在导师缪飞军老师的指
需完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八 22

导下完成的。 本论文是在缪飞军老师的严格要求、督促及杨伟超老师耐心指导下完成的。 缪飞军老师和杨伟超老师严谨的治学精神使我受益颇深, 没有缪飞军老师和杨伟 超的关怀和指导就没有本文的完成,在此表示衷心的感谢。同时还要感谢同学孙 建,在毕业设计过程中给予我的整体设计方向上的指引和技术上的帮助与支持。 另外,还要感谢我的同学冯园,在一些技术细节上给了我很多的指点,本论 文的完成与同事们的支持也是分不开的,在此一并谢过。 最后, 我要感谢的是我的好朋友们,感谢他们在我读大学期间对我一如既往 的的支持与帮助。特别感谢我的父母,为我提供学习的机会,我的每一分成绩也 同样属于他们。 由于时间和能力有限, 在本论文中存在许多不足之处,我只有在今后的工作 和学习中不断的严格要求自己,继续发扬毕业设计时的求知精神。

参考文献书目 ⑴《机械设计基础》 主编:王世辉 重庆大学出版社 浙江大学出版社 机械工业出版社 机械工业出版社 2005 年 2005 年 2005 年 2006 年

⑵《机械制造技术课程设计》主编:吴雄彪 ⑶《机械制造基础》 ⑷《机械制造技术基础》 (第一版,第二版) 主编:苏建修 主编:黄健求

需完整说明书和图纸找扣扣 二五一一三三四零八

23

⑸《机械工程材料》 ⑹《机械制造技术》 ⑺《金属切削原理与刀具》 ⑻《机械制图》

主编:许德珠 主编:朱正心 主编:王晓霞 主编:刘 力

高等教育出版社 机械工业出版社 高等教育出版社 高等教育出版社

2005 年 1999 年 2005 年 2000 年

⑼ 《Pro/ENGINEER 模具设计与 Mastercam 数控加工》 主编:何满才 人民邮电出版社

2006 年

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