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活塞销孔精镗床外观和夹具设计临沂大学毕业设计362020年5月29日文档仅供参考 分类号:单位代码:10452本科专业职业生涯设计我的机械工程师职业生涯设计1110活塞销孔精镗床外观和夹具设计 姓 名 陈 涛 学 号 151 7 年 级 级 专 业 机械设计制造及其自动化 系(院) 工学院 指导教师 张会玲 年 3 月 25日目 录第一部分 我的机械工程师职业生涯设计1前言11 机械设计制造及其自动化的发展11.1 机械制造行业的发展11.2 未来机械制造行业的发展趋势11.3 机械设计制造及其自动化专业的就业前景22 自我分析与定位22.1 职业兴趣22.2 性格22.2.1 优点22.2.2 缺点32.3 职业价值观念32.4 兴趣爱好33 对职业的分析34 提升职业能力的方法35 我的工作计划46 总结4第二部分 1110活塞销孔精镗床外观和夹具设计51 绪论61.1选题的目的及意义61.2国内外发展及现状62方案的选择与论证82.1方案的确定82.2 方案的分析与选择83外观图的设计93.1机床布局形式的确定93.2动力部件的选择93.2.1镗削头的确定103.2.2滑台的选择113.3主要联系尺寸的选择133.3.1装料高度的选择133.3.2夹具轮廓尺寸的选择133.3.3中间底座轮廓尺寸的确定143.3.4镗杆长度的确定153.4 工作行程长度的选择163.4.1工作进给长度的确定163.4.2快速退回长度的确定163.4.3快速引进长度的确定163.4.4 后备量的确定164 夹具的设计174.1 定位装置的设计174.1.1定位方案的确定174.1.2定位元件的设计174.2 定位误差的计算194.3夹紧装置的设计204.3.1夹紧力的确定204.3.2液压油缸的选择224.3.3夹紧元件的设计234.4夹具体的设计245结论25参考文献26致谢27第一部分 我的机械工程师职业生涯设计前言当今人才的竞争越来越激烈,给自己做一个职业生涯规划开始成为在工作争夺战中的另一重要利器。对个人而言,根据自己所学专业,找到适合自己的工作,职业目标也是重要的。我所学专业为:机械设计制造及其自动化,我的职业的理想就是能在机械制造这个行业有所建树,成为一名出众的机械设计制造工程师是我的理想。因此选择本题目作为指导今后进入职场的方向。1 机械设计制造及其自动化的发展1.1 机械制造行业的发展 称得上是中国进入工业化时代后机械行业最好的一年:高增长、低通胀、高盈利。与国内固定资产投资相关的工程机械、机床行业销量创历史新高,新兴战略产业轨道交通设备行业技术不断取得突破。根据机械工业联合会预计, 产销增速可达15%左右,利润增速10%左右,出口创汇增长15%左右,初显收缩的政策调整不改行业复苏趋势,但短期内行业不具备走出独立行情的动能,当然,随着年报的逐步披露以及出口复苏,仍不乏亮点。中国高端装备制造业国际化战略布局已经开始,工程机械行业率先布局。虽然有部分低端机械产品因劳动力、环保成本等因素,产量已经全球第一,可是实际上中国装备制造业的国际化战略刚刚开始,金融危机对中国出口的打击很大,但金融危机也降低了中国实施国际化战略的成本,收购兼并开始增加。装备制造业有望成为中国具有竞争力的行业之一,工程机械、铁路装备等行业有望称霸全球,这将改变装备制造业的全球竞争格局,当然还要看中国装备制造企业的国际化战略推进。1.2 未来机械制造行业的发展趋势在宏观经济复苏的有力支持下,机械行业盈利能力出现明显改观:自 一季度触底反弹以来,毛利率持续改进;未来行业整体仍会进一步提升。然而中国机械还处于转型期,而转型中的中国经济也为机械行业带来了很大的机遇。一方面,以增加生产要素投入为特征的粗放型增长已不可持续,以提高生产技术水平为特征的内涵式增长正成为经济增长的主要推动力,因此,航空制造业、轨道交通制造业、核电等新兴产业将成为重点;另一方面,人口结构的变化不但推高了劳动力成本,而且会提升国民的消费水平,因此,冷链设备、医疗器械、机床、自动化控制等行业将受益。1.3 机械设计制造及其自动化专业的就业前景机械设计制造及其自动化专业是研究各种工业机械装备及机电产品从设计、制造、运行控制到生产过程的企业管理的综合技术学科。机械设计制造及其自动化专业研究的主要内容包括机械与机器的组成原理、运动分析方法、力学分析方法及电气控制原理,各种机电产品的设计技术、制造技术与控制技术、计算机辅助设计技术、现代机械制造技术与方法,机电一体化技术,计算机辅助制造技术,特种加工技术,自动化制造系统,机器人技术,计算机集成制造技术,计算机原理及应用等。自中国加入WTO后,中国经济融入世界经济的步伐加快,调整产业结构的国策,使中国迅速成为世界加工制造大国。随着外资企业的大量涌入,中国已成为加工制造业的重要基地之一。需要大量的机械设计制造及其自动化专业的应用型高级工程技术人才,特别是既能利用计算机进行机械产品的辅助设计,又能应用数控技术进行制造的人才非常紧缺,有着广阔的就业前景。2 自我分析与定位”自知者智,知人者明”,只有认清了现在的自我和潜在的自我,才能科学的规划自己的职业生涯。我经过老师、同学对我的认识分析再加上自己对自己的了解,我对自己认识如下。2.1 职业兴趣我比较喜欢研究机械,喜欢用头脑依自己的方法来解决问题并追根问底,喜欢提出新的想法和策略,喜欢从实际出发考虑问题,感觉什么东西都必须有她的实用价值,否则毫无意义。我喜欢动手能力强的工作,喜欢做实验、研究一些工具或机器的构造。喜欢组织大家一起工作,喜欢集体活动。2.2 性格性格是指表现在人对现实的态度和相应的行为方式中的比较稳定的、具有核心意义的个性心理特征,是一种与社会相关最密切的人格特征,在性格中包含有许多社会道德含义。性格表现了人们对现实和周围世界的态度,并表现在她的行为举止中。性格主要体现在对自己、对别人、对事物的态度和所采取的言行上。2.2.1 优点1性格沉稳,做事组织严密,井井有条,而且对未来充满平常心态 2 做事认真负责3 有主见,不随波逐流4 独立性强适应环境能力强,纪律性强5 富有同情心,感恩之心,乐于助人6 人际关系较好2.2.2 缺点1 缺乏耐心和毅力2 做事缺乏灵活性3 嫉妒心比较强4 做事优柔寡断,患得患失2.3 职业价值观念选一份好的工作,你一辈子不用工作,因为你乐在其中。希望在机械行业实现自己的人生价值,为中国的机械行业贡献一份力量。2.4 兴趣爱好我平时比较喜欢看书,特别是历史类的书。高尔基曾经说过:书是人类进步的阶梯。读书能够使人明智。平时喜欢乐于助人,认为人生的价值在于奉献,在不断地奉献中提高自己。人际关系处理的较好,喜欢参加各项社会活动。3 对职业的分析机械工业是中国调正经济结构的重头戏。机械工业关系到经济的造血能力,扩大内需能力,科技的蓄积能力和开发创新能力,也是提升生产效率最重要的手段。很长一段时间,我们依靠进口外国先进机械改进我们的轻重工业体系,竟造就了一个世界最大的机械产品市场。机械工业是各种科技人才的蓄水池,生产人员多须具备各种技能,机械工业越壮大,科技人才的效率越高,拉动全社会的生产力发展越显著。一个欣欣向荣充满生机的机械工业体系的存在,可吸纳大量高素质生产人员,是可持续发展的必要条件。应鼓励国营和私人企业积极投资参与。这就需要更多得机械工程师来完成。具有创造性的机械工程师,才能把自然科学家的理论创造尽可能的转化为真正的生产力。4 提升职业能力的方法在确立了职业目标后,行动成了关键环节,没有行动,目标就无法实现。既然看到了自己的不足之处,该怎样去改正,用什么方法途径改正。大四上学期,所有课程都已结束,自己在大学中也学到了不少知识,但如何将知识运用到实际中,就要经过实习。下面是我的实习计划:1 实习期间,要努力工作,增加技能,使自己的动手能力得到提高,从实习中获得在课本上永远学不到的实践经验和知识,而且在实习期间,要多运用自己的理论知识去解决实际问题,是自己在学校所学的知识得到充分的运用。2 要学习怎样与同事、领导相处,使自己的社交能力得到提高。3 在实习期间,还要学习企业的管理方法,而且注意这个企业的企业文化,为将来更好的发展积累一些经验。5 我的工作计划(1)毕业后2年内,目标是增加自己的实际实践经验。(2)3年后,经过自己的实践经验为成为机械工程师做好充分的准备。(3)6 内成为真正的机械工程师。(4) 后在所在岗位上作出出众的成绩。(5) 后继续学习知识,知识是无穷尽的,努力让自己的层次再提高一个台阶。6 总结每个人都希望找到一份自己喜欢的工作,首先我们必须知道喜欢从事什么行业,在找工作之前,对自己进行全方位的分析与认识,能帮助我们快速的适应未来的挑战。我们每一个人都应该了解自己适合做什么,应该做什么,以及如何实现自己的既定目标。我们所处的环境无时不在变化,我们要适时调整自己的目标,跟上变化的脚步脚踏实地的为自己的目标去努力、去奋斗。虽然我们可能暂时不能做得最好,但我相信只要努力去做就一定会做的更好!第二部分 1110活塞销孔精镗床外观和夹具设计摘要本文介绍了活塞销孔精镗床的外观和夹具设计,根据零件的加工要求和结构特点,确定活塞销孔精镗床为组合镗床,采用刚性镗削的工艺方案。在外观图设计中,机床采用卧式布局形式,主运动经过设计刚性镗削头实现,镗杆与机床主轴采用刚性连接的方式,进给运动选用高精度级液压滑台来实现;在夹具设计中,工件的定位采用止口、端面和活塞销孔组合定位方式,夹紧装置的设计采用液压夹紧,由液压缸经过移动压板夹紧工件,手动完成压板的移动,以便装卸工件。夹具安装在机床工作台上,由夹具底座底面,经过螺钉和圆锥销与机床工作台连接。该设计方案具有设计制造周期短,结构简单,加工精度高而稳定的优点。经过分析和计算表明该设计方案能够满足1110活塞销孔的加工精度要求和生产纲领要求。关键词:活塞销孔;镗床;外观图;夹具;主运动;AbstractThe design of the appearance and fixture of the piston pin hole fine boring machine is described in this article, according to the machining requirements and structural characteristics, determine the piston pin hole fine boring machine for the combination boring machine, the process uses rigid program. In the process of the appearance design, the machine uses the horizontal form, the main movement is achieved by the design of rigid series boring head, the boring bar and the tool spindle are combined together with rigid manner, the feed movement is achieved by the high precision hydraulic slide-class; in the process of the fixture design , the positioning of the work piece uses integrated positioning mode including the piston only mouth ,the end and the piston pin hole, the clamping device uses the hydraulic clamping, hydraulic cylinder clamps the work piece by the moving plate, in order to load and unload work piece, the moving of the plate is operated by hands. The fixture is installed in the machine tool table, the clamp base bottom is connected with the machine tool table by the screw and the taper pin. The design and manufacture of the design cycle is short, the structure is simple, the precision is high and stable. Through the analysis and calculation ,we can meet the 1110 piston pin hole machining accuracy and production program requirements. Key words: boring; appearance; fixture; main movement;1 绪论1.1选题的目的及意义 活塞号称发动机的”心脏”,是发动机的核心零件,它与连杆、曲轴等部件组成运动机构,活塞在气缸里承受高温、高压气体的压力,并将气体压力经连杆传给曲轴,驱动发动机运转。它的工作状况直接影响到发动机的性能、工作可靠性和排放性能等指标。特别是随着客户和社会对发动机性能的要求越来越苛刻,产品推向市场的紧迫性日趋迫切,活塞的合理设计与否成为制约发动机开发成败的关键因素。特别是随着发动机技术的不断提高,对活塞加工精度的要求也越来越高。活塞销孔是活塞最关键的部位之一,是活塞结构中承载最大机械应力的部位。精镗销孔工序是活塞加工过程中的重要质量控制点,加工质量对活塞的性能有很大影响。因此对精镗销孔工序夹具的改进和合理设计活塞销孔镗床对保证活塞的加工精度具有十分重要的意义。本课题在综合国内外发动机活塞研究现状的基础上,以1110活塞销孔的精镗为例,设计出专门的精镗床和精镗夹具,在确保该高性能活塞耐高温性、热稳定性及保证活塞可靠性的前提下,有效的提高了发动机的机械效率、降低了发动机的机油消耗量和漏气量等。 1.2国内外发展及现状经研究发现活塞失效的主要原因是由于作用在活塞销孔处的机械应力过大,导致销孔内侧上方区域应力集中,超过了活塞材料的抗拉强度及屈服疲劳强度所致1,因此保证活塞销孔的加工质量非常重要。近代活塞销孔的设计有如下特点:活塞销孔的精度日益提高,特别是轿车活塞在大批量生产中,实行不分组装配;尺寸公差在0.004一0.006mm之间,圆柱度不大于0.001mm,粗糙度在以上;为了降低销孔内侧上端面平均比压,防止该处应力集中而疲劳破坏,以及增加销孔的贮油作用,异形销孔设计日趋普遍。上述设计特点,引起了工艺和机床结构改革的观念性转变。销孔质量不应只局限于追求表面粗糙度,主攻方向应是尺寸精度和形位精度2。而对活塞销孔精度及表面粗糙度的影响是一个综合性的因素。成型的活塞销孔的加工精度技术要求较高,对发动机的正常运行起着重要作用,经过改进、优化和完善活塞销孔专用镗床的结构,能够有效地提高和保证活塞销孔所要求的各项精度3。 由于活塞是大批量生产,因而需要有高效的加工设备和合理的加工工艺。当前,国内活塞制造行业一般是由通用机床和专用设备组成机加工生产线。因此,专用设备就成为活塞切削加工的关键设备,其功能和精度将直接影响最终产品关键特性的质量指标。当前常见的镗床有普通镗床、数控加工中心、专用镗床。普通镗床中常见的是一种用金刚石、立方氮化硼或硬质合金等刀具进行精密镗孔的精密镗床,又称金刚镗床。其特点是精度高、转速快、切削用量小、结构简单、通用性强、成本低、工作安全。在大批量生产的汽车、拖拉机、内燃机等制造业中广泛用于高精度孔的半精加工和精加工,可是装夹麻烦、生产效率低等;专用镗床速度快、噪音小、易于定位、调整方便、加工精度高、结构紧凑,但柔性差;数控加工中心,能实现高效、柔性自动化生产且结构紧凑,但成本高,普及性差3。 汽油发动机及高速柴油机,应减少往复运动的惯性力,均采用轻质材料做活塞,一般常见铝合金。另外铝合金比铸铁有以下优点:导热性好、质量轻、惯性力小、加工工艺性好等。活塞销孔的技术要求很高,工艺上需安排粗加工、精加工及光整加工。铝合金活塞毛坯销孔预先铸出,因孔带有锥度(起摸斜度),直接用来定位与夹紧很不方便,经过粗镗销孔后,销孔便可用作有关工序的定位与夹紧表面。销孔的精加工一般在金刚镗床上进行4。为保证加工精度及各项形位公差的要求,除机床本身要达到所要求的加工精度外,工装夹具设计的合理性,使用的可靠性及较高的定位精度则是保证活塞销孔加工质量的必备条件3。当前,国内大多数活塞生产厂在活塞销孔精镗工序中所采用的夹具虽然多种多样,但就定位方式来讲,则分为两大类:即直接定位和间接定位,夹紧方式又有多种:即外圆夹紧、顶部夹紧、内壁夹紧和内腔顶部夹紧等。在实际的活塞销孔加工过程中,我们在加工现场发现两个重要问题:一是活塞销孔的表面质量不稳定,如表面粗糙度的超差和外观的不理想,二是销孔的圆柱度波动有时较大,甚至超差。随着客户对活塞加工质量要求的提高,解决此类问题已刻不容缓5。因此设计出针对1110活塞销孔的专用精镗床和专用夹具,生产出优质产品具有重大的意义。2方案的选择与论证本课题所要加工的工件为1110活塞销孔,其毛坯为铸件,材料为铝合金。其加工工艺要求如表1所示。表1 加工工艺要求销孔直径尺寸销孔直径尺寸公差销孔直径尺寸公差等级圆度平行度36mm0.01mmIT50.0015mm0.0015mm销孔轴线直线度销孔轴线对于裙部轴线的垂直度销孔轴线对裙部轴线的对称度销孔表面粗糙度Ra0.006mm100:0.035mm0.2mm0.2m2.1方案的确定当前情况下,活塞销孔精镗床常采用如下方案。方案1、选用通用部件镗削头、液压滑台、侧底座,配以专用夹具等基础部件组成单面卧式组合镗床,镗杆与主轴采用刚性连接;方案2、选用通用部件液压滑台、侧底座,配以专用刚性镗削头、专用夹具等基础部件组成单面卧式组合镗床,镗杆与主轴采用刚性连接;方案3、选用通用部件液压滑台、侧底座,配以主轴箱、专用夹具等基础部件组成单面卧式组合镗床,镗杆与主轴采用浮动卡头连接。2.2 方案的分析与选择方案1中的镗削头结构紧凑,通用性强,可是它的精度只能达到7级,而活塞销孔的加工要求是5级,不能满足要求。方案2中的刚性镗削头,刚度高,承载能力大,有利于保证机床的工作精度,镗杆和主轴采用刚性连接,不用镗套,使夹具的结构更紧凑,可是通用性不强。方案3中采用浮动镗刀,需要前后导向镗杆加工,增加了机床的复杂性,且镗套易磨损,影响机床精度。综上所述,我选用方案2。3外观图的设计外观图又叫机床联系尺寸图,它是用来表示机床的配置形式、机床各部件之间相对位置关系和运动关系的总体布局图9。它是进行主轴箱、夹具等专用部件设计的重要依据。1110活塞销孔精镗床外观图的设计主要包括机床的配置和布局、动力部件的选用、主要联系尺寸及工作行程的确定等。3.1机床布局形式的确定 由于活塞销孔是活塞与连杆结合的装配基准,又是活塞主要部位加工用的定位基准,活塞的加工精度在很大程度上取决于其定位销孔的精度,因此活塞销孔的加工一直是关键工序。机床的结构布局形式有立式、卧式等,立式机床在加工中易产生振动,影响定位销孔的加工精度,卧式机床重心低,能够减小加工的振动,有利于提高定位销孔的加工精度,因此在本次设计中我选用了卧式布局形式,其布局如图1所示。 图1 机床布局 1-电动机;2-主轴箱;3-镗削头;4-滑台;5-侧底座;6-中间底座;7-夹具3.2动力部件的选择首先要确定切削用量。合理选择切削用量是保证生产线加工质量和生产效率的重要因素之一,同时也是计算切削力、切削功率和加工时间的必要数据,是设计机床、夹具、刀具的依据。根据工件的材料铝合金及加工要求,由知刀具材料为金刚石,加工直径余量为0.2mm,背吃刀量mm。由确定切削用量如表2所示。表2 切削用量/ (m/min)/(mm/r)mm3000.030.13.2.1镗削头的确定首先对主电动机进行选择。由知主切削力为N 式(3-1) 式中修正系数。切削功率 0.036Kw 式(3-2) 当机床结构未确定时,主电动机功率可用下式粗略估算: Kw 式(3-3)主运动为回转运动时,一般,本设计中取0.7。查表得4,电动机选用。它的技术参数如下:额定功率为2.2Kw,转速为710r/min。常见的镗削头有 TA系列和1TA系列,本设计选用1TA系列镗削头。1TA系列镗削头是根据国家标准GB3668.983(等效于国际标准ISO35901976)在TA系列的基础上改进而来的。本系列镗削头与滑台配套组成组合镗床,可进行单轴粗精镗孔。根据所选用的电动机的功率和活塞销孔的加工质量要求选择精密级的,同时由于此机床是单面、单轴卧式的镗床,要尽量保证结构紧凑,因此选用1TA25M型号的就够用。由于齿轮传动有如下特点:效率高、机构紧凑、工作可靠、寿命长 、传动比稳定等,因此选择齿轮传动即1NGb型。其主要联系尺寸如表3和图2所示。表3 镗削头的主要联系尺寸 (单位 mm)型号传动装置1IT25M1NGb252001702263201251554010023652921310012 图2 镗削头但1TA25M镗削头的加工精度为7级,达不到课题中活塞销孔的5级精度加工要求。因此在采用1TA25M的外形、尺寸和电动机的基础上设计出能达到加工要求的专用刚性镗削头。 3.2.2滑台的选择一般,根据滑台的驱动方式、所需进给力、进给速度、最大行程和加工精度等因素来选用合适的滑台。 由于镗削头用了1IT25M的尺寸参数,一般滑台和镗削头要配套使用,也要选择”1”字开头25型的标准件。1、滑台驱动方式的确定滑台的驱动方式分为液压驱动和机械驱动。机械滑台只能有级调速,变速比较麻烦,一般没有可靠的过载保护,快进转工进,转换位置精度较低。而液压滑台在相当大的范围内进给量能够实现无级调速,能够获得较大的进给力,零件磨损小,使用寿命长,过载保护简单可靠,由行程调速阀来控制滑台的快进转工进,转换精度高,工作可靠。鉴于此,本设计选用液压滑台。符合要求的液压滑台有1HY系列和1HYT系列的。1HYT系列的液压滑台是根据GB3668.4-83(等效ISO2562-1873)标准开发设计的具有国际八十年代先进水平的新型产品。它可与1HJT系列机械滑台、NC-1HJT系列交流伺服数控机械滑台跨系列通用。其结构设计合理、刚性好、精度高、性能可靠、外型美观、配置灵活、通用发化程度高、用途广泛等。因此,选用1HYT25型的液压滑台。2、滑台精度和导轨形式的选择1HYT系列滑台分为普通、精密(M)、高精密(G)三种精度等级,根据活塞销孔的加工精度要求,我选用了1HYT25G型的液压滑台10。滑台导轨的形式选为一山形导轨和一矩形导轨,依靠山型导轨的两倾斜面进行导向。这种导轨的导向性好,刚度高,制造方便,适用于卧式组合机床4。另外型式中带A的为铸铁导轨,带B的为镶钢导轨。镶钢导轨是将淬硬的碳素钢或合金钢导轨,分段地镶装在铸铁或钢制的床身上,具有较高的耐磨性。因此选择1HYT25G B型的。3、滑台行程的选择滑台的行程除保证足够的工作行程外,还应留有前备量和后备量。前备量的作用是使镗削头有一定的向前移动的余地,以弥补机床的制造误差以及刀具磨损后能向前调整,前备量一般大于1020mm,本滑台的前备量是20mm。后备量的作用是使镗削头有一定的向后移动的余地,以方便装卸刀具,后备量一般不小于4050mm,或不少于刀具尾柄插刀具接杆锥孔内的长度。因此滑台总行程应大于工作行程、前备量、后备量之和。由于设计中活塞销孔的长度为104mm,因此液压滑台的行程选用I型mm的即可。综上所述,我选用了1HYT25G-IB型的液压滑台。其主要联系尺寸如表4和图3所示。表4 液压滑台主要联系尺寸 (单位mm)型号型式C1HYT25GIB25050025079012530025080M12 图3 液压滑台它的主要技术参数如表5所示。表5 液压滑台主要技术参数台面宽度台面长度行程最大推进力工作进给速度快行程速度250mm500mm250mm8000N32800mm/min12m/min4、最大推进力、工作进给速度的校核进给力 kNkN 式(3-4)因此,最大推进力符合要求。进给速度因此工进速度也符合要求。侧底座与滑台是配套使用的,选用 1CC25M-I型号的。3.3主要联系尺寸的选择3.3.1装料高度的选择装料高度指工件安装基面至机床底面的垂直距离。组合机床标准中,推荐装料高度为1060mm,但根据具体情况,如车间运送工件的滚道高度、多轴箱最低主轴高度等因素,在mm范围内选取11。本设计取装料高度为907mm。3.3.2夹具轮廓尺寸的选择工件的尺寸和形状是确定夹具体底座尺寸的基本依据。确定夹具底座长度尺寸时应考虑工件的定位、夹紧装置的需求空间,并应满足排屑和安装的需求。夹具体底座高度应根据装料高度、夹具大小和中间底座高度而定,并充分考虑中间底座刚度,以便于布置定位机构和设置夹紧机构,便于排屑为原则。在满足以上要求的情况下使夹具体整体结构尽量要紧凑。综合以上考虑,本设计中夹具体底座的宽度、长度尺寸分别选为270mm和500mm。3.3.3中间底座轮廓尺寸的确定中间底座的轮廓尺寸要满足夹具在其上面联接安装的需要。中间底座的尺寸根据所选动力部件(镗削头、滑台、)及配套部件(侧底座)的位置关系及上料高度、主轴的高度来确定。1、中间底座长度方向尺寸L的确定要根据所选动力部件和夹具安装要求来确定。本设计按公式(3-5)计算。 式(3-5)式中,夹具体底座的长度,为500mm;考虑到夹具安装在中间底座上后,中间底座四周还应留70100mm宽度的回收切削液及排屑的凹槽,本设计虽不用切削液,切屑也挺少,但考虑到镗削头与与工件的距离及整个机床的美观,选为80mm;中间底座与侧底座连接所用突台的高度,选为10mm;则mm,即中间底座的长度为670mm。2、高度方向尺寸的确定在高度方向必须满足下列尺寸链: 式(3-6)式中,夹具底座到加工孔中心线的距离,为240mm;中间底座的高度;侧底座高度,本设计为560mm;滑座与侧底座之间的调整垫片,用来保证当工件有误差时也能满足工件的加工精度,本设计取为5mm;滑台的高度,本设计为250mm;镗削头中心轴线到滑台顶面的距离,本设计为125mm;工件加工孔中心线至夹具定位基面的高度;机床的上料高度,设计取为907mm;夹具底座的底面到夹具定位基面的高度;将以上数据带入公式(3-6)中计算得,中间底座的高度= 700mm。3.3.4镗杆长度的确定镗杆的长度用公式(3-7)来计算: 式 (3-7) 前备量,即加工终了时滑台前端面到滑座前端面的距离,此距离等于加工终了刀具磨损后向前的补偿量,用调节螺钉来调整,一般不应小于1520mm,本设计为20mm; 滑座前端面到侧底座前端面的距离,本设计为110mm;中间底座与侧底座连接所用突台得高度,本设计选为10mm;考虑到夹具安装在中间底座上后,中间底座四周还应留70100mm宽度的回收切削液及排屑的凹槽,本机虽不用切削液,切屑也挺少,但考虑到镗削头与与工件的距离及整个机床的美观,本设计选为80mm;活塞销孔右端面到夹具体左端面的距离,本设计为155mm;刀具的切出长度选为6mm,又考虑到镗杆的刚度问题,此处取镗杆的伸出的总长度选为18mm; 镗削头的长度,本设计为125mm;把数据带入式(3-7)得,镗杆的长度mm。镗杆与镗削头的连接用法兰盘来完成刚性连接。1110活塞销孔精镗床的外观图主要联系尺寸如图4所示。 图4 外观图主要联系尺寸3.4 工作行程长度的选择3.4.1工作进给长度的确定工作进给长度等于被加工工件的长度(多轴加工时按加工最长的孔计算)与刀具切入长度和切出长度之和。被加工工件的的长度为102mm。切入长度可根据工件端面误差确定,一般为510mm,本设计取为7mm。切出长度,由本设计选为6mm。因此,本设计的工作进给长度为115 mm。3.4.2快速退回长度的确定一般在固定式夹具的钻、扩、铰孔机床上,快速退回长度必须保证所有刀具都退回夹具导向套内,不影响装卸工作即可。本设计采用刚性加工,只需考虑不影响装卸工件。因此,本设计的快速退回长度选为180mm。3.4.3快速引进长度的确定快速引进是动力部件把刀具快速送到工作进给开始的位置,本设计中应等于快速退回长度减去工作进给长度,因此为65mm。3.4.4 后备量的确定总行程在滑台的选择中已经确定,为250mm,。前备量是指当刀具磨损或补偿安装制造误差,动力部件能够向前调整的距离,本设计选为20mm,因此后备量为50mm。4 夹具的设计机床夹具是在金属切削加工中,用以准确地确定工件位置,并将其牢固的夹紧,以接受加工的工艺装备。它的主要作用:可靠地保证工件的加工质量,提高加工效率,减轻劳动强度,充分发挥和扩大机床的工艺性能。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度,因此,机床夹具在机械制造中占有重要的地位。4.1 定位装置的设计4.1.1定位方案的确定定位的目的是使工件在夹具中相对于机床,刀具都有一个确定的正确位置。工件上用来定位的表面为定位基准面,而在工序图上,用来规定本工序加工表面位置的基准为工序基准。根据六点定位原理和加工要求,从保证工件定位的稳定性考虑,分析被加工工件工序要求,可确定定位方案如图5所示。图5 定位方案1-端面;2-止口;3-活塞销孔工件的定位采用活塞的止口、端面和销孔组合定位。端面为第一定位基准面,限制活塞的三个自由度;止口为第二定位基准面,限制活塞的两个自由度;活塞销孔限制一个自由度,实现六点定位。4.1.2定位元件的设计为了实现活塞的六点定位,采用短圆柱销和菱形销定位元件。1、短圆柱销根据活塞的止口和端面的形状,并考虑加工方便以及节省材料,将其设计成圆形,经过螺钉固定在夹具体上。用一支承钉来保证其在夹具体上的正确位置。支承钉的两个圆柱面都要达到h9的加工精度11,分别与短圆柱销和夹具体配合。根据,短圆柱销的材料选用45,热处理采用渗碳处理,渗碳深度0.81.2mm,HRC5864,其它技术条件按照GB2259-80,其具体的形状和尺寸如图6所示。 图6 短圆柱销图中基本尺寸为mm的短圆柱面与止口为基孔制间隙配合,由活塞零件图知活塞止口的尺寸为mm,销的公差等级一般高于孔的一级,配合一般选为12,因此短圆柱销的短圆柱面尺寸为mm。端面B与活塞端面配合限制活塞的三个自由度,为了使结构紧凑,结合活塞端面尺寸取其圆柱面直径为mm。2、菱形销为了防止过定位,用一菱形销与活塞销孔配合,来限制。菱形销的材料选用20Cr,热处理采用S0.9-C59,其它技术条件按照GB2259-80,其具体的形状和尺寸如图7所示。 图7 菱形销由知本工序加工前活塞销孔的尺寸为mm,精度等级为7级,菱形销与其为间隙配合,配合选为12,因此菱形销的直径为mm。由于活塞销孔为要加工的孔,必须在加工前退出菱形销,选用液压缸来带动其完成伸缩动作。根据菱形销的尺寸和要满足的伸缩行程(32mm