连杆工艺及装备设计说明书..pdf

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1、机电工程学院机电工程学院毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书设计题目设计题目:连杆工艺及装备设计连杆工艺及装备设计（铣连杆盖瓦槽工序）（铣连杆盖瓦槽工序）学生姓名：学生姓名：学学号：号：专业班级：专业班级：指导教师：指导教师：2012年年5 5月月2020日日目次目次第 1 章 设计方案的说明.1第 2 章 设计方案的分析.22。1 机床总体方案的分析.22.2 机床夹具的方案分析.2第 3 章 相关数据的设计计算.43。1 组合机床的特点.43.2 三图一卡的绘制.43。4 组合机床夹具的设计.10附录.17设计总结.19致谢.21参考资料.21I第第 1 1 章章 设计方案的说明设计方

2、案的说明此次设计的题目为连杆工艺及装备设计（铣连杆盖瓦槽),所设计的装备为针对铣连杆盖瓦槽工序的组合机床。设计的内容包括组合机床的总体设计，组合机床的主轴箱设计，相应夹具的设计以及专用零件的设计。组合机床是由一系列的已经标准化和系列化的通用部件和根据所加工工件的形状结构特点及工艺要求设计的专用部件组成的高效率机床.组合机床在我国发展已有 28 年的,其科研和生产都有一定的基础。组合机床实现了机械制造业的快速发展及生产率的提高。组合机床现在已用于各个行业,我国在组合机床方面的的发展相比其它发达国家来说比较落后，精度高、生产效率高、多品种、柔性化、短周期的数控组合机床正冲击着传统的组合机床。因而，

3、目前我国组合机床的发展目标为提高组合机床的柔性，可靠性，加工的精度以及其技术的成套性。此次毕业设计要求个人独立完成，并用绘图软件画出组合机床尺寸联系图，主轴箱，相应工件的夹具及零件图.对所学的专业知识进一步的巩固复习，提高个人机械设计的综合能力。1第第 2 2 章章 设计方案的分析设计方案的分析2.12.1 机床总体方案的分析机床总体方案的分析根据设计要求年产量大于 30000 台（依靠市场而定）,采用一次加工两个工件的方案。对于对机床的总体设计及加工过程有以下两个方案：方案一：采用固定夹具,刀具进给，然后刀具复位,取出工件.方案二:刀具首先向下移动定位,夹具进给，加工完成后,刀具复位，夹具复

4、位，取出工件。若机床为立式机床，当采用方案一时主轴箱需要横向和纵向移动,实现困难。当采用方案二时，刀具只需向下移动到指定的位置然后夹具进给，两者运动均较易实现。若机床采用卧式形式，工件需要纵向放置，当铣削瓦槽时切屑不易掉下，不易于排出切屑.所以综合上述论述机床的形式采用立式形式，移动夹具的方案二。2 2。2 2 机床夹具的方案分析机床夹具的方案分析方案一：以工件的底面为主要定位面，工件的俩侧面为导向面，工件的顶面为止推面。以宽压板夹紧，由液压缸直接带动宽压板向下移动夹紧工件。方案二：以工件的底面为主要定位面,工件的两侧面为导向面，连杆盖和连杆体的结合面为止推面.以加工过分叉的宽压板夹紧，采用斜

5、楔机构和杠杆机构将液压缸活塞杆的水平方向的移动和动力转换为竖直方向的移动和夹紧力。方案一以工件的顶面为止推面，由于工件的顶面为经过加工，以此为定位面会增加加工误差，精度较低。且夹紧装置为宽压板，当工件加工有一定误差时压板不能够完全与工件的上底面接触，影响夹紧效果。宽压板由液压缸直接带动向下移动夹紧,不具有方案二杠杆和斜楔增力机构的增力作用，因为加工生产为大量生产，长时间夹紧力较大影响夹具的寿命，及夹紧效果。2方案二以连杆盖同连杆体的结合面为止推面，此面已经过加工，较方案一定位准确。且方案二的夹紧元件为在宽压板的基础上加工过的分叉的压板，能够使压板同工件的两端相结合，在一定从程度上面减小了由于压

6、板不能够同工件上底面结合使得夹紧效果受到影响，及由此引起的加工误差.再者方案二夹具运用斜楔和杠杆机构使得液压缸的水平方向的运动及动力转换为竖直方向的运动及夹紧力，具有一定的增力作用，因而使得夹具的寿命较方案一长一些。3第第 3 3 章章 相关数据的设计计算相关数据的设计计算 3.1 3.1 组合机床的特点组合机床的特点（1）该机床采用了两台液压滑台，主轴箱和夹具均能够移动调整位置。当加工的工件高度及纵向长度有所改变时主轴上下移动，夹具可以在纵向移动适应所加工工件的改变，具有一定的柔性.（2）夹具夹紧方式为液动联合斜楔及杠杆夹紧，操作方便且夹紧可靠.组合机床的总体设计总体布置已知所加工工件的瓦槽

7、宽度及深度有一定的公差要求，其公差等级分别为 11 级，260N 确保工件加工过程中定位的可靠性.经查阅相应资料取摩擦因数为 0.15，经计算得工件的夹紧力为 900N，取 1000N。活塞作用力 P 的近似计算12 P=P1/=1000/0.7 =1458.27(N）取 1500NP1-沿活塞运动方向的夹紧力所需求作用力之和;考虑各种损失的有效系数，通常取=0.70.95（油箱偏小时取大值);对于单作用缸，只考虑弹簧阻力；(2）油缸主要参数的计算及确定1）确定油缸内径 D所选油缸为往复式活塞油缸1、推力工作时的缸径 D D=1.13（P/p)1/2(mm）P-活塞最大总用力(N）p油缸工作压

8、力(Mpa），夹紧油缸一般取 1.55。0Mpa；D=1.13(1500/1。5）1/2（mm）=35.73mm2、拉力工作时的缸径D=1.27（P/p）+d21/2P-活塞最大总用力(N）;p油缸工作压力（Mpa)，夹紧油缸一般取 1.55.0Mpa;d活塞杆直径;p2Mpa 时 d=（0。2-0。4)D取 d=0。4D=14。292mmD=1.27(1500/1。5）+(0。4D)21/2=36.198mm综合上述计算取 D=40mm2)无杆腔最大流量 Q1 有杆腔最大流量 Q2 Q1=D2/40-V1 Q2=（D2d2）V2 V1无杆腔工作时的活塞移动速度；13 V2有杆腔工作时的活塞移

9、动速度；取 V1=1。2m/min；V2=0。6m/min Q1=D2/40-V1 =3.14(40)2/401.2 =0.056（L/min)Q2=（/40）（D2-d2)V2 =0。5652(L/min）因为 V1=2V2，且无杆腔工作时所允许的最大流量小于有杆腔工作时的最大流量，所以取有杆腔工作时的最大流量为 0。56L/min，则Q1/D2=2Q2/（D2-d2)则 Q2=0。09375L/min按工作压力选取缸径比=d/D工作压力小于 5Mpa 时 d=0。5D则 d=0.5D =20mm3）液压缸筒的长度计算已知斜楔机构夹紧时所需行程为 23mm,则液压缸的缸筒长度要大于等于斜楔夹

10、紧时所需行程与与活塞的宽度之和。（1）活塞的宽度：B=(0.61。0)D取 B=0.6D 则 B=24mm(2）液压缸缸筒长度:L=B+23=24+23=47mm有液压缸缸筒长度47mm，所以取液压缸缸筒长度为 60mm。(3）导向套滑动面长度 A:A=（0.61。0）d =0。8d14 =16mm由于夹具体的长度受到液压滑台长度的限制，则液压缸总体的高度要结合斜楔机构，杠杆机构等综合考虑.液压缸的总高见夹具体的设计.(3）油泵的相关计算 1）确定油泵的最大工作压力 Pp Pp=p+P(Mpa)P油缸的工作压力P-从油泵到油缸入口间管路损失，估算时管路简单，流速不大，可取P=（0。20。5）M

11、pa.取P=0.4Mpa Pp=p+P（Mpa）=1。5+0。4=1.9Mpa 2）确定泵的流量 QpQpk(Qmax）(m3/s)K-系统泄油系数一般取 1。11.3Qmax同时动作的油缸的最大流量取 K=1。2则 Qp1.2*0。056 =0。0672L/min（4）夹具体的设计由上可知该夹具的定位方案为连杆盖底面为主要定位面,两侧面为导向面,连杆盖同连杆体的结合面为止推面，由于夹具的宽度受到液压滑台宽度的限制取 250mm，查阅相关资料得铸造夹具体的主要壁厚为 12、16、20、22、25mm，相应的辅助壁厚及加强筋为8、10、12；12、14、16;16、18、20；18、20、22;

12、20、22、25，在这里夹具体大底板厚度取25mm,安装液压缸的平板取 20mm,安装支撑板的部分取 10,16mm。由于连杆盖直径为 98mm，夹具体宽为 250mm，取连杆盖的导向面的厚度为 16mm,将连杆盖导向面分布在夹具体的两端,使得两工件在夹具体上面放置时两者之间有一定的间隙,取工件及放置工件时更方便。由于夹紧装置采用的为斜楔及杠杆机构联合传动动力及运动，斜楔机构的斜面倾斜角在液压夹具中不能超过 30，且液压缸的活15塞杆直径为23mm,当斜楔机构倾斜角取30时,杠杆上下移动的高度为13mm，所以工件加工完后，不能沿 Z 轴方向取出夹具,因此在 Y 轴及 X 轴方向需要留出一定的空

13、间便于工件的装卸。因此把工件的导向面分布在夹具体的两端是合理的。已知夹具的动力源有液压缸提供，液压缸的总体长度要结合杠杆机构及斜楔机构以及取出工件的因素综合考虑。工件沿 Y 轴方向的长度为 48mm，便于工件的取出，使得工件同杠杆支架的距离为 58mm，限制杠杆翘起高度的支架以及支撑斜楔机构斜面底面的滚子支架结合斜楔斜面需要移动的距离和参考相应的标准液压缸的总体长度，取限制杠杆翘起高度的支架同杠杆支架间的距离为 10mm,支撑斜楔机构斜面底面的滚子支架和限制杠杆翘起高度的支架之间的距离为 10mm,由此得出相应的液压缸的活塞在不运动时伸出的长度为 79mm。由于斜楔机构需要使得杠杆向下移动 1

14、3mm，且斜楔斜面倾角为30，由于杠杆支架在整个杠杆的中间位置，所以斜楔斜面相应的在竖直方向的投影长度为 13mm，所以液压缸在 X 轴方向的移动距离为 23mm。由于液压缸活塞杆在杠杆后端的一滚子和斜楔斜面下端的滚子间滑动，取液压缸活塞杆的长度为 153mm。1617附录图 1 加工工序图图 2 刀具加工示意图1718被加工零件工序号图号名称材料连杆盖40毛坯种类毛坯重量硬度锻件163219HBS工序名称工步名称铣连杆盖瓦槽零件个数/个工作行程(mm)加工宽度（加工长度（）切削速度（mm/s)工序号转/分f转f工时（分）mm）mm机动时间2801。28辅助时间共计12345装入工件工件定位夹

15、紧11791595510.250.01790.00650。050.01790。050。25主轴箱定位夹具快进夹具工进1。576。0。870650。706512.7613.03678910死挡铁停留主轴箱快退夹具快退松开工件卸下工件179242。4本机床装卸工件时间取为0。5 分单件总工时3。94。6065机床实际生产率Q1机床理想生产率Q2负荷率表 1 生产率计算卡0.97931819设计总结设计总结1、优点此次设计为组合机床的设计。此次设计的突出部分为夹具的夹紧装置的设计。夹具的定位及夹紧方案的选择考虑了多方面的因素。夹紧装置为斜楔机构及杠杆机构联合传动液压缸的运动及动力，具有增力作用，能够

16、使液压缸在提供较小的夹紧力的情况下保证夹具的夹紧效果。夹具以连杆盖的底面为主要定位面，连杆盖的两侧面为导向面，以连杆盖同连杆体的结合面为止推面，三面定位，保证了定位的准确性，且夹紧装置的夹紧点设置在靠近工件瓦槽处。主轴逆时针旋转，加工过程中切削力主要被导向面及止推面的支撑板承受，使得夹具的夹紧更为可靠，减小了由于夹紧产生的误差，提高了加工精度。2、缺点1）本次设计的不足之处为主轴箱的油泵轴由主轴驱动，在一定程度上面加大了主轴的负担.2）本次设计夹具直接安装在液压滑台的滑鞍上面，对安装夹具的液压滑台的滑鞍面有一定的精度要求.对此提出另一种方案加以讨论.在液压滑台上面安装一工作台，使得工作台的 T

17、 型槽沿着 Y 轴方向放置，然后将夹具安置在工作台上面。这样可以降低对所选液压滑台的要求，并且夹具的安装更为方便。并且将夹具直接安装在液压滑台的滑鞍上面，夹具的宽度受到液压滑台的滑鞍宽度的限制。当所设计的夹具较宽时，若选用滑鞍面较大的液压滑台，相应就增加了液压滑台的功率，及侧底座的尺寸，也就增大了机床所占用的空间.当将宽度较大的工作台安装在液压滑台上面时,由于工作台宽度较大会使得工作台一部分悬空,长时间后会影响夹具在工作台上面的定位的准确性以及夹具进给时的平稳性.3、对于 2）提出构想对于上述的两个矛盾在这里提出一个构想，使得工作台安装在液压滑台上面，减小夹具设计时由于液压滑台滑鞍的宽度的限制

18、；及使得夹具的安装更为方便.其次在工作台由于比滑台的滑鞍面宽所引起的安装不平稳，及1920进给不平稳。此构想为设计一种工作台使得此工作台安装在液压滑台上面，让此工作台随着液压滑台的移动而移动，工作台及其上面夹具的重量有工作台两侧的支撑及液压滑台的滑鞍共同承受，在工作台两侧支撑下面设计一装有滚子滚道，使滚子承受工作台的重量，同时减小工作台随液压滑台移动时的摩擦力.此构想参考圆柱滚子轴承.此构想的优点为:1、解决了夹具直接安装在液压滑台滑鞍上面的方便性的问题；2、能够减小由于液压滑台滑鞍宽度对夹具尺寸的限制；2021致谢致谢本次设计中得到冯老师的细心指导及帮助，使得自己对组合机床的现状和发展趋势有

19、了一定的了解。同时更清楚的知道了组合机床的结构及其工作原理和设计过程，并且对夹具的设计以及主轴箱的设计进一步进行了巩固。同时在设计工程中得到同组同学的帮助，使得设计思路及解决问题的方法有了进一步的扩展,同时使自己的软件绘图水平有了一定的提高.参考资料参考资料1沈阳工业大学,大连铁道学院，吉林工学院.组合机床设计。上海:上海科学技术出版社，1992.2周诵明。毕业设计指导书。华中理工大学出版社，1993.3大连组合机床研究所。组合机床设计。北京:机械工业出版社，1975。4谢家瀛.组合机床设计简明手册。北京：机械工业出版社，1994。5大连组合机床研究所。组合机床设计参考图册。北京：机械工业出版

20、社，1975.6王先逵.机械加工工艺手册：单行本。北京：机械工业出版社，2008.7现代实用机床设计手册编委会.现代实用机床设计手册。北京：机械工业出版社，2006.8金振华。组合机床及其调整与使用。北京：机械工业出版社,1990。9杨黎明.机床夹具设计手册.北京：国防工业出版社，1996.10东北重型机械学院,洛阳工学院，第一汽车制造厂职工大学。机床夹具设计手册.上海科学技术出版社,1988.11 于俊一，邹青。机械制造技术基础。北京：机械工业出版社，2004。12李华.机械制造技术.北京：机械工业出版社，2000。13南京市机械研究所.金属切削机床夹具手册。北京:机械工业出版社，1984.14左建民.液压与气压传动.北京：机械工业出版社,2009。15何铭新,钱可强。机械制图.北京：高等教育出版社，2004。16王先逵.机械制造工艺学.北京:机械工业出版社,1998.17薛源顺。机床夹具设计。北京：机械工业出版社，2000。18陈作模.机械原理学习指南。北京：高等教育出版社,2006。19章宏甲。液压与气压传动。北京：机械工业出版社，2003.20何贡。互换性与测量技术。北京：中国计量出版社，2000.21