前轮毂轴承孔组合镗床设计.doc

1、西南大学本科毕业论文（设计）前轮毂轴承孔组合镗床设计摘要：本设计的目标是要设计一台用来加工汽车前轮毂内孔的具有较高生产效率的组合镗床。这台机床所要完成的加工轴承孔的工序是汽车前轮毂加工工序中较为关键的一道，它和其它关联工序一同组成自动化生产线的加工工序。事实上，加工汽车前轮毂内孔通常是在数控机床上实现的。当然，本设计所形成的组合机床方案亦可完成年产量75000件的生产任务。本设计通过对零件图的分析，对其生产率、精度等加工要求进行了综合评估，最终决定采用固定式夹具双面单工位加工方式来进行零件的生产加工。联系现有的加工方法和零件的生产类型，确定机床类型。再根据切削力、切削速度、进给速度确定加工该零

2、件所需的两套对称布置的液压滑台及其支承机床侧底座，标准动力镗削头及其相配套的标准齿轮带传动部件，中间底座、液压传动装置、电气柜等通用部件，再配以机床专用夹具、刀具及工具等专用部件来组成一台中小型的组合镗床。以上各通用部件的选取和专用部件的设计都有详细的分析、计算过程，经校核符合实际需要，能够满足设计要求。关键词：组合镗床；专用夹具；轮毂轴承孔目录摘要1Abstract2文献综述31引言101.1工艺方案的拟定101.1.1零件图分析101.1.2毛坯选择101.1.3定位基准的选择101.1.4加工方案的选择101.2工序间余量及工序尺寸的确定111.3刀具结构的选择112组合镗床的总体设计1

3、22.1确定机床配置型式及结构方案应考虑的问题122.2组合机床总体方案的制定122.2.1机床的总体布局122.2.2机床的运动联系132.2.3机床的配置形式132.3切削用量的确定142.3.1切削用量确定考虑的问题142.3.2确定切削力，切削转矩，切削功率142.4组合机床总体设计“三图一卡”152.4.1被加工零件工序图152.4.2加工示意图162.4.3机床联系尺寸总图172.4.4机床生产率计算卡193夹具设计213.1定位原理及定位元件设计213.2夹紧机构设计213.3导向装置设计213.4夹具底座设计213.5夹具误差计算224液压系统设计224.1液压系统工况分析和液

4、压缸负载图、速度图234.2确定液压缸的参数244.3拟订液压系统原理图264.4液压元件的选择271.1工艺方案的拟定在生产设计过程中，工艺方案的制定是否合理，对生产效率和产品质量有着极大的影响。在制定工艺方案时，应首先分析生产类型。本设计所要求的产品年产量为75000件，生产类型为大量生产。这样就有条件采用高效率的专用机床和工、夹具。1.1.1零件图分析从零件图上可以看出，图纸比较完整，技术要求也较一般，没有什么特别难以加工的结构。全部加工精度都在IT9以内，对于两个精度等级为IT9、IT10的轴承孔来说，用一般的镗孔方法都能实现。工件材料为球墨铸铁（QT420-10）,无特殊要求，在进行

5、机械加工前应进行热处理，保证材料硬度为HB121-207。该工件为大量生产，故可采用高效率的组合机床，设计一条流水生产线。1.1.2毛坯选择由于工件尺寸较大，不便于采用锻造等方法制坯。这里采用铸件。由于批量较大，故采用生产率高的永久型（即金属型）铸造方法。161.1.3定位基准的选择在制定工艺时，工艺基准选择的正确与否，对工件的加工精度有着很大影响。定位基准的选择包括精基准的选择和粗基准的选择。根据精基准选择的基准重合和同一的原则，很多加工表面都以A面和轴线作为设计基准，故选择零件图上的A面和为精基准，用它们来加工其余各加工面。选择不需加工的外圆面为粗基准。1.1.4加工方案的选择为了达到加工

6、表面的精度和光洁度要求，应选用适当的最终加工方法来实现，同时又必须用相应的预加工来为最终加工创造条件。本设计的主要任务是加工和两个轴承孔。查表知前者公差等级为IT9，后者公差等级为IT10。并且粗镗孔的精度为IT11IT13，表面粗糙度Ra为6.312.5；半精镗的精度为IT9IT10，Ra为1.63.2；精镗的精度为IT7IT8，Ra为0.81.6。23加工方案可选为粗镗加半精镗两道工序。其中粗镗就在车床上进行，本次设计主要针对半精镗。半精镗将在所设计的组合镗床上进行。1.2工序间余量及工序尺寸的确定根据相关手册，粗镗时取工序余量为6mm，半精镗工序间余量两孔均取为1mm。半精镗后所得尺寸即

7、为图纸上要求的尺寸，故的精镗的工序尺寸为而粗镗的工序尺寸为而的半精镗工序尺寸应为，粗镗的工序尺寸为。1.3刀具结构的选择组合机床刀具，是组合机床主要组成部分之一。刀具的选用、设计、制造正确与否，对机床的加工精度和效率有着重要影响。镗刀制造简单，刃磨方便，只要精度能满足要求，并有较简便的对刀方法时，一般宜加采用。在金属切削加工中，刀具材料的切削性能直接影响着生产效率、工件的加工精度和已加工表面质量、刀具消耗和加工成本。正确选择刀具材料是设计和选用刀具的重要内容之一。刀具材料一般应具备硬度高、强度高、韧性好、耐磨性和耐热性好、导热性好以及工艺性好等特点。硬质合金是用粉末冶金工艺制成的，它用硬度和熔

8、点都很高的金属碳化物作硬质相，用金属钴、镍等作粘结相研制成粉末，压制成型，在高温高压下烧结而成。因此硬质合金有很好的切削性能。因此，镗刀选材为YG6A。它适合硬铸铁、灰铸铁、球墨铸铁，有色金属及其合金、耐热合金钢的半精加工。本次设计要加工的两个轴承孔均选用单刃镗刀，它是将类似车刀的小刀头装夹在镗刀杆上组成镗杆镗刀。对于孔，镗杆直径选为，镗刀方截面为；对于孔，镗杆直径选为，镗刀方截面为。26刀具的角度选择要在确定了切削用量之后进行，因为刀具的切削角度与切削用量和工作效率以及刀具寿命之间都有紧密联系。2.2组合机床总体方案的制定2.2.1机床的总体布局机床总体布局的目的，是按照简单、合理、经济的原

9、则，制定一种实现加工要求的方案。它基本上由工艺方法，运动分配，工件尺寸、重量、精度、表面光洁度及生产效率等因素所决定。组合机床的工艺方法确定后，刀具与工件在切削加工时的相对运动亦随着被确定了。此后就是要选择最佳的运动分配方案。本次设计要做的是组合镗床，因此采取刀具动工件固定的方式即切削加工的相对运动完全由刀具实现来进行加工。本次设计采用镗模导向，因此有很稳定的精度和较好的表面光洁度。由于要保证机床的高生产效率，所以本设计采取卧式单工位双面加工方式。16这样，本次设计的组合镗床的总体布局形式已基本确定下来：采用两个镗削头同时在工件两端加工，设置两套镗削头和动力滑台，以及一个中间底座，两个侧底座。

10、这种配置的机床生产效率相当高。对同一类型机床来说，尚需对构成组合机床的支承部件、传动部件和执行部件等三大部件的布局进行方案分析。(1)支承部件的布局：横一字行支承。支承部件是床身与底座的组合。(2)传动部件的布局：主运动变速系统设在镗削头（本次设计所做变速系统仅相当于减速器）；进给运动变速由液压滑台来实现，可实现无级变速。(3)执行部件的布局：执行部件一般指安装刀具与工件的部件，如主轴部件、工作台部件及刀架等。本次设计因采用夹具和工件固定不需工作台。2.2.2机床的运动联系机床的运动联系是指动力源和运动之间，或者运动和运动之间的联系。机床的各种运动一般是通过机械、电器和液压（气压）传动来实现的

11、。总体设计的任务之一就是确定机床运动所选用的传动形式。组合机床通常以电动机作为动力源，由它带动机械、液压传动系统完成机床的各种运动，再通过电气、液压系统控制这些运动之间的转换、先后顺序及联动。机械联系工作较可靠，对设计、制造、修理的技术水平要求较之电气、液压联系为低。液压联系可简化机床结构，多用于自动化程度较高的机床。液压、电气的联合应用，使机床容易实现自动化，并简化了机床的机械结构，在现代化的自动机床中被广泛采用。本设计组合镗床的主运动和动力源的联系为机械联系，进给运动和动力源的联系为液压联系。2.2.3机床的配置形式组合机床根据工艺特点不同，其配置型式可以分为两类：单工位和多工位。本次设计

12、采用单工位型式。这类组合机床上的夹具和工件，在整个工作循环中始终固定不动，因此亦称具有固定夹具的单工位组合机床。这种配置型式的机床结构比较简单，加工精度较高。2.4组合机床总体设计“三图一卡”2.4.1被加工零件工序图在对被加工零件进行工艺分析并确定了定位基准和夹紧位置后，就可绘制工序图。在图上应表示出加工用定位基准和夹压方向和位置，加工尺寸应该用粗实线来画。图被加工零件工序图Fig.1 Processing figure of the processed parts2.4.2加工示意图加工示意图是根据生产率要求和工序图的要求而拟定的机床工艺方案。它是刀具、辅具的布置图。是组合机床部件设计的重

13、要依据。是机床布局和机床性能的原始要求。也是机床试车前对刀和调整机床的技术资料。加工示意图主要包括加工部位的结构尺寸、精度及分布情况，刀具、刀杆及其与主轴的连接结构，导向结构以及大镗杆的托架结构，以上各结构的联系尺寸、配合尺寸及必要的配合精度，切削用量，工作循环及工作行程，工作对象及加工条件说明。动力部件工作循环及行程的确定如下：（1）工作进给长度的确定工作进给长度应等于加工部位长度L与刀具切入长度和切出长度之和。切入长度一般为510，根据工件端面的误差情况确定。本设计所加工的两孔的切入长度均取为10，由于所镗孔为不通孔，则切出长度取为零。（2）快速引进及退回长度的确定快速引进是指动力部件把刀

14、具送到工作进给位置，其长度按具体情况确定。快速退回的长度等于快速引进和工作进给长度之和。一般在固定式夹具钻孔或扩孔的机床上，动力部件快速退回的行程，只要把所有刀具都退至导套内，不影响工作的装卸就可以了。本设计中由于采用非标准镗套，刀具通过镗套时需要控制一定线路，所以把快退长度取小值，这样就省去了每次快进时都还需要人工转动主轴使刀具顺利通过镗套的麻烦。对于孔，取快进长度为30，工进长度30；对于，取快进长度为55，工进长度为35。（3）动力部件总行程的确定动力部件的总行程除了满足工作循环向前和向后所需的行程外，还要考虑因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件能够向前调节的距离和刀具装卸以及刀具从主轴孔中取出时，动力部件需后退的距离。因此，动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。综合考虑各因素，本设计中，加工动力部件总行程为390，加工的动力部件总行程为300。根据以上计算分析，可绘制出加工示意图如图2。图2 零件加工示意图Fig.2 Processing map of the parts 10