組合專機-拖拉機撥叉銑專機,組合,專機,拖拉機,撥叉銑
畢業(yè)設計
開題論證報告
專 業(yè) 數(shù) 控 技 術 及 應 用
學 生 姓 名 袁 羅 堯
班 級 Z 數(shù) 控 031
學 號 0331390110
指 導 教 師 劉 仲 威
完 成 日 期 2006年03月24日
課題名稱：拖拉機撥叉銑專機(立式)
一、課題來源、課題研究的主要內容及國內外現(xiàn)狀綜述
本課題來源于現(xiàn)鹽城市拖拉機制造股份有限公司。該公司在加工拖拉機齒輪箱的撥叉腳厚度時，利用立式銑床X62W人工操作，工人勞動強度大，生產(chǎn)率低。隨生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，產(chǎn)品質量要求不斷提高，迫切要求改變這種生產(chǎn)現(xiàn)狀。本課題旨在設計一臺半自動立式銑專機，以取代現(xiàn)役的立式銑床X62W；加工時，人工上料—自動定位—自動夾緊—自動銑削，銑畢自動松開工件后由操作者取下。
近年來，該行業(yè)獲得了快速發(fā)展，特別是數(shù)控機床更是發(fā)展迅猛。在國內，機床產(chǎn)品的種類，規(guī)模，技術含量上都有較大的提高，但和日本，美國，德國等先進機床大國相比，我國機床產(chǎn)品還存在很大的差距。首先，機床產(chǎn)品技術水平落后，加工精度低，可靠性差。其次，產(chǎn)品結構不合理，存量構成依然落后，數(shù)控化率很低。
高速，高效，復合，智能，高精度，高可靠性和環(huán)保是未來幾年機床的發(fā)展趨勢。機床復合化是提高機床精度和效率的主要措施。用復合化機床加工工件，可在一裝夾情況下，完成全部工件加工，消除了裝夾位置誤差，大大減少了零件工序間運輸和等待時間，提高了工作效率。智能，代表機床產(chǎn)品較高水平的柔性生產(chǎn)線，可以實現(xiàn)智能化生產(chǎn)，適合批量加工大型零部件等；通過計算機聯(lián)網(wǎng)，可實現(xiàn)遠程診斷和遠程服務等。
二、本課題擬解決的問題
該課題研究的主要目的是降低工人勞動強度，提高生產(chǎn)率，滿足生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，產(chǎn)品質量要求不斷提高的要求。實現(xiàn)半自動化加工，在加工時，實現(xiàn)：人工上料-自動定位-自動夾緊-自動銑削，銑削完畢后自動松開，工作由操作者取下。同時，要解決以下幾個問題：
1.加工時該工件的主軸孔呈立式安置。
2.工作節(jié)拍為每分鐘加工18件。
3.工件以其主軸孔定位，定位心軸置于圓盤工作臺上，圓盤工作臺主軸呈立式安置。
4.專機工作安全，可靠，運行平衡，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，操作維護簡單。
5.專機結構緊湊，高度為800mm左右。
三、解決方案及預期效果
由于要滿足一分鐘加工18件的要求，而且要實現(xiàn)半自動化加工。因此，要設計出一個大的圓盤來支撐工件，實現(xiàn)邊加工，邊上下工件，使得裝夾時間和加工時間重疊。在裝夾工件時，采用彈簧卡頭來固定工件。同時，還要設計出與支撐臺相應大小的圓盤，在圓盤上設計一凸輪，通過推動彈簧卡頭的推桿來實現(xiàn)工件的自動夾緊和自動松開。除了彈簧卡頭，還要設計固定銷來實現(xiàn)完全固定，保證加工精度和要求。
機床設計要滿足每分鐘加工18件的要求，實現(xiàn)專機結構緊湊，工作安全，可靠，運行平穩(wěn)，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，操作維護簡單。在加工時，實現(xiàn)：人工上料—自動定位—自動夾緊—自動銑削，銑削完畢后自動松開，工作由操作者取下。.
四、課題進度安排
2月27日～3月10日．畢業(yè)實習階段。
畢業(yè)實習，查閱資料，到多個公司實踐，撰寫實習報告。
3月11日～4月12日．總體設計，方案論證階段。
提出總體設計方案及草圖。
4月13日～5月14日． 部件、零件設計階段。
完成部件圖、零件圖。
5月15日～5月29日．編寫說明書,圖樣修改整理。
編寫畢業(yè)設計說明書，圖樣修改。
5月30日～6月7日．定稿。
最后修改、定稿，材料復查。
6月8日～6月9日．畢業(yè)答辯。
答辯，材料整理裝袋。
五、指導教師意見
年 月 日
六、專業(yè)系意見
年 月 日
七、學院意見
年 月 日
3
文 獻 資 料
專 業(yè) 數(shù) 控 技 術 及 應 用
學 生 姓 名 袁 羅 堯
班 級 Z 數(shù) 控 031
學 號 0331390110
指 導 教 師 劉 仲 威
參考文獻
[1] 徐 灝．機械設計手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1991．
[2] 徐 灝． 新編機械設計師手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1995．
[3] 吳福忠,柯映林．紙基蜂窩零件裝夾系統(tǒng)中自動填料裝置的設計[N]．
浙江大學學報)，2005－2（第39卷第2期）.
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[5] 云漲． 金屬切削機床設計簡明手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1993．
[6] 孫建軍，李玉翔，肖放．組合機床通用部件參數(shù)化繪圖系統(tǒng)設計[N]．天津工業(yè)大學學報，2001(第20卷第5期)．
[7] 胡家秀． 機械零件設計實用手冊[M]． 北京：機械工業(yè)出版社，1999．
[8] 李益民． 機械制造工藝設計手冊[M]． 北京：機械工業(yè)出版社，1995．
[9] 艾 興，肖詩綱． 金屬切削用量手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1996．
[10] 《金屬切削加工工藝人員手冊》修訂組． 金屬切削加工工藝人員手冊[M]. 上海：上?？茖W技術出版社，1965．
[11] 彭國勛，肖正揚． 自動機械的凸輪機構設計[M]． 北京：機械工業(yè)出版社，1990．
[12] 南京機械研究所． 金屬切削機床夾具圖冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1984．
[13] 劉文劍，曹天河，趙維緣． 夾具工程師手冊[M]．哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1987．
畢業(yè)實習報告
專 業(yè) 數(shù) 控 技 術 及 應 用
學 生 姓 名 袁 羅 堯
班 級 Z 數(shù) 控 031
學 號 0331390110
指 導 教 師 劉 仲 威
日 期 2006年03月24日
畢業(yè)設計實習小結
一 概述
大學的學習和生活即將結束,在最后的階段進行了為期2周的畢業(yè)實習實踐活動,目的是為了增強我們的實踐和動手能力,同時也為接下來的設計打基礎。
二 實習過程
3月9日參觀江蘇省鹽城市江淮動力股份有限公司。
3月10日參觀江蘇悅達鹽城拖拉機制造有限公司。
3月15日參觀江蘇森威集團飛達有限責任公司。
三 實習內容
江蘇省鹽城市江淮動力股份有限公司是高科技民營企業(yè)——重慶東銀集團旗下專業(yè)生產(chǎn)中、小功率發(fā)動機的大型企業(yè)，位居中國企業(yè)500強.長期以來該公司非常注重技術創(chuàng)新，先后投資億元建成省級企業(yè)技術中心和國家級博士后科研工作站，建有具有國際先進水平的CAD/CAM/CAT（計算機輔助設計、制造、測試）網(wǎng)絡，擁有行業(yè)首家以三維激光實體掃描儀、三維激光成型機等先進設備和計算機軟件為代表的RP技術，積極引進應用同步開發(fā)、虛擬設計、快速原型制造、反求工程等高新技術改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)品，確立了企業(yè)在行業(yè)技術進步方面的領先地位。產(chǎn)品創(chuàng)新著著領先同行，逐步形成了具有自主版權和江動特色的輕型多缸機、節(jié)能單缸機、小型汽油機、小馬力單缸機和發(fā)電機組（柴、汽油）五大系列，400多個品種的優(yōu)化產(chǎn)品結構。?
通過實習,使我對柴油機的結構, 柴油機的工作原理, 柴油機的裝配,公司組織機構及各部門的主要質量職責, 柴油機行業(yè)的發(fā)展狀況, 柴油機的主要故障等相關知識有了更清楚和深刻的認識。為以后的工作和學習奠定了堅實的基礎。
柴油機的工作原理:柴油機和汽油機一樣，每個工作循環(huán)也經(jīng)歷進氣、壓縮、作功和排氣四個過程。但由于柴油粘度比汽油大，不易蒸發(fā)，但自燃溫度卻低于汽油，故柴油機可燃混合氣的形成和燃燒方式與汽油機不同。
柴油機減速箱箱體的機械加工工藝過程：
在加工過程中要遵循先面后孔,先粗后精,先主后次,基準先行的原則。
1．粗銑端面:因為箱體共有六個面，所以這部分又分為三個過程，每一次粗銑兩個相對的面，其中有兩個過程用手工夾緊，最后一個用氣壓夾緊，左右用螺栓定位，粗銑無基準面。
2．半精加工箱體:與粗銑一樣,也分為三個部分。
3．加工孔: 這是第一次粗鏜孔，主軸孔在此時一起加工，用氣壓加緊，機床分為兩部分，有左、右床腳之分。
4．鏜孔:這是半精鏜，加工是連倒角一起加工，其中有一個軸特別長，它是用來保證同軸度的。
5．精加工:精加工主要主軸孔，切削余量特別少。
6．鉆孔:用軸定位。
7．攻絲:鉆頭轉速慢，三面有間隙同時加工。
8．鉆孔:箱體共六個面，加工剩余兩個面。
9．銑里面的孔。
在裝配車間我們看到,柴油機的裝配是把已修好的零件、組合件和輔助總成，按一定的工藝順序和技術要求裝配成一臺完整的柴油機。柴油機的裝配質量，對柴油機的修理質量和使用壽命有極其重要的影響，因此對柴油機裝配有嚴格的要求，例如：
(1)裝配的零部件和總成都經(jīng)過檢驗或試驗，必須保證質量合格。
(2)裝配前要認真清洗零件、工具、工作臺，特別是汽缸體的潤滑油路徹底清洗干凈并用壓縮空氣吹干。螺孔及油孔中的漂洗水要吹干。
(3)準備好全部螺母、螺栓。柴油機要保證用它所用的螺栓體系、尺寸和等級都要和拆卸時完全一樣，不允許用其他螺栓隨意更換或代替。
(4)對用過的汽缸墊、開口銷、保險墊片、金屬鎖線以及低板墊、石棉墊、軟木墊等在大修時應全部換新。
(5)柴油機重要部位的螺栓，如汽缸蓋螺栓、軸瓦螺栓、飛輪螺栓、螺母必須按規(guī)定扭矩及順序擰緊?？得魉共裼蜋C螺栓、螺母的擰緊次序和扭矩的數(shù)值在下述各裝配程序中逐一給出；如果有的地方?jīng)]有給出規(guī)定值，請參閱扭緊螺栓力矩表。
(6)各相對運動零件工作表面，裝配時應涂以清潔的潤滑油，如軸承與軸頸、活塞環(huán)活塞與汽缸壁間，以保證零件開始運動時的潤滑。柴油機有許多的襯墊和“O”形圈由可吸收機油的材料制成，這些襯墊在接觸機油以后會膨脹形成緊密的密封。在裝配這類襯墊時，請注意只能用粘著劑或植物油。
(7)不可互換的機件，如汽缸體與飛輪殼、活塞連桿組、各軸承瓦墊、進排氣門等應對好位置和記號，不得錯亂安裝。
(8)要用專用工具安裝。如：油封和耐磨圈推壓器、汽缸套安裝工具、噴油器和氣門調整成套工具等，供選用。
然后我們參觀了曲軸車間，這是我們主要參觀的車間。我們從它的毛坯到入庫，對于它的工藝來說，具體的步驟如下：
1.投料；2. 修復；3．中心孔；4.車100開擋；5.并割槽；6.車Φ30外圓；7.割槽；8.割卡簧槽；9.查跳動；10.車錐度；11.粗磨主軸頸；12.精磨主軸頸；13.粗磨連桿頸；14.精磨連桿頸；15.精磨Φ50的孔；16.銑鍵槽；17.錐度Φ30；18.車螺紋；19.庫前處理。
江蘇悅達鹽城拖拉機制造有限公司的主要產(chǎn)品有：黃海牌-12型、151型、81型系列手扶拖拉機和黃海金馬-180、200、220、250、300、350、400、450、500、550、700、720、750系列及四輪驅動系列輪式拖拉機； 我們參觀了拖拉機廠的各主要車間，其中看到了各種機床設備。1．金工車間：C6136A 型普通車床，鉆床Z521B.35mm立式鉆床等。2．機修車間：普通車床 CY6140，臥式鏜床T68，立式升降臺銑床X53K，搖臂鉆床 Z3050X16(I)，CA6140車床。3.鈑焊車間：升式固定臺式壓力機 JA21-160，沖床雙動薄板沖壓液壓機Y28-500。閉式雙點壓力機 J36-40，J36-25B.510噸雙動薄板沖壓液壓機Y28-510，升式可傾壓力機 J023-63，40噸開式雙柱可傾壓力機 J23-40。4．裝配車間：分小四輪裝配車間和手扶拖拉機裝配車間兩單柱校正壓裝液壓機X41-10；移動式萬向搖臂鉆床 ZJ3765; 液壓鏜孔車端面頭TC95; 組合機床YZJ-093。 我們還參觀了另外幾個主要零件加工的過程。在指導老師的指導下,對零件加工工藝過程有了更深刻的認識和了解,(1)．小四輪箱體，加工基準，底面作為粗基準 ,加工原則：先面后孔，先基準后其它，先粗后精。工序過程如下：1．銑底面；2．打定位孔；3．加工兩側面及斜孔；4．锪斜孔；5．鉆，鏜各軸承孔；6．精銑兩側面；7．攻斜孔螺紋；8．精鏜各軸承孔；9．粗銑側面和底面；10．精銑；11．加工頂面；12．锪孔；13．螺紋孔。(2).輪轂加工工藝過程：1．車端面；2．鏜孔；3．鉆四個端面孔，鏜中心孔；4．拉鍵槽；5．鉆加緊孔；6．鉆孔。(3).齒輪箱體端面蓋加工工藝過程：1．銑端面；2．轉盤銑削；3．粗精刀；4．鉆加工孔；5．銑側面。(4)．要求兩面三刀個工件一起加工保證配合良好。4．離合器蓋:以車為主，并鉆兩孔。
江蘇森威集團飛達有限責任公司為國家定點生產(chǎn)自行車飛輪、撥鏈器等變速 傳動系統(tǒng)件以及汽車摩托車用冷溫鍛件的大型企業(yè)。公司擁有先進的全自動熱處理生產(chǎn)線和冷擠壓生產(chǎn)設備，及相應的檢測設備． 主要產(chǎn)品有六大系列三十多個規(guī)格型號的自行車飛輪、撥鏈器；各種汽車等速萬向節(jié)精鍛毛坯、汽車變速箱輸入輸出軸冷鍛毛坯、汽車變速箱倒檔齒輪等三大類四十多個規(guī)格型號的精密鍛件以及最新型的減速式汽車起動電機單向器總成等汽車零件．
四 C6136A 型普通車床分析
??? 本車床功率大，剛性強，主軸調速范圍廣，適用于強力或高速切削，可以車削端面、外圓、內孔以及公制、英制、模數(shù)、徑節(jié)各種螺紋，并可承擔鉆孔、套料、鏜孔等工藝。主軸的制動及正反轉變向是液壓控制，剎車靈敏可靠，可用按鈕不停車變換一級速度。床頭箱內用壓力油強制潤滑，主軸轉速范圍備有數(shù)種，供用戶選擇。溜板箱內裝有安全機構，可防止車床因過載而損壞，上刀架可以機動車削短的錐體，縱向進給與上刀架進給的復合運動可機動車削長的錐體，床身導軌經(jīng)表面淬火，以提高導軌的壽命。車床的操縱手柄集中，使用方便靈活。
五 實習感想
此次的實踐對我來說意義是非常之大的,在實習的過程中,通過老師和工廠技術人員的耐心講解和分析,使我對各加工階段的加工過程和加工工藝都有了更加深刻的認識和了解,在增加認識和了解的同時也暴露出自己的不足之處,也暴露出和其他優(yōu)秀同學之間的差距。因此,在以后的學習過程中還要繼續(xù)努力,通過對理論知識的不斷學習來指導實踐,不斷地豐富和完善自己。鍛煉自己的實踐動手能力和理論聯(lián)系實際的能力。為以后的工作和學習奠定的堅實的基礎。
畢業(yè)設計任務書
課題：拖拉機撥叉銑專機(立式)
專 業(yè) 數(shù) 控 技 術 及 應 用
學 生 姓 名 袁 羅 堯
班 級 Z 數(shù) 控 031
學 號 0331390110
指 導 教 師 劉 仲 威
專 業(yè) 系 主 任
發(fā) 放 日 期 2006年03月24日
一、 設計內容
二、
本課題來源于現(xiàn)鹽城市拖拉機制造股份有限公司。該公司在加工拖拉機齒輪箱的撥叉腳厚
度時，利用立式銑床X62W人工操作，工人勞動強度大，生產(chǎn)率低。隨生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，
產(chǎn)品質量要求不斷提高，迫切要求改變這種生產(chǎn)現(xiàn)狀。本課題旨在設計一臺半自動立式銑
專機，以取代現(xiàn)役的立式銑床X62W；加工時，人工上料——自動定位——自動夾緊——
自動銑削，銑畢自動松開工件后由操作者取下。
二、設計依據(jù)
1． 另件圖樣（見附件）；
2．另件毛坯圖及該零件機械加工工藝過程卡（該二資料由學生自行編寫并作為考核內容
置于該生材料袋內）；
三、技術要求
１．加工時該工件的主軸孔呈立式安置；
２． 工作節(jié)拍為每分鐘加工18件；
３． 加工時，由操作員人工上料——自動定位——自動夾緊——全速連續(xù)自動銑削；銑畢工件被自動松開，后由操作者取下并上下一個料(上料、下料時不停機)；
４． 工件以其主軸孔定位，定位心軸置于圓盤工作臺上，圓盤工作臺主軸呈立式安置；
５．專機工作安全、可靠，運行平穩(wěn)，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，操作維護簡單；
６． 專機結構緊湊，裝料高度為800mm左右；
四、畢業(yè)設計物化成果的具體內容及要求
１．工件毛坯圖；
２．該零件機械加工工藝過程卡及本工序的加工工序卡（手工填寫在標準卡片上）；
３．開題報告；
４．設計圖樣
4．1設計草圖：為設計裝配圖底圖，必須手工繪制，圖樣總量不少于1張A0；
4．2設計圖樣：專機總裝配圖、部件裝配圖及該部件的全部或較為復雜的主要另件圖（所有零件、部件的編號不得遺漏且必須與裝配圖明細欄內的一致）；圖樣全部用AutoCAD繪制，圖樣面積總量折合4張A0以上。
５． 設計說明（計算）書
5．1設計說明（計算）書字數(shù)（含圖）在10000字以上；
5．2設計說明（計算）書（含說明書摘要）內容、格式必須符合《鹽城工學院關于畢業(yè)設計說明書撰寫的指導意見》；
６． 畢業(yè)實習報告
畢業(yè)實習報告字數(shù)在3000字以上（含圖）。
（以上幾個方面的材料除另外說明外，全部做成電子文檔資料。）
五、畢業(yè)設計進度計劃
起訖日期
工作內容
備 注
2006.02.27—2006.03.06
布置任務
下達任務書
06.02.27—06.03.10
調查研究，收集資料，熟悉課題,畢業(yè)實習
06.03.11—06.04.12
總體設計，方案論證
06.04.13—06.05.14
部件、零件設計階段
06.05.15—06.05.29
編寫說明書,圖樣修改整理
06.05.30—06.06.07
修改定稿
06.06.08—06.06.09
畢業(yè)答辯,材料整理裝袋
2006.02.27—2006.03.06
布置任務
06.02.27—06.03.10
調查研究，收集資料，熟悉課題,畢業(yè)實習
06.03.11—06.04.12
總體設計，方案論證
六、主要參考文獻：
[1] 徐 灝． 機械設計手冊[M]． 北京：機械工業(yè)出版社，1991．
[2] 機械工程手冊，電機工程手冊編輯委員會． 機械工程手冊[M]． 北京：機械工業(yè)出版社，1995．
[3] 徐 灝． 新編機械設計師手冊[M]． 北京：機械工業(yè)出版社，1995．
[4] 胡家秀． 機械零件設計實用手冊[M]． 北京：機械工業(yè)出版社，1999．
[5] 李益民． 機械制造工藝設計手冊[M]． 北京：機械工業(yè)出版社，1995．
[6] 艾 興，肖詩綱． 金屬切削用量手冊[M]． 北京：機械工業(yè)出版社，1996．
[7] 云漲． 金屬切削機床設計簡明手冊[M]． 北京：機械工業(yè)出版社，1993．
[8] 彭國勛，肖正揚． 自動機械的凸輪機構設計[M]． 北京：機械工業(yè)出版社，1990．
[9] 賈鳳銅． 簡明銑工手冊[M]． 北京：機械工業(yè)出版社，1995．
10] 劉文劍，曹天河，趙維緣． 夾具工程師手冊[M]． 哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1987．
[11] 《金屬切削加工工藝人員手冊》修訂組． 金屬切削加工工藝人員手冊[M]． 上海：上?？茖W技術出版社，1965．
[12] 張耀宸． 機械加工工藝設計手冊[M]．北京：航空工業(yè)出版社，1987．
[13] 南京機械研究所． 金屬切削機床夾具圖冊[M]． 北京：機械工業(yè)出版社，1984．
[14] 《常見機構原理及應用》編寫組． 常見機構原理及應用[M]． 北京：機械工業(yè)出版社，1978．
七、其他
學生必須按照畢業(yè)設計進度計劃表明的時間，分期按時完成，并且保證各期工作的工作質量，以確保畢業(yè)設計任務的完成
畢 業(yè) 設 計 說 明 書
拖拉機撥叉銑專機
（立式）
專 業(yè) 數(shù)控技術及應用
學生姓名 袁 羅 堯
班 級 Z數(shù)控031
學 號 0331390110
指導教師 劉仲威
完成日期 2006年6月4日
江陰職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 2007 目 錄 1 前言 .........................................................................................................................................................1 1.1 本課題的來源、設計的主要目的和技術要求： .............................................................................1 1.2 本課題要解決的主要問題和設計總體思路: ...................................................................................1 2.國內外的發(fā)展狀況及現(xiàn)狀的介紹: ......................................................................................................3 3 總體方案論證: ......................................................................................................................................4 4 具體設計說明 ........................................................................................................................................5 4.1 被加工零件分析 .................................................................................................................................5 4.1.1 被加工零件毛坯圖 .........................................................................................................................5 4.1.2 擬定機械加工工藝路線： .............................................................................................................5 4.1.3 確定機械加工余量,工序尺寸及公差 ...........................................................................................5 4.2 夾具的設計 .........................................................................................................................................6 4.2.1 斜面定心夾緊機構 .........................................................................................................................6 4.2.2 夾緊力 .............................................................................................................................................7 4.2.3 影響夾緊力的因素 .........................................................................................................................7 4.3 金屬切削用量的選擇與計算: ...........................................................................................................8 4.3.1 刀具的選擇: ...................................................................................................................................9 4.4 減速機的選擇與計算： ...................................................................................................................10 4.4.1 減速機的選擇： ..........................................................................................................................10 4.4.2 電動機的選擇： ...........................................................................................................................11 4.5 V 帶輪的設計計算: .......................................................................................................................12 4.6 擋銷的強度計算: .............................................................................................................................14 4.7 軸的設計計算與強度校核: .............................................................................................................16 5 結論 .......................................................................................................................................................21 主要參考文獻 ..........................................................................................................................................22 致 謝 ......................................................................................................................................................23 附 錄 ........................................................................................................................................................24 江陰職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 2007 1 1 前言 半自動撥叉銑床專機是為了實踐，公司主要是為了減少工人的勞動強度， 同時提高公司的生產(chǎn)效率，不斷滿足公司的生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大的要求。 1.1 本課題的來源、設計的主要目的和技術要求： 本課題來源于生產(chǎn)實踐，公司在加工拖拉機齒輪箱的撥叉腳厚度時，利用 立式銑床 X62W 人工操作，工人勞動強度大，生產(chǎn)率低。隨生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大， 產(chǎn)品質量要求不斷提高，迫切要求改變這種生產(chǎn)現(xiàn)狀。本課題旨在設計一臺半 自動立式銑專機，以取代現(xiàn)役的立式銑床 X62W；加工時，人工上料—自動定 位—自動夾緊—自動銑削，銑畢自動松開工件后由操作者取下。 本課題研究的主要目的是降低工人勞動強度，提高生產(chǎn)率，滿足生產(chǎn)規(guī)模 不斷擴大，產(chǎn)品質量要求不斷提高的要求。實現(xiàn)半自動化加工，在加工時，實 現(xiàn)：人工上料- 自動定位- 自動夾緊-自動銑削，銑削完畢后自動松開，工作由操 作者取下。同時，設計時要滿足以下幾點要求： 1.加工時該工件的主軸孔呈立式安置。 2.工作節(jié)拍為每分鐘加工 18 件。 3.工件以其主軸孔定位，定位心軸置于圓盤工作臺上，圓盤工作臺主軸呈 立式安置。 4.專機工作安全，可靠，運行平衡，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，操作維護簡單。 5.專機結構緊湊，高度為 800mm 左右。 1.2 本課題要解決的主要問題和設計總體思路: 原來的立式 X62W 型銑床，單純的人工操作，工人勞動強度大，生產(chǎn)率低。 因此，本課題要解決的主要問題是：設計一款半自動立式撥叉銑專機來取代原 有的立式 X62W 型銑床，設計后的機床主要是采用人工上、下料，自動夾緊和 自動加工的結構,該機床在降低工人勞動強度的同時提高了生產(chǎn)率，滿足了公司 規(guī)模不斷擴大的要求。 由于要滿足一分鐘加工 18 件的要求，而且要實現(xiàn)半自動化加工。因此，必 須要設計出一個大的圓盤來支撐工件，實現(xiàn)邊加工，邊上下工件，使得裝夾時 間和加工時間重疊，才能滿足一分鐘加工 18 件的要求。在裝夾工件時，采用彈 簧卡頭來固定工件。同時，還應設計出與支撐臺相應大小的圓盤，在圓盤上設 計一凸輪，通過推動彈簧卡頭的推桿來實現(xiàn)工件的自動夾緊和自動松開。除了 彈簧卡頭，還要設計固定銷來實現(xiàn)完全固定，保證加工精度和要求。 機床設計要滿足每分鐘加工 18 件的要求，實現(xiàn)專機結構緊湊，工作安全， 可靠，運行平穩(wěn)，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，操作維護簡單。在加工時，實現(xiàn)：人工上料 拖拉機撥叉銑專機( 立式) 2 —自動定位—自動夾緊—自動銑削，銑削完畢后自動松開，工作由操作者取下。 本專機的設計充分迎合了了操作者，使得操作者在操作機器的時候感覺到安全、 舒適，人性化的設計理念貫穿銑專機的整個設計過程。 江陰職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 2007 3 2.國內外的發(fā)展狀況及現(xiàn)狀的介紹: 近年來，該行業(yè)獲得了快速發(fā)展，特別是數(shù)控機床更是發(fā)展迅猛。在國內， 機床產(chǎn)品的種類，規(guī)模，技術含量上都有較大的提高，但和日本，美國，德國 等先進機床大國相比，我國機床產(chǎn)品還存在很大的差距。首先，機床產(chǎn)品技術 水平落后，加工精度低，可靠性差。其次，產(chǎn)品結構不合理，存量構成依然落 后，數(shù)控化率很低。 高速，高效，復合，智能，高精度，高可靠性和環(huán)保是未來幾年機床的發(fā) 展趨勢。機床復合化是提高機床精度和效率的主要措施。用復合化機床加工工 件，可在一裝夾情況下，完成全部工件加工，消除了裝夾位置誤差，大大減少 了零件工序間運輸和等待時間，提高了工作效率。智能，代表機床產(chǎn)品較高水 平的柔性生產(chǎn)線，可以實現(xiàn)智能化生產(chǎn)，適合批量加工大型零部件等；通過計 算機聯(lián)網(wǎng)，可實現(xiàn)遠程診斷和遠程服務等。 拖拉機撥叉銑專機( 立式) 4 3 總體方案論證: 對于機床的設計布局要合理，而合理的布局的基本要求是： 1.保證工藝方法所要求的工件和刀具的相對位置和相對運動。 2.保證機床具有與所要求的加工精度相適應的剛度和抗振性。 3.便于操作、調整、修理機床；便于輸送、裝卸工件、排除切屑。 4.經(jīng)濟效果好，如節(jié)省材料、減少機床占地面積等。 5.造型美觀。 機床總體布局設計的一般步驟是，首先根據(jù)工藝分析分配機床部件的運動， 選擇傳動形式和支承形式；然后安排操作部位，并擬定在布局上改善機床性能 和技術經(jīng)濟指標的措施。 江陰職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 2007 5 4 具體設計說明 4.1 被加工零件分析 4.1.1 被加工零件毛坯圖 圖 1 零件毛坯圖 4.1.2 擬定機械加工工藝路線： 表 1 工序Ⅰ 車撥叉頭端面,鉆,鉸 φ14H9 的孔,孔口倒角; 工序Ⅱ 校正撥叉腳; 工序Ⅲ 粗銑撥叉腳兩端面; 工序Ⅳ 銑撥叉腳內側面; 工序Ⅴ 銑撥叉腳內側面倒角 0.5×45°; 工序Ⅵ 銑操縱槽; 工序Ⅶ 鉆 的孔 ;7.810?? 工序Ⅷ 去毛刺; 工序Ⅸ 撥叉局部淬火; 工序Ⅹ 校正撥叉腳; 工序Ⅺ 清洗; 工序Ⅻ 檢驗; 4.1.3 確定機械加工余量,工序尺寸及公差 根據(jù)機械加工工藝，查《機械制造工藝設計簡明手冊》 ，分別確定各加工表 面的加工余量、工序尺寸及公關如下： 拖拉機撥叉銑專機( 立式) 6 表 2 工序 工序內容 單邊余量 (mm) 工序尺寸 表面粗糙度 (μm) 1.車撥叉端面 3.5 70 25 2.鉆 φ14H9 的孔 6.3 φ13.6 12.5 3.鉸 φ14H9 的孔 0.2 φ14H9 3.2 工序Ⅰ 4.孔口倒角 1 1×45° 25 工序Ⅱ 粗銑撥叉腳兩端面 2 6 6.3 工序Ⅲ 銑撥叉內側面 40B13 12.5 工序Ⅳ 撥叉內側面倒角 0.5 0.5×45 ° 25 工序Ⅴ 銑操縱槽 7 14H13 12.5 工序Ⅵ 鉆 的孔1.078??4.35 1.078??25 4.2 夾具的設計 圖 2 彈簧夾頭的結構 4.2.1 斜面定心夾緊機構 常見的定心夾緊機構有:利用斜面作用的定心夾緊機構;利用杠桿作用的定 心夾緊機構以及利用薄壁彈性元件的定心夾緊機構等。 彈簧夾頭亦屬于利用斜面作用和定心夾緊機構的一種，上圖所示為彈簧夾 頭的結構簡圖。 江陰職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 2007 7 彈簧套筒是一個薄壁帶錐面的彈性套筒，帶錐面一端開有三條軸向槽。它 有三個基本基本部分：一是夾爪 A；二是包括夾爪在內的彈性部分 B，稱為簧瓣； 三是導向部分 C。當原始作用力 Q 通過操縱件 1 拉桿往左側移動時,通過錐面的 作用使簧瓣擴張,從面對工件進行定心夾緊采用彈簧夾頭夾緊工件時,工件被夾 緊表面的尺寸偏差不宜太大.這是因為夾頭變形在時,夾爪與工件以及夾頭錐面 與外套錐面的接觸不良,造成定位精確和夾緊剛度降低。 在機床結構也在以飛快速度變換著的形勢下，能繼續(xù)保持原彈簧夾頭基本 結構保持不變的這一奇跡，主要歸功于它特具有的靈巧、精致的結構和功能強 大、使用方便以及經(jīng)濟性好等特點。彈簧夾頭雖小，但在機床工業(yè)中確實起到 了很重要的作用，這是都是由于它具有以下很強的功能： 1.能精確地定位與夾緊工件(或刀具)，具有抵抗扭矩和承受來自多方向切 削力的功能。 2.具有增大驅動力(拉力)和轉換驅動力為工件(或刀具)夾緊力的功能。 3.具有快速松開工件(或刀具)的功能。 4.具有在不降低加工精度和使工件不受損害前提下的高重復精度。 5.具有能在較寬的主軸轉速范圍內工作與只有極小的夾緊力損失的能力。 6.在高速切削中的轉動慣量最小。 4.2.2 夾緊力 總的來說，彈簧夾頭的設計和使用是一個涉及面很寬的領域，它是需要相 對應于多種機床系列，以及包括了為體現(xiàn)它與機床各自不同風格和特征 而設計 的產(chǎn)品，所以總數(shù)已有成千上萬。但是現(xiàn)在還有一個普遍的錯誤觀念，認為彈 簧夾頭只用以夾緊圓柱形工件毛坯。這是不符合事實的，實際上它幾乎能對任 何形狀的工件(或刀具)，包括正方形或六邊形工件進行定位夾緊。 下面主要介紹影響各種彈簧夾頭正確裝夾定位和夾緊力的有關因素和工作原理。 4.2.3 影響夾緊力的因素 夾緊力是機床經(jīng)彈簧夾頭施加在工件上的力。本文中插圖是一個在車床上 使用的用以定位、夾緊工件的彈簧夾頭 , 同樣也可以被用來對刀具、磨削的工 件實行 定位、夾緊或許多別的場合。拉桿(圖中未示出)的外螺紋與彈簧夾頭的 后端內螺紋連接拉緊，產(chǎn)生軸向拉力。然后由機床主軸前端的被稱為鎖緊角的 錐面，將軸向拉力轉換成一垂直于彈簧夾頭中心的夾緊力。不僅如此，夾緊力 還可以通過鎖緊角將其擴大，經(jīng)過計算得知，根據(jù)不同的鎖緊角，彈簧夾頭夾 緊力可擴大 3-4 倍。 彈簧夾頭是一個結構簡單的工藝裝置，卻有許多影響夾緊力的主要因素 。 對于基本原理的了解可以幫助工件(或刀具)正確裝夾和迅速查找故障。以下介 紹幾個影響夾緊力的主要因素和總結的使用經(jīng)驗： 拖拉機撥叉銑專機( 立式) 8 1.軸向作用力。如圖所示為拉桿施于彈簧夾頭的軸向拉力 。在彈簧夾頭的 使用中，軸向力拉力可由不同的方式施加，但其作用原理基本相同。很明顯， 大的軸向拉力將產(chǎn)生大的夾緊力，反之亦然。一般拉桿的軸向拉力可由操作員 進行調整。 2.在彈簧夾頭使用中，設計的鎖緊角(或頭部傾角)大小將決定著夾緊力經(jīng) 擴大后能達到的指標， 通常由機床制造商和彈簧夾頭制造商決定。當彈簧夾頭 新的設計還正在探求之中， 從經(jīng)濟性和可靠性考慮， 設計師建議用戶使用現(xiàn) 有彈簧夾頭結構。標準錐度(或頭部傾角)已根據(jù)機床類型(如車床等)、使用條 件(動態(tài)與靜態(tài))和用途(工件與刀具)不同，由設計時確定。 3.工件(或刀具)與彈簧夾頭之間的總摩擦力將直接 影響夾緊力。小的摩擦 值將導致小的夾緊力，反之亦然 。彈簧夾頭供應商能采取各種措施，克服彈簧 夾頭與工件(或刀具)之間的相對轉動或軸向竄動等，比如彈簧夾頭內孔有意制 出鋸齒形狀或將硬質合金微晶粒浸漬在夾緊表面等。 4.主軸錐面與彈簧夾頭在鎖緊角處產(chǎn)生摩擦。其摩擦力大小也直接影響彈 簧夾頭對工件的夾緊力大小。摩擦力太小時夾緊力不夠，太大的夾緊力，會加 快彈簧夾頭磨損。使用中彈簧夾頭要經(jīng)常松開實行工件交換，例如在車削加工 中心上使用，需在松開時在彈簧夾頭內孔表面噴涂一薄層潤滑劑。有條件采用 冷卻劑潤滑更好，因為冷卻劑提供可沖洗彈簧夾頭，而且潤滑性效果好。尤其 在鎖緊角處定期施加冷卻劑，則能減少長期磨損和增加夾緊力。一些更多潤滑 效果更好的材料也可以使用，包括有 EP(極限壓力)特性的高質量潤脂油或蠟基 材料。似乎有些奇怪的是，一些聰明的操作者在加工難度大，而且在一般的冷 卻潤滑的效果都不佳時，選用女士們使用的唇膏，據(jù)稱效果很好。 5.選擇合適的彈簧夾頭名義直徑尺寸，以保證彈簧夾頭對工件的完全支撐 是增大夾緊力和可靠夾緊保證高質量加工的必要條件。如果彈簧夾頭的名義孔 直徑選擇太大，工件僅僅由彈簧夾頭的孔口部分將工件夾緊，將引起工件外圓 和彈簧夾頭內孔之間幾何形狀的不匹配，因而降低夾緊力。如果如果夾頭名義 孔直徑選擇太小，只有頭部傾角的內部與工件接觸，相對而言，夾緊力增大， 但引起夾頭與工件的不同心問題。在一個名義尺寸下，它可對名義直徑相同的 工件進行裝夾定位。當選擇彈簧夾頭名義的孔徑尺寸，Hardinge 公司推薦指標 為能在 0.0254mm 范圍發(fā)生變化 。 4.3 金屬切削用量的選擇與計算: 取圓盤的直徑 D=1000mm,刀具的直徑 =80mm 銑刀的中心軌跡線距圓盤的中0d 心距離 R=545mm 即 2R=1090mm. 由條件:1 分鐘加工 18 件,得加工 1 個工件的時間為 t= = s 令兩相鄰兩工件之間的距離 s=95mm,所以18603 v= =28.5mm/s=2πRn 所以)(95 江陰職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 2007 9 n= ≈0.5r/min1094.3528? 故每 2 分鐘圓盤轉 1 圈,活動盤上放工件的個數(shù)為: Z= = ≈33 個·D?. 4.3.1 刀具的選擇: 根據(jù)零件的材料,選擇鑲齒三面刃銑刀,YT15 刀片，查表得:銑刀的尺寸為 D×d×B=80×22×12，齒數(shù) z=10。專用夾具，柴油冷卻。 工序Ⅱ 粗銑撥叉腳兩端面: 1. 確定背吃刀量:由毛坯圖已知銑削寬度 =18mm,銑削深度 =2mm。eapa 2. 每齒進給量:根據(jù)<>表 3.5 得:每齒的進給量 =0.09~0.18mm/z。zf 由于工件的剛性差,且采用對稱加工,故取 =0.09mm/z。zf 3. 選擇銑刀磨鈍標準及刀具壽命: 根據(jù)<>表 3.7:銑刀刀 齒后面最大磨損量為 1-1.2mm, 取最大磨損量為 1.2mm,由銑刀的直徑為 =80mm, 根據(jù) <>表 3.8 得:刀具壽命:T=120min。0d 4. 確定切削速度和每分鐘進給量 :根據(jù)<>表 3.27 得:fv =600; =0.21; =0; =0.12; =0.4; =0;m=0.35; =1.1vcvqvxyuvpvk 由公式: 0 qvxyvuvmpeCdVckTafZpz?? = =130.07m/min04.12.035.089126?? n = =517.79r/min84.7 根據(jù)<>表 3.30 得:與 517.79r/min,相近的主軸轉速為 475r/min 和 600r/min(取與 517.79r/min 值相接近的值 ).故取 n=475r/min.得: V =實 min/32.1905??? 工作臺的每分鐘的進給量為 = ,根據(jù)<>表 4.2-40,X62W 銑床與 54mm/min 相近的工作臺進給量為 47.5mm/min 和 60mm/min,選擇 =47.5mm/min.所以,實際進給量為 = mm/zMZf Zf079.61.?? 拖拉機撥叉銑專機( 立式) 10 4.4 減速機的選擇與計算： 4.4.1 減速機的選擇： 實際進給量為 = mm/zZf079.615.4?? 得進給速度 : = =fvZfnz? min/25.37.1?? 由式 0.860.741. 0pezcakFd??? 根據(jù)<>表 2.5 得, ,表 2.6 得, ,表 2.7 得,82?cp2.1?k ,根據(jù)《實用金屬切削手冊》表 2-4 得,切削力的公式為:94.01?k0.860.741. 0pezcafkFd????? 其中: B 為銑削寬度 B= =2mm; 為工件材料對切削力的影響系數(shù)；pc K 為刀具前角對切削力的影響系數(shù)； 為切削速度對切削力的影響系數(shù)1k 所以由: 0.860.741. 0pezcafkFd????? = N23.10498.29.26.074.86.0 ?? 切削功率： 160? ??VcFcP Kwc 9.23.2.149 所以實際切削電機切削功率為： (其中 )Ppc5.8.0???實 85.0~7.?? mNdFMc ??? ?3.120193423 查雙級減速機電機功率表,取傳動比 ,輸入轉速57?i .in/150rn? 由 得: 21ni?i/6.02312rin 由輸出軸許用扭矩為 571.83N/m<1150N/m 故電機的型號為 BLE 2215- 江陰職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 2007 11 59×43-0.55 電動機的功率:P=0.55Kw。 立式雙級擺針線輪減速機的用途及特點： 用途：擺線針輪減速機廣泛應用于化工廠、石油、制藥、輕工、印染、紡織、 起重運輸、工程機械、造船、冶金、礦山、環(huán)境保護及國防等工業(yè)部門，作為 驅動裝置及減速傳動裝置。 產(chǎn)品特點：1. 傳動比大； 2.傳動效率高； 3.使用壽命長; 4.承載能力高,并可以承受過載及沖擊載荷; 5.運轉平穩(wěn)可靠,噪聲低; 6.容易拆卸及裝配、維修方便； 7．結構緊湊，體積小。 4.4.2 電動機的選擇： 電動機的功率選得是否合適，對電動機的工作和經(jīng)濟性都有相當大的影響。 當功率小于工作要求時，電動機不能保證機器的正常工作，或電動機因長期過 載而過早地損壞；功率過大則電動機的價格高，能量不能充分利用，且因經(jīng)常 不在滿載下運動，其效率和功率因數(shù)都較低，造成不必要的浪費。因此，在選 擇時機的時候應該要慎重些。 縱向進給量 : = =fvffnz? min/25.3709.1475?? 由式 0.860.741.pezcakFd??? 根據(jù)<>表 2.5 得, ,表 2.6 得, ,表 2.782?cp 2.1?k 得, 94.01k 所以 0.860.741. 0pezcafkFd????? = N23.10498.29.26.074.86.0 ?? KwPc .13..49?? 由于 ( )pc528.0??實 85.0~7.? 由于 ，根據(jù)《機械設計課程設計》表 20-6 得，選擇電動機的型Kw5.2?實 拖拉機撥叉銑專機( 立式) 12 號為：Y100L2，電動機主要參數(shù)為：P=3kw;轉速 =1500r/min。Y 系列1n （IP44）封閉式三相異步電動機的主要性能及結構特點：效率高，耗電少，性 能好，噪聲低，振動小，重量輕，運行可靠，維修方便。為 B 級絕緣。結構為 全封閉，自扇冷式，能防灰塵，鐵屑，雜物侵入電動機內部。冷卻方式為 ICO141。其他安裝尺寸及外形尺寸見表。 4.5 V 帶輪的設計計算: 由 Y 系列的三相異步電動機驅動，轉速 =1500r/min；從動輪轉速1n =475r/min,電動機的功率 P=3 Kw。每天工作 16 小時（2 班工作制） 。2n 1. 選擇 V 帶的類型:查表 4.6 得,工作情況系數(shù): =1.2AK (1)確定功率計算公式: 由式 4.22 = =1.2×3=3.6KwcapPA? (2)選擇 V 帶型號: 按 =3.6Kw, =1500r/min 查圖 4.1,得:選皮帶的型號為 A 型 Vcap1n 帶. 2. 確定帶輪直徑 和1d2 (1)選取小帶輪的直徑 :參考圖 4.11 及表 4.4,選取小帶輪直徑1d =90mm2d (2) 驗算帶速:由式 4.8 得, = = =7.07m/s (在 5~25m/s 之間,合v160dn???061594.3? 適) (3)確定從動輪直徑 : = = =284.21mm2d1di?90475? 查表 4.4 得, =280mm (4)計算實際傳動比 : = = 3.1i21d908? (5)驗算從動輪實際轉速 : = = r/min2ni.354 =1.9%<5%%0475)8(?? 3 確定中心距 和帶長 :adL 江陰職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 2007 13 (1) 初選中心距 :由式 4.230a0.7(928)(9280)a????? 即: 取 =500mm054 (2) 求帶的計算基準長度 :由式 4.24 L =0L 21120()2()4ddaa??? = =1599mm 23.4(89)5905??? (3) 計算中心距 :由式 4.25 得:a = = =002dL??216?m.60 (4) 確定中心距調整范圍:由式 4.26 = + = max.3d 5.483.5??in010167L??? 4 驗證小帶輪包角 :由式 4.12 得:? 21186825820da???????? 5 確定 V 帶根數(shù) z: (1) 確定額定功率 :由 , ,0p19dm1460/inrn2160/minr? 查表 4.5 得,單根 A 型 V 帶的額定功率分別為 1.07Kw 和 1.15Kw,線性差 值法計算得: 時的額定功率:i/5rn?0.71.7(50146).096014Kwp?? ?????? ?? ? (2) 確定 V 帶的根數(shù) z:由式 4.28, 0()calpzk????? 確定 :查表 4.7 得, =1.09Kw0p? 確定包角系數(shù) :查表 4.8 得, =0.95k?? 確定長度系數(shù) :查表 4.2 得, =0.99l lk 計算 V 帶的根數(shù): =0()calpz????? 9.2.095)1.0(63??? 拖拉機撥叉銑專機( 立式) 14 故取 A 型 V 帶的根數(shù)為 根.3?z 6 計算單根 V 帶的初拉力 :F0 查表 4.1 得, ,由式 4.29 mkgq/1. 205()capqvvz?????? = N5.14307.)195.0(37.62????????? 7 計算對軸的壓力 :由式 4.30 FQ 10 82(24.)452zSinSin??? 8 確定帶輪的結構尺寸:繪制帶輪的工作圖, ,采用實心式結構。19dm ,采用孔板式結構。20? 小帶輪的結構圖 大帶輪結構圖 4.6 擋銷的強度計算: 選取直徑為了 10 的銷,材料為 45 號鋼,許用剪切應力 ??MPa80?? 此擋銷均勻分布在半徑為 R=485mm 的圓盤的圓周上, 江陰職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 2007 15 由式 0.86.741. 0pec azafkFd?????? 根據(jù)<>表 2.5 得, ,表 2.6 得, ,表 2.782?cp 2.1?k 得, 94.01k 所以,工件所受到的削銑力: 0.86.741. 0pec azafkFd?????? = N23.14980.29.26.74.86.0 ?? 電動機主軸所受到的轉矩: mdFMc ???? ?83.57213.1423 假設作用在擋銷上的作用力為 ,根據(jù)力矩平衡原理得:F? 作用在擋銷上的力矩 ?M83.5714? 64dIz?? 彎曲正應力 <[ ]PaIyz 79.4061358.7??????? 拖拉機撥叉銑專機( 立式) 16 彎曲時的切應力:
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