499 掘進(jìn)機(jī)箱體加工工藝及組合機(jī)床設(shè)計(jì)

499 掘進(jìn)機(jī)箱體加工工藝及組合機(jī)床設(shè)計(jì),掘進(jìn)機(jī),箱體,加工,工藝,組合,機(jī)床,設(shè)計(jì) - 1 -目 錄摘要 ··················································ⅠAbstract·····························································································Ⅱ緒論··································································································· 3一、零件分析及設(shè)計(jì)任務(wù)書 ··························································· 11.1 掘進(jìn)機(jī)箱體的工藝分析······························································· 11.2 掘進(jìn)機(jī)箱體零件的工藝要求及工藝分析··········································11.2.1 掘進(jìn)機(jī)箱體的技術(shù)要求························································11.3 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)要求······························································1二、工藝規(guī)程的制定·········································································· 22.1 掘進(jìn)機(jī)箱體材料及毛坯·································································32.2 生產(chǎn)類型及工藝特征·····································································32.3 定位基準(zhǔn)的選擇·········································································· 32.4 工藝路線的擬- 2 -定·········································································· 42.5 毛坯機(jī)械加工余量及工序尺寸確定················································ 62.6 主要切削用量的確定··································································· 7三、車 TY170 外圓及其端面組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) ··························93.1 組合機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的確定······························································92.1.1 組合機(jī)床的特點(diǎn)··································································93.2 車外圓及其端面組合機(jī)床配置型式的選擇·······································102.2.1 組合機(jī)床配置····································································102.2.2 機(jī)床加工精度····································································113.3 被加工零件工序圖······································································113.4 車外圓及其端面組合機(jī)床總圖的繪制·············································113.4.1 機(jī)床裝料高度的確定··························································143.4.2 夾具輪廓尺寸的確定··························································14- 3 -3.4.3 組合機(jī)床通用部件的選擇····················································14四、專用夾具設(shè)計(jì)·············································································154.1 工件定位分析···········································································154.1.1 工件定位的基本原理··························································154.1.2 工件定位方案 ··································································15 4.1.3 工件的具體定位方法及其定位元件的選擇·····························154.1.4 定位誤差的分析與計(jì)算·······················································16 4.2 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)··················································································174.2.1 夾緊設(shè)計(jì)及操作的簡要說明························································19結(jié)論致謝參考文獻(xiàn)- 4 -緒 論掘進(jìn)機(jī)是用于開鑿平直地下巷道的機(jī)器。掘進(jìn)機(jī)分為開敞式掘進(jìn)機(jī)和護(hù)盾式掘進(jìn)機(jī)。價(jià)格一般在上億元人民幣。主要由行走機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)、裝運(yùn)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)組成。隨著行走機(jī)構(gòu)向前推進(jìn)，工作機(jī)構(gòu)中的切割頭不斷破碎巖石，并將碎巖運(yùn)走。有安全、高效和成巷質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，但造價(jià)大，構(gòu)造復(fù)雜，損耗也較大。19 世紀(jì)中葉，西方的文明陶醉于鐵路的修建。夢(mèng)想家們?cè)诘貓D上畫滿彎曲的路線。然而，人類的夢(mèng)想一次又一次被大山阻隔。諸如阿爾卑斯山脈那樣連綿峰巒，不斷向人們提出挑戰(zhàn)。繞過這些阻礙費(fèi)時(shí)費(fèi)力。理想的方法是勇往直前，開鑿隧道。但這意味著巨大的支出。隧道工程的工作面之小，大部分時(shí)間浪費(fèi)在工序銜接上，時(shí)間就是金錢，隧道工程費(fèi)時(shí)費(fèi)力的表現(xiàn)確實(shí)讓人心寒。解決方法是明顯的：建造一臺(tái)大機(jī)器。加大機(jī)器動(dòng)力，把工業(yè)革命帶入地先驅(qū)者是一個(gè)是叫亨利-約瑟. 毛瑟（Maus）的比利時(shí)工程師。他在 1845 年得到撒丁國王的許可修建一條連接法國和意大利的鐵路。毛瑟在國際采礦業(yè)具有顯赫聲名和超強(qiáng)自信。他對(duì)爬越山口的方案不以為然，堅(jiān)持要走直線，尤其是在著名的 Cenis 山口附近，要以隧道穿越 Frejus山。毛瑟的“片山機(jī)(mountain-slicer) ” 1846 年在都靈附近的一個(gè)軍工廠組裝成形。他龐大而復(fù)雜，體積超過一節(jié)火車頭。他有一百多個(gè)鉆頭。整個(gè)機(jī)器儼然就是凸輪，拉桿，活塞和彈簧的叢林。不論實(shí)用與否，它確實(shí)是沉思的產(chǎn)物。機(jī)器建成后，來自各地的參觀者絡(luò)繹不絕，視其為歷史的紀(jì)念碑。掘進(jìn)機(jī)需要巨大的推進(jìn)力。這些能量是在隧道外產(chǎn)生的并通過復(fù)雜的機(jī)械連接到工作面。隧道越深，連接就越長，而傳輸過程中的能量損失也就越大。看起來“片山機(jī)”早晚會(huì)因?yàn)閯?dòng)力不足而僵死洞中。自信的毛瑟相信車到山前必有路，但持懷疑態(tài)度的人也沒有被說服。十年之后，有賴于大為改進(jìn)的隧道通風(fēng)技術(shù)，一條隧道緊鄰毛瑟路線，采用爆破法技術(shù)得以修建。毛瑟的“片山機(jī)”雖然沒有經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，但卻是公認(rèn)世界上第一臺(tái)TBM。在以后的 30 年，設(shè)計(jì)試制了各式各樣的 TBM 共 13 臺(tái)，均有所進(jìn)步，但都不能算成功。比較成功的是 1881 年波蒙特開發(fā)的壓縮空氣式 TBM，應(yīng)用于英吉利海峽隧道直徑為 2.1m 的勘探導(dǎo)坑，共掘進(jìn)了 3mile 多。從 1881～1926 年間，一些國家又先后設(shè)計(jì)制造了 21 臺(tái)掘進(jìn)機(jī)之后，因受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，掘進(jìn)機(jī)的開發(fā)處于停滯狀態(tài)。1930 年前后，人們已經(jīng)要放棄了。隧道掘進(jìn)技術(shù)的專家芭芭拉·斯塔克悲觀地預(yù)言：“未來二十年 ...巖石機(jī)械的專利會(huì)極其有限，甚至沒有。也不會(huì)再建造類似機(jī)械。天然巖石都有程度不等的裂縫。當(dāng)滾刀（當(dāng)時(shí)稱為切割輪）緊壓巖面的時(shí)候，壓力總是集中在巖石最薄弱的部分，使他們最先破碎。當(dāng)滾刀轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小的裂縫會(huì)不斷擴(kuò)展，進(jìn)一步分裂巖石。這就是滾刀破巖原因。 - 5 -目前，在世界范圍內(nèi)的掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)商有 30 余家，已生產(chǎn)掘進(jìn)機(jī)約 700 多臺(tái)，最具實(shí)力的是美國羅賓斯公司、德國維爾特公司、海瑞克公司，加拿大羅威特公司(LOVAT)等。國外硬巖掘進(jìn)機(jī)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，結(jié)構(gòu)上不斷完善，有敞開式、單護(hù)盾、雙護(hù)盾等不同類型，以適應(yīng)不同的地質(zhì)條件。在國外使用掘進(jìn)機(jī)施工隧洞已很普遍，尤其是 3km 以上的長隧洞，業(yè)主在招標(biāo)書中明確規(guī)定要求投標(biāo)商必須采用掘進(jìn)機(jī)施工。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，掘進(jìn)機(jī)廣泛應(yīng)用于礦山、隧道等行業(yè)中。特別是在隧道行業(yè)中，掘進(jìn)機(jī)發(fā)揮著越來越重要的作用。1851 年，美國工程師Charles Wilson 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了世界上第一臺(tái)連續(xù)掘進(jìn)的隧道掘進(jìn)機(jī)（Tunnel boring machine 簡稱 TBM})。但由于設(shè)計(jì)存在難以克服的滾刀問題，TBM 難以與當(dāng)時(shí)剛誕生的鉆爆法相媲美，無用武之地;1956 年，美國的 James Robbins 仿照 Charles Wilson 的設(shè)計(jì)，采用滾刀，解決了第一臺(tái) TBM 的刀其問題，獲得了成功。從此，TAI 得以推廣。總的說來，TBM 掘進(jìn)技術(shù)是目前世界上最為先進(jìn)的隧道開挖方法，已成為未來隧道建設(shè)總的發(fā)展趨勢(shì)。它綜合匯集了計(jì)算機(jī)、新材料、自動(dòng)化、信息化、系統(tǒng)科學(xué)、管理科學(xué)等高新技術(shù)，在一定程度上反映了一個(gè)國家的綜合實(shí)力與科技水平。- 6 -AbstractTunneler is used for digging underground tunnels flat of machines. Tunneler is divided into open type roadheader and shield of roadheader. The price is in commonly million yuan RMB. Mainly by the mobile mechanism, working institutions, shipping agencies and reproduced mechanism composition. As the mobile mechanism forward, the cutting head constantly working mechanism, and broken rock broken rock away. A safe, efficient and good quality advantages into lane, but cost is big, complex structure, loss bigger also. In the mid 19th century, western civilization intoxicated with the construction of railway. On the map the dreamers painted with curved line. However, the human dream again and again is dashan, cut off. Such as the Alps that to people, overlapping rolling forward continuously challenge. Bypass time-consuming these obstacles. Best method is to march forward courageously, digging the tunnel. But this means that huge expenditures. The small mining tunnel project, most of time wasted in working procedure, time is money the joining of tunnel engineering time-consuming performance really are frightening. The solution is obvious: build a big machine. Increasing machine power, the industrial revolution is a is to pioneer into named Henry - Joseph. Mauser (Maus) Belgian engineer. He got Sardinia in 1845 king's permission to build a connection of France and Italy railway. In international mining has prominent mauser fame and super self-confidence. The scheme to climb the mountain pass his disagree, insist to walk in a straight line, especially in the famous near Cenis pass through, want to be Frejus mountain tunnel. The "mauser mountain - piece mountain machine (slicer)" 1846 nearby a arsenals in Turin assembly forming. He is too large and complex, volume for more than a quarter the locomotive. He has more than 100 bits. The whole machine has become CAM, bars, piston and spring jungles. Whether practical or not, it was really thought of the product. The machine was completed, the steady stream of visitors from all over the world, see it as historical monument. Roadheader need great propulsion. The energy is generated outside in a tunnel through complex mechanical connection to face. The deeper, connection tunnel is longer, and transmission in the process of energy loss is bigger also. Look "slice mountain machine" sooner or later because underpowered and unchangeable hole. Confident mauser believe car in the end things will mend, but doubters also not be persuaded. Ten years later, depends on the tunnel ventilation technology greatly - 7 -improved, a tunnel close to mauser route by blasting method, technology gets built. The "piece mountain mauser, though no machine", but it is through practice test in the world. The first TBM recognized After 30 years, design developed all kinds of TBM a total of 13 sets, are improved, but cannot calculate success. Relatively successful is 1881 wave monte compressed air type TBM development, applied in the English channel tunnel diameter of DaoKeng for 2.1 m, were heading the exploration 3mile much. 1881 ~ from 1926 years, some countries and successively, design and manufacture, after roadheader 21 sets technology at the time by the constraint of the development, tunneler is stagnant. 1930 around, people have to give up. Tunnel excavation technology experts from Barbara stark pessimistic predictions: "future twenty years... the patents will rock mechanical, even without extremely limited. Also won't build similar machines. Natural rock have degree of crack. When hob ranging (then called cutting wheel) rockface tightly compressed when pressure is always focus on the most vulnerable part of rock, that they first broken. When hob turns, small leak will continue to expand, further split rocks. This is Bob rock fragmentation reasons. Currently, in the worldwide roadheader producer has already production more than 30, about 700 multiple, especial the strongest is America Robbins company, Germany's vale, herrenknecht ag, Canada ROM witter company (LOVAT) etc. Foreign hard rock tunneler technology has quite mature, structure, perfecting open wide type, single shield, dual shields to adapt to different types of different geological conditions. Used in foreign countries roadheader construction is very common, especially tunnel more than 3km long tunnel, owner specified in the tender book bidders must adopt roadheader construction. Along with the development of national economy, the technological progress, tunneler is widely used in mining, tunnel, and other industries. Especially in the tunnel industries, tunneler is playing an increasingly important role. In 1851, American engineers, Charles Wilson design for the world's first the tunneling boring machine Tunnel boring (TBM} as how). But due to design the existing difficult to overcome difficult problem, TBM hob with then drill-blasting method was born without climatically almost rival,; In 1956, American James Robbins modeled, Charles Wilson, using the design hob, solved the problem of the sword TBM and succeeded. Since then, TAI to promotion. Overall, the TBM the world tunneling technology is the most advanced tunnel excavation method, has become the - 8 -general development trend of future tunnel construction. It comprehensive collected the computer, new materials, automation, informationization, system science, scientific management, high technologies such as in a certain extent reflect a nation's comprehensive strength and technology level. 第 1 頁 共 20 頁掘進(jìn)機(jī)箱體加工工藝及組合機(jī)床設(shè)計(jì)一、零件分析及設(shè)計(jì)任務(wù)書（一）箱體零件分析及設(shè)計(jì)任務(wù)書1.箱體零件的功用、分類箱體類零件是機(jī)器或部件的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器或部件中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件組成一個(gè)整體，使它們之間保持正確的位置關(guān)系，并按照一定的傳動(dòng)關(guān)系，并按照一定的傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)地傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。因此，箱體的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器或部件的精度、性能和壽命。常見的箱體類零件有：機(jī)床主軸箱、機(jī)床進(jìn)給箱、變速箱體、減速箱體、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和機(jī)座等。根據(jù)箱體零件的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為整體式箱體和分離式箱體兩大類。前者是整體鑄造、整體加工，加工困難，但裝配精度高；后者可分別制造，便于加工和裝配，但增加了裝配工作量。2.箱體零件分析箱體的結(jié)構(gòu)形式雖然多種多樣，但仍有共同的主要特點(diǎn)：形狀復(fù)雜、壁薄且分布不均勻，內(nèi)部呈腔形，加工部位多，加工難度大，既有精度要求高的孔系和平面，也有許多精度要求較低的緊固孔。因此，一般中型機(jī)床制造廠用于箱體類零件的機(jī)械加工勞動(dòng)量約占整個(gè)產(chǎn)品加工量的 15%～20%（2）零件的技術(shù)要求零件簡圖如圖 1 所示。該零件的加工要求高，加工面的數(shù)量很多，并且種類繁多，有車外圓面，車端面，鉆孔，攻螺紋，擴(kuò)孔，車倒角，鉆斜油孔等，位置、形狀、尺寸、精度都各有要求（3）主要內(nèi)容以及設(shè)計(jì)要求本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是掘進(jìn)機(jī)箱體加工工藝及組合機(jī)床設(shè)計(jì)，要對(duì)零件進(jìn)行分析研究，查閱相關(guān)設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)，制定零件的加工工藝規(guī)程，并選擇 1～2 道工序進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)同時(shí)還要根據(jù)某一道工序圖，進(jìn)行一臺(tái)組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，既要繪制組合機(jī)床的聯(lián)系尺寸圖，又要繪制本道工序的工序圖。最后根據(jù)這道工序在組合機(jī)床上的加工進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，并繪制出夾具裝配圖，還要對(duì)夾具的主要零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并繪制出夾具的主要零件的零件圖本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中要遵循科學(xué)、端正的設(shè)計(jì)態(tài)度來進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的方案要合理，設(shè)計(jì)的加工裝配性要好，還要進(jìn)行必要的計(jì)算和校核。繪制的圖紙要圖面整潔，視圖要齊全，布局要合理，紙條、文字等均要按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。第 2 頁 共 20 頁圖 1 掘進(jìn)機(jī)箱體零件簡圖二、工藝規(guī)程的制定零件加工的工藝規(guī)程就是一系列不同工序的綜合。由于生產(chǎn)規(guī)模和具體情況的不同對(duì)同一零件的加工工序綜合可能有多種的方案。應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體條件采用其中最完善和最經(jīng)濟(jì)的一種方案。工藝規(guī)程選擇要考慮的基本因素如下。①生產(chǎn)規(guī)模是決定生產(chǎn)類型的主要因素。②制造零件所用的坯料或型材的形狀、尺寸和精度。③零件材質(zhì)性質(zhì)④零件制造的精度，包括尺寸公差、形位公差以及零件圖上所指定的要求。⑤表面粗糙度⑥特殊限制條件，如：工廠設(shè)備和用具材料。⑦編制的加工規(guī)程要在生產(chǎn)規(guī)模與生產(chǎn)條件下達(dá)到最經(jīng)濟(jì)與最安全的效果。（1）掘進(jìn)機(jī)箱體材料及毛坯掘進(jìn)機(jī)箱體的材料為鑄鋼（ZG35） ，該材料所對(duì)應(yīng)的新牌號(hào)為 ZG270-500，故其屈服強(qiáng)度值為 為 274MPa，抗拉強(qiáng)度值 為 490MPa。該材料有較好的強(qiáng)度和s?b?塑性，良好的鑄造性能，可焊接性尚好，可用作承載零件，如軸承座、機(jī)架、連桿、箱體等。毛坯種類的確定是與零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、材料的力學(xué)性能和零件的生產(chǎn)類型相關(guān)的，另外還和毛坯車間的具體生產(chǎn)條件相關(guān)。第 3 頁 共 20 頁鑄造毛坯的形狀可以復(fù)雜，尺寸可以相當(dāng)?shù)拇?，且吸振性能好，但鑄造的力學(xué)性能差。毛坯鑄造方法的選擇應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)量的大小和各廠設(shè)備、技術(shù)的實(shí)際條件，結(jié)合各種鑄造方法的基本工藝特點(diǎn)，在首先保證零件技術(shù)要求的前提下，選擇工藝簡便、質(zhì)量穩(wěn)定和成本低廉的鑄造方法。在大批量生產(chǎn)中，常采用精度和生產(chǎn)率高的毛坯制造方法，如金屬砂型鑄造，可以使毛坯的形狀接近于零件的形狀，因此可以減小切削加工用量，從而提高材料的利用率，降低加工成本。本零件的生產(chǎn)類型為大批量，選用的鑄造方法為金屬模機(jī)械砂型鑄造。（2）生產(chǎn)類型及工藝特征由于本零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為 N1=5000 件/年，是大批量生產(chǎn)，它的主要工藝特征是廣泛采用專用機(jī)床、專用夾具及專業(yè)刀具、量具，機(jī)床按工藝路線排列組成流水生產(chǎn)線。為減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，留有進(jìn)一步提高生產(chǎn)率的可能，該箱體在工藝設(shè)計(jì)上采用了組合機(jī)床流水線的加工的方式.。（3）定位基準(zhǔn)的確定工件在機(jī)床上用夾具進(jìn)行夾緊加工時(shí)，用來決定工件相對(duì)于刀具的位置的這些表面稱為定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。1.粗基準(zhǔn)的選擇原則①加工表面為粗基準(zhǔn)，尤其應(yīng)選與加工表面有位置精度要求的不加工表面，這樣可保證加工表面與不加工表面間的位置精度。②選重要表面為粗基準(zhǔn)，這樣可保證重要表面的加工余量均勻，加工精度高。③選加工余量較小的表面為粗基準(zhǔn)，可保證各加工表面都有足夠的加工余量。④選平整、無飛邊和澆冒口等缺陷的表面為粗基準(zhǔn)，可使工件定位可靠、夾緊方便。⑤粗基準(zhǔn)只能用一次，應(yīng)避免重復(fù)使用。這樣可避免產(chǎn)生較大的定位誤差，避免使加工表面間出現(xiàn)較大的位置誤差。2.精基準(zhǔn)的選擇原則①盡可能選加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)，即“基準(zhǔn)重合”原則，目的是避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差②應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中采用同一精基準(zhǔn)定位，即“基準(zhǔn)同一”原則，目的是減少設(shè)計(jì)和制造費(fèi)用，并減少基準(zhǔn)交換所帶來的定位誤差。③有些精加工工序，可選用加工表面本身為定位基準(zhǔn)，即“自為基準(zhǔn)”原則，目的是可保證加工表面的加工余量少而均勻。④對(duì)位置精度要求高的表面，可采用“互為基準(zhǔn)” ，反復(fù)加工，目的是保證高的位置精度。第 4 頁 共 20 頁⑤選定定位基準(zhǔn)、穩(wěn)定、夾緊簡單的表面為精基準(zhǔn)，目的是便于工件的安裝和加工。箱體類零件是機(jī)器制造業(yè)中加工工序多、勞動(dòng)量大、精度要求高的關(guān)鍵零件，這類零件一般都有精度要求較高的孔需要加工，又常常需要在幾臺(tái)機(jī)床上幾次安裝下進(jìn)行，大多數(shù)箱體零件采用“一面兩孔”定位方式，即利用零件上的一個(gè)平面和該平面上的兩個(gè)孔作為定位基準(zhǔn)。一個(gè)孔插入圓柱銷一個(gè)孔插入菱形銷。本設(shè)計(jì)選用的定位基準(zhǔn)為箱體的大地面為定位平面，控制 3 個(gè)自由度；輸出軸孔的 120 為一個(gè)定位孔，插入圓柱銷，控制兩個(gè)自由度；蟹爪孔的 110 為另一個(gè)? ?定位孔，插菱形銷，控制 1 個(gè)自由度.。（4）工藝路線的擬定擬定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)是是零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求能得到保證。工藝路線的擬定一般需要做兩個(gè)方面的工作：一是根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定加工工序和工藝內(nèi)容，依序工序的集中和分散程度來劃分工藝：二是選擇工藝基準(zhǔn)，即主要選擇定位基準(zhǔn)和檢驗(yàn)基準(zhǔn)。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮萬能機(jī)床、組合機(jī)床和專業(yè)夾具，并盡量采用工序集中的原則，通過減少工件安裝的次數(shù)來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)盡量考慮經(jīng)濟(jì)精度以便使生產(chǎn)成本下降。根據(jù)以上原則，擬定的工藝路線如下：10 鑄坯（鑄造） 20 熱處理（正火處理 179～209HB)30 涂底漆（飛邊、披縫、型砂清理處理，箱體內(nèi)表面不加工面涂紅色防銹漆。外表面不加工面涂黃色防銹漆）40 粗銑大底面50 粗銑四周臺(tái)階面60 粗銑輸出軸孔端平面及蟹爪孔端面70 粗銑輸入軸支撐座兩側(cè)面80 粗切內(nèi)環(huán)槽90 粗車外圓 426 端面、孔 410 內(nèi)圓面及其內(nèi)端面、孔 170 外端面并倒角???5×30°95 粗車輸入端面及其 TY170 外圓100 粗鏜輸入軸孔110 粗鏜孔 150 并倒角 2×20°，粗鏜孔 170、 110 及 160，粗鏜孔 152 及其????內(nèi)端面120 熱處理（人工時(shí)效處理）第 5 頁 共 20 頁130 半精銑大底面140 辦精銑四周臺(tái)階面150 辦精銑輸出軸孔端面及蟹爪孔端面160 半精銑輸入軸支撐座兩側(cè)面170 半精切環(huán)槽180 半精車外園 426 端面、孔 410 內(nèi)園面和內(nèi)端面??190 半精鏜輸入軸孔 130 和 120200 精鏜輸入軸孔 130 和 120210 半精鏜孔 150 及其內(nèi)端面，半精鏜孔 φ170 和孔 φ110220 精鏜孔 150、孔 170 和孔 110??230 粗車輸入軸內(nèi)退刀槽240 輸入軸內(nèi)攻 M13×52 螺紋250 鉆大底面上 19× 38 孔、圓形分布 9×M12 螺紋底孔、鉆 2×M16 底孔及油孔260 攻 9×M12、2×M16 的螺紋270 鉆 7×M12、大底面上矩形分布的 9×M12 底孔并倒角，鉆 4×M16 底孔280 攻 4×M16、7×M12、9×M12 的螺紋290 锪大底面上兩特殊孔 40?300 大底面上一特殊孔上攻 M22×1.5 的螺紋310 鉆 6 孔、擴(kuò)輸入軸內(nèi)孔 20?320 鉆 10 長軸孔330 鉆 5 孔340 車 9×M12 倒角 1.5×45 度350 半精銑 φ160 孔內(nèi)端面360 車 TY—170×6-6g 螺紋370 焊接380 終檢（5）毛坯機(jī)械加工余量及工序尺寸確定1.毛坯機(jī)械加工余量確定因箱體類零件形狀較為復(fù)雜且生產(chǎn)批量大，故毛坯選用鑄件造型方法為金屬模機(jī)械砂型鑄。查《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》可得：尺寸公差等級(jí) CT8～10，取 CT8；加工余量等級(jí) MA G表 1 加工表面總余量加工表面 基本尺寸/mm 加工余量等級(jí) MA 加工余量數(shù)值/mm 備注輸入軸端面 329.75 G 5.0 單側(cè)價(jià)格第 6 頁 共 20 頁TY170 外圓面 170?G 3.5 雙側(cè)加工2.工序尺寸確定為了保證零件圖上某平面的精度和粗糙度值，需要從其毛坯表面上切去全部多余的金屬層，這一金屬層的總厚度稱為該表面的加工總余量。每一工序所切除的金屬層厚度稱為工序余量。工序間加工余量的選擇原則如下：①應(yīng)采用最小的加工余量，以縮短加工時(shí)間，并降低零件的制造費(fèi)用。②加工余量應(yīng)能保證得到圖紙上所規(guī)定的表面粗糙度及精度。③決定加工余量時(shí)應(yīng)考慮到零件熱處理時(shí)引起的變形，否則可能產(chǎn)生廢品。④決定加工余量時(shí)應(yīng)考慮到所采用的加工方法和設(shè)備，以及加工過程中零件可能發(fā)生的變形。⑤決定零件加工余量時(shí)應(yīng)考慮到被加工零件的大小。零件越大，則加工余量也越大。表 2 零件加工工序尺寸表工序余量/mm 工序尺寸及公差/mm 表面粗糙度/mm加工表面粗加工 粗加工 粗加工輸入軸端面TY170 外圓面5.0 單側(cè)3.5 雙側(cè)329.75 0.06?170°?0.5?Ra12.5Ra12.5（六）主要切削用量的確定切削用量不僅是機(jī)床調(diào)整與控制的必備參數(shù)，而且其大小選擇的合理與否，對(duì)加工質(zhì)量、加工效率以及生產(chǎn)成本等均有重要影響。1.選擇切削用量時(shí)候的考慮的因素① 切削加工生產(chǎn)率 在切削加工中，材料切除率于切削用量三要素（切削速度，進(jìn)給量，背吃刀量）均保持線性關(guān)系，其中任意參數(shù)增大，都可使生產(chǎn)率提高。但由于刀具壽命的制約，當(dāng)任一參數(shù)增大時(shí)，其他兩參數(shù)必須減小。因此在制定切削用量時(shí)，是三要素獲得最佳組合，此時(shí)的生產(chǎn)率才是最合理的。② 刀具壽命 T 切削用量三要素對(duì)刀具壽命 T 的影響的大小，按順序?yàn)榍邢魉俣?、進(jìn)給量、背吃刀量。因此，從保證合理的刀具壽命出發(fā)，在確定切削用量時(shí)，應(yīng)先采用盡可能大的背吃刀量，然后在選用大的進(jìn)給量 F，最后根據(jù)確定的刀具壽命求出切削速度 CV第 7 頁 共 20 頁③ 加工表面粗糙度 精加工時(shí)，進(jìn)給量將增大加工表面粗糙度值。因此，他是精加工時(shí)抑制生產(chǎn)率提高的主要因素。在多刀切削或使用組合刀具切削時(shí)，應(yīng)按各把刀具允許的切削用量中最低的參數(shù)，作為調(diào)整機(jī)床的參數(shù)。對(duì)自動(dòng)線加工，各工委加工工序的切削用量，要按生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行平衡。圖 2 加工部位毛坯圖2.粗車 TY170 外圓及其端面切削用量的定制 ①背吃刀量的選擇 背吃刀量 根據(jù)加工余量確定。精加工時(shí)，盡量一次走刀PA切除全部余量，在中等功率機(jī)床上，背吃刀量可達(dá) 8～10mm；半精加工時(shí)，背吃刀量可取 0.5～2mm；精加工時(shí)，背吃刀量可取 0.1～0.4mm。由于是多刀切削，道具布置形式如圖 3第 8 頁 共 20 頁圖 3 刀具布置加工示意圖車削端面，由 1 號(hào)和 2 號(hào)刀完成，根據(jù)加工余量選定 1 號(hào)刀的背吃刀量=4.5mm;3 號(hào)刀的背吃刀量 =1.75mm。PAPA②進(jìn)給量 f 的選擇 粗加工時(shí)，進(jìn)給量的選取主要考慮刀桿，刀片，工件以及機(jī)床進(jìn)給等的強(qiáng)度、剛度限制。根據(jù)硬質(zhì)合金車刀車削外圓及其端面的進(jìn)給量的選擇范圍，根據(jù)背吃刀量以及工件的加工直徑選定車外圓面的進(jìn)給量 f=1mm/r;車端面的進(jìn)給量 f=1mm/r。③ 切削速度 Vc 的選擇，可根據(jù)已選定的背吃刀量 ap、進(jìn)給量 f 和刀具壽命T，并利用公式算出切削速度本設(shè)計(jì)根據(jù)車削加工的切削速度的參考數(shù)值表初步選擇 Vc=90m/min。計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 n= = =168r/min10cwvd?903.417?式中 n—主軸轉(zhuǎn)速，r/min;Vc—切削速度，m/min;Dw—工件未加工前的直徑，mm。選取實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速為 n=168r/min，故實(shí)際的切削速度為Vc= = =85.4 r/min10wn.061?④ 切削力 Fc 的計(jì)算 切削力的大小計(jì)算有理論公式和實(shí)驗(yàn)公式，這里使用實(shí)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。實(shí)驗(yàn)公式分為兩類：一類是用指數(shù)公式計(jì)算，另一類是按單位切削力進(jìn)行計(jì)算。在金屬切削中廣泛應(yīng)用指數(shù)公式計(jì)算切削力。切削力的指數(shù)計(jì)算公式和計(jì)算結(jié)果為：Fc= 9.81 =9.81×270×5 cFCfxpanFcVK×1 ×85.4 =6360N.0.750.15?第 9 頁 共 20 頁式中 Fc——切削力，N；， ， ， ， —修正系數(shù)及個(gè)影響指數(shù)。cCcFxcycFncK⑤ 校驗(yàn)機(jī)床功率 本次設(shè)計(jì)采用的是組合機(jī)床，動(dòng)力頭選用的是 TC50A 型鏜孔車端面頭，其技術(shù)性能有：主軸轉(zhuǎn)速范圍 63～500r/min;電機(jī)額定功率11KW；刀盤滑板最大行程 100mm。主運(yùn)動(dòng)消耗的切削功率 Pc= = =9Kw3601cFv?6085.4式中：Pc——切削功率，kW；Fc——切削力，N；Vc——切削速度，m/min。機(jī)床電機(jī)功率 Pc= = =10.58kWCP?90.85式中：Pe——機(jī)床電機(jī)功率，Kw；Pc——切削功率，Kw；η——機(jī)床傳動(dòng)效率，一般為 0.75～0.85由于機(jī)床電機(jī)實(shí)際功率（10.58KW）小于機(jī)床電機(jī)額定功率（11K W）,所以該切削用量的選擇符合實(shí)際生產(chǎn)要求。三、車 TY170 外圓及其端面組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)（一）組合機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的確定組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要以獨(dú)立的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的通用部件為基礎(chǔ)，配以部分專用部件組成的專用機(jī)床。它適用于大批量和大量生產(chǎn)企業(yè)，多用于加工量大的大、中型箱體和箱體類工件，完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)、在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑銑平面和成形面等。組合機(jī)床是用總的電氣控制系統(tǒng)將各個(gè)部件的工作連成一個(gè)統(tǒng)一的循環(huán)。各個(gè)部件都設(shè)計(jì)成獨(dú)立存在的，可以按合理的規(guī)格尺寸系列，實(shí)現(xiàn)高度的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。組合機(jī)床是按自動(dòng)循環(huán)工作的。通常工件在加工中是不動(dòng)的，由刀具作主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，則可保證最大的工藝可能性。這種機(jī)床可以同時(shí)使用多把刀具，并同時(shí)在幾個(gè)方面對(duì)工件進(jìn)行加工，達(dá)到較高的工序集中程度，保證獲得使高的勞動(dòng)生產(chǎn)率。組合機(jī)床的特點(diǎn)如下。① 主要用于加工箱體類零件的平面和孔② 生產(chǎn)率高，因?yàn)楣ば蚣校啥嗝?、多工位、多軸、多刀同時(shí)自動(dòng)加工。③ 加工精度穩(wěn)定，因?yàn)楣ば蚣泄潭ǎ蛇x用成熟的通用部件、精密夾具和自動(dòng)工作循環(huán)來保證加工精度的一致性第 10 頁 共 20 頁④ 周期短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)，成本低。因此，通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，可組織批量生產(chǎn)。⑤ 自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。⑥ 配置靈活。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)模塊化。組合化，可按工件或工序要求用大量通用部件和少量專用部件靈活組成各類組合機(jī)床及自動(dòng)線，產(chǎn)品或工藝變化時(shí)通用部件一般還可重復(fù)利用。（二）車外圓及其端面組合機(jī)床配置形式的選擇1.組合機(jī)床配置本專題“車外圓及其端面組合機(jī)床設(shè)計(jì)”是針對(duì)掘進(jìn)機(jī)箱體輸入軸端面 TY170外圓及其端面進(jìn)行設(shè)計(jì)的，工藝要求在工序中要完成輸入軸端 TY170 外圓及其端面 的加工。該工序直接使用鏜孔車端面動(dòng)力頭對(duì)要加工部位直接進(jìn)行加工。該零件總體輪廓尺寸較大，屬于大型零件加工，零件的定位加緊元件也比較大。根據(jù)以上內(nèi)容選擇采用大型組合機(jī)床，組合機(jī)床布置形式為：臥式單面鏜孔車端面組合機(jī)床。如圖 4圖 4 臥式單面組合機(jī)床2.機(jī)床加工精度固定式夾具組合機(jī)床的加工精度高。對(duì)于精加工機(jī)床的夾具，其公差一般選取被加工零件公差的 1/3.但對(duì)粗加工機(jī)床，由于其他因素也不能過低，該機(jī)床加工時(shí)第 11 頁 共 20 頁能達(dá)到如下的精度。①位置精度 采用固定導(dǎo)向位置精度一般能達(dá)到 0.02mm。當(dāng)嚴(yán)格要求主軸與?導(dǎo)向的不同軸度時(shí)，應(yīng)減少鉆頭與導(dǎo)套之間的間隙，導(dǎo)向靠近工件等，位置精度可達(dá)到 0.15mm。?②鉸孔位置精度 采用固定精密導(dǎo)向時(shí)，空間距和孔的軸線與基面的位置精度可達(dá) 0.025～0.05mm。③同軸度及軸線間平行度 若由一面鏜孔，鏜桿采用前后或多層精密導(dǎo)向，同軸度可達(dá)到 0.015～0.03mm。若由兩面鏜孔而且是單軸，便與調(diào)整主軸位置精度時(shí)，同軸度可達(dá)到 0.015～0.03mm。但從兩面多軸加工時(shí)，孔的同軸度一般為 0.05mm（三）被加工零件工序圖本零件的加工工序圖如下：圖 5 TY170 外圓及其端面加工工序圖（4）車外圓及其端面組合機(jī)床總圖的繪制（1）機(jī)床裝料高度的確定本組合機(jī)床的裝料高度設(shè)計(jì)為 1080mm。（2）由于本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床選用的是鏜孔車端面動(dòng)力頭直接接近工件進(jìn)行切削加工，故不需考慮鏜模架厚度以及導(dǎo)套尺寸，只需考慮工件的輪廓尺寸以及鑄件的鑄造誤差。夾具底座高度確定。夾具底座的高度應(yīng)視夾具大小而確定，既要保證有足夠的剛性，又要考慮工件的裝料高度。為了便于布置定位元件，一般夾具底座的高度不第 12 頁 共 20 頁少于 200mm，本組合機(jī)床設(shè)計(jì)的夾具底座高度為 200mm。（3）組合機(jī)床通用部件的選擇①組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)的確定 組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件。根據(jù)被加工零件的工藝要求，可以在滑臺(tái)上安裝動(dòng)力箱、多軸箱、鉆削頭、鏜削頭、鏜孔車端面動(dòng)力頭和銑削頭等各種部件，以完成對(duì)工件的鉆空、擴(kuò)孔，鉸孔鏜孔、車端面、銑削等工序。它可以安裝在側(cè)底座、中間底座、傾斜式底座、立柱及其它支承部件上，用來組成臥式、傾斜式、立式等各種形式的組合機(jī)床。動(dòng)力滑臺(tái)分為液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)兩種。本組合機(jī)床設(shè)計(jì)選用液壓滑臺(tái)，如圖 6 所示。具體型號(hào)為：HY500×400JB1521－75圖 6 滑臺(tái)簡②鏜孔車端面頭的確定 鏜孔車端面頭與 HY 系列滑臺(tái)相配套，可以共用一個(gè)液壓站。鏜孔車端面頭用于組合機(jī)床及其自動(dòng)線上對(duì)剛、鑄鐵及有色金屬進(jìn)行粗、精鏜孔，車外圓，車端面，車止口，倒角及切槽等工序。其加工精度可穩(wěn)定達(dá)到 H8級(jí)，在較好的條件下可達(dá)到 H7 級(jí)精度及 的表面粗糙度。1.6aRm?鏜孔、車外圓時(shí)，刀桿跨裝在刀盤上，進(jìn)給運(yùn)功由安裝在鏜孔車端面頭下面的液壓滑臺(tái)來實(shí)現(xiàn)。車端面時(shí)，液壓滑臺(tái)停留在固定擋鐵上，鏜孔車端面頭部的液壓缸向前，活塞桿通過旋轉(zhuǎn)接頭推動(dòng)主軸中心的推桿前端的齒條推動(dòng)刀盤內(nèi)的齒輪，齒輪帶動(dòng)刀盤滑板（滑板上有齒條） ，滑板橫向進(jìn)給實(shí)現(xiàn)徑向車削運(yùn)動(dòng)。本組合機(jī)床設(shè)計(jì)選用的鏜孔車端面頭為：鏜孔車端面頭 500（TC50A）JB1533—75，如圖 7 所示第 13 頁 共 20 頁圖 7 TC50A 鏜孔車端面頭③中間底座的確定 在加工示意圖中，已確定了工件端面至主軸箱端面在加工終了時(shí)的距離，根據(jù)選定的動(dòng)力部件及其配套部件（滑臺(tái)、床身等）的位置關(guān)系，并考慮動(dòng)力頭的向前備量等因素，就可以確定中間底座長度尺寸，本道工序設(shè)計(jì)的組合機(jī)床中間底座長度為 1250mm。在確定中間底座高度尺寸時(shí)，應(yīng)考慮鐵屑的儲(chǔ)存及排除，電氣接線盒的安排，以及冷卻液的儲(chǔ)存，其容量應(yīng)不小于 3～5min 冷卻泵的流量，對(duì)于鑄鐵件的機(jī)床，為了使冷卻液有足夠的沉淀時(shí)間，容量還應(yīng)大一些，有時(shí)取 10～15min 冷卻泵流量。本機(jī)床的中間底座高度設(shè)計(jì)為 630mm，中間底座如圖 8 所示。 圖 8 中間底座簡圖④側(cè)底座的確定 側(cè)底座是臥式組合機(jī)床用于安裝動(dòng)力滑臺(tái)的支承部件，也稱為臥式床身。側(cè)底座的長度由動(dòng)力滑臺(tái)的長度來確定，為了適應(yīng)機(jī)床的一定裝料高度，對(duì)于不同的被加工零件的機(jī)床，在側(cè)底座和滑臺(tái)之間可以增加調(diào)整墊。根據(jù)滑臺(tái)的型號(hào)，選擇的側(cè)底座的型號(hào)為：側(cè)底座 560×540 JB1525—75，如圖 9 所示。第 14 頁 共 20 頁圖 9 側(cè)底座簡圖本組合機(jī)床總圖如圖 10 所示，主要應(yīng)針對(duì)各部件之間的聯(lián)系尺寸進(jìn)行標(biāo)注，各部件只畫出必要的輪廓形狀即可，盡量減少不必要的線條和尺寸。各部件應(yīng)嚴(yán)格按同一比例繪制。圖 10 車外圓及其端面組合機(jī)床總圖四、專用夾具設(shè)計(jì)（一）工件定位分析1.工件定位的基本原理工件定位的實(shí)質(zhì)，就是要使工件在夾具中占有某個(gè)正確的位置。這一確定的位置可以通過定位支承限制相應(yīng)的自由度來獲得。一個(gè)物體在空間直角坐標(biāo)系中具有六個(gè)自由度。即沿三個(gè)相互垂直的坐標(biāo)軸的移動(dòng)自由度，以及圍繞這三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。工件的六個(gè)自由度全部被限制而在空間占有完全確定的唯一位置，稱為完全定位。如果根據(jù)該工序加工要求只需限制部分自由度，而其他自由度無需限制時(shí)，工件雖然不占有確定的唯一位置，但不影響該工序的加工要求，此時(shí)稱為不完全定位。應(yīng)該采用完全定位還是不完全定位，主要由該工序的加工要求來決定。2.工件定位方案 箱體零件加工常用的定位方式為“一面兩孔”定位。本道工序是加工箱體輸入軸端部分外圓和輸入軸端面；根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工部位確定其定位方案：“一面兩孔”定位，即采用四塊支承板在大底面定位，限制三個(gè)自由度；采用圓柱定位芯子在箱體中間孔定位，限制兩個(gè)自由度；同時(shí)采用一個(gè)菱形銷在蟹爪孔處定位，限制一個(gè)自由度；至此工件的六個(gè)自由度全被限制了?？杀ＷC工件加工的準(zhǔn)確性。3.工件的具體定位方法及其定位元件的選擇①平面定位元件 工件以平面在夾具中定位時(shí)，定位元件有很多選擇，如：夾具的本體、固定支承銷、固定支承板、可調(diào)支承和自由支承等。零件以大底面定位，選用的定位元件為標(biāo)準(zhǔn)支撐板 A 型，如圖 11，限制三個(gè)自由第 15 頁 共 20 頁度。圖 11 定位支承板支承板常用裝于以鑄鐵制造的或者其他不耐磨損的夾具體上。支承板用兩個(gè)或三個(gè)螺釘固定在本體上。這種支承板的缺點(diǎn)是螺釘頭處的凹坑容易聚集細(xì)小的切屑，不易清除。支承板應(yīng)盡可能做成狹而短，同時(shí)應(yīng)有足夠的剛度，使淬火時(shí)不至翹曲。支承板用緊定螺釘固定在夾具體上。若受力較大或支承板有移動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，應(yīng)增加圓錐銷或?qū)⒅С邪迩度電A具體槽內(nèi)。采用兩個(gè)以上支承板定位時(shí)，裝配后應(yīng)磨平工作表面，以保證等高性。②孔定位元件 工件以圓柱孔定位，即指工件的定位基準(zhǔn)為孔的情況。工件以圓柱孔定位時(shí)，夾具上常用的定位元件是芯軸和定位銷。這種定位件可以直接做在夾具本體上，或者做成單獨(dú)的零件，并與本體相連。本設(shè)計(jì)孔定位選用的定位銷（限制兩個(gè)自由度）和菱形銷（限制一個(gè)自由度）配合使用。4.定位誤差分析一批工件分別在夾具中定位時(shí)，各個(gè)工件所占據(jù)的位置并不完全一致。由于工件在夾具中定位不準(zhǔn)確引起的加工誤差，稱為定位誤差，用 表示。D?①定位誤差產(chǎn)生的原因（1）基準(zhǔn)不重合誤差 由于工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而引起的工序基準(zhǔn)相對(duì)于定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大位置變動(dòng)量，稱為基準(zhǔn)不重合誤差，用△B 表示。 = － = 式中 ——工件外圓的直徑公差。B?max2din2dTD（2）準(zhǔn)位移誤差。由于定位副的制造公差及最小配合間隙的影響，會(huì)引起定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上有位置變動(dòng)，其最大位置變動(dòng)量稱為基準(zhǔn)位移誤差，用△Y表示。 = 式中 —工件內(nèi)孔的直徑誤差； ——定位芯軸的Y?02DdT?DT0dT直徑公差。②定位誤差的計(jì)算 如果采用試切法加工，一般不需要考慮定位誤差，但本次設(shè)第 16