汽车前桥加工工艺流程及铣板簧两平面专机设计(床身).doc
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1、xxxxxxxxxx大学毕业设计 摘 要随着社会的飞速发展,机械设计也成了经济发展的重要部分。床身设计主要是满足受力要求,保证加工精度要求,与机床相配合要求。床身设计的步骤大体上可分为调查研究、拟方案、结构设计、零件图纸和试制鉴定五个阶段。此次设计的是汽车前轴加工艺流程及铣板簧面的专机床身部分。该论文主要讲述的是床身设计方法及过程。首先,根据被加工零件确定总装图的布局。然后受力分析,加工和其他要求(如排屑,安装别的零部件等),并参考现有机床的同类型件,初步确定总体方案图。然后求其动态静态特性。 然后,根据零件上下面尺寸及加工要求选择工作台和,导轨类型结合其线速度范围算出主轴转速,再次,根据工作
2、台的行程、可以确定丝杆长度。因此总体主要结构及尺寸得以确定。最后对润滑进行分析。关键词 :床身;导轨;工作台;丝杆;润滑AbstractWith the rapid development of society, the mechanical design has become an important part of economic development. The bed is designed to meet requirements of bearing capacity, ensure the machining accuracy, and is matched with the
3、requirement of machine tool. The design process can be divided into the investigation and study, proposed scheme, structure design, drawing and trial identification in five stages.This design is the process of automobile front axle with leaf spring and the bed section plane milling. This thesis is m
4、ainly about the design method and process. Firstly, according to the components determine the assembly map layout. Then the stress analysis, processing and other requirements ( such as chip, installation and other parts ), and reference to the existing machine of the same type, to determine the init
5、ial scheme of. Then the dynamic and static characteristics. Then, according to the sizes of the upper parts and processing requirements of table and the guide rail type, with its line speed range of spindle speeds calculated, once again, according to the working table stroke, can determine the lengt
6、h of wire rod. Thus the overall structure and size can be determined. Finally on the lubrication analysis.Key words: bed; rail; workbench; screw; lubrication目 录摘 要1ABSTRACT2引 言11确定制造工艺方案211选择定位基准、定位及夹紧方式及制定工艺案212工艺方案的选择32 床身的总体设计92.1床身受力分析及确定长度于宽度92.2床身的静刚度和形状选则102.2.1床身的静刚度102.2.2局部变形102.2.3接触刚度102
7、.3床身的形状选则、隔板的选择、肋板的布置112.4螺纹副的分类及选用122.4.1螺纹副的分类及选用122.4.2丝杆材料的选用132.4.3螺母材料的选用133 导轨的选用143.1导轨主要尺寸的确定143.2导轨材料与形状选择143.3滑动导轨的防护183.4导轨的润滑194 润滑的选用及轴承的选用204.1润滑分类及选用204.1轴承的分类214.2轴承的校核224.3轴承的润滑22结 语24参考文献25附 录26后 记2727 引 言近年来,机床自主设计有着飞速的发展。专用机床生产效率高,受到人们的青莱。各个工厂根据自己工艺的需要,越来越多的专用机床面世。本次设计的是汽车前轴加工工艺
8、及铣板簧面专机的床身。由于汽车行业的腾飞,带动了汽车零件相关产业的发展。汽车前轴生产商为了提高生产效率,急需一条高效的生产流水线,而铣板簧面专机是其中一台必不可少的铣床,而床身就是机床不可缺少的部分。研究的范围是要设计高效、合理的生产艺和能够设计出随加工要求工件不同的床身,并且要与机床合理配合。有机床就有床身,因此床身是机床的不可缺少的部件,提供加工过程的支撑,保证加工要求为了加工某种零件的。通过此次设计能够深入的了解设计过程。设计讲究的就是合理于精准,还有就是效率。不仅要设计与自己相关的部件,还得考虑与不相关部件的配合。这就得多查阅资料多动手操作。但是,在机械设计制造方面,我们国家还远远落后
9、于国外,主要体理在以下几个方面:第一:设计能力,不能设计出具有世界先进性的产品;第二:加工生产能力,即使设计出来了,不能做出同等要求的精度的产品;第三:热处理,材料,锻压等工艺,即使设计出来了,也加工出来同样精度的了,但根本做不到同样的强度,落后甚至超过30年。因此,进行这次设计是非常有必要的。首先,对于我们学生来说,在基完成大学学业之际,是对我们四年以来学习的一个考查,是对我们所学知识的实际应用,有利于我们综合运用所学的理论知识与实践经验相结合,有利于培养创新思维,为今后的工作打下扎实的基础。然后,对于社会来说,专用机床可以提高整个行业的生产效,因此能为社会创造更多的财富,也可以促进科技的进
10、步和社会的发展,以缩小同国外的差距。 此次设计由于设计者知识水平有限,难免存在缺点和错漏,望加以指正。1确定制造工艺方案11选择定位基准、定位及夹紧方式及制定工艺案(1)根据零件的结构特点,决定汽车前轴的两个弹簧面对面为定位基准并夹紧中间肋板。由于是工件尺寸大,其主轴速度较快,所需的压紧力也较大,而且要求平稳故考虑采用液压专用夹具来压紧。(2)根据毛坯情况结合机床的可能性,初步确定了以下两个方案:汽车前轴加工工艺流程方案一工序号加工内容加工设备台工装夹具套刀具1铣板簧两平面铣板簧面专机1液压专用夹具1浅孔钻、硬质合金钻头2.1钻板簧座平面上各孔立式加工中心1液压专用夹具1阶梯盘铣刀315(左右
11、旋各一把)2.2钻板簧座平面上各孔(主要是攻丝)摇臂钻1液压或气压专用夹具1普通麻花钻、机用丝锥3粗铣拳部上下面粗铣拳头面专机1液压或气压专用夹具1200端铣刀左右旋各一把4钻主销孔,留精镗余量立式钻主销孔专机1液压或气压专用夹具1U钻5精铣拳部上下面及精镗主销孔精铣拳面精镗主销孔专用机床2液压或气压专用夹具1315三面刃铣刀二把,半精镗, 精镗刀6.1钻铰锁销孔,钻铰锁销孔专机(加工中心)1液压或气压专用夹具1锪刀6.2锪锁销孔沉孔摇臂钻1液压或气压专用夹具1麻花钻,棒铣刀及机用铰刀7铣拳头部外圆铣拳头面专机1液压或气压1200端铣刀一把8锪沉孔摇臂钻1半自动夹具普通划面刀具汽车前轴加工工艺
12、流程方案二工序号加工内容加工设备台工装夹具套刀具1铣板簧两平面铣板簧面专机1液压专用夹具1浅孔钻、硬质合金钻头2.1钻板簧座平面上各孔立式加工中心1液压专夹具1阶梯盘铣刀315(左右旋各一把)2.2钻板簧座平面上各孔(主要是攻丝)摇臂钻1液压或气压专用夹具1普通麻花钻、机用丝锥3粗铣拳部上下面粗铣拳头面专机1液压或气压专用夹具1200端铣刀左右旋各一把4钻主销孔,留精镗余量立式钻主销孔专机1液压或气压专用夹具U钻5精铣拳部上下面及精镗主销孔精铣拳面精镗主销孔专用机床2液压或气压专用夹具1315三面刃铣刀二把,半精镗, 精镗刀6.1钻铰锁销孔,钻铰锁销孔专机(加工中心)1液压或气压专用夹具1锪刀
13、6.2锪锁销孔沉孔摇臂钻1液压或气压专用夹具麻花钻,棒铣刀及机用铰刀7铣拳头部外圆铣拳头面专机1液压或气压1200端铣刀一把8锪沉孔摇臂钻1半自动夹具1普通划面刀具9.1铣侧面、(钻铰孔、攻丝)立式加工中心(或卧式铣侧面专机)11普通麻花钻、机用丝锥9.2钻铰孔、攻丝摇臂钻11锪刀12工艺方案的选择经过比较分析,再根据工厂里的生产设备及工艺水平情况,即越简单越好,因为精铣主要就是进给量少,主轴装速度快,综合所有主要因素,最后决定采用方案一。本道的工序图如下所示:工序一:铣板簧两平面上图1工序二:钻板簧座平面上各孔图2工序三:钻板簧座平面上各孔(主要是攻丝)图3工序四:粗铣拳部上下面图4工序五:
14、钻主销孔,留精镗余量图5工序六:精铣拳部上下面及精镗主销孔图6工序七:钻铰锁销孔图7工序八:锪销铰孔沉孔g图8工序九:铣拳头部外圆图92 床身的总体设计2.1床身受力分析及确定长度于宽度这类机床工件较重,移动件重量也较大。因此载荷必须同时考虑工件总力,切削力和移动件重力。一个方向尺寸比另外两个方向尺寸大的多的零件。可以看做梁类件分析力。其中L是床身预定长度,M1进给箱对床身形成的力矩, M2是刀盘及刀盘进给箱对床身形成的力矩;F1是立柱对床身的压力;F是工作台,工件及刀对床身的压力;a是进给箱中心与立柱中心的距离;b是工作台中心到工作中心的距离(X是a和b之间距离)。(左支撑点)由于床身是与地
15、面相接触,因此与地面相接触的的面上的线,对上面点弯矩分析都理想状态应该是0,当然床身自己也有抗弯能力,设计之前a,x,b,f,f1,m1,m2都有预定值,已知。 (又支撑点) , W称抗弯截面系数。若截面高h, 宽度为b,的矩形,则,。由前两个公式及各零件的布局可以初步算出长度在3000mm以上,宽度度与高度(不包含导轨)分别为920mm ,550mm。此次计算数据可以随安装部件由一些调整。不宜过大,否则床身容易失效。2.2床身的静刚度和形状选则2.2.1床身的静刚度 1.自身钢度主要决定于支撑件的材料,形状,尺寸和肋板的布置等。畸形变形由于床身比较薄,肋板没有或布置不合理受力后就会发生上图变
16、形。2.2.2局部变形如下图导轨部分局部发生载荷集中2.2.3接触刚度由于两个平面都不是理想平面,而是一个宏观不平度,真正接触就是一些最高点接触刚度(Mpa/um)平均强度于与变形之比p。实际应用应以一个一定的值较为方便。 提高接触面的刚度,必须预先施加一个载荷。在集中载荷作用下,自身刚度于局部较高,在和均匀的自身刚度于局部较均匀接触面的刚度。说明接触面的刚度不仅决定于接触面的加工情况,也决定于支撑件。提高接触刚度,要求表面粗糙度不超过;配刮时,每,该机床为8点。2.3床身的形状选则、隔板的选择、肋板的布置床身变形主要是弯曲和扭转,与截面形状相关。第一空心截面的惯性矩比实心的大。加大轮廓尺寸,
17、减小壁厚,可大大提高刚度,设计床身应使壁厚在工艺可能的前提下尽量薄一些;第二方形截面抗弯刚度比圆形的大,而抗扭刚度较低。因此截面形状应尽量区矩形,如果弯矩和扭矩都相当大,则截面形状常取为方形;第三不封闭的截面比封闭的截面刚度显著下降。 但是实际上由于排屑,清砂,安装电器件,液压件,和传动件等,很难做到四面封闭。此次设计床身由于考虑排屑,四面都能封闭,但在上下面得开局部窗口。采用空心矩形局部开窗截。隔板是提高刚度的有效方法只有,隔板主要作用是将床身局部地区的载荷传递给其他隔板,从而是整个床身受载荷。因此隔板提高了床身自身刚度。壁板是薄板,抗弯刚性是很低的,有了隔板就把载荷转到后壁,把前壁弯曲转化
18、为整个床身的弯曲,是前壁拉伸和壁压缩。如果是导轨和壁板基本对称适当加过渡壁并加肋板,可以显著的提高局部刚度。图(a) 和图(b) 因为设计床身壁板面积大于为避免薄壁振动而在壁板内表面加肋板,提高壁板的抗弯刚度。图(c)为环形肋板,主要用来抵抗截面形状畸形变形。肋的高度可取壁厚的4-5倍,厚度与壁厚之比0.8-1。壁厚的选择;当量由预设定床身尺寸可以算出c(m)= 可查金属切削机床表11-3对应c(m)=3,可知最薄壁厚的厚度为20 cm。2.4螺纹副的分类及选用2.4.1螺纹副的分类及选用丝杠是将回转运动转化为直线运动,或将直线运动转化为回转运动的一种传动结构。典型的丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成
19、。它的功能是将旋转运动转化成直线运动,这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展,这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力,丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。所设计的丝杆螺纹为传动螺纹类型,根据机械设计手册,我选择标准梯形螺纹,牙型为等腰梯形,牙型角=30,牙型斜角=15,螺纹的旋向为右旋,螺旋的线数根据运动、自锁性、及效率确定为2根,螺距P=8mm。选择梯形螺纹传动是因为它的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。工艺性好,牙根强度高,对中性好,梯形螺纹是最常见的传动螺纹。精度等级选择9级。在老师给我的任务书里,规定横向行程为1200mm;横向進給速度180mm/min=0.
20、18m/min;导轨移动承受力为1000Kg;机床的底座滑台和立柱都是铸铁材料,查简明机械设计手册得下表:材料名称摩擦系数f静摩擦滑动摩擦无润滑剂有润滑剂无润滑剂有润滑剂钢钢0.150.10.120.150.050.1钢铸铁0.30.180.050.15铸铁铸铁0.180.150.070.12铸铁青铜0.150.20.070.15铸铁皮革0.30.50.150.60.15从表中可知,以铸铁为材料的底座滑台跟同样以铸铁为材料的立柱之间的静摩擦系数f=0.18,(滑台移动是一个由静到动的过程,从受力开始到将要移动的那一段时间里受到的是静摩擦力)所以丝杆的轴向力F=0.1G+Fz0.18式中:G悬臂
21、及其附件的总重量,单位(N);由于配重为其总重量的90%,所以丝杆轴向受到的力为总重的0.1Fz切削力在导轨方向的分力,单位(N);G=4200+8700+1100+3700=17700NFz=0.35Fc=397.93NF=0.117700+397.930.181800N根据螺纹的公称直径。查机械设计手册得丝杆螺距P=8mm参照现代实用机床设计手册当P=8mm时,余程Le=30,丝杆长度:L=0.5Lo+Le=600+30=630mm,丝杆长度要大于行程长度,如考虑装配关系也可做适量调整。丝杆传动工作时丝杆受螺纹力矩T和轴向载荷F的复合作用,使丝杆截面内产生扭转切应力和拉应力,且螺旋副内部还
22、存在较大的滑动摩擦。其主要失效形式有螺纹牙的磨损、螺纹牙破坏及丝杆的疲劳、还有可能发生过度变形和失稳。滚珠丝杆:传动摩擦力小,传动效率高,但制造难度大,成本高,承载能力低,传动精度低。梯形丝杆:传动摩擦力稍大、传动效率稍低,易制造,成本低,承载能力大,传动精度高。根据设计的要求,此处我选择了梯形丝杆,具有自锁性。2.4.2丝杆材料的选用丝杆的材料要有足够的强度和耐磨性,以及良好的加工性。经查阅工程材料,决定采用45号钢作为丝杆的加工材料,调质处理。45号钢为优质碳素结构用钢,主要用于要求强度较高,韧性中等的零件,经调质处理后零件具有良好的综合机械性能,既提高了强度,又保持了材料的韧性,还改善了
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