1、四川理工学院毕业设计（论文）I摘 要 电磁阀体进出油口孔加工组合机床，它的配置型式具有固定式液压夹紧的单工位组合机床，这类组合机床夹具和工作台都是固定不动的，动力滑台实现进给运动。滑台上的动力箱实现切削运动，根据工件结构特点，以及精确要求，采用结合面为定值基准面。 在基准面对应的另一圆柱面上，用压块压紧，由于结合面的加工精度较高，以它为基面，完全可以达到要求的加工精度。组合机床总体设计三图一卡“被加工零件工序图” 它是组合机床的设计的主要依据，它是制造使用，检修和调整机床的重要技术条件绘制加工示意图，它是刀具夹具，多轴箱，液压电器装置设计及通用部件选择主要原始资料，它是调整机床，刀具及试车依据
2、。绘制联系和运动关系及检验机床各部件相对于位置及联系是否满足加工要求，通用部件的选择是否合适，并为进一步开展主轴箱，夹具等专用部件，零件的设计提供依据。相对生产率计算卡，它用来反映机床的加工过程，完成这一动作所需要的时间，切削用量，机床生产率及机床负荷率。关键词：组合机床、液压系统、液压缸，自动循环、主轴箱。全套图纸加 153893706ABSTRACTIIABSTRACTThe solenoid valve body turn over oil buccal cavity processing aggregate machine-tool, its configuration has the
3、 simplex position aggregate machine-tool which the stationary hydraulic pressure clamps ,this kind of aggregate machine-tool jig and the work table all are fixed motionless, the power realizes for the movement. On power box realization cutting motion, according to the work piece unique feature, as w
4、ell as the precise request, uses the junction plane for the definite value reduced plane. In the reduced plane correspondence another round cylinder, contracts with the briquetting, because the junction plane processing precision is higher, take it as the basic plane, definitely may meet the require
5、ments the processing precision. A geometry engine bed system design - three charts card (1) “is processed the components working procedure chart“ it is the aggregate machine-tool design main basis, it makes the use, overhauls and adjusts the engine bed the important engineering factor (2) plan proce
6、ssing schematic drawing, it is the cutting tool jig, the hydraulic pressure electrical fittings design and the general part choice main firsthand information, it is adjusts the engine bed, the cutting tool and the test run basis. (3) The plan relation and the movement relations and the examination e
7、ngine bed various parts are opposite to the position and relate whether satisfies the processing request, the general part choice is whether appropriate, and for further develops the headstock, the jig and so on the special-purpose part, the components design provides the basis. (4) The generic effi
8、ciency computation card, it uses for to reflect the engine bed the processing process, completes the time which this movement needs, the cutting 四川理工学院毕业设计（论文）IIIspecifications, the engine bed productivity and the engine bed load factor. Key words: Aggregate machine-tool, hydraulic system, hydraulic
9、 cylinder, automatic circulation, headstock.四川理工学院毕业设计（论文）1第一章 绪 论组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工
10、件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件( 如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。二十世纪 70 年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达 0.05 毫米1000 毫米，表面粗糙度可低达 2.50.63 微米；镗孔精度可达 IT76 级，孔距精度可达 O.03O.02 微米。专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部
11、件，因而产生了组合机床。最早的组合机床是 1911 年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953 年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立
12、柱底座等。输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。第一章 绪论2控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳
13、入柔性制造系统等。四川理工学院毕业设计（论文）3第二章 电磁阀体进出油口孔的加工工艺2.1 零件的分析2.1.1.零件的作用图 2-1 电磁阀体的结构图题目所给的零件是一个三位五通电磁换向阀体，主要的作用是借助电磁铁吸力推动阀芯在阀体内作相对运动来改变阀的工作位置。灵机只能的一个侧面上有 12H7 的四个阶梯孔，用以连接进相互口油管，起控制油量及换向的作用。2.1.2.零件的工艺分析三位五通电磁换向阀体共有两组加工表面，它们相互之间有一定的位置要求及其精度。现分析如下：（1）以 20H7 的阶梯孔为中心的加工表面。这一组表面包括：四个 20H7 的 阶梯孔，尺寸为 和四个 的螺纹孔和，还有两个
14、0.182m0.186Mm的阶梯孔。其中主要加工表面为 的四个阶梯孔。0.18 0.182（2）以 的阶梯孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：4的四个螺纹孔，一个 8mm 的 U 形槽和 的中心孔。0.186Mm 0.184m这两组表面之间有着一定的位置关系，主要是：第二章 电磁阀体进出油口孔的加工工艺4四个 的阶梯孔与 的阶梯孔相通，且分布在中心孔的两侧。0.182m 0.1824m由以上的分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。2.2 工艺规程的设计2.2.1.确定毛坯的制造形式零件的材料为 HT200
15、 的灰铸铁。由于零件的生产纲领为 5 万件/ 年，属于大量生产，而且零件的轮廓尺寸不大， 为了提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度，保证产品的质量，采用砂型压实型铸造。2.2.2.基准的选择：1.粗基准的选择：对于一般的阀体类零件而言，以面作为粗基准是完全合理的。采用完全定位即可。2.精基准的选择：精基准是选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。2.3 制订工艺路线由于生产类型为大量生产，故采用高效专用机床，及其自动机按流水线或者自动线依工序对工序进行加工，并尽量使工序集中来提高生产率，除此以外，还应该降低生产成本。1.工艺路线方案一：工序 1：粗铣六个平
16、面，铣两侧面的四个 U 形槽。工序 2：两次钻孔并扩孔 的中心孔和 四个螺纹孔。0.1824m 0.186Mm工序 3：钻 的四个阶梯孔。0.18工序 4：精铣六个平面。工序 5：粗镗 的阶梯孔。0.182工序 6：精镗 的阶梯孔。.0m四川理工学院毕业设计（论文）5工序 7：两次扩孔，平刮，铰四个 的阶梯孔至图样尺寸。0.182m工序 8：钻两侧面个四个 的螺纹孔。0.186M工序 9：攻螺纹至 。.0工序 10：终检。2.工艺路线二：工序 1：粗铣六个平面，铣两侧面的四个 U 形槽。工序 2：钻四个 的四个孔（不到尺寸） 。0.182m工序 3：两次扩钻 的四个孔（不到尺寸） 。.0工序
17、4：铰孔 的四个孔到图样尺寸。.18工序 5：平刮 的四个阶梯孔到图样尺寸。0.2m工序 6：钻孔 的中心孔和 的四个螺纹孔。.180 0.186Mm工序 7：两次扩钻 的中心孔。.4工序 8：精铰 的中心孔。0.182m工序 9：精铣六个平面。工序 10：粗镗 的阶梯孔。0.184工序 11：精镗 的阶梯孔。.02工序 12：钻两侧面各四个 的螺纹孔至图样尺寸。0.186Mm工序 13：攻螺纹至 。.0工序 14：终检。3.工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案经过比较，在经过老师的改正，最后得出的具体工艺方案如下：工序 1：粗铣六个平面，铣两侧面的四个 U 形槽。工序 2：钻 的中心孔和 的
18、四个螺纹孔。0.184m 0.186Mm第二章 电磁阀体进出油口孔的加工工艺6工序 3：两次扩钻 的中心孔。0.1824m工序 4：精铰 的中心孔。.0工序 5：钻四个 的四个孔（不到尺寸） 。.18工序 6：两次扩钻 的四个孔（不到尺寸） 。0.2m工序 7：铰 的四个孔到图样尺寸。.180工序 8：平刮 的四个阶梯孔到图样尺寸。.工序 9：精铣六个平面。工序 10：粗镗 的阶梯孔。0.1824m工序 11：精镗 的阶梯孔。.0工序 12：钻两侧面各四个 的螺纹孔至图样尺寸。0.186M工序 13：攻螺纹至 。.0m工序 14：终检。以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。2
19、.4 确定工序尺寸及公差三位五通电磁换向阀体的零件材料为灰铸铁，硬度 HBS 为 HT200，毛坯重量为 25kg，生产类型为大量生产，采用砂型压实型铸造毛坯。根据上述的原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：对进出油口孔的机械加工方法：1.加工材料工件材料：灰铸铁 HT200，硬度为 HB170241，砂型压实型铸造。加工要求：钻孔，扩孔，平刮，铰孔，使孔达到图样要求。刀具材料：采用高速钢。查机械加工工艺手册第二卷，P544，表 2.4-37钻头的直径 20mm，后到面磨损限度为 0.50.8，不用切削液。钻头的耐用度：2700s。四川理工学院毕业设计（
20、论文）72.确定其加工余量（1）钻孔余量：查机械工艺加工手册 ，P494，表 2.347当 D 30，直径余量 4，确定其余量为 2。（2）扩孔铰孔的余量（mm）：查机械加工工艺设计手册 ，P494，表 2.348 可得表 21 加工孔的余量孔的直径 扩或镗 粗 铰 精 铰1018 1.01.5 0.10.15 0.05查机械加工设计手册 ，P146，表 1.44 可得：由于该油口孔与油管是过渡配合，选优先配合其精度为 H87，D12 20，孔为 。0.182经确定钻头直径为 max20.59.18d min1205查机械加工设计手册 ，P1029，表 4.34 可得d=9,l=117 , =
21、81。1l则采用直柄长麻花钻（GB143785，HB343684 ） 。扩孔钻的确定：查机械加工设计手册 ，可得D=9.00,L=125,l=81 。则采用直柄扩孔钻（GB425684，HB348385，HB349185） 。铰刀的确定：查机械加工设计手册 ，可得d=11 , =10,L=142,l=41 。1d则铰刀的型号为 A 型， （GB113284，HB3520 85，不通孔） 。锪钻的确定：查机械加工设计手册 ，可得第二章 电磁阀体进出油口孔的加工工艺8 =2011, =12.5, =100, =22, =11.00。d12dLl1l查机械加工设计手册 ，可得则采用带导柱直柄及代可换
22、导柱椎柄平底锪钻（GB426 084，FB349585） 。加工铸铁时的进给量为 0.32。钻孔时其 ，P556 ，查表 2.446，可得 =1.0。mvk mvk扩孔时其 ，P565 ，查表 2.455，可得 =1.0。P566，查表 2.456（使用条件变化时的切削液修正系数）表 22 与加切削液有关工 作 条 件 不 加 切 削 液 加 切 削 液ovk1.0 1.21.3与耐用度有关：=1 TV表 23 与钻孔长度有关钻孔长度（） 03d4 05 0d6 0d10 0dlvk1.0 0.85 0.75 0.6 0.5表 24 与扩孔的切削深度有关实际切削深度标 准05. 1.0 2.0
23、opvk1.11 1.0 0.93铰刀磨钝标准及耐用度：查机械加工设计手册 ，P567，表 2.457 可得铰刀直径 20， 耐用度为 T=2100s,后刀面最大磨损为 0.40.60。0d扩孔钻磨钝标准及耐用度：查机械加工设计手册 ，P561，表 2.451 可得扩孔钻 20，耐用度为 T=1800s，后刀面的最大磨损为 0.60.90。0d表 25 钻孔、扩孔、铰空的轴向力，扭矩的计算公式四川理工学院毕业设计（论文）9钻 削 轴 向 力 和 扭 矩工 件材 料刀 具 材 料轴向力 F（N） 扭矩 M（）灰铸铁 高速钢 0.89.8142.7FdfK20.89.81MdfK钻、扩、铰的切削功
24、率：（KW） （21）02mMvpd查机械加工设计手册 ，P571，表 2.469 可得1.MFK查机械加工设计手册 ，P558，表 2.447 可得.0F查机械加工设计手册 ，表 2.438 可得高速钢钻头钻孔时的进给量：钻头直径 =810， 组，进给量为 0.270.33 /r。0d表 26 钻孔深度的修正系数（第一组进给量）钻孔深度（）3 05 0d7 0d10 0d修正系数 lfK10. 0.9 0.8 0.75确定其切削速度：钻孔的切削速度：（22）0.25.8716vvCdTf0.250.87510.54933扩孔的切削速度：第二章 电磁阀体进出油口孔的加工工艺10（23）0.20
25、.8751.30.20.87515.10.3693vpCdTaf铰孔的切削速度：（24）0.3.7150.30.71.5624pdvTaf2.5.钻、扩、平刮、铰孔的切削用量及其基本工时1.钻 8的四个孔。确定进给量 ：根据切削简明手册表 2.7，当 50工作压力( MP) 0.81 1.52 2.53 34 45 5当负载为 110210 时，工作压力可选为（2.53）MP=（2530）10P四川理工学院毕业设计（论文）V根据液压传动表 92 可得表 33 各种机械常用的系统工作压力机 床设 备类 型 磨 床 组合机床 龙门刨床 拉 床农业机械 液压机系统压力（MP）0.82 35 28 8
26、10 1018 2032今初选液压缸的工作压力 =4010Pa410MPa。1P3.3.2.计算液压缸的尺寸钻削加工孔被钻通时，钻头会突然前冲。若在回油路上有背压阀，或者采用回油节流调速，则可防止这一现象的出现。查液压传动表 93 可得表 34 液压缸中的背压力 2P系 统 类 型 背 压 力 (10Pa)2回邮路上有节流阀的调速系统 25回油路上有背压阀或调速阀的调速系统 515采用辅助泵补油的闭式回路系统 1015由负载循环图可知，最大负载是在工作进给阶段，为了保证低速进给，用液压缸的无杆腔作为工进给时的工作腔，即无杆腔进油，而且去 d=0.707D,即A1=2A2,以便采用差动连接时，快
27、进快退的速度相等。故液压缸的活塞的受力平衡式为：= +F (其中 =2 ) （31）1PA2 1A2= =0.00377m=0.37710（m） （32）13578(2)Fp目录VID= (m) （33）140.371.0693A按标准取 D=70cm,则 d=0.707D=4.9cm按标准取 d=50cm液压缸的无杆腔和有杆腔的实际有效工作面积 , 值为1A22221738.44DAcm（34）2222()(5)1.84dc表 35 液压缸工作循环中各阶段的压力，流量和功率的实际值见下图液 压 缸工 况负载（N）回油腔压力(Pa)5210p输入流量Q(L/min) 进油腔压力 5210p（P
28、a）输入功率P（KW）计 算 公 式启动8451 43.50 加速6741 34.82 快进 恒速4226 5 13.741 22.01 0.5121FAp=（ - ）Q12P= P工 进13578 8 0.212 35.7 0.76211FA=Q2vP=p1启动8451 0 44.86 快加 6741 5 36.80 211FPA=Q23v四川理工学院毕业设计（论文）VII速退恒速4226 5 13.188 23.45 0.52P=p1Q注：启动的瞬间活塞尚未移动， 。0pA液压缸的工况如下图所示目录VIII图 32 组合机床液压缸工况图3.4.液压缸的强度计算1.缸筒的壁后 （或缸外径 D
29、 外） ，由缸的强度条件来确定的。根据材料力学可知，承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因为壁厚的不同而各异。一般技术时有薄壁筒（ /D 1/10）和厚壁筒（ /D 1/10）之分。 薄壁圆筒的壁厚计算公式为（35）()2PyDm厚壁圆筒的壁厚计算公式为（36）0.4(1)(23yPDm式中：Py 试验压力，当液压缸的额定压力为 16MP 时， =1.5PH,当额nyP定压力16MP 时， =1.25PH。yP-缸筒材料的许用应力（MP） = /n；bn安全系数，对无缝钢管，n=3.55；四川理工学院毕业设计（论文）IX-缸筒材料抗拉强度极限 MP；b液压缸材料的许用应力为 ：对无缝钢管 100
30、110MP。 计算过程如下：()2PyDm61.540.71.1m025MP2.缸体外径的计算：D 外=D+2 m （37）=0.07+2 0.011=0.092m=92mm查标准可得：D 外=95mm。3.活塞杆的计算校核：d （38）64()10RFmFR液压缸负载 Nd活塞杆的直径 m-活塞杆材料的许用应力 MP, = /n, 为材料的抗拉强度，n 为安全b系数，一般取 n 1.4。现取 n=1.4。校核计算如下：目录X664()103578.401.8RFdmm经校核活塞合格。4.活塞的材料选择：实心的活塞杆的材料用 35.45 号钢，现选取 45 钢。5.活塞的材料选择：若是整体式的
31、用 35.45 号钢；若是装配式的，则用铸铁，耐磨铸铁或者是铝合金，现选取 45 钢。6.端盖厚度的计算：当端盖运动到最前端时，全部推力由端盖承受，如下图所示。端盖的厚度为（39） /()2HmebdhDp式中 D缸筒内径(m)；螺钉孔圆周直径(m)；Hd作用力直径， ；m12()md螺钉孔直径(m)；bd活塞杆孔直径(m)；端盖外径(m)；eDp工作压力(MP)；材料的许用应力(MP)；计算过程如下：预设：D=70mm,P=4.48MP, =110/5=22MP, =200mm, =115mm, =125mm,eD1d2四川理工学院毕业设计（论文）XId=50mm（310）/()2Hmebd
32、hDp3 31501704.5/ 024.1m 7.缸底的厚度计算：平底缸a.缸底无孔时，（311）0.43/()hpmb.缸底有孔时， （312）0. ()(Ddc.椭圆缸底时，（313）()20.pVhm式中 V系数，V= （2+ ） ，其中 K=a/b。162K计算过程如下：经查阅资料本设计是平底缸，缸底无孔时30.4/()1054.5/.98hpm8.缸体的连接计算：为了保证连接的可靠性，对于工作压力较高的液压缸，应该对缸体的连接强度进行计算。a.缸体螺纹连接计算缸体端部采用螺纹连接时，其强度计算如下：目录XII螺纹处的拉应力：（314）214()(KpMPdD螺纹处的剪切应力：（31
33、5）32101.()0(dDMP合成应力：（316）23()f式中 许用应力(MP) = /n;n缸体材料的屈服极限(MP)nn安全系数，n=1.21.5;P液压缸的最大推力(N);D缸内径(m);螺纹直径(m);0d螺纹的内径(m);1t螺距(m);k拧紧螺纹的系数，k=1.251.5;螺纹的内摩擦系数， =0.070.2。1 1k计算过程如下：螺纹处的拉应力：214()(KpMPdD22.53783.4(0)10螺纹处的剪切应力：四川理工学院毕业设计（论文）XIII32101.()0(.52785.KdDMPP合成应力：232()0154fMPP所以该设计合乎要求。b.缸体法兰连接的镙栓计
34、算：螺纹处的拉应力：（317）214/0()KPdzMP螺纹处的剪应力：（318）2101/.()z合成应力：（319）3.()f MP式中 z螺栓个数。其他的符号同前面的公式。计算过程如下：螺纹处的拉应力：21324/0().5378.4150)0KPdzMP螺纹处的剪应力：21013/.().5785.2KPdzPM合成应力：目录XIV331.()0.245f MPPc.缸体焊接的连接计算：缸体与缸盖用电焊连接时，焊缝要作强度计算。焊缝的应力为（320）221024/()()3578.50.710.PDdMP式中 -焊接效率，一般取 =0.7。许用应力：= /n （321）n=110/4=27.5MP式中 -焊条材料的抗拉强度（MP）nn安全系数，取 n=3.34,现取 4。9.稳定性的验算：活塞杆所能承受的负载 ，应该小于事它保持工作稳定的临界负载 。 RF KF的值与活塞杆材料的性质、截面形状、直径和长度，以及犷的安装方式等因KF素有关，可按材料力学中的有关公式进行计算，即（322）/RKFn式中 安全系数，一般取 =24。KnK当活塞杆细长比 时12/lr（323）2KEJFl当活塞杆细长比 时，而 =20120 时12/lr12
