空气压缩机机身机械加工工艺设计及机身铣三斜面专用机床设计毕业设计论文.docx
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空气压缩机机身机械加工工艺设计及机身铣三斜面专用机床设计毕业设计论文
编号
无锡太湖学院
毕业设计（论文）
题目：
空气压缩机机身机械加工工艺设
计及机身铣三斜面专用机床设计
信机系机械工程及自动化专业
学号：
0923264
学生姓名：
指导教师：
（职称：
高级工程师）
（职称：
）
2013年5月25日
无锡太湖学院本科毕业设计（论文）
诚信承诺书
本人郑重声明：
所呈交的毕业设计（论文）《空气压缩机机身机械加工工艺设计及机身铣三斜面专用机床设计》是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用、表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。
班级：
机械96
学号：
0923264
作者姓名：
2013年5月25日
无锡太湖学院
信机系机械工程及自动化专业
毕业设计论文任务书
一、题目及专题：
1、题目机体三斜面铣削专机设计
２、专题总体设计，部件设计
二、课题来源及选题依据
本课题是力源空压机厂机体部件加工的专用机床设计之一。
厂方
提供有关资料。
1.加工材料HT200；
2.生产纲领3000件；
3.力源压缩机制造公司现有生产条件及该厂组，专用设计使用情况。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：
1．编制机床部件设计的加工工艺，要求工艺过程卡片及主要工序的工序卡片；
2．专机设计的“三图一卡”,要求在编制工艺规程的基础上设计
“三图一卡”；机床设计总图（图纸总计折合0号图3张或以上）；3．设计说明书一份（字数不少于10000字）；
4.专业英语论文翻译（字数约10000字）。
四、接受任务学生：
机械96班姓名李想
五、开始及完成日期：
自2012年11月12日至2013年5月25日
六、设计（论文）指导（或顾问）：
指导教师签名
签名
签名
教研室主任
〔学科组组长研究所所长〕签名
系主任签名
2012年11月12日
摘要
组合机床是一种高效率专用机床，有特定的使用条件，不是在任何情况下都可以收到良好的经济效益，在确定设计机床前，应该进行具体的经济技术分析。
加工同一个机械产品的零件，通常会有很多种工艺方案，进行加工工艺设计，不同的方案会有不同的经济效果，影响技术经济的因素有很多，有时技术指标先进的方案，经济指标不一定优越，因此，需要对技术、经济指标作综合评价，综合多数的意见，选出优化方案进行经济效果评价，如果满意即可决定。
组合机床总体设计—“三图一卡”①“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②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。
③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。
④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；主轴箱；工艺
Abstract
Portfolioisahighlyefficientmachineformachinetools,therearespecificconditionsofuse,isnotunderanycircumstancestoreceivegoodeconomicreturns,indeterminingthedesignofmachinetools,shouldcarryoutspecificeconomicandtechnicalanalysis.Processingproductswithamechanicalparts,usuallyhaveavarietyofprogrammes,variousoptionshavedifferenteconomiceffects,theimpactoftechnologicalandeconomicfactorsaremany,sometimestechnicalindicatorsadvancedprogrammes,economicindicatorsdonotnecessarilysuperior,therefore,needtoOnthetechnical,economicindicatorsforcomprehensiveevaluation,comprehensiveviewsofthemajority,electedOptimizationofeconomicevaluation,ifyousatisfiedwiththedecision.
Todesingthecombinationmachinebody-therrdraningandonecarclthatis①theworkingortherdraningoftheworkingspares.it’sthemajorbasisofthecombinationmachingbody.It’saimportantpaperinmakingusingexcminingandrensingmaching.②Todrawworkingschematw.Drawing it’sfordesignacuttingtool.Assisttoolafixtureamultipleaxleboxhydravlive,pressureandadeetriccapacityderiseandimportantfirsthanddateofthenatirrad.Pantschovcedandit’sarewsemachinekinftoolandthemgorbasisforthetestrun.③Todrawtherelationdimensiondrawingtherelationdimensiondrawingistoimpressthematual.assemblynelation andthemotinredationoftheeachformspanesofthemachine.inordertoenaminetherelative.Pustionofallthemachinesparesandifthedimersionnelational.Sparesisfix,inthedisigerentsofderelopingthemainaxleboxfixtrer’sspecialpurposepats.④Todesignthemachinproductirilgplanningcard.It’swodtoreporttheworkingprocessofthemachinetofinishtheneedtinethecuttingcapacitythemachineproducticityandmachine’srateforthecachactivity.
Keywords：
Combinationmachinetools;Spindlebox; Process
1绪论
1.1力源空气压缩机有限公司简介
无锡力源压缩机有限公司是由无锡市第二压缩机厂改革组建的有限责任公司，是制造空气压缩机和空气净化设备的专业公司。
从20世纪60年代末开始生产微型、小型压缩机。
20世纪80年代末开始批量出口微型压缩机主机，目前已形成大批量出口压缩机主机的生产能力，成为中国微、小型压缩机主要出口企业之一。
该公司主要生产活塞式压缩机和空气净化设备二大类产品。
该公司生产的活塞压缩机品种齐全，质量可靠，可为您提供不同排气量，不同压力的Z、V、W、S、L型往复活塞式微、小型压缩机和中、高压型压缩机，其排气量从0.036～22m3/min，压力从0.4～10.0MPa的70多种不同规格压缩机品种，产品广泛应用于各个行业。
该公司生产的空气净化产品主要包括各型油水分离过滤器，高效除水、除油、除臭过滤器，高温型冷冻干燥机，无热再生吸附式干燥机。
产品广泛适用于为各种类型压缩机提供压缩空气净化配套。
1.2毕业设计（本设计任务简介）
本设计应达到的要求：
（1）对缸体加工工艺（经简化）方案的简要分析比较；
（2）完成本工序的工序图，加工示意图，机床总图及床身部件图；
（3）设计说明书一份，要求对机床的总体设计部分详细分析说明，并包括必要的计算，文字简洁通顺，重要公式数据应注明出处；
（4）对制造厂家调研，了解其对质量、成本要求，所设计的专机要结合厂方具体生产条件；
（5）作为总体设计要求对各部件设计提出恰当的要求。
此次毕业设计为空气压缩机（下图所示）,其材料为铸铁HT200,加工部位及要求为：
铣三斜面，尺寸120×120，表面粗糙度Ra=3.2微米。
三斜面成60度角，三斜面与大小孔中心线的平行度为0.05mm。
1.3对毕业设计（本设计）的要求
此次毕业设计任务要求机床功能得到进一步的完善，能够提高零件的加工精度和加工效率，能够降低加工成本。
2组合机床简介
2.1组合机床概述
随着生产的发展和专业化程度的提高，很多行业产品的零件加工批量越来越大，精度要求也越来越高。
因而，通用机床已跟不上生产发展的需要。
首先，通用机床加工时同时参加工作的刀具少，限制了机床生产率的提高；其次，如果工件需要加工多个表面时，则需要对工件进行多次的定位和夹紧，这就会使零件的加工精度和生产率降低。
为了改善通用机床这些不利的加工条件，在生产实践中逐步改进和完善了专用机床。
专用机床是相对通用机床而言的，它是为完成工件的某一工序而设计、制造的。
所以专用机床的结构要比通用机床简单，生产率和自动化程度都有所提高。
但专用机床也有其固有的缺点，如设计和制造的周期长、不能适应工件的变化，一旦加工的工件有所变化，就必须重新设计和制造新的与工件相适应的专用机床。
所以专用机床成本高，不利于产品的更新。
为了消除上述的两种机床（通用机床与专用机床）的弊病，在生产实践中有发展了一种新型的加工机床----组合机床，以及由组合机床组成的组合机床自动线。
2.2组合机床的加工范围
组合机床一般可以完成的加工内容有钻孔、扩孔、绞孔、镗孔、攻丝、套丝、车端面、镗至口、挖沟槽，倒角等。
此外，也可以进行一些简单的装配工序（如压套、压堵头等），还可以实现拉削、磨削、抛光等工序。
钻孔：
除了应用普通麻花钻头钻孔外，还可以应用复合刀具进行复合加工，如钻孔、倒角；钻孔、倒角、窝；钻孔、扩孔等。
在进行深孔钻削时，利用组合机床的分级进给机构，还可以实现自动循环，在加工中自动地进刀、退刀；再进刀、退刀和排屑。
扩孔：
与钻孔类似，除扩孔外还可以应用复合刀具进行扩孔、倒角；扩孔、倒角、端面；扩圆锥孔等。
铰孔：
可以铰圆柱孔或圆锥孔，也可以用滚压工具来滚压孔。
镗孔：
在镗杆上可以安装多种刀具，完成粗镗、半精镗；半精镗、精镗以及凸台的端面圆或倒角等。
攻丝、套丝：
利用攻丝装置，可以攻制内螺纹；在采用活动板牙时，还可以实现外螺纹的套丝加工。
端面：
端面的加工方式较为多样化，可以在钻孔、扩孔中利用复合刀具较小的端面；也可使用铣刀来铣削较大的端面；在镗削中可以端面或在镗孔的同时车端面。
目前组合机床正在向扩大加工范围的方向发展，今后将逐步扩大到车削，仿形加工，磨削、拉削等。
组合机床还能进行某些非切削性的加工，如检查、装配、清洗和零件的分类及打印等。
3空气压缩机机械加工工艺规程的制订部分
3.1工艺方案的制定
机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法的工艺文件。
生产规模的大小，工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现。
因此，机械加工工艺规程设计是一项重要而又严肃的工作。
为能具体确切地说明工艺过程，一般将机械加工工艺过程分为工序、安装、工位、工步和走刀。
这是设计组合机床最重要的一步。
工艺方案制定得正确与否，将决定机床能否达到“体积小，重量轻，结构简单，使用方便，效率高，质量好”的要求。
为了使工艺方案制定的合理，先进，必须从认真的分析被加工的零件（或同类零件）图纸开始，深入现场全面了解被加工零件的结构特点，加工部位，尺寸精度，表面粗糙度和技术要求，定位夹紧方式工艺方法和加工过程所采用的刀具，辅具，切屑用量情况及产生率要求高，分析其优缺点，总结设计，制造，使用单位和操作者的丰富的实践经验，以求理论紧密联系生产实际，从而确定零件在组合机床上完成的工艺（工序）内容及方法，决定刀具种类，结构型式，数量及切屑用量等。
根据选定的工艺方案确定机床的配置型式，并定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。
既要考虑能实现工艺方案，以确保零件的加工精度，技术要求及生产率；又要考虑机床的操作方便可靠，易于维修，且冷却，排屑情况良好。
以上两个步骤是十分重要的。
对于同一个零件的加工，可能会有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采取哪种方案时，决不能草率，要全面地看问题，综合分析各方面的情况，进行多种方案对比，从中选择最佳方案。
3.2产品图纸及结构分析（被加工零件的作用，工件和加工部位的主要要求，包括材料、硬度、批量、生产纲领等）
被加工零件为灰铸铁，铸件应符合GB9439-88的规定
热处理退火+人工时效
所用材料是HT200，指的是最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁。
较高强度铸铁，基体为珠光体，强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性也良好；铸造性能较好，需要进行人工失效处理。
工作条件：
1.承受较大应力的零件（弯曲应力＜29.40MPa）；2.摩擦面间的单位面积压力＞0.49MPa（大于10t在磨损下工作的大型铸件压力＞1.47Mpa）；3.要求一定的气密性或耐弱腐蚀性介质。
铸件不得有毛孔，砂眼，裂纹等缺陷，表面应光滑，轮廓分明；铸件内表面涂防锈油漆。
大孔、小孔有同轴度的要求，端面的表面粗糙度Ra=3.2微米，孔的表面粗糙度为Ra=1.6微米。
大孔的端面与中心轴线相垂直，距离为119mm，公差值为0.05mm。
三个斜面与中心轴线相平行，距离为120±0.1mm，公差值为0.05mm，三斜面的表面粗糙度为Ra=3.2微米。
见图3.1，要求生产纲领为年产量3000件，单班制生产。
图3.1空气压缩机图
3.3毛坯分析、要求及形式的确定
3.3.1毛坯的种类的选择
常见的毛坯种类有：
1、铸件。
用于形状复杂的零件毛坯。
2、锻件。
用于强度要求较高、形状比较简单的零件毛坯。
3、型材。
分热轧与冷拉两种。
热轧型材用于一般零件；冷拉型材尺寸较小，精度较高，主要用于自动机床加工（送料、夹紧可靠）。
4、焊接件。
用于大件毛坯。
焊接件毛坯制造简单方便，但变形较大。
5、冷冲压件。
用于形状复杂的板料零件毛坯。
6、其他。
有挤压、热轧、粉末冶金件等毛坯。
3.3.2选择毛坯应考虑的因素
工艺设计时，毛坯的选择是指确定毛坯的种类以及制造的方法后，确定毛坯的形状和尺寸，并画出毛坯图。
选择毛坯应考虑的因素如下。
1、零件的材料及其物理和力学性能
零件的材料是决定毛坯种类及其制造方法的主要因素。
想通的材料采用不同的毛坯制造方法，其力学性能有所不同。
一般零件材料选定后，其毛坯种类大体就可确定。
如铸铁、青铜材料不能锻造，只能选铸件；重要的钢质零件，为保证较高的强度和硬度，不论结构形状复杂或简单，均须选用锻件而不用型材。
2、零件的结构形状及其外形尺寸
这是影响毛坯选择的重要因素。
对于回转体零件，如阶台轴，各阶台直径相差不大，可采用型材圆棒料；若直径相差较大，则宜采用锻件。
又如，形状复杂和薄壁的铸件毛坯，不宜采用砂型铸造；尺寸较大的毛坯，不宜采用压铸、模锻。
3、生产纲领和批量
它在很大程度上决定了采用某种毛坯制造方法的经济性。
当零件生产纲领较大时，应采用精度与生产率都比较高的毛坯制造方法。
通过提高毛坯精度使毛坯的形状与尺寸尽量与成品接近，力求实现少、无切屑加工。
在单间小批量生产时，应尽量采用型材或用型材焊接件代替铸、锻件。
4、工厂现场生产条件
确定毛坯必须结合具体生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协作的可能性。
有条件时，应积极组织专业化生产，统一供应毛坯，并应经过技术经济分和论证。
3.3.3确定毛坯的制造形式
由于铸铁容易成形，切削性能好，价格低廉，且抗振性和耐磨性也较好，因此，一般箱体零件的材料大都采用铸铁，其牌号选用HT200，由于零件年生产量3000台，已达到成批生产的水平，通常毛坯的精度较高，毛坯加工余量可适当减少。
3.4拟定零件加工的工艺路线
零件加工工艺路线的拟定是制定工艺过程总体布局的非常关键的一步，其主要任务是选择定位基准，选择各个表面的加工方法和加工方案，确定各个表面的加工顺序以及整个工艺过程中工序数目的多少等。
3.4.1定位基准的选择
在各加工工序中，被加工表面位置精度的保证方法是制定工艺过程的重要任务，而定位基准的作用主要是保证工件各表面之间的相互位置精度。
因此，在研究和选择各类工艺基准时，首先应选择定位基准。
1、定位基准选择的基本原则
（1）应保证定位基准的稳定性和可靠性，以确保工件相互位置表面之间的精度。
（2）力求与设计基准重合，也就是尽可能从相互间有直接位置精度要求的表面中选择定位基准，以减小因基准不重合而引起的误差。
（3）应使实现定位基准的夹具结构简单，工件装卸和夹紧方便。
2、定位基准的分类
按照工序性质和作用不同，定位基准分为粗基准和精基准两类。
在最初的切削工序中，只能使用毛坯上未经加工的表面来定位，这种定位基准称为粗基准。
在以后的工序中，均采用已加工表面作为定位基准表面，这种定位基准称为精基准。
3、粗基准的选择
选择粗基准，应该保证所有加工表面都有足够的加工余量，而且各加工表面对不加工表面具有一定的位置精度。
选择时应遵循下列原则：
（1）对于不需加工全部表面的零件，应采用始终不加工的表面作为粗基准，这样可以较好地保证加工表面对不加工表面的相互位置要求，并有可能在一次安装中把大部分表面加工出来。
（2）选取加工余量要求均匀的表面作为粗基准，在加工时可以保证该表面余量均匀。
（3）对于所有表面都需要加工的零件，应选择加工余量最小的表面作为粗基准，这样可以避免加工余量不足而造成废品。
（4）选择毛坯制造中尺寸和位置可靠、稳定，平整、光洁，面积足够大的表面作为粗基准，这样可以减小定位误差和使工件装夹可靠稳定。
综上述要求，以顶面和低脚作为粗基准定位。
4、精基准的选择
除了遵循上述定位基准选择的基本原则外，选择精基准时还必须遵循以下原则：
（1）基准重合原则即尽可能选用设计基准作为定位基准，以避免因定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差。
（2）基准统一原则即选择同一定位基准来加工尽可能多的表面，以保证各加工表面的相互位置精度，避免产生因基准变换所引起的误差
（3）互为基准原则对于零件上两个相互位置精度要求较高的表面，采取互相作为定位基准、反复进行加工的方法来保证达到精度要求。
（4）自为基准原则以被加工表面本身作为定位基准进行精加工、光整加工，可以使加工余量小而且均匀，易于获得较高的加工质量，但被加工表面的相互位置精度应由前道工序保证。
（5）基准不重合误差最小条件当实际生产中不宜选择设计基准作为定位基准时，则应选择因基准不重合而引起的误差最小的表面作定位基准。
综上所述，在镗大、小孔和铣小孔端面时，以底脚作为精基准定位；在粗、精铣三斜面和粗、精镗三斜孔时，以大孔、大孔端面作为精基准定位。
3.4.2表面加工方法的选择
零件各表面加工方法的选择，不但影响加工质量，而且影响生产率和制造成本。
加工同一类型的表面，可以有多种不同的加工方法，影响表面加工方法选择的因素有零件表面的形状、尺寸及其精度和表面粗糙度，以及零件的整体结构、质量、材料性能和热处理要求等。
此外，还应考虑生产量和生产条件的因素。
根据上述各种影响因素，加以综合考虑确定零件表面的加工方案，这种方案必须在保证零件达到图样要求稳定可靠且生产率较高，加工成本经济合理。
选择加工方法一般根据零件的经济精度和表面粗糙度来考虑。
经济精度和表面粗糙度是指在正常生产条件下，某种加工方法在经济效果良好（成本合理）时所能达到的加工精度和表面粗糙度。
正常生产条件是：
完好的设备；合格的夹具、刀具；标准技术等级的操作工人；合理的工时定额。
选择表面的加工方法应从以下几方面加以考虑：
（1）首先根据每个加工表面的技术要求，确定加工方法及分几次加工。
（2）考虑被加工材料的性质。
如经淬火的钢制件，精加工必须采用磨削的方法加工，而有色金属制件则采用精车、精铣、精镗、滚压等方法，很少采用磨削进行精加工。
（3）根据生产类型，即考虑生产率和经济性等问题。
单件小批量生产，一般采用通用设备和工艺装备及一般的加工方法；大批量生产，尽可能采用专用的高效率设备和专用工艺装备，毛坯生产也应采用高效的方法制造，如压铸、模锻、热轧、精密铸造、粉末冶金等。
（4）根据本企业（或本车间）的现有设备情况和技术水平，充分利用现有设备，挖掘企业潜力。
最后，选择孔的加工方法为：
粗镗—半精镗—精镗，经济精度为IT7～8，经济粗糙度值Ra=0.8～1.6μm；端面的加工方法为：
粗铣—精铣，经济精度为IT8～10，经济粗糙度值Ra=1.6～6.3μm。
3.4.3加工顺序的安排
3.4.3.1加工阶段的划分
对于加工精度要求较高、结构和形状较复杂、刚性较差的零件，其切削加工过程常应划分阶段。
一般分为粗加工、半精加工、精加工三个阶段。
（1）粗加工阶段切除工件各加工表面的大部分余量。
在粗加工阶段，主要问题是如何提高生产率。
（2）半精加工阶段达到一定的准确度要求，完成次要表面的最终加工，并为主要表面的精加工作好准备。
（3）精加工阶段完成各主要表面的最终加工，使零件的加工精度和加工表面质量达到图样规定的要求。
在精加工阶段，主要问题是如何确保零件的质量。
3.4.3.2工序的集中与分散
工序集中与工序分散是拟定工艺路线的两个不同的原则。
工序集中是指在一道工序中尽可能多地包含加工内容，而使总的工序数目减少，集中到极限时，一道工序就能把工件加工到图样规定的要求。
工序分散则相反，整个工艺过程工序数目增多，使每道工序的加工内容尽可能减少，分散到极限时，一道工序只包含一个简单工步的内容。
1、工序集中的特点
（1）减少工序数目，简化了工艺路线，缩短了生产周期。
（2）减少了机床设备、操作工人和生产面积。
（3）一次装夹后可加工许多表面，因此，容易保证有
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