基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计.doc

本科生毕业设计说明书2008目录1前言.12总体设计.22.1总体方案论证.22.1.1加工对象工艺性的分析.22.1.2机床配置型式的选择.22.1.3定位基准的选择.22.2确定切削用量及选择刀具.32.2.1选择切削用量.32.2.2计算切削力、切削扭矩及切削功率.52.2.3选择刀具结构.错误!未定义书签。2.3组合机床总体设计“三图一卡”.错误!未定义书签。2.3.1被加工零件工序图.错误!未定义书签。2.3.2加工示意图.错误!未定义书签。2.3.3机床联系尺寸图.错误!未定义书签。2.3.4机床生产率计算卡.错误!未定义书签。2.4夹具轮廓尺寸的确定.错误!未定义书签。3组合机床右主轴箱设计.错误!未定义书签。3.1绘制右主轴箱设计原始依据图.错误!未定义书签。3.2主轴结构型式的选择及动力计算.错误!未定义书签。3.2.1主轴结构型式的选择.错误!未定义书签。3.2.2主轴直径和齿轮模数的初步确定.错误!未定义书签。3.2.3主轴箱动力计算.错误!未定义书签。3.3主轴箱传动系统的设计与计算.错误!未定义书签。3.3.1计算驱动轴、主轴的坐标尺寸.错误!未定义书签。3.3.2拟订主轴箱传动路线.错误!未定义书签。3.3.3传动轴的位置和转速及齿轮齿数.错误!未定义书签。3.4主轴箱中传动轴坐标的计算及传动轴直径的确定.错误!未定义书签。3.4.1传动轴坐标的计算.错误!未定义书签。3.4.2传动轴轴径的确定.错误!未定义书签。3.5轴的强度校核.错误!未定义书签。3.6齿轮校核计算.错误!未定义书签。3.7主轴箱中传动轴坐标检查图的绘制.错误!未定义书签。4三维建模.错误!未定义书签。4.1建模简介.错误!未定义书签。4.2建模过程.错误!未定义书签。5结论.错误!未定义书签。参考文献.错误!未定义书签。致谢.错误!未定义书签。附录.错误!未定义书签。本科生毕业设计说明书200811前言本次设计的课题是基于三维的柴油机汽缸体三面钻削组合机床总体及右主箱设计，水箱面钻11个孔,其中有五个6.7孔，深18；四个8.5孔，深22；一个6.7的孔，通孔；一个10.5孔，通孔。油底壳面钻21个孔,其中有十六个6.7孔，深17；一个6.8深66；四个13孔，通孔。后盖板面(缸尾)钻11个孔，其中有二个8.5孔，深20；一个7孔，深115；八个6.7孔，深18。该课题来源于盐城市江动集团。本设计主要针对原有的机体左、右、后三个面上43个孔多工序加工、生产率低、位置精度误差大的问题而设计的，从而保证孔的位置精度、提高生产效率，降低工人劳动强度。本人的设计分工是总体设计和右主轴箱的设计，左和后主轴箱和夹具部分的设计由同组其他同学担任。在设计组合机床过程中，组合机床右主轴箱的设计是整个组合机床设计工作的重要部分之一。虽然主轴箱零件的标准化程度高，使设计工作量有所减少，设计周期大为缩短，但在主轴箱设计过程中，在保证加工精度的前提下，如何综合考虑生产率、经济性和劳动条件等因素，还有一定的难度。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。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；以及纳入柔性制造系统等。基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计22总体设计2.1总体方案论证2.1.1加工对象工艺性的分析A.本机床被加工零件特点该加工零件为气缸体。材料是HT250,硬度：190240HBS，在本工序之前各主要表面、销孔已加工完毕。B.本机床被加工零件的加工工序及加工精度本道工序：钻左面、右面的孔，由本设备“ZH1105w三工位专用钻床”来完成，因此，本设备的主要功能是完成气缸体左、右、后三个面上一共43个孔的加工。具体加工内容及加工精度是：a)水箱面钻11个孔：依次钻削4×8.5深22、1×10.5深15、1×6.7深15、5×6.7深18的孔，表面粗糙度12.5，各孔位置度公差为0.02mm；b)油底壳面钻21个孔：两侧钻4×13深16的孔，表面粗糙度12.5，各孔位置度公差为0.03mm；并钻削顶面16×6.7深17和钻1×6.8深66的孔，表面粗糙度12.5，各孔位置度公差为0.03mm。c)后盖板面(缸尾)钻11个孔,一侧钻2×8.5深20的孔,表面粗糙度为12.5,各孔位置度公差为0.02mm,并钻削1×7深115及8×6.7深18的孔,表面粗糙度为12.5,各孔位置度公差为0.03mm。C.本次设计技术要求:a)机床应能满足加工要求，保证加工精度。b)机床应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；c)机床尽可能用通用件（中间底座可自行设计）以便降低制造成本；d)机床各动力部件用电气控制，液压驱动。2.1.2机床配置型式的选择机床的配置型式主要有卧式和立式两种。卧式组合机床床身由滑座、侧底座及中间底座组合而成。其优点是加工和装配工艺性好，无漏油现象；同时，安装、调试与运输也都比较方便；而且，机床重心较低，有利于减小振动。其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。立式组合机床床身由滑座、立柱及立柱底座组成。其优点是占地面积小，自由度大，操作方便。其缺点是机床重心高，振动大。2.1.3定位基准的选择组合机床是针对某种零件或零件某道工序设计的。正确选择定位基准，是确保加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的集中工序。一般常采用一面两孔定位和三面定位。本机床加工时采用的定位方式是三面定位，以油底壳面为定位基准面，限制三个自由度；水箱面限制三个自由度；再用一个后盖板面限制三个自由度。本科生毕业设计说明书200832.2确定切削用量及选择刀具2.2.1选择切削用量对于43个被加工孔，采用查表法选择切削用量，从1第130页表6-11中选取。由于钻孔的切削用量还与钻孔深度有关，随孔深的增加而逐渐递减，其递减值按1第131页表6-12选取。降低进给量的目的是为了减小轴向切削力，以避免钻头折断。钻孔深度较大时，由于冷却排屑条件都较差，刀具寿命有所降低。降低切削速度主要是为了提高刀具寿命，并使加工较深孔时钻头的寿命与加工其他浅孔时钻头的寿命比较接近。同一多轴箱上各刀具每分钟进给量必须相等并等于滑台的工进速度fv,所以要求同一多轴箱上各刀具均有较合理的切削用量是困难的。因此,一般先按各刀具选择较合理的转速in和每转进给量if,在根据其中工作时间最长,负荷最重,刃磨较困难的所谓”限制性”刀具来确定和调整每转进给量和转速,通常采用试凑法来满足每分钟进给量相同的要求。A.43个孔的切削用量的选择a)钻孔4×8.5，深22mm查1第130页表6-11高速钻头切削用量得由d612，硬度在200241HBS，选择v=1018m/min,f=(0.10.18)mm/r。取500/minnr，根据公式：100dnv(2-1)得：13.4/minvm查1第131页表6-12根据孔深确定13.4/minvm0.1/fmmr500/minnr50/minfvnfmm；b)钻孔1×10.5，深15mm查1第130页表6-11钻孔切削用量得：由d612，硬度在200241HBS，选择v=1018m/min,f=(0.10.18)mm/r。取500/minnr，根据公式：（2-1）得：16.5/minvm查1第131页表6-12根据孔深确定16.5/minvm0.1/fmmr500/minnr50/minfvnfmm；c)钻孔1×6.7，深15mm,查1第130页表6-11高速钻头切削用量得：由d612，HBS在200241HBS，选择v=1018m/min,f=(0.10.18)mm/r。取500/minnr，根据公式：（2-1）得：10.5/minvm查1第131页表6-12根据孔深确定10.5/minvm0.1/fmmr500/minnr基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计450/minfvnfmm；d)钻孔5×6.7，深18mm,查1第130页表6-11高速钻头切削用量得：由d612，HBS在200241HBS，选择v=1018m/min,f=(0.10.18)mm/r。取500/minnr，根据公式：（2-1）得：10.5/minvm查1第131页表6-12根据孔深确定10.5/minvm0.1/fmmr500/minnr50/minfvnfmm；e）钻1×6.8，深66mm，查1第130、131页表6-11、6-12高速钻头切削用量及深孔钻削切削用量递减表：由d>612，HBS在200241HBS，选择v=1018m/min,f=(0.10.18)mm/r。孔深为（810）d、f=(0.070.126)mm/r,取f-0.091mm/r。则：50550/min0.091fvnrf11.7/min1000dnvm；f）钻16×6.7，深17mm，查1由d612，HBS在200241HBS，选择v=1018m/min,f=(0.10.18)mm/r。取500/minnr，根据公式：（2-1）得：10.5/minvm查1第131页表6-12根据孔深确定10.5/minvm0.1/fmmr500/minnr50/minfvnfmm；g）钻孔4×13，深16mm,第130、131页表6-11、6-12高速钻头切削用量及深孔钻削切削用量递减表：由d>1222，HBS在200241HBS，选择v=1018m/min,f=(0.180.25)mm/r。孔深为3d、f=0.185mm/r。则：50270/min0.185fvnrf11/min1000dnvm；h）钻孔2×8.5，深20mm,查1第130页表6-11高速钻头切削用量得由d612，硬度在200241HBS，选择v=1018m/min,f=(0.10.18)mm/r。取500/minnr，根据公式：（2-1）得：13.4/minvm查1第131页表6-12根据孔深确定13.4/minvm0.1/fmmr500/minnr本科生毕业设计说明书2008550/minfvnfmm；i)1×7，深115mm,查1第130、131页表6-11、6-12高速钻头切削用量及深孔钻削切削用量递减表：由d>612，HBS在200241HBS，选择v=1018m/min,f=(0.10.18)mm/r。孔深为（1520）d、f=(0.050.09)mm/r,取f-0.08mm/r。则：50625/min0.08fvnrf13.7/min1000dnvm；j)钻8×6.7，深18mm，查1由d612，HBS在200241HBS，选择v=1018m/min,f=(0.10.18)mm/r。取500/minnr，根据公式：（2-1）得：10.5/minvm查1第131页表6-12根据孔深确定10.5/minvm0.1/fmmr500/minnr50/minfvnfmm；2.2.2计算切削力、切削扭矩及切削功率根据1第134页表6-20中公式0.80.626FDfHB（2-2）1.90.80.610TDfHB（2-3）9740TvPD（2-4）式中，F切削力（N）；T切削转矩（N·）；P切削功率（kW）；v切削速度（m/min）；f进给量（mm/r）；D加工（或钻头）直径（mm）；HB布氏硬度，maxmaxmin13HBHBHBHB在本设计中，max240HB，min190HB，得HB=223.33。由以上公式可得：左面单根2226轴F=708.62NT=1509.775N·mmP=0.077kw2730轴F=899NT=2372.84N·mmP=0.122kw31轴F=708.62NT=1509.77N·mmP=0.077kw基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计632轴F=1110.53NT=3545.095N·mmP=0.182kw右面单根14轴F=2249.17NT=8701.58N·mmP=0.24kw520轴F=708.62NT=1509.77N·mmP=0.077kw21轴F=666.94NT=1440N·mmP=0.08kw后面单根3334轴F=899NT=2372.84N·mmP=0.122kw43轴F=619.33NT=1372.55N·mmP=0.088kw3542轴F=708.62NT=1509.775N·mmP=0.077kw总的切削功率：即求各面上所有轴的切削功率之和左面Pw=1.132kw右面Pw=2.272Kw后面Pw=0.948kw