半精镗及精镗气缸盖导管孔组合机床设计镗削头设计

盐城工学院毕业设计说明书 200611 前 言在机械制造中，对单件或小批量生产的工件，许多工厂采用通用机床加工。由于通用机床要适应被加工零件形状和尺寸的要求，故机床结构一般比较复杂。不仅如此，在实际加工中，由于只能单人单机操作，一道一道工序地完成，所以工人的劳动强度大、生产率低，工件的加工质量也不稳定。针对以上的问题，组合机床便出现并逐步发展起来。组合机床是根据加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成一种高效组合机床。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法，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形式的零件。加工时，工件一般不旋转，有刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动来实现各种加工。组合机床的设计，目前基本上有两种方式：第一，是根据具体加工对象的特征进行专门设计，这是当前最普遍也是最实用的做法。第二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人和技术人员总结出生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业在完成一定工艺范围内的组合机床是极其相似的，有可能设计成通用部件，这种机床称为“专用组合机床”。这种组合机床不需要每次按具体对象进行专门设计和生产，而是设计成通用品种，组织成批量生产，然后按被加工零件的具体需要，配以简单的夹具和刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。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。该课题是数控气缸盖导管孔组合机床的主轴箱设计。该课题来源于高精公司。这次设计任务是组合机床主轴箱部分的设计。主轴箱设计是该次设计中一个重要的传动部分的设计。首先，在同组同学完成对组合机床的总体设计并绘制出“三图一卡”的基础上，绘制主轴箱设计的原始依据图；接着确定主轴结构；然后根据被加工孔的位置，拟定传动系统。这里应注意轴与轴的最小间距应符合规定要求，避免产生干涉，这一步是主轴箱设计的核心部分；第四步，计算并校核主轴是否符强度要求，其中包括对主轴配套轴承的校核；第五步，设计计算同步带传动装置；最后，绘制出相应的主轴箱图和同步带图以及它们的一些零件图。整个毕业设计，需要查阅大量的资料作为参考，在设计过程中必须考虑各个方面的问题，要从机床的合理性、经济性、工艺性、实用性以及被加工零件的具体要求出发，确立合理的设计方案。要不断地检查目标的完成情况，这样才能发现自己存在的不足，遇到的问题也要及时请教指导老师，研究坚决的方法，得到进步。最终在老师的耐心和认真负责的指导下，顺利完成了这个毕业设计。半精镗及精镗气缸盖导管孔组合机床设计(镗削头设计)22 组合机床总体设计2.1 工艺方案的拟订工艺方案制定的正确与否是在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此，应根据工件的形状和加工要求的特点，按一定的原则，结合组合机床常用的工艺方法，充分考虑到各种因素，并经技术经济分析后拟订出先进，合理、经济、可靠的工艺方案。选择工艺基面和定位方式是制定工艺方案的关键所在。 确定组合机床工艺方案的基本原则：a.粗精加工分开原则：粗加工时的切削负荷较大，切削产生的热变形、较大佳压力引起的工件变形以及切削振动等，对精加工十分不利，影响加工尺寸精度和表面粗糙度。因此，在拟订工件一个连续的多工艺过程时，应选择粗精加工分开的原则。b.工序集中原则：适当考虑相同类型工序的集中，在条件允许时，把相同的工序集中在仪态机床或同一工位上进行加工能简化循环和结构；有相对位置要求的工序集中，加工对于相互间有严格的位置精度的孔的精加工应集中在一台机床上一次安装下完成，并且孔的粗精加工最好集中在一台机床上完成，这样可以使精加工余量分布均匀，更利于保证加工精度。2.2 切削用量的确定进给量按复合刀具中最小直径的单个刀具选择。在选择进给量时， 除了考虑被加工工件要求的表面粗糙度外， 还应考虑直径最小或切削深度最大的那把单个刀具的强度。切削速度按复合刀具中最大直径的单个刀具选择。可按刀具预定的耐用度选取或计算。切削用量的选择要保证最高精度孔或外圆的精度以及表面粗糙度的要求，并考虑各单个刀具的特点。合理地选择切削用量，即确定合理的切削速度和工作进给量，能使组合机床以最少的停车损失，最高的生产效率，最长的刀具寿命和最好的加工质量也就是多、快、好、省地进行生产。查文献资料6得：表 2-1 孔加工常用工序间余量加工工序 加工孔径 直径上工序间余量铰孔 10- 200.10-0.20半精镗 10- 20 0.07-0.12精镗 30- 130 0.25-0.40盐城工学院毕业设计说明书 20063半精加工：阀座孔 ，导管孔 ；0.4pam0.1pam精加工：阀座孔 ，导管孔 ；1查文献资料6得：表 2-2 镗孔切削用量铸铁工序 刀具材料 (/min)V(/)fr半精镗 硬质合金 50-70 0.15-0.45精镗 硬质合金 70-90 0.12-0.15为了便于数据的统一，半精加工和精加工中 均取 。f0.15/mr切削速度的计算：粗加工：A.半精加工(排气)a.枪铰 导管孔14.8m根据以上的查表，选择 ， 。0.15/fmr150/innr由 （2-1）CdnV切削速度，单位为 。CV/i=3.1414.81500/1000=69.7 /inb.镗 阀座孔47.8m根据以上的查表，选择 ，0.15/fmr46/ir由 CdnV切削速度，单位为 m/min。CV=3.1447.8466/1000=70 /inB.半精加工(进气)a.枪铰 导管孔14.8m根据以上的查表，选择 ，0.15/fmr150/inr由 CdnV切削速度，单位为 。CV/i=3.1414.81500/1000=69.7 /inb.镗 阀座孔4.8m根据以上的查表，选择 ，0.15/fmr46/ir由 CdnV切削速度，单位为 。CV/i半精镗及精镗气缸盖导管孔组合机床设计(镗削头设计)4计算切削力、切削扭矩及切削功率：根据选定的切削用量（主要指切削速度及进给量 ） ，确定进给力，作为选择f动力滑台及设计夹具的依据；确定切削转矩，用以确定主轴及其传动部件的尺寸；确定切削功率，用作选择主传动电机（一般指动力箱电机）功率。根据6 表 6-20 组合机床切削用量计算图中推荐的切削力、转矩及功率134P公式查出采用硬质合金刀具镗孔的切削力 、切削转矩 和功率()FN(.)TNm（缸体材料为灰铸铁）的计算公式如下：()Kw切削力 （2-0.75.zpFafHB2）（2-20.651.xpf3）转矩 （2-40.75.pTDaf）功率 （2-5612FzVP）公式中： 切削速度（ ） ； 进给量（ ） ； 切削深度/minf/mrpa（ ） ；m加工直径（ ） ； 圆周力（N） ； 轴向切削力（N） ；DZFXF布氏硬度： ； （2-HBmaxaxmin1()3BHB6）在本设计中， ， ，代入公式（2-6）得 。max25in5020HBS半精加工：（排气）枪铰导管孔： ； ；.83ZFN.176XF； ；169T3PKw镗阀座孔： ； ；.2.8； ；0半精加工：（进气）枪铰导管孔： ； ；.83ZFN.176XF； ；169Tm3PKw镗阀座孔： ； ；.2.8； ；04509精加工：（排气）枪铰导管孔： ； ；.83ZFN.176XF； ； 172Tm3PKw镗阀座孔： ； ；.； ；5490盐城工学院毕业设计说明书 20065精加工：（进气）枪铰导管孔: ； ；2.83ZFN.176XF； ；174Tm03PKw镗阀座孔： ； ；.9.； ；5动力部件工作循环及行程的确定：a.工作进给长度 的确定工L工作进给长度 应等于加工部位长度 （多轴加工时应按最长孔计算）与刀具工 L切入长度 和切出长度 之和。即 ，切入长度一般为 ，根1212工 510m:据工件端面的误差情况确定。镗孔的切入长度为 ；1L50m:镗孔的切入长度为 。2排气孔的工进长度的确定：本设计中枪铰导管孔切入长度 取 ，切出长度1L5为 ，所以 ；镗阀座孔切入长度 取 5，切出长度为 0，7m工 进 =+374所以 。L工 进 50进气孔的工进长度的确定：本设计中枪铰导管孔切入长度 取 ，切出长度1m为 ，所以 ；镗阀座孔切入长度 取 ，切出1. m工 进 28.51=L长度为 0，所以 。工 进半精加工中和精加工中的进、排气孔的工进长度相同。b.快速引进长度的确定快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长度按具体情况确定。本设计快速引进长度为 。m50c.快速退回长度的确定快速退回的长度等于快速引进和工作进给长度之和。由已确定的快速引进和工作进给长度可知，快速退回长度分别为 。m10d.动力部件总行程的确定。本设计中采用两数控机械滑台的前备量取 ，后备量取 ；总行程为3m490。490136LL总 后 快 前图 2-1 动力部件行程图2.3 组合机床总体设计“三图一卡”半精镗及精镗气缸盖导管孔组合机床设计(镗削头设计)6绘制组合机床“三图一卡” ，就是针对具体零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡。2.3.1 被加工零件工序图被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床(或自动线)上完成的工艺内容,加工部位的尺寸精度，表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准,夹压部件以及被加工零件的材料，硬度和本机床的前加工余量,毛坯或半成品情况的图样。除了设计研制合同外，它是组合机床设计的具体依据，也是制造、使用,调整和检验机床精度的重要文件，是在被加工零件图基础上，突出本机床的加工内容，并作必要的说明而绘制的。A.被加工零件工序图主要内容包括：a.被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。盐城工学院毕业设计说明书 20067图 号 QGGZT-C1 毛 坯 种 类 铸 件 名 称 气 缸 盖 毛 坯 重 量 被 加工 零件 材 料 HT250 硬 度 150-225HBS 工 序名 称 半 精 镗 气 缸 盖 导 管 孔 及 阀 座 孔 工 序 号 序 号 工 步 名 称 被加工零件数量 加 工直 径(mm) 加 工长 度(mm) 工 作行 程(mm) 切 削速 度(mm/min) 每 分钟 转速(r/min) 进 给量(mm/r) 进 给速 度(mm/min) 工 时 (min) 1 装 卸 工 件 2 机 加工 时间 辅 助时 间 共 计 2 动 力 部 件 1.5 1.5 滑 台 快 进50 5000 0.01 0.01 动 力箱 工进( 枪铰 排气 导管孔 ) 14.8 33 45 70.7 1500 0.15 225 0.2 ( 枪铰 进气 导管孔 ) 14.8 28.5 45 70.7 1500 0.15 225 0.2 0.2 (镗排 气阀 座孔 ) 47.8 10 15 70.2 466 0.15 70 0.21 (镗进 气阀 座孔 ) 44.8 10 15 65.8 466 0.15 70 0.21 0.21 滑 台快 退110 5000 0.022 总 计 1.942min 单 件 工 时 1.942min 机 床 生 产 率 29.09件 /h 备 注 装 卸 工 作 时 间 取 决 于 操 作 者 熟 练 程 度 ,本 机 床 计 算 时 取1.5min 机 床 负 荷 率 73% 表 2-4 精加工机床生产率计算卡半精镗及精镗气缸盖导管孔组合机床设计(镗削头设计)8图 号 QGGZT-C2 毛 坯 种 类 铸 件 名 称 气 缸 盖 毛 坯 重 量 被 加工 零件 材 料 HT250 硬 度 150-225HBS 工 序名 称 精 镗 气 缸 盖 导 管 孔 及 阀 座 孔 工 序 号 2 序 号 工 步 名 称 被加工零件数量 加 工直 径(mm) 加 工长 度(mm) 工 作行 程(mm) 切 削速 度(mm/min) 每 分钟 转速(r/min) 进 给量(mm/r) 进 给速 度(mm/min) 工 时 (min) 1 装 卸 工 件 2 机 加工 时间 辅 助时 间 共 计 2 动 力 部 件 1.5 1.5 滑 台 快 进50 5000 0.01 0.01 动 力箱 工进( 枪铰 排气 导管孔 ) 15 33 45 69.7 1500 0.15 225 0.2 ( 枪铰 进气 导管孔 ) 15 28.5 45 69.7 1500 0.15 225 0.2 0.2 (镗排 气阀 座孔 ) 48 10 15 70 466 0.15 70 0.21 (镗进 气阀 座孔 ) 45 10 15 65.6 466 0.15 70 0.21 0.21 滑 台快 退110 5000 0.022 总 计 1.942min 单 件 工 时 1.942min 机 床 生 产 率 29.09件 /h 备 注 装 卸 工 作 时 间 取 决 于 操 作 者 熟 练 程 度 ,本 机 床 计 算 时 取1.5min 机 床 负 荷 率 73% 3 组合机床主轴箱设计盐城工学院毕业设计说明书 200693.1 概述主轴箱是组合机床的重要部件之一，它关系到整台组合机床质量的好坏。主轴箱是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装在进给滑台，可完成钻、铰、扩、镗等加工工序。组合机床的设计，目前最普遍采用的方式是根据具体加工对象的特征进行专门设计，这是当前最实用的做法。3.2 主轴箱的设计步骤与内容本人的设计任务是气缸盖专用镗孔组合机床主轴箱部分的设计。设计的依据是“三图一卡” 。主轴箱箱体材料：HT200铸件须经过人工时效，铸件不得砂眼、气孔、裂纹、缩松等情况。人工时效要在粗加工后进行。3.2.1 绘置主轴箱原始依据图主轴箱设计原始依据图就是根据“三图一卡”整编绘出主轴箱设计的原始要求和已知条件。在设计此图时，从“三图一卡”中已知：a.两孔的位置关系尺寸。b.工件放置在主轴箱对面气缸盖被加工孔 1 中心线与主轴箱中心线重合。c.主轴孔高度为 100 毫米。d.箱体轮廓尺寸：宽高为 300250 毫米。根据这些数据，可编制出主轴箱设计原始依据图如图 3-1 和附表 3-1 所示。1） 2）图 3-1 原始依据图1、2主轴孔 3、4主轴孔图中双点划线为被加工零件轮廓。表 3-1 主轴外伸尺寸及切削用半精镗及精镗气缸盖导管孔组合机床设计(镗削头设计)10轴号工序内容加工孔直径 ()m主轴直径 (