斯太尔发动机缸盖精铰阀座导杆孔机床动力装置设计（CAD图纸+说明书+外文翻译）
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外文翻译资料 1 机电一体化技术及其应用研究 1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微、控制、机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。 数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 能化 即要求机电产品有一定的智能 ,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在 控机床上增加人机对话功能，设置智能 I/O 接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而 有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 络化 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化 方向发展。 性化 机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在外文翻译资料 2 色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 型化 微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(称 指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制 电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自 1986 年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针， 1988 年美国加州大学 校研制出第一个微电机以来，国内外在艺、材料以及微观机理方面取得了很大进展，开发出各种 件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。 成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程 中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。 源化 是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 色化 技术的发展给人们的生活 带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。 2 机电一体化技术在钢铁中应用 在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数外文翻译资料 3 据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面： 能化控制技术 (由于钢铁具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经等，智能控制技术广泛于钢铁的产品设计、生产、控制、设备与产品质量 诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢 连铸 轧钢综合调度系统、冷连轧等。 布式控制系统 ( 分布式控制系统采用一台中央机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。 有特 点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。 监视集中控制分散，故障面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 放式控制系统 (开放控制系统 (计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家 产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。 算机集成制造系统 (钢铁企业的 将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控外文翻译资料 4 制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应钢铁生产的要求。 未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在 20 世纪 80 年代已广泛实现 。 场总线技术 ( 现场总线技术 ( 连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术 (如 4 20 C 直 流传输 )就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去 66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化 现场就地控制站等的发展。 流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于 交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。 外文资料翻译 1 n is on of of of a of a of of as NC of as of a of it is to in NC / O of as of up a As of of a is a If is to of 文资料翻译 2 as in we As of of is of to AN a to a as of so in be of of be no 1.5 of is to of is in to it so on of or a to as is of 1.6 is a in to to be by is of or 986 1988 at at of as . 外文资料翻译 3 a of of of in at In to of a be to of at be to 1.8 to as As on be to a of of in s in at of of in of is of In of be in of is to of is at of of 2 in of in In of at of as by of a 文资料翻译 4 in in in As a of it is to in as a of a be or to on of be of be as a of be is of is to a of Is of 外文资料翻译 5 is of by a of in be of so to to to is be to of to of of of of of is of of of In to of is to to of of in 980s is in of in to 0 C 外文资料翻译 6 it in in on be 6% or to of CS of as C in a of C C to of in C C of to AC C or be to or AC in of as a to 潍坊学院本科毕业设计任务书 课题名称：斯太尔发动机缸盖精铰阀座 导杆孔机床动力装置设计 课题类别： 工程 设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 年 级： 2003 级 指导教师：于金伟 学生姓名：陈国林 2007 年 3 月 28 日 一、课题条件： 1、计算机一台。 2、熟练掌握机械设计的相关知识，了解机械手相关知识。 3、掌握 三维实体造型设计软件。 二、毕业设计（论文）主要内容： 1、分析斯太尔发动机缸盖精铰阀座导杆孔机床动力装置设计的设计要求。 3、进行总体设计，零 件设计及零部件选用。 4、计算机绘图。 5、完成毕业设计技术报告。 6、 5000 英文字符资料翻译。 三、计划进度 1第 13 周：借阅资料，熟悉相关软件。 2第 48 周：完成设计任务。 3第 911 周：撰写技术报告，外文翻译。 四、主要参考文献： 1 涂灏主编 北京：机械工业出版社， 2006 2 韩秋实主编机械制造技术基础北京：机械工业出版社， 2005 3 纪名刚主编机械设计西北工业大学机械原理及机械零件教研室， 2001 4 北京农业机械化学院主编 北京：农业出版社， 1980 5 上海市机械工程学会编简明实用机械手册机械工业出版社， 1991 6朱东梅主编画法几何及机械制图，北京：机械工业出版社， 2002 7 杨黎明主编机械零件简明设计手册北京：兵器工业出版社， 1992 8 唐增宝主编机械设计课程设计武汉：华中科技大学出版社， 1999 9 刘鸿文主编 北京：高等教育出版社， 1991 10 涂发越主编 广西科学技术出版社， 2001 11 李澄 ,吴天生主编机械制图北京：高等教育出版社， 1997 12 张建民主编机电一体化系统设计北京：高等教育出版社， 2001 13 大连组合机床研究所编 . 组合机床设计参考图册 械工业出版社， 1975. 14 沈阳大学等编 上海：上海科学技术出版社， 15 杨荣柏主编 原理与设计 1982 16 路剑中、孙家宁主编金属切学原理与刀具 1987 17 范云涨、陈兆年主编 机 械工业出版社，导教师： 教研室主任： 年 月 日 年 月 日 编号 潍坊学院 毕 业 设 计 技 术 报 告 课题名称： 斯太尔发动机缸盖精铰阀座导杆孔机床动力装置 设计 学生姓名 : 陈国林 学 号 : 03010130237 专 业 : 机械设计制造及其自动化专业 班 级 : 2003 级本科六班 指导教师 : 于金伟 2007 年 06 月 购买后包含有 咨询 3 斯太尔发动机缸盖精铰阀座导杆孔机床动力装置 设计 摘要 ： 本 论文主要介绍机床动力部件的选用及设计过程。包括动力头的设计，传动装置的设计，以及组合刀具的设计过程，首先分析了加工零件的工艺性，动力头的设计涉及主轴组件的设计过程，主轴部件的布置形式的选用，轴承的配置形式，轴承精度等级的选用，以及主轴结构的设计，主轴刚度的计算等。然后介绍了传动装置的设计，涉及带传动的设计，包括了同步齿形带 的传动计算过程。刀具的设计过程主要概括了，刀具主要参数的选择确 定过程。 关键词 ： 动力头 组合机床 动力装 置 液压滑台 购买后包含有 咨询 3 as as as as so 买后包含有 咨询 3 前言 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。 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 1000毫米，表面粗糙度可低达 孔精度可达 6级，孔距精度可达 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 和发年干助部件五类。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。 购买后包含有 咨询 3 1 零件工艺分析 上装气门机构，与缸体用螺栓连接起来共同构成燃烧室。内设通入冷却水的冷却水套，防止发动机工作时因活塞过热而磨损。另外缸盖上还设有进气孔，排气孔和喷油嘴孔。分别用于进气，排气和安装喷油嘴。 工序各待加工处的技术要求 表 1工面 尺寸及偏差 公差及精度等级 表面粗糙度 形位公差 进气孔 560+m 排气孔 530+m 进气导杆孔 160+m 气导杆孔 160+m 缸盖零件结构复杂，孔加工较多。且本次加工中对进排气孔的加工精度要求较高，主要是为了防止在做功冲程中有漏气现象的发生。 所以要设计的机床的加 工精度要求也较高，而作为机床的重要组成部分，机床的动力装置要求的精度相应的较高。要求主轴要有高的刚度、同轴度，并且圆跳动要相应的小。 零件有一定的耐磨性， 以适应倒杆的摩擦，从而保证发动机缸的密封性，提高发动机的使用寿命， 此要保证零件的硬度。 汽缸盖所用材料一般选用合金铸铁，这种材料的硬度较高，通过加入其它一些金属材料， 使金属的性能更趋于良好，更能适应内燃机工作所要求的性能， 气缸盖一般应用机器砂型铸造。 导杆孔要求与端面 置精度要求较高。分步加工加工比较困难，所以考虑采用复合刀具进行加工，以减少其形位误差。进油口内槽加工精度购买后包含有 咨询 3 要求较低，考虑到工艺经济性，进排气阀座、刀杆孔、槽的轴向尺寸精度均较低。采用液压滑台驱动进给，以挡铁和行程开关完全可以保证其尺寸精度。 已知 Q=10000台 /年， m=6件 /台；结合生产实际备品率和废品率分别取 10%和 10%代如公式得： 已知 Q=10000台 /年， m=6件 /台；结合生产实际备品率和废品率分别取 10%和 10%代如公式得： N=10000台 /年 * m=6件 /台 *(1+10%)*(1+10%)=72600件 /年 2 组合机床动力部件选用 通用部件是具有特定功能、按标准化、系列化、通用化原则设计制造的组合机床基础部件。 用通用部件的基本方法 跟据所需的功率进给力、进给速度等要求，选择动力部件及其配套部件。选用原则如下： （ 1） 切削功率应满足加工所需的计算功率（包括切削所需功率、空转功率及传动功率）。 （ 2） 进给部件应满足加工所需的最大计算进给力、进给速度和工作行程及工作循环的要求，同时还须考虑装刀、调刀的方便性。 应满足加工精度的要求。选用时应注意结构不同或者结构相同、精度等级不同 的动力部件所能达到的加工精度是不同的。 ,尽可能按通用部件的配套关系选用有关通用部件。 （ 1） 动力部件的选用 选用动力部件主要是确定动力部件的品种和规格。 根据加工工艺分析和机床总体设计选择所需的动力部件及规格如下： 表 2件名称 规格 数量 铰孔铰头 左液压滑台 30 1 右液压滑台 00 1 铰孔电机 ,咨询 3 切槽电机 动力滑台主要用来实现进给运动的 通用部件。此外他还可以作为自动检验和压套等辅助工序的传动装置 ，以及自动线上的运输装置等用。液压滑台主要由滑座、滑台、和液压缸三部分组成。滑台由固定在滑座内的油缸活塞杆推动，沿滑座的导轨作直线运动，左侧滑台要承受较重的压力，故选用双矩形导轨，为提高精度，右侧选用 三角形矩行组合导轨 。滑台的运动由液压系统控制，能实现快进 快退常工进比 速度小些。根据所选液压滑台选用相应的组件。以及配做相应的零件。 3 主轴组件设计 主轴组件包括主轴、主轴支撑和安装在主轴上的传动件、密封件等。因为主轴带动工件或刀具直接参加工件表面形成运动，所以它的工作性能对加工质量和生产率产生直接影响，是机床上最重要的部件之一。 主轴组件应达到以下几点设计基本要求： （ 1） 旋转精度 指机床在空载低速旋转时（机动或手动），主轴前端安装工件或刀具部位的径向和轴向跳动值满足要求（其值可参见有关机床精度标准）。目的是保证加工零件的几何精度和表面粗糙度。 （ 2） 刚度 指 主轴组件在外力（例如切削力）的作用下，仍能保持一定工作精度的能力。刚度不足时，不仅影响加工精度和表面质量，还容易引起振动。恶化传动件和轴承的工作条件。设计时应在其它条件允许的条件下，尽量提高刚度值。 （ 3） 抗振性 指主轴组件在切屑过程中抵抗强迫振动和自己振动保持平稳运转的能力。抗振性直接影响加工表面质量和生产率，应尽量提高。 （ 4） 温升和热变性 温升会引起机床部件热变性，使主轴旋转中心的相对位置发生变化，影响加工精度。并且温度过高会改变轴承等元件的间隙，破坏润滑条件，加速磨损甚至抱轴。 （ 5） 耐磨性 指长期保持其原始精度的能 力。主要影响因素时材料热处理、轴承类型和润滑方式。 同时，主轴结构要保证各零件定位可靠、工艺性好等要求。 设计时应综合考虑以上几项要求，注意吸收新技术，以获得满意的设计方案。 购买后包含有 咨询 3 （ 1）调研，跟据设计要求调查机床厂现行同类型机床的主轴系统情况。查阅、收集和分析国内外有关技术资料。尤其注意新技术的应用情况。通过分西，摸清现有的技术水平和发展趋势。 （ 2）在调研的基础上，考虑设计要求及给定的设计条件，确定主轴轴承类型及配置方式，合理布置传动件。 （ 3）确定主轴轴径，选择住轴端部形状并 初步确定支承跨距。然后再考虑各组件的定位、工艺性等要求的基础上定出主轴全部结构尺寸。 （ 4）进行主轴刚度验算。如果转速较高，还应进行主轴临界转速的验算。 （ 5）选定主轴材料、热处理及技术要求。 承的选取 机床主轴轴承有滚动轴承和滑动轴承两大类。滚动轴承性能日臻完善，并由专门工厂生产标准化的滚动轴承，得到广泛的应用。当然，滑动轴承工作平稳、抗振性好（阻尼比高），这是滚动轴承难以代替的。轴承的选择原则主要是下列几点： 1,满足承载能力和刚度的要求。 2,满足精度要求。 3,满足转速要 求。用容许极限转速作为衡量指标。 4,适应结构的要求。为了在结构紧凑的前提下，尽量增大主轴直径以提高刚度，通常选用轻型或特轻型轴承减小外径尺寸。或在一个支承中安装两个轴承达到同一目的。 承的配置形式 轴承的配置以前轴承为中心，选择推力轴承的安装位置并配上合适的后轴承。当支承跨距较大时，为了增强刚性，可采用三支承的主轴系统。当以前中支承为主时，刚度较高，但结构复杂。而前后支撑为主时，刚度差一些，但结构上易于实现。选用和配置两支承主轴滚动轴承时应考虑的一般原则： （ 1）适应承载能力和刚度的要求 所谓承 载能力是指主轴在保证正常工作并在所具有额定寿命时间中，所能承受的最大负荷。在轴向承载能力和刚度方面，线接触的圆柱或圆锥滚子轴承要比点接触的球轴承好，双列滚动轴承比单列好。在轴向承载能力和刚度方面，以推力球轴承为最好，其次依次为圆锥滚子轴承和向心推力球轴承。向心球轴承也可以承受一些轴向力，但轴向刚度很差。 购买后包含有 咨询 3 因此，径向载荷较大时，一般应选用双列短圆柱滚子轴承或圆锥滚子轴承；较小时可选用向心推力球轴承。通常前支承所受载荷大于后支承，而且前支承变形对主轴轴段位影响较大，故一般要求前支承的承载能力和刚度应比后支承大。 （ 2）适应转速的要求 轴承发热会直接影响它的精度和工作寿命，而发热量的大小主要取决于转速的高低。不同型号和规格的轴承所允许的最高转速是不同的。 （ 3）适应精度的要求 主轴前、后支承处径向轴承类型的选用，主要有该处的支承精度要求和径向载荷来决定。 （ 4）适应结构的要求 主轴部件在结构上要求径向尺寸紧凑时，可选用轻型或特轻型轴承。 （ 5）适应经济性要求 在配置主轴轴承形式时，也要作经济分析，使经济效果好。 动轴承间隙的调整和预紧 滚动轴承在较大间隙的情况下工作时，会使载荷集中作用在处于加 载方向的一、二个滚动体上，使该滚动体和内、外圈滚道接触处产生很大的集中应力，从而使轴承磨损加快，寿命缩短，还降低刚度。当把轴承调整到不仅完全消除间隙，而且产生一定的过盈量时，这就是滚动轴承的预紧。这是滚动体和滚道接触处产生一定的弹性变形，它们间的接触面积加大了，承载区逐渐扩大，各滚动体受力较均匀，同时抵抗变形的能力也增大了，因此刚度增加，寿命延长。 轴滚动轴承的精度和配合 主轴滚动轴承精度主要采用 C、 D、 于精度特别高的主轴部件，当 向轴承厂订购超 C 级的轴承。但 应注意，轴承精度每高一级，价格要贵很多。前轴承的精度对主轴部件的旋转精度影响较大。因此，前轴承的选用精度高一级。各种精度等级的机床，主轴滚动轴承的精度等级可参考下表 机床主轴轴承精度选择 表 3床精度等级 前轴承 后轴承和推力轴承 普通精度级 精密级 C 高精度级 B B 滚动轴承的配合对主轴部件的工作性能也有很大影响。轴承内圈与轴颈、外圈与支承座孔的配合过松，则受载后会出现松动，影响主轴部件的旋转精度和刚度，缩短购买后包含有 咨询 3 轴承的使用寿命。过紧，则会使内、外圈变形，也会影响旋转 精度，加速轴承的磨损、增加温升和热变形，并给装配带来困难。滚动轴承的配合可参考下表 滚动轴承的配合 表 3合部位 配合 主轴轴径与轴承内圈 m5 S6 孔与轴承外圈 6或 规定一定过盈量 轴径与轴承内圈的配合用 固性较好，但不易装拆。用 装拆，受冲击不大时同轴度较好。轴承外圈与支承座孔的配合应稍松一点，常用 6，重载时才用 对于轻载的精密机床，为避免轴颈或支承座孔的形状误差影响轴承精度，常采用有间隙的配合。对需要调 整间隙的轴承，为使调整时能轴向移动，配合应稍松些。 轴传动件的布置 这里是针对传动件直接装在主轴上，传动力主轴和主轴轴承承受的主轴组件。 （ 1）传动件的轴向布置 为增强刚度，传动件应尽可能靠近刚度高的前轴承。有两个齿轮时，传递大扭矩的齿轮应更靠近前轴承。对于传递进给运动的齿轮，也应靠近相应的轴承位置。 （ 2）传动件空间布置 目的是使主轴前端在对加工精度影响最大的方向上的变形最小。当然还应考虑结构上实现的可能性。 轴组件布局设计 根据以上分析并结合工程实例 ,设计铣削头的主轴组件 。目前国内外的镗铣床普遍采用双列向心轴承加推力轴承的结构，但也有不少镗铣床采用两个圆锥轴承的结构。分别绘制结构简图如下（图 3 3 图 3买后包含有 咨询 3 图 3两种结构各有优缺点，前者径向和轴向刚度较好，但主轴结构复杂，装配调整调整比较麻烦。后者的轴向刚度稍差一点，但主轴结构简单，装配调适方便，精度也能满足要求。本系列镗削头用于粗精镗孔，切削受的径向力较大，轴向力较小，考虑到既要保证所要求的加工精度，同时又要尽量结构简单，便于制造、装配和调整。因此在本次设计中采用了两个圆锥滚子轴承组成主 轴前固定支撑。后端采用短圆柱滚子轴承作为辅助支撑，允许主轴受热时有一定的轴向移动 轴轴径的确定 主轴轴径通常是指主轴前轴颈的直径。在确定前轴径1，用下列公式得到后轴径2D。 2D=（ 了方便通过棒料和装拆工夹具应适当取较大值。但是当 0 平时 （ 轴刚度会急剧下降。故一般情况取 。 根据一下经验图表，现取主轴前端直径为 80 主轴轴径1率 1 112 22床 7090 70105 95130 110145 140165 150190 220 230 购买后包含有 咨询 3 升降台铣床 6090 6095 75100 90105 100115 外圆磨床 5060 5570 7080 7590 75100 90100 105 105 轴前端悬伸量的选择 主轴悬伸量 a 值愈小愈能提高主轴部件的刚度。为减小 a 值可采取下列措施： （ 1）尽量采用短锥法兰式的主轴端部结构。 （ 2）前支承中的推力轴承应安装在径向轴承的内侧。 3）尽量利用主轴端部的法兰盘和轴肩等构成密封装置。 （ 4）成对安装的圆锥滚子轴承，应采取滚锥小端相对形式，成 对安装的向心推力球轴承，应采取类似的背对背型安装。这样可提高前支承的刚性，有可减小 a 值。 轴刚度的验算 一般的说来，刚性主轴只要其刚度能满足要求，强度大多是足够的，除在特殊的重切削情况下工作的主轴外，通常不必作强度验算，只验算其刚度就可以了。主轴的刚度验算，主要是验算主轴在受力时的弯曲变形，即主轴前端的挠度 X 和前支承处的倾角。（见图 3 2 2 21 0 . 5 (3 a a L Q C L C M L L 毫 米 ） 221 0 5 (3 a Q L C M L 弧 度 ） 式中 E 主轴材料的弹性模数（公斤 /毫米 2 ）； J 前支承处的截面惯性距（毫米 4 ）：实心轴 24; R 主轴的半径； M 轴支承的反力矩（公斤 *毫米）； P 切削力（公斤）； Q 传动力（公斤）。 购买后包含有 咨询 3 4 传动装置设计 由于在本机床传动系统的传动比不大，约为 2。另外由于采用了双速电动机大大简化了传动装置的结构，降低了传动 比。 综上可以考虑齿轮传动和同步带传动两种方式。现比 较两种传动方式如下：齿轮传动的主要优点是：具有准确的瞬时传动比，适用的圆周速度及传递功率的范围广，效率高，寿命长，工作可靠。同步带传动的优点是：它 是一种工作面为齿形的环形传动带，有与采用了伸长率小的承载层，它的节距可保持不变。它与链传动相似，不靠磨擦传递动力 ，而是利用带上的齿与带轮上相应的齿槽啮合。所以，同步齿形带具有速比较准确，不打滑，效率高，初张力小，对轴及轴承的压力小，传动平稳等优点。但与其他传动带相比，其安装、制造等要求较高，过载保护及吸振性能稍差。结合带传动和齿轮传动的优缺点，同时考虑到带传动传动比较小。决定以同步带传动为传动方案设计传动装置。 用的齿形带的参数一般如下： 线速 v： 550m/率 N： 100 速比 i： 10 ；效率 : 0 0 工作温度： 20 80 C 齿形带最主要的一个参数是节距。齿形带的节线周长 邻两齿形中心线间沿节线量度的弧长称为齿形带的节距 t，一般常以模数 步齿形带的传动计算 计算时，已知条件是： i； 算的目的是确定： m，宽度 b，齿数 1， 圆直 径 A。 铰头 传动系统同步齿形带传动计算： （ 1） 确定计算功率 1 N（1 则 2） 选择齿形带模 数 m（ 购买后包含有 咨询 3 查图 1 3） 确定小带轮齿数1 根据1 1（ 4） 确定大齿轮齿数240 （ 5） 确定小带轮节圆直径1D（ 11D 80 6） 确定 大带轮节圆直径2D( 22D 160 7） 确定齿形带速度 v(mm/s) 116 0 * 1 0 0 0s （ 8）确定齿形带长度与齿数 L(Z 2210 0 1 202 ( )24 D D A 查表 1区相近的带长和齿数 L= Z=85（ 9）确定实际中心矩 A(A=350 10）核验小带轮与齿形带的啮合齿数 Z1 3606 （ 11）确定 1齿形带由离心力而产生的张力 T(210 （ 12） 确定齿形带宽度 b( 102 p T v 取 b=50 13）确定齿形带 传动对轴的作用力 Q( 1 1 式中 P 传递的圆周力 102 ()NP 买后包含有 咨询 3 Q= 加工刀具设计 本次刀具为复合孔夹攻刀具。复合孔加工是将两把或两把以上的同类或不同类的孔加工刀具组成一体来同时或顺序加工两个或两个以上工序或工步的刀具。 （ 1）切削图形采用各阶刀具顺序加工，这种方式工艺紧凑切削余量均匀，但刀具长悬伸量大，且各把刀具间的负载不均匀，切削时间较长。 由工件加工要求决定，多次用不同工艺复合刀具加工，切削时应尽量使各把刀具负荷均匀。 （ 2）结构形式采用装配式，该方式制造刃磨方便但因增加了接合面和紧固件，影响了加工精度，降低了刀具耐用度，但重磨后尺寸可调节，刀具利用率高。 用于粗加工刀具和前后刀具直径相差较大的复合孔加工刀具几大尺寸的复合孔加工刀具。（ 3）刀具材料采用硬质合金，其耐热性和耐磨性均好，高速的复合孔加工刀具耐用度要求较高时常用。选用刀具材 804）排屑方法：前后刀具有各自容屑槽，切屑不易干扰刀具结构复杂这种方式在前后刀具相距较远 时常用。（ 5）刀齿安排采用前后刀具刀齿对齐形式。具有制造方便的优点。（ 6）由于本次设计采用了刚性主轴因此没有必要使用导向装置。这种设计方式大大简化了夹具的结构，却要求主轴有更高的刚度。 刀具是机械加工工艺中必要的工艺装备之一 ,而复合刀具的采用是把几道工序合并在一起 ,可缩短基本工作时间和辅助时间 ,显著提高了劳动生产率 ;此外 ,由于工序数目的减少 ,导致降低工艺系统的调整误差 ,从而提高了零件的加工精度 ;同时简化了操作过程。用一台机床完成多台机床才能完成的加工任务 ,也减少了操作工人的数目。 合铰刀的应用 现将在气缸盖气门座孔和气门导杆孔的精加工工序中 ,采用一把精铰挤光复合铰刀把气门导杆孔的精铰、挤压和气门座孔的精铰加工三道工序合并一次完成介绍如下。 气门导杆孔和气门座孔图纸要求如图 1所示。气门导杆孔尺寸为 16 ，圆柱度公差 底面垂直度公差为 100: 面粗糙度 （ ） ,圆柱度公差为 气门导杆孔的同轴度公差为 面粗糙度 m. 方案一 气门导杆孔和气门座孔加工工艺过程是在二孔半精镗后 ,再用专用铰刀精铰孔至购买后包含有 咨询 3 再在 40吨油压机上用推挤刀挤压孔为 16 。 方案二 采用精铰挤光复合铰刀合并工序 精铰刀部分是六齿铰刀 . 具体结构如图总体分五部分 ,前导部分精铰刀部分 ,挤光部分 (无刃铰刀 ),铰座孔部分和刀柄部分 可以使气门导杆孔的精铰和挤光两道工序连续进行 ,而且在挤光气门导杆孔的同时又能铰削气门座孔。使三道工序合并。 用精铰挤光复合铰刀的作用 (1) 无刃铰刀的过度刃和每一个刀的前后角几何形状都制成圆滑过渡面 ,并且和精铰刀尺寸公差一样 ,无刃铰刀外圆及过渡面的 粗糙度与精铰刀的外圆表面粗糙度一致。这样 ,刀具在导杆中平滑挤压通过时 ,挤去精铰后孔的收缩量及中心歪斜引起的附加量 ,使孔表面呈现黑色 ,且发亮 ,粗糙度可达 m,尺寸精度可达 孔径尺寸稳定。 (2) 座圈孔铰刀铰孔时 ,挤光段已有 4/5的长度进入了导杆孔 ,起着前导向作用。由于导向点离加工区近 ,增加了导向的刚性 ,提高了座圈孔的加工精度。 (3) 由于挤光段无刃铰刀和导杆孔的精铰刀具有相同的尺寸公差 ,当无刃铰刀全长进入导杆孔后 ,无刃铰刀的中心线就代表了导杆孔 的中心线 ,在精铰座圈孔时 ,无刃铰刀起定心作用 ,而且提高了座圈孔中心线与导杆孔中心线的同轴度。减少了工件在原工序时的装夹次数 ,避免了多次装夹带来的安装误差。 (4) 采用精铰挤光复合铰刀 ,使挤压导杆孔和精铰阀座孔的机动时间重合。这样使机加工时缩短 ,而且由于工序合并减少了多次装卸的辅助时间 ,由原精加工工时 29分钟缩减为 12分钟 ,提高工效近 (5) 精铰挤光复合铰刀代替了原 3个工序所用的刀具 ,使刀具成本降低了 50%. (6) 精铰挤光复合铰刀做到了工序集中 ,这样 ,减少了机床和生产工人的数量 ,减少了车间面 积和运输工作量 ,同时也简化了生产计划和组织工作。采用精铰挤光复合铰刀加工气门导杆孔和气门座孔 ,既可以保证零件加工质量 ,提高加工精度 ,又提高了劳动生产率 ,降低了成本 ,具有明显的技术经济效益。 刀刀片材料选择 所加工缸盖倒杆孔材料为合金铸铁 ,硬度为 件。导杆孔要求低的表面粗糙度和高的加工精度。 铰刀直径和公差确定 铰刀的直径与公差直接影响到被加工孔的尺寸精度、铰刀的制造成本与使用寿购买后包含有 咨询 3 命。铰刀在加工合金铸铁件时，由于刀齿的径向跳动、工作与刀具的安装偏差、积屑瘤的作用，铰 出的孔要比校准部分的实际直径大，即产生所谓的“扩张”现象。因此确定枪铰刀公差上、下极限值的规则 2为： 铰刀直径的上限尺寸等于孔的最大直径减 值应圆整到 数倍。 铰刀直径的下限尺寸等于孔的最大直径减 值应圆整到 数倍。 因加工孔的公差为 16以铰刀公差为： 上限尺寸 =限尺寸 =以铰刀直径公差为 16 铰刀齿数 Z 选择 如铰刀齿数过少 ,加工出的孔精度和表面粗糙度达不到要求 , 齿数过多 , 容屑槽尺寸小 ,刀齿强度削弱。加工韧性材料取小值 ,脆性材料取大值。为了便于测量，齿数取偶数。根据铰刀直径确定齿数， d=(1632)之间的且孔精度较高， Z=6 比较合适。 刀齿槽形状确定 选择导杆孔铰刀齿槽为直槽。 刀几何参数确定 主偏角 削厚度 轴向力 此可见， 小，轴向力 切削厚度 削时，铰刀的导向性好，已加工表面粗糙度较小，加工精度高。但 小时，铰削时，挤压摩擦较大，铰刀耐用度低，切入和切出时间长。铰加工铸铁时 值 3 5，取 为了减小表面粗糙度，在切削刃和校准部分之间磨出长度为 1 2过渡刃，其偏角 1 2。 前角 p 铰削余量一般很小，切屑很薄，切屑与前刀面接触长度很短，前角作用不大。一般为0=00 。但在加工韧性材料时，为了减小切屑变形及抑制积屑瘤产生，可取 0=5 10。取0=5。 后角p、刃带 刀是精加工刀具，后角一般取小些，p=6 10。取0=8。铰刀切削部分的购买后包含有 咨询 3 刀齿应刃磨锋利而不留刃带，校准部分应留 刃带以保证良好的导向及修光作用，提高加工表面质量及铰刀寿命，同时也便于铰刀的制造和检验。但若取得过大，则加大刃带与孔壁的摩擦。取 刃倾 角 s 硬质合金铰刀在铰削时切屑由切削液强制排出，不划伤已加工表面，所以一般刃倾角 s=00 ，同时也便于制造。 片型号的选择和工作部分长度确定 刀片型号已经标准化， E 组是铰刀组，根据铰刀尺寸大小选择 刀切削部分长度 铰削余量 A 来确定， 1=（ 。一般当 d=332，区机用铰刀的工作部分 L=()d。 L=33 校准部分用来校准和修光孔。校准部分长度一般取为（ d。为了使切削平稳，减少摩擦，防止铰刀在孔中倾斜时而使校准部分后段将孔扩大，校准部分除圆柱部分外做成倒锥，全长上倒锥量为 。在校准部分的末端应做出后锥，后锥角为 3 5，长度为 35 ，以防止退刀时划伤孔壁和挤碎刀具。 购买后包含有 咨询 3 结束语 通过这次设计让我了解到机械设计是从使用要求等出发，对动力部件的三大组成部分和刀具的设计过程有了深一步地了解，以及各个零件的材料和形状
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