人人文库网 > 图纸下载 > 毕业设计 > 0164-ZH1105柴油机气缸体三面粗镗组合机床设计（后主轴箱设计）【全套12张CAD图+开题报告+文献翻译+说明书】
0164-ZH1105柴油机气缸体三面粗镗组合机床设计（后主轴箱设计）【全套12张CAD图+开题报告+文献翻译+说明书】
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zh1105
柴油机
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组合
机床
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ZH1105柴油机气缸体粗镗组合机床后主轴箱设计
摘 要：组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。为了提高加工精度和生产效率，需要设计一台组合机床来改善柴油机气缸体的加工情况。本课题设计的是ZH1105柴油机气气缸体粗镗组合机床。用于加工被加工零件后主轴箱的孔，孔径为φ114.4±0.10，φ115±0.10，φ122.4±0.10；表面粗糙度均为Ra6.3。设计的重点是总体设计和后主轴箱设计两部分。总体设计包括制定工艺方案，确定机床配置型式、结构方案以及“三图一卡”的绘制。后主轴箱设计包括后主轴箱装配图，零件图，有关计算、校核等。机床采用单工位卧式组合机床。刀具对零件的加工为平行加工，动力部件采用卧式安装，品字型结构。采用机械滑台实现刀具进给，借助导套引导刀具实现精度稳定的加工。本组合机床效率高，成本低，加工精度高，操作使用方便，减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率。
关键词：柴油机；气缸体；镗孔；组合机床；主轴箱
- 内容简介：
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开题论证报告 课题名称： 油机气缸三面粗镗 组合机床 后 主轴箱 设计 一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述 课题来源于盐城市江动集团 ,课题研究的主要内容是设计 体进行总体 /后主轴箱设计。主要的内容有： 1)制定工艺方案，确定机床的配置型式及结构方案； 2)三图一卡设计，包括： a)被加工零件工序图； (b) 加工示意图； (c) 机床联系尺寸图； (d) 生产率计算卡。 2后主轴箱设计： 1) 后主轴箱总装图； 2) 后主轴箱箱体零件图； 3) 其它零件图； 4) 有关计算、校核等。 从机床行业近 5 年的情况看，进口强劲，出口乏力，进出口逆差不断扩大。一方面说明我国机械制造业固定资产投资增速快，机床需求量大；另一方面也反映了国产机床在品种、质量、可靠性以及交货期、售前售后服务等方面存在着差距和不足。近几年来，我国机床行业在调整结构、研制开发新产品、营销服务等方面取得了明显的成效。但切忌估计过高，要正视差距，迎头赶上，满足用户需要。 机床行业的进出口状况，既反映了行业发展外向型经济，开展国际经济技术合作的情况；更重要的是在我国面向经济全球化的过 程中，体现行业本身核心竞争力的水平。从近 5 年金属加工机床进出口情况看，面临的 形势是十分严峻的。近几年机床行业的结构调整已取得初步成效。但产品结构、产业组织结构、资本结构的不合理状况，尚未根本改观。需要继续努力，加大改组、改制的力度，淘汰一批经营困难、资不抵债的企业。资源配置向优势企业倾斜，提高行业的生产集中度和核心竞争力。在市场竞争中，形成一批具有较高市场竞争力的企业。 目前，我国制造业承受着国内外市场竞争和产品品质的压力，同时受到资源、环境、策略和人员素质的制约。面临的主要困难是： 产品开发设计方 法和技术手段落后；小而全、大而全的庄园式企业严重制约了制造业的发展；管理落后；产品质量有待于进一步提高；制造工艺与技术装备陈旧落后。 1 解决我国制造业目前的困难，应注重以下几个方面的问题： 领导统一认识、高度重视、全面规划；产学研结合、企业作为主体、重点抓应用；加强人员培养和培训工作；从企业实际出发，采用滚雪球战术；抓管理技术、少硬件投资、向管理要效益；参与国际合作、跟踪国际研究动态、引进、消化、创新先进技术；制定合理政策、促进民族工业发展；扶持中小企业，增加知识投入；促进学 科交叉，加强基础研究。 我国发展、推动、振兴制造业的出路在于有效地集成企业体制和机制的改革，生产合理化的改组，以及生产现代化的改造，充分利用并集成分散的、有限的制造资源，集成技术创新，并以技术创新和管理创新激活我国制造业存在的巨大潜力，这是我国制造业的必然选择。 二、本课题拟解决的问题 作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整； 证加工精度。 三、解决方案及预期效果 1)机床尽量能用通用件，以使降低制造成本； 2)各机床部件使用电气控制； 3)根据制造要求来选择立式或卧式； 4)确定它的制造过程、制造工艺、来改善机床的性能； 5)认真阅读被加工零件的图样 ,研究其尺寸、形状、材料、硬度、重量、被加工部件的结构及加工精度和表面粗糙度； 6)通过毕业实习深入到组合机床的制造和使用单位 ,全面精细地调查和使用机床的布置 ,毛坯和制品的流向、工人的技术水平、刀具制造 能力以及单位的技术能力、生产经验、和设备状况等条件； 7)搜索和分析国内外的有关的技术资料以获取可靠的设计依据； 8)确定零件在组合机床上的工艺内容 ,选择定位基准和夹紧部位选择切削用量； 9)确定机床的配置形式、制定影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案 10)确定主轴箱的传动系统，先把全部主轴中心尽可能分布在几个同心圆上，在各个同心圆的圆心上分别设置中心传动轴，根据已选定的各中心传动轴再取同心圆，用最少的传动轴来带动这些中心传动轴，最后通过合拢传动轴和动力箱驱动轴连接起来。 2. 预期效果 本课题 设计多孔钻组合机床保证了大批量生产的 柴油机齿轮室盖的外 2 形、大小、精度，提高了生产效率，目前已经基本完成资料收集工作，以及到相关的行业也进行了相应的实习，正在进行总体设计，进度适中，争取在规定时间内保质保量地完成任务。 四、课题进度安排 3月 5日 3 月 17 日毕业实习阶段。 毕业实习，查阅资料，到多个公司实践，撰写实习报告。 3月 18日 4 月 15 日开题阶段。 提出总体设计方案及草图，填写开题报告。 4月 16日 5 月 23 日 设计初稿阶段。 完成总体设计图、部件图、零件图。 5月 24日 6 月 7 日 中期工作阶段。 完善设计图纸，编写毕业设计说明书，中期检查。 6月 8日 6 月 10 日毕业设计预答辩。 6 月 11 日 6 月 13 日毕业设计整改。 图纸修改、设计说明书修改、定稿，材料复查。 6 月 14 日 6 月 15 日毕业设计材料评阅。 6 月 16 日 6 月 18 日毕业答辩。 6 月 19 日 6 月 21 日材料整理装袋。 3 五、指导教师意见 签名 年 月 日 六、专 业系意见 签名 年 月 日 七、学院意见 签名 年 月 日 外文翻译 . 外文资料名称： 外文资料出处： 附 件： 附件 1 机 床 摘要： 车床用于旋转工件并从生成所需加工表面的所需方向进给切削刀具。最常见的车床形式是以图解方式显示的六角车床，它由一个支 撑床头箱、拖板和六角刀架的水平床身组成。工件夹在卡盘或夹头中，或者安装在机床主轴端部的花盘上。 关键字： 机床 车床 机床基础 许多情况下，初步进行成型加工出来的工件必须在尺寸和表面光洁度方面进一步精整，以满足它们的设计技术要求。为了满足精密的公差，需要从工件上去掉小量材料。通常机床就是用于这种加工的设备。 在美国，材料切削业是一个很大的企业 费用每年超过 36 109美元，包括材料，劳动力，管理费，机床装运费等所花的费用。由于 60机械和工业工程以及技术等级评定工作都跟机械加工工业有某些关系，或者通过买卖、 设计或者机器车间中操作或在有关工业企业中加工，因此，对于工程专业学生来说，在他的学习计划中集中一段时间去学习研究材料切削和机床，那是个好方法。 机床通过切削工具去使工件成型以达到所需的尺寸提供了手段。机床通过其基础构件的功能作用，以控制相互关系方式支持、夹紧工具和工件，现将基本部件列举如下： a）床身，构架即机架。这是一个主要部件，该部件为主轴、拖板箱等提供一个基础和连接中介，在负载作用下，它必须使变形和振动保持最小。 b）拖板箱和导轨。机床部件（如拖板箱）的移动，通常是在精确的导轨面约束下靠直线运动来实现 。 c）主轴和轴承。角位移是围绕一个旋转轴线发生的，该轴线的位置必须在机床中极端精确的限度内保持恒定，而且是靠精密的主轴和轴承来提供保证。 d）动力装置。电动机是为机床所普遍采用的动力装置。通过对各个电机的合适定位，使皮带和齿轮传动装置减少到最少。 e）传动连杆机构。连杆机构是个通用术语，用来代表机械、液压、气动或电动机构的，这些机构与确定的角位移和线性位移相关联。 加工工艺有两个主要组成部分： a）粗加工工艺。粗加工，金属切除率高，因而往往切削力也大，但所要求的尺寸精度低。 b）精加工工艺。精加工，金属切 除率低，因而往往切削力也小，但所要求的尺寸精度和表面光洁度高。 由此可见，静载荷和动载荷，例如由不平衡的砂轮引起的动载荷，在精加工中比粗加工中有着更为重要的意义。任何加工过程所获得的精度通常将受到由于力的作用引起发生的变形量的影响。 机床座架一般是用铸铁制造的，然而有些也可能用铸钢或中碳钢来制造。选用铸铁是因为它便宜，刚性好，受压强度高，并且有减弱机床操作中产生的振动的能力。为了避免床身铸件硕大断面，精心地设计筋条构架以便提供最大的抗弯曲和抗扭转应力的能力。筋条的两种基本类型是：箱型结构和片状斜支撑式。箱型 结构便于生产，箱壁上有孔口便于使型芯定位和取出。片状斜支撑筋条有较大的抗扭刚度亦能使截面上的碎屑掉落。它常常用于车床床身。机床的拖板箱和导轨是支撑和引导彼此相对运动的零部件，通常是改变刀具相对于工件的位置。运动一般以直线运动的方式，但也有时是转动，例如对应于工件的螺纹上的螺旋角方向而使万能螺纹磨床上的砂轮头转动一个角度。拖板箱构件的基本的几何结构形状是平的、 尾槽形和圆柱形的。这些构件可根据用途，以各种方法分别使用或结合使用。导轨的特性如下： （ a）运动精确。于此拖板是要按直线移动的，这直线必定是 由两个相互垂直的平面形成而且拖板必定不存在转动。机床导轨的直线度公差是每米 0 水平面上这个公差可以进行处理，以使得到凸形表面，这样就抵消导轨下凹的作用。 （ b）调整手段。为了便于装配、维护精度和在发生磨损后便于限制移动构件之间的“窜动”，有时在拖板内装入扁条，这扁条被叫做“锒条”。通常该锒条用穿过长孔的沉头螺钉支住，而用平头螺钉调整好后用锁紧螺母上紧。 （ c）润滑。导轨可用以下两种装置进行润滑： 1）间歇润滑，通过润滑脂嘴或油嘴进行。这是一种适于运动速度低而不频繁场合的方法。 2）连续润滑，例如 通过计量阀和管道将润滑油泵送到润滑点。用这种方法引入两表面间的油膜必定是很薄的，目的是避免使拖板“浮起”。如果滑移表面似镜面平滑，油就会被挤出而导致表面粘贴。因而在实践上，拖板滑移表面是用凹面砂轮的刃进行磨削或进行刮研。两种工 艺都可产生微小的表面凹痕，它就成为存油凹陷，相配合的零件就不会 处因“浮起”而发生分离，这样使拖板确定保持接触导轨。 （ d）防护。为了维护导轨处于良好状态，以下条件必须满足： 1）必须防止外面物质，如碎屑进入。具有某一形状的导轨那是所期望的。在这种场合，是不可能进入杂物的，例如是倒 时，那就不可能保存碎屑杂物在导轨上。 2）必须保存润滑油。在垂直或倾斜的导轨面上使用的油要有粘性，那很重要。为了这种使用目的已经专门研制出多种有用的润滑油。油的粘性也要保护，以免被切削液冲毁。 3）必须用防护罩来防止意外的损坏。 车床 一台机床实现三个主要功能：（ 1）牢固地支持工件或者刀架和刀具；（ 2）在工件和刀具之间提供相对运动；（ 3）提供一定的走刀和切削速度范围。 以去除切屑形式来加工金属的机床一般被分为四大类：使用单点刀具切削的机床；使用多点刀具切削的机床；使用随机点刀具切削的机床（磨削）和考虑用于特殊 场合的机床。 本质上，使用单点刀具切削的机床包括：（ 1）普通车床；（ 2）塔式车床；（ 3）仿形车床；（ 4）单轴自动车床；（ 5）多轴自动车床；（ 6）牛头刨床和龙门刨床；（ 7）镗床。 使用多点刀具切削的机床包括：（ 1）钻床；（ 2）铣床；（ 3）拉床；（ 4）锯床；（ 5）齿轮切割机床。 使用随机点刀具切削的机床包括：（ 1）外圆磨床；（ 2）无心磨床；（ 3）平面磨床。 用特殊的方法进行金属切削的机床包括：（ 1）化学蚀刻铣削机床；（ 2）电火花加工机床；（ 3）超声波加工机床。车床是借助于转动的工件对着刀具来切去金属材料，以产生 外圆柱面或内圆柱面或锥形表面的。它借助端面切削也普遍用于加工平面。在端面切削加工中，工件旋转，而刀具作垂直于回转轴线方向移动。 普通车床是基本的旋削机床，从这点出发，已经研制出其他旋削机床。驱动电机装在床身基础上并通过齿轮、皮带相结合来驱动主轴，以提供每分钟 25到1500转的转速。主轴是一根坚固的空心轴，装在重型轴承之间，其前端用来安装驱动盘（花盘），以便把确定的运动传到工件。 该驱动盘可借助螺纹、凸轮锁紧机构或借助一个螺纹垫圈和键固定在主轴上。 车床的床身是铸铁件，它提供精确的磨削的滑动表面（导轨），其上 放有拖板。该车床拖板是 刀具就安装在拖板上的刀架上。溜板箱装在拖板前面，并装有移动刀具的齿轮机构，而拖板顺着导轨或横过导轨以提供所希望的刀具的运动。拖板上面的小刀架能使刀夹回转所要求的任意角度。为使刀具作线性运动，在小刀架上装有手轮和丝杆。以手轮和使小刀架垂直于车床导轨移动的丝杆来提供横向进给。溜板箱中的齿轮系可为拖板沿着导轨和横跨导轨提供动力进给。进给箱齿轮将运动传给拖板并控制刀具相对于工件的运动速度。典型的车床进给范围是主轴每转从 约有 50级转速。由于进给箱的移动 运动是由主轴齿轮驱动的，因此进给量直接与主轴速度有关。进给箱齿轮传动机构也用于加工螺纹并能加工每英寸 4到 224扣螺纹。 进给箱和车床溜板箱之间的连结轴是光杆和丝杆。许多车床制造商把这两杆结合成一杆，实际上那就以精确的开支减少机器的费用。进给杆（光杆）用于提供刀具的运动，它对于精确的工件和好的表面光洁度是很重要的。螺纹导杆（丝杆）用于提供精确的（螺纹）导程，这对于螺纹切削是必需的。光杆是通过摩擦离合器来驱动的，那样在刀具切削超载情况下能够打滑保护。这一安全装置不能装在丝杆上，因为螺纹加工是不允许打滑的。由于螺 纹全深很难一次走刀加工完成，因此装设一螺纹指示盘作为下几次走刀加工时重新对刀用。 车床装有尾座，它具有一精确的轴，该轴有一锥孔，以便安装钻头、钻夹、铰刀和车床顶针。尾座可以沿着车床导轨移动以适应工件的不同长度以及加工锥体或锥形表面。 转塔车床基本上是具有某种附加特性的普通车床，提供作为半自动加工和减少人工操作误差的机会。转塔车床的拖板设有 转塔转入到合适位置时，要正确地装设刀具以便进行切削。拖板也装设有自动停机装置以便控制刀具行程和提供良好的切削的再生产。转塔车床的尾座 是六角形结构，在六角头中可以装六把刀具。虽然装刀和加工准备要花大量时间，但转塔车床一次装刀以后无需熟练工人就可以连续地重复地操作加工，直到刀具变钝并需更换为止。这样转塔车床仅就生产工作在经济上是可行的、合理的，于此，根据所制造零件的数量，为加工准备需要花一定数量的时间那是合理的，无可非议的。 跟踪、重复加工车床装有一个重复装置以自动控制单点刀具纵向和横向的进给运动并可以一次或两次走刀就生产出所需形状和尺寸的光洁零件。 单轴自动车床使用一个立式转塔和两个横向溜板。工件通过机床主轴孔被送入卡盘，而刀具是靠凸轮来 自动操作控制。 多轴自动车床装有四、五、六或八根主轴，在每根主轴中装一个工件。各主轴围绕着一根中心轴来转换位置。以主刀具溜板去接近各主轴。每根轴位上都装有一侧向可以独立操作的刀具滑板。由于各刀具滑板都是靠凸轮操作的，因此加工准备可能花几天时间，因而至少需要 5000件的批量生产，它的使用才是合理的。这种机床的主要优点就是所有的刀具同时工作，因而一个工人可以看管几部机床。对于相对简单的零件而言，多轴自动车床可以以每五秒钟一件的速度生产加工出成品来。 附件 2 E, J. of 2000 to in to of is it of a is in a or is on a on of n in to To of of is In is a 36 X 109 is 0 of or of or in it is an to in to A to a to in a of as (a) is a a be to a (b) of a is by of (c) an of of be in is by of (d) is By to a (e) is to or in of (a)is (b)is It as an in in of in be by of as a of in be or is of in To in of to to of is to in of to it is of a to of to of in a is of a to an of of be or in to of as (a) a is to be in a in be no of 000on be so a of (b) To a is in is a is by is by by (c) be by of 1) or a 2) by a to of of by be to If be in in of a or of of at of is (d) To in be 1)of be is no it is to a of 2)be of on or is of it by 3)be by (1) it or (2) it (3) it a of to in of in (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (1) (2) (3) (4) (5) (1) (2) (3) (1) (2) (3) by a to or or It is of by in is is to of is is in a of 5 500 is a a to to be to by by a or by a is on is a on is in a of or to A of A on of is a to A in to to at to On a of in 0 in is to is in 24 in a of at of is to is to is a m is is in of is in a is to is an a be to of as as to a be to to or is an to to of is a on of is of of is of in be a of is in up to a of is of to is in of of to be a to of a of in or of a as as is is or in a to is a of of a of at 000 is to of is at A a in a on of is on is by to is in of as a be in lo is to of is It be 0 on of at an to of of a a a an to of As is to to on a is to of by of of of 20 of of O a to .6 . of is a of is an of of of is of a at of a of an in A of a is is in or in a of w油机 气 缸体粗 镗组合机床后主轴箱设计 摘 要 ： 组合机床 是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。 为了提高加工精度和生产效率，需要设计一台组合机床来改善 柴油机气缸 体的加工情况。本课题设计的是 油机 气气缸 体粗 镗 组合 机床。 用于加工被加工零件 后主轴箱 的 孔 ，孔径为 115 表面 粗糙度 均 为 设计的重点是总体设计和 后主轴箱 设计两部分。总体设计包括 制定工艺方案，确定机床配置型式、结构方案 以及“三图一卡”的绘制。 后主轴箱 设计包括 后 主轴箱装配图 ，零件图，有关计算、校核等 。 机床采用 单工位卧式组合机床。刀具对零件的加工为平行加工，动力部件采用卧式安装，品字型结构。 采用机械滑台实现刀具进给，借助导套引导 刀具实现精度稳定的加工。本组合机床效率高，成本低，加工精度高，操作使用方便，减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率 。 关键词 ： 柴油机 ； 气缸体； 镗 孔；组合机床；主轴箱 油机气缸体三面粗镗组合机床及后主轴箱设计 is a of a of on of In to we to a to of is is 115 of of is of of of of to be of of of on on of of to it is is is it is to it s it 毕业设计任务书 课题： 油机气缸体三面粗镗组合机床设计（ 后主轴箱 设计） 专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 张 岳 军 班 级 制 031 学 号 0361440102 指 导 教 师 刘 必 荣 专 业 系 主 任 吴 祥 发 放 日 期 2007 年 3 月 2 日 1 一、设计（论文）内容 课题来源于江苏江淮动力集团。为保证 油机气缸体三面相应粗镗孔的尺 寸精度及位置精度的要求，需设计一台满足三面粗镗要求的卧式组合机床。在完成 “三 图一卡 ”的基础上，主要完成夹具装配图和零件图设计任务。 二、设计（论文）依据 油机气缸体材料为 硬度是 产按两班制执行， 年产量 15 万件。各 粗镗 孔的尺寸精度和位置精度及具体要求详见 缸体的零 件图。具体加工内容 ： 左侧： 1、粗镗曲轴孔 ， ；曲轴孔公共轴线到水箱面 130 与缸头面距离 300与轴承底面垂直度要求为 坐标： X=0， Y=0； 2、粗镗凸轮轴孔 ;孔口倒角 1;坐标： X=Y= 3、粗镗上下平衡轴孔 ;坐标： X= Y=87侧： 1、粗镗凸轮轴孔 ；孔口倒角 1 ;坐标： X=Y= 2、 粗镗上、下平衡轴孔 ， 坐标： X=Y=87 3、加工调速轴孔 ，孔口倒角 1 ，坐标： X= Y= 4、 加工起动轴孔 ， 孔口倒角 1 ， 坐标 ： X= Y= 后侧： 粗镗缸套孔 ， 粗镗 115， 粗镗 ， 止口 深 8，缸套孔轴线离水箱面 130 三、技术要求 1、机床应能满足加工要求，保证加工精度； 2、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； 3、机床应尽量使用通用件（中间底座可自行设计）以便降低制造成本； 4、机床各动力部件用电气控制，液压驱动。 2 四、毕业设计（论文）物化成果的具体内容及要求 1、设计说明书 1 份，达 1 万字以上，且要符合规范要求； 2、设计图样全部用 制，夹具装配图需要有手 工绘制的草图，除 “三图一 卡 ”外，设计的工程图样折合成图幅为 张；图样要求正确、完整、清晰， 符合规范，并力求采用新标准， 3、具体设计的图样有： （ 1） 油机气缸体三面粗镗组合机床 的 “ 三图一卡 ” 设 计； （ 2）夹具装配图设计； （ 3） 零件图设计。 3 五、毕业设计（论文）进度计划 起讫日期 工作内容 备 注 3月 3日 3 月 4 日 布置任务 3月 5日 3 月 17 日 调查研究，毕业实习 3月 18日 4 月 15 日 方案论证，总体设计 4月 16日 4 月 30 日 技术设计（部件设计） 5月 8日 5 月 23 日 工作设计（零件设计） 5月 24日 6 月 7 日 撰写毕业设计说明书 6月 8日 6 月 10 日 毕业设计预答辩 6 月 11 日 6 月 18 日 修改资料 6 月 19 日 6 月 21 日 评阅材料 6 月 22 日 6 月 24 日 毕业答辩 6 月 25 日 6 月 28 日 材料整理装袋 4 六、 主要参考文献： 1 叶伟昌主编 上册 )械工业出版社， 2001 2 叶伟昌主编 下册 )械工业出版社， 2001 3 胡家秀主编 北京：机械工业出版社， 1999 4 李益民主编 北京：机械工业出版社， 1995 5 艾兴等主编 北京：机械工业出版社， 1996 6 范云涨等主编 北京：机械工业出版社， 1993 7 孟宪椅等主编 北京：机械工业出版社， 1991 8 韩敬礼等主编 北京：机械工业出版社， 1994 9 谢家瀛主编 北京：机械工业出版社， 1999 10 杨培元等主编 北京：机械工业出版社， 1995 11 大连组合机床研究所编 北京：机械工业出版社， 1986 12 大连组合机床研究所编 北京：机械工业出版社， 1986 13 李云 北 京 1996 14 薛源顺 北京 2000 15 李益民 北京 1993 七、其他 目 录 1前言 . 1 2 组合机床总体方案论证 . 3 合机床工艺方案的制定 . 3 . 3 . 3 . 4 . 4 2 2组合机床配置型式的选择 . 4 . 4 . 4 用量及选择刀具 . 5 . 5 削扭矩及切削功率 . 7 . 11 床 总体设计 三图一卡 . 11 . 11 . 12 . 14 . 17 . 19 . 19 .电动机的选择 .电动机功率的选择 .传动系统总传动比的确定及各级分传动比的分 .齿轮的设计 .齿轮参数的确定 .润滑及润滑元件 .其他附件 .结 论 .考文献 . 29 致 谢 . 30 附 录 . 31 11 前言 组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。它能够对一种（或几种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨 削及滚压等工序，生产效率高，加工精度稳定。 组合机床具有如下特点： a要用于棱体类零件和杂件的孔面加工。 b产率高。因为工序集中，可多面、多工位、多轴、多刀同时自动加工。 c加工精度稳定。因为工序固定，可选用成熟的通用部件、精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一致性。 d研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。因为通用化、系列化、标准化程度高，通用零部件占 70%90%，通用件可组织批量生产进行预制或外购。 e自动化程度高，劳动强度低。 f配置灵活。因为结构模块化、组合化。可按工件或工序 要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床及自动线；机床易于改装；产品或工艺变化时，通用部件一般还可重复利用。 组合机床的设计，目前基本上有两种情况：其一，是根据具体加工对象的具体情况进行专门设计，这是当前最普遍的做法。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人总结自己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。而且一些行业的在完成一定工艺范围的组合机床是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为“专能组合机床”。这种组合机床就不需要每 次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是可以设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工的零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。 对于本课题的一些设计理论思路： a. 制定工艺方案 在这之前的一段实习期，我们深入现场，了解零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹压情况以及生产率的要求等。确定在组合机床上完成的工艺内容及其加工方法。这里要确定加工工步数，决定刀具的种类和型式 b. 机床结构方案的分析和确定 根据总体方案确定机床的型式和总体布局。要考虑实现工艺方案和保证加工精度 、技术要求、生产效率等。 c. 组合机床总体设计 绘制机床联系尺寸图及加工示意图等。 e. 组合机床的部件设计和施工设计 这里要求确定机床各部件间的关系，选择通用部件和刀具的导向，计算切削用量及机床生产率即本人所进行的左主轴箱设计，根据主轴的分布，转速，转向以及尺寸要求等进行设计。 f. 采用组合机床，由于采用多轴多面加工就能大大地缩小占用面积，成倍或几十倍地提高劳动生产率。 发展组合机床及其自动线，对于机械制造业，特别是汽车、拖拉机、柴油机、油机气缸体三面粗镗组合机床 (后主轴箱设计 ) 2 仪器、仪表、矿山机械、航空、纺织机械以及军工部门等生产的发展 ，有着很重要的意义。在未来，组合机床及其自动线将获得更加迅速的发展，其发展对象为： a. 提高生产率 主要方法是改善机床的布局，增加同时工作的刀具，减少工序加工余量，提高切削用量，提高工作可靠性以及缩短辅助时间等。 b. 扩大工艺范围 现在组合机床及其自动线一般不是完成一个工件的某几道工序而通常是用于完成工件的全部加工工序。 c. 提高加工精度 现代在组合机床及其自动线上又纳入了很多精加工工序，并采用自动测量和刀具自动补偿技术，做到调刀不停车。 d. 提高自动化程度 组合机床本身车则是全自动化方向 发展的。为此，重点是解决工件夹压自动化和装卸自动化。 e. 提高组合机床的可调性 如可调的多工序多刀具的组合机床应采用数字程序控制。另外如自动换刀和自动控制切削用量的组合机床，特别是数字程控的发展，为发展这种机床创造了更有利的条件。 f. 创造超小型组合机床，是为了适应仪表工业小箱体的加工需要。这种机床体积小，效率高，并能达到高的加工精度。 在设计过程中，通过大量的参观实习和相关资料的查阅，考虑到实际生产条件，并从机床的合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工零件的具体要求出发，确定了这个设计方案。在指导 老师和同学的帮助下，最终完成了这一课题的设计。 2 1 组合机床 总体 方案的制定 本设计的加工对象为 料是 度 油机气缸体如图 2 6 . 3柴油机气缸体 艺路线的确立 根据先粗后精、先基准面后其它表面、先主要表面后次要表面的机械加工工序安排的设计原则，对柴油机气缸体的工艺路线作如下设计： 工序 1 粗 铣底、顶端面； 工序 2 粗铣左、右端面； 工序 3 粗铣前、后端面； 工序 4 半精铣底、顶端面； 工序 5 半精铣左、右端面； 工序 6 半精铣前、后端面； 工序 7 粗镗孔； 工序 8 半精镗孔； 工序 9 精镗孔； 工序 10 钻左面、右面、后面的孔； 工序 11 攻丝； 工序 12 钻上面、下面、前面的孔； 工序 13 攻丝； 工序 14 最终检验。 床的选择 根据任务书的要求：设计的组合机床要满足加工要求、保证加工 精度；尽可能用通用件、以降低成本；各动力部件用电气控 制、液压驱动。因此根据任务书要求和气缸体的特点初定卧式组合机床和立式组合机床两种设计方案。 卧式组合机床床身由滑座、侧底座及中间底座组合而成。其 特点是卧式组合机床重心底、振动小运作平稳、加工精度高、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 特点是立式组合机床重心高、振动大、加工精底、占地面油机气缸体三面粗镗组合机床 (后主轴箱设计 ) 4 积小。 组合机床的通用部件分大型和小型两大类。用大型通用部件组成的机床称为大型组合机床，用小型通用部件组成的机床称为小型组合机床。 机床带有一套固定的夹具 ，根据所需加工面数布置动力部件。动力部件可以是立式，卧式或斜式安装。工件安装在机床的固定夹具里，夹具和工件固定不动。动力滑台上的动力箱连同多轴箱或单轴切削头实现切削运动。 柴油机气缸体的结构为卧式长方体，从装夹的角度来看，卧式平放比较方便，也减轻了工人的劳动强度。考虑到机床运行的平稳性， 选用 单工位卧式组合机床 。 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工序集中。本机床加工时采用三面定位，底面为主要定位基准面 ，限制 3个自由度；右侧面以两个支承钉限制两个自由度；后侧面有一个支承钉，限制剩下的一个自由度。 台型式的选择 本组合机床采用的是液压滑台。 与机械滑台相比较，液压 滑台具有如下 结构特点： a 采用双矩型导轨结构型式，以单导轨两侧面导向，导向的长宽比较大，导向性好。 b 滑座体为箱形框架结构，滑座底面中间增加了结合面，结构刚度高。 c 导轨淬火，硬度高，使用寿命长。 d 液压缸活塞和后盖上分别装有双向单向阀和缓冲装置，可减轻滑台换向和退至终点时的冲击。 e 滑台分普通级、精密级和高精度级三个精度等级，可按要求 选用，提高经济性。 2 2 组合机床配置型式的选择 2 2 1 组合机床的配置型式 组合机床有大型和小型两种，大、小型组合机床虽有其共性，但又都有其特殊性。无论是适用范围，配置型式，通用部件和驱动方式都各有特点。 a工位组合机床 单工位组合机床通常是用于加工一个或两个工件，特别适合用于大中型箱体的加工。根据配置动力部件的数量，这类机床可以从单面或同时从几个方面对工件进行加工。 b工序组合机床 很多组合机床是按工件能够变位来配置的，工件的变位有手动和机动的方式。这类机床工序集中程度高，如回转多工位机床 的辅助时间和机动时间相重合，生产效率高，适用于大批量生产、需要多部位加工的中小零件。 2 2 2 选择机床配置型式和结构方案的一些问题： A. 被加工零件的特点对配置型式和结构方案的影响 a加工精度要求的影响； b机床生产率的影响； c被加工零件的大小、形状、加工部位特点的影响。 5B. 机床配置型式和结构方案应注意的其它问题 a 适当提高工序集中程度 在确定机床的配置型式和结构方案时，要合理 解决工序集中的问题。在一个动力头上安装多轴，同时加工多孔来集中工序，是组合机床最基本的方法，在一 台机床上主轴数量有达 150 根左右的。但是，也不应当无限制的增加主轴数量，要考虑到动力头及主轴箱的性能和尺寸，并保证调整和更换刀具的方便性。 b 注意排除切削和操作使用的方便性 在多工位机床上应特别注意前一道工序遗留在孔中的切屑对后一道工序的影响。在选择多面机床时，应慎重考虑操作的方便性，要合适的确定装料高度，对于加工一般箱体件带固定式夹具的机床，一般采取 850 毫米，对于较小的工件可稍高一些。 c夹具形式对机床方案的影响 选择机床配置型式时要考虑夹具结构的实现可能性和工作的可靠性。在决定加工一个工 件的成套机床或流水线上个机床的型式时，还应当注意，使机床与夹具的形式尽量一致，尤其是粗精加工机床。这样不仅有利于保证加工精度，而且便于设计、制造和维修，也提高了机床之间的通用化程度。 定切削用量及选择刀具 择切削用量 16个被加工孔中，由于既有钻孔加工又有镗孔加工，所以选择切削用量时应综合考虑，钻孔切削用量从文献 9的 130页 表 6孔切削用量从文献 9的 130页表 6于钻孔的切削用量与钻孔深度有关，随孔深的增加而逐渐递减，其递减值按文献 9的 131页 表 6孔时，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，降低切削速度主要是为了提高刀具寿命。 A对右侧面上 5个孔的切削用量的选择：保证进给速度相等 ： 孔 . 由 d 22度大于 190择 v=10f r,又d=定 v=f=r,则由文献 5的 43页知 d 1000（ 2 得： n=1000 154r/： 孔 由 d 22度大于 190择 v=10f r,又 d=定 v=f=r,则由 d 1000得： n=1000 230r/、 2： 于刀具采用硬质合金，加工材料为铸铁， v=35fr 中选择 ,考虑到刀具寿命以及进给速度的一致性，取 v=35m/f=r，则 油机气缸体三面粗镗组合机床 (后主轴箱设计 ) 6 d 1000=1000 35/ ： 于刀具采用硬质合金，加工材料为铸铁， v=35fr 中选择 ,考虑到刀具寿命以及进给速度的一致性，取 v=40m/f=r，则 d 1000=1000 40/225r/ B对左侧面上 4个孔的切削用量的选择：由于分两次进给，要同时考虑进给速度和转速，两次进给转速要相同，同次进给保证进给速度相同 ： 于刀具采用硬质合金，加工材料为铸铁， v=35fr 中选择 ,考虑到刀具寿命 ,加工余量应取小一点，故加工 第一次进给主要加工 定 v=50m/r,则 d 1000=1000 50/82r/ 第二次进给要同时镗 虑到轴向切削力，进给量应选小一点 ,取定v=r，则 d 1000=1000 95r/ 、 2： 2 于刀具采用硬质合金，加工材料为铸铁， v=35fr 中选择 ,考虑到刀具寿命以及进给速度的一致性，取定 5m/r，则 d 1000=1000 35/ 同轴转速相同，进给速度一致，取定 5m/r 孔 由 d 22度大于 190择 v=10f r,又d=定第一次进给 r,则 d 1000=1000 157r/ 同轴转速相同，进给速度一致，取定 r C对后面上 1个孔的切削用量的选择 镗孔： 115/ 由于刀具采用硬质合金，加工材料为铸铁，在 v=35fr 中选择，考虑转速和进给速度的一直性，取定 v=36/40/45m/ 第一次进给，取定 r；第二次进给 ,取定 r，则d 1000=1000 155r/ （孔的编号见被加工零件工序图） 算切削力、切削扭矩及切削功率 根据文献 9的 134 页表 6 （ 2 （ 2 9740（ 2 根据文献 9的 134 页表 6 （ 2 （ 2 p （ 2 61200（ 2 式中， F、 N）； N）； m/ mm/r）； 钻头）直径（ 得 23。 由以上公式可得： 右 面 1、 2轴 p 63149 61200 4轴 油机气缸体三面粗镗组合机床 (后主轴箱设计 ) 8 90128 9740 1 28 5 轴 9740 2 3 35 6 轴 p 61200 左面 1、 2轴 2 22 2 p 61200 3轴 孔径 p 7 3 2 0 0 66 1 2 0 033 孔径 p 油机气缸体三面粗镗组合机床 (后主轴箱设计 ) 10 3 6轴 0 . 7 5 0 . 5 55 1 . 43 3 0 9 . 6a f H 1 . 2 0 . 6 5 1 . 10 . 5 13 3 3 . 7a f H 3 3 0 9 . 6 1 7 . 9 0 . 9 6 86 1 2 0 0 6 1 2 0 0 W 后面 孔径为 p 2 0 0 3 46 1 2 0 0 孔径为 115p 0193661200 孔径为 11 5 9 2 0 0 3 66 1 2 0 0 (轴编号与孔编号相对应 ) 择刀具结构 根据加工精度、工件材料、工件条件、技术要求等进行分析，按照经济地满足加工要求的原则，合理地选择刀具。只要所选工艺方案可以采用刚性较好的镗杆，还是采用镗削方法，这是因为镗刀制造简单，刃磨方便。 当被加 工孔直径在 40上时，组合机床上多采用镗削加工，其加工精度可高达 1。 直径小于 40，选用钻削方法，钻头选用高速钢修磨棱带及横刃钻头。镗孔选用合金镗刀头。 直径大于 40，选用镗削方法，刀具材料为硬质合金。当加工阶梯孔时，选用阶梯杆，由于多刀加工，扭矩较大，所以要选用强度较好的刀杆材料： 41 合机床总体设计 三图一卡 加工零件工序图 A被加工零件工序图的作用和内容 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、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、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重要依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件的基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括： 压部位及夹紧方向。 度、表面粗糙度、形 位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。 号、材料、硬度以及加工部位的余量。 B. 绘制被加工零件工序图的规定及注意事项 应按一定的比例，绘制足够的视图以及剖油机气缸体三面粗镗组合机床 (后主轴箱设计 ) 12 面；本工序加工部位用粗实线表示；定位用定位基准符号表示，并用下标数表明消除自由度符号；夹紧用夹紧符号表示，辅助支承用支承符号表示。 a) 本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。 b) 对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真分析。 c) 当本工序有特殊要求 时必须注明。 图 2 图 2 被加工零件工序图 工示意图 零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。 A. 导向结构的选择 组合机床钻孔时，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证的。导向装置的作用是：保证刀具相对工件的正确位置；保证刀具相互间的正确位置；提高刀具系统的支承刚性。 本课题中镗孔采用旋转套导向，钻孔采用固定套导向。 B. 确定主轴、尺寸、外伸尺寸 在该课题中，主轴既有用于镗孔又有用于钻孔，镗孔选用滚锥轴承主轴，钻孔选用滚珠轴承主轴。镗孔时主轴与刀具采用浮动卡头连接，主轴属于短主轴；钻孔 13 时主轴与刀具采用接杆连接，主轴属于长主轴。 根据由选定的切削用量计算得到的切削转矩 T，由文献 9的 43页公式 4 10 式中， d 轴的直径（）； T 轴所传递的转矩（ N m）； B 系数，本课题中镗孔主轴为刚性主轴，取 B=孔主轴为非刚性主轴，取 B= 由公式可得： 左面 轴 1 d=30 取定 d=40 轴 2 d=30 取定 d=40 轴 4 d= 取定 d=40 轴 6 d= 取定 d=40 右面 轴 1、 2 d=37 取定 d=40 轴 4 d=34 取定 d=35 轴 5 d=28 取定 d=30 轴 6 d=35 取定 d=45 后面 轴径 d=55 轴径实际设计时确定 根据主轴类型及初定的主轴轴径，文献 9的 44页表 3锥主轴轴径 d=40时，主轴外伸尺寸为： D/7/48,L=135。滚锥主轴轴径 d=35 时，主轴外伸尺寸为： D/0/36,L=115。滚珠主轴轴径 d=30时，主轴外伸尺寸为： D/0/36,L=115 ；接杆莫氏圆锥号为 4。滚珠主轴轴径 d=30时，主轴外伸尺寸为： D/0/36,L=115 ；接杆莫氏圆锥号为 3。 C. 选择接杆、浮动 卡头 在钻孔时，通常都采用接杆（刚性接杆） ,各主轴的外伸长度和刀具均为定值，为保证主轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，须采用轴向可调整的接杆来协调各轴的轴向长度，以满足同时加工完成孔的要求；镗孔时，采用浮动连接。 D. 动力部件工作循环及行程的确定 工 的确定 工作进给长度 L 工 ，应等于加工部位长度 L（多轴加工时按最长孔计算）与刀具切入长度 2之和。切入长度一般为 5根据工件端面的误差情况确定；镗孔时，切出长度一般为 5 当采用复合刀具时 ,应根据具体情况决定。所以得 出以下结果 : 左主轴箱：工进长度 :55主轴箱：工进长度 :95主轴箱：工进长度 :128mm 快速进给是指动力部件把刀具送到工作进给位置。初步选定三个主轴箱上刀具的快速进给长度分别为 215， 255和 125。 快速退回长度等于快速进给和工作进给长度之和。由已确定的快速进给和工作油机气缸体三面粗镗组合机床 (后主轴箱设计 ) 14 进给长度可知，三面快速退回长度分别为 270， 35053 2 930后主轴箱端面n=150r/8018212轴承 80 2 圈805 滚 动 轴 承 6 2 1 3 2768 195r/54r/30r/2r/57r/3 1 7 0 2 0 0 1 8 0 2 1 0 1 0 5 1 8 075 1 6 0?60?198156986?855022335?45?6520475 135?22?26?70706418251965 200?706?856?44110 245005?466?30225252426 26?1428 2622?706?856220 2051357510130 30630?2506?60615?20?15?20?30?706?6063734430滚动轴承图 2 加工示意图 床尺寸联系总图 A. 选择动力部件 根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力，按文献 9的 62 页公式 多轴箱 计算。 式中， 各主轴所需的 向切削力，单位为 N。 则 左主轴箱： 2 3 3 6 1 4 6 5 2 2 . 5 2 3 3 3 . 7 1 6 7 4 . 2 2 多 主 轴 箱 右主轴箱 ： 2 0 2 . 4 6 0 5 6 0 5 6 0 2 4 0 2 . 3 9 0 7 0 . 3 2 1 1 1 9 7 . 3 8 2 多主轴箱 后主轴箱： 5 2 3 4 5 2 4 5 2 1 4 2 7 多 主 轴 箱 实际上 ,为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于 F。又考虑到所需的最小进给速度、切削功率、行程、主轴箱轮廓尺寸等因素，为了保证工作的稳定性，由文献 9的 91页表 5、右、后面分别选用机械滑台 面宽 400面长 800台及滑座总高为
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