摘 要
本课题是柴油机汽缸体两端面铣削专机设计，主要是完成机床夹具设计、组合机床总体设计、组合机床主轴箱设计。根据柴油机汽缸体的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度及生产率等要求，确定该机床为卧式组合机床；考虑工件尺寸精度，表面粗糙度，切削的排除生产率等因素，选用硬质合金不重磨式面铣刀；根据工件的尺寸、特点及其材料选择切削用量；然后，再经过切削用量来确定组合机床的通用部件；最后进行组合机床的总体设计。由于是铣削柴油机汽缸体的两端面，则夹具的设计可以采用“一面两销”定位，手动夹紧，一次装夹加工汽缸体两端面，保证加工精度，提高生产率；根据工作将受到切削力来计算夹紧力；再根据夹紧力来选择确定夹紧装置的专用部件。
在设计之中，尽量使用通用件，减少制造成本，增加经济效益。通过本次设计可以达到的效果是：所设计的夹具及主轴箱能满足所需的质量要求，使用时安全可靠，拆装方便，易于维修。
关键词：组合机床；汽缸体；铣刀；夹具
Abstract
This topic is called a diesel engine at both ends of the cylinder block face milling plane design, mainly including the completion of jigs and fixtures design, the combination of the overall machine design and machine tool spindle box design. According to the structural characteristics of the diesel engine cylinder block, the processing site, dimensional accuracy, surface roughness and productivity requirements, it can be determined that the machine is a horizontal combination of machine tools; considering the accuracy of the workpiece dimensions, surface roughness, cutting negative factors such as productivity, the hard-alloyed throw-away grinding-face milling is chosen; cutting amount is selected according to the size of the workpiece. characteristics and material selection; then, by the cutting amount we determine the combination of general machine parts; Finally, the overall design of the machine is carried out. Due to both end faces of the milling diesel engine cylinder block, the design of the fixture can employ "the two sells" positioning, manual clamping, a fixture worked both ends of the cylinder block surface to ensure accuracy and improve productivity; clamping forces will be calculated through the cutting force; and determine specific parts of the clamping device according to the clamping force.
In such a design, one should make use of common parts to reduce manufacturing costs and increase economic benefits. The design can achieve the effect that the design of the fixture and spindle box can meet the quality requirements and it guarantees safe and reliable use, easy disassembly and easy maintenance.
Key words: combination machine tools; The cylinder body; Milling cutter;fixture
目 录
摘 要 III
Abstract IV
目 录 V
1 绪论 1
1.1 课题来源 1
1.2 国内外的发展状况 1
1.3 指导思想和设计要求 2
2 总体方案论证 3
2.1 被加工零件分析 3
2.2 工艺方案的制定 3
2.3 加工设备方案选择 3
2.4 确定机床总体布局 4
3 切削用量的选择及计算 5
3.1 切削刀具的选择 5
3.2 切削用量的选择 5
3.3 切削力、切削转矩、切削功率的确定 5
4 组合机床总体设计 8
4.1 被加工零件工序图 8
4.2 加工示意图 9
4.3 机床联系尺寸图 10
4.3.1 动力部件的选择 10
4.3.2 滑台及相配底座的选择 11
4.3.3 确定机床的装料高度H 11
4.4 机床生产率计算卡 11
4.4.1 理想生产率Q 11
4.4.2 实际生产率Q1 12
4.4.3 机床负荷率ŋ负 13
4.4.4 编写机床生产率计算卡 14
5 主轴箱设计 15
5.1 主轴及传动轴结构设计 15
5.2 主轴箱传动计算 16
5.2.1 传动比分配 16
5.2.2 传动系统设计及齿轮的排布 17
5.3 主轴箱的润滑及油泵轴的确定 18
5.4 轴的计算及主轴校核 18
5.5 齿轮的校核 20
5.6 轴承的选择与校核 21
6 夹具设计 24
6.1 定位误差分析计算 24
6.2 夹紧装置设计 25
6.3 夹紧力的计算 25
6.4 夹具零部件的设计 27
6.4.1 夹具体的设计 27
6.4.2 支座的设计 28
6.4.3 支承板的设计 28
6.4.4 螺杆的设计 29
6.4.5 支承轴的设计 30
6.4.6 压板的设计 30
6.4.7 导向板的设计 31
7 液压系统设计 32
7.1 负载分析 32
7.2 负载图和速度图的绘制 32
7.3 液压缸主要参数的确定 32
7.4 拟定液压系统原理图 35
7.4.1 液压系统的工作要求的确定 35
7.4.2 拟定液压系统图 35
7.5 计算和选择液压元件 37
7.5.1 确定液压泵的最高工作压力 37
7.5.2 确定液压泵流量 38
7.5.3 选择液压泵规格 38
7.5.4 计算油泵需要的电机功率 38
7.6 阀类元件的选择 38
7.7 油管的确定 39
7.8 确定其它辅助装置 39
7.9 发热及油箱容量计算 39
8 结论与展望 40
8.1 结论 40
8.2 展望 40
致 谢 41
参考文献 42
1 绪论
1.1 课题来源
随着工业生产规模化、专业化、集中化、高度机械化乃至自动化的步伐的加快，在进行工件加工时，要求考虑使用专用机床和夹具。组合机床和组合机床自动线是一种专用高效自动化技术装备,目前,由于它仍是大批量机械产品实现高效、高质量和经济性生产的关键装备,因而被广泛应用于汽车、拖拉机、内燃机和压缩机等许多工业生产领域。某企业因生产发展需要，拟开发柴油机汽缸体两端面铣削专机，因此选定柴油机汽缸体两端面铣削专机设计为本次设计课题
1.2 国内外的发展状况
在我国，组合机床发展已有28年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线目前还是主要采用机、电、气、液压控制，生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），是其主要的加工对象，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床——柔性组合机床越来越受到人们亲睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制（PLC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越大。
由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺，研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户要求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。
从2002年年底第21届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。据专家分析，机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。这次博览会上展出的加工中心，主轴转速10000—20000r/min，最高进给速度可达10-60m/min；复合、多功能、多轴化控制装备未来也有很大发展潜力。现在的零部件一体化在提高和数量减少的同时，形状却在变的复杂多样化。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。另外，为了满足产品的加工需求，需要加工机床能够随时调整和适应新的变化。可是现代通信技术在机床装备中的应用，以及信息通信技术的引进使得现在机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。
从上面介绍的可以知道，我国组合机床装备跟国外还是有相当大差距的，因此我国组合机床技术装备今后的发展方向应该是高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用。
1.3 指导思想和设计要求
1.学习独立查阅参考文献的能力。
2.完成柴油机汽缸体两端面铣削专机总体结构和主要部件（机床夹具、组合机床主轴箱）设计（折合零号图4张以上）、编制设计说明书一份。
3.学习撰写学术论文，完成毕业设计规定的各项任务。
4.完成英文翻译资料一份。
2 总体方案论证
设计的机床要满足加工要求、保证加工精度；尽可能选用通用件、以降低成本.因此根据上述要求和柴油机气缸体的加工特点来确定设计方案.
2.1 被加工零件分析
被加工零件：柴油机气缸体
材料：HT250
硬度：187—255HBS
年产量：7万件
加工部位：两端面
加工要求：汽缸体两端面粗糙度被加工到6.3m ，两端面尺寸至582±0.3mm
2.2 工艺方案的制定
工艺方案的拟订是组合机床设计的关键一步.组合机床的总体设计要注重工件及其加工的工艺分析，只有制定出先进合理的工艺方案,才能设计出先进合理的组合机床.根据指定的加工要求,提出若干个工艺方案,择其佳者.工艺方案确定了,组合机床的结构、性能、运动、传动、布局等一系列问题也就解决了.所以，工艺方案设计是组合机床设计的重要环节.而且工艺方案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，必须认真分析被加工零件图纸,深入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及生产率要求等一些因素.
拟定组合机床工艺方案的一般步骤如下：
1．分析、研究加工要求和现场工艺，在制订组合机床工艺方案时，首先要分析、研究被加工零件，如被加工零件的用途及其结构特点、加工部位及其精度、表面粗糙度、技术要求及生产纲领；其次深入现场调查分析零件的加工工艺方法、定位夹紧方式、所采用的设备、刀具及切用量、生产率情况等.
2．定位基准和夹压部位的选择组合机床一般为工序集中的多刀加工，不但切削负荷大，而且工件受力方面变化.因此，正确选择定位基准和夹压部位是保证加工精度的重要条件.
本道工序主要是加工毛坯，因此，还要对毛坯基准选择考虑有关工序加工余量的均匀性.定位夹压部位的选择应在有足够的夹紧力下工件产生的变形最小，并且夹具易于设置导向和能过刀具.
本道工序：粗铣柴油机气缸体两端面.
2.3 加工设备方案选择
在机械制造业中，金属切削机床占机械设备总台数的50%～70%，它负担的工作量约占一半左右，其中有30%～50%的工作量是由组合机床来完成的，同时，机械加工方法是机电产品及零部件生产的主要方法，且机械加工质量又是提高整个产品质量的关键.因此，组合机床的开发、设计，是机械制造行业一项非常重要的工作.组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床，具有如下特点：
1．生产率高；
2．加工精度稳定；
3．研制周期快，便于设计、制造和使用、维护；
4．自动化程度高，劳动强度低；
5．配置灵活，可按工件或工序要求灵活组成机床自动线，易于改装，产品或工艺变化时，通用部件还可以重复利用；
6．使用稳定，结构紧凑，机床费用低.
由于此次被加工的零件已定型，生产批量又较大，加工要求也较高，因此必须采用组合机床来进行生产，同时，又是针对双面加工.因此，采用组合机床来进行加工是较适宜、理想的生产方案.
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