掘进机箱体加工工艺及组合机床设计【8张CAD图纸、工艺卡片和说明书】

目  录

摘要 ··················································Ⅰ
Abstract·····························································································Ⅱ
绪论··································································································· 3
一、零件分析及设计任务书 ···························································  1
1.1掘进机箱体的工艺分析······························································· 1
1.2掘进机箱体零件的工艺要求及工艺分析··········································1
1.2.1掘进机箱体的技术要求························································1
1.3主要设计内容及设计要求······························································1
二、工艺规程的制定·········································································· 2
2.1掘进机箱体材料及毛坯·································································3
2.2生产类型及工艺特征·····································································3
2.3定位基准的选择·········································································· 3
2.4工艺路线的拟定·········································································· 4
2.5毛坯机械加工余量及工序尺寸确定················································ 6
2.6主要切削用量的确定··································································· 7
三、车TY170外圆及其端面组合机床的总体设计 ··························9
    3.1组合机床结构方案的确定······························································9
2.1.1组合机床的特点··································································9
    3.2车外圆及其端面组合机床配置型式的选择·······································10
2.2.1组合机床配置····································································10
2.2.2机床加工精度····································································11
3.3被加工零件工序图······································································11
3.4车外圆及其端面组合机床总图的绘制·············································11
3.4.1机床装料高度的确定··························································14
3.4.2夹具轮廓尺寸的确定··························································14
     3.4.3组合机床通用部件的选择····················································14
四、专用夹具设计·············································································15
     4.1工件定位分析···········································································15
4.1.1工件定位的基本原理··························································15
        4.1.2工件定位方案 ··································································15                            
4.1.3工件的具体定位方法及其定位元件的选择·····························15
        4.1.4定位误差的分析与计算·······················································16
 4.2夹紧机构设计··················································································17
    4.2.1夹紧设计及操作的简要说明························································19
结论
致谢
参考文献

绪 论
掘进机是用于开凿平直地下巷道的机器。掘进机分为开敞式掘进机和护盾式掘进机。价格一般在上亿元人民币。主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。随着行走机构向前推进，工作机构中的切割头不断破碎岩石，并将碎岩运走。有安全、高效和成巷质量好等优点，但造价大，构造复杂，损耗也较大。
19 世纪中叶，西方的文明陶醉于铁路的修建。梦想家们在地图上画满弯曲的路线。然而，人类的梦想一次又一次被大山阻隔。诸如阿尔卑斯山脉那样连绵峰峦，不断向人们提出挑战。绕过这些阻碍费时费力。理想的方法是勇往直前，开凿隧道。但这意味着巨大的支出。隧道工程的工作面之小，大部分时间浪费在工序衔接上，时间就是金钱，隧道工程费时费力的表现确实让人心寒。解决方法是明显的：建造一台大机器。加大机器动力，把工业革命带入地先驱者是一个是叫亨利-约瑟. 毛瑟（Maus）的比利时工程师。他在 1845 年得到撒丁国王的许可修建一条连接法国和意大利的铁路。毛瑟在国际采矿业具有显赫声名和超强自信。他对爬越山口的方案不以为然，坚持要走直线，尤其是在著名的Cenis山口附近，要以隧道穿越Frejus山。毛瑟的“片山机(mountain-slicer) ” 1846 年在都灵附近的一个军工厂组装成形。他庞大而复杂，体积超过一节火车头。他有一百多个钻头。整个机器俨然就是凸轮，拉杆，活塞和弹簧的丛林。不论实用与否，它确实是沉思的产物。机器建成后，来自各地的参观者络绎不绝，视其为历史的纪念碑。掘进机需要巨大的推进力。这些能量是在隧道外产生的并通过复杂的机械连接到工作面。隧道越深，连接就越长，而传输过程中的能量损失也就越大。看起来“片山机”早晚会因为动力不足而僵死洞中。自信的毛瑟相信车到山前必有路，但持怀疑态度的人也没有被说服。十年之后，有赖于大为改进的隧道通风技术，一条隧道紧邻毛瑟路线，采用爆破法技术得以修建。毛瑟的“片山机”虽然没有经过实践检验，但却是公认世界上第一台TBM。在以后的30年，设计试制了各式各样的TBM共13台，均有所进步，但都不能算成功。比较成功的是1881年波蒙特开发的压缩空气式TBM，应用于英吉利海峡隧道直径为2.1m的勘探导坑，共掘进了3mile多。从1881～1926年间，一些国家又先后设计制造了21台掘进机之后，因受当时技术条件的限制，掘进机的开发处于停滞状态。1930 年前后，人们已经要放弃了。隧道掘进技术的专家芭芭拉·斯塔克悲观地预言：“未来二十年 ...岩石机械的专利会极其有限，甚至没有。也不会再建造类似机械。天然岩石都有程度不等的裂缝。当滚刀（当时称为切割轮）紧压岩面的时候，压力总是集中在岩石最薄弱的部分，使他们最先破碎。当滚刀转动时，小的裂缝会不断扩展，进一步分裂岩石。这就是滚刀破岩原因。                                
目前，在世界范围内的掘进机生产商有30余家，已生产掘进机约700多台，最具实力的是美国罗宾斯公司、德国维尔特公司、海瑞克公司，加拿大罗威特公司(LOVAT)等。国外硬岩掘进机技术已经相当成熟，结构上不断完善，有敞开式、单护盾、双护盾等不同类型，以适应不同的地质条件。在国外使用掘进机施工隧洞已很普遍，尤其是3km以上的长隧洞，业主在招标书中明确规定要求投标商必须采用掘进机施工。
随着国民经济的发展，技术的进步，掘进机广泛应用于矿山、隧道等行业中。特别是在隧道行业中，掘进机发挥着越来越重要的作用。1851年，美国工程师Charles Wilson设计设计了世界上第一台连续掘进的隧道掘进机（Tunnel boring machine简称TBM})。但由于设计存在难以克服的滚刀问题，TBM难以与当时刚诞生的钻爆法相媲美，无用武之地;1956年，美国的James Robbins仿照Charles Wilson的设计，采用滚刀，解决了第一台TBM的刀其问题，获得了成功。从此，TAI得以推广。总的说来，TBM掘进技术是目前世界上最为先进的隧道开挖方法，已成为未来隧道建设总的发展趋势。它综合汇集了计算机、新材料、自动化、信息化、系统科学、管理科学等高新技术，在一定程度上反映了一个国家的综合实力与科技水平。

掘进机箱体加工工艺及组合机床设计

一、零件分析及设计任务书
（一）箱体零件分析及设计任务书
  1.箱体零件的功用、分类
箱体类零件是机器或部件的基础零件，它将机器或部件中的轴、套、齿轮等有关零件组成一个整体，使它们之间保持正确的位置关系，并按照一定的传动关系，并按照一定的传动关系协调地传递运动或动力。因此，箱体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命。
常见的箱体类零件有：机床主轴箱、机床进给箱、变速箱体、减速箱体、发动机缸体和机座等。根据箱体零件的结构形式不同，可分为整体式箱体和分离式箱体两大类。前者是整体铸造、整体加工，加工困难，但装配精度高；后者可分别制造，便于加工和装配，但增加了装配工作量。
  2.箱体零件分析
箱体的结构形式虽然多种多样，但仍有共同的主要特点：形状复杂、壁薄且分布不均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大，既有精度要求高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固孔。因此，一般中型机床制造厂用于箱体类零件的机械加工劳动量约占整个产品加工量的15%～20%
（二）零件的技术要求
零件简图如图1所示。该零件的加工要求高，加工面的数量很多，并且种类繁多，有车外圆面，车端面，钻孔，攻螺纹，扩孔，车倒角，钻斜油孔等，位置、形状、尺寸、精度都各有要求
（三）主要内容以及设计要求
本次毕业设计是掘进机箱体加工工艺及组合机床设计，要对零件进行分析研究，查阅相关设计参考文献，制定零件的加工工艺规程，并选择1～2道工序进行工艺设计同时还要根据某一道工序图，进行一台组合机床的设计，既要绘制组合机床的联系尺寸图，又要绘制本道工序的工序图。最后根据这道工序在组合机床上的加工进行专用夹具的设计，并绘制出夹具装配图，还要对夹具的主要零件进行设计，并绘制出夹具的主要零件的零件图
本次毕业设计中要遵循科学、端正的设计态度来进行设计，设计的方案要合理，设计的加工装配性要好，还要进行必要的计算和校核。绘制的图纸要图面整洁，视图要齐全，布局要合理，纸条、文字等均要按照有关标准。

图1掘进机箱体零件简图

二、工艺规程的制定
零件加工的工艺规程就是一系列不同工序的综合。由于生产规模和具体情况的不同对同一零件的加工工序综合可能有多种的方案。应当根据具体条件采用其中最完善和最经济的一种方案。工艺规程选择要考虑的基本因素如下。
①生产规模是决定生产类型的主要因素。
②制造零件所用的坯料或型材的形状、尺寸和精度。
③零件材质性质
④零件制造的精度，包括尺寸公差、形位公差以及零件图上所指定的要求。
⑤表面粗糙度
⑥特殊限制条件，如：工厂设备和用具材料。
⑦编制的加工规程要在生产规模与生产条件下达到最经济与最安全的效果。
（一）掘进机箱体材料及毛坯
掘进机箱体的材料为铸钢（ZG35），该材料所对应的新牌号为ZG270-500，故其屈服强度值为为274MPa，抗拉强度值为490MPa。该材料有较好的强度和塑性，良好的铸造性能，可焊接性尚好，可用作承载零件，如轴承座、机架、连杆、箱体等。毛坯种类的确定是与零件的结构形状、尺寸大小、材料的力学性能和零件的生产类型相关的，另外还和毛坯车间的具体生产条件相关。
铸造毛坯的形状可以复杂，尺寸可以相当的大，且吸振性能好，但铸造的力学性能差。
毛坯铸造方法的选择应根据生产量的大小和各厂设备、技术的实际条件，结合各种铸造方法的基本工艺特点，在首先保证零件技术要求的前提下，选择工艺简便、质量稳定和成本低廉的铸造方法。在大批量生产中，常采用精度和生产率高的毛坯制造方法，如金属砂型铸造，可以使毛坯的形状接近于零件的形状，因此可以减小切削加工用量，从而提高材料的利用率，降低加工成本。
本零件的生产类型为大批量，选用的铸造方法为金属模机械砂型铸造。
（二）生产类型及工艺特征
    由于本零件的生产纲领为N1=5000件/年，是大批量生产，它的主要工艺特征是广泛采用专用机床、专用夹具及专业刀具、量具，机床按工艺路线排列组成流水生产线。为减轻工人的劳动强度，留有进一步提高生产率的可能，该箱体在工艺设计上采用了组合机床流水线的加工的方式.。
（三）定位基准的确定
     工件在机床上用夹具进行夹紧加工时，用来决定工件相对于刀具的位置的这些表面称为定位基准。定位基准分为粗基准和精基准。
1.粗基准的选择原则
①加工表面为粗基准，尤其应选与加工表面有位置精度要求的不加工表面，这样可保证加工表面与不加工表面间的位置精度。
②选重要表面为粗基准，这样可保证重要表面的加工余量均匀，加工精度高。
③选加工余量较小的表面为粗基准，可保证各加工表面都有足够的加工余量。
④选平整、无飞边和浇冒口等缺陷的表面为粗基准，可使工件定位可靠、夹紧方便。
⑤粗基准只能用一次，应避免重复使用。这样可避免产生较大的定位误差，避免使加工表面间出现较大的位置误差。
2.精基准的选择原则
①尽可能选加工表面的设计基准为精基准，即“基准重合”原则，目的是避免产生基准不重合误差
②应尽可能在多数工序中采用同一精基准定位，即“基准同一”原则，目的是减少设计和制造费用，并减少基准交换所带来的定位误差。
③有些精加工工序，可选用加工表面本身为定位基准，即“自为基准”原则，目的是可保证加工表面的加工余量少而均匀。
④对位置精度要求高的表面，可采用“互为基准”，反复加工，目的是保证高的位置精度。