（机械工程专业论文）曲轴飞轮轴颈端面孔系加工组合机床设计.pdf

工程硕 学位论丈 f 粥煅 、，一 jj i 】。j i 。盖。 摘要 进入2 1 世纪以后，随着汽车工业的迅猛发展，各企业为了跟上汽车工业的发展 步伐，都在加速新产品的研发，不断推出更加适合用户需要、具有个性化的产品，以 适应激烈的市场竞争。曲轴是柴油机的主要零部件之一，它的功用是承受连杆传来的 力，并由此造成绕其本身轴线的力矩。而曲轴飞轮轴颈端面孔系起着与飞轮联接并传 递扭矩的功能，如果加工精度达不到一定的要求将使之与飞轮装配困难甚至引起联接 失效。 本文以曲轴飞轮轴颈端面孔系加工组合机床为研究对象，为实现十几种曲轴在两 台机床上完成曲轴飞轮轴颈端面孔系的钻孔和攻丝而设计，经过分析认为设计难点主 要在不同轴颈曲轴的定位夹紧点的确定、机床的加工精度、如何在一台机床上完成各 曲轴不同端面孔系的加工、动力运动部件的运动精度四大部分。本文采用模糊评价法 确定了机床的设计方案，并从机床布置、钻孔主轴箱的设计、攻丝主轴箱的设计、夹 具的设计等方面进行了分析、探讨，对以上四个难点问题给以解决。并且通过理论分 析、实际设计、制造、应用，积累了一定的设计经验，形成了一套设计思路。该设计中 采用的定位夹紧方式、端面孔系的加工方式、机床的运动形式，打破了常规设计为一 机专用的设计方法，实现了一机多用，从而在保证了加工精度和生产率的情况下实现 了多品种小批量的生产。 该机床已完成验收，应用于生产实际中，经过使用验证，完全达到和超过当初的设 计要求，效果良好，满足了我公司曲轴的生产要求。该机床的设计验证成功，为今后多 品种零件共机床加工的组合机床提供了设计参考。 关键词：曲轴飞轮轴颈端面孔系，多品种，组合机床，模糊评价法 t 程硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fa u t oi n d u s t r yi n21c e n t u r y , t h ei n d i v i d u a t i o np r o d u c t r & di ss p e e d e du pi no r d e rt om e e tt h ed e m a n d so fm a r k e t b e n ta x i si st h em a i np a r to f t h ed i e s e le n g i n e ，i tc a l lb e a rt h ef o r c et r a n s m i t t e df r o mt h ec o n n e c t i n gr o da n dp r o d u c et h e t o r q u ew i n d e db yt h ea x i sl i n e t h ef a c eh o l eo fn e c ke n do ff l y w h e e lo fb e n ta x i si sj o i n t e d w i mt h ef l y w h e e la n di tc a nt r a n s m i tt h et o r q u e i ti sd i f f i c u l tt os e tu pf l y w h e e la n dt h e j o i n ti sn o te f f e c t i v ei ft h em a c h i n i n ga c c u r a c yc a nn o tm e e tt h ec e r t a i nr e q u i r e m e n t s t h er e s e a r c ho b j e c to f p a p e ri sf o rt h ef a c eh o l eo fn e c ke n d o ff l y w h e e lo f b e n ta x i s a n dm a c h i n i n gc o m b i n a t i o nm a c h i n e t h ed r i l l i n gh o l ea n dt h r e a d i n go ft h ef a c eh o l eo f n e c ke n do ff l y w h e e lo fb e n ta x i so nt h et w os e t so f m a c h i n e sf o rm o r et h a n10k i n d so f b e n ta x e s t h ed e s i g nd i f f i c u l t yi sm a i n l yf o rt h em a c h i n i n ga c c u r a c yo fm a c h i n e ， d e t e r m i n a t i o no fl o c a t i o nc l a m p i n gp o i n t ，h o wt oc o m p l e t et h em a c h i n i n go fd i f f e r e n te n d f a c e s ，t h ep o w e rm o t i o np a r t so fm o t i o na c c u r a c y t h ed e s i g nm e t h o di sd e t e r m i n e db y f a i n t n e s se v a l u a t i o nm e t h o d ，t h ed e s i g no ft h em a i na x i sc a s eo ft h ed r i l l i n gh o l ea n dt h e c l a m p i n gd e s i g na r ea n a l y z e da n dd i s c u s s e di no r d e rt os o l v et h e4d i f f i c u l t i e s t h ed e s i g n e x p e r i e n c ea n dd e s i g ni d e a a r ea c c u m u l a t e dt h r o u g ht h e o r ya n a l y s i s t h em a c h i n i n g a c c u r a c yo fm a c h i n e ，m e t h o do fl o c a t i o nc l a m p i n gp o i n t ，t h em a c h i n i n gm e t h o do fh o l e so f e n df a c e s ，t h em o t i o nm e t h o do fm a c h i n ea l eu t i l i z e df o rt h ed e s i g n , e n s u r i n gt h e p r o d u c t i o no fm a n yk i n d sa n dl e s sb a t c h t h ea c c e p t a n c ei sf i n i s h e df o rt h em a c h i n ea n du s e df o rt h ep r o d u c t i o ni no r d e rt o m e e tt h ep r o d u c t i o nd e m a n d so fo u rc o m p a n y t h et e c h n i c a lr e q u i r e m e n t sa r eu pt oa n d e x c e e dt h ep r i m a r yd e s i g nr e q u i r e m e n t s t h em a c h i n ei sd e s i g n e ds u c c e s s f u l l ya n dc a nb e u s e df o rt h em a c h i n i n go fm o r ep a r t s k e y w o r d s ：m o r ev a r i e t y , t h ef a c eh o l eo fn e c ke n do ff l y w h e e lo fb e n ta x i s ，c o m b i n a t i o n m a c h i n e ，f a i n t n e s se v a l u a t i o nm e t h o d h 图表目录t 程硕b 学位论文 图表目录 1 图2 1 钻孔工序图9 2 图2 2 攻丝工序图0 0 00q0 1 0 3 图2 3 钻孔机床加工示意图 1 4 4 图2 4 攻丝机床加工示意图 1 5 5 图2 5 钻孔机床动作循环图1 6 6 图2 6 攻丝机床动作循环图 1 7 7 图2 7 评价目标树0 00 0 2 0 8 图2 8 多轴箱2 7 9 图2 9 曲轴飞轮轴颈端面孔系钻孔机床2 8 1 0 图2 1 0 曲轴飞轮轴颈端面孔系攻丝机床2 8 1 1 图3 1 八孔主轴箱设计原始依据图3 1 1 2 图3 2 七孔主轴箱设计原始依据图3 2 1 3 图3 3b c a d 系统结构3 4 1 4 图3 4 八孔曲轴飞轮轴颈端面孔系钻孔机床传动路线图3 7 1 5 图4 1 八孔攻丝主轴箱设计原始依据图4 0 1 6 图4 2 六孔攻丝主轴箱设计原始依据图4 0 1 7 图4 3 第1 类攻螺纹靠模机构4 1 1 8 图4 4 攻螺纹卡头4 2 1 9 图4 5 底孔与攻螺纹卡头偏心对攻螺纹的影响4 4 2 0 图4 6 攻螺纹装置结构示意图4 5 2 1 图4 7 卧式攻螺纹靠模头的典型结构4 5 2 2 图4 8 八孔曲轴飞轮轴颈端面孔系攻丝机床传动路线图4 9 2 3 图4 9 六孔曲轴飞轮轴颈端面孔系攻丝机床传动路线图5 0 2 4 图5 1 定位系统5 2 2 5 图5 2 央紧机构0 00 0 5 5 2 6 图5 3 七孔钻模板5 5 2 7 图5 4 八孔钻模板5 6 2 8 图5 5 机床夹具57 2 9 表2 1 孔系尺寸与要求0 0 000 6 3 0 表2 2 切削用量7 3 1 表2 3 切出长度l ：的确定1 2 工程硕学位论文 曲轴飞轮轴颈端面孔系加工组合机床设计 3 2 表2 4 曲轴飞轮轴颈端面孔系加工机床的目标2 l 3 3 表3 1 主轴外伸尺寸及切削用量( 8 孔) 3 0 3 4 表3 2 主轴外伸尺寸及切削用量( 7 孔) o o om moqq io ooo0 00 001qto o g 3 l 3 5 表3 3 驱动轴、主轴坐标( 8 孔) 0 0 0 0 00 00 00 0 0 3 3 3 6 表3 4 驱动轴、主轴坐标( 7 孔) 0 6 00 000 1 1 d o ooo oo go o 3 4 3 7 表4 1 主轴外伸尺寸及切削用量( 8 孔) g i gooo 0 qo 3 9 3 8 表4 2 主轴外伸尺寸及切削用量( 6 孔) 0 0 000 00 00 4 0 3 9 表4 3 第1 类攻螺纹靠模规格参数4 3 4 0 表4 4 采用通用的第1 类攻螺纹靠模时最小轴间距4 3 4 1 表4 5 驱动轴、主轴坐标( 8 孔) 4 8 4 2 表4 5 驱动轴、主轴坐标( 6 孔) 4 8 v i l t 程硕仁学位论文 曲轴飞轮轴颈端面孔系加t 组合机床设计 1 绪论 进入2 l 世纪以后，随着汽车工业的迅猛发展，各企业为了跟上汽车工业的发 展步伐，都在加速新产品的研发，不断推出更加适合用户需要、具有个性化的产品， 以适应激烈的市场竞争。同时把技术改造的重点，转向对按大批量生产方式改造的生 产线进行柔性化改造的方面来。产品的市场寿命越来越短，生产批量越来越小，品种 越来越多样，这就要求新产品开发、生产和传播的速度越来越快。发动机曲轴在制造 工艺、刀具等方面也都发生了巨大的变化。高速、高效的复合加工技术及装备迅速进 入汽车及零部件制造业，高速高效复合加工技术在曲轴加工生产中已有相当程度的应 用，并将是其必然发展趋势。本课题的提出就是基于完成多品种、小批量、快速生产 的基础上而进行的组合机床的设计。 1 1 课题的来源及要求 1 1 1 课题来源 本课题来源于扬州柴油机有限责任公司，该公司自二十世纪八十年代中叶始，在 国内柴油机行业中就占有主导地位。产品先后获得国家质量金奖、银奖、中国内燃机 主导品牌、全国消费者协会授予的“消费者信得过优秀产品”。企业先后被评为“中 国机械工业百强企业”、“中国明星企业 、“江苏省高新技术企业 。并连续被评 为“中国汽车零部件百强企业 、“全国百佳汽车零部件供应商 “全国十佳发动机 企业。 曲轴是发动机最重要的部件之一。曲轴一般用中碳钢或中碳合金钢模锻而成。为 提高耐磨性和耐疲劳强度，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，并经精磨加工，以达到 较高的表面硬度和表面粗糙度的要求。它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为 旋转的动力，传给底盘的传动机构。同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、 水泵、发电机等。 工作时，曲轴承受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂， 并且承受交变负荷的冲击作用。同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足 够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。 曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。一个主轴颈、 一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气缸数( 直列式发动 机) ；v 型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。 主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。曲轴的连杆 l 绪论 工程硕上学位论文 轴颈是曲轴与连杆的连接部分，通过曲柄与主轴颈相连，在连接处用圆弧过渡，以减 少应力集中。 曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处 铸有( 或紧固有) 平衡重块。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来 平衡一部分往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。 曲轴前端装有正时齿轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。为了防止机油 沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端 用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成档油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后 窜漏。 扬州柴油机有限责任公司为了适应市场需要，根据不同的机型设计了十几种曲 轴，主要区分如下： ( 1 ) 主轴颈直径分为0 8 0 和0 8 5 两种； ( 2 ) 按平衡块的个数分为八个和六个平衡块的曲轴； ( 3 ) 按油封轴颈端面的孔系分为八个螺纹孔与六个螺纹孔+ 一个销孔； ( 4 ) 按热处理方式不同有需要强韧化处理和不需要强韧化处理的； ( 5 ) 按轴承孔的不同分为0 5 2 和0 4 6 两种。 由于市场需要及节约生产成本，曲轴常采用多品种、小批量共线生产；本公司曲 轴加工线中原采用一台鼓轮式四工位单卧机床加工六孔曲轴，用摇臂钻床加工八孔曲 轴，鼓轮式四工位单卧机床已超过了使用期，而摇臂钻床加工效率低，孔系的位置度 达不到要求，生产不同型号曲轴时会有一台闲置，既浪费了资源，又不能达到设计要 求，而如果加工精度不能达到一定的要求将使与飞轮装配困难甚至引起联接失效，从 而引起质量问题，增加质最损失，为了解决以上问题，公司决定采用预留工位的方式 设计制造两台双卧双工位机床，完成两组曲轴的钻孔和攻丝，通过本机床的设计可以 使公司不同品种的曲轴飞轮轴颈端面的孔系通过有限的调整央具在两台机床上加工 完成钻孔和攻丝，从而提高加工效率，加工精度，实现了一台机床完成多品种曲轴的 加工，减少不同品种曲轴的切换时间，降低工人劳动强度，达到设计精度，降低由于 质量问题引起的损失。 1 1 2 课题的要求 ( 1 ) 根据国家发改委的要求，2 0 0 8 年以后，我国发动机排放需要达到欧i i i 要求， 而为了适应目前发动机行业欧i 、欧i i 、欧、欧并存的现状，要求曲轴制造业向 适合于多品种、小批量的复合加工技术方向发展。现在切削刀具性能的提高为高效、 高速、复合加工发展提供了技术保障。 2 工程硕 ：学位论文曲轴飞轮轴颈端面孔系加t 组合机床设计 ( 2 ) 为适应目前发动机行业普遍存在的交货期大大缩短、原材料涨价，降低生 产成本等，要求发动机生产企业要提高生产率，不能有无为的浪费存在。本公司随着 配套范围的扩大，为了适应不同机型发动机的需要，曲轴的品种也在不断增加中，而 原有生产单一品种的曲轴生产线已不能适应生产的需要，因此公司决定对原有的曲轴 生产线进行柔性化改造，而对于加工曲轴后端面用来安装飞轮用的一组m 1 4 x 1 5 的螺 孔的机床，采用了重新设计两台机床用于钻孔和攻丝，要求这两台机床足够的柔性化 能适应公司所有1 0 2 以上系列曲轴的加工，并且在进行不同品种切换时要求调整方便 快捷、精确。 1 2 组合机床的国内外发展现状 世界上第一台组合机床于1 9 0 8 年在美国问世，3 0 年代后组合机床在世界各国 得到迅速发展。至今，它已成为现代制造工程( 尤其是箱体零件加工) 的关键设备之 一。现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不 断吸取新技术成果而完善和发展。 1 2 1国内组合机床现状 在我国，组合机床发展已有2 8 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是综合自 动化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、家电行业。我国的传统的组合机床 及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比 较大的大中型的箱体类和轴类零件( 近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定 份额) ，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，以及铣削平面和成型面等。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 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 到人们的亲睐，它应用于多工位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更 换，配以可编程序控制器( p l c ) 、数字控制( n c ) 等，能任意改变工作循环控制和驱 动系统，并能灵活适应多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。我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平比发达国家相对落 3 l 绪论工程硕：学位论文 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， 满足用户需要，真正成为刚柔兼备的自动化装备。 1 2 2 国外组合机床现状 8 0 年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合 成套和具备柔性的方向发展。组合机床的n - f 精度、多品种加工的柔性以及机床配置 的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、 高效短节拍和多功能监控。组合机床技术的发展趋势是： ( 1 ) 广泛应用数控技术 国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件， 在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术，而且夹具的转位或转角、换箱装置的 自动分度与定位也都应用数控技术，从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工 精度。 ( 2 ) 发展柔性技术 8 0 年代以来，国外对中大批量生产，多品种加工装备采取了一系列的可调、可 变、可换措施，使加工装备具有了一定的柔性。如先后发展了转塔动力头、可换主轴 箱等组成的组合机床，同时根据加工中心的发展，开发了二坐标、三坐标模块化的加 工单元，并以此为基础组成了柔性加工自动线( f t l ) 。这种结构的变化，既可以实现多 品种加工要求的调整变化快速灵敏，又可以使机床配置更加灵活多样。 ( 3 ) 发展综合自动化技术 汽车工业的大发展，对自动化制造技术提出了许多新的需求，大批量生产的高效 率，要求制造系统不仅能完成一般的机械加工工序，而且能完成零件从毛坯进线到成 品下线的全部工序，以及下线后的自动码垛、装箱等。德国大众汽车公司k a s s e l 变 速箱厂1 9 8 7 年投入使用的造价9 0 0 0 万马克的齿轮箱和离合器壳生产线，就是这种综 合自动化制造系统的典范。该系统由两条相似对称布置的自动线组成，三班制工作， 每条线日产2 0 0 0 件，节拍时间为4 0 秒。全线由1 2 台双面组合机床、1 8 台三坐标加 工单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成，可实现3 种零件的加工。 空架机器人完成工件下线的码垛装箱工作。随着综合自动化技术的发展，出现了一批 专门从事装配、试验、检测、清洗等装备的专业生产厂家，进一步提高了制造系统的 配套水平。 ( 4 ) 进一步提高工序集中程度 国外为了减少机床数量，节省占地面积，对组合机床这种工序集中程度高的产品， 4 工程硕l 学位论文曲轴飞轮轴颈端面孔系加t 组合机床设计 继续采取各种措施，进一步提高工序集中程度。如采用十字滑台、多坐标通用部件、 移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库，通过换刀加工实 现工序集中，从而可最大限度地发挥设备的效能，获取更好的经济效益。 在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我固组合机床技术装备高 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将是今 后的发展方向。 1 3 课题研究的内容及意义 1 3 1 课题研究的内容 本课题研究的对象是曲轴飞轮轴颈端面孔系加工组合机床设计，主要研究内容包 含以下几个方面： ( 1 ) 工艺方案的制定； ( 2 ) 组合机床的总体设计； ( 3 ) 钻孔多轴箱的设计； ( 4 ) 攻螺纹多轴箱的设计； ( 5 ) 夹具部分设计。 1 3 2 课题研究的意义 本课题完成后，将产生良好的社会效益和经济效益，可以总结为以下几点： 缩短产品切换周期。通过夹具的快速切换，采用滑移式钻模板等方式实现在同 一台机床上可以加工不同品种的曲轴。 提高产品质量。由于采用优化设计手段，采用钻模板及攻丝靠模机构可以提 高螺纹的加工精度。 降低生产成本。由于实现了一台多用，可以减少专用机床的数量，从而降低 了生产成本。 5 2 组合机床的总体设计工程硕上学位论文 2 组合机床的总体设计 机床的总体设计就是针对具体的被加工零件，在选定的工艺和结构方案的基础 上，进行方案图纸设计。这些图纸包括：被加工零件工序图，加工示意图，生产率计 算卡，机床联系尺寸图。 2 1 工艺方案的制定 2 1 1 确定加工内容 公司不同型号的曲轴飞轮轴颈端面孔系分为在8 3 直径上六孔均布带一销孔和 八孔均布两组，用于定位的主轴颈直径分为8 0 和8 5 两组，具体孔系尺寸及要求如 表2 1 ： 表2 1 孔系尺寸与要求 2 1 2 确定加工方式 钻孔机床通过双工位双主轴箱分别完成钻底孔n 8 ，6 x 1 2 5 或8 x 1 2 5 ，孔 深2 9 ，孔口倒角1 2 5 x 6 0 0 ，均枷8 3 圆周上。 攻丝机床通过双工位双主轴箱分别完成攻丝6 ( 或8 ) x m l 4 x 1 5 - 5 h 深2 5 ，均布 在m 8 3 圆周上。 2 1 3 选择定位基准及夹紧方式 以曲轴第一、五主轴颈及第五主轴颈端面为定位基准，并在第四连杆轴颈处加辅 助支撑。夹紧机构由两个夹紧油缸、一个辅助油缸、转轴及摆动夹紧机构组成，转轴 联接一、五主轴颈处的摆动夹紧机构，通过两个央紧油缸控制摆动夹紧机构的行程， 6 工程硕t 学位论文 曲轴飞轮轴颈端面孔系加t 组合机床设计 辅助油缸前部的齿条与转轴上的齿轮联接，通过齿条、齿轮的传动来控制摆动夹紧机 构的摆动角度，从而实现在曲轴第一、五主轴颈处的自动夹紧，节省了辅助时间，提 高了工效。 2 1 4 确定工步和刀具种类及其结构形式 在刀具选择上，为提高工作效率钻孔刀具采用复合钻，一次完成钻底孔和倒角； 采用攻丝靠模机构，机用丝锥完成攻丝工作。 再者，要选择合理的切削用量：根据“组合机床的切削用量的选择”要求，切削 用量见表2 2 ： 表2 2 切削用量 2 2 被加工零件工序图 被) j n i 零件工序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床上完成的工艺内容的 图纸，其反映了被加工零件加工部位的尺寸及精度、技术要求、加工用定位基准，夹 压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前毛坯情况等参数。它是在原有 的工件图基础上，以突出本机床加工内容，加上必要的说明设计的。它是组合机床设 计的主要依据，也是制造使用时调整机床，检查精度的重要技术文件。本组合机床被 加工零件工序图( 图2 1 钻孔工序图，图2 2 攻丝工序图) 包括如下内容： 2 2 1 被加工零件 ( 1 ) 被加工零件名称及编号： 曲轴y z 4 1 0 2 q 1 ，y z 4 1 0 2 q f ，y z 4 1 0 2 q f 6 ，y z 4 1 0 2 z l q ，y z 4 1 0 5 q f ，y z 4 1 0 5 q f 6 ， y z 41 0 5 z l q ； 曲轴y z 4 11 0 。 ( 2 ) 材料及硬度：q t s 0 0 - 2 ，2 4 0 - 3 2 0 h b s 。 2 2 2 图中的符号 一九为定位基准符号，l 为加压符号；r - - l 内尺寸为本道工序保证尺寸； 7 2 组合机床的总体设计1 = 程硕t 学位论文 2 2 3 加工余量 ( 1 ) 曲轴飞轮轴颈端面孔系加工组合机床( 钻孔) 6 x d1 2 5 深2 9 ，孔口倒角1 2 5 1 6 0 。，1 1 8 深1 4 ，孔口倒角l x 4 5 。 8 x d1 2 5 深2 9 ，孔口倒角1 2 5 1 6 0 。 ( 2 ) 曲轴飞轮轴颈端面孔系加工组合机床( 攻丝) 6 x m l 4 x 1 5 深2 5 ； 8 x m l 4 x 1 5 深2 0 。 2 2 4 技术要求 ( 1 ) 曲轴飞轮轴颈端面孔系加工组合机床( 钻孔) 本机床加工前应保证：除方框内尺寸外的其余尺寸； 本机床保证： a ) 6 x ( i ) 1 2 5 深2 9 ，孔口倒角1 2 5 1 6 0 。，r a 6 3 ，位置度d 0 2 ，垂直度d 0 2 1 0 0 ； 1 1 8 深1 4 ，孔口倒角1 x 4 5 6 ，r a 6 3 ，位置度o 0 3 ，垂直度0 1 1 0 0 b ) 8 x d1 2 5 深2 9 ，孔口倒角1 2 5 x 6 0 。，r a 6 3 ，位置度d 0 2 ，垂直度d 0 2 1 0 0 ； ( 2 ) 曲轴飞轮轴颈端面孔系加工组合机床( 攻丝) 本机床加工i j 应保证：除方框内尺寸外的其余尺寸； a ) 6 x q ) 1 2 5 深2 9 ，孔口倒角1 2 5 1 6 0 。，r a 6 3 ，位置度d 0 2 ，垂直度d 0 2 1 0 0 ； 1 1 8 深1 4 ，孔口倒角l x 4 5 。，r a 6 3 ，位置度o 0 3 ，垂直度0 1 1 0 0 b ) 8 x d1 2 5 深2 9 ，孔口倒角1 2 5 1 6 0 。，r a 6 3 ，位置度0 2 ，垂直度0 2 1 0 0 本机床保证： a ) 6 x m l 4 x 1 5 深2 5 b ) 8 x u l 4 x 1 5 深2 5 8 t 程硕t 学位论文 曲轴飞轮轴颈端面孔系加t 组合机床设计 p向 名称及编号：曲轴y zz , 1 0 2 q i ，y z a l 0 2 q f ，y z z , 1 0 2 q f 6 ， y z f | i o s z l q ，y z + i o s q f ，y zz , i o s q f 6 ： ：qt 8 0 0 2 。2 z , o 一3 2 0 h b s ： 为足1 良基准符号， i 为加压符号； 3 口内尺寸为本道工脒证尺寸 p向 第一工位 & x 口1 251 2 9 蜘j 第二工位 髓 图2 1 钻孔工序图 注：1 被加工零件名称及编号：曲轴y z l l l o ： 材料及硬度：q t 8 0 0 2 ，2 o 一3 2 0 h b s ： 2 图中人为定位基准符号，l 为加压符号： 3 口内尺寸为本遭工序保证尺寸 9 p 2 组合机床的总体设计工程硕? t 学位论文 p向 第一i 位第二i 位 3 x m z x ls - s hi t , 师 2 图中八为定位基准符号。 材科厕暖：o t 800 2 。2 0 3 20 h b s ： 甲为菠压夹紧特。伞为浮动定位基准符号： 玉口内肘为槌工翩缸尺屯 6 7 7 + s l ? 6 _ 么 ；哥一 忒 千 c1 ， o t ：p 一 旦l 、i 个 _ n l 卜1 是 v 、o 一 c 升 k 丁皇 、一l_ 一q - 、 2 3 歹。弋 2 2 1 7 i s pl 弘7 。_ _ 一 一 、jl ，uu 一 “8矿p 6 13 1 0 03 3 售一工位 p向 笫二工位 第一工位 一 第二工位 1 0 注：1 被加工零件名称及编号：曲轴y z l , 1 1 0 ；材料及硬度：o t 8 0 0 2 ，2 4 0 3 2 0 h b s ： 2 图中人为足 蜷准张甲为液丘夹紧符号令为浮搬位基准符号： 3 口内尺寸为本道二序保证尺寸 图2 2 攻丝工序图 1 = 程硕t 学位论文曲轴飞轮轴颈端向孔系加丁组合机床设计 2 3 加工示意图 加工示意图是组合机床设计的重要图纸之一，在机床总体设计中占有重要地位。 它是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具体内容 的机床工艺方案图。它是设计刀具、辅具、夹具、多轴箱和液压、电气系统以及选择 动力部件、绘制机床总联系尺寸图的主要依据；是对机床总体布局和性能的原始要求； 也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。 加工示意图应表达和标注的内容有：机床的加工方法，根据机床要求的生产率及 刀具特点，合理地选择切削用量，确定动力头工作循环和工作行程；工件、刀具及导 向、托架及多轴箱之间的相对位置及联系尺寸；主轴结构类型、尺寸及外伸长度；刀 具类型、数量和结构尺寸( 直径和长度) ；接杆、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模 装置等结构尺寸；刀具、导向套间的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式及配合 尺寸等。下面主要描述加工示意图的编制方法： 2 3 1 刀具的选择 在编制加工示意图时首先遇到的是刀具的选择，刀具选择的正确与否对机床的 加工精度和加工效率有重要影响，因而合理的选择刀具是一个重要的工作，在本机床 中由于曲轴材料及硬度：q t 8 0 0 - 2 ，2 4 0 - 3 2 0 h b s ，为提高效率采用复合钻，一次加工 完成钻底孔，孔口倒角的工序，具体为锥柄阶梯麻花钻0 1 1 8 x 1 4 0 1 4 x 2 8 0 编号 2 3 0 - 4 0 3 ，锥柄阶梯麻花钻0 1 2 5 x 2 9 - 0 1 6 2 1 8 编号2 3 0 一$ 4 0 8 ；攻丝采用g b 3 4 6 4 8 3 机用丝锥底锥m 1 4 x i 5 一h i 。 2 3 2 工序余量的确定 工序余量采用工序卡片所给余量： 钻孔机床：钻定位销- i ：l o l l 8 + 2 1 ，深度1 4 ，孔口倒角l x 4 5 0 ；钻6 i m l 4 x 1 5 螺纹底孔为0 1 2 5 孔深2 9 ，孔口倒角1 2 5 x 6 0 0 ，表面粗糙度r a 6 3 ；钻8 x m l 4 x 1 5 螺 纹底孔为( 1 ) 1 2 5 孔深2 9 ，孔口倒角1 2 5 6 0 0 ，表面粗糙度r a 6 3 。 攻丝机床：攻油封轴颈端面螺纹孔6 x m l 4 x 1 5 5 h ，孔深2 5 ，表面粗糙度r a 6 33 攻油封轴颈端面螺纹孔8 x m l 4 x 1 5 - 5 h ，孔深2 5 ，表面粗糙度r a 6 3 。 2 3 3 导向机构的确定 组合机床加工孔时，除采用刚性主轴的j j i - r 的方案外，其尺寸及位置精度均是 采用央具导向来保证的。如何正确选择导向机构，确定导向的参数和精度，是组合机 床的重要内容，也是设计加工示意图时要解决的问题。钻孔机床采用钻模板来实现导 向作用，攻丝机床采用攻丝靠模来实现导向作用。 2 组合机床的总体设计t 程硕士学位论文 2 3 4 主轴类型、尺寸、外伸长度 主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的联结结构进行确定。主轴轴颈及轴端 尺寸主要取决于进给抗力和主轴一刀具系统结构。根据主轴与刀杆的联结形式确定 主轴的外伸长度。钻孔机床采用接杆连接，主轴直径为0 2 5 m m ，主轴外伸长度为 1 1 5 m m ；攻丝机床采用攻丝卡头+ 攻丝接杆连接，主轴直径为0 2 5 m m ，主轴外伸长度 为1 2 0 m m 。 2 3 5 切削用量的选择 根据“组合机床的切削用量的选择”，选择钻定位销孔1 1 8 + 2 1 时，转速为 n = 3 7 7 r p m ，切削速度v = 1 3 9 7 m m i n ，每转进给量f = 0 1 3 m m r ；钻1 2 5 孔时，转速 为n = 3 5 6 r p m ，切削速度v = 1 3 9 8 r n m i n ，每转进给量f = 0 1 4 r n m r ； 攻丝机床选择转速n = 7 2r p m ，每转进给量f = 1 5 m m r ，切削速度v = 3 17 m m i n 。 2 3 6 动力部件工作循环及行程确定 动力部件工作循环是指加工时，动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置， 又返回到原来位置的动作过程。一般包括工作台快迸、工进( 工作进给) 、快速退回 等动作，但有时还要有中间停止、多次往复进给、跳跃进给、死挡铁停留等特殊要求。 本机床的动力部分采用：制动电动机，型号y e m l 3 2 m 1 6 ，n = 4 k w ，n = 9 6 0 转分。 左、右动力箱均选用t d 4 0 1 。 ( 1 ) 工作进给长度的确定 工作进给长度l 。应等于加工部位长度l 与刀具切入长度l ，和刀具切出长度l 2 之 和即l 。= l 。+ l + l ：，切入长度一般为5 - - - 1 0 m m ，根据工件端面的误差情况确定。切出长 度l ：见表2 3 表2 3 切出长度l z 的确定 注：表中d 为钻头直径；l 切为丝锥切削部分长度。 根据零件的加工要求，钻孔深度为2 9 n n ，所以选择钻孔机床的工作进给长度 6 - - 5 0 m m ：攻丝深度为2 5 m m ，所以选择攻丝机床的工作进给长度6 = 3 6 m m 。 ( 2 ) 快速进给长度的确定 快速进给是指动力部件把刀具送到工作进给位置。钻孔机床由于采用两工位，所 以钻头必须在钻模板外并保持一定的安全距离，所以选择滑台快进长度为l 快进 = 1 5 0 m m 。攻丝机床由于靠攻丝靠模进行导向，考虑到也采用两工位加工，并需要预留 一个装卸工件的安全距离，所以滑台快进长度为l 快进= 6 0 r a m 。 1 2 工程硕士学位论文 曲轴飞轮轴颈端面孔系加工组合机床设计 ( 3 ) 快速退回长度的确定 快速退回长度等于快速进给和工作进给长度之和。所以钻孔机床的快速退回长度 为l 快退= 2 0 0 r a m ；由于攻丝循环包括攻进和攻退，故攻丝机床的快速退回长度为l 快鼍 = 6 0 r a m 。 ( 4 ) 动力部件总行程的确定 动力部件的总行程除了满足工作循环向前和向后所需要的行程外，还要考虑应刀 具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件能够向前调节的距离( 即前备量) 和刀具装 卸以及刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中取出时，动力部件需后退的距离 ( 即后备量) ，因此，动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。 根据以上因素，我公司确定的动力部件的总行程为6 3 0 r a m 。 综合以上因素，动力头的行程如下： 攻丝动力头行程确定：滑台快进6 0 ，攻进3 6 ，攻退3 6 ，滑台快退6 0 ，工作台快 进1 5 7 ，工作台慢进3 0 ，进入下一个工位，滑台快进6 0 ，攻进3 6 ，攻退3 6 ，滑台快 退6 0 ，工作台快退1 5 7 ，工作台慢退3 0 。 钻孔动力头行程确定：滑台快进1 5 0 ，滑台工进5 0 ，滑台快退2 0 0 ，工作台快进 1 8 7 ，进入下一个工位，滑台快进1 5 0 ，滑台工进5 0 ，滑台快退2 0 0 ，工作台快退1 8 7 。 设计加工示意图如图2 3 钻孔机床加工示意图，图2 4 攻丝机床加工示意图。 1 3 2 组合扫l 床的总体设计工程预i ：学位论文 1 4 蠢f 坩 存i 坩 m 1 5 6 r p m v ：l j9 8 m l m i = i1 叫_ ，r n ：3 5 6 r p m v 1 j9 8 m l n 帅 i ：i1 m m l r b 熏车 - - ， 、 l _ _ 爿 、 ，：h_h 一引 1 r 一 。、 弩l z _ j 蓑ii 孺1 _ 一 9 ：l l ”： 阻 ， 3 7 ；1 1 5 bq 鼓 u j 一 一 一 ，j 1汁 5 6 5 1 ：1 s ! 一 、由 一黎 瓣 ，h 弋 、，t 罱 u 罱 一 6l n ：3 7 7 r p m v ：1 39 1 m l m m f ：1 1 3 m m l r 鲁i 埘 n ：，5 6 r p m v = i 】9 8 m l m n f ：1 1 t , m m l r 1 1 1 4 8 f 矿貅：一 一 酲 ?、。一“ e 一 竺- ，l 卜 一 ：墨 ：用 j j ii s一：城 一j 7 4 1 s z ；1 1 i 豢h 谚 1 , - i 、l ， 6 图2 3 钻孔机床加工示意图 斑 f l e l l 9 1 8 7 工程硕l ：学位论文 曲轴飞轮轴颈端面孔系加t 组合机床设计 加工y z 1 1 0 曲轴油封轴颈墙面螺皱孔 一a 孔 7 弋。弋舷 f 。 x 一 1一 二- _ n ：7 2 转分蕊7 i 。_ i 醚醐一，众，汐参“ 景 灌魏 _ 二妻 釜 i s - 1 诽，转雾 - 鬻寸q_ r 一耐蜀 引暇i 强一i h * b 虻o ：e r 、 = 1 z o “而1 5 可：一k 穗n 矿一- 二 考髫口 9 2 v ：31 m r a m i j o o j 。一lqi 萄 7 1 35 i | 6 1 0a ! 自 3 l 1 00 5 o 萼行程瑚 5 0 i 第一譬矗剐蛐6 t 籀， 工作台援遣如 慢鼍6 0l 蛐6 。 髓强 西8 v 一 l i 作自l i 连1 】7 ” 工作台姨鼍1 ，1 i 工作台爱避5 0 * 蕊i 1 攻进j 6 簟二i 住 性蠢加l 攻趣3 6 爪 v 豫i 6 j1 0 加工y z 6 1 0 2 釉 y z 1 0 5 幕列曲轴油封袖镁端