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单工位双面卧式车方组合机床的整体设计【优秀含8张CAD图纸+全套毕业设计】

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单工位双面卧式车方组合机床的整体设计【优秀含8张CAD图纸+全套毕业设计】.zip

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液压滑台装配图0.dwg

液压系统工作原理图A3.dwg

液压缸装配图A2.dwg

滑座A1.dwg

滑鞍A1.dwg

缸体A3.dwg

联结件A3.dwg

车方机床A1.dwg

实习报告

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关键词：: 单工位双面卧式组合机床整体总体设计优秀优良 cad 图纸全套毕业设计

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实习报告

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液压滑台装配图0.dwg

液压系统工作原理图A3.dwg

液压缸装配图A2.dwg

滑座A1.dwg

滑鞍A1.dwg

缸体A3.dwg

联结件A3.dwg

车方机床A1.dwg

前言………………………………………………………………………………....1

1. 制定机床总体设计方案…………………………………………………………..….3

1.1设计任务……………………………………………………………………..…3

1.2机床总体设计的依据………………………………………………………..…3

1.2.1概述……..………………………………………….………………………3

1.2.2机床的总体布局………………………………………………………..….4

1.2.3.工件及工艺分析………………………………………………………..….5

1.3工件加工原理…………………………………………………………………...6

1.4行星轮计算及原理误差分析……………………………………………..……7

2. 机床配置形式的选择………………………………………………………….……11

2.1机床配置形式概述………………………………………………………...….11

2.2机床支撑件的选择……………………………………………………………12

2.3床身设计…………………………………………………………………...….13

3. 动力部件的选择………………………………………………………………….…16

3.1切削力的计算及刀具的选择.............................................16

3.2电动机的选择…………………………………………………………………16

4. 液压滑台的设计………………………………………………………………….…20

4.1液压滑台系统概述……………………………………………………………20

4.1.1液压滑台系统的特点……………………………………………………20

4.1.2滑台对液压系统的要求…………………………………………………20

4.2导轨的选择……………………………………………………………………21

4.2.1导轨的功用和分类…………………………………………………….…21

4.2.2滑动导轨………………………………………………………………..…..24

4.2.3滑台的结构形式………………………………………………………….36

5. 液压系统的设计与计算……………………………………………………….……37

5.1液压系统概述…………………………………………………………………37

5.2参数几数据……………………………………………………………………38

5.3确定液压系统工作要求………………………………………………………38

5.4拟订液压系统原理图…………………………………………………………39

5.5计算和选择液压元件…………………………………………………………40

5.5.1液压缸的计算…………………………………………………………..…40

5.5.2液压泵的选择………………………………………………………..……45

5.5.3选择控制元件…………………………………………………………..…47

5.6液压系统性能验算………………………………………………………..……48

5.7液压结构参数的确定……………………………………………………...……48

总结...............................................................52

致谢……………………………………………………………………...............53

参考文献……………………………………………………………………............54

摘要

在普通机床上加工方头轴类零件，工作效率低、劳动强度大。当其零件有一定的批量要求时，其生产就显得力不从心了，为此设计了专用设备。车方机床用曲率半径很大的椭圆短半轴曲线代替直线切削方形工件。生产率高,刀具成本低。选取适当的车头行星轮的分度圆直径,可以有效地控制车方原理的直线度误差。对实际工件进行了原理误差的分析计算和行星轮系的设计计算。

本组合机床是针对单面双工位卧式车削的组合机床，在完成组合机床总体设计的基础上，主要完成液压系统及滑台的设计。在设计过程中借鉴了国内一些现有组合机床的设计资料，结合被加工零件的结构特征，在指导老师的帮助下设计而成。进给部分采用液压滑台形式，主要是因为液压系统具有工作比较平稳，反应快、冲击小，能高速启动、制动和换向；能在运动过程中实现无级调速，调速方便，而且调速性能好；控制、调节比较简单，操纵比较方便，易于实现自动化，如与电气控制相配合，可方便地实现复杂的程序动作和远程控制等优点。

关键词: 车方行星轮系椭圆方形直线度液压

Abstract

Process the square shaft parts on the common machine tool, inefficient and labor-intensive. When a certain amount for their parts, their production becomes unable, for the design of specialized equipment. It illustrates a ellipse’s short semi - axial curved line with great cured radius , that can replace the straight line for cutting square work - pieces on the machine tool. The productivity of this rebuilt machine tool is higher and the cost of cutter is lower. The principle straightness error of cutting square in work - pieces can be controlled by choosing a suitable pitch diameter of the planetary gear in the machine tools. Analytic calculations of the error and design of this train have been given for a real work -piece.

This combination machine tools against unilateral double spaces horizontal turning combination machine tools, machine tool design in complete portfolio basis, the completion of the main hydraulic system and further Sliding workstations design. In the design process for some of the existing portfolio of domestic machine tool design data, the structural characteristics of the processed parts, with the help of teachers in guiding the design by. To the use of hydraulic slide into some form of Sliding workstations, mainly because of a hydraulic system work more stable, responsive, small shocks can speed up, brake and invert; And it can achieve infinitely variable speed control during the movement, speed control convenient, and the speed control performance is good; Controlling and regulating simpler, more convenient to manipulate, easy to automate, if compatible with the electrical control can easily achieve complex procedures, such as remote-control movements and strengths.

Key words : Square Cutting Planetary Gear Train Ellipse Square Straightness Hydraulic

QQ截图20150709153504.jpg

QQ截图20150709153529.jpg

车方机床A1.jpg

缸体A3.jpg

滑鞍A1.jpg

滑座A1.jpg

联结件A3.jpg

液压缸装配图A2.jpg

液压滑台装配图0.jpg

液压系统工作原理图A3.jpg

内容简介：: !【详情如下】CAD图纸+word设计说明书.doc10000字，30页【需要咨询购买全套设计请加QQ97666224】.bat1.txt液压滑台装配图0.dwg液压系统工作原理图A3.dwg液压缸装配图A2.dwg滑座A1.dwg滑鞍A1.dwg缸体A3.dwg联结件A3.dwg车方机床A1.dwgnts 河南理工大学毕业实习报告系别：机械与动力工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级： 02级 2班姓名：陈文峰学号： 02080040 nts 1 目录前言 . 2 1. 工厂简介 . 3 1.1 焦作市博瑞克液压机械有限公司简介 . 3 1.2河南焦矿机器有限公司简介 . 4 1.3焦作市制动器有限公司简介 . 4 1.4中轴集团公司简介 . 5 2. 部分零件加工工艺 . 7 2.1铸态球铁曲轴制造工艺 . 7 2.2凸轮轴制造工艺 . 10 2.3 M419活塞的加工工艺分析 . 10 结束语 . 15 nts 2 前言这次生产见习是我们参与实践活动的很重要的一部分，在老师的带领下我们见习了焦作制动器厂、中原轴件厂、焦做矿山机械厂、焦作博瑞克液压机械厂等 5 个工厂。可以说我们在这次实习中学到了很多在课堂没学到的知识 ,受益匪浅： 1.实习目的：生产实习是我们机自专业知识结构中不可缺少的组成部分，并作为一个独立的项目列入专业教学计划中的。其目的在于通过实习使学生获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面；同时专业实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道，培养当代大学生具有吃苦耐劳的精神，也是学生接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径，逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能；体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要的基础。 2.实习内容：掌握机械加工工艺方面的知识及方法了解切削刀具方面的知识，熟悉常用刀具的结构、选择、用途等了解机床和数控系统的知识，特别是加工中心等典型的数控设备了解企业生产管理模式，学习先进的管理方式方法熟悉、巩固铸造工艺及设备方面的知识 nts 3 1. 工厂简介 1.1焦作市博瑞克液压机械有限公司简介焦作市博瑞克液压机械有限公司创建于 1958 年，是国家机械工业部确定的冶金设备用液压缸唯一定点生产厂家；国家液压缸行业标准起草，修定单位之一，宝钢设备配件研制中心成员单位之一；焦作市高新技术企业之一。 2001 年 7 月经国家经贸委批准“双高一优”项目，投资 3000 万元的冶金设备用液压缸易地经改项目已完成。并能够独立生产多种高难度非标油缸替代进口油缸，且 CAD覆盖率达 100。公司主要加工设备 260 台，其中投资额 1200 万元从美国西来公司引进目前世界上最先进的内孔加工设备刮削滚刀机，采用镗，滚压方法，一次装卡完成，使缸体内孔精度达 IT8 级，并具有压力自动补偿刀具，保证表面粗糙度始终如一。同时公司还用有先进的数控机床，卧镗铣床，多台深孔强力珩磨机床，深孔钻镗床， 8 米外园磨床， 14 米车床以及车削中心，数控加工中心和先进的综合性能实验台等完善的检测设备。主要产品： 1.重型冶金设备用液压缸（ 1） JB2162 91 冶金设备用液压缸（ 2 JB/ZQ4395 96 重型冶金设备用液压缸（ 3） CD250/CG250 重型冶金设备用力士乐液压缸（ 4） Y HG 冶金设备标准液压缸（ 5）伺服压下缸（ 6）齿条压下油缸（ 7）带位移显示传感器液压缸 2.HSG01 工程用液压缸 3.标准系列气缸（ 1 冶金设备用气缸 JB1444 1448 74 （ 2） QG 国际标准中型汽缸 nts 4 4.设计制造各种非标准液压缸，气缸以及液压泵站等产品车床简介焦作博瑞克液压厂投资 1200 万从美国西来公司进口的刮削滚光机，直接加工热轧钢管，一次向前走刀完成镗、刮、滚光三道工序，比普通镗床快 15 至 80倍，刀具为压力自动补偿式，能保证加工粗糙度始终保持一致，并按需要自行调节，可编程序控制器监测机床运行情况。可迅速正确地指出任何故障。其加工范围：缸径为4 0 3 2 0mm ，长度 4000mm 。加工精度 H8 ，0 . 2 0 . 1aRm之间选择。 1.2 河南焦矿机器有限公司简介河南焦矿机器有限公司前身为焦作矿山机器股份有限公司，工厂始创于1949 年。 2005 年 9 月，职工共同出次，买断国有净资产，完成了企业改制。公司下设 11 个生产分厂，有各类加工设备 600 余台，其中大型、精密、稀有设备 110 多台，从铸、锻、铆、焊到加工、装配，形成完善的工艺手段和产品质量控制体系，已通过 ISO9001 质量体系认证，是一个具有相当规模和实力的重型机械制造企业。河南省中小矿山机械产品质量监督检验测试中心站设在该公司。公司产品以破碎、粉磨设备为主导，主要有：年产 30 万吨及以上的水泥成套设备 ;用于火力发电机组的系列煤磨机 ;各种颚式、锤式、贺锥式破碎机 ;冶金用氧化球团设备 ;全套选矿设备 ;高低压电控制装置 ;电除尘、水污染处理环保设备等。公司还将着力于洁净煤生产设备、风力发电设备和大型精密铸造件的市场拓展，以满足更多不同行业的需求。 1.3 焦作市制动器有限公司简介焦作制动器有限公司拥有先进的工业设备，雄厚的技术实力，完备的检测手段，严格的质量管理体系，高素质的专业销售队伍，信誉至上的售后服务宗旨，是公司进入市场，赢得用户的有力保证。公司拥有高效的工程师 3 人，中级工程nts 5 技术人员 17 人，技术人员 25 人，可为用户提供国际产品和非标产品的设计和制造。公司生产的主要产品有：电力液压块式制动器、电力液压推动器、电力液压盘式制动器、电磁铁块式制动器、电磁盘式制动器等。公司生产的制动器型号多，品种齐全，产品畅销全国各地，应用于起重运输、冶金、矿山、港口、建筑等机械驱动装置的机械制动，具有结构紧凑，制动平稳，安全可靠，维修方便，耗电低，寿命长，无噪音，操作频率高等特点。公司产品首家通过国家建筑城建机械质量监督检测中心认证。 1.4 中轴集团公司简介中轴集团公司的核心企业中原轴件厂原本是一个小厂，后来由于大胆采用了节能节材的生产工艺，在市场竞争中赢得了主动，产品供不应求，急需扩大生产规模。当时原焦作市标准件厂北厂有 20 多亩厂区和 2000 平方米的厂房因生产不景气在闲置。 1994 年初，中原轴件厂对其实施了吸收式合并，迅速在其现成的厂房内建起了一条大型生产线，这样既保证了接收过来的原标准件厂职工有活干，也使企业的生产规模和经济实力迅速壮大。 1996 年春节前夕，中原轴件厂整体收购了破产的原焦作市起重设备厂， 2月 7 日宣布接收， 2 月 8 日该厂 440 名职工即得到妥善安置。为使下岗职工能早一天上岗，中原轴件厂的领导放弃休息，除夕夜带领工人在车间抹水泥，整修地面。经过 28 天的紧张奋战，原来破旧不堪的起重设备厂被改造成年产 30 万件齿轮轴的专业厂。当职工穿着新厂服参加新厂开工典礼时，不少重新上岗的职工激动得流下了热泪。一位老工人感慨地说：“中轴厂把这么好的设备安到我们这里，又有这么好的工作作风，我们真的有出路了。”当年，齿轮专业厂就创利 320 万元。 “职工的心是企业的根” 近几年来，中轴集团公司每进行一次大的改革行动和战略调整，都找职工座谈讨论，以期达到多数职工的理解和支持。去年，中轴集团公司先后在公司 5个大的成员厂召开职工民主座谈会，每场座谈会均有 300 到 500 名职工参加，场面颇为壮观。座谈会上，对职工提出的问题，公司领导推心置腹，一一作答。 5nts 6 场座谈会下来，共有 120 余名职工发言，或提意见建议，或就企业的改革和发展发表看法。会后，公司又专门安排人调查研究，使职工所提的问题得到了圆满的解决。厂务公开在中轴集团公司已实行多年。一次，公司工会主席尚致和到下面检查厂务公开情况，在一个生产车间听到有工人议论，说车间管理人员和辅助工太多，就是再减去一半也不会影响车间生产任务的完成。尚致和回来后，公司几个领导一通气，立即整改，近一半的管理人员和辅助工被减下来当了操作工，车间面貌焕然一新。中轴集团公司从 1998 年开始划小核算单位，将原来的生产车间转化为模拟经营实体的专业厂，让专业厂直接面对市场，对市场信息作出快速灵敏的反应。经过一段时间的探索，中轴集团公司决定由公司纪检和工会出面，对本单位的财务、工资分配、招待费、通信费、劳保用品发放等每月审查一次，然后签名认可。一个专业厂的厂长克扣工人工资 4000 多元情况被查证落实后，公司对这名厂长及时作出了免除厂长职务、开除留用的处分。其旗下的焦作中轴森特凸轮轴有限公司是专业研制和生产高档发动机凸轮轴的企业，注册资本 2700 万元，现有职工 280 人，其中高中级技术人员 63 人。公司引进德国 CBN 双磨头高线速数控凸轮型面磨削工艺和主轴径磨削工艺，采用美国凸轮轴检测仪及国产先进的数控凸轮轴加工设备，工艺装备水平国内一流。企业年产高档汽车发动机凸轮轴 30 万根，主要与广西玉柴、山东潍柴、一汽大柴、江苏锡柴等国内知名汽车发动机厂家配套河南中轴集团有限公司是轴类产品的生产基地 ,依靠 H750、 H1000、 H1200 系列楔横轧机，能轧制四缸、六缸、八缸等直径小于 120MM，长度小于 1200MM 的多种钢制凸轮轴毛坯。引进的德国、美国等国际最先进的凸轮轴磨削加工及检测设备，能同时满足不同用户对凸轮轴毛坯、半成品、成品的各种需求。目前该公司凸轮轴同国内几大知名柴油机主机厂家直接配套，供货信誉良好。 nts 7 2. 部分零件加工工艺 2.1 铸态球铁曲轴制造工艺 1.生产工艺设备和原材料的选用（ 1）熔炼使用 3t/h 热风双排大间距冲天炉；（ 2）球化孕育处理采用堤坝包冲入法球化，包内孕育和随流孕育相结合的办法；（ 3）造型使用国产金属型覆砂生产线 #采用无冒口铸造，铁液利用率高，铸型精度高，刚度好；（ 4）精选球铁用的生铁和铸造焦。 2.球化孕育处理的材料选择和工艺控制生产铸态珠光体球铁曲轴，主要是对球化和孕育处理工艺进行控制。（ 1）球化工艺的控制使用 8-5 型复合球化剂 #在此基础上加入适量的合金元素，利用球化剂中的合金元素影响球铁的二次结晶，得到所需求的珠光体含量，阻碍铁素体的形成及石墨球周围牛眼状铁素体的形成，促进珠光体的形核和长大。球化剂的化学成分为： 7%-9%Mg， 4% 6%Re， 40% 44%Si，适量的 Cu、 Sb、 Bi、 Ba、 Ce。单一的合金元素不能满足高材质的综合性能要求，需采用多种微量合金元素复合合金化。其中 Sb 和 Bi 对球铁起双重作用，既促进石墨化，细化石墨，同时促进形成珠光体；用 Ce 和 Sb 配合稳定珠光体的同时，可改善石墨的圆整性并防止石墨畸变； Ba 和 Bi 配合除促进石墨化外，还促进 Si 的孕育效果，能大量增加石墨球数，使石墨球更加细小、圆整，同时减少白口倾向； Cu 细化稳定珠光体，确保获得综合力学性能更高的铸态球铁。以上微量元素相互配合，因侧重点不同，生产应用中主要体现其综合效果。（ 2）孕育工艺的控制采用多次孕育以改善基体组织和石墨的均匀性，有效地防止孕育衰退，达到细化晶粒组织，消除自由渗碳体，提高综合力学性能和切削加工性能的目的。孕育工艺，见表 1。 nts 8 生产铸态珠光体球铁，单靠炉前孕育，孕育的均匀性较差，在浇注后期极易产生孕育衰退，金相组织中石墨球粗大，数量少，渗碳体含量超标，严重恶化力学性能和切削加工性能。若进行二次随流孕育，可提高孕育的均匀性，改善孕育衰退现象，见表 2。表 2 显示：二次孕育明显优于炉前一次孕育，金属基体组织中的石墨球更加细小且数量更多，珠光体含量稳定在 85%以上，并消除自由渗碳体。 nts 9 表 3 显示：铸态球铁硬度达到 270HB，切削加工性能好，原因是铸态球铁工艺控制中孕育均匀，无偏析，自由渗碳体极少，在强度提高的情况下，伸长率也得到增加。总之，球化、孕育剂的加入量应根据原铁液的品质和化学成分以及孕育效果进行调整。（ 3）熔炼控制获得优质的铸态珠光体球铁，球化和孕育工艺只是各工艺控制中的一个环节，原铁液的品质也是一个重要前提，它需要一个有效运作的质量保证体系来保证。严把炉料配料及熔炼操作，炉况稳定，保证原铁液化学成分准确，合适的过热度，严格控制炉渣中 FeO 的含量，减少铁液的含气量和非金属夹杂物的含量，从而改善铁液的品质和化学成分的准确性。表 4 显示：原铁液的碳当量 CE 含量为 4.0% 4.3%之间， CE 低铁液的过冷倾向大，孕育效果好； Mn 高增加缩松倾向，产生一次渗碳体恶化力学性能，因此不用高 Mn 促进形成珠光体，而采用球化剂中的其他合金元素保证珠光体； P、S 是有害元素，越低越好；处理后的铁液碳当量 CE 含量为 4.3%-4.6%之间，此时铁液的流动性最好，凝固时体积膨胀量大，可实现自补缩和无冒口铸造，特别适合金属型覆膜砂铸造，获得组织致密、表面光洁度高的铸件。控制镁和稀土的残留量，主要是保证球化良好的前提下不衰退，同时要求0 .0 4 %RE 残，否则对石墨的圆整性不利，其偏析是晶界致脆和反白的根源。另外，要求/1Mg R 残，nts 10 避免球化衰退和保证石墨球的圆整性。表 5 为部分炉次的化学及力学性能。只要满足以上条件，就可以生产出合格的曲轴。 2.2 凸轮轴制造工艺凸轮轴加工工艺包括粗加工、半精交加工和精加工，起工艺流程如下：毛胚-毛胚检查 -铣两端面、钻中心孔、车轴颈 -粗磨轴颈 -钻油道孔、扩、绞球座孔、扩螺纹底孔、攻丝、倒角、钻轴颈油孔 -粗磨凸轮 -清洗 -凸轮表面淬火 -校直 -精磨轴颈 -精磨凸轮 -磁粉探伤 -精车止推面 -磷化 -抛光轴颈和止推面 -清洗 -检测轴颈及跳动 -压装钢球及定位销。 2.3 M419 活塞的加工工艺分析 1.M419活塞结构 M4 19 活塞结构如图 1所示。该活塞采用 LD8铝铜合金材料锻造，它由顶部、头部、裙部三部分组成。头部呈圆锥体，裙部呈椭圆，顶部为形 ;头部有三道环槽，上面两道安装气环，下面一道安装油环 ;油环底部分布着两排回油孔，油槽下面还有一排油孔 ;活塞头部从上至下呈圆锥体，裙部呈椭圆，内腔复杂，壁厚不均匀。 2. 加工定位基准选择 nts 11M4 19 活塞销孔加工采用专用锉床，其他部位加工用通用机床，配以专用工夹量具。由于活塞内腔形状复杂、厚度不匀、径向刚性差，每道工序都要产生夹紧变形而影响精度，因此制订工艺时必须充分考虑活塞的结构特点和精度要求。活塞的整个加工过程分粗、精加工两个阶段，这对容易变形的活塞尤为重要。 55#工序 (精定位的修整 )前为粗加工，主要包括止口、外圆、顶面及铣床工序 ;为避免精加工表面受损伤，主要表面，如外圆、环槽、活塞销孔表面的精加工放在 55#工序后进行。（ 1）精基准选择由于活塞销孔轴线与裙部外圆轴线垂直且对称、活塞环槽两侧面与裙部外圆轴线垂直等，故理论上可以用裙部外圆作为定位基准，但生产中选用裙部止口 (中 164舒哟作为统一的加工定位基准，其优点为 : a. 以其作为加工裙部、头部、顶面和销孔等主要表面的统一定位基准，有利于保证它们的相互位置 ; b. 采用外圆定位时，由于活塞内腔壁厚不均，夹紧外圆必然会使活塞变形。采用裙部止口定位、轴向压紧，可减小变形，从而有力保证活塞各结构尺寸 ; c. 使用方便。当所要加工的活塞品种改变时，只需更换止口定位原件即可。（ 2）粗基准的选择由于活塞内腔表面是不加工的，而活塞零件要求内腔表面相对外形表面nts 12 保持相同壁厚，所以必须进行粗基准的选择，否则活塞重量会产生相对其轴线的不对称，影响工作平稳性。加工方案最终采用以内腔为粗基准，目的是为了保证壁厚均匀，同时用内腔底面定位，以保证止口端面尺寸。其加工定位如图 20 （ 3）精基准的修整在 55# 工序进行。（ 4）其它基准使用以销孔作为辅助基准。 3 活塞加工的主要工序分析本点活塞外圆、环槽和销孔的精加工是活塞加工中的三道主要工序。（ 1）外圆精加工 M4 19 活塞的横截面为椭圆曲线，纵向带有锥度，其外圆的精加工除了要获得规定的尺寸、形状和表面粗糙度外，还需要提高与止口的同轴度。这一精加工工序包括 : a. 靠模车削以活塞的下端面和止口定位，沿轴线压紧，采用锥度靠模，由刀架上的指针控制刀具的运动轨迹，以实现活塞锥度的加工 ; b. 活塞偏心切削为了切削出横截面为椭圆的活塞外形，采用专用车夹具，夹具以活塞的下端面、止口及活塞销孔定位，沿活塞轴线压紧，使活塞的旋转中心与车床主轴的旋转中心偏移 0.6土 0.lm ，安装好零件，车一侧椭圆，将零件回转 180。重新安装，车另一侧椭圆，两次车削，加工活塞外圆的椭圆度。（ 2）环槽精加工 nts 13 方法如图 3，在前后刀架上分别装上两组切槽刀，以进行半精加工和精加工，环槽的宽度和槽间距离，决定于切槽刀的宽度和夹板的厚度。为了提高槽宽和槽间距的精度，切槽刀和夹板的两侧面均需经过磨削，其厚度尺寸公差应限制在 0.00 50.Ol mm，为了保证环槽侧面与裙部轴线垂直，切槽刀应与活塞裙部轴线垂直，也就是要使刀架上装夹刀具的基准面与机床主轴轴线垂直。这可在装夹刀具前用千分表找正，使其误差不超过 0.O lmm。切槽刀刃口的表面粗糙度对环槽侧面的表面粗糙度影响很大，因此要求刃口表面粗糙度 Ra为 0.2 um，并需经过研磨。切削液采用煤油和柴油的混合液。 M419 柴油机在实验过程中，其活塞裙部油槽曾出现疲劳裂纹。为提高 M419活塞裙部油槽强度，油槽底部的加工改用滚压工艺。按要求，活塞油槽宽度应为，表面粗糙度应为，须在处实施滚压。加工油槽时，粗、精加工一次完成，先用一粗车刀进行粗加工，然后再用一精车刀进行精加工。精车刀的选用非常重要，既要保证尺寸精度，同时又要保证表面粗糙度。采用整体切槽刀具，材料选用高速钢，刀具前角为，以便排屑更顺畅。在加工中为了保证两槽的平行度，采用反切法。车刀反装，工件反转，这样可使工件重力和刀的切削力保持一致，不易引起振动；此外，切屑又不易嵌在槽中，可提高表面粗糙度质量。宽度尺寸由切槽刀保证。在完成槽的精加工后，下一道工序就是进行滚压，此工序在车床上进行，选用特定转速保持设定的力对槽进行滚压。（ 3）销孔精加工为了保证活塞与连杆的连接状况良好和发动机的正常运转，对活塞销孔提出nts 14 了很高的技术要求，即销孔的精度等级为 IT6级，表面粗糙度 Ra为 0.8，圆度为 0.005.销孔精铿工序是在金刚石幢床上进行的，机床主轴采用静压轴承，刚性好，回转精度高，转速达到 2500转每分钝为了保证锉杆运转的平稳，在锁杆内加入平衡块，以达到较高的加工精度。精幢销孔，选用活塞端面和止口及活塞销孔作为定位基准。销孔轴线与顶面的距离尺寸，通过尺寸链的计算加以保证。为减小夹紧变形，压住活塞的顶面来保证加工精度。按上述工艺试加工 50件活塞，其各项尺寸均达到了图纸要求。活塞的主要尺寸公差示于下表。 nts 15 结束语为期两周的实习结束了，在这期间我们总共在五个单位进行参观实习，在老师和工厂技术人员的带领下看到了很多也学到了很多。让我对原先在课本上许多不很明白的东西在实践观察中有了新的领悟和认识。在这个科技时代中，高技术产品品种类繁多，生产工艺、生产流程也各不相同，但不管何种产品，从原料加工到制成产品都是遵循一定的生产原理，通过一些主要设备及工艺流程来完成的。因此，在专业实习过程中，首先要了解其生产原理，弄清生产的工艺流程和主要设备的构造及操作。其次，在专业人员指导下，通过实习过程见习产品的设计、生产及开发等环节，初步培养我们得知识运用能力。概括起来有以下几方面： 1.了解了当代机械工业的发展概况，生产目的、生产程序及产品供求情况。 2.了解了机械产品生产方法和技术路线的选择，工艺条件的确定以及流程的编制原则。 3.了解了机械产品的质量标准、技术规格、包装和使用要求。 4.在企业员工的指导下，见习生产流程及技术设计环节，锻炼自己观察能力及知识运用能力。 5.社会工作能力得到了相应的提高 ,在实习过程中，我们不仅从企业职工身上学到了知识和技能，更使我们学会了企业中科学的管理方式和他们的敬业精神。感到了生活的充实和学习的快乐，以及获得知识的满足。真正的接触了社会，使我们消除了走向社会的恐惧心里，使我们对未来充满了信心，以良好的心态去nts 16 面对社会。同时，也使我们体验到了工作的艰辛，了解了当前社会大学生所面临的严峻问题，促使自己努力学习更多的知识，为自己今后的工作奠定良好的基础。 6.增进了我们的师生感情，从这次生产实习的全过程来看，自始至终我们都服从老师的安排，严格要求自己，按时报到，注重安全。本次实习使我第一次亲身感受了所学知识与实际的应用，理论与实际的相结合，让我们大开眼界，也算是对以前所学知识的一个初审吧！这次生产实习对于我们以后学习、找工作也真是受益菲浅。在短短的一个星期中，让我们初步让理性回到感性的重新认识，也让我们初步的认识了这个社会，对于以后做人所应把握的方向也有所启发！ nts河南理工大学本科毕业设计（论文）中期检查表指导教师：焦锋职称：所在系部（单位）：机械与动力工程学院教研室（研究室）：机制教研室题目单工位双面卧式车方组合机床的总体设计学生姓名陈文峰专业班级机设 02-2 班学号 02080040 一、选题质量该生此次所选择的题目为单工位双面卧式车方机床的总体设计，符合专业培养的目标，能够体现综合训练的要求。题目难度中上，工作量大，所选课题与生产，经济，社会等结合紧密。选题质量较高。二、开题报告完成情况开题报告已经完成。设计方案已经确定，设计分工也也已明确 ,正在按照制定的计划进行，有取得了一定的成果。 nts三、阶段性成果该生对所选课题已经有了比较深刻的认识，按照规定计划进行中，设计论文草稿已经基本成型，并完成部分零件图。四、存在主要问题因为资料有限，遇到一些困难，比如某些部件具体尺寸的确定以及更加合理的设计过程。还需要寻找更多的资料。五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语指导教师：（签名）年月日 nts河南理工大学本科毕业设计（论文）开题报告题目名称单工位双面卧式车方组合机床的整体设计姓名陈文峰专业班级机设 02-2 班学号 02080040 一、选题的目的和意义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的青睐，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，配以可编程序控制器 (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。二、国内外研究综述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，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。 nts三、毕业设计（论文）所用的方法 1通过图书馆查阅相关的手册及书籍； 2通过工业期刊阅览室参阅相关期刊； 3通过互联网了解模具方面的最新动态； 4向老师请教一些难点、疑点； 5设计过程中与同学讨论各类问题。四、主要参考文献与资料获得情况参考文献：组合机床设计大连组合机床研究所编机械工业出版社 1975 金属切削机床邓怀德主编机械工业出版社 1987 机械设计濮良贵纪名刚主编高等教育出版社 2001 机械原理孙桓陈作模高等教育出版社 2001 行星传动机构设计饶振刚主编国防工业出版社 1980 五、指导教师审批指导教师：（签名）年月日 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 1 目录前言 .1 1. 制定机床总体设计方案 . .3 1.1 设计任务 . 3 1.2 机床总体设计的依据 . 3 1.2.1 概述 . . 3 1.2.2 机床的总体布局 . .4 1.2.3.工件及工艺分析 . .5 1.3工件加工原理 .6 1.4 行星轮计算及原理误差分析 . 7 2. 机床配置形式的选择 . 11 2.1 机床配置形式概述 . .11 2.2 机床支撑件的选择 12 2.3 床身设计 . .13 3. 动力部件的选择 . 16 3.1 切削力的计算及刀具的选择 .16 3.2 电动机的选择 16 4. 液压滑台的设计 . 20 4.1 液压滑台系统概述 20 4.1.1 液压滑台系统的特点 20 4.1.2 滑台对液压系统的要求 20 4.2导轨的选择 21 4.2.1 导轨的功用和分类 . 21 4.2.2滑动导轨 . .24 4.2.3 滑台的结构形式 .36 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 2 5. 液压系统的设计与计算 . 37 5.1 液压系统概述 37 5.2参数几数据 38 5.3确定液压系统工作要求 38 5.4拟订液压系统原理图 39 5.5计算和选择液压元件 40 5.5.1液压缸的计算 . 40 5.5.2液压泵的选择 . 45 5.5.3选择控制元件 . 47 5.6液压系统性能验算 . 48 5.7液压结构参数的确定 . 48 总结 .52 致谢 .53 参考文献 .54 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 1 前言为期四年的大学生活即将结束，最后一项重要任务就是毕业设计。毕业设计是工科专业学校教学计划的一个重要组成部分，是教学环节的继续深化和检验，其实践性和综合性是其它教学环节所不能代替的。通过毕业设计使学生获得综合训练，有利于培养学生独立工作能力，巩固和提高所学知识，全面提高毕业生的素质，使之能较快的适合工程实践，对培养学生的实际工作能力具有十分重要的作用。通过这一环节的训练，提高了以下能力： 1、综合运用所学知识和技能，独立分析和解决实际问题的能力； 2、综合运用基本技能，包括绘图、计算机应用、翻译、查阅及阅读文献等等的能力； 3、调动实验研究的积极性，技术经济分析和组织协作工作的能力，学习撰写科技论文和技术报告，正确运用国家标准和技术语言阐述理论和技术问题的能力； 4、学会收集加工各种信息的能力，以及获取新知识的能力； 5、培养创新意识和严肃认真的科学作风。我们的设计题目是：卧式单工位双面车方组合机床。我们知道，组合机床是用按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。它专门用于加工一种工件或一种工件的一定工序，机床的辅助部件部分地实现了自动化，大大的提高了生产率。而车方机床，就是用曲率半径很大的椭圆短半轴曲线代替直线切削方形工件。在机床中间底座上装有固定夹具 ,用于安装工件。机床工作时 ,装两把车刀的车头主轴由单独电机驱动作回转主运动 ,同时车头由侧底座上的液压滑台带动作进给运动。一次装夹 ,一个工步完成了 4 个平面的切削。与一般铣削相比，减少了工件的二次装夹和调整分度的时间，提高了nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 2 生产率，减轻了劳动强度，降低了生产成本。车方机床只是众多机床类型中的一种，其设计也应符合一般机床的设计准则，即：（ 1）工艺可行性。指机床适应不同生产的需要。大致包括以下内容：机床可完成的工序种类，加工零件的类型、材料和尺寸范围，毛坯的种类等。（ 2）加工精度和表面粗糙度。（ 3）生产率。（ 4）自动化程度。 (5）操作安全方便和工作可靠。（ 6）效率，使用期限和成本等等。设计时还应该注意使机床体积小，重量轻，占地面积小，外形美观以及注意防止环境污染，如减少噪音，防止漏油等等。在设计过程中，遇到了很多困难和问题，一方面我们自己不断查阅相关资料尽力去解决，同时，还得到了许多老师的大力支持，他们有问必答，讲解耐心详细，诲人不倦，在此表示衷心的感谢。 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 3 1.制定机床总体设计方案 1.1设计任务设计任务：卧式单工位双面车方组合机车工件名称：小型拖拉机操纵轴生产批量：中批生产材料： 45 钢产品图如下 1.2机床总体设计的依据 1.2.1 概述机床设计，是设计人员根据使用部门的要求和制造部门的可能，运用有关的科学技术知识，所进行的创造性劳动。而机床设计的第一步，就是整体方案的确定。即在调查和分析的基础上，提出所设计机床的工艺方法、运动和布局、传动和控制、结构和性能等的初步方案。总体方案是部件和零件的设计依据，对整个机床设计的影响较大。因此，在拟定总体方案的过程中，必须综合地考虑，使所定方案技术上先进，经济效果好。确nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 4 定机床的总体方案，包括下列内容：（ 1）调查研究包括调查和分析工件、了解使用要求和制造条件、调查研究现有同类型机床等。（ 2）工艺分析包括确定机床上的工艺方法、运动等。（ 3）机床总体布局一般包括：分配运动、选择传动形式和支承形式、安排手柄等操作件的位置、拟定从布局上改善机床性能和技术经济指标的措施等。最后，绘制机床的总联系尺寸图，以表达所采用的总体布局，规定联系尺寸，并确定主要技术参数。另外，当机床的传动和控制较复杂时，须拟定机床传动系统的草图。对于不同类型的机床，拟定总体方案的侧重点也是不同的。通用机床的工艺比较定型，一般是侧重于机床的系列化工作、对现有同类型机床的调查分析以及新技术、新结构的应用。 1.2.2 机床的总体布局机床的总体布局是指确定机床的组成部件，以及各个部件和操纵、控制机构在整台机床中的配置。合理的总体布局的基本要求是：（ 1）保证工艺方法所要求的工件和刀具的相对位置和相对运动。（ 2）保证机床具有与所要求的加工精度相适应的刚度和抗振性。（ 3）便于操作、调整、修理机床；便于输送、装卸工件、排除切屑。（ 4）经济效果好，如节省材料、减少机床占地面积等。（ 5）造型美观。机床总体布局设计的一般步骤是，首先根据工艺分析分配机床部件的运动，选择传动形式和支承形式；然后安排操作部位，并拟定在布局上改善机床性能和技术经济指标的措施。上述步骤之间有着密切联系，必要时可互相穿插或并进。 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 5 此次毕业设计所设计的机床为一台专用组合机床，组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高度集中工序原则设计的一种高效率专用机床。设计组合机床前，首先应根据组合机床完成工艺的一些限制及组合机床各种工艺方法能达到的加工精度，表面粗糙度及技术要求、解决零件是否可以利用组合机床加工以及采用组合机床加工是否合理的问题。如果确定零件可以利用组合机床加工，那么，为使加工过程顺利进行并达到要求的生产率，必须在掌握大量的零件加工工艺资料基础上，全面考虑影响制定零件丁艺方案、机床配置型式、结构方案的各种因素反应注意的问题。经过分析比较，以确定零件在组合机床上合理可行的加工方法 (包括安排工序及工艺流程，确定工序中的工步数，选择加工的定位基难及夹压方案等 )、确定工序 (或工步 )间加工余量、选择合适的切削用量、相应的刀具结构、确定机床配置型式等等，这些便是组合机床方案制定的主要内容。 1.2.3.工件及工艺分析工件是机床的工作对象，是机床总体方案设计的依据。因此，必须明确工件的特点和加工要求，诸如：被加工面的尺寸精度、相互位置精度、表面光洁度以及对生产率的要求等。选择典型工件进行分析：如图 1-1 图 1-1 加工拖拉机操纵轴方头 (见图 1-1) ，原工序为在已加工了 0.280.4230外圆后 ,nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 6 用铣床铣削方头 ,由于需要分度转位 ,辅助工时较长。改为专用卧式组合机床车削方头 ,在机床中间底座上装有固定夹具 ,用于安装工件。机床工作时 ,装两把车刀的车头主轴由单独电机驱动作回转主运动 ,同时车头由侧底座上的液压滑台带动作进给运动。一次装夹 ,一个工步完成了 4 个平面的切削 ,提高了生产效率。零件材料为 45 号钢，零件工作中受力不很大，可以在车削之后做淬火处理，以提高起刚度强度，延长使用寿命。此生产类型为中批生产，应尽量提高生产率，降低生产成本，采用专用机床生产比较合理。 1.3工件加工原理车方机床由车头行星轮系机构产生刀尖的椭圆曲线轨迹。图 1-2 车方原理见图 1-2 ,齿轮3Z与4Z的传动比为 1 2 ,当刀尖安装在比齿轮3Z的分度圆小的圆周上时 ,则刀尖的运动轨迹为椭圆。证明如下 :设齿轮3Z的分度圆半径为 OA =R , O点为齿轮3Z的分度圆中心 ,刀尖在分度圆内定点 a处 ,且 Oa/ OA = nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 7 。当3 Z的分度圆在4Z上作纯滚动时 ,圆心 O点运动到 O ,齿轮上 a点运动至 a点 ( 坐标为 x,y) ,而 Oa = O a ,由图 2 可知 : x = Pb + ca = PO cos + O a cos = Rcos +Oa cos = Rcos + Rcos = R (1 + ) cos （ 1) y = O b - O c = PO sin - O a sin = Rsin - Oasin =Rsin - Rsin = R (1 - ) sin (2) 由式 (1) 得 2COS = 222 R (1 + ) X由式 (2) 得 2sin = 222 R (1 - ) Y则 2X / 2R (1 + ) 2 + 2y / 2R (1 - ) 2 = 2COS + 2sin = 1 (3) 式 (3) 为椭圆方程 ,所以 a 点的运动轨迹为椭圆。同理可以证明 ,和 a 点对称于中心 O 点的另一刀尖的运动轨迹也是一个椭圆。若接近于 1 时 ,椭圆短半径处曲率半径很大 ,接近于直线。设计适当的行星轮3Z的分度圆半径 ,可以控制用椭圆曲线代替直线所引起的直线度误差 ,满足加工一般方头的精度要求。 1.4行星轮计算及原理误差分析车方机床的车头行星轮系如图 1-3 所示。 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 8 图 1-3 1.行星轮分度圆直径 D3 的设计计算图 1.2 所示的 E 点与 F 点的 y 坐标值之差为计算直线度误差的初始值。根据工件精度要求 ,给出初始直线度公差 0.09mm。由零件简图 1 的方头边长 00.1827= 26.91 0.09和初始线度公差值 ,我们可以计算出图 2 中 E点和 F点的坐标在 E点，零件的直线度误差大到最大值则： Ey=2 6.91 2=13.455 在 F点，零件的直线度误差达到最小值，则： Fy=26.91 2-0.09=03.365 所以 E 点坐标为 (0 ,13.455) , F 点坐标为 (13144 ,13144) ,显然刀尖在 E 点时 , ( O PO) = 90 。但必须注意的是 ,在 F 点时 ,夹角不等于 45。将 E 点 = 90和 y = 13.455代入式 (2) 中 ,得 R (1 - ) = 13.455 (4) 将 F 点坐标代入式 (1) 和 (2) 中 ,得 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 9 R (1 + ) cos = 13.365 (5) R (1 - ) sin = 13.365 (6) 联立式 (4) 、 (5) 和 (6) 解得 R =64.59997mm ,圆整取 R =65mm。3z分度圆直径3D= 130mm。将 R = 65mm 代入式 (4) 中得 = 0.791 718 2 2.曲线近似直线的车方原理直线度误差的分析计算由于工件上有 0.280.4230的圆角 ,椭圆曲线近似直线段的长度小于 GF ,近似直线段的车方原理直线度误差值小于计算给出的初始值。一个椭圆曲线与圆有 4 个交点 ,相邻两点在 x 方向上的距离为近似直线段的长度。交点 I 的 y 值与中点 E 的 y值之差即为原理直线度误差。椭圆方程： 222(1 )xR + 222(1 )yR =1 圆的方程： 2x + 2y = 2r 联立解之得 4 个交点 ,其中第一象限的交点 I 的坐标值为 1y=122 2 2(1 ) Rr （ 7） 1x= 22ry (8) 由 0.280.4230变换为 29.65 0.07 ,工件倒圆直径的基本尺寸 d = 29.65mm ,半径基本尺寸 r = 14.825mm ,将 R =65mm , = 0.791 718 2 , r = 14.825mm代入式 (7) 和 (8) 得 1y= 13.405mm, 1x= 6.269mm 近似直线段的长度 L = 21x= 2 6.104 = 12.538mm。令 PE = h ,按图 1 计算的直线段长度为 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 10 L = 2 22rh = 2 221 4 .8 2 5 1 3 .4 5 5 = 12.448mm 两者之差 L = L - L = 12.538 12.448 = 0.09mm ,符合零件图纸的要求。近似直线段的车方原理的直线度误差计算值 =h-1y= 13.455 13.405 = 0.05mm ,即直线段的车方原理直线度误差是 0.05mm ,比初始值小的多 ,完全可以满足一般方头的精度要求。 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 11 2.机床配置形式的选择 2.1机床配置形式概述机床的配置形式通常根据工件的结构特点，加工要求，生产率和工艺过程方案等就可以确定。但在在基本形式的基础上，由于工艺的组织，动力头的不同配置方法，零件安装数目和工位数多少等具体安排不同，而具有多种配置方案。他们对机床的结构复杂程度，通用化程度，结构工艺性能，重新调整的可能性以及经济效果，还有维修操作是否方便等，都具有不同的影响。另外，还必须看到，就是在有些情况下，多工艺过程方案不大的更改或重新安排，往往会使机车简单，工作可靠，结构紧凑，更符合实际生产的要求。因此，在最后决定机床配置形式结构方案时，必须注意下面一些问题。（ 1）加工精度的要求影响固定式夹具组合机床能达到的加工精度最高，带移动式加具机床精度相对较差。（ 2）机床生产率的影响机床要求的生产率对机床配置形式结构方案有很大影响，它是决定采单工位机床，多工位机床或自动线，还是按中小批生产所需组合机床的特点进行设计的重要因素。有时从工件外形及轮廓尺寸来看，完全可以采用单工位固定夹具的机床形式。但由于生产率要求很高，就不得不采用多工位的方案，使装卸时间和机动时间相重合。（ 3）被加工零件的大小、形状、加工部位特点的影响这些特点很大程度上决定了采取卧式、立式或是倾斜式机床。一般来说，卧式机床多用于加工孔中心线与定位基准面平行，又需要由一面或是几面同时加工的箱体。一些在立式机床上安装不方便或者受到高度限制的细长工件，也适宜采用卧nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 12 式机床加工。立式机床则适于加工定基面是水平的，而加工面的孔与基面相垂直的工件。总之，在拟订机床配置形式结构方案时，必须认真分析工件加工工艺的要求及加工部位的特点，选择恰当的方案。 2.2机床支撑形式的选择机床中常用的支承件有床身、底座、立柱、横梁、横臂、刀架及工作台等。这些支承件，或单独使用，或组合使用。支承件应满足的基本要求： 1.应具有足够的刚度和较高的刚度质量比。 2.应具有较好的动态特性，包括较大的位移阻抗和阻尼，整机的低阶频较高，若阶频不致引起结构共振，不会因薄壁振动而产生噪声。 3.热稳定性好，热变形对机床加工精度的影响较小。排屑畅通，吊运安全，并具有良好的结构工艺性。机床支承形式可归纳为下列 5 种：（ 1）一字形（“一”形）支承支承件是床身，或床身与底座的组合。具有这种支承形式的机床，称为卧式机床。（ 2）柱形（“ ” 形）支承支承件是立柱，或立柱与底座的组合。具有这种支承形式的机床，称为立式机床。（ 3）倒丁字形（“ ”形）支承支承件是床身和立柱的组合。具有这种支承形式的机床，称为复合式机床。（ 4）槽形（ “ ”形）支承支承件是床身（或底座）、立柱、横臂三者的组合。具有这种支承形式的机床，称为单臂式机床。（ 5）框形（“ W ”形）支承机床的支承件由床身、横梁及双立柱组合而成，nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 13 形成封闭的框形结构。具有这种支承形式的机床，称为龙门式机床。由于支承件的结构形状十分复杂，受力条件也很复杂，所以对支承件主要是进行近似的工程技术计算，用近似的技术计算结果，来和已有的经过生产实践考验的同类型支承件的计算结果进行比较，进而评价所设计的支承件。由工件的形状及加工原理知，宜采用卧式形式（带一固定式夹具）。主轴箱电动机工件液压滑台液压滑台床身右主轴头左主轴头夹具图 2 1 2.3床身设计卧式床身有 3 种结构形式：中小型机床的床身是安装在床腿上的，例如回转直径在 630 毫米及以下的车床，六角车床等；大型机床的床身是直接安装在基础上的，如大型卧式车床卧式镗床等；某些卧式床身是框架式的，如仿行车床，多刀车床等。从载荷的观点来分析，有的床身主要是在切削力的作用下受两个方向的弯曲和扭转载荷，如车床，六角车床和镗床床身；有的床身主要是在重力的作用下受竖直面内的弯曲载荷，如龙门刨床和龙门铣床的床身。 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 14 表 2-1 铸铁件的推荐壁厚当量尺寸（ m） 0.75 1.0 1.5 1.8 2.0 2.5 3 3.5 4.5 外壁厚（ mm） 8 10 12 14 16 18 20 22 25 隔板或筋厚（ mm） 6 8 10 12 12 14 16 18 20 1.截面形状床身的截面形状决定于刚度要求，导轨的位置，内部需要安装的零，部件，排屑等。 2.截面宽度和高度截面的宽度由工件大小，刚度要求和刀架或工作台的导向性决定。普通车床床身截形的最佳比例为高比宽约等于 1。这里借鉴 CA6140 车床的床身设计。床身采用铸铁件（材料是 HT30-45 号灰铸铁）。截面形状如图 2 2。图 2 2 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 15 整体图如图 2 3 所示主轴箱电动机工件液压滑台液压滑台床身右主轴头左主轴头夹具图 2 3 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 16 3.动力部件的选择 3.1切削力的计算及刀具的选择车方机床的主轴上对称安装了两把车刀 ,但由图 2 可知 ,两把刀不会同时切削 ,切削深度从 F 点pa= 0 逐渐增大至 E 点pa=30 272= 1.5mm ,再逐渐减小至 G 点pa= 0 。其它 3 个面的切削深度也依次作同样改变。所以最大切深度 pa= 1.5mm ,根据零件表面粗糙度的要求 ,选 f =0.3mm/ r。由fv=nf可以计算滑台速度fv。刀具材料选用 YT15（适合加工钢料及断续切削）。为了保证一定的刀具耐用度 ,选 v = 90m/ min = 1.5m/ s。零件材料 45 钢 ,加工时的材料硬度为 187HB ,查机械加工工艺手册 ,得 :单位切削力 p = 1 962N/ mm2 ;切削力 Fz = p paf = 1 962 1.5 0.3 = 883N ;切削功率 P =ZFv 310 = 883 1.5 310 =1.3245kW;取机床总效率 = 0.75 ,则电机功率Ep= P/ = 1.3245/ 0.75 = 1.766kW。 3.2电动机的选择 1.电动机选择时要考虑的问题：（ 1）由于一般生产单位多采用三相交流电源，故无特殊要求时均应选用三相交流电动机。其中以三相异步带能动机应用最多，常用为 Y 系列三相异步电动机。 Fz =883N P =1.32kW Ep=1.76kW nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 17 （ 2）电动机的功率选择是否合适，对电动机的正常工作和经济性都有影响。功率选的过小不能保证工作机的正常工作，或使电动机因超载而过早损坏；功率选的过大则电动机的价格高，能力又得不到充分的发挥，而且由于电动机经常不在满载下运转，其效率和功率因数都较低而造成能源的浪费（ 3）电动机的同步转速愈高，磁极对数愈少，外廓尺寸愈小，价格愈低。但是电动机转速相对于工作机转速过高势必使总传动比加大，致使传动装置结构复杂，外廓尺寸增加，制造成本提高。而选用较低转速的电动机，其优缺点刚好相反。因此，在确定电动机的转速时，应进行分析比较，权衡利弊，按最佳方案选择。 2.电动机功率的选择考虑到减速器的降速比不宜过大，所以初步选择电动机的转速 min/710 rn s 再根据所须电动机功率为 kwPr 766.1 。查简明机械设计手册925P续表但是，考虑到机床可能调整加工其它尺寸、材料的方头或六方头工件 ,取电机功率为 2.2kW。选用封闭式三相异步电动机，型号为 Y132S-8，其输出功率P=2.2kw。其主要性能参数如表 3-1所示。 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 18 表 3-1 电动机主要性能参数电动机的功率 P 2.2 kw 额定电流 5.5A 额定转距 2.0 电动机满载转速 n 710 r/min 堵转转矩 / 额定转矩 2.0 电动机的效率 0.81 电动机的重量 63kg 3.电动机的安装型式选用5B基本结构型式，机座不带底脚，端盖有凸缘。安装结构型式为 1V 制造范围（机座号）为 80-315。其示意图如图 3-1 所示：图 3-1 电动机的安装示意图主要安装型式尺寸如表 3-2 所示。 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 19 表 3-2 电动机主要安装尺寸电动机轴伸直径 D 48mm 电动机轴伸长度 E 110mm 轴伸上键槽的尺寸 14mm 9mm 电动机法兰外径尺寸 350mm 电动机法兰内径尺寸 250mm 电动机法兰螺栓孔均不圆直径 300mm 法兰螺栓孔的数量和直径 4 19 电动机的总高度 L 710mm nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 20 4.液压滑台的设计 4.1液压滑台系统概述 4.1.1 液压滑台系统的特点（ 1）滑台的主要负载是切削力、摩擦力和启动、制动过程的惯性力，最大负荷一般 2 4-5 动导轨铸铁铸铁铸铁淬硬铸铁有色金属塑料支撑导轨铸铁淬硬铸铁淬硬钢淬硬钢铸铁铸铁 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 25 导轨常用材料搭配见表 4 1。除铸铁外，其余导轨都是镶装的。（ 2）铸铁铸铁是一种成本低，有良好减振性和耐磨性，易于铸造和切削加工的金属材料。导轨常用的铸铁有灰铸铁、孕育铸铁和耐磨铸铁等。灰铸铁府用最多的牌号是 HT200。在较好的润滑与防护条件下，具有一定的耐磨性。适用于需手工刮研的导轨；润滑和防护条件好、轻载荷的机床导轨；不经常工作的导轨 (包括移置导轨 )；对精度要求不高的次要导轨等。常用的孕育铸铁牌号足 HT300。耐磨性高于灰铸铁，但较脆硬，不易刮研，且成本较高。常用于较精密的机床导轨。为了提高铸铁导轨的硬度，以增强抗磨粒磨损的能力和防止撕伤，铸铁导轨经常采用高频淬火、小频淬火及电接触自冷淬火等表面淬火方法。（ 3)钢在耐磨性要求较高的机休上，可采用淬硬钢制成的镶钢导轨。淬火钢的耐磨性比普通铸铁高 5-10 倍。镶钢导轨通常采用 45钢或 45cr等材料，表面淬硬或全淬透，硬度达到 HRc52 58；或者采用 20Cr， 20CrMn等渗碳淬硬至 HRc56 62。镶钢导轨工艺复杂，成本高，目前国内主要用于数控机床的滚动导轨上。（ 4)有色金属有色金属镶装导轨常用于重型机床的动导轨上，与铸铁的支承导轨搭配，以防止咬合磨损，保证运动平稳性和提高运动精度。常用的材料有锡青铜 ZQSn6 6 3，铝青铜 ZQAl9 4和锌铝铜合金 ZZnAL10一 5等。（ 5)塑料塑料导轨具有良好的耐磨性能，落在导轨表面上的硬粒可挤入导轨内部，避免了磨粒磨损和撕伤。常用的塑料材料有环氧树脂耐磨涂料和聚四氟乙烯基滑动导轨软带等。适用于中、小型精密机床和数控机床的导轨，用于竖直导轨nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 26 更可显示其优点。这里我选用铸铁导轨。 2.导轨的结构 1）截面形状滑动导轨可分为凸形和凹形两大类。对于水平布置的机床，凸形导轨不易积存切屑，但难以保存润滑油，因此只适用于低速运动；凹形导轨润滑性能良好适用于高速运动，但为防止落入切屑等必须配备良好的防护装置。直线运动导轨截面的基本形状见图 4 2。 A b c d 图 4 2 三角形导轨，见图 a。支承导轨为凸形时，称为山形导轨；支承导轨为凹形时，称为 V 形导轨。三角形导轨依靠二角形的两个斜面导向，磨损后能自动补偿，不影响导向精度。但水平和垂直两个方向上的误差相万影响，给制造和检修带来困难。导向精度随顶角。的增加而降低；承载面积随的增加而增加。当两导轨面上受力不对称且相差较大时，可采用不对称三角形导轨，以保证导轨面压力分布均匀。通常取 = 090 。对于受力较大的大型或重型机床，可取 0110 - 0120 ；对于精密机床，常取 = 090 。支承导轨为 V 形时，不易积存放大的切屑，也不易存留润滑油，适用于不nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 27 易防护、速度较低的进结运动导轨。支承导轨为 V 形时，由于能得到较充足的润滑，除用于精密和大型机床的进给导轨外，还可用于主运动导轨，如龙门刨床床身导轨。但是必须很好地防护，以防止落人切屑和尘土。矩形导轨，见图 b。矩形导轨制造简单，刚度高，承载能力大，具有水平和垂直两个方向的导轨面而且两个导轨面的误差不会相互影响，便于安装调整。但侧面磨损后不能自动补偿，需要有间隙调整装置，因此导向件较差。适用于载荷较大而导向性要求不高的机床。根据导向形式的不同，矩形导轨又可分为窄式组合和宽式组合两种。燕尾形导轨，见图 C。燕尾形导轨结构紧凑、高度尺寸较小，可承受颠覆力矩，但磨损后不能自动补偿间隙，需用镶条调整，刚性较差，摩擦力较大，制造和检修都比较复杂，一般用作中、低速的多层导轨。圆体形导轨，见图 D。圆柱形导轨制造简单，不易积存较大的铁屑。但磨损后很难调整和补偿间隙，通常用在承受轴向载荷的场合。这里选用矩形导轨。 2）组合形式为了限制运动部件的转动自由度，直线运动导轨一般都由两条导轨组合而戍。对重型机床，由于共移动部件宽度较大，又承受较重载荷，因此常采用 3条或 3条以上导轨，来实现导向外承受载荷。常见的导轨组合形式见图 4 3。图 4 3 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 28 双二角形组合 (图 a) 导向精度高，磨损后能自动补偿具有较好的精度保持性，但很难达到 4 个表面同时接触的要求，制造较困难。适用于精度要求较高的机床，如高精度丝杠机床刀架导轨和滚齿机立体导轨等。双矩形组合 (图 b) 具有较大的承载能力，制造调整比较简单，但导向性差，磨损后不能自动补偿，对加工精度有较大影响；多用于普通精度机床和重型机床，如万能升降台铣床工作台导轨等。三角形 -矩形组合 (图 4 c) 这种组合形式兼有导向性好、制造方便和刚度高的优点，应用最广泛，如普通车床溜板、龙门刨床工作台导轨、万能外因磨床砂轮架导轨等。燕尾形组合 (图 d) 两个燕尾平面同时起导向及压板作用，用一根镶条就可调整各接触面的间隙，但不能承受过大的颠覆力矩，摩擦损失也较大。用于要求层数多、尺寸小、调整间隙方便和移动速度不大的场合，如车床刀架、牛头刨床滑枕导轨等。燕尾形矩形组合 (图 e) 能承受较大力矩，间隙调整也比较方便，多用于横梁、立柱、摇臂等的导轨，如龙门刨床横梁导轨等。双圆柱形组合 (图 f) 容易制造，但磨损后不易补偿。常用于仅受轴向力的场合，如压力机、机械手的导轨。这里选用双矩形组合 3）间隙调整闭式导轨的结合面之间应有适当的间隙。若间隙过小，不但增加运动阻力，而且会加速导轨磨损；若间隙过大，又会使导向精度降低，还容易产生振动。因此，除装配过程中应仔细调整导轨的间隙外，在使用一段时间后，因磨损还需重调。常用镶条和压板来调整导轨的间隙。（ 1）压板压板用于调整间隙和承受颠覆力矩下图所示为矩形导轨上常用的几种压板nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 29 装置。图 4 4 压板 1-动导轨 2-支承导轨 3-压板 4-垫片 5-平镶条 6-螺钉图 a所示的压板装置通过磨削或副研压板 3与动导轨 1相接触的 d面，或磨、刮与支承导轨 2相接触的 e面来调整垂直方向的间隙。间隙过大时磨、刮 d面：间隙过小则磨、刮 e面。压板上的 d， e 面需用空刀槽分开。这种方式结构简单，但调整比较麻烦。图 b 所示是采用在压板与动导轨接触处放几层薄垫片 4 来调整垂直方向的间隙。随着摩擦表面的不断磨损，逐次取下一层垫片。这种方法比磨、刮省力，但调整量受垫片厚度限制。图 c 所示是在压板与支承导轨间用平镶条 5 来调整间隙。只要拧动带有锁紧螺母的螺钉 6 即可调整间隙，故调整方便。但由于镶条下面只与几个螺钉接触，因此刚度较差。（ 2）镶条镶条用来调整矩形和燕尾形导轨的侧面间隙，以保证导轨面的正常接触。常用的镶条有平镶条和斜镶条两种。 3.导轨的润滑与防护 1）导轨润滑导轨润滑的目的是：减少磨损以延长导凯使用寿命；降低温度以改善工作条件；减小摩擦力以提高机械效率；保护导轨表面以防止生锈。导轨的润滑方法很多，最简单的润滑方法是人工定期地直接在导轨上浇油或nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 30 油杯供油。这种方法成本低廉，但不能保证充分的润滑。一般用于移置导轨或移动速度较低的滑动导轨及滚动导轨。另一种手动润滑方式是在机床上装手动油泵，在工作前拉动油泵几次，进行人工润滑，这种方式操作方便但不能保证连续供油，用于低中速、低载荷、小行程或不经常运动的导轨上。现代机床上多采用全自动压力油强制润滑，这种方法效果较好可保证充分润滑，不断地冲洗和冷却表面，与运动速度无关，但必须有专门的供油系统，成本较高。为了使润滑油在导轨向上均匀分布，保证充分的润滑效果，应在导轨面上开出油沟。 2）导轨的防护导轨的防护装置应尽可能使导轨面封闭起来，如果不能封闭，则应能将落在导轨上的尘屑较彻底地清除，还应具有耐红热切屑的能力，防冷却液浸蚀的能力，便于装卸及清洗导轨，制造容易、耐用和美观。图 4 5 导轨的防护图示为几种导轨的防护方式。图 a 为刮板式防护装置。在动导轨的端面上装有毛毡 l，并用金属刮板 2 及螺钉压紧，当动导轨移动时，通过毛毡排除落nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 31 在支承导轨上的切屑及灰尘。这种装置容易被细小的切屑及杂物填塞，对导轨产生刮磨作用，因此仅适用于移动速度较低的导轨。图 b，为钢带式防护单，韧带 4 的一端绕在床身端部的滚轮 3 上，另一端则固定在运动部件上，运动部件移动时，钢带随着展开或卷在滚轮上。这种防护罩结构简单，但切屑及杂物在滚轮卷动时容易被带至钢带内表面而掉在导轨面上，影响防护效果。图 c为固定式防护罩、铁皮罩固定在运动部件上，以盖住导轨表面。这种队护罩结构简单，但密封性较差，且使机床外形尺寸增大，仅通用于行程不大的中小型机床。图 d为层叠式防护罩，用多段金属薄板制成，最外层盖板 6和最内层盖板 7 分别固定在运动部件 5 和床身 8上，当运动部件移动时，防护罩可随之伸长或缩短。这种防护罩耐热性好，使用寿命长，但制造较复杂，成本较高，适用于大型及精密机床。图 c 为折叠式防护罩，用皮革、塑料或帆布制成，这种防护罩结构简单，防护效果好但容易损坏，成本高，常用于磨床和精密机床上。这里选用刮板式防护装置。 4.滑动导轨的验算设计滑动导轨时，先参考同类型机床，初步拟定导轨的形状和尺寸，然后再进行验算。滑动导轨的验算，主要是通过受力分析，求出导轨的平均压强和最大压强、与导轨的许用压强相对照，判断导轨设计是合合理。根据压强分布情况，判断是合需用压板。 * 1）导轨压强的分布当导轨的自身刚度大于接触刚度时，可忽略导轨自身变形的影响，而只考虑接触变形的影响。这时，沿导轨长度方向的接触变形和压强可视为线性分布，沿宽度方向可视为均匀分布。当导轨的自身刚度较低时，既要考虑导轨表面接触变形，又要考虑导轨自身变形，这时压强为非线性分布，下面只讨论线性分nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 32 布的导轨压强的计算。每条导轨面所受的载荷，都可以简化为一个距导轨中心距离为 x的力，这个力的作用又等价于一个位于导轨中心的力 F 和一个颠覆力矩 M 的作用。如图 4 6 所示。图 4 6 导轨受力情况在力 F 作用下，导轨面的压强Fp（单位为 MPa）： Fp=FaL .（ 1）在力矩 M作用下，导轨面产生的最大压强Mp（单位为 MPa）由于 M= 12 Mp 12aL23L=16 Mpa 2L 因此 Mp= 2FaL （ 2）式中 F 导轨承受的集中力，单位为 N； M 导轨承受的颠覆力矩，单位为 Ng mm； a 导轨的宽度，单位为 mm； L 动导轨的长度，单位为 mm； nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 33 Fp-集中力 F力引起的压强，单位为 MPa； Mp-颠覆力矩 M引起的最大压强，单位为 MPa。由于力 F与力矩 M同时作用，阅此寻轨所承受的最大、最小、平均压强分别为： maxp=Fp+ Mp= FaL（ 1 + 6MFL）（ 3） minp=FpMp= FaL（ 1 6MFL）（ 4） = 12（maxp+minp） = 2L FaL .（ 5）从式 (4 7)可见，平均压强avp只与力 F的大小和导轨几何尺寸有关，而与力的作用点无关。从式 (4 5)、 (44)可知： (1)x 0，即力 F作用于导轨中点， M=xF=0，maxp=minp=0，压强呈矩形分布（如下图 a），导轨受力均匀，但实际上很难实现这种情况。 (2)x L 6，即 MxF FL 6 时， 6M FL 1，maxp 2avp，minp 0，压强呈梯形分布（如图 b）。设计时，应尽可能保证导轨在这种受力状态下工作。（ 3)x=L 6，即 MxF=FL/6时， 6M FL=1，maxp=0，minp=2avp，压强呈三角形分布 (图 c)。导轨两端压强分布相差较大，但仍保持了导轨面全长接触，设计时也可采用。 (4)x L 6，即 M=xF FL/6 时， 6M/FL 1，minp 0。这时，导轨一端将出现间隙 (图 d)。为此，需要在导轨下面安装压板，形成辅助导轨面。设计时应避免出现这种情况。 nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 34 图 4 7 导轨压强的分布表 4 2 铸铁导轨的压强分布 /MPa 导轨种类机床类别平均压强最大压强直线运动导轨主运动导轨和速度较高的进给运动导轨中型机床 0.4 0.5 0.8 1.0 重型机床 0.2 0.3 0.4 0.6 速度较低的运动导轨中型机床 1.2 1.5 2.5 3.0 重型机床 0.5 1.0 1.5 磨床 0.025-0.04 0.05 0.08 主运动和速度较高的圆周运动导轨 D 导轨直径， mm D3000 0.2 0.3 环行 0.15 2）导轨的许用压强导轨的压强是影响导轨耐磨性的一个主要因素。导轨的支承面积应与导轨所承受的载荷相适应。如果导轨面的压强很大，导轨表面将因油膜压破而加剧磨损。为此，应保证导轨面上的平均压强不超过许用值。由于导轨面上的压强分nts 河南理工大学本科毕业设计（论文） 35 布不可能完全均匀，所以还必须保证最大压强不超过许用值。机床铸铁铸铁、铸铁钢导轨副的许用压强按表 4 2 选取。始终以固定切削条件工作的专用机床，许用压强应比表中数值减小 25 30。钢钢导轨副的许用压强可比表中数值增加 20 30。动导轨上镶装以聚四氟乙烯为基体的导轨板时，如滑动速度 v 1m/min 时，则 pv 植不宜超过 o 2MPa m/min；如滑动速度 v 1m/min时，则许用压强取 0.2MPa。锌铝铜合金 ZZnAll0

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