基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及左主轴箱设计.doc

基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及左主轴基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及左主轴 箱设计箱设计 摘摘 要 要 本科题来源 盐城市江淮动力集团的 ZH1105W 柴油机 柴油机气缸体 是需要大量生产的零件 为了提高加工精度和生产效率 需要设计一种组合机 床来改善柴油机气缸体的加工情况 本课题设计的组合机床是针对 ZH1105W 柴油机气缸体钻左侧面 即水箱面 上 11 个孔 钻右侧面 即油底壳面 上 21 个孔 钻后盖板 缸尾 钻 11 个孔 共计 43 个孔同时加工 本次设计主要包括两部分 组合机床总体设计和左主轴箱的设计 总体设 计包括机床配置型式的确定 结构方案的选择以及 三图一卡 的绘制 部件 设计包括绘制左主轴箱设计原始依据图 确定主轴和齿轮 完成动力计算 设 计传动系统 绘制多轴箱装配图和零件补充加工图 机床采用卧式单工位三面 加工的方案 加工和装配工艺性好 零件装夹方便 采用液压滑台实现刀具进 给 借助导套引导刀具实现精度和稳定的加工 主轴采用标准主轴 刀具选用 复合麻花钻 使得工序集中 关键词 关键词 组合机床 柴油机气缸体 左主轴箱 本设计来自 完美毕业设计网本设计来自 完美毕业设计网 登陆网站联系客服远程截图或者远程控观看完整全套论文图纸设计登陆网站联系客服远程截图或者远程控观看完整全套论文图纸设计 客服 QQ 8191040 The Overall and Left Headstock Design of Three Plane Drilling Combined Machine Based on 3D for Diesel Engine Cylinder Block Abstract The subject comes from Jiangdong Dynamic Group Yancheng The diesel engine cylinder block is a product which needs mass production In order to prove the disposition and the production efficiency need to design a high effective modular machine tool to improve the production of the diesel engine cylinder block The combined machine is designed for drilling 11 holes on the left side of the ZH1105W diesel engine cylinder block 21 holes on the right side and 11 holes on the back plate This means that processing a total of 43 holes at the same time This topic is includes the arranging of the modular machine tool the choosing of the structure plan and the completing of three drawings and one card The left spindle box design includes drawing the primitive basic chart for the gear box determining the spindle and the gears completing the power computation designing the transmission system drawing assembly drawing of the gear box and the supplementary processing charts of its parts Machine tool takes the horizontal type with single position and three processing plan with the good technologic capability of processing and assemble And it is convenient for parts to put into the clamp The design uses the hydraulic pressure sliding table to realize the replenishment of cutting tool and by the guide sleeves insures the processing precision and the stable machining In order to the working procedure to be centralized the main spindles use the standard ones and the cutting tools are the compound twist drills Key words Combination machine Diesel engine cylinder block Left headstock 目目 录录 1 前 言 2 2 组合机床总体设 计 4 2 1 总体方案论 证 4 2 1 1 被加工零件的特 点 4 2 1 2 工艺路线的确 立 4 2 1 3 机床配置型式的选 择 4 2 1 4 定位基准的选 择 4 2 2 确定切削用量及选择刀 具 5 2 2 1 选择切削用量 计算切削力 切削扭矩及切削功 率 5 2 2 2 验证刀具耐用 度 8 2 2 3 选择刀具结 构 8 2 2 4 导向结构的选 择 8 2 3 组合机床总体设 计 9 2 3 1 被加工零件工序 图 9 2 3 2 加工示意 图 9 2 3 3 机床联系尺寸 图 10 2 3 4 机床生产率计算 卡 13 3 组合机床左主轴箱设 计 16 3 1 绘制左主轴箱原始依据 图 16 3 2 主轴结构型式的选择及动力计 算 16 3 2 1 主轴结构型式的选 择 16 3 2 2 主轴直径和齿轮模数的初步确 定 16 3 2 3 主轴箱动力计 算 16 3 3 主轴箱传动系统的设计与计 算 17 3 3 1 计算驱动轴 主轴的坐标尺 寸 17 3 3 2 拟定主轴箱传动路 线 17 3 3 3 传动轴的位置和转速及齿轮齿 数 18 3 4 主轴箱坐标计算及绘制干涉检查 图 22 3 4 1 计算传动轴坐 标 22 3 4 2 干涉检查 图 24 3 5 轴 齿轮校核计 算 24 3 5 1 轴的校核计 算 24 3 5 2 齿轮的校 核 24 4 三维建 模 28 4 1 系统开发环境与模块划 分 28 4 2 三维建模方 式 28 1 前言 本次设计的课题是基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及左主 轴箱设计 该课题来源于盐城市江动集团 本设计主要针对原有的机体左 右 后三个面上 43 个孔多工序加工 生产率低 位置精度误差大的问题而设计的 从而保证孔的位置精度 提高生产效率 降低工人劳动强度 本人的设计分工 是总体设计和左主轴箱的设计 右主轴箱和夹具部分的设计由同组其他同学担 任 在设计组合机床过程中 组合机床左主轴箱的设计是整个组合机床设计工 作的重要部分之一 虽然主轴箱零件的标准化程度高 使设计工作量有所减少 设计周期大为缩短 但在主轴箱设计过程中 在保证加工精度的前提下 如何 综合考虑生产率 经济性和劳动条件等因素 还有一定的难度 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 组成的一种高效的专用机床 组合机床一般采用多轴 多刀 多工序 多面或 多工位同时加工的方法 生产效率比通用机床高几倍至几十倍 由于通用部件 已标准化和系列化 可根据需要灵活配置 能缩短设计和制造周期 因此 组 合机床兼有低成本和高效率的优点 在大批 大量生产中得到广泛应用 并可 用来组成自动生产线 正如文献中所说 组合机床对多孔钻削加工具有较大的 优势 它按孔的坐标分布位置实行一次加工 保证了孔的坐标位置尺寸精度 这也是本次设计的目的所在 设计这台组合机床 就是为了在保证加工精度的 基础上 提高生产效率 组合机床的设计 目前基本上有两种方式 其一 是根据具体加工对象的 特征进行专门设计 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 广大工人和技术人员总结出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 在完成一定工艺范围内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 专用组合机床 这种组合机床不需要每次按具体加工对象进行专 门设计和生产 而是设计成通用品种 组织成批生产 然后按被加工零件的具 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 总之 组合机床一般用于加工箱体类或特殊形式的零件 加工时 工件一 般不旋转 由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动来实现钻孔 扩孔 锪孔 铰孔 镗孔 铣削端面 切削平面 切削内外螺纹以及加工圆和端面等 二十世纪 70 年代以来 随着可转位刀具 密齿铣刀 镗孔尺寸自动检测和刀具 自动补偿技术的发展 组合机床的加工精度也有所提高 本说明书阐述了总体设计和左主轴箱设计的过程 在第 2 章中着重介绍了 组合机床的总体设计 在总体设计中 首先是被加工零件的工艺分析 然后是 总体方案的论证 在比较了许多方案之后 结合本道工序加工的特点最终选择 卧式双面的机床配置型式 再结合本道工序的特点选择刀具 根据选择的切削 用量 计算刀具的切削力 切削扭矩 切削功率等 再确定刀具的大小和型式 在确定这些设计计算后 然后是绘制组合机床的 三图一卡 被加工零件工 序图 加工示意图 机床总图和生产率计算卡 在第 3 章中 主要介绍了左主 轴箱的设计 左主轴箱的设计是组合机床设计中的一个重要的组成部分 左主 轴箱设计时 首先确定绘制左主轴箱设计原始依据图 接着对主轴结构型式选 择和动力的计算 然后对主轴箱传动系统进行设计与计算 在对左主轴箱中的 传动轴直径和传动轴在箱体中的位置进行计算 最后对轴和齿轮的强度进行校 核 绘制出主轴箱中传动轴坐标检查图 2 组合机床总体设计 组合机床是按高度集中工序原则 针对被加工零件的特点及工艺要求设计 的一种高效率专用机床 2 1 总体方案论证 2 1 12 1 1 被加工零件特点被加工零件特点 该加工零件为气缸体 材料是 HT250 硬度 190 240HBS 在本工序之前 各主要表面 销孔已加工完毕 2 1 22 1 2 工艺路线的确立工艺路线的确立 本道工序 钻左面 右面 后面的孔 由本设备 ZH1105W 单工位专用钻 床 来完成 因此 本设备的主要功能是完成气缸体左 右 后三个面上一共 43 个孔的加工 具体加工内容及加工精度是 a 左面 21 个孔 钻削 4 13 深 16 的孔 表面粗糙度 12 5 各孔位置 度公差为 0 02mm 并钻削 16 6 7 深 17 的孔和 1 6 8 深 66 的孔 b 右面 11 个孔 钻削 5 6 7 孔 表面粗糙度 12 5 各孔位置度公差 为 0 03mm 并钻削 4 8 5 钻 1 6 7 和 1 10 5 的孔 表面粗糙度 12 5 各孔位置度公差为 0 03mm c 后面 11 个孔 钻削 2 8 5 孔 表面粗糙度 12 5 各孔位置度公差 为 0 03mm 并钻削 8 6 7 和 1 7 的孔 表面粗糙度 12 5 各孔位置度 公差为 0 03mm 本次设计技术要求 a 机床应能满足加工要求 保证加工精度 b 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 c 机床尽可能用通用件 中间底座可自行设计 以便降低制造成本 d 机床各动力部件用电气控制 2 1 32 1 3 机床配置型式的选择机床配置型式的选择 机床的配置型式主要有卧式和立式两种 卧式组合机床床身由滑座 侧底 座及中间底座组合而成 其优点是加工和装配工艺性好 无漏油现象 同时 安装 调试与运输也都比较方便 而且 机床重心较低 有利于减小振动 其 缺点是削弱了床身的刚性 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 其优点是占地面积小 自由度大 操作方便 其缺点是机床重心 高 振动大 2 1 42 1 4 定位基准的选择定位基准的选择 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集中工序 一般常采 用一面两孔定位和三面定位 本机床加工时采用的定位方式是一面两销定位 以左端面为定位基准面 限制三个自由度 一个圆锥销限制两个自由度 再用 一个菱形销限制剩下的一个自由度 2 2 确定切削用量及选择刀具 2 2 12 2 1 选择切削用量选择切削用量 计算切削力 切削扭矩及切削功率 计算切削力 切削扭矩及切削功率 对于 43 个被加工孔 采用查表法选择切削用量 从 1 第 130 页表 6 11 中 选取 由于钻孔的切削用量还与钻孔深度有关 随孔深的增加而逐渐递减 其 递减值按 1 第 131 页表 6 12 选取 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 钻孔深度较大时 由于冷却排屑条件都较差 刀具寿命有所 降低 降低切削速度主要是为了提高刀具寿命 并使加工较深孔时钻头的寿命 与加工其他浅孔时钻头的寿命比较接近 同一多轴箱上各刀具每分钟进给量必须相等并等于滑台的工进速度 所 f v 以要求同一多轴箱上各刀具均有较合理的切削用量是困难的 因此 一般先按各 刀具选择较合理的转速和每转进给量 在根据其中工作时间最长 负荷最重 i n i f 刃磨较困难的所谓 限制性 刀具来确定和调整每转进给量和转速 通常采用试 凑法来满足每分钟进给量相同的要求 43 个孔的切削用量的选择 1 孔 6 8 5 深 20mm 查 1 第 130 页表 6 11 高速钻头切削用量得 由 硬度大于 选择 12 6 dHBS241 200min 18 10mv 选 rmmf 18 0 1 0 rmmf 1 0 minmaxmax 3 1 HBHBHBHB 根据公式 33 223 HB 转速 min 345 13 1000 5005 814 3 1000 m dn v 查表 6 12 孔深 取 d3min 4 13 mv 查表 6 20 切削用量 F 6 08 0 26HBDf F 26 8 5 899N 8 0 1 0 6 0 33 223 切削扭矩 T 6 09 09 1 10HBfD T 2372 838N mm 6 08 09 1 33 2231 05 810 切削功率 P D TV 9740 P 0 122KW5 89740 4 13838 2372 2 钻孔 1 10 5 深 15mm 查 1 第 131 页表 6 11 高速钻头切削用量得 由 d 6 12 硬度大于 200 241HBS 选择 min 18 10mv 选 根据公式 rmmf 18 0 1 0 rmmf 1 0 33 223 HB min 500r f v n f min 5 16 1000 500 5 1014 3 1000 m dn v 查表 6 20 切削用量 F 6 08 0 26HBDf F 26 10 5 1110 53N 8 0 1 0 6 0 33 223 切削扭矩 T 6 08 09 1 10HBfD T 3545 095N mm 6 08 09 1 33 2231 0 5 1010 切削功率 P D TV 9740 P 0 182KW 5 109740 5 16095 3545 3 钻孔 30 6 7 深 15mm 查 1 第 130 页表 6 11 高速钻头切削用量得 由 d 6 12 硬度大于 200 241HBS 选择 min 18 10mv 选 根据公式 rmmf 18 0 1 0 rmmf 1 0 33 223 HB min 5 10 1000 5007 614 3 1000 m dn v 查表 6 20 切削用量 F 6 08 0 26HBDf F 26 6 7 708 625N 8 0 1 0 6 0 33 223 切削扭矩 T 6 08 09 1 10HBfD T 1509 769N mm 6 08 09 1 33 2231 07 610 切削功率 P D TV 9740 P 0 077KW 7 69740 5 10769 1509 4 钻孔 1 6 8 深 66mm 查 1 第 130 页表 6 11 高速钻头切削用量得 由 d 6 12 硬度大于 200 241HBS 选择 min 18 10mv 孔深 rmmf 18 0 1 0 d10 8 选 HB 223 33 根据公式 rmmff 126 0 07 0 7 0 rmmf 091