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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【8张图/16288字】【优秀机械毕业设计论文】

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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【】【优秀机械毕业设计论文】.rar
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三维
30204.prt.1
30205.prt.1
30206.prt.1
6204.prt.1
chilun2-29-20.prt.6
chilun2-31-20.prt.2
chilun2-32-20.prt.4
chilun2-33-20.prt.2
chilun2-34-20.prt.3
chilun2-35-20.prt.3
chilun2-35-30.prt.1
chilun2-38-30.prt.1
chilun22920.prt.6
chilun3-21-20.prt.1
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chilun3-30-20.prt.1
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dusai25.prt.1
hougai.prt.1
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jian8-22.prt.1
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luomu18-15.prt.1
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zhou8.asm.1
zhuangpei.asm.1
zhuangpeitu.asm.1
zhuangpeitu1.asm.1
三维图册
外文翻译
A0-主轴箱箱体补充加工图.dwg
A0-装配图.dwg
A1-前盖补充加工图.dwg
A1-后盖补充加工图.dwg
A3-主轴.dwg
A3-传动轴.dwg
A3-齿轮.dwg
A4-套.dwg
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基于 三维 柴油机 缸体 三面钻削 组合 机床 总体 整体 主轴 设计 优秀 优良 机械 毕业设计 论文
资源描述:

文档包括:
说明书一份,36页,16200字左右.
任务书一份.
开题报告一份.
翻译一份.

图纸共8张:
A0-主轴箱箱体补充加工图.dwg
A0-装配图.dwg
A1-后盖补充加工图.dwg
A1-前盖补充加工图.dwg
A3-齿轮.dwg
A3-传动轴.dwg
A3-主轴.dwg
A4-套.dwg

目 录
1 前言…………………………………………………………………………………… 1
2 组合机床总体设计…………………………………………………………………… 3
2.1 总体方案论证……………………………………………………………………… 3
2.1.1 被加工零件的特点……………………………………………………………… 3
2.1.2 工艺路线的确立………………………………………………………………… 3
2.1.3 机床配置型式的选择…………………………………………………………… 3
2.1.4 定位基准的选择………………………………………………………………… 3
2.2 确定切削用量及选择刀具………………………………………………………… 4
2.2.1 选择切削用量﹑计算切削力﹑切削扭矩及切削功率………………………… 4
2.2.2 验证刀具耐用度………………………………………………………………… 7
2.2.3 选择刀具结构…………………………………………………………………… 7
2.2.4 导向结构的选择………………………………………………………………… 7
2.3 组合机床总体设计………………………………………………………………… 8
2.3.1 被加工零件工序图……………………………………………………………… 8
2.3.2 加工示意图……………………………………………………………………… 8
2.3.3 机床联系尺寸图………………………………………………………………… 9
2.3.4 机床生产率计算卡……………………………………………………………… 12
3 组合机床左主轴箱设计……………………………………………………………… 15
3.1 绘制左主轴箱原始依据图………………………………………………………… 15
3.2 主轴结构型式的选择及动力计算………………………………………………… 15
3.2.1 主轴结构型式的选择…………………………………………………………… 15
3.2.2 主轴直径和齿轮模数的初步确定……………………………………………… 15
3.2.3 主轴箱动力计算………………………………………………………………… 15
3.3 主轴箱传动系统的设计与计算…………………………………………………… 16
3.3.1 计算驱动轴﹑主轴的坐标尺寸………………………………………………… 16
3.3.2 拟定主轴箱传动路线…………………………………………………………… 16
3.3.3 传动轴的位置和转速及齿轮齿数……………………………………………… 17
3.4 主轴箱坐标计算及绘制干涉检查图……………………………………………… 21
3.4.1 计算传动轴坐标………………………………………………………………… 21
3.4.2 干涉检查图……………………………………………………………………… 23
3.5 轴、齿轮校核计算………………………………………………………………… 23
3.5.1 轴的校核计算…………………………………………………………………… 23
3.5.2 齿轮的校核……………………………………………………………………… 23
4 三维建模……………………………………………………………………………… 27
4.1 系统开发环境与模块划分………………………………………………………… 27
4.2 三维建模方式……………………………………………………………………… 27
4.3 三维建模优势……………………………………………………………………… 28
4.3.1三维设计形象、直观 …………………………………………………………… 28 
4.3.2可实现参数化、变量化设计 …………………………………………………… 28 
4.3.3可对重要零件进行有限元分析与优化设计 …………………………………… 29
4.3.4 可以实现CAD/CAM集成 ………………………………………………………… 29
4.4 参数化建模方案…………………………………………………………………… 29
4.4.1 参数化建模规则………………………………………………………………… 29
4.4.2 参数化设计的实现过程………………………………………………………… 30
5 结论…………………………………………………………………………………… 31
参考文献………………………………………………………………………………… 33
致 谢………………………………………………………………………………… 34
附 录………………………………………………………………………………… 35

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
摘 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:组合机床;柴油机气缸体; 左主轴箱

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

任务书

一、设计内容
设计一台加工柴油机气缸体水箱面、油底壳面和后盖板面孔系的钻削组合
机床,具体进行总体设计和左主轴箱设计。主要内容有:
1、总体设计
1)制定工艺方案,确定机床配置型式及结构方案。
2)三图一卡设计,包括:
(a) 被加工零件工序图, (b) 加工示意图, (c) 机床联系尺寸图, 
(d) 生产率计算卡,  (e) 有关设计计算、校核。
2、左主轴箱设计
(a) 左主轴箱三维造型设计及装配图的绘制
(b) 左主轴箱零件图
(c) 有关计算、校核等。

二、设计依据
1.课题来源:盐城市江动集团
2.产品名称:ZH1105W柴油机
3.被加工零件:气缸体(附零件图)
4.工件材料:HT250,硬度190~240HBS
5.加工内容:水箱面钻11个孔,其中有五个φ6.7孔,深18;四个φ8.5孔, 
深22;一个φ6.7的孔,通孔;一个φ10.5孔,通孔。
油底壳面钻21个孔, 其中有十六个φ6.7孔,深17;一个φ6.8 
深66;四个φ13孔,通孔。
后盖板面(缸尾)钻11个孔,其中有二个φ8.5孔,深20;一个
φ7孔,深115;八个φ6.7孔,深18。
6. 生产纲领:4万件/年,两班制。
7. 批量:本机床设计、制造一台。

三、设计要求
1、机床应能满足加工要求,保证加工精度;
2、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; 
3、机床尽量采用标准件和通用件,以便降低制造成本;
4、设计图样总量:折合成A0幅面3张以上;工具要求:应用计算机软件绘图。过程要求:装配图需提供手工草图。
5、毕业设计说明书应满足相关要求。
6、毕业设计说明书按照学校规定格式规范统一编排、打印,字数不少于1万字。
7、到相关单位进行毕业实习,撰写不少于3000字实习报告;
8、撰写开题报告。

四、毕业设计物化成果的具体内容及要求
1、设计成果要求
1)毕业设计说明书 1 份
2)被加工零件工序图 1 张
3)加工示意图 1 张
4)机床联系尺寸图 1 张
5)生产率计算卡 1 张
6)左主轴箱总装配图 1 张
7)左主轴箱零件图 不少于7张
2、外文资料翻译(英译中)要求
1)外文翻译材料中文字不少于3000字;
2)内容必须与毕业设计课题相关;
3)所选外文资料应是近10年的文章,并标明文章出处。

五、 毕业设计(论文)进度计划  起讫日期 工作内容 备 注
3月8日~3月9日 布置任务 
3月10日~3月22日 调查研究,毕业实习 
3月23日~4月5日 方案论证,总体设计 
4月6日~4月19日 技术设计(部件设计) 
4月20日~5月14日 工作设计(零件设计) 
5月15日~5月31日 撰写毕业设计说明书 
6月1日~6月4日 毕业设计预答辩 
6月5日~6月12日 修改资料 
6月13日~6月15日 评阅材料 
6月16日~6月18日 毕业答辩 
6月19日~6月21日 材料整理装袋 

六、 主要参考文献:
[1] 谢家瀛. 组合机床设计简明手册[M]. 北京: 机械工业出版社, 1994.
[2] 周建方. 材料力学[M]. 北京: 机械工业出版社, 2002.
[3] 徐锦康. 机械设计[M]. 北京: 机械工业出版社, 2001. 
[4] 陈秀宁,施高义. 机械设计课程设计[M]. 浙江: 浙江大学出版社,2002.
[5] 沈世德. 机械原理[M]. 北京: 机械工业出版社, 2001.
[6] 吉卫喜.机械制造技术[M].北京:机械工业出版社,2001.
[7] 黄鹤汀.机械制造装备[M]. 北京:机械工业出版社,2001.
[8] 大连组合机床研究所.组合机床设计[M].北京:机械工业出版社,1975.
[9] 大连组合机床研究所.组合机床设计参考图册[M].北京:机械工业出版社,1975.
[10] 沈阳工业大学.组合机床设计[M].上海:上海科学技术出版社,1985.
[11] 朱宝库.机械设计[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1994.
[12] 戴曙.金属切削机床[M].北京: 机械工业出版社,1994.
[13] 王先逵.机械制造工艺学[M]. 北京: 机械工业出版社,1995.
[14] 机械设计手册编写组.机械设计手册[M]. 北京: 机械工业出版社,1986.
[15] 王恺.机械制图[M].北京:中国标准出版社,1985.
[16] 杨列群.形状和位置公差位置度公差[M].北京: 中国标准出版社,1992.
[17] 《航空工艺装备设计手册》编写组.刀具设计[M].北京:国防工业出社,1979.
[18] 陈秀宁,施高义. 机械设计课程设计[M]. 浙江: 浙江大学出版社,2002.
[19] 甘永力.几何量公差与测量[M].上海:上海科学技术出版社,2001.


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













内容简介:
毕 业 设 计 附 录 气缸体 三维图册 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 赵 金 华 班 级 制 042 班 学 号 0420110202 指导教师 惠 学 芹 完成日期 2008 年 6 月 1 日 F In of of A of us of so AD is by AD to as in of 990; of of AD is of A of on to be AD of A is in AD In of it is is by to of of of to of of of of of is of in in of of AM he of is of it is at of It to to to by to of 945, in at of 0th of of of by a of by of of in by of of of 0th by A to or 80th by of A of as of to in in of in A at of 0th of of of by of is 970. AM AD to be C C NC of 0th AM in of At 0th to by by (is of in of AM at of AM It to AD C D in to of of is to C it to C of At 0th AM on of of C, to 990 - 1994. in of C 0th C I, by to is to AM to be to C AM to of of of of by AD of is AM It is of by of by In of is to is is by of of to of of of as a of AM of on he of or of AM n to of AM by it is to to to by In of by it is to to of As on is to AM to is A (on it is to AM to 1. in of AE AE ( AM of in to of AE is of is of be if T on C. of of AE in is . : of of AE in AM 2. 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An of of J 5:245 60. 20 J, G, K. of J 000;34:2016 35. 1 外文翻译 专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 赵 金 华 班 级 制 042 学 号 0420110202 指 导 教 师 惠 学 芹 2 外文资料名称: 文资料出处 : 006 附 件: 指导教师评语: 签名: 年 月 日 3 计算机辅助制造 可分割的部分 翻译: 赵金华 摘要: 对于计算机辅助系统的概念,计算机系统所支持的内容,大多数人考虑到的分别是计算机辅助绘图功能, 零部件产品的设计和构造功能,所以这些系统被称为 计算机辅助设计 )。这种单侧面的看法由以下几个因素所决定: 与制造业联系不紧的 尤其是 这种系统从 1990年开始第一次被广泛用作我国建筑研究所及工厂和企业中;计算机辅助系统的安装数量,即 其他 统 (例如计算机辅助制造系统 ),都必须依赖于经 多只由该地区的 等。 尽管如此,但很显然的是,企业生产的利益最大化,只有完全被应用到计算机辅助系统才能体现出来,这意味着除了零部件本身的设计外,还包括产品标注设计制作技术、设计工作地点、工具和设备的设计工作、实现自己的生产和产品质量检验等。 本文的目的是简要地但完全地描述计算机辅助制造系统的主要特点从而填补这一知识领域的空缺。 关键词: 算机辅助 设计 , 数字控制系统, 一、 统的简史 计算机辅助系统的历史实际是以计算机辅助设计和制造为主的历史。因此,它开始于计算机图形学的历史。虽然在计算机图形学推出之前它不能创造、研究和完成计算机的有关操作,计算机辅助设计和制造只用于计算。 首先在 1945年由 他的提议并未在实践中不断得到实现。首先让计算机图形学实现交互动作的是 60年代开始的经过通用汽车、 美国宇航局和贝尔实验室。第一个计算机辅助设计和计算机图形学开发系统是建设各类硬件平台,但最大的 电脑设备生产商 (、控制数据、德州仪器 )忽视这一领域。这些体系建议往往由顾客首先实现;大量的工作是由著名的研究中心,例如麻省工学院、犹地州大学和 位于加州的施乐公司泊洛阿尔托研究中心。 开发出数十个系统用于解决不同领域的计算机辅助设计任务,这些系统具有不同的质量和完整性。 渐渐地,大约有 15条方案用于这些工作厂所。 80年开始进行了专有的 4 要么迅速服从现有的职务。 80年代的特点是大公司主导的产品为计算机辅助设计软件系统 ,后来又为计算机 辅助工艺系统。 客户和公司之间的合作非常紧密,有的公司只有一个客户支持,分别为各个大工业巨头的一个部门。 欧洲不愿落后于美国的发展特别在法国出现了一些开发计算机辅助系统的公司,目前他们在 从建立数控设计理念以来,计算机辅助制造已经历了 50年的历史。进入电子计算机技术是第一次突破以及后来引入了生产支持技术。 但是,至 1970 年 12月以来更加广泛的发展使计算机辅助制造系统成为通过电脑建立概念的数控生产机器。由于统所创造的产品几何数据,和直接用来数控生产和制造的 数控程序;覆盖计算机辅助设计的大型系统也在 80年代即计算机辅助制造以后出现; 这些就是所谓的 统。 提供生产广泛且昂贵的 司,该公司几乎主宰了整个飞机和汽车的工业领域。 后来与 90年代开始 6家具有远大生产前景的公司开始进入了质量和价格密切相关的 四家来自美国的企业 (两家来自 法国的企业 (现在由 。 这些公司大多为单元制造系统领域的核心,价格几十万美金 (硬件和软件 )的机器全部工作到位。这些公司也占据了大片前个人计算机领域 (个人电脑 ,并没有长时间吸引 主要是因为事实上,在 统只是实现了二维绘图和有关的计算,因考虑到这一职能的局限性和不能实现实体建模的功能,能通过数控程序生产出所需的外形,由于其计算性能小所以它不能创造出有效的数控 程序。从 90 年代开始算和图形性能在要是由于从 1990年至 1994年硅产品在图形学中的运用。直到 90年代下半年以来微机部件的开发出现罕见的发展形式,当具有竞争力的操作系统的出现即 腾 腾,处理器时代。由于它的价格使其使用具有一定的局限性,开发商将使 而使更多 户获益。 二、计算机辅助制造系统 5 算机辅助制造 )系统他是为 数控自动化加工作数据和程序准备工作的机械零件、 整个集成、电子线路、等等。这些系统的使用,主要是计算机设计部分可以获得 数字控制( 术是 是用程序控制机械生产的技术;比如对车床、铣、 钻、薄板弯曲、研磨、常规和非常规切削机床 (激光、等离子、水 )由控制系统来控制的机械加工,目前有两个基本类型的数字控制 ,这是不同的程序存储方法。 如 脑数值控制 ),控制系统直接连接到当地的生产机器的控制电脑中 , 程序可以保存在该电脑中。 第二,灵活的分布式数字控制是更现代的方式,它的特点是有共同的生产机器中心 布式数控 )。后处理机通过对几何参数的转换来确定生产机械中刀具的加工路径;分别以后处理机的存储库为单元 ,大多数生产机械是接受控制系统的指令通过几何参数的变换来确定刀具的进给路径,作为 户可以验证每个操作的运行过程,可以防止偶尔发生的刀具碰撞工件或设备的情况。 三、 统的组成部分和类型 得这些系统很难凝聚成共同的团体 ,也难以对它们彼此相似的功能进行比较。尽管如此,更详细的研究表明 , 有可能找到他们共同的特点,争取将这些系统组成一个整体。 基于 要是考虑它与其他 统(主要是完整性和兼容性。 基于此 ,有可能创造出两类 1 统框架 这些系统的方便之处在于个别 们在地区和单元间几何参数的转换和传输方面不存在问题。不便的主要是在 硬件价格昂贵;这个缺点是可以 弥补的,如果这些系统在高级 统模块在计算机辅助领域中的运用可如表 1所示。 2专用 这两大类型的 统可以分为以下几组: 1)复杂的 统需要更多的计算机技术的支持,如 、 等等。 6 2)专用 如 司和 、 进 电路板的生产等。 3)专用的 这是以计算机辅助技术为代表的产生机械加工(钻削、数控铣削、电火花线切割、超精数控加工)数控代码的系统。 以上 而形成了坚实的用于产品型号处于低水平模块 (以便创造二维线框模式,但并非实体模型 )。在大多数情况下,他们不支持将 如 。 而质量较好的专用 车床、电磁加工、水射流切割设备、激光切割、等离子切割等动作的数控程序。通过后置存储库解决控制机械产生的与生产机械相适应的刀具路径代码的传输。同时,他们的功能模块,可直接用计算机模拟生产过程,从而可以检测出数控程序中偶尔发生的错误 (刀具和设备碰撞 工件尚未准确定位是刀具高速进给发生碰撞 可选择从不同的角度观察生 产工艺、透明化加工或逐步加工 )。 例如用 所示,计算机辅助设备在喷射切割生产(为切割设备生成流水加工程序)中的运用如图 2所示 表 1:概述 图 1 计算机模拟铣削加工 四、 面的发展 要求提高竞争水平,以确保或督促产品生产者尽可能地经常使用 种趋势将在未来继续保持。完全运用 如 计算机辅助制造系统中的应用效果,可能会降低这些工具在现代企业中的使用率。制作的计算机辅助制造系统必须适应这一发展趋势,从而提高产品质量永久保证并扩大现有的市场地位,他们须符合客户的需求,质量应越高越好。 8 图 2 计算机辅助制造在喷射切割 (域的运用 可以预见 在切削机车、铣床、磨床到个别单元都实施新的理论研究成果。 (计算机支持的新技术如快速加工、干切削、硬加工、 等 ) 喷射流、激光、等离子体 ) 塑造计算机辅助制造模块的技术领域。如机械加工、弯曲、 焊接、装配、等。 执行专家系统与计算机辅助制造方面的任务,目标是创造出更加有效与后置设施连接的数据库。 从 并行产品设计环境 ),完全解决新产品从设计到虚拟现实的所有步骤以及实现生产过程模拟。 使用 品模型数据交换的标准 )专门将 当前和今后 术能够把自身的功能与计算机集成技术相结合,形成了系统模型与虚拟测 试环境相适应的功能模块,向顾客提供产品的制造和描绘功能。高级 系统将是大型 统中的一部分或是一独立发展的个体,但无论如何他必须与大型企业的 施和信息系统相连接来保证。 五、 参考文献 1 . 000 . 2 H. 1996 . 3 M. 1998. 4 . of o. 1990 . 5 of of :341 56. 6 , . of of 000;40:1141 56. 7 S. of 951;73:331 6. 8 J, Y. of 987;109:58 71. 9 G, of 988;37:365 8. 10 K, . of 992 . 11 H. in 963, p. 171 89. 12 r An 1997 2. 13 W, M, L. 1986 14 H, G, H. of 10 997;38:309 19. 15 G, K. of an 997;34:1150 75. 16 G, G, K. of J 000;34:770 90. 17 , , , , . of a 997;38:531 9. 18 D, I, . 1985 . 19 H, G. An of of J 5:245 60. 20 J, G, K. of J 000;34:2016 35. 毕业设计任务书 课题: 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 专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 赵 金 华 班 级 制 042 学 号 0420110202 指 导 教 师 惠 学 芹 专 业 系 主 任 王 宗 荣 发 放 日 期 2008 年 3 月 28 日 一、设计内容 设计一台加工柴油机气缸体水箱面、油底壳面和后盖板面孔系的钻削组合 机床,具体进行总体设计和左主轴箱设计。主要内容有: 1、总体设计 1)制定工艺方案,确定机床配置型式及结构方案。 2)三图一卡设计,包括: (a) 被加工零件工序图, (b) 加工示意图, (c) 机床联系尺寸图, (d) 生产率计算卡, (e) 有关设计计算、校核。 2、 左主轴箱 设计 (a) 左主轴箱 三维造型设计及装配图的绘制 (b) 左主轴箱 零件图 (c) 有关计算、校核 等。 二、设计依据 1课题来源: 盐城市江动集团 2产品名称: 油机 3被加工零件: 气缸 体(附零件图) 4工件材料: 硬度 190240加工内容:水箱面钻 11 个孔 ,其中有 五个 ,深 18;四个 , 深 22;一个 孔,通孔;一个 ,通孔。 油底壳面钻 21 个孔 , 其中有 十六个 ,深 17;一个 深 66;四个 13 孔,通孔。 后盖板面 (缸尾 )钻 11 个孔,其中有 二个 ,深 20;一个 7 孔, 深 115;八个 ,深 18。 6. 生产纲领: 4 万 件 /年,两班制 。 7. 批量:本机床设计、制造一台。 三、设计要求 1、机床应能满足加工要求,保证加工精度; 2、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; 3、机床尽量采用标准件和通用件,以便降低制造成本; 4、设计图样总量:折合成 面 3 张以上;工具要求:应用计算机软件绘图。 过程要求:装配图需提供手工草图。 5、毕业设计说明书应满足相关要求。 6、 毕业设计说明书按照学校规定 格式规范统一编排、打印,字 数不少于 1 万字。 7、 到相关单位进行毕业实习,撰写不少于 3000 字实习报告; 8、 撰写开题报告。 四、毕业设计物化成果的具体内容及要求 1、 设计成果要求 1)毕业设计说明书 1 份 2)被加工零件工序图 1 张 3)加工示意图 1 张 4)机床联系尺寸图 1 张 5)生产率计算卡 1 张 6) 左主轴箱 总装配图 1 张 7) 左主轴箱 零件图 不少于 7 张 2、外文资料翻译(英译中)要求 1)外文翻译材料中文字不少于 3000 字; 2)内容必须与毕业设计课题相关; 3)所选外文资料应是近 10 年的文章,并标明文章出处。 五、 毕业设计(论文)进度计划 起讫日期 工作内容 备 注 3月 8日 3 月 9 日 布置任务 3月 10日 3 月 22 日 调查研究,毕业实习 3月 23日 4 月 5 日 方案论证,总体设计 4月 6日 4 月 19 日 技术设计(部件设计) 4月 20日 5 月 14 日 工作设计(零件设计) 5月 15日 5 月 31 日 撰写毕业设计说明书 6月 1日 6 月 4 日 毕业设计预答辩 6 月 5 日 6 月 12 日 修改资料 6 月 13 日 6 月 15 日 评阅材料 6 月 16 日 6 月 18 日 毕业答辩 6 月 19 日 6 月 21 日 材料整理装袋 六、 主要参考文献: 1 谢家瀛 . 组合机床设计简明手册 M. 北京: 机械工业出版社, 1994. 2 周建方 . 材料力学 M. 北京: 机械工业出版社, 2002. 3 徐锦康 . 机械设计 M. 北京: 机械工业出版社, 2001. 4 陈秀宁 , 施高义 . 机械设计课程设计 M. 浙江: 浙江大学出版社, 2002. 5 沈世德 . 机械原理 M. 北京: 机械工业出版社, 2001. 6 吉卫喜机械制造技 术 M北京:机械工业出版社, 2001 7 黄鹤汀机械制造装备 M. 北京:机械工业出版社, 2001 8 大连组合机床研究所组合机床设计 M北京:机械工业出版社, 1975 9 大连组合机床研究所组合机床设计参考图册 M北京:机械工业出版社, 1975 10 沈阳工业大学 M上海科学技术出版社 ,1985 11 朱宝库 M哈尔滨工业大学出版社 ,1994 12 戴曙 M 机械工业出 版社, 1994 13 王先逵 M. 北京 : 机械工业出版社, 1995 14 机械设计手册编写组 M. 北京 : 机械工业出版社, 1986 15 王恺 M中国标准出版社 ,1985 16 杨列群 M 中国标准出版社 ,1992 17 航空工艺装备设计手册编写组 M国防工业出社 ,1979 18 陈秀宁, 施高义 . 机械设计课程设计 M. 浙江: 浙江大学出版 社, 2002. 19 甘永力几何量公差与测量 M海科学技术出版社, 2001. 七、其他 八、专业系审查意见 系主任: 年 月 日 九、机械工程学院意见 院长: 年 月 日 毕 业 设 计 说 明 书 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 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 赵 金 华 班 级 制 042 学 号 0420110202 指导教师 惠 学 芹 完成日期 2008 年 6 月 12 日 毕业设计 开题论证报告 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 赵 金 华 班 级 制 042 学 号 0420110202 指导教师 惠 学 芹 完成日期 2008 年 4 月 2 日 1 课题 : 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 一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述 1、课题来源于 盐城市江动集团 。 设计出 应能满足加工要求,保证加工精度 的组合机床 。 在完成“三图一卡”的基础上,还要完成左主轴箱设计。 2、 课题研究的主要内容是 设计加工 缸 型柴油机 气缸体顶面和底面孔系的钻削组合机床 , 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;机床尽量能用通用件(中间底座可自行设计)以便降低制造成本;机床各动力部件用电气控制。 3、 组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础,配以少量的专用部件组成的专用机床。 组合机床是随着生产的发展,由万能机床和专用机床发展来的。这种机床既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化程度较高的特点,又具有一定的重新调整能力,以适应工件变化的需要,组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工。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,并可用以组成自动生产线。 4、 我国作为一个发展中国家,考虑一切生产技术问题时的前提必须是适用。 借鉴国外发展机械制造业低成本自动化技术的经验是有益的。我国机械制造业各企业有大量的通用设备,在发展现代机械自动化技术时,若以原有的设备为主,合理 调整机床布局,添加少量的数控设备,引入 术,充分发挥计算机自动化管理的优势和人的创造性,共同构成一个以人为中心、以信息自动化为先导、树立自主的单元化生产系统,为我国机械制造业自动化技术发展应用提供了一条投资少、见效快、效益高、符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。 国内外的工业发展史告诉我们,实现机械自动化是一个由低级到高级、由简单到复杂、由不完善到完善的发展过程。当机器的操作采用自动控制器后,生产方式才从机械化逐步过渡到机械控制(传统)自动化、数字控制自动化、计算机控制自动化。只有建立了 自动化工厂后,生产过程才能全盘自动化,才能使生产率全面提高,达到自动化的高级理想阶段。 5、 80 年代国际上出现了开始采用计算机集成制造系统 柔性自动化生产模式也有这种情况。初期以信息集成为重点,以较高的自动化程度为特征,但在实现过程中遇到了困难。鉴于实现计算机集成制造系统的全盘自动化所需的巨额投入(一个全盘自动化工厂耗资数百亿美元,柔性制造系统一般价 2 格为 600 2500 万美元),所承担的巨大风险,加之技术上的难度与可靠性等 问题,世界工业发达国家已开始 “碰壁转产 ”,转而注重信息集成的效果,追求低成本自动化企业组织结构和运行方式。目前,世界各国的机械自动化水准除少数工业发达国家的某些生产部门外,大多数还处于操作阶段的自动化。我国也不例外,需要循序渐进,不断努力,创造条件,向自动化的高级理想阶段迈进。 实现我国机械自动化技术是一个长期的过程,不可能一蹴而就。普遍发展应用计算机集成制造系统的 “全盘自动化 ”或 “高度自动化 ”,我国并不具备必要的基础技术、经验和投资能力。因此,要不要普遍发 展全盘自动化或高度自动化 术,一定要慎重行事。而且全盘自动化或高度自动化的 术也并非我国机械制造业的当务之急,只能列为机械制造自动化技术的主要发展方向。当前我国机械制造业决不是追求全盘自动化或高度自动化的时候,不是大搞自动化,形成自动化热的时候。 6、 应该发展工艺成熟的大批量生产的自动化技术。大批量生产的产品品种单一,结构稳定,产量很大,具有连续流水作业和综合机械化的良好条件。应发展生产效率高和技术经济效果良好的生产自动线,并在自动线的基础上按先进的工艺方案建立综合自动化车间和全盘自动化工厂。 组合加工机床 自动线和专用机床自动线成本低,应优先发展。对于品种稍多的成批生产,应采用由快速重新调整的设备 组合加工机床 或流水线、可更换主轴箱组合机床自动线、短自动线和复合制造单元,实现成组自动化 。 7、 我国机械制造业发展应用自动化技术,不但要起点高,瞄准世界先进水准,包括国际领域内已展露锋芒的某些新技术,而且必须包括各种灵活的低成本、见效快的自动化技术,坚持提高与普及相结合的方针,我国的机械自动化技术发展应用才能健康地走上高速度、高质量和高效益之路。在我国完成无人化的工厂将恐怕不是机械制造业的主要发 展模式,也不是机械自动化技术发展应用当务之急的事。这就是中国的机械自动化技术发展之路。 二、本课题拟解决的问题 1、 收集整理有关 组合机床 、 自动化技术 、机械加工 、设计手册 、非标准件 及 通用件的 资料,以备设计 组合机床 时使用 ; 2、 根据汽缸体零件图,制定工艺方案, 确定机床配置型式及结构方案; 3、合理选择主轴箱的规格、型号,切削用量,计算切削功率; 4、 选择 机床动力部件 进行分析, 应满足电气控制的要求 ; 3 5、 组合机床被加工零件工序图,加工示意图 ,机床联系尺寸图; 6、 生产率计算卡 ; 7、 确定各轴的机构、排布、配合 关系,轴的强度、刚度校核; 8、传动系统的设计和有限元分析、运动分析、动力学分析; 9、生产率高,成本低,使用维护方便。 三、解决方案及预期效果 (一)解决方案: ( 1) 为了降低 制造成本 , 机床尽量用通用件 ,工件材料选 ( 2) 机床各动力部件用电气控制 ; ( 3) 为了 便于维修、调整,机床应结构简单,装卸方便 ; ( 4) 对组合机床整体进行规划,以满足加工要求 。 (二)预期效果: ( 1) 产品的制造工艺性好;产品外形美观;产品的制造成本降低 ; ( 2) 机床 结构 简单, 易于操作和使用 ; ( 3) 机床 运行平稳、可靠 维护成本降低 ; ( 4) 机床 外观及尺寸均符合要求, 达到所需精度 ; ( 5) 提高设计的一次成功率、减少设计返工; ( 6)所设计的部分符合整个工艺流程的要求。 4 四、课题进度安排 3月 10日 3 月 22 日毕业实习阶段。 毕业实习,查阅资料,到多个公司实践,撰写实习报告。 3月 23日 4 月 5 日开题阶段。 提出总体设计方案及草图,填写开题报告。 4月 6日 5 月 14 日 设计初稿阶段。 完成总体设计图、部件图、零件图。 5月 15日 5 月 31 日 中期工作阶段。 完 善设计图纸,编写毕业设计说明书,中期检查。 6月 1日 6 月 4 日毕业设计预答辩。 6 月 5 日 6 月 12 日毕业设计整改。 图纸修改、设计说明书修改、定稿,材料复查。 6 月 13 日 6 月 15 日毕业设计材料评阅。 6 月 16 日 6 月 18 日毕业答辩。 6 月 19 日 6 月 21 日材料整理装袋。 五、指导教师意见 签名 年 月 日 六、专业系意见 签名 年 月 日 七、学院意见 签名 年 月 日 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008 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 摘 要: 本科题来源:盐城市江淮动力集团的 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 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: 组合机床 ; 柴油机气缸体 ; 左主轴箱 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008 D is a In to to a to of is 1 on 21 on 1 on a 3 at is of of of of of it is to to of by In to to be 生产率计算卡 被加工零件 图号 坯种类 铸件 名称 缸体 毛坯重量 料 度 序名称 左右后三 面钻孔 工序号 序号 工步 名称 被加工零件数量 加工直径(加工长度 (工作行程 (切削速度 (m/每分钟转速 (r/ 进给量 (mm/r) 进给速度 (工时 (机加工 时间 辅助 时间 共计 1 装卸工件 1 右 滑台快进 78 10000 孔 4x 13 13 16 72 11 270 0 钻孔 16x 7 72 00 0 钻孔 1x 6 72 50 0 死档铁停留 快退 150 3 左滑台快进 70 10000 孔 5x 8 30 00 0 钻孔 4x 2 30 00 0 钻孔 1 5 30 00 0 钻孔 1 5 30 00 0 死档铁停留 快退 100 6300 左滑台快进 75 10000 孔 2x 0 125 00 0 钻孔 8x 8 125 00 0 钻孔 1x 7 7 115 125 25 0 档铁停留 快退 200 10000 注 装卸时间取决于操作者熟练程度,本机床设计时间取 计 件工时 床生产率 /h 机床负荷率 目 录 1 前言 1 2 组合机床总体设计 3 体方案论证 3 加工零件的特点 3 艺路线的确立 3 床配置型式的选择 3 位 基准的选择 3 定切削用量及选择刀具 4 择切削用量计算切削力切削扭矩及切削功率 4 证刀具耐用度 7 择刀具结构 7 向结构的选择 7 合机床总体设计 8 加工零件工序图 8 工示意图 8 床联系尺寸图 9 床生产率计算卡 12 3 组合机床左主轴箱设计 15 制左主轴箱原始依据图 15 轴结构型式的选择及动力计算 15 轴结构型式的选择 15 轴直径和齿轮模数的初步确定 15 轴箱动力计算 15 轴箱传动系统的设计与计算 16 算驱动轴主轴的坐标尺寸 16 定主轴箱传动路线 16 动轴的位置和转速及齿轮齿数 17 轴箱坐标计算及绘制干涉检查图 21 算传动轴坐标 21 涉检查图 23 、齿轮校核计算 23 的校核计算 23 轮的校核 23 4 三维建模 27 统开发环境与模块划分 27 维建模方式 27 维建模优势 28 维设计形 象、直观 28 实现参数化、变量化设计 28 29 以实现 29 数化建模方案 29 数化建模规则 29 数化 设计的实现过程 30 5 结论 31 参考文献 33 致 谢 34 附 录 35 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008 目 录 1 前言 2 2 组合机床总体设计 4 体方案论证 4 加工零件的特点 4 艺路线的确立 4 床配置型式的选择 4 位 基准的选择 4 定切削用量及选择刀具 5 择切削用量计算切削力切削扭矩及切削功率 5 证刀具 耐 用度 8 择刀具结构 8 向结构的选择 8 合机床总体设计 9 加工零件工序图 9 工示意图 9 床联系尺寸图 10 床生产率计算卡 13 3 组合机床左主轴箱设计 16 制左主轴箱原始依据图 16 轴结构型式的选择及动力计算 16 轴结构型式的选择 16 轴直径和齿轮模数的初步确定 16 轴箱动力计算 16 轴箱传动系统的设计与计算 17 算驱动轴主轴的坐标尺寸 17 定主轴箱传动路线 17 动轴的位置和转速及齿轮齿数 18 轴箱坐标计算及绘制干涉检查图 22 算传动轴坐标 22 涉检查图 24 、 齿轮校核计算 24 的校核计算 24 轮的校核 24 4 三维建模 28 统开发环境与模块划分 28 维建模方式 28 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008 1 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 2 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。 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008 3 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。 体方案论证 加工零件特点 该加工零件为气缸体。材料是 度: 190 240本工序之前各主要表面、销孔已加工完毕。 艺路线的确立 本 道工序:钻左面、右面 、后面 的孔,由本设备“ 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 孔位置度公差为 并钻削 16 7的孔和 1 6的孔。 b) 右面 11 个孔: 钻削 5 ,表面粗糙度 钻削 4 钻 1 1 孔,表面粗糙度 孔位 置度公差为 c)后面 11 个孔:钻削 2 ,表面粗糙度 钻削 8 1 7 的孔,表面粗糙度 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。 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。 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 4 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。 定切削用量及选择刀具 择切削用量,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根据其中工作时间最长 ,负荷最重 ,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 20查 1第 130 页表 6由 126d ,硬度大于 00 ,选择810 , ,选 , m i nm a xm a x 31 , B ,根据公式: 转速 : m 4 0 0 5 0 0 0 查表 6深 取 查表 6切削用量 :F= F=26 23 =899N 切削扭矩 :T= T= =削功率 :P= 9740 P= 372( =) 钻孔 1 15 1第 131 页表 6由 d 6 12,硬度大于 200 241择盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008 5 810 , ,选 , B ,根据公式: 00 f , m 00 00 查表 6切削用量 :F= F=26 23 = 切削扭矩 :T= T= =削功率 :P= 9740 P= 545( =)钻孔 30 15 1第 130 页表 6由 d 6 12,硬度大于 200 241择810 , ,选 , B ,根据公式: m 0 0 5 0 0 0 查表 6切 削用量 :F= F=26 23 = 切削扭矩 :T= T= =削功率 :P= 9740 P= 509( = 4)钻孔 1 66 1第 130 页表 6由 d 6 12, 硬度大于 200 241择810 , ,孔深 , ) ,选 , 据公式: 50 f , m 0 0 5 5 0 0 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 6 查表 6切削用量 :F= F=26 23 = 切削扭矩 :T= T= =1440N切削功率 :P= 9740 P= = 5)钻孔 1 7,深 115 1第 130页表 6由 d 6 12,硬度大于 200 241择810 , ,孔深 5 , ) 选 , 据公式: 25 f , m 0 0 0 0 查表 6切削用量 :F= F=26 7 23 = 切削扭矩 :T= T= =削功率 :P = 9740 P= 79740) = 6)钻孔 4 13,深 16 1第 130页表 6 由 d 12 22,硬度大于 200 241择810 , ,孔深 3d ,选 , B ,根据公式: 70 f , m 11000 查表 6削用量 :F= F=26 13 23 = 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008 7 切削扭矩 :T= T= = 切削功率 :P= 9740 P= 139740) = 证刀具 耐 用度 验证选用量或刀具是否合理,刀具耐用度至少大于 4 个小时,查机械加工工艺手册公式 9600( 选择 的钻头进行计算 m 5 0 0 1) 0 0( T , 根据计算,刀具耐用度满足要求。 择刀具结构 根据工艺要求及加工精度的要求, 加工各孔采用标准麻花钻。加工 的刀具,孔 7 选择刀具 77G ,孔 选择 G ,孔 择 刀具 G ,孔 择刀具 G ,孔 13选择 13 7G 。 向结构的选择 组合机床钻孔时,零件上的孔的位置精度主要靠刀具的导向位置来保 证,导向装置的作用,保证刀具相对的工件的正确位置;保证刀具相互间的正确位置;提高刀具系统的支承刚性。 考虑到当导套磨损时便于更换,避免使整个钻模报废,以节约成本,所以导向装置选用可换导套。 导向长度 L 的确定必须保证刀具刚切入工件时,已进入导套内的导向长度 L 不小于导向部分直径 d,即( L d) ,对于加工 孔,选择的导套尺寸为:D=15,2,6,L=16,l=8; 对于加工 7的孔,选择的导套尺寸为: D=12,8,2,L=20,l=8; 对于加工 孔,选择的导套尺寸为: D=12,8,2,L=20,l=8; 对于加工 孔,选择的导套尺寸为: D=18,6,0,L=16,l=10; 对于加工 孔,选择的导套尺寸为: D=12,8,2,L=20,l=8; 对于加工 13的孔,选择的导套尺寸为: D=22,0,4,L=20,l=10; 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 8 合机床总体设计 加工零件工序图 被加工零件工序图是根据制定的工艺方案,表示所设计的组合机床(或自动线)上完成的工艺内容,加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求,加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。除了设计研制合同外,它是组合机床设计的具体依据,也是制造、使用、调整和检验机床精度 的重要文件。工序图见附录 。 工示意图 加工示意图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。零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程,刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系,机床的工作行程及工作循环等。加工示意图见附录 。 A 刀具的选择 刀具直径的选择应与加工部位尺寸、精度相适应。孔 30选择刀具 30 30孔到 41选择刀具 41孔 8选择刀具8 6选择刀具 6 寸、外伸尺寸 在该课题中,主轴用于钻孔,选用滚珠轴承支承。又因为浮动卡头与刀具刚性连接,所以该主轴属于长主轴。故本课题中的主轴均为滚珠轴承长主轴。 根据由选定的切削用量计算得到的切削转矩 T,由 10 (2式中, d 轴的直径(); T 轴所传递的转 矩( N m); B 系数,本课题中主轴为非刚性主轴,取 B= 由公式可得: 左主轴箱端面轴 1, 4 d = 右主轴箱端面轴 2, 4 d = 后主轴箱端面轴 3, 4 d = 根据主轴类型及初定的主轴轴径,查 1第 44 页 表 3可得到主轴外伸尺寸及接杆莫氏圆锥号 主轴直径 D/伸尺寸 接杆莫氏圆锥号 轴 1 20 32/20 115 1, 2 轴 2 20 32/20 115 1, 2 轴 3 15 25/16 85 1 a) 工作进给长度 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008 9 工作进给长度 等于加工部位长度 L(多轴加工时按最长孔计算)与刀具切入长度1 即: 12L L L L 工(2式中切入长度1 10,根据工件端面的误差情况确定。 查 1 2 1 ( 3 83 )(2三 个面上钻孔时的工作进给长度见下表: 表 2工作进给长度 L 1L d 2L 工L 左主轴箱 22 8 30 右主轴箱 66 6 72 后主轴箱 115 5 7 5 125 b)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。初步选定左右 三 个主轴箱上刀具的快速进给长度分别为 :左主轴箱 30 和 70 ,右主轴箱 72 和 78 ,后主轴箱 125和 75。 c)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。由已确定的快速进给和工作进给长度可知, 三 面快速退回长度分别为 :左 100 ,右 150,后 200。 d)动力部件总行程的确定 动力部件的总行程为快退行程 与前后备量之和。左 右两 面的前 后 备量取 80,后备量取 140,则总行程 左 为 320 , 右 为 370,后 为 420。 床联系尺寸图 一 选择动力部件 A动力滑台的选择 a)动力滑台形式的选择 本组合机床采用的是液压滑台。与机械滑台相比较,液压滑台具有如下优点:在相当大的范围内进给量可以无级调速;可以获得较大的进给力;由于液压驱动,零件磨损小,使用寿命长;工艺上要求多次进给时,通过液压换向阀,很容易实现;过载保护简单可靠;由行程调速阀来控制滑台的快进转工进,转换精度高,工作可靠。但采用液压滑台也 有其弊端,如:进给量由于载荷的变化和温度的影响而不够稳定;液压系统漏油影响工作环境,浪费能源;调整维修比较麻烦。本课题的加工对象是气缸体左面 11 个孔 , 右面上的 21个孔 和后面 11个孔 ,位置精度和尺寸精度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 10 要求较高,因此采用液压滑台。 b)动力滑台型号的选择 根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力,按 1 F 1多轴箱式中,各主轴所需的向切削力,单位为 N。则: 左主轴箱 左轴箱右主轴箱 右轴箱后主轴箱 8 后轴箱实际上 ,为克服滑台移动引起的摩擦阻力,动力滑台的进给力应大于 箱。 进给速度 : m 左m 01 8 02 右 m 后 最大行程 L=400选 1滑台,台面宽度 320面长 630程为 400大进给力为12500N,工进速度为 20 650mm/速移动速度为 10m/二 动力箱型号的选择 由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和 ,根据 1 切 削多 轴 箱( 2 式中 , 消耗于各主轴的切削功率的总和( ; 多轴箱的传动效率 ,加工黑色金属时取 工有色金属时取 轴数多、传动复杂时取小值,反之取大值。本课题中,被加工零件材料为灰铸铁,属黑色金属,又主轴数量较多、传动复杂,故取 。 左主轴箱 : 切削则 多轴箱右主轴箱 : 切削则 多轴箱后主轴箱 : 切削则 多轴箱根据液压滑台的配套要求,滑台额定功率应大于电机功率的原则,查 1表 5盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008 11 表 2动力箱及电动机的型号选择 动力箱型号 电动机型号 电动机功率 (电动机转速(r/输出轴转速(r/左 主 轴箱 1 4 430 715 右 主 轴箱 1 4 430 715 后 主 轴箱 1 4 430 715 滑台侧底座选 1B 确定机床装料高度 H 装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离。本课题中,工件最低孔位置 为 13台高 度为 280底座高度 为 560具 轮廓吃醋吧长 300 250 290合机床装料高度取 H=850 。 C 确定主轴箱轮廓尺寸 图 2多轴箱轮廓尺寸确定 主要需确定的尺寸是主轴箱的宽度 及最低主轴高度1h。主轴箱宽度 B、高度 按下式计算: 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 12 12B b b( 2 11H h h b ( 2 式中 ,b 工件在宽度方向相距最远的两孔距离(); 1b 最边缘主轴中心距箱外壁的距离(); h 工件在高度方向相距最远的两孔距离(); 1h 最低主轴高度()。 其中,1 )、机床装料高度( H=850 )、滑台滑座总 高( 803 )、侧底座高度( 604 )等尺寸有关。本组合机床按式 1 2 3 40 . 5h h H h h ( 2 1h =50-(80+560)=50mm 35,410 ,取 001 ,则求出主轴箱轮廓尺寸: 10200410 851005013511 根据上述计算值 ,按主轴箱轮廓尺寸系列标准,最后确定主轴箱轮廓尺寸为 B H=630 400。 机床总图见附录 。 床 生产率计算 卡 表 2机床生产率计算卡 被加工零件 图号 坯种类 铸件 名称 缸体 毛坯重量 料 度 序名称 左右后三面钻孔 工序号 序号 工步 名称 被加工零件数量 加工直径(加工长度 (工作行程 (切削速度 (m/ 每分钟转速 (r/ 进给量 (mm/r) 进给速度 (工时 (机加工 时间 辅助 时间 共计 1 装卸工件 1 步 被 加工 加工 工 作 切削速度 每分 进给量 进给 工时 (盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008 13 序号 名称 加工零件数量 直径(长度 (行程 (m/ 钟转速 (r/ (mm/r) 速度 (机加工 时间 辅助 时间 共计 2 右滑台快进 78 10000 孔4x 13 13 16 72 11 270 0 钻孔16x 7 72 00 0 钻孔1x 6 72 50 0 死档铁停留 快退 150 3 左滑台 快进 70 10000 孔5x 8 30 00 0 钻孔4x 2 30 00 0 钻孔1 5 30 00 0 钻孔1 5 30 00 0 死档铁停留 快退 100 6300 左滑台快进 75 10000 孔2x 0 125 00 0 钻孔8x 8 125 00 0 工步 被 加工 加工 工作 切削速度 每分 进给量 进给 工时 (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 14 序号 名称 加工零件数量 直径(长度 (行程 (m/ 钟转速 (r/ (mm/r) 速度 (机加工 时间 辅助 时间 共计 钻孔1x 7 7 115 125 25 0 档铁停留 快退 200 10000 注 装卸时间取决于操作者熟练程度,本机床设计时间取 计 件工时 床生产率 h 机床负荷率 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008 15 3 组合机床左主轴箱设计 主轴箱是组合机床的部件之一,它的功用是根据 被加工零件的加工要求,将电机和动力箱部件的功率和运动,通过按一定速比排布的传动齿轮传递给各主轴,使其能按要求的转速和转向带动刀具进行切削。 制左主轴箱设计原始依据图 主轴箱的设计原始依据图是根据“三图一卡”整理编绘出来的,其内容包括主轴箱设计的原始要求和已知条件。 在编制此图时从“三图一卡”中已知 a) 主轴箱轮廓尺寸 :630 400 440; b) 工件轮廓尺寸及各孔位置尺寸; c) 工件和主轴箱相对位置尺寸。 根据以上依据编制出的主轴箱设计原始依据图 : 图 3主轴箱设计原始依据图 附 表: a) 被加工零件 名称:气缸体 材料: 度: 190 240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 16 b) 主轴外伸长度及切削用量 表 3主轴外伸长度及切削用量 轴号 主轴外伸尺寸( 切削速度 v( mm/ 转速 n( r/ 每转进给量f( mm/r) D/d L 1 11 32/20 115 50 500 动力箱电动机功率 速 1430r/动轴转速 715r/他尺寸可查动力箱装配图。 轴结构型式的选择及动力计算 轴结构 型式的选择 主轴结构型式由零件加工工艺决定,并应考虑主轴的工作条件和受力情况。因本工序是对气缸 体 进行钻孔,因此选用滚珠轴承主轴结构,这种结构前支承为推力球轴承和向心球轴承 ,后支承为向心球轴承或圆锥滚子轴承 能承受单方向的轴向力 ,适用于钻孔主轴。 本主轴是属外伸长度为 115置的单导向用于钻孔。 轴直径和齿轮模数的初步确定 a) 主轴直径 初步主轴直径已在编制“三图一卡”时完成,由此可知主轴直径 d=20 b) 齿轮的模数 主轴直径已在总体设计部分初步确定 齿轮模数 m(单位为 般用类比法确定,也可由查得的公式 估算, 即3)3230( (3式中, P 齿轮所传递的功率,单位为 z 一对啮合齿轮中的小齿轮齿数; n 小齿轮的转速,单位为 r/ 主轴箱中的齿轮模数常用 2、 3、 4 几种。为了便于生产,同一主轴箱中的模数规格不要多于两种。 轴箱动力计算 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2008 17 因所有主轴 均用于钻孔,所以均选用有推力轴承的主轴,主轴箱所需动力见机床的总体设计,此处不在赘述。 轴箱传动系统的设计与计算 算驱动轴、主轴的坐标尺寸 根据原始依据图 3算驱动轴、主轴的坐标尺寸,如表 4 表 3驱动轴、主轴坐标值 坐标 销 驱动轴 O 主轴 1 主轴 2 主轴 3 主轴 4 主轴 5 X 标 主轴 6 主轴 7 主轴 8 主轴 9 主轴 10 主轴 11 X 拟定主轴箱传动路线 在设计传动系统时,要尽可能用较少的传动件,使数量较多的主轴获的预定的转速和转向,因此在设计时单一应用计算或作图的方法就难以达到要求, 现在一般采用“计算、作图和试凑”相结合的办法来设计。 a)主轴的位置 该主轴箱中的主轴 1 轴、 4 轴、 5 轴、 6 轴可 视为一组同心圆主轴 , 在其圆心处设中心传动轴 17,把主轴 2、 3和主轴 7、 11分别 视为一组直线分布主轴,在两轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴 16和 19, 把主轴 8、 9视为一组直线分布主轴,在两轴中心连线的垂直平分线上设手柄轴 22, 手柄轴 22 和传动轴 19 用中心传动轴20传动,主轴 10和传动轴 20用中心传动轴 21传动 。 该主轴箱是用多根中间轴带动主轴转动,其传动路线如下: 982210212011719186541321615141312、轴轴轴轴轴轴、轴轴轴轴、轴、轴、轴轴、轴轴轴轴轴轴轴驱动轴O b) 传动比的选择 为了使结构紧凑,多轴箱内齿轮传动比一般选在 1 在多轴箱后盖内齿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 18 轮传动比允许取至 1 ,尽量避免用升速传动。当驱动轴转速较低时,允许先升速后在降一些,使传动链前面的轴、齿轮转矩较小,结构紧凑,但空转功率损失随之增加,故要求升速传动比小于等于 2;为使主轴上的齿轮不过大,最后一级经常采用升速传动。 用于粗加工主轴上的齿轮,应尽可能设置在第排,以减少主轴的扭转变形;精加工主轴上的齿轮,应设置在第排,以减少
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