图纸共13张，如下所示
A0-加工工序图.dwg
A0-加工示意图.dwg
A0-总装图.dwg
A0-机床尺寸联系图.dwg
A1-前盖补充加工图.dwg
A1-后盖补充加工图.dwg
A1-箱体补充加工图.dwg
A2-主轴.dwg
A2-传动轴.dwg
A3-上盖.dwg
A3-侧盖.dwg
A3-齿轮.dwg
A4-轴套.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
2.2切削用量及刀具的选择 5
2.3组合机床总体设计—“三图一卡” 9
3 组合机床后主轴箱设计 15
3.1绘制后主轴箱设计原始依据图 15
3.2主轴结构型式选择和动力计算 15
3.3后主轴箱传动系统的设计与计算 17
3.4后主轴箱坐标计算、绘制坐标检查图 20
3.5轴、齿轮的校核 22
3.6轴承的校核 27
3.7主轴箱体及其附件选择 28
3.8润滑系统的设计 29
4 结论 30
参考文献 31
致谢 32

ZH1100柴油机齿轮室盖多孔钻组合机床总体及后主轴箱设计
摘要：ZH1100齿轮室盖三面钻床的设计，主要是为了提高加工效率和质量，降低加工成本。根据被加工工件的特点以及加工工艺的要求，进行了总体设计。机床采用卧式单工位三面加工的方案，加工和装配的工艺性好，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稳定的加工。选定了定位基准，确定了机床的配置形式以及工件的定位夹紧方案，选择了合适的切削用量、刀具及动力部件，绘制了“三图一卡”。在完成总体设计的基础上，绘制了后主轴箱设计的原始依据图，拟订了传动系统，确定了传动参数，设计了轴的结构，进行了齿轮、轴等相关零件的强度校核计算。本设计结构合理，为使组合机床能尽快投入生产应用，配置结构中充分使用了标准及通用部件。工艺性良好、方案可行、有实际使用价值。

关键词：柴油机；组合机床；齿轮室盖；主轴箱

Design of General and Behind Headstock of Modular Machine Tool
for drilling Gear Chamber cover of ZH1100 Diesel Engine
Abstract: In order to improve the working efficiency and product’s quality and make the machining cost lower, the three-side drilling machine for the ZH1100 gear chamber cover was designed. Based on the character and the process analysis of the workpiece, the several design system was made. The modular machine tool uses the horizontal-type single location three-side processing plan, the processing and assembly manufacturability is good, and it clamps conveniently. Using hydraulic sliding unit, with the aid of precisely leads the set of guidance cutting tool to complete dispositional process. After the location datum being designated, the disposition of machine and the clamping system being was determined, the reasonable cutting data, the cutter and the power part being chosen. “Three plans and one card” were drawn up. The primitive basis charts of the behind-side spindle box were drawn, the transmission system and the parameter were drafted. Then, the structure of the axis was designed and the intensity checks of the components of the gear, axis and so on were carried on .This machine can satisfy the requirement of high precision of the hole. Production efficiency and labor strength is improved by this process. The design is reasonable, for the unit built machine tool can be applied as soon as possible, have fully used the standard part and the common part in the structure. The craft is good, the scheme is feasible, and practical value.

Keywords：Diesel engine; modular machine tool; Gear chamber cover; Headstock

一、设计内容
设计一台加工柴油机齿轮室盖多孔钻组合机床，具体进行总体/后主轴箱设计。
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．右主轴箱设计
(a) 后主轴箱装配图；(b) 后主轴箱箱体、前盖、后盖等补充加工图；
(c) 其它零件图；(d) 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：ZH1100型柴油机；
3．被加工零件：齿轮室盖（附零件图）；
4．工件材料：，材料HT200，硬度HB190-240；
5．加工内容：
（1）左侧：（A）加工6-M6-7H螺纹底孔，钻孔至尺寸6-φ5，Ra12.5；
（B）锪6-φ20平面，Ra12.5；
（2）右侧：（A）加工6-φ10，钻孔至尺寸6-φ9.6，深38（通），Ra12.5；
（B）加工M14 1.5-6H，钻孔至尺寸φ12.5，Ra12.5；
（D）加工3-φ10，钻孔至尺寸3-φ9.6，深78（通），Ra12.5；
（3）后侧：（A）加工3-φ9，钻孔至3-φ8.7，Ra12.5；
（B）加工M12 1.25-6H螺纹底孔，钻孔至尺寸φ10.75，Ra12.5；

6. 生产纲领：年产12万只。

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．机床尽量能用通用件（中间底座可自行设计）以便降低制造成本；
4．机床各动力部件使用气控制；
5．设计图样总量：折合成A0幅面在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；
6．毕业设计说明书相关要求；
7．查阅文献资料10篇以上，并有不少于3000汉字的外文资料翻译；
8．到相关单位进行毕业实习，撰写不少于3000字实习报告；
9．撰写开题报告。

四、毕业设计物化成果的具体内容及要求

1、毕业设计说明书要求：
按教务处毕业设计（论文）格式规范统一编排、打印，字数不少于1万字。
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）后主轴箱装配图 1 张
7）后主轴箱箱体、前盖、后盖等补充加工图 1 张
8）其它零件图若干张
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、毕业设计进度计划

起讫日期工作内容备注
3月17日～3月18日布置任务
3月19日～4月1日调查研究，毕业实习
4月2日～4月15日方案论证，总体设计
4月16日～4月30日技术设计（部件设计）
5月8日～5月23日工作设计（零件设计）
5月24日～6月7日撰写毕业设计说明书
6月8日～6月10日毕业设计预答辩
6月11日～6月18日修改资料
6月19日～6月21日评阅材料
6月22日～6月24日毕业答辩
6月25日～6月28日材料整理装袋

六、主要参考文献：
[1] 叶伟昌主编.机械工程及自动化简明设计手册(上册).北京：机械工业出版社，2001
[2] 叶伟昌主编.机械工程及自动化简明设计手册(下册).北京：机械工业出版社，2001
[3] 胡家秀主编.机械零件设计实用手册.北京：机械工业出版社，1999
[4] 李益民主编.机械制造工艺设计手册.北京：机械工业出版社，1995
[5] 艾兴等主编.金属切削用量手册.北京：机械工业出版社，1996
[6] 范云涨等主编.金属切削机床设计简明手册.北京：机械工业出版社，1993
[7] 孟宪椅等主编.机床夹具图册.北京：机械工业出版社，1991
[8] 韩敬礼等主编.机械电气设计简明手册.北京：机械工业出版社，1994
[9] 谢家瀛主编.组合机床设计简明手册.北京：机械工业出版社，1999
[10]杨培元等主编.液压系统设计手册.北京：机械工业出版社，1995
[11] 大连组合机床研究所编.组合机床设计.北京：机械工业出版社，1986
[12] 大连组合机床研究所编.组合机床设计参考图册.北京：机械工业出版社，1986
[13] 张进生主编.机械制造工艺与夹具设计指导. 北京：机械工业出版社 1995.9
[14] 张龙勋主编.机械制造工艺学课程设计指导书及习题. 北京：机械工业出版社
1996.5
[15] 赵长发主编.机械制造工艺学. 哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社 2004

课题名称：ZH1100柴油机齿轮室盖多孔钻组合机床总体及后主轴箱设计
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
课题来源于江淮动力集团。ZH1100柴油机是该集团大批量生产的产品之一，为了提高产品质量及生产效率，因此需要设计一些高效率的专用组合机床,来改善目前柴油机齿轮室盖上多孔的生产状况。
2. 课题研究的主要内容
1）组合机床特点，作用及现代发展状况；
2）组合机床的总体设计及相关计算机辅助技术；
3）组合机床的后主轴箱设计。
3. 本课题国内外发展概况
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。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。
组合机床装备的发展思路是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面，加强数控技术的应用，提高组合机床产品数控化率；另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多坐标部件，使其模块化、柔性化，适应可调可变、多品种加工的市场需求。复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高。在这些方面组合机床装备还有相当大的差距，因此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。
组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；结构上采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性等。

二、解决方案及预期效果
1．解决方案
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。在进行设计组合机床时，首先应根据柴油机齿轮室盖上孔的位置精度、表面粗糙度及其他技术要求，确定被加工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。经过分析比较，以确定被加工零件在组合机床上合理可行的加工方法、确定工序间加工余量、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。如果确定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，在分析被加工零件加工工艺资料的基础上，通盘考虑影响制定零件工艺方案、机床配置型式、结构方案以及应注意的问题。在主轴箱设计中，设计的主要思路是把原有的多道工序的单孔加工改为多孔同时加工，这样设计主要是为了解决由多次装夹引起的定位误差问题，保证了孔的位置精度，同时提高了生产效率，降低了工人的劳动强度。
2. 预期效果
本课题设计的组合机床应该可以满足加工多孔的齿轮室盖，完全可以保证孔的位置精度，同时提高了生产效率，降低了工人的劳动强度，利于实现自动化，符合大批量生产需要。
三、课题进度安排
3月19日～ 4月1日．毕业实习阶段
毕业实习，市场调查，到多个公司实践，撰写开题报告。
4月2日～4月15日．设计开题阶段
提出总体设计方案及草图，或论文总体构思方案，填写开题报告。
4月16日～5月23日．设计初期阶段
完成总体设计图、部件图、零件图。毕业论文撰写和完成论文初稿。
5月24日～6月7日．设计中期
中期检查，编写毕业设计说明书，毕业论文整改。
6月8日～6月10日．毕业设计预答辩
6月11日～6月13日．毕业设计定稿阶段
图纸修改、设计说明书、论文修改、定稿，材料复查。
6月19日～6月21日．毕业设计材料评阅
6月22日～6月24日．毕业答辩
6月25日～6月28日．材料整理装袋

ZH1100柴油机齿轮室盖多孔钻组合机床总体及后主轴箱设计

内容简介：: 外文翻译专业机械设计制造及其自动化学生姓名陈兴富班级制 031 学号 0320110119 指导教师刘必荣 1 车床洪军著陈兴富译摘要：在许多情况下初步加工成型的产品必须在尺寸和表面粗糙度方面经过进一步的加工以满足设计要求。为了满足这么高要求的尺寸，去除少量的材料是必需的。机床通常用于执行这样的操作。关键字：机床；车床机床介绍：机床加工作为产生形状的一种方法是所有制造过程中最普遍使用的并且是最重要的方法。机床加工是一种成型的过程通过电机驱动，材料以切屑的形式被去除。大多数的机床加工是通过既支承工件又支承刀具的装备来完成。尽管在某些场合，工件无支承情况下，使用移动式装备来实现加工。机床加工在制造过程中有两个方面。对于铸造、锻造和压力加工，每一个要生产的具体工件形状，即使是一个零件，几乎都要花费高额的加工费用。靠焊接来产生的结构形状，在很大程度上取决于有效的原材料的形状。一般来说，通过利用贵重设备而又无需特种加工条件下，几乎可以从任何种类原材料开始，借助机床加工把原材料加工成任意所要求的结构形状，只要外部尺寸足够大，那都是可能的。因此对于生产一个零件，通常选择机床加工甚至于当零件结构及要生产的批量大小上按理都适于用铸造、锻造或压力加工来生产的。高的精度和良好表面粗糙度。机械加工的第二方面用途是建立在高精度和可能的表面粗糙度基础上。许多零件，如果用别的其他方法来生产属大批量生产，那么在机械加工中则是属低公差且又能满足要求的小批量生产了。另一方面，许多零件靠较粗的生产加工工艺提供其一般表面形状，而仅仅是在需要高精度的且选择过的表面上才进行机械加工。例如内螺纹，除了机械加工之外，几乎没有别的加工方法能进行加工。再如已锻工件上的小孔加工，也是在被锻后进行机械加工才完成的。在美国材料切削业是一个很大的产业费用每年超过 36109美元，包括材料、劳动力、管理费、机床装运费等所花的费用。由于 60机械和工业工程以及技术等级评定工作都跟机床加工工业有某些关系，或者通过买卖、设计或者机器车间中操作或在有关工业企业中加工，因此，对于工程专业学生来说，在他的学习计划中集中一 2 段时间去学习研究材料切削和机床是个明智的做法。机床为通过切削工具使工件成型以达到所需的尺寸提供了方法。机床通过其基础构件的功能作用，以控制相互关系方式支持、夹紧工具和工件，现将基本结构部件列举如下： a）床身，构架或机架。这是一个主要部件，该部件为主轴、拖板箱等提供一个基础和连接中介，在负载作用下，它必须使变形和振动保持最小。 b）拖板箱和导轨。机床部件（如拖板箱）的移动，通常是在精确的导轨面约束下靠直线运动来实现。 c）主轴和轴承。角位移是围绕一个旋转轴线发生的，该轴线的位置必须在机床中极端精确的限度内保持恒定，而且是靠精密的主轴和轴承来提供保证。 d）动力装置。电动机是为机床所普遍采用的动力装置。通过对各个电机的合适定位，使皮带和齿轮传动装置减少到最少。 e）传动连杆机构。连杆机构是个通用术语，用来代表机械、液压、气动或电动机构的，这些机构与确定的角位移和线性位移相关联。加工工艺主要有两个组成部分： a）粗加工。粗加工，金属切除率高，因而往往切削力也大，但所要求的尺寸精度低。 b）精加工。精加工，金属切除率低，因而往往切削力也小，但所要求的尺寸精度和表面粗糙度高。由此可见，静载荷和动载荷，例如由不平衡的砂轮引起的动载荷，在精加工中比粗加工中有着更为重要的意义。任何加工过程所获得的精度通常将受到由于力的作用引起发生的变形量的影响。机床底座一般是用铸铁制造的，然而有些也可能用铸钢或中碳钢来制造。选用铸铁是因为它便宜，刚性好，受压强度高，并且有减弱机床操作中产生的振动的能力。为了避免床身铸件硕大断面，精心地设计筋条构架以便提供最大的抗弯曲和抗扭转应力的能力。筋条的两种基本类型是：箱型结构和片状斜支撑式。箱型结构便于生产，箱壁上有孔口便于使型芯定位和取出。片状斜支撑筋条有较大的抗扭刚度亦能使截面上的碎屑掉落。它常常用于车床床身。机床的拖板箱和导轨是支撑和引导彼此相对运动的零部件，通常是改变刀具相对于工件的位置。运动一般以直线运动的方式，但也有时是转动，例如对应于工件的螺纹上的螺旋角方向而使万能螺纹磨床上的砂轮头转 3 动一个角度。拖板箱构件的基本的几何结构形状是平的、 V 型槽形、燕尾槽形和圆柱形的。这些构件可根据用途，以各种方法分别使用或结合使用。导轨的特性如下：（ a）运动精确。此拖板是要按直线移动的，这直线必定是由两个相互垂直的平面形成而且拖板必定不存在转动。机床导轨的直线度公差是每米 0 米，在水平面上这个公差可以进行处理，以使得到凸形表面，这样就抵消导轨下凹的作用。（ b）调整手段。为了便于装配、维护精度和在发生磨损后便于限制移动构件之间的 “窜动 ”，有时在拖板内装入扁条，这扁条被叫做 “锒条 ”。通常该锒条用穿过长孔的沉头螺钉锁住，而用平头螺钉调整好后用锁紧螺母上紧。（ c）润滑。导轨可用以下两种装置进行润滑： 1）间歇润滑，通过润滑脂嘴或油嘴进行。这是一种适于运动速度低而不频繁场合的方法。 2）连续润滑，例如通过计量阀和管道将润滑油泵送到润滑点。用这种方法引入两表面间的油膜必定是很薄的，目的是避免使拖板 “浮起 ”。如果滑移表面似镜面平滑，油就会被挤出而导致表面粘贴。因而在实践上，拖板滑移表面是用凹面砂轮的刃进行磨削或进行刮研。两种工艺都可产生微小的表面凹痕，它就成为存油凹陷，相配合的零件就不会处处因 “浮起 ”而发生分离，这样使拖板确定保持接触导轨。（ d）防护。为了维护导轨处于良好状态，以下条件必须满足： 1）必须防止外面物质，如碎屑进入。具有某一形状的导轨那是所期望的。在这种场合，是不可能进入杂物的，例如是倒 V 形的导轨时，那就不可能保存碎屑杂物在导轨上。 2）必须保存润滑油。在垂直或倾斜的导轨面上使用的油要有粘性，那很重要。为了这种使用目的已经专门研制出多种有用的润滑油。油的粘性也要保护，以免被切削液冲毁。 3）必须用防护罩来防止意外的破坏。一台机床有三个主要功能：（ 1）牢固地支持工件或者刀架和刀具；（ 2）在工件和刀具之间提供相对运动；（ 3）提供一定的走刀和切削速度范围。以去除切屑形式来加工金属的机床一般被分为四大类：使用单点刀具切削的机床；使用多点刀具切削的机床；使用随机点刀具切削的机床（磨削）和考虑用于特殊场合的机床。机床本质上使用单点刀具切削包括：（ 1）普通车床；（ 2）塔式车床；（ 3）仿形车床；（ 4）单轴自动车床；（ 5）多轴自动车床；（ 6）牛头刨床和龙门刨床；（ 7）镗床。 4 使用多点刀具切削的机床包括：（ 1）钻床；（ 2）铣床；（ 3）拉床；（ 4）锯床；（ 5）齿轮切割机床。使用随机点刀具切削的机床包括：（ 1）外圆磨床；（ 2）无心磨床；（ 3）平面磨床。普通车床是基本的旋削机床，从这点出发，已经研制出其他旋削机床。驱动电机装在床身基础上并通过齿轮、皮带相结合来驱动主轴，以提供每分钟 25 到 1500 转的转速。主轴是一根坚固的空心轴，装在重型轴承之间，其前端用来安装驱动盘（花盘），以便把确定的运动传到工件。该驱动盘可借助螺纹、凸轮锁紧机构或借助一个螺纹垫圈和键固定在主轴上。车床的床身是铸铁件，它提供精确的磨削的滑动表面（导轨），其上放有拖板。该车床拖板是 H 型的铸件，而刀具就安装在拖板上的刀架上。溜板箱装在拖板前面，并装有移动刀具的齿轮机构，而拖板顺着导轨或横过导轨以提供所希望的刀具的运动。拖板上面的小刀架能使刀夹回转所要求的任意角度。为使刀具作线性运动，在小刀架上装有手轮和丝杆。以手轮和使小刀架垂直于车床导轨移动的丝杆来提供横向进给。溜板箱中的齿轮系可为拖板沿着导轨和横跨导轨提供动力进给。进给箱齿轮将运动传给拖板并控制刀具相对于工件的运动速度。寸，大约有 50 级转速。由于进给箱的移动运动是由主轴齿轮驱动的，因此进给量直接与主轴速度有关。进给箱齿轮传动机构也用于加工螺纹并能加工每英寸 4 到 224 扣螺纹。进给箱和车床溜板箱之间的连结轴是光杆和丝杆。许多车床制造商把这两杆结合成一杆，实际上那就以精确的开支减少机器的费用。进给杆（光杆）用于提供刀具的运动，它对于精确的工件和好的表面光洁度是很重要的。螺纹导杆（丝杆）用于提供精确的（螺纹）导程，这对于螺纹切削是必需的。光杆是通过摩擦离合器来驱动的，那样在刀具切削超载情况下能够打滑保护。这一安全装置不能装在丝杆上，因为螺纹加工是不允许打滑的。由于螺纹全深很难一次走刀加工完成，因此装设一螺纹指示盘作为下几次走刀加工时重新对刀用。车床装有尾座，它具有一精确的轴，该轴有一锥孔，以便安装钻头、钻夹、铰刀和车床顶针。尾座可以沿着车床导轨移动以适应工件的不同长度以及加工锥体或锥形表面。转塔车床基本上是具有某种附加特性的普通车床，提供作为半自动加工和减少人工操作误差的机会。转塔车床的拖板设有 T 形槽以便在车床导轨两端安装夹刀装置， 5 当转塔转入到合适位置时，要正确地装设刀具以便进行切削。拖板也装设有自动停机装置以便控制刀具行程和提供良好的切削的再生产。转塔车床的尾座是六角形结构，在六角头中可以装六把刀具。虽然装刀和加工准备要花大量时间，但转塔车床一次装刀以后无需熟练工人就可以连续地重复地操作加工，直到刀具变钝并需更换为止。这样转塔车床仅就生产工作在经济上是可行的、合理的，于此，根据所制造零件的数量，为加工准备需要花一定数量的时间那是合理的，无可非议的。单轴自动车床使用一个立式转塔和两个横向溜板。工件通过机床主轴孔被送入卡盘，而刀具是靠凸轮来自动操作控制。多轴自动车床装有四、五、六或八根主轴并且在每根主轴中装一个工件。各主轴围绕着一根中心轴来转换位置。以主刀具溜板去接近各主轴。每根轴位上都装有一侧向可以独立操作的刀具滑板。由于各刀具滑板都是靠凸轮操作的，因此加工准备可能花几天时间，因而至少需要 5000 件的批量生产，它的使用才是合理的。这种机床的主要优点就是所有的刀具同时工作，并且一个工人可以看管几部机床。对于相对简单的零件而言，多轴自动车床可以以每五秒钟一件的速度生产加工出成品来。 1 1990 2 1991 3 1990 4 1987 5 1993 6 r K S, 1991 7 1984 8 1989 6 军著 In in to To of of is as a is of is a in a to be in is in is in to be a he by to a on of By of it is by to of so as is or a of to or if a to be is on of in be if in by On by on by 7 in be In is a in 36 109 is 0 of or of or in it is an to in to A to a to in a of as (a) is a a be to a (b) of a is by of (c) an of of be in is by of (d) is By to a (e) is to or in of (a) is (b) is 8 It as an in in of in be by of as a of in be or is of in in of to to of is to a in of to it is of a to of to of in a is of a to an of of be or in to of as (a) a is to be in a in be no of 000on be so a of (b) To a is in is a is by is by by 9 (c) be by of 1) or a 2) by a to of of by be to If be in in of a or of of at of is (d) To in be 1) of be is no it is to a of 2)be of on or is of it by 3) be by A (1) it or (2) it (3) it a of to in of in (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (1) (2) 10 (3) (4) (5) (1) (2) (3) (1) (2) (3) by a to or or Ti is of by in is is to of is is in a of a to to be to be by by a or by a is on is a on is in a of or to A of A on of is a to A in to to at to On a of in 0 in is to is in 24 is an to 11 to of is a on of is of of is of in be a of is in up to a of is of to is in of of to be a as as is by is or in is a of by of a of at 000 is to of is at 1 1990 2 1991 3 1990 4 1987 5 1993 6 r K S, 1991 12 7 1984 8 1989 1 . 镗削动力头 2 . 工件头架 3 . 支座油缸与滚动导套 4 . 镗杆5 . 镗杆架与溜板 6 . 走刀箱 7 . 电气控制系统 8 . 排屑装置9 . 液压装置 1 0 . 冷却装置 1 1 . 床身液压缸筒镗孔专机设计汪建中（常州工学院，江苏常州 2 1 3 0 0 2 ）1 前言液压缸筒是动力滑台的主要零件，其主要技术要求如图 1 所示，内孔直径： 1 0 0 m m ，长度： 2 0 0 0 m m ，材料：无缝碳素结构钢管 S T 4 5 ，内径尺寸公差 H 8 ，内表面粗糙度 R a 0 . 4 !m ，直线度（ 1 3 ） / 1 0 0 0 。精密薄壁缸筒比较难解决的问题是深孔加工，对缸筒内孔加工的常用方法有镗孔珩磨或镗孔滚压两种。但近年来，镗孔珩磨逐渐被镗孔滚压所代替。若缸体内径较大，能确保镗杆刚性，则镗孔工序采用推镗；若缸体孔径较小，则镗杆直径更小，在轴向压力的作用下很易使镗杆失稳，因此必须采用拉镗。2 镗孔专机设计方案该零件生产纲领为 8 0 0 0 件 / 年，批量较大，若选用普通镗床镗削缸筒内孔，效率低、成本高。为此，需设计镗孔专机加工该零件的深孔。本工序为粗镗、半精镗。加工时的定位基准为两端外锥面，液压缸筒支承在工件头架和油缸夹具之间，被活塞顶紧。装夹之后，由主轴带动液压缸筒实现旋转运动，镗杆带动双刃镗刀作直线运动镗削液压缸筒的内孔。镗杆由导向套导向，导向套用圆锥滚柱轴承支承在活塞内孔中，作为镗刀切入时的支承导向；镗杆架为镗杆后支承，在溜板驱动下作直线移动。冷却装置采用乳化液冷却系统，将冷却液在较高的压力下从支承座径向孔，通过镗杆与孔壁组成的环形缝隙输入切削区，带着切屑从液压缸筒左端孔口排出。镗杆上可装夹功能不同的两种双刃镗刀，分别进行粗镗和半精镗。根据以上要求，镗孔专机设计成卧式结构，见图 2 。本方案的优点：主轴带动工件旋转，双刃镗刀作纵向进给，能保证深孔的直线度和圆度。工件最大长度为2 0 0 0 m m ，属于深孔镗削，将回转运动分配给工件，可提高被加工孔中心线的直线度。单刃镗杆悬伸较长时，由于其质量不均匀，质心不在旋转轴心线上，离心力会造成振动，不能保证内孔加工的圆柱度。而主轴带动工件旋转，双刃镗刀作直线运动，能确保镗孔圆柱度；双刃镗削有利摘要：为加工精密薄壁液压缸筒的深孔，满足批量生产的需要，设计了一种专用的液压缸筒镗孔机床，圆满地解决了工件的自动装夹、镗刀的冷却与排屑、镗杆的导向等难题。该专机自动化程度高，工件装夹方便，安全防护可靠，生产效率高，能获得较高的加工精度。关键词：液压缸筒；镗孔工艺；工件装夹；导向套；自动循环中图分类号： T G 5 3 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 2 - 2 3 3 3（ 2 0 0 6 ） 1 1 - 0 1 0 8 - 0 2T h e L i q u i d P r e s s e s t h e D e s i g n o f a n I n s i d e B o r e S p e c i a l M a c h i n N G J i a n - z h o n g（ S c h o o l o f M e c h n i c a l & E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g , C h a n g z h o u 2 1 3 0 0 2 , C h i n a ）A b s t r a c t : F o r p r o c e s s i n g l i q u i d f o r d e m a n d f o r d e e p b o r e f o r t u b e , a n d s a t i s f y i n g t h e b a t c h q u a n t i t y p r o d u c i n g ,d e s i g n i n g o u t i n g a k i n d o f a p p r o p r i a t i o n o f p r e c i s e a n d t h i n w a l l u r n p r e s s t h e b e d o f a t u b e b o r e m a c h i n e , a n ds u c c e s s f u l l y s o l v e d t h e w o r k p i e c e t h e c o o l i n g f o r o f a u t o m a t i c a l l y p a c k i n g c l i p p i n g , b o r e k n i f e a n d r o w t h e s c r a p s , b o r et h e l e a d t o i n g o f p o l e t o w a i t t h e h a r d n u t t o c r a c k . T h a t s p e c i a l a i r p l a n e t h e a u t o m a t i o n d e g r e e i s h i g h , a n d t h e w o r kp i e c e p a c k t o c l i p t h e c o n v e n i e n c e , s a f e p r o t e c t i o n d e p e n d a b l e , p r o d u c e t h e a b i l i t y h i g h , c a n a c q u i r e t h e h i g h e r t op r o c e s s t h e a c c u r a c y .K e y w o r d s : t h e l i q u i d p r e s s e s a n u r n o f t u b e ; b o r e c r a f t ; t h e w o r k p i e c e p a c k s t o c l i p ; l e a d t o t h e s e t ; a u t o c i r c u l a t i o 5 0 0!11600 . 10 . 41 2 . 5 液压缸筒技术要求1 2 3 4 5 67891 11 0150012006 0 0 2 2 0 0 6 8 0 3 0 0 0 3 0 010007 0 0 0图 2 镗孔专机总体布局设计与计算 D e s i g n a n d C a l c u l a t i o 8机械工程师 2 0 0 6 年第 1 1 期2 4 5 3 4 5 图 3 工件夹紧装置和镗杆导套于解决断屑问题，可避免切屑缠绕镗杆；两个对称切削刃同时工作，切削深度较大，可提高效率 2 倍以上，而且其径向分力基本对称，刀杆所受的径向分力较小，不会使镗杆弯曲，切削较平稳。3 镗削工作过程（ 1 ）粗镗内孔：粗镗刀装夹工件装夹主轴旋转冷却液开镗刀工进冷却液关主轴停转粗镗刀卸下镗杆快退冷却液关。（ 2 ）精镗内孔：使工件和夹具脱开精镗刀装夹工件装夹主轴旋转冷却液开镗刀工进主轴停转精镗刀卸下镗杆快退冷却液关主轴停转工件卸下。加工后的表面不允许留有退刀的刀痕，镗杆在退回之前卸下镗刀。机床电气选用 P L C 和触摸屏控制，工件的整个加工过程由人工操纵实现半自动循环。以上加工方法为推镗，镗刀装在镗杆的伸出端，切削的轴向分力指向镗杆的后支承座，使镗杆受压，若因镗杆刚性不足，可改为拉镗，使切削的轴向分力指向镗杆左端外侧，使镗杆受拉。拉镗时，先将镗杆穿过缸筒内孔，镗刀在工件左端装刀，镗杆后退为切削行程。镗削直径大于!5 0 m m 一般采用推镗工艺。4 镗削动力头选用根据工件材料、刀具材料和镗削孔径等因素，确定粗镗和半精镗的切削深度（单面）分别为： 5 m m 、 0 . 6 m m ，主铀转速分别为 1 8 0 r / m i n 、 3 8 0 r / m i n ，进给量分别为： 0 . 5 m m / r 、0 . 2 m m / r ，计算切削功率为 4 . 5 6 k W 。选择镗削头 1 T A 4 0 ，配套的传动装置 1 T X 4 0 A - F 4 1 ，主轴转速低速 4 0 2 5 0 r / m i n 、高速 1 0 0 6 3 0 r / m i n 可调，粗镗在低速区调速，半精镗在高速区调速，主轴前轴承选配双列向心短圆柱滚子轴承加推力球轴承的结构，以提高主轴的径向和轴向刚性。5 纵向进给传动机构由步进电机驱动，经齿轮箱传动，带动滚珠丝杠转动。滚珠丝杠布置在床身导轨中部，以消除偏转力矩。螺母固定在镗杆架溜板上，由滚动螺母机构驱动镗杆架溜板作直线移动，从而实现镗杆的机动进给和快速进给。进给速度 0 2 0 0 0 m m / m i n ，镗杆的工作行程最大可达到 2 6 0 0 m m ，用程序进行调节，由 I / O 接口输出步进脉冲，也可手旋倍率按钮，控制镗杆的纵向进给速度和位置。6 工件夹紧装置和镗杆导向套工件头架直接紧固在主轴上，工件夹紧装置和镗杆导向套安装在支承座内。支承座沿床身导轨移动，便可调整夹具压锥套和导向套相对于工件头架的距离，调整之后在床身上紧固，工件夹紧装置和镗杆导向套如图 3 所示。液压缸体由两端 4 5 外锥面定位，工件左端首先顶在工件头架上，右端被夹具压锥套 4 5 内锥面支承并夹紧。压锥套紧固在导向套的端部，而导向套则支承在活塞内孔中，油缸右腔通油，则活塞和压锥套左移，压锥套由 4 5 内锥孔套住工件外锥面并施加向左的轴向夹紧力，从而夹紧工件。为了能够在工件左端排出铁屑和冷却液并装卸镗刀，在工件头架上开出通槽。冷却液从工件支承座径向孔输入，从工件左端排出，利用高压液体对刀具刃部进行冷却和润滑，同时冲掉刀具头部的铁屑，排屑通道畅通，不会阻塞，使铁屑能顺利地排出。镗削加工需要冷却系统，而装夹工件又需要液压站，若分别为它们配备油箱就会使得专机的成本增加。因此，选用一种乳化液同时供应冷却和夹紧，夹紧乳化液泵出口压力调整为 2 . 5 M P a 。淬硬并经磨削的导向套支承镗杆，为外滚式导向，用精密滚动轴承支承在活塞内孔中，可与轴承的内圈一起旋转，而且还可以与活塞一起移动，因此，导向套相对于镗杆既有旋转运动，又有直线运动，为了减小磨损和排屑，将镗杆外表面设计成带螺旋槽的结构形式，螺旋槽的旋向与镗杆的旋转方向相反，其所产生的螺旋推动力将使得铁屑向工件内孔左端出口排出，它可以减少切屑进入镗杆和导向套间隙的可能性，有助于延长镗杆和导向套的寿命。导向套的内径径向跳动、镗杆的圆柱度及镗杆与导向套的配合间隙，将直接影响镗孔的粗糙度和圆柱度。因此，应合理确定导向套的尺寸公差和形位公差，其内径尺寸公差控制在 0 . 0 0 3 0 . 0 0 6 m m 范围内，内径的径向跳动小于0 . 0 0 4 m m ，而内径的平行度、直线度及对外径的同轴度为0 . 0 0 2 m m ，镗杆与滚动导向套的最小间隙为 + 0 . 0 1 5 m m 。液压缸筒镗孔专机主要用来加工液压缸筒的深孔，该镗孔专机设计成工件绕水平轴旋转、镗刀轴向进给的卧式结构，布局合理，功能先进，配备其它工夹具和滚压头即可扩大缸筒内孔尺寸的加工范围。采用镗孔与滚压工艺，表面粗糙度 R a 0 . 8 m ，镗孔的直线度误差稳定在 !0 . 3 m m 以下，能够完全达到图纸要求，不但质量稳定，废品率低，而且操作方便，可满足大批量生产的需要。参考文献 1 许晓扬 . 三孔组箱体镗孔专机的设计 J . 机械工艺师， 1 9 9 7（ 7 ）：3 0 - 3 1 . 2 李瑾，姬毓群 . 2 3 t 叉车驱动桥桥壳镗孔专机设计方案 J . 矿山机械， 2 0 0 4（ 4 ）： 7 5 . 3 张鹤祥 . 进给箱体镗孔专机设计 J . 机械科学与技术， 1 9 9 6（ 2 ）：1 5 - 1 6 . （编辑昊天）作者简介：汪建中（ 1 9 5 7 - ），男，副教授，高级工程师，主要研究方向为机械设计、制造工艺与机电一体化等。收稿日期： 2 0 0 6 - 0 7 - 0 11 . 工件头架 2 . 工件 3 . 压锥套 4 . 导向套 5 . 活塞6 . 缸体 7 . 轴承 8 . 支承座1 2 3 45 6 78#1 0 9机械工程师 2 0 0 6 年第 1 1 期设计与计算D e s i g n a n d C a l c u l a t i o n机械工程学院毕业设计（论文）选题申报表指导教师刘必荣职称工程师所在专业（系）数字化制造课题名称油机齿轮室盖多孔钻组合机床总体及后主轴箱设计课题来源课题性质题目类别科研课题生产实际课程或实验室建设其它技术研究工程设计软件开发理论研究其它毕业设计毕业论文适用专业机械设计制造及其自动化学生姓名陈兴富班级制 031 选题理由本课题来源于江苏江淮动力集团，该集团生产的柴油机市场需求量大，为进一步提高生产效率，改善产品质量方面的技术改造，齿轮室盖多孔钻组合机床就是技术改造的主要项目之一，设计的组合机床要求运转平稳，结构简单，工作可靠，装卸方面，维修及调整方便，主轴箱能满足机床总体方案要求（转速，转向，功率，坐标要求），应尽量选择组合机床通用部件，降低成本，提高组合机床的通用化程度，以及自动化程度，加工精度应符合零件图主要内容 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，包括： (a) 被加工零件工序图； (b) 加工示意图； (c) 机床尺寸联系图； (d) 生产率计算卡 2. 后主轴箱设计： 1) 后主轴箱装配图； 2) 后主轴箱箱体、前盖、后盖等加工补充图； 3) 其它零件图；成果要求开题报告： 3000 字以上说明书： 1 万字以上图纸： 0 号 4 张以上译文： 3000 字以上论文：字其它：专业系审查意见：专业系主任（签名）：学院审批意见：院长（签名）：毕业实习报告专业机械设计制造及其自动化学生姓名陈兴富班级制 031 学号 0320110119 指导教师刘必荣日期 2007 年月日 1 实习报告一、概述毕业实习是实现本专业培养目标的一个综合性实践环节，是应用型本科生丰富实践知识和专业技能，获得工程实践能力、理想联系实践能力、分析与解决实际问题能力和创新能力的重要途径。本次实习是在学完相应专业课程和相关的实验、课程设计的基础上，为迎接毕业设计而进行的一次综合性实践环节，是对我们所学知识和技能的一个综合性的应用训练。通过本次实习环节，应在以下几个方面得到锻炼与加强： 1、通过对工厂现场生产的实习，巩固所学知识，力争在理论基础上对实际生产有大致的了解； 2、对生产中所遇到的典型零件的特征、用途、加工方法、生产流程、生产工艺做到深入了解； 3、针对毕业设计课题的要求，进行资料收集与采编，力求对毕业设计有实质性的帮助。二、实习过程本次实习主要是对工厂里的机器设备的结构、工作参数、性能以及工作原理进行实地的见习，同时还对产品的整个生产过程、加工工艺流程进行了系统的学习。 1、见习江苏高精机电装备有限公司； 2、见习盐城市江淮东升压力铸造有限公司； 3、见习江苏恒力组合机床有限公司； 4、见习江苏江淮动力股份有限公司； 5、见习江苏悦达盐城拖拉机厂； 6、见习盐城市精密机床有限公司。三、实习内容 1、江苏高精机电装备有限公司目前产品已涉及工程机械、柴油机、汽车、摩托车、纺织机械、轻工、模具等行业，尤其在工程机械、柴油机、纺织机械、汽车配件等行业的专用机床制造方面已形成了柔性化、系列化的特点。为其它厂家提供了大量的铣、镗、钻、攻、铰类专机及通用部件。这次见习江苏高精机电装备有限公司，主要的任务是见习各种组合机床加工过程及其所加工的产品。高精主要是生产非标机械装备和零件的企业。在实习过程中，本人主要看了各种主轴箱零件的加工 ,因为我的毕业设计课题也是要设计主轴箱的 ,我想这些对我接下来的设计会有很大的帮助的，可以说去高精参观实习对我们对机床更深的了解是非常有帮助的。 2、盐城市江淮东升压力铸造有限公司 2 盐城市江淮东升压力铸造有限公司主要生产柴、汽油发动机配件，电动工具配件及汽车配件等。主要是生产压铸模的 ,是民营高科技企业东银集团旗下上市公司之一江苏江淮动力股份有限公司的全资子公司，是专业从事高中档锌合金、铝合金压铸件的制造商。通过对这个公司的实习 ,本人看到了模具的复杂 ,跟书本里学的知识还有很大的距离 ,这也是我第一次去见习模具加工 ,本人曾经也在铸造厂实习过 ,但此次却给我留下了深刻的印象。这与本人的毕业设计课题不是紧密相关，但是作为一名学机械的毕业生 ,也应该有一定的认识 ,至少应该对压铸的工艺流程有所了解。 3、江苏恒力组合机床有限公司江苏恒力组合机床有限公司原名盐城市红旗机床厂，拥有主要生产设备 300 余台，其中加工中心、精密坐标镗床、精密导轨磨床、超音频淬火机、三坐标测量仪等精大稀设备 30 余台。在实习过程中我们看见了组合钻床的主轴箱 ,操作师傅告诉我们这是机械制造行业最普通的机床 ,在本次毕业设计中 ,组合钻床的后主轴箱的设计是本人的任务之一 ,本人看到了主轴箱的基本结构 ,在确定主轴位置是要考虑哪些因素 ,以及主轴箱的大体结构。经过这个公司的实习 ,本人了解了组合机床的生产线 ,对我接下来了毕业设计有着非常重要的作用。对于毕业设计是做组合机床设计的同学们来说真是能学到知识，帮助应该是很大的。 4、江苏江淮动力股份有限公司江苏江淮动力股份有限公司长期注重技术创新，确立了企业在行业技术进步方面的领先地位，逐步形成了具有自主版权和江动特色的节能单缸机、轻型多缸机、通用汽油机、小马力单缸机和拖拉机、发电机组（柴、汽油）等六大系列， 400 多个品种的优化产品结构，柴、汽油发动机都有代表品种通过美国证。对该公司见习对本人毕业设计有着很大帮助 ,因为我们在未去该公司之前就知道本人课题来源于该公司 ,所以在对该公司见习中我也看得最认真。这次我不但看到了齿轮室盖本人设计组合机床

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