掘进机箱体加工工艺及组合机床设计【8张图/15700字】【优秀机械毕业设计论文】

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A0-夹具装配图.dwg

A1-掘进机箱体毛坯.dwg

A1-机床总图.dwg

A2-加工工序图.dwg

A2-加工部位毛坯图.dwg

A2-卧式单面组合机床.dwg

A3-刀具布置示意图.dwg

A3-滑台简图.dwg

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关键词：: 掘进机箱体加工工艺组合机床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，28页。15700字。
任务书一份。
外文翻译一份。

图纸共8张，如下所示
A0-夹具装配图.dwg
A1-掘进机箱体毛坯.dwg
A1-机床总图.dwg
A2-加工工序图.dwg
A2-加工部位毛坯图.dwg
A2-卧式单面组合机床.dwg
A3-刀具布置示意图.dwg
A3-滑台简图.dwg

摘要 ...............................................Ⅰ
Abstract...............................................Ⅱ
绪论............................................... 3
一、零件分析及设计任务书 ............................................... 1
1.1掘进机箱体的工艺分析............................................... 1
1.2掘进机箱体零件的工艺要求及工艺分析...............................................1
1.2.1掘进机箱体的技术要求...............................................1
1.3主要设计内容及设计要求...............................................1
二、工艺规程的制定............................................... 2
2.1掘进机箱体材料及毛坯...............................................3
2.2生产类型及工艺特征...............................................3
2.3定位基准的选择............................................... 3
2.4工艺路线的拟定............................................... 4
2.5毛坯机械加工余量及工序尺寸确定............................................... 6
2.6主要切削用量的确定............................................... 7
三、车TY170外圆及其端面组合机床的总体设计 ...............................................9
3.1组合机床结构方案的确定...............................................9
2.1.1组合机床的特点...............................................9
3.2车外圆及其端面组合机床配置型式的选择...............................................10
2.2.1组合机床配置...............................................10
2.2.2机床加工精度...............................................11
3.3被加工零件工序图...............................................11
3.4车外圆及其端面组合机床总图的绘制...............................................11
3.4.1机床装料高度的确定...............................................14
3.4.2夹具轮廓尺寸的确定...............................................14
3.4.3组合机床通用部件的选择...............................................14
四、专用夹具设计...............................................15
4.1工件定位分析...............................................15
4.1.1工件定位的基本原理...............................................15
4.1.2工件定位方案 ...............................................15
4.1.3工件的具体定位方法及其定位元件的选择...............................................15
4.1.4定位误差的分析与计算...............................................16
4.2夹紧机构设计...............................................17
4.2.1夹紧设计及操作的简要说明...............................................19
结论
致谢
参考文献

掘进机箱体加工工艺及组合机床设计
摘要
掘进机箱体是掘进机的重要零件。箱体的结构形式虽然多种多样，但仍有共同的特点:形状复杂、壁薄且不均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大，既有精度要求较高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固孔。因此，一般中型机床制造厂用于箱体类零件的机械加工劳动量约占整个产品加工量的15%~20%。这次的设计内容就是掘进机箱体的加工及组合机床的设计。根据.零件的技术要求编排出科学实用、方便、经济、合埋的加工上艺，并从中选扫两道上序进行夹具和组合机床的设计，总的来说就是编排一套科学、方便、经济、合理的加上方案，加工出高质量的掘进机箱体，并使其加上成本尽可能降到最低。

关键词：掘进机、箱体、孔系、组合机床、夹具。

Abstract
Roadheader cabinet is the important se se body parts of roadheader . Enclosure structure form although varied, but still have common characteristics: complex shape, wall thin and uneven, internal cavity shape, the machining parts is more difficult, processing, have higher accuracy of the hole, and many peace surface accuracy requirements of lower tighten holes. Therefore, general medium machine tool factory for cabinet parts machining amount of whole product manufactured accounts for 15% to 20%. This design content is roadheader box processing and combination machine tools design. According to the technical requirements. Parts arrangement at a scientific and practical, convenience, economy, and buried on the processing technique, and choose Saul sequence of two way fixture and combination machine tools design, overall is arranged a set of scientific and convenient, economical and reasonable plus scheme, processing a high quality roadheader cabinet, and make it possible to a minimum. Add cost

Keywords: roadheader, body, holes are, the combination machine tools and fixtures.

一、主要内容及基本要求
1、掘进机研究的目的与意义
2、掘进机箱体零件设计图及生产工艺规程设计
3、组合机床总体设计
4、专业夹具设计及校核
5、总结和撰写设计说明书一份（附光盘）；
6、CAD制图，本文总和一张A0以上图纸零件图，
7、翻译相关外文资料一份；

二、重点研究的问题
1、箱体类零件是机器或部件的基础零件，体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命。
2、箱体零件分析。

掘进机箱体加工工艺及组合机床设计

内容简介：: 湘潭大学兴湘学院毕业设计任务书设计题目：掘进机箱体加工工艺及组合机床设计学号： 2007964232 姓名：彭四海专业：机械设计制造及其自动化指导教师：周里群系主任：一、主要内容及基本要求 1、掘进机研究的目的与意义 2、掘进机箱体零件设计图及生产工艺规程设计 3、组合机床总体设计 4、专业夹具设计及校核 5、总结和撰写设计说明书一份（附光盘）； 6、图，本文总和一张上图纸零件图， 7、翻译相关外文资料一份；二、重点研究的问题 1、箱体类零件是机器或部件的基础零件，体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命。 2、箱体零件分析。三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间 1 熟悉课题及基础资料第一周 2 调研及收集资料第二周 3 方案设计与讨论第三四周 4 初步方案可行性论述第五八周 5 件学习第九周 6 图第十周 7 撰写说明书第十一周 8 英文文献翻译，答辩第十二周四、应收集的资料及主要参考文献 1 张龙勋，机械制造工艺学课程设计指导书。北京：机械工业出版社， 1999 2 王章忠，机械工程材料。北京：机械工业出版社， 2001 3 李益民，机械制造工艺设计简明手册。北京：机械工业出版社， 1998 4 吉卫喜，机械制造技术。北京：机械工业出版社， 2001 5 孙已德，机床夹紧手册。北京：机械工业出版社， 1984 6 王光斗，王春富，机床夹紧手册。上海：科学技术出版社， 2000 7 乐兑谦，金属切削刀具。北京：机械工业出版社， 2005 8 李洪，机械加工工艺手册，北京：机械工业出版社， 1990 9 许晓旸，专用机床设备设计，重庆：重庆大学出版社， 2003 10 东北重型机械学院，机床夹紧设计手册，上海：科学技术出版社， 1979 11 马贤志，机械加工余量与公差手册。北京，中国标准出版社， 1994 英文技术资料及中文翻译掘进机箱体及组合机床全断面掘进机是集机械、电气、液压和自动控制于一体的世界上公认的快速地下开挖工程最有效的大型高技术成套施工装备，是将掘进、移动、出碴和衬砌等多功能有机组合在一起的联合机组，融合了新材料、新工艺、液压、自动控制、信息、电子、电力、环保、人工智能、激光制导、遥测、遥感等高新技术。由于采用全断面掘进机施工法具有快速、优质、安全、对围岩破坏小、利于环境保护、降低劳动强度及改善工作环境等特点，已广泛用于引水、水电、铁路、公路、煤矿、城市地铁和管网以及军事设施等方面的地下工程的施工。目前，全断面掘进机已成为大型隧道施工工程的首选设备。它是实现掘进、岩渣装运、洞壁支护等一次开挖成洞的高科技施工设备，是目前世界上最先进的隧道施工机械。从隧道施工的实用概念出发，为了区别于其它开挖隧道的机械，我们通常可以把隧道掘进机定义为：用机械能破碎或切削隧道掌子面、随即将破碎或切削物质连续向后输出并获得预期的洞型、洞线的机器。隧道掘进机按一次开挖断面占全部断面的比例分为全断面掘进机和部分断面掘进机两种。全断面掘进机主要包括全断面岩石掘进机（也称为全断面盾构机（一般称为盾构机）。全断面岩石掘进机主要用于具有一定自稳能力的岩石地层的掘进，多用于野外的长隧道（如引水隧洞、铁路隧道等）。而盾构机主要用于有水地层、软弱不稳定围岩、对地表有严格沉降控制要求的城市地下工程或过江隧道工程的掘进。全断面岩石掘进机（要分为敞开式、单护盾、双护盾等几种；盾构机主要分为土压平衡、泥水平衡等几种。两者工作原理有一定区别。全断面岩石掘进机的机头与掌子面之间没有形成密闭空间，按其用途，不需控制地表的沉降。其技术重点在高速、高可靠性的长距离掘破高强度岩石、地质适应能力强、准确定向、输变电及通风除尘等方面。而盾构机机头与掌子面之间形成了密闭空间，以平衡地层压力，控制地表沉降是其重点。总体来说，全断面岩石掘进机的技术难度大于盾构机。全断面掘进机作为地下空间开发的最现代化大型施工装备，无疑是地下空间开发的主力设备。但从目前国内所有采用掘进机施工的工程来看，所使用的掘进机却几乎被国外制造商所占据，大部分是整机进口，少量的是在国内企业生产一部分机械件，其余均进口，在国内装配。如任其这种现象发展，结果是我国的投资，却拉动了别人的经济，让外国人把钱全部赚走。另一方面，由于国外公司控制着核心技术和集成技术，使价格居高不下，在很大程度上，制约了掘进机在隧道施工中的广泛应用。因此，国内的施工企业期盼拥有自主知识产权的本土设备能早日问世。全断面掘进机是技术含量高和附加值高的产品，反映了一个国家的综合国力和科技水平，是装备制造业创新体系的重要组成部分。所以全断面掘进机产业的发展，对于调整我国产业结构，带动相关产业的发展，提高我国装备制造业的水平将起重要作用。从长远的战略发展角度考虑，我国不能一直依靠国外的设备和人才来开发地下空间。我国有如此巨大的掘进机市场，又作为装备制造业的大国，绝不能长期整机进口国外掘进机，任由国外掘进机制造商来瓜分我国的市场。因而，“十一五”期间，我们必须掌握全断面掘进机的核心技术及集成技术，建立我国自己的全断面掘进机产业。全断面掘进机发展现状全断面掘进机始于 19 世纪初的英国，发展于德、日等国，适用于地铁隧道、铁路隧道、公路隧道、引水隧道、矿山巷道、城市市政隧道等各种隧道工程。我国全断面掘进机的研制、开发始于 20 世纪 60 年代，发展于 90 年代，其中地铁使用的数量最多，约占 80%。现代全断面掘进机已演变成为一种高度智能化，集机、电、液、光、计算机技术为一体的大型地下工程机械装备。 1、国外发展状况国际上，掘进机的发展经历了一个较漫长的过程。掘进机的雏形可上溯到 19世纪。1876年，英国人盾构有一个由几块板构成的半球形的旋转刀盘，开挖的土料落入径向装在刀盘上的料斗中，料斗将渣料转运至胶带输送机上，再将它转到后面从盾构中运出，这一构想后来被用于修建地铁隧道。但由于技术和战争的缘故，掘进机的发展一直停滞不前。直到 1959年，用液体支撑隧道工作面的想法由 1960 年，出了用膨润土悬浮液的活动工作面支撑。在这之后， H 至此，为现代盾构的设计制造奠定了技术基础。 1963 年，日本司首先开发出了土压平衡盾构机， 1967年，第一台用切削轮和水力出土的泥水盾构机在日本投入使用，其直径为年，德国第一台用膨润土液支撑隧道工作面的盾构机由发并应用。至此，具有工程实用的两类盾构机均已出现，为现代盾构机及其工法的发展和应用奠定了基础。从 1845 年开始的 100 多年的时间里，全世界的发明家都在寻找实现岩石隧道掘进机械化的方法。直到 1952 年，美国罗宾斯公司的创始人吉姆斯罗宾斯先生开发了第一台具有实用性的、开掘岩石隧道的岩石掘进机，找到了岩石隧道掘进机械化的方法。此后至今的 40年来，无论是岩石掘进机还是盾构掘进机都得到了突飞猛进的发展。使用岩石掘进机掘进的隧道已超过 10000构机掘进的隧道更多。目前，在国际上掘进机技术已经成熟，已达到工作可靠性高，定向精度高，自动化水平高，适应能力强，掘进速度快，使用寿命长。掘进机的技术发展一直在围绕地层稳定和地面沉降控制、自动化掘进和提高掘进速度、衬砌和隧道质量三个要素进行盾构机的改进和施工方法的革命。主要技术有： 1）地层稳定和地面沉降控制技术； 2）结构设计技术； 3）刀具刀盘技术； 4）导向及姿态控制技术； 5）衬砌技术； 6）防水和同步注浆技术。国际上目前掘进机技术有以下特点：（ 1）高度自动化对掘进机全部作业进行制导和监控，使掘进过程始终处于最佳状态，向着机械、电气、液压自动化控制一体化、智能化方向发展，采用了类似机器人的技术，计算机控制、遥控、传感器、激光导向、超前地质探测、通讯技术等已普遍应用。随着计算机技术的快速发展，掘进机的自动化程度越来越高，具有施工数据采集功能，掘进姿态管理功能，施工数据管理功能，设备管理功能，施工数据实时远传功能。可自动检测掘进机的位置和姿态，并利用模糊理论自动进行调整，可自动实现平衡压力的控制，可自动实现管片的拼装等等。在有些掘进机上，还采用了面卫星定向系统以及超远程监控等技术。（ 2）大型、超大型化和长寿命对于岩石掘进机，其最大规格直径已达到 12m，大功率、大推力、大行程、大刀具是主要特点，其单台使用寿命最长已达 50均寿命约为 15均月进尺已超过1000m，盘形刀具直径达 19，可适应抗压强度高达 450盘回转功率已超过 3500大推进行程已达大推进力达到 35构掘进机最大规格直径已达到 15,44m，并且可适应软硬不同的复杂地质情况，寿命可达到掘进 7高日进尺达到 30m。（ 3）形式多样化从断面形状方面出现了矩形，马蹄形、椭圆形、（双圆搭接、三圆搭接）等多种异圆断面盾构。其中双圆、三圆盾构掘进机已在上海地铁施工中成功应用；从功能上讲出现了球体盾构、母子盾构、扩径盾构、变径盾构、分岔盾构、途中更换刀具（无需竖井）盾构、障碍物直接切除盾构等特种盾构；从盾构机的掘削方式上看出现了摇动、摆动掘削方式的盾构。全断面岩石掘进机出现了扩孔、斜井和马蹄形等形式掘进机。（ 4）高适应性随着现代掘进机技术的发展，硬岩掘进机与软土盾构技术相互渗透、相互融合，使其地质适应能力大大增强。目前，正在朝着将硬岩和软岩掘进机合二为一的适应性更强的复合型掘进机方向发展，这种掘进机在有高压水及断层情况下，能全封闭按泥浆加压盾构原理工作，在无水时，可很快转换为敞开式掘进。此外，还增加高压水辅助破岩，可提高 50%左右的掘进速度。降低成本 25%，传动功率消耗减少 25%左右。围岩无侧限抗压强度（应范围可达 3 385见范围为 50180 当然，掘进机技术也像其它技术一样，也会随着实际隧道工程的新的要求以及科技水平的发展而不断发展，也不断有新问题需要解决。如将要建设的成都地铁地质情况，目前，在世界其它地方都还未遇到过，这对于盾构掘进机的设计来说，是一个新的挑战；再如南水北调西线工程，所有的隧洞工程都在海拔 4000单条洞线长度长，这在全世界已有的工程中也是从未遇到过的。所以，不管对于哪一家公司来说，都要进行新的探索和研究。目前，国际上生产盾构掘进机著名的厂商有：日本的三菱重工、川崎重工、石川岛播磨重工、日立建机和小松制作所，德国的海瑞克（司、维尔特（司所属的司，加拿大的罗瓦特（司，法国的司。生产岩石掘进机著名的厂商有：美国的罗宾斯（司，德国的维尔特公司、海瑞克公司，加拿大的罗瓦特公司。这些公司已基本上将自己的掘进机产品系列化。料 is in of is be of of to is to to of in as At a of It is to is of to we as or or to a of of of is is to as is to of in of as . a is is on of or to a is to a to to in of an to of is is as in is in of se se by a of is in of in As of s On in a in is a s is So of of of of an a t on to a as to s 11th we of in in 9th to to of in 960s, 990s, of 0%. a as of 1, of a of be to 9th 876, a of of by of of in in on to it be to be to s in 959, by by .G on a 35 m 960, of .L to So of 963, 967, a .1 m. So of of to 845 100 s of 952, of - a of 0 or by of is 0000km At in of of 1) 2) 3) 4) 5) 6) (1) of in at a of of in by it be of In PS (2) 2m, to 05000m, 9 , be as 5050045 m, 35MN to of 5,44 m to km as to (3) MF of in of on of of as (4) At is is in of in a to in to In 0% of 5%, 5%. up 3850 180 Of se as as of to As of to at in of of it is a Be of is at an of 000m a in is no a it of s (to s CB is s s of 掘进机箱体加工工艺及组合机床设计摘要掘进机箱体是掘进机的重要零件。箱体的结构形式虽然多种多样，但仍有共同的特点 :形状复杂、壁薄且不均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大，既有精度要求较高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固孔。因此，一般中型机床制造厂用于箱体类零件的机械加工劳动量约占整个产品加工量的15%20%。这次的设计内容就是掘进机箱体的加工及组合机床的设计。根据便、经济、合埋的加工上艺，并从中选扫两道上序进行夹具和组合机床的设计，总的来说就是编排一套科学、方便、经济、合理的加上方案，加工出高质量的掘进机箱体，并使其加上成本尽可能降到最低。关键词：掘进机、箱体、孔系、组合机床、夹具。 is se se of is of of of 5% 0%. is to at a on of is a of a it to a 湘潭大学机械加工工艺过程卡片产品型号件图号产品名称掘进机零件名称箱体共 2 页第 1 页材料牌号坯种类铸件毛坯外形尺寸 585 695 195 每毛坯件数 1 每台件数 1 备注工序号工名序称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件铸造铸正火热涂底漆 10 铣粗铣大底面，粗铣四周台阶面，粗铣输入轴孔端平面及蟹爪孔端面，粗铣输入铣组合机床专用铣夹具轴支撑座两侧面 20 车粗切内环槽，粗车外圆 426 端面、孔 410 内圆面及其内端面、孔 170 外车组合机床专用车夹具端面并倒角 5 30，粗车输入轴端面及其圆 30 镗粗镗输入轴孔，粗镗空 150 并倒角 2 20，粗镗孔 170、 110 及 160，镗组合机床专用镗夹具 ,粗镗孔 152 及其内端面人工时效 40 铣半精铣大底面，半精铣四周台阶面，半精铣输出轴孔端面及蟹爪孔端面，半精铣组合机床专用铣夹具铣输入轴支撑座两侧面 50 车半精切环槽，半精车外圆 426 端面、孔 410 内圆面和内端面车组合机床专用车夹具 60 镗半精镗输入轴孔 130 和 120，精镗输入轴孔 130 和 120，半精镗孔 150 镗组合机床专用镗夹具及其内端面，半精镗孔 170 和孔 110，精镗孔 150、孔 170 和孔 110 70 车粗车输入轴内退刀槽车组合机床专用车夹具 80 攻输入轴内攻 52 螺纹攻组合机床专攻丝夹具设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号彭四海湘潭大学机械加工工艺过程卡片产品型号件图号产品名称掘进机零件名称箱体共 2 页第 2 页材料牌号坯种类铸件毛坯外形尺寸 585 695 195 每毛坯件数 1 每台件数 1 备注工序号工名序称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件 90 钻钻大底面上 19 38 的孔、圆形分布 9 纹底孔、 2 孔及油钻组合机床专用钻夹具孔 100 攻攻 9 2 螺纹攻组合机床专攻丝夹具 110 钻钻 7 大底面上矩形分布的 9 纹底孔、 2 孔及油孔钻组合机床专用钻夹具 120 攻攻 4 7 9 螺纹攻组合机床专攻丝夹具 130 锪锪大底面上两特殊孔 40 锪组合机床专用锪夹具 140 攻大底面上一特殊孔上攻螺纹攻组合机床专攻丝夹具 150 钻钻 6 孔、扩输入轴内孔 20，钻 10 长油孔，钻 5 孔钻组合机床专用钻夹具 160 车车 9 角 45，半精车 160 孔内端面，车 6纹车组合机床专用车夹具 170 焊焊接焊 180 检终检检设计（日期）校对（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号彭四海 - 1 - 目录摘要绪论 3 一、零件分析及设计任务书 1 进机箱体的工艺分析 1 进机箱体零件的工艺要求及工艺分析 1 进机箱体的技术要求 1 要设计内容及设计要求 1 二、工艺规程的制定 2 进机箱体材料及毛坯 3 产类型及工艺特征 3 位基准的选择 3 艺路线的拟定 4 坯机械加工余量及工序尺寸确定 6 要切削用量的确定 7 三、车圆及其端面组合机床的总体设计 9 合机床结构方案的确定 9 合机床的特点 9 外圆及其端面组合机床配置型式的选择 10 合机床配置 10 床加工精度 11 加工零件工序图 11 外圆及其端面组合机床总图的绘制 11 床装料高度的确定 14 具轮廓尺寸的确定 14 合机床通用部件的选择 14 四、专用夹具设计 15 件定位分析 15 件定位的基本原理 15 件定位方案 15 件的具体定位方法及其定位元件的选择 15 位误差的分析与计算 16 - 2 - 紧机构设计 17 紧设计及操作的简要说明 19 结论致谢参考文献 - 3 - 绪论掘进机是用于开凿平直地下巷道的机器。掘进机分为开敞式掘进机和护盾式掘进机。价格一般在上亿元人民币。主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。随着行走机构向前推进，工作机构中的切割头不断破碎岩石，并将碎岩运走。有安全、高效和成巷质量好等优点，但造价大，构造复杂，损耗也较大。 19 世纪中叶，西方的文明陶醉于铁路的修建。梦想家们在地图上画满弯曲的路线。然而，人类的梦想一次又一次被大山阻隔。诸如阿尔卑斯山脉那样连绵峰峦，不断向人们提出挑战。绕过这些阻碍费时费力。理想的方法是勇往直前，开凿隧道。但这意味着巨大的支出。隧道工程的工作面之小，大部分时间浪费在工序衔接上，时间就是金钱，隧道工程费时费力的表现确实让人心寒。解决方法是明显的：建造一台大机器。加大机器动力，把工业革命带入地先驱者是一个是叫亨利毛瑟（比利时工程师。他在 1845 年得到撒丁国王的许可修建一条连接法国和意大利的铁路。毛瑟在国际采矿业具有显赫声名和超强自信。他对爬越山口的方案不以为然，坚持要走直线，尤其是在著名的口附近，要以隧道穿越。毛瑟的 “ 片山机 (” 1846 年在都灵附近的一个军工厂组装成形。他庞大而复杂，体积超过一节火车头。他有一百多个钻头。整个机器俨然就是凸轮，拉杆，活塞和弹簧的丛林。不论实用与否，它确实是沉思的产物。机器建成后，来自各地的参观者络绎不绝，视其为历史的纪念碑。掘进机需要巨大的推进力。这些能量是在隧道外产生的并通过复杂的机械连接到工作面。隧道越深，连接就越长，而传输过程中的能量损失也就越大。看起来 “ 片山机 ” 早晚会因为动力不足而僵死洞中。自信的毛瑟相信车到山前必有路，但持怀疑态度的人也没有被说服。十年之后，有赖于大为改进的隧道通风技术，一条隧道紧邻毛瑟路线，采用爆破法技术得以修建。毛瑟的 “片山机 ”虽然没有经过实践检验，但却是公认世界上第一台以后的 30 年，设计试制了各式各样的 13 台，均有所进步，但都不能算成功。比较成功的是 1881 年波蒙特开发的压缩空气式用于英吉利海峡隧道直径为勘探导坑，共掘进了 3。从 1881 1926 年间，一些国家又先后设计制造了 21 台掘进机之后，因受当时技术条件的限制，掘进机的开发处于停滞状态。 1930 年前后，人们已经要放弃了。隧道掘进技术的专家芭芭拉斯塔克悲观地预言： “未来二十年 .至没有。也不会再建造类似机械。天然岩石都有程度不等的裂缝。当滚刀（当时称为切割轮）紧压岩面的时候，压力总是集中在岩石最薄弱的部分，使他们最先破碎。当滚刀转动时，小的裂缝会不断扩展，进一步分裂岩石。这就是滚刀破岩原因。 - 4 - 目前，在世界范围内的掘进机生产商有 30 余家，已生产掘进机约 700 多台，最具实力的是美国罗宾斯公司、德国维尔特公司、海瑞克公司，加拿大罗威特公司(。国外硬岩掘进机技术已经相当成熟，结构上不断完善，有敞开式、单护盾、双护盾等不同类型，以适应不同的地质条件。在国外使用掘进机施工隧洞已很普遍，尤其是 3上的长隧洞，业主在招标书中明确规定要求投标商必须采用掘进机施工。随着国民经济的发展，技术的进步，掘进机广泛应用于矿山、隧道等行业中。特别是在隧道行业中，掘进机发挥着越来越重要的作用。 1851 年，美国工程师计设计了世界上第一台连续掘进的隧道掘进机（。但由于设计存在难以克服的滚刀问题，以与当时刚诞生的钻爆法相媲美，无用武之地 ;1956 年，美国的照设计，采用滚刀，解决了第一台刀其问题，获得了成功。从此，以推广。总的说来，进技术是目前世界上最为先进的隧道开挖方法，已成为未来隧道建设总的发展趋势。它综合汇集了计算机、新材料、自动化、信息化、系统科学、管理科学等高新技术，在一定程度上反映了一个国家的综合实力与科技水平。 - 5 - is of is of is in by As A is In 9th of On is as to is to of in is of is a is a is to He 845 s to a In to to in a in to 1846 a He is a He 00 or it of of it as is in a to is in of is or in be on - 6 - a to by no it is in BM 0 BM a 3 881 BM in .1 m, 1881 926 1 at by of is 1930 to . t of is on of to ob in 0, 00 s OM to to of in is km in of is in in is an 851, s as to to 956, of BM to BM is - 7 - of It as in a a s 第 1 页共 20 页掘进机箱体加工工艺及组合机床设计一、零件分析及设计任务书（一）箱体零件分析及设计任务书类箱体类零件是机器或部件的基础零件，它将机器或部件中的轴、套、齿轮等有关零件组成一个整体，使它们之间保持正确的位置关系，并按照一定的传动关系，并按照一定的传动关系协调地传递运动或动力。因此，箱体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命。常见的箱体类零件有：机床主轴箱、机床进给箱、变速箱体、减速箱体、发动机缸体和机座等。根据箱体零件的结构形式不同，可分为整体式箱体和分离式箱体两大类。前者是整体铸造、整体加工，加工困难，但装配精度高；后者可分别制造，便于加工和装配，但增加了装配工作量。箱体的结构形式虽然多种多样，但仍有共同的主要特点：形状复杂、壁薄且分布不均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大，既有精度要求高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固孔。因此，一般中型机床制造厂用于箱体类零件的机械加工劳动量约占整个产品加工量的 15% 20% （二）零件的技术要求零件简图如图 1 所示。该零件的加工要求高，加工面的数量很多，并且种类繁多，有车外圆面，车端面，钻孔，攻螺纹，扩孔，车倒角，钻斜油孔等，位置、形状、尺寸、精度都各有要求（三）主要内容以及设计要求本次毕业设计是掘进机箱体加工工艺及组合机床设计，要对零件进行分析研究，查阅相关设计参考文献，制定零件的加工工艺规程，并选择 1 2 道工序进行工艺设计同时还要根据某一道工序图，进行一台组合机床的设计，既要绘制组合机床的联系尺寸图，又要绘制本道工序的工序图。最后根据这道工序在组合机床上的加工进行专用夹具的设计，并绘制出夹具装配图，还要对夹具的主要零件进行设计，并绘制出夹具的主要零件的零件图本次毕业设计中要遵循科学、端正的设计态度来进行设计，设计的方案要合理，设计的加工装配性要好，还要进行必要的计算和校核。绘制的图纸要图面整洁，视图要齐全，布局要合理，纸条、文字等均要按照有关标准。第 2 页共 20 页图 1 掘进机箱体零件简图二、工艺规程的制定零件加工的工艺规程就是一系列不同工序的综合。由于生产规模和具体情况的不同对同一零件的加工工序综合可能有多种的方案。应当根据具体条件采用其中最完善和最经济的一种方案。工艺规程选择要考虑的基本因素如下。生产规模是决定生产类型的主要因素。制造零件所用的坯料或型材的形状、尺寸和精度。零件材质性质零件制造的精度，包括尺寸公差、形位公差以及零件图上所指定的要求。表面粗糙度特殊限制条件，如：工厂设备和用具材料。编制的加工规程要在生产规模与生产条件下达到最经济与最安全的效果。（一）掘进机箱体材料及毛坯掘进机箱体的材料为铸钢（该材料所对应的新牌号为其屈服强度值为s为 274拉强度值b为 490材料有较好的强度和塑性，良好的铸造性能，可焊接性尚好，可用作承载零件，如轴承座、机架、连杆、箱体等。毛坯种类的确定是与零件的结构形状、尺寸大小、材料的力学性能和零件的生产类型相关的，另外还和毛坯车间的具体生产条件相关。第 3 页共 20 页铸造毛坯的形状可以复杂，尺寸可以相当的大，且吸振性能好，但铸造的力学性能差。毛坯铸造方法的选择应根据生产量的大小和各厂设备、技术的实际条件，结合各种铸造方法的基本工艺特点，在首先保证零件技术要求的前提下，选择工艺简便、质量稳定和成本低廉的铸造方法。在大批量生产中，常采用精度和生产率高的毛坯制造方法，如金属砂型铸造，可以使毛坯的形状接近于零件的形状，因此可以减小切削加工用量，从而提高材料的利用率，降低加工成本。本零件的生产类型为大批量，选用的铸造方法为金属模机械砂型铸造。（二）生产类型及工艺特征由于本零件的生产纲领为 000 件 /年，是大批量生产，它的主要工艺特征是广泛采用专用机床、专用夹具及专业刀具、量具，机床按工艺路线排列组成流水生产线。为减轻工人的劳动强度，留有进一步提高生产率的可能，该箱体在工艺设计上采用了组合机床流水线的加工的方式 .。（三）定位基准的确定工件在机床上用夹具进行夹紧加工时，用来决定工件相对于刀具的位置的这些表面称为定位基准。定位基准分为粗基准和精基准。加工表面为粗基准，尤其应选与加工表面有位置精度要求的不加工表面，这样可保证加工表面与不加工表面间的位置精度。选重要表面为粗基准，这样可保证重要表面的加工余量均匀，加工精度高。选加工余量较小的表面为粗基准，可保证各加工表面都有足够的加工余量。选平整、无飞边和浇冒口等缺陷的表面为粗基准，可使工件定位可靠、夹紧方便。粗基准只能用一次，应避免重复使用。这样可避免产生较大的定位误差，避免使加工表面间出现较大的位置误差。尽可能选加工表面的设计基准为精基准，即“基准重合”原则，目的是避免产生基准不重合误差应尽可能在多数工序中采用同一精基准定位，即“基准同一”原则，目的是减少设计和制造费用，并减少基准交换所带来的定位误差。有些精加工工序，可选用加工表面本身为定位基准，即“自为基准”原则，目的是可保证加工表面的加工余量少而均匀。对位置精度要求高的表面，可采用“互为基准”，反复加工，目的是保证高的位置精度。选定定位基准、稳定、夹紧简单的表面为精基准，目的是便于工件的安装和加工。第 4 页共 20 页箱体类零件是机器制造业中加工工序多、劳动量大、精度要求高的关键零件，这类零件一般都有精度要求较高的孔需要加工，又常常需要在几台机床上几次安装下进行，大多数箱体零件采用“一面两孔”定位方式，即利用零件上的一个平面和该平面上的两个孔作为定位基准。一个孔插入圆柱销一个孔插入菱形销。本设计选用的定位基准为箱体的大地面为定位平面，控制 3 个自由度；输出轴孔的 120 为一个定位孔，插入圆柱销，控制两个自由度；蟹爪孔的 110 为另一个定位孔，插菱形销，控制 1 个自由度 .。（四）工艺路线的拟定拟定工艺路线的出发点是是零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到保证。工艺路线的拟定一般需要做两个方面的工作：一是根据生产纲领确定加工工序和工艺内容，依序工序的集中和分散程度来划分工艺：二是选择工艺基准，即主要选择定位基准和检验基准。在生产纲领已确定为批量生产的条件下，可以考虑万能机床、组合机床和专业夹具，并尽量采用工序集中的原则，通过减少工件安装的次数来提高生产率。除此之外，还应尽量考虑经济精度以便使生产成本下降。根据以上原则，拟定的工艺路线如下： 10 铸坯（铸造） 20 热处理（正火处理 179 20930 涂底漆（飞边、披缝、型砂清理处理，箱体内表面不加工面涂红色防锈漆。外表面不加工面涂黄色防锈漆） 40 粗铣大底面 50 粗铣四周台阶面 60 粗铣输出轴孔端平面及蟹爪孔端面 70 粗铣输入轴支撑座两侧面 80 粗切内环槽 90 粗车外圆 426 端面、孔 410 内圆面及其内端面、孔 170 外端面并倒角 5 30 95 粗车输入端面及其圆 100 粗镗输入轴孔 110 粗镗孔 150 并倒角 2 20，粗镗孔 170、 110 及 160，粗镗孔 152 及其内端面 120 热处理（人工时效处理） 130 半精铣大底面 140 办精铣四周台阶面 150 办精铣输出轴孔端面及蟹爪孔端面第 5 页共 20 页 160 半精铣输入轴支撑座两侧面 170 半精切环槽 180 半精车外园 426 端面、孔 410 内园面和内端面 190 半精镗输入轴孔 130 和 120 200 精镗输入轴孔 130 和 120 210 半精镗孔 150 及其内端面，半精镗孔 170 和孔 110 220 精镗孔 150、孔 170 和孔 110 230 粗车输入轴内退刀槽 240 输入轴内攻 52 螺纹 250 钻大底面上 19 38 孔、圆形分布 9 纹底孔、钻 2 孔及油孔 260 攻 9 2 螺纹 270 钻 7 底面上矩形分布的 9 孔并倒角，钻 4 孔 280 攻 4 7 9 螺纹 290 锪大底面上两特殊孔 40 300 大底面上一特殊孔上攻螺纹 310 钻 6 孔、扩输入轴内孔 20 320 钻 10 长轴孔 330 钻 5 孔 340 车 9 角 45 度 350 半精铣 160 孔内端面 360 车 170 6纹 370 焊接 380 终检（五）毛坯机械加工余量及工序尺寸确定因箱体类零件形状较为复杂且生产批量大，故毛坯选用铸件造型方法为金属模机械砂型铸。查金属机械加工工艺人员手册可得：尺寸公差等级 10，取工余量等级表 1 加工表面总余量加工表面基本尺寸 /工余量等级工余量数值 /注输入轴端面 170 G G 侧价格双侧加工第 6 页共 20 页为了保证零件图上某平面的精度和粗糙度值，需要从其毛坯表面上切去全部多余的金属层，这一金属层的总厚度称为该表面的加工总余量。每一工序所切除的金属层厚度称为工序余量。工序间加工余量的选择原则如下：应采用最小的加工余量，以缩短加工时间，并降低零件的制造费用。加工余量应能保证得到图纸上所规定的表面粗糙度及精度。决定加工余量时应考虑到零件热处理时引起的变形，否则可能产生废品。决定加工余量时应考虑到所采用的加工方法和设备，以及加工过程中零件可能发生的变形。决定零件加工余量时应考虑到被加工零件的大小。零件越大，则加工余量也越大。表 2 零件加工工序尺寸表加工表面工序余量 /序尺寸及公差 /面粗糙度 /加工粗加工粗加工输入轴端面圆面侧侧 170 六）主要切削用量的确定切削用量不仅是机床调整与控制的必备参数，而且其大小选择的合理与否，对加工质量、加工效率以及生产成本等均有重要影响。切削加工生产率在切削加工中，材料切除率于切削用量三要素（切削速度，进给量，背吃刀量）均保持线性关系，其中任意参数增大，都可使生产率提高。但由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其他两参数必须减小。因此在制定切削用量时，是三要素获得最佳组合，此时的生产率才是最合理的。刀具寿命 T 切削用量三要素对刀具寿命 T 的影响的大小，按顺序为切削速度、进给量、背吃刀量。因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切削用量时，应先采用尽可能大的背吃刀量，然后在选用大的进给量 F，最后根据确定的刀具寿命求出切削速度加工表面粗糙度精加工时，进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，他是精加工时抑制生产率提高的主要因素。在多刀切削或使用组合刀具切削时，应按各把刀具允许的切削用量中最低的参数，作为调整机床的参数。对自动线加工，各工委加工工序的切削用量，要按生产节拍进行平衡。第 7 页共 20 页图 2 加工部位毛坯图圆及其端面切削用量的定制背吃刀量的选择背吃刀量加工时，尽量一次走刀切除全部余量，在中等功率机床上，背吃刀量可达 8 10精加工时，背吃刀量可取 2加工时，背吃刀量可取于是多刀切削，道具布置形式如图 3 第 8 页共 20 页图 3 刀具布置加工示意图车削端面，由 1 号和 2 号刀完成，根据加工余量选定 1 号刀的背吃刀量号刀的背吃刀量进给量 f 的选择粗加工时，进给量的选取主要考虑刀杆，刀片，工件以及机床进给等的强度、刚度限制。根据硬质合金车刀车削外圆及其端面的进给量的选择范围，根据背吃刀量以及工件的加工直径选定车外圆面的进给量 f=1mm/r;车端面的进给量 f=1mm/r。切削速度选择，可根据已选定的背吃刀量给量 f 和刀具寿命 T，并利用公式算出切削速度本设计根据车削加工的切削速度的参考数值表初步选择 0m/ 计算主轴转速 n=1000 = 1000 70 =168r/中 n 主轴转速， r/c 切削速度， m/w 工件未加工前的直径，取实际主轴转速为 n=168r/实际的切削速度为 000 3 1 7 0 1 6 01000=85.4 r/ 切削力计算切削力的大小计算有理论公式和实验公式，这里使用实验公式进行计算。实验公式分为两类：一类是用指数公式计算，另一类是按单位切削力进行计算。在金属切削中广泛应用指数公式计算切削力。切削力的指数计算公式和计算结果为： 270 5 1 =6360N 式中切削力， N；修正系数及个影响指数。校验机床功率本次设计采用的是组合机床，动力头选用的是镗孔车端面头，其技术性能有：主轴转速范围 63 500r/机额定功率 11盘滑板最大行程 100 主运动消耗的切削功率 360 10 = 6360 000 =9中：切削功率，切削力， N；切削速度， m/ 机床电机功率中：机床电机功率，切削功率，机床传动效第 9 页共 20 页率，一般为于机床电机实际功率（于机床电机额定功率（ 11,所以该切削用量的选择符合实际生产要求。三、车圆及其端面组合机床的总体设计（一）组合机床结构方案的确定组合机床是根据工件加工需要以独立的系列化、标准化设计的通用部件为基础，配以部分专用部件组成的专用机床。它适用于大批量和大量生产企业，多用于加工量大的大、中型箱体和箱体类工件，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，以及铣铣平面和成形面等。组合机床是用总的电气控制系统将各个部件的工作连成一个统一的循环。各个部件都设计成独立存在的，可以按合理的规格尺寸系列，实现高度的系列化、标准化和通用化。组合机床是按自动循环工作的。通常工件在加工中是不动的，由刀具作主运动和进给运动，则可保证最大的工艺可能性。这种机床可以同时使用多把刀具，并同时在几个方面对工件进行加工，达到较高的工序集中程度，保证获得使高的劳动生产率。组合机床的特点如下。主要用于加工箱体类零件的平面和孔生产率高，因为工序集中，可多面、多工位、多轴、多刀同时自动加工。加工精度稳定，因为工序集中固定，可选用成熟的通用部件、精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一致性周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。因此，通用化、系列化、标准化程度高，可组织批量生产。自动化程度高，劳动强度低。配置灵活。因为结构模块化。组合化，可按工件或工序要求用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各类组合机床及自动线，产品或工艺变化时通用部件一般还可重复利用。（二）车外圆及其端面组合机床配置形式的选择本专题“车外圆及其端面组合机床设计”是针对掘进机箱体输入轴端面艺要求在工序中要完成输入轴端圆及其端面的加工。该工序直接使用镗孔车端面动力头对要加工部位直接进行加工。该零件总体轮廓尺寸较大，属于大型零件加工，零件的定位加紧元件也比较大。第 10 页共 20 页根据以上内容选择采用大型组合机床，组合机床布置形式为：卧式单面镗孔车端面组合机床。如图 4 图 4 卧式单面组合机床固定式夹具组合机床的加工精度高。对于精加工机床的夹具，其公差一般选取被加工零件公差的 1/于其他因素也不能过低，该机床加工时能达到如下的精度。位置精度采用固定导向位置精度一般能达到严格要求主轴与导向的不同轴度时，应减少钻头与导套之间的间隙，导向靠近工件等，位置精度可达到铰孔位置精度采用固定精密导向时，空间距和孔的轴线与基面的位置精度可达同轴度及轴线间平行度若由一面镗孔，镗杆采用前后或多层精密导向，同轴度可达到由两面镗孔而且是单轴，便与调整主轴位置精度时，同轴度可达到从两面多轴加工时，孔的同轴度一般为三）被加工零件工序图本零件的加工工序图如下：第 11 页共 20 页图 5 圆及其端面加工工序图（四）车外圆及其

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