4缸发动机油底壳组合钻床Ⅱ主轴箱设计【说明书+CAD】 【优秀毕业设计资料】【已通过答辩】
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毕业设计 文献综述 院（系）名称 工学院机械系 专业名称 机械设计制造及其自动化 学生姓名 黎振廷 指导教师 贾百合 2012 年 03 月 10 日 黄河科技学院毕业设计 (文献综述 ) 第 1 页 4 缸发动机油底壳组合钻床主轴箱设计 摘要 油底壳是曲轴箱的下半部，又称为下曲轴箱。作用是封闭曲轴箱作为贮油槽的外壳，防止杂质进入，并收集和储存由柴油机各摩擦表面流回的润滑油，散曲部分热量，防止润滑油氧化。油底 壳多由薄钢板冲压而成，内部装有稳油挡板，以避免柴油机颠簸时造成的右面震荡激溅，有利于润滑油杂质的沉淀，侧面装有油尺，用来检查油量。此外，油底壳底部最低处还装有放油螺塞。 本综述主要介绍发动机机体在批量生产流水线中组合机床的原理、结构、工艺水平、使用现状及存在的问题。分析了四缸发动机油底壳的结构、工艺流程，为之后的设计做准备。 关键词： 发动机油底壳 组合钻床 主轴箱 工艺水平 工艺流程 前言 现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些 技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的 40% 60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。可以这样说，如果没有 机床的发展，如果不具备今天这样品种繁多、结构完善和性能精良的各种机床，现代社会目前所达到的高度物质文明将是不可想象的。 1 1 组 合机床的国内、外现状 世界上第一台组合机床于 1908 年在美国问世， 30 年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。至今，它已成为现代制造工程（尤其是箱体零件加工）的关键设备之一。 现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不断吸取新技术成果而完善和发展。 1 内组合机床现 状 我国加入 后，制造业所面临的机遇与挑战并存、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至 2005年 4 月份，组合机床行业企业仅组合机床一项，据不完全统计产量已达 1000 余台，黄河科技学院毕业设计 (文献综述 ) 第 2 页 产值达 亿以上，较 2004 年同比增长了 10%以上，另外组合机床行业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。 业企业产品结构的变化 组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机 、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入 与世界机床进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年是企业生产情况来看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，中国机床工具工业学会的机床工具行业企业主要经济指标报表是统计数据显示，仅从几个全国大型重点企业生产情况看， 2003年生产数控机床 890 台，产值 16187 万元，生产加工中心 148 台，产值 5770 万元；2004 年生产数控机床 985 台，产值 25838 万 元，生产加工中心 159 台，产值 7099万元；而 2005 年，截至 4 月份，数控机床、加工中心、产值已接近 2003 年全年水平，故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。 业企业的快速转变 “九五”后期，在组合机床行业企业的 50 多家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份改造，一家企业退出国有转为民营，其余的都是国有企业。而从 2001 至 2002 年，不到两年的时间，就先后有十几家企业实行股份制改造，一些小厂几乎全部退出国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制已势不可档，“ 民营经济在经历了从被歧视，被藐视到不可小视和现在高度重视 4 个阶段后，焕发勃勃生机。”组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。 合机床技术装备现状与发展趋势 组合机床及其自动线是集机电于一体是综合自动化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，被广泛应用与工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电行业。我国的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的箱体类和轴类零件（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，以及铣削平面和成型面等。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，还有多工位回转台组合机床等；随着技术的不断是进步，一种新型的组合机床 柔性组合机床越来越受人们是亲昧，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（ 数字控制（ ，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多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、机床辅机等在组合机床行业中所占份额也越来越大。 黄河科技学院毕业设计 (文献综述 ) 第 3 页 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。我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平比发达国家相对落后，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，满足用户需要，真正成为刚柔兼备的自动化装备。 2 外组合机床现状 80 年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能知道监控。组合机床技术的发展趋势是： 泛应用数控技术 国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件 ,在组合机床上不 仅一般动力部件应用数控技术 ,而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术 ,从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。广州标致汽车公司由法国雷诺公司购置的缸盖加工生产线 ,就是由三台自动换箱组合机床组成的 ,其全部动作均为数控 ,包括自动上下料的交换工作台、环形主轴箱库、动力部件和夹具的运动 ,其节拍时间为 58 秒。 展柔性技术 80 年代以来 ,国外对中大批量生产 ,多品种加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施 ,使加工装备具有了一定的柔性。如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床 ;同时根据加工中心的发展 ,开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元 ,并以此为基础组成了柔性加工自动线 (这种结构的变化 ,既可以实现多品种加工要求的调整变化快速灵敏 ,又可以使机床配置更加灵活多样。 展综合自动化技术 汽车工业的大发展 ,对自动化制造技术提出了许多新的需求 ,大批量生产的高效率 ,要求制造系统不仅能完成一般的机械加工工序 ,而且 能完成零件从毛坯进线到成品下线的全部工序 ,以及下线后的自动码垛、装箱等。德国大众汽车公司速箱厂 1987 年投入使用的造价 9000 万马克的齿轮箱和离合器壳生产线 ,就是这种综合自动化制造系统的典范。该系统由两条相似对称布置的自动线组成 ,三班制工作 ,每条线日产 2000 件 ,节拍时间为 40 秒。全线由 12 台双面组合机床、18 台三坐标加工单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成 ,可实现3 种零件的加工。空架机器人完成工件下线的码垛装箱工作。随着综合自动化技术的发展 ,出现了一批专门从事装配、试验、检测、 清洗等装备的专业生产厂家 ,进一黄河科技学院毕业设计 (文献综述 ) 第 4 页 步提高了制造系统的配套水平。 一步提高工序集中程度 国外为了减少机床数量 ,节省占地面积 ,对组合机床这种工序集中程度高的产品 ,继续采取各种措施 ,进一步提高工序集中程度。如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库 ,通过换刀加工实现工序集中 ,从而可最大限度地发挥设备的效能 ,获取更好的经济效益。 3 2 发动机油底壳 底壳简介 油底壳是曲轴箱的下半部，又称为下曲轴箱。作用是封闭曲轴箱作为贮油槽的外壳，防止杂质进入，并 收集和储存由柴油机各摩擦表面流回的润滑油，散曲部分热量，防止润滑油氧化。 油底壳多由薄钢板冲压而成，内部装有稳油挡板，以避免柴油机颠簸时造成的右面震荡激溅，有利于润滑油杂质的沉淀，侧面装有油尺，用来检查油量。此外，油底壳底部最低处还装有放油螺塞。 图 底壳 式油底壳 市面上见到的大多数车都是湿式油底壳，之所以命名为湿式油底壳是由于发动机的曲轴曲拐和连杆大头在曲轴每旋转一周都会浸入油底壳的润滑油内一次，起到润滑作用，同时由于曲轴的高速运转，曲拐每次高速浸入油池内都会激起一定的油花和油 雾，对曲轴和轴瓦进行润滑，称之为飞溅润滑。这样对润滑油在油底壳内的液面高度就有了一定的要求，如果太低了，曲轴曲拐和连杆大头不能浸入润滑油内，导致缺少润滑而顺滑曲轴和连杆以及轴瓦；如果润滑油液面太高又会导致轴承整个浸入，使曲轴的旋转阻力增大，最终导致发动机性能下降，同时润滑油容易进入气缸燃烧室内，导致发动机烧机油，火花塞积炭等问题。 这种润滑方式结构简单，不需另设机油箱，但车辆工作的倾斜度不可过大，否则会因断油、漏油而引发烧瓦拉缸事故。 式油底壳 干式油底壳用在很多赛车的引擎。它没有在油底壳中储存 机油，更为准确的说是没有油底壳。在曲轴箱的这些运动的摩擦表面都是通过一个个量孔压出机油黄河科技学院毕业设计 (文献综述 ) 第 5 页 进行润滑。由于干式油底壳发动机取消了油底壳的储存机油的功能，所以原油底壳的高度就大大降低了，发动机的高度也随之降低，重心降低带来的好处就是有利于操控。最主要的优点就是避免了发生湿式油底壳那些由于激烈驾驶而产生的种种不利的现象。 但是，由于润滑油的压力全部都要来源于机油泵。机油泵动力则是通过曲轴的转动通过齿轮连接而来。虽然在湿式油底壳发动机中虽然也需要用机油泵来为凸轮轴提供压力润滑。但是这种压力是很小的，机油泵需要的动力也很 少。然而在干式油底壳的发动机中，这种压力润滑的强度需要大很多。而且机油泵的尺寸也要比湿式油底壳发动机的机油泵大很多。所以此时机油泵需要的动力也就更多一些。这如同机械增压的发动机一样，机油泵需要消耗掉发动机的一部分动力。尤其是在高转速的时候，发动机转速增加，摩擦部件的运动强度也就增加，需要的润滑的机油也多，所以就需要机油泵提供更大的压力，对于曲轴动力的消耗也就加剧了。 动机油底壳结构、工艺 油底壳冲压件外形不规则，由复杂空间曲面构成，端面平面度及孔位位置度要求相对较高，属典型的复杂深拉深件。其工艺难点 主要在于油底壳成形，因成形高度相对较大，凹模半径较小，外形不规则，拉深过程中各处应力和应变情况比较复杂，差别较大，在拉深过程中易出现拉裂及局部起皱现象，实践证明，拉深工序及整形工序的合理确定，将直接关系到制件质量和制件成本。 图 底壳冲压工艺分析及确定 艺流程初定通过对零件结构及使用要求的综合分析，初步确定此零件的工艺流程如下：落料拉深（次数未定）切边、冲法兰面孔翻边校平冲放油塞孔此工艺流程的优势在于：拉深工序后，切边、冲法兰面孔将通过复合模在一道工序中完成，生产效率将得以有效提高。 其缺陷在于：翻边工序安排在切边、冲孔复合工序之后，如此，在冲孔工序产生的安装孔将在后续翻边工序产生一定程度的孔变形及孔位变移。 黄河科技学院毕业设计 (文献综述 ) 第 6 页 参考文献 1 徐旭东、周菊琪主编 现代组合机床技术及其发展 . 中国机械工程 卷第 3 期 2 佟璞玮主编 组合机床行业概况及今后发展对策、组合机床与自动化加工技术 1996 年第 8 期 3 许晓肠主编 专用机床设备设计 重庆： 重庆大学出版社， 2003 4 金振华主编 组合机床及其调整
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