毕业设计（论文）-柴油机齿轮室盖钻镗专机总体及夹具设计（全套图纸）

本科毕业设计论文题目柴油机齿轮室盖钻镗专机总体及夹具设计院系机械工程学院专业机械设计制造及其自动化学号姓名指导教师2016年3月I摘要本篇设计是柴油机齿轮室盖钻镗专机总体及夹具设计。齿轮室盖零件的主要加工表面是外圆表面及孔。一般来说，保证平面的加工精度与保证孔系的加工精度相比，保证平面的加工精度比较容易。孔径加工都是选用专用钻夹具，夹紧方式一般选用手动夹紧，夹紧可靠。因此生产效率较高。能够满足设计要求。本设计将钻床和卧式镗床结构有机地结合为一体，降低了机器成本，而且节省了加工时间，提高了工作生产效率。关键词柴油机齿轮室盖；主轴；总图绘制；多轴箱全套图纸，加153893706IIIIABSTRACTTHISDESIGNINTRODUCESTHEDIESELENGINEGEARCHAMBERCOVERDRILLBORINGPLANEONTHEOVERALLANDJIGDESIGN,INCLUDINGMACHININGPROCESSDETERMINEDDESIGNMUSTFIRSTUNDERSTANDTHEWORKPIECEMACHININGPROCESSROUTEANDPROCESSCALCULATION,BORING,DRILLINGSHAFTDIAMETERISDECIDEDANDPRELIMINARYSELECTIONOFMOTORTYPESANDVARIOUSMACHINEPARTSTHEPREPARATIONOFTHREECHARTSCARDINTHEDESIGNOFMULTIAXLEBOX,DETERMINETHETRANSMISSIONSYSTEM,CALCULATIONOFSPINDLECOORDINATES,CHECKANDSPINDLEBOXTRANSMISSIONCOMPONENTSOFTHEGENERALLAYOUTDRAWINGTHISDESIGNWILLBEDRILLINGANDHORIZONTALBORINGMACHINESTRUCTUREAREORGANICALLYCOMBINEDINTOAWHOLE,REDUCESTHECOSTOFTHEMACHINE,ANDSAVEPROCESSINGTIME,IMPROVEPRODUCTIONEFFICIENCYKEYWORDSBOX；THECOMBINATIONOFMACHINE；TOOLS；DESIGNMULTIAXLEBOXTAPPINGIII目录摘要IABSTRACTII第1章绪论111本课题研究的背景及意义112本论文研究的主要内容3第2章柴油机齿轮室盖钻镗专机总体设计521专用机床工艺方案拟定722加工工序图923加工示意图1024机床联系尺寸图1225机床生产率计算卡14第3章多轴箱的设计1531多轴箱的组成及表示方法1732多轴箱通用零件1833绘制多轴箱原始依据图1934主轴齿轮确定、动力计算2035多轴箱传动系统设计2136多轴箱坐标检查图22第4章夹具设计2241夹具概述2342夹紧机构2343夹紧力计算23结论24致谢25参考文献261XX学院本科毕业设计（论文）第1章绪论11本课题的研究背景及意义我国生产的齿轮室盖钻镗专机结构简陋，传动效率始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的齿轮室盖钻镗专机的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，齿轮室盖钻镗专机的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的齿轮室盖钻镗专机势在必行相信此种齿轮室盖钻镗专机的出现将会大大提高机床的传动能力和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了机械工业的不断发展。随着国际标准化（SIO）的实施，世界齿轮室盖钻镗专机以采用新材料、新技术、新工艺、新结构为基础,19世纪80年代，美国的HUGER公司将新开发的齿轮室盖钻镗专机应用到该公司的子公司一个生产棒材的机械公司，经过几年的运行，为该公司创造了不菲的利润。继美国HUGER公司之后，德国的DESTO公司也看到了齿轮室盖钻镗专机的利润所在，投入了相当大的人力和精力来开发研制齿轮室盖钻镗专机，并且与二十世纪中期投入到了北美等市场。当前，全世界各大机械人厂商为了提高产品的竞争力，都大力进行齿轮室盖钻镗专机的研发工作。现在国外等著名齿轮室盖钻镗专机的品牌中，都有齿轮室盖钻镗专机的销售，全世界齿轮室盖钻镗专机的应用越来越广泛。有一点值得注意的是，齿轮室盖钻镗专机的市场，由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场，因此齿轮室盖钻镗专机是当今棒料生产加工企业比配的设备已经成为主要趋势。西方资本主义国家有巨大的齿轮室盖钻镗专机销售市场，机械人工业是西方资本主义国家的机械工业之一。目前国外特别是美国正在考虑发展齿轮室盖钻镗专机的功率最大化，产能最优化的问题。自“九五”期间齿轮室盖钻镗专机的开发和研制已经被列入美国的重大科技攻关计划，以跟踪世界技术的发展和开发适合美国机械工业发展的齿轮室盖钻镗专机。我国从1953年开始生产齿轮室盖钻镗专机，于1958年自行设计制造传动2XX学院本科毕业设计（论文）半径在50、70、90、120、500等棒材的齿轮室盖钻镗专机之后，为了适应棒材生产厂家的需要，1959年又制造了500、1000、1200等大直径的齿轮室盖钻镗专机。为了满足生产工业发展需要，我国于1970年研制了大型齿轮室盖钻镗专机。经运转实践证明效果很好。同年，福建的金明公司更是大量引入外来技术人才，全身心地投入到了齿轮室盖钻镗专机的研发中，利用丰富的人力资源和设备，研发出了多种可夹持不同直径棒料的传动机，与同年12也投入市场，获得了非常大的经济利润。近几年又研制出PX1400/170齿轮室盖钻镗专机，其设计能力为1750T/H，实际达到2508T/H，是设计值的16倍。12本论文研究的主要内容本次设计主要针对柴油机齿轮室盖钻镗专机总体及夹具进行设计，从柴油机齿轮室盖钻镗专机的整理方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面1分析柴油机齿轮室盖钻镗专机及其技术条件，收集设计资料；2完成开题报告；3柴油机齿轮室盖钻镗专机方案的确定；4绘制总装配图、夹具装配图等；5）完成毕业设计论文。第2章专用机床的总体设计21专用机床工艺方案的拟定工艺方案的拟订是专用机床设计的关键一步。因为工艺方案在很大程度上决定了专用机床的结构配置和使用性能。因此，应根据工件的加工要求和特点，3XX学院本科毕业设计（论文）按一定的原则、结合专用机床常用工艺方法、充分考虑各种影响因素，并经技术经济分析后拟出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。22加工工序图本设计中，我设计的是钻盲孔和镗内孔的夹具，采用齿轮053120534室盖的底面和顶面以及和一个带台阶定位销进行定位，通过可调螺钉对齿轮室盖的经过精铣后的平面进行精定位实现定位。由于利用工件的底面作为基面，为了使夹紧可靠以及部件配置合理，采用对工件的顶面和侧面进行夹紧。要求加工之后能满足尺寸的公差范围之内。加工工序图如下图11所示。11加工工序图23加工示意图加工示意图是专用机床设计的重要图纸之一，在机床总体设计中占有重要地位。它是设计刀具、夹具、主轴箱以及选择动力部件的主要资料，同时也是4XX学院本科毕业设计（论文）调整机床和刀具的依据。加工示意图应绘制成展开图，其绘制顺序是首先按比例绘制工件的外形及加工部位的展开图，加工示意图还要绘制出工件加工部位的图形。加工示意图还要考虑一些特殊要求（如工件抬起、主轴定位、危险区等）。决定动力头的工作循环及行程。最后，选择切削用量及附加必要的说明。综合考虑以上各种注意事项，可以看出加工示意图的绘制方法可以分为几个步骤，即刀具的选择、工序间余量的确定等。此次的加工示意图如下图12所示12加工示意图231技术分析孔精度等级7H；精度等级7H053120534材料1灰1灰铸铁硬度HB190通孔加工深度L19MM232刀具的选择刀具的类型的选择决定于所镗内孔的性质、所镗内孔在工件上的位置、工件的构造与尺寸及生产的批量。查10P899表1049选用细柄机用镗刀H3GB346483和。麻花钻头510233镗孔靠模装置选择在专用机床上镗内孔多采用镗孔靠模装置。其原理仍然是“自引法”镗孔。这种镗孔装置的进给运动，直接由靠模螺杆、螺母得到。常用的靠模装置有TO281型镗孔靠模装置和TO282型靠模装置。5XX学院本科毕业设计（论文）MIN/9725130860PTDCVYMX本设计中采用了通用的TO281型镗孔靠模装置，如下图13所示13TO281型镗孔靠模234切削用量的选取由于专用机床有大量刀具同时工作，为了使机床正常工作，不经常停车换刀，而达到较高的生产率。所选择的切削用量比一般通用机床的切削用量要低一些。总体上说在采用多轴加工的专用机床的切削用量和切削速度要低一些。根据现有专用机床使用情况，多轴加工的切削用量比通用机床单刀加工的切削用量约30左右。查阅2P51表217镗孔切削速度加工材料为1灰铸铁切削速度V48M/MIN查10P1142表1490由公式计算得21取V8M/MIN进给量为镗刀的导程F125MM/R由公式VDN得主轴转速N318/R/MIN235确定主轴类型、尺寸、外伸长度主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的联结结构进行确定。主轴轴颈及轴端尺寸主要取决于进给抗力和主轴刀具系统结构。通用镗孔主轴有两种1滚锥轴承镗孔主轴2滚针轴承镗孔主轴。2351主轴类型查9表42选用滚锥轴承镗孔主轴2352主轴尺寸6XX学院本科毕业设计（论文）根据公式D6222410T可算出本设计中镗孔主轴的大致直径式中D主轴直径（MM）T转矩（NM）加工1灰铸铁时T0195DP41523由于本设计中D5MM，P125MM，所以查9中表35镗孔主轴直径的确定，得螺纹M5的主轴直径D17MM转矩T5NM查9表36和42主轴直径D20MM外伸尺寸L120MM。24机床联系尺寸图241绘制机床尺寸联系总图之前应确定的内容2411选择动力部件动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台。根据已定的工艺方案和机床配置形式并结合使用及修理因素，确定机床为卧式双面单工位液压传动专用机床，液压滑台实现工作进给运动，选用配套的动力箱驱动多轴箱镗孔主轴。动力箱规格与滑台要匹配，其驱动功率主要依据是根据多轴箱所传递的切屑功率来选用。确定镗孔电机功率，应考虑镗刀钝化的影响，一般按计算功率的1525倍选取。（轴数少时取大值，轴数多时取小值）25切削主轴箱P式中消耗于各主轴的切削功率的总和，单位为KW；切削主轴箱的传动效率，加工黑色金属时取0809，加工有色金属时取0708，主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。查专用机床设计简明手册表620则26KWDVPTVPW163089740251974015516X01636/08109KW切削P7XX学院本科毕业设计（论文）109X2218KW查9表539本机床左右多轴箱均采用1TD25IB型动力箱（1420R/MIN电动机选QNY100L14型，功率为22KW）。27NHBDFF231465972051826266808334597总根据选定的切削用量，计算总的进给力，根据所需的最小进给速度、工作行程、结合多轴箱轮廓尺寸，考虑工作稳定性，选用HY63I型液压滑台，以及相配套的侧底座（1CC631型）。查9P91表51滑鞍宽度630MM滑鞍长度1250MM行程630MM滑座长度1920MM高度400MM工进速度65250MM/MIN快进速度5M/MIN。2412确定机床装料高度H装料高度是指工件安装基面至地面的垂直距离。考虑上述刚度结构功能和使用要求等因素选取计算最低孔高度H2208MM滑台高度H3400MM侧底座高度H4630MM取H1250MM。H1H2H（05H3H4）251100（05400630）945MMH351009452295MM查9，P135表71选取多轴箱体规格尺寸400X400。联系尺寸图如下图14所示8XX学院本科毕业设计（论文）14机床联系尺寸图25机床生产率计算卡根据加工示意图所确定的工作循环及切削用量等，就可以计算机床生产率并编制生产率计算卡。生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负荷率等关系的技术文件。它是用户验收机床生产效率的重要依据。251理想生产率Q理想生产率是指完成年生产纲领A所要求的机床生产率。与全年工时TK总数有关，单班制取2350HA5000X1225200件210QA/TK5200/2350221件/H211252实际生产率Q1实际生产率是指设计机床每小时实际可生产的零件数量。Q160/T单212式中T单生产一个零件所需的时间（MIN）,可按下式计算T单T切T辅（L1/VF1L2/VF2T停）（L快进L快退）/VFKT移T装（213）L1、L2刀具第一、第二工作进给长度，单位为MM；VF1VF2刀具第一、第二工作进给量，单位为MM/MINT停通常刀具在加工终了时无进给状态下旋转510转所需的时间，单位为MIN取01MIN,即6SVFK动力部件快速行程速度。本次采用的是液压动力部件,为5M/MIN。T移回转工作台进行一次工位转换时间，一般取01MIN此道工序可忽略。T装工件装、卸的时间（包括定位或撤消定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及调运工件等的时间）通常取0515MIN取15MIN把数值带入（213）中得到T单23/397523/3975010075/50075/5159XX学院本科毕业设计（论文）17456MIN所以Q160/T单60/1713432件/小时则Q1Q所以满足生产率要求第3章多轴箱设计31多轴箱的组成及表示方法多轴箱按结构特点分为通用（即标准）和专用多轴箱两大类。前者结构典型，能利用同用的箱体和传动件；后者结构特殊，往往需要加强主轴系统刚性，而使主轴及某些传动件必须专门设计，故专用主轴箱通常指“刚性主轴箱”，即采用不需要刀具导向装置的刚性主轴和用精密滑台导轨来保证加工孔的位置精度。通用主轴箱则采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。本设计中所采用的就是通用主轴箱。32多轴箱通用零件多轴箱的通用零件的编号方法如下10XX学院本科毕业设计（论文）T07或1T07系指与TD或与1TD系列动力箱配套的主轴箱同用零件，其标记方法详见9中表41、表42、表44、表45和第七章相应的配套零件表。顺序号和零件顺序号表示的内容随类别号和小组号的不同而不同。例如800630T071111，表示宽800MM，高400MM的主轴箱体；30T073142，表示有排齿轮，用圆锥滚子轴承、直径为40MM的传动轴；34040T074141表示模数为3、齿数为40、孔径为20MM和宽度为32MM的齿轮。33绘制多轴箱设计原始依据图多轴箱设计原始原始依据图，是根据“三图一卡”整理编绘出来的。其内容及注意事项如下1根据机床联系尺寸图，绘制多轴箱外形图，并标注轮廓尺寸及动力箱驱动轴的相对位置尺寸。2根据联系尺寸图和加工示意图，标注所有主轴位置尺寸及工件与主轴、主轴与驱动轴的相关位置尺寸。3根据加工示意图标注各主轴转速及转向主轴逆时针转向。4列表标明各主轴的工序内容、切削用量及主轴外伸尺寸。5标明动力件型号及其性能参数。34主轴、齿轮的确定及动力计算主轴的型式和直径，主要取决于加工工艺方法、刀具主轴联接结构、刀具的进给抗力和切削转矩。镗孔类主轴按支承型式分为两种1前后支承均为圆锥滚子轴承主轴。2前后支承均为推力球轴承和无内环滚针轴承的主轴。341主轴型式的确定本设计中根据加工工艺要求，采用了第一种前后支承均为圆锥滚子轴承主轴。其装配结构、配套零件及联系尺寸详见专用机床设计简明手册中第七章第二节。主轴材料采用了40CR钢，热处理C42。数量2根。11XX学院本科毕业设计（论文）342主轴直径的确定根据被加工零件工序图和加工示意图中的要求，是采用标准高速钢镗刀，对箱体上2孔进行镗孔。910H根据公式D62314T可算出本设计中镗孔主轴的大致直径式中D主轴直径（MM）T转矩（NM）加工1灰铸铁时T0195DP，由于本设计中D5MM，P08MM，所以415查9中表35镗孔主轴直径的确定，得螺纹M5的主轴直径D17MM转矩T5NMM查9中表42得主轴直径D20MM。343多轴箱所需动力的计算多轴箱的动力计算包括多轴箱所需要的功率和进给力两项。3431传动系统确定之后，多轴箱所需要的功率按下列公式计算32111NNNIIIPPP切切式中切削功率，单位为KW切空转功率，单位为KW与负荷成正比的功率损失，单位为KW切每根主轴的切削功率，由选定的切削用量按公式计算或查图表获得；每根主轴的空转功率按9P62表46确定；每根主轴上的功率损失，一般取所传递功率的1。3432主轴切削功率01636KWPDTV9740/3P3X01636049KW切3433空转功率12XX学院本科毕业设计（论文）31825030180284PKW空由于主轴直径为20MM，根据9P62表46主轴转速为N318R/MIN，根据插值法333X00280084KW切3434功率损失每根轴上的功率损失，一般可取所传递功率的1098210168X100115KWP切1110982160516NNNIIIPPKW多箱切削空失切削空失343435多轴箱所需进给力计算F切35I1NF切式中各主轴所需的轴向切削力，单位为NIF597323N366082HBDF608252X3F3X59732317919352NIF35多轴箱传动系统设计多轴箱传动系统设计，是根据动力箱驱动轴位置和转速、各主轴位置及其转速要求，设计传动链，把驱动轴与各主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。各齿轮参数的设计计算齿轮齿数和传动轴转速的计算公式如下U37从主Z主从NA38从主M2ZS239主从从主从ZNU13XX学院本科毕业设计（论文）310从主主主从ZNU311）（）（从主从从UMANMAZ1212312ZZ）（主从主从式中U啮合齿轮副传动比；S啮合齿轮副齿数和；ZZ、Z分别为主动和从动齿轮齿数；主从N、N分别为主动和从动齿轮转速，单位为R/MIN；主从A齿轮啮合中心距，单位为MM；M齿轮模数，单位为MM。已知主轴转速N785R/MIN，主轴直径D20MM，主轴齿轮模数M2。取驱动轴齿轮的模数M3，齿数23（数量1个，设在第排）。Z驱传动轴2即轴5的齿轮参数计算设计Z从2403691407UM3（数量1个，设在第排）转速238541/MIN0NR传动轴24主轴1、2、3即轴1、3、2的齿轮参数计算设计取传动轴齿轮的模数M2，齿数24（数量2个，分别设在第、排）。Z64Z主轴1、2、345UM2转速123247835/MIN6NR主轴主轴1、3即轴1、2（数量各1个，设在第排）。主轴2即轴3（数量1个，设在第排）。主轴4、5、6即轴6、8、7的齿轮参数计算设计取传动轴齿轮的模数M2，齿数21（数量2个，分别设在第、排）。Z14XX学院本科毕业设计（论文）25019Z主轴4、5、61938UM2转速45621736/MIN09NR主轴主轴4、6即轴1、2（数量各1个，设在第排）。主轴5即轴8（数量1个，设在第排）。多轴箱总装配图如下图15所示15多轴箱装配图36多轴箱坐标计算检查图坐标计算是根据已知的驱动轴和主轴的位置以及传动关系，精确计算各中间传动轴的坐标。其目的是为多轴箱箱体零件补充加工图提供孔的坐标尺寸，并用于绘制坐标检查图来检查齿轮排列、结构布置是否合理。多轴箱坐标计算步骤、要求如下第4章夹具设计15XX学院本科毕业设计（论文）41专用机床夹具概述机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，它