柴油机气缸体工艺及专用机床设计【说明书+CAD】
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柴油机气缸体工艺及专用机床设计【说明书+CAD】,柴油机,缸体,工艺,专用,机床,设计,说明书,CAD
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机电工程学院毕业设计方案论证报告设计题目: 柴油机汽缸体工艺及专用机床设计 学生姓名： 张炎涛 学 号： 2004142043 专业班级： 机自0402 指导教师： 马玉平 2008 年 3 月 30 日2目 次1 设计任务11.1 本毕业设计（论文）课题应达到的目的11.2 本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求12 文献综述23 方案对比7结论9参考资料10101.设计任务1.1本毕业设计（论文）课题应达到的目的课题设计的主要内容是设计一台组合专用机床，用于气缸体气缸孔粗加工工序，完成一次走刀进行三个不同直径圆柱面的粗镗加工。为了完成这一工序，设计组合专用镗床，立式结构，着重设计主轴箱、专用夹具和滑台，在参观现有成品机床和收集参考资料的基础上，创新提出自动上、下工件的设想，并设计专用传送带完成自动上下动作。1.2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 、根据给定的零件，利用三维实体造型软件造型； 、编制零件加工工艺； 、汽缸体组合机床钻孔加工三图一卡的绘制； 、主轴箱装配图两张； 、夹具装配图一张； 、主要零件图； 、英文翻译一份； 、毕业设计说明书一份。2.文献综述本设计题目是柴油机气缸体工艺及专用机床设计，设计的主要内容是设计一台组合专用机床。组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具的半自动或自动专用机床。通常组合机床由以下部件组成：动力箱、多轴箱、滑台、镗削头、夹具、侧底座、中间底座、液压装置、电气设备、刀工具等。 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式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。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、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。组合机床除分为大型和小型外，按配置形式又分为单工位和多工位机床两大类。单工位机床又有单面、双面、三面和四面几种，多工位机床则有移动工作台式、回转工作台式、中央工作台式和回转鼓轮式等工作形式。组合机床与其他机床比较具有以下特点：（1）组合机床的通用部件和标准零件约占全部机床零、部件总量的70%80%，因此设计和制造周期短，投资少，经济效果号。（2）由于组合机床用多刀加工，并且自动化程度高，因此比通用机床生产效率高,产品质量稳定，劳动强度低。（3）组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门厂成批制造，因此结构稳定，工作可靠，使用和维修方便。（4）在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置，加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水品要求不高。（5）当被加工产品更新时，采用其他类型的专用机床时，其大部分部件要报废。用组合机床时，其通用部件和标准零件可以重复利用，不必另行设计和制造。（6）组合机床易于联成组合机床自动线，以适用大规模的生产需要。组合机床的通用部件分大型和小型两大类。大型通用部件是指电机功率为1.530千瓦的动力部件及其配套部件。这类动力部件多为箱体移动的结构形式。小型通用部件是指电机功率在0.12.0千瓦的动力部件及其配套部件。 通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。 支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。 输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。 控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。组合机床可完成的工艺可铣平面、挂平面、车端面、钻孔、镗孔、铰孔、攻丝、倒角、锪平面、钻深孔、切槽等。随着综合自动化技术的发展，组合机床可完成的工艺范围也在工艺范围也在不断扩大，除了上述工艺外，还可以完成车外圆、车锥面、切削内外螺纹、滚压孔、拉削内外圆柱面和平面、磨削、抛光、衍磨，甚至还可以进行冲压、焊接、热处理、装配、自动测量和检查技术等。组合机床的加工精度简述如下：（一） 孔加工1.孔的尺寸精度采用铰孔或精镗孔时，孔的精度可达H6级，表面粗糙度为1.6um，孔的圆度误差在孔径尺寸公差一半范围内。加工有色金属时，采用精密夹具，经过34次加工，精度可以稳定地达H6级，表面粗糙度可达0.80.4um。2.孔的同轴度当从两面多轴加工时，孔的同轴度一般为0.05mm。当从一面进行精镗孔，并且采用固定式夹具，镗刀杆两端都有精密导向装置，夹具精度良好的条件下，在1000mm长度内，被加工零件几个孔的同轴度可保证在0.0150.03mm以内。当分别从两面对同一轴线上的孔进行单轴加工时，在有中间精度导向装置条件下，其同轴度亦可保证在0.0150.03mm。3.孔的平行度在组合机床上加工，孔与孔相互之间的平行度以及对加工基面的平行度，在1000mm长度内可达0.02mm0.05mm。4.孔的位置精度孔的位置精度与夹具、机床的型式和精度有很大关系。在固定式夹具的机床上镗孔，孔间距离和的轴线与定位基面的位置精度可稳定地达到0.025 0.03mm。在多工位机床上，由于回转工作台或回转鼓轮存在定位误差，则加工精度不高。如果在同一工位上，带有悬挂式活动钻模板，对孔进行精加工时，其位置精度可达到0.05mm。在不同工位上分别进行孔加工时，精度较低。用立式多工位时，其精度可达0.1mm。用鼓轮式机床加工时，其精度只能达到0.2mm，甚至更低。在同一工位上钻孔时，位置精度一般可保持在0.2mm范围内。在具有固定式钻模板的机床上钻孔，其精度可以达到0.15mm。5.孔的垂直度在组合机床上加工孔，其中心线对基面以及相对另一个孔的中心线，其垂直度均可达到在100mm长度内偏差0.02mm。6.螺孔精度组合机床上加工螺孔多利用攻丝靠模装置，若润滑条件良好，在铸铁零件上可以加工出6H级精度的螺孔，其表面粗糙度为3.2um。螺孔的位置精度由于攻丝时以底孔为定位基准，加上其他误差的影响，因此比钻孔的位置精度略低，一般可达到0.25mm，机床精度较高时可达到0.15mm。（二） 平面加工 在组合机床及其自动线上常用铣削、刮削、车削（端面）和拉削等方法加工平面。一般采用铣削头、滑台和滑座等通用部件，根据被加工工件的工艺要求组成单面、双面以及立式、回转台式等多种型式的组合铣床。这样的机床结构较简单，刚性较好，加工精度较高。在加工中小型工件时通常将铣削头组成鼓轮式组合铣床或立式连续回转台式组合铣床，这类机床生产效率稿，加工精度较低。 在组合机床上加工平面的平面度可以达到在800mm长度误差0.040.1mm。表面粗糙度3.2um。对定位基面的平行度可以保证在0.05mm以内，到定位基面的距离（一般在500mm以内）尺寸公差可以保证在0.020.045mm以内。 （三）.止口加工 多轴加工，采用动力滑台在死挡铁上停留的方法，其加工精度能达到0.150.25mm；单轴加工，采用特殊结构，加工到终点使挡块顶在被加工工件的表面，一般精度可以达到0.080.10mm。条件良好时，精度可以保证在0.020.045mm以内。为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。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；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；以及纳入柔性制造系统等。30多年来，我国组合机床通用部件经历了一个从无到有、从点到面、从低到高的逐步发展的历史时期。进入90年代，组合机床行业加快发展，行业的整体实力和新产品的质量及水平有了显著的提高。目前的现状的是： a.组合机床制造技术由过去的以加工为主的单机及自动线想综合成套方向转化。 b.组合机床的控制技术由传统的程序控制技术向数控、计算机管理与监控方向发展。 c.组合机床的开发设计手段由过去的人工设计，转向计算机辅助设计。 组合机床行业虽然取得了较大的进步与发展，但是，在制造技术高速发展的今天，由于基础薄弱，从整体上看，与国外先进水平、与国内用户的要求还存在着一定的差距，主要表现在：产品可靠性较差；可调可变性差；缺少必要的适应多品种加工的新品种；系列化、通用化、模块化程度低，致使制造周期过长，满足不了用户要求。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发展，实现了机床工作程序软件化，工序高度集中，高效短节拍和多种功能的自动监控。 组合机床技术的发展趋势是：提高通用部件的技术水平；发展适量中、小批生产的组合机床；采用新刀具；发展自动检测技术扩大工艺范围。组合机床的设计思想是：以组合机床的特点和特性为设计思想；以用户为目标的设计思想；满足产品批量大、高效自动化要求的设计思想；组合机床应重视和加强技术配套工作；重视提高机床的刚性，确保机床的工作稳定可靠；从新型刀具、新材料的应用出发，提高切削用量，提高机床工作效率；不断提高组合机床的精度；缩短机床的制造周期。 组合机床的设计分为四个阶段：工艺方案的分析制订；机床配置型式和结构方案的分析确定；组合机床总体设计；组合机床的部件设计。 3.方案对比可以初步拟定两种工艺方案：方案1是将整个加工过程分为两大阶段，即第一阶段先采用流水线加工基准表面（即底面及其上的螺栓孔），以后的加工中始终以这一面（底面）和二螺栓孔作为定位基准，进行以后的以孔为主的加工；方案2则是先加工底面和侧面，然后以这三面作为定位基准加工其他面。在孔与其他表面的加工过程中，方案1采用底面及两螺栓孔作为定位基准，因而实现了加工过程中基准的统一，同时也简化了夹具的设计。由此而产生的基准不重合所造成的定位误差，可以通过提高定位元件及定位表面的加工精度来补偿。但由于定位销与定位孔之间的配合精度高，增加了工件在夹具上安装的困难。不过这可以通过安装随行夹具避免这个问题。而方案2选择底面和侧面为精基准，其优点是实现了基准重合，但加工过程中需要不断更换基准，这样做使各主要加工表面间的相互位置精度难以保证，同时增加了尺寸链的计算工作量。由于多次更换基准，增加了加工时的辅助时间，影响生产效率。综上所述，这两种方案设计各有其优点，但方案1更能合理分配教工余量，减少由于主要加工表面余量不均匀所造成的废品，同时简化了夹具的设计，安装亦方便，故应优先采用方案1。对于组合机床的配置形式可以初步拟定两种型式：方案是固定式夹具单工位组合机床，方案是移动式夹具的（多工位）组合机床。方案通常可以安装一个工件，特别适用于大、中型箱体类零件的加工。可以利用多轴箱同时从几个方向对工件进行加工，其加工精度也较高，但其机动时间不能与辅助时间重合，因而生产效率低。方案主要适用于中、小零件加工，提高了工序集中程度，并能设置单独装卸工位，使辅助时间和机动时间重合，从而提高生产效率。本次设计所加工的零件的生产节拍是30分钟/每件，生产纲领为10000件，属于大批量生产，并且其精度能够满足加工要求，综上所述方案更适合本设计，故应优先采用方案。对于被加工孔的中心线与定位基准平行，或需从几个面同时加工的工件，一般采用卧式机床；对于被加工孔的中心线与定位基准垂直的工件，一般采用立式机床。所以本设计用立式机床。对于滑台可采用液压滑台和机械滑台两种方案。液压滑台的进给速度属于无级变速，变换进给量方便，液压系统可安装压力继电器，机床运行安全，机床较易实现加工自动循环。机械滑台成本较低，低污染，维修方便，性能稳定。综上所述液压滑台更适合本设计。结论（1）.零件工艺方案的拟定 铸造零件毛坯 粗、精铣定位底面 粗镗气缸孔、刮止孔（本课题设计内容） 精镗气缸孔、刮止孔 热处理 去毛刺，清洗 终检本课题设计的专用机床就是用来完成粗镗气缸孔、刮止孔这一工序的，气缸孔有三个不同直径的加工面，设计第一把镗刀用来平整铸造出的通孔，第二、三把镗刀切削圆柱面，止孔用同一刀杆上的第四把镗刀加工。（2）.组合机床的配置型式本课题设计机床要加工的位是同样规格呈直线排列的六个气缸孔，根据被加工零件的结构特点和技术要求的分析，大体可确定采用立式三轴两工位。配置主轴箱一个，立式液压滑台一个，滑动夹具工作台一个，专用夹具一套，PC控制变频调速系统一套，单独液压站驱动液压系统一套。参考资料1 谢家瀛. 组合机床设计简明手册. 机械工业出版社，1998 2 大连组合机床研究所. 组合机床设计. 机械工业出版社，1975-63 王秀伦等. 机床夹具设计.中国铁道出版社，1984 4 HIRAM EGRANT. 夹具非标准夹紧装置. 机械工业出版社，1975 5 徐灏. 机械设计手册.机械工业出版社，北京：机械工业出版社，2000.66
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