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单工位 双面 卧式 组合 机床 整体 设计

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单工位双面卧式车方组合机床的整体设计,单工位,双面,卧式,组合,机床,整体,设计

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河南理工大学本科毕业设计（论文）中期检查表指导教师： 焦 锋 职 称： 所在系部（单位）： 机械与动力工程学院 教研室（研究室）： 机制教研室 题 目单工位双面卧式车方组合机床的总体设计学生姓名陈文峰专业班级机设02-2班学号02080040一、选题质量该生此次所选择的题目为单工位双面卧式车方机床的总体设计，符合专业培养的目标，能够体现综合训练的要求。题目难度中上，工作量大，所选课题与生产，经济，社会等结合紧密。选题质量较高。二、开题报告完成情况 开题报告已经完成。设计方案已经确定，设计分工也也已明确,正在按照制定的计划进行，有取得了一定的成果。三、阶段性成果该生对所选课题已经有了比较深刻的认识，按照规定计划进行中，设计论文草稿已经基本成型，并完成部分零件图。四、存在主要问题因为资料有限，遇到一些困难，比如某些部件具体尺寸的确定以及更加合理的设计过程。还需要寻找更多的资料。五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语指导教师： （签名） 年 月 日目 录前 言21. 工 厂 简 介31.1焦作市博瑞克液压机械有限公司简介31.2河南焦矿机器有限公司简介41.3焦作市制动器有限公司简介41.4中轴集团公司简介52. 部分零件加工工艺72.1铸态球铁曲轴制造工艺72.2凸轮轴制造工艺102.3 M419活塞的加工工艺分析10结束语15 前 言 这次生产见习是我们参与实践活动的很重要的一部分，在老师的带领下我们见习了焦作制动器厂、中原轴件厂、焦做矿山机械厂、焦作博瑞克液压机械厂等5个工厂。可以说我们在这次实习中学到了很多在课堂没学到的知识,受益匪浅： 1.实习目的： 生产实习是我们机自专业知识结构中不可缺少的组成部分，并作为一个独立的项目列入专业教学计划中的。其目的在于通过实习使学生获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面；同时专业实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道，培养当代大学生具有吃苦耐劳的精神，也是学生接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径，逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能；体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要的基础。 2.实习内容： 掌握机械加工工艺方面的知识及方法 了解切削刀具方面的知识，熟悉常用刀具的结构、选择、用途等 了解机床和数控系统的知识，特别是加工中心等典型的数控设备 了解企业生产管理模式，学习先进的管理方式方法 熟悉、巩固铸造工艺及设备方面的知识1. 工 厂 简 介1.1焦作市博瑞克液压机械有限公司简介焦作市博瑞克液压机械有限公司创建于1958年，是国家机械工业部确定的冶金设备用液压缸唯一定点生产厂家；国家液压缸行业标准起草，修定单位之一，宝钢设备配件研制中心成员单位之一；焦作市高新技术企业之一。2001年7月经国家经贸委批准“双高一优”项目，投资3000万元的冶金设备用液压缸易地经改项目已完成。并能够独立生产多种高难度非标油缸替代进口油缸，且CAD覆盖率达100。公司主要加工设备260台，其中投资额1200万元从美国西来公司引进目前世界上最先进的内孔加工设备刮削滚刀机，采用镗，滚压方法，一次装卡完成，使缸体内孔精度达IT8级，并具有压力自动补偿刀具，保证表面粗糙度始终如一。同时公司还用有先进的数控机床，卧镗铣床，多台深孔强力珩磨机床，深孔钻镗床，8米外园磨床，14米车床以及车削中心，数控加工中心和先进的综合性能实验台等完善的检测设备。 主要产品：1.重型冶金设备用液压缸（1）JB216291冶金设备用液压缸（2 JB/ZQ439596重型冶金设备用液压缸（3）CD250/CG250重型冶金设备用力士乐液压缸（4）YHG冶金设备标准液压缸（5）伺服压下缸（6）齿条压下油缸（7）带位移显示传感器液压缸2.HSG01工程用液压缸3.标准系列气缸（1冶金设备用气缸JB1444144874（2）QG国际标准中型汽缸4.设计制造各种非标准液压缸，气缸以及液压泵站等产品 车床简介 焦作博瑞克液压厂投资1200万从美国西来公司进口的刮削滚光机，直接加工热轧钢管，一次向前走刀完成镗、刮、滚光三道工序，比普通镗床快15至80倍，刀具为压力自动补偿式，能保证加工粗糙度始终保持一致，并按需要自行调节，可编程序控制器监测机床运行情况。可迅速正确地指出任何故障。其加工范围：缸径为mm，长度4000mm。加工精度H8，之间选择。1.2河南焦矿机器有限公司简介河南焦矿机器有限公司前身为焦作矿山机器股份有限公司，工厂始创于1949年。2005年9月，职工共同出次，买断国有净资产，完成了企业改制。 公司下设11个生产分厂，有各类加工设备600余台，其中大型、精密、稀有设备110多台，从铸、锻、铆、焊到加工、装配，形成完善的工艺手段和产品质量控制体系，已通过ISO9001质量体系认证，是一个具有相当规模和实力的重型机械制造企业。河南省中小矿山机械产品质量监督检验测试中心站设在该公司。 公司产品以破碎、粉磨设备为主导，主要有：年产30万吨及以上的水泥成套设备;用于火力发电机组的系列煤磨机;各种颚式、锤式、贺锥式破碎机;冶金用氧化球团设备;全套选矿设备;高低压电控制装置;电除尘、水污染处理环保设备等。公司还将着力于洁净煤生产设备、风力发电设备和大型精密铸造件的市场拓展，以满足更多不同行业的需求。1.3焦作市制动器有限公司简介 焦作制动器有限公司拥有先进的工业设备，雄厚的技术实力，完备的检测手段，严格的质量管理体系，高素质的专业销售队伍，信誉至上的售后服务宗旨，是公司进入市场，赢得用户的有力保证。公司拥有高效的工程师3人，中级工程技术人员17人，技术人员25人，可为用户提供国际产品和非标产品的设计和制造。 公司生产的主要产品有：电力液压块式制动器、电力液压推动器、电力液压盘式制动器、电磁铁块式制动器、电磁盘式制动器等。公司生产的制动器型号多，品种齐全，产品畅销全国各地，应用于起重运输、冶金、矿山、港口、建筑等机械驱动装置的机械制动，具有结构紧凑，制动平稳，安全可靠，维修方便，耗电低，寿命长，无噪音，操作频率高等特点。公司产品首家通过国家建筑城建机械质量监督检测中心认证。1.4中轴集团公司简介 中轴集团公司的核心企业中原轴件厂原本是一个小厂，后来由于大胆采用了节能节材的生产工艺，在市场竞争中赢得了主动，产品供不应求，急需扩大生产规模。当时原焦作市标准件厂北厂有20多亩厂区和2000平方米的厂房因生产不景气在闲置。1994年初，中原轴件厂对其实施了吸收式合并，迅速在其现成的厂房内建起了一条大型生产线，这样既保证了接收过来的原标准件厂职工有活干，也使企业的生产规模和经济实力迅速壮大。 1996年春节前夕，中原轴件厂整体收购了破产的原焦作市起重设备厂，2月7日宣布接收，2月8日该厂440名职工即得到妥善安置。为使下岗职工能早一天上岗，中原轴件厂的领导放弃休息，除夕夜带领工人在车间抹水泥，整修地面。经过28天的紧张奋战，原来破旧不堪的起重设备厂被改造成年产30万件齿轮轴的专业厂。当职工穿着新厂服参加新厂开工典礼时，不少重新上岗的职工激动得流下了热泪。一位老工人感慨地说：“中轴厂把这么好的设备安到我们这里，又有这么好的工作作风，我们真的有出路了。”当年，齿轮专业厂就创利320万元。 “职工的心是企业的根” 近几年来，中轴集团公司每进行一次大的改革行动和战略调整，都找职工座谈讨论，以期达到多数职工的理解和支持。去年，中轴集团公司先后在公司5个大的成员厂召开职工民主座谈会，每场座谈会均有300到500名职工参加，场面颇为壮观。座谈会上，对职工提出的问题，公司领导推心置腹，一一作答。5场座谈会下来，共有120余名职工发言，或提意见建议，或就企业的改革和发展发表看法。会后，公司又专门安排人调查研究，使职工所提的问题得到了圆满的解决。 厂务公开在中轴集团公司已实行多年。一次，公司工会主席尚致和到下面检查厂务公开情况，在一个生产车间听到有工人议论，说车间管理人员和辅助工太多，就是再减去一半也不会影响车间生产任务的完成。尚致和回来后，公司几个领导一通气，立即整改，近一半的管理人员和辅助工被减下来当了操作工，车间面貌焕然一新。 中轴集团公司从1998年开始划小核算单位，将原来的生产车间转化为模拟经营实体的专业厂，让专业厂直接面对市场，对市场信息作出快速灵敏的反应。经过一段时间的探索，中轴集团公司决定由公司纪检和工会出面，对本单位的财务、工资分配、招待费、通信费、劳保用品发放等每月审查一次，然后签名认可。一个专业厂的厂长克扣工人工资4000多元情况被查证落实后，公司对这名厂长及时作出了免除厂长职务、开除留用的处分。 其旗下的焦作中轴森特凸轮轴有限公司是专业研制和生产高档发动机凸轮轴的企业，注册资本2700万元，现有职工280人，其中高中级技术人员63人。公司引进德国CBN双磨头高线速数控凸轮型面磨削工艺和主轴径磨削工艺，采用美国凸轮轴检测仪及国产先进的数控凸轮轴加工设备，工艺装备水平国内一流。企业年产高档汽车发动机凸轮轴30万根，主要与广西玉柴、山东潍柴、一汽大柴、江苏锡柴等国内知名汽车发动机厂家配套河南中轴集团有限公司是轴类产品的生产基地,依靠H750、H1000、H1200系列楔横轧机，能轧制四缸、六缸、八缸等直径小于120MM，长度小于1200MM的多种钢制凸轮轴毛坯。引进的德国、美国等国际最先进的凸轮轴磨削加工及检测设备，能同时满足不同用户对凸轮轴毛坯、半成品、成品的各种需求。 目前该公司凸轮轴同国内几大知名柴油机主机厂家直接配套，供货信誉良好。2. 部分零件加工工艺2.1铸态球铁曲轴制造工艺1.生产工艺设备和原材料的选用（1）熔炼使用3t/h热风双排大间距冲天炉；（2）球化孕育处理采用堤坝包冲入法球化，包内孕育和随流孕育相结合的办法；（3）造型使用国产金属型覆砂生产线#采用无冒口铸造，铁液利用率高，铸型精度高，刚度好；（4）精选球铁用的生铁和铸造焦。2.球化孕育处理的材料选择和工艺控制 生产铸态珠光体球铁曲轴，主要是对球化和孕育处理工艺进行控制。（1）球化工艺的控制使用8-5型复合球化剂#在此基础上加入适量的合金元素，利用球化剂中的合金元素影响球铁的二次结晶，得到所需求的珠光体含量，阻碍铁素体的形成及石墨球周围牛眼状铁素体的形成，促进珠光体的形核和长大。球化剂的化学成分为：7%-9%Mg，4%6%Re，40%44%Si，适量的Cu、Sb、Bi、Ba、Ce。单一的合金元素不能满足高材质的综合性能要求，需采用多种微量合金元素复合合金化。其中Sb和Bi对球铁起双重作用，既促进石墨化，细化石墨，同时促进形成珠光体；用Ce和Sb配合稳定珠光体的同时，可改善石墨的圆整性并防止石墨畸变；Ba和Bi配合除促进石墨化外，还促进Si的孕育效果，能大量增加石墨球数，使石墨球更加细小、圆整，同时减少白口倾向；Cu细化稳定珠光体，确保获得综合力学性能更高的铸态球铁。以上微量元素相互配合，因侧重点不同，生产应用中主要体现其综合效果。（2）孕育工艺的控制采用多次孕育以改善基体组织和石墨的均匀性，有效地防止孕育衰退，达到细化晶粒组织，消除自由渗碳体，提高综合力学性能和切削加工性能的目的。孕育工艺，见表1。 生产铸态珠光体球铁，单靠炉前孕育，孕育的均匀性较差，在浇注后期极易产生孕育衰退，金相组织中石墨球粗大，数量少，渗碳体含量超标，严重恶化力学性能和切削加工性能。若进行二次随流孕育，可提高孕育的均匀性，改善孕育衰退现象，见表2。表2显示：二次孕育明显优于炉前一次孕育，金属基体组织中的石墨球更加细小且数量更多，珠光体含量稳定在85%以上，并消除自由渗碳体。 表3显示：铸态球铁硬度达到270HB，切削加工性能好，原因是铸态球铁工艺控制中孕育均匀，无偏析，自由渗碳体极少，在强度提高的情况下，伸长率也得到增加。总之，球化、孕育剂的加入量应根据原铁液的品质和化学成分以及孕育效果进行调整。（3）熔炼控制 获得优质的铸态珠光体球铁，球化和孕育工艺只是各工艺控制中的一个环节，原铁液的品质也是一个重要前提，它需要一个有效运作的质量保证体系来保证。严把炉料配料及熔炼操作，炉况稳定，保证原铁液化学成分准确，合适的过热度，严格控制炉渣中FeO的含量，减少铁液的含气量和非金属夹杂物的含量，从而改善铁液的品质和化学成分的准确性。 表4显示：原铁液的碳当量CE含量为4.0%4.3%之间，CE低铁液的过冷倾向大，孕育效果好；Mn高增加缩松倾向，产生一次渗碳体恶化力学性能，因此不用高Mn促进形成珠光体，而采用球化剂中的其他合金元素保证珠光体；P、S是有害元素，越低越好；处理后的铁液碳当量CE含量为4.3%-4.6%之间，此时铁液的流动性最好，凝固时体积膨胀量大，可实现自补缩和无冒口铸造，特别适合金属型覆膜砂铸造，获得组织致密、表面光洁度高的铸件。控制镁和稀土的残留量，主要是保证球化良好的前提下不衰退，同时要求，否则对石墨的圆整性不利，其偏析是晶界致脆和反白的根源。另外，要求，避免球化衰退和保证石墨球的圆整性。表5为部分炉次的化学及力学性能。只要满足以上条件，就可以生产出合格的曲轴。2.2凸轮轴制造工艺 凸轮轴加工工艺包括粗加工、半精交加工和精加工，起工艺流程如下：毛胚-毛胚检查-铣两端面、钻中心孔、车轴颈-粗磨轴颈-钻油道孔、扩、绞球座孔、扩螺纹底孔、攻丝、倒角、钻轴颈油孔-粗磨凸轮-清洗-凸轮表面淬火-校直-精磨轴颈-精磨凸轮-磁粉探伤-精车止推面-磷化-抛光轴颈和止推面-清洗-检测轴颈及跳动-压装钢球及定位销。2.3 M419活塞的加工工艺分析1.M419活塞结构M4 19 活 塞结构如图1所示。该活塞采用LD8铝铜合金材料锻造，它由顶部、头部、裙部三部分组成。头部呈圆锥体，裙部呈椭圆，顶部为形;头部有三道环槽，上面两道安装气环，下面一道安装油环;油环底部分布着两排回油孔，油槽下面还有一排油孔;活塞头部从上至下呈圆锥体，裙部呈椭圆，内腔复杂，壁厚不均匀。2. 加工定位基准选择M4 19 活 塞销孔加工采用专用锉床，其他部位加工用通用机床，配以专用工夹量具。由于活塞内腔形状复杂、厚度不匀、径向刚性差，每道工序都要产生夹紧变形而影响精度，因此制订工艺时必须充分考虑活塞的结构特点和精度要求。活 塞 的 整个加工过程分粗、精加工两个阶段，这对容易变形的活塞尤为重要。55#工序(精定位的修整)前为粗加工，主要包括止口、外圆、顶面及铣床工序;为避免精加工表面受损伤，主要表面，如外圆、环槽、活塞销孔表面的精加工放在55#工序后进行。（1） 精基准选择由于 活 塞 销孔轴线与裙部外圆轴线垂直且对称、活塞环槽两侧面与裙部外圆轴线垂直等，故理论上可以用裙部外圆作为定位基准，但生产中选用裙部止口(中164舒哟作为统一的加工定位基准，其优点为:a. 以 其 作为加工裙部、头部、顶面和销孔等主要表面的统一定位基准，有利于保证它们的相互位置;b. 采 用 外圆定位时，由于活塞内腔壁厚不均，夹紧外圆必然会使活塞变形。采用裙部止口定位、轴向压紧，可减小变形，从而有力保证活塞各结构尺寸;c. 使 用 方便。当所要加工的活塞品种改变时，只需更换止口定位原件即可。（2） 粗基准的选择由于 活 塞 内腔表面是不加工的，而活塞零件要求内腔表面相对外形表面保持相同壁厚，所以必须进行粗基准的选择，否则活塞重量会产生相对其轴线的不对称，影响工作平稳性。加工 方 案 最终采用以内腔为粗基准，目的是为了保证壁厚均匀，同时用内腔底面定位，以保证止口端面尺寸。其加工定位如图20（3） 精基准的修整在 55# 工序进行。（4） 其它基准使用以销孔作为辅助基准。3活塞加工的主要工序分析本点活塞外圆 、环槽和销孔的精加工是活塞加工中的三道主要工序。（1）外圆精加工M4 19 活 塞的横截面为椭圆曲线，纵向带有锥度，其外圆的精加工除了要获得规定的尺寸、形状和表面粗糙度外，还需要提高与止口的同轴度。这一精加工工序包括:a. 靠 模 车削以活塞的下端面和止口定位，沿轴线压紧，采用锥度靠模，由刀架上的指针控制刀具的运动轨迹，以实现活塞锥度的加工;b. 活 塞 偏心切削为了切削出横截面为椭圆的活塞外形，采用专用车夹具，夹具以活塞的下端面、止口及活塞销孔定位，沿活塞轴线压紧，使活塞的旋转中心与车床主轴的旋转中心偏移0.6土0.lm ，安装好零件，车一侧椭圆，将零件回转180。重新安装，车另一侧椭圆，两次车削，加工活塞外圆的椭圆度。（2） 环槽精加工方法 如 图 3，在前后刀架上分别装上两组切槽刀，以进行半精加工和精加工，环槽的宽度和槽间距离，决定于切槽刀的宽度和夹板的厚度。为了提高槽宽和槽间距的精度，切槽刀和夹板的两侧面均需经过磨削，其厚度尺寸公差应限制在0.00 50.Ol mm，为了保证环槽侧面与裙部轴线垂直，切槽刀应与活塞裙部轴线垂直，也就是要使刀架上装夹刀具的基准面与机床主轴轴线垂直。这可在装夹刀具前用千分表找正，使其误差不超过0.O lmm。切槽刀刃口的表面粗糙度对环槽侧面的表面粗糙度影响很大，因此要求刃口表面粗糙度Ra为0.2 um，并需经过研磨。切削液采用煤油和柴油的混合液。 M419柴油机在实验过程中，其活塞裙部油槽曾出现疲劳裂纹。为提高M419活塞裙部油槽强度，油槽底部的加工改用滚压工艺。按要求，活塞油槽宽度应为，表面粗糙度应为，须在处实施滚压。加工油槽时，粗、精加工一次完成，先用一粗车刀进行粗加工，然后再用一精车刀进行精加工。精车刀的选用非常重要，既要保证尺寸精度，同时又要保证表面粗糙度。采用整体切槽刀具，材料选用高速钢，刀具前角为，以便排屑更顺畅。在加工中为了保证两槽的平行度，采用反切法。车刀反装，工件反转，这样可使工件重力和刀的切削力保持一致，不易引起振动；此外，切屑又不易嵌在槽中，可提高表面粗糙度质量。宽度尺寸由切槽刀保证。在完成槽的精加工后，下一道工序就是进行滚压，此工序在车床上进行，选用特定转速保持设定的力对槽进行滚压。（3） 销孔精加工为了保证活塞与连杆的连接状况良好和发动机的正常运转，对活塞销孔提出了很高的技术要求，即销孔的精度等级为IT6级，表面粗糙度Ra为0.8，圆度为0.005.销孔精铿工序是在金刚石幢床上进行的，机床主轴采用静压轴承，刚性好，回转精度高，转速达到2500转每分钝为了保证锉杆运转的平稳，在锁杆内加入平衡块，以达到较高的加工精度。精幢销孔，选用活塞端面和止口及活塞销孔作为定位基准。销孔轴线与顶面的距离尺寸，通过尺寸链的计算加以保证。为减小夹紧变形，压住活塞的顶面来保证加工精度。按上述工艺试加工50件活塞，其各项尺寸均达到了图纸要求。活塞的主要尺寸公差示于下表。结束语 为期两周的实习结束了，在这期间我们总共在五个单位进行参观实习，在老师和工厂技术人员的带领下看到了很多也学到了很多。让我对原先在课本上许多不很明白的东西在实践观察中有了新的领悟和认识。在这个科技时代中，高技术产品品种类繁多，生产工艺、生产流程也各不相同，但不管何种产品，从原料加工到制成产品都是遵循一定的生产原理，通过一些主要设备及工艺流程来完成的。因此，在专业实习过程中，首先要了解其生产原理，弄清生产的工艺流程和主要设备的构造及操作。其次，在专业人员指导下，通过实习过程见习产品的设计、生产及开发等环节，初步培养我们得知识运用能力。概括起来有以下几方面：1.了解了当代机械工业的发展概况，生产目的、生产程序及产品供求情况。2.了解了机械产品生产方法和技术路线的选择，工艺条件的确定以及流程的编制原则。3.了解了机械产品的质量标准、技术规格、包装和使用要求。4.在企业员工的指导下，见习生产流程及技术设计环节，锻炼自己观察能力及知识运用能力。5.社会工作能力得到了相应的提高,在实习过程中，我们不仅从企业职工身上学到了知识和技能，更使我们学会了企业中科学的管理方式和他们的敬业精神。感到了生活的充实和学习的快乐，以及获得知识的满足。真正的接触了社会，使我们消除了走向社会的恐惧心里，使我们对未来充满了信心，以良好的心态去面对社会。同时，也使我们体验到了工作的艰辛，了解了当前社会大学生所面临的严峻问题，促使自己努力学习更多的知识，为自己今后的工作奠定良好的基础。6.增进了我们的师生感情，从这次生产实习的全过程来看，自始至终我们都服从老师的安排，严格要求自己，按时报到，注重安全。本次实习使我第一次亲身感受了所学知识与实际的应用，理论与实际的相结合，让我们大开眼界，也算是对以前所学知识的一个初审吧！这次生产实习对于我们以后学习、找工作也真是受益菲浅。在短短的一个星期中，让我们初步让理性回到感性的重新认识，也让我们初步的认识了这个社会，对于以后做人所应把握的方向也有所启发！16 河南理工大学毕业实习报告 系别：机械与动力工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级：02级2班 姓名：陈文峰 学号：02080040河南理工大学本科毕业设计（论文）开题报告题目名称单工位双面卧式车方组合机床的整体设计姓名陈文峰专业班级机设02-2班学号02080040一、选题的目的和意义组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程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，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国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，以及铣削平面和成形面等。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，还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，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(PLC)、数字控制(NC)等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品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(清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线)等在组合机床行业中所占份额也越来越大。二、国内外研究综述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。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，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，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。三、毕业设计（论文）所用的方法1通过图书馆查阅相关的手册及书籍；2通过工业期刊阅览室参阅相关期刊；3通过互联网了解模具方面的最新动态；4向老师请教一些难点、疑点；5设计过程中与同学讨论各类问题。四、主要参考文献与资料获得情况参考文献：组合机床设计 大连组合机床研究所编 机械工业出版社 1975金属切削机床 邓怀德 主编 机械工业出版社 1987机械设计 濮良贵 纪名刚 主编 高等教育出版社 2001 机械原理 孙桓 陈作模 高等教育出版社 2001行星传动机构设计 饶振刚主编 国防工业出版社 1980五、指导教师审批 指导教师： （签名）年 月 日 河南理工大学本科毕业设计（论文）目 录前 言.11. 制定机床总体设计方案.3 1.1设计任务.31.2机床总体设计的依据.31.2.1概述.31.2.2机床的总体布局.4 1.2.3.工件及工艺分析.5 1.3工件加工原理.6 1.4行星轮计算及原理误差分析.72. 机床配置形式的选择.112.1机床配置形式概述.112.2机床支撑件的选择122.3床身设计.133. 动力部件的选择.163.1切削力的计算及刀具的选择.163.2电动机的选择164. 液压滑台的设计.204.1液压滑台系统概述20 4.1.1液压滑台系统的特点204.1.2滑台对液压系统的要求204.2导轨的选择21 4.2.1导轨的功用和分类.214.2.2滑动导轨.24 4.2.3滑台的结构形式.365. 液压系统的设计与计算.375.1液压系统概述375.2参数几数据385.3确定液压系统工作要求385.4拟订液压系统原理图395.5计算和选择液压元件405.5.1液压缸的计算.405.5.2液压泵的选择.455.5.3选择控制元件.475.6液压系统性能验算.485.7液压结构参数的确定.48总 结.52致 谢.53参考文献.543 河南理工大学本科毕业设计（论文）摘 要在普通机床上加工方头轴类零件，工作效率低、劳动强度大。当其零件有一定的批量要求时，其生产就显得力不从心了，为此设计了专用设备。车方机床用曲率半径很大的椭圆短半轴曲线代替直线切削方形工件。生产率高,刀具成本低。选取适当的车头行星轮的分度圆直径,可以有效地控制车方原理的直线 度误差。对实际工件进行了原理误差的分析计算和行星轮系的设计计算。 本组合机床是针对单面双工位卧式车削的组合机床，在完成组合机床总体设计的基础上，主要完成液压系统及滑台的设计。在设计过程中借鉴了国内一些现有组合机床的设计资料，结合被加工零件的结构特征，在指导老师的帮助下设计而成。进给部分采用液压滑台形式，主要是因为液压系统具有工作比较平稳，反应快、冲击小，能高速启动、制动和换向；能在运动过程中实现无级调速，调速方便，而且调速性能好；控制、调节比较简单，操纵比较方便，易于实现自动化，如与电气控制相配合，可方便地实现复杂的程序动作和远程控制等优点。关键词: 车方 行星轮系 椭圆 方形 直线度 液压 AbstractProcess the square shaft parts on the common machine tool, inefficient and labor-intensive. When a certain amount for their parts, their production becomes unable, for the design of specialized equipment. It illustrates a ellipses short semi - axial curved line with great cured radius , that can replace the straight line for cutting square work - pieces on the machine tool. The productivity of this rebuilt machine tool is higher and the cost of cutter is lower. The principle straightness error of cutting square in work - pieces can be controlled by choosing a suitable pitch diameter of the planetary gear in the machine tools. Analytic calculations of the error and design of this train have been given for a real work -piece. This combination machine tools against unilateral double spaces horizontal turning combination machine tools, machine tool design in complete portfolio basis, the completion of the main hydraulic system and further Sliding workstations design. In the design process for some of the existing portfolio of domestic machine tool design data, the structural characteristics of the processed parts, with the help of teachers in guiding the design by. To the use of hydraulic slide into some form of Sliding workstations, mainly because of a hydraulic system work more stable, responsive, small shocks can speed up, brake and invert; And it can achieve infinitely variable speed control during the movement, speed control convenient, and the speed control performance is good; Controlling and regulating simpler, more convenient to manipulate, easy to automate, if compatible with the electrical control can easily achieve complex procedures, such as remote-control movements and strengths.Key words : Square Cutting Planetary Gear Train Ellipse Square Straightness Hydraulic2Study on the diamond tool drilling of engineering ceramicsQ.H. Zhanga,*, J.H. Zhanga, D.M. Sunb, G.D. WangcaCollege of Mechanical Engineering, Shandong University, No. 73, Jingshi Road, Jinan 250061, PR ChinabCollege of Material Engineering, Shandong University, Jinan, PR ChinacShandong Machine Design and Research Institute, Jinan, PR ChinaReceived 27 December 2000AbstractA method for drilling holes in engineering ceramics by using a diamond tool has been developed. In this method, a drilling tool rotates withfixedabrasives.Themachiningmechanismofdrillingbasedonthefracturemechanicsconceptisanalyzed,andanewtheoreticalmodelofthematerial removal rate is proposed. According to this model, the material removal rate increases in accordance with the increase of the staticload applied, the rotational speed of the drilling tool, and the grain size of the abrasive. Selecting 99.5% Al2O3ceramics as the workpiecematerial, experiments have been carried out. The results show that diamond drilling is an effective method for machining engineeringceramics. # 2002 Published by Elsevier Science B.V.Keywords: Engineering ceramic; Diamond tool; Drilling; Machining mechanism1. IntroductionEngineering ceramics have numerous excellent physicaland mechanical properties: high hardness, high thermal resi-stance, chemical stability, and low thermal and electricalconductivity, to name but a few. Because of these specialqualities, engineering ceramics are expected to be usedincreasingly in a number of high-performance applicationsranging from electronic and optical devices to heat- andwear-resistant parts 13. Until today, their applicationshave mostly been limited to electronic and optical devices.One reason is to be found in the limitation on the formingprocess prior to sintering, which restricts the generation ofcomplex geometry and makes it difficult to ensure adequateaccuracy and surface finish. There is also a considerabledeficit in terms of the production or machining of morecomplex geometries in the hardened post-sintering state,with limitations on either the performance or the formingcapacity of the majority of the processes in current use.Machining engineering ceramics to final dimensions byconventional methods is extremely laborious and time con-suming. Tight tolerances and dimensions with acceptablesurface and sub-surface damage are something only attain-able at great cost. Thus research into the areas of moreefficient material removal processes have been beginning togathermomentum inrecent years,especiallyinthewaysandmeans of reducing the occurrence of faults or cracks in thesub-surface of the machined ceramics 46.A kind of machining method for drilling holes in engi-neering ceramics by using a rotary diamond tool is proposedin this paper. It can increase the material removal rate, andimprove the surface finish.This paper intends to further the understanding of thebasic mechanisms the diamond tool drilling of ceramics andthus to enable the prediction of the material removal rate interms ofthestaticload applied,thegrainsizeofthe abrasive,and the rotational speed of the drilling tool.2. The mechanism of diamond tool drillingThe process of diamond tool drilling is shown schemati-cally in Fig. 1. The tool is rotating in the drilling process, theworkpiece is stationary. The material removal mechanismhas been investigated generally by microscopic observationof the abraded surface. The process of material removal isthought to be similar to that of a single tool cutting in that inall cases material is removed by an individual tool or particledisplacing or fracture the work surface. The workpiecematerial is found to be stabbed off in the form of manyminute particles by the abrasive grains grinding.It is concluded that the removal of engineering ceramicoccurs primarily by brittle fracture in diamond tool drilling.Tounderstandthisprocess,itishelpfultostudytheindentationJournal of Materials Processing Technology 122 (2002) 232236*Corresponding author.E-mail address: (Q.H. Zhang).0924-0136/02/$ see front matter # 2002 Published by Elsevier Science B.V.PII: S0924-0136(02)00016-Xof brittle materials, because the abrasivegrains acting on theworkpiece surface are just like indenters.2.1. Investigation of indentation in ceramicsThe deformation and fracture pattern observed under thenormal contact of ceramics by a Vickers indenter is illu-strated in Fig. 2. Directly under the indenter is a zone ofplastic deformation. Two principal crack systems have beenidentified, which emanate from the plastic zone: median/radial cracks and lateral cracks. The behavior of both typesof cracks is effected by residual stresses from the non-uniform plastic deformation in the elastic/plastic material.Radial cracks are initiated by a wedge-like action duringloading, and they may continue to propagate during unload-ing due to residual tensile stresses acting on the crack-tip. Lateral cracks are observed to initiate and propagateby residual stresses only as the indenting load is removed.The initiation and propagation of radial as well as lateralcracks are considered to contribute greatly to the materialremoval process. As shown in Fig. 2, the initiation andpropagation of these radial and lateral cracks at the end leadto chipping of the brittle material. A critical load Pcforinitiating a radial crack is given by 7:Pc aK4ICH3V(1)where a is a dimensionless factor related to the indentergeometry, KICis the fracture toughness of workpiece, andHVis the Vickers hardness of the workpiece material.For the size of the median or radial crack Crand lateralcrack CL, respectively, the following equations have beenderived 8:Cr x1P1=2H1=4VK1=3ICCL x2PKIC?3=4(2)where P is the load applied, and x1and x2are proportionalconstants.It is generally regarded that the depth of the lateral crackChis proportional to P=HV1=2:Ch x3PHV?1=2(3)where x3is a proportionality constant 9.It is concluded from these results that the size of themedian/radial or lateral crack grows with an increase inthe load and with a decrease in the fracture toughness ofthe workpiece material. Investigations on indentation des-cribed so far provide useful information for understandingthe practical diamond drilling process of ceramics.2.2. The relationship between the material removal rateand various parametersAccording to the test results of ceramics in indentation, amodel of material removal caused by a single abrasive isproposed, as shown in Fig. 3. The model takes into accountthe linear tangential motion of the abrasive along the sur-face. Assuming that an individual abrasive grain follows alinear path with a constant depth of cut, the volume ofworkpiece material removed by an abrasive grain (indenter)under a normal load P is proportional to the dimensions ofthe lateral crack and the length of travel d. The volume ofFig. 1. Schematic diagram of the diamond tool drilling process: (1) chuck,(2) water, (3) workpiece, (4) tool, (5) water jacket.Fig. 2. Localized deformation and fracture of ceramics due to indentation.Fig. 3. Schematic model of chip formation.Q.H. Zhang et al./Journal of Materials Processing Technology 122 (2002) 232236233removed workpiece material V0for one grain is obtained as(see Fig. 4):V0 2CLChd(4)where CLis the length of the lateral crack, Chis the depth ofthe lateral crack, d is the acting distance of the grain.Then, the material removal rate for one grain is given by:MV0 4pCLChor(5)where o is the rotational speed of the tool, and r is the radiusof the grains track.Assuming that the density of the effectivecutting grains isl, the number of effective grains in area dA (see Fig. 4) is:n ldA 2lpr dr(6)Then, the material removal rate of the tool is:MVZR2R18p2lCLChor2dr 83p2lCLChoR32? R31(7)The number of effective grains in the terminal face of thetool is 10:N lA K1d206ugp?2=3pR22? R21(8)where A pR22? R21, R2is the external radius of thediamond drilling tool, R1is the internal radius of thediamond drilling tool, K1is proportionality constant; ugisthe concentration of abrasive grains, and d0the meandiameter of the abrasive grains. Then:l K1d206ugp?2=3(9)The load acting on a single abrasive grain is:P WN Wd20pK1?6ugp?2=3R22? R21?1(10)Substituting Eqs. (2), (3), (9), (10) into Eq. (7):MV83p3=4x1x2od20K1?1=46ugp?1=6? K?3=4ICH?1=2VW5=4R32? R31R22? R215=4(11)Eq. (11) can be simplified to:MV Kd1=20u?1=6gK?3=4ICH?1=2VoW5=4(12)where K is a proportional constant.According to Eq. (12), the material removal rate MVwillbe increased with the increase of the applied static load W,the rotationalspeed ofthe tool o,and the size ofthe abrasivegrains d0.3. Experimental procedureExperiments were performed on a drilling machine. Thediamond drilling tool, which was especially designed toaccept coolant (see Fig. 1), was a special diamond wheelwith a external radius of R2 10 mm and an internal radiusof R1 6 mm. Three types of diamond drilling tool wereprepared, their grits being 80, 120, and 160, and theirconcentrations were being 100%.A 99.5% Al2O3ceramic was selected as the workpiecematerial and water was selected as the coolant.The MRR is measured through a dial gauge with anaccuracy of 0.001 mm. The depth of drilling per minutecan be measured with a dial gauge, and then the MRR canbe calculated (The MRR is the cross-sectional area of thedrilling tool multiplied by the depth of drilling per minute.).The surface roughness is measured using a Talysurf 40(England) surface measuring instrument with a relativeaccuracy of 5%.4. Experimental results and discussion4.1. The effect of the static loadTest results show that the material removal rate tends toincrease with the increase of the static load, as shown inFig. 5, which is similar to Eq. (12).The surface roughness is found to be slightly affected bythe applied static load, increasing with the increase of thestatic load. The present experiments were conducted underFig. 4. Schematic diagram of the terminal face of the drilling tool.Fig. 5. The effect of the static load.234Q.H. Zhang et al./Journal of Materials Processing Technology 122 (2002) 232236the following conditions: o 720 rev/min, C 80. Whenthe static load W is 25, 35, 45, 55, 65 N, the surfaceroughness (Ra) is 0.0040, 0.0040, 0.0042, 0.0045, and0.0045 mm, respectively.4.2. The effect of the rotational speed of the drilling toolFig.6showstheeffectoftherotationalspeedofthedrillingtool on the MRR. An increase of the rotational speed of thedrillingtoolcausesanincreaseintheMRR.Astherearesomeother factors affecting the MRR, for example the flushing ofswarf and the self-sharpening of abrasive grains, the MRR isnot proportional to the rotational speed of the drilling tool.It is very important for high material removal rate to flushaway the swarf. With the increase of the rotational speed ofthedrillingtool,alotofswarfisformed,andflushingitawaybecomes increasingly more difficult. This will also affectthe self-sharpening of the abrasive grains. Generally speak-ing, self-sharpening of abrasive grains include two compo-nents, self-sharpening through progressive abrasive grainfragmentation and self-sharpening through progressivebonderosion. When the swarf is not completely flushed away,bond erosion and abrasive grain fragmentation becomedifficult, resulting in the dulling of the drilling tool: thusthe MRR will be affected. Additionally, the flushing ofswarf is related to the pressure of the coolant. In the presentexperiments, the pressure of the coolant is 2:0 ? 104Pa.Under this condition, loading occurred when the rotationalspeed of the drilling tool was 1200 rpm.The surface roughness decreases with an increase of therotational speed of the drilling tool. The present experimentswere conducted under the following conditions: W 55 N,C 80. When the rotation speed o is 520, 720, 900 and1120 rev/min, the surface roughness (Ra) is 0.0055, 0.0045,0.0042, and 0.0042 mm, respectively.4.3. The effect of the grain sizeAccording to Eq. (12), the material removal rate willincrease with the increase of the grai