装配图ZH1105柴油机气缸体三面粗镗组合机床设计(后主轴箱设计)
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文 献 资 料专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 张岳军 班 级 BMZ机制031 学 号 0361440102 指 导 教 师 刘必荣 .文 献 资 料1 咸斌. 箱体类零件钻镗组合机床夹具CAD系统J. 工具技术 , 2005,(11) 2 李春梅 , 崔凤奎. 组合机床CAD系统J. 新技术新工艺 , 2004,(10) 3 李春梅, 崔凤奎. 组合机床模块化设计CAD系统J. 机械工人.冷加工 , 2005,(04) 4 张满囤, 曹新国, 林建平. 组合机床总体方案CAD系统的设计与实现J. 河北工业大学学报 , 1999,(04) 5 吴树青. 夹具设计中的排屑问题J. 组合机床与自动化加工技术 , 1988,(06) 6 李春梅, 崔凤奎. 组合机床模块化设计CAD系统J. 河南科技大学学报(自然科学版) , 2004,(05) 7 佟璞玮. 战略调整中的我国组合机床行业J. 世界制造技术与装备市场 , 1996,(02) 8 潘贵善. 找准位置突出重点发展特色振兴行业浅谈“九五”组合机床行业发展指导方针J. 组合机床与自动化加工技术 , 1996,(01) 9 裘愉. 从几个侧面看组合机床的发展动向J. 组合机床与自动化加工技术 , 1994,(11) 10 罗文辉. 组合机床在中小型工厂的应用J. 组合机床与自动化加工技术 , 1992,(12) 组 合 机 床 模 块 化 设 计 !# 系 统 河 南 科 技 大 学 机 电 工 程 学 院 ( 洛 阳 !#$%) 李 春 梅 崔 凤 奎 一 、 组 合 机 床 !# 系 统 总 体 模 块 化 设 计 过 程 组 合 机 床 模 块 化 设 计 就 是 根 据 用 户 的 需 求 , 在 功 能 分 析 的 基 础 上 , 设 计 出 性 能 、 结 构 各 异 而 功 能 相 同 的 一 系 列 可 互 换 功 能 性 单 元 和 一 些 专 用 、 独 立 部 件 , 然 后 将 其 组 合 成 单 台 机 床 或 者 柔 性 加 工 单 元 。 利 用 模 块 化 设 计 的 方 法 , 建 立 组 合 机 床 模 块 化 设 计 !# 系 统 分 为 如 下 几 个 步 骤 : ( $) 组 合 机 床 功 能 分 析 首 先 需 要 进 行 市 场 调 查 , 分 析 用 户 需 要 , 根 据 组 合 机 床 的 加 工 要 求 , 总 结 出 组 合 机 床 应 该 实 现 的 功 能 , 建 立 起 组 合 机 床 的 总 体 功 能 模 型 , 并 且 将 机 床 的 功 能 分 解 为 不 同 级 别 、 不 同 层 次 的 子 功 能 。 ( %) 总 体 结 构 设 计 在 组 合 机 床 功 能 模 型 的 基 础 上 , 实 现 功 能 结 构 映 射 。 根 据 组 合 机 床 的 功 能 层 次 , 寻 求 实 现 功 能 的 结 构 载 体 , 产 生 机 床 结 构 布 局 方 案 , 同 时 进 行 机 床 结 构 、 外 形 尺 寸 的 初 步 规 划 。 进 行 总 体 结 构 设 计 的 时 候 , 应 该 合 理 地 划 分 结 构 模 块 。 每 一 个 模 块 都 应 该 具 有 独 立 的 结 构 , 对 应 一 定 的 功 能 。 ( ( 开 发 出 与 $. 风 格 完 全 一 致 的 用 户 界 面 , 采 用 数 据 库 技 术 管 理 设 计 计 算 和 模 板 库 中 的 标 准 数 据 。 本 系 统 根 据 模 块 化 设 计 的 原 则 , 将 概 念 模 型 细 化 为 = 机 械 工 人 ! 为 制 造 业 创 造 价 值 #$%年 第 :8!=!?) # 机 械 工 人 ! 为 制 造 业 创 造 价 值 机 械 工 人 ! 冷 加 工 #)*年 第 +期 ! !#$!%$!&应 用 !#$%&$() (* +!, - +!. - +!/ 毕业实习报告专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 张 岳 军 班 级 BMZ 机 制 031 学 号 0361440102 指 导 教 师 刘 必 荣 日 期 2007年 4 月 1 日 实习报告一、概述上了四年的大学,然而大多数人对本专业的认识还是不够,在大三期末学院曾为我们组织了两个星期的见习,但由于当时所学知识涉及本专业知识不多,所看到的东西与本专业很难联系起来,所以对本专业掌握并不是很理想. 今年寒假回来,学院为了使我们更多了解对于自己的毕业设计的组合机床有更深一步的了解,加深机电在工业各领域应用的感性认识,开阔视野,了解相关设备及技术资料,熟悉典型零件的加工工艺,特意安排了我们到几个拥有较多类型的组合机床厂去实习,生产技术较先进的工厂进行.实习目的:毕业实习是我们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。二、实习过程江苏江淮动力厂-3月19日下午 盐城精密机床厂-3月20日上午 盐城精密机床厂-3月21日上午三、实习内容江苏江淮动力厂 公司历史悠久,创建于1945年,1959年开始生产发动机。现有员工3000人,年销售收入21亿元。 公司长期注重技术创新,投资亿元建成省级企业技术中心和国家级博士后科研工作站,建有具有国际先进水平的CAD/CAM/CAT(计算机辅助设计、制造、测试)网络,拥有行业中以三维激光扫描仪、三维激光成型机等先进设备和计算机软件为代表的RP技术,并积极引进应用同步开发、虚拟设计、快速原型制造、反求工程等高新技术改造传统产业和传统产品,确立了企业在行业技术进步方面的领先地位,逐步形成了具有自主版权和江动特色的节能单缸机、轻型多缸机、通用汽油机、小马力单缸机和拖拉机、发电机组(柴、汽油)等六大系列,400多个品种的优化产品结构,柴、汽油发动机都有代表品种通过美国EPA、CARB认证。 “江动”产品以其严格的合乎国际规范的质量体系和成熟完善的服务保证体系,通过了2000版ISO9001国际质量标准认证,在国内外市场享有很高的声誉,产品覆盖全国30个省、市和自治区,同时远销欧美亚非等40多个国家和地区,年产销各类发动机超百万台,出口创汇5300万美元,出口创汇连续九年雄居全国同行第一。“江动”产品曾荣获国家质量金质奖,被确定为江苏省重点名牌产品、国家产品质量免检产品,“JD”商标为中国驰名商标,“江动“牌发动机被评为“中国名牌产品”。 公司倡导“人才、创新、最强者”的核心理念,承诺以一流的产品、高效优质的服务,全力满足国内外广大客户的需求,力争35年内成为行业领导者,实现 “国内领先、世界一流”的战略发展目标 在此次实习中,在江苏江淮动力厂的时间最长,分别介绍了ZH1105柴油缸体的加工工艺(分为面加工和孔加工),凸轮轴孔的加工,数控设备的加工特点,分类及具体运用,曲轴的加工工序以及发动机的具体工作原理.我们还参观了其铸造部,参观了其铸造生产过程.在该厂的实习中,深刻明白了数控机床的生产中发挥的切实作用,以及目前社会对数控机床及数控人才的急需,而在一些重要数控产品,如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床等的需求上,决不能过于依赖进口. 江苏悦达盐城拖拉机厂3月20日,我们来到实习的第二站,隶属江苏悦达集团的盐城拖拉机厂.该厂主要以生产小型拖拉机,是目前国内重点企业,国家大型企业,国有控股的股份制企业, 小型的拖拉机制造厂之一.在实习中我们首先听取了一系列关于实习过程中的安全事项和需注意的项目,在机械工程类实习中,安全问题始终是摆在第一位的.然后通过指导老师的总体介绍.粗略了解了该厂的产品类型和工厂概况.也使我们明白了在该厂的实习目的和实习重点. 在接下来的一段时间,我们分三组陆续在生产不同型号的拖拉机车间进行实习,专机车间和加工车间进行生产实习.在生产金马轮式拖拉机车间,该车间负责人带我们参观了他们的生产装配流水线,并为我们详细讲解了金马轮式拖拉机主要零部件的加工装配工艺和整机的动力驱动问题以及内部液压系统的一系列构造.我最感兴趣的应该是该金马轮式拖拉机的发动机的生产状况,以及该发动机的组合机床是怎样运转和机床是怎样运动怎样布置加工工具的一整套有关机床的问题.紧接着我们就进入了拖拉机发动机的车间,在这里我看到了组合机床,一般它是有侧底座,滑台,镗削头,夹具,多轴箱,动力箱,立柱,垫铁,立柱底座,中间底座,液压装置,电气控制设备,刀工具等。通过控制系统,在两次装御工件间隔时间内完成一个自动工作循环。在江苏悦达盐城拖拉机厂的实习,了解了目前制造业的基本情况,只是由于机械行业特有的技术操作熟练性和其具有的较大风险性,很遗憾地,不能多做一些具体实践的操作,但是观察了一台机床的各个零件的生产加工过程及其装配过程,使许多自己从书本上学的知识鲜活了起来,明白了本专业在一些技术制造上的具体应用,对所设计的机床有了大体的了解。 盐城精密机床厂 3月21日我们到了盐城精密机床厂,也就是最后一站,顾名思义, 盐城精密机床厂是生产一些加工精度较高,技术要求高的机床设备的大型工厂,主要加工的是机床内部的一些精度等级较高的小部件或者一些高精度的机床,如M级,MM级平面磨床.由于加工要求较高,所以机器也比较精密,所以有些也要在恒温这个环境下伺候它们呢.这样才能保证机床的工作性能,进而保证加工零件的加工精度要求. 在听了工人师傅的讲解后,明白了一般零件的加工过程如下: 胚料-划线-刨床(工艺上留加工余量)-粗车-热处理,调质-车床半精加工-磨-齿轮加工-淬火(齿面)-磨面 齿轮零件加工工艺: 粗车-热处理-精车-磨内孔-磨芯,轴端面-磨另一端面-滚齿-钳齿-剃齿-铡键槽-钳工-完工 精机公司有三个用于加工磨头体的加工中心和几台数控机床,数控机床的体积小,价格相对比较便宜,加工比较方便,加工中心有一个刀床和多个工作台同时对多个工作面进行加工,不仅避免了由于基准不重合产生的误差,提高了加工精度,而且也大大提高了加工效率,但是加工中心体积大,价格昂贵,而且对环境要求较高,这就提高了产品的成本,一般选择加工经济性较高的零件或者精度要求高的关键零件. 在精机公司的实习中,极大地丰富了自己关于零件加工工艺的知识,拓展了自己的知识面.在这次实习中,感触最深的是了解了数控机床在机械制造业中的重要性,它是电子信息技术和传统机械加工技术结合的产物,它集现代精密机械、计算机、通信、液压气动、光电等多学科技术为一体,具有高效率、高精度、高自动化和高柔性等特点,是尖端工业所不可缺少的生产设备.目前我国绝大部分数控机床都是出自国外先进制造商,无论在数量上,精度,性能指标上,中国制造业都远远落后于发达国家,需要我们奋起直追. 虽然只有短短的三天实习,该次实习,真正到达机械制造业的第一前线,了解了我国目前制造业的发展状况也粗步了解了机械制造也的发展趋势.在新的世纪里,科学技术必将以更快的速度发展,更快更紧密得融合到各个领域中,而这一切都将大大拓宽机械制造业的发展方向. 它的发展趋势可以归结为“四个化”:柔性化、灵捷化、智能化、信息化.即使工艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要,能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要,使其与环境协调的柔性,使生产推向市场的时间最短且使得企业生产制造灵活多变的灵捷化,还有使制造过程物耗,人耗大大降低,高自动化生产,追求人的智能于机器只能高度结合的智能化以及主要使信息借助于物质和能量的力量生产出价值的信息化. 当然机械制造业的四个发展趋势不是单独的,它们是有机的结合在一起的,是相互依赖,相互促进的。同时由于科学技术的不断进步,也将会使它出现新的发展方向。前面我们看到的是机械制造行业其自身线上的发展。然而,作为社会发展的一个部分,它也将和其它的行业更广泛的结合。2世纪机械制造业的重要性表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。它将使人类不仅要摆脱繁重的体力劳动,而且要从繁琐的计算、分析等脑力劳动中解放出来,以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动,智能化促进柔性化,它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。当然这一切还需要我们大家进一步的努力.四、实习感想这次的实习,让我了解到了工厂的规模水平、生产流程以及一些常规产品的制作,在以后的业务操作中相信会有较大的帮助。通过这次实习,学到了许多课本上学不到的知识。也发现了许多自己的不足之处。提高了自己的分析问题和解决问题的能力。提高了社会活动能力。 4 毕业设计开题论证报告专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 张 岳 军 班 级 BMZ机制031 学 号 0361440102 指导教师 刘 必 荣 完成日期 2007年 4月 15日 课题名称:ZH1105柴油机气缸三面粗镗组合机床后主轴箱设计一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述课题来源于盐城市江动集团,课题研究的主要内容是设计ZH1105柴油机气缸三面粗镗组合机床,具体进行总体/后主轴箱设计。主要的内容有:1.总体设计:1)制定工艺方案,确定机床的配置型式及结构方案;2)三图一卡设计,包括:a)被加工零件工序图;(b) 加工示意图;(c) 机床联系尺寸图;(d) 生产率计算卡。2后主轴箱设计:1) 后主轴箱总装图;2) 后主轴箱箱体零件图;3) 其它零件图;4) 有关计算、校核等。从机床行业近5年的情况看,进口强劲,出口乏力,进出口逆差不断扩大。一方面说明我国机械制造业固定资产投资增速快,机床需求量大;另一方面也反映了国产机床在品种、质量、可靠性以及交货期、售前售后服务等方面存在着差距和不足。近几年来,我国机床行业在调整结构、研制开发新产品、营销服务等方面取得了明显的成效。但切忌估计过高,要正视差距,迎头赶上,满足用户需要。机床行业的进出口状况,既反映了行业发展外向型经济,开展国际经济技术合作的情况;更重要的是在我国面向经济全球化的过程中,体现行业本身核心竞争力的水平。从近5年金属加工机床进出口情况看,面临的形势是十分严峻的。近几年机床行业的结构调整已取得初步成效。但产品结构、产业组织结构、资本结构的不合理状况,尚未根本改观。需要继续努力,加大改组、改制的力度,淘汰一批经营困难、资不抵债的企业。资源配置向优势企业倾斜,提高行业的生产集中度和核心竞争力。在市场竞争中,形成一批具有较高市场竞争力的企业。目前,我国制造业承受着国内外市场竞争和产品品质的压力,同时受到资源、环境、策略和人员素质的制约。面临的主要困难是:产品开发设计方法和技术手段落后;小而全、大而全的庄园式企业严重制约了制造业的发展;管理落后;产品质量有待于进一步提高;制造工艺与技术装备陈旧落后。解决我国制造业目前的困难,应注重以下几个方面的问题:领导统一认识、高度重视、全面规划;产学研结合、企业作为主体、重点抓应用;加强人员培养和培训工作;从企业实际出发,采用滚雪球战术;抓管理技术、少硬件投资、向管理要效益;参与国际合作、跟踪国际研究动态、引进、消化、创新先进技术;制定合理政策、促进民族工业发展;扶持中小企业,增加知识投入;促进学科交叉,加强基础研究。我国发展、推动、振兴制造业的出路在于有效地集成企业体制和机制的改革,生产合理化的改组,以及生产现代化的改造,充分利用并集成分散的、有限的制造资源,集成技术创新,并以技术创新和管理创新激活我国制造业存在的巨大潜力,这是我国制造业的必然选择。二、本课题拟解决的问题1.制定机床的总体方案的设计; 2.如何配置机床的结构型式;3.被加工零件工艺方案的设计;4.如何保证机床应运转平稳,工作可靠,结构简单,装卸方便,便于维修、调整;5.如何降低机床的制造成本; 6.如何解决机床各动力部件的控制;7.机床应能满足加工要求,保证加工精度。三、解决方案及预期效果 1.解决方案1)机床尽量能用通用件,以使降低制造成本;2)各机床部件使用电气控制;3)根据制造要求来选择立式或卧式;4)确定它的制造过程、制造工艺、来改善机床的性能;5)认真阅读被加工零件的图样,研究其尺寸、形状、材料、硬度、重量、被加工部件的结构及加工精度和表面粗糙度;6)通过毕业实习深入到组合机床的制造和使用单位,全面精细地调查和使用机床的布置,毛坯和制品的流向、工人的技术水平、刀具制造能力以及单位的技术能力、生产经验、和设备状况等条件;7)搜索和分析国内外的有关的技术资料以获取可靠的设计依据;8)确定零件在组合机床上的工艺内容,选择定位基准和夹紧部位选择切削用量;9)确定机床的配置形式、制定影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案10)确定主轴箱的传动系统,先把全部主轴中心尽可能分布在几个同心圆上,在各个同心圆的圆心上分别设置中心传动轴,根据已选定的各中心传动轴再取同心圆,用最少的传动轴来带动这些中心传动轴,最后通过合拢传动轴和动力箱驱动轴连接起来。2. 预期效果本课题设计多孔钻组合机床保证了大批量生产的ZH1100型柴油机齿轮室盖的外形、大小、精度,提高了生产效率,目前已经基本完成资料收集工作,以及到相关的行业也进行了相应的实习,正在进行总体设计,进度适中,争取在规定时间内保质保量地完成任务。四、课题进度安排3月5日3月17日毕业实习阶段。毕业实习,查阅资料,到多个公司实践,撰写实习报告。3月18日4月15日开题阶段。提出总体设计方案及草图,填写开题报告。4月16日5月23日 设计初稿阶段。完成总体设计图、部件图、零件图。5月24日6月7日 中期工作阶段。完善设计图纸,编写毕业设计说明书,中期检查。6月8日6月10日毕业设计预答辩。6月11日6月13日毕业设计整改。图纸修改、设计说明书修改、定稿,材料复查。6月14日6月15日毕业设计材料评阅。6月16日6月18日毕业答辩。6月19日6月21日材料整理装袋。五、指导教师意见 签名 年 月日六、专业系意见 签名 年 月日七、学院意见 签名 年 月日4 毕业设计任务书课题:ZH1105柴油机气缸体三面粗镗组合机床设计(后主轴箱设计)专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 张 岳 军 班 级 BMZ机制031 学 号 0361440102 指 导 教 师 刘 必 荣 专 业 系 主 任 吴 祥 发 放 日 期 2007年3月2日 一、设计(论文)内容课题来源于江苏江淮动力集团。为保证ZH1105柴油机气缸体三面相应粗镗孔的尺寸精度及位置精度的要求,需设计一台满足三面粗镗要求的卧式组合机床。在完成“三图一卡”的基础上,主要完成夹具装配图和零件图设计任务。二、设计(论文)依据 ZH1105柴油机气缸体材料为HT250,其硬度是HB190-240,生产按两班制执行,年产量15万件。各粗镗孔的尺寸精度和位置精度及具体要求详见ZH1105气缸体的零件图。具体加工内容:左侧:1、粗镗曲轴孔194.40.1,124.40.1,;曲轴孔公共轴线到水箱面1300.1,与缸头面距离3000.1,与轴承底面垂直度要求为0.06,坐标:X=0,Y=0;2、粗镗凸轮轴孔36.40.1,;孔口倒角1X45,;坐标: X=85.22+0.1,Y=99.48;3、粗镗上下平衡轴孔2-61.40.10,;坐标:X=127.070.10, Y=870.10右侧: 1、粗镗凸轮轴孔56.60.1,;孔口倒角1X45,;坐标:X=85.220.10;Y=99.48;2、粗镗上、下平衡轴孔2-61.40.10,坐标:X=127.070.10,Y=870.10;3、加工调速轴孔24.40.10,孔口倒角1X45,坐标:X=34.070.10, Y=86.530.10;4、加工起动轴孔36.40.10, ,孔口倒角1X45,坐标:X=107.450.10,Y=8.420.10;后侧:粗镗缸套孔114.40.10,粗镗1150.1,粗镗122.40.10,止口深8,缸套孔轴线离水箱面1300.10。三、技术要求1、机床应能满足加工要求,保证加工精度;2、机床应运转平稳,工作可靠,结构简单,装卸方便,便于维修、调整; 3、机床应尽量使用通用件(中间底座可自行设计)以便降低制造成本;4、机床各动力部件用电气控制,液压驱动。四、毕业设计(论文)物化成果的具体内容及要求1、设计说明书1份,达1万字以上,且要符合规范要求;2、设计图样全部用AutoCAD绘制,夹具装配图需要有手工绘制的草图,除“三图一卡”外,设计的工程图样折合成图幅为A0应不少于3张;图样要求正确、完整、清晰,符合规范,并力求采用新标准,3、具体设计的图样有:(1)ZH1105柴油机气缸体三面粗镗组合机床的 “三图一卡”设计;(2)夹具装配图设计;(3)零件图设计。五、毕业设计(论文)进度计划起讫日期工作内容备 注3月3日3月4日布置任务 3月5日3月17日调查研究,毕业实习3月18日4月15日方案论证,总体设计4月16日4月30日技术设计(部件设计)5月8日5月23日工作设计(零件设计)5月24日6月7日撰写毕业设计说明书6月8日6月10日毕业设计预答辩6月11日6月18日修改资料6月19日6月21日评阅材料6月22日6月24日毕业答辩6月25日6月28日材料整理装袋六、主要参考文献:1 叶伟昌主编.机械工程及自动化简明设计手册(上册).北京:机械工业出版社,20012 叶伟昌主编.机械工程及自动化简明设计手册(下册).北京:机械工业出版社,20013 胡家秀主编.机械零件设计实用手册.北京:机械工业出版社,19994 李益民主编.机械制造工艺设计手册.北京:机械工业出版社,19955 艾兴等主编.金属切削用量手册.北京:机械工业出版社,19966 范云涨等主编.金属切削机床设计简明手册.北京:机械工业出版社,19937 孟宪椅等主编.机床夹具图册.北京:机械工业出版社,19918 韩敬礼等主编.机械电气设计简明手册.北京:机械工业出版社,19949 谢家瀛主编.组合机床设计简明手册.北京:机械工业出版社,199910 杨培元等主编.液压系统设计手册.北京:机械工业出版社,199511 大连组合机床研究所编.组合机床设计.北京:机械工业出版社,198612 大连组合机床研究所编.组合机床设计参考图册.北京:机械工业出版社,198613 李云.机械制造工艺及设备设计指导手册.北京.机械工业出版社. 199614 薛源顺.机床夹具设计.北京.机械工业出版社.200015 李益民.机械制造工艺设计简明手册.北京.机械工业出版社.1993七、其他5 毕 业 设 计 说 明 书ZH1105柴油机气缸体三面粗镗组合机床设计(后主轴箱设计)专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 张 岳 军 班 级 BMZ机制031 学 号 0361440102 指导教师 刘 必 荣 完成日期 2007年6月13日 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 目 录 1 前言 .1 2 组合机床总体方案论证 .3 2.1 组合机床工艺方案的制定 .3 2.1.1 工艺路线的确立 .3 2.1.2 机床的选择 .3 2.1.3 定位基准的选择 .4 2.1.4 滑台型式的选择 .4 22 组合机床配置型式的选择 .4 2.2.1 组合机床的配置型式 .4 2.2.2 选择机床配置型式和结构方案的一些问题 .4 2.3 削用量及选择刀具 .5 2.3.1 选择切削用量 .5 2.3.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率 .7 2.3.3 选择刀具结构 .11 2.4 机床总体设计三图一卡 .11 2.4.1 被加工零件工序图 .11 2.4.2 加工示意图 .12 2.4.3 机床尺寸联系总图 .14 2.4.4 机床生产率计算卡 .17 3.主轴箱设计 .19 3.1 专用主轴箱设计 .19 3.2 传动系统的设计.19 3.2.1 电动机的选择.19 3.2.2 电动机功率的选择.19 3.2.3 传动系统总传动比的确定及各级分传动比的分.19 3.3 齿轮的设计及参数的确定.20 3.3.1 齿轮的设计.20 3.3.2 齿轮参数的确定.23 3.4 轴承的选择.26 3.5 主轴箱附件的说明.27 3.5.1 润滑及润滑元件.27 3.5.2 其他附件.27 4 结 论.28 参考文献 .29 致 谢 .30 附 录 .31 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 1 1 前言 组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机 床。它能够对一种(或几种)零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机 床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序, 生产效率高,加工精度稳定。 组合机床具有如下特点: a要用于棱体类零件和杂件的孔面加工。 b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。 c加工精度稳定。因为工序固定,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。 d研制周期短,便于设计、制造和使用维护,成本低。因为通用化、系列化、 标准化程度高,通用零部件占 70%90%,通用件可组织批量生产进行预制或外购。 e自动化程度高,劳动强度低。 f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种类型的组合机床及自动线;机床易于改装;产品或 工艺变化时,通用部件一般还可重复利用。 组合机床的设计,目前基本上有两种情况:其一,是根据具体加工对象的具体 情况进行专门设计,这是当前最普遍的做法。其二,随着组合机床在我国机械行业 的广泛使用,广大工人总结自己生产和使用组合机床的经验,发现组合机床不仅在 其组成部件方面有共性,可设计成通用部件。而且一些行业的在完成一定工艺范围 的组合机床是极其相似的,有可能设计为通用机床,这种机床称为“专能组合机床” 。这种组合机床就不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产,而是可以设计 成通用品种,组织成批生产,然后按被加工的零件的具体需要,配以简单的夹具及 刀具,即可组成加工一定对象的高效率设备。 对于本课题的一些设计理论思路: a. 制定工艺方案 在这之前的一段实习期,我们深入现场,了解零件的加工 特点、精度和技术要求、定位夹压情况以及生产率的要求等。确定在组合机床上完 成的工艺内容及其加工方法。这里要确定加工工步数,决定刀具的种类和型式 b. 机床结构方案的分析和确定 根据总体方案确定机床的型式和总体布局。 要考虑实现工艺方案和保证加工精度、技术要求、生产效率等。 c. 组合机床总体设计 绘制机床联系尺寸图及加工示意图等。 e. 组合机床的部件设计和施工设计 这里要求确定机床各部件间的关系,选 择通用部件和刀具的导向,计算切削用量及机床生产率即本人所进行的左主轴箱设 计,根据主轴的分布,转速,转向以及尺寸要求等进行设计。 f. 采用组合机床,由于采用多轴多面加工就能大大地缩小占用面积,成倍或 几十倍地提高劳动生产率。 ZH1105 柴油机气缸体三面粗镗组合机床( 后主轴箱设计) 2 发展组合机床及其自动线,对于机械制造业,特别是汽车、拖拉机、柴油机、 仪器、仪表、矿山机械、航空、纺织机械以及军工部门等生产的发展,有着很重要 的意义。在未来,组合机床及其自动线将获得更加迅速的发展,其发展对象为: a. 提高生产率 主要方法是改善机床的布局,增加同时工作的刀具,减少工 序加工余量,提高切削用量,提高工作可靠性以及缩短辅助时间等。 b. 扩大工艺范围 现在组合机床及其自动线一般不是完成一个工件的某几道 工序而通常是用于完成工件的全部加工工序。 c. 提高加工精度 现代在组合机床及其自动线上又纳入了很多精加工工序, 并采用自动测量和刀具自动补偿技术,做到调刀不停车。 d. 提高自动化程度 组合机床本身车则是全自动化方向发展的。为此,重点 是解决工件夹压自动化和装卸自动化。 e. 提高组合机床的可调性 如可调的多工序多刀具的组合机床应采用数字程 序控制。另外如自动换刀和自动控制切削用量的组合机床,特别是数字程控的发展, 为发展这种机床创造了更有利的条件。 f. 创造超小型组合机床,是为了适应仪表工业小箱体的加工需要。这种机床 体积小,效率高,并能达到高的加工精度。 在设计过程中,通过大量的参观实习和相关资料的查阅,考虑到实际生产条件, 并从机床的合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工零件的具体要求出发,确 定了这个设计方案。在指导老师和同学的帮助下,最终完成了这一课题的设计。 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 3 2.组合机床总体方案论证 21 组合机床总体方案的制定 本设计的加工对象为 R180 柴油机气缸体,材料是 HT250,硬度 HB190-240,重 量 36.5Kg。柴油机气缸体如图 2-1 所示: 6.3YHGGCYECBF 图 2-1 柴油机气缸体 2.1.1 工艺路线的确立 根据先粗后精、先基准面后其它表面、先主要表面后次要表面的机械加工工序 安排的设计原则,对柴油机气缸体的工艺路线作如下设计: 工序 1 粗铣底、顶端面; 工序 2 粗铣左、右端面; 工序 3 粗铣前、后端面; 工序 4 半精铣底、顶端面; 工序 5 半精铣左、右端面; 工序 6 半精铣前、后端面; 工序 7 粗镗孔; 工序 8 半精镗孔; 工序 9 精镗孔; 工序 10 钻左面、右面、后面的孔; 工序 11 攻丝; 工序 12 钻上面、下面、前面的孔; 工序 13 攻丝; 工序 14 最终检验。 2.1.2 机床的选择 根据任务书的要求:设计的组合机床要满足加工要求、保证加工精度;尽可能 用通用件、以降低成本;各动力部件用电气控制、液压驱动。因此根据任务书要求 和气缸体的特点初定卧式组合机床和立式组合机床两种设计方案。 ZH1105 柴油机气缸体三面粗镗组合机床( 后主轴箱设计) 4 卧式组合机床床身由滑座、侧底座及中间底座组合而成。其特点是卧式组合机 床重心底、振动小运作平稳、加工精度高、占地面积大。立式组合机床床身由滑座、 立柱及立柱底座组成。其特点是立式组合机床重心高、振动大、加工精底、占地面 积小。 组合机床的通用部件分大型和小型两大类。用大型通用部件组成的机床称为大 型组合机床,用小型通用部件组成的机床称为小型组合机床。 机床带有一套固定的夹具,根据所需加工面数布置动力部件。动力部件可以是 立式,卧式或斜式安装。工件安装在机床的固定夹具里,夹具和工件固定不动。动 力滑台上的动力箱连同多轴箱或单轴切削头实现切削运动。 柴油机气缸体的结构为卧式长方体,从装夹的角度来看,卧式平放比较方便, 也减轻了工人的劳动强度。考虑到机床运行的平稳性,选用单工位卧式组合机床。 2.1.3 定位基准的选择 组合机床是针对某种零件或零件某道工序设计的。正确选择定位基准,是确保 加工精度的重要条件,同时也有利于实现最大限度的工序集中。本机床加工时采用 三面定位,底面为主要定位基准面,限制 3 个自由度;右侧面以两个支承钉限制两 个自由度;后侧面有一个支承钉,限制剩下的一个自由度。 2.1.4 滑台型式的选择 本组合机床采用的是液压滑台。与机械滑台相比较,液压滑台具有如下结构特 点:a采用双矩型导轨结构型式,以单导轨两侧面导向,导向的长宽比较大,导 向性好。b滑座体为箱形框架结构,滑座底面中间增加了结合面,结构刚度高。 c导轨淬火,硬度高,使用寿命长。d液压缸活塞和后盖上分别装有双向单向阀 和缓冲装置,可减轻滑台换向和退至终点时的冲击。e滑台分普通级、精密级和 高精度级三个精度等级,可按要求选用,提高经济性。 22 组合机床配置型式的选择 221 组合机床的配置型式 组合机床有大型和小型两种,大、小型组合机床虽有其共性,但又都有其特殊 性。无论是适用范围,配置型式,通用部件和驱动方式都各有特点。 a工位组合机床 单工位组合机床通常是用于加工一个或两个工件,特别适 合用于大中型箱体的加工。根据配置动力部件的数量,这类机床可以从单面或同时 从几个方面对工件进行加工。 b工序组合机床 很多组合机床是按工件能够变位来配置的,工件的变位有 手动和机动的方式。这类机床工序集中程度高,如回转多工位机床的辅助时间和机 动时间相重合,生产效率高,适用于大批量生产、需要多部位加工的中小零件。 222 选择机床配置型式和结构方案的一些问题: A. 被加工零件的特点对配置型式和结构方案的影响 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 5 a加工精度要求的影响; b机床生产率的影响; c被加工零件的大小、形状、加工部位特点的影响。 B. 机床配置型式和结构方案应注意的其它问题 a 适当提高工序集中程度 在确定机床的配置型式和结构方案时,要合理 解决工序集中的问题。在一个动力头上安装多轴,同时加工多孔来集中工序,是组 合机床最基本的方法,在一台机床上主轴数量有达 150 根左右的。但是,也不应当 无限制的增加主轴数量,要考虑到动力头及主轴箱的性能和尺寸,并保证调整和更 换刀具的方便性。 b 注意排除切削和操作使用的方便性 在多工位机床上应特别注意前一道 工序遗留在孔中的切屑对后一道工序的影响。在选择多面机床时,应慎重考虑操作 的方便性,要合适的确定装料高度,对于加工一般箱体件带固定式夹具的机床,一 般采取 850 毫米,对于较小的工件可稍高一些。 c夹具形式对机床方案的影响 选择机床配置型式时要考虑夹具结构的实现 可能性和工作的可靠性。在决定加工一个工件的成套机床或流水线上个机床的型式 时,还应当注意,使机床与夹具的形式尽量一致,尤其是粗精加工机床。这样不仅 有利于保证加工精度,而且便于设计、制造和维修,也提高了机床之间的通用化程 度。 2.3 确定切削用量及选择刀具 2.3.1 选择切削用量 16 个被加工孔中,由于既有钻孔加工又有镗孔加工,所以选择切削用量时应综 合考虑,钻孔切削用量从文献9的 130 页表 6-11 中选取,镗孔切削用量从文献9的 130 页表 6-15 中选取。由于钻孔的切削用量与钻孔深度有关,随孔深的增加而逐渐 递减,其递减值按文献9的 131 页表 6-12 选取。钻孔时,降低进给量的目的是为 了减小轴向切削力,以避免钻头折断,降低切削速度主要是为了提高刀具寿命。 A对右侧面上 5 个孔的切削用量的选择:保证进给速度相等 a.钻孔 4:36.4,通孔. 由 d22-50,硬度大于 190-240HBS,选择 v=10-18m/min,f0.25-0.4mm/r,又 d=36.4mm,取定 v=17.6m/min,f=0.3mm/r,则由文献5的 43 页知 (2-dvn10 1) 得: n=100017.6/36.4=154r/min b.钻孔 5: 24.4,通孔 由 d22-50,硬度大于 190-240HBS,选择 v=10-18m/min,f 0.25-0.4mm/r, 又 d=24.4mm,取定 v=17.7m/min,f=0.3mm/r,则由 ZH1105 柴油机气缸体三面粗镗组合机床( 后主轴箱设计) 6 dvn10 得: n=100017.7/24.4=230r/min c.镗孔 1、2: 61.4 由于刀具采用硬质合金,加工材料为铸铁,v=35-50m/min,f0.4-1.5mm/r 中选 择,考虑到刀具寿命以及进给速度的一致性,取 v=35m/mim,f=0.6mm/r,则 =100035/61.4=181.5r/min dvn10 d.镗孔 6: 56.6 由于刀具采用硬质合金,加工材料为铸铁,v=35-50m/min,f0.4-1.5mm/r 中选 择,考虑到刀具寿命以及进给速度的一致性,取 v=40m/min,f=0.5mm/r,则 =100040/56.6=225r/min dvn10 B对左侧面上 4 个孔的切削用量的选择:由于分两次进给,要同时考虑进给 速度和转速,两次进给转速要相同,同次进给保证进给速度相同 a.镗孔 3: 194.4/124.4 由于刀具采用硬质合金,加工材料为铸铁,v=35-50m/min,f0.4-1.5mm/r 中选 择,考虑到刀具寿命,加工余量应取小一点,故加工 193.8 孔采用分层切削。 第一次进给主要加工 194.4 孔,取定 v=50m/min,f1=0.50mm/r,则 =100050/194.4=82r/min dvn10 第二次进给要同时镗 124.4 孔,考虑到轴向切削力,进给量应选小一点,取 定 v=37.3m/min,f2=0.6mm/r,则 =100037.3/124.4=95r/min dvn10 b.镗孔 1、2: 261.4 由于刀具采用硬质合金,加工材料为铸铁,v=35-50m/min,f0.4-1.5mm/r 中选 择,考虑到刀具寿命以及进给速度的一致性,取定 v1=35m/mim,f1=0.6mm/r,则 =100035/61.4=181.5r/min dvn10 同轴转速相同,进给速度一致,取定 v2=35m/min,f2=0.60mm/r c.钻孔: 36.4,通孔 由 d22-50,硬度大于 190-240HBS,选择 v=10-18m/min,f0.25-0.4mm/r, 又 d=35.8mm,取定第一次进给 v1=17.9m/min,f1=0.3mm/r,则 =100017.9/36.4=157r/min dvn10 同轴转速相同,进给速度一致,取定 v2=17.9m/min,f2=0.3mm/r C对后面上 1 个孔的切削用量的选择 镗孔: 114.4/115/122.4 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 7 由于刀具采用硬质合金,加工材料为铸铁,在 v=35-50m/min,f0.4-1.5mm/r 中选择,考虑转速和进给速度的一直性,取定 v=36/40/45m/min。 第一次进给,取定 f1=0.36mm/r;第二次进给,取定 f2=0.16mm/r,则 =100055.7/114.4=155r/min dvn10 (孔的编号见被加工零件工序图) 2.3.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率 根据文献9的 134 页表 6-20 中公式计算钻孔 (2-6.08.2HBDfF 2) (2-6.08.91fT 3) (2-DvP9740 4) 根据文献9的 134 页表 6-20 中公式计算镗孔 (2-5.07.51HBfaFpZ 5) (2-1.65.02.1fpX 6) (2-5.07.HBfDaTp 7) (2-6120vFPZ 8) 式中, F、Fz-切削力(N) ;T-切削转矩(N) ;P-切削功率(Kw) ;v-切削 速度(m/min) ;f-进给量(mm/r) ;ap-切削深度(mm) ; D-加工(或钻头)直径 (mm) ; HB-布氏硬度, 得 HB=223。 由以上公式可得: 右面 1、2 轴 5.07.4.51HBfapZN6.92335. 1.5.02.1faFpX ZH1105 柴油机气缸体三面粗镗组合机床( 后主轴箱设计) 8 1.65.02.1335.0N6 5.07.HBfDaTp 5.075.02343.612 m49 0vFPZ 612357. kw. 4 轴 .08.26HBDfF6.08.0234. N1.58 .08.91fT 6.8.9.12343m91 TvP70 4.361.94 kw25. 5 轴 6.08.2HBDfF6.08.023. N1.58 6.8.091fT 6.08.0.42 mN35 D TvP97 4.21.340 7 kw. 6 轴 5.7.5HBfaFpZ N2.1942303 5.07. 1.65.0.BfaFpX 1.2.133. 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 9 N36 5.07.25HBfDaTp 5.07.23. m9406 12vFPZ 60.7 kw3. 左面 1、2 轴 5.7.451HBfaFpZ N.2230 5.0. 1.65.0.1fapX 1.2. 33.N 5.07.5HBfDaTp 5.07.23438.62 m419 0vFPZ 6127.5 kw9. 3 轴 孔径 194.4mm mNHBfaDTp 5.8719235.014.97.255.07 .33fFpZ 6. 5.0750.33NHBfapX 1423.150.65021.3.3 ZH1105 柴油机气缸体三面粗镗组合机床( 后主轴箱设计) 10 KWVFPZ732.06125.8903 孔径 124.4mm mNHBfaDTp 78.1204345.03.127.55.7.7.3 fFpZ .92.4. 5.0750 .3 NHBfapX 2.3.35101.65.02. KWVFPZ 8.7963 6 轴 0.75.1.49ZpafHBN1.20.651.37XpFf 39.670.982ZFVPKW 后面 孔径为 114.4mm mNHBfaDTp 9.1063745.03.17.255.7.7. fFpZ 2.42.4. 5.075.0 . NHBfapX 3.35101.65.02.1. KWVFPZ7.946 孔径为 115mm 5.07.3.25HBfaDTp mN41 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 11 NHBfaFpZ 1936245.03.515.07. fpX 46. 1.5.021.1.KWVFPZ8.936 孔径为 122.4mm mNT5.1849 NHBfaFpZ 19362.03. 5.075. . fpX 46.511.5.02 .1. KWVFPZ96.73 (轴编号与孔编号相对应) 2.3.3 选择刀具结构 根据加工精度、工件材料、工件条件、技术要求等进行分析,按照经济地满足 加工要求的原则,合理地选择刀具。只要所选工艺方案可以采用刚性较好的镗杆, 还是采用镗削方法,这是因为镗刀制造简单,刃磨方便。 当被加工孔直径在 40mm 以上时,组合机床上多采用镗削加工,其加工精度 可高达 1-2 级。 直径小于 40mm 时,选用钻削方法,钻头选用高速钢修磨棱带及横刃钻头。 镗孔选用合金镗刀头。 直径大于 40mm 时,选用镗削方法,刀具材料为硬质合金。当加工阶梯孔时, 选用阶梯杆,由于多刀加工,扭矩较大,所以要选用强度较好的刀杆材料:41Gr。 2.4 组合机床总体设计三图一卡 2.4.1 被加工零件工序图 A被加工零件工序图的作用和内容 被加工零件工序图是根据制定的工艺方案,表示所设计的组合机床上完成的工 艺内容,加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求,加工用的定位基准、夹 压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情 况的图样。除了设计研制合同外,它是组合机床设计的重要依据,也是制造、使用、 ZH1105 柴油机气缸体三面粗镗组合机床( 后主轴箱设计) 12 调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件的基础上,突 出本机床或自动线的加工内容,并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括: a.被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状 和尺寸。 b.本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。 c.本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上 道工序的技术要求。 d.注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。 B. 绘制被加工零件工序图的规定及注意事项 a.绘制被加工零件工序图的规定 应按一定的比例,绘制足够的视图以及剖 面;本工序加工部位用粗实线表示;定位用定位基准符号表示,并用下标数表明消 除自由度符号;夹紧用夹紧符号表示,辅助支承用支承符号表示。 b.绘制被加工零件工序图注意事项 a) 本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。 b) 对工件毛坯应有要求,对孔的加工余量要认真分析。 c) 当本工序有特殊要求时必须注明。 图 2-1 所示为被加工零件工序图。 图 2-1 被加工零件工序图 2.4.2 加工示意图 零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工零件 在机床上的加工过程,刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件 间的相对位置关系,机床的工作行程及工作循环等。 A. 导向结构的选择 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 13 组合机床钻孔时,零件上孔的位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证的。导向 装置的作用是:保证刀具相对工件的正确位置;保证刀具相互间的正确位置;提高 刀具系统的支承刚性。 本课题中镗孔采用旋转套导向,钻孔采用固定套导向。 a.尺寸规格的选用 b.导向套的布置 c.导向套配合的选择 B. 确定主轴、尺寸、外伸尺寸 在该课题中,主轴既有用于镗孔又有用于钻孔,镗孔选用滚锥轴承主轴,钻孔 选用滚珠轴承主轴。镗孔时主轴与刀具采用浮动卡头连接,主轴属于短主轴;钻孔 时主轴与刀具采用接杆连接,主轴属于长主轴。 根据由选定的切削用量计算得到的切削转矩 T,由文献9的 43 页公式 410Bd 式中,d轴的直径() ;T轴所传递的转矩(Nm) ;B系数,本课题中 镗孔主轴为刚性主轴,取 B=7.3;钻孔主轴为非刚性主轴,取 B=6.2。 由公式可得: 左面 轴 1 d=30 取定 d=40 轴 2 d=30mm 取定 d=40 轴 4 d=30.46 取定 d=40 轴 6 d=25.35 取定 d=40 右面 轴 1、2 d=37 取定 d=40 轴 4 d=34 取定 d=35 轴 5 d=28 取定 d=30 轴 6 d=35 取定 d=45 后面 轴径 d=55mm 轴径实际设计时确定 根据主轴类型及初定的主轴轴径,文献9的 44 页表 3-6 可得到主轴外伸尺寸 几接杆莫氏圆锥号。滚锥主轴轴径 d=40时,主轴外伸尺寸为: D/d1=67/48,L=135。滚锥主轴轴径 d=35时,主轴外伸尺寸为: D/d1=50/36,L=115。滚珠主轴轴径 d=30时,主轴外伸尺寸为: D/d1=50/36,L=115;接杆莫氏圆锥号为 4。滚珠主轴轴径 d=30时,主轴外伸尺 寸为:D/d1=50/36,L=115;接杆莫氏圆锥号为 3。 C. 选择接杆、浮动卡头 在钻孔时,通常都采用接杆(刚性接杆),各主轴的外伸长度和刀具均为定值, 为保证主轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置,须采用轴向可调整的接杆来协调 各轴的轴向长度,以满足同时加工完成孔的要求;镗孔时,采用浮动连接。 D. 动力部件工作循环及行程的确定 a.工作进给长度 L 工的确定 工作进给长度 L 工,应等于加工部位长度 L(多轴加工时按最长孔计算)与刀具 ZH1105 柴油机气缸体三面粗镗组合机床( 后主轴箱设计) 14 切入长度 L1和切出长度 L2之和。切入长度一般为 5-10,根据工件端面的误差情 况确定;镗孔时,切出长度一般为 5-10mm。 当采用复合刀具时,应根据具体情况决定。所以得出以下结果: 左主轴箱:工进长度:55mm 右主轴箱:工进长度:95mm 后主轴箱:工进长度:128mm b.快速进给长度的确定 快速进给是指动力部件把刀具送到工作进给位置。初步选定三个主轴箱上刀具 的快速进给长度分别为 215,255和 125。 c.快速退回长度的确定 快速退回长度等于快速进给和工作进给长度之和。由已确定的快速进给和工作 进给长度可知,三面快速退回长度分别为 270,350mm,253mm。图 2-2 为加工示意 图。 190160190 217 174.65185.64 123 8125423 4930 中n=150r/mif.2 12T613D4-M0 x2 4T615D4-M2X0GB9715M80X2GB1- 673182中中GB0-中125J/ZQ460-8MX35GB70-916X705-M8GB-16X407-12M6X40GB7-13中8J/ZQ-6415中623GB/T 7-94M6X20GB7-85117819 T613 T612M10 x2T64-8X35GB972M25x1GB80-1-23425262782930M1x5GB6-7321x0B65-7MG-4353637389401M30 x2GB8-42 中n=18.5r/mif06中n=95r/mif0.6 中n=154r/mif0.3中n=230r/mif. 中 n=82r/mif0.n=18.5r/mif06 n=57r/mif0.3中中 中 43 170 20 180 210 105 180 75160?60?98F?215H7/M60X ?198H7/G6?85K6M1X2638235?150 235?456H120K7 ?475135?2670F8?M30X1.5?70H/G641825196520?70H/G685/?4102450Tr30X?40F8?35?46H7/K?30 25246?142862?70H/G6?857/M62020513751036?25K70H/M6?/ 15?20 ?1520?3?70H/M6374 中 图 2-2 加工示意图 2.4.3 机床尺寸联系总图 A. 选择动力部件 a.动力滑台型号的选择 根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力,按文献9的 62 页公式 niF1多 轴 箱 计算。 式中,Fi各主轴所需的 向切削力,单位为 N。 则 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 15 左主轴箱: 2361452.3.7164.2F N多 主 轴 箱 右主轴箱: 0.0903197.82多 主 轴 箱 后主轴箱: 5多 主 轴 箱 实际上,为克服滑台移动引起的摩擦阻力,动力滑台的进给力应大于 F。又考虑 到所需的最小进给速度、切削功率、行程、主轴箱轮廓尺寸等因素,为了保证工作 的稳定性,由文献9的 91 页表 5-1,左、右、后面分别选用机械滑台 HJ40A 型、 HJ40A 型、HJ40A 型,台面宽 400mm,台面长 800mm,滑台及滑座总高为 320mm,允许最大进给力为 20000N;其相应的侧底座型号分为 1CC401M、1CC401M、1CC401。 b.动力箱型号的选择 由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和 ,根据文献9的 47 页公切 削P 式计算: 切 削多 轴 箱P 式中, 消耗于各主轴的切削功率的总和(Kw) ;切 削P 多轴箱的传动效率,加工黑色金属时取 0.80.9,加工有色金属时取 0.70.8;主轴数多、传动复杂时取小值,反之取大值。本课题中,被加工零件材 料为灰铸铁,属黑色金属,又主轴数量较多、传动复杂,故取 5。8.0 右主轴箱: 0.8561.270.9682.7194.3KW中 则 43.PKW中 根据液压滑台的配套要求,滑台额定功率应大于电机功率的原则,查文献9 的 页表 5-38 得出动力箱及电动机的型号,见表 2-1。154 表 2-1 动力箱及电动机的型号 动力箱型号 电动机型号 电动机功率 (Kw) 电动机转速 (r/PM) 输出轴转速 (r/min) 左主轴箱 1TD40-I Y132S -812.2 1440 480 右主轴箱 1TD40-I Y132S -822.2 1440 480 后主轴箱 1TD40-I Y100-L8 2 1440 720 c.配套通用部件的选择 侧底座 1CC401 型号,其高度 H=560mm,宽度 B=600mm,长度 L=1350mm。 B. 确定机床装料高度 H 装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离。本课题中,工件最低 孔位置 h2=70.52,主轴箱最低主轴高度 h1=145.02,所选滑台与滑座总高 h3=320,侧底座高度 h4=560,夹具底座高度 h5=345,中间底座高度 h6=600, ZH1105 柴油机气缸体三面粗镗组合机床( 后主轴箱设计) 16 综合以上因素,该组合机床装料高度取 H=1005。 C. 确定夹具轮廓尺寸 夹具是用于定位和夹紧工件的,所以工件轮廓尺寸和形状是确定夹具轮廓尺寸 的依据,由于加工示意图中对工件和靠模杆的距离,以及导套尺寸都作了规定,掌 握了以上尺寸后,确定夹具总长尺寸 A,A=590 mm。夹具底座高度应视夹具大小而 定,既要求保证有足够的刚性,又要考虑工件的装料高度,一般夹具底座高度不小 于 240mm。根据具体情况,本夹具底座取高度为 345mm。 D. 确定中间底座尺寸 在加工示意图中,已经确定了工件端面至主轴箱在加工终了时距离: L1 左=650mm,L2 右=800mm 根据选定的动力部件及其配套部件的位置关系,并考虑动力头的前备量因素, 通过尺寸链就可确定中间底座尺寸 L L=2(L1 左+L2 右+2L2+L3)-2(L 1+ L 2+ L 3) 其中 L1-动力头支承凸台尺寸。 L2-动力头支承凸台端面到滑座前端面加工完了时距离,由于动力 头支承凸台端面到滑座端面最小尺寸和动力头向前备量组成。 L3-滑座前端面到床身端面距离取 L=585mm。 确定中间底高度尺寸时,应考虑铁屑的储存及排除电气接线安排,中间底座高 度一般不小于 540mm。 本机床确定中间底座高度为 600mm。 E. 确定主轴箱轮廓尺寸 主要需确定的尺寸是主轴箱的宽度 B 和高度 H 及最低主轴高度 h1。主轴箱宽度 B、高度 H 的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关,可按文献9的 49 页公式 计算: B=b+2b1 H=h+h1+b1 式中,b工件在宽度方向相距最远的两孔距离() ; b1最边缘主轴中心距箱外壁的距离() ; h工件在高度方向相距最远的两孔距离() ; h1最低主轴高度() 。 其中,h1 还与工件最低孔位置(h2=70.52) 、机床装料高度(H=1005) 、滑 台滑座总高(h3=320) 、侧底座高度(h4=560)等尺寸有关。对于卧式组合机床, h1要保证润滑油不致从主轴衬套处泄漏箱外,通常推荐 h185-140,本组合机 床按文献9的 50 页公式 h1=h2+H-(0.5+h3+h4) 计算,得: h1=150.52。 b=212.33,h=186.48,取 b1=100,则求出主轴箱轮廓尺寸: B=b+2b1=212.33+2100=412.33 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 17 H=h+h1+b1=186.48+150.52+100=437 根据上述计算值,按主轴箱轮廓尺寸系列标准,左、右主轴箱轮廓尺寸都预定 为 BH=500500。 2.4.4 机床生产率计算卡 A. 理想生产率 (单位为件/h)是指完成年生产纲领 A(包括备品及废品率)所要Q 求的机床生产率。它与全年工时总数 tk有关,一般情况下,单班制 tk取 2350h,两班 制 tk取 4600h,由文献9的 51 页公式 ktAQ 得: h/87.1046/50件 B. 实际生产率 (单位为件/h)是指所设计机床每小时实际可生产的零件数 1Q 单TQ1 式中: 生产一个零件所需时间(min),可按下式计算:单T 装移快 退快 进停辅切单 tVLtVLt kfff21 式中: 分别为刀具第、工作进给长度,单位为 mm;21L、 分别为刀具第、工作进给量,单位为 mm/min;ffV、 当加工沉孔、止口、锪窝、倒角、光整表面时,滑台在死挡铁上的停留停t 时间,通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转 转所需的时间,单位 min; 分别为动力部件快进、快退行程长度,单位为 mm; 快 退快 进 、 L 动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取 56m/min;用液压动力kf 部件时取 310m/min; 直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间,一般取 0.1min;移t 工件装、卸(包括定位或撤销定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及装 卸 吊运工件)时间。它取决于装卸自动化程度、工件重量大小、装卸是否方便及工人 的熟练程度。通常取 0.51.5min。 如果计算出的机床实际生产率不能满足理想生产率要求,即 ,则必须重新Q1 选择切削用量或修改机床设计方案。 已知: 粗镗左面孔 min/69;51VLf 2快 进 L270快 退 粗镗右面 ; ;m91i/4f min/24;5Vf 5快 进 3快 退 粗镗后面孔 ; in/.;2811VLf i/;1022f ZH1105 柴油机气缸体三面粗镗组合机床( 后主轴箱设计) 18 mL253快 退 mL125快 进 左面孔 in79.06fVt工 进机 右面孔 min02.475fLt工 进机 后面孔 in3.24518fVt工 进机 共计所用时间如下: min8.1.辅机总 tT 实际生产率: hQ/7.58.3601件总 C. 机床负荷率 当 Q Q 时候,机床负荷率为二者之比。1 组合机床负荷率一般为 0.750.90,自动线负荷率为 0.60.7。典型的钻、镗、 攻螺纹类组合机床,按其复杂程度确定;对于精度较高、自动化程度高或加工多品 种组合机床,宜适当降低负荷率。 由文献9的 51 页公式得机床负荷率: %05.837.14Q 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 19 3 主轴箱设计 31 专用主轴箱设计 合机床及自动线上,当采用标准结构的主轴箱不能满足加工工艺的要求(如大 直径深孔加工、平面加工等) ,或者难以保证精度时,就应设计专用主轴箱和专用 头。 要想按计算来设计专用主轴箱箱体,这几乎是不可能的。应充分参考调查的实 例进行设计。对受力大的地方要适当加大刚性;对受力小的地方应酌情减薄壁厚。 设计时应考虑使主轴上受的力尽快的通过轴承传到箱体上。这就要求组成前支 承的受径向和轴向载荷的轴承,尽量设置在靠近主轴的前端。 为了缩短前轴承至镗刀(加工部位)的距离,刚性主轴箱可以不用前盖。 32 传动系统的设计 321 电动机的选择 电动机类型和结构形式可以根据电源(直流或交流) 、工作条件(温度、环境、 空间尺寸等)和载荷特点(性质、大小、启动性能和过载情况)来选择。 一般情况下应选用交流电动机。Y 系列电动机为 80 年代的更新换代产品,具 有高效、节能、振动小、噪声小和运行安全可靠的特点,安装尺寸和功率等级符合 IEC 国际标准,适合于无特殊要求的各种机械设备。 电动机容量的选择须根据工作机容量的需要来确定。如所选电动机的容量过大, 必然会增加成本,造成浪费;相反容量过小,则不能保证工作机的正常工作,或使 电动机长期过载,发热量大而过早损坏。 322 电动机功率的选择 1 N 动 (千瓦) (3-进切 ZH1105 柴油机气缸体三面粗镗组合机床( 后主轴箱设计) 20 1) N 进 为 0.82 千瓦, =0.9 N 动 4.0 千瓦 动力箱的选择: 表 3-1 动力箱型号 型号 型式 电动机型号 电动机的功率 电动机的转速 rmin-1 输出轴转速 rmin-1 1TD40-I Y100-L8 2 1440 720 323 传动系统总传动比的确定及各级分传动比的分配 电动机选定之后,根据电动机满载转速 及工作机转速 ,就可计算出传动mnwn 系统的总传动比为 (3-2)工 作 机 转 速满 载 转 速总 wi 由传动方案可知,传动系统的总传动比等于各级分传动比之积。即 (3-3)niii21总 式中, , , , 为各级传动副的传动比。1i2ni (3-4)从主主从 nZi 由式(3-4 )得 06.2381i 65.1402i min7rminr 由式(3-3 )得 39.65.1021ii总 合理地分配各级传动比,在传动系统总体设计中是很重要的,它将直接影响到 传动装置的外廓尺寸、质量、润滑条件、成本的高低、传动零件的圆周速度大小及 精度等级的高低。要同时满足各方面的要求是不现实的,也是非常困难的,应根据 具体设计要求,进行分析比较,首先满足主要要求,尽量兼顾其他要求。在合理分 配传动比时应注意以下几点。 (a) 各级传动比都应在常用的合理范围内,以符合各种传动形式的工作特点, 能在最佳状态下运转,并使结构紧凑、工艺合理。 (b) 应使传动装置结构尺寸较小,质量较轻。 (c) 应使各传动件尺寸协调,结构匀称合理,避免相互干扰碰撞。 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2007 21 33 齿轮的设计及参数的确定 齿轮传动是机械传动中最重要、应用最广泛的一种传动。其主要优点是:传动 效率高,工作可靠,寿命长,传动比准确,结构紧凑。其主要缺点是:制造精度要 求高,制造费用大,精度低时振动和噪声大,不宜用于轴间距离较大的传动。 331 齿轮的设计 我们就以轴 1 和轴 2 啮合的一对齿轮为例。 A齿轮的材料,精度和齿数的选择 因传递功率不大,转速不高,材料按表 7-1 选取,都采用 45 钢,锻造毛坯, 大齿轮正火处理,小齿轮调质,均用软齿面。 齿轮精度用 8 级,轮齿表面粗糙度为 Ra1.6。 软齿面闭式传动,失效形式为点蚀,考虑传动平稳性,齿数宜取多些,取 z=33 则与其啮合的齿数 z 啮合 = 680.23i B设计计算 a设计准则 按齿面接触疲劳强度设计,再按齿根弯曲疲劳强度校核。 b按齿面接触疲劳强度设计 (3-5) 1231 dHEt KTZd (3-6)mNnPT 53067045.905.9661 由图 7-6 选取材料的接触疲劳极限应力为: MaH8lim1MPaHlim2 由图 7-7 选取材料的弯曲疲劳极限应力为
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