《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-柴油機(jī)曲軸螺紋孔加工組合機(jī)床總體及主軸箱設(shè)計(jì)【全套圖紙】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-柴油機(jī)曲軸螺紋孔加工組合機(jī)床總體及主軸箱設(shè)計(jì)【全套圖紙】（42頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 柴油機(jī)曲軸螺紋孔加工組合機(jī)床總體及主軸箱設(shè)計(jì)柴油機(jī)曲軸螺紋孔加工組合機(jī)床總體及主軸箱設(shè)計(jì) 摘要：設(shè)計(jì)這組合機(jī)床的目的在于加工 2 個(gè) G1/2柴油機(jī)曲軸螺紋孔。一次裝 夾，同時(shí)完成鉆孔、擴(kuò)孔、攻螺紋等三道工序。本文介紹了用于曲軸孔加工的 組合機(jī)床總體方案的論證和主軸箱設(shè)計(jì)的步驟和方法。在設(shè)計(jì)過程中借鑒了國 內(nèi)一些現(xiàn)有組合機(jī)床的設(shè)計(jì)資料，結(jié)合被加工零件的結(jié)構(gòu)特征，其主要內(nèi)容包 括：機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定 、組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)和組合機(jī)床的部件設(shè)計(jì)。 本課題主要完成主軸箱的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中采用 V 型塊定位，可以有效地定位。 本次設(shè)計(jì)能夠保證加工精度和生產(chǎn)率，并
2、且較大部分采用通用件和標(biāo)準(zhǔn)件，結(jié) 構(gòu)簡單、成本較低和使用方便。主軸箱設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的傳動部分 的設(shè)計(jì)。在主軸箱設(shè)計(jì)方面，原有機(jī)床采用多工序加工，加工效率低，加工尺 寸不容易保證，而且位置精度也不高，通過改進(jìn)不僅提高了加工效率，還保證 了孔的加工尺寸，同時(shí)也解決了位置精度問題，降低了工人的勞動強(qiáng)度。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；總體設(shè)計(jì)；主軸箱 柴油機(jī)曲軸螺紋孔加工組合機(jī)床總體及主軸箱設(shè)計(jì) Design of Diesel Engine Crankshaft Threaded Holes Processing Modular Machine Tool Overall and Headsto
3、ck Abstract：Aim at machining two G1/2holes of the crankshaft of the ZH1105WA diesel engine at the same time, this modular machine tool is designed. An attire clamps, simultaneously completes the drill hole, the broaching, the tapping and so on three working procedures.The approach and method of desi
4、gn on project and headstock are introduced in this thesis. It includes the design of project ,headstock of modular machine tool and the parts of modular machine tool. This task is to complete the design of the headstock. Design used in V-block positioning, can be effectively targeted. This design ca
5、n guarantee the processing precision and the productivity, and majority of uses the standard part and the standard letter, the structure simple, the cost is low and the easy to operate.The headstock design is an important transmission part in modular machine tool designing. In headstock design aspec
6、t, the original machine adopts much process and the efficiency is low , processing size do not guarantee easily too, also location precision do not be folder high . After improving, modular machine tool can make the drilling, reaming and tapping at the same time, thus not only have raised processing
7、 efficiency, guaranteed the processing size of hole, solved location precision problem, but also reduced the labor strength of worker. KeyKey wordswords：Modular Machine Tool；System design；Headstock 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 目目 錄錄 1 前 言.1 2 組合機(jī)床總體方案論證.3 2.1 被加工零件工藝方案的擬訂3 2.1.2 工藝基準(zhǔn)的選擇3 2.2 組合機(jī)床配置型式的選擇3 2.
8、2.1 單工位加工機(jī)床3 2.2.2 轉(zhuǎn)塔動力箱式組合機(jī)床4 2.2.3 多工位雙面臥式組合機(jī)床4 2.2.4 雙面臥式組合機(jī)床.5 3 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)6 3.1 被加工零件工序圖.6 3.2 加工示意圖.7 3.2.1 刀具的選擇7 3.2.3 確定切削扭矩, 切削功率及刀具耐用度8 3.2.4 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的確定10 3.2.5 接桿的選擇.11 3.2.6 確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程12 3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖13 3.3.1 動力頭的選擇.14 3.3.2 裝料高度 H 的確定14 3.3.3 主軸箱輪廓尺寸的確定.14 3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡15 3.4.1 理想生產(chǎn)率.15 3
9、.4.2 實(shí)際生產(chǎn)率.16 3.4.3 機(jī)床負(fù)荷率.17 3.4.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡.18 4 主軸箱設(shè)計(jì)19 4.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖.19 4.2 確定主軸、齒輪及模數(shù).19 4.3 主軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì).19 4.3.1 對主軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求.19 4.3.2 擬定多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法.20 4.3.3 確定軸的位置與齒輪齒數(shù).20 4.4 軸上零件的設(shè)計(jì)選用與校核25 4.5.1 主軸箱中齒輪的校核計(jì)算.25 4.5.2 軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)27 4.5.3 主軸箱中軸承的校核計(jì)算.29 5 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).32 5.1 攻絲工位電氣控制設(shè)計(jì)32 6 樣機(jī)試驗(yàn)測試34 柴油機(jī)
10、曲軸螺紋孔加工組合機(jī)床總體及主軸箱設(shè)計(jì) 6.1 組合機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn).34 6.1.1 樣機(jī)試驗(yàn)要求34 6.1.2 樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果34 6.2 組合機(jī)床切削試驗(yàn).34 6.2.1 組合機(jī)床試驗(yàn)過程34 6.2.2 組合機(jī)床試驗(yàn)結(jié)果34 7 結(jié)論35 參考文獻(xiàn)36 致謝37 附件清單38 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 1 1 前 言 組合機(jī)床是根據(jù)工件的加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用 部件組成的一種高效專用機(jī)床。目前，組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩 類工序。平面加工包括銑平面、锪平面、車端面；孔加工包括鉆、擴(kuò)、鉸、鏜 孔以及
11、倒角、切槽、攻螺紋、锪沉孔、滾壓孔等。隨著綜合自動化的發(fā)展，其 工藝范圍正擴(kuò)大到車外圓、行星銑削、拉削、推削、磨削及拋光沖壓等工序。 此外，還可以完成焊接、熱處理、自動裝配和檢測、清洗和零件分類及打印等 非切削工作。組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、儀器儀表、軍工及縫 紉機(jī)、自行車等輕工行業(yè)大批大量生產(chǎn)中已獲得廣泛的應(yīng)用；一些中小批量生 產(chǎn)的企業(yè)，如機(jī)床、機(jī)車、工程機(jī)械等制造行業(yè)中也已推廣應(yīng)用。組合機(jī)床最 適宜于加工各種大中型箱體類零件，如汽缸蓋、汽缸體、變速箱體、電機(jī)座及 儀表殼等零件；也可用來完成軸套類、輪盤類、叉架類和蓋板類零件的部分或 全部工序的加工1。 隨著市場競爭的加劇和對產(chǎn)品
12、需求的提高，高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、 多品種、短周期、數(shù)控組合機(jī)床及其自動線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機(jī)床行業(yè)企 業(yè)，因此組合機(jī)床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機(jī)床加工精度、組合機(jī)床 柔性、組合機(jī)床工作可靠性和組合機(jī)床技術(shù)的成套性為主攻方向。一方面，加 強(qiáng)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，提高組合機(jī)床產(chǎn)品數(shù)控化率；另一方面，進(jìn)一步發(fā)展新型 部件，尤其是多坐標(biāo)部件，使其模塊化、柔性化，適應(yīng)可調(diào)可變、多品種加工 的市場需求。從 2002 年年底第 21 屆日本國際機(jī)床博覽會上獲悉，在來自世界 10 多個(gè)國家和地區(qū)的 500 多家機(jī)床制造商和團(tuán)體展示的最先進(jìn)機(jī)床設(shè)備中，超 高速和超高精度加工技術(shù)裝備與復(fù)合、多功能、多軸化
13、控制設(shè)備等深受歡迎。 據(jù)專家分析，機(jī)床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速 和進(jìn)給速度。該屆博覽會上展出的加工中心，主軸轉(zhuǎn)速 1000020000r/min， 最高進(jìn)給速度可達(dá) 2060m/min；復(fù)合、多功能、多軸化控制裝備的前景亦被 看好。在零部件一體化程度不斷提高、數(shù)量減少的同時(shí)，加工的形狀卻日益復(fù) 雜。多軸化控制的機(jī)床裝備適合加工形狀復(fù)雜的工件。另外，產(chǎn)品周期的縮短 也要求加工機(jī)床能夠隨時(shí)調(diào)整和適應(yīng)新的變化，滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。 然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機(jī)床裝備中的應(yīng)用，信息通信技術(shù)的引進(jìn)使得 現(xiàn)代機(jī)床的自動化程度進(jìn)一步提高，操作者可以通過網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)對機(jī)床的
14、程序 柴油機(jī)曲軸螺紋孔加工組合機(jī)床總體及主軸箱設(shè)計(jì) 2 進(jìn)行遠(yuǎn)程修改，對運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù)；通過網(wǎng)絡(luò)對遠(yuǎn)程的設(shè)備 進(jìn)行維修和檢查、提供售后服務(wù)等。在這些方面我國組合機(jī)床裝備還有相當(dāng)大 的差距，因此我國組合機(jī)床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào) 可變、任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向。 此次設(shè)計(jì)的課題為 ZH1105WA 曲軸孔加工組合機(jī)床總體及主軸箱設(shè)計(jì),以下 是對于本課題的一些設(shè)計(jì)理論思路： (1)制定工藝方案 在畢業(yè)設(shè)計(jì)開始的一段時(shí)間里，我們深入車間，了解零 件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求、定位夾壓情況以及生產(chǎn)率的要求等。確定在 組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及
15、其加工方法。確定加工工步數(shù)，決定刀具的種類 和型式等。 (2)機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定 根據(jù)總體方案確定機(jī)床的型式和總體布局。 要考慮實(shí)現(xiàn)工藝方案和保證加工精度、技術(shù)要求等。 (3)組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 這里要求確定機(jī)床各部件間的關(guān)系，選擇通用部件 和刀具的導(dǎo)向，計(jì)算切削用量及機(jī)床生產(chǎn)率，繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖及加工示意 圖等。 (4)組合機(jī)床的部件設(shè)計(jì)即主軸箱的設(shè)計(jì)。 (5)采用組合機(jī)床，由于采用多軸加工就能大大地縮小占用面積，成倍地提 高勞動生產(chǎn)率。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)伊始，我們進(jìn)行為期兩周的畢業(yè)實(shí)習(xí)。在實(shí)習(xí)的過程中，我門 深入一線和工人師傅探討有關(guān)問題，向工人師傅取經(jīng)，收集了一些技術(shù)資料。 本次設(shè)計(jì)的課
16、題來源于江淮動力股份有限公司。在領(lǐng)隊(duì)老師的講解下，我們對 組合機(jī)床有了較深刻的認(rèn)識，為我們更好地提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。同時(shí) 我們認(rèn)真調(diào)查研究，查閱了大量資料，在周海老師的指導(dǎo)下，我們初步設(shè)計(jì)了 柴油機(jī) ZH1105WA 曲軸孔加工組合機(jī)床。 這畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí) 3 個(gè)多月，在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下，在本組成員的協(xié)同 幫助和共同努力下，我們?nèi)缙趫A滿地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于資料的不足， 加上本人的水平有限，在此次的設(shè)計(jì)中難免避免存在不少問題，誠懇地請老師 們指正。 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 3 2 2 組合機(jī)床總組合機(jī)床總體方體方案論證案論證 2.12.1 被加工零件工藝方案的擬訂被
17、加工零件工藝方案的擬訂 被加工零件工藝方案的擬定是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。因?yàn)楣に嚪桨冈?很大程度上決定了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)工件的加工 要求和特點(diǎn)，按一定的原則、結(jié)合組合機(jī)床常用工藝方法，充分考慮各種因素， 并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬定出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。 2.1.12.1.1 被加工零件特點(diǎn)被加工零件特點(diǎn) 該加工零件為 ZH1105WA 曲軸，材料為 QT700，硬度 HB240290；重量為： 12.5kg；生產(chǎn)規(guī)模：為大量生產(chǎn)。 2.1.22.1.2 工藝基準(zhǔn)的選擇工藝基準(zhǔn)的選擇 遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，即選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，這樣有助于減小 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)
18、與定位基準(zhǔn)不重合所帶來的誤差，有助于保證加工精度。 定位基準(zhǔn)：為了加工出直道油孔，就要保證連桿軸軸線與刀具軸線平行。 以曲軸的連桿軸端面為定位基準(zhǔn)。即選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，滿足基準(zhǔn)統(tǒng)一 原則，有利于保證各加工孔相互間的位置精度。 2.22.2 組合機(jī)床配置型式的選擇組合機(jī)床配置型式的選擇 根據(jù)上述確定的加工方案，按照工序集中程度和生產(chǎn)批量大小，機(jī)床總體 布局主要有如下配置形式： 2.2.12.2.1 單工位加工機(jī)床單工位加工機(jī)床 如圖 1-1 所示為單工位順序加工式組合機(jī)床。通過工件的移動或回轉(zhuǎn)，每 個(gè)工位分別完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔加工工序，各自采用獨(dú)立的動力頭，這種方 式組成靈活，結(jié)構(gòu)簡單，
19、由于單工位加工，且需要重復(fù)定位，故生產(chǎn)率較低。 柴油機(jī)曲軸螺紋孔加工組合機(jī)床總體及主軸箱設(shè)計(jì) 4 （ ） 擴(kuò)孔 攻絲鉆孔 攻絲 擴(kuò)孔 鉆孔 圖 2-1 單工位順序加工式組合機(jī)床 2.2.22.2.2 轉(zhuǎn)塔動力箱式組合機(jī)床轉(zhuǎn)塔動力箱式組合機(jī)床 轉(zhuǎn)塔動力箱式組合機(jī)床如圖 1-2 所示：通過帶有不同工藝性能的轉(zhuǎn)塔動力 箱，實(shí)現(xiàn)對工件的順序加工，轉(zhuǎn)塔動力箱具有主切削運(yùn)動和轉(zhuǎn)塔的轉(zhuǎn)位運(yùn)動， 車軸安裝在回轉(zhuǎn)工作臺上實(shí)現(xiàn)雙面加工。 這種方式夾具和工件按加工過程順序 移動或轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)塔各工位主軸順序加工，工件一次安裝可完成全部工序，生產(chǎn) 率較高，也減少了機(jī)床臺數(shù)和生產(chǎn)占地面積，轉(zhuǎn)塔的回轉(zhuǎn)精度與定位精度，加 工精
20、度較高。 圖 2-2 轉(zhuǎn)塔動力箱式組合機(jī)床示意圖 2.2.32.2.3 多工位雙面臥式組合機(jī)床多工位雙面臥式組合機(jī)床 多工位雙面臥式組合機(jī)床如圖 1-3 所示：工件在工作臺安裝定位后，動力 部件在工作臺兩面對工件進(jìn)行雙面、順序加工，這種方式需 6 臺液壓滑臺和 6 個(gè)主軸箱，設(shè)備投入大，生產(chǎn)占地面積大，但生產(chǎn)率高。這種方式若配合工作 臺的移動和精確定位，可以組成組合機(jī)床自動線，則自動化程度和生產(chǎn)率很高。 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 5 攻絲 擴(kuò)孔 鉆孔鉆孔 擴(kuò)孔 攻絲 圖 2-3 多工位雙面臥式組合機(jī)床 2.2.42.2.4 雙面臥式組合機(jī)床雙面臥式組合機(jī)床 雙面臥式組合機(jī)床：工件
21、安裝在機(jī)床的固定夾具里，夾具和工件固定不動， 動力滑臺實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動，滑臺上的動力箱連同主軸箱實(shí)現(xiàn)切削主運(yùn)動，通過快 速換刀接桿，鉆孔和擴(kuò)孔兩個(gè)工位共用一個(gè)動力滑臺和一個(gè)主軸箱，其特點(diǎn)是： 適宜大型工件加工，夾具和工件固定，一次安裝只能進(jìn)行一次加工，輔助時(shí)間 長，生產(chǎn)率不如多工位機(jī)床高，生產(chǎn)占地面積小。 根據(jù)實(shí)際情況，本設(shè)計(jì)選取雙面臥式組合機(jī)床。 柴油機(jī)曲軸螺紋孔加工組合機(jī)床總體及主軸箱設(shè)計(jì) 6 3 3 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，就是針對具體的被加工零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu) 方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。 其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系總
22、圖和編制 生產(chǎn)率計(jì)算卡等。 3.13.1 被加工零件工序圖被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床上完成 的被加工工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用 的定位標(biāo)準(zhǔn)，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造，使用，調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī) 床精度的重要文件，是在被加工零件圖基礎(chǔ)上，突出機(jī)床的加工內(nèi)容，并作必 要的說明而繪制的。 （詳見曲軸工序圖 3-1） 本道工序的加工內(nèi)容 1.鉆曲軸孔 18，深為 30； 2.擴(kuò)孔 19.07，深為 30； 3.攻絲 G1/2，深為 15.5。 圖 3-1 曲軸加工工序圖 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 7
23、曲軸工序圖簡要說明及與本機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)的其他技術(shù)指標(biāo) （1） 曲軸材料：球墨鑄鐵； （2）本機(jī)床需要保證的尺寸有：孔尺寸為 G1/2，孔的位置精度 59.5，加 1 . 0 0 工 Error!Error! NoNo bookmarkbookmark namename given.given.Error!Error! NoNo bookmarkbookmark namename given.given.Error!Error! NoNo bookmarkbookmark namename given.given.Error!Error! NoNo bookmarkbookmark namenam
24、e given.given.表面粗糙度 6.3m。 3.23.2 加工示意圖加工示意圖 加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的，它是 設(shè)計(jì)刀具、輔具、夾具主軸箱以及選擇動力部件、繪制機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖的重 要依據(jù)；也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。 3.2.13.2.1 刀具的選擇刀具的選擇 選擇刀具應(yīng)考慮工件材質(zhì)、加工精度、表面粗糙度、排屑及生產(chǎn)率要求， 只要條件允許，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)刀具。為提高工序集中程度或滿足精度要求， 可以采用復(fù)合刀具。 孔加工刀具（鉆、擴(kuò)、鉸等）的直徑應(yīng)與加工部位尺寸、精度相適應(yīng)，其 長度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端離導(dǎo)向套外端面 3050m
25、m，以利排屑和 刀具磨損有一定的向前調(diào)整量。刀具錐柄插入接桿孔內(nèi)長度，在繪制加工示意 圖時(shí)應(yīng)注意從刀具總長中減去。 綜合本課題選擇： （1） 鉆孔選用 JDZ01-60701-02 復(fù)合型麻花鉆，鉆頭大徑為 25mm,小徑為 18mm，總長 L152mm；主軸轉(zhuǎn)速 n=250r/min，進(jìn)給量 f=0.24mm/r； （2） 擴(kuò)孔選用 JDZ01-60701-02 復(fù)合型擴(kuò)孔刀，大徑為 25mm,小徑為 18mm，總長 L152mm；主軸轉(zhuǎn)速 n=150r/min，進(jìn)給量 f=0.4mm/r； （3） 攻絲選用 G1/2”TC60-5-76-02 型標(biāo)準(zhǔn)絲錐加長 5mm，主軸轉(zhuǎn)速 75r/mi
26、n, 進(jìn)給量 1.814mm/r。 3.2.23.2.2 組合機(jī)床切削用量的選擇組合機(jī)床切削用量的選擇 合理地選用切削用量，即確定合理的切削速度和工作進(jìn)給量，能使組合機(jī) 床以最少的停車損失，最高的生產(chǎn)效率，最長的刀具壽命和最好的加工加工質(zhì) 量進(jìn)行生產(chǎn)。 組合機(jī)床多軸箱上所以的刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)。通常為標(biāo)準(zhǔn)動力滑臺，即 nf1=nf2=nfi=Vf。 柴油機(jī)曲軸螺紋孔加工組合機(jī)床總體及主軸箱設(shè)計(jì) 8 其中 n1nn為各主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） f1fi為各主軸進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)） Vf為動力滑臺每分進(jìn)給量（毫米/分） 查組合機(jī)床設(shè)計(jì)表 2-7 和表 2-14 得硬度 HB200-241 時(shí)，加工孔直徑
27、與刀具 線速度 V、進(jìn)給量 f 之間關(guān)系如附表 3-1、3-2、3-3 所示 表 3-1 用高速鋼鉆頭加工球墨鑄鐵的切削用量 表 3-2 擴(kuò)孔切削用量 加工直徑 d（mm） V(m/min)f(mm/r) 1525 10180.20.25 表 3-3 鉸孔切削用量 加工直徑 d（mm） V(m/min)f(mm/r) . (1) 鉆孔 由于曲軸是球墨鑄鐵，鉆孔直徑為 18，所以選取：切削速度為 14.1m/min；進(jìn)給量為 0.24mm/r；鉆頭采用的是高速鋼。 (2) 擴(kuò)孔 擴(kuò)孔直徑為 19.07，所以選?。呵邢魉俣葹?8.86 m/min；進(jìn)給量為 0.4 mm/r；(3) 鉸孔 螺紋孔直
28、徑為 20.96mm；所以選?。呵邢魉俣葹?5 m/min；進(jìn)給量為 1.814mm/r。 3.2.33.2.3 確定切削扭矩確定切削扭矩, , 切削功率及刀具耐用度切削功率及刀具耐用度 根據(jù)選定的切削用量(主要指切削速度及進(jìn)給量 f),確定進(jìn)給力,作為選擇動 力滑臺及設(shè)計(jì)夾具的依據(jù)；確定切削轉(zhuǎn)矩,用以確定主軸及其他傳動件(齒輪、傳 動軸)的尺寸； 確定切削功率,用作選擇主傳動電機(jī)(一般指動力箱電機(jī)) 功率； 確定刀具耐用度,用以驗(yàn)證所選用量或刀具是否合理。 根據(jù)文獻(xiàn)1表 6-20 組合機(jī)床切削用量計(jì)算圖中推薦的切削力、轉(zhuǎn)矩及功 率公式(刀具材料為高速鋼,工件材料為球墨鑄鐵) 切削力 0.80
29、.6 26FDfHBN 加工直徑 d（mm） V(m/min)f(mm/r) 122218250.20.3 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 9 切削轉(zhuǎn)矩 1.90.80.6 .10T N m TDfHB 切削功率 9740 TV P kw P D 刀具耐用度 8 0.25 0.550.3 9600D T VfHB 其中： F軸向切削力 V切削速度 F進(jìn)給量 D加工(或鉆頭)直徑(mm) HB布氏硬度 HB=HB-1/3(HB-HB) maxmaxmin =290-1/3(290-240)= 273.3 (1)鉆孔：F=26DfHB 8 . 06 . 0 = 26180.24273.3
30、8 . 06 . 0 =4338.5 N 切削轉(zhuǎn)矩 T=10D fHB 9 . 18 . 06 . 0 =10180.24273.3 9 . 18 . 06 . 0 =22496.6(Nm) 切削功率 22496.6 19.6 0.801 9740974018 TV Pkw D (2)擴(kuò)孔 F=9.2f0.4ap1.2HB0.6 =9.20.40.4（19.07-18）1.2273.30.6 =198.6N T=31.6D0.75f0.8HB0.6 =31.619.070.750.40.8273.30.6 =25325.0(Nm) 9740 TV P D 25325 8.86 974019.0
31、7 0.385kw (3)攻絲 T=195D1.4 Pw1.5 =19520.961.41.51.5 =25399.5Nm 25399.5 5 0.918 9740974020.96 TV Pkw D 柴油機(jī)曲軸螺紋孔加工組合機(jī)床總體及主軸箱設(shè)計(jì) 10 (4)主軸箱加工總的軸向力 = F + F+F F 1 23 主軸箱 = 4338.5 N+198.6N=4537.1N F (5) 主軸箱總切削功率計(jì)算 = P + P+P P 1 23 主軸箱 = 0.801+ 0.385+ 0.198 P =1.384kw 3.2.43.2.4 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的確定導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的確定 1）導(dǎo)向的選擇 組合機(jī)床加工孔
32、時(shí)，除采用剛性主軸加工方案外，零件上孔的位置精度主 要是刀具的導(dǎo)向裝置來保證的。因此，正確選擇導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和確定導(dǎo)向類型、參 數(shù)、精度是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，也是繪制加工示意圖時(shí)必須解決的問題。 導(dǎo)向通常分為兩類：一類是刀具導(dǎo)向部分與夾具導(dǎo)套之間既有相對轉(zhuǎn)動又 有相對滑動的第一類導(dǎo)向，或稱為固定式導(dǎo)向。另一類是刀具導(dǎo)向部分與夾具 導(dǎo)套之間只有相對移動而無相對轉(zhuǎn)動的第二類導(dǎo)向，或稱旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向。 依據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑 d 和刀具轉(zhuǎn)速 n 折算出導(dǎo)向的線速度 v(v=米/ 1000 dn 分)，第一類導(dǎo)向的允許線速度 v20 米/ 分。一般用于孔徑 25 毫米以上的孔加工，尤以大直徑鏜孔應(yīng)用較多。在本
33、設(shè) 計(jì)中:直徑都小于 25mm 所以選擇第一類導(dǎo)向。 2）導(dǎo)向數(shù)量、參數(shù)的確定 導(dǎo)向數(shù)量應(yīng)根據(jù)工件形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、刀具剛性、加工精度及具體加工情 況決定。 通常鉆、鉸、擴(kuò)單層壁小孔時(shí)選單個(gè)導(dǎo)向加工，當(dāng)在工件鑄孔上擴(kuò)孔時(shí)， 為加強(qiáng)刀具導(dǎo)向剛性，通常采取雙導(dǎo)向加工。 導(dǎo)向的主要參數(shù)包括：導(dǎo)套的直徑及公差配合，導(dǎo)套的長度，導(dǎo)套離工件 端面的距離等。如圖 3-2 所示： 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 11 （a） 刀具布置簡圖 （b）固定式導(dǎo)套配合 圖 3-2 固定式導(dǎo)套布置及配合 根據(jù)文獻(xiàn)1表 8-4 和表 8-6 結(jié)合本設(shè)計(jì)得出參數(shù)如附表 3-4： 表 3-4 固定式導(dǎo)套布置及配合參數(shù)
34、導(dǎo)向裝置配合 工序 導(dǎo)向長 度 L1(mm) 導(dǎo)向至端面的距離 L2(mm) 速度范圍 dDD1 鉆孔 4023 =70.2NNFF sa 1 . 4375 6 . 36 5 . 4338 1 2S F 故軸承 1 有被“放松”的趨勢，軸承 2 有被“壓緊”的趨勢，于是 =4375.1N 2A F 1Sa FF FS1=36.6N 1A F （4）計(jì)算當(dāng)量動載荷 已查得 e=0.31，故 eFF RA 26 . 0 139/ 6 . 36/ 11 eFF RA 8 . 266/ 1 . 4375/ 22 再根據(jù)文獻(xiàn)12表 7-2-79，有 X1= 1 、Y1=0、X2=0.4、Y2=1.7 ；
35、又根據(jù)文獻(xiàn) 8表 11-8 得 fp=1.21.8,取中央值 fp=1.5。軸承的當(dāng)量動負(fù)荷為 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 31 NFYFXfP ARp 5 . 20813915 . 1)( 11111 NFYFXfP ARp 6 . 11316) 1 .43757 . 1 8 . 2664 . 0(5 . 1)( 22222 （5）計(jì)算軸承壽命 根據(jù)文獻(xiàn)11表 11-6 得 ft=0.95，根據(jù)文獻(xiàn)12表 7-2-79 得 Cr=59000N。又 =10/3。得 hh P Cf n L r rt h 63/10 1 1 103 . 8) 5 . 208 5900095 . 0 (
36、 250 16667 )( 16667 hh P Cf n L r rt h 13807) 6 . 11316 5900095 . 0 ( 250 16667 )( 16667 3/10 2 2 故軸承 1 的壽命為 ，軸承 2 的壽命為 13807h。這對軸承的工作h 6 103 . 8 壽命為 13807h。 經(jīng)校核，該對軸承滿足壽命要求。 柴油機(jī)曲軸螺紋孔加工組合機(jī)床總體及主軸箱設(shè)計(jì) 32 5 5 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.15.1 攻絲工位電氣控制設(shè)計(jì)攻絲工位電氣控制設(shè)計(jì) 攻絲工位電氣原理圖如圖 5-1 所示，控制原理如下： 按下 SB1，接觸器 KM1得電，氣壓壓緊線圈得
37、電，常開變?yōu)殚]合。同時(shí) KT 得電，延時(shí) KT 常開閉合，KM2得電，電動機(jī)開始正轉(zhuǎn)工作，攻進(jìn) 30mm 后，壓 SQ1，KM2失電，同時(shí) KM3得電，電動機(jī)反轉(zhuǎn)，常開 KM3變?yōu)殚]合， 當(dāng)攻退 30mm 時(shí)，壓 SQ2，KM3失電，電動機(jī)斷開，同時(shí) KM1失電，氣壓壓 緊線圈同時(shí)也失電。若按下 SB1，進(jìn)入下一次循環(huán)。若要斷開所有電路，按 SB0。 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 33 圖 5-1 攻絲工位電氣原理圖 柴油機(jī)曲軸螺紋孔加工組合機(jī)床總體及主軸箱設(shè)計(jì) 34 6 6 樣機(jī)試驗(yàn)測試樣機(jī)試驗(yàn)測試 6.16.1 組合機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)組合機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn) 6.1.16.1.1 樣機(jī)試驗(yàn)
38、要求樣機(jī)試驗(yàn)要求 （1）機(jī)床總裝后，連續(xù)空運(yùn)轉(zhuǎn) 4 小時(shí)。 （2）機(jī)床上所有的動力頭和各種各種輔助機(jī)構(gòu)要靈活而正確地完成全部規(guī) 定動作，運(yùn)動部件之間的互鎖應(yīng)嚴(yán)密可靠。 6.1.26.1.2 樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果 （1）機(jī)床所有機(jī)構(gòu)的工作應(yīng)平穩(wěn)，部件的運(yùn)動不應(yīng)有沖擊、振動和爬行現(xiàn) 象。 （2）所有電氣、液壓設(shè)備，氣動、潤滑和冷卻系統(tǒng)的工作必須正常。 （3）勞動保護(hù)裝置和機(jī)床保險(xiǎn)裝置必須可靠。 6.26.2 組合機(jī)床切削試驗(yàn)組合機(jī)床切削試驗(yàn) 6.2.16.2.1 組合機(jī)床試驗(yàn)過程組合機(jī)床試驗(yàn)過程 （1）先進(jìn)行單個(gè)零件的切削加工，并檢查加工精度，合格后再按規(guī)定的加 工零件數(shù)量進(jìn)行連續(xù)切削試驗(yàn)，多
39、工位機(jī)床切削零件數(shù)量為工位數(shù)的 5 倍。 （2）切削試驗(yàn)時(shí)，機(jī)床所有機(jī)構(gòu)必須正常工作，不應(yīng)有明顯的振動、沖擊 和過高的噪聲。 （3）在切削試驗(yàn)過程中，刀具不應(yīng)有任何損失，機(jī)床所有零件不應(yīng)產(chǎn)生明 顯的變形。 6.2.26.2.2 組合機(jī)床試驗(yàn)結(jié)果組合機(jī)床試驗(yàn)結(jié)果 經(jīng)各項(xiàng)試驗(yàn)后，該組合機(jī)床滿足以上各項(xiàng)試驗(yàn)要求。 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 35 7 結(jié)論結(jié)論 本次設(shè)計(jì)的曲軸螺紋孔加工組合機(jī)床采用兩面同時(shí)進(jìn)行加工的工作方式， 在加工生產(chǎn)線上同時(shí)完成 2 個(gè) G1/2 螺紋孔，可以 3 個(gè)零件同時(shí)加工。一次裝夾， 同時(shí)完成鉆孔、擴(kuò)孔、攻螺紋等三道工序，操作簡單，同時(shí)也提高了曲軸孔加 工精度
40、精度和生產(chǎn)率，降低了勞動強(qiáng)度，從而降低了零件的加工成本。 本組合機(jī)床設(shè)計(jì)合理，符合實(shí)際應(yīng)用，滿足加工要求，且較大部分采用通 用件和標(biāo)準(zhǔn)件，制造成本合理，機(jī)床操作簡單，設(shè)備維修方便。同時(shí)，本機(jī)床 設(shè)計(jì)也有一些不足之處需要加以改進(jìn)：機(jī)床占地面積大，同時(shí)加工數(shù)量還可以 在加大。 柴油機(jī)曲軸螺紋孔加工組合機(jī)床總體及主軸箱設(shè)計(jì) 36 參考文獻(xiàn) 1 謝家瀛主編組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊M北京：機(jī)械工業(yè)出版社1999. 2 孟少農(nóng)主編.機(jī)械加工藝手冊M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社1991. 3 濮良貴主編.機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京:高等教育出版社1990. 4 徐 灝主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社1991. 5 大
41、連組合機(jī)床研究所.組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊M.北京:機(jī)械工業(yè)出版 社1975. 6 方承遠(yuǎn). 工廠電氣控制技術(shù)M.北京機(jī)械工業(yè)出版社2000. 7 趙世華. 金屬切削機(jī)床M. 北京：航空工業(yè)出版社1996. 8 東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)編機(jī)床夾 具設(shè)計(jì)手冊M上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社1980. 9 大連組合機(jī)床廠研究所編組合機(jī)床設(shè)計(jì)（機(jī)械部分）M北京：機(jī)械工 業(yè)出版社1975. 10 陳秀寧，施高義主編 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M浙江：浙江大學(xué)出版 社1995. 11 徐錦康主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社2001. 12 成大先主編 . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊M.北京：化學(xué)工業(yè)
42、出版社2004. 13 張世偉，朱福元.液壓系統(tǒng)的計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)M. 銀川：寧夏人民出版社， 1987. 14 黃如林.切削加工簡明實(shí)用手冊M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004. 15 哈爾濱工業(yè)大學(xué)，上海工業(yè)大學(xué).機(jī)床夾具設(shè)計(jì)（第二版）M. 上海：上 ?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1980. 16 國家教委高等教育司，北京市教育委員會.高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指 導(dǎo)手冊 機(jī)械卷M. 北京：高等教育出版社，2002. 17 戴曙.金屬切削機(jī)床M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995. 18王伯平.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003. 鹽城工學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2009 37 致 謝 本次
43、的畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是 “曲軸螺紋孔加工組合機(jī)床總體及主軸箱設(shè)計(jì)”。 這是對我大學(xué)四年所學(xué)知識的一次全面考驗(yàn)，它也是對即將走向社會的我們的 進(jìn)行的一次有效的訓(xùn)練?；仡欉@場畢業(yè)設(shè)計(jì)，我覺得我獲益匪淺。所以我認(rèn)為 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)鍛煉了我很多方面的能力，它使我面對困難不退縮，勇于克服困 難。 在設(shè)計(jì)工作開始之初，老師帶領(lǐng)我們?nèi)}城江動集團(tuán)進(jìn)行了調(diào)研，讓我們 首先對本課題有了感性的認(rèn)識。在調(diào)研過程中，老師認(rèn)真給我們講解了各種零 件的最新的與傳統(tǒng)的加工過程和生產(chǎn)方式，避免我們在以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)中走彎 路。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的開始到結(jié)束一直得到老師的指導(dǎo)和幫助，使我能得以順 利完成并學(xué)到了很多知識，我想這對我以后走上
44、社會工作崗位會有很大幫助。 對在本次設(shè)計(jì)中給予我極大幫助的周海老師和本組同學(xué)表示我最衷心的感謝！ 另外，學(xué)校圖書館，閱覽室，系部給予鼎力支持，在此我一并表示感謝！ 由于本人水平有限，缺乏經(jīng)驗(yàn)，難免會留下一些錯(cuò)誤，在此懇請各位老師 及同學(xué)們能夠給予批評指正。 柴油機(jī)曲軸螺紋孔加工組合機(jī)床總體及主軸箱設(shè)計(jì) 38 附件清單附件清單 序號 名 稱 圖 號 圖 幅 1 機(jī)床總圖 ZH1105WACT02.0 A0 2 被加工零件工序圖 ZH1105WACT02.1 A1 3 加工示意圖 ZH1105WACT02.3 A1 4 主軸箱裝配圖 ZH1105WACT02.2 A0 5 箱體補(bǔ)充加工圖 ZH1105WACT02.2.1 A0 6 主軸箱前蓋 ZH1105WACT02.2.2 A1 7 主軸箱后蓋 ZH1105WACT02.2.3 A1 8 攻絲靠模 ZH1105WACT02.2.4 A1 9 主軸箱側(cè)蓋 ZH1105WACT02.2.5 A1 10 傳動軸 ZH1105WACT02.2.6 A4 11 主軸 ZH1105WACT02.2.7 A2 12 手柄軸 ZH1105WACT02.2.8 A4 13 箱體坐標(biāo)檢查圖 ZH1105WACT02.2.9 A2
機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-柴油機(jī)曲軸螺紋孔加工組合機(jī)床總體及主軸箱設(shè)計(jì)【全套圖紙】
