0182-多軸鉆孔組合機床設計【全套5張CAD圖+說明書】

0182-多軸鉆孔組合機床設計【全套5張CAD圖+說明書】,全套5張CAD圖+說明書,鉆孔,組合,機床,設計,全套,cad,說明書,仿單 多軸鉆孔組合機床設計 任務書 設計（論文）題目： 多軸鉆孔組合機床設計 1．畢業(yè)設計（論文）的主要內容及基本要求 1、柴油機汽缸蓋零件圖一張,毛坯圖一張. 2、機械加工工藝規(guī)程一套 3、工序卡一套 4、兩側小孔鉆削加工組合機床設計； 5、計算機或手工繪制三圖一卡 6、畢業(yè)設計說明書一份 2．指定查閱的主要參考文獻及說明 1、《機械加工工藝手冊》 2、《夾具設計手冊》 3、《機械零件設計手冊》 4、《組合機床設計手冊》 3．進度安排 設計（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 準備工作，資料檢索 2 方案設計 3 工藝設計和機床設計 4 繪圖 修改 5 編寫畢業(yè)設計說明書 摘 要 本次設計是結合近年來國內外機床行業(yè)發(fā)展的新趨勢,針對柴油機汽缸蓋兩側的小孔鉆削的組合機床設計.組合機床是由大量的通用部件和少量的專用部件組成的工序集中的高效率機床,它能夠對一種(多種)零件進行多刀,多軸,多面,多工位加工,制造的周期短,投資少,經濟效益高. 關鍵詞:汽缸蓋;毛坯;定位;機床夾具;金屬切削;鉆頭 ABSTRACT This design was unified the new tendency of domestic and foreign machine tool’s industry development in the recent years, aimed at the design of assembled machine tool of the two sides’ pore drilling of diesel engine cylinder’s cover. The assembled machine tool is the centralized working procedure and high efficiency machine tool, which is composed by the massive general parts and the few special parts, it can process one kind (or many kinds)of part on the multi-knives, multiple-spindle, multi- surface, multi-locations. Its manufacture cycle is short, the investment is little ,but the economic benefit is high. Keywords: Cylinder Head；roughCutters；allocation; jig; metal cutting; drills III 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 前 言 1 第一章 零件的分析 2 1.1零件的功用 2 1.2零件的工藝分析 2 1.3 確定毛坯的制造形式,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸 3 1.3.2精基準的選擇 5 1.3.3粗基準的選擇 5 1.4 工藝路線的擬訂及工藝方案的分析 5 1.4.1工藝路線的擬訂 5 1.4.2 工藝方案的分析，加工設備的選擇及刀具、夾具、量具的選用 6 第二章 指定工序的夾具設計 8 2.1 問題的提出 8 2.1.1 夾具定位元件的設計及定位誤差的分析計算 8 2.2夾具設計 10 2.2.1定位基準的選擇 10 2.2.2切削力與夾緊力的計算 11 2.3支承部件的設計 12 2.4夾具設計及操作的簡要說明 12 第三章 組合機床的設計 13 3.1組合機床的概述 13 3.2組合機床方案的制定 15 3.2.1 工藝路線的確立 15 3.2.2 機床配置型式的選擇 15 3.2.3 定位基準的選擇 16 3.2.4 滑臺型式的選擇 16 3.3 確定切削用量及選擇刀具 16 3.3.1 選擇切削用量 16 3.3.2計算切削力、切削扭矩及切削功率 17 3.3.3 選擇刀具結構 17 3.4 組合機床總體設計—三圖一卡 17 3.4.1 被加工零件工序圖 17 3.4.2 加工示意圖 17 3.4.3 機床尺寸聯(lián)系總圖 21 3.4.4 機床生產率計算卡 23 四 組合機床主軸箱設計 24 4.1主軸箱的概述 24 4.2主軸箱的設計步驟和內容 24 4.2.1 繪制主軸箱原始依據(jù)圖 24 4.2.2 主軸結構型式的選擇和動力計算 24 4.2.3 主軸箱傳動系統(tǒng)的設計與計算 25 4.2.4主軸箱坐標計算 28 4.2.5主軸箱總圖設計 29 總 結 31 參考文獻 32 致 謝 33 前 言 本次設計是對大學生活的一次總結,上崗之前的最后一次檢閱,是一種考驗也是一種綜合素質的體現(xiàn). 本次設計把機械制造專業(yè)所學的金屬切削原理及刀具，機械制造裝備，機床夾具設計，機械制造工藝學及氣壓傳動等專業(yè)課程知識有機的結合起來，同時根據(jù)人才培養(yǎng)計劃中對我們知識和能力的要求對相關專業(yè)基礎知識和所學內容進行整合，使我們了解科學技術發(fā)展前沿的狀況. 設計中的一些觀點,方案是在和指導老師商量后才確定的,雖然如此,設計中也一定存在著許多不足之處,希望讀者批評指教,以待改進. 設計能夠順利的完成是和指導老師張老師的悉心指導,以及共同設計的同學一起探討不可分的,在此,向指導過我們的老師幫助過我們的同學一并致謝并希望在今后的學習和工作中能夠繼續(xù)的到你們支持. 33 第一章 零件的分析 1.1零件的功用 氣缸蓋密封氣缸并形成燃燒室頂面;氣缸蓋根據(jù)不同情況安裝有進、排氣門,噴油嘴(或火花塞),啟動閥等零部件,并且布置進、排氣道,以控制新鮮充量與燃料進入氣缸燃燒;很大一部分熱量由氣缸蓋傳遞給冷卻介質,水冷內燃機的缸蓋中布置有冷卻水腔.本次加工的氣缸蓋是EM—165型,屬于水冷式. 1.2零件的工藝分析 由氣缸蓋零件圖可知,其材料為HT250,該材料具有較高的強度、耐磨性、耐熱性及其適于較大應力.該零件形狀不規(guī)則,尺寸精度,形狀位置精度要求均較高.對零件圖上的主要技術要求分析如下: 1. mm兩個定位孔,應該保證孔的實際輪廓必須位于直徑為最小實體實效尺寸mm,且與基準A、B-C、D位置關聯(lián)的最小實體實效邊界內.位置度公差值為mm是該孔處于最大實體尺寸mm時給定的,表面粗糙度. 2. 與底面有垂直度要求,其值為.以保證進、排氣門的縱向移動精度.圓柱度為;表面粗糙度值為,以保證進、排氣門的運動精度. 3. 與有同軸度要求,尺寸精度為7級,同軸度要求為,以保證排氣門的位置精度. 4. 與有同軸度要求, 同軸度要求為,以保證進氣門的位置精度. 5. 進、排氣孔的沉孔面要求圓跳動不大于,以保證進、排氣門與進、排氣孔的配合精度. 6. 進、排氣孔的出口圓度要求為,以保證進、排氣門的圓周面與孔口的配合精度. 7. 的圓度要求為,尺寸精度為7級, 以保證鑲塊的裝配精度. 8 的粗糙度要求為;孔底面的粗糙度要求為;孔底面的圓跳動要求為,以保證噴油器的裝配精度. 9. 的位置度公差為,應該保證螺紋的最小實體尺寸為,且與基準位置關系的最小實體實效邊界內.以保證噴油器的位置和裝配精度. 1.3 確定毛坯的制造形式,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸 由零件圖知,零件材料為HT250,其鑄造性能有切削性能均佳,該件屬于大批量生產,查<<機械加工工藝實用手冊>>表6-68知采用砂型機器造型,低壓鑄造.又由于箱體零件的內腔(排、進氣孔)及的球形孔,穿配氣機構頂桿孔需鑄出,故還應該安放型芯.此外,為了消除殘余應力,鑄造后還應該安排人工時效. 根據(jù)(<<機械加工工藝手冊>>李洪主編)表2.3-6,該種零件的尺寸公差等級為7-9級;加工余量等級為級,故取為9級, 為級. 根據(jù)(<<機械加工工藝手冊>>李洪主編)表2.3-5,用查表法確定各表面的總余量如表1-1所示: 表1-1 各加工面的總余量 單位：mm 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數(shù)值 說 明 面 面雙側加工，（取下行數(shù)據(jù)） 面 面降1級，雙側加工 面 面單側加工，（取上行數(shù)據(jù)） 面 單側加工，（取上行數(shù)據(jù)） 球形孔 孔降1級，雙側加工 孔 孔降1級，雙側加工 孔 孔降1級，雙側加工 根據(jù)(<<機械加工工藝手冊>>李洪主編)表2.3-9，可得鑄件主要尺寸的公差，如表1-2所示： 表1-2 主要毛坯尺寸公差 單位：mm 主要面 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差 面 面 面 面 球形孔 孔 孔 毛坯加工余量理論圖：圖一所示 圖一 各加工面如圖二所示： 圖二 1.3.1基準的選擇 基準的選擇應該根據(jù)被加工零件的技術要求，在保證產品質量的前提下，有較高的生產率，有較好的經濟效果，應該先選擇精基準，獲得最主要的技術要求；在保證精基準可靠的前提下選擇粗基準。 1.3.2精基準的選擇 精基準的選擇原則 ①“基準重合”原則:即設計基準與工序基準重合； ②“基準統(tǒng)一”原則:即盡量采用某一種基準作為多數(shù)工序的基準； ③“自為基準”原則:即當精加工或者光整加工工序要求余量盡量小而均勻時，應選擇加工表面本身作為精基準； ④“互為基準”原則:當兩個加工表面相互位置精度要求較高時，以兩個需加工表面相互作為基準反復加工以獲得均勻的加工余量和較高的位置精度。 氣缸蓋的底面A是零件的主要加工部位，其它相關表面均以此面作為基準加工設計的，并且進、排氣門的導向孔與底面A有尺寸與位置精度要求，而噴油孔與底面A有間接的位置精度要求，其它孔面的加工也能用它定位，這樣使工藝路線遵循了“基準統(tǒng)一”的原則。 另外,A面的面積較大,它作為定位比較穩(wěn)定,夾緊方案也比較簡單,可靠,操作方便.并且A面和孔既是裝配基準又是設計基準，用它們作為精基準，能使加工遵循“基準重合”原則，實現(xiàn)箱體零件“一面二孔”的典型定位方式。 1.3.3粗基準的選擇 粗基準的選擇原則： ① 當有不加工表面時，選擇不加工表面作為粗基準； ② 應選擇表面平整，均勻的表面作為粗基準； ③ 以平整且面積較大的表面作為粗基準； ④ 粗基準一般只能使用一次。 考慮到以下幾點，選擇箱體零件的重要孔和的毛坯孔與箱體的B面作為粗基準： 第一，在保證各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻； 第二，裝入箱體內的零件與箱體內壁有足夠的間隙； 另外，還應該保證定位準確，夾緊可靠。 1.4 工藝路線的擬訂及工藝方案的分析 1.4.1工藝路線的擬訂 根據(jù)氣缸蓋零件為大批生產，所以采用通用機床配以專用夾具、刀具，并考慮工序集中，以提高生產率，減少機床數(shù)量，降低生產成本為依據(jù)。 經過對氣缸蓋的工藝分析，零件的毛坯為砂型機器造型，并經過人工時效處理，消除鑄件的內應力，改善工件的可切削性。 現(xiàn)確定工藝路線如下： 序號 工 序 內 容 簡要說明 鑄造 時效 消除內應力 粗銑A面 先加工基準面 粗、精銑B面 先加工面 鉆、鉸孔 后加工孔 锪孔；鏜孔，孔，孔 以,兩孔為基準加工C面 粗、精銑兩C面 粗、精銑兩D面 鉆底孔,攻螺紋 鉆、鉸孔, 以此孔為基準加工下面的孔 擴孔 鉆螺紋底孔,鉆孔,攻螺紋 鉆螺紋底孔,攻螺紋 鉆孔;鏜孔, 鉆螺紋底孔,攻螺紋 精銑A面 此面為配合面,需精加工 進行水壓檢驗 涂漆,入庫 防止生銹 1.4.2 工藝方案的分析，加工設備的選擇及刀具、夾具、量具的選用 由于生產類型為大批量生產，故加工設備宜以專用設備機床為主，輔以少量通用機床；其生產方式以專用機床加專用夾具為主，輔以少量機床的流水生產線，工件在各機床上的裝卸及其各機床間的傳遞均由人工完成。 工序010 粗銑A面，考慮到工件的定位方案及其夾具結構設計等問題，采用立式銑床，選擇X52K立式銑床(<<機械加工工藝手冊>>表3。1-73)。選擇直徑D為的鑲齒套式面銑刀(<<機械加工工藝設計實用手冊>>表12-82)，專用夾具和游標卡尺。 工序020 粗、精銑B面和A面一樣，只是在加工B面時，要在A、B面間保留余量，以便在工序140中加工。 工序050 粗、精銑C面，采用臥式雙面組合銑床，因為切削功率較大，所以采用功率為的型銑削頭(<<機械加工工藝手冊>>表3。2-43)， 選擇直徑D為的鑲齒套式面銑刀(<<機械加工工藝設計實用手冊>>表12-82)，專用夾具和游標卡尺。 工序060 粗、精銑D面， 選擇X52K立式銑床(<<機械加工工藝手冊>>表3。1-73)。選擇直徑D為的鑲齒套式面銑刀(<<機工藝設計實用手冊>>表12-82)，專用夾具和游標卡尺。 工序030鉆、鉸孔，選用搖臂鉆床(<<機械加工工藝手冊>>表3。1-30)，選用錐柄麻花鉆(<<機械加工工藝設計實用手冊>>表12-31)， 錐柄機用鉸刀(<<機械加工工藝設計實用手冊>>表12-54)，專用夾具，快換夾頭，游標卡尺及其塞規(guī)。 工序040 采用搖臂鉆床(<<機械加工工藝手冊>>表3。1-30)，選用帶導柱錐柄平底锪鉆(<<機械加工工藝設計實用手冊>>表12-46)加工孔；選用坐標鏜床(<<機械加工工藝手冊>>表3。1-39)，選用樘孔刀(<<機械加工工藝手冊>>表4。3-63)加工孔，，。采用專用夾具，卡尺()及其塞規(guī)。 工序070中的攻螺紋采用機用絲錐(<<機械加工工藝實用手冊>>表12-125)及絲錐夾頭。采用專用夾具，螺孔用螺紋塞規(guī)檢驗。 工序090 機床采用搖臂鉆床(<<機械加工工藝手冊>>表3。1-30)，選用擴孔專用刀具。球形孔專用量具。 工序120采用坐標鏜床(<<機械加工工藝手冊>>表3。1-39)，選用樘孔刀(<<機械加工工藝手冊>>表4。3-63)加工孔，，孔軸線的傾斜度用專用檢具測量。 第二章 指定工序的夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 經過與指導老師協(xié)商，決定設計第110道夾工序---鉆2×6.5mm的螺紋底孔夾具。本夾具將用于組合機床，采用氣動裝置，刀具為四把Φ5.9mm的直柄麻花鉆，對工件的兩個面上的小孔(圖3。1)同時進行加工。 圖2-1零件加工面圖 2.1 問題的提出 本夾具主要用于兩側面小孔的鉆削、主要考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度，而精度則不是主要問題。 2.1.1 夾具定位元件的設計及定位誤差的分析計算 根據(jù)工序要求，擬采用一面兩銷定位。一面及A面相接的支承面，兩銷分別針對A面上相鄰兩氣孔而言，此兩孔是在鑄造毛坯時的工藝孔。參考《機械制造工藝學》：為了補償兩定位孔的孔徑和孔距誤差及夾具兩定位銷的直徑和距離誤差，避免工件不能準確，快速的套入定位銷，影響產品生產率，夾具兩定位銷應該采用一圓柱銷和菱形銷（削邊銷）。 2.1.1.1一面兩銷的定位分析 一面相當三個支承點，限制工件在豎直方向上（Z向的移動自由度），Y和X方向上的轉動自由度。兩銷則限制了Z向的轉動自由度，Y和X方向上的移動自由度。故工件實現(xiàn)完全定位。 定位銷的選擇：參考《金屬切削機床夾具設計手冊》的選擇： 圓柱銷：JB/T8014。2-1999固定式定位銷 削邊銷：JB/T8014。3-1999可換式定位銷 2.1.1.2定位誤差分析 第一基準面A平面無基準位置誤差，但是定位銷與兩孔的配合間隙及兩銷中心距誤差引起的基準位置誤差必須考慮，其基準誤差如圖3。2所示，下面加以詳細分析： （a）位置誤差 （b）角度誤差 圖11 基準誤差圖 由零件圖可知，兩孔中心距為L=34mm，為IT9級精度用以定位。查《互換性與測量技術基礎》表2-4，標準公差數(shù)值為T=0。6mm，而定位銷工作部分按f制造，查表得，上偏差為es=-0。02，下偏差為ei=es-2T=-0。033。故定位銷尺寸為和mm，由零件圖知，孔公差為T=0。021mm。 由《機械制造工藝學》P40知：圓孔： 上式中：為圓柱銷配合的工件的內孔的公差 為削邊銷配合的工件的內孔的公差 為夾具圓柱銷的定位誤差 為夾具削邊銷的定位誤差 、分別指與圓柱銷、削邊銷的最小配合間歇 由因為：=0。021mm =0。021mm =0。013mm =0。013mm ==0mm 所以：=0。034mm =0。034mm = 由此可知，定位精度是相當高的，可以滿足定位要求。 2.2夾具設計 2.2.1定位基準的選擇 由零件圖知，排進氣孔兩端面應與氣桿導向孔中心線平行，與氣缸蓋罩定位銷孔連線有對稱度要求，其設計基準為氣桿導向孔中心線，為了使定位誤差為零，應該選擇以氣桿導向孔定位的自動定心夾具。但這種自動定心夾具在結構上過于復雜，因此這里只選用氣門導桿孔與B面作用定位基面。圖3。3所示， 為了提高加工效率，現(xiàn)決定用四把Φ5.9的鉆頭對兩面兩孔進行加工，同時，為了縮短輔助時間，準備采用氣動夾緊。 2.2.2切削力與夾緊力的計算 根據(jù)文獻[9]的134頁表6-20中公式 （2-2） （2-3） （2-4） 式中， —切削力（N）；—切削轉矩（N·㎜）；—切削功率（Kw）； —切削速度（m/min）；—進給量（mm/r）；—加工（或鉆頭）直徑（mm）； =488.5N =871.3N·mm 圖 2-2 零件加工定位簡圖 對于鉆削加工時,主要考慮軸向切削里來確定夾緊力.夾緊力由汽缸而來 F=2×488.5=977 (N) 其中夾具定位面上及夾機緊面上的摩擦系數(shù)為f=0.5，則 理論夾緊力的確定F = =1954(N) 實際的夾緊力 F實=F理.K K為安全系數(shù) 取1.6 則F=1.6×1954=3126N 氣缸選用。當壓縮空氣單位壓力，氣缸推力為。故由氣缸產生的實際夾緊力為 此時已經大于所需的夾緊力，故本夾具可以安全工作。 2.3支承部件的設計 初步估計氣缸蓋的質量，由輪廓尺寸知=5.97kg，設當零件放在支承板上時，下降一定的位置（2mm）作為預定位，由此來選擇適當?shù)膹椈?。因為支承板需?個彈簧方能平衡，故零件的自重實際為四根彈簧一起承載。選擇圓柱螺旋壓縮彈簧：Ⅱ類，計算載荷P： P=mg=5.97×10=59.7(N) 查《機械設計手冊》得知：選用=4mm，=20mm，mm，=12mm 校核所選彈簧： 旋繞比：C==4 曲度系數(shù)為： 最大切應力： 查《機械設計》圖20。1知，選用65Mn時，=0。4=600MPa。 故有，滿足要求。 各支承板的設計見裝配圖。 2.4夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率。因此，應首先著眼于機動夾緊而不采用手動夾緊。因為這是提高勞動生產率的重要途徑。本道工序的銑床夾具就選擇了氣動夾緊方式。本工序由于是粗加工，切削力較大，為了夾緊工件，勢必要增大氣缸直徑，而這樣將使整個夾具過于龐大。因此，應首先設法降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是選擇一種比較理想的夾緊機構；三是在可能的情況下，適當提高壓縮空氣的工作壓力，以增加氣缸推力。 夾具上裝有對刀塊，可使夾具在一批零件的加工之前很好地對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以利于鉆削加工。 第三章 組合機床的設計 3.1組合機床的概述 組合機床是根據(jù)工件加工需要,以大量通用部件為基礎,配以少量專用部件組成的一種高效的專用機床。組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方法，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產中得到廣泛應用，并可用來組成自動生產線。組合機床及其自動線是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質、經濟實用,因而被廣泛應用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制,它的加工對象主要是生產批量比較大的大中型箱體類和軸類零件(近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額),完成鉆孔、擴孔、鉸孔,加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺,在孔內鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成形面等。組合機床的分類繁多,有大型組合機床和小型組合機床,有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式,還有多工位回轉臺式組合機床等;隨著技術的不斷進步,一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受到人們的青睞,它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換,配以可編程序控制器(ＰＬＣ)、數(shù)字控制(ＮＣ)等,能任意改變工作循環(huán)控制和驅動系統(tǒng),并能靈活適應多品種加工的可調可變的組合機床。另外,近年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機(清洗機、裝配機、綜合測量機、試驗機、輸送線)等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。二十世紀70年代以來，隨著可轉位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提高。組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結構、縮短生產節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 國內組合機床近幾年取得了長足的進步，但是與發(fā)達國家相比，在產業(yè)結構、產品水平、開發(fā)能力、產業(yè)規(guī)模、制造技術水平、勞動生產率、國內外市場占有率等諸多方面尚存在不少差距。在組合機床方面，總體水平不高，國際競爭力不強，不能充分滿足國內建設需要，關鍵技術過分依賴國外，自主發(fā)展能力薄弱，高技能人才的比較優(yōu)勢有弱化的危險，產品質量不穩(wěn)定，用戶服務水平差距較大。 組合機床的設計，目前基本上有兩種方式：其一，是根據(jù)具體加工對象的特征進行專門設計，這是當前最普遍的做法。其二，隨著組合機床在我國機械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人和技術人員總結出生產和使用組合機床的經驗，發(fā)現(xiàn)組合機床不僅在其組成部件方面有共性，可設計成通用部件，而且一些行業(yè)在完成一定工藝范圍內的組合機床是極其相似的，有可能設計為通用機床，這種機床稱為“專能組合機床”。這種組合機床不需要每次按具體加工對象進行專門設計和生產，而是設計成通用品種，組織成批生產，然后按被加工零件的具體需要，配以簡單的夾具及刀具，即可組成加工一定對象的高效率設備。 在組合機床設計過程中，為了降低組合機床的制造成本，應盡可能地使用通用件和標準件。目前，我國設計制造的組合機床，其通用部件和標準件約占部件總數(shù)的70～80%，其它20～30%是專用零部件?？紤]到近年來，各種通用件和標準件都出臺了新的標準及標注方法，為了方便以后組合機床的維修，整個組合機床的通用件和標準件配置，都采用了新標準。 本機床根據(jù)生產的需要進行設計，氣缸蓋在兩面鉆組合機床上加工過程為：液壓驅動夾具對氣缸體夾緊；電氣按鈕驅動快進電機來實現(xiàn)快速進刀；快進電機關閉工進電機啟動，把快進轉工進對氣缸體進行鉆削加工；達到加工鉆削深度時，滑鞍碰上死擋鐵使絲杠不轉，使傳動裝置中過轉矩保護裝置啟動；啟動快進電機反轉，滑鞍快速退回；打開氣壓開關放氣減壓，夾具松開；取出氣缸蓋。 論本設計主要針對165型號的柴油機汽缸蓋體左、右、兩個面上4個孔多工序加工、生產率低、位置精度誤差大的問題而設計的，從而保證孔的位置精度、提高生產效率，降低工人勞動強度。主軸箱設計是該次設計中一個重要的傳動部分的設計。首先，在完成對組合機床的總體設計并繪制出“三圖一卡”的基礎上，繪制主軸箱設計的原始依據(jù)圖；接著確定主軸結構、軸徑以齒輪模數(shù)；然后根據(jù)被加工孔的位置，擬定傳動系統(tǒng)，應注意軸與軸的最小間距應符合規(guī)定要求，避免產生干涉，這一步是主軸箱設計的核心部分；第四步是計算主軸、傳動軸坐標、繪制坐標檢查圖；第五步，繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細表。 整個設計說明書分為五大部分：1.組合機床總體設計：總體方案論證、確定切削用量及選擇刀具、組合機床總體設計 、 三圖一卡；2.組合機床主軸箱設計：繪制主軸箱原始依據(jù)圖、主軸結構型式的選擇和動力計算、主軸箱傳動系統(tǒng)的設計與計算、主軸箱坐標計算和繪制坐標檢查圖、軸和齒輪的校核；3.零部件的設計繪制：繪制主軸箱的裝配圖及零件圖、繪制主軸箱前后蓋及箱體；4.樣機試驗測試：組合機床空運轉試驗、組合機床鉆孔試驗、進行精度測試；5.結。 3.2組合機床方案的制定 3.2.1 工藝路線的確立 序號 工 序 內 容 簡要說明 鑄造 時效 消除內應力 粗銑A面 先加工基準面 粗、精銑B面 先加工面 鉆、鉸孔 后加工孔 锪孔；鏜孔，孔，孔 以,兩孔為基準加工C面 粗、精銑兩C面 粗、精銑兩D面 鉆底孔,攻螺紋 鉆、鉸孔, 以此孔為基準加工下面的孔 擴孔 鉆螺紋底孔,鉆孔,攻螺紋 鉆螺紋底孔,攻螺紋 鉆孔;鏜孔, 鉆螺紋底孔,攻螺紋 精銑A面 此面為配合面,需精加工 進行水壓檢驗 涂漆,入庫 防止生銹 本道工序是(110)鉆2×Φ5.9mm的螺紋底孔。由本設計的組合機床加工完成。具體內容是鉆2×Φ5.9mm,深16mm的盲孔. 3.2.2 機床配置型式的選擇 機床的配置型式主要有臥式和立式兩種。臥式組合機床床身由滑座、側底座及中間底座組合而成。其優(yōu)點是加工和裝配工藝性好，無漏油現(xiàn)象；同時，安裝、調試與運輸也都比較方便；而且，機床重心較低，有利于減小振動。其缺點是削弱了床身的剛性，占地面積大。立式組合機床床身由滑座、立柱及立柱底座組成。其優(yōu)點是占地面積小，自由度大，操作方便。其缺點是機床重心高，振動大。此外，從裝夾的角度來看，臥式平放比較方便，也減輕了工人的勞動強度。 通過以上的比較，考慮到臥式床身振動小，裝夾方便等優(yōu)點，選用臥式組合機床。 3.2.3 定位基準的選擇 組合機床是針對某種零件或零件某道工序設計的。正確選擇定位基準，是確保加工精度的重要條件，同時也有利于實現(xiàn)最大限度的集中工序。本機床加工時采用的定位方式是一面兩銷的定位。 3.2.4 滑臺型式的選擇 本組合機床采用的是機械滑臺。與液壓滑臺相比較，機械滑臺具有如下優(yōu)點：進給量穩(wěn)定，慢速無爬行，高速無振動，可以降低加工工件的表面粗糙度；具有較好的沖擊能力，繼續(xù)銑削、鉆頭鉆通孔將要出口時，不會因沖擊而損壞刀具；運行安全可靠，易發(fā)現(xiàn)故障，調整維修方便；沒有液壓驅動的管路、泄漏、噪聲和液壓站占地的問題。機械滑臺也有其弊端，如：只能有級變速，變速比較麻煩；一般沒有可靠的保護；快進轉工進時，轉換位置精度較低。液壓滑臺弊端，如：進給量由于載荷的變化和溫度的影響而不夠穩(wěn)定；液壓系統(tǒng)漏油影響工作環(huán)境，浪費能源；調整維修比較麻煩。本課題的加工對象是165柴油機氣缸蓋，鉆左、右、面上的2個孔，位置精度和尺寸精度要求較高，剛度高、熱變形小、進給穩(wěn)定性高，因此采用精密級機械滑臺。 3.3 確定切削用量及選擇刀具 3.3.1 選擇切削用量 對于4個被加工孔，采用查表法選擇切削用量，從文獻[1]的130頁表6-11中選取。由于鉆孔的切削用量還與鉆孔深度有關，隨孔深度的增加而逐漸遞減其遞減值按文獻[1]的131頁表6-12選取。降低進給量的目的是為了減小軸向切削力，以避免鉆頭折斷。鉆孔深度較大時，由于冷卻排屑條件都較差，使刀具壽命有所降低。降低切削速度主要是為了提高刀具壽命，并使加工較深孔時鉆頭的壽命與加工淺孔時鉆頭的壽命比較接近。 A.對左側面的2個孔的切削用量的選擇 對于孔 1 ,2 盲孔, L=16mm Φ=5.9mm 由d 確定v=10～18m/min f=0.05～0.1mm/r 取 v=12m/min f=0.08mm/r 得 n=(1000×12)/(3.14×5.9)=695r/min B對右側面的2個孔的切削用量的選擇 同左面一樣 3.3.2計算切削力、切削扭矩及切削功率 —布氏硬度，根據(jù)文獻[9]的134頁表6-20中公式 （2-2） （2-3） （2-4） 式中， —切削力（N）；—切削轉矩（N·㎜）；—切削功率（Kw）； —切削速度（m/min）；—進給量（mm/r）；—加工（或鉆頭）直徑（mm）； ，在本設計中，HBmin =187，HBmax=255，得=232。 由以上公式可得： 對左右面單根軸： 軸1,2,3,4 =488.5N =871.3N·mm =0.063Kw 總的切削功率：即求各面上所有軸的切削功率之和 左面 =2×0.63=0.126Kw 右面 =2×0.63=0.126Kw 3.3.3 選擇刀具結構 根據(jù)工藝要求及加工精度的要求，加工4個孔的刀具均采用標準直柄長麻花鉆。 d =5.9mm L=139mm l=91mm 3.4 組合機床總體設計—三圖一卡 3.4.1 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，表示所設計的組合機床（或自動線）上完成的工藝內容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了是設計研制合同外，它是組合機床設計的具體依據(jù)，也是制造、使用、調整和檢驗機床精度的重要文件。 3.4.2 加工示意圖 零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來。加工示意圖表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機床各部件間的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)等。 A.刀具的選擇 a.根據(jù)工藝的要求及加工精度不同，組合機床采用的刀具一般有簡單刀具（標準刀具）、復合刀具及特種刀具。 選擇刀具的原則： （只要條件允許，為使工作可靠，結構簡單、刃磨容易，應盡量選擇標準刀具和簡單刀具。 b.為使工序集中程度或保證加工精度，可采用同時加工兩個或兩個以上表面的復合刀具。 c.選擇刀具結構時，還須認真分析被加工零件材料特點。 刀具直徑的選擇應與加工部位尺寸、精度相適應。 B.導向結構的選擇 組合機床鉆孔時，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導向裝置來保證的。導向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。 在組合機床上加工孔，除用剛性主軸的方按外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導向。因此，正確選擇導向結構，確定導向類型、參數(shù)、精度，不但是繪制加工示意圖必須解決的問題，也是設計組合機床不可忽視的重要內容。 ⑴選擇刀具導向部分和夾具導套之間既有相對移動又有相對轉動的固定式導向。這類導向的允許線速度為v<20米/分，用于小孔徑的加工。 ⑵導向的主要參數(shù)包括：導套的直徑尺寸和公差配合，導套的長度、導套離工件端面的距離等。可根據(jù)《組合機床設計》表3－17和表3－18查得常用的固定導向的數(shù)據(jù)。 ⑶固定式導套一般由中間套、可換導套和壓套螺栓組成。中間導套的作用是在導套磨損后，可以較為方便地更換，并不會破壞鉆模體上的孔，有利于保持導向精度。當導向孔間距較小時，可將導套法蘭邊削平安裝使用。 根據(jù)《組合機床設計簡明手冊》表8－5“導向裝置的布置與應用范圍”查得： 導向長度: ≈2d＝2×5.9＝11.8mm 導套與工件端面的長度： l2≈d＝10mm C.確定主軸、尺寸、外伸尺寸 根據(jù)由選定的切削用量計算得到的切削轉矩T，由文獻[1]的43頁公式 (2-5) 式中，—軸的直徑（mm）；—軸所傳遞的轉矩（N·m）； —系數(shù)，本課題中主軸剛性主軸，取=7.3。 由公式可得： d 1=12.5 由表取 20mm 主軸軸徑d=20㎜時，主軸外伸尺寸為：D/d=32/20,L=115mm；接桿莫氏圓錐號為１。 D.動力部件工作循環(huán)及行程的確定 a.工作進給長度的確定 工作進給長度，應等于加工部位長度L（多軸加工時按最長孔計算）與刀具切入長度和切出長度之和。切入長度一般為5～10㎜，根據(jù)工件端面的誤差情況確定。鉆孔時切出長度按文獻[1]的46頁表3-7 (2-6) 計算。式中，d為鉆頭直徑。 兩個面上鉆孔時的工作進給長度見下表。 L d 左主軸箱 16 5 5.9 0 21 右主軸箱 16 5 5.9 0 21 圖 b.快速進給長度的確定 快速進給是指動力部件把刀具送到工作進給位置。初步選定三個主軸箱上刀具的快速進給長度為80mm。 c.快速退回長度的確定 快速退回長度等于快速進給和工作進給長度之和。由已確定的快速進給和工作進給長度可知，兩面快速退回長度為101mm。 d.動力部件總行程的確定 動力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。三面的前備量取20mm，后備量取100mm，則總行程為221mm。 3.4.3 機床尺寸聯(lián)系總圖 a.動力滑臺型號的選擇 根據(jù)選定的切削用量計算得到的單根主軸的進給力，按文獻[2]的62頁公式 (2-7) 式中，—各主軸所需的 向切削力，單位為N。 則 左主軸箱 =977N 右主軸箱 =977N 實際上,為克服滑臺移動引起的摩擦阻力，動力滑臺的進給力應大于。又考慮到所需的最小進給速度、切削功率、行程、主軸箱輪廓尺寸等因素，為了保證工作的穩(wěn)定性，由文獻[1]的96頁表5-5，左、右面的機械滑臺均選用1HJ25M型。臺面寬250mm，臺面長500mm,最大行程長400mm，滑臺及滑座總高250mm，允許最大進給力2500N，工作進給電機型號為Y802-4B5,功率為0.37Kw、轉速1400r/min、工作進給范圍為20.6～380r/min;快速進給電機型號為Y90S-4B5,功率為1.1Kw、轉速為1400r/min、快速進給速度8.07r/min. b.動力箱型號的選擇 由切削用量計算得到的各主軸的切削功率的總和，根據(jù)文獻[2]的47頁公式 (2-8) 式中, —消耗于各主軸的切削功率的總和（Kw）； —多軸箱的傳動效率,加工黑色金屬時取0.8～0.9，加工有色金屬時取0.7～0.8；主軸數(shù)多、傳動復雜時取小值，反之取大值。本課題中，被加工零件材料為灰鑄鐵，屬黑色金屬，又主軸數(shù)量不多、傳動不復雜，故取0.9。 左主軸箱 則 =0.242Kw 右主軸箱： 則 =0.242Kw 根據(jù)機械滑臺的配套要求，滑臺額定功率應大于電機功率的原則，查文獻[2]的114-115頁表5-38、表5-39得出動力箱及電動機的型號，見下表。 動力箱確定表 動力箱型號 電動機型號 電動機功率(Kw) 電動機轉速(r/min) 輸出軸轉速(r/min) 左主軸箱 TD25A J02-21-4 1.1 1410 705 右主軸箱 TD25A J02-21-4 1.1 1410 705 c.配套通用部件的選擇 考慮的滑臺的長度與側底座的安裝基本相適應 這里選側底座 高H=560mm 寬 B=450mm 長 L =900mm B.確定機床裝料高度H 裝料高度是指機床上工件的定位基準面到地面的垂直距離。本課題中，工件最低孔位置=33mm，所選滑臺與滑座總高=250mm，側底座高度=560mm，夾具底座高度=350mm，中間底座高度=560mm，綜合以上因素(+>850mm)，該組合機床裝料高度取=978。 確定中間底座尺寸 中間底座的輪廓尺寸，在長寬方向應滿足夾具的安裝需要。它在加工方向的尺寸，實際已由加工示意圖所確定，圖中已規(guī)定機床在加工終了時工件端面至多軸箱前端面的距離。由此，根據(jù)選頂?shù)膭恿ο?、滑臺、側底座等標準的位置關系，并考慮滑臺的前備量，通過尺寸鏈就可以確定中間底座加工方向的尺寸。算出的長度通常應圓整，病按R20優(yōu)先系數(shù)選用。應注意，考慮到毛坯誤差和裝配偏移，中間底座支承夾具底座的空余邊緣尺寸。當機床不用冷卻液時不要小于10～15mm；使用冷卻液時不小于70～100mm。還須注意：當加工終了時，多軸箱與夾具輪廓間應有足夠的距離，以便于調整和維修，并應留有一定的前備量（一般不小于15～20mm）。 確定中間底座的高度方向尺寸時，應注意機床的剛性要求、冷卻排屑系統(tǒng)要求以及側底座連接尺寸要求。裝料高度和夾具底座高度（含支承塊）確定后，中間底座高度就已確定（本設計高度為560mm）。 C.確定主軸箱輪廓尺寸 主要需確定的尺寸是主軸箱的寬度和高度及最低主軸高度。主軸箱寬度、高度的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關，可按下式計算： =+ =++ 式中，—工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離（mm）； —最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（mm）； —工件在高度方向相距最遠的兩孔距離(mm）； —最低主軸高度（mm）。 其中，還與工件最低孔位置（=33mm）、機床裝料高度（=978mm）、滑臺滑座總高（=250mm）、側底座高度（=560mm）、滑座與側底座之間的調整墊高度（=5mm）等尺寸有關。對于臥式組合機床， 要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦>85～140mm，本組合機床按式 =+-(0.5+++) =33+978-(0.5+250+560+5) 計算，得：=195.7mm。 根據(jù)上述計算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標準，最后確定主軸箱輪廓尺寸為×=320×320 3.4.4 機床生產率計算卡 理想生產率Q（件/h） 理想生產率是指完成年生產綱領（包括備品及廢品率）所要求的機床生產率。用文獻[9]的51頁的公式 (2-9) 計算，式中， N—年生產綱領（件），本課題中N=100000件； —全年工時總數(shù)，本課題以單班8小時計，全年時間為2350 則 實際生產率（件/h） 實際生產率是指所設計的機床每小時實際可生產的零件數(shù)量。即文獻[9]的51頁的公式 (2-10)式中，—生產一個零件所需時間（min）。 T單=t切+t輔==2.874； 式中：——分別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進給長度，單位為mm； ——風別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進給量，單位為mm/min 詳細參考機床生產率卡 四 組合機床主軸箱設計 4.1主軸箱的概述 主軸箱是組合機床的重要部件之一,它關系到整個機床質量的好壞.大型通用主軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動軸、齒輪和附加機構等組成。 標準通用臥式鉆孔類主軸箱的厚度是一定的，為325mm。本課題中主軸箱由箱體、前蓋和后蓋三個部分組成。箱體材料為HT200，前、后蓋等材料為HT150；箱體的標準厚度為180mm，前蓋厚度為55mm，后蓋厚度為90mm。 通用主軸箱設計的順序是：繪制主軸箱設計原始依據(jù)圖；確定主軸結構、軸徑及模數(shù)；擬訂傳動系統(tǒng)；計算主軸、傳動軸坐標，繪制坐標檢查圖；繪制主軸箱總圖，零件圖及編制組件明細表。具體內容如下。 4.2主軸箱的設計步驟和內容 4.2.1 繪制主軸箱原始依據(jù)圖 主軸箱依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。1.被加工零件編號及名稱：柴油機氣缸蓋，EM—165型材料及硬度：HT250 HB187--255；2.主軸外伸尺寸及切削用量如表3-1； 表3-1 主軸外伸尺寸及切削用量表 軸 號 主軸外伸尺寸（㎜） 切 削 用 量 備 注 D/d L 工序內容 n(r/min) v(m/min) f(mm/r) 1,2,3,4 30/20 115 Φ5.9 695 12 0.08 4.2.2 主軸結構型式的選擇和動力計算 4.2.2.1 主軸結構型式的選擇 主軸結構的選擇包括軸承型式的選擇和軸頭結構的選擇。軸承型式是主軸部件結構的主要特征，本課題中主軸進行鉆削加工，軸向切削力較大,最好用推力球軸承承受軸向力,而用向心球軸承承受徑向力,又因為鉆削時的軸向力是單向的,因此推力球軸承在主軸前端安裝即可. 4.2.2.2 主軸直徑和齒輪模數(shù)的確定 主軸直徑已在總體設計部分初步確定， 齒輪模數(shù)（單位為mm）一般用類比法確定，也可按文獻[1]的62頁公式估算，即 （3-1） 式中，—齒輪所傳遞的功率，單位為Kw； —一對嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)； —小齒輪的轉速，單位為r/min。 主軸箱中的齒輪模數(shù)常用2、2.5、3、3.5、4幾種。為了便于生產，同一主軸箱中的模數(shù)規(guī)格不要多于兩種。由于本主軸箱為鉆孔主軸箱，主軸轉速誤差較小，且加工孔的位置比較集中，可以根據(jù)實際需要選出齒輪模數(shù)為2、3兩種。通過計算得≥1.76,結合生產實際取=2和=3兩種。這里取m=3 4.2.3 主軸箱傳動系統(tǒng)的設計與計算 4.2.3.1多軸箱傳動設計，是根據(jù)動力箱驅動軸位置和轉速、各主軸位置及其轉速要求，設計傳動鏈，把驅動軸和各主軸連接起來，使各主軸獲得預定的轉速和轉向。 (一) 對傳動系統(tǒng)的一般要求 (1)盡量有一根中間傳動軸帶動多根主軸. (2)一般情況下,盡量不采用主軸帶動主軸的方案 (二)齒輪的安排 (1)不同軸上的齒輪不相碰,可放在箱體的同一排 (2)不同軸上的齒輪與軸不相碰,可放在箱體的同一排 由前面的設計可知 N驅=705r/min N1=695 r/min N2=695 r/min 總的傳動比 i1=705/695=1.014 i2=705/695=1.014 又最后一級傳動最好采用升級傳動 ,故本設計采用如下的方法. 驅動軸-------傳動軸 705/695=1.014 傳動軸-------主軸 695/695=1 其設計圖如下;(1,2,3,4,5,6,7,8)分別為各齒輪編號 齒輪1.2 轉矩=9.55×=9.55×=3278N.mm 參考《機械設計》由表12.13取 齒寬系數(shù)ψ=0.85 接觸疲勞極限σHlim=700MPa σHlim=650MPa 初步計算許用接觸應力[σH]=0.9×700=630MP a [σH]=0.9×650=585MPa 由表12.16取 Ad=82 初步計算的小齒輪的直徑 d≥82=23.39mm 參考《組合機床設計》動力箱齒輪模數(shù)最小為3 齒輪最少為21,故直徑d≥21*3=63mm故取d=63z=21 m=3 d=63mm 由此計算出 d=mz z=21 d=21×3=63mm 齒寬《組合機床設計》得 b=32mm b=24mm 計算z ,z =9.55× 此時P經一對齒輪傳動?=0.97 n=695 故T=9.55×=3225 N.m 許用接觸應力[σH]=0.9×700=630MP a [σH]=0.9×650=585MPa 由表12.16取 Ad=82 小齒輪直徑d≥82 =24.3 為保險起見 取d=40 傳動比i=1/1 齒輪齒數(shù)z=d/m=20 Z=Z=20 d=d=40 B=B=24 同樣可求出5,6齒輪參數(shù) 同上一樣 在一個主軸箱內模數(shù)的種類最好不要超過2種 故傳動軸和油泵軸之間的傳動 m=2 因傳動軸上齒輪較多,為方便裝備和換取,取Z和Z相同,又同一主軸箱齒輪直徑相差盡量不要過大,且油泵轉速在400～800轉/分 范圍內取傳動比為 1 故Z=20=Z 轉速n=695在范圍內 驗算個軸的轉速: n=705×21/21×20/20=705轉/分 相對轉速損失為(705-695)/695=0.7% 符合設計要求<5% n同n一樣符合設計要求 4.2.3.2潤滑系統(tǒng)設計: 臥式主軸箱體內的3排齒輪用油盤潤滑,后蓋內的動力箱齒輪則需單獨引油管潤滑,分油器的位置要選擇在靠近操作者一側,以便觀察和檢查潤滑油泵的工作情況. 4.2.3.3主軸箱主要零件的設計 主軸箱的絕大多數(shù)零件是通用件,標準件和外夠件本設計需要的通用齒輪(動力箱齒輪,傳動齒