汽缸體雙面鉆組合機床設(shè)計【帶CAD圖紙和說明書】
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汽缸體雙面鉆孔組合機床設(shè)計
摘 要
組合機床是根據(jù)工件加工需要，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率專用機床。
本次設(shè)計的是汽缸體雙面鉆孔組合機床，汽缸體是發(fā)動機的主要部件，屬于大批大量生產(chǎn)的零件，從經(jīng)濟性上考慮，為適應(yīng)生產(chǎn)需求采用組合機床較為合理。根據(jù)組合機床的特點，設(shè)計步驟主要包括：調(diào)查研究、總體方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計、工作設(shè)計。
調(diào)查研究：根據(jù)被加工零件圖樣，研究其尺寸、形狀、材料、硬度、重量、加工部位的結(jié)構(gòu)及加工精度和表面粗糙度要求等內(nèi)容。同時深入調(diào)查了解生產(chǎn)現(xiàn)場狀況?？傊?，通過調(diào)查研究應(yīng)為組合機床總體設(shè)計提供必要的大量的數(shù)據(jù)、資料，做好充分的、全面的技術(shù)準(zhǔn)備。
總體方案設(shè)計：組要包括制定工藝方案、確定機床配置形式、制定影響機床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案?？傮w設(shè)計的具體工作是編制“三圖一卡”，即繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床尺寸聯(lián)系圖，編制生產(chǎn)效率計算卡。
技術(shù)設(shè)計：根據(jù)總體設(shè)計已經(jīng)確定的“三圖一卡”，設(shè)計機床個專用部件正式總圖，如設(shè)計夾具、多軸箱等裝配圖以及根據(jù)運動部件有關(guān)參數(shù)和機床循環(huán)要求，設(shè)計液壓和電氣控制原理圖。
工作設(shè)計：當(dāng)技術(shù)設(shè)計通過審后即可展開工作設(shè)計，即繪制各個專用部件的施工圖樣、編制各個部件零件明細(xì)表。
通過以上設(shè)計步驟，本次設(shè)計的汽缸體雙面鉆孔組合機床充份滿足了生產(chǎn)需求，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)。
關(guān)鍵詞：組合機床，三圖一卡，多軸箱，夾具
Cylinder body Drilling Modular Machine Tools Design
ABSTRACT
Machine Tool is required under the workpiece, based on a large number of common components. Accompanied by a small amount of the composition of specific parts of a machine tool with high efficiency.
The design of the cylinder body combination double drilling machine, cylinder body is the main engine components, is a large number of mass-produced components, from the economy be considered, to meet the production needs of combination machine tool is reasonable. Machine according to portfolio characteristics, the design steps include: research, overall program design, technical design, job design.
Research: According to the parts to be machined patterns, to study the size, shape, material, hardness, weight, structure and machining parts machining accuracy and surface roughness requirements and so on. Also in-depth investigation to find out about on-site conditions. In short, through the research design should provide the necessary combination of machine tool large amounts of data, information, and make full and comprehensive technical preparation.
Overall Design: Group program to include the development process to determine the tool configurations, the machine tool to develop the overall layout and technical performance of the main components of the structure of the program. Overall design of the concrete work is the preparation of the "three plans a card", drawn by processing parts that process map, process diagram, machine size contact map, the preparation of production efficiency calculation card.
Technical design: According to the overall design has been identified "three map one card" design tool dedicated official general plan components, such as the design of fixtures, and other multi-axle box assembly diagram and the parameters under the moving parts and machine cycle requirements, design of hydraulic and electrical control schematic.
Work Design: When the technical design through post-trial to begin work as designed, or drawn construction drawings of various specific components, the preparation of the various components parts list.
The above design steps, this design of cylinder body Drilling Modular Machine Tools fully meet the production needs to reach the desired design goals.
KEY WORDS: machine tool, the three plans for a card, multi-axle box, fixture
4
目 錄
前 言 1
第1章 組合機床總體設(shè)計 3
1.1 工藝方案擬定 3
1.1.1確定組合機床工藝方案的基本原則及注意問題 3
1.1.2組合機床工藝方案的擬定 3
1.1.3確定組合機床配置型式及結(jié)構(gòu)方案應(yīng)考慮的問題 6
1.2切削用量的確定 6
1.2.1組合機床切削用量選擇的特點、方法及注意問題 6
1.2.2確定切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率及刀具耐用度 7
1.3組合機床總體設(shè)計—“三圖一卡” 9
1.3.1被加工零件工序圖 9
1.3.2加工示意圖 11
1.3.3機床聯(lián)系尺寸總圖 14
1.3.4機床生產(chǎn)率計算卡 16
第2章 組合機床多軸箱設(shè)計 19
2.1組合機床左多軸箱設(shè)計 19
2.1.1繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 19
2.1.2主軸、齒輪的確定及動力計算 20
2.1.3多軸箱傳動設(shè)計 20
2.2組合機床右多軸箱設(shè)計 22
2.2.1繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 22
2.2.2主軸、齒輪的確定及動力計算 23
2.2.3多軸箱傳動設(shè)計 24
結(jié) 論 26
謝 辭 27
參考文獻(xiàn) 28
外文資料翻譯 29
前 言
組合機床是一種專用高效自動化技術(shù)裝備，由于它仍是大批量機械產(chǎn)品實現(xiàn)高效、高質(zhì)量和經(jīng)濟性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，因而被廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機、內(nèi)燃機和壓縮機等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。其中 ，特別是汽車工業(yè)，是組合機床最大的用戶。如德國大眾汽車廠在Salzgitter的發(fā)動機工廠，90年代初所采用的金屬切削機床主要是組合機床自動線(60%)、組合機床(20%)和加工中心(20%)。顯然，在大批量生產(chǎn)的機械工業(yè)部門，大量采用的設(shè)備是組合機床。因此，組合機床的技術(shù)性能和綜合自動化水平，在很大 程度上決定了這些工業(yè)部門產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競爭力。
現(xiàn)代組合機床為機電一體化產(chǎn)品，它是控制、驅(qū)動、測量、監(jiān)控、刀具和機械組件等技術(shù)的綜合反映。近20年來，這些技術(shù)有長足進(jìn)步，同時作為組合機床主要用戶的汽車和內(nèi)燃機等行業(yè)也有很大的變化，其產(chǎn)品市場壽命不斷縮短，品種日益增多且質(zhì)量不斷提高。這些因素有力地推動和激勵了組合機床和自動線技術(shù)的不斷發(fā)展。
十多年來，作為組合機床重要用戶的汽車工業(yè)，為迎合人們個性化需求，汽車變型品種日益增多，以多品種展開競爭已成為汽車市場競爭的特點之一，這使組合機床制造業(yè)面臨著變型多品種生產(chǎn)的挑戰(zhàn)。為適應(yīng)多品種生產(chǎn)，傳統(tǒng)以加工單一品種的剛性組合機床必須提高其柔性。
在國外許多公司中，組合機床設(shè)計已普遍采用CAD工作站，在設(shè)計室?guī)缀鹾茈y見到傳統(tǒng)的繪圖板。CAD除應(yīng)用于繪圖工作外，并在構(gòu)件的剛度分析(有限元方法)、組合機床設(shè)計方案比較和選擇，以及方案報價等方面均已得到廣泛應(yīng)用，從而顯著地提高了設(shè)計質(zhì)量和縮短了設(shè)計周期。加之國外許多公司在組合機床組成模塊方面的系列化和通用化程度很高(一般達(dá)90%以上)，使組合機床的交貨期進(jìn)一步縮短。
目前，在機械加工工業(yè)中，機械產(chǎn)品大批量生產(chǎn)中，組合機床已得到廣泛運用。一些復(fù)雜的殼體類零件，加工工藝復(fù)雜、定位夾緊困難的工件，要提高其加工精度、生產(chǎn)效率，單憑普通機床是很難辦到的，而在用普通機床加工復(fù)雜工件的過程中，對操作者的技術(shù)也提了較高的要求，這就迫切的要求生產(chǎn)一定數(shù)量的組合機床。這樣，不但可以提高零件的加工精度和生產(chǎn)率，而且成本低、生產(chǎn)周期斷，適合我國的經(jīng)濟水平、教育水平和生產(chǎn)水平。更能夠在激烈的競爭中為企業(yè)獲得更多利潤、提高企業(yè)核心競爭力。
目的意義：(1)提高機床的加工精度和生產(chǎn)率。(2)提高我們國家整個機械加工行業(yè)的水平和實力。(3)減輕工人的勞動強度。(4)降低工件成本、加工工藝難度、操作者的技術(shù)要求。
第1章 組合機床總體設(shè)計
1.1 工藝方案擬定
1.1.1 確定組合機床工藝方案的基本原則及注意問題
1.確定組合機床工藝方案的基本原則
（1）粗精加工分開原則
（2）工序集中原則 1）適當(dāng)考慮相同類型工序的集中 在條件允可時，把相同工序集中在一臺機床或同一工位上加工，能簡化循環(huán)和結(jié)構(gòu)。2)有相對位置精度要求的工序應(yīng)集中加工
2. 確定組合機床工藝方案應(yīng)注意的問題
（1）按一般原則擬定工藝方案時的一些限制 1）孔間中心距的限制。2)工件結(jié)構(gòu)工藝性不好的限制。
（2）其他應(yīng)注意的問題 1)精鏜孔時應(yīng)注意孔表面是否允許留有退刀刀痕。2)對相互結(jié)合的兩殼體零件，均應(yīng)分別從結(jié)合面加工聯(lián)接孔。這樣能更好的保證聯(lián)接孔的位置精度，便于裝配。3）鉆階梯孔時，應(yīng)先鉆大孔后鉆小孔。4）平面一般采用銑削加工。5）在制定加工一個工件的幾臺成套機床或流水線的工藝方案時，應(yīng)盡可能使精加工集中在所有粗加工之后，以減少內(nèi)應(yīng)力變形影響，有利于保證加工精度。攻螺紋工序應(yīng)盡量放在最后進(jìn)行，以減少油膩污垢對基面的影響。
1.1.2 組合機床工藝方案的擬定
擬定組合機床工藝方案的一般步驟如下。
1. 分析、研究加工要求和現(xiàn)場工藝
見圖1-1，本設(shè)計加工零件為氣缸體，汽缸體是發(fā)動機的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)呈品字形，為二缸汽缸體，腔體腔體結(jié)構(gòu)，外部形狀較為復(fù)雜，本道工序加工的孔位于氣缸體的頂面和底面，都為平面，平面度都為0.025，粗糙度都為Ra3.2。
圖1-1 被加工零件工序圖
從圖1-1可以看出，在本機床上需要鉆下列孔：頂面上的六個Ф8.7的孔（孔號11-16）；底面上的二個Ф6.7mm的孔（孔號1~2）；二個Ф8.2mm的孔（孔號3~4）；三個Ф5mm的孔（孔號5~7）和四個Ф5mm的通孔（孔號(8~10)?？椎拇植诙确謩e為Rz50和Ra6.3，屬于粗加工。
此類零件一般采用組合機床鉆削加工，多孔同時加工，在定位夾緊方式上，普遍采用氣動或液動夾緊，一面兩孔的定位方式和一面一孔一點的定位方式。采用普通麻花鉆進(jìn)行切削加工，生產(chǎn)效率較高。
2．定位基準(zhǔn)的和夾緊部位的選擇
組合機床一般為工序集中的多刀加工，不但切削負(fù)荷大，而且工件受力方向變化。因此，正確選擇定位基準(zhǔn)和夾緊部位是保證加工精度的重要條件。由于本工序?qū)儆阢@孔粗加工，精度要求不高，根據(jù)圖1-1，分析零件孔的加工要求，所有孔的位置度都是相對L面和H面提出的，根據(jù)定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合的原則，采用L面和H面和底面進(jìn)行定位。
3．影響工藝方案的主要因素
（1）加工的工序內(nèi)容和加工精度 本工序共加工十個孔，加工精度低屬于粗加工。
（2）被加工零件的特點 工件的材料為銅鉻鉬合金鑄鐵25~47，硬度212~285HBS，加工部位為平面結(jié)構(gòu)，工件剛性好，點位基面精度高。
（3）零件的生產(chǎn)批量 此零件屬于大批大量生產(chǎn)，工序安排一般趨向分散，而且粗加工、半精加工也宜分開。本工序?qū)儆谄渲械拇旨庸ぁ?
（4）使用廠后方車間制造能力 本工序采用的為普通標(biāo)準(zhǔn)的麻花鉆，刃磨簡單對其制造能力要求低，能夠達(dá)到要求。
4．工序間余量的確定，由于本工序?qū)儆阢@孔粗加工無需確定。
5．刀具結(jié)構(gòu)的選擇 正確的選擇刀具結(jié)構(gòu)，對保證組合機床的正常工作極為重要。根據(jù)工藝要求和加工精度不同，常用刀具有一般刀具（標(biāo)準(zhǔn)）、復(fù)合刀具及特種刀具等。根據(jù)本工序零件的特點采用普通高速鋼麻花鉆。
1.1.3 確定組合機床配置型式及結(jié)構(gòu)方案應(yīng)考慮的問題
根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點、工藝要求、生產(chǎn)率要求及工藝方案等，可大體確定機床采用固定式夾具單工位組合機床，確定機床配置型式和結(jié)構(gòu)方案時應(yīng)注意考慮以下主要問題。
1．不同配置型式和結(jié)構(gòu)方案對加工精度的影響
在確定機床配置型式和結(jié)構(gòu)方案時，首先要考慮如何穩(wěn)定地保證零件的加工精度。影響加工精度的主要因素有夾具誤差和加工誤差兩方面。
夾具誤差：一般精加工的夾具公差為零件公差的1/3~1/5；粗加工時，夾具精度可略低，但不能太低。夾具型式也有影響。
固定式夾具單工位組合機床可達(dá)到加工精度最高；移動（或回轉(zhuǎn)）式夾具多工位組合機床，因存在移（轉(zhuǎn)）位、定位誤差，其加工精度一般比固定式夾具低。
2．其他應(yīng)注意的問題
（1）要注意排屑通暢
（2）注意相關(guān)聯(lián)的機床夾具結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性
（3）注意機床使用條件
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