三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及左主轴箱设计方案.docx

基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及左主轴 箱设计摘要：本科题来源：盐城市江淮动力集团的 ZH1105W 柴油机。柴油机气缸体是需要大量生产的零件，为了提高加工精度和生产效率，需要设计一种组合机床来改善柴油机气缸体的加工状况。本课题设计的组合机床是针对 ZH1105W 柴油机气缸体钻左侧面<即水箱面上 11 个孔，钻右侧面<即油底壳面上 21 个孔，钻后盖板<缸尾钻 11 个孔，共计 43 个孔同时加工。本次设计主要包括两局部：组合机床总体设计和左主轴箱的设计。总体设计包括机床配置型式确实定、构造方案的选择以及“三图一卡”的绘制。部件设计包括绘制左主轴箱设计原始依据图、确定主轴和齿轮、完成动力计算、设计传动系统、绘制多轴箱装配图和零件补充加工图。机床承受卧式单工位三面加工的方案，加工和装配工艺性好，零件装夹便利。承受液压滑台实现刀具进给，借助导套引导刀具实现精度和稳定的加工。主轴承受标准主轴，刀具选用复合麻花钻，使得工序集中。关键词：组合机床；柴油机气缸体； 左主轴箱本设计来自：完善毕业设计网 :/ bysj520 登陆网站联系客服远程截图或者远程控观看完整全套论文图纸设计客服 QQ：81910404 / 11The Overall and Left Headstock Design of Three Plane Drilling Combined Machine Based on 3D for Diesel Engine Cylinder BlockAbstract:The subjectcomes from Jiangdong Dynamic Group, Yancheng. The diesel enginecylinder block is a product which needs mass production. In order to prove the disposition and the production efficiency, need to design a high effective modular machinetooltoimprovetheproductionofthedieselenginecylinderblock.Thecombined machine is designed for drilling 11 holes on the left side of the ZH1105W diesel enginecylinder block , 21 holes on the right side and 11 holes on the back plate . This means that processing a total of 43 holes at the same time.Thistopic is includes the arranging ofthe modular machine tool, the choosing of the structure plan and the completing of “three drawings and one card”. The left spindle box design includesdrawing the primitive basic chart for the gear box, determining the spindle and the gears, completing the power computation, designing thetransmissionsystem,drawingassemblydrawingofthegearboxandthe supplementary processing charts ofits parts. Machine tool takes the horizontal-type with single-position and threeprocessing plan with the good technologic capability of processing and assemble. And it is convenient for parts to put into the clamp. The design uses the hydraulic pressure sliding table to realizethe replenishment of cutting tool,and by the guide sleeves insuresthe processing precision and the stable machining. In order to the working procedure to be centralized, the main spindlesuse the standard ones and the cutting toolsare the compound twist drills.Key words:Combination machine。Diesel enginecylinder block。Left headstock目录1 前言22 组 合 机 床 总 体设计42.1 总 体 方 案 论证42.1.1 被 加 工 零 件 的特点42.1.2 工 艺 路 线 的确立42.1.3 机 床 配 置 型 式的选择42.1.4 定 位 基 准 的选择42.2 确 定 切 削 用 量 及选择刀具52.2.1 选 择 切 削 用 量 计 算 切 削 力 切 削 扭 矩 及 切 削 功率52.2.2 验 证 刀 具 耐用度82.2.3 选 择 刀 具构造82.2.4 导 向 结 构 的选择82.3 组 合 机 床 总 体设计92.3.1 被 加 工 零 件 工序图92.3.2 加 工 示 意图92.3.3 机 床 联 系 尺寸图102.3.4 机 床 生 产 率 计算卡133组合机床左主轴箱设计163.1绘制左主轴箱原始依据图163.2主轴结构型式的选择及动力计算163.2.1主轴结构型式的选择163.2.2 主 轴 直 径 和 齿 轮模数的初步确定163.2.3 主 轴 箱 动 力计算163.3 主 轴 箱 传 动 系 统 的设计与计算173.3.1 计 算 驱 动 轴 主轴的坐标尺寸173.3.2 拟 定 主 轴 箱 传动路线173.3.3 传 动 轴 的 位 置 和转速及齿轮齿数183.4 主 轴 箱 坐 标 计 算 及绘制干涉检查图223.4.1 计 算 传 动 轴坐标223.4.2 干 涉 检 查图243.5 轴 、 齿 轮 校 核计算243.5.1 轴 的 校 核计算243.5.2 齿 轮 的 校核244 三 维 建模284.1 系 统 开 发 环 境 与模块划分284.2 三 维 建 模 方式281 前言本次设计的课题是基于三维的柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及左主轴箱设计。该课题来源于盐城市江动集团。本设计主要针对原有的机体左、右、后三个面上 43 个孔多工序加工、生产率低、位置精度误差大的问题而设计的，从而保证孔的位置精度、提高生产效率，降低工人劳动强度。本人的设计分工是总体设计和左主轴箱的设计，右主轴箱和夹具局部的设计由同组其他同学担当。在设计组合机床过程中，组合机床左主轴箱的设计是整个组合机床设计工作的重要局部之一。虽然主轴箱零件的标准化程度高，使设计工作量有所削减，设计周期大为缩短，但在主轴箱设计过程中，在保证加工精度的前提下，如何综合考虑生产率、经济性和劳动条件等因素，还有确定的难度。组合机床是依据工件加工需要 ,以大量通用部件为根底,配以少量专用部件组成的一种高效的专用机床。组合机床一般承受多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方法，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已标准化和系列化，可依据需要灵敏配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低本钱和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用来组成自动生产线。正如文献中所说，组合机床对多孔钻削加工具有较大的优势，它按孔的坐标分布位置实行一次加工，保证了孔的坐标位置尺寸精度。这也是本次设计的目的所在，设计这台组合机床，就是为了在保证加工精度的根底上，提高生产效率。组合机床的设计，目前根本上有两种方式：其一，是依据具体加工对象的特征进展特地设计，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，宽阔工人和技术人员总结诞生产和使用组合机床的阅历，觉察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，而且一些行业在完成确定工艺范围内的组合机床是极其相像的，有可能设计为通用机床，这种机床称为“专用组合机床”。这种组合机床不需要每次按具体加工对象进展特地设计和生产，而是设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工零件的具体需要，配以简洁的夹具及刀具，即可组成加工确定对象的高效率设备。总之，组合机床一般用于加工箱体类或特别形式的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动来实现钻孔、扩 孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削端面、切削平面、切削内外螺纹以及加工圆和端面等。二十世纪 70 年月以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的进展，组合机床的加工精度也有所提高。本说明书阐述了总体设计和左主轴箱设计的过程。在第 2 章中着重介绍了组合机床的总体设计。在总体设计中，首先是被加工零件的工艺分析，然后是总体方案的论证，在比较了很多方案之后，结合本道工序加工的特点最终选择卧式双面的机床配置型式。再结合本道工序的特点选择刀具。依据选择的切削用量，计算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率等，再确定刀具的大小和型式。在确定这些设计计算后，然后是绘制组合机床的“三图一卡”被加工零件工序图、加工示意图、机床总图和生产率计算卡。在第 3 章中，主要介绍了左主轴箱的设计。左主轴箱的设计是组合机床设计中的一个重要的组成局部。左主轴箱设计时，首先确定绘制左主轴箱设计原始依据图，接着对主轴构造型式选择和动力的计算，然后对主轴箱传动系统进展设计与计算，在对左主轴箱中的传动轴直径和传动轴在箱体中的位置进展计算，最终对轴和齿轮的强度进展校核，绘制出主轴箱中传动轴坐标检查图。2 组合机床总体设计组合机床是按高度集中工序原则，针对被加工零件的特点及工艺要求设计的一种高效率专用机床。2.1 总体方案论证2.1.1 被加工零件特点该加工零件为气缸体。材料是 HT250,硬度：190240HBS，在本工序之前各主要外表、销孔已加工完毕。2.1.2 工艺路线确实立本道工序：钻左面、右面、后面的孔，由本设备“ZH1105W单工位专用钻床”来完成，因此，本设备的主要功能是完成气缸体左、右、后三个面上一共 43 个孔的加工。具体加工内容及加工精度是：a> 左面 21 个孔：钻削 4× 13 深 16 的孔，外表粗糙度 12.5，各孔位置度公差为 0.02mm；并钻削 16× 6.7 深 17 的孔和 1× 6.8 深 66 的孔。b> 右面 11 个孔：钻削 5× 6.7 孔，外表粗糙度 12.5，各孔位置度公差为 0.03mm；并钻削 4× 8.5、钻 1× 6.7 和 1× 10.5 的孔，外表粗糙度12.5，各孔位置度公差为 0.03mm。c>后面 11 个孔：钻削 2× 8.5 孔，外表粗糙度 12.5，各孔位置度公差为 0.03mm；并钻削 8× 6.7 和 1× 7 的孔，外表粗糙度 12.5，各孔位置度公差为 0.03mm。本次设计技术要求:a> 机床应能满足加工要求，保证加工精度；b> 机床应运转平稳，工作牢靠，构造简洁，装卸便利，便于修理、调整； c> 机床尽可能用通用件<中间底座可自行设计，以便降低制造本钱； d> 机床各动力部件用电气把握。2.1.3 机床配置型式的选择机床的配置型式主要有卧式和立式两种。卧式组合机床床身由滑座、侧底座及中间底座组合而成。其优点是加工和装配工艺性好，无漏油现象；同时， 安装、调试与运输也都比较便利；而且，机床重心较低，有利于减小振动。其缺点是减弱了床身的刚性，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。其优点是占地面积小，自由度大，操作便利。其缺点是机床重心高，振动大。2.1.4 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集中工序。一般常承受一面两孔定位和三面定位。本机床加工时承受的定位方式是一面两销定位， 以左端面为定位基准面，限制三个自由度；一个圆锥销限制两个自由度；再用一个菱形销限制剩下的一个自由度。2.2 确定切削用量及选择刀具2.2.1 选择切削用量，计算切削力、切削扭矩及切削功率对于 43 个被加工孔，承受查表法选择切削用量，从1第 130 页表 6-11 中选取。由于钻孔的切削用量还与钻孔深度有关，随孔深的增加而渐渐递减，其递减值按1第 131 页表 6-12 选取。降低进给量的目的是为了减小轴向切削力，以避开钻头折断。钻孔深度较大时，由于冷却排屑条件都较差，刀具寿命有所降低。降低切削速度主要是为了提高刀具寿命，并使加工较深孔时钻头的寿命与加工其他浅孔时钻头的寿命比较接近。以要求同一多轴箱上各刀具均有较合理的切削用量是困难的。因此,一般先按各刀具选择较合理的转速 和每转进给量 ,在依据其中工作时间最长,负荷最重, 刃磨较困难的所谓”限制性”刀具来确定和调整每转进给量和转速,通常承受试凑法来满足每分钟进给量一样的要求。43 个孔的切削用量的选择：1> 孔 6×8.5，深 20mm查1第 130 页表 6-11 高速钻头切削用量得由，硬度大于，选择,选，,依据公式：转速：查表 6-12，孔深，取查表 6-20，切削用量:F=同一多轴箱上各刀具每分钟进给量必需相等并等于滑台的工进速度,所F=26 8.5切削扭矩:T=T=切削功率:P=8 / 11=899N=2372.838NmmP=0.122KW2> 钻孔 1× 10.5，深 15mm,查1第 131 页表 6-11 高速钻头切削用量得由 d612，硬度大于 200241HBS，选择,选，,依据公式：,查表 6-20，切削用量:F=F=26 10.5切削扭矩:T=T=切削功率:P=1110.53N=3545.095NmmP=0.182KW3>钻孔 30× 6.7，深 15mm,查1第 130 页表 6-11 高速钻头切削用量得由 d612，硬度大于 200241HBS，选择,选，,依据公式：查表 6-20，切削用量:F=F=26 6.7切削扭矩:T=T=切削功率:P=708.625N=1509.769NmmP=0.077KW4>钻孔 1× 6.8，深 66mm,查1第 130 页表 6-11 高速钻头切削用量得由 d612，硬度大于 200241HBS，选择,孔深,9 / 11,选，HB=223.33,依据公式：,查表 6-20，切削用量:F=F=26 6.8切削扭矩:T=T=切削功率:P=P=666.935N=1440Nmm=0.08KW5>钻孔 1× 7，深 115mm,查1第 130 页表 6-11 高速钻头切削用量得由 d612，硬度大于 200241HBS，选择,孔深,选，HB=223.33,依据公式：,查表 6-20，切削用量:F=F=26 7切削扭矩:T=T=切削功率:P =619.315N=1372.545NmmP=0.088KW6>钻孔 4× 13，深 16mm,查1第 130 页表 6-11 高速钻头切削用量得由 d1222，硬度大于 200241HBS，选择,依据公式：,孔深 3 ,选，10 / 11,11 / 11