2022年柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计方案 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及镗模设计摘 要：组合机床是以系列化、标准化的通用部件为标准,配以少量的专用部件组成的一种高生产率专用机床；它具有自动化程度较高,加工质量稳固,工序高度集中等特点；本次课题是设计一台加工S195型柴油机气缸体水箱面、油底壳面和后盖板面孔系的粗镗组合机床,详细进行总体设计和镗模设计；被加工零件为 S195 型柴油机气缸体,工件材料为HT200,三个面共加工13 个孔,工件一次装夹,三面同时加工；为满意设计要求,进行工艺设计,确定所需的“ 三图一卡” ；机床配置型式为单工位三面卧式组合机床,刀具选用镗刀；根 据工艺过

2、程的需要对工件的定位夹紧方式进行分析,设计满意使用的夹具,夹 紧方式为液压夹紧；本组合机床,成本低,工作牢靠,结构简洁,装卸便利,便于修理、调整,加工精度高,操作使用便利,减轻了工人的劳动强度,提高 了劳动生产率；关键词 ：组合机床；总体设计；夹具设计 . 本设计来自：完善毕业设计网 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：81910401 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - The Overall and Jig Design of Three-side Boring Mo

3、dular Machine Tool for Cylinder Body of Diesel Engine Abstract:The modular machine tool is based on serialization and standardization of the general components of the standards, coupled with a small number of special components, which is consisted of a special high productivity machine. It has such

4、characteristics, high degree of automation , stable process quality, highly working procedure centralize. The subject design is a Three-side boring modular machining tool which processes water tank face, oil rind face and back cover board face of S195 cylinder body of diesel engine. The overall and

5、jig design is important. Processed parts for cylinder block of S195 diesel engine, the tap of workpiece material is HT200, it bores 13 holes on the three faces, the workpiece is fixed one time, the three faces are processed at the same time. To meet the requirements of the design, process design is

6、necessary. “Three plans and one card” is needed to be ascertained. The positioning model of machine tool is single working procedure horizontal modular machine tool, it is selectedbore. According to the needs of technics process, it will analyse orientation and clamp methods of workpiece and design

7、the necessary jig. The clampling means is hydraulic pressure clamping. The modular machine tool has such characteristics, low-cost, reliable work, simple structure , assemble and disassemble convenience, ease of maintenance and adjust, highly processing precision, easy to operate, reducing the worke

8、rsor intensity, and it enhances the productivity.Key words: Modular machine tool； Overall Design； Design of jig.2 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录1 前言 1 1.1 课题内容 1 1.2 课题来由 1 1.2.1 课题背景 1 1.2.2 课题要求 1 1.3 组合机床国内外进展概述 1 1.4 本课题主要解决的问题和总体设计思路 2 2 组合机床总体设计 3 2.1 总体方案论证

9、3 2.1.1 工艺方案的拟订 3 2.1.2 机床配置形式的挑选3 2.1.3 定位基准的挑选 4 2.1.4 滑台型式的挑选 4 2.2 确定切削用量及挑选刀具 4 2.2.1 挑选切削用量 4 2.2.2 运算切削力、切削扭矩及切削功率 6 2.2.3 挑选刀具结构 7 2.3 组合机床总体设计三图一卡7 2.3.1 被加工零件工序图7 2.3.2 加工示意图 7 2.3.3 机床尺寸联系总图10 2.3.4 机床生产率运算卡12 3 镗模设计 14 3.1 镗模设计的基本要求和步骤 14 3.1.1 镗模设计的基本要求 14 3.1.2 镗模的设计步骤 14 3.2 定位与导向方案的确

10、定 14 3.2.1 零件的工艺性分析 14 3.2.2 定位方案的论证 15 3.2.3 导向装置 15 3.3 夹紧方案的确定 16 3.3.1 夹紧装置的确定 16 3.3.2 夹紧力的确定 17 3.3.3 气缸的挑选 18 3.4 夹详细的设计 18 3.5 误差分析 18 3 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4 结论 22 参考文献 23 致谢 24 附录 25 1 前 言1.1 课题内容本组课题是设计一台三面粗镗孔卧式组合机床,来保证 S195 柴油机气缸体三面孔加工及保证相应的位置精度,

11、在完成机床总体设计和绘制“ 三图一卡”的基础上,主要完成镗模的设计；1.2 课题来由本课题来自江淮动力集团；1.2.1 课题背景近年来,随着制造业的进展,一般机床已经越来越不能满意现代加工工艺及提高劳动生产率的要求；江动集团在生产S195柴油机时,其气缸体的加工效率比较低,跟不上生产指标,气缸体的加工精度比较高,一般机床加工比较困难,现需要设计一台组合机床用以实现 1.2.2 课题要求S195柴油机气缸体的加工；本加工工序的内容是：右侧面：镗曲轴孔 192、 75,扩平稳轴孔 2 50,钻凸轮轴孔 34；左侧面：扩平稳轴孔2 50,凸轮轴孔 45,钻起动轴孔 36,调速轴孔 24；后面：镗缸套

12、孔 115, 108, 107；位置公差为 0.30mm；粗糙度为：镗孔,钻、扩；为了保证零件的加工精度,在整个设计过程中应满意以下几点要求：a. 机床应能满意加工要求,保证加工精度；b. 机床应运转平稳,工作牢靠,结构简洁；c. 装卸便利,便于修理,调整；d. 主轴箱能满意机床总体方案的要求 转速,转向,功率,坐标要求；1.3 组合机床国内外进展概述组合机床是依据工件加工需要,以大量通用部件为基础 ,配以少量专用部件组成的一种高效的专用机床；组合机床一般采纳多轴、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,可依据需要敏捷配置,

13、能缩短设计和制造周期；因此,组合 机床兼有低成本和高效率的优点,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；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,4 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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 岁月以来,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 发 展 , 组 合 机 床 的 加 工 精 度 也

14、有 所 提 高 ；专用机床是随着汽车工业的兴起而进展起来的；在专用机床中某些部件因重复使用,逐步进展成为通用部件,因而产生了组合机床；最早的组合机床是件1908年在美国制成的,用于加工汽车零；组合机床的设计,目前基本上有两种方式：其一,是依据详细加工对象的特点 进行特地设计,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,广大工人和技术人员总结诞生产和使用组合机床的体会,发觉组 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 成肯定工艺范畴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 “专能组合机床 ” ；这种组合机床不需要每次按详细

15、加工对象进行特地设 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详细需 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 ；为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用,往往需要应用成组技术,把结 构和工艺相像的零件集中在一台组合机床上加工,以提高机床的利用率；组合机床将来的进展将更多的采纳调速电动机和滚珠丝杠等传动,以简化结 构、缩短生产节拍；采纳数字掌握系统和主轴箱、夹具自动更换系统,以提高 工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等；1.4 本课题主要解决的问题和总体设计思路本设计主要针对原有的S195 机体左、右、

16、后三个面上13 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；夹具部分的设计,第一,在完成对组合机床 的总体设计并绘制出“三图一卡 ”的基础上,绘制夹具设计的装配图；夹具设计 是组合机床设计中的重要部分,夹具设计的合理与否,直接影响到被加工零件 的加工精度等参数；第一确定工件的定位方式,然后进行误差分析,确定夹紧 方式,夹紧力的运算,对夹具的主要零件进行结构设计；在夹具设计中,设计 的主要思路是把原有的手动夹紧改为液压夹紧方式,这样设计主要优点是：液 压油油压高、传动力大,在产生同样原始作用力的情形下,液压缸的结构尺寸 比气压小

17、了很多,液压油的不行压缩性可使夹具刚度高,工作平稳、牢靠,液 压传动噪声小,劳动条件比气压的好；解决了手动夹紧时夹紧力不一样、误差 大、精度低、工人劳动强度大等缺点；5 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2组合机床总体设计2.1 总体方案论证本设计的加工对象为S195 柴油机机体,材料为HT200 ,硬度为170-220HBS 2.1.1 工艺方案的拟定A 本机床加工零件特点本设计的加工对象为S195柴油机机体,材料是HT200,其硬度 HB170-220；在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完毕；为了正

18、确拟定组合机床的 工艺方案,除了对加工零件工序内容及特点进行分析,我们仍参观了东风拖拉 厂,江淮动力集团,红旗机床厂,详细明白了各厂产品的加工情形,各加工工 序的关键技术要点等；为我们全面明白该柴油机机体的详细情形,拟定组合机 床工艺方案又对被加工工件基准,加工工序进行分析,打下了坚固的基础；B 本机床加工工序及加工精度；被加工零件在本组合机床上完成的工序及加工精度,是制定机床 工艺方案 的主要依据；本机床加工零件的工序内容：钻、扩、镗左面、右面、后面的孔,由本设备“S195柴油机机体三面镗组合机床” 完成,因此,本设备的主要功能是完成柴油机机体左、右、后三个面上 13 个孔的加工；详细加工内

19、容是：右侧面：镗曲轴孔 轴孔 2 50,钻凸轮轴孔 34；左侧面：扩平稳轴孔 192、 75,扩平稳 2 50,凸轮轴孔 45,钻起动轴孔 36,调速轴孔 24；后面：镗缸套孔 115, 108, 107；位置公差为 0.30mm；粗糙度为：镗孔,钻、扩；本次设计技术要求：机床应尽可能满意加工要求,保证加工精度；机床运转平稳,工作牢靠,结构简洁,装卸便利,便于修理、调整；机床尽可能用通用件 4060,硬度大于 170220HBS,挑选 v=1018m/min,f0.30.4mm/r,又 d=50mm,取定 v=15.7m/min,f=0.395mm/r,就由文献 1P43 公式： 2-1 得：

20、n=1000 15.7/50 =100r/min b.曲轴孔 3 192,通孔, l=20mm 由于硬度大于 170220HBS,挑选 v=3550m/min,f0.41.5mm/r,又 d=192mm,取定 v=48m/min,f=0.51mm/r, 得： n=1000 48/192 =80r/min c.凸轮轴孔 6 34, 通孔, l=26mm 由于硬度大于 170220HBS,挑选 v=3550m/min,f0.41.5mm/r,又 d=192mm,取定 v=48m/min,f=0.51mm/r, 得： n=1000 13.5/34 =130r/min B.对左侧面上 5 个孔的切削用

21、量的挑选 a.平稳轴孔 12 2 50,通孔, l=18mm 由 d4060,硬度大于 170220HBS,挑选 v=1018m/min,f0.30.4mm/r,又 d=50mm,取定 v=14.1m/min,f=0.385mm/r,就 n=1000 14.1/50 =90r/min b.起动轴孔 4 36,通孔, l=30mm8 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由 d2250,硬度大于 170220HBS,挑选 v=1018m/min,f0.250.4mm/r,又d=36mm,取定 v=14.7m/m

22、in,f=0.27mm/r,就 n=1000 14.7/36 =130r/min c.调速轴孔 5 24,通孔, l=34mm 由 d2250,硬度大于 170220HBS,挑选 v=1018m/min,f0.250.4mm/r,又d=24mm,取定 v=10.5m/min,f=0.25mm/r,就 n=1000 10.5/24 =140r/min d.凸轮轴孔 6 45,通孔, l=26mm 由 d4060,硬度大于 170220HBS,挑选 v=1018m/min,f0.30.4mm/r,又d=45mm,取定 v=14.1m/min,f=0.35mm/r,就 n=1000 14.1/45

23、=100r/min C.对后面上的孔的切削用量的挑选 缸套孔 7 115 、 118为阶梯孔、 107 孔、通孔, l=27.5mm,l=30mm, 由于硬度大于 170220HBS,挑选 v=3550m/min,f0.41.5mm/r,又d=115mm,取定 v=35m/min,f=0.65mm/r, 就 n=1000 35/115 =97r/min 孔的编号见被加工零件工序图）2.2.2 运算切削力、切削扭矩及切削功率 依据文献 1P134 表 6-20 中公式 钻孔： 2-2） 2-3）2-4）扩孔： 2-5） 2-6）2-7）镗孔： 2-8） 2-9） 2-10）9 / 12 名师归纳

24、总结 - - - - - - -第 9 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 式中, F切削力 N）； T切削扭矩 N mm）P切削功率 Kw ）；ap切削深度 mm）；ap=1.25mm）； HB 布氏硬度,在本设计中,得 HB=203；由以上公式 总的切削功率：即求各面上全部轴的切削功率之和右面 Pw=1.356+0.070 2+0.997+0.532=3.025Kw 左面 Pw=0.062 2+1.026+0.480+0.059=1.689Kw 后面 Pw=1.529+1.442+1.425=4.396Kw 实际切削功率 依据 9,P=1.52.5）Kw,由于

25、是多轴加工,取定 P 右=1.53.025=4.538Kw P左 =2 1.689=3.378Kw P后 =1.5 4.396=6.594Kw 2.2.3 挑选刀具结构一台机床刀具挑选是否合理,直接影响到机床的加工精度、生产率及工作情形；依据 S195柴油机机体的三面加工尺寸精度、表面粗糙度,切削的排除及生产率要求等因素；所以粗加工气缸体的缸套孔 118H10、 118H8,曲轴孔 195H7、 78H7的刀具采纳硬质合金组成的镗刀；加工平稳轴孔 2- 52M7,凸轮轴孔 47H7的刀具采纳高速钢锥柄扩孔钻,加工调速轴孔 25V7,起动轴孔 37H7,凸轮轴孔 35H7 的刀具采纳高速钢标准锥

26、柄长麻花钻；2.3 组合机床总体设计“ 三图一卡”10 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.3.1 被加工零件工序图被加工零件工序图是依据制定的工艺方案,表示所设计的组合机床 或自动 线）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、毛坯或半成品情形的图样；除了设计研制合同外,它是组合机床设计 的详细依据,也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件；2.3.2 加工示意图加工示意图是在工艺方案和机床总体

27、方案初步确定的基础上绘制的；是表 达工艺方案详细内容的机床工艺方案图；它是设计刀具、夹具、主轴箱以及选 择动力部件的主要资料,同时也是调整机床和刀具的依据；加工示意图要反映机床的加工过程和加工方法,并打算接杆的尺寸,刀具 种 及数量,刀具长度及加工尺寸,主轴尺寸及伸出长度,主轴、刀具、导向与工 件间的联系尺寸等；依据机床要求的生产率及刀具特点,合理地挑选切削用 量,打算动力头的工作循环；A刀具的挑选刀具直径的挑选应与加工部位尺寸、精度相适应；孔 具2- 50、 45 分别挑选刀 50、 45的扩扎钻；孔 24、 36、 34 分别挑选刀具 24、 36、 34的 麻花钻；孔 192、 75、

28、115、 108、 107分别挑选镗刀刀具截面为 BB=16 16、20 20mm；B导向机构的挑选 在组合机床加工孔时,除用刚性主轴的方案外,其尺寸和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；a.本课题中加工的 13 个孔中,钻、扩孔的导向部分直径较小,导向表面旋 转线速度均小于 20m/min,所以导向装置选用固定导套,且采纳单导向；镗孔导向直径较大,旋转线速度较高大于 20 m/min）,采纳旋转导向 利于减轻磨损和长久保持精度）,且采纳导向；b.导向参数的挑选：导套直径、导向长度及导向套到工件端面距离,

29、导向 长度可按体会公式：L=Z-3 ）d 来确定；导向套端面至工件端面距离是为了排削便利,一般取 得 11.5d；对于加工调速轴孔 24、凸轮轴孔 34、起动轴孔 36 孔,挑选的导套尺 寸分别为： D=35mm, D1=46mm, D2=45mm, l=55mm, l1=75mm,配用螺钉 M10；D=45mm, D1=56mm, D2=55mm,l =65mm, l 1=75mm, 配用螺钉 M10；11 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - D=55mm, D1=71mm, D2=70mm,l =75

30、mm, l 1=85mm, 配用螺钉 M10；对于加工平稳轴孔 50,凸轮轴孔 45挑选的导套为：D=70mm,D1=90mm,D2=84mm,L=78mm,l1=94mm,配用的螺钉 M10 ；D=62mm,D1=82mm,D2=76mm,l=78mm,l1=94mm, 配用螺钉 M10；对于加工曲轴孔 192, 75,缸套孔 115、 108、 107 挑选的导套分别为：内滚式导向结构,外滚式导向结构；详细见加工示意图；C确定主轴、尺寸、外伸尺寸 在该课题中,主轴用于钻、扩、镗孔,选用滚珠轴承主轴及滚锥主轴；又由于浮动卡头与刀具刚性连接,所以这此主轴属于长主轴；故本课题中的主轴为滚珠、滚锥轴承长主轴；依据由选定的切削用量运算得到的切削转矩T,由文献 1P43 公式：式中, d轴的直径 mm）； T轴所传递的转矩 N m）；12 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 12 页