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1、 目錄目錄1 前言 .12 總體設(shè)計(jì).22.1 總體方案論證.22.1.1 加工對(duì)象工藝性的分析.22.1.2 機(jī)床配置型式的選擇.22.1.3 定位基準(zhǔn)的選擇.22.2 確定切削用量及選擇刀具.32.2.1 選擇切削用量.32.2.2 計(jì)算切削力、切削扭矩及切削功率.52.2.3 選擇刀具結(jié)構(gòu).62.3 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)“三圖一卡”.62.3.1 被加工零件工序圖.62.3.2 加工示意圖.62.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖.82.3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡.122.4 夾具輪廓尺寸的確定.173 組合機(jī)床右主軸箱設(shè)計(jì).183.1 繪制右主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖.183.2 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇及動(dòng)力計(jì)算
2、.193.2.1 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇.193.2.2 主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定.193.2.3 主軸箱動(dòng)力計(jì)算.203.3 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算.203.3.1 計(jì)算驅(qū)動(dòng)軸、主軸的坐標(biāo)尺寸.203.3.2 擬訂主軸箱傳動(dòng)路線.203.3.3 傳動(dòng)軸的位置和轉(zhuǎn)速及齒輪齒數(shù).213.4 主軸箱中傳動(dòng)軸坐標(biāo)的計(jì)算及傳動(dòng)軸直徑的確定.273.4.1 傳動(dòng)軸坐標(biāo)的計(jì)算.273.4.2 傳動(dòng)軸軸徑的確定.283.5 軸的強(qiáng)度校核.283.6 齒輪校核計(jì)算.303.7 主軸箱中傳動(dòng)軸坐標(biāo)檢查圖的繪制 .334 三維建模.344.1 建模簡介 .344.2 建模過程 .355 結(jié)論.38參 考 文
3、獻(xiàn).39致 謝.40附 錄.411 前言 本次設(shè)計(jì)的課題是基于三維的柴油機(jī)汽缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及右主箱設(shè)計(jì)，水箱面鉆 11 個(gè)孔,其中有五個(gè) 6.7 孔，深 18；四個(gè) 8.5 孔，深22；一個(gè) 6.7 的孔，通孔；一個(gè) 10.5 孔，通孔。油底殼面鉆 21 個(gè)孔, 其中有十六個(gè) 6.7 孔，深 17；一個(gè) 6.8 深 66；四個(gè) 13 孔，通孔。后蓋板面(缸尾)鉆 11 個(gè)孔，其中有二個(gè) 8.5 孔，深 20；一個(gè) 7 孔，深 115；八個(gè)6.7 孔，深 18。該課題來源于鹽城市江動(dòng)集團(tuán)。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)原有的機(jī)體左、右、后三個(gè)面上 43 個(gè)孔多工序加工、生產(chǎn)率低、位置精度誤差大的問題而
4、設(shè)計(jì)的，從而保證孔的位置精度、提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。本人的設(shè)計(jì)分工是總體設(shè)計(jì)和右主軸箱的設(shè)計(jì)，左和后主軸箱和夾具部分的設(shè)計(jì)由同組其他同學(xué)擔(dān)任。在設(shè)計(jì)組合機(jī)床過程中，組合機(jī)床右主軸箱的設(shè)計(jì)是整個(gè)組合機(jī)床設(shè)計(jì)工作的重要部分之一。雖然主軸箱零件的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，使設(shè)計(jì)工作量有所減少，設(shè)計(jì)周期大為縮短，但在主軸箱設(shè)計(jì)過程中，在保證加工精度的前提下，如何綜合考慮生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性和勞動(dòng)條件等因素，還有一定的難度。最早的組合機(jī)床是 1911 年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953 年美國福特汽車公司
5、和通用汽車公司與美國機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等。控制部件是用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等。輔助部件有潤滑
6、裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺(tái)組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。2 總體設(shè)計(jì)2.1 總體方案論證2.1.12.1.1 加工對(duì)象工藝性的分析加工對(duì)象工藝性的分析A. 本機(jī)床被加工零件特點(diǎn)該加工零件為氣缸體。材料是 HT250,硬度：190240HBS，在本工序之前各主要表面、
7、銷孔已加工完畢。B. 本機(jī)床被加工零件的加工工序及加工精度本道工序：鉆左面、右面的孔，由本設(shè)備“ZH1105w 三工位專用鉆床”來完成，因此，本設(shè)備的主要功能是完成氣缸體左、右、后三個(gè)面上一共 43 個(gè)孔的加工。具體加工內(nèi)容及加工精度是：a) 水箱面鉆 11 個(gè)孔：依次鉆削 48.5 深 22、110.5 深15、16.7 深 15、56.7 深 18 的孔，表面粗糙度 12.5，各孔位置度公差為 0.02mm；b) 油底殼面鉆 21 個(gè)孔：兩側(cè)鉆 413 深 16 的孔，表面粗糙度 12.5，各孔位置度公差為 0.03mm；并鉆削頂面 166.7 深 17 和鉆 16.8 深 66的孔，表面
8、粗糙度 12.5，各孔位置度公差為 0.03mm。c) 后蓋板面(缸尾)鉆 11 個(gè)孔,一側(cè)鉆 28.5 深 20 的孔,表面粗糙度為12.5,各孔位置度公差為 0.02mm,并鉆削 17 深 115 及 86.7 深 18 的孔,表面粗糙度為 12.5,各孔位置度公差為 0.03mm。C. 本次設(shè)計(jì)技術(shù)要求:a)機(jī)床應(yīng)能滿足加工要求，保證加工精度。b) 機(jī)床應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，便于維修、調(diào)整；c) 機(jī)床盡可能用通用件（中間底座可自行設(shè)計(jì)）以便降低制造成本；d) 機(jī)床各動(dòng)力部件用電氣控制，液壓驅(qū)動(dòng)。2.1.22.1.2 機(jī)床配置型式的選擇機(jī)床配置型式的選擇機(jī)床的配置型式主
9、要有臥式和立式兩種。臥式組合機(jī)床床身由滑座、側(cè)底座及中間底座組合而成。其優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配工藝性好，無漏油現(xiàn)象；同時(shí)，安裝、調(diào)試與運(yùn)輸也都比較方便；而且，機(jī)床重心較低，有利于減小振動(dòng)。其缺點(diǎn)是削弱了床身的剛性，占地面積大。立式組合機(jī)床床身由滑座、立柱及立柱底座組成。其優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，自由度大，操作方便。其缺點(diǎn)是機(jī)床重心高，振動(dòng)大。2.1.32.1.3 定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇組合機(jī)床是針對(duì)某種零件或零件某道工序設(shè)計(jì)的。正確選擇定位基準(zhǔn)，是確保加工精度的重要條件，同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)最大限度的集中工序。一般常采用一面兩孔定位和三面定位。本機(jī)床加工時(shí)采用的定位方式是三面定位，以油底殼面為定位基準(zhǔn)面
10、，限制三個(gè)自由度；水箱面限制三個(gè)自由度；再用一個(gè)后蓋板面限制三個(gè)自由度。2.2 確定切削用量及選擇刀具2.2.12.2.1 選擇切削用量選擇切削用量對(duì)于 43 個(gè)被加工孔，采用查表法選擇切削用量，從1第 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(guān)，隨孔深的增加而逐漸遞減，其遞減值按1第 131 頁表 6-12 選取。降低進(jìn)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(shí)，由于冷卻排屑條件都較差，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(shí)鉆頭的壽命與加工其他淺孔時(shí)鉆頭的壽命比較接近。同一多軸箱上各刀具每分鐘進(jìn)給量必須相等并等于滑臺(tái)
11、的工進(jìn)速度,所fv以要求同一多軸箱上各刀具均有較合理的切削用量是困難的。因此,一般先按各刀具選擇較合理的轉(zhuǎn)速和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量,在根據(jù)其中工作時(shí)間最長,負(fù)荷最重,inif刃磨較困難的所謂”限制性”刀具來確定和調(diào)整每轉(zhuǎn)進(jìn)給量和轉(zhuǎn)速,通常采用試湊法來滿足每分鐘進(jìn)給量相同的要求。A. 43 個(gè)孔的切削用量的選擇a) 鉆孔 48.5，深 22mm 查1第 130 頁表 6-11 高速鉆頭切削用量得由 d612，硬度在 200241HBS，選擇 v=1018m/min,f=(0.10.18)mm/r。取，根據(jù)公式：500 / minnr (2-1) 100dnv得： 13.4/ minvm查1第 131 頁表
12、 6-12 根據(jù)孔深確定 13.4/ minvm0.1/fmm r500 / minnr ；50/ minfvnfmmb) 鉆孔 110.5，深 15mm 查1第 130 頁表 6-11 鉆孔切削用量得：由d612，硬度在 200241HBS，選擇 v=1018m/min, f=(0.10.18)mm/r。取，根據(jù)公式：（2-1）500 / minnr得： 16.5/ minvm查1第 131 頁表 6-12 根據(jù)孔深確定 16.5/ minvm0.1/fmm r500 / minnr ；50/ minfvnfmmc)鉆孔 16.7，深 15mm, 查1第 130 頁表 6-11 高速鉆頭切削
13、用量得：由 d612，HBS 在 200241 HBS，選擇 v=1018m/min, f=(0.10.18)mm/r。取，根據(jù)公式：（2-1）500 / minnr得： 10.5/ minvm查1第 131 頁表 6-12 根據(jù)孔深確定 10.5/ minvm0.1/fmm r500 / minnr ；50/ minfvnfmmd)鉆孔 56.7，深 18mm, 查1第 130 頁表 6-11 高速鉆頭切削用量得：由 d612，HBS 在 200241 HBS，選擇 v=1018m/min, f=(0.10.18)mm/r。取，根據(jù)公式：（2-1）500 / minnr得： 10.5/ mi
14、nvm查1第 131 頁表 6-12 根據(jù)孔深確定 10.5/ minvm0.1/fmm r500 / minnr ；50/ minfvnfmme）鉆 16.8，深 66mm，查1第 130、131 頁表 6-11、6-12 高速鉆頭切削用量及深孔鉆削切削用量遞減表：由 d612，HBS 在 200241 HBS，選擇v=1018m/min, f=(0.10.18)mm/r?？咨顬椋?10）d、f=(0.070.126)mm/r,取 f-0.091mm/r。則： 50550 / min0.091fvnrf ；11.7/ min1000dnvmf）鉆 166.7，深 17mm，查1由 d612，
15、HBS 在 200241 HBS，選擇 v=1018m/min, f=(0.10.18)mm/r。取，根據(jù)公式：（2-500 / minnr1）得： 10.5/ minvm查1第 131 頁表 6-12 根據(jù)孔深確定 10.5/ minvm0.1/fmm r500 / minnr ；50/ minfvnfmmg）鉆孔 413，深 16mm, 第 130、131 頁表 6-11、6-12 高速鉆頭切削用量及深孔鉆削切削用量遞減表：由 d1222，HBS 在 200241 HBS，選擇v=1018m/min, f=(0.180.25)mm/r?？咨顬?3d、f=0.185mm/r。則： 50270
16、 / min0.185fvnrf ；11/ min1000dnvmh）鉆孔 28.5，深 20mm, 查1第 130 頁表 6-11 高速鉆頭切削用量得由 d612，硬度在 200241HBS，選擇 v=1018m/min,f=(0.10.18)mm/r。取，根據(jù)公式：（2-1）500 / minnr得： 13.4/ minvm查1第 131 頁表 6-12 根據(jù)孔深確定 13.4/ minvm0.1/fmm r500 / minnr ；50/ minfvnfmmi) 17，深 115mm, 查1第 130、131 頁表 6-11、6-12 高速鉆頭切削用量及深孔鉆削切削用量遞減表：由 d61
17、2，HBS 在 200241 HBS，選擇v=1018m/min, f=(0.10.18)mm/r?？咨顬椋?520）d、f=(0.050.09)mm/r,取 f-0.08mm/r。則： 50625 / min0.08fvnrf ；13.7/ min1000dnvmj) 鉆 86.7，深 18mm，查1由 d612，HBS 在 200241 HBS，選擇 v=1018m/min, f=(0.10.18)mm/r。取，根據(jù)公式：（2-500 / minnr1）得： 10.5/ minvm查1第 131 頁表 6-12 根據(jù)孔深確定 10.5/ minvm0.1/fmm r500 / minnr
18、；50/ minfvnfmm2.2.22.2.2 計(jì)算切削力、切削扭矩及切削功率計(jì)算切削力、切削扭矩及切削功率根據(jù)1第 134 頁表 6-20 中公式 （2-0.80.626FDfHB2） （2-1.90.80.610TDfHB3） （2-9740TvPD4）式中， F切削力（N） ；T切削轉(zhuǎn)矩（N） ；P切削功率（kW） ；v切削速度（m/min） ；f進(jìn)給量（mm/r） ；D加工（或鉆頭）直徑（mm） ；HB布氏硬度，maxmaxmin13HBHBHBHB在本設(shè)計(jì)中，得 HB=223.33。max240HBmin190HB由以上公式可得：左面 單根 2226 軸 F=708.62N T=1
19、509.775Nmm P=0.077kw 2730 軸 F=899N T=2372.84Nmm P=0.122kw 31 軸 F=708.62N T=1509.77Nmm P=0.077kw 32 軸 F=1110.53N T=3545.095Nmm P=0.182kw 右面 單根 14 軸 F=2249.17N T=8701.58Nmm P=0.24kw520 軸 F=708.62N T=1509.77Nmm P=0.077kw21 軸 F=666.94N T=1440Nmm P=0.08kw后面 單根 3334 軸 F=899N T=2372.84Nmm P=0.122kw 43 軸 F=619.33N T=1372.55Nmm P=0.088kw3542 軸 F=708.62N T=1509.775Nmm P=0.077kw 總的切削功率：即求各面上所有軸的切削功率之和左面 Pw=1.132kw右面 Pw=2.272Kw后面 Pw=0.948kw
基于三維的柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及右主軸箱設(shè)計(jì)
