畢業(yè)設計（論文）斯太爾發(fā)動機缸蓋精鉸閥座導桿孔機床動力裝置設計（全套圖紙）

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1、濰坊學院本科畢業(yè)設計 摘要：本論文主要介紹機床動力部件的選用及設計過程。包括動力頭的設計，傳動裝置的設計，以及組合刀具的設計過程，首先分析了加工零件的工藝性，動力頭的設計涉及主軸組件的設計過程，主軸部件的布置形式的選用，軸承的配置形式，軸承精度等級的選用，以及主軸結(jié)構(gòu)的設計，主軸剛度的計算等。然后介紹了傳動裝置的設計，涉及帶傳動的設計，包括了同步齒形帶的傳動計算過程。刀具的設計過程主要概括了，刀具主要參數(shù)的選擇確定過程。 關(guān)鍵詞：動力頭 組合機床 動力裝置 液壓滑臺 全套圖紙，加153893706 Abstract：The present paper main introd

2、uction engine bed power part selects and the design process. Including the power head design, the transmission device design, as well as combines the cutting tool the design process, first analyzed the processing components technology capability, the power head design has involved the main axle modu

3、le the design process, main axle part arrangement form selection, the bearing disposition form, bearing precision class selection, as well as main axle structure design, main axle rigidity computation and so on. Then introduced the transmission device design, involves the belt transmission the desig

4、n, including synchronized tooth profile belt transmission computation process. The cutting tool design process mainly summarized, cutting tool main parameter choice definite process. Key words: power head unit machine power device hydraumatic skid platform 前言 組合機

5、床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。 組合機床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進給運動，也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。 二十世紀70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術(shù)的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達0.05毫米／1000毫米，表面粗

6、糙度可低達2.5～0.63微米；鏜孔精度可達IT7～6級，孔距精度可達0.03～0.02微米。 專用機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重復使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機床。 最早的組合機床是1911年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機床制造廠都有各自的通用部件標準。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和通用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)商，確定了組合機床通用部件標準化的原則，即嚴格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。 通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五

7、類。動力部件是為組合機床提供主運動和進給運動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。 支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進給機構(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、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺、分度鼓輪和往復移動工作臺等。 控制部件是用以控制機床的自動工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。 為了使組合機床能在中小批量生產(chǎn)中得到應用，往往需要應用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工，以提高機床的利用率。這類機床常見的有兩

8、種，可換主軸箱式組合機床和轉(zhuǎn)塔式組合機床。 組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機和滾珠絲杠等傳動，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。 1 零件工藝分析 1.1氣缸蓋的作用 上裝氣門機構(gòu)，與缸體用螺栓連接起來共同構(gòu)成燃燒室。內(nèi)設通入冷卻水的冷卻水套，防止發(fā)動機工作時因活塞過熱而磨損。另外缸蓋上還設有進氣孔，排氣孔和噴油嘴孔。分別用于進氣，排氣和安裝噴油嘴。 1.2本工序各待加工處的技術(shù)要求 表 1-1 加工面 尺寸及偏差 公差及精度等級 表面粗糙度 形位公差 進氣孔 φ560+0.03

9、IT6 Ra0.8μm ◎φ0.05mm A 排氣孔 φ530+0.03 IT6 Ra0.8μm ◎φ0.05mm B 進氣導桿孔 φ160+0.015 IT7 Ra3.2μm ⊥φ0.05mm 排氣導桿孔 φ160+0.015 IT7 Ra3.2μm ⊥φ0.05mm 氣缸蓋零件結(jié)構(gòu)復雜，孔加工較多。且本次加工中對進排氣孔的加工精度要求較高，主要是為了防止在做功沖程中有漏氣現(xiàn)象的發(fā)生。同時要求零件有一定的耐磨性，因此要保證零件的硬度。 1.3審查氣缸蓋本次加工的工藝性 導桿孔要求與端面C的垂直度為φ0.05mm，位置精度要求較高。分步加工比較困難，所以

10、考慮采用復合刀具進行加工，以減少其形位誤差。進油口內(nèi)槽加工精度要求較低，考慮到工藝經(jīng)濟性，進排氣門閥座、導桿孔、軸向尺寸精度均較低。采用液壓滑臺驅(qū)動進給，以擋鐵和行程開關(guān)完全可以保證其尺寸精度。 1.4缸蓋的生產(chǎn)類型 已知 Q=10000臺/年，m=6件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實際備品率和廢品率分別取10%和10%代如公式得： 已知 Q=10000臺/年，m=6件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實際備品率和廢品率分別取10%和10%代如公式得： N=10000臺/年* m=6件/臺*(1+10%)*(1+10%)=72600件/年 2 組合機床動力部件選用 通用部件是具有特定功能、按標準化、系

11、列化、通用化原則設計制造的組合機床基礎(chǔ)部件。 2.1 選用通用部件的基本方法 跟據(jù)所需的功率進給力、進給速度等要求，選擇動力部件及其配套部件。選用原則如下： （1）切削功率應滿足加工所需的計算功率（包括切削所需功率、空轉(zhuǎn)功率及傳動功率）。 （2）進給部件應滿足加工所需的最大計算進給力、進給速度和工作行程及工作循環(huán)的要求，同時還須考慮裝刀、調(diào)刀的方便性。 應滿足加工精度的要求。選用時應注意結(jié)構(gòu)不同或者結(jié)構(gòu)相同、精度等級不同的動力部件所能達到的加工精度是不同的。,盡可能按通用部件的配套關(guān)系選用有關(guān)通用部件。 2.2通用部件的選用 （1） 動力部件的選用 選用動力部件主要是確定動力部

12、件的品種和規(guī)格。 根據(jù)加工工藝分析和機床總體設計選擇所需的動力部件及規(guī)格如下： 表2-1 部件名稱 規(guī)格 數(shù)量 鉸孔鉸頭 DSS800-F-L 2 左液壓滑臺 SEHY-F630/630 1 右液壓滑臺 SEHY-F400/400 1 鉸孔電機 YD132S-6/4/2-B3 2 切槽電機 Y100L-6B3 1 動力滑臺主要用來實現(xiàn)進給運動的通用部件。此外他還可以作為自動檢驗和壓套等輔助工序的傳動裝置，以及自動線上的運輸裝置等用。液壓滑臺主要由滑座、滑臺、和液壓缸三部分組成?；_由固定在滑座內(nèi)的油缸活塞桿推動，沿滑座的導軌作直線運動，左側(cè)滑臺要承受較

13、重的壓力，故選用雙矩形導軌，為提高精度，右側(cè)選用三角形矩行組合導軌 ?；_的運動由液壓系統(tǒng)控制，能實現(xiàn)快進-工進-停留-快退-停止。根據(jù)所選液壓滑臺選用相應的組件。以及配做相應的零件。 3主軸組件設計 主軸組件包括主軸、主軸支撐和安裝在主軸上的傳動件、密封件等。因為主軸帶動工件或刀具直接參加工件表面形成運動，所以它的工作性能對加工質(zhì)量和生產(chǎn)率產(chǎn)生直接影響，是機床上最重要的部件之一。 3.1主軸組件的設計要求 主軸組件應達到以下幾點設計基本要求： （1） 旋轉(zhuǎn)精度 指機床在空載低速旋轉(zhuǎn)時（機動或手動），主軸前端安裝工件或刀具部位的徑向和軸向跳動值滿足要求（其值可參見有關(guān)機床精度標準）。

14、目的是保證加工零件的幾何精度和表面粗糙度。 （2） 剛度 指主軸組件在外力（例如切削力）的作用下，仍能保持一定工作精度的能力。剛度不足時，不僅影響加工精度和表面質(zhì)量，還容易引起振動。惡化傳動件和軸承的工作條件。設計時應在其它條件允許的條件下，盡量提高剛度值。 （3） 抗振性 指主軸組件在切屑過程中抵抗強迫振動和自己振動保持平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的能力?？拐裥灾苯佑绊懠庸け砻尜|(zhì)量和生產(chǎn)率，應盡量提高。 （4） 溫升和熱變性 溫升會引起機床部件熱變性，使主軸旋轉(zhuǎn)中心的相對位置發(fā)生變化，影響加工精度。并且溫度過高會改變軸承等元件的間隙，破壞潤滑條件，加速磨損甚至報廢軸。 （5） 耐磨性 指長期保持其原始精

15、度的能力。主要影響因素有材料熱處理、軸承類型和潤滑方式。 同時，主軸結(jié)構(gòu)要保證各零件定位可靠、工藝性好等要求。 設計時應綜合考慮以上幾項要求，注意吸收新技術(shù)，以獲得滿意的設計方案。 3.2主軸組件的設計步驟 （1）調(diào)研，跟據(jù)設計要求調(diào)查機床廠現(xiàn)行同類型機床的主軸系統(tǒng)情況。查閱、收集和分析國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料。尤其注意新技術(shù)的應用情況。通過分析，摸清現(xiàn)有的技術(shù)水平和發(fā)展趨勢。 （2）在調(diào)研的基礎(chǔ)上，考慮設計要求及給定的設計條件，確定主軸軸承類型及配置方式，合理布置傳動件。 （3）確定主軸軸徑，選擇主軸端部形狀并初步確定支承跨距。然后再考慮各組件的定位、工藝性等要求的基礎(chǔ)上定出主軸

16、全部結(jié)構(gòu)尺寸。 （4）進行主軸剛度驗算。如果轉(zhuǎn)速較高，還應進行主軸臨界轉(zhuǎn)速的驗算。 （5）選定主軸材料、熱處理及技術(shù)要求。 3.3主軸組件的布局 3.3.1軸承的選取 機床主軸軸承有滾動軸承和滑動軸承兩大類。滾動軸承性能日臻完善，并由專門工廠生產(chǎn)標準化的滾動軸承，得到廣泛的應用。當然，滑動軸承工作平穩(wěn)、抗震性好（阻尼比高），這是滾動軸承難以代替的。軸承的選擇原則主要是下列幾點：1,滿足承載能力和剛度的要求。2,滿足精度要求。3,滿足轉(zhuǎn)速要求。用容許極限轉(zhuǎn)速作為衡量指標。4,適應結(jié)構(gòu)的要求。為了在結(jié)構(gòu)緊湊的前提下，盡量增大主軸直徑以提高剛度，通常選用輕型或特輕型軸承減小外徑尺寸。或在一

17、個支承中安裝兩個軸承達到同一目的。 3.3.2軸承的配置形式 軸承的配置以前軸承為中心，選擇推力軸承的安裝位置并配上合適的后軸承。當支承跨距較大時，為了增強剛性，可采用三支承的主軸系統(tǒng)。當以前中支承為主時，剛度較高，但結(jié)構(gòu)復雜。而前后支撐為主時，剛度差一些，但結(jié)構(gòu)上易于實現(xiàn)。選用和配置兩支承主軸滾動軸承時應考慮的一般原則： （1）適應承載能力和剛度的要求 所謂承載能力是指主軸在保證正常工作并在所具有額定壽命時間中，所能承受的最大負荷。在軸向承載能力和剛度方面，線接觸的圓柱或圓錐滾子軸承要比點接觸的球軸承好，雙列滾動軸承比單列好。在軸向承載能力和剛度方面，以推力球軸承為最好，其次依次為圓

18、錐滾子軸承和向心推力球軸承。向心球軸承也可以承受一些軸向力，但軸向剛度很差。 因此，徑向載荷較大時，一般應選用雙列短圓柱滾子軸承或圓錐滾子軸承；較小時可選用向心推力球軸承。通常前支承所受載荷大于后支承，而且前支承變形對主軸軸端位影響較大，故一般要求前支承的承載能力和剛度應比后支承大。 （2）適應轉(zhuǎn)速的要求 軸承發(fā)熱會直接影響它的精度和工作壽命，而發(fā)熱量的大小主要取決于轉(zhuǎn)速的高低。不同型號和規(guī)格的軸承所允許的最高轉(zhuǎn)速是不同的。 （3）適應精度的要求 主軸前、后支承處徑向軸承類型的選用，主要有該處的支承精度要求和徑向載荷來決定。 （4）適應結(jié)構(gòu)的要求 主軸部件在結(jié)構(gòu)上要求徑向尺寸緊湊

19、時，可選用輕型或特輕型軸承。 （5）適應經(jīng)濟性要求 在配置主軸軸承形式時，也要作經(jīng)濟分析，使經(jīng)濟效果好。 3.3.3滾動軸承間隙的調(diào)整和預緊 滾動軸承在較大間隙的情況下工作時，會使載荷集中作用在處于加載方向的一、二個滾動體上，使該滾動體和內(nèi)、外圈滾道接觸處產(chǎn)生很大的集中應力，從而使軸承磨損加快，壽命縮短，還降低剛度。當把軸承調(diào)整到不僅完全消除間隙，而且產(chǎn)生一定的過盈量時，這就是滾動軸承的預緊。這是滾動體和滾道接觸處產(chǎn)生一定的彈性變形，它們間的接觸面積加大了，承載區(qū)逐漸擴大，各滾動體受力較均勻，同時抵抗變形的能力也增大了，因此剛度增加，壽命延長。 3.3.4主軸滾動軸承的精度和配合

20、 主軸滾動軸承精度主要采用C、D、E三級。對于精度特別高的主軸部件，當C級軸承仍不能滿足要求時，可向軸承廠訂購超C級的軸承。但應注意，軸承精度提高一級，價格要貴很多。前軸承的精度對主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度影響較大。因此，前軸承的選用精度高一級。各種精度等級的機床，主軸滾動軸承的精度等級可參考下表 機床主軸軸承精度選擇 表 3-1 機床精度等級 前軸承 后軸承和推力軸承 普通精度級 D或C E或D 精密級 C或B C 高精度級 B B 滾動軸承的配合對主軸部件的工作性能也有很大影響。軸承內(nèi)圈與軸頸、外圈與支承座孔的配合過松，則受載后會出現(xiàn)松動，影響主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度和剛度

21、，縮短軸承的使用壽命。過緊，則會使內(nèi)、外圈變形，也會影響旋轉(zhuǎn)精度，加速軸承的磨損、增加溫升和熱變形，并給裝配帶來困難。滾動軸承的配合可參考下表 滾動軸承的配合 表3-2 配合部位 配合 主軸軸徑與軸承內(nèi)圈 m5 k5 JS6 k6 座孔與軸承外圈 K6 J6或JS6 或規(guī)定一定過盈量 軸徑與軸承內(nèi)圈的配合用m5，緊固性較好，但不易裝拆。用k5則平均過盈接近于零，易裝拆，受沖擊不大時同軸度較好。軸承外圈與支承座孔的配合應稍松一點，常用J6、JS6或K6，重載時才用M6。 對于輕載的精密機床，為避免軸頸或支承座孔的形狀誤差影響軸承精度，常采用有間隙的配合。對需要調(diào)整間

22、隙的軸承，為使調(diào)整時能軸向移動，配合應稍松些。 3.3.5主軸傳動件的布置 這里是針對傳動件直接裝在主軸上，傳動力主軸和主軸軸承承受的主軸組件。 （1）傳動件的軸向布置 為增強剛度，傳動件應盡可能靠近剛度高的前軸承。有兩個齒輪時，傳遞大扭矩的齒輪應更靠近前軸承。對于傳遞進給運動的齒輪，也應靠近相應的軸承位置。 （2）傳動件空間布置 目的是使主軸前端在對加工精度影響最大的方向上的變形最小。當然還應考慮結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)的可能性。 3.3.6主軸組件布局設計 根據(jù)以上分析并結(jié)合工程實例,設計鉸削頭的主軸組件。目前國內(nèi)外的鏜鉸床普遍采用雙列向心軸承加推力軸承的結(jié)構(gòu)，但也有不少鏜鉸床采

23、用兩個圓錐軸承的結(jié)構(gòu)。分別繪制結(jié)構(gòu)簡圖如下（圖 3-1，圖 3-2） 圖 3-1 圖 3-2 這兩種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點，前者徑向和軸向剛度較好，但主軸結(jié)構(gòu)復雜，裝配調(diào)整調(diào)整比較麻煩。后者的軸向剛度稍差一點，但主軸結(jié)構(gòu)簡單，裝配調(diào)適方便，精度也能滿足要求。本系列鏜削頭用于粗精鏜孔，切削受的徑向力較大，軸向力較小，考慮到既要保證所要求的加工精度，同時又要盡量結(jié)構(gòu)簡單，便于制造、裝配和調(diào)整。因此在本次設計中采用了兩個圓錐滾子軸承組成主軸前固定支撐。后端采用短圓柱滾子軸承作為輔助支撐，允許主軸受熱時有一定的軸向移動 3.4主軸結(jié)構(gòu)設計 3.4.1主軸軸徑的確定 主軸軸徑通常是指主軸前軸

24、頸的直徑。在確定前軸徑見下表）后，用下列公式得到后軸徑。 =（0.7~0.85）D1 為了方便通過棒料和裝拆工夾具應適當取較大值。但是當時（為平均直徑）主軸剛度會急劇下降。故一般情況取。 根據(jù)一下經(jīng)驗圖表，現(xiàn)取主軸前端直徑為80mm。 主軸軸徑 表3-3 功率 2.6~3.6 3.7~5.5 5.6~7.3 7.4~11 11~14.7 14.8~18.4 18.5~22 22~29.5 車床 70~90 70~105 95~130 110~145 140~165 150~190 220 230 升降臺銑床 60~90 60~95 75~

25、100 90~105 100~115 外圓磨床 50~60 55~70 70~80 75~90 75~100 90~100 105 105 3.4.2主軸前端懸伸量的選擇 主軸懸伸量a值愈小愈能提高主軸部件的剛度。為減小a值可采取下列措施： （1）盡量采用短錐法蘭式的主軸端部結(jié)構(gòu)。 （2）前支承中的推力軸承應安裝在徑向軸承的內(nèi)側(cè)。 3）盡量利用主軸端部的法蘭盤和軸肩等構(gòu)成密封裝置。 （4）成對安裝的圓錐滾子軸承，應采取滾錐小端相對形式，成對安裝的向心推力球軸承，應采取類似的背對背型安裝。這樣可提高前支承的剛性，有可減小a值。

26、 3.4.3主軸剛度的驗算 一般的說來，剛性主軸只要其剛度能滿足要求，強度大多是足夠的，除在特殊的重切削情況下工作的主軸外，通常不必作強度驗算，只驗算其剛度就可以了。主軸的剛度驗算，主要是驗算主軸在受力時的彎曲變形，即主軸前端的撓度 X 和前支承處的傾角θ。（見圖 3-4） 式中 E——主軸材料的彈性模數(shù)（公斤/毫米2 ）； J——前支承處的截面慣性距（毫米4 ）：實心軸 ; R——主軸的半徑； M——軸支承的反力矩（公斤*毫米）； P——切削力（公斤）； Q——傳動力（公斤）。 4 傳動裝置設計

27、 4.1傳動方案擬定 由于在本機床傳動系統(tǒng)的傳動比不大，約為2。另外由于采用了雙速電動機大大簡化了傳動裝置的結(jié)構(gòu)，降低了傳動比。綜上可以考慮齒輪傳動和同步帶傳動兩種方式?，F(xiàn)比較兩種傳動方式如下：齒輪傳動的主要優(yōu)點是：具有準確的瞬時傳動比，適用的圓周速度及傳遞功率的范圍廣，效率高，壽命長，工作可靠。同步帶傳動的優(yōu)點是：它是一種工作面為齒形的環(huán)形傳動帶，有與采用了伸長率小的承載層，它的節(jié)距可保持不變。它與鏈傳動相似，不靠磨擦傳遞動力，而是利用帶上的齒與帶輪上相應的齒槽嚙合。所以，同步齒形帶具有速比較準確，不打滑，效率高，初張力小，對軸及軸承的壓力小，傳動平穩(wěn)等優(yōu)點。但與其他傳動帶相比，其安裝、制

28、造等要求較高，過載保護及吸振性能稍差。結(jié)合帶傳動和齒輪傳動的優(yōu)缺點，同時考慮到帶傳動傳動比較小。決定以同步帶傳動為傳動方案設計傳動裝置。 4.2帶傳動設計 4.2.1選用的齒形帶的參數(shù)一般如下： 線速v：5~50m/sec;功率N： 速比i：；效率 工作溫度： 齒形帶最主要的一個參數(shù)是節(jié)距。齒形帶的節(jié)線周長L為標準長度。相鄰兩齒形中心線間沿節(jié)線量度的弧長稱為齒形帶的節(jié)距t，一般常以模數(shù)m作為衡量齒形帶的標志。 4.2.2同步齒形帶的傳動計算 計算時，已知條件是：a.所傳遞的功率（kw）；b.轉(zhuǎn)速n1、n2或速比i；c.傳動布置的空間和工作條件。計算的目的是確定：a.齒形帶的模數(shù)

29、m，寬度b，齒數(shù)Z和長度；b.帶輪的齒數(shù)Z1，Z2，節(jié)圓直徑D1，D2；c.實際中心距 A。 鉸頭傳動系統(tǒng)同步齒形帶傳動計算： （1） 確定計算功率（kw） （工作情況系數(shù)） 則=3.6Kw （2） 選擇齒形帶模數(shù)m（mm） 查圖[1]5.2-22取模數(shù)為4mm （3） 確定小帶輪齒數(shù)20 根據(jù)，見表[1]5.2-45確定為 （4） 確定大齒輪齒數(shù) =40 （5） 確定小帶輪節(jié)圓直徑（mm） =80mm （6） 確定大帶輪節(jié)圓直徑(mm) =160mm （7）確定齒形帶速度v(mm/s) 12.18mm/s （8）確定齒形帶

30、長度與齒數(shù)L(mm),Z 查表[1]5.2-41選區(qū)相近的帶長和齒數(shù) L=1068.1 Z=85 （9）確定實際中心矩A(mm) A=350mm （10）核驗小帶輪與齒形帶的嚙合齒數(shù) （11）確定1mm寬齒形帶由離心力而產(chǎn)生的張力T(Kfg/mm) 71.2 （12） 確定齒形帶寬度b(mm) 取b=50mm （13）確定齒形帶傳動對軸的作用力Q(kgf) 式中P——傳遞的圓周力 Q=1242.36kgf 5加工刀具設計 本次刀具為復合孔夾攻刀具。復合孔加工是將兩把或兩把以上的同類或不同類的孔加工刀具組成一體來同時或順序加工兩個或兩個以上工序

31、或工步的刀具。 5.1本次設計中應考慮的問題及應采取的方案 （1）切削圖形采用各階刀具順序加工，這種方式工藝緊湊切削余量均勻，但刀具長懸伸量大，且各把刀具間的負載不均勻，切削時間較長。 由工件加工要求決定，多次用不同工藝復合刀具加工，切削時應盡量使各把刀具負荷均勻。 （2）結(jié)構(gòu)形式采用裝配式，該方式制造刃磨方便但因增加了接合面和緊固件，影響了加工精度，降低了刀具耐用度，但重磨后尺寸可調(diào)節(jié)，刀具利用率高。 用于粗加工刀具和前后刀具直徑相差較大的復合孔加工刀具幾大尺寸的復合孔加工刀具。（3）刀具材料采用硬質(zhì)合金，其耐熱性和耐磨性均好，高速的復合孔加工刀具耐用度要求較高時常用。選用刀具材8SiC

32、r和40Cr（4）排屑方法：前后刀具有各自容屑槽，切屑不易干擾刀具結(jié)構(gòu)復雜這種方式在前后刀具相距較遠時常用。（5）刀齒安排采用前后刀具刀齒對齊形式。具有制造方便的優(yōu)點。（6）由于本次設計采用了剛性主軸因此沒有必要使用導向裝置。這種設計方式大大簡化了夾具的結(jié)構(gòu)，卻要求主軸有更高的剛度。 5.2刀具設計 刀具是機械加工工藝中必要的工藝裝備之一,而復合刀具的采用是把幾道工序合并在一起,可縮短基本工作時間和輔助時間,顯著提高了勞動生產(chǎn)率;此外,由于工序數(shù)目的減少,導致降低工藝系統(tǒng)的調(diào)整誤差,從而提高了零件的加工精度;同時簡化了操作過程。用一臺機床完成多臺機床才能完成的加工任務,也減少了操作工人的數(shù)

33、目。 5.2.1復合鉸刀的應用 現(xiàn)將在氣缸蓋氣門座孔和氣門導桿孔的精加工工序中,采用一把精鉸擠光復合鉸刀把氣門導桿孔的精鉸、擠壓和氣門座孔的精鉸加工三道工序合并一次完成介紹如下。 氣門導桿孔和氣門座孔圖紙要求如圖1所示。氣門導桿孔尺寸為16，圓柱度公差0.01,與底面垂直度公差為100:0.1,表面粗糙度Ra=3.2m.氣門座孔尺寸（）,圓柱度公差為0.015,與氣門導桿孔的同軸度公差為0.05,表面粗糙度Ra=3.2m. 方案一 氣門導桿孔和氣門座孔加工工藝過程是在二孔半精鏜后,再用專用鉸刀精鉸孔至15.79,再在40噸油壓機上用推擠刀擠壓孔為16。 方案二 采用精鉸擠光復合鉸

34、刀合并工序 精鉸刀部分是六齒鉸刀. 具體結(jié)構(gòu)如圖總體分五部分,前導部分精鉸刀部分,擠光部分(無刃鉸刀),鉸座孔部分和刀柄部分.采用精鉸擠光復合鉸刀,可以使氣門導桿孔的精鉸和擠光兩道工序連續(xù)進行,而且在擠光氣門導桿孔的同時又能鉸削氣門座孔。使三道工序合并。 5.2.2 采用精鉸擠光復合鉸刀的作用 (1) 無刃鉸刀的過度刃和每一個刀的前后角幾何形狀都制成圓滑過渡面,并且和精鉸刀尺寸公差一樣,無刃鉸刀外圓及過渡面的粗糙度與精鉸刀的外圓表面粗糙度一致。這樣,刀具在導桿中平滑擠壓通過時,擠去精鉸后孔的收縮量及中心歪斜引起的附加量,使孔表面呈現(xiàn)黑色,且發(fā)亮,粗糙度可達Ra=0.8m,尺寸精度可達H7

35、,且孔徑尺寸穩(wěn)定。 (2) 座圈孔鉸刀鉸孔時,擠光段已有4/5的長度進入了導桿孔,起著前導向作用。由于導向點離加工區(qū)近,增加了導向的剛性,提高了座圈孔的加工精度。 (3) 由于擠光段無刃鉸刀和導桿孔的精鉸刀具有相同的尺寸公差,當無刃鉸刀全長進入導桿孔后,無刃鉸刀的中心線就代表了導桿孔的中心線,在精鉸座圈孔時,無刃鉸刀起定心作用,而且提高了座圈孔中心線與導桿孔中心線的同軸度。減少了工件在原工序時的裝夾次數(shù),避免了多次裝夾帶來的安裝誤差。 (4) 采用精鉸擠光復合鉸刀,使擠壓導桿孔和精鉸閥座孔的機動時間重合。這樣使機加工時縮短,而且由于工序合并減少了多次裝卸的輔助時間,由原精加工工時29分鐘

36、縮減為12分鐘,提高工效近1.5倍。 (5) 精鉸擠光復合鉸刀代替了原3個工序所用的刀具,使刀具成本降低了50%. (6) 精鉸擠光復合鉸刀做到了工序集中,這樣,減少了機床和生產(chǎn)工人的數(shù)量,減少了車間面積和運輸工作量,同時也簡化了生產(chǎn)計劃和組織工作。采用精鉸擠光復合鉸刀加工氣門導桿孔和氣門座孔,既可以保證零件加工質(zhì)量,提高加工精度,又提高了勞動生產(chǎn)率,降低了成本,具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟效益。 5.2.3鉸刀刀片材料選擇 所加工缸蓋倒桿孔材料為合金鑄鐵,硬度為HB200-230,鑄件。導桿孔要求低的表面粗糙度和高的加工精度。 5.2.4 精鉸刀直徑和公差確定 鉸刀的直徑與公差直接影響到被

37、加工孔的尺寸精度、鉸刀的制造成本與使用壽命。鉸刀在加工合金鑄鐵件時，由于刀齒的徑向跳動、工作與刀具的安裝偏差、積屑瘤的作用，鉸出的孔要比校準部分的實際直徑大，即產(chǎn)生所謂的“擴張”現(xiàn)象。因此確定槍鉸刀公差上、下極限值的規(guī)則[2]為： ⑴ 鉸刀直徑的上限尺寸等于孔的最大直徑減 0.1IT，0.1IT 的值應圓整到 0.001mm 整數(shù)倍。 ⑵ 鉸刀直徑的下限尺寸等于孔的最大直徑減 0.35IT，0.35IT 的值應圓整到 0.001mm 整數(shù)倍。 因加工孔的公差為φ16H7mm，所以鉸刀公差為： 上限尺寸=16.015-0.10.015=16.013mm 下限尺寸=16.013-0.35

38、0.015=16.008mm 所以鉸刀直徑公差為φ16mm 5.2.5 鉸刀齒數(shù) Z 選擇 如鉸刀齒數(shù)過少,加工出的孔精度和表面粗糙度達不到要求, 齒數(shù)過多, 容屑槽尺寸小,刀齒強度削弱。加工韌性材料取小值,脆性材料取大值。為了便于測量，齒數(shù)取偶數(shù)。根據(jù)鉸刀直徑確定齒數(shù)，d=(16~32)之間的且孔精度較高，Z=6比較合適。 5.2.6 鉸刀齒槽形狀確定 選擇導桿孔鉸刀齒槽為直槽。 5.2.7 鉸刀幾何參數(shù)確定 ⑴ 主偏角 Kr 切削厚度a= sinKr ,軸向力 Fx= F sinKr。由此可見，Kr 愈小，軸向力 Fx 和切削厚度a也愈小，鉸削時，鉸刀的導向性好，已加工表面粗糙度較小，加工精度高。但 Kr 過小時，鉸削時，擠壓摩擦較大，鉸刀耐用度低，切入和切出時間長。鉸加工鑄鐵時 Kr 取值 3~5，取 Kr=5為了減小表面粗糙度，在切削刃和校準部分之間磨出長度為 1～2mm 的過渡刃，其偏角 Kr =1～2。 ⑵ 前角γp 鉸削余量一般很小，切屑很薄，切屑與前刀面接觸長度很短，前角作用不大。一般為γ=0。但在加工韌性材料時，為了減小切屑變形及抑制積屑瘤產(chǎn)生，可取 γ =5 ～10。取γ=5。 16