ZH柴油機連桿攻絲專機總體及主軸箱設計

作者:日期:ZH1105柴油機連桿攻絲專機總體及主軸箱設計摘 要：本課題設計了一臺用于ZH1105柴油機連桿攻絲的組合機床。設計內容 主要分為總體設計和主軸箱設計兩部分。總體設計包括機床配置型式的確定、結 構方案的選擇以及“三圖一卡”的繪制。組合機床對多孔鉆削加工具有較大的優(yōu) 勢，它按孔的坐標分布位置實行一次加工，保證了孔的坐標位置尺寸精度。作為 組合機床專用部件的主軸箱，有成熟固定的設計模式：標準的主軸箱體、前后側 蓋、主軸、傳動軸、齒軸、軸承等，以及成熟的傳動、布局、結構設計方法。該 機床設計采用臥式單面攻螺紋的方案，加工和裝配的工藝性好，零件裝夾方便 . 部件設計主要包括繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖、 確定主軸和齒輪、設計傳動系統(tǒng)； 根據(jù)主軸箱的大小以及設計和裝配要求選擇主軸箱的其他零部件。本組合機床有高精度、高剛性、高效率、高靈活性等優(yōu)點；使用方便，提高了勞動生產(chǎn)率。關鍵詞：組合機床；攻螺紋；主軸箱本設計來自：完美畢業(yè)設計網(wǎng) 登陸網(wǎng)站聯(lián)系客服遠程截圖或者遠程控觀看完整全套論文圖紙設計客服 QQ : 8191040The whole plane connecting rod tapping and Spindle boxdesign in the ZH1105 engine bodyAbstract: A Modular machine tool was designed for the ZH1105 diesel engine withTapping rod。 The focal point of this topic could be divided into two parts： the general design and the headstock design。 The general design includes the confirmation of the modular machine tool, the selecting of the structure type and the completing of the technological drawing of the parts to be manufactured, the general drawing of modular machine tool， drawing of cutter display and the efficiency card of manufacturing。The Modular machine tool has the larger advantages for drilling several holes, according to the hole location coordinates implementation of a processing to ensure the hole location of the coordinates of dimensional accuracy。 As a Modular machine tool parts for the spindle box, the design of fixed maturity model: the standardspindle box， the front and back side covers， spindle, drive shaft， gear shaft， bearings， as well as mature transmission， distribution ， structural design methods available for selection.The modular machine tool uses the horizontal-type single location one-side processing plan, the processing and assembly technology capability is good， and it clamps conveniently。 The headstock design including drawing the primitive basic charts for the diesel engine block, determining the spindle and the gears, designing the transmission system。 Other parts of the headstock are selected according to headstoc'skdimension and demand of design and assembly。 The Modular machine tool has highprecision, high rigidity ， high efficie ncy which can reduce labor inten sity, and improve labor productivity.文檔為個人收 集整理，來源于網(wǎng)絡個人收集整理，勿做商業(yè)用途Key words: Modular machine tool ; Tapping； Headstock目錄1 引言 61。1 概述 61。2 課題設計的總體思路 6.2 組合機床總體設計 8.2.1 總體方案論證 8.2.1.1 被加工零件的特點 8.2.1。2 工藝路線的確立 8.2.1。3 機床配置型式的選擇 9.2.1.4 定位基準的選擇 1.0.2。1。5 選用滑臺傳動型式 1.0.2。2 總體設計計算 112。2。1 絲錐的切削負荷 112。2。2 攻絲扭矩的計算 112。2。3 主軸直徑的確定 112。2。4 切削速度的確定 1.2.2。2。5 切削功率的確定 1.2.2。2。6 攻螺紋主轉速的計算 1.22。2.7 確定主軸箱輪廓尺寸 1.22。2。8 生產(chǎn)率計算 1.3.2.2.9 通用部件的選擇 1.5.2.2。10零部件的設計 錯. 誤!未定義書簽。3 組合機床主軸箱設計 錯. 誤! 未定義書簽。3.1 主軸箱原始依據(jù)圖的繪制 錯. 誤! 未定義書簽。3.2 主軸結構型式的選擇和動力計算 錯. 誤!未定義書簽。3.3 主軸箱傳動系統(tǒng)的設計與計算 錯. 誤! 未定義書簽。3.3.2 主軸箱傳動路線的擬訂 錯. 誤! 未定義書簽。3。3.3 傳動軸位置及齒輪齒數(shù)的確定 錯. 誤! 未定義書簽。3.3。4 軸的校核 錯. 誤!未定義書簽。3。3.5 齒輪的校核 錯. 誤! 未定義書簽。3.3。6 軸承的壽命校核 錯. 誤! 未定義書簽。3.3。7 鍵的強度計算 錯. 誤! 未定義書簽。3。4 主軸箱前、后蓋及箱體設計 錯. 誤! 未定義書簽。3.5 附件的選擇 錯. 誤!未定義書簽。4 結論 錯. 誤!未定義書簽附件清單 錯. 誤! 未定義書簽1 引言1。1 概述 組合機床是由萬能機床和專用機床發(fā)展來的，它既有專用機床、結構簡單 的特點，又有萬能機床能夠重新調整 , 以適應新工件加工。組合機床是用按系列 化標準化設計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設計的專用部 件組成的專用機床。 組合機床是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術 和成套工藝裝備。 它的基本組成是以大量通用部件為基礎， 配以少量專用部件組 成的一種高效專用機床。它的特征是高效、高質、經(jīng)濟實用，因而被廣泛應用于 工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。組成組合機床的通用部件有 如下幾類：動力部件動力頭、動力滑臺和動力箱；工件運送部件 - 回轉工 作臺、移動工作臺和回轉鼓輪；支承部件立柱，床身，底座和滑座等 . 控制 系統(tǒng)有通用的液壓傳動裝置、電氣柜、操縱臺等。 本組合機床是一臺加工柴油機連桿攻絲組合機床， 該機床可適用于一定批量的生 產(chǎn)。課題來源于江淮動力股份有限公司,是針對目前該公司對ZH1105柴油機機體 三面攻螺紋而設計的，以提高其的生產(chǎn)效率、加工精度 , 從而降低加工成本。國內主要組合機床廠對主機的質量普遍比較重視， 但由于與主機配套的液壓 件，穩(wěn)定性受到了嚴重的影響。 許多廠存在著刀具和輔助設計制造能力差的問題 . 目前 , 國內組合機床通用部件由于多家引進了不同國別的技術， 標準還沒有統(tǒng) 一， 行業(yè)歸口部門要進一步做工作， 盡快統(tǒng)一起來 , 這無論對生產(chǎn)通用部件的 企業(yè) , 還是對用戶的選型、 維修都有積極的意義。 然后著手重點扶持一批有一定 基礎的中、 小企業(yè)定點專業(yè)化生產(chǎn) , 以穩(wěn)定質量 , 降低成本。瞄準國際同類產(chǎn)品 水準， 在行業(yè)中創(chuàng)出中國名牌供應國內外市場。組合機床的設計， 目前基本上有兩種情況： 其一，是根據(jù)具體加工對象的具 體情況進行專門設計 , 這是當前最普遍的做法 .其二, 隨著組合機床在我國機械行 業(yè)的廣泛使用， 廣大工人總結自己生產(chǎn)和使用組合機床的經(jīng)驗， 發(fā)現(xiàn)組合機床不 僅在其組成部件方面有共性 , 可設計成通用部件，而且一些行業(yè)在完成一定工藝 范圍內組合機床是極其相似的 , 有可能設計為通用機床，這種機床稱為“專能組 合機床”.這種組合機床就不需要每次按具體加工對象進行專門設計和生產(chǎn), 而是可以設計成通用品種， 組織成批生產(chǎn)， 然后按被加工的零件的具體需要， 配以簡 單的夾具及刀具，即可組成加工一定對象的高效率設備. 組合機床行業(yè)的產(chǎn)品技術現(xiàn)狀與激烈競爭的市場以及與用戶需求之間的差距是比較大的， 在市場經(jīng)濟 的新形勢下 , 切實解決存在的薄弱環(huán)節(jié)， 完善售后服務體系， 以求得行業(yè)企業(yè) 的大發(fā)展 , 前景是美的。1 。2 課題設計的總體思路課題來源 ：鹽城市江動集團； 課題研究的內容： 設計一臺加工柴油機連桿攻絲組合機床， 具體進行總體、 夾具 部裝圖、零件圖設計；加工內容有：連桿材料為40Cr，調質處理硬度為HBS255-293,本道工序主 要加工連桿大端的2X M12 X 1.25-5HJ 18;生產(chǎn)綱領：年產(chǎn) 20萬只;批量：本機床設計、制造一臺。設計要求:A?？傮w設計a. 制定工藝方案,確定機床配置型式及結構方案 .b。 三圖一設計，包括：a）被加工零件工序圖，b）加工示意圖，c）機床聯(lián) 系尺寸圖,d）生產(chǎn)率計算卡，e）有關設計計算、校核.B。主軸箱部裝圖設計a 主軸箱部裝圖設計； b 零件圖設計；有關計算、校核等。C。撰寫畢業(yè)設計說明書.設計思路：根據(jù)工藝方案確定機床的型式和總體布局。在選擇機床配置型式時 , 既要考 慮實現(xiàn)工藝方案，保證加工精度，技術要求及生產(chǎn)效率；又要考慮機床操作、維 護、修理是否良好 ; 還要注意被加工零件的生產(chǎn)批量，以便使設計的組合機床符 合多快好省的要求。其制定過程應從以下的幾個方面考慮： 1、加工的工序和加 工精度的要求。 2、被加工零件的特點 3 工件的生產(chǎn)方式 , 在加工連桿過程中， 還必須考慮到加工零件特點對配置型式和結構方案的影響。 在加工精度要求影響 方面，不僅提高原始精度，提高工件的定位基準和減少夾壓變形等措施 . 設計的 主要思路是把原有的多道工序的單孔加工改為多孔同時加工， 這樣設計主要是為 了解決由多次裝夾引起的定位誤差問題，保證孔的位置精度 .2 組合機床總體設計組合機床的總體設計要注重工件及其加工的工藝分析， 制訂出合理的工藝方 案 ,才能設計出合理的專用機床。根據(jù)指定的加工要求,提出若干個工藝方案，選擇最優(yōu)的。工藝方案的確定決定了專用機床的結構、性能、運動、傳動、布局等 一系列問題。所以 ,工藝方案設計是專用機床的重要環(huán)節(jié)。2。1 總體方案論證2。1。1 被加工零件的特點該組合機床的加工對象是連桿，材料是 40Cr, 硬度為 HBS255-293。 本道工 序主要加工連桿大端的 2X M12 X 1.255H深18.2.1 。2 工藝路線的確立被加工零件需要在組合機床上完成的加工工序， 以及應保證的加工精度是制 定機床方案的主要依據(jù)。如圖2-1 :被加工對象為ZH1105型柴油機連桿，材料 為 40Cr。圖21柴油機連桿本次加工的零件是柴油機機體，其主要加工工序是：A. 粗銑底面；B。粗銑左、右端面；G粗銑前、后端面；D. 半精銑底面；E. 半精銑左、右端面；F. 半精銑前、后端面；G. 粗鏜孔;耳精鏜孔；I。鉆左、右、后面的孔；J。攻螺紋。本道工序為第10道工序，主要攻連桿大端上的2個螺紋孔。具體加工內容 是:螺紋孔2X M12 XI。25-5H深18, 次裝夾一個零件,2個螺紋孔同時加工。2。1.3機床配置型式的選擇根據(jù)選定的工藝方案，確定機床的配置型式時，既要考慮能實現(xiàn)工藝方案 以確保零件的加工精度、技術要求及生產(chǎn)率，又要考慮機床的操作方便可靠，易 于維修，且冷卻、排屑情況良好。機床的配置型式有立式和臥式兩種，如圖2 2和圖23兩種圖2-2臥式組合機床結構圖23立式組合機床結構立式機床的優(yōu)點是占地面積小，自由度大，操作方便，其缺點是機床重心高， 振動大。臥式機床的優(yōu)點是加工和裝配工藝性好，振動小 ，運動平穩(wěn)，機床重心 較低，精度高,安裝方便，其缺點是削弱了床身的剛性，占地面積大。機床的配置 型式在很大程度上取決于被加工零件的大小、形狀及加工部位等因素。臥式機床多用于加工孔中心線與定位基準面平行的情況，而立式機床則適用 于加工定位基面是水平的，而加工的孔與基面相垂直的工件?？紤]到汽車變速箱 箱體的結構為臥式長方體，從裝夾的角度來看，臥式平放比較方便，也減輕了工 人的勞動強度。通過以上的比較，考慮到臥式機床振動小，裝夾方便等因素，選用臥式組合 機床.2。1。4定位基準的選擇組合機床是針對某種零件或零件某道工序設計的。正確選擇定位基準，是確保加工精度的重要條件，同時也有利于實現(xiàn)最大限度的集中工序。本機床加工時 采用的定位方式是一面兩孔定位，以底面為定位基準面，限制三個自由度；用圓柱 定位銷,限制兩個自由度；用削邊銷限制剩下的一個轉動自由度，符合六點定位 規(guī)律，滿足相容條件.夾緊方式采用右面用氣缸夾緊。選用滑臺傳動型式動力滑臺是由滑座、滑鞍和驅動裝置等組成、實現(xiàn)直線進給運動的動力部件。 根據(jù)驅動和控制方式不同，滑臺分為液壓滑臺、機械滑臺和數(shù)控滑臺三種類型。液壓滑臺采用雙軌結構型式，以單導軌兩側面導向，導向的長寬比較大，導 向性好；在相當大的范圍內可以無級調速；可以獲得較大的進給力；由于液壓驅 動，零件磨損小，使用壽命長；工藝上要求多次進給時，通過液壓換向閥，很容 易實現(xiàn)；過載保護簡單可靠；由行程調速閥來控制的快進轉工進，轉換精度高 ，工 作可靠。機械滑臺采用滾珠絲杠傳動，進給量穩(wěn)定，慢速無爬行，高速無振動， 可以降低加工工件的表面粗糙度；具有較好的抗沖擊能力，斷續(xù)銑削、鉆頭鉆通孔 將要出口時，不會因沖擊而損壞刀具；運行安全可靠，易發(fā)現(xiàn)故障，調整維修方 便。故選擇液壓滑臺。2.2總體設計計算2。2。1絲錐的切削負荷絲錐的切削負荷與絲錐每一刀齒切下切削厚度以及同時工作刀齒數(shù)有關。絲錐的每齒負荷不取決于機床進給機構，而是由本身結構參數(shù)所決定。攻絲扭矩的計算絲錐工作時其主要抗力為扭矩，攻絲扭矩由切削扭矩、絲錐與已加工表面之 間的摩擦扭矩和切削阻塞在容削槽中產(chǎn)生的扭矩。在正常切削條件下，主要的是 切削扭矩.根據(jù)文獻 第134頁表620可得出切削轉矩T為：(2 1)T 195D1.4PW/5(2 1)式中：D 加工螺紋大徑；Pw 工件的螺距。A. 大端面的計算攻2X M12 X 1。255H深18的螺紋T 195 121.4 1.251'5 = 8。836N m2。2。3主軸直徑的確定：根據(jù)公式：d 6.2410T(2式中：d -主軸直徑,單位：mm ; T 轉矩，單位:N m .A.大端面的計算攻2X M12 X 1.255H深18的螺紋d 6010 8.836 19.01mm故，d 取 20mm。2。2。4切削速度的確定參照文獻1第133頁表619,根據(jù)螺紋孔加工精度要求，取攻絲時的切削 速度。A。大端面的確定a. 2X M12 X 1。255H 深 18 的螺紋取 V=5m/min2.2。5切削功率的確定參照文獻 第134頁表620得Tv P(2-3)9740 D式中：T-切削轉矩；單位：N m；v 切削速度；單位：m/minD 被加工螺紋直徑；單位 ：mm.A .大端面a .攻 2X M12 X 1。25 5H 深 18 的螺紋R Tv =8836 5 = 0.12 kW9740 D 974012所以2個螺孔同時加工，其切削功率為：P =2X P = 2X 0.12 = 0.24 kW所以，攻后面螺紋所需總功率為：P = 0.24kW2.2。6攻螺紋主轉速的計算根據(jù)文獻6 第198頁有：1000v n(2d4)A。大端面的計算a .攻2X M12 X 1。25-5H深18螺紋孔時主軸的轉速已知： v 5m/min ， d 12mmEl1000v1000 5 O0 .所以：n132.80 r / mind 3.14 122.2.7 確定主軸箱輪廓尺寸主要需確定的尺寸是主軸箱的寬度 B和高度H及最低主軸高度h .主軸箱寬 度B、高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關，可按下式計算：B b2bi（2-5）H h h1 b1（2-6）式中，b 工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離（mm）;b1 -最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（mm）;h 工件在高度方向相距最遠的兩孔距離（mm）；h 最低主軸咼度（mm）。其中,hi還與工件最低孔位置（h2 19mm）、機床裝料高度（H 795mm）、 滑臺滑座總高（h3 200mm）、床腳高度（500mm）、滑座與床腳之間的調 整墊高度（h? 5mm）等尺寸有關.對于臥式組合機床，hi要保證潤滑油不致從主 軸襯套處泄漏箱外，通常推薦hi 85140mm本組合機床按式h1h2H (0.5 h3 h71%)計算，得：g 108.5mmb 90mm，h0mm,取 b1100 m m，則求出左右主軸箱輪廓尺寸:Bb2b190 2100 290mmHhh1 b1 0108.5 100 208.5mm根據(jù)上述計算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標準，最后確定主軸箱輪廓尺寸為B H 400mm 400mm.根據(jù)上述計算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標準，最后確定主軸箱輪廓尺寸為B H 400mm 400mm.生產(chǎn)率計算機床生產(chǎn)率計算卡反映了實際生產(chǎn)率、切削用量、動作時間、負荷率等技術參數(shù).已知:工作行程為37mm;進刀量為150mm/min ;機動時間加緊0.1 min。A.理想生產(chǎn)率計算理想生產(chǎn)率Q （單位為件/h ）是指完成年生產(chǎn)綱領A （包括備品及廢品率在 內）所要求的機床生產(chǎn)率.它與全年工時總數(shù)tk有關，一般情況下，單班制tk取 2350h，兩班制 tk 取 4700h，A 取 200000 件。則AQ -（2 7）tk200000 （Q =85。1 件 / h2350B。生產(chǎn)率計算實際生產(chǎn)率Q1 （件/h ）指所設計的機床每小時實際可以生產(chǎn)的零件數(shù)量。即:QiT60（件 h）T單（28）式中：T單-生產(chǎn)一個零件所需時間（min）,可按下式計算：5 T機+ T輔（土 土 t停）（L快進L快退t移t裝）（2VfiVf2Vfk9） 式中：Li、L2 分別為刀具第I、第U工作進給行程長度，單位為 mm;Vfi、Vf2 分別為刀具第I、第U工作進給量，單位為mm / min ；t -滑臺在死擋鐵上的停留時間， 通常指刀具在加工終了 時無進給狀下旋轉510轉所需時間，單位為min；L快進、L快退一一分別為動力部件快進、快退行程長度，單位 為mm;Vfk 動力部件快速行程速度。液壓動力部件取310米/分；t移一一直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換的時間，一 般可取0。1分；t裝一一工件裝、卸（包括定位、夾壓及清除鐵屑等）時間， 它取決于裝卸自動化程度、工件重量大小、裝卸是否方便及工人熟練程度。通常 取 0。51。5min 。a）機加工時間T機:23T機0.03 0.169 min165.9b）輔助時間T輔:T輔0.608minc）單件時間T單：T單 T機 T輔 0.169 0.608 0.78mind）實際生產(chǎn)率Q1:Q160 60T單0.7876.9（件 h）C. 負荷率計算QQ110）Q 76.9 , 負=90。39%、Q185.1D。生產(chǎn)率計算卡見圖 ZH1105 LG 04.2。2.9通用部件的選擇A。選動力箱型號隔削,根據(jù)文獻2 第47頁由切削用量計算得到的各主軸的切削功率的總和 的公式：11)式中：P切削一消耗于各主軸的切削功率的總和(kW );-多軸箱的傳動效率，加工黑色金屬時取 0。80。9,加工有色金 屬0.70.8 ;主軸數(shù)多、傳動復雜時取小值，反之取大值.本課題中，被加工零 件材料為40Cr,故取 0.8。主軸箱：P 2 0.120.24kW0 24貝 U P 0.3kW0.8貝 U P 空 0.3kW0.8根據(jù)機械滑臺的配套要求，滑臺額定功率應大于電機功率的原則，根據(jù)文獻 2 第114115頁的表5-38、表5 39得出動力箱及電動機的型號如表 2-1所 示：表2-1動力箱及電動機型號表動力相型號電動機型號電動機功率(kW)電動機轉速(r /min )輸出軸轉速(r /min )主軸箱1TD25Y100L 61。5940520B.選用滑臺傳動型式選用了液壓滑臺，液壓滑臺采用雙軌結構型式，以單導軌兩側面導向，導向 的長寬比較大，導向性好；在相當大的范圍內可以無級調速； 可以獲得較大的進 給力；由于液壓驅動，零件磨損小，使用壽命長；工藝上要求多次進給時，通過液壓 換向閥，很容易實現(xiàn)；過載保護簡單可靠；由行程調速閥來控制的快進轉工進， 轉換精度高，工作可靠。C.液壓滑臺的選擇根據(jù)動力箱的型號，選擇適當?shù)囊簤夯_，為了保證工作的穩(wěn)定性，由文獻 2 第96頁表5 5,液壓滑臺選用1HY401A型。臺面寬400mm,臺面長800mm, 行程長400mm，滑臺及滑座總高 320mm,滑座1240mm.