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1、基于三維的柴油機氣缸體三面鉆削組合機床總體及左主軸基于三維的柴油機氣缸體三面鉆削組合機床總體及左主軸箱設(shè)計箱設(shè)計摘摘 要：要：本科題來源：鹽城市江淮動力集團的 ZH1105W 柴油機。柴油機氣缸體是需要大量生產(chǎn)的零件，為了提高加工精度和生產(chǎn)效率，需要設(shè)計一種組合機床來改善柴油機氣缸體的加工情況。本課題設(shè)計的組合機床是針對 ZH1105W柴油機氣缸體鉆左側(cè)面（即水箱面）上 11 個孔，鉆右側(cè)面（即油底殼面）上21 個孔，鉆后蓋板（缸尾）鉆 11 個孔，共計 43 個孔同時加工。本次設(shè)計主要包括兩部分：組合機床總體設(shè)計和左主軸箱的設(shè)計。總體設(shè)計包括機床配置型式的確定、結(jié)構(gòu)方案的選擇以及“三圖一卡”
2、的繪制。部件設(shè)計包括繪制左主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖、確定主軸和齒輪、完成動力計算、設(shè)計傳動系統(tǒng)、繪制多軸箱裝配圖和零件補充加工圖。機床采用臥式單工位三面加工的方案，加工和裝配工藝性好，零件裝夾方便。采用液壓滑臺實現(xiàn)刀具進給，借助導(dǎo)套引導(dǎo)刀具實現(xiàn)精度和穩(wěn)定的加工。主軸采用標(biāo)準(zhǔn)主軸，刀具選用復(fù)合麻花鉆，使得工序集中。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：組合機床；柴油機氣缸體； 左主軸箱本本設(shè)計設(shè)計來自：完美來自：完美畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計網(wǎng)網(wǎng)登登陸陸網(wǎng)站網(wǎng)站聯(lián)聯(lián)系客服系客服遠遠程截程截圖圖或者或者遠遠程控程控觀觀看完整全套看完整全套論論文文圖紙設(shè)計圖紙設(shè)計客服 QQ：8191040The Overall and Left He
3、adstock Design of Three Plane Drilling Combined Machine Based on 3D for Diesel Engine Cylinder BlockAbstract: The subject comes from Jiangdong Dynamic Group, Yancheng. The diesel engine cylinder block is a product which needs mass production. In order to prove the disposition and the production effi
4、ciency, need to design a high effective modular machine tool to improve the production of the diesel engine cylinder block. The combined machine is designed for drilling 11 holes on the left side of the ZH1105W diesel engine cylinder block , 21 holes on the right side and 11 holes on the back plate
5、. This means that processing a total of 43 holes at the same time.This topic is includes the arranging of the modular machine tool, the choosing of the structure plan and the completing of “three drawings and one card”. The left spindle box design includes drawing the primitive basic chart for the g
6、ear box, determining the spindle and the gears, completing the power computation, designing the transmission system, drawing assembly drawing of the gear box and the supplementary processing charts of its parts. Machine tool takes the horizontal-type with single-position and three processing plan wi
7、th 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 realize the replenishment of cutting tool, and by the guide sleeves insures the processing precision and the stable machining.
8、In order to the working procedure to be centralized, the main spindles use the standard ones and the cutting tools are the compound twist drills.Key words: Combination machine; Diesel engine cylinder block; Left headstock目目 錄錄1 前言 22 組合機床總體設(shè)計 42.1 總體方案論證 42.1.1 被加工零件的特點 42.1.2 工藝路線的確立 42.1.3 機床配置型式的
9、選擇 42.1.4 定位基準(zhǔn)的選擇 42.2 確定切削用量及選擇刀具 52.2.1 選擇切削用量計算切削力切削扭矩及切削功率 52.2.2 驗證刀具耐用度 82.2.3 選擇刀具結(jié)構(gòu) 82.2.4 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 82.3 組合機床總體設(shè)計 92.3.1 被加工零件工序圖 92.3.2 加工示意圖 92.3.3 機床聯(lián)系尺寸圖 102.3.4 機床生產(chǎn)率計算卡 133 組合機床左主軸箱設(shè)計 163.1 繪制左主軸箱原始依據(jù)圖 163.2 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇及動力計算 163.2.1 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇 163.2.2 主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定 163.2.3 主軸箱動力計算 163.3 主
10、軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算 173.3.1 計算驅(qū)動軸主軸的坐標(biāo)尺寸 173.3.2 擬定主軸箱傳動路線 173.3.3 傳動軸的位置和轉(zhuǎn)速及齒輪齒數(shù) 183.4 主軸箱坐標(biāo)計算及繪制干涉檢查圖 223.4.1 計算傳動軸坐標(biāo) 223.4.2 干涉檢查圖 243.5 軸、齒輪校核計算 243.5.1 軸的校核計算 243.5.2 齒輪的校核 244 三維建模 284.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境與模塊劃分 284.2 三維建模方式 281 前言本次設(shè)計的課題是基于三維的柴油機氣缸體三面鉆削組合機床總體及左主軸箱設(shè)計。該課題來源于鹽城市江動集團。本設(shè)計主要針對原有的機體左、右、后三個面上 43 個孔多工序加工
11、、生產(chǎn)率低、位置精度誤差大的問題而設(shè)計的，從而保證孔的位置精度、提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動強度。本人的設(shè)計分工是總體設(shè)計和左主軸箱的設(shè)計，右主軸箱和夾具部分的設(shè)計由同組其他同學(xué)擔(dān)任。在設(shè)計組合機床過程中，組合機床左主軸箱的設(shè)計是整個組合機床設(shè)計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)計工作量有所減少，設(shè)計周期大為縮短，但在主軸箱設(shè)計過程中，在保證加工精度的前提下，如何綜合考慮生產(chǎn)率、經(jīng)濟性和勞動條件等因素，還有一定的難度。組合機床是根據(jù)工件加工需要,以大量通用部件為基礎(chǔ),配以少量專用部件組成的一種高效的專用機床。組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方法，生產(chǎn)
12、效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用來組成自動生產(chǎn)線。正如文獻中所說，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(biāo)分布位置實行一次加工，保證了孔的坐標(biāo)位置尺寸精度。這也是本次設(shè)計的目的所在，設(shè)計這臺組合機床，就是為了在保證加工精度的基礎(chǔ)上，提高生產(chǎn)效率。組合機床的設(shè)計，目前基本上有兩種方式：其一，是根據(jù)具體加工對象的特征進行專門設(shè)計，這是當(dāng)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，廣大工人和技術(shù)人員總結(jié)出生產(chǎn)和使用組合機床的經(jīng)驗
13、，發(fā)現(xiàn)組合機床不僅在其組成部件方面有共性，可設(shè)計成通用部件，而且一些行業(yè)在完成一定工藝范圍內(nèi)的組合機床是極其相似的，有可能設(shè)計為通用機床，這種機床稱為“專用組合機床” 。這種組合機床不需要每次按具體加工對象進行專門設(shè)計和生產(chǎn)，而是設(shè)計成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工零件的具體需要，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(shè)備?？傊M合機床一般用于加工箱體類或特殊形式的零件。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、銑削端面、切削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工圓和端面等。二十世紀(jì) 70 年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、
14、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。本說明書闡述了總體設(shè)計和左主軸箱設(shè)計的過程。在第 2 章中著重介紹了組合機床的總體設(shè)計。在總體設(shè)計中，首先是被加工零件的工藝分析，然后是總體方案的論證，在比較了許多方案之后，結(jié)合本道工序加工的特點最終選擇臥式雙面的機床配置型式。再結(jié)合本道工序的特點選擇刀具。根據(jù)選擇的切削用量，計算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率等，再確定刀具的大小和型式。在確定這些設(shè)計計算后，然后是繪制組合機床的“三圖一卡”被加工零件工序圖、加工示意圖、機床總圖和生產(chǎn)率計算卡。在第 3 章中，主要介紹了左主軸箱的設(shè)計。左主軸箱的設(shè)計是組合機床設(shè)計中的一個
15、重要的組成部分。左主軸箱設(shè)計時，首先確定繪制左主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖，接著對主軸結(jié)構(gòu)型式選擇和動力的計算，然后對主軸箱傳動系統(tǒng)進行設(shè)計與計算，在對左主軸箱中的傳動軸直徑和傳動軸在箱體中的位置進行計算，最后對軸和齒輪的強度進行校核，繪制出主軸箱中傳動軸坐標(biāo)檢查圖。2 組合機床總體設(shè)計組合機床是按高度集中工序原則，針對被加工零件的特點及工藝要求設(shè)計的一種高效率專用機床。2.1 總體方案論證2.1.12.1.1 被加工零件特點被加工零件特點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、銷孔已加工完畢。2.1.22.1.2 工藝路線的確立工藝路線的確立本道工序
16、：鉆左面、右面、后面的孔，由本設(shè)備“ZH1105W 單工位專用鉆床”來完成，因此，本設(shè)備的主要功能是完成氣缸體左、右、后三個面上一共43 個孔的加工。具體加工內(nèi)容及加工精度是：a) 左面 21 個孔：鉆削 413 深 16 的孔，表面粗糙度 12.5，各孔位置度公差為 0.02mm；并鉆削 166.7 深 17 的孔和 16.8 深 66 的孔。b) 右面 11 個孔：鉆削 56.7 孔，表面粗糙度 12.5，各孔位置度公差為 0.03mm；并鉆削 48.5、鉆 16.7 和 110.5 的孔，表面粗糙度12.5，各孔位置度公差為 0.03mm。c)后面 11 個孔：鉆削 28.5 孔，表面粗
17、糙度 12.5，各孔位置度公差為 0.03mm；并鉆削 86.7 和 17 的孔，表面粗糙度 12.5，各孔位置度公差為 0.03mm。本次設(shè)計技術(shù)要求:a) 機床應(yīng)能滿足加工要求，保證加工精度；b) 機床應(yīng)運轉(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) 機床盡可能用通用件（中間底座可自行設(shè)計） ，以便降低制造成本；d) 機床各動力部件用電氣控制。2.1.32.1.3 機床配置型式的選擇機床配置型式的選擇機床的配置型式主要有臥式和立式兩種。臥式組合機床床身由滑座、側(cè)底座及中間底座組合而成。其優(yōu)點是加工和裝配工藝性好，無漏油現(xiàn)象；同時，安裝、調(diào)試與運輸也都比較方便；而且，機床重心較
18、低，有利于減小振動。其缺點是削弱了床身的剛性，占地面積大。立式組合機床床身由滑座、立柱及立柱底座組成。其優(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。2.1.42.1.4 定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇組合機床是針對某種零件或零件某道工序設(shè)計的。正確選擇定位基準(zhǔn)，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。一般常采用一面兩孔定位和三面定位。本機床加工時采用的定位方式是一面兩銷定位，以左端面為定位基準(zhǔn)面，限制三個自由度；一個圓錐銷限制兩個自由度；再用一個菱形銷限制剩下的一個自由度。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，計
19、算切削力、切削扭矩及切削功率，計算切削力、切削扭矩及切削功率 對于 43 個被加工孔，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，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，并使加工較深孔時鉆頭的壽命與加工其他淺孔時鉆頭的壽命比較接近。同一多軸箱上各刀具每分鐘進給量必須相等并等于滑臺的工進速度,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
20、各刀具選擇較合理的轉(zhuǎn)速和每轉(zhuǎn)進給量,在根據(jù)其中工作時間最長,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)進給量和轉(zhuǎn)速,通常采用試湊法來滿足每分鐘進給量相同的要求。43 個孔的切削用量的選擇：1) 孔 68.5，深 20mm 查1第 130 頁表 6-11 高速鉆頭切削用量得由，硬度大于，選擇,126dHBS241200min/1810mv ,選，rmmf/18. 01 . 0rmmf/1 . 0minmaxmax31HBHBHBHB,根據(jù)公式：33.223HB轉(zhuǎn)速： min/345.1310005005 . 814. 31000mdnv查表 6-12，孔深，取 d3min/
21、4 .13 mv 查表 6-20，切削用量:F= 6 . 08 . 026HBDf F=26 8.5=899N 8 . 01 . 06 . 033.223 切削扭矩:T=6 . 09 . 09 . 110HBfD T=2372.838Nmm6 . 08 . 09 . 133.2231 . 05 . 810切削功率:P=DTV9740 P=0.122KW5 . 89740)4 .13838.2372(2) 鉆孔 110.5，深 15mm,查1第 131 頁表 6-11 高速鉆頭切削用量得由 d612，硬度大于 200241HBS，選擇,min/1810mv ,選，,根據(jù)公式：rmmf/18. 0
22、1 . 0rmmf/1 . 033.223HB,min/500rfvnfmin/5 .1610005005 .1014. 31000mdnv查表 6-20，切削用量:F=6 . 08 . 026HBDf F=26 10.5=1110.53N 8 . 01 . 06 . 033.223 切削扭矩:T=6 . 08 . 09 . 110HBfD T=3545.095Nmm6 . 08 . 09 . 133.2231 . 05 .1010切削功率:P=DTV9740 P=0.182KW5 .109740)5 .16095.3545(3)鉆孔 306.7，深 15mm,查1第 130 頁表 6-11
23、高速鉆頭切削用量得由 d612，硬度大于 200241HBS，選擇,min/1810mv ,選，,根據(jù)公式： rmmf/18. 01 . 0rmmf/1 . 033.223HB min/5 .1010005007 . 614. 31000mdnv查表 6-20，切削用量:F= 6 . 08 . 026HBDf F=26 6.7=708.625N 8 . 01 . 06 . 033.223 切削扭矩:T=6 . 08 . 09 . 110HBfD T=1509.769Nmm6 . 08 . 09 . 133.2231 . 07 . 610切削功率:P=DTV9740 P=0.077KW 7 .
24、69740)5 .10769.1509(4)鉆孔 16.8，深 66mm,查1第 130 頁表 6-11 高速鉆頭切削用量得由 d612，硬度大于 200241HBS，選擇,min/1810mv ,孔深,rmmf/18. 01 . 0d108,選，HB=223.33,根據(jù)公式：rmmff/)126. 007. 0(7 . 0rmmf/091. 0, min/550rfvnfmin/7 .1110005508 . 614. 31000mdnv查表 6-20，切削用量:F= 6 . 08 . 026HBDf F=26 6.8=666.935N 8 . 0091. 06 . 033.223切削扭矩:
25、T=6 . 08 . 09 . 110HBfD T=1440Nmm 6 . 08 . 09 . 133.223091. 08 . 610切削功率:P=DTV9740 P=0.08KW 8 . 69740)7 .111440(5)鉆孔 17，深 115mm,查1第 130 頁表 6-11 高速鉆頭切削用量得由 d612，硬度大于 200241HBS，選擇,min/1810mv ,孔深,rmmf/18. 01 . 0d2015選，HB=223.33,根據(jù)公式：rmmff/)09. 005. 0(5 . 0rmmf/08.0, min/625rfvnfmin/7 .131000625714. 310
26、00mdnv查表 6-20，切削用量:F= F=26 76 . 08 . 026HBDf=619.315N 8 . 008. 06 . 033.223 切削扭矩:T=6 . 08 . 09 . 110HBfD T=1372.545Nmm6 . 08 . 09 . 133.22308. 0710切削功率:P =DTV9740 P=0.088KW 79740)7 .13545.1372(6)鉆孔 413，深 16mm,查1第 130 頁表 6-11 高速鉆頭切削用量得由 d1222，硬度大于 200241HBS，選擇,min/1810mv ,孔深 3,選，,根據(jù)公式：rmmf/18. 01 . 0drmmf/185.033.223HB, min/270rfvnfmin/1110002701314. 31000mdnv
基于三維的柴油機氣缸體三面鉆削組合機床總體及左主軸箱設(shè)計
