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濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
課題名稱(chēng)：斯太爾發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋精鉸閥座
導(dǎo)桿孔機(jī)床動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)
課題類(lèi)別：工程設(shè)計(jì)
專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
年 級(jí)：2003級(jí)
指導(dǎo)教師：于金偉
學(xué)生姓名：陳國(guó)林
2007年3月28日
一、課題條件：
1、計(jì)算機(jī)一臺(tái)。
2、熟練掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，了解機(jī)械手相關(guān)知識(shí)。
3、掌握CAD或三維實(shí)體造型設(shè)計(jì)軟件。
二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容：
1、分析斯太爾發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋精鉸閥座導(dǎo)桿孔機(jī)床動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求。
3、進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，零件設(shè)計(jì)及零部件選用。
4、計(jì)算機(jī)繪圖。
5、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)報(bào)告。
6、5000英文字符資料翻譯。
三、計(jì)劃進(jìn)度
1．第1~3周：借閱資料，熟悉相關(guān)軟件。
2．第4~8周：完成設(shè)計(jì)任務(wù)。
3．第9~11周：撰寫(xiě)技術(shù)報(bào)告，外文翻譯。
四、主要參考文獻(xiàn)：
[1] 涂灝主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006
[2] 韓秋實(shí)主編．機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005
[3] 紀(jì)名剛主編．機(jī)械設(shè)計(jì)．西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室，2001
[4] 北京農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)院主編.金屬材料及熱處理.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1980
[5] 上海市機(jī)械工程學(xué)會(huì)編．簡(jiǎn)明實(shí)用機(jī)械手冊(cè)．機(jī)械工業(yè)出版社，1991
[6]朱東梅主編．畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002
[7] 楊黎明主編．機(jī)械零件簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：兵器工業(yè)出版社，1992
[8] 唐增寶主編．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)．武漢：華中科技大學(xué)出版社，1999
[9] 劉鴻文主編.材料力學(xué).北京：高等教育出版社，1991
[10] 涂發(fā)越主編.機(jī)械零件制造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè).廣西科學(xué)技術(shù)出版社，2001
[11] 李澄,吳天生主編．機(jī)械制圖．北京：高等教育出版社，1997
[12] 張建民主編．機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)．北京：高等教育出版社，2001
[13] 大連組合機(jī)床研究所編. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè).北京，機(jī)械工業(yè)出版社，1975.
[14] 沈陽(yáng)大學(xué)等編.組合機(jī)床設(shè)計(jì).上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1985.9
[15] 楊榮柏主編.金屬切學(xué)機(jī)床-原理與設(shè)計(jì).華中工學(xué)院出版社，1982
[16] 路劍中、孫家寧主編金屬切學(xué)原理與刀具.上海機(jī)械專(zhuān)科學(xué)校，1987
[17] 范云漲、陳兆年主編.金屬切學(xué)機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1993.8
指導(dǎo)教師： 教研室主任：
年 月 日 年 月 日
編號(hào)
濰坊學(xué)院
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 技 術(shù) 報(bào) 告
課題名稱(chēng)： 斯太爾發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋精鉸閥座導(dǎo)桿孔機(jī)床動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名: 陳國(guó)林
學(xué) 號(hào): 03010130237
專(zhuān) 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)
班 級(jí): 2003級(jí)本科六班
指導(dǎo)教師: 于金偉
2007年06月
濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯評(píng)議表
學(xué)生姓名
陳國(guó)林
學(xué)號(hào)
03010130237
所在院系
機(jī)電工程學(xué)院
專(zhuān)業(yè)年級(jí)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師
于金偉
職稱(chēng)
副教授
論文題目
斯太爾發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋精鉸閥座導(dǎo)桿孔機(jī)床動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)
課題來(lái)源
生產(chǎn)
課題類(lèi)別
工程設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
簽名：
預(yù)評(píng)成績(jī)：
年 月 日
評(píng)閱教師意見(jiàn)：
評(píng)閱成績(jī)： 簽名：
年 月 日
答辯小組意見(jiàn)：
答辯成績(jī)：
答辯小組組長(zhǎng)簽名：
年 月 日
綜合成績(jī)：
答辯委員會(huì)主任簽名：
年 月 日
濰坊學(xué)院畢業(yè)論文結(jié)題報(bào)告
學(xué)生姓名
陳國(guó)林
學(xué)號(hào)
03010130237
所在院系
機(jī)電工程學(xué)院
專(zhuān)業(yè)班級(jí)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化2003級(jí)6班
指導(dǎo)教師
于金偉
職稱(chēng)
副教授
論文題目
斯太爾發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋精鉸閥座導(dǎo)桿孔機(jī)床動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)
課題來(lái)源
生產(chǎn)
課題類(lèi)別
工程設(shè)計(jì)
本課題完成情況，包括研究過(guò)程、結(jié)果、存在的問(wèn)題等
首先通過(guò)畢業(yè)實(shí)習(xí)對(duì)斯太爾發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋精鉸閥座導(dǎo)桿孔機(jī)床動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)的各個(gè)部分有了初步的構(gòu)思，通過(guò)查閱圖書(shū)館相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)當(dāng)前機(jī)床發(fā)展有了初步的了解，與導(dǎo)師反復(fù)討論對(duì)比各種方案，最終確定了此次設(shè)計(jì)的方案與思路。
本課題主要研究鉸孔組合機(jī)床的動(dòng)力裝置設(shè)計(jì)，重點(diǎn)包括了動(dòng)力頭的設(shè)計(jì)，其中包括了主軸組件的設(shè)計(jì)，以及軸承的配置形式的確定。 動(dòng)力裝置典籍的選用和帶輪的設(shè)計(jì)。刀具的設(shè)計(jì)主要事跡和參數(shù)的確定。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)動(dòng)力裝置主軸剛度分析以及軸承成的配置形式分析，完成了主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，相關(guān)尺寸的確定； 由機(jī)床的加工精度確定所選軸承的精度；由機(jī)床的傳動(dòng)效率和切削功率選擇電動(dòng)機(jī)功率為3kw，根據(jù)機(jī)床布局和所需傳動(dòng)方式，選擇帶傳動(dòng)方式 ，計(jì)算確定齒形相關(guān)尺寸。根據(jù)刀具加工精度，以及所加工零件的結(jié)構(gòu)，確定組合刀具的參數(shù)，以及結(jié)構(gòu)。此外還完成了相關(guān)通用零部件的選用和配做。通過(guò)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)最終基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的要求。
本裝置存在的問(wèn)題主要有：由于滑臺(tái)選用的是雙矩形導(dǎo)軌，加工精度有可能會(huì)差一些。此外，該裝置的整體結(jié)構(gòu)還有待于進(jìn)一步去完善。由于機(jī)床動(dòng)力頭單純用于鉸的很少，故參考了鏜削動(dòng)力頭設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鉸削動(dòng)力頭，以及組合刀具是靠螺栓連接的，拆卸會(huì)有所不便，所有這些問(wèn)題都是以后研究和改進(jìn)的重點(diǎn)。
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
（簽章）
年 月 日
院系意見(jiàn)：
（簽章）
年 月 日
濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 摘要：本論文主要介紹機(jī)床動(dòng)力部件的選用及設(shè)計(jì)過(guò)程。包括動(dòng)力頭的設(shè)計(jì)， 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，以及組合刀具的設(shè)計(jì)過(guò)程，首先分析了加工零件的工藝性，動(dòng)力 頭的設(shè)計(jì)涉及主軸組件的設(shè)計(jì)過(guò)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(jí)的選用，以及主軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主軸剛度的計(jì)算等。然后介紹了傳動(dòng) 裝置的設(shè)計(jì)，涉及帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，包括了同步齒形帶的傳動(dòng)計(jì)算過(guò)程。刀具的設(shè)計(jì) 過(guò)程主要概括了，刀具主要參數(shù)的選擇確定過(guò)程。 關(guān)鍵詞：動(dòng)力頭 組合機(jī)床 動(dòng)力裝置 液壓滑臺(tái) Abstract：The present paper main introduction 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 module 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 design, 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 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 前言 組合機(jī)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(shè)計(jì)的專(zhuān)用部 件和夾具，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專(zhuān)用機(jī)床。 組合機(jī)床一般用于加工箱體類(lèi)或特殊形狀的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)， 由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)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(jī)床采用車(chē)削頭 夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類(lèi)零件(如飛輪、汽車(chē) 后橋半軸等)的外圓和端面加工。 二十世紀(jì) 70 年代以來(lái)，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測(cè)和刀 具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá) 0.05 毫米／1000 毫米，表面粗糙度可低達(dá) 2.5～0.63 微米；鏜孔精度可達(dá) IT7～6 級(jí)，孔距精度可達(dá) 0.03～0.02 微米。 專(zhuān)用機(jī)床是隨著汽車(chē)工業(yè)的興起而發(fā)展起來(lái)的。在專(zhuān)用機(jī)床中某些部件因重復(fù) 使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。 最早的組合機(jī)床是 1911 年在美國(guó)制成的，用于加工汽車(chē)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(guó)福特汽車(chē)公司和通用汽車(chē)公司與美國(guó)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(lèi)。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(rùn)滑裝置、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(lèi)機(jī)床 常見(jiàn)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(lái)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(jiǎn)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。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 1 零件工藝分析 1.1 氣缸蓋的作用 上裝氣門(mén)機(jī)構(gòu)，與缸體用螺栓連接起來(lái)共同構(gòu)成燃燒室。內(nèi)設(shè)通入冷卻水的冷 卻水套，防止發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)因活塞過(guò)熱而磨損。另外缸蓋上還設(shè)有進(jìn)氣孔，排氣孔 和噴油嘴孔。分別用于進(jìn)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(jí) 表面粗糙度 形位公差 進(jìn)氣孔 φ56 0+0.03 IT6 Ra0.8μm ◎φ0.05mm A 排氣孔 φ53 0+0.03 IT6 Ra0.8μm ◎φ0.05mm B 進(jìn)氣導(dǎo)桿孔 φ16 0+0.015 IT7 Ra3.2μm ⊥φ0.05mm 排氣導(dǎo)桿孔 φ16 0+0.015 IT7 Ra3.2μm ⊥φ0.05mm 氣缸蓋零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔加工較多。且本次加工中對(duì)進(jìn)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(shí)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(dǎo)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，所以考慮采用復(fù)合刀具進(jìn)行加工，以減少其形位誤差。進(jìn)油口內(nèi)槽加工精度 要求較低，考慮到工藝經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)排氣門(mén)閥座、導(dǎo)桿孔、軸向尺寸精度均較低。采 用液壓滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)進(jìn)給，以擋鐵和行程開(kāi)關(guān)完全可以保證其尺寸精度。 1.4 缸蓋的生產(chǎn)類(lèi)型 已知 Q=10000 臺(tái)/年，m=6 件/臺(tái)；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際備品率和廢品率分別取 10%和 10%代如公式得： 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 已知 Q=10000 臺(tái)/年，m=6 件/臺(tái)；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際備品率和廢品率分別取 10%和 10%代如公式得： N=10000 臺(tái)/年* m=6 件/臺(tái)*(1+10%)*(1+10%)=72600 件/年 2 組合機(jī)床動(dòng)力部件選用 通用部件是具有特定功能、按標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化原則設(shè)計(jì)制造的組合機(jī) 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(jìn)給力、進(jìn)給速度等要求，選擇動(dòng)力部件及其配套部件。選用 原則如下： （1）切削功率應(yīng)滿足加工所需的計(jì)算功率（包括切削所需功率、空轉(zhuǎn)功率及傳 動(dòng)功率） 。 （2）進(jìn)給部件應(yīng)滿足加工所需的最大計(jì)算進(jìn)給力、進(jìn)給速度和工作行程及工作 循環(huán)的要求，同時(shí)還須考慮裝刀、調(diào)刀的方便性。 應(yīng)滿足加工精度的要求。選用時(shí)應(yīng)注意結(jié)構(gòu)不同或者結(jié)構(gòu)相同、精度等級(jí)不同 的動(dòng)力部件所能達(dá)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(dòng)力部件的選用 選用動(dòng)力部件主要是確定動(dòng)力部件的品種和規(guī)格。 根據(jù)加工工藝分析和機(jī)床總體設(shè)計(jì)選擇所需的動(dòng)力部件及規(guī)格如下： 表 2-1 部件名稱(chēng) 規(guī)格 數(shù)量 鉸孔鉸頭 DSS800-F-L 2 左液壓滑臺(tái) SEHY-F630/630 1 右液壓滑臺(tái) SEHY-F400/400 1 鉸孔電機(jī) YD132S-6/4/2-B3 2 切槽電機(jī) Y100L-6B3 1 動(dòng)力滑臺(tái)主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件。此外他還可以作為自動(dòng)檢驗(yàn)和壓 套等輔助工序的傳動(dòng)裝置，以及自動(dòng)線上的運(yùn)輸裝置等用。液壓滑臺(tái)主要由滑座、 滑臺(tái)、和液壓缸三部分組成?；_(tái)由固定在滑座內(nèi)的油缸活塞桿推動(dòng)，沿滑座的導(dǎo) 軌作直線運(yùn)動(dòng)，左側(cè)滑臺(tái)要承受較重的壓力，故選用雙矩形導(dǎo)軌，為提高精度，右 側(cè)選用三角形矩行組合導(dǎo)軌 ?；_(tái)的運(yùn)動(dòng)由液壓系統(tǒng)控制，能實(shí)現(xiàn)快進(jìn)-工進(jìn)-停留- 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 快退-停止。根據(jù)所選液壓滑臺(tái)選用相應(yīng)的組件。以及配做相應(yīng)的零件。 3 主軸組件設(shè)計(jì) 主軸組件包括主軸、主軸支撐和安裝在主軸上的傳動(dòng)件、密封件等。因?yàn)橹鬏S 帶動(dòng)工件或刀具直接參加工件表面形成運(yùn)動(dòng)，所以它的工作性能對(duì)加工質(zhì)量和生產(chǎn) 率產(chǎn)生直接影響，是機(jī)床上最重要的部件之一。 3.1 主軸組件的設(shè)計(jì)要求 主軸組件應(yīng)達(dá)到以下幾點(diǎn)設(shè)計(jì)基本要求： （1） 旋轉(zhuǎn)精度 指機(jī)床在空載低速旋轉(zhuǎn)時(shí)（機(jī)動(dòng)或手動(dòng)） ，主軸前端安裝工件 或刀具部位的徑向和軸向跳動(dòng)值滿足要求（其值可參見(jiàn)有關(guān)機(jī)床精度標(biāo)準(zhǔn)） 。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(shí)，不僅影響加工精度和表面質(zhì)量，還容易引起振動(dòng)。惡化 傳動(dòng)件和軸承的工作條件。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)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(guò)程中抵抗強(qiáng)迫振動(dòng)和自己振動(dòng)保持平穩(wěn)運(yùn) 轉(zhuǎn)的能力。抗振性直接影響加工表面質(zhì)量和生產(chǎn)率，應(yīng)盡量提高。 （4） 溫升和熱變性 溫升會(huì)引起機(jī)床部件熱變性，使主軸旋轉(zhuǎn)中心的相對(duì)位 置發(fā)生變化，影響加工精度。并且溫度過(guò)高會(huì)改變軸承等元件的間隙，破壞潤(rùn)滑條 件，加速磨損甚至報(bào)廢軸。 （5） 耐磨性 指長(zhǎng)期保持其原始精度的能力。主要影響因素有材料熱處理、 軸承類(lèi)型和潤(rùn)滑方式。 同時(shí)，主軸結(jié)構(gòu)要保證各零件定位可靠、工藝性好等要求。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮以上幾項(xiàng)要求，注意吸收新技術(shù)，以獲得滿意的設(shè)計(jì)方案。 3.2 主軸組件的設(shè)計(jì)步驟 （1）調(diào)研，跟據(jù)設(shè)計(jì)要求調(diào)查機(jī)床廠現(xiàn)行同類(lèi)型機(jī)床的主軸系統(tǒng)情況。查閱、 收集和分析國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料。尤其注意新技術(shù)的應(yīng)用情況。通過(guò)分析，摸清現(xiàn) 有的技術(shù)水平和發(fā)展趨勢(shì)。 （2）在調(diào)研的基礎(chǔ)上，考慮設(shè)計(jì)要求及給定的設(shè)計(jì)條件，確定主軸軸承類(lèi)型及 配置方式，合理布置傳動(dòng)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)上定出主軸全部結(jié)構(gòu)尺寸。 （4）進(jìn)行主軸剛度驗(yàn)算。如果轉(zhuǎn)速較高，還應(yīng)進(jìn)行主軸臨界轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算。 （5）選定主軸材料、熱處理及技術(shù)要求。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 3.3 主軸組件的布局 3.3.1 軸承的選取 機(jī)床主軸軸承有滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩大類(lèi)。滾動(dòng)軸承性能日臻完善，并由專(zhuān) 門(mén)工廠生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化的滾動(dòng)軸承，得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然，滑動(dòng)軸承工作平穩(wěn)、抗震 性好（阻尼比高），這是滾動(dòng)軸承難以代替的。軸承的選擇原則主要是下列幾點(diǎn)：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(biāo)。4,適應(yīng)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?；蛟谝粋€(gè)支承中安裝兩個(gè)軸 承達(dá)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(dāng)支承跨距較大時(shí)，為了增強(qiáng)剛性，可采用三支承的主軸系統(tǒng)。當(dāng)以前中支承為主 時(shí)，剛度較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而前后支撐為主時(shí)，剛度差一些，但結(jié)構(gòu)上易于實(shí)現(xiàn)。 選用和配置兩支承主軸滾動(dòng)軸承時(shí)應(yīng)考慮的一般原則： （1）適應(yīng)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(shí)間中，所能承受 的最大負(fù)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(diǎn)接 觸的球軸承好，雙列滾動(dòng)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(shí)，一般應(yīng)選用雙列短圓柱滾子軸承或圓錐滾子軸承；較 小時(shí)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(duì) 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(yīng)比后支承大。 （2）適應(yīng)轉(zhuǎn)速的要求 軸承發(fā)熱會(huì)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(hào)和規(guī)格的軸承所允許的最高轉(zhuǎn)速是不同的。 （3）適應(yīng)精度的要求 主軸前、后支承處徑向軸承類(lèi)型的選用，主要有該處的 支承精度要求和徑向載荷來(lái)決定。 （4）適應(yīng)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時(shí)，可選用輕型或 特輕型軸承。 （5）適應(yīng)經(jīng)濟(jì)性要求 在配置主軸軸承形式時(shí)，也要作經(jīng)濟(jì)分析，使經(jīng)濟(jì)效果 好。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 3.3.3 滾動(dòng)軸承間隙的調(diào)整和預(yù)緊 滾動(dòng)軸承在較大間隙的情況下工作時(shí)，會(huì)使載荷集中作用在處于加載方向的一、 二個(gè)滾動(dòng)體上，使該滾動(dòng)體和內(nèi)、外圈滾道接觸處產(chǎn)生很大的集中應(yīng)力，從而使軸 承磨損加快，壽命縮短，還降低剛度。當(dāng)把軸承調(diào)整到不僅完全消除間隙，而且產(chǎn) 生一定的過(guò)盈量時(shí)，這就是滾動(dòng)軸承的預(yù)緊。這是滾動(dòng)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(kuò)大，各滾動(dòng)體受力較均勻，同 時(shí)抵抗變形的能力也增大了，因此剛度增加，壽命延長(zhǎng)。 3.3.4 主軸滾動(dòng)軸承的精度和配合 主軸滾動(dòng)軸承精度主要采用 C、D、E 三級(jí)。對(duì)于精度特別高的主軸部件，當(dāng) C 級(jí)軸承仍不能滿足要求時(shí)，可向軸承廠訂購(gòu)超 C 級(jí)的軸承。但應(yīng)注意，軸承精度提 高一級(jí)，價(jià)格要貴很多。前軸承的精度對(duì)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(jí)。各種精度等級(jí)的機(jī)床，主軸滾動(dòng)軸承的精度等級(jí)可參考下 表 機(jī)床主軸軸承精度選擇 表 3-1 機(jī)床精度等級(jí) 前軸承 后軸承和推力軸承 普通精度級(jí) D 或 C E 或 D 精密級(jí) C 或 B C 高精度級(jí) B B 滾動(dòng)軸承的配合對(duì)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(guò)松，則受載后會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)，影響主軸部件的旋轉(zhuǎn)精度和剛度， 縮短軸承的使用壽命。過(guò)緊，則會(huì)使內(nèi)、外圈變形，也會(huì)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(lái)困難。滾動(dòng)軸承的配合可參考下表 滾動(dòng)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(guò)盈量 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 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(guò)盈接 近于零，易裝拆，受沖擊不大時(shí)同軸度較好。軸承外圈與支承座孔的配合應(yīng)稍松一 點(diǎn)，常用 J6、JS6 或 K6，重載時(shí)才用 M6。 對(duì)于輕載的精密機(jī)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(duì)需要調(diào)整間隙的軸承，為使調(diào)整時(shí)能軸向移動(dòng)，配合應(yīng)稍松些。 3.3.5 主軸傳動(dòng)件的布置 這里是針對(duì)傳動(dòng)件直接裝在主軸上，傳動(dòng)力主軸和主軸軸承承受的主軸組件。 （1）傳動(dòng)件的軸向布置 為增強(qiáng)剛度，傳動(dòng)件應(yīng)盡可能靠近剛度高的前軸承。有兩個(gè)齒輪時(shí)，傳遞大扭 矩的齒輪應(yīng)更靠近前軸承。對(duì)于傳遞進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的齒輪，也應(yīng)靠近相應(yīng)的軸承位置。 （2）傳動(dòng)件空間布置 目的是使主軸前端在對(duì)加工精度影響最大的方向上的變形最小。當(dāng)然還應(yīng)考 慮結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)的可能性。 3.3.6 主軸組件布局設(shè)計(jì) 根據(jù)以上分析并結(jié)合工程實(shí)例,設(shè)計(jì)鉸削頭的主軸組件。目前國(guó)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用兩個(gè)圓錐軸承的 結(jié)構(gòu)。分別繪制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下（圖 3-1，圖 3-2） 圖 3-1 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 圖 3-2 這兩種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)，前者徑向和軸向剛度較好，但主軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配調(diào) 整調(diào)整比較麻煩。后者的軸向剛度稍差一點(diǎn)，但主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)又要盡量結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造、裝配和調(diào) 整。因此在本次設(shè)計(jì)中采用了兩個(gè)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(shí)有一定的軸向移動(dòng) 3.4 主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.4.1 主軸軸徑的確定 主軸軸徑通常是指主軸前軸頸的直徑。在確定前軸徑 見(jiàn)下表）后，用下列公1D 式得到后軸徑 。 =（0.7~0.85）D12D2 為了方便通過(guò)棒料和裝拆工夾具應(yīng)適當(dāng)取較大值。但是當(dāng) 時(shí)0.7d???平 （ 為平均直徑）主軸剛度會(huì)急劇下降。故一般情況取 。 根據(jù)一下經(jīng)驗(yàn)平 .5?平 圖表，現(xiàn)取主軸前端直徑為 80mm。 主軸軸徑 1D 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(chē) 床 70~90 70~105 95~130 110~145 140~165 150~190 220 230 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 升 降 臺(tái) 銑 床 60~90 60~95 75~100 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(yīng)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(pán)和軸肩等構(gòu)成密封裝置。 （4）成對(duì)安裝的圓錐滾子軸承，應(yīng)采取滾錐小端相對(duì)形式，成對(duì)安裝的向心推 力球軸承，應(yīng)采取類(lèi)似的背對(duì)背型安裝。這樣可提高前支承的剛性，有可減小 a 值。 3.4.3 主軸剛度的驗(yàn)算 一般的說(shuō)來(lái)，剛性主軸只要其剛度能滿足要求，強(qiáng)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(qiáng)度驗(yàn)算，只驗(yàn)算其剛度就可以了。主 軸的剛度驗(yàn)算，主要是驗(yàn)算主軸在受力時(shí)的彎曲變形，即主軸前端的撓度 X 和前 支承處的傾角 θ。（見(jiàn)圖 3-4）????2210.5(3aXPaLQCMLEJ? ?????? ?? ?毫 米 ）2(????弧 度 ） 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(shí)心軸 ; 24RJ?? R——主軸的半徑； M——軸支承的反力矩（公斤*毫米）； P——切削力（公斤）； 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 Q——傳動(dòng)力（公斤）。 4 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 4.1 傳動(dòng)方案擬定 由于在本機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比不大，約為 2。另外由于采用了雙速電動(dòng)機(jī)大 大簡(jiǎn)化了傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)，降低了傳動(dòng)比。綜上可以考慮齒輪傳動(dòng)和同步帶傳動(dòng)兩 種方式。現(xiàn)比較兩種傳動(dòng)方式如下：齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：具有準(zhǔn)確的瞬時(shí)傳動(dòng) 比，適用的圓周速度及傳遞功率的范圍廣，效率高，壽命長(zhǎng)，工作可靠。同步帶傳 動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：它是一種工作面為齒形的環(huán)形傳動(dòng)帶，有與采用了伸長(zhǎng)率小的承載層， 它的節(jié)距可保持不變。它與鏈傳動(dòng)相似，不靠磨擦傳遞動(dòng)力，而是利用帶上的齒與 帶輪上相應(yīng)的齒槽嚙合。所以，同步齒形帶具有速比較準(zhǔn)確，不打滑，效率高，初 張力小，對(duì)軸及軸承的壓力小，傳動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。但與其他傳動(dòng)帶相比，其安裝、 制造等要求較高，過(guò)載保護(hù)及吸振性能稍差。結(jié)合帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)，同 時(shí)考慮到帶傳動(dòng)傳動(dòng)比較小。決定以同步帶傳動(dòng)為傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置。 4.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 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： 10kW? 速比 i： ；效率10?:.92~.8? 工作溫度： 28C?? 齒形帶最主要的一個(gè)參數(shù)是節(jié)距。齒形帶的節(jié)線周長(zhǎng) L 為標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度。相鄰兩齒 形中心線間沿節(jié)線量度的弧長(zhǎng)稱(chēng)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(biāo)志。 4.2.2 同步齒形帶的傳動(dòng)計(jì)算 計(jì)算時(shí)，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(dòng)布置的空間和工作條件。計(jì)算的目的是確定：a.齒形帶的模數(shù) m，寬度 b，齒數(shù) Z 和長(zhǎng)度；b.帶輪的齒數(shù) Z1，Z2，節(jié)圓直徑 D1，D2；c.實(shí)際中心距 A。 鉸頭傳動(dòng)系統(tǒng)同步齒形帶傳動(dòng)計(jì)算： （1） 確定計(jì)算功率 （kw） jN （ 工作情況系數(shù)） 則 =3.6KwjNK?1 j 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 （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 1Z 根據(jù) ， 見(jiàn)表[1]5.2-45 確定 為1minZ?i 1Z （4） 確定大齒輪齒數(shù) 2 =4021i? （5） 確定小帶輪節(jié)圓直徑 （mm）1D =80mm1DZ （6） 確定大帶輪節(jié)圓直徑 (mm) 2 =160mm2m? （7）確定齒形帶速度 v(mm/s) 12.18mm/s160*nv?maxv? （8）確定齒形帶長(zhǎng)度與齒數(shù) L(mm),Z ?? 2101202()4DLAA??? 查表[1]5.2-41 選區(qū)相近的帶長(zhǎng)和齒數(shù) L=1068.1 Z=85 （9）確定實(shí)際中心矩 A(mm) A=350mm （10）核驗(yàn)小帶輪與齒形帶的嚙合齒數(shù) Z?1360Z???? （11）確定 1mm 寬齒形帶由離心力而產(chǎn)生的張力 T(Kfg/mm) 71.2 2qvTg2?? （12） 確定齒形帶寬度 b(mm)????102jNbpTv?? 取 b=50mm （13）確定齒形帶傳動(dòng)對(duì)軸的作用力 Q(kgf)??1.0~2QP? 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 式中 P——傳遞的圓周力 102()NPkgfv? Q=1242.36kgf 5 加工刀具設(shè)計(jì) 本次刀具為復(fù)合孔夾攻刀具。復(fù)合孔加工是將兩把或兩把以上的同類(lèi)或不同類(lèi) 的孔加工刀具組成一體來(lái)同時(shí)或順序加工兩個(gè)或兩個(gè)以上工序或工步的刀具。 5.1 本次設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問(wèn)題及應(yīng)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(zhǎng)懸伸量大，且各把刀具間的負(fù)載不均勻，切削時(shí)間較長(zhǎng)。 由工件加工要求決定， 多次用不同工藝復(fù)合刀具加工，切削時(shí)應(yīng)盡量使各把刀具負(fù)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(fù)合孔加工刀具幾大尺寸的復(fù)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(fù)合孔加工刀具耐用度要求較高時(shí)常 用。選用刀具材 8SiCr 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(fù)雜這種方式在前后刀具相距較遠(yuǎn)時(shí)常用。（5）刀齒安排采用前后刀 具刀齒對(duì)齊形式。具有制造方便的優(yōu)點(diǎn)。（6）由于本次設(shè)計(jì)采用了剛性主軸因此沒(méi) 有必要使用導(dǎo)向裝置。這種設(shè)計(jì)方式大大簡(jiǎn)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(shè)計(jì) 刀具是機(jī)械加工工藝中必要的工藝裝備之一,而復(fù)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(shí)間和輔助時(shí)間,顯著提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率;此外,由于工序 數(shù)目的減少,導(dǎo)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(shí)簡(jiǎn)化了 操作過(guò)程。用一臺(tái)機(jī)床完成多臺(tái)機(jī)床才能完成的加工任務(wù),也減少了操作工人的數(shù)目。 5.2.1 復(fù)合鉸刀的應(yīng)用 現(xiàn)將在氣缸蓋氣門(mén)座孔和氣門(mén)導(dǎo)桿孔的精加工工序中,采用一把精鉸擠光復(fù)合鉸 刀把氣門(mén)導(dǎo)桿孔的精鉸、擠壓和氣門(mén)座孔的精鉸加工三道工序合并一次完成介紹如 下。 氣門(mén)導(dǎo)桿孔和氣門(mén)座孔圖紙要求如圖 1 所示。氣門(mén)導(dǎo)桿孔尺寸為 16 ，圓?018.? 柱度公差 0.01,與底面垂直度公差為 100: 0.1,表面粗糙度 Ra=3.2 m.氣門(mén)座孔尺?? 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 寸 （ ）,圓柱度公差為 0.015,與氣門(mén)導(dǎo)桿孔的同軸度公差為 0.05,表03.5??03.6? ? 面粗糙度 Ra=3.2 m. ? 方案一 氣門(mén)導(dǎo)桿孔和氣門(mén)座孔加工工藝過(guò)程是在二孔半精鏜后,再用專(zhuān)用鉸刀精鉸孔至 15.79 ,再在 40 噸油壓機(jī)上用推擠刀擠壓孔為 16 。?015. ?018.? 方案二 采用精鉸擠光復(fù)合鉸刀合并工序 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(dǎo)部分精鉸刀部分,擠 光部分(無(wú)刃鉸刀),鉸座孔部分和刀柄部分.采用精鉸擠光復(fù)合鉸刀,可以使氣門(mén)導(dǎo)桿 孔的精鉸和擠光兩道工序連續(xù)進(jìn)行,而且在擠光氣門(mén)導(dǎo)桿孔的同時(shí)又能鉸削氣門(mén)座孔。 使三道工序合并。 5.2.2 采用精鉸擠光復(fù)合鉸刀的作用 (1) 無(wú)刃鉸刀的過(guò)度刃和每一個(gè)刀的前后角幾何形狀都制成圓滑過(guò)渡面,并且和 精鉸刀尺寸公差一樣,無(wú)刃鉸刀外圓及過(guò)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(dǎo)桿中平滑擠壓通過(guò)時(shí),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(dá) Ra=0.8 m,尺寸精度可達(dá) H7,且孔徑? 尺寸穩(wěn)定。 (2) 座圈孔鉸刀鉸孔時(shí),擠光段已有 4/5 的長(zhǎng)度進(jìn)入了導(dǎo)桿孔,起著前導(dǎo)向作用。 由于導(dǎo)向點(diǎn)離加工區(qū)近,增加了導(dǎo)向的剛性,提高了座圈孔的加工精度。 (3) 由于擠光段無(wú)刃鉸刀和導(dǎo)桿孔的精鉸刀具有相同的尺寸公差,當(dāng)無(wú)刃鉸刀全 長(zhǎng)進(jìn)入導(dǎo)桿孔后,無(wú)刃鉸刀的中心線就代表了導(dǎo)桿孔的中心線,在精鉸座圈孔時(shí),無(wú)刃 鉸刀起定心作用,而且提高了座圈孔中心線與導(dǎo)桿孔中心線的同軸度。減少了工件在 原工序時(shí)的裝夾次數(shù),避免了多次裝夾帶來(lái)的安裝誤差。 (4) 采用精鉸擠光復(fù)合鉸刀,使擠壓導(dǎo)桿孔和精鉸閥座孔的機(jī)動(dòng)時(shí)間重合。這樣 使機(jī)加工時(shí)縮短,而且由于工序合并減少了多次裝卸的輔助時(shí)間,由原精加工工時(shí) 29 分鐘縮減為 12 分鐘,提高工效近 1.5 倍。 (5) 精鉸擠光復(fù)合鉸刀代替了原 3 個(gè)工序所用的刀具,使刀具成本降低了 50%. (6) 精鉸擠光復(fù)合鉸刀做到了工序集中,這樣,減少了機(jī)床和生產(chǎn)工人的數(shù)量,減 少了車(chē)間面積和運(yùn)輸工作量,同時(shí)也簡(jiǎn)化了生產(chǎn)計(jì)劃和組織工作。采用精鉸擠光復(fù)合 鉸刀加工氣門(mén)導(dǎo)桿孔和氣門(mén)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(dòng)生產(chǎn)率,降低了成本,具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(dǎo)桿孔要求低的 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 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(shí)，由于刀齒的徑向跳動(dòng)、工作與刀具的安裝偏差、積 屑瘤的作用，鉸出的孔要比校準(zhǔn)部分的實(shí)際直徑大，即產(chǎn)生所謂的“擴(kuò)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(yīng)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(yīng)圓整到 0.001mm 整數(shù)倍。 因加工孔的公差為 φ16H7 mm，所以鉸刀公差為：015.? 上限尺寸=16.015-0.1×0.015=16.013mm 下限尺寸=16.013-0.35×0.015=16.008mm 所以鉸刀直徑公差為 φ16 mm013.8? 5.2.5 鉸刀齒數(shù) Z 選擇 如鉸刀齒數(shù)過(guò)少,加工出的孔精度和表面粗糙度達(dá)不到要求, 齒數(shù)過(guò)多, 容屑槽 尺寸小,刀齒強(qiáng)度削弱。加工韌性材料取小值,脆性材料取大值。為了便于測(cè)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(dǎo)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(jiàn)，Kr 愈小，軸向力 cZf N Fx 和切削厚度 a 也愈小，鉸削時(shí)，鉸刀的導(dǎo)向性好，已加工表面粗糙度較小，加 工精度高。但 Kr 過(guò)小時(shí)，鉸削時(shí)，擠壓摩擦較大，鉸刀耐用度低，切入和切出時(shí) 間長(zhǎng)。鉸加工鑄鐵時(shí) Kr 取值 3°~5°，取 Kr=5°為了減小表面粗糙度，在切削刃 和校準(zhǔn)部分之間磨出長(zhǎng)度為 1～2mm 的過(guò)渡刃，其偏角 Kr =1°～2°。 ⑵ 前角 γp 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 鉸削余量一般很小，切屑很薄，切屑與前刀面接觸長(zhǎng)度很短，前角作用不大。 一般為 γ =0 。但在加工韌性材料時(shí)，為了減小切屑變形及抑制積屑瘤產(chǎn)生，可取 0 γ =5 °～10°。取 γ =5°。0 ⑶ 后角 α 、刃帶 bp1? 鉸刀是精加工刀具，后角一般取小些，α =6°～ 10°。取 =8°。鉸刀切削部分p0? 的刀齒應(yīng)刃磨鋒利而不留刃帶，校準(zhǔn)部分應(yīng)留 b =0.1～0.25mm 的刃帶以保證良好1? 的導(dǎo)向及修光作用，提高加工表面質(zhì)量及鉸刀壽命，同時(shí)也便于鉸刀的制造和檢驗(yàn)。 但若取得過(guò)大，則加大刃帶與孔壁的摩擦。取 b =0.1～0.2mm。1? ⑷ 刃傾角 λs 硬質(zhì)合金鉸刀在鉸削時(shí)切屑由切削液強(qiáng)制排出，不劃傷已加工表面，所以一般 刃傾角 λs=0 ，同時(shí)也便于制造。0 5.2.8 刀片型號(hào)的選擇和工作部分長(zhǎng)度確定 刀片型號(hào)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，E 組是鉸刀組，根據(jù)鉸刀尺寸大小選擇 E505。鉸刀切削 部分長(zhǎng)度 L1 根據(jù)主偏角 Kr 和鉸削余量 A 來(lái)確定， L1=（1.3-1.4 ）arctg k L1=（1.3-1.4）×0.4×arctg5=（1.3-1.4）×4.62，取 L1=7㎜。r 一般當(dāng) d=3~32mm 時(shí)，區(qū)機(jī)用鉸刀的工作部分 L=(0.8~3)d。L=33mm。 校準(zhǔn)部分用來(lái)校準(zhǔn)和修光孔。校準(zhǔn)部分長(zhǎng)度一般取為（0.8~1.5）d。為了使切削 平穩(wěn)，減少摩擦，防止鉸刀在孔中傾斜時(shí)而使校準(zhǔn)部分后段將孔擴(kuò)大，校準(zhǔn)部分除 圓柱部分外做成倒錐，全長(zhǎng)上倒錐量為 0.005~0.008 ㎜。在校準(zhǔn)部分的末端應(yīng)做出 后錐，后錐角為 3°~5°，長(zhǎng)度為 3~5 ㎜，以防止退刀時(shí)劃傷孔壁和擠碎刀具。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)這次設(shè)計(jì)讓我了解到機(jī)械設(shè)計(jì)是從使用要求等出發(fā)，對(duì)動(dòng)力部件的三大組 成部分和刀具的設(shè)計(jì)過(guò)程有了深一步地了解，以及各個(gè)零件的材料和形狀尺寸等問(wèn) 題進(jìn)行構(gòu)思、分析和決策的工作過(guò)程，這種過(guò)程的結(jié)果要表達(dá)成設(shè)計(jì)圖紙、說(shuō)明書(shū) 及各種技術(shù)文件。 通過(guò)組合機(jī)床動(dòng)力部件的設(shè)計(jì),了解了各種通用部件的原理以及其結(jié)構(gòu)。從組合 機(jī)床動(dòng)力部件的設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了機(jī)械設(shè)計(jì)的思想--以最少的成本達(dá)到最好的目的, 以最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)達(dá)到所需的功能。設(shè)計(jì)思想中最突出得的是—-合理二字。整個(gè)設(shè)計(jì) 過(guò)程使我受益非淺。 近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多課堂上學(xué)不到的東西。它不但增強(qiáng)了我的實(shí) 際動(dòng)手操作能力，而且使我學(xué)會(huì)了如何把現(xiàn)實(shí)中的東西和自己所學(xué)的理論聯(lián)系起來(lái)。 現(xiàn)在我已能用自己所學(xué)的知識(shí)來(lái)分析和解決生活中的一些簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)計(jì)工作原理 和制造方法。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?cè)诖髮W(xué)里所學(xué)到的最后一門(mén)重要課程，是對(duì)我們大學(xué)四年學(xué)習(xí) 的全部課程的一次綜合性檢測(cè)。它不但使我們有了一次復(fù)習(xí)過(guò)去所學(xué)課程的機(jī)會(huì)， 而且更重要的是它把我們所學(xué)的各門(mén)課程都穿插起來(lái)，組成了一個(gè)整體，使我們對(duì) 所學(xué)知識(shí)有了一個(gè)綜合性、整體性的認(rèn)識(shí)，加深對(duì)所學(xué)專(zhuān)業(yè)的了解。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)除了對(duì)所學(xué)知識(shí)的復(fù)習(xí)、鞏固、提高和更新外，還使我學(xué)到了一 些道理。設(shè)計(jì)工作與別的工作不同，在工作時(shí)必須養(yǎng)成扎扎實(shí)實(shí)和一絲不茍的工作 作風(fēng)。以計(jì)算為例，如果其中的一個(gè)零件計(jì)算錯(cuò)誤而又不去改的話，這個(gè)數(shù)據(jù)可能 影響到機(jī)器的某種工作特性，嚴(yán)重時(shí)可能還會(huì)對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)造成影響。所以說(shuō)在設(shè)計(jì) 工作中要養(yǎng)成一個(gè)好的工作習(xí)慣。 總之，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)給我上了人生中完美的一課，為我接下來(lái)的工作打下了一 個(gè)良好的基礎(chǔ)。我會(huì)以積極的心態(tài)去面對(duì)以后的人生。 限于本人的知識(shí)水平，本次設(shè)計(jì)難免會(huì)有很多錯(cuò)誤，敬請(qǐng)各位領(lǐng)導(dǎo)、老師指正。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 參考文獻(xiàn) [1] 涂灝主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 [2] 韓秋實(shí)主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005 [3] 紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì).西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室，2001 [4] 北京農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)院主編.金屬材料及熱處理.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1980 [5] 上海市機(jī)械工程學(xué)會(huì)編.簡(jiǎn)明實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1991 [6] 朱冬梅主編.畫(huà)法幾何及機(jī)械制圖，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 [7] 楊黎明主編.機(jī)械零件簡(jiǎn)明手冊(cè).北京：兵器工業(yè)出版社，1992 [8] 唐增寶主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).武漢：華中科技大學(xué)出版社，1999 [9] 于鴻文主編.材料力學(xué).北京高等教育出版社，1991 [10] 涂發(fā)越主編.機(jī)械零件制造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè).廣西科學(xué)技術(shù)出版社，2001 [11] 李澄吳、天生主編.機(jī)械制圖.北京：高等教育出版社，1997 [12] 張建明主編.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，1997 [13] 大連組合機(jī)床研究所編.組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)。北京機(jī)械工業(yè)出版社，1975 [14] 沈陽(yáng)大學(xué)主編.組合機(jī)床設(shè)計(jì).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985.9 [15] 楊榮柏主編.金屬切學(xué)機(jī)床-原理與設(shè)計(jì).華中工學(xué)院出版社，1982 [16] 路劍中、孫家寧主編金屬切學(xué)原理與刀具.上海機(jī)械專(zhuān)科學(xué)校，1987 [17] 范云漲、陳兆年主編.金屬切學(xué)機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1993.8 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 致謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，我謹(jǐn)向?qū)ξ业漠厴I(yè)設(shè)計(jì)給予大力支持的各位老師表示 衷心的感謝，感謝各位老師在百忙之中抽出時(shí)間對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行精心的指導(dǎo)。 正是因?yàn)橛辛四闹笇?dǎo)，我的設(shè)計(jì)才會(huì)這么順利地完成，才會(huì)取得這么好的成績(jī)， 在我的成績(jī)里有您辛勤的汗水。同時(shí)，對(duì)關(guān)心我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的各位系領(lǐng)導(dǎo)表示由衷 的謝意。感謝你們?yōu)榱四茏屛覀冺樌?、保質(zhì)保量的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，給我們創(chuàng)造、 提供的良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和條件。 在設(shè)計(jì)初期于老師幫助我制定資料的查找方向，又不辭辛苦，反復(fù)地對(duì)底稿進(jìn) 行審查和修改，對(duì)我碰到的疑問(wèn)進(jìn)行耐心地解答。在計(jì)算過(guò)程中，于老師給予了我 熱情、詳細(xì)而耐心的指導(dǎo)。在論文的審核階段，于老師不辭辛苦，反復(fù)為我修改論 文，并提出寶貴的意見(jiàn)，在于老師的悉心指導(dǎo)下，我的論文得以順利完成。更可貴 的是，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中于老師言傳身教，不但使我學(xué)到了專(zhuān)業(yè)知識(shí)，更學(xué)會(huì)了如 何做人，待人接物，真正做到了為人師表，以身作則，為我今后踏上社會(huì)的行為定 下了準(zhǔn)則，做出了榜樣，再次向她表示衷心的感謝，道一聲：“于老師，您辛苦了！ ” 在課題的研究過(guò)程中，圖書(shū)館老師給予了熱情的支持和幫助，提供了許多寶貴 的參考資料，在此表示衷心的感謝! 此外，還要感謝輔導(dǎo)員及系里各位老師在我的設(shè)計(jì)過(guò)程中給予的大力協(xié)助，同 時(shí)感謝那些給予我支持和鼓勵(lì)的同學(xué)和朋友們，使我的設(shè)計(jì)能夠最終完成，在此表 達(dá)我對(duì)他們由衷的感謝。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 摘要 ....................................................................1 前言 ....................................................................2 1 零件工藝分析 ..........................................................3 1.1 氣缸蓋的作用 ......................................................3 1.2 本工序各待加工處的技術(shù)要求 ........................................3 1.3 審查氣缸蓋本次加工的工藝性 ........................................3 1.4 缸蓋的生產(chǎn)類(lèi)型 ....................................................4 2 組合機(jī)床動(dòng)力部件選用 ..................................................4 2.1 選用通用部件的基本方法 ............................................4 2.2 通用部件的選用 ....................................................4 3 主軸組件設(shè)計(jì) ..........................................................5 3.1 主軸組件的設(shè)計(jì)要求 ................................................5 3.2 主軸組件的設(shè)計(jì)步驟 ................................................6 3.3 主軸組件的布局 ....................................................6 3.3.1 軸承的選取 .....................................................6 3.3.2 軸承的配置形式 .................................................6 3.3.3 滾動(dòng)軸承間隙的調(diào)整和預(yù)緊 .......................................7 3.3.4 主軸滾動(dòng)軸承的精度和配合 .......................................7 3.3.5 主軸傳動(dòng)件的布置 ...............................................8 3.3.6 主軸組件布局設(shè)計(jì) ...............................................8 3.4 主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ......................................................9 3.4.1 主軸軸徑的確定 .................................................9 3.4.2 主軸前端懸伸量的選擇 ..........................................10 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 3.4.3 主軸剛度的驗(yàn)算 ................................................10 4 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) .........................................................11 4.1 傳動(dòng)方案擬定 .....................................................11 4.2 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) .......................................................11 4.2.1 選用的齒形帶的參數(shù)一般如下： ..................................11 4.2.2 同步齒形帶的傳動(dòng)計(jì)算 ..........................................11 5 加工刀具設(shè)計(jì) .........................................................13 5.1 本次設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的問(wèn)題及應(yīng)采取的方案 .............................13 5.2 刀具設(shè)計(jì) .........................................................13 5.2.1 復(fù)合鉸刀的應(yīng)用 ................................................13 5.2.2 采用精鉸擠光復(fù)合鉸刀的作用 ...................................14 5.2.3 鉸刀刀片材料選擇 ..............................................14 5.2.4 精鉸刀直徑和公差確定 .........................................14 5.2.5 鉸刀齒數(shù) Z 選擇 ..............................................15 5.2.6 鉸刀齒槽形狀確定 .............................................15 5.2.7 鉸刀幾何參數(shù)確定 .............................................15 結(jié)束語(yǔ) .................................................................17 參考文獻(xiàn) ...............................................................18 致謝 ...................................................................19