说明书-柴油机轴承盖多孔钻专机总体及左主轴箱设计

盐城工学院本科毕业设计说明书2008目录1前言................................................................11.1组合机床发展概况..................................................11.2课题的来由、设计内容及发展前景....................................12组合机床总体设计....................................................32.1工艺方案的确定....................................................32.2详细计算..........................................................42.3通用部件的选择....................................................82.4确定机床联系尺寸.................................................102.5机床生产率计算卡.................................................113组合机床左主轴箱设计...............................................143.1绘制左主轴箱设计原始依据图.......................................143.2主轴结构型式的选择及动力计算.....................................173.3主轴箱传动系统的设计与计算.......................................173.4主轴箱中传动轴坐标的计算及坐标检查图的绘制.......................213.5传动轴直径的确定和轴强度的校核...................................223.7齿轮校核计算.....................................................244结论...............................................................27参考文献..........................................................28致谢.............................................................29附录.............................................................30盐城工学院本科毕业设计说明书200811前言1.1组合机床发展概况组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。它采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方法，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。一般用于加工箱体类或特殊形式的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削端面、切削平面、切削内外螺纹以及加工圆和端面等。二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。到了80年代，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性发展，实现了机床工作程序软件化，工序高度集中，高效短节拍和多样功能的自动监控。柔性组合机床应用于多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器、数字控制等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。现代组合机床的主要通用部件制造厂相继发展了直流伺服驱动和交流伺服驱动滑台、数控滑台、数控三坐标加工模块、多轴箱储存和多轴箱更换装置等新一代通用部件。随着现代组合机床的发展，人们也已逐渐打破了通常认为其只适应于箱体类零件加工的模式，它的功能和应用范围正在不断延伸和扩展，其自动线主要用于大批量生产。现代机械制造工业发展的特征是：产品更新换代的周期缩短，多品种、中小批量轮番生产已成为普遍的生产方式。因此，具有一定柔性，能对多品种、小批量生产方式作出快速响应，是现代组合机床及加工系统发展的必然趋势。国外已推出转塔与换箱结合，换箱和换刀结合的自动换箱机床，它们各自结合两者优点，使组合机床进一步柔性化。目前，组合机床在机械制造工业中应用也越来越普遍，并已显示出其巨大的优越性。设计该组合机床思路如下：仔细分析零件的特点，以确定零件合理可行的加工方法（包括安排工序及工艺流程，确定工序中的工步数，选择加工的定位基准及夹压方案等），确定工序间加工余量，选择合适的切削用量，确定组合机床的配制形式；根据被加工零件的工艺要求确定刀具，再由刀具直径计算切削力，切削扭矩，切削功率，然后选择各通用部件，最后按照装配关系组装成组合机床。1.2课题的来由、设计内容及发展前景柴油机轴承盖多孔钻专机总体及左主轴箱设计21.2.1课题的来由本次设计的课题为柴油机轴承盖多孔钻专机总体及左主轴箱设计，来源于江淮动力集团。本次设计主要是针对轴承盖左右面的孔系加工，以提高生产率。1.2.2课题的设计内容本说明书以设计卧式双面钻孔组合机床为主线，覆盖了多轴箱设计，传动系统设计等内容。在第2章中着重介绍了组合机床的总体设计，第3章则重点介绍传动系统的设计说明。在总体设计中，首先是被加工零件的工艺分析，然后是总体方案的论证，在比较了许多方案之后，结合本道工序加工的特点最终选择卧式双面钻的机床配置型式。再结合本道工序的特点选择刀具。根据选择的切削用量，计算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率和刀具耐用度等，再确定刀具的大小和型式。接着主要介绍了多轴箱的设计，在总体设计部分，根据选择的切削用量，计算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率和刀具耐用度等，再确定刀具的大小和型式，完成“三图一卡”—被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。1.2.3发展前景我国传统的组合机床主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量较大的大中型箱体类和轴类零件。完成钻孔、扩孔、铰孔、加工各种螺纹、镗孔、车端面等。组合机床分类繁多，有大型和小型组合机床，有单面，双面，三面，卧式，立式等。随着技术进步，一种新型的组合机床——柔型组合机床越来越受到人们的青睐。由于我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后,国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大,并使产品生产成本提高。因此,市场要求我们不断开发新技术、新工艺,研制新产品,由过去的“刚性”机床结构,向“柔性”化方向发展,满足用户需求,真正成为刚柔兼备的自动化装备。盐城工学院本科毕业设计说明书200832组合机床总体设计2.1工艺方案的确定工艺方案的拟订是组合机床设计的很重要的一步，它在很大程度上关系到组合机床的结构配置和使用性能。所以，根据工件的加工的要求和特点，按一定的原则、结合组合机床常用工艺方法、充分考虑少数影响因素，并经过技术经济分析后制定出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。本设计是为钻削S195柴油机轴承盖19个孔而专门设计的，为了能达到质量好、效率高。我们采用了工序集中的原则进行设计。由于被加工的零件为轴承盖的双面19个孔，该轴承盖的体积小、重量适当，且为双面加工。2.1.1分析被加工零件本课题设计的组合机床加工的工件为柴油机轴承盖，工序为左面和右面两面孔系加工，零件材料为HT200，其硬度为HBS170—220，生产纲领：大批量加工，工艺采用钻削加工。本机床加工零件的工序内容：a)左面钻六个φ9孔，通孔；钻二个φ9.7孔，通孔；钻一个φ4.9孔，深9。b)右面锪六个φ20孔；钻三个φ5孔，深12；钻一个φ7孔，深14。2.1.2组合机床总体方案论证根据任务书的要求：设计的组合机床要满足加工要求、保证一定的加工精度；尽可能用通用件、以降低生产成本；各动力部件用电气控制、液压驱动。因此根据任务书要求和轴承盖的特点初定两种设计方案：卧式组合机床特点：卧式组合机床重心底、振动小、运作比较平稳、加工精度高、占地面积大。立式组合机床特点：立式组合机床重心高、振动大、加工精度比较底、占地面积小。方案比较：根据被加工工件和两种组合机床的特点比较可知：如采用立式，显然对定位、夹紧都造成困难，加工精度更难保证，平稳性也不够。通过以上的分析比较，考虑到卧式振动小，装夹方便等因素，选用卧式双面钻削组合机床。组合机床配置型式及结构方案确定：机床配置成单工位卧式双面钻削组合机床，柴油机轴承盖多孔钻专机总体及左主轴箱设计4采用固定式夹具。加工时，工件装在夹具中固定不动，由水平布置在工件两侧的钻头实现主运动和进给运动，以完成对工件的切削加工。2.1.3定位基点及夹压点的选择A.定位基准的选择本机床加工为单工位加工，也就是一次安装下进行19个孔的加工，其定位基准是以左端面上用支撑块限制3个自由度，在直径82毫米的内孔用夹具定位限制2个自由度和挡销在外轮廓定位。B.确定夹紧位置应注意的问题在选择定位基准的同时，要相应决定夹压位置，此时应注意的问题是：a）保证零件夹压后稳定；b）尽量减少和避免零件夹压后的变形；本机床中确定的“六点”定位能基本上满足以上两条件，因此本方案可行。另在选“六点”定位后，可选随行夹具，这样可减少装夹时间、提高生产率，对随行夹具可采用液压自动夹紧。2.2详细计算2.2.1刀具的选择根据工艺的要求及加工精度的不同，组合机床采用的刀具一般有简单刀具（标准刀具）、复合刀具及特种刀具。选择刀具的原则：a）只要条件允许，为了使工作可靠稳定，结构简单、刃磨容易，应尽量选择使用标准刀具和简单刀具。b）为使工序集中程度提高或保证加工精度，可采用先后加工或同时加工两个或两个以上表面的复合刀具。c）选择刀具结构时，还必须认真分析被加工零件材料的特点。根据工艺要求及加工精度的要求，查文献[20]P.196表4-45，加工19个孔的刀具均采用标准锥柄麻花钻。刀具材料为高速钢，标准号：GB/T1438-19852.2.2切削用量的选择组合机床多轴箱上的所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台。工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量。这个每分钟进给量（毫米/分）应是适合于所有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成不同转速和选择不同的每转进给量（毫米/转）与其相适应，以满足不同直径工件的加工需要，文献[21]P.53，即fiivfnfnfn2211（1-1）式中：1n,2n,…,in——各主轴转速（转/分）；盐城工学院本科毕业设计说明书200851f,2f,…,if——各主轴进给量（毫米/转）；fv——————动力滑台每分钟进给量（毫米/分）。在选择了转速后就可以根据公式1000ndv（1-2）选择合理的切削速度。采用查表法选择切削用量，可查文献[1]P.130表6-11A）对左侧面上的9个孔的切削用量的选择a)钻6个φ9孔通孔选择n=520r/min转速，进给量选择f=0.15mm/r,由公式1-1fv=78mm/min由公式1-2得切削速度14.7m/minb)钻二个φ9.7孔通孔选择n=650r/min转速，进给量选择f=0.12mm/r，由公式1-1fv