ZH1105柴油机气缸体三面粗镗组合机床设计(右主轴箱设计)

毕业设计说明书200711前言组合机床是一种高效的专用机床。它一般用于加工一种或一类零件，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机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方法，其生产效率比通用机床高几倍至几十倍。而且组合机床的成本低廉、效率高。这是由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活选用。这样能降低加工成本，缩短设计和制造周期。因此组合机床在大批、大量生产中得到了广泛应用。本次毕业设计是根据具体加工对象的具体情况进行专门设计，主要设计内容是左右以及后主轴箱设计和夹具的设计。在对组合机床的主轴箱设计之前，需对被加工零件孔的分布情况及所要达到的要求进行分析，如各部件尺寸、材料、形状、硬度及加工精度和表面粗糙度等内容。然后还必须深入基层进行实地考察，摸索主轴箱的工作原理。接下来是总体方案的设计，总体方案设计的具体工作是编制“三图一卡”，即绘制被加工零件图，加工示意图，机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。最后，就是技术设计和工作设计。技术设计就是根据总体设计已经确定的“三图一卡”，设计主轴箱等专用部件的正式总图；工作设计即绘制各个专用部件的施工图样，编制各零部件明细表。本次毕业设计的课题是ZH1105柴油机气缸体三面粗镗孔组合机床总体及右主轴箱设计，来源于江淮动力集团。主轴箱设计是组合机床设计中的一个重要传动部分，首先根据已知条件和被加工零件的具体结构特征，确定各轴的排布方案、结构、材料、转向、配合关系等，保证各轴互不干涉。轴的排布方案是多种多样的，通过比较选择最佳的一种，然后选择传动箱的规格、型号。确定好轴的排布方案及各种技术参数后，再选择其它各种零件，尽可能选用标准件，降低制造成本。在设计过程中，通过大量的参观实习和相关资料的查阅，考虑到实际生产条件，并从机床的合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工零件的具体要求出发，确定了这个设计方案。在指导老师和同学的帮助下，最终完成了这一课题的设计。ZH1105柴油机气缸体三面粗镗组合机床设计（右主轴箱设计）22组合机床总体设计2.1总体方案论证本设计的加工对象为R180柴油机气缸体，材料是HT250,硬度HB190-240，重量36.5Kg。柴油机气缸体如图2-1所示：6.3YHHGGCCYECCEBBFF图2-1柴油机气缸体2.1.1工艺路线的确立根据先粗后精、先基准面后其它表面、先主要表面后次要表面的机械加工工序安排的设计原则，对柴油机气缸体的工艺路线作如下设计：工序1粗铣底、顶端面；工序2粗铣左、右端面；工序3粗铣前、后端面；工序4半精铣底、顶端面；工序5半精铣左、右端面；工序6半精铣前、后端面；工序7粗镗孔；工序8半精镗孔；工序9精镗孔；工序10钻左面、右面、后面的孔；工序11攻丝；工序12钻上面、下面、前面的孔；工序13攻丝；工序14最终检验。毕业设计说明书200732.1.2机床配置型式的选择机床的配置型式主要有卧式和立式两种。卧式组合机床床身由滑座、侧底座及中间底座组合而成。其优点是加工和装配工艺性好，无漏油现象；同时，安装、调试与运输也都比较方便；而且，机床重心较低，有利于减小振动。其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。立式组合机床床身由滑座、立柱及立柱底座组成。其优点是占地面积小，自由度大，操作方便。其缺点是机床重心高，振动大。柴油机气缸体的结构为卧式长方体，从装夹的角度来看，卧式平放比较方便，也减轻了工人的劳动强度。考虑到机床运行的平稳性，选用卧式组合机床。2.1.3定位基准的选择组合机床是针对某种零件或零件某道工序设计的。正确选择定位基准，是确保加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的工序集中。本机床加工时采用三面定位，底面为主要定位基准面，限制3个自由度；右侧面以两个支承钉限制两个自由度；后侧面有一个支承钉，限制剩下的一个自由度。2.1.4滑台型式的选择本组合机床采用的是液压滑台。与机械滑台相比较，液压滑台具有如下结构特点：1）采用双矩型导轨结构型式，以单导轨两侧面导向，导向的长宽比较大，导向性好。2）滑座体为箱形框架结构，滑座底面中间增加了结合面，结构刚度高。3）导轨淬火，硬度高，使用寿命长。4）液压缸活塞和后盖上分别装有双向单向阀和缓冲装置，可减轻滑台换向和退至终点时的冲击。5）滑台分普通级、精密级和高精度级三个精度等级，可按要求选用，提高经济性。2.2确定切削用量及选择刀具2.2.1选择切削用量16个被加工孔中，由于既有钻孔加工又有镗孔加工，所以选择切削用量时应综合考虑，钻孔切削用量从文献[9]的130页表6-11中选取，镗孔切削用量从文献[9]的130页表6-15中选取。由于钻孔的切削用量与钻孔深度有关，随孔深的增加而逐渐递减，其递减值按文献[9]的131页表6-12选取。钻孔时，降低进给量的目的是为了减小轴向切削力，以避免钻头折断，降低切削速度主要是为了提高刀具寿命。A.对右侧面上5个孔的切削用量的选择：保证进给速度相等a.钻孔4：Φ36.4，通孔.由d＞22-50，硬度大于190-240HBS，选择v=10-18m/min,f＞0.25-0.4mm/r,又d=36.4mm,取定v=17.6m/min,f=0.3mm/r,则由文献[5]的43页知dvn1000（2-1）得：n=1000×17.6/36.4π=154r/minb.钻孔5：Φ24.4，通孔由d＞22-50，硬度大于190-240HBS，选择v=10-18m/min,f＞0.25-0.4mm/r,又d=24.4mm,取定v=17.7m/min,f=0.45mm/r,则由ZH1105柴油机气缸体三面粗镗组合机床设计（右主轴箱设计）4dvn1000得：n=1000×17.7/24.4π=230r/minc.镗孔1、2：Φ61.4由于刀具采用硬质合金，加工材料为铸铁，v=35-50m/min,f0.4-1.5mm/r中选择,考虑到刀具寿命以及进给速度的一致性，取v=35m/mim,f=0.38mm/r，则dvn1000=1000×35/61.4π=181.5r/mind.镗孔6：Φ56.6由于刀具采用硬质合金，加工材料为铸铁，v=35-50m/min,f0.4-1.5mm/r中选择,考虑到刀具寿命以及进给速度的一致性，取v=40m/min,f=0.3mm/r，则dvn1000=1000×40/56.6π=225r/minB.对左侧面上4个孔的切削用量的选择：由于分两次进给，要同时考虑进给速度和转速，两次进给转速要相同，同次进给保证进给速度相同a.镗孔3：Φ194.4/Φ124.4由于刀具采用硬质合金，加工材料为铸铁，v=35-50m/min,f0.4-1.5mm/r中选择,考虑到刀具寿命,加工余量应取小一点，故加工Φ193.8孔采用分层切削。第一次进给主要加工Φ194.4孔，取定v=50m/min,f1=0.60mm/r,则dvn1000=1000×50/194.4π=82r/min第二次进给要同时镗Φ124.4孔，考虑到轴向切削力，进给量应选小一点,取定v=37.3m/min,f2=0.49mm/r，则dvn1000=1000×37.3/124.4π=95r/minb.镗孔1、2：2×Φ61.4由于刀具采用硬质合金，加工材料为铸铁，v=35-50m/min,f0.4-1.5mm/r中选择,考虑到刀具寿命以及进给速度的一致性，取定v1=35m/mim,f1=0.26mm/r，则dvn1000=1000×35/61.4π=181.5r/min同轴转速相同，进给速度一致，取定v2=35m/min,f2=0.60mm/rc.钻孔：Φ36.4，通孔由d＞22-50，硬度大于190-240HBS，选择v=10-18m/min,f＞0.25-0.4mm/r,又d=35.8mm,取定第一次进给v1=17.9m/min,f1=0.3mm/r,则dvn1000=1000×17.9/36.4π=157r/min同轴转速相同，进给速度一致，取定v2=17.9m/min,f2=0.3mm/rC.对后面上1个孔的切削用量的选择镗孔：Φ114.4/Φ115/Φ122.4毕业设计说明书20075由于刀具采用硬质合金，加工材料为铸铁，在v=35-50m/min,f0.4-1.5mm/r中选择，考虑转速和进给速度的一直性，取定v=36/40/45m/min。第一次进给，取定f1=0.36mm/r；第二次进给,取定f2=0.5mm/r，则dvn1000=1000×55.7/114.4π=155r/min（孔的编号见被加工零件工序图）2.2.2计算切削力、切削扭矩及切削功率根据文献[9]的134页表6-20中公式计算钻孔6.08.026HBDfF（2-2）6.08.09.110HBfDT（2-3）DTvP9740（2-4）根据文献[9]的134页表6-20中公式计算镗孔55.075.04.51HBfaFpZ（2-5）1.165.02.151.0HBfaFpX（2-6）55.075.07.25HBfDaTp（2-7）61200vFPZ（2-8）式中，F、Fz-切削力（N）；T-切削转矩（N·㎜）；P-切削功率（Kw）；v-切削速度（m/min）；f-进给量（mm/r）；ap-切削深度（mm）；D-加工（或钻头）直径（mm）；HB-布氏硬度，得HB=223。由以上公式可得：右面1、2轴55.075.04.51HBfaFpZN6.16592233.034.5155.075.01.165.02.151.0HBfaFpX1.165.02.12233.0351.0N33655.075.07.25HBfDaTp55.075.022345.034.617.25mmN63149ZH1105柴油机气缸体三面粗镗组合机床设计（右主轴箱设计）661200vFPZ61200357.2054kw175.14轴6.08.026HBDfF6.08.022316.04.3626N55816.08.09.110HBfDT6.08.09.12233.04.3610mmN90128DTvP97404.3614.397406.1790128kw425.15轴6.08.026HBDfF6.08.02233.04.2426N61816.08.09.110HBfDT6.08.09.12233.04.2410mmN4.42335DTvP97404.2414.397407.174.42335kw004.16轴55.075.04.51HBfaFpZN2.17942235.034.5155.075.01.165.02.151.0HBfaFpX1.165.02.12233.0351.0N33655.075.07.25HBfDaTp55.075.02235.036.567.25mmN94.5077661200vFPZ毕业设计说明书2007761200402.1794kw173.1左面1、2轴55.075.04.51HBfaFpZ=51.455.075.02233.03=1222.1N1.165.02.151.0HBfaFpX=0.511.165.02.12233.03=336N55.075.07.25HBfDaTp55.075.02234.038.607.25mmN3.4613961200vFPZ61200297.1517kw719.03轴孔径194.4mmmmNHBfaDTp5.871982235.05.14.1947.257.2555.075.055.075.0333NHBfaFpZ26.8962235.05.14.514.5155.075.055.075.033NHBfaFpX1462233.05.151.05