ZH柴油机机体钻挺杆孔组合机床总体及主轴箱设计.doc

ZH柴油机机体钻挺杆孔组合机床总体及主轴箱设计 作者： 日期：2 个人收集整理 勿做商业用途ZH1130柴油机机体钻挺杆孔组合机床总体及主轴箱设计摘要：本组合机床是针对ZH1130柴油机机体两个挺杆孔同时进行加工而设计的。本文介绍了该组合机床总体方案论证和主轴箱设计步骤和方法。在设计过程中借鉴了国内一些现有组合机床的设计资料,结合被加工零件的结构特征，在江淮动力集团现有的ZH1130柴油机机体钻挺杆孔的组合机床的基础上改进而成。设计中所用标准均按最新的国家标准.本文就组合机床总体设计、主轴箱设计、电气控制系统设计等方面问题进行了比较系统的说明。采用机械滑台实现刀具进给，借助导套引导刀具实现精度稳定的加工。主轴采用标准主轴，刀具选用复合麻花钻，使得工序集中。本组合机床效率高，成本低，加工精度高，操作使用方便,提高了劳动生产率。在主轴箱设计方面,原有机床采用多工序加工，加工效率低，加工尺寸不容易保证，而且位置精度也不高，改进后不仅提高了加工效率，还保证了孔的加工尺寸，同时也解决了位置精度问题,降低了工人的劳动强度.关键词：组合机床；总体设计；主轴箱设计本设计来自：完美毕业设计网登陆网站联系客服远程截图或者远程控观看完整全套论文图纸设计客服QQ：8191040 Design of General and Headstock of Modular Machine Tool for Drilling Jib Holes on the ZH1130 Diesel Engine BodyAbstract：Aim at drilling 2 jib holes in the ZH1130 diesel engine body at the same time, this modular machine tool is designed. The approach and method of design on project and headstock are introduced in this thesis。 The design information of some existing domestic modular machine tools has been referred in the design process。 Combined the structural feature of element in Jianghuai Power Group, some improvement have been done based on the existing modular machine tool of ZH1130 cylinder body。 The new standards of modular machine tool have been adopted in this design. The approach on designing of whole project， headstock and the electric control system has been systematic illustrated. Using mechanical sliding unit, with the aid of precisely leads the set of guidance cutting tool to complete dispositional process。 The standard spindles have been used。 The cutting tool is the compound twist drill， making the working procedure to be centralized。 This modular mechanical tool has such advantages: it is high efficiency， the cost is low, the processing precision is high， it is easy to operate, it enhanced the productivity。 In headstock design aspect, the original machine adopts much process and the efficiency is low, processing sizes are not guaranteed easily too； also location precision is not high。 After the improving, 2 jib holes can be drilled at the same time， thus not only have raised processing efficiency, guaranteed the processing size of hole， solved location precision problem， but also reduced the labor strength of worker。个人收集整理,勿做商业用途文档为个人收集整理，来源于网络Key word：Modular machine tool ； Design of general； Design of headstock.目 录1 前言11。1 课题来源11.2 国内外发展趋势11。3 设计总体思路12 总体方案论证32。1 被加工零件工艺方案的制定32。1。1 被加工零件的加工工序及加工精度32。1.2 工艺基准加工零件的选择32.1.3 加工工艺的分析32。2 确定机床配置型式及结构方案32。3 组合机床的总体设计52.4 被加工零件工序图52.5 被加工零件的加工示意图62.5.1 刀具的选择62.5。2 组合机床切削用量的选择62.5。3 确定切削扭矩、切削功率及刀具耐用度72.5。4 导向结构的确定82.5。5 初定主轴类型、尺寸、外伸长度和选择接杆92.5。6 确定动力部件的工作循环及工作行程102.6 机床联系尺寸图112.6。1 机床床身的选择112.6.2 电动机功率的选择122。6。3 装料高度H的确定132。6。4 主轴箱轮廓尺寸的确定132.7 生产率计算卡132.7.1 理想生产率132.7。2 实际生产率142。7。3 机床负荷率计算152。7.4 机床的生产率计算卡153 主轴箱设计173。1 绘制主轴箱设计原始依据图173.2 确定主轴、齿轮及动力计算183。2。1 主轴结构型式和直径、齿轮模数的确定183。2.2 主轴箱所需动力的计算193。3 主轴箱传动系统的设计193.3。1 对主轴箱传动系统的一般要求193。3.2 拟定主轴箱系统的基本方法203。3。3 确定传动轴的位置及齿轮齿数203。3.4 拟订主轴箱传动路线223。4 各零件的设计选用与校核233。4.1 主轴箱中轴的强度校核233。4。2 主轴箱中齿轮的校核计算263.4.3 主轴箱中轴承的校核计算283。5 多轴箱坐标计算303.6 绘制轴坐标检查图333.6.1 坐标检查图的主要内容333.6.2 坐标检查图绘制的顺序及要求334 电气控制系统设计345 结论36参考文献37致谢38附录391。2 国内外发展趋势组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。组合机床是随着生产的发展，由万能机床和专用机床发展来的。这种机床既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要，组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工，一般是半自动的。组合机床兼有低成本和高效率的优点,在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。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。组合机床装备的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向.一方面,加强数控技术的应用,提高组合机床产品数控化率;另一方面，进一步发展新型部件,尤其是多坐标部件，使其模块化、柔性化，适应可调可变、多品种加工的市场需求.据专家分析,机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改,对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统,以提高工艺可调性;以及纳入柔性制造系统等。1.3 设计总体思路组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率的专用机床.它能从多面、多工位、多轴对一个或几个工件同时进行加工，它和通用机床相比除具有能使工序集中,能在很大程度上提高效率、加工精度等优点外，它还有以下的特点：（1）设计和制造周期短、投资少、自动化程度高、劳动强度低、经济效率高；（2）结构稳定、工作可靠、使用维修方便；（3）采用专用夹具、刀具和导向装备，对工人的技术水平要求不高；(4）当产品更新的时候，通用部件、标准件还可以重新利用，不需要重新制造;（5）易于联成组合机床自动线进行大规模的生产。由于组合机床具有上述诸多优点，在分析解决实际问题时，为我们指出了明确的思考问题的方法。在组合机床设计过程中，为了降低组合机床的制造成本，应尽可能地使用通用件和标准件。目前,我国设计制造的组合机床，其通用部件和标准件约占部件总数的7080%，其它2030%是专用零部件。考虑到近年来，各种通用件和标准件都出台了新的标准及标注方法，为了方便以后组合机床的维修，我们整个组合机床设计中尽量采用新标准的通用件和标准件配置。本次设计组合机床的目的就是用来提高其生产效率和加工精度.此次设计的课题为ZH1130柴油机机体钻挺杆孔组合机床总体及主轴箱设计，要加工的机体是箱体类薄壁零件，夹紧易变形.本工序是要先钻产品零件图上两个挺杆孔，以提高产品质量。此次设计中我负责的是组合机床总体及主轴箱的设计，通过认真分析ZH1130柴油机机体的零件图，得出其材料为HT250,硬度为HB190240，重量为40kg，外型尺寸为495.7179334。5。进行加工的孔是：气门挺杆孔216H8，深41mm。我依据加工柴油机机体零件的要求，制定初步的设计方案和步骤。再根据任务书上的要求，我选择了切削速度，进给速度等，以满足生产的要求。 主轴箱设计是本次设计中一个重要环节。首先,在完成对组合机床的总体设计并绘制出“三图一卡”的基础上，绘制主轴箱设计的原始依据图；接着确定主轴结构,轴径以齿轮模数；然后根据被加工孔的位置，拟定传动系统，应注意轴与轴的最小间距应符合规定要求,避免产生干涉，这一步是主轴箱设计的核心部分；第四步是计算主轴、传动轴坐标、绘制坐标检查图;第五步,绘制多轴箱总图，零件图及编制组件明细表.2总体方案论证2。1被加工零件工艺方案的制定工艺方案的拟定是组合机床设计的关键一步。因为工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此，应根据被加工零件的加工要求和特点，按一定的原则、结合组合机床常用工艺方法、充分考虑各种因素，并经技术经济分析后拟定出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。2.1。1被加工零件的加工工序及加工精度被加工零件在本组合机床上完成的工序及加工精度，是制订机床工艺方案的主要依据。（1)本机床加工零件的工序内容钻气门挺杆孔216G7，深为41mm。 倒角为245，粗糙度为0。8m，各孔垂直度要求为0。04mm.（2）被加工零件特点该被加工零件为ZH1130柴油机机体;材料HT250，硬度HB190240；生产纲领为年产量11万件,两班制；在本工序前六个主要表面已加工完毕。2。1.2工艺基准加工零件的选择遵循“基准统一”原则，即选用设计基准作为定位基准,这样有助于减小设计基准与定位基准不重合所带来的误差，有助于保证加工精度.气门挺杆孔加工过程中，为保证被加工零件正确位置，限制与加工精度有关的自由度，因此，将机体的底面、侧面和后面作为定位基面，其限制6个自由度，即“三面定位。选择定位基准同时，要相应决定夹紧位置。夹紧位置应使夹紧合力落在定位平面之内，具体定位夹紧位置参考加工工序图ZH1130CT03。2.1。3加工工艺的分析在组合机床上对铸铁工件钻孔，其精度可达IT10IT11，表面粗糙度Ra50微米。钻孔的位置精度主要取决于导向精度,要减少导面和钻头之间的间隙，应严格控制钻头、切削刃的摆差，使导向套适当靠近被加工零件以及严格要求主轴与导向套之间的同心度，被加工零件的钻孔零件的尺寸,精度均为自由公差，位置度为0.20mm，粗糙度为Ra12。5。本工序中挺杆孔的直径为1620米/分.一般用于孔径25毫米以上的孔加工，尤以大直径孔应用较多.根据文献6表6-20刀具转速 公式可得导向的线速度v。 （26)钻16孔时：导向部分直径d=20+4。5=24。5mm=13。8米/分导向部分直径d=16+4.5=20.5mm=7.66米/分满足导向线速度20m/min的条件，所以选择第一类导向。2）导向数量、参数的确定导向数量应根据工件形状、内部结构、刀具刚性、加工精度及具体加工情况决定。通常钻、扩单层壁小孔时选单个导向加工，当在工件铸孔上扩孔时，为加强刀具导向刚性，通常采取双导向加工。导向的主要参数包括：导套的直径及公差配合，导套的长度，导套离工件端面的距离等。如图22所示：（a） 刀具布置简图 （b）固定式导套配合图22 固定式导套布置及配合根据文献2表3-17和表3-18结合本设计得出导套参数如附表2-3：工序导向长度L1（mm)导向至端面的距离L2(mm）速度范围导向装置配合dDD1钻孔4020中、低速G7表23固定式导套布置及配合参数2。5。5 初定主轴类型、尺寸、外伸长度和选择接杆（1）主轴类型、尺寸、外伸长度的选择由于组合机床需要进行钻加工，因此主轴与刀具应采用刚性联接，主轴采用刚性主轴。根据文献6表3-4得：允许扭转角=1/2(度/米)时B=6.2dB (27）由上面计算知道加工孔16mm时切削扭矩=10631.88N。mm主轴直径:dB=6。2=19.91mm取d=20mm。根据文献6表36得出主轴直径20时，主轴外伸尺寸L=115mm，接杆莫氏圆锥号取2，D/d1=32/20。(2)接杆的选择根据文献3图3-4接杆的参数选择，得到图23所示结构的各个参数值，见表24。图2-3 接杆表2-4 接杆的参数接杆号D类别LB莫氏锥度钻1632022A3021512112。5。6 确定动力部件的工作循环及工作行程动力部件的工作循环是指：加工时动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置返回到原始位置的动作过程。一般包括快速引进、工作进给和快速退回等动作.（1)工作进给长度L应等于工件加工部位长度L与刀具切入长度L1和切出长度L2之和.如图24所示。图2-4 钻头工作进给长度L1应据工件端面的误差情况在510毫米之间选择，误差大时取大值.切出长度L2在采用一般简单刀具时，参考文献6表324推荐值选取.本设计选取L1为10mm，L2据4表324得：钻孔时1/3d+（38）=1/316+(38)=8。313.3mm，取9mm（2） 快速退回长度等于快速引进工件和工作进给长度之和.快速引进是指动力部件把主轴箱连同刀具从原始位置送进到工作进给开始位置。其长度须保证所有大局均退至夹具导套内而不影响工件装卸。本设计取150mm。故快速退回长度150+60=210mm.（3） 动力部件总行程长度 其包括工作循环工作行程，还要考虑装卸和调整刀具方便，即前后备量。本设计取前备量20mm，后备量170mm。所以动力部件总行程长度。2。6机床联系尺寸图机床的联系尺寸图是以被加工零件的工序图和加工示意图为依据，并初步选定的主要通过部件以及确定的专用部件的总体绘制的。是用来表示机床的配置形式、主要构成及各部件安装的位置、相互联系、运动关系和操作方位的总体布局图。用以检验各部件相对的位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适，它可以为多轴箱、夹具的专用部件的设计提供重要的依据;它可以看成是机床总体外观图。它主要表示的内容：（1）表明机床的配置型式和总体的布局；（2)完整齐全的放映个部件间的主要装配关系和联系尺寸、专用部件的主要尺寸、运动部件的运动极限位置及各滑台工作循环总的工作行程和前后行程的备量尺寸;（3）表示主要通用的部件的规格代号和电动机的型号、功率及转速、并标出机床分组编号以及组件的名称,全部组件应包括机床全部通用以及专用零件部件，不得遗漏。2.6.1机床床身的选择