ZH1105柴油机连杆攻丝专机总体及靠模、床身设计.doc

ZH1105柴油机连杆攻丝专机总体及靠模、床身设计
摘要：组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件，组成的半自动或自动专用机床。本课题所设计的组合机床是用于ZH1105柴油机机体单面攻螺纹,提高了生产效率, 降低加工成本。
设计的内容包括总体设计和靠模、床身设计。该组合机床用于加工柴油机机体连杆大端的2×M12×1.25-5H深18,一次装夹同时加工。总体设计包括机床配置型式的确定、结构方案的选择以及“三图一卡”的绘制。该机床设计采用卧式单面攻螺纹的方案，加工和装配的工艺性好,零件装夹方便。在靠模设计过程中，采用第I类攻丝靠模,用来组成攻螺纹靠模装置的攻螺纹机构，进给运动是通过攻螺纹机构来实现。在床身设计中，根据滑台的型号来选择床身，滑台为液压滑台1HY401A，选用的床身的长为1590mm，宽为400mm，高为200mm。再根据机床的实际工作情况选择材料为HT150。
本组合机床有结构简单、操作方便、加工精度高、工人劳动强度低及有利于提高加工生产率等优点。

关键词：组合机床；攻螺纹；靠模；床身

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

The whole plane connecting rod tapping and carriage cam、Lathe bed in the ZH1105 engine body
Abstract: The modular machine tool is a semi-automatic or a automatic machine tool, which composed of special parts. The modular machine tool is designed by special shape and machine process of the work piece which need to be manufactured.This modular machine tool is designed to tap on one side of the ZH1105 engine body, in order to improve the disposition and the production efficiency.
The focal point of this topic is the system design and the carriage cam、lathe bed design.The modular machine tool is used to tap 2 M12 deep15 pitch1.25 holes of screw at the same time. The system design including the definite of the modular machine tool, the selecting of the structure plan and the completing of the technological drawing of the part which need to be manufactured, the general drawing of modular machine tool, drawing of cutter display and the efficiency card of manufacture.The modular machine tool uses the horizontal-type single location one-side processing plan, the processing and assembly technology capability is good, and it clamps conveniently. In the design process of carriage cam, Using the first category of carriage cam, used to make up of the device of tapping.feed movement is threaded through the body to attack the achievement. Design in the lathe bed，according to the model of slipway to select lathe bed ,the slipway is 1HY401A, the length of lathe bed is 1590mm,the width is 400mm,the height is 200mm.Then ,according to the actual work to choose material:HT150
This modular machine tool has many advantages such as the simple structure, the ease operation, the high processing precision, the low worker labor intensity, the high production efficiency and so on.

Key words: Modular machine tool ; Tapping; carriage cam; Lathe bed

目 录
1 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 课题设计的总体思路 1
2 组合机床总体设计 3
2.1 总体方案论证 3
2.1.1 被加工零件的特点 3
2.1.2 工艺路线的确立 3
2.1.3 机床配置型式的选择 4
2.1.4 定位基准的选择 5
2.1.5 选用滑台传动型式 5
2.2 总体设计计算 5
2.2.1 丝锥的切削负荷 5
2.2.2 攻丝扭矩的计算 5
2.2.3 主轴直径的确定： 6
2.2.4 切削速度的确定 6
2.2.5 切削功率的确定 6
2.2.6 攻螺纹主转速的计算 6
2.2.7 确定主轴箱轮廓尺寸 7
2.2.8 生产率计算 7
2.2.9 通用部件的选择 9
2.2.10零部件的设计 10
3 靠模设计 11
3.1攻螺纹靠模机构及攻螺纹卡头 11
3.2 攻螺纹装置 13
3.3 攻螺纹行程的控制 13
3.4 攻螺纹电动机选择及攻螺纹主轴制动 13
4 床身床脚设计 14
4.1 床身床脚的型号选择 14
4.2 床身床脚的材料选择 14
4.3 床身床脚的功用及基本要求 14
4.4 床身床脚的热处理 14
5 结论 16
致 谢 17
参考文献 18
附 件 清 单 19

1 绪论
1.1 概述
本组合机床是一台加工柴油机连杆攻丝组合机床，该机床可适用于一定批量的生产。课题来源于江淮动力股份有限公司，是针对目前该公司对ZH1105柴油机机体三面攻螺纹而设计的，以提高其的生产效率、加工精度，从而降低加工成本。
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的专用机床。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，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，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，并可用来组成自动生产线。组合机床对多孔钻削加工具有较大的优势，它按孔的坐标分布位置实行一次加工，保证了孔的坐标位置尺寸精度。这也是本次设计的目的所在，设计这台组合机床，就是为了在保证加工精度的基础上，提高生产效率。
组合机床的设计，目前基本上有两种方式：其一，是根据具体加工对象的特征进行专门设计，这是当前最普遍的做法。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人和技术人员总结出生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业在完成一定工艺范围内的组合机床是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为“专能组合机床”。这种组合机床不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。
总之，组合机床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。
1.2 课题设计的总体思路
课题来源：盐城市江动集团。
设计内容：设计一台加工柴油机连杆攻丝组合机床，具体进行总体、靠模、床身设计。
加工内容：连杆材料为40Cr ，调质处理硬度为HBS255-293，本道工序主要加工连杆大端的2×M12×1.25-5H↓18。
生产纲领：年产20万只。
主要内容有：1．总体设计
1）制定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案。
2）三图一卡设计，包括：(a) 被加工零件工序图； (b) 加工示意图；(c) 机床联系总图；(d) 生产率计算卡；(e) 有关设计计算、校核。
2．靠模、床身设计
(a) 攻丝靠模设计装配图；(b) 床身、床脚设计；(c) 零件图设计；(d) 有关计算、校核等。
设计思路：
1.工艺方案的确定：在确定工艺方案之前，需要通过实习对被加工零件的结构特征的了解，并对加工精度，加工位置和加工要求的熟悉，有利于确定经济可行的方案。
2.机床配置及结构的确定：根据零件的结构，选择合适的机床结构，尽可能多选用公用部件和标准件。
3.总体设计：在确定前面的方案的时，通过计算得到生产率卡和绘制“三图”，根据计算选择合适的主轴箱的轮廓尺寸和动力设施。
4.攻丝靠模的设计：根据工件加工部位分布情况和工艺要求，选择靠模装置。
5.床身床脚设计：根据强度，刚性与工艺性等，设计床身床脚。

2 组合机床总体设计
组合机床的总体设计要注重工件及其加工的工艺分析，制订出合理的工艺方案，才能设计出合理的专用机床。根据指定的加工要求，提出若干个工艺方案，选择最优的。工艺方案的确定决定了专用机床的结构、性能、运动、传动、布局等一系列问题。所以，工艺方案设计是专用机床的重要环节。
2.1 总体方案论证
2.1.1 被加工零件的特点
该组合机床的加工对象是连杆，材料是40Cr，硬度为HBS255-293. 本道工序主要加工连杆大端的2×M12×1.25-5H深18。
2.1.2 工艺路线的确立
被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序，以及应保证的加工精度是制定机床方案的主要依据。如图2-1：被加工对象为ZH1105型柴油机连杆，材料为40Cr。

图2-1 柴油机连杆
本次加工的零件是柴油机机体，其主要加工工序是：
A.粗铣底面；
B.粗铣左、右端面；
C.粗铣前、后端面；
D.半精铣底面；
E.半精铣左、右端面；
F.半精铣前、后端面；
G.粗镗孔；
H.精镗孔；
I.钻左、右、后面的孔；
J.攻螺纹。
本道工序为第10道工序，主要攻连杆大端上的2个螺纹孔。具体加工内容是：螺纹孔2×M12×1.25-5H深18，一次装夹一个零件，2个螺纹孔同时加工。
2.1.3 机床配置型式的选择
根据选定的工艺方案，确定机床的配置型式时，既要考虑能实现工艺方案，以确保零件的加工精度、技术要求及生产率，又要考虑机床的操作方便可靠，易于维修，且冷却、排屑情况良好。
机床的配置型式有立式和卧式两种,如图2-2和图2-3两种

图2-2 卧式组合机床结构

图2-3 立式组合机床结构
立式机床的优点是占地面积小，自由度大，操作方便，其缺点是机床重心高，振动大。卧式机床的优点是加工和装配工艺性好，振动小，运动平稳，机床重心较低，精度高，安装方便，其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。机床的配置型式在很大程度上取决于被加工零件的大小、形状及加工部位等因素。
卧式机床多用于加工孔中心线与定位基准面平行的情况，而立式机床则适用于加工定位基面是水平的，而加工的孔与基面相垂直的工件。考虑到汽车变速箱箱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。
通过以上的比较，考虑到卧式机床振动小，装夹方便等因素，选用卧式组合机床。
2.1.4 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集中工序。本机床加工时采用的定位方式是一面两孔定位，以底面为定位基准面，限制三个自由度；用圆柱定位销，限制两个自由度；用削边销限制剩下的一个转动自由度，符合六点定位规律，满足相容条件。夹紧方式采用右面用气缸夹紧。
2.1.5 选用滑台传动型式
动力滑台是由滑座、滑鞍和驱动装置等组成、实现直线进给运动的动力部件。根据驱动和控制方式不同，滑台分为液压滑台、机械滑台和数控滑台三种类型。
液压滑台采用双轨结构型式，以单导轨两侧面导向，导向的长宽比较大，导向性好;在相当大的范围内可以无级调速；可以获得较大的进给力；由于液压驱动，零件磨损小，使用寿命长；工艺上要求多次进给时，通过液压换向阀，很容易实现；过载保护简单可靠；由行程调速阀来控制的快进转工进，转换精度高，工作可靠。机械滑台采用滚珠丝杠传动，进给量稳定，慢速无爬行，高速无振动，可以降低加工工件的表面粗糙度；具有较好的抗冲击能力，断续铣削、钻头钻通孔将要出口时，不会因冲击而损坏刀具；运行安全可靠，易发现故障，调整维修方便。故选择液压滑台。
2.2 总体设计计算
2.2.1 丝锥的切削负荷
丝锥的切削负荷与丝锥每一刀齿切下切削厚度以及同时工作刀齿数有关。丝锥的每齿负荷不取决于机床进给机构，而是由本身结构参数所决定。
2.2.2 攻丝扭矩的计算
丝锥工作时其主要抗力为扭矩，攻丝扭矩由切削扭矩、丝锥与已加工表面之间的摩擦扭矩和切削阻塞在容削槽中产生的扭矩。在正常切削条件下，主要的是切削扭矩。
根据文献[6]第134页表6-20可得出切削转矩T为：
(2-1) (2-1)式中：—加工螺纹大径；
—工件的螺距。
A.大端面的计算
攻2×M12×1.25-5H深18的螺纹
= 8.836
2.2.3 主轴直径的确定：
根据公式： (2-2)

式中：—主轴直径, 单位: ; —转矩, 单位:。
A.大端面的计算
攻2×M12×1.25-5H深18的螺纹

故， d取20。
2.2.4 切削速度的确定
参照文献[1]第133页表6-19，根据螺纹孔加工精度要求，取攻丝时的切削速度。
A.大端面的确定
a. 2×M12×1.25-5H深18的螺纹 取V=5m/min
2.2.5 切削功率的确定
参照文献[6]第134页表6-20得
（2-3）
式中：—切削转矩；单位: ；
——切削速度；单位:
—被加工螺纹直径；单位: 。
A .大端面
a .攻2×M12×1.25-5H深18的螺纹
== 0.12
所以2个螺孔同时加工，其切削功率为：
=2× = 2×0.12 = 0.24
所以，攻后面螺纹所需总功率为： = 0.24
2.2.6 攻螺纹主转速的计算
根据文献[6] 第198页有：
（2-4）
A.大端面的计算
a .攻2×M12×1.25-5H深18螺纹孔时主轴的转速
已知： ,
所以：
2.2.7 确定主轴箱轮廓尺寸
主要需确定的尺寸是主轴箱的宽度和高度及最低主轴高度。主轴箱宽度、高度的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按下式计算：
(2-5)
(2-6)
式中，—工件在宽度方向相距最远的两孔距离（）；
—最边缘主轴中心距箱外壁的距离（）；
—工件在高度方向相距最远的两孔距离（）；
—最低主轴高度（）。
其中，还与工件最低孔位置（）、机床装料高度（）、滑台滑座总高（）、床脚高度（）、滑座与床脚之间的调整垫高度（）等尺寸有关。对于卧式组合机床，要保证润滑油不致从主轴衬套处泄漏箱外，通常推荐
本组合机床按式

计算，得：

,,取，则求出左右主轴箱轮廓尺寸：

根据上述计算值,按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸为
。
根据上述计算值,按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸为
。
2.2.8 生产率计算
机床生产率计算卡反映了实际生产率、切削用量、动作时间、负荷率等技术参数。
已知：工作行程为37；进刀量为150 ；机动时间加紧0.1。
A. 理想生产率计算
理想生产率(单位为件/)是指完成年生产纲领A(包括备品及废品率在内)所要求的机床生产率。它与全年工时总数有关，一般情况下，单班制取2350,两班制取4700，A取200000件。则
（2-7）
==85.1件/
B.生产率计算
实际生产率(件/h)指所设计的机床每小时实际可以生产的零件数量。即：
（2-8）
式中： ——生产一个零件所需时间（min），可按下式计算：
（2-9）
式中：——分别为刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作进给行程长度,单位为;
——分别为刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作进给量，单位为；
——滑台在死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状
下旋转5～10转所需时间，单位为min;
——分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为;
——动力部件快速行程速度。液压动力部件取3～10米/分；
——直线移动或回转工作台进行一次工位转换的时间，一般可取0.1分；
——工件装、卸（包括定位、夹压及清除铁屑等）时间，它取决于装卸自动化程度、工件重量大小、装卸是否方便及工人熟练程度。通常取0.5～1.5min 。
a) 机加工时间：

b) 辅助时间：

c) 单件时间：

d) 实际生产率：

C.负荷率计算