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摘要：本论文主要介绍机床动力部件的选用及设计过程。包括动力头的设计，传动装置的设计，以及组合刀具的设计过程，首先分析了加工零件的工艺性，动力头的 设计涉及主轴组件的设计过程，主轴部件的布置形式的选用，轴承的配置形式，轴承 精度等级的选用，以及主轴结构的设计，主轴刚度的计算等。然后介绍了传动装置的 设计，涉及带传动的设计，包括了同步齿形带的传动计算过程。刀具的设计过程主要概括了，刀具主要参数的选择确定过程。关键词：动力头组合机床 动力装置 液压滑台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.power head unit machine power device hydraumaticskid platform刖百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 和夹具，组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。 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、物孔、较孔、 链孔、铳削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。 有的组合机床采用车削头夹 持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件（如飞轮、汽车后桥半轴等）的外圆和端面加工。二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铳刀、链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。铳削平面的平面度可达0.05毫米/ 1000毫米，表面粗糙度可低达 2.50.63微米；链孔精度可达IT76 级，孔距精度可达0.030.02微米。专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。 在专用机床中某些部件因重复 使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制 造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性， 便于用户 使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确 定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结 构未作规定。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五 类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和 动力滑台。支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。1零件工艺分析1.1 气缸盖的作用1.2 本工序各待加工处的技术要求加，向尺寸及偏差公差及精度等级表面粗糙度形位公差进气孔 560+0.03IT6Ra0.8 仙 m（|）0.05mmA排气孔 530+0.03IT6Ra0.8 p m（|）0.05mmB进气导杆孔,+0.015小160IT7Ra3.2 p m（|）0.05mm排气导杆孔,+0.015小160IT7Ra3.2 n m（|）0.05mm1.3 审查气缸盖本次加工的工艺性1.4 缸盖的生产类型N=10000台/年* m=6 件/ 台*(1+10%)*(1+10%)=72600 件/ 年2组合机床动力部件选用2.1 选用通用部件的基本方法(1)切削功率应满足加工所需的计算功率(包括切削所需功率、空转功率及传 动功率)。(2)进给部件应满足加工所需的最大计算进给力、进给速度和工作行程及工作 循环的要求，同时还须考虑装刀、调刀的方便性。2.2 通用部件的选用(1) 动力部件的选用选用动力部件主要是确定动力部件的品种和规格。根据加工工艺分析和机床总体设计选择所需的动力部件及规格如下：表2-1部件名称规格数量钱孔较头DSS800-F-L2左液压滑台SEHY-F630/6301右液压滑台SEHY-F400/4001钱孔电机YD132S-6/4/2-B32切槽电机Y100L-6B31动力滑台主要用来实现进给运动的通用部件。此外他还可以作为自动检验和压套 等辅助工序的传动装置，以及自动线上的运输装置等用。液压滑台主要由滑座、滑台、 和液压缸三部分组成。滑台由固定在滑座内的油缸活塞杆推动， 沿滑座的导轨作直线 运动，左侧滑台要承受较重的压力，故选用双矩形导轨，为提高精度，右侧选用三角 形矩行组合导轨。滑台的运动由液压系统控制，能实现快进-工进-停留-快退-停止。 根据所选液压滑台选用相应的组件。以及配做相应的零件。3主轴组件设计主轴组件包括主轴、主轴支撑和安装在主轴上的传动件、 密封件等。因为主轴带 动工件或刀具直接参加工件表面形成运动，所以它的工作性能对加工质量和生产率产生直接影响，是机床上最重要的部件之一3.1 主轴组件的设计要求主轴组件应达到以下几点设计基本要求：(1)旋转精度 指机床在空载低速旋转时(机动或手动)，主轴前端安装工件 或刀具部位的径向和轴向跳动值满足要求(其值可参见有关机床精度标准) 。目的是 保证加工零件的几何精度和表面粗糙度。(2)刚度指主轴组件在外力(例如切削力)的作用下，仍能保持一定工作精 度的能力。刚度不足时，不仅影响加工精度和表面质量，还容易引起振动。恶化传动 件和轴承的工作条件。设计时应在其它条件允许的条件下，尽量提高刚度值。(3)抗振性 指主轴组件在切屑过程中抵抗强迫振动和自己振动保持平稳运 转的能力。抗振性直接影响加工表面质量和生产率，应尽量提高。(4)温升和热变性温升会引起机床部件热变性，使主轴旋转中心的相对位置 发生变化，影响加工精度。并且温度过高会改变轴承等元件的间隙，破坏润滑条件， 加速磨损甚至报废轴。(5)耐磨性 指长期保持其原始精度的能力。主要影响因素有材料热处理、轴 承类型和润滑方式。同时，主轴结构要保证各零件定位可靠、工艺性好等要求。设计时应综合考虑以上几项要求，注意吸收新技术，以获得满意的设计方案。3.2 主轴组件的设计步骤3.3 主轴组件的布局3.3.1 轴承的选取3.3.2 轴承的配置形式3.3.3 滚动轴承间隙的调整和预紧3.3.4 主轴滚动轴承的精度和配合机床精度等级前轴承后轴承和推力轴承普通精度级D或CE或D精密级5BC高精度级配合部位配合主轴轴径与轴承 内圈m5k5JS6k6座孔与轴承外圈K6J6 或 JS6或规定一定过盈量3.3.5 主轴传动件的布置3.3.6 主轴组件布局设计图3-1图3-23.4 主轴结构设计3.4.1 主轴轴径的确定功率2.63.63.75.55.67.37.4111114.714.818.418.5222229.5车床70907010595130110145140165150190220230升 降 台 铳 床609060957510090105100115外 圆 磨 床506055707080759075100901001051053.4.2 主轴前端悬伸量的选择3.4.3 主轴刚度的验算4传动装置设计4.1 传动方案拟定比。4.2 带传动设计4.2.1 选用的齿形带的参数一般如下:4.2.2 同步齿形带的传动计算(1) 确定计算功率)(2) 选择齿形带模(3) 确定小带轮齿数乙20(4) 确定大齿轮齿数Z2Z2 =iZ1 =40(5) 确定小带轮节圆直径(6) 确定二 Di n1v 二60*1000(8)确定齿= 12.18mm/s_ vmax形带长度与齿数L(mm),Z2二D2 - DiLo 2Ao (Di D2)24Ao查表15.2-41选区相近的带长和齿数 L=1068.1 Z=85(10)核验小带轮与齿形带的啮合齿数 Z：.aZ-=乙一,63607(11)确定1mmg齿形带由离心力而产生的张力 T(Kfg/mm)2T =qv- =71.2 10 g(12) 确定齿形带宽度b(mm)102Nj b= Ipl-T v取 b=50mm(13)确定齿形带传动对轴的作用力Q(kgf)Q= ：1.01.2 P, 一一102N式中P-一传递白圆周力P =又组(kgf) vQ=1242.36kgf5加工刀具设计12.1 次设计中应考虑的问题及应采取的方案12.2 具设计刀具是机械加工工艺中必要的工艺装备之一，而复合刀具的采用是把几道工序合 并在一起，可缩短基本工作时间和辅助时间，显著提高了劳动生产率；止匕外，由于工序 数目的减少，导致降低工艺系统的调整误差，从而提高了零件的加工精度；同时简化了 操作过程。用一台机床完成多台机床才能完成的加工任务，也减少了操作工人的数目。12.2.1 合较刀的应用现将在气缸盖气门座孔和气门导杆孔的精加工工序中,采用一把精钱挤光复合较 刀把气门导杆孔的精较、挤压和气门座孔的精钱加工三道工序合并一次完成介绍如 下。气门导杆孔和气门座孔图纸要求如图 1所示。气门导才f孔尺寸为416鲁18,圆柱 度公差0.01,与底面垂直度公差为100: *0.1,表面粗糙度Ra=3.2N m.气门座孔尺寸 *53103 (帏6。03),圆柱度公差为0.015，与气门导杆孔的同轴度公差为0 0.05，表面 粗糙度Ra=3.2m.万案一气门导杆孔和气门座孔加工工艺过程是在二孔半精链后，再用专用较刀精较孔至* 15.79 0.015，再在40吨油压机上用推挤刀挤压孔为6 16曹18。 方案二采用精较挤光复合银刀合并工序精钱刀部分是六齿较刀.具体结构如图总体分五部分，前导部分精校刀部分，挤 光部分(无刃较刀)，较座孔部分和刀柄部分.采用精饺挤光复合较刀，可以使气门导杆 孔的精钱和挤光两道工序连续进行，而且在挤光气门导杆孔的同时又能较削气门座 孔。使三道工序合并。12.2.2 用精较挤光复合钱刀的作用(1)无刃较刀的过度刃和每一个刀的前后角几何形状都制成圆滑过渡面，并且和精较刀尺寸公差一样，无刃较刀外圆及过渡面的粗糙度与精较刀的外圆表面粗糙度一 致。这样，刀具在导杆中平滑挤压通过时，挤去精较后孔的收缩量及中心歪斜引起的附 加量，使孔表面呈现黑色，且发亮，粗糙度可达Ra=0.8Nm,尺寸精度可达H7,且孔径尺 寸稳定。(3)由于挤光段无刃银刀和导杆孔的精银刀具有相同的尺寸公差，当无刃银刀全 长进入导杆孔后，无刃较刀的中心线就代表了导杆孔的中心线，在精校座圈孔时，无刃 钱刀起定心作用，而且提高了座圈孔中心线与导杆孔中心线的同轴度。减少了工件在 原工序时的装夹次数，避免了多次装夹带来的安装误差。(4)采用精较挤光复合银刀，使挤压导杆孔和精较阀座孔的机动时间重合。这样 使机加工时缩短，而且由于工序合并减少了多次装卸的辅助时间，由原精加工工时29 分钟缩减为12分钟，提高工效近1.5倍。(5)精较挤光复合银刀代替了原3个工序所用的刀具，使刀具成本降低了 50%.(6)精较挤光复合银刀做到了工序集中，这样，减少了机床和生产工人的数量，减 少了车间面积和运输工作量，同时也简化了生产计划和组织工作。采用精饺挤光复合 钱刀加工气门导杆孔和气门座孔，既可以保证零件加工质量，提高加工精度，又提高了劳动生产率，降低了成本，具有明显的技术经济效益。12.2.3 刀刀片材料选择所加工缸盖倒杆孔材料为合金铸铁,硬度为HB200-230,铸件。导杆孔要求低的表 面粗糙度和高的加工精度。12.2.4 较刀直径和公差确定钱刀的直径与公差直接影响到被加工孔的尺寸精度、钱刀的制造成本与使用寿命。钱刀在加工合金铸铁件时，由于刀齿的径向跳动、工作与刀具的安装偏差、积屑 瘤的作用，较出的孔要比校准部分的实际直径大，即产生所谓的“扩张”现象。因此 确定枪钱刀公差上、下极限值的规则2为： 钱刀直径的上限尺寸等于孔的最大直径减0.1IT , 0.1IT的值应圆整到0.001mm整数倍。钱刀直径的下限尺寸等于孔的最大直径减0.35IT , 0.35IT的值应圆整到0.001mm整数倍。因加工孔的公差为小16H7”15mm所以较刀公差为：上限尺寸=16.015-0.1 X0.015=16.013mm下限尺寸=16.013-0.35 X 0.015=16.008mm所以较刀直径公差为小16梵03 mm12.2.5 刀齿数Z选择如较刀齿数过少，加工出的孔精度和表面粗糙度达不到要求，齿数过多，容屑槽 尺寸小，刀齿强度削弱。加工韧性材料取小值，脆性材料取大值。为了便于测量，齿数 取偶数。根据较刀直径确定齿数，d=(1632)之间的且孔精度较高，Z=6比较合适。12.2.6 刀齿槽形状确定选择导杆孔较刀齿槽为直槽。12.2.7 刀几何参数确定主偏角Kr切削厚度ac = f sinKr，轴向力Fx= FN sinKr。由此可见，Kr愈小，轴向力Fx和切削厚度a,也愈小，较削时，银刀的导向性好，已加工表面粗糙度较小，加工精 度高。但 Kr 过小时，铰削时，挤压摩擦较大，铰刀耐用度低，切入和切出时间长。铰加工铸铁时Kr 取值 3 5，取Kr=5 为了减小表面粗糙度，在切削刃和校准部分之间磨出长度为12mm的过渡刃，其偏角Kr =1 2。前角T p铰削余量一般很小，切屑很薄，切屑与前刀面接触长度很短，前角作用不大。一股为丫 0=00。但在加工韧性材料时，为了减小切屑变形及抑制积屑瘤产生，可取 T 0 =5 0 10。取丫 0=5。
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