双面铣组合机床设计

XXXX 学 院毕 业 设 计（论 文）说 明 书题 目 双面铣组合机床设计 学 生 XXXX 系 别 机 电 工 程 系 专 业 机械设计制造及其自动 班 级 03 级 2 班 学 号 030110930 指 导 教 师 XXXX 1摘要 组合机床是根据工件需要,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.它主要用于棱体类零件和复杂件的孔面加工,其生产率高.因为工序集中,可多面,多位置,多轴,多刀同时自动加工.加工精度稳定,研制周期短,便于设计,制造和使用维护成本低,因此通用化,系列化,标准化程度高,通用零件占70%-80%.自动化程度高,劳动强度低.配置灵活,机床易于改造,产品或工艺变化时,通用部件一般还可以重复利用.其在汽车、拖拉机、柴油机、军工等轻工行业大批大量生产中已获得广泛使用,一些中小批量生产的企业,如机床、机车、工程机械等制造业中也广泛使用.关键词：组合机床 孔 改造 ABSTRACTThe aggregate machine-tool is according to the work piece need, take the massive general parts as the foundation, matches one kind of highly effective special purpose machine which composes by the few special-purpose parts. It mainly uses in bank or ridge between fields the body class components and the duplicate miscellaneous items hole surface processing, its productivity is high. Because the working procedure is centralized, but multi-surface, multiposition, multiple spindle, at the same time multi-knives automatic processing. The processing precision is stable, the development cycle is short, is advantageous for the design, the manufacture and the use maintenance cost is low, therefore the universalization, the seriation, the standardized degree is high, the common parts account for 70%-80%. automaticities to be high, the labor intensity is low. Disposes nimbly, the engine bed easy to transform, when product or craft change, the general part also may generally the reuse. It in light industry profession large quantities of mass productions and so on automobile, tractor, diesel engine, war industry has obtained the widespread use, some small batch production enterprise, like manufacturing industries and so on in engine bed, locomotive, project machinery also widely uses.Key word: Aggregate machine-tool hole transformationI第1章 前言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。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件(近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额)，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合机床等;随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、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。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机(清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线)等在组合机床行业中所占份额也越来越大。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。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。国内组合机床近几年取得了长足的进步，但是与发达国家相比，在产业结构、产品水平、开发能力、产业规模、制造技术水平、劳动生产率、国内外市场占有率等诸多方面尚存在不少差距。在组合机床方面，总体水平不高，国际竞争力不强，不能充分满足国内建设需要，关键技术过分依赖国外，自主发展能力薄弱，高技能人才的比较优势有弱化的危险，产品质量不稳定，用户服务水平差距较大。 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。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，整个组合机床的通用件和标准件配置，都采用了新标准。本机床根据生产的需要进行设计，气缸体在三面钻组合机床上加工过程为：气压驱动夹具对气缸体夹紧；电气按钮驱动快进电机来实现快速进刀；快进电机关闭工进电机启动，把快进转工进对气缸体进行钻削加工；达到加工钻削深度时，滑鞍碰上死挡铁使丝杠不转，使传动装置中过转矩保护装置启动；启动快进电机反转，滑鞍快速退回；打开气压开关放气减压，夹具松开；取出气缸体。本设计主要针对原有的EM-165型柴油机汽缸盖机体左、右、两个端面的铣削工序加工、生产率低、位置精度误差大的问题而设计的，从而保证孔的位置精度、提高生产效率，降低工人劳动强度。本人的设计任务是后主轴箱部分的设计。主轴箱设计是该次设计中一个重要的传动部分的设计。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；整个设计说明书分为四大部分：1.组合机床总体设计：总体方案论证、确定切削用量及选择刀具、组合机床总体设计 、 三图一卡；2.组合机床主轴箱设计：绘制主轴箱原始依据图、主轴结构型式的选择和动力计算、主轴箱传动系统的设计与计算、主轴箱坐标计算和绘制坐标检查图、齿轮的校核； 3.样机试验测试：组合机床空运转试验、组合机床钻孔试验、进行精度测试；4.结论。 47第2章 工件工艺加工流程2.1 总体方案论证本设计的加工对象为EM-165柴油机气缸盖，材料是HT250，硬度HBS190-240，重量5.97Kg。2.1.1 工艺路线的确立根据先粗加工后精加工、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，对柴油机气缸盖的工艺路线作如下设计现确定工艺路线如下：序号工 序 内 容简要说明铸造时效消除内应力粗铣A面先加工基准面粗、精铣B面先加工面钻、铰孔后加工孔锪孔；镗孔，孔，孔以，两孔为基准加工C面粗、精铣两C面粗、精铣两D面钻底孔，攻螺纹钻、铰孔，以此孔为基准加工下面的孔扩孔钻螺纹底孔，钻孔，攻螺纹钻螺纹底孔，攻螺纹钻孔;镗孔，钻螺纹底孔，攻螺纹精铣A面此面为配合面，需精加工进行水压检验涂漆，入库防止生锈2.1.2 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。此外，EM-165型柴油机气缸盖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，考虑到卧式床身振动小，装夹方便等优点，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集中工序。本机床加工时采用的定位方式是以底面为定位基准面，限制三个自由度；用两个挡铁限制两个自由度；在左侧有一个支承钉，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机械滑台。与液压滑台相比较，机械滑台具有如下优点：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；具有较好的冲击能力，继续铣削、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；没有液压驱动的管路、泄漏、噪声和液压站占地的问题。机械滑台也有其弊端，如：只能有级变速，变速比较麻烦；一般没有可靠的保护；快进转工进时，转换位置精度较低。液压滑台弊端，如：进给量由于载荷的变化和温度的影响而不够稳定；液压系统漏油影响工作环境，浪费能源；调整维修比较麻烦。本课题的加工对象是EM-165型柴油机气缸盖，铣左、右、两个面，位置精度和尺寸精度要求较高，刚度高、热变形小、进给稳定性高，因此采用精密级机械滑台。2.2 确定切削用量及选择刀具2.2.1 选择切削用量确定生产类型的依据是零件的生产纲领，即包括备品和废品在内的年产量，一般按下式计算：式中: -零件的生产纲领(件/年) -产品的年产量(台/年) -每台产品中该零件的数量 -备品率 -废品率本次设计的零件的生产纲领已经确定，数量为10万件/年，再根据零件的质量，查(西南交通大学出版社)表6.1，得知该零件为大量生产由气缸盖零件图可知，其材料为HT250，该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及其适于较大应力.该零件形状不规则，尺寸精度，形状位置精度要求均较高.对零件图上的主要技术要求分析如下:1. mm两个定位孔，应该保证孔的实际轮廓必须位于直径为最小实体实效尺寸mm，且与基准A、B-C、D位置关联的最小实体实效边界内.位置度公差值为mm是该孔处于最大实体尺寸mm时给定的，表面粗糙度.2. 与底面有垂直度要求，其值为.以保证进、排气门的纵向移动精度.圆柱度为;表面粗糙度值为，以保证进、排气门的运动精度.3. 与有同轴度要求，尺寸精度为7级，同轴度要求为，以保证排气门的位置精度.4. 与有同轴度要求， 同轴度要求为，以保证进气门的位置精度.5. 进、排气孔的沉孔面要求圆跳动不大于，以保证进、排气门与进、排气孔的配合精度.6. 进、排气孔的出口圆度要求为，以保证进、排气门的圆周面与孔口的配合精度.7. 的圆度要求为，尺寸精度为7级， 以保证镶块的装配精度.8 的粗糙度要求为;孔底面的粗糙度要求为;孔底面的圆跳动要求为，以保证喷油器的装配精度.9. 的位置度公差为，应该保证螺纹的最小实体尺寸为，且与基准位置关系的最小实体实效边界内.以保证喷油器的位置和装配精度.第3章 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式，加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸由零件图知，零件材料为HT250，其铸造性能有切削性能均佳，该件属于大批量生产，查表6-68知采用砂型机器造型，低压铸造.又由于箱体零件的内腔(排、进气孔)及的球形孔，穿配气机构顶杆孔需铸出，故还应该安放型芯.此外，为了消除残余应力，铸造后还应该安排人工时效.根据(李洪主编)表2.3-6，该种零件的尺寸公差等级为7-9级;加工余量等级为级，故取为9级， 为级.根据(李洪主编)表2.3-5，用查表法确定各表面的总余量如表3-1所示:表3-1 各加工面的总余量 单位：mm加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值说 明面面双侧加工，（取下行数据）面面降1级，双侧加工面面单侧加工，（取上行数据）面单侧加工，（取上行数据）球形孔孔降1级，双侧加工孔孔降1级，双侧加工孔孔降1级，双侧加工 根据(李洪主编)表2.3-9，可得铸件主要尺寸的公差，如表3-2所示：表3-2 主要毛坯尺寸公差 单位：mm主要面零件尺寸总余量毛坯尺寸公差面面面面球形孔孔孔毛坯加工余量理论图：图一所示 各加工面如图二所示：3.2 基准的选择基准的选择应该根据被加工零件的技术要求，在保证产品质量的前提下，有较高的生产率，有较好的经济效果，应该先选择精基准，获得最主要的技术要求；在保证精基准可靠的前提下选择粗基准。3.2.1精基准的选择精基准的选择原则“基准重合”原则:即设计基准与工序基准重合；“基准统一”原则:即尽量采用某一种基准作为多数工序的基准；“自为基准”原则:即当精加工或者光整加工工序要求余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准；“互为基准”原则:当两个加工表面相互位置精度要求较高时，以两个需加工表面相互作为基准反复加工以获得均匀的加工余量和较高的位置精度。气缸盖的底面A是零件的主要加工部位，其它相关表面均以此面作为基准加工设计的，并且进、排气门的导向孔与底面A有尺寸与位置精度要求，而喷油孔与底面A有间接的位置精度要求，其它孔面的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。另外，A面的面积较大，它作为定位比较稳定，夹紧方案也比较简单，可靠，操作方便.并且A面和孔既是装配基准又是设计基准，用它们作为精基准，能使加工遵循“基准重合”原则，实现箱体零件“一面二孔”的典型定位方式。3.2.2粗基准的选择粗基准的选择原则： 当有不加工表面时，选择不加工表面作为粗基准； 应选择表面平整，均匀的表面作为粗基准； 以平整且面积较大的表面作为粗基准； 粗基准一般只能使用一次。考虑到以下几点，选择箱体零件的重要孔和的毛坯孔与箱体的B面作为粗基准：第一，在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；第二，装入箱体内的零件与箱体内壁有足够的间隙；另外，还应该保证定位准确，夹紧可靠。3.3 工艺路线的拟订及工艺方案的分析3.3.1工艺路线的拟订 根据气缸盖零件为大批生产，所以采用通用机床配以专用夹具、刀具，并考虑工序集中，以提高生产率，减少机床数量，降低生产成本为依据。经过对气缸盖的工艺分析，零件的毛坯为砂型机器造型，并经过人工时效处理，消除铸件的内应力，改善工件的可切削性。3.3.2 工艺方案的分析，加工设备的选择及刀具、夹具、量具的选用由于生产类型为大批量生产，故加工设备宜以通用设备机床为主，辅以少量专用机床;其生产方式以通用机床加专用夹具为主，辅以少量机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及其各机床间的传递均由人工完成.工序010 粗铣A面，考虑到工件的定位方案及其夹具结构设计等问题，采用立式铣床，选择X52K立式铣床(表3.1-73).选择直径D为的镶齿套式面铣刀(表12-82)，专用夹具和游标卡尺.工序020 粗、精铣B面和A面一样，只是在加工B面时，要在A、B面间保留余量，以便在工序140中加工.工序050 粗、精铣C面，采用卧式双面组合铣床，因为切削功率较大，所以采用功率为的型铣削头(表3.2-43)， 选择直径D为的镶齿套式面铣刀(表12-82)，专用夹具和游标卡尺.工序060 粗、精铣D面， 选择X52K立式铣床(表3.1-73).选择直径D为的镶齿套式面铣刀(表12-82)，专用夹具和游标卡尺.工序030钻、铰孔，选用摇臂钻床(表3.1-30)，选用锥柄麻花钻(表12-31)， 锥柄机用铰刀(表12-54)，专用夹具，快换夹头，游标卡尺及其塞规.工序040 采用摇臂钻床(表3.1-30)，选用带导柱锥柄平底锪钻(表12-46)加工孔;选用坐标镗床(表3.1-39)，选用樘孔刀(表4.3-63)加工孔，.采用专用夹具，卡尺()及其塞规.工序070中的攻螺纹采用机用丝锥(表12-125)及丝锥夹头.采用专用夹具，螺孔用螺纹塞规检验.工序090 机床采用摇臂钻床(表3.1-30)，选用扩孔专用刀具.球形孔专用量具.工序120采用坐标镗床(表3.1-39)，选用樘孔刀(表4.3-63)加工孔，孔轴线的倾斜度用专用检具测量.3.4 加工工序的设计3.4.1工序010 粗铣A面及工序140精铣A面 查( 李洪 主编 表2.3-59)平面的加工余量，精铣的加工余量为，已知A面总加工余量为，故粗加工余量，精铣A面工序中以B面定位，A面至B面的设计尺寸，则粗铣A面工序尺寸。 机械制造工艺 金属切削机床设计指导 李洪 主编附表1.2-15，得粗铣的公差等级为，取，其公差，所以，。校核精铣余量： =（）=0.735故余量足够。参考机械加工工艺手册李洪 主编 表2.3-73，取粗铣的每齿的进给量，取精铣的每转进给量，粗铣一次走刀，；精铣一次走刀，。由机械加工工艺实用手册表15-55，选取铣削速度，由于，材料为，刀具选用镶齿高速钢（）刀具，选用铣削范围为，取，刀具直径为。由此得主轴转速为：由机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-74，选用为粗铣的主轴转速，选用为粗铣的主轴转速。由因为刀具直径D为，故相应的切削速度为：=切削工时的计算按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-10得：其中：= = = = = =校核机床功率（一般只校核粗加工工序）：由机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-96，得切削功率：取个齿，（查机械加工工艺手册表2.4-95）将其代入公式中，得： = =又由机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-73得机床功率为，取功率系数为，则实际功率为： =故机床功率足够。3.4.2工序020 粗、精铣B面机床：X52K立式铣床刀具：直径D为的镶齿套式高速钢（）面铣刀 参考机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-73，取粗铣的每齿的进给量，取精铣的每转进给量，粗铣一次走刀，；精铣一次走刀，。计算切削速度：按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-96铣削速度的计算公式查机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-95 取，个齿所以 = =确定机床主轴转速：=参考机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-74 取，则实际切削速度为： = =切削工时的计算按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-10得：其中：= = = = = =3.4.3 工序030 钻、铰孔3.4.3.1钻机床：摇臂钻床刀具：硬质合金钻头确定进给量：按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-10得：当铸铁硬度，时，。由于孔深为，则孔深为，则进给量应该乘以系数，所以根据摇臂钻床说明书，现取切削速度为： 取，（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-46）=则 =按机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-31选用，故实际切削速度为：=切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-7）=所以 =以上为钻一个孔的机动时间，故本工序的机动时间为：3.4.3.2精铰孔刀具：硬质合金机用铰刀按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-58，选用按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-60，选用切削速度单边余量为，一次铰去全部余量，则=按机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-31，选用，则实际切削速度为：=切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-7），=查表2.5-8，取=以上为铰一个孔的机动时间，故本工序的机动时间为：3.4.4工序040锪孔；镗孔，孔，孔3.4.4.1锪孔按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-67，选用锪孔钻的进给量，切削速度为，钻头选用高速钢（）带可换导柱锥柄平底锪钻机械加工工艺手册李洪 主编 表4.3-38，选用钻头为。机床：摇臂钻床切削深度为计算主轴转速：=按机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-31选用切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-7），其中：，所以=以上为锪一个孔的机动时间，故本工序的机动时间为：3.4.4.2镗孔，孔，孔机床：坐标镗床刀具：镗孔刀量具：卡尺（）3.4.4.2.1镗孔粗镗孔至，单边余量，一次镗去全部余量，则，进给量为（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-66）按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-66，确定切削速度为，则=由于主轴转速的范围为且为无级调速，所以加工时机床采用，故实际切削速度为：=切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-3） 其中：则 精镗孔至，单边余量由于精镗与粗镗共用一个镗杆，利用坐标镗床同时对孔作粗、精镗，故切削用量均与粗镗相同：，细镗孔至，单边余量由于精镗与细镗共用一个镗杆，利用坐标镗床同时对孔作细、精镗，故切削用量均与精镗相同：，3.4.4.2.2镗孔粗镗孔至，单边余量，一次镗去全部余量，则，进给量为（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-66）按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-66，确定切削速度为，则=由于主轴转速的范围为且为无级调速，所以加工时机床采用，故实际切削速度为：=切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-3） 其中：则 精镗孔至，单边余量由于精镗与粗镗共用一个镗杆，利用坐标镗床同时对孔作粗、精镗，故切削用量均与粗镗相同：，细镗孔至，单边余量由于精镗与细镗共用一个镗杆，利用坐标镗床同时对孔作细、精镗，故切削用量均与精镗相同：，3.4.4.2.3镗孔粗镗孔至，单边余量，二次镗去全部余量，则和，进给量为（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-66）切削速度和转速为：，切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-3） 其中：则 以上为镗一次的机动时间，故本工序的机动时间为：由于精镗与粗镗共用一个镗杆，利用坐标镗床同时对孔作粗、精镗，故切削用量均与粗镗相同：，细镗孔至，单边余量由于精镗与细镗共用一个镗杆，利用坐标镗床同时对孔作细、精镗，故切削用量均与精镗相同：，3.4.5 工序050 粗、精铣两C面机床：卧式双面组合铣床刀具：直径D为的镶齿套式面铣刀(表12-82) 单边加工余量为，则取 ， 查(表2.4-182) ， 则主轴转速为： 切削工时的计算按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-10得：其中：= = = = = =3.4.6 工序060 粗、精铣两D面机床：X52K立式铣床刀具：直径D为的镶齿套式高速钢（）面铣刀参考机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-73，取粗铣的每齿的进给量，取精铣的每转进给量，粗铣一次走刀，；精铣一次走刀，。计算切削速度： 参考机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-74 取，则实际切削速度为：=切削工时的计算按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-10得：其中：= = = = = =3.4.7工序070钻底孔，攻螺纹3.4.7.1钻底孔按机械加工工艺手册李洪 主编 表1.8-32得：螺纹为圆柱管螺纹。 查知：， 机床：摇臂钻床 刀具：硬质合金钻头 查机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-39 选用 查机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-43 选用 所以： 查机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-31 选用机床主轴转速为，则实际切削速度为：=切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-57）=所以 =3.4.7.2攻螺纹查机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-105知：刀具选用钒钢机动丝锥，选用，切削速度为，所以机床主轴转速为：按机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-31选用所以实际切削速度为：=切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-19）利用快速高效的原则，选用回程转速为所以=3.4.8工序080 钻、铰孔，3.4.8.1钻，机床：摇臂钻床刀具：硬质合金钻头确定进给量：按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-10得：当铸铁硬度，时，。由于孔深为，则孔深为，则进给量应该乘以系数，所以根据摇臂钻床说明书，现取按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-65 选用钻头直径为，选用切削速度为，所以机床主轴转速为：按机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-31选用，故实际切削速度为：=切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-7）=所以=以上为钻一个孔的机动时间，故本工序的机动时间为：3.4.8.2精铰，孔刀具：硬质合金机用铰刀按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-58，选用按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-60，选用切削速度单边余量为，一次铰去全部余量，则=按机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-31，选用，则实际切削速度为： =切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-7），=查表2.5-8，取 = =以上为铰一个孔的机动时间，故本工序的机动时间为：3.4.9工序090扩孔机床：摇臂钻床刀具：专用刀具 粗扩：单边加工余量为，一次性加工，则；选用刀具为的硬质合金查机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-54知：当时，则，。其主轴转速为：按机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-31选用，故实际切削速度为：=切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-7） =所以=精扩孔至单边加工余量为，一次性加工，则；选用刀具为的硬质合金查机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-54知：当时，则。其主轴转速为：按机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-31选用，故实际切削速度为：=切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-7）=所以=3.4.10工序100 钻螺纹底孔，钻孔，攻螺纹3.4.10.1钻螺纹底孔查表知：螺纹底孔直径为则：（切削手册表2.7） （切削手册表2.13及表2.14）所以 按机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-31选用，故实际切削速度为：=切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-7）=所以=3.4.10.2攻螺纹查机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-105知：刀具选用钒钢机动丝锥，选用，切削速度为，所以机床主轴转速为：按机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-31选用所以实际切削速度为：=切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-19）利用快速高效的原则，选用回程转速为所以=3.4.10.3钻孔机床：摇臂钻床刀具：硬质合金钻头确定进给量：按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-39及2.4-40得： 取按机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-31选用，故实际切削速度为：=切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-7） =所以=以上为钻一个孔的机动时间，故本工序的机动时间为：3.4.11工序110 钻螺纹底孔，攻螺纹3.4.11.1钻螺纹底孔查表知：螺纹底孔直径为则：（切削手册表2.7） （切削手册表2.13及表2.14）所以 按机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-31选用，故实际切削速度为：=切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-7）=所以=以上为钻一个孔的机动时间，故本工序的机动时间为：3.4.11.2攻螺纹查机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-105知：刀具选用钒钢机动丝锥，选用，切削速度为，所以机床主轴转速为：按机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-31选用所以实际切削速度为：=切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-19），利用快速高效的原则，选用回程转速为所以=以上为钻一个孔的机动时间，故本工序的机动时间为：3.4.12工序120 钻孔;镗孔，3.4.12.1钻孔机床：坐标镗床刀具：的硬质合金钻头确定进给量：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-38，取，按机床说明书，取按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-41，确定切削速度为，则=由于主轴转速的范围为且为无级调速，所以加工时机床可以采用上面的速度加工。切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-3） 其中：则 粗镗孔至机床：坐标镗床量具：卡尺（）粗镗孔至，单边余量，一次镗去全部余量，则，进给量为（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-66）按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-66，确定切削速度为，则=由于主轴转速的范围为且为无级调速，所以加工时机床可以采用上面的速度加工。切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-3和2.5-4） 其中：，则 精镗孔至，单边余量由于精镗与粗镗共用一个镗杆，利用坐标镗床同时对孔作粗、精镗，故切削用量均与粗镗相同：，3.4.12.2粗镗孔至，深度为单边余量，一次镗去全部余量，则，进给量为（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-66）按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-66，确定切削速度为，则=由于主轴转速的范围为且为无级调速，所以加工时机床可以采用上面的速度加工。切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-3和2.5-4） 其中：，则 精镗孔至，深度为单边余量，一次镗去全部余量，则，进给量为（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-66）按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-66，确定切削速度为，则=由于主轴转速的范围为且为无级调速，所以加工时机床可以采用上面的速度加工。切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-3和2.5-4） 其中：，则 细镗孔至由于精镗与细镗共用一个镗杆，利用坐标镗床同时对孔作细、精镗，故切削用量均与精镗相同：，3.4.12.3粗镗孔至，深度为单边余量，一次镗去全部余量，则，进给量为（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-66）按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-66，确定切削速度为，则=由于主轴转速的范围为且为无级调速，所以加工时机床可以采用上面的速度加工。切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-3和2.5-4） 其中：，则 精镗孔至，深度为单边余量，一次镗去全部余量，则，进给量为（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-66）按机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-66，确定切削速度为，则=由于主轴转速的范围为且为无级调速，所以加工时机床可以采用上面的速度加工。切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-3和2.5-4） 其中：，则 3.4.13工序130 钻螺纹底孔，攻螺纹3.4.13.1钻螺纹底孔查表知：螺纹底孔直径为则：（切削手册表2.7） （切削手册表2.13及表2.14）所以 按机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-31选用，故实际切削速度为：=切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-7）=所以=以上为钻一个孔的机动时间，故本工序的机动时间为：3.4.13.2攻螺纹查机械加工工艺手册李洪 主编 表2.4-105知：刀具选用钒钢机动丝锥，选用，切削速度为，所以机床主轴转速为：按机械加工工艺手册李洪 主编 表3.1-31选用所以实际切削速度为：=切削工时：（机械加工工艺手册李洪 主编 表2.5-19），利用快速高效的原则，选用回程转速为所以=以上为攻一个螺纹的机动时间，故本工序的机动时间为：第4章 夹具设计4.1定位基准的选择由零件图知，排、进气孔两端面应与气杆导向孔中心线平行，与气缸盖罩定位销孔连线有对称度要求，其设计基准为气杆导向孔中心线，为了使定位误差为零，应该选择以气杆导向孔定位的自动定心夹具。但这种自动定心夹具在结构上过于复杂，因此这里只选用气门导杆孔与B面作用定位基面。图3.3所示，为了提高加工效率，现决定用两把的镶齿式面铣刀对两个面同时进行加工，同时，为了缩短辅助时间，准备采用气动夹紧。4.2切削力与夹紧力的计算刀具：硬质合金镶齿套式面铣刀， (切削加工简明实用手册表8-103)其中： ，图3.3 零件加工定位简图所以：=当用两把刀铣削时：水平分力：向心力：在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数。其中： 为基本安全系数1.5为加工性质系数1.1为刀具钝化系数1.1为断续切削系数1.1所以：其中夹具定位面上及夹机紧面上的摩擦系数为f=0.5，则 =5198(N)又因为采用逆铣，其系数为0.7，所以最终需要力为： N=51980.7=3638（N）气缸选用。当压缩空气单位压力，气缸推力为。故由气缸产生的实际夹紧力为此时已经大于所需的夹紧力，故本夹具可以安全工作。4.3支承部件的设计初步估计气缸盖的质量，由轮廓尺寸知=5.97kg，设当零件放在支承板上时，下降一定的位置（2mm）作为预定位，由此来选择适当的弹簧。因为支承板需要4个弹簧方能平衡，故零件的自重实际为四根弹簧一起承载。选择圆柱螺旋压缩弹簧：类，计算载荷P： P=mg=5.9710=59.7(N)查机械设计手册得知：选用=4mm，=20mm，mm，=12mm校核所选弹簧：旋绕比：C=4曲度系数为：最大切应力：查机械设计图20.1知，选用65Mn时，=0.4=600MPa。故有，满足要求。各支承板的设计见装配图。4.4夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。因此，应首先着眼于机动夹紧而不采用手动夹紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。本道工序的铣床夹具就选择了气动夹紧方式。本工序由于是粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这样将使整个夹具过于庞大。因此，应首先设法降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是选择一种比较理想的夹紧机构；三是在可能的情况下，适当提高压缩空气的工作压力，以增加气缸推力。夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以利于铣削加工。第5章 主轴箱设计5.1组合机床主轴箱设计本人的设计任务是柴油机气缸盖双面铣组合机床左主轴箱部分的设计。由总体设计部分可知，需设计的主轴箱轮廓尺寸为460mm260mm，属于大型通用主轴箱，该类型的主轴箱结构典型，能利用通用的箱体和传动件；采用标准主轴。大型通用主轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成。标准通用卧式铣削类主轴箱的厚度是一定的，为325mm。本设计中主轴箱由箱体、前盖和后盖三个部分组成。箱体材料为HT200，前、后盖等材料为HT150；箱体的标准厚度为180mm，前盖厚度为55mm，后盖厚度为90mm。主轴的类型为深沟球轴承长主轴，主轴材料采用40Cr钢，热处理C42。通用传动轴一般用45钢，调质T235；滚针轴承传动轴用20Cr钢，热处理S0.5-C59。通用齿轮有传动齿轮、动力箱齿轮和电动机齿轮三种。通用主轴箱设计的顺序是：绘制主轴箱设计原始依据图；确定主轴结构、轴径及模数；拟订传动系统；计算主轴、绘制坐标检查图；绘制主轴箱总图，零件图及编制组件明细表。具体内容如下。选择动力部件动力滑台型号的选择根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力，按文献9的62页公式 (2-7)实际上，为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于。又考虑到所需的最小进给速度、切削功率、行程、主轴箱轮廓尺寸等因素，为了保证工作的稳定性，由文献9的96页表5-5，左、右两面的机械滑台均选用1HJ40M型。台面宽104mm，台面长800mm，最大行程长630mm，滑台及滑座总高320mm，滑座长1240mm，允许最大进给力20000N，工作进给电机型号为Y90S-4B5，功率为0.75Kw、转速1390r/min、工作进给范围为9.62425.8r/min;快速进给电机型号为Y90S-4，功率为1.1Kw、转速为720r/min、快速进给速度50mm/min.如所示为双面铣组合机床左主轴箱设计原始依据图。5.1.1 主轴结构型式的选择主轴结构的选择包括轴承型式的选择和轴头结构的选择。轴承型式是主轴部件结构的主要特征，本课题中主轴进行铣削加工，轴向切削力较大，用推力球轴承承受轴向力，用深沟球轴承承受径向力。又因铣削时轴向力是单向的，因此推力球轴承应安排在主轴前端。该课题中主轴采用的是深沟球轴承长主轴。长主轴其轴头内孔较长，可增大与刀具尾部连接的接触面，因而增强刀具与主轴的连接刚度，减少刀具前端下垂。轴头用圆柱孔与刀具连接，用单键传扭矩，紧定螺钉作轴向定位。5.1.2 主轴直径和齿轮模数的确定主轴直径已在总体设计部分初步确定， 齿轮模数m（单位为mm）一般用类比法确定，也可按文献9的62页公式估算，即 （3-1）式中，齿轮所传递的功率，单位为Kw；一对啮合齿轮中的小齿轮齿数；小齿轮的转速，单位为r/min。主轴箱中的齿轮模数常用2、2.5、3、3.5、4几种。为了便于生产，同一主轴箱中的模数规格不要多于两种。由于本主轴箱为铣削主轴箱，主轴转速误差较小，可以根据实际需要选出齿轮模数为3、4两种。通过计算得1.76，结合生产实际取m=3和m=4两种。第6章 主轴箱传动系统的设计与计算6.1主轴箱传动系统的设计与计算多轴箱传动设计，是根据动力箱驱动轴位置和转速、各主轴位置及其转速要求，设计传动链，把驱动轴和各主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。6.2 确定传动轴位置及齿轮齿数传动方案拟订之后，通过“计算、作图和多次试凑”相结合的方法，确定齿轮齿数和中间传动轴的位置及转速。A.由各主轴几驱动轴转速求驱动轴到各主轴之间的传动比主轴 =525r/min 驱动轴 =720r/min 525/720=1/0.73确定中间传动轴的位置并选择各对齿轮传动轴转速的计算公式：文献9的64-65页 (3-2) (3-3) (3-4) (3-5) (3-6) (3-7)