汽车前桥加工工艺流程及铣板簧两平面专机设计床身毕业论文设计word格式 精品.docx
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汽车前桥加工工艺流程及铣板簧两平面专机设计床身毕业论文设计word格式精品
XXXX大学
EastChinaJiaotongUniversity
毕业设计
GraduationDesign
（2008—2012年）
题目：
汽车前桥加工工艺流程及铣板簧两平面专机设计（床身）
分院：
专业：
机械设计制造
班级：
学号：
学生姓名：
金哥
指导教师：
起讫日期：
毕业设计原创性申明
本人郑重申明：
所呈交的毕业设计是本人在导师指导下独立进行的研究工作所取得的研究成果。
设计中引用他人的文献、数据、图件、资料，均已在设计中特别加以标注引用，除此之外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。
本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。
毕业设计作者签名：
日期：
年月日
毕业设计版权使用授权书
本毕业设计作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交设计的复印件和电子版，允许设计被查阅和借阅。
本人授权华东交通大学理工学院可以将本设计的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编毕业设计。
（保密的毕业设计在解密后适用本授权书）
毕业设计作者签名：
指导教师签名：
签字日期：
年月日签字日期：
年月日
摘要
随着社会的飞速发展，机械设计也成了经济发展的重要部分。
床身设计主要是满足受力要求，保证加工精度要求，与机床相配合要求。
床身设计的步骤大体上可分为调查研究、拟方案、结构设计、零件图纸和试制鉴定五个阶段。
此次设计的是汽车前轴加工艺流程及铣板簧面的专机床身部分。
该论文主要讲述的是床身设计方法及过程。
首先，根据被加工零件确定总装图的布局。
然后受力分析，加工和其他要求（如排屑，安装别的零部件等），并参考现有机床的同类型件，初步确定总体方案图。
然后求其动态静态特性。
然后，根据零件上下面尺寸及加工要求选择工作台和，导轨类型结合其线速度范围算出主轴转速，再次，根据工作台的行程、可以确定丝杆长度。
因此总体主要结构及尺寸得以确定。
最后对润滑进行分析。
关键词：
床身；导轨；工作台；丝杆；润滑
Abstract
Withtherapiddevelopmentofsociety,themechanicaldesignhasbecomeanimportantpartofeconomicdevelopment.Thebedisdesignedtomeetrequirementsofbearingcapacity,ensurethemachiningaccuracy,andismatchedwiththerequirementofmachinetool.Thedesignprocesscanbedividedintotheinvestigationandstudy,proposedscheme,structuredesign,drawingandtrialidentificationinfivestages.
Thisdesignistheprocessofautomobilefrontaxlewithleafspringandthebedsectionplanemilling.Thisthesisismainlyaboutthedesignmethodandprocess.Firstly,accordingtothecomponentsdeterminetheassemblymaplayout.Thenthestressanalysis,processingandotherrequirements（suchaschip,installationandotherparts）,andreferencetotheexistingmachineofthesametype,todeterminetheinitialschemeof.Thenthedynamicandstaticcharacteristics.Then,accordingtothesizesoftheupperpartsandprocessingrequirementsoftableandtheguiderailtype,withitslinespeedrangeofspindlespeedscalculated,onceagain,accordingtotheworkingtablestroke,candeterminethelengthofwirerod.Thustheoverallstructureandsizecanbedetermined.Finallyonthelubricationanalysis.
Keywords:
bed;rail;workbench;screw;lubrication
引言
近年来，机床自主设计有着飞速的发展。
专用机床生产效率高，受到人们的青莱。
各个工厂根据自己工艺的需要，越来越多的专用机床面世。
本次设计的是汽车前轴加工工艺及铣板簧面专机的床身。
由于汽车行业的腾飞，带动了汽车零件相关产业的发展。
汽车前轴生产商为了提高生产效率，急需一条高效的生产流水线，而铣板簧面专机是其中一台必不可少的铣床，而床身就是机床不可缺少的部分。
研究的范围是要设计高效、合理的生产艺和能够设计出随加工要求工件不同的床身，并且要与机床合理配合。
有机床就有床身，因此床身是机床的不可缺少的部件，提供加工过程的支撑，保证加工要求为了加工某种零件的。
通过此次设计能够深入的了解设计过程。
设计讲究的就是合理于精准，还有就是效率。
不仅要设计与自己相关的部件，还得考虑与不相关部件的配合。
这就得多查阅资料多动手操作。
但是，在机械设计制造方面，我们国家还远远落后于国外，主要体理在以下几个方面：
第一：
设计能力,不能设计出具有世界先进性的产品；第二：
加工生产能力,即使设计出来了,不能做出同等要求的精度的产品；第三:
热处理,材料,锻压等工艺,即使设计出来了,也加工出来同样精度的了,但根本做不到同样的强度,落后甚至超过30年。
因此，进行这次设计是非常有必要的。
首先，对于我们学生来说，在基完成大学学业之际，是对我们四年以来学习的一个考查，是对我们所学知识的实际应用，有利于我们综合运用所学的理论知识与实践经验相结合，有利于培养创新思维，为今后的工作打下扎实的基础。
然后，对于社会来说，专用机床可以提高整个行业的生产效，因此能为社会创造更多的财富，也可以促进科技的进步和社会的发展，以缩小同国外的差距。
此次设计由于设计者知识水平有限，难免存在缺点和错漏，望加以指正。
1确定制造工艺方案
1．1选择定位基准、定位及夹紧方式及制定工艺案
（1）根据零件的结构特点，决定汽车前轴的两个弹簧面对面为定位基准并夹紧中间肋板。
由于是工件尺寸大，其主轴速度较快，所需的压紧力也较大，而且要求平稳故考虑采用液压专用夹具来压紧。
（2）根据毛坯情况结合机床的可能性，初步确定了以下两个方案：
汽车前轴加工工艺流程方案一
工序号
加工内容
加工设备
台
工装夹具
套
刀具
1
铣板簧两平面
铣板簧面专机
1
液压专用
夹具
1
浅孔钻、硬质合金钻头
2.1
钻板簧座平面上各孔
立式加工中心
1
液压专用
夹具
1
阶梯盘铣刀Ф315（左右旋各一把）
2.2
钻板簧座平面上各孔（主要是攻丝）
摇臂钻
1
液压或气压专用夹具
1
普通麻花钻、机用丝锥
3
粗铣拳部上下面
粗铣拳头面专机
1
液压或气压专用夹具
1
Ф200端铣刀左右旋各一把
4
钻主销孔，留精镗余量
立式钻主销孔专机
1
液压或气压专用夹具
1
U钻
5
精铣拳部上下面及精镗主销孔
精铣拳面精镗主销孔专用机床
2
液压或气压专用夹具
1
Ф315三面刃铣刀二把,半精镗,精镗刀
6.1
钻铰锁销孔,
钻铰锁销孔专机（加工中心）
1
液压或气压专用夹具
1
锪刀
6.2
锪锁销孔沉孔
摇臂钻
1
液压或气压专用夹具
1
麻花钻,棒铣刀及机用铰刀
7
铣拳头部外圆
铣拳头面专机
1
液压或气压
1
Ф200端铣刀一把
8
锪沉孔
摇臂钻
1
半自动夹具
普通划面刀具
汽车前轴加工工艺流程方案二
工序号
加工内容
加工设备
台
工装夹具
套
刀具
1
铣板簧两平面
铣板簧面专机
1
液压专用夹具
1
浅孔钻、硬质合金钻头
2.1
钻板簧座平面上各孔
立式加工中心
1
液压专夹具
1
阶梯盘铣刀Ф315（左右旋各一把）
2.2
钻板簧座平面上各孔（主要是攻丝）
摇臂钻
1
液压或气压专用夹具
1
普通麻花钻、机用丝锥
3
粗铣拳部上下面
粗铣拳头面专机
1
液压或气压专用夹具
1
Ф200端铣刀左右旋各一把
4
钻主销孔，留精镗余量
立式钻主销孔专机
1
液压或气压专用夹具
U钻
5
精铣拳部上下面及精镗主销孔
精铣拳面精镗主销孔专用机床
2
液压或气压专用夹具
1
Ф315三面刃铣刀二把,半精镗,精镗刀
6.1
钻铰锁销孔,
钻铰锁销孔专机（加工中心）
1
液压或气压专用夹具
1
锪刀
6.2
锪锁销孔沉孔
摇臂钻
1
液压或气压专用夹具
麻花钻,棒铣刀及机用铰刀
7
铣拳头部外圆
铣拳头面专机
1
液压或气压
1
Ф200端铣刀一把
8
锪沉孔
摇臂钻
1
半自动夹具
1
普通划面刀具
9.1
铣侧面、（钻铰孔、攻丝）
立式加工中心（或卧式铣侧面专机）
1
1
普通麻花钻、机用丝锥
9.2
钻铰孔、攻丝
摇臂钻
1
1
锪刀
1．2工艺方案的选择
经过比较分析，再根据工厂里的生产设备及工艺水平情况，即越简单越好，因为精铣主要就是进给量少，主轴装速度快，综合所有主要因素，最后决定采用方案一。
本道的工序图如下所示：
工序一：
铣板簧两平面上
图1
工序二：
钻板簧座平面上各孔
图2
工序三：
钻板簧座平面上各孔（主要是攻丝）
图3
工序四：
粗铣拳部上下面
图4
工序五：
钻主销孔，留精镗余量
图5
工序六：
精铣拳部上下面及精镗主销孔
图6
工序七：
钻铰锁销孔
图7
工序八：
锪销铰孔沉孔
g
图8
工序九：
铣拳头部外圆
图9
2床身的总体设计
2.1床身受力分析及确定长度于宽度
这类机床工件较重，移动件重量也较大。
因此载荷必须同时考虑工件总力，切削力和移动件重力。
一个方向尺寸比另外两个方向尺寸大的多的零件。
可以看做梁类件分析力。
其中L是床身预定长度,M1进给箱对床身形成的力矩，M2是刀盘及刀盘进给箱对床身形成的力矩；F1是立柱对床身的压力；F是工作台，工件及刀对床身的压力；a是进给箱中心与立柱中心的距离；b是工作台中心到工作中心的距离（X是a和b之间距离）。
（左支撑点）
由于床身是与地面相接触，因此与地面相接触的的面上的线，对上面点弯矩分析都理想状态应该是0，当然床身自己也有抗弯能力，设计之前a,x,b,f,f1,m1,m2都有预定值，已知。
（又支撑点）
W称抗弯截面系数。
若截面高h,宽度为b，的矩形，则
，
。
由前两个公式及各零件的布局可以初步算出长度在3000mm以上，宽度度与高度（不包含导轨）分别为920mm,550mm。
此次计算数据可以随安装部件由一些调整。
不宜过大，否则床身容易失效。
2.2床身的静刚度和形状选则
2.2.1床身的静刚度
1.自身钢度主要决定于支撑件的材料，形状，尺寸和肋板的布置等。
畸形变形
由于床身比较薄，肋板没有或布置不合理受力后就会发生上图变形。
2.2.2局部变形
如下图导轨部分局部发生载荷集中
2.2.3接触刚度
由于两个平面都不是理想平面，而是一个宏观不平度，真正接触就是一些最高点
接触刚度
（Mpa/um）平均强度
于与变形之比p。
实际应用应以一个一定的
值较为方便。
提高接触面的刚度，必须预先施加一个载荷。
在集中载荷作用下，自身刚度于局部较高，在和均匀的自身刚度于局部较均匀接触面的刚度。
说明接触面的刚度不仅决定于接触面的加工情况，也决定于支撑件。
提高接触刚度，要求表面粗糙度不超过
；配刮时，每
，该机床为8点。
2.3床身的形状选则、隔板的选择、肋板的布置
床身变形主要是弯曲和扭转，与截面形状相关。
第一空心截面的惯性矩比实心的大。
加大轮廓尺寸，减小壁厚，可大大提高刚度，设计床身应使壁厚在工艺可能的前提下尽量薄一些;第二方形截面抗弯刚度比圆形的大，而抗扭刚度较低。
因此截面形状应尽量区矩形，如果弯矩和扭矩都相当大，则截面形状常取为方形;第三不封闭的截面比封闭的截面刚度显著下降。
但是实际上由于排屑，清砂，安装电器件，液压件，和传动件等，很难做到四面封闭。
此次设计床身由于考虑排屑，四面都能封闭，但在上下面得开局部窗口。
采用空心矩形局部开窗截。
隔板是提高刚度的有效方法只有，隔板主要作用是将床身局部地区的载荷传递给其他隔板，从而是整个床身受载荷。
因此隔板提高了床身自身刚度。
壁板是薄板，抗弯刚性是很低的，有了隔板就把载荷转到后壁，把前壁弯曲转化为整个床身的弯曲，是前壁拉伸和壁压缩。
如果是导轨和壁板基本对称适当加过渡壁并加肋板，可以显著的提高局部刚度。
图（a）和
图（b）因为设计床身壁板面积大于
为避免薄壁振动而在壁板内表面加肋板，提高壁板的抗弯刚度。
图（c）为环形肋板，主要用来抵抗截面形状畸形变形。
肋的高度可取壁厚的4-5倍，厚度与壁厚之比0.8-1。
壁厚的选择；当量
由预设定床身尺寸可以算出c（m）=
可查《金属切削机床》表11-3对应c（m）=3,可知最薄壁厚的厚度为20cm。
2.4螺纹副的分类及选用
2.4.1螺纹副的分类及选用
丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的一种传动结构。
典型的丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。
它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。
由于具有很小的摩擦阻力，丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。
所设计的丝杆螺纹为传动螺纹类型，根据机械设计手册，我选择标准梯形螺纹，牙型为等腰梯形，牙型角α=30˚，牙型斜角β=15˚，螺纹的旋向为右旋，螺旋的线数根据运动、自锁性、及效率确定为2根，螺距P=8mm。
选择梯形螺纹传动是因为它的内外螺纹以锥面贴紧不易松动。
工艺性好，牙根强度高，对中性好，梯形螺纹是最常见的传动螺纹。
精度等级选择9级。
在老师给我的任务书里，规定横向行程为1200mm；横向進給速度180mm/min=0.18m/min；导轨移动承受力为1000Kg；机床的底座滑台和立柱都是铸铁材料，查《简明机械设计手册》得下表：
材料名称
摩擦系数f
静摩擦
滑动摩擦
无润滑剂
有润滑剂
无润滑剂
有润滑剂
钢——钢
0.15
0.1～0.12
0.15
0.05～0.1
钢——铸铁
0.3
0.18
0.05～0.15
铸铁——铸铁
0.18
0.15
0.07～0.12
铸铁——青铜
0.15～0.2
0.07～0.15
铸铁——皮革
0.3～0.5
0.15
0.6
0.15
从表中可知，以铸铁为材料的底座滑台跟同样以铸铁为材料的立柱之间的静摩擦系数f=0.18，（滑台移动是一个由静到动的过程，从受力开始到将要移动的那一段时间里
受到的是静摩擦力）所以丝杆的轴向力
F=0.1G+Fz
0.18
式中：
G——悬臂及其附件的总重量，单位（N）;
由于配重为其总重量的90%，所以丝杆轴向受到的力为总重的0.1
Fz——切削力在导轨方向的分力,单位（N）；
G=4200+8700+1100+3700=17700N
Fz=0.35Fc=397.93N
F=0.1
17700+397.93
0.18≈1800N
根据螺纹的公称直径。
。
查《机械设计手册》得丝杆螺距P=8mm
参照《现代实用机床设计手册》当P=8mm时，余程Le=30，
丝杆长度：
L=0.5Lo+Le=600+30=630mm,丝杆长度要大于行程长度，如考虑装配关系也可做适量调整。
丝杆传动工作时丝杆受螺纹力矩T和轴向载荷F的复合作用，使丝杆截面内产生扭转切应力和拉应力，且螺旋副内部还存在较大的滑动摩擦。
其主要失效形式有螺纹牙的磨损、螺纹牙破坏及丝杆的疲劳、还有可能发生过度变形和失稳。
滚珠丝杆：
传动摩擦力小，传动效率高，但制造难度大，成本高，承载能力低，传动精度低。
梯形丝杆：
传动摩擦力稍大、传动效率稍低，易制造，成本低，承载能力大，传动精度高。
根据设计的要求，此处我选择了梯形丝杆，具有自锁性。
2.4.2丝杆材料的选用
丝杆的材料要有足够的强度和耐磨性，以及良好的加工性。
经查阅《工程材料》，决定采用45号钢作为丝杆的加工材料，调质处理。
45号钢为优质碳素结构用钢，主要用于要求强度较高，韧性中等的零件，经调质处理后零件具有良好的综合机械性能，既提高了强度，又保持了材料的韧性，还改善了材料的切削加工性。
广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。
2.4.3螺母材料的选用
螺母的材料除要有足够的强度外，还要求在与丝杆材料配合时摩擦系数小和耐磨。
经查阅《工程材料》和《机械设计手册》，决定采用ZQAL9-4铸铝铁青铜为螺母的加工材料。
3导轨的选用
3.1导轨主要尺寸的确定
导轨的主要尺寸有运动件和承导件的长度、导轨宽度、两导轨之间的距离、三角形导轨的顶角等。
增大导轨运动件长度L，有利于提高导轨的导向精度和运动灵活性，但却使工作台的尺寸和重量加大。
因此，设计时一般取L=（1.2～1.8）a。
其中a为两导轨之间的距离。
如结构允许，则可取L≥2a。
承导件的长度则主要取决于运动件的长度及工作行程。
导轨宽度B可根据载荷F和允许压强P求出。
此次床身之间的导轨a=600。
两导轨之间的距离减小，则导轨尺寸减小，但导轨稳定性变差。
设计时应在保证导轨工作稳定的前提下，减小两导轨之间的距离。
三角形导轨的顶角，一般取为90°。
3.2导轨材料与形状选择
导轨材料的主要要求:
耐磨性高，工艺性好和成本低等。
综合分析选ＨＴ２００。
但需对导轨进行精加工，保证加工精度。
常用导轨的形式有；矩形导轨、V形导轨、燕尾形导轨三种及其它们之间组合的结构。
但它们之间具有各自的特点：
（1）矩形导轨：
承载能力大、刚度高、工艺性好、检验和维修都比较方便，且导轨
在垂直方向与水平方向的误差互不影响；但缺点是存在侧向间隙，侧面磨损后涌自动补偿，影响导向精度，适用于载荷较大而导向精度略低的场合。
（2）三角形导轨：
支承导轨为凸形时称为山形导轨，凹三角形称为V型导轨。
三角形导轨又有对称与不对称之分。
三角形导轨寻向性好，磨损后靠自重下沉而自动补偿间隙。
但其垂直与水平方向上的误差相互影响，制造与维修比矩形困难。
顶角大小可根据导向精度高低而定，导向精度要求高时顶角小些，导向精度要求低时顶角大些。
顶角一般取90度。
大型、重型机床导轨因载荷大，为增加承载面积减小压力，常取较大顶角，有时右达120度。
当导轨面承受的水平与垂直力相差较大时，可采用不对称导轨，以使两个导轨面压分布趋于均匀，两面磨损后趋于垂直下降。
（3）燕尾形导轨：
导轨高度较小，能承受一定的颠覆力矩，使用镶条可调间隙，结构，结构紧凑；但刚度较差，摩擦阻力大，且制造与维修困难，一般只用于受力小而速度低的导轨，燕尾的角度常取45度。
具有较高的刚度，制造方便，不易积存较大的切屑。
凸圆柱形间隙调整可采用可涨式轴
（4）圆柱形导轨：
圆柱形导轨套，凹圆柱形导轨间隙调整困难。
为了承受更大的颠覆力矩，减少导轨上的压力，一般机床导轨都采用两根导轨组合而成。
在一对导轨中，由于受力大小和方向不同，并考虑到工艺性等要求，各根导轨常做成不同形状。
三角导轨的导向性好，并能自动补偿间隙，矩形导轨的艺性好，因此这两种导轨的组合形成应用最为普通。
导轨的组合型式的确定，主要应考虑以下几个方面：
导轨每种基本截形的性能特点、机床对导轨的导向性的要求、运动部件的运动方式、运动速度大小、载荷的大小及方向、颠覆力矩的大小、切屑落下的方向、导轨型式的工艺性等。
常用导轨的组合型式有以下几种：
（1）双山型及双V型导轨：
导向精度高、摩损后能自行补偿垂直和水平方向的间隙、精度保持性好。
但要求导轨的四个面都能同时接触。
故加工或维修困难，工艺性较差，适用于高精度机床。
（2）一矩一山型及一矩一V型：
导向性较好，工艺性比双V型好，应用较为广泛。
（3）双矩型：
刚度高、承载能力大、工艺性好，但导向表度较低，适用于重型机床、组合机床。
（4）燕尾型：
两个燕尾平面同时起导向压板作用，且只需一条镶条就能调整垂直与水平方向的间隙，调整方便，能承受一定的颠覆力矩。
常用于普通车床刀架等。
一燕一矩型：
能承受较大的单向颠覆力矩，间隙调整方便。
上图是闭式导轨，立柱和刀盘进给箱产生很大的倾覆力矩，故选闭式导轨。
（5）导轨精度：
导向精度包含几何精度和接触精度。
接触精度前面已经介绍按JB2278的规定，磨削和刮研的导轨表面，采用着色法进行检查。
几何精度包含竖直平面的直线度梁导轨平面的平行度，规定导轨每米长度上的扭曲度
可参考相关机床的精度检验标准。
以下为几种常用导轨组合形式：
\
根据以上的这些特点，并根据现实的需要，我们决定选用一矩一V型导轨。
（6）间隙调整
导轨结合面配合的松紧对机床的工作性能有相当大的影响。
配合过紧不仅操作费力，还会加快磨损；配合过松则影响运动精度，甚至会产生振动。
因此除在安装过程中应仔细调整导轨的间隙外，在使用一段时间后因磨损还需重调，常用镶条和压板来调整导轨间隙。
（1）镶条：
应放在导轨受力小的一侧面，常用平镶条和楔形镶条两种。
a.平镶条平镶条靠调节螺钉1移动镶条2的位置而调整间隙的。
平镶条 1—调节螺钉；2—镶条；3—紧固螺钉
b.楔形镶条:
楔形镶条两个面分别与动导轨和支撑导轨均匀接触，所以比平镶条的刚度高，但加工较困难。
楔形镶条的斜度为1：
100~1：
40，镶条越长斜度应越小，以免厚度相差太大。
楔形镶条 1—调节螺钉；2、4、8—镶条；3、5、6—螺钉；7—螺母；9—拨动体
（2）压板：
压板用于调整辅助导轨面的间隙和承受倾覆力矩，图a用磨或者刮压板3的e或d面来调整间隙。
图b是用改变压板与溜板结合面间垫片4厚度的办法调整间隙的。
图c是在压板和导轨之间用平镶条5调节间隙。
（此次设计用下图a）
1—溜板；2—
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