ZH1105W气缸体的工艺设计、精镗组合机床的总体设计和右主轴箱设计说明书.doc
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目录
1前言 1
1.1课题内容 1
1.2课题来由 1
1.2.1课题背景 1
1.2.2组合机床国内外发展概况 2
1.2.3本课题主要解决的问题和总体设计思路 2
2组合机床总体设计 3
2.2设计加工对象 3
2.2工艺规程设计 3
2.2.1确定毛坯制造形式 3
2.2.2工艺规程设计 4
2.3组合机床总体设计工艺方案的拟订 4
2.3.1工艺路线的确定 5
2.3.2定位基准及夹压点的选择 5
2.4确定切削用量和选择刀具 6
2.4.1确定切削用量 6
2.4.2计算切削力、切削扭矩、切削功率 6
2.5确定刀具、导向及有关计算 8
2.5.1刀具的选择 8
2.5.2导向结构的选择 8
2.5.3确定主轴类型、尺寸、外伸长度 8
2.6组合机床总体设计—三图一卡 9
2.6.1被加工零件工序图 9
2.6.2加工示意图 9
2.6.3机床尺寸联系总图 10
2.6.4机床生产率计算卡 12
3组合机床右主轴箱设计 16
3.1绘制主轴箱原始依据图 17
3.2主轴、齿轮的确定及动力计算 17
3.2.1主轴型式和直径、齿轮模数的确定 17
3.3多轴箱传动设计 18
3.3.1对多轴箱传动系统的一般要求 19
3.3.2轴的校核 20
3.3.3齿轮的校核 21
3.3.4轴承的校核 23
3.3.5键的强度计算 24
3.4绘制主轴箱的装配图及零件图 25
29
3.4.2主轴箱前、后盖、主轴及箱体的补充加工图 25
3.4.3绘制其他非标准零件图 25
4结论 26
参考文献 27
致谢 28
附录 29
1前言
1.1课题内容
本课题是ZH1105W柴油机气缸体精镗组合机床总体及右主轴箱设计。
1.2课题来由
本课题来源于盐城市江动集团，课题主要是设计一台加工ZH1105W柴油机气缸体的精镗组合机床，具体进行ZH1105W气缸体的工艺分析、机床总体设计和右主轴箱的设计，其中包括制定工艺方案制作过程卡片和工序卡片，确定机床配置型式及结构方案，绘制被加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图，生产率计算卡，有关设计计算、校核，以及右主轴箱的总装图，零件图。
1.2.1课题背景
近年来，随着中国制造业的发展，普通机床已经越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。
组合机床因其各种部件的通用化、标准化程度较高,结构与实现相对较容易,操作简单,能大大提高生产效率,较好保证加工质量的要求,性能稳定等诸多优点在大批量零件加工业中得到广泛的应用。
虽然各种新工艺、新的加工方法不断涌现且得到广泛应用,现代制造工程对从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，但是组合机床不断吸取新技术成果而完善和发展，在现代加工业中仍然拥有它的一席之地,发挥着并仍将发挥它的重要作用。
1.2.2组合机床国内外发展概况
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.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。
组合机床装备的发展思路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。
复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。
在被加工零件的形状日益复杂的情况下，多轴化控制的机床装备适合能够加工形状复杂的零件。
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。
在这些方面组合机床装备还有相当大的差距，因此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。
1.2.3本课题主要解决的问题和总体设计思路
本人的课题是ZH1105W柴油机气缸体精镗组合机床总体及右主轴箱设计，需要解决的问题主要有：
首先对气缸体进行工艺分析,在总体设计中要合理选择主轴箱的规格、型号，切削用量的选择，切削功率的计算，确定各轴的结构、排布、配合关系，轴的强度、刚度校核等；在右主轴箱的设计中包括右主轴箱总装图、零件图。
工艺分析思路如下：
首先进行零件图样的工艺审查，确定视图、尺寸、公差和技术要求，加工的合理性，结构的工艺性，然后选择毛坯。
组合机床的设计思路如下：
首先制定了合理的工艺方案，然后按工艺方案的需求确定机床的配置型式，选择通用部件，设计专用部件和工作循环的控制系统，最后在总体设计完成的基础上进行右主轴箱的设计。
为了表达该组合机床设计的总体方案，在设计时要绘制“三图一卡”，即ZH1105W柴油机气缸体的加工工序图、加工示意图，机床联系尺寸总图和生产率计算卡。
然后再根据“三图一卡”进行组合机床的右主轴箱的设计、调整和验收。
为了表达右主轴箱设计，在设计时要绘制主轴箱设计原始依据图，选择主轴结构型式及进行动力计算，设计和计算主轴箱传动系统，计算传动轴坐标，校核轴和齿轮的强度等。
2组合机床总体设计
2.1设计加工对象
本设计的加工对象为ZH1105柴油机气缸体，材料是HT250。
图2-1柴油机气缸体
2.2工艺规程制定要求
制定工艺规程的原则：
保证图样上规定的备项技术要求，有较高的生产效率，技术先进，经济效益高，劳动条件良好。
2.2.1确定毛坯制造形式
选择毛坯应考虑的因素
a.零件的力学性能要求相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力学性能有所不同。
铸铁件的强度，离心浇注、压力浇注的铸件，金属型浇注的铸件，砂型浇递减；刚质零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸刚件。
b.生产纲领和批量生产纲领大时宜采用高精度与高生产率的毛坯制造方法，生产纲领小时，宜采用设备投资小的毛坯制造方法。
c.现场生产条件和发展应经过技术经济分析和论证。
2.2.2工艺规程制定方法
A.定位基准的选择
a.粗基准的选择如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。
如果是工件上有许多不需要加工的表面，则应以其中与加工表面位置精度要求较高的表面做为粗基准。
如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面做为粗基准。
如果保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。
选做粗基准的表面应平整，没有飞边等缺陷，以便定位可靠。
粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。
b.精基准的选择用设计基准做为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差；当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，一面产生基准转换误差；当精加工后光整加工工序要求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，即遵循“自为基准的原则”；有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。
B.确定加工顺序、单边余量
按加工性质和作用的不同，工艺过程一般可划分如下加工阶段：
粗加工阶段；半精加工阶段；精加工阶段，光整加工阶段。
加工顺序的安排：
a.对于形状复杂，尺寸较大的毛坯或尺寸偏差较大的毛坯，应首先安排画线工序，为精基准的加工提供找正基准。
b.按先基面后其他面的顺序，首先加工精基准面。
c.在重要表面加工前应对精基准进行修正。
d.按先主后次，先粗后精的顺序，精度要求较高的各主要表面进行粗加工，半精加工和精加工。
e.对于和主要表面有位置精度要求的次要表面应安排在主要表面加工之后工。
f.对于易出现废品的工序，精加工和光整加工可适当提前。
一般情况主要表面的精加工和光整加工应放在最后阶段进行。
2.3组合机床总体设计工艺方案的拟订
本设计是为镗削ZH1105W柴油机气缸体的精镗孔的工序而专门设计的，为了能达到质量好、效率高。
我们采用了工序集中的原则进行设计。
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台、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。
由于被加工的零件为ZH1105W柴油机气缸体上的孔，该柴油机的体积小、重量较重，且为三面加工。
根据零件的特点及生产纲领，应选用卧式床身，通过左右后三个动力头驱动三个主轴箱对零件三端面的各孔进行加工较为适合。
通过以上的分析，初定本次设计方案为卧式三面组合精镗床，三个动力头左右后布置。
2.3.1工艺路线的确定
表2-1工艺路线
1
粗铣底部端面
2
粗铣左右端面
3
粗铣前后端面
4
精铣底顶端面
5
精铣底顶端面
6
精铣底顶端面
7
粗镗左右后三面孔
8
半精镗左右后三面孔
9
精镗左右后三面孔
10
钻左右后三面孔
11
攻丝
12
钻上面、下面、前面的孔
13
攻丝
14
检验
2.3.2定位基准及夹压点的选择
组合机床是针对某个零件或零件的某道工序而设计的，正确选择加工用的定位
基准是确保加工精度的重要条件，同时也有利于最大限度的集中工序，从而收到减少机床台数的效果。
A.定位基准的选择
本机床加工为单工位加工，也就是一次安装下进行11个孔的加工，箱体零件是机械制造业中工序多,劳动量大,精度要求高的关键零件。
“三面定位”是这类箱体零件在组合机床上加工时常用的典型定位方法。
这种定位的特点是：
a.“三面定位”的定位方法很简便地消除工件的六个自由度,使工件稳定。
b.“三面定位”有高度的集中加工工序,又有利于提高各面上孔的位置精度。
c.“三面定位”的定位方法使夹紧方便,夹紧机构简单易使夹紧力对准支撑,消除夹紧力引起加工变形精度的影响。
e.“三面定位”的定位方法易实现自动化定位,并有利于防止切削落入基面。
本机床加工时采用的定位方式是以底面为定位基准，限制三个自由度；右面以档铁限制2个自由度；后面有一个支承钉，限制一个自由度。
B.确定夹紧位置应注意的问题
在选择定位基准的同时，要相应决定夹压位置，此时应注意的问题是：
a.保证零件夹压后稳定。
b.尽量减少和避免零件夹压后的变形。
本机工序的定位、夹紧方式详见工序图。
2.4确定切削用量和选择刀具
2.4.1确定切削用量
精镗左面：
257H7孔根据文献表6-15选取v=116.3m/min
=0.15r/min=0.08r/min
n==650r/min
52H7孔选取v=106.1m/min;=0.15r/min,=0.08r/min
n==650r/min
37H7孔选
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