粗镗连杆大头孔专用镗床总体及镗削头设计.docx

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粗镗连杆大头孔专用镗床总体及镗削头设计

目  录

1前 言  1

2总体设计  3

2.1工艺方案的拟订  3

2.2切削用量的确定  3

2.3计算切削力、切削扭矩及切削功率  4

2.3“三图一卡”的设计  6

2.3.1被加工零件工序图  6

2.3.2加工示意图  8

2.3.3机床联系尺寸图  9

2.3.4 机床生产率计算卡  9

3专用镗削头设计  13

3.1镗刀的选用  13

3.2轴的设计  13

3.2.1轴的结构工艺  13

3.2.2主轴的选用  14

3.2.3主轴的强度校核计算  17

3.3主轴密封装置的选用  18

3.4轴端连接方式  19

3.5主轴支承轴承的选用  20

3.5.1主轴支承轴承选用  20

3.5.2主轴轴承的寿命计算  21

4设计小结  24

参考文献  25

致　谢  26

附录  27

1前 言

在机械制造中，对单件或小批量生产的工件，许多工厂采用通用机床加工。

由于通用机床要适应被加工零件形状和尺寸的要求，故机床结构一般比较复杂。

不仅如此，在实际加工中，由于只能单人单机操作，一道一道工序地完成，所以工人的劳动强度大、生产率低，工件的加工质量也不稳定。

针对以上的问题，组合机床便出现并逐步发展起来。

组合机床是根据加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成一种高效组合机床。

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。

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各种加工。

组合机床的设计，目前基本上有两种方式：

第一，是根据具体加工对象的特征进行专门设计，这是当前最普遍也是最实用的做法。

第二，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，有可能设计成通用部件，这种机床称为“专用组合机床”。

这种组合机床不需要每次按具体对象进行专门设计和生产，而是设计成通用品种，组织成批量生产，然后按被加工零件的具体需要，配以简单的夹具和刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。

该课题是粗镗连杆大头孔专用镗床总体及镗削头设计。

该课题来源于高精公司。

在进行组合机床的镗削头设计时，首先需要对被加工零件的分布情况及所要达到的要求进行分析，如各加工部件尺寸、材料、形状、硬度及加工精度和表面粗糙度等内容。

然后还要深入基层进行实地观察，弄清镗削头的工作原理，体会组合机床的优点。

接下来是总体方案的设计，总体方案设计的具体工作是编制“三图一卡”，即绘制被加工零件工序图，加工的示意图，机床联系尺寸图，编制生产率计算卡；设计出的镗床要在确保加工效率和精度的情况下大批量的生产。

最后，就是部件设计。

部件设计就是根据总体设计已经确定的“三图一卡”，设计夹具、镗削头等专用部件正式总图；设计并绘制各个专用部件的图样，编制各零件的明细表。

按要求设计出的镗床要在确保加工效率和精度的情况下大批量的生产。

设计的整个过程是艰辛的，在设计过程中必须要考虑到方方面面的问题。

由于所学知识有限，因此在设计过程中查阅了大量的相关资料，以补充自己的不足之处。

首先，要有丰富的实践经验。

整个设计，仅靠一些参考资料是远远不够的。

因此，在设计工作开始前，特地到江淮动力股份有限公司、盐城市恒力集团、高精机电装备有限公司等进行了实地的参观考察，积累了一些宝贵经验。

其次，运用四年来所学的专业知识，针对现实中遇到的实际情况，做到举一反三，触类旁通。

整个设计过程不仅涉及到以前所学的知识，而且还设计到新的理念，所以我在设计过程中一边温习以前所学的知识，一边学习新的知识，这样拓宽了我的视眼。

第三，通过自身的努力，结合理论和实际，从合理性、经济性、工艺性、实用性及其对被加工零件的具体要求对现有机床进行研究分析，找出可以进行改进的地方，通过相互对比，确定一个新的，周全的设计方案。

在邢青松老师的悉心指导下，在同课题组三位同学相互讨论学习和帮助下，经过三个多月的艰辛劳动，终于完成了这一设计课题。

2总体设计

2.1工艺方案的拟订

工艺方案的拟订是组合机床设计的关键一步。

因为工艺方案在很大程度上解决了组合机床的结构配置和使用性能。

因此，应根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合组合机床常用工艺方法、充分考虑各种影响因素，并经技术经济分析后拟订出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。

确定组合机床工艺方案的基本原则：

a）.粗精加工分开原则

粗加工时的切削负荷较大，切削产生的热变形、切削力引起的工件变形以及切削振动等，对加工十分不利，影响加工尺寸精度和表面粗糙度。

因此，在拟定工件一个连续的多工序过程时，应选择粗精加工分开的原则。

b）.工序集中原则

适当考虑相同类型工序的集中，在条件允许时，把相同的工序集中在一台机床或同一工位上进行加工能简化循环和结构；有相对位置要求的工序应集中加工，对于相互间有严格的位置精度的孔的精加工应集中在一台机床上一次安装下完成，并且孔的粗精加工最好集中在一台机床上完成，这样可以使精加工余量分布均匀，更利于保证加工精度。

2.2切削用量的确定

在组合机床工艺方案确定过程中，工艺方法和关键工艺的切削用量选择十分重要。

切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的结构型式及工作可靠性均有较大的影响。

进给量按复合刀具中最小直径的单个刀具选择。

在选择进给量时，除了考虑被加工工件要求的表面粗糙度外，还应考虑直径最小或切削深度最大的那把单个刀具的强度。

切削速度按复合刀具中最大直径的单个刀具选择。

可按刀具预定的耐用度选取或计算。

切削用量的选择要保证最高精度孔或外圆的精度以及表面粗糙度的要求，并考虑各单个刀具的特点。

合理地选择切削用量，即确定合理的切削速度和工作进给量，能使组合机床以最少的停车损失，最高的生产效率，最长的刀具寿命和最好的加工质量也就是多、快、好、省地进行生产。

查文献资料[1]第35页得：

表2-1孔加工常用工序间余量

加工工序

加工孔径

直径上工序间余量

铰孔

10-

20

0.10-0.20

半精镗

10-

20

0.07-0.12

精镗

30-

130

0.25-0.40

本工序为：

粗镗连杆大头孔（

）

采用硬质合金刀具,

。

切削速度的确定：

根据以上的查表，选择

，

 由公式

（2-1）

Vc：

为切削速度，单位m/min。

得：

2.3计算切削力、切削扭矩及切削功率

根据选定的切削用量（主要指切削速度及进给量

），确定进给力，作为选择动力滑台及设计夹具的依据；确定切削转矩，用以确定主轴及其传动部件的尺寸；确定切削功率，用作选择主传动电机（指动力箱电机）功率。

根据[1]

表6-20组合机床切削用量计算图中推荐的切削力、转矩及功P（KW）率公式查出采用硬质合金刀具镗孔的切削力

、切削转矩T（N/mm）和功率（缸体材料为灰铸铁）的计算公式如下：

切削力    

            （2-2）

（2-3）

转矩     

            （2-4）

功率     

                 （2-5）

公式中：

—切削速度（

）；

—进给量（

）；

—切削深度（

）；

—加工直径（

）；

—圆周力（N）；

—轴向切削力（N）；

—布氏硬度：

；      （2-6）

在本设计中，

，

，代入公式（2-6）得

D=φ60，所以取

4

根据此转速及主电机功率可以选取1NGb25A-ITB传动装置。

A.工作进给长度LI的确定

工作进给长度LI应等于加工部位长度L（多轴加工时应按最长孔计算）与刀具切入长度L1和切出长度L2之和。

（2-7）                      

切入长度一般为5～10mm，根据工件端面的误差情况确定。

根据文献资料[1]切出长度由表1-2查得，如下表所示

表2-2切出长度L2的确定

工序名称

铰孔

镗孔

切出长度

10～15

5～10

排气孔的工进长度的确定：

本设计中镗孔切入长度L1取5mm，切出长度为7mm，所以；

B.快速引进长度的确定

快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长度按具体情况确定。

本设计快速引进长度为253mm。

C.快速退回长度的确定

快速退回的长度等于快速引进和工作进给长度之和。

由已确定的快速引     进和工作进给长度可知，快速退回长度分别为300mm。

D.动力部件总行程的确定

动力部件的总行程除了满足工作循环向前和向后所需的行程外，还要考虑因刀具磨损（即前备量）和刀具装卸以及刀具从接杆连同刀具一起从主轴中取出时，动力部件需后退的距离（刀具退离夹具导套外端面的距离应大于接杆接入主轴孔或刀具接入接杆孔内的长度即后备量）。

因此，动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。