1、 发动机气缸体专用组合机床设计 Design of special modular machine for engine cylinder block 学生姓名 学号 所在学院 班级 所在专业 机械设计制造及其自动化 申请学位 指导教师 职称 副指导教师 职称 答辩时间 目 录 目 录 设计总说明 . I Introduction . II 1 绪论 . 1 1.1 组合机床的简介 . 1 1.2 本课题世界目前基本概况 . 2 2 组合机床的总体设计 . 3 2.1 组合机床方案的制定 . 3 2.1.1 制定工艺方案 . 3 2.1.2 专用组合机床的加工对策研究与选定 . 3 2.2 确
2、定切削用量及选择刀具 . 5 2.2.1 确定工序间余量 . 5 2.2.2 选择切削用量 . 5 2.2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率 . 5 2.2.4 选择刀具结构 . 6 2.3 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制 . 6 绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、编制生产率卡 . 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 . 12 2.3.4 生产率计算卡 . 15 3 多轴箱的设计 . 16 3.1 绘制多轴箱设计原始依据图 . 16 3.2 齿轮模数选择 . 17 3.3 多轴箱的传动设计 . 17 3.
3、4 绘制传动系统图 . 19 3.5 传动零件的校核 . 20 总结 . 21 鸣 谢 . 22 参考文献 . 23 设计总说明 I 设计总说明 第二次工业革命后，蒸汽机的发明，使机械制造业有了质的飞跃，随着机械制造业的发 展，专用化生产逐渐被人们看重，组合机床慢慢地走进人们的视野，它带领机械制造业有了更高一层的发展。 制造业是国家重要的基础工业之一，制造业的基础是。是众多机械制造的母机，它的发展水平，与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系，关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平 .是先进制造技术的基本单元载体，机械产品的质量、更新速度、对市场的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于的效
4、能。因此，制造业对于一个国家经济发展起着举足轻重的作用 。 在我国，改革开放 30 年以来，随着我国经济的发展，制造业变得越来越重要，组合机床是机械 制造加工重要的一部分。为了更深入了解机床，这次选取的毕业设计题目为“发动机气缸体的专用组合组合机床设计”。在工艺的设计过程中，寻求最佳的工艺方案。本人这次设计的主要内容是：结合实例，进行机床总体设计和多轴箱的设计。本次毕业设计主要介绍了钻发动机气缸体的过程 10 孔。本设计机床，大都遵循设计要求，而且对于过去传统的机床，本次设计的机床更加完善和先进。 应用组合机床加工大批量零件，快捷高效，生产效率高是机械加工的发展方向。在工艺制定过程中，通过批量
5、的进行钻底孔的加工方案，并寻求最佳的工艺方案，借此说明了工艺在生 产过程中的重要性。本人的设计的主要内容是：进行了机床总体布局设计；对机床的进给和传动部分进行了设计；通过此设计，本机床完全能满足设计要求，与传统的机床相比，本机床具有自动化程度高，生产率高，精度高等优点。 关键词：制造；组合机床设计；钻孔；多轴箱。 ABSTRACT II INTRODUCTION After the second industrial revolution, the invention of the steam engine, the machinery manufacturing industry has b
6、een a qualitative leap, with the development of machinery manufacturing industry, specialized production is gradually valued and modular machine tool slowly into peoples field of vision, it leads machinery manufacturing industry have a higher level of development. In our country, since the reform an
7、d opening 30 years ago, along with the development of our country economy, manufacturing industry becomes more and more important, the combination machine tool is an important part of machining machining. In order to further understand the machine tool, the selected graduation project is the design
8、of the special combination machine tool for engine cylinder block. “. In the process of design, the best technological plan is sought. The main contents of this design are: combined with the example, the overall design of machine tool and the design of multi axle box. This graduation design mainly i
9、ntroduces the process of drilling engine cylinder block 10 hole. This design machine tools, mostly follow the design requirements, and for the past traditional machine tools, this design of the machine tool more perfect and advanced. The application of combination machine tool for machining large qu
10、antities of parts, fast and efficient, production efficiency is the development direction of machining. Making process in the process, with a mass of drill hole processing program, and to seek the optimal process scheme, to take note of the importance of technology in the production process. My desi
11、gn is the main content of the design layout of the machine; of machine tool feed and transmission part design; through the design, the machine can fully meet the design requirements, compared with the traditional machine tools, the machine has high degree of automation, high productivity the advanta
12、ges of high precision,. KEYWORDS: Manufacturing; modular machine tool design; drilling; multi axle boxes. 本科生毕业设计 1 发动机气缸体专用组合机床设计 毕业设计说明书 1 绪论 1.1 组合机床的简介 应用机床随着我国机械制造业的兴旺发展而被大量应用，它使零件生产专业化，机械化。在建国初期，我国就十分注重机械制造业的发展，连“大跃进”，文革时期都大力发展机械制造业，在我国改革改革开放 30 多年后，我国的制造业逐渐走向兴旺，改革前期“中国制造”逐渐到后期的“中国创造”，说明了我国已向世
13、界的制造中心发展，其中，组合机床在机械制造中功不可没。 组合机床的地位在机械制造中无可代替，它主要用来加工众多零部件 ，对于机械制造业就好像细胞对于人 类一样零部件。一般 ，加工箱体之类的零件与其他你工件 工件的加工， 大都采用可行的刀具 来实现钻孔，扩孔，钻孔，扩孔，钻孔，铣削平面，内、外螺纹切削加工圆等。夹紧工件的加工头旋转组合机床，由刀具作进给运动，也可达到一定的旋转部件（如飞轮，汽车后桥等）的循环和过程。 在第二十世纪 70 年代，随着可转位刀具，刀具的发展密度，孔尺寸自动检测和自动刀具补偿技术，组合机床的加工精度的提高。 铣削零件的平面可以十分精微，可以使加工零件的表面十分光滑，伴随
14、着我国改革开放以来，机械制造业的发展，专用组合机床的逐步专业制造化，它被不断被 重复使用，并逐渐发展成一个专用部件，导致在一个专用组合机床加工生产。 组合机床是最早 在 19 世纪诞生，加工各样的零件。在每台机器的开始，本厂有他们的标准通用部件。为了方便 用户的维修和使用， 提高不同配件通用互换性， 1983美国通用汽车公司和福特汽车公司和美国机械厂协商， 协议了大家都能接受的原则，严格明确尺寸 组件之间的接触，但部分结构未指定。组合机床的设计，基本上有两种方式：一，目前是根据处理对象 的特点专门设计的，这是最常见的做法。其次，机床在制造行业使用率大 ， 人才分析出制造和操作组合机床的数据，挖
15、掘了许多重大的信 息，其 设计成通用的部件 ，时期专业化。专用组合机床是一个特定的对象的高效加工装备，它有一个响当当的外号“专用的组合机床”，这是随着加工不同的零部件 而被设计，它可被设计为种类繁多的，有钻， 扩，钻，扩，钻 ，铣削平面，内、外螺纹切削加工圆等 还有加工各类的平面，它大量生产，它随着具体的加工处理对象而设计加工，所以，它是一个特定的对象处理的高效加工设备。 为了使组合机床能被用在小批量生产中，常常需要应用成组技术，来利用更大化一本科生毕业设计 2 般采用主轴箱组合机床与机床的刀架。 专用组合机床未来的发展将越来越适合中国的的状况时， 也会面想世界的大潮，它会简化结构，缩短生产周
16、期，使用数字控制系统，更加自动化，提高使用效率，最主要是更加人性化！ 1.2 本课题世界目前基本概况 在过去的 24 年中，组合机床自动线的技术已经取得了很大的进步，在精密加工，自动线的生产效率，巨大的进步速度，灵活和综合 的数字控制系统，使专用组合机床的自动化方面有了质的飞跃。 在美国和西欧众多的发达国家中，专用组合机床的自动化与数字化控制系统已发展到了相当的高度，其中数字控制系统的出现对机械制造的结构变化与创新方面起了非常大的作用。但是，随着科技不断地日新月异，专用 组合机床自动线的面前出现了一个个劲敌，其中就包括了柔性制造系统。 组合机床是一种专用的高自动化的技术和设备，目前，它仍然是一
17、个大量的关键设备和机械产品实现高效，高质量和经济生产，因此被广泛用于汽车，拖拉机，柴油发动机和压缩机等许多工业生产领域。其中组合机床的最大用户是汽车工业。 如中国的汽车之城十堰、德国、美国的底特律和日本生产着大量的汽车，它们不断的被生产出来并被使用，其中大量生产这些设备的就是专用组合机床。所以，专用组合机床与自动化水平的技术性能，在很大程度上影响了企业的生产、组织、盈利还有决策，最终决定 了企业的生存状况。 目前组合机床与 PLC 等为工艺制造产品，它是综合反映驱动，控制，测量，监测，工具和机械组件技术。在过去的 24 年中，这些技术已经取得了长足的进步，在组合机床的汽车和内燃机行业的主要用户
18、同样也有很大的变化，产品生命周期缩短，增加品种和质量 的进步，提高 生产效率 ，使专用组合机床有更大的发展。 由于机械加工的组合是高度集中的，也可完成一个或几个一机不同的过程，所以为了适应生产产量，要求精度高，克服了通用机结构复杂，劳动强度大，生产效率低，难以保证精度的缺点，专用设备通用性差，不适应现代科技的迅速发展， 往往更新的要求。因此，组合机床和自动线已被广泛应用于汽车，军工产品，柴油机，电机，仪表的生产，并显示出巨大的可能性。 本科生毕业设计 3 2 组合机床的总体设计 2.1 组合机床方案的制定 2.1.1 制定工艺方案 组合机床的加工生产，首先要做一个详细的计划，在这过程中，加工者
19、必须要对所需要加工的物体和周围环境状况深入地了解和分析 加工技术将确定组合机床的加工质量， 生产率，夹具的总体布局和结构 ， 如对 加工零件的结构特点 ， 表面粗糙度的加工精度 ， 生产力的场景，环境和条件等。与国内外相关技术资料的收集，制定合理的工艺。 根据被加工零 件（ 发动机气缸体） ,如 零件图（图 2.1），加工过程 10 孔： (1) 加工孔的主要技术要求。 10个 直径均为 24 mm。 孔的位置度公差为 0.08mm。 工件材料为 HT200， HB170-241HBS (2) 工艺分析 根据组合机床和精密加工方案的过程，可以用如下： 一次性加工孔，直径为 24m (3) 定位
20、基准及夹紧点的选择 采用一个端面限制气缸体 3 个自由度，利用端面上的一个孔通过圆柱短和一个孔通过辅助支承销共限制 3个自由度，采用气缸压紧的方式。 为保证加工精度，提高生产效率和降低劳动量，工件是批量生 产，所以在设计，手动夹紧。 2.1.2 专用组合机床的加工对策研究与选定 (1)被加工零件的加工精度 保证加工零件的加工精度，能使机械加工更加高效地进行，减少误差。保证加工精度是机械制造的重要依据。 孔的表面粗糙度， 对于减少制造误差和高效加工十分重要，应当增大对 定位精度 和减少夹紧变形的对策研究。 所以 ，该机 一般 采用的尾部安装的齿轮传动装置， 进给 使 用液压系统，被加工零件图如图
21、 2.1 所示 本科生毕业设计 4 （ 2) 被加工零件的特点 加工零件 影响 着 机床工艺方案系统。这个是 HT200 材料，硬度 HB100， 24 mm 孔直径 。 被加工零件为发动机气缸体， 刚度 符合加工条件，加工时同时加工 10 孔 ， 在加工过程中，如 振动， 热影响与加工零件的 变形 等因素对加工的影响不大，所以不把它们计入其中 。 总的来说 ，由一个或多个表面处理身体应横机，孔的中心线 一般 与定位基准平面平行 ， 该机适用于加工定位面水平和加工孔和垂直参考平面，但不适合加工安装不方便或高细长件。一个单一的加工机适用于大箱，和中小型零件则多采用多处理机。 最终决定选择钻床，立
22、式钻床。 这 主要是根据 些组件的加工特点 ，如加工孔在同一平面而且分布均匀、加工零件不大、还有多轴箱等方面考虑的。 (3) 零件的生产批量 影响零件 生产批 量 的一个重要因素， 就是 在自动线或组合机床设计的小批量生产的特点。 根据年生产能力的生产程序设计的要求，从工件的形状和轮廓尺寸， 为了 减少处理时间， 可以 采用多轴， 为了 减少机床数量 、减少加工过程中的步骤、改善企业效益，减少人工成本，加工步骤要 在一台机器上完成 。 (4) 机床使用条件 本科生毕业设计 5 因地制宜，应照着加工地方的不同的 布局 设置 ，组合机床的使用选择合适的组合机床工艺连接，技术能力和自然条件和要求。
23、最终决定 选择 设计四轴头多工位同步钻床。 主要是 考虑到 发动机气缸体的 自身状况，和加工过程中 诸多的因数如精度、表面粗糙度等。 2.2 确定切削用量及选择刀具 2.2.1 确定工序间余量 为 消除转、定位误差的影响 ， 工序余量 是影响加工的一个重要因数，确定了工序余量，就能使用生产制造有效地运行，应精确选择工序间余量。 24mm 的孔在钻孔时，直径上工序间余量均为 0.2mm。 在 生产中常用查表 已给出。 2.2.2 选择切削用量 技术含量决定完成机器的组合，你可以选择切削参数。因为在大多数情况下，多轴联动加工机床的设计组合，切削参数，根据经验， 30%低于普通机床的加工单。多轴主轴
24、箱的所有工具都有一个进料系 统，通常作为一个标准的电力幻灯片，工作，每分钟进给量的所有工具的相同，等于每分钟的动力滑台的进给（毫米 /分钟）适用于一般的工具。 因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成同转速和 同的每转 进给量（ mm/r）与其适应。 以满足 直径的加需要，即： 1 1 2 2 . iin f n f n f vf 式中： n1 、 n2 、 ni 各主轴转速（ r/min） 12, ,. if f f 各主轴进给量（ mm/r） vf 动力滑台每分钟进给量（ mm/min） 由于 发动机气缸体钻孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等，遵循最大效益化 的原则 确定 加工 的
25、要求，采用查表的方法查 得： 孔钻头直径 D=24mm，进给量f=0.018/r、切削速度 v=18m/min 2.2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率 根据选定的切削用量（主要指切削速度 v 及进给量 f）确定切削力，作为选择动力部件（滑台）；确定切削扭矩，用以确定主轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电动（一般指动力箱）功率，通过查 组合机床设计简明本科生毕业设计 6 手册 表计算如下： 切削力： F =26D 8.0f 6.0HB =2624 8.02.0 6.0200 =2378.8N 切削扭矩： T =10 9.1D 8.0f 6.0HB =10 1
26、.924 0.80.2 6.0200 =9979Nmm 切削功率： P = /9740Tv D =997918/(97403.824) =0.43kw 式中 ： HB 布氏硬度 F 切 削力 （ N） D 钻头直径 （ mm） f 每转进给量 （ mm/r） T 切削扭矩 (Nmm) V 切削速度 （ m/min） P 切削功率 (kw) 2.2.4 选择刀具结构 在 发动机气缸体 的布氏硬度 HB100，孔径 d 高速钢钻头为 24mm 的刀具材料（ W18Cr4V），为了使工作可靠，结构简单，加工简单， 24mm 的麻花钻的选择标准。为 排出 的切屑和 刀具磨损已调整了 一定量 ， 孔加工刀具长度应确保在工具和导套的末端之间的螺旋槽加工结束 30 80mm范围。 2.3 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制 总 体设计方案的图纸表达形式 “三图一卡”设计，其内容包括： 绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、编制生产率卡 2.3.1 被加工零件工序图 1， 零件加工过程中的工序和分析
