柴油機(jī)氣缸體工藝及專用機(jī)床設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD】

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課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一臺(tái)組合專用機(jī)床，用于氣缸體氣缸孔粗加工工序，完成一次走刀進(jìn)行三個(gè)不同直徑圓柱面的粗鏜加工。為了完成這一工序，設(shè)計(jì)組合專用鏜床，立式結(jié)構(gòu)，著重設(shè)計(jì)主軸箱、專用夾具和滑臺(tái)，在參觀現(xiàn)有成品機(jī)床和收集參考資料的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新提出自動(dòng)上、下工件的設(shè)想，并設(shè)計(jì)專用傳送帶完成自動(dòng)上下動(dòng)作。 1.2本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： ① 、根據(jù)給定的零件，利用三維實(shí)體造型軟件造型； ② 、編制零件加工工藝； ③ 、汽缸體組合機(jī)床鉆孔加工三圖一卡的繪制； ④ 、主軸箱裝配圖兩張； ⑤ 、夾具裝配圖一張； ⑥ 、主要零件圖； ⑦ 、英文翻譯一份； ⑧ 、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。 2.文獻(xiàn)綜述 本設(shè)計(jì)題目是柴油機(jī)氣缸體工藝及專用機(jī)床設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)一臺(tái)組合專用機(jī)床。組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。通常組合機(jī)床由以下部件組成：動(dòng)力箱、多軸箱、滑臺(tái)、鏜削頭、夾具、側(cè)底座、中間底座、液壓裝置、電氣設(shè)備、刀工具等。 組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。組合機(jī)床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。 組合機(jī)床除分為大型和小型外，按配置形式又分為單工位和多工位機(jī)床兩大類。單工位機(jī)床又有單面、雙面、三面和四面幾種，多工位機(jī)床則有移動(dòng)工作臺(tái)式、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式、中央工作臺(tái)式和回轉(zhuǎn)鼓輪式等工作形式。 組合機(jī)床與其他機(jī)床比較具有以下特點(diǎn)： （1）組合機(jī)床的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零、部件總量的70%~80%，因此設(shè)計(jì)和制造周期短，投資少，經(jīng)濟(jì)效果號(hào)。 （2）由于組合機(jī)床用多刀加工，并且自動(dòng)化程度高，因此比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)強(qiáng)度低。 （3）組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過(guò)周密設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有專門廠成批制造，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修方便。 （4）在組合機(jī)床上加工零件時(shí)，由于采用專用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人的技術(shù)水品要求不高。 （5）當(dāng)被加工產(chǎn)品更新時(shí)，采用其他類型的專用機(jī)床時(shí)，其大部分部件要報(bào)廢。用組合機(jī)床時(shí)，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件可以重復(fù)利用，不必另行設(shè)計(jì)和制造。 （6）組合機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動(dòng)線，以適用大規(guī)模的生產(chǎn)需要。 組合機(jī)床的通用部件分大型和小型兩大類。大型通用部件是指電機(jī)功率為1.5——30千瓦的動(dòng)力部件及其配套部件。這類動(dòng)力部件多為箱體移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。小型通用部件是指電機(jī)功率在0.1——2.0千瓦的動(dòng)力部件及其配套部件。 通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。 支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。 輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等。 控制部件是用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等。輔助部件有潤(rùn)滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。 組合機(jī)床可完成的工藝可銑平面、掛平面、車端面、鉆孔、鏜孔、鉸孔、攻絲、倒角、锪平面、鉆深孔、切槽等。隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床可完成的工藝范圍也在工藝范圍也在不斷擴(kuò)大，除了上述工藝外，還可以完成車外圓、車錐面、切削內(nèi)外螺紋、滾壓孔、拉削內(nèi)外圓柱面和平面、磨削、拋光、衍磨，甚至還可以進(jìn)行沖壓、焊接、熱處理、裝配、自動(dòng)測(cè)量和檢查技術(shù)等。 組合機(jī)床的加工精度簡(jiǎn)述如下： （一） 孔加工 1.孔的尺寸精度 采用鉸孔或精鏜孔時(shí)，孔的精度可達(dá)H6級(jí)，表面粗糙度為1.6um，孔的圓度誤差在孔徑尺寸公差一半范圍內(nèi)。加工有色金屬時(shí)，采用精密夾具，經(jīng)過(guò)3~4次加工，精度可以穩(wěn)定地達(dá)H6級(jí)，表面粗糙度可達(dá)0.8~0.4um。 2.孔的同軸度 當(dāng)從兩面多軸加工時(shí)，孔的同軸度一般為0.05mm。當(dāng)從一面進(jìn)行精鏜孔，并且采用固定式夾具，鏜刀桿兩端都有精密導(dǎo)向裝置，夾具精度良好的條件下，在1000mm長(zhǎng)度內(nèi)，被加工零件幾個(gè)孔的同軸度可保證在0.015~0.03mm以內(nèi)。當(dāng)分別從兩面對(duì)同一軸線上的孔進(jìn)行單軸加工時(shí)，在有中間精度導(dǎo)向裝置條件下，其同軸度亦可保證在0.015~0.03mm。 3.孔的平行度 在組合機(jī)床上加工，孔與孔相互之間的平行度以及對(duì)加工基面的平行度，在1000mm長(zhǎng)度內(nèi)可達(dá)0.02mm~0.05mm。 4.孔的位置精度 孔的位置精度與夾具、機(jī)床的型式和精度有很大關(guān)系。在固定式夾具的機(jī)床上鏜孔，孔間距離和的軸線與定位基面的位置精度可穩(wěn)定地達(dá)到±0.025 ~±0.03mm。在多工位機(jī)床上，由于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)或回轉(zhuǎn)鼓輪存在定位誤差，則加工精度不高。如果在同一工位上，帶有懸掛式活動(dòng)鉆模板，對(duì)孔進(jìn)行精加工時(shí)，其位置精度可達(dá)到±0.05mm。在不同工位上分別進(jìn)行孔加工時(shí)，精度較低。用立式多工位時(shí)，其精度可達(dá)±0.1mm。用鼓輪式機(jī)床加工時(shí)，其精度只能達(dá)到±0.2mm，甚至更低。 在同一工位上鉆孔時(shí)，位置精度一般可保持在0.2mm范圍內(nèi)。在具有固定式鉆模板的機(jī)床上鉆孔，其精度可以達(dá)到±0.15mm。 5.孔的垂直度 在組合機(jī)床上加工孔，其中心線對(duì)基面以及相對(duì)另一個(gè)孔的中心線，其垂直度均可達(dá)到在100mm長(zhǎng)度內(nèi)偏差0.02mm。 6.螺孔精度 組合機(jī)床上加工螺孔多利用攻絲靠模裝置，若潤(rùn)滑條件良好，在鑄鐵零件上可以加工出6H級(jí)精度的螺孔，其表面粗糙度為3.2um。 螺孔的位置精度由于攻絲時(shí)以底孔為定位基準(zhǔn)，加上其他誤差的影響，因此比鉆孔的位置精度略低，一般可達(dá)到±0.25mm，機(jī)床精度較高時(shí)可達(dá)到±0.15mm。 （二） 平面加工 在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上常用銑削、刮削、車削（端面）和拉削等方法加工平面。一般采用銑削頭、滑臺(tái)和滑座等通用部件，根據(jù)被加工工件的工藝要求組成單面、雙面以及立式、回轉(zhuǎn)臺(tái)式等多種型式的組合銑床。這樣的機(jī)床結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，剛性較好，加工精度較高。在加工中小型工件時(shí)通常將銑削頭組成鼓輪式組合銑床或立式連續(xù)回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合銑床，這類機(jī)床生產(chǎn)效率稿，加工精度較低。 在組合機(jī)床上加工平面的平面度可以達(dá)到在800mm長(zhǎng)度誤差0.04~0.1mm。表面粗糙度3.2um。對(duì)定位基面的平行度可以保證在0.05mm以內(nèi)，到定位基面的距離（一般在500mm以內(nèi)）尺寸公差可以保證在0.02~0.045mm以內(nèi)。 （三）.止口加工 多軸加工，采用動(dòng)力滑臺(tái)在死擋鐵上停留的方法，其加工精度能達(dá)到0.15~0.25mm；單軸加工，采用特殊結(jié)構(gòu)，加工到終點(diǎn)使擋塊頂在被加工工件的表面，一般精度可以達(dá)到0.08~0.10mm。條件良好時(shí)，精度可以保證在0.02~0.045mm以內(nèi)。 為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺(tái)組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見(jiàn)的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。 組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 30多年來(lái)，我國(guó)組合機(jī)床通用部件經(jīng)歷了一個(gè)從無(wú)到有、從點(diǎn)到面、從低到高的逐步發(fā)展的歷史時(shí)期。進(jìn)入90年代，組合機(jī)床行業(yè)加快發(fā)展，行業(yè)的整體實(shí)力和新產(chǎn)品的質(zhì)量及水平有了顯著的提高。目前的現(xiàn)狀的是： a.組合機(jī)床制造技術(shù)由過(guò)去的以加工為主的單機(jī)及自動(dòng)線想綜合成套方向轉(zhuǎn)化。 b.組合機(jī)床的控制技術(shù)由傳統(tǒng)的程序控制技術(shù)向數(shù)控、計(jì)算機(jī)管理與監(jiān)控方向發(fā)展。 c.組合機(jī)床的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)手段由過(guò)去的人工設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。 組合機(jī)床行業(yè)雖然取得了較大的進(jìn)步與發(fā)展，但是，在制造技術(shù)高速發(fā)展的今天，由于基礎(chǔ)薄弱，從整體上看，與國(guó)外先進(jìn)水平、與國(guó)內(nèi)用戶的要求還存在著一定的差距，主要表現(xiàn)在：產(chǎn)品可靠性較差；可調(diào)可變性差；缺少必要的適應(yīng)多品種加工的新品種；系列化、通用化、模塊化程度低，致使制造周期過(guò)長(zhǎng)，滿足不了用戶要求。80年代以來(lái)，國(guó)外組合機(jī)床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化，工序高度集中，高效短節(jié)拍和多種功能的自動(dòng)監(jiān)控。 組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是：①提高通用部件的技術(shù)水平；②發(fā)展適量中、小批生產(chǎn)的組合機(jī)床；③采用新刀具；④發(fā)展自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)⑤擴(kuò)大工藝范圍。 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)思想是：①以組合機(jī)床的特點(diǎn)和特性為設(shè)計(jì)思想；②以用戶為目標(biāo)的設(shè)計(jì)思想；③滿足產(chǎn)品批量大、高效自動(dòng)化要求的設(shè)計(jì)思想；④組合機(jī)床應(yīng)重視和加強(qiáng)技術(shù)配套工作；⑤重視提高機(jī)床的剛性，確保機(jī)床的工作穩(wěn)定可靠；⑥從新型刀具、新材料的應(yīng)用出發(fā)，提高切削用量，提高機(jī)床工作效率；⑦不斷提高組合機(jī)床的精度；⑧縮短機(jī)床的制造周期。 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)分為四個(gè)階段：①工藝方案的分析制訂；②機(jī)床配置型式和結(jié)構(gòu)方案的分析確定；③組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)；④組合機(jī)床的部件設(shè)計(jì)。 3.方案對(duì)比 可以初步擬定兩種工藝方案：方案1是將整個(gè)加工過(guò)程分為兩大階段，即第一階段先采用流水線加工基準(zhǔn)表面（即底面及其上的螺栓孔），以后的加工中始終以這一面（底面）和二螺栓孔作為定位基準(zhǔn)，進(jìn)行以后的以孔為主的加工；方案2則是先加工底面和側(cè)面，然后以這三面作為定位基準(zhǔn)加工其他面。 在孔與其他表面的加工過(guò)程中，方案1采用底面及兩螺栓孔作為定位基準(zhǔn)，因而實(shí)現(xiàn)了加工過(guò)程中基準(zhǔn)的統(tǒng)一，同時(shí)也簡(jiǎn)化了夾具的設(shè)計(jì)。由此而產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合所造成的定位誤差，可以通過(guò)提高定位元件及定位表面的加工精度來(lái)補(bǔ)償。但由于定位銷與定位孔之間的配合精度高，增加了工件在夾具上安裝的困難。不過(guò)這可以通過(guò)安裝隨行夾具避免這個(gè)問(wèn)題。而方案2選擇底面和側(cè)面為精基準(zhǔn)，其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了基準(zhǔn)重合，但加工過(guò)程中需要不斷更換基準(zhǔn)，這樣做使各主要加工表面間的相互位置精度難以保證，同時(shí)增加了尺寸鏈的計(jì)算工作量。由于多次更換基準(zhǔn)，增加了加工時(shí)的輔助時(shí)間，影響生產(chǎn)效率。 綜上所述，這兩種方案設(shè)計(jì)各有其優(yōu)點(diǎn)，但方案1更能合理分配教工余量，減少由于主要加工表面余量不均勻所造成的廢品，同時(shí)簡(jiǎn)化了夾具的設(shè)計(jì)，安裝亦方便，故應(yīng)優(yōu)先采用方案1。 對(duì)于組合機(jī)床的配置形式可以初步擬定兩種型式：方案Ⅰ是固定式夾具單工位組合機(jī)床，方案Ⅱ是移動(dòng)式夾具的（多工位）組合機(jī)床。 方案Ⅰ通?？梢园惭b一個(gè)工件，特別適用于大、中型箱體類零件的加工?？梢岳枚噍S箱同時(shí)從幾個(gè)方向?qū)ぜM(jìn)行加工，其加工精度也較高，但其機(jī)動(dòng)時(shí)間不能與輔助時(shí)間重合，因而生產(chǎn)效率低。 方案Ⅱ主要適用于中、小零件加工，提高了工序集中程度，并能設(shè)置單獨(dú)裝卸工位，使輔助時(shí)間和機(jī)動(dòng)時(shí)間重合，從而提高生產(chǎn)效率。 本次設(shè)計(jì)所加工的零件的生產(chǎn)節(jié)拍是30分鐘/每件，生產(chǎn)綱領(lǐng)為10000件，屬于大批量生產(chǎn)，并且其精度能夠滿足加工要求，綜上所述方案Ⅱ更適合本設(shè)計(jì)，故應(yīng)優(yōu)先采用方案Ⅱ。 對(duì)于被加工孔的中心線與定位基準(zhǔn)平行，或需從幾個(gè)面同時(shí)加工的工件，一般采用臥式機(jī)床；對(duì)于被加工孔的中心線與定位基準(zhǔn)垂直的工件，一般采用立式機(jī)床。所以本設(shè)計(jì)用立式機(jī)床。 對(duì)于滑臺(tái)可采用液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)兩種方案。液壓滑臺(tái)的進(jìn)給速度屬于無(wú)級(jí)變速，變換進(jìn)給量方便，液壓系統(tǒng)可安裝壓力繼電器，機(jī)床運(yùn)行安全，機(jī)床較易實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)循環(huán)。機(jī)械滑臺(tái)成本較低，低污染，維修方便，性能穩(wěn)定。綜上所述液壓滑臺(tái)更適合本設(shè)計(jì)。 結(jié)論 （1）.零件工藝方案的擬定 ① 鑄造零件毛坯 ② 粗、精銑定位底面 ③ 粗鏜氣缸孔、刮止孔（本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容） ④ 精鏜氣缸孔、刮止孔 ⑤ 熱處理 ⑥ 去毛刺，清洗 ⑦ 終檢 本課題設(shè)計(jì)的專用機(jī)床就是用來(lái)完成粗鏜氣缸孔、刮止孔這一工序的，氣缸孔有三個(gè)不同直徑的加工面，設(shè)計(jì)第一把鏜刀用來(lái)平整鑄造出的通孔，第二、三把鏜刀切削圓柱面，止孔用同一刀桿上的第四把鏜刀加工。 （2）.組合機(jī)床的配置型式 本課題設(shè)計(jì)機(jī)床要加工的位是同樣規(guī)格呈直線排列的六個(gè)氣缸孔，根據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求的分析，大體可確定采用立式三軸兩工位。配置主軸箱一個(gè)，立式液壓滑臺(tái)一個(gè)，滑動(dòng)夾具工作臺(tái)一個(gè)，專用夾具一套，PC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)一套，單獨(dú)液壓站驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)一套。 參考資料 [1] 謝家瀛. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [2] 大連組合機(jī)床研究所. 組合機(jī)床設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社，1975-6 [3] 王秀倫等. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì).中國(guó)鐵道出版社，1984 [4] HIRAM E·GRANT. 夾具—非標(biāo)準(zhǔn)夾緊裝置. 機(jī)械工業(yè)出版社，1975 [5] 徐灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2000.6 [6] 吳宗澤等. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京：高等教育出版社，1999 [7] 李慶余. 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.8 [8] 大連組合機(jī)床研究所. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社， 1975 [9] 魯屏宇. 工程圖學(xué). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001 [10] 叢鳳延 遲建山. 組合機(jī)床設(shè)計(jì). 上海科學(xué)技術(shù)出版社，1993.8 [11] 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 大連鐵道學(xué)院 吉林工學(xué)院. 組合機(jī)床設(shè)計(jì). 上海 科學(xué)技術(shù)出版社，1985.1 [12] 許曉旸. 專用機(jī)床設(shè)備設(shè)計(jì). 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