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1、-毕业设计（论文）-柴油机齿轮室盖钻镗专机总体及夹具设计（全套图纸）-第 14 页本科毕业设计(论文)题目： 柴油机齿轮室盖钻镗专机总体及夹具设计 院 系： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： 2016年3月摘 要 本篇设计是柴油机齿轮室盖钻镗专机总体及夹具设计。齿轮室盖零件的主要加工表面是外圆表面及孔。一般来说，保证平面的加工精度与保证孔系的加工精度相比，保证平面的加工精度比较容易。孔径加工都是选用专用钻夹具，夹紧方式一般选用手动夹紧，夹紧可靠。因此生产效率较高。能够满足设计要求。 本设计将钻床和卧式镗床结构有机地结合为一体，降低了机器成本，而且节
2、省了加工时间，提高了工作生产效率。关键词：柴油机齿轮室盖；主轴；总图绘制；多轴箱 全套图纸，加153893706Abstract This design introduces the diesel engine gear chamber cover drill boring plane on the overall and jig design, including machining process determined design must first understand the workpiece machining process route and process calcula
3、tion, boring, drilling shaft diameter is decided and preliminary selection of motor types and various machine parts. The preparation of three charts card. In the design of multi axle box, determine the transmission system, calculation of spindle coordinates, check and spindle box transmission compon
4、ents of the general layout drawing. This design will be drilling and horizontal boring machine structure are organically combined into a whole, reduces the cost of the machine, and save processing time, improve production efficiency.Key words: Box ；The Combination of Machine ；Tools ；Design multi-axl
5、e Box Tapping目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 本课题研究的背景及意义11.2 本论文研究的主要内容3第2章 柴油机齿轮室盖钻镗专机总体设计52.1 专用机床工艺方案拟定72.2 加工工序图92.3 加工示意图102.4 机床联系尺寸图122.5 机床生产率计算卡14第3章 多轴箱的设计153.1 多轴箱的组成及表示方法173.2 多轴箱通用零件183.3 绘制多轴箱原始依据图193.4 主轴齿轮确定、动力计算203.5 多轴箱传动系统设计213.6 多轴箱坐标检查图22第4章 夹具设计224.1 夹具概述234.2 夹紧机构234.3 夹紧力计算23结论24致
6、谢25参考文献26第1章 绪论1.1 本课题的研究背景及意义 我国生产的齿轮室盖钻镗专机结构简陋，传动效率始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的齿轮室盖钻镗专机的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，齿轮室盖钻镗专机的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的齿轮室盖钻镗专机势在必行！ 相信此种齿轮室盖钻镗专机的出现将会大大提高机床的传动能力和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了机械工业的不断发展。 随着国际标准化（SIO）的实施，世界齿轮室盖钻镗专
7、机以采用新材料、新技术、新工艺、新结构为基础,19世纪80年代，美国的HUGER公司将新开发的齿轮室盖钻镗专机应用到该公司的子公司-一个生产棒材的机械公司，经过几年的运行，为该公司创造了不菲的利润。继美国HUGER公司之后，德国的DESTO公司也看到了齿轮室盖钻镗专机的利润所在，投入了相当大的人力和精力来开发研制齿轮室盖钻镗专机，并且与二十世纪中期投入到了北美等市场。当前，全世界各大机械人厂商为了提高产品的竞争力，都大力进行齿轮室盖钻镗专机的研发工作。现在国外等著名齿轮室盖钻镗专机的品牌中，都有齿轮室盖钻镗专机的销售，全世界齿轮室盖钻镗专机的应用越来越广泛。有一点值得注意的是，齿轮室盖钻镗专机
8、的市场，由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场，因此齿轮室盖钻镗专机是当今棒料生产加工企业比配的设备已经成为主要趋势。西方资本主义国家有巨大的齿轮室盖钻镗专机销售市场，机械人工业是西方资本主义国家的机械工业之一。 目前国外特别是美国正在考虑发展齿轮室盖钻镗专机的功率最大化，产能最优化的问题。自“九五”期间齿轮室盖钻镗专机的开发和研制已经被列入美国的重大科技攻关计划，以跟踪世界技术的发展和开发适合美国机械工业发展的齿轮室盖钻镗专机。 我国从1953年开始生产齿轮室盖钻镗专机，于1958年自行设计制造传动半径在50、70、90、120、500等棒材的齿轮室盖钻镗专机之后，为了适应棒材生产厂家的需要
9、，1959年又制造了500、1000、1200等大直径的齿轮室盖钻镗专机。 为了满足生产工业发展需要，我国于1970年研制了大型齿轮室盖钻镗专机。经运转实践证明效果很好。同年，福建的金明公司更是大量引入外来技术人才，全身心地投入到了齿轮室盖钻镗专机的研发中，利用丰富的人力资源和设备，研发出了多种可夹持不同直径棒料的传动机，与同年12也投入市场，获得了非常大的经济利润。近几年又研制出PX1400/170齿轮室盖钻镗专机，其设计能力为1750t/h，实际达到2508t/h，是设计值的1.6倍。1.2 本论文研究的主要内容 本次设计主要针对柴油机齿轮室盖钻镗专机总体及夹具进行设计，从柴油机齿轮室盖钻
10、镗专机的整理方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面： 1) 分析柴油机齿轮室盖钻镗专机及其技术条件，收集设计资料； 2) 完成开题报告； 3) 柴油机齿轮室盖钻镗专机方案的确定； 4) 绘制总装配图、夹具装配图等； 5）完成毕业设计论文。第2章 专用机床的总体设计2.1 专用机床工艺方案的拟定工艺方案的拟订是专用机床设计的关键一步。因为工艺方案在很大程度上决定了专用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、结合专用机床常用工艺方法、充分考虑各种影响因素，并经技术经济分析后拟出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。2.2 加工工序图
11、本设计中，我设计的是钻盲孔和镗内孔的夹具，采用齿轮室盖的底面和顶面以及和一个带台阶定位销进行定位，通过可调螺钉对齿轮室盖的经过精铣后的平面进行精定位实现定位。由于利用工件的底面作为基面，为了使夹紧可靠以及部件配置合理，采用对工件的顶面和侧面进行夹紧。要求加工之后能满足尺寸的公差范围之内。加工工序图如下图1.1所示。1.1 加工工序图2.3 加工示意图加工示意图是专用机床设计的重要图纸之一，在机床总体设计中占有重要地位。它是设计刀具、夹具、主轴箱以及选择动力部件的主要资料，同时也是调整机床和刀具的依据。加工示意图应绘制成展开图，其绘制顺序是：首先按比例绘制工件的外形及加工部位的展开图，加工示意图
12、还要绘制出工件加工部位的图形。加工示意图还要考虑一些特殊要求（如工件抬起、主轴定位、危险区等）。决定动力头的工作循环及行程。最后，选择切削用量及附加必要的说明。综合考虑以上各种注意事项，可以看出加工示意图的绘制方法可以分为几个步骤，即刀具的选择、工序间余量的确定等。此次的加工示意图如下图1.2所示：1.2 加工示意图2.3.1 技术分析孔 精度等级：7H； 精度等级：7H材料： 1#灰1#灰铸铁 硬度： HB190通孔 加工深度L=19mm2.3.2 刀具的选择刀具的类型的选择决定于所镗内孔的性质、所镗内孔在工件上的位置、工件的构造与尺寸及生产的批量。查 10 P899 表10-49 选用细柄
13、机用镗刀 H3 GB3464-83和。2.3.3 镗孔靠模装置选择在专用机床上镗内孔多采用镗孔靠模装置。其原理仍然是“自引法”镗孔。这种镗孔装置的进给运动，直接由靠模螺杆、螺母得到。常用的靠模装置有：TO281型镗孔靠模装置和TO282型靠模装置。本设计中采用了通用的TO281型镗孔靠模装置，如下图1.3所示：1.3 TO281型镗孔靠模2.3.4 切削用量的选取由于专用机床有大量刀具同时工作，为了使机床正常工作，不经常停车换刀，而达到较高的生产率。所选择的切削用量比一般通用机床的切削用量要低一些。总体上说：在采用多轴加工的专用机床的切削用量和切削速度要低一些。根据现有专用机床使用情况，多轴加
14、工的切削用量比通用机床单刀加工的切削用量约30%左右。查阅 2 P51表2-17 镗孔切削速度加工材料为1#灰铸铁 切削速度：v=48m/min 查 10 P1142 表14-90由公式计算得 (2-1)取v=8m/min进给量为镗刀的导程f=1.25mm/r由公式：v=d n得:主轴转速n=318/r/min2.3.5 确定主轴类型、尺寸、外伸长度主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的联结结构进行确定。主轴轴颈及轴端尺寸主要取决于进给抗力和主轴刀具系统结构。 通用镗孔主轴有两种(1)滚锥轴承镗孔主轴(2)滚针轴承镗孔主轴。2.3.5.1 主轴类型查9 表4-2 选用滚锥轴承镗孔主轴2.3.5
15、.2 主轴尺寸根据公式：d=6.2 (2-2)可算出本设计中镗孔主轴的大致直径式中：d主轴直径（mm） T转矩（Nm）加工1#灰铸铁时T=0.195DP (2-3)由于本设计中D=5mm，P=1.25mm，所以查9中表3-5镗孔主轴直径的确定，得螺纹M5的主轴直径d=17mm 转矩T=5 Nm查9表3-6和4-2 主轴直径d=20mm外伸尺寸L=120mm。2.4 机床联系尺寸图2.4.1 绘制机床尺寸联系总图之前应确定的内容2.4.1.1 选择动力部件 动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台。根据已定的工艺方案和机床配置形式并结合使用及修理因素，确定机床为卧式双面单工位液压传动专用机床，液
16、压滑台实现工作进给运动，选用配套的动力箱驱动多轴箱镗孔主轴。 动力箱规格与滑台要匹配，其驱动功率主要依据是根据多轴箱所传递的切屑功率来选用。确定镗孔电机功率，应考虑镗刀钝化的影响，一般按计算功率的1.52.5倍选取。（轴数少时取大值，轴数多时取小值） (2-5)式中：消耗于各主轴的切削功率的总和，单位为kw； 主轴箱的传动效率，加工黑色金属时取0.80.9，加工有色金属时取0.70.8，主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。查专用机床设计简明手册表6-20则： (2-6)=6x0.1636/0.8=1.09kw 1.09x2=2.18kw查9表5-39本机床左右多轴箱均采用1TD25-IB型
17、动力箱（=1420r/min;电动机选Y100L1-4型，功率为2.2KW）。 (2-7)根据选定的切削用量，计算总的进给力，根据所需的最小进给速度、工作行程、结合多轴箱轮廓尺寸，考虑工作稳定性，选用HY63-I 型液压滑台，以及相配套的侧底座（1CC631型）。查9P91表5-1 滑鞍宽度： 630mm 滑鞍长度： 1250mm 行 程： 630mm滑座长度： 1920mm高 度： 400mm工进速度：6.5-250mm/min快进速度：5m/min。2.4.1.2 确定机床装料高度H 装料高度是指工件安装基面至地面的垂直距离。考虑上述刚度结构功能和使用要求等因素选取计算：最低孔高度 h2=
18、208mm滑台高度 h3=400mm侧底座高度 h4=630mm取H=1250mm。h1=h2+H-（0.5+h3+h4）=25+1100-（0.5+400+630）=94.5mmH=35+100+94.5=229.5mm查9，P135表7-1选取多轴箱体规格尺寸400x400。联系尺寸图如下图1.4所示：1.4 机床联系尺寸图2.5 机床生产率计算卡根据加工示意图所确定的工作循环及切削用量等，就可以计算机床生产率并编制生产率计算卡。生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负荷率等关系的技术文件。它是用户验收机床生产效率的重要依据。2.5.1 理想生产率Q 理
19、想生产率是指完成年生产纲领A 所要求的机床生产率。与全年工时tk 总数有关，单班制取2350h A=5000x(1+2%+2%)=5200件 (2-10)Q=A/tk=5200/2350=2.21件/h (2-11)2.5.2 实际生产率Q1 实际生产率是指设计机床每小时实际可生产的零件数量。 Q1=60/T单 (2-12)式中 T单生产一个零件所需的时间（min）, 可按下式计算：T单=t切+t辅=（L1/vf1+ L2/vf2+t停）+（L快进+L快退）/vfk+ t移+ t装 （2-13）L1、L2刀具第一、第二工作进给长度，单位为mm；vf1 vf2刀具第一、第二工作进给量，单位为mm
20、/min;t停通常刀具在加工终了时无进给状态下旋转510转所需的时间，单位为min;取0.1min,即6s.vfk动力部件快速行程速度。 本次采用的是液压动力部件, 为5m/min。t移回转工作台进行一次工位转换时间，一般取0.1 min;此道工序可忽略。t装工件装、卸的时间（包括定位或撤消定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及调运工件等的时间）通常.取0.5-1.5min.取1.5min .把数值带入（2-13）中：得到：T单=23/397.5+23/397.5+0.1+0.075/5+0.075/5+1.5 =1.7456min; 所以Q1=60/T单=60/1.71=34.32件/小时则 Q
21、1Q 所以满足生产率要求第3章 多轴箱设计3.1 多轴箱的组成及表示方法多轴箱按结构特点分为通用（即标准）和专用多轴箱两大类。前者结构典型，能利用同用的箱体和传动件；后者结构特殊，往往需要加强主轴系统刚性，而使主轴及某些传动件必须专门设计，故专用主轴箱通常指“刚性主轴箱”，即采用不需要刀具导向装置的刚性主轴和用精密滑台导轨来保证加工孔的位置精度。通用主轴箱则采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。本设计中所采用的就是通用主轴箱。3.2 多轴箱通用零件多轴箱的通用零件的编号方法如下：T07或1T07系指与TD或与1TD系列动力箱配套的主轴箱同用零件，其标记方法详见9中表4-1、
22、表4-2、表4-4、表4-5和第七章相应的配套零件表。顺序号和零件顺序号表示的内容随类别号和小组号的不同而不同。例如：800630T0711-11，表示宽800mm，高400mm的主轴箱体；30T0731-42，表示有排齿轮，用圆锥滚子轴承、直径为40mm的传动轴；34040T0741-41表示模数为3、齿数为40、孔径为20mm和宽度为32mm的齿轮。3.3 绘制多轴箱设计原始依据图多轴箱设计原始原始依据图，是根据“三图一卡”整理编绘出来的。其内容及注意事项如下：1 根据机床联系尺寸图，绘制多轴箱外形图，并标注轮廓尺寸及动力箱驱动轴的相对位置尺寸。2 根据联系尺寸图和加工示意图，标注所有主轴
23、位置尺寸及工件与主轴、主轴与驱动轴的相关位置尺寸。3 根据加工示意图标注各主轴转速及转向主轴逆时针转向。4 列表标明各主轴的工序内容、切削用量及主轴外伸尺寸。5 标明动力件型号及其性能参数。3.4 主轴、齿轮的确定及动力计算主轴的型式和直径，主要取决于加工工艺方法、刀具主轴联接结构、刀具的进给抗力和切削转矩。镗孔类主轴按支承型式分为两种：1前后支承均为圆锥滚子轴承主轴。 2 前后支承均为推力球轴承和无内环滚针轴承的主轴。3.4.1 主轴型式的确定本设计中根据加工工艺要求，采用了第一种前后支承均为圆锥滚子轴承主轴。其装配结构、配套零件及联系尺寸详见专用机床设计简明手册中第七章第二节。主轴材料采用
24、了40Cr钢，热处理C42。数量：2根。3.4.2 主轴直径的确定根据被加工零件工序图和加工示意图中的要求，是采用标准高速钢镗刀，对箱体上2-孔进行镗孔。根据公式：d=6.2 (3-1)可算出本设计中镗孔主轴的大致直径式中：d主轴直径（mm） T转矩（Nm）加工1#灰铸铁时T=0.195DP，由于本设计中D=5mm，P=0.8mm，所以查9中表3-5镗孔主轴直径的确定，得螺纹M5的主轴直径d=17mm 转矩T=5N.mm查9中表4-2得主轴直径d=20mm。 3.4.3 多轴箱所需动力的计算 多轴箱的动力计算包括多轴箱所需要的功率和进给力两项。3.4.3.1传动系统确定之后，多轴箱所需要的功率
25、按下列公式计算 (3-2) 式中 切削功率，单位为KW 空转功率，单位为KW 与负荷成正比的功率损失，单位为KW每根主轴的切削功率，由选定的切削用量按公式计算或查图表获得；每根主轴的空转功率按9P62表4-6确定；每根主轴上的功率损失，一般取所传递功率的1%。3.4.3.2 主轴切削功率 =0.1636KW =3P=3x0.1636=0.49KW3.4.3.3 空转功率由于主轴直径为20mm，根据9P62表4-6：主轴转速为n=318r/min，根据插值法： (3-3)=3x0.028=0.084KW3.4.3.4 功率损失每根轴上的功率损失，一般可取所传递功率的1%=(0.9821+0.16
26、8)x1%=0.0115KW (3-4)3.4.3.5 多轴箱所需进给力计算 (3-5)式中 各主轴所需的轴向切削力，单位为NF=5973.23N (3-6)=3F=3x5973.23=17919.352N3.5 多轴箱传动系统设计多轴箱传动系统设计，是根据动力箱驱动轴位置和转速、各主轴位置及其转速要求，设计传动链，把驱动轴与各主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。各齿轮参数的设计计算：齿轮齿数和传动轴转速的计算公式如下：u = = (3-7) A = = (3-8) (3-9) (3-10) (3-11) (3-12)式中 u啮合齿轮副传动比； S啮合齿轮副齿数和； z、z分别为主动和
27、从动齿轮齿数； n、n分别为主动和从动齿轮转速，单位为r/min； A齿轮啮合中心距，单位为mm； M齿轮模数，单位为mm。 已知：主轴转速 n=785r/min，主轴直径 d=20mm，主轴齿轮模数 m=2。取驱动轴齿轮的模数m=3，齿数=23（数量1个，设在第排）。 传动轴2即轴5的齿轮参数计算设计m=3 （数量1个，设在第排）转速4 主轴1、2、3即轴1、3、2的齿轮参数计算设计取传动轴齿轮的模数m=2，齿数=24（数量2个，分别设在第、排）。m=2转速主轴1、3即轴1、2（数量各1个，设在第排）。主轴2即轴3（数量1个，设在第排）。 主轴4、5、6即轴6、8、7的齿轮参数计算设计取传动
28、轴齿轮的模数m=2，齿数=21（数量2个，分别设在第、排）。M=2转速 主轴4、6即轴1、2（数量各1个，设在第排）。 主轴5即轴8（数量1个，设在第排）。多轴箱总装配图如下图1.5所示：1.5 多轴箱装配图3.6 多轴箱坐标计算检查图坐标计算是根据已知的驱动轴和主轴的位置以及传动关系，精确计算各中间传动轴的坐标。其目的是为多轴箱箱体零件补充加工图提供孔的坐标尺寸，并用于绘制坐标检查图来检查齿轮排列、结构布置是否合理。多轴箱坐标计算步骤、要求如下：第4章 夹具设计4.1 专用机床夹具概述机床夹具是在机床上用以装夹工件的一种装置，它是专用机床的重要组成部件，夹具是根据机床的工艺和结构方案的具体要
29、求而专门设计的。其作用是它是用于实现被加工零件的准确定位，夹压，刀具的导向，以及装卸工件时的限位等。专用机床夹具主要的特点如下：第一、 一般的机床夹具是作为机床的辅助机构设计的，而专用机床夹具是机床的主要组成部分，其设计工作是整个专用机床设计的重要部分之一。第二、 专用机床夹具和机床其他部件有极其密切的联系。第三、 专用机床夹具必须必须具有很好的刚性和足够的夹压力，以保证在整个加工过程中工件不产生任何位移。第四、 专用机床夹具是保证加工精度的重要部位，其设计、制造和调整都必须有严格的要求，使其能持久地保持精度。第五、专用机床夹具应便于实现定位和夹压的自动化，并有动作完成的检查信号；保证切屑从加
30、工空间自动排除；便于观察和检查，以及在不从机床上拆下夹具的情况下，能够更换易损件和维护调整。4.2 夹紧机构夹紧装置是夹具的重要组成部分。在设计夹紧装置时，应满足以下基本要求：1 在夹紧过程中应能保持工作定位时所获得的正确位置。2 夹紧应可靠和适当，夹紧机构一般要有自锁作用，保证在加工过程中不会产生松动或振动，夹紧工件时，不允许工件产生不适当的变形和表面损伤。3 夹紧装置应操作方便，有力，安全。4 夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与工件的生产批量和生产方式和适应，结构设计应力求简单，紧凑，并尽可能采用标准化元件。夹紧力包括大小、方向和作用点三个要素，它们的确定是夹紧机构中首先要解决的问题。4.
31、3 夹紧力计算 本次所设计的夹紧力主要由可调压板提供，夹紧力的方向与切削力方向垂直。因此，所需的夹紧力由下式计算3P36: (4-1)式中： 实际所需夹紧力(N) 夹紧元件与工件间的摩擦系数 工件与夹具支承面间的摩擦系数 K安全系数，K=K0K1K2K3K4K5K6查3P30表1-2-1可知: K=K0K1K2K3K4K5K6 (4-2) =1.21.01.31.01.01.01.0 =1.56 =0.16，=0.2所以 =1618.5N而由可调压板所能提供的夹紧力计算如下： 可调压板的工作压力为P=400kg/ 可调压板能提供的夹紧力为F=PS= (4-3) =4003.14/4 =1962.5N因为