畢業(yè)設(shè)計（論文）缸體氣缸孔鏜削動力頭的設(shè)計(含全套CAD圖紙）

1、缸體氣缸孔鏜削動力頭的設(shè)計學(xué) 生：指導(dǎo)老師： 摘 要:機(jī)床中，動力頭是機(jī)床的核心部件，直接反應(yīng)著機(jī)床的加工性能。而零件是否能達(dá)到加工要求，主要取決于機(jī)床本身動力頭的設(shè)計與制造精度是否達(dá)到了一定的程度。本設(shè)計是鏜床動力頭，用于加工氣缸孔。本設(shè)計主要是對動力頭的動力學(xué)參數(shù)和運動學(xué)方案的確定，再根據(jù)動力頭的傳動方案，設(shè)計出主軸箱，即主軸箱、主軸、傳動軸和齒輪的參數(shù)，選定主軸和傳動軸的軸承并對其進(jìn)行校核。而動力頭的進(jìn)給運動采用液壓傳動的方式，并進(jìn)行液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算，得到一個完整的液壓傳動系統(tǒng)方案。最終完一個鏜床動力頭的設(shè)計。關(guān)鍵字：動力頭；鏜床；鏜削加工；液壓系統(tǒng)由于部分原因，說明書已刪除大部分，

2、完整版說明書，cad圖紙等，聯(lián)系153893706the design of boring machine kinetic head for cylinder holeauthor:sun zhenxiangtutor:zhou guangyong(oriental science technology college of hunan agricultural university, changsha 410128) abstract: in the machine tool, the boring head is the core component of the machine, whi

3、ch reflects the processing performance directly. and the design of boring head itself and whether the precision of manufacture achieves certain degree decide whether the parts can achieve processing requirements. this design is about boring head, which is used for machining cylinder hole. i firstly

4、focused on how to determine the kinematics parameters and kinematical programs of the boring head. then, on the basis of the power transmission project, i designed the spindle box, namely the spindle box, spindle, transmission shaft and the parameter selection, selected spindle and drive shaft beari

5、ngs and do the checking. i used hydraulic transmission in feeding movement of power head，and designed and calculated the hydraulic system to get a full hydraulic transmission system. in this way, i finally accomplished the design of a boring head.keywords: power head boring ; machine; boring ; hydra

6、ulic system1 前言在機(jī)械制造中，對單件或小批量生產(chǎn)的工件，許多工廠采用通用機(jī)床加工。由于通用機(jī)床要適應(yīng)被加工零件形狀和尺寸的要求，故機(jī)床結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜。不僅如此，在實際加工中，由于只能單人單機(jī)操作，一道一道工序地完成，所以工人的勞動強度大、生產(chǎn)率低，工件的加工質(zhì)量也不穩(wěn)定。本設(shè)計的課題是氣缸蓋半精鏜、精鏜組合機(jī)床及夾具設(shè)計。這個課題是針對氣缸孔鏜削，主要是為了適合流水線生產(chǎn)，提高目前的生產(chǎn)效率、加工精度，從而降低加工成本。在設(shè)計過程中借鑒了國內(nèi)外一些現(xiàn)有的鏜床設(shè)計資料，還參考了一些與本課題相關(guān)的文獻(xiàn)資料。在機(jī)床中，動力頭是機(jī)床的核心部件，直接反應(yīng)著機(jī)床的加工性能。而零件是否能達(dá)到

7、加工要求，主要取決于機(jī)床本身動力頭的設(shè)計與制造精度是否達(dá)到了一定的程度?，F(xiàn)在，很多動力頭基本上已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，這為機(jī)床的制造，改裝帶來了很大的方便，但為了提高精度，工作效率，就需要設(shè)計出更專用化的動力頭部件。對于本課題研究鏜床動力頭的加工對象是eq6100缸體氣缸孔，它是發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)零件，發(fā)動機(jī)各機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的零部件都安裝在它的內(nèi)部或外部。氣缸孔的精度與粗糙度，氣缸孔中心線對曲軸中心線的對稱度都必須靠機(jī)床的動力頭報證，故該課題的研究意義深遠(yuǎn)。 首先，通過任務(wù)書給定的精度，初步確定動力學(xué)參數(shù)，再根據(jù)傳動方案，最后計算出主運動參數(shù)；根據(jù)任務(wù)書給定的寸要求，選用液壓進(jìn)給方式作為副運動。2 動力學(xué)參數(shù)的選定

8、根據(jù)參考文獻(xiàn)，取相應(yīng)的切削用量及動力學(xué)參數(shù)為：進(jìn)給量： ，背吃刀量： ， 切削速度：；刀具材料：高速鋼。則有轉(zhuǎn)速：。根據(jù)任務(wù)書得知：eq6100缸體氣缸材料：ht250 ；加工精度：7級；氣缸口直徑：104mm；氣缸孔中心距：130mm；氣缸孔深度：300mm；加工方式：精鏜。2.1 切削力計算根據(jù)參考文獻(xiàn)，利用指數(shù)公式來計算切削力及切削功率，即： （1） 式中、工件材料和切削條件對切削力的影響系數(shù)；、背吃刀量對切削力的影響指數(shù)；、進(jìn)給量對切削力的影響指數(shù)；主偏角不能小于45，否則會引起振動。刀具壽命長，表面質(zhì)量好。由于eq6100缸體氣缸孔鏜削方式為為工作臺進(jìn)給鏜削法，六軸同時鏜削。故切削力

9、為主切削力，進(jìn)給力，背向力，分別為：切削功率： （2） 電動機(jī)功率： （3）式中：是傳動裝置結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的總效率，取0.80。2.1 選擇電動機(jī)根據(jù)計算結(jié)果電動機(jī)功率：及電動功率，選取電動機(jī)功率型號為y60m18型號電動機(jī)，其額定功率：，同步轉(zhuǎn)速：，滿載轉(zhuǎn)速：3 運動學(xué)及結(jié)構(gòu)方案的確定3.1 主運動傳動方案的一般要求（1）要求保證主軸的強度、剛度、轉(zhuǎn)速，并力求傳動軸和齒輪規(guī)格、數(shù)量為最少。為此，應(yīng)該盡量用一根中間傳動軸帶動多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。（2）盡量不用主軸帶動主軸的方案，以免增加主軸負(fù)荷遇到主軸較密時，布置齒輪的空間受到限制或主軸負(fù)荷較小，加工精度要求不高，也可能一根強度較高的主

10、軸帶動12根主軸的傳動方案。（3）為使結(jié)構(gòu)緊裝，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動比一般要大于1/2，后蓋內(nèi)齒輪傳動比允許到1/3，盡量避免升速傳動，當(dāng)驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速輕低時，允許先升速再降一些。驅(qū)動軸直接帶動驅(qū)動軸數(shù)不能超過兩根，以免經(jīng)裝配帶來困難。3.2 主軸布置方案最終根據(jù)主軸的分布類型，遵循主軸箱的一般設(shè)計原則，擬定三種主軸箱傳動方案，如下：圖1 主軸箱傳動方案一fig l the first programme of the main axis transmission 圖2 主軸箱傳動方案二fig 2 the second programme of the main axis transmission

11、圖3 主軸箱傳動方案三fig 3 the third programme of the main axis transmission3.3 主軸布置方案評價方案一：結(jié)構(gòu)簡單，對稱，不易發(fā)生結(jié)構(gòu)沖突。但主軸帶動其他軸運動，傳動平穩(wěn)性、剛性影響大，對于精加工的機(jī)床來說是不適合的。方案二：總體上看，結(jié)構(gòu)緊奏，對稱，傳動級數(shù)少，僅兩級。傳動軸和齒輪的規(guī)格較少，動力從驅(qū)動軸經(jīng)過兩級傳動比到達(dá)主軸。各軸的相對位置容易確定。由一根傳動軸帶動兩根主軸同時轉(zhuǎn)動，主軸之間相互獨立，不帶動其他軸，能較好的保證主軸的剛度。方案三：傳動軸少，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但浮動性大，一端懸空，穩(wěn)定性差，對加工精度、表面粗糙度有極

12、大的影響。綜合上述，最后選擇方案二。4 主運動結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 傳動裝置傳動比計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動?？倐鲃颖龋焊鶕?jù)所選電動機(jī)的滿載時的轉(zhuǎn)速即為動力頭驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速，則：驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速：輸出軸轉(zhuǎn)速：故有總傳動比：各級傳動比：為了使傳動系統(tǒng)傳動結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，兩級的大齒輪有相近的浸油深度，高速級傳動比和低速級傳動可按下列方法分配： （4）則:4.2 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)4.2.1 轉(zhuǎn)速根據(jù)下面公式計算各軸轉(zhuǎn)速: , （5）則有各軸的轉(zhuǎn)速為驅(qū) 動 軸：傳動軸：傳動軸、：傳動軸、：主軸-: 4.2.2 功率驅(qū) 動 軸：傳動軸：傳動軸、：傳動軸、：主軸-: 4.2.3 轉(zhuǎn)矩驅(qū)動軸：傳動軸：傳動軸、

13、：傳動軸、：主軸-: 4.3 齒輪設(shè)計計算及校核4.3.1 驅(qū)動軸與傳動軸的齒輪設(shè)計與計算及校核（1）選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)根據(jù)動力頭精度要求，選用斜齒圓柱齒輪傳動。鏜床動力頭為高精裝置，速度高，精度要求高，故選用5級精度。材料選擇，小齒輪材料為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280hbs， 大齒輪材料為45號鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240hbs。選小齒輪齒數(shù)，則大齒輪齒數(shù)。選取螺旋角。初選螺旋角 （2）按齒面接觸強度計算 根據(jù)參考文獻(xiàn)設(shè)計計算公式（1021）計算，即 （6） (i)確定公式內(nèi)的各計算值 a 試選載荷系數(shù), 根據(jù)參考文獻(xiàn)圖1030選取區(qū)域系數(shù)。 b 根據(jù)參考文獻(xiàn)圖1026查得，。

14、則： c 根據(jù)參考文獻(xiàn)表107選取齒寬系數(shù)。由參考文獻(xiàn)根據(jù)表106查得材料的彈性影響系數(shù)。 d 根據(jù)參考文獻(xiàn)圖1021d按齒輪面硬度查得小，大齒輪的接觸疲勞強度極限分別為：。 e 根據(jù)參考文獻(xiàn)式1013計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 工作壽命15 f 根據(jù)參考文獻(xiàn)圖1019取接觸疲勞壽命系數(shù)。 g 計算接疲勞許用力。取失效概率為1%，安全系數(shù)s1，根據(jù)參考文獻(xiàn)得 （7）許用接觸應(yīng)力 (ii)計算 a 試算小齒輪分度圓直徑, 由計算公式得： b 計算圓周速度。 c 計算齒寬b及模數(shù) （8） （9） （10） （11） d 計算縱向重合度 （12） 此處已刪除亦即是。因此從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量的角度上來看，

15、采用單個定量泵作為油源顯然是不合適的，而宜選用大、小兩個液壓泵自動并聯(lián)供油的油源方案。其次是選擇快速運動和換向回路。系統(tǒng)中采用節(jié)流調(diào)整回路后，不管采用什么油源形式都必須有單獨的油路直接向液壓缸兩腔，以實現(xiàn)快速運動。在本系統(tǒng)中，單桿液壓缸要作差動連接，所以它的快進(jìn)快退換向回路應(yīng)采用所示的形式。再次是選擇速度換接回路。由工況圖10中的q曲線得知，當(dāng)滑臺從快進(jìn)轉(zhuǎn)為工進(jìn)時，輸入液壓缸的流量3.928l/min降到0.053l/min，滑臺的速度變化較大，宜選用行程閥來控制速度的換接，以減少液壓沖擊。當(dāng)滑臺由工進(jìn)轉(zhuǎn)為快退時，回路中通過的流量很大進(jìn)油路中通過3.768l/min，回油路中通過。為了保證換向

16、平穩(wěn)起見，可采用電液換向閥式換接回路。由于這一回路要實現(xiàn)液壓缸的差動連接，換向閥必須是五通的。最后再考慮壓力控制回路。系統(tǒng)的調(diào)壓問題和卸荷問題已在油源中解決，就不需再設(shè)置專用的元件或油路。5.4.2 液壓回路的綜合經(jīng)過上述修改、整理后的液壓系統(tǒng)如圖11所示，它在各方面都比較合理、完善了。動力滑臺液壓系統(tǒng)的動作循環(huán)，如表5所示。5.4.3 液壓元件的選擇（1）液壓泵液壓缸在整個工作循環(huán)中的最大工作壓力為，如取進(jìn)油路上的壓力損失為，壓力繼電器調(diào)整壓力高出系統(tǒng)最大工作壓力之值為，則小流量泵的最大工作壓力應(yīng)為。表5 液壓系統(tǒng)的動作循環(huán)表table5 the movement loop of hydra

17、ulic system動作名稱電磁鐵工作狀態(tài)液壓元件工作狀態(tài)1ya2ya換向閥2順序閥7行程閥3快進(jìn)+-左位關(guān)閉左位工進(jìn)+-左位打開左位停留+-左位打開右位快退-+右位關(guān)閉右位停止-中位關(guān)閉右位圖11 液壓系統(tǒng)圖 fig 11 the diagram of hydraulic system大流量泵是在快快速運動時才向液壓缸輸油的，由圖可知，快退時液壓缸中的工作壓力比快進(jìn)時大，如取進(jìn)油路上的壓力損失為，則大流量泵的最高工作壓力為兩個液壓泵應(yīng)向液壓缸提供的最大流理為，若回路中的泄漏按液壓缸輸入流量的估計，則兩個泵的總流量應(yīng)為。由于溢流閥的最小穩(wěn)定溢流量為，而工進(jìn)時輸入液壓缸的流量為，由小流量液壓缸

18、泵單獨供油，所以小液壓泵的流量規(guī)格最少應(yīng)為。根據(jù)以上壓力和流量的數(shù)值查問產(chǎn)品樣本，最后確定選取pv2r126/26型又聯(lián)葉片泵，其小泵和大泵的排量數(shù)分別為和，若取液壓泵的容積效率，則當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速時，液壓泵的實際輸出流量為由于液壓缸在快退時輸入功率最大，這時液壓泵工作壓力為、流量為。取泵的總效率，則液壓泵驅(qū)動電動機(jī)所需的功率為根據(jù)此數(shù)值按jb/t96161999，查閱電動機(jī)產(chǎn)品樣本選取ys906型電動機(jī)，其額定功率，額定轉(zhuǎn)速。（2）閥類元件及輔助元件根據(jù)閥類及輔助元件所在油路是最大工作壓力和通過該元件的最大實際流量，可選出這些液壓元件的型號及規(guī)格見下表。表6 液壓系統(tǒng)的元件型號及規(guī)格table 6

19、 hydraulic systems part model and standard 序號元件名稱估計通過流量額定流量額定壓力額定壓降型號、規(guī)格1雙聯(lián)葉片泵（0.846+5.076）16/14pv2r12-6/262三位五通電液閥750160.535dyf3y-e10b3行程閥1225160.2axqf4調(diào)速閥0.30.7-25165單向閥1540160.26單向閥1040160.2af3-ea10b7液控順序閥840160.2xf3-e10b8背壓閥0.34016yf3-e10b9溢流閥1.54016yf3-e10b10單向閥840160.2af3-ea10b11過濾器1063160.02x

20、u-6380-j12壓力表開關(guān)16kf3-ea10b13單向閥1540160.2af3-ea10b14壓力繼電器10hed1ka/1015單向順序閥2040160.3ax-d6b 此為電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速時液壓泵輸出的實際流量（3）油管各元件間連接管道的規(guī)格按元件接口處尺過決定，液壓缸進(jìn)、出口油管則按則按輸入、排出的最大流量計算。由于液壓泵具體選定之后液壓缸在各個階段的進(jìn)、出流量已與原定數(shù)值不同，所以要重新計算如表（4）所示。表中數(shù)值說明，液壓缸快進(jìn)、快退速度、與設(shè)計要求相近。這表明所選液壓泵的型號、規(guī)格是適宜的。表7 液壓缸的進(jìn)、出流量和運動速度table 7 the entering flow

21、,exiting flow and speed of hydraulic cylinders 流量速流快進(jìn)工進(jìn)快退輸入流量/lmin-1排出流量/lmin-1運動速度/mmin-1根據(jù)表/lmin-1的數(shù)值，當(dāng)油液在壓力管中流速取3m/min時，算得與液壓缸無桿腔和有桿腔相連的油管內(nèi)徑分別為這兩根油管都按gb/t 23512005選用外徑、內(nèi)徑的無縫鋼管。（4）油箱油箱容積按式（78）估算，當(dāng)取為7時，求得其容積為按jb/t 79381999規(guī)定，取標(biāo)準(zhǔn)值5.5 油液溫升驗算工進(jìn)在整個工作循環(huán)中所占的確時間比例為，所以系統(tǒng)發(fā)熱和油液溫升可用工進(jìn)進(jìn)的情況來計算。工進(jìn)時液壓缸的有效功率（即系統(tǒng)輸出

22、功率）為這時大流量泵通過順序閥7卸荷，小流理泵在高壓下供油，所以兩個泵的總輸出功率（即系統(tǒng)輸入功率）為由此得液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量為按式（112）求出油液溫升近似值溫升遠(yuǎn)沒有超出允許范圍，液壓系統(tǒng)中不需設(shè)置冷卻器。6 結(jié)論設(shè)計的整個過程是艱辛的，在設(shè)計過程中必須要考慮到方方面面的問題。由于所學(xué)的知識的有限，因此在設(shè)計過程中查閱了大量的相關(guān)資料，以補充自己的不足之處。運用四年來所學(xué)的專業(yè)知識，針對現(xiàn)實中遇到的實際情況，做到舉一反三，觸類旁同。整個設(shè)計過程不僅涉及到以前所學(xué)的知識，而且還設(shè)計到新的理念，所以我在設(shè)計過程中一邊溫習(xí)以前所學(xué)的知識，一邊學(xué)習(xí)新的知識，這樣拓寬了我的視眼。通過自身的努力，結(jié)合理

23、論和實際，從合理性、經(jīng)濟(jì)性、工藝性、實用性及其對被加工零件的具體要求對現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行研究分析，找出可以進(jìn)行改進(jìn)的地方，通過相互對比，確定一個新的，周全的設(shè)計方案。經(jīng)過這段時間，從中得到了許多的以前沒有接觸過的知識，對以后的工作相當(dāng)?shù)挠袔椭?，十分有意義。結(jié)果還是在指導(dǎo)老師周光永老師的悉心指導(dǎo)下，和一些同學(xué)相互討論學(xué)習(xí)和幫助下，經(jīng)過幾個月的艱辛勞動，終于完成了這一設(shè)計課題?？傊?，機(jī)械設(shè)計是一項相當(dāng)復(fù)雜和煩瑣的工作。要完成這項工作，不但需要自己具有全面的素質(zhì)，而且還要不斷學(xué)習(xí)最前沿的知識，不斷的更新自己的知識庫，以使設(shè)計和生產(chǎn)效率得到提高。參考文獻(xiàn)1 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計m.北京：高等教育出版社，

24、2007:35-330.2 王先逵.機(jī)械制造工藝學(xué)m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006:18-128.3 徐學(xué)林.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)m.長沙：湖南大學(xué)出版社，2005:17-19.4 王先逵.機(jī)械加工工藝手冊m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008：45-48. 5 韓榮第.金屬切削原理與刀具m.哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2007:67-89.6 劉延俊.液壓與氣壓傳動m.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010:89-150.7 孫桓，陳作模，葛文杰. 機(jī)械原理m.北京：高等教育出版社，2006:127-168.8 王積偉，章宏甲，黃誼.液壓傳動m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006:187-250.9 成大先.機(jī)械設(shè)計手冊m.北京：化學(xué)工業(yè)出版手社，2004:12-135.10 賈亞洲.金屬切削機(jī)床概論m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007:57-146.11 劉群山，張忠誠，張占收.制造工程實踐m.天津：天津大學(xué)出版社，2007:149-268.12 戴亞春.機(jī)械制造工藝實習(xí)指導(dǎo)書m.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007:13-37.13 機(jī)械零件設(shè)計手冊m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002:12-14.14 機(jī)械零件設(shè)計手