【正文】 的本科學(xué)習(xí)后，我們已經(jīng)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)有了一定的了解和掌握，具備了一定的工程意識(shí)。畢業(yè)設(shè)計(jì)作為大學(xué)本科四年學(xué)習(xí)的最終環(huán)節(jié)，正是為了檢驗(yàn)我們的掌握程度，同時(shí)進(jìn)一步培養(yǎng)我們獨(dú)立設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的能力，以提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和編制技術(shù)文件的能力。 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是 4135 柴油機(jī)氣缸體鉆定位孔專用機(jī)床設(shè)計(jì)。專用機(jī)床能從多方面，多工位，多軸對(duì)一個(gè)或幾個(gè)工件同時(shí)進(jìn)行加工，和一般機(jī)床相比，具有自動(dòng)化程度高 ，加工效率高，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，因此在機(jī)械行業(yè)中發(fā)揮著重要作用，從而這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于我們以后走上工作崗位，步入機(jī)械行業(yè)是非常有價(jià)值的一次訓(xùn)練。 為了順利完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，在整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中參考了多本與此次設(shè)計(jì)有關(guān)的書籍，并在指導(dǎo)老師的的指導(dǎo)下最終完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，并同時(shí)寫了這本畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。 在這本畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書中，主要寫明了以下幾個(gè)部分：一、 4135 柴油機(jī)氣缸體的加工工序；二、 4135 柴油機(jī)氣缸體鉆定位孔專用機(jī)床的總體設(shè)計(jì)方案；三、 4135 柴油機(jī)氣缸體鉆定位孔專用機(jī)床加工示意圖繪制過(guò)程中的注意事 項(xiàng)、各參數(shù)的計(jì)算確定過(guò)程；四、鉆定位孔專用機(jī)床的主軸箱的設(shè)計(jì)；五、鉆定位孔專用機(jī)床的液壓原理的初步設(shè)計(jì)。 由于知識(shí)的局限性，以及能力和水平的亟待提高，設(shè)計(jì)中肯定存在許多不足之處，希望各位老師不吝批評(píng)指正。 2 1 概述 目前，專用機(jī)床作為一種高效技術(shù)裝備，仍然廣泛用于機(jī)械工業(yè)的各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，諸如汽車，內(nèi)燃機(jī)，壓縮機(jī)等的生產(chǎn)。我國(guó)的專用機(jī)床行業(yè)也隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而快速的進(jìn)步。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，專用機(jī)床自動(dòng)線技術(shù)正變得越來(lái)越成熟?，F(xiàn)代組合機(jī)床和自動(dòng)線作為機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是驅(qū)動(dòng)，控制，測(cè)量，監(jiān)控刀具和 機(jī)械組件等技術(shù)的綜合反映，因此專用機(jī)床自動(dòng)線的發(fā)展如何，就代表了我國(guó)目前的專用機(jī)床行業(yè)的水平。 專用機(jī)床及其自動(dòng)線的特征是高效、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，而被廣泛運(yùn)用于工程機(jī)械，交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)傳統(tǒng)的專用機(jī)床和專用機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量較大的大中型箱體類和軸類零件，完成鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔，加工各種螺紋，鏜孔，車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。隨著現(xiàn)代控制工程技術(shù)的發(fā)展，專用機(jī)床的柔性化程度越來(lái)越高。受我國(guó)專用機(jī)床及專用自動(dòng)線總體水平的 制約，國(guó)內(nèi)高技術(shù)含量的專用機(jī)床及自動(dòng)線均是從國(guó)外引進(jìn)的。專用機(jī)床的柔性化主要是采用數(shù)控技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。開(kāi)發(fā)柔性專用機(jī)床和自動(dòng)線的主要前提是開(kāi)發(fā)數(shù)控加工模塊。因此，我國(guó)正朝著市場(chǎng)的要求不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)，新工藝，研制新產(chǎn)品，但同時(shí)我國(guó)的組合機(jī)床行業(yè)也急需解決以下問(wèn)題：一、提高現(xiàn)代化管理水平。二、提高企業(yè)創(chuàng)新能力。三、培養(yǎng)組合機(jī)床的高技術(shù)人才。 目前，專用機(jī)床行業(yè)產(chǎn)銷呈上升趨勢(shì)，專用機(jī)床的質(zhì)量，技術(shù)含量也漸漸跟上世界其它制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的水平。我國(guó)的現(xiàn)今是一個(gè)制造業(yè)大國(guó)，還不能稱之為制造業(yè)強(qiáng)國(guó)。要使我國(guó)真正由制造業(yè)大國(guó)變成 制造業(yè)強(qiáng)國(guó)，機(jī)械行業(yè)的責(zé)任重大。當(dāng)然作為機(jī)械行業(yè)的專用機(jī)床行業(yè)也不例外。專用機(jī)床行業(yè)一要展開(kāi)科技攻關(guān)，攻克當(dāng)前行業(yè)企業(yè)技術(shù)發(fā)展上的難題；二要加強(qiáng)與國(guó)外的合資合作，利用和學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，提高企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平和技術(shù)水平；三要通過(guò)對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收進(jìn)行再創(chuàng)新，發(fā)展自己的產(chǎn)品。但在吸取別人經(jīng)驗(yàn)以及自身努力提高的基礎(chǔ)上，發(fā)展專用機(jī)床行業(yè)也有一定的難處：一是技術(shù)難度大，由于它是集加工工藝、機(jī)床夾具、輔具、刀具、檢驗(yàn)測(cè)量、物流等于一體，實(shí)現(xiàn)交鑰匙工程，從而涉及技術(shù)領(lǐng)域?qū)捛覐?fù)雜，又是一次性制造，要保證一次成功，所 以技術(shù)難度 3 大；二是經(jīng)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)率高，專用機(jī)床及專用機(jī)床自動(dòng)線是根據(jù)用戶訂單制造的，不可能有試制探索過(guò)程，要確保一次成功，有相當(dāng)大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。由于技術(shù)方案不當(dāng)，造成局部或整體報(bào)廢的情況屢見(jiàn)不鮮；由于一次性制造，在制造調(diào)試過(guò)程中難保不出現(xiàn)問(wèn)題，解決這些總是需要時(shí)間，從而按期交貨也有一定的風(fēng)險(xiǎn)；由于裝備是專門為某一用戶定做的，當(dāng)該用戶因種種原因不能如期付款，甚至無(wú)力付款時(shí)，勢(shì)必造成制造業(yè)的損失，現(xiàn)代的金融制造還無(wú)法約束對(duì)方，產(chǎn)品無(wú)法轉(zhuǎn)讓他人的情況下，經(jīng)營(yíng)顯而易見(jiàn)；三是協(xié)作困難大。由于是一次性制造，它不想汽車那樣大量生 產(chǎn)，也不像通用設(shè)備那樣批量生產(chǎn)，找寫作廠家很困難，條件一般的企業(yè)，很難保證一次性制造出合格的產(chǎn)品，條件好的企業(yè)對(duì)這種委托協(xié)作看不上；四是技術(shù)依賴性強(qiáng)，專用機(jī)床及其自動(dòng)線從設(shè)計(jì)，工藝編制，生產(chǎn)制造到裝而已調(diào)試的全過(guò)程，都需要一批有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員，管理人員和技術(shù)工人。 綜上所述，專用機(jī)床行業(yè)的發(fā)展既面臨著機(jī)遇，又面臨著巨大的挑戰(zhàn)。專用機(jī)床制造水平的提高乃至整個(gè)制造業(yè)技術(shù)的提升，都需要一代代機(jī)械行業(yè)的技術(shù)人才共同努力，使我國(guó)真正從制造業(yè)大國(guó)變?yōu)橹圃鞓I(yè)強(qiáng)國(guó) . 2 專用機(jī)床總體設(shè)計(jì) 專用機(jī)床總體設(shè)計(jì)是根據(jù)制定的工 藝規(guī)程，先確定出機(jī)床的配置形勢(shì)，并定出影響機(jī)床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。再制定良好的機(jī)床配置形式和主要部件的結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，完成“三圖一卡”即加工工序圖、加工示意圖、聯(lián)系尺寸圖以及機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡的繪制。 由上知，擬定加工零件的工藝規(guī)程是整個(gè)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵的一部分。擬定的工藝方案要能夠使設(shè)計(jì)的機(jī)床達(dá)到“體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、效率高，質(zhì)量好”的要求。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的專用機(jī)床是 4135 柴油機(jī)氣缸體鉆定位孔專用機(jī)床。根據(jù)所給的零件圖，零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) —— 20210 件，以及擬定工藝規(guī)程 的方法和順序，擬定了如下的加工工藝規(guī)程（詳見(jiàn)附錄 1）。 擬定了上表的氣缸體加工工藝規(guī)程后，就開(kāi)始著手專用機(jī)床設(shè)計(jì)了，由擬定的工藝規(guī)程知，所設(shè)計(jì)的專用機(jī)床完成的是工序 15，針對(duì)擬定的工序方案以及工序 15 的加工內(nèi)容，開(kāi)始進(jìn)行后面的設(shè)計(jì)。 4 鉆定位孔工序圖 加工工序圖的作用和要求 被加工零件加工工序圖是根據(jù)擬定的工序 15 的方案，表示出所設(shè)計(jì)的專用機(jī)床完成的工序內(nèi)容和加工部位。它是專用機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，工序圖應(yīng)標(biāo)注有：定位基準(zhǔn)、夾緊符號(hào)，工序尺寸及公差、形位精度、表面粗糙度、以合理的技術(shù)要 求等。 工序尺寸及其公差 次設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的鉆定位孔機(jī)床完成的定位孔的尺寸為：鉆孔部分直徑 ? ，深 27mm；在鉆孔的基礎(chǔ)上再進(jìn)行鉸孔，鉸孔部分直徑為 ? 26mm，深22mm。 由于定位孔在后面的多道工序中將會(huì)作為定位基準(zhǔn)，因此定位孔的尺寸精度要較高，采用 IT7 級(jí)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》續(xù)表 96，得出定位孔尺寸及公 差 ???mm，未經(jīng)過(guò)鉸孔的部分不作為定位基準(zhǔn)孔，因此其尺寸精度相對(duì)較低，采用。 同上理，鉆孔部分表面粗糙度較低，取 ，鉸孔部分相對(duì)較高取 。在孔口還應(yīng)倒一 179。 45176。倒角，目的是方便定位銷能順利插入定位孔中，最后要保證的尺寸為兩孔間的中心距 750177。 ，及孔中心離左面的距離 60177。 鉆定位孔用定位基準(zhǔn) 在鉆定位孔錢的兩道工序中，分別銑削了氣缸體左側(cè)面四塊平面和三個(gè)凸面及頂面 ，底面和右側(cè)放水閥平面。為保證定位孔的加工精度，根據(jù)精基準(zhǔn)選擇的原則中的選用已加工表面作精基準(zhǔn)這一原則，鉆位孔時(shí)的定位基準(zhǔn)采用前面已加工的左側(cè)面的四個(gè)凸臺(tái)面作為定位基準(zhǔn)，以右側(cè)放水閥平面作為夾緊面。定位采用兩面一銷。即左側(cè)面的凸臺(tái)面，底面以及第三個(gè)氣缸孔。 繪制加工工序圖時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)： (1)加工部位要用粗實(shí)線顯著加深，加工部位的尺寸下要用一條粗實(shí)線標(biāo)明，如 750177。 。 (2)其它非加工部分亦要加粗，但要比加工部分的粗實(shí)線相對(duì)較細(xì)，比中心 5 線粗。 (3)加工工序圖上作定位基準(zhǔn)處的尺寸要 標(biāo)出，為后面夾具設(shè)計(jì)作鋪墊。 鉆定位孔專用機(jī)床加工示意圖 加工示意圖是在工藝方案和組合機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上制造繪制的，是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的工藝方案圖，根據(jù)擬定的加工工序確定定位孔專用機(jī)床的配置形式。 確定機(jī)床配置形式 在前面加工工序圖的繪制里，已經(jīng)確定了鉆，鉸定位孔的速度均為 12m/min，且進(jìn)給速度均為 。因此為簡(jiǎn)化主軸箱結(jié)構(gòu)，將切削用的刀具做成鉆鉸復(fù)合刀具，裝在兩根相見(jiàn)的主軸上。 采用了鉆鉸復(fù)合刀具，同時(shí)考慮氣缸體定位孔的特點(diǎn)，本專用機(jī)床采用臥式單 2 位組合機(jī)床。 計(jì)算主軸直徑 鉆定位孔時(shí)切削用量較大，因此計(jì)算主軸所受扭矩，主要考慮鉆定位孔時(shí)所受扭矩。鉆孔直徑∮ ，切削速度 Vc=12m/min， Vf= 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 min/ 3 radDV ????? ππ （ 21） 取整 n=150rad/min 切削進(jìn)給量rmmnVfs / ??? （ 22） ∴主軸所承受的扭矩 : HBSDM?= ??= 公斤 .mm （ 23） 查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》第一冊(cè)表 510 取主軸直徑 ? 35mm 查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》第一冊(cè)表 52 取外伸尺寸 L=115mm D/ 1d=50/36 接桿莫氏錐 3號(hào) 在選定的主軸外伸尺寸的基礎(chǔ)上選擇接桿類型，查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》第一冊(cè) 6 圖 4103，及圖 4104，選取 13 號(hào)接桿 A 型，接桿總長(zhǎng) L在后面確定。 等套的選擇 由于設(shè)計(jì)的鉆定位孔專用機(jī)床為臥式單 2 位型的，在鉆孔過(guò)程中，刀具及主軸外伸部分有一定的自重，因此需要采用導(dǎo)套結(jié)構(gòu)，導(dǎo)套的作用在于保證刀具對(duì)工件的正確位置，保證各刀具相互間的正確位置和提高刀具系統(tǒng)的支承剛性，導(dǎo)套分固定式導(dǎo)套和移動(dòng)導(dǎo)套。 （ 1）固定式導(dǎo)套的布置 根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一冊(cè) 表 34 01 )4~2( dl ? 圖 21 固定式導(dǎo)套的分布 其中 0d為鉆孔直徑得~?l 取mml 651? 因?yàn)榈毒卟捎勉@鉸復(fù)合刀具，因此當(dāng)?shù)毒吣モg后，刀具不能刃磨，所以刀具刀桿部分長(zhǎng)度取較短，那么在導(dǎo)套中起導(dǎo)向作用的選用接桿的部分，所以導(dǎo)套d=36mm。 查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》第一冊(cè)表 33，得 D=55mm （ 2）導(dǎo)套至工件端面的距離 2l 氣缸體為鑄鐵件，查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》第一冊(cè)圖 ，取mml 202? （ 3）確定接桿總長(zhǎng) 在以上各部分確定以后，現(xiàn)在可以確定接桿總長(zhǎng)了 圖 22 接桿 7 查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》第一冊(cè)圖 4104 得 D=36mm L1=110mm D2=50mm L2=30mm 長(zhǎng) L3 部分是在導(dǎo)套中起導(dǎo)向作用的部分，綜合考慮孔深，導(dǎo)套長(zhǎng) L1,取 L3=105，所以秸稈總長(zhǎng) L=L1+L2+L3=110+30+105=245mm （ 24） （ 4）計(jì)算主軸工作進(jìn)給、快進(jìn)、快退距離 工作進(jìn)給長(zhǎng)度 進(jìn)L 由外文資料切出長(zhǎng)度 A mmA ??? （ 25） 取切入長(zhǎng)度 3mm。 ∴ ????AL進(jìn) （ 26） 取mm38進(jìn)。 快退距離 快退L 為方便取下刀具和接桿，在刀具即鉆頭鉆失退回出導(dǎo)套之后，還應(yīng)向后退至少接桿插入主軸中的長(zhǎng)度 L1，綜合考慮導(dǎo)套長(zhǎng)度，刀桿長(zhǎng)，以及接桿長(zhǎng)度后，取mmL 250?快退，則快進(jìn)長(zhǎng)度 mmLL 21238250 ????? 進(jìn)快退快進(jìn) （ 27） 繪制加工示意圖時(shí)，應(yīng)在圖上標(biāo)出刀具的快進(jìn)、工作進(jìn)給、快退距離。 鉆定位孔專用機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 聯(lián)系尺寸圖是用來(lái)表示機(jī)床各組成部件的相互裝配關(guān)系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件相對(duì)位置尺寸是否滿足要求，通用部件的選擇是否合適。 因?yàn)樵诶L制聯(lián)系尺寸時(shí)要考慮主軸箱，動(dòng)力頭的尺寸，因此主軸聯(lián)系尺寸圖的繪制是在主軸箱的設(shè)計(jì)完成之后繪制的。依據(jù)主軸箱的尺寸，刀具的工作行程選擇滑臺(tái)型號(hào)。 8 滑臺(tái)的選擇 根據(jù)前面計(jì)算的刀具工作行程， L=250mm，以及主軸箱尺寸 1000179。 500179。325mm，動(dòng)力頭 ITD32,400179。 400179。 320，選擇 HY 系列液壓滑臺(tái)的 HY40AI 型，滑臺(tái)最大行程 400mm，滑臺(tái)總高 H=320mm，長(zhǎng) L=1240mm，滑臺(tái)面寬 B=400mm。 側(cè)底座的選擇 為了便于操作和省力，對(duì)于一般臥式組合機(jī)床，裝料高度應(yīng)在 850~1200mm?？紤]裝料方面，以及滑臺(tái)型號(hào)的基礎(chǔ)上選擇側(cè)底座。為保證液壓滑臺(tái)安裝在側(cè)底座上的穩(wěn)定性選擇側(cè)底座 ICC32I 型， L2=1180mm， B=520mm,H=560