畢業(yè)設(shè)計論文缸體凸輪軸孔和曲軸孔鏜削動力頭的設(shè)計含全套CAD圖紙

1、學(xué)生 ： 指導(dǎo)老師: 由于部分原因，說明書已刪除大部分，完整版說明書，CAD圖紙等，聯(lián)系153893706摘要：機床中，動力頭是機床的核心部件，直接反應(yīng)著機床的加工性能。而零件是否能達到加工要求，主要取決于機床本身動力頭的設(shè)計與制造精度是否達到了一定的程度。本設(shè)計是鏜床動力頭，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行校核。而動力頭的進給運動采用液壓傳動的方式，并進行液壓系統(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：鏜床；動力頭；鏜削加工T

2、he Design of Boring Machine Kinetic Head Cam Shaft and Crank Hole Student: Tutor:(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract: In the Machine tool, the power head is the core component of the machine, which is the direct reaction process performanc

3、e. But whether the parts can achieve processing requirements, mainly depends on the machine head itself in the design and manufacture of precision is achieved certain degree. This design is boring head, This design is mainly to the head of the kinematics and dynamics of parameter design, according t

4、o the power transmission project, the design of the spindle box, namely the spindle box, spindle, transmission shaft and the parameter selection, the gear axis and the shaft bearings and carries on the check. The head and feeding movement by hydraulic transmission, and hydraulic system design and ca

5、lculation, get a full hydraulic transmission system. Finally accomplish a boring head design。Key words: boring machine; power head; boring1 前言凸輪軸孔與曲軸孔的加工是發(fā)動機加工的重要程序。加工完成后的孔必須滿足一定的尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度等要求。因此，在發(fā)動機的大批量生產(chǎn)當中，為了保證凸輪軸與曲軸孔相應(yīng)的精度和提高生產(chǎn)率，必須采用合適的加工設(shè)備和工藝手段，本論文研究的題目為基于液壓控制的EQ6100發(fā)動機凸輪軸與曲軸孔組合鏜床動力頭的設(shè)

6、計，研究的意義在于保證孔相應(yīng)的精度的同時，充分提高勞動生產(chǎn)率、降低成本。組合鏜床與一般鏜床相比，它具有設(shè)計制造方便，加工范圍廣，加工靈活性高和效率高的特點。在發(fā)動機凸輪軸孔與曲軸孔的加工中，廣泛采用組合鏜床加工。動力頭為組合鏜床的關(guān)鍵部件，其性能直接決定機床的整體性能和加工零件的精度。因此，動力頭的設(shè)計師組合機床設(shè)計中最重要的一環(huán)1。本設(shè)計針對凸輪軸孔和曲軸孔的精鏜工序，由主軸箱主軸帶動鏜桿同時對凸輪軸孔和曲軸孔進行加工，一次性完成加工過程。為了保證加工精度的要求，對動力頭的各組成部分都應(yīng)有相應(yīng)的要求。其中主軸的影響最關(guān)鍵，主軸的徑向跳動和軸向竄動將直接影響凸輪軸和曲軸孔的圓度、平行度等精度的

7、要求。進給運動主要通過滑臺來實現(xiàn)?；_分為液壓滑臺和機械滑臺。液壓滑臺由液壓系統(tǒng)控制實現(xiàn)進給運動。機械滑臺是依靠電機通過機械傳動來驅(qū)動滑臺實現(xiàn)進給運動。不同的進給控制方式有其各自的特點。本設(shè)計由液壓滑臺來實現(xiàn)進給運動，液壓滑臺由液壓系統(tǒng)來驅(qū)動，實現(xiàn)工作過程中的快進、工進和快退的循環(huán)過程2。 2 課題背景及現(xiàn)狀隨著科技的發(fā)展與社會的進步，人們的生活質(zhì)量越來越高，對衣、食、住、行提出了更高的要求。而出行的快捷性、方便性與安全性則依賴于交通工具的發(fā)展。汽車作為重要交通工具之一，已經(jīng)成為人類生活不可缺少的一部分，汽車工業(yè)則成為現(xiàn)代國家國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一。發(fā)動機是汽車的核心部件，其制造水平的高低直接

8、影響到發(fā)動機的使用性能，而汽車發(fā)動機制造則在汽車工業(yè)中有著舉足輕重的地位。隨著我國汽車行業(yè)的發(fā)展，在對汽車產(chǎn)品及其零、部件質(zhì)量要求提高的同時，對發(fā)動機制造業(yè)中的機械加工方式也提出了新的要求。在國家發(fā)布的“十一五科技發(fā)展規(guī)劃綱要中，明確說明應(yīng)重點發(fā)展高效率、高精度的數(shù)控鏜銑床和組合機床，以滿足汽車發(fā)動機缸體、缸蓋及航空航天等行業(yè)各種難加工零件的加工需要。汽缸體是汽車發(fā)動機乃至汽車中最重要的零件之一，是發(fā)動機的核心基礎(chǔ)零件，通過它將發(fā)動機的曲柄連桿機構(gòu)和配氣機構(gòu)以及供油、潤滑、冷卻等機構(gòu)聯(lián)接成一個整體。在實際工作時，缸體、活塞及缸蓋共同組成了柴油機燃燒室。對于干式缸套，其外壁不直接接觸冷卻水，在其

9、機體內(nèi)有密封水套，這將使缸體壁厚變薄且厚度不均，對其加工帶來困難。氣缸體上“止口"形位精度超差，則會使裝配的缸套上部產(chǎn)生擠壓變形，導(dǎo)致發(fā)動機運行時出現(xiàn)拉缸、泄漏;缸套內(nèi)孔與端面形位要求及粗糙度超差，會使加工中凸肩上軸向夾緊力不均勻，加工后凸肩會存在顯微裂紋，致使發(fā)動機工作時出現(xiàn)竄氣、燒機油，甚至在耐用期內(nèi)出現(xiàn)顯微裂紋處開裂等現(xiàn)象，使發(fā)動機功率下降，無法啟動，嚴重影響發(fā)動機的技術(shù)性能及使用效果。因此發(fā)動機缸體的加工長期以來一直受到國內(nèi)外有關(guān)生產(chǎn)廠家的高度重視。缸體曲軸孔對缸套與止口之間的形位公差要求非常高，所以在加工時，常將缸孔及止口一次定位加工完成，這樣既可保證同軸度的要求，又解決了

10、止口端面對缸孔的跳動問題，這就要求有一臺專機或自動線來進行加工，通常采用精密鏜削的加工方法來保證精度。它是發(fā)動機機體生產(chǎn)中最后一道金屬切削工序，也是發(fā)動機機體壓裝缸套前的最后一道機械加工工序，其加工質(zhì)量對發(fā)動機的性能有著直接的影響。對于完成該工序的專用設(shè)備汽缸孔高性能鏜削組合機床因其精度要求高、技術(shù)難度大，國內(nèi)很難生產(chǎn)，而國外一些如GROB.WERKE、HELLER、HUllerHille、CROSS、LAMB、CROWSE等知名公司的產(chǎn)品一直壟斷著高性能組合機床的世界市場，進口該類型設(shè)備成本很高，動輒需要上千萬元，增加了發(fā)動機制造成本，嚴重制約了我國發(fā)動機行業(yè)的發(fā)展。因此對汽缸孔精加工工藝及

11、其生產(chǎn)設(shè)備一組合鏜床進行研究，對提高工藝技術(shù)水平、降低生產(chǎn)成本、實現(xiàn)汽車生產(chǎn)關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化具有重要意義。3 動力學(xué)參數(shù)的選定根據(jù)參考文獻4，取相應(yīng)的切削用量及動力學(xué)參數(shù)為：進給量： ，背吃刀量 ap=0.8mm， 切削速度：v=80m/min；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 曲軸孔直徑：70mm；凸輪軸孔直徑：40mm；兩孔深度：900mm 兩孔中心距：80mm 加工方式：精鏜3。4 切削力計算根據(jù)參考文獻2，利用指數(shù)公式來計算切削力及切削功率，即：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)；進給量

12、對切削力的影響指數(shù)；切削功率： 效率：電動機功率： 5 選擇電動機根據(jù)計算結(jié)果電動機功率： 及電動功率，選取電動機功率型號為Y132S8型號電動機，其額定功率：，同步轉(zhuǎn)速：，滿載轉(zhuǎn)速： 6 擬定傳動方案6.1 主軸布置方案分析傳動系統(tǒng)的工作情況及銷切加工精度等要求，考慮到節(jié)省基本時間，保證提高生產(chǎn)效率，故采用兩軸同時鏜孔，一次鏜銷完成加工，可以使幾個孔的基本時間重疊，鏜床工作臺進給鏜削法。初步確定三種主軸箱傳動方案，如下：圖一 Fig 1 圖二 Fig 2圖三Fig 36.2 軸布置方案評價方案一：很難保證加工出的兩孔中心距為80mm，不適合。方案二：因為傳動比較小，所以一級減速就可以了。而且

13、一端懸空，穩(wěn)定性差，對加工精度、表面粗糙度有極大的影響。方案三：穩(wěn)定性相對較好，采用齒輪、軸的數(shù)量也相對合理。綜合上述，最后選擇方案三。此處已刪除圖2 負載與速度圖Fig 2 The figure of load and speed9.3 液壓缸主要參數(shù)的確定由表可知，組合機床液壓系統(tǒng)在最大負載約為時宜取。鑒于動力滑臺要求快進、快退速度相等，這里的液壓缸可選用單桿式的，并在快進時作差動連接。這種情況下液壓缸無桿工作面積應(yīng)為有桿腔工作面積兩倍，即活塞桿直徑與缸筒直徑呈的關(guān)系。在鏜削孔加工時，液壓缸回油路上必須具有背壓，以防孔被鏜削時滑臺突然前沖。根據(jù)現(xiàn)代機械設(shè)備設(shè)計手冊中推薦數(shù)值，可取。快進時液

14、壓缸雖作差動連接，但由于油管中有壓降存在，有桿腔的壓力必須大于無桿腔，估算時可取?？焱藭r回油腔中是有背壓的，這時可按估算。由工進時的推力式，計算液壓缸面積 （29） 故有；當按GB/T 2348-2001將這些直徑圓整成就近標準值時得：，。由此求得液壓兩腔的實際有效面積為： 經(jīng)檢驗，活塞標的強度和穩(wěn)定性均符合要示。根據(jù)上述與的值，可估算液壓缸在各個工作階段中的壓力、流量和功率，如下表所示，并據(jù)此繪出工況圖所示。液壓缸在不同工作階段的壓力、流量和功率值表 4 工況表Table 4 The table of condition工 況推力回油腔壓力進油腔壓力輸入流量輸入功率快進起動108902.50

15、6加速9142.4492.149恒速5441.6961.3963.9280.091工 進14410.81.8900.0530.002快退起動108902.312加速9140.63.166恒速5442.3803.7680.0919.4 液壓系統(tǒng)圖的擬定 液壓回路的選擇首先要選擇調(diào)速回路。由圖中的些曲線得知，機床液壓系統(tǒng)的功率小，滑臺運動速度低，工作負載變化小，可采用進口節(jié)流的調(diào)整形式。為了解決進口節(jié)流調(diào)整回路在鏜削進的滑臺突然前沖現(xiàn)象，回油路上要設(shè)置背壓閥。由于液壓系統(tǒng)選用了節(jié)流調(diào)整的方式，系統(tǒng)中油液的循環(huán)必然是開式的。從工況圖中可以清楚地看到，在這個液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)內(nèi)，液壓缸要求油源交替地提

16、借低壓大流量的和高壓小流量的油液。最大流量與最小流量之比約為，而快進退所需的時間和工進所需的時間分別為： （30）亦即是。因此從提高系統(tǒng)效率、節(jié)省能量的角度上來看，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。由工況圖中的曲線得知，當滑臺從快進轉(zhuǎn)為工進時，輸入液壓缸的流量3.928L/min降到0.053L/min，滑臺的速度變

17、化較大，宜選用行程閥來控制速度的換接，以減少液壓沖擊。當滑臺由工進轉(zhuǎn)為快退時，回路中通過的流量很大進油路中通過3.768L/min，回油路中通過。為了保證換向平穩(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。（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時大，如取進油路

18、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，而工進時輸入液壓缸的流量為，由小流量液壓缸泵單獨供油，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)動電動機所需的功率為根據(jù)此數(shù)值按JB/T96161999，查閱電動機產(chǎn)品樣本選取YS

19、906型電動機，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)格見表。表 5 元件的型號Table 5 Model of components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-E1

20、0B8背壓閥0.34016YF3-E10B9溢流閥1.54016YF3-E10B10單向閥840160.2AF3-Ea10B11過濾器1063160.02XU-63×80-J12壓力表開關(guān)16KF3-Ea10B13單向閥1540160.2AF3-Ea10B14壓力繼電器10HED1kA/10此為電動機額定轉(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、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、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、快退速度、與設(shè)計要求相近

21、。這表明所選液壓泵的型號、規(guī)格是適宜的表 6 液壓缸的進、出流量和運動速度Table 6 The speed and flow of hydraulic cylinder流量速流快進工進快退輸入流量/L·min-1排出流量/L·min-1運動速度/m·min-1根據(jù)表/L·min-1的數(shù)值，當油液在壓力管中流速取/L·時，按式/L·m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，當取為7時，求得其容積為按JB/T 7938199

22、9規(guī)定，取標準值9.5 油液溫升驗算工進在整個工作循環(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進的情況來計算。工進時液壓缸的有效功率（即系統(tǒng)輸出功率）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沒有超出允許范圍，液壓系統(tǒng)中不需設(shè)置冷卻器。 隨著畢業(yè)日子的到來，畢業(yè)設(shè)計也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法有點太片面。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一

23、種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我才明白學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識和綜合素質(zhì)，將來在工作生活中學(xué)以至只用。    在這次畢業(yè)設(shè)計中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。   我的心得也就這么多了，總之，不管學(xué)會的還是學(xué)不會的

24、的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負的感覺。此外，還得出一個結(jié)論：知識必須通過應(yīng)用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學(xué)會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學(xué)會了。1 王先逵.機械加工工藝手冊M.北京,機械工業(yè)出版社,2008:26-27. 2 王先逵.機械制造工藝學(xué)M.北京,機械工業(yè)出版社,2006:15-24.3 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,2005:10-20.4 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,2007:20-30.5 濮良貴，紀名剛. 機械設(shè)計M.北京,高等教育出版社，2007:2-10.6 史國生.電氣控制與可編程控制器技術(shù)M.北京,化學(xué)工業(yè)出版社，2007:5-20.7 孫桓，陳作模，葛文杰. 機械原理M.北京,高等教育出版社，200610-20.8 王積偉.章宏甲，黃誼.液壓傳動M.北京,機械工業(yè)出版社,2006:5-10.9 成大先.機械設(shè)計手冊M.北京,化學(xué)工業(yè)出版社,2004:10-15.10