摩托车气缸盖加工组合机床设计论文-毕设论文

毕业设计题目摩托车汽缸盖加工组合机床设计学院机械工程学院专业机械工程及自动化班级机自0704学生张学涛学号20070403274指导教师陶立英二〇一一年五月二十日1 前言1.1组合机床的概述组合机床是由通用部件及专用部件组合而成的，加工一种（或几种）零件的一道（或几道）工序的高效率的专业机床[1]。

它能够对工件进行多刀、多轴、多面、多工位同时加工。

组合机床所使用的通用部件是具有特定的功能，按照标准化、系列化、通用化原则设计、制造的组合机床基础部件。

每种通用部件有合理的规格尺寸系列，有适用的技术参数和完善的配套关系。

组合机床设计应根据机床性能要求配套液压、电气和电控等系统[2]。

组合机床与通用机床相比有一些特点：（1）组合机床上的通用部件和标准零件占全部机床零、部件的70%—80%，因此设计和制造周期短，经济效益高。

（2）由于组合机床采用多刀加工，机床自动化程度高，因此比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度高。

（3）组合机床的加工工件，由于采用专用夹具、组合刀具和导向装置等，产品加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。

（4）组合机床的通用部件是经过周密的设计和长期生产实践考验的，又有专门厂家成批生产，它与一般专用机床相比，结构稳定工作可靠，使用和维修方便。

（5）当机床被加工的产品更新时，专用机床的大部分部件是要报废的。

而组合机床的通用部件是根据国家标准设计的，并等效于国际标准，因此其通用部件可以重复使用，不必另行设计和制造。

（6）组合机床易于联成机床自动线，以适应大规模和自动化生产需要。

1.2组合机床的通用部件通用部件已定为国家标准，并等效于国际标准。

设计时，应贯彻执行国家标准。

我国有些企业有内部标准，但其主要技术参数及部件的联系尺寸必须统一执行国家标准，以实现部件通用化目标。

1.动力部件动力部件主要有四种：（1）主运动动力部件—用来实现组合机床的切削运动，例如刀具的回转运动。

动力箱：1TD12—1TD25适用于小型组合机床；1TD32—1TD80，适用于大型组合机床。

多轴头：主轴固定多轴箱，主轴可调多轴箱。

单轴头：1TZ系列钻削头，1TA系列镗孔及车端面头，1TXB系列铣削头（无滑套），1TX系列铣削头，1TG系列攻丝头，1TJ系列机械精镗头，1TP40偏心镗头。

（2）进给运动部件—实现刀具的进给运动.。

液压滑台：1HY系列液压滑台，1HYA系列长台面型液压滑台，1HYS系列液压十字滑台。

机械滑台：1HJ系列机械滑台，1HJc系列机械滑台（三导轨、高精度级），NC-1HJ 系列交流伺服数控机械滑台。

（3）既能实现主运动又能实现进给运动的部件。

动力头：1LHJb系列机械滑套式动力头，1LXJB系列形体移动式机械动力头，LHF系列风动动力头，1LZY系列多轴转塔动力头。

（4）为单轴头变化主轴转速的跨系列通用部件：1NG系列传动装置.2.输送部分输送部分是将工件由一个工位输送到另一个加工工位的部件：1AHY系列液压回转工作台，1HYA系列长台面液压滑台。

3.支撑部件支撑部件是可以用来安装机床的其它部件，它包括1CC系列滑台侧底座，1CD 系列立柱侧底座，1CLb系列立柱及中间底座等。

4.控制部件控制部件是用来控制组合机床自动工作循环。

例如数控装置，行程控制挡铁等。

5.辅助部件辅助部件主要是指用于润滑、冷却和排屑等部件。

1.3课题分析组合机床对多孔钻削加工具有较大的优势，它按孔的坐标分布位置实行一次定位加工，保证了孔的坐标位置尺寸精度。

作为组合机床的多轴箱，有成熟固定的设计模式：标准的多轴箱体、前后侧盖、主轴、传动轴、齿轴、轴承等，以及成熟的传动、布局、结构设计方法可供选用。

但是，如何根据制造工艺技术及组配件的要求，在设计上灵活应用并有所创新，以更好地适应被加工工件的需要，是摆在组合机床设计人员面前的一个课题。

毕业设计的课题，我选取了摩托车汽缸盖加工组合机床设计的毕业设计题目。

其设计步骤分为：总体设计、多轴箱设计和夹具设计三个主要部分。

2 组合机床方案的制定2.1组合机床的设计步骤2.1.1拟定方案阶段（1）制定工艺方案制定工艺方案是设计组合机床最重要的一步。

工艺方案制定的正确与否，将决定机床能否达到“体积小，重量轻，结构简单，效率高，质量好”的要求。

（2）确定机床配置型式及结构方案根据工艺方案确定机床的型式和总体布局在选择机床配置型式时既考虑到实现工艺方案保证加工精度技术要求及生产率又考虑到机床操作维护修理排屑的方便性[3]。

（3）总体设计——三图一卡在选择工艺方案并确定机床配置型式、结构基础上，进行方案图纸的设计。

这些图纸包括：被加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图和生产率计算卡，统称为“三图一卡”设计。

2.1.2技术设计阶段根据确定的工艺和结构方案，按照加工示意图和机床联系尺寸图等开展部件设计，绘制夹具、多轴箱等装配图。

2.2组合机床方案的制定组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高度集中工序原则设计的一种高效专业机床。

设计组合机床前，首先应根据组合机床完成工艺的一些限制及组合机床各种工艺方法能达到的加工精度、表面粗糙度及技术要求，解决零件是否可以利用组合机床加工以及采用组合机床加工是否合理的问题。

影响组合机床方案制定的主要因素：（1）被加工零件的加工精度和加工工序被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制定机床方案的主要依据。

本组合机床需要完成钻四孔的工序，四孔直径均为φ7mm，相对理想理论尺寸的位置度为0.30mm，孔的表面粗糙度为 6.3μm。

（2）被加工零件的特点被加工零件特点主要指零件的材料、硬度、加工部位的结构形状、零件刚性、定位基准面得特点。

它们对机床工艺方案制定有着重要的影响。

对于要加工的摩托车汽缸盖零件材料，除具有良好的铸造性能，减摩性和价格低廉以外，更重要的是具有减震性强和切削性能良好的特点。

特别适用于作承受压载荷的零件。

硬度为170-180HB，切削性能良好，且加工工件不属于薄壁件，工件具有足够的刚性。

所以加工时不需考虑多工步和防振等措施，又由于加工孔径为φ7mm,孔深18mm,工件材料切削性能又较好，所以加工时不必考虑冷却及多面加工。

2.2.1制定工艺方案应考虑的问题制定工艺方案应考虑的问题：（1）组合机床常用工艺方法能达到的精度及表面粗糙度由于被加工的零件的精度要求、加工部位尺寸、结构特点、材料、生产率要求不同，设计组合机床必须采用不同的工艺方法和工艺过程。

对于要加工的汽缸盖的位置度为0.30mm，孔的表面粗糙度为6.3μm。

（2）定位基准及夹压点选择：组合机床是针对某种零件或零件某道工序而设计的。

正确的选择加工用定位基准，是确保加工精度的重要条件，同时也是有利于实现最大限制的集中工序，从而收到减少机床台数的效果。

汽缸盖外形复杂，零件表面多为台阶面与圆弧面交错分布。

定位基准容易选取，选取圆孔轴线、下底面、以及侧缘作为定位基准。

由此可采取一面、一销和两个可调支板的定位方式。

摩托车汽缸盖要加工的四孔直径较小，且切削线速度为20m/min,故采用了固定钻套进行导向。

导向元件为带肩固定钻套。

由于带肩固定钻套与夹具体的配合要求较为严格，取间隙配合H7/h6，且因带肩固定钻套由于磨损而不能保证加工精度需经常更换，这样会影响夹具体h6的精度，而夹具体不能经常更换，所以在钻套与夹具体之间加一衬套来减轻精度降低。

定位销与工件内孔直接配合。

根据零件的结构特点制定一个合适的定位销。

定位时将工件孔直接插入定位销。

定位销耐磨，定位销强度大，限制了X轴和Y轴的移动自由度，并且这样安装时装卸工件方便。

但由于工件有过定位现象，这样可减少加压后工件的变形，再适当提高大端面定位的精度，反而会使零件的加工精度得到提高。

大端面定位，采用定位板的形式，而不是直接将工件贴在夹具体上，不直接利用夹具体的面来进行定位。

这样定位板磨损后可以更换定位板，避免了对夹具体的损伤而且还可以保证更高的精度和可靠性。

定位板带有两个支撑钉。

2.2.2机床配置型式及结构方案的确定根据被加工零件的结构特点、加工要求、工艺过程方案及生产率等，可以大体确定采取哪种基本型式的组合机床。

但是由于工艺的安排、动力部件的不同的配置、零件安装数目和工位数多少等不同，而产生很多配置方案。

不同配置方案对机床的复杂程度、通用化程度、结构工艺性、加工精度、机床重新调整可能性及经济效果等，具有不同的影响。

（1）机床配置类型设计要求设计一个组合机床同时加工摩托车汽缸盖的四个孔，因此可以选择单工位加工及固定式夹具的配置类型。

（2）机床的加工精度因选择单工位及固定式夹具的配置类型。

固定式夹具单工位组合机床的加工精度最高。

对于精加工组合机床的夹具公差，一般采用被加工零件公差的1/3——1/5。

钻孔位置精度是指孔与孔或孔与基面间的相关位置精度。

通常采用固定式导向能达到±0.20mm，若严格要求主轴与导向的同轴度，减少钻头与导套间的间隙，导向装置靠近工件时，可达到±0.15mm。

2.3切削用量的和刀具的选择确定2.3.1选择切削用量切削用量的特点组合机床的正常工作与合理地选用切削用量,即确定合理的切速度和工作进给量有很大的关系.切削用量选的恰当, 能使组合机床减少停车损失,提高生产效率,延长刀具寿命,提高加工质量[4]。

确定了组合机床上完成的工艺内容之后，就可以着手选择切削用量。

切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的布置型式及正常工作油很大的影响。

确定切削用量应注意的问题：（1）尽量做到合理的利用所有刀具，充分发挥其性能。

（2）复合刀具切削用量的选择应该考虑刀具的使用寿命。

（3）选择切削用量时，应注意零件生产批量的影响。

（4）在确定镗孔切削速度时，除了考虑保证加工精度、表面粗糙度、镗刀耐用度外，当镗孔主轴需要轴向定位是，各镗轴转速应该相等或者成整数倍（5）切削用量选择应该有利于多轴箱的设计。

（6）选择切削用量时，还要考虑所选动力滑台的性能2.3.2刀具的选择组合机床多轴箱上所有刀具共有一个进给系统，通常为标准动力滑台。

工作时，要求所有的道具每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量。

这个每分钟进给量（mm/min）应是适合于所有刀具的平均值。

因此，同意多轴箱的道具主轴可设计成不通转速和选择不同的美转进给量（mm/r）与其相适应，以满足不同直径的加工需求，即为：fi i v f n f n f n === 2211 （2.1）式中： n i ——各主轴转速，r/min ； f i ——各主轴进给量，mm/r ；v f ——滑台每分进给量，mm/min 。

要加工的摩托车汽缸盖四孔底孔直径都是φ7mm ，切削用量选择相同。