多缸機(jī)氣缸蓋組合鏜床設(shè)計(jì)

1、目 錄摘 要IAbstractII1.緒論11.1 本課題的來源、目的、意義11.2本課題擬解決的問題11.3本課題在國內(nèi)外發(fā)展概況22.方案的論證與分析32.1 確定方案32.2方案的分析與選擇33.機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的設(shè)計(jì)43.1 機(jī)床的布局和配置53.2 切削用量和時(shí)間定額的選擇和計(jì)算53.3 切削力及切削功率的計(jì)算73.4 通用部件的選擇93.5 主要聯(lián)系尺寸確定.134.夾具設(shè)計(jì).164.1 定位裝置的設(shè)計(jì)164.2 夾緊裝置的確定20 4.3 導(dǎo)向裝置和夾具機(jī)床連接方式的選擇.255.結(jié)論27參考文獻(xiàn)28致謝29多缸機(jī)氣缸蓋組合鏜床設(shè)計(jì)摘 要本文詳細(xì)闡述了多缸機(jī)氣缸蓋底面鏜床的設(shè)計(jì)。根

2、據(jù)氣缸蓋及其散熱弧的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定該機(jī)床為單面臥式組合鏜床。在機(jī)床聯(lián)系尺寸圖設(shè)計(jì)中，通過分析和計(jì)算，選擇了合理的切削用量、刀具導(dǎo)向裝置及其刀具與主軸的連接方式， 確定了機(jī)床的工作行程及動作循環(huán)等。通過分析和計(jì)算，選用液壓滑臺、側(cè)底座、動力箱等組合機(jī)床通用部件，并設(shè)計(jì)了專用的中間底座等。在夾具設(shè)計(jì)中，確定了定位、夾緊及導(dǎo)向等結(jié)構(gòu)方案，確定了夾具與機(jī)床的聯(lián)接方式，并進(jìn)行了相關(guān)的分析和計(jì)算。經(jīng)過分析和論證，該方案能夠滿足多缸機(jī)氣缸蓋底部散熱弧的加工要求和生產(chǎn)綱領(lǐng)要求。關(guān)鍵詞：組合鏜床；夾具；氣缸蓋；動力箱The design for compounding boring machine of mul

3、ti-cylinder engine with heat dissipation arc on the bottom side of the cylinder head AbstractThe thesis elaborates the design for compounding boring machine of multi-cylinder engine with heat dissipation arc on the bottom side of the cylinder head. The machine can be defined as a single- side horizo

4、ntal compounding boring machine according to the structural features of its cylinder head and its heat dissipation arc. In the designing process of the machining sketch chart, the thesis introduces the determination process of the structure type and diameter of the main axle by careful analysis and

5、calculation, the choice of adequate cutting parameters, cutter guiding device and the connection pattern between the cutter and the main axle, as well as the ascertainment of the working stroke and action cycle of the machine tool. In the designing of machine size map, the thesis elaborates how to s

6、elect hydraulic pressure sliding platform, wing base, power box and other universal parts of combined machine tool through accurate analysis and calculation. Moreover, it introduces the design of specialized center base. In the designing of the fixture, the thesis explains the determination of posit

7、ion fixing, clamping, guiding and other structural concepts, as well as the connection pattern between the fixture and the machine tool. Also, it conducted related analysis and calculation. At last, the thesis concludes that though careful analysis and demonstration, the scheme can meet both the pro

8、cessing requirements and production program requirements of heat dissipation arc on the bottom side of the cylinder head for multi-cylinder engines. Key words: Compounding boring machine; Fixture; Cylinder head; Power box II 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1 緒論 畢業(yè)設(shè)計(jì)是高校完成本科教育教學(xué)計(jì)劃中最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它是通過指導(dǎo)老師的指導(dǎo)及

9、查閱相關(guān)專業(yè)資料，讓學(xué)生獨(dú)立思考算，并運(yùn)用大學(xué)所學(xué)基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識來完成導(dǎo)師布置的設(shè)計(jì)任務(wù)的一個(gè)過程。目的是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用、獨(dú)立思考和合理處理問題的能力，為邁入社會和繼續(xù)深造做好準(zhǔn)備。 本設(shè)計(jì)的題目是多缸機(jī)氣缸蓋底部散熱弧組合鏜床設(shè)計(jì)，其中包括機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的設(shè)計(jì)，確定機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)方案，完成機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的設(shè)計(jì)；機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，合理確定夾具的定位方案、夾緊方案等，繪制夾具總圖，完成夾具主要零、部件的設(shè)計(jì)。1.1 本課題的來源、目的、意義 多缸機(jī)氣缸蓋是柴油機(jī)非常重要的一個(gè)部件，他不僅作為氣缸進(jìn)出氣部分的支撐件以保證氣缸的進(jìn)氣出氣過程能順利完成和作為密封件來封閉柴油機(jī)與外部的接觸以保證燃燒室

10、氣體不泄露而存在,同時(shí)它也承擔(dān)著降低多缸機(jī)溫度的重要作用。氣缸蓋的材料一般采用質(zhì)地較硬的鑄鐵鑄造而成，少數(shù)對內(nèi)燃機(jī)要求要高的采用鋁材鑄造。氣缸蓋與機(jī)體的結(jié)合面在進(jìn)排氣門孔連接處設(shè)計(jì)有散熱弧，會使散熱效果更為明顯，其加工質(zhì)量直接影響多缸機(jī)的使用性能。多缸機(jī)氣缸蓋底面散熱弧的加工可以選用臥式鏜銑床進(jìn)行鏜削加工，但生產(chǎn)效率低，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，勞動強(qiáng)度大。隨著現(xiàn)在制造技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床和加工中心已在生產(chǎn)線中獲得廣泛使用，也可以臥式加工中心進(jìn)行鏜削加工，有利于保證加工質(zhì)量，但大大增加了設(shè)備投資。組合機(jī)床是由通用部件和單獨(dú)設(shè)計(jì)的專用部件組合而成，專用部件能夠適應(yīng)工件的特定形狀以提高加工生產(chǎn)效率，這樣組成

11、的機(jī)床就稱為組合機(jī)床。組合機(jī)床也正是由于專用部件的存在，相比于普通機(jī)床有高效率的優(yōu)點(diǎn)，而且在大批量生產(chǎn)中，由于高生產(chǎn)率獲得的利潤導(dǎo)致組合機(jī)床的成本相對普通機(jī)床也低得多，所以組合機(jī)床在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用非常普遍。因此設(shè)計(jì)一臺多缸柴油機(jī)氣缸蓋底面散熱弧組合鏜床對保證氣缸蓋底面散熱弧的加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率具有十分重要的意義。1.2本課題擬解決的問題合理確定切削用量、刀具的導(dǎo)向方式及主軸與鏜桿的連接方式，合理確定夾具的結(jié)構(gòu)方案等，保證多缸柴油機(jī)氣缸蓋底面散熱弧的加工精度要求和生產(chǎn)效率要求。1.3本課題在國內(nèi)外發(fā)展概況 國內(nèi)對氣缸蓋散熱方面研究很多。由于缸蓋的熱應(yīng)力很高, 因?yàn)樵谏现裹c(diǎn)時(shí), 燃?xì)庠诟邷亍?/p>

12、高壓和高速下流動, 所以傳給汽缸蓋底面的熱量特別多。位于缸蓋底部的排氣門座同樣受到高溫和高速燃?xì)獾臎_刷, 而在換氣過程中又受到通過進(jìn)氣門流入的新鮮空氣的冷卻, 由此所產(chǎn)生的熱應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過機(jī)械應(yīng)力。氣缸蓋在如此高的復(fù)合應(yīng)力作用下,所以要求其有足夠的強(qiáng)度、剛度及耐熱性10。隨著多缸機(jī)的設(shè)計(jì)對輕型化簡單化和高效率化的要求越來越高，對構(gòu)建的結(jié)構(gòu)要求越來越簡單，氣缸周圍的關(guān)鍵部件和薄壁部件對熱負(fù)荷在循環(huán)變化承受能力核對熱應(yīng)力的適應(yīng)能力就因此也越來越高。此時(shí)對多缸機(jī)機(jī)體的冷卻提出更高的要求，如冷卻不足, 會導(dǎo)致柴油機(jī)過熱,直接影響到進(jìn)氣沖程的進(jìn)氣質(zhì)量，導(dǎo)致燃燒沖程的不正常進(jìn)行， 不僅使得燃燒效率低下導(dǎo)致燃

13、油浪費(fèi)，由此而引起的一系列結(jié)果如尾氣排放量的增加，動力供給不足和可靠性大大下降等，使得多缸機(jī)的性能及表現(xiàn)全面惡化。在工件加工時(shí)為了使加工面不留退刀痕, 國內(nèi)一般采用讓刀法。讓刀方式有多種，一種是通過對夾具刀具或者對動力箱加裝移動部件如滑臺等，使其在加工結(jié)束后移動一段距離，使刀具與工件保持安全距離，另外一種就是使用定向停車裝置，在工件加工某一工序加工完成后，是刀具停止在固定的預(yù)定方向，這種讓刀方式適合加工面只有一面，所以有空閑位置給刀具提供讓刀空間。讓刀就是在加工工件時(shí), 為了使鏜刀能通過一些障礙,移動到預(yù)定位置附近，要把工件相對于刀具有垂直于進(jìn)給方向的相對移動，使刀具在不劃傷工件表面和不損壞刀

14、具的條件下使刀具進(jìn)入到預(yù)定位置，然后工件或刀具按照原路徑返回到加工位置，對工件定位夾緊后鏜桿旋轉(zhuǎn)開始加工，在預(yù)定工序加工完成后鏜桿停止轉(zhuǎn)動，并按照預(yù)定方向退出。在組合機(jī)床方面，國內(nèi)目前一般選擇“1”字頭的通用部件，“1”字頭的通用部件是大連組合機(jī)床研究所研發(fā)的，研究所成員經(jīng)過十多年的研究和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，得到這樣一套最新的通用部件，其規(guī)格的覆蓋面之廣和品種之全在全世界也是首屈一指的。采用“1”字頭的通用部件設(shè)計(jì)組合機(jī)床可以節(jié)約成本，減少研發(fā)時(shí)間，并能大大提高機(jī)床的自動線的通用化水平，適應(yīng)我國在機(jī)械方面的發(fā)展需求。國外一般采用數(shù)控機(jī)床或加工中心進(jìn)行散熱弧的加工，由于國外在機(jī)床及刀具方面要稍微領(lǐng)先國內(nèi)，

15、故其加工效率及加工精度要高一些。 2 方案的論證與分析2.1 確定方案鏜削時(shí)采用導(dǎo)向套導(dǎo)向完成多缸柴油機(jī)氣缸蓋底面散熱弧的的鏜削加工。2.2方案的分析與選擇經(jīng)分析比較：方案1結(jié)構(gòu)簡單，但是由于加工工件較長，鏜桿也需要較長，用剛性連接會使鏜桿的穩(wěn)定性和加工精度受到影響，而且讓刀裝置會使夾具更復(fù)雜。方案二采用浮動卡頭連接，避免的方案一的缺點(diǎn)，既能保證加工精度，又有較好的穩(wěn)定性，沒有夾具讓刀時(shí)間，減少輔助時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，而且適合大批量的生產(chǎn)；故選擇方案二。3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的設(shè)計(jì)其中為轉(zhuǎn)矩為每分鐘轉(zhuǎn)速由公式（3-9）得， 由于加工時(shí)是三把鏜刀同時(shí)進(jìn)行加工，故實(shí)際切削功率3.4D為主軸直徑（mm

16、）T-軸所承受的轉(zhuǎn)矩（N·mm） 查閱文獻(xiàn)1表3-6，故取4 夾具設(shè)計(jì)由于多缸機(jī)氣缸蓋底部散熱弧的鏜削加工生產(chǎn)量較大，為了保證工件加工的質(zhì)量，減少工人體力勞動，所以要設(shè)計(jì)操作性及生產(chǎn)效率相對較高專用夾具，以降低單件產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率。5 結(jié)論本文詳細(xì)闡述了多缸機(jī)氣缸蓋鏜床的設(shè)計(jì)。由于氣缸蓋屬于箱體類零件，其散熱弧位于氣缸蓋的一個(gè)大平面上，故確定該機(jī)床為單面臥式組合鏜床。在機(jī)床聯(lián)系尺寸圖設(shè)計(jì)中，通過分析和計(jì)算，選擇了合理的切削用量、刀具使用導(dǎo)向套導(dǎo)向，刀具與主軸的連接方式為用浮動卡頭連接，確定了機(jī)床的動作循環(huán)為快進(jìn)工進(jìn)快退。通過分析和計(jì)算，選用系列動力箱、工作精度高

17、的系列液壓滑臺及配套的系列側(cè)底座等組合機(jī)床通用部件，并設(shè)計(jì)了專用的中間底座等。在夾具設(shè)計(jì)中，使用一面兩孔的定位方式，即用一個(gè)平面加一個(gè)短圓柱銷和一個(gè)菱形銷來進(jìn)行定位，進(jìn)行相關(guān)的定位誤差計(jì)算，夾緊方案使用增力比高的楔形夾緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊，采用外滾式回轉(zhuǎn)鏜套導(dǎo)向，確定了夾具與機(jī)床的聯(lián)接方式為螺栓連接。經(jīng)過分析和論證，該方案能夠滿足多缸機(jī)氣缸蓋底部散熱弧的加工要求和生產(chǎn)綱領(lǐng)要求。本設(shè)計(jì)的夾具設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，原因是定位基準(zhǔn)面在上面，如能使定位基準(zhǔn)面向下，將大大減少夾具的設(shè)計(jì)時(shí)間及裝卸夾緊時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。參考文獻(xiàn) 1 謝家瀛. 組合機(jī)床簡明設(shè)計(jì)手冊. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994，43-128。 2

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