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1、1缸体凸轮轴孔和曲轴孔镗削动力头的设计学生 ： 指导老师: 由于部分原因，说明书已删除大部分，完整版说明书，CAD 图纸等，联系摘要：机床中，动力头是机床的核心部件，直接反应着机床的加工性能。而零件是否能达到加工要求，主要取决于机床本身动力头的设计与制造精度是否达到了一定的程度。本设计是镗床动力头，本设计主要是对动力头的动力学参数和运动学方案的确定，再根据动力头的传动方案，设计出主轴箱，即主轴箱、主轴、传动轴和齿轮的参数，选定主轴和传动轴的轴承并对其进行校核。而动力头的进给运动采用液压传动的方式，并进行液压系统的设计与计算，得到一个完整的液压传动系统方案。最终完一个镗床动力头的设计。关键字：镗
2、床；动力头；镗削加工The Design of Boring Machine Kinetic Head Cam Shaft and Crank Hole Student: Tutor:(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha )Abstract: In the Machine tool, the power head is the core component of the machine, which is the direct reaction process perfor
3、mance. But whether the parts can achieve processing requirements, mainly 2depends 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, accord
4、ing to 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 a
5、nd calculation, get a full hydraulic transmission system. Finally accomplish a boring head design。Key words: boring machine; power head; boring1 前言凸轮轴孔与曲轴孔的加工是发动机加工的重要程序。加工完成后的孔必须满足一定的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度等要求。因此，在发动机的大批量生产当中，为了保证凸轮轴与曲轴孔相应的精度和提高生产率，必须采用合适的加工设备和工艺手段，本论文研究的题目为基于液压控制的 EQ6100 发动机凸轮轴与曲轴孔组合
6、镗床动力头的设计，研究的意义在于保证孔相应的精度的同时，充分提高劳动生产率、降低成本。组合镗床与一般镗床相比，它具有设计制造方便，加工范围广，加工灵活性高和效率高的特点。在发动机凸轮轴孔与曲轴孔的加工中，广泛采用组合镗床加工。动力头为组合镗床的关键部件，其性能直接决定机床的整体性能和加工零件的精度。因此，动力头的设计师组合机床设计中最重要的一环 1。本设计针对凸轮轴孔和曲轴孔的精镗工序，由主轴箱主轴带动镗杆同时对凸轮轴孔和曲轴孔进行加工，一次性完成加工过程。为了保证加工精度的要求，对动力头的各组成部分都应有相应的要求。其中主轴的影响最关键，主轴的径向跳动和轴向窜动将直接影响凸轮轴和曲轴孔的圆度
7、、平行度等精度的要求。进给运动主要通过滑台来实现。滑台分为液压滑台和机械滑台。液压滑台由液压系统控制实现进给运动。机械滑台是依靠电机通过机械传动来驱动滑台实现进给运动。不同的进给控制方式有其各自的特点。本设计由液压滑台来实现进给运动，液压滑台由液压系统来驱动，实现工作过程中的快进、工进和快退的循环过程 2。 2 课题背景及现状随着科技的发展与社会的进步，人们的生活质量越来越高，对衣、食、住、行提出了更高的要求。而出行的快捷性、方便性与安全性则依赖于交通工具的发展。汽车作为重要交通工具之一，已经成为人类生活不可缺少的一部分，汽车工业则成为现代3国家国民经济的支柱产业之一。发动机是汽车的核心部件，
8、其制造水平的高低直接影响到发动机的使用性能，而汽车发动机制造则在汽车工业中有着举足轻重的地位。随着我国汽车行业的发展，在对汽车产品及其零、部件质量要求提高的同时，对发动机制造业中的机械加工方式也提出了新的要求。在国家发布的“十一五 科技发展规划纲要中，明确说明应重点发展高效率、高精度的数控镗铣床和组合机床，以满足汽车发动机缸体、缸盖及航空航天等行业各种难加工零件的加工需要。汽缸体是汽车发动机乃至汽车中最重要的零件之一，是发动机的核心基础零件，通过它将发动机的曲柄连杆机构和配气机构以及供油、润滑、冷却等机构联接成一个整体。在实际工作时，缸体、活塞及缸盖共同组成了柴油机燃烧室。对于干式缸套，其外壁
9、不直接接触冷却水，在其机体内有密封水套，这将使缸体壁厚变薄且厚度不均，对其加工带来困难。气缸体上“止口形位精度超差，则会使装配的缸套上部产生挤压变形，导致发动机运行时出现拉缸、泄漏;缸套内孔与端面形位要求及粗糙度超差，会使加工中凸肩上轴向夹紧力不均匀，加工后凸肩会存在显微裂纹，致使发动机工作时出现窜气、烧机油，甚至在耐用期内出现显微裂纹处开裂等现象，使发动机功率下降，无法启动，严重影响发动机的技术性能及使用效果。因此发动机缸体的加工长期以来一直受到国内外有关生产厂家的高度重视。缸体曲轴孔对缸套与止口之间的形位公差要求非常高，所以在加工时，常将缸孔及止口一次定位加工完成，这样既可保证同轴度的要求
10、，又解决了止口端面对缸孔的跳动问题，这就要求有一台专机或自动线来进行加工，通常采用精密镗削的加工方法来保证精度。它是发动机机体生产中最后一道金属切削工序，也是发动机机体压装缸套前的最后一道机械加工工序，其加工质量对发动机的性能有着直接的影响。对于完成该工序的专用设备汽缸孔高性能镗削组合机床因其精度要求高、技术难度大，国内很难生产，而国外一些如GROB.WERKE、HELLER、HUllerHille、CROSS、LAMB、CROWSE 等知名公司的产品一直垄断着高性能组合机床的世界市场，进口该类型设备成本很高，动辄需要上千万元，增加了发动机制造成本，严重制约了我国发动机行业的发展。因此对汽缸孔
11、精加工工艺及其生产设备一组合镗床进行研究，对提高工艺技术水平、降低生产成本、实现汽车生产关键设备国产化具有重要意义。3 动力学参数的选定根据参考文献 4，取相应的切削用量及动力学参数为：进给量： rmf/2.04，背吃刀量 ap=0.8mm， 切削速度：v=80m/min；刀具材料：高速钢。则有转速：60.5136.47n曲 转 /min 60.51238.74凸 轮 转 /min根据任务书得知：EQ6100 缸体气缸材料：HT250 ；加工精度：7 级 曲轴孔直径：70mm；凸轮轴孔直径：40mm；两孔深度：900mm 两孔中心距：80mm 加工方式：精镗 3。4 切削力计算根据参考文献2，
12、利用指数公式来计算切削力及切削功率，即： 1.0.759.81 8 2 83=0.7NFcccxypFCafK式中 工件材料和切削条件对切削力的影响系数；pF背吃刀量 对切削力的影响指数；xp进给量 对切削力的影响指数；pyf切削功率： 350.78/60.47ccPVkw效率： 320.98.9总电动机功率 ： 1cdkw总5 选择电动机根据计算结果电动机功率： 及电动功率36.4/minn曲 转 238.7/min凸 轮 转，选取电动机功率型号为 Y132S8 型号电动机，其额定功率：1.23dPkw，同步转速： ，满载转速： m710/itr50/ir6 拟定传动方案6.1 主轴布置方案
13、分析传动系统的工作情况及销切加工精度等要求，考虑到节省基本时间，保证提高生产效率，故采用两轴同时镗孔，一次镗销完成加工，可以使几个孔的基本时间重叠，镗床工作台进给镗削法。初步确定三种主轴箱传动方案，如下：图一 Fig 15图二 Fig 2图三Fig 36.2 轴布置方案评价方案一：很难保证加工出的两孔中心距为 80mm，不适合。方案二：因为传动比较小，所以一级减速就可以了。而且一端悬空，稳定性差，对加工精度、表面粗糙度有极大的影响。方案三：稳定性相对较好，采用齿轮、轴的数量也相对合理。综合上述，最后选择方案三。此处已删除6图 2 负载与速度图Fig 2 The figure of load a
14、nd speed9.3 液压缸主要参数的确定由表可知，组合机床液压系统在最大负载约为 时宜取 。N150MPa21鉴于动力滑台要求快进、快退速度相等，这里的液压缸可选用单杆式的，并在快进时作差动连接。这种情况下液压缸无杆工作面积 应为有杆腔工作面积 两倍，即活1A2A塞杆直径 与缸筒直径 呈 的关系。dDd70.在镗削孔加工时，液压缸回油路上必须具有背压 ，以防孔被镗削时滑台突然前冲。2P根据现代机械设备设计手册中推荐数值，可取 。快进时液压缸虽作Ma8.0差动连接，但由于油管中有压降 存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，估算时可P取 。快退时回油腔中是有背压的，这时 可按 估算。MPa3.0
15、2P6.由工进时的推力式，计算液压缸面积2121 )/(/ AAFm（29） 故有 2426211 109.)8.0/(14)/() mPm ；AD879.34Dd537.当按 GB/T 2348-2001 将这些直径圆整成就近标准值时得： ， 。d25由此求得液压两腔的实际有效面积为：2421106.94/mdDA7./)(经检验，活塞标的强度和稳定性均符合要示。根据上述 与 的值，可估算液压缸在各个工作阶段中的压力、流量和功率，如下表所示，并据此绘出工况图所示。液压缸在不同工作阶段的压力、流量和功率值表 4 工况表Table 4 The table of condition7工 况推力 N
16、F/ 回油腔压力 MPa/2进油腔压力 a/1输入流量 1min/Lq输入功率 kWP/起动 1089 0 2.506 加速 914 2.449 2.149 快进恒速 544 1.696 1.396 3.928 0.091工 进 1441 0.8 1.890 0.053 0.002起动 1089 0 2.312 加速 914 3.166 快退恒速 5440.62.380 3.768 0.0919.4 液压系统图的拟定9.4.1 液压回路的选择首先要选择调速回路。由图中的些曲线得知，机床液压系统的功率小，滑台运动速度低，工作负载变化小，可采用进口节流的调整形式。为了解决进口节流调整回路在镗削进的滑台突然前冲现
