摘 要

机床作为机械制造装备的“母机”，经过长时间的发展，技术已经成熟。组合机床是一种基于拥有标准化、系列化等特点的通用部件，配以按工件既定工序设计的专用部件的机床，组合机床的产生成功缩短了机械制造装备的设计研发周期，适应了多品种小批量的生产要求。

本次毕业设计的主要任务是设计能完成道依茨发动机气缸挺杆孔加工要求的钻扩铰组合机床的钻孔多轴箱和活动钻模板。针对挺杆孔的加工工艺要求及气缸缸体的结构特征对需要加工的不同型号缸体进行了同机加工融合，使组合机床能够满足V4、V6、V8和V12缸体的加工需求。本文主要论述了研究背景与意义，分析挺杆孔的加工工艺方案及机床总体布局，采用可换导向套进行刀具导向，设计出了能完成加工要求的钻孔多轴箱和活动钻模板，设计并校验了钻孔多轴箱的传动形式。

在机床设计过程中，首先根据加工工艺要求和结构特征进行加工工艺分析，选择出最优加工方案。然后进行机床的总体设计，包括机床布局、绘制机床联系尺寸图、选择刀具和切削用量、选择主轴及动力部件、设计多轴箱的传动系统、设计钻模板、设计机床工作循环等。本文主要侧重于钻孔多轴箱和活动钻模板的设计，绘制了配图和多轴箱总图。

关键词：发动机缸体，组合机床，钻孔多轴箱，活动钻模板，加工精度

Abstract

Machine tool as a mechanical manufacturing equipment "machine", after a long period of development, technology has matured. The combination machine is a kind of general part based on the characteristics of standardization and serialization, and the machine tool with the special parts designed according to the specified process. The combination of the machine tool has succeeded in shortening the design and development cycle of the mechanical manufacturing equipment and adapting to the small variety Batch production requirements.

The main task of this graduation project is to design the drilling of the Deutz engine cylinder tappet hole processing requirements of the drilling and expansion of the combination of drilling machine drilling multi-axis box and the activities of drilling template. According to the processing technology requirements of the tappet hole and the structural characteristics of the cylinder block, the different types of cylinder blocks which need to be processed are machined and integrated so that the combined machine can meet the processing requirements of V4, V6, V8 and V12 cylinder. In this paper, the background and significance of the research are discussed, the processing scheme of the pole hole and the overall layout of the machine tool are analyzed. The tool guide is used to change the tool guide, and the drilling multi-axle box and the active drilling template are designed. And check the drilling of multi-axis box of the transmission.

In the machine tool design process, first according to the processing technology requirements and structural characteristics of the processing technology analysis, select the optimal processing program. And then the overall design of the machine, including the machine layout, drawing machine contact dimensions, select the amount of cutting tools and cutting, select the spindle and power components, design multi-axle box drive system, design drilling template, design machine work cycle. This paper focuses on the design of the drilling multi-axle box and the active drilling template, and draws the general drawing of the drawing and multi-axle box.

Key words: engine block, combination machine, drilling multi-axle box, activity drilling template, machining accuracy

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1课题的研究背景与意义 1

1.2国内外组合机床发展现状 1

1.3 课题的研究的内容 2

第2章 发动机箱体挺杆孔加工工艺方案分析 4

2.1 制定工艺方案 4

2.1.1 生产纲领 4

2.1.2 工件结构特征及精度要求 4

2.1.3 定位夹紧方式 5

2.2 工艺方案的选择 5

2.3钻孔加工示意图 7

2.3.1刀具选择 7

2.3.2切削用量的计算 7

2.4 本章小结 8

第3章 钻孔多轴箱设计 10

3.1主轴、传动轴、齿轮的确定及动力计算 10

3.1.1主轴的形式和直径 10

3.1.2多轴箱所需动力计算 10

3.1.3多轴箱传动方案设计 11

3.1.4 传动轴的形式和直径 12

3.1.5钻孔多轴箱齿轮的选择 12

3.2传动比与主轴转速 13

3.3 多轴箱的坐标计算 13

3.3.1传动轴3的坐标计算 13

3.3.2主轴1和主轴2的坐标 13

3.3.3传动轴4坐标计算 13

3.3.4手柄轴5坐标计算 14

3.3.5油泵轴6坐标计算 14

3.4主轴和传动轴装配表 16

3.5 多轴箱总图 16

3.6 本章小结 17

第4章 活动钻模板的设计 18

4.1 活动钻模板总体设计 18

4.2 活动钻模板零部件设计 19

4.2.1固定式导套设计 19

4.2.2导杆设计 19

4.2.3支承元件和定位元件设计 20

4.2.4 弹簧的设计与选择 20

第5章 总结与展望 22

5.1 全文总结 22

5.2 展望 22

致谢 23

参考文献 24

第1章 绪论

1.1课题的研究背景与意义

传统的大批量生产方法是在零部件互换原理和移动装配法的基础上发展起来的，它的出现掀起了制造业的一次大的变革。市场需求简单、相似而稳定是传统大批量生产方法产生的背景。上世纪80年代以来，随着人们日益增长的物质文化需要，随着经济社会的发展，市场环境也发生了大的变化^[1]-[3]。客户需求多样，市场竞争剧烈，产品生命周期缩短，使得大批量生产方法已经不能满足制造业的需求，柔性制造方法应运而生。

组合机床是一种基于拥有标准化、系列化等特点的通用部件，配以按工件既定工序设计的专用部件的机床。组合机床的通用零部件通常占整机80%左右，加工不同的零件时需要选择不同的通用部件。并且由于受被加工零件的外形和工艺的影响，设计出的专用部件的也各不相同。因此最终设计出的组合机床也各式各样，从机床的加工面数来看，既有单面组合机床，又有多面组合机床等；从机床主轴的安置形式来看又有卧式和立式之分。目前组合机床已广泛应用于工程机械、交通、军工等众多行业。

组合机床的通用部件已经标准化，本次设计的目的是为了完成道依茨发动机箱体挺杆孔钻、扩、铰三道工序而设计出组合机床的专用部件（钻孔多轴箱和活动钻模板），解决三个工序之间出现重复定位误差的问题，也要解决刀具的刚度与对中性不足的问题，使组合机床能简单经济高效地完成这三道工序并满足挺杆孔的工艺要求^[4]。

1.2国内外组合机床发展现状

国家第一个五年计划计划期间，长春第一汽车厂和洛阳拖拉机厂引进了组合机床，标志着中国机床行业领域进入新的时期。 1956年3月，中国第一家组合机床专业设计办事处成立于大连，全面引进前苏联机械零部件和设计指导材料。从此，中国已经进入了一个新的独立研发组合机床的阶段。同年，第一专业设计事务所和大连机床厂联合开发了第一台组合机床。然后在国家第二个五年计划中打造中国第一台组合机床自动生产线线。虽然中国机械设备制造业起步较晚，但随着国家政策，经济等方面的大力支持，以及行业引进外来关键技术，中国装备制造业蓬勃发展，组合机床领域努力赶超国外同行水平。进入21世纪后，中国机械工业迎来了新的机遇，也面临着诸多挑战。在全球经济趋向一体化的推动下，中国机械制造业已经从传统的生产模式开始向低成本和新产品的竞争方向发展。具有专用机床与万能机床的结合的优点，结构简单，精度高，通用性好，低成本高效率的组合机床更受企业和公司的青睐，成为提升企业竞争力为关键技术。