曲轴车削试验装置床身与尾座的设计.doc

1、任务书设计题目：曲轴车削试验装置床身与尾座的设计1设计的主要任务及目标了解常用机械加工设备结构及应用。能够综合运用所学专业知识设计机械产品及其零部件。能够独立熟练地检索各方面文献资料。2设计的基本要求和内容国内外研究现状。曲轴车削试验装置床身总体设计。曲轴车削试验装置尾座主要部位的设计。曲轴车削试验装置重要部位的三维实体建模及简单分析。3主要参考文献1 李海国.发动机曲轴制造新动向J.中国汽车制造,2006,(01):27-29.2 成大先.机械设计手册(第五版)M.北京:化学工业出版社,2008.3 许晓旸.专用机床设备M.重庆:重庆大学出版社,2003.4 褚守云，陈明.16V280曲轴加

2、工工艺研究D.上海：上海交通大学，2007.5 陈明.机械制造工艺学M.北京：北京机械出版社，2005.4进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1分析课题要求，拟定开题报告2014.3.03-2014.3.232了解国内外现状并完成床身的初步设计2014.3.24-2014.4.203完成床身的总体设计和尾座的主要部位设计2014.4.21-2014.5.304对设计的重要部位进行三维建模并简单分析2014.5.31-2014.6.095整理打印论文,准备答辩2014.6.10-2014.6.17曲轴车削试验装置床身与尾座的设计摘要：本次毕业设计的课题是曲轴车削试验装置床身与尾座的设计，主要包括

3、国内外研究的现状分析、曲轴车削试验装置床身的总体设计、曲轴车削试验装置尾座主要部位的设计、曲轴车削试验装置尾座主要部位的三维实体建模及简单分析。建模软件用的是Solidworks。产品的设计要考虑到曲轴加工精度和质量，要有现实生产的意义。运行可靠。关键词：组床身，精度，曲轴加工机床，建模分析Design of the crankshaft turning test device body and tail seatAbstract: The graduation design topic is the crankshaft turning test device body and tail s

4、eat design, including the domestic and foreign research present situation analysis, crankshaft lathe bed test device design, crankshaft lathe tailstock test device of main pats of the design, the crankshaft turning test device tailstock main parts of the three-dimensional solid modeling and analysis

5、. Modeling software with Solidworks. Product design should take into account the accuracy and quality of crankshaft machining, have realistic significance of production. Reliable operation.Key words: Combined lathe bed, precision,machine tools,crankshaft modeling analysis目 录1 绪 论11.1 研究的背景与意义11.2 曲轴

6、加工车床床身及尾座的关键技术与研究现状21.2.1 曲轴加工车床床身的关键技术与研究现状21.2.2 曲轴加工车床尾座的关键技术与研究现状31.3 曲轴加工车床床身及尾座的国内外发展趋势31.3.1 曲轴加工车床床身的国内外发展趋势41.3.2 曲轴加工车床尾座的国内外发展趋势41.4 研究内容52 床身的设计72.1 床身的总体布局72.1.1 床身制造方法的选择72.1.2 床身的形状及形式82.2 前床身与后床身的结构设计102.2.1 前床身的结构设计102.2.2 后床身的结构设计152.3 前床身与后床身的连接方式及其精度保证202.3.1 前床身与后床身的连接方式202.3.2

7、精度保证212.4 床身所需精度要求及检验方法222.4.1 前床身精度要求222.4.2 后床身精度要求232.4.3 总体床身精度要求232.4.4 检验方法242.5 前后床身导轨的校核262.5.1 前床身导轨的校核262.5.2 后床身导轨的校核282.6 本章小结29I3 尾座的设计303.1 尾座的整体设计303.2 尾座箱体的设计和制造方式323.3 轴的设计与校核333.3.1 尾座主轴的设计与校核333.3.2 中间轴的设计与校核353.3.3 花键套轴的设计与校核373.4 顶尖383.5 本章小结384 重要部件的三维建模及简单分析404.1 前床身建模及简单分析404

8、.2 后床身建模及简单分析414.3 本章小结42结 论43参考文献44致 谢45II1 绪论1.1 研究的背景与意义 曲轴作为发动机的核心部分，提高其精度，将直接提高发动机的性能，大大降低震动，噪音，减少油耗，废气排放。现今的曲轴加工技术大多是分别加工曲轴的主轴颈以及连杆颈，其加工工艺为粗加工，半精加工以及精加工。这种加工的生产效率低并且其加工余量大，浪费材料。尤其是加工曲轴连杆颈的时候，不仅加工效率低下，而且加工质量不稳定，尺寸的一致性差。这是由于加工曲轴连杆颈的时候，其加工中心线为连杆颈的中心线，而整个曲轴的质量重心在主轴颈的中心线上，这就造成了加工工件的质量重心不在回转中心线上面，因而

9、惯性矩很大。惯性矩大，势必造成加工过程中震动大，因此加工精度低。为了提高加工精度，减少震动，一般采用的是降低主轴的旋转速度，这样，加工效率也跟着降低。我们课题研究的是一种新型的曲轴加工机床。该机床能同时加工曲轴主轴颈与曲轴连杆颈。加工连杆颈时，传统加工采取的是刀具不动，工件旋转的方法来进行加工，而本机床采用的是刀具与工件同步旋转来完成加工的。我们采用具有平行四边形结构的机构来带动刀具旋转，其转速与主轴的转速相同。因此在加工曲轴连杆颈时，可以提高连杆颈的加工精度以及加工效率。另外此曲轴加工机床是一次装夹，就能将曲轴的主轴颈与连杆颈全部加工完成。考虑到这些因素，我们可以得知该机床的精度要求很高。如

10、何提高该机床的加工精度，运用什么方法来提高加工精度，以及提高这种精度的方法是否合理等等一系列的问题都需要认真考虑。我主要负责该曲轴加工机床的床身及尾座的设计。对床身这一部分，考虑到所设计的曲轴加工车床的结构以及铸造难度等方面的要求，本车床的床身分为前床身以及后床身两部分，即本曲轴加工机床的床身为组合式床身。前床身主要放置头架箱，尾架箱以及电机等；后床身主要放置十字工作滑台，刀架等等。因为该机床的加工精度要求很高，但是床身又不是整体式的床身，而为前后床身两大部分，因此前后床身导轨的垂直度很难保证。该垂直度直接影响到机床的加工精度。当然，前床身上的导轨之间的相互平行度也有很高的要求的，后床身上的导

11、轨也同样。另外机床床身的刚度也是影响其加工精度的主要因素。我采用的是铸造床身，其结构的设计，如什么地方加筋，什么地方开窗口，以及其壁厚等等，如果设计的合理，将能保证其需要的刚度。床身作为整个机床的基础，对整体机床的加工精度的影响非常大，因此要合理的设计其结构，认真的考虑其加工工艺，才能保证整体机床的加工精度。对尾座这一部分，由于该曲轴加工机床的特别的加工方法，曲轴的主轴颈以及连杆颈是一次装夹，就能全部加工完成的，因此对一对主轴颈或者是连杆颈来说，先加工的曲轴颈与后加工的曲轴颈有可能由于该曲轴受到扭转力而相互之间的相位发生变化，从而使一对曲轴颈加工完成后，不是按照其要求的相位来分布的，这将使曲轴

12、不平衡，从而形象引擎的质量。为了消除曲轴颈之间的相位误差，消除这种不平衡，我们采用的是双驱动，即通过花键轴，来驱动尾座中的主轴，从而使头架主轴与尾座主轴同步转动，消除一端驱动带来的相位误差。由于是双驱动，尾座的结构与一般机床尾座的结构有很大的不同。在我们设计的该曲轴加工机床的尾座中，一共有三套轴，一套夹紧装置以及一套手动摇动的驱动装置，如何安排这些零部件以及箱体的合理设计，都需要认真的考虑，只有设计的合理，才能节省材料，降低制造难度，提高整体机床精度，才能提高曲轴的质量，进而提高引擎的性能。在本课题中，我们围绕的中心就是如何来提高整体机床的加工精度，以及在保证此精度要求的前提下，各个部件相互之

13、问的位置合理，制造容易，装配简便，成本较低来进行讨论分析的。床身作为机床的基础，是机床中最大的一个部件，对机床的加工精度影响很大，因此要合理设计。此机床中的尾座由于有特需的要求以及限制，其结构设计也需要认真考虑。总之，一切的设计都是为了保证机床的加工精度。1.2 曲轴加工车床床身及尾座的关键技术与研究现状1.2.1 曲轴加工车床床身的关键技术与研究现状曲轴是汽车发动机的关键零件之一。曲轴在发动机中将活塞连杆的往复运动变为旋转运动，其在工作过程中会不断承受很大的弯曲应力和扭转应力，且受力情况异常复杂。所以对曲轴的抗拉强度、刚度、耐磨性及冲击韧性等都提出了很高的要求，因此对曲轴在机械加工技术有着很

14、高的要求。另外，曲轴也是最难加工的工件之一，因为它极不对称、又细又长，所以对其的制造要求非常高。曲轴加工机床作为曲轴的加工工具，因此将有着更高的要求，其精度将直接决定着所加工的曲轴的质量。而机床的床身作为机床的底座，一个非常重要的部位，床身的性能将直接影响到机床的加工精度。提高机床床身的静、动态性能，是当前各国的主要研究内容。床身的静、动态性能直接影响被加工零件的尺寸、形状和位置误差值。如如何提高机床床身的抗压、抗拉、抗弯强度，如何提高机床床身的抗振动性能、热稳定性以及环境抗干扰能力。当然，降低机床床身的成本，提高机床床身的使用寿命也是一个关键技术。在当前，为了提高机床的加工性能，对床身的要求

15、一般是从其结构、材料以及制造工艺等方面来考虑。在结构方面，不同的机床，其结构有很大的不同，像一般的普通车床，它是水平加工或者是垂直加工，另外也有斜车床结构，即它的加工方向是倾斜。其材料也有许多，最常见的就是铁质材料，如铸铁，钢等。另外，还有大理石、陶瓷、普通混凝土、钢混凝土等，现在发展到复合材料，如钢纤维混凝土等，这些材料各有各的优缺点。从制造方式方面，如铸造，焊接等。其制造工艺的好坏与否也将直接决定床身的性能的好坏。1.2.2 曲轴加工车床尾座的关键技术与研究现状尾座是曲轴加工车床上的常用部件，其工作状况对零件的加工质量有较大的影响。机床工作时会产生振动，特别是加工曲轴，因为曲轴较长，质量又比较大，旋转时产生的惯性量很大，而曲轴的加工精度又非常高，因此如何提高曲轴加工车床的抗振性非常重要。大量实践可以证明，机床产生的振动系统，主要是主轴工件尾架这三部件组成的系统。尾座跟头架一样，作为与工件直接相连的部件，加工时产生的振动将直接传递到它的身上。提高尾座的抗振性是一个关键技术。即要提高其刚度，增加其阻尼质。作为