掘进机箱体加工工艺及组合机床设计【通过答辩毕业论文+CAD图纸】

买文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 摘 要 掘进机箱体是掘进机的重要零件。箱体的结构形式虽然多种多样，但仍有共同的特点 :形状复杂、壁薄且不均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大，既有精度要求较高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固孔。因此，一般中型机床制造厂用于箱体类零件的机械加工劳动量约占整个产品加工量的 15%20%。 这次的设计内容就是掘进机箱体的加工及组合机床的设计。根据 便、经济、合埋的加工上艺，并从中选扫两道上序进行夹具和组合机床的设计，总的来说就是编排一套科学、方便、经济、合理的加上方案 ，加工出高质量的掘进机箱体，并使其加上成本尽可能降到最低。 关键词：掘进机、箱体、孔系、组合机床、夹具。 买文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 is se se of is of of of 5% 0%. is to at a on of is a of a it to a 买文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 目 录 摘 要 绪论 3 一、零件分析及设计任务书 1 进机箱体的工艺分析 1 进机箱体零件的工艺要求及工艺分析 1 进机箱体的技术要求 1 要设计内容及设计要求 1 二、工艺规程的制定 2 进机箱体材料及毛坯 3 产类型及工艺特征 3 位基准的选择 3 艺路线的拟定 4 坯机械加工余量及工序尺寸确定 6 要切削用量的确定 7 三、车 圆及其端面组合机床的总体设计 9 合机床结构方案的 确定 9 合机床的特点 9 外圆及其端面组合机床配置型式的选择 10 合机床配置 10 床加工精度 11 加工零件工序图 11 外圆及其端面组合机床总图的绘制 11 床装料高度的确定 14 具轮廓尺寸的确定 14 合机床通用部件的选择 14 四、专用夹具设计 15 件定位分析 15 件定位的基本原理 15 件 定位方案 15 件的具体定位方法及其定位元件的选择 15 位误差的分析与计算 16 买文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 紧机构设计 17 紧设计及操作的简要说明 19 结论 致谢 参考文献 买文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 绪 论 掘进机是用于开凿平直地下 巷道 的机器。掘进机分为开敞式掘进机和护盾式掘进机。价格一般在上亿元人民币。主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。随着行走机构 向前推进，工作机构中的切割头不断破碎岩石，并将碎岩运走。有安全、高效和成巷质量好等优点，但造价大，构造复杂，损耗也较 大。 19 世纪中叶，西方的文明陶醉于铁路的修建。梦想家们在地图上画满弯曲的路线。然而，人类的梦想一次又一次被大山阻隔。诸如阿尔卑斯山脉那样连绵峰峦，不断向人们提出挑战。绕过这些阻碍费时费力。理想的方法是勇往直前，开凿隧道。但这意味着巨大的支出。隧道工程的工作面之小，大部分时间浪费在工序衔接上，时间就是金钱，隧道工程费时费力的表现确实让人心寒。解决方法是明显的：建造一台大机器。加大机器动力，把 工业革命带入地先驱者是一个是叫亨利 毛瑟（ 比利时工程师。他在 1845 年得到撒丁国王的许可修建一条连接法国和意大利的铁路。毛瑟在国际采矿业具有显赫声名和超强自信。他对爬越山口的方案不以为然，坚持要走直线，尤其是在著名的 口附近，要以隧道穿越 。毛瑟的 “ 片山机 (” 1846 年在都灵附近的一个军工厂组装成形。他庞大而复杂，体积超过一节火车头。他有一百多个钻头。整个机器俨然就是凸轮，拉杆，活塞和弹簧的丛林。不论实用与否，它确实是沉思的 产物。机器建成后，来自各地的参观者络绎不绝，视其为历史的纪念碑。掘进机需要巨大的推进力。这些能量是在隧道外产生的并通过复杂的机械连接到工作面。隧道越深，连接就越长，而传输过程中的能量损失也就越大。看起来 “ 片山机 ” 早晚会因为动力不足而僵死洞中。自信的毛瑟相信车到山前必有路，但持怀疑态度的人也没有被说服。十年之后，有赖于大为改进的隧道通风技术，一条隧道紧邻毛瑟路线，采用爆破法技术得以修建。 毛瑟的 “片山机 ”虽然没有经过实践检验，但却是公认世界上第一台 以后的 30 年，设计试制了各式各样的 13 台，均有 所进步，但都不能算成功。比较成功的是 1881 年波蒙特开发的压缩空气式 用于英吉利海峡隧道直径为 勘探导坑，共掘进了 3。从 1881 1926 年间，一些国家又先后设计制造了 21 台掘进机之后，因受当时技术条件的限制，掘进机的开发处于停滞状态。 1930 年前后，人们已经要放弃了。隧道掘进技术的专家芭芭拉 斯塔克悲观地预言： “未来二十年 .至没有。也不会再建造类似机械 。 天然岩石都有程度不等的裂缝。当滚刀（当时称为切割轮）紧压岩面的时候，压力总是集中在岩石最薄弱 的部分，使他们最先破碎。当滚刀转动时，小的裂缝会不断扩展，进一步分裂岩石。这就是滚刀破岩原因。 买文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 目前，在世界范围内的掘进机生产商有 30 余家，已生产掘进机约 700 多台，最具实力的是美国罗宾斯公司、德国维尔特公司、海瑞克公司，加拿大罗威特公司(。国外硬岩掘进机技术已经相当成熟，结构上不断完善，有敞开式、单护盾、双护盾等不同类型，以适应不同的地质条件。在国外使用掘进机施工隧洞已很普遍，尤其是 3上的长隧洞，业主在招标书中明确规定要 求投标商必须采用掘进机施工。 随着国民经济的发展，技术的进步，掘进机广泛应用于矿山、隧道等行业中。特别是在隧道行业中，掘进机发挥着越来越重要的作用。 1851 年，美国工程师 计设计了世界上第一台连续掘进的隧道掘进机（ 。但由于设计存在难以克服的滚刀问题， 以与当时刚诞生的钻爆法相媲美，无用武之地 ;1956 年，美国的 照 设计，采用滚刀，解决了第一台 刀其问题，获得 了成功。从此， 以推广。总的说来， 进技术是目前世界上最为先进的隧道开挖方法，已成为未来隧道建设总的发展趋势。它综合汇集了计算机、新材料、自动化、信息化、系统科学、管理科学等高新技术，在一定程度上反映了一个国家的综合实力与科技水平。 买文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 is of is of is in by As A is In 9th of On is as to is to of in is of is a is a is to He 845 s to a In to to in a in to 1846 a He is a He 00 or it of of it as is in a to is in of is or in be on 文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 a to by no it is in BM 0 BM a 3 881 BM in .1 m, 1881 926 1 at by of is 1930 to . t of is on of to ob in 0, 00 s OM to to of in is km in of is in in is an 851, s as to to 956, of BM to BM is 文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 of It as in a a s 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 掘进机箱体加工工艺及组合机床设计 一、零件分析及设计任务书 （一）箱体零件分析及设计任务书 类 箱体类零件是机器或部件的基础零件，它将机器或部件中的轴、套、齿轮等有关零件组成一个整体，使它们之间保持正确的位置关系，并按照一定的传动关系，并按照一定的传动关系协调地传递运动或动力。因此，箱体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命。 常见的箱体类零件有：机床主轴箱、机床进给箱、变速箱体、减速箱体、发动机缸体和机座等。根据箱体零件的结构形式不同，可分为整体式箱体和分离式箱体两大类。前者是整体铸造、整体加工，加工困难，但装配精度高；后者可分别制造，便于加工和装配，但增加了装配工作量。 箱体的结构形式虽然多种多样，但仍有共同的主要特点：形状复杂、壁薄且分布不均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大，既有精度要求高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固孔。因此，一般中型机床制造厂用于箱体类零件的机械加工劳动量约占整个产品加工量的 15% 20% （二） 零件的技术要求 零件简图如图 1 所示。该零件的加工要求高，加工面的数量很多，并且种类繁多，有车外圆面，车端面，钻孔，攻螺纹 ，扩孔，车倒角，钻斜油孔等，位置、形状、尺寸、精度都各有要求 （三） 主要内容以及设计要求 本次毕业设计是掘进机箱体加工工艺及组合机床设计，要对零件进行分析研究，查阅相关设计参考文献，制定零件的加工工艺规程，并选择 1 2 道工序进行工艺设计同时还要根据某一道工序图，进行一台组合机床的设计，既要绘制组合机床的联系尺寸图，又要绘制本道工序的工序图。最后根据这道工序在组合机床上的加工进行专用夹具的设计，并绘制出夹具装配图，还要对夹具的主要零件进行设计，并绘制出夹具的主要零件的零件图 本次毕业设计中要遵循科学、端正的设计态度 来进行设计，设计的方案要合理，设计的加工装配性要好，还要进行必要的计算和校核。绘制的图纸要图面整洁，视图要齐全，布局要合理，纸条、文字等均要按照有关标准。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 图 1 掘进机箱体零件简图 二、工艺规程的制定 零件加工的工艺规程就是 一系列不同工序的综合。由于生产规模和具体情况的不同对同一零件的加工工序综合可能有多种的方案。应当根据具体条件采用其中最完善和最经济的一种方案。工艺规程选择要考虑的基本因素如下。 生产规模是决定生产类型的主要因素。 制造零件所用的坯料或型材的形状、尺寸和精度。 零件材质性质 零件制造的精度，包括尺寸公差、形位公差以及零件图上所指定的要求。 表面粗糙度 特殊限制条件，如：工厂设备和用具材料。 编制的加工规程要在生产规模与生产条件下达到最经济与最安全的效果。 （一） 掘进机箱体材料及毛坯 掘进机箱体的材料为 铸钢（ 该材料所对应的新牌号为 其屈服强度值为s为 274拉强度值b为 490材料有较好的强度和塑性，良好的铸造性能，可焊接性尚好，可用作承载零件，如轴承座、机架、连杆、箱体等。毛坯种类的确定是与零件的结构形状、尺寸大小、材料的力学性能和零件的生产类型相关的，另外还和毛坯车间的具体生产条件相关。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 铸造毛坯的形状可以复杂，尺寸可以相当的大，且吸振性能好，但铸造的 力学性能差。 毛坯铸造方法的选择应根据生产量的大小和各厂设备、技术的实际条件，结合各种铸造方法的基本工艺特点，在首先保证零件技术要求的前提下，选择工艺简便、质量稳定和成本低廉的铸造方法。在大批量生产中，常采用精度和生产率高的毛坯制造方法，如金属砂型铸造，可以使毛坯的形状接近于零件的形状，因此可以减小切削加工用量，从而提高材料的利用率，降低加工成本。 本零件的生产类型为大批量，选用的铸造方法为金属模机械砂型铸造。 （二） 生产类型及工艺特征 由于本零件的生产纲领为 000 件 /年，是大批量生产，它的主要工 艺特征是广泛采用专用机床、专用夹具及专业刀具、量具，机床按工艺路线排列组成流水生产线。为减轻工人的劳动强度，留有进一步提高生产率的可能，该箱体在工艺设计上采用了组合机床流水线的加工的方式 .。 （三） 定位基准的确定 工件在机床上用夹具进行夹紧加工时，用来决定工件相对于刀具的位置的这些表面称为定位基准。定位基准分为粗基准和精基准。 加工表面为粗基准，尤其应选与加工表面有位置精度要求的不加工表面，这样可保证加工表面与不加工表面间的位置精度。 选重要表面为粗基准，这样可保证重要表面的加工余 量均匀，加工精度高。 选加工余量较小的表面为粗基准，可保证各加工表面都有足够的加工余量。 选平整、无飞边和浇冒口等缺陷的表面为粗基准，可使工件定位可靠、夹紧方便。 粗基准只能用一次，应避免重复使用。这样可避免产生较大的定位误差，避免使加工表面间出现较大的位置误差。 尽可能选加工表面的设计基准为精基准，即“基准重合”原则，目的是避免产生基准不重合误差 应尽可能在多数工序中采用同一精基准定位，即“基准同一”原则，目的是减少设计和制造费用，并减少基准交换所带来的定位误差。 有些精 加工工序，可选用加工表面本身为定位基准，即“自为基准”原则，目的是可保证加工表面的加工余量少而均匀。 对位置精度要求高的表面，可采用“互为基准”，反复加工，目的是保证高的位置精度。 选定定位基准、稳定、夹紧简单的表面为精基准，目的是便于工件的安装和加工。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 箱体类零件是机器制造业中加工工序多、劳动量大、精度要求高的关键零件，这类零件一般都有精度要求较高的孔需要加工，又常常需要在几台机床上几次安装下进行，大多数箱体零件采用“一面两孔”定位方式，即利用零件上的一个平面和该平面上的两个孔作为定位基准。一个孔插入 圆柱销一个孔插入菱形销。 本设计选用的定位基准为箱体的大地面为定位平面，控制 3 个自由度；输出轴孔的 120 为一个定位孔，插入圆柱销，控制两个自由度；蟹爪孔的 110 为另一个定位孔，插菱形销，控制 1 个自由度 .。 （四） 工艺路线的拟定 拟定工艺路线的出发点是是零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到保证。工艺路线的拟定一般需要做两个方面的工作：一是根据生产纲领确定加工工序和工艺内容，依序工序的集中和分散 程度来划分工艺：二是选择工艺基准，即主要选择定位基准和检验基准。 在生产纲领已确定为批量生产的条件下，可以考虑万能机床、组合机床和专业夹具，并尽量采用工序集中的原则，通过减少工件安装的次数来提高生产率。除此之外，还应尽量考虑经济精度以便使生产成本下降。 根据以上原则，拟定的工艺路线如下： 10 铸坯（铸造） 20 热处理（正火处理 179 20930 涂底漆（飞边、披缝、型砂清理处理，箱体内表面不加工面涂红色防锈漆。外表面不加工面涂黄色防锈漆） 40 粗铣大底面 50 粗铣四周台阶面 60 粗铣输出轴孔端平面及蟹爪孔端面 70 粗铣输入轴支撑座两侧面 80 粗切内环槽 90 粗车外圆 426 端面、孔 410 内圆面及其内端面、孔 170 外端面并倒角 5 30 95 粗车输入端面及其 圆 100 粗镗输入轴孔 110 粗镗孔 150 并倒角 2 20，粗镗孔 170、 110 及 160，粗镗孔 152 及其内端面 120 热处理（人工时效处理） 130 半精铣大底面 140 办精铣四周台阶面 150 办精铣输出轴孔端面及蟹爪孔端面 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 160 半精铣输入轴支撑座两侧面 170 半精切环槽 180 半精车外园 426 端面、孔 410 内园面和内端面 190 半精镗输入轴孔 130 和 120 200 精镗输入轴孔 130 和 120 210 半精镗孔 150 及其内端面，半精镗孔 170 和孔 110 220 精镗孔 150、孔 170 和孔 110 230 粗车输入轴内退刀槽 240 输入轴内攻 52 螺纹 250 钻大底面上 19 38 孔、圆形分布 9 纹底孔、钻 2 孔及油孔 260 攻 9 2 螺纹 270 钻 7 底面上矩形分布的 9 孔并倒角，钻 4 孔 280 攻 4 7 9 螺纹 290 锪大底面上两特殊孔 40 300 大底面上一特殊孔上攻 螺纹 310 钻 6 孔、扩输入轴内孔 20 320 钻 10 长轴孔 330 钻 5 孔 340 车 9 角 45 度 350 半 精铣 160 孔内端面 360 车 170 6纹 370 焊接 380 终检 （五） 毛坯机械加工余量及工序尺寸确定 因箱体类零件形状较为复杂且生产批量大，故毛坯选用铸件造型方法为金属模机械砂型铸。查金属机械加工工艺人员手册可得： 尺寸公差等级 10，取 工余量等级 表 1 加工表面总余量 加工表面 基本尺寸 /工余量等级 工余量数值 /注 输入轴端面 170 G G 侧价格 双侧加工 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 为了保证零件图上某平面的精度和粗糙度值，需要从其毛坯表面上切去全部多余的金属层，这一金属层的总厚度称为该表面的加工总余量。每一工序所切除的金属层厚度称为工序余量。 工序间加工余量的选择原则如下： 应采用最小的加工余量，以缩短加工时间，并降低零件的制造费用。 加工余量应能保证得到图纸上所规定的表面粗糙度及精度。 决定加工余量时应考虑到零件热处理时引起的变形，否则可能产生废品。 决定加 工余量时应考虑到所采用的加工方法和设备，以及加工过程中零件可能发生的变形。 决定零件加工余量时应考虑到被加工零件的大小。零件越大，则加工余量也越大。 表 2 零件加工工序尺寸表 加工表面 工序余量 /序尺寸及公差 /面粗糙度 /加工 粗加工 粗加工 输入轴端面 圆面 侧 侧 170 六）主要切削用量的确定 切削用量不仅是机床调整与控制的必备参数，而且其大小选择的合理与否，对加工质量、加工效率以及生产成本等均有重要影响。 切削加工生产率 在切削加工中，材料切除率于切削用量三要素（切削速度，进给量，背吃刀量）均保持线性关系，其中任意参数增大，都可使生产率提高。但由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其他两参数必须减小。因此在制定切削用量时，是三要素获得最佳组 合，此时的生产率才是最合理的。 刀具寿命 T 切削用量三要素对刀具寿命 T 的影响的大小，按顺序为切削速度、进给量、背吃刀量。因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切削用量时，应先采用尽可能大的背吃刀量，然后在选用大的进给量 F，最后根据确定的刀具寿命求出切削速度 加工表面粗糙度 精加工时，进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，他是精加工时抑制生产率提高的主要因素。 在多刀切削或使用组合刀具切削时，应按各把刀具允许的切削用量中最低的参数，作为调整机床的参数。对 自动线加工，各工委加工工序的切削用量，要按生产节拍进行平衡。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 图 2 加工部位毛坯图 圆及其端面切削用量的定制 背吃刀量的选择 背吃刀量加工时，尽量一次走刀切除全部余量，在中等功率机床上，背吃刀量可达 8 10精加工时，背吃刀量可取 2加工时，背吃刀量可取 于是多刀切削，道具布置形式如图 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 图 3 刀具布置加工示意图 车削端面，由 1 号和 2 号刀完成，根据加工余量选定 1 号刀的背吃刀量 号刀的背吃刀量 进给量 f 的选择 粗加工时，进给量的选取主要考虑刀杆，刀片，工件以及机床进给等的强度、刚度限制。根据硬质合金车刀车削外圆及其端面的进给量的选择范围，根据背吃刀量以及工件的加工直径选定车外圆面的进给量 f=1mm/r;车端面的进给量 f=1mm/r。 切削速度 选择，可根据已选定的背吃刀量 给量 f 和刀具寿命 T，并利用公式算出切削速度 本设计根据车削加工的切削速度的参考数值表初步选择 0m/ 计算主轴转速 n=1000 = 1000 70 =168r/中 n 主轴转速， r/c 切削速度， m/w 工件未加工前的直径， 取实际主轴转速为 n=168r/实际的切削速度为 000 3 1 7 0 1 6 01000=85.4 r/ 切削力 计算 切削力的大小计算有理论公式和实验公式，这里使用实验公式进行计算。实验公式分为两类：一类是用指数公式计算，另一类是按单位切削力进行计算。在金属切削中广泛应用指数公式计算切削力。 切削力的指数计算公式和计算结果为： 270 5 1 =6360N 式中 切削力， N； 修正系数及个影响指数。 校验机床功率 本次设计采用的是组合机床，动力头选用的是 镗孔车端面头，其技术性能有：主轴转速范围 63 500r/机额定功率 1