镗瓦机设计

Abstract

The purpose of this project is to design a boring tile machine, which is mainly used for various types of internal combustion engines for various types of machines when they are servicing. At present, there are two main methods of boring and tile used in the maintenance of internal combustion engines: one is to scrape the tiles manually, and the work needs to rely on the technicians with rich experience. Otherwise, it is difficult to ensure the machining accuracy. At the same time, the working efficiency of the method is very low; and the two is the mechanical boring. In order to improve the working efficiency and quality requirements of the boring work, it is very important to design a new type of boring machine which can meet the requirements of the work. It can improve the maintenance quality of the internal combustion engine, prolong the service life of the internal combustion engine and improve the maintenance efficiency.

The boring machine is designed in horizontal structure. The whole machine is composed of boring spindle box, bed and spindle box lifting device. This paper first demonstrates the structure of the boring machine, and then designs the whole machine for the boring machine. Finally, 3D modeling of the boring machine body is made by using the 3D SOLIDWORKS software.

Key word： boring machine 3D model design and calculation

第一章 绪  论
1.1课题背景及研究的目的与意义

本课题是要设计一种镗瓦机，主要用于各种机械使用的各种型号内燃机在维修时的镗瓦作业。目前，内燃机维修时使用的镗瓦方法主要有两种方式：一是手工刮瓦，作业时需要依靠有丰富作业经验的技工，否则难以可以保证加工精度，同时该法工作效率极低；二是机械镗瓦。为了提高镗瓦作业的工作效率和质量要求，因此设计一种能够满足工作要求的新的镗瓦机显得尤为重要，这对于提高内燃机维修质量，延长维修后内燃机的使用寿命，提高维修效率，减轻工人劳动强度等有重要意义。

1.2 镗瓦机国内外的发展

机械工业肩负着为国民经济各部门提供各种先进技术装备的任务,而机床 工业则是机械工业的重要组成部分,是为机械工业提供先进制造技术和装备的工业。机床拥有量、产量、品种和质量，是衡量一个国家工业水平的重要标志 之一。因此，机床工业在国民经济中占有极其重要的地位。 镗床作为一种常用的机床，广泛应用于机械制造工业。在加工箱体类零件 时，需加工数个尺寸不同的孔，这些孔的尺寸较大，精度要求较高，孔的轴心 线之间有严格的同轴度、垂直度、平行度及孔间距精度等要求，这样的零件一 般应在镗床上进行加工。此外还可以从事与孔精加工有关的其他加工面的加工。 如果使用不同的刀具和附件还可进行钻削和铣削等，而且它的加工精度和表面质量要高于钻床。镗床是加工大型箱体类零件的主要设备，它还可以攻螺纹及 加工外圆和端面等。 它主要用于孔加工，镗孔精度可达 IT7，表面粗糙度 Ra 值为 1.6-0.8um. 镗床为较常用机床，通过本次设计对所学机械学、力学电工学等知识得到综合应用，结构设计能力得到训练，可有力的提高分析问题、解决问题的能力。

我国的机床工业是在新中国成立后建立起来的。解放后50多年来，我国机床工业获得了高速发展。我国已制定了完整的机床系列型谱，机床品种日趋齐全，能生产上千个品种。镗床作为常用机床，我国投入了巨大精力进行研发。我国镗床虽然在结构性能、技术水平、产品质量等方面，都有很大提高。但是，与发达国家同类产品相比，还有较大差距，首先是自主创新能力不够，当前多以仿制为主，或引进技术合作生产，缺乏自主知识品牌的高档产品，往往关键的核心技术，关键的功能部件，还得从国外购买。其次是产品质量，尤其是整机可靠性，还有较大差距，这也是用户最关注的问题之一，影响了国产镗床的市场占有率。由于西方垄断势力的技术封锁，我国研发与生产总体进度缓慢，但在“十五”期间， 是我国机床工具行业发展最快的五年，通过引进技术合作生产等形式，在新产品研发方面取得较大进展。在高速、高精度、自动化程度、使用寿命及高稳定性等方面有了较大突破。如：国产大型 IA5B 五轴联动数控卧式镗床，主轴转速 100-12000r/min， 快速移动速度 24m/min， 定位精度±8um， 重复定位精度±4um。 一些国内知名机床制造企业相继突破外国技术封锁，成功生产出了具有自主知识产权的高性能的大型镗床，如2006年9月，武汉重型机床集团与中国第二重型机械集团公司签订一台世界最大的DL 250型5米数控超重型卧式镗铣床供货合同，该机床是"十一五"国家重点项目的关键设备，也是迄今为止世界上最大规格的超重型数控卧式机床，该产品除具备重型卧式机床的基本功能外，还可以进行锥面、曲面、台阶轴、槽及螺纹的数控加工。配置不同的附件，可以进行铣削、磨削、镗孔及曲轴的加工，并能自动对刀及自动测量工件尺寸，具有深孔镗的功能，最大镗孔直径3.5米，镗孔深度可达8米。2009年1月，武重在DL 250型5米数控超重型卧式镗铣床的基础上，研制成功更大规格的DL325型6.5米数控超重型卧式镗铣床，该机床的成功制造，对于提升我国能源发电行业和远洋船舶的制造水平将产生巨大影响，对于提升我国装备制造业的水平具有十分重要的战略意义，中国一拖TK63100数控镗铣床等新成果填补国内空白，TK63100数控镗铣床是一拖开创科技公司为适应市场需求研发的通用型精密加工设备，具有高柔性、高精度和高生产率特点，适用于加工各种复杂箱型、板、盘类零件。该机床的研发成功，将大大提高一拖数控机床产品的技术档次，使企业在国内铣镗强力加工数控机床领域占有较大优势，江苏多棱数控机床股份有限公司（原常州机床 总厂）出品的大型五轴联动数控龙门镗铣床，又如国产大型 IA5B 五轴联动数控卧式镗床，主轴转速 100-12000r/min， 快速移动速度 24m/min，定位精度±8um， 重复定位精度±4um。 一些国内知名机床制造企业相继突破外国技术封锁，成功生产出了具有自主知识产权的高性能的大型镗床等。

国外镗床有突飞猛进的发展。其表现在于机床的结构、精度和寿命，以及自动化水平、生产效率等方面都有很大的提高。在产品开发工作上， 采用模块化设计和计算机辅助设计等现代化设计方法，在确保产品设计质量和技术水平的前提下，产品品种大量涌现，变型产品也越来越多，除可满足市场的需求外，还可获得了较大的经济效益。一些科学技术比较发达的国家，已由生产镗床转向生产更高水平的自动化机床，并已生产和研制出更高一级的现代化水平的设备，从而为实现无人化工厂奠定了基础。国外数控镗床的演变过程有两种：一种是以普通镗床为基础，配以数字控制系统，而成为数控镗床；另一种是与普通镗床无关，独立设计而成。国外很多机床公司都是由过去生产普通镗床转而生产当代的数控镗床的。很多机床厂家已不生产一般的普通机床，已将其扩散到发展中国家去生产，而把主要精力集中到更高级的数控镗床，并进行大量的科学研究工作因而取得了较大技术和经济利益。

目前在我国汽修行业中所选用的镗瓦机，大多是西安专用机床厂生产的JCS007型镗瓦机。这是一种低转速普通型镗瓦机，主机部分和夹具部分是分离的，无夹紧装置。据了解，在一些修配厂中，对这种型号的镗瓦机的使用方法不尽相同，尤其是工件定位方式。一种是按该机的使用要求，用校正套的方法进行对刀加工。即在缸体两端的座孔内装入校正套，装上轴瓦，这样就认为是达到了对刀的目的。但是，这种对刀方法远达不到精确校正的目的。原因是缸体在使用一定的时间后，轴承座孔会发生变形，校正套取出座孔后，镗杆未必能在座孔中心，达不到校正精度。还有，就我国现在的情况而言，生产的瓦片还不能达到标准化和系列化程度，一些修配厂，特别是规模较小的维修厂所使用的瓦片多是来自不同的厂家，瓦片的合金层厚度不一，若采用上述定位方法，会出现还未等瓦片镗圆，瓦片的部分部位已镗削至瓦底的情况，造成瓦片无法使用。另一种是采用试切的方法进行对刀。即把瓦片装入座孔后，先将镗杆装在大致的位置，再通过试切的方法，用木棒敲击缸体，逐渐将切痕调整至合适的深度。即认为达到定位的目的。这种方法效率低，也并不科学。该机机床刚度较低，在工作中会产生冲击和震动，又由于主机部分、夹具分离，因此影响加工精度，此外，该机采用附加支撑，加工至中间支撑时需卸刀，然后进给一段后再装刀，故产生二次误差，影响加工精度，同时降低生产效率。该机的转速调整采用更换皮带的方式，操作及其不便，同时镗杆上刀具安装简单，无长度调整装置，给对刀带来不便，影响对刀精度及作业效率。

1.3 本文主要研究的内容及方法

（1）根据基本技术参数，给出机床总体结构初步设计方案。

（2）确定各个零部件的具体外形尺寸并进行强度校核。完成总装图及部分零件图。

研究方法

第一阶段：查阅国内外有关资料和文件，了解镗瓦机的结构；

第二阶段：研究镗瓦机的工作原理；

第三阶段：制定总体的设计方案；

第四阶段：绘制设计草图，并撰写论文（设计说明书），进行必要的数据计算；

第五阶段：通过计算机绘图，绘制相应的零件和部件，绘制出装配图；

第六阶段：制作答辩PPT，参加毕业答辩，并完成毕业设计要求的所有工作。

1.4 本章小结

本章主要介绍了课题的研究意义与目的，在工业生产中的应用，以及它的基本组成结构，即由执行机构、驱动系统、控制系统和位置检测装置四部分构成，同时又分别对这四部分进行详细介绍。最后讲述了镗瓦机的发展概况。