發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體組合機(jī)床專用銑頭傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)分析

摘要：本文提出的銑削發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體開(kāi)檔、油封組合機(jī)床專用銑頭設(shè)計(jì)，用于汽缸體開(kāi)檔、油封面加工，將多工序合并為一道工序，大大縮短了生產(chǎn)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。文中重點(diǎn)分析主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置原理及可行性，傳動(dòng)采用齒輪傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)主軸回轉(zhuǎn)，通過(guò)鍵聯(lián)接來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。

關(guān)鍵詞：組合機(jī)床 專用銑頭 傳動(dòng)裝置

0 引言

伴隨著中國(guó)汽車工業(yè)持續(xù)增長(zhǎng)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益加劇，提高生產(chǎn)效率、降低成本已成為企業(yè)生存和發(fā)展的關(guān)鍵。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸體開(kāi)檔、油封面加工，常采用銑削、拉削和磨削三種方式，其中以銑削居多，應(yīng)用也最為廣泛。大型企業(yè)加工時(shí)通常采用對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體底面、龍門面和對(duì)口面的加工在大拉床上一次拉削完成的方法。此方法雖然效率高，但是投資大，不便于在自動(dòng)線上布置，且大拉床占地面積大、成本高。中小企業(yè)根本不具備條件，因此不能被廣泛使用。而專用銑頭的設(shè)計(jì)無(wú)疑是解決這些問(wèn)題的一條重要途徑。其目的在于合理改進(jìn)銑汽缸體開(kāi)檔、油封的銑頭，遵循工序集中的原則，合并加工工序，從而縮短加工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。

1 設(shè)計(jì)原則

①電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)變速器傳遞過(guò)來(lái)的轉(zhuǎn)速必須穩(wěn)定并且扭矩要滿足銑刀的需要。

②銑頭的中心軸的剛度要好。

2 汽缸體加工工序

為提高生產(chǎn)效率，銑刀將同時(shí)對(duì)汽缸體的1～10面進(jìn)行加工。銑頭的驅(qū)動(dòng)選擇：采用一端驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力由左端輸入，帶動(dòng)10個(gè)銑刀轉(zhuǎn)動(dòng)，此方法遠(yuǎn)離左端銑刀的驅(qū)動(dòng)力較小，當(dāng)需要較大切削力的不能滿足要求，但是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低，安裝調(diào)試維護(hù)方便。由于汽缸體需要的銑削力不是很大，能滿足加工要求。

3 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)

3.1 銑頭驅(qū)動(dòng)方式總布置圖如右圖。電動(dòng)機(jī)經(jīng)皮帶輪帶動(dòng)齒輪組減速，然后把動(dòng)力傳遞給銑頭，銑頭上安裝銑刀，帶動(dòng)銑刀做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)汽缸體進(jìn)行加工。

3.2 雙軸銑刀頭傳動(dòng)原理圖如下圖所示。動(dòng)力從左側(cè)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)銑頭轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)中心軸傳動(dòng)扭矩并且承擔(dān)切削時(shí)垂直于軸方向的銑削力，中心軸高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)銑刀旋轉(zhuǎn)加工汽缸體開(kāi)檔、油封面。中心軸的定位采用滾動(dòng)軸承與機(jī)床本體連接，從而可以承受較大的垂直于中心軸方向載荷。方案采用五個(gè)滾動(dòng)軸承來(lái)定位，銑頭能承受較大的銑削力，加工精度較高。

3.3 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置圖設(shè)計(jì)。銑汽缸體開(kāi)檔、油封組合機(jī)床專用銑頭的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置由齒輪傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。電動(dòng)機(jī)的輸入功率經(jīng)帶傳動(dòng)輸入，經(jīng)齒輪減速，從動(dòng)力頭輸出。傳動(dòng)軸的支承件采用圓柱滾子軸承。

3.3.1 銑頭銑削力的計(jì)算。基本參數(shù)：背吃刀量ap=

3.3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇。①電動(dòng)機(jī)的類型選擇。按所要求的工作條件選用Y系列一般用途的全封閉鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。

3.3.3 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算。動(dòng)力由皮帶輪帶動(dòng)I軸轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)齒輪嚙合依次帶動(dòng)Ⅱ軸、Ⅲ軸、Ⅳ軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

4 主要傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)

4.1 傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)。為了使被切齒輪的齒數(shù)小于最小齒數(shù)時(shí)避免根切并提高齒輪機(jī)構(gòu)的承載能力，減小其幾何尺寸使結(jié)構(gòu)更為緊湊，傳動(dòng)齒輪采用變位齒輪。

如圖：齒輪1帶動(dòng)齒輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪2通過(guò)軸帶動(dòng)齒輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪3帶動(dòng)齒輪4和齒輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，最終轉(zhuǎn)動(dòng)從齒輪1傳到齒輪5，實(shí)現(xiàn)扭矩的傳遞。

①齒輪1和齒輪2嚙合的主要幾何參數(shù)（表1）

以下其它傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)和校核過(guò)程與上面類似，計(jì)算出它們嚙合的主要幾何參數(shù)。

②齒輪3和齒輪4嚙合的主要幾何參數(shù)（表2）

齒輪5和齒輪3參數(shù)完全相同

4.2 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)。對(duì)于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三軸，輸入齒輪軸（Ⅰ軸）最為重要，下面給出Ⅰ軸詳細(xì)的設(shè)計(jì)。

4.2.1 輸入齒輪軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)軸的受力，左邊選用30313型圓錐滾子軸承，取裝軸承處的直徑為d2=70mm；右邊選用30313型圓錐滾子軸承，取裝軸承處的直徑為d3=60mm。

4.3 標(biāo)準(zhǔn)件及連接件的設(shè)計(jì)

4.3.1 軸承的選型。軸承為標(biāo)準(zhǔn)件，其選用可參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸選用30313型圓錐滾子軸承。

4.3.2 密封件的選型。密封主要有軸承蓋、襯蓋、襯套的密封以及軸承的油封。軸承蓋、襯蓋根選用O形橡膠密封圈。對(duì)于與軸配合的圓柱形襯套，選用填料密封和毛氈密封圈。

4.3.4 同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)。電動(dòng)機(jī)為Y250M-8，其額定功率P=30KW，轉(zhuǎn)速nm=730r/min，傳動(dòng)比i=1.6，軸間距約為587.9mm，全天工作。（表3）

本文的設(shè)計(jì)從工程角度出發(fā)，以滿足加工要求、節(jié)約成本、維修維護(hù)方便為原則。通過(guò)對(duì)缸體的工藝特點(diǎn)分析，確定了專用銑頭應(yīng)具備的特性，針對(duì)用專用銑頭加工汽缸體開(kāi)檔、油封面，加工時(shí)一次成型方案?jìng)鲃?dòng)裝置可行性分析。這種將多道工序變?yōu)橐坏拦ば颍浞煮w現(xiàn)工序集中的原則，大大縮短了生產(chǎn)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓海群，李春燕.WD12氣缸體三軸孔精鏜機(jī)床的設(shè)計(jì).江蘇：江蘇恒力組合機(jī)床有限公司，鹽城工學(xué)院優(yōu)集學(xué)院.

[2]黃如林.切削加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[3]楊可楨，程光蘊(yùn)，李仲生.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社.

[4]劉會(huì)英，楊志強(qiáng).機(jī)械原理.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.