4缸發(fā)動機油底殼組合鉆床Ⅱ主軸箱設(shè)計【說明書+CAD】
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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(文獻綜述) 第 6 頁
畢業(yè)設(shè)計
文獻綜述
院（系）名稱
工學(xué)院機械系
專業(yè)名稱
機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)生姓名
黎振廷
指導(dǎo)教師
賈百合
2012年 03 月 10 日
4缸發(fā)動機油底殼組合鉆床Ⅱ主軸箱設(shè)計
摘要
油底殼是曲軸箱的下半部，又稱為下曲軸箱。作用是封閉曲軸箱作為貯油槽的外殼，防止雜質(zhì)進入，并收集和儲存由柴油機各摩擦表面流回的潤滑油，散曲部分熱量，防止?jié)櫥脱趸Ｓ偷讱ざ嘤杀′摪鍥_壓而成，內(nèi)部裝有穩(wěn)油擋板，以避免柴油機顛簸時造成的右面震蕩激濺，有利于潤滑油雜質(zhì)的沉淀，側(cè)面裝有油尺，用來檢查油量。此外，油底殼底部最低處還裝有放油螺塞。
本綜述主要介紹發(fā)動機機體在批量生產(chǎn)流水線中組合機床的原理、結(jié)構(gòu)、工藝水平、使用現(xiàn)狀及存在的問題。分析了四缸發(fā)動機油底殼的結(jié)構(gòu)、工藝流程，為之后的設(shè)計做準備。
關(guān)鍵詞：發(fā)動機油底殼 組合鉆床主軸箱 工藝水平 工藝流程
前言
現(xiàn)代社會中，人們?yōu)榱烁咝А⒔?jīng)濟地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品，日益廣泛的使用各種機器、儀器和工具等技術(shù)設(shè)備與裝備。為制造這些技術(shù)設(shè)備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設(shè)備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設(shè)備等。由于機械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來達到，特別是形狀復(fù)雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機床上經(jīng)過幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機床是現(xiàn)代機械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。在一般機械制造廠中，機床所擔負的加工工作量，約占機械制造總工作量的40%～60%，機床的技術(shù)性能直接影響機械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟性，進而決定著國民經(jīng)濟的發(fā)展水平。可以這樣說，如果沒有機床的發(fā)展，如果不具備今天這樣品種繁多、結(jié)構(gòu)完善和性能精良的各種機床，現(xiàn)代社會目前所達到的高度物質(zhì)文明將是不可想象的。
1 組合機床的國內(nèi)、外現(xiàn)狀
世界上第一臺組合機床于1908年在美國問世，30年代后組合機床在世界各國得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關(guān)鍵設(shè)備之一。現(xiàn)代制造工程從各個角度對組合機床提出了愈來愈高的要求，而組合機床也在不斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展。
1.1國內(nèi)組合機床現(xiàn)狀
我國加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機遇與挑戰(zhàn)并存、組合機床行業(yè)企業(yè)適時調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭，截至2005年4月份，組合機床行業(yè)企業(yè)僅組合機床一項，據(jù)不完全統(tǒng)計產(chǎn)量已達1000余臺，產(chǎn)值達3.9個億以上，較2004年同比增長了10%以上，另外組合機床行業(yè)增加值、產(chǎn)品銷售率、全員工資總額、出口交費值等經(jīng)濟指標均有不同程度的增長，新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運營狀況良好。
1.1.1行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化
組合機床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內(nèi)燃機、農(nóng)機、工程機械、化工機械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備，隨著我國加入WTO后與世界機床進一步接軌，組合機床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來看，數(shù)控機床與加工中心的市場需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機床則有下降趨勢，中國機床工具工業(yè)學(xué)會的《機床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟指標報表》是統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個全國大型重點企業(yè)生產(chǎn)情況看，2003年生產(chǎn)數(shù)控機床890臺，產(chǎn)值16187萬元，生產(chǎn)加工中心148臺，產(chǎn)值5770萬元；2004年生產(chǎn)數(shù)控機床985臺，產(chǎn)值25838萬元，生產(chǎn)加工中心159臺，產(chǎn)值7099萬元；而2005年，截至4月份，數(shù)控機床、加工中心、產(chǎn)值已接近2003年全年水平，故市場在向數(shù)控、高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展。
1.1.2行業(yè)企業(yè)的快速轉(zhuǎn)變
“九五”后期，在組合機床行業(yè)企業(yè)的50多家組合機床分會會員中，僅有兩家企業(yè)實行了股份改造，一家企業(yè)退出國有轉(zhuǎn)為民營，其余的都是國有企業(yè)。而從2001至2002年，不到兩年的時間，就先后有十幾家企業(yè)實行股份制改造，一些小廠幾乎全部退出國有轉(zhuǎn)為民營，現(xiàn)在一些國家重點國有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉(zhuǎn)制已勢不可檔，“民營經(jīng)濟在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視4個階段后，煥發(fā)勃勃生機?！苯M合機床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。
1.1.3組合機床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
組合機床及其自動線是集機電于一體是綜合自動化度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟實用，被廣泛應(yīng)用與工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國的傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。組合機床的分類繁多，有大型組合機床和小型組合機床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺組合機床等；隨著技術(shù)的不斷是進步，一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受人們是親昧，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多種加工的可調(diào)可變的組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。
由于組合機床及其自動線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國組合機床及其組合機床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達國家相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備。
1.2 國外組合機床現(xiàn)狀
80年代以來，國外組合機床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機床的加工精度、多品種加工的柔性以及機床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進展，實現(xiàn)了機床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。組合機床技術(shù)的發(fā)展趨勢是：
1.2.1廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)
國外主要的組合機床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機床通用部件,在組合機床上不僅一般動力部件應(yīng)用數(shù)控技術(shù),而且夾具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置的自動分度與定位也都應(yīng)用數(shù)控技術(shù),從而進一步提高了組合機床的工作可靠性和加工精度。廣州標致汽車公司由法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺自動換箱組合機床組成的,其全部動作均為數(shù)控,包括自動上下料的交換工作臺、環(huán)形主軸箱庫、動力部件和夾具的運動,其節(jié)拍時間為58秒。
1.2.2發(fā)展柔性技術(shù)
80年代以來,國外對中大批量生產(chǎn),多品種加工裝備采取了一系列的可調(diào)、可變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動力頭、可換主軸箱等組成的組合機床;同時根據(jù)加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標、三坐標模塊化的加工單元,并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動線(FTL)。這種結(jié)構(gòu)的變化,既可以實現(xiàn)多品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏,又可以使機床配置更加靈活多樣。
1.2.3發(fā)展綜合自動化技術(shù)
汽車工業(yè)的大發(fā)展,對自動化制造技術(shù)提出了許多新的需求,大批量生產(chǎn)的高效率,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機械加工工序,而且能完成零件從毛坯進線到成品下線的全部工序,以及下線后的自動碼垛、裝箱等。德國大眾汽車公司KASSEL變速箱廠1987年投入使用的造價9000萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線,就是這種綜合自動化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對稱布置的自動線組成,三班制工作,每條線日產(chǎn)2000件,節(jié)拍時間為40秒。全線由12臺雙面組合機床、18臺三坐標加工單元、空架機器人、線兩端的毛坯庫和三坐標測量機組成,可實現(xiàn)3種零件的加工?？占軝C器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動化技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了一批專門從事裝配、試驗、檢測、清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家,進一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。
1.2.4進一步提高工序集中程度
國外為了減少機床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對組合機床這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼續(xù)采取各種措施,進一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺、多坐標通用部件、移動主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機床或在夾具部位設(shè)置刀庫,通過換刀加工實現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能,獲取更好的經(jīng)濟效益。[3]
2 發(fā)動機油底殼
2.1油底殼簡介
油底殼是曲軸箱的下半部，又稱為下曲軸箱。作用是封閉曲軸箱作為貯油槽的外殼，防止雜質(zhì)進入，并收集和儲存由柴油機各摩擦表面流回的潤滑油，散曲部分熱量，防止?jié)櫥脱趸?
油底殼多由薄鋼板沖壓而成，內(nèi)部裝有穩(wěn)油擋板，以避免柴油機顛簸時造成的右面震蕩激濺，有利于潤滑油雜質(zhì)的沉淀，側(cè)面裝有油尺，用來檢查油量。此外，油底殼底部最低處還裝有放油螺塞。
圖2.1 油底殼
2.1.1濕式油底殼
市面上見到的大多數(shù)車都是濕式油底殼，之所以命名為濕式油底殼是由于發(fā)動機的曲軸曲拐和連桿大頭在曲軸每旋轉(zhuǎn)一周都會浸入油底殼的潤滑油內(nèi)一次，起到潤滑作用，同時由于曲軸的高速運轉(zhuǎn)，曲拐每次高速浸入油池內(nèi)都會激起一定的油花和油霧，對曲軸和軸瓦進行潤滑，稱之為飛濺潤滑。這樣對潤滑油在油底殼內(nèi)的液面高度就有了一定的要求，如果太低了，曲軸曲拐和連桿大頭不能浸入潤滑油內(nèi)，導(dǎo)致缺少潤滑而順滑曲軸和連桿以及軸瓦；如果潤滑油液面太高又會導(dǎo)致軸承整個浸入，使曲軸的旋轉(zhuǎn)阻力增大，最終導(dǎo)致發(fā)動機性能下降，同時潤滑油容易進入氣缸燃燒室內(nèi)，導(dǎo)致發(fā)動機燒機油，火花塞積炭等問題。
這種潤滑方式結(jié)構(gòu)簡單，不需另設(shè)機油箱，但車輛工作的傾斜度不可過大，否則會因斷油、漏油而引發(fā)燒瓦拉缸事故。
2.1.2干式油底殼
干式油底殼用在很多賽車的引擎。它沒有在油底殼中儲存機油，更為準確的說是沒有油底殼。在曲軸箱的這些運動的摩擦表面都是通過一個個量孔壓出機油進行潤滑。由于干式油底殼發(fā)動機取消了油底殼的儲存機油的功能，所以原油底殼的高度就大大降低了，發(fā)動機的高度也隨之降低，重心降低帶來的好處就是有利于操控。最主要的優(yōu)點就是避免了發(fā)生濕式油底殼那些由于激烈駕駛而產(chǎn)生的種種不利的現(xiàn)象。
但是，由于潤滑油的壓力全部都要來源于機油泵。機油泵動力則是通過曲軸的轉(zhuǎn)動通過齒輪連接而來。雖然在濕式油底殼發(fā)動機中雖然也需要用機油泵來為凸輪軸提供壓力潤滑。但是這種壓力是很小的，機油泵需要的動力也很少。然而在干式油底殼的發(fā)動機中，這種壓力潤滑的強度需要大很多。而且機油泵的尺寸也要比濕式油底殼發(fā)動機的機油泵大很多。所以此時機油泵需要的動力也就更多一些。這如同機械增壓的發(fā)動機一樣，機油泵需要消耗掉發(fā)動機的一部分動力。尤其是在高轉(zhuǎn)速的時候，發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加，摩擦部件的運動強度也就增加，需要的潤滑的機油也多，所以就需要機油泵提供更大的壓力，對于曲軸動力的消耗也就加劇了。
2.2發(fā)動機油底殼結(jié)構(gòu)、工藝
油底殼沖壓件外形不規(guī)則，由復(fù)雜空間曲面構(gòu)成，端面平面度及孔位位置度要求相對較高，屬典型的復(fù)雜深拉深件。其工藝難點主要在于油底殼成形，因成形高度相對較大，凹模半徑較小，外形不規(guī)則，拉深過程中各處應(yīng)力和應(yīng)變情況比較復(fù)雜，差別較大，在拉深過程中易出現(xiàn)拉裂及局部起皺現(xiàn)象，實踐證明，拉深工序及整形工序的合理確定，將直接關(guān)系到制件質(zhì)量和制件成本。
圖2.2
油底殼沖壓工藝分析及確定2.1工藝流程初定通過對零件結(jié)構(gòu)及使用要求的綜合分析，初步確定此零件的工藝流程如下：落料拉深（次數(shù)未定）切邊、沖法蘭面孔翻邊校平?jīng)_放油塞孔此工藝流程的優(yōu)勢在于：拉深工序后，切邊、沖法蘭面孔將通過復(fù)合模在一道工序中完成，生產(chǎn)效率將得以有效提高。
其缺陷在于：翻邊工序安排在切邊、沖孔復(fù)合工序之后，如此，在沖孔工序產(chǎn)生的安裝孔將在后續(xù)翻邊工序產(chǎn)生一定程度的孔變形及孔位變移。
參考文獻
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