第一章绪论
1.1研究背景和意义
我国汽车工业发展迅猛，汽车保有量不断上升，对车辆的制动栗需求量也不断增加。随着车辆技术的不断进步，对车辆制动粟的制造精度等性能指标要求也越来越高。目前，国内企业普遍采用钻一扩一铰传统工艺加工制动粟虹体零件，加工精度和效率低，制造成本和劳动强度大，己难以满足现代汽车制造业的发展要求。本文利用枪钻技术，研究和探讨了基于枪钻技术的制动菜主虹深孔加工机床的关键技术，较为全面的进行了汽车液压制动菜主虹孔专用深孔加工设备的设计，有效解决了制动栗主赶深孔传统加工工艺所存在的问题。汽车制动菜是汽车制动系统中的关键部件。制动时，推杆推动制动总粟活塞向前移动产生液压，经管道将液压油传送到各车轮制动分粟，推动各制动蹄与相应制动鼓接触摩擦，产生摩擦力，阻止车轮旋转，从而起到车轮制动的作用。其中，制动粟主虹（图1.1)是汽车制动菜的重要部件，与制动总菜活塞配合组成一对精密偶件，其性能和质量的好坏直接影响到制动栗的工作性能、可靠性和耐久性。因此要求其具有高精度、低粗糖度和良好的耐磨性⑴。由于制动粟结构复杂且为深盲孔，传统工艺一般要使用加长麻花钻加工，容易出现孔径尺寸超差、有锥度、切削散热难、排屑困难、工艺系统刚性差、加工效率低等问题[i],已难以适应现代汽车制造业的发展要求，国外进口的专用深孔加工设备存在技术保密和设备昂贵等问题。因此，研制生产效率和加工精度高、生产成本和劳动强度低的制动粟主虹深孔专用数控机床成为亟待解决的问题。为此，本课题研究和探讨解决这一难题的相关关键技术，在保证机床成本较低的前提下，设计出适用于汽车液压制动粟主紅孔加工的加工工艺和专用深孔加工设备，不仅能解决传统工艺存在的问题，保证加工质量和提高加工效率，而且能替代国外进口的昂贵设备，实现自主的知识产权，打破国外的技术垄断，促进我国机床装备业的发展。因此，研究和开发新型制动栗主紅深孔加工专用设备，具有重要的理论意义和实际应用价值。
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1.2国内外研究现状
早期的深孔钻头是由枪匠们所发展出来的。直到第二次世界大战时期，深孔加工工具与设备通常用于相对封闭的军工领域。硬质合金枪钻和内排屑钻头出现于40年代，大幅提高了深孔加工的加工效率和质量。此后深孔加工技术广泛应用于液压件制造、航天工业、冶金机械、重型机器和煤炭、石油机具等行业。深孔加工技术在80年代已成为制造行业不可缺少的关键工艺技术。在现代机械产品中，深孔零件常常成为决定产品质量水平和效益的关键件，深孔加工技术已是对企业产品质量和效益起决定作用的技术。但是在一些制造业中，深孔加工也常常成为决定产品工艺的“卡膀子”技术。早在20世纪50年代，美、日等工业技术发达国家就开展了深孔加工技术的研究，到六七十年代，它们建立起了深孔刀具和机床设备的专业制造体系。目前世界深孔加工装备市场仍被少数跨国公司所垄断，因此深孔加工技术的加工成本仍然比较昂贵。由于该类专用设备价格昂贵，因此我国使用深孔加工技术的企业普遍采用相对落后和成本较低的技术去幵发新的设备。为了解决这些问题，我国必须开发适应国内汽车业发展的新型深孔加工技术和装备。为了解决传统制动菜主虹深孔加工所存在的问题，国内科研和工程技术人员进行了大量的研究和探索，如厦门永裕机械工业有限公司的赵军和柯伟发现在铰主虹孔过程中，由于铰刀过长，刚性不足，铰削时产生振动，铰刀主偏角过小等造成孔径尺寸超差、内孔不圆，上下有锥度、内孔表面粗糙度值高、铰孔后孔的中心线不直等问题。此外，还由于铰孔深度大，切削液循环流动困难，不能及时清除切屑，也会影响到孔的尺寸精度。为提高加工质量，他们提出扩孔刀釆用后导向结构，有利于减小刀具的振动和孔中心的偏斜⑴。
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第二章基于枪钻技术的制动栗主紅深孔加工工艺研究
2.1制动栗主紅深孔加工方法探讨
汽车制动菜主紅是汽车制动系统的核心部件，它对汽车制动安全产生重要影响。主紅内装有活塞和弹黃等零件，用于推动制动液传输至各个制动分菜之中推动活塞，为了保证主虹内活塞的运动行程和管路的油压，主赶的孔深一般在90-300mm,直径一般为￠14-38nim。图2.1为制动菜主航零件图：有关资料显示，汽车制动菜的主要失效形式是制动菜主虹中的皮碗被严重磨损。由于汽车液压制动系统工作时，主密封皮碗由活塞带动，在制动粟主虹内作往返运动，皮碗与制动主虹孔之间有一定的过盈量。如果制动录主赶孔的同轴度以及圆柱度的偏差过大，或者孔内壁粗糖度过大，都会加剧皮碗的磨损。皮碗经过工作循环的反复磨损，就会失效，从而导致制动液压系统的液压油泄露，皮碗磨损的残留物又进一步对液压油造成污染，最终将影响汽车制动系统的稳定性和耐久性，降低汽车行驶的安全性。因此，在制动栗主虹孔的加工过程中，保证高的加工精度和低的表面粗糖度是非常重要的⑷。经查阅相关文献可知l2],制动主紅的材料一般为HT200，主赶孔加工精度要求一般为H8?H9,表面粗糖度为Ra0.2-0.4。
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胃三章枪钻专用机床设计............13
3.1机床总体方案.........13
3.1.1机床主要配置形式.........13
3.1.2机床总体布局.........13
3.2机床主要外形尺寸.........15
3.3本章小结.........18
第四章机床主轴系统主要参数和关键部件设计.........19
4.1主传动系统设计.........19
4.2主轴主要技术参数.........20
4.3主轴轴承的选择和配置.........23
4.4主轴主要参数的确定.........24
4.5主轴部件的结构分析.........27
4.6本章小结.........29
第五章机床进给系统设计.........30
5.1传动方案的确定.........30
5.2滚珠丝杠螺母副轴承配置.........30
5.3滚珠丝杠螺母副的选型与计算.........31
5.4伺服电机的选择及相关参数的计算.........34
5.5机床导轨的选型.........34
5.6制动泵专用夹具设计.........35
5.7本章小结.........38
第七章机床主要部件力学分析与设计
7.1 SoI idWorks Simulation 简介
Simulation是Solidworks无缝集成的有限元分析系统，它作为一个插件供用户使用。Simulation提供了一个单一屏幕解决方案来进行应力分析、频率分析、扭曲分析、热分析以及优化设计。SolidWorks Simulation进行模型分析的关键步骤如下：
(1)创建算例对模型的每次分析都是一个算例。新算例的创建可以使用创建一个全新的算例或者复制已有的算例。
(2)应用材料向模型添加包含物理信息的材料。
(3)添加约束模拟真实的模型装夹方式，对模型添加夹具。夹具符号用箭头和圆盘表示各个方向平移和转动的限制。
(4)施加载荷载荷反映了作用在模型上的力。SolidworksSimulation提供了多种外部载荷形式以加载到模型上，力可以通过各种方法加载到面、边和顶点上
(5)划分网格模型被细分为有限个单元。几何体将被自动网格划分器划割成有限个单元。在划分网格时，利用自动过渡对小尺寸特征、细节、孔洞、角自动地应用网格控制。自动过渡是基于几何体的曲率对网格进行的细化操作。在曲率变化大的区域，网格细化对获取正确的应力结果是非常重要的。
(6)运行分析求解计算模型中的位移、应变和应力。
(7)分析结果解释分析的结果。
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总结
本文在分析制动泵主缸孔的传统加工工艺面临问题的基础上，从枪钻加工工艺、机床整体布局、机床主轴和进给系统的设计等方面，全面的探讨了制动泵主缸孔专用机床的设计和开发的问题。论文所做的主要研究工作如下：
(1)在综合分析了制动泵主缸孔的加工技术要求的基础上，通过分析传统制动泵主缸孔加工所存在的问题，详细探讨了深孔加工的特点、面临的问题和深孔加工系统的分类，探讨了基于枪钻技术的制动泵主缸孔加工新工艺。根据枪钻系统的特点和对机床的基本要求，开发设计了枪钻专用机床，提高了制动泵主缸孔的加工效率和精度，降低了生产成本。
(2)在分析枪钻系统对机床主轴系统基本要求的基础上，对机床主轴系统进行了较为全面的分析和设计，主要包括主传动系统的设计，主轴主要参数的计算，主轴轴承的选择和配置，主轴主要参数的确定和主轴部件的结构分析。利用Solidworks三维造型软件对主轴部件的机械结构进行了三维实体模型图的绘制。
(3)在分析枪钻系统对机床进给系统基本要求的基础上，对机床的进给机构进行了分析和设计，确定了进给机构的传动方案，对进给机构的主要部件进行了选型分析，主要包括：滚珠丝杠螺母副轴承及其配置形式，滚珠丝杠螺母副，伺服电机和机床导轨等部件。通过分析制动泵主缸的零件结构，对制动泵专用夹具进行了设计，并对夹紧气缸进行了选型计算。
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参考文献（略）