H1105柴油機氣缸三面粗鏜組合機床設計（左主軸箱設計）-正文

1、ZH1105ZH1105 柴油機氣缸體三面粗鏜組合機床設計（左主柴油機氣缸體三面粗鏜組合機床設計（左主 軸箱設計）軸箱設計） 目目 錄錄 1 前言.1 1.1 總體設計.1 1.2 左主軸箱設計.1 1.3 發(fā)展狀況及涉及內(nèi)容.1 1.4 本課題擬解決的問題.1 1.5 解決方案及預期效果.2 1.5.1 解決方案.2 1.5.2 預期效果.2 2 方案論證.3 2.1 組合機床工藝方案的制定.3 2.1.1 確定機床完成工藝時的一些限制.3 2.2 確定切削用量及選擇刀具.3 2.2.1 選擇切削用量.3 2.2.2 對左側面上 4 個孔的切削用量的選擇.4 2.2.3 對后面上 1 個孔的

2、切削用量的選擇.5 2.3 計算切削力、切削扭矩及切削功率.5 2.4 選擇刀具結構.9 3 組合機床總體設計三圖一卡.10 3.1 被加工零件工序圖.10 3.2 加工示意圖.10 3.2.1 導向結構的選擇.11 3.2.2 動力箱型號的選擇.11 3.2.3 動力部件工作循環(huán)及行程的確定.11 3.3機床尺寸聯(lián)系總圖.12 3.3.1 選擇動力部件.12 3.3.2 動力箱型號的選擇.13 3.3.3 確定夾具輪廓尺寸.13 3.3.4 確定中間底座尺寸.14 3.3.5 確定主軸箱輪廓尺寸.14 3.4機床生產(chǎn)率計算卡.15 4左主軸箱設計.17 4.1左主軸箱箱體零件的設計.17 4

3、.1.1 箱體的選用.17 4.2確定傳動軸的位置和齒輪齒數(shù).17 4.3坐標計算.19 4.4主軸等有關零件的設計. .22 4.4.1 主軸直徑的確定.22 4.4.2 主軸結構的選定.22 4.4.3 傳動軸的選定.23 4.5 主軸箱坐標計算、繪制坐標檢查圖.23 4.5.1 計算傳動軸的坐標.23 4.5.2 繪制坐標檢查圖.24 4.6 齒輪的校核及參數(shù)的確定.25 4.6.1 齒輪的校核.25 4.6.1.1 齒輪的材料，精度和齒數(shù)的選擇.25 4.6.1.2 設計計算.25 4.7 箱體或前蓋補充加工圖.27 5 設計總結.29 參考文獻.30 致 謝.31 附 錄.32 摘要

4、摘要：為了提高加工效率和質(zhì)量以及保證 ZH1105 柴油機氣缸體三面相應粗鏜孔的 尺寸精度及位置精度的要求，需要設計一臺滿足三面粗鏜要求的臥式組合機床，本 課題組設計了 ZH1105 柴油機氣缸體三面粗鏜機床及左主軸箱。在分析加工工件的 特點的基礎上，按組合機床的設計方法和步驟，進行了組合機床的總體設計，繪制 了被加工零件的工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計算卡，在此基礎 上，繪制了左主軸箱設計的原始依據(jù)圖，擬訂了主軸箱的傳動路線，應用最優(yōu)化方 法布置齒輪。確定傳動參數(shù)，繪制了主軸箱裝配圖、箱體坐標檢查圖、前蓋及后蓋 的補充加工圖，進行了軸、齒輪等零件的強度校核。該機較好地完成了設計

5、要求， 大大提高了工作效率。 關鍵詞關鍵詞：柴油機；氣缸體；三面粗鏜；主軸箱；組合機床 The Design of Three-Side Rough Boring of The ZH1105 Engine Casing Cylinder Block(Left NSpindle Box Design) Abstract:. To improve the efficiency of processing ,and quality assurance of ZH1105 engine casing ,and cylinder block three rough surface correspondi

6、ng Boring, and the dimensional accuracy of location requirements for the design of a rough surface to satisfy the requirements of Horizontal Boring Machine portfolio, the discussion group has designed ZH1105 engine casing design of the cylinder block 3., Rough Boring Machine and left spindle box. On

7、 the base of the characteristics of the analysiss process , the methods and steps of the design of the modular machine tool, the designing system was made. By the process of drawing ,the schematic diagram of machining ,the relationship of the machine size and the card of the productivity were drawn.

8、 Then the primitive chart for the design of the left-side spindle box was given out. The transmission route was confirmed and the transmission parameter was made. The assembly diagram of the spindle box was drawn. After arranging the gears ,we used the optimized design. The supplement processing dia

9、gram of the front side and behind side plate were also made. The intensity of the axises and gears was checked. The machine can satisfy the requirement of the design and the controlling precision was wholly improved. Keywords：desel machine; cylinder body; three-side Rough Boring ; spindle box; modul

10、ar machine tool. 1 前言前言 組合機床是用按系列化標準化設計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工 藝要求設計的專用部件組成的專用機床。 本人課題來源于江蘇江淮動力集團，本人所設計的題目是 ZH1105 柴油機氣缸 體三面粗鏜組合機床設計，主要完成左主軸箱裝配圖和零件圖設計任務，所設計的 機床主要用于加工柴油機左氣缸體，本人在完成“三圖一卡”的基礎上，完成組合機 床自動加工柴油機氣缸體的左主軸箱設計。 1.1 總體設計總體設計 1、制定工藝方案，確定機床的配置型式及結構方案； 2、三圖一卡設計，包括：a)被加工零件工序圖；(b) 加工示意圖；(c) 機床聯(lián) 系尺寸圖；(d)

11、生產(chǎn)率計算卡。 1.2 左主軸箱設計左主軸箱設計 1、左箱總裝圖； 2、左軸箱箱體零件圖； 3、其它零件圖； 4、有關計算、校核等 1.3 發(fā)展狀況及涉及內(nèi)容發(fā)展狀況及涉及內(nèi)容 當我國加入 WTO 以后，制造業(yè)所面臨的機遇與挑戰(zhàn)并存。對組合機床的要求 相對提高，從而設計機床的要求也提高。為了組合機床行業(yè)適時調(diào)整戰(zhàn)略，采取了 積極的應對策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭，截至 2002 年 9 月份，組合機床 行業(yè)僅組合機床產(chǎn)品一項，產(chǎn)量快速增長，相比 2001 年同比增長了十個百分點以 上, 另外組合機床行業(yè)工業(yè)增加值、產(chǎn)品銷售率、全員工資總額、出口交貨值等經(jīng) 濟指標均有不同程度的增長，新產(chǎn)品、

12、新技術較去年均有大幅度提高，可見行業(yè)企 業(yè)運營狀況良好。 研究的主要內(nèi)容可涉及：工程設計相關的理論；產(chǎn)品設計中的技術難點；對如 何進行同類產(chǎn)品設計進行研究；相關行業(yè)的熱點技術問題；針對的設計任務的特點 所采用的相關結構的工作原理；如何用相關的技術手段來保證設計質(zhì)量；設計產(chǎn)品 所涉及的相關技術；結構設計的合理性校驗；產(chǎn)品設計的操作簡便性、制造和使用 的經(jīng)濟性；產(chǎn)品設計的環(huán)保、節(jié)能特性；產(chǎn)品設計的制造可實施性；產(chǎn)品設計的壽 命；產(chǎn)品設計中零、部件的標準化、通用化問題。 1.4 本課題擬解決的問題本課題擬解決的問題 1、總體設計問題:如設計選型、產(chǎn)品總體布局、產(chǎn)品配置； 2、產(chǎn)品設計的特殊要求:例如

13、特定的參數(shù)要求，特定的結構要求，特定的性能 要求； 3、產(chǎn)品傳動方案的確定:標準件、通用件的選擇； 4、詳細設計相關問題:例如相關的強度校核、剛度校核、局部結構設計問題的 方案確定； 5、產(chǎn)品的設計分析:例如有限元分析、運動分析、動力學分析； 6、工藝設計方案的論證:設計效果仿真；加工模擬仿真； 7、生產(chǎn)效率:經(jīng)濟性；生產(chǎn)周期； 1.5 解決方案及預期效果解決方案及預期效果 1.5.1 解決方案解決方案： 1、采用何種總體設計方案；針對某種需求采用何種特殊結構； 2、易損件采用便于裝拆的結構；采用何種設計手段； 3、采用何種分析手段；采用何種實驗手段； 4、采用何種優(yōu)化方法；采用何種仿真手段；

14、 1.5.2 預期效果預期效果： 產(chǎn)品的制造工藝性好；產(chǎn)品外形美觀；產(chǎn)品的制造成本降低；提高設計的一次 成功率、減少設計返工；交貨期縮短；產(chǎn)品使用中的維護成本降低；設計的產(chǎn)品工 作更穩(wěn)定、可靠；產(chǎn)品結構合理，符合工作現(xiàn)場的需要，更易于操作和使用；產(chǎn)品 的使用效果達到什么樣的指標；產(chǎn)品拆卸方便、更易于維護；所設計的部分符合整 個工藝流程的要求。 本次畢業(yè)設計歷時四個多月，在指導老師的細心指導下，在本組設計人員的共 同努力下，我們的畢業(yè)設計得以按時圓滿地完成。在此向所有支持我這次畢業(yè)設計 的老師和同學表示深深的感謝！ 2 方案論證方案論證 組合機床的通用部件分大型和小型兩大類。用大型通用部件組成的

15、機床稱為大 型組合機床，用小型通用部件組成的機床稱為小型組合機床。 機床帶有一套固定的夾具，根據(jù)所需加工面數(shù)布置動力部件。動力部件可以是 立式，臥式或斜式安裝。工件安裝在機床的固定夾具里，夾具和工件固定不動。動 力滑臺上的動力箱連同多軸箱或單軸切削頭實現(xiàn)切削運動。 根據(jù)加工零件的要求，本機床采用單工位組合機床。刀具對零件的加工為平行 加工，動力部件采用臥式安裝，品字型結構。 2.1 組合機床工藝方案的制定組合機床工藝方案的制定 2.1.1 確定機床完成工藝時的一些限制確定機床完成工藝時的一些限制 1、孔間中心距的限制 在確定組合機床完成工藝時，要考慮可同時加工的最小孔中心距。由于主軸箱 的主軸

16、結構的設備導向的需要，所以近距離孔能否在同一多軸箱上同一工位加工受 其限制。 2、結構工藝性不好的限制 有些工件結構工藝性不好，如箱體多層壁上的同軸線的孔徑中間大兩頭小時， 則進刀困難。當孔徑大于 50mm 時，可采用讓刀的辦法。多層壁同軸孔，為便于 布置中間導向裝置，孔中心離箱體側壁間距離也應夠。 2.2 確定切削用量及選擇刀具確定切削用量及選擇刀具 2.2.12.2.1 選擇切削用量選擇切削用量 16 個被加工孔中，由于既有鉆孔加工又有鏜孔加工，所以選擇切削用量時應綜 合考慮，鉆孔切削用量從文獻9的 130 頁表 6-11 中選取，鏜孔切削用量從文獻9 的 130 頁表 6-15 中選取。

17、由于鉆孔的切削用量與鉆孔深度有關，隨孔深的增加而逐 漸遞減，其遞減值按文獻9的 131 頁表 6-12 選取。鉆孔時，降低進給量的目的是 為了減小軸向切削力，以避免鉆頭折斷，降低切削速度主要是為了提高刀具壽命。 1、對右側面上 5 個孔的切削用量的選擇：保證進給速度相等 A鉆孔 4：36.4，通孔. 由 d22-50，硬度大于 190-240HBS，選擇 v=10-18m/min,f0.25-0.4mm/r,又 d=36.4mm,取定 v=17.6m/min,f=0.3mm/r,則由文獻5的 43 頁知 （2- d v n 1000 1） 得： n=100017.6/36.4=154r/min

18、 B鉆孔 5： 24.4，通孔 由 d22-50，硬度大于 190-240HBS，選擇 v=10-18m/min,f 0.25-0.4mm/r,又 d=24.4mm,取定 v=17.7m/min,f=0.3mm/r,則由 d v n 1000 得： n=100017.7/24.4=230r/min C鏜孔 1、2： 61.4 由于刀具采用硬質(zhì)合金，加工材料為鑄鐵，v=35-50m/min,f0.4-1.5mm/r 中選 擇,考慮到刀具壽命以及進給速度的一致性，取 v=35m/mim,f=0.6mm/r，則 =100035/61.4=181.5r/min d v n 1000 D鏜孔 6： 56

19、.6 由于刀具采用硬質(zhì)合金，加工材料為鑄鐵，v=35-50m/min,f0.4-1.5mm/r 中選 擇,考慮到刀具壽命以及進給速度的一致性，取 v=40m/min,f=0.5mm/r，則 =100040/56.6=225r/min d v n 1000 2.2.2 對左側面上對左側面上 4 個孔的切削用量的選擇個孔的切削用量的選擇 由于分兩次進給，要同時考慮進給速度和轉速，兩次進給轉速要相同，同次進 給保證進給速度相同 A鏜孔 3： 194.4/124.4 由于刀具采用硬質(zhì)合金，加工材料為鑄鐵，v=35-50m/min,f0.4-1.5mm/r 中選 擇,考慮到刀具壽命,加工余量應取小一點，

20、故加工 193.8 孔采用分層切削。 第一次進給主要加工 194.4 孔，取定 v=50m/min,f1=0.50mm/r,則 =100050/194.4=82r/min d v n 1000 第二次進給要同時鏜 124.4 孔，考慮到軸向切削力，進給量應選小一點,取定 v=37.3m/min,f2=0.6mm/r，則 =100037.3/124.4=95r/min d v n 1000 B鏜孔 1、2： 261.4 由于刀具采用硬質(zhì)合金，加工材料為鑄鐵，v=35-50m/min,f0.4-1.5mm/r 中選 擇,考慮到刀具壽命以及進給速度的一致性，取定 v1=35m/mim,f1=0.6m

21、m/r，則 =100035/61.4=181.5r/min d v n 1000 同軸轉速相同，進給速度一致，取定 v2=35m/min,f2=0.60mm/r C鉆孔： 36.4，通孔 由 d22-50，硬度大于 190-240HBS，選擇 v=10-18m/min,f0.25-0.4mm/r,又 d=35.8mm,取定第一次進給 v1=17.9m/min,f1=0.3mm/r,則 =100017.9/36.4=157r/min d v n 1000 同軸轉速相同，進給速度一致，取定 v2=17.9m/min,f2=0.3mm/r 2.2.3 對后面上對后面上 1 個孔的切削用量的選擇個孔的

22、切削用量的選擇 鏜孔： 114.4/115/122.4 由于刀具采用硬質(zhì)合金，加工材料為鑄鐵，在 v=35-50m/min,f0.4-1.5mm/r 中 選擇，考慮轉速和進給速度的一直性，取定 v=36/40/45m/min。 第一次進給，取定 f1=0.36mm/r；第二次進給,取定 f2=0.16mm/r，則 =100055.7/114.4=155r/min d v n 1000 （孔的編號見被加工零件工序圖） 2.3 計算切削力、切削扭矩及切削功率計算切削力、切削扭矩及切削功率 根據(jù)文獻9的 134 頁表 6-20 中公式計算鉆孔 （2- 6 . 08 . 0 26HBDfF 2） （2

23、- 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDT 3） （2- D Tv P 9740 4） 根據(jù)文獻9的 134 頁表 6-20 中公式計算鏜孔 （2- 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pZ 5） （2- 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF pX 6） （2- 55 . 0 75 . 0 7 . 25HBfDaT p 7） （2- 61200 vF P Z 8） 式中， F、Fz-切削力（N） ；T-切削轉矩（N） ；P-切削功率（Kw） ；v-切削 速度（m/min） ；f-進給量（mm/r） ；ap-切削深度（mm） ； D-加工（或鉆頭）

24、直徑 （mm） ； HB-布氏硬度， 得 HB=223。 由以上公式可得： 右面 1、2 軸 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pZ N6 .1659 2233 . 03 4 . 51 55 . 0 75. 0 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF pX 1 . 165 . 0 2 . 1 2233 . 0351 . 0 N336 55 . 0 75 . 0 7 . 25HBfDaT p 55 . 0 75 . 0 22345 . 0 3 4 . 61 7 . 25 mmN 63149 61200 vF P Z 61200 35 7 . 2054 kw

25、175 . 1 4 軸 6 . 08 . 0 26HBDfF 6 . 08 . 0 22316 . 0 4 . 3626N 1 . 5581 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDT 6 . 08 . 09 . 1 2233 . 0 4 . 3610mmN 90128 D Tv P 9740 4 . 3614 . 3 9740 6 . 1790128 kw425 . 1 5 軸 6 . 08 . 0 26HBDfF 6 . 08 . 0 22316 . 0 4 . 3626N 1 . 5581 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDT 6 . 08 . 09 . 1 2233 .

26、0 4 . 2410 mmN 4 . 42335 D Tv P 9740 4 . 2414 . 3 9740 7 . 17 4 . 42335 kw004 . 1 6 軸 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pZ N 2 . 1794 2235 . 03 4 . 51 55 . 0 75 . 0 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF pX 1 . 165 . 0 2 . 1 2233 . 0351 . 0 N336 55 . 0 75 . 0 7 . 25HBfDaT p 55 . 0 75 . 0 2235 . 03 6 . 56 7 . 25 mmN

27、 94.50776 61200 vF P Z 61200 40 2 . 1794 kw173 . 1 左面 1、2 軸 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pZ N 1 . 1222 2233 . 03 4 . 51 55 . 0 75 . 0 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF pX 1 . 165 . 0 2 . 1 2233 . 0351 . 0 N336 55 . 0 75 . 0 7 . 25HBfDaT p 55 . 0 75 . 0 2234 . 03 8 . 60 7 . 25 mmN 3 . 46139 61200 vF P Z 61

28、200 29 7 . 1517 kw719 . 0 3 軸 孔徑 194.4mm mmN HBfaDT p 5 . 871982235 . 05 . 1 4 . 194 7 . 25 7 . 25 55 . 0 75 . 0 55 . 0 75 . 0 333 N HBfaF pZ 26.8962235 . 05 . 1 4 . 51 4 . 51 55 . 0 75 . 0 55 . 0 75 . 0 33 N HBfaF pX 1462233 . 05 . 151 . 0 51 . 0 1 . 165 . 0 2 . 1 1 . 1 65 . 0 3 2 . 1 3 KW VF P Z 7

29、32 . 0 61200 5026.896 61200 3 3 孔徑 124.4mm mmN HBfaDT p 78.12043422345 . 0 5 . 3 4 . 124 7 . 25 7 . 25 55 . 0 75. 0 55 . 0 75 . 0 333 N HBfaF pZ 3 . 93 . 2 2235 . 05 . 3 4 . 51 4 . 51 55. 075 . 0 55 . 0 75 . 0 33 N HBfaF pX 52.52222345 . 0 5 . 351 . 0 51 . 0 1 . 165 . 0 2 . 1 1 . 1 65 . 0 3 2 . 1 3

30、KW VF P Z 18 . 1 61200 318.3735.1936 61200 3 3 6 軸 0.750.55 51.4 3309.6 Zp Fa fHB N 1.20.651.1 0.51 333.7 Xp FafHB N 3309.6 17.9 0.968 6120061200 Z F V PKW 后面 孔徑為 114.4mm mmN HBfaDT p 99.11063722345 . 0 5 . 3 4 . 114 7 . 25 7 . 25 55 . 0 75. 0 55 . 0 75 . 0 33 N HBfaF pZ 2 . 193422345 . 0 5 . 3 4 .

31、51 4 . 51 55 . 0 75 . 0 55 . 0 75 . 0 N HBfaF pX 52322345 . 0 5 . 351 . 0 51 . 0 1 . 165 . 0 2 . 1 1 . 1 65 . 0 2 . 1 KW VF P Z 76 . 1 61200 7 . 55 2 . 1934 61200 孔徑為 122.4mm 55 . 0 75 . 0 33 7 . 25HBfaDT p mmN 4 . 111334 N HBfaF pZ 193622345 . 0 5 . 3 4 . 51 4 . 51 55 . 0 75 . 0 55 . 0 75 . 0 N HBf

32、aF pX 45222336 . 0 5 . 351 . 0 51 . 0 1 . 165 . 0 2 . 1 1 . 1 65 . 0 2 . 1 KW VF P Z 58 . 1 61200 501936 61200 孔徑為 122.4mm mmNT 5 . 118498 N HBfaF pZ 193622345 . 0 5 . 3 4 . 51 4 . 51 55 . 0 75 . 0 55 . 0 75 . 0 N HBfaF pX 45222336 . 0 5 . 351 . 0 51 . 0 1 . 165 . 0 2 . 1 1 . 1 65 . 0 2 . 1 KW VF P

33、Z 596 . 1 61200 7 . 59 2 . 1636 61200 (軸編號與孔編號相對應) 2.4 選擇刀具結構選擇刀具結構 根據(jù)加工精度、工件材料、工件條件、技術要求等進行分析，按照經(jīng)濟地滿足 加工要求的原則，合理地選擇刀具。只要所選工藝方案可以采用剛性較好的鏜桿， 還是采用鏜削方法，這是因為鏜刀制造簡單，刃磨方便。 當被加工孔直徑在 40mm 以上時，組合機床上多采用鏜削加工，其加工精度 可高達 1-2 級。 直徑小于 40mm 時，選用鉆削方法，鉆頭選用高速鋼修磨棱帶及橫刃鉆頭。 鏜孔選用合金鏜刀頭。 直徑大于 40mm 時，選用鏜削方法，刀具材料為硬質(zhì)合金。當加工階梯孔時，

34、選用階梯桿，由于多刀加工，扭矩較大，所以要選用強度較好的刀桿材料：41Gr。 3 組合機床總體設計組合機床總體設計三圖一卡三圖一卡 3.1 被加工零件工序圖被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設計的組合機床上完成的工 藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準、夾 壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前加工余量、毛坯或半成品情 況的圖樣。除了設計研制合同外，它是組合機床設計的重要依據(jù)，也是制造、使用、 調(diào)整和檢驗機床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件的基礎上，突 出本機床或自動線的加工內(nèi)容，并作必要的說明而繪制的。其主要

35、內(nèi)容包括： 1、被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機床設計有關部位結構形 狀和尺寸。 2、本工序所選用的定位基準、夾壓部位及夾緊方向。 3、本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術要求以及對 上道工序的技術要求。 4、注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度以及加工部位的余量。 E C C E B B F F F-F H -H 1X45 1X45 6.3 6.3 G-G B-B 6.3 6.3 C-C D-DE-E 1X45 6.36.3 6.3 6.3 6.3 6.3 6.3 Q 6.3 Y H H G G C C Y 圖 3-1 被加工零件工序圖 3.2 加工示意圖加工

36、示意圖 零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來。加工示意圖表示被加工零件 在機床上的加工過程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機床各部件 間的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)等。 3.2.1 導向結構的選擇導向結構的選擇 組合機床鉆孔時，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導向裝置來保證的。導 向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提 高刀具系統(tǒng)的支承剛性。 本課題中鏜孔采用旋轉套導向，鉆孔采用固定套導向。 a.尺寸規(guī)格的選用 b.導向套的布置 c.導向套配合的選擇 3.2.2 確定主軸、尺寸、外伸尺寸確定主軸、尺寸、外伸尺寸 在該課題中，主軸既

37、有用于鏜孔又有用于鉆孔，鏜孔選用滾錐軸承主軸，鉆孔 選用滾珠軸承主軸。鏜孔時主軸與刀具采用浮動卡頭連接，主軸屬于短主軸；鉆孔 時主軸與刀具采用接桿連接，主軸屬于長主軸。 根據(jù)由選定的切削用量計算得到的切削轉矩 T，由文獻9的 43 頁公式 4 10TBd 式中，d軸的直徑（） ；T軸所傳遞的轉矩（Nm） ；B系數(shù)，本課題中 鏜孔主軸為剛性主軸，取 B=7.3；鉆孔主軸為非剛性主軸，取 B=6.2。 由公式可得： 左面 軸 1 d=30 取定 d=40 軸 2 d=30mm 取定 d=40 軸 4 d=30.46 取定 d=40 軸 6 d=25.35 取定 d=40 右面 軸 1、2 d=37

38、 取定 d=40 軸 4 d=34 取定 d=35 軸 5 d=28 取定 d=30 軸 6 d=35 取定 d=45 后面 軸徑 d=55mm 軸徑實際設計時確定 根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑，文獻9的 44 頁表 3-6 可得到主軸外伸尺寸 幾接桿莫氏圓錐號。滾錐主軸軸徑 d=40時，主軸外伸尺寸為： D/d1=67/48,L=135。滾錐主軸軸徑 d=35時，主軸外伸尺寸為： D/d1=50/36,L=115。滾珠主軸軸徑 d=30時，主軸外伸尺寸為： D/d1=50/36,L=115；接桿莫氏圓錐號為 4。滾珠主軸軸徑 d=30時，主軸外伸尺 寸為：D/d1=50/36,L=115；接

39、桿莫氏圓錐號為 3。 3.2.3 動力部件工作循環(huán)及行程的確定動力部件工作循環(huán)及行程的確定 1、工作進給長度 L工的確定 工作進給長度 L工，應等于加工部位長度 L（多軸加工時按最長孔計算）與刀 具切入長度 L1和切出長度 L2之和。切入長度一般為 5-10，根據(jù)工件端面的誤差 情況確定；鏜孔時，切出長度一般為 5-10mm。 當采用復合刀具時,應根據(jù)具體情況決定。所以得出以下結果: 左主軸箱：工進長度:55mm 右主軸箱：工進長度:95mm 后主軸箱：工進長度:128mm 2、快速進給長度的確定 快速進給是指動力部件把刀具送到工作進給位置。初步選定三個主軸箱上刀具 的快速進給長度分別為 21

40、5，255和 125。 3、快速退回長度的確定 快速退回長度等于快速進給和工作進給長度之和。由已確定的快速進給和工作 進給長度可知，三面快速退回長度分別為 270，350mm,253mm。圖 2-3 為加工示 意圖。 35 ?150 22 3 35 ?45 ?65H5 ?120K7 ?44 75135 ?22 ?26 ?70F8 ?M30X1.5 ?70H7/G6 418 25 19 65200 ?70H7/G6 ?85H7/G6 ?44 11024 50 Tr30X3 ?40F8 ?35 ?46H7/K6 ?30 225 25 24 26 26 ?14 2826 22 ?70H7/G6 ?8

41、5H7/M6 220205 135 75 101 3030 6 30 ?25K5 ?70H7/M6 ?60H7/M6 15 ?20 ?15 ?20 ?30 ?70H7/M6 ?60H7/M6 37 34 4 30 123727 81254 23 4930 GB73-85-M12X16 T6114 T12-1?16G主主 GB812-88-M50X1.5 43 GB70-85-M6X35 44 GB65-85-M8X35 45 GB65-85-M8X50 46 47 48 49 GB70-85-M6X8 50 51 主主 GB/ZQ4606-86 主主2510 GB/T288 GB79-85-M

42、20X15 GB/T71-85-M10X12 52 53 54 55 主主主主6212 GB/T276-94 56 57 58 59 60 主主主主主主 n=150r/min f=0.2mm/r 1 2 T6113 TD641-61 M10 x12 3 4 T6115 TD641-61 M12X20 GB1096-76 12X50 5M80X2 GB810-88 6 7318212主 主 GB810-88 主主125 JB/ZQ4606-86 8 M8X35 GB70-85 9 10 M16X70 GB65-76 M8X70 GB67-76 M16X40 GB67-76 1112M16X40

43、GB67-7613 主主80 JB/ZQ4 606-86 1415主主主主6213 GB/T 276-94 M6X20 GB70-85 16 171819 T6113 T6112 M10 x2 T0641-41 8X35 GB1096-72 T6112 2021 22 M25x15 GB810-88 M25x15 GB810-88 232425 26 27 28 29 30 M12x15 GB65-76 M6x15 GB65-76 31 32 33 M12x20 GB65-76 M6x15 GB67-76 M12x20 GB65-76 3435 36 37 383940 41 M30 x2 G

44、B810-88 42 主主主主 n=181.5r/min f=0.6mm/r 主主主主 n=95r/min f=0.6mm/r 主主主主 n=154r/min f=0.3mm/r 主主主主 n=230r/min f=0.3mm/r 主主主 n=82r/min f=0.5mm/r n=181.5r/min f=0.6mm/r n=157r/min f=0.3mm/r 主主主主 主主主主 主主主主主主43170200180210105180 75160 ?60 ?198F8 ?215H7/M6 M80X2 ?198H7/G6 ?85K6 M115X2 16 318 22 190160190217

45、174.65185.64 圖 3-2 加工示意圖 3.3 機床尺寸聯(lián)系總圖機床尺寸聯(lián)系總圖 3.3.1 選擇動力部件選擇動力部件 動力滑臺型號的選擇 根據(jù)選定的切削用量計算得到的單根主軸的進給力，按文獻9的 62 頁公式 n i FiF 1 多軸箱 計算。 式中，F(xiàn)i各主軸所需的 向切削力，單位為 N。 則 左主軸箱：2 336 146522.52333.71674.22FN 多主軸箱 右主軸箱 202.4605605602402.39070.3211197.382FN 多主軸箱 后主軸箱：5234524521427FN 多主軸箱 實際上,為克服滑臺移動引起的摩擦阻力，動力滑臺的進給力應大于

46、F。又考慮 到所需的最小進給速度、切削功率、行程、主軸箱輪廓尺寸等因素，為了保證工作 的穩(wěn)定性，由文獻9的 91 頁表 5-1，左、右、后面分別選用機械滑臺 HJ40A 型、 HJ40A 型、HJ40A 型，臺面寬 400mm，臺面長 800mm，滑臺及滑座總高為 320mm，允許最大進給力為 20000N；其相應的側底座型號分為 1CC401M、1CC401M、1CC401。 3.3.2 動力箱型號的選擇動力箱型號的選擇 由切削用量計算得到的各主軸的切削功率的總和，根據(jù)文獻9的 47 頁公 切削 P 式計算： 式中, 消耗于各主軸的切削功率的總和（Kw） ； 切削 多軸箱 P P 切削 P

47、多軸箱的傳動效率,加工黑色金屬時取 0.80.9，加工有色金屬時取 0.70.8；主軸數(shù)多、傳動復雜時取小值，反之取大值。本課題中，被加工零件材 料為灰鑄鐵，屬黑色金屬，又主軸數(shù)量較多、傳動復雜，故取5。8 . 0 右主軸箱：0.8561.2760.96820.7194.538PKW 主主 則 4.538 5.33 0.85 PKW 主主主 根據(jù)液壓滑臺的配套要求，滑臺額定功率應大于電機功率的原則，查文獻9的 頁表 5-38 得出動力箱及電動機的型號,見表 2-1。115114 表 3-1 動力箱及電動機的型號 動力箱型號電動機型號電動機功率 (Kw) 電動機轉速 (r/PM) 輸出軸轉速 (

48、r/min) 左主軸箱1TD40-I Y132S -8 1 .1440480 右主軸箱1TD40-I Y132S -8 2 .21440480 后主軸箱1TD40-IY100-L8 960480 3.3.3 確定夾具輪廓尺寸確定夾具輪廓尺寸 夾具是用于定位和夾緊工件的，所以工件輪廓尺寸和形狀是確定夾具輪廓尺寸 的依據(jù)，由于加工示意圖中對工件和靠模桿的距離，以及導套尺寸都作了規(guī)定，掌 握了以上尺寸后，確定夾具總長尺寸 A，A=590 mm。夾具底座高度應視夾具大小 而定，既要求保證有足夠的剛性，又要考慮工件的裝料高度，一般夾具底座高度不 小于 240mm。根據(jù)具體情況，本夾具底座取高度為 345

49、mm。 3.3.4 確定中間底座尺寸確定中間底座尺寸 在加工示意圖中，已經(jīng)確定了工件端面至主軸箱在加工終了時距離： L1 左=650mm，L2 右=800mm 根據(jù)選定的動力部件及其配套部件的位置關系，并考慮動力頭的前備量因素， 通過尺寸鏈就可確定中間底座尺寸 L L=2（L1 左+L2 右+2L2+L3）-2（L 1+ L 2+ L 3） 其中 L1-動力頭支承凸臺尺寸。 L2-動力頭支承凸臺端面到滑座前端面加工完了時距離，由于動力頭 支承凸臺端面到滑座端面最小尺寸和動力頭向前備量組成。 L3-滑座前端面到床身端面距離取 L=585mm。 確定中間底高度尺寸時，應考慮鐵屑的儲存及排除電氣接線

50、安排，中間底座高 度一般不小于 540mm。 本機床確定中間底座高度為 600mm。 3.3.5 確定主軸箱輪廓尺寸確定主軸箱輪廓尺寸 主要需確定的尺寸是主軸箱的寬度 B 和高度 H 及最低主軸高度 h1。主軸箱寬 度 B、高度 H 的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關，可按文獻9的 49 頁公 式計算： B=b+2b1 H=h+h1+b1 式中，b工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離（） ； b1最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（） ； h工件在高度方向相距最遠的兩孔距離（） ； h1最低主軸高度（） 。 其中，h1還與工件最低孔位置（h2=70.52） 、機床裝料高度（H=1005） 、滑 臺滑

51、座總高（h3=320） 、側底座高度（h4=560）等尺寸有關。對于臥式組合機床， h1要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦 h185-140，本組合機床 按文獻9的 50 頁公式 h1=h2+H-(0.5+h3+h4) 計算，得： h1=150.52。 b=212.33,h=186.48,取 b1=100，則求出主軸箱輪廓尺寸： B=b+2b1=212.33+2100=412.33 H=h+h1+b1=186.48+150.52+100=437 根據(jù)上述計算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標準，左、右主軸箱輪廓尺寸都預定為 BH=500500。 3.4 機床生產(chǎn)率計算卡機床生產(chǎn)率計算卡 A

52、理想生產(chǎn)率(單位為件/h)是指完成年生產(chǎn)綱領 A(包括備品及廢品率)所要Q 求的機床生產(chǎn)率。它與全年工時總數(shù) tk有關,一般情況下,單班制 tk取 2350h,兩班制 tk取 4600h,由文獻9的 51 頁公式 k t A Q 得： hQ/04.134600/60000件 B實際生產(chǎn)率(單位為件/h)是指所設計機床每小時實際可生產(chǎn)的零件數(shù) 1 Q 單 T Q 60 1 式中:生產(chǎn)一個零件所需時間(min)，可按下式計算： 單 T 裝移 快退快進 停輔切單 tt V LL t V L V L ttT k f ff2 2 1 1 式中:分別為刀具第、工作進給長度,單位為 mm; 21 LL 、

53、分別為刀具第、工作進給量,單位為 mm/min; 21ff VV 、 當加工沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時，滑臺在死擋鐵上的停留 停 t 時間，通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉 轉所需的時間，單位 min; 分別為動力部件快進、快退行程長度，單位為 mm; 快退快進、L L 動力部件快速行程速度。用機械動力部件時取 56m/min;用液壓動力 k f V 部件時取 310m/min; 直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換時間，一般取 0.1min; 移 t 工件裝、卸（包括定位或撤銷定位、夾緊或松開、清理基面或切屑及 裝卸 t 吊運工件）時間。它取決于裝卸自動化程度、工件重量大小、裝

54、卸是否方便及工人 的熟練程度。通常取 0.51.5min。 如果計算出的機床實際生產(chǎn)率不能滿足理想生產(chǎn)率要求,即,則必須重新選QQ 1 擇切削用量或修改機床設計方案。 已知: 粗鏜左面孔min/69;55 1 mmVmmL f mmL215 快進 mmL270 快退 粗鏜右面孔 ;mmL95 1 min/47mmVfmin/24;25 22 mmVmmL f mmL255 快進 mmL350 快退 粗鏜后面孔 ;min/ 4 . 55;128 11 mmVmmL f min/24;10 22 mmVmmL f mmL253 快退 mmL125 快進 左面孔 min79 . 0 69 55 f

55、V L t 工進 機 右面孔 min02 . 2 47 95 f V L t 工進 機 后面孔 min3 . 2 4 . 55 128 f V L t 工進 機 共計所用時間如下: min8 . 35 . 13 . 2 輔機總 ttT 實際生產(chǎn)率: h T Q/ 7 . 15 8 . 3 6060 1 件 總 1當 Q Q 時候，機床負荷率為二者之比。 1 2由文獻9的 51 頁公式得機床負荷率: %61.82 7 . 15 04.13 1 Q Q 組合機床負荷率一般為 0.750.90,自動線負荷率為 0.60.7。典型的鉆、鏜、攻螺紋類組合 機床，按其復雜程度確定加工多品種組合機床，宜適當

56、降低負荷率。 左主軸箱設計左主軸箱設計 4.1 左主軸箱箱體零件的設計左主軸箱箱體零件的設計 4.1.1 箱體的選用箱體的選用 左主軸箱是組合機床的重要部件之一，它是選用通用零件，是按專用要求進行 設計的，它關系到整臺組合機床質(zhì)量的好壞。具體設計時，除了要熟悉主軸箱本身 的一些設計規(guī)律和要求外，還須依據(jù)“三圖一卡”仔細分析研究零件的加工部位，工 藝要求，確定主軸箱與被加工零件、機床其它部分的相互關系。 大型通用主軸箱箱體類零件采用灰鑄鐵材料，箱體用牌號 HT2040。 通用主軸箱箱體厚度為 180 毫米，用于臥式的主軸箱前蓋厚度為 55 毫米，其后 蓋厚度為 90 毫米。箱體的大小根據(jù)寬 X

57、高尺寸不同，有各類規(guī)格，其具體形狀和 尺寸應按國標 GB3668.1-83 選擇。見組合機床設計 上海科技出版社 P86 表 4-1。 4.2 確定傳動軸的位置和齒輪齒數(shù)確定傳動軸的位置和齒輪齒數(shù) 1 傳動方案擬訂之后，通過“計算、作圖和多次試湊”相結合的方法，確定齒輪齒 數(shù)和中間傳動軸的位置及轉速。 1由各主軸及驅(qū)動軸轉速求驅(qū)動軸到各主軸之間的傳動比 主軸： min/160 4 rn min/245 5 rn min/130 6 rn 驅(qū)動軸： min/480 0 rn 各主軸總傳動比： 3 160 480 40 i 96 . 1 245 480 50 i 69. 3 130 480 60

58、i 為使結構緊湊，主軸箱體內(nèi)的齒輪傳動副的最佳傳動比為 11.5；另外，主軸 與驅(qū)動軸轉向相同時,經(jīng)過偶數(shù)個傳動副。 2各軸傳動比分配 4 軸： 81 . 2 80 i18 . 1 78 i88 . 0 47 i 5 軸： 81 . 2 80 i18 . 1 78 i59 . 0 57 i 6 軸： 81 . 2 80 i07 . 1 98 i23 . 1 69 i 3確定傳動軸匹配的各對齒輪 見組合機床設計P50 的計算公式： （4-1 從 主 主 從 n n z z u ） （4-2 z S m zz m A 2 )( 2 從主 ） （4-3 主 從 從從主 z z nunn ） （4-

59、從 主 主 主 從 z z n u n n 4） （4-5 )1 ( 2 )1 ( 22 um A n n m A z m A z 從 主 從主 ） （4-6 )1 ( 2 )1 ( 22 um Au n n m A z m A z 主 從 主從 ） 式中： 嚙合齒輪副傳動比；u 嚙合齒輪副齒數(shù)和； z S 分別為主動和從動齒輪齒數(shù)； 從主、z z 分別為主動和從動齒輪轉速，單位為 r/min； 從主、n n 齒輪嚙合中心距，單位為 mm；A 齒輪模數(shù)，單位為 mm。m （1）確定傳動軸 7 配與主軸 4 和 5 嚙合的兩對齒輪 由于齒輪嚙合的要求及齒輪空間、位置的需要，選取齒輪模數(shù)為 3，選

60、取傳 動軸 7 和主軸 4 的齒輪嚙合中心距為 115.5mm，和主軸 5 的齒輪嚙合中心距為 100.5mm。 根據(jù)上列計算式可得： 2 )( 5 . 115 4 4 zzm 2 )( 5 . 100 5 5 zzm 88 . 0 4 4 47 z z i 59 . 0 5 5 57 z z i 可得：； ； ； ； 模數(shù)為 3。36 4 z414 z25 5 z425 z 2）確定傳動軸 8 配與驅(qū)動軸 0 和傳動軸 7 嚙合的兩對齒輪 由于齒輪嚙合的要求及齒輪空間、位置的需要，選取齒輪模數(shù)為 3、4，選取傳動 軸 8 和驅(qū)動軸 0 的齒輪嚙合中心距為 160mm，和傳動軸 7 的齒輪嚙合