柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计【三图一卡】【13张图纸-3A0】【优秀】
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柴油机
机体
三面半精镗
组合
机床
总体
左主轴箱
设计
三图一卡
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柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计
44页 19000字数+说明书+开题报告+任务书+实习报告+13张CAD图纸
中英文摘要.doc
主轴.dwg
任务书.doc
传动轴.dwg
传动齿轮.dwg
前盖补充加工图.dwg
加工示意图.dwg
后盖补充加工图.dwg
左多轴箱总图.dwg
机床联系尺寸总图.dwg
柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计开题报告.doc
柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计说明书.doc
毕业实习报告.doc
生产率计算卡.dwg
箱体补充加工图.dwg
被加工零件加工工序图.dwg
说明书封面.doc
轴套.dwg
选题申报表.doc
防油套.dwg
目 录
1 前言1
2 组合机床总体设计3
2.1 总体方案论证3
2.1.1 加工对象工艺性的分析3
2.1.2 机床配置型式的选择3
2.1.3 定位基准的选择4
2.1.4 滑台型式的选择5
2.2 确定切削用量及选择刀具5
2.2.1 选择切削用量5
2.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率7
2.2.3刀具耐用度的计算11
2.2.4 选择刀具结构13
2.3 三图一卡设计13
2.3.1 被加工零件工序图13
2.3.2 加工示意图14
2.3.3 机床联系尺寸图17
2.3.4.机床生产率计算卡20
3 组合机床主轴箱设计23
3.1 主轴箱原始依据图的绘制23
3.2 主轴结构型式的选择和动力计算24
3.3 多轴箱传动系统的设计与计算24
3.3.1 根据原始依据图对坐标尺寸的计算25
3.3.2 主轴箱传动路线的拟订25
3.3.3 传动轴位置及齿轮齿数的确定25
3.4 主轴箱坐标计算、坐标检查图的绘制27
3.4.1传动轴的坐标的计算28
3.4.2坐标检查图的绘制30
3.5 轴、齿轮、轴承、键的校核31
3.5.1轴的校核31
3.5.2齿轮的校核32
3.5.3轴承的寿命校核34
3.5.4键的强度计算35
3.6 主轴箱前、后盖及箱体设计35
3.7 附件的选择36
4 结论38
参考文献39
致 谢40
附 录41
柴油机机体三面半精镗组合机床
总体及左主轴箱设计
摘 要：柴油机机体为大批量生产的零件，为了提高其生产效率，满足被加工零件的精度要求，保证加工性能稳定，本课题设计了一台用于ZH1135柴油机机体三面半精镗的组合机床。设计内容主要分为总体设计和左主轴箱设计两部分。总体设计包括机床配置型式的确定、结构方案的选择以及“三图一卡”的绘制。左主轴箱设计包括绘制多轴箱设计原始依据图、确定主轴和齿轮；完成动力计算、设计传动系统；绘制多轴箱装配图和零件补充加工图。机床采用卧式三面加工的方案，加工和装配的工艺性好，零件装夹方便。主轴箱选用的是通用主轴箱。设计过程中尽量采用了标准零部件，设计出的组合机床结构简单，操作方便，加工精度高，减轻了劳动强度，提高了加工效率，具有较好的经济性和适用性。
关键词：组合机床；柴油机机体；镗孔
组合机床主要用于棱体类零件和杂件的孔面加工，生产率高，可多面、多工位、多轴、多刀同时自动加工。加工精度稳定，研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。通用化、系列化、标准化程度高，通用零部件占70%-90%，通用件可组织批量生产进行预制或外购。自动化程度高，劳动强度低；配置灵活。
组合机床的设计，目前基本上有两种情况：其一，是根据具体加工对象的具体情况进行专门设计，这是当前最普遍的做法。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人总结自己生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业在完成一定工艺范围内的组合机床是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为“专能组合机床”。这种组合机床不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，可以设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。组合机床的发展思路是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面，加强数控技术的应用，提高组合机床产品数控化率；另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多坐标部件，使其模块化、柔性化，适应可调可变、多品种加工的市场需求。复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高。在这些方面组合机床装备还有相当大的差距，因此组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。目前，我国组合机床的研究涉及机床设计研究[2][3]、加工工艺[4][5] 、加工质量改进[6]等，在机床自动化、柔性化等方面的研究与国际发展水平相比还有不小的差距。
课题由两人来进行设计，本人主要进行组合机床的总体设计及左主轴箱设计。在对组合机床的主轴箱设计之前，需对被加工零件孔的分布情况及所要达到的技术要求进行具体分析[7]，如各部件尺寸、材料、形状、硬度及加工精度和表面粗糙度等内容。充分了解组合机床的特点，通过分析主轴箱的工作原理，进行机床的总体方案设计。首先是总体方案论证，组合机床总体设计的具体工作是编制“三图一卡”，即绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图，编制生产率计算卡。其次是部件设计和零件设计，在主轴箱设计时，需要绘制主轴箱原始依据图，选择主轴箱的规格、型号，选择切削用量[8]，计算切削功率，确定各轴的结构、排布、配合关系[9][10]，轴的强度、刚度校核等。还有主轴箱前盖、后盖、箱体及附件的设计[11][12]。在主轴箱设计中，设计的主要思路是把原有的多道工序的单孔加工改为多孔同时加工，这样设计主要是为了解决由多次装夹引起的定位误差问题，保证孔的位置精度。
- 内容简介：
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盐城工学院本科生毕业设计说明书2009柴油机机体三面半精镗组合机床 总体及左主轴箱设计摘 要：柴油机机体为大批量生产的零件，为了提高其生产效率，满足被加工零件的精度要求，保证加工性能稳定，本课题设计了一台用于ZH1135柴油机机体三面半精镗的组合机床。设计内容主要分为总体设计和左主轴箱设计两部分。总体设计包括机床配置型式的确定、结构方案的选择以及“三图一卡”的绘制。左主轴箱设计包括绘制多轴箱设计原始依据图、确定主轴和齿轮；完成动力计算、设计传动系统；绘制多轴箱装配图和零件补充加工图。机床采用卧式三面加工的方案，加工和装配的工艺性好，零件装夹方便。主轴箱选用的是通用主轴箱。设计过程中尽量采用了标准零部件，设计出的组合机床结构简单，操作方便，加工精度高，减轻了劳动强度，提高了加工效率，具有较好的经济性和适用性。关键词：组合机床；柴油机机体；镗孔 Design of the overall and Left Headstock of Modular Machine Tool for boring Holes on Three-Side of the body of Diesel EngineAbstract: The cylinder block of diesel is made for large quantities of mass production. In order to enhance the production efficiency and to meet the precision of the components processed and the precision stability, a modular machine-tool was designed to be used in the ZH1135 diesel engine with three-side boring holes. The focal point of this topic could be divided into two parts: the general design and the left headstock design. The general design includes the confirmation of the modular machine tool, the selecting of the structure plan and the productivity which satisfies the request was figured out. The left headstock design includes drawing the primitive basic chart for the gear box, determine the spindle and the gears, completing the power computation, designing the transmission system, drawing the gear box assembly drawing and the part processing chart. The modular machine tool uses the horizontal-type single location three-side processing plan, the processing and assembly technology capability is good, and it can be clamped conveniently. This design uses the standard headstock. The headstock uses standard details. This modular mechanical tool has such advantages: high efficiency, low cost, high processing precision, easily operated and it reduces the workers labor intensity, and enhances the productivity. Key words: modular machine tool; the body of diesel engine; boring 毕业设计任务书课题： 柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计专 业 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名 江 武 班 级 B机制 052 学 号 0510110227 指 导 教 师 吴 进 专 业 系 主 任 刘 道 标 发 放 日 期 2009年2月26日 一、设计内容设计一台加工ZH1135柴油机机体三面半精镗组合机床，具体进行总体设计和左主轴箱设计。主要内容有：1总体设计1）制定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案。2）三图一卡设计，包括：(a) 被加工零件工序图， (b) 加工示意图，(c) 机床联系尺寸图， (d) 生产率计算卡，(e) 有关设计计算、校核。2主轴箱设计(a) 左主轴箱总装图，(b) 左主轴箱箱体零件图，(c) 其它零件图， (d)有关计算、校核等。二、设计依据1课题来源：盐城市江动集团2被加工零件：ZH1135柴油机机体3工件材料：HT250，硬度HB1902404加工内容：左面半精镗299.6，71.6，C2.2 ，C1.2；35.6，71.6，C1.2；29.7；右面半精镗210.5，149.5，C1.7；后面半精镗151.5，144.5，142.5，倒角C0.9。表面粗糙度均为3.2微米。5. 生产纲领：大批大量。6. 批量：本机床设计、制造一台。三、设计要求1机床应能满足加工要求，保证加工精度；2机床应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整； 3机床尽量能用通用件（中间底座可自行设计）以便降低制造成本；4机床各动力部件用电气控制。5设计图样总量：折合成A0幅面在3张以上；工具要求：应用计算机软件绘图。过程要求：装配图需提供手工草图。6毕业设计说明书相关要求7查阅文献资料10篇以上，并有不少于3000汉字的外文资料翻译；8到相关单位进行毕业实习，撰写不少于3000字实习报告；9撰写开题报告 四、毕业设计物化成果的具体内容及要求1、毕业设计说明书要求： 按教务处毕业设计（论文）格式规范统一编排、打印，字数不少于1万字。 1）毕业设计说明书 1 份2）被加工零件工序图 1 张3）加工示意图 1 张4）机床联系尺寸图 1 张5）生产率计算卡 1 张6）左主轴箱总装配图 1 张7）左主轴箱箱体零件图 1 张8）其它零件图 不少于7张2、外文资料翻译（英译中）要求1）外文翻译材料中文字不少于3000字。2）内容必须与毕业论文课题相关；3）所选外文资料应是近10年的文章，并标明文章出处。五、 毕业设计（论文）进度计划起讫日期工作内容备 注2月26日2月28日布置任务 3月1日3月14日调查研究，毕业实习3月15日3月31日方案论证，总体设计4月1日4月14日技术设计（部件设计）4月14日5月14日工作设计（零件设计）5月15日5月31日撰写毕业设计说明书6月1日6月2日毕业设计预答辩6月3日6月9日修改资料6月10日6月11日评阅材料6月12日6月13日毕业答辩6月14日6月15日材料整理装袋六、 主要参考文献：1. 丛凤廷组合机床设计（第二版）M上海：上海科技出版社，19942. 谢家瀛组合机床设计参考手册M北京：机械工业出版社，19943. 大连组合机床研究所组合机床设计（第一分册）M.北京：机械工业出版社，19754. 大连组合机床研究所组合机床设计参考图册M北京：机械工业出版社，19755. 姚永明非标准设备设计M上海：上海交通大学出版社，19996. 金振华组合机床及其调整与使用M北京：机械工业出版社，19907. 东北重型机械学院机床夹具设计手册（第二版）M上海：上海科技出版社，19888. 刘文剑夹具工程师手册M哈尔滨：黑龙江科技出版社，19879. 杨黎明机床夹具设计手册M北京：国防工业出版社，1996七、其他八、专业系审查意见系主任： 年 月 日九、机械工程学院意见院长： 年 月 日5 毕业设计 开题论证报告专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 江 武 班 级 B机制052班 学 号 0510110227 指导教师 吴 进 完成日期 2009年3月31日 课题名称：柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述1课题来源:本课题来源于盐城市江动集团生产实际。2课题研究的主要内容：(1)已知被加工零件ZH1135柴油机机体的材料和硬度，在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完毕。本道工序主要半精镗8个孔以及部分孔孔口倒角，各孔的尺寸、位置精度与具体要求详见ZH1135柴油机机体的零件图。(2)在参与完成ZH1135柴油机机体三面半精镗组合机床的“三图一卡”基础上，独自完成左主轴箱设计以及主要零件图（若干张）设计和绘制。在设计计算说明书中要对零件的加工工艺进行分析、机床设计技术分析等。3国内外现状综述：近几年来，随着国内市场的国际化，我国工程机械产品的价格竞争优势正在逐渐减弱。目前，国内比较大的装载机生产厂家和配套件生产厂家都已经逐步意识到，采用通用设备加工工程机械关键零部件的工艺方法已不能适应形势发展的需要。国外的组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合化和柔性化的方向发展。国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件，在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术, 而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术，大大提高了生产效率，从而也进一步了提高组合机床的工作可靠性和加工精度。国外为了减少机床数量, 节省占地面积，对组合机床继续采取各种措施, 进一步提高工序集中程度。如双头镗孔车端面等组合机床或在夹具部位设置刀库, 通过换刀加工实现工序集中，从而可最大限度地发挥设备的效能, 获取更好的经济效益。要提高国内市场占有率, 必须对国内的组合机床市场需求进行认真的调查研究。行业企业要建立一套调查市场、跟踪市场、了解市场、进入市场的机制, 以适应市场经济的发展。这就要求行业企业必须把高精度、高效率、高技术附加值的组合机床开发作为工作中的重中之重, 以此来提高行业的市场占有率。国内对组合机床的设计极为重视。随着现代工业的飞速发展，设计新机床，提高生产率，是当前的首要任务。组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线，在大批量生产的机械制造部门得到了广泛的应用，取得了极大的经济效益。国内组合机床虽然取得了较大的进步与发展，由于基础比较薄弱，从整体看，与国外先进水平、与国内用户的要求都还存在着一定的差距。主要表现在: 产品可靠性较差， 难以适应组合机床工业大批量生产的要求；可调性、可变性、柔性较差, 缺少必要的适应多品种加工的新品种；系列化、通用化、模块化程度低, 致使制造周期过长, 满足不了用户要求；科学管理、成本控制水平不高, 在市场上缺乏竞争力。因此，对组合机床的设计研究具有重要的工程价值和经济效益。二、本课题拟解决的问题我的课题是柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计，完成技术设计通过审查合格后，即可开展工作设计，进行生产制造。1.总体设计1）制定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案。2）三图一卡设计，包括：(a) 被加工零件工序图；(b) 加工示意图；(c) 机床联系尺寸图；(d) 生产率计算卡；(e) 有关设计计算、校核。2主轴箱设计(a) 左主轴箱总装图；(b) 左主轴箱箱体零件图；(c) 其它零件图；(d)有关计算、校核等。三、解决方案及预期效果(一)解决方案在设计组合机床时，首先要分析、研究被加工零件，如这次设计的机床要加工的零件即柴油机气缸体，要根据它三个面上的被加工孔的位置、精度、表面粗糙度、技术要求及生产纲领等来确定，分析该零件（或同类零件）的加工工艺方法、定位和夹紧方式、所采用的设备、刀具及切削用量，生产率情况及工作条件等方面的现行工艺资料，以便制订出切合实际的工艺方案。在组合机床设计中，设计的主要思路是在把原有的多道工序的单孔加工改为多孔同时加工，这种设计使原来单轴加工变为多轴同时加工，增加了传动系统设计难度；但是这种设计可以解决由多次装夹引起的定位误差问题，保证孔的位置精度，同时也可以提高生产效率，降低工人的劳动强度。(二) 预期效果1、机床应能满足加工要求，保证加工精度。2、机床应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整。3、机床易操作，加工生产规模为大量生产。4、一次装夹一个零件，三面孔系同时加工。5、提高生产效率，减轻工人的劳动强度。6、提高自动化程度，配置灵活。四、课题进度安排3月1日3月14日毕业实习阶段。毕业实习，查阅资料，到多个公司实践，撰写实习报告。3月15日3月31日开题阶段。提出总体设计方案及草图，填写开题报告。4月1日5月14日 设计初稿阶段。完成总体设计图、部件图、零件图。5月15日5月31日 中期工作阶段。完善设计图纸，编写毕业设计说明书，中期检查。6月1日6月2日毕业设计预答辩。6月3日6月9日毕业设计整改。图纸修改、设计说明书修改、定稿，材料复查。6月10日6月11日毕业设计材料评阅。6月12日6月13日毕业答辩。6月14日6月15日材料整理装袋。五、指导教师意见 签名 年 月日六、专业系意见 签名 年 月日七、学院意见 签名 年 月日4盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009目目 录录1 前言.12 组合机床总体设计.32.1 总体方案论证.32.1.1 加工对象工艺性的分析.32.1.2 机床配置型式的选择.32.1.3 定位基准的选择.42.1.4 滑台型式的选择.52.2 确定切削用量及选择刀具.52.2.1 选择切削用量.52.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率.72.2.3 刀具耐用度的计算.112.2.4 选择刀具结构.132.3 三图一卡设计.132.3.1 被加工零件工序图.132.3.2 加工示意图.142.3.3 机床联系尺寸图.172.3.4.机床生产率计算卡.203 组合机床主轴箱设计.233.1 主轴箱原始依据图的绘制.233.2 主轴结构型式的选择和动力计算.243.3 多轴箱传动系统的设计与计算.243.3.1 根据原始依据图对坐标尺寸的计算.253.3.2 主轴箱传动路线的拟订.253.3.3 传动轴位置及齿轮齿数的确定.253.4 主轴箱坐标计算、坐标检查图的绘制.273.4.1 传动轴的坐标的计算.283.4.2 坐标检查图的绘制.303.5 轴、齿轮、轴承、键的校核.313.5.1 轴的校核.313.5.2 齿轮的校核.323.5.3 轴承的寿命校核.343.5.4 键的强度计算.353.6 主轴箱前、后盖及箱体设计.353.7 附件的选择.364 结论.38参考文献.39致 谢.40附 录.41盐城工学院本科生毕业设计说明书 20091柴油机机体三面半精镗组合机床柴油机机体三面半精镗组合机床 总体及左主轴箱设计总体及左主轴箱设计摘摘 要：要：柴油机机体为大批量生产的零件，为了提高其生产效率，满足被加工零件的精度要求，保证加工性能稳定，本课题设计了一台用于 ZH1135 柴油机机体三面半精镗的组合机床。设计内容主要分为总体设计和左主轴箱设计两部分。总体设计包括机床配置型式的确定、结构方案的选择以及“三图一卡”的绘制。左主轴箱设计包括绘制多轴箱设计原始依据图、确定主轴和齿轮；完成动力计算、设计传动系统；绘制多轴箱装配图和零件补充加工图。机床采用卧式三面加工的方案，加工和装配的工艺性好，零件装夹方便。主轴箱选用的是通用主轴箱。设计过程中尽量采用了标准零部件，设计出的组合机床结构简单，操作方便，加工精度高，减轻了劳动强度，提高了加工效率，具有较好的经济性和适用性。关键词：关键词：组合机床；柴油机机体；镗孔 柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计2Design of the overall and Left Headstock of Modular Machine Tool for boring Holes on Three-Side of the body of Diesel EngineAbstract: The cylinder block of diesel is made for large quantities of mass production. In order to enhance the production efficiency and to meet the precision of the components processed and the precision stability, a modular machine-tool was designed to be used in the ZH1135 diesel engine with three-side boring holes. The focal point of this topic could be divided into two parts: the general design and the left headstock design. The general design includes the confirmation of the modular machine tool, the selecting of the structure plan and the productivity which satisfies the request was figured out. The left headstock design includes drawing the primitive basic chart for the gear box, determine the spindle and the gears, completing the power computation, designing the transmission system, drawing the gear box assembly drawing and the part processing chart. The modular machine tool uses the horizontal-type single location three-side processing plan, the processing and assembly technology capability is good, and it can be clamped conveniently. This design uses the standard headstock. The headstock uses standard details. This modular mechanical tool has such advantages: high efficiency, low cost, high processing precision, easily operated and it reduces the workers labor intensity, and enhances the productivity. Key words: modular machine tool; the body of diesel engine; boring1 前言本次毕业设计的课题是来源于盐城市江动集团的关于 ZH1135 柴油机机体三面半精镗组合机床设计。ZH1135 柴油机是该集团大批量生产的产品之一，为便于柴油机机体三面孔的加工和保证相应的位置精度，提高生产效率而设计的一台三面半精镗卧式组合机床。组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床1。这种机床既具有结构简单、生产率和自动化程度较高等特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要，它还可以对工件进行盐城工学院本科生毕业设计说明书 20093多面、多轴同时加工。组合机床应尽可能选用标准件，以降低制造成本，同时需考虑实际生产条件，并从机床的合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工零件的具体要求出发，确定设计方案。本机床设计吸取了现有机床的加工优点，设计布局合理，满足机体孔系加工质量要求。组合机床行业虽然取得了较大的进步与发展，但是，在制造技术高速发展的今天，由于基础比较薄弱，从整体上看，国内的制造水平与国内用户的要求还存在着一定的差距，满足不了用户要求。80 年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。组合机床主要用于棱体类零件和杂件的孔面加工，生产率高，可多面、多工位、多轴、多刀同时自动加工。加工精度稳定，研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。通用化、系列化、标准化程度高，通用零部件占 70%-90%，通用件可组织批量生产进行预制或外购。自动化程度高，劳动强度低；配置灵活。组合机床的设计，目前基本上有两种情况：其一，是根据具体加工对象的具体情况进行专门设计，这是当前最普遍的做法。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人总结自己生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业在完成一定工艺范围内的组合机床是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为“专能组合机床” 。这种组合机床不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，可以设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。组合机床的发展思路是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面，加强数控技术的应用，提高组合机床产品数控化率；另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多坐标部件，使其模块化、柔性化，适应可调可变、多品种加工的市场需求。复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高。在这些方面组合机床装备还有相当大的差距，因此组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。目前，我国组合机床的研究涉及机床设计研究23、加工工艺45 、加工质量改进6等，在机床自动化、柔性化等方面的研究与国际发展水平相比还有不小的差距。课题由两人来进行设计，本人主要进行组合机床的总体设计及左主轴箱设计。在对组合机床的主轴箱设计之前，需对被加工零件孔的分布情况及所要达到的技术要求进行具体分析7，如各部件尺寸、材料、形状、硬度及加工精度和表面粗糙度等内容。充分了解组合机床的特点，通过分析主轴箱的工作原理，进行机床的总体方案设计。首先是总体方案论证，组合机床总体设计的具体工作是编制“三图一卡” ，即绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图，编制生产率计算卡。其次是部件设计和零件设计，在主轴箱设计时，需要绘制主轴箱原始依据图，选择主轴箱的规格、型号，选择切削用量8，计算切削功率，确定各轴的结构、排布、柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计4配合关系910，轴的强度、刚度校核等。还有主轴箱前盖、后盖、箱体及附件的设计1112。在主轴箱设计中，设计的主要思路是把原有的多道工序的单孔加工改为多孔同时加工，这样设计主要是为了解决由多次装夹引起的定位误差问题，保证孔的位置精度。2 组合机床总体设计针对 ZH1135 柴油机机体，在确定加工工艺的基础上进行总体方案对比论证。设计组合机床“三图一卡” ，包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡。组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按工序集中的原则设计的一种高效率专用机床。在设计组合机床时，首先应根据柴油机机体三个面上孔的位置精度、表面粗糙度及其他技术要求，确定被加工零件是否可以利用组合机床加工以及采用组合机床加工是否合理的问题。如果确定可以利用组合机床加工，为使加工过程顺利进行，并达到要求的生产率，在分析被加工零件加工工艺资料的基础上，应考虑影响制定零件工艺方案、机床配置型式、结构方案等因素，然后进行分析比较，以确定被加工零件在组合机床上合理可行的加工方法、确定工序间加工余量、选择合适的切削用量、相应的刀具结构、确定机床配置型式等等。2.12.1 总体方案论证总体方案论证2.1.12.1.1 加工对象工艺性的分析加工对象工艺性的分析A.被加工零件特点被加工零件为柴油机机体，材料 HT250，其硬度为 HB190240，在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完毕。B.被加工零件的加工工序及加工精度本道工序：半精镗 12 个孔以及部分孔孔口倒角。具体加工内容及加工精度是：a)左面半精镗299.6，271.6，C2.2，C1.2；35.6，71.6，C1.2；29.7；表面粗糙度均为 3.2 微米。b)右面半精镗 210.5，149.5，C1.7；表面粗糙度均为 3.2 微米。c)后面半精镗 151.5，144.5，142.5，倒角 C0.9；表面粗糙度均为 3.2微米。C.本次设计技术要求a)机床应能满足加工要求，保证加工精度；b)机床应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；c)机床尽可能用通用件以便降低制造成本；盐城工学院本科生毕业设计说明书 20095d)机床各动力部件用电气控制，液压驱动；e)提高生产效率，减轻工人的劳动强度；f)提高自动化程度，配置灵活。2.1.22.1.2 机床配置型式的选择机床配置型式的选择根据选定的工艺方案确定机床的配置型式，并定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。既要考虑能实现工艺方案，以确保零件的精度、技术要求及生产率，又要考虑机床操作方便可靠，易于维修，且润滑、冷却、排屑情况良好。对同一个零件的加工，可能会有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采取哪种方案时，绝不能草率，要全面地看问题，综合分析各方面的情况，进行多种方案的对比，从中选择最佳方案。机床的配置型式主要有卧式和立式两种，如图 2-1 和图 2-2 所示。卧式组合机床床身由滑座、侧底座及中间底座组合而成。其优点是加工和装配工艺性好，无漏油现象；同时，安装、调试与运输也都比较方便；而且，机床重心较低，有利于减小振动。其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。立式组合机床床身由滑座、立柱及立柱底座组成。其优点是占地面积小，自由度大，操作方便。其缺点是机床重心高，振动大。图 2-1 卧式组合机床结构图 图 2-2 立式组合机床结构在认真分析了被加工零件的结构特点及所选择的加工工艺方案，又由组合机床的特点及适应性，确定所设计的组合机床的配置型式为单工位卧式镗孔组合机床。2.1.32.1.3 定位基准的选择定位基准的选择组合机床是针对某一个零件或一个零件的某道工序而设计的。正确选择定位基准，是保证加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的工序集中。被加工零件为柴油机机体，属箱体类零件，加工工序集中、精度要求高。A.定位基准的选择本机床为工件一次装夹，同时对 12 个孔进行加工，其定位基准选择为：机体的底面定位限制 3 个自由度，侧面定位限制 2 个自由度，端面定位限制 1 个自由度，这种定位方法的特点是：柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计6a)可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得可靠的定位；b)能够同时加工工件三个端面上的孔，既能高度集中工序，又有利于提高三端面孔的位置精度；c)本定位基准有利于保证柴油机机体的加工精度，使机床的许多部件实现通用化，有利于缩短设计制造周期、降低成本。B.确定夹紧位置在选择定位基准的同时，要有相应的夹紧位置。确定夹紧位置要考虑两个因素：一是保证零件夹压后的稳定；二是尽量减少和避免零件夹压后变形。针对 ZH1135柴油机机体，我们采用了液压夹紧装置，夹紧位置为刚性较好的筋板上，即机体的上表面以及机体底座，以减少机体夹紧变形误差。 2.1.42.1.4 滑台型式的选择滑台型式的选择与机械滑台相比较，液压滑台的进给量可以无级调速；可以获得较大的进给力；零件磨损小，使用寿命长；工艺上要求多次进给时，通过液压换向阀，很容易实现；过载保护简单可靠；工作可靠。但采用液压滑台的不足之处在于进给量由于载荷的变化和温度的影响而不够稳定；液压系统漏油影响工作环境，浪费能源；调整维修比较麻烦。本课题的加工对象是 ZH1135 柴油机机体，为了提高加工效率，降低生产成本，所以选用了液压滑台。2.22.2 确定切削用量及选择刀具确定切削用量及选择刀具2.2.12.2.1 选择切削用量选择切削用量对于被加工孔，采用查表法选择切削用量，从文献1P132 表 6-15 中选取。降低进给量的目的是为了减小轴向切削力。镗孔深度较大时，由于冷却排屑条件都较差，使刀具寿命有所降低。降低切削速度主要是为了提高刀具寿命，并使加工较深孔时镗头的寿命与加工其他浅孔时镗头的寿命比较接近。切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的布局形式及正常工作均有很大影响。组合机床多轴箱上所有的刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台。在选择切削速度时，要求同一多轴箱上各刀具每分钟进给量必须相等并等于滑台的工进速度（单位为 mm/min） ，因此，一般先按各刀具选择较合理的转速(单fvin位为 r/min)和每转进给量（单位为 mm/r） ，再根据其工作时间最长、负荷最重、if刃磨较困难的所谓“限制性刀具”来确定并调整每转进给量和转速，通过“试凑法”来满足每分钟进给量相同的要求，即 （2-fiivfnfnfn22111）在选择了转速后就可以根据公式 （2-1000ndv2）盐城工学院本科生毕业设计说明书 20097选择合理的切削速度。A.左面半精镗切削用量的选择a)1#、2#轴半精镗 99.6mm 孔，深 16.5mm由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=99.6mm，初选 n=258r/min，则由（2-2）得：v=99.6258/1000=80.729m/minb)1#、2#轴半精镗 71.6mm 孔，深 8.6mm由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=71.6mm，初选 n=258r/min，则由（2-2）得：v=71.6258/1000=58.034m/minc)4#轴半精镗 29.7mm 孔，深 18mm由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=29.7mm，初选 n=588r/min，则由（2-2）得：v=29.7588/1000=54.864m/mind)5#轴半精镗 71.6mm 孔，深 14.5mm由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=71.6mm，初选 n=323r/min，则由（2-2）得：v=71.6323/1000=72.655m/mine)5#轴半精镗 35.6mm 孔，深 32.1mm由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=35.6mm，初选 n=323r/min，则由（2-2）得：v=35.6323/1000=36.125m/minf)进给量的选择f由，min/25821rnnmin/5884rn min/3235rn 令，则由（2-1）rmmff/15. 02111得： min/7 .3815. 02581111mmfnvfrmmnvff/066. 05887 .384141rmmnvff/12. 03237 .385151令，则由（2-1）rmmff/1 . 02212得： min/8 .251 . 02581212mmfnvfrmmnvff/044. 05888 .254242rmmnvff/08. 03238 .255252B.右面半精镗切削用量的选择a)3#轴半精镗 201.5mm 孔，深 18mm由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=201.5mm，初选 n=110r/min，则由（2-2）得：v=201.5110/1000=69.633m/minb)3#轴半精镗 149.5mm 孔，深 54.5mm柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计8由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=149.5mm，初选 n=110r/min，则由（2-2）得：v=149.5110/1000=51.663m/minc)进给量的选择f由min/1103rn 令，rmmf/2 . 031rmmf/15. 032则，rmmfnvf/222 . 01103131，rmmfnvf/5 .1615. 01103232C.后面半精镗切削用量的选择a)半精镗 151.5mm 孔，深 12mm由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=151.5mm，初选 n=140r/min，则由（2-2）得：v=151.5140/1000=66.63m/minb)半精镗 144.5mm 孔，深 14.5mm由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=144.5mm，初选 n=140r/min，则由（2-2）得：v=144.5140/1000=63.55m/minc)半精镗 142.5mm 孔，深 37mm由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=142.5mm，初选 n=140r/min，则由（2-2）得：v=142.5140/1000=62.67m/mind)进给量的选择f由min/140rn 令，rmmf/2 . 01rmmf/15. 02则rmmfnvf/282 . 014011。rmmfnvf/2115. 014022表 2-1 镗削各个孔的进给量，工进速度及切削速度 孔径切削用量99.671.629.771.635.6201.5149.5151.5144.5142.5v (m/min)80.72958.03454.86472.65536.12569.63351.66366.6363.5562.67n (r/min)258258588323323110110140140140f1 (mm/r)0.150.150.0660.120.120.20.20.20.20.2vf1(mm/min)38.738.738.738.738.72222282828f2 (mm/r)0.10.10.0440.080.080.150.150.150.150.15vf2(mm/min)25.825.825.825.825.816.516.5212121盐城工学院本科生毕业设计说明书 200992.2.22.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率计算切削力、切削扭矩及切削功率根据文献1P134 表 6-20 中公式 (2-3)55. 075. 04 .51HBfaFpz (2-4)1 . 12 . 165. 051. 0HBfaFxp (2-5)55. 075. 07 .25HBfDaTp (2-6)61200FzvP 式中， 圆周力（N） ；zF轴向切削力（N） ；xFT 切削转矩（） ；mmN P 切削功率（kW） ；v 切削速度（） ；1minmf 进给量（） ；1rmm切削深度（mm） ；paD 加工（或钻头）直径（mm） ；HB 布氏硬度。，在本设计中，)(31minmaxmaxHBHBHBHB240maxHB，得 HB=223.33。190minHB由以上公式可得：A.左面半精镗孔a)1#、2#轴半精镗 99.6mm 孔，深 16.5mm由公式（2-3）得：55. 075. 04 .51HBfaFpz55. 075. 033.22315. 05 . 04 .51N318.121由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFxp1 . 165. 02 . 133.22315. 05 . 051. 0N811.24由公式（2-5）得：55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.22315. 05 . 06 .997 .25mmN 598.6041由公式（2-6）得：61200FzvP 61200729.80318.121kW16. 0b)1#、2#轴半精镗 71.6mm 孔，深 8.6mm由公式（2-3）得： 55. 075. 04 .51HBfaFpz 55. 075. 033.22315. 05 . 04 .51N318.121由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计10 1 . 165. 02 . 133.22315. 05 . 051. 0N811.24由公式（2-5）得：55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.22315. 05 . 06 .717 .25mmN 157.4343由公式（2-6）得：61200FzvP = 61200034.58318.121kW116. 0c)4#轴半精镗 29.7mm 孔，深 18mm由公式（2-3）得：55. 075. 04 .51HBfaFpz 55. 075. 033.223066. 04 . 04 .51N433.52由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx 1 . 165. 02 . 133.223066. 04 . 051. 0N133.11由公式（2-5）得：55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.223066. 04 . 07 .297 .25mmN 626.778由公式（2-6）得：61200FzvP 61200864.54433.52kW047. 0d)5#轴半精镗 71.6mm 孔，深 14.5mm由公式（2-3）得：55. 075. 04 .51HBfaFpz 55. 075. 033.22312. 05 . 04 .51N622.102由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx 1 . 165. 02 . 133.22312. 05 . 051. 0N461.21由公式（2-5）得：55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.22312. 05 . 06 .717 .25mmN 864.3673由公式（2-6）得：61200FzvP 61200655.72622.102kW122. 0e)5#轴半精镗 35.6mm 孔，深 32.1mm由公式（2-3）得：55. 075. 04 .51HBfaFpz 55. 075. 033.22312. 04 . 04 .51N098.82由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx 1 . 165. 02 . 133.22312. 04 . 051. 0N42.16由公式（2-5）得：55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.22312. 04 . 06 .357 .25mmN 336.1461盐城工学院本科生毕业设计说明书 200911由公式（2-6）得：61200FzvP 61200125.36098.82kw049. 0B.右面半精镗孔a)3#轴半精镗 201.5mm 孔，深 18mm由公式（2-3）得：55. 075. 04 .51HBfaFpz 55. 075. 033.2232 . 08 . 04 .51N85.240由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx 1 . 165. 02 . 133.2232 . 08 . 051. 0N577.52由公式（2-5）得：55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.2232 . 08 . 05 .2017 .25mmN 629.24265由公式（2-6）得：61200FzvP 61200633.6985.240kW275. 0b)3#轴半精镗 149.5mm 孔，深 54.5mm由公式（2-3）得：55. 075. 04 .51HBfaFpz 55. 075. 033.2232 . 075. 04 .51N797.225由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx 1 . 165. 02 . 133.2232 . 075. 051. 0N659.48由公式（2-5）得：55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.2232 . 075. 05 .1497 .25mmN 311.16878由公式（2-6）得：61200FzvP 61200663.51797.225kW191. 0C.后面半精镗孔a)半精镗 151.5mm 孔，深 12mm由公式（2-3）得：55. 075. 04 .51HBfaFpz 55. 075. 033.2232 . 075. 04 .51N797.225由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx 1 . 165. 02 . 133.2232 . 075. 051. 0N659.48由公式（2-5）得：55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.2232 . 075. 05 .1517 .25 mmN 107.17104由公式（2-6）得：61200FzvP 柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计12 6120063.66797.225kW246. 0b)半精镗 144.5mm 孔，深 14.5mm由公式（2-3）得：55. 075. 04 .51HBfaFpz 55. 075. 033.2232 . 07 . 04 .51N744.210由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx 1 . 165. 02 . 133.2232 . 07 . 051. 0N792.44由公式（2-5）得：55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.2232 . 07 . 05 .1447 .25mmN 231.15226由公式（2-6）得：61200FzvP 6120055.63744.210kW219. 0c)半精镗 142.5mm 孔，深 37mm由公式（2-3）得：55. 075. 04 .51HBfaFpz 55. 075. 033.2232 . 07 . 04 .51N744.210由公式（2-4）得：1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx 1 . 165. 02 . 133.2232 . 07 . 051. 0N792.44由公式（2-5）得：55. 075. 07 .25HBfDaTp 55. 075. 033.2232 . 07 . 05 .1427 .25mmN 487.15015由公式（2-6）得：61200FzvP 6120067.62744.210kW216. 0表 2-2 加工各个孔的切削力、切削转矩及切削功率 参数孔径Fz(N)F x(N)T(Nmm)P (kW)99.6121.31824.8116041.5980.1671.6121.31824.8114343.1570.11629.752.43311.133778.6260.04771.6102.62221.4613673.8640.12235.682.09816.421461.3360.049201.5240.8552.57724265.6290.275149.5225.79748.65916878.3110.191151.5225.79748.65917104.1070.246144.5210.74444.79215226.2310.219142.5210.74444.79215015.4870.216盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009132.2.32.2.3 刀具耐用度的计算刀具耐用度的计算确定刀具耐用度，用以验证选用量或刀具是否合理，刀具的耐用度至少大于 4个小时。查阅文献2中公式： （2-7）83 . 155. 025. 09600HBvfDT式中： 刀具耐用度，单位 min；T 镗头直径，单位 mm；D 切削速度，单位 m/min；v 每转进给量，单位 mm/r；f 布氏硬度，=223.33。HBHBA.左主轴箱刀具耐用度计算a)1#、2#轴半精镗 99.6mm 孔，深 16.5mm=80.729m/min =0.1mm/r vf83 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.2231 . 0729.806 .999600min711. 3b)1#、2#轴半精镗 71.6mm 孔，深 8.6mm=58.034m/min =0.1mm/rvf83 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.2231 . 0034.586 .719600min883.26c)4#轴半精镗 29.7mm 孔，深 18mm=54.864m/min =0.044mm/rvf83 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.223044. 0864.547 .299600min622.268d)5#轴半精镗 71.6mm 孔，深 14.5mm=72.655m/min =0.08mm/rvf83 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.22308. 0655.726 .719600min891.11e)5#轴半精镗 35.6mm 孔，深 32.1mm=36.125m/min =0.08mm/rvf83 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.22308. 0125.366 .359600min976.786B.右主轴箱刀具耐用度计算a)3#轴半精镗 201.5mm 孔，深 18mm=69.633m/min =0.15mm/rvf柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计1483 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.22315. 0633.695 .2019600min324. 8b)3#轴半精镗 149.5mm 孔，深 54.5mm=51.663m/min =0.15mm/rvf83 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.22315. 0663.515 .1499600min907.49C.后主轴箱刀具耐用度计算a)半精镗 151.5mm 孔，深 12mm=66.63m/min =0.15mm/rvf83 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.22315. 063.665 .1519600min695. 6b)半精镗 144.5mm 孔，深 14.5mm=63.55m/min =0.15mm/rvf83 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.22315. 055.635 .1449600min894. 8c)半精镗 142.5mm 孔，深 37mm=62.67m/min =0.15mm/rvf83 . 155. 025. 09600HBvfDT83 . 155. 025. 033.22315. 067.625 .1429600min67. 9根据计算，所得刀具耐用度满足要求。2.2.42.2.4 选择刀具结构选择刀具结构根据工艺要求及加工精度的要求，刀具采用标准刀具。2.32.3 三图一卡设计三图一卡设计2.3.12.3.1 被加工零件工序图被加工零件工序图A.被加工零件工序图的作用和内容被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。除了设计研制合同外，它是组合机床设计的重要依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件的基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括：a)被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。当需要设置中间导向时，则应把设置中间导向临近的工件内部肋、壁布置及有关结构形状和尺寸表示清楚，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。盐城工学院本科生毕业设计说明书 200915b)本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支承、定位、夹紧和导向等机构设计。c)本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。d)注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。 B.绘制被加工零件工序图的规定及注意事项a)绘制被加工零件工序图的规定：应按一定的比例，绘制足够的视图以及剖面；本工序加工部位用粗实线表示；定位用定位基准符号表示，并用下标数表明消除自由度符号；夹紧用夹紧符号表示，辅助支承用支承符号表示。b)绘制被加工零件工序图注意事项本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真分析。在镗阶梯孔时，其大孔单边余量应小于相邻两孔半径之差，以便镗刀能通过。当本工序有特殊要求时必须注明。如精钻孔时，当不允许有退刀痕迹或者允许有某种形状的刀痕时必须注明。又如薄壁或孔底部壁薄，加工螺孔时螺纹底孔深度不够及能否钻通等1。C.被加工零件工序图a)被加工零件名称及编号：柴油机机体材料及硬度：HT250 HB190-240b)定位基准及夹压点的选择针对机体的结构特点，不宜选用“一面两孔”定位基准，可采用“三平面”定位基准的方法。在选择夹压部位时应注意零件夹压后定位稳定和避免零件夹压后变形的问题，可以选择机体上表面夹压。 c)图中符号夹紧点 定位基面 柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计16根据设计课题要求绘制柴油机机体的加工工序图，见附图 ZH1135-ZT-001。图 2-3 被加工零件工序图2.3.22.3.2 加工示意图加工示意图加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。A.刀具的选择一台机床刀具选择是否合理，直接影响到机床的加工精度，生产率和工作情况。根据机体孔的加工精度，加工尺寸，台阶级加工，切屑排除以及生产率等因素，和加工孔表面允许有退刀痕，因位置限制，导向孔的尺寸小于加工孔的尺寸，且加工孔直径大于 40，应选用镗刀，这样对刀方便，加工中不至于有振动，并在导套上开引槽，以便镗刀通过，刀具选用硬质合金钢。为了提高工序集中程度，可采用复合刀具，同时加工孔。考虑到被加工零件是灰铸铁，由于其硬度较高，为 HB 190240，可采用多刃镗刀头加工，以提高刀具的使用寿命。镗削头与相同规格的液压滑台组成的镗床，满足要求的精度 H7 级，表面粗糙度达 3.2 微米的镗孔。因镗削直径较大，传递的扭矩大，可用主轴前端的短圆锥面和盐城工学院本科生毕业设计说明书 200917端面定位，并由端面键传递扭矩。B.工序间余量的确定关于工序间加工余量的确定，查1表 3-1 推荐数值选取 0.7-1.5（直径上） 。C.导向结构的选择组合机床加工孔时，除采用刚性主轴加工的方案外，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证的。导向装置的作用是：保证刀具相对工件的正确位置；保证刀具相互间的正确位置；提高刀具系统的支承刚性。a)选择导向类型因导向直径较大，转速较高时，为了避免镗杆由于摩擦发热而变形，产生“别劲”的现象，可选用旋转导向。这种导向利于减轻摩损和持久保证精度。b)选择导向的形式和结构因半精镗多级孔导向的旋转速度高，但加工精度要求比较低，可选用滚锥轴承的旋转导向。D.确定主轴类型及尺寸对于精镗类主轴，因其切削扭矩 T 值很小，如由切削扭矩计算主轴直径，则刚性不足。因此应按加工孔径镗杆直径浮动卡头规格主轴直径的顺序逐步推定主轴直径。本设计中取。mmLmmdmmD75,36/48,50/67主轴主轴E.选择接杆、浮动卡头在钻、扩、铰、锪孔及倒角等加工小孔时，通常都采用接杆（刚性接杆） 。因多轴箱各主轴的外伸长度和刀具长度均为定值，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，须采用轴向可调整的接杆来协调各轴的轴向长度，以满足同时加工完成孔的要求。 为提高加工精度、减少主轴位置误差和主轴振摆对加工精度的影响，在采用长导向或双导向和多导向进行镗孔时，一般孔的位置精度靠夹具保证。为避免主轴与夹具导套不同轴而引起的刀杆“别劲”现象影响加工精度，均可采用浮动卡头连接。所以镗孔一般采用刚性连接。F.动力部件工作循环及行程的确定动力部件工作循环一般包括快速引进、工作进给和快速退回等动作。a)工作进给长度 L工的确定工作进给长度 L工应等于加工部位长度 L 与刀具切入长度 L1和切出长度 L2之和。动力部件工作进给长度是按加工长度最大的孔来选取，切入长度应根据工件端面的误差情况确定，一般为 510 毫米。切出长度查1表 3-7，镗孔时，选 510 毫米。第二工作进给通常比第一工作进给速度要小得多。在有条件时，应力求做到转入第二工作进给时，除锪平面或倒大角的刀具外，其余刀具都离开加工表面，不再切削。否则将降低刀具使用寿命，且破坏已加工的表面。当采用复合刀具时，应根据具体情况决定。所以得出以下结果:左主轴箱：1 工进长度：；mmL435335工柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计182 工进长度：；mmL82 . 28 . 5工右主轴箱：1 工进长度：； mmL655555工2 工进长度：；mmL77 . 13 . 5工后主轴箱：1 工进长度：；mmL475375工2 工进长度： 。mmL17125工b)快速引进长度的确定快速进给是动力头把刀具送到工作进给的位置，其长度按具体工作情况确定。在加工 1、2 两孔径相同的同心孔系时，可采用跳跃进给的循环进行加工，即在加工完一层壁后，动力头再次快速进给，加工第二层壁，这样可以缩短工作循环时间。初步选定左、右、后主轴箱上刀具的快速进给长度分别为 200mm、200mm 和200mm。c)快速退回长度的确定快速退回的长度等于快速引进和工作进给长度之和。一般在固定式夹具机床上，动力头快速退回的行程，只要把所有刀具都退至导套内，不影响工件的装卸就行了。由已确定的快速进给和工作进给长度可知，三面快速退回长度分别为251mm，272mm，264mm。图 2-4 加工示意图d)动力部件总行程的确定动力部件总行程除了满足工作循环向前和向后所需的行程外，还要考虑因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件能够向前调节的距离（即前备量）和刀具装卸以及刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中拿出时，动力部件需要后退的距离（刀具退离夹具导套外端面的距离应大于接杆插入主轴孔内或刀具插入接杆孔的长度，即后备量） 。因此，动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。图 2-4为被加工零件的加工示意图。盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009192.3.32.3.3 机床联系尺寸图机床联系尺寸图机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配1置型式、主要构成及各部件安装位置、相互联系、运动关系和操作方位的总体布局。用以检验各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求和通用部件选择是否合适；它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据；它可以看成是简化的机床总图。见附图 ZH1135-ZT-003。A.选择动力部件a)动力箱型号的选择动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率主要依据多轴箱所需传递的切削功率来选用。由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和，根据文献1P47 公式切削P （2-切削多轴箱PP8）式中， 消耗于各主轴的切削功率的总和（kW） ；切削P 多轴箱的传动效率，加工黑色金属时取 0.80.9，加工有色金属时 取 0.70.8；主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。本课题中，被加工零件材料为灰铸铁，属黑色金属，又主轴数量较多、传动复杂，故取。8 . 0左主轴箱：2 0.162 0.1160.0470.1220.0490.77PkW 切削则0.770.96250.8PkW多轴箱右主轴箱：0.2750.1910.466PkW切削则0.4660.58250.8PkW多轴箱后主轴箱：0.2460.2190.2160.681PkW切削则0.6810.851250.8PkW多轴箱b)动力滑台型号的选择根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力，按文献1 P62 中的公式 (2-9)niFiF1多轴箱计算，式中，各主轴所需的轴向切削力，单位为 N。iF则:左主轴箱 2 24.8112 24.811 11.13321.461 16.42148.258FN 多主轴箱右主轴箱 52.57748.659101.236FN多主轴箱柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计20后主轴箱 48.65944.79244.792138.243FN多主轴箱实际上，为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于 F。又考虑到所需的最小进给速度、切削功率、行程、主轴箱轮廓尺寸等因素，为了保证工作的稳定性，由文献1P91 表 5-1，左、右、后面都选用液压滑台 1HY50 型，台面宽500mm，台面长 1000mm，滑台及滑座总高为 360mm，允许最大进给力为32000N；其相应的侧底座型号为 1CC501。根据液压滑台的配套要求，滑台额定功率应大于电机功率的原则，查文献1表 5-38 得出动力箱及电动机的型号，见表 2-1。表 2-1 动力箱及电动机的型号 主轴箱动力箱型号电动机型号电动机功率(kW)电动机转速(r/min)输出轴转速(r/min)左主轴箱1TD32Y112M-62.2940470右主轴箱1TD25Y110L-61.5940520后主轴箱1TD25Y110L-61.5940520c)配套通用部件的选择侧底座 1CC501 型号，其高度 H=560mm，宽度 B=430mm，长度 L=1780mm。B.确定机床装料高度 H装料高度一般是指工件安装基准面到地面的垂直距离。在确定时，首先要考虑工人操作的方便性；对于流水线要考虑车间运送工件的滚道高度；对于自动线要考虑中间底座的足够高度，以便允许内腔通过随行夹具返回系统或冷却排屑系统。其次是机床内部结构尺寸限制和刚度要求。如工件最低孔的位置，主轴箱允许的最2h低主轴高度和通用部件、中间底座及夹具底座基本尺寸的限制。考虑上述刚度、1h结构功能和使用要求等因素，本课题中，工件最低孔位置 h2=122.2，主轴箱最低主轴高度 h1=196.7，所选滑台与滑座总高 h3=360，侧底座高度 h4=560，夹具底座高度 h5=380，中间底座高度 h6=560，综合上述因素，该组合机床装料高度取 H=920。C.确定夹具轮廓尺寸主要确定夹具底座的长、宽、高尺寸。工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具底座轮廓尺寸的基本依据。具体要考虑布置工件的定位、限位、夹紧机构、刀具导向装置以及夹具底座排屑和安装等方面的空间和面积需要。夹具底座的高度尺寸，一方面要保证其有足够的高度，同时考虑机床的装料高度、中间底座的高度、排屑的方便性和便于设置定位、夹紧机构。一般不小于 240mm。本机床夹具的长度为 1104mm，宽度为 1378mm，高度为 1110mm。D.确定中间底座尺寸中间底座的轮廓尺寸，在长宽方向应满足夹具的安装需要。中间底座的顶面安装夹具或输送部件，侧面与侧底座或立柱底座相连接，并通过端面键或定位销定位。根据机床配置形式不同，中间底座有多种形式，如：双面卧式组合机床的中间底座，盐城工学院本科生毕业设计说明书 200921两侧面都安装侧底座；三面卧式组合机床的中间底座为三面安装侧底座；立式回状工作台式组合机床，除了安装立柱外，还需安装回转工作台。总之，中间底座的结构，尺寸需根据工件的大小、形状以及组合机床的配置形式等来确定。因此，中间底座一般按专用部件进行设计，但为了不致使组合机床的外廓尺寸过分繁多，中间底座的主要尺寸应符合国家标准规定。确定中间底座高度方向尺寸时，应注意机床的刚性要求、冷却排屑系统要求以及侧底座连接尺寸要求。中间底座高度一般不小于 540mm。本机床确定中间底座高度为 550mm。E.确定主轴箱轮廓尺寸主要需确定的尺寸是主轴箱的宽度 B 和高度 H 及最低主轴高度。多轴箱宽度1hB、高度 H 的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按文献1P49 公式计算： （2-12bbB10） （2-11bhhH11）式中：b工件在宽度方向相距最远的两孔距离（） ；b1最边缘主轴中心至箱体外壁的距离（） ；h工件在高度方向相距最远的两孔距离（） ；h1最低主轴高度（） 。其中，h1还与工件最低孔位置 h2（h2=122.2） 、机床装料高度 H（H=920） 、滑台总高 h3（h3=360） 、侧底座高度 h4（h4=560）等尺寸有关。对于卧式组合机床，h1要保证润滑油不致从主轴衬套处泄漏箱外，通常推荐 h185140，本组合机床按文献1P50 公式h1=h2+H-(0.5+h3+h4) （2-12）计算，得：h1=121.7。b=265，h=182.8，取 b1=100，则求出主轴箱轮廓尺寸： B=b+2b1=265+2100=465 H=h+h1+b1=182.8+121.7+100=404.5根据上述计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，左主轴箱轮廓尺寸都预定为BH=500500，右、后主轴箱轮廓尺寸预定为BH=400400。考虑到左主轴箱内部的齿轮较多，如果温度过高将影响轴承的寿命和主轴的精度，故取 b1=200，则B=b+2b1=265+2200=665，H=h+h1+b1=182.8+121.7+200=504.5故左主轴箱的尺寸定为BH=800630，便于散热，以使三面主轴箱的寿命大致相当。柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计222.3.4.2.3.4.机床生产率计算卡机床生产率计算卡A.理想生产率Q理想生产率(单位为件/h)是指完成年生产纲领A(包括备品及废品率)所要求的Q机床生产率。它与全年工时总数有关，一般情况下，单班制取 2350h，两班制ktkt取 4600h，由文献1的 51 页公式kt （2-ktAQ 13）得： 25000/ 235010.638/Qh件B.实际生产率1Q实际生产率(单位为件/h)是指所设计机床每小时实际可生产的零件数 1Q （2-单TQ60114）式中:生产一个零件所需时间(min)，可按下式计算：单T （2-装移快退快进停辅切单ttVLLtVLVLttTkfff221115）式中: 分别为刀具第、第工作进给长度，单位为 mm；21LL 、分别为刀具第、第工作进给量，单位为 mm/min；21ffvv 、当加工沉孔、止口、锪窝、倒角、光整表面时，滑台在死挡铁停t上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转510 转所需的时间，单位 min； 分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为 mm； 快退快进、LL动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取 56m/min，用液fkv压动力部件时取 310m/min，本设计中为 6.3m/min；直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取移t0.1min，本设计中不需要转位，所以；min0移t工件装、卸（包括定位或撤消定位、夹紧或松开、清理基面或装、卸t切屑及吊运工件等）时间。它取决于装卸自动化程度、工件重量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度。通常取0.51.5min，本设计中取 1.3min。如果计算出的机床实际生产率不能满足理想生产率要求，即时候，机床负荷率为二者之比。1QQ组合机床负荷率一般为 0.750.90，自动线负荷率为 0.60.7。典型的钻、镗、攻螺纹类组合机床，按其复杂程度参照 P51 表 3-8 确定；对于精度较高、自动化程度高或加工多品种组合机床，宜适当降低负荷率。柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计24b)由文献1的 P52 公式得机床负荷率： （2-%89.853846.12638.101QQ16） 负荷率满足要求。生产率计算卡见附图 ZH1135-ZT-004。盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009253 组合机床主轴箱设计本人的设计任务是 ZH1135 柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱部分的设计。多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图和主轴类型设计的运动动力部件，其动力来源于通用的动力箱。它与动力箱一起安装在进给滑台上，可完成钻孔、镗孔等加工工序。由总体设计部分可知，我所需要设计的主轴箱轮廓尺寸为 800630，属于大型通用主轴箱，结构典型，能利用通用的箱体和传动件；采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。通用主轴箱设计的顺序是：绘制主轴箱设计原始依据图；确定主轴结构、轴径及齿轮模数；拟订传动系统；计算主轴、传动轴坐标，绘制坐标检查图；绘制主轴箱总图，零件图及编制组件明细表1。3.13.1 主轴箱原始依据图主轴箱原始依据图的绘制的绘制主轴箱原始依据图是根据“三图一卡”绘制的。图 3-1 所示为 ZH1135 柴油机机体三面半精镗组合机床左主轴箱设计原始依据图，表 3-1 所示为各主轴外伸尺寸及各孔的切削用量。柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计26图 3-1 左主轴箱设计原始依据图 注：1.被加工零件编号及名称：ZH1135 柴油机机体材料及硬度：HT250 HB190-240；2.动力部件 1TD32，Y112M-6，=2.2kW，n=470r/min。P表 3-1 主轴外伸尺寸及孔的切削用量轴 号D/dL工序内容n(r/min)v(m/min)f(mm/r)1、267/4875镗 99.6/71.625880.729/58.0340.15/0.1350/3675镗 29.758854.8640.2/0.15467/4875镗 71.6/35.631372.655/36.1250.2/0.153.23.2 主轴结构型式的选择和动力计算主轴结构型式的选择和动力计算A.主轴结构型式的选择主轴结构的选择包括轴承型式的选择和轴头结构的选择。轴承型式是主轴部件结构的主要特征。主轴进行镗削加工，轴向、周向切削力较大，用推力球轴承承受轴向力，用圆锥滚子轴承承受周向力、轴向力，用深沟球轴承承受径向力。又因镗削时轴向力是单向的，因此推力球轴承应安排在主轴前端，主轴采用滚珠主轴，前支承为推力球轴承、深沟球轴承，后支承为圆锥滚子轴承。镗孔采用滚锥短主轴。B.主轴直径和齿轮模数的确定主轴直径已在总体设计部分初步确定，见 2.3.2。按同一主轴箱中的模数规格最好不多于两种的原则，用类比法确定齿轮模数，也可按公式估算。据文献1P62 页公式估算： （3-3)3230(znPm 1）式中，P齿轮所传递的功率，单位为 kW；z一对啮合齿轮中的小齿轮齿数；n小齿轮的转速，单位为 r/min。主轴箱中的齿轮模数常用 2、2.5、3、3.5、4 几种。为了便于生产，同一主轴箱中的模数规格不要多于两种1。确定本次设计的模数均为 3。3.33.3 多轴箱传动系统的设计与计算多轴箱传动系统的设计与计算多轴箱传动设计，是根据动力箱驱动轴位置和转速、各主轴位置及其转速要求，设计传动链，把驱动轴和各主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。多轴箱传动系统的一般要求：a)在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下，力求使传动轴和齿轮的规格、数量为最少。为此，应尽量用一根传动轴带动多根主轴，并将齿轮布置在同一排上。当中心距不符合标准时，可采用齿轮变位或略微改动传动比的方法解决。b)尽量不用主轴带动主轴的方案，否则会增加主轴负荷，影响加工精度。盐城工学院本科生毕业设计说明书 200927c)为使结构紧凑，多轴箱内齿轮副的传动比一般要大于(最佳传动比)，21111.5后盖内传动比允许取至；避免用升速传动。1133.5d)用于粗加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在第排，以减少主轴的扭转变形；精加工主轴上的齿轮，应设在第排，以减少主轴端的弯曲变形。e)多轴箱内具有粗精加工主轴时，最好从动力箱驱动轴齿轮传动开始，就分两条传动路线，以免影响加工精度。f)刚性镗孔主轴上的齿轮，其分度圆直径应尽可能大于被加工孔的孔径，以减少振动，提高运动平稳性。g)驱动轴直接带动的转动轴数不能超过两根，以免给装配带来困难。3.3.13.3.1 根据原始依据图对坐标尺寸根据原始依据图对坐标尺寸的计算的计算根据原始依据图 3-1，计算驱动轴、主轴的坐标尺寸，如下表 3-2 所示： 表 3-2 驱动轴、主轴坐标值坐标定位销孔驱动轴 O主轴 1主轴 2主轴 3主轴 4X0.000350.000195.000195.000308.200460.400Y0.000169.500349.500219.500166.700187.0003.3.23.3.2 主轴箱传动路线主轴箱传动路线的拟订的拟订主轴箱有 4 根主轴，这 4 根主轴分别为：1、2、3、4，传动轴分别为 5、6、8，油泵轴 9 由传动轴 8 带动。具体传动路线见图 3-2。图 3-2 左主轴箱传动树形图柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计283.3.33.3.3 传动轴位置及齿轮齿数传动轴位置及齿轮齿数的确定的确定传动方案拟订之后，通过“计算、作图和多次试凑”相结合的方法，确定齿轮齿数和中间传动轴的位置及转速。A.由各主轴和驱动轴转速求驱动轴到各主轴之间的传动比。各主轴转速见表 3-3所示。表 3-3 主轴箱主轴转速（r/min）主 轴01234转 速470258258588323主轴箱总传动比： 0 12580.5489470i0 22580.5489470i0 35881.2511470i0 43230.687470iB.各轴传动比分配主轴箱中轴的分布有同心圆分布及任意分布，同时为满足主轴上齿轮不过大的要求，最后一级齿轮取升速。a)左主轴箱各轴传动比分配：轴 1 0 6220.916724i6-8240.830i8-5300.7540i5-130130i 轴 2 0 6220.916724i6-8240.830i8-5300.7540i5-230130i轴 3 0 722122i7-3301.2524i 轴 4 0 6220.916724i6-4240.7532ib)确定中间传动轴的位置并配对各对齿轮传动轴转速的计算公式：文献1P6165 （3-主从从主nnzzu2） （3-zSmzzmA2)(2从主3） 盐城工学院本科生毕业设计说明书 200929 （3-4）主从从从主zznunn （3-从主主主从zznunn5） )1 (2)1 (22umAunnmAzmAz从主从主（3-6） （3-uAunnmAzmAz12)1 (22主从主从7）式中，啮合齿轮副传动比；u 啮合齿轮副齿数和；zS分别为主动和从动齿轮齿数；从主、zz分别为主动和从动齿轮转速，单位为 r/min；从主、nn齿轮啮合中心距，单位为 mm；A齿轮模数，单位为 mm。mC.确定主轴箱内中间传动轴的位置：确定中间传动轴 5、6、8 的位置，与传动轴 5 相配对的有主轴 1、2 和传动轴8，与之相配对的齿轮有 Z5/Z1，Z5/Z2，Z5/Z8三对齿轮；与传动轴 6 相配对的有主轴4、传动轴 8 和驱动轴 0，与之相配对的齿轮有 Z6/Z4，Z6/Z8，Z6/Z0三对齿轮；与传动轴 8 相配对的有传动轴 5、6 和油泵驱动轴 9，与之相配对的齿轮有Z8/Z5，Z8/Z6，Z8/Z9三对齿轮。 通过公式（2-2）及传动比、5-130130i5-130130i7-3301.2524i，取 m=3，可得到齿轮齿数，6-4240.7532i1230ZZ324Z 432Z ，530Z=5Z=406Z =24，。7Z =307Z=228Z =309Z =24左主轴箱：122243030470258.5 / min24304030nr222243030470258.5 / min24304030nr32230470587.5 / min2224nr柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计3042224470323.125 / min2432nr转速相对损失在 5%以内，符合设计要求。由于该主轴箱上有较多的刀具，为了便于更换和调整刀具，以及装配和维修时检查主轴精度，所以在主轴箱上设置一个以便于手动回转主轴，为了扳动起来轻便，手动轴的转速应尽可能高些，且其所处位置要靠近机床操作者的一侧，并留有扳手作用位置活动空间，所以本主轴箱的手柄设置在紧靠驱动轴 O 的位置，即 7 轴为手柄轴。D.采用 CR12-1 型叶片液压泵，由轴 6 经两对齿轮传动222430470430.833 / min243024nr泵叶片液压泵转速在 400800r/min 范围内，满足要求。3.43.4 主轴箱坐标计算、坐标检查图主轴箱坐标计算、坐标检查图的绘制的绘制坐标计算就是根据已知的驱动轴和主轴的位置及传动关系，精确计算各中间传动轴的坐标。其目的是为主轴箱箱体零件补充加工图提供孔的坐标尺寸，并用于绘制坐标检查图来检查齿轮排列、结构布置是否正确合理。3.4.13.4.1 传动轴的坐标传动轴的坐标的计算的计算计算传动轴坐标时，先算出与主轴有直接传动关系的传动轴坐标，然后计算其它传动轴坐标。根据传动轴的传动形式，传动轴的坐标计算可分为三种类型：与一轴定距的坐标计算；与两轴定距的坐标计算；与三轴等距的坐标计算。图 3-3 与二轴定距传动轴坐标计算图在本主轴箱 3 根传动轴与 1 根油泵轴，传动轴、油泵轴之间可按与一轴定距的坐标计算方法计算，在计算传动轴 5、6、8 时采用与两轴定距方法求得。计算公式见文献1P71设 （3-8）;BABAAXXBYY则 （3-9）22LAB （3-2221212IRLRLXLC0YA3aa0A1R1jIB AB3A2JB2R2c(I,J)B1bi盐城工学院本科生毕业设计说明书 20093110） （3-221JRI11）因为 （3-0000sinsin;coscosBAcacaLL12）所以 （3-13200cossinAIBJAAAIaJcL13） （3-13200sincosBIAJBBBIaJcL14）还原到 XOY 坐标系中去，则 c 点坐标： （3-1AAAIBJXXAXL15） （3-1AABIAJYYBYL16）传动轴 5： 195.000 195.0000A 219.500349.500130B 220130130L 22219013090652 130I 22906562.2495J 10 65 130 62.2495195.000257.2495130AXXA1130 650 62.2495349.500284.500130AYYB 理论中心距 15()902m zzA实际中心距 22(257.2495 195.000)(284.500219.500)90A 0.000AAA理实中心距在允差(0.0010.009)mm 范围内，所以此处要使用标准齿轮。传动轴 6：460.400350.000110.4A 187.000 169.50017.5B 22110.417.5111.7784L 柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计32222169111.778478445.62342 111.77847I 226945.623451.7639J 1110.4 45.6234 17.5 51.7639350.000386.9566111.7784AXXA117.5 45.6234 110.4 51.7639169.500227.7684111.7784AYYB理论中心距 46()842m zzA实际中心距 22(460.4386.661)(187.000227.955)84.349A 0.3490.349,0.0004284AAA理实中心距在允差(0.0010.009)mm 范围内，所以此处要使用标准齿轮。传动轴 8：386.661 257.250129.411A 227.955284.50056.545B 22129.41156.545141.2252L 2221105141.22528186.41712 141.2252I 2210586.417159.6413J 1129.411 86.4171 56.545 59.6413257.25360.3176141.2252AXXA156.545 86.4171 129.411 59.6413284.500304.5516141.2252AYYB理论中心距 68()812m zzA实际中心距 22(386.661 360.3176)(227.955304.5516)81A 0.000AAA理实中心距在允差(0.0010.009)mm 范围内，所以此处要使用标准齿轮。表 3-4 主轴箱传动轴坐标计算结果坐标传动轴 5传动轴 6传动轴 8X257.25386.661360.317Y284.5227.955304.5523.4.23.4.2 坐标检查图的绘制坐标检查图的绘制在坐标计算完成后，绘制坐标及传动关系检查图，用以全面检查传动系统的正盐城工学院本科生毕业设计说明书 200933确性。坐标检查图的主要内容有：通过齿轮啮合，检查坐标位置是否正确；检查主轴转速及转向；进一步检查各零件间有无干涉现象；检查液压泵、分油器等附加机构的位置是否合适。绘制出的坐标检查图，如图 3-4 所示。图 3-4 左主轴箱坐标检查图3.53.5 轴、齿轮、轴承、键的校核轴、齿轮、轴承、键的校核以轴 6 和其上的轴承进行校核，主动轴 0 上面的齿轮和键进行校核。3.5.13.5.1 轴的校核轴的校核A.求轴向载荷a)计算齿轮受力齿轮分度圆直径为 （3-17）3 2472dmzmm 圆周力 （3-2/2 102.622/72167.822tFT dN18）径向力 （3-19）/ tan167.822/ tan20461.0872rtFFNb)求支反力 左右支点水平面的支反力 1461.0872 43.5/140143.26638rFN2461.0872 183.5/140604.35358rFN143.5 167.822/14052.1447NHFN 2183.5 167.822/140219.9667NHFNc)画轴的受力简图、弯矩图、转矩图如下图所示：柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计34d)计算弯矩和扭矩 1143.552.1447 43.52268.29445HNHMFN mm22183.5219.9667 183.540363.88945HNHMFN mm 1143.5143.26638 43.56232.08753rrMFN mm 22183.5604.35358 183.5110898.8819rrMFN mm （3-22221112268.294456232.087536632.049057HrMMMN mm20）（3-222222240363.88945110898.8819118016.1242HrMMMN mm21）e)弯扭合成强度校核截面 O 处计算计算弯矩 0.6 （3-2222o2()118016.1242(0.6 102.622)118016.1403aMMTN mm22） 截面 O 处计算应力 （3-3/118016.1403/ 0.1 723.16187oaoaaMWMP23）盐城工学院本科生毕业设计说明书 200935 材料为 40调质，由表 11.2 查得，rC170aMP1oa弯扭合成强度满足要求。3.5.23.5.2 齿轮的校核齿轮的校核已选定齿轮采用 45 钢，锻造毛坯，软齿面，齿轮 T 调质 HBS280350，齿轮精度 8 级，轮齿表面粗糙度为 1.6。mm以传动轴 6 及驱动轴 O 上的一对啮合为例进行齿轮的强度校核，大、小齿轮齿数分别为，传动比。6024,22zz06220.916724zizA.设计准则按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。B.按齿面接触疲劳强度设计由文献9中公式（6.11）得 (3-24)213112.32EtdHKTZudu其中， ，60241.090922zuz由文献9的表 6.5 得，0.4d由文献9表 6.3 得，189.8EZMPa6612.29.55 109.55 1044702.12766470PTN mmn由文献9的图 6.8 选择材料的接触疲劳极限应力为： lim1540HMPalim2550HMPa应力循环次数 N 由文献9的公式（6.3）计算可得 (3-25) 916060 470 1 300 8 100.6768 10hNnjL t 则 99120.6768 100.62041 101.0909NNu由文献9的图 6.6，查得接触疲劳寿命系数，10.93H NK20.92HNK弯曲疲劳安全系数，又，试选。1HS0 . 2STY1.5tK 许用接触应力：lim111lim2225400.93502.215500.925061HHHNHHHHNHKMPaSKMPaS (3-26)21312312.321.5 44702.127661.0909 1 189.82.320.41.0909502.283.0622EtdHKTZudumm (3-27)柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计36 11183.0622 4702.044/60 100060 1000td nvm s0 122 2.044/0.44968/100100z vm sm s查文献9的图 6.10 得；查文献9的表 6.2 得；查文献9的图1 . 1Kv1.0AK 6.13 得，1.02K1.0 1.1 1.021.122AKK KvK修正 (3-28)33111.12283.062275.39991.5ttKddmmK 1075.39993.14124dmmmmmz按标准取模数，与前面选定的模数相同，所以符合要求。3mmm3mmmC.校核齿根弯曲疲劳强度由文献9的图 6.7 查得弯曲疲劳寿命系数，弯曲疲劳安120.88,0.90FNFNKK全系数，又。1.5FS 0 . 2STY由文献9的图 6.9 选择材料的弯曲疲劳极限应力为： MPaF220lim1MPaF240lim2 (3-29)11lim1/0.88 2 220/1.5258.1333FFNSTFFKYSMPa 22lim2/0.9 2.0 240/1.58288FFNSTFFKYSMPa由文献9的表 6-4 查得， 12.72FaY22.65FaY11.57SaY21.58SaY由文献9的公式（6.12）校核两齿轮的弯曲强度 (3-30)112323022 1.122 44702.127662.72 1.570.4 223FFaSadKTY YMPaz m181.9503FMPa (3-31)221211.5881.950382.47231.57SaFFFSaYMPaMPaYA所以齿轮完全达到要求。其余齿轮均用此方法进行校核，其结果均符合要求。3.5.33.5.3 轴承的寿命校核轴承的寿命校核a)确定 32208 轴承的主要性能参数查10表 18-4 得:，=77.8KN，=97.2KN，e=0.37，Y=1.6018.9rCorCb)计算派生轴向力 1sF2sF2/2 102.622/72167.822tFT dN / tan/tan20rtFF=167. 822=461. 0872N盐城工学院本科生毕业设计说明书 200937 1461.0872 43.5/140143.26638rFN 2461.0872 183.5/140604.35358rFN 98.636aeFN 11143.2663844.7707522 1.6rsFFNY22604.35358188.8604922 1.6rsFFNYc)计算轴向负荷 1aF2aF21188.8604998.636287.49649saesFFNF故轴承一被“压紧” ，轴承二被“放松”得 12287.49649asaeFFFN22188.86049asFFNd)确定系数 1X2X1Y2Y 11287.496492.0067143.26638arFeF22188.860490.3125604.35358arFeF参考文献9表 8-10 10.4X 10.4cot0.4 cot18.91.1683Y21X 20Y e)计算当量动负荷 1P2P(3-32) 111110.4 143.26638 1.1683 287.49649393.1887013raPX FY FN (3-33)222221 604.353580 188.86049604.35358raPX FY FN f)计算轴承寿命 hL查参考文献9表 8.7 、8.8 得 又知1.8pf 11f 10/3所10/3716667166671 32200()()0.31035 1030000430.8333 1.8 604.35358tnpf C
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