柴油机机体三面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
三面精镗
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机床
总体
左主轴箱
设计
三图一卡
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柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计
39页 9000字数+说明书+开题报告+任务书+实习报告+13张CAD图纸
任务书.doc
加工示意图.dwg
封面.doc
工序图.dwg
手柄轴.dwg
摘要.doc
机床尺寸联系图.dwg
柴油机机体三面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
生产效率计算卡.dwg
箱体加工补充图.dwg
装配图.dwg
课题申报表.doc
轴套.dwg
防油套.dwg
防油罩.dwg
齿轮1.dwg
齿轮2.dwg
齿轮3.dwg
目 录
1 前言1
1.1 课题内容1
1.2 课题来由1
1.2.1 课题背景1
1.2.2 课题要求1
1.3 组合机床国内外发展概述1
1.4 本课题主要解决的问题和总体设计思路2
2 组合机床总体的设计3
2.1 总体方案的论证3
2.2 工艺方案的拟订3
2.2.1 工艺路线的确定3
2.2.2 被加工零件的毛坯情况以及工艺过程分析4
2.2.3 机床配置型式的选择4
2.2.4 定位基面及夹压点的选择5
2.2.5 影响工艺方案的主要因素5
2.3 确定切削用量及选择刀具5
2.3.1 选择切削用量5
2.3.2计算切削扭矩及切削功率7
2.3.3 选择刀具结构8
2.4 三图一卡的设计8
2.4.1 被加工零件工序图8
2.4.2 加工示意图9
2.4.3 机床联系尺寸总图11
2.4.4 机床生产率计算卡14
3 左主轴箱的设计18
3.1 概述18
3.2 绘制主轴箱设计的原始依据图18
3.3主轴结构型式的选择及动力计算19
3.3.1 主轴结构型式的选择19
3.3.2 主轴直径和齿轮模数的初步确定19
3.3.3 传动系统的设计与计算19
3.4 主轴箱坐标计算20
3.4.1 轴坐标系远点的确定20
3.4.2 主轴箱坐标计算的顺序21
3.4.3 主轴坐标的设置21
3.4.4 传动轴坐标计算22
3.5 齿轮和轴的校核25
3.5.1 齿轮校核25
3.5.2 轴的校核26
3.6 标准件的选择及其它30
3.6.1 叶片油泵的型号选择30
3.6.2 螺塞30
3.6.3 主轴箱的润滑30
4 结论32
致 谢33
参考文献34
附 录35
柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计
摘要：柴油机机体是需要大量生产的零件。为了提高加工精度和生产效率，需要设计一台组合机床来改善它的加工情况。本课题设计一台加工柴油机机体的三面精镗组合机床，主要完成机床总体和左主轴箱的设计工作。根据柴油机机体的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度及生产率等要求，确定该机床为单工位卧式组合机床，机床采用卧式单工位三面加工的方案，加工和装配的工艺性好，零件装夹方便；为确保加工精度，采用“三面”的定位方案；为实现无级调速，操作可靠，选择液压滑台；根据零件的大小及被加工孔的位置确定主轴箱的轮廓尺寸；由加工工艺选择滚珠轴承主轴，通过计算扭矩确定主轴和传动轴的直径；齿轮的模数是通过类比法确定；齿轮齿数和中间传动轴的位置是由“计算、作图和多次试凑”相结合的办法确定。本组合机床加工效率高，成本低，加工精度高，操作使用方便，减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率。
关键词：组合机床；镗削；柴油机 为了保证零件的加工精度，在整个设计过程中应满足以下几点要求：
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．机床尽量选用通用件，以便降低制造成本；
d．主轴箱能满足机床总体方案的要求（转速，转向，功率，坐标要求）。
1.3 组合机床国内外发展概述
组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。组合机床是随着生产的发展，由万能机床和专用机床发展来的。这种机床既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要，组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工。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。
组合机床装备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。在被加工零件的形状日益复杂的情况下，多轴化控制的机床装备适合能够加工形状复杂的零件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。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，操作者可以通过网络对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。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。
组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性等。
- 内容简介：
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毕业设计任务书课题： 柴油机机体三面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 王 过 生 班 级 B机制053 学 号 0510110337 指 导 教 师 王 正 刚 专 业 系 主 任 吴 祥 发 放 日 期 2009年 2 月 26 日 一、设计内容设计一台加工S195柴油机机体左面、右面和后面孔的精镗组合机床，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) 机床联系尺寸总图， (d) 生产率计算卡。2左主轴箱设计(a) 左主轴箱装配图，(b) 箱体补充加工图，(c)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产品名称：S195型柴油机；3被加工零件：气缸体（附零件图）；4工件材料：HT200；5加工内容：精镗平衡轴孔52M7，凸轮轴孔47H7、35H7，调速轴孔25V7，起动轴孔37H7，缸套孔118H9、111H8、110H7，曲轴孔195H7、78H7，表面粗糙度均为Ra1.6；6. 生产纲领：年产量5万件，二班制；7. 批量：本机床设计、制造一台；8气缸体的上下，左右，前后六个面均已加工成为成品，各孔都已加工成半成品，其余为毛坯。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机床尽量选用通用件，以便降低制造成本；4主轴箱能满足机床总体方案的要求（转速，转向，功率，坐标要求）；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毕业设计说明书按照学校规定的格式规范统一编排、打印，字数不少于1万字。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设计成果要求 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）机床联系尺寸总图 1 张5）生产率计算卡 1 张6）左主轴箱装配图 1 张7）箱体补充加工图 1 张8）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）内容必须与毕业设计课题相关；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 黄鹤汀.机械制造装备M.北京：机械工业出版社，20042 吉卫喜.机械制造技术M.北京：机械工业出版社，20043 侯珍秀.机械系统设计M.黑龙江：哈尔滨工业大学出版，20034 于骏一.邹青.机械制造技术基础M.北京：机械工业出版社，20025 谢家瀛.组合机床设计简明手册M.北京：机械工业出版社，19926 丛凤廷.组合机床设计（第二版）M.上海：上海科技出版社，19947 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，19758 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，19759 胡家秀.机械零件设计实用手册M.北京：机械工业出版社，199910 李益民.机械制造工艺设计简明手册M.北京：机械工业出版社，199311 王伯平.互换性与测量技术基础M.北京：机械工业出版社,200312 陈斌，黎向新.GN31型手拖变速箱体双面45轴钻孔组合机床的设计J.装备制造技术，2008,(8):3-4. 13 刘玉梅,潘为祥.4110柴油机机体主油道加工组合机床设计J.机械设计与制造,2008,(9):18-19.14 何晓燕，赵柯.多工位组合机床PLC控制系统设计J.机械工程与自动化，2008,(5):162-164.15 孙德洲.组成柔性组合机床的一种双主轴滑枕数控三轴加工模块J.组合机床与自动化加工技术,2008,(7):90-94.七、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6 毕 业 设 计 说 明 书柴油机机体三面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 王 过 生 班 级 B机制053 学 号 0510110337 指导教师 王 正 刚 完成日期 2009年 6月 6日 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计摘要：柴油机机体是需要大量生产的零件。为了提高加工精度和生产效率，需要设计一台组合机床来改善它的加工情况。本课题设计一台加工柴油机机体的三面精镗组合机床，主要完成机床总体和左主轴箱的设计工作。根据柴油机机体的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度及生产率等要求，确定该机床为单工位卧式组合机床，机床采用卧式单工位三面加工的方案，加工和装配的工艺性好，零件装夹方便；为确保加工精度，采用“三面”的定位方案；为实现无级调速，操作可靠，选择液压滑台；根据零件的大小及被加工孔的位置确定主轴箱的轮廓尺寸；由加工工艺选择滚珠轴承主轴，通过计算扭矩确定主轴和传动轴的直径；齿轮的模数是通过类比法确定；齿轮齿数和中间传动轴的位置是由“计算、作图和多次试凑”相结合的办法确定。本组合机床加工效率高，成本低，加工精度高，操作使用方便，减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率。关键词：组合机床；镗削；柴油机 Design of Overall and left Headstock of Modular Machine Tool for Finished Boring of Pipe Holes on Three-Side of Body of DieselAbstract：The diesel body is a product which needs mass production. In order to improve the disposition and the production efficiency, designing a high effective modular machine tool is needed to improve the production of the diesel body. This topic is the design of general scheme and left headstock of modular machine tool for Finished Boring of Pipe Holes on Three-Side of diesel body. According to the request of construction features, processing spot, size precision, surface roughness and productivity of the diesel cylinder body, sets the machine tool for single location horizontal type modular machine tool. The modular machine tool uses the horizontal-type single location three-side processing plan, the processing and assembly technology capability is good, and it clamps conveniently. In order to guarantee the processing precision, the localization plan use three surfaces. In order to implement the unlimited speed regulation, safe and reliable, therefore choose hydraulic pressure sliding table. According the size of components and the position of the hole that is processed to set the overall size of the headstock. Choosing the taper bearing spindle by processing craft. The spindle and drive shaft diameter is decided through computation torque. The gear modulus is decided through the correlation method. The gear mentions and the position of intermediate propeller shaft is decided by the means count, drawing and tries to collect many times. This modular machine tool has such advantages: it has high efficiency, the cost is low, the processing precision is high, it is easy to operate, it reduces the workers labor intensity, and it enhances the productivity.Key words：modular machine-tool; boring; diesel engine 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 王 过 生 班 级 B机制053 学 号 0510110337 指导教师 王 正 刚 完成日期 2009年3月 31日 课题名称：柴油机机体三面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.课题来源课题来源于江苏江淮动力股份有限公司。为保证柴油机气缸体三面各主要孔的加工精度及保证相应的位置精度,需要设计一台三面精镗的组合机床。2.课题研究主要内容为保证柴油机气缸体三面孔加工及保证相应的位置精度，需设计一台三面精镗卧式组合机床。在完成“三图一卡”的基础上，主要完成机床总体和左主轴箱设计。3.国内外现状综述组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。组合机床是随着生产的发展，由万能机床和专用机床发展来的。这种机床既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要，组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工。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。组合机床装备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。在被加工零件的形状日益复杂的情况下，多轴化控制的机床装备适合能够加工形状复杂的零件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。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，操作者可以通过网络对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。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。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性等。二、本课题拟解决的问题1 组合机床工艺方案的拟定。2 三图一卡设计，其主要内容包括：（1）被加工零件工序图， （2）加工示意图，（3）机床联系尺寸总图， （4）生产率计算卡。3 左主轴箱的设计，其内容包括：（1）左主轴箱装配图， （2）箱体补充加工图，（3）零件图。 三、解决方案及预期效果1、解决方案（1）机床的配置形式 采用卧式三面精镗组合机床对工件三面孔同时加工，保证了精度，提高了生产率。（2）工件的定位和夹紧的确定 工件在夹具上定位方案是：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，采用液压夹紧。（3）导向结构的选择孔的位置精度由镗模保证，镗杆与主轴采用浮动卡头连接。（4）动力部件的选择 组合机床动力部件有多种形式和不同的传动方式。本组合机床是由电机带动动力箱传递运动的。进给运动是采用液压传动。2、预期效果（1）机床设计基本达到运转平稳，结构简单，工作可靠，装卸方便，维修及调整便利的要求。（2）加工精度能符合零件图要求。（3）主轴箱能满足机床总体方案的要求（转速，转向，功率，坐标要求）。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 20091 目 录1 前言 .11.1 课题内容 .11.2 课题来由 .11.2.1 课题背景 .11.2.2 课题要求 .11.3 组合机床国内外发展概述 .11.4 本课题主要解决的问题和总体设计思路 .22 组合机床总体的设计 .32.1 总体方案的论证 .32.2 工艺方案的拟订 .32.2.1 工艺路线的确定 .32.2.2 被加工零件的毛坯情况以及工艺过程分析 .42.2.3 机床配置型式的选择 .42.2.4 定位基面及夹压点的选择 .52.2.5 影响工艺方案的主要因素 .52.3 确定切削用量及选择刀具 .52.3.1 选择切削用量 .52.3.2 计算切削扭矩及切削功率.72.3.3 选择刀具结构 .82.4 三图一卡的设计 .82.4.1 被加工零件工序图 .82.4.2 加工示意图 .92.4.3 机床联系尺寸总图 .112.4.4 机床生产率计算卡 .143 左主轴箱的设计 .183.1 概述 .183.2 绘制主轴箱设计的原始依据图 .183.3 主轴结构型式的选择及动力计算.193.3.1 主轴结构型式的选择 .193.3.2 主轴直径和齿轮模数的初步确定 .193.3.3 传动系统的设计与计算 .193.4 主轴箱坐标计算 .203.4.1 轴坐标系远点的确定 .203.4.2 主轴箱坐标计算的顺序 .213.4.3 主轴坐标的设置 .213.4.4 传动轴坐标计算 .223.5 齿轮和轴的校核 .253.5.1 齿轮校核 .253.5.2 轴的校核 .263.6 标准件的选择及其它 .303.6.1 叶片油泵的型号选择 .30盐城工学院本科生毕业设计说明书 200913.6.2 螺塞 .303.6.3 主轴箱的润滑 .304 结论 .32致 谢 .33参考文献 .34附 录 .35柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计摘要：柴油机机体是需要大量生产的零件。为了提高加工精度和生产效率，需要设计一台组合机床来改善它的加工情况。本课题设计一台加工柴油机机体的三面精镗组合机床，主要完成机床总体和左主轴箱的设计工作。根据柴油机机体的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度及生产率等要求，确定该机床为单工位卧式组合机床，机床采用卧式单工位三面加工的方案，加工和装配的工艺性好，零件装夹方便；为确保加工精度，采用“三面”的定位方案；为实现无级调速，操作可靠，选择液压滑台；根据零件的大小及被加工孔的位置确定主轴箱的轮廓尺寸；由加工工艺选择滚珠轴承主轴，通过计算扭矩确定主轴和传动轴的直径；齿轮的模数是通过类比法确定；齿轮齿数和中间传动轴的位置是由“计算、作图和多次试凑”相结合的办法确定。本组合机床加工效率高，成本低，加工精度高，操作使用方便，减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率。关键词：组合机床；镗削；柴油机 柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计2Design of Overall and left Headstock of Modular Machine Tool for Finished Boring of Pipe Holes on Three-Side of Body of DieselAbstract：The diesel body is a product which needs mass production. In order to improve the disposition and the production efficiency, designing a high effective modular machine tool is needed to improve the production of the diesel body. This topic is the design of general scheme and left headstock of modular machine tool for Finished Boring of Pipe Holes on Three-Side of diesel body. According to the request of construction features, processing spot, size precision, surface roughness and productivity of the diesel cylinder body, sets the machine tool for single location horizontal type modular machine tool. The modular machine tool uses the horizontal-type single location three-side processing plan, the processing and assembly technology capability is good, and it clamps conveniently. In order to guarantee the processing precision, the localization plan use three surfaces. In order to implement the unlimited speed regulation, safe and reliable, therefore choose hydraulic pressure sliding table. According the size of components and the position of the hole that is processed to set the overall size of the headstock. Choosing the taper bearing spindle by processing craft. The spindle and drive shaft diameter is decided through computation torque. The gear modulus is decided through the correlation method. The gear mentions and the position of intermediate propeller shaft is decided by the means count, drawing and tries to collect many times. This modular machine tool has such advantages: it has high efficiency, the cost is low, the processing precision is high, it is easy to operate, it reduces the workers labor intensity, and it enhances the productivity.Key words：modular machine-tool; boring; diesel engine柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计01 前言 1.11.1 课题内容本组课题是设计一台三面精镗孔卧式组合机床，来保证柴油机机体三面孔加工及保证相应的位置精度，在完成机床总体设计和绘制“三图一卡”的基础上，主要完成左主轴箱设计。1.21.2 课题来由本课题来自江动集团1.2.11.2.1 课题背景课题背景近年来，随着制造业的发展，普通机床已经越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。江动集团在生产柴油机时，其机体的加工效率比较低，跟不上生产指标，机体的加工精度比较高，普通机床加工比较困难，现需要设计一台组合机床用以实现柴油机机体的加工。1.2.21.2.2 课题要求课题要求本加工工序的内容：精镗平衡轴孔 52M7，凸轮轴孔 47H7、35H7，调速轴孔 25V7，起动轴孔 37H7，缸套孔 118H9、111H8、110H7，曲轴孔195H7、78H7，表面粗糙度均为 Ra1.6。为了保证零件的加工精度，在整个设计过程中应满足以下几点要求：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机床尽量选用通用件，以便降低制造成本；d主轴箱能满足机床总体方案的要求（转速，转向，功率，坐标要求） 。1.31.3 组合机床国内外发展概述组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。组合机床是随着生产的发展，由万能机床和专用机床发展来的。这种机床既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要，组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工。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。组合机床装备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。在被加工零件的形状日益复杂的情况下，多轴化控制的机床装备适合能够加工形状复杂的零件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。然而更关键的是盐城工学院本科生毕业设计说明书 20091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，操作者可以通过网络对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。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。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性等。1.41.4 本课题主要解决的问题和总体设计思路本设计主要针对原有的柴油机机体左、右、后三个面上 13 个孔多工序加工、生产率低、位置精度误差大的问题而设计的，从而保证孔的位置精度、提高生产效率，降低工人劳动强度。左主轴箱的设计，首先，在完成对组合机床的总体设计并绘制出“三图一卡”的基础上，绘制左主轴箱设计的装配图；主轴箱设计是组合机床设计中的重要部分，主轴箱设计的合理与否，直接影响到被加工零件的加工精度等参数。首先确定工件的定位与夹紧方式，然后进行误差分析，对主轴箱的主要零件进行结构设计和校核。柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计22 组合机床总体的设计2.12.1 总体方案的论证图 2-1 柴油机机体被加工零件 名称：柴油机机体 图号：TC-195-01 材料：HT200 硬度：HB170241此零件是中空的而四壁多孔的箱体类零件技术要求：(1)本工序加工精度必须按图纸要求进行 (2)各镗孔终了允许有走刀线退刀痕为了满足连续大批量生产，具有较好的应边性能的要求，生产工艺决定采用组合机床流水线来进行柴油机机体的切削加工。2.22.2 工艺方案的拟订2.2.12.2.1 工艺路线的确定工艺路线的确定1 铸造 2 时效 3 粗铣上、下面 4 粗铣左、右面 5 粗铣前、后面 6 精铣上、下面 7 去毛刺 8 粗铣左、右面 9 去毛刺 10 精铣前、后面 11 去毛刺 12 三面粗镗孔 13 三面半精镗孔 14 三面精镗孔 15 镗平衡轴孔锁紧槽 16 钻气缸盖面、主轴承面、齿轮室盖面螺纹底孔盐城工学院本科生毕业设计说明书 20093 17 钻后盖面、水箱面、油箱面螺纹底孔 18 钻深孔 19 铣小搭面 20 攻气缸盖面、主轴承面、齿轮室面、后盖面、水箱面、油箱面螺纹 21 钻、扩、铰顶杆孔 22 终检本工序加工的内容是加工路线中的第 14 道工序。孔的孔径大多都在 40mm 以上，只有极少数的孔稍微小了点，加工精度为 H7、IT7 级，表面粗糙度为 Ra=1.6um。为了保证其精度要求，将有精度要求的七组孔安排在同一台专机上进行。被加工工件的加工精度和具体数值参照图 2-1，列出本到工序要加工的各个孔的尺寸表 2-1 本工序加工孔的尺寸及精度组号孔径偏差1 组52M72 组52M7195H73 组78H74 组37H75 组25V747H76 组6 组35H7118H9111H87 组110H72.2.22.2.2 被加工零件的毛坯情况以及工艺过程分析被加工零件的毛坯情况以及工艺过程分析 机体进入本道工序机床前，机体上下、左右、前面六个面均已经加工成为成品，无需要再进行最终精加工。各孔(本道工序要加工的孔)都已经加工成半成品，应有半精加工和精加工余量，在直径方向上 3mm，在半径方向上为 1.5mm，其余部分是铸造毛坯表面，其精度要求在铸造时给予保证而不要进行切削加工。从生产纲领年产 10 万台可知：机体的加工是大批量连续性生产，加工精度有一定的要求，位置及形位公差都有一定的要求，为了满足连续性大批量生产，具有较好的应变性能的要求。生产工艺采用组合机床的流水线来加工柴油机机体的精镗孔。 流水线由若干道工序组成，分平面、孔、螺纹孔等，本道工序是孔镗削加工的终了工序。2.2.32.2.3 机床配置型式的选择机床配置型式的选择柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计4机床的配置形式主要有卧式和立式两种。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，机床重心较底，有利于减小振动。其缺点是削弱了床身的刚性，占面积大。辛辛苦苦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。其据点是机床重心高，振动大。此外，柴油机机体的结构为卧式长方体，从装夹的角度来看，卧式平放比较方便，也减轻了工人的劳动强度。通过以上比较，考虑到卧式振动小，装夹方便等优点，选用卧式组合机床。组合机床是针对某种零件或零件某道工序设计的。正确选择定位基准，是确保加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的集中工序。从而收到减少机床台数的效果。2.2.42.2.4 定位基面及夹压点的选择A.定位基准的选择本机床加工为单工位加工，也就是一次安装下进行 13 个孔的加工，其定位基准选择：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，定位限制 1个自由度，这种定位的特点是：a.可以简单地消除工件的六个自由度，使工件获得可靠的定位；b.能同时加工工件三个端面上的全部孔，即能高度集中工序，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，机床的许多部件实现通用化，有利于缩短设计周期，降低成本。B 确定夹紧位置在选择定位基准的同时，要相应的决定夹紧位置，本设计采用液压夹紧，夹紧部位为刚性较好的筋板上，即机体的上表面，目的为了减少机体夹紧变形误差，应注意的问题；a.保证零件夹压后的稳定；b.尽量减少和避免零件夹压后变形。2.2.5 影响工艺方案的主要因素影响工艺方案的主要因素a)被加工零件的加工精度和加工工序b)被加工零件的特点c)零件的生产批量d)机床的使用条件2.32.3 确定切削用量及选择刀具2.3.12.3.1 选择切削用量选择切削用量在组合机床工艺方案确定过程中，工艺方法和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，机床的结构形式及工作可靠性均有较大的影响。盐城工学院本科生毕业设计说明书 20095A组合机床切削用量的选择需要以下几个方面:a)在大多情况下，组合机床为多轴、多刀、多面同时切削，因此，切削用量比一般万能机床单刀加工低 30%左右。 b)组合机床通常用动力滑台来带动刀具进给，由于多轴箱上同时工作的刀具种类不同且直径大小不同，其切削用量也各有特点。因此，一般先按各刀具选择较合理的切削速度 v(m/min) 和每转进给量 f(mm/r)，再根据其中工作时间最长，负荷最重，刃磨较困难的刀具来确定并调整每转进给量和转速，通常用试凑法来满足每分钟进给量相同的要求。即 fiivfnfnfnfn 332211c)在选择切削用量时要注意既要保证生产批量要求，又要保证刀具一定的耐用度。d)选择切削用量时，还须考虑可选动力滑台的性能。B组合机床切削用量选择方法从实际出发，根据加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等进行分析，按照经济地满足加工要求的原则，合理的选择切削用量。本次设计中，采用查表法选择加工柴油机气缸体孔的切削用量。对于左面 8 个孔：镗孔 1、2 轴：52根据文献1取 v=106.19m/min，f=0.08mm/r，且则由文献1知 （2-1）dvn1000得： min/6505219.1061000rn镗孔 4 轴：37取 v=81.37m/min，f=0.07mm/r，得： min/7003737.811000rn镗孔 6 轴：47取 v=95.96m/min，f=0.08mm/r，得： min/6504796.951000rn镗孔 5 轴：25取 v=78.54m/min，f=0.052mm/r，得： min/10002554.781000rn对于右面 2 个孔：镗孔 3 轴：78柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计6取 v=85m/min，f=0.15mm/r，得： min/34778851000rn对于右面 3 个孔：镗孔 7 轴：118取 v=111m/min，f=0.15mm/r，得： min/3001181111000rn2.3.22.3.2 计算切削扭矩及切削功率计算切削扭矩及切削功率根据文献1P134 表 6-20 中公式钻孔： （2-2）6 . 08 . 026HBDfF （2-3）6 . 08 . 09 . 110HBfDT （2-4）DTvP9740扩孔： （2-5）6 . 02 . 14 . 02 . 9HBafFp （2-6 . 08 . 075. 06 .31HBfDT 6） DTvP9740镗孔： （2-55. 075. 04 .51HBfaFpz7） （2-1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx8） 55. 075. 07 .25HBfDaTp （2-61200vFPz9）式中，F切削力（N） ；T切削扭矩（Nmm）P切削功率（Kw） ；ap切削深度（mm） ；（ap=1.25mm） ；HB布氏硬度，在本设计中，),(31minmaxmaxHBHBHBHB241maxHB170minHB得 HB=220。由以上公式（2-2，2-3，2-4，2-5，2-6，2-7，2-8，2-9）分别可得：左面 1、2 轴 Fz=187.7N Fx=48.7N T=4880.86Nmm P=0.3257Kw4 轴 Fz=169.8N Fx=44.7N T=3141.96Nmm P=0.2258Kw盐城工学院本科生毕业设计说明书 200975 轴 Fz=135.9N Fx=36.8N T=1698.71Nmm P=0.1744Kw6 轴 Fz=187.7N Fx=48.7N T=4411.55Nmm P=0.2943KwFz=187.7N Fx=48.7N T=3285.20Nmm P=0.2192Kw右面 3 轴 Fz=300.8N Fx=70.1N T=11731.10Nmm P=0.4178 KwFz=300.8N Fx=70.1N T=29327.75Nmm P=1.0445 Kw后面 7 轴 Fz=300.8N Fx=70.1N T=17747.05Nmm P=0.5456KwFz=300.8N Fx=70.1N T=16694.26Nmm P=0.5132KwFz=300.8N Fx=70.1N T=16543.86Nmm P=0.5086Kw(轴编号与孔编号相对应)总的切削功率：即求各面上所有轴的切削功率之和左面 Pw=0.32574+0.2258+0.1744+0.2943=1.9973Kw右面 Pw=0.4178+1.0445=1.4623Kw后面 Pw=0.5456+0.5132+0.5086=1.5674Kw实际切削功率根据9，P=（1.52.5）PwKw,因为是多轴加工，取定P 左=21.9973=3.9946KwP 右 =21.4623=2.9246KwP 后 =21.5674=3.1348Kw2.3.32.3.3 选择刀具结构选择刀具结构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，并在导套上开引刀槽，以便镗刀通过，刀具造用硬质合金钢。为了提高工序集中程度，可采用两把镗刀的镗杆，同时加工孔。考虑到被加工零件是淬火铸铁，由于其硬度较高，为 170241HB，可采用刃镗刀头加工，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 HT 级，表面粗糙度达 1.6 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和端面定位，并由端面键传递扭矩。2.4 三图一卡的设计2.4.12.4.1 被加工零件工序图被加工零件工序图被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示出在一台机床上或一条自动线上完成的工艺内容、加工部位的尺寸及精度、技术要求、加工用定位基准、夹位部位，以及被加工零件的材料、硬度和本机床加工前毛坯情况的图纸。柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计8图 2-2 被加工零件工序图2.4.22.4.2 加工示意图加工示意图加工示意图是组合机床设计的重要图纸之一，在机床总体设计中占有重要地位，它是设计刀具、夹具、主轴箱以及选择动力部件的主要资料，同时也是调整机床和刀具的依据。加工示意图，反映了机床的加工过程和加工方法，并决定浮动夹头或接杆的尺寸，镗杆长度，刀具种类和数量，刀具长度及加工尺寸，主轴尺寸及伸出长度、主轴、刀具、导向与工件间的联系尺寸等，根据机床要求的生产率及刀具特点，合理地选择切削用量，决定动力头的工作循环。加工示意图的作用和内容：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，并在导套上开引刀槽，以便镗刀通过，刀具造用硬质合金钢。为了提高工序集中程度，可采用两把镗刀的镗杆，同时加工孔。考虑到被加工零件是淬火铸铁，由于其硬度较高，为 170241HB，可采用刃镗刀头加工，以提高刀具的使用寿命。盐城工学院本科生毕业设计说明书 20099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 HT 级，表面粗糙度达 1.6 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和端面定位，并由端面键传递扭矩。b) 导向结构的选择组合机床上加工孔时，除用刚性主轴加工的方案外，其尺寸和位置精度都是依靠夹具导向来保证的。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，可选用旋转导向，这种导向利于减轻磨损和持久保证精度。选择导向的形式和结构:因精镗多级孔（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。c) 确定主轴类型及尺寸因本机床是精镗孔，根据制定的切削用量通过 T=9.55106公式计算得到的nP扭矩 T 值很小，则由切削扭矩计算主轴直径公式（M轴所传递的扭矩4100MBd N.mm，B系数）计算的 d 亦过小，不能满足刚度要求。这样可根据经验由加工孔的直径及相应的刀具尾部尺寸利用“反推法”来造定，主轴直径与加工孔的经验数据，为d 主轴=25 mm， d 传动=30mmd) 动力部件工作循环及其行程的确定动力头工作循环一般包括快速引进，工作进给和快速退回等动作。工作进给长度的确定:工作进给长度应等于被加工部位长度与刀具切入和切出长度之和。动力头工作进给长度是按加工长度最大的孔来造取，切入长度根据工件端面的误差情况，选 510 毫米为第一工作进给长度，第二工作进给常常比第一工作进给要小得多，在有条件，应力法做到转入第二工作进给时，除倒大角的刀具外，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。快速进给长度的确定: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，可采用跳越进给的循环进行加工，即在加工宽一层壁后，动力头再次快速引进，加工第二层壁，这样可以缩短工作循环时间。快速退回长度的确定:快速退回的长度等快速引进和工作进给长度之和。一般在固定式夹具机床上，动力头快速引进和工作进给长度之和。柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计10一般在国家式夹具机床上，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。动力头总行程的确定:动力头的总行程除了满足工作循环所需长度外，还要考虑装卸和调整刀具的方便性。装卸刀具的理想情况是：刀具退离导向套外端面的距离，需大于刀杆插入主轴孔内的长度。具体数值在加工示意图上标注可查阅。2.4.32.4.3 机床联系尺寸总图机床联系尺寸总图2.4.3.1 机床联系尺寸总图的作用与内容联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配联系和运动关系，以检验机床各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求；通用部件的选择是否合适，并为进一步展开主轴箱夹具等专用部件、零件的设计提供依据，联系尺寸图也可看成是简化的机床总图，它表示机床的配置形式及总体布局。2.4.3.2 绘制机床联系尺寸总图之前应确定的主要内容a）机床装料高度的确定装料高度 H 一般是指机床上工件安装基面至地面的距离。组合机床标准中推荐的装料高度为 1060mm，具体设计情况可在 8501060mm 范围内造取，图中应标注为：160+440+560+（170）1060mm 合适确定装料高度后，还要考虑以下两组尺寸的联系关系，现以图中所示尺寸加以说明。由中间底座和夹具计算的装料高度尺寸：H=H1+H2+H3式中 H装料高度 H1支承块高度 H2夹具底座高度 H3中间底座高度由公式可知，当装料高度和通用部件选定后，便后计算出夹具底座的高度。图中标注查得，装料高度 H 为 1060mm，支承块高度 H1为 60mm，中间底座高度H3为 560mm。则夹具底座高度 H2=1060-60-560=440mm由动力部件和侧底计算的装料高度尺寸H=h1+h2+h3+h4+h5-hmin式中：h1多轴箱最低主轴高度 h2多轴箱底面至滑台顶面之间的距离 h3滑台的高度 h4调整垫块的高度（包括 5mm 的调整块） h5侧底座的高度盐城工学院本科生毕业设计说明书 200911 hmin被加工零件最低孔至工件安装基面的距离由公式可知，当通用部件选取后，h2,h3,h5便确定，H 仅与 h1,h4有关，h1由多轴箱设计确定。这样便可由确定的装料高度计算出调整块的厚度 h4。图中 h1=230mm h2=120mm h3=130mm h5=560mmhmin=10mm则调整垫块高度 h4=1060-230-120-130-560-10=10(mm)b）夹具轮廓尺寸的确定夹具轮廓尺寸的指夹具底座的轮廓尺寸即长宽高。长度尺寸与工件长度尺寸、工件至模板间距离尺寸，模板架厚度尺寸有关。从机床总图中查得工件长度尺寸为 176mm,工件至模板间距离及模板架厚度分别为 482mm,542mm 则夹具总长为 482+542+176=1200mm高度尺寸由前装料高度尺寸定为 1060mm宽度尺寸，除考虑工件本身宽度尺寸外，再加其它宽度方向上能布置下工件的定位、夹紧及其它机构从工序图中查得宽度尺寸为 184mm这样可确定夹具草图图 2-3 夹具草图c）中间底座尺寸的确定由加工示意图中被步确定定的多轴箱端面至工件端面在加工终了时的距离，动力部件及其配套部件的联系尺寸，便可确定中间底座的尺寸。在确定中间底座长度尺寸时要考虑以下两组尺寸关系。由加工示意图和多轴箱尺寸确定两动力箱端面间的距离 L。L=-L1+L2+L3+L4+L5式中：L1，L5为左右多轴箱的厚度L2，L4加工示意图中确定的左右多轴箱至工件端面的距离。柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计12L3工件的长度由机床总图中查得，L1=330，L5=345，L3=176由加工示意图中查得，L2=880，L4=750则两动力箱端面距离 L=330+345+880+750=2305由动力滑台、侧底座、中间底座也可确定两动力箱端面间的距离 L。L=l1+l2+l3+lx+l4+l5+l6式中：l1,l6左右动力箱与滑台连接形成的尺寸 l2,l5在行程终了时，滑台前端与滑座之距 l3,l4左右滑座端面至侧底端面之距由机床总图查得，l1=l6=300, l2=l5=40, l3=l4=100在图中必须保证 L= L ，则中间底座 lx 尺寸为Lx=l1+l2+l3+l4+l5-（l1+l2+l4+l5+l6）则 lx=2305-（300+40+100+40+300）=1425mmd）选择动力部件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1P62 公式： （2-10）niiFF1多轴箱式中，各主轴所需的切削力，单位为 N。iF则根据公式（2-10）可得：左主轴箱=448.7+248.7+44.7+36.8=373N多轴箱F右主轴箱=70.12=140.2N多轴箱F后主轴箱=370.1=210.3N多轴箱F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。多轴箱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1P91动力部件的总行程等于向前备量，工作行程和向后备量之和；向后备量要保证方便地装卸刀具由加工示意图知左动力箱动力部件总选种为：40+40+300+380+20=780mm右动力箱动力部件总行程为：320+26+23+40+4+450+20=883mm后动力箱动力部件总行程为：盐城工学院本科生毕业设计说明书 200913200+28+42+280+20+580mm动力箱型号的选择：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 （2-11）/切削多轴箱PP式中，消耗于各主轴的切削工率的总和（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，又主轴数量不多、传动不复杂，故取=0.9。左主轴箱：=3.9946Kw切削P则据公式 2-11 得：=3.9946/0.9=4.4384Kw多轴箱P左主轴箱=2.9246Kw 切削P则据公式 2-11 得：=2.9246/0.9=3.2496Kw多轴箱P后主轴箱：=3.1348Kw切削P则据公式 2-11 得：=3.1348/0.9=3.4831Kw多轴箱P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P114P1151表得 5-38 得出动力箱及电动机的型号： 表 2-2 电动机的型号动力箱型号电动机型号电动机功率（Kw）电动机功率（r/min）输出轴转速（r/min）左主轴箱1TD40Y132M2-65.5960480右主轴箱1TD40Y132M2-65.5960480后主轴箱1TD40Y132M2-65.59604802.4.42.4.4 机床生产率计算卡机床生产率计算卡实际生产率 Q实实：根据加工示意图所确定的工作循环及切削用量等，就可以计算机床生产率，并编制生产率计算卡。生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负荷率等关系的技术文件。它是用户验收机床生产效率的重要依据。以每小时机床实际生产的零件数来表示，即Q实实=60/T单单（件/小时）T单单=t机机+t辅辅 （2-12） 柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计14式中 Q实实机床实际生产率T单单单件工时，即加工每个工件的时间T辅辅辅助时间，包括快进时间快退时间，多工位机床的工作台移动或转位时间，装卸工件时间。t机机t辅辅可由下列公式计算t机机=L1 1/SM1+L2/SM2+t停得t辅辅=t快快+t移移+t装卸装卸=（L快进快进+L快退快退）/V快快+t移移+t装卸装卸 （2-13）式中：L1 1L2 2分别为刀具第一工作进给和第二工作进给的往程长度（mm）SM1，SM2分别为刀具第一工作进给和第二工作进给的每分钟进给量（mm/min）.t停停当加工沉孔、止口、锪窝时，动力部件在死挡铁上停留的时间。通常接刀具在加工终了时无进给状态下转 510 转所需的时间（min） 。L快进快进 L快退快退动力部件快进、快退的行程长度（m）V快快动力部件快速行程的速度。通常机械滑台取 56m/min，液压滑台310m/min。t移移工作台移动和回转一个工位所需时间，一般在 38 秒。t装卸装卸工件安装和清除切屑的时间。它根据工件尺寸大小、装卸方便性及工人熟级程度，一般取 0.51.5 分。根据本组合机床的年产量 10 万台，可选用下列数据计算 Q实：t停停：在加工终了无进给状态下转 7 转。V快快：取 1 0m/min。t移移取 3 秒。t装卸装卸取 0.6 分。三面 Q 实具体计算如下（以下的部分计算数据在加工示意图中查阅）左边 T单单=1.18+0.72=1.9(分)右边 分分辅机72. 06 . 06031038. 03 . 0)(18. 1650752409740tt 分分辅机72. 06 . 060/31045. 032. 0)(88. 2160/7484482348401826tt盐城工学院本科生毕业设计说明书 200915 T单单=2.88+0.72=3.6（/分）后边 T单单=3.43+0.698=4.128（分）对多面和多工位机床，在计算时应以所有工位中机加工时间和辅助时间之和最长的作为机床的单件工时，所以选用后面加工的 T 单来计算 Q 实。 Q实实=60/4.12=14.5（件/时）理想生产效率 Q理理：使用单位接年生产纲领十万台（考虑备品率、废品率在内的年产量）计算的机床生产率为理想生产率。当接三班制生产时，全年工时为 7200 小时，则 Q理理=90000 /7200=12.5（件/小时）机床负荷率 负：Q理理/Q实实二者的比值即为负荷率根据组合机床的使用经验，适宜的机床负荷率为 负负=0.750.90而实际 负=86. 05 .145 .12设计的切削用量是合理的。生产率计算卡：图号TC-195-01毛坯种类铸件名称195 柴油机机体毛坯重量22kg被加工零件材料铸铁硬度HB：170241工序名称三面精镗机体现工序号序号工步名称被加工零件加工直径mm加工长度mm工作行程mm切削进程米/分每分钟转速转每分钟进给量每转进给量 mm/转工时（分） 分分辅机698. 06 . 060/31028. 02 . 0)(43. 3240718423638tt柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计16/分mm/分机动时间辅助时间共计1装入工件0.32工件定位夹紧0.0063后动力部件快进0.024后动力部件一工进110303888.9240360.151.135后动力部件二工进110304282240180.0752.36死挡铁停留0.037后动力部件快退2800.0288松开工件200.0029卸下工件0.3单件总工时3.43 0.686 4.716机床实际生产率14.5(件/时)机床理想生产率12.5(件/时)备注本机床装卸时间取 0.6 分负荷率0.86盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009173 3 左主轴箱的设计3.13.1 概述主轴箱是组合机床的重要组成部分，它关系到组合机床质量的好坏，它是选用通用零件，按专用要求进行设计的，是用于布置（按所要求的坐标位置）机床工作主轴及传动件和相应的附加机构，它通过按一定速比排布传动齿轮，把动力从动力部件-动力头、动力箱、电动机等齿轮传递给个工作轴，使其获得所要求的转速和转向的。这种主轴箱主轴刚性不是很高的，因为这种主轴箱主轴的前后支撑均 150mm 左右，而刀具的悬伸长度往往是主轴支撑的好几倍，在这种情况下，单凭主轴本身是不能保证孔加工的位置精度的，而主要由夹具的导向装置来保证。箱体上盖材料为 HT100，前后盖用 HT150，采用规格为 630x500 型号为 T711-11，箱体材料为 HT200。3.2 绘制主轴箱设计的原始依据图图 3-1 主轴箱设计原始依据图a)被加工零件名称：S195 柴油机机体，材料 HT200，硬度 HB170241。柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计18b)主轴外伸尺寸及切削用量： 主轴外伸尺寸 L=75mmn1、2、4、5、6=650/650/700/1000/650 转/分 V =106m/s(镗 52M7 孔)1 V =106m/s(镗 52M7 孔)2V =87m/s(镗 37H7 孔)4V =78.5m/s(镗 25V7 孔)5V =96m/s(镗 47H7 孔)6c)动力部件1TD40V 型动力箱电力功率 5.5KW，转速 960r/min,驱动轴转速 480r/min,驱动轴到滑台表面距离为 160mm。3.3 主轴结构型式的选择及动力计算3.3.13.3.1 主轴结构型式的选择主轴结构型式的选择轴承形式是主轴部件结构的主要特征，主轴 1，2，4，5，6 均为进行镗削加工的主轴，轴向切削力量较小，但不可忽略，故对这类主轴 1，2，4，5，6 的前后支撑均采用圆锥滚子轴承，用以承受较大的径向力和轴向力，其结构简单，用的轴的个数少，装配、调整均较方便。主轴结构形式的选择，除了轴承外，还应考虑到轴头结构。对于所选的短主轴1，2，4，5，6 采用浮动卡头与刀具连接，用单导向，轴头用圆柱孔与刀具连接，用普通平键传递扭矩，固定螺钉做轴向定位。3.3.23.3.2 主轴直径和齿轮模数的初步确定主轴直径和齿轮模数的初步确定a）主轴直径初步确定主轴直径已在编制三图一卡时完成，由此可知主轴直径 d=25mm 和d=30mm。b）齿轮的模数主轴箱中齿轮的模数通常有 2、2.5、3、3.5、4 等几种,根据经验,初选模数可由公式: （3-1）mmNZPm33230进行估算,再通过类比法,从通用系列中选用各齿轮的模数,对于本次设计的主轴箱,由于主要传动键中的齿轮往往和多个齿轮啮合,受力交复杂,往往速度较低,受力较大。故选用模数较大的齿轮,同时为了便于组织生产,在同一主轴箱中齿轮模数最好不多于两种。综合考虑,本设计中取传动齿轮模数 m=3 和 m=4。3.3.33.3.3 传动系统的设计与计算传动系统的设计与计算A主轴箱位置的分析S195 柴油机机体上的位置可归纳为任意分布形式，其中 1，2，4，可按“三点盐城工学院本科生毕业设计说明书 200919定圆”的原理化为圆分布，这样即可在圆心上设置中间传动轴 7，传动轴 7 轴的中间传动轴 8，在 5，6 连心线上设置传动轴 10。B确定驱动轴的转速、转向及其主轴位置这里采用的是机械动力头，因驱动轴 0 的旋转方向与进给运动方向有关，规定为逆时针方向，驱动轴转速按动力箱型号定为 480r/min；其水平方向在主轴箱中心线上，垂直方向有动力箱确定。C齿轮的模数与齿数要求主轴的转速 n1、2、6=650r/min,n4=700r/min,n5=1000r/min。根据切削速度，确定主轴的直径 d=25，齿轮模数 m=3，m=4，传动方案如图所示。设主轴 1、2 上的齿轮齿数 Z从=40，传动轴 7 上的齿数 Z主=40。得 n=n主=n从=630r/mina)轴 7 和轴 4 之间的距离为 A=102mm，故的齿数之和为 Z主+Z从=2A/m=68，所以由公式 Z主=2A/m（1+n主/n从），计算得 Z主=35,Z从=33。b) 设主轴 5 上齿轮 Z主=17， 传动轴 10 上齿数 Z主=25， n从=1000r/min， n主=17X1000/25=680r/min。轴 10 和轴 6 的距离为 59mm，得两齿数之和为 39， Z主=2A/m（1+n主/n从），计算得 Z主=19,Z从=20。c) 轴 10 到驱动轴 0 间距离 A=78mm，n主=480r/min，n从=680r/min，模数m=4， Z主+Z从=2A/m=39，所以 Z从=3923=16。同理可得其它各主轴上的齿轮的齿数，具体的数值在主轴箱的装配图上可以查阅。D.主轴润滑和手柄周位置a)润滑：大型标准主轴箱采用叶片泵润滑，油泵打出的油经分油器分向各润滑部件。本主轴箱润滑方式定位：主轴箱前后壁见得齿轮和轴用油盘润滑，箱体和后盖以及和前盖间齿轮用油管润滑。通过直接安装在泵轴上的齿轮直接传动，且由于本机床前盖易于拆卸，故不设计专供拆卸油泵用的油泵盖。待主轴箱传动环节安排好后，再用根据具体尺寸安排油泵位置。b)手柄轴的设置：组合机床主轴箱上一般都有较多的刀具，为了便于更换和调整刀具，或是装配和维修时检验主轴精度，一般每个主轴箱上都要设置一个手柄轴，以便手动回转主轴。考虑到操作方便，在主轴箱布置好后把手柄轴选在靠近操作者的一侧，并给操作者留有充分的操作空间，以便扳动操作手柄。3.4 主轴箱坐标计算主轴箱坐标计算是根据已知的驱动轴和主轴位置及传动关系，计算出中间传动轴的坐标。3.4.1 轴坐标系远点的确定轴坐标系远点的确定为了计算主轴箱的各轴坐标，在箱内选择一个原点，如图所示。通常选取主轴箱体底平面与通过其定位销孔的垂线交点为坐标原点，E=50mm,距主轴箱底面柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计20H=30mm。 图 3-2 主轴箱坐标原点的确定3.4.2 主轴箱坐标计算的顺序主轴箱坐标计算的顺序计算顺序是：首先确定主轴的坐标，然后计算与这些主轴有直接啮合关系的传动轴坐标，再按顺序计算其余轴的坐标。3.4.3 主轴坐标的设置主轴坐标的设置主轴坐标是按主轴箱的原始依据或被加工零件工序图进行的，为了确保主轴坐标的正确性，一般要按被加工零件图进行一次验算。主轴计算精度，要求精确到小数点后三位数字。当被加工零件的孔距尺寸带有公差时，在计算过程中应考虑公差的影响。主要是那些带单向公差或双向不等公差的尺寸，应当把公差计算进去，是主轴的名义坐标尺寸位于公差带中央。轴5 000.265503155x470.17330950.12520.1905y轴3 070.29907.3453 xx 00.260530.8653 yy轴6 310.384240.85070.3456 xx 520.160000.30520.1906y轴4 600.191470.10734 xx 40.26842. 3530.8654 yy轴1 980.17162.19470.10731 xx 000.34700.8731 yy盐城工学院本科生毕业设计说明书 200921轴2 980.17112 xx 000.170000.8712 yy3.4.4 传动轴坐标计算传动轴坐标计算传动轴坐标计算，它可分为与一轴定距的传动轴坐标计算,与二轴定传动坐标轴的计算，与三轴定传动坐标轴的计算等三种情况。轴10： 图 3-3 轴 10 坐标计算图R1=63 R2=58.5a=119.310 b=12.93 （3-22baL2）0107437.12095.12310.11922 LLRR22212128329291.620107437.1200107437.1205 .58632122柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计22 （3-3）221dRh47583536. 9208576.38793969 （3-4）Lbhadx947.620107437.120475833736. 995.12283292191.6231.119 （3-5）221xRy59. 2947.626322 （3-6）222byaxR实验476.5895.125920. 2947.6231.11922 （3-7）22510yxA00.63592.2094.6222947.327510xxx062.176510yyy轴7： （3-8）22127yyyy500.2582000.170000.347000.170120234034017 理A （3-9）22121727)(yyAxx 理330.8987120980.17122油泵传动轴11：盐城工学院本科生毕业设计说明书 200923 设 x11=238.810 y11=83.364轴9：R1=106 R2=69 R12=1123 R22=4761a=26.190 b=46.636 （3-10）4868.5322baL图 3-4 轴 9 坐标计算图 2724.874868.534868.5347011123621212221LLRRd4636.76162d （3-11）1626.605364.3619221dRh （3-12）190.954868.5340717.5091Lbhadx （3-13）636.46916496.2174221xRy验： （3-14） 222Rbyxa实000.690190.95190.262轴8： 柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计24图 3-5 轴 8 坐标计算图 R1=120 R2=94 a=80.480 R12=144000 R22=8836 b=176.636 1064.194L 22ba3856.1111064.1941064.1946647.282121d 2221LLRRd2=12406.74279645909.44257212.1993h221dR810.861064.19438459.16850Lbhadxvx验：000.94001369.87960689.40222ybaxR实3.5 齿轮和轴的校核3.5.13.5.1 齿轮校核齿轮校核（以 Z=40 M=3 的圆柱齿轮为例）a）齿根弯曲疲劳强度校核： （3-15） 按无限制寿命计算 YN1=1，YN2=1由图表查得：（由机械零件P172 知）Ysx1=YX2=1 YSX1=0.9 ，YSX2=1 SXXNbobYYY盐城工学院本科生毕业设计说明书 200925 ASXXNbobASXXNbobMPYYYMPYYY2052502222211111由式 AFtcbMPYYYmbF34 其中： （3-16）KKKKDTFNWtc120001 6342052bbb根弯曲疲劳强度满足要求，安全。b）齿面接触疲劳强度校核：由式H = HOZNZW （3-17）H1=HO1。ZN1.ZW1=580MPAH2=HO2。ZN2.ZW2=530MPAH1 H2应计算大齿轮的 H。由式=228MPa （3-18）uudbFZZtcFH1=3795N （3-19）KKKTDFNW11tc2000 （3-20） 2288530/HHHN齿面接触疲苏强度满足要求安全。3.5.23.5.2 轴的校核轴的校核在确定主轴、传动轴的直径时，参考了组合机床设计手册中所推荐的有关数据，又结合了实际情况部分地采用了类比法，基本上符合要求，所以在校核时，只需对较重要的轴进行校核以达到验证的目的，现以装配图轴号为 6 的主轴进行校核。校核时轴上零件的自重忽略不计，沿宽度分布的力常简化为集中力的计算，集力力的作用点取为轮毂的宽度中点，因此作出计算简图，如附图所示： 柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计26由上面计算可知： 图 3-6 计算简图a） 圆周力 Ft=326.4 N参考金属切削原理和刀具中切削力计算公式：垂直切削分力为： P2=95apf0.75Kz （3-21）NP559.5201 . 123. 05 . 195354775. 02孔产生的孔孔产生的切削扭矩 35mmN 4825.9110235520.599T1孔产生的切削扭矩为 47mmNT079.12234247599.5202工作扭矩为 （3-mmNTTT56.213442122）b） 有组合机床设计参考手册图 1-7T0，PX，计算查得：孔： PX0=69.375N35P20=297.6NN0=0.46KW孔： PX0=5.0875N47P20=28.8NN0=0.0334KW孔产生的切削扭矩 T1=35mmN 52082356 .297盐城工学院本科生毕业设计说明书 200927孔产生的切削扭矩为 T2=47mmN 8 .6762478 .28总切削力为 T=T1+T2=5884.8Nmm为了安全起见，取切削扭矩大植代入轴的强度校核计算，因而齿轮上所承受的扭矩 1344.56N.mm,方向与切削扭矩相反。齿轮上圆周力 Ft 和径向力 Fr 为：NtgFFNdTFtrt96.2582048.7112/ )203/(56.213442/c） 计算轴承的支反力，如图 3-7 所示。 公式均参阅组合机床设计 （3-0)5 .10755(5 .55AVrRF23） NRNRBHAH3 .1715 .1625 .10796.2584 .883 .107555 .5596.258NRNRBVAV67.4705 .1625 .10748.711998.2425 .1625 .5548.711NRRRNRRRBHBVBAHAVA85.5003 .17167.47058.2584 .88998.24222222222d). 作水平弯矩图，如图 3-8 所示。 在 A 点 MHA=0 在 B 点 MHB=0 在 C 点 MHC=RBHBC=171.3x55.5=9507.15N.mm MHC=RAHAC=88.4x107.5=9503N.mm e). 作垂直弯矩图，如图 3-9 所示。 在 A 点
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