ZH1115W柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及左主轴箱设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要： 本课题为 镗组合机床是大型组合机床，这类组合机床是具有固定式液压夹紧的单工位组合机床。首先根据已知条件和被加工零件的具体结构特征，进行工艺方案分析，确定组合机床配置型式及结构方案，选择合适的切削用量，确定切削力、切削转矩、切削功率及刀具的耐用度，选择导向机构、主轴类型、浮动卡头及动力部件等，完成总体设计。然后根据总体设计中的切削用量及主轴位置，拟定了主轴箱的传动路线，应用最优 化方法布置齿轮，确定传动参数，设计了轴的结构，进行齿轮、轴承等相关零件的强度校核计算，确定好轴的排布方案及各种技术参数后，再选择其他的零件，尽可能选用标准件，降低制造成本。确保组合机床结构合理，工作安全可靠，使用维修方便。 关键词 ： 组合机床；镗床；主轴箱 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 of of is to he of of is to is a is of on of of of of to of of of of as as to of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 目 录 1 前言 . 组合机床总体 设计 .体方案论证 . 工艺路线的确定 . . 机床配置型 式的选择 . . 定位基准的选择 . .定切削用量及选择刀具 . 选择切削用量 . . 3 算切削力、切削扭矩及切削功率 . 5 择刀具结构 .合机床总体设计 (三图一卡 ). 7 加工零件工序图 . . 7 工示意图 . . 机床尺寸联系总图 . .床生产率计算卡 .1 1 3 组合机床主轴箱设计 .制主轴箱原始依据图 .轴结构型式的选择及动力计算 . 主轴结构型式的选择 . 轴直径和齿轮模数的确定 . . 轴箱传 动系统的设计与计算 . 根据原始依据图计算坐标尺寸 . . 订 主轴箱传动路线 . 定传动轴位置及齿轮齿数 . 轴箱坐标计算和绘制坐标检查图 . 计算传动轴 坐标 . . 19 动轴坐标的验算 . . 动轴直径的确定 . . 制坐标检查图 . 柄轴的选择 . 和齿轮的校核 . 轴的校核 . 轮的校核 . 2 7 承的校核 . 30 的校核 . 制主轴箱装配图及零件图 . 主轴箱前盖 ,后盖及箱体 补充加工设计 . 结论 .考文献 .谢 .录 .文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 前言 本人设计的课题 题来源于 盐城市江动集团， 在完成 “三图一卡”的基础上 ，主要完成左主轴箱的设计。 为了保证零件的加工精度， 所设计的 机床有以下特点 ： 转平稳，结构简单，工作可靠，装卸方便，维修及调整便利； 合零件图要求； 足机床总体方案的要求（转速，转向，功率，坐标要求）； 动强度低。 我国加入 造业所面临的机遇与挑战并存。组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至 2002 年 9 月份，组合机床行业企业仅组合机床产品一项，据不完全统计产量已达 800 余台，产值达 3 个亿以上，较 2001 年同比增长了 10%以上 , 另外组合机 床行业工业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交货值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。 本次毕业设计是根据 具体加工对象的具体情况进行专门设计 ，主要设计内容是左主轴箱设计 。 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要求进行分析，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。然后还必须深 入基层进行实地考察，摸索主轴箱的工作原理 。接下来是总体方案的设计，总体方案设计的具体工作是编制“三图一卡”，即绘制被加工零件图， 加工示意图，机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。最后，就是技术设计和工作设计。技术设计就是根据总体设计已经确定的“三图一卡”，设计主轴箱等专用部件正式总图；工作设计即绘制各个专用部件的施工图样，编制各零部件明细表。 本次毕业设计的课题是 油机气缸体三面粗镗组合机床总体及左主轴箱的设计。主轴箱设计是组合机床设计中的一个重要传动部分，首先根据已知条件和被加工零件的具体结构特征，确定各轴的排布方案、结构、材料、转向、配合关系等，保证各轴互不干涉。轴的排布方案是多种多样的，通过比较选择最佳的一种，然后选择传动箱的规格、型号。确定好轴的排布方案及各种技术参数后，再选择其它各种零件，尽可能选用标准件，降低制造成本。 在设计过程中，通过大量的参观实习和相关资料的查阅，考虑到实际生产条件，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，确定了这个设计方案。 在指导老师和同学的帮助下，最终完成了这一课题的设计。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 2 组合机床总体设计 体方案论证 本设计的加工对象为 料是 度 油机气缸体 示意图 如图 艺路线的 确立 根据先粗后精、先基准面后其它表面、先主要表面后次要表面的机械加工工序安排的设计原则，对 工序 1 粗铣底、顶端面； 工序 2 粗铣左、右端面； 工序 3 粗铣前、后端面； 工序 4 半精铣底、顶端面； 工序 5 半精铣左、右端面； 工序 6 半精铣前、后端面； 工序 7 粗镗孔； 工序 8 半精镗孔； 工序 9 精镗孔； 工序 10 钻左面、右面、后面的孔； 工序 11 攻丝； 工序 12 钻上面、下面、前面的孔； 工序 13 攻丝； 工序 14 最终检验。 本工序（第 7道）加工内容： 1、粗镗曲轴孔 91； 121，倒角 45；192，倒角 30；表面粗糙度均为 2、粗镗上下平衡轴孔 2 57，表面粗糙度 3、粗镗凸轮轴孔 33； 53， 45；表面粗糙度均为 4、粗镗气缸孔 123，表面粗糙度 角 4 15； 124，表面粗糙度 129，表面粗糙度 5、钻起动轴孔 33，表面粗糙 度 角 2 45。 6、钻调速轴孔 22，表面粗糙度 角 45。各孔的位置精度及具体要求详见 床配置型式的选择 机床的配置型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。 考虑到我们的加工面为 三面粗镗， 左面、右面和后面，定为基准为底面，故 选择买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 卧式平放比较方便，也减轻了工人的劳动强度。 又考虑到机床运行的平稳性， 故 选用卧式组合机床。 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 10个孔的加工， 本机床加工时采用三面定位，底面为主要定位基准面，限制 6个自由度； 底面限制了三个自由度，右侧面以两个支承钉限制两个自由度；后侧面有一个支承钉，限制剩下的一个自由度。 A这种定位的特点是： a）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）有同时加工工件两端面全部孔的可能，既能高度集中工序，又有利于提高两端面孔的位置精度； c）本定位基准有利于保证孔 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； d）易于实现自动化定位、夹紧、并有利于防止切削落于定位基面上。 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工序 集中 。 在选择定位基准的同时，要相应决定夹压位置，此时应注意的 问题是： a）保证零件夹压后稳定； b）尽量减少和避免零件夹压后的变形； 定切削用量及选择刀 具 择切削用量 10个被加工孔中，由于既有钻孔加工又有镗孔加工，所以选择切 孔切削用量从文献 11的 130页 表 6孔切削用量从文献 11的 130页表 6于钻孔的切削用量与钻孔深度有关， 钻孔时，降低进给量的目的是为了减小轴向切削力，以避免钻头折断；降低切削速度主要是为了提高刀具寿命。 随孔深的增加而逐渐递减，其递减值按文献 11第 131页表 6 A. 对左侧面上 5 个孔的切削用量的选择：保证进给速度相等 ： 33，通孔， l=30 d 22度大于 190择 v=10f r,又d=33定 v=f=r,则由 文献 13知 d 1000（ 2 =1000 3 =170r/ ： 22，通孔， l=34 d 22度大于 190择 v=10f r,又买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 d=22定 v=f=r,则 d 1000=1000 2 =256r/ 、 2： 57 由于刀具采用硬质合金，加工材料为铸铁， v=35fr 中选择 ,考虑到1 1 2 2 n n fn f n f n f v ，取 v=f=r， 则 1000=1000 7 =128r/ ： 53 由于刀具采 用硬质合金，加工材料为铸铁， v=35fr 中选择 ,考虑到1 1 2 2 n n fn f n f n f v ，取 v=f=r， 则 d 1000=1000 3 =137r/ B. 对右侧面上 4 个孔的切削用量的选择：由于分两次进给，要同时考虑进给速度和转速，两次进给转速要相同，同次进给保证进给速度相同 ： 192/ 121/ 91 由于刀具采用硬质合金，加工 材料为铸铁， v=35fr 中选择 ,考虑到刀具寿命 ,加工余量应取小一点，故加工 192孔采用分层切削。 第一次进给主要加工 192孔，取定 v=r,则 d 1000=1000 92 =96r/ 第二次进给要同时镗 121, 91孔，考虑到轴向切削力，进给量应选小一点 ,取定 v=r， 则 d 1000=1000 21 =97r/ d 1000=1000 1 =97r/ 、 2： 2 57 由于刀具采用硬质合金，加工材料为铸铁， v=35fr 中选择 ,考虑到刀具寿命以及进给速度的一致性，取定 r， 则 d 1000=1000 7 =110r/ 同轴转速相同，进给速度一致，取定 r ： 33，通孔， l=26 d 22度大于 190择 v=10f r,又d=33定第一次进给 r,则 d 1000=1000 3 =160r/ 同轴转速相同，进给速度一致，取定 r 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 C. 对后面上 1个孔的切削用量的选择 镗孔： 123/ 124/ 129 由于刀具采用硬质合金，加工材料为铸铁，在 v=35f 1 2 2 n n fn f n f n f v ，取定 v= 第一次进给，取定 r；第二次进给 ,取定 r， 则d 1000=1000 23 =146r/1000=1000 24 =146r/000=1000 29 =146r/的编号见被加工零件工序图 计算切削力、切削扭矩及切削功率 根据文献 10的表 6 （ 2 （ 2 9740（ 2 根据文献 9的 134 页表 6 （ 2 （ 2 p （ 2 61200（ 2 式中， F、 N）； N）； m/mm/r）； 钻头）直径（ )(3/1m a xm a x ， 得 23。 由以上公式可得： 以左边的 1、 2轴 为例 0 . 7 5 0 . 5 55 1 . 4 4 0 . 2 5 2 2 3 1 4 2 2 . 5N 1 . 2 0 . 6 5 1 . 10 . 5 1 4 0 . 2 5 2 2 3 4 1 8 . 6 N 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 p 0 . 7 5 0 . 5 52 5 . 7 5 7 4 0 . 2 5 2 2 3 4 0 5 4 0 . 6 N m m 1 4 2 2 . 5 2 2 . 90 . 5 3 2 36 1 2 0 0 6 1 2 0 0k w 其余的可以参照以上公式，具体数值见下表 2 表 2的切削力，切削扭矩及切削功率 ) ) F(N) T(P(左边 1、 2 轴 轴 2139 轴 轴 边 1、 2 轴 3 轴 192 21 1 轴 面 123 24 29 选择刀具结构 一台机床刀具选择 是否合理，直接影响机床的加工精度、生产率及工作情况。根据 孔的加工精度、加工尺寸、切 屑 排除以及生产率等因素。 当被加工孔直 径在 40上时，组合机床上多采用镗削加工 。 直径小于 40， 一般 选用钻削方法，钻头选用 高速钢 钻头。 镗孔选用硬质合金 镗刀头。 直径大于 40，选用镗削 方法，刀具材料为 硬质合金 。当 加工阶梯孔 时，选用阶梯杆 ，由于多刀加工，扭矩较大，所以要选用强度较好的刀杆材料： 45 钢 。 合机床总体设计 三图一卡 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买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 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： 形状和尺寸。 压部位及夹紧方向。 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。 号、材料、硬度以及加工部位的余量。 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。 绘制被加工零件工序图注意事项 a 本工序加工部位的位 置尺寸应与定位基准直接发生关系。 b 对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真分析。 c 当本工序有特殊要求时必须注明。 内容及孔的分布 。 该零件的左面有五个孔， 1， 2孔 为上下平衡轴孔，孔 的直径为 57表面粗糙度 4孔 为凸轮轴孔， 直径为 33倒角 45；表面粗糙度为 5孔 为调速轴孔， 直径为 22表面粗糙度为 6孔 也为凸轮轴孔， 直径为 53角 45；表面粗糙度均 该零件的右面有 四 个孔 ， 1， 2 孔 为 上下平衡轴孔， 直径为 57表面粗糙度 轴孔 3 孔的直径为 91121192表面粗糙度分别 为 6孔 为 动轴孔 ， 直径为 33 该零件的后面有一个 气缸孔 ， 表面粗糙度分别为 孔的直径为123124129 具体加工 精度要求见工序图 002。 工示意图 加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具 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. 导向结构的选择 在组合 机床加工孔，除用刚性主轴的方案外，其余尺寸和位置精度主要决定于夹具的导向。因此，正确地选择导向机构；确定导向的类型、参数和精度是设计组合机买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 床的重要内容，也是加工示意图需要解决的问题。 导向机构的结构形式有两种：固定导向、滚动式导向，根据导向的线速度（小于20m/加工精度及刀具的具体工作条件，本机床采用固定式导向（钻套导向） 导向参数包括导套直径、导套长度及导向套到工件端面距离等。导向套端面至工件端面距离是为了排屑方便，一般取 1 查 文献 10的 表 8用导套的尺寸规格 ”： 对于加工 57 孔， 根据直径 选择的导套尺寸为： D=55L=55l =12mm，e=46 2 17 0 7 5 5D m m D m m l m m ， ，。 对于加工 33孔， 根据直径 选择的导套尺寸为： D=48L=55l =12e=42 2 16 2 6 7 5D m m D m m l m m ， ，。 对于加工 22孔， 根据直径 选择的导套尺寸为： D=35L=45l =10e=32 2 14 6 5 0 4D m m D m m l m m ， ，。 对于加工 53孔， 根据直径 选择的导套尺寸为： D=55L=55l =12e=46 2 17 0 7 5 5D m m D m m l m m ， ，。 B. 确定主轴、尺寸、外伸尺寸 在该课题中，主轴既有用 于镗孔又有用于钻孔， 镗孔时主轴与刀具采用浮动卡头连接，主轴属于短主轴；钻孔时主轴与刀具采用接杆连接，主轴属于长主轴。 根据由选定的切削用量计算得到的切削转矩 T，由文献 10的 43页公式 4 10 (2式中， d 轴的直径（）； T 轴所传递的转矩（ N m）； B 系数，本课题中镗孔主轴为 非 刚性主轴，取 B=孔主轴为 刚性主轴，取 B= 由公式可得： 左面 轴 1 d=4 = 取定 d=40 轴 2 d=4 = 取定 d=40 轴 4 d=4 = 取定 d=35 轴 5 d=4 = 取定 d=35 轴 6 d=4 = 取定 d=40 右面 轴 1、 2 d=4 = 取定 d=40 轴 3 d=4 = 取定 d=60 轴 6 d=4 = 取定 d=40 后面 轴径 d=4 = 取定 d=60 根据主轴类型及初定的主轴轴径，文献 9的 44页表 3锥主轴轴径 d=40时，主轴外伸尺寸为： D/7/48,L=75 。滚锥主轴轴径 d=60时，主轴外伸尺寸为： D/0/60,L=75 。滚珠主轴轴径 d=40时，主轴外伸尺寸为： D/7/48,L=135 。滚珠主轴轴径 d=35时，主轴外伸尺寸为： D/0/36,L=115 。 C. 选择接杆、浮动卡头 在钻孔时，通常都采用接杆 ,各主轴的外伸长度和刀具均为定值，为保证主轴箱买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 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；镗孔时，采用浮动 卡头 连接。 D. 动力部件工作循环及行程的确定 工 的确定 工作进给长度 L 工 ，应等于加工部位长度 L（多轴加工时按最长孔计算）与刀具切入长度 2之和。切入长度一般为 5根据工件端面的误差情况确定；镗孔时，切出长度一般为 5 根据2Ld/3(3 8)计算，式中 所以得出以下结果 : 左主轴箱：工进长度 : 工L=34+5+11=50主轴箱：工进长度 : 一工进工L=34+5+5=44 二工进工L=49主轴箱： 一工进工L=47+5+8=60 二工进工L=60mm 快速进给是指动力部件把刀具送到工作进给位置。初步选定三个主轴箱上刀具的快速进给长度分别为 215， 255和 125。 快速退回长度等于快速进给和工作进给长度之和。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 265， 34849 2 对于本机床的左动力部件循环中：前备量选 40, 后备量选 95。 对于本机床的右动力部件循环中：前备量选 40，后备量选 612。 对于本机床的后动力部件循环中：前备量选 40，后备量 选 345。 床尺寸联系总图 A. 选择动力部件 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 10的 62页公 式 多轴箱 （ 2 计算 。 式中， 各主轴所需的 向切削力，单位为 N。 则 左主轴箱 F=主轴箱 F=主轴箱 F=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 10的 91页表 5、右、后面分别选用机械滑台 11面宽 400面长 800台及滑座总高为 320许最大进给力为 20000N；其相应的侧底座型号分为 1,1,1。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和切削P，根据 文献 10的 47页 公式 计算： 切削多轴箱 （ 2 式中 , 切削P 消耗于各主轴的切削功率的总和（ ； 多轴箱的传动效率 ,加工黑色金属时取 工有色金属时取 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 5。 左主轴箱： P = P=主轴箱： p= P=主轴箱： P= P=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 10的 115114 页表 5出动力箱及电动机的型号 ,见表 2 表 2力箱及电动机的型号 动力箱型号 电动机型号 电动机功率(电动机转速(r/输出轴转速(r/左 主轴箱 1132440 720 右 主轴箱 1 260 480 后主轴箱 1 6 60 480 侧底座 1高度 H=560度 B=600度 L=1350 B. 确定机床装料高度 H 装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离。本课题中，工件最低孔位置 轴箱最低主轴高度 21 ，所选滑台与滑座总高 20 ，侧底座高度 60， 夹具底座高度 45，中间底座高度 00，综合以上因素，该组合机床装料高度取 H=1060 夹具是用于定位和夹紧工件的，所以工件轮廓尺寸和形状是确定夹具轮廓尺寸的依据，由于加工示意图中对工件和靠模杆的距离，以及导套尺寸都作了规定，掌握了买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 以上尺寸后，确定夹具总长尺寸 A， A=590 具底座高度应视夹具大小而定，既要求保证有足够的刚性，又要考虑工件的装料高度，一般夹具底座高度不小于 240据具体情况，本夹具底座取高度为 345 C. 确定中间底座尺寸 根 据选定的动力部件及其配套部件的位置关系，并考虑动力头的前备量因素，通过尺寸链就可确定中间底座尺寸 L L=2（1L+2L+3L/2） 2 3l l l) （ 2 其中 动力头支承凸台尺寸。 动力头支承凸台端面到滑座前端面加工完了 时距离，由于动力头支承凸台端面到滑座端面最小尺寸和动力头向前备量组成。 滑座前端面到床身端面距离取 L=585 确定中间底高度尺寸时，应考虑铁屑的储存及排除电气接线安排，中间底座高度一般不小于 540 本机床确定中间底座高度为 600 D. 确定主轴箱轮廓尺寸 主要需确定的尺寸是主轴箱的宽度 及最低主轴高度 轴箱宽度 B、高度 按 文献 10的 49页公 式计算： B=b+2 （ 2 H=h+h1+ （ 2 式中， b 工件在宽度方向相距最远的两孔距离（）； 最边缘主轴中心距箱外壁的距离（）； h 工件在高度方向相距最远的两孔距离（）； 最低主轴高度（）。 其中， 与工件最低孔位置（ ）、机床装料高度（ H=1060 ）、滑台滑座总高（ 20）、侧底座高度（ 60 ）等尺寸有关。对于卧式组合机床， 保证润滑油不致从主轴衬套处泄漏箱外，通常推荐 85，本组合机床按 文献 10的 50页公 式 h1=-(0.5+h3+ （ 2 计算，得： 40。 b=,h=174 ,取 00，则求出主轴箱轮廓尺寸： B=b+2 100= H=h+h1+74+140+100=4