ZS175柴油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计【毕业论文+CAD图纸全套】

目录 1 前言 . 3 2 组合机床总体设计 . 5 体方案论证 . 5 工对象工艺性的分析 . 5 床配置型式的选择 . 5 位基准的选择 . 5 台型式的选择 . 5 削用量的确定及刀具选择 . 6 削用量选择 . 6 削力、切削扭矩及切削功率的计算 . 6 合机床总体设计 三图一卡 . 7 加工零件工序图 . 7 工示意图 . 8 床尺寸联系总图 . 10 床生产率计算卡 . 12 想生产 率 . 12 际生产率 . 13 床负荷率 . 14 3 组合机床主轴箱设计 . 15 轴箱原始依据图的绘制 . 15 轴结构型式的选择和动力计算 . 16 轴箱传动设计 . 16 轴箱传动路线的拟订 . 17 据原始依据图对坐标尺寸的计算 . 17 动轴位置及齿轮齿数的确定 . 17 动轴直径的确定 . 19 轴箱坐标计算、坐标检查图的绘制 . 19 、齿轮、轴承、键的校核 . 21 的校核 . 22 轮的校核 . 22 承的寿命校核 . 24 的强度计算 . 25 轴箱前、后盖及箱体设计 . 25 件的选择 . 25 4 结论 . 27 参考文献 . 28 致 谢 . 29 附 录 . 30 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 油机机体三面钻削组合机床 总体及右主轴箱设计 摘 要： 组合机床是用按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。 本课题设计了一台用于 油机机体三面钻孔的组合机床。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。设计内容主要分为总体设计和右主轴箱设计两部分。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。 主轴箱是组合机床的重要部件之一，按专用要求进行设计，由通用零 件组成，靠夹具的导向装置来保证孔的加工位置精度。其主要作用是，根据被加工零件的加工要求，安排各主轴位置，并将动力和运动由电机或动力部件传给各主轴，使之得到要求的转速和转向。 主轴箱设计包括主轴箱原始依据图的绘制，主轴结构型式的选择和动力计算，主轴箱传动系统的设计与计算，主轴箱坐标计算、坐标检查图的绘制，轴、齿轮、轴承、键的校核，主轴箱前、后盖及箱体设计。本组合机床运转平稳，结构简单，工作可靠，装卸方便，提高了工作效率，达到了设计要求。 关键词： 组合机床；钻削；主轴 of 油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计 2 of is to of to of of a A is to of be of of of of to be of of of of is of to of of on to of is to be in of of by or to so it be of of of of of to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 1 前言 组合机床是用按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床 1。组合机床是由万能机床和专用机床发展来的，它既有专用机床结构简单的特点，又有万能机床能够重新调整，能适应新工件加工的特性。组合机床是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的基本组成是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。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业 2。组成组合机床的通用部件有如下 几类：动力部件 动力头、动力滑台和动力箱；工件运送部件 回转工作台、移动工作台和回转鼓轮；支承部件 立柱、床身、底座和滑座等。控制系统有通用的液压传动装置、电气柜、操纵台等。 组合机床的通用部件按功能分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件 5 类 。动力部件为机床提供主运动和进给运动，主要有动力箱（将电动机的旋转运动传递给主轴箱）、切削头（装在各个主轴上，用于各单一工序的加工）、动力滑台（用于安装动力箱或切削头，以实现进给运动）；支承部件用以安装动力滑台，包括各种底座和支架；输运部件用以输送 工件或主轴箱至加工工位；控制部件用以控制机床的自动工作循环；辅助部件包括润滑、冷却和排屑装置等。根据配置型式，组合机床可分为单工位和多工位两大类。其中单工位组合机床按被加工面的数量又有单面、双面、三面和四面 4 种，通常只能对各个加工部位同时进行一次加工；多工位组合机床则有回转工作台式、往复工作台式、中长立柱式和回转鼓轮式 4 种，能对加工部位进行多次加工 3。 本小组 的课题是 油机 机 体三面钻削 组合机床设计 。 为了 达到 加工要求，在机床的精度、性能等方面有以下的要求：机床要求运转平稳，结构简单，工作可靠，装 卸方便，维修及调整便利；加工 精度应符合零件图要求；主轴箱能满足机床总体方案的要求。由于该课题比较大，且难度深，总体设计 由 我们四人合作完成，我主要负责 右 主轴箱的设计。 整个设计， 首先，要有丰富的实践经验， 仅靠一些参考资料是远远不够的，这样设计出来的组合机床只是结构完美，外形美观，但实用性差，因此，在设计工作开始前，指导老师特地带我们到江淮动力集团、盐城恒力机床厂等企业进行了实地参观考察，积累了一些宝贵的实践经验。其次，运用四年来所学的专业知识，针对现实中遇到的实际情况，做到举一反三。整个设计过程不仅涉及到以前 所学的知识，还涉及到一些新的概念，这就要求我们一面巩固以前的知识，一面还要学习新的知识。最好，通过自身的努力，理论联系实际，从合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工零件的具体要求对现有机床进行研究和分析，找出可以进行改进的地方，通过反复推敲对比，拟订合理的三面钻削组合机床的总体方案。 在设计过程中，在指导老师和同学的帮助下和通过自身的努力，理论联系实际，从合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工零件的具体要求对现有机床进行研究和分析，找出可以进行改进的地方，通油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计 4 过反复推敲对比，确定了设计方案，并最终完成本课题 的设计。 主轴箱设计是该次设计中一个重要的传动部分的设计。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，绘制主轴箱设计的原始依据图；接着确定主轴结构、轴径以齿轮模数；然后根据被加工孔的位置，拟定传动系统，应注意轴与轴的最小间距应符合规定要求，避免产生干涉，这一步是主轴箱设计的核心部分；然后是计算主轴、传动轴坐标、绘制坐标检查图；最后绘制多轴箱总图，零件图 及编制组件明细表 1。 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 2 组合机床总体设计 体方案论证 组合机床是按高度集中工序原则，针对被 加工零件的特点及工艺要求设计的一种高效率专用机床。 针对 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 ”，其内容包括：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等。 工对象工艺性的分析 被加工零件材料是 度 240，共计有 13 个孔需要加工，钻左、右及后面共计 15 个孔，由本组合机床完成，具体加工内容及加工精度如下： 1)钻机体左面：钻 36；钻 14；钻 18， 表面粗糙度 孔位置度公差为 2)钻机体右面：钻 44；钻 13， 表面粗糙度 孔位置度公差为 3)钻机体后面：钻 110；钻 44， 表面粗糙度 孔位置度公差为 床配置型式的选择 机床的配置型式有立式和卧式两种。立式机床的优点是占地面积小，自由度大，操作方便，其缺点是机床重心高，振动大。卧式机床的优点是加工和装配工艺性好，排屑通畅， 振动小，运动平稳，机床重心较低，其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。机床的配置型式在很大程度上取决于被加工零件的大小、形 状及加工部位等因素 4。 根据被加工工件和两种组合机床的特点比较可知： 柴油机汽缸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。通过以上的比较，考虑到卧式振动小，装夹方便等因素，选用卧式组合机床。 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。 定位方案一般有两种， “一面两销 ”和 “三平面 ”定位方法。本机床加工时采用的定位方式是 “三平面 ”定位。 “三平面 ”定位可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位；而且有同时加工零件两个表面的可能，能高度集中工序 5。 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。为了提高加工效率，降低生产成本，所以 本课题 选用了液压滑台。 油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计 6 削用量的确定及刀具选择 削用量选择 对于 15 个被加工孔，采用查表法选择切削用量， 从 文献 1表 6选取 。由于钻孔的切削用量与钻孔深度有关，随孔深的增加而逐渐递减，其递减值按文献 1表 6选择切削用量时要注意既要保证生产批量要求，又要保证刀具一定得耐用度 6。 个 孔的切削用量选择： a)钻孔 1， 2， 3 轴： 6孔， h=10加工材料为铸铁，由 d=1度 为 190择 v=10 18m/fr,取 v=f=r, 则由文献 1公式： 1000 /n v d （ 2 得： n=10006) 525r/b)钻孔 4 轴： 8孔， h=12加工材料为铸铁，由 d6度 为 190择 v=10 18m/fr,取 v=f=r, 得： n=10008) 525r/c)钻孔 5 轴： 4 孔， h=8加工材料为铸铁，由 d=1度 为 190择 v=10 18m/fr,取 v=f=r, 得： n=10004) 900r/ 个孔的切削用量的选择： a)钻孔 6， 7， 8， 9轴： 4孔， h=8加工材料为铸铁，由 d=1度 为 190择 v=10 18m/fr,取 v=f=r, 得： n=10004) 1180r/b)钻孔 10 轴： 3孔， h=8m， 加工材料为铸铁，由 d=1度 为 190择 v=10 18m/fr,取 v=f=r, 得： n=10003) 1076r/ 个孔的切削用量的选择 a)钻孔 11， 12， 13 轴： 4 通孔， h=8加工材料为铸铁，由 d=1度 为190择 v=10 18m/fr,取 v=f=r, 得： n=10004) 900r/b)钻孔 14， 15 轴： 10通孔， h=12加工材料为铸铁，由 d6度为190择 v=10 18m/fr,取 v=f=r, 得： n=100010) 540r/ 切削力、切削扭矩及切削功率的计 算 根据文献 1表 6公式计算钻孔 （ 2 （ 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 9740（ 2 其中中： F N）； N）； m/mm/r）； 直径（ 得 25。 则根据上述公式可得： 钻孔 1,2,3 轴 6： 634 1 4 3 5 . 3 1 9T N m m 钻孔 4 轴 8： 1 0 2 5 . 7 1T N m m 钻孔 5 轴 4： 4 9 6 4 6 6 4 . 3 1 6T N m m 钻孔 6， 7， 8， 9 轴 4： 5 1 0 . 0 0T N m m 钻孔 10 轴 3： 3 1 7 . 7 6T N m m 钻孔 11,12， 13 轴 4： 4 9 5 . 0 5T N m m 钻孔 14,15 轴 10： 4 2 4 8 . 2 7T N m m 合机床总体设计 三图一卡 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： 1)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。 2)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 7。 3)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。 4)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。 图 2示为被加工零件工序图。 油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计 8 图 2加工零件工序图 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。 加工示意图应表达和标注的内容有：机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程；工件、刀具及导向、托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸；主轴结构类型、尺寸及外伸长度；刀具类型、数量和结构尺寸（直径和长度）；接杆、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置等结构尺寸；刀具、导向套之间的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式和配合尺寸等。 选择刀具应考虑工件材 质、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率等要求。只要条件允许，应尽量选用标准刀具。 组合机床钻孔时，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。 寸、外伸尺寸 在本课题中，主轴是用于钻孔的，钻孔选用滚珠轴承主轴。根据由选定的切削用量计算得到的切削转矩 T，由文献 1公式 410 （ 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 式中， d 表示轴的直径（）； T 表示轴所传递的转矩（ Nm）； B 表示系数，本课题中钻孔主轴为非刚性主轴，取 B= 由公式可得： 左面 轴 1 d= 46 . 2 1 0 1 . 4 3 5 9 . 3 2 取定 d=15 轴 4 d= 46 . 2 1 0 1 . 0 2 5 9 . 3 2 取定 d=15 轴 5 d= 46 . 2 1 0 0 . 6 6 4 9 . 3 2 取定 d=15 右面 轴 6 d= 46 0 0 = 取定 d=15 轴 10 d= 46 0 0 8 = 取定 d=15 后面 轴 11d= 46 0 0 5 = 取定 d=15 轴 14 d= 46 0 0 5 = 取定 d=20 轴 15 d= 46 0 0 5 = 取定 d=20 根据主轴类型及初定的主轴轴径，文献 1表 3得到主轴外伸尺寸及接杆莫氏圆锥号。滚珠长主轴轴径 d=20 时，主轴外伸尺寸为： D/2/20,L=115 ；接杆莫氏圆锥号为 2。滚珠长主轴轴径 d=15 时，主轴外伸尺寸为： D/5/16,L=1815；接杆莫氏圆锥号为 1。 主轴端部须 标注外径和孔径（ D/d）、外伸长度 L；刀具结构尺寸须标注直径和长度、配合；工件至夹具之间的尺寸须标注工件离导套断面的距离；还须标注托架与夹具之间的尺寸、工件本身以及加工部位的尺寸和精度等。 a)工作进给长度 工作进给长度 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1即12L L L L 工。 切入长度一般为 5 10 ，根据工件端面的误差情况确定。切出长度钻孔为 1 d / 3 3 8 。 左主轴箱：工进长度 ： 8 1 2 1 0 3 0L m m 工 右主轴箱：工进长度： 9 8 8 2 5L m m 工 后主轴箱：工进长度： 8 1 2 1 0 3 0L m m 工 b)快速进给长度的确定 快速进给是指动力部件把刀具送到工作进给位置， 其长度按具体情况确定。初步选定三个主轴箱上刀具的快速进给长度分别为 2101510 c)快速退回长度的确定 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 2404040 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 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 。因此，动力 部件的总行程为快退行程与前后备量之和。 三面的前备量取 40备量取 80油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计 10 则总行程为 360图 2被加工零件的加工示意图。 图 2工示意图 床尺寸联系总图 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 1 。 绘制机床联系尺寸总图之前应确定的主要内容 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 切削P ，根据文献 1式 切削主轴箱 （ 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 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 。 左主轴箱 ： 0 . 0 3 4 3 0 . 0 7 3 0 . 1 2 7 0 . 3 0 2P k W 切 削则 0 . 3 0 2 0 . 3 5 50 . 8 5 主 轴 箱右主轴箱： 0 . 0 6 2 4 0 . 0 3 5 0 . 3 4 5P k W 切 削则 0 . 3 4 5 0 . 4 0 5 90 . 8 5 主 轴 箱买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 后主轴箱： 0 . 0 4 6 3 0 . 2 3 5 2 0 . 6 0 8P k W 切 削则 0 . 6 0 8 0 . 7 1 50 . 8 5 主 轴 箱本组合机床采用的是液压滑台。 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的 62 页公式 主轴箱 (2计算。式中， 主轴所需的轴向切削力，单位为 N。 则 : 左主轴箱 3 6 3 4 9 9 2 . 0 2 4 9 6 . 0 1 4 3 3 9 0 . 0 3 4 左 主 轴 箱 右主轴箱 4 3 8 8 . 3 2 3 1 4 . 1 0 1 8 6 7 . 3 8 右 主 轴 箱 后主轴箱 3 3 6 9 . 6 3 1 3 9 0 . 5 5 2 3 8 8 9 . 9 9 后 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 1表 5、右、后面都选用液压滑台 1，台面宽 320面长 630台及滑座总高为 280许最大进给力为 12500N；其相应的侧底座型号为 1 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 主轴箱 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/后主轴箱 190400 920 右主轴箱 190400 920 左主轴箱 190400 920 侧底座 1号，其高度 H=560度 B=520度 L=1180 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。在确定 之前，首先要考虑工人操作的方便性，还要考虑车间运送共建的滚到高度，工件最低孔的位置，主轴箱最低主轴高度和通用不见的高度尺寸的限制。本课题中，工件最低孔位置 28，主轴箱最低主轴高度 ，所选滑台与滑座总高 20 ，侧底座高度60 ，夹具底座高度 00 ，中间底座高度 60 ， 综合上述因素，该组合机床装料高度取 H=880 。 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 8。夹具底座的高度尺寸，一方面要油机机体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计 12 保证其有足够的高度，同时考虑机床的装料高度、排屑的方便性和便于设置定位、夹紧机构。一 般不小于 240 机床夹具的长度为 660度为 560度为925 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 560 主要需确定的尺寸是主轴箱的宽度 及最低主轴高度 按文献 1 12 （ 2 11 （ 2 式中： b工件在宽度方向相距最远的两孔距离（）； 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（）； 低主轴高度（）。 其中， 与工件最低孔位置（ 28 ）、机床装料高度（ H=880 ）、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 5140 ，本组合机床按文献 1式 4321 50 （ 2 计算，得： 1 b=145mm,h=143 001 ，则求出主轴箱轮廓尺寸： 12 1 4 5 2 1 0 0 3 4 5B b b m m 11 1 4 3 1 2 7 . 0 5 1 0 0 3 7 0 . 5H h h b m m 根据上述计算值 ,按主轴箱轮廓尺寸系列标准，左 ,右主轴箱轮廓尺寸都预定为BH=40000主轴箱轮廓尺寸预定为 BH=40000 床生产率计算卡 想生产率 理想生产率 Q (单 位为件 /h)是指完成年生产纲领 A(包括备品及废品率 )所要求的机床生产率。它与全年工时总数 关 ,一般情况下 ,单班制 2350h,两班制 4600h,由文献 1的 51 页公式 （ 2 得： 5 0 0 0 0 / 2 3 5 0 2 1 . 2 7 / 件 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 际生产率 实际生产率 1Q (单位为件 /h)是指所设计机床每小时实际可生产的零件数 单01 （ 2 式中 :单T生产一个零件所需时间 (可按下式计算： 装移快退快进停辅切单 211 （ 2 式中 : 21 分别为刀具第、工作