R180柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计

1 R180R180 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 摘摘 要要：柴油机机体为大批大量生产的零件，但是国内现有的加工设备都不能很好 地满足上述加工质量和生产效率等方面的要求,这在一定程度上制约了柴油机的性 能保证和生产产量的提高。为了保证生产效率，满足被加工零件的精度要求且保持 加工精度稳定，本文介绍的 R180 柴油机机体三面精镗孔组合机床,是在调研的基础 上,吸收了镗床设计的优点,根据具体情况设计、制造而成。根据切削用量的选择， 计算切削力、切削扭矩及切削功率，确定主轴直径、外伸尺寸、接杆型号，选择滑 台、动力箱等通用部件，再确定动力部件的工作循环及工作行程，完成机床联系尺 寸的制定。机体加工中,精镗孔工序的加工质量将直接影响柴油机的功率、油耗、 噪声等性能,因而要求该工序的加工设备具有较高的生产效率和自动化程度。该组 合机床不仅能保证钻孔精度，还能提高加工效率，降低工人的劳动强度。 关键词关键词: : 组合机床；柴油机；镗削 R180 柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计 2 The design of the overall and left headstock of the combined machine-tool for precise Drilling holes on Three-Side of organism of R180 diesel engine AbstractAbstract：The cylinder block of diesel is made for large quantities of mass production, but the domestic and existing processing equipment cant well meet the requests for processing the quality and production efficiency , etc. At present, This restrain performance of diesel engine from guaranteed and produces the improvement of the output to a certain extent. In order to assure the production efficiency, Three precise bore holes of organism of R180 diesel engine designed now make up the lathe , it is on the basis of surveying and study, Have absorbed the merit that the boring machine is designed, succeed according to concrete conditions design and manufacture, Such as putting into production using in succession, will obtain the satisfied result . According to the cutting parameters, it calculated the cutting force, the cutting torque and the cutting power, determined spindle diameter, the extend size and the link-pole model, choose sliding table, the power box and so on, then determined the operating cycle and the stroke of the power part, formulated the relation size of the machine-tool. In the organism is processed, the processing quality of the precise bore hole process will influence the performance, such as power, oil consumption, noise of the diesel engine ,etc, require the processing equipment of this process to have higher production efficiency and automatic degree. This combined machine-tool not only has guaranteed the drill hole precision, but also enhanced the processing efficiency, reduced workers labor intensity. Key words: combined machine; diesel engine; boring 3 1 前言 四年来，我们在盐城工学院特别是机械学院领导的深切关怀下，即将完成大学 基础课的学习。在此我们将通过这次设计来检验和证明我们四年来取得的成果。 设计是由学校分组分配课题，我的课题是：R180 柴油机机体三面精镗组合机床 总体设计及左主轴箱的设计。为了加深在组合机床方面的认识，了解并收集相关设 备的技术资料，以便完善我们我们对主轴箱的设计，学院组织我们去江动集团进行 生产实习。设计要求我们对 R180 柴油机机体三面精镗组合机床进行总体设计，制 定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案，并完成被加工零件工序图、加工示意 图、机床联系尺寸图、生产率计算卡，和有关设计计算、校核1。在实习期间我们 的课题指导老师给我们进行了详细的指导讲解，使我在设计之初就对 R180 柴油机 的加工过程和具体的孔的精镗过程和方法有了较深的理解，并且对组合机床的设计 加工总过程特别是左主轴箱的解剖结构和工作原理作了深入的调查。 柴油机汽缸体为大批大量生产的零件，但是国内现有的加工设备都不能很好地 满足上述加工质量和生产效率等方面的要求，这在一定程度上制约了柴油机的性能 保证和生产产量的提高。为了保证生产效率，满足被加工零件的精度要求且保持加 工精度稳定，本文介绍的 R180 柴油机机体三面精镗孔组合机床，是在调研的基础 上,吸收了镗床设计的优点，根据具体情况设计、制造而成。根据切削用量的选择， 计算切削力、切削扭矩及切削功率，确定主轴直径、外伸尺寸、接杆型号，选择滑 台、动力箱等通用部件，再确定动力部件的工作循环及工作行程，完成机床联系尺 寸的制定2。机体加工中，精镗孔工序的加工质量将直接影响柴油机的功率、油耗、 噪声等性能，因而要求该工序的加工设备具有较高的生产效率和自动化程度。该组 合机床不仅能保证镗孔精度，还能提高加工效率，降低工人的劳动强度。 我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，国内所 需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口3。工艺装备的大量进口势必 导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技 术、新工艺，研制新产品，由过去的“刚性“机床结构，向“柔性“化方向发展，满足 用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备4。我国传统的组合机床及组合机床自 动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中 型箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额） ，完 成镗孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽， 以及铣削平面和成形面等5。 为使加工过程顺利进行，并能达到要求的生产效率，设计组合机床时，必须在 握大量的零件加工工艺资料基础上，整体考虑影响制定零件加工方案、机床配置形 式、结构方案的各种因素及应注意的问题。经过分析比较，以确定零件在组合机床 上合理可行的加工方法及组合机床的配置形式等等，这些是组合机床方案制定要考 虑的主要内容。 R180 柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计 4 2 组合机床的总体设计 21 总体方案论证 组合机床的配置形式是多种多样的，同一零件的加工可采用几种不同的配置方 案。在确定组合机床配置形式时，应对几个可行的方案进行综合分析，从机床负荷 率、能达到的加工精度、使用和排屑的方便性、机床的可调性、机床部件的通用化 程度、占地面积等方面作比较，选择合理的机床总体布局方案。经过分析比较，以 确定零件在组合机床上合理可行的加工方法及组合机床的配置形式等等，这些是组 合机床方案制定的主要内容。 本设计是为 R180 型柴油机机体的三面精镗孔工序。为了能够达到质量好、效 率高的要求，拟定设计一个三面精镗的组合机床。由于被加工零件的孔的加工精度、 表面粗糙度和技术要求所限，必须设计三面精镗组合机床。 由于被加工零件机体的体积小、重量较重，且是单工位三面加工，倘采用立式 床身，将造成加工困难，难以保证加工精度，且平稳不够，故将采用卧式床身，通 过三个动力头，主轴箱镗销头，一次性完成该工序较为妥帖。 2.2 影响组合机床方案制定的主要因素 2.2.12.2.1 被加工零件的加工精度和加工工序被加工零件的加工精度和加工工序 a) 加工零件工艺分析 被加工零件的加工精度和加工工序是制定机床加工方案的主要依据。当孔与孔 之间有较高的位置精度要求（如=0.05mm）时，安排工艺应考虑在同一个工位上 对所有的孔进行最终精加工。如果同一轴上的几个孔的同轴度要求较高时 （=0.05mm） ，其最终精加工应从同一面进行。 由于 R180 柴油机的机体孔与孔之间有较高的位置精度，并且同一轴上的孔有 较高的同轴度要求。因此，确定组合机床应在同一个工位上对所有的孔进行加工， 且同一轴上的孔用同一轴加工。 b) 工艺路线的确立 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 R180 柴油机气缸体的工艺路线作如下设计： 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； 5 工序 9 精镗孔； 工序 10 镗左面、右面、后面的孔； 工序 11 攻丝； 工序 12 镗上面、下面、前面的孔； 工序 13 攻丝； 工序 14 最终检验。 本毕业课题是为第 9 道工序而设计的组合机床。 2.2.22.2.2 被加工零件的特点被加工零件的特点 主要指零件的材料、硬度、加工部位的结构形状、工件刚性、定位基准面的特 点等。它们对机床的加工方案的制定有着重要的影响。被加工零件的特点在很大程 度也决定了机床的配置型式。 机体类零件多带层壁上的同轴孔，因此要在同一镗杆上安装多个镗刀头进行镗 削，退刀时，要求工件“让刀” ，镗刀头周向定位。又被加工的箱体孔中心线与定 位基面平行且需由一面或几面加工箱体件,故采用卧式组合机床。 2.2.32.2.3 零件的生产批量零件的生产批量 大批量生产要求工序安排的趋于分散，而且，粗、半精、精加工应分别在不同 的机床上完成。这正是我们设计的机体精镗组合机床。 2.2.42.2.4 机床的使用条件机床的使用条件 如使用厂车间温度比较高，使用液压传动机床往往造工作性能不稳定，则可选 用配置机械动力部件的机床。我们选用液压传动工作台。 2.2.52.2.5 机体的定位与夹紧机体的定位与夹紧 A.定位基准的选择 箱体类零件可有两种定位方法：“一面双孔”定位法和“三平面”定位法。这 里采用后者。这两种方法一般都采用箱体设计基准，即箱体在机器中的主要安装面 -底面，还有另外两面右侧面和后面。 B.确定夹紧位置 为减少和避免机体在夹压力的作用下的变形，影响加工精度，这里不单从上面 压紧箱体，而采用上面压紧与底座加紧相结合的办法以减少机体变形。 2.3 切削用量的确定 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。 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 R180 柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计 6 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。参照文献1 即 （2-1） fii vfnfnfnfn 332211 C.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。 2.3.12.3.1 切削用量选择切削用量选择 加工的孔均为镗孔，精镗，刀具采用应质合金 硬度为 212285HBS ，HB=260.7 ，依照文献1P43 的公式： （2-2） d v n 1000 1.对左侧面上 6 个孔的切削用量的选择： a) 镗孔 1 轴：71,46 加工材料为铸铁，v=7090m/min, f=0.120.15mm/r, 取 v=70m/min min/ 6 . 484)46/(701000 1000 1 r d v n min/ 0 . 313)71/(701000 1000 2 r d v n 择中取 n=400r/min 则：46min/776.571000/46400 1 m v ：71min/176.891000/71400 2 m v f=1.35mm/rmin/54mm V 工 c) 镗孔 2 轴：71,46 加工材料为铸铁，v=7090m/min, f=0.120.15mm/r, 取 v=70m/min min/ 6 . 484)46/(701000 1000 1 r d v n min/0 .313)71/(701000 1000 2 r d v n 择中取 n=400r/min 7 则：46min/776.571000/46400 1 m v ：71min/176.891000/71400 2 m v f=1.35mm/rmin/54mm V 工 b) 镗孔 3 轴：51,46 加工材料为铸铁，v=7090m/min, f=0.120.15mm/r, 取 v=70m/min min/ 6 . 484)46/(701000 1000 1 r d v n min/ 1 . 437)51/(701000 1000 2 r d v n 择中取 n=450r/min 则：46min/998.641000/46450 1 m v ：51min/063.721000/51450 2 m v f=0.12mm/rmin/54mm V 工 2.对右侧面上 3 个孔的切削用量的选择： 镗孔 4 轴： 89，103，135 89： =120r/min d v n 1000 33.5352 1000 89 103：=120r/min d v n 1000 38.8104 1000 103 135：=120r/min d v n 1000 50.868 1000 135 3.对后面上 4 个孔的切削用量的选择 a)镗孔 5 轴： 91，92.5，96.5 由于刀具采用硬质合金，加工材料为铸铁，在 v=70-90m/min，f0.12- 0.15mm/r 中选择，则 91：取 v=72.58m/min,f=0.12mm/r =100072.58/91=254r/min d v n 1000 92.5：取 v=73.77m/min,f=0.12mm/r =100073.77/92.5=254r/min d v n 1000 96.5：取 v=76.94m/min,f=0.12mm/r =100076.94/96.5=254r/min d v n 1000 b)镗孔 6 轴： 44 R180 柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计 8 取 v=71.98m/mim,f=0.12mm/r =100071.98/44=521r/min d v n 1000 2.3.22.3.2 切削力、切削扭矩及切削功率的计算切削力、切削扭矩及切削功率的计算 根据文献1表 6-20 中的公式计算： （2-3） 55.075.0 4.51HBfaF pz （2-4） 1.165.0 2.1 51.0HBfaF px （2-5） 55.075.0 7.25HBfDaT p （2-6） 61200 vF P Z 其中：-切削力（N） ；切削转矩（Nmm） ；P切削功率（kW） ；v -切削速 z F 度（m/min） ；f进给量（mm/r） ；-切削深度（mm） ；D加工直径（mm） ；HB p a 布氏硬度，HB=260.7。 A.左面 镗孔 1 轴：46 NHBfaF pz 34.732 7 . 260135 . 0 3 4 . 51 4 . 51 55 . 0 75 . 0 55 . 0 75 . 0 NHBfaF px 82.235 7 . 260135 . 0 351 . 0 51 . 0 1 . 165 . 0 2 . 11 . 165 . 0 2 . 1 mmNHBfDaT p 8 . 168437 .260135 . 0 346 7 . 25 7 . 25 55 . 0 75 . 0 55 . 0 75 . 0 kW vF P Z 6914 . 0 61200 776.5734.732 61200 镗孔 1 轴：71 NHBfaF pz 34.732 7 . 260135 . 0 3 4 . 51 4 . 51 55 . 0 75 . 0 55 . 0 75 . 0 NHBfaF px 82.235 7 . 260135 . 0 351 . 0 51 . 0 1 . 165 . 0 2 . 11 . 165 . 0 2 . 1 mmNHBfDaT p 0 . 25998 7 . 260135 . 0 3717 .25 7 . 25 55 . 0 75. 055 . 0 75. 0 kW vF P Z 0671 . 1 61200 176.8934.732 61200 镗孔 2 轴：46 NHBfaF pz 34.732 7 . 260135 . 0 3 4 . 51 4 . 51 55 . 0 75 . 0 55 . 0 75 . 0 9 NHBfaF px 82.235 7 . 260135 . 0 351 . 0 51 . 0 1 . 165 . 0 2 . 11 . 165 . 0 2 . 1 mmNHBfDaT p 8 .16843 7 . 260135 . 0 346 7 . 25 7 . 25 55 . 0 75 . 0 55 . 0 75. 0 kW vF P Z 6914 . 0 61200 776.5734.732 61200 镗孔 2 轴：71 NHBfaF pz 34.732 7 . 260135 . 0 3 4 . 51 4 . 51 55 . 0 75 . 0 55 . 0 75 . 0 NHBfaF px 82.235 7 . 260135 . 0 351 . 0 51 . 0 1 . 165 . 0 2 . 11 . 165 . 0 2 . 1 mmNHBfDaT p 0 . 25998 7 . 260135 . 0 3717 .25 7 . 25 55 . 0 75. 055 . 0 75. 0 kW vF P Z 0671 . 1 61200 176.8934.732 61200 镗孔 3 轴：46 NHBfaF pz 42.670 7 . 26012. 03 4 . 514 .51 55 . 0 75 . 0 55 . 0 75 . 0 NHBfaF px 44.218 7 . 26012 . 0 351 . 0 51. 0 1 . 165. 02 . 11 . 165 . 0 2 . 1 mmNHBfDaT p 69.15419 7 . 26012 . 0 3467 .25 7 . 25 55. 075. 055 . 0 75. 0 kW vF P Z 712025 . 0 61200 998.6442.670 61200 镗孔 3 轴：51 NHBfaF pz 42.670 7 . 26012. 03 4 . 514 .51 55 . 0 75 . 0 55 . 0 75 . 0 NHBfaF px 44.218 7 . 26012 . 0 351 . 0 51. 0 1 . 165. 02 . 11 . 165 . 0 2 . 1 mmNHBfDaT p 74.17095 7 . 26012 . 0 351 7 . 25 7 . 25 55 . 0 75 . 0 55 . 0 75 . 0 kW vF P Z 7894. 0 61200 063.7242.670 61200 B.右面 镗孔 4 轴 89 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pZ 1427.5N 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF pX 401.53N 55 . 0 75. 0 7 . 25HBfDaT p mmN 81.63503 R180 柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计 10 61200 vF P Z 0.9454KW 镗孔 4 轴 103 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pZ 1427.5N 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF pX 401.53N 55 . 0 75. 0 7 . 25HBfDaT p mmN 17.73493 61200 vF P Z 1.0941KW 镗孔 4 轴 135 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pZ 1427.5N 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF pX 401.53N 55 . 0 75. 0 7 . 25HBfDaT p mmN 01.96326 61200 vF P Z 1.434KW C.后面 镗孔 5 轴 91 = 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pZ N77.71722312 . 0 5 . 3 4 . 51 55 . 0 75 . 0 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF pX N34.22122312 . 0 5 . 351. 0 1 . 165 . 0 2 . 1 = 55 . 0 75. 0 7 . 25HBfDaT p mmN50.3265822312. 05 . 391 7 . 25 55 . 0 75 . 0 = 61200 vF P Z KW85 . 0 61200 98.7177.717 镗孔 5 轴 92.5 = 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pZ N77.71722312 . 0 5 . 3 4 . 51 55 . 0 75 . 0 = 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF pX N34.22122312 . 0 5 . 351. 0 1 . 165 . 0 2 . 1 = 55 . 0 75. 0 7 . 25HBfDaT p mmN83.3319622312. 05 . 3 5 . 927 .25 55 . 0 75 . 0 = 61200 vF P Z KW87 . 0 61200 77.7377.717 镗孔 5 轴 96.5 = 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pZ N77.71722312 . 0 5 . 3 4 . 51 55 . 0 75 . 0 11 = 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF pX N34.22122312 . 0 5 . 351. 0 1 . 165 . 0 2 . 1 = 55 . 0 75. 0 7 . 25HBfDaT p mmN35.3463222312. 05 . 3 5 . 967 .25 55 . 0 75 . 0 = 61200 vF P Z KW90 . 0 61200 94.7677.717 镗孔 6 轴 44 = 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pZ N23.61522312. 03 4 . 51 55 . 0 75 . 0 = 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF pX N96.18322312 . 0 351. 0 1 . 165 . 0 2 . 1 = 55 . 0 75. 0 7 . 25HBfDaT p mmN07.1353522312 . 0 344 7 . 25 55. 075 . 0 = 61200 vF P Z KW73 . 0 61200 98.7123.615 2.4 组合机床总体设计三图一卡 组合机床的总体设计，就是针对具体的被加工零件，在制造时的工艺和结构方 案的基础上，进行方案图纸设计。这些图纸包括：被加工零件工序图、加工示意图、 生产率计算卡片，机床联系尺寸图等。 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订的工艺方案，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具体依据，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图基础上， 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。 R180 柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计 12 图 2-1 被加工零件工序图 2.4.22.4.2 加工示意图加工示意图 加工示意图是在工艺方案和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。它是设计 、辅具、夹具、多轴箱和液压、电气系 统以及选择动力部件、绘制机床总联系尺寸图的主要依据；是对机床总体布局和性 能的原始要求；也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。 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。 13 图 2-2 加工示意图 本课题中，主轴用于镗孔，选用滚锥轴承主轴，主轴与刀具采用浮动卡头连接， 主轴采用短主轴。 A.刀具的选择 根据加工精度、工件材料、工件条件、技术要求等进行分析，按照经济地满足 加工要求的原则，合理地选择刀具。只要所选工艺方案可以采用刚性较好的镗杆， 还是采用镗削方法，这是因为镗刀制造简单，刃磨方便。 当被加工孔直径在 40mm 以上时，组合机床上多采用镗削加工，其加工精度 可高达 1-2 级。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：41Gr。 镗孔选用合金镗刀头。 B. 选择接杆、浮动卡头 在镗、扩、铰、锪孔及倒角等加工小孔时，通常都采用接杆（刚性接杆） 。各 主轴的外伸长度和刀具均为定值，为保证主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 导向或双导向进行镗、扩、铰孔时，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。 所以镗孔采用浮动卡头连接。 C.确定主轴、尺寸、外伸尺寸 根据选定的切削用量计算得到切削转矩 T，有文献1P43 页公式： (2-7)TBd10 4 其中，d 表示轴的直径（mm） ；T 表示轴所传递的转矩；B 表示系数，本)(mN 课题中镗孔主轴为刚性主轴。取 B=7.3。 由公式取得 R180 柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计 14 轴 1 d=35mm 主轴外伸尺寸为：D/d1=50/36 L=75mm 接杆莫氏圆锥号为 3; 轴 2 d=35mm 主轴外伸尺寸为：D/d1=50/36 L=75mm 接杆莫氏圆锥号为 3; 轴 3 d=40mm 主轴外伸尺寸为：D/d1=67/48 L=75mm 接杆莫氏圆锥号为 4; 轴 4 d=60mm 主轴外伸尺寸为：D/d1=90/60 L=75mm 接杆莫氏圆锥号为 4; 轴 5 d=50mm 主轴外伸尺寸为：D/d1=80/60 L=75mm 接杆莫氏圆锥号为 4; 轴 6 d=40mm 主轴外伸尺寸为：D/d1=67/48 L=75mm 接杆莫氏圆锥号为 4; 2.4.32.4.3 动力部件工作循环及行程的确定动力部件工作循环及行程的确定 1工作进给长度的确定 工 L 工作进给长度，应等于加工部位长度 L（多轴加工时按最长孔计算）与刀具 工 L 切入长度 L1 和切出长度 L2 之和。切入长度一般为 510，根据工件端面的误差 情况确定，镗孔时，切出长度一般为 510mm。 左主轴箱：工进长度 mmLLLL408824 21 工 右主轴箱：工进长度：mmLLLL409922 21 工 后主轴箱：工进长度：mmLLLL458928 21 工 2. 快速进给、快速退回长度的确定 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，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。初步选定主轴箱刀具的快速进给长度为 240mm，快速退回长度为 280mm。 3.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。 2.4.42.4.4 机床尺寸联系总图机床尺寸联系总图 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图。 用以检查各部件相对位置及尺寸联系能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；它可以看成是机床总体外观简图。 由其轮廓尺寸、占地面积、操作方式等可以检验是否适应用户现场使用环境。 2.4.52.4.5 选择动力部件选择动力部件 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 15 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 (2-8) 切削 多轴箱 P P -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。0.85h= 左主轴箱：kWP018425 . 5 20671 . 1 26914 . 0 712025 . 0 7894 . 0 切削 kW P P90.5 85.0 018425.5 切削 多轴箱 右主轴箱： 0.97 1.1 1.40.694.20PKW 切削 则 4.20 5.01 0.85 PKW 主轴箱 后主轴箱： 35 . 3 85 . 0 87 . 0 90 . 0 73 . 0 切削 P 94 . 3 85 . 0 35 . 3 主轴箱 P 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的 62 页公式计 算: (2-9) n i FF多轴箱 式中，-各主轴所需的轴向切削力，单位为 N。 i F 则：左主轴箱NF16.1380482.235244.218 多轴箱 右主轴箱 401.5333539.814744.4FN 主轴箱 后主轴箱 484.09 3402.332648.804503.40FN 主轴箱 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。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 5-1，左、右、后面都选用液压滑台 HY40I 型，台面宽 400mm，台面长 800mm，滑台及滑座总高为 320mm，允许最大进给力为 20000N；其相应的侧底座型 号为 1CC401IA。 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 R180 柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计 16 表 5-38 得出动力箱及电动机的型号 表 2-1 主轴外伸尺寸及切削用量表 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1TC40Y132M-47.51440720 右主轴箱1TD32Y132M -6 2 5.5960480 后主轴箱1TD32Y112M-44.01440720 C. 配套通用部件的选择 侧底座 1CC401I 型号，其高度 H=560mm，宽度 B=600mm，长度 L=1350mm。 D.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。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 =90，主轴箱最低主轴高度=145，所选滑台与滑座总高=320，侧底座 2 h 1 h 3 h 高度=560，夹具底座高度=340，中间底座高度=560，综合上述因素， 4 h 5 h 6 h 该组合机床装料高度取 H=960。 2.4.62.4.6 确定主轴箱轮廓尺寸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 h1。主轴箱宽度 B、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： B=b+2 (2-10) 1 b H=h+ (2-11) 1 h 1 b 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（） ； 1 b h工件在高度方向相距最远的两孔距离（） ； 最低主轴高度（） 。 1 h 其中，还与工件最低孔位置（=90） 、机床装料高度（H=960） 、滑台滑 1 h 2 h 座总高（=320） 、侧底座高度（=560）等尺寸有关。对于卧式组合机床， 3 h 4 h 要保证润滑油不致从主轴衬套处泄漏箱外，通常推荐85-140，本组合机床 1 h 1 h 按文献1P50 公式 =+H-(0.5+) (2-12) 1 h 2 h 3 h 4 h 得：=170mm 1 h b=212mm , h=186.48mm , =100mm . 1 b 主轴箱轮廓尺寸： mmbbB41210022122 1 mmbhhH48.45610017048.186 11 根据上述计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，左主轴箱轮廓尺寸预定为 17 mmmmHB500500 2.4.72.4.7 机床生产率计算机床生产率计算 A.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Q 求的机床生产率。它与全年工时总数有关,一般情况下,单班制取 2350h,两班制 k t k t 取 4600h,由文献1的 51 页公式 k t ( 2-13) k t A Q 得： 85000/460018.48/Qh件 B.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 1 Q (2-14) 单 T Q 60 1 式中:生产一个零件所需时间(min)，可按下式计算： 单 T (2-15) 装移 快退快进 停辅切单 tt V LL t V L V L ttT k f ff2 2 1 1 式中:分别为刀具第、工作进给长度,单位为 mm; 21 LL 、 分别为刀具第、工作进给量,单位为 mm/min; 21ff VV 、 当加工沉孔、止口、锪窝、倒角、光整表面时，滑台在死挡铁上的停 停 t 留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转 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、L L 动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取 56m/min;用液压动力 k f V 部件时取 310m/min; 直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取 0.1min; 移 t 工件装、卸（包括定位或撤销定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及 装卸 t 吊运工件）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。 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,则必须重新QQ 1 选择切削用量或修改机床设计方案。 左面： ； mmL40 工 min/5412 . 0 450mmnfVf mmL240 快进 mmL280 快退 右面： ;40Lmm 工 145 0.343.5/min f Vnfmm R180 柴油机机体三面精镗组合机床总体及左主轴箱设计 18 240Lmm 快进 280Lmm 快退 后面： 45;150 0.3248/min f Lmm Vnfmm 工 235Lmm 快进 280Lmm 快退 左面孔 min76 . 0 8 240 1 54 40 停 工进 机 t V L t f min73.15.11.0 4000 280240 装卸移 快退快进 辅 tt V LL t k f min49 . 2 73 . 1 76 . 0 辅机单 ttt 右面孔 401 80.975min 43.5145 f L tt V 机 工进 停 240280 0.1 1.51.73min 4000 k f LL ttt V 快进快退 移辅装卸 0.975 1.732.705minttt 辅单机 后面孔 451 80.719min 67169 f L tt V 机 工 停 235280 0.1 1.51.73min 4000 k f LL ttt V 快进快退 移辅装卸 0.719 1.732.449minttt 辅单机 实际生产率：件 单 18.21 705 . 2 6