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机械毕业设计全套

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JC01-046@ZH1100柴油机齿轮室盖多孔钻组合机床总体及后主轴箱设计,机械毕业设计全套

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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 2.2 切削用量及刀具 的 选择 . 5 2.3 组合机床总体设计 “三图一卡” . 9 3 组合机床 后 主轴箱设计 . 15 3.1 绘制 后 主 轴箱 设计 原始依据图 . 15 3.2 主轴结构型式选择 和动力计算 . 15 3.3 后 主轴箱传动 系统的 设计 与计算 . 17 3.4 后 主 轴箱坐标计算、绘制坐标检查图 . 20 3.5 轴、齿轮 的校核 . 22 3.6 轴承 的校核 . 27 3.7 主轴箱体及其附件选择 . 28 3.8 润滑系统的设计 . 29 4 结 论 . 30 参考文献 . 31 致 谢 . 32 附 录 . 33 nts 1 前言 本课题 是设计 ZH1100 柴油机齿轮室盖多孔钻组合机床 ， 课题 来源于盐城市江动集团，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； B.加工精度应符合零件图要求； C.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） 。 本课题将有 4人来进行设计 ， 本人将主要进行后主轴箱设计 。 为了保证加工零件的质量、产量和降低成本 。 首先制定了合理的工 艺方案，然后按工艺方案的需求确定机床的配置型式，选择通用部件，设计专用部件和工作循环的控制系统 。 为了表达该组合机床设计的总体方案，在设计时要绘制“三图一卡”，即 ZH1100 柴油机齿轮室盖多孔钻组合机床 的加工工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡 。 然后将根据“三图一卡”进行组合机床的设计、调整和验收 。 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 和工程技术人员 总结自己 设计 、 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 ” 。 这种组合机床就不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是可以设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工的零件的具体需要，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 。 为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率 。 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多轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等 。 现代组合机床的主要通用部件制造厂相继发展了直流伺服驱动和交流伺服驱动滑台、数控滑台、数控三坐标加工模块、多轴箱储存和多轴箱更换装置等新一代通用部件 。 德国许勒惠勒公司的机械进给部件采用谐波减速器，与常用的圆柱齿轮减速器或行星减速器相比，具有降速比大、体积小、结构简单、承载能力大、传动效率高、噪音低、传动平稳等优点 。 现代组合机床也已逐渐打破了通常认为只适应于箱体类零件加工的模式，其功能和应用范围正在不断延伸和扩展 。 其自动线主要用于大批量生产，虽然技术已很成熟，但一般利用率低、缺乏柔性，难以适应现代中批量轮番生产的需要 。 4 nts 1现代机械制造工业发展的特征是 ： 产品更新换代的周期缩短，多品种、中小批量轮番生产已成为普遍的生产方式 。 因此，具有一定柔性，能对多品种、小批量生产方式作出快速响应，是现代组合机床及加工系统发展的必然趋势 。 国外已推出转塔与换箱结合，换箱和换刀结合的自动换箱机床，它们各自结合两者优点，使组合机床进一步柔性化 。 设计出来的组合机床总体达到 ： 机床应 能满足加工要求 ， 保证加工精度 ； 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 ； 机床尽量能用通用件以便降低制造成本 ； 机床各动力部件用电气控制 。 nts 2 2 组合机床总体设计 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 。 2.1 总体方案论证 2.1.1 被加工零件的特点 本设计的组合机床加工对象为 ZH1100 柴油机齿轮室盖，材料是 HT200， 硬度HB190-240，为了 能达到质量好，效益高，我们采用了工序集中的原则进行设计 。 2.1.2 影响机床工艺方案制定的主要因素 a被加工零件的加工精度和加工工序 虽然齿轮室盖的本道工序加工粗糙度要求不怎么高，但有一定的形状精度与位置精度的要求，安排工艺应在一个工位上对 26个孔同时进行加工，因齿轮室盖上孔的间距很小，应用立式加工时，有利于切削落下导向，造成导向精度早期走失，不利于保证加工精度，所以应选用卧式床身 。 为了保证机床在加工过程中的稳定性，钻头滑台应选用液压矩形导轨型式 。 b被加工零件的特点 被加工的齿轮室盖体本身为铸铁，且孔分布在不同的端面上，孔的直径又是不怎么大，考虑到 重心、振动、齿轮室盖的形状及重量与安装方便等原因，宜用单工位、卧式机床加工较合适 。 c零件的生产批量 本组合机床是为了适应 ZH1100型柴油机齿轮室盖的大批量生产，且多为连续生产机床，此时应尽量将工序集中到一台或少数几台机床进行加工，以提高机床的利用率 。 d机床的使用条件 本机床使用场地条件较好， 车间温度在三十度之里，使用液压传动能较好的发挥机床的工作性能，其它机床结构亦能很好的适应使用条件 。 从上述因素分析，本方案是最佳、可行的 。 2.1.3 工艺路线的确立 被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序， 以及应保证的加工精度是制定机床方案的主要依据 。 本设计是为钻削 ZH1100型柴油机齿轮室盖上的 26个孔的工序而专门设计的，为了能达到质量好、效率高 。 我们采用了工序集中的原则进行设计 。 拟订步骤 ： nts 3a 分析研究加工要求和现场工艺； b 定位基准和夹压部件的选择； c 影响工艺方案的主要因素； d 工序间余量的确定 。 本 次设计的组合机床是用于加工柴油机齿轮室盖的钻孔专用组合机床，其工艺方案为钻孔，其具体的加工工艺如下 ： ZH1100型柴油机机体的加工工艺 ： a.粗铣上表面； b.粗铣下表面； c.粗铣左、右表面 ； d.粗铣前、后表面； e.精铣上表面； f.精铣下表面； g.精铣左、右表面； h.精铣前、后表面； i.粗镗孔； j.精镗孔； k.钻左、右、后孔； l.锪孔； m.攻丝 。 左侧面 ： a.钻 6 M6 7H孔至 5（深 15）； b.钻 6 20孔（深 10）； 右侧面 ： a.钻 6 10孔至 6 9.6(深 38)； b.钻 M14 1.5 6H孔至 12.5（深 20）； c.钻 M8 6H孔至 6.7； d.钻 3 10 孔至 3 9.6(深 78)； 后侧面 ： a.钻 3 9孔至 3 8.7； b.钻 M12 1.25 6H孔至 10.75 深 (12)。 2.1.4 机床配置型式的选择 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，振动小，运动平稳，机床重心较低，精度高，安装方便，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 。 卧式机床多用于加工孔中心线与定位基准面平行的情况，而立式机床则适用于加工定位基面是水平的，而加工的孔与基面相垂直的工件 。 考虑到汽车变速 箱箱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 。 nts 4 通过以上的比较，考虑到卧式机床振动小，装夹方便等因素，选用卧式组合机床 。 2.1.5 定位基准的选择 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 。 本 设计的柴油机齿轮室盖是箱体类零件，箱体类零件一般都有较高精度的孔和面需要加工，又常常要 在几次安装下进行 。 因此，定位基准选择“一面双孔”是最常用的方法， 因此该被加工零件采用 “一面两销”的定位方案，定位基准和夹压点见零件的工序图 。 该定位方案限制的自由度叙述如下 ： 以工件的右侧面为定位基准面，约束了 y、 z 向的转动和 x 向的移动 3 个自由度 。 圆柱 销约束了 y、 z 向的移动 2 个自由度 。 削边 销约束了 x 向的转动 1 个自由度 。 这样工件的 6 个自由度被完全约束了也就得到了完全的定位 。 2.1.6 滑台传动型式 选用 本组合机床采用的是液压滑台 。 与机械滑台相比较，液压滑台具有如下优点 ：在相当大的范围内进给量可以无级调速；可 以获得较大的进给力；由于液压驱动，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；由行程调速阀来控制滑台的快进转工进，转换精度高，工作可靠 。 但采用液压滑台也有其弊端，如 ： 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 ZH1100 柴油机齿轮室盖左、右、后三个面上的 26 个孔，位置精度和尺寸精度要求较高，因此采用液压滑台 。 由此，根据已定的工艺方案和机床配置形式并结合使用及修理等因素，确定机床为卧式双 面单工位液压传动组合机床，液压滑台实现工作进给运动，选用配套的动力箱驱动多轴箱钻孔主轴 。 2.2 切削用量及选择刀具 确定 2.2.1 切削用量 选择 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以的刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台 。 由查文献 1得硬度 HB190-240 时，高速钢钻头的切削用量如下表 ： 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fv（ 单位为 mm/min） ， 因此，一般先按各刀具选择较合理的转速in(单位为 r/min)和每转进给量if（单位为 mm/r），再根据其工作时间最长、负荷最重、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， 根据文献 1中表 (6-11)和表（ 6-12)选定加工各孔的切削用量如下 ： 即 nts 5表 2-1 高速钢钻头切削用量 加工材料 加工直径 1d（ mm） 切削速度v (m/min) 进给量 f (mm/r) 铸铁 190 240HBS 6 12 10 18 0.1 0.18 6 12 0.1 0.18 fii vfnfnfn 2211（ 2-1） 在选择了转速后就可以根据公式 1000 ndv （ 2-2） 式中 ： v 切削速度 ，单位 m/min； d 加工（钻头）直径，单位 mm； f 进给量，单位 mm/r； n 每分钟转数 ，单位 /minr ； 选择合理的切削速度 。 A 左侧面 钻孔 ： a) 加工 6-M6-7 螺纹底孔，钻孔至尺寸 6- 5， Ra12.5； 查表 2-1 得 ： v =12.8112m/min ；1 0 .0 5 8 /f m m r1 1000 8 1 6 / m i n3 . 1 4 vnrdb) 锪 6- 20 平面， Ra12.5； 查表 2-1 得 ： v =13.6904m/min；2 0 .2 2 /f m m r2 1000 2 1 8 / m i n3 . 1 4 vnrdB 右侧面钻孔 ： a) 加工 6- 10，钻孔至尺寸 6- 9.6，深 38（通）， Ra12.5； 查表 2-1 得 ： v =15.9m/min；3 0 .1 6 /f m m r3 1000 5 2 9 . 4 / m i n3 . 1 4 vnrdb) 加工 M14 1.5-6H，钻孔至尺寸 12.5， Ra12.5； 查表 2-1 得 ： v =14.8m/min；4 0 .2 2 4 /f m m r4 1000 3 7 8 . 9 / m i n3 . 1 4 vnrdnts 6 c) 加工 3- 10，钻孔至尺寸 3- 9.6，深 78（通）， Ra12.5； 查表 2-1 得 ： v =15.9m/min；6 0 .1 6 /f m m r6 1000 5 2 9 . 4 / m i n3 . 1 4 vnrdC 后侧 面钻孔 ： a) 加工 3- 9，钻孔至尺寸 3- 8.7， Ra12.5； 查表 2-1 得 ： v =11.474m/min；7 0 .1 2 1 /f m m r7 1000 4 2 0 / m i n3 . 1 4 vnrdb) 加工 M12 1.25-6H 螺纹底孔，钻孔至尺寸 10.75， Ra12.5； 查表 2-1 得 ： v =10.09m/min；8 0 .1 7 /f m m r8 1000 2 9 9 / m i n3 . 1 4 vnrd2.2.2 切削力 、切削扭矩及切削功率 计算 根据文献 1表 (6-20)中公式 6.08.026 HBDfF （ 2-3） 1 . 9 0 . 8 0 . 610T D f H B （ 2-4） DTvP 9740（ 2-5） )( m i nm a x31m a x HBHBHBHB （ 2-6） 式中 ： F 轴向切削力，单位 N； D 加工（钻头）直径，单位 mm； f 进给量，单位 mm/r； HB 布氏硬度 ； T 切削转矩，单位 N mm； P 切削功率，单位 kW。 A. 左侧面钻孔 a) 加工 6-M6-7 螺纹底孔，钻孔至尺寸 6- 5， Ra12.5； 0 .0 5 8 /f m m r 816 / m innr 1 1 .8 1 1 2 / m i nvm 240190 HB 0 . 8 0 . 62 6 3 3 5 . 5 0 5F D f H B N 1 . 9 0 . 8 0 . 61 0 7 0 5 . 9 3 3T D f H B N mm 0 . 0 4 69740TVP K WD b) 锪 6- 20平面， Ra12.5； 0 .2 2 /f m m r 218 / m innr 1 3 .6 9 0 4 / m i nvm 240190 HB 0 . 8 0 . 62 6 3 8 7 6 . 7 5F D f H B N nts 71 . 9 0 . 8 0 . 61 0 2 2 1 0 1 . 2T D f H B N mm 0 . 4 9 4 6 79740 TVP K WD 6 0 . 0 4 6 6 0 . 4 9 4 6 7 3 . 3 2 2 7 4P K W 左 B. 右侧面钻孔 a) 加工 6- 10，钻孔至尺寸 6- 9.6，深 38（通）， Ra12.5; rmmf /16.0 5 2 9 .4 / m innr 1 5 .9 / m invm 240190 HB NHBfDF 49.1 4 7 726 6.08.0 NHBfDT 05.4 3 5 110 6.08.09.1 mm 0 . 2 39740TVP K WD b) 加工 M14*1.5-6H，钻孔至尺寸 12.5， Ra12.5； 0 .2 2 4 /f m m r 3 7 8 .9 / m innr 1 4 .8 / m invm 240190 HB 0 . 8 0 . 62 6 2 5 1 8 . 0 5F D f H B N 1 . 9 0 . 8 0 . 61 0 9 4 0 3 . 9 5T D f H B N mm 0 . 3 69740TVP K WD c) 加工 3- 10，钻孔至尺寸 3- 9.6，深 78（通）， Ra12.5； 。 rmmf /16.0 5 2 9 .4 / m innr 1 5 .9 / m invm 240190 HB NHBfDF 49.1 4 7 726 6.08.0 NHBfDT 05.4 3 5 110 6.08.09.1 mm 0 . 2 39740TVP K WD 6 0 . 2 3 0 . 3 6 3 0 . 2 3 2 . 4 3P K W 右 C 后侧 面钻孔 a) 加工 3- 9，钻孔至尺寸 3- 8.7， Ra12.5； rmmf /13.0 min/449 rn min/2.12 mv 240190 HB 0 . 8 0 . 62 6 1 0 7 3 . 1 2 4F D f H B N nts 8 1 . 9 0 . 8 0 . 61 0 2 8 9 2 . 3T D f H B N mm 0 . 1 2 59740TVP K WD b）加工 M12*1.25-6H螺纹底孔，钻孔至尺寸 10.75， Ra12.5； rmmf /15.0 min/387 rn min/1.13 mv 240190 HB 0 . 8 0 . 62 6 1 7 3 4 . 5 3 5F D f H B N 1 . 9 0 . 8 0 . 61 0 5 6 5 5 . 5 8 1T D f H B N mm 0 . 1 7 49740TVP K WD 3 0 . 1 2 5 0 . 1 7 4 0 . 5 4 9P K W 后 2.3 组合机床总体设计 “三图一卡” 组合机床“三图一卡”，就是针对具体零件在选定的工艺和结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计，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 。 2.3.1 被加工零件工序图 被加工零件工序图是根据选择的工艺方案，表示在机床上完成工序内容加工部位的尺寸及精度、技术要求、加工定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和机床加工前毛坯情况的图纸 。 它是设计及验收 机床的重要数据，也是制造使用时调节机床的重要技术文件 。 A 被加工零件 名称及编号 ： 齿轮室盖 ZH1100 材料及硬度 ： HT200 HB190 240 B 图中符号 夹紧点 定位基面 见附图 BDJZ031-01 2.3.2 加工示意图 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 在编制加工示意图的过程中，首先遇到刀具的选择 。 而一台机床刀具的选择是否合理，直接影响到机床的加工精度，生产率，工作情况 。 因而正确选择刀具是一个相当重要的工作 。 刀具的选择要考虑到工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切屑的排除及生产率要求等因素 。 钻孔刀具其直径应与加工终了时刀具螺纹螺旋槽后端和nts 9导向套外端有一定的距离 。 本工序加工 3 8.7mm，可选用 8.7mm 的高速钢麻花钻头； 加工 10.75mm，可选用 10.75mm 高速麻花钻头； 加工 6 5mm，可选用 5mm 的高速钢麻花钻头； 加工 6 20mm，可选用 20mm 的高速钢麻花钻头； 加工 9 9.6mm，可选用 9.6mm 的高速钢麻花钻头； 加工 12.5mm，可选用 12.5mm 的高速钢麻花钻头 。 B. 导向结构的选择 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 。 本课题中加工 26 孔时，导向表面定转线速度小于 20m/min所以导向装置选择用定导套 。 由参考文献 1表 8-4 查得导 套的具体数值如下 ： 左面加工 5 的 孔 D=10mm， D1=15mm， D2=18mm， D3=M6， L=12 mm，（短型导套） l=8mm， l1=3mm， l3=12mm， e=14.5mm；加工 20 的平面 D=30mm， D1=40mm，D2=44mm， D3=M8， L=25 mm，（短型导套） l=10mm， l1=4mm， l3=16mm， e=29mm。 右面加工 9.6 的孔 D=15mm， D1=22mm， D2=26mm， D3=M6， L=16 mm，（短型导套） l=8mm， l1=3mm， l3=12mm， e=18.5mm；加工 12.5 D=22mm， D1=30mm，D2=34mm， D3=M8， L=20 mm，（短型导套） l=10mm， l1=4mm， l3=16mm， e=24mm。 后面加工 8.7 的孔 D=10mm， D1=22mm， D2=26mm， D3=M6， L=16 mm，（短型导套） l=8mm， l1=3mm， l3=12mm， e=18.5mm；加工 10.75 的孔 D=18mm，D1=26mm， D2=30mm， D3=M8， L=16 mm，（短型导套） l=10mm， l1=4mm， l3=12mm， e=22mm。 C.确定主轴 尺寸，外尺寸 主轴用于钻 孔，选用滚珠轴承主轴，又因为自动卡头与刀具刚性连接，所以该主轴为 长主轴，故本机床中的主轴场为滚珠轴承长主轴，根据由选定的切削用量计算得到切削转矩 T 由 文献 1P43 得 4 10d B T （ 2-7） 式中 :d 轴直径 T-轴所传递的转矩 B 系数 本课题中主轴为 刚性主轴，故取 B=7.3 本设计是三面加工，采用锥柄钻扩复合刀具加工，考虑到安装过程 中轴的互换性，安装方便等因素，其中左面加工为 12 个孔，根据前面计算所得的切削扭矩，及公式 4 10d B T ，查 1表 3-4 得轴径都可以选 20mm，再根据 D/d1 为 32/20，主轴外伸尺寸为 115mm。 主轴箱端面到零件加工表面的距离为 330mm 或 325mm，选用2-215T0635-01 系列接杆，莫氏圆锥度为；右面加工 10 个孔，根据前面计算所得的切削扭矩，得轴径都可以选 20mm，得 D/d1 为 32/20，主轴外伸尺寸为 115mm，采用2-245T0635-01 系列接杆，莫氏锥度为 1；后面加工 4 个孔， 1-3 孔根据前面计算所得的切削扭矩，得轴径都可以选 20mm，得 D/d1 为 32/20， 4 孔根据前面计算所得的切削扭矩，得轴径都可以选 25mm，得 D/d1 为 40/28，主轴外伸尺寸都为 115mm，都采nts 10 用 2-245T0635-01 系列接杆，莫氏锥度为 1。 D. 动力部件工作循环及行程的确定 a) 工作进给长度 LI的确定 LI 应等于 应加工部位长度 (多轴加工接最长孔计 )与刀具切入长度 L1 和切出长度 L2 和切入长度一般为 5-10，根据工件段面的误差情况确定，钻孔时切出长度按 )83(312 dL （ 2-8） LLLL 21工 （ 2-9） 三个面上钻孔时的工作进给长度见下表 表 2-2 工作进给参数 主 轴箱 L L1 d L2 LI 左主 轴箱 15 5 5 8 28 右主 轴箱 78 7 9.6 10 95 后主 轴箱 13 5 8.7 9 27 b) 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 。 左动力头工作循环中，快进的长度为 252mm。 右动力头工作循环中，快进的长度为 185mm， 后动力头工作循环中，快进的长度为 143mm。 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，一般在固定式夹具钻孔或扩孔的机床上动力头快速退回的行程只要把所有的刀具都退回至导套内 ， 不影响工件装卸即可 。 d) 动力部件总行程的确定 动力部件的总行程，除能保证实现上述工作循环外，还要考虑装卸和调整刀具的方便性，即要考虑前、后备量 。 前备量是由于刀具的磨损成为 了补偿安装制造的误差，动力部件要向前调整的距离，此距离不小于 15-20mm，后备量考虑刀具从主轴孔和夹具导套孔取出所要的距离，保证刀具退离导套外端面的距离要大于刀杆插入主轴孔内的长度 。 动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和 。 机床左动力部件在工作循环中，前备量 55mm，后备量 80mm。 机床右动力部件在工作循环中，前备量 30mm，后备量 100mm。 机床后动力部件在工作循环中，前备量 36mm，后备量 34mm。 加工示意图如附图 BDJZ031-02 所示 。 2.3.3 机床联系尺寸图 机床联系尺寸图是用来表 示机床的配备型式和布局，各部件的轮廓尺寸和相互关系的图纸 。 联系尺寸图也可看成是简化的机床总图，它表示机床的配备型式和布局 。 通用部件的选择是否合适为进一步发展通用多轴箱夹具等专用部件、零件的设计提供依据 。 nts 11 A 选择动力部件 组合机床的动力部件是配置组合机床的基础 。 包括用以实现刀具主轴旋转主运动的动力箱、切削用头及动力滑台、各主要性能参数及配套关系 。 3 . 3 2 2 7 4 4 . 1 5 3 4 2 50 . 8PP K W 左主 轴 左（ 2-10） 2 . 4 3 3 . 3 7 50 . 8PP K W 右主 轴 右1 . 3 7 3PP K W后主 轴 后 因电机输出经动力箱时还有功率损耗，所以由参考文献 1表 5-39 左面和右面选择功率为 5.5kw 的电机，其型号为 ：132 4SY ， 选取 1TD40 型动力箱， L3=395mm，电机转速 1440 r/min，动力箱的主轴转速 720r/min ，后面选择功率为 3kw 的电机，其型号为132 6SY ， 选取 1TD40 型动力箱， L3=395mm，电机转速 960r/min，动力箱主轴转速 480r/min。 B 滑台及底座的选择 由于液压驱动，零件损失小，使用寿命长，所以选择液压滑台 。 由于 Y1TD40型动力箱滑鞍长度 L=800mm，由参考文献 1表 5-1 左面和右面 、后面都 选择 1HY40I型滑台及配套的侧底座选择 1CC401I。 C 多轴箱轮廓尺寸的设计 确定机床的装料高度，新颁国家标准装料高度为 1060mm，实际设计时常在 8501060mm 之间选取，选取装料高度为 1000mm。 多轴箱的宽度与高度的大小与被加工零件的加工部位有关，可按下列关系式确定 ： B=b+2b1 （ 2-11） H=h+h1+b1 （ 2-12） 式中 ： b-工件在宽度方向相距最远两孔距离， b=340mm。 b1-最边缘主轴中心距箱体外壁的距离，推荐 b1 70 100mm，取 b1=100。 h-工件在高度方向相距最远的两孔距离， h=238mm。 h1-最低主轴高度 。 因为滑台 与底座的型号都已经选择，所以侧底座的高度为已知值 560mm， 滑台滑座总高 320mm；滑座与侧底座的调整垫厚度一般取 5mm，多轴箱底与滑台滑座台面间的间隙取 0.5mm。 故 h1=11+1000-(0.5+5+320+560)=125.5mm，通常推荐 h1 85 140mm，所以h1=125.5mm 符合通常推荐值 。 同理 ： 对于后主轴箱 h1=41+1000-(0.5+5+320+560)=155.5mm， 故右主轴箱的轮廓尺寸为 B=b+2b1=340+2 100=540mm， nts 12 H=h+h1+b1=238+11+1000-(0.5+5+320+560） +100=460.5mm。 按照取 6 3 0 5 0 0BH 由左面和右面尺寸相近，所以取 6 3 0 5 0 0BH 后主轴箱轮廓尺寸为 5 0 0 5 0 0BH 根据以上计算得出动力箱的参数如表 2-3 表 2-3 动力箱参数表 主轴箱 动力箱型号 电动机型号 电动机功率 电动机转速 输出轴转速 左主轴箱 1TD40I Y132S-4 5.5 1440 720 右主轴箱 1TD40I Y132S-4 5.5 1440 720 后主轴箱 1TD40 Y132S-6 3.0 960 480 组合机床联系尺寸图如 附 图 BDJZ031-03 所示 。 2.3.4 机床生产率计算卡 根据选定的机床工作循环所要求的工作行程长度、切削用量、动力部件的快速及工进速度等，就可以计算机床的生产率并编制生产率计算卡，用以反应机床的加工过程、完成每一动作所需的时间、切削用量、机床生产率及机床负荷率等 。 A 理想生产率 Q 理想生产率是指完成年生产纲领（包括备品及废品率）所要求的机床生产率 。 AQ K (2-13) KAQ=120000 2 5 /4800 件 小 时式中， A 年生产纲领，大批大量，取 A 为 120000 件； K 双 班制生产 K为 4800小 时 。 B 实际生产率 Q1 所设计的机床每小时实际生产的零件数量 。 单TQ 601 (2-14) 式中， T 单 生产一个零件所需的时间，它可根据下式计算 ： 装卸快退快进停辅切单 tvLLtvLttTfkf(2-15) 式中， L 刀具工作进给长度； Vf 刀具工作进给量； t 停 当加工倒角时，动力滑台在死挡铁上的停留时间 。 通常指刀具在加工终了位置时无进给状态下旋转 5 10 转所需时间； Vfk 动力部件快速行程速度，液压动力部件取 10m/min； t 装卸 工件装、卸所需时间，取 0.5min。 nts 13 根据组合机床年产量 12 万件，可选用下列数据进行计算，取fkv=10m/min， 对于多面多工位加工机床，在计算时应以所有工件单件加工最长的时间作为单件工时，所以，选 2 . 1 8 m i nt t t 切 辅单，则1 60 2 7 . 5 3 /2 . 1 8Q 件 小 时C.机床负荷率 负 则125 0 . 9 02 7 . 5 3QQ （ 2-16） 生产率计算卡见附 表 BDJZ031-04。 nts 14 3 组合机床 后 主轴箱设计 主 轴箱是组合机床的重要专用部件 。 它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件 。 其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工序 。 本课题 的设计任务是 ZH1100柴油机齿轮室盖多孔钻组合机床后主轴箱部分的设计 。 由总体设计部分可知，需设计的主 轴箱轮廓尺寸为 500 500 ，属于大型通用主轴箱，该类型的主 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 。 大型通用主 轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成 。 标准通用卧式钻孔类 主 轴箱的厚度是一定的，为 325mm。 本课题中主 轴箱由箱体、前盖和后盖三个部分组成 。 箱体、前盖、后盖材料为 HT200；箱体的标准厚度为 180mm，前盖厚度为 55mm，后盖厚度为 90mm。 主轴的类型为滚珠轴承长主轴，主轴材料采用 40Cr钢，热处理 C42。 通用传动轴一般用 45钢，调质 T235。 通用齿轮有传动齿轮、动力箱齿轮和电动机齿轮三种 。 在主 轴箱箱体内腔，可安排三排 24mm宽的齿轮；箱体后壁与后盖之间安排一排 24mm宽的齿轮 。 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 。 3.1 绘制后主 轴箱原始依据图 主 轴箱原始依据图是根据“三图一卡”绘制的 图 2-1 所示为齿轮室盖多孔钻组合机床后主 轴箱设计原始依据图 。 表 3-1 主轴外伸尺寸及切削用量 轴 号 主轴外伸尺寸（） 切 削 用 量 备 注 D/d L 工序内容 n(r/min) v(m/min) f(mm/r) 1 3 32/20 115 钻 8.7 420 11.474 0.121 4 40/28 115 10.75 298.5 10.09 0.17 3.2 主轴结构型式的选择和动力计算 3.2.1 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，本课题中主轴进行钻削加工，轴向切削力较大，用推力球轴承承nts 15 受轴向力，用深沟球轴承承 受径向力 。 又因钻削时轴向力是单向的，因此推力球轴 承应安排在主轴前端 。 本 课题中主轴采用的是滚珠轴承长主轴 。 长主轴其轴头内孔较长，可增大与刀具尾部连接的接触面，因而增强刀具与主轴的连接刚度，减少刀具前端下垂 。 钻孔时常采用标准导套导向 。 轴头用圆柱孔与刀具连接，用单键传扭矩，固定螺钉作轴向定位 。 3.2.2 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， 1 3 轴轴径均为 20 ， 4 轴 轴径 为 25 。 齿轮模数 m （单位为）一般用类比法确定，也可按 文献 2P91 公式估算，即 3( 3 0 3 2 ) Pm zn（ 3-1） 图 3-1 主 轴箱设计原始依据图 注 ： 1.被加工零件编号及名称 ： ZH1100柴油机 齿轮室盖 。 材料及硬度 ： HT200 190 240HBS。 2.主轴外伸尺寸及切削用量； 3.动力部件 1TD40， 1HY40I， P 主 =3Kw， n=960r/min。 nts 16 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 。 由于本主 轴箱为钻孔多轴箱 ， 主轴转速误差较小，且加工孔的位置比较集中，可以根据实际需要选出齿轮模数为 2、 3 两种 。 3.3 后 主 轴箱传动系统的设计与计算 主 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 。 3.3.1 根据原始依据图计算 坐标尺寸 根据原始依据图 3-1，计算驱动轴、主轴的坐标尺寸，如表 3-2 所示 表 3-2 驱动轴、主轴坐标值 坐 标 销 1O 驱动轴 O 主 轴 1 主 轴 2 主 轴 3 主 轴 4 X 0 000 222.000 202.000 242.000 222.000 242.000 Y 0 000 134.000 173.124 173.124 108.124 334.124 3.3.2 拟订多轴箱传动路线 该主 轴箱有 4根主轴 ，这 4根主轴分别 1、 2、 3、 4；传动轴分别 5、 6、 7、 8和9，此外，传动轴 9兼作手柄轴，油泵轴由传动轴 7传动 。 具体传动路线见图 3-2。 3.3.3 确定传动轴位置及齿轮齿数 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 。 图 3-2 传动树形图 A.由各主轴几驱动轴转速求驱动轴到各主轴之间的传动比 主轴 21 nn3 4 2 0 / m innr，4 2 9 8 .5 / m i nnr驱动轴 4 8 0 / m i nonrnts 17 各主轴总传动比 1 2 3 4 2 0 14 8 0 1 .