S195柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计.doc
JC02-017@S195柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计
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机械毕业设计全套
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JC02-017@S195柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计,机械毕业设计全套
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盐城工学院机械工程系 毕业设计 (论文 )任务书 机械设计制造及其自动化 专业 设计（论文）题目 S195 柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计 学生姓名 吕 从 双 班 级 材机 9 9 ( 6 )班 学 号 B 9 9 1 2 0 4 7 起讫日期 2 0 0 3 . 3 . 3 1 2 0 0 3 . 6 . 2 7 指导教师 刘 道 标 教研室主任 系 主 任 发任务书日期 2003 年 3 月 28 日 nts盐城工学院机械工程系毕业设计说明书 1 摘 要 195 柴油机加工精度要求高 ,特别是机体气缸套孔止口深度公差 ,大跨度等直径同轴孔、平衡轴孔孔径公差 ,大悬臂气缸孔孔径公差 ,曲轴孔与气缸孔垂直度 ,曲轴孔与平衡轴孔、曲轴孔与凸轮轴孔轴心线平行度 ,气缸套孔止口面与气缸孔轴心线垂直度等的精度要求较高。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。同时 ,由于 195 柴油机的生产批量较大 ,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。然而 ,目前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 195 柴油机的性能保证和生产产量的提高。作者设计的 195 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 ,如投入生产连续使用 ,将会获得满意的效果。 关键词 : 组合机床 柴油机 镗削 ntsS195 柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计 2 Abstract S195 diesel engine expects machining accuracy much, especially organism air cylinder sets of hole stop mouthfuls of degree of depth public errand, Diameter, shaft hole, balanced shaft hole aperture public errand, such as large span,etc., big cantilever air cylinder hole aperture public errand , The shaft hole of song and air cylinder hole vertical degree, shaft hole of song and balancing the shaft hole, shaft hole of song and shaft hole of cam axis line parallel degree, Air cylinder sets of hole stop and expect relatively much with air cylinder hole axis line precision of vertical degree,etc. the mouth. 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. directly . Besides, because the production lot of S195 diesel engine is relatively old, require the processing equipment of this process to have higher production efficiency and automatic degree. However, the domestic and existing processing equipment cant well meet the above-mentioned requests for processing the quality and production efficiency,etc. At present, This restrain S195 performance of diesel engine from guaranteed and produces the improvement of the output to a certain extent. Three precise bore holes of organism of S195 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 . Key words: combined machine; diesel engine; boring nts学 科 门 类 ： 工学 单位代码 ： 毕业设计说明书 水泥瓦模具设计与制造工艺分析 学 生姓 名 胡 林 所 学专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 B 机制 99（ 1）班 学 号 B 9 9 11 0 1 5 指 导教 师 王 正 刚 盐城工学 院机械工程系 二 三 年 六 月 nts 1 一、设计（论文）内容 S195 柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计。 精加工缸套孔 118H10， 111H8， 110H7；曲轴孔 195H7， 78H7；平衡轴孔 52M7；凸 轮轴孔 47H7， 35H7；调速轴孔 25V7，起动轴孔 37H7。 二、设计（论文）依据 原始数据： 1) 被加工零件材料为 HT200，硬度 HB170-240。 2) 生产纲领，五万台 /年，两班制。 3) 机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、技术要求 1) 机床要求运转平稳，结构 简单，工作可靠，装拆方便，维修及调便利。 2) 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）。 3) 加工精度应符合零件图的要求。 nts 2 四 .毕业设计（论文）物化成果的具体内容及要求 (具体内容参照机械工程系毕业设计 大纲及实施细则的有关要求填写 ) 工序图 1 张 A0 机床联系尺寸总图 1 张 A0 左主轴箱装配图 1 张 A0 箱体补充加工图 1 张 A0 零件图 10 14 张 A4A3 设计说明书 1 份，字数 1 万字以上。 nts 3 五 . 毕业设计（论文）进度计划 起 讫日期 工作内容 备 注 3.314.13 毕业实习，为毕业设计收集资料 4.144.27 资料整理阶段并拟订设计方案 4.285.31 总体设计，部件设计，绘图等 6.016.15 编写设计说明书 6.166.22 毕业资料审阅，修改 6.236.27 分小组答辩 nts 4 六 . 主要参考文献： 1 谢家瀛 . 组合机床设计 简明手册 . 北京：机械工业出版社， 1994 2 大连组合机床研究所 .组合机床设计（第一册） .北京：机械工业出版社， 1975 3 大连组合机床研究所 . 组合机床设计手册 . 北京：机械工业出版社， 1975 4 沈阳工业大学 . 组合机床设计 . 上海：上海科学技术出版社， 1985 5 王先达 . 机械制造工艺学 . 北京：机械工业出版社， 1995 6 扬黎明 . 机床夹具设计手册 . 北京：国防工业出版社， 1996 7 徐仁发 . 机床夹具设计 . 重庆：重庆大学出版社， 1993 8 孟少庚 . 机械加工工艺手册 . 北京：机械工业出版社， 1992 9 戴曙 . 金属切削机床 . 北京：机械工业出版社， 1994 10. 扬列群 . 形状和位置公差 . 北京：中国标准出版社， 1992 七、其他 nts _ 1 0 前 言 四年来，我们在盐城工学院特别是机械系领导的深切关怀下，即将完成大学基础课的学习。在此我们将通过这次毕业设计来检验和证明我们四年来取得的成果。 这次毕业设计是有学校分组分配课题，我的课题是： S195 柴油机机体孔用精镗组合机床总体设计及左主轴箱的设计。在设计之前我们先后到了盐城市的几个大的机械厂进行了详细的实习考察，它们分别是江淮动力厂、盐城机床厂、红旗机床厂、跃达拖拉机厂。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 S195 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装配结构和工作原理作了深入的调查。这为我们后来进行具体的毕业设计奠定了很好的基础。 195 柴油机以其设计紧凑 ,启动轻便 ,维修简便 ,技术经济指标先进 ,能为手扶拖拉机、水泵、电站、运输及多种农副业加工机械和设备作配套动力 ,在工农业生产中得到广泛的应用。机体是柴油机的一个重要零件 ,精镗孔又是机体加工中最关键的工序 ,机体 70%以上的主要技术要求均在此工序得到保证。加工精度要求高 ,特别是机体气缸套孔止口深度公差 ,大跨度等直径同轴孔、平衡轴孔孔径 公差 ,大悬臂气缸孔孔径公差 ,曲轴孔与气缸孔垂直度 ,曲轴孔与平衡轴孔、曲轴孔与凸轮轴孔轴心线平行度 ,气缸套孔止口面与气缸孔轴心线垂直度等的精度要求较高。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。同时 ,由于 195 柴油机的生产批量较大 ,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。然而 ,目前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 195 柴油机的性能保证和生产产量的提高。 本文介绍 的 195 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。 组合机床及其自动线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。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），完成钻孔、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。 组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床 -柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、ntsS195柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计 12323323 可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（ PLC）、数字控制（ NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占 份额也越来越大。 由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。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。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。 随着市场 竞争的加剧和对产品需求的提高，高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床行业企业，因此组合机床装备的发展思路必须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。 设计组合机床时，为使加工过程顺利进行，并能达到要求的生产效率，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。 我们设计的组合机床如果能合理的应用到实际中去，必定能大大提高生产效率，为厂家带来较高的生产效益。 2003 年 6月 nts _ 1 1.总体方案论证 组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高度集中制的原则设计的一种高效率专用机。设计组合机床时，首先要根据组合机床完成工艺要求的一些限制及组合机床各种工艺方法能达到 的加工精度、表面粗糙度及技术要求，解决零件是否可以利用组合机床加工以及采用组合机床加工是否合理的问题。如果确定可以利用组合机床加工，为使加工过程顺利进行，并能达到要求的生产效率，必须在握大量的零件加工工艺资料基础上，通盘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的主要内容。 本设计是为 195 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。 以上作为本次设计的初定方案。 1.1 影响组合机床方案制定的主要因素 1.1.1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 S195 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。 1.1.2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ntsS195柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计 12323323 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。 1.1.3零件的生产批量 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。 1.1.4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。 1.2 机体的定位与夹紧 定位： 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。 夹紧： 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。 1.3. 确定机床的配置形式及结构方案 由于采用固定式夹具，再同一工位上对同一孔进行加工，故采用单工位卧式组合机床。该机床特别适合箱体类零件的加工。 并且加工精度较高。精镗机床夹具的公差一般取被加工零件的 1/3 1/5。 nts _ 1 2. 组合机床总体设计及计算 组合机床的总体设计，就是针对具体的被加工零件，在造室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，下面谈谈这些图纸的设计。 2.1 被加工零件工序图 2.1.1被加工零件工序图的设计 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。 被加工零件工序图 2.1.2主轴箱的分布 从工序图中可知，本三面精镗组合机床布置有三个主轴箱，它们分别为左、右主轴箱和后主轴箱。 ntsS195柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计 12323323 左动力箱带左主轴箱加工 1， 2， 4， 5， 6五个孔，它们的位置分布如下： 右主轴箱加工 3 轴 后主轴箱加工 7 轴 工序图是组合机床设计的主要依据，也是制造使用时调整机床、检查精度的重要技术文件。 2.2 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。 2.2.1加工示意图的编制方法 (1) 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。 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) 工序间余量的确定 关于工序间加工余量的确定，查 I表 2-6推荐数值选取 0.250.4（直径上） (3) 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nts _ 1 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，产生“别劲”的现象，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。 SM1=SM2， n1f1=n2f2 根据这个原理计算切削用量如下 查 表 3-T， V=7090米 /分 f=0.12毫米 /转 由公式， 得D vn 1000从上述两个范围中选取一个适中的数值，即 n=500rpm，由此倒过去，由公式 (4) 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=9.55106nP公式计算得到的扭矩 T值很小，则由切削扭矩计算主轴直径公式4 100NBd （ M 轴所传递的扭矩 N.mm，)(1.1 0 1 92514.3801 0 0 02)(6.2 3 11 1 014.3801 0 0 01rp mnrp mn)/(25.3910005002514.3100021)/(7.172100050011014.3100011,1000分米分米计算速度nDVnDVDnVntsS195柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计 12323323 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，查 表 10-1主轴直径与加工孔的经验数据，为 d主轴 =25 mm， d传动 =30mm (5) 动力头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 I表 2-18，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。 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。 2.3 动力部件的选择 动力部件用以实现切削刀具的旋转和进给运动或只用于进给运动是组合机床最主要的通用部件。 组 合机床动力部件有多种结构型式和不同的传动方式。就其传动方式来讲，主运动一般采用机械运动，即由电动机通过齿轮皮带、蜗轮蜗杆等机械元件传递运动和动nts _ 1 力；而进给运动则采用机械传动、液压传动、气压传动或气动液压传动等。 本组合机床的主运动是由电动机带动动力箱传递运动的，进给运动是采用的液压传动。 下面介绍一下具体选用动力部件时应注意的问题。 (1) 电动机功率的确定 根据所造切削用量计算的切削功率及进给功率之需要，并适当考虑提高切削用量的可能性（一般按 30%考虑），选用相应规格的动力头，可接下式进行计算。 式中 ， N动 动力头电动机功率 N动 切削功率 N进 进给功率 传动效率，在加工黑色金属，主轴数少于 15根时 =0.9 按各刀具造用的切削用量，从 中 P10 查得各轴 N切（左动力头） 当 V1.2=106米 /分时， N 切 =0.38KW V6=96米 /分 N切 =0.46KW V4=81米 /分 N切 =0.62KW V5=78米 /分 N切 =0.67KW 对于液压动力头 N进就是进给油泵所消耗的功率，一般为 0.82千瓦，取 N进 =1KW 则 取 N动 =4.0KW 查 表 17-5 知，适用 Y132M1-6，额定功率为 4.0 千瓦，满载转速 960rpm,起动转矩 2.0，最大转矩 2.0N.m。 右动力头 V=98米 /分，查得 3轴 N切 =0.47KW 同理取 N进 =1KW， =0.9 则 )( 千瓦进切动 NNN KWN9.39.0167.062.046.0238.0动ntsS195柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计 12323323 查 表 17-5，选用 Y112M-6型电机，额定功率为 2.2kw,n=940rpm。 后动力头 V=88.9米 /分，查得 7轴 N切 =0.56KW 同理取 N进 =1KW， =0.9 则 因此可用与右动力头同种型号的动力头。 （ 2） 进给 速度的选择 因液压动力头的进给是可以无级调整的，为避免由于气温制造误差等影响，造成动力头进给速度的不稳定，不宜造用动力头技术性能中规定的最小进给量，尤其对本精加工机床，实际使用的进给量应大于其 0.51 倍。 （ 3） 最大行程的确定 动力头最大允许行程，除满足机床工作循环的要求外，还必须保证调整和装卸刀具的方便性，在使用时要兼顾刀具来考虑。 2.4 组合机床生产率的计算 根据加工示意图所选定的工作循环，工作行程及切削用量等，就可以计算机床的生产率，并编制生产率计算卡片，这样就反映出机床的加工过程和动作时间、切削 用量以及机床生产率与负荷率的关系等。 2.4.1机床实际生产率的计算 以每小时机床实际生产的零件数来表示，即 Q实 =60/T单（件 /小时） T单 =t机 +t辅 式中 Q实 机床实际生产率 KWNKWHN2.26.19.042.0动取动 KWNKWHN2.27.19.056.0动取动 nts _ 1 T单 单件工时，即加工每个工件的时间 T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 t辅可由下列公式计算 t机 =L1/SM1+L2/SM2+t得 t辅 =t块 +t移 +t装卸 =（ L快进 +L快退） /V块 +t移 +t装卸 式中： L1L2 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 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 L快退 动力部件快进、快退的行程长度（ m） V 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 工作台移动和回转一个工位所需时间，一般在 38秒。 t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：在加工终了无进给状态下转 7转。 V快：取 1 0m/min。 t移 取 3秒。 t装卸 取 0.6分。 三面 Q实具体计算如下 左边 T单 =1.18+0.72=1.9(分 ) 右边 T单 =2.88+0.72=3.6（ /分） 分辅分机72.06.06031038.03.0)(18.1650752409740 分辅分机72.06.060/31045.032.0)(88.2160/7484482348401826ntsS195柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计 12323323 后边 T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 =60/4.12=14.5（件 /时） 2.4.2理想生产率 Q 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 =90000 /7200=12.5（件 /小时） 2.4.3机床负荷率 Q理 /Q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 =0.750.90 而实际 负 = 86.05.14 5.12 计算的 值合于 表 10-4中推荐的数值，则设计的切削用量是合理的。 2.4.4生产率计算卡 被加工零件 图号 Du3023-002 毛坯种类 铸件 名称 195 柴油机机体 毛坯重量 22kg 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 被 加 加 工 切削 每 每 每 工时（分） 分辅分机698.06.060/31028.02.0)(43.3240718423638nts _ 1 步 名 称 加 工 零 件 工 直 径 mm 工 长 度mm 作 行 程 mm 建层米 /分 分 钟 转 速 转 /分 分 钟 进 给量mm /分 转 进 给 量 mm /转 机动时间 辅 助 时 间 共计 1 装入工件 0.3 2 工件定位夹紧 0.006 3 后动力部件快进 0.02 4 后动力部件一工进 110 30 38 88.9 240 36 0.15 1.13 5 后动力部件二工进 110 30 42 82 240 18 0.075 2.3 6 死挡铁停留 0.03 7 后动力部件快退 280 0.028 8 松开工件 20 0.002 9 卸下工件 0.3 备注 本机床装卸时间取 20.6分 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 ) 负荷率 0.86 ntsS195柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计 12323323 2.5 机床联系尺寸图 2.5.1联系尺寸图的作用 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。 2.5.2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+（ （ N 主 N 进 ） / ，取 N 动 1 N 动 则 N 动 （ 2.732+1） /0.9 N 动 4.169 kw 查表选用 TD40A，电动机功率为 55kw足够。 B进给力计算 P 进 = P=P1+P2+P3+ +Pn P1,P2,P3 ,Pn为各主轴切削功率时产生的轴向力 故 P 进 =6.9375 2+0.50875 2+6.9375+0.50875 +6.9283+0.4903+5.1615+0.3885 nts _ 1 =35.307 根据 P 进 选择动力滑台。 实际上选取动力滑台时，动力滑台的进给力应大于所求得的进给力，这里因为还要克服滑台移动时引起摩擦阻力的故。 3.3传动 系统的设计计算 3.3.1主轴位置的分析及传动比的分配 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。 3.3.2确定驱动轴的转速，转向极其在主轴箱上的位置 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，驱动轴专素按动力箱型号定为 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。 3.3.3主轴箱的润滑、手柄 轴的设置 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。 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。 ntsS195柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计 12323323 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轴坐标系原点的确定 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 H=30mm。 主轴箱坐标原点的确定 3.4.2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 0 0 0.2 6 5503 1 55 xnts _ 1 470.17330950.12520.1905 y 轴 3 0 7 0.2 9 907.3453 xx00.260530.8653 yy轴 6 3 1 0.3 8 42 4 0.850 7 0.3456 xx5 2 0.1 6 00 0 0.305 2 0.1 9 06 y轴 4 6 0 0.1 9 14 7 0.1 0 734 xx40.2 6 842.35 3 0.8654 yy轴 1 9 8 0.1 7 162.194 7 0.1 0 731 xx0 0 0.3 4 700.8731 yy轴 2 980.17112 xx 0 0 0.870 0 0.8712 yy ntsS195柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计 12323323 3.4.4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： 公式均 参阅 组合机床设计 R1=63 R2=58.5 a=119.310 b=12.93 010.12095.12310.119 2222 baL2 8 3 2 9 2 9 1.620 1 0 7 4 3 7.1 2 00 1 0 7 4 3 7.1 2 05.58632121212222 LLRR47 58 3 53 6.920 85 7 6.38 7939 69221 dRh947.620107437.1204 7 5 8 3 3 7 3 6.995.122 8 3 2 9 2 1 9 1.6231.119Lbhadx59.2947.626312222 XRy 476.5895.125920.2947.6231.119 22222 byaxR 实00.63592.2094.62 2222510 yxA947.327510 xxx nts _ 1 062.176510 yyy 轴 7： 公式均 参阅 组合机床设计 000.2602000.173000.347000.17322127yyyy1 2 02 34034017 理A 3 3 0.89871 2 09 8 0.1 7 1)2( 222211227 yyArxx 00.12000.8765.82A 22221-7 yx实 00.12000.8765.82A 22222-7 yx 616.102420.8270.102A 22224-7 yx 油泵传动轴 11： 设 x11=238.810 y11=83.364 轴 9： R1=106 R2=69 R12=1123 R22=4761 a=26.190 b=46.636 4 8 6 8.5322 baL ntsS195柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计 12323323 2724.874868.534868.534701112362121 2221 LLRRd4636.76162 d 162 6.60536 4.361 9221 dRh 190.954868.53 40717.5091 L bhadxvx 636.46916496.2174221 xRy 验： 公式 参阅 组合机床设计 000.690190.95190.26R2222 byxa实轴 8： R1=120 R2=94 a=80.480 R12=144000 R22=8836 b=176.636 1064.194L 22 ba 3856.1111064.1941064.1946647.282121d 2221 LLRRd2=12406.74279 645 9 09.44257 2 12.1993h 221 dR nts _ 1 810.861064.194 38459.16850 L bhadxvx 验： 0 0 0.940 0 1 3 6 9.8 7 9 60 6 8 9.40222 ybaxR 实以上 公式 参阅 组合机床设计 3.4.5坐标验算 主轴及传动轴的坐标验算是按齿轮布置图的齿轮啮合关系验算中心距 ,按下表列出坐标验算表，表中实A是按坐标算出中心距， A 是按传动齿轮的节圆的直径算出的中心距。 A 是两者之差。 坐标验算表如下所示： N-N x y 实A A A 7 1 82.650 87.000 120.000 120 0 2 82.650 87.000 120.000 120 0 4 102.270 8.420 102.616 102 +0.616 8 6.330 3.787 94.000 94 0 9 8 86.810 82.849 120.000 120 0 11 69.000 0 69.000 69 0 10 5 62.947 2.592 63.000 63 0 6 56.363 15.542 58.467 58.5 -0.967 0 62.947 46.062 78.000 78 0 ntsS195柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计 12323323 3 5 校核计算 3 5 1 轴的校核计算 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： 由上面计算可知： 计算简图 1）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 NP5 5 9.5 2 023.05.1953547 1.175.02 孔产生的孔 35 孔产生的切削扭矩 mmN 4825.91102355 2 0 . 5 9 9T1 47 孔 产生的切削扭矩为 mmNT 079.12234247599.5202 工作扭矩为 mmNTTT 56.2134421 2）有组合机床设计参考手册图 1-7T0， PX，计算查得： nts _ 1 35 孔： PX0=69.375N P20=297.6N N0=0.46KW 47 孔： PX0=5.0875N P20=28.8N N0=0.0334KW 35 孔产生的切削扭矩 T1= mmN 52 082356.29 7 47 孔 产生的切削扭矩为 T2= mmN 8.67 62478.28 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饿日 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： NtgFtFrNdTFt96.2582048.7112/)203/(56.213442/3）计算轴承的支反力，如图 a 所示。 公式均 参阅 组合机床设计 NRNRRFrBHAHAV3.1 7 15.1 6 25.1 0 796.2 5 84.883.1 0 7555.5596.2 5 80)5.1 0 755(5.55NRNRBVAV67.4 7 05.1 6 25.1 0 748.7 1 19 9 8.2 4 25.1 6 25.5548.7 1 1NRRRNRRRBHBVBAHAVA85.5003.17167.47058.2584.88998.24222222222 4). 作水平弯矩图 d 在 A 点 MHA=0 在 B 点 MHB=0 在 C 点 MHC=RBHBC=171.3x55.5=9507.15N.mm ntsS195柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计 12323323 MHC=RAHAC=88.4x107.5=9503N.mm 5). 作垂直弯矩图，如图 c 所示。 在 A 点 MV=0 在 B 点 MV=0 在 C 点 MV1=RBVBC=470.67x55.5=26122N.mm MV2=RAV AC=242.998x107.5=26122N.mm 6). 作合成弯矩图，如图 f 所示。 mmNMMMmmNMMMVHVM53.2 7 7 8 60.2 6 1 2 29503295.2 6 1 3 90.2 6 1 2 215.95072222222221nts _ 1 7). 作轴转矩图，如图 g 所示。 T=5884.8N.mm 轴材料为 45 号钢 其 )(58.09355 55,95,60011修正系数ccB M paM paM pa 当量扭矩： mmNTM 72.34128.588458.0 强度校核： /)(/ 22 BWTMWMc 对于实心轴： BB M p addW1.06 0 01.032/ 33 代入上式， mmTMd 81.22/)(103 22 ntsS195柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计 12323323 3 5 2 轴的精确校核 轴的精确校核主要是校核 轴的垂直截面安全系数。 由 轴的弯矩图可知，最大弯矩为： Me1=71410N.mm,并考虑在 轴的 A-A 截面的疲劳强度， A-A 截面（见图 -3）轴径为 d=32mm 键 b h=10 8 T2=63.7Nm WP= d3/16= 5292 mm3 A-A 截面 M P am 06.6 经校核安全 注： S见机械零件 P270 3 5 3 轴承寿 命计算 查 机械零件设计手册 如： 7206轴承数据如下： 额定动载荷 C=24.80KN=24800N 额定静载荷 C0=22.30KN=22300N 极限转速 nmax=56000rpm/min(油润滑 ) 轴承内径 d=30mm 外径 D=62MM B=16mm e=0.36 Pr=FrX+FaY=Fr=1799N L= NPC
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