图纸共13张，如下所示
A0-左多轴箱总图.dwg
A0-机床联系尺寸总图.dwg
A0-箱体补充加工图.dwg
A1-前盖补充加工图.dwg
A1-后盖补充加工图.dwg
A2-加工示意图.dwg
A2-被加工零件加工工序图.dwg
A3-主轴.dwg
A3-传动轴.dwg
A3-传动齿轮.dwg
A4-生产率计算卡.dwg
A4-轴套.dwg
A4-防油套.dwg

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
2.1.1 加工对象工艺性的分析 3
2.1.2 机床配置型式的选择 3
2.1.3 定位基准的选择 4
2.1.4 滑台型式的选择 5
2.2 确定切削用量及选择刀具 5
2.2.1 选择切削用量 5
2.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率 7
2.2.3刀具耐用度的计算 11
2.2.4 选择刀具结构 13
2.3 三图一卡设计 13
2.3.1 被加工零件工序图 13
2.3.2 加工示意图 14
2.3.3 机床联系尺寸图 17
2.3.4.机床生产率计算卡 20
3 组合机床主轴箱设计 23
3.1 主轴箱原始依据图的绘制 23
3.2 主轴结构型式的选择和动力计算 24
3.3 多轴箱传动系统的设计与计算 24
3.3.1 根据原始依据图对坐标尺寸的计算 25
3.3.2 主轴箱传动路线的拟订 25
3.3.3 传动轴位置及齿轮齿数的确定 25
3.4 主轴箱坐标计算、坐标检查图的绘制 27
3.4.1传动轴的坐标的计算 28
3.4.2坐标检查图的绘制 30
3.5 轴、齿轮、轴承、键的校核 31
3.5.1轴的校核 31
3.5.2齿轮的校核 32
3.5.3轴承的寿命校核 34
3.5.4键的强度计算 35
3.6 主轴箱前、后盖及箱体设计 35
3.7 附件的选择 36
4 结论 38
参考文献 39
致谢 40
附录 41

柴油机机体三面半精镗组合机床
总体及左主轴箱设计
摘要：柴油机机体为大批量生产的零件，为了提高其生产效率，满足被加工零件的精度要求，保证加工性能稳定，本课题设计了一台用于ZH1135柴油机机体三面半精镗的组合机床。设计内容主要分为总体设计和左主轴箱设计两部分。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。左主轴箱设计包括绘制多轴箱设计原始依据图、确定主轴和齿轮；完成动力计算、设计传动系统；绘制多轴箱装配图和零件补充加工图。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。主轴箱选用的是通用主轴箱。设计过程中尽量采用了标准零部件，设计出的组合机床结构简单，操作方便，加工精度高，减轻了劳动强度，提高了加工效率，具有较好的经济性和适用性。

关键词：组合机床；柴油机机体；镗孔

Design of the overall and Left Headstock of Modular Machine Tool for boring Holes on Three-Side of the body of Diesel Engine
Abstract: The cylinder block of diesel is made for large quantities of mass production. In order to enhance the production efficiency and to meet the precision of the components processed and the precision stability, a modular machine-tool was designed to be used in the ZH1135 diesel engine with three-side boring holes. The focal point of this topic could be divided into two parts: the general design and the left headstock design. The general design includes the confirmation of the modular machine tool, the selecting of the structure plan and the productivity which satisfies the request was figured out. The left headstock design includes drawing the primitive basic chart for the gear box, determine the spindle and the gears, completing the power computation, designing the transmission system, drawing the gear box assembly drawing and the part processing chart. The modular machine tool uses the horizontal-type single location three-side processing plan, the processing and assembly technology capability is good, and it can be clamped conveniently. This design uses the standard headstock. The headstock uses standard details. This modular mechanical tool has such advantages: high efficiency, low cost, high processing precision, easily operated and it reduces the worker’s labor intensity, and enhances the productivity.

Key words: modular machine tool; the body of diesel engine; boring
一、设计内容
设计一台加工ZH1135柴油机机体三面半精镗组合机床，具体进行总体设计和左主
轴箱设计。主要内容有：
1．总体设计
1）制定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案。
2）三图一卡设计，包括：
(a) 被加工零件工序图， (b) 加工示意图，(c) 机床联系尺寸图，
(d) 生产率计算卡，(e) 有关设计计算、校核。
2．主轴箱设计
(a) 左主轴箱总装图，(b) 左主轴箱箱体零件图，(c) 其它零件图，
(d)有关计算、校核等。

二、设计依据
1．课题来源：盐城市江动集团
2．被加工零件：ZH1135柴油机机体
3．工件材料：HT250，硬度HB190—240
4．加工内容：左面半精镗2×￠99.6，￠71.6，C2.2 ，C1.2；￠35.6，￠71.6，C1.2；
￠29.7；右面半精镗￠210.5，￠149.5，C1.7；后面半精镗￠151.5，￠144.5，￠142.5，
倒角C0.9。表面粗糙度均为3.2微米。
5. 生产纲领：大批大量。
6. 批量：本机床设计、制造一台。

三、设计要求
1．机床应能满足加工要求，保证加工精度；
2．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；
3．机床尽量能用通用件（中间底座可自行设计）以便降低制造成本；
4．机床各动力部件用电气控制。
5．设计图样总量：折合成A0幅面在3张以上；工具要求：应用计算机软件绘图。过
程要求：装配图需提供手工草图。
6．毕业设计说明书相关要求
7．查阅文献资料10篇以上，并有不少于3000汉字的外文资料翻译；
8．到相关单位进行毕业实习，撰写不少于3000字实习报告；
9．撰写开题报告

内容简介：: of . A. J. D. H. r. or it to of In by to in of an to of to A of n a a is to of a If is of is a a do to be to of An to a is an is to as to it is at CC is to of to in It be in of As it to it be to be 2 S. nd of to on to at a s a 0 5 on a in It to be on of To to a of at of be as do if of In of be to to be to of a as be to in of to be to at to a of to be in to ). of at 2622e ow at in of of at : 93As to to of A of is to of a n to of a of in 500. an Of of to on to As an of CO to a by 0 1. in of of of ). 2623e 0040%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%: of a is of of a is a is of of If of of of a be if a of is of of A. is of a of of It of of a if a to ). In an in of 2, is to 0: of be or of a be of in of be at of of %26,4%47,5%33,4%11,4%0,0%10,0%20,0%30,0%40,0%50,0%60,0%70,0%80,0%90,0%100,0%0 0 : of 94 F a is in a of a of of a 0 ). of 0 of of is of no an to of of of CC of It be a to a of 3 he on a of as as be in of of A of is in . is in a it is to a It to be a to be by a be by 2627e : of by he be in of is a To to be be x- z- to be a of of by a to in ). a of By of a to be of of a of be by be to be a of as as an A of is 4 of be of as as is a an of be to to if it is To an to be to as a on at be In to an be up mm a kB it to be it is be as a a a to be or be a to ). 13N 95 : of of is no a of is of to of a to in it is to or on to a or an of or an to of in a of or a of is to A of to of in to of be at of is be at of of on an at of of In of on to a by on of a 3. An of is to as as be to as he of an is by of of in of on on of of A of to a of as by in in of is A of be 50100150200001001000N200500 3321 : of n a be a as is by in of S. of of of a 2 00,51,0,0604020020m602 1 300,51,0,0604020020m608813 : a a 96 F be to to a of sc 外文翻译专业机械设计制造及其自动化学生姓名江武班级 B 机制 052 班学号 0510110227 指导教师吴进 1 外文资料名称： of 文资料出处： F 3N 附件：指导教师评语：签名：年月日 (用外文写 ) 2 面向机床生命周期的发展贾克布森兰格诺斯克江武译摘要：对于投资决策新的生产设备，它变得越来越常见。在研究项目“ 资助下，德国联邦教育与研究部尽量减少机床生命周期的开发，运行和回收阶段的成本。立式车床的发展创新表明采用不同的战略，以尽量减少机床的寿命周期费用。关键词：生命周期；机械；监测 1 引言在汽车行业，可以显而易见机床的生命周期成本的计算的普遍倾向。机床制造商有义务在他们的产品使用以前界定寿命以预见和保证相应的费用。如果需要比预期有更多的服务和维修，那么机床供应商的利润就减少了。减少机器的停机时间和较长的间隔期的服务变得更加有利可图。因此，较高的机床质量和更长的可预见的部件寿命变得越来越重要。所以，汽车行业的投资者们不太喜欢机床的最低投资费了。修改后的计算基数有几个与机床的设计有关，因此可以采用更高质量的组件。液压供应，通常用于驱动夹紧系统，这导致高额的维护费用。避免这些高额费用的一种办法是新开发的机床系列研究项目“ ，这是一个缩写为面向生命周期的机床，不采用任何液压元件。检测机器部件，例如滚珠丝杠，应当允许更换机械部件。寿命周期费用是一个正在开发的项目。该软件工具可以帮助优化在低生命周期成本的设计阶段对部件的选择，它也可用于机床功能部件的发展，例如夹紧装置。它实现了对主要成本因素（包括生命周期成本）进行明确确定的可能性。 2 顾客对制造商的要求机床的最终用户，不断反应市场需求的灵活变化，以生产更多品种更高质量的产品，但是规模缩小很多。今天的机床和生产系统有 10 年至 15 年的寿命。该系列产品一般是在低寿命的机器设备上生产的。它可能出现这样的情形：新产品的生产，必须在旧的生产车间设备和旧机床上进行。为了克服这些局限性，公司要投资柔性和重构机床，为各种各样的加工工序提供最低设置时间。这种多功能和柔性机床的运用可能是低效的，因为许多中小型机床运营公司无法明确预测自己未来的制造流程。因此，客观上，他们不知道是否会需要高质量的机床。因此，投资规划的目的应是考虑它们的能力和它们的成本效益。越来越多的公司也考虑到全寿命周期费用的显著性差异，即关于投资成本，维修成本，能源成本和生产力。这导致每台机床的费用产生差异。 3 机床制造商希望在提供了一个高度多样性的机床类型的同时，又可用低生产成本生产机床。此外他们还希望能更有效地设计和生产，并降低服务成本和工作保修期。随着越来越多的公司倾向于只购买保证生命周期成本的机器，机床制造商必须提供适当的优惠。技术设备的生命周期成本的普遍困难是进行技术改造并转化为经济价值。户调查的结果为了评估机床用户的需要，一份包括不同规模的公司和分支机构的客户调查报告已经完成。用于金属切削的机床的数量从 5 到 1500 不等。两个有关投资决定和生产力调查的结果也出来了。对于所有用户，技术和质量要求是决定投资时优先考虑的。次要的是生命周期成本和投资成本。调查显示，只有一些较大的公司往往会按照保证其生命周期费用来决定其投资。例如，准的提出者，戴姆勒克莱斯勒认为，只有根据合同的寿命周期费用购买机床和生产线，才能保证寿命为 10 年 1。其他公司将会照着做。对于机床用户，首先考虑的是生产率，可用性和机床进程安全性，速度和加速度是次要的。命周期成本的透明度今天，“设计费用”是先进机床发展的主题。这种发展进程的结果是可以购买到性价比最优的机床。但是，这是对于机床生命周期成本和用户最佳的结果吗？如果在今天能够完成任何机床寿命周期费用的计算，他们将意识到机器的发展进程。如果最低生命周期成本设计为基准设计，那么该如何对机床设计进行修改？采用生命周期成本的机床，包括制造费用和售后服务费用，将被分配到整个发展进程中。在最早的设计阶段，关于每一个组成部件的应用或设计的决定将作为考虑寿命周期费用的因素。机床寿命周期费用将应用在设计车床上工件的夹紧装置上。通常具有工件夹紧功能的液压夹紧装置用于回转车床。从寿命周期费用的角度考虑夹紧功能，一个完整的新的工件夹紧的解决方案得以在该项目中实现。在 10 年内，液压夹紧装置的主要费用是维修费用，尤其是对液压供应系统的维修。在 10 年的使用中，这笔维修费用甚至超过购买整个夹紧设备的费用。在回转车床上使用的新的电气夹紧装置是不需要维修和保养的，因此在使用过程中不会产生任何费用。相比较而言，传统的夹紧装置唯一的优势在于较低的设备购置费用。在整个寿命周期内传统机床并不占优势。其他组成部分也得以优化，例如在滚珠丝杠，线性轴承系统和控制系统的组成部件，都是在寿命周期费用的基础上进行计算的。总之，采用寿命周期费用 4 最优化的机床设计（设计寿命周期费用）与只考虑购买费用的机床设计相比，有着显著性差异。 3 组合机床机床制造商吉特迈认为模块化概念机床系列的重点是尽可能使用较多的标准部件。所有类型的机床系列在基本保持不变的情况下将延长部分组件并做些修改（即一些主要的转轴，其最大扭矩和转速，不同的塔楼和加工系统等）。图中是一种具有综合功能并降低生命周期成本的立式车床。尽管机床样机的开发采用了模块化设计，也很难保证机床重构的广泛性。它必须由机床制造商和机床操作员进行分类以实现重构。床制造商实现的重构该立式车床可在几个部位进行扩展。基本版配有标准主轴而没有 B 轴，给这台机床重新配置一个 B 轴，大量的改变是必要的，通常也只有机床制造商能够实现。因此，相互垂直的 X 轴和 Z 轴就必须改变。这也意味着必须改变机床的内部构造。所有类型的机床保持不变的组件主要有床身，床头，机床外壳，电机控制单元，冷却装置和操作面板。床操作员实现的重构该机床采用了模块化设计，以使机床用户在机床上可以使用专门的模块。该模块化设计采用了标准的对接系统，可以参照进行准确的定位和夹紧。这样机床操作员可以用简单的机床制造工艺来实现本来是不可能的标准机床配置。机床操作员利用一个在机床内部配备托盘系统的模块，很容易地实现各种额外的制造流程。通过以托盘为基础的技术模块可以实现大直径钻孔，磨削等，例如磨削纱锭，必须配备的能源供应和压缩空气以及适当的电连接监测传感器信号。整合这些连接到机械界面的解决方案目前正在验证中。 4 结合信息和组件该机床原型机将配备数据存储设备以便可以存储具体组成部件的数据以达到对信息进行鉴定的目的，如制造商，类型，串行数据量以及生命周期等相关的维修信息。四个特定的组件，如滚珠丝杠驱动装置，电气夹紧装置，该技术模块和主轴配备了以转发器芯片为基础的术。电气夹紧系统配备了集成片技术以为自动化配置机床控制系统储存所有有关资料。此外，集成片还将被用于存储与生命周期有关的数据。这使得即使脱离了机床也可以确定元件的实际状况。阅读器芯片， 5 天线，必须置于带有片的数据和能源传送的无线电频率区域。根据所需的数据速率，不同的系统运行在不同的传输频率和范围内都可以使用。印第安纳州为了保证一个可接受的传输距离，以达到 7 毫米的的片， 2 记忆能力，它需要避免受到安装在地面上的金属表面的影响。经常交换的机床部件，例如基于夹紧系统的调配板配有一个硬连线天线融入固定部分以及一个片集成可交换部分。其它的配备片的机床功能部件，例如在机床生命周期中只能安装一次、两次的滚珠丝杠驱动器，必须安装或确定一个手持式天线连接到机床控制器中，以达到安装和维护的目的。 5 元器件监测通常，机床使用的时间超过了球螺杆的寿命。如果没有过高的故障率，在经过一定的磨损后，他们将发生改变。这是最好的效果，以尽量减少无计划失败的风险。当球螺杆因为磨损而失效后，主轴变得不准确；特别是误差变得更高。因此，选择长期稳定的控制参数是不行的。滚珠丝杠或芯片上的污垢可能导致故障或在达到正常寿命前扩大球螺杆的磨损。由于超过工件公差，这也要求不定期的进行更改。特别是在自动生产线上，停机数小时甚至数天将带来重大损失。因此，一个可靠的对滚珠丝杠进行监测的系统是重要的，以避免机床用户的这些额外费用。进行磨损检测和剩余寿命预测以按计划提前更换球螺杆，避免意外停机。 6 结论目前正在重新考虑在工业上采用廉价机床和生产线。在过去通常没有考虑到消费，维修和保养费用。对投资者来说，机床最低购买价格是至关重要的。在不久的将来，突出的总生命周期成本和高品质的机械装备将被从一个不同的角度得到重视。一些项目研究的惟一办法是调查，以最大限度地减少生命周期成本即完全放弃液压元件。此外部件监测是一个很好的方法来估量一个国家的机床技术，也是一个组合机床必不可少的设备，以适应不断变化的生产要求。参考文献： 1 D.: in 09/2004, 1. 2 H.: 25 (2002) 5, S. 34 6 3 J.: 2006 4 1051: of 2003 5 D.: 5 (2005), 6 4110 柴油机机体主油道加工组合机床设计刘玉梅1潘为祥2（1邵阳学院，邵阳 422004）（2神风动力公司，邵阳 422000）of of 110 22004，222000，章编号： 8） 09 要】根据 4110柴油机主油道的的技术要求，在工艺分析的基础上，阐述了 4110 柴油机主油道加工的组合机床设计，该机床设计制造周期短，在实际生产中，动行可靠，操作维护方便。关键词：主油道；组合机床；设计【】to of 110 of of is of 110 It is to 中图分类号：献标识码： A来稿日期： 2007论由设计可以看出，用橡胶和弹簧做成的复合型减振器对低频和高频减振都有很好的效果，可以充分利用橡胶的高阻尼性能和弹簧的低频特性。弹簧喘振是沿弹簧轴线方向发生的低频率、高振幅的震荡现象。这种震荡是一种很大的激振力来源，它会导致系统的强烈机械振动和橡胶超温老化，在很短的时间内造成减振器的破坏，所以不允许弹簧进入喘振区工作。为降低螺旋弹簧的喘振，把螺旋弹簧与防振橡胶串联是有效的。为简化起见，与螺旋弹簧的质量相比，假定防振橡胶的质量可以忽略，换言之，就是不考虑防振橡胶的喘振。这对低于防振橡胶喘振谐振点的频率来说是正确的，螺旋弹簧的喘振从数十赫兹开始发生，防振橡胶则从数百赫兹开始发生，而且由于有内摩擦已不太显著。螺旋弹簧与防振橡胶并联使用的相当多，但对降低喘振谐振点时的传递率效果不大。为此，仍以串联使用为宜。并联使用的目的主要是为了使弹簧特性保持非线性，同时减小弹簧的应力，起到保护弹簧的作用。参考文献1日户原春彦. 防振橡胶及应用. 北京：中国铁道出版社，19892 刘延柱，陈文良，陈立群. 振动力学. 北京：高等教育出版社，20041 引言为了保证内燃机的正常工作，必须对各个相对运动表面，互相摩擦的部位加注润滑油，使其间形成一层油膜成为液态接触，这样可以减小摩擦阻力，减少机件磨损，延长内燃机的使用寿命。而且通过润滑油不断地流过运动零件的表面，带走零件所吸收的和由于相互摩擦产生的热量，使零件的温度不致过高。而相应的这些油道主要分布在机体内，其中主油道的加工为深孔加工。深孔加工工艺复杂，加工比较困难，影响生产率的提高，为此设计了机体主油道孔加工组合机床。2 主油道孔工艺分析4110 柴油机机体主油道孔加工工序简图，如图 1 所示（部分图略）。机体的材料为度为 187机体上布局了三个主油道孔，分别为孔 1 直径 16 421 24直径 19深（ 35）直径 16 a）（b）图 1 主油道孔加工的工序简图机械设计与制造第 9 期8 年 9 55孔的表面粗糙底度 3 孔分别对基准平行度允差不超过以可采底平面及其面上的面两销定位，利用钻削加工达精度要求，孔 2 3于孔深尺寸大，故采用双向钻，孔 1 采用单向钻。3 机床设计该组合机床总体结构包括左右动力箱、左右多轴箱、夹具、刀具接杆、左右液压滑台、中间底坐、夹具系统、液压、电气系统等几大部分。根据机体油道孔的具体位置，采用滑套式液压动力箱和多轴箱，固定式夹具，整体布局确定为卧式双面钻组合机床，如图 2所示。图 2 刀具 105 机型的组合机床主油道双头钻床的左右侧底坐、中间底坐、电器柜、液压站和动力箱，配以新制的左右多轴箱、夹具、刀具组成双面卧式组合多轴钻床，来加工 4110 柴油机机体前后端面上的主油道孔。力部分动力部件是用以实现切削刀具的旋转和进给运动的部件，是液压滑台和动力的组合。机床动力箱的电机提供多轴箱轮系转动和刀具的旋转切削等动力。动力滑台由滑座、滑鞍和驱动装置所组成，在滑鞍上安装动力箱用以配合多轴箱。轴箱多轴箱使各主轴获得一定的位置和转速。该机的多轴箱分左右两个，分别实现右三根主轴和左两根同时进给。多轴箱应用标准结构，其组成零件有齿轮、主轴、传动轴、隔套、轴承、箱体、前盖、后盖主润滑组件。多轴箱组装之后，所有主轴孔轴线对主轴回转达的轴线径向跳动量距轴端外地 10检测轴端外地150检测轴端靠近前端处加径向力 3测其轴向活动量为零。在轴端面加轴向力 5测其轴向活动量为零。具由于三个主油道孔加工深度大，孔 24、孔 35 横穿机体，采用双向钻销，孔 1 单向钻销。要钻削这样的孔，工件安装在夹具上固定不动，刀具做进给。需设置左右钻模架。该夹具，如图 3 所示，由夹具底座、钻模架、钻套、压板、定位销、支承板、推杆杠杆、轴等零部件组成。根据 4110 柴油机的设计与加工艺要求，机体加工过程中，大部分工序以一面两孔定位方工，故加工主油道孔，采用以机体底面和其上的两个工艺孔进行定位，限制六个自由度，实现基准统一和基准重合原则。具体定位时，需设置一初定位块，快速找正机体位置。定位元件选择支承板、圆柱销、菱形销。定位销做成可伸缩式，由一个手柄操纵轴的回转，带动推杆杠杆转动一个角度，来达到定位销的伸缩。原设计的可伸缩定位销采用齿轮齿条，如图4 所示。（a）（b）图 3 、时由于误操作可能会产生一个定位销到位，一个销不到位的现象，现采用一个手柄控制，可实现两销同时伸缩，结构简单，操作方便。4 结束语该组合机床夹具调整灵活，机床运行良好。设计上允分利用原产品 6105 柴油机的组合机床配件，降低成本，缩短了组合机床设计制造周期，为企业节约了大量资金，赢得了时间和效益。参考文献械工业出版社，1975 械工业出版社，1994 械工业出版社，1994第 9 期刘玉梅等： 4110 柴油机机体主油道加工组合机床设计19- - 装备制造技术 2 0 0 8 年第 7 期装备制造技术 2 0 0 8 年第 7 期装备制造技术 2 0 0 8 年第 7 期装备制造技术 2 0 0 8 年第 7 期装备制造技术 2 0 0 8 年第 7 期装备制造技术 2 0 0 8 年第 7 期装备制造技术 2 0 0 8 年第 7 期装备制造技术 2 0 0 8 年第 7 期装备制造技术 2 0 0 8 年第 7 期装备制造技术 2 0 0 8 年第 7 期装备制造技术 2 0 0 8 年第 7 期1 任务的提出南宁五菱桂花车辆有限公司 G N 3 1 型手扶拖拉机机推向市场后 , 出现了热销的局面。变速箱体 ( 图 1 ) 是该产品的关键零件 , 结构复杂 , 精度要求高 , 其加工质量直接影响整机性能。该箱体各类轴承孔精度均为 7 级 , 两个侧面 S 面和 Q 面 , 共有各种轴承孔 1 0 个 , 有 1 4 H 7 拨叉孔 4 个 , 螺孔 3 7 个 , 1 3 m m 机架孔 4 个 , 为多孔密集箱体。其中 4 个 !1 3 m m 机架孔深度达 1 3 5 m m , L / D 6 , 属于难度较大的深孔加工 , 为生产中的首次遇到。为迅速扩大生产规模 , 扩大市场份额 , 公司决定设计投产一条生产规模为单班年产 2 . 5 万台套 G N 3 1 手拖变速箱体的生产线。其中 , 轴承孔加工工艺为 : 粗扩精镗 ; 其余孔为钻削。由于公司生产工艺的继承性 , 选用钻头材料为高速钢W 1 8 C r 4 V , 刀具的耐用度限制了切削参数不能选得过大 , 因此承担加工 4 个 1 4 H 7 拨叉孔、 3 7 个螺孔、 4 个 1 3 m m 机架孔的双面 4 5 轴钻孔组合机床的生产节拍 , 直接影响整条生产线的速度 , 因而也就成了这条生产线的核心。G N 3 1 型手拖变速箱体双面 4 5 轴钻孔组合机床的设计陈斌 , 黎向新( 南宁五菱桂花车辆有限公司 , 广西南宁 5 3 0 0 0 1 )摘要 : 介绍了多孔密集型箱体组合机床的设计过程 , 实际证明该机床设计严谨规范 , 又有技术创新 , 使用效果良好。关键词 : 多孔密集 ; 深孔加工 ; 组合机床中图分类号 S 2 1 9 . 0 2 : 文献标识码 : A 文章编号 : 1 6 7 2 - 5 4 5 X ( 2 0 0 8 ) 0 7 - 0 1 3 1 - 0 2收稿日期 ; 2 0 0 8 - 0 4 - 8作者简介 : 陈斌 ( 1 9 6 4 - ) , 广西南宁人 , 南宁五菱桂花车辆有限公司副总工程师 , 主要从事机械设计、技术管理工作 ; 黎向新 ( 1 9 7 3 - ) , 男 , 广西南宁人 , 工程师 , 主要从事机械设计、制造及安装工作。1 7 H 7 0 . 0 80 . 0 60 . 0 1 10 . 0 60 . 0 6 0 . 0 2 50 . 1 50 . 1 51 0 51 2 51 3 5 0+ 0 . 1 6两侧两侧两侧两侧两侧两侧两侧 0 . 0 2 5 0 . 0 2 50 . 0 1 10 . 0 1 1 0 . 0 2 50 . 0 1 1 0 . 0 2 50 . 0 1 10 . 0 1 50 . 0 80 . 1 53 - M 6 - 6 H 轴吹通 ( 均布 )3 - M 6 - 6 H 轴吹通 ( 均布 )3 - M 6 - 6 H 轴吹通 ( 均布 )3 - M 6 - 6 H 轴吹通 ( 均布 )3 - M 6 - 6 H 轴吹通 ( 均布 ) 0 . 5 0 . 5 0 . 5 0 . 58 28 2 A 展开C 向图 1 变速箱体图2 设计过程2 . 1 工艺方案分析G N 3 1 型手拖变速箱体材料为 H T 2 0 0 , 硬度为H B 1 7 1 - 2 4 1 , 有利于刀具的钻削及排屑。由于排屑带走了约2 8 % 的切削热量 , 约 5 2 . 5 % 切削热量传入工件 , 所以不用加冷却液 , 有利于降低生产成本和改善生产环境。2 . 2 组合机床总体方案设计采用卧式排布 , 箱体采用 “ 一面两销 ” 的定位方式 , 液压夹紧。机床通用件采用公司库存的 T W 3 3 动力箱 , 液压滑台为T W 3 3 A - 1 1 , 侧底座为 T W 3 3 A - 1 0 。 T W 3 3 动力箱进给力为2 5 5 0 0 N , 已满足工况要求 , 但其原配套电机为 : J Q 2 - 3 1 - 4 T 2 , 功率仅为 2 . 2 k W , 不能满足加工要求 , 经计算后采用 Y 1 1 2 M - 4型电动机 , 功率为 4 k W 。1 3 1E q u i p m e n t M a n u f a c t r i n g T e c h n o l o g y N o . 7 , 2 0 0 8E q u i p m e n t M a n u f a c t r i n g T e c h n o l o g y N o . 7 , 2 0 0 8E q u i p m e n t M a n u f a c t r i n g T e c h n o l o g y N o . 7 , 2 0 0 8E q u i p m e n t M a n u f a c t r i n g T e c h n o l o g y N o . 7 , 2 0 0 8E q u i p m e n t M a n u f a c t r i n g T e c h n o l o g y N o . 7 , 2 0 0 8E q u i p m e n t M a n u f a c t r i n g T e c h n o l o g y N o . 7 , 2 0 0 8E q u i p m e n t M a n u f a c t r i n g T e c h n o l o g y N o . 7 , 2 0 0 8E q u i p m e n t M a n u f a c t r i n g T e c h n o l o g y N o . 7 , 2 0 0 8E q u i p m e n t M a n u f a c t r i n g T e c h n o l o g y N o . 7 , 2 0 0 8E q u i p m e n t M a n u f a c t r i n g T e c h n o l o g y N o . 7 , 2 0 0 8E q u i p m e n t M a n u f a c t r i n g T e c h n o l o g y N o . 7 , 2 0 0 82 . 3 非标件的制作夹具底座、钻模板框架、夹紧机构出图自制。中间底座为铸铁件设计后 , 由外协厂生产。2 . 4 钻头的选取夹具采用左右固定钻模板框架结构 , 人工装卸工件 , 手工定位 , 4 - !1 3 m m 孔的加工采用 G B 1 4 4 0 - 8 5 加长锥柄麻花钻 ,其余各孔均采用钻孔、倒角复合钻头 , 提高了生产率。2 . 5 主轴箱体的设计左右主轴箱采用计算机辅助优化设计 , 加工 Q 面的主轴箱有 2 2 根主轴 , 传动轴为 2 7 根 ; 加工 S 面的主轴箱有 2 3 根主轴 , 传动轴为 3 2 根 ; 主轴与传动轴之比约为 1 : 1 . 3 , 十分紧凑 , 达到较高的设计水准。考虑到该机床为钻孔机床 , 切削量较大 , 齿轮和轴的负荷较大 , 故采用多路传动形式 , 以减轻箱体内齿轮和轴的载荷 , 避免其失效。另外 , 设计了 1 7 m m 的滚针传动轴 , 材料为 4 0 C r , 用于带动中心距小的主轴 , 保证了传动轴的强度和刚度 , 在技术上有所创新。2 . 6 深孔的加工针对 G N 3 1 变速箱体上 4 个 #1 3 m m 深孔的特点 , 采用从两面同时进行加工的工艺。在电气设计时设有互锁电路 , 使右滑台工进到 7 1 m m 时 , 左滑台方可继续工进 , 完成整个深孔的加工。机床工作循环如图 3 , 设计生产率为 4 m i n / 件 , 生产能力为单班年产 2 7 1 9 5 件。3 应用效果该机床于 2 0 0 2 年 4 月投产以来 , 使用效果良好 , 齿轮和轴均没有出现失效的情况。而整条生产线于投产后 , 箱体加工成本大幅度下降 , 机加工费由 4 0 元下降为 9 元 , 每台节约 3 1元。目前已经总共生产 G N 3 1 箱体 4 4 6 0 0 台。创工业产值6 6 9 0 万元 , 节约加工费 1 3 8 . 2 万元 , 该设计项目获 2 0 0 2 年度广西机械工业优秀工艺工装成果一等奖。4 结语该机床设计在严谨规范的同时 , 又有技术创新。稍有不足之处在于 : 按照定位销不承受刀具轴向力设计 , 选用了两个$1 2 5 m m 的液压夹紧油缸 , 但此时加工出来的零件圆度超差 ,实际液压站的工作压力为 1 . 5 M P a , 此时两个液压夹紧油缸的夹紧力为 3 6 0 0 0 N , 用两个 %9 0 m m 的液压夹紧油缸即可。但瑕不掩瑜 , 该机床仍不失为公司组合机床设计的经典之作。参考文献 : 1 2 T h e D e s i g n o f M o d u l a r M a c h i n e T o o l f o r G N 3 1 W a l k i n g T r a c t o r G e a r b o E N B i n , L I X i a n g - x i n( N a n n i n g W u l i n g - G u i h u a V e h i c l e C o . , L t d . , N a n n i n g 5 3 0 0 0 1 , C h i n a )A b s t r a c t : T h e p a p e r i n t r o d u c e s t h e d e s i g n c o u r s e o f t h e m o d u l a r m a c h i n e t o o l f o r m u l t i - h o l e c o n c e n t r a t i o n g e a r b o x . T h e p r a c t i c e h a s p r o v et h e m o d u l a r m a c h i n e t o o l n o l o n g e r d e s i g n c r i t e r i o n b u t a l s o i n n o v a t e .K e y w o r d s : m u l t i - h o l e c o n c e n t r a t i o n ; d e e p h o l e s m a c h i n i n g ; m o d u l a r m a c h i n e t o o 7 7快退 1 7 0快进 9 3 快进 7 1快进 7 9快退 1 5 0死挡铁停留图 3 机床工作循环图周泽华 . 金属切削刀具 M . 上海 : 上海科学技术出版社 , 1 9 8 4 组合机床研究所 . 组合机床设计 ( 第一册 ) M . 北京 : 机械工业出版社 , 1 9 7 6 滑台T W 3 3 箱N = 4 k 轴箱液压夹紧装置右主轴箱3 0 5 0液压滑台T W 3 3 A 动力箱图 2 组合机床总体方案N = 4 k 2第 28卷第 3期2007年 6月河南科技大学学报 : 自然科学版28 32007基金项目 :河南省科技攻关项目 (0224330092)作者简介 :任小中 (1957 - ) ,男 ,河南武陟人 ,教授 ,研究方向为先进制造技术日期 : 2006 - 11 - 30文章编号 : 1672 - 6871 (2007) 03 - 0008 - 03基于合机床多轴箱模块化设计任小中 ,李春梅 ,苏建新(河南科技大学机电工程学院 ,河南洛阳 471003)摘要 :根据模块化设计原理 ,在功能分析的基础上划分了组合机床多轴箱的各级模块。将三维与模块化技术相结合 ,以软件开发平台 ,利用其强大的三维造型功能和装配功能 ,建立了组合机床多轴箱参数化三维造型模板库 ,同时还建立了存放设计过程中所需数据的数据库。设计人员在系统界面的引导下可完成模块选择、模块组合和设计计算等环节 ,从而实现了计算机辅助组合机床多轴箱三维模块化设计 ,提高了设计效率。关键词 :组合机床 ;多轴箱 ;模块化设计 ;三维造型中图分类号 : 72 文献标识码 : 前言组合机床多轴箱通常采用一根动力轴带动多根主轴的工作方式 ,由于各传动轴必须在有限的箱体空间内得到适宜的分布位置并避免干涉 ,且各轴的设计又必须保证其转速、转向、强度和刚度 ,因此多轴箱设计难度大、周期长 1 ,往往成为组合机床设计的瓶颈 ,改变这一局面的措施是采用计算机辅助模块化设计。模块化设计是一种标准化、组合化设计 ,它不是面向某一具体产品 ,而是面向某一类产品系统以至有相似功能的相邻产品系统 ,它不必对每种产品施以单独设计 ,而是精心设计出多种模块 ,用巧妙、灵活而多变的方式组合出多样化的产品 2 。为此 ,我们开发了支持模块化设计的组合机床统 3 ,将和模块化设计方法用于组合机床多轴箱的设计 ,不仅可以缩短多轴箱的设计和制造周期 ,降低成本 ,而且有助于保证多轴箱的质量 ,增强企业的竞争能力。1 系统开发环境与模块划分目前国内机械产品的研发正逐步由以代表的二维绘图软件转向以 E , 表的三维设计软件 4 。组合机床多轴箱三维选择三维设计软件称软件开发平台 ,采用了 P , V 环境 ,W 000 / 系统 ,利用、灵活、方便的三维参数化造型功能 ,保证系统顺利进行设计。模块是产品、自然物或其混合物中 ,具有特定功能的基本单元 ,它具有标准化、系列化、互换性等特点 5 。模块化设计是在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上 ,划分并设计出一系列功能模块 ,通过模块的选择和组合可以构成不同的产品 ,以满足市场的需求 6 。在进行多轴箱模块化设计时 ,首先要把多轴箱划分成若干模块 ,由于多轴箱的具体结构取决于被加工零件的具体要求 ,如孔的数量、形状、分布位置以及被加工零件的数量等 ,因此它不属于通用件。但通过对多轴箱的组成零件进行分类 ,可以实现多轴箱零件的通用化 ,例如 ,多轴箱的箱体和前后盖是按轮廓尺寸和外形分类的 ;主轴按照用途分类 ,分为钻孔类、镗孔类、攻丝类等 ;齿轮则按照模数、齿数和孔径分类等 ,利用这些通用化的零件可以配置成各种不同结构形式的多轴箱。多轴箱的设计首先要采用基于装配的特征建模法建立多轴箱的装配模型 ,然后在这个模型中对零部件展开设计 ,多轴箱的设计主要包括多轴箱体的设计和传动系统的设计 7 ,而传动系统是由若干主轴、传动轴和齿轮组成的。根据多轴箱的装配层次 ,将多轴箱设计模块分为 3个子模块 ,如图 1所示。第 3期任小中等 :基于合机床多轴箱模块化设计图 1 多轴箱设计模块多轴箱设计模块在多轴箱总体装配模型的平台上 ,通过交互界面接受用户输入的设计数据 8 。2 多轴箱主要模块设计2. 1 多轴箱体设计模块多轴箱的通用箱体分为箱体、前、后、侧盖 ,多轴箱基本尺寸系列标准规定 ,名义尺寸用相应滑台的滑鞍宽度表示 ,多轴箱体宽度和高度是根据配套滑台的规格按规定的系列尺寸选择 9 - 10 ,其结合面上联接螺孔、定位销及其位置与动力箱联系尺寸相适应。多轴箱设计模块包括多轴箱参数化模型 ,保存多轴箱全部参数的数据库以及主控程序。多轴箱箱体的规格尺寸为宽度和高度 ,将这两个尺寸设置为装配层控制参数 ,在设计多轴箱参数化模型的时候 ,多轴箱箱体、前后、侧盖之间采用保持部件之间的相关性。首先建立多轴箱箱体的模型 ,然后在设计后盖、前盖和侧盖的时候 ,引用箱体的边以及螺孔为图形 ,这样在更改箱体参数的时候 ,其它部件也会相应更新。在设计多轴箱箱体时 ,要求用户选择多轴箱类型 ,多轴箱类型分为卧式和立式两种 ,其区别在于前盖的厚度 ,然后选择箱体尺寸 ,在主控程序中 ,提供了所有多轴箱的箱体尺寸 ,避免了查表 ,便于选择标准化多轴箱。将多轴箱的箱体尺寸作为查询条件 ,在箱体参数数据库中提取所有设计参数 ,并传递给图形库中的箱体三维模型 ,模型按照提供的参数更新后 ,用户选择保存 ,在需要的时候可以装配到装配件图 2 箱体设计流程图文件中 ,多轴箱设计流程如图 2所示。2. 2 齿轮设计模块齿轮设计模块中提供了 3种齿轮设计模型 ,单个齿轮三维设计模型 ,在设计轴时建立齿轮模型和组合基本传动模型 ,现以组合基本传动模型为例介绍齿轮设计模块的创建情况。根据传动系统中齿轮间不同的啮合方式 ,利用系统的交互建模方式 ,建立起常用的齿轮传动装配模型库。组合机床多轴箱传动系统中共有三种基本传动模型 : (1)同排一带一、一带二和一带三 ; (2)异排一带二 ; (3)异排一带三。组合机床的传动系统可由上述 3种基本传动模型组合而成。基本传动模型模块包括图形库、数据库和主控程序三部分。图形库包括全参数化的齿轮模型 ,数据库中存放所有传动轴和主轴的坐标 ,以便计算时调入 ,主控程序完成坐标计算、数据访问以及模型更新等操作。在进行组合机床设计系统时 ,首先为每根传动轴和主轴编号 ,并且将已知轴坐标存放在数据库中 ;然后选择需要的基本传动模型 ,经过计算得出未知轴坐标并存放于数据库 ,最后建立模型。主控程序的主界面如图 3所示 ;程序流程如图 4所示。图 3 齿轮传动设计界面9 图 4 主控程序流程图现以异排一带二传动模型为例说明其

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