图纸共14张，如下所示
A0-主轴箱箱体补充加工图.dwg
A0-主轴箱装配图.dwg
A0-机床总图.dwg
A1-主轴箱前盖.dwg
A1-主轴箱后盖.dwg
A1-加工工序图.dwg
A1-加工示意图.dwg
A1-攻丝靠模机构.dwg
A2-主轴.dwg
A2-箱体坐标检查图.dwg
A3-传动轴.dwg
A3-侧盖.dwg
A3-手柄轴.dwg
A4-生产率计算卡.dwg

柴油机曲轴螺纹孔加工组合机床总体及主轴箱设计
摘要：设计这组合机床的目的在于加工2个G1/2〞柴油机曲轴螺纹孔。一次装夹，同时完成钻孔、扩孔、攻螺纹等三道工序。本文介绍了用于曲轴孔加工的组合机床总体方案的论证和主轴箱设计的步骤和方法。在设计过程中借鉴了国内一些现有组合机床的设计资料，结合被加工零件的结构特征，其主要内容包括：机床结构方案的分析和确定、组合机床总体设计和组合机床的部件设计。
本课题主要完成主轴箱的设计。设计中采用V型块定位，可以有效地定位。本次设计能够保证加工精度和生产率，并且较大部分采用通用件和标准件，结构简单、成本较低和使用方便。主轴箱设计是本次设计中一个重要的传动部分的设计。在主轴箱设计方面，原有机床采用多工序加工，加工效率低，加工尺寸不容易保证，而且位置精度也不高，通过改进不仅提高了加工效率，还保证了孔的加工尺寸，同时也解决了位置精度问题，降低了工人的劳动强度。

关键词：组合机床；总体设计；主轴箱

Design of Diesel Engine Crankshaft Threaded Holes Processing Modular Machine Tool Overall and Headstock
Abstract：Aim at machining two G1/2〞holes of the crankshaft of the ZH1105WA diesel engine at the same time, this modular machine tool is designed. An attire clamps, simultaneously completes the drill hole, the broaching, the tapping and so on three working procedures.The approach and method of design on project and headstock are introduced in this thesis. It includes the design of project ,headstock of modular machine tool and the parts of modular machine tool.
This task is to complete the design of the headstock. Design used in V-block positioning, can be effectively targeted. This design can guarantee the processing precision and the productivity, and majority of uses the standard part and the standard letter, the structure simple, the cost is low and the easy to operate.The headstock design is an important transmission part in modular machine tool designing. In headstock design aspect, the original machine adopts much process and the efficiency is low , processing size do not guarantee easily too, also location precision do not be folder high . After improving, modular machine tool can make the drilling, reaming and tapping at the same time, thus not only have raised processing efficiency, guaranteed the processing size of hole, solved location precision problem, but also reduced the labor strength of worker.

Key words：Modular Machine Tool；System design；Headstock

目录
1前言 1
2组合机床总体方案论证 3
2.1被加工零件工艺方案的拟订 3
2.1.2 工艺基准的选择 3
2.2组合机床配置型式的选择 3
2.2.1 单工位加工机床 3
2.2.2 转塔动力箱式组合机床 4
2.2.3 多工位双面卧式组合机床 4
2.2.4双面卧式组合机床 5
3 组合机床的总体设计 6
3.1 被加工零件工序图 6
3.2 加工示意图 7
3.2.1 刀具的选择 7
3.2.3确定切削扭矩, 切削功率及刀具耐用度 8
3.2.4 导向结构的确定 10
3.2.5接杆的选择 11
3.2.6 确定动力部件的工作循环及工作行程 12
3.3机床联系尺寸图 13
3.3.1动力头的选择 14
3.3.2装料高度H的确定 14
3.3.3主轴箱轮廓尺寸的确定 14
3.4生产率计算卡 15
3.4.1理想生产率 15
3.4.2实际生产率 16
3.4.3机床负荷率 17
3.4.4生产率计算卡 18
4 主轴箱设计 19
4.1 绘制多轴箱设计原始依据图 19
4.2 确定主轴、齿轮及模数 19
4.3 主轴箱传动系统的设计 19
4.3.1对主轴箱传动系统的一般要求 19
4.3.2拟定多轴箱传动系统的基本方法 20
4.3.3确定轴的位置与齿轮齿数 20
4.4轴上零件的设计选用与校核 25
4.5.1主轴箱中齿轮的校核计算 25
4.5.2 轴的强度设计 27
4.5.3主轴箱中轴承的校核计算 29
5电气控制系统设计 32
5.1攻丝工位电气控制设计 32
6 样机试验测试 34
6.1 组合机床空运转试验 34
6.1.1 样机试验要求 34
6.1.2 样机试验结果 34
6.2 组合机床切削试验 34
6.2.1 组合机床试验过程 34
6.2.2 组合机床试验结果 34
7 结论 35
参考文献 36
致谢 37
附件清单 38

一、设计内容
设计一台柴油机曲轴孔加工的组合机床，具体进行组合机床总体及主轴箱设计。
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)主轴箱总装图，(b)零件图，(c) 有关计算、校核等。

二、设计依据
1．课题来源：盐城市江淮动力机厂；
2．产品名称：柴油机；
3．被加工零件：曲轴（附零件图）；
4．工件材料：QT700-2
5．加工内容：两个G1/2"螺纹孔，位置精度59.5 ，表面粗糙度6.3μm；

6. 生产纲领：大批大量；

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．毕业设计说明书按教务处格式规范统一编排、打印，字数不少于1万字；
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。

柴油机曲轴螺纹孔加工组合机床总体及主轴箱设计

内容简介：: 大型组合机床总装精调方法的改进吕昌金长春一汽装备技术开发制造有限公司 ,吉林长春 130062图 1 前轴三面立式钻铰组合机床图 2 加工示意图1 前言车前轴钻铰机床 ,是集团公司为了争取卡车市场 ,上能力 ,上水平 ,上质量的关键设备。该设备用于加工五平柴、六平柴、九平柴三种载重卡车五个型号的前轴拳部主销孔钻削组合机床 ,见图 1 及表 1。该机床为多品种前轴加工机床 ,加工品种和加工示意图如图 2。下面仅就在装配调试这台机床时所遇到的技术问题以及解决方案做一下叙述。1 滑座侧面与自定心对中装置相连接尺寸误差的解决如图 3 所示 ,对中装置为油缸、齿轮、齿条、齿轮、齿条的结构。分析结构图发现 ,对中装置齿条轴左右支架结合面与滑座侧面之间没有设计出调整环节 ,由于误差的积累 ,仅靠加工无法保证左右支架齿条安装在滑座侧面后 ,支架齿条轴孔之间的同轴度。左右支架之间支承孔不同轴将会产生齿条轴别劲 ,轻则使齿条和齿轮运转不灵活 ,降低零件的使用寿命 ,重则无法装表 1 被加工零件尺寸被加工零件图号 L 3 L 0 0. 148 a 0. 148 b 0. 148 1 H2 d 798 850 113 124 “21 “23 85 101175 391875 “46 “803001011 723 830 113 124 “21 “25 100 91175 241875 “43 “763001011 723 830 99 116 “21 “1711 100 90 24 “43 “763001011 627 830 99 116 “21 “1711 100 90 24 “43 “763001011 627 830 99 116 “21 “1711 100 91175 241875 “43 “76配。为了解决这一技术问题 ,我采用了在左右支架结合面与滑座侧面之间加装调整垫的方法。首先 ,找正左右滑座导轨面 ,使其平行共面并将滑座固定 ,之后 ,将齿条左右支架都固定在安装位置上 ,初步测量左右支架齿条轴孔的等高度 ,再将留有修磨量的调整垫垫在高度较低的支架与滑座之间 ,精测左右支架齿条轴孔的等高度 ,用精磨垫片的方法保证等高。当齿条轴在支座中与齿轮啮合后 ,用手转动灵活自如 ,没有别劲现象 ,紧固螺钉 ,打定位销 ,对中装置调整工作即告完成。根据现场的实际情况 ,调整垫仅需一件即可 ,右支架到结合面的尺寸较小 ,因此 ,调整垫放在右侧。用上述方法 ,调整精度非常可靠。2 精镗头主轴中心线对样件孔中心线同轴度调整方法的改进镗削头主轴轴线对样件孔轴线的同轴度是该机床的重要精度考核项目 ,此项目精度直接影响被加工零件的精度。由于该机床采用带内冷却的硬质合金可转位浅孔钻对前轴拳部主销孔进行加工 ,而且由于为后面的精加工工序所留余量很小 ,为了保证工件拳部钻孔后的精加工余量均匀 ,这项精度的找正必须给予足够的重视 ,它是机床的必保精度。机床的原设计对于机床的装配工艺考虑欠缺。设计者原来的本意是通过移动水平滑台的方法进行调整 ,这种方法在实际操作中却很难实现。第一 ,这组部件的重量很大 ,水平滑台上放有斜立柱、平衡重、斜立柱上的滑鞍以及滑鞍上面的镗削头、减速器、一个大功率的电机 ,重量达 5 6 吨。由于斜立柱部件的重心偏前 ,固定用的螺栓不紧固 ,部件就有倾斜的趋向 ;如果紧固了 ,整个部件就无法移动 ;第二 ,两个对中滑台必须平行 ,否则对中后的前轴就会产生扭曲 ,66 组合机床与自动化加工技术图 3 对中装置安装调整图 4 镗削主轴位置垫片找正图 5 回转多轴箱垫片找正方法影响工件的加工质量 ;第三 ,对中装置的齿条轴左右支架固定在水平滑座侧面 ,水平滑座的移动 ,势必对对中装置产生影响 ,对中装置要重新调整 ,这显然是不合理的。我采用了一种简便易行 ,又十分可靠的调整方法 ,用侧面定位板、调整垫的方法 ,如图4 所示。机床床身水平找正完以后 ,安装水平滑座 ,左右水平滑座找平行后 ,即可装配斜立柱 ,因为斜立柱上的定位销孔与水平滑台上的定位销孔是由精密坐标镗床加工的 , 位置精度可在找正镗削头主轴与样件孔同轴之前 ,先测量定位板A 面对斜立柱导轨的平行度 ,定位板由销孔与斜立柱上的滑鞍相连接 ,定位板在滑鞍上固定后 ,上下移动滑鞍 ,用百分表测量定位板与导轨的平行度 ,如果超出精度 ,则需用修刮 A 面的方法 ,使定位面 A 与导轨平行 ,保证 00 由于镗削头侧面 B 与镗削头主轴承孔在加工过程中就保证了平行 ,这样余下的问题就是镗削头的平移了。测量出样件孔与镗削头主轴孔的同轴度 ,通过修磨调整垫即可达到最终目的。另外 ,镗削头前端增加了一个挡板 ,目的是防止镗削头在没紧固的状态下 ,下沉而影响调整工作。借助定位板、调整垫这些并不复杂的找正元件 ,大大地简化了复杂、繁重的调整工作量。使镗削头主轴中心线与样件孔中心线的同轴度的调整变得极其简单 ,所能达到的精度也远远地超过了原来的调整方法。采用这种结构找正 ,可以达到理想或接近理想的精度。它一改我们多年来沿用的部件全部装配后再调整滑台或立柱的大移大动的笨重方法。十分巧妙地把工作量很大的调整工作 ,变成了仅需修磨两片小小的调整垫。这种方法在今后的机床装配中值得借鉴。而且将对提高机床的精度和缩短制造工期起到显著作用。如果设计之初就采用这种找正方法 ,钳装的工作量就只剩修磨调整垫了。3 钻铰孔用可转位多轴箱中心距的调整该机床后立柱上的多轴箱是用来加工前轴钢板弹簧座面上的孔系 ,孔系中有二个工艺孔 ,它是后序加工的定位基准孔 ,被加工零件工序图上设计尺寸为 L L 为两工艺孔中心距 ,由于该机床为多品种加工 , L 尺寸有二种 ,为了解决在同一台机床上加工不同的 L 尺寸的前轴 ,设计人员采用了大多轴箱前端设置两个小型可回转多轴箱的方案 ,见图 3。图示为加工一种 L 尺寸 ,加工另一种尺寸时 ,将两个可回转多轴箱转动180 后紧固即可。该工序采用钻模套导向 ,因此 ,要求多轴箱主轴中心线必须与夹具上导套中心线同轴 ,恰恰在这个环节上 ,设计时忽视了大多轴箱与回转多轴箱多层装配关系中一系列的加工装配累计误差 ,而引起的主轴位置的偏移 ,从图 5 中可以看出多层的误差使主轴中心偏离理想位置 ,它们至少由下列误差组成 :1) 大多轴箱箱体加工误差2) 轴套圆柱度误差3) 回转套内孔圆度误差4) 回转套外径同轴度误差5) 回转套内外径同轴度误差6) 与回转套连接的回转多轴箱后盖孔的误差7) 回转多轴箱后盖销孔与回转套孔的误差8) 回转多轴箱箱体销孔与主轴孔的误差9) 主轴轴承的误差10) 主轴内、外径同轴度的误差这些误差综合起来 ,累计误差是相当大的。现场实地测量的结果是 :回转多轴箱重复回转误差达到这一结果已影响到了机床的总装调整。我拟定了一个改进方案 ,方法是左回转多轴箱与大多轴箱的连接 ,在传动轴之间加装一个弹性联结 ,使得调整具有柔性 ,见图 6。回转多轴箱的调整方法仍然采用本文所述到的定位板、调整垫片的方法 ,只不过是在垂直两762003 年第 6期工件定位销孔的刚性加工宫文强李海强耿连华山东华源莱动内燃机有限公司技术中心 , 山东莱阳 265200图 1 主轴结构及其传动结构在内燃机机体、缸盖、齿轮室等工件的加工生产中 ,定位销孔是其他工序的基础 ,也是保证装配后整机性能的关键。所以其位置精度要求很高 ,一般都要求在 “ 内。因此定位销孔的精度成为影响内燃机质量的一个重要因素。以我公司为例 ,以前的定位销孔加工为导套式加工 ,定位销孔的精度受夹具孔座标的误差 ,刀具、导套、衬套、夹具立臂间的配合误差 ,刀具本身的跳动误差 ,夹具的夹紧变形 ,滑台的运动刚度等因素的影响 ,很难保证加工精度 ,机体、缸盖的定位销孔位置精度在“ 右 ,齿轮室的定位销孔位置精度在 “右。为解决此技术难题 ,我们经过调研 ,决定采用刚性钻铰 (即刚性头连接刀具直接加工工件 ) 。刚性钻铰机床设计的要点在于提高箱体的刚度及主轴间的位置精度 ;提高刀具的刚度 ,移动工作台的刚度及定位精度 ;提高滑台的运动刚度及减少换向停止时的冲击 ;提高夹具的刚度及其它有利于提高加工精度的辅助装置。为此采取以下主要措施 :1) 刚性头的刚度和主轴间的位置度是保证加工要求的关键。如图 1 所示 ,传动链与主轴分为两体 ,通过花键连接 ,主轴精度不受传动部分的影响。在主轴的设计上我们完善了主轴前轴承结构 ,即采用径向刚性最高的 3182100 系列轴承和 2268 型轴承相结合的结构 ,后轴承采用 2206 型轴承。轴承的精度全部选用 C 级 ,其结构特点是刚性好 ,精度高 ,温升低 ,并尽量减小主轴的悬伸比。主轴间的位置精度控制在 “ ,主轴的跳动控制在主轴与刀具采用弹簧涨套连接 ,使用硬质合金刀具 ,提高刀具的切削速度 ,减小刀具在加工过程中的受力变形 ,提高生产效率 ,使主轴尽量靠近工件 ,以减小刀具的跳动。2) 夹具采用敞开式设计 ,尽可能增加刚度 ,以减小夹具对工件加工精度的影响。为了减小夹紧变形 ,将夹紧点及立臂的高度降低。夹紧点的选取进行优化处理 ,以消除因夹紧变形对加工精度的影响。滑台侧底座与中间底座连成一体 ,作为一个整件一次性铸出 ,减少应力变形 ,提高系统刚度。3) 移动工作台无论在运动精度、移动定位精度、结构刚度、换向冲击等方面都需较高的要求。为了减小移动工作台对加工精度的影响 ,自行设计移动工作台 ,增强工作台的刚度 ,提高工作台的定位精度 ,在设计中无论在移动工作台的运动稳定性、移动定位精度、结构刚度、换向冲击等方面都进行了周密的考虑。使移动工作台的定位精度达到 4) 滑台是本机床的主要进给动力部件。因本机床进给行程短 ,台面宽 ,换向停止要平稳 (以避免因冲击引起滑台变形 ,走位 ) ,加工精度要求高 ,同时为了减小机体的体积及增加动力头加工时的刚度 ,所以自行设计滑台。5) 制造过程中 ,所有铸造毛坯均消除内应力 ,并进行时效处理 ,

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