目录
1 前言.............................................................1
2 组合机床总体设计.................................................3
2.1 总体方案设计.................................。................3
2.1.1 加工对象工艺性分析...........................................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
2.2 切削用量的确定及刀具结构的选择.................................4
2.2.1 切削用量的选择...............................................4
2.2.2 切削力、切削扭矩及切削功率的计算.............................5
2.2.3 刀具结构选择.................................................7
2.3 组合机床总体设计——三图一卡...................................7
2.3.1 被加工零件示意图.............................................7
2.3.2 加工示意图...................................................8
2.3.3 机床联系尺寸图...............................................9
2.3.4 机床生产率计算卡.............................................12
3 组合机床右主轴箱设计.............................................14
3.1 概述...........................................................14
3.1.1 零件工艺性分析...............................................14
3.1.2 右主轴箱设计的基本要求.......................................14
3.2 主轴箱设计的原始依据...........................................14
3.3 主轴箱型式与直径的决定和主轴箱所需动力计算.....................15
3.4 传动系统的动力计算.............................................15
3.4.1 传动系统设计的基本要求.......................................15
3.4.2 主轴分布类型及传动系统设计方案...............................15
3.4.3 主轴箱的润滑和手柄轴的设置...................................17
3.5 主轴箱坐标计算.................................................18
3.5.1 主轴箱坐标原点的确定及坐标计算...............................18
3.6 右主轴箱各零件的确定...........................................19
4 结论.............................................................20
参考文献...........................................................21
致谢...........................................................22
附录...........................................................23

ZH1105柴油机气缸盖扩孔专机总体及右主轴箱设计
摘要：本课题设计了ZH1105柴油机汽缸盖扩孔专机，主要对其总体及右主轴箱进行设计。该组合机床是针对ZH1105柴油机气缸盖的进、排气孔和油泵孔进行加工。本次设计机床总体部分是通过对ZH1105柴油机气缸盖零件进行工艺分析，拟订了机床总体方案，并根据组合机床设计步骤，计算了切削用量、切削力、切削扭矩、切削功率等，最终完成了“三图一卡”的绘制。右主轴箱部分的设计是通过对ZH1105柴油机进行了工艺分析，根据“三图一卡”的计算结果并参考“组合机床设计手册”确定箱体内部齿轮的传动比，决定各轴位置最后绘制装配图及其零件图。本机床设计合理，符合实际应用，满足加工要求，且尽可能多地采用了通用件和标准件，制造成本合理，设备维修方便。大大提高了生产效率，降低了劳动强度，从而降低了零件的加工成本。
关键词：组合机床；扩孔；右主轴箱

The design of the overall and the right spinale box for cylinder head of ZH1105 diesel engine
Abstract: This topic designed ZH1105 diesel engine cylinder cover to drill out the special plane, mainly carried on the design to its overall and the right spinale box. This aggregate machine-tool is aims at ZH1105 diesel engine cylinder cover to enter, the air vent and the oil pump hole carries on the processing. This design engine bed overall part is through carries on the craft analysis to ZH1105 diesel engine cylinder cover components, has drafted the engine bed overall concept, and according to the aggregate machine-tool design procedure, has calculated the cutting specifications, the cutting force, the cutting torque, the cutting power and so on, finally has completed “a three chart card” plan. The right spinale box part design was through has carried on the craft analysis to ZH1105 diesel engine, According to “a three chart card” the computed result and refers to “the aggregate machine-tool design handbook” the determination box body interior gear velocity ratio. According to computed result plan right spinale box assembly drawing and main detail drawing. This engine bed design is reasonable, conforms to the practical application, satisfies the processing request, also many has used the standard part and the standard letter as far as possible, the production cost is reasonable, the equipment service is convenient. Enhanced the production efficiency greatly, reduced the labor intensity, thus reduced the components processing cost.
Key word: Special machine-tool; Milling; The right spinale box

一、设计内容
设计一台ZH1105柴油机气缸盖扩孔专机，具体进行总体设计和右主轴箱设计。
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．右主轴箱设计
(a) 右主轴箱总装图，(b) 右主轴箱箱体、前、后盖的补充补充加工图，
(c) 主轴、齿轮及其它零件图，(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．产品名称：ZH1105型柴油机
3．被加工零件：气缸盖（附零件图）
4．工件材料：HT250
5．加工内容：扩图纸上φ39孔至φ37，φ16孔至φ15，φ45孔至φ43，倒φ39
孔口角为φ44.4，φ45孔口角为φ51，并扩φ29.5孔至φ29.2，扩φ24.4孔至
φ23.6，φ12孔至φ11.6。
6. 生产纲领：生产按两班制进行，每班工作６小时，年产量130000件。
7. 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液控制。
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，要
应有三维软件设计的零件。过程要求：装配图需提供手工草图。
6．毕业设计说明书见相关要求
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

四、毕业设计物化成果的具体内容及要求

1、毕业设计说明书要求：
按教务处毕业设计（论文）格式规范统一编排、打印，字数不少于2万字。
1）毕业设计说明书 1 份
2）被加工零件工序图 1 张
3）加工示意图 1 张
4）机床联系尺寸图 1 张
5）生产率计算卡 1 张
6）右主轴箱总装配图 1 张
7）右主轴箱箱体、前、后盖补充加工图 1 张
8）其它零件图若干张（待指定）
2、外文资料翻译（英译中）要求
1）外文翻译材料中文字不少于3000字。
2）内容必须与毕业论文课题相关；
3）所选外文资料应是近10年的文章，并标明文章出处。

ZH1105柴油机气缸盖扩孔专机总体及右主轴箱设计

内容简介：: of . . 3431 3000 to a a of a in of 3000 of by to to of A of A to to (). is in a of of to to It is to of in a to is be by a be of an in in of a or be of be of be in a to a 3000 To of at be if a of a in 3000 a 150 mm a 350 mm a 50 mm to to of of 3000, it a to 3000 is on a to be a of 350, 700 3000. of an to up to a to at a 50 to in to A to a an on to to a be A it a of as a a be to A a of of on it an to in a of a ). To a to a to a an 0 by to be to . “ 1992, 2. o. 3,319,534, 1967 in as a of of is no of ce be by a of an or a in of up to 3000 a an ()( as a of a a 3000 be as a A of a 50,000 in of 00 to a a ( 2, 1999 0:0021:40:0022:20:0023:00:0023:40:000:20:001:00:001:40:002:20:003:00:003:40:00440:0020:00:00:0040:00r 3000 as a 20:0000:00is a a : 5: 6: 7 7:14to a m 500 a 5 to a 057 m a nm on a 75250mm to a 214 m a .4 A be in a 2.5 hr is by of of is be 3000 an is in to to as a to a 外文翻译专业机械设计制造及其自动化学生姓名王冬班级 B 机制 064 学号 0610110401 指导教师孙俊兰 1 外文资料名称： of 外文资料出处： 004 附件：指导教师评语：签名：年月日 2 高精度自动组合机床设计司，基恩，美国新罕布什尔 03431 范晨寅译关键词：超精密加工，自由曲面光学器件，金刚石铣刀，模块化 1 摘要：全自动超精密组合机床 3000 已经被开发出来，以满足需要一个综合的可负担得起的多轴机床的能力，铣削，磨削和超精密车削表面。需要普遍超精密组合机床的开发来满足磨铣形光学透镜阵列的要求，沟槽模式和金刚石车削。本文论述了设计全新的全自动的 3000 组合机床的有利的高新技术。最后评价机器配置并测定精度，刚度和模块化。超精密组合机床的内容已被大大改良，以适应新的配置。有限元件模型，用于评估静态和动态性能的机器部件。稳态热分析的机器已编制，该地区出现的热误差减少。散热环境被大大改良并保持机床的温度稳定，以小于（ F）。切削试验显示，该组合机器适合铣削三维形式，金刚石车削轴对称零件及磨洪水冷却环境。 2 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。 3 配置： 3 各部分移动要素之间的联系，通过私服系统或服务回路如果产生我们不需要的阻力和错误的动力，那么密封片加工废弃物必须通过使用非接触式推送到相应位置。服务循环必须细腻以便让电缆的数量减少到最低限度时，任何时候都必须如此。最后，电缆必须以捆绑的方式，以提供一个中立的轴以便仍然平行于整个滑动的过程。对一些机器的配置评估的标准如下：水冷却液兼容性，在相同的地方，比较容易建立次系统，能够让单点的金刚石反转过来，有技术能力的金刚石元件装置，和模块化生产并存。这是共同思考的机器配置在常规方式下运行，然而，这可能导致的超精密设计了错误的道路。超精密机床的设计的根本是，移动之间的相对运动有利于要素流动的电性和自由的联系。流体电性提供了一个平均的影响值，这反过来又产生直线和真正意义上的相位移动并超过单个元素。图 - 1 自由合机床去除外盖显示图要产生三个轴的各方向运动，至少有一个轴必须安装到另一台。但是，如果以滑行方式移动将造成的大范围位移，然后我们会发现的是预期的精度的结果将直线下滑。自由 3000 组合机床的设计与 150 毫米垂直滑动安装到 350 横向滑动和三分之一 250 毫米横向滑动架正交其他两个滑动制作的最 4 后轴的总向量运动。在概念阶段的自由 3000 ，这是确定一个非接触式舱壁的设计将单独的切削过程的组合滑轨分离出来，提供隔离的水冷却系统。该全自动 3000 组合机床是基于模块化设计。机床自动化设计，石油静水中的滑动量，电器及气动柜的目的为共同的一个共同的目的但又是三个独立的形式的机床， 350 ， 700 和全自动 3000 。共同的模块化设计有利于规模经济的组成部分并有利于提高能力和建立机器部件的水平，然后迅速作出反应，满足客户的需求。 4 机械零件：所有这三个线性滑轨都是利用石油静压垫，在供应压力为 250 磅，和直线电机生产超精密轮廓和定位。静压 “ 框中键入 ” 滑动的方式，选择在每个轴的刚度和能够提供连续下滑的过程。高刚度纵向滑动开发挂载到横轴通过角支架。重点垂直于滑盖，设计中以降低移动质量为前提，这将使伺服带宽仍然很高。如果对一些制衡的设计概念进行评价并讨论它的能力，过程中产生的阻力，是不影响的，整个设计方便又便宜。选定一个反平衡空气活塞，因为它不会有助于产生大量的惰性气体。其他无摩擦设计，如电缆质量制衡一倍移动的质量，并创造了第二次谐波。最后，空气活塞抗衡将方便和廉价的实施。标准的商用缸最初使用的是额定摩擦力相当于 1的载荷。在执行气瓶的垂直滑动，结果发现，摩擦产生了不良的滑动错误。经过一些努力，我们减少了摩擦导致设计并不影响非接触空气活塞。图 - 2 的气活塞反平衡为了避免错误，扭转滞后，设计采用提供恒压空气活塞。该系统包括一个精确调节，保持恒定的压力，出液阀。该流液阀允许超过 10 倍的数量最多流离失所的遍历率，必须用尽环境如（图 3 ）。不断的非扭转流量通过该系统减少了变化阻力作为功能的滑动过程的方向和发展。 5 新一代的透镜和反射镜组成的部分是自由曲面的形状，即没有轴的改革，但也不是一个表面形状就可以说明的，可确定的是地图点，一个方程，或计算机模型代表的固态形式。自由的组成部分需要部分削减高达数天的热稳定和完整测试。该全自动 3000需要热量和温度控制器产生的环境（ F ）（图 3）。关键的要素，如机床主轴冒口类似于飞行装置轮制造，低膨胀系数的镍基合金。图 0 小时机器温度稳定性图加上金刚石刀架装上铣主轴冒口（图 - 5 ）和一个主轴上安装的水平下滑，在自动 3000 组合机床中可以配置成为车床。持有人的工具的设计进行了评估利用有限元分析的刚度和模态。基准线设计参数来自已知的金刚石车削机床的刚度大于 15000 万磅 /并在和第一振动大于 700 赫兹。几个反复，需要检查出示的刀柄，符合这些标准，并仍然保持了小型移动质量。（图 4）。图 - 4 刀柄的金刚石车削 6 5 加工结果：钻石碾磨表面产生了某种形式。米精度每 1500 平方毫米金和 8小时周期，表面光洁度 15 纳米的有效值。金刚石变成表面已建立了某种形式的准确性米光伏与表面光洁度的 3 75 毫米（ 250 毫米凸半径）球形铝粉的一部分。周围地面的部分产生了某种形式的 m 的精度和表面光洁度为米的有效值。甲重复性试验显示该部分可自由创建始终在时切削试验。全变差五个部分削减。图 - 5 自由切削结果表面处理加工的自由的定义是高精度度中断削减。热稳定性的机器都需要长期的一部分削减。表面光洁度可以预见使用下列公式： 7 图 - 6 尖高度定义 6 结论：该全自动 3000组合机床建立了一个超精密金刚石加工平台来用于通用的配置，热稳定性很好，而且操作方便。这台机器已经开发，以满足需要形自由光学透镜阵列和光栅模式，同时保持效用为契机 /磨削平台。精密工程学科已应用于生产具有成本效益的稳健性设计。加工生产的部分成果已超过最初的期望。本文根据组合机床多轴箱总体方案和设计要求 ,划分并设计了多轴箱的功能模块 ,在三维软件利用其强大的三维造型功能和装配功能 ,建立了多轴箱模块的三维参数化模型。采用三维设计方法取代传统的二维设计方法 ,使设计过程可视化 ,设计结果直观明了 ,有利于提高设计质 8 量。采用模块化设计和三维提高产品的质量和寿命 ,保证产品开发的一次成功。 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机电工程技术 2 0 0 8 年第 3 7 卷第 0 7 期机电工程技术 !# 年第 $% 卷第 % 期P L C 在组合机床改造中的应用凌岳山（江苏林海动力机械集团公司，江苏泰州 2 2 5 3 0 0 ）收稿日期： 2 0 0 8 - 0 3 - 2 0摘要：对 P L C 应用于组合机床控制系统的设计思路进行了介绍，对系统的硬件和软件设计作了详细阐述。关键词： P L C ；改造；组合机床中图分类号： T P 2 7 3 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 9 - 9 4 9 2 ( 2 0 0 8 ) 0 7 - 0 0 7 7 - 0 21 绪论可编程控制器（ P L C ）是以微处理为核心的一种新型工业控制装置，它具有体积小、功能强、编程简单、维护方便等优点，其应用越来越广泛，用 P L C 电路替代传统的继电器电路已成为一种趋势。本公司有一台组合机床，这台设备一直高负荷运转十年多，由于控制电路使用的是继电器控制回路，故障增多，严重影响生产加工速度，决定对电气线路进行改造。2 组合机床工作原理分析2 . 1 机床系统结构如图 1 所示，该机床由床身、中间工件夹紧装置、左右两个工位滑台及动力系统、液压系统、冷却排屑系统等组成。主电路中有四台电机， M 1 为油泵，提供左右工作台前进、后退和工件夹紧的动力； M 2 、 M 3 为左右动力头电机，工作时切削和加工； M 4 为冷却泵。自动工作时，首先起动液压油泵、确认总原位后，人工上料、按图 1 机床结构示意图1 . 左滑台 2 . 左动力头 3 . 工件夹紧装置 4 . 右动力头 5 . 右滑台 6 . 液压站（装有油泵，电磁阀 Y V 1 - 6 ，压力继电器 K A 1 ） 7 . 左原位行程 8 . 左工进行程 9 . 左工进端点行程 1 0 . 右工进端点行程 1 1 . 右工进行程 1 2 . 右原位行程数控技术7 7机电工程技术 2 0 0 8 年第 3 7 卷第 0 7 期机电工程技术 !# 年第 $% 卷第 % 期自动加工按钮工件夹紧后、两个工位滑台前进并转工进，同时冷却泵起动，加工完毕后主轴延时停止旋转，滑台后退，退到原位压到行程开关后停止，两个工位都退到原位后工件自动松开，整个循环结束，人工上料开始第二个循环。2 . 2 系统工作流程系统工作流程如图 2 所示。3 P L C 控制系统分析与设计3 . 1 编制动作时序表根据系统工作流程，加工过程中，滑台的移动和工件的夹紧是由电磁阀控制的， Y V 1 、 Y V 2 分别控制左滑台的前进和后退， Y V 3 、 Y V 2 分别控制右滑台的前进和后退，Y V 5 吸合工件夹紧， Y V 6 吸合工件松开。自动加工过程中， Y V 5 吸合，工件夹紧，压力继电器 K A 1 吸合，以确认工件夹紧后，左右滑台才能前后移动，加工过程中如因系统压力降低到设定的压力，则 K A 1 断开，滑台和动力头停止工作，防止工件飞出伤人。电磁阀的工作顺序如表1 所示。3 . 2 控制系统硬件配置根据机床工作流程和控制的要求分析，系统需开关量输入点 2 1 个，开关量输出点 1 2 个，综合考虑成本和技术要求，本系统中选用 F X 1 N - 4 0 M R 的 P L C ，该 P L C 具有 2 4点输入， 1 6 点继电器输出，完全满足系统要求。输入 / 输出信号地址分配如表 2 所示。3 . 3 P L C 外部接线P L C 输入元件中，急停按钮、停止按钮和热继电器采用常闭触点，其余按钮采用常开触点，行程开关也全部采用常开触点。4 程序设计根据工艺流程图，编制 P L C 的程序，程序可在设备调试过程中可方便的修改。根据系统要求，机床控制分为两部分，一是自动加工状态，用于正常的切削加工；一是调整状态，用于机床调试和刀具的调整，控制电路的梯形图如图 3 所示。调整状态下，旋钮 S A 1 断开 X 1 4 ，按下按钮 S B 2 和S B 3 ，可实现油泵起动和停止，按钮 S B 4 - 1 1 ，可实现左右滑台的移动，动力头的点动和工件的夹紧与放松。自动工作状态，首先要确认滑台的位置，如滑台不在原位须调整到原位状态，此时可通过指示灯 H L 2 确认。确认两滑台在原位后，旋转 S A 1 闭合 X 1 4 ，机床工作在自动状态，装好工件后，按下自动夹紧按钮 S B 1 2 ，电磁阀图 2 系统工作流程表 1 动作时序表（自动加工状态）工件夹紧工件松开左滑台进左滑台退右滑台进右滑台退Y V 1 2 3Y V 4 V 5+-+Y V 6-+ 1+-+表 2 I / O 信号分配表输入输出P C 输入现场信号意义 P C 输出现场信号意义X 0 0 S B 1 急停按钮 Y 0 0 K M 1 油泵起动X 0 1 S B 2 油泵起动 Y 0 1 K M 2 左动力头X 0 2 S B 3 油泵停止 Y 0 2 K M 3 右动力头X 0 3 S B 4 工件夹紧 Y 0 3 K M 4 冷却泵起动X 0 4 S B 5 工件放松 Y 0 4 Y V 1 左滑台进X 0 5 S B 6 左滑台进 Y 0 5 Y V 2 左滑台退X 0 6 S B 7 左滑台退 Y 0 6 Y V 3 右滑台进X 0 7 S B 8 右滑台进 Y 0 7 Y V 4 右滑台退X 1 0 S B 9 右滑台退 Y 1 0 Y V 5 工件夹紧X 1 1 S B 1 0 左动力头 Y 1 1 Y V 6 工件松开X 1 2 S B 1 1 右动力头 Y 1 4 H L 1 油泵工作X 1 3 S B 1 2 自动加工 Y 1 5 H L 2 总原位X 1 4 S A 1 自动 / 调整X 1 5 K A 1 压力继电器X 1 6 S Q 1 左滑台端点X 1 7 S Q 2 左滑台原位X 2 0 S Q 3 左滑台工进X 2 1 S Q 4 右滑台端点X 2 2 S Q 5 右滑台原位X 2 3 S Q 6 右滑台工进X 2 4 F R 1 - 4 热继电器（下转第 1 2 0 页）数控技术7 8机电工程技术 2 0 0 8 年第 3 7 卷第 0 7 期机电工程技术 !# 年第 $% 卷第 % 期Y V 5 工作，工件夹紧，压力继电器 K A 1 闭合， Y V 1 和Y V 3 工作，两滑台同时向前快进，左右滑台分别压到行程开关 S Q 3 和 S Q 6 后转为工进， K M 2 、 K M 3 接通，左右动力力头工作，进行切削加工，同时 K M 4 接通，冷却泵工作。当左右滑台工进到最前端分别压到行程开关 S Q 1 、S Q 4 ， Y V 1 、 Y V 3 断电，滑台停止前进，延时 3 秒后，K M 2 - 4 断开，左右动力头和水泵停止，同时 Y V 2 、 Y V 4 接通，滑台回退到原位开关后停止，两滑台都回退到原位后电磁阀 Y V 5 断开， Y V 6 接通，工件松开，一个循环结束，重新安装工件后继续循环。为了保证安全，系统设置了急停按钮，当系统异常情况时，按下 S B 1 时， P L C 所有的输出将全部停止，以防止事故的发生。5 结束语利用可编程控制器改造旧机床电气系统，在现有企业里是非常现实

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