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YZ4110 柴油机 缸体 三面钻削 组合 机床 总体 主轴 设计 11 CAD

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YZ4110柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计含11张CAD图,YZ4110,柴油机,缸体,三面钻削,组合,机床,总体,主轴,设计,11,CAD

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设计任务书毕业生姓名专业指导教师姓名类别学号班级职称 外聘 本校一、 毕业设计题目YZ4110柴油机气缸体三面钻削组合机床设计：1、总体设计2、右侧主轴箱设计二、毕业设计提供的原始数据资料 YZ4110柴油机气缸体零件图三、毕业设计应完成主要内容：1、毕业设计说明书：第2页 共 2页太原理工大学阳泉学院-毕业设计任务书(1)、总体设计(2)、主轴箱设计(3)、设计计算2、毕业设计图纸：（1）三图一卡（被加工零件工序图，加工示意图，机床尺寸联系图，生产率计算卡）（2）机床主轴箱装配图一张（3）主轴箱部分零件图（箱体补充图，主轴图，齿轮图，传动轴，轴套） （4）设计说明书(不少于40页)四、毕业生应提交的毕业设计资料要求1、毕业设计说明书：一份2、毕业设计图纸：（1）绘制三图一卡（被加工零件工序图A0，加工示意图A1，机床尺寸联系图A0（手绘），生产率计算卡）（2）绘制主轴箱装配图一张A0（3）绘制主轴箱部分零件图（箱体补充图A1（手绘），主轴图A2，主轴箱箱体检查图A2） （4）编写设计说明书一份 (不少于40页) 五、设计进度安排（从第五周起）序号时间周次设计任务完成的内容及质量要求13月31日4月6日第6周收集 查询 整理 有关的资料24月 7 日4月13日第7周总体方案研讨,确定及草图绘制34月14日4月20日第8周确定及草图绘制44月21 日4月27日第9周结构理论计算54月28日5月 4 日第10周绘制三图一卡65月 5 日5月11日第11周绘制主轴箱装配图75月12日5月18日第12周绘制零件图85月19日5月25日第13周绘制零件95月26日6月 1 日第14周绘制零件106月 2 日6月 8 日第15周打说明书116月9日6月15日第16周打印和装订126月16日6月22日第17周教师评阅和开始答辩六、主要参考文献资料1、工具书：机床图册机床设计手册机械零件设计手册组合机床设计简明手册机械制图2、参考资料： 工程力学 公差配合与测量技术 电机拖动 机械设计手册 机械加工工艺手册 机械设计基础 机械制造工艺学七、签字栏签 字 栏毕业生姓名苗春雷专业机制班级10机制本要求设计工作起止日期2014年3月31日2014年6月1日教师审核指导教师（签字）日期2014年 月 日教研室主任审查（签字）日期2014年 月 日系主任批准（签字）日期2014年 月 日 评阅书评阅书题目：题目：YZ4110 柴油机气缸体三面钻削组合机床设计柴油机气缸体三面钻削组合机床设计 系系 专业专业 姓名姓名 设计时间：设计时间：20XX 年年 3 月月 31 日日2014 年年 6 月月 1 日日 评阅意见：评阅意见：成绩：成绩： 指导教师：指导教师：（签字）（签字） 职职务：务：2014 年年月月日日XXX II答辩记录卡答辩记录卡 机电机电 系系机械设计制造机自动化机械设计制造机自动化专业专业 姓名姓名苗春雷苗春雷答答 辩辩 内内 容容问问 题题 摘摘 要要评评 议议 情情 况况 记录员：记录员： （签名）（签名）成成 绩绩 评评 定定指导教师评定成绩指导教师评定成绩答辩组评定成绩答辩组评定成绩综合成绩综合成绩注：评定成绩为注：评定成绩为 100 分制，指导教师为分制，指导教师为 30%，答辩组为，答辩组为 70%。 专业答辩组组长：专业答辩组组长：（签名）（签名） 20XX 年年月月日日 前前 言言毕业设计是完成了大学的全部课程之后进行的一次理论与实际的综合运用，是工科学生在校学习的最后一个重要环节。其目的在于培养学生综合运用专业知识和理论知识，使其对专业知识、技能有进一步的提高；通过设计实践环节培养学生运用设计资料、手册及熟悉国家标准和规范的能力，学会编写设计说明书，提高综合素质；培养学生独立解决本专业一般工程技术问题的能力，使学生具有一定的机械设计技能和掌握机械设计的一般方法和步骤，树立良好的设计思想和工作作风，为以后从事专业技术工作打下基础。本设计的主要内容有：组合机床的概述、组合机床通用部件及其选用、组合机床总体设计、组合机床主轴箱设计、组合机床技术设计五个部分。本设计以提高生产率和保证加工精度为目的，以较充足的专业课知识为基础，结合毕业设计任务书，在收集和参考大量资料的前提下独立完成。设计基本上做到：图纸绘制基本符合国家标准，做到布局合理，图纸也基本能够正确、完整、清晰的表达出零件的形状及尺寸。计算说明书的条理较清晰，语言通顺流畅，图表和公式的编辑也基本符合毕业论文撰写规范。在设计过程中，尽量采用通用部件，为组合机床的生产提供便利条件。其中主轴箱的设计是重点，也是难点。主轴箱设计应充分考虑被加工零件的形状及加工要求，合理布置传动及齿轮的位置。尤其在齿轮设计上，更要反复验算转速，努力作出最合理的设计方案。在这次设计中，张老师给予了我们很大的帮助。在她的指导下，一个又一个的难题被攻克，我们的设计水平有了很大的提高。 目 录摘要1 绪论 .12 组合机床总体设计 .32.1 总体方案论证 .32.1.1 工艺路线的确立 .32.1.2 机床配置型式的选择 .42.1.3 定位基准的选择 .52.1.4 滑台型式的选择 .72.2 切削用量的确定及刀具选择 .82.2.1 选择切削用量 .82.2.2 切削力、切削扭矩及切削功率的计算 .102.3 组合机床总体设计三图一卡 .122.3.1 被加工零件工序图 .122.3.2 加工示意图 .132.3.3 机床尺寸联系总图 .182.3.4 机床生产率计算卡 .223.组合机床右主轴箱设计 .243.1 主轴箱原始依据图 .253.2 主轴结构型式的选择和动力计算 .253.2.1 主轴结构型式的选择 .253.2.2 主轴直径和齿轮模数的确定 .263.3 主轴箱传动系统的设计与计算 .263.3.1 根据原始依据图计算坐标尺寸 .273.3.2 拟订主轴箱传动路线 .273.3.3 确定传动轴位置及齿轮齿数 .273.3.4 传动轴的选择 .303.3.5 轴承的寿命校核 .323.3.6 齿轮的选择 .333.3.7 平键的选择 .363.3.8 坐标检查图 .374 零部件的设计 .384.1 主轴箱的装配图及零件图 .384.2 主轴箱的选择设计 .384.3 润滑系统的设计 .395 结论 .40参 考 文 献 .41外文资料及译文 .42 SPECIAL PROCESSING GENERALITY .42 特种加工概论 .48 TOYOTA PRADO FOUR-WHEEL DRIVE SYSTEM .53 丰田普拉多全时四驱系统 .56致 谢 .60附 录 .61 YZ4110YZ4110 柴油机气缸体三面钻削组合机床总体设计及右主轴箱设计柴油机气缸体三面钻削组合机床总体设计及右主轴箱设计摘要：这次设计是以 XK715C/1060 的主轴箱体为主要加工对象，主要任务有两项：第一项是加工箱体的组合机床的总体设计；第二项是组合机床中的主轴箱内部传动组件和结构的设计。由于组合机床可以同时进行多刀位加工，实行工序高度集中，这样就大大缩短了辅助时间和加工时间。组合机床在自动化生产中得到越来越多的使用。根据本设计的要求，首先仔细分析被加工零件的特征，将工序适当集中在一起；其次有步骤的进行总体设计，工艺方案的拟订，切削用量的确定，三图的设计；最后进行主轴箱的设计和进行有关齿轮及轴的校核。关键词：组合机床 主轴箱 主轴AbstractAbstract：The design is based on the spindle box XK715C/1060 processing as the main object, there are two main task: the first is a combination of box processing machine design; The second is the combination of machine tool spindle box in the internal transmission group parts and structural design. At the same time as a result of combination of tools can be multi-knife-bit processing, the implementation process highly concentrated, thus greatly reducing the time and processing aids.In accordance with the requirements of this design, first of all, a careful analysis of the characteristics of part to be machined to the appropriate processes together; followed by steps to carry out the design, programming process, the determination of cutting parameters, the three design plans; the end of the spindle box design and carry out the checking gear and shaft.KeyKey words:words: combination of machine tool spindle box spindle 11 1 绪论绪论本次毕业设计的课题是来源于盐城市江动集团的关于 YZ4110 柴油机气缸体三面钻削组合机床设计。YZ4110 柴油机是该集团大批量生产的产品之一，为保证柴油机气缸体三面孔的加工和相应的位置精度,提高生产效率而设计一台三面钻孔的卧式组合机床。组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床1。组合机床没有定型产品，必须根据所加工的零件工艺要求进行专门设计13。这种机床既具有结构简单、生产率和自动化程度较高等特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要，它还可以对工件进行多面、多主轴同时加工。组合机床应尽可能选用标准件，降低制造成本，同时需考虑实际生产条件，并从机床的合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工零件的具体要求出发，确定设计方案。本机床设计吸取了现有机床加工优点，设计布局合理。满足机体孔系加工质量要求。组合机床行业虽然取得了较大的进步与发展，但是，在制造技术高速发展的今天，由于自身的基础比较薄弱，从整体上看，国外的先进水平、与国内用户的要求还存在着一定的差距，满足不了用户要求。80 年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。由组合机床组成可以明显地了解其特点，与通用机床及其它的专用机床比较，具有如下特点：1要用于加工箱体类零件和杂件的平面和孔。2生产率高。因为工序集中，可多面、多轴、多刀同时自动加工。3加工精度稳定。因为工序固定，可选用成熟的通用部件、精密夹具合作的工作循环来保证加工精度的一致性。4研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。因为通用化、系列化、标准化程度高，而且通用部件可组织批量生产。5自动化程度高，劳动强度低。6配置灵活。因为结构模块化、组合化、可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床及自动线。机床易于改装，产品 2或工艺变化时，通用部件一般还可以重复利用。目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。平面加工包括铣平面、锪（刮）平面、车端面；孔加工包括钻、阔、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹、锪沉孔、滚压孔等。随着综合自动化的发展，其工艺范围正扩大到车外圆、行星铣削、拉削、推削、磨削、珩磨及抛光、冲压等工序。此外，还可以完成焊接、热处理、自动装配和建材、清洗和零件分类及打印等非切削工作。组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工、缝纫机和自行车等工业领域的大批、大量生产中已获得广泛应用，一些中小批量生产的企业，如机床、机车、工程机械扽制造业中也亦推广应用。组合机床最适宜加工各种大中型箱体类零件，如气缸盖、气缸体、变速箱体、电机座及仪表壳等零件，也可以用来完成轴套类、轮盘类、叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。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，广大工人总结自己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” 。这种组合机床不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，可以设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工零件的具体需要，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。组合机床的发展思路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。复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高。在这些方面组合机床装备还有相当大的差距，因此组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。目前，我国组合机床的研究涉及机床设计研究23、加工工艺45 、加工质量改进6等，在机床自动化、柔性化等方面的研究与国际发展水平相比还有不小的差距。对于该课题，我主要进行组合机床的总体设计及右主轴箱设计。在对组合机床 3的主轴箱设计之前，需对被加工零件孔的分布情况及所要达到的技术要求进行具体分析7，如各部件尺寸、材料、形状、硬度及加工精度和表面粗糙度等内容。充分了解组合机床的特点，通过分析主轴箱的工作原理，进行机床的总体方案设计。首先是总体方案论证，组合机床总体设计的具体工作是编制“三图一卡” ，即绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。其次是部件设计和零件设计，在主轴箱设计时，需要绘制主轴箱原始依据图，选择主轴箱的规格、型号，选择切削用量8，计算切削功率，确定各轴的结构、排布、配合关系110，轴的强度、刚度校核等。还需对主轴箱前盖、后盖、箱体及附件的设计1112。在主轴箱设计中，设计的主要思路是把原有的多道工序的单孔加工改为多孔同时加工，这样设计主要是为了解决由多次装夹引起的定位误差问题，保证孔的位置精度。2 2 组合机床总体设计组合机床总体设计组合机床总体设计，通常是根据与用户签订的合同和协议书，针对具体加工零件，拟定工艺和结构方案，并进行方案图样和有关技术文件的设计。2.12.1 总体方案论证总体方案论证零件的加工工艺方案将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所以，在制定工艺方案时，我们必须认真分析被加工零件图，并深入现场了解相关零件的形状、大小、材料、硬度、刚性、加工部位的结构特点、加工精度、表面粗糙度、以及现场所采用的定位、夹紧方法、工艺过程、所采用的刀具及切削用量、生产率要求、现场的环境和条件等等。如条件允许，还应广泛收集国内外有关技术资料，制定合理的工艺方案。.1 工艺路线的确立工艺路线的确立A.本机床被加工零件特点 4该加工零件为柴油机机体。材料HT250，其硬度为HB190240，在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完毕。B.本机床被加工零件的加工工序及加工精度本道工序：钻左面、右、后三面的孔，由本设备“气缸体三面钻削组合机床”完成，因此，本设备的主要功能是完成柴油机机体左、右、后三个面上15个孔的加工。具体加工内容及加工精度是：a) 右面 5 个孔：钻削 36、8、4 的孔，表面粗糙度 12.5m，各孔位置度公差为 0.02mm。b) 左面 5 个孔：钻削 44、3 的孔，表面粗糙度 12.5m，各孔位置度公差为 0.02mm。c)后面 5 个孔：钻削 34、210 孔，表面粗糙度 12.5m，各孔位置度公差为 0.02mm。.2 机床配置型式的选择机床配置型式的选择通常，在确定工艺方案的同时，也就大体上确定了组合机床的配制形式和结构方案。但是还要考虑下列因素的影响。影响组合机床配置形式及结构方案的因素1.工件加工精度的影响 工件的加工精度要求，往往影响组合机床的配制形式和结构方案，例如，加工精度要求高时，应采用固定夹具的单工位组合机床；加工精度要求较低时，可采用移动夹具的多工位组合机床；工件各孔之间的位置精度要求高时，应采用在同一工位上对各孔同时精加工的方法；工件各孔间同轴度要求较高时，应单独进行精加工等等。2.工件结构形状的影响 工件的形状、大小和加工部位的结构特点，对机床的结构方案也有一定的影响。例如，对外形尺寸和重量较大的工件，一般采用固定夹具的单工位组合机床；对多工序的中小型零件，则宜采用移动夹具的多工位组合机床；对大直径的深孔加工，宜采用刚性主轴的立式组合机床等等。3.生产率的影响 生产率往往是决定采用单工位组合机床、多工位组合机床还是组合机床自动线的重要因素。例如，从其它因素考虑应采用单工位组合机床，但由于满足不了生产率的要求时，应选用移动工作台式的组合机床；工位数超过 4 个 5时才选用回转工作台或鼓轮式组合机床。4.现场条件的影响 使用组合机床的现场条件对组合机床的结构方案也有一定的影响。例如，使用单位的气候炎热，车间温度过高，使用液压传动机床不够稳定，侧宜采用机械传动的结构形式；使用刀位刃磨刀具、维修、调整能力以及车间布置的情况，都将影响组合机床的结构方案。组合机床的配置型式有立式、卧式、倾斜式和复合式四种，立式和卧式是组合机床的主要配置形式。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。通过以上的比较，针对 YZ4110 柴油机气缸体的结构特点和需要被加工的部位考虑钻孔工序是主要工序内容。为了保证钻孔的加工精度和符合被加工零件的加工特点， 我们选择用卧式组合机床。.3 定位基准的选择定位基准的选择箱体零件的定位方案一般有两种， “一面两销”和“三平面”定位方法。 A. “一面两销”的定位方法的特点是：a)可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。b)有同时加工零件五个表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。c)“一面两销”可作为零件从粗加工到精加工全部工序的定位基准，使零件整个工艺过程基准统一，从而减少由基准转换带来的累积误差，有利于保证零件的加工精度。同时，使机床各个工序的许多部件实现通用化，有利于缩短设计、制造周期，降低成本。d)易于实现自动化定位、夹紧，并有利于防止切削落于定位基面上。 B. “三平面”定位方法的特点是：a)可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。b)有同时加工零件两个表面的可能，能高度集中工序。 6在选择定位基准时，应尽量选择设计基准作为定位基准，即遵循基准统一原则。通过对零件的分析，最后选择柴油机机体的底面作为定位的基准面，这样就有利于保证了被加工孔相互间的位置精度。柴油机机体要很好的固定在机床上，就必须限制六个自由度，这样才可以保持加工精度。根据切削力的方向和夹具夹紧力的方向，选择柴油机机体的底面确立一个平面来限制 3 个自由度，侧面定位限制 2 个自由度，端面定位限制 1 个自由度，这样就更能保证工件的加工精度。在本次设计中我们采用的就是“一面两销”定位。选择定位基面还需要考虑三个问题： 1）用定位基准面作为加工的精基准面时，才有利于经济合理的达到零件的加工精度要求。 2）为加工精基准面，应采用定位基准面作为粗基准。 1.粗基准的选择 一般情况下，粗基准的选择也就是第一道工序的定位基准的选择，这个工序是加工后续工序的精基准。在粗基准选择时，主要考虑四个方面： 1）选择要求加工表面的余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面有足够而均匀的加工余量。 2）某些表面不需要加工，则应选择其中与加工表面有相互位置关系要求的表面为粗基准。 3）选择比较平整、光滑，有足够大面积的表面为粗基准，不允许有浇注冒口的残迹和飞边，以确保安全，可靠，误差小。 4）粗基准在一般情况下只允许在第一道工序中使用一次，尽量避免重复使用。 2.精基准的选择 （1）精基准的选择原则 选择精基准时，应尽量将重点放在如何减小定位误差，提高加工精度，以及使工件安装准确，可靠，方便。因此精基准选择应遵循下列原则： 1）基准重合的原则。 应尽量选择设计基准作为精基准。这样可以避免因基准不重合而产生的误差，影响工件的加工精度特别是零件的最后精加工工序，为保证加工精度要求，更应该注意这一点。 2）基准统一的原则。 应用统一的基准进行各个工序的加工。采用统一的基 7准有一系列优点：使用同一基准定位加工大多数表面，避免因基准转换而带来的误差，有利于保证各个基面的相互位置精度，而且简化了夹具的设计制造工作，从而简化了夹具的生产周期。 3）互为基准，反复加工的原则。 当两个表面相互位置精度要求较高时，两个表面互为基准反复加工，可以不断提高定位基准的精度，保证两个表面之间的相互位置精度。 4）自为基准的原则。 当精加工或光整加工工序要求余量小而均匀时，可以选择加工表面本身为精基准以保证加工质量和提高生产率。 此外，还应能使工件装夹稳定可靠，夹具简单。 （2）精基准的确定 为了方便加工和保证位置度要求，箱体类零件一般采用一面两孔的基本定位方式。经过分析零件图可以看出，本箱体的设计基准有两个： 第一，中心孔的设计基准都是以两个工艺孔为设计基准的。 其次，中心孔附近的螺纹孔都是以中心孔为设计基准的。 所以，在加工箱体时，应该先以两个工艺孔和其所在的面为基准，加工出中心孔，再根据中心孔的位置，在钻模板上做出以中心孔为设计基准的螺纹孔。然而在加工这些螺纹孔时仍然要以两个工艺孔和其所在的面为基准，这样做不仅符合基准统一原则，保证了中心孔之间和中心孔与工艺孔之间的位置度要求，而且符合基准重合原则，有效的保证了轴的同轴度的要求和轴与面的垂直度要求。简化了夹具，并且使装夹的位置有利于组合机床一次加工出更多的有相互位置关系的孔，提高了生产率。4. 加工方法的确定 加工方法的确定要根据每个加工表面的技术要求，选择零件的加工方案。方法的选择必须在保证零件达到图纸要求方面是合理的，在生产率方面是高效的，加工成本方面是经济合理的。 一般平面的加工，精度不是要求很高，用铣削加工完全可以达到技术要求。不重要的孔，如连接孔等，用铰削即可达到要求。所以在钻出工艺孔后要进行扩铰，以提高其定位精度。 .4 滑台型式的选择滑台型式的选择 8与机械滑台相比较，液压滑台的进给量可以无级调速；可以获得较大的进给力；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；工作可靠。但采用液压滑台的不足之处在于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。具体对比如下表 2-1：表 2-1 机械滑台和液压滑台性能的特点对比滑台类型优 点缺 点机械滑台1 进给量稳定，慢速无爬行。高速无振动。可以降低工件的表面粗糙度。2 具有较好的抗击性能3 运行安全可靠，调整维修方便4 没有液压驱动的管路漏油，噪声和液压占地问题。1 只能有级变速，变速比较麻烦2 一般没有可靠的过载保护，快进转工进时转位精度低。液压滑台1 液压滑台在相当大的范围内进给量可以无级调速；2 可以获得较大的进给力；3 由于液压驱动零件磨损小，使用寿命长；4 工艺上要求多次进给时通过液压换向阀很容易实现；5 过载保护简单可靠；6 由行程调速阀来控制滑台的快进转工进转位精度高，工作可靠。1 进给量由于载荷的变化和温度的影响而不够稳定；2 液压漏油现象影响工作环境，能源浪费；3 调整维修比较麻烦。本课题的加工对象是 YZ4110 柴油机气缸体，为了提高加工效率，降低生产成本，所以选用了液压滑台。2.22.2 切削用量的确定及刀具切削用量的确定及刀具选择选择.1 选择切削用量选择切削用量 9对于15个被加工孔，采用查表法选择切削用量，从文献14表3.4-1中选取。降低进给量的目的是为了减小轴向切削力，以避免钻头折段。钻孔深度较大时，由于冷却排屑条件都较差，是刀具寿命有所降低。降低切削速度主要是为了提高刀具寿命，并使加工较深孔时钻头的寿命与加工其他浅孔时钻头的寿命比较接近。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。查文献14得硬度HB200-240时，高速钢钻头的切削用量如表2-2：表 2-2 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)200241HBS160.050.1铸铁61210180.10.18A.对右面 5 个孔的切削用量选择： a)钻孔 1、2、3：6 孔，h=10mm 查上表高速钻头切削用量得：由 d=1-6,硬度大于 200-241HBS，选择 v=1018m/min,f0.050.1mm/r,取定v=10.48m/min,f=0.1mm/r, 则由文献1的公式， （2-dvn10001）得： n=100010.48/(6)525r/minb)钻孔 4：8 孔，h=12mm 查上表高速钻头切削用量得：由 d6-12,硬度大于 200-241HBS，选择 v=1018m/min,f0.10.18mm/r,取定 v=13.188m/min,f=0.1mm/r, 得： n=100013.188/(8)525r/min 10c)钻孔 5：4 孔，h=8mm 查上表高速钻头切削用量得：由 d=1-6,硬度大于 200-241HBS，选择 v=1018m/min,f0.050.1mm/r,取定v=10.26m/min,f=0.058mm/r, 得： n=100010.26/(4)900r/minB.对左侧面上 5 个孔的切削用量的选择：a)钻孔 6、7、8、9：4 孔，h=8mm 查上表高速钻头切削用量得：由 d=1-6,硬度大于 200-241HBS，选择 v=1018m/min,f0.050.1mm/r,取定v=14.821m/min,f=0.08mm/r, 得： n=100014.821/(4)1180r/minb)钻孔 10：3 孔，h=8mm 查上表高速钻头切削用量得：由 d=1-6,硬度大于 200-241HBS，选择 v=1018m/min,f0.050.1mm/r,取定v=10.136m/min,f=0.088mm/r, 得： n=100010.136/(3)1076r/minC.对后面上 5 个孔的切削用量的选择a)钻孔 11、12：4 孔，h=8mm 查上表高速钻头切削用量得：由 d=1-6,硬度大于 200-241HBS，选择 v=1018m/min,f0.050.1mm/r,取定v=11.304m/min,f=0.084mm/r, 得： n=100011.304/(4)900r/min b)钻孔 13、14、15：10 孔，h=12mm 查上表高速钻头切削用量得： 由 d6-12,硬度大于 200-241HBS，选择 v=1018m/min,f0.10.18mm/r,取定 v=16.956m/min,f=0.140mm/r, 得： n=100016.956/(10)540r/min.2 切削力、切削扭矩及切削功率切削力、切削扭矩及切削功率的计算的计算根据文献14表 3.4-10 中公式计算钻孔 （2-2）F = （2-3） = （2-4）DTvP30 11式中， F -切削力（N） ；T-切削转矩（N） ；P-切削功率（Kw） ；v-切削速度（m/min） ；f-进给量（mm/r） ；-切削深度（mm） ； D-加工（或钻头）直径pa（mm） ； HBS-布氏硬度，取 HBS=225。由以上公式可得：A.右面 a) 钻孔 1、2、3：6 孔，h=10mm =519.3NF = =1.316N*mm = KW073.030DTvPb) 钻孔 4：8 孔，h=12mm =692.28NF = =2.34N*mm = KW128.030DTvPc)钻孔 5：4 孔，h=8mm=223.87NF = =0.378N*mm = KW032.030DTvPB.左面： a)钻孔 6，7，8，9： 4 孔，h=8mm=289.55NF = =0.489N*mm = KW060.030DTvPb)钻孔 10： 3 孔，h=8mm 12=234.37NF = =0.297N*mm = KW033.030DTvPC.后面： a)钻孔 11、12、13： 4 孔，h=8mm=301.88NF = =0.509N*mm = KW048.030DTvPb)钻孔 14、15： 10 孔，h=12mm=1132.65NF = =4.786N*mm = KW271.030DTvP2.32.3 组合机床总体设计组合机床总体设计三图一卡三图一卡.1 被加工零件工序图被加工零件工序图A.被加工零件工序图的作用和内容被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。除了设计研制合同外，它是组合机床设计的重要依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件的基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括：1)被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。当需要设置中间导向时，则应把设置中间导向临近的工件内部肋、壁布置及有关结构形状和尺寸表示清楚，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。 132)本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支承、定位、夹紧和导向等机构设计。3)本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。4)注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。 B.绘制被加工零件工序图的规定及注意事项1)绘制被加工零件加工工序图的规定为使被加工零件工序表达清晰明了,突出本工序图内容，绘制时规定：应按一定的比例绘制足够的视图以剖面；本工序加工部位用粗实线表示，保证的加工部位尺寸及位置尺寸数值下方画“”粗实线，其余部位用细实线表示；定位基准符号用“” ，并用下标数表明消除自由度数；夹压部位用“ ” 或 “”辅助支承符号用“”表示。2)绘制被加工零件工序图注意事项a)本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。b)对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真分析。在钻孔时，其大孔单边余量应小于相邻两孔半径之差，以便钻头能通过。c)当本工序有特殊要求时必须注明。如精钻孔时，当不允许有退刀痕迹或者允许有某种形状的刀痕时必须注明。有如薄壁或孔底部壁薄，加工螺纹时螺纹底孔深度不够及能否钻通等1。.2 加工示意图加工示意图加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。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。加工示意图见附录。A. 刀具的选择在编制加工示意图的过程中，首先是对刀具进行选择。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、生产率和工作情况。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 14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导向套外端有一定的距离。1).刀具直径的选择刀具直径的选择应与加工部位尺寸、精度相适应。根据工艺要求及加工精度的要求，孔8选择刀具8h8锥柄麻花钻；孔6选择刀具6h8锥柄麻花钻；孔4选择刀具4h8锥柄麻花钻。其尺寸如下表：（单位：mm）d468L124138156L 14367752).刀具耐用度的计算 确定刀具耐用度，用以验证选用量或刀具是否合理，刀具的耐用度至少大于 4 个小时。 （2-83 . 155. 025. 09600HBvfDT5）式中： 刀具耐用度，单位 min；T 钻头直径，单位 mm；D 切削速度，单位 m/min；v 每转进给量，单位 mm/r；f 15 布氏硬度。HB选择6mm的钻头进行计算： ，0.2580.551.39600 6()164394.6min10.48 0.1223.33T根据计算，所得刀具耐用度满足要求。 B. 确定主轴、尺寸、外伸尺寸在该课题中，主轴用于钻孔，选用滚珠轴承主轴。又因为浮动卡头与刀具刚性连接，所以本课题中的主轴均为滚珠轴承长主轴。根据由选定的切削用量计算得到的切削转矩T，由文献1P43公式 (2-6)46.2 10dT式中，d轴的直径（） ；T轴所传递的转矩（Nm） ； B系数，本课题中主轴为非刚性主轴，取 B=6.2。由公式可得：左主轴箱 轴 1-3,5 取 d=20 轴 4 取 d=15右主轴箱 轴 6-10 取 d=20后主轴箱 轴 11-13 取 d=20轴 14-15 取 d=20根据主轴类型及初定的主轴轴径，文献1表 3-6 可得到主轴外伸尺寸及接杆莫氏圆锥号：滚珠长主轴轴径 d=15时，主轴外伸尺寸为：D/d1=25/16,L=85；接杆莫氏圆锥号为 1 16滚珠长主轴轴径 d=20时，主轴外伸尺寸为：D/d1=32/20,L=115；接杆莫氏圆锥号为 1。 C.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15个孔时，由于是大批大量生产，考虑到当导套磨损时，便于更换，避免使整个钻模板报废，以节约成本，所以导向装置选用可换导套。对于加工10孔，选择的导套尺寸为：D=18mm，D1=26mm，D2=30mm，L=16mm，对于加工8孔， 选择的导套尺寸为：D=15mm，D1=22mm，D2=26mm，L=16mm。对于加工6孔， 选择的导套尺寸为：D=12mm，D1=18mm，D2=22mm，L=12mm。对于加工4孔， 选择的导套尺寸为：D=10mm，D1=15mm，D2=18mm，L=12mm。对于加工3孔， 选择的导套尺寸为：D=8mm， D1=12mm，D2=15mm，L=8mm。D. 动力部件工作循环及行程的确定a). 工作进给长度LI的确定工作进给长度L工，应等于加工部位长度（多轴加工时按最长孔计算）与刀具 17切入长度L1和切出长度L2之和。 即： (2-7)12LLLL工式中,切入长度一般为 510，根据工件端面的误差情况确定。1L由于该工序是切削盲孔，故 L2=0式中，d 为钻头直径。三个面上钻孔时的工作进给长度见表 2-3：工作进给切出加工切入表 2-3 工作进给长度L1Ld2L工L左主轴箱894017右主轴箱1258017后主轴箱12510017b).快速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。初步选定左、右、后主轴箱上刀具的快速进给长度分别为16mm，16mm，16mm。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。左、右、后主轴箱上刀具的快速退回长度分别为33mm，33mm，33mm。d).动力部件总行程的确定动力部件总行程除了满足工作循环向前和向后所需的行程外，还要考虑因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件能够向前调节的距离（即前备量）和刀具装 18卸以及刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中拿出时，动力部件需要后退的距离（刀具退离夹具导套外端面的距离应大于接杆插入主轴孔内或刀具插入接杆孔的长度，即后备量） 。因此，动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。三面的前备量取40mm，后备量取80mm，则总行程为153mm。.3 机床尺寸联系总图机床尺寸联系总图机床联系尺寸图是用来表示机床的配置型式、主要构成及各部件安装位置、相互联系、运动关系和操作方位的总体布局。用以检验各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求和通用部件选择是否合适；它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据；它可以看成是简化的机床总图。A.选择动力部件a)动力箱型号的选择由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和，根据文献1公式47P切削P (2-9)主主主主主PP式中, 消耗于各主轴的切削功率的总和（kW） ；切削P 多轴箱的传动效率,加工黑色金属时取 0.80.9，加工有色金属 19时取 0.70.8；主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。本课题中，被加工零件材料为灰铸铁，属黑色金属，又主轴数量较多、传动复杂，故取。0.85h=右主轴箱： 切削=0.034 + 0.073 3 + 0.128=0.381 则主轴箱=0.3810.85= 0.448左主轴箱： 切削=0.060 4 + 0.033=0.273 则主轴箱=0.2730.85= 0.448后主轴箱： 切削=0.048 3 + 0.271 2=0.686 则主轴箱=0.6860.85= 0.807b)动力滑台型号的选择根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力，按文献1的 62 页公式 (2-10)niFiF1主主主式中，Fi各主轴所需的轴向切削力，单位为 N。则:右主轴箱 右主轴箱=3 519.3 + 692.28 + 223.87=2474.05左主轴箱 左主轴箱=4 289.55 + 234.37=1392.57后主轴箱 右主轴箱=3 301.08 + 2 1132.65=3168.54根据选定的切削用量，计算总的进给力，并据所需的最小进给速度、工作行程、结合主轴箱轮廓尺寸，考虑工作稳定性，由文献1表 5-1，左、右、后面都选用液压滑台 1HY32IA 型，台面宽 320mm，台面长 630mm，滑台及滑座总高为 280mm，允许最大进给力为 12500N；其相应的侧底座型号为 1CC321。根据液压滑台的配套要求，滑台额定功率应大于电机功率的原则，查文献1表 5-38 得出动力箱及电动机的型号，下表为动力箱及电动机的型号。 20主轴箱动力箱型号电动机型号电动机功率(KW)电动机转速(r/min)输出轴转速(r/min)后主轴箱1TD16Y90s-41.11400920右主轴箱1TD16Y90s-41.11400920左主轴箱1TD16Y90s-41.11400920表 2-4 动力箱及电动机的型号c)配套通用部件的选择侧底座 1CC321 型号，其高度 H=560mm，宽度 B=520mm，长度 L=1180mm。B.确定机床装料高度 H装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离。本课题中，工件最低孔位置 h2=128，主轴箱最低主轴高度 h1=127.5，所选滑台与滑座总高h3=320，侧底座高度 h4=560，夹具底座高度 h5=300，中间底座高度 h6=560，综合上述因素，该组合机床装料高度取 H=880。C.确定夹具轮廓尺寸主要确定夹具底座的长、宽、高尺寸。工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具底座轮廓尺寸的基本依据。具体要考虑布置工件的定位、限位、夹紧机构、刀具导向装置以及夹具底座排屑和安装等方面的空间和面积需要。夹具底座的高度尺寸，一方面要保证其有足够的高度，同时考虑机床的装料高度、排屑的方便性和便于设置定位、夹紧机构。一般不小于 240 mm。本机床夹具的长度为 660mm，宽度为 560mm，高度为 925mm。D.确定中间底座尺寸中间底座的轮廓尺寸，在长宽方向应满足夹具的安装需要。它在加工方向的尺寸，实际已由加工示意图所确定，机床在加工终了时工件端面至主轴箱前端面的距离。总之，中间底座的结构，尺寸需根据工件的大小、形状以及组合机床的配置形式等来确定。因此，中间底座一般按专用部件进行设计，但为了不致使组合机床的外廓尺寸过分繁多，中间底座的主要尺寸应符合国家标准规定。确定中间底高度尺寸时，应注意机床的刚性要求、冷却排屑系统要求以及侧底座连接尺寸要求。装料高度和夹具底座高度确定后，中间底座高度就已确定。本机床确定中间底座高度为 560mm。 21E.确定主轴箱轮廓尺寸主要需确定的尺寸是主轴箱的宽度 B 和高度 H 及最低主轴高度 h1。主轴箱宽度B、高度 H 的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按文献1P49 公式计算： 1B=b+2b （2-11）11H=h+h +b式中：工件在宽度方向相距最远的两孔距离（） ；b最边缘主轴中心距箱外壁的距离（） ；1b工件在高度方向相距最远的两孔距离（） ；h最低主轴高度（） 。1h其中，h1还与工件最低孔位置（h2=128） 、机床装料高度（H=880） 、滑台滑座总高（h3=320） 、侧底座高度（h4=560）等尺寸有关。对于卧式组合机床， h1要保证润滑油不致从主轴衬套处泄漏箱外，通常推荐 h185-140，本组合机床按文献1P50 公式 （2-1234h =h +H-(0.5+h +h )12）计算，得： h1=127.5。b=100,h=125.125,取 b1=100，则求出主轴箱轮廓尺寸： 1B=b+2b =100+2 100=300 11H=h+h +b =125.125+128+100=353.925根据上述计算值,按主轴箱轮廓尺寸系列标准，左、右、后主轴箱轮廓尺寸都预定为 BH=400400。.4 机床生产率计算卡机床生产率计算卡A.理想生产率(单位为件/h)是指完成年生产纲领 A(包括备品及废品率)所要Q求的机床生产率。它与全年工时总数 tk有关,一般情况下,单班制 tk取 2360h,两班制 tk取 4650h,由文献1的 51 页公式 22 （2-13）ktAQ 得： Q =540002360= 22.88件B.实际生产率(单位为件/h)是指所设计机床每小时实际可生产的零件数 1Q （2-14）单TQ601式中:生产一个零件所需时间(min)，可按下式计算：单T 装移快退快进停辅切单ttVLLtVLVLttTkfff2211式中:分别为刀具第、工作进给长度,单位为 mm；21LL 、分别为刀具第、工作进给量,单位为 mm/min；21ffVV 、当加工沉孔、止口、锪窝、倒角、光整表面时，滑台在死挡铁上的停留停t时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转 转所需的时间，单位 min; 分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为 mm; 快退快进、LL 动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取 56m/min;用液压动力kfV部件时取 310m/min;直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取 0.1min;移t工件装、卸（包括定位或撤销定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及装卸t吊运工件）时间。它取决于装卸自动化程度、工件重量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度。通常取 0.51.5min。如果计算出的机床实际生产率不能满足理想生产率要求,即,则必须重新QQ 1选择切削用量或修改机床设计方案。已知: 钻左面孔 17mm;25Lmm工1180 0.0894.4/ minfVnfmm16mm 33mm215Lmm快进240Lmm快退 23(17/94.4)+0.02=0.20min250.020.28min94.4fLttV机工进停 (17+33)/5000 2152400.1 1.51.691min5000kfLLtttV快进快退移辅装卸+0.1+1.5=1.61min0.20+1.61=1.81min0.28 1.6911.971minttt辅单机钻右面孔 17mm; 25Lmm工30;525 0.152.5/ minfLmm Vnfmm工16mm 33mm215Lmm快进240Lmm快退(17/52.5)+0.02=0.34min250.020.28min94.4fLttV机工进停 (17+33)/5000 2152400.1 1.51.691min5000kfLLtttV快进快退移辅装卸+0.1+1.5=1.61min0.34+1.61=1.95min0.28 1.6911.971minttt辅单机钻后面孔 17mm;25Lmm工30;540 0.1475.6/ minfLmm Vnfmm工16mm 33mm215Lmm快进240Lmm快退(17/75.6)+0.02=0.24min250.020.28min94.4fLttV机工进停 (17+33)/5000 2152400.1 1.51.691min5000kfLLtttV快进快退移辅装卸+0.1+1.5=1.61min0.24+1.61=1.85min0.28 1.6911.971minttt辅单机 对多面和多工位加工机床，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，所以选择1.95min，2.31minT单实际生产率: 60/1.95=30.77 件/h 1606026.55/2.26QhT单件C.机床负荷率 24a)当时候，机床负荷率为二者之比。1QQ组合机床负荷率一般为 0.700.90,自动线负荷率为 0.60.7。典型的钻、镗、攻螺纹类组合机床，按其复杂程度确定；对于精度较高、自动化程度高或加工多品种组合机床，宜适当降低负荷率。b)由文献1的 51 页公式得机床负荷率: =74.36% （2-15）1QQ 3.3.组合机床右主轴箱设计组合机床右主轴箱设计本人的设计任务是 YZ4110 柴油机气缸体三面钻削孔组合机床右主轴箱部分的设计。由总体设计部分可知，需设计的主轴箱轮廓尺为 400400，属于大型通用主轴箱，结构典型，能利用通用的箱体和传动件；采用通用主轴，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，一般为 325mm，本课题中主轴箱由箱体、前盖和后盖三个部分组成。箱体的标准厚度为 180mm，前盖厚度为55mm，后盖厚度为 90mm1。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。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、轴径及齿轮模数；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。具体内容如下： 25图 3-1 右主轴箱设计原始依据图3.13.1 主轴箱原始依据图主轴箱原始依据图主轴箱依据图是根据“三图一卡”绘制的。图 3-1 所示为三面钻镗孔组合机床右主轴箱设计原始依据图，表 3-1 所示为各主轴外伸尺寸及各孔的切削用量。 表 3-1 主轴外伸尺寸及孔的切削用量轴 号D/dL工序内容n(r/min)v(m/min)f(mm/r)132/20115钻 652510.480.1232/20115钻 652510.480.1332/20115钻 652510.480.1432/20115钻 852513.1880.1532/20115钻 490010.260.0583.23.2 主轴结构型式的选择和动力计算主轴结构型式的选择和动力计算.1 主轴结构型式的选择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，主轴进行钻削加工，轴向切削力较大，用推力球轴承承受轴向力，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 26主轴前端，主轴采用滚珠主轴，前支承为推力球轴承、深沟球轴承，后支承深沟球轴承见文献3。钻孔采用滚珠轴承长主轴是因为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。.2 主轴直径和齿轮模数的确定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，见 2.3.2。按同一多轴箱中的模数规格最好不多于两种的原则，用类比法确定齿轮模数，在次之前可先由文献1的公式估算： （3-1）3)3230(znPm 式中，P齿轮所传递的功率，单位为；KWz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，确定本次设计的右主轴箱内齿轮模数为 3、2。3.33.3 主轴箱传动系统的设计与计算主轴箱传动系统的设计与计算多轴箱传动设计，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见文献2。多轴箱传动系统的一般需满足以下要求：a）在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下，力求使传动轴和齿轮的规格、数量为最少。应尽量用一根传动轴带动多根主轴；当齿轮啮合中心距不符合标准时可采用齿轮变位的方法来凑中心距；通常应避免主轴带动主轴，否则将增加主动主轴的负荷。b）为了使结构紧凑，多轴箱内齿轮副的传动比一般要大于(最佳传动比21)，后盖内传动比允许取至；避免用升速传动。111.51133.5c）用于粗加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在第排，以减少主轴的扭转变 27形；精加工主轴上的齿轮，应设在第排，以减少主轴端的弯曲变形。d）多轴箱内具有粗加工主轴时，最好从动力箱驱动轴齿轮传动开始，就分两条传动路线，以免影响加工精度。e）刚性镗孔主轴上的齿轮，其分度圆直径应尽可能大于被加工孔的孔径，以减少振动，提高运动平稳性。f）驱动轴直接带动的转动轴数不能超过两根，以免给装配带来困难。.1 根据原始依据图计算坐标尺寸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 右主轴箱驱动轴、主轴坐标值坐标销 O1驱动轴 6主轴 1主轴 2主轴 3主轴 4主轴 5X0.000175.000102.500175.000248.050239.450235.000Y0.000167.250209.667251.400209.525167.250108.050.2 拟订主轴箱传动路线拟订主轴箱传动路线右主轴箱有 5 根主轴，这 5 根主轴分别为：1，2、3、4、5，传动轴 6 分别为这五根轴传动，其中主轴 1 给油泵轴 7 传动。具体传动路线见下图。图 3-2 右主轴箱传动树形图 2.3 确定传动轴位置及齿轮齿数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见文献8。A. 由各主轴和驱动轴转速求驱动轴到各主轴之间的传动比。各主轴转速见表3-3 所示。 表 3-3 右主轴箱主轴转速（r/min） 主 轴 0 1 2 3 45转 速920525525525525900右主轴箱总传动比u0-1=0.57920525u0-4=0.57920525u0-5=0.98920900 B. 各轴传动比分配右主轴箱各轴传动比分配： 轴 6 u0-6=0.98轴 1、2、3 u6-1=0.58 轴 4 u6-4=0.58 轴 5 u6-5=1C. 确定中间传动轴的位置并配各对齿轮传动轴转速的计算公式：文献1 （3-2）主从从主nnzzu （3-3）zSmzzmA2)(2从主 （3-4）主从从从主zznunn 29 （3-5）从主主主从zznunn （3-6）)1 (2)1 (22umAunnmAzmAz从主从主 （3-7）uAunnmAzmAz12)1 (22主从主从式中： 啮合齿轮副传动比；u啮合齿轮副齿数和；zS分别为主动和从动齿轮齿数；从主、zz分别为主动和从动齿轮转速，单位为 r/min；从主、nn齿轮啮合中心距，单位为 mm；A 齿轮模数，单位为 mm。ma) 确定传动轴 0 的位置，及齿轮 m=3,Zo=28b) 确定传动轴 6 的位置，及齿轮轴 0-6 m=3 Z=29轴 6-1、2、3 m=2 Z=30轴 6-4 m=2 Z=23轴 6-5 m=2 Z=42c）确定传动轴 1、2、3 的位置，及齿轮 轴 1-6、2、3 m=2 z=53 轴 1-7 m=2 z=63d) 确定传动轴 4 的位置，及齿轮 轴 4 m=2 Z=40e) 确定传动轴 5 的位置，及齿轮 轴 5 m=2 Z=42f) 确定传动轴 7 的位置，及齿轮 30 轴 7-1 m=2 Z=38D. 验算各主轴转速右主轴箱：各轴实际转速n6=888 r/minn1=502 r/minn4=510 r/minn5=888 r/min转速相对损失在 5%以内，符合设计要求。E.液压泵的转速采用 B-ZIR12-2 型叶片液压泵见文献4，由中间传动轴经一对齿轮传动，液压泵的转速计算如下：右主轴箱： n 泵=920=679.88 r/min362239333863叶片液压泵转速在 500800r/min 范围内，满足要求。坐标计算就是根据已知的驱动轴和主轴的位置及传动关系，精确计算各中间传动轴的坐标。其目的是为主轴箱箱体零件补充加工图提供孔的坐标尺寸，并用于绘制坐标检查图来检查齿轮排列、结构布置是否正确合理。F.计算传动轴的坐标已左下角的定位销为原点 0, 右主轴箱传动轴坐标计算结果见表 3-4表 3-4 右主轴箱传动轴坐标计算结果坐 标传动轴 6油泵轴7 X175.00090.500 Y167.250110.000 3.4 传动轴的传动轴的选择选择校核右主轴箱传动轴 6根据文献1， nnUTUTUTT2211总（3-8）=3*1.316*0.57+2.34*0.57+0.378*nnUTUTUTT2211总0.98=3.9546N*m=3954.6N*mmA 传动轴轴径的确定 取， 7.3B 3= 410 = 7.3 410 3954.6 = 18.306 所以取 325dmmB 传动轴的校核轴 6：3954.6N*mm，轴上齿轮 z=29，模数，则3*29=87mm，6465.4417TN mmm=3d=mz=3 36=108N，90.9*tan20=33.08N。22 6465.4417119.7108tTFd2 3954.687= 90.9tan20119.7tan2043.57NrtFFa) 作出水平面受力图及弯矩图由装配图可知，为了计算方便，可认为AB=182.5,BC=75,CD=75.5，对校核影响不大。则BC=CD=7545N，45*75=3375Nmm。1602HBHDtRRF60 754500HCHBMRBCb) 作出垂直面受力图及弯矩图16.54N，16.54*75=1240.5Nmm。121.782VBVCrRRF21.78 751633.5VCVBMR BCc) 求出合成弯矩，并画出合成弯拒图22221633.545004787.3CHCVCMMMNmm1240.52+ 33752= 3595.8d) 作出转矩图，考虑到开始切削和终了切削，轴所受切削扭矩 T 可看成是脉 32动的，取修正系数。 58. 0120/70/01bbf）作出弯矩图，对于弯曲与扭转的组合变形，可采用第三强度理论进行校核， （3-9） WTM22)( 33633.14 253.0664 101616DWm引入修正系数，则=1.39M22226()4.7873(0.58 6.4654417)1.983.0664 10CMTW3.59582+ (0.58 3.9546)23.0664 10 6，轴 6 的材料为 40Cr，查表 10-1，可知其疲劳极限=70MPa，则，aPb1b1所以轴 6 满足强度要求。图 2-11 为轴的受力简图、受力弯矩图及扭矩图：图 2-11 轴的受力图.5 轴承的寿命校核轴承的寿命校核a)确定 30205 轴承的主要性能参数 33查9表 18-4 得: =32.2KN =37KN e=0.37 Y=1.6012.5rCorCb)计算派生轴向力 1sF2sF 156.72rFN222.46rFN392.51aeFN (3-10)1156.7217.7322 1.6rsFFNY (3-11)2222.467.01622 1.6rsFFNYc)计算轴向负荷 1aF2aF (3-12)1217.73392.51410.24saesFFNF故轴承二被“压紧” ，轴承一被“放松”得 21410.24asaeFFFN127.016asFFNd)确定系数 1X2X1Y2Y (3-13)117.0160.12456.72arFeF22410.2418.2722.46arFeF查参考文献9表 8-10 11X 10Y 20.4X 20.4cot1.8Ye)计算当量动负荷 1P2P (3-14)1111156.72raPX FY FN (3-15)222220.4 22.46 1.8 410.24747.416raPX FY FNf)计算轴承寿命 hL查参考文献9表 8.7 、8.8 得 又知1.5pf 11f 10/3 (3-16)716667166671 32200()()2.32 10300002501.5 747.416tnpf cLhnf P所以该轴承合适。.6 齿轮的齿轮的选择选择 已选定齿轮采用 45 钢，锻造毛坯，软齿面，齿轮 T 调质 HBS280350，齿轮 34精度 8 级，轮齿表面粗糙度为 1.6,按软齿面齿轮非对称安装由文献15的表 9.12,取mmd=0.4。以传动轴 6 及驱动轴 O 上的一对啮合为例进行齿轮的强度校核，大、小齿轮齿数分别为，传动比。6= 29,0= 286220.6136oziz2829= 0.97A.设计准则按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。B.按齿面接触疲劳强度设计由文献15中公式（9.14）得 (3-17)213112.32EtdHKTZudu其中， ，6361.63622ozuz2928= 1.03由文献15的 9.12 得，0.4d由文献15表 9.11 得， (3-18)aEMPZ8 .18966310.559.55 109.55 109.38 10560PTNmmn1.1920= 1.142 104 由文献15的图 9.18(c)选择材料的接触疲劳极限应力为： lim1560HMPalim2650HMPa由文献15的图 9.23(c)选择材料的弯曲疲劳极限应力为： MPaF230lim1MPaF210lim2应力循环次数 N 由文献15的公式（9.13）计算可得 (3-19) 9116060 480 1 300 16 101.6128 10hNn jL t 则 98121.6128 109.86 101.636NNu 35由文献15的图 9.19，查得接触疲劳寿命系数,10.9H NK20.95HNK由文献15的图 9.24，查得弯曲疲劳寿命系数，弯曲疲120.88,0.90FNFNKK劳安全系数,又，试选。1.4FS 0 . 2STY1.5tK 许用接触应力： lim112lim2225600.950416500.95617.51HHHNHHHHNHKMPaSKMPaS213123312.321.5 9.38 101.636 1 189.82.320.41.636617.540.59EtdHKTZudumm =43.34mm (3-20) =2.08m/s 11140.59 5601.19/60 100060 1000td nvm s 43.34 92060 1000 =0.58m/s122 1.19/0.26/100100oz vm sm s 28 2.08100查文献15的图 9.10 得1.1；查文献15的表 9.7 得；查文献15的0 . 1Kv1.5AK 表 9.10 得，1.5*1.1*1.02=1.6831.02K1.5 1.0 1.021.53AKK KvK修正 (3-21) 140.861.8622odmmmmmz按标准取模数，与前面选定的模数相同，所以符合要求。3mmm3mmmC.计算几何尺寸33111.5340.5940.861.5ttKddmmK 361= 0= 3 28 = 842= 6= 3 29 = 87 = (0+ 6)2= 3 28 + 292= 85.5 = 1= 0.4 84 = 33.6 = 2.25 = 2.25 3 = 6.75取 1= 342= 34D.校核齿根弯曲疲劳强度由文献15的图 9.24 查得弯曲疲劳寿命系数，弯曲疲劳120.88,0.90FNFNKK安全系数,又。 。1.4FS 0 . 2STY (3-22)11lim1/0.88 2 230/1.4289.14FFNSTFFKYSMPa 22lim1/0.9 2.0 210/1.4270FFNSTFFKYSMPa由文献15的表 9.21 查得， 表 9.22 查得 ，12.76FaY22.53FaY11.56SaY 21.62SaY由文献15的公式（9.19）校核两齿轮的弯曲强度 (3-23)311232322 1.53 9.38 102.76 1.560.4 223FFaSadoKTY YMPaz m=58.64123.64FMPa (3-24)221211.6223.6424.551.56SaFFFSaYMPaMPaY58.64 (1.621.56)= 60.90所以齿轮完全达到要求。传动轴 6 上其余齿轮均用此方法进行校核，其结果均符合要求。.7 平键的选择平键的选择键的大小根据轴的轴径来选择见文献15，校核主轴 1 上的键6*68 20b h 图 3-7 为键的受力图： 37图 3-7 键受力图由文献15得普通平键连接的挤压强度条件： 2PPTdkl(325)式中：传递的转距，单位为；T /2TFyFdN mmA 键与轮毂的接触高度，为键的高度，单位为；k /2khhmm 轴的直径，单位为d mm键的工作长度，单位为。型键；l mmAlLb键、轴、轮毂 3 者中最弱材料的许用挤压应力，单位为。 PMPa取=100 PMPa0= 51.93 =2= 30= = 3 53 = 106 = = 24 6 = 18 =200=2 5193106= 97.98 = = 2= 97.98 10 = 979.8 =2=2 979.820 10 18= 0.544 故 1 轴上的键符合要求.8 坐标检查图坐标检查图在坐标计算完成后，绘制坐标及传动关系检查图，用以全面检查传动系统的正确性。坐标检查图的主要内容有：通过齿轮啮合，检查坐标位置是否正确；检查 38主轴转速及转向；进一步检查各零件间有无干涉现象；检查液压泵、分油器等附加机构的位置是否合适。绘制出的坐标检查图，如图 3-8 所示。图 3-8 右主轴箱坐标检查图4 4 零部件的设计零部件的设计4.14.1 主轴箱的装配图及零件图主轴箱的装配图及零件图根据前面的计算，参考文献1的图 7-4、图 7-5 通用组件装配结构及表 7-5、7-7 轴组件配套零件表，表 7-6、7-8 主轴组件联系尺寸，文献1 的表 7-11 多轴箱主轴端部尺寸，文献1的图 7-7 滚锥轴承传动轴组件装配结构，文献1的表 7-13 滚锥轴承传动轴组件配套零件表以及文献11的 76 页滚锥轴承传动轴组件联系尺寸绘制主轴箱装配图及零件图。 394.24.2 主轴箱的选择设计主轴箱的选择设计该柴油机气缸体三面钻组合机床左、右主轴箱和后主轴箱都选用 400400的通用主轴箱体。主轴箱体材料为 HT200，前后盖的材料是 HT150，虽然主轴箱是通用的，但为了满足具体的使用要求，故在此基础上进行了一系列的补充加工，其补充加工的情况可参见补充加工图。4.34.3 润滑系统的设计润滑系统的设计a)液压泵采用 B-ZIR12-2 型叶片液压泵，由中间传动轴经一对齿轮传动，叶片液压泵转速在 500800r/min 范围内，满足要求见文献12。b) 油杯油杯是用来给箱体注油用的，以保证箱体内油量满足使用要求。c)分油器本主轴箱中分油器选用 B-ZIR31-2 型分油器，其作用是把油分成几路，分别润滑不同排数的齿轮及轴承，以便于保证轴承、齿轮有一定的使用寿命，减少摩擦和磨损、降低振动、消耗发热。将油送入主要啮合区润滑，并且用油盘淋油的方法全面润滑各齿轮及轴承。d)放油口为了换油及清洗箱体时排出油污，因而在箱座底部油池最低处设有排油孔，平时排油孔用螺塞及封油垫封住。e)油标油标是用来指示油的高度的，应该放置在便于检查及油面较稳定处，该主轴箱选用管状油标(GB1162-79)放置在箱体侧面上。发现油量低于最低线时加油，每两个月更换一次油。f)油塞油塞是用来放油用的，应该置在箱体的底部，由于该主轴箱是卧式组合机床，故活塞放置在箱体上，放油孔螺母与凸台之间应加封油圈密封。 405 5 结论结论 本次设计的 YZ4110 柴油机气缸体三面钻削组合机床采用液压滑台进给、固定式及旋转式导向装置导向，工件采用手动夹紧方式，调整、保养以及维修方便。在设计本组合钻床时，遵循机械设计中标准化、通用化、系列化原则，制造成本合理，设备维修方便。根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。在选择机床配置型式时，既考虑到实现工艺方案，保证加工精度、技术要求及生产率；又考虑到机床操作、维护、修理、排屑的方便性。首先，我确定了被加工零件的工序图；按照工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制加工示意图；以加工示意图和加工零件工序图为依据，进行绘制机床尺寸图，接下来算出生产率计算卡。根据加工孔的大小，计算出功率，选择电动机的型号，并确定轴的轴径，再根据轴的轴径，选择轴承、键的型号。根据各轴的受力以及所传递的功率对轴、齿轮、轴承、键校核。检查各齿轮是否有干涉现象，轴的布局合理与否。该方案设计不仅降低了工人的劳动强度，而且缩短了辅助时间，提高了生产率。本组合钻削机床基本达到了“质量轻、体积小、结构简单、使用方便、效率高、质量好”的要求。本次设计中虽然对于原来的加工方法和加工成本等有了很大程度的改善，在有些地方还是有着不足之处。它解决了现有的钻床加工 YZ4110 柴油机气缸体时操作不方便、加工困难等技术问题。 41参参 考考 文文 献献1谢家瀛.组合机床设计简明手册M.北京:机械工业出版社,19992张银保.立式轴承钻孔组合机床设计.湖北工业大学学报M.2005,(3):55-57, 60.3胡家秀.机械零件设计实用手册M.北京:机械工业出版社,19994沈贤，尤旭雁.柴油机缸体气缸孔止口粗加工组合机床M江南学院学报，2000，15（2）56-595李益民.机械制造工艺设计手册M.北京:机械工业出版社,19956艾兴.金属切削用量手册M.北京:机械工业出版社,19967大连组合机床研究所.组合机床设计参考图册M.北京:机械工业出版社,19968王之煦,许杏根.简明机械设计手册M.北京:机械工业出版社,19971徐锦康.机械设计M.北京:机械工业出版社,200110袁云龙.PLC 控制在组合机床动力滑台实验台上的应用M.宁波高等专科学校学报.2004,(4):35-37,62.11万加桔,赵志英,罗良玲.顺序控制设计法在组合机床中的应用M.电工技术杂志. 2003,(1):1-4.12王旭,王积森.械设计课程设计M.北京:机械工业出版社,200313关慧贞,冯辛安.机械制造装备设计.北京:机械工业出版社,2009.14王先奎.机械加工工艺手册第二卷.北京:机械工业出版社,2007.13安琦,顾大强.机械设计.北京:科学出版社,2008. 42外文资料外文资料及译文及译文SpecialSpecial processingprocessing GeneralityGeneralitySpecial processing which is also called non-traditional machining or modern processing method, referring to electrical energy, heat energy, light energy, electrochemistry energy, chemical energy, sound energy and mechanical energy, such as special processing methods to remove or add material energy. Special processing technology is mainly described in this article refers to the laser processing technology, electron beam processing technology, ion beam and plasma processing technology and processing technology, etc. With the development of new type weapons and equipment, the increasingly urgent demand for special processing technology at home and abroad. Both aircraft, missiles, and other combat platforms are required to reduce the structure weight, improve the speed, increased range, reduce fuel consumption, achieve lighter high performance, structure, long service life and good economic affordability. To this end, the weapon system and combat platforms are required to use integral structure, lightweight structure, the new structure, advanced cooling structure and titanium alloys, composite materials, powder materials, intermetallic compounds, such as new materials. To do this, you need the special processing technology, equipment manufacturing, in order to solve processing problem of using conventional processing methods cannot be achieved, so special processing technology is the main application areas: Difficult-to-machine materials, such as high strength steel, titanium alloy, heat-resistant stainless steel, composite materials, engineering ceramics, diamond, ruby, hardened glass high hardness, high toughness, high strength, high melting point materials. Difficult machining parts, such as complex parts 3 d cavity type, hole processing, group of hole and narrow gap, etc. Low rigidity parts, such as thin walled parts, elastic element and other parts of the processing. With high energy density beam for welding, cutting, making holes, spraying, surface modification, etching and fine processing. 431. The laser processing technology Laser processing equipment and processes abroad has developed rapidly, now has 100 kW high power CO 2 laser , kW level high beam quality of Nd: YAG solid laser, some with optical fiber can be transfer, telecommuting. Big power laser processing equipment, high automatic degree and has been widely used CNC control, multi-axis linkage, and is equipped with laser power monitoring, automatic focusing, industrial TV shows and other auxiliary system. Laser hole of minimum aperture has amounted to 0.002 mm, has succeeded in application of automation system of six coordinate laser hole special equipment for processing, with holes on the combustion chamber, gas turbine engine to achieve to cast layer, the effect of the micro cracks. Laser cutting is suitable for the made of heat resistant alloy, titanium alloy, composite material parts. Currently BoCai cutting speed can be up to 15 m/min, narrow kerf width, generally between 0.1 1 mm, heat affected zone is only 10% 20% of the kerf width, maximum cutting thickness of 45 mm, has been widely used in plane three-dimensional skin ship plate, frame, ships and helicopter rotor, engine combustion chamber, etc. Laser welding thin plate has been quite common, most are employed in the automotive industry, aerospace and instrumentation industries. Laser subtle welding technology has become an aviation electronic equipment, high precision mechanical equipment in the micro encapsulation nodes one important means of micro connection. Laser surface strengthening, surface remelting, alloying, amorphous processing technology application is more and more widely, laser microfabrication applications in electronics, biology, medical engineering has become an irreplaceable special processing technology. Laser rapid prototyping technology has expanded from research and development stage to application stage, has shown broad application prospects. At home in the early 70 s has begun for laser processing applied research, but the development speed is slow. Hole in the laser system, laser heat treatment, welding, etc. Although have a certain application, but the quality is not stable. Has developed a solid laser processing systems with optical fiber transmission, and realize the optical fiber 44coupling synchronization of the three beams welding and laser welding of quartz watch movements. Completed the laser sintering rapid prototyping principle prototype, and with polyester and epoxy resin sand sintered powder materials, rapid prototyping of typical parts, such as impeller, the gear. Laser processing technology in the next few years should combine pre-study achievements have been achieved, according to demand, focus on zero defect laser processing of gas membrane pores and control technology of real-time detection, high strength aluminum) (lithium containing aluminum, aluminum and magnesium alloy laser welding technology, laser sintering rapid prototyping technology, powder of metal parts laser precision machining and important component of the research of laser shock processing, etc. Achieve zero defect with holes on the high temperature turbine engine processing, can make the blade service life of 2000 hours; To welding instead of nc machining plane bearing components, as well as welding for riveting of ribbed wall; Realize the important parts of surface strengthening, improve security, reliability, etc., so that advanced laser manufacturing technology play a more important role in military industry. 2. The electron beam processing technology Electron beam processing technology become more mature in the world, wide application range. Finalize the design production abroad 40 kv 300 kv electron gun (mainly including 60 kv, 150 kv), has been widely used CNC control, multi-axis linkage, a high degree of automation. Electron beam welding has been successfully used in special materials, dissimilar materials, complex space curve, non-uniform welding, etc. Is currently studying weld automatic tracking, wire filling welding, vacuum welding, such as maximum welding penetration of up to 300 mm, deep weld width than those days. Electron beam welding has been used in space shuttle launch vehicle, the main bearing components are large structures such as the combination of welding, as well as the aircraft beam, box, landing gear parts, whole engine rotor shaft, casing, power and other important structures and nuclear power plant pressure vessel manufacturing. Such as the f-22 fighter with advanced electron beam welding, reduce aircraft weight, improve the performance of 45the machine; Su - 27 and other series of large bearing components, such as the gear, the load bearing frame, adopts high voltage electron beam welding technology. Domestic various types of aircraft and engines and a variety of models of the missile shell, oil tank, the exhaust structures have been adopted the electron beam welding. Therefore, the application of electron beam welding technology is more and more widely, the demand for electron beam welding equipment is becoming more and more big. Electron beam welder abroad to Germany, the United States, France, Ukraine, etc, have reached the engineering production. Is characterized by variable frequency power supply, the volume of equipment, noise, and high pressure performance is greatly improved; In terms of control system, using advanced computer technology, adopts the advanced CNC and PLC technology, make the control more reliable, equipment operation more simple and intuitive. Vacuum electron beam physical vapor deposition technology abroad, have been used for aeroengine turbine blade high temperature anti-corrosion insulation ceramic coating, to improve the thermal shock resistance of the coating and the life. Electron beam lithography and electron beam irradiation curing resin matrix composites technology is at the research stage. Electron beam processing technology in the future should actively expand professional field, closely tracking the international advanced technology development, in view of the demand, focus on key techniques of electron beam physical vapor deposition, the main bearing structure electron beam welding, electron beam irradiation curing technology study, key techniques of electron beam welding machine, etc. 3. The ion beam and plasma processing technology Function of surface coating has high hardness, wear resistance, corrosion resistance function, can significantly improve the life of the parts, with wide USES in industry. Currently in the United States and European countries most use microwave ECR plasma source to the preparation of various functional coatings. Plasma body spraying technology already in engineering application, has been widely used in aviation, aerospace, 46ships, etc. Products are key components in the field of wear-resistant coating, seal coating, thermal barrier coating and heat shielding layer, etc. Plasma welding has been successfully applied to 18 mm storage tank welding of aluminum alloy. Equipped with robots and plasma welding seam tracking system in complex space welding seam has practical application. Microbeam plasma welding are widely used in precision components of welding. Plasma spraying has been applied to weapons and equipment of developed in our country, mainly used in wear-resistant coating, seal coating, high temperature protection coating and thermal barrier coating. Vacuum plasma spraying technology and omni-directional ion implantation technology has begun to study, with abroad still has big distance. Plasma welding is used in the production, but the welding quality is not stable. Ion beam and plasma processing technology in the future should be combined with the results have been achieved, according to demand, and ion implantation on the thermal barrier coating on the surface modification of the new technology research, at the same time, on the basis of the already obtained preliminary results, further research on plasma welding technology. 4. Electric processing technology Widely used abroad, electrochemical machining, in addition to the blade and the integral impeller has expanded to the casing, the plate of ring parts and deep hole processing, using electrochemical machining can work out high precision metal reflective mirror. Current electrochemical machining machine tool capacity has reached 50000 amps, and has set up a CNC control and multiple parameter adaptive control. With holes on the electrical discharge machining using multi-channel and nanosecond ultra high frequency pulse power and electrode processing of special equipment at the same time, more 2 3 seconds/hole machining efficiency, surface roughness Ra0.4 microns, general high-grade electric spark forming and cutting has been able to provide micron grade machining precision, can be processed 3 microns of micro hole axis and 5 microns. Precision pulse electrolysis technology has amounted to about 10 microns. Electrolysis with edm compound machining and electrolytic grinding, edm grinding has been used in production. 47According to the status quo, the development direction of special processing technology should be: (1) continuous improvement, improve the quality of the high energy beam source, and to develop in the direction of high power, high reliability. (2) high energy beam machining equipment to muti_function, motors and intelligent direction, makes every effort to achieve the goal of standardization, seriation and modularization. Expand the application scope, to develop in the direction of composite processing. (3) is steadily high energy beam machining new technologies, new processes, new equipment engineering and industrialization of work. Above to achieve development goals, must carry out the following processing technology research: (1) laser processing technology Micro cracks to cast layer, efficient laser processing technology research with holes on the turbine blades; titanium alloy, aluminum alloy, super steel dissimilar material artifacts and laser welding process of large curved surface parts research, three-dimensional laser cutting process specification and surface quality of the online measuring control technology and control technology research and improve the high temperature alloy, aluminium alloy, and other important components impact fatigue resistance of laser technology research; High-power laser rapid prototyping technology research, laser cladding ceramic coating technology and coating structure and performance study. (2) electron beam processing technology 150 kv and 15 kw high pressure gun and high voltage power supply technology research; Electron beam physical vapor deposition technology research; Large thickness of the cross-section of electron beam welding technology of titanium alloy research and quality evaluation; Typical electron beam curing process of composite aircraft components research and engineering research; 48Multifunctional electron beam processing technology research. (3) the ion beam and plasma processing technology Complex parts conformal implantation and mixed deposition technology research, to obtain high density plasma method research; Spatial structure of welding technology parameter adaptive control and weld automatic tracking system, in the process of the plasma arc welding and deformation control technology research; Plasma spraying ceramic thermal barrier coating structure, technology and engineering research; Laminar-turbulent automatic conversion technology and axial feeding, three-dimensional spraying technology research; Laminar plasma spraying, system development and its spraying technology research. (4) machining technology High quality deep hole electro-hydraulic beam processing technology research; High efficiency, high quality photographic electrochemical machining technology research group of hole; Multi-spindle, multi-channel electrical discharge machining of holes, special-shaped hole technology research; The large capacity (5000 a and above) precision electrochemical machining technology research; Electrolysis - edm compound machining technology research. Study the technical key is: improve the quality of the high energy beam; To carry out special processing of automatic control and computer modeling and simulation technology research; New materials processing characteristics research; Research of special processing equipment, etc. 特种加工概论特种加工概论特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法” ，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法。本文所述的特种加工技术主要是指激光加工技术、电子束加工技术、离子束及等离子加工技术和电加工技术等。 随着新型武器装备的发展，国内外对特种加工技术的需求日益迫切。不论飞机、 49导弹，还是其它作战平台都要求降低结构重量，提高飞行速度，增大航程，降低燃油消耗，达到战技性能高、结构寿命长、经济可承受性好。为此，上述武器系统和作战平台都要求采用整体结构、轻量化结构、先进冷却结构等新型结构，以及钛合金、复合材料、粉末材料、金属间化合物等新材料。 为此，需要采用特种加工技术，以解决武器装备制造中用常规加工方法无法实现的加工难题，所以特种加工技术的主要应用领域是： 难加工材料，如钛合金、耐热不锈钢、高强钢、复合材料、工程陶瓷、金刚石、红宝石、硬化玻璃等高硬度、高韧性、高强度、高熔点材料。难加工零件，如复杂零件三维型腔、型孔、群孔和窄缝等的加工。刚度零件，如薄壁零件、弹性元件等零件的加工。高能量密度束流实现焊接、切割、制孔、喷涂、表面改性、刻蚀和精细加1. 激光加工技术国外激光加工设备和工艺发展迅速，现已拥有100kW 的大功率 CO2激光器、kW 级高光束质量的 Nd:YAG 固体激光器，有的可配上光导纤维进行多工位、远距离工作。激光加工设备功率大、自动化程度高，已普遍采用 CNC 控制、多坐标联动，并装有激光功率监控、自动聚焦、工业电视显示等辅助系统。 激光制孔的最小孔径已达0.002mm，已成功地应用自动化六坐标激光制孔专用设备加工航空发动机涡轮叶片、燃烧室气膜孔，达到无再铸层、无微裂纹的效果。激光切割适用于由耐热合金、钛合金、复合材料制成的零件。目前薄材切割速度可达15m/min，切缝窄，一般在0.11mm 之间，热影响区只有切缝宽的10%20%，最大切割厚度可达45mm，已广泛应用于飞机三维蒙皮、框架、舰船船身板架、直升机旋翼、发动机燃烧室等。 激光焊接薄板已相当普遍，大部分用于汽车工业、宇航和仪表工业。激光精微焊接技术已成为航空电子设备、高精密机械设备中微型件封装结点的微型连接的重要手段。激光表面强化、表面重熔、合金化、非晶化处理技术应用越来越广，激光微细加工在电子、生物、医疗工程方面的应用已成为无可替代的特种加工技术。激光快速成型技术已从研究开发阶段发展到实际应用阶段，已显示出广阔的应用前景。 50国内70年代初已开始进行激光加工的应用研究，但发展速度缓慢。在激光制孔、激光热处理、焊接等方面虽有一定的应用，但质量不稳定。目前已研制出具有光纤传输的固体激光加工系统，并实现光纤耦合三光束的同步焊接和石英表芯的激光焊接。完成了激光烧结快速成型原理样机研制，并采用环氧聚脂和树脂砂烧结粉末材料，快速成型出典型零件，如叶轮、齿轮。激光加工技术今后几年应结合已取得的预研成果，针对需求，重点开展无缺陷气膜小孔的激光加工及实时检控技术、高强铝(含铝锂、铝镁)合金的激光焊接技术、金属零件的激光粉末烧结快速成型技术、激光精密加工及重要构件的激光冲击强化等项目的研究。实现高温涡轮发动机气膜孔无缺陷加工，可使叶片使用寿命达2000小时以上；以焊代替数控加工飞机次承力构件，以及带筋壁板的以焊代铆；实现重要零部件的表面强化，提高安全性、可靠性等，从而使先进的激光制造技术在军事工业中发挥更大的作用。2.电子束加工技术电子束加工技术在国际上日趋成熟，应用范围广。国外定型生产的40kV300kV 的电子枪(以60kV、150kV 为主)，已普遍采用 CNC 控制，多坐标联动，自动化程度高。电子束焊接已成功地应用在特种材料、异种材料、空间复杂曲线、变截面焊接等方面。目前正在研究焊缝自动跟踪、填丝焊接、非真空焊接等，最大焊接熔深可达300mm，焊缝深宽比20：1。电子束焊已用于运载火箭、航天飞机等主承力构件大型结构的组合焊接，以及飞机梁、框、起落架部件、发动机整体转子、机匣、功率轴等重要结构件和核动力装置压力容器的制造。如：F-22战斗机采用先进的电子束焊接，减轻了飞机重量，提高了整机的性能；“苏-27”及其它系列飞机中的大量承力构件，如起落架、承力隔框等，均采用了高压电子束焊接技术。国内多种型号的飞机及发动机和多种型号的导弹壳体、油箱、尾喷管等结构件均已采用了电子束焊接。因此，电子束焊接技术的应用越来越广泛，对电子束焊接设备的需求量也越来越大。国外的电子束焊机，以德国、美国、法国、乌克兰等为代表，已达到了工程化生产。其特点是采用变频电源，设备的体积、噪声、高压性能等方面都有很大提高；在控制系统方面，运用了先进的计算机技术，采用了先进的 CNC 及 PLC 技术，使设备的控制更可靠，操作更简便、直观。 51国外真空电子束物理气相沉积技术，已用于航空发动机涡轮叶片高温防腐隔热陶瓷涂层，提高了涂层的抗热冲击。性能及寿命。电子束刻蚀、电子束辐照固化树脂基复合材料技术正处于研究阶段。电子束加工技术今后应积极拓展专业领域，紧密跟踪国际先进技术的发展，针对需求，重点开展电子束物理气相沉积关键技术研究、主承力结构件电子束焊接研究、电子束辐照固化技术研究、电子束焊机关键技术研究等。3.离子束及等离子体加工技术表面功能涂层具有高硬度、耐磨、抗蚀功能，可显著提高零件的寿命，在工业上具有广泛用途。美国及欧洲国家目前多数用微波 ECR 等离子体源来制备各种功能涂层。等离子体热喷涂技术已经进入工程化应用，已广泛应用在航空、航天、船舶等领域的产品关键零部件耐磨涂层、封严涂层、热障涂层和高温防护层等方面。等离子焊接已成功应用于18mm 铝合金的储箱焊接。配有机器人和焊缝跟踪系统的等离子体焊在空间复杂焊缝的焊接也已实用化。微束等离子体焊在精密零部件的焊接中应用广泛。我国等离子体喷涂已应用于武器装备的研制，主要用于耐磨涂层、封严涂层、热障涂层和高温防护涂层等。真空等离子体喷涂技术和全方位离子注入技术已开始研究，与国外尚有较大差距。等离子体焊接在生产中虽有应用，但焊接质量不稳定。离子束及等离子体加工技术今后应结合已取得的成果，针对需求，重点开展热障涂层及离子注入表面改性的新技术研究，同时，在已取得初步成果的基础上，进一步开展等离子体焊接技术研究。4. 电加工技术国外电解加工应用较广，除叶片和整体叶轮外已扩大到机匣、盘环零件和深小孔加工，用电解加工可加工出高精度金属反射镜面。目前电解加工机床最大容量已达到5万安培，并已实现 CNC 控制和多参数自适应控制。电火花加工气膜孔采用多通道、纳秒级超高频脉冲电源和多电极同时加工的专用设备，加工效率23秒/孔，表面粗糙度 Ra0.4m，通用高档电火花成型及线切割已能提供微米级加工精度，可加工3m 的微细轴和5m 的孔。精密脉冲电解技术已达10m 左右。电解与电火花复合加工，电解磨削、电火花磨削已用于生产。 52根据上述现状，今后特种加工技术的发展方向应是：(1)不断改进、提高高能束源品质，并向大功率、高可靠性方向发展。(2)高能束流加工设备向多功能、精密化和智能化方向发展，力求达到标准化、系列化和模块化的目的。扩大应用范围，向复合加工方向发展。 (3)不断推进高能束流加工新技术、新工艺、新设备的工程化和产业化工作。 为实现以上发展目标，必须开展下列加工工艺的技术研究：(1)激光加工技术无再铸层、无微裂纹涡轮叶片气膜孔激光高效加工技术研究；铝合金、超强钢、钛合金、异种材料构件以及大型空间曲面零件的激光焊接工艺研究，三维激光切割工艺规范及表面质量控制技术和在线测量控制技术研究提高高温合金、铝合金等重要部件抗疲劳性能的激光冲击技术研究；激光快速成型技术研究，大功率激光熔覆陶瓷涂层的工艺以及涂层组织结构和性能的研究。(2)电子束加工技术 150kV、15kW 高压电子枪及高压电源的技术研究；电子束物理气相沉积技术的研究；大厚度变截面钛合金的电子束焊接技术研究及质量评定；典型复合材料飞机构件的电子束固化工艺研究及其工程化研究；多功能电子束加工技术研究。(3)离子束和等离子体加工技术复杂零件“保形”离子注入与混合沉积技术研究，获得高密度等离子体方法研究；空间结构焊接工艺参数自适应控制及焊缝自动跟踪系统研究，以及等离子弧焊过程中变形控制技术研究；等离子喷涂陶瓷热障涂层结构、工艺及工程化研究；层流湍流自动转换技术及轴向送粉、三维喷涂技术研究；层流等离子体喷涂系统的研制及其喷涂技术的研究。(4)电加工技术高品质深小孔电液束加工技术研究；高效、优质照相电解加工群孔技术研究；多轴、多通道电火花加工群孔、异形孔技术研究；大容量(5000A 及以上)精密电解加工技术研究； 53电解电火花复合加工技术研究。研究上述技术的关键在于：提高高能束流的品质；开展特种加工过程的自动控制及计算机建模、仿真技术的研究；新材料加工特性研究；特种加工设备的研究等。ToyotaToyota PradoPrado four-wheelfour-wheel drivedrive systemsystemToyota Prado (PRADO) Toyota Land Cruiser familys latest SUV. The new development of the next-generation SUV, equipped with Toyotas new 4.0LV6 engine emissions meet Euro standard. Prado (PRADO) advanced engine provides strong power output, together with the sturdy frame and enhanced suspension system so bumpy road to become comfortable and smooth. As a sport utility vehicle, four-wheel drive system can be described as a top priority. This article will introduce you to focus Prado (PRADO) equipped with full-time four-wheel drive systemFor ordinary bevel gear differentials, whether inter-wheel differential or intermediate differential, because the planetary gear speed difference in the absorption due to internal friction generated by the rotation is very small, if not to limit it or lock only, if one side (or a shaft) wheel slip, the other wheels (or axles) is also the driving force is limited to the side of the wheel slip (or axis) of the driving force is equal to the tire can not be fully grip, affect the cars off-road. Prado (PRADO) chassis system uses a full-time drive mode, the layout of the three differentials: front, rear differential bevel gear differentials using ordinary, non-differential limiting and locking device, left and right both sides of the wheel slip through the TRC / VSC braking system to limit; intermediate differential use childcare Sen (TORSEN) T-3-type limited-slip differential. Domestic FAW Toyota Prado (PRADO) using 4BM actuator, can be achieved electronically controlled differential lock.Full-time four-wheel drive system, the basic structureToyota Prado(PRADO)four-wheel drive system consists of the mechanical part of the transmission, actuator (available electronically controlled locking differential), front and rear drive shaft and front and rear differential sand other components. 54Theel ectronically controlled four-wheel drive in part by the brake control ECU, the engine ECU, inter mediate differential locking button, parking and neutral position switch, 4WD control ECU and splitter electric actuator sand other components .Splitter electric actuator so perate according to the drivers wishes(center differential lock button), brake status, state of the engine operating speed, transmission gear status signal splitter for the differential lock stop control. The purpose of doing so is to facilitate the drivers operation, to ensure the transmission of switching actuator accurately and efficiently, avoid mechanical damage caused by misuse.Splitter electric actuatorsFAW Toyota Prado (PRADO) engine model 1GR-FE, transmission model A750F, its sub-actuators using improved VF4BM. Shown in Figure 2, actuator has two gear L and H, the transmission ratios of 2.566 and 1.000, L, H gear manually by the driver. According to road conditions and the driver to switch the intermediate differential locking button to carry on the differential lock, thus enabling H4F-H4L-L4F-L4L shift mode. H4F and L4F splitter for the corresponding high and low gear differentials F (free) mode, H4L and L4L was L (lock) mode. Other types of sub-actuator shown in Table 1, wherein VF2A splitter 2700 models used in the Prado, TORSENLSD the optional component.Coming from the power transmission through the splitter and a subtransmission L or H gear spread differential gear casing, and then by the differential transmission mechanism within the power to the front, rear axle, 4WD control ECU for the splitter electric actuator control, drive middle differential lock fork shaft to achieve the intermediate differential lock switch.TORSENLSD slip differential structureTORSENLSD structure mainly by the differential housing, the planetary gear carrier, the planetary gear, a sun gear, a ring gear engaging gear, the sun gear wheel engaging the clutch disc, and four other components. The structure has eight planets and the sun gear and the ring gear external teeth meshing with each other, their mutual tooth meshing gears are TORSENT-3 type. When the ring gear and the sun gear of the speed ranges when (a drive shaft with slip tendency), will be forced to produce planetary rotation movement, this movement will lead to rotation with the ring gear or the sun gear relative axial movement. Axial movement of the pressure within the device installed in the clutch pressure plate, resulting in internal friction, thus limiting the relative movement, also limits the movement of the drive shaft to slip, and increase the torque of the drive shaft does not slip; sun wheel engaging with the sun gear wheel pair with each other, so that the sun wheel to the front coming from 55the PTO shaft. And put the ring gear engaging the ring gear teeth to the rear PTO shaft, thus engaging the teeth actually used for transmission of power transmission gear. As long as the front and rear wheels due to the adhesion surface due to changes in the torque changes, the differential will immediately produce than ordinary differential (non-limiting type) to a much larger internal friction torque. This method is also called differential limit torque-sensitive type.Different driving conditions TORSENLSD torque distributionThe splitter switch to H4F or L4F mode, the differential is in free mode, TORSENLSD have the following four operating states.1 front axle rear axle speed equal to speedWhen the car is driving in a good straight road, the front and rear wheel speed close to equal, that the sun wheel and the ring gear is equal to the angular velocity, the power of the transmission line shown in Figure 6. Shown in Figure 7, the sun wheel and the ring gear speed is equal, the planet gears not rotation movement, the internal friction differential is 0, the radius of the sun wheel and the ring gear ratio of 2:3, the torque of the front axle and the rear axle ratio of 2:3. Normal driving, the rear axle 60% of the torque obtained, to obtain 40% of the torque of the front axle. This torque distribution and quality of the car distribution corresponds to favor the use of the rear axle when the vehicle speed is greater than the front axle load cases, enhance vehicle tire grip to increase stability of the vehicle.2 speed rear axle front axle speed is greater thanWhen the steering wheel or because of slippery roads lead to slip, the vehicle speed is greater than the front axle rear axle appears the situation. Ring sun gear wheel speed is greater than speed, relative movement between the forced rotation of the planetary gears. But because it is the ring gear and the sun gear meshing with each other, meshing with great friction profile angle, and the planetary gear carrier and it will produce friction between, so the rotation of the planetary gear over the friction force by , squeeze the 4th clutch disc. On the other hand, the ring gear is axially leftward movement, squeezing the 1st clutch disc. On the 4th friction clutch plate, limiting the high-speed continues to increase the rotational speed of the sun gear, the No. 1 of the friction clutch plate, put