柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计机械CAD图纸

1、R180柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及后主轴箱设计摘 要：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。本课题所设计的组合机床是用于R180柴油机汽缸体三面同时钻孔，提高了生产效率，降低加工成本。设计内容包括总体设计和主轴箱设计。首先是总体设计，采用单工位三面钻孔组合机床，考虑的因素有刀具、切削用量、切削力、切削扭矩及切削功率等，通过计算选择主轴直径、外伸尺寸、接杆型号、滑台、动力箱等通用部件，再确定动力部件的工作循环及工作行程，完成机床总体设计。其次是主轴箱设计,通过对被加工零件的全面分析,绘制主轴箱设计原始依据图；确定主轴结构、轴颈及齿轮模数

2、。完成动力计算、设计传动系统；绘制主轴箱装配图和零件补充加工图。该组合机床不仅能保证加工精度，而且整个机床布局合理，夹紧可靠，精度较高，使用操作方便，提高了工作效率，达到了设计要求。关键词：钻；组合机床；主轴箱The design of the General and Back Headstock of Modular Machine Tool for drilling Holes on Three-Side of the body of R180 Diesel EngineAbstract: Modular machine tool is a high-effect special mach

3、ine tool, which can satisfy the need of work-piece and match with a few special compenets and take large amount of the component being applied as basis The topic is produced for designing a combined machine-tool to be used in the R180 diesel engineer with three sides drilling holes. The design was i

4、ntroduced of the overall and headstock of the combined machine-tool and the topic consists of two parts. The first part is overall design, adopting the combined machine-tool with single location three faces drilling holes, considering such factors as tool, cutting parameter, cutting force, cutting t

5、orque and cutting power, and so on. Thus common parts such as sliding table, the power box and so on were chosen by calculating spindle diameter, and the extend sizes , the link-pole model. Then the operating cycle and the distance were determined. Thus the overall design was completed. Finally, the

6、 technological drawing was figured out of the part which need to be manufactured, the general drawing of modular machine tool, drawing of cutter display and the efficiency card of manufacture. The second part is the headstock design. It includes drawing the primitive basic chart for the gear box, de

7、termine the spindle and the gears, completing the power computation, designing the transmission system, drawing the gear box assembly drawing and the part processing chart after analyzing the work-piece. This combined machine-tool can met the drill hole precision and enhance processing efficiency. T

8、he laying out of the machine-tool is reasonable and the location of work piece is reliably. whats more the accuracy is high and operation is easy, which can enhance the working efficiency and meet with the design requirement well.Key words: Drill ; Modular machine tool; headstock 目录1 前言12 组合机床总体设计32

9、.1 总体方案论证3加工对象工艺性的分析3机床总体布局的确定32.1.3 定位基准的选择32.1.4 滑台型式的选择42.2 切削用量的确定及刀具选择42.2.1 切削用量选择42.2.2 切削力、切削扭矩及切削功率的计算62.3组合机床总体设计三图一卡7被加工零件工序图72.3.2 加工示意图8机床尺寸联系总图102.3.4 机床生产率计算卡133 组合机床主轴箱设计163.1 主轴箱原始依据图的绘制163.2主轴结构型式的选择和动力计算173.3 主轴箱传动系统的设计与计算173.3.1 根据原始依据图对坐标尺寸的计算183.3.2 主轴箱传动路线的拟订183.3.3 传动轴位置及齿轮齿数

10、的确定193.4 主轴箱坐标计算、坐标检查图的绘制21传动轴的坐标的计算21坐标检查图的绘制233.5 轴、齿轮、轴承、键的校核23轴的校核23齿轮的校核24轴承的寿命校核26键的强度计算263.6 主轴箱前、后盖及箱体设计273.7附件的选择274 结论29参考文献30致谢31附录321 前言本小组的课题是R180柴油机气缸体三面钻削组合机床设计，课题来源于盐城市江动集团。为了到达加工要求，在机床的精度、性能等方面有以下的要求：机床要求运转平稳，结构简单，工作可靠，装卸方便，维修及调整便利；加工精度应符合零件图要求；主轴箱能满足机床总体方案的要求。由于该课题比较大，且难度深，总体设计有我们四

11、人合作完成，我主要负责后主轴箱的设计。整个设计过程是比较辛苦的，在设计过程中必须考虑各方面的问题。由于所学知识只是一些最基本的机械常识。因此，在设计过程中，必须还要查阅大量的相关资料。首先，要有丰富的实践经验。整个设计，仅靠一些参考资料是远远不够的，这样设计出来的组合机床只是结构完美，外形美观，但实用性差，因此，在设计工作开始前，指导老师特地带我们到江淮动力集团、盐城恒力机床厂等企业进行了实地参观考察，积累了一些宝贵的实践经验。其次，运用四年来所学的专业知识，针对现实中遇到的实际情况，做到举一反三。整个设计过程不仅涉及到以前所学的知识，还涉及到一些新的概念，这就要求我们一面巩固以前的知识，一面

12、还要学习新的知识。最好，通过自身的努力，理论联系实际，从合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工零件的具体要求对现有机床进行研究和分析，找出可以进行改进的地方，通过反复推敲对比，拟订合理的三面钻削组合机床的总体方案。根据“三图一卡” 1，绘制主轴箱设计原始依据图；确定主轴结构、轴颈及齿轮模数；拟定传动系统；计算主轴、传动轴坐标，绘制坐标检查图23；绘制主轴箱总体图，零件图及编制组件明细表45。最后完成主轴箱的设计。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。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

13、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，配以简单的夹具和刀具，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、

14、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、加工工艺 、加工质量改进67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。当今世界机床发展的两大趋势是高速化和低价化。高速化是电子科技成果的推动和新刀具材料、新型刀具的开发, 使机床以其切削高速、进给高速来满足市场需求。低价化是市场的激烈竞争,为

15、赢得市场,机床制造业所采取的营销策略。组合机床行业适应机床技术发展趋势必加大高效、低价位的新产品开发力度, 以提高组合机床的市场竞争力。在工序集中方面, 开发了回转主轴箱、移动主轴箱结构,发展了十字滑台, 开发了转塔式组合机床在提高效率方面, 开发了高速加工组合机床, 如大连机床集团为朝阳柴油机厂制造的柴油机缸体缸孔正反钻削组合机床,其钻孔的切削速度达500m/min。目前,组合机床行业为汽车发动机主要零件加工开发的组合机床自动线的生产节拍时间已缩短至3040s。组合机床及其生产线,是专用于大批量机械产品生产的高效自动化技术设备,是汽车、拖拉机、内燃机等工业不可替代的主要加工设备. 近年来随着

16、数控技术、电子技术、计算机技术等的发展,组合机床的机械结构和控制系统也发生了翻天覆地的变化。因此,研究组合机床及其生产线的技术现状和发展趋势,使传统的组合机床及其自动线具有柔性,是拖拉机和汽车生产企业为满足市场需求所必须解决问题。由此可见组合机床向数控化、模块化、高速化和精密化等特点发展。 2 组合机床总体设计、工具、刀具及主轴箱。针对R180柴油机气缸体，在确定加工工艺的基础上进行总体方案对比论证。设2.1 总体方案论证加工对象工艺性的分析2.1.2机床总体布局的确定根据任务书的要求：设计的组合机床要满足加工要求、保证加工精度；尽可能用通用件、以降低成本；各动力部件用电气控制、液压驱动。因此

17、根据任务书要求和汽缸体的特点初定两种设计方案： 卧式组合机床 特点：卧式组合机床重心低、振动小运作平稳、加工精度高、占地面积大。立式组合机床 特点：立式组合机床重心高、振动大、加工精度低、占地面积小。方案比较：根据被加工工件和两种组合机床的特点比较可知：R180型柴油机汽缸体的结构为卧式长方体，从装夹的角度来看，卧式平放比较方便，也减轻了工人的劳动强度。通过以上的比较，考虑到卧式振动小，装夹方便等因素，选用卧式组合机床。 定位基准的选择2.1.4 滑台型式的选择2.2 切削用量的确定及刀具选择 切削用量选择 在被加工的13中，既有钻孔加工又有镗孔加工，所以选择切削用量时应综合考虑，钻孔切削用量

18、从1表6-11中选取，镗孔切削用量从文献1表6-15中选取。由于钻孔的切削用量与钻孔深度有关，随孔深的增加而逐渐递减，其递减值按文献1表6-12选取。钻孔时，降低进给量的目的是为了减小轴向切削力，以避免钻头折断，降低切削速度主要是为了提高刀具寿命8。所有刀具都采用硬质合金。A.对后面上4个孔的切削用量的选择钻孔10 轴：7.5通孔，h=7m 加工材料为铸铁，由d6-12,硬度大于190-240HBS，选择v=1018m/min,f0.10.18mm/r,取定v=10.597m/min,f=0.120mm/r,则由文献1P43的公式， （2-1）得： n=1000×10.597/(7.

19、5)450r/min钻孔11轴：7.5通孔，h=7m加工材料为铸铁，由d6-12,硬度大于190-240HBS，选择v=1018m/min,f0.10.18mm/r,取定v=10.597m/min,f=0.120mm/r,则由文献1P43的公式， 得： n=1000×10.597/(7.5)450r/min钻孔12轴：7.5通孔，h=7m 加工材料为铸铁，由d6-12,硬度大于190-240HBS，选择v=1018m/min,f0.10.18mm/r,取定v=10.597m/min,f=0.120mm/r,则由文献1P43的公式， 得： n=1000×10.597/(7.5

20、)450r/mind)钻孔13轴：6孔，h=14m加工材料为铸铁，由d1-6,硬度大于190-240HBS，选择v=1018m/min,f0.050.1mm/r,取定v=11.304m/min,f=0.009mm/r,则由文献1P43的公式， 得： n=1000×11.304/(6)600r/minB.对左面4孔的切削用量选择： 钻孔1轴：8孔，h=12mm 加工材料为铸铁，由d6-12,硬度大于190-240HBS，选择v=1018m/min,f0.10.18mm/r,取定v=10.048m/min,f=0.104mm/r, 得： n=1000×10.048/(8)400

21、r/min钻孔2轴：8孔，h=12mm加工材料为铸铁，由d6-12,硬度大于190-240HBS，选择v=1018m/min,f0.10.18mm/r,取定v=10.048m/min,f=0.104mm/r, 得： n=1000×10.048/(8)400r/min钻孔3轴：8孔，h=12mm加工材料为铸铁，由d6-12,硬度大于190-240HBS，选择v=1018m/min,f0.10.18mm/r,取定v=10.048m/min,f=0.104mm/r, 得： n=1000×10.048/(8)400r/min钻孔4轴: 5孔，h=12mm加工材料为铸铁，由d1-6,

22、硬度大于190-240HBS，选择v=1018m/min,f0.050.1mm/r,取定v=10.048m/min,f=0.065mm/r, 得： n=1000×10.048/(5)640r/minC.对右侧面上5个孔的切削用量的选择：钻孔5，6，7，8轴：8孔，h=10mm加工材料为铸铁，由d6-12,硬度大于190-240HBS，选择v=1018m/min,f0.10.18mm/r,取定v=10.556m/min,f=0.107mm/r,得： n=1000×10.556/(8)420r/min钻孔9轴：6孔，h=12m加工材料为铸铁，由d1-6,硬度大于190-240H

23、BS，选择v=1018m/min,f0.050.1mm/r,取定v=10.556m/min,f=0.080mm/r, 得： n=1000×10.556/(6)560r/min 切削力、切削扭矩及切削功率的计算根据文献1表6-20中公式计算钻孔 （2-2） （2-3） （2-4）其中中：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）；D-加工（或钻头）直径（mm）； HB-布氏硬度， 得HB=225。则根据上述公式可得：A.左面： 钻孔1,2,3轴 8： 钻孔4轴 5： 钻孔5，6，7，8轴 8：钻孔9轴 6

24、： C.后面： 钻孔10,11,12轴 7.5：钻孔13轴 5： 2.3组合机床总体设计三图一卡被加工零件工序图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：a)被加工零件的形状和主要轮廓

25、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。b)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。c)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。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绘制被加工零件工序图的规定：应按一定的比例，绘制足够的视图以及剖面；本工序加工部位用粗实线表示；定位用定位基准符号表示，并用下标

26、数表明消除自由度符号；夹紧用夹紧符号表示，辅助支承用支承符号表示。绘制被加工零件工序图注意事项本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。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。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。图2-1所示为被加工零件工序图。 加工示意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

27、的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。A.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。B.确定主轴、尺寸、外伸尺寸在本课题中，主轴是用于钻孔的，钻孔选用滚珠轴承主轴。钻孔时采用刚性连接，主轴采用长主轴。根据由选定的切削用量计算得到的切削转矩T，由文献1P43页公式 （2-9） 被加工零件工序图 式中，d表示轴的直径（）；T表示轴所传递的转矩（N·m）；B表示系数，本课题中钻孔主轴为非刚性主轴，取B=6.2。由公式可得：左面 轴1 d>13.4

28、2mm 取定d=20 轴2 d>13.42mm 取定d=20 轴3 d>13.42mm 取定d=20 轴4 d>9.77mm 取定d=15 右面 轴5 d>13.47mm 取定d=20 轴6 d>13.74mm 取定d=20 轴7 d>13.74mm 取定d=20 轴8 d>13.74mm 取定d=20轴9 d>11.10mm 取定d=15 后面 轴10 d>13.39mm 取定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=20时，主轴外伸尺寸为：D/d1=32/20,L=115；

29、接杆莫氏圆锥号为2。滚珠长主轴轴径d=15时，主轴外伸尺寸为：D/d1=25/16,L=1815；接杆莫氏圆锥号为1。C.选择接杆、浮动卡头在钻、扩、铰、锪孔及倒角等加工小孔时，通常都采用接杆（刚性接杆）。各主轴的外伸长度和刀具均为定值，为保证主轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，须采用轴向可调整的接杆来协调各轴的轴向长度，以满足同时加工完成孔的要求。 为提高加工精度、减少主轴位置误差和主轴振摆对加工精度的影响，在采用长导向或双导向进行钻孔时，一般孔的位置精度靠夹具保证。为避免主轴与夹具导套不同而引起的刀杆“别劲”现象影响加工精度，均可采用浮动卡头连接。所以钻孔一般采用刚性连接。D.动力部件工

30、作循环及行程的确定a)工作进给长度L工的确定工作进给长度L工，应等于加工部位长度L（多轴加工时按最长孔计算）与刀具切入长度L1和切出长度L2之和。切入长度一般为510，根据工件端面的误差情况确定。镗孔时，切出长度一般为510mm；钻孔时，切出长度一般为。当采用复合刀具时,应根据具体情况决定。所以得出以下结果:左主轴箱：工进长度： 右主轴箱：工进长度： 后主轴箱：工进长度： b)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，其长度按具体情况确定。初步选定三个主轴箱上刀具的快速进给长度分别为210mm,210mm,210mm。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

31、长度之和。由已确定的快速进给和工作进给长度可知，三面快速退回长度分别为230mm,230mm,230mm。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。图2-2为被加工零件的加工示意图。加工示意图机床尺寸联系总图机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并

32、按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。绘制机床联系尺寸总图之前应确定的主要内容A.选择动力部件动力箱型号的选择动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率主要依据多轴箱所需传递的切削功率来选用。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1P47公式 （2-10）式中, 消耗于各主轴的切削功率的总和（kW）； 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。左主轴箱： 则右主轴箱： 则b)动力滑台型号的选择根据选定的切削用量计

33、算得到的单根主轴的进给力，按文献1的62页公式 (2-11)计算。 式中，Fi各主轴所需的轴向切削力，单位为N。则:左主轴箱 右主轴箱 后主轴箱 实际上,为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于F。又考虑到所需的最小进给速度、切削功率、行程、主轴箱轮廓尺寸等因素，为了保证工作的稳定性，由文献1表5-1，左、右、后面都选用液压滑台1HY40IA型，台面宽400mm，台面长800mm，滑台及滑座总高为320mm，允许最大进给力为20000N；其相应的侧底座型号为1CC401I。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,见表2-

34、1。表 2-1 动力箱及电动机的型号 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-41.11400920B.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。在确定之前，首先要考虑工人操作的方便性，还要考虑车间运送共建的滚到高度，工件最低孔的位置，主轴箱最低主轴高度和通用不见的高度尺寸的限制。本课题中，工件最低孔位置h2=103，主轴箱最低主轴高度h1=142.95，所选滑台与滑座总高h3=320，侧

35、底座高度h4=560，夹具底座高度h5=330，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=940。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750mm，宽度为700mm，高度为330mm。D.确定中间底座尺寸中间底座的顶面安装夹具或输送部件，侧面与侧底座或立柱

36、底座相连接，并通过端面键或定位销定位。根据机床配置形式不同，中间底座有多种形式，如：双面卧式组合机床的中间底座，两侧面都安装侧底座；三面卧式组合机床的中间底座为三面安装侧底座；立式回状工作台式组合机床，除了安装立柱外，还需安装回转工作台。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，应考虑铁屑的储存及排除电气接线安排，中间底座高度一般不小于540mm。本机床确定中间底座高度为560mm。E.确定主轴箱轮廓尺寸主要需确定的尺寸

37、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： （2-12） （2-13）式中：b工件在宽度方向相距最远的两孔距离（）；b1最边缘主轴中心距箱外壁的距离（）；h工件在高度方向相距最远的两孔距离（）；h1最低主轴高度（）。其中，h1还与工件最低孔位置（h2=142.95）、机床装料高度（H=940）、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h185140，本组合机床按文献1P50公式 （2-14）计算，得： 。b=1

38、10mm,h=82mm,取，则求出主轴箱轮廓尺寸： 根据上述计算值,按主轴箱轮廓尺寸系列标准，左,右主轴箱轮廓尺寸都预定为B×H=400mm×400mm，后主轴箱轮廓尺寸预定为B×H=400mm×400mm 。 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2350h,两班制tk取4600h,由文献1的51页公式 （2-15）得： 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 （2-16）式中:生产一个零件所需时间(min

39、)，可按下式计算： （2-17）式中:分别为刀具第、工作进给长度,单位为mm;分别为刀具第、工作进给量,单位为mm/min;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; 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;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

40、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,则必须重新选择切削用量或修改机床设计方案。已知: 钻左面孔 钻右面孔 ; 钻后面孔 左面孔 右面孔 后面孔 实际生产率: 组合机床负荷率一般为0.750.90,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。由文献1的51 （2-18）3 组合机床主轴箱设计本人的设计任务是R180柴油机气缸体三面钻孔组合机床总体及后主轴箱部分的设计。 后轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图和主轴类型设计的运动的动力部件

41、，其动力来源于通用的动力箱。它与传动箱一起安装在进给滑台上，可完成钻孔镗孔等加工工序。由总体设计部分可知，我所需要设计的主轴箱轮廓尺寸为400×400，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；采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。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1。3.1 主轴箱原始依据图的绘制主轴箱原始依据图是根据“三图一卡”绘制的。图3-1所示为R180柴油机气缸体三面钻镗孔组合机床左主轴箱设计原始依据图,

42、表3-1所示为各主轴外伸尺寸及各孔的切削用量。 原始依据图 2.动力部件1TD16 IA，Y90S-4，P主=1.1Kw,n=920r/min。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840010.0480.104232/20115钻840010.0480.104332/20115钻840010.0480.104425/1675钻564010.0480.0653.2主轴结构型式的选择和动力计算A.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

43、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，后支承滚锥轴承，主轴进行钻削时，前后支承均为滚锥轴承。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，从而增强刀具与主轴的连接刚度，减少刀具前端下垂。B.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。按同一主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，也可按公式估算。据文献1P62页公式估算： （3-1）式中，P齿轮所传递的功率，单位为kW；z一对啮合齿轮中

44、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1。确定本次设计的模数均为2.5。3.3 主轴箱传动系统的设计与计算主轴箱传动设计，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。多轴箱传动系统的一般要求：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。为此，应尽量用一根传动轴带动多根主轴，并将齿轮布置在同一排上。当中心距不符合标准时，可采用齿轮变位或略微改动传动比的方法解决。尽量不

45、用主轴带动主轴的方案，否则会增加主轴负荷，影响加工精度。c为使结构紧凑，多轴箱内齿轮副的传动比一般要大于(最佳传动比)，后盖内传动比允许取至；避免用升速传动。d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。e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。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。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。 根据原始依据图对坐标尺寸的计算根据原始依据图3-1，计算驱动轴、主轴的坐

46、标尺寸，如下表3-2所示： 表3-2 驱动轴、主轴坐标值坐标销O1驱动轴O主轴1主轴2主轴3主轴4X0.000175.000120.200122.434227.566227.566Y0.00080.000219.000175.488175.488224.512 主轴箱传动路线的拟订主轴箱有4根主轴，这4根主轴分别为：1、2、3、4，传动轴分别为5、6，油泵轴7由传动轴6带动。具体传动路线见图3-2。图3-2 主轴箱传动树形图 传动轴位置及齿轮齿数的确定传动方案拟订之后，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。A.由各主轴和驱动轴转速求驱动轴到各主轴之间的

47、传动比。各主轴转速见表3-3所示。 表3-3 主轴箱主轴转速（r/min）主 轴 0 1 2 3 4转 速920600450450450总传动比 ： B.各轴传动比分配主轴箱中轴的分布有同心圆分布及任意分布，同时为满足主轴上齿轮不过大的要求，最后一级齿轮取升速。轴箱各轴传动比分配：轴1 轴2 轴3 轴4 确定中间传动轴的位置并配对各对齿轮传动轴转速的计算公式：文献1P6165 （3-2） （3-3） （3-4） （3-5） （3-6） （3-7）式中， 啮合齿轮副传动比；啮合齿轮副齿数和；分别为主动和从动齿轮齿数；分别为主动和从动齿轮转速，单位为r/min；齿轮啮合中心距，单位为mm；齿轮模数

48、，单位为mm。C.确定主轴箱内中间传动轴的位置：=37,后主轴箱：由于该主轴箱上有较多的刀具，为了便于更换和调整刀具，以及装配和维修时检查主轴精度，所以在主轴箱上设置一个以便于手动回转主轴，为了扳动起来轻便，手动轴的转速应尽可能高些，且其所处位置要靠近机床操作者的一侧，并留有扳手作用位置活动空间，所以本主轴箱的手柄设置在紧靠驱动轴O的位置，即5轴为手柄轴。D.采用B-ZIR12-2型叶片液压泵，由轴2经一对齿轮传动 3.4 主轴箱坐标计算、坐标检查图的绘制3.4.1传动轴的坐标的计算 （3-8） （3-9） （3-10） （3-11） （3-12）传动轴5的坐标计算：图3-3 与三轴等距传动轴

49、坐标计算图 理论中心距 实际中心距 中心距在允差范围内，所以此处要使用标准齿轮。理论中心距 实际中心距 中心距在允差范围内，所以此处要使用标准齿轮。理论中心距 实际中心距 中心距在允差范围内，所以此处要使用标准齿轮。传动轴6的坐标计算 理论中心距 实际中心距 中心距在允差范围内，所以此处要使用标准齿轮。表3-4 主轴箱传动轴坐标计算结果坐标传动轴5传动轴6X175.000185.975Y200.000134.926坐标检查图的绘制在坐标计算完成后，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；检查主轴转速及转向；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3-4所示。图3-4左主轴箱坐标检查图3.5 轴、齿轮、轴承、键的校核3.5.1轴的校核 由于传动轴主轴1，2，3，4的转矩为, 根据P668, 40调质，由表11.2可知许用剪切应力，受轴向力 得 材料为40调质,由表11.2查得 齿轮的校核99999993.5.3轴承的寿命校核 键的强度计算图3-6 键受力图 查文献表12.1中选取所以键的强度符合要求。3.6 主轴箱前、后盖及箱体设计定的，由于箱体的补充加工是由轴的位置确定而进行加工的，其直径是由轴上所安装轴承和轴承套