S柴油機機體三面精鏜組合機床總體設(shè)計及左主軸箱設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計說明書 0 前 言四年來，我們在鹽城工學(xué)院特別是機械系領(lǐng)導(dǎo)的深切關(guān)懷下，即將完成大學(xué)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)。在此我們將通過這次畢業(yè)設(shè)計來檢驗和證明我們四年來取得的成果。這次畢業(yè)設(shè)計是有學(xué)校分組分配課題，我的課題是：S195柴油機機體孔用精鏜組合機床總體設(shè)計及左主軸箱的設(shè)計。在設(shè)計之前我們先后到了鹽城市的幾個大的機械廠進行了詳細的實習(xí)考察，它們分別是江淮動力廠、鹽城機床廠、紅旗機床廠、躍達拖拉機廠。在實習(xí)期間我們的課題指導(dǎo)老師給我們進行了詳細的指導(dǎo)講解，使我在設(shè)計之初就對S195柴油機的加工過程和具體的孔的精鏜過程和方法有了較深的理解，并且對組合機床的設(shè)計加工總過程特別是左主軸箱的解剖裝配結(jié)構(gòu)和工

2、作原理作了深入的調(diào)查。這為我們后來進行具體的畢業(yè)設(shè)計奠定了很好的基礎(chǔ)。195柴油機以其設(shè)計緊湊,啟動輕便,維修簡便,技術(shù)經(jīng)濟指標先進,能為手扶拖拉機、水泵、電站、運輸及多種農(nóng)副業(yè)加工機械和設(shè)備作配套動力,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用。機體是柴油機的一個重要零件,精鏜孔又是機體加工中最關(guān)鍵的工序,機體70%以上的主要技術(shù)要求均在此工序得到保證。加工精度要求高,特別是機體氣缸套孔止口深度公差,大跨度等直徑同軸孔、平衡軸孔孔徑公差,大懸臂氣缸孔孔徑公差,曲軸孔與氣缸孔垂直度,曲軸孔與平衡軸孔、曲軸孔與凸輪軸孔軸心線平行度,氣缸套孔止口面與氣缸孔軸心線垂直度等的精度要求較高。機體加工中,精鏜孔工序的加

3、工質(zhì)量將直接影響柴油機的功率、油耗、噪聲等性能。同時,由于195柴油機的生產(chǎn)批量較大,因而要求該工序的加工設(shè)備具有較高的生產(chǎn)效率和自動化程度。然而,目前國內(nèi)現(xiàn)有的加工設(shè)備都不能很好地滿足上述加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率等方面的要求,這在一定程度上制約了195柴油機的性能保證和生產(chǎn)產(chǎn)量的提高。本文介紹的195柴油機機體三面精鏜孔組合機床,是在調(diào)研的基礎(chǔ)上,吸收了鏜床設(shè)計的優(yōu)點,根據(jù)具體情況設(shè)計、制造而成。組合機床及其自動線是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟實用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動

4、線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件（近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。組合機床的分類繁多，有大型組合機床和小型組合機床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺式組合機床等；隨著技術(shù)的不斷進步，一種新型的組合機床-柔性組合機床越來越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多

5、品種加工的可調(diào)可變的組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機（清洗機、裝配機、綜合測量機、試驗機、輸送線）等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。由于組合機床及其自動線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國組合機床及組合機床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達國家要相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝，研制新產(chǎn)品，由過去的"剛性"機床結(jié)

6、構(gòu)，向"柔性"化方向發(fā)展，滿足用戶需求，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備。隨著市場競爭的加劇和對產(chǎn)品需求的提高，高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控組合機床及其自動線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機床行業(yè)企業(yè)，因此組合機床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機床加工精度、組合機床柔性、組合機床工作可靠性和組合機床技術(shù)的成套性為主攻方向。一方面，加強數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，提高組合機床產(chǎn)品數(shù)控化率；另一方面，進一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標部件，使其模塊化、柔性化，適應(yīng)可調(diào)可變、多品種加工的市場需求。設(shè)計組合機床時，為使加工過程順利進行，并能達到要求的生產(chǎn)效率，必須在握大量的零件加工工藝資料基

7、礎(chǔ)上，整體考慮影響制定零件加工方案、機床配置形式、結(jié)構(gòu)方案的各種因素及應(yīng)注意的問題。經(jīng)過分析比較，以確定零件在組合機床上合理可行的加工方法及組合機床的配置形式等等，這些是組合機床方案制定要考慮的主要內(nèi)容。我們設(shè)計的組合機床如果能合理的應(yīng)用到實際中去，必定能大大提高生產(chǎn)效率，為廠家?guī)磔^高的生產(chǎn)效益。2003年6月1.總體方案論證組合機床是針對被加工零件的特點及工藝要求，按高度集中制的原則設(shè)計的一種高效率專用機。設(shè)計組合機床時，首先要根據(jù)組合機床完成工藝要求的一些限制及組合機床各種工藝方法能達到的加工精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，解決零件是否可以利用組合機床加工以及采用組合機床加工是否合理的問題。

8、如果確定可以利用組合機床加工，為使加工過程順利進行，并能達到要求的生產(chǎn)效率，必須在握大量的零件加工工藝資料基礎(chǔ)上，通盤考慮影響制定零件加工方案、機床配置形式、結(jié)構(gòu)方案的各種因素及應(yīng)注意的問題。經(jīng)過分析比較，以確定零件在組合機床上合理可行的加工方法及組合機床的配置形式等等，這些是組合機床方案制定的主要內(nèi)容。本設(shè)計是為195型柴油機機體的三面精鏜孔工序。為了能夠達到質(zhì)量好、效率高的要求，擬定設(shè)計一個三面精鏜的組合機床。由于被加工零件的孔的加工精度、表面粗糙度和技術(shù)要求所限，必須設(shè)計三面精鏜組合機床。由于被加工零件機體的體積小、重量較重，且是單工位三面加工，倘采用立式床身，將造成加工困難，難以保證加

9、工精度，且平穩(wěn)不夠，故將采用臥式床身，通過三個動力頭，主軸箱鏜銷頭，一次性完成該工序較為妥帖。以上作為本次設(shè)計的初定方案。1.1影響組合機床方案制定的主要因素1.1.1被加工零件的加工精度和加工工序被加工零件的加工精度和加工工序是制定機床加工方案的主要依據(jù)。當孔與孔之間有較高的位置精度要求（如=0.05mm）時，安排工藝應(yīng)考慮在同一個工位上對所有的孔進行最終精加工。如果同一軸上的幾個孔的同軸度要求較高時（=0.05mm），其最終精加工應(yīng)從同一面進行。 由于S195柴油機的機體孔與孔之間有較高的位置精度，并且同一軸上的孔有較高的同軸度要求。因此，確定組合機床應(yīng)在同一個工位上對所有的孔進行加工，且

10、同一軸上的孔用同一軸加工。1.1.2被加工零件的特點主要指零件的材料、硬度、加工部位的結(jié)構(gòu)形狀、工件剛性、定位基準面的特點等。它們對機床的加工方案的制定有著重要的影響。被加工零件的特點在很大程度也決定了機床的配置型式。機體類零件多帶層壁上的同軸孔，因此要在同一鏜桿上安裝多個鏜刀頭進行鏜削，退刀時，要求工件“讓刀”，鏜刀頭周向定位。又被加工的箱體孔中心線與定位基面平行且需由一面或幾面加工箱體件,故采用臥式組合機床。1.1.3零件的生產(chǎn)批量 大批量生產(chǎn)要求工序安排的趨于分散，而且，粗、半精、精加工應(yīng)分別在不同的機床上完成。這正是我們設(shè)計的機體精鏜組合機床。1.1.4機床的使用條件 如使用廠車間溫度

11、比較高，使用液壓傳動機床往往造工作性能不穩(wěn)定，則可選用配置機械動力部件的機床。我們選用液壓傳動工作臺。1.2 機體的定位與夾緊定位：箱體類零件可有兩種定位方法：“一面雙孔”定位法和“三平面”定位法。這里采用后者。這兩種方法一般都采用箱體設(shè)計基準，即箱體在機器中的主要安裝面-底面，還有另外兩面右側(cè)面和后面。夾緊：為減少和避免機體在夾壓力的作用下的變形，影響加工精度，這里不單從上面壓緊箱體，而采用上面壓緊與底座加緊相結(jié)合的辦法以減少機體變形。1.3. 確定機床的配置形式及結(jié)構(gòu)方案由于采用固定式夾具，再同一工位上對同一孔進行加工，故采用單工位臥式組合機床。該機床特別適合箱體類零件的加工。并且加工精度

12、較高。精鏜機床夾具的公差一般取被加工零件的1/31/5。2. 組合機床總體設(shè)計及計算組合機床的總體設(shè)計，就是針對具體的被加工零件，在造室的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進行方案圖紙設(shè)計。這些圖紙包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、生產(chǎn)率計算卡片。機床聯(lián)系尺寸圖等，下面談?wù)勥@些圖紙的設(shè)計。2.1被加工零件工序圖2.1.1被加工零件工序圖的設(shè)計被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示出在一臺機床上或一條自動線上完成的工藝內(nèi)容、加工部位的尺寸及精度、技術(shù)要求、加工用定位基準、夾位部位，以及被加工零件的材料、硬度和本機床加工前毛坯情況的圖紙。被加工零件工序圖2.1.2主軸箱的分布從工序圖中可知，本三面精鏜

13、組合機床布置有三個主軸箱，它們分別為左、右主軸箱和后主軸箱。左動力箱帶左主軸箱加工1，2，4，5，6五個孔，它們的位置分布如下：右主軸箱加工3軸后主軸箱加工7軸工序圖是組合機床設(shè)計的主要依據(jù)，也是制造使用時調(diào)整機床、檢查精度的重要技術(shù)文件。2.2加工示意圖加工示意圖是組合機床設(shè)計的重要圖紙之一，在機床總體設(shè)計中占有重要地位，它是設(shè)計刀具、夾具、主軸箱以及選擇動力部件的主要資料，同時也是調(diào)整機床和刀具的依據(jù)。加工示意圖，反映了機床的加工過程和加工方法，并決定浮動夾頭或接桿的尺寸，鏜桿長度，刀具種類和數(shù)量，刀具長度及加工尺寸，主軸尺寸及伸出長度、主軸、刀具、導(dǎo)向與工件間的聯(lián)系尺寸等，根據(jù)機床要求的

14、生產(chǎn)率及刀具特點，合理地選擇切削用量，決定動力頭的工作循環(huán)。2.2.1加工示意圖的編制方法(1) 刀具的選擇一臺機床刀具選擇是否合理，直接影響到機床的加工精度，生產(chǎn)率和工作情況。根據(jù)機體孔的加工精度、加工尺寸、臺階級加工、切屑排除以及生產(chǎn)率等因素和加工孔表面允許有退刀痕，因位置限制，導(dǎo)向孔的尺寸小于加工孔的尺寸，且加工孔直徑大于40，應(yīng)選用鏜刀，這樣對刀方便，加工中不至于有振動，并在導(dǎo)套上開引刀槽，以便鏜刀通過，刀具造用硬質(zhì)合金鋼。為了提高工序集中程度，可采用兩把鏜刀的鏜桿，同時加工孔?？紤]到被加工零件是淬火鑄鐵，由于其硬度較高，為170241HB，可采用刃鏜刀頭加工，以提高刀具的使用壽命。鏜

15、削頭與相同規(guī)格的液壓滑臺組成的鏜床、滿足要求的精度HT級，表面粗糙度達1.6微米的鏜孔，因鏜削直徑較大，傳遞的扭矩大，可用主軸前端的短圓錐和端面定位，并由端面鍵傳遞扭矩。(2) 工序間余量的確定關(guān)于工序間加工余量的確定，查I表2-6推薦數(shù)值選取0.250.4（直徑上）(3) 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇組合機床上加工孔時，除用剛性主軸加工的方案外，其尺寸和位置精度都是依靠夾具導(dǎo)向來保證的。選擇導(dǎo)向類型因?qū)蛑睆捷^大、轉(zhuǎn)速較高時，為了避免鏜桿由于摩擦發(fā)熱而變形，產(chǎn)生“別勁”的現(xiàn)象，可選用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向，這種導(dǎo)向利于減輕磨損和持久保證精度。選擇導(dǎo)向的形式和結(jié)構(gòu)因精鏜多級孔（孔）導(dǎo)向的旋轉(zhuǎn)速度高，但加工精度要求比較低，

16、可選用滾錐軸承的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向。SM1=SM2， n1f1=n2f2根據(jù)這個原理計算切削用量如下查表3-T， V=7090米/分 f=0.12毫米/轉(zhuǎn)由公式，從上述兩個范圍中選取一個適中的數(shù)值，即n=500rpm，由此倒過去，由公式(4) 確定主軸類型及尺寸因本機床是精鏜孔，根據(jù)制定的切削用量通過T=9.55×106公式計算得到的扭矩T值很小，則由切削扭矩計算主軸直徑公式（M軸所傳遞的扭矩N.mm，B系數(shù)）計算的d亦過小，不能滿足剛度要求。這樣可根據(jù)經(jīng)驗由加工孔的直徑及相應(yīng)的刀具尾部尺寸利用“反推法”來造定，查表10-1主軸直徑與加工孔的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，為d主軸=25 mm， d傳動=30mm(

17、5) 動力頭工作循環(huán)及其行程的確定動力頭工作循環(huán)一般包括快速引進，工作進給和快速退回等動作。工作進給長度的確定工作進給長度應(yīng)等于被加工部位長度與刀具切入和切出長度之和。動力頭工作進給長度是按加工長度最大的孔來造取，切入長度根據(jù)工件端面的誤差情況I表2-18，選510毫米為第一工作進給長度，第二工作進給常常比第一工作進給要小得多，在有條件，應(yīng)力法做到轉(zhuǎn)入第二工作進給時，除倒大角的刀具外，其余刀具都離開加工表面，不再切削。否則，將降低刀具使用壽命，且破壞已加工的表面?？焖龠M給長度的確定快速進給是動力頭把刀具送到工作進給的位置，其長度按具體工作情況確定。在加工1.2兩孔徑相同的同心孔系時，可采用跳越

18、進給的循環(huán)進行加工，即在加工寬一層壁后，動力頭再次快速引進，加工第二層壁，這樣可以縮短工作循環(huán)時間?？焖偻嘶亻L度的確定快速退回的長度等快速引進和工作進給長度之和。一般在固定式夾具機床上，動力頭快速引進和工作進給長度之和。一般在國家式夾具機床上，動力頭快速退回的行程，只要把所有刀具都退至導(dǎo)套內(nèi)，不影響工件的裝卸就行了。動力頭總行程的確定動力頭的總行程除了滿足工作循環(huán)所需長度外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具的方便性。裝卸刀具的理想情況是：刀具退離導(dǎo)向套外端面的距離，需大于刀桿插入主軸孔內(nèi)的長度。具體數(shù)值在加工示意圖上標注可查閱。2.3動力部件的選擇動力部件用以實現(xiàn)切削刀具的旋轉(zhuǎn)和進給運動或只用于進給運動

19、是組合機床最主要的通用部件。組合機床動力部件有多種結(jié)構(gòu)型式和不同的傳動方式。就其傳動方式來講，主運動一般采用機械運動，即由電動機通過齒輪皮帶、蝸輪蝸桿等機械元件傳遞運動和動力；而進給運動則采用機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動或氣動液壓傳動等。本組合機床的主運動是由電動機帶動動力箱傳遞運動的，進給運動是采用的液壓傳動。下面介紹一下具體選用動力部件時應(yīng)注意的問題。(1) 電動機功率的確定根據(jù)所造切削用量計算的切削功率及進給功率之需要，并適當考慮提高切削用量的可能性（一般按30%考慮），選用相應(yīng)規(guī)格的動力頭，可接下式進行計算。式中，N動動力頭電動機功率N動切削功率N進進給功率傳動效率，在加工黑色金屬，主

20、軸數(shù)少于15根時=0.9按各刀具造用的切削用量，從中P10查得各軸N切（左動力頭）當 V1.2=106米/分時， N切=0.38KWV6=96米/分 N切=0.46KWV4=81米/分 N切=0.62KWV5=78米/分 N切=0.67KW對于液壓動力頭N進就是進給油泵所消耗的功率，一般為0.82千瓦，取N進=1KW則取N動=4.0KW查表17-5知，適用Y132M1-6，額定功率為4.0千瓦，滿載轉(zhuǎn)速960rpm,起動轉(zhuǎn)矩2.0，最大轉(zhuǎn)矩2.0N.m。右動力頭V=98米/分，查得3軸N切=0.47KW同理取N進=1KW，=0.9則查表17-5，選用Y112M-6型電機，額定功率為2.2kw,

21、n=940rpm。后動力頭V=88.9米/分，查得7軸N切=0.56KW同理取N進=1KW，=0.9則因此可用與右動力頭同種型號的動力頭。（2） 進給速度的選擇因液壓動力頭的進給是可以無級調(diào)整的，為避免由于氣溫制造誤差等影響，造成動力頭進給速度的不穩(wěn)定，不宜造用動力頭技術(shù)性能中規(guī)定的最小進給量，尤其對本精加工機床，實際使用的進給量應(yīng)大于其0.51倍。（3） 最大行程的確定動力頭最大允許行程，除滿足機床工作循環(huán)的要求外，還必須保證調(diào)整和裝卸刀具的方便性，在使用時要兼顧刀具來考慮。2.4組合機床生產(chǎn)率的計算根據(jù)加工示意圖所選定的工作循環(huán)，工作行程及切削用量等，就可以計算機床的生產(chǎn)率，并編制生產(chǎn)率計

22、算卡片，這樣就反映出機床的加工過程和動作時間、切削用量以及機床生產(chǎn)率與負荷率的關(guān)系等。2.4.1機床實際生產(chǎn)率的計算以每小時機床實際生產(chǎn)的零件數(shù)來表示，即Q實=60/T單（件/小時）T單=t機+t輔式中Q實機床實際生產(chǎn)率T單單件工時，即加工每個工件的時間T輔輔助時間，包括快進時間快退時間，多工位機床的工作臺移動或轉(zhuǎn)位時間，裝卸工件時間。t機t輔可由下列公式計算t機=L1/SM1+L2/SM2+t得t輔=t塊+t移+t裝卸=（L快進+L快退）/V塊+t移+t裝卸式中：L1L2分別為刀具第一工作進給和第二工作進給的往程長度（mm）SM1，SM2分別為刀具第一工作進給和第二工作進給的每分鐘進給量（m

23、m/min）.t停當加工沉孔、止口、锪窩時，動力部件在死擋鐵上停留的時間。通常接刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下轉(zhuǎn)510轉(zhuǎn)所需的時間（min）。L快進 L快退動力部件快進、快退的行程長度（m）V快動力部件快速行程的速度。通常機械滑臺取56m/min，液壓滑臺310m/min。t移工作臺移動和回轉(zhuǎn)一個工位所需時間，一般在38秒。t裝卸工件安裝和清除切屑的時間。它根據(jù)工件尺寸大小、裝卸方便性及工人熟級程度，一般取0.51.5分。根據(jù)本組合機床的年產(chǎn)量10萬臺，可選用下列數(shù)據(jù)計算Q實：t停：在加工終了無進給狀態(tài)下轉(zhuǎn)7轉(zhuǎn)。V快：取1 0m/min。t移取3秒。t裝卸取0.6分。三面Q實具體計算如下左邊 T

24、單=1.18+0.72=1.9(分)右邊 T單=2.88+0.72=3.6（/分）后邊 T單=3.43+0.698=4.128（分）對多面和多工位機床，在計算時應(yīng)以所有工位中機加工時間和輔助時間之和最長的作為機床的單件工時，所以選用后面加工的T單來計算Q實。 Q實=60/4.12=14.5（件/時）2.4.2理想生產(chǎn)率Q使用單位接年生產(chǎn)綱領(lǐng)十萬臺（考慮備品率、廢品率在內(nèi)的年產(chǎn)量）計算的機床生產(chǎn)率為理想生產(chǎn)率。當接三班制生產(chǎn)時，全年工時為7200小時，則Q理=90000 /7200=12.5（件/小時）2.4.3機床負荷率Q理/Q實二者的比值即為負荷率根據(jù)組合機床的使用經(jīng)驗，適宜的機床負荷率為負

25、=0.750.90而實際 負=計算的值合于表10-4中推薦的數(shù)值，則設(shè)計的切削用量是合理的。2.4.4生產(chǎn)率計算卡被加工零件圖號Du3023-002毛坯種類鑄件名稱195柴油機機體毛坯重量22kg材料鑄鐵硬度HB：170241工序名稱三面精鏜機體現(xiàn)工序號序號工步名稱被加工零件加工直徑mm加工長度mm工作行程mm切削建層米/分每分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分每分鐘進給量mm/分每轉(zhuǎn)進給量mm/轉(zhuǎn)工時（分）機動時間輔助時間共計1裝入工件0.32工件定位夾緊0.0063后動力部件快進0.024后動力部件一工進110303888.9240360.151.135后動力部件二工進110304282240180.0752.

26、36死擋鐵停留0.037后動力部件快退2800.0288松開工件200.0029卸下工件0.3備注本機床裝卸時間取20.6分單件總工時3.43 0.686 4.716機床實際生產(chǎn)率14.5(件/時)機床理想生產(chǎn)率12.5(件/時)負荷率0.862.5機床聯(lián)系尺寸圖2.5.1聯(lián)系尺寸圖的作用聯(lián)系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運動關(guān)系，以檢驗機床各部件相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求；通用部件的選擇是否合適，并為進一步展開主軸箱夾具等專用部件、零件的設(shè)計提供依據(jù)，聯(lián)系尺寸圖也可看成是簡化的機床總圖，它表示機床的配置形式及總體布局。2.5.2機床裝料高度的確定裝料高度H一般是指機床上

27、工件安裝基面至地面的距離。組合機床標準中推薦的裝料高度為1060mm，具體設(shè)計情況可在8501060mm范圍內(nèi)造取，圖中應(yīng)標注為：160+440+560+（<170）<1060mm合適確定裝料高度后，還要考慮以下兩組尺寸的聯(lián)系關(guān)系，現(xiàn)以圖中所示尺寸加以說明。由中間底座和夾具計算的裝料高度尺寸：H=H1+H2+H3式中H裝料高度 H1支承塊高度 H2夾具底座高度 H3中間底座高度由公式可知，當裝料高度和通用部件選定后，便后計算出夾具底座的高度。圖中標注查得，裝料高度H為1060mm，支承塊高度H1為60mm，中間底座高度H3為560mm。則夾具底座高度H

28、2=1060-60-560=440mm由動力部件和側(cè)底計算的裝料高度尺寸H=h1+h2+h3+h4+h5-hmin式中：h1多軸箱最低主軸高度 h2多軸箱底面至滑臺頂面之間的距離 h3滑臺的高度 h4調(diào)整墊塊的高度（包括5mm的調(diào)整塊） h5側(cè)底座的高度 hmin被加工零件最低孔至工件安裝基面的距離由公式可知，當通用部件選取后，h2,h3,h5便確定，H僅與h1,h4有關(guān)，h1由多軸箱設(shè)計確定。這樣便可由確定的裝料高度計算出調(diào)整塊的厚度h4。圖中h1=230mm h2=120mm h3=130mm h5=560mmhmin=10mm則調(diào)整墊塊高

29、度h4=1060-230-120-130-560-10=10(mm)2.5.3夾具輪廓尺寸的確定夾具輪廓尺寸的指夾具底座的輪廓尺寸即長×寬×高。長度尺寸與工件長度尺寸、工件至模板間距離尺寸，模板架厚度尺寸有關(guān)。從機床總圖中查得工件長度尺寸為176mm,工件至模板間距離及模板架厚度分別為482mm,542mm則夾具總長為482+542+176=1200mm高度尺寸由前裝料高度尺寸定為1060mm寬度尺寸，除考慮工件本身寬度尺寸外，再加其它寬度方向上能布置下工件的定位、夾緊及其它機構(gòu)從工序圖中查得寬度尺寸為184mm這樣可確定夾具草圖夾具草圖2.5.4中間底座尺寸的確定由加工示

30、意圖中被步確定定的多軸箱端面至工件端面在加工終了時的距離，動力部件及其配套部件的聯(lián)系尺寸，便可確定中間底座的尺寸。在確定中間底座長度尺寸時要考慮以下兩組尺寸關(guān)系。由加工示意圖和多軸箱尺寸確定兩動力箱端面間的距離L。L=-L1+L2+L3+L4+L5式中：L1，L5為左右多軸箱的厚度 L2，L4加工示意圖中確定的左右多軸箱至工件端面的距離。L3工件的長度由機床總圖中查得，L1=330，L5=345，L3=176由加工示意圖中查得，L2=880，L4=750則兩動力箱端面距離L=330+345+880+750=2305由動力滑臺、側(cè)底座、中間底座也可確定兩動力箱端面間的距離L。L=l1+l2+l3

31、+lx+l4+l5+l6式中：l1,l6左右動力箱與滑臺連接形成的尺寸 l2,l5在行程終了時，滑臺前端與滑座之距 l3,l4左右滑座端面至側(cè)底端面之距由機床總圖查得，l1=l6=300, l2=l5=40, l3=l4=100在圖中必須保證L= L，則中間底座lx尺寸為Lx=l1+l2+l3+l4+l5-（l1+l2+l4+l5+l6）則 lx=2305-（300+40+100+40+300）=1425mm2.5.5動力部件總選種的確定動力部件的總行程等于向前備量，工作行程和向后備量之和；向后備量要保證方便地裝卸刀具由加工示意圖知左動力箱動力部件總選種為：40+40+300+380+20=7

32、80mm右動力箱動力部件總行程為：320+26+23+40+4+450+20=883mm后動力箱動力部件總行程為：200+28+42+280+20+580mm3.左主軸箱的設(shè)計及計算主軸箱是組合機床的重要組成部分，它關(guān)系到組合機床質(zhì)量的好壞，它是選用通用零件，按專用要求進行設(shè)計的，是用于布置（按所要求的坐標位置）機床工作主軸及傳動件和相應(yīng)的附加機構(gòu)，它通過按一定速比排布傳動齒輪，把動力從動力部件-動力頭、動力箱、電動機等齒輪傳遞給個工作軸，使其獲得所要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的。這種主軸箱主軸剛性不是很高的，因為這種主軸箱主軸的前后支撐均150mm左右，而刀具的懸伸長度往往是主軸支撐的好幾倍，在這種情況

33、下，單憑主軸本身是不能保證孔加工的位置精度的，而主要由夾具的導(dǎo)向裝置來保證。箱體上蓋材料為HT100，前后蓋用HT150，采用規(guī)格為630x500型號為T711-11，箱體材料為HT200。3.1繪制主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 根據(jù)機床設(shè)計要求，按“三圖一卡”查出的主軸箱設(shè)計的原始依據(jù)圖如下圖所示：主軸箱設(shè)計的原始依據(jù)圖注:（1）被加工零件編號及名稱：S195柴油機左主軸箱箱體材料：HT200，硬度HB=175255（2）主軸外伸尺寸及切削用量在本設(shè)計中，我設(shè)計的是S195柴油機機體，三面精鏜床左主軸箱的設(shè)計，在編制原始依據(jù)圖時，從“三圖一卡”中查得知：1) 主軸箱輪廓尺寸為630x500；2) 工

34、件輪廓尺寸、及各孔位置尺寸；3) 工件與主軸箱相對位置尺寸。據(jù)此，可編制出左主軸箱的設(shè)計依據(jù)圖該圖主要內(nèi)容有：1) 計算各軸的位置尺寸及工件與主軸箱的相關(guān)尺寸。2) 在圖中標出主軸轉(zhuǎn)向。3) 標出主軸箱的外形尺寸及其他相關(guān)部件的聯(lián)系尺寸。4) 列表標明工件材料，加工表面要求，并注出各主軸的工序內(nèi)容，主軸外伸部分尺寸和切削用量等。5) 注出部件型號，功率N，轉(zhuǎn)速n和其他主要參數(shù)。3.2主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇及動力計算322主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇軸承形式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征，主軸1，2，4，5，6均為進行鏜削加工的主軸，軸向切削力量較小，但不可忽略，故對這類主軸1，2，4，5，6的前后支撐均采用圓錐滾

35、子軸承，用以承受較大的徑向力和軸向力，其結(jié)構(gòu)簡單，用的軸的個數(shù)少，裝配、調(diào)整均較方便。主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇，除了軸承外，還應(yīng)考慮到軸頭結(jié)構(gòu)。對于所選的短主軸1，2，4，5，6采用浮動卡頭與刀具連接，用單導(dǎo)向，軸頭用圓柱孔與刀具連接，用普通平鍵傳遞扭矩，固定螺釘做軸向定位。322主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定主軸箱中齒輪的模數(shù)通常有2、2.5、3、3.5、4等幾種,根據(jù)經(jīng)驗,初選模數(shù)可由公式: 參閱組合機床設(shè)計估算,再通過類比法,從通用系列中選用各齒輪的模數(shù),對于本次設(shè)計的主軸箱,由于主要傳動鍵中的齒輪往往和多個齒輪嚙合,受力交復(fù)雜,往往速度較低,受力較大。故選用模數(shù)較大的齒輪,同時為了便于組織生產(chǎn)

36、,在同一主軸箱中齒輪模數(shù)最好不多于兩種。綜合考慮,本設(shè)計中取傳動齒輪模數(shù)m=3。3.2.3主軸箱的動力計算及主軸直徑的確定主軸箱動力計算，包括主軸箱所需功率和進給力的計算。在負載未確定前，按N=N1/初估主軸想所需功率，N1各主軸切削功率總和，主軸箱傳動效率，主軸數(shù)小于5且加工的零件材料為鑄鐵，故取=0.9?？?，2，4，5，6為精鏜孔，HB=170-241，由前面知t=1.5mm，主軸外伸尺寸及切削用量見前述。查2圖 1-7，取Px修正系數(shù)Kpx1=0.925，Kpx2=1,同時取Pz修正系數(shù)Kpz1=0.96,Kpz2=1,Kpz3=1,計算程序如下：對1，2軸：軸向力: （下列各公式均參

37、閱組合機床設(shè)計）Px=PxKPx1KPx2 t1=1.3mm,t2=0.2mm, f1=0.15mm/r, f2=0.08mm/r, 則Px1=Px01Kpx1Kpx2 =7.50.9521 =6.935 kgPx2=Px02Kpx1Kpx2 =0.550.9251 =0.50875 kg周向力： Pz=Pz0Kpz1Kpz2Kpz3 Pz1=Pz01Kpz1Kpz2Kpz3 =310.9611 =27.96 kg Pz2=Pz02Kpz1Kpz2Kpz3 =30.9611 =2.88 kg切削功率： N=N01Kpz1Kpz2Kpz3 N1=N01Kpz1Kpz2Kpz3 =0.350.96

38、11 =0.528 kw N2=N02*Kpz1*Kpz2*Kpz3=0.0499 kw軸承承受扭矩： M1=P2D/2 M1=Pz2*D/2=29.7652/2=773.76 kgmm M2=Pz2*D/2=2.8852/2=74.88 kgmm M=M1+M2=773.76+74.88=848.64 kgmm按表5-10取主軸直徑d=25mm,外伸直徑為故1，2軸直徑為d=25mm .對6軸：軸向力：Px=Px2Kpx1Kpx2 故 Px1=7.50.9231=6.9375 kgPx2=0.550.9251=0.50875 kg圓周力：Pz=Pz0Kpz1Kpz2Kpz3 故 Pz1=31

39、0.9611=29.76 kg Pz2=30.9611=2.88 kg切削功率： N=N0Kpz1Kpz2Kpz3 N1=0.480.961=0.46 kw N2=0.334 kw軸能承受的扭矩： M=PzD/2 M1=Pz1D/2=29.7647/2=699.36 kgmm M2=Pz2D/2=2.8847/2=67.68 kgmm M=M1+M2=699.36+67.68=767.04 kgmm按表5-10取6軸直徑 d=25mm ，外伸尺寸直徑為 Px=Px2Kpx1Kpx2Px1=7.490.9251=6.9283 kgPx2=0.530.9231=0.4903 kg圓周力：Pz=Pz

40、0Kpz1Kpz2Kpz3 故 Pz1=300.9611=28.8 kg Pz2=2.580.9611=2.4768 kg切削功率： N=N0Kpz1Kpz2Kpz3 N1=0.510.9611=0.4896 kw N2=0.0328 kw軸能承受的扭矩： M=PzD/2 M1=Pz1D/2=28.837/2=532.8 kgmm M2=Pz2D/2=2.476837/2=45.82 kgmm M=M1+M2=532.8+45.82=578.62 kgmm按表5-10取4軸直徑 d=25mm ，外伸尺寸直徑為Px=Px2Kpx1Kpx2Px1=5.580.9231=5.1615 kgPx2=0

41、.420.9251=0.3885 kg圓周力：Pz=Pz0Kpz1Kpz2Kpz3 故 Pz1=230.9611=22.08 kg Pz2=2.20.9611=2.112 kg切削功率： N=N0Kpz1Kpz2Kpz3 N1=0.290.9611=0.278 kw N2=0.0269 kw軸能承受的扭矩： M=PzD/2 M1=Pz1D/2=22.0825/2=276.0 kgmm M2=Pz2D/2=2.11225/2=26.4 kgmm M=M1+M2=276.0+26.4=302.4 kgmm按表5-10取5軸直徑 d=25mm ，外伸尺寸直徑為綜上計算：A求得總切削功率N切N切=N1

42、1+N12+N21+N22+N41+N42+N51+N32+N61+N62=20.528+20.0499+0.4896+0.0328+0.0269+0.2784+0.46+0.0334=2.4769 kw做主軸箱所需功率N主N主=N切/=2.4769/0.9=2.752 kw根據(jù)N主，求得主軸傳動電機即動力箱電機N動N動>（N主 N進）/ ，取N動N動 則N動（2.732+1）/0.9 N動4.169 kw查表選用TD40A，電動機功率為55kw足夠。B進給力計算P進= P=P1+P2+P3+PnP1,P2,P3,Pn為各主軸切削功率時產(chǎn)生的軸向力 故P進=6.93752+0.50875

43、2+6.9375+0.50875+6.9283+0.4903+5.1615+0.3885 =35.307根據(jù)P進選擇動力滑臺。實際上選取動力滑臺時，動力滑臺的進給力應(yīng)大于所求得的進給力，這里因為還要克服滑臺移動時引起摩擦阻力的故。3.3傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算3.3.1主軸位置的分析及傳動比的分配 S195柴油機機體上的位置可歸納為任意分布形式，其中1，2，4，可按“三點定圓”的原理化為圓分布，這樣即可在圓心上設(shè)置中間傳動軸7，傳動軸7軸的中間傳動軸8，在5，6連心線上設(shè)置傳動軸10。3.3.2確定驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)向極其在主軸箱上的位置這里采用的是機械動力頭，因驅(qū)動軸0的旋轉(zhuǎn)方向與進給運動方向有關(guān)，

44、規(guī)定為逆時針方向，驅(qū)動軸專素按動力箱型號定為480r/min；其水平方向在主軸箱中心線上，垂直方向有動力箱確定。 3.3.3主軸箱的潤滑、手柄軸的設(shè)置潤滑：大型標準主軸箱采用葉片泵潤滑，油泵打出的油經(jīng)分油器分向各潤滑部件。本主軸箱潤滑方式定位：主軸箱前后壁見得齒輪和軸用油盤潤滑，箱體和后蓋以及和前蓋間齒輪用油管潤滑。通過直接安裝在泵軸上的齒輪直接傳動，且由于本機床前蓋易于拆卸，故不設(shè)計專供拆卸油泵用的油泵蓋。待主軸箱傳動環(huán)節(jié)安排好后，再用根據(jù)具體尺寸安排油泵位置。手柄軸的設(shè)置：組合機床主軸箱上一般都有較多的刀具，為了便于更換和調(diào)整刀具，或是裝配和維修時檢驗主軸精度，一般每個主軸箱上都要設(shè)置一個

45、手柄軸，以便手動回轉(zhuǎn)主軸?？紤]到操作方便，在主軸箱布置好后把手柄軸選在靠近操作者的一側(cè)，并給操作者留有充分的操作空間，以便扳動操作手柄。3.4主軸箱坐標計算主軸箱坐標計算是根據(jù)已知的驅(qū)動軸和主軸位置及傳動關(guān)系，計算出中間傳動軸的坐標。3.4.1軸坐標系原點的確定為了計算主軸箱的各軸坐標，在箱內(nèi)選擇一個原點，如圖所示。通常選取主軸箱體底平面與通過其定位銷孔的垂線交點為坐標原點，E=50mm,距主軸箱底面H=30mm。 主軸箱坐標原點的確定3.4.2主軸箱坐標計算的順序 計算順序是：首先確定主軸的坐標，然后計算與這些主軸有直接嚙合關(guān)系的傳動軸坐標，再按順序計算其余軸的坐標。3.4.3主軸坐標的設(shè)置

46、主軸坐標是按主軸箱的原始依據(jù)或被加工零件工序圖進行的，為了確保主軸坐標的正確性，一般要按被加工零件圖進行一次驗算。主軸計算精度，要求精確到小數(shù)點后三位數(shù)字。當被加工零件的孔距尺寸帶有公差時，在計算過程中應(yīng)考慮公差的影響。主要是那些帶單向公差或雙向不等公差的尺寸，應(yīng)當把公差計算進去，是主軸的名義坐標尺寸位于公差帶中央。軸5 軸3 軸6 軸4 軸1 軸2 3.4.4傳動軸坐標計算傳動軸坐標計算，它可分為與一軸定距的傳動軸坐標計算,與二軸定傳動坐標軸的計算，與三軸定傳動坐標軸的計算等三種情況。軸10： 公式均參閱組合機床設(shè)計R1=63 R2=58.5a=119.310 b=12.93 軸7： 公式均

47、參閱組合機床設(shè)計油泵傳動軸11： 設(shè) x11=238.810 y11=83.364軸9：R1=106 R2=69 R12=1123 R22=4761a=26.190 b=46.636 驗： 公式參閱組合機床設(shè)計軸8： R1=120 R2=94 a=80.480 R12=144000 R22=8836 b=176.636 d2=12406.74279驗： 以上公式參閱組合機床設(shè)計3.4.5坐標驗算主軸及傳動軸的坐標驗算是按齒輪布置圖的齒輪嚙合關(guān)系驗算中心距,按下表列出坐標驗算表，表中是按坐標算出中心距，A是按傳動齒輪的節(jié)圓的直徑算出的中心距。 是兩者之差。 坐標驗算表如下所示：N-NxyA718

48、2.65087.000120.0001200282.65087.000120.00012004102.2708.420102.616102+0.61686.3303.78794.0009409886.81082.849120.00012001169.000069.00069010562.9472.59263.000630656.36315.54258.46758.5-0.967062.94746.06278.00078035校核計算351軸的校核計算在確定主軸、傳動軸的直徑時，參考了組合機床設(shè)計手冊中所推薦的有關(guān)數(shù)據(jù)，又結(jié)合了實際情況部分地采用了類比法，基本上符合要求，所以在校核時，只需對較重

49、要的軸進行校核以達到驗證的目的，現(xiàn)以裝配圖軸號為6的主軸進行校核。校核時軸上零件的自重忽略不計，沿寬度分布的力常簡化為集中力的計算，集力力的作用點取為輪轂的寬度中點，因此作出計算簡圖，如附圖所示： 由上面計算可知： 計算簡圖1）圓周力 Ft=326.4 N參考金屬切削原理和刀具中切削力計算公式：垂直切削分力為： P2=95apf0.75Kz孔產(chǎn)生的切削扭矩 孔產(chǎn)生的切削扭矩為 工作扭矩為 2）有組合機床設(shè)計參考手冊圖1-7T0，PX，計算查得：孔： PX0=69.375NP20=297.6NN0=0.46KW孔： PX0=5.0875NP20=28.8NN0=0.0334KW孔產(chǎn)生的切削扭矩 T1=孔產(chǎn)生的切削扭矩為 T2=總切削力為 T=T1+T2=5884.8Nmm為了安全起見，取切削扭矩大植代入軸的強度校核計算，因而齒輪上所承受的扭矩餓日1344.56N.mm,方向與切削扭矩相反。齒輪上圓周力Ft和徑向力Fr為：3）計算軸承的支反力，如圖a所示。 公式均參閱組合機床設(shè)計4). 作水平彎矩圖d 在A點 MHA=0 在B點 MHB=0 在C點 MHC=RBHBC=171.3x55.5=9507.15N.mm MHC=RAHAC=88.4x107.5=9503N.mm 5). 作垂直彎矩圖，如圖c所示。 在A點 MV=0 在B點 MV=0 在C點 MV1=RBVBC=