組合機床畢業(yè)論文

1、成都理工大學工程技術學院畢業(yè)論文柴油機汽缸蓋兩端面螺紋底孔加工組合機床設計（右主軸箱設計）作者姓名：劉 琴專業(yè)名稱：機械工程及自動化指導教師：周麗華 講師殷俊文 講師柴油機汽缸蓋兩端面螺紋底孔加工組合機床設計（右主軸箱設計）摘要本課題目的是設計加工柴油機汽缸蓋的專用組合機床，具體內(nèi)容包括進行柴油機汽缸蓋零件的機械加工工藝設計，利用三維實體設計軟件完成兩端面螺紋底孔雙面鉆床設計和主軸箱部件設計。為此，本論文主要圍繞上述三個方面的內(nèi)容進行闡述。其中汽缸蓋零件的機械加工工藝設計主要是編制機械加工工序卡；雙面鉆床總體設計包括被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計算卡，即通常所說的“三圖

2、一卡”設計；主軸箱部件設計主要包括主軸箱設計原始依據(jù)圖的繪制、主軸結構形式的選擇及動力計算、傳動系統(tǒng)的設計與計算等。并且，所有設計圖都是先用SolidWorks軟件進行三維建模，然后將此三維模型轉(zhuǎn)化為工程圖而得到。最終轉(zhuǎn)化為Autocad出圖。關鍵詞：組合機床 雙面鉆 主軸箱- 28 -AbstractThis subject purpose is designing and processing making the lathe up special-purposly of the cylinder head of the diesel engine, the concrete conten

3、t includes carrying on the machining technological design of the cylinder head part of the diesel engine, utilize three-dimensional entity design software finish bolt hole cut two-sided drilling machine design with the case part of the main shaft designing. For this reason, this thesis is explained

4、around the content of above-mentioned three respects mainly. Among them the machining technological design of the part of the cylinder head is mainly to work out the machining process card ; Two-sided drilling machine overall to design including process into part process picture , process sketch map

5、 , lathe contact size picture and productivity calculate card, namely " three pictures and 1 calorie " that usually speak are designed; Main shaft case part is it include main shaft case design primitive drawing , main shaft choice and power calculate , design of transmission and calculate

6、 ,etc. structure of form that basis pursue mainly to design. And, all design drawings are to carry on three-dimensional modeling in SolidWorks software first , then transform this three dimensional model to get for project picture.Keywords: combination lathe, two-sided drilling machine , main spindl

7、e box 目錄摘要IAbstractII目錄III前言11被加工零件分析21.1主要內(nèi)容21.2柴油機汽缸蓋零件分析21.3零件的加工工藝設計31.4夾緊及定位方式的選擇52組合機床總體設計62.1組合機床方案的制定62.2組合機床總體設計102.3加工示意圖112.4組合機床總體設計機床聯(lián)系尺寸圖163組合機床主軸箱設計193.1主軸箱的設計步驟和內(nèi)容203.2主軸結構型式的選擇及動力計算213.3主軸箱總圖設計25總結27致謝28參考文獻29前言組合機床是以通用部件為基礎，配以按工件特定形狀和加工工藝設計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多

8、面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。組合機床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進給運動，也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。在我國當前的工業(yè)領域中，組合機床已廣泛應用到大批、大

9、量生產(chǎn)的行業(yè)，例如：汽車、柴油機、電動機等的制造行業(yè)。就本次設計中要加工的零件-柴油機汽缸蓋而言，由于缸蓋頂面和底面孔較多，孔的加工和孔間的定位也都有相應的技術要求，若采用通用機床加工，不能保證加工精度要求，而且生產(chǎn)效率低。相反，若采用組合機床加工，即能保證產(chǎn)品加工質(zhì)量，又能提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度。1被加工零件分析1.1主要內(nèi)容本人畢業(yè)設計的內(nèi)容是鉆295型柴油機缸蓋右端面的螺紋孔。這些孔與兩端面有位置度要求，其粗糙度要求都為25，公差要求為考慮可采用雙面組合機床同時加工兩面螺孔。柴油機氣缸蓋為大批量生產(chǎn)的箱體零件，其內(nèi)部結構復雜，毛坯采用鑄造方式生產(chǎn)。氣缸蓋材料為鑄鐵，硬度為HB1502

10、00。1.2柴油機汽缸蓋零件分析柴油機汽缸蓋是機器的重要組成部分，它主要用來與汽缸形成為一塊比較規(guī)則的方體形，因此就對零件需要具有一定的表面精度，從性能方面考慮柴油機汽缸蓋重要控制油的進入、空氣的輸入、廢氣的排出、與汽缸連接等等，如果對汽缸蓋沒加工好，在氣密性和精度等方面有所疏漏，那將對整個機器有非常大的影響。而此次設計的組合機床即雙面鉆床和夾具就是加工螺栓孔定位銷孔，這些孔對裝配有很大的影響，因此此次設計也是相當重要的任務。柴油機汽缸蓋的零件圖如下：圖1 柴油機汽缸蓋零件示意圖1.3零件的加工工藝設計根據(jù)上面的零件分析所知道的零件的性能要求、表面精度要求及被加工定位孔螺紋孔的要求等等，對零件

11、的機械加工工藝進行設計。方案A： 10R ：毛坯草圖 20R ：粗銑底面A 30 ：粗銑頂面B 40 ：精銑底面A 50 ：精銑頂面B 60 ：鉆螺栓孔鉸定位孔 70 ：銑進排氣面 80 ： 鉆進排氣孔鉆頂面油孔 90 ：進排氣孔及頂面油孔攻絲 100 ：銑兩端面 110 ：鉆兩端面螺紋孔底孔 120 ：鉆前端面深油孔 130 ：兩端面螺孔攻絲 140 ：鉆噴油孔擴燃燒孔進排氣門孔及鉆排氣面油孔 150 ：锪平面半精擴鉸燃燒室進排氣門孔接鉆底面油孔 160 ：鉸噴油孔精擴鉸燃燒室接鉆底面油孔 170 ：鉆攻噴油咀螺孔擴氣門導管孔踉座孔 180 ：鉸導管孔氣門座空 190 ：磨底面A 200 ：

12、空氣吹凈螺孔油水氣道 210 ：壓堵片 220 ：水壓實驗 230 ：壓渦流鑲塊 240 ：磨鑲塊凸出面 250 ：清洗入庫 260 ：檢驗方案B：10R ：毛坯草圖 20 ：粗銑底面A30 ：精銑底面A 40 ：粗銑頂面B 50 ：精銑頂面B 60 ：鉆螺栓孔鉸定位孔70 ：鉆進排氣孔鉆頂面油孔80 ：銑進排氣面 90 ：進排氣孔及頂面油孔攻絲 100 ：銑兩端面 110 ：鉆兩端面螺紋孔底孔 120 ：鉆前端面深油孔 130 ：兩端面螺孔攻絲 140 ：鉆噴油孔擴燃燒孔進排氣門孔及鉆排氣面油孔 150 ：锪平面半精擴鉸燃燒室進排氣門孔接鉆底面油孔 160 ：鉸噴油孔精擴鉸燃燒室接鉆底面油孔

13、 170 ：鉆攻噴油咀螺孔擴氣門導管孔踉座孔 180 ：鉸導管孔氣門座空 190 ：磨底面A 200 ：空氣吹凈螺孔油水氣道 210 ：壓堵片 220 ：水壓實驗 230 ：壓渦流鑲塊 240 ：磨鑲塊凸出面 250 ：清洗入庫 260 ：檢驗方案比較選擇：方案B中工序“30 ：精銑底面A”不合理，應該是先粗銑B面，再精銑；工序“70 ：鉆進排氣孔鉆頂面油孔”應該在銑進氣面之后，做到先面后孔，機械加工是一般遵循“先面后孔，先粗后精，基面先行”的原則。方案B設計遵循這個基本規(guī)則，因此；柴油機汽缸蓋的機械加工工藝選擇方案A。具體加工工序見附表11.4夾緊及定位方式的選擇最常用的定位方式是“一面兩銷

14、”，本次加工工序就是為下面工序做準備加工好定位孔和螺栓孔，以便于下面的工序可以用“一面兩銷”進行定位，故本工序加工時零件底面和兩個定位銷定位。具體定位及夾緊位置見被加工零件工序圖2組合機床總體設計2.1組合機床方案的制定組合機床是針對被加工零件的特點及工藝要求，按高度集中工序原則設計的一種高效率專用機床。設計組合機床前，首先應根據(jù)組合機床完成工藝的一些限制及組合機床各種工藝方法能達到的加工精度、表面粗糙度及技術要求，解決零件是否可以利用組合機床加工，那么，為使加工過程順利進行，并達到要求的生產(chǎn)率，必須在掌握大量的零件加工工藝資料基礎上，統(tǒng)盤考慮影響制定零件工藝方案、機床配置形式、結構方案的各種

15、因素及應注意的問題。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（包括安排工序及工藝流程，確定工藝中的工步數(shù)，選擇加工的定位基準及夾壓方案等）、確定工序（或工步）間加工余量、選擇合適的切削用量、相應的刀具結構、確定機床配置型式等，這些式組合機床方案制定的主要內(nèi)容。一、影響組合機床方案制定的主要因素(1)被加工零件特點被加工零件特點主要指零件的材料、硬度、加工部位的結構形狀、零件剛性、定位基準面的特點等。它們對機床工藝方案制定有著重要的影響。同樣精度的孔，因材料、硬度的不同，其工藝方案也不同。被加工零件的特點在很大程度上決定了機床采取的配置形式。一般來說，孔中心線和定位基準面平行且需由

16、一面或幾面加工的箱體件宜采用臥式機床；對于大型箱體件，采用單工位加工較適宜。(2)被加工零件的加工精度和加工工序被加工零件需要在組合機床上完成的加工工序及應保證的加工精度，是制定機床方案的主要依據(jù)。例如精度為H7的孔加工工序，不僅工步數(shù)多（通常34個），而且對于不同尺寸的孔徑，也須采取不同的工藝方法（鏜或鉸）。當孔與孔之間有較高的位置精度要求（如0.05mm），安排工藝時應考慮在一個安裝工位上對所有的孔同時進行最終精加工。如果同時加工同一軸線上幾個孔的同軸度要求較高時（0.05mm），其最后精加工應從一面進行。又如，為了加工精度為H6、表面粗糙度Ra0.4m的孔，除采取提高機床原始制造精度和工

17、件定位基準精度并減少夾壓變形等一般措施外，機床須采取主軸高速、低進給量的加工方法，以使切削力盡量小，還須盡量消除主軸振動的影響，并確保穩(wěn)定的小進給量（一般0.01mm/r）。為此，機床通常采用皮帶傳動的精鏜頭，主軸社卸載裝置，進給采用液壓增穩(wěn)系統(tǒng)。采用剛性主軸結構方案時，必須根據(jù)被加工零件的材料、加工部位特點及加工精度要求來選擇主軸結構形式及具體參數(shù)，以使主軸有足夠的剛性及抗振性。(3)機床使用條件1）車間布置情況 車間內(nèi)零件輸送滾道的高度將直接影響機床裝料高度。如果車間面積有限，則要限制機床輪廓尺寸。2）工藝間的聯(lián)系 工件道組合機床加工前，其毛坯或半成品必須達到一定要求，否則，會造成工件在機

18、床夾具上定位和夾緊不可靠，甚至造成刀具損壞，或者不能保證要求的加工精度。如果在組合機床上加工以后，還要轉(zhuǎn)到其他機床上加工，而工件沒有預先加工出保證精度的有關定位基準面，那么組合機床應考慮為下道工序加工出定位基面。3）使用廠的技術能力和自然條件 如果使用廠沒有相當能力的工具車間，制造、刃磨復雜的整體復合刀具有困難，則制定方案時，應避免采取此類刀具，必要時，可增加機床工位，以便采用一般刀具分散加工。若使用廠處于炎熱地區(qū)，車間溫度偏高，使用液壓傳動機床往往造成工作性能不穩(wěn)定，則可選用配置機械動力部件的機床。(4)被加工零件的生產(chǎn)批量零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位、多工位或自動線，還是按中小批生產(chǎn)特點

19、設計組合機床的重要因素。被加工零件的生產(chǎn)批量越大，工序安排一般趨于分散。而且，其粗、半精、精加工應分別在不同的機床上完成。對于中小批量生產(chǎn)情況，則要力求減少機床臺數(shù)，此時應將工序盡量集中在一臺（多工位）或少數(shù)幾臺機床上加工，以提高機床利用率。綜合以上因素，并結合工藝方案要求，確定本設計為大型組合機床的配置形式，并且為移動工作臺式組合機床。二、確定切削用量及選擇刀具（1）左主軸箱切削用量的選擇由于已知鉆孔直徑為6.6mm，依據(jù)«組合機床設計»切削用量表，,故可以選定切削速度v=13m/min, 進給量f=0.0968mm/r。又已知汽缸蓋硬度為HB150200，故計算硬度HB

20、=200-200/150=190。（2）確定右左主軸箱刀具的切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率及刀具耐用度根據(jù)選定的切削用量，確定切削力，作為選擇動力部件及夾具設計的依據(jù)；確定切削轉(zhuǎn)矩，用以確定主軸及其它傳動件的尺寸，確定切削功率，用以選擇主傳動電機功率；確定刀具耐用度，用以驗證所選刀具是否合理。人們根據(jù)生產(chǎn)實踐及試驗研究成果，整理出不同材料工件進行鉆孔、擴孔等的切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率及刀具耐用度的計算公式及計算圖，列舉如下：切削力F、切削轉(zhuǎn)矩M、切削功率P、刀具耐用度T的計算公式F=26*D*（f0.8）*（HB0.6）M=10*(D1.9)*(f0.8)*(HB0.6)P=M*v/(9740*

21、D*)T=9600*(D0.25)/(v*(f0.55)*(HB1.3)8 式中：F-切削軸向力（N）； D-鉆頭直徑（mm）；f-每轉(zhuǎn)進給量（mm/r）；M-切削轉(zhuǎn)矩(N*mm)；P-切削功率(kW)；T-刀具耐用度(min)；v-切削速度（m/min），通常根據(jù)鉆孔深度L考慮修正系數(shù)kv；HB-零件的布氏硬度值。通常給出一個范圍，如HB180220。1)加工1-7#孔，孔徑為6.6mm,粗糙度Ra=25,故 切削力： F=26×D×(f0.8)×(HB0.6)=26×6.6×(0.09680.8)×(1900.6)=617N；切削

22、轉(zhuǎn)矩：M=10×(D1.9)×(f0.8)×(HB0.6)=10×(6.61.9)×(0.09680.8)×(1900.6)=1297Nmm；切削功率：P=M×v/(9740×D×)=1297×13/（9740×6.6×3.14）=0.0835kW；刀具耐用度：T=9600×(D0.25)/(v×(f0.55)×(HB1.3)8 =9600×(6.60.25)/（13×(0.09680.55)×(1901.3)）8

23、=220436 min； 對右主軸箱，初定主軸箱所須功率：N主=N切/=(6*N)/ =(6*0.0835)/0.8=0.62625kw， 從而動力箱型號為Y112M-4，其電動機額定功率為4.0kw，滿足要求。（3）初定右主軸箱的主軸及傳動軸直徑 當確定了切削轉(zhuǎn)矩M后，可根據(jù)扭轉(zhuǎn)剛度初定出主軸及傳動軸直徑，公式如下：d>=B*(M0.25) (cm)式中：M-切削轉(zhuǎn)矩(N*cm)； B-系數(shù)，根據(jù)主軸或傳動軸在1m長度上允許最大扭轉(zhuǎn)角按表選擇。 對于加工114#孔的主軸，M=1297Nmm，主軸允許最大扭轉(zhuǎn)角為1/4度/米時， B=0.73,則d>=B×(M0.25)

24、(cm)=7.3×(12970.25)=50.6cm；2.2組合機床總體設計(1)被加工零件工序圖圖2 被加工零件工序圖(2)被加工零件工序圖的內(nèi)容和作用被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺組合機床或自動線完成的工藝內(nèi)容、加工部位尺寸精度、表面粗糙度及技術要求、加工定位基準、夾壓部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。它不能用用戶提供的產(chǎn)品圖紙代替，而須在原零件圖的基礎上，突出本機床或自動線的加工內(nèi)容，加上必要的說明而繪制的。它是組合機床設計的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗和調(diào)整機床的重要技術文件。圖上應表示出1)被加工零件的形狀和輪廓尺

25、寸及與本機床設計有關的部位的結構形狀及尺寸。尤其是當須要設置中間導向套時，應表示出零件內(nèi)部的肋、壁布置及有關結構的形狀及尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具是否發(fā)生干涉。2)加工用定位基準、夾壓部位及夾壓方向。以便依次進行夾具的定位支承（包括輔助定位支承）、限位、夾緊、導向裝置的設計。3)本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形狀位置尺寸精度及技術要求，還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊螅ㄖ饕付ㄎ换鶞剩?)必要的文字說明。如被加工零件編號、名稱、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。柴油機缸蓋的被加工零件工序圖見圖紙。(3)繪制被加工零件工序圖的注意事項1)為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定

26、要突出該機床的加工內(nèi)容。繪制時，應按一定比例，選擇足夠視圖及剖視，突出加工部位（用粗實線），并把零件輪廓及與機床、夾具設計有關的部位（用細實線）表示清楚。凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應在尺寸數(shù)值下方畫粗實線標記。2)加工部位的尺寸應由定位基準注起。為便于加工及檢查，尺寸應采用直角坐標系標注，而不采用極坐標系。但有時因所選定位基準與設計基準不重合，則須對加工部位要求的尺寸精度進行分析換算。此外，應將零件圖上的不對稱位置尺寸公差換算成對稱尺寸公差，其公差數(shù)值的決定要考慮兩方面，一是要能達到產(chǎn)品圖紙要求的精度，二是采用組合機床能加工出來。如圖的尺寸應換算為被加工零件工序圖中的尺寸，以便在進行夾具

27、和多軸箱設計的時候，確定導向孔與主軸孔的位置坐標尺寸。3)應注明零件加工對機床提出的某些特殊要求。如對多層壁同軸線等直徑孔加工。若要求孔表面不留退刀痕跡，則圖紙上應注明要求“機床主軸定位，工件（夾具）讓刀”。2.3加工示意圖(1)加工示意圖的作用和內(nèi)容零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來。加工示意圖表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具、輔具的布置狀況及工作循環(huán)等。因此，加工示意圖是組合機床設計的主要圖紙之一，在總體設計中占據(jù)重要地位。它是刀具、輔具、夾具、多軸箱、液壓電氣裝置設計及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺組合機床布局和性能的原始要求，同時還是調(diào)整機床、刀具及試車的依據(jù)，其內(nèi)

28、容為1)應反映機床的加工方法啊、加工條件及加工過程、2)根據(jù)加工部位特點及加工要求，決定刀具類型、數(shù)量、結構、尺寸（直徑和長度），包括鏜削加工是鏜桿直徑和長度。3)決定主軸的結構類型、規(guī)格尺寸及外伸長度。4)選擇標準或設計專用的接桿、浮動卡頭、導向裝置、攻絲靠模裝置、刀桿托架等，并決定他們的結構、參數(shù)及尺寸。5)標明主軸、接桿（卡頭）、夾具（導向）與工件之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。6)根據(jù)機床要求的生產(chǎn)率及刀具、材料特點等，合理確定并標注各主軸的切削用量。7)決定機床動力部件的工作循環(huán)及工作行程。(2)加工示意圖的畫法注意事項:1)加工示意圖的繪制順序是：先按比例用細實線繪出工件加工部位和局部

29、結構的展開圖。加工表面用粗實線畫。為簡化設計，相同的加工部位的加工示意圖（指對同一規(guī)格的孔加工，所用刀具、導向、主軸、接桿等的規(guī)格尺寸、精度完全相同），允許只表示其中之一，亦即同一多軸箱上結構尺寸相同的主軸可只畫一根。但必須在主軸上標注軸號（與工件孔號相對應）。當軸數(shù)較多時，可采用縮小比例，用細實線畫出工件加工部位簡圖（向視圖），并標注孔號，以便設計和調(diào)整機床。2)一般需設置徑向結構尺寸較大的導向裝置時，相鄰主軸必須按嚴格比例繪制，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導向等是否干涉。3)主軸應從多軸箱端面畫起。刀具畫加工終了位置（攻絲加工則應畫加工開始位置）。標準的通用結構（如接桿、浮動卡頭、攻絲靠

30、模及絲錐卡頭、通用多軸箱的標準鉆鏜主軸外伸部分等）只畫外輪廓，并須加注規(guī)格代號。對一些專用結構（如導向、刀桿托架、專用接桿或浮動卡頭等），為顯示其結構而必須剖視，并標注尺寸、精度及配合。(3)選擇刀具、工具、導向裝置并標注其相關位置及尺寸1)刀具選擇 刀具選擇要考慮共建加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生產(chǎn)率的要求等因素。刀具的長度要保證加工終了時，刀具的螺旋槽尾端與導向套外端面有3050mm的距離，以便于排出切屑和刀具磨損后有一定的向前調(diào)整量。本設計中要加工的孔的尺寸精度要求為6.6，粗糙度要求為25 ；所以選擇直徑分別為6.6的錐柄長麻花鉆。刀具的長度為160.2)導向套的選擇 在組合

31、機床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導向。因此，正確選擇導向結構，確定導向類型、參數(shù)、精度，不但是繪制加工示意圖必須解決的問題，也是設計組合機床不可忽視的重要內(nèi)容。3)選擇導向類型、型式和結構 通常根據(jù)刀具導向部分直徑d和刀具轉(zhuǎn)速n折算出導向的線速度v(v=dn/1000m/mm),再結合加工部位尺寸精度、工藝方法及刀具的具體工作條件來選擇導向類型、型式和結構。通過分析被加工零件可知，應選擇第一類導向，即固定式導向，且d=G7，D=H7/g6。初定主軸類型、尺寸、外伸長度和選擇接桿主軸直徑計算公式：d=B*(M/100)0.25； M/Wp；式中：d-軸的直徑

32、(mm)；M-軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩(N*mm)；Wp-軸的抗扭截面模數(shù)（mm3），實心軸的Wp=0.2*d3； -許用剪應力（N/mm2），45鋼的t=31N/mm2；B-系數(shù)，剛性主軸，取=1/4度/米；傳動軸，取=1度/米。加工17#孔，M=1297N*mm B=7.3,則 d=B*(M/100)0.25=7.3*(1297/100)0.25=13.8mm；依據(jù)«組合機床設計»中表3-19，選取主軸直徑為25mm，軸能承受的扭矩為13500Nmm；軸的校核：M/WP=0.311/（0.2×253）=9.95×10-5，滿足要求。根據(jù)通用鉆削類主軸系列參數(shù)選

33、出主軸直徑為25mm時，主軸外伸尺寸（mm）：D/d1=38/26 L=115 接桿莫氏錐度為1，2，3。組合機床主軸與刀具之間常用兩種連接。一是接桿連接，也稱剛性連接用于單導向進行鉆、擴、鉸孔及倒角加工。二是浮動卡頭連接，也稱浮動連接，用于人長導向、雙導向和多導向進行鏜、擴、鉸孔。本次工序采用接桿連接。通用的標準接桿有大、小型之分，其規(guī)格、尺寸隨接桿號不同而異，設計可參見通用鉆削類主軸系列參數(shù)表。選擇接桿主要是決定其號數(shù)，應根據(jù)刀具尾部結構（莫氏錐度）和主軸外伸部分的內(nèi)孔直徑d1而定。根據(jù)上面所選主軸型號取接桿型號為T0635-01，莫氏錐度為1。由主軸箱的所有刀具主軸中找出影響聯(lián)系尺寸的關

34、鍵刀具（即其中最長的刀具） 從保證加工終了時主軸箱端面到工件端面間距離尺寸最小來確定全部刀具、接桿、導向、刀具脫架及工件之間的聯(lián)系尺寸，其中，須標明主軸端部外徑和內(nèi)孔徑（D/d1）、外伸長度，刀具各段直徑及長度，導向的直徑、長度、配合，工件至夾具之間須標注工件距導套端面的距離。還須標注刀具托架與夾具之間的尺寸、工件本身及加工部位的尺寸和精度。應當指出，主軸箱端面至工件端面之間的軸向距離是加工示意圖上最重要的聯(lián)系尺寸。為了縮短刀具懸伸長度與工作行程長度，要求這一距離尺寸越小越好。它取決與兩個方面，一是主軸箱上刀具、接桿、主軸等由于結構和互相連接所需要的最小軸向尺寸，如采用麻花鉆、擴孔鉆時，刀具長

35、度要考慮去螺旋槽尾部離開導套端面有一定距離，以備排屑和刀具刃磨后有向前調(diào)整的可能。接桿長度的標準尺寸，各個規(guī)格均有可選擇的范圍，設計時先按最小長度選取。二是機床總部局所要求的聯(lián)系尺寸，這兩方面是互相制約的。(4)確定刀具部件的工作循環(huán)及工作行程動力部件的工作循環(huán)是指：加工時動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置又返回到原始位置的動作過程。一般包括快速引進、工作進給、快速退回等動作。有時通常還有中間停止、多次往復進給、跳躍進給、死擋鐵停留等特殊要求，這是根據(jù)具體的加工工藝需要確定的。 下面討論工作、行程長度的確定：1)進給長度L1應等于工件加工部位長度L（多軸加工是應按最長孔計算）與刀具切入長

36、度L1和切入長度L2之和。切入長度L1應根據(jù)工件端面的誤差情況在510mm之間選擇，誤差大時取大值。2)長度等于快速引進也工作進給長度之和。快速引進是指動力部件把主軸箱連同刀具從原始位置送進到工作進給開始位置，其長度按加工具體情況確定。通常，在采用固定式夾具的鉆、擴、鉸孔組合機床上，快速退回行程長度須保證所有刀具均退至夾具導套內(nèi)而不影響工件裝卸。3)力部件總行程長度 動力部件的總行程除應保證要求的工作循環(huán)工作行程（快速引進+工作進給=快速退回）外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具方便，即考慮前備量和后備量。前備量是指因刀具磨損或補償制造、安裝誤差，動力部件尚可向前調(diào)節(jié)的距離。后備量是指考慮刀具從接桿中或

37、連同刀具一起從主軸孔中取出所需要的軸向距離。理想情況是保證刀具退離夾具導套外端面的距離大于接桿插入主軸孔內(nèi)（或刀具插入接桿孔內(nèi)）的長度。因此，動力部件的總行程為快退行程長度與前后備量之和。依此作為選擇標準動力滑臺或設計專用動力部件的依據(jù)。(5)其他應注意的問題：1)加工示意圖應與機床實際加工狀態(tài)一致。2)寸應完整，尤其是從主軸箱端面到刀尖的軸向尺寸應齊全，以備檢查行程和調(diào)整機床使用。圖上應標注各主軸的切削用量及必要說明，如被加工零件的圖號、材料、硬度、加工余量及是否加冷卻液等。3)位機床，還應按各工位加工內(nèi)容，用縮小比例畫出加工部件示意圖并標注孔號。4)工示意圖上有表示加工過程的工作循環(huán)圖及各

38、行程長度。加工示意圖如下圖所示：圖3 加工示意圖2.4組合機床總體設計機床聯(lián)系尺寸圖(1) 聯(lián)系尺寸的作用及內(nèi)容一般說來，組合機床是由標準的通用部件動力滑臺，動力箱，各種工藝切削頭，側底座，立柱，立柱底座及中間底座加上專用部件主軸箱，刀、輔助系統(tǒng)，夾具，液、電、冷卻、潤滑、排屑系統(tǒng)組合裝配而成。聯(lián)系尺寸圖用來表示機床個組成部件的互相裝配聯(lián)系和運動關系，以檢驗機床各部件相對位置及是否滿足加工要求；通用部件的選擇是否合適；并進一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設計提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可看成是簡化的機床總圖，它表示機床的配置型式及總體布局。聯(lián)系尺寸圖的主要內(nèi)容如下：1)當數(shù)量的視圖（一般為主、

39、左、右視圖）按同一比例畫出機床個主要組成部件的外形 輪廓及相關位置，表明機床的配置型式及總體布局、主視圖的選擇應與機床實際加工狀態(tài)一致。2)盡量減少不必要的線條及尺寸。但反映各部件的聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運動部件的極限位置及行程尺寸，必須完整齊全。至于各個部件的詳細結構不必畫出，留在具體設計部件時完成。3)于開展部件設計，聯(lián)系尺寸圖上應標出通用部件的規(guī)格代號，電動機型號、功率及轉(zhuǎn)速，并注明機床部件的分組情況及總行程。(2)選擇動力部件組合機床的動力部件是配置組合機床的基礎。它主要包括用以實現(xiàn)刀具主軸旋轉(zhuǎn)主運動的動力箱、各種工藝切削頭及實現(xiàn)進給運動的動力滑臺。影響動力部件選擇的主要因

40、素為：1)切削功率 2)進給力 3)進給速度 4)行程 5)主軸箱輪廓尺寸 6)動力滑臺導軌型式綜合上述因素，根據(jù)具體加工要求，選擇：1)動力箱型號為：Y112M-4 功率P=4.0kw；動力箱輸出軸轉(zhuǎn)速n驅(qū)=720轉(zhuǎn)/分；動力箱與主軸箱結合面尺寸：長400mm，寬320m，動力箱輸出軸距箱底面高度為125 mmm。2)液壓動力滑臺型號為：1HY32 ，臺面寬320m，允許最大進給力F進=12500N； 3)側底座1CC321 I型，其高度H=560mm，寬度B=520，長度L=1180mm. (3)聯(lián)系尺寸圖應考慮的主要問題繪制聯(lián)系尺寸圖，一般是在已畫催被加工零件工序圖、加工示意圖，并初選動

41、力部件與其配套的通用部件之后進行的。對于機床的某些重要尺寸也應在畫聯(lián)系尺寸圖之前的方案設計階段初步確定，如機床的裝料高度H，主軸箱輪廓尺寸及夾具輪廓尺寸等。尤其對于加工精度要求較高的，比較復雜的組合機床，往往需要預先畫出夾具方案的詳細草圖，確定其主要輪廓尺寸。所以，總體設計更確切地說是包括夾具方案草圖設計在內(nèi)的四圖一卡設計。圖4 聯(lián)系尺寸示意圖(4)機床生產(chǎn)率計算卡根據(jù)選定的機床工作循環(huán)所要求的工作行程長度、切削用量、動力箱的快速及工進速度等，就可以計算機床的生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計算卡，用以反映機床的加工過程、完成每個動作所需的時間、切削用量、機床生產(chǎn)率及機床負荷率等。機床生產(chǎn)率計算卡見附錄2.

42、3組合機床主軸箱設計主軸箱是組合機床的只要部件之一，按專用要求進行設計，由通用零件組成。其主要作用是，根據(jù)被加工零件的加工要求，安排各主軸位置，并將動力和運動由電機或動力部件傳給各個工作主軸，使之得到要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。主軸箱按其結構大小，可分為大型主軸箱和小型主軸箱兩大類。大型又分為通用主軸箱和專用主軸箱兩種。 通用主軸箱在生產(chǎn)中應用甚廣，常見的有：1)鉆削類主軸箱；2)攻絲主軸箱；3)鉆、攻復合主軸箱。通用主軸箱主要由箱體、主軸、傳動軸、齒輪、軸套和通用（專用）的附加機構組成。在主軸箱體前后壁之間可安排厚度為24mm的齒輪三排或32mm厚的齒輪兩排；在主軸箱體后壁與后蓋之間可安排一或兩排齒輪

43、。通用主軸箱基型后蓋厚度為90mm，如只有電機軸安排第排齒輪，可選、厚度為50mm的后蓋，此時后蓋窗孔應該擴大。主軸箱的通用零件大型通用主軸箱體類零件采用灰鑄鐵材料，箱體用牌號為HT-200，前、后、側蓋用牌號為HT15-33。通用主軸箱體厚度為180mm，用于臥式的主軸箱前蓋厚度為55mm，用于立式的主軸箱前蓋兼作油池，加厚為70mm，基型后蓋厚度為90mm，其余三種厚度的后蓋（50，100，125mm），可根據(jù)主軸箱內(nèi)傳動系統(tǒng)安排和動力部件與主軸箱的具體連接情況分別選擇。軸類零件：1)削類主軸；2)攻絲主軸；3)傳動軸。齒輪：通用齒輪有三種，即傳動齒輪，動力箱齒輪和電機齒輪。材料均采用45

44、鋼，熱處理為齒部高頻淬火G54。動力箱有A型（寬度為24mm）和B型（寬度為44mm）兩種。當采用90mm厚的基型后蓋是，選A型；當采用50mm厚后蓋和100mm、125mm厚的加后厚后蓋時，均采用B型道路、動力箱齒輪。3.1主軸箱的設計步驟和內(nèi)容（1）確定主軸箱輪廓尺寸主軸箱寬度B、高度H的大小主要也被加工零件孔的分布位置有關，可按下式確定：B=b+2b1 H=h+h1+b1式中：b工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離（mm）；*b1最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（mm）；h工件在高度方向間距最遠的兩孔距離（mm）；h1最低主軸高度（mm）。b和h為已知尺寸，推薦b170100mm，b=170,

45、h=64, 取b1=100 h1>85140 取h1=140,則B=370, H=304.根據(jù)計算得主軸箱輪廓尺寸為B×H=500×500mm通常連接主軸的中間傳動軸在主軸區(qū)域以內(nèi)，故可以用以上公式計算，而根據(jù)實際情況被加工零件汽缸蓋各要加工孔之間間距較小，且主軸直徑較大，中間傳動軸只能布置在主軸區(qū)域外，因此上面公式對本例不適用，根據(jù)實際的設計情況，最后確定主軸箱輪廓尺寸為： B×H=600×600mm（2）繪制主軸箱設計原始依據(jù)圖圖5 原始依據(jù)圖3.2主軸結構型式的選擇及動力計算（1）主軸結構型式的選擇主軸結構型式由零件加工工藝決定，并應考慮主軸

46、的工作條件和受力情況。根據(jù)汽缸蓋的加工工藝選擇前后支承均為圓錐滾子軸承的主軸結構。這種支承可承受較大的徑向力和軸向力，且結構簡單，軸承數(shù)少，裝配比較方便。（2）主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定主軸直徑已經(jīng)在前面確定，初選模數(shù)可由下式估算： m（3032）P/（zn）1/3式中：m所估算的齒輪模數(shù)（mm）；P齒輪所傳遞的功率（km）；z一對嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)；n小齒輪的轉(zhuǎn)速（r/min）.P=4kw z=22 n=620 m（3032）P/（zn）1/3=304/（22*620）1/3=1.9取m=2（3）主軸箱動力計算傳動系統(tǒng)確定之前可按下式初定主軸箱所須功率：N主=N切 /式中：N各主軸切削

47、功率之和；組合機床主軸箱傳動效率。加工黑色金屬時取=0.80.9；加工有色金屬時，取=0.70.8。當主軸較多，傳動較復雜時取小值，反之取大值。這里取=0.8，則：N主=N切 /=(6*N)/ =(6*0.0835)/0.8=0.62625kw（4）傳動系統(tǒng)的設計和計算主軸箱的傳動系統(tǒng)設計，就是通過一定的傳動鏈把動力箱輸出軸（也稱主軸箱驅(qū)動軸）傳動進來的動力和轉(zhuǎn)速按要求分配到各主軸。傳動系統(tǒng)設計的好壞，將直接影響主軸箱的質(zhì)量、通用化程度、設計和制造工作量的大小以及成本的高低。1、各軸之間傳動比分配已知：主軸轉(zhuǎn)速計算1000*13/(3.14r*6.6)=627r/min 所以取主軸轉(zhuǎn)速n1=n

48、2=n3=n4=n5=n6=n7=620r/min驅(qū)動軸n0=720r/min總傳動比I= n1/ n0=720/620=1.16即從驅(qū)動軸開始以下的傳動比為1.16，其它軸間傳動比均為1/1。2、各軸之間傳動結構設計及齒數(shù)分配由于前面確定的主軸直徑為25mm，為了防止齒輪發(fā)生根切，確定最小齒數(shù)為30.所有齒輪模數(shù)m=2.以下是傳動結構設計。數(shù)字表示軸號。其中傳動比I87=I114=I111=0.86 其余的軸之間的傳動比均為1。 各軸之間的相對位置關系如下圖所示： 圖6 各軸間位置關系圖（5）驗算各主軸轉(zhuǎn)速n1=n4=720*41/44=670 r/minn2=n3=n5=n6=720*39

49、/45=624 r/min(670-624)/670=0.068轉(zhuǎn)速相對損失在10%，符合設計要求。采用R12-2型葉片泵， 由中間傳動軸12傳動。N泵=720*39/45*52/24=1352 r/min 滿足要求。3.3.4.4 各軸上齒輪排數(shù)及齒數(shù)對應關系（1，11） a 48（14，11）b 48（10,9） c 50（12，2） b 43 （3，12） d 24（12,13） a 52(13,14) b 55(14,15) a 53(15,17) d 40(16,17) d 40(8,9) b 47(7,5) a 43 (7,6) c 438 c 39, 7 c 4510 d 41,11 d 44其中a b c d 為齒輪排數(shù) ，手柄軸為18軸。各個類型軸的結構示意圖如下：圖7 主軸圖8 傳動軸圖9 手柄軸3.3主軸箱總圖設計通用主軸箱總圖設計 通用主軸箱總圖的設計包括繪制