柴油機(jī)齒輪室蓋鉆鏜專機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì)

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說 明 書柴油機(jī)齒輪室蓋鉆鏜專機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì)專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 學(xué)生姓名 聞 志 祥 班 級 B機(jī)制023 學(xué) 號 0210110316 指導(dǎo)教師 劉 道 標(biāo) 完成日期 2005年6月5日 目 錄1 前言12 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)22.1 組合機(jī)床工藝方案的制定22.2 組合機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案的確定22.3 各側(cè)具體零部件的設(shè)計(jì)、計(jì)算及選擇32.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 103 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)（右主軸箱） 123.1 繪制右主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 123.2 主軸、齒輪的確定及動力計(jì)算 133.3 主軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 133.4 多軸箱坐標(biāo)計(jì)算、繪制坐標(biāo)

2、檢查圖 183.5 主軸箱中變位齒輪的計(jì)算 223.6 變位齒輪的設(shè)計(jì) 223.7 齒輪強(qiáng)度校核 233.8 傳動軸直徑的確定和軸的強(qiáng)度校核 253.9 主軸箱體及其附件的選擇設(shè)計(jì) 284 結(jié)論 30參考文獻(xiàn)31致謝32附錄331 前言組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效率專用機(jī)床。目前，組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。平面加工包括銑平面、锪（刮）平面、車平面；孔加工包括鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋、锪沉孔滾壓孔等。隨著綜合自動化的發(fā)展，其工藝范圍正擴(kuò)大到車外圓、行星銑削、拉削、推削、磨削、珩磨及拋光、沖壓等工序。此外，還可以完成

3、焊接、熱處理、自動裝配和檢測、清洗和零件分類及打印等非切削工作。 組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、儀器儀表、軍工及縫紉機(jī)、自行車等輕工行業(yè)大批大量生產(chǎn)中已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用；一些中小批量生產(chǎn)是企業(yè)，如機(jī)床、機(jī)車、工程制造業(yè)中也已推廣應(yīng)用。組合機(jī)床最適宜于加工各種大中型箱體類零件，如汽缸蓋、汽缸體、變速箱體、電機(jī)座及儀表殼等零件；也可用來完成軸套類、輪盤類、叉架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工。組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，目前基本上有兩種情況：其一，是根據(jù)具體加工對象的具體情況進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，這是當(dāng)前最普遍的做法。其二，隨著組合機(jī)床在我國機(jī)械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人總結(jié)自己生產(chǎn)和使用組合機(jī)床的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)

4、現(xiàn)組合機(jī)床不僅在其組成部件方面有共性，可設(shè)計(jì)成通用部件，而且一些行業(yè)在完成一定工藝范圍內(nèi)組合機(jī)床是極其相似的，有可能設(shè)計(jì)為通用機(jī)床，這種機(jī)床稱為“專能組合機(jī)床”。這種組合機(jī)床就不需要每次按具體加工對象進(jìn)行專門設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而是可以設(shè)計(jì)成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工的零件的具體需要，配以簡單的夾具及刀具，即可組成加工一定對象的高效率設(shè)備。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題來源于生產(chǎn)實(shí)際，具體的課題是柴油機(jī)齒輪室蓋鉆鏜專機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)前認(rèn)真研究被加工零件的圖樣，研究其尺寸、形狀、材料、硬度、重量、加工部位的結(jié)構(gòu)及加工精度和表面粗糙度要求等內(nèi)容，為設(shè)計(jì)提供大量的數(shù)據(jù)、資料，作好充分的、全面的技術(shù)準(zhǔn)備

5、。在準(zhǔn)備了充足的資料之后進(jìn)行總體及零部件的設(shè)計(jì)工作，總體的設(shè)計(jì)的主要工作是完成“三圖一卡”，即繪制機(jī)床的總體尺寸聯(lián)系圖、加工示意圖、零件的工序圖及編制生產(chǎn)率計(jì)算卡；主軸箱設(shè)計(jì)的方法是：繪制主軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖；確定主軸的結(jié)構(gòu)、軸頸及齒輪模數(shù)；擬訂傳動系統(tǒng)；計(jì)算主軸、傳動軸坐標(biāo)，繪制坐標(biāo)檢查圖；繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細(xì)表。在此次的設(shè)計(jì)中采用“一面兩銷”定位，液壓夾緊，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強(qiáng)度，同時在設(shè)計(jì)中采用了大量的通用零部件，降低了產(chǎn)品的成本。在設(shè)計(jì)過程中，得到了劉道標(biāo)老師的大力指導(dǎo)和同課題組同學(xué)的熱情幫助，在此謹(jǐn)致謝意。限于本人水平和經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)中一定有錯誤和不妥之處，敬

6、請批評指正。2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，通常是根據(jù)與用戶簽定的合同和技術(shù)協(xié)議書,針對具體加工零件，擬訂工藝和結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行方案圖樣和有關(guān)技術(shù)文件的設(shè)計(jì)。21 組合機(jī)床工藝方案的制定 工藝方案的擬訂是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。因?yàn)楣に嚪桨冈诤艽蟪潭壬蠜Q定了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)工件的加工要求和特點(diǎn)，按一定的原則、結(jié)合組合機(jī)床常用的工藝方法、充分考慮各種因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬訂出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。此次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床是用于加工柴油機(jī)齒輪室蓋的鉆鏜專用組合機(jī)床，其工藝方案為鉆孔和鏜孔，其具體的加工工藝如下:a. 鉆6M66H孔至5， 左側(cè)面；b. 鉆6

7、9孔（深38）， 右側(cè)面；c. 鉆39孔（深78）， 右側(cè)面；d. 鏜45H8孔至43.5， 后側(cè)面；e. 倒孔口角至46.6， 后側(cè)面；正確選擇組合機(jī)床加工工件采用的基準(zhǔn)定位，是確保加工精度的重要條件。本設(shè)計(jì)的柴油機(jī)齒輪室蓋是箱體類零件，箱體類零件一般都有較高精度的孔和面需要加工，又常常要在幾次安裝下進(jìn)行。因此，定位基準(zhǔn)選擇“一面雙孔”是最常用的方法， 因此該被加工零件采用 “一面兩銷”的定位方案，定位基準(zhǔn)和夾壓點(diǎn)見零件的工序圖。該定位方案限制的自由度敘述如下：以工件的右側(cè)面為定位基準(zhǔn)面，約束了y、z向的轉(zhuǎn)動和x向的移動 3個自由度。短定位銷約束了y、z向的移動2個自由度。長定位銷約束了x向

8、的轉(zhuǎn)動1個自由度。這樣工件的6個自由度被完全約束了也就得到了完全的定位。22 組合機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案的確定 根據(jù)選定的工藝方案確定機(jī)床的配置型式，并定出影響機(jī)床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。既要考慮能實(shí)現(xiàn)工藝方案，以確保零件的精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)率，又要考慮機(jī)床操作方便可靠，易于維修，且潤滑、冷卻、排屑情況良好。對同一個零件的加工，可能會有各種不同的工藝方案和機(jī)床配置方案，在最后決定采取哪種方案時，絕不能草率，要全面地看問題，綜合分析各方面的情況，進(jìn)行多種方案的對比，從中選擇最佳方案。各種形式的單工位組合機(jī)床，具有固定式夾具，通?？砂惭b一個工件，特別適用于大、中型箱體類零件的加工

9、。根據(jù)配置動力部件的型式和數(shù)量，這種機(jī)床可分為單面、多面復(fù)合式。利用多軸想同時從幾個方面對工件進(jìn)行加工。但其機(jī)動時間不能與輔助時間重合，因而生產(chǎn)率比多工位機(jī)床低。在認(rèn)真分析了被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及所選擇的加工工藝方案，又由單工位組合機(jī)床的特點(diǎn)及適應(yīng)性，確定設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的配置型式為單工位臥式組合機(jī)床。23 各側(cè)具體零部件的設(shè)計(jì)、計(jì)算及選擇2.3.1刀具的選擇考慮到工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素，所以加工15個孔的刀具均采用標(biāo)準(zhǔn)錐柄長麻花鉆和單導(dǎo)向懸臂鏜刀。2.3.2 右側(cè)面鉆9-9a. 切削用量的選擇右側(cè)是鉆削6-9（深38）及3-9（深78） 根據(jù)孔徑的大小和深徑

10、比，以及被加工材料的硬度查參考文獻(xiàn)9表2.17知：主軸的進(jìn)給量f為0.10.18mm/r，切削速度vc=1018m/min。鉆孔的切削用量還與鉆孔的深度有關(guān)，當(dāng)加工鑄鐵件孔深為鉆頭直徑的68倍時，在組合機(jī)床上通常都是和其他淺孔一樣采取一次走刀的辦法加工出來的，不過加工這種較深孔的切削用量要適當(dāng)降低些，因此選擇切削速度vc=13m/min 進(jìn)給量f=0.13mm/r，由此主軸轉(zhuǎn)速n由公式 (2-1)計(jì)算出 r/min，將主軸轉(zhuǎn)速圓整為470 r/min。實(shí)際切削速度vc、工進(jìn)速度vf、工進(jìn)時間tf 分別由下列公式求得 (2-2) (2-3) (2-4) 計(jì)算出實(shí)際切削速度vc=13.282m/m

11、in，工進(jìn)速度vf=61.1mm/min，工進(jìn)時間tf=1.26minb. 切削功率，切削力，轉(zhuǎn)矩以及刀具耐用度的選擇由參考文獻(xiàn)9表6-20計(jì)算公式切削力 (2-5)切削轉(zhuǎn)矩 (2-6)切削功率 (2-7)刀具耐用度 (2-8)計(jì)算出切削力F=1144.5N，切削轉(zhuǎn)矩T=3.18N·m，切削功率P=0.153kw，刀具耐用度Tn=768.799minc. 動力部件的選擇由上述計(jì)算每根軸的輸出功率P=0.153kw，右側(cè)共9根輸出軸，且每一根軸都鉆9直徑，所以總切削功率P切削=0.153×9=1.377kw。則多軸箱的功率： kw，其中=0.8，所以 kw。因電機(jī)輸出經(jīng)動力箱

12、時還有功率損耗，所以選擇功率為2.2kw的電機(jī)，其型號為：Y100L1-4,由參考文獻(xiàn)9表5-39選取1TD32-I型動力箱，動力箱的主軸轉(zhuǎn)速715r/min 。d. 確定主軸類型，尺寸，外伸長度滾珠軸承主軸：前支承為推力球軸承和向心球軸承，后支承為向心球軸承或圓錐滾子軸承。因?yàn)橥屏S承設(shè)置在前端，能承受單方向的軸向力，適用于鉆孔主軸。在右側(cè)面，主軸用于鉆孔，因此選用滾珠軸承主軸。又因?yàn)楦涌^與刀具剛性連接，所以該主軸屬于長主軸。所以主軸均為滾珠軸承長主軸。根據(jù)主軸轉(zhuǎn)矩T=3.18 N·m，由參考文獻(xiàn)9表3-4可知 (2-9)其中B= 7.3，則計(jì)算出d=17.335mm，選取d=

13、20mm。 由參考文獻(xiàn)9表3-6查得主軸直徑d=20mm， D/d1=30/20 mm, 主軸外伸尺寸L=115mm,接桿莫氏圓錐號1，2。e. 導(dǎo)向裝置的選擇組合機(jī)床鉆孔時，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來保證的。導(dǎo)向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。固定式導(dǎo)套：刀具或刀桿本身在導(dǎo)套內(nèi)既有相對轉(zhuǎn)動又有相對移動，由于這部分表面潤滑困難；工作時有粉塵侵入，當(dāng)?shù)稐U相對導(dǎo)套的線速度超過20m/min時就會有研著的危險，因此選用導(dǎo)套前計(jì)算一下導(dǎo)套與刀具的線速度。由上述內(nèi)容知導(dǎo)套與刀具的線速度vc=13.282m/min<20m/

14、min,所以該導(dǎo)套選用通用短導(dǎo)套由參考文獻(xiàn)9表8-4查得導(dǎo)套的具體數(shù)值如下：D=15mm，D1=22mm，D2=26mm，D3=M6，L取16mm，（短型導(dǎo)套）l=8mm,l1=3mm，l3=12mm， e=18.5mmf. 連桿的選擇在鉆、擴(kuò)、鉸孔及倒角等加工小孔時，通常都采用接桿（剛性接桿）。因?yàn)橹鬏S箱各主軸的外伸長度和刀具均為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時到達(dá)加工終了位置，須采用軸向可調(diào)整的接桿來協(xié)調(diào)各軸的軸向長度，以滿足同時加工完成孔的要求。為了獲得終了時多軸箱前端面到工件端面之間所需要的最小距離，應(yīng)盡量減少接桿的長度。因?yàn)?-9孔的鉆削面是同一面且主軸內(nèi)徑是20mm,由參考文獻(xiàn)9表

15、8-1選取A型可調(diào)接桿 d=16mm，d1=Tr16×1.5 mm， d2=9mm， L=85mm， l4=110135mm。g. 動力部件工作循環(huán)及行程的確定切入長度一般為5-10mm， 取L1=7mm，切出長度由參考文獻(xiàn)9表3-7公式 （2-10） 通過計(jì)算L2=8mm，加工時加工部位長度L(多軸加工時按最長孔算)L=78mm.由公式 （2-11）求出L工=93mm。為排屑要求必須鉆口套與工件之間保留一點(diǎn)的距離，根據(jù)麻花鉆直徑9，由參考文獻(xiàn)9表3-4得導(dǎo)套口至工件尺寸l2=(1+1.5d)(參考鉆鋼) 取l2=10mm，又根據(jù)鉆套用導(dǎo)套的長度確定鉆模架的厚度為16mm。附帶得出底

16、面定位元件的厚度l4=38mm。快退長度的確定:一般在固定式夾具鉆孔或擴(kuò)孔的機(jī)床上動力頭快速退回的行程只要把所有的刀具都退回至導(dǎo)套內(nèi),不影響工件裝卸即可?？焱司嚯x L快退=l2+L工-L1=10+93-7=96mm快進(jìn)距離 L快進(jìn)=l2-L1=10-7=3mm因快進(jìn)距離太短，故將快進(jìn)距離改為工進(jìn)，則工進(jìn)距離L工=93+3=96 mm。選擇刀具：根據(jù)鉆口套至工進(jìn)行程末端的距離L快退=96mm，及鉆口套長度L套=8+3+16=27mm,由參考文獻(xiàn)5表3-1查得選擇：矩形柄麻花鉆GB1435-789×250mm(切削長度部分145mm)。h. 滑臺及底座的選擇由于液壓驅(qū)動，零件損失小，使用

17、壽命長，所以選擇液壓滑臺。已知工進(jìn)Vf=61.1mm/min,單根主軸的切削力F單=1144.5 N，則9根軸總的切削力F切削=9F單=1144.5×9=10300.5N，又因?yàn)镮TD32-型動力箱滑鞍長度L=630mm，由參考文獻(xiàn)9表5-1選擇1HY32-型滑臺及配套的側(cè)底座選擇ICC321 i. 多軸箱輪廓尺寸的設(shè)計(jì)確定機(jī)床的裝料高度，新頒國家標(biāo)準(zhǔn)裝料高度為1060mm，實(shí)際設(shè)計(jì)時常在8501060mm之間選取，選取裝料高度為950mm。多軸箱的寬度與高度的大小與被加工零件的加工部位有關(guān)，可按下列關(guān)系式確定：B=b+2b1 （2-12）H=h+h1+b1 （2-13）b-工件在寬

18、度方向相距最遠(yuǎn)兩孔距離，b=340mm。b1-最邊緣主軸中心距箱體外壁的距離，推薦b170100mm，取b1=100。h-工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，h=277mm。h1-最低主軸高度。因?yàn)榛_與底座的型號都已經(jīng)選擇，所以側(cè)底座的高度為已知值650mm，滑臺滑座總高280mm；滑座與側(cè)底座的調(diào)整墊厚度一般取5mm，多軸箱底與滑臺滑座臺面間的間隙取0.5mm。故h1=11+950-(0.5+5+280+560)=115.5mm，通常推薦h185140mm，所以h1=115.5mm符合通常推薦值。所以 B=b+2b1=340+2×100=540mm，H=h+h1+b1=277+11

19、5.5+100=492.5mm由此數(shù)據(jù)查參考文獻(xiàn)15表8.22選取多軸箱尺寸B×H=630mm×500mm, 臺面寬度為320mm。2.3.3 左側(cè)面鉆6-5a. 切削用量的選擇根據(jù)參考文獻(xiàn)9查表6-11高速鋼鉆頭切削用量，加工材料鑄鐵，孔徑d=16mm，切削速度1018m/min，進(jìn)給量f=0.050.1mm/r。取切削速度vc=16m/min，進(jìn)給量f=0.08mm/r，主軸的轉(zhuǎn)速、實(shí)際切削速度、工進(jìn)速度、工進(jìn)時間分別由公式（2-1）、（2-2）、（2-3）、（2-4）求得轉(zhuǎn)速 r/min， 將其圓整為1100r/min。實(shí)際切削速度 m/min工進(jìn)速度 mm/min工

20、進(jìn)時間 其中h為6-5的深度。b. 切削功率，切削力，轉(zhuǎn)矩以及刀具耐用度的選擇刀具的切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率及刀具耐用度分別由公式(2-5)、(2-6)、(2-7)、(2-8)求得切削力 N切削轉(zhuǎn)矩 N·m切削功率 kw刀具耐用度 c. 動力部件的選擇由上述計(jì)算每根軸的輸出功率P=0.0797kw，左側(cè)共6根輸出軸，且每一根軸都鉆5直徑，所以總切削功率P切削=0.0797×6=0.598kw。則多軸箱的功率： kw，其中=0.8， 所以 kw因電機(jī)輸出經(jīng)動力箱時還有功率損耗，所以選擇功率為1.5kw的電機(jī)，其型號為：Y100L-6，由參考文獻(xiàn)9表5-39選取1TD25-I

21、A型動力箱，動力箱的主軸轉(zhuǎn)速為520r/min 。d. 確定主軸類型、尺寸、外伸長度根據(jù)主軸轉(zhuǎn)矩T=0.70593 N·m，由公式(2-9)求出滿足條件的最小直徑mm （B= 7.3）選取d=15mm， 由參考文獻(xiàn)9表3-6查得主軸直徑=15mm，D/d1=25/16mm,主軸外伸尺寸L=85mm,接桿莫氏圓錐號1。e. 導(dǎo)向裝置的選擇查參考文獻(xiàn)9表8-4 選用通用短型導(dǎo)套，具體參數(shù)的數(shù)值：D=10mm, D1=15mm, D2=18mm, D3=M6,L取12mm，l=8mm，l1=3mm，l3=12mm，e=14.5mm選用通用導(dǎo)套。f. 連桿的選擇為了獲得終了時多軸箱前端面到工

22、件端面之間所需要的最小距離，應(yīng)盡量減少接桿的長度。因?yàn)?-5孔的鉆削面是同一面且主軸內(nèi)徑是15mm,查參考文獻(xiàn)9表8-1 選取A型可調(diào)接桿 d=10mm，d1=Tr10×1.5mm, d2=6mm, L=62mm, l4=7282mm。g. 動力部件工作循環(huán)及行程的確定切入長度一般為5-10mm， 取L1=8mm；因?yàn)樵?-5孔為盲孔，所以刀具沒有切出長度，所以切出長度L2=0mm。加工時加工部位長度L(多軸加工時按最長孔計(jì)算)L=16mm，由公式（2-11）求出L工=24mm為排屑要求必須鉆口套與工件之間保留一點(diǎn)的距離，根據(jù)麻花鉆直徑5，由參考文獻(xiàn)9表3-4知導(dǎo)套口至工件尺寸l2=

23、(1+1.5d)及綜合考慮裝卸工件的空間要求取l2=50mm，又根據(jù)鉆套用導(dǎo)套的長度確定鉆模架的厚度為12mm。快退長度的確定:一般在固定式夾具鉆孔或擴(kuò)孔的機(jī)床上動力頭快速退回的行程只要把所有的刀具都退回至導(dǎo)套內(nèi),不影響工件裝卸即可?？焱司嚯x L快退=l2+L工-L1=50+24-8=66mm 快進(jìn)距離 L快進(jìn)=l2-L1=50-8=42mm h. 滑臺及底座的選擇 已知工進(jìn)vf=88mm/min, 單根主軸的切削力F單=430.879 N，則6根軸總的切削力F切削=6F單=6×430.879=2585.274N，又因?yàn)?TD25-IA型動力箱滑鞍長度L=500mm,由參考文獻(xiàn)9表5

24、-1選擇1HY25-型滑臺及它的側(cè)底座選擇ICC251,其相應(yīng)的數(shù)值查表5-3可得：臺面寬度250mm，臺面長度500mm，行程400mm， 最大進(jìn)給力8000N，工進(jìn)速度32800mm/min，快速移動速度12m/min。i. 多軸箱輪廓尺寸的設(shè)計(jì)多軸箱的寬度與高度的大小與被加工零件的加工部位有關(guān)，計(jì)算方法同確定右側(cè)鉆九孔的主軸箱輪廓的方法一致，取b1=100mm,工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離h=209mm。裝料高度取950mm，工件最低孔距定位基準(zhǔn)面的距離為11mm，因?yàn)榛_與底座的型號都已經(jīng)選擇，所以側(cè)底座的高度為已知值：650mm，滑臺滑座總高：280mm；滑座與側(cè)底座的調(diào)整墊厚度

25、一般取5mm，多軸箱底與滑臺滑座臺面間的間隙取0.5mm。故h1=11+950-(0.5+5+280+560)=115.5mm，通常推薦h185140mm，所以h1=115.5mm符合通常推薦值。所以 B=b+2b1=264.2+2×100=464.2mm，H=h+h1+b1=209+115.5+100=424.5mm。由此數(shù)據(jù)查參考文獻(xiàn)15表8.22選取多軸箱尺寸B×H=500mm×500mm, 臺面寬度為320mm。2.3.4 后側(cè)鏜45H8孔至43.5，倒孔角46.6a. 切削用量的選擇由參考文獻(xiàn)9表6-15 查得用高速綱刀具粗鏜鑄鐵的切削用量：v=2025

26、m/min，f轉(zhuǎn)=0.250.8mm/r,則選取v=20mm/min, f轉(zhuǎn)=0.4mm/min, 由此由公式(2-1)求出鏜刀的轉(zhuǎn)速：n=146.35 r/min，圓整為n=150r/min,則實(shí)際切削速度vc由公式(2-2)求得vc=20.5m/min，工進(jìn)速度vf=nf=150×0.4=60mm/minb. 切削力，切削轉(zhuǎn)矩，切削功率及刀具耐用度的計(jì)算刀具的切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率及刀具耐用度分別由以下公式求出Fz=51.4apf0.75HB0.55 (2-14)Fx=0.51ap1.2f0.65HB1.1 (2-15)T=25.7Dapf0.75HB0.55 (2-16)

27、(2-17)Fz =51.4×1×0.40.75×2140.55=494.58 NFx=0.51×11.2×0.40.65×2141.1=102.89 NT=25.7×43.5×0.40.75×2140.55=10757 N·mmkwc. 確定主軸類型、尺寸、外伸長度滾錐軸承主軸：前后支承均為圓錐滾子軸承。這種軸承可承受較大的徑向和軸向力，且結(jié)構(gòu)簡單、裝配調(diào)整方便，廣泛用于擴(kuò)、鏜、鉸孔和攻螺紋等加工。因此選用滾錐軸承主軸。由公式(2-9)求出滿足條件的最小直徑mm再由參考文獻(xiàn)9表3-6查取d=2

28、5mm,D/d1=40/28mm，主軸的外伸尺寸為75mmd. 確定鏜桿直徑由鏜孔直徑為43.5mm，參考參考文獻(xiàn)5表2.5-4選取鏜桿的直徑為35mm,鏜刀方截面直徑為10×10e. 浮動卡頭的選擇根據(jù)軸外徑40mm，內(nèi)徑28mm，由參考文獻(xiàn)9圖8-2選擇浮動卡頭D×p=Tr28×3，根據(jù)鏜孔形式為單導(dǎo)向懸臂孔，采用較為普遍的內(nèi)滾式單導(dǎo)向懸臂鏜孔，根據(jù)卡頭內(nèi)徑尺寸d=22mm及鏜孔直徑為43.5mm，及倒角直徑46.6mm確定滑套的徑向尺寸d1=53mmf. 導(dǎo)向裝置的選擇由參考文獻(xiàn)9表3-4查得導(dǎo)套的總長度：l1=106159mm，導(dǎo)套口至工件的距離2050m

29、m，取導(dǎo)套的長為150mm，選取導(dǎo)套口至工件的距離為50mmg. 工作循環(huán)及行程的確定由于該動力箱只加工45H8及倒角，故行程主要由鏜孔45H8至43.5決定工作進(jìn)給長度，切入長度一般為5-10mm，取L1=8mm，L2=5-10mm,取L2=8mm,切出長度由參考文獻(xiàn)9表3-7查得，加工長度L根據(jù)零件圖可知45H8孔深13mm，算出工作進(jìn)給L工=8+13+8=29 mm快退長度的確定：一般選固定式夾具或鉆孔或擴(kuò)孔機(jī)床上，動力頭快速退回行程只要將所有的刀具都退回至導(dǎo)套內(nèi)，不影響工件裝卸即可，故快退尺寸由以下尺寸鏈可知圖2-1 快進(jìn)、快退尺寸鏈圖l快退=50+13+8=71mm, l快進(jìn)=50-

30、8=42mmh. 動力部件的選擇由上文算出鏜削43.5mm孔的輸出功率P切削=0.166kw,設(shè)多軸箱的傳遞效率=0.85，則動力頭輸入多軸箱的功率P多=kw根據(jù)多軸箱功率P多=0.195kw，由參考文獻(xiàn)9表5-38，選用1TD25-IA型動力箱驅(qū)動（n馬達(dá)=520r/min,電機(jī)選Y100L-6型，功率為1.5kw）已知工進(jìn)Vf=60mm/min,進(jìn)給力Fz=494.58N,又因1TD25-IA型動力箱的滑鞍長L=320mm, ，由參考文獻(xiàn)9表5-1選擇1HY25型滑臺及配套后底座1CC251。i. 多軸箱輪廓尺寸的設(shè)計(jì)多軸箱的寬度和高度的確定方法同右側(cè)鉆九個孔的確定方法，由于后側(cè)鏜只有一個

31、孔所以b=0mm，h=0，推薦b170100mm，取b1=100。臥式組和機(jī)床上的多軸箱最低主軸高度h1等于工件最低孔距工件定位基準(zhǔn)面的尺寸與機(jī)床裝料高度之和與側(cè)底座高度、滑座與側(cè)底座間的調(diào)整墊厚度（一般取5mm）、滑臺滑座總高、多軸箱底與滑臺滑座臺面間的間隙（取0.5mm）之和的差值。分析零件圖知工件最低距定位基準(zhǔn)面的距離為68mm，選取裝料高度為950mm，因?yàn)榛_與底座的型號都已經(jīng)選擇，所以側(cè)底座的高度為已知值：560mm，滑臺滑座總高：280mm；滑座與側(cè)底座的調(diào)整墊厚度一般取5mm，多軸箱底與滑臺滑座臺面間的間隙取0.5mm。故h1=68+950-(0.5+5+280+560)=20

32、2.5mm所以 B=b+2b1=0+2×100=200mmH=h+h1+b1=0+202.5+100=302.5mm 由此數(shù)據(jù)查參考文獻(xiàn)15表8.22選取多軸箱尺寸B×H=400mm×320mm, 臺面寬度為320mm。2.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡生產(chǎn)率計(jì)算卡是用以反映機(jī)床的加工過程、完成每一個動作所需的時間、切削用量、機(jī)床生產(chǎn)率及機(jī)床負(fù)荷率等，計(jì)算公式參照參考文獻(xiàn)9P51-P52。a. 理想生產(chǎn)率理想生產(chǎn)率(單位為件/h)是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A(包括備品及廢品率在內(nèi))所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時總數(shù)有關(guān)，一般情況下，單班制取2350h，兩班制取4700h。則 （2

33、-18）由公式（2-3）得： b. 實(shí)際生產(chǎn)率實(shí)際生產(chǎn)率是指所設(shè)計(jì)的機(jī)床每小時實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。即公式 （2-19）式中，生產(chǎn)一個零件所需時間（min）。 （2-20）式中 、分別為刀具第，第工作進(jìn)給長度，單位為mm； 、分別為刀具第，第工作進(jìn)給速度，單位為mm/min； 當(dāng)加工沉孔、止口、锪窩、光整表面時，滑臺在死擋鐵上的停留時間，通常指刀具在加工終了時無進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)510轉(zhuǎn)所需的時間，單位為min 分別為動力部件快進(jìn)、快退行程長度，單位為mm； 動力部件快速行程速度。用機(jī)械動力部件時取56m/min；用液壓動力部件時取310m/min； 直線移動或回轉(zhuǎn)工作臺進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時間，一般

34、取0.1min； 工件裝、卸時間，它取決于裝卸自動化程度、工件重量大小裝卸是否方便及工人的熟練程度等。通常取0.51.5min。所以：則 c. 機(jī)床負(fù)荷率機(jī)床負(fù)荷率為理性鄉(xiāng)生產(chǎn)率與實(shí)際生產(chǎn)率之比。由參考文獻(xiàn)9公式 （2-21）則 3 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)（右主軸箱）多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。它是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置、切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)的傳遞個主軸運(yùn)動的動力部件。其動力來自通用的動力箱，與動力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺，可完成鉆、擴(kuò)、較、鏜等加工工序。多軸箱一般具有多根主軸同時對一列孔系進(jìn)行加工。但也有單軸的，用于鏜孔居多，此次本設(shè)計(jì)的后側(cè)鏜就是屬于此類型。目前多軸箱設(shè)

35、計(jì)有一般設(shè)計(jì)法和電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)法兩種。計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)多軸箱，由人工輸入原始數(shù)據(jù)，按事先編制好的程序，通過人機(jī)交互方式，可迅速、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)，繪制多軸箱總圖、零件圖和箱體補(bǔ)充加工圖，打印出軸孔坐標(biāo)及組件明細(xì)表。一般設(shè)計(jì)法的順序是：繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、軸頸及模數(shù)；擬訂傳動系統(tǒng)；計(jì)算主軸、傳動軸，繪制坐標(biāo)檢查圖；繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細(xì)表。在此用一般設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)多軸箱。3.1繪制右主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 主軸箱的設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”整理編繪出來的，其內(nèi)容包括主軸箱設(shè)計(jì)的原始要求和已知條件。在編制此圖時從“三圖一卡”中已知：a. 主軸箱輪廓尺寸630&#

36、215;500；b. 工件輪廓尺寸及各孔的位置尺寸；c. 工件和主軸箱相對位置尺寸。根據(jù)以上依據(jù)編制出的主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖如下圖所示：圖3-1組合機(jī)床設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖注：1.被加工零件編號及名稱：ZH1105W柴油機(jī)齒輪室蓋。材料及硬度：灰鑄鐵；160-250HBS2.主軸外伸尺寸及切削用量：（表3-1）表3-1主軸外伸尺寸及切削用量軸號主軸外伸尺寸（mm）切削用量備注D/dL工序內(nèi)容n(r/min)v(m/min)f(mm/r)1-932/20115鉆947013.280.133.動力部件1TD32I，1HY32IA，N主=2.2KW,n=1430T/min。3.2 主軸、齒輪的確定及動力計(jì)

37、算3.2.1 主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定主軸結(jié)構(gòu)型式和直徑主要取決于工藝方法、刀具主軸聯(lián)接結(jié)構(gòu)、刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。如鉆孔是常采用滾珠軸承主軸；擴(kuò)、鏜、鉸孔等工序常采用滾錐軸承主軸；主軸間距較小時常選用滾針軸承主軸。因本主軸箱的主軸都是用來鉆孔，所以采用滾珠軸承主軸。主軸直徑在繪制“三圖一卡”時都已經(jīng)確定好了。（d=20mm）齒輪模數(shù)m一般采用類比法確定，多軸箱中齒輪常用的模數(shù)有2、2.5、3、3.5、4等幾種。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用類比法從通用系列中選取各齒輪模數(shù)。為便于生產(chǎn)同一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格最好不要多于兩種。3.2.2 主軸箱的動力計(jì)算因所有主軸均用于鉆孔，所以均選用滾珠軸承主軸，主軸

38、箱所需動力見機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，此處不在贅述。3.3主軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.3.1 驅(qū)動軸、主軸的坐標(biāo)計(jì)算根據(jù)主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖3-1，計(jì)算驅(qū)動軸、主軸的坐標(biāo)尺寸，如表2-2所示：表3-2 驅(qū)動軸、主軸坐標(biāo)值坐標(biāo)銷O1驅(qū)動軸O主軸1主軸2主軸3主軸4X0.000265.000435.000343.000223.00095.000Y0.00095.000125.50082.50082.50082.500坐標(biāo)主軸5主軸6主軸7主軸8主軸9X95.000209.000315.000435.000435.000Y207.500253.500357.500357.500219.5003.3.2 擬訂

39、主軸箱傳動路線在設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)時,要盡可能用較少的傳動件，使數(shù)量較多的主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，因此在設(shè)計(jì)時單一的計(jì)算或作圖的方法是難以達(dá)到要求的，現(xiàn)在一般采用“計(jì)算、作圖和試湊” 相結(jié)合的辦法來設(shè)計(jì)。該零件上的被加工孔的位置分布是多種多樣的，但可將其歸納為：同心圓分布、直線分布和任意分布三種類型。根據(jù)需加工孔的位置情況設(shè)計(jì)主軸箱的傳動路線敘述如下：將主軸1和2視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動軸10；同樣將主軸3和4視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動軸11；同樣將主軸5和6視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動軸12；將主軸7

40、、8、9視為一組同心圓主軸，在它們圓心（即三主軸軸心組成的三角形的外接圓圓心）處設(shè)中心傳動軸13；油泵軸由傳動軸13帶動；將中間傳動軸11、12視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動軸14；將中間傳動軸10、13視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動軸15；將中間傳動軸14、15視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動軸16（按理論上講軸16設(shè)在軸14和16的中心連線的垂直平分線上，但考慮到傳動比和變位齒輪的問題，因此軸16的位置有所調(diào)整）。為直觀起見將傳動路線用樹形圖表達(dá)出，如下圖所示：圖3-2 九孔鉆削多軸箱傳動樹形圖3.3.3 確

41、定傳動軸位置和齒輪齒數(shù)本主軸箱內(nèi)傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是按“計(jì)算、作圖和試湊”的一般方法來確定齒輪齒數(shù)、中間傳動軸的位置和轉(zhuǎn)速，在設(shè)計(jì)過程中通過反復(fù)試湊及畫圖，才最后確定了齒輪的齒數(shù)和中間軸的位置。為滿足齒輪的嚙合關(guān)系，有些齒輪采用了變位齒輪來保證中心距的要求。a. 求各主軸及驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速求驅(qū)動軸到各主軸之間的傳動比主 軸: n1-9=470r/min驅(qū)動軸: nO=715r/min因各主軸的轉(zhuǎn)速相同所以各主軸的總傳動比相同:iO-1,29=剖面安全，即主軸的強(qiáng)度滿足要求。3.9 主軸箱體及其附件的選擇設(shè)計(jì)3.9.1 主軸箱的選擇設(shè)計(jì)該柴油機(jī)氣缸體三面鉆組合機(jī)床主軸箱選用630×630的通用主

42、軸箱體,主軸箱體材料為HT200,前后蓋的材料是HT150,雖然主軸箱是通用的，但為了滿足具體的使用要求,故在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列的補(bǔ)充加工,其補(bǔ)充加工的情況可參見補(bǔ)充加工圖。3.9.2 主軸箱上的附件材料的設(shè)計(jì)a. 分油器本主軸箱中分油器選用B-ZIR31-2-36型分油器,其作用是把油分成幾路,分別潤滑不同排數(shù)的齒輪及軸承,以便于保證軸承,齒輪有一定的使用壽命,減少摩擦和磨損,降低振動,消耗發(fā)熱。b. 油杯油杯是用來給箱體注油用的,以保證箱體內(nèi)油量滿足使用要求。c. 油塞油塞是用來放油用的,應(yīng)該置在箱體的底部,由于該主軸箱是臥式組合機(jī)床,故活塞放置在箱體上,放油孔螺母與凸臺之間應(yīng)加封油圈密

43、封。d. 油標(biāo)油標(biāo)是用來指示油的高度的,應(yīng)該放置在便于檢查及油面較穩(wěn)定處,該主軸箱選用管狀油標(biāo)(GB1162-79)放置在箱體側(cè)面上。4結(jié)論本課題設(shè)計(jì)的組合機(jī)床采用“一面兩銷”定位、液壓夾緊，一次性加工柴油機(jī)齒輪室蓋三個面上的鉆 、鏜孔，保證了加工精度，提高了加工效率，減少了工人的勞動強(qiáng)度。而且在設(shè)計(jì)之中，盡量選用通用件，進(jìn)一步減少了制造成本，從而增加了經(jīng)濟(jì)效益。參 考 文 獻(xiàn)1 葉偉昌主編.機(jī)械工程及自動化簡明設(shè)計(jì)手冊(上冊).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20012 葉偉昌主編.機(jī)械工程及自動化簡明設(shè)計(jì)手冊(下冊).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20013 胡家秀主編.機(jī)械零件設(shè)計(jì)實(shí)用手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19994 李益民主編.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19955 艾興等主編.金屬切削用量手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19966 范云漲等主編.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，19937 孟憲椅等主編.機(jī)床夾具圖冊