柴油機軸承蓋多孔鉆專機總體及左主軸箱設計說明書

1、目 錄1 前言 11.1 組合機床發(fā)展概況 11.2 課題的來由、設計內容及發(fā)展前景 12 組合機床總體設計 32.1 工藝方案的確定 32.2 詳細計算 42.3 通用部件的選擇 82.4 確定機床聯系尺寸 102.5 機床生產率計算卡 113 組合機床左主軸箱設計 143.1 繪制左主軸箱設計原始依據圖 143.2 主軸結構型式的選擇及動力計算 173.3 主軸箱傳動系統(tǒng)的設計與計算 173.4 主軸箱中傳動軸坐標的計算及坐標檢查圖的繪制 213.5 傳動軸直徑的確定和軸強度的校核 223.7 齒輪校核計算 244 結論 27參 考 文 獻 28致 謝 29附 錄 301 前言1.1 組合

2、機床發(fā)展概況組合機床是根據工件加工需要，以大量通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床。它采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方法，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。一般用于加工箱體類或特殊形式的零件。加工時，工件一般不旋轉，由刀具的旋轉運動和刀具與工件的相對進給運動來實現鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削端面、切削平面、切削內外螺紋以及加工圓和端面等。二十世紀70年代以來，隨著可轉位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提高。到了80年代，國外組合機床技術在滿足精度和效率要求的基礎上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合

3、機床的加工精度、多品種加工的柔性以及機床配置的靈活多樣方面均有新的突破性發(fā)展，實現了機床工作程序軟件化，工序高度集中，高效短節(jié)拍和多樣功能的自動監(jiān)控。柔性組合機床應用于多位主軸箱、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、數字控制等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅動系統(tǒng)，并能靈活適應多品種加工的可調可變的組合機床。由于組合機床及其自動線是一種技術綜合性很高的高技術專用產品，是根據用戶特殊要求而設計的，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?，F代組合機床的主要通用部件制造廠相繼發(fā)展了直流伺服驅動和交流伺服驅動滑臺、數控滑臺、數控三坐標加工模塊、多軸箱

4、儲存和多軸箱更換裝置等新一代通用部件。隨著現代組合機床的發(fā)展，人們也已逐漸打破了通常認為其只適應于箱體類零件加工的模式，它的功能和應用范圍正在不斷延伸和擴展，其自動線主要用于大批量生產?，F代機械制造工業(yè)發(fā)展的特征是：產品更新換代的周期縮短，多品種、中小批量輪番生產已成為普遍的生產方式。因此，具有一定柔性，能對多品種、小批量生產方式作出快速響應，是現代組合機床及加工系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。國外已推出轉塔與換箱結合，換箱和換刀結合的自動換箱機床，它們各自結合兩者優(yōu)點，使組合機床進一步柔性化。目前，組合機床在機械制造工業(yè)中應用也越來越普遍，并已顯示出其巨大的優(yōu)越性。設計該組合機床思路如下：仔細分析零件的

5、特點，以確定零件合理可行的加工方法（包括安排工序及工藝流程，確定工序中的工步數，選擇加工的定位基準及夾壓方案等），確定工序間加工余量，選擇合適的切削用量，確定組合機床的配制形式；根據被加工零件的工藝要求確定刀具，再由刀具直徑計算切削力，切削扭矩，切削功率，然后選擇各通用部件，最后按照裝配關系組裝成組合機床。1.2 課題的來由、設計內容及發(fā)展前景本次設計的課題為柴油機軸承蓋多孔鉆專機總體及左主軸箱設計，來源于江淮動力集團。本次設計主要是針對軸承蓋左右面的孔系加工，以提高生產率。本說明書以設計臥式雙面鉆孔組合機床為主線，覆蓋了多軸箱設計，傳動系統(tǒng)設計等內容。在第2章中著重介紹了組合機床的總體設計，

6、第3章則重點介紹傳動系統(tǒng)的設計說明。在總體設計中，首先是被加工零件的工藝分析，然后是總體方案的論證，在比較了許多方案之后，結合本道工序加工的特點最終選擇臥式雙面鉆的機床配置型式。再結合本道工序的特點選擇刀具。根據選擇的切削用量，計算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率和刀具耐用度等，再確定刀具的大小和型式。接著主要介紹了多軸箱的設計， 在總體設計部分，根據選擇的切削用量，計算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率和刀具耐用度等，再確定刀具的大小和型式，完成 “三圖一卡”被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯系尺寸圖和生產率計算卡。我國傳統(tǒng)的組合機床主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產批量較

7、大的大中型箱體類和軸類零件。完成鉆孔、擴孔、鉸孔、加工各種螺紋、鏜孔、車端面等。組合機床分類繁多，有大型和小型組合機床，有單面，雙面，三面，臥式，立式等。隨著技術進步，一種新型的組合機床柔型組合機床越來越受到人們的青睞。由于我國組合機床及組合機床自動線總體技術水平比發(fā)達國家要相對落后,國內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致投資規(guī)模的擴大,并使產品生產成本提高。因此,市場要求我們不斷開發(fā)新技術、新工藝,研制新產品,由過去的“剛性”機床結構,向“柔性”化方向發(fā)展,滿足用戶需求,真正成為剛柔兼?zhèn)涞淖詣踊b備。2 組合機床總體設計2.1 工藝方案的確定工藝方案

8、的擬訂是組合機床設計的很重要的一步，它在很大程度上關系到組合機床的結構配置和使用性能。所以，根據工件的加工的要求和特點，按一定的原則、結合組合機床常用工藝方法、充分考慮少數影響因素，并經過技術經濟分析后制定出先進、合理、經濟、可靠的工藝方案。本設計是為鉆削S195柴油機軸承蓋19個孔而專門設計的，為了能達到質量好、效率高。我們采用了工序集中的原則進行設計。由于被加工的零件為軸承蓋的雙面19個孔，該軸承蓋的體積小、重量適當，且為雙面加工。2.1.1 分析被加工零件本課題設計的組合機床加工的工件為柴油機軸承蓋，工序為左面和右面兩面孔系加工，零件材料為HT200，其硬度為HBS170220，生產綱領

9、：大批量加工，工藝采用鉆削加工。本機床加工零件的工序內容：a左面鉆六個9孔，通孔；鉆二個9.7孔，通孔；鉆一個4.9孔，深9。b右面锪六個20孔；鉆三個5孔，深12；鉆一個7孔，深14。組合機床總體方案論證根據任務書的要求：設計的組合機床要滿足加工要求、保證一定的加工精度；盡可能用通用件、以降低生產成本；各動力部件用電氣控制、液壓驅動。因此根據任務書要求和軸承蓋的特點初定兩種設計方案： 臥式組合機床 特點：臥式組合機床重心底、振動小、運作比較平穩(wěn)、加工精度高、占地面積大。立式組合機床 特點：立式組合機床重心高、振動大、加工精度比較底、占地面積小。方案比較：根據被加工工件和兩種組合機床的特點比較

10、可知：如采用立式，顯然對定位、夾緊都造成困難，加工精度更難保證，平穩(wěn)性也不夠。通過以上的分析比較，考慮到臥式振動小，裝夾方便等因素，選用臥式雙面鉆削組合機床。組合機床配置型式及結構方案確定：機床配置成單工位臥式雙面鉆削組合機床，采用固定式夾具。加工時，工件裝在夾具中固定不動，由水平布置在工件兩側的鉆頭實現主運動和進給運動，以完成對工件的切削加工。A.定位基準的選擇本機床加工為單工位加工，也就是一次安裝下進行19個孔的加工，其定位基準是以左端面上用支撐塊限制3個自由度，在直徑82毫米的內孔用夾具定位限制2個自由度和擋銷在外輪廓定位。B.確定夾緊位置應注意的問題在選擇定位基準的同時，要相應決定夾壓

11、位置，此時應注意的問題是：a）保證零件夾壓后穩(wěn)定；b）盡量減少和避免零件夾壓后的變形；本機床中確定的“六點”定位能基本上滿足以上兩條件，因此本方案可行。另在選“六點”定位后，可選隨行夾具，這樣可減少裝夾時間、提高生產率，對隨行夾具可采用液壓自動夾緊。2.2 詳細計算根據工藝的要求及加工精度的不同，組合機床采用的刀具一般有簡單刀具（標準刀具）、復合刀具及特種刀具。選擇刀具的原則：a）只要條件允許，為了使工作可靠穩(wěn)定，結構簡單、刃磨容易，應盡量選擇使用標準刀具和簡單刀具。b）為使工序集中程度提高或保證加工精度，可采用先后加工或同時加工兩個或兩個以上表面的復合刀具。c）選擇刀具結構時，還必須認真分析

12、被加工零件材料的特點。根據工藝要求及加工精度的要求，查文獻20P.196表4-45，加工19個孔的刀具均采用標準錐柄麻花鉆。刀具材料為高速鋼，標準號：GB/T 1438-1985組合機床多軸箱上的所有刀具共用一個進給系統(tǒng)，通常為標準動力滑臺。工作時，要求所有刀具的每分鐘進給量相同，且等于動力滑臺的每分鐘進給量。這個每分鐘進給量（毫米/分）應是適合于所有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設計成不同轉速和選擇不同的每轉進給量（毫米/轉）與其相適應，以滿足不同直徑工件的加工需要，文獻21P.53，即 （1-1）式中：,各主軸轉速（轉/分）；,各主軸進給量（毫米/轉）；動力滑臺每分鐘進給量（

13、毫米/分）。在選擇了轉速后就可以根據公式 （1-2）選擇合理的切削速度。采用查表法選擇切削用量，可查文獻1P.130表6-11A）對左側面上的9個孔的切削用量的選擇a鉆6個9孔通孔 選擇 n=520r/min轉速，進給量選擇=0.15mm/r, 由公式1-1=78mm/min 由公式1-2得切削速度 14.7 m/min b鉆二個9.7孔通孔 選擇 n=650r/min轉速，進給量選擇=0.12mm/r ， 由公式1-1=78mm/min由公式1-2得切削速度 19.8m/minc鉆4.9孔 深9 選擇 n=800r/min轉速，進給量選擇=0.097mm/r，由公式1-1=78mm/min由

14、公式1-2得切削速度 12.4m/minB對右側面上十個孔的切削用量的選擇a锪沉孔選擇 n=530r/min轉速，進給量選擇=0.12mm/r, 由公式1-1=64mm/min 由公式1-2得切削速度 15 m/min b鉆三個5孔 深12 選擇 n=636r/min轉速，進給量選擇=0.1mm/r ， 由公式1-1=64mm/min由公式1-2得切削速度 10m/minc鉆7孔 深14 選擇 n=545r/min轉速，進給量選擇=0.12mm/r，由公式1-1=64mm/min由公式1-2得切削速度 12m/minF=26D （1-3）T=10 （1-4） P= （1-5）式中：F切削力（N

15、）；T切削轉矩（N·mm）；P切削功率（Kw）；v切削速度（m/min）；f進給量（mm/r）；D加工（或鉆頭）直徑（mm）；HB布氏硬度。HB= （1-6）本設計中，得HB=203。由以上公式可得：左面 單根 16軸 F=1247.9N T=3467.5N/mm P=0.189Kw78軸 F=1118.7N T=3325.4N/mm P=0.222Kw9軸 F=477.7N T=768.1N/mm P=0.064Kw右面 單根 16軸 F=1010.88N T=2808N/mm P=0.153Kw79軸 F=492.96N T=806.93N/mm P=0.0528Kw10軸 F=

16、786.24N T=1742.69N/mm P=0.0977Kw總的切削功率：即求各面上所有軸的切削功率之和左面 右面 實際切削功率根據手冊，P=（1.52.5），因為是多軸加工，故取定P=2則左主軸箱 P=2×1.642=3.284右主軸箱 P=2×1.17=2.34d= （1-7）式中：d軸的直徑；T軸所傳遞的轉矩（N·M）；B系數。（本課題中主軸為非剛性主軸，取B=6.2）a）左主軸箱：軸 16 d=6.2×=14.11mm軸 78 d=6.2×=14.89mm軸 9 d=6.2×=10.32mmb）右主軸箱：軸16 d=6.2

17、×=14.27mm軸79 d=6.2=10.45mm軸10 d=6.2×=12.68mm考慮到安裝過程中軸的互換性、安裝方便等因素，則左主軸中：16主軸直徑都取20，78主軸的直徑都取15；主軸9的直徑15。右主軸箱中：16主軸的直徑都取20，79主軸的直徑都取15，主軸10的直徑取15。根據主軸類型及初定的主軸軸徑，查表3-6可得到主軸外伸尺寸及接桿莫氏圓錐號。主軸軸徑d=15mm時，主軸外伸尺寸為：D/=25/16,L=85mm,接桿莫氏圓錐號為1；主軸軸徑d=20mm時，主軸外伸尺寸為：D/=32/20,L=115mm，接桿莫氏圓錐號為1。在鉆、擴、鉸孔及倒角等加工小

18、孔時，通常都采用接桿（剛性接桿）。因為主軸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加工終了位置，須采用軸向可調整的接桿來協調各軸的軸向長度，以滿足同時完成加工孔的要求。查文獻1P.171頁表8-2 列下表2-1 表2-1 特長可調接桿尺寸dd×t莫氏錐號類型L16Tr16×1.52 A28185-4858520Tr20×22A28215-500110表2-1 夾緊螺母型式及尺寸名義尺寸h16Tr16×1.524.61220Tr20×231.6122.2.6 導向結構的選擇在組合機床加工孔，除用剛性主軸的方案外，其余尺寸和

19、位置精度主要決定于夾具的導向。因此，正確地選擇導向機構；確定導向的類型、參數和精度是設計組合機床的重要內容，也是加工示意圖需要解決的問題。導向機構的結構形式有兩種：固定導向、滾動式導向，根據導向的線速度（小于20m/min）、加工精度及刀具的具體工作條件，本機床采用固定式導向（鉆套導向）導向參數包括導套直徑、導套長度及導向套到工件端面距離等。導向套端面至工件端面距離是為了排屑方便，一般取11.5d。查文獻1 P.175表8-4，“通用導套的尺寸規(guī)格”：對于加工9孔，選擇的導套尺寸為：D=15mm，L=28mm，=8mm，e=18.5mm， 配用螺釘M6。對于加工9.7孔，選擇的導套尺寸為：D=

20、15mm，L=28mm，=8mm，e=18.5mm，配用螺釘M6。對于加工4.9孔，選擇的導套尺寸為D=10mm，L=20mm，=8mm，e=14.5mm，配用螺釘M6。對于加工5孔，選擇的導套尺寸為D=10mm，L=20mm，=8mm，e=14.5mm，配用螺釘M6。對于加工7孔，選擇的導套尺寸為D=12mm，L=20mm，=8mm，e=16.5mm，配用螺釘M6。動力部件工作循環(huán)及行程的確定 a工作進給長度確定工作進給長度，應等于加工部位長度L（多軸加工時按最長孔計算）與刀具切入長度和切出長度之和。切入長度一般為510mm，根據工件端面的誤差情況確定，鉆孔時切入長度按文獻1 P.46表3-

21、7：+（38） （注：d為鉆頭直徑）表2-2 工作進給長度Ld左主軸箱245151140右主軸箱145151130b）快速進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，在左動力頭工作循環(huán)中，快速進給行程為100，在右動力頭工作循環(huán)中，快速進給行程為200。c）快速退回長度的確定快速退回長度一般等于快速引進和工作進給長度之和，對于本機床快速退回行程長度，能使刀具退回導向套內，不影響工件的裝卸即可。左右分別為125mm，235mm。d）動力部件總行程的確定動力部件的總行程，除能保證實現上述工作循環(huán)外，還要考慮裝卸和調整刀具的方便性，即要考慮前、后備量。前備量是由

22、于刀具的磨損或為了補償安裝制造的誤差，動力部件要向前調節(jié)的距離，此距離不小于1520mm，后備量是考慮刀具從主軸孔和夾具導套孔取出所要的距離，保證刀具退離導套外端面的距離要大于刀桿插入主軸孔內的長度。對于本機床的左動力部件循環(huán)中：前備量選30，后備量選80；對于本機床的右動力部件循環(huán)中：前備量選30，后備量選100。2.3 通用部件的選擇機床配置型式機床的配置型式有立式和臥式兩種方式。立式機床的優(yōu)點是占地面積比較小，自由度大，操作方便，其缺點是機床重心高，振動大。臥式機床的優(yōu)點是加工和裝配工藝性好，振動小，運動平穩(wěn)，機床重心較低，精度高，安裝方便，其缺點是削弱了床身的剛性，占地面積大。機床的配

23、置型式在很大程度上取決于被加工零件的大小、形狀及加工部位等因素。臥式機床大多數用于加工孔中心線與定位基準面平行的情況，而立式機床則適用于加工定位基面是水平的，而加工的孔與基面相垂直的工件。考慮到S195柴油機軸承蓋的結構為臥式圓柱體，從裝夾的角度來看，臥式平放比較方便。通過以上的比較，考慮到臥式機床振動小，裝夾方便等因素，選用臥式組合機床。優(yōu)缺點比較如表1-5，經比較，本組合機床選用液壓滑臺。每種規(guī)格的動力滑臺有其最大進給力P進的限制。選用時先根據確定的切削用量計算出各主軸的軸向切削合力F，以F 進 來確定動力滑臺的型號和規(guī)格。計算出的軸向切削合力如下： 則左主軸箱：F=6×1247

24、.9+2×1118.7+477.7=10202.5N則右主軸箱：F=6×1010.88+3×492.96+786.24=8330.4N為了方便，所以選擇大值，所以取P=10203N，再查看文獻1 P.91表5-1得P=12500 N，所以選擇液壓滑臺的型號為：1HY32；選擇的行程為：400mm；臺面寬度：400mm；臺面長度：630mm；滑臺與滑座總高：280mm；滑座長：1070mm；快速行程速度10m/min，工進速度20650mm/min，允許最大進給力。表2-3 優(yōu)缺點比較液壓滑臺機械滑臺優(yōu)點1.在相當大的范圍內進給量可以進行無級調速。1.進給量穩(wěn)定，慢

25、速無爬行，高速無振動，可以降低加工工件的表面粗糙度。2.可以獲得較大的進給力。2.具有較好的抗沖擊能力，斷續(xù)切削、鉆頭鉆通孔將要出口時，不會因沖擊而損壞刀具。3.由于液壓驅動零件磨損小，使用壽命長。3.運行安全比較可靠，易發(fā)現故障，調整維修方便。4.工藝上要求多次進給時，通過液壓換向閥，很容易實現。4.沒有液壓驅動管路泄露、噪聲和液壓站占地的問題。5.過載保護簡單可靠。6.由行程調速閥來控制滑臺的快進轉工進，轉換精度高，工作可靠。缺點1.進給量由于載荷的變化和溫度的影響而不夠穩(wěn)定。1.只能有級變速，變速比較麻煩。2.液壓系統(tǒng)的漏油影響工作環(huán)境，浪費能源。2.一般沒有可靠的過載保護。3.調整維修

26、比較麻煩。3.快進轉工進時，轉換位置精度較低。根據各刀具主軸的切削用量，計算出切削功率，再算出總切削功率，再考慮到多軸箱的傳動效率，計算出消耗于多軸箱上的切削功率，這是作為選擇組合機床主傳動用動力箱型號規(guī)格的重要依據。計算結果如下： =1.642 kw =1.17 kw查文獻1P. 62多軸箱所需功率按下列公式計算： = + + 所以得出多軸箱的驅動功率如下：左=1.642+0.046×6+0.026×3+0.0164=2.012 kw =1.17+0.046×6+0.026×3+0.0117=1.536 kw為了方便，使兩邊的動力箱的型號一致，所以選了

27、功率較大的作為選擇動力箱的依據，所以根據文獻1 P.114表5-38 列下表1-6表2-4 動力箱及電動機型號表動力箱型號電動機型號電動機功率（KW）電動機轉速（r/min）輸出軸轉速（r/min）左主軸箱1TD32Y112M-44.01440720右主軸箱1TD32Y112M-44.01440720再根據文獻1 P.116表5-40可以得出動力箱與動力滑臺、主軸箱結合面的尺寸以及動力箱輸出軸距箱底面高度，具體如下：與動力滑臺結合面的尺寸：長630mm，寬320mm與主軸箱結合面：寬630mm，高280mm動力箱輸出軸距箱底高度為100mm。查表5-3，根據液壓滑臺的型號：1HY32M，選側底

28、座：1cc321,其高度為560mm,長度為1180mm,寬度為520mm。2.4 確定機床聯系尺寸裝料高度是指機床上工件的定位基準面到地面的垂直距離，本課題中，最低孔位置，主軸箱最低主軸高度，所選滑臺和滑座總，側底座高度，夾具底座高度，中間底座高度，綜合以上因素，該組合機床裝料高度取H=880mm。主要需確定的尺寸是主軸的寬度B和高度H及最底主軸高度,主軸箱寬度B和高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關，可按下式計算：B=b+2 （1-8）H=h+ （1-9）式中：b工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離（mm）；最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（mm）；h工件在高度方向相距最遠的兩孔距離（mm

29、）；最低主軸高度（mm）；其中，還與工件最低孔位置（）、機床裝料高度（H=880mm）、滑臺滑座總高（）、側底座高度（）、滑座與側底座之間的調整墊片高度（）等尺寸有關。對于臥式組合機床，要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦140mm，本組合機床按式：1101-86-5.5-0.5-560-280=169則求出左主軸箱輪廓尺寸為：推薦70100mm，取=100mm，B=b+2=55+2×100=255mm，H=h+=189+156+100=445mm所以B×H=500×500。右主軸箱輪廓尺寸為：推薦70100mm，取=150mm，B=b+2=55+2&#

30、215;100=255mmH= h+=189+156+100=445mm所以B×H=500×500。由表7-2可知：前蓋55mm，后蓋90mm，中間箱體寬180mm。夾具輪廓尺寸是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、工件至模板的距離尺寸、模板架寬度尺寸有關。從機床尺寸聯系總圖中查得夾具總長為：130×2+35×2=330mm。夾具高度尺寸由前面裝料高度尺寸定為360mm，寬度尺寸除考慮工件本身寬度外，再加其他寬度方向上能布置下工件的定位、夾緊及其他機構，從總圖中查得寬度尺寸為：310mm。2.5 機床生產率計算

31、卡根據加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量等，就可以計算機床生產率并編制生產率計算卡。生產率計算卡是反映機床生產節(jié)拍或實際生產率和切削用量、動作時間、生產綱領及負荷率等關系的技術文件。它是用戶驗收機床生產率的重要依據。a）理想生產率Q理想生產率Q（單位為件/h）是指完成年生產綱領A（包括備品及廢品率）所要求的機床生產率。 （1-10）當單班生產時，全年生產時間t為4600，A為50000，則Q=（件/小時）。b）實際生產率實際生產率（單位為件/小時）指所設計的機床每小時實際可生產的零件數量。 （1-11）式中：生產一個零件所需時間（min），可按下式計算： （1-12）式中：分別為刀具第I、第

32、II工作進給長度，單位為mm；的停留時間，通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉510轉所需的時間，單位為min；分別為動力部件快進、快退行程長度，單位為mm；動力部件快速行程速度。用機械動力部件時取56m/min；用液壓動力部件時取310m/min；直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換時間，一般取0.1min；工件裝、卸（包括定位或撤消定位、夾緊或松開、清理基面或切屑及吊運工件等）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，通常取0.51.5min。如果計算出的機床實際生產率不能滿足理想生產率要求，即，則必須重新選擇切削用量或修改機床設計方案。根據本組合機床的年

33、產量5萬件，可選用下列數據進行計算，取=8m/min，=0.1min，=1.5min。則雙面計算如下：左面：圖2-5 左動力頭循環(huán) 則=2.036min右邊：圖2-5 右動力頭循環(huán) 則對多面和多工位加工機床，在計算時應以所有工件單件加工最長的時間作為單件工時，所以選，則（件/小時）。c）機械負荷率當時，機床負荷率為二者之比。則 （1-13）d）生產率計算卡（見表1-7）3 組合機床左主軸箱設計主軸箱是組合機床的部件之一，它的功用是根據被加工零件的加工要求，將電機和動力箱部件的功率和運動，通過按一定速比排布的傳動齒輪傳遞給各主軸，使其能按要求的轉速和轉向帶動刀具進行切削。3.1 繪制左主軸箱設計

34、原始依據圖主軸箱的設計原始依據圖是根據“三圖一卡”整理編繪出來的，其內容包括主軸箱設計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500x500；b）工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸；c）工件和主軸箱相對位置尺寸。根據以上依據編制出的主軸箱設計原始依據圖如下表：被加工零件圖號150.21.201毛坯種類鑄件名稱柴油機軸承蓋毛坯重量15kg材料HT200硬度170-220HBS工序名稱左右面鉆孔工序號序號工步名稱被加工零件數量加工直徑(mm加工長度(mm工作行程(mm 切削速度(m/min 轉速(r/min 進給量工時(min(mm/r(mm/min機動時間輔助時間共計1裝

35、卸工件11.51.52左滑臺鉆孔快進1000.015鉆6個9孔9102514.75200.15780.35鉆2個9.7孔9.7202519.86500.15鉆2個4.9孔4.9152512.48060.1死擋鐵停留0.02快退1250.018p p 3右滑臺鉆孔p 快進2000.0140.014p 鉆6個9孔91035155300.12660.4750.475p 鉆3個5孔51235106360.166p 鉆1個7孔71435125450.1266p 死擋鐵停留0.020.02p 快退3150.0180.018p p p 備注總計2.36minp 單件工時2.36minp 機床生產率8.33件

36、/時p 機床負荷率44%表3-1生產率計算卡圖3-2 主軸箱設計原始依據圖附表：a）被加工零件名稱：柴油機軸承蓋材料：HT200硬度：170220HBb）主軸外伸長度及切削用量表3-3 主軸外伸長度及切削用量軸號加工直徑（mm）主軸直徑（mm）主軸外伸尺寸（mm）切削速度v（m/min）轉速n（r/min）每轉進給量f（mm/r）D/dL1692032/2011519.86500.15789.71525/168514.75200.1594.91525/168512.48060.1c）動力部件的選擇1TD32型動力箱電動機功率4.0kw，轉速1440rpm,驅動軸轉速720rpm，其他尺寸可查動

37、力箱裝配圖。3.2 主軸結構型式的選擇及動力計算主軸結構型式由零件加工工藝決定，并應考慮主軸的工作條件和受力情況。因本工序是對軸承蓋端部進行鉆孔，軸向切削力較大，因此選用前后支承均為圓錐滾子軸承的主軸結構，這種結構簡單，軸承個數少，裝配調整方便，且能承受較大的徑向力和軸向力，其缺點是結構徑向尺寸較大。本主軸是屬外伸長度為85mm和115mm的長主軸與刀具剛性連接，配置的單導向用于鉆孔。a）主軸直徑初步主軸直徑已在編制“三圖一卡”時完成，由此可知主軸直徑d=15mm和d=20mm。b）齒輪的模數多軸箱中的齒輪常有的模數有1.5、2、2.5、3、3.5等幾種。根據經驗采用類比法從通用系列中選取各齒

38、輪模數，該主軸箱中兩條主要傳動鏈中的齒輪，由于往往和多個齒輪同時嚙合，受力較復雜，且往往速度較低，受力較大，所以選用大一點的模數，而對其它一些齒輪可選小一些，如取m=2,m=2.5, 具體各齒輪的模數如圖2所示。因所有主軸均用于鉆孔，所以均選用有上推軸承的主軸，主軸箱所需動力見機床的總體設計，此處不在贅述。3.3 主軸箱傳動系統(tǒng)的設計與計算根據原始依據圖3-2，計算驅動軸、主軸的坐標尺寸，如表3-4所示：表3-4 驅動軸、主軸坐標值坐標銷驅動軸O主軸1主軸2主軸3主軸4X0.000225.000171.000279.000171.000279.000Y0.000143.000126.46912

39、6.469313.531313.531坐標主軸5主軸6主軸7主軸8主軸9X117.000333.000326.662123.513189.461Y220.000220.000183.062256.938193.219在設計傳動系統(tǒng)時，要盡可能用較少的傳動件，使數量較多的主軸獲的預定的轉速和轉向，因此在設計時單一應用計算或作圖的方法就難以達到要求，現在一般采用“計算、作圖和試湊”相結合的辦法來設計。a）分析主軸的位置該主軸箱中1、2、3、4、5、6、7、8軸可看成同心圓分布，由于主軸不均勻分布，在同心圓處設置中心傳動軸14軸來帶動；1、2、9軸可看成同心圓分布，用10軸來帶動，3、4軸，5、8軸

40、，6、7軸分別由13，12，11軸來帶動；該主軸箱是用多根中間軸帶動主軸轉動，其傳動路線如下：驅動軸O軸14軸10軸1、2、9軸11軸6、7軸12軸5、8軸13軸3、4b）傳動比的選擇為了使結構緊湊，多軸箱內齒輪傳動比一般選在11.5，但在多軸箱后蓋內第IV排齒輪，由于允許的結構空間大些，所以根據需要其傳動比也可取大些，但不宜超過。據此，本主軸箱為了使主軸上齒輪直徑小些，所以先由第IV排齒輪減速，然后再由箱體內最后一級齒輪升速，獲的所需的主軸轉速，這樣結構較為合理緊湊。本主軸箱內傳動系統(tǒng)的設計是按“計算、作圖和試湊”的一般方法來確定齒輪齒數、中間傳動軸的位置和轉速，在設計過程中通過反復試湊及畫

41、圖，才最后確定了齒輪的齒數和中間設計軸的位置。為滿足齒輪的嚙合關系，有些齒輪采用了變位齒輪來保證中心距的要求。由各主軸及驅動軸轉速求驅動軸到各主軸之間的傳動比主軸 驅動軸 各主軸總傳動比 各軸傳動比分配1、2、9軸：3、4軸：5、8軸：6、7軸：3.確定中間傳動軸的位置并配各對齒輪傳動軸轉速的計算公式如下： （3-1） （3-2） （3-3） （3-4） （3-5） （3-6）式中，u嚙合齒輪副傳動比 ；分別為主動和從動齒輪齒數；分別為主動和從動齒輪轉速，單位為r/mm；A齒輪嚙合中心距，單位為mm；m齒輪模數，單位mm；a）確定傳動軸10位置及與主軸1、2軸間的齒輪副齒數，傳動軸10中心去取

42、在主軸1和2的垂直平分線上，由，取，則。取m=3,則A=，由A=，即可求得： （設在第I排）=1.55，取，m=2,則。(設在第排b）確定傳動軸13的位置及與主軸3、4間的齒輪副齒數，傳動軸13中心取在主軸3和4的垂直平分線上，垂直方向位置待齒數確定后便可確定。由，取，則。取m=3,則A=，由A=，即可求得： （設在第I排）c）同理，m=2 ,則 。（設在第排） ， m=2, （設在第III排）。d）同理，m=2 ,則 。（設在第排） ， m=2, （設在第III排）。e）確定傳動軸10，11，12，13的位置，通過傳動軸14帶動，=、A=，取m=3,則= （設在第I排）f）同理，A=63，取

43、m=3,則 =（設在第排）， A=, 取m=3, 則 （設在第I排）， A=64,取 m=3,則 （設在第I排）轉速相對損失在5%以內，符合設計要求。手柄軸的設置由于該主軸箱上有較多的刀具，為了便于更換和調整刀具，以及裝配和維修時檢查主軸精度，所以在主軸箱上設置一個手柄軸以便于手動回轉主軸，為了扳動起來輕便，手動軸的轉速應盡可能高些，且其所處位置要靠近機床操作者的一側，并留有扳手作用位置活動空間，所以本主軸箱的手柄設置在傳動軸13的位置。葉片泵的設置由于葉片油泵使用可靠，所以該主軸箱決定采用葉片泵進行潤滑。油泵打出的油經分油器分向各潤滑部位，主軸箱體前后壁間的齒輪用油盤潤滑，箱體和后蓋以及前蓋

44、見的齒輪用油管潤滑。該葉片潤滑泵裝在箱體前表壁上，采用油泵傳動軸帶動葉片轉動的傳動方式，計算得，在400800r/min范圍內，滿足要求。3.4 主軸箱中傳動軸坐標的計算及坐標檢查圖的繪制軸（14）：以驅動軸中心為原點，14軸和0軸嚙合中心距為77， 14軸坐標（225，220） 軸（10）：以14軸中心為原點，14軸和10軸嚙合中心距為61.496， 10軸坐標（225，158.504）軸（13）：以14軸中心為原點，14軸和13軸嚙合中心距為62， 13軸坐標（225，282） 軸（11）： 軸（12）：163.5 237.5綜上所求，則得到中間傳動軸與油泵軸的坐標如下表：表3-5 中間傳

45、動軸與油泵軸的坐標坐標傳動軸14傳動軸10手柄軸13傳動軸11傳動軸12油泵軸X225.000225.000225.000286.5163.5116Y220.000158.504282.000202.5237.5313.531坐標設計完畢后，繪制坐標檢查圖，以便于檢查坐標計算的正確性。圖3-6 坐標檢查圖3.5 傳動軸直徑的確定和軸強度的校核 （3-7）軸（10）：N·m查表3-4，得。軸（13）：6.935N·m， 查表3-4，得。軸（11）：8.465N·m，查表3-4，得。軸（12）：8.465N·m，查表3-4，得。軸（14）：31.219N&#

46、183;m，查表3-4，得。再由表4-4，取手柄軸，取葉片泵軸。在主軸箱中不管是主軸還是傳動軸，它們的直徑都是按照扭轉剛度條件，根據其所受扭矩，由表3-4選取的，所以它們的剛度都滿足要求。這里只對相對較為危險的軸進行強度的校核計算。根據各軸的受力情況，故對中心軸（11）進行校核，原因它提供了全主軸箱的受力和傳動。軸（14）：T=31.219N·m，軸上齒輪z=36，模數m=2.5;z=21,模數m=3則=mz=2.5×36=90mm，=mz=3×21=63mm346.88N， 124.88N=495.54N, 495.54=178.39Na）水平面受力及彎矩由裝配

47、圖可知，AB=44，BC=100，CD=47則:609.15N,b）受力及彎矩c）求出合成彎矩 =23313N·mmd考慮到開始切削和終了切削，軸所受切削扭矩T可看成是脈動的，取修正系數。f）對于彎曲與扭轉的組合變形，可采用第三強度理論進行校核， （3-8） （3-9）引入修正系數，則=14.89M，軸14的材料為40Cr，查表10-1，可知其疲勞極限=70MPa，則，所以軸14滿足強度要求。3.7 齒輪校核計算在初步擬訂多軸箱傳動系統(tǒng)后，還要對危險齒輪進行校核計算，尤其是對低速級齒輪或齒根到鍵槽距離較低的齒輪以及轉矩較大的齒輪。通過比較發(fā)現14軸上的齒輪較危險，故對其進行校核。已選

48、定齒輪采用45鋼，鍛造毛坯，軟齒面，大齒輪正火處理，小齒輪調質，齒輪精度用8級，軟齒表面粗糙度為，對于需校核的一對14、0軸上的齒輪，齒數分別為，模數為2.5，傳動比，扭矩T=25.6N·m。a）設計準則按齒面接觸疲勞強度設計，在按齒根彎曲疲勞強度校核。b）按齒面接觸疲勞強度計算。 （3-10）式中：節(jié)點區(qū)域系數，用來考慮節(jié)點齒廓形狀對接觸應力的影響，其值查圖7-15，取=2.5；材料系數，單位為，查表7-5，取189.8；重合度系數，取=0.90；齒寬系數，其值可查表7-7，取=0.2；u齒數比，其值為大齒輪齒數與小齒輪齒數之比，u1.38。由圖7-6選擇材料的接觸疲勞極限應力為：

49、 由圖7-7選擇齒根彎曲疲勞極限應力為： 應力循環(huán)次數N由公式（3-13）和（3-14）計算可得××16×300×8=9.5× （3-11）則 （3-12）由圖7-8，查得接觸疲勞壽命系數為由圖7-9，查得彎曲疲勞壽命系數為由表7-2查得接觸疲勞安全系數，彎曲疲勞安全系數，又為試驗齒輪的應力修正系數，按國家標準取2.0，試選1.3。由下列公式求許用接觸應力和許用彎曲應力： （3-13） （3-14） （3-15） （3-16）將有關值帶入公式（3-19）得： （3-17）=44mm則，查圖7-10得；由表7-3查得，由表7-4查得，取，則1.6

50、53修正，mm由表7-6取標準模數m=3mm，與前面選定的模數相同，所以m=3mm符合要求。c）計算幾何尺寸，取。d）校核齒根彎曲疲勞強度由圖7-18查得，取由公式（4-20）和（4-21）校核兩齒輪的彎曲強度 （3-18） （3-19）所以齒輪完全達到要求。4 結論該組合機床采用可靠的液壓滑臺、精密導套等零件，精度高，調整，保養(yǎng)以及維修方便。雙面臥式組合鉆床主要是針對加工柴油機軸承蓋上19個孔及保證相應的位置精度而設計的。機床的主要創(chuàng)新在于通過左右兩個動力頭驅動兩個主軸箱，從而實現對零件兩端面的19個孔同時進行加工，在此過程中，刀具可一次裝夾，工序比較集中。充分保證了被加工零件的加工精度，而且大大提高了生產效率、降低了勞動強度，從而降低了零件加工的成本。本機床設計合理，符合實際應用，滿足加工要求，且較大部分采用通用件和標準件，制造成本合理，設備維修方便