ZHW氣缸體的工藝設(shè)計精鏜組合機床的總體設(shè)計和右主軸箱設(shè)計說明書

1、目 錄1 前言11.1 課題內(nèi)容11.2 課題來由11.2.1 課題背景11.2.2 組合機床國內(nèi)外發(fā)展概況21.2.3 本課題主要解決的問題和總體設(shè)計思路22 組合機床總體設(shè)計32.2 設(shè)計加工對象32.2 工藝規(guī)程設(shè)計32.2.1 確定毛坯制造形式32.2.2 工藝規(guī)程設(shè)計42.3組合機床總體設(shè)計工藝方案的擬訂42.3.1 工藝路線的確定52.3.2 定位基準及夾壓點的選擇52.4確定切削用量和選擇刀具62.4.1 確定切削用量62.4.2 計算切削力、切削扭矩、切削功率62.5 確定刀具、導向及有關(guān)計算82.5.1刀具的選擇82.5.2 導向結(jié)構(gòu)的選擇82.5.3 確定主軸類型、尺寸、外

2、伸長度82.6組合機床總體設(shè)計三圖一卡92.6.1 被加工零件工序圖92.6.2 加工示意圖92.6.3 機床尺寸聯(lián)系總圖102.6.4 機床生產(chǎn)率計算卡123 組合機床右主軸箱設(shè)計163.1 繪制主軸箱原始依據(jù)圖173.2 主軸、齒輪的確定及動力計算173.2.1 主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定173.3 多軸箱傳動設(shè)計18 對多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求19 軸的校核20 齒輪的校核213.3.4 軸承的校核23 鍵的強度計算243.4 繪制主軸箱的裝配圖及零件圖25 主軸箱前、后蓋、主軸及箱體的補充加工圖25 繪制其他非標準零件圖254 結(jié)論26參考文獻27致 謝28附錄291 前言1.1

3、課題內(nèi)容 本課題是ZH1105W柴油機氣缸體精鏜組合機床總體及右主軸箱設(shè)計。1.2 課題來由本課題來源于鹽城市江動集團，課題主要是設(shè)計一臺加工ZH1105W柴油機氣缸體的精鏜組合機床，具體進行ZH1105W氣缸體的工藝分析、機床總體設(shè)計和右主軸箱的設(shè)計，其中包括制定工藝方案制作過程卡片和工序卡片，確定機床配置型式及結(jié)構(gòu)方案， 繪制被加工零件工序圖， 加工示意圖， 機床聯(lián)系尺寸圖， 生產(chǎn)率計算卡， 有關(guān)設(shè)計計算、校核，以及右主軸箱的總裝圖，零件圖。 課題背景 近年來，隨著中國制造業(yè)的發(fā)展，普通機床已經(jīng)越來越不能滿足現(xiàn)代加工工藝及提高勞動生產(chǎn)率的要求。組合機床因其各種部件的通用化、標準化程度較高,

4、結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)相對較容易,操作簡單,能大大提高生產(chǎn)效率,較好保證加工質(zhì)量的要求,性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)點在大批量零件加工業(yè)中得到廣泛的應用。雖然各種新工藝、新的加工方法不斷涌現(xiàn)且得到廣泛應用,現(xiàn)代制造工程對從各個角度對組合機床提出了愈來愈高的要求，但是組合機床不斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展，在現(xiàn)代加工業(yè)中仍然擁有它的一席之地,發(fā)揮著并仍將發(fā)揮它的重要作用。 組合機床國內(nèi)外發(fā)展概況 組合機床是以系列化、標準化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件組成的專用機床。組合機床是隨著生產(chǎn)的發(fā)展，由萬能機床和專用機床發(fā)展來的。這種機床既具有專用機床的結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)率和自動化程度較高的特點，又具有一定的重新調(diào)整能力，以

5、適應工件變化的需要，組合機床可以對工件進行多面、多主軸加工.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。組合機床裝備的發(fā)展思路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，適應可調(diào)可變、多品種加工的市場需求。復合、多功能、多軸化控制裝備的前景亦被看好。在被加工零件的形狀日益復雜的情況下，多軸化控制的機床裝備適合能夠加工形狀復雜的零件。另外，產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機床能夠隨時調(diào)整和適

6、應新的變化，滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機床裝備中的應用，信息通信技術(shù)的引進使得現(xiàn)代機床的自動化程度進一步提高，操作者可以通過網(wǎng)絡對機床的程序進行遠程修改，對運轉(zhuǎn)狀況進行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù)；通過網(wǎng)絡對遠程的設(shè)備進行維修和檢查、提供售后服務等。在這些方面組合機床裝備還有相當大的差距，因此組合機床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以及通信技術(shù)的應用將是今后的發(fā)展方向。 本課題主要解決的問題和總體設(shè)計思路 本人的課題是ZH1105W柴油機氣缸體精鏜組合機床總體及右主軸箱設(shè)計，需要解決的問題主要有：首先對氣缸體進行工藝分析,在總體設(shè)計中要合理選擇主

7、軸箱的規(guī)格、型號，切削用量的選擇，切削功率的計算，確定各軸的結(jié)構(gòu)、排布、配合關(guān)系，軸的強度、剛度校核等；在右主軸箱的設(shè)計中包括右主軸箱總裝圖、零件圖。工藝分析思路如下：首先進行零件圖樣的工藝審查，確定視圖、尺寸、公差和技術(shù)要求，加工的合理性，結(jié)構(gòu)的工藝性，然后選擇毛坯。組合機床的設(shè)計思路如下：首先制定了合理的工藝方案，然后按工藝方案的需求確定機床的配置型式，選擇通用部件，設(shè)計專用部件和工作循環(huán)的控制系統(tǒng)，最后在總體設(shè)計完成的基礎(chǔ)上進行右主軸箱的設(shè)計。為了表達該組合機床設(shè)計的總體方案，在設(shè)計時要繪制“三圖一卡”，即ZH1105W柴油機氣缸體的加工工序圖、加工示意圖，機床聯(lián)系尺寸總圖和生產(chǎn)率計算卡

8、。然后再根據(jù)“三圖一卡”進行組合機床的右主軸箱的設(shè)計、調(diào)整和驗收。為了表達右主軸箱設(shè)計，在設(shè)計時要繪制主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖，選擇主軸結(jié)構(gòu)型式及進行動力計算，設(shè)計和計算主軸箱傳動系統(tǒng)，計算傳動軸坐標，校核軸和齒輪的強度等。2 組合機床總體設(shè)計2.1 設(shè)計加工對象本設(shè)計的加工對象為ZH1105柴油機氣缸體，材料是HT250。圖2-1 柴油機氣缸體2.2工藝規(guī)程制定要求 制定工藝規(guī)程的原則：保證圖樣上規(guī)定的備項技術(shù)要求，有較高的生產(chǎn)效率，技術(shù)先進，經(jīng)濟效益高，勞動條件良好。2.2.1 確定毛坯制造形式 選擇毛坯應考慮的因素a.零件的力學性能要求 相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力學性能有所不同。

9、鑄鐵件的強度，離心澆注、壓力澆注的鑄件，金屬型澆注的鑄件，砂型澆 遞減；剛質(zhì)零件的鍛造毛坯，其力學性能高于鋼質(zhì)棒料和鑄剛件。b.生產(chǎn)綱領(lǐng)和批量 生產(chǎn)綱領(lǐng)大時宜采用高精度與高生產(chǎn)率的毛坯制造方法，生產(chǎn)綱領(lǐng)小時，宜采用設(shè)備投資小的毛坯制造方法。c.現(xiàn)場生產(chǎn)條件和發(fā)展 應經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟分析和論證。2.2.2 工藝規(guī)程制定方法 A.定位基準的選擇 a.粗基準的選擇 如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置要求，應以不加工表面作為粗基準。如果是工件上有許多不需要加工的表面，則應以其中與加工表面位置精度要求較高的表面做為粗基準。如果必須首先保證工件某重要表面的加工余量均勻，應選擇該表面做為粗基準

10、。如果保證各加工表面都有足夠的加工余量，應選加工余量較小的表面作粗基準。選做粗基準的表面應平整，沒有飛邊等缺陷，以便定位可靠。粗基準一般只能使用一次，特別是主要定位基準，以免產(chǎn)生較大的位置誤差。b.精基準的選擇 用設(shè)計基準做為定位基準，實現(xiàn)“基準重合”，以免產(chǎn)生基準不重合誤差；當工件以某一組精基準定位可以較方便地加工很多表面，應盡可能采用此組精基準定位，實現(xiàn)“基準統(tǒng)一”，一面產(chǎn)生基準轉(zhuǎn)換誤差；當精加工后光整加工工序要求加工工序要求余量盡量小而均勻時，應選擇加工表面本身作為精基準，即遵循“自為基準的原則”；有多種方案可供選擇時應選擇定位準確、穩(wěn)定、夾緊可靠，可使夾具結(jié)構(gòu)簡單的表面作為精基準。B.

11、 確定加工順序、單邊余量 按加工性質(zhì)和作用的不同，工藝過程一般可劃分如下加工階段：粗加工階段；半精加工階段；精加工階段，光整加工階段。加工順序的安排：a.對于形狀復雜，尺寸較大的毛坯或尺寸偏差較大的毛坯，應首先安排畫線工序，為精基準的加工提供找正基準。b.按先基面后其他面的順序，首先加工精基準面。c.在重要表面加工前應對精基準進行修正。d.按先主后次，先粗后精的順序，精度要求較高的各主要表面進行粗加工，半精加工和精加工。e.對于和主要表面有位置精度要求的次要表面應安排在主要表面加工之后工。f.對于易出現(xiàn)廢品的工序，精加工和光整加工可適當提前。一般情況主要表面的精加工和光整加工應放在最后階段進行

12、。2.3 組合機床總體設(shè)計工藝方案的擬訂本設(shè)計是為鏜削ZH1105W柴油機氣缸體的精鏜孔的工序而專門設(shè)計的，為了能達到質(zhì)量好、效率高。我們采用了工序集中的原則進行設(shè)計。機床的配置型式主要有臥式和立式兩種。臥式組合機床床身由滑臺、側(cè)底座及中間底座組合而成。其優(yōu)點是加工和裝配工藝性好，無漏油現(xiàn)象；同時，安裝、調(diào)試與運輸也都比較方便；而且，機床重心較低，有利于減小振動。其缺點是削弱了床身的剛性，占地面積大。立式組合機床床身由滑座、立柱及立柱底座組成。其優(yōu)點是占地面積小，自由度大，操作方便。其缺點是機床重心高，振動大。由于被加工的零件為ZH1105W柴油機氣缸體上的孔，該柴油機的體積小、重量較重，且為

13、三面加工。根據(jù)零件的特點及生產(chǎn)綱領(lǐng)，應選用臥式床身，通過左右后三個動力頭驅(qū)動三個主軸箱對零件三端面的各孔進行加工較為適合。通過以上的分析，初定本次設(shè)計方案為臥式三面組合精鏜床，三個動力頭左右后布置。2.3.1 工藝路線的確定表2-1 工藝路線1粗銑底部端面2粗銑左右端面3粗銑前后端面4精銑底頂端面5精銑底頂端面6精銑底頂端面7粗鏜左右后三面孔8半精鏜左右后三面孔9精鏜左右后三面孔10鉆左右后三面孔11攻絲12鉆上面、下面、前面的孔13攻絲14檢驗2.3.2 定位基準及夾壓點的選擇 組合機床是針對某個零件或零件的某道工序而設(shè)計的，正確選擇加工用的定位基準是確保加工精度的重要條件，同時也有利于最大

14、限度的集中工序，從而收到減少機床臺數(shù)的效果。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11個孔的加工，箱體零件是機械制造業(yè)中工序多,勞動量大,精度要求高的關(guān)鍵零件。“三面定位”是這類箱體零件在組合機床上加工時常用的典型定位方法。這種定位的特點是：a.“三面定位”的定位方法很簡便地消除工件的六個自由度,使工件穩(wěn)定。 b.“三面定位”有高度的集中加工工序,又有利于提高各面上孔的位置精度。 c.“三面定位”的定位方法使夾緊方便, 夾緊機構(gòu)簡單易使夾緊力對準支撐,消除夾緊力引起加工變形精度的影響。e.“三面定位”的定位方法易實現(xiàn)自動化定位,并有利于防止切削落入基面。本機床加工時采

15、用的定位方式是以底面為定位基準，限制三個自由度；右面以檔鐵限制2個自由度；后面有一個支承釘，限制一個自由度。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。本機工序的定位、夾緊方式詳見工序圖。2.4 確定切削用量和選擇刀具2.4.1 確定切削用量精鏜左面：257H7孔 根據(jù)文獻表6-15選取v=116.3m/min =0.15r/min =0.08r/minn=650r/min52H7孔 選取v=106.1m/min;=0.15r/min,=0.08r/min n=650r/min37H7孔

16、 選取v=81.3m/min;=0.14r/min,=0.074r/min n=700r/min25V7孔 選取v=78.5m/min;=0.097r/min n=1000r/min精鏜右面孔： 195H7孔 選取=98m/min;=0.3r/min；=0.11r/min =195m/min =160m/min =320m/min精鏜后面孔： 120H7孔 選取=90.4m/min;=0.15r/min；=0.075r/min n=240m/min2.4.2 計算切削力、切削扭矩、切削功率鏜孔計算公式見文獻表6-20：=51.4 (2-1) = (2-2) T=25. (2-3) P= (2-

17、4) 式中：Fz切削力（N）； T切削轉(zhuǎn)矩（Nmm）；P切削功率（KW）； V切削速度（m/min）；F進給量(mm/r)；切削深度（mm）； D-加工直徑（mm）；HB-布氏硬度。根據(jù)文獻表3-1選取=0.5 =51.40.5=85.5N =0.51=19N T=25.7250.5=1068.8Nmm P=0.11KW =51.40.5=115.75N =0.51=24.06N T=25.7370.5=2140Nmm P=0.15KW =51.40.5=120.5N =0.51=24.9N T=25.7520.5=3138.5Nmm P=0.21KW =51.40.5=120.5N =0.5

18、1=24.9N T=25.7570.5=3440.2Nmm P=0.23KW =51.40.5=206.2N =0.51=39.5N T=25.71950.5=20105.4Nmm P=0.33KW =51.40.5=164.4N =0.51=32.2N T=25.71200.5=9858.5Nmm P=0.24KW2.5確定刀具、導向及有關(guān)計算2.5.1 刀具的選擇 選擇刀具應考慮工件的材質(zhì)、加工精度、表面粗糙度、排削及生產(chǎn)率等要求。只要條件允許，應盡量選用標準刀具。本道工序中選擇精鏜刀，刀具材料為硬質(zhì)合金。2.5.2 導向結(jié)構(gòu)的選擇 在在組合機床加工孔，除用剛性主軸的方案外，其余尺寸和位置

19、精度主要決于夾具的導向。因此，正確地選擇導向機構(gòu)；確定導向的類型、參數(shù)和精度是設(shè)計組合機床的重要內(nèi)容，也是加工示意圖需要解決的問題。導向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式有兩種：固定導向、滾動式導向，導向參數(shù)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。2.5.3 確定主軸類型、尺寸、外伸長度 該本主軸為精鏜類主軸，因其切削轉(zhuǎn)矩T較小，如安T值來確定主軸直徑，則剛性不足。因此應安加工孔徑鏜桿直徑浮動卡頭規(guī)格主軸直徑的順序，逐步推定主軸直徑。如加工孔徑為25的孔根據(jù)文獻表3-2中選取鏜桿直徑在2030之間,選取鏜桿直徑為22;根據(jù)文獻中根據(jù)d=22選擇D=

20、48，=26確定浮動卡頭型號為T6111，根據(jù)=26確定主軸直徑為40。其他各主軸的直徑確定如表2-2。表2-2 主軸直徑確定加工孔徑鏜桿直徑浮動卡頭規(guī)格主軸外伸2522T611140753722T611140755240T611340755740T6113607519560T61258075左主軸箱采用深溝球軸承，右主軸箱采用圓錐滾子軸承。2.6 組合機床總體設(shè)計三圖一卡2.6.1 被加工零件工序圖 被加工零件工序圖的作用和內(nèi)容：被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設(shè)計的組合機床上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準、夾壓部位以及被加工零件的材

21、料、硬度和在本機床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計研制合同外，它是組合機床設(shè)計的重要依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗機床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件的基礎(chǔ)上，突出本機床或自動線的加工內(nèi)容，并作必要的說明而繪制的。其主要內(nèi)容包括：A. 被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機床設(shè)計有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。B. 本工序所選用的定位基準、夾壓部位及夾緊方向,詳見工序圖。C. 本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術(shù)要求以及對上道工序的技術(shù)要求。本機床要加工的孔為：精鏜左面上二個52H7孔；一個37H7孔；一個25V7孔；一個57H7孔；精鏜右面上一

22、個195H7孔；精鏜后面上一個120H7孔。表面粗糙度都為1.6繪制被加工零件工序圖的規(guī)定及注意事項：A. 繪制被加工零件工序圖的規(guī)定 應按一定的比例，繪制足夠的視圖以及剖面；本工序加工部位用粗實線表示；定位用定位基準符號表示，并用下標數(shù)表明消除自由度符號；夾緊用夾緊符號表示，輔助支承用支承符號表示。B. 繪制被加工零件工序圖注意事項a.本工序加工部位的位置尺寸應與定位基準直接發(fā)生關(guān)系。b.對工件毛坯應有要求，對孔的加工余量要認真分析。c.當本工序有特殊要求時必須注明。2.6.2 加工示意圖 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

23、置狀況以及工件、夾具、刀具等機床各部件間的相對位置關(guān)系，機床的工作行程及工作循環(huán)等動力部件工作循環(huán)及行程的確定：A. 工作進給長度L工的確定工作進給長度L工，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L1和切出長度L2之和。切入長度一般為510，根據(jù)工件端面的誤差情況確定；鏜孔時，切出長度一般為510mm。如左面孔:加工時加工長度L=34且分為一工進和二工進34+5+5=44,34+5+5=44=44+44=88mm另兩面計算方法同左面孔,整理如下:左主軸箱：工進長度:88mm右主軸箱：工進長度:78mm后主軸箱：工進長度:38mmB. 快速進給長度的確定快速進給是指動力部件

24、把刀具送到工作進給位置。初步選定三個主軸箱上刀具的快速進給長度分別為215，215和125。C. 快速退回長度的確定快速退回長度等于快速進給和工作進給長度之和。由已確定的快速進給和工作進給長度可知三面快速退回長度分別為215+88=303，215+78=293mm,125+38=163mm。2.6.3 機床尺寸聯(lián)系總圖 機床聯(lián)系尺寸總圖是以被加工零件的工序圖為依據(jù)，按初步選定的通用部件以及確定的專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。是用來表示機床的配置型式、主要結(jié)構(gòu)及各部件的安裝位置、相互聯(lián)系、運動關(guān)系和操作方位的總體布局圖。用以檢驗各部件的相對位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求和通用部件的選擇是否適合；它

25、為多軸箱、夾具等專用部件設(shè)計提供依據(jù)；它可以看成是機床的總體外觀簡圖A. 選擇動力部件a.動力滑臺型號的選擇根據(jù)選定的切削用量計算得到的單根主軸的進給力，按文獻的第62頁公式 （2-5）式中：Fi各主軸所需的 向切削力，單位為N，F(xiàn)i詳見2.4.2中計算。則 左主軸箱 右主軸箱 后主軸箱 為克服滑臺移動引起的摩擦阻力，動力滑臺的進給力應大于。又考慮到所需的最小進給速度、切削功率、行程、主軸箱輪廓尺寸等因素，為了保證工作的穩(wěn)定性，由文獻表5-1中選取，左、右、后面分別選用液壓滑臺1HY32、1HY32、1HY40；其相應的側(cè)底座型號分為1CC321、1CC321、1CC401M。b.動力箱型號的

26、選擇由切削用量計算得到的各主軸的切削功率的總和，根據(jù)文獻第47頁公式計算： （2-6） 式中:消耗于各主軸的切削功率的總和（Kw）； 多軸箱的傳動效率,加工黑色金屬時取0.80.9，加工有色金屬時取0.70.8；主軸數(shù)多、傳動復雜時取小值，反之取大值。本課題中，被加工零件材料為灰鑄鐵，屬黑色金屬，又主軸數(shù)量較多、傳動復雜，故取。左主軸箱：右主軸箱：后主軸箱：根據(jù)液壓滑臺的配套要求，滑臺額定功率應大于電機功率的原則，查文獻表5-38得出動力箱及電動機的型號。左主軸箱:選取1TD32V型，電動機型號為Y132-6，電動機的功率為4KW，電動機轉(zhuǎn)速為960r/min右主軸箱：選取1TD32型，電動機

27、型號為YD132M-8/4，電動機的功率為1.3/3.7KW，電動機轉(zhuǎn)速為720/1460r/min后主軸箱：選取1TD40型，電動機型號為Y132-6，電動機的功率為4KW，電動機轉(zhuǎn)速為960r/minB. 確定機床裝料高度H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。在確定裝料高度時，首先要考慮工人操作的方便性對于流水線要考慮車間運送工件的滾道高度；對于自動線要考慮中間底座的足夠高度。本課題中，工件最低孔位置h2=70.52，所選滑臺與滑座總高h3=280，側(cè)底座高度h4=560，夾具底座高度h5=330，中間底座高度h6=560，綜合以上因素和國際標準規(guī)定的850-1060之間選

28、取，該組合機床裝料高度取H=890。C. 確定夾具輪廓尺寸夾具是用于定位和夾緊工件的，主要是確定夾具底座的長、寬、高尺寸。所以工件輪廓尺寸和形狀是確定夾具輪廓尺寸的依據(jù)，具體要考慮工件的定位、限位、夾緊機構(gòu)、刀具導向裝置以及夾具底座排削和安裝等方面的空間和面積需要。根據(jù)以上原因確定夾具總長尺寸1252 mm。夾具底座高度應視夾具大小而定，既要求保證有足夠的剛性，又要考慮工件的裝料高度，一般夾具底座高度不小于240mm。根據(jù)具體情況，本夾具底座取高度為330mm。D. 確定中間底座尺寸中間底座的輪廓尺寸，在長寬方向應滿足夾具的安裝需要。它在加工方向的尺寸，實際已由加工示意圖所確定。因此，根據(jù)選定

29、的動力箱、滑臺、側(cè)底座等標準等的位置關(guān)系，并考慮滑臺的前備量，通過尺寸鏈就可以確定中間底座在加工方向上的尺寸。算出長度通常還要圓整，并按R20優(yōu)選數(shù)系選用。中間底座的高度方向尺寸時，應考慮機床的剛性要求、排削冷卻系統(tǒng)的要求以及側(cè)底座的高度。根據(jù)文獻表2-5中確定中間底座的尺寸為：長1525，高560，寬1550E. 確定主軸箱輪廓尺寸標準通用鉆、鏜類多軸箱的厚度是一定的，臥式為325mm因此多軸箱主要需確定的尺寸是主軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度h1。主軸箱寬度B、高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按文獻的第49頁公式： B=b+2 （2-7） H=h+ （2-8）式中:b工

30、件在寬度方向相距最遠的兩孔距離（）；b1最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（）；h工件在高度方向相距最遠的兩孔距離（）； h1最低主軸高度（）。其中，h1還與工件最低孔位置（h2=70.52）、機床裝料高度（H=890）、滑臺滑座總高（h3=280）、側(cè)底座高度（h4=560）等尺寸有關(guān)。對于臥式組合機床， h1要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦h185-140，本組合機床按文獻的第50頁公式h1=h2+H-(0.5+h3+h4) （2-9）計算，得： h1=120.02。根據(jù)文獻表7-4中確定個多軸箱的尺寸，左面選擇630mm500mm多軸箱；右面選擇500mm500mm多軸箱；后面選

31、擇630mm500mm。厚度均為325mm。2.6.4 機床生產(chǎn)率計算卡 根據(jù)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(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計算。生產(chǎn)率計算卡是反映機床生產(chǎn)節(jié)拍或?qū)嶋H生產(chǎn)率和切削用量、動作時間生產(chǎn)綱領(lǐng)及負荷率等關(guān)系的技術(shù)文件。它是用戶驗收機床生產(chǎn)率的重要依據(jù)。A. 理想生產(chǎn)率Q理想生產(chǎn)率Q (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)所要求的機床生產(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4600h,由文獻的第51頁公式 （2-10）得： B. 實際生產(chǎn)率(單位為件/h)是指所設(shè)計機床每小時實際可生產(chǎn)的零件數(shù) （2-11）式中:生

32、產(chǎn)一個零件所需時間(min)，可按下式計算： （2-12）式中:分別為刀具第、工作進給長度,單位為mm; 分別為刀具第、工作進給量,單位為mm/min; 當加工沉孔、止口、锪窩、倒角、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給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)所需的時間，單位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(zhuǎn)工作臺進行一次工位轉(zhuǎn)換時間，一般取0.1min; 工件裝、卸（包括定位或撤銷定位、夾緊或松開、清理基面或切屑及吊運工件）時間。它取決于裝卸自動化程度、工件

33、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(chǎn)率不能滿足理想生產(chǎn)率要求,即,則必須重新選擇切削用量或修改機床設(shè)計方案。已知: 精鏜左面孔 精鏜右面孔 ；24mm/min =39mm； =25.6mm/min =215mm =293精鏜后面 =38mm； 54mm/min =125mm =163mm左主軸箱： 右主軸箱： 后主軸箱： 共計所用時間如下: 實際生產(chǎn)率: C. 機床負荷率當Q>Q時候，機床負荷率為二者之比。組合機床負荷率一般為0.750.90,自動線負荷率為0.60.7。典型的鉆、鏜、攻螺紋類組合機床，按其復雜程度確定；對于精度較高、

34、自動化程度高或加工多品種組合機床，宜適當降低負荷率。得機床負荷率: 生產(chǎn)率計算卡被加工零件圖號ZH1105W-004毛坯種類鑄件名稱柴油機氣缸體毛坯重量材料HT250硬度190240HBS 工序名稱左右后面鏜孔工序號序號工步名稱被加工零件數(shù)量加工直徑(mm)加工長度(mm)工作行程(mm)切削速度(m/ min)每分鐘轉(zhuǎn)速(r/min)進給量(mm/r)進給速度(mm/min)工時(min)機加工時間輔助時間共計1裝卸工件11.51.52左右滑臺快進215180000.0120.0123左多軸箱工進鏜鏜6孔572688116.36500.23149.50.50.5鏜1，2孔52188

35、8106.16500.23149.50.670.67鏜4孔37308881.37000.21149.80.750.75鏜5孔25348878.510000.151500.840.84左滑臺快退3030.41180000.0120.0124右多軸箱工進 鏜孔3(一工進)195/7834/203998/391600.152411鏜孔3(二工進)195/7834/2039196/783200.0825.60.5 0.5右滑臺快退293180000.0160.0165后多軸箱快進125180000.0070.007后多軸箱工進120183890.42400.23540.870.87后滑臺快退16318

36、0000.0070.007備注裝卸工件時間取決于操作者熟練程度,本機床計算時取1.5min總計4.91min單件工時4.91min機床生產(chǎn)率12.24件/h機床負荷率77.4%3 組合機床右主軸箱設(shè)計 多軸箱是組合機床的重要的專用部件。它是根據(jù)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)計的傳遞的各主軸運動的動力部件。其動力來源于通用動力箱，和動力箱一起安裝在滑臺上實現(xiàn)鏜削等加工工序。 由總體設(shè)計部分可知，右主軸箱的尺寸為500×500，屬于大型通用主軸箱，標準通用臥式鏜孔類主軸箱的厚度是一定的，為325mm，本課題中主軸箱由箱體、前蓋和后蓋三個部分組成。箱體材

37、料為HT200，前、后蓋等材料為HT150；箱體的標準厚度為180mm，前蓋厚度為55mm，后蓋厚度為90mm。 主軸材料采用40Cr鋼，通用傳動軸一般用45鋼。通用齒輪有傳動齒輪、動力箱齒輪和電動機齒輪三種。通用主軸箱設(shè)計的順序是：繪制主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、軸徑及齒輪 模數(shù)；擬訂傳動系統(tǒng)；計算主軸、傳動軸坐標，繪制坐標檢查圖；繪制主軸箱總圖，零件圖及編制組件明細表。具體內(nèi)容如下3.1 繪制主軸箱原始依據(jù)圖主軸箱依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。圖3-1為右主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖,表3-1為各主軸外伸尺寸及各孔切削用量。 圖3-1 原始依據(jù)圖表3-1 主軸外伸尺寸及孔的切削用量 軸

38、號 D/dL工序內(nèi)容n(r/min)v(m/min)f(mm/r) 380/6075鏜195/78160/320 98/1950.3/0.113.2 主軸、齒輪的確定及動力計算 主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定 主軸的型式和直徑主要取決于工藝方法、刀具主軸連接結(jié)構(gòu)、刀具的進給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。通常鏜孔采用滾錐軸承；主軸間距較小的可以選用滾針軸承主軸。滾針軸承精度較低、結(jié)構(gòu)剛度及裝配工藝性都教差，除非軸距限制，一般不使用。主軸直徑按加工示意圖所示主軸類型及外伸尺寸可初步確定。傳動軸直徑可以參照主軸直徑大小可以初步選定。主軸的具體結(jié)構(gòu)如圖3-2所示， 圖3-2 主軸齒輪模數(shù)m一般用類比法先估算，公式為

39、： （3-1）式中:P齒輪所傳遞的功率，單位KW； Z一對嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)； n小齒輪的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。 主軸箱中的齒輪模數(shù)常用2、2.5、3、3.5、4幾種。為了便于生產(chǎn)，同一主軸箱中的模數(shù)規(guī)格不要多于兩種,確定本次設(shè)計的右主軸箱內(nèi)齒輪模數(shù)均為3、4。3.3 多軸箱傳動設(shè)計多軸箱傳動設(shè)計是根據(jù)動力箱驅(qū)動軸位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置及轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計傳動鏈，把驅(qū)動軸連接起來，使各主軸獲得預定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 圖3-3 傳動路線圖 對多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求 A. 在保證主軸的強度、剛度、轉(zhuǎn)速、和轉(zhuǎn)向的條件下，力求使傳動軸和齒輪的規(guī)格、數(shù)量為最少。為此因盡量用一跟中間傳動軸帶動多跟主軸，并

40、將齒輪排布在同一排上。當中心距不符合標準時，可采用變位齒輪的方法解決。B. 盡量不用主軸帶動主軸的方案，以免增加主軸負荷，影響加工質(zhì)量。當主軸排布較密的時候，可以使用一跟強度較高的主軸帶動1-2跟主軸的傳動方案。C. 為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)嚙合的傳動比應大于0.5（最佳為1-0.666）后蓋內(nèi)嚙合齒輪傳動比應允許先升速再降一些D. 用于粗加工主軸上的齒輪，應盡量排布在第一排，以減小主軸的扭轉(zhuǎn)變形。E. 驅(qū)動軸直接帶動的轉(zhuǎn)軸軸數(shù)不能超過兩跟，以免給裝配帶來問題。 該主軸箱的總傳動比為i=0.222經(jīng)過上述分析確定傳動比分別為=根據(jù)文獻表7-22確定動力箱的齒數(shù)為24，模數(shù)為4mm。根據(jù)文獻第65

41、頁公式確定個其他齒輪上的齒數(shù)。以軸一傳到軸二的齒數(shù)計算為例：a.粗選中心距A=109.67，m=3,b.30c.經(jīng)計算得結(jié)果為：驅(qū)動軸0 Z=24 m=4傳動軸1 傳動軸2 主軸3 軸的校核 A. 求軸向載荷a. 計算齒輪受力 齒輪分度圓直徑為 圓周力 徑向力 詳見2.4.2中計算 軸向力 b. 求支反力 左右支點水平面的支反力 =13N =26NB. 繪制彎矩圖和鈕矩圖 圖3-4 軸受力圖C. 彎鈕合成強度校核 截面o處計算計算彎矩 截面o處計算應力材料為40調(diào)質(zhì),由文獻7表11.2查得， 彎鈕合成強度滿足要求。 齒輪的校核 齒輪采用45鋼，鍛造毛坯，軟齒面滲碳淬火HR56-62，齒輪精度采

42、用7級，齒輪表面粗糙度為1.6。由于主軸的轉(zhuǎn)速是最低的，所以校核最后一級齒輪傳動。大小齒輪的齒數(shù)分別為=27，=54；傳動比為27/54=1/2 設(shè)計準則: 先按齒面接觸疲勞強度校核，再按齒跟彎曲疲勞強度校核。 A. 按齒面接觸疲勞強度校核 由文獻第162頁的公式 =27/54=0.5 查文獻表6.19得 按齒面硬度查文獻圖6.8的 查文獻圖6.6得， 取安全系數(shù)則=540 =(540+504)/2=522 =99.78 所以接觸疲勞強度滿足要求。B. 校核齒跟彎曲疲勞強度由文獻7公式6.12a. 查文獻7圖6.9取，b. 彎曲疲勞壽命系數(shù)， =0.88 =0.90c. 許用彎曲應力d. 齒形

43、系數(shù)， ，e. 計算大小齒輪的、/與、/，并加以比較取其中大值帶入公式計算校核計算：所以齒輪完全達到要求，期于各齒輪經(jīng)上述方法校核均能滿足要求。 軸承的校核圖3-5 受力圖 A. 確定30210軸承的主要性能參數(shù) 查文獻得: =73.2KN =92KN e=0.42 Y=1.4 B. 計算派生軸向力 C. 計算軸向負荷 故軸承二被“壓緊”軸承一被“放松”得 D. 確定系數(shù) E. 計算當量動負荷 F. 計算軸承壽命 查文獻表8.7 8.8 得 又知所以該軸承合適。 鍵的強度計算 校核主軸上的鍵B149，鍵的受力如圖3-6所示，該鍵的主要失效形式為工作面的壓潰，按工作面上的擠壓力進行強度校核計算。

44、 （3-2）式中:T傳遞的轉(zhuǎn)距，單位； K鍵與輪轂的接觸高度，k=h/2,h為鍵的高度，單位為mm； d軸的直徑，單位為 mm； l鍵的工作長度，單位為mm。A型鍵l=L-b。查文獻表12.1中選取所以鍵的強度足夠。3.4 繪制主軸箱的裝配圖及零件圖 繪制主軸箱的裝配圖 通用多軸箱的繪制主視圖、展開圖、繪制裝配表、制定技術(shù)要求等四部分。根據(jù)前面的計算，已確定了主軸箱的總體尺寸、主軸和傳動軸的位置，主軸和傳動軸上齒輪參數(shù)。主軸箱裝配圖參照文獻圖4-1和圖4-2繪制；驅(qū)動軸的尺寸和動力箱齒輪參照文獻表7-22確定；軸套的尺寸根據(jù)文獻表7-24確定；防油套尺寸根據(jù)文獻表7-25確定；軸端圓螺母和止動

45、墊圈根據(jù)文獻表8-9、8-10確定；分油器尺寸根據(jù)文獻表8-16確定；注油器和放油螺栓尺寸根據(jù)文獻第191頁確定；油盤，注油器放油螺栓的位置及油盤尺寸根據(jù)文獻圖4-5確定； 主軸箱前、后蓋、主軸及箱體的補充加工圖 多軸箱體、前蓋、后蓋等通用零件，應根據(jù)多軸箱總圖要求，繪制出需補充加工的部位（如多軸箱體主軸承孔、傳動軸承孔、油泵及其軸孔，定位銷孔、后蓋窗口擴大部位結(jié)構(gòu)等），通常習慣用粗實線畫出補充加工的部位的結(jié)構(gòu)，其尺寸、型位公差、表面粗糙度等要求；通常鑄件的原有部分的輪廓一律用細實線表示。根據(jù)已確定的尺寸，根據(jù)文獻圖4-3確定主軸箱箱體結(jié)構(gòu)和尺寸；根據(jù)文獻第157頁確定后蓋零件的結(jié)構(gòu)和尺寸；文獻第154頁確定前蓋零件的結(jié)構(gòu)和尺寸。 繪制其他非標準零件圖 在本人的主軸箱設(shè)計中，我繪制了主軸三上的一套非標軸系零件和傳動軸上的零件，分別為主軸、齒輪、軸套。這零件的結(jié)構(gòu)和尺寸在繪制裝配圖時已經(jīng)確定。4 結(jié)論本次畢業(yè)課題來源于鹽城市江動集團，設(shè)計包括了