R180柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體與左主軸箱設(shè)計(jì)說明書

....29/31目錄1前言12組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)32.1總體方案論證32.1.1被加工零件特點(diǎn)32.1.2工藝路線的確定32.1.3機(jī)床配置型式的選擇32.1.4定位基準(zhǔn)的選擇42.1.5滑臺型式的選擇42.2切削用量的確定與刀具選擇42.2.1切削用量選擇42.2.2切削力、切削扭矩與切削功率計(jì)算52.3組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)—三圖一卡62.3.1被加工零件工序圖62.3.2加工示意圖72.3.3機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖92.3.4機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡113組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)143.1主軸箱原始依據(jù)圖的繪制143.2主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇和動力計(jì)算153.3主軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算153.3.1根據(jù)原始依據(jù)圖對坐標(biāo)尺寸的計(jì)算153.3.2主軸箱傳動路線的擬訂153.3.3傳動軸位置與齒輪齒數(shù)的確定163.4主軸箱坐標(biāo)計(jì)算、坐標(biāo)檢查圖的繪制193.4.1傳動軸的坐標(biāo)的計(jì)算193.4.2坐標(biāo)檢查圖的繪制203.5軸、齒輪、軸承、鍵的校核203.5.1軸的校核203.5.2齒輪的校核213.5.3軸承的壽命校核233.5.4鍵的強(qiáng)度計(jì)算243.6主軸箱前、后蓋與箱體設(shè)計(jì)243.7主軸箱上附件材料的設(shè)計(jì)254結(jié)論26參考文獻(xiàn)27致28附件清單291前言本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題來源于市江動集團(tuán)，課題是關(guān)于R180柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床的設(shè)計(jì)。R180柴油機(jī)是該集團(tuán)大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品之一，為保證柴油機(jī)氣缸體三面孔的加工和相應(yīng)的位置精度,提高生產(chǎn)效率而設(shè)計(jì)的一臺三面鉆削的臥式組合機(jī)床。為了加深在組合機(jī)床方面的認(rèn)識，了解并收集相關(guān)設(shè)備的技術(shù)資料，以便完善我們對主軸箱的設(shè)計(jì)，學(xué)院組織我們?nèi)ソ瓌蛹瘓F(tuán)進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)。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專用機(jī)床[1]。這種機(jī)床既具有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)率和自動化程度較高等特點(diǎn)，又具有一定的重新調(diào)整能力，以適應(yīng)工件變化的需要，它還可以對工件進(jìn)行多面、多主軸同時(shí)加工。組合機(jī)床應(yīng)盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)件，降低制造成本，同時(shí)需考慮實(shí)際生產(chǎn)條件，并從機(jī)床的合理性、經(jīng)濟(jì)性、工藝性、實(shí)用性與對被加工零件的具體要求出發(fā)，確定設(shè)計(jì)方案。本機(jī)床設(shè)計(jì)吸取了現(xiàn)有機(jī)床加工優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)布局合理。滿足機(jī)體孔系加工質(zhì)量要求。組合機(jī)床行業(yè)雖然取得了較大的進(jìn)步與發(fā)展，但是，在制造技術(shù)高速發(fā)展的今天，由于自身的基礎(chǔ)比較薄弱，從整體上看，國外的先進(jìn)水平、與國用戶的要求還存在著一定的差距，滿足不了用戶要求。80年代以來，國外組合機(jī)床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機(jī)床主要用于棱體類零件和復(fù)雜的孔面加工，生產(chǎn)率高。加工精度穩(wěn)定，研制周期短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)，成本低。因?yàn)橥ㄓ没?、系列化、?biāo)準(zhǔn)化程度高，通用零部件占70%-90%,通用件可組織批量生產(chǎn)進(jìn)行預(yù)定或外購。自動化程度高，勞動強(qiáng)度低。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)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)在完成一定工藝圍組合機(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)，可以設(shè)計(jì)成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工零件的具體需要，配以簡單的夾具與刀具，即可組成加工一定對象的高效率設(shè)備。組合機(jī)床的發(fā)展思路是以提高組合機(jī)床加工精度、組合機(jī)床柔性、組合機(jī)床工作可靠性和組合機(jī)床技術(shù)的成套性為主攻方向。一方面，加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，提高組合機(jī)床產(chǎn)品數(shù)控化率；另一方面，進(jìn)一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標(biāo)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。復(fù)合、多功能、多軸化控制裝備的前景亦被看好。然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機(jī)床裝備中的應(yīng)用，信息通信技術(shù)的引進(jìn)使得現(xiàn)代機(jī)床的自動化程度進(jìn)一步提高。在這些方面組合機(jī)床裝備還有相當(dāng)大的差距，因此組合機(jī)床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以與通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向。目前，我國組合機(jī)床的研究涉與機(jī)床設(shè)計(jì)研究、加工工藝、加工質(zhì)量改進(jìn)等，在機(jī)床自動化、柔性化等方面的研究與國際發(fā)展水平相比還有不小的差距。課題由4人來進(jìn)行設(shè)計(jì)，本人主要進(jìn)行組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)與左主軸箱設(shè)計(jì)。在對組合機(jī)床的主軸箱設(shè)計(jì)之前，需對被加工零件孔的分布情況與所要達(dá)到的技術(shù)要求進(jìn)行具體分析，如各部件尺寸、材料、形狀、硬度與加工精度和表面粗糙度等容[2]。充分了解組合機(jī)床的特點(diǎn)，通過分析主軸箱的工作原理，進(jìn)行機(jī)床的總體方案設(shè)計(jì)。首先是總體方案論證，組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)的具體工作是編制“三圖一卡”，即繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。其次是部件設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)，在主軸箱設(shè)計(jì)時(shí)，需要繪制主軸箱原始依據(jù)圖，選擇主軸箱的規(guī)格、型號，選擇切削用量，計(jì)算切削功率，確定各軸的結(jié)構(gòu)、排布、配合關(guān)系，軸的強(qiáng)度、剛度校核等。還需設(shè)計(jì)主軸箱前蓋、后蓋、箱體與附件。在主軸箱設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的主要思路是把原有的多道工序的單孔加工改為多孔同時(shí)加工，這樣設(shè)計(jì)主要是為了解決由多次裝夾引起的定位誤差問題，保證孔的位置精度。2組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)針對R180柴油機(jī)氣缸體，在確定加工工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行總體方案對比論證[2]。設(shè)計(jì)組合機(jī)床“三圖一卡”，其容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖和編制生產(chǎn)率計(jì)算卡等。組合機(jī)床是針對被加工零件的特點(diǎn)與工藝要求，按工序集中的原則設(shè)計(jì)的一種高效率專用機(jī)床。在設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)柴油機(jī)氣缸體三個(gè)面上孔的位置精度、表面粗糙度與其他技術(shù)要求，確定被加工零件是否可以利用組合機(jī)床加工以與采用組合機(jī)床加工是否合理的問題。如果確定可以利用組合機(jī)床加工，為使加工過程順利進(jìn)行，并達(dá)到要求的生產(chǎn)率，在分析被加工零件加工工藝資料的基礎(chǔ)上，應(yīng)考慮影響制定零件工藝方案、機(jī)床配置型式、結(jié)構(gòu)方案等因素，然后進(jìn)行分析比較，以確定被加工零件在組合機(jī)床上合理可行的加工方法、確定工序間加工余量、選擇合適的切削用量、相應(yīng)的刀具結(jié)構(gòu)、確定機(jī)床配置型式等等。2.1總體方案論證2.1.1被加工零件特點(diǎn)被加工零件材料是HT225,硬度HB190～250，共計(jì)有13個(gè)孔需要加工，在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完畢。2.1.2工藝路線的確立本道工序：主要是完成氣缸體左、右、后三個(gè)面上一共13個(gè)孔的加工，具體加工容與加工精度如下：a)左面4個(gè)孔：鉆3×Φ8；鉆Φ5，標(biāo)準(zhǔn)公差等級為IT9。b)右面5個(gè)孔：鉆4×Φ8；鉆Φ6，標(biāo)準(zhǔn)公差等級為IT9。c)后面4個(gè)孔：鉆3×Φ7.5；鉆Φ6，標(biāo)準(zhǔn)公差等級為IT9。各孔的具體位置精度與具體要求詳見R180柴油機(jī)氣缸體加工工序圖。本次設(shè)計(jì)技術(shù)要求：a)機(jī)床應(yīng)能滿足加工要求，保證加工精度；b)機(jī)床應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，便于維修、調(diào)整；c)機(jī)床盡可能用通用件以便降低制造成本；d)機(jī)床各動力部件用電氣控制，液壓驅(qū)動。2.1.3機(jī)床配置型式的選擇機(jī)床的配置型式有立式和臥式兩種。臥式組合機(jī)床床身由滑座、側(cè)底座與中間底座組合而成。其優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配工藝性好，無漏油現(xiàn)象；同時(shí)，安裝、調(diào)試與運(yùn)輸也都比較方便；而且，機(jī)床重心較低，有利于減小振動。其缺點(diǎn)是削弱了床身的剛性，占地面積大。立式組合機(jī)床床身由滑座、立柱與立柱底座組成。其優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，自由度大，操作方便。其缺點(diǎn)是機(jī)床重心高，振動大。通過以上的比較，針對R180柴油機(jī)氣缸體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和需要被加工的部位考慮鉆孔工序是主要工序容。為了保證鉆孔的加工精度和符合被加工零件的加工特點(diǎn)，我們選擇用臥式組合機(jī)床。2.1.4定位基準(zhǔn)的選擇組合機(jī)床是針對某一個(gè)零件或一個(gè)零件的某道工序而設(shè)計(jì)的。正確選擇定位基準(zhǔn)，是保證加工精度的重要條件，同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)最大限度的工序集中。本機(jī)床為工件一次安裝，采用的定位方式是：機(jī)體的底面定位限制3個(gè)自由度，側(cè)面定位限制2個(gè)自由度，端面定位限制1個(gè)自由度，供限制工件的6個(gè)自由度。針對R180柴油機(jī)氣缸體我們采用了液壓夾緊，夾緊部位為剛性較好的筋板上，即氣缸體的上表面，以減少氣缸體夾緊變形誤差。2.1.5滑臺型式的選擇與機(jī)械滑臺相比較，液壓滑臺的進(jìn)給量可以無級調(diào)速；可以獲得較大的進(jìn)給力；零件磨損小，使用壽命長；工藝上要求多次進(jìn)給時(shí)，通過液壓換向閥，很容易實(shí)現(xiàn)；過載保護(hù)簡單可靠；工作可靠。本課題的加工對象是R180柴油機(jī)氣缸體，為了提高加工效率，降低生產(chǎn)成本，所以選用了液壓滑臺。2.1.6影響機(jī)床工藝方案制定的主要因素a)被加工零件的加工精度和加工工序雖然氣缸體的本道工序加工粗糙度要求不怎么高，但有一定的形狀精度和位置精度的要求，安排工藝應(yīng)在一個(gè)工位上對13個(gè)孔同時(shí)進(jìn)行加工，因?yàn)闅飧左w有些孔的間距很小，采用立式加工時(shí)，不利于切屑落下導(dǎo)向，造成導(dǎo)向精度早期走失，不利于保證加工精度，所以應(yīng)選用臥式床身。b)零件的生產(chǎn)批量本組合機(jī)床是為了適應(yīng)R180柴油機(jī)氣缸體的大批量生產(chǎn)，且多為連續(xù)生產(chǎn)機(jī)床，此時(shí)應(yīng)盡量將工序集中到一臺或少數(shù)幾臺機(jī)床進(jìn)行加工，以提高機(jī)床的利用率。c)機(jī)床的使用條件本機(jī)床使用場地條件較好，氣候適用，車間溫度在三十度之，使用液壓傳動能較好地發(fā)揮機(jī)床的工作性能，其他機(jī)床結(jié)構(gòu)亦能很好的適應(yīng)使用條件。2.2切削用量的確定與刀具選擇2.2.1切削用量選擇對于13個(gè)被加工孔，采用查表法選擇切削用量，從[1]第130頁表6-11中選取。由于鉆孔的切削用量還與鉆孔深度有關(guān)，隨孔深的增加而逐漸遞減，其遞減值按[1]第131頁表6-12選取。降低進(jìn)給量的目的是為了減小軸向切削力，以避免鉆頭折斷。鉆孔深度較大時(shí)，由于冷卻排屑條件都較差，刀具壽命有所降低。降低切削速度主要是為了提高刀具壽命，并使加工較深孔時(shí)鉆頭的壽命與加工其他淺孔時(shí)鉆頭的壽命比較接近。同一主軸箱上各刀具每分鐘進(jìn)給量必須相等并等于滑臺的工進(jìn)速度,所以要求同一主軸箱上各刀具均有較合理的切削用量是困難的。因此,一般先按各刀具選擇較合理的轉(zhuǎn)速和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量,在根據(jù)其中工作時(shí)間最長,負(fù)荷最重,刃磨較困難的所謂”限制性”刀具來確定和調(diào)整每轉(zhuǎn)進(jìn)給量和轉(zhuǎn)速,通常采用試湊法來滿足每分鐘進(jìn)給量一樣的要求。13個(gè)孔的切削用量的選擇：A.對左面4孔的切削用量選擇：a)鉆孔1,2,3軸：Φ8孔，h=12mm加工材料為鑄鐵，由d＞6～12,硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min,f＞0.1～0.18mm/r,取定v=10.048m/min,f=0.104mm/r,則由文獻(xiàn)[1]P43的公式，（2-1）得：n=1000×10.048/(8π)400r/minb)鉆孔4軸:Φ5孔，h=12mm加工材料為鑄鐵，由d＞1～6,硬度大于190～240HBS，選擇v=10～18m/min,f＞0.05～0.1mm/r,取定v=10.048m/min,f=0.065mm/r,則由文獻(xiàn)[1]P43的公式，得：n=1000×10.048/(5π)640r/minB.對右側(cè)面上5個(gè)孔的切削用量的選擇：a)鉆孔5，6，7，8軸：Φ8孔，h=10mm得：n=1000×10.556/(8π)420r/minb)鉆孔9軸：Φ6孔，h=12mm得：n=1000×10.556/(6π)560r/minC.對后面上4個(gè)孔的切削用量的選擇a)鉆孔10,11,12軸：Φ7.5通孔，h=7mm得：n=1000×10.597/(7.5π)450r/minb)鉆孔13軸：Φ6孔，h=14mm得：n=1000×11.304/(6π)600r/min2.2.2切削力、切削扭矩與切削功率的計(jì)算根據(jù)文獻(xiàn)[1]表6-20中公式計(jì)算鉆孔（2-2）（2-3）（2-4）其中：F-切削力（N）；T-切削轉(zhuǎn)矩（N·㎜）；P-切削功率（kW）；v-切削速度（m/min）；f-進(jìn)給量（mm/r）；D-加工（或鉆頭）直徑（mm）；HB-布氏硬度，HB=225。則根據(jù)上述公式可得：A.左面：鉆孔1,2,3軸Φ8：=鉆孔4軸Φ5：=B.右面：鉆孔5，6，7，8軸Φ8：鉆孔9軸Φ6：C.后面：鉆孔10,11,12軸Φ7.5：鉆孔13軸Φ6：=2.2.3驗(yàn)證刀具耐用度驗(yàn)證選用量或刀具是否合理，刀具耐用度至少大于4個(gè)小時(shí)，查機(jī)械加工工藝手冊公式(2-5)選擇的鉆頭進(jìn)行計(jì)算，所以刀具耐用度滿足要求2.3組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)—三圖一卡2.3.1被加工零件工序圖被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示在一臺機(jī)床上或一條自動線上完成的工藝容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度與技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位以與被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計(jì)研制合同外，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。其主要容包括：a)被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以與與本工序機(jī)床設(shè)計(jì)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(zhǔn)、夾壓部位與夾緊方向；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)要求以與對上道工序的技術(shù)要求；d)注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度以與加工部位的余量。圖2-1所示為被加工零件工序圖。圖2-1被加工零件工序圖2.3.2加工示意圖加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的，是表達(dá)工藝方案具體容的機(jī)床工藝方案圖。它是設(shè)計(jì)刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以與選擇動力部件、繪制機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對機(jī)床總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必須的重要技術(shù)文件。加工示意圖應(yīng)表達(dá)和標(biāo)注的容有：機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程；工件、刀具與導(dǎo)向、托架與多軸箱之間的相對位置與其聯(lián)系尺寸；主軸結(jié)構(gòu)類型、尺寸與外伸長度；刀具類型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸（直徑和長度）；接桿（包括鏜桿）、浮動卡頭、導(dǎo)向裝置、攻螺紋靠模裝置等結(jié)構(gòu)；刀具、導(dǎo)向套間的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式與配合尺寸等A.刀具的選擇選擇刀具應(yīng)考慮工件材質(zhì)、加工精度、表面粗糙度、排屑與生產(chǎn)率等要求。只要條件允許，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)刀具。孔加工刀具的直徑應(yīng)與加工部位尺寸、精度相適應(yīng)，其長度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端離導(dǎo)向套外端面30～50mm，以利于排屑和刀具磨損后有一定的向前調(diào)整量。再加上加工的大小端面的孔直徑都小于φ40，所以應(yīng)選擇麻花鉆。B．選擇接桿、彈簧卡頭在鉆、擴(kuò)、鉸孔與倒角等加工小孔時(shí)，通常都采用接桿（也稱剛性接桿）。因?yàn)槎噍S箱各主軸的外伸長度和刀具長度均為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時(shí)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(shí)加工完成孔的要求。接桿已標(biāo)準(zhǔn)化，通用標(biāo)準(zhǔn)接桿號可根據(jù)刀具尾部結(jié)構(gòu)（莫氏號）和主軸頭部孔直徑d1按［1］表8-1、8-2選取。C.導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇組合機(jī)床鉆孔時(shí)，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。D.確定主軸、尺寸、外伸尺寸在本課題中，主軸是用于鉆孔的，鉆孔選用滾珠軸承主軸。鉆孔時(shí)采用剛性連接，主軸采用長主軸。由文獻(xiàn)[1]P43頁公式（2-6）可得：左面軸1-3d=13.42mm取定d=20㎜軸4d=9.77mm取定d=15㎜右面軸5-8d=13.74mm取定d=20㎜軸9d=11.10mm取定d=15㎜后面軸10-12d=13.39mm取定d=20㎜軸13d=11.37mm取定d=15㎜文獻(xiàn)[1]表3-6可得到主軸外伸尺寸與接桿莫氏圓錐號。滾珠長主軸軸徑d=20㎜時(shí)，主軸外伸尺寸為：D/d1=32/20,L=115㎜；接桿莫氏圓錐號為2。滾珠長主軸軸徑d=15㎜時(shí)，主軸外伸尺寸為：D/d1=25/16,L=85㎜；接桿莫氏圓錐號為1。E.標(biāo)注聯(lián)系尺寸主軸端部須標(biāo)注外徑和孔徑（D/d）、外伸長度L；刀具結(jié)構(gòu)尺寸須標(biāo)注直徑和長度、配合；工件至夾具之間的尺寸須標(biāo)注工件離導(dǎo)套斷面的距離；還須標(biāo)注托架與夾具之間的尺寸、工件本身以與加工部位的尺寸和精度等。F.動力部件工作循環(huán)與行程的確定a)工作進(jìn)給長度的確定左主軸箱：工進(jìn)長度：右主軸箱：工進(jìn)長度：后主軸箱：工進(jìn)長度：b)快速進(jìn)給長度的確定快速進(jìn)給是指動力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置，其長度按具體情況確定。初步選定三個(gè)主軸箱上刀具的快速進(jìn)給長度分別為210mm,210mm,210mm。c)快速退回長度的確定快速退回長度等于快速進(jìn)給和工作進(jìn)給長度之和。由已確定的快速進(jìn)給和工作進(jìn)給長度可知，三面快速退回長度分別為230mm,230mm,230mm。d)動力部件總行程的確定動力部件總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需的行程外，還要考慮因刀具磨損或補(bǔ)償制造、安裝誤差，動力部件能夠向前調(diào)節(jié)的距離和刀具裝卸以與刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中拿出時(shí)，動力部件需要后退的距離。因此，動力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。三面的前備量取40mm，后備量取80mm，則總行程為350mm。被加工零件的加工示意圖見附錄。2.3.3機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步選定的主要通用部件以與確定的專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖之前應(yīng)確定的主要容如下：A.動力部件的選擇動力箱規(guī)格要與滑臺匹配，其驅(qū)動功率主要依據(jù)多軸箱所需傳遞的切削功率來選用。由切削用量計(jì)算得到的各主軸的切削功率的總和，根據(jù)文獻(xiàn)[1]P47公式（2-7）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(shí)取0.8～0.9，加工有色金屬時(shí)取0.7～0.8；主軸數(shù)多、傳動復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大值。本次設(shè)計(jì)中，被加工零件材料為灰鑄鐵，屬黑色金屬，又因?yàn)橹鬏S數(shù)量較多、傳動復(fù)雜，故取。左主軸箱：則右主軸箱：則后主軸箱：則本組合機(jī)床采用的是液壓滑臺。根據(jù)選定的切削用量計(jì)算得到的單根主軸的進(jìn)給力，按文獻(xiàn)[1]的62頁公式(2-8)計(jì)算。式中，F(xiàn)i—各主軸所需的軸向切削力，單位為N。則:左主軸箱右主軸箱后主軸箱為了克服滑臺移動引起的摩擦阻力，動力滑臺的進(jìn)給力應(yīng)大于F，還要考慮所需的最小進(jìn)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(xiàn)[1]表5-1，左、右、后面都選用液壓滑臺1HY40IA型，臺面寬400mm，臺面長800mm，滑臺與滑座總高為320mm，允許最大進(jìn)給力為20000N；其相應(yīng)的側(cè)底座型號為1CC401I。根據(jù)液壓滑臺的配套要求，滑臺額定功率應(yīng)大于電機(jī)功率的原則，查文獻(xiàn)[1]表5-38得出動力箱與電動機(jī)的型號,見表2-1。表2-1動力箱與電動機(jī)的型號主軸箱動力箱型號電動機(jī)型號電動機(jī)功率(KW)電動機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min)左主軸箱1TD16Y90s-41.11400920右主軸箱1TD16Y90s-41.11400920后主軸箱1TD16Y90s-41.11400920側(cè)底座1CC401I型號，其高度H=560mm，寬度B=600mm，長度L=1350mm。B.確定機(jī)床裝料高度H裝料高度是指機(jī)床上工件的定位基準(zhǔn)面到地面的垂直距離。本課題中，工件最低孔位置h2=103㎜，主軸箱最低主軸高度h1=102.5㎜，所選滑臺與滑座總高h(yuǎn)3=320㎜，側(cè)底座高度h4=560㎜，夾具底座高度h5=330㎜，中間底座高度h6=560㎜，綜合上述因素，該組合機(jī)床裝料高度取H=940㎜。C.確定夾具輪廓尺寸主要確定夾具底座的長、寬、高尺寸。本機(jī)床夾具的長度為750mm，寬度為700mm，高度為330mm。D.確定中間底座尺寸根據(jù)選定的動力箱、滑臺、側(cè)底座等標(biāo)準(zhǔn)的位置關(guān)系并考慮滑臺的前備量，通過尺寸鏈就可以計(jì)算確定本機(jī)床中間底座高度方向尺寸為560mm。E.確定主軸箱輪廓尺寸需確定的主要尺寸是主軸箱的寬度B和高度H與最低主軸高度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(xiàn)[1]P49公式計(jì)算：B=b+2b1（2-9）H=h+h1+b1（2-10）式中：b—工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)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(yuǎn)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=103㎜）、機(jī)床裝料高度（H=880㎜）、滑臺滑座總高（h3=320㎜）、側(cè)底座高度（h4=560㎜）等尺寸有關(guān)。對于臥式組合機(jī)床，h1要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，本組合機(jī)床按文獻(xiàn)[1]P50公式h1=h2+H-(0.5+h3+h4)（2-11）計(jì)算，得：h1=102.5㎜，b=100㎜,h=125.125㎜,取b1=100㎜，則求出主軸箱輪廓尺寸：B=b+2b1=100+2×100=300㎜H=h+h1+b1=125.125+102.5+100=327.625㎜根據(jù)上述計(jì)算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸為B×H=400㎜×400㎜。2.3.4機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)與切削用量等，就可以計(jì)算機(jī)床生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映機(jī)床生產(chǎn)節(jié)拍或?qū)嶋H生產(chǎn)率和切削用量、動作時(shí)間、生產(chǎn)綱領(lǐng)與負(fù)荷率等關(guān)系的技術(shù)文件。它是用戶驗(yàn)收機(jī)床生產(chǎn)率的重要依據(jù)。A.理想生產(chǎn)率計(jì)算理想生產(chǎn)率(單位：件/h)是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A(包括備品與廢品率)所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時(shí)總數(shù)tk有關(guān),一般情況下,單班制tk取2350h,兩班制tk取4600h,由文獻(xiàn)[1]的51頁公式（2-12）得：B.實(shí)際生產(chǎn)率計(jì)算實(shí)際生產(chǎn)率(件/h)是指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。（2-13）式中:——生產(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間(min)，可按下式計(jì)算：（2-14）式中:——分別為刀具第、工作進(jìn)給長度,單位為mm;——分別為刀具第、工作進(jìn)給量,單位為mm/min;——當(dāng)加工沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時(shí)，滑臺在死擋鐵上的停留時(shí)間，通常指刀具在加工終了時(shí)無進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)所需的時(shí)間，單位min;——分別為動力部件快進(jìn)、快退行程長度，單位為mm;——?jiǎng)恿Σ考焖傩谐趟俣?。用機(jī)械動力部件時(shí)取5～6m/min;用液壓動力部件時(shí)取3～10m/min;——直線移動或回轉(zhuǎn)工作臺進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間，一般取0.1min;——工件裝、卸（包括定位或撤銷定位、夾緊或松開、清理基面或切屑與吊運(yùn)工件）時(shí)間。它取決于裝卸自動化程度、工件重量大小、裝卸是否方便與工人的熟練程度。通常取0.5～1.5min。如果計(jì)算出的機(jī)床實(shí)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(jī)床設(shè)計(jì)方案。已知:鉆左面孔左面孔對多面和多工位加工機(jī)床，在計(jì)算時(shí)應(yīng)以所有工件單件加工最長的時(shí)間作為單件工時(shí)，所以選擇，實(shí)際生產(chǎn)率:計(jì)算出的機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率滿足理想生產(chǎn)率要求，即>。C.機(jī)床負(fù)荷率由文獻(xiàn)[1]的51頁公式得機(jī)床負(fù)荷率:（2-15）組合機(jī)床負(fù)荷率一般為0.75～0.90,自動線負(fù)荷率為0.6～0.7，由此可見此機(jī)床的負(fù)荷率在規(guī)定圍，滿足要求。D．生產(chǎn)率計(jì)算卡見下表表2-2生產(chǎn)率計(jì)算卡被加工零件圖號R180.1—4A毛坯種類鑄件名稱R180柴油機(jī)氣缸體毛坯重量20kg材料HT250硬度225HBS工序名稱左、右、后三面鉆孔工序號ZKZJ-R180-03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(jìn)給量(mm/r)進(jìn)給速度(mm/min)工時(shí)(min)機(jī)加工時(shí)間輔助時(shí)間共計(jì)1裝卸工件11.51.52鉆削左面孔時(shí)滑臺快進(jìn)2100.0750.075鉆削右面孔時(shí)滑臺快進(jìn)2100.0750.075鉆削后面孔時(shí)滑臺快進(jìn)2100.0750.0753鉆削左面孔時(shí)滑臺工進(jìn)8122010.0483960.10441.20.4850.4855122010.0486200.066鉆削右面孔時(shí)滑臺工進(jìn)8102010.5564310.10444.80.4460.4466122010.5565620.080鉆削后面孔時(shí)滑臺工進(jìn)7.572010.5974440.11952.80.3790.3796142011.3045880.0904鉆削左面孔時(shí)滑臺快退2300.0880.08鉆削右面孔時(shí)滑臺快退2300.0880.08鉆削后面孔時(shí)滑臺快退2300.0880.085左面死擋鐵停留0.0650.065右面死擋鐵停留0.0550.055后面死擋鐵停留0.0660.066備注裝卸工件的時(shí)間取決于工人的熟練程度，取1.5min；直線移動或回轉(zhuǎn)工作臺進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間，取0.1min.單件總工時(shí)0.551.6882.238機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率26.81件/小時(shí)機(jī)床理想生產(chǎn)率21.28件/小時(shí)機(jī)床負(fù)荷率79.37%3組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)主軸箱是組合機(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)的傳遞各主軸運(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)、鉸、鏜等加工工序。我的設(shè)計(jì)任務(wù)是R180柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體與左主軸箱部分的設(shè)計(jì)。通用主軸箱設(shè)計(jì)的順序是：繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、軸徑與齒輪模數(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；繪制主軸箱總圖，零件圖與編制組件明細(xì)表[1][5]。3.1主軸箱原始依據(jù)圖的繪制主軸箱原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。其容包括主軸箱設(shè)計(jì)的原始要求和已知條件。在編制此圖時(shí)從“三圖一卡”中已知：A．主軸箱輪廓尺寸400×400；B．工件輪廓尺寸與各孔位置尺寸；C．工件與主軸箱相對位置尺寸；圖3-1所示為R180柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床左主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖,表3-1所示為各主軸外伸尺寸與各孔的切削用量。圖3-1原始依據(jù)圖注：1.被加工零件編號與名稱：R180柴油機(jī)材料與硬度：HT225190-240HBS。2.動力部件1TD16IA，Y90S-4，P主=1.1Kw,n=920r/min。表3-1主軸外伸尺寸與孔的切削用量軸號D/dL工序容n(r/min)v(m/min)f(mm/r)1-332/20115鉆Φ840010.0480.104425/1685鉆Φ564010.0480.0653.2主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇和動力計(jì)算主軸結(jié)構(gòu)型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定：主軸結(jié)構(gòu)的選擇包括軸承型式的選擇和軸頭結(jié)構(gòu)的選擇。軸承型式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征。主軸進(jìn)行鉆削加工，軸向切削力較大，用推力球軸承承受軸向力，用深溝球軸承承受徑向力。又因鉆削時(shí)軸向力是單向的，因此推力球軸承應(yīng)安排在主軸前端，主軸采用滾珠主軸,前支承為推力球軸承、深溝球軸承，后支承滾錐軸承，主軸進(jìn)行鏜削時(shí)，前后支承均為滾錐軸承。主軸直徑在繪制“三圖一卡”時(shí)都已經(jīng)確定好了。齒輪模數(shù)m一般采用類比法確定，主軸箱中的齒輪模數(shù)常用2、2.5、3、3.5、4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[1]，確定本次設(shè)計(jì)的模數(shù)均為2.5。3.3主軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算主軸箱傳動設(shè)計(jì)，是根據(jù)動力箱驅(qū)動軸位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置與其轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計(jì)傳動鏈，把驅(qū)動軸和各主軸連接起來，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。在設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)時(shí),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(shí)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)。3.3.1根據(jù)原始依據(jù)圖對坐標(biāo)尺寸的計(jì)算根據(jù)原始依據(jù)圖3-1，計(jì)算驅(qū)動軸、主軸的坐標(biāo)尺寸，如下表3-2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4X0.00175.64110.00147.23206.00175.00Y0.0081.44200.42132.62140.42252.393.3.2主軸箱傳動路線的擬訂根據(jù)被加工孔在工序圖上的分布位置，初步確定傳動關(guān)系：具體傳動路線見圖3-2。圖3-2主軸箱傳動樹形圖3.3.3傳動軸位置與齒輪齒數(shù)的確定本主軸箱傳動系統(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)過程過反復(fù)試湊與畫圖，才最后確定了齒輪的齒數(shù)和中間軸的位置。A.由各主軸和驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速求驅(qū)動軸到各主軸之間的傳動比。各主軸轉(zhuǎn)速見表3-3所示。表3-3主軸箱主軸轉(zhuǎn)速（r/min）主軸轉(zhuǎn)速09201400240034004640主軸箱總傳動比：，，B.各軸傳動比分配主軸箱中軸的分布有同心圓分布與任意分布，同時(shí)為滿足主軸上齒輪不過大的要求，最后一級齒輪取升速。a)左主軸箱各軸傳動比分配：軸1軸2軸3軸4b)確定中間傳動軸的位置并配對各對齒輪[9]傳動軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式：文獻(xiàn)[1]P61～65（3-1）（3-2）（3-3）（3-4）（3-5）（3-6）式中，—嚙合齒輪副傳動比；—嚙合齒輪副齒數(shù)和；—分別為主動和從動齒輪齒數(shù)；—分別為主動和從動齒輪轉(zhuǎn)速，單位為r/min；—齒輪嚙合中心距，單位為mm；—齒輪模數(shù)，單位為mm。C.確定主軸箱中間傳動軸的位置[10]：確定中間傳動軸5的位置，與傳動軸5相配對的有主軸1、2、3、4，與之相配對的齒輪有Z5/Z1,Z5/Z2,Z5/Z3,Z5/Z4，四對齒輪。通過公式（3-1）與傳動比i5-1=0.78、i5-2=0.78、i5-4=0.78、i5-4=1.26,取m=2.5，可得到齒輪齒數(shù)Z5=Z5=21,Z1=Z2=Z3=27,Z5=29,Z4=23。左主軸箱：軸1—3轉(zhuǎn)速相對損失：軸4轉(zhuǎn)速相對損失：以上轉(zhuǎn)速相對損失都在5%以，符合設(shè)計(jì)要求。D．手柄軸的設(shè)計(jì)由于該主軸箱上有較多的刀具，為了便于更換和調(diào)整刀具，以與裝配和維修時(shí)檢查主軸精度，所以在主軸箱上設(shè)置一個(gè)以便于手動回轉(zhuǎn)主軸，為了扳動起來輕便，手動軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)盡可能高些，且其所處位置要靠近機(jī)床操作者的一側(cè)，并留有扳手作用位置活動空間，所以本主軸箱的手柄設(shè)置在緊靠驅(qū)動軸O的位置，即5軸為手柄軸。E.葉片泵的設(shè)置由于葉片泵使用可靠，所以該主軸箱決定采用葉片泵進(jìn)行潤滑。油泵打出的油經(jīng)分油器分向各個(gè)需潤滑的部位，主軸箱體前后壁之間的齒輪用油盤潤滑，箱體和后蓋以與前蓋的齒輪用油管潤滑。該葉片潤滑泵安裝在箱體的前表壁上，采用油泵傳動軸帶動葉片轉(zhuǎn)動的傳動方式，計(jì)算出：，葉片液壓泵轉(zhuǎn)速在400～800r/min圍，滿足要求。3.3.4傳動軸直徑的確定確定傳動軸軸徑時(shí)，首先要算出它所傳遞的扭矩，再根據(jù)此扭矩查“軸能承受的扭矩”表，確定軸的直徑。傳動軸的扭矩計(jì)算：(3-7)式中——作用在軸上的總扭矩（N·mm）——第n個(gè)軸上的扭矩（N·mm）——第n對軸上齒輪的傳動比代入前面計(jì)算所得轉(zhuǎn)矩和傳動比，得：查“軸能承受的扭矩”表，確定軸的直徑d=25mm。3.4主軸箱坐標(biāo)計(jì)算、坐標(biāo)檢查圖的繪制坐標(biāo)計(jì)算就是根據(jù)已知的驅(qū)動軸和主軸的位置與傳動關(guān)系，精確計(jì)算各中間傳動軸的坐標(biāo)。其目的是為主軸箱箱體零件補(bǔ)充加工圖提供孔的坐標(biāo)尺寸，并用于繪制坐標(biāo)檢查圖來檢查齒輪排列、結(jié)構(gòu)布置是否正確合理。3.4.1傳動軸的坐標(biāo)的計(jì)算計(jì)算傳動軸坐標(biāo)時(shí)，先算出與主軸有直接傳動關(guān)系的傳動軸坐標(biāo)，然后計(jì)算其它傳動軸坐標(biāo)。根據(jù)傳動軸的傳動形式，傳動軸的坐標(biāo)計(jì)算可分為三種類型：與一軸定距的坐標(biāo)計(jì)算；與兩軸定距的坐標(biāo)計(jì)算；與三軸等距的坐標(biāo)計(jì)算。在本主軸箱1根傳動軸與1根油泵軸，傳動軸、油泵軸之間可按與一軸定距的坐標(biāo)計(jì)算方法計(jì)算，在計(jì)算傳動軸5時(shí)采用與三軸等距方法求得。計(jì)算公式見文獻(xiàn)[1]P72。傳動軸5的坐標(biāo)計(jì)算：圖3-3與三軸等距傳動軸坐標(biāo)計(jì)算圖(3-8)(3-9)(3-10)(3-11)（3-12）理論中心距實(shí)際中心距中心距在允差[](0.001～0.009)mm圍，所以此處要使用標(biāo)準(zhǔn)齒輪。表3-4主軸箱傳動軸坐標(biāo)計(jì)算結(jié)果軸號坐標(biāo)XY傳動軸5169.6193.73傳動軸6188．95101.803.4.2坐標(biāo)檢查圖的繪制在坐標(biāo)計(jì)算完成后，繪制坐標(biāo)與傳動關(guān)系檢查圖，用以全面檢查傳動系統(tǒng)的正確性。坐標(biāo)檢查圖的主要容有：通過齒輪嚙合，檢查坐標(biāo)位置是否正確；檢查主軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向；進(jìn)一步檢查各零件間有無干涉現(xiàn)象；檢查液壓泵、分油器等附加機(jī)構(gòu)的位置是否合適。繪制坐標(biāo)檢查圖，如圖3-4所示。圖3-4左主軸箱坐標(biāo)檢查圖3.5軸、齒輪、軸承、鍵的校核以軸5和其上的軸承進(jìn)行校核，主動軸0上面的齒輪和鍵進(jìn)行校核：（1）軸的校核：設(shè)計(jì)中所用的所有較重要的軸都要經(jīng)過強(qiáng)度校核和剛度校核。（2）齒輪校核：設(shè)計(jì)中所用的所有齒輪都要經(jīng)過強(qiáng)度校核。（3）軸承校核：設(shè)計(jì)中所用的所有重要軸承都要經(jīng)過壽命校核。在滿足尺寸和強(qiáng)度要求的情況下，盡可能地選用國產(chǎn)軸承。（4）鍵的校核：設(shè)計(jì)中所用的所有較重要的鍵與花鍵都要經(jīng)過強(qiáng)度校核。3.5.1軸的校核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(zhuǎn)剛度條件，根據(jù)其所受扭矩，由參考文獻(xiàn)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(xiǎn)的軸進(jìn)行強(qiáng)度的校核計(jì)算。5軸所受的切削力較大，相對來說比較危險(xiǎn)，所以選擇軸5進(jìn)行校核。A.求軸向載荷a)計(jì)算齒輪受力齒輪分度圓直徑為（3-13）圓周力（3-14）軸向力（3-15）b)求支反力左右支點(diǎn)水平面的支反力c)計(jì)算彎矩和扭矩（3-16）d)彎扭合成強(qiáng)度校核截面O處計(jì)算計(jì)算彎矩（3-17）截面O處計(jì)算應(yīng)力（3-18）材料為40調(diào)質(zhì),由表11.2查得，彎扭合成強(qiáng)度滿足要求。3.5.2齒輪的校核已選定齒輪采用45鋼，鍛造毛坯，軟齒面，齒輪硬度為HBS280～350，齒輪精度8級，輪齒表面粗糙度為1.6。以傳動軸5與驅(qū)動軸O上的一對嚙合為例進(jìn)行齒輪的強(qiáng)度校核，大、小齒輪齒數(shù)分別為，傳動比。A.設(shè)計(jì)準(zhǔn)則按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。B.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由文獻(xiàn)[9]中公式（6.11）得(3-19)其中，，，,按齒面硬度查參考文獻(xiàn)[9]的圖6.8得大、小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為：，由文獻(xiàn)[9]的圖6.9選擇齒輪的彎曲疲勞極限應(yīng)力為：，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由文獻(xiàn)[9]的公式（6.3）計(jì)算可得(3-20)則由文獻(xiàn)[9]的圖6.6，查得接觸疲勞壽命系數(shù),由文獻(xiàn)[9]的圖6.7，查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，彎曲疲勞安全系數(shù),又，試選。許用接觸應(yīng)力：(3-21)(3-22)查文獻(xiàn)[9]的圖6.10得；查文獻(xiàn)[9]的表6.2得；查文獻(xiàn)[9]的表6.13得，修正(3-23)按標(biāo)準(zhǔn)取模數(shù)，與前面選定的模數(shù)一樣，所以符合要求。C.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度由文獻(xiàn)[9]的圖6.7查得彎曲疲勞壽命系數(shù)，彎曲疲勞安全系數(shù),又。(3-24)由文獻(xiàn)[9]的表6-4查得，，由文獻(xiàn)[9]的公式（6.12）校核兩齒輪的彎曲強(qiáng)度(3-25)(3-26)所以齒輪完全達(dá)到要求。其余齒輪均用此方法進(jìn)行校核，其結(jié)果均符合要求。3.5.3軸承的壽命校核a)確定30205軸承的主要性能參數(shù)查[10]表18-4得:=32.2KN=37KNe=0.37Y=1.6b)計(jì)算派生軸向力c)計(jì)算軸向負(fù)荷故軸承二被“壓緊”，軸承一被“放松”得d)確定系數(shù)查參考文獻(xiàn)[9]表8-10e)計(jì)算當(dāng)量動負(fù)荷(3-27)f)計(jì)算軸承壽命查參考文獻(xiàn)[9]表8.7、8.8得又知所以該軸承合適。3.5.4鍵的強(qiáng)度計(jì)算校核主動軸0上的鍵，鍵的受力如圖3-5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(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。圖3-5鍵受力圖(3-28)式中:T—傳遞的轉(zhuǎn)矩，，單位為；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。根據(jù)文獻(xiàn)[9]表12.1中選取(3-29)所以鍵的強(qiáng)度符合要求。3.6主軸箱前、后蓋與箱體設(shè)計(jì)[11][12]該柴油機(jī)機(jī)體三面鉆削組合機(jī)床主軸箱選用400×400的通用主軸箱體,主軸箱前后蓋的材料是HT200,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。箱體的補(bǔ)充加工圖坐標(biāo)是由軸的坐標(biāo)決定的，由于箱體的補(bǔ)充加工是由軸的位置確定而進(jìn)行加工的，其直徑是由軸上所安裝軸承和軸承套的的外徑所決定的。3.7主軸箱上附件材料的設(shè)計(jì)A.分油器主軸箱中分油器的作用是把油分成幾路,分別潤滑不同排數(shù)的齒輪與軸承,從而保證軸承,齒輪的使用壽命,減少摩擦和磨損,降低振動,消耗發(fā)熱。根據(jù)文獻(xiàn)[1]P189選用圓形分油器，型號為ZIR31-2。B.油杯油杯是用來給箱體注油用的,以保證箱體油量滿足使用要求。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)加封油圈密封。D.油標(biāo)油標(biāo)的作用是用來指示油的高度的,所以放置在便于檢查與油面較穩(wěn)定處,該主軸箱選用管狀油標(biāo)(GB1160.1-89)放置在箱體側(cè)面上，視孔d=32mm。E.前蓋與箱體、箱體與后蓋、后蓋與動力頭定位聯(lián)接的設(shè)計(jì)據(jù)文獻(xiàn)[1]P140，對于1TD32動力箱與多軸箱后蓋連接用定位銷選用22-ZHBQ45-3-31,而主軸箱體與前蓋、后蓋連接用定位銷則選25ZIQ45-4，其有關(guān)尺寸見上述手冊。以后蓋與動力頭的定位銷為例，介紹如何選擇公差配合[14]。定位銷與后蓋要求定位準(zhǔn)確，可裝卸，因而根據(jù)文獻(xiàn)[10]選擇過渡配合H7/n6，動力頭與襯套的配合與之相似，因而也選用H7/n6配合。而定位銷與襯套之間則選擇間隙配合H7/h6，零件可自由裝拆，而工作時(shí)一般相對靜止不動。其他定位銷與此類似，取同樣配合。F.圓螺母、止動墊圈的選擇圓螺母、止動墊圈是成對使用的，但在選取其型號時(shí)，應(yīng)保證其固定其鄰近的零件，由文獻(xiàn)[1]表8-10得：25mm的軸選M24×1.5圓螺母，24的止動墊圈；15mm的軸選用M13×1.5圓螺母和13的止動墊圈；20mm的軸選M17×1.5圓螺母，17的止動墊圈[15]。G.軸上零件的周向固定為保證良好的對中性，齒輪與軸選用間隙配合H7/h6，軸承圈與軸采用基軸制過渡配合。齒輪均采用A型普通平鍵[10]。4結(jié)論本次設(shè)計(jì)的R180柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床采用了臥式的配置形式和單工位三面同時(shí)加工的方案，一次裝夾可同時(shí)完成零件三面孔的加工。選擇了液壓滑臺，可以無級調(diào)速，獲得較大的進(jìn)給力；零件磨損小，使用壽命長；工作可靠。我所設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)和左主軸箱設(shè)計(jì)兩部分。首先分析了被加工零件的特點(diǎn)，確定了總體設(shè)計(jì)方案，具體包括機(jī)床配置型式的確定、結(jié)構(gòu)方案的選擇以與“三圖一卡”的繪制。部件設(shè)計(jì)包括繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖、計(jì)算了主軸、齒輪等相關(guān)的參數(shù)、設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)、繪制多軸箱裝配圖和零件補(bǔ)充加工圖。本機(jī)床加工和裝配的工藝性好，零件裝夾方便。采用液壓滑臺實(shí)現(xiàn)刀具進(jìn)給，借助導(dǎo)套引導(dǎo)刀具實(shí)現(xiàn)精度穩(wěn)定的加工。主軸采用標(biāo)準(zhǔn)主軸，選用標(biāo)準(zhǔn)刀具，使得工序集中。本組合機(jī)床運(yùn)