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前言本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是來(lái)源于鹽城市江動(dòng)集團(tuán)的關(guān)于 ZH1105 柴油機(jī)箱體三面鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)。ZH1105 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)箱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)一臺(tái)三面鉆孔的臥式組合機(jī)床。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(jiǎn)單、生產(chǎn)率和自動(dòng)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(duì)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)用性及對(duì)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(guó)外的先進(jìn)水平、與國(guó)內(nèi)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(lái)，國(guó)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(gòu)。自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)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(duì)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(guó)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)床不需要每次按具體加工對(duì)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(jiǎn)單的夾具及刀具，即可組成加工一定對(duì)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(chǎng)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(dòng)化程度進(jìn)一步柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及左主軸箱設(shè)計(jì) 2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、任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向。目前，我國(guó)組合機(jī)床的研究涉及機(jī)床設(shè)計(jì)研究23、加工工藝45 、加工質(zhì)量改進(jìn)6等，在機(jī)床自動(dòng)化、柔性化等方面的研究與國(guó)際發(fā)展水平相比還有不小的差距。課題由 4 人來(lái)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)及左主軸箱設(shè)計(jì)。在對(duì)組合機(jī)床的主軸箱設(shè)計(jì)之前，需對(duì)被加工零件孔的分布情況及所要達(dá)到的技術(shù)要求進(jìn)行具體分析7，如各部件尺寸、材料、形狀、硬度及加工精度和表面粗糙度等內(nèi)容。充分了解組合機(jī)床的特點(diǎn)，通過(guò)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(hào)，選擇切削用量8，計(jì)算切削功率，確定各軸的結(jié)構(gòu)、排布、配合關(guān)系910，軸的強(qiáng)度、剛度校核等。還需對(duì)主軸箱前蓋、后蓋、箱體及附件的設(shè)計(jì)1112。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(wèn)題，保證孔的位置精度。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 32 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)針對(duì) ZH1105 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(duì)比論證。設(shè)計(jì)組合機(jī)床“三圖一卡” ，其內(nèi)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(duì)被加工零件的特點(diǎn)及工藝要求，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、表面粗糙度及其他技術(shù)要求，確定被加工零件是否可以利用組合機(jī)床加工以及采用組合機(jī)床加工是否合理的問(wèn)題。如果確定可以利用組合機(jī)床加工，為使加工過(guò)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2.1.12.1.1 加工對(duì)象工藝性的分析加工對(duì)象工藝性的分析A.被加工零件特點(diǎn)被加工零件材料是 HT250,硬度 HB190250，共計(jì)有 31 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。B.本機(jī)床的加工內(nèi)容及加工精度本道工序：鉆左、右及后面共計(jì) 31 個(gè)孔，由本組合機(jī)床完成，具體加工內(nèi)容及加工精度如下：a)鉆箱體左面：鉆 14 個(gè) 6.7 的孔，深 18；鉆 1 個(gè) 10.5 的孔，深 38.5。b)鉆箱體右面：鉆 9 個(gè) 6.7 的孔，深 18；鉆 1 個(gè) 8.4 的孔，深 20。c)鉆箱體后面：鉆 6 個(gè) 10.5 的孔，深 38.5。C.本次設(shè)計(jì)技術(shù)要求a)機(jī)床布局合理，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(jiǎn)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(dòng)力部件用電氣控制，液壓驅(qū)動(dòng)。 2.1.22.1.2 機(jī)床總體布局機(jī)床總體布局的確定的確定柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及左主軸箱設(shè)計(jì) 4機(jī)床的配置型式有立式和臥式兩種。立式機(jī)床的優(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(dòng)大。臥式機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配工藝性好，振動(dòng)小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，機(jī)床重心較低，精度高，安裝方便，其缺點(diǎn)是削弱了床身的剛性，占地面積大。機(jī)床的配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。通過(guò)以上的比較，針對(duì) ZH1105 柴油機(jī)箱體的結(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內(nèi)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。2.1.32.1.3 定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇組合機(jī)床是針對(duì)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。A.定位基準(zhǔn)的選擇本機(jī)床為工件一次安裝，同時(shí)對(duì) 31 進(jìn)行加工，其定位基準(zhǔn)選擇為：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，這種定位方法的特點(diǎn)是：a)可以簡(jiǎn)便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得可靠的定位；b)能夠同時(shí)加工工件三個(gè)端面上的孔，既能高度集中工序，又有利于提高三端面孔的位置精度；c)本定位基準(zhǔn)有利于保證柴油機(jī)箱體的加工精度，使機(jī)床的許多部件實(shí)現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計(jì)制造周期、降低成本。B.確定夾緊位置在選擇定位基準(zhǔn)的同時(shí)，要有相應(yīng)的夾緊位置。確定夾緊位置要考慮兩個(gè)因素：一是保證零件夾壓后的穩(wěn)定；二是盡量減少和避免零件夾壓后變形。針對(duì) ZH1105 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，即箱體的上表面，以減少箱體夾緊變形誤差。 2.1.42.1.4 滑臺(tái)型式的選擇滑臺(tái)型式的選擇與機(jī)械滑臺(tái)相比較，液壓滑臺(tái)的進(jìn)給量可以無(wú)級(jí)調(diào)速；可以獲得較大的進(jìn)給力；零件磨損小，使用壽命長(zhǎng)；工藝上要求多次進(jìn)給時(shí)，通過(guò)液壓換向閥，很容易實(shí)現(xiàn)；過(guò)載保護(hù)簡(jiǎn)單可靠；工作可靠。但采用液壓滑臺(tái)的不足之處在于進(jìn)給量由于載荷的變化和溫度的影響而不夠穩(wěn)定；液壓系統(tǒng)漏油影響工作環(huán)境，浪費(fèi)能源；調(diào)整維修比較麻煩。本課題的加工對(duì)象是 ZH1105 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(tái)。2.2 切削用量的確定及刀具選擇2.2.12.2.1 切削用量切削用量選擇選擇 在被加工的 31 個(gè)孔中，都是鉆孔加工，所以選擇切削用量時(shí)僅從鉆孔方面考慮，鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 5具體的鉆孔切削用量從文獻(xiàn)1表 6-11 中選取。由于鉆孔的切削用量與鉆孔深度有關(guān)，隨孔深的增加而逐漸遞減，其遞減值按文獻(xiàn)1表 6-12 選取。鉆孔時(shí)，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，降低切削速度主要是為了提高刀具壽命8。所有刀具都采用硬質(zhì)合金。A.對(duì)左面 15 孔的切削用量選擇： a)鉆孔 114 軸：6.7 孔，h=18mm 加工材料為 HT200 鑄鐵，由 d612,硬度大于 190250HBS，選擇v=1018m/min,f0.10.18mm/r,取定 v=12.56m/min,f=0.11mm/r,則由文獻(xiàn)1P43的公式， （2-dvn10001）得： n=100012.56/(6.7)597r/minb)鉆孔 15 軸: 10.5 孔，h=38.5mm加工材料為 HT200 鑄鐵，由 d612,硬度大于 160200HBS，選擇v=1018m/min,f0.10.18mm/r,取定 v=21.98m/min,f=0.13mm/r,則由文獻(xiàn)1P43的公式， dvn1000得： n=100021.98/(10.5)667r/minB.對(duì)右側(cè)面上 10 個(gè)孔的切削用量的選擇：a)鉆孔 1624,軸：6.7 孔，h=18mm加工材料為 HT200 鑄鐵，由 d612,硬度大于 160200HBS，選擇v=1018m/min,f0.10.18mm/r,取定 v=12.56m/min,f=0.11mm/r,則由文獻(xiàn)1P43的公式， dvn1000得： n=100012.56/(6.7)597r/minb)鉆孔 25 軸：8.4 孔，h=20mm加工材料為 HT200 鑄鐵，由 d612,硬度大于 160200HBS，選擇v=1018m/min,f0.10.18mm/r,取定 v=15.7m/min,f=0.13mm/r,則由文獻(xiàn)1P43 的公式， dvn1000得： n=100015.7/(8.4)595r/minC.對(duì)后面上 6 個(gè)孔的切削用量的選擇a)鉆孔 2631 軸：10.5 孔，h=38.5mm 加工材料為 HT200 鑄鐵，由 d612,硬度大于 160200HBS，選擇柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及左主軸箱設(shè)計(jì) 6v=1018m/min,f0.10.18mm/r,取定 v=21.98m/min,f=0.13mm/r,則由文獻(xiàn)1P43的公式， dvn1000得： n=100021.98/(10.5)667r/min2.2.22.2.2 切削力、切削扭矩及切削功率切削力、切削扭矩及切削功率的計(jì)算的計(jì)算根據(jù)文獻(xiàn)1表 6-20 中公式計(jì)算鉆孔 （2-6 . 08 . 026HBDfF 2） （2-6 . 08 . 09 . 110HBfDT 3） （2-DTvP97404）其中中：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， 得HB=200。則根據(jù)上述公式可得：A.左面：鉆孔 114 軸 6.7：= 6 . 08 . 026HBDfF 6 . 08 . 020011. 07 . 626N78.715 =20377.6Nmm6 . 08 . 09 . 110HBfDT 6 . 08 . 01920011. 07 . 610=1.25kWDTvP97407 . 6974056.126 .20377鉆孔 15 軸 10.5：=6 . 08 . 026HBDfF 6 . 08 . 020013. 05 .1026N14.1282 =11867.76Nmm6 . 08 . 09 . 110HBfDT 6 . 08 . 01920013. 05 .1010=0.81kW9740TvPD5 .10974098.2176.11867B.右面： 鉆孔 1624 軸 6.7：6 . 08 . 026HBDfF N78.715=20377.6Nmm6 . 08 . 09 . 110HBfDT 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 7=1.25kWDTvP9740鉆孔 25 軸 8.4：=531.70N6 . 08 . 026HBDfF =1025.71Nmm6 . 08 . 09 . 110HBfDT =0.059kW9740TvPDC.后面： 鉆孔 2631 軸 10.5：N6 . 08 . 026HBDfF 14.1282Nmm6 . 08 . 09 . 110HBfDT 76.11867=0.81kWDTvP97402.3 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)2.3.12.3.1 被加工零件工序圖被加工零件工序圖A.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(jì)的組合機(jī)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(zhǔn)、夾壓部位以及被加工零件的材料、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)的重要依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件的基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容，并作必要的說(shuō)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(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向時(shí)，則應(yīng)把設(shè)置中間導(dǎo)向臨近的工件內(nèi)部肋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀和尺寸表示清楚，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。b)本工序所選用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾緊方向。以便據(jù)此進(jìn)行夾具的支承、定位、夾緊和導(dǎo)向等機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。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(duì)上道工序的技術(shù)要求。d)注明被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度以及加工部位的余量。 柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及左主軸箱設(shè)計(jì) 8B.繪制被加工零件工序圖的規(guī)定及注意事項(xiàng)a)繪制被加工零件工序圖的規(guī)定：應(yīng)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(shí)線表示；定位用定位基準(zhǔn)符號(hào)表示，并用下標(biāo)數(shù)表明消除自由度符號(hào)；夾緊用夾緊符號(hào)表示，輔助支承用支承符號(hào)表示。b)繪制被加工零件工序圖注意事項(xiàng)本工序加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基準(zhǔn)直接發(fā)生關(guān)系。對(duì)工件毛坯應(yīng)有要求，對(duì)孔的加工余量要認(rèn)真分析。在鉆孔時(shí)，其大孔單邊余量應(yīng)小于相鄰兩孔半徑之差，以便鉆頭能通過(guò)。當(dāng)本工序有特殊要求時(shí)必須注明。如精鉆孔時(shí)，當(dāng)不允許有退刀痕跡或者允許有某種形狀的刀痕時(shí)必須注明。有如薄壁或孔底部壁薄，加工螺紋時(shí)螺紋底孔深度不夠及能否鉆通等1。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2.3.22.3.2 加工示意圖加工示意圖零件加工的工藝方案要通過(guò)加工示意圖反映出來(lái)。加工示意圖表示被加工零件在機(jī)床上的加工過(guò)程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機(jī)床各部件間的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等。A.導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 9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(lái)保證的。導(dǎo)向裝置的作用是：保證刀具相對(duì)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。B.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(zhǎng)主軸。根據(jù)由選定的切削用量計(jì)算得到的切削轉(zhuǎn)矩 T，由文獻(xiàn)1P43 頁(yè)公式 （2-410TBd 5） 式中，d 表示軸的直徑（） ；T 表示軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（Nm） ；B 表示系數(shù)，本課題中鉆孔主軸為非剛性主軸，取 B=6.2。由公式可得：左面 軸 114 d=13.42mm 取定 d=22 軸 15 d=19.77mm 取定 d=30 右面 軸 1621 d=13.74mm 取定 d=30后面 軸 2230 d=13.39mm 取定 d=22 軸 31 d=17.43mm 取定 d=30根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑，文獻(xiàn)1表 3-6 可得到主軸外伸尺寸及接桿莫氏圓錐號(hào)。滾珠長(zhǎng)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(hào)為 2。滾珠長(zhǎng)主軸軸徑 d=15時(shí)，主軸外伸尺寸為：D/d1=25/16,L=1815；接桿莫氏圓錐號(hào)為 1。C.選擇接桿、浮動(dòng)卡頭在鉆、擴(kuò)、鉸、锪孔及倒角等加工小孔時(shí)，通常都采用接桿（剛性接桿） 。各主軸的外伸長(zhǎng)度和刀具均為定值，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(lái)協(xié)調(diào)各軸的軸向長(zhǎng)度，以滿足同時(shí)加工完成孔的要求。 為提高加工精度、減少主軸位置誤差和主軸振擺對(duì)加工精度的影響，在采用長(zhǎng)導(dǎo)向或雙導(dǎo)向進(jìn)行鉆孔時(shí)，一般孔的位置精度靠夾具保證。為避免主軸與夾具導(dǎo)套不同而引起的刀桿“別勁”現(xiàn)象影響加工精度，均可采用浮動(dòng)卡頭連接。所以鉆孔一般采用剛性連接。D.動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定a)工作進(jìn)給長(zhǎng)度 L 工的確定工作進(jìn)給長(zhǎng)度 L 工，應(yīng)等于加工部位長(zhǎng)度 L（多軸加工時(shí)按最長(zhǎng)孔計(jì)算）與刀具切入長(zhǎng)度 L1 和切出長(zhǎng)度 L2 之和。切入長(zhǎng)度一般為 510，根據(jù)工件端面的誤差情況確定。鏜孔時(shí)，切出長(zhǎng)度一般為 510mm；鉆孔時(shí)，切出長(zhǎng)度一般為d+(38)mm。13當(dāng)采用復(fù)合刀具時(shí),應(yīng)根據(jù)具體情況決定。所以得出以下結(jié)果:柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及左主軸箱設(shè)計(jì) 10左主軸箱：工進(jìn)長(zhǎng)度： =8+12=20mm工L右主軸箱：工進(jìn)長(zhǎng)度： =8+12=20mm工L后主軸箱：工進(jìn)長(zhǎng)度： =6+14=20mm工Lb)快速進(jìn)給長(zhǎng)度的確定快速進(jìn)給是指動(dòng)力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置，其長(zhǎng)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(zhǎng)度分別為 210mm,210mm,210mm。c)快速退回長(zhǎng)度的確定快速退回長(zhǎng)度等于快速進(jìn)給和工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和。由已確定的快速進(jìn)給和工作進(jìn)給長(zhǎng)度可知，三面快速退回長(zhǎng)度分別為 230mm,230mm,230mm。d)動(dòng)力部件總行程的確定動(dòng)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(dòng)力部件能夠向前調(diào)節(jié)的距離（即前備量）和刀具裝卸以及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(dòng)力部件需要后退的距離（刀具退離夾具導(dǎo)套外端面的距離應(yīng)大于接桿插入主軸孔內(nèi)或刀具插入接桿孔的長(zhǎng)度，即后備量） 。因此，動(dòng)力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。圖 2-2為被加工零件的加工示意圖。圖 2-2 加工示意圖2.3.32.3.3 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 11機(jī)床聯(lián)系尺寸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及確定的專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。1繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖之前應(yīng)確定的主要內(nèi)容A.選擇動(dòng)力部件a)動(dòng)力箱型號(hào)的選擇動(dòng)力箱規(guī)格要與滑臺(tái)匹配，其驅(qū)動(dòng)功率主要依據(jù)多軸箱所需傳遞的切削功率來(lái)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)1P47 公式切削P式中, 消耗于各主軸的切削功率的總和（kW） ；切削P 多軸箱的傳動(dòng)效率,加工黑色金屬時(shí)取 0.80.9，加工有色金屬時(shí) （2-切削多軸箱PP6） 取 0.70.8；主軸數(shù)多、傳動(dòng)復(fù)雜時(shí)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(dòng)復(fù)雜，故取。0.85h=左主軸箱： =0.090+0.090+0.041=0.311kW切削P則=0.3659kW多主軸P85. 0311. 0右主軸箱： =40.096+0.059=0.443kW切削P則=0.52kW多主軸P85. 0443. 0后主軸箱： =0.10043+0.0696=0.3708kW切削P則=0.436kW多主軸P85. 03708. 0b)動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)的選擇根據(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(yè)公式 (2-7)niFiF1多軸箱計(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 =3876.78+376.39=3006.73N多主軸箱F右主軸箱 =4892.39+531.70=4102.26N多主軸箱F后主軸箱 =3921.91+585.90=3006.73N多主軸箱F實(shí)際上,為克服滑臺(tái)移動(dòng)引起的摩擦阻力，動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給力應(yīng)大于 F。又考慮到所需的最小進(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(tái) 1HY32IA 型，臺(tái)面寬320mm，臺(tái)面長(zhǎng) 800mm，滑臺(tái)及滑座總高為 320mm，允許最大進(jìn)給力為 20000N；其相柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及左主軸箱設(shè)計(jì) 12應(yīng)的側(cè)底座型號(hào)為 1CC401。根據(jù)液壓滑臺(tái)的配套要求，滑臺(tái)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(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號(hào),見(jiàn)表 2-1。表 2-1 動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 主軸箱動(dòng)力箱型號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)電動(dòng)機(jī)功率(kW)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min)左主軸箱1TD32-Y100L1-42.21430960右主軸箱1TD32-Y100L1-42.21430960后主軸箱1TD32-Y100L1-42.21430960c)配套通用部件的選擇側(cè)底座 1CC401 型號(hào)，其高度 H=560mm，寬度 B=900mm，長(zhǎng)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。在確定之前，首先要考慮工人操作的方便性，還要考慮車間運(yùn)送共建的滾到高度，工件最低孔的位置，主軸箱最低主軸高度和通用不見(jiàn)的高度尺寸的限制。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(tái)與滑座總高 h3=320，側(cè)底座高度 h4=560，夾具底座高度 h5=195，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=755。C.確定夾具輪廓尺寸主要確定夾具底座的長(zhǎng)、寬、高尺寸。工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具底座輪廓尺寸的基本依據(jù)。具體要考慮布置工件的定位、限位、夾緊機(jī)構(gòu)、刀具導(dǎo)向裝置以及夾具底座排屑和安裝等方面的空間和面積需要。夾具底座的高度尺寸，一方面要保證其有足夠的高度，同時(shí)考慮機(jī)床的裝料高度、排屑的方便性和便于設(shè)置定位、夾緊機(jī)構(gòu)。一般不小于 240 mm。本機(jī)床夾具的長(zhǎng)度為 630mm，寬度為 408mm，高度為 620mm。D.確定中間底座尺寸中間底座的頂面安裝夾具或輸送部件，側(cè)面與側(cè)底座或立柱底座相連接，并通過(guò)端面鍵或定位銷定位。根據(jù)機(jī)床配置形式不同，中間底座有多種形式，如：雙面臥式組合機(jī)床的中間底座，兩側(cè)面都安裝側(cè)底座；三面臥式組合機(jī)床的中間底座為三面安裝側(cè)底座；立式回狀工作臺(tái)式組合機(jī)床，除了安裝立柱外，還需安裝回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。總之，中間底座的結(jié)構(gòu)，尺寸需根據(jù)工件的大小、形狀以及組合機(jī)床的配置形式等來(lái)確定。因此，中間底座一般按專用部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，但為了不致使組合機(jī)床的外廓尺寸過(guò)分繁多，中間底座的主要尺寸應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。確定中間底高度尺寸時(shí)，應(yīng)考慮鐵屑的儲(chǔ)存及排除電氣接線安排，中間底座高度一般不小于 540mm。本機(jī)床確定中間底座高度為 560mm。E.確定主軸箱輪廓尺寸鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 13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(xiàn)1P49 公式計(jì)算： B=b+2b1 （2-8） H=h+h1+b1 （2-9）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(tái)滑座總高（h3=320） 、側(cè)底座高度（h4=560）等尺寸有關(guān)。對(duì)于臥式組合機(jī)床， h1要保證潤(rùn)滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦 h185-140，本組合機(jī)床按文獻(xiàn)1P50 公式h1=h2+H-(0.5+h3+h4) （2-10）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+2100=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)，左,右主軸箱輪廓尺寸都預(yù)定為BH=408620，后主軸箱輪廓尺寸預(yù)定為 BH=6408620 。2.3.42.3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡A.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)所要求Q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(yè)公式 （2-ktAQ 11）得： =50000/2350=21.28 件/h QB.實(shí)際生產(chǎn)率(單位為件/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) 1Q （2-單TQ60112）式中:生產(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間(min)，可按下式計(jì)算：?jiǎn)蜹柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及左主軸箱設(shè)計(jì) 14 （2-裝移快退快進(jìn)停輔切單ttVLLtVLVLttTkfff221113）式中:分別為刀具第、工作進(jìn)給長(zhǎng)度,單位為 mm;21LL 、分別為刀具第、工作進(jìn)給量,單位為 mm/min;21ffVV 、當(dāng)加工沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時(shí)，滑臺(tái)在死擋鐵上的停留停t時(shí)間，通常指刀具在加工終了時(shí)無(wú)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(dòng)力部件快進(jìn)、快退行程長(zhǎng)度，單位為 mm; 快退快進(jìn)、LL動(dòng)力部件快速行程速度。用機(jī)械動(dòng)力部件時(shí)取 56m/min;用液壓動(dòng)力部kfV件時(shí)取 310m/min;直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間，一般取 0.1min;移t工件裝、卸（包括定位或撤銷定位、夾緊或松開(kāi)、清理基面或切屑及吊裝卸t運(yùn)工件）時(shí)間。它取決于裝卸自動(dòng)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(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QQ 1擇切削用量或修改機(jī)床設(shè)計(jì)方案。已知: 鉆左面孔 =20mm;4000.104=41.2mm/min 工LfV nf =210mm =230mm 快進(jìn)L快退L鉆右面孔 =20mm; 4310.104=44.8mm/min工LfV nf=210mm =230mm 快進(jìn)L快退L鉆后面孔 =20mm; 4440.119=52.8mm/min工LfV nf=210mm =230mm 快進(jìn)L快退L左面孔 200.0650.55min41.2fLttV機(jī)工進(jìn)停 2102300.1 1.51.688min5000kfLLtttV快進(jìn)快退移輔裝卸 0.55 1.6882.238minttt輔單機(jī)右面孔 200.0550.501min44.8fLttV機(jī)工進(jìn)停 2102300.1 1.51.688min5000kfLLtttV快進(jìn)快退移輔裝卸 0.501 1.6882.189minttt輔單機(jī)鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 15后面孔 200.0660.445min52.8fLttV機(jī)工停 2102300.1 1.51.688min5000kfLLtttV快進(jìn)快退移輔裝卸0.445 1.6882.133minttt輔單機(jī) 對(duì)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(zhǎng)的時(shí)間作為單件工時(shí)，所以選擇，2.238minT單實(shí)際生產(chǎn)率: 1606026.81/2.238QhT單件C.機(jī)床負(fù)荷率a)當(dāng)時(shí)候，機(jī)床負(fù)荷率為二者之比。1QQ組合機(jī)床負(fù)荷率一般為 0.750.90,自動(dòng)線負(fù)荷率為 0.60.7。典型的鉆、鏜、攻螺紋類組合機(jī)床，按其復(fù)雜程度確定；對(duì)于精度較高、自動(dòng)化程度高或加工多品種組合機(jī)床，宜適當(dāng)降低負(fù)荷率。b)由文獻(xiàn)1的 51 頁(yè)公式得機(jī)床負(fù)荷率: （2-14）1QQ 21.2879.37%26.813 組合機(jī)床左主軸箱設(shè)計(jì)本人的設(shè)計(jì)任務(wù)是 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面鉆孔組合機(jī)床總體及左主軸箱部分的設(shè)計(jì)。左軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。它是根據(jù)加工示意圖和主軸類型設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件，其動(dòng)力來(lái)源于通用的動(dòng)力箱。它與傳動(dòng)箱一起安裝在進(jìn)給滑臺(tái)上，可完成鉆孔鏜孔等加工工序。由總體設(shè)計(jì)部分可知，我所需要設(shè)計(jì)的主軸箱輪廓尺寸為 400400，屬于大型通用主軸箱，結(jié)構(gòu)典型，能利用通用的箱體和傳動(dòng)件；采用標(biāo)準(zhǔn)主軸，借助導(dǎo)向套引導(dǎo)刀具來(lái)保證被加工孔的位置精度。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)、軸徑及齒輪 模數(shù)；擬訂傳動(dòng)系統(tǒng)；計(jì)算主軸、傳動(dòng)軸坐標(biāo)，繪制坐標(biāo)檢查圖；繪制主軸箱總圖，零件圖及編制組件明細(xì)表1。3.1 左主軸箱原始依據(jù)圖的繪制左主軸箱原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及左主軸箱設(shè)計(jì) 16圖 3-1 所示為 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面鉆鏜孔組合機(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及各孔的切削用量。圖 3-1 原始依據(jù)圖注：1.被加工零件編號(hào)及名稱：ZH1105 柴油機(jī)材料及硬度：HT200 160-200HBS。2.動(dòng)力部件 1TD32- I，Y100L1-4，P主=2.2Kw,n=960r/min。 表 3-1 左主軸外伸尺寸及孔的切削用量軸 號(hào)D/dL工序內(nèi)容n(r/min)v(m/min)f(mm/r)11422/15115鉆 6.759712.560.111530/20115鉆 10.559521.980.133.2 左主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇和動(dòng)力計(jì)算A.主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇主軸結(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。軸承型式是左主軸部件結(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)行鉆削時(shí)，前后支承均為滾錐軸承。鉆孔采用滾珠軸承長(zhǎng)主軸是因?yàn)殚L(zhǎng)主軸其軸頭內(nèi)孔較長(zhǎng)，可增大與刀具尾部連接的接觸面，從而增強(qiáng)刀具與主軸的連接剛度，減少刀具前端下垂。B.主軸直徑和齒輪模數(shù)的確定鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 17主軸直徑已在總體設(shè)計(jì)部分初步確定，見(jiàn) 2.3.2。按同一主軸箱中的模數(shù)規(guī)格最好不多于兩種的原則，用類比法確定齒輪模數(shù)，也可按公式估算。據(jù)文獻(xiàn)1P62 頁(yè)公式估算： （3-3)3230(znPm 1）式中，P齒輪所傳遞的功率，單位為 kW；z一對(duì)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1。確定本次設(shè)計(jì)的模數(shù)均為 2.5。3.3 左主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算左主軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈，把驅(qū)動(dòng)軸和各主軸連接起來(lái)，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求：a)在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求使傳動(dòng)軸和齒輪的規(guī)格、數(shù)量為最少。為此，應(yīng)盡量用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。當(dāng)中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可采用齒輪變位或略微改動(dòng)傳動(dòng)比的方法解決。b)盡量不用主軸帶動(dòng)主軸的方案，否則會(huì)增加主軸負(fù)荷，影響加工精度。c)為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比一般要大于(最佳傳動(dòng)比)，21111.5后蓋內(nèi)傳動(dòng)比允許取至；避免用升速傳動(dòng)。1133.5d)用于粗加工主軸上的齒輪，應(yīng)盡可能設(shè)置在第排，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形；精加工主軸上的齒輪，應(yīng)設(shè)在第排，以減少主軸端的彎曲變形。e)多軸箱內(nèi)具有粗加工主軸時(shí)，最好從動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸齒輪傳動(dòng)開(kāi)始，就分兩條傳動(dòng)路線，以免影響加工精度。f)剛性鏜孔主軸上的齒輪，其分度圓直徑應(yīng)盡可能大于被加工孔的孔徑，以減少振動(dòng)，提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。g)驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸數(shù)不能超過(guò)兩根，以免給裝配帶來(lái)困難。3.3.13.3.1 根據(jù)原始依據(jù)圖對(duì)坐標(biāo)尺寸根據(jù)原始依據(jù)圖對(duì)坐標(biāo)尺寸的計(jì)算的計(jì)算根據(jù)原始依據(jù)圖 3-1，計(jì)算驅(qū)動(dòng)軸、主軸的坐標(biāo)尺寸，如下表 3-2 所示： 表 3-2 驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值坐標(biāo)銷 O1驅(qū)動(dòng)軸 O主軸 1主軸 2主軸 3主軸 4X0.000175.000110.000147.232206.000175.000Y0.00080.000200.420132.620140.420252.391柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及左主軸箱設(shè)計(jì) 183.3.23.3.2 左主軸箱傳動(dòng)路線左主軸箱傳動(dòng)路線的擬訂的擬訂左主軸箱有 15 根主軸，這 15 根主軸為： 軸 115，傳動(dòng)軸為 1634，油泵軸35 由傳動(dòng)軸 16 帶動(dòng)。具體傳動(dòng)路線見(jiàn)圖 3-2。圖 3-2 主軸箱傳動(dòng)樹(shù)形圖3.3.33.3.3 傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù)傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù)的確定的確定傳動(dòng)方案擬訂之后，通過(guò)“計(jì)算、作圖和多次試湊”相結(jié)合的方法，確定齒輪齒數(shù)和中間傳動(dòng)軸的位置及轉(zhuǎn)速。A.由各主軸和驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速求驅(qū)動(dòng)軸到各主軸之間的傳動(dòng)比。各主軸轉(zhuǎn)速見(jiàn)表 3-3所示。 表 3-3 主軸箱主軸轉(zhuǎn)速（r/min）主 軸 0 114 15轉(zhuǎn) 速920400640主軸箱總傳動(dòng)比 ： 0 14000.43920i0 24000.43920i鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 1934000.43920oi46400.70920oiB.各軸傳動(dòng)比分配主軸箱中軸的分布有同心圓分布及任意分布，同時(shí)為滿足主軸上齒輪不過(guò)大的要求，最后一級(jí)齒輪取升速。a)左主軸箱各軸傳動(dòng)比分配：軸 1 0 5310.5556i5-1210.7827i 軸 2 0 5310.5556i5-2210.7827i軸 3 0 5310.5556i5-3210.7827i 軸 4 0 5310.5556i5-4281.2223ib)確定中間傳動(dòng)軸的位置并配對(duì)各對(duì)齒輪傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式：文獻(xiàn)1P6165 （3-主從從主nnzzu2） （3-zSmzzmA2)(2從主3） （3-主從從從主zznunn4） （3-從主主主從zznunn5） )1 (2)1 (22umAunnmAzmAz從主從主（3-6） （3-uAunnmAzmAz12)1 (22主從主從7）柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及左主軸箱設(shè)計(jì) 20式中， 嚙合齒輪副傳動(dòng)比；u嚙合齒輪副齒數(shù)和；zS分別為主動(dòng)和從動(dòng)齒輪齒數(shù)；從主、zz分別為主動(dòng)和從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速，單位為 r/min；從主、nn齒輪嚙合中心距，單位為 mm；A齒輪模數(shù)，單位為 mm。mC.確定主軸箱內(nèi)中間傳動(dòng)軸的位置：確定中間傳動(dòng)軸 5 的位置，與傳動(dòng)軸 5 相配對(duì)的有主軸 1、2、3、4，與之相配對(duì)的齒輪有 Z5/Z1,Z5/Z2,Z5/Z3,Z5/Z4，四對(duì)齒輪。 通過(guò)公式（2-2）及傳動(dòng)比 i5-1=0.78、 i5-2=0.78 、i5-4=0.78、i5-4=0.1.22,取m=2.5，可得到齒輪齒數(shù) Z5=Z5=21 ,Z1=Z2=Z3=27,Z5=28,Z4=23。左主軸箱：13121920396 /min5627nr23121920396 /min5627nr33121920396 /min5627nr43128920620 /min5623nr轉(zhuǎn)速相對(duì)損失在 5%以內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。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，以及裝配和維修時(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(dòng)回轉(zhuǎn)主軸，為了扳動(dòng)起來(lái)輕便，手動(dòng)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(dòng)空間，所以本主軸箱的手柄設(shè)置在緊靠驅(qū)動(dòng)軸 O 的位置，即 5 軸為手柄軸。D.采用 B-ZIR12-2 型葉片液壓泵，由軸 2 經(jīng)一對(duì)齒輪傳動(dòng) 312127920563 /min562719nr泵葉片液壓泵轉(zhuǎn)速在 400800r/min 范圍內(nèi)，滿足要求。3.4 左主軸箱坐標(biāo)計(jì)算、坐標(biāo)檢查圖主軸箱坐標(biāo)計(jì)算、坐標(biāo)檢查圖的繪制的繪制坐標(biāo)計(jì)算就是根據(jù)已知的驅(qū)動(dòng)軸和主軸的位置及傳動(dòng)關(guān)系，精確計(jì)算各中間傳動(dòng)軸的坐標(biāo)。其目的是為左主軸箱箱體零件補(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(lái)檢查齒輪排列、結(jié)構(gòu)布置是否正確合理。3.4.13.4.1 傳動(dòng)軸的坐標(biāo)傳動(dòng)軸的坐標(biāo)的計(jì)算的計(jì)算計(jì)算傳動(dòng)軸坐標(biāo)時(shí)，先算出與主軸有直接傳動(dòng)關(guān)系的傳動(dòng)軸坐標(biāo)，然后計(jì)算其它傳動(dòng)軸坐標(biāo)。根據(jù)傳動(dòng)軸的傳動(dòng)形式，傳動(dòng)軸的坐標(biāo)計(jì)算可分為三種類型：與一鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 21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(dòng)軸與 1 根油泵軸，傳動(dòng)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(dòng)軸 5 時(shí)采用與三軸等距方法求得。計(jì)算公式見(jiàn)文獻(xiàn)1P72 （3-8）222111abL222222abL （3-1BAaXX2CAaXX9） （3-10）1BAbYY2CAbYY （3-11）2221()()2()()()()BACAACABACABAYYLYYLXXXXYYYYXX （3-12）2221()()2()()()()CABAACABACABAXXLXYLYYXXYYYYXX傳動(dòng)軸 5 的坐標(biāo)計(jì)算：圖 3-3 與三軸等距傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算圖 137.232BAaXX 258.768CAaXX 167.8BAbYY27.8CAbYY 2221115983.04Lab2222223514.517Lab2221()()169.6112()()()()BACAACABACABAYYLYYLXXXXYYYYXX2221()()188.9502()()()()CABAACABACABAXXLXYLYYXXYYYYXX理論中心距 05()602m zzA柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及左主軸箱設(shè)計(jì) 22實(shí)際中心距 22()()60.004ABABAXXYY 0.004AAA理實(shí)中心距在允差(0.0010.009)mm 范圍內(nèi)，所以此處要使用標(biāo)準(zhǔn)齒輪。表 3-4 主軸箱傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算結(jié)果坐標(biāo)傳動(dòng)軸 5傳動(dòng)軸 6X196.6193.73Y18895101.803.4.23.4.2 坐標(biāo)檢查圖坐標(biāo)檢查圖的繪制的繪制在坐標(biāo)計(jì)算完成后，繪制坐標(biāo)及傳動(dòng)關(guān)系檢查圖，用以全面檢查傳動(dòng)系統(tǒng)的正確性。坐標(biāo)檢查圖的主要內(nèi)容有：通過(guò)齒輪嚙合，檢查坐標(biāo)位置是否正確；檢查主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向；進(jìn)一步檢查各零件間有無(wú)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。繪制出的坐標(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 16 和其上的軸承進(jìn)行校核，主動(dòng)軸 0 上面的齒輪和鍵進(jìn)行校核。3.5.13.5.1 軸的校核軸的校核鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 23圖 3-5 軸受力圖 A.求軸向載荷a)計(jì)算齒輪受力 齒輪分度圓直徑為 2.531=77.5mm （3- mzd13） 圓周力 =185.56N （3-dTFt/214）軸向力 =243.39+243.39=486.78N （3-rF15）b)求支反力 左右支點(diǎn)水平面的支反力 =191.97N)8656/(561rrFF =294.81N)8656/(862rrFF =73.192N)8656/(56.185561NHF =112.402N)8656/(56.185862NHFc)計(jì)算彎矩和扭矩 =73.19256=4098.752Nmm561NHHFM =191.9771=10750.32Nmm7111rrFM =294.8186=25353.66Nmm8622rrFM =11351.561Nmm （3-2121rHMMM2232.10750561.1135116）d)彎扭合成強(qiáng)度校核截面 O 處計(jì)算計(jì)算彎矩 0.6=13240.294Nmm （3-22)( TMMHoa22)0724.71906 . 0(561.1135117） 截面 O 處計(jì)算應(yīng)力 =13240.294/0.1=1.7675MPa （3-WMoaoa/37018） 材料為 40調(diào)質(zhì),由表 11.2 查得=70MPa，rC11oa柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及左主軸箱設(shè)計(jì) 24彎扭合成強(qiáng)度滿足要求。3.5.23.5.2 齒輪的校核齒輪的校核已選定齒輪采用 45 鋼，鍛造毛坯，軟齒面，齒輪 T 調(diào)質(zhì) HBS280350，齒輪精度 8 級(jí)，輪齒表面粗糙度為 1.6mm。以傳動(dòng)軸 5 及驅(qū)動(dòng)軸 O 上的一對(duì)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(dòng)比。556,31ozz5310.5556ozizA.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)213112.32EtdHKTZudu其中， ，5561.80631ozuz由文獻(xiàn)9的表 6.5 得，0.4d由文獻(xiàn)9表 6.3 得 =189.8MPa,EZ=11418.478Nmm9201 . 11055. 961T由文獻(xiàn)9的圖 6.8 選擇材料的接觸疲勞極限應(yīng)力為：=560MPa =650MPa1limH2limH由文獻(xiàn)9的圖 6.9 選擇材料的彎曲疲勞極限應(yīng)力為：=230MPa =210MPalim1Flim2F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) 9116060 509 1 300 15 81.099 10hNn jL t 則 99121.099 100.6085 101.806NNu由文獻(xiàn)9的圖 6.6，查得接觸疲勞壽命系數(shù),10.9H NK20.95HNK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120.88,0.90FNFNKK全系數(shù),又，試選。1.4FS 0 . 2STY1.5tK 許用接觸應(yīng)力： 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 25=504MPa (3-21)9 . 0156021lim1HNHHHKS=617.5MPa95. 0165022lim2HNHHHKS (3-22) 3232115 .6178 .189806. 11806. 14 . 0478.114185 . 132. 2132. 2HEdtZuuKTd =77.23mmm/s 71. 310006092023.77100060111ndvtm/s=1.115m/s100718. 3311001vzo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0 . 1Kv1.5AK 6.13 得，1.02K1.5 1.0 1.021.53AKK KvK修正mm (3-23) 81.775 . 153. 13 .773311ttKKddmm=2.507mm3181.771ozdm按標(biāo)準(zhǔn)取模數(shù)=2.5mm，與前面選定的模數(shù)相同，所以=2.5mm 符合要求。mmC.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120.88,0.90FNFNKK全系數(shù),又。1.4FS 0 . 2STYMPa (3-24)14.2894 . 1/230288. 0/1lim11FFSTFNFSYKMPa2704 . 1/2100 . 29 . 0/1lim22FFSTFNFSYK由文獻(xiàn)9的表 6-4 查得， ， 76. 21FaY53. 22FaY56. 11SaY62. 12SaY由文獻(xiàn)9的公式（6.12）校核兩齒輪的彎曲強(qiáng)度MPa (3-25)56. 176. 25 . 2314 . 0478.1141853. 122323211SaFaodFYYmzKT=25.051F柴油機(jī)氣缸體三面鉆削組合機(jī)床總體及左主軸箱設(shè)計(jì) 26MPa=26.01MPa (3-26)56. 162. 105.251212SaSaFFYY2F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。3.5.33.5.3 軸承的壽命校核軸承的壽命校核a)確定 30205 軸承的主要性能參數(shù)查文獻(xiàn)10表 18-4 得: =32.2KN =37KN e=0.37 Y=1.65 .12rCorCb)計(jì)算派生軸向力 1sF2sFN N N93.681rF36.322rF48.481aeFN N54.216 . 1293.68211YFFrs1125.106 . 1236.32222YFFrsc)計(jì)算軸向負(fù)荷 1aF2aF02.50348.48154.211aesFF2sF故軸承二被“壓緊” ，軸承一被“放松”得=503.02N =10.1125NaesaFFF1221saFFd)確定系數(shù) 1X2X1Y2Y 1110.11250.14768.93arFeF22503.0215.5432.36arFeF查參考文獻(xiàn)9表 8-10 11X 10Y 20.4X 20.4cot1.8Ye)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 1P2P (3-27)1111168.93raPX FY FN 222220.4 32.36 1.8 503.02918.38raPX FY FNf)計(jì)算軸承壽命 hL查參考文獻(xiàn)9表 8-7、8-8 得 又知1.5pf 11f 10/3716667166671 32200()()1.89 10300002501.5 918.38tnpf cLhnf P所以該軸承合適。鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2009 273.5.43.5.4 鍵的強(qiáng)度計(jì)算鍵的強(qiáng)度計(jì)算 校核主軸上的鍵 B8 22，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(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。圖 3-6 鍵受力圖 (3-28)2pTdkl式中: T傳遞的轉(zhuǎn)距，單位 Nmm； 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(zhǎng)度，單位為 mm。A 型鍵 l=L-b。 =13.07MPa (3-29)225 . 2200724.719022dklTP查文獻(xiàn)9表 12.1 中選取MPa324P 100ppp所以鍵的強(qiáng)度符合要求。3.6 左主軸箱前、后蓋及箱體設(shè)計(jì)多軸箱設(shè)計(jì)中，大多數(shù)零件是參照同類通用零件圖，結(jié)合專用要