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1、 機電工程學院 畢業(yè)設計說明書 設計題目: 柴油機氣缸體工藝及專用機床設計 學生姓名： 張炎濤 學 號： 2004142043 專業(yè)班級： 機自0402 指導教師： 馬玉平 2008 年 5 月 31 日 1 目 錄

2、 1 緒論………………………………………………………………………1 1.1 課題來源與意義………………………………………………………1 1.2 組合機床的組成及分類………………………………………………1 1.3 組合機床的特點………………………………………………………2 2 被加工零件的工藝方案的擬定…………………………………………3 2.1 零件的工藝分析………………………………………………………3 2.2 零件工藝方案的擬定…………………………………………………3 2.3 機床加工方案確定……………………………………………………4 2.4 切削用量的確定

3、………………………………………………………4 3 組合機床總體設計——“三圖一卡” …………………………………6 3.1 被加工零件工序圖……………………………………………………6 3.2 加工示意圖……………………………………………………………6 3.3 機床尺寸聯(lián)系圖………………………………………………………8 3.4 生產(chǎn)率計算卡………………………………………………………11 4 組合機床多軸箱設計…………………………………………………17 4.1 多軸箱的選擇………………………………………………………17 4.2 多軸箱設計原始依據(jù)圖…………………………

4、…………………18 4.3 多軸箱傳動設計……………………………………………………19 4.4 主軸、傳動軸、齒輪的確定及動力計算…………………………26 4.5 多軸箱總圖及零件圖的繪制………………………………………30 4.6 鏜刀具的設計………………………………………………………31 5 夾具滑臺和專用夾具設計……………………………………………32 5.1 零件定位分析………………………………………………………32 5.2 零件夾緊分析及計算………………………………………………32 5.3 夾具滑臺的選擇……………………………………………………35 5.

5、4 夾具設計……………………………………………………………35 設計總結……………………………………………………………………37 致謝…………………………………………………………………………38 參考文獻……………………………………………………………………39 1 緒論 1.1 課題來源與意義 1.1.1 課題來源 該課題來自工廠，柴油機氣缸體是柴油機上的主要零件，年產(chǎn)量為10000件。生產(chǎn)中常用組合機床和專用機床組成的流水線進行組織生產(chǎn)。本課題依據(jù)于此，是專用機床的結構設計。 根據(jù)圖樣技術要求規(guī)定，三軸兩工位立式鏜床用于粗鏜氣缸孔基刮止口，氣缸

6、材料為HT250，硬度180~230HB，加工余量為5mm，零件外形尺寸為860mm×320mm×425.4mm。 本設計涉及到機制專業(yè)學生所學的主要專業(yè)課和專業(yè)基礎課，能充分得到機制專業(yè)方面能力的訓練。要求在設計過程中掌握專用機床的設計方法，盡量采用合理的機床設計方案，保證加工精度、生產(chǎn)率以及操作方便。 1.1.2 課題的意義 組合機床是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術和成套工藝裝備,它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟實用,因而被廣泛用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。 柴油機是大量生活設備及生產(chǎn)機械的主要動力部件，柴油機氣缸體是柴油機的主要元件，是需要大批量生產(chǎn)的

7、產(chǎn)品。而他的特殊的不規(guī)則的機構已經(jīng)不能用常用機床加工了，必須設計專用機床來快速生產(chǎn)并要保證質(zhì)量，因此可在自動線上完成一系列加工，而本課題只是這條加工自動線上的一道工序?，F(xiàn)有技術已經(jīng)完全能夠完成本道工序的自動化加工，可提高生產(chǎn)效率，提高加工精度，降低勞動強度。 1.2 組合機床的組成及分類 組合機床是根據(jù)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。 通常組合機床由以下部件組成：動力箱、多軸箱、滑臺、切削頭、夾具、側底座、中間底座、液壓裝置、電氣設備、刀工具等。 組合機床的通用部件分大型和小型兩大類。大型通用部件是指電機功率為1.5——30千瓦的動力部件及

8、其配套部件。這類動力部件多為箱體移動的結構形式。小型通用部件是指電機功率在0.1——2.0千瓦的動力部件及其配套部件。這類動力部件多為套筒移動的結構形式。用大型通用部件組成的機床稱為大型組合機床。用小型通用部件組成的機床成為小型組合機床。 組合機床除分為大型和小型外，按配置形式又分為單工位和多工位機床兩大類。單工位機床又有單面、雙面、三面和四面幾種工作形式，多工位機床則有移動工作臺式、回轉工作臺式、中央工作臺式和回轉鼓輪式等工作形式。 1.3 組合機床的特點 組合機床特點： （1）主要用于箱體類零件和其他不規(guī)則零件的的孔面加工。 （2）生產(chǎn)率高。因為工序集中，可多面，多工位，多軸，

9、多刀同時自動加工。 （3）加工精度穩(wěn)定。因為工序集中，可選用成熟的通用部件，精密夾具和自動工作循環(huán)來保證加工精度的一制性。 （4）研制周期短，便于設計，制造和使用維護，成本低。因為通用化，系列化，標準化程度高，通用零部件占70%——90%，通用件可組織批量生產(chǎn)進行預制或外購。 （5）自動化程度高，勞動強度低。 （6）配置靈活，因為結構模塊化，組合化?？砂垂ぜ蚬ば蛞?，用大量通用部件和少量專用部件靈活組成加工各類零件用的組合機床及自動線；機床易于改裝；產(chǎn)品或工藝變化時，通用部件一般還可以重復使用。 2 被加工零件的工藝方案的擬定 2.1 零件的工藝分析 本課題設計的機床是專

10、用來加工柴油機六個氣缸孔及止口粗加工的組合機床。氣缸體共六個氣缸孔，公差帶為H11，且有一定的位置度要求，滿足位置度公差值為⊙0.3，且滿足獨立原則，即孔的位置公差應小于⊙0.3mm，不受尺寸公差帶的限制。 對于箱體類零件有較高精度的孔加工，定位基準常采用“一面兩孔”定位。在本道工序中，采用地面作為定位基準面，“兩孔”選用地面的定位銷孔，一孔用圓柱銷一孔用菱形銷，夾緊力作用在頂面。這樣消除了工件的六個自由度，定位穩(wěn)定可靠，有利于提高各孔的位置精度。 零件的生產(chǎn)批量試舉定采用單工位、雙工位或自動線，還是按中小批生產(chǎn)特點設計組合機床的重要因素。本次設計所加工的零件的生產(chǎn)節(jié)拍是30分鐘/每件，生

11、產(chǎn)綱領為10000件，屬于大批量生產(chǎn)，工序安排一般趨于分散，且粗、精加工分布在不同的機床上加工完成，通過調(diào)研，可考慮采用液壓傳動機床。 2.2 零件工藝方案的擬定 1. 鑄造零件毛坯 2. 粗、精銑定位底面 3. 粗鏜氣缸孔，刮止口（本課題設計內(nèi)容） 4. 精鏜氣缸孔，刮止口 5. 熱處理 6. 去毛刺，清洗 7. 終檢 本課題設計的專用機床就是用來完成粗鏜氣缸孔、刮止孔這一工序的，氣缸孔有三個不同直徑的加工面，設計第一把鏜刀用來平整鑄造出的通孔，第二、三把鏜刀切削圓柱面。 2.3 機床加工方案確定 大型組合機床的配置型式可分為單、多工位兩大類，按照工序集中程度和不

12、同生產(chǎn)需要還有其他配置型式。工序高度集中的組合機床結合工件的特定情況來配置，并增設動力部件來加工工件的多個表面。用于大批量生產(chǎn)的組合機床，為提高生產(chǎn)率，除縮短加工時間和輔助時間，盡量使輔助時間和加工時間重合外，還可考慮在每個工位上同時安裝幾個工件同時加工，或者在一個工位上設置幾套夾具。本課題設計機床要加工的位是同樣規(guī)格呈直線排列的六個氣缸孔，根據(jù)被加工零件的結構特點和技術要求的分析，大體可確定采用立式三軸兩工位。配置主軸箱一個，立式液壓滑臺一個，滑動夾具工作臺一個，專用夾具一套，PC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)一套，單獨液壓站驅動液壓系統(tǒng)一套。 2.4 切削用量的確定 1、確定切削速度V、轉速n、進

13、給量和 由參考文獻【1】《組合機床設計》表3-11查得，采用硬質(zhì)合金刀具粗鏜鑄鐵時切削速度V=35-50m/min。 粗鏜128.5mm的孔時 取V=50m/min n= 取實際轉速n=120r/min則實際切削速度 V= 粗鏜122.5mm的孔時 取V=48m/min n= 取實際轉速n=120r/min則實際切削速度 V= 粗鏜119.5mm的孔時 取V=46m/min n= 取實際轉速n=120r/min則實際切削速度 V= 每轉進給量f=0.4-1.5mm/r，取f=0

14、.9mm/r 則每分鐘進給量=n×f=120×0.9=108mm/min 2、確定切削力F 切削轉矩T 切削功率P 由參考文獻【3】《專用機床設備設計》表7-24得硬質(zhì)合金刀具鏜孔時的一系列公式如下： 圓周力 切削轉矩 切削功率 —切削深度(mm) =3mm (每刀切削深度不同，最大為3mm) f—進給量(mm/r) f=0.9mm HB—布氏硬度 HB=HBmax-1/3(HBmax-HBmin)=230-1/3(230-180)=213.3 D—加工直徑（mm） V=切削速度(m/min) 最大圓周力N 最大徑向力 最大切削轉矩Nmm 最

15、大切削功率 3 組合機床總體設計——“三圖一卡” 3.1 被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)已確定的工藝方案，表示在該組合機床上完成的工藝內(nèi)容，加工部件尺寸、精度，表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準，加緊部件以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前的加工余量，毛坯或半成品情況的圖樣。除了設計研制合同外，它是組合機床設計的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和驗收機床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件圖的基礎上，突出本機床的加工內(nèi)容，并作出必要的說明而繪制的。 3.1.1 被加工零件工序圖包括的內(nèi)容 （1） 被加工零件的外形和主要輪廓尺寸

16、，以及與本工序機床設計有關的部件結構形狀和尺寸。如本設計加工的零件的外形尺寸854mm×320mm×425.4mm。 （2） 本工序選用的定位基準、加壓部位及加緊方向，以便據(jù)此進行夾具設計和導向設計。本設計選用底面為定位基準，底面及底面上的兩銷定位，頂面加緊。 （3） 本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術要求以及對上一道工序的技術要求。本設計工序加工表面為氣缸孔，尺寸分別為mm,mm,和mm。位置公差為。 （4） 注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度和加工余量。本加工零件為氣缸體，材料為HT250，硬度為180—230HBS，總加工余量為5mm。 3.1.2 另附

17、被加工零件工序圖 3.2 加工示意圖 加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定的基礎上繪制的，是表達工藝方案具體內(nèi)容的機床工藝方案圖，是設計刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、電器系統(tǒng)以及選擇動力部件、繪制機床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)，是對機床總體布局和性能的原始要求，也是調(diào)整機床和刀具所必備的主要技術文件。 3.2.1 加工示意圖表達和標注的內(nèi)容 （1） 反映機床的加工方法、加工條件及加工過程。本課題設計的是三軸二工位立式組合鏜床，用于粗鏜氣缸孔刮止口。加工過程：第一組刀具鏜mm的孔，預切削去除鑄件表面的不光滑的毛刺等；第二組刀鏜mm；第四組刀刮止口mm。 （2） 根據(jù)加工部位特

18、點及加工要求，確定刀具類型、數(shù)量、結構尺寸（直徑和長度）。為保證機床加工效率，避免在鏜孔時需要二次調(diào)整夾具，選擇剛性主軸，在主軸箱前蓋加專用套杯固定。選取硬質(zhì)合金鏜刀頭裝在專用鏜桿上，在確定專用鏜桿直徑時要保證鏜桿有足夠的剛度，又要使鏜桿與工件間有適當?shù)娜菪伎臻g。鏜桿直徑d=（0.6—0.8）D=0.8×119.5=95.6mm。取鏜桿直徑為96mm鏜桿用優(yōu)質(zhì)合金結構鋼制造，經(jīng)過鍛造、調(diào)質(zhì)、淬火（或滲碳處理）。 （3） 確定主軸的結構類型、規(guī)格尺寸及外伸長度。查《組合機床簡明設計手冊》表3-4可知主軸軸徑選50mm，為承受較大的徑向力和軸向力這里選用圓錐軸承主軸，型號為50-1T0721-4

19、1的剛性主軸，主軸外伸40mm。 （4） 標明主軸、夾具與工件之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。 （5） 根據(jù)機床要求的生產(chǎn)率及刀具材料特點，合理確定并標注主軸的切削用量。 （6） 確定機床傳動部件的工作行程及工作循環(huán)。選擇1HY63型立式機床，加工深度為345mm，查《組合機床設計》表3-24選取切入長度為10mm，切出長度為10mm，初步確定工進深度為365mm。 3.2.2 另附加工示意圖 3.3 機床尺寸聯(lián)系圖 機床聯(lián)系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按照初步選定的主要通用部件的總體結構繪制的。它用來表示機床的配置形式、主要構成及部件安裝位置、互相聯(lián)系、運

20、動關系和操作方位的總體布局圖。它用于檢驗各部件相對位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適。它為多軸箱、夾具等專用部件設計提供重要依據(jù)。它可以看成機床總體外觀簡圖。尤其輪廓尺寸、占地面積、操作方式等可以檢驗是否適合現(xiàn)場使用環(huán)境。 3.3.1 選擇動力箱、動力滑臺、立柱及其側底座 動力部件的選擇主要是確定動力箱和動力滑臺。本工序根據(jù)已定的工藝方案和機床配置型式并結合使用及修理等因素，確定機床為立式兩工位液壓傳動組合機床，液壓滑臺實現(xiàn)工作進給運動，選用配套的動力箱驅動多軸箱鏜孔主軸。 動力箱規(guī)格與滑臺匹配，其驅動功率主要根據(jù)多軸箱所傳遞的切削功率來選用。 式中——消耗于各

21、主軸的切削功率的總合，單位為kW； ——多軸箱的傳動效率，加工黑色金屬時取0.8∽0.9，加工有色金屬時取0.7∽0.8；主軸數(shù)多、傳動復雜時取小值，反之取大值；這里取0.9。 所以： kW 根據(jù)《組合機床設計簡明手冊》表5-39選1TD50-ⅴ型動力箱驅動（r/min；電動機選Y160M-6，功率為7.5 kW） 進給速度： mm/min 根據(jù)切削速度可以確定進給力為： 則多軸箱所需要的進給力為=16578N 由《組合機床簡明設計手冊》表2-4，并根據(jù)動力箱尺寸，選用1HY63動力滑臺，相配合的1CL63型立

22、柱，1CD631側底座。 3.3.2 確定機床裝料高度H 裝料高度指工件安裝基面至地面的垂直距離，在確定機床裝料高度時，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，以便允許內(nèi)腔通過隨行夾具返回系統(tǒng)或冷卻排屑系統(tǒng)，其次是機床內(nèi)部結構尺寸限制和剛度要求。實際設計時常在850～1060之間選取?？紤]到排屑、機床刀具調(diào)整的方便以及車間內(nèi)工件傳送滾道的高度，選擇裝料高度為940mm，本設計所選的動力滑臺的高度為450mm，輸送裝置高度為60mm，則側底座的高度為430mm。 初步確定動力部件工作行程如圖表示： 3.3.3 確定

23、夾具輪廓尺寸 主要確定夾具底座的長，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，夾緊機構，刀具導向裝置以及夾具底座排屑和安裝等方面的空間和面積的需要。 因為本設計課題中工件外形尺寸為854mm×320mm×425.4mm，初選夾具外形尺寸為1000mm×800mm×460mm。 3.3.4 確定多軸箱輪廓尺寸 根據(jù)標準，鏜類立式多軸箱厚度為340mm。因此，確定多軸箱尺寸，主要是確定多軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度h。根據(jù)實際情況和動力箱的選擇，查《組合機床簡明設計手冊》表7-1及表7-4我們可以初定多軸箱的輪廓尺寸80

24、0×630。 查《組合機床簡明設計手冊》表7-2我們可以初步確定多軸箱后蓋和動力箱法蘭尺寸。 其中為100mm，A為600mm，為180mm，h為250mm,為100mm，L為125mm。后蓋與動力箱連接法蘭尺寸630×499.5。 查《機床設計簡明手冊》表5-40確定多軸箱與動力箱結合面上聯(lián)接螺孔、定位銷孔及其位置。 其中L=1000mm，=630mm，=170mm，=490mm，=50mm，±0.2=100mm，±0.2=200mm，±0.2=300mm，±0.2=400mm，±0.2=500mm，=mm，鍵14×63mm，=9-M16-6H，=12-M16-6H

25、 深35mm，（錐銷）=16×70mm，=300mm，K=169.5mm，t=249.5mm，=499.5mm，±0.05=280mm，=80mm，=21mm，=210mm，=50mm，=130mm，=200mm，=630mm，=500mm，±0.2=450mm，=15mm，=120mm，=280mm，=440mm，=575mm，±0.02=560mm，±0.2=590mm，B=800mm，E=50mm，=70mm，=85mm。 3.3.5 另附機床聯(lián)系尺寸圖 3.4 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)效率計算卡。生產(chǎn)率計算卡是反

26、映機床生產(chǎn)節(jié)拍或生產(chǎn)實際生產(chǎn)率和切削用量﹑動作時間﹑生產(chǎn)綱領及負荷率等關系的技術文件。它是用戶驗收機床生產(chǎn)效率的重要依據(jù)。 3.4.1 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，一般情況下，兩班制取4600h。則 3.4.2 實際生產(chǎn)率 實際生產(chǎn)率（單位為件/h）是指所設計機床每小時實際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。即 式中 ——生產(chǎn)一個零件所需要時間（min），可按下式計算： 式中,,——為刀具工作進給長度，單位為m

27、m; ,,——為刀具工作進給量，單位為mm/min； ﹑——分別為動力部件快進﹑快退形成長度，單位為mm； ——當加工沉孔，止口，倒角、光整平面時，動力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5∽10r所需時間（min）； ——動力部件快速行程速度。用機械動力部件時取5～6m/min；用液壓動力部件時取3～10m/min；查《組合機床設計》表2-3取5m/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﹑卸（包括定位或撤銷定位﹑夾緊或

28、松開﹑清理基面或切屑及吊暈工件等）時間。它取決于裝卸自動花程度﹑工件重量大小﹑裝卸是否方便及工人的熟練程度。通常取0.5～1.5min。這里取1min。 則 min =2.56>Q 計算出的機床實際生產(chǎn)率能滿足理想生產(chǎn)率要求，時可行方案。 3.4.3 機床負荷率 >，機床負荷率為二者之比。即 41 4 組合機床多軸箱設計 4.1 多軸箱的

29、選擇 多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動軸、齒輪和附加機構組成，標準厚度180mm，立式機床多軸箱前蓋兼作油池，加厚到70mm，后蓋厚度為90mm。箱體內(nèi)腔安排兩排32mm寬的齒輪。箱體寬度和高度根據(jù)配套滑臺的規(guī)格按規(guī)定的系列尺寸（《組合機床設計簡明手冊》 表7-1）選擇，選定多軸箱的編號為800×630T0711-11。箱體材料為HT200，前后蓋材料為HT150。多軸箱后蓋與動力箱法蘭尺寸可查表查出，其結合面上連接螺孔、定位銷孔及螺孔位置相適應。 查《組合機床設計簡明手冊》圖7-1及表7-3通用多軸箱體結構尺寸及螺孔位置 寬度方向（B）螺孔距： 前壁：=30mm，=30mm，=

30、190mm，=350mm，=510mm，=670mm，=730mm； 后壁：=30mm，=50mm，=250mm，=450mm，=650mm，=730mm。 高度方向（H）螺孔距： 前壁：=50mm，=210mm，=370mm，=530mm，=580mm; 后壁：=50mm，=210mm，=370mm，=530mm，=580mm。 上蓋螺孔距：=100mm，A=600mm，=193mm，=387mm，=580mm； 側蓋螺孔距：=180mm，=250mm，=115mm，=230mm。 其他：=100mm，=125mm，=55mm，=25mm，=M12， =M16，=M20，=9

31、0mm，=40mm，=14mm， =40mm，=35mm，=18mm，=30mm，=43mm， =18mm，=16mm，=8mm，=12mm，R=30mm。 4.2 多軸箱設計原始依據(jù)圖 根據(jù)“三圖一卡”繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖，主要內(nèi)容為： 1、 根據(jù)機床聯(lián)系尺寸圖繪制多軸箱外形圖，標注輪廓及動力箱驅動軸的相對位置尺寸。 2、 根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖，標注所有主軸位置及工件與主軸、主軸與驅動軸的相對位置尺寸。 3、 根據(jù)加工示意圖標注各主軸轉速及轉向。 4、 列表標明各主軸的工序內(nèi)容、切削用量和外伸尺寸等。 5、 標明動力部件型號及其性能參數(shù)等。 注：1.材料

32、及硬度：材料HT250，硬度180~230HB 2.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 工序內(nèi)容 n（rmin-1） V(mmin-1) f(mmr-1) 1、2、3 40 鏜119.5mm的孔 120 45.03 108 1、2、3 40 鏜122.5mm的孔 120 46.16 108 1、2、3 40 鏜128.5mm的孔 120 48.42 108 4.3 多軸箱傳動設計 4.3.1 傳動方案設計 多軸箱傳動設計，是根據(jù)動力箱驅動軸位置和轉速、各主

33、軸位置及其轉速要求，涉及傳動鏈，把驅動軸與各主軸聯(lián)系起來，使各主軸獲得預定的轉速和轉向。 在保證主軸的強度、剛度、轉速和轉向的條件下，力求使傳動軸和齒輪的規(guī)格、數(shù)量最少。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。為了使結構緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動比一般要大于（最佳傳動比為），后蓋內(nèi)齒輪傳動比允許取至；盡量避免升速傳動。用于粗加工主軸的齒輪，應盡可能設置在第Ⅰ排，以減少主軸的扭轉變形。另外應注意，剛性鏜孔主軸上的齒輪，其分度圓直徑要盡可能大于被加工孔的孔徑，以減少震動，提高運動平穩(wěn)性。 根據(jù)三主軸要求轉速等技術參數(shù)都相同，并且呈直線分布的情況，可在主軸連線的垂直平分線上設

34、傳動軸，由其上的一個或幾個齒輪來帶動各主軸。初步擬定多根傳動軸對稱傳動方案： 三主軸是中心對稱的，可設計對稱的傳動軸，以簡化設計。初步擬定傳動方案圖如下： 此方案中軸4、5、6都是傳動軸，4在中心線上，5、6型號相同以中心線相對稱。 根據(jù)選用的1TD50-Ⅴ動力箱，其輸出轉軸速為485r/min，要求的主軸轉速為120r/min，可計算出總傳動比，選定由電動機輸出軸到傳動軸4的傳動比為，傳動軸4道主軸1的傳動比為。 查《組合機床簡明設計手冊》表7-22可以初步選定動力箱齒輪為3×24 ×40-1T0741-41，寬度取84mm。 4.3.2 確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù) 傳動

35、軸4取在驅動軸0的正下方，垂直方向位置待齒數(shù)確定后便可確定。 驅動軸0和傳動軸4之間的傳動比為，則傳動軸4上第Ⅲ排齒輪齒數(shù)為 ，轉速為r/min，可確定驅動軸0與 傳動軸4之間的距離為108mm。傳動軸4第Ⅱ排齒輪與主軸1上的齒輪齒合， 主軸1與傳動軸4之間的距離為=216mm，又知道傳動軸4到主軸1的傳動 比為，我們?nèi)↓X輪模數(shù)為3mm，軸4直徑均為50mm，可求出=25，=50。 主軸1的轉速為。 取第Ⅰ排齒輪模數(shù)也為3mm，已知即，傳動 軸4和主軸2的距離為，可求出，=56， 。由此可以確定傳動軸5和主軸2的轉速為 r/min。 ，所以齒輪5在齒輪2、4 連線向外偏移

36、一部分。 傳動軸6、主軸3和傳動軸5、主軸2關于中心線對稱。即=56， =56，=121.25。 4.3.3 潤滑油泵和手柄軸的安置 本多軸箱采用葉片油泵潤滑，油泵供油至分油器經(jīng)油管分送到第二排齒 輪和第三排齒輪。本箱體尺寸中等，主軸數(shù)目較少，因而只設置一個潤滑油 泵。由于是立式機床，油在前蓋內(nèi)，由油管分散引至最高排齒輪上面，使主 軸箱內(nèi)的傳動件得到潤滑，所以把油泵安裝在前蓋內(nèi)，油泵齒輪放在第三排。在主要傳動環(huán)節(jié)安排好之后，給油泵軸安排一個合適的位置。葉片潤滑泵的使用轉速為400~800r/min，葉片潤滑油泵的中心線離油面的高度不應大于400~500mm。 本設計中選用ZI

37、R12-2液壓泵（z=24，m=3）。油泵軸轉速 ，輸油量按照《組合機床設計簡明手冊》圖7-13選取，供油量Q=2.8L/min，吸油高度H=0.68m，查表7-4可知注油量為11L。 多軸箱設置手柄軸，用于對刀、調(diào)整或裝配檢修時檢查主軸精度。為了 扳動起來方便，手柄軸的轉速應盡可能高些，其所處位置要靠近機床操作者 的一側，并且是便于下扳手的地方。另外，手柄軸的周圍應由較大的空間， 以便扳動一次手柄軸的轉角不小于60度。傳動系統(tǒng)安排好后，按上述要求從 傳動軸中選擇一根作為手柄軸。 本設計中選定傳動軸6作手柄軸，周圍有足夠大的空間可以進行上述操 作。 4.3.4 演算各主軸

38、轉速。 （ 符合要求） 4.3.5 多軸箱坐標計算 為了便于多軸箱體的加工，我們選擇坐標原點為定位銷的直角坐標系為 加工基準坐標架。 根據(jù)原始依據(jù)圖算出驅動軸、主軸坐標尺寸如表所示： 坐標 銷孔 驅動軸O 主軸1 主軸2 主軸3 X 0.000 350.000 350.000 620.000 80.000 Y 0.000 169.500 390.000 390.000 390.000 傳動軸4與驅動軸1定距，已知，又知，= 169.500，則 主軸3、傳動軸4與傳動軸5定距，已知=350.000，=277.500， =80

39、.000，=390.000，則=292.500mm，=126.000mm，=168.000mm 作5a⊥34，垂足為a，查《組合機床設計》可知 =167.358mm mm mm mm 則：=+-=228.84 =+-=312.088 過主軸1和傳動軸4做直角坐標系，傳動軸5和傳動軸6關于x’軸對 稱。 已知mm，mm 則：mm 安排油泵軸7齒輪與傳動軸0齒輪嚙合，且傳動軸0與油泵軸7連線與中心線角度為450，已知，則 ，， 各傳動軸坐標尺寸如表所示： 坐標 銷孔 驅動軸O 主軸1 主軸2 主軸3 傳動軸4 傳

40、動軸5 傳動軸6 油泵軸 7 X 0.000 350.000 350.000 620.000 80.000 350.000 228.840 471.160 400.907 Y 0.000 169.500 390.000 390.000 390.000 277.500 312.088 312.088 118.593 4.3.6 驗算各坐標點 由中心距允許誤差可知 mm （符合要求） mm （符合要求） 因為傳動軸5、6關于傳動軸4與主軸一的中心線 （符合要求） mm mm （符合要求） 4.4 主軸、傳動軸、齒輪

41、的確定及動力計算 4.4.1 主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定 1、主軸選用滾錐軸承短主軸，可承受較大的徑向和軸向力，且結構簡單，裝配調(diào)整方便。與刀具剛性連結。 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為50mm。 主軸直徑的計算： 式中： d——軸的直徑（mm） M——軸所傳遞的扭矩（N·mm）； ——軸的抗扭截面模數(shù)（），實心軸的 ； ——許用剪切應力（N/mm2），45鋼的=31N/mm2 B——系數(shù)。在本計算中取B=7.3。 經(jīng)過計算，初定的主軸直徑滿足要求，確定主軸直徑d=50，型號為50T

42、0721-42。主軸材料采用40Cr鋼。 2、齒輪模數(shù)按照公式估算： 式中 P——齒輪所傳遞的功率，單位為kW z—— 一對嚙合齒輪中小齒輪的模數(shù) n——小齒輪的轉速，單位為r/min 選定模數(shù)為3，并且所有傳動關系之間使用相同模數(shù)。 4.4.2 多軸箱所需動力的計算 多軸箱所需功率按下列公式計算： 主軸的切削功率按照選定的切削用量按公式計算獲得；軸的空轉功率按 《組合機床設計簡明手冊》表4-6確定；每根軸上的功率損失為1%。 已知, 則： 4.4.3 傳動軸的確定 根據(jù)《組合機床設計簡明

43、手冊》 表4-4選擇傳動軸參數(shù)及型號。d=50mm， 型號為50T0731-41。傳動軸用45鋼，調(diào)制T235。 主軸與傳動軸裝配表： 軸號 軸頸 軸的型號 轉速 T0741-91齒輪 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 0 40 485 32440 1 50 50-1T0721-41 121.25 35050 2、3 50 50-1T0721-41 121.25 35650 4 50 50-1T0731-44 242.5 32850 32550 34250 5 50 50-1T0731-43 121.25 3

44、5650 6 50 50-1T0736-43 121.25 35650 7 葉片液壓泵ZIR12-2及齒輪（z=24，m=3）d=20 續(xù) 軸號 T0721-51套 T0721-52鍵套 T0721-84鍵 1 2 3 1 2 0 12×36 1 50×21.5 50×65.5 14×28 2、3 50×65.5 50×21.5 14×28 4 50×16 50×21.5 50×21.5 12×50 14×22 14×70 5 50×65.5 50×21.5

45、 14×28 6 50×65.5 50×21.5 14×28 7 續(xù) 軸號 滾動軸承 30210 51210 6014 0 1 2 1 1 2、3 2 2 2 4 2 5 2 6 2 7 4.4.4 驗算傳動軸的直徑 因為 式中，B——系數(shù)，查《組合機床設計》表3-19可知傳動軸B=5.2，主軸 B=7.3則： N/m=137835N/mm <40mm（符合要求） N/m=267400N/mm

46、 mm<50mm（符合要求） N/m=175641N/mm <50mm（符合要求） N/m=169340N/mm mm<50mm（符合要求） 4.4.5 計算齒輪強度 因為鏜刀主傳動為輕載傳動，因此只驗算接觸強度。選擇驅動軸齒輪驗 算，選齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為300HBS，齒輪的接觸疲勞強度極限 =770Mpa。齒寬B=32mm。組合機床為一般工作機，速度不高，故選用7 級精度。 根據(jù)公式： 式中 ——材料彈性系數(shù)，查《機械設計手冊》表23·2-29，取=189.8 ——節(jié)點區(qū)域系數(shù)，查《機械設計手冊》圖23·2-16，取

47、=2.5 ——接觸強度計算的重合度與螺旋角系數(shù)， 查《機械設計手冊》圖23·2-17，取==0.8485×1=0.8485 ——使用系數(shù)，查《機械設計手冊》表23·2-24， ——動載系數(shù)，查《機械設計手冊》式23·2-12 ——齒間載荷分配系數(shù)，查《機械設計手冊》表23·2-28， =1.0 ——齒向載荷分布系數(shù)，查《機械設計手冊》式23·2-13， =1.36 ——圓周力 ——齒寬,b=32mm ——分度圓直徑,d=72mm

48、——傳動比，取u=2 式中有關數(shù)據(jù)及系數(shù)如下： m=3mm、z=23、=485r/min、、、 得出 ： 755.97Mpa<770Mpa 4.5 多軸箱總圖及零件圖的繪制 4.5.1 多軸箱總圖設計 多軸箱總圖設計包括主視圖、展開圖，編制裝配表，制定技術條件四部 分。主視圖表明主軸位置及齒輪傳動系統(tǒng)，齒輪齒數(shù)、模數(shù)。主視圖標明軸 號、各軸的轉速和轉向，畫出潤滑系統(tǒng)。 展開圖表明： 1、 軸的結構、齒輪結構及所在排數(shù)，采用簡化的展開圖并以裝配表相配合，表明多軸箱各軸組件的裝配結構。 2、 對于2、3主軸和5、6傳動軸，結構

49、相同且位置對稱，只分別畫出一根，用軸號標明。 3、 展開圖上完整標注箱體的厚度尺寸及箱壁和內(nèi)腔有關聯(lián)系尺寸，主軸外伸長度等。 4、 總圖用局部剖視圖表明動力箱于后蓋及前后蓋與箱體間的定位結構。 4.5.2 多軸箱技術條件 多軸箱總圖上注明多軸箱部裝要求。即： 1、 多軸箱制造和驗收技術條件：多軸箱按ZBJ58011-89《組合機床多軸箱制造技術條件》進行制造，按ZBJ58012-89《組合機床多軸箱驗收技術條件》進行驗收。 2、 主軸精度：按JB3043-82《組合機床多軸箱精度》標準進行驗收。 4.5.3 多軸箱零件設計 多軸箱總圖設計中，大多數(shù)部件是通用零件、標準件和

50、外購件，主軸專用 軸、刀桿及特殊軸套另外繪有零件圖。 多軸箱體根據(jù)多軸箱總圖要求，繪出了需要補充加工的部位。 4.6 鏜刀具的設計 鏜刀在鏜桿上一般傾斜一個角度安裝，以便使鏜刀在鏜桿內(nèi)有較長的安 裝長度并有足夠的位置安裝壓緊調(diào)整螺釘。為了避免鏜刀在加工時因工件材質(zhì)不均而“楔”入工件，一般鏜刀刀尖稍低于孔中心，這樣還可以增大鏜刀的支撐面。鏜刀不宜在鏜桿外懸伸出過長，以免剛性不足。 鏜孔直徑D、鏜桿直徑d、鏜刀截面BxB之間的關系，一般按（D-d）/2= （1~1.5）B考慮，并按照《組合機床設計》表3-16選擇鏜刀截面為20x20mm， 由此確定鏜刀的外伸尺寸分別為：16.25

51、mm、13.25mm、11.75mm。本工序為粗 鏜孔，則選擇標準刀具T0615-52(硬質(zhì)合金鏜刀頭)。 鏜刀在鏜桿上用螺釘壓緊。為調(diào)整鏜刀方便，在鏜刀后面設調(diào)整螺釘， 為加大壓緊力及避免扭壞，采用內(nèi)六方螺釘。因考慮到不用鏜模板，所以選 鏜刀為方截面，因為在截面積相同時其彎曲剛性較好，鏜刀制造簡單，只是 刀桿上的方孔制造較復雜。 鏜桿應有一定的強度和剛度。為使鏜桿前導向部分由較高的硬度，采用 低碳合金制造并滲碳淬火。 鏜桿制造和裝配時注意壓緊螺釘之間的距離不宜太近，鏜刀槽的地尖角 等處應有較大的倒角，以免熱處理時產(chǎn)生裂痕或熔化。

52、 5 夾具滑臺和專用夾具設計 夾具是組合機床的重要組成部件，是根據(jù)機床的結構方按和加工工藝、 零件結構特性專門設計的。用于實現(xiàn)被加工零件的準確定位和加壓，及裝卸 工件的限位等作用。 本課題中的被加工零件——氣缸體用下體面定位，采用一面兩銷定位方 式，銷是固定在支撐面上的固定銷，配合上下運動的專用傳送帶使用。 5.1 零件定位分析 5.2 零件夾緊分析及計算 5.2.1 夾緊分析 本設計選用底面為定位基準，底面及底面上的兩個φ13的孔定位，頂面 加緊。選用非標準件φ13的的圓柱銷和菱形銷定位，銷與銷孔的公差配合為 。 零件在組合機床

53、上加工時，工件依靠夾具上的定位支撐系統(tǒng)獲得對于刀 具及其導向的正確相對位置，依靠夾緊來消除工件因受切削力的作用而產(chǎn)生 的位移和振動，使工件在加工過程中能繼續(xù)保持定位所得到的正確位置。 組合機床上廣泛采用液壓夾緊機構，本設計采用液壓缸直接夾緊。 夾緊機構設計由三個部分組成：夾緊元件確定為六個分三組分布在被加 工零件上表面的壓板；中間傳動部分是專門設計的傳動連桿。夾緊動力部分 采用液壓夾緊，在夾具空腔內(nèi)夾緊元件的相應位置分別安裝液壓缸，利用壓 力油作為夾緊動力，通過中間傳動機構使夾具的夾緊元件執(zhí)行加緊動作。 液壓夾緊夾具操作簡便，易于集中控制、程序控制和實現(xiàn)自動化，工作 壓力高，

54、油缸結構尺寸小，便于實現(xiàn)過載自動保護，元件便于標準化。此外， 由于油液不可壓縮性，液壓夾緊能夠維持較好的剛性。 液壓傳動易于實現(xiàn)復雜的自動工作循環(huán)，并且可以采用統(tǒng)一的液壓系 統(tǒng)來控制大量的夾緊機構，所以夾緊的液壓動力與動力滑臺、夾具滑臺和專 用傳送帶的液壓動力由統(tǒng)一的液壓泵提供。 5.2.2 夾緊力的相關計算： 刀具切削圓周力 N 三根主軸的總圓周力 F= 按照下面公式計算夾具垂直于零件上表面的夾緊力： 式中 ——摩擦系數(shù)，按照《機械設計手冊（機械部分）》表43.4-1 選取0.15 —

55、—夾具提供的總夾緊力，為六個壓板傳遞壓力之和。 每個壓板傳遞的壓力，即液壓缸的拉力為N 選工作壓力：按照《機械設計手冊》表43.4-3各種機械常用的系統(tǒng)工作 壓力選組合機床工作壓力為3-5MPa。 綜合上述考慮，選定動作壓力為3 MPa。 按照表43.6-42 冶金設備標準液壓缸技術規(guī)格 選缸徑D=63mm的液壓缸，型號為Y-HG1-C63/36×990，技術參數(shù)如下： 缸徑 D/mm 活塞桿直徑/mm 工作壓力16MPa 油口尺寸/mm 速度比 推力 /kN 拉力/kN 通徑 聯(lián)結螺紋 1.46 2 =1.46 =2 63 36 45 49.8

56、8 33.59 24.43 15 M27×2 5.2.3 定位誤差的分析計算 定位銷與銷孔的配合為φ13H6/g5 基本尺寸φ13屬于大于10mm小于18mm，由《互換性與測量技術基礎》表2.2得IT6=0.011，IT5=0.008。 對于基準孔H6的EI=0,其ES=EI+IT6=0.011mm 對于g5，由表2.4得es=-0.006mm, 則：ei=es-IT5=-0.006-0.008=-0.014mm 由此可得φ13H6= ， 其最大間隙為 0.011+0.014=0.025mm 查《機床夾具設計手冊》表1-1-12可知：

57、 工件在夾具中的定位誤差為： 轉角誤差為： 其中：——第一定位孔與圓定位銷間的最小間隙； ——第二定位孔與削邊銷間的最小間隙； ——第一定位孔尺寸上偏差； ——圓定位銷尺寸下偏差； ——第二定位孔尺寸上偏差； ——削邊定位銷尺寸下偏差。 則定位誤差為： mm 轉角誤差為： 5.3 夾具滑臺的選擇 夾具滑臺確定選用1HY系列液壓滑臺，臥式配置。根據(jù)已經(jīng)確定的機床型號和機床尺寸聯(lián)系圖，選用1HY80型液壓滑臺。在上滑臺上表面設計長條形支撐面，作為安裝定位銷的基面和本身作為定位面使用，所以加工精度尤其是平面度要能保證零件的加工要求。 滑臺側底座選用1CC801，并

58、根據(jù)裝料高度做適當加工，以滿足本設計的要求。 5.4 夾具設計 5.4.1 夾具體的設計 夾具體與所選的上滑臺相配套，寬度相同，用沿寬度方向分布的16個螺 栓裝配在滑臺上。由左右兩部分組成，分別裝夾在零件的兩側，中間為帶有 支撐板的空腔，用來安裝液壓缸和夾具傳動裝置，夾緊部分伸出夾具體外，對零件上表面實施垂直向下的夾緊力夾緊。夾具體長度方向的外壁上設計有與液壓缸位置對應的方孔，方便液壓缸的安裝和維修，方孔用蓋蓋住，蓋用螺栓固定在夾具體上。 5.4.2 夾緊和傳動部分的設計 夾緊和傳動部分的結構圖如下，拉桿底面為方形，中間有螺孔，與液壓缸桿向連。拉桿上半部分是四棱柱，如圖

59、，沿長度方向加工出光孔，穿入軸，軸兩端伸出拉桿支撐在壓板內(nèi)相應的槽內(nèi)。執(zhí)行夾緊動作時，活塞桿向下施加拉力，壓板在軸的帶動和垂直束縛的壓板套限制下向下運動，壓板頭部壓緊工件。在執(zhí)行松開動作時，活塞桿向上運動，壓板向上運動，在壓板尾部凹槽下壁碰到擋桿時凹槽上壁已經(jīng)越過壓板套，此時壓板向右傾斜，完成松開動作。 設計總結 畢業(yè)設計即將結束，慢慢品味這半年的生活，發(fā)現(xiàn)自己在不知不覺中學到了許多東西。 經(jīng)過近兩個月地調(diào)研、查閱資料、定方案、計算、設計，我終于完成了柴油機汽缸體工藝及其專用機床設計的全部內(nèi)容，在感到欣慰的同時，我深

60、深地感覺到自己知識的匱乏。通過這次組合機床的設計，我把以前學過的專業(yè)知識和在一些參考資料上查到的相關內(nèi)容綜合運用到我的畢業(yè)設計過程中去，培養(yǎng)了我遇到問題后解決問題的能力。在設計過程中，經(jīng)常會遇到一些自己沒有接觸過的東西，這就需要我查閱相關資料，并進行創(chuàng)新設計，例如：1.在組合機床多軸箱主軸連接方式中多數(shù)參考資料所用的都是浮動連接，而我所需要的是剛性連接，這就需要對主軸、刀具進行專門設計，為保證其剛度還對多軸箱進行部分修改；2.本設計所加工的零件是比較大的，這樣如果選用標準液壓滑臺和滑臺側底座就會使裝料高度過高，并使刀具和夾具之間的距離不大，這樣使更換刀具和調(diào)整刀具產(chǎn)生一定的麻煩，為了避免這種情

61、況就需要對滑臺側底座進行加工，直到裝料高度滿足要求；3.在工件的加工過程中，為了提高工作效率，并保證加工精度，這就需要設計專用的液壓夾具。像這樣的問題在設計中遇到的還有很多，想要把每個問題都處理的很好并不是一件簡單的事，這就需要在設計中，不斷查閱大量的相關資料和馬老師討論相關問題，從中尋找最好的解決辦法。 在這次設計中我明顯的發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足之處，比如說粗糙度和公差配和的選用，以及設計結構的合理性，這些問題雖然說隨著設計的進行有了一定的改善，但還是有不小的問題的。希望各位老師指出錯誤，讓我有更多的學習機會。 由于本人水平有限而且缺乏經(jīng)驗，加之時間不太充足，設計中不妥之處在所難免，歷經(jīng)將

62、近三個月的畢業(yè)設計即將結束，敬請各位老師對我的畢業(yè)設計作最后的檢查。 致謝 本次畢業(yè)設計是在馬玉平老師的親切關懷和悉心指導下完成的。他們嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從設計方案的確定到設計的最終完成，馬老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。特別是他們開朗的性格和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很快的融入我們這個新的團體 ，在此謹向老師們致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 ????在此，我還要感謝在一起做畢業(yè)設計的同組同學們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至設計的順利完成。感謝同宿舍的同學們對我學習生活上的支持和幫助，才

63、使我的設計在一個良好的學習生活環(huán)境中進行。感謝大學幾年來所有的老師，為我們打下機械專業(yè)知識的基礎。老師的教育不僅讓我學到了專業(yè)知識，掌握了相關技術，提高了自身素質(zhì)，更使我對人生充滿了憧憬。在往后的征途中，我會加倍努力。 ?????在設計即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到設計的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無盡的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要再次感謝指導我畢業(yè)設計的馬玉平老師，謝謝你! 參考文獻 [1] 謝家瀛. 組合機床設計簡明手冊. 機械工業(yè)出版社，1998 [2] 大連組合機床研究

64、所. 組合機床設計. 機械工業(yè)出版社，1975-6 [3] 王秀倫等. 機床夾具設計.中國鐵道出版社，1984 [4] HIRAM E·GRANT. 夾具—非標準夾緊裝置. 機械工業(yè)出版社，1975 [5] 徐灝. 機械設計手冊.機械工業(yè)出版社，北京：機械工業(yè)出版社， 2000.6 [6] 吳宗澤等. 機械設計課程設計手冊. 北京：高等教育出版社，1999 [7] 李慶余. 機械制造裝備設計. 北京：機械工業(yè)出版社，2003.8 [8] 大連組合機床研究所. 組合機床設計參考圖冊. 機械工業(yè)出版社， 1975 [9] 魯屏宇. 工程圖學. 北京：化學工業(yè)出版社，2001 [10] 叢鳳延 遲建山. 組合機床設計. 上?？茖W技術出版社，1993.8 [11] 沈陽工業(yè)大學 大連鐵道學院 吉林工學院. 組合機床設計. 上海 科學技術出版社，1985.1 [12] 許曉旸. 專用機床設備設計. 重慶大學出版社，2003.3 [13] 周誦明. 機械類專業(yè)畢業(yè)設計指導書. 華中理工大學出版社， 1975