2152 S195柴油機機體三面精鏜組合機床總體設計及左主軸箱設計。,s195,柴油機,機體,三面精鏜,組合,機床,總體,整體,設計,主軸 畢業(yè)設計說明書_______________________________________________________________________________________ 10 前 言四年來，我們在鹽城工學院特別是機械系領導的深切關懷下，即將完成大學基礎課的學習。在此我們將通過這次畢業(yè)設計來檢驗和證明我們四年來取得的成果。這次畢業(yè)設計是有學校分組分配課題，我的課題是：S195 柴油機機體孔用精鏜組合機床總體設計及左主軸箱的設計。在設計之前我們先后到了鹽城市的幾個大的機械廠進行了詳細的實習考察，它們分別是江淮動力廠、鹽城機床廠、紅旗機床廠、躍達拖拉機廠。在實習期間我們的課題指導老師給我們進行了詳細的指導講解，使我在設計之初就對 S195 柴油機的加工過程和具體的孔的精鏜過程和方法有了較深的理解，并且對組合機床的設計加工總過程特別是左主軸箱的解剖裝配結構和工作原理作了深入的調查。這為我們后來進行具體的畢業(yè)設計奠定了很好的基礎。Ｓ195 柴油機以其設計緊湊,啟動輕便,維修簡便,技術經濟指標先進,能為手扶拖拉機、水泵、電站、運輸及多種農副業(yè)加工機械和設備作配套動力,在工農業(yè)生產中得到廣泛的應用。機體是柴油機的一個重要零件,精鏜孔又是機體加工中最關鍵的工序,機體 70%以上的主要技術要求均在此工序得到保證。加工精度要求高,特別是機體氣缸套孔止口深度公差,大跨度等直徑同軸孔、平衡軸孔孔徑公差,大懸臂氣缸孔孔徑公差,曲軸孔與氣缸孔垂直度,曲軸孔與平衡軸孔、曲軸孔與凸輪軸孔軸心線平行度,氣缸套孔止口面與氣缸孔軸心線垂直度等的精度要求較高。機體加工中,精鏜孔工序的加工質量將直接影響柴油機的功率、油耗、噪聲等性能。同時,由于Ｓ195 柴油機的生產批量較大,因而要求該工序的加工設備具有較高的生產效率和自動化程度。然而,目前國內現(xiàn)有的加工設備都不能很好地滿足上述加工質量和生產效率等方面的要求,這在一定程度上制約了Ｓ195 柴油機的性能保證和生產產量的提高。本文介紹的Ｓ195 柴油機機體三面精鏜孔組合機床,是在調研的基礎上,吸收了鏜床設計的優(yōu)點,根據(jù)具體情況設計、制造而成。組合機床及其自動線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、經濟實用，因而被廣泛應用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產批量比較大的大中型箱體類和軸類零件（近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額） ，完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。組合機床的分類繁多，有大型組合機床和小型組合機床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式，還有多工位回轉臺式組合機床等；隨著技術的不斷進步，一種新型的組合機床--柔性組合機床越來越受到人們的青睞，它S195 柴油機機體三面精鏜組合機床總體設計及左主軸箱設計12323323應用多位主軸箱、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（PLC） 、數(shù)字控制（NC）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。另外，近年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機（清洗機、裝配機、綜合測量機、試驗機、輸送線）等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。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(jù)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。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。隨著市場競爭的加劇和對產品需求的提高，高精度、高生產率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控組合機床及其自動線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機床行業(yè)企業(yè)，因此組合機床裝備的發(fā)展思路必須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的成套性為主攻方向。一方面，加強數(shù)控技術的應用，提高組合機床產品數(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，適應可調可變、多品種加工的市場需求。設計組合機床時，為使加工過程順利進行，并能達到要求的生產效率，必須在握大量的零件加工工藝資料基礎上，整體考慮影響制定零件加工方案、機床配置形式、結構方案的各種因素及應注意的問題。經過分析比較，以確定零件在組合機床上合理可行的加工方法及組合機床的配置形式等等，這些是組合機床方案制定要考慮的主要內容。我們設計的組合機床如果能合理的應用到實際中去，必定能大大提高生產效率，為廠家?guī)磔^高的生產效益。2003 年 6 月畢業(yè)設計說明書_______________________________________________________________________________________ 11.總體方案論證組合機床是針對被加工零件的特點及工藝要求，按高度集中制的原則設計的一種高效率專用機。設計組合機床時，首先要根據(jù)組合機床完成工藝要求的一些限制及組合機床各種工藝方法能達到的加工精度、表面粗糙度及技術要求，解決零件是否可以利用組合機床加工以及采用組合機床加工是否合理的問題。如果確定可以利用組合機床加工，為使加工過程順利進行，并能達到要求的生產效率，必須在握大量的零件加工工藝資料基礎上，通盤考慮影響制定零件加工方案、機床配置形式、結構方案的各種因素及應注意的問題。經過分析比較，以確定零件在組合機床上合理可行的加工方法及組合機床的配置形式等等，這些是組合機床方案制定的主要內容。本設計是為 195 型柴油機機體的三面精鏜孔工序。為了能夠達到質量好、效率高的要求，擬定設計一個三面精鏜的組合機床。由于被加工零件的孔的加工精度、表面粗糙度和技術要求所限，必須設計三面精鏜組合機床。由于被加工零件機體的體積小、重量較重，且是單工位三面加工，倘采用立式床身，將造成加工困難，難以保證加工精度，且平穩(wěn)不夠，故將采用臥式床身，通過三個動力頭，主軸箱鏜銷頭，一次性完成該工序較為妥帖。以上作為本次設計的初定方案。1.1 影響組合機床方案制定的主要因素1.1.1 被加工零件的加工精度和加工工序被加工零件的加工精度和加工工序是制定機床加工方案的主要依據(jù)。當孔與孔之間有較高的位置精度要求（如〈=0.05mm）時，安排工藝應考慮在同一個工位上對所有的孔進行最終精加工。如果同一軸上的幾個孔的同軸度要求較高時（〈=0.05mm） ，其最終精加工應從同一面進行。由于 S195 柴油機的機體孔與孔之間有較高的位置精度，并且同一軸上的孔有較高的同軸度要求。因此，確定組合機床應在同一個工位上對所有的孔進行加工，且同一軸上的孔用同一軸加工。1.1.2 被加工零件的特點主要指零件的材料、硬度、加工部位的結構形狀、工件剛性、定位基準面的特S195 柴油機機體三面精鏜組合機床總體設計及左主軸箱設計12323323點等。它們對機床的加工方案的制定有著重要的影響。被加工零件的特點在很大程度也決定了機床的配置型式。機體類零件多帶層壁上的同軸孔，因此要在同一鏜桿上安裝多個鏜刀頭進行鏜削，退刀時，要求工件“讓刀” ，鏜刀頭周向定位。又被加工的箱體孔中心線與定位基面平行且需由一面或幾面加工箱體件,故采用臥式組合機床。1.1.3 零件的生產批量大批量生產要求工序安排的趨于分散，而且，粗、半精、精加工應分別在不同的機床上完成。這正是我們設計的機體精鏜組合機床。1.1.4 機床的使用條件如使用廠車間溫度比較高，使用液壓傳動機床往往造工作性能不穩(wěn)定，則可選用配置機械動力部件的機床。我們選用液壓傳動工作臺。1.2 機體的定位與夾緊定位：箱體類零件可有兩種定位方法：“一面雙孔”定位法和“三平面”定位法。這里采用后者。這兩種方法一般都采用箱體設計基準，即箱體在機器中的主要安裝面----底面，還有另外兩面右側面和后面。夾緊：為減少和避免機體在夾壓力的作用下的變形，影響加工精度，這里不單從上面壓緊箱體，而采用上面壓緊與底座加緊相結合的辦法以減少機體變形。1.3. 確定機床的配置形式及結構方案由于采用固定式夾具，再同一工位上對同一孔進行加工，故采用單工位臥式組合機床。該機床特別適合箱體類零件的加工。并且加工精度較高。精鏜機床夾具的公差一般取被加工零件的 1/3—1/5。畢業(yè)設計說明書_______________________________________________________________________________________ 12. 組合機床總體設計及計算組合機床的總體設計，就是針對具體的被加工零件，在造室的工藝和結構方案的基礎上，進行方案圖紙設計。這些圖紙包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、生產率計算卡片。機床聯(lián)系尺寸圖等，下面談談這些圖紙的設計。2.1 被加工零件工序圖2.1.1 被加工零件工序圖的設計被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示出在一臺機床上或一條自動線上完成的工藝內容、加工部位的尺寸及精度、技術要求、加工用定位基準、夾位部位，以及被加工零件的材料、硬度和本機床加工前毛坯情況的圖紙。被加工零件工序圖2.1.2 主軸箱的分布從工序圖中可知，本三面精鏜組合機床布置有三個主軸箱，它們分別為左、右主軸箱和后主軸箱。S195 柴油機機體三面精鏜組合機床總體設計及左主軸箱設計12323323左動力箱帶左主軸箱加工 1，2，4，5，6 五個孔，它們的位置分布如下：右主軸箱加工 3 軸后主軸箱加工 7 軸工序圖是組合機床設計的主要依據(jù)，也是制造使用時調整機床、檢查精度的重要技術文件。2.2 加工示意圖加工示意圖是組合機床設計的重要圖紙之一，在機床總體設計中占有重要地位，它是設計刀具、夾具、主軸箱以及選擇動力部件的主要資料，同時也是調整機床和刀具的依據(jù)。加工示意圖，反映了機床的加工過程和加工方法，并決定浮動夾頭或接桿的尺寸，鏜桿長度，刀具種類和數(shù)量，刀具長度及加工尺寸，主軸尺寸及伸出長度、主軸、刀具、導向與工件間的聯(lián)系尺寸等，根據(jù)機床要求的生產率及刀具特點，合理地選擇切削用量，決定動力頭的工作循環(huán)。2.2.1 加工示意圖的編制方法(1) 刀具的選擇一臺機床刀具選擇是否合理，直接影響到機床的加工精度，生產率和工作情況。根據(jù)機體孔的加工精度、加工尺寸、臺階級加工、切屑排除以及生產率等因素和加工孔表面允許有退刀痕，因位置限制，導向孔的尺寸小于加工孔的尺寸，且加工孔直徑大于 ф40，應選用鏜刀，這樣對刀方便，加工中不至于有振動，并在導套上開引刀槽，以便鏜刀通過，刀具造用硬質合金鋼。為了提高工序集中程度，可采用兩把鏜刀的鏜桿，同時加工孔?？紤]到被加工零件是淬火鑄鐵，由于其硬度較高，為 170~241HB，可采用刃鏜刀頭加工，以提高刀具的使用壽命。鏜削頭與相同規(guī)格的液壓滑臺組成的鏜床、滿足要求的精度 HT 級，表面粗糙度達 1.6 微米的鏜孔，因鏜削直徑較大，傳遞的扭矩大，可用主軸前端的短圓錐和端面定位，并由端面鍵傳遞扭矩。(2) 工序間余量的確定關于工序間加工余量的確定，查[I]表 2-6 推薦數(shù)值選取 0.25~0.4（直徑上）(3) 導向結構的選擇畢業(yè)設計說明書_______________________________________________________________________________________ 1組合機床上加工孔時，除用剛性主軸加工的方案外，其尺寸和位置精度都是依靠夾具導向來保證的。①選擇導向類型因導向直徑較大、轉速較高時，為了避免鏜桿由于摩擦發(fā)熱而變形，產生“別勁”的現(xiàn)象，可選用旋轉導向，這種導向利于減輕磨損和持久保證精度。②選擇導向的形式和結構因精鏜多級孔（孔）導向的旋轉速度高，但加工精度要求比較低，可選用滾錐軸承的旋轉導向。SM1=SM2， n 1f1=n2f2根據(jù)這個原理計算切削用量如下查[П]表 3-T， V=70~90 米/分f=0.12 毫米/轉由公式， 得Dvn?10?從上述兩個范圍中選取一個適中的數(shù)值，即 n=500rpm，由此倒過去，由公式(4) 確定主軸類型及尺寸因本機床是精鏜孔，根據(jù)制定的切削用量通過 T=9.55×106 公式計算得到的nP)(1.092514.38)(6..rpmn??)/(25.3910254.310 )/(7.101.1,0分米 分米計 算 速 度 ???nDVDV??S195 柴油機機體三面精鏜組合機床總體設計及左主軸箱設計12323323扭矩 T 值很小，則由切削扭矩計算主軸直徑公式 （M—軸所傳遞的扭矩410NBd?N.mm，B—系數(shù)）計算的 d 亦過小，不能滿足剛度要求。這樣可根據(jù)經驗由加工孔的直徑及相應的刀具尾部尺寸利用“反推法”來造定，查[Ⅳ]表 10-1 主軸直徑與加工孔的經驗數(shù)據(jù)，為d 主軸=25 mm， d 傳動=30mm(5) 動力頭工作循環(huán)及其行程的確定動力頭工作循環(huán)一般包括快速引進，工作進給和快速退回等動作。①工作進給長度的確定工作進給長度應等于被加工部位長度與刀具切入和切出長度之和。動力頭工作進給長度是按加工長度最大的孔來造取，切入長度根據(jù)工件端面的誤差情況[I]表 2-18，選 5~10 毫米為第一工作進給長度，第二工作進給常常比第一工作進給要小得多，在有條件，應力法做到轉入第二工作進給時，除倒大角的刀具外，其余刀具都離開加工表面，不再切削。否則，將降低刀具使用壽命，且破壞已加工的表面。②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。在加工 1.2 兩孔徑相同的同心孔系時，可采用跳越進給的循環(huán)進行加工，即在加工寬一層壁后，動力頭再次快速引進，加工第二層壁，這樣可以縮短工作循環(huán)時間。③快速退回長度的確定快速退回的長度等快速引進和工作進給長度之和。一般在固定式夾具機床上，動力頭快速引進和工作進給長度之和。一般在國家式夾具機床上，動力頭快速退回的行程，只要把所有刀具都退至導套內，不影響工件的裝卸就行了。④動力頭總行程的確定動力頭的總行程除了滿足工作循環(huán)所需長度外，還要考慮裝卸和調整刀具的方便性。裝卸刀具的理想情況是：刀具退離導向套外端面的距離，需大于刀桿插入主軸孔內的長度。具體數(shù)值在加工示意圖上標注可查閱。2.3 動力部件的選擇動力部件用以實現(xiàn)切削刀具的旋轉和進給運動或只用于進給運動是組合機床最主要的通用部件。畢業(yè)設計說明書_______________________________________________________________________________________ 1組合機床動力部件有多種結構型式和不同的傳動方式。就其傳動方式來講，主運動一般采用機械運動，即由電動機通過齒輪皮帶、蝸輪蝸桿等機械元件傳遞運動和動力；而進給運動則采用機械傳動、液壓傳動、氣壓傳動或氣動液壓傳動等。本組合機床的主運動是由電動機帶動動力箱傳遞運動的，進給運動是采用的液壓傳動。下面介紹一下具體選用動力部件時應注意的問題。(1) 電動機功率的確定根據(jù)所造切削用量計算的切削功率及進給功率之需要，并適當考慮提高切削用量的可能性（一般按 30%考慮） ，選用相應規(guī)格的動力頭，可接下式進行計算。式中，N 動——動力頭電動機功率N 動——切削功率N 進——進給功率Η——傳動效率，在加工黑色金屬，主軸數(shù)少于 15 根時 η=0.9按各刀具造用的切削用量，從[П]中 P10查得各軸 N 切（左動力頭）當 V1.2=106 米/分時， N 切=0.38KWV6=96 米/分 N 切=0.46KWV4=81 米/分 N 切=0.62KWV5=78 米/分 N 切=0.67KW對于液壓動力頭 N 進就是進給油泵所消耗的功率，一般為 0.8~2 千瓦，取 N 進=1KW則取 N 動=4.0KW查[Ш]表 17-5 知，適用 Y132M1-6，額定功率為 4.0 千瓦，滿載轉速 960rpm,起動轉矩 2.0，最大轉矩 2.0N.m。右動力頭V=98 米/分，查得 3 軸 N 切=0.47KW)(千 瓦進切動 ???KW9.39.0167.24628.0?????動S195 柴油機機體三面精鏜組合機床總體設計及左主軸箱設計12323323同理取 N 進=1KW，η=0.9則查[Ш]表 17-5，選用 Y112M-6 型電機，額定功率為 2.2kw,n=940rpm。后動力頭V=88.9 米/分，查得 7 軸 N 切=0.56KW同理取 N 進=1KW，η=0.9則因此可用與右動力頭同種型號的動力頭。（2） 進給速度的選擇因液壓動力頭的進給是可以無級調整的，為避免由于氣溫制造誤差等影響，造成動力頭進給速度的不穩(wěn)定，不宜造用動力頭技術性能中規(guī)定的最小進給量，尤其對本精加工機床，實際使用的進給量應大于其 0.5~1 倍。（3） 最大行程的確定動力頭最大允許行程，除滿足機床工作循環(huán)的要求外，還必須保證調整和裝卸刀具的方便性，在使用時要兼顧刀具來考慮。2.4 組合機床生產率的計算根據(jù)加工示意圖所選定的工作循環(huán)，工作行程及切削用量等，就可以計算機床的生產率，并編制生產率計算卡片，這樣就反映出機床的加工過程和動作時間、切削用量以及機床生產率與負荷率的關系等。2.4.1 機床實際生產率的計算以每小時機床實際生產的零件數(shù)來表示，即KWH2.6.19.04??動取動 ?KWNH2.7.19.056??動取動 ?畢業(yè)設計說明書_______________________________________________________________________________________ 1Q 實=60/T 單（件/小時）T 單=t 機+t 輔式中 Q 實——機床實際生產率T 單——單件工時，即加工每個工件的時間T 輔——輔助時間，包括快進時間快退時間，多工位機床的工作臺移動或轉位時間，裝卸工件時間。t 機 t 輔可由下列公式計算t 機=L1/S M1+L2/SM2+t 得t 輔=t 塊+t 移+t 裝卸=（L 快進+L 快退）/V 塊+t 移+t 裝卸式中：L1L2——分別為刀具第一工作進給和第二工作進給的往程長度（mm）SM1，S M2——分別為刀具第一工作進給和第二工作進給的每分鐘進給量（mm/min）.t ?！敿庸こ量住⒅箍?、锪窩時，動力部件在死擋鐵上停留的時間。通常接刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下轉 5~10 轉所需的時間（min） 。L 快進 L 快退——動力部件快進、快退的行程長度（m）V 快——動力部件快速行程的速度。通常機械滑臺取 5~6m/min，液壓滑臺3~10m/min。t 移——工作臺移動和回轉一個工位所需時間，一般在 3~8 秒。t 裝卸——工件安裝和清除切屑的時間。它根據(jù)工件尺寸大小、裝卸方便性及工人熟級程度，一般取 0.5~1.5 分。根據(jù)本組合機床的年產量 10 萬臺，可選用下列數(shù)據(jù)計算 Q 實：t 停：在加工終了無進給狀態(tài)下轉 7 轉。V 快：取 1 0m/min。t 移——取 3 秒。t 裝卸——取 0.6 分。三面 Q 實具體計算如下左邊∴ T 單=1.18+0.72=1.9(分)右邊??分輔 分機 72.063108.)(1.57249???? ??分輔 分機 72.06/31045.2. )(8.1/886?????S195 柴油機機體三面精鏜組合機床總體設計及左主軸箱設計12323323∴ T 單=2.88+0.72=3.6（/分）后邊∴ T 單=3.43+0.698=4.128（分）對多面和多工位機床，在計算時應以所有工位中機加工時間和輔助時間之和最長的作為機床的單件工時，所以選用后面加工的 T 單來計算 Q 實?！? Q 實=60/4.12=14.5（件/時）2.4.2 理想生產率 Q使用單位接年生產綱領十萬臺（考慮備品率、廢品率在內的年產量）計算的機床生產率為理想生產率。當接三班制生產時，全年工時為 7200 小時，則 Q 理=90000 /7200=12.5（件/小時）2.4.3 機床負荷率Q 理/Q 實二者的比值即為負荷率根據(jù)組合機床的使用經驗，適宜的機床負荷率為 η 負=0.75~0.90而實際 η 負 = 86.05142?計算的 η 值合于[Ш]表 10-4 中推薦的數(shù)值，則設計的切削用量是合理的。2.4.4 生產率計算卡圖號 Du3023-002 毛坯種類 鑄件被加工零 名稱 195 柴油機機體 毛坯重量 22kg??分輔 分機 698.0/31028.)(4.746?????畢業(yè)設計說明書_______________________________________________________________________________________ 1件 材料 鑄鐵 硬度 HB：170~241工序 名稱 三面精鏜機體現(xiàn) 工序號工時（分）序號工步名稱被加工零件加工直徑mm加工長度mm工作行程mm切削建層米/分每分鐘轉速轉/分每分鐘進給量mm/分每轉進給量 mm/轉機動時間輔助時間共計1 裝入工件 0.32工件定位夾緊 0.0063后動力部件快進 0.024后動力部件一工進 Ф 110 30 38 88.9 240 36 0.15 1.135后動力部件二工進 Ф 110 30 42 82 240 18 0.075 2.36 死擋鐵停留 0.037后動力部件快退 280 0.0288 松開工件 20 0.0029 卸下工件 0.3單件總工時 3.43 0.686 4.716機床實際生產率 14.5(件/時)機床理想生產率 12.5(件/時)備注 本機床裝卸時間取 20.6 分負荷率 0.86S195 柴油機機體三面精鏜組合機床總體設計及左主軸箱設計123233232.5 機床聯(lián)系尺寸圖2.5.1 聯(lián)系尺寸圖的作用聯(lián)系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運動關系，以檢驗機床各部件相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求；通用部件的選擇是否合適，并為進一步展開主軸箱夾具等專用部件、零件的設計提供依據(jù)，聯(lián)系尺寸圖也可看成是簡化的機床總圖，它表示機床的配置形式及總體布局。2.5.2 機床裝料高度的確定裝料高度 H 一般是指機床上工件安裝基面至地面的距離。組合機床標準中推薦的裝料高度為 1060mm，具體設計情況可在 850~1060mm 范圍內造取，圖中應標注為：160+440+560+（（N 主 N 進 ）/ ? ，取 N 動 N 動 則1?N 動 （2.732+1）/0.9 N 動 4.169 kw??查表選用 TD40A，電動機功率為 55kw 足夠。B．進給力計算P 進 = P=P1+P2+P3+…+Pn?P1,P2,P3…,Pn 為各主軸切削功率時產生的軸向力 故P 進 =6.9375 2+0.50875 2+6.9375+0.50875?S195 柴油機機體三面精鏜組合機床總體設計及左主軸箱設計12323323+6.9283+0.4903+5.1615+0.3885=35.307根據(jù) P 進 選擇動力滑臺。實際上選取動力滑臺時，動力滑臺的進給力應大于所求得的進給力，這里因為還要克服滑臺移動時引起摩擦阻力的故。3.3．傳動系統(tǒng)的設計計算3.3.1 主軸位置的分析及傳動比的分配S195 柴油機機體上的位置可歸納為任意分布形式，其中 1，2，4，可按“三點定圓”的原理化為圓分布，這樣即可在圓心上設置中間傳動軸 7，傳動軸 7 軸的中間傳動軸 8，在 5，6 連心線上設置傳動軸 10。3.3.2 確定驅動軸的轉速，轉向極其在主軸箱上的位置這里采用的是機械動力頭，因驅動軸 0 的旋轉方向與進給運動方向有關，規(guī)定為逆時針方向，驅動軸專素按動力箱型號定為 480r/min；其水平方向在主軸箱中心線上，垂直方向有動力箱確定。 3.3.3 主軸箱的潤滑、手柄軸的設置潤滑：大型標準主軸箱采用葉片泵潤滑，油泵打出的油經分油器分向各潤滑部件。本主軸箱潤滑方式定位：主軸箱前后壁見得齒輪和軸用油盤潤滑，箱體和后蓋以及和前蓋間齒輪用油管潤滑。通過直接安裝在泵軸上的齒輪直接傳動，且由于本機床前蓋易于拆卸，故不設計專供拆卸油泵用的油泵蓋。待主軸箱傳動環(huán)節(jié)安排好后，再用根據(jù)具體尺寸安排油泵位置。手柄軸的設置：組合機床主軸箱上一般都有較多的刀具，為了便于更換和調整刀具，或是裝配和維修時檢驗主軸精度，一般每個主軸箱上都要設置一個手柄軸，以便手動回轉主軸?？紤]到操作方便，在主軸箱布置好后把手柄軸選在靠近操作者的一側，并給操畢業(yè)設計說明書_______________________________________________________________________________________ 1作者留有充分的操作空間，以便扳動操作手柄。3.4．主軸箱坐標計算主軸箱坐標計算是根據(jù)已知的驅動軸和主軸位置及傳動關系，計算出中間傳動軸的坐標。3.4.1 軸坐標系原點的確定為了計算主軸箱的各軸坐標，在箱內選擇一個原點，如圖所示。通常選取主軸箱體底平面與通過其定位銷孔的垂線交點為坐標原點，E=50mm,距主軸箱底面H=30mm。 主軸箱坐標原點的確定3.4.2 主軸箱坐標計算的順序計算順序是：首先確定主軸的坐標，然后計算與這些主軸有直接嚙合關系的傳動軸坐標，再按順序計算其余軸的坐標。3.4.3 主軸坐標的設置主軸坐標是按主軸箱的原始依據(jù)或被加工零件工序圖進行的，為了確保主軸坐標的正確性，一般要按被加工零件圖進行一次驗算。主軸計算精度，要求精確到小數(shù)點后三位數(shù)字。當被加工零件的孔距尺寸帶有公差時，在計算過程中應考慮公差的影響。主要是那些帶單向公差或雙向不等公差的尺寸，應當把公差計算進去，是主軸的名義坐S195 柴油機機體三面精鏜組合機床總體設計及左主軸箱設計12323323標尺寸位于公差帶中央。軸[5] 0.265315??x470.139.?y軸[3] .7.453x2608?y軸[6] 310.84.5.56?x3190?y軸[4] 6.1947.34??x402858?y軸[1] ..0.31?x7?y軸[2] 98.12x0.?y畢業(yè)設計說明書_______________________________________________________________________________________ 13.4.4 傳動軸坐標計算傳動軸坐標計算，它可分為與一軸定距的傳動軸坐標計算,與二軸定傳動坐標軸的計算，與三軸定傳動坐標軸的計算等三種情況。軸[10]： 公式均參閱《組合機床設計》R1=63 R2=58.5a=119.310 b=12.9301.295.322??baL28391.60743.20745.2????????????LR?475836.9057.1?dRh947.6201743.258376.99.1?????Lbax59.2.32?XRy????476.5895.120.9.21????byax實 0.35.2210??yxAS195 柴油機機體三面精鏜組合機床總體設計及左主軸箱設計12323323947.32510??x06y軸[7]： 公式均參閱《組合機床設計》0.2620.173.4173???y17???理A 30.89712098.7)2( 2127 ???yrx ..65.81-7 ????實 0127A222-yx 6.4.0.14-7油泵傳動軸[11]：設 x 11=238.810 y11=83.364軸[9]：R1=106 R2=69 R12=1123 R22=4761a=26.190 b=46.636 486.532??baL畢業(yè)設計說明書_______________________________________________________________________________________ 1274.8486.5301612????????????LRd 463.712?d.0.91dRh 195486.5371????Lbhaxv.221??y驗： 公式參閱《組合機床設計》??0.69019.52R2???byxa實軸[8]： R 1=120 R2=94 a=80.480R12=144000 R22=8836 b=176.6361064.9L??ba3856.11064.947.21d 2?????????LRd2=12406.74279 64590.2571.93h21 ??RS195 柴油機機體三面精鏜組合機床總體設計及左主軸箱設計12323323810.6104.93568?????Lbhadxv驗： ??0.9401369.876222???yR實以上公式參閱《組合機床設計》3.4.5 坐標驗算主軸及傳動軸的坐標驗算是按齒輪布置圖的齒輪嚙合關系驗算中心距,按下表列出坐標驗算表，表中 是按坐標算出中心距，A 是按傳動齒輪的節(jié)圓的直徑算出的實中心距。 是兩者之差。?坐標驗算表如下所示：N--N x y 實AA ?1 82.650 87.000 120.000 120 02 82.650 87.000 120.000 120 04 102.270 8.420 102.616 102 +0.61678 6.330 3.787 94.000 94 08 86.810 82.849 120.000 120 0911 69.000 0 69.000 69 05 62.947 2.592 63.000 63 06 56.363 15.542 58.467 58.5 -0.967100 62.947 46.062 78.000 78 0畢業(yè)設計說明書_______________________________________________________________________________________ 13．5 校核計算3．5．1 軸的校核計算在確定主軸、傳動軸的直徑時，參考了《組合機床設計手冊》中所推薦的有關數(shù)據(jù)，又結合了實際情況部分地采用了類比法，基本上符合要求，所以在校核時，只需對較重要的軸進行校核以達到驗證的目的，現(xiàn)以裝配圖軸號為 6 的主軸進行校核。校核時軸上零件的自重忽略不計，沿寬度分布的力常簡化為集中力的計算，集力力的作用點取為輪轂的寬度中點，因此作出計算簡圖，如附圖所示： 由上面計算可知： 計算簡圖1） ．圓周力 Ft=326.4 N參考《金屬切削原理和刀具》中切削力計算公式：垂直切削分力為： P2=95apf0.75Kz N59.203135471.750???孔 產 生 的孔 ?孔產生的切削扭矩 35? m?482..T1孔產生的切削扭矩為 47?7132工作扭矩為 N???56.2412） ．有《組合機床設計參考手冊》圖 1-7T0，P X，計算查得：S195 柴油機機體三面精鏜組合機床總體設計及左主軸箱設計12323323孔： PX0=69.375N35?P20=297.6NN0=0.46KW孔： PX0=5.0875N47?P20=28.8NN0=0.0334KW孔產生的切削扭矩 T1=35? mN???520836.297孔產生的切削扭矩為 T2=47 .48總切削力為 T=T1+T2=5884.8Nmm為了安全起見，取切削扭矩大植代入軸的強度校核計算，因而齒輪上所承受的扭矩餓日 1344.56N.mm,方向與切削扭矩相反。齒輪上圓周力 Ft 和徑向力 Fr 為： NtgFr NdT96.258048.712/)03/(14/?? ???3） ．計算軸承的支反力，如圖 a 所示。 公式均參閱《組合機床設計》NRrBHAV3.175.620984.8.)5(5.?????BVA67.405.1628798..??? NRBHVBAA 85.03.176.40249822???4). 作水平彎矩圖 d在 A 點 MHA=0在 B 點 MHB=0畢業(yè)設計說明書_______________________________________________________________________________________ 1在 C 點 MHC’=RBHBC=171.3x55.5=9507.15N.mmMHC’’=RAHAC=88.4x107.5=9503N.mm5). 作垂直彎矩圖，如圖 c 所示。在 A 點 MV=0在 B 點 MV=0在 C 點 MV1=RBVBC=470.67x55.5=26122N.mmMV2=RAVAC=242.998x107.5=26122N.mm6). 作合成彎矩圖，如圖 f 所示。mNMVH ?????? 53.27860.61953'' 91.07'' 22221S195 柴油機機體三面精鏜組合機床總體設計及左主軸箱設計123233237). 作軸轉矩圖，如圖 g 所示。T=5884.8N.mm軸材料為 45 號鋼其 )(58.093][5][,][,61 1修 正 系 數(shù)????ccB MpapaMpa???當量扭矩： mNT??72.41..強度校核： ][/)(/2BWTMc??????對于實心軸：BpadW??1.0][6.32/3??代入上式， mTMd81.2]/[)(322??????畢業(yè)設計說明書_______________________________________________________________________________________ 13．5．2 軸的精確校核軸的精確校核主要是校核 П 軸的垂直截面安全系數(shù)。由 П 軸的彎矩圖可知，最大彎矩為：Me1=71410N.mm,并考慮在 П 軸的 A-A 截面的疲勞強度，A-A 截面（見圖 Ш-3）軸徑為 d=32mm 鍵b×h=10×8 T2=63.7Nm WP=Лd3/16= 5292 mm3A-A 截面 MPam06.???經校核安全注：[S]見《機械零件》P2703．5．3 軸承壽命計算查《機械零件設計手冊》如：7206 軸承數(shù)據(jù)如下：額定動載荷 C=24.80KN=24800N額定靜載荷 C0=22.30KN=22300N極限轉速 nmax=56000rpm/min(油潤滑)軸承內徑 d=30mm 外徑 D=62MM B=16mme=0.36 Pr=FrX+FaY=Fr=1799N L= NPC6903???????Lh= ??小 時28176??mn軸承預期壽命 Lh=280000 小時。此預期壽命對于鏜頭是滿足的。5.1~3][4.17.9.0,..~5.4?????STmKSK???????取S195 柴油機機體三面精鏜組合機床總體設計及左主軸箱設計123233233．5．4 圓柱齒輪的疲勞強度的校核（以 Z=40 M=3 的圓柱齒輪為例）1）齒根彎曲疲勞強度校核：按無限制壽命計算 YN1=1，YN 2=1由圖表查得：（由《機械零件》P172 知）Ysx1=YX2=1 YSX1=0.9 ，Y SX2=1 ??AASXNboASXNboMPYFmtcP34205221????????????由式 ??6342051??bKDTtcNW?????6342051??bKDTFtcNW???根彎曲疲勞強度滿足要求，安全。2）齒面接觸疲勞強度校核：由式[σ ]H=[σ]H O。 ZN.ZW??SXNbo??畢業(yè)設計說明書_______________________________________________________________________________________ 1[σ]H 1=[σ]H O1。 ZN1.ZW1=580MPA[σ]H 2=[σ]H O2。 ZN2.ZW2=530MPA[σ]H 1＞ [σ]H 2應計算大齒輪的 σh。由式齒面接觸疲蘇強度滿足要求安全。3．5．5 鍵的校核（以鏜桿上的平鍵為例）鍵 10×50GB 1096-79由 《機械零件》P92 得：平鍵聯(lián)接的強度條件是 pdjlT][4??[σ]p=60~90 查于《機械零件》表 4-1校核結果表明：該平鍵強度滿足要求。3．6 標準件的選擇及其它3．6．1 葉片油泵的型號選擇因為本主軸箱是采用驅動軸的第Ⅳ排齒輪傳動的，所以在選擇葉片油泵的型號??28/530/791228????????HNNKWDTFtcMPAudbtcZ??90~6][53.20160543????dhlT??S195 柴油機機體三面精鏜組合機床總體設計及左主軸箱設計12323323時選用：型號為：ZIR12-2 的一種型號。詳見 《組合機床設計參考圖冊》 。3．6．2 螺塞本主軸箱放油螺塞安置于油杯下方，靠近箱體里壁（底部） ，這樣容易放油、清理雜質等。選用型號為 Q/ZB220-77 六角螺塞，詳見 《機械零件課程設計手冊》P80。3．6．3 進給機構的選擇根據(jù)鏜頭的總體設計方案采用它驅式進給機構。將原臺座的平導軌改為山為形導軌，用電氣控制訊號配合實現(xiàn)快進，切削慢進快退，自動停車等各種動作。3．6．4 主軸箱的潤滑主軸箱的潤滑采用循環(huán)潤滑。從標準的葉片油泵（R12-1 型）打出的潤滑油，經油管進入配油器，再從配油器引出四根油管，分配到各個需要潤滑的部位，對布置在各排齒輪位置上的齒輪，以及軸和軸承進行潤滑，經潤滑后的潤滑油最后又回到油箱里。在臥式組合機床上，主軸箱里的零件采用淋雨的方式潤滑，即在箱體頂部放一個油盤，從油泵打出的潤滑油，經分配引出一根或兩根油管把潤滑油送到油盤里，然后通過油盤上的小孔淋到各個需要潤滑的零件上。對于潤滑油不溶易淋到而需要潤滑的零件，如本主軸箱內布置引進油管進行潤滑。潤滑用的油泵都安裝在主軸箱箱體的前壁上，油泵的轉動通過潤滑油泵用的傳動軸，由布置在第Ⅳ排齒傳輸線位置上的齒輪傳動。油泵的最大轉數(shù)為 1000 轉/分，推薦彩油泵的工作轉數(shù)為 550~800 轉/分油泵可以正轉或者反轉。畢業(yè)設計說明書_______________________________________________________________________________________ 14. 結 束 語本人設計的 S195 柴油機機體三面孔精鏜組合機床對擴大柴油機的生產能力，提高生產效率，增加經濟效益起著很大的作用?？傮w方案還是較合理，機床總圖已達到要求。整臺機床采用的液壓滑臺，電器控制等有利于實現(xiàn)自動化的設計，對減輕工人的勞動強度有明顯效果，且降低了對工人的技術要求。還兼具調整、維護、保養(yǎng)方便的特點。所選的通用零部件都符合規(guī)定的要求。同時，由于設計的經驗不足，考慮的難免有不夠周到合理的地方，有許多不合理的地方，敬請老師同學批評指正，提出寶貴的意見，以便及時糾正。但就總體而言，本次設計仍然是一次能滿足要求的設計方案。在今后的工作中我會總結經驗教訓，不斷的完善自己，提高設計水平。由我設計的后主軸箱設計，涉及內容之廣，參考資料之多，該設計的內容大多已涉及到，方案還是較合理的。通過對后主軸箱的設計，我對組合機床有了更進一步的了解，了解了它的傳動原理、其的工作方式。通過該設計，我經受了鍛煉，對所學的理論知識進行綜合運用，這對今后的工作打下了基礎，這與市、學校領導、工程技術人員的精心指導是分不開的。S195 柴油機機體三面精鏜組合機床總體設計及左主軸箱設計12323323工作小結與致謝隨著現(xiàn)代工業(yè)生產水平的飛速提高，設計新產品、新機床，實現(xiàn)現(xiàn)代化，提高生產率，是當前生產中的迫在眉捷的任務。我們四人一組設計專用組合機床（精鏜床）即為一臺高效能，高精度，具有工藝互換性的組合機床。在設計過程中，由于組合機床大部分是由標準零件構成，另外一些非標準件盡量適應工廠的生產條件，使加工和維修方便，大大減少了設計工作量。由于這是初次設計，經驗不多，水平有限，有許多不合理的地方，敬請老師同學批評指正，提出寶貴的意見，以便及時糾正。但就總體而言，本次設計，仍然是個能夠滿足工藝技術要求的方案。在今后的工作中總結經驗教訓，立志提高效益，達到最佳效果。本小組設計的 S195 柴油機機體三面孔精鏜組合機床對擴大柴油機的生產能力，提高生產率，增加經濟效益起著很大的作用。由我設計的三面精鏜組合鏜床總體設計，涉及內容之廣，參考資料之多，該設計的內容大都已涉及到，總體方案還是較合理，尤其機床總圖已達要求，示意圖中鏜刀布置基本能達到加工的技術特性，整個機床采用的液壓滑動，電氣控制，自動化程度高，對減輕工人的勞動強度有明顯效益，且對工人的技術要求不高，整個鏜床還具有調整、修養(yǎng)、維修方便的特點，所選通用零部件都符合規(guī)定參數(shù)。通過畢業(yè)設計，我們經受了鍛煉對所學的理論知識進行綜合運用，這對今后的工作打下了基礎，這與市校、學校領導和江淮動力機廠的工程技術人員的精心指導是分不開的。謹此表示衷心的感謝！限于本人知識水平有限，又沒有工作的實踐經驗，本設計中定存在不到之處，敬請老師同學批評指正，提出寶貴意見，以便及時糾正。最后向整個畢業(yè)設計期間給予我們指導的葛友華主任、王正剛老師以及劉道標老師表示最衷心的感謝。同時，也向給予我們全力支持和關心的有關單位領導和廣大工程技術人員、工人師傅們表示最誠摯的謝意。畢業(yè)設計說明書_______________________________________________________________________________________ 1參考文獻本次設計主要參考了以下文獻：1．謝家瀛. 組合機床設計簡明手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，19942．大連組合機床研究所.組合機床設計（第一冊）.北京：機械工業(yè)出版社，19753．大連組合機床研究所. 組合機床設計手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，19754．沈陽工業(yè)大學. 組合機床設計. 上海：上?？茖W技術出版社，19855．王先達. 機械制造工藝學. 北京：機械工業(yè)出版社，19956．揚黎明. 機床夾具設計手冊. 北京：國防工業(yè)出版社，19967．徐仁發(fā). 機床夾具設計. 重慶：重慶大學出版社，19938．孟少庚. 機械加工工藝手冊. 北京：機械工業(yè)出版社，19929．戴曙. 金屬切削機床. 北京：機械工業(yè)出版社，199410．揚列群. 形狀和位置公差. 北京：中國標準出版社，1992S195 柴油機機體三面精鏜組合機床總體設計及左主軸箱設計12323323附件清單序號 內容 圖號 備注 份數(shù)1 組合機床左主 軸箱裝配圖 S195-00-00 A0 一張2 主軸箱補充加 工圖 S195-00-01 A0 一張3 前箱蓋 S195-00-02 A3 一張4 后箱蓋 S195-00-03 A3 一張5 齒輪 S195-00-04 A3 一張6 傳動軸 S195-00-05 A3 一張7 動力頭齒輪 S195-00-06 A3 一張8 箱蓋 S195-00-07 A3 一張9 手柄軸 S195-00-08 A3 一張10 油泵齒輪 S195-00-09 A3 一張11 透蓋 S195-00-10 A4 一張12 工序圖手工圖 S195-00-11 A2 一張13 主軸 S195-00-12 A3 一張14 主軸 S195-00-13 A3 一張15 銷套 S195-00-14 A4 一張16 撒油盤 S195-00-15 A3 一張17 尺寸聯(lián)系圖 S195-00-16 A0 一張畢業(yè)設計說明書_______________________________________________________________________________________ 118 工序圖 S195-00-17 A0 一張目 錄0 前 言 ..............................................................11.總體方案論證 ..........................................................31.1 影響組合機床方案制定的主要因素 ....................................31.1.1 被加工零件的加工精度和加工工序 .................................31.1.2 被加工零件的特點 ...............................................31.1.3 零件的生產批量 .................................................41.1.4 機床的使用條件 .................................................41.2 機體的定位與夾緊 ..................................................41.3. 確定機床的配置形式及結構方案 .....................................42. 組合機床總體設計及計算 ...............................................52.1 被加工零件工序圖 ..................................................52.1.1 被加工零件工序圖的設計 .........................................52.1.2 主軸箱的分布 ...................................................52.2 加工示意圖 ........................................................62.2.1 加工示意圖的編制方法 ...........................................62.3 動力部件的選擇 ....................................................82.4 組合機床生產率的計算 .............................................102.4.1 機床實際生產率的計算 .............