裝配圖ZH1105柴油機氣缸體三面粗鏜組合機床設計(后主軸箱設計)

裝配圖ZH1105柴油機氣缸體三面粗鏜組合機床設計(后主軸箱設計),裝配,zh1105,柴油機,缸體,三面粗鏜,組合,機床,設計,后主,軸箱 文 獻 資 料 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名 張岳軍 班 級 BMZ機制031 學 號 0361440102 指 導 教 師 劉必榮 . 文 獻 資 料 [1] 咸斌. 箱體類零件鉆鏜組合機床夾具CAD系統(tǒng)[J]. 工具技術 , 2005,(11) [2] 李春梅 , 崔鳳奎. 組合機床CAD系統(tǒng)[J]. 新技術新工藝 , 2004,(10) [3] 李春梅, 崔鳳奎. 組合機床模塊化設計CAD系統(tǒng)[J]. 機械工人.冷加工 , 2005,(04) [4] 張滿囤, 曹新國, 林建平. 組合機床總體方案CAD系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J]. 河北工業(yè)大學學報 , 1999,(04) [5] 吳樹青. 夾具設計中的排屑問題[J]. 組合機床與自動化加工技術 , 1988,(06) [6] 李春梅, 崔鳳奎. 組合機床模塊化設計CAD系統(tǒng)[J]. 河南科技大學學報(自然科學版) , 2004,(05) [7] 佟璞瑋. 戰(zhàn)略調(diào)整中的我國組合機床行業(yè)[J]. 世界制造技術與裝備市場 , 1996,(02) [8] 潘貴善. 找準位置　突出重點　發(fā)展特色　振興行業(yè)──淺談“九五”組合機床行業(yè)發(fā)展指導方針[J]. 組合機床與自動化加工技術 , 1996,(01) [9] 裘愉. 從幾個側(cè)面看組合機床的發(fā)展動向[J]. 組合機床與自動化加工技術 , 1994,(11) [10] 羅文輝. 組合機床在中小型工廠的應用[J]. 組合機床與自動化加工技術 , 1992,(12) 組 合 機 床 模 塊 化 設 計 !"# 系 統(tǒng) 河 南 科 技 大 學 機 電 工 程 學 院 （ 洛 陽 !"#$$%） 李 春 梅 崔 鳳 奎 一 、 組 合 機 床 !"# 系 統(tǒng) 總 體 模 塊 化 設 計 過 程 組 合 機 床 模 塊 化 設 計 就 是 根 據(jù) 用 戶 的 需 求 ， 在 功 能 分 析 的 基 礎 上 ， 設 計 出 性 能 、 結(jié) 構(gòu) 各 異 而 功 能 相 同 的 一 系 列 可 互 換 功 能 性 單 元 和 一 些 專 用 、 獨 立 部 件 ， 然 后 將 其 組 合 成 單 臺 機 床 或 者 柔 性 加 工 單 元 。 利 用 模 塊 化 設 計 的 方 法 ， 建 立 組 合 機 床 模 塊 化 設 計 !"# 系 統(tǒng) 分 為 如 下 幾 個 步 驟 ： （ $） 組 合 機 床 功 能 分 析 首 先 需 要 進 行 市 場 調(diào) 查 ， 分 析 用 戶 需 要 ， 根 據(jù) 組 合 機 床 的 加 工 要 求 ， 總 結(jié) 出 組 合 機 床 應 該 實 現(xiàn) 的 功 能 ， 建 立 起 組 合 機 床 的 總 體 功 能 模 型 ， 并 且 將 機 床 的 功 能 分 解 為 不 同 級 別 、 不 同 層 次 的 子 功 能 。 （ %） 總 體 結(jié) 構(gòu) 設 計 在 組 合 機 床 功 能 模 型 的 基 礎 上 ， 實 現(xiàn) 功 能 — 結(jié) 構(gòu) 映 射 。 根 據(jù) 組 合 機 床 的 功 能 層 次 ， 尋 求 實 現(xiàn) 功 能 的 結(jié) 構(gòu) 載 體 ， 產(chǎn) 生 機 床 結(jié) 構(gòu) 布 局 方 案 ， 同 時 進 行 機 床 結(jié) 構(gòu) 、 外 形 尺 寸 的 初 步 規(guī) 劃 。 進 行 總 體 結(jié) 構(gòu) 設 計 的 時 候 ， 應 該 合 理 地 劃 分 結(jié) 構(gòu) 模 塊 。 每 一 個 模 塊 都 應 該 具 有 獨 立 的 結(jié) 構(gòu) ， 對 應 一 定 的 功 能 。 （ ( 開 發(fā) 出 與 $. 風 格 完 全 一 致 的 用 戶 界 面 ， 采 用 數(shù) 據(jù) 庫 技 術 管 理 設 計 計 算 和 模 板 庫 中 的 標 準 數(shù) 據(jù) 。 本 系 統(tǒng) 根 據(jù) 模 塊 化 設 計 的 原 則 ， 將 概 念 模 型 細 化 為 <= 機 械 工 人 ! 為 制 造 業(yè) 創(chuàng) 造 價 值 #$$%年 第 :8’0.4-1.5mm/r 中選 擇,考慮到刀具壽命以及進給速度的一致性，取 v=35m/mim,f=0.6mm/r，則 =1000×35/61.4π=181.5r/min dvn?10? d.鏜孔 6： Φ56.6 由于刀具采用硬質(zhì)合金，加工材料為鑄鐵，v=35-50m/min,f>0.4-1.5mm/r 中選 擇,考慮到刀具壽命以及進給速度的一致性，取 v=40m/min,f=0.5mm/r，則 =1000×40/56.6π=225r/min dvn?10? B．對左側(cè)面上 4 個孔的切削用量的選擇：由于分兩次進給，要同時考慮進給 速度和轉(zhuǎn)速，兩次進給轉(zhuǎn)速要相同，同次進給保證進給速度相同 a.鏜孔 3： Φ194.4/Φ124.4 由于刀具采用硬質(zhì)合金，加工材料為鑄鐵，v=35-50m/min,f>0.4-1.5mm/r 中選 擇,考慮到刀具壽命,加工余量應取小一點，故加工 Φ193.8 孔采用分層切削。 第一次進給主要加工 Φ194.4 孔，取定 v=50m/min,f1=0.50mm/r,則 =1000×50/194.4π=82r/min dvn?10? 第二次進給要同時鏜 Φ124.4 孔，考慮到軸向切削力，進給量應選小一點,取 定 v=37.3m/min,f2=0.6mm/r，則 =1000×37.3/124.4π=95r/min dvn10 b.鏜孔 1、2： 2×Φ61.4 由于刀具采用硬質(zhì)合金，加工材料為鑄鐵，v=35-50m/min,f>0.4-1.5mm/r 中選 擇,考慮到刀具壽命以及進給速度的一致性，取定 v1=35m/mim,f1=0.6mm/r，則 =1000×35/61.4π=181.5r/min dvn?10? 同軸轉(zhuǎn)速相同，進給速度一致，取定 v2=35m/min,f2=0.60mm/r c.鉆孔： Φ36.4，通孔 由 d＞22-50，硬度大于 190-240HBS，選擇 v=10-18m/min,f＞0.25-0.4mm/r, 又 d=35.8mm,取定第一次進給 v1=17.9m/min,f1=0.3mm/r,則 =1000×17.9/36.4π=157r/min dvn?10? 同軸轉(zhuǎn)速相同，進給速度一致，取定 v2=17.9m/min,f2=0.3mm/r C．對后面上 1 個孔的切削用量的選擇 鏜孔： Φ114.4/Φ115/Φ122.4 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2007 7 由于刀具采用硬質(zhì)合金，加工材料為鑄鐵，在 v=35-50m/min,f>0.4-1.5mm/r 中選擇，考慮轉(zhuǎn)速和進給速度的一直性，取定 v=36/40/45m/min。 第一次進給，取定 f1=0.36mm/r；第二次進給,取定 f2=0.16mm/r，則 =1000×55.7/114.4π=155r/min dvn?10? （孔的編號見被加工零件工序圖） 2.3.2 計算切削力、切削扭矩及切削功率 根據(jù)文獻[9]的 134 頁表 6-20 中公式計算鉆孔 （2-6.08.2HBDfF? 2） （2-6.08.91fT 3） （2-DvP?9740? 4） 根據(jù)文獻[9]的 134 頁表 6-20 中公式計算鏜孔 （2-5.07..51HBfaFpZ? 5） （2-1.65.02.1fpX 6） （2-5.07..HBfDaTp? 7） （2-6120vFPZ 8） 式中， F、Fz-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-進給量（mm/r） ；ap-切削深度（mm） ； D-加工（或鉆頭）直徑 （mm） ； HB-布氏硬度， 得 HB=223。 由以上公式可得： 右面 1、2 軸 5.07.4.51HBfapZ?N6.92335..? 1.5.02.1faFpX ZH1105 柴油機氣缸體三面粗鏜組合機床( 后主軸箱設計) 8 ?1.65.02.1335.0??N6 5.07..HBfDaTp 5.075.02343.612??? m?49 0vFPZ 612357.?? kw. 4 軸 .08.26HBDfF6.08.0234. N1.58? .08.91fT? 6.8.9.12343???m??91 TvP?70 4.361.94? kw25.? 5 軸 6.08.2HBDfF6.08.023. N1.58? 6.8.091fT 6.08.0.42??? mN?35 D TvP?97 4.21.340 7?? kw. 6 軸 5.7.5HBfaFpZ N2.1942303 5.07.?? 1.65.0.BfaFpX 1..2.133.? 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2007 9 N36? 5.07..25HBfDaTp 5.07.23.?? m??9406 12vFPZ 60.7? kw3.? 左面 1、2 軸 5.7.451HBfaFpZ N.2230 5.0.?? 1.65.0.1fapX 1..2. 33.?N? 5.07..5HBfDaTp 5.07.23438.62?? m??419 0vFPZ 6127.5? kw9.? 3 軸 孔徑 194.4mm mNHBfaDTp ????5.8719235.014.97.255.07 ..33fFpZ 6... 5.0750..33?NHBfapX 1423..150.65021..3.3 ??? ZH1105 柴油機氣缸體三面粗鏜組合機床( 后主軸箱設計) 10 KWVFPZ732.06125.8903??? 孔徑 124.4mm mNHBfaDTp ????? 78.1204345.03.127.55.7..7.3 fFpZ .92.4. 5.0750 ..3 NHBfapX 2.3..35101.65.02... ????KWVFPZ 8..7963 6 軸 0.75.1.49ZpafHBN?1.20.651.37XpFf 39.670.982ZFVPKW??? 后面 孔徑為 114.4mm mNHBfaDTp ????? 9.1063745.03.17.255.7..7. fFpZ 2.42.4. 5.075.0 .. NHBfapX 3..35101.65.02.1.. ????KWVFPZ7.946 孔徑為 115mm 5.07.3.25HBfaDTp? mN?41 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2007 11 NHBfaFpZ 1936245.03.515.07... ???fpX 46.. 1.5.021.1..?KWVFPZ8.936?? 孔徑為 122.4mm mNT?5.1849 NHBfaFpZ 19362.03. 5.075. .. ??? fpX 46..511.5.02 .1..? KWVFPZ96.73??? (軸編號與孔編號相對應) 2.3.3 選擇刀具結(jié)構(gòu) 根據(jù)加工精度、工件材料、工件條件、技術要求等進行分析，按照經(jīng)濟地滿足 加工要求的原則，合理地選擇刀具。只要所選工藝方案可以采用剛性較好的鏜桿， 還是采用鏜削方法，這是因為鏜刀制造簡單，刃磨方便。 當被加工孔直徑在 Φ40mm 以上時，組合機床上多采用鏜削加工，其加工精度 可高達 1-2 級。 直徑小于 Φ40mm 時，選用鉆削方法，鉆頭選用高速鋼修磨棱帶及橫刃鉆頭。 鏜孔選用合金鏜刀頭。 直徑大于 Φ40mm 時，選用鏜削方法，刀具材料為硬質(zhì)合金。當加工階梯孔時， 選用階梯桿，由于多刀加工，扭矩較大，所以要選用強度較好的刀桿材料：41Gr。 2.4 組合機床總體設計—三圖一卡 2.4.1 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、表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準、夾 壓部位以及被加工零件的材料、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。除了設計研制合同外，它是組合機床設計的重要依據(jù)，也是制造、使用、 ZH1105 柴油機氣缸體三面粗鏜組合機床( 后主軸箱設計) 12 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計有關部位結(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。 c.本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術要求以及對上 道工序的技術要求。 d.注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度以及加工部位的余量。 B. 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。 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 2.4.2 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、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機床各部件 間的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)等。 A. 導向結(jié)構(gòu)的選擇 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2007 13 組合機床鉆孔時，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導向裝置來保證的。導向 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。 本課題中鏜孔采用旋轉(zhuǎn)套導向，鉆孔采用固定套導向。 a.尺寸規(guī)格的選用 b.導向套的布置 c.導向套配合的選擇 B. 確定主軸、尺寸、外伸尺寸 在該課題中，主軸既有用于鏜孔又有用于鉆孔，鏜孔選用滾錐軸承主軸，鉆孔 選用滾珠軸承主軸。鏜孔時主軸與刀具采用浮動卡頭連接，主軸屬于短主軸；鉆孔 時主軸與刀具采用接桿連接，主軸屬于長主軸。 根據(jù)由選定的切削用量計算得到的切削轉(zhuǎn)矩 T，由文獻[9]的 43 頁公式 410Bd? 式中，d—軸的直徑（㎜） ；T—軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（N·m） ；B—系數(shù)，本課題中 鏜孔主軸為剛性主軸，取 B=7.3；鉆孔主軸為非剛性主軸，取 B=6.2。 由公式可得： 左面 軸 1 d>=30㎜ 取定 d=40㎜ 軸 2 d>=30mm 取定 d=40㎜ 軸 4 d>=30.46㎜ 取定 d=40㎜ 軸 6 d>=25.35㎜ 取定 d=40㎜ 右面 軸 1、2 d>=37㎜ 取定 d=40㎜ 軸 4 d>=34㎜ 取定 d=35㎜ 軸 5 d>=28㎜ 取定 d=30㎜ 軸 6 d>=35㎜ 取定 d=45㎜ 后面 軸徑 d>=55mm 軸徑實際設計時確定 根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑，文獻[9]的 44 頁表 3-6 可得到主軸外伸尺寸 幾接桿莫氏圓錐號。滾錐主軸軸徑 d=40㎜時，主軸外伸尺寸為： D/d1=67/48,L=135㎜。滾錐主軸軸徑 d=35㎜時，主軸外伸尺寸為： D/d1=50/36,L=115㎜。滾珠主軸軸徑 d=30㎜時，主軸外伸尺寸為： D/d1=50/36,L=115㎜；接桿莫氏圓錐號為 4。滾珠主軸軸徑 d=30㎜時，主軸外伸尺 寸為：D/d1=50/36,L=115㎜；接桿莫氏圓錐號為 3。 C. 選擇接桿、浮動卡頭 在鉆孔時，通常都采用接桿（剛性接桿）,各主軸的外伸長度和刀具均為定值， 為保證主軸箱上各刀具能同時到達加工終了位置，須采用軸向可調(diào)整的接桿來協(xié)調(diào) 各軸的軸向長度，以滿足同時加工完成孔的要求；鏜孔時，采用浮動連接。 D. 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 ZH1105 柴油機氣缸體三面粗鏜組合機床( 后主軸箱設計) 14 切入長度 L1和切出長度 L2之和。切入長度一般為 5-10㎜，根據(jù)工件端面的誤差情 況確定；鏜孔時，切出長度一般為 5-10mm。 當采用復合刀具時,應根據(jù)具體情況決定。所以得出以下結(jié)果: 左主軸箱：工進長度:55mm 右主軸箱：工進長度:95mm 后主軸箱：工進長度:128mm b.快速進給長度的確定 快速進給是指動力部件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㎜，255㎜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 270㎜，350mm,253mm。圖 2-2 為加工示意 圖。 190160190 217 174.65185.64 123 8125423 4930 中n=150r/mif.2 12T613D4-M0 x2 4T615D4-M2X0GB9715M80X2GB1- 673182中中GB0-中125J/ZQ460-8MX35GB70-916X705-M8GB-16X407-12M6X40GB7-13中8J/ZQ-6415中623GB/T 7-94M6X20GB7-85117819 T613 T612M10 x2T64-8X35GB972M25x1GB80-1-23425262782930M1x5GB6-7321x0B65-7MG-4353637389401M30 x2GB8-42 中n=18.5r/mif06中n=95r/mif0.6 中n=154r/mif0.3中n=230r/mif. 中 n=82r/mif0.n=18.5r/mif06 n=57r/mif0.3中中 中 43 170 20 180 210 105 180 75160?60?98F?215H7/M60X ?198H7/G6?85K6M1X2638235?150 235?456H120K7 ?475135?2670F8?M30X1.5?70H/G641825196520?70H/G685/?4102450Tr30X?40F8?35?46H7/K?30 25246?142862?70H/G6?857/M62020513751036?25K70H/M6?/ 15?20 ?1520?3?70H/M6374 中 圖 2-2 加工示意圖 2.4.3 機床尺寸聯(lián)系總圖 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[9]的 62 頁公式 ?? niF1多 軸 箱 計算。 式中，F(xiàn)i—各主軸所需的 向切削力，單位為 N。 則 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2007 15 左主軸箱： 2361452.3.7164.2F N?????多 主 軸 箱 右主軸箱： 0.0903197.82?多 主 軸 箱 后主軸箱： 5多 主 軸 箱 實際上,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 F。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[9]的 91 頁表 5-1，左、右、后面分別選用機械滑臺 HJ40ⅡA 型、 HJ40ⅢA 型、HJ40ⅠA 型，臺面寬 400mm，臺面長 800mm，滑臺及滑座總高為 320mm，允許最大進給力為 20000N；其相應的側(cè)底座型號分為 1CC401M、1CC401M、1CC401。 b.動力箱型號的選擇 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[9]的 47 頁公切 削P 式計算： ?切 削多 軸 箱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。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 5。8.0?? 右主軸箱： 0.8561.270.9682.7194.3KW????中 則 43.PKW中 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[9] 的 頁表 5-38 得出動力箱及電動機的型號,見表 2-1。15~4 表 2-1 動力箱及電動機的型號 動力箱型號 電動機型號 電動機功率 (Kw) 電動機轉(zhuǎn)速 (r/PM) 輸出軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 左主軸箱 1TD40-I Y132S -812.2 1440 480 右主軸箱 1TD40-I Y132S -822.2 1440 480 后主軸箱 1TD40-I Y100-L8 2 1440 720 c.配套通用部件的選擇 側(cè)底座 1CC401 型號，其高度 H=560mm，寬度 B=600mm，長度 L=1350mm。 B. 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。本課題中，工件最低 孔位置 h2=70.52㎜，主軸箱最低主軸高度 h1=145.02㎜，所選滑臺與滑座總高 h3=320㎜，側(cè)底座高度 h4=560㎜，夾具底座高度 h5=345㎜，中間底座高度 h6=600㎜， ZH1105 柴油機氣缸體三面粗鏜組合機床( 后主軸箱設計) 16 綜合以上因素，該組合機床裝料高度取 H=1005㎜。 C. 確定夾具輪廓尺寸 夾具是用于定位和夾緊工件的，所以工件輪廓尺寸和形狀是確定夾具輪廓尺寸 的依據(jù)，由于加工示意圖中對工件和靠模桿的距離，以及導套尺寸都作了規(guī)定，掌 握了以上尺寸后，確定夾具總長尺寸 A，A=590 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 345mm。 D. 確定中間底座尺寸 在加工示意圖中，已經(jīng)確定了工件端面至主軸箱在加工終了時距離： L1 左=650mm，L2 右=800mm 根據(jù)選定的動力部件及其配套部件的位置關系，并考慮動力頭的前備量因素， 通過尺寸鏈就可確定中間底座尺寸 L L=2（L1 左+L2 右+2L2+L3）-2（L 1+ L 2+ L 3） 其中 L1------動力頭支承凸臺尺寸。 L2------動力頭支承凸臺端面到滑座前端面加工完了時距離，由于動力 頭支承凸臺端面到滑座端面最小尺寸和動力頭向前備量組成。 L3------滑座前端面到床身端面距離取 L=585mm。 確定中間底高度尺寸時，應考慮鐵屑的儲存及排除電氣接線安排，中間底座高 度一般不小于 540mm。 本機床確定中間底座高度為 600mm。 E. 確定主軸箱輪廓尺寸 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，可按文獻[9]的 49 頁公式 計算： B=b+2b1 H=h+h1+b1 式中，b—工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=1005㎜） 、滑 臺滑座總高（h3=320㎜） 、側(cè)底座高度（h4=560㎜）等尺寸有關。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 h1＞85-140㎜，本組合機 床按文獻[9]的 50 頁公式 h1=h2+H-(0.5+h3+h4) 計算，得： h1=150.52㎜。 b=212.33㎜,h=186.48㎜,取 b1=100㎜，則求出主軸箱輪廓尺寸： B=b+2b1=212.33+2×100=412.33㎜ 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2007 17 H=h+h1+b1=186.48+150.52+100=437㎜ 根據(jù)上述計算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標準，左、右主軸箱輪廓尺寸都預定 為 B×H=500㎜×500㎜。 2.4.4 機床生產(chǎn)率計算卡 A. 理想生產(chǎn)率 (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Q 求的機床生產(chǎn)率。它與全年工時總數(shù) tk有關,一般情況下,單班制 tk取 2350h,兩班 制 tk取 4600h,由文獻[9]的 51 頁公式 ktAQ? 得： h/87.1046/50件 B. 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) 1Q 單TQ1? 式中: ——生產(chǎn)一個零件所需時間(min)，可按下式計算：單T ?? ?????????????? 裝移快 退快 進停輔切單 tVLtVLt kfff21 式中: ——分別為刀具第、工作進給長度,單位為 mm;21L、 ——分別為刀具第、工作進給量,單位為 mm/min;ffV、 ——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停t 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; 快 退快 進 、 L ——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kf 部件時取 3～10m/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;移t ——工件裝、卸（包括定位或撤銷定位、夾緊或松開、清理基面或切屑及裝 卸 吊運工件）時間。它取決于裝卸自動化程度、工件重量大小、裝卸是否方便及工人 的熟練程度。通常取 0.5～1.5min。 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Q?1 選擇切削用量或修改機床設計方案。 已知: 粗鏜左面孔 min/69;51VLf? 2快 進 L270快 退 粗鏜右面 ; ;m91?i/4f min/24;5Vf? 5快 進 3快 退 粗鏜后面孔 ; in/.;2811VLf? i/;1022f ZH1105 柴油機氣缸體三面粗鏜組合機床( 后主軸箱設計) 18 mL253?快 退 mL125?快 進 左面孔 in79.06fVt工 進機 右面孔 min02.475?fLt工 進機 后面孔 in3.24518fVt工 進機 共計所用時間如下: min8.1.???輔機總 tT 實際生產(chǎn)率: hQ/7.58.3601件總 C. 機床負荷率 ? 當 Q >Q 時候，機床負荷率為二者之比。1 組合機床負荷率一般為 0.75～0.90,自動線負荷率為 0.6～0.7。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、自動化程度高或加工多品 種組合機床，宜適當降低負荷率。 由文獻[9]的 51 頁公式得機床負荷率: %05.837.14?Q? 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2007 19 3 主軸箱設計 3．1 專用主軸箱設計 合機床及自動線上，當采用標準結(jié)構(gòu)的主軸箱不能滿足加工工藝的要求（如大 直徑深孔加工、平面加工等） ，或者難以保證精度時，就應設計專用主軸箱和專用 頭。 要想按計算來設計專用主軸箱箱體，這幾乎是不可能的。應充分參考調(diào)查的實 例進行設計。對受力大的地方要適當加大剛性；對受力小的地方應酌情減薄壁厚。 設計時應考慮使主軸上受的力盡快的通過軸承傳到箱體上。這就要求組成前支 承的受徑向和軸向載荷的軸承，盡量設置在靠近主軸的前端。 為了縮短前軸承至鏜刀（加工部位）的距離，剛性主軸箱可以不用前蓋。 3．2 傳動系統(tǒng)的設計 3．2．1 電動機的選擇 電動機類型和結(jié)構(gòu)形式可以根據(jù)電源（直流或交流） 、工作條件（溫度、環(huán)境、 空間尺寸等）和載荷特點（性質(zhì)、大小、啟動性能和過載情況）來選擇。 一般情況下應選用交流電動機。Y 系列電動機為 80 年代的更新?lián)Q代產(chǎn)品，具 有高效、節(jié)能、振動小、噪聲小和運行安全可靠的特點，安裝尺寸和功率等級符合 IEC 國際標準，適合于無特殊要求的各種機械設備。 電動機容量的選擇須根據(jù)工作機容量的需要來確定。如所選電動機的容量過大， 必然會增加成本，造成浪費；相反容量過小，則不能保證工作機的正常工作，或使 電動機長期過載，發(fā)熱量大而過早損壞。 3．2．2 電動機功率的選擇 ??1 N 動 > （千瓦） （3-?進切 ? ZH1105 柴油機氣缸體三面粗鏜組合機床( 后主軸箱設計) 20 1） N 進 為 0.8~2 千瓦， η=0.9 N 動 4.0 千瓦? 動力箱的選擇： 表 3-1 動力箱型號 型號 型式 電動機型號 電動機的功率 電動機的轉(zhuǎn)速 r·min-1 輸出軸轉(zhuǎn)速 r·min-1 1TD40-I Ⅱ Y100-L8 2 1440 720 3．2．3 傳動系統(tǒng)總傳動比的確定及各級分傳動比的分配 電動機選定之后，根據(jù)電動機滿載轉(zhuǎn)速 及工作機轉(zhuǎn)速 ，就可計算出傳動mnwn 系統(tǒng)的總傳動比為 (3-2)工 作 機 轉(zhuǎn) 速滿 載 轉(zhuǎn) 速總 ?wi 由傳動方案可知，傳動系統(tǒng)的總傳動比等于各級分傳動比之積。即 (3-3)niii??21總 式中， ， ，… ， 為各級傳動副的傳動比。1i2ni (3-4)從主主從 nZi? 由式（3-4 ）得 06.2381?i 65.1402i min7rminr? 由式（3-3 ）得 39.65.1021???ii總 合理地分配各級傳動比，在傳動系統(tǒng)總體設計中是很重要的，它將直接影響到 傳動裝置的外廓尺寸、質(zhì)量、潤滑條件、成本的高低、傳動零件的圓周速度大小及 精度等級的高低。要同時滿足各方面的要求是不現(xiàn)實的，也是非常困難的，應根據(jù) 具體設計要求，進行分析比較，首先滿足主要要求，盡量兼顧其他要求。在合理分 配傳動比時應注意以下幾點。 （a） 各級傳動比都應在常用的合理范圍內(nèi)，以符合各種傳動形式的工作特點， 能在最佳狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，并使結(jié)構(gòu)緊湊、工藝合理。 （b） 應使傳動裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，質(zhì)量較輕。 （c） 應使各傳動件尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱合理，避免相互干擾碰撞。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2007 21 3．3 齒輪的設計及參數(shù)的確定 齒輪傳動是機械傳動中最重要、應用最廣泛的一種傳動。其主要優(yōu)點是：傳動 效率高，工作可靠，壽命長，傳動比準確，結(jié)構(gòu)緊湊。其主要缺點是：制造精度要 求高，制造費用大，精度低時振動和噪聲大，不宜用于軸間距離較大的傳動。 3．3．1 齒輪的設計 我們就以軸 1 和軸 2 嚙合的一對齒輪為例。 A．齒輪的材料，精度和齒數(shù)的選擇 因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，材料按表 7-1 選取，都采用 45 鋼，鍛造毛坯， 大齒輪正火處理，小齒輪調(diào)質(zhì)，均用軟齒面。 齒輪精度用 8 級，輪齒表面粗糙度為 Ra1.6。 軟齒面閉式傳動，失效形式為點蝕，考慮傳動平穩(wěn)性，齒數(shù)宜取多些，取 z=33 則與其嚙合的齒數(shù) z 嚙合 = 680.23??i B．設計計算 a．設計準則 按齒面接觸疲勞強度設計，再按齒根彎曲疲勞強度校核。 b．按齒面接觸疲勞強度設計 (3-5) ?????1231 ?????????dHEt KTZd (3-6)mNnPT ?????53067045.905.9661 由圖 7-6 選取材料的接觸疲勞極限應力為： MaH8lim1??MPaHlim2? 由圖 7-7 選取材料的彎曲疲勞極限應力為