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(shuō)明書(shū)

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1、. . . . 目 錄 1 前言1 2組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)3 2.1 總體方案論證3 2.1.1被加工零件特點(diǎn)3 2.1.2工藝路線的確定3 2.1.3機(jī)床配置型式的選擇............... ................................. 3 2.1.4定位基準(zhǔn)的選擇4 2.1.5滑臺(tái)型式的選擇............... .................................... 4 2.2切削用量的確定與刀具選擇4

2、2.2.1 切削用量選擇4 2.2.2切削力、切削扭矩與切削功率計(jì)算.....................................5 2.3組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)—三圖一卡...........................................6 2.3.1被加工零件工序圖...................................................6 2.3.2加工示意圖.........................................................7 2.3.3 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖............

3、......................................9 2.3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡................................................. 11 3 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)................................................... 14 3.1 主軸箱原始依據(jù)圖的繪制............................................. 14 3.2主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇和動(dòng)力計(jì)算....................................... 15

4、 3.3 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算......................................... 15 3.3.1 根據(jù)原始依據(jù)圖對(duì)坐標(biāo)尺寸的計(jì)算................................... 15 3.3.2 主軸箱傳動(dòng)路線的擬訂............................................. 15 3.3.3 傳動(dòng)軸位置與齒輪齒數(shù)的確定....................................... 16 3.4 主軸箱坐標(biāo)計(jì)算、坐標(biāo)檢查圖的繪制........................

5、.......... 19 3. 4.1傳動(dòng)軸的坐標(biāo)的計(jì)算............................................... 19 3.4.2坐標(biāo)檢查圖的繪制..................................................20 3.5 軸、齒輪、軸承、鍵的校核..............................................20 3.5.1軸的校核..........................................................20 3.5.2齒輪的校核....

6、....................................................21 3.5.3軸承的壽命校核....................................................23 3.5.4鍵的強(qiáng)度計(jì)算......................................................24 3.6主軸箱前、后蓋與箱體設(shè)計(jì).............................................24 3.7主軸箱上附件材料的設(shè)計(jì).............................

7、.................25 4結(jié)論..................................................................26 參考文獻(xiàn)...............................................................27 致 ................................................................ 28 附件清單..........................................................

8、..... 29 1 前言 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題來(lái)源于市江動(dòng)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(tái)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(shí)，了解并收集相關(guān)設(shè)備的技術(shù)資料，以便完善我們對(duì)主軸箱的設(shè)計(jì)，學(xué)院組織我們?nèi)ソ瓌?dòng)集團(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(zhuān)用部件組成的一種高效專(zhuān)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

9、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(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(mǎn)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)用戶(hù)的要求還存在著一定的差距，滿(mǎn)足不了用戶(hù)要求。80年代以來(lái)，國(guó)外組合機(jī)床技術(shù)在滿(mǎn)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(lèi)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

10、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(zhuān)門(mén)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(chēng)為“專(zhuān)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(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，可以設(shè)計(jì)成通用品種，

11、組織成批生產(chǎn)，然后按被加工零件的具體需要，配以簡(jiǎn)單的夾具與刀具，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

12、、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(guó)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(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)與左主軸箱設(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(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

13、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，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(wèn)題，保證孔的位置精度。 2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 針對(duì)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(duì)比論證[2]。設(shè)計(jì)組合機(jī)床“三圖一卡”，其容包括：繪

14、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)與工藝要求，按工序集中的原則設(shè)計(jì)的一種高效率專(zhuān)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(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

15、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(jí)為IT9。 b)右面5個(gè)孔：鉆4×Φ8；鉆Φ6，標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)為IT9。 c)后面4個(gè)孔：鉆3×Φ7.5；鉆Φ6，標(biāo)準(zhǔn)公差等級(jí)為IT9。 各孔的具體位置精度與具體要求詳見(jiàn)R180柴油機(jī)氣缸體加工工序圖。 本次設(shè)計(jì)技術(shù)

16、要求： a)機(jī)床應(yīng)能滿(mǎn)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)。 2.1.3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(wú)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(dòng)。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(dòng)大。 通過(guò)以

17、上的比較，針對(duì)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(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。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(duì)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

18、.1.5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。本課題的加工對(duì)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(tái)。 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(duì)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

19、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(tái)或少數(shù)幾臺(tái)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(chǎng)地條件較好，氣候適用，車(chē)間溫度在三十度之，使用液壓傳動(dòng)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(duì)于13個(gè)被加工孔，采用查表法選擇切削用量，從[1]第130頁(yè)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

20、頁(yè)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(tái)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(zhǎng),負(fù)荷最重,刃磨較困難的所謂”限制性”刀具來(lái)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(lái)滿(mǎn)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(duì)左面4孔的切削用量選擇：

21、 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/min b)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

22、=10.048m/min,f=0.065mm/r,則由文獻(xiàn)[1]P43的公式， 得： n=1000×10.048/(5π)640r/min B.對(duì)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/min b)鉆孔9軸：Φ6孔，h=12mm 得： n=1000×10.556/(6π)560r/min C.對(duì)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：

23、 n=1000×10.597/(7.5π)450r/min b)鉆孔13軸：Φ6孔，h=14mm 得： n=1000×11.304/(6π)600r/min 2.2.2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/m

24、in）；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(cè)公式 (2-5) 選擇的鉆頭進(jìn)行計(jì)算 ，所以刀具耐用度滿(mǎn)足要求

25、 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(tái)機(jī)床上或一條自動(dòng)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

26、等技術(shù)要求以與對(duì)上道工序的技術(shù)要求； d)注明被加工零件的名稱(chēng)、編號(hào)、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(dòng)力部件、繪制機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對(duì)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(duì)位置與

27、其聯(lián)系尺寸；主軸結(jié)構(gòu)類(lèi)型、尺寸與外伸長(zhǎng)度；刀具類(lèi)型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸（直徑和長(zhǎng)度）；接桿（包括鏜桿）、浮動(dòng)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?？准庸さ毒叩闹睆綉?yīng)與加工部位尺寸、精度相適應(yīng)，其長(zhǎng)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

28、孔時(shí)，通常都采用接桿（也稱(chēng)剛性接桿）。因?yàn)槎噍S箱各主軸的外伸長(zhǎng)度和刀具長(zhǎng)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(lái)協(xié)調(diào)各軸的軸向長(zhǎng)度，以滿(mǎn)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(hào)可根據(jù)刀具尾部結(jié)構(gòu)（莫氏號(hào)）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(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。 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

29、，主軸采用長(zhǎng)主軸。 由文獻(xiàn)[1]P43頁(yè)公式 （2-6） 可得： 左面 軸1-3 d=13.42mm 取定d=20㎜ 軸4 d=9.77mm 取定d=15㎜ 右面 軸5-8 d=13.74mm 取定d=20㎜ 軸9 d=11.10mm 取定d=15㎜ 后面 軸10-12 d=

30、13.39mm 取定d=20㎜ 軸13 d=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(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=85㎜；接桿莫氏圓錐號(hào)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(zhǎng)度L；刀具結(jié)構(gòu)尺寸須標(biāo)注直徑和長(zhǎng)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

31、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(dòng)力部件工作循環(huán)與行程的確定 a)工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 左主軸箱：工進(jìn)長(zhǎng)度： 右主軸箱：工進(jìn)長(zhǎng)度： 后主軸箱：工進(jìn)長(zhǎng)度： b)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(mǎn)足工作循環(huán)向前

32、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(dòng)力部件需要后退的距離。因此，動(dòng)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(jiàn)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(zhuān)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(dòng)力部件的選擇 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

33、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)[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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(tái)。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

34、 (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(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，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(tái)1HY40IA型，臺(tái)面寬400mm，臺(tái)面長(zhǎng)800mm，滑臺(tái)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(hào)為1CC401I。 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

35、得出動(dòng)力箱與電動(dòng)機(jī)的型號(hào),見(jiàn)表2-1。 表 2-1 動(dòng)力箱與電動(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 1TD16 Y90s-4 1.1 1400 920 右主軸箱 1TD16 Y90s-4 1.1 1400 920 后主軸箱 1TD16 Y90s-4 1.1 1400 920 側(cè)底座1CC401I型號(hào)，其高度H=560mm，寬度B=600mm，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。本課題中，

36、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(zhǎng)、寬、高尺寸。本機(jī)床夾具的長(zhǎng)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(dòng)力箱、滑臺(tái)、側(cè)底座等標(biāo)準(zhǔn)的位置關(guān)系并考慮滑臺(tái)的前備量，通過(guò)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

37、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

38、=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，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=327.62

39、5㎜ 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(dòng)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(hù)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(yè)公式

40、 （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(zhǎng)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(tái)在死擋鐵上的停留時(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)

41、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; ——?jiǎng)恿Σ考焖傩谐趟俣?。用機(jī)械動(dòng)力部件時(shí)取5～6m/min;用液壓動(dòng)力部件時(shí)取3～10m/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; ——工件裝、卸（包括定位或撤銷(xiāo)定位、夾緊或松開(kāi)、清理基面或切屑與吊運(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(mǎn)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

42、 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， 實(shí)際生產(chǎn)率: 計(jì)算出的機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率滿(mǎn)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(yè)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(dòng)線負(fù)荷率為0.6～0.7，由此可見(jiàn)此機(jī)床的負(fù)荷率在規(guī)定圍，滿(mǎn)足要求。 D．生產(chǎn)率計(jì)算卡見(jiàn)下表 表2-2生產(chǎn)率計(jì)算卡 被 加工 零件 圖號(hào) R180.1—4A 毛坯種類(lèi) 鑄件 名稱(chēng) R180柴油機(jī)氣缸體 毛坯重量 20kg 材料

43、 HT250 硬度 225HBS 工序名稱(chēng) 左、右、后三面鉆孔 工序號(hào) ZKZJ-R180-03 序號(hào) 工步 名稱(chēng) 被加工零件數(shù)量 加工直徑(mm 加工長(zhǎng)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 1 1.5 1.5 2 鉆削左面孔時(shí)滑臺(tái)快進(jìn) 210 0.075 0.075

44、 鉆削右面孔時(shí)滑臺(tái)快進(jìn) 210 0.075 0.075 鉆削后面孔時(shí)滑臺(tái)快進(jìn) 210 0.075 0.075 3 鉆削左面孔時(shí)滑臺(tái)工進(jìn) 8 12 20 10.048 396 0.104 41.2 0.485 0.485 5 12 20 10.048 620 0.066 鉆削右面孔時(shí)滑臺(tái)工進(jìn) 8 10 20 10.556 431 0.104 44.8 0.446 0.446 6 12 20 10.556 5

45、62 0.080 鉆削后面孔時(shí)滑臺(tái)工進(jìn) 7.5 7 20 10.597 444 0.119 52.8 0.379 0.379 6 14 20 11.304 588 0.090 4 鉆削左面孔時(shí)滑臺(tái)快退 230 0.088 0.08 鉆削右面孔時(shí)滑臺(tái)快退 230 0.088 0.08 鉆削后面孔時(shí)滑臺(tái)快退 230 0.088 0.08 5 左面死擋鐵停留 0

46、.065 0.065 右面死擋鐵停留 0.055 0.055 后面死擋鐵停留 0.066 0.066 備注 1、 裝卸工件的時(shí)間取決于工人的熟練程度，取1.5min； 2、 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，取0.1min. 單件總工時(shí) 0.55 1.688 2.238 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(zhuān)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

47、置、切削用量和主軸類(lèi)型設(shè)計(jì)的傳遞各主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其動(dòng)力來(lái)自通用的動(dòng)力箱，與動(dòng)力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺(tái)，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(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

48、； B．工件輪廓尺寸與各孔位置尺寸； C．工件與主軸箱相對(duì)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(hào)與名稱(chēng)：R180柴油機(jī)材料與硬度：HT225 190-240HBS。 2.動(dòng)力部件1TD16 IA，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(hào) D/d L 工序容 n(r/min) v(m/min) f(mm/r) 1-3 32/20 115 鉆Φ8 400 1

49、0.048 0.104 4 25/16 85 鉆Φ5 640 10.048 0.065 3.2主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇和動(dòng)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(lèi)比法確定，主軸箱

50、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(lèi)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(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 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、各主軸位置與其轉(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。在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí),要盡可能用較少的傳動(dòng)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(lái)設(shè)計(jì)。 3.3.1 根據(jù)原始依據(jù)圖對(duì)坐標(biāo)尺寸的計(jì)算 根據(jù)

51、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(xiāo)O1 驅(qū)動(dòng)軸O 主軸1 主軸2 主軸3 主軸4 X 0.00 175.64 110.00 147.23 206.00 175.00 Y 0.00 81.44 200.42 132.62 140.42 252.39 3.3.2 主軸箱傳動(dòng)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(dòng)關(guān)系： 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 3.3.3 傳動(dòng)軸位置與齒輪齒數(shù)的確定 本主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是按“計(jì)算、作圖

52、和試湊”的一般方法來(lái)確定齒輪齒數(shù)、中間傳動(dòng)軸的位置和轉(zhuǎn)速，在設(shè)計(jì)過(guò)程過(guò)反復(fù)試湊與畫(huà)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(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 轉(zhuǎn)速 0 920 1 400 2 400 3 400 4 640 主軸箱總傳動(dòng)比 ： ， ， B.各軸傳動(dòng)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(mǎn)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 軸2 軸3

53、 軸4 b)確定中間傳動(dòng)軸的位置并配對(duì)各對(duì)齒輪[9] 傳動(dòng)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(dòng)比； —嚙合齒輪副齒數(shù)和； —分別為主動(dòng)和從動(dòng)齒輪齒數(shù)； —分別為主動(dòng)和從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速，單

54、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(dòng)軸的位置[10]： 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（3-1）與傳動(dòng)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(duì)損失： 軸4 轉(zhuǎn)速相對(duì)損失： 以上轉(zhuǎn)速相對(duì)損失

55、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(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。 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(rùn)滑。油泵打出的油經(jīng)分油器分向各個(gè)需潤(rùn)滑的部位，主軸箱體前后壁之間的齒輪用油盤(pán)潤(rùn)滑，箱體和后蓋以與前蓋的齒輪用油管潤(rùn)滑。該葉片潤(rùn)滑泵安裝在箱體的前表壁上，采用油泵傳動(dòng)軸帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的傳

56、動(dòng)方式，計(jì)算出： ，葉片液壓泵轉(zhuǎn)速在400～800r/min圍，滿(mǎn)足要求。 3.3.4傳動(dòng)軸直徑的確定 確定傳動(dòng)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(dòng)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(duì)軸上齒輪的傳動(dòng)比 代入前面計(jì)算所得轉(zhuǎn)矩和傳動(dòng)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(dòng)軸和主軸的位置與傳動(dòng)關(guān)系，精確計(jì)算各中間傳動(dòng)軸的坐標(biāo)。其目的是為主軸箱

57、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。 3.4.1傳動(dòng)軸的坐標(biāo)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(lèi)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(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)[1]P72。 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 (3-8)

58、 (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(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算結(jié)果 軸號(hào) 坐標(biāo) X Y 傳動(dòng)軸5 169.61 93.73 傳動(dòng)軸6 188．95 101.80 3.4.2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(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)速與轉(zhuǎn)向；進(jìn)

59、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(dòng)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(guò)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(guò)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(guò)壽命校核。在滿(mǎn)足尺寸和強(qiáng)度要求的情況下，盡可能地選用國(guó)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(guò)強(qiáng)度校核。 3.5.1軸的校核 在主軸箱中不

60、管是主軸還是傳動(dòng)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(mǎn)足要求。這里只對(duì)相對(duì)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(duì)來(lái)說(shuō)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

61、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(mǎn)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(jí)，輪齒表面粗糙度為1.6。 以傳動(dòng)軸5與驅(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。 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

62、.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；

63、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，

64、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 =37KN e=0.37 Y=1.6 b)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8-10 e)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)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(dòng)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

65、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(zhǎng)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

66、了滿(mǎn)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(jiàn)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(rùn)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(dòng),消耗發(fā)熱。根據(jù)文獻(xiàn)[1]P189選用圓形分油器，型號(hào)為ZIR31-2。 B.油杯 油杯是用來(lái)給箱體注油用的,以保證箱體油量滿(mǎn)足使用要求。 C.油塞 油塞是用來(lái)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(tái)之間應(yīng)加封油圈密封。 D.油標(biāo) 油標(biāo)的作用是用來(lái)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(dòng)力頭定位聯(lián)接的設(shè)計(jì) 據(jù)文獻(xiàn)[1]P140，對(duì)于1TD32動(dòng)力箱與多軸箱后蓋連接用定位銷(xiāo)選用22-ZHBQ4