裝配圖ZH1105柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床設(shè)計(jì)(后主軸箱設(shè)計(jì)),裝配,zh1105,柴油機(jī),缸體,三面粗鏜,組合,機(jī)床,設(shè)計(jì),后主,軸箱 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 ZH1105柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床設(shè)計(jì)(后主軸箱設(shè)計(jì)) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 張 岳 軍 班 級(jí) BMZ機(jī)制031 學(xué) 號(hào) 0361440102 指導(dǎo)教師 劉 必 榮 完成日期 2007年6月13日 文 獻(xiàn) 資 料 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名 張?jiān)儡? 班 級(jí) BMZ機(jī)制031 學(xué) 號(hào) 0361440102 指 導(dǎo) 教 師 劉必榮 . 文 獻(xiàn) 資 料 [1] 咸斌. 箱體類零件鉆鏜組合機(jī)床夾具CAD系統(tǒng)[J]. 工具技術(shù) , 2005,(11) [2] 李春梅 , 崔鳳奎. 組合機(jī)床CAD系統(tǒng)[J]. 新技術(shù)新工藝 , 2004,(10) [3] 李春梅, 崔鳳奎. 組合機(jī)床模塊化設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)[J]. 機(jī)械工人.冷加工 , 2005,(04) [4] 張滿囤, 曹新國(guó), 林建平. 組合機(jī)床總體方案CAD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) , 1999,(04) [5] 吳樹青. 夾具設(shè)計(jì)中的排屑問(wèn)題[J]. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù) , 1988,(06) [6] 李春梅, 崔鳳奎. 組合機(jī)床模塊化設(shè)計(jì)CAD系統(tǒng)[J]. 河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) , 2004,(05) [7] 佟璞瑋. 戰(zhàn)略調(diào)整中的我國(guó)組合機(jī)床行業(yè)[J]. 世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng) , 1996,(02) [8] 潘貴善. 找準(zhǔn)位置　突出重點(diǎn)　發(fā)展特色　振興行業(yè)──淺談“九五”組合機(jī)床行業(yè)發(fā)展指導(dǎo)方針[J]. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù) , 1996,(01) [9] 裘愉. 從幾個(gè)側(cè)面看組合機(jī)床的發(fā)展動(dòng)向[J]. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù) , 1994,(11) [10] 羅文輝. 組合機(jī)床在中小型工廠的應(yīng)用[J]. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù) , 1992,(12) 組 合 機(jī) 床 模 塊 化 設(shè) 計(jì) !"# 系 統(tǒng) 河 南 科 技 大 學(xué) 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院 （ 洛 陽(yáng) !"#$$%） 李 春 梅 崔 鳳 奎 一 、 組 合 機(jī) 床 !"# 系 統(tǒng) 總 體 模 塊 化 設(shè) 計(jì) 過(guò) 程 組 合 機(jī) 床 模 塊 化 設(shè) 計(jì) 就 是 根 據(jù) 用 戶 的 需 求 ， 在 功 能 分 析 的 基 礎(chǔ) 上 ， 設(shè) 計(jì) 出 性 能 、 結(jié) 構(gòu) 各 異 而 功 能 相 同 的 一 系 列 可 互 換 功 能 性 單 元 和 一 些 專 用 、 獨(dú) 立 部 件 ， 然 后 將 其 組 合 成 單 臺(tái) 機(jī) 床 或 者 柔 性 加 工 單 元 。 利 用 模 塊 化 設(shè) 計(jì) 的 方 法 ， 建 立 組 合 機(jī) 床 模 塊 化 設(shè) 計(jì) !"# 系 統(tǒng) 分 為 如 下 幾 個(gè) 步 驟 ： （ $） 組 合 機(jī) 床 功 能 分 析 首 先 需 要 進(jìn) 行 市 場(chǎng) 調(diào) 查 ， 分 析 用 戶 需 要 ， 根 據(jù) 組 合 機(jī) 床 的 加 工 要 求 ， 總 結(jié) 出 組 合 機(jī) 床 應(yīng) 該 實(shí) 現(xiàn) 的 功 能 ， 建 立 起 組 合 機(jī) 床 的 總 體 功 能 模 型 ， 并 且 將 機(jī) 床 的 功 能 分 解 為 不 同 級(jí) 別 、 不 同 層 次 的 子 功 能 。 （ %） 總 體 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 在 組 合 機(jī) 床 功 能 模 型 的 基 礎(chǔ) 上 ， 實(shí) 現(xiàn) 功 能 — 結(jié) 構(gòu) 映 射 。 根 據(jù) 組 合 機(jī) 床 的 功 能 層 次 ， 尋 求 實(shí) 現(xiàn) 功 能 的 結(jié) 構(gòu) 載 體 ， 產(chǎn) 生 機(jī) 床 結(jié) 構(gòu) 布 局 方 案 ， 同 時(shí) 進(jìn) 行 機(jī) 床 結(jié) 構(gòu) 、 外 形 尺 寸 的 初 步 規(guī) 劃 。 進(jìn) 行 總 體 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 的 時(shí) 候 ， 應(yīng) 該 合 理 地 劃 分 結(jié) 構(gòu) 模 塊 。 每 一 個(gè) 模 塊 都 應(yīng) 該 具 有 獨(dú) 立 的 結(jié) 構(gòu) ， 對(duì) 應(yīng) 一 定 的 功 能 。 （ ( 開(kāi) 發(fā) 出 與 $. 風(fēng) 格 完 全 一 致 的 用 戶 界 面 ， 采 用 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 技 術(shù) 管 理 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 和 模 板 庫(kù) 中 的 標(biāo) 準(zhǔn) 數(shù) 據(jù) 。 本 系 統(tǒng) 根 據(jù) 模 塊 化 設(shè) 計(jì) 的 原 則 ， 將 概 念 模 型 細(xì) 化 為 <= 機(jī) 械 工 人 ! 為 制 造 業(yè) 創(chuàng) 造 價(jià) 值 #$$%年 第 :8’0.4-1.5mm/r 中選 擇,考慮到刀具壽命以及進(jìn)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(jìn)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(duì)左側(cè)面上 4 個(gè)孔的切削用量的選擇：由于分兩次進(jìn)給，要同時(shí)考慮進(jìn)給 速度和轉(zhuǎn)速，兩次進(jìn)給轉(zhuǎn)速要相同，同次進(jìn)給保證進(jìn)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(yīng)取小一點(diǎn)，故加工 Φ193.8 孔采用分層切削。 第一次進(jìn)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(jìn)給要同時(shí)鏜 Φ124.4 孔，考慮到軸向切削力，進(jìn)給量應(yīng)選小一點(diǎn),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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)給速度一致，取定 v2=17.9m/min,f2=0.3mm/r C．對(duì)后面上 1 個(gè)孔的切削用量的選擇 鏜孔： Φ114.4/Φ115/Φ122.4 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(jìn)給速度的一直性，取定 v=36/40/45m/min。 第一次進(jìn)給，取定 f1=0.36mm/r；第二次進(jìn)給,取定 f2=0.16mm/r，則 =1000×55.7/114.4π=155r/min dvn?10? （孔的編號(hào)見(jiàn)被加工零件工序圖） 2.3.2 計(jì)算切削力、切削扭矩及切削功率 根據(jù)文獻(xiàn)[9]的 134 頁(yè)表 6-20 中公式計(jì)算鉆孔 （2-6.08.2HBDfF? 2） （2-6.08.91fT 3） （2-DvP?9740? 4） 根據(jù)文獻(xiàn)[9]的 134 頁(yè)表 6-20 中公式計(jì)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(jìn)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(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床( 后主軸箱設(shè)計(jì)) 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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床( 后主軸箱設(shè)計(jì)) 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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(hào)與孔編號(hào)相對(duì)應(yīng)) 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(shù)要求等進(jìn)行分析，按照經(jīng)濟(jì)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?yàn)殓M刀制造簡(jiǎn)單，刃磨方便。 當(dāng)被加工孔直徑在 Φ40mm 以上時(shí)，組合機(jī)床上多采用鏜削加工，其加工精度 可高達(dá) 1-2 級(jí)。 直徑小于 Φ40mm 時(shí)，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(shí)，選用鏜削方法，刀具材料為硬質(zhì)合金。當(dāng)加工階梯孔時(shí)， 選用階梯桿，由于多刀加工，扭矩較大，所以要選用強(qiáng)度較好的刀桿材料：41Gr。 2.4 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)—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(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、 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床( 后主軸箱設(shè)計(jì)) 12 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。 b.本工序所選用的定位基準(zhǔn)、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(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。 B. 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) a) 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。 b) 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。 c) 當(dāng)本工序有特殊要求時(shí)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(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 2007 13 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。 本課題中鏜孔采用旋轉(zhuǎn)套導(dǎo)向，鉆孔采用固定套導(dǎo)向。 a.尺寸規(guī)格的選用 b.導(dǎo)向套的布置 c.導(dǎo)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(shí)主軸與刀具采用浮動(dòng)卡頭連接，主軸屬于短主軸；鉆孔 時(shí)主軸與刀具采用接桿連接，主軸屬于長(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)[9]的 43 頁(yè)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(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)確定 根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑，文獻(xiàn)[9]的 44 頁(yè)表 3-6 可得到主軸外伸尺寸 幾接桿莫氏圓錐號(hào)。滾錐主軸軸徑 d=40㎜時(shí)，主軸外伸尺寸為： D/d1=67/48,L=135㎜。滾錐主軸軸徑 d=35㎜時(shí)，主軸外伸尺寸為： D/d1=50/36,L=115㎜。滾珠主軸軸徑 d=30㎜時(shí)，主軸外伸尺寸為： D/d1=50/36,L=115㎜；接桿莫氏圓錐號(hào)為 4。滾珠主軸軸徑 d=30㎜時(shí)，主軸外伸尺 寸為：D/d1=50/36,L=115㎜；接桿莫氏圓錐號(hào)為 3。 C. 選擇接桿、浮動(dòng)卡頭 在鉆孔時(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；鏜孔時(shí)，采用浮動(dòng)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 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床( 后主軸箱設(shè)計(jì)) 14 切入長(zhǎng)度 L1和切出長(zhǎng)度 L2之和。切入長(zhǎng)度一般為 5-10㎜，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 5-10mm。 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: 左主軸箱：工進(jìn)長(zhǎng)度:55mm 右主軸箱：工進(jìn)長(zhǎng)度:95mm 后主軸箱：工進(jìn)長(zhǎng)度:128mm 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。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 215㎜，255㎜和 125㎜。 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 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(jī)床尺寸聯(lián)系總圖 A. 選擇動(dòng)力部件 a.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)[9]的 62 頁(yè)公式 ?? niF1多 軸 箱 計(jì)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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(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)[9]的 91 頁(yè)表 5-1，左、右、后面分別選用機(jī)械滑臺(tái) HJ40ⅡA 型、 HJ40ⅢA 型、HJ40ⅠA 型，臺(tái)面寬 400mm，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；其相應(yīng)的側(cè)底座型號(hào)分為 1CC401M、1CC401M、1CC401。 b.動(dòng)力箱型號(hào)的選擇 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)[9]的 47 頁(yè)公切 削P 式計(jì)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(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 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(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)[9] 的 頁(yè)表 5-38 得出動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號(hào),見(jiàn)表 2-1。15~4 表 2-1 動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 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/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(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，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(tái)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(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床( 后主軸箱設(shè)計(jì)) 16 綜合以上因素，該組合機(jī)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(duì)工件和靠模桿的距離，以及導(dǎo)套尺寸都作了規(guī)定，掌 握了以上尺寸后，確定夾具總長(zhǎng)尺寸 A，A=590 mm。夾具底座高度應(yīng)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(shí)距離： L1 左=650mm，L2 右=800mm 根據(jù)選定的動(dòng)力部件及其配套部件的位置關(guān)系，并考慮動(dòng)力頭的前備量因素， 通過(guò)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(dòng)力頭支承凸臺(tái)尺寸。 L2------動(dòng)力頭支承凸臺(tái)端面到滑座前端面加工完了時(shí)距離，由于動(dòng)力 頭支承凸臺(tái)端面到滑座端面最小尺寸和動(dòng)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(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 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(guān)，可按文獻(xiàn)[9]的 49 頁(yè)公式 計(jì)算： B=b+2b1 H=h+h1+b1 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=70.52㎜） 、機(jī)床裝料高度（H=1005㎜） 、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 h1＞85-140㎜，本組合機(jī) 床按文獻(xiàn)[9]的 50 頁(yè)公式 h1=h2+H-(0.5+h3+h4) 計(jì)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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2007 17 H=h+h1+b1=186.48+150.52+100=437㎜ 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 B×H=500㎜×500㎜。 2.4.4 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Q 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)[9]的 51 頁(yè)公式 ktAQ? 得： h/87.1046/50件 B. 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 單TQ1? 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 ?? ?????????????? 裝移快 退快 進(jìn)停輔切單 tVLtVLt kfff21 式中: ——分別為刀具第、工作進(jìn)給長(zhǎng)度,單位為 mm;21L、 ——分別為刀具第、工作進(jìn)給量,單位為 mm/min;ffV、 ——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) 、 L ——?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kf 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;移t ——工件裝、卸（包括定位或撤銷定位、夾緊或松開(kāi)、清理基面或切屑及裝 卸 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、裝卸是否方便及工人 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(jī)床設(shè)計(jì)方案。 已知: 粗鏜左面孔 min/69;51VLf? 2快 進(jìn) L270快 退 粗鏜右面 ; ;m91?i/4f min/24;5Vf? 5快 進(jìn) 3快 退 粗鏜后面孔 ; in/.;2811VLf? i/;1022f ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床( 后主軸箱設(shè)計(jì)) 18 mL253?快 退 mL125?快 進(jìn) 左面孔 in79.06fVt工 進(jìn)機(jī) 右面孔 min02.475?fLt工 進(jìn)機(jī) 后面孔 in3.24518fVt工 進(jìn)機(jī) 共計(jì)所用時(shí)間如下: min8.1.???輔機(jī)總 tT 實(shí)際生產(chǎn)率: hQ/7.58.3601件總 C. 機(jī)床負(fù)荷率 ? 當(dāng) Q >Q 時(shí)候，機(jī)床負(fù)荷率為二者之比。1 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。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。 由文獻(xiàn)[9]的 51 頁(yè)公式得機(jī)床負(fù)荷率: %05.837.14?Q? 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2007 19 3 主軸箱設(shè)計(jì) 3．1 專用主軸箱設(shè)計(jì) 合機(jī)床及自動(dòng)線上，當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，就應(yīng)設(shè)計(jì)專用主軸箱和專用 頭。 要想按計(jì)算來(lái)設(shè)計(jì)專用主軸箱箱體，這幾乎是不可能的。應(yīng)充分參考調(diào)查的實(shí) 例進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)受力大的地方要適當(dāng)加大剛性；對(duì)受力小的地方應(yīng)酌情減薄壁厚。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮使主軸上受的力盡快的通過(guò)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(shè)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(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3．2．1 電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)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(diǎn)（性質(zhì)、大小、啟動(dòng)性能和過(guò)載情況）來(lái)選擇。 一般情況下應(yīng)選用交流電動(dòng)機(jī)。Y 系列電動(dòng)機(jī)為 80 年代的更新?lián)Q代產(chǎn)品，具 有高效、節(jié)能、振動(dòng)小、噪聲小和運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)，安裝尺寸和功率等級(jí)符合 IEC 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，適合于無(wú)特殊要求的各種機(jī)械設(shè)備。 電動(dòng)機(jī)容量的選擇須根據(jù)工作機(jī)容量的需要來(lái)確定。如所選電動(dòng)機(jī)的容量過(guò)大， 必然會(huì)增加成本，造成浪費(fèi)；相反容量過(guò)小，則不能保證工作機(jī)的正常工作，或使 電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載，發(fā)熱量大而過(guò)早損壞。 3．2．2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 ??1 N 動(dòng) > （千瓦） （3-?進(jìn)切 ? ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床( 后主軸箱設(shè)計(jì)) 20 1） N 進(jìn) 為 0.8~2 千瓦， η=0.9 N 動(dòng) 4.0 千瓦? 動(dòng)力箱的選擇： 表 3-1 動(dòng)力箱型號(hào) 型號(hào) 型式 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 電動(dòng)機(jī)的功率 電動(dòng)機(jī)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(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比的確定及各級(jí)分傳動(dòng)比的分配 電動(dòng)機(jī)選定之后，根據(jù)電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 及工作機(jī)轉(zhuǎn)速 ，就可計(jì)算出傳動(dòng)mnwn 系統(tǒng)的總傳動(dòng)比為 (3-2)工 作 機(jī) 轉(zhuǎn) 速滿 載 轉(zhuǎn) 速總 ?wi 由傳動(dòng)方案可知，傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比等于各級(jí)分傳動(dòng)比之積。即 (3-3)niii??21總 式中， ， ，… ， 為各級(jí)傳動(dòng)副的傳動(dòng)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(jí)傳動(dòng)比，在傳動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)中是很重要的，它將直接影響到 傳動(dòng)裝置的外廓尺寸、質(zhì)量、潤(rùn)滑條件、成本的高低、傳動(dòng)零件的圓周速度大小及 精度等級(jí)的高低。要同時(shí)滿足各方面的要求是不現(xiàn)實(shí)的，也是非常困難的，應(yīng)根據(jù) 具體設(shè)計(jì)要求，進(jìn)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(dòng)比時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。 （a） 各級(jí)傳動(dòng)比都應(yīng)在常用的合理范圍內(nèi)，以符合各種傳動(dòng)形式的工作特點(diǎn)， 能在最佳狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，并使結(jié)構(gòu)緊湊、工藝合理。 （b） 應(yīng)使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，質(zhì)量較輕。 （c） 應(yīng)使各傳動(dòng)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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2007 21 3．3 齒輪的設(shè)計(jì)及參數(shù)的確定 齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要、應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)。其主要優(yōu)點(diǎn)是：傳動(dòng) 效率高，工作可靠，壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)緊湊。其主要缺點(diǎn)是：制造精度要 求高，制造費(fèi)用大，精度低時(shí)振動(dòng)和噪聲大，不宜用于軸間距離較大的傳動(dòng)。 3．3．1 齒輪的設(shè)計(jì) 我們就以軸 1 和軸 2 嚙合的一對(duì)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(jí)，輪齒表面粗糙度為 Ra1.6。 軟齒面閉式傳動(dòng)，失效形式為點(diǎn)蝕，考慮傳動(dòng)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(shè)計(jì)計(jì)算 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) (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(yīng)力為： MaH8lim1??MPaHlim2? 由圖 7-7 選取材料的彎曲疲勞極限應(yīng)力為