机械设计制造及其自动化专业毕业论文设计正文——195柴油机单缸泵体钻孔专机及其左多轴箱的设计

《机械设计制造及其自动化专业毕业论文设计正文——195柴油机单缸泵体钻孔专机及其左多轴箱的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计制造及其自动化专业毕业论文设计正文——195柴油机单缸泵体钻孔专机及其左多轴箱的设计（31页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、三江高等职业技术学院2013届本科生毕业设计（论文）三 江 学 院本科生毕业设计（论文） 题 目 195柴油机单缸泵体钻孔专机及其左多轴箱的设计 院（系） 三江高等职业技术学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 夏雨 学号 G095152026 指导教师 王志斌 职称 讲师 起讫日期 2012.11.18-2013.04.20 设计地点 三江高等职业技术学院 摘 要本文介绍了195柴油机单缸泵体机械加工过程中钻孔专用钻床的设计。主要介绍了钻孔专机三图一卡的编制、左多轴箱的设计以及部分典型零件的设计。设计中采用了组合机床的设计原则，以通用部件为基础，并根据主轴的分布要求进行了多轴箱的总体

2、设计，同时配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成相应的专用机床。这种专机的设计在保证加工精度要求的前提下降低了成本，减轻了劳动强度，提高了机床生产率，配置也更加的灵活。关键词：195柴油机单缸泵体；专用钻床；多轴箱；总体设计；ABSTRACTThis article introduced a machine tool of double surface coarse drilling in machining diesel engines oil pump. The article introduced the weaving of the drilling special m

3、echanical machining card, the design of the axis boxes, the design of the jig and the design of the principal axis; Machine tool design using the design principles, based on the generic parts, and the distribution according to the requirements of the spindle axle of the overall design of many, while

4、 accompanied by a specific shape of the workpiece and processing parts and fixtures specifically designed to form the corresponding Dedicated machine.The design of the special machine not only can ensure the precision of the machining but also can reduce the cost, ease the workers intenstity, advanc

5、e the productivity, the collocation is flexible. Key words：Oil Pump；Special drill; multi axle; overall design;目 录前言 1第一章 加工方案拟定 21.1 零件分析 21.2 工艺安排 21.3 关键措施技术解析 3 1.3.1 定位方案 3 1.3.2 加工方法的选择 3第二章 机床总体设计 62.1 加工工序图 6 2.1.1 绘制加工工序图 6 2.1.2 加工工序图的作用及其内容 6 2.1.3 绘制加工工序图的注意事项 62.2 加工示意图 7 2.2.1 加工示意图的作用及

6、内容 7 2.2.2 选择刀具、工具、导向装置并标注其相关位置及尺寸 7 2.2.3 确定动力部件的工作循环及工作行程 10 2.2.4 其他注意的问题 102.3 机床联系尺寸图 10 2.3.1 机床联系尺寸总图的作用及内容 10 2.3.2 各部件的选择 11 2.3.3 绘制机床联系尺寸总图的注意事项及机床的具体分组 132.4 机床生产率计算卡 14 2.4.1 理想生产率 14 2.4.2 实际生产率 14 2.4.3 机床负荷率 15 2.4.4 编制生产率计算卡 15第三章 多轴箱的设计183.1 多轴箱的用途和分类 183.2 多轴箱总体设计 18 3.2.1 多轴箱的一般设

7、计步骤 18 3.2.2 多轴箱设计的主要内容及注意事项 18 3.2.3 主轴、齿轮的确定及动力计算 19 3.2.4 多轴箱传动设计 20 3.2.5 多轴箱坐标设计 22 3.2.6 绘制多轴箱总图及零件图 22结束语24致谢 25参考文献26前 言195柴油机单缸油泵是中小型柴油机的主要配套部件之一，其性能决定了柴油机的整体性能质量。195柴油机单缸泵体又是195柴油机单缸泵中的主要关键零件。为了保证油泵的整体性能，设计中对泵体零件提出了很高的技术要求。我国目前中小型柴油机所用的195柴油机单缸油泵大部分来自于专业配套厂，其中有较资深的国有企业，也有新兴的乡镇企业。195柴油机单缸泵体

8、的生产主要采用通用机床加专用夹具以工序分散的组织方式进行加工。其存在的主要问题是加工质量不稳定，精度难保证，废品率高；个别关键精度要求普遍难以保证，导致油泵整体性能难以达标，成为困扰行业的一个技术难题。行业内部也在一直不断地在进行技术攻关，但见效甚微。本设计是在原有的粗加工到精加工回转机床的设计基础上加以改进的。原有的回转机床，由于结构紧凑，那么必然增加了机床的复杂程度，增加了机床维修和调试的难度。为此，我们把工序分开化处理，采用专用机床来完成不同的工序，形成一个生产线来实现工件加工，那么机床的复杂程度下降了，机床的维护和调试也就容易多了，同时工件的加工精度也得到了相应的提高。但不足的是，机床

9、的数量多了，增加了工作场所，对厂房的使用面积增多了，这是唯一的不足之处。本设计是对195柴油机单缸泵体进行钻孔工序的专用机床，它是一个工程实际应用的课题，它是对我这四年来所学专业知识的检验，在了解了产品特性工艺要求的前提下，进行钻孔专机的总体方案设计及部件设计（即三图一卡及多轴箱总图的设计）。由于时间的关系以及本人水平和实际工作经验的限制，设计中难免有疏漏之处和不合理的地方，敬请各位指导老师和验收老师进行指正。设计人：夏雨第一章 加工方案拟定1.1零件分析目前中小型柴油机配套用195柴油机单缸油泵的品种较多，但总体上来说差异不大，其中以AK型较为典型。图1所示为AK泵泵体零件简图，其零件坯料为

10、铸件，材料为HT200。由图可见其形体比较复杂，缺少理想、可靠、稳定的定位基准，各加工要素间具有较高的位置精度要求，加工内容涉及到钻、扩、膛、攻丝、割槽等多种工艺。从行业调查结果看，该零件加工中存在的主要问题是9H8齿杆孔与14G8齿圈孔间的中心距尺寸12.080.04以及图中各项形位公差较难达到。尤其是12.080.04超差率很高。从目前制造业水平看，采用先进的制造装备加工零件，上述精度不成问题。但195柴油机单缸泵是个微利配套产品，先进设备的高投入将给企业带来沉重的压力，导致利润进一步降低，甚至出现亏损。因此针对泵体行业目前的生产批量的特点，采用经济高效的专用工艺装备进行加工方为上策。1.

11、2 工艺安排 （图1）（1）总体方案：由于缺少理想、可靠、稳定的定位基准，为了保证中心孔系与9H8齿杆孔间的位置精度，主要采用了组合机床工序集中的方案，将相关要素集中，以多方面、多工位同时加工的形式在一次定位装夹下进行加工，从而经济地满足要求。（2）工艺步骤：工序1 车45f9外圆、端面F及左右端面等工序2 粗钻中间孔，钻铰3-8.7至8.7H7工序3 工步1 预钻9H8定心孔，扩左中心孔系工步2 钻9H8至8，割左孔内宽槽工步3 攻M201.5螺纹工步4 铣铰9H8至8.8H10，镗铣14G8至13.8H10工步5 精铰9H8，精铰14G8及端面工序4 工步1 粗扩右侧25H9孔工步2 精扩

12、右侧25H9孔工步3 割右侧内孔槽工步4 铣内缺口工步5 镗25H9 工序5 其他次要表面加工 工序1采用普通车床加专用夹具安装加工，为工序2加工提供精基准（45f9及F面）。工序2采用双面加工机床组合机床对中心孔系进行预加工，比将3-8.7作成3-8.7H7，其中2-8.7H7与F面组合作为后续工序3、4的统一精定位基准。工序3采用回转多工位立卧复合组合机床，逐步分级进行加工，减少误差复映，确保左侧中心孔系各相关要素及9H8间的加工尺寸位置精度。工序4采用卧式回转多工位组合机床完成25H9孔的加工，保证其尺寸位置误差要求，同时兼顾完成孔内一些次要表面的加工。工序5以通用机床完成零件外围一些次

13、要表面的加工。1.3 关键技术措施解析1.3.1定位方案 （1）为了保证9H8齿杆孔与14G8齿圈孔间的孔距精度，工序3各工步采用了基准统一的方案，即以前面工序之已加工表面B面加2-8.7为定位基准，确保稳定可靠的定位精度。（注：表示限制三个自由度，以下类似） （2）工序4加工25H9各工步采用B面、14G8及8.7H7为定位基准，基准重合有利于保证25H9与14G8间的同轴度要求。 （3）考虑到工序1的经济性，对基准面B的跳动不适合提太高的要求，因此夹具上与B面对应的支撑采用环面与工件接触，以减少B面跳动误差对定位精度的影响。1.3.2 加工方法的选择 （1）9H8齿杆孔（立轴）：钻定心孔（

14、）工位-钻孔（）工位-铣铰（）工位-精铰（）工位。 14G8齿圈孔（卧轴）：扩孔（）-镗铰（）工位-精铰（）工位。 以上工艺对9H8齿杆孔和14G8齿圈孔分步逐级提高精度，立卧动力头相关工步在同一工位一次安装条件下同时加工完成，从而消除定位误差对加工精度的影响。 各工步刀具均采用精密导向。9H8孔铣铰和精铰刀采用双导向结构，从而确保刀具的正确位置，见图2。 9H8齿杆孔和14G8齿圈孔半精加工分别采用铣铰、镗铰工艺（见图2），以减少或消除前面预制孔加工位置误差在本工步加工中引起的仿形误差，确保为精加工准备好位置精度达到图纸所需的精度。 （图2） （2）18端面与14G8齿圈孔精加工时由一把铰刀

15、一次成形加工完成加工终了一死挡铁定位停留并延时以确保加工端面平整。该端面为浅止口，与18孔结合处刀具容易磨损而不易清跟，从而其实际端面工作状态，降低密封性能。为此端面做成2中鼓形，（见图3）确保齿圈与泵体14G8孔口部接触以实现良好密封。 （图3）（3）25H9孔受工位限制采用：粗扩精扩镗孔工艺确保孔的准确位置从而保证其与14G8孔的同轴度要求。镗孔采用滚动镗模结构，利于维护、保持和恢复精度。（4）左部内宽槽2411采用专用偏心割槽刀杆一次成型加工完成，由于该槽处于孔深处，且底孔小、槽宽而深，刀具工作条件较差，因此刀具寿命相对比较短些。本设计是围绕钻孔专机展开，主要任务是完成第二道工序（粗钻中

16、间孔）的加工。第二章 机床总体设计2.1 加工工序图2.1.1 绘制加工工序图被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床（或自动线）上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。加工工序图是机床设计中的重要技术文件之一。（本设计加工工序图参照图4） （图4）2.1.2 加工工序图的作用及其内容 1.被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。2.加工用定位基准。压紧部分及方向，以便确定夹具的支撑（包括辅助定位支撑），限位、夹紧、导向

17、系统的设计。本设计的定位方式类似于一面两销，大端面限制三个自由度，环面支撑限制两个自由度，一个浮动V型块限制最后一个自由度。3.本道工序加工部分的尺寸、精度、表面粗糙度、形状位置尺寸精度及技术要求、还包括本道工序对前道工序提出的要求（主要指定位基准）。本道工序属于粗加工，所以对尺寸精度的要求不是很苛刻。4.必要的文字说明，加工零件的编号、名称、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。2.1.3 绘制加工工序图的注意事项1.为了使本道工序清晰明了，一定要突出机床的加工内容，用粗实线画出加工部位，尺寸、角度等应在相应的数值下加画粗实线。2.加工部位的位置尺寸应由定位基准注起。3.应注明零件加工时机床提

18、出的特殊要求。4.画出定位基准符号，并标出消除自由度数量。并画出夹压位置符号。2.2 加工示意图2.2.1 加工示意图的作用和内容加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。它是设计刀具、辅具、夹具、多轴箱和液压、电气系统以及选择动力部件、绘制机床总联系尺寸图的主要依据；是对机床总体布局和性能的原始要求；也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。(本设计加工示意图参照图5) (图5)加工示意图的具体作用及内容如下：1.反映机床的加工内容（钻17及18的孔），加工条件及加工过程。2.根据加工部分的特点及加工要求，决定刀具的类型、数量（双刀具左

19、右同时钻孔，又是双工件装夹，故刀具4把，两根复合钻头，两根麻花钻头），结构、尺寸（直径和长度）等。3.决定主轴的类型，规格尺寸及外伸长度。本设计属钻削类而非精镗类，切削转矩T较大，所以直接按T值来确定主轴直径。4.选择标准的接杆，导向装置等并决定它们的结构、参数及尺寸。5.标明主轴、接杆（卡头）、夹具（导向）与工件之间的联系尺寸，配合及其精度。6.根据机床要求的生产率及刀具、材料特点等，合理确定并标注各轴的切削用量。7.决定机床动力部件的工作行程及工作循环。2.2.2 选择刀具、工具、导向装置并标注其相关位置及尺寸1.刀具的选择选择刀具时，在钻工件左边的孔时，不仅要完成17孔的钻削同时要完成1

20、2孔的钻削，在这里我们选择复合钻头来一次性完成这两个孔的加工。在这里我们不选择阶梯钻是因为相对于阶梯钻来说，复合钻头弥补了阶梯钻修磨次数少，寿命低的特点。我们知道麻花钻的螺旋角一般在1830范围内，大直径钻头取大值，而复合钻因大小直径的因素，螺旋角不相等，造成铣排屑槽时发生干涉现象，为了减少干涉，按大小直径的平均值选取，两直径相近时，按大直径选取。直径相差大于10时，则应考虑小直径一般实际加工中，复合钻螺旋角应选3032为适宜。2.导向的选择钻头工作时导向模板内的导套会不断的磨损，达到一定程度必须更换，因此采用可换导套。导套内采用衬套，这样可以避免导向模板的频繁更换。本设计的左移动部件采用活动

21、钻模板导向，右移动部件的导向装置固定在夹具上，均为固定式单支点导向。由机床夹具手册得钻套、衬套和配套螺钉的尺寸。固定式导向装置的导套装在夹具上固定不动，刀具和刀杆导向部分在导套内可以转动和移动。这种导向精度较高，但容易磨损，当转速较高时，会引起导向部分摩擦而产生热变形，造成“别劲”现象或因导向润滑不良和切削尘末渗入，使刀具或刀杆与导套“咬死”。因此，导向表面旋转线速度不宜过高，应尽量保持在20m/min;本设计钻头线速度=15m/min，理论上符合要求。3.初定主轴类型、尺寸、外伸长度（1）17/12孔由组合机床设计简明手册表6-11和表6-20得：v=15m/min f=0.24mm/r =

22、281r/min =67.44mm/min(刀具材料高速钢，工件材料灰铸铁，工序内容为钻孔)HB-布氏硬度 HB=H200-（241-200）=186切削力F（N）=26切削转矩T（Nmm）=F1=26=26=26120.3223=2289NF2=26=26=26170.3223=3243NT1= =10112.320.3223=8267 NmmT2= =10217.700.3223=16023 NmmT=mmdB=7.3mm=28.82mm取d=30mm就能符合要求。（2）18孔由组合机床设计简明手册表6-11和表6-20得：v=15m/min f=0.27mm/r =265r/min =7

23、1.55mm/min(刀具材料高速钢，工件材料灰铸铁，工序内容为钻孔)HB-布氏硬度 HB=H200-（241-200）=186切削力F（N）=26切削转矩T（Nmm）=F（N）=26=2618 =26180.3523 =3778 NT（Nmm）=10 =10 242.67 0.35 23 =19590 NmmdB=7.3mm=27.32mm(取B=7.3)本应该取d=27.32mm，但考虑到轴在加工过程中的工艺性问题，我们决定取d=30mm以增强轴的刚性，保证轴在加工和使用时不会变形弯折。4.选择接杆、浮动卡头本道工序为钻孔，主轴与刀具之间应采用刚性连接而非浮动连接，因此采用接杆连接。由组合

24、机床设计简明手册表8-1得接杆型号A36/莫氏2号及尺寸。5注意事项：（1）导向直径的选择 若孔的直径太小，会不能承受刀具的扭矩，刀具易折断。若直径过大，则增加了导套与刀具导向部分的接触面积，产生大量的热，不能尽快的释放，刀具导向部分膨胀而产生“咬死”现象。（2）本道钻孔加工工序中涉及到一个危险区域。当左右两个钻头加工到中间时，由于被加工零件中间是对通的，所以两个钻头很有可能会发生碰撞，这种碰撞是绝对不允许的。虽然时序控制也可以解决这个问题，但时序控制不可靠。本设计采用的是挡铁限位，钻削开始时两边同时开钻，当右边钻头运动到危险区域时进入待钻状态，只有当左边钻头返回到预设距离时，才给右边待钻钻头

25、一个信号，使其继续完成整个工作循环。2.2.3 确定动力部件的工作循环及工作行程工作循环：启动开始，两边同时开钻 右边钻头运动到危险区域时进入待钻状态，左边钻头工作继续 左边钻头返回到预设距离时，右边钻头由待钻状态转为工进状态 钻削完成，右边钻头退回起始位置，一次循环结束117、12孔工作行程的确定： 工进长度=60mm 快退长度=工进长度+快进长度=210mm 快进长度=150mm 2. 18孔工作行程的确定： 工进长度=75mm 快退长度=工进长度+快进长度=200mm 快进长度=125mm2.2.4 其他注意的问题1. 加工示意图应与机床实际加工状态一致。表示出工件安装状态及主轴加工方法

26、。2. 图中尺寸应标注完整，尤其是从多轴箱端面至刀尖的轴向尺寸链应齐全，以便于检查行程和调整机床。图中应表示出机床动力部件的工作循环图及各行程长度。3. 加工示意图应有必要的说明如：被加工零件的名称、图号、材料、硬度、加工余量、毛坯要求、是否加冷却液及其它特殊工艺要求等。2.3 机床联系尺寸图2.3.1 机床联系尺寸总图的作用和内容机床联系尺寸总图是表示机床的配置形式、主要构成及各部件安装位置、相互联系、运动关系和操作方位的总体布局图。用以检验各部件相互位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适，它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据。（本设计机床联系尺寸图参照图6） （ 图6）

27、机床联系尺寸总图主要包括：1. 表明机床的配置形式和总布局。以适当的视图用同一比例画出各个主要部件的外廓形状和位置。表明机床基本形式及操作者的位置等。2. 完整齐全地反映各部件间的主要装配关系和联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸运动部件的运动极限位置及各滑台工作循环总的工作行程和前后形成备量尺寸。3. 标注主要通用部件的规格代号和电动机的型号、功率及转速，并标出机床分组标号及组件的名称，全部组件应包括机床全部通用部件及专用零部件，不得泄露。4. 表明机床验收标准及安装规程。2.3.2 各个部件的选择一、动力部件的选择动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台，动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率主要

28、是依据多轴箱所需传递的切削功率来选用。在不要精确计算多轴箱功率或多轴箱尚未设计出来之前，可按公式粗略估计。(1)动力箱的选择 由组合机床设计简明手册表5-39得：本设计所选动力箱型号为1TD32 II ，电动机型号为Y100-4,电动机功率为3.0kw,电机安装端面至罩壳后面间的轴向长度为320mm，电动机转速为1430r/min，动力箱输出轴转速为715r/min。再由组合机床设计简明手册表5-40得: 动力箱与多轴箱、滑台的联系尺寸(2)动力滑台的选择：动力滑台是由滑座、滑鞍和驱动装置等组成、实现直线进给运动的动力部件。根据驱动和控制方式的不同，滑台可分为液压滑台、机械滑台和数控滑台三种类

29、型。本设计采用1HYT25- IIA型号液压滑台，此系列滑台采用铸铁导轨，普通精度等级，油缸直径50mm，最大进给力8000N,工进速度范围(32mm/min-800mm/min),快移动速度12m/min。滑台的主要联系尺寸如下（参照图7）：B=250,B1=250,B2=220,B3=127,B4=238,H=250,L=500,L1=400,L2=940,L3=158, L4=518,L5=150,L6=300, L13=250,L14=45-125,d=M12.(单位mm) （图7）本设计液压滑台的结构特点：1、 采用双矩形导轨结构型式，以单导轨两侧面导向，导向的长宽比较大，导向性好。

30、2、 滑座体为箱形框架结构，滑座底面中间增加了结合面，结构刚度高。3、 导轨淬火，硬度高，使用寿命长。（A型铸铁导轨：G42-48，B型镶钢导轨：G42-48）。4、 液压缸活塞和后盖上分别装有双向单向阀和缓冲装置，可减轻滑台换向和退至终点时的冲击。5、 液压滑台分普通级、精密级和高精度三个精度等级，可按要求选用，提高经济性。本设计液压滑台的优点：1、 在相当大的范围内进给量可以无级调速 。2、 可以获得较大的进给力。3、 由于液压驱动、零件磨损小，使用寿命长。4、 工艺上要求多次进给时，通过液压换向阀，很容易实现。5、 过载保护简单可靠。6、 由行程调速阀来控制滑台的快进转工进，转换精度高，

31、工作可靠。本设计液压滑台缺点：1、 进给量由于载荷的变化和温度的影响而不够稳定。2、 液压系统漏油影响工作环境，浪费能源。3、 调整维修比较麻烦。本设计也可以采用机械滑台，机械滑台的优点是：进给稳定，慢速无爬行，高速无振动，可以降低加工工件的表面粗糙度；具有良好的抗冲击能力，断续铣削、钻头钻通孔将要出口时，不会因冲击而损坏刀具；运行安全可靠，易发现故障，调整维修方便；没有液压驱动的管路、泄漏、噪声和液压站占地的问题。缺点是：只能有级变速，变速比较麻烦；一般没有可靠的过载保护；快进转工进时，转换位置精度较低。二、多轴箱的外轮廓尺寸的确定本机床多轴箱的外轮廓尺寸确定为：长高宽=500mm500mm

32、325mm三、夹具轮廓尺寸的确定工件的轮廓尺寸和形状式确定夹具体的基本依据，具体要考虑布置工件的定位、限位、夹紧机构、刀具导向装置以及夹具底座排屑和安装等方面的空间和面积需要。本设计中的夹具采用液压缸夹紧，利用了杠杆原理。四、机床底座及装料高度的设计 为了满足用户要求和机床的整体性，底座被设计成一个整体式而非组合式，这样做的目的是为了提高底座的刚性同时避免了组合式底座带来的装配误差。装料高度是指工件安装基面到地面的距离。在确定机床装料高度时，首先要考虑工人是否操方便，体现以人为本的原则。本机床的装料高度根据工人上下件的实际情况设计为1105mm。2.3.3 绘制机床联系尺寸总图的注意事项及机床

33、的具体分组 机床联系尺寸总图应按机床加工终了状态绘制。图中应画出机床个部件在长、宽、高方向的相对位置联系尺寸及动力部件退至起始位置尺寸（动力部件起始位置画虚线）；画出动力部件的总行程和工作循环图；应注明通用部件型号、规格和电动机型号、功率及转速；对机床各个组成部件标注分组编号。当工件上加工部件对工件中心线不对称时，应注明动力部件中心线同夹具中心线的偏量。对机床单独安装的液压站和电气控制柜及控制台等设备应确定安装位置。绘制机床联系尺寸总图时，各部件应严格按同一比例绘制，并仔细检查长、宽、高三个坐标方向的尺寸链均要封闭。机床具体分组如下：1 第1019组支承部件。一般由通用的侧底座、立柱及底座和专

34、用中间底座等组成。2 第2029组夹具及输送设备。夹具是组合机床主要的专用部件，常编为20组，包括工件定位夹紧及固定导向部分。3 第3039组电气设备。电气设计常编为30组，包括原理图、接线图和安装图等设计，专用操纵台、控制柜等则另编组号。4 第4049组传动装置。包括机床中所有动力部件如动力滑台、动力箱等通用部件。编号40组，其余修改部分内容或专用的传动设备则单独编组。5 第5059组液压和气动装置。6 第6069组刀具、工具、量具、和辅助工具等。7 第7079组多轴箱及其附属部件。8 第8089组冷却、排屑及润滑装置。9 第9099组电气、液压、气动等。2.4机床生产率计算卡 根据加工示意

35、图所确定的工作性循环及切削用量等，就可以计算机床生产率并编制生产率计算卡。生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负荷率等关系的技术文件。它是用户验收机床生产效率的重要依据。（本设计生产率计算卡见下图图8）2.4.1 理想生产率Q理想生产率Q（单件为件/h）是指完成年生产纲领A（包括备品及废品率）所要求的机床生产率。它与全年工时总数t有关，一般情况下，单班制t取2100h，两班制t取4200h，则 Q= 2.4.2 实际生产率Q1实际生产率Q1（单位为件/h）是指所设计的机床每小时实际可生产的零件数量。即 Q1=式中 T单生产一个零件所需时间（min），可按下

36、式计算：T单=t切+t辅=（+ +t停）+（-+t移+t装、卸） 式中：L1、L2分别为刀具第I、第II工作进给长度，单位为mmVf1、Vf2分别为刀具第I、第II工作进给量，单位为mm/min t停当加工沉孔、止口、鍯窝、倒角、光整表面时，滑台在死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转510转所需要的时间。、分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为mm；动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取56mm/min;用液压动力部件时取310mm/min；t直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取0.1mm；t工件装、卸时间（包括定位或撤销定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及

37、吊运工件等）。它取决于装卸自动化程度。工件大小、装卸是否方便及工人的熟练程度。通常取0.31.5min。如果计算出的机床实际生产率不能满足理想生产率要求，即Q1Q时，机床负荷率为二者之比。即 =组合机床负荷率一般为0.750.90。2.4.4 编制生产率计算卡年生产纲领30万件，两班制。1. 理想生产率Q Q= =件/h=71件/h 2.实际生产率Q1辅助时间 T辅=0.3min完成一次的总工时为1.418min，单件工时为0.709min。则实际生产率Q1： Q=件/h=85件/h3.机床负荷率 =100%=83.5%注：为83.5%，这个负荷率相对来说有点偏高，但影响不大。偏高原因分析：1

38、、 左边复合钻头进给速度为0.24mm/r,右边钻头进给速度为0.27mm/r。复合钻头的切削线速度选择按大直径来计算而进给量按小直径来考虑，再由参考表（复合钻切削用量t、s、v的选择）可知：为保证本机床中复合钻的使用寿命，其进给最好不超过0.25mm/r，由于本设计中复合钻头的进给速度（0.24mm/r）已接近上限，所以再想通过提高刀具的进给速度来减低机床负荷率是不合理的。2、 通过提高刀具转速来提高效率也是不合理的。刀具转速提高了，那么刀具的切削线速度必然随之提高，本设计的切削线速度为15m/min，而固定导套要求旋转线速度20m/min，过高的话会引起导向部分摩擦而产生热变形，造成“别劲

39、”现象，使刀具或刀杆与导套“咬死”。为减少“咬死”现象，15m/min的切削线速度是比较合理的。3、 生产率计算严格遵循的是一个礼拜有5天工作（以往是按一礼拜六天工作制计算），每天八小时工作制，国家法定节假日正常休息的原则。 （图8）第三章 多轴箱设计3.1多轴箱的用途和分类多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工序。多轴箱一般具有多根主轴同时对一列孔系进行加工。但也有单轴的，用于镗孔居多。多轴箱按结构特点分为通用（即标准

40、）多轴箱和专用多轴箱两大类。前者结构典型，能利用通用的箱体和传动件；后者结构特殊，往往需要加强主轴系统刚性，而使主轴及其某些传动件必须专门设计，故专用多轴箱通常指“刚性主轴箱”，即采用不需刀具导向装置的刚性主轴和用精密滑台导轨来保证加工孔的位置精度。通用多轴箱则采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。通用多轴箱又分为大型多轴箱和小型多轴箱，这两种多轴箱设计方法基本相同。3.2多轴箱总体设计多轴箱是由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成。多轴箱是组合机床的重要部件之一，它关系到整台机床的好坏。具体设计时，除了要熟悉主轴箱本身的一些设计规律和要求外，还必须依据“三图

41、一卡”，仔细分析研究零件的加工部位，工艺要求，确定主轴箱与被加工零件、机床其它部件的相互关系。3.2.1 多轴箱的一般设计步骤绘制多轴箱设计原始依据图、确定主轴结构、轴颈及齿轮模数；拟定传动系统；计算主轴、传动轴坐标（也可用计算机计算和验算箱体轴孔的坐标尺寸），绘制坐标检查图；绘制多轴箱总图，零件图及编制组件明细表。3.2.2 多轴箱设计的主要内容及注意事项1、根据机床联系尺寸图，绘制多轴箱外形图，并标注轮廓尺寸及与动力箱驱动轴的相对位置尺寸。2、根据联系尺寸图和加工示意图，标注所有主轴位置尺寸及工件与主轴、主轴与驱动轴的相对位置尺寸。在绘制主轴位置时要特别注意：3、主轴和被加工零件在机床上是

42、面对面安放的，因此，多轴箱主视图上的水平方向尺寸与零件工序图上的水平方向尺寸与零件工序图上的基准经常不重合，应根据多轴箱与加工零件的相对位置找到统一基准，并标出其相对位置关系尺寸，然后跟据零件工序图各孔位置尺寸，算出多轴箱上各主轴坐标。4、根据加工示意图标注各主轴转速及转向主轴逆时针（面对主轴看）可不标，只注顺时针转向。5、列表标明各主轴的工序内容、切削用量及主轴外伸尺寸等。6、标明动力部件型功率、转速及其它重要性能参数等。3.2.3 主轴、齿轮的确定及动力计算。1、主轴型式和直径、齿轮模数的确定主轴的型式和直径，主要取决于工艺方法、刀具主轴联系结构、刀具的进给抗力和切削转矩。如钻孔时常采用滚

43、珠轴承主轴；扩、镗、铰孔等工序常采用滚锥轴承主轴；主轴间距较小时常选用滚针轴承主轴。滚针轴承精度较低、结构刚度及装配工艺性较差，除非轴距限制，一般不选用。攻螺纹主轴因靠模杆在主轴孔内作轴向移动，为获得良好的导向性，一般采用双键结构，不用轴向定位。主轴直径按加工示意图所示主轴类型及外伸尺寸初步确定。传动轴的直径也可参考主轴直径大小初步选定。待齿轮传动系统完后在验算某些关键轴颈。齿轮模数m（单位为mm）一般用类比法确定，也可按公式估算，即： m（30-32）=（30-32）mm=（2-2.5）mm (注：为齿轮所传递的功率，单位为KW；为一对啮合齿轮中的小齿轮齿数；为小齿轮的转速，单位为r/min

44、)多轴箱的齿数模数常用2、2.5、3、3.5、4几种。故取齿轮的模数为3mm本设计中有二级传动，模数分别为：3mm和4mm2、本设计中左多轴箱所需动力的计算。多轴箱的动力计算包括多轴箱的功率和进给力两项。传动系统确定后，多轴箱所需功率P按下列公式计算： P= P+ P+ P=+单位都为KW；（参照组合机床设计简明手册表6-20）对左多轴箱进行计算（17/12）：考虑到实际情况，由机械工程及自动化简明设计手册（上册）表2-2取电动机型号为Y100-4,电动机功率为3.0kw 额定转速为1430r/min由组合机床设计简明手册表5-38得动力箱型号1TD32 II 驱动轴转速为715r/min多轴

45、箱所需的进给力F（单位为N）可按下列计算（略）： F =式中F各主轴所需的轴向切削力（见组合机床简明设计手册表620）单位为N 。实际上，为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于F。3.2.4 多轴箱传动设计多轴箱传动设计，是根据动力箱驱动轴位置和转速、各主轴位置及转速要求，设计传动链，把驱动轴与各主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。1.对多轴箱传动系统的一般要求1)在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下，力求使传动轴和齿轮的规格、数量为最少。为此，应尽量用一根中间轴带动多根主轴，并将齿轮布置在同一排上。当中心距不符合标准时，可采用变位齿轮或略改变传动比的方法解决。本设

46、计初始是选用两根中间传动轴，后来在设计的过程中发现用一根中间轴带动两根主轴时，齿轮之间刚好没有发生干涉，所以本设计方案在原有的基础上简化了。2)尽量不用主轴带动主轴的方案，以免增加主轴负荷，影响加工质量。遇到主轴分布较密，布置齿轮的空间受到限制或主轴负荷较小、加工精度要求不高时，也可用一根强度较高的主轴带动1-2根主轴的传动方案。本设计中的两主轴均有中间传动轴(手柄轴)驱动（设计手柄轴的目的是为了便于安装调试）。3)为使结构紧凑，多轴箱内齿轮副的传动比一般要求大于（最佳传动比为1-），后盖内齿轮传动比允许取-；尽量避免升速传动。本设计后盖内齿轮传动比为，第二级传动比为，总传动比为，传动方式均为

47、减速传动。动力箱输出轴转速为715r/min,多轴箱输出轴转速为281r/min。4)本设计中的多轴箱是用于钻孔工序，属粗加工，在设计上为了减少主轴端的弯曲变形，设计中主轴上的齿轮被设置在了第位（详见左多轴箱装配图）。2. 拟定多轴箱传动系统的基本方法拟定多轴箱传动系统的基本方法是：先把全部主轴中心尽可能分布在几个同心圆上，在各个同心圆的圆心分别设置中心传动轴：非同心圆分布的一些主轴，也宜设置中间传动轴（如一根传动轴带二根或三根主轴）；然后根据已选定的各中心传动轴再取圆心，并用最少的传动轴带动这些中心传动轴；最后通过合拢传动轴与动力箱驱动轴连接起来，本设计中主轴分布类型为直线分布 。在多轴箱设

48、计原是依据图中确定了各主轴的位置，转速和转向的基础上，首先分析主轴位置，拟定传动方案，选定齿轮模数，再通过“计算、作图和多次试凑”相结合的方法，确定齿轮数和中间传动轴的位置及转速。1） 齿轮齿数计算 、 本设计中一级、二级传动的啮合中心距，单位为mm； 本设计中一级传动的啮合齿轮副传动比 ； 本设计中二级传动的啮合齿轮副传动比； 主动轮齿数； 、 从动轮1和从动轮2齿数；、 一级齿轮和二级齿轮的模数；2） 传动路线设计原先的设计是采用两个中间过渡齿轮，实际在排列齿轮时，采用一个中间过度齿轮即可以实现设计要求，而且相互之间不发生干涉。这样的设计省去了一个齿轮和一根轴，简化了设计，节约了成本，而且

49、对多轴箱的整体性能没有什么大的影响。（4） 多轴箱常采用叶片油泵润滑，油泵供油至分油器经油管分送各润滑点。本设计由于结构简单，转速不高，所以采用油脂润滑。多轴箱内的中间过渡轴为手柄轴，设置这根手柄轴的目的是用于对刀、调整或装配检修时检查主轴的精度。3、传动零件的校核 （1） 验算传动轴的直径 总转矩 T =作用在第n个轴上的转矩，传动轴至第n个主轴之间的传动比。再由组合机床设计简明手册表3-4（轴能承受的转矩）得： ； ； 许用的剪切应力，本设计中轴的材料为45钢，45刚的剪切应力为31MPa;B 系数，查表可得; 轴的抗扭截面模数（）。本设计中轴为实心轴，所以;将本设计 T（T=）带入验算可

50、知本设计的传动轴符合要求，可以承受预加载荷。(2) 齿轮模数的验算 一般只对多轴箱中承受载荷最大、最薄弱的齿轮进行接触强度和弯曲强度验算，本设计对扭矩最大的传动轴齿轮进行的校验。验算公式参照了机床课程设计指导。3.2.5 多轴箱坐标设计坐标计算就是根据已知的驱动轴和主轴的位置及传动关系，精确计算各中间传动轴的坐标。其目的是为多轴箱箱体零件补充加工图提供孔的坐标尺寸，并用于绘制坐标检查图来检查齿轮排列、结构布置是否正确合理。本设计采用直角坐标系XOY。坐标原点选在短圆柱销定位销孔上；根据多轴箱设计的原始依据图，已经按选定的基准坐标系XOY标出了两主轴、驱动轴以及另外一个定位销孔的坐标（已经在箱体

51、零件图中标出）,坐标确定以后对实际中心距与两轴间啮合齿轮要求的标准中心距进行了验算，验算结果符合要求。3.2.6 绘制多轴箱总图及零件图1、多轴箱总图设计通用多轴箱总图设计包括绘制主视图、展开图，侧视图以及编写装配表（本设计暂略）和制定技术条件。(1)主视图和侧视图主视图主要用来以表明多轴箱的传动系统，齿轮排布位置，附加机构及润滑装置的位置，手柄轴的位置和各轴的编号，因此，只要在原来设计的传动系统图基础上加润滑和轴的编号就可以了。(2)展开图组合机床通用多轴箱与普通机床变速箱相比，一方面主轴多，齿轮啮合关系比较复杂，另一方面多轴箱箱体各主轴和传动轴及其上的零件大多通用化，而且排列是有规律的，因

52、此除很简单的多轴箱外，一般采用简单的展开图并装配来表示主轴箱的装配结构。其内容和画法如下：1）展开图主要表示各主轴装配关系。主轴，传动轴，齿轮隔套，防油套，轴套等的形状和相对位置，图中个零件的轴向尺寸要按比例画出，各轴径向可不按传动关系和展开顺序画，图中必须注明齿轮排数，轴的编号，直径和规格。2）对结构相同的同类型主轴和传动轴，可以就画一根，在跟头上注明相同轴的轴号即可，对于轴向装配结构基本相同，只有齿轮大小及排列位置不同的不同的两根或两组轴，可以合画在一起，即轴心线两边各表示一根或一组。3）展开图上应完整标注多轴箱的厚度尺寸和与厚度有关的尺寸，主轴外伸部分长度及内、外径。(3)主轴和传动轴装

53、配表多轴箱内的零件数量很多，规格不一，把每根轴的零件的规格，尺寸和数量用装配表表示，不仅使图形清楚醒目，节省设计时间，而且有利于组织生产，装配方便。(4)多轴箱主要零件图设计主轴箱的零件绝大多数时通用件，标准件和外购件，需要设计的零件图只是变位齿轮，专用轴，套以及箱体的补充加工图，此外还要编制主轴箱零件明细表。绘制补充加工图或修改模型及补充加工图 多轴箱的铸件是通用的。但由于加工对象不同，需要在通用铸件的基础上进行补充加工，绘出补充加工图。其它零件图设计和一般零件图设计要求相同。(5) 主轴箱的技术条件：在多轴箱总图上应注明总图上多轴箱部装要求1）多轴箱制造和验收技术条件：多轴箱按ZBJ580

54、11-89组合机床多轴箱制造技术条件进行制造，按ZBJ59012-89组合机床多轴箱验收技术条件进行验收。2）主轴的精度：按JB3043-82组合机床多轴箱精度标准进行验收。结束语此次毕业设计我主要是针对195柴油机单缸泵体的钻孔工艺进行深入研究，同时要完成专机总体及其左多轴箱的设计。设计过程中涉及到了“三图一卡”的绘制，其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡。“三图一卡”的绘制为后续的零部件设计提供了依据，所以“三图一卡”的绘制是很关键的。在本次设计中不涉及“对”与“错”的概念，只有合理与不合理之说。例如：在主轴轴承的配置过程中，圆锥滚子轴承与组合式

55、轴承（推力球轴承和向心球轴承组合）都可以选用，但从价格、主轴转速，轴承性能，加工要求以及装配难易程度等多方面综合考虑，圆锥滚子轴承相对来说更合理一点；还有关于动力滑台的选择，其实液压滑台和机械滑台都可以满足设计要求，但从合理化程度来说，液压滑台相对适用一些。类似的情况在本设计中还有很多。总的来说，要想达到最合理的机床配置，我们必须尽可能多的了解与组合机床相关的通用部件的性能及其特点，大到机床床身，小到轴承螺钉，我们必须清楚的是：没有广泛的知识面是很难配置出合理的组合机床的，对此，我要学的还有很多。通过此次设计，我对组合机床的认识进一步加深，对组合机床的特点有了深刻的了解，熟悉了组合机床设计的基

56、本步骤，培养了我独立设计和查阅手册的能力，初步具备设计组合机床的能力。“做有用的设计，不做模棱两可的设计”这是我此次毕业设计的心得。致 谢 在论文完成之际，我首先向关心帮助和指导我的指导老师王志斌表示衷心的感谢并致以崇高的敬意！ 在学校的学习生活即将结束，回顾四年来的学习经历，面对现在的收获，我感到无限欣慰。为此，我向热心帮助过我的所有老师和同学表示由衷的感谢!在论文工作中，遇到了许许多多这样那样的问题，有的是专业上的问题，有的是论文格式上的问题，一直得到王志斌老师的亲切关怀和悉心指导，使我的论文可以又快又好的完成，王老师以其渊博的学识、严谨的治学态度、求实的工作作风和他敏捷的思维给我留下了深刻的印象，我将终生难忘我的王老师对我的亲切关怀和悉心指导，再一次向他表示衷心的感谢，感谢他为学生营造的浓郁学术氛围，以及学习、生活上的无私帮助! 值此论文完成之际，谨向王老师致以最崇高的谢意!