zh1105w柴油机气缸体精镗组合机床总体及其右主轴箱设计

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1、.目 录1 前言11.1 课题内容11.2 课题来由11.2.1 课题背景11.2.2 组合机床国内外发展概况21.2.3 本课题主要解决的问题和总体设计思路22 组合机床总体设计32.2 设计加工对象32.2 工艺规程设计32.2.1 确定毛坯制造形式32.2.2 工艺规程设计42.3组合机床总体设计工艺方案的拟订42.3.1 工艺路线的确定52.3.2 定位基准及夹压点的选择52.4确定切削用量和选择刀具62.4.1 确定切削用量62.4.2 计算切削力、切削扭矩、切削功率62.5 确定刀具、导向及有关计算82.5.1刀具的选择82.5.2 导向结构的选择82.5.3 确定主轴类型、尺寸、

2、外伸长度82.6组合机床总体设计三图一卡92.6.1 被加工零件工序图92.6.2 加工示意图92.6.3 机床尺寸联系总图102.6.4 机床生产率计算卡123 组合机床右主轴箱设计163.1 绘制主轴箱原始依据图173.2 主轴、齿轮的确定及动力计算173.2.1 主轴型式和直径、齿轮模数的确定173.3 多轴箱传动设计183.3.1 对多轴箱传动系统的一般要求193.3.2 轴的校核203.3.3 齿轮的校核213.3.4 轴承的校核233.3.5 键的强度计算243.4 绘制主轴箱的装配图及零件图25.3.4.2 主轴箱前、后盖、主轴及箱体的补充加工图253.4.3 绘制其他非标准零件

3、图254 结论26参考文献27致 谢28附录291 前言1.1 课题内容 本课题是ZH1105W柴油机气缸体精镗组合机床总体及右主轴箱设计。1.2 课题来由本课题来源于盐城市江动集团，课题主要是设计一台加工ZH1105W柴油机气缸体的精镗组合机床，具体进行ZH1105W气缸体的工艺分析、机床总体设计和右主轴箱的设计，其中包括制定工艺方案制作过程卡片和工序卡片，确定机床配置型式及结构方案， 绘制被加工零件工序图， 加工示意图， 机床联系尺寸图， 生产率计算卡， 有关设计计算、校核，以及右主轴箱的总装图，零件图。1.2.1 课题背景 近年来，随着中国制造业的发展，普通机床已经越来越不能满足现代加工

4、工艺及提高劳动生产率的要求。组合机床因其各种部件的通用化、标准化程度较高,结构与实现相对较容易,操作简单,能大大提高生产效率,较好保证加工质量的要求,性能稳定等诸多优点在大批量零件加工业中得到广泛的应用。虽然各种新工艺、新的加工方法不断涌现且得到广泛应用,现代制造工程对从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，但是组合机床不断吸取新技术成果而完善和发展，在现代加工业中仍然拥有它的一席之地,发挥着并仍将发挥它的重要作用。1.2.2 组合机床国内外发展概况 组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。组合机床是随着生产的发展，由万能机床和专用机床发展来的。这种机床

5、既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要，组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工.组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床装备的发展思路是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面，加强数控技术的应用，提高组合机床产品数控化率；另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多坐标部件，使其模块化、柔性化，适应可调可变、多品种加工的市场需求。复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在被加工零件的形状日益复杂的情况下，多轴化控制的机

6、床装备适合能够加工形状复杂的零件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。在这些方面组合机床装备还有相当大的差距，因此组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。1.2.3 本课题主要解决的问题和总体设计思路 本人的课题是ZH1105W柴油机气缸体精镗组合机

7、床总体及右主轴箱设计，需要解决的问题主要有：首先对气缸体进行工艺分析,在总体设计中要合理选择主轴箱的规格、型号，切削用量的选择，切削功率的计算，确定各轴的结构、排布、配合关系，轴的强度、刚度校核等；在右主轴箱的设计中包括右主轴箱总装图、零件图。工艺分析思路如下：首先进行零件图样的工艺审查，确定视图、尺寸、公差和技术要求，加工的合理性，结构的工艺性，然后选择毛坯。组合机床的设计思路如下：首先制定了合理的工艺方案，然后按工艺方案的需求确定机床的配置型式，选择通用部件，设计专用部件和工作循环的控制系统，最后在总体设计完成的基础上进行右主轴箱的设计。为了表达该组合机床设计的总体方案，在设计时要绘制“三

8、图一卡”，即ZH1105W柴油机气缸体的加工工序图、加工示意图，机床联系尺寸总图和生产率计算卡。然后再根据“三图一卡”进行组合机床的右主轴箱的设计、调整和验收。为了表达右主轴箱设计，在设计时要绘制主轴箱设计原始依据图，选择主轴结构型式及进行动力计算，设计和计算主轴箱传动系统，计算传动轴坐标，校核轴和齿轮的强度等。2 组合机床总体设计2.1 设计加工对象本设计的加工对象为ZH1105柴油机气缸体，材料是HT250。图2-1 柴油机气缸体2.2工艺规程制定要求 制定工艺规程的原则：保证图样上规定的备项技术要求，有较高的生产效率，技术先进，经济效益高，劳动条件良好。2.2.1 确定毛坯制造形式 选择

9、毛坯应考虑的因素a.零件的力学性能要求 相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力学性能有所不同。铸铁件的强度，离心浇注、压力浇注的铸件，金属型浇注的铸件，砂型浇 递减；刚质零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸刚件。b.生产纲领和批量 生产纲领大时宜采用高精度与高生产率的毛坯制造方法，生产纲领小时，宜采用设备投资小的毛坯制造方法。c.现场生产条件和发展 应经过技术经济分析和论证。2.2.2 工艺规程制定方法 A.定位基准的选择 a.粗基准的选择 如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果是工件上有许多不需要加工的表面，则应以其中与加工表面位置精度

10、要求较高的表面做为粗基准。如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面做为粗基准。如果保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。选做粗基准的表面应平整，没有飞边等缺陷，以便定位可靠。粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。b.精基准的选择 用设计基准做为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差；当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，一面产生基准转换误差；当精加工后光整加工工序要求加工工序要求余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准的原则

11、”；有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。B. 确定加工顺序、单边余量 按加工性质和作用的不同，工艺过程一般可划分如下加工阶段：粗加工阶段；半精加工阶段；精加工阶段，光整加工阶段。加工顺序的安排：a.对于形状复杂，尺寸较大的毛坯或尺寸偏差较大的毛坯，应首先安排画线工序，为精基准的加工提供找正基准。b.按先基面后其他面的顺序，首先加工精基准面。c.在重要表面加工前应对精基准进行修正。d.按先主后次，先粗后精的顺序，精度要求较高的各主要表面进行粗加工，半精加工和精加工。e.对于和主要表面有位置精度要求的次要表面应安排在主要表面加工之后工。f.对于易出

12、现废品的工序，精加工和光整加工可适当提前。一般情况主要表面的精加工和光整加工应放在最后阶段进行。2.3 组合机床总体设计工艺方案的拟订本设计是为镗削ZH1105W柴油机气缸体的精镗孔的工序而专门设计的，为了能达到质量好、效率高。我们采用了工序集中的原则进行设计。机床的配置型式主要有卧式和立式两种。卧式组合机床床身由滑台、侧底座及中间底座组合而成。其优点是加工和装配工艺性好，无漏油现象；同时，安装、调试与运输也都比较方便；而且，机床重心较低，有利于减小振动。其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。立式组合机床床身由滑座、立柱及立柱底座组成。其优点是占地面积小，自由度大，操作方便。其缺点是机床重心高

13、，振动大。由于被加工的零件为ZH1105W柴油机气缸体上的孔，该柴油机的体积小、重量较重，且为三面加工。根据零件的特点及生产纲领，应选用卧式床身，通过左右后三个动力头驱动三个主轴箱对零件三端面的各孔进行加工较为适合。通过以上的分析，初定本次设计方案为卧式三面组合精镗床，三个动力头左右后布置。2.3.1 工艺路线的确定表2-1 工艺路线1粗铣底部端面2粗铣左右端面3粗铣前后端面4精铣底顶端面5精铣底顶端面6精铣底顶端面7粗镗左右后三面孔8半精镗左右后三面孔9精镗左右后三面孔10钻左右后三面孔11攻丝12钻上面、下面、前面的孔13攻丝14检验2.3.2 定位基准及夹压点的选择 组合机床是针对某个零

14、件或零件的某道工序而设计的，正确选择加工用的定位基准是确保加工精度的重要条件，同时也有利于最大限度的集中工序，从而收到减少机床台数的效果。A. 定位基准的选择本机床加工为单工位加工，也就是一次安装下进行11个孔的加工，箱体零件是机械制造业中工序多,劳动量大,精度要求高的关键零件。“三面定位”是这类箱体零件在组合机床上加工时常用的典型定位方法。这种定位的特点是：a.“三面定位”的定位方法很简便地消除工件的六个自由度,使工件稳定。 b.“三面定位”有高度的集中加工工序,又有利于提高各面上孔的位置精度。 c.“三面定位”的定位方法使夹紧方便, 夹紧机构简单易使夹紧力对准支撑,消除夹紧力引起加工变形精

15、度的影响。e.“三面定位”的定位方法易实现自动化定位,并有利于防止切削落入基面。本机床加工时采用的定位方式是以底面为定位基准，限制三个自由度；右面以档铁限制2个自由度；后面有一个支承钉，限制一个自由度。B. 确定夹紧位置应注意的问题在选择定位基准的同时，要相应决定夹压位置，此时应注意的问题是：a.保证零件夹压后稳定。b.尽量减少和避免零件夹压后的变形。本机工序的定位、夹紧方式详见工序图。2.4 确定切削用量和选择刀具2.4.1 确定切削用量精镗左面：257H7孔 根据文献表6-15选取v=116.3m/min =0.15r/min =0.08r/minn=650r/min52H7孔 选取v=1

16、06.1m/min;=0.15r/min,=0.08r/min n=650r/min37H7孔 选取v=81.3m/min;=0.14r/min,=0.074r/min n=700r/min25V7孔 选取v=78.5m/min;=0.097r/min n=1000r/min精镗右面孔： 195H7孔 选取=98m/min;=0.3r/min；=0.11r/min =195m/min =160m/min =320m/min精镗后面孔： 120H7孔 选取=90.4m/min;=0.15r/min；=0.075r/min n=240m/min2.4.2 计算切削力、切削扭矩、切削功率镗孔计算公式

17、见文献表6-20：=51.4 (2-1) = (2-2) T=25. (2-3) P= (2-4) 式中：Fz切削力（N）； T切削转矩（Nmm）；P切削功率（KW）； V切削速度（m/min）；F进给量(mm/r)；切削深度（mm）； D-加工直径（mm）；HB-布氏硬度。根据文献表3-1选取=0.5 =51.40.5=85.5N =0.51=19N T=25.7250.5=1068.8Nmm P=0.11KW =51.40.5=115.75N =0.51=24.06N T=25.7370.5=2140Nmm P=0.15KW =51.40.5=120.5N =0.51=24.9N T=25

18、.7520.5=3138.5Nmm P=0.21KW =51.40.5=120.5N =0.51=24.9N T=25.7570.5=3440.2Nmm P=0.23KW =51.40.5=206.2N =0.51=39.5N T=25.71950.5=20105.4Nmm P=0.33KW =51.40.5=164.4N =0.51=32.2N T=25.71200.5=9858.5Nmm P=0.24KW2.5确定刀具、导向及有关计算2.5.1 刀具的选择 选择刀具应考虑工件的材质、加工精度、表面粗糙度、排削及生产率等要求。只要条件允许，应尽量选用标准刀具。本道工序中选择精镗刀，刀具材料为

19、硬质合金。2.5.2 导向结构的选择 在在组合机床加工孔，除用刚性主轴的方案外，其余尺寸和位置精度主要决于夹具的导向。因此，正确地选择导向机构；确定导向的类型、参数和精度是设计组合机床的重要内容，也是加工示意图需要解决的问题。导向机构的结构形式有两种：固定导向、滚动式导向，导向参数包括导套直径、导套长度及导向套到工件端面距离等。导向套端面至工件端面距离是为了排屑方便，一般取11.5d。2.5.3 确定主轴类型、尺寸、外伸长度 该本主轴为精镗类主轴，因其切削转矩T较小，如安T值来确定主轴直径，则刚性不足。因此应安加工孔径镗杆直径浮动卡头规格主轴直径的顺序，逐步推定主轴直径。如加工孔径为25的孔根

20、据文献表3-2中选取镗杆直径在2030之间,选取镗杆直径为22;根据文献中根据d=22选择D=48，=26确定浮动卡头型号为T6111，根据=26确定主轴直径为40。其他各主轴的直径确定如表2-2。表2-2 主轴直径确定加工孔径镗杆直径浮动卡头规格主轴外伸2522T611140753722T611140755240T611340755740T6113607519560T61258075左主轴箱采用深沟球轴承，右主轴箱采用圆锥滚子轴承。2.6 组合机床总体设计三图一卡2.6.1 被加工零件工序图 被加工零件工序图的作用和内容：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上完成的工艺

21、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。除了设计研制合同外，它是组合机床设计的重要依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件的基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括：A. 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。B. 本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向,详见工序图。C. 本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。本机床要加工

22、的孔为：精镗左面上二个52H7孔；一个37H7孔；一个25V7孔；一个57H7孔；精镗右面上一个195H7孔；精镗后面上一个120H7孔。表面粗糙度都为1.6绘制被加工零件工序图的规定及注意事项：A. 绘制被加工零件工序图的规定 应按一定的比例，绘制足够的视图以及剖面；本工序加工部位用粗实线表示；定位用定位基准符号表示，并用下标数表明消除自由度符号；夹紧用夹紧符号表示，辅助支承用支承符号表示。B. 绘制被加工零件工序图注意事项a.本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。b.对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真分析。c.当本工序有特殊要求时必须注明。2.6.2 加工示意图 零件加工

23、的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等动力部件工作循环及行程的确定：A. 工作进给长度L工的确定工作进给长度L工，应等于加工部位长度L（多轴加工时按最长孔计算）与刀具切入长度L1和切出长度L2之和。切入长度一般为510，根据工件端面的误差情况确定；镗孔时，切出长度一般为510mm。如左面孔:加工时加工长度L=34且分为一工进和二工进34+5+5=44,34+5+5=44=44+44=88mm另两面计算方法同左面孔,整理如下:左主轴箱：工进长度:88mm右主轴

24、箱：工进长度:78mm后主轴箱：工进长度:38mmB. 快速进给长度的确定快速进给是指动力部件把刀具送到工作进给位置。初步选定三个主轴箱上刀具的快速进给长度分别为215，215和125。C. 快速退回长度的确定快速退回长度等于快速进给和工作进给长度之和。由已确定的快速进给和工作进给长度可知三面快速退回长度分别为215+88=303，215+78=293mm,125+38=163mm。2.6.3 机床尺寸联系总图 机床联系尺寸总图是以被加工零件的工序图为依据，按初步选定的通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置型式、主要结构及各部件的安装位置、相互联系、运动关系和操作方

25、位的总体布局图。用以检验各部件的相对位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件的选择是否适合；它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供依据；它可以看成是机床的总体外观简图A. 选择动力部件a.动力滑台型号的选择根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力，按文献的第62页公式 （2-5）式中：Fi各主轴所需的 向切削力，单位为N，Fi详见2.4.2中计算。则 左主轴箱 右主轴箱 后主轴箱 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。又考虑到所需的最小进给速度、切削功率、行程、主轴箱轮廓尺寸等因素，为了保证工作的稳定性，由文献表5-1中选取，左、右、后面分别选用液压滑台1HY32、1HY32、

26、1HY40；其相应的侧底座型号分为1CC321、1CC321、1CC401M。b.动力箱型号的选择由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和，根据文献第47页公式计算： （2-6） 式中:消耗于各主轴的切削功率的总和（Kw）； 多轴箱的传动效率,加工黑色金属时取0.80.9，加工有色金属时取0.70.8；主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。本课题中，被加工零件材料为灰铸铁，属黑色金属，又主轴数量较多、传动复杂，故取。左主轴箱：右主轴箱：后主轴箱：根据液压滑台的配套要求，滑台额定功率应大于电机功率的原则，查文献表5-38得出动力箱及电动机的型号。左主轴箱:选取1TD32V型，电动机型号为Y1

27、32-6，电动机的功率为4KW，电动机转速为960r/min右主轴箱：选取1TD32型，电动机型号为YD132M-8/4，电动机的功率为1.3/3.7KW，电动机转速为720/1460r/min后主轴箱：选取1TD40型，电动机型号为Y132-6，电动机的功率为4KW，电动机转速为960r/minB. 确定机床装料高度H装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离。在确定装料高度时，首先要考虑工人操作的方便性对于流水线要考虑车间运送工件的滚道高度；对于自动线要考虑中间底座的足够高度。本课题中，工件最低孔位置h2=70.52，所选滑台与滑座总高h3=280，侧底座高度h4=560，夹具底座

28、高度h5=330，中间底座高度h6=560，综合以上因素和国际标准规定的850-1060之间选取，该组合机床装料高度取H=890。C. 确定夹具轮廓尺寸夹具是用于定位和夹紧工件的，主要是确定夹具底座的长、宽、高尺寸。所以工件轮廓尺寸和形状是确定夹具轮廓尺寸的依据，具体要考虑工件的定位、限位、夹紧机构、刀具导向装置以及夹具底座排削和安装等方面的空间和面积需要。根据以上原因确定夹具总长尺寸1252 mm。夹具底座高度应视夹具大小而定，既要求保证有足够的刚性，又要考虑工件的装料高度，一般夹具底座高度不小于240mm。根据具体情况，本夹具底座取高度为330mm。D. 确定中间底座尺寸中间底座的轮廓尺寸

29、，在长宽方向应满足夹具的安装需要。它在加工方向的尺寸，实际已由加工示意图所确定。因此，根据选定的动力箱、滑台、侧底座等标准等的位置关系，并考虑滑台的前备量，通过尺寸链就可以确定中间底座在加工方向上的尺寸。算出长度通常还要圆整，并按R20优选数系选用。中间底座的高度方向尺寸时，应考虑机床的刚性要求、排削冷却系统的要求以及侧底座的高度。根据文献表2-5中确定中间底座的尺寸为：长1525，高560，宽1550E. 确定主轴箱轮廓尺寸标准通用钻、镗类多轴箱的厚度是一定的，卧式为325mm因此多轴箱主要需确定的尺寸是主轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度h1。主轴箱宽度B、高度H的大小主要与被加工零件孔的

30、分布位置有关，可按文献的第49页公式： B=b+2 （2-7） H=h+ （2-8）式中:b工件在宽度方向相距最远的两孔距离（）；b1最边缘主轴中心距箱外壁的距离（）；h工件在高度方向相距最远的两孔距离（）； h1最低主轴高度（）。其中，h1还与工件最低孔位置（h2=70.52）、机床装料高度（H=890）、滑台滑座总高（h3=280）、侧底座高度（h4=560）等尺寸有关。对于卧式组合机床， h1要保证润滑油不致从主轴衬套处泄漏箱外，通常推荐h185-140，本组合机床按文献的第50页公式h1=h2+H-(0.5+h3+h4) （2-9）计算，得： h1=120.02。根据文献表7-4中确定

31、个多轴箱的尺寸，左面选择630mm500mm多轴箱；右面选择500mm500mm多轴箱；后面选择630mm500mm。厚度均为325mm。2.6.4 机床生产率计算卡 根据加工示意图所确定的工作循环及切削用量等，就可以计算机床生产率并编制生产率计算。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率的重要依据。A. 理想生产率Q理想生产率Q (单位为件/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。它与全年工时总数有关,一般情况下,单班制取2350h,两班制取4600h,由文献的第51页公式 （2-10）得：

32、 B. 实际生产率(单位为件/h)是指所设计机床每小时实际可生产的零件数 （2-11）式中:生产一个零件所需时间(min)，可按下式计算： （2-12）式中:分别为刀具第、工作进给长度,单位为mm; 分别为刀具第、工作进给量,单位为mm/min; 当加工沉孔、止口、锪窝、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 转所需的时间，单位min; 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56m/min;用液压动力部件时取310m/min; 直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取0.1min; 工件装、卸

33、（包括定位或撤销定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及吊运工件）时间。它取决于装卸自动化程度、工件重量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度。通常取0.51.5min。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,则必须重新选择切削用量或修改机床设计方案。已知: 精镗左面孔 精镗右面孔 ；24mm/min =39mm； =25.6mm/min =215mm =293精镗后面 =38mm； 54mm/min =125mm =163mm左主轴箱： 右主轴箱： 后主轴箱： 共计所用时间如下: 实际生产率: C. 机床负荷率当QQ时候，机床负荷率为二者之比。组合机床负荷率一般为0.750.90,自动线

34、负荷率为0.60.7。典型的钻、镗、攻螺纹类组合机床，按其复杂程度确定；对于精度较高、自动化程度高或加工多品种组合机床，宜适当降低负荷率。得机床负荷率: 生产率计算卡被加工零件图号ZH1105W-004毛坯种类铸件名称柴油机气缸体毛坯重量材料HT250硬度190240HBS 工序名称左右后面镗孔工序号序号工步名称被加工零件数量加工直径(mm)加工长度(mm)工作行程(mm)切削速度(m/min)每分钟转速(r/min)进给量(mm/r)进给速度(mm/min)工时(min)机加工时间辅助时间共计1装卸工件11.51.52左右滑台快进215180000.0120.0123左多轴箱工进镗镗6孔57

35、2688116.36500.23149.50.50.5镗1，2孔521888106.16500.23149.50.670.67镗4孔37308881.37000.21149.80.750.75镗5孔25348878.510000.151500.840.84左滑台快退3030.41180000.0120.0124右多轴箱工进 镗孔3(一工进)195/7834/203998/391600.152411镗孔3(二工进)195/7834/2039196/783200.0825.60.5 0.5右滑台快退293180000.0160.0165后多轴箱快进125180000.0070.007后多轴箱工进1

36、20183890.42400.23540.870.87后滑台快退163180000.0070.007备注装卸工件时间取决于操作者熟练程度,本机床计算时取1.5min总计4.91min单件工时4.91min机床生产率12.24件/h机床负荷率77.4%3 组合机床右主轴箱设计 多轴箱是组合机床的重要的专用部件。它是根据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的各主轴运动的动力部件。其动力来源于通用动力箱，和动力箱一起安装在滑台上实现镗削等加工工序。 由总体设计部分可知，右主轴箱的尺寸为500500，属于大型通用主轴箱，标准通用卧式镗孔类主轴箱的厚度是一定的，为3

37、25mm，本课题中主轴箱由箱体、前盖和后盖三个部分组成。箱体材料为HT200，前、后盖等材料为HT150；箱体的标准厚度为180mm，前盖厚度为55mm，后盖厚度为90mm。 主轴材料采用40Cr钢，通用传动轴一般用45钢。通用齿轮有传动齿轮、动力箱齿轮和电动机齿轮三种。通用主轴箱设计的顺序是：绘制主轴箱设计原始依据图；确定主轴结构、轴径及齿轮 模数；拟订传动系统；计算主轴、传动轴坐标，绘制坐标检查图；绘制主轴箱总图，零件图及编制组件明细表。具体内容如下3.1 绘制主轴箱原始依据图主轴箱依据图是根据“三图一卡”绘制的。图3-1为右主轴箱设计原始依据图,表3-1为各主轴外伸尺寸及各孔切削用量。

38、图3-1 原始依据图 表3-1 主轴外伸尺寸及孔的切削用量 轴 号 D/dL工序内容n(r/min)v(m/min)f(mm/r) 380/6075镗195/78160/320 98/1950.3/0.113.2 主轴、齿轮的确定及动力计算3.2.1 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、刀具主轴连接结构、刀具的进给抗力和切削转矩。通常镗孔采用滚锥轴承；主轴间距较小的可以选用滚针轴承主轴。滚针轴承精度较低、结构刚度及装配工艺性都教差，除非轴距限制，一般不使用。主轴直径按加工示意图所示主轴类型及外伸尺寸可初步确定。传动轴直径可以参照主轴直径大小可以初步选定。主轴的具

39、体结构如图3-2所示， 图3-2 主轴齿轮模数m一般用类比法先估算，公式为： （3-1）式中:P齿轮所传递的功率，单位KW； Z一对啮合齿轮中的小齿轮齿数； n小齿轮的转速，单位为r/min。 主轴箱中的齿轮模数常用2、2.5、3、3.5、4几种。为了便于生产，同一主轴箱中的模数规格不要多于两种,确定本次设计的右主轴箱内齿轮模数均为3、4。3.3 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，把驱动轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。 图3-3 传动路线图3.3.1 对多轴箱传动系统的一般要求 A. 在保证主轴的强度、刚度、转速、和转向的条件

40、下，力求使传动轴和齿轮的规格、数量为最少。为此因尽量用一跟中间传动轴带动多跟主轴，并将齿轮排布在同一排上。当中心距不符合标准时，可采用变位齿轮的方法解决。B. 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。当主轴排布较密的时候，可以使用一跟强度较高的主轴带动1-2跟主轴的传动方案。C. 为使结构紧凑，多轴箱内啮合的传动比应大于0.5（最佳为1-0.666）后盖内啮合齿轮传动比应允许先升速再降一些D. 用于粗加工主轴上的齿轮，应尽量排布在第一排，以减小主轴的扭转变形。E. 驱动轴直接带动的转轴轴数不能超过两跟，以免给装配带来问题。 该主轴箱的总传动比为i=0.222经过上述分析确定

41、传动比分别为=根据文献表7-22确定动力箱的齿数为24，模数为4mm。根据文献第65页公式确定个其他齿轮上的齿数。以轴一传到轴二的齿数计算为例：a.粗选中心距A=109.67，m=3,b.30c.经计算得结果为：驱动轴0 Z=24 m=4传动轴1 传动轴2 主轴3 3.3.2 轴的校核 A. 求轴向载荷a. 计算齿轮受力 齿轮分度圆直径为 圆周力 径向力 详见2.4.2中计算 轴向力 b. 求支反力 左右支点水平面的支反力 =13N =26N B. 绘制弯矩图和钮矩图 图3-4 轴受力图C. 弯钮合成强度校核 截面o处计算计算弯矩 截面o处计算应力材料为40调质,由文献7表11.2查得， 弯钮

42、合成强度满足要求。3.3.3 齿轮的校核 齿轮采用45钢，锻造毛坯，软齿面渗碳淬火HR56-62，齿轮精度采用7级，齿轮表面粗糙度为1.6。由于主轴的转速是最低的，所以校核最后一级齿轮传动。大小齿轮的齿数分别为=27，=54；传动比为27/54=1/2 设计准则: 先按齿面接触疲劳强度校核，再按齿跟弯曲疲劳强度校核。 A. 按齿面接触疲劳强度校核 由文献第162页的公式 =27/54=0.5 查文献表6.19得 按齿面硬度查文献图6.8的 查文献图6.6得， 取安全系数则=540 =(540+504)/2=522 =99.78 所以接触疲劳强度满足要求。B. 校核齿跟弯曲疲劳强度由文献7公式6

43、.12a. 查文献7图6.9取，b. 弯曲疲劳寿命系数， =0.88 =0.90c. 许用弯曲应力 d. 齿形系数， ，e. 计算大小齿轮的、/与、/，并加以比较取其中大值带入公式计算校核计算：所以齿轮完全达到要求，期于各齿轮经上述方法校核均能满足要求。 3.3.4 轴承的校核图3-5 受力图 A. 确定30210轴承的主要性能参数 查文献得: =73.2KN =92KN e=0.42 Y=1.4 B. 计算派生轴向力 C. 计算轴向负荷 故轴承二被“压紧”轴承一被“放松”得 D. 确定系数 E. 计算当量动负荷 F. 计算轴承寿命 查文献表8.7 8.8 得 又知所以该轴承合适。3.3.5

44、键的强度计算 校核主轴上的键B149，键的受力如图3-6所示，该键的主要失效形式为工作面的压溃，按工作面上的挤压力进行强度校核计算。 （3-2）式中:T传递的转距，单位； K键与轮毂的接触高度，k=h/2,h为键的高度，单位为mm； d轴的直径，单位为 mm； l键的工作长度，单位为mm。A型键l=L-b。查文献表12.1中选取所以键的强度足够。3.4 绘制主轴箱的装配图及零件图3.4.1 绘制主轴箱的装配图 通用多轴箱的绘制主视图、展开图、绘制装配表、制定技术要求等四部分。根据前面的计算，已确定了主轴箱的总体尺寸、主轴和传动轴的位置，主轴和传动轴上齿轮参数。主轴箱装配图参照文献图4-1和图4

45、-2绘制；驱动轴的尺寸和动力箱齿轮参照文献表7-22确定；轴套的尺寸根据文献表7-24确定；防油套尺寸根据文献表7-25确定；轴端圆螺母和止动垫圈根据文献表8-9、8-10确定；分油器尺寸根据文献表8-16确定；注油器和放油螺栓尺寸根据文献第191页确定；油盘，注油器放油螺栓的位置及油盘尺寸根据文献图4-5确定；3.4.2 主轴箱前、后盖、主轴及箱体的补充加工图 多轴箱体、前盖、后盖等通用零件，应根据多轴箱总图要求，绘制出需补充加工的部位（如多轴箱体主轴承孔、传动轴承孔、油泵及其轴孔，定位销孔、后盖窗口扩大部位结构等），通常习惯用粗实线画出补充加工的部位的结构，其尺寸、型位公差、表面粗糙度等要

46、求；通常铸件的原有部分的轮廓一律用细实线表示。根据已确定的尺寸，根据文献图4-3确定主轴箱箱体结构和尺寸；根据文献第157页确定后盖零件的结构和尺寸；文献第154页确定前盖零件的结构和尺寸。3.4.3 绘制其他非标准零件图 在本人的主轴箱设计中，我绘制了主轴三上的一套非标轴系零件和传动轴上的零件，分别为主轴、齿轮、轴套。这零件的结构和尺寸在绘制装配图时已经确定。4 结论本次毕业课题来源于盐城市江动集团，设计包括了ZH1105W气缸体的工艺设计，精镗组合机床总体设计和右主轴箱设计。首先根据工序制定了精镗的工序卡片，加工工艺已基本能保证零件的加工,使得工人、机械设备都能充分的使用。其次确定了机床配

47、置型式及结构方案，绘制被加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图，生产率计算卡，有关设计计算、校核，以及右主轴箱的总装图，零件图和一些相关计算和校核。本次设计是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件设计而成的一台三面精镗组合机床。这种机床既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要，组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工.组合机床兼有低成本和高效率的优点，适应了本气缸体的大批大量生产，并可组成自动生产线。参考文献1谢家瀛. 组合机床设计简明手册M. 北京：机械工业出版社，1999.2大连组合机床研究所. 组合机床设计参考

48、图册M. 北京：机械工业出版社，1996.3李益民. 机械制造工艺设计手册M. 北京：机械工业出版社，1995.4艾兴. 金属切削用量手册M. 北京：机械工业出版社，1996.5任福君. 简明机械制造工艺手册M. 北京：中国标准出版社，1995.6孙丽媛. 机械制造工艺及专用夹具设计指导M. 北京：冶金工业出版社，2002.7徐锦康. 机械设计M. 北京：机械工业出版社,2001.8王旭，王积深. 机械设计课程设计M. 北京：机械工业出版社，2003.9丛凤廷组合机床设计（第二版）M上海：上海科技出版社，199410谢家瀛组合机床设计参考手册M北京：机械工业出版社，199411姚永明非标准设备

49、设计M上海：上海交通大学出版社，1999.12金振华组合机床及其调整与使用M北京：机械工业出版社，199013东北重型机械学院机床夹具设计手册（第二版）M上海：上海科技出版社，198814刘文剑夹具工程师手册M哈尔滨：黑龙江科技出版社，1987致 谢本次毕业设计是对我大学四年所学知识的一次全面考验，它也是对即将走向社会的我们的进行的一次有效的训练。回顾这场毕业设计，无论是从前期的工厂实习还是后期的设计我都觉得我获益非浅。我的课题是ZH1105W气缸体的工艺设计、精镗组合机床的总体设计和右主轴箱设计。通过此次使得我对组合机床有了更深层次的理解,对机械零件的加工和制造也有了更深的体会。所以我认为这

50、次毕业设计锻炼了我很多方面的能力，它使我面对困难不退缩，勇于克服困难。在本次毕业设计的开始到结束一直得到老师的指导和帮助，每周跟老师见面，使得我们在设计中遇到的问题都能很快解决，同时每次也都能拿到新的任务。使我能得以顺利完成毕业设计并学到了很多知识，我想这对我以后走上社会工作岗位会有很大帮助。本次设计任务已顺利完成，在设计期间，得到了指导老师的热心指导帮助，在此，我忠心地向他们表示诚挚的感谢和敬意。 附 录1 机床联系尺寸图 ZH1105W-001 A0 12 工序图 ZH1105W-002 A0 13 加工示意图 ZH1105W-003 A0 14 生产率计算卡 A4 15 右主轴箱部装图 ZH1105W-72-00 A0 16 前盖补充加工图 ZH1105W-72-01 A1 17 传动轴 ZH1105W-72-02 A3 18 主轴 ZH1105W-72-03 A3 19 箱体补充加工图 ZH1105W-72-04 A1 110 后盖补充加工图 ZH1105W-72-05 A1 111 齿轮 ZH1105W-72-06 A3 112 齿轮 ZH1105W-72-07 A3 113 轴套 ZH1105W-72-08 A4 1.附录7.1清单表3-5材料清单综合布线系统设备配置清单及报价