S柴油机机体三面精镗组合机床总体设计及左主轴箱设计

1、毕业设计说明书 0 前 言四年来，我们在盐城工学院特别是机械系领导的深切关怀下，即将完成大学基础课的学习。在此我们将通过这次毕业设计来检验和证明我们四年来取得的成果。这次毕业设计是有学校分组分配课题，我的课题是：S195柴油机机体孔用精镗组合机床总体设计及左主轴箱的设计。在设计之前我们先后到了盐城市的几个大的机械厂进行了详细的实习考察，它们分别是江淮动力厂、盐城机床厂、红旗机床厂、跃达拖拉机厂。在实习期间我们的课题指导老师给我们进行了详细的指导讲解，使我在设计之初就对S195柴油机的加工过程和具体的孔的精镗过程和方法有了较深的理解，并且对组合机床的设计加工总过程特别是左主轴箱的解剖装配结构和工

2、作原理作了深入的调查。这为我们后来进行具体的毕业设计奠定了很好的基础。195柴油机以其设计紧凑,启动轻便,维修简便,技术经济指标先进,能为手扶拖拉机、水泵、电站、运输及多种农副业加工机械和设备作配套动力,在工农业生产中得到广泛的应用。机体是柴油机的一个重要零件,精镗孔又是机体加工中最关键的工序,机体70%以上的主要技术要求均在此工序得到保证。加工精度要求高,特别是机体气缸套孔止口深度公差,大跨度等直径同轴孔、平衡轴孔孔径公差,大悬臂气缸孔孔径公差,曲轴孔与气缸孔垂直度,曲轴孔与平衡轴孔、曲轴孔与凸轮轴孔轴心线平行度,气缸套孔止口面与气缸孔轴心线垂直度等的精度要求较高。机体加工中,精镗孔工序的加

3、工质量将直接影响柴油机的功率、油耗、噪声等性能。同时,由于195柴油机的生产批量较大,因而要求该工序的加工设备具有较高的生产效率和自动化程度。然而,目前国内现有的加工设备都不能很好地满足上述加工质量和生产效率等方面的要求,这在一定程度上制约了195柴油机的性能保证和生产产量的提高。本文介绍的195柴油机机体三面精镗孔组合机床,是在调研的基础上,吸收了镗床设计的优点,根据具体情况设计、制造而成。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动

4、线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床-柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多

5、品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺，研制新产品，由过去的"刚性"机床结

6、构，向"柔性"化方向发展，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。随着市场竞争的加剧和对产品需求的提高，高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床行业企业，因此组合机床装备的发展思路必须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。设计组合机床时，为使加工过程顺利进行，并能达到要求的生产效率，必须在握大量的零件加工工艺资料基

7、础上，整体考虑影响制定零件加工方案、机床配置形式、结构方案的各种因素及应注意的问题。经过分析比较，以确定零件在组合机床上合理可行的加工方法及组合机床的配置形式等等，这些是组合机床方案制定要考虑的主要内容。我们设计的组合机床如果能合理的应用到实际中去，必定能大大提高生产效率，为厂家带来较高的生产效益。2003年6月1.总体方案论证组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高度集中制的原则设计的一种高效率专用机。设计组合机床时，首先要根据组合机床完成工艺要求的一些限制及组合机床各种工艺方法能达到的加工精度、表面粗糙度及技术要求，解决零件是否可以利用组合机床加工以及采用组合机床加工是否合理的问题。

8、如果确定可以利用组合机床加工，为使加工过程顺利进行，并能达到要求的生产效率，必须在握大量的零件加工工艺资料基础上，通盘考虑影响制定零件加工方案、机床配置形式、结构方案的各种因素及应注意的问题。经过分析比较，以确定零件在组合机床上合理可行的加工方法及组合机床的配置形式等等，这些是组合机床方案制定的主要内容。本设计是为195型柴油机机体的三面精镗孔工序。为了能够达到质量好、效率高的要求，拟定设计一个三面精镗的组合机床。由于被加工零件的孔的加工精度、表面粗糙度和技术要求所限，必须设计三面精镗组合机床。由于被加工零件机体的体积小、重量较重，且是单工位三面加工，倘采用立式床身，将造成加工困难，难以保证加

9、工精度，且平稳不够，故将采用卧式床身，通过三个动力头，主轴箱镗销头，一次性完成该工序较为妥帖。以上作为本次设计的初定方案。1.1影响组合机床方案制定的主要因素1.1.1被加工零件的加工精度和加工工序被加工零件的加工精度和加工工序是制定机床加工方案的主要依据。当孔与孔之间有较高的位置精度要求（如=0.05mm）时，安排工艺应考虑在同一个工位上对所有的孔进行最终精加工。如果同一轴上的几个孔的同轴度要求较高时（=0.05mm），其最终精加工应从同一面进行。 由于S195柴油机的机体孔与孔之间有较高的位置精度，并且同一轴上的孔有较高的同轴度要求。因此，确定组合机床应在同一个工位上对所有的孔进行加工，且

10、同一轴上的孔用同一轴加工。1.1.2被加工零件的特点主要指零件的材料、硬度、加工部位的结构形状、工件刚性、定位基准面的特点等。它们对机床的加工方案的制定有着重要的影响。被加工零件的特点在很大程度也决定了机床的配置型式。机体类零件多带层壁上的同轴孔，因此要在同一镗杆上安装多个镗刀头进行镗削，退刀时，要求工件“让刀”，镗刀头周向定位。又被加工的箱体孔中心线与定位基面平行且需由一面或几面加工箱体件,故采用卧式组合机床。1.1.3零件的生产批量 大批量生产要求工序安排的趋于分散，而且，粗、半精、精加工应分别在不同的机床上完成。这正是我们设计的机体精镗组合机床。1.1.4机床的使用条件 如使用厂车间温度

11、比较高，使用液压传动机床往往造工作性能不稳定，则可选用配置机械动力部件的机床。我们选用液压传动工作台。1.2 机体的定位与夹紧定位：箱体类零件可有两种定位方法：“一面双孔”定位法和“三平面”定位法。这里采用后者。这两种方法一般都采用箱体设计基准，即箱体在机器中的主要安装面-底面，还有另外两面右侧面和后面。夹紧：为减少和避免机体在夹压力的作用下的变形，影响加工精度，这里不单从上面压紧箱体，而采用上面压紧与底座加紧相结合的办法以减少机体变形。1.3. 确定机床的配置形式及结构方案由于采用固定式夹具，再同一工位上对同一孔进行加工，故采用单工位卧式组合机床。该机床特别适合箱体类零件的加工。并且加工精度

12、较高。精镗机床夹具的公差一般取被加工零件的1/31/5。2. 组合机床总体设计及计算组合机床的总体设计，就是针对具体的被加工零件，在造室的工艺和结构方案的基础上，进行方案图纸设计。这些图纸包括：被加工零件工序图、加工示意图、生产率计算卡片。机床联系尺寸图等，下面谈谈这些图纸的设计。2.1被加工零件工序图2.1.1被加工零件工序图的设计被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示出在一台机床上或一条自动线上完成的工艺内容、加工部位的尺寸及精度、技术要求、加工用定位基准、夹位部位，以及被加工零件的材料、硬度和本机床加工前毛坯情况的图纸。被加工零件工序图2.1.2主轴箱的分布从工序图中可知，本三面精镗

13、组合机床布置有三个主轴箱，它们分别为左、右主轴箱和后主轴箱。左动力箱带左主轴箱加工1，2，4，5，6五个孔，它们的位置分布如下：右主轴箱加工3轴后主轴箱加工7轴工序图是组合机床设计的主要依据，也是制造使用时调整机床、检查精度的重要技术文件。2.2加工示意图加工示意图是组合机床设计的重要图纸之一，在机床总体设计中占有重要地位，它是设计刀具、夹具、主轴箱以及选择动力部件的主要资料，同时也是调整机床和刀具的依据。加工示意图，反映了机床的加工过程和加工方法，并决定浮动夹头或接杆的尺寸，镗杆长度，刀具种类和数量，刀具长度及加工尺寸，主轴尺寸及伸出长度、主轴、刀具、导向与工件间的联系尺寸等，根据机床要求的

14、生产率及刀具特点，合理地选择切削用量，决定动力头的工作循环。2.2.1加工示意图的编制方法(1) 刀具的选择一台机床刀具选择是否合理，直接影响到机床的加工精度，生产率和工作情况。根据机体孔的加工精度、加工尺寸、台阶级加工、切屑排除以及生产率等因素和加工孔表面允许有退刀痕，因位置限制，导向孔的尺寸小于加工孔的尺寸，且加工孔直径大于40，应选用镗刀，这样对刀方便，加工中不至于有振动，并在导套上开引刀槽，以便镗刀通过，刀具造用硬质合金钢。为了提高工序集中程度，可采用两把镗刀的镗杆，同时加工孔。考虑到被加工零件是淬火铸铁，由于其硬度较高，为170241HB，可采用刃镗刀头加工，以提高刀具的使用寿命。镗

15、削头与相同规格的液压滑台组成的镗床、满足要求的精度HT级，表面粗糙度达1.6微米的镗孔，因镗削直径较大，传递的扭矩大，可用主轴前端的短圆锥和端面定位，并由端面键传递扭矩。(2) 工序间余量的确定关于工序间加工余量的确定，查I表2-6推荐数值选取0.250.4（直径上）(3) 导向结构的选择组合机床上加工孔时，除用刚性主轴加工的方案外，其尺寸和位置精度都是依靠夹具导向来保证的。选择导向类型因导向直径较大、转速较高时，为了避免镗杆由于摩擦发热而变形，产生“别劲”的现象，可选用旋转导向，这种导向利于减轻磨损和持久保证精度。选择导向的形式和结构因精镗多级孔（孔）导向的旋转速度高，但加工精度要求比较低，

16、可选用滚锥轴承的旋转导向。SM1=SM2， n1f1=n2f2根据这个原理计算切削用量如下查表3-T， V=7090米/分 f=0.12毫米/转由公式，从上述两个范围中选取一个适中的数值，即n=500rpm，由此倒过去，由公式(4) 确定主轴类型及尺寸因本机床是精镗孔，根据制定的切削用量通过T=9.55×106公式计算得到的扭矩T值很小，则由切削扭矩计算主轴直径公式（M轴所传递的扭矩N.mm，B系数）计算的d亦过小，不能满足刚度要求。这样可根据经验由加工孔的直径及相应的刀具尾部尺寸利用“反推法”来造定，查表10-1主轴直径与加工孔的经验数据，为d主轴=25 mm， d传动=30mm(

17、5) 动力头工作循环及其行程的确定动力头工作循环一般包括快速引进，工作进给和快速退回等动作。工作进给长度的确定工作进给长度应等于被加工部位长度与刀具切入和切出长度之和。动力头工作进给长度是按加工长度最大的孔来造取，切入长度根据工件端面的误差情况I表2-18，选510毫米为第一工作进给长度，第二工作进给常常比第一工作进给要小得多，在有条件，应力法做到转入第二工作进给时，除倒大角的刀具外，其余刀具都离开加工表面，不再切削。否则，将降低刀具使用寿命，且破坏已加工的表面。快速进给长度的确定快速进给是动力头把刀具送到工作进给的位置，其长度按具体工作情况确定。在加工1.2两孔径相同的同心孔系时，可采用跳越

18、进给的循环进行加工，即在加工宽一层壁后，动力头再次快速引进，加工第二层壁，这样可以缩短工作循环时间。快速退回长度的确定快速退回的长度等快速引进和工作进给长度之和。一般在固定式夹具机床上，动力头快速引进和工作进给长度之和。一般在国家式夹具机床上，动力头快速退回的行程，只要把所有刀具都退至导套内，不影响工件的装卸就行了。动力头总行程的确定动力头的总行程除了满足工作循环所需长度外，还要考虑装卸和调整刀具的方便性。装卸刀具的理想情况是：刀具退离导向套外端面的距离，需大于刀杆插入主轴孔内的长度。具体数值在加工示意图上标注可查阅。2.3动力部件的选择动力部件用以实现切削刀具的旋转和进给运动或只用于进给运动

19、是组合机床最主要的通用部件。组合机床动力部件有多种结构型式和不同的传动方式。就其传动方式来讲，主运动一般采用机械运动，即由电动机通过齿轮皮带、蜗轮蜗杆等机械元件传递运动和动力；而进给运动则采用机械传动、液压传动、气压传动或气动液压传动等。本组合机床的主运动是由电动机带动动力箱传递运动的，进给运动是采用的液压传动。下面介绍一下具体选用动力部件时应注意的问题。(1) 电动机功率的确定根据所造切削用量计算的切削功率及进给功率之需要，并适当考虑提高切削用量的可能性（一般按30%考虑），选用相应规格的动力头，可接下式进行计算。式中，N动动力头电动机功率N动切削功率N进进给功率传动效率，在加工黑色金属，主

20、轴数少于15根时=0.9按各刀具造用的切削用量，从中P10查得各轴N切（左动力头）当 V1.2=106米/分时， N切=0.38KWV6=96米/分 N切=0.46KWV4=81米/分 N切=0.62KWV5=78米/分 N切=0.67KW对于液压动力头N进就是进给油泵所消耗的功率，一般为0.82千瓦，取N进=1KW则取N动=4.0KW查表17-5知，适用Y132M1-6，额定功率为4.0千瓦，满载转速960rpm,起动转矩2.0，最大转矩2.0N.m。右动力头V=98米/分，查得3轴N切=0.47KW同理取N进=1KW，=0.9则查表17-5，选用Y112M-6型电机，额定功率为2.2kw,

21、n=940rpm。后动力头V=88.9米/分，查得7轴N切=0.56KW同理取N进=1KW，=0.9则因此可用与右动力头同种型号的动力头。（2） 进给速度的选择因液压动力头的进给是可以无级调整的，为避免由于气温制造误差等影响，造成动力头进给速度的不稳定，不宜造用动力头技术性能中规定的最小进给量，尤其对本精加工机床，实际使用的进给量应大于其0.51倍。（3） 最大行程的确定动力头最大允许行程，除满足机床工作循环的要求外，还必须保证调整和装卸刀具的方便性，在使用时要兼顾刀具来考虑。2.4组合机床生产率的计算根据加工示意图所选定的工作循环，工作行程及切削用量等，就可以计算机床的生产率，并编制生产率计

22、算卡片，这样就反映出机床的加工过程和动作时间、切削用量以及机床生产率与负荷率的关系等。2.4.1机床实际生产率的计算以每小时机床实际生产的零件数来表示，即Q实=60/T单（件/小时）T单=t机+t辅式中Q实机床实际生产率T单单件工时，即加工每个工件的时间T辅辅助时间，包括快进时间快退时间，多工位机床的工作台移动或转位时间，装卸工件时间。t机t辅可由下列公式计算t机=L1/SM1+L2/SM2+t得t辅=t块+t移+t装卸=（L快进+L快退）/V块+t移+t装卸式中：L1L2分别为刀具第一工作进给和第二工作进给的往程长度（mm）SM1，SM2分别为刀具第一工作进给和第二工作进给的每分钟进给量（m

23、m/min）.t停当加工沉孔、止口、锪窝时，动力部件在死挡铁上停留的时间。通常接刀具在加工终了时无进给状态下转510转所需的时间（min）。L快进 L快退动力部件快进、快退的行程长度（m）V快动力部件快速行程的速度。通常机械滑台取56m/min，液压滑台310m/min。t移工作台移动和回转一个工位所需时间，一般在38秒。t装卸工件安装和清除切屑的时间。它根据工件尺寸大小、装卸方便性及工人熟级程度，一般取0.51.5分。根据本组合机床的年产量10万台，可选用下列数据计算Q实：t停：在加工终了无进给状态下转7转。V快：取1 0m/min。t移取3秒。t装卸取0.6分。三面Q实具体计算如下左边 T

24、单=1.18+0.72=1.9(分)右边 T单=2.88+0.72=3.6（/分）后边 T单=3.43+0.698=4.128（分）对多面和多工位机床，在计算时应以所有工位中机加工时间和辅助时间之和最长的作为机床的单件工时，所以选用后面加工的T单来计算Q实。 Q实=60/4.12=14.5（件/时）2.4.2理想生产率Q使用单位接年生产纲领十万台（考虑备品率、废品率在内的年产量）计算的机床生产率为理想生产率。当接三班制生产时，全年工时为7200小时，则Q理=90000 /7200=12.5（件/小时）2.4.3机床负荷率Q理/Q实二者的比值即为负荷率根据组合机床的使用经验，适宜的机床负荷率为负

25、=0.750.90而实际 负=计算的值合于表10-4中推荐的数值，则设计的切削用量是合理的。2.4.4生产率计算卡被加工零件图号Du3023-002毛坯种类铸件名称195柴油机机体毛坯重量22kg材料铸铁硬度HB：170241工序名称三面精镗机体现工序号序号工步名称被加工零件加工直径mm加工长度mm工作行程mm切削建层米/分每分钟转速转/分每分钟进给量mm/分每转进给量mm/转工时（分）机动时间辅助时间共计1装入工件0.32工件定位夹紧0.0063后动力部件快进0.024后动力部件一工进110303888.9240360.151.135后动力部件二工进110304282240180.0752.

26、36死挡铁停留0.037后动力部件快退2800.0288松开工件200.0029卸下工件0.3备注本机床装卸时间取20.6分单件总工时3.43 0.686 4.716机床实际生产率14.5(件/时)机床理想生产率12.5(件/时)负荷率0.862.5机床联系尺寸图2.5.1联系尺寸图的作用联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配联系和运动关系，以检验机床各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求；通用部件的选择是否合适，并为进一步展开主轴箱夹具等专用部件、零件的设计提供依据，联系尺寸图也可看成是简化的机床总图，它表示机床的配置形式及总体布局。2.5.2机床装料高度的确定装料高度H一般是指机床上

27、工件安装基面至地面的距离。组合机床标准中推荐的装料高度为1060mm，具体设计情况可在8501060mm范围内造取，图中应标注为：160+440+560+（<170）<1060mm合适确定装料高度后，还要考虑以下两组尺寸的联系关系，现以图中所示尺寸加以说明。由中间底座和夹具计算的装料高度尺寸：H=H1+H2+H3式中H装料高度 H1支承块高度 H2夹具底座高度 H3中间底座高度由公式可知，当装料高度和通用部件选定后，便后计算出夹具底座的高度。图中标注查得，装料高度H为1060mm，支承块高度H1为60mm，中间底座高度H3为560mm。则夹具底座高度H

28、2=1060-60-560=440mm由动力部件和侧底计算的装料高度尺寸H=h1+h2+h3+h4+h5-hmin式中：h1多轴箱最低主轴高度 h2多轴箱底面至滑台顶面之间的距离 h3滑台的高度 h4调整垫块的高度（包括5mm的调整块） h5侧底座的高度 hmin被加工零件最低孔至工件安装基面的距离由公式可知，当通用部件选取后，h2,h3,h5便确定，H仅与h1,h4有关，h1由多轴箱设计确定。这样便可由确定的装料高度计算出调整块的厚度h4。图中h1=230mm h2=120mm h3=130mm h5=560mmhmin=10mm则调整垫块高

29、度h4=1060-230-120-130-560-10=10(mm)2.5.3夹具轮廓尺寸的确定夹具轮廓尺寸的指夹具底座的轮廓尺寸即长×宽×高。长度尺寸与工件长度尺寸、工件至模板间距离尺寸，模板架厚度尺寸有关。从机床总图中查得工件长度尺寸为176mm,工件至模板间距离及模板架厚度分别为482mm,542mm则夹具总长为482+542+176=1200mm高度尺寸由前装料高度尺寸定为1060mm宽度尺寸，除考虑工件本身宽度尺寸外，再加其它宽度方向上能布置下工件的定位、夹紧及其它机构从工序图中查得宽度尺寸为184mm这样可确定夹具草图夹具草图2.5.4中间底座尺寸的确定由加工示

30、意图中被步确定定的多轴箱端面至工件端面在加工终了时的距离，动力部件及其配套部件的联系尺寸，便可确定中间底座的尺寸。在确定中间底座长度尺寸时要考虑以下两组尺寸关系。由加工示意图和多轴箱尺寸确定两动力箱端面间的距离L。L=-L1+L2+L3+L4+L5式中：L1，L5为左右多轴箱的厚度 L2，L4加工示意图中确定的左右多轴箱至工件端面的距离。L3工件的长度由机床总图中查得，L1=330，L5=345，L3=176由加工示意图中查得，L2=880，L4=750则两动力箱端面距离L=330+345+880+750=2305由动力滑台、侧底座、中间底座也可确定两动力箱端面间的距离L。L=l1+l2+l3

31、+lx+l4+l5+l6式中：l1,l6左右动力箱与滑台连接形成的尺寸 l2,l5在行程终了时，滑台前端与滑座之距 l3,l4左右滑座端面至侧底端面之距由机床总图查得，l1=l6=300, l2=l5=40, l3=l4=100在图中必须保证L= L，则中间底座lx尺寸为Lx=l1+l2+l3+l4+l5-（l1+l2+l4+l5+l6）则 lx=2305-（300+40+100+40+300）=1425mm2.5.5动力部件总选种的确定动力部件的总行程等于向前备量，工作行程和向后备量之和；向后备量要保证方便地装卸刀具由加工示意图知左动力箱动力部件总选种为：40+40+300+380+20=7

32、80mm右动力箱动力部件总行程为：320+26+23+40+4+450+20=883mm后动力箱动力部件总行程为：200+28+42+280+20+580mm3.左主轴箱的设计及计算主轴箱是组合机床的重要组成部分，它关系到组合机床质量的好坏，它是选用通用零件，按专用要求进行设计的，是用于布置（按所要求的坐标位置）机床工作主轴及传动件和相应的附加机构，它通过按一定速比排布传动齿轮，把动力从动力部件-动力头、动力箱、电动机等齿轮传递给个工作轴，使其获得所要求的转速和转向的。这种主轴箱主轴刚性不是很高的，因为这种主轴箱主轴的前后支撑均150mm左右，而刀具的悬伸长度往往是主轴支撑的好几倍，在这种情况

33、下，单凭主轴本身是不能保证孔加工的位置精度的，而主要由夹具的导向装置来保证。箱体上盖材料为HT100，前后盖用HT150，采用规格为630x500型号为T711-11，箱体材料为HT200。3.1绘制主轴箱设计原始依据图 根据机床设计要求，按“三图一卡”查出的主轴箱设计的原始依据图如下图所示：主轴箱设计的原始依据图注:（1）被加工零件编号及名称：S195柴油机左主轴箱箱体材料：HT200，硬度HB=175255（2）主轴外伸尺寸及切削用量在本设计中，我设计的是S195柴油机机体，三面精镗床左主轴箱的设计，在编制原始依据图时，从“三图一卡”中查得知：1) 主轴箱轮廓尺寸为630x500；2) 工

34、件轮廓尺寸、及各孔位置尺寸；3) 工件与主轴箱相对位置尺寸。据此，可编制出左主轴箱的设计依据图该图主要内容有：1) 计算各轴的位置尺寸及工件与主轴箱的相关尺寸。2) 在图中标出主轴转向。3) 标出主轴箱的外形尺寸及其他相关部件的联系尺寸。4) 列表标明工件材料，加工表面要求，并注出各主轴的工序内容，主轴外伸部分尺寸和切削用量等。5) 注出部件型号，功率N，转速n和其他主要参数。3.2主轴结构形式的选择及动力计算322主轴结构形式的选择轴承形式是主轴部件结构的主要特征，主轴1，2，4，5，6均为进行镗削加工的主轴，轴向切削力量较小，但不可忽略，故对这类主轴1，2，4，5，6的前后支撑均采用圆锥滚

35、子轴承，用以承受较大的径向力和轴向力，其结构简单，用的轴的个数少，装配、调整均较方便。主轴结构形式的选择，除了轴承外，还应考虑到轴头结构。对于所选的短主轴1，2，4，5，6采用浮动卡头与刀具连接，用单导向，轴头用圆柱孔与刀具连接，用普通平键传递扭矩，固定螺钉做轴向定位。322主轴直径和齿轮模数的初步确定主轴箱中齿轮的模数通常有2、2.5、3、3.5、4等几种,根据经验,初选模数可由公式: 参阅组合机床设计估算,再通过类比法,从通用系列中选用各齿轮的模数,对于本次设计的主轴箱,由于主要传动键中的齿轮往往和多个齿轮啮合,受力交复杂,往往速度较低,受力较大。故选用模数较大的齿轮,同时为了便于组织生产

36、,在同一主轴箱中齿轮模数最好不多于两种。综合考虑,本设计中取传动齿轮模数m=3。3.2.3主轴箱的动力计算及主轴直径的确定主轴箱动力计算，包括主轴箱所需功率和进给力的计算。在负载未确定前，按N=N1/初估主轴想所需功率，N1各主轴切削功率总和，主轴箱传动效率，主轴数小于5且加工的零件材料为铸铁，故取=0.9。孔1，2，4，5，6为精镗孔，HB=170-241，由前面知t=1.5mm，主轴外伸尺寸及切削用量见前述。查2图 1-7，取Px修正系数Kpx1=0.925，Kpx2=1,同时取Pz修正系数Kpz1=0.96,Kpz2=1,Kpz3=1,计算程序如下：对1，2轴：轴向力: （下列各公式均参

37、阅组合机床设计）Px=PxKPx1KPx2 t1=1.3mm,t2=0.2mm, f1=0.15mm/r, f2=0.08mm/r, 则Px1=Px01Kpx1Kpx2 =7.50.9521 =6.935 kgPx2=Px02Kpx1Kpx2 =0.550.9251 =0.50875 kg周向力： Pz=Pz0Kpz1Kpz2Kpz3 Pz1=Pz01Kpz1Kpz2Kpz3 =310.9611 =27.96 kg Pz2=Pz02Kpz1Kpz2Kpz3 =30.9611 =2.88 kg切削功率： N=N01Kpz1Kpz2Kpz3 N1=N01Kpz1Kpz2Kpz3 =0.350.96

38、11 =0.528 kw N2=N02*Kpz1*Kpz2*Kpz3=0.0499 kw轴承承受扭矩： M1=P2D/2 M1=Pz2*D/2=29.7652/2=773.76 kgmm M2=Pz2*D/2=2.8852/2=74.88 kgmm M=M1+M2=773.76+74.88=848.64 kgmm按表5-10取主轴直径d=25mm,外伸直径为故1，2轴直径为d=25mm .对6轴：轴向力：Px=Px2Kpx1Kpx2 故 Px1=7.50.9231=6.9375 kgPx2=0.550.9251=0.50875 kg圆周力：Pz=Pz0Kpz1Kpz2Kpz3 故 Pz1=31

39、0.9611=29.76 kg Pz2=30.9611=2.88 kg切削功率： N=N0Kpz1Kpz2Kpz3 N1=0.480.961=0.46 kw N2=0.334 kw轴能承受的扭矩： M=PzD/2 M1=Pz1D/2=29.7647/2=699.36 kgmm M2=Pz2D/2=2.8847/2=67.68 kgmm M=M1+M2=699.36+67.68=767.04 kgmm按表5-10取6轴直径 d=25mm ，外伸尺寸直径为 Px=Px2Kpx1Kpx2Px1=7.490.9251=6.9283 kgPx2=0.530.9231=0.4903 kg圆周力：Pz=Pz

40、0Kpz1Kpz2Kpz3 故 Pz1=300.9611=28.8 kg Pz2=2.580.9611=2.4768 kg切削功率： N=N0Kpz1Kpz2Kpz3 N1=0.510.9611=0.4896 kw N2=0.0328 kw轴能承受的扭矩： M=PzD/2 M1=Pz1D/2=28.837/2=532.8 kgmm M2=Pz2D/2=2.476837/2=45.82 kgmm M=M1+M2=532.8+45.82=578.62 kgmm按表5-10取4轴直径 d=25mm ，外伸尺寸直径为Px=Px2Kpx1Kpx2Px1=5.580.9231=5.1615 kgPx2=0

41、.420.9251=0.3885 kg圆周力：Pz=Pz0Kpz1Kpz2Kpz3 故 Pz1=230.9611=22.08 kg Pz2=2.20.9611=2.112 kg切削功率： N=N0Kpz1Kpz2Kpz3 N1=0.290.9611=0.278 kw N2=0.0269 kw轴能承受的扭矩： M=PzD/2 M1=Pz1D/2=22.0825/2=276.0 kgmm M2=Pz2D/2=2.11225/2=26.4 kgmm M=M1+M2=276.0+26.4=302.4 kgmm按表5-10取5轴直径 d=25mm ，外伸尺寸直径为综上计算：A求得总切削功率N切N切=N1

42、1+N12+N21+N22+N41+N42+N51+N32+N61+N62=20.528+20.0499+0.4896+0.0328+0.0269+0.2784+0.46+0.0334=2.4769 kw做主轴箱所需功率N主N主=N切/=2.4769/0.9=2.752 kw根据N主，求得主轴传动电机即动力箱电机N动N动>（N主 N进）/ ，取N动N动 则N动（2.732+1）/0.9 N动4.169 kw查表选用TD40A，电动机功率为55kw足够。B进给力计算P进= P=P1+P2+P3+PnP1,P2,P3,Pn为各主轴切削功率时产生的轴向力 故P进=6.93752+0.50875

43、2+6.9375+0.50875+6.9283+0.4903+5.1615+0.3885 =35.307根据P进选择动力滑台。实际上选取动力滑台时，动力滑台的进给力应大于所求得的进给力，这里因为还要克服滑台移动时引起摩擦阻力的故。3.3传动系统的设计计算3.3.1主轴位置的分析及传动比的分配 S195柴油机机体上的位置可归纳为任意分布形式，其中1，2，4，可按“三点定圆”的原理化为圆分布，这样即可在圆心上设置中间传动轴7，传动轴7轴的中间传动轴8，在5，6连心线上设置传动轴10。3.3.2确定驱动轴的转速，转向极其在主轴箱上的位置这里采用的是机械动力头，因驱动轴0的旋转方向与进给运动方向有关，

44、规定为逆时针方向，驱动轴专素按动力箱型号定为480r/min；其水平方向在主轴箱中心线上，垂直方向有动力箱确定。 3.3.3主轴箱的润滑、手柄轴的设置润滑：大型标准主轴箱采用叶片泵润滑，油泵打出的油经分油器分向各润滑部件。本主轴箱润滑方式定位：主轴箱前后壁见得齿轮和轴用油盘润滑，箱体和后盖以及和前盖间齿轮用油管润滑。通过直接安装在泵轴上的齿轮直接传动，且由于本机床前盖易于拆卸，故不设计专供拆卸油泵用的油泵盖。待主轴箱传动环节安排好后，再用根据具体尺寸安排油泵位置。手柄轴的设置：组合机床主轴箱上一般都有较多的刀具，为了便于更换和调整刀具，或是装配和维修时检验主轴精度，一般每个主轴箱上都要设置一个

45、手柄轴，以便手动回转主轴。考虑到操作方便，在主轴箱布置好后把手柄轴选在靠近操作者的一侧，并给操作者留有充分的操作空间，以便扳动操作手柄。3.4主轴箱坐标计算主轴箱坐标计算是根据已知的驱动轴和主轴位置及传动关系，计算出中间传动轴的坐标。3.4.1轴坐标系原点的确定为了计算主轴箱的各轴坐标，在箱内选择一个原点，如图所示。通常选取主轴箱体底平面与通过其定位销孔的垂线交点为坐标原点，E=50mm,距主轴箱底面H=30mm。 主轴箱坐标原点的确定3.4.2主轴箱坐标计算的顺序 计算顺序是：首先确定主轴的坐标，然后计算与这些主轴有直接啮合关系的传动轴坐标，再按顺序计算其余轴的坐标。3.4.3主轴坐标的设置

46、主轴坐标是按主轴箱的原始依据或被加工零件工序图进行的，为了确保主轴坐标的正确性，一般要按被加工零件图进行一次验算。主轴计算精度，要求精确到小数点后三位数字。当被加工零件的孔距尺寸带有公差时，在计算过程中应考虑公差的影响。主要是那些带单向公差或双向不等公差的尺寸，应当把公差计算进去，是主轴的名义坐标尺寸位于公差带中央。轴5 轴3 轴6 轴4 轴1 轴2 3.4.4传动轴坐标计算传动轴坐标计算，它可分为与一轴定距的传动轴坐标计算,与二轴定传动坐标轴的计算，与三轴定传动坐标轴的计算等三种情况。轴10： 公式均参阅组合机床设计R1=63 R2=58.5a=119.310 b=12.93 轴7： 公式均

47、参阅组合机床设计油泵传动轴11： 设 x11=238.810 y11=83.364轴9：R1=106 R2=69 R12=1123 R22=4761a=26.190 b=46.636 验： 公式参阅组合机床设计轴8： R1=120 R2=94 a=80.480 R12=144000 R22=8836 b=176.636 d2=12406.74279验： 以上公式参阅组合机床设计3.4.5坐标验算主轴及传动轴的坐标验算是按齿轮布置图的齿轮啮合关系验算中心距,按下表列出坐标验算表，表中是按坐标算出中心距，A是按传动齿轮的节圆的直径算出的中心距。 是两者之差。 坐标验算表如下所示：N-NxyA718

48、2.65087.000120.0001200282.65087.000120.00012004102.2708.420102.616102+0.61686.3303.78794.0009409886.81082.849120.00012001169.000069.00069010562.9472.59263.000630656.36315.54258.46758.5-0.967062.94746.06278.00078035校核计算351轴的校核计算在确定主轴、传动轴的直径时，参考了组合机床设计手册中所推荐的有关数据，又结合了实际情况部分地采用了类比法，基本上符合要求，所以在校核时，只需对较重

49、要的轴进行校核以达到验证的目的，现以装配图轴号为6的主轴进行校核。校核时轴上零件的自重忽略不计，沿宽度分布的力常简化为集中力的计算，集力力的作用点取为轮毂的宽度中点，因此作出计算简图，如附图所示： 由上面计算可知： 计算简图1）圆周力 Ft=326.4 N参考金属切削原理和刀具中切削力计算公式：垂直切削分力为： P2=95apf0.75Kz孔产生的切削扭矩 孔产生的切削扭矩为 工作扭矩为 2）有组合机床设计参考手册图1-7T0，PX，计算查得：孔： PX0=69.375NP20=297.6NN0=0.46KW孔： PX0=5.0875NP20=28.8NN0=0.0334KW孔产生的切削扭矩 T1=孔产生的切削扭矩为 T2=总切削力为 T=T1+T2=5884.8Nmm为了安全起见，取切削扭矩大植代入轴的强度校核计算，因而齿轮上所承受的扭矩饿日1344.56N.mm,方向与切削扭矩相反。齿轮上圆周力Ft和径向力Fr为：3）计算轴承的支反力，如图a所示。 公式均参阅组合机床设计4). 作水平弯矩图d 在A点 MHA=0 在B点 MHB=0 在C点 MHC=RBHBC=171.3x55.5=9507.15N.mm MHC=RAHAC=88.4x107.5=9503N.mm 5). 作垂直弯矩图，如图c所示。 在A点 MV=0 在B点 MV=0 在C点 MV1=RBVBC=