柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及主軸箱設(shè)計論文說明書

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1、目 錄1 前言12 組合機床總體設(shè)計22.1 組合機床工藝方案的制定22.2 組合機床配置型式及結(jié)構(gòu)方案的確定22.3 各側(cè)具體零部件的設(shè)計、計算及選擇32.4 機床生產(chǎn)率計算卡 103 組合機床多軸箱設(shè)計（右主軸箱） 123.1 繪制右主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 123.2 主軸、齒輪的確定及動力計算 133.3 主軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算 133.4 多軸箱坐標計算、繪制坐標檢查圖 183.5 主軸箱中變位齒輪的計算 223.6 變位齒輪的設(shè)計 223.7 齒輪強度校核 233.8 傳動軸直徑的確定和軸的強度校核 253.9 主軸箱體及其附件的選擇設(shè)計 284 結(jié)論 30參考文獻31致謝32柴油

2、機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及主軸箱設(shè)計摘 要：本課題設(shè)計一臺加工柴油機齒輪室蓋的鉆鏜組合機床，主要完成機床總體和右主軸箱的設(shè)計工作。根據(jù)柴油機齒輪室蓋的結(jié)構(gòu)特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度及生產(chǎn)率等要求，確定該機床為單工位臥式組合機床；為確保加工精度，采用“一面兩銷”的定位方案；為實現(xiàn)無級調(diào)速，安全可靠，選擇液壓滑臺；根據(jù)零件的大小及被加工孔的位置確定主軸箱的輪廓尺寸；由加工工藝選擇滾珠軸承主軸，通過計算扭矩確定主軸和傳動軸的直徑；齒輪的模數(shù)是通過類比法確定； 齒輪齒數(shù)和中間傳動軸的位置是由“計算、作圖和多次試湊”相結(jié)合的辦法確定；計算主軸、傳動軸的坐標并進行中心距驗算，確定部分軸上需采用變位

3、齒輪；軸上的齒輪套、鍵等零件按軸號選取相應(yīng)的標準件。本課題設(shè)計的組合機床采用“一面兩銷”定位、液動夾緊，一次裝夾加工柴油機齒輪室蓋三個面上的孔，保證了加工精度，提高了生產(chǎn)效率，減少了工人的勞動強度。而且在設(shè)計之中，盡量選用通用件，減少了制造成本，增加了經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞：組合機床 主軸箱 主軸 傳動軸 齒輪室蓋The overall and headstock design of drilling and boring modular machine for diesel engine geal chamber manufactureAbstract: This project is to de

4、sign a modular machine tool for manufacturing the gear chamber cap of diesel engine. Mainly work is the design of overall and the right headstock. According to the request of construction features, processing spot, size precision, surface roughness and productivity that diesel engine gear chamber ca

5、p, sets the machine tool for single location horizontal type modular machine tool. In order to guarantee the processing precision, the localization plan use two sells and a surface. In order to implement the stepless speed regulation, safe is reliable, therefore choice hydraulic pressure sliding tab

6、le. According the size of components and the position of the hole that is processed to set the overall size of the headstock. Choicing ball bearing spindle by processing craft. The spindle and drive shaft diameter is decided through computation torque. The gear modulus is decided through the correla

7、tion method. The gear mentions and the position of intermediate propeller shaft is decided by the means computation, mapping and tries to collect many times. Calculates the coordinates of the spindle and drive shaft and checking the center distance, determined department spindle must use dislodges t

8、he gear. The components of tooth wheel cover, key and so on that in axis select standard letter by the corresponding number. The modular machine tool of this project design use “two sells and one surface” to locate , hydraulic press and clamps. In the situation of one clamp, the holes three surface

9、of the diesel engine gear chamber cap, are guaranteed the processing precision, is enhanced the production efficiency, is increased workers labor intensity. Moreover during the design, the standard parts are selected as far as possible, reduced the production cost and increased the economic efficien

10、cy.Key words: modular machine tool headstock spindle drive shaft gear chamber cap1 前言組合機床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效率專用機床。目前，組合機床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。平面加工包括銑平面、锪（刮）平面、車平面；孔加工包括鉆、擴、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋、锪沉孔滾壓孔等。隨著綜合自動化的發(fā)展，其工藝范圍正擴大到車外圓、行星銑削、拉削、推削、磨削、珩磨及拋光、沖壓等工序。此外，還可以完成焊接、熱處理、自動裝配和檢測、清洗和零件分類及打印等非切削工作。

11、組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、儀器儀表、軍工及縫紉機、自行車等輕工行業(yè)大批大量生產(chǎn)中已經(jīng)獲得廣泛的應(yīng)用；一些中小批量生產(chǎn)是企業(yè)，如機床、機車、工程制造業(yè)中也已推廣應(yīng)用。組合機床最適宜于加工各種大中型箱體類零件，如汽缸蓋、汽缸體、變速箱體、電機座及儀表殼等零件；也可用來完成軸套類、輪盤類、叉架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工。組合機床的設(shè)計，目前基本上有兩種情況：其一，是根據(jù)具體加工對象的具體情況進行專門設(shè)計，這是當前最普遍的做法。其二，隨著組合機床在我國機械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人總結(jié)自己生產(chǎn)和使用組合機床的經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)組合機床不僅在其組成部件方面有共性，可設(shè)計成通用部件，而且一些行

12、業(yè)在完成一定工藝范圍內(nèi)組合機床是極其相似的，有可能設(shè)計為通用機床，這種機床稱為“專能組合機床”。這種組合機床就不需要每次按具體加工對象進行專門設(shè)計和生產(chǎn)，而是可以設(shè)計成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工的零件的具體需要，配以簡單的夾具及刀具，即可組成加工一定對象的高效率設(shè)備。本次畢業(yè)設(shè)計課題來源于生產(chǎn)實際，具體的課題是柴油機齒輪室蓋鉆鏜專機總體及主軸箱設(shè)計。在設(shè)計前認真研究被加工零件的圖樣，研究其尺寸、形狀、材料、硬度、重量、加工部位的結(jié)構(gòu)及加工精度和表面粗糙度要求等內(nèi)容，為設(shè)計提供大量的數(shù)據(jù)、資料，作好充分的、全面的技術(shù)準備。在準備了充足的資料之后進行總體及零部件的設(shè)計工作，總體的設(shè)計的主

13、要工作是完成“三圖一卡”，即繪制機床的總體尺寸聯(lián)系圖、加工示意圖、零件的工序圖及編制生產(chǎn)率計算卡；主軸箱設(shè)計的方法是：繪制主軸箱設(shè)計的原始依據(jù)圖；確定主軸的結(jié)構(gòu)、軸頸及齒輪模數(shù)；擬訂傳動系統(tǒng)；計算主軸、傳動軸坐標，繪制坐標檢查圖；繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細表。在此次的設(shè)計中采用“一面兩銷”定位，液壓夾緊，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強度，同時在設(shè)計中采用了大量的通用零部件，降低了產(chǎn)品的成本。在設(shè)計過程中，得到了劉道標老師的大力指導(dǎo)和同課題組同學(xué)的熱情幫助，在此謹致謝意。限于本人水平和經(jīng)驗，本設(shè)計中一定有錯誤和不妥之處，敬請批評指正。2 組合機床總體設(shè)計組合機床總體設(shè)計，通常是根據(jù)與用戶

14、簽定的合同和技術(shù)協(xié)議書,針對具體加工零件，擬訂工藝和結(jié)構(gòu)方案，并進行方案圖樣和有關(guān)技術(shù)文件的設(shè)計。21 組合機床工藝方案的制定 工藝方案的擬訂是組合機床設(shè)計的關(guān)鍵一步。因為工藝方案在很大程度上決定了組合機床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)工件的加工要求和特點，按一定的原則、結(jié)合組合機床常用的工藝方法、充分考慮各種因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟分析后擬訂出先進、合理、經(jīng)濟、可靠的工藝方案。此次設(shè)計的組合機床是用于加工柴油機齒輪室蓋的鉆鏜專用組合機床，其工藝方案為鉆孔和鏜孔，其具體的加工工藝如下:a. 鉆6M66H孔至5， 左側(cè)面；b. 鉆69孔（深38）， 右側(cè)面；c. 鉆39孔（深78）， 右側(cè)面；d.

15、 鏜45H8孔至43.5， 后側(cè)面；e. 倒孔口角至46.6， 后側(cè)面；正確選擇組合機床加工工件采用的基準定位，是確保加工精度的重要條件。本設(shè)計的柴油機齒輪室蓋是箱體類零件，箱體類零件一般都有較高精度的孔和面需要加工，又常常要在幾次安裝下進行。因此，定位基準選擇“一面雙孔”是最常用的方法， 因此該被加工零件采用 “一面兩銷”的定位方案，定位基準和夾壓點見零件的工序圖。該定位方案限制的自由度敘述如下：以工件的右側(cè)面為定位基準面，約束了y、z向的轉(zhuǎn)動和x向的移動 3個自由度。短定位銷約束了y、z向的移動2個自由度。長定位銷約束了x向的轉(zhuǎn)動1個自由度。這樣工件的6個自由度被完全約束了也就得到了完全的

16、定位。22 組合機床配置型式及結(jié)構(gòu)方案的確定 根據(jù)選定的工藝方案確定機床的配置型式，并定出影響機床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。既要考慮能實現(xiàn)工藝方案，以確保零件的精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)率，又要考慮機床操作方便可靠，易于維修，且潤滑、冷卻、排屑情況良好。對同一個零件的加工，可能會有各種不同的工藝方案和機床配置方案，在最后決定采取哪種方案時，絕不能草率，要全面地看問題，綜合分析各方面的情況，進行多種方案的對比，從中選擇最佳方案。各種形式的單工位組合機床，具有固定式夾具，通?？砂惭b一個工件，特別適用于大、中型箱體類零件的加工。根據(jù)配置動力部件的型式和數(shù)量，這種機床可分為單面、多面復(fù)合式。利

17、用多軸想同時從幾個方面對工件進行加工。但其機動時間不能與輔助時間重合，因而生產(chǎn)率比多工位機床低。在認真分析了被加工零件的結(jié)構(gòu)特點及所選擇的加工工藝方案，又由單工位組合機床的特點及適應(yīng)性，確定設(shè)計的組合機床的配置型式為單工位臥式組合機床。23 各側(cè)具體零部件的設(shè)計、計算及選擇2.3.1刀具的選擇考慮到工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素，所以加工15個孔的刀具均采用標準錐柄長麻花鉆和單導(dǎo)向懸臂鏜刀。2.3.2 右側(cè)面鉆9-9a. 切削用量的選擇右側(cè)是鉆削6-9（深38）及3-9（深78） 根據(jù)孔徑的大小和深徑比，以及被加工材料的硬度查參考文獻9表2.17知：主軸的進給量f為

18、0.10.18mm/r，切削速度vc=1018m/min。鉆孔的切削用量還與鉆孔的深度有關(guān)，當加工鑄鐵件孔深為鉆頭直徑的68倍時，在組合機床上通常都是和其他淺孔一樣采取一次走刀的辦法加工出來的，不過加工這種較深孔的切削用量要適當降低些，因此選擇切削速度vc=13m/min 進給量f=0.13mm/r，由此主軸轉(zhuǎn)速n由公式 (2-1)計算出 r/min，將主軸轉(zhuǎn)速圓整為470 r/min。實際切削速度vc、工進速度vf、工進時間tf 分別由下列公式求得 (2-2) (2-3) (2-4) 計算出實際切削速度vc=13.282m/min，工進速度vf=61.1mm/min，工進時間tf=1.26m

19、inb. 切削功率，切削力，轉(zhuǎn)矩以及刀具耐用度的選擇由參考文獻9表6-20計算公式切削力 (2-5)切削轉(zhuǎn)矩 (2-6)切削功率 (2-7)刀具耐用度 (2-8)計算出切削力F=1144.5N，切削轉(zhuǎn)矩T=3.18Nm，切削功率P=0.153kw，刀具耐用度Tn=768.799minc. 動力部件的選擇由上述計算每根軸的輸出功率P=0.153kw，右側(cè)共9根輸出軸，且每一根軸都鉆9直徑，所以總切削功率P切削=0.1539=1.377kw。則多軸箱的功率： kw，其中=0.8，所以 kw。因電機輸出經(jīng)動力箱時還有功率損耗，所以選擇功率為2.2kw的電機，其型號為：Y100L1-4,由參考文獻9表

20、5-39選取1TD32-I型動力箱，動力箱的主軸轉(zhuǎn)速715r/min 。d. 確定主軸類型，尺寸，外伸長度滾珠軸承主軸：前支承為推力球軸承和向心球軸承，后支承為向心球軸承或圓錐滾子軸承。因為推力軸承設(shè)置在前端，能承受單方向的軸向力，適用于鉆孔主軸。在右側(cè)面，主軸用于鉆孔，因此選用滾珠軸承主軸。又因為浮動卡頭與刀具剛性連接，所以該主軸屬于長主軸。所以主軸均為滾珠軸承長主軸。根據(jù)主軸轉(zhuǎn)矩T=3.18 Nm，由參考文獻9表3-4可知 (2-9)其中B= 7.3，則計算出d=17.335mm，選取d=20mm。 由參考文獻9表3-6查得主軸直徑d=20mm， D/d1=30/20 mm, 主軸外伸尺寸

21、L=115mm,接桿莫氏圓錐號1，2。e. 導(dǎo)向裝置的選擇組合機床鉆孔時，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來保證的。導(dǎo)向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。固定式導(dǎo)套：刀具或刀桿本身在導(dǎo)套內(nèi)既有相對轉(zhuǎn)動又有相對移動，由于這部分表面潤滑困難；工作時有粉塵侵入，當?shù)稐U相對導(dǎo)套的線速度超過20m/min時就會有研著的危險，因此選用導(dǎo)套前計算一下導(dǎo)套與刀具的線速度。由上述內(nèi)容知導(dǎo)套與刀具的線速度vc=13.282m/min20m/min,所以該導(dǎo)套選用通用短導(dǎo)套由參考文獻9表8-4查得導(dǎo)套的具體數(shù)值如下：D=15mm，D1=22mm，D2

22、=26mm，D3=M6，L取16mm，（短型導(dǎo)套）l=8mm,l1=3mm，l3=12mm， e=18.5mmf. 連桿的選擇在鉆、擴、鉸孔及倒角等加工小孔時，通常都采用接桿（剛性接桿）。因為主軸箱各主軸的外伸長度和刀具均為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時到達加工終了位置，須采用軸向可調(diào)整的接桿來協(xié)調(diào)各軸的軸向長度，以滿足同時加工完成孔的要求。為了獲得終了時多軸箱前端面到工件端面之間所需要的最小距離，應(yīng)盡量減少接桿的長度。因為9-9孔的鉆削面是同一面且主軸內(nèi)徑是20mm,由參考文獻9表8-1選取A型可調(diào)接桿 d=16mm，d1=Tr161.5 mm， d2=9mm， L=85mm， l4=11

23、0135mm。g. 動力部件工作循環(huán)及行程的確定切入長度一般為5-10mm， 取L1=7mm，切出長度由參考文獻9表3-7公式 （2-10） 通過計算L2=8mm，加工時加工部位長度L(多軸加工時按最長孔算)L=78mm.由公式 （2-11）求出L工=93mm。為排屑要求必須鉆口套與工件之間保留一點的距離，根據(jù)麻花鉆直徑9，由參考文獻9表3-4得導(dǎo)套口至工件尺寸l2=(1+1.5d)(參考鉆鋼) 取l2=10mm，又根據(jù)鉆套用導(dǎo)套的長度確定鉆模架的厚度為16mm。附帶得出底面定位元件的厚度l4=38mm?？焱碎L度的確定:一般在固定式夾具鉆孔或擴孔的機床上動力頭快速退回的行程只要把所有的刀具都退

24、回至導(dǎo)套內(nèi),不影響工件裝卸即可。快退距離 L快退=l2+L工-L1=10+93-7=96mm快進距離 L快進=l2-L1=10-7=3mm因快進距離太短，故將快進距離改為工進，則工進距離L工=93+3=96 mm。選擇刀具：根據(jù)鉆口套至工進行程末端的距離L快退=96mm，及鉆口套長度L套=8+3+16=27mm,由參考文獻5表3-1查得選擇：矩形柄麻花鉆GB1435-789250mm(切削長度部分145mm)。h. 滑臺及底座的選擇由于液壓驅(qū)動，零件損失小，使用壽命長，所以選擇液壓滑臺。已知工進Vf=61.1mm/min,單根主軸的切削力F單=1144.5 N，則9根軸總的切削力F切削=9F單

25、=1144.59=10300.5N，又因為ITD32-型動力箱滑鞍長度L=630mm，由參考文獻9表5-1選擇1HY32-型滑臺及配套的側(cè)底座選擇ICC321 i. 多軸箱輪廓尺寸的設(shè)計確定機床的裝料高度，新頒國家標準裝料高度為1060mm，實際設(shè)計時常在8501060mm之間選取，選取裝料高度為950mm。多軸箱的寬度與高度的大小與被加工零件的加工部位有關(guān)，可按下列關(guān)系式確定：B=b+2b1 （2-12）H=h+h1+b1 （2-13）b-工件在寬度方向相距最遠兩孔距離，b=340mm。b1-最邊緣主軸中心距箱體外壁的距離，推薦b170100mm，取b1=100。h-工件在高度方向相距最遠的

26、兩孔距離，h=277mm。h1-最低主軸高度。因為滑臺與底座的型號都已經(jīng)選擇，所以側(cè)底座的高度為已知值650mm，滑臺滑座總高280mm；滑座與側(cè)底座的調(diào)整墊厚度一般取5mm，多軸箱底與滑臺滑座臺面間的間隙取0.5mm。故h1=11+950-(0.5+5+280+560)=115.5mm，通常推薦h185140mm，所以h1=115.5mm符合通常推薦值。所以 B=b+2b1=340+2100=540mm，H=h+h1+b1=277+115.5+100=492.5mm由此數(shù)據(jù)查參考文獻15表8.22選取多軸箱尺寸BH=630mm500mm, 臺面寬度為320mm。2.3.3 左側(cè)面鉆6-5a.

27、 切削用量的選擇根據(jù)參考文獻9查表6-11高速鋼鉆頭切削用量，加工材料鑄鐵，孔徑d=16mm，切削速度1018m/min，進給量f=0.050.1mm/r。取切削速度vc=16m/min，進給量f=0.08mm/r，主軸的轉(zhuǎn)速、實際切削速度、工進速度、工進時間分別由公式（2-1）、（2-2）、（2-3）、（2-4）求得轉(zhuǎn)速 r/min， 將其圓整為1100r/min。實際切削速度 m/min工進速度 mm/min工進時間 其中h為6-5的深度。b. 切削功率，切削力，轉(zhuǎn)矩以及刀具耐用度的選擇刀具的切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率及刀具耐用度分別由公式(2-5)、(2-6)、(2-7)、(2-8)求得

28、切削力 N切削轉(zhuǎn)矩 Nm切削功率 kw刀具耐用度 c. 動力部件的選擇由上述計算每根軸的輸出功率P=0.0797kw，左側(cè)共6根輸出軸，且每一根軸都鉆5直徑，所以總切削功率P切削=0.07976=0.598kw。則多軸箱的功率： kw，其中=0.8， 所以 kw因電機輸出經(jīng)動力箱時還有功率損耗，所以選擇功率為1.5kw的電機，其型號為：Y100L-6，由參考文獻9表5-39選取1TD25-IA型動力箱，動力箱的主軸轉(zhuǎn)速為520r/min 。d. 確定主軸類型、尺寸、外伸長度根據(jù)主軸轉(zhuǎn)矩T=0.70593 Nm，由公式(2-9)求出滿足條件的最小直徑mm （B= 7.3）選取d=15mm， 由參

29、考文獻9表3-6查得主軸直徑=15mm，D/d1=25/16mm,主軸外伸尺寸L=85mm,接桿莫氏圓錐號1。e. 導(dǎo)向裝置的選擇查參考文獻9表8-4 選用通用短型導(dǎo)套，具體參數(shù)的數(shù)值：D=10mm, D1=15mm, D2=18mm, D3=M6,L取12mm，l=8mm，l1=3mm，l3=12mm，e=14.5mm選用通用導(dǎo)套。f. 連桿的選擇為了獲得終了時多軸箱前端面到工件端面之間所需要的最小距離，應(yīng)盡量減少接桿的長度。因為6-5孔的鉆削面是同一面且主軸內(nèi)徑是15mm,查參考文獻9表8-1 選取A型可調(diào)接桿 d=10mm，d1=Tr101.5mm, d2=6mm, L=62mm, l4

30、=7282mm。g. 動力部件工作循環(huán)及行程的確定切入長度一般為5-10mm， 取L1=8mm；因為該6-5孔為盲孔，所以刀具沒有切出長度，所以切出長度L2=0mm。加工時加工部位長度L(多軸加工時按最長孔計算)L=16mm，由公式（2-11）求出L工=24mm為排屑要求必須鉆口套與工件之間保留一點的距離，根據(jù)麻花鉆直徑5，由參考文獻9表3-4知導(dǎo)套口至工件尺寸l2=(1+1.5d)及綜合考慮裝卸工件的空間要求取l2=50mm，又根據(jù)鉆套用導(dǎo)套的長度確定鉆模架的厚度為12mm?？焱碎L度的確定:一般在固定式夾具鉆孔或擴孔的機床上動力頭快速退回的行程只要把所有的刀具都退回至導(dǎo)套內(nèi),不影響工件裝卸即

31、可。快退距離 L快退=l2+L工-L1=50+24-8=66mm 快進距離 L快進=l2-L1=50-8=42mm h. 滑臺及底座的選擇 已知工進vf=88mm/min, 單根主軸的切削力F單=430.879 N，則6根軸總的切削力F切削=6F單=6430.879=2585.274N，又因為1TD25-IA型動力箱滑鞍長度L=500mm,由參考文獻9表5-1選擇1HY25-型滑臺及它的側(cè)底座選擇ICC251,其相應(yīng)的數(shù)值查表5-3可得：臺面寬度250mm，臺面長度500mm，行程400mm， 最大進給力8000N，工進速度32800mm/min，快速移動速度12m/min。i. 多軸箱輪廓尺

32、寸的設(shè)計多軸箱的寬度與高度的大小與被加工零件的加工部位有關(guān)，計算方法同確定右側(cè)鉆九孔的主軸箱輪廓的方法一致，取b1=100mm,工件在高度方向相距最遠的兩孔距離h=209mm。裝料高度取950mm，工件最低孔距定位基準面的距離為11mm，因為滑臺與底座的型號都已經(jīng)選擇，所以側(cè)底座的高度為已知值：650mm，滑臺滑座總高：280mm；滑座與側(cè)底座的調(diào)整墊厚度一般取5mm，多軸箱底與滑臺滑座臺面間的間隙取0.5mm。故h1=11+950-(0.5+5+280+560)=115.5mm，通常推薦h185140mm，所以h1=115.5mm符合通常推薦值。所以 B=b+2b1=264.2+2100=4

33、64.2mm，H=h+h1+b1=209+115.5+100=424.5mm。由此數(shù)據(jù)查參考文獻15表8.22選取多軸箱尺寸BH=500mm500mm, 臺面寬度為320mm。2.3.4 后側(cè)鏜45H8孔至43.5，倒孔角46.6a. 切削用量的選擇由參考文獻9表6-15 查得用高速綱刀具粗鏜鑄鐵的切削用量：v=2025m/min，f轉(zhuǎn)=0.250.8mm/r,則選取v=20mm/min, f轉(zhuǎn)=0.4mm/min, 由此由公式(2-1)求出鏜刀的轉(zhuǎn)速：n=146.35 r/min，圓整為n=150r/min,則實際切削速度vc由公式(2-2)求得vc=20.5m/min，工進速度vf=nf=

34、1500.4=60mm/minb. 切削力，切削轉(zhuǎn)矩，切削功率及刀具耐用度的計算刀具的切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率及刀具耐用度分別由以下公式求出Fz=51.4apf0.75HB0.55 (2-14)Fx=0.51ap1.2f0.65HB1.1 (2-15)T=25.7Dapf0.75HB0.55 (2-16) (2-17)Fz =51.410.40.752140.55=494.58 NFx=0.5111.20.40.652141.1=102.89 NT=25.743.50.40.752140.55=10757 Nmmkwc. 確定主軸類型、尺寸、外伸長度滾錐軸承主軸：前后支承均為圓錐滾子軸承。這

35、種軸承可承受較大的徑向和軸向力，且結(jié)構(gòu)簡單、裝配調(diào)整方便，廣泛用于擴、鏜、鉸孔和攻螺紋等加工。因此選用滾錐軸承主軸。由公式(2-9)求出滿足條件的最小直徑mm再由參考文獻9表3-6查取d=25mm,D/d1=40/28mm，主軸的外伸尺寸為75mmd. 確定鏜桿直徑由鏜孔直徑為43.5mm，參考參考文獻5表2.5-4選取鏜桿的直徑為35mm,鏜刀方截面直徑為1010e. 浮動卡頭的選擇根據(jù)軸外徑40mm，內(nèi)徑28mm，由參考文獻9圖8-2選擇浮動卡頭Dp=Tr283，根據(jù)鏜孔形式為單導(dǎo)向懸臂孔，采用較為普遍的內(nèi)滾式單導(dǎo)向懸臂鏜孔，根據(jù)卡頭內(nèi)徑尺寸d=22mm及鏜孔直徑為43.5mm，及倒角直徑

36、46.6mm確定滑套的徑向尺寸d1=53mmf. 導(dǎo)向裝置的選擇由參考文獻9表3-4查得導(dǎo)套的總長度：l1=106159mm，導(dǎo)套口至工件的距離2050mm，取導(dǎo)套的長為150mm，選取導(dǎo)套口至工件的距離為50mmg. 工作循環(huán)及行程的確定由于該動力箱只加工45H8及倒角，故行程主要由鏜孔45H8至43.5決定工作進給長度，切入長度一般為5-10mm，取L1=8mm，L2=5-10mm,取L2=8mm,切出長度由參考文獻9表3-7查得，加工長度L根據(jù)零件圖可知45H8孔深13mm，算出工作進給L工=8+13+8=29 mm快退長度的確定：一般選固定式夾具或鉆孔或擴孔機床上，動力頭快速退回行程只

37、要將所有的刀具都退回至導(dǎo)套內(nèi)，不影響工件裝卸即可，故快退尺寸由以下尺寸鏈可知圖2-1 快進、快退尺寸鏈圖l快退=50+13+8=71mm, l快進=50-8=42mmh. 動力部件的選擇由上文算出鏜削43.5mm孔的輸出功率P切削=0.166kw,設(shè)多軸箱的傳遞效率=0.85，則動力頭輸入多軸箱的功率P多=kw根據(jù)多軸箱功率P多=0.195kw，由參考文獻9表5-38，選用1TD25-IA型動力箱驅(qū)動（n馬達=520r/min,電機選Y100L-6型，功率為1.5kw）已知工進Vf=60mm/min,進給力Fz=494.58N,又因1TD25-IA型動力箱的滑鞍長L=320mm, ，由參考文獻

38、9表5-1選擇1HY25型滑臺及配套后底座1CC251。i. 多軸箱輪廓尺寸的設(shè)計多軸箱的寬度和高度的確定方法同右側(cè)鉆九個孔的確定方法，由于后側(cè)鏜只有一個孔所以b=0mm，h=0，推薦b170100mm，取b1=100。臥式組和機床上的多軸箱最低主軸高度h1等于工件最低孔距工件定位基準面的尺寸與機床裝料高度之和與側(cè)底座高度、滑座與側(cè)底座間的調(diào)整墊厚度（一般取5mm）、滑臺滑座總高、多軸箱底與滑臺滑座臺面間的間隙（取0.5mm）之和的差值。分析零件圖知工件最低距定位基準面的距離為68mm，選取裝料高度為950mm，因為滑臺與底座的型號都已經(jīng)選擇，所以側(cè)底座的高度為已知值：560mm，滑臺滑座總高

39、：280mm；滑座與側(cè)底座的調(diào)整墊厚度一般取5mm，多軸箱底與滑臺滑座臺面間的間隙取0.5mm。故h1=68+950-(0.5+5+280+560)=202.5mm所以 B=b+2b1=0+2100=200mmH=h+h1+b1=0+202.5+100=302.5mm 由此數(shù)據(jù)查參考文獻15表8.22選取多軸箱尺寸BH=400mm320mm, 臺面寬度為320mm。2.4 機床生產(chǎn)率計算卡生產(chǎn)率計算卡是用以反映機床的加工過程、完成每一個動作所需的時間、切削用量、機床生產(chǎn)率及機床負荷率等，計算公式參照參考文獻9P51-P52。a. 理想生產(chǎn)率理想生產(chǎn)率(單位為件/h)是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A(包括備

40、品及廢品率在內(nèi))所要求的機床生產(chǎn)率。它與全年工時總數(shù)有關(guān)，一般情況下，單班制取2350h，兩班制取4700h。則 （2-18）由公式（2-3）得： b. 實際生產(chǎn)率實際生產(chǎn)率是指所設(shè)計的機床每小時實際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。即公式 （2-19）式中，生產(chǎn)一個零件所需時間（min）。 （2-20）式中 、分別為刀具第，第工作進給長度，單位為mm； 、分別為刀具第，第工作進給速度，單位為mm/min； 當加工沉孔、止口、锪窩、光整表面時，滑臺在死擋鐵上的停留時間，通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)510轉(zhuǎn)所需的時間，單位為min 分別為動力部件快進、快退行程長度，單位為mm； 動力部件快速行程速度。

41、用機械動力部件時取56m/min；用液壓動力部件時取310m/min； 直線移動或回轉(zhuǎn)工作臺進行一次工位轉(zhuǎn)換時間，一般取0.1min； 工件裝、卸時間，它取決于裝卸自動化程度、工件重量大小裝卸是否方便及工人的熟練程度等。通常取0.51.5min。所以：則 c. 機床負荷率機床負荷率為理性鄉(xiāng)生產(chǎn)率與實際生產(chǎn)率之比。由參考文獻9公式 （2-21）則 3 組合機床多軸箱設(shè)計（右主軸箱）多軸箱是組合機床的重要專用部件。它是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置、切削用量和主軸類型設(shè)計的傳遞個主軸運動的動力部件。其動力來自通用的動力箱，與動力箱一起安裝于進給滑臺，可完成鉆、擴、較、鏜等加工工序。多

42、軸箱一般具有多根主軸同時對一列孔系進行加工。但也有單軸的，用于鏜孔居多，此次本設(shè)計的后側(cè)鏜就是屬于此類型。目前多軸箱設(shè)計有一般設(shè)計法和電子計算機輔助設(shè)計法兩種。計算機設(shè)計多軸箱，由人工輸入原始數(shù)據(jù)，按事先編制好的程序，通過人機交互方式，可迅速、準確地設(shè)計傳動系統(tǒng)，繪制多軸箱總圖、零件圖和箱體補充加工圖，打印出軸孔坐標及組件明細表。一般設(shè)計法的順序是：繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、軸頸及模數(shù)；擬訂傳動系統(tǒng)；計算主軸、傳動軸，繪制坐標檢查圖；繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細表。在此用一般設(shè)計方法設(shè)計多軸箱。3.1繪制右主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 主軸箱的設(shè)計原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”整理

43、編繪出來的，其內(nèi)容包括主軸箱設(shè)計的原始要求和已知條件。在編制此圖時從“三圖一卡”中已知：a. 主軸箱輪廓尺寸630500；b. 工件輪廓尺寸及各孔的位置尺寸；c. 工件和主軸箱相對位置尺寸。根據(jù)以上依據(jù)編制出的主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖如下圖所示：圖3-1組合機床設(shè)計原始依據(jù)圖注：1.被加工零件編號及名稱：ZH1105W柴油機齒輪室蓋。材料及硬度：灰鑄鐵；160-250HBS2.主軸外伸尺寸及切削用量：（表3-1）表3-1主軸外伸尺寸及切削用量軸號主軸外伸尺寸（mm）切削用量備注D/dL工序內(nèi)容n(r/min)v(m/min)f(mm/r)1-932/20115鉆947013.280.133.動力部

44、件1TD32I，1HY32IA，N主=2.2KW,n=1430T/min。3.2 主軸、齒輪的確定及動力計算3.2.1 主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定主軸結(jié)構(gòu)型式和直徑主要取決于工藝方法、刀具主軸聯(lián)接結(jié)構(gòu)、刀具的進給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。如鉆孔是常采用滾珠軸承主軸；擴、鏜、鉸孔等工序常采用滾錐軸承主軸；主軸間距較小時常選用滾針軸承主軸。因本主軸箱的主軸都是用來鉆孔，所以采用滾珠軸承主軸。主軸直徑在繪制“三圖一卡”時都已經(jīng)確定好了。（d=20mm）齒輪模數(shù)m一般采用類比法確定，多軸箱中齒輪常用的模數(shù)有2、2.5、3、3.5、4等幾種。根據(jù)經(jīng)驗采用類比法從通用系列中選取各齒輪模數(shù)。為便于生產(chǎn)同一多軸箱中

45、的模數(shù)規(guī)格最好不要多于兩種。3.2.2 主軸箱的動力計算因所有主軸均用于鉆孔，所以均選用滾珠軸承主軸，主軸箱所需動力見機床的總體設(shè)計，此處不在贅述。3.3主軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算3.3.1 驅(qū)動軸、主軸的坐標計算根據(jù)主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖3-1，計算驅(qū)動軸、主軸的坐標尺寸，如表2-2所示：表3-2 驅(qū)動軸、主軸坐標值坐標銷O1驅(qū)動軸O主軸1主軸2主軸3主軸4X0.000265.000435.000343.000223.00095.000Y0.00095.000125.50082.50082.50082.500坐標主軸5主軸6主軸7主軸8主軸9X95.000209.000315.000435.0

46、00435.000Y207.500253.500357.500357.500219.5003.3.2 擬訂主軸箱傳動路線在設(shè)計傳動系統(tǒng)時,要盡可能用較少的傳動件，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)計時單一的計算或作圖的方法是難以達到要求的，現(xiàn)在一般采用“計算、作圖和試湊” 相結(jié)合的辦法來設(shè)計。該零件上的被加工孔的位置分布是多種多樣的，但可將其歸納為：同心圓分布、直線分布和任意分布三種類型。根據(jù)需加工孔的位置情況設(shè)計主軸箱的傳動路線敘述如下：將主軸1和2視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動軸10；同樣將主軸3和4視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)

47、中心傳動軸11；同樣將主軸5和6視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動軸12；將主軸7、8、9視為一組同心圓主軸，在它們圓心（即三主軸軸心組成的三角形的外接圓圓心）處設(shè)中心傳動軸13；油泵軸由傳動軸13帶動；將中間傳動軸11、12視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動軸14；將中間傳動軸10、13視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動軸15；將中間傳動軸14、15視為一組直線分布軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動軸16（按理論上講軸16設(shè)在軸14和16的中心連線的垂直平分線上，但考慮到傳動比和變位齒輪的問題，因此軸16的位置有

48、所調(diào)整）。為直觀起見將傳動路線用樹形圖表達出，如下圖所示：圖3-2 九孔鉆削多軸箱傳動樹形圖3.3.3 確定傳動軸位置和齒輪齒數(shù)本主軸箱內(nèi)傳動系統(tǒng)的設(shè)計是按“計算、作圖和試湊”的一般方法來確定齒輪齒數(shù)、中間傳動軸的位置和轉(zhuǎn)速，在設(shè)計過程中通過反復(fù)試湊及畫圖，才最后確定了齒輪的齒數(shù)和中間軸的位置。為滿足齒輪的嚙合關(guān)系，有些齒輪采用了變位齒輪來保證中心距的要求。a. 求各主軸及驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速求驅(qū)動軸到各主軸之間的傳動比主 軸: n1-9=470r/min驅(qū)動軸: nO=715r/min因各主軸的轉(zhuǎn)速相同所以各主軸的總傳動比相同:iO-1,29=b. 傳動軸位置、各軸之間的傳動比、及嚙合齒輪齒數(shù)的確定1

49、.確定傳動軸10的位置及其與主軸1，2間的齒輪副齒數(shù)傳動軸10設(shè)在軸1、2中心；連線的垂直平分線上，取傳動軸10與主軸1之間的傳動比i10-1=0.7；主軸1上的齒輪齒數(shù)z1=29；(設(shè)在第排)，齒輪模數(shù)m=2。由i10-1=求出z10=41.42 取z10=41(設(shè)在第排),實際傳動比i10-1=0.707；則兩軸的中心距 A10-1=mm 傳動軸的轉(zhuǎn)速 n10=n1i10-1=4700.707=332.29r/min因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上,所以軸10與軸2的中心距等于軸10主軸1的中心距A10-1,求得z2=29(設(shè)在第排)。i10-2= i10-1=0.7072.確定傳動軸

50、11的位置及其與主軸3，4間的齒輪副齒數(shù)傳動軸11設(shè)在軸3、4中心連線的垂直平分線上，取傳動軸11與主軸3之間的傳動比i11-3=0.75；主軸3上的齒輪齒數(shù)z3=30；(設(shè)在第排)，齒輪模數(shù)m=2。由i11-3=求出z11=40 (設(shè)在第排)則兩軸的中心距A11-3=mm因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上,所以軸11與軸4的中心距等于軸11主軸3的中心距A11-3,求得z4=30(設(shè)在第排)。i11-4= i11-3=0.753.確定傳動軸12的位置及其與主軸5，6間的齒輪副齒數(shù)傳動軸12設(shè)在軸5、6中心連線的垂直平分線上，取傳動軸12與主軸5之間的傳動比i12-5=0.75；主軸5上的齒

51、輪齒數(shù)z5=30；(設(shè)在第排)，齒輪模數(shù)m=2。由i12-5=求出z12=40 (設(shè)在第排),實際傳動比i12-5=0.75；則兩軸的中心距A12-5=mm因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上,所以軸12與軸6的中心距等于軸12主軸5的中心距A12-5,求得z6=30(設(shè)在第排)。i12-6= i12-5=0.754.確定傳動軸13的位置及其與主軸7，8，9間的齒輪副齒數(shù)傳動軸13的位置設(shè)在主軸7、8、9同心圓圓心上，可通過作圖初定。若取m=2，z7=41(設(shè)在第排)，測量出A13-7=91mm由A13-7=mm求得=50(設(shè)在第排)，則傳動軸13與主軸7之間的傳動比：i13-7=傳動軸13的

52、轉(zhuǎn)速：n13=n7i13-7=4700.82=385.4r/min因主軸8，9和主軸7的轉(zhuǎn)速相同，所以i13-8= i13-9= i13-7=0.82，z8= z9 =z7=41(設(shè)在第排)。5.確定中間傳動軸14的位置及其與中間傳動軸11，12間的齒輪副齒數(shù)傳動軸14設(shè)在軸11、12中心連線的垂直平分線上，取傳動軸14與主軸11之間的傳動比i14-11=1.25；齒輪模數(shù)m=2；設(shè)計主軸箱主要考慮齒輪排布是否干涉問題，在此考慮的基礎(chǔ)上，設(shè)計時將傳動軸11與傳動軸14相嚙合的一對齒輪排布在第一排，又因為上文已經(jīng)將傳動軸11與主軸4相嚙合的一對齒輪排布在第一排，所以傳動軸11與傳動軸14相嚙合的

53、軸11上的齒輪齒數(shù)z11=40；(設(shè)在第排)由i14-11=求出z14=32 (設(shè)在第排),實際傳動比i14-11=1.25；則兩軸的中心距A14-11=mm因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上,所以軸14與軸12的中心距等于軸14主軸1的中心距A14-11,求得z12=40(設(shè)在第排)。i14-12= i14-11=1.256.確定中間傳動軸15的位置及其與中間傳動軸10，13間的齒輪副齒數(shù)傳動軸15設(shè)在軸10、13中心連線的垂直平分線上，取傳動軸15與主軸13之間的傳動比i15-13=1.67；齒輪模數(shù)m=2；傳動軸13上的齒輪的齒數(shù)z13=50由i15-13=求出z15=29.94,選取

54、z15=30(設(shè)在第排),實際傳動比i15-13=1.67；則兩軸的中心距: A15-13=mm傳動軸15的轉(zhuǎn)速: n15=n13i15-13=385.41.67=643.618r/min因軸設(shè)在兩軸的中心連線的垂直平分線上，所以軸15與軸10的中心距等于軸15軸13的中心距A15-13，即A15-10=80mm ,又因為傳動軸10，15的轉(zhuǎn)速n10,n15由上文算出,因此可得到傳動軸15與10之間的傳動比：i15-10=由公式A15-10=和i15-10=聯(lián)合計算出z10=53 z15=27 (設(shè)在第排)實際傳動比i15-10=1.967.確定合攏軸16的位置及其與中間傳動軸14，15間的齒

55、輪副齒數(shù)合攏軸16按原則上講其應(yīng)在傳動軸14，15的中心連線的垂直平分線上，但考慮到齒輪傳動的傳動比和齒輪排布的排數(shù)，合攏軸16的位置不在傳動軸14，15的中心連線的垂直平分線上。取驅(qū)動軸O與合攏軸的傳動比：iO-16=1.5,則由總傳動比i總=1.52求得i16-14=1.08，i16-15=0.74，選取驅(qū)動軸上的齒輪齒數(shù)zO=24,模數(shù)m=3 則軸16上的齒輪齒數(shù)z16，軸16的轉(zhuǎn)速n16及中心距AO-16分別計算得到：z16=zOiO-16=241.5=36 n16=r/min AO-16=mm求軸14與16相嚙合齒輪的齒數(shù)及中心距：取模數(shù)m=2，設(shè)計時將軸14與16相嚙合齒輪排布在第

56、一排，因為軸14上的第一排已有齒輪，因此軸14與16相嚙合齒輪的14軸的齒數(shù)為以知的，即z14=32,z16=,選取z16=30，實際傳動比i16-14=1.07中心距A16-14=mm 因為傳動軸16與驅(qū)動軸O，中間傳動軸14之間的距離已經(jīng)確定，因此可通過作圖確定傳動軸16的位置。求軸15與16相嚙合齒輪的齒數(shù)：因為軸15與16之間的傳動比已經(jīng)確定，又因為軸16的位置確定，所以軸16與軸15之間的距離也可確定，由傳動樹形圖測量出軸15與16的中心距：A16-15=72 由公式:i16-15=和A16-15= 聯(lián)合求得:z15=31,z16=41(設(shè)在第排)8.確定油泵軸17的位置及其與中間傳

57、動軸13間的齒輪副齒數(shù)油泵軸由傳動軸13帶動，將其安放在與傳動軸同一水平線上，取油泵軸與傳動軸13相嚙合的一對齒輪傳動比：i13-17=0.7,因為z13=50,由i13-17=計算出z17=35(設(shè)在第排),由A13-17=計算出中心距A13-17=85mmc. 驗算各主軸轉(zhuǎn)速n1=n2=r/minn3=n4=n5=n6=r/minn7=n8=n9=r/min轉(zhuǎn)速相對損失在5%之內(nèi),符合設(shè)計要求。d. 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行潤滑。油泵打出的油經(jīng)分油器分向各個需潤滑的部位，主軸箱體前后壁之間的齒輪用油盤潤滑，箱體和后蓋以及前蓋的齒輪用油管潤滑。該葉片潤滑

58、泵安裝在箱體的前表壁上，采用油泵傳動軸帶動葉片轉(zhuǎn)動的傳動方式，計算出：n泵=r/min , n泵z在400-800r/min范圍內(nèi)，滿足要求。3.4 多軸箱坐標計算、繪制坐標檢查圖坐標計算就是根據(jù)以知的驅(qū)動軸和主軸的位置及傳動關(guān)系，精確計算各中間傳動軸的坐標。其目的是為多軸箱箱體零件補充加工圖提供孔的坐標尺寸，并用于繪制坐標檢查圖來檢查齒輪排列、結(jié)構(gòu)布置是否正確合理。3.4.1 選擇加工基準坐標系XOY,計算主軸、驅(qū)動軸坐標加工基準坐標系在前文已經(jīng)選擇好了（請見圖3-1），驅(qū)動軸及主軸的坐標在3.3.1這一節(jié)也計算好了（請見表3-2）3.4.2 計算傳動軸的坐標圖3-3坐標計算圖ojia. 傳動軸12的坐標計算：為便于計算，選取小坐標系ioj(圖3-3)已知軸5和6的坐標：5（95，207.5），6（209，253），計算出A=114,L=122.930，I=61.465，J=33.469 cosa=tana= 算出x=13.505， Y=13.505+61.465=74.97cosa= 算出A1=69.534，所以還原到坐標系XOY中軸12的橫坐標為:95+69.534=164.534。cosa= 算出K=36.104m=(A-A1)tana=44.476tana=17.945, A2=m+k=54.063所以