1、 10 引言全套图纸，加 153893706自九九年入学以来，四年的大学生活即将结束，在毕业前，我们在校领导、教师的指导下，在教师的精心指导下，基本学完了机械制造及设计专业的课程，现进入毕业设计阶段。这次毕业设计是在实习的基础上进行的，我们在盐城江淮动力机厂工程技术人员的带领下，深入车间，理论联系实际，熟悉了 S195 柴油机机体的加工工艺，了解了每道工序的加工过程，仔细分析、研究了机体精镗的结构特性，根据指导教师王正刚分配给我的任务书，新闻记者并收集有关资料，为毕业设计作好准备。随着现代工业生产水平的飞速提高，设计新产品、新机床，实现现代化，提高生产率，是当前生产中的迫在眉捷的任务。我们四人
2、一组设计专用组合机床（精镗床）即为一台高效能，高精度，具有工艺互换性的组合机床。在设计过程中，由于组合机床大部分是由标准零件构成，另外一些非标准件尽量适应工厂的生产条件，使加工和维修方便，大大减少了设计工作量。通过毕业设计，我们经受了锻炼对所学的理论知识进行综合运用，这对今后的工作打下了基础，这与市校、学校领导和江淮动力机厂的工程技术人员的精心指导是分不开的。谨此表示衷心的感谢！限于本人知识水平有限，又没有工作的实践经验，本设计中定存在不到之处，敬请老师同学批评指正，提出宝贵意见，以便及时纠正。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
3、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S195 柴油机体三面精镗组合机床总体设计及后主轴箱设计2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
4、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。介绍了一种适用于195 柴油机机体三面精镗孔加工的组合机床,保证了机体的加工精度,提高了生产效率。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
5、,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。本机床为液压驱动、微机控制的三面七轴卧式镗孔机床,除装卸工件为人工外,其余预定的工作循环均是连续地自动完成。工件材料为200,机床从三面同时加工 13 个孔,镗孔尺寸精度为7,表面粗糙度1.6。主要技术参数为:主轴数:7 根电机数:6 台重量: 约 6 本机床设计中采用镗模法加工,并通过采取下列措施保证了镗孔的精度。()提高镗模、镗套、镗杆的制造精度镗模、镗套、镗杆均须经精磨后研磨,精度达到4 级,其配合间隙采用
6、配作,这样就可大大减小被加工孔的圆度误差。()采用镗杆水平定向、工件相对平移的方法,每一孔分别采用一把镗刀进行加工。机床的主要特点(1)大跨度等直径同轴孔尺寸精度达到6 级如图 4 所示,195 柴油机机体上的 4 520-0.03 轴承孔用于安装上下平衡轴,此孔组跨度为 176,系大跨度等直径同轴孔。常规加工中,当刀具从右部切入时,由于、两孔系待加工孔,加工、两孔的刀具就无法分别从、两孔通过。这种大跨度同轴孔加工相当于镗深孔。由于加工行程长,故若采用刚性主轴加工,则主轴悬臂较长,刚性差;若采用镗模法加工 ,则会使镗杆的不同部位被镗套所包容。主轴的受力变形将使加工的两组等直径同轴孔产生锥度(约
7、 0 01)和椭圆度(约 0 01)。本机床设计中,同一侧面镗杆必须转速相同或成整数倍; 设计和安装同一侧面的主轴、浮动接头,镗杆上键槽方向要一致,镗杆上同一侧面镗刀孔方向也要一致;在主轴箱的最低速主轴上还必须设置主轴定向装置等等 ,以保证主轴定向后同一侧面镗刀刀尖均朝同一方向。加工中为防止刮平面时工件移动,需要对机体有较大的夹紧力,但由于机体刚性差,若夹紧力过大,则会使机体产生较大的夹紧变形,使镗削后的机体内孔失圆。本机床液压系统中采用二次压力,镗孔时机体受轻压,刮平面时受重压,从而很好地解决了上述问题。气缸套孔止口深度精度稳定在 0 025,止口底面与气缸套孔中心线垂直度稳定在 0 015
8、/100。气缸套孔止口深度的加工精度和止口底面与气3缸套孔中心线的垂直度要求,将直接影响气缸套孔凸缘上平面到机体顶面的突起量大小,影响缸盖与缸盖凸缘之间气缸垫的压合松紧程度,从而影响气缸垫寿命、气缸的密封和气缸压缩比,最终影响柴油机的性能和油耗量, 本机床系卧式布置,气缸套孔与主轴孔在同一水平面上,加工止口时考虑到采用“一面两销”定位方式,由于定位销、孔的制造误差和磨损,因而定位误差较大(约有 0 05)。为减少定位误差,采用定位块,以机体气缸盖面上的一点定位。本机床的润滑系统如图所示,油池安装在机床踏脚板下面,通过油泵将润滑油泵入油箱。油箱设置在夹具顶面,机床利用油箱与镗套、镗杆之间的高度差
9、,采取自重润滑。由于油箱较大,润滑油流量也较大,所以润滑充分。润滑油润滑后经床身的回油槽又回到油池中,可反复使用。在油箱内装有浮子。泵油时浮子上升,当上升到上极限位置时,挡铁压下行程开关,电机停转,油泵即停止泵油;当油箱内油面低于下极限位置时,挡铁随浮子落下并压下行程开关,此时,机床各滑台就地停止运行,各主轴停止旋转,防止了镗套、镗杆因缺油润滑而咬死,同时电机旋转,油泵开始从油池中泵油。镗杆和镗套均采用高硬度耐磨材料 381,并经热处理,镗孔线速度最高达 122 5/,镗杆和镗套间滑动线速度最高达 131 9/ ,分别超过一般镗床加工的 25%和 35%左右。采用变速马达, 镗孔时用高速,刮平
10、面时用低速,速比为41,既保证了平面的刮削精度,又提高了镗孔的效率。大跨度等直径同轴孔采用镗杆水平定向、工件平移的镗模法加工,使机体上的多孔能同时进行加工,提高了生产率近50%。加工中除了装卸工件外,定位、夹紧、加工过程等均自动进行。本机床在设计中,吸取了现有机床加工的优点,设计、布局合理,较好地满足了柴油机机体的孔系加工质量要求,大大提高了生产率。如果在该机床中设置镗孔孔径自动测量、镗刀自动补偿调整装置和铁屑自动分离、自动排除装置,则可获得更高的生产效率。2003 年 6 月S195 柴油机体三面精镗组合机床总体设计及后主轴箱设计41 工艺方案的拟定本设计是为 195 型柴油机机体的三面孔实
11、行镗孔工序，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镗床，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，故必须设计一个三面精镗的组合镗床，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，故必须设计一三面精镗组合镗床。由于被加工零件一机体、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，难以保证加工精度，且平稳不够，故将彩卧式床身，通过三个动力头，主轴箱镗销头，一次性完成该工序较为妥贴。以上作为本次设计的初定方案。影响机床工艺方案制定的主要因素有：1.1 被加工零件的加工精度和加工工序由于机体孔的表面粗糙度在 6.31.6 微米间，且孔
12、与孔之间有较高的位置精度要求，安排工艺应在一个安装工位上对所有孔同时进行最终精加工。因机体孔间距较小立式加工时，有利于切屑落入下导向，造成导向精度早期走失，不利于保证加工精度，所以应用卧式床身。为提高机床工作过程中的稳定性，镗头滑台应采用矩型导轨型式。1.2 被加工零件的特点机体材料为铸铁，且机体孔分布在不同壁上，通常在一根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。被加工孔与基面相垂直，且机体的安装方便，高度较小的细长工件，宜用卧式机5床，又因机体较大，采用单工位机床加工较适宜。1.3 零件的生产批量本组合机床生产批量较大，且多为连续生产机床，此时应将工序尽量集
13、中在一台或少数几台机床上加工，以提高机床利用率。1.4 机床使用条件本机床使用厂地条件较好，气候适用，国间温度三十度左右，使用液压传动能正常发挥机床工作性能，其它机床机构亦都能适应使用条件。从上述因素分析知，本方案是可行的。2 定位基准及夹位点选择组合机床是针对某种零件或零件某道工序而设计的，正确选择加工用定位基准，是确保加工精度的重要条件，同时也有利于实现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体零件有较高的孔加工精度，且在一次安装下进行，因此，定位基准选择机体的两侧面及底面的“三面”定位方法，它的特点是：1）可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠的
14、定位。2）有同时加工零件全部孔的可能，即能高度集中工序，又利于提高各面上孔的位置精度。3） “三面”可做为零件全部工序的定位基准，使零件整个工艺过程基准统一，从而减少由基准转换带来的累积误差，有利于保证零件加工精度，同时，使机床各工序的许多部件实现通用化，用利于缩短设计、制造周期、降低成本。4）易于实现自动化定位、夹紧，并有利于防止切屑落于定位基面上。b.确定夹位位置应注意的问题在选择定位基面同时，要相应决定夹位位置，此时应注意的问题是：1）保证零件夹位后稳定2）尽量减少和避免零件夹位后的变形本机订中确定的“三面”定位能基本满足上面条件，此本案可行（详见草图）另在造“三面”定位后，可彩液压自动
15、夹紧S195 柴油机体三面精镗组合机床总体设计及后主轴箱设计6本人在这次设计中的任务是设计被加工零件工序图、加工示意图和机床联系尺寸图的图纸及生产率计算卡片的内容，包括总体方案的拟定。73 组合机床总体设计三图一卡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。3.1 被加工零件工序图3.1.1 被加工零件工序图的设计被加工零件工序图是根据造定的工艺方案，表示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
16、、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。3.1.2 主轴箱的分布从工序图中可知，本三面精镗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：S195 柴油机体三面精镗组合机床总体设计及后主轴箱设计8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。3.2 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。
17、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。3.2.1 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
18、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。9镗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
19、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，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， 得Dvn10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 )/(25.3910524.3102 )/(7.1.,10 分米 分米计 算 速 度 nDVDnV)/(25.39104.321)/(7, 分
20、米 分米计 算 速 度 nVS195 柴油机体三面精镗组合机床总体设计及后主轴箱设计10(5)、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=9.55106 公式计算得到的扭nP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410NBdN.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(6)、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
21、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。快速引进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。
22、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。3.3 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是组合机床最主11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，
23、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（
24、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)(千 瓦进切动 NKW9.39.0167.246280动S19
25、5 柴油机体三面精镗组合机床总体设计及后主轴箱设计12则查表 17-5，选用 Y112M-6 型电机，额定功率为 2.2kw,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
26、方便性，在使用时要兼顾刀具来考虑。3.4 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。3.4.1 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。KWHN2.6.19.04动取动 KWH2.7.19.056动取动 13t 机 t 辅可
27、由下列公式计算t 机=L1/S M1+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，S M2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（mm/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
28、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 单=1.18+0.72=1.9( 分)右边分辅 分机 72.06.3108.3. )(1857249S195 柴油机体三面精镗组合机床总体设计及后主轴箱设计14T 单=2.88+0.72=3.6（/分）后边T 单=3.43+0.698=4.128（分）对多
29、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）3.4.2 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）3.4.3 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=0.750.90分辅 分机 72.06./31045.32. )(81/886 分辅 分机 698.0/3
30、1028.)(4.74615而实际 负= 86.05142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。3.4.4 生产率计算卡图号 Du3023-002 毛坯种类 铸件名称 195 柴油机机体 毛坯重量 22kg被加工零件 材料 铸铁 硬度 HB：170241工序 名称 三面精镗机体现 工序号工时（分）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/转机动时间辅助时间共计1 装入工件 0.3S195 柴油机体三面精镗组合机床总体设计及后主轴箱设计162 工件定位夹紧 0.0063 后动力部件快进
31、 0.024 后动力部件一工进 110 30 38 88.9 240 36 0.15 1.135 后动力部件二工进 110 30 42 82 240 18 0.075 2.36 死挡铁停留 0.037 后动力部件快退 280 0.0288 松开工件 20 0.0029 卸下工件 0.3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)备注 本机床装卸时间取 20.6 分负荷率 0.863.5 机床联系尺寸图3.5.1 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
32、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。3.5.2 机床装料高度的确定装料高度 H 一般是指机床上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：17160+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
33、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 H2=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
34、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则调整垫块高度 h4=1060-230-120-130-560-10=10(mm)3.5.3 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
35、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S195 柴油机体三面精镗组合机床总体设计及后主轴箱设计183.5.4 中间底座尺寸的确定由加工示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
36、=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+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）
37、19=1425mm3.5.5 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=780mm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+580mm4 主轴箱设计4.1 方案选择后主轴箱与左、右主轴箱一样是组合机床的重要部件之一。它设计得是否合理，直接影响到加工产品的精度和质量的好坏，以及企业的经济效益，因此，对产品要能达到时代的要求，所以在设计中应尽量选用通用零件，有步骤有方案地进行
38、设计。4.1.1 根据主轴箱设计原始依据图选择主轴箱的轮廓尺寸4.1.1.1 主轴箱设计原始依据图如下：（图 I-1）S195 柴油机体三面精镗组合机床总体设计及后主轴箱设计204.1.1.2（1）齿轮传动路线的设计所谓齿轮传动路线的设计，是指驱动轴的运动通过什么样的传动路线，采用多少级齿轮传动，这些传动齿轮布置在主轴箱的什么位置，最后把运动传到主轴上，使主轴获得规定的转速。亦即排齿轮。齿轮传动路线的设计直接影响到主轴箱部件的质量和零件的通用化程度。由于被加工零件孔的分布和数量的不同，齿轮传动路线也就不同；即使是同一个零件，虽然也的分布和数量都是一样的，但齿轮传动路线也就不同，方案也就有许多种
39、。齿轮传动路线可以有各种不同的方案，这就需要进行具体的分析、比较，选择一种最好的方案。齿轮传动路线的设计，原则上应力求在保证足够的强度和刚性的条件下，使传动链最短。即采用最少的传动轴和传动齿轮实现传动，通常采用一根轴传动几根主轴的方法来实现。图 I-2a 绘出一根主轴的主轴箱，箱体轮廓尺寸 BH= 600500mm，图 a 中 3 为主轴，转数为 n 主=720 转/分，O 为驱动轴，转数 n 驱=300 转/分，这个主轴箱的齿轮传动路线的设计是符合主轴数量较少，分布空间较散的原则的。图 b 是根据上述原则设计的齿轮传动路线的两种方案，方案 1：由驱动轴 O 经过一对齿轮降速直接传到主轴 3，
40、这时驱动轴 O 上的齿节圆直径达 150mm，超过了动力头用齿轮的标准规定，所以此方案不够合理。方案 2：由驱动轴 O 经过三对齿轮降速传动主轴 3 上，根据动力头用齿轮的标准规定 Z=2124，取 Z=24，M=3 这时主轴上的传动齿轮由下式决定这个方案是比较合理的5830724主 主 驱驱主主驱驱主故 ZnZnZ21（2）设计主轴箱的两种方案图（3）材料：HT200 铸铁（4）硬度 HB175255（5）主轴外伸尺寸及切削用量轴号 主轴直径 主轴外伸尺寸 V(m/min) n(m/min) F(mm/r) Lf(m/min)3 60 75(90/60) 111/104 300 0.15/0
41、.075 22.5/45（6）动力部件：TD40A 型动力箱：动力箱电机 JO2-42-4 A301 型功率：5.5KW转速：n=960 rpm/min驱动轴转速：n=720rpm/minS195 柴油机体三面精镗组合机床总体设计及后主轴箱设计22驱动轴中心到滑台表面距离为 129.5mm.4.1.2 主轴结构型式的选择4.1.2.1 主轴结构形式的选择：主轴结构型式由零件加工工艺决定并考虑主轴的工作条件和受力条件。因为镗削加工的主轴，轴向切削力较小，但不可忽略，有时因工艺上的要求，主轴进退部要切削，两个方面都有切削力，因此选用前后支承均为圆锥滚子轴承的主轴结构。见下图 I-3a。4.1.2.
42、2 圆锥滚子轴承的主轴结构特点。这种支承可承受较大的径向力和轴向力，且结构简单，轴承个数少，装配调整比较方便，广泛用于扩孔、镗孔、铰孔等加工。因适用于镗削，短主轴采用浮动卡头与刀具连接，以长导套或双导套导向。4.1.2.3 本主轴的前后支承都采用滚锥轴承，布置轴承时，为了提高主轴系统的刚性，采用“反装置”的结构形式。“反装置”滚锥轴承成对使用时，滚锥小端相对称布置。在支承距相等的条件下， “反装置”结构稳定，可使支承处具有较高的刚性。轴承的调整方法：“反装置”采用圈调整。具体对这种主轴结构来说，只要拧主轴后端的背帽，即可达到调整的目的。该主轴只能布置第 I、 和 排齿轮，不能布置第 排齿轮。该
43、镗孔用主轴悬伸长度 L 都为 75mm。4.1.3 箱体尺寸的选择S195 柴油机体精镗床主轴箱是用于布置该机床的工作主轴及其传动零件的。通23过按一定的速比排布传动齿轮，把动力从动力部件传递给各工作主轴使之获得所需要的转速和转向等。对于其外形尺寸的确定，基于上述要求及考虑到机体缸头面加二孔的坐标，相应的各工作主轴的传动轴所需的位置，齿轮的排布及留有间隙，考虑润滑等。确定采600500325 的卧式标准箱体。配用 JO2-42-4 机械动力头，其电动机动率为5.5KW，驱动轴名义转速为 720 转/分，中心轴头高度为 250mm，箱体前盖和后盖其外形尺寸如下图 I=-4 所示。其特点是结构简单
44、，润滑方便。4.2 主要传动系统分析及计算4.2.1 分析主轴箱运动系统进行齿轮排布根据输出主轴的位置，排布的齿轮不同，用一定的速比实现主轴所需要的工作转速。并且注意相邻传动轴之间齿轮与轴间有间隙，保证中心距，能使之良好地运转。为了保证加工精度，减少振动，因而因该一根主轴被多根传动轴传动。确定齿轮排布及传动系统如下图 -1 所示。S195 柴油机体三面精镗组合机床总体设计及后主轴箱设计24由图可知，须排两排齿轮，但箱体前壁与后壁的间隙为 100mm、所以 、 排齿轮的宽度选用 32mm。箱体内采用标准齿轮传动，中心距符合标准，不需要修正齿轮。输出主轴 L 的齿轮尽量放在 、 排上，本设计方案是
45、将齿轮放在 排上这样轴的刚性好，所受振动性小，因而加工精度好，将油泵安放在前盖里面，齿轮放在排，便于油泵的拆装，使其维修方便。4.2.2 主轴箱运动系统计算及电机选择4.2.2.1 选择电动机，见图 -2（1）传动装置效率总= 齿 3承 4=0.97030.9904=0.863齿一对圆柱齿轮效率，查机械零件设计手册P4 得： 齿=0.970承一对轴承效率，查机械零件设计手册P4 得 承=0.990（2）主轴速度的计算该主轴箱用于机体缸头面缸套孔的镗削加工，镗在同一个同心圆上的三个孔，其示意图如图 -3。25采用硬质合金刀具，动力头输出转速为 720 转/分。确定主轴的式作转速主要根据其允许的切
46、削线速度，通过不同齿轮的搭配得到不同的速比而得到相应的转速以满足所需要的要求为准。由组合机床设计手册第 50 页表 215 知：精镗孔用硬质合金（材料为铸铁的切削线速度为 7090 米/分，进给量 D 级0.08mm/转，D 级 0.120.15mm/转。采用高精度的精镗头镗孔时，余量一般较小，直径上不大于 0.2mm，切削速度可以提高一些，铸铁件 V=100150mm/min，而每转进给量 S 转则在 0.030.1mm/l 转范围内。由于组合机床的正常工作与合理地适用切削用量，转速的确定，有很大的关系，先用得恰光，能使组合机床以最小的停车损失，最高的生产效率及刀具寿命，以及达到理想的加工质
47、量，因此根据总体设计方案确定主轴速度如下：V 1=nD1/1000=3003.14118/1000=111.156m/s取 V1=111m/sV 2=nD2/100=3003.14111/100=104.46m/s取 V2=104m/sV 3=nD3/100=3003.14110/1000=103.62m/s取 V2=104m/s由此可知上述计算与总体设计相符。所以主轴转速确为 n 主=300rpm/min。（3）电机所需功率根据进给量 S1=0.15mm/转，S2=0.075mm/转和切刀深度 =1mm 及 V=111/104m/s 等，已知数据，从组合机床设计手册所推荐的硬质合S195 柴
48、油机体三面精镗组合机床总体设计及后主轴箱设计26金刀头镗削用量表上查得：PX1=0.051t1.2S0.65 HB1.1KPZ2=0.05111.20.150.652201.11.14=62.56NPX2=0.051t1.2S0.65 HB1.1KPZ2=0.05111.20.0750.652201.11.14=40.00NPZ1=5.14tS0.75 HB0.55KPZ2KPZ3=5.1411.20.150.752200.5511=235.00NPZ2=5.14tS0.75 HB0.55KPZ2KPZ3=5.1410.0750.752200.5511=140.34N即 Fx=74N , Fz=274N电机功率 P=P FX+PFZNPzzPzNPxxPX27434.100.352217425. 0.46.221222227所以 P=PFX+PFZ=1.25+3.06=5.31KW根据主轴箱的特点采用 Y132MZ-6（B5）D=38 mm，额定功率为 P=5.5KW，同步转速为 n=960rpm/min 额定转速 n=720rpm /min 的电动机。此电机选
