柴油機(jī)箱體孔隙組合機(jī)床設(shè)計(jì)(正文).doc

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天津理工大學(xué)2005屆畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第一章 組合機(jī)床的概述 1. 1組合機(jī)床及其特點(diǎn) 組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量專(zhuān)用部件組成的工序集中的高效率專(zhuān)用機(jī)床。 他能夠?qū)σ环N（或者幾種）零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、絞孔、鏜孔、攻絲、車(chē)削、銑削、磨削及滾壓等工序生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定。 組合機(jī)床與通用機(jī)床、其他的專(zhuān)用機(jī)床比較，具有以下的特點(diǎn)： (1)組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零、部件總量的70-80%。因此設(shè)計(jì)和制造的周期短。投資少，經(jīng)濟(jì)效果好。 （2）由于組合機(jī)床采用多刀加工，并且自動(dòng)化程度高 ，因此比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高 ，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)強(qiáng)度低。 （3）組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過(guò)周密設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有專(zhuān)門(mén)廠成批制造，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、工作可靠、使用和維修方便。 （4）在組合機(jī)床上加工里零件時(shí)，由于采用專(zhuān)用夾具、道具和導(dǎo)向裝置等，加工質(zhì)量工藝裝備保證，對(duì)操作工人的技術(shù)要求不是很高。 （5）當(dāng)被加工產(chǎn)品更新時(shí)，采用其它類(lèi)型的專(zhuān)用機(jī)床時(shí)，其大部分部件都要報(bào)廢。用組合機(jī)床時(shí)，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件可以重復(fù)利用，不必另行設(shè)計(jì)和制造。 （6）組合機(jī)床易于連成組合自動(dòng)線，以適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)需要。 1.2組合機(jī)床分類(lèi)和基本配置型式 組合機(jī)床由大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床兩大類(lèi)，它們不僅在體積和功率上有大小之分，而且在結(jié)構(gòu)和配置上也有很大的差異。這里主要的介紹大型組合機(jī)床的配置形式。大型組合機(jī)床的配置可以分為以下三大類(lèi)： 1. 具有固定是夾具的單工位組合機(jī)床，分為臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式幾種。 2. 具有移動(dòng)式夾具的（多工位）組合機(jī)床 3. 轉(zhuǎn)塔主軸箱式組合機(jī)床 1.3組合機(jī)床的工藝范圍及加工精度 組合機(jī)床可完成的工藝有銑平面、刮平面、車(chē)端面、鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔、攻絲、倒角、锪窩、鉆深孔、切槽等。隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床可以完成的工藝范圍也在不斷哭大，除了上述工藝外，還可完成車(chē)外圓、車(chē)錐面、切削內(nèi)外螺紋、滾壓孔、拉削內(nèi)外圓柱面、磨削、拋光，甚至還可以進(jìn)行沖壓、焊接、熱處理、裝配、自動(dòng)測(cè)量和檢查等。 組合機(jī)床的加工精度分別有以下幾種： （1） 孔加工 （2） 平面加工 （3） 止口加工 1.4組合機(jī)床現(xiàn)階段的水平及發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)組合機(jī)床裝備較高的技術(shù)水平，但隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和對(duì)產(chǎn)品需求的提高，高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控組合機(jī)床及其自動(dòng)線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)，因此組合機(jī)床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機(jī)床加工精度、組合機(jī)床柔性、組合機(jī)床工作可靠性和組合機(jī)床技術(shù)的成套性為主攻方向。一方面，加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，提高組合機(jī)床產(chǎn)品數(shù)控化率；另一方面，進(jìn)一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標(biāo)部件，使其模塊化、柔性化，適應(yīng)可調(diào)可變、多品種加工的市場(chǎng)需求。從2002年年底第21屆日本國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)上獲悉，在來(lái)自世界10多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的500多家機(jī)床制造商和團(tuán)體展示的最先進(jìn)機(jī)床設(shè)備中，超高速和超高精度加工技術(shù)裝備與復(fù)合、多功能、多軸化控制設(shè)備等深受歡迎。據(jù)專(zhuān)家分析，機(jī)床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。在零部件一體化程度不斷提高、數(shù)量減少的同時(shí)，加工的形狀卻日益復(fù)雜。多軸化控制的機(jī)床裝備適合加工形狀復(fù)雜的工件。 另外，產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機(jī)床能夠隨時(shí)調(diào)整和適應(yīng)新的變化，滿(mǎn)足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。 然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機(jī)床裝備中的應(yīng)用，信息通信技術(shù)的引進(jìn)使得現(xiàn)代機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，操作者可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)對(duì)機(jī)床的程序進(jìn)行遠(yuǎn)程修改，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù)；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行維修和檢查、提供售后服務(wù)等。在這些方面我國(guó)組合機(jī)床裝備還有相當(dāng)大的差距，因此我國(guó)組合機(jī)床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向。 組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠傳動(dòng) ，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，縮短生產(chǎn)節(jié)拍：采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，提高工藝的可調(diào)性，并且會(huì)著重納入柔性系統(tǒng)，。 第二章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)說(shuō)明 LD1100柴油機(jī)是山東省萊陽(yáng)動(dòng)力總廠的新產(chǎn)品，年產(chǎn)量五萬(wàn)臺(tái)。柴油機(jī)機(jī)體是柴油機(jī)的主要零件，該零件加工部位多，加工量大，精度要求高，針對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)狀和要求，設(shè)計(jì)LD1100柴油機(jī)機(jī)體三面43孔組合鉆床。 本機(jī)床采用三面臥式單工位，專(zhuān)用夾具、液壓電氣互鎖控制、43個(gè)鉆頭同時(shí)滿(mǎn)足加工的方式，具有夾緊可靠、定位準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)空的鉆小位置精度可達(dá)+0.15mm，完全可以滿(mǎn)足工件加工要求。機(jī)床由液壓和電氣聯(lián)合控制，可完全的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作循環(huán)。 2.2組合機(jī)床方案的確定 2.2.1被加工零件的加工精度和加工工序 被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度是制定機(jī)床方案的主要依據(jù)。本設(shè)計(jì)是為加工1100柴油機(jī)機(jī)體三面43孔，其中大部分是鉆螺紋底孔，有通孔和盲孔兩種。根據(jù)零件加工圖可知：螺紋孔的位置精度是+0.20mm。為了保證位置精度，鉆螺紋底孔位置精度應(yīng)比螺紋孔的位置精度提高為+0.15mm。三面中，若以小面為后面，則左面要求加工的螺紋底13個(gè)，其中φ6.7（M8）孔6個(gè)（盲孔4個(gè)）φ8.5（M10）孔6個(gè)，φ10.2（M12）孔1個(gè)，右面要求加工螺紋底孔16個(gè)和4個(gè)固定孔。其中φ6.7（M8）孔16個(gè)（盲孔），φ13（M8）孔4個(gè)，后面要加工的螺紋底孔10個(gè)，其中φ6.7（M8）孔8個(gè)，φ8.5（M10）孔2個(gè)（盲孔），共計(jì)三面43孔，要求同時(shí)加工。為了保證加工精度，在本道工序之前，要求加工出機(jī)體的六個(gè)平面，并且保證垂直度和平行度的要求，以便安排本工序裝夾定位。 2.2.2被加工零件的特點(diǎn) 被加工零件的毛坯為鑄鐵件，材料是HT200，硬度HB150-200。共建的最大輪廓尺寸為：長(zhǎng)522+0.25mm,高176+0.1mm,寬300mm,機(jī)體外形近似為長(zhǎng)方體.工件壁厚較均勻，剛性較好。由于加工為切削，切削力較穩(wěn)定，加工控直徑較小，不會(huì)引起變形。鉆削時(shí)產(chǎn)生的切削熱對(duì)工件加工精度也不會(huì)產(chǎn)生影響。 2.2.3定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇 正確選擇定位基準(zhǔn)是確保加工精度的重要條件。本工序是在機(jī)體的六個(gè)面精銑加工之 進(jìn)行的，定為基準(zhǔn)采用“三面定位”的方式。 圖2-1 機(jī)體定位夾緊示意圖 Figure 2-1 machine fixed positions clip the tight sketch map 在圖2-1中，工件的底面與夾具支承面接觸定位，可消除Z,X,Y 三個(gè) 自由度，由于接觸 面積大，定位穩(wěn)定可靠，是主要定位基面，以右面為導(dǎo)向定位基準(zhǔn)面，可消除X,Z 兩個(gè)自由度，以小面作為只推定為面，消除Y 自由度，通過(guò)三面定位消除了工件的六個(gè)自由度，使工件獲得完全定位。加緊力的方向是有上而下。故采用四個(gè)夾緊點(diǎn)，以便使夾緊力分布均勻，且?jiàn)A緊力均勻的分布在箱體的外壁上，直接對(duì)準(zhǔn)家具支承面，減少了工件的夾緊變形，有利于保證加工精度。 2.2.4加工工藝分析 加工三面孔時(shí)，左右兩面的軸向切削力可抵消一部分，因此加緊力不需要很大。為了保證絲錐順利進(jìn)入螺紋底孔，螺紋底孔要倒角。本工序最大鉆孔身23mm，孔徑為φ8.5mm ,采用一次加工定位。另外水平鉆削，排屑容易，切削時(shí)間短，切削熱量笑，可不必考慮冷卻問(wèn)題。 鉆孔的孔徑尺寸精度及位置精度的保證，主要是提高鉆套的尺寸及位置精度、鉆頭刃 質(zhì)量、導(dǎo)套和鉆頭間的配合、嚴(yán)格控制鉆頭切削刃擺差及嚴(yán)格要求主軸與導(dǎo)向套之間的同軸度來(lái)保證，尺寸精度可達(dá)IT10，這樣可使位置精度達(dá)0.15mm。 2.2.5機(jī)床配置形勢(shì)及結(jié)構(gòu)方案的確定 根據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工要求，加工工藝過(guò)程方案、生產(chǎn)率及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研等情況，經(jīng)分析認(rèn)為是采用固定是夾具，單工位臥式三面組合機(jī)床較為合理。這類(lèi)機(jī)床達(dá)到的加工精度最高，加工工藝也較好，工件裝卸方便，夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，導(dǎo)向精度好，且調(diào)整機(jī)床及更換道具方便，另外，這種形式的組合機(jī)床還有益于排屑，操作方便，較易形成流水線等特點(diǎn)。 2.3確定切削用量及選擇刀具 2.3.1確定切削用量 由于組合機(jī)床一般為多軸，多刀，多面同時(shí)加工，因此，所選切削用量硬比一般的萬(wàn)能機(jī)床單刀加工低30%左右，同時(shí)根據(jù)工件的材料，工作的環(huán)境，加工精度及技術(shù)要求，按照經(jīng)濟(jì)的滿(mǎn)足加工精度要求的原則以及考慮滑臺(tái)特性，是否便于主軸設(shè)計(jì)等合理的選擇切削用量，已達(dá)到合理的使用刀具的目的。 按相關(guān)的要求，已知工件的材料為HT200,硬度為HT150-200, 參考<組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)〉表3-7知：切削速度一般V(m/min)=16—24m/s 因?yàn)榭椎闹睆蕉荚讦?—φ12mm, 所以進(jìn)給量f取 0.12—0.20mm/r 具體選擇如下： 左面： 確定轉(zhuǎn)速即每分鐘進(jìn)給量 (1)φ6.7孔取 V=16米/分 f=0.12 mm/r 則 主軸轉(zhuǎn)速 n=1000v/π=100016/π6.7=760轉(zhuǎn)/分 每分鐘進(jìn)給量 Vf=nf=7600.12=91.2 mm/s （2）φ8.5孔 取V=16.8 m/min f=0.145 mm/r 則 主軸轉(zhuǎn)速 n=1000v/π=100016.8/π8.5=630轉(zhuǎn)/分 每分鐘進(jìn)給量 Vf=nf=6300.145=91.2mm/s (3) φ10.2孔 取V=17.95 mm/min f=0.163 mm/r 則 主軸轉(zhuǎn)速 n=1000v/π=1000 17.95/π10.2=560轉(zhuǎn)/分 每分鐘進(jìn)給量 Vf=nf=5600.163=91.2mm/s 由于組合機(jī)床工作時(shí)，要求每分鐘的進(jìn)給量相同，而且都等于液壓滑臺(tái)的進(jìn)給量，這個(gè)進(jìn)給量應(yīng)該適合于所用刀具的平均值。在以上的切削用量的選擇中，去進(jìn)給量為91.2m/min , 以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求 。 2.3.2確定切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度 （根據(jù)需要參考《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》相關(guān)公式） 切削軸向力：P=26.D.f0.8HB0.6 ( N) 切削扭矩：M=10.D1.9.f0.8HB0.6 N/mm 切削功率：N=MV/9740πd(kw) 刀具耐用度：T=(9600.D0.25/V.f0.25HB0.13)8 min 相關(guān)說(shuō)明：v—切削速度(m/min ) D—鉆頭直徑(mm) (1) 對(duì)于φ6.7孔 有L/D=18/6.7=2.7 則 Kv=0.93<3,,所以不用修正系數(shù) 根據(jù)公式 計(jì)算硬度 HB=200-195/150 =195 P=26.D.f0.8HB0.6=266.7(0.12)0.8(200)0.6 =767N M=10.D1.9.f0.8HB0.6=106.7(0.12)0.8(200)0.6 =1635N.mm N=MV/9740Πd=1163516/9740Πd6.7 =0.1276kw T=(9600.D0.25/V.f0.25HB0.13)8=(96006.70.25/1690.120.551851.3)8 =22406分 (2) 對(duì)于φ8.5 孔 有L/D=18/8.5=0.94 則 取V=16.8 m/min f=0.145 mm/r 根據(jù)公式 計(jì)算硬度 HB=200-195/150 =195 P=26.D.f0.8HB0.6=268.5(0.14476)0.8(200)0.6 =1131N M=10.D1.9.f0.8HB0.6=108.51.9(0.14476)0.8(200)0.6 =2985.6N.mm N=MV/9740Πd=2985.616.8/9740Πd8.5 =0.193kw T=(9600.D0.25/V.f0.25HB0.13)8=(96008.50.25/16.80.140.551851.3)8 =10745 min （3） 對(duì)于φ10.2孔 有L/D=18/10.2=0.78 則 取V=17.95 mm/min f=0.163 mm/r P=26.D.f0.8HB0.6=2610.2(0.163)0.8(200)0.6 =1493N M=10.D1.9.f0.8HB0.6=1010.21.9(0.163)0.8(200)0.6 =4642N.mm N=MV/9740Πd=464217.95/9740Πd10.2 =0.267kw T=(9600.D0.25/V.f0.25HB0.13)8=(960010.20.25/16.80.1630.551851.3)8 =6021 min 則左主軸 合力P=7676+11316+1493 =12881N 總功率 N=0.1286+0.1936+0.267 =2.193 kw 右主軸箱及后主軸箱見(jiàn)另外的設(shè)計(jì) 將以上的計(jì)算數(shù)據(jù)列入表2-1 表2—1切削參數(shù)表 Table 2 — 1 cut off the parameter form 切削力 切削用量 切削功率 孔 徑 位置 切削速度 V m/min 進(jìn)給量 f mm/r 主軸轉(zhuǎn)速 n r/mm 進(jìn)給速度 vf mm/ min 軸向切削力 P N 切削功率 N KW 耐用度 T min 扭矩 M n.mm 切削合力 ∑P N 總功率 ∑N KW 左主軸箱 φ6.7 16 0.12 760 91.2 767 0.13 22406 1635 12881 2.193 φ8.5 16.8 0.145 630 91.2 1131 0.193 10745 2986 φ10.2 17.95 0.163 560 91.2 1492 0.267 6022 4642 右主軸箱 φ6.7 16 0.12 760 91.2 767 0.128 25088 1635 19992 3.732 φ13 22.42 0.166 550 91.2 1930 0.421 1524 7468 后主軸箱 φ6.7 16 0.12 760 91.2 767 0.128 25088 1635 8402 1.41 φ8.5 16.8 0.145 630 91.2 1133 0.193 11886 2990 由于道具耐用度最小值為1635分鐘，大與一個(gè)工作班次，所以切削用量及刀具選擇比較合理。 2.3.3選擇刀具結(jié)構(gòu) 在本臺(tái)機(jī)床設(shè)計(jì)中，為了提高工序集中程度及保證加工精度，采用標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆刃磨的鉆孔一倒角復(fù)合鉆頭，可使鉆孔、倒角在同一機(jī)床同一工位一次加工，且使鉆孔、倒角的排屑槽整體連通，便于排屑。另外復(fù)合鉆頭后部直徑較大，可使鉆頭剛度提高，防止鉆頭折斷并提高鉆孔精度。刀具耐用度值是以鉆孔時(shí)的小直徑計(jì)算的，所以刀磨后的刀具并不影響耐用度。由于加工孔徑較小，需倒角的最大孔徑僅為10.2mm，因而宜采用整體式而不宜采用裝配式復(fù)合刀具。 1. 4組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)—三圖一卡 組合機(jī)床整體設(shè)計(jì)就是根據(jù)被加工零件的特點(diǎn)及工藝要求，在選定工藝方案，確定機(jī)床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)行包括加工零件工序圖，加工示意圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的設(shè)計(jì)及編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。 2.4.1被加工零件工序圖（見(jiàn)附錄1圖2-2） 被加工零件工序圖是原零件圖的基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床的加工內(nèi)容，加上必要的說(shuō)明而繪制的。它既是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗(yàn)和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文件。 繪制該圖時(shí)，應(yīng)先將零件圖中的尺寸換算為以定位面開(kāi)始標(biāo)注的尺寸，現(xiàn)具替計(jì)算：（1）后面寬 度方向上的尺寸 2.4.2、加工示意圖（見(jiàn)附錄1圖2-3） 加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要圖紙之一，在總體設(shè)計(jì)中占據(jù)重要地位。它是刀具、附具、夾具主軸箱、液壓電氣裝置設(shè)計(jì)及通用部件選用的主要原始資料，也是整臺(tái)組合機(jī)床布局和性能的原始要求，同時(shí)還是調(diào)整機(jī)床、刀具及試車(chē)的依據(jù)。 1）刀具的選擇： 根據(jù)工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生產(chǎn)率的要求等因素，決定選用標(biāo) 準(zhǔn)長(zhǎng)麻花鉆改磨為鉆孔-------倒角復(fù)合鉆頭。 2）導(dǎo)向的選擇： ①選擇導(dǎo)向類(lèi)型、形式和結(jié)構(gòu) 導(dǎo)向通常分為兩類(lèi)：一類(lèi)是固定式導(dǎo)向。允許線速度＜20mm/min。另一類(lèi)是旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向，允許線速度＞20mm/min，它一般用以加工孔徑大于φ25mm的孔。根據(jù)被加工零件的情況，決定選用固定可換式導(dǎo)向。這類(lèi)導(dǎo)向的精度較好。 ②確定導(dǎo)向數(shù)量、選擇導(dǎo)向參數(shù)：導(dǎo)向的數(shù)量應(yīng)根據(jù)工件形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、刀具剛性、加工精度及具體加工情況決定。由于本工序是鉆單層壁上的小孔，并且有盲孔，故選用單個(gè)導(dǎo)向。 導(dǎo)向的主要參數(shù)選擇根據(jù)[1]表3-17及3-18確定，在確定參數(shù)時(shí)，考慮到鉆模板的厚度，取I1=40mm，導(dǎo)套與工件的間距，考慮導(dǎo)向裝置的安裝，取I2=20mm。確定了這兩個(gè)參數(shù)后，其余參數(shù)均按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選取， 3），初定主軸類(lèi)型、尺寸、外伸長(zhǎng)度和選擇接桿：主軸的型式主要取決于進(jìn)給抗力和主軸---刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的需要，主軸尺寸規(guī)格應(yīng)根據(jù)切削扭矩M計(jì)算，有表2-1查得M后，根據(jù)[1]表3-19選擇剛性主軸，取φ=1/4度/米，B=7.3，有公式 鉆φ6.7孔時(shí) 鉆φ8.5孔時(shí)d=17.1(mm) 鉆φ10.2孔時(shí)d=19.1(mm) 鉆φ13孔時(shí)d=21.5(mm) 由于15mm值得主軸精度較低，也不便與裝配，維修不方便，一般不選用。確定了主軸的直徑后，再根據(jù)[1]表3-22確定出主軸外伸尺寸，接桿莫氏錐號(hào)。另外，本工序是單向?qū)蜻M(jìn)行鉆孔倒角加工，應(yīng)選用剛性連接，即接桿連接。根據(jù)[1]表3-23選接桿，具體參數(shù)見(jiàn)表2-2 4）確定動(dòng)力部件的工作循環(huán)及工作行程： 根據(jù)本工序的加工工序的加工特點(diǎn)，決定選用快進(jìn)、工進(jìn)、保留、快退的工作循環(huán)。 其中“保留”是為了保證盲孔的深度尺寸。 動(dòng)力部件工作行程長(zhǎng)度的確定： （1）工進(jìn)長(zhǎng)度L1的確定： 工作進(jìn)給長(zhǎng)度L1應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度L與刀具切入長(zhǎng)度L2和切出長(zhǎng)度L3之和。根據(jù)本工序工件端面厚度尺寸誤差較小的特點(diǎn)，選切入長(zhǎng)度L2 表2—2 主軸、接桿系列參數(shù) Table 2 — 2 main stalk.conjunction pole series parameter 主軸直徑 主軸外腎尺寸 接桿長(zhǎng)度 接稈型號(hào) 莫氏錐度 數(shù)量 外伸長(zhǎng) 直徑D/d 左主軸箱 20 115 30/20 275 3-275T0635-01 1 4 20 115 30/20 280 3-275T0635-01 1 2 20 115 30/20 270 3-275T0635-01 1 6 20 115 30/20 265 3-275T0635-01 1 1 為5mm，其它尺寸分別見(jiàn)機(jī)床尺寸聯(lián)系圖2-7： 左主軸箱：根據(jù)各孔尺寸情況，取φ10.2孔計(jì)算 切出長(zhǎng)度L3=d/3+8=10.2/3+8≈10(mm) 工進(jìn)長(zhǎng)度L1=L+L1+L2+L3=20+5+10=35（mm） 右主軸箱：取φ13孔計(jì)算：L3≈12mm,L1≈35mm 后主軸箱：取φ6.7孔計(jì)算：L3≈10mm,(取L3=9mm);L1=25mm （2）快退長(zhǎng)度的決定： 在采用固定夾具的鉆孔組合機(jī)床上，通常快退行程長(zhǎng)度必須保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸即可。在本機(jī)床上，刀刃剛性較好，且能滿(mǎn)足生產(chǎn)率的要求，為了使滑臺(tái)軌道磨損均勻，將快退行程加長(zhǎng)，具體參數(shù)：左動(dòng)力箱160mm，右動(dòng)力箱160mm，后動(dòng)力箱180mm。 （3）動(dòng)力部件總行程長(zhǎng)度的確定： 動(dòng)力部件總行程除應(yīng)保證要求的工作循環(huán)外，還要考慮裝卸刀具的方便，即考慮前、后備量。為補(bǔ)償?shù)毒叩哪p或制造、安裝誤差，取前備量為20mm，考慮到滑臺(tái)的工作行程，取總行程長(zhǎng)度為400mm。左、右后動(dòng)力部件的總行程相同。/根據(jù)上述數(shù)據(jù)繪制加工示意圖（圖2-4）。 2.4.3.機(jī)床聯(lián)系尺寸圖（見(jiàn)附錄1圖2-4） 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖可視為簡(jiǎn)化了的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。其主要內(nèi)容如下： 1.動(dòng)力部件及其配套通用部件的選擇： 影響動(dòng)力部件選擇主要因素為： 1）切削總功率（2.193kw）是選擇組合機(jī)床主傳動(dòng)用動(dòng)力箱型號(hào)規(guī)格的依據(jù) ，配兩種電機(jī) 2）進(jìn)給力 P=12881NV額） 4）行程 所確定的動(dòng)力部件總行程應(yīng)小于所選滑臺(tái)的最大行程 根據(jù)以上因素，組合機(jī)床左面選的動(dòng)力部件及其配套通用部件型號(hào)貴各級(jí)主要尺寸，性能如下 1.1選擇動(dòng)力箱： 動(dòng)力箱是為刀具提供切削主運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。它與動(dòng)力滑臺(tái)和主軸箱配套使用，有動(dòng)力滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力箱上安裝主軸箱實(shí)現(xiàn)切削運(yùn)動(dòng)，用以組成帶導(dǎo)向裝置加工的臥式或立式組合機(jī)床 動(dòng)力箱，有齒輪傳動(dòng)的動(dòng)力箱和連軸節(jié)傳動(dòng)的動(dòng)力箱。由于我國(guó)目前通用部件中只有齒輪傳動(dòng)的動(dòng)力箱，因此選用標(biāo)準(zhǔn)的齒輪傳動(dòng)動(dòng)力箱。有表2-1知： 左動(dòng)力箱： 切削功率∑N=2.193。 取η=0.8，鉆頭磨鈍系數(shù)為1.5， 動(dòng)力箱的驅(qū)動(dòng)功率為N=∑N/η.1.5=2.193/0.8X1.5=4.1（KW） 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB3668.5-83《組合機(jī)床通用部件-動(dòng)力箱尺寸》），決定選用：1TD40I型齒輪傳動(dòng)動(dòng)力箱，電機(jī)型號(hào)Y132S-4，功率5.5KW，電機(jī)轉(zhuǎn)速1440r/min，動(dòng)力箱輸出軸轉(zhuǎn)速720r/min。 右動(dòng)力箱： （計(jì)算同上。選ITD32Ⅱ型齒輪傳動(dòng)動(dòng)力箱，電機(jī)型號(hào)Y132M-4，功率7.5KW，轉(zhuǎn)速1440r/min,動(dòng)力箱輸出軸轉(zhuǎn)速720r/min. 后動(dòng)力箱： 計(jì)算同上。選ITD32Ⅱ型齒輪傳動(dòng)動(dòng)力箱，電機(jī)型號(hào)Y100L2-4，功率3.0KW，轉(zhuǎn)速1430r/min動(dòng)力箱輸出軸轉(zhuǎn)速715r/min.） 1.2.選擇動(dòng)力滑臺(tái)： 動(dòng)力滑臺(tái)有機(jī)械和液壓兩種，兩種滑臺(tái)的的用途及導(dǎo)軌型式完全一樣?；_(tái)主要參數(shù)和互換尺寸也相同。動(dòng)力滑臺(tái)的主要參數(shù)是臺(tái)面寬度及行程。由于臺(tái)面寬320mm以上的機(jī)械滑臺(tái)沒(méi)有分級(jí)進(jìn)給裝置因此鉆孔深度的確定性及過(guò)載保護(hù)方面均不如液壓滑臺(tái)，所以本機(jī)床選用液壓滑臺(tái)，控制形式采用電-液聯(lián)合控制，以克服電氣或液壓?jiǎn)为?dú)控制時(shí)工作不可靠，轉(zhuǎn)換精度低的弱點(diǎn)。導(dǎo)軌形式選平-山形，以保證導(dǎo)向精度。行程取最小滑臺(tái)行程400mm,滿(mǎn)足總行程的要求。 選用液壓滑臺(tái) 左滑臺(tái)：根據(jù)滑臺(tái)進(jìn)給力P進(jìn)＞切削合力P，且滑臺(tái)寬度應(yīng)為動(dòng)力箱長(zhǎng)度的1/1.25，決定選取1HY401A型液壓滑臺(tái)，其性能：P進(jìn)=2000N＞（P=12893N），臺(tái)面寬度400（動(dòng)力箱長(zhǎng)度為500mm），行程400mm，其工作進(jìn)給速度為12.5～500mm/min，而12.5X（1+50%）=18.75mm/min＜91.2mm/min（工作進(jìn)度），滿(mǎn)足工作進(jìn)速度大于進(jìn)給量50%的要求?？爝M(jìn)速度8m/min＞5m/min 右滑臺(tái)及后滑臺(tái)見(jiàn)別的設(shè)計(jì) 1.3配套通用部件的選擇（GB3668.6-83） 左側(cè)底座：選ICC401-I型滑臺(tái)側(cè)底座。 高度H=560mm， 寬度：B=600mm， 長(zhǎng)度：1350mm. 右側(cè)底座：選1CC401-I型滑臺(tái)側(cè)底座 后側(cè)底座：選1CC321-I型滑臺(tái)側(cè)底座。H=560mm,B=520mm,L=1180mm 2、其他尺寸的確定 2.1機(jī)床裝料高度H的確定： 選取裝料高度時(shí)應(yīng)注意考慮與車(chē)間中運(yùn)送的滾道高度相適應(yīng)，同時(shí)要考慮工件最低空位置，主軸箱最低主軸高度和所選用通用部件、中間底座、夾具等高度尺寸的限制，根據(jù)推薦的組合機(jī)床裝料高度850mm-1060mm，本設(shè)計(jì)裝料高度取970mm。 2.2夾具輪廓尺寸的確定：(具體的設(shè)計(jì)見(jiàn)夾具設(shè)計(jì)) 夾具底座總寬的確定：L=740mm 夾具底座長(zhǎng)度和高度的確定：根據(jù)設(shè)計(jì)取長(zhǎng)度為710mm，高度為290mm。 2.3中間底座尺寸的確定： 中間底座的輪廓尺寸要滿(mǎn)足夾具在其上面安裝連接的需要，其寬度方向要根據(jù)所選動(dòng)力部件的要求，照顧各個(gè)部件尺寸的合理性等來(lái)確定，本設(shè)計(jì)確定中間底座的寬度尺寸為： L=2(L1+L2)+L3-2(l1+l2+l3) =2（400+325）+300-2(300+40+110)=850mm 式中：L1為工件的端面之主軸箱端面在加工鐘了時(shí)的距離，由加工示意圖知取400mm L2為主軸箱厚度，取標(biāo)準(zhǔn)箱325mm L3為工件的厚度300mm l1主軸箱在滑臺(tái)上的尺寸，800-500=300mm l2為加工終了位置時(shí)滑臺(tái)前端面到滑座前端面的距離，20+20=40mm l3為滑臺(tái)前端面至側(cè)底座前端面的距離110mm 檢查a的距離： a是中間底座周邊用于切屑回收的溝槽，不得小于10—15mm,本設(shè)計(jì)機(jī)床a=(850-740)/2=55mm,滿(mǎn)足要求。 確定中間底座的長(zhǎng)度尺寸為： L= L1+L2+L3/2-( l1+l2+l3)+ L4+a =355+325+522/2-[（630-400）+40+110]=324+55 =940mm 式中： L4為夾具底座在長(zhǎng)度方向上自機(jī)床中心到前端面的距離，取324mm。 確定中間底座高度方向的尺寸：由于裝料高度為970mm,夾具底座高度為290mm，支撐板的厚度為60mm。故中間底座的高度為：H=970-290-60=620(mm). 2.4主軸箱輪廓尺寸的確定： 標(biāo)準(zhǔn)的通用鉆鏜類(lèi)主軸箱的厚度有兩種，本設(shè)計(jì)因是臥式，故取標(biāo)準(zhǔn)厚度325mm。 軸箱的寬度、高度及最低主軸高度的確定如下： 主軸箱：最低主軸高度h，通常在＞85～410mm之間， h1=h2+H-(0.5+h3+h2+h1) =18+970-(0.5+320+5+560)=102.5(mm)滿(mǎn)足要求。 箱體尺寸計(jì)算見(jiàn)圖2-8； 圖2-8主軸箱輪廓尺寸圖 Figure 2-8 principal axis an outline size diagram B=b+2b1=475+2x70=625mm H=h+h1+b1=137+102.5+70=314.5mm 式中 b為工件寬度方向上最遠(yuǎn)兩孔距離； b1為最邊緣主軸中心距箱外壁的距離，推薦取b1＞70～100mm,本箱體取b1=70mm； h為工件在高度方向上相距最遠(yuǎn)的兩孔距離； h1為最低主軸高度102.5mm；h2為工件最低孔位置18mm； h3為滑臺(tái)總高度320mm； h4為側(cè)底座高度560mm, h7為滑座與側(cè)底座之間調(diào)整墊厚度5mm. 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，決定選用630x400mm主軸箱。 右主軸箱：h1=94.5mm，B=595mm,（取b1=100mm），H=350.5mm，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)630x400mm主軸箱。 后主軸箱：h1=138.5mm，B=369mm,（取b1=80mm），H=362.5mm，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)400x400mm主軸箱。 由以上分析、計(jì)算結(jié)果，繪制出機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 2.4.4機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡(表2-3) 根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量等，就可以計(jì)算機(jī)床生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映機(jī)床生產(chǎn)效率或生產(chǎn)節(jié)拍和切削用量、動(dòng)作、時(shí)間、生產(chǎn)綱領(lǐng)既負(fù)荷率等關(guān)系的技術(shù)文件，它是驗(yàn)收機(jī)床生產(chǎn)效率的重要依據(jù)。 （1） 理想生產(chǎn)率： 理想生產(chǎn)率Q（單位為每件/H）是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)的A（包括廢品及廢品率）所要求的機(jī)床生產(chǎn)率，它與全年的工時(shí)總數(shù)K有關(guān)，一般情況下，單班制生產(chǎn)K取2350小時(shí)，兩班制生產(chǎn)K取4600小時(shí)，本設(shè)計(jì)年生產(chǎn)綱領(lǐng)A為50000件/年，單班生產(chǎn)K取23250小時(shí)， 則理想生產(chǎn)率為 Q=A/K=50000/23250 =21.3（件/小時(shí)）。 （2）實(shí)際實(shí)際生產(chǎn)率：生產(chǎn)一個(gè)零件所需的時(shí)間為（以左主軸箱計(jì)算）： 式中： L1為工進(jìn)長(zhǎng)度； Vf1為工作進(jìn)給量； t停為死擋鐵停留時(shí)間； L快進(jìn)為快進(jìn)行程長(zhǎng)度； L快退為快退行程長(zhǎng)度； Vf1為動(dòng)力部件快速運(yùn)動(dòng)速度； t裝卸為工件、裝卸時(shí)間， 所以實(shí)際生產(chǎn)率為Q1=60/T單=60/2=30（件/小時(shí)） 。 （3）.機(jī)床負(fù)荷率： 通過(guò)機(jī)床負(fù)荷率的計(jì)算，可以分析機(jī)床的使用情況，根據(jù)本機(jī)床為三面43孔加工，查的最大負(fù)荷率為75~80%， 實(shí)際負(fù)荷率為 η=Q/Q1=21.3/30≈74%， 基本滿(mǎn)足要求 （4）生產(chǎn)率計(jì)算卡 它是按一定的格式要求編制的反映零件在機(jī)床上的加工過(guò)程、工作時(shí)間、是機(jī)床生產(chǎn)率、機(jī)床負(fù)荷率的簡(jiǎn)明表格。 表2-3 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 Table 2-3 被加工零件 圖號(hào) 毛坯種類(lèi) 鑄件 名稱(chēng) LD1100柴油機(jī)機(jī)體 毛坯重量 材料 HT200 硬度 HB150~200 工序名稱(chēng) 鉆上、下面及后面43孔 工序號(hào) 序號(hào) 工步名稱(chēng) 被加工零件數(shù) 個(gè) 加工直徑 mm 加工長(zhǎng)度 工作行程 切削長(zhǎng)度 每分鐘轉(zhuǎn)速 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 每分鐘進(jìn)給量 工時(shí)（分） 機(jī)動(dòng)時(shí)間 輔助時(shí)間 共計(jì) 1 裝入工件 1 0.75 2 工件定位、夾緊 10 0.002 3 左動(dòng)力部件快進(jìn) 125 5000 0.025 4 左動(dòng)力部件工進(jìn) Φ6.7Φ8.5Φ10.2 23（盲孔） 35 16；16.8；17.95 760；630；560 0.12；0.145；0.163 91.2 0.4 5 死擋鐵停留 0.016 6 動(dòng)力部件快退 160 5000 0.032 7 松開(kāi)工件 10 0.002 8 卸下工件 0.75 備注 裝卸工件時(shí)間取決于操作者熟練程度 本機(jī)床裝卸工件時(shí)間為1.5分鐘 單件總工時(shí) 0.4 1.7 2.1 機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率Q1 30（件/小時(shí)） 機(jī)床理想生產(chǎn)率Q 21.3（件/小時(shí)） 負(fù)載荷η負(fù) 0.75 第三章 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì) 本課題任選用LD1100N柴油機(jī)機(jī)體，年生產(chǎn)五萬(wàn)臺(tái)。設(shè)計(jì)柴油機(jī)體三面組合鉆床右側(cè)主軸箱，由于主軸及傳動(dòng)軸多，排布傳動(dòng)齒輪方案較復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度較大。 主軸箱是組合機(jī)床的重要組成部件之一。它通過(guò)按一定速比排布的齒輪，將從電動(dòng)機(jī)經(jīng)動(dòng)力箱傳來(lái)的動(dòng)力傳遞給工作主軸，使其獲得一定的動(dòng)力、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 由于被加工零件不同，機(jī)床的總體設(shè)計(jì)方案各異，其主軸箱可以垂直或水平安裝。該設(shè)計(jì)的主軸箱是水平安裝在ITD40動(dòng)力箱前面的。 3.1組合機(jī)床主軸箱概述 3.1.1組合機(jī)床主軸箱的分類(lèi)及用途 主軸箱是組合機(jī)床的重要專(zhuān)用部件。在動(dòng)力滑臺(tái)或者動(dòng)力頭上安裝一個(gè)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的單軸或者多軸箱，就可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、撞孔等加工。動(dòng)力部件通過(guò)主軸箱來(lái)使各主軸獲得一定的位置和轉(zhuǎn)速。主軸的位置決定于被加工零件上的孔的具體位置。主軸箱是根據(jù)加工示意圖所確定的孔的數(shù)量和位置、切削用量和主軸類(lèi)型來(lái)進(jìn)設(shè)計(jì)的。多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)等組成。 主軸箱通常安裝在動(dòng)力頭上， 也可以固定在滑臺(tái)上或者床身上.其具體結(jié)構(gòu)取決于被加工零件上的孔的數(shù)t、形狀和分布位置，以及被加工零件的數(shù)t。由于被加工零件上的孔的相互位置、大小尺寸和數(shù)t不同，要使主軸箱完全通用化是不可能的。因此主軸箱作為一個(gè)部件來(lái)說(shuō)，不是通用件，但是對(duì)主軸箱的零件可以分類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)主軸箱零件的通用化.比如，主軸箱的箱體和前后蓋是按輪廓尺寸和外形分類(lèi)的，以保證鑄件的通用性;主軸按照用途分類(lèi)的，分為鉆孔、幢孔、和攻絲的幾類(lèi)。齒輪則按照模數(shù)、齒數(shù)和孔徑分類(lèi)等。使用這些通用化的零件可以配里成各種不同結(jié)構(gòu)形式的主軸箱。 3.1.2通用主軸箱的組成 主軸箱的通用箱體分為箱體、前、后、側(cè)蓋。多軸箱基本尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，名義尺寸用相應(yīng)滑臺(tái)的滑鞍寬度表示。多軸箱體寬度和高度是根據(jù)配套滑臺(tái)的規(guī)格按規(guī)定的系列尺寸選擇。其結(jié)合面上聯(lián)接螺孔、定位銷(xiāo)及其位置與動(dòng)力箱聯(lián)系尺寸相適應(yīng)。軸類(lèi)零件分為通用主軸和通用傳動(dòng)軸。 通用的主軸箱在生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣，常見(jiàn)的有： （1） 鉆削類(lèi)主軸箱 （2） 攻絲主軸箱 （3） 鉆、攻復(fù)合主軸箱 通用的主軸箱主要有箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪、軸套等零件和通用的附加機(jī)構(gòu)組成 3.1.3主軸箱的通用部件 目前，組合機(jī)床生產(chǎn)發(fā)展很快，不少生產(chǎn)單位都有自己的特點(diǎn)，主要的標(biāo)準(zhǔn)有以下的內(nèi)容： （1） 通用零件編號(hào) （2） 箱體類(lèi)零件 大型的通用主軸箱箱體類(lèi)零件采用灰鑄鐵。 （3） 軸類(lèi)零件 1) 鉆削類(lèi)主軸 2) 攻絲主軸 3) 傳動(dòng)軸 傳動(dòng)軸的材料一般為45號(hào)鋼，調(diào)制處理T215 4) 齒輪 通用的齒輪有三種，即傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪和電機(jī)齒輪。 3.2確定箱體結(jié)構(gòu)、繪制原始依據(jù)圖 主軸箱體及前、后蓋均采用灰鑄鐵HT200。箱體的形狀和尺寸按標(biāo)準(zhǔn)GB3668.1-83選擇。確定箱體外形尺寸時(shí)，可用下述關(guān)系式： 箱體寬度———— B=b+2b; 箱體高度———— H=h+h1+b1 式中： b為工件寬度上兩最遠(yuǎn)孔間距離（mm） b1為邊緣主軸中心至外箱壁間距離； h為工件在離應(yīng)等于該主軸上安裝的最大齒輪的齒頂圓半徑加齒頂至箱體內(nèi)壁間距離8～10mm,再加上箱壁的厚度 ，即：不b1=De/2+δ+(8～10) 式中： De為齒頂圓直徑； δ為箱壁的厚度。 最低主軸的高度h1 為：h1=h2+h3-(h4+h5+h6+h7) 式中：h2為工件最低加工孔距箱體距箱體支承面間的距離; h3為機(jī)床的裝料高度，取970mm； h4為主軸箱體加工定位支承面具滑臺(tái)面的距離，取0.5mm； h5為滑臺(tái)高度，取320mm;h6為測(cè)底座高度，取560mm； h7為滑臺(tái)與側(cè)底座間的墊厚，取5mm.所以 H1=10+970-(0.5+320+560+5)=94.5mm 根據(jù)De，δ值確定b1為100mm時(shí),由于b、h為已知尺寸，主軸箱體的輪廓尺寸為： B=359+2X100=595mm H=156+94.5+100=350.5mm 主軸箱輪廓尺寸決定選用標(biāo)準(zhǔn)的630400mm 更具上數(shù)據(jù)繪制出主軸箱設(shè)計(jì)原始圖。 圖3-1原始依據(jù)圖 Figure 3-1 primitive according to the diagram 3.3確定主軸型式、直徑及動(dòng)力計(jì)算 3.3.1.確定主軸型式 主軸的結(jié)構(gòu)型式由被加工零件的加工工藝、主軸的工作條件和受力情況決定。軸承型式的是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征，本設(shè)計(jì)鉆削加工的主軸，軸向力較大，用推力球軸承承受軸向力，而用向心球軸承承受徑向力，又因?yàn)殂@小詩(shī)軸向力是單向的，因此推力球軸承在主軸的前端。并且采用常主軸軸頭，用標(biāo)準(zhǔn)的導(dǎo)套連接。軸頭用圓柱孔與刀具連接，用螺釘做軸向定位。 3.3.2.主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定 （1）鉆Ф為6.7孔： 式中： B為系數(shù)，剛性主軸[ψ]=1/4度時(shí)，取7.3； M為主軸傳遞的扭矩，M=1635N.mm（根據(jù)總體設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果）。 取主軸的直徑d=20mm,外伸尺寸115mm，的D/d=30/20（主軸端部外徑與孔徑的比）。 其他的孔徑算法相同 現(xiàn)將計(jì)算數(shù)據(jù)列入表3-1 表3-1主軸外伸尺寸 Figure 3-1 primitive according to the diagram 軸號(hào) 加工孔直徑Ф(mm) 主軸直徑d(mm) 主軸外伸尺寸mm D/d L 1～4 鉆φ6.7（深18） 20 30/20 115 5～6 鉆φ6.7（通孔） 20 30/20 115 7～12 鉆φ8.5 20 30/20 115 13 鉆φ13 20 30/20 115 （2）齒輪模數(shù)的確定 式中： N為齒輪傳遞的功率； z為一對(duì)齒輪中小齒輪齒數(shù)； n為小齒輪的轉(zhuǎn)速。 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，齒輪模數(shù)分別為2和3mm。計(jì)算時(shí)依據(jù)總體設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)列于表3-2。 表3-2 切削參數(shù)表 Table 2 — 1 cut off the parameter form 切削用量 加工孔徑 切削速度 V (m/min) 進(jìn)給量 f (mm/r) 主軸轉(zhuǎn)速n (mm/min) 進(jìn)給速度Vf (mm/min) 切削力（軸箱） 切削功率N (KW) 刀具耐用度T (min) 主軸扭矩M主 (N．mm) 切削合力 動(dòng)力箱總功率 Ф6.7 16 0.12 760 91.2 767 0.128 25066 1635 19881 2.193 Ф8.5 16.8 0.145 630 91.2 1131 0.193 10745 2986 Ф10.2 17.95 0.163 56050 91.2 1493 0.267 6021 4642 （4） 主軸箱所需動(dòng)力計(jì)算： 計(jì)算動(dòng)力箱所需功率時(shí)，應(yīng)考慮機(jī)械效率η=0.8，鉆頭磨鈍系數(shù)K=1.5。N動(dòng)=K.N切/η=1.5x3.732/0.8=4.665KW 根據(jù)計(jì)算值動(dòng)力箱電動(dòng)機(jī)為7.5KW為宜. 3.3傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是通過(guò)一定的傳動(dòng)鏈把動(dòng)力相熟滁州傳來(lái)的動(dòng)力，轉(zhuǎn)速按照要求分配給主軸。傳動(dòng)系統(tǒng)地涉及如何將直接影響主軸箱的質(zhì)量，通用化程度，設(shè)計(jì)和制造工作量的大小及成本高低。 3.3.1比較傳動(dòng)系統(tǒng)方案 對(duì)于方案1（附錄1圖3-2） ，從整體來(lái)看，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，用11根傳動(dòng)軸帶動(dòng)13根主軸，符合一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸的要求，為了使齒輪符合標(biāo)準(zhǔn)中心距，采用變?yōu)辇X輪。齒輪大小比較均勻，壽命相當(dāng)，軸徑多為20mm左右。軸與齒輪的規(guī)格少，便于加工，裝配與維修。軸與齒輪的布置比較緊湊，受力相當(dāng)。 對(duì)于方案2（附錄1圖3-3） ，從整體來(lái)看， 結(jié)構(gòu)也比較緊湊，齒輪大小也比較均勻，但傳動(dòng)軸所帶動(dòng)的齒輪太多，增加了某些軸的負(fù)荷，容易損壞。 從上述兩個(gè)方案來(lái)說(shuō)，第一個(gè)方案比較合理，故選用第一個(gè)方案 。 3.3.2確定各傳動(dòng)軸軸徑 1.確定各傳動(dòng)軸的軸徑 根據(jù)前面計(jì)算各主軸承受扭矩及圖所示的傳動(dòng)軸的傳動(dòng)關(guān)系，下面確定各傳動(dòng)軸軸徑。 確定15軸的軸徑 M=2M主*25/25=6418N.mm 故取d=20毫米 確定14軸的軸徑 M=M16=3148N.mm 可取d=20毫米 確定19軸的軸徑 M=2290*26/32+2990*21/31+4642=111526N.mm 可取d=20毫米 確定21，22軸的軸徑 M=3990*23/30=2292.3N.mm 可取d=20毫米 確定20軸的軸徑 M=2*2292.3=4584N.mm 可取d=20毫米 確定17軸的軸徑 M=2*1635*25/22=3716N.mm 可取d=20mm 此軸為手柄軸，從結(jié)構(gòu)上考慮取d=30mm 25軸是帶動(dòng)油泵的軸，承受扭矩小，考慮加工方便仍然取d=20mm 3.3.3分配傳動(dòng)比，確定齒輪齒數(shù) 已知由各主軸上刀具的切削用量而確定的各主軸轉(zhuǎn)速如下 驅(qū)動(dòng)軸 n0=720r/min 主軸 n1=n2=n3=n4=n5=n6=760r/min n7=n8=n9=n10=n11=n12=560r/min n13=630r/min 各軸傳動(dòng)比為: i0-1\2\3\4\5\6=760/720=1.05； i0-7\8\9\10\11\12 =5650/720=1/1.29 i0-13=630/720=1/1.43 各軸的傳動(dòng)比分配： i0-14= i14-16,7= i17-1、2 = i24-25=1 i16-5.6.15.17=i18-19=1.05 i14-18=2 i19-8.9=1/1.48 i19-13=1/1.67 i19-23=1/1.12 i23-7.12=1/1.32 i19-20=1.14 i20-21.22.=1/1.33 i21-10=1/1.26 i20-24=1/1.43 用幾何作圖法粗略找出圓心，即為傳動(dòng)軸的位置，量得其半徑據(jù)半徑分配各對(duì)齒輪，齒輪齒數(shù)分別為圖所示，具體計(jì)算過(guò)程略 3.3.4驗(yàn)算各主軸轉(zhuǎn)速 n1=n2=n3=n4=72025/2550/5023/2225/25=752轉(zhuǎn) n5=n6=72025/2550/5027/26=748轉(zhuǎn) n8=n9=72025/2520/4040/3832/21=577轉(zhuǎn) n13= 72025/2520/4040/3844/26=641轉(zhuǎn) n7=n12=72025/2520/4040/3838/34 34/26=554轉(zhuǎn) n10=n11=72025/2520/4040/3844/50 40/3030/23=576轉(zhuǎn) 各主軸轉(zhuǎn)速的相對(duì)轉(zhuǎn)速損失如下： （ 760-752）/760100%=1% （760-748）/760100%=1.5% （577-560）/560100%=3% （641-630）/630100%=1.7% （560-554）/560100%=1% （579-560）/560100%=3.3% 各主軸的相對(duì)轉(zhuǎn)速損失平均在5%之內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。 3.4主軸箱潤(rùn)滑 3.4.1.主軸箱潤(rùn)滑 主軸箱潤(rùn)滑用 R12 =1片油泵，油泵打出的油經(jīng)分油器流向各潤(rùn)滑部位，即主軸箱體前后壁之間的齒輪、和軸承用流到分油盤(pán)的油潤(rùn)滑，箱體與前蓋和后蓋間的齒輪用經(jīng)油管流出的油潤(rùn)滑，以便維修，油泵齒輪布置在第Ⅰ排，本設(shè)計(jì)由于結(jié)構(gòu)上的限制將油泵齒輪放在第Ⅳ排油泵軸號(hào)為25號(hào)軸，其轉(zhuǎn)速n2I=476r/min，油泵R12-1的使用轉(zhuǎn)速范圍在400～800r/min之間。油泵的安裝要使其回轉(zhuǎn)方向從吸油口至排油口轉(zhuǎn)過(guò)270。由于本主軸箱箱體寬度小于800，主軸根數(shù)少于30根，故用一個(gè)油泵就可以保證充分供油潤(rùn)滑。 3.4.2.手柄軸 主軸箱上有較多的主軸，為了便于更換和調(diào)整刀具以及裝配，維修是檢查主軸的精度，設(shè)置一個(gè)主極軸，其n17≈760轉(zhuǎn)。主極軸的位置靠近操作者的一側(cè) 3.5主軸箱的坐標(biāo)計(jì)算： 主軸箱的坐標(biāo)原點(diǎn)定在靠主軸箱左側(cè)（對(duì)著主軸箱的主軸看）的定位銷(xiāo)孔上，其位置是距主軸箱體右邊E=50mm，距主軸箱體底邊H=30mm主軸及傳動(dòng)軸的坐標(biāo)計(jì)算如下：主軸的坐軸有原始依據(jù)由圖可知 傳動(dòng)軸坐標(biāo)尺寸計(jì)算過(guò)程略去，現(xiàn)將主軸及傳動(dòng)軸坐標(biāo)尺寸如下表中 表3-3各軸坐標(biāo)尺寸 Table 3-3 each stalks sit to mark the size 軸號(hào) X Y 1 210.000 142.500 2 14.824 209.500 3 104.824 209.500 4 14.824 72.500 5 4.824 72.500 6 114.824 142.500 7 245.824 142.500 8 245.824 72.500 9 335.824 209.500 10 479.824 209.500 11 479.824 209.500 12 335.824 72.500 13 245.824 130.500 14 160.000 142.500 15 59.998 94.249 16 59.998 142.500 17 59.998 187.706 18 217.87 158.334 19 290.824 183.442 20 317.061 142.502 21 430.029 182.045 22 430.029 102.955 23 209.824 112.186 24 371.061 246.800 25 435.402 288.673 將箱體坐標(biāo)尺寸和根據(jù)齒輪確定定孔的中心距加以比較，其差值將確定那些齒輪變位，現(xiàn)將比較結(jié)果列入下表3-4中 表3-4 坐標(biāo)驗(yàn)算表 N-N R實(shí) R理 δ 0-14 50 50 0 14-16 -18 100.0011 59.9998 100 60 0. 0011 –0.0002 16-17 15 -5，6 45 45 53 45 45 53 0 0 0 17-1，2 50.0007 50 0.0007 15-3，4 50.7370 50 0.7370 18-19 77.9817 78 -0.0083 19-8，9 -13 -23 -20 52.9897 70.0001 72 94.0004 53 70 72 94 0. 0113 0. 0001 0 0.0004 23-7，12 60 60 0 20-21 -22 -24 70.0001 70.0008 85 70 70 85 0. 0001 0. 0008 0 21-10 43.997 44 0.0003 22-11 43.9994 44 0.0006 24-25 70 70 0 3.6繪制坐標(biāo)檢查圖 本設(shè)計(jì)的坐標(biāo)檢查圖見(jiàn)：附錄圖3-4，說(shuō)明主軸箱設(shè)計(jì)比較合理 3.7傳動(dòng)軸17上第Ⅱ排齒輪強(qiáng)度的校核 　已知小齒輪材料為40Cr ，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241HB—286HB，平均取為260HB,大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241HB—286HB，平均取240HB。 已知： 高速級(jí)轉(zhuǎn)速760r/min，低速級(jí)轉(zhuǎn)速720r/min， 傳動(dòng)比i=1.05，Z1=26 ,Z2=27, m=2 低速級(jí)轉(zhuǎn)速720r/min， 1、齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 1）初步計(jì)算 轉(zhuǎn)矩T T=9.55106=M=1635N.mm 齒寬系數(shù)φd 由表12.13 取φd=1.