S195柴油機(jī)機(jī)體三面精鏜孔組合機(jī)床5000

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1、摘要 S195 柴油機(jī)加工精度要求高，特別是機(jī)體氣缸套孔止口深度公差，大跨度等直 徑同軸孔、平衡軸孔孔徑公差，大懸臂氣缸孔孔徑公差，曲軸孔與氣缸孔垂直度，曲 軸孔與平衡軸孔、 曲軸孔與凸輪軸孔軸心線平行度， 氣缸套孔止口面與氣缸孔軸心線 垂直度等的精度要求較高。 機(jī)體加工中， 精鏜孔工序的加工質(zhì)量將直接影響柴油機(jī)的 功率、油耗、噪聲等性能。同時(shí)，由于 S195 柴油機(jī)的生產(chǎn)批量較大，因而要求該工 序的加工設(shè)備具有較高的生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度。 然而，目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的加工設(shè)備都 不能很好地滿足上述加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率等方面的要求，這在一定程度上制約了 S195柴油機(jī)的性能保證和生產(chǎn)產(chǎn)量的提高。 作

2、者設(shè)計(jì)的S195柴油機(jī)機(jī)體三面精鏜孔 組合機(jī)床，是在調(diào)研的基礎(chǔ)上，吸收了鏜床設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)、制造而 成，如投入生產(chǎn)連續(xù)使用，將會(huì)獲得滿意的效果。 關(guān)鍵詞：組合機(jī)床 柴油機(jī) 鏜削 目錄 中文摘要 I 1. 引言 1 2. 總體方案論證 2 2.1 影響組合機(jī)床方案制定的主要因素 3 2.1.1 被加工零件的加工精度和加工工序 4 2.1.2 被加工零件的特點(diǎn) 4 2.1.3 零件的生產(chǎn)批量 5 2.1.4 機(jī)床的使用條件 6 2.2 機(jī)體的定位與夾緊 6 2.3 確定機(jī)床的配置形式及結(jié)構(gòu)方案 7 3. 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 8 3.

3、1 被加工零件工序圖 9 3.2 主軸箱的分布 10 3.3 加工示意圖 10 3.3.1 加工示意圖的編制方法 11 3. 3. 2動(dòng)力部件的選擇 1 2 3.4 組合機(jī)床生產(chǎn)率的計(jì)算 12 3.5 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 13 4. 左主軸箱的設(shè)計(jì)及計(jì)算 14 4.1 繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 16 4.2 主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇及動(dòng)力計(jì)算 16 4 . 2. 1主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇 17 4 . 2. 2主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定 17 5. 總結(jié) 18 注解 19 參考文獻(xiàn) 20 1. 引言 S195 柴油機(jī)以其設(shè)計(jì)緊湊 ,啟動(dòng)輕

4、便 ,維修簡(jiǎn)便 , 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn) ,能為手扶拖 拉機(jī)、水泵、電站、運(yùn)輸及多種農(nóng)副業(yè)加工機(jī)械和設(shè)備作配套動(dòng)力 , 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中 得到廣泛的應(yīng)用。機(jī)體是柴油機(jī)的一個(gè)重要零件 , 精鏜孔又是機(jī)體加工中最關(guān)鍵的工 序,機(jī)體 70%以上的主要技術(shù)要求均在此工序得到保證。 加工精度要求高 ,特別是機(jī)體 氣缸套孔止口深度公差 , 大跨度等直徑同軸孔、 平衡軸孔孔徑公差 , 大懸臂氣缸孔孔徑 公差 , 曲軸孔與氣缸孔垂直度 , 曲軸孔與平衡軸孔、曲軸孔與凸輪軸孔軸心線平行度 , 氣缸套孔止口面與氣缸孔軸心線垂直度等的精度要求較高。機(jī)體加工中 , 精鏜孔工序 的加工質(zhì)量將直接影響柴油機(jī)的功率、 油耗、噪聲

5、等性能。同時(shí)，由于S195柴油機(jī)的 生產(chǎn)批量較大 , 因而要求該工序的加工設(shè)備具有較高的生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度。 然而, 目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的加工設(shè)備都不能很好地滿足上述加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率等方面的要求 , 這在一定程度上制約了 S195柴油機(jī)的性能保證和生產(chǎn)產(chǎn)量的提高。 本文介紹的S195 柴油機(jī)機(jī)體三面精鏜孔組合機(jī)床 , 是在調(diào)研的基礎(chǔ)上 , 吸收了鏜床設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn) , 根據(jù)具 體情況設(shè)計(jì)、制造而成。 組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套 工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、 能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。 我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組

6、合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、 電、氣、液壓控制， 它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類(lèi)和軸類(lèi)零件 （近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額） ，完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔， 加工各種螺紋、鏜孔、車(chē)端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面 等。組合機(jī)床的分類(lèi)繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、 臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn) 步，一種新型的組合機(jī)床 -- 柔性組合機(jī)床越來(lái)越受到人們的青睞， 它應(yīng)用多位主軸箱、 可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（ PLC、數(shù)字控 制（NC等，能任意改變

7、工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào) 可變的組合機(jī)床。另外，近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)（清洗 機(jī)、裝配機(jī)、綜合測(cè)量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線）等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越 大。 由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專(zhuān)用產(chǎn)品， 是根據(jù)用戶 特殊要求而設(shè)計(jì)的，它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配 和試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家要相對(duì)落 后，國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。 工藝裝備的大量進(jìn) 口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大， 并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。 因此，市場(chǎng)要求我們不斷開(kāi)發(fā) 新

8、技術(shù)、新工藝，研制新產(chǎn)品，由過(guò)去的 "剛性"機(jī)床結(jié)構(gòu)，向 "柔性"化方向發(fā)展，滿 足用戶需求，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。 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

9、市場(chǎng)需求。 設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)， 為使加工過(guò)程順利進(jìn)行， 并能達(dá)到要求的生產(chǎn)效率， 必須在握 大量的零件加工工藝資料基礎(chǔ)上，整體考慮影響制定零件加工方案、機(jī)床配置形式、 結(jié)構(gòu)方案的各種因素及應(yīng)注意的問(wèn)題。 經(jīng)過(guò)分析比較， 以確定零件在組合機(jī)床上合理 可行的加工方法及組合機(jī)床的配置形式等等， 這些是組合機(jī)床方案制定要考慮的主要 內(nèi)容。 2. 總體方案論證 組合機(jī)床是針對(duì)被加工零件的特點(diǎn)及工藝要求， 按高度集中制的原則設(shè)計(jì)的一種 高效率專(zhuān)用機(jī)。 設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)， 首先要根據(jù)組合機(jī)床完成工藝要求的一些限制及組 合機(jī)床各種工藝方法能達(dá)到的加工精度、 表面粗糙度及技術(shù)要求， 解決零件是否可以 利用組合機(jī)

10、床加工以及采用組合機(jī)床加工是否合理的問(wèn)題。 如果確定可以利用組合機(jī) 床加工， 為使加工過(guò)程順利進(jìn)行， 并能達(dá)到要求的生產(chǎn)效率， 必須在握大量的零件加 工工藝資料基礎(chǔ)上， 通盤(pán)考慮影響制定零件加工方案、 機(jī)床配置形式、 結(jié)構(gòu)方案的各 種因素及應(yīng)注意的問(wèn)題。 經(jīng)過(guò)分析比較， 以確定零件在組合機(jī)床上合理可行的加工方 法及組合機(jī)床的配置形式等等，這些是組合機(jī)床方案制定的主要內(nèi)容。 本設(shè)計(jì)是為 195 型柴油機(jī)機(jī)體的三面精鏜孔工序。 為了能夠達(dá)到質(zhì)量好、 效率高 的要求， 擬定設(shè)計(jì)一個(gè)三面精鏜的組合機(jī)床。 由于被加工零件的孔的加工精度、 表面 粗糙度和技術(shù)要求所限，必須設(shè)計(jì)三面精鏜組合機(jī)床。 由于被

11、加工零件機(jī)體的體積小、 重量較重， 且是單工位三面加工， 倘采用立式床 身，將造成加工困難，難以保證加工精度，且平穩(wěn)不夠，故將采用臥式床身，通過(guò)三 個(gè)動(dòng)力頭，主軸箱鏜銷(xiāo)頭，一次性完成該工序較為妥帖。 以上作為本次設(shè)計(jì)的初定方案 2.1 影響組合機(jī)床方案制定的主要因素 2.1.1 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機(jī)床加工方案的主要依據(jù)。 當(dāng)孔與孔之 間有較高的位置精度要求（如〈=0.05mn）時(shí)，安排工藝應(yīng)考慮在同一個(gè)工位上對(duì)所 有的孔進(jìn)行最終精加工。如果同一軸上的幾個(gè)孔的同軸度要求較高時(shí)（ 〈=0.05mm， 其最終精加工應(yīng)從同一面進(jìn)行。 由于S

12、195柴油機(jī)的機(jī)體孔與孔之間有較高的位置精度，并且同一軸上的孔有較 高的同軸度要求。 因此，確定組合機(jī)床應(yīng)在同一個(gè)工位上對(duì)所有的孔進(jìn)行加工， 且同 一軸上的孔用同一軸加工。 2.1.2 被加工零件的特點(diǎn) 主要指零件的材料、硬度、加工部位的結(jié)構(gòu)形狀、工件剛性、定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)等。它們對(duì) 機(jī)床的加工方案的制定有著重要的影響。 被加工零件的特點(diǎn)在很大程度也決定了機(jī)床的配置 型式。 機(jī)體類(lèi)零件多帶層壁上的同軸孔，因此要在同一鏜桿上安裝多個(gè)鏜刀頭進(jìn)行鏜 削，退刀時(shí)，要求工件“讓刀” ，鏜刀頭周向定位。又被加工的箱體孔中心線與定位 基面平行且需由一面或幾面加工箱體件 , 故采用臥式組合機(jī)床。 2.

13、1.3 零件的生產(chǎn)批量 大批量生產(chǎn)要求工序安排的趨于分散，而且，粗、半精、精加工應(yīng)分別在不同的 機(jī)床上完成。這正是我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)體精鏜組合機(jī)床。 2.1.4 機(jī)床的使用條件 如使用廠車(chē)間溫度比較高， 使用液壓傳動(dòng)機(jī)床往往造工作性能不穩(wěn)定， 則可選用 配置機(jī)械動(dòng)力部件的機(jī)床。我們選用液壓傳動(dòng)工作臺(tái)。 2.2 機(jī)體的定位與夾緊 定位： 箱體類(lèi)零件可有兩種定位方法： “一面雙孔”定位法和“三平面”定位法。這里 采用后者。這兩種方法一般都采用箱體設(shè)計(jì)基準(zhǔn)， 即箱體在機(jī)器中的主要安裝面 底面，還有另外兩面右側(cè)面和后面。 夾緊： 為減少和避免機(jī)體在夾壓力的作用下的變形，影響加工精度，這

14、里不單從上面壓 緊箱體，而采用上面壓緊與底座加緊相結(jié)合的辦法以減少機(jī)體變形。 2.3.確定機(jī)床的配置形式及結(jié)構(gòu)方案 由于采用固定式夾具，再同一工位上對(duì)同一孔進(jìn)行加工，故采用單工位臥式組合 機(jī)床。該機(jī)床特別適合箱體類(lèi)零件的加工。 并且加工精度較高。精鏜機(jī)床夾具的公差 一般取被加工零件的1/3 —1/5 。 3. 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，就是針對(duì)具體的被加工零件，在造室的工藝和結(jié)構(gòu)方案的 基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。這些圖紙包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、生產(chǎn) 率計(jì)算卡片。機(jī)床聯(lián)系尺寸圖等。 3.1被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案， 表示出在一臺(tái)機(jī)

15、床上或一條自動(dòng)線上 完成的工藝內(nèi)容、加工部位的尺寸及精度、技術(shù)要求、加工用定位基準(zhǔn)、夾位部位， 以及被加工零件的材料、硬度和本機(jī)床加工前毛坯情況的圖紙。 被加工零件工序圖 3.2 主軸箱的分布 從工序圖中可知， 本三面精鏜組合機(jī)床布置有三個(gè)主軸箱， 它們分別為左、 右主 軸箱和后主軸箱。 左動(dòng)力箱帶左主軸箱加工 1，2，4，5，6 五個(gè)孔，它們的位置分布如下： 右主軸箱加工 3 軸 后主軸箱加工 7 軸 工序圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)， 也是制造使用時(shí)調(diào)整機(jī)床、 檢查精度的重要 技術(shù)文件。 3.3 加工示意圖 加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要圖紙之一，在機(jī)床總體設(shè)

16、計(jì)中占有重要地位， 它是設(shè)計(jì)刀具、 夾具、主軸箱以及選擇動(dòng)力部件的主要資料， 同時(shí)也是調(diào)整機(jī)床和刀 具的依據(jù)。 加工示意圖，反映了機(jī)床的加工過(guò)程和加工方法， 并決定浮動(dòng)夾頭或接桿的尺寸， 鏜桿長(zhǎng)度，刀具種類(lèi)和數(shù)量，刀具長(zhǎng)度及加工尺寸，主軸尺寸及伸出長(zhǎng)度、主軸、刀 具、導(dǎo)向與工件間的聯(lián)系尺寸等， 根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀具特點(diǎn)， 合理地選擇切 削用量，決定動(dòng)力頭的工作循環(huán)。 3.3.1 加工示意圖的編制方法 (1) 刀具的選擇 一臺(tái)機(jī)床刀具選擇是否合理，直接影響到機(jī)床的加工精度，生產(chǎn)率和工作情況。 根據(jù)機(jī)體孔的加工精度、 加工尺寸、臺(tái)階級(jí)加工、 切屑排除以及生產(chǎn)率等因素和 加工孔表面允許有

17、退刀痕， 因位置限制， 導(dǎo)向孔的尺寸小于加工孔的尺寸， 且加工孔 直徑大于巾40,應(yīng)選用鏜刀，這樣對(duì)刀方便，加工中不至于有振動(dòng)，并在導(dǎo)套上開(kāi) 引刀槽，以便鏜刀通過(guò)，刀具造用硬質(zhì)合金鋼。 為了提高工序集中程度,可采用兩把鏜刀的鏜桿,同時(shí)加工孔。 考慮到被加工零件是淬火鑄鐵，由于其硬度較高，為 170~241HB可采用刃鏜刀 頭加工，以提高刀具的使用壽命。 鏜削頭與相同規(guī)格的液壓滑臺(tái)組成的鏜床、滿足要求的精度 HT級(jí)，表面粗糙度達(dá)1.6微米的鏜孔，因鏜削直徑較大，傳遞的扭矩大，可用主軸前端的短圓錐和端面 定位，并由端面鍵傳遞扭矩。 (2) 工序間余量的確定 關(guān)于工序間加工余量的確定，查

18、［I］表2-6推薦數(shù)值選取0.25~0.4 (直徑上) (3) 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 組合機(jī)床上加工孔時(shí)，除用剛性主軸加工的方案外，其尺寸和位置精度都是依靠 夾具導(dǎo)向來(lái)保證的。 ① 選擇導(dǎo)向類(lèi)型 因?qū)蛑睆捷^大、轉(zhuǎn)速較高時(shí)，為了避免鏜桿由于摩擦發(fā)熱而變形， 產(chǎn)生“別勁” 的現(xiàn)象，可選用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向，這種導(dǎo)向利于減輕磨損和持久保證精度。 ② 選擇導(dǎo)向的形式和結(jié)構(gòu) 因精鏜多級(jí)孔(孔)導(dǎo)向的旋轉(zhuǎn)速度高，但加工精度要求比較低，可選用滾錐軸 承的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向。 SMi=Sm2， n if i=n2f 2 根據(jù)這個(gè)原理計(jì)算切削用量如下 查[n ] 表 3-T， V=70~90 米/ 分 f=0.1

19、2 毫米/轉(zhuǎn) 由公式, 卄1°也戲 3.14 110 二 231.6（rpm） 3.14T5 從上述兩個(gè)范圍中選取一個(gè)適中的數(shù)值，即 n=500rpm,由此倒過(guò)去，由公式 V D1,計(jì)算速度 V1 「D1n 1000 1000 3.14 110 SOOwz"米 / 分） 1000 V1 「D2n 3.14 25 500 1000 1000 二 39.25（米 / 分） (4) 確定主軸類(lèi)型及尺寸 因本機(jī)床是精鏜孔，根據(jù)制定的切削用量通過(guò)T=955 X106P公式計(jì)算得到的扭 n 矩T值很小，則由切削扭矩

20、計(jì)算主軸直徑公式d=B4 N (M—軸所傳遞的扭矩N.mm 斗100 B—系數(shù))計(jì)算的d亦過(guò)小，不能滿足剛度要求。 這樣可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)由加工孔的直徑及相應(yīng)的刀具尾部尺寸利用“反推法”來(lái)造定， 查［IV ］表10-1主軸直徑與加工孔的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為 d主軸=25 mm d傳動(dòng)=30mm (5) 動(dòng)力頭工作循環(huán)及其行程的確定 動(dòng)力頭工作循環(huán)一般包括快速引進(jìn)，工作進(jìn)給和快速退回等動(dòng)作。 ① 工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 工作進(jìn)給長(zhǎng)度應(yīng)等于被加工部位長(zhǎng)度與刀具切入和切出長(zhǎng)度之和。 動(dòng)力頭工作進(jìn)給長(zhǎng)度是按加工長(zhǎng)度最大的孔來(lái)造取，切入長(zhǎng)度根據(jù)工件端面的誤 差情況［I］表2-18，選5~10毫米為第一工作進(jìn)

21、給長(zhǎng)度，第二工作進(jìn)給常常比第一工 作進(jìn)給要小得多，在有條件，應(yīng)力法做到轉(zhuǎn)入第二工作進(jìn)給時(shí)，除倒大角的刀具外， 其余刀具都離開(kāi)加工表面，不再切削。否則，將降低刀具使用壽命，且破壞已加工的 表面。 ② 快速進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 快速進(jìn)給是動(dòng)力頭把刀具送到工作進(jìn)給的位置，其長(zhǎng)度按具體工作情況確定。在 加工1.2兩孔徑相同的同心孔系時(shí)，可采用跳越進(jìn)給的循環(huán)進(jìn)行加工，即在加工寬一 層壁后，動(dòng)力頭再次快速引進(jìn)，加工第二層壁，這樣可以縮短工作循環(huán)時(shí)間。 ③ 快速退回長(zhǎng)度的確定 快速退回的長(zhǎng)度等快速引進(jìn)和工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和。 一般在固定式夾具機(jī)床上，動(dòng)力頭快速引進(jìn)和工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和。 一般在國(guó)家式夾具機(jī)床

22、上，動(dòng)力頭快速退回的行程，只要把所有刀具都退至導(dǎo)套 內(nèi)，不影響工件的裝卸就行了。 ④ 動(dòng)力頭總行程的確定 動(dòng)力頭的總行程除了滿足工作循環(huán)所需長(zhǎng)度外， 還要考慮裝卸和調(diào)整刀具的方便 性。裝卸刀具的理想情況是：刀具退離導(dǎo)向套外端面的距離， 需大于刀桿插入主軸孔 內(nèi)的長(zhǎng)度。 332動(dòng)力部件的選擇 動(dòng)力部件用以實(shí)現(xiàn)切削刀具的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或只用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是組合機(jī)床最 主要的通用部件。 組合機(jī)床動(dòng)力部件有多種結(jié)構(gòu)型式和不同的傳動(dòng)方式。 就其傳動(dòng)方式來(lái)講，主運(yùn) 動(dòng)一般采用機(jī)械運(yùn)動(dòng)，即由電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪皮帶、蝸輪蝸桿等機(jī)械元件傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng) 力；而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)則采用機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)或氣動(dòng)液壓

23、傳動(dòng)等。 本組合機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)動(dòng)力箱傳遞運(yùn)動(dòng)的， 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是采用的液壓 傳動(dòng)。 下面介紹一下具體選用動(dòng)力部件時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。 （1）電動(dòng)機(jī)功率的確定 根據(jù)所造切削用量計(jì)算的切削功率及進(jìn)給功率之需要， 并適當(dāng)考慮提高切削用量 的可能性（一般按30%考慮），選用相應(yīng)規(guī)格的動(dòng)力頭，可接下式進(jìn)行計(jì)算。 N切? N進(jìn) 片、 N動(dòng) （千瓦） n 式中， N動(dòng)一一動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)功率 N動(dòng)一一切削功率 N進(jìn)一一進(jìn)給功率 H ――傳動(dòng)效率，在加工黑色金屬，主軸數(shù)少于 15根時(shí)n =0.9 按各刀具造用的切削用量，從［n］中Pio 查得各軸n切（左動(dòng)力頭） 當(dāng) V1.2

24、=106 米/ 分時(shí)，N 切=0.38KW V6=96 米 / 分 N 切=0.46KW V4=81 米 / 分 N 切=0.62KW V5=78 米 / 分 N 切=0.67KW 對(duì)于液壓動(dòng)力頭N進(jìn)就是進(jìn)給油泵所消耗的功率，一般為0.8~2千瓦，取N進(jìn)=1KW 則 一 -0.38 況 2 + 0.46 + 0.62 + 0.67+1 0.9 -3.9KW 取 N動(dòng)=4.0KW 查［m］表17-5知，適用Y132M-6，額定功率為4.0千瓦，滿載轉(zhuǎn)速960rpm,起動(dòng) 轉(zhuǎn)矩2.0，最大轉(zhuǎn)矩2.0N.m。 右動(dòng)力頭 V=98米/分，查得3軸N切=0.47KW 同理取N進(jìn)=

25、1KVy n =0.9 則 0.42H N 動(dòng) 1.6KW 0.9 取 N動(dòng)=2.2 KW 查［m］表17-5，選用Y112M-6型電機(jī)，額定功率為 2.2kw,n=940rpm。 后動(dòng)力頭 V=88.9米/分，查得7軸N切=0.56KW 同理取N進(jìn)=1KVy n =0.9 則 N動(dòng)》°^H=1.7KW 因此可用與右動(dòng)力頭同種型號(hào)的動(dòng)力頭。 (2) 進(jìn)給速度的選擇取n動(dòng)=2.2KW 因液壓動(dòng)力頭的進(jìn)給是可以無(wú)級(jí)調(diào)整的， 為避免由于氣溫制造誤差等影響，造成 動(dòng)力頭進(jìn)給速度的不穩(wěn)定，不宜造用動(dòng)力頭技術(shù)性能中規(guī)定的最小進(jìn)給量， 尤其對(duì)本 精加工機(jī)床，實(shí)際使用的進(jìn)

26、給量應(yīng)大于其 0.5-1倍。 (3) 最大行程的確定 動(dòng)力頭最大允許行程，除滿足機(jī)床工作循環(huán)的要求外，還必須保證調(diào)整和裝卸刀 具的方便性，在使用時(shí)要兼顧刀具來(lái)考慮。 3.4組合機(jī)床生產(chǎn)率的計(jì)算 根據(jù)加工示意圖所選定的工作循環(huán)， 工作行程及切削用量等，就可以計(jì)算機(jī)床的 生產(chǎn)率，并編制生產(chǎn)率計(jì)算卡片，這樣就反映出機(jī)床的加工過(guò)程和動(dòng)作時(shí)間、切削用 量以及機(jī)床生產(chǎn)率與負(fù)荷率的關(guān)系等。 341機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率的計(jì)算 以每小時(shí)機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)的零件數(shù)來(lái)表示，即 Q實(shí)=60/T單（件/小時(shí)） T單=t機(jī)+t輔 式中Q實(shí)——機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率 T單——單件工時(shí)，即加工每個(gè)工件的時(shí)間 T輔一一輔助時(shí)

27、間，包括快進(jìn)時(shí)間快退時(shí)間，多工位機(jī)床的工作臺(tái)移動(dòng)或轉(zhuǎn)位時(shí) 間，裝卸工件時(shí)間。 t機(jī)t輔可由下列公式計(jì)算 t 機(jī)=L1/Sm+L/S M+t 得 t輔=t塊+t移+t裝卸=（L快進(jìn)+L快退）N塊+t移+t裝卸 式中：L1L2――分別為刀具第一工作進(jìn)給和第二工作進(jìn)給的往程長(zhǎng)度（ mm Smi, S——分別為刀具第一工作進(jìn)給和第二工作進(jìn)給的每分鐘進(jìn)給量 （mm/min . t停一一當(dāng)加工沉孔、止口、锪窩時(shí)，動(dòng)力部件在死擋鐵上停留的時(shí)間。通常接 刀具在加工終了時(shí)無(wú)進(jìn)給狀態(tài)下轉(zhuǎn) 5~10轉(zhuǎn)所需的時(shí)間（min）。 l快進(jìn)l快退——?jiǎng)恿Σ考爝M(jìn)、快退的行程長(zhǎng)度（m V快 動(dòng)力部件快速行程的速

28、度。通常機(jī)械滑臺(tái)取 5~6m/min,液壓滑臺(tái) 3~10m/min。 t移一一工作臺(tái)移動(dòng)和回轉(zhuǎn)一個(gè)工位所需時(shí)間，一般在 3~8秒。 t裝卸一一工件安裝和清除切屑的時(shí)間。它根據(jù)工件尺寸大小、裝卸方便性及工 人熟級(jí)程度，一般取0.5~1.5分。 根據(jù)本組合機(jī)床的年產(chǎn)量10萬(wàn)臺(tái)，可選用下列數(shù)據(jù)計(jì)算 Q實(shí)： t停：在加工終了無(wú)進(jìn)給狀態(tài)下轉(zhuǎn) 7轉(zhuǎn)。 V快：取 1 0m/min。 t移——取3秒。 t裝卸——取0.6分。 三面Q實(shí)具體計(jì)算如下 左邊 機(jī)二 40 . 40 . 7 1.18（分） 97 52 650 0.3 0.38 3 輔 0.6 二 0.72 分

29、 10 60 T 單=1.18+0.72=1.9（分） 右邊 26 40 23 4 機(jī) 7/160 = 2.88（分） 18 48 48 48 —0.32 +0.45 丄 丄 '八* 輔 3/60 0.6 =0.72 分 單=2.88+0.72=3.6 （/ 分） 后邊 機(jī)二 38 42」3.43（分） 36 18 240 0.2 0.28 輔 3/60 0.6 二 0.698 分 10 T 單=3.43+0.698=4.128 （分） 對(duì)多面和多工位機(jī)床，在計(jì)算時(shí)應(yīng)以所有工位中機(jī)加工時(shí)間和輔助時(shí)間之和最長(zhǎng) 的作為機(jī)床的單件工時(shí)，所以選

30、用后面加工的 T單來(lái)計(jì)算Q實(shí)。 ??? Q 實(shí)=60/4.12=14.5 （件/ 時(shí)） 3.4.2理想生產(chǎn)率Q 使用單位接年生產(chǎn)綱領(lǐng)十萬(wàn)臺(tái)（考慮備品率、廢品率在內(nèi)的年產(chǎn)量）計(jì)算的機(jī)床 生產(chǎn)率為理想生產(chǎn)率。 當(dāng)接三班制生產(chǎn)時(shí)，全年工時(shí)為 7200小時(shí)，則Q理=90000 /7200=12.5 （件/小 時(shí)） 3.4.3機(jī)床負(fù)荷率 Q理/Q實(shí)二者的比值即為負(fù)荷率 根據(jù)組合機(jī)床的使用經(jīng)驗(yàn)，適宜的機(jī)床負(fù)荷率為 n負(fù)=0.75~0.90 一 12 5 而實(shí)際 n負(fù)= 0.86 14.5 計(jì)算的n值合于［山］表10-4中推薦的數(shù)值，則設(shè)計(jì)的切削用量是合理的 3.4.4生產(chǎn)率計(jì)算卡

31、 被加 工零 件 圖號(hào) Du3023-002 毛坯種類(lèi) 鑄件 名稱(chēng) 195柴油機(jī)機(jī)體 毛壞重量 22kg 材料 鑄鐵 硬度 HB 170~241  工序 名稱(chēng) 二面精鏜機(jī)體現(xiàn) 工序號(hào) 序號(hào) 工 步 名 稱(chēng) 被 加 工 零 件 加 工 直 徑 mm 加 工 長(zhǎng) 度 mm 工 作 行 程 mm 切削 建層 米 /分 每分鐘轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)4 每 分 鐘 進(jìn) 給 量 mm / 分 每 轉(zhuǎn) 進(jìn) 給 量mm /轉(zhuǎn) 工時(shí)（分） 機(jī)動(dòng) 時(shí)間 輔助時(shí)間 共 計(jì) 1 裝入工件

32、 0.3 2 工件定位 夾緊 0.006 3 后動(dòng)力部 件快進(jìn) 0.02 4 后動(dòng)力部 件一工進(jìn) ①110 30 38 88.9 240 36 0.15 1.13 5 后動(dòng)力部 件二工進(jìn) ①110 30 42 82 240 18 0.075 2.3 6 死擋鐵停留 0.03 7 后動(dòng)力部 件快退 280 0.028 8 松開(kāi)工件

33、 20 0.002 9 卸下工件 0.3 備注 本機(jī)床裝卸時(shí)間取20.6分 單件總工時(shí) 3.43 0.686 4.716 機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率 14.5（件/ 時(shí)） 機(jī)床理想生產(chǎn)率 12.5（件/ 時(shí)） 負(fù)荷率 0.86 3.5 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 3.5.1 聯(lián)系尺寸圖的作用 聯(lián)系尺寸圖用來(lái)表示機(jī)床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運(yùn)動(dòng)關(guān)系， 以檢驗(yàn)機(jī)床各 部件相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求； 通用部件的選擇是否合適， 并為進(jìn)一步 展開(kāi)主軸箱夾具等專(zhuān)用部件、 零件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)， 聯(lián)系尺寸圖也可看成是簡(jiǎn)化的機(jī) 床總圖

34、，它表示機(jī)床的配置形式及總體布局。 3.5.2 機(jī)床裝料高度的確定 裝料高度H —般是指機(jī)床上工件安裝基面至地面的距離。 組合機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)中推薦的 裝料高度為1060mm具體設(shè)計(jì)情況可在850~1060mr范圍內(nèi)造取，圖中應(yīng)標(biāo)注為： 160+440+560+( <170)<1060mn合適 確定裝料高度后， 還要考慮以下兩組尺寸的聯(lián)系關(guān)系， 現(xiàn)以圖中所示尺寸加以說(shuō) 明。 由中間底座和夾具計(jì)算的裝料高度尺寸： H=H1+H2+H3 式中H裝料高度 H1――支承塊高度 H2夾具底座高度 H3中間底座高度 由公式可知，當(dāng)裝料高度和通用部件選定后，便后計(jì)算出夾具底座的高

35、度。 圖中標(biāo)注查得，裝料高度 H為1060mm支承塊高度H1為60mm中間底座高度 H3 為 560mm。 則夾具底座高度 H2=1060-60-560=440mm 由動(dòng)力部件和側(cè)底計(jì)算的裝料高度尺寸 H=h1+h2+h3+h4+h5-hmin 式中：h1――多軸箱最低主軸高度 h2——多軸箱底面至滑臺(tái)頂面之間的距離 h3――滑臺(tái)的高度 h4――調(diào)整墊塊的高度(包括5mm的調(diào)整塊) h5――側(cè)底座的高度 hmin――被加工零件最低孔至工件安裝基面的距離 由公式可知，當(dāng)通用部件選取后，h2,h3,h5便確定，H僅與h1,h4有關(guān)，h1由 多軸箱設(shè)計(jì)確定。這樣便可由確定的裝

36、料高度計(jì)算出調(diào)整塊的厚度 h4 圖中 h1=230mm h2=120mm h3=130mm h5=560mm hmi n=10mm 則調(diào)整墊塊高度 h4=1060-230-120-130-560-10=10(mm) 3.5.3夾具輪廓尺寸的確定 夾具輪廓尺寸的指夾具底座的輪廓尺寸即長(zhǎng)x寬x高。 長(zhǎng)度尺寸與工件長(zhǎng)度尺寸、工件至模板間距離尺寸，模板架厚度尺寸有關(guān)。 從機(jī)床總圖中查得工件長(zhǎng)度尺寸為 176mm工件至模板間距離及模板架厚度分別 為 482mm,542m則夾具總長(zhǎng)為 482+542+176=1200mm 高度尺寸由前裝料高度尺寸定為1060mm 寬度尺寸，除考慮工件本

37、身寬度尺寸外，再加其它寬度方向上能布置下工件的定 位、夾緊及其它機(jī)構(gòu)從工序圖中查得寬度尺寸為 184mm 這樣可確定夾具草圖 夾具草圖 3.5.4中間底座尺寸的確定 由加工示意圖中被步確定定的多軸箱端面至工件端面在加工終了時(shí)的距離， 動(dòng)力 部件及其配套部件的聯(lián)系尺寸，便可確定中間底座的尺寸。在確定中間底座長(zhǎng)度尺寸 時(shí)要考慮以下兩組尺寸關(guān)系。 由加工示意圖和多軸箱尺寸確定兩動(dòng)力箱端面間的距離 L。 L=-Ll+L?+L.3 + L4+L5 式中：Li，L5——為左右多軸箱的厚度 L 2, L4 加工示意圖中確定的左右多軸箱至工件端面的距離。 L3 工件的長(zhǎng)度 由機(jī)床

38、總圖中查得， L1=330， L5=345， L3=176 由加工示意圖中查得， L2=880， L4=750 則兩動(dòng)力箱端面距離 L=330+345+880+750=2305 由動(dòng)力滑臺(tái)、側(cè)底座、中間底座也可確定兩動(dòng)力箱端面間的距離 L' L' =l 1+l 2+l 3+lx+l 4+l 5+l 6 式中： l 1,l 6 —— 左右動(dòng)力箱與滑臺(tái)連接形成的尺寸 l 2,l 5—— 在行程終了時(shí)，滑臺(tái)前端與滑座之距 l 3,l 4—— 左右滑座端面至側(cè)底端面之距 由機(jī)床總圖查得， l 1=l 6=300, l 2=l 5=40, l 3=l 4=10

39、0 在圖中必須保證 L= L '，則中間底座lx尺寸為 Lx=l 1+l 2+l 3+l 4+l 5- (l 1+l 2+l 4+l 5+l 6) 則 lx=2305- ( 300+40+100+40+300) =1425mm 3.5.5 動(dòng)力部件總選種的確定 動(dòng)力部件的總行程等于向前備量，工作行程和向后備量之和；向后備量要保證 方便地裝卸刀具由加工示意圖知 左動(dòng)力箱動(dòng)力部件總選種為： 40+40+300+380+20=780mm 右動(dòng)力箱動(dòng)力部件總行程為： 320+26+23+40+4+450+20=883mm 后動(dòng)力箱動(dòng)力部件總行程為： 200+

40、28+42+280+20+580mm 4. 左主軸箱的設(shè)計(jì)及計(jì)算 主軸箱是組合機(jī)床的重要組成部分， 它關(guān)系到組合機(jī)床質(zhì)量的好壞， 它是選用通 用零件，按專(zhuān)用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的，是用于布置（按所要求的坐標(biāo)位置）機(jī)床工作主軸 及傳動(dòng)件和相應(yīng)的附加機(jī)構(gòu)，它通過(guò)按一定速比排布傳動(dòng)齒輪，把動(dòng)力從動(dòng)力部件 動(dòng)力頭、動(dòng)力箱、電動(dòng)機(jī)等齒輪傳遞給個(gè)工作軸， 使其獲得所要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn) 向的。 這種主軸箱主軸剛性不是很高的，因?yàn)檫@種主軸箱主軸的前后支撐均 150mm左 右，而刀具的懸伸長(zhǎng)度往往是主軸支撐的好幾倍， 在這種情況下， 單憑主軸本身是不 能保證孔加工的位置精度的，而主要由夾具的導(dǎo)向裝置來(lái)保證。 箱體

41、上蓋材料為HT10Q前后蓋用HT15Q采用規(guī)格為630x500型號(hào)為T(mén)711-11， 箱體材料為HT200 4.1 .繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)要求，按“三圖一卡”查出的主軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖如下圖所示： 主軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖 一-楚脣廉 注： (1) 被加工零件 編號(hào)及名稱(chēng)：S195柴油機(jī)左主軸箱箱體 材料：HT20Q 硬度 HB=17—255 (2) 主軸外伸尺寸及切削用量 在本設(shè)計(jì)中，我設(shè)計(jì)的是 S195柴油機(jī)機(jī)體，三面精鏜床左主軸箱的設(shè)計(jì)，在編 制原始依據(jù)圖時(shí)，從“三圖一卡”中查得知： 1) 主軸箱輪廓尺寸為630x500; 2) 工件輪廓

42、尺寸、及各孔位置尺寸； 3) 工件與主軸箱相對(duì)位置尺寸。 據(jù)此，可編制出左主軸箱的設(shè)計(jì)依據(jù)圖 該圖主要內(nèi)容有： 1) 計(jì)算各軸的位置尺寸及工件與主軸箱的相關(guān)尺寸 2） 在圖中標(biāo)出主軸轉(zhuǎn)向。 3） 標(biāo)出主軸箱的外形尺寸及其他相關(guān)部件的聯(lián)系尺寸。 4） 列表標(biāo)明工件材料，加工表面要求，并注出各主軸的工序內(nèi)容，主軸外伸部 分尺寸和切削用量等。 5） 注出部件型號(hào)，功率N,轉(zhuǎn)速n和其他主要參數(shù)。 4.2 .主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇及動(dòng)力計(jì)算 4. 2. 1主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇 軸承形式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征，主軸 1, 2, 4, 5, 6均為進(jìn)行鏜削加工的 主軸，軸向切削力量較小，但

43、不可忽略，故對(duì)這類(lèi)主軸 1, 2, 4, 5, 6的前后支撐均 采用圓錐滾子軸承，用以承受較大的徑向力和軸向力，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，用的軸的個(gè)數(shù)少， 裝配、調(diào)整均較方便。 主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇，除了軸承外，還應(yīng)考慮到軸頭結(jié)構(gòu)。對(duì)于所選的短主軸1, 2, 4, 5, 6采用浮動(dòng)卡頭與刀具連接，用單導(dǎo)向，軸頭用圓柱孔與刀具連接，用普 通平鍵傳遞扭矩，固定螺釘做軸向定位。 4. 2. 2主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定 主軸箱中齒輪的模數(shù)通常有2、2.5、3、3.5、4等幾種,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),初選模數(shù)可由 公式： 」 /__N“ m 一 30 ~ 32 3 : mm 參閱《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 Tz漢N 估算

44、,再通過(guò)類(lèi)比法，從通用系列中選用各齒輪的模數(shù)，對(duì)于本次設(shè)計(jì)的主軸箱，由于 主要傳動(dòng)鍵中的齒輪往往和多個(gè)齒輪嚙合，受力交復(fù)雜，往往速度較低，受力較大。故 選用模數(shù)較大的齒輪，同時(shí)為了便于組織生產(chǎn)，在同一主軸箱中齒輪模數(shù)最好不多于 兩種。綜合考慮，本設(shè)計(jì)中取傳動(dòng)齒輪模數(shù) m=3 5總結(jié) 本人設(shè)計(jì)的S195柴油機(jī)機(jī)體三面孔精鏜組合機(jī)床對(duì)擴(kuò)大柴油機(jī)的生產(chǎn)能力，提 高生產(chǎn)效率，增加經(jīng)濟(jì)效益起著很大的作用。 總體方案還是較合理，機(jī)床總圖已達(dá)到要求。整臺(tái)機(jī)床采用的液壓滑臺(tái)，電器控 制等有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)，對(duì)減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度有明顯效果， 且降低了對(duì)工人 的技術(shù)要求。還兼具調(diào)整、維護(hù)、保養(yǎng)方便的特點(diǎn)

45、。所選的通用零部件都符合規(guī)定的 要求。 注解： ① 戴曙.金屬切削機(jī)床 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1994年 ② 揚(yáng)列群 . 形狀和位置公差 . 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 1992 年 參考文獻(xiàn)： [1] 謝家瀛 . 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1994 年 [2] 大連組合機(jī)床研究所 . 組合機(jī)床設(shè)計(jì)（第一冊(cè)） . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1975年 [3] 大連組合機(jī)床研究所 . 組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1975 年 [4] 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) . 組合機(jī)床設(shè)計(jì) . 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 1985 年 [5] 王先達(dá). 機(jī)械制造工藝學(xué) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1995 年 [6] 揚(yáng)黎明. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) . 北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 1996 年 [7] 徐仁發(fā). 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) . 重慶：重慶大學(xué)出版社， 1993 年 [8] 孟少庚. 機(jī)械加工工藝手冊(cè) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1992 年