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畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
0 前 言
四年來，我們?cè)邴}城工學(xué)院特別是機(jī)械系領(lǐng)導(dǎo)的深切關(guān)懷下，即將完成大學(xué)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)。在此我們將通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)來檢驗(yàn)和證明我們四年來取得的成果。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是有學(xué)校分組分配課題，我的課題是：S195柴油機(jī)機(jī)體孔用精鏜組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)及左主軸箱的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)之前我們先后到了鹽城市的幾個(gè)大的機(jī)械廠進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)習(xí)考察，它們分別是江淮動(dòng)力廠、鹽城機(jī)床廠、紅旗機(jī)床廠、躍達(dá)拖拉機(jī)廠。在實(shí)習(xí)期間我們的課題指導(dǎo)老師給我們進(jìn)行了詳細(xì)的指導(dǎo)講解，使我在設(shè)計(jì)之初就對(duì)S195柴油機(jī)的加工過程和具體的孔的精鏜過程和方法有了較深的理解，并且對(duì)組合機(jī)床的設(shè)計(jì)加工總過程特別是左主軸箱的解剖裝配結(jié)構(gòu)和工作原理作了深入的調(diào)查。這為我們后來進(jìn)行具體的畢業(yè)設(shè)計(jì)奠定了很好的基礎(chǔ)。
Ｓ195柴油機(jī)以其設(shè)計(jì)緊湊,啟動(dòng)輕便,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)。我國傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(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和軸類零件（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)國家要相對(duì)落后，國內(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)要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝，研制新產(chǎn)品，由過去的"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、多品種加工的市場(chǎng)需求。
設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，為使加工過程順利進(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)注意的問題。經(jīng)過分析比較，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。
我們?cè)O(shè)計(jì)的組合機(jī)床如果能合理的應(yīng)用到實(shí)際中去，必定能大大提高生產(chǎn)效率，為廠家?guī)磔^高的生產(chǎn)效益。
2003年6月
1.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)床加工以及采用組合機(jī)床加工是否合理的問題。如果確定可以利用組合機(jī)床加工，為使加工過程順利進(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)注意的問題。經(jīng)過分析比較，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，通過三個(gè)動(dòng)力頭，主軸箱鏜銷頭，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。
1.1影響組合機(jī)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〈=0.05mm）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S195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。
1.1.2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。
1.1.3零件的生產(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。
1.1.4機(jī)床的使用條件
如使用廠車間溫度比較高，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)。
1.2 機(jī)體的定位與夾緊
定位：
箱體類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。
1.3. 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。
2. 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)及計(jì)算
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，下面談?wù)勥@些圖紙的設(shè)計(jì)。
2.1被加工零件工序圖
2.1.1被加工零件工序圖的設(shè)計(jì)
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)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
2.1.2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。
2.2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)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)。
2.2.1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ф40，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)套上開引刀槽，以便鏜刀通過，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[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)向來保證的。
①選擇導(dǎo)向類型
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。
SM1=SM2， n1f1=n2f2
根據(jù)這個(gè)原理計(jì)算切削用量如下
查[П]
表3-T， V=70~90米/分
f=0.12毫米/轉(zhuǎn)
由公式，
從上述兩個(gè)范圍中選取一個(gè)適中的數(shù)值，即n=500rpm，由此倒過去，由公式
(4) 確定主軸類型及尺寸
因本機(jī)床是精鏜孔，根據(jù)制定的切削用量通過T=9.55×106公式計(jì)算得到的扭矩T值很小，則由切削扭矩計(jì)算主軸直徑公式（M—軸所傳遞的扭矩N.mm，B—系數(shù)）計(jì)算的d亦過小，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)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。
一般在國家式夾具機(jī)床上，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。
具體數(shù)值在加工示意圖上標(biāo)注可查閱。
2.3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。
式中，
N動(dòng)——?jiǎng)恿︻^電動(dòng)機(jī)功率
N動(dòng)——切削功率
N進(jìn)——進(jìn)給功率
Η——傳動(dòng)效率，在加工黑色金屬，主軸數(shù)少于15根時(shí)η=0.9
按各刀具造用的切削用量，從[П]中P10
查得各軸N切（左動(dòng)力頭）
當(dāng) V1.2=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
取N動(dòng)=4.0KW
查[Ш]表17-5知，適用Y132M1-6，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)=1KW，η=0.9
則
查[Ш]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)=1KW，η=0.9
則
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
因液壓動(dòng)力頭的進(jìn)給是可以無級(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)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)要兼顧刀具來考慮。
2.4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。
2.4.1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——輔助時(shí)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/SM1+L2/SM2+t得
t輔=t塊+t移+t裝卸=（L快進(jìn)+L快退）/V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）
SM1，SM2——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?！?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——?jiǎng)恿Σ考焖傩谐痰乃俣取ＭǔC(jī)械滑臺(tái)取5~6m/min，液壓滑臺(tái)3~10m/min。
t移——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——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
∴ T單=1.18+0.72=1.9(分)
右邊
∴ T單=2.88+0.72=3.6（/分）
后邊
∴ 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)，所以選用后面加工的T單來計(jì)算Q實(shí)。
∴ Q實(shí)=60/4.12=14.5（件/時(shí)）
2.4.2理想生產(chǎn)率Q
使用單位接年生產(chǎn)綱領(lǐng)十萬臺(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)）
2.4.3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η負(fù)=0.75~0.90
而實(shí)際 η負(fù)=
計(jì)算的η值合于[Ш]表10-4中推薦的數(shù)值，則設(shè)計(jì)的切削用量是合理的。
2.4.4生產(chǎn)率計(jì)算卡
被加工零件
圖號(hào)
Du3023-002
毛坯種類
鑄件
名稱
195柴油機(jī)機(jī)體
毛坯重量
22kg
材料
鑄鐵
硬度
HB：170~241
工序
名稱
三面精鏜機(jī)體現(xiàn)
工序號(hào)
序號(hào)
工
步
名
稱
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)
/分
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
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)
Ф110
30
38
88.9
240
36
0.15
1.13
5
后動(dòng)力部件二工進(jìn)
Ф110
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
松開工件
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
2.5機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
2.5.1聯(lián)系尺寸圖的作用
聯(lián)系尺寸圖用來表示機(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)一步展開主軸箱夾具等專用部件、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，它表示機(jī)床的配置形式及總體布局。
2.5.2機(jī)床裝料高度的確定
裝料高度H一般是指機(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850~1060mm范圍內(nèi)造取，圖中應(yīng)標(biāo)注為：
160+440+560+（<170）<1060mm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
hmin=10mm
則調(diào)整墊塊高度h4=1060-230-120-130-560-10=10(mm)
2.5.3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)×寬×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,542mm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
2.5.4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=-L1+L2+L3+L4+L5
式中：L1，L5——為左右多軸箱的厚度
L2，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’=l1+l2+l3+lx+l4+l5+l6
式中：l1,l6——左右動(dòng)力箱與滑臺(tái)連接形成的尺寸
l2,l5——在行程終了時(shí)，滑臺(tái)前端與滑座之距
l3,l4——左右滑座端面至側(cè)底端面之距
由機(jī)床總圖查得，
l1=l6=300, l2=l5=40, l3=l4=100
在圖中必須保證L= L’，則中間底座lx尺寸為
Lx=l1+l2+l3+l4+l5-（l1+l2+l4+l5+l6）
則 lx=2305-（300+40+100+40+300）
=1425mm
2.5.5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+28+42+280+20+580mm
3.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)向裝置來保證。
箱體上蓋材料為HT100，前后蓋用HT150，采用規(guī)格為630x500型號(hào)為T711-11，箱體材料為HT200。
3.1．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
注:
（1）被加工零件
編號(hào)及名稱：S195柴油機(jī)左主軸箱箱體
材料：HT200，硬度HB=175—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)。
3.2．主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇及動(dòng)力計(jì)算
3．2．2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，但不可忽略，故對(duì)這類主軸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。
3．2．2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:
參閱《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》
估算,再通過類比法,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。
3.2.3主軸箱的動(dòng)力計(jì)算及主軸直徑的確定
主軸箱動(dòng)力計(jì)算，包括主軸箱所需功率和進(jìn)給力的計(jì)算。
在負(fù)載未確定前，按N=N1/η初估主軸想所需功率，N1——各主軸切削功率總和，η——主軸箱傳動(dòng)效率，主軸數(shù)小于5且加工的零件材料為鑄鐵，故取η=0.9。
孔1，2，4，5，6為精鏜孔，HB=170-241，由前面知t=1.5mm，主軸外伸尺寸及切削用量見前述。
查[2]圖 1-7，取Px修正系數(shù)Kpx1=0.925，Kpx2=1,同時(shí)取Pz修正系數(shù)Kpz1=0.96,Kpz2=1,Kpz3=1,計(jì)算程序如下：
對(duì)1，2軸：
軸向力: （下列各公式均參閱《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》）
Px=PxKPx1KPx2
t1=1.3mm,t2=0.2mm, f1=0.15mm/r, f2=0.08mm/r, 則
Px1=Px01Kpx1Kpx2
=7.50.9521
=6.935 kg
Px2=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
=0.350.9611
=0.528 kw
N2=N02*Kpz1*Kpz2*Kpz3=0.0499 kw
軸承承受扭矩：
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取主軸直徑d=25mm,外伸直徑為
故1，2軸直徑為d=25mm .
對(duì)6軸：
軸向力：
Px=Px2Kpx1Kpx2 故
Px1=7.50.9231=6.9375 kg
Px2=0.550.9251=0.50875 kg
圓周力：
Pz=Pz0Kpz1Kpz2Kpz3 故
Pz1=310.9611=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
軸能承受的扭矩：
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軸直徑 d=25mm ，外伸尺寸直徑為
Px=Px2Kpx1Kpx2
Px1=7.490.9251=6.9283 kg
Px2=0.530.9231=0.4903 kg
圓周力：
Pz=Pz0Kpz1Kpz2Kpz3 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
軸能承受的扭矩：
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軸直徑 d=25mm ，外伸尺寸直徑為
Px=Px2Kpx1Kpx2
Px1=5.580.9231=5.1615 kg
Px2=0.420.9251=0.3885 kg
圓周力：
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
軸能承受的扭矩：
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軸直徑 d=25mm ，外伸尺寸直徑為
綜上計(jì)算：
A．求得總切削功率N切
N切=N11+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
做主軸箱所需功率N主
N主=N切/?=2.4769/0.9=2.752 kw
根據(jù)N主，求得主軸傳動(dòng)電機(jī)即動(dòng)力箱電機(jī)N動(dòng)
N動(dòng)>（N主 N進(jìn)）/ ? ，取N動(dòng)N動(dòng) 則
N動(dòng)（2.732+1）/0.9 N動(dòng)4.169 kw
查表選用TD40A，電動(dòng)機(jī)功率為55kw足夠。
B．進(jìn)給力計(jì)算
P進(jìn)= P=P1+P2+P3+…+Pn
P1,P2,P3…,Pn為各主軸切削功率時(shí)產(chǎn)生的軸向力 故
P進(jìn)=6.93752+0.508752+6.9375+0.50875
+6.9283+0.4903+5.1615+0.3885
=35.307
根據(jù)P進(jìn)選擇動(dòng)力滑臺(tái)。
實(shí)際上選取動(dòng)力滑臺(tái)時(shí)，動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給力應(yīng)大于所求得的進(jìn)給力，這里因?yàn)檫€要克服滑臺(tái)移動(dòng)時(shí)引起摩擦阻力的故。
3.3．傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.3.1主軸位置的分析及傳動(dòng)比的分配
S195柴油機(jī)機(jī)體上的位置可歸納為任意分布形式，其中1，2，4，可按“三點(diǎn)定圓”的原理化為圓分布，這樣即可在圓心上設(shè)置中間傳動(dòng)軸7，傳動(dòng)軸7軸的中間傳動(dòng)軸8，在5，6連心線上設(shè)置傳動(dòng)軸10。
3.3.2確定驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)向極其在主軸箱上的位置
這里采用的是機(jī)械動(dòng)力頭，因驅(qū)動(dòng)軸0的旋轉(zhuǎn)方向與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向有關(guān)，規(guī)定為逆時(shí)針方向，驅(qū)動(dòng)軸專素按動(dòng)力箱型號(hào)定為480r/min；其水平方向在主軸箱中心線上，垂直方向有動(dòng)力箱確定。
3.3.3主軸箱的潤滑、手柄軸的設(shè)置
潤滑：
大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱采用葉片泵潤滑，油泵打出的油經(jīng)分油器分向各潤滑部件。本主軸箱潤滑方式定位：主軸箱前后壁見得齒輪和軸用油盤潤滑，箱體和后蓋以及和前蓋間齒輪用油管潤滑。通過直接安裝在泵軸上的齒輪直接傳動(dòng)，且由于本機(jī)床前蓋易于拆卸，故不設(shè)計(jì)專供拆卸油泵用的油泵蓋。待主軸箱傳動(dòng)環(huán)節(jié)安排好后，再用根據(jù)具體尺寸安排油泵位置。
手柄軸的設(shè)置：
組合機(jī)床主軸箱上一般都有較多的刀具，為了便于更換和調(diào)整刀具，或是裝配和維修時(shí)檢驗(yàn)主軸精度，一般每個(gè)主軸箱上都要設(shè)置一個(gè)手柄軸，以便手動(dòng)回轉(zhuǎn)主軸。
考慮到操作方便，在主軸箱布置好后把手柄軸選在靠近操作者的一側(cè)，并給操作者留有充分的操作空間，以便扳動(dòng)操作手柄。
3.4．主軸箱坐標(biāo)計(jì)算
主軸箱坐標(biāo)計(jì)算是根據(jù)已知的驅(qū)動(dòng)軸和主軸位置及傳動(dòng)關(guān)系，計(jì)算出中間傳動(dòng)軸的坐標(biāo)。
3.4.1軸坐標(biāo)系原點(diǎn)的確定
為了計(jì)算主軸箱的各軸坐標(biāo)，在箱內(nèi)選擇一個(gè)原點(diǎn)，如圖所示。通常選取主軸箱體底平面與通過其定位銷孔的垂線交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，E=50mm,距主軸箱底面H=30mm。
主軸箱坐標(biāo)原點(diǎn)的確定
3.4.2主軸箱坐標(biāo)計(jì)算的順序
計(jì)算順序是：首先確定主軸的坐標(biāo)，然后計(jì)算與這些主軸有直接嚙合關(guān)系的傳動(dòng)軸坐標(biāo)，再按順序計(jì)算其余軸的坐標(biāo)。
3.4.3主軸坐標(biāo)的設(shè)置
主軸坐標(biāo)是按主軸箱的原始依據(jù)或被加工零件工序圖進(jìn)行的，為了確保主軸坐標(biāo)的正確性，一般要按被加工零件圖進(jìn)行一次驗(yàn)算。主軸計(jì)算精度，要求精確到小數(shù)點(diǎn)后三位數(shù)字。
當(dāng)被加工零件的孔距尺寸帶有公差時(shí)，在計(jì)算過程中應(yīng)考慮公差的影響。主要是那些帶單向公差或雙向不等公差的尺寸，應(yīng)當(dāng)把公差計(jì)算進(jìn)去，是主軸的名義坐標(biāo)尺寸位于公差帶中央。
軸[5]
軸[3]
軸[6]
軸[4]
軸[1]
軸[2]
3.4.4傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算
傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算，它可分為與一軸定距的傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算,與二軸定傳動(dòng)坐標(biāo)軸的計(jì)算，與三軸定傳動(dòng)坐標(biāo)軸的計(jì)算等三種情況。
軸[10]： 公式均參閱《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》
R1=63 R2=58.5
a=119.310 b=12.93
軸[7]： 公式均參閱《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》
油泵傳動(dòng)軸[11]：
設(shè) x11=238.810 y11=83.364
軸[9]：
R1=106 R2=69 R12=1123 R22=4761
a=26.190 b=46.636
驗(yàn)： 公式參閱《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》
軸[8]： R1=120 R2=94 a=80.480
R12=144000 R22=8836 b=176.636
d2=12406.74279
驗(yàn)：
以上公式參閱《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》
3.4.5坐標(biāo)驗(yàn)算
主軸及傳動(dòng)軸的坐標(biāo)驗(yàn)算是按齒輪布置圖的齒輪嚙合關(guān)系驗(yàn)算中心距,按下表列出坐標(biāo)驗(yàn)算表，表中是按坐標(biāo)算出中心距，A是按傳動(dòng)齒輪的節(jié)圓的直徑算出的中心距。 是兩者之差。
坐標(biāo)驗(yàn)算表如下所示：
N--N
x
y
A
7
1
82.650
87.000
120.000
120
0
2
82.650
87.000
120.000
120
0
4
102.270
8.420
102.616
102
+0.616
8
6.330
3.787
94.000
94
0
9
8
86.810
82.849
120.000
120
0
11
69.000
0
69.000
69
0
10
5
62.947
2.592
63.000
63
0
6
56.363
15.542
58.467
58.5
-0.967
0
62.947
46.062
78.000
78
0
3．5校核計(jì)算
3．5．1軸的校核計(jì)算
在確定主軸、傳動(dòng)軸的直徑時(shí)，參考了《組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》中所推薦的有關(guān)數(shù)據(jù)，又結(jié)合了實(shí)際情況部分地采用了類比法，基本上符合要求，所以在校核時(shí)，只需對(duì)較重要的軸進(jìn)行校核以達(dá)到驗(yàn)證的目的，現(xiàn)以裝配圖軸號(hào)為6的主軸進(jìn)行校核。
校核時(shí)軸上零件的自重忽略不計(jì)，沿寬度分布的力常簡(jiǎn)化為集中力的計(jì)算，集力力的作用點(diǎn)取為輪轂的寬度中點(diǎn)，因此作出計(jì)算簡(jiǎn)圖，如附圖所示：
由上面計(jì)算可知： 計(jì)算簡(jiǎn)圖
1）．圓周力 Ft=326.4 N
參考《金屬切削原理和刀具》中切削
力計(jì)算公式：
垂直切削分力為： P2=95apf0.75Kz
孔產(chǎn)生的切削扭矩
孔產(chǎn)生的切削扭矩為
工作扭矩為
2）．有《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考手冊(cè)》圖1-7T0，PX，計(jì)算查得：
孔： PX0=69.375N
P20=297.6N
N0=0.46KW
孔： PX0=5.0875N
P20=28.8N
N0=0.0334KW
孔產(chǎn)生的切削扭矩 T1=
孔產(chǎn)生的切削扭矩為 T2=
總切削力為 T=T1+T2=5884.8Nmm
為了安全起見，取切削扭矩大植代入軸的強(qiáng)度校核計(jì)算，因而齒輪上所承受的扭矩餓日1344.56N.mm,方向與切削扭矩相反。
齒輪上圓周力Ft和徑向力Fr為：
3）．計(jì)算軸承的支反力，如圖a所示。 公式均參閱《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》
4). 作水平彎矩圖d
在A點(diǎn) MHA=0
在B點(diǎn) MHB=0
在C點(diǎn) MHC’=RBHBC=171.3x55.5=9507.15N.mm
MHC’’=RAHAC=88.4x107.5=9503N.mm
5). 作垂直彎矩圖，如圖c所示。
在A點(diǎn) MV=0
在B點(diǎn) MV=0
在C點(diǎn) MV1=RBVBC=470.67x55.5=26122N.mm
MV2=RAVAC=242.998x107.5=26122N.mm
6). 作合成彎矩圖，如圖f所示。
7). 作軸轉(zhuǎn)矩圖，如圖g所示。
T=5884.8N.mm
軸材料為45號(hào)鋼
其
當(dāng)量扭矩：
強(qiáng)度校核：
對(duì)于實(shí)心軸：
代入上式，
3．5．2軸的精確校核
軸的精確校核主要是校核П軸的垂直截面安全系數(shù)。
由П軸的彎矩圖可知，最大彎矩為：Me1=71410N.mm,并考慮在П軸的A-A截面的疲勞強(qiáng)度，A-A截面（見圖Ш-3）軸徑為d=32mm鍵
b×h=10×8 T2=63.7Nm WP=Лd3/16= 5292 mm3
A-A截面
經(jīng)校核安全
注：[S]見《機(jī)械零件》P270
3．5．3軸承壽命計(jì)算
查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》如：7206軸承數(shù)據(jù)如下：
額定動(dòng)載荷C=24.80KN=24800N
額定靜載荷C0=22.30KN=22300N
極限轉(zhuǎn)速nmax=56000rpm/min(油潤滑)
軸承內(nèi)徑d=30mm外徑D=62MM B=16mm
e=0.36
Pr=FrX+FaY=Fr=1799N
L=
Lh=
軸承預(yù)期壽命Lh=280000小時(shí)。此預(yù)期壽命對(duì)于鏜頭是滿足的。
3．5．4圓柱齒輪的疲勞強(qiáng)度的校核
（以Z=40 M=3的圓柱齒輪為例）
1）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核：
按無限制壽命計(jì)算YN1=1，YN2=1
由圖表查得：（由《機(jī)械零件》P172知）
Ysx1=YX2=1 YSX1=0.9 ，YSX2=1
由式
根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求，安全。
2）齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核：
由式[σ]H=[σ]HO。ZN.ZW
[σ]H1=[σ]HO1。ZN1.ZW1=580MPA
[σ]H2=[σ]HO2。ZN2.ZW2=530MPA
[σ]H1＞ [σ]H2
應(yīng)計(jì)算大齒輪的σh。
由式
齒面接觸疲蘇強(qiáng)度滿足要求安全。
3．5．5鍵的校核
（以鏜桿上的平鍵為例）
鍵10×50GB 1096-79
由 《機(jī)械零件》P92得：
平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件是
[σ]p=60~90查于《機(jī)械零件》表4-1
校核結(jié)果表明：該平鍵強(qiáng)度滿足要求。
3．6標(biāo)準(zhǔn)件的選擇及其它
3．6．1葉片油泵的型號(hào)選擇
因?yàn)楸局鬏S箱是采用驅(qū)動(dòng)軸的第Ⅳ排齒輪傳動(dòng)的，所以在選擇葉片油泵的型號(hào)時(shí)選用：
型號(hào)為：ZIR12-2的一種型號(hào)。詳見《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》。
3．6．2螺塞
本主軸箱放油螺塞安置于油杯下方，靠近箱體里壁（底部），這樣容易放油、清理雜質(zhì)等。選用型號(hào)為Q/ZB220-77六角螺塞，詳見《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》P80。
3．6．3進(jìn)給機(jī)構(gòu)的選擇
根據(jù)鏜頭的總體設(shè)計(jì)方案采用它驅(qū)式進(jìn)給機(jī)構(gòu)。將原臺(tái)座的平導(dǎo)軌改為山為形導(dǎo)軌，用電氣控制訊號(hào)配合實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，切削慢進(jìn)快退，自動(dòng)停車等各種動(dòng)作。
3．6．4主軸箱的潤滑
主軸箱的潤滑采用循環(huán)潤滑。從標(biāo)準(zhǔn)的葉片油泵（R12-1型）打出的潤滑油，經(jīng)油管進(jìn)入配油器，再從配油器引出四根油管，分配到各個(gè)需要潤滑的部位，對(duì)布置在各排齒輪位置上的齒輪，以及軸和軸承進(jìn)行潤滑，經(jīng)潤滑后的潤滑油最后又回到油箱里。
在臥式組合機(jī)床上，主軸箱里的零件采用淋雨的方式潤滑，即在箱體頂部放一個(gè)油盤，從油泵打出的潤滑油，經(jīng)分配引出一根或兩根油管把潤滑油送到油盤里，然后通過油盤上的小孔淋到各個(gè)需要潤滑的零件上。對(duì)于潤滑油不溶易淋到而需要潤滑的零件，如本主軸箱內(nèi)布置引進(jìn)油管進(jìn)行潤滑。
潤滑用的油泵都安裝在主軸箱箱體的前壁上，油泵的轉(zhuǎn)動(dòng)通過潤滑油泵用的傳動(dòng)軸，由布置在第Ⅳ排齒傳輸線位置上的齒輪傳動(dòng)。
油泵的最大轉(zhuǎn)數(shù)為1000轉(zhuǎn)/分，推薦彩油泵的工作轉(zhuǎn)數(shù)為550~800轉(zhuǎn)/分油泵可以正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)。
4. 結(jié) 束 語
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)。所選的通用零部件都符合規(guī)定的要求。
同時(shí)，由于設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)不足，考慮的難免有不夠周到合理的地方，有許多不合理的地方，敬請(qǐng)老師同學(xué)批評(píng)指正，提出寶貴的意見，以便及時(shí)糾正。但就總體而言，本次設(shè)