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鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
0引言
自九九年入學(xué)以來，四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，在畢業(yè)前，我們在校領(lǐng)導(dǎo)、教師的指導(dǎo)下，在教師的精心指導(dǎo)下，基本學(xué)完了機(jī)械制造及設(shè)計(jì)專業(yè)的課程，現(xiàn)進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計(jì)階段。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，我們在鹽城江淮動力機(jī)廠工程技術(shù)人員的帶領(lǐng)下，深入車間，理論聯(lián)系實(shí)際，熟悉了S195柴油機(jī)機(jī)體的加工工藝，了解了每道工序的加工過程，仔細(xì)分析、研究了機(jī)體精鏜的結(jié)構(gòu)特性，根據(jù)指導(dǎo)教師王正剛分配給我的任務(wù)書，新聞記者并收集有關(guān)資料，為畢業(yè)設(shè)計(jì)作好準(zhǔn)備。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)水平的飛速提高，設(shè)計(jì)新產(chǎn)品、新機(jī)床，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，提高生產(chǎn)率，是當(dāng)前生產(chǎn)中的迫在眉捷的任務(wù)。我們四人一組設(shè)計(jì)專用組合機(jī)床（精鏜床）即為一臺高效能，高精度，具有工藝互換性的組合機(jī)床。
在設(shè)計(jì)過程中，由于組合機(jī)床大部分是由標(biāo)準(zhǔn)零件構(gòu)成，另外一些非標(biāo)準(zhǔn)件盡量適應(yīng)工廠的生產(chǎn)條件，使加工和維修方便，大大減少了設(shè)計(jì)工作量。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們經(jīng)受了鍛煉對所學(xué)的理論知識進(jìn)行綜合運(yùn)用，這對今后的工作打下了基礎(chǔ)，這與市校、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和江淮動力機(jī)廠的工程技術(shù)人員的精心指導(dǎo)是分不開的。謹(jǐn)此表示衷心的感謝！限于本人知識水平有限，又沒有工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)中定存在不到之處，敬請老師同學(xué)批評指正，提出寶貴意見，以便及時(shí)糾正。
Ｓ195柴油機(jī)以其設(shè)計(jì)緊湊,啟動輕便,維修簡便,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。介紹了一種適用于Ｓ195柴油機(jī)機(jī)體三面精鏜孔加工的組合機(jī)床,保證了機(jī)體的加工精度,提高了生產(chǎn)效率。Ｓ195柴油機(jī)以其設(shè)計(jì)緊湊,啟動輕便,維修簡便,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。本機(jī)床為液壓驅(qū)動、微機(jī)控制的三面七軸臥式鏜孔機(jī)床,除裝卸工件為人工外,其余預(yù)定的工作循環(huán)均是連續(xù)地自動完成。工件材料為ＨＴ200,機(jī)床從三面同時(shí)加工13個(gè)孔,鏜孔尺寸精度為Ｈ7,表面粗糙度Ｒａ1.6μｍ。主要技術(shù)參數(shù)為:主軸數(shù):7根電機(jī)數(shù):6臺重量:約6本機(jī)床設(shè)計(jì)中采用鏜模法加工,并通過采取下列措施保證了鏜孔的精度。(ａ)提高鏜模、鏜套、鏜桿的制造精度鏜模、鏜套、鏜桿均須經(jīng)精磨后研磨,精度達(dá)到ＩＴ4級,其配合間隙采用配作,這樣就可大大減小被加工孔的圓度誤差。(ｂ)采用鏜桿水平定向、工件相對平移的方法,每一孔分別采用一把鏜刀進(jìn)行加工。機(jī)床的主要特點(diǎn)(1)大跨度等直徑同軸孔尺寸精度達(dá)到Ｈ6級如圖4所示,Ｓ195柴油機(jī)機(jī)體上的4 Φ520-0.03軸承孔用于安裝上下平衡軸,此孔組跨度為176ｍｍ,系大跨度等直徑同軸孔。常規(guī)加工中,當(dāng)?shù)毒邚挠也壳腥霑r(shí),由于Ａ、Ｃ兩孔系待加工孔,加工Ｂ、Ｄ兩孔的刀具就無法分別從Ａ、Ｃ兩孔通過。這種大跨度同軸孔加工相當(dāng)于鏜深孔。由于加工行程長,故若采用剛性主軸加工,則主軸懸臂較長,剛性差;若采用鏜模法加工,則會使鏜桿的不同部位被鏜套所包容。主軸的受力變形將使加工的兩組等直徑同軸孔產(chǎn)生錐度(約0 01ｍｍ)和橢圓度(約0 01ｍｍ)。本機(jī)床設(shè)計(jì)中,同一側(cè)面鏜桿必須轉(zhuǎn)速相同或成整數(shù)倍;設(shè)計(jì)和安裝同一側(cè)面的主軸、浮動接頭,鏜桿上鍵槽方向要一致,鏜桿上同一側(cè)面鏜刀孔方向也要一致;在主軸箱的最低速主軸上還必須設(shè)置主軸定向裝置等等,以保證主軸定向后同一側(cè)面鏜刀刀尖均朝同一方向。加工中為防止刮平面時(shí)工件移動,需要對機(jī)體有較大的夾緊力,但由于機(jī)體剛性差,若夾緊力過大,則會使機(jī)體產(chǎn)生較大的夾緊變形,使鏜削后的機(jī)體內(nèi)孔失圓。本機(jī)床液壓系統(tǒng)中采用二次壓力,鏜孔時(shí)機(jī)體受輕壓,刮平面時(shí)受重壓,從而很好地解決了上述問題。氣缸套孔止口深度精度穩(wěn)定在0 025ｍｍ,止口底面與氣缸套孔中心線垂直度穩(wěn)定在0 015/100。氣缸套孔止口深度的加工精度和止口底面與氣缸套孔中心線的垂直度要求,將直接影響氣缸套孔凸緣上平面到機(jī)體頂面的突起量大小,影響缸蓋與缸蓋凸緣之間氣缸墊的壓合松緊程度,從而影響氣缸墊壽命、氣缸的密封和氣缸壓縮比,最終影響柴油機(jī)的性能和油耗量, 本機(jī)床系臥式布置,氣缸套孔與主軸孔在同一水平面上,加工止口時(shí)考慮到采用“一面兩銷”定位方式,由于定位銷、孔的制造誤差和磨損,因而定位誤差較大(約有0 05ｍｍ)。為減少定位誤差,采用定位塊,以機(jī)體氣缸蓋面上的一點(diǎn)定位。本機(jī)床的潤滑系統(tǒng)如圖所示,油池安裝在機(jī)床踏腳板下面,通過油泵將潤滑油泵入油箱。油箱設(shè)置在夾具頂面,機(jī)床利用油箱與鏜套、鏜桿之間的高度差,采取自重潤滑。由于油箱較大,潤滑油流量也較大,所以潤滑充分。潤滑油潤滑后經(jīng)床身的回油槽又回到油池中,可反復(fù)使用。在油箱內(nèi)裝有浮子。泵油時(shí)浮子上升,當(dāng)上升到上極限位置時(shí),擋鐵壓下行程開關(guān),電機(jī)停轉(zhuǎn),油泵即停止泵油;當(dāng)油箱內(nèi)油面低于下極限位置時(shí),擋鐵隨浮子落下并壓下行程開關(guān),此時(shí),機(jī)床各滑臺就地停止運(yùn)行,各主軸停止旋轉(zhuǎn),防止了鏜套、鏜桿因缺油潤滑而咬死,同時(shí)電機(jī)旋轉(zhuǎn),油泵開始從油池中泵油。
鏜桿和鏜套均采用高硬度耐磨材料38ＣｒＭｏＡ1Ａ,并經(jīng)熱處理,鏜孔線速度最高達(dá)122 5ｍ/ｍｉｎ,鏜桿和鏜套間滑動線速度最高達(dá)131 9ｍ/ｍｉｎ,分別超過一般鏜床加工的25%和35%左右。采用變速馬達(dá), 鏜孔時(shí)用高速,刮平面時(shí)用低速,速比為4∶1,既保證了平面的刮削精度,又提高了鏜孔的效率。大跨度等直徑同軸孔采用鏜桿水平定向、工件平移的鏜模法加工,使機(jī)體上的多孔能同時(shí)進(jìn)行加工,提高了生產(chǎn)率近50%。加工中除了裝卸工件外,定位、夾緊、加工過程等均自動進(jìn)行。本機(jī)床在設(shè)計(jì)中,吸取了現(xiàn)有機(jī)床加工的優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)、布局合理,較好地滿足了柴油機(jī)機(jī)體的孔系加工質(zhì)量要求,大大提高了生產(chǎn)率。如果在該機(jī)床中設(shè)置鏜孔孔徑自動測量、鏜刀自動補(bǔ)償調(diào)整裝置和鐵屑自動分離、自動排除裝置,則可獲得更高的生產(chǎn)效率。
2003年6月
1 工藝方案的擬定
本設(shè)計(jì)是為195型柴油機(jī)機(jī)體的三面孔實(shí)行鏜孔工序，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)三面精鏜的組合鏜床，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，故必須設(shè)計(jì)一個(gè)三面精鏜的組合鏜床，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，故必須設(shè)計(jì)一三面精鏜組合鏜床。
由于被加工零件一機(jī)體、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，故將彩臥式床身，通過三個(gè)動力頭，主軸箱鏜銷頭，一次性完成該工序較為妥貼。
以上作為本次設(shè)計(jì)的初定方案。
影響機(jī)床工藝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
由于機(jī)體孔的表面粗糙度在6.3~1.6微米間，且孔與孔之間有較高的位置精度要求，安排工藝應(yīng)在一個(gè)安裝工位上對所有孔同時(shí)進(jìn)行最終精加工。因機(jī)體孔間距較小立式加工時(shí)，有利于切屑落入下導(dǎo)向，造成導(dǎo)向精度早期走失，不利于保證加工精度，所以應(yīng)用臥式床身。
為提高機(jī)床工作過程中的穩(wěn)定性，鏜頭滑臺應(yīng)采用矩型導(dǎo)軌型式。
1.2被加工零件的特點(diǎn)
機(jī)體材料為鑄鐵，且機(jī)體孔分布在不同壁上，通常在一根鏜桿上安裝多個(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。
被加工孔與基面相垂直，且機(jī)體的安裝方便，高度較小的細(xì)長工件，宜用臥式機(jī)床，又因機(jī)體較大，采用單工位機(jī)床加工較適宜。
1.3零件的生產(chǎn)批量
本組合機(jī)床生產(chǎn)批量較大，且多為連續(xù)生產(chǎn)機(jī)床，此時(shí)應(yīng)將工序盡量集中在一臺或少數(shù)幾臺機(jī)床上加工，以提高機(jī)床利用率。
1.4機(jī)床使用條件
本機(jī)床使用廠地條件較好，氣候適用，國間溫度三十度左右，使用液壓傳動能正常發(fā)揮機(jī)床工作性能，其它機(jī)床機(jī)構(gòu)亦都能適應(yīng)使用條件。
從上述因素分析知，本方案是可行的。
2 定位基準(zhǔn)及夾位點(diǎn)選擇
組合機(jī)床是針對某種零件或零件某道工序而設(shè)計(jì)的，正確選擇加工用定位基準(zhǔn)，是確保加工精度的重要條件，同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)最大限度的集中工序，從而收到減少機(jī)床臺數(shù)的效果。
a.定位基準(zhǔn)的選擇
本機(jī)體零件有較高的孔加工精度，且在一次安裝下進(jìn)行，因此，定位基準(zhǔn)選擇機(jī)體的兩側(cè)面及底面的“三面”定位方法，它的特點(diǎn)是：
1）可以簡便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位。
2）有同時(shí)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”可做為零件全部工序的定位基準(zhǔn)，使零件整個(gè)工藝過程基準(zhǔn)統(tǒng)一，從而減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來的累積誤差，有利于保證零件加工精度，同時(shí)，使機(jī)床各工序的許多部件實(shí)現(xiàn)通用化，用利于縮短設(shè)計(jì)、制造周期、降低成本。
4）易于實(shí)現(xiàn)自動化定位、夾緊，并有利于防止切屑落于定位基面上。
b.確定夾位位置應(yīng)注意的問題
在選擇定位基面同時(shí)，要相應(yīng)決定夾位位置，此時(shí)應(yīng)注意的問題是：
1）保證零件夾位后穩(wěn)定
2）盡量減少和避免零件夾位后的變形
本機(jī)訂中確定的“三面”定位能基本滿足上面條件，此本案可行（詳見草圖）
另在造“三面”定位后，可彩液壓自動夾緊
本人在這次設(shè)計(jì)中的任務(wù)是設(shè)計(jì)被加工零件工序圖、加工示意圖和機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的圖紙及生產(chǎn)率計(jì)算卡片的內(nèi)容，包括總體方案的擬定。
3 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)——三圖一卡
組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，就是針對具體的被加工零件，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)。
3.1被加工零件工序圖
3.1.1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)造定的工藝方案，表示在一臺機(jī)床上或一條自動線上完成的工藝內(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。
3.1.2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。
3.2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，并決定浮動夾頭或接桿的尺寸，鏜桿長度，刀具種類和數(shù)量，刀具長度及加工尺寸，主軸尺寸及伸出長度、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，決定動力頭的工作循環(huán)。
3.2.1加工示意圖的編制方法
(1)、刀具的選擇
一臺機(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、臺階級加工、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，這樣對刀方便，加工中不至于有振動，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)格的液壓滑臺組成的鏜床、滿足要求的精度HT級，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
(5)、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=30mm
(6)、動力頭工作循環(huán)及其行程的確定
動力頭工作循環(huán)一般包括快速引進(jìn)，工作進(jìn)給和快速退回等動作。
①工作進(jìn)給長度的確定
工作進(jìn)給長度應(yīng)等于被加工部位長度與刀具切入和切出長度之和。
動力頭工作進(jìn)給長度是按加工長度最大的孔來造取，切入長度根據(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快速引進(jìn)長度的確定
快速進(jìn)給是動力頭把刀具送到工作進(jìn)給的位置，其長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快速退回長度的確定
快速退回的長度等快速引進(jìn)和工作進(jìn)給長度之和。
一般在固定式夾具機(jī)床上，動力頭快速引進(jìn)和工作進(jìn)給長度之和。
一般在國家式夾具機(jī)床上，動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動力頭總行程的確定
動力頭的總行程除了滿足工作循環(huán)所需長度外，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)的長度。
具體數(shù)值在加工示意圖上標(biāo)注可查閱。
3.3動力部件的選擇
動力部件用以實(shí)現(xiàn)切削刀具的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動或只用于進(jìn)給運(yùn)動是組合機(jī)床最主要的通用部件。
組合機(jī)床動力部件有多種結(jié)構(gòu)型式和不同的傳動方式。就其傳動方式來講，主運(yùn)動一般采用機(jī)械運(yùn)動，即由電動機(jī)通過齒輪皮帶、蝸輪蝸桿等機(jī)械元件傳遞運(yùn)動和動力；而進(jìn)給運(yùn)動則采用機(jī)械傳動、液壓傳動、氣壓傳動或氣動液壓傳動等。
本組合機(jī)床的主運(yùn)動是由電動機(jī)帶動動力箱傳遞運(yùn)動的，進(jìn)給運(yùn)動是采用的液壓傳動。
下面介紹一下具體選用動力部件時(shí)應(yīng)注意的問題。
(1)、電動機(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)格的動力頭，可接下式進(jìn)行計(jì)算。
式中，
N動——?jiǎng)恿︻^電動機(jī)功率
N動——切削功率
N進(jìn)——進(jìn)給功率
Η——傳動效率，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
對于液壓動力頭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=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,起動轉(zhuǎn)矩2.0，最大轉(zhuǎn)矩2.0N.m。
右動力頭
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
因此可用與右動力頭同種型號的動力頭。
（2）、進(jìn)給速度的選擇
因液壓動力頭的進(jìn)給是可以無級調(diào)整的，為避免由于氣溫制造誤差等影響，造成動力頭進(jìn)給速度的不穩(wěn)定，不宜造用動力頭技術(shù)性能中規(guī)定的最小進(jìn)給量，尤其對本精加工機(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。
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)床的加工過程和動作時(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。
3.4.1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)床的工作臺移動或轉(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)、快退的行程長度（m）
V快——?jiǎng)恿Σ考焖傩谐痰乃俣?。通常機(jī)械滑臺取5~6m/min，液壓滑臺3~10m/min。
t移——工作臺移動和回轉(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，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)）
3.4.2理想生產(chǎn)率Q
使用單位接年生產(chǎn)綱領(lǐng)十萬臺（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。
3.4.4生產(chǎn)率計(jì)算卡
被加工零件
圖號
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
序號
工
步
名
稱
被
加
工
零
件
加
工
直
徑
mm
加
工
長
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
后動力部件快進(jìn)
0.02
4
后動力部件一工進(jìn)
Ф110
30
38
88.9
240
36
0.15
1.13
5
后動力部件二工進(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
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)系尺寸圖用來表示機(jī)床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運(yùn)動關(guān)系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件相對位置及尺寸聯(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化的機(jī)床總圖，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——多軸箱底面至滑臺頂面之間的距離
?h3——滑臺的高度
?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)
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×寬×高
長度尺寸與工件長度尺寸、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
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
則兩動力箱端面距離L=330+345+880+750=2305
由動力滑臺、側(cè)底座、中間底座也可確定兩動力箱端面間的距離L’。
L’=l1+l2+l3+lx+l4+l5+l6
式中：l1,l6——左右動力箱與滑臺連接形成的尺寸
l2,l5——在行程終了時(shí)，滑臺前端與滑座之距
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
3.5.5動力部件總選種的確定
動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
左動力箱動力部件總選種為
40+40+300+380+20=780mm
右動力箱動力部件總行程為
320+26+23+40+4+450+20=883mm
后動力箱動力部件總行程為
200+28+42+280+20+580mm
4 主軸箱設(shè)計(jì)
4.1方案選擇
后主軸箱與左、右主軸箱一樣是組合機(jī)床的重要部件之一。它設(shè)計(jì)得是否合理，直接影響到加工產(chǎn)品的精度和質(zhì)量的好壞，以及企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，因此，對產(chǎn)品要能達(dá)到時(shí)代的要求，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量選用通用零件，有步驟有方案地進(jìn)行設(shè)計(jì)。
4.1.1根據(jù)主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖選擇主軸箱的輪廓尺寸
4.1.1.1 主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖如下：（圖I-1）
4.1.1.2（1）齒輪傳動路線的設(shè)計(jì)
所謂齒輪傳動路線的設(shè)計(jì)，是指驅(qū)動軸的運(yùn)動通過什么樣的傳動路線，采用多少級齒輪傳動，這些傳動齒輪布置在主軸箱的什么位置，最后把運(yùn)動傳到主軸上，使主軸獲得規(guī)定的轉(zhuǎn)速。亦即排齒輪。
齒輪傳動路線的設(shè)計(jì)直接影響到主軸箱部件的質(zhì)量和零件的通用化程度。由于被加工零件孔的分布和數(shù)量的不同，齒輪傳動路線也就不同；即使是同一個(gè)零件，雖然也的分布和數(shù)量都是一樣的，但齒輪傳動路線也就不同，方案也就有許多種。
齒輪傳動路線可以有各種不同的方案，這就需要進(jìn)行具體的分析、比較，選擇一種最好的方案。
齒輪傳動路線的設(shè)計(jì)，原則上應(yīng)力求在保證足夠的強(qiáng)度和剛性的條件下，使傳動鏈最短。即采用最少的傳動軸和傳動齒輪實(shí)現(xiàn)傳動，通常采用一根軸傳動幾根主軸的方法來實(shí)現(xiàn)。
圖I-2a繪出一根主軸的主軸箱，箱體輪廓尺寸B×H= 600×500mm，圖a中3為主軸，轉(zhuǎn)數(shù)為n主=720轉(zhuǎn)/分，O為驅(qū)動軸，轉(zhuǎn)數(shù)n驅(qū)=300轉(zhuǎn)/分，這個(gè)主軸箱的齒輪傳動路線的設(shè)計(jì)是符合主軸數(shù)量較少，分布空間較散的原則的。圖b是根據(jù)上述原則設(shè)計(jì)的齒輪傳動路線的兩種方案，方案1：由驅(qū)動軸O經(jīng)過一對齒輪降速直接傳到主軸3，這時(shí)驅(qū)動軸O上的齒節(jié)圓直徑達(dá)150mm，超過了動力頭用齒輪的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，所以此方案不夠合理。
方案2：由驅(qū)動軸O經(jīng)過三對齒輪降速傳動主軸3上，根據(jù)動力頭用齒輪的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定Z=21~24，取Z=24，M=3這時(shí)主軸上的傳動齒輪由下式?jīng)Q定
這個(gè)方案是比較合理的
（2）設(shè)計(jì)主軸箱的兩種方案圖
（3）材料：HT200鑄鐵
（4）硬度HB175~255
（5）主軸外伸尺寸及切削用量
軸號
主軸直徑
主軸外伸尺寸
V(m/min)
n(ηm/min)
F(mm/r)
Lf(m/min)
3
Ф60
75(Ф90/Ф60)
111/104
300
0.15/0.075
22.5/45
（6）動力部件：
TD40A型動力箱：
動力箱電機(jī)JO2-42-4 A301型
功率：5.5KW
轉(zhuǎn)速：n=960 rpm/min
驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速：n=720rpm/min
驅(qū)動軸中心到滑臺表面距離為129.5mm.
4.1.2 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇
4.1.2.1主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇：
主軸結(jié)構(gòu)型式由零件加工工藝決定并考慮主軸的工作條件和受力條件。
因?yàn)殓M削加工的主軸，軸向切削力較小，但不可忽略，有時(shí)因工藝上的要求，主軸進(jìn)退部要切削，兩個(gè)方面都有切削力，因此選用前后支承均為圓錐滾子軸承的主軸結(jié)構(gòu)。見下圖I-3a。
4.1.2.2圓錐滾子軸承的主軸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
這種支承可承受較大的徑向力和軸向力，且結(jié)構(gòu)簡單，軸承個(gè)數(shù)少，裝配調(diào)整比較方便，廣泛用于擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔等加工。
因適用于鏜削，短主軸采用浮動卡頭與刀具連接，以長導(dǎo)套或雙導(dǎo)套導(dǎo)向。
4.1.2.3本主軸的前后支承都采用滾錐軸承，布置軸承時(shí)，為了提高主軸系統(tǒng)的剛性，采用“反裝置”的結(jié)構(gòu)形式。
“反裝置”——滾錐軸承成對使用時(shí)，滾錐小端相對稱布置。
在支承距相等的條件下，“反裝置”結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可使支承處具有較高的剛性。
軸承的調(diào)整方法：“反裝置”采用圈調(diào)整。具體對這種主軸結(jié)構(gòu)來說，只要擰主軸后端的背帽，即可達(dá)到調(diào)整的目的。
該主軸只能布置第I、Π和Ш排齒輪，不能布置第Ш排齒輪。
該鏜孔用主軸懸伸長度L都為75mm。
4.1.3 箱體尺寸的選擇
S195柴油機(jī)體精鏜床主軸箱是用于布置該機(jī)床的工作主軸及其傳動零件的。通過按一定的速比排布傳動齒輪，把動力從動力部件傳遞給各工作主軸使之獲得所需要的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向等。
對于其外形尺寸的確定，基于上述要求及考慮到機(jī)體缸頭面加二孔的坐標(biāo)，相應(yīng)的各工作主軸的傳動軸所需的位置，齒輪的排布及留有間隙，考慮潤滑等。確定采600×500×325的臥式標(biāo)準(zhǔn)箱體。配用JO2-42-4機(jī)械動力頭，其電動機(jī)動率為5.5KW，驅(qū)動軸名義轉(zhuǎn)速為720轉(zhuǎn)/分，中心軸頭高度為250mm，箱體前蓋和后蓋其外形尺寸如下圖I=-4所示。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，潤滑方便。
4.2主要傳動系統(tǒng)分析及計(jì)算
4.2.1 分析主軸箱運(yùn)動系統(tǒng)進(jìn)行齒輪排布
根據(jù)輸出主軸的位置，排布的齒輪不同，用一定的速比實(shí)現(xiàn)主軸所需要的工作轉(zhuǎn)速。并且注意相鄰傳動軸之間齒輪與軸間有間隙，保證中心距，能使之良好地運(yùn)轉(zhuǎn)。
為了保證加工精度，減少振動，因而因該一根主軸被多根傳動軸傳動。
確定齒輪排布及傳動系統(tǒng)如下圖П-1所示。
由圖可知，須排兩排齒輪，但箱體前壁與后壁的間隙為100mm、所以Ш、Ш排齒輪的寬度選用32mm。
箱體內(nèi)采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動，中心距符合標(biāo)準(zhǔn)，不需要修正齒輪。
輸出主軸L的齒輪盡量放在П 、Ш排上，本設(shè)計(jì)方案是將齒輪放在Ш排上這樣軸的剛性好，所受振動性小，因而加工精度好，將油泵安放在前蓋里面，齒輪放在Ш排，便于油泵的拆裝，使其維修方便。
4.2.2 主軸箱運(yùn)動系統(tǒng)計(jì)算及電機(jī)選擇
4.2.2.1選擇電動機(jī)，見圖П-2
（1）傳動裝置效率
η總=η齒3η承4
?=0.9703×0.9904
?=0.863
η齒——一對圓柱齒輪效率，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》P4得：η齒=0.970
η承——一對軸承效率，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》P4得η承=0.990
（2）主軸速度的計(jì)算
該主軸箱用于機(jī)體缸頭面缸套孔的鏜削加工，鏜在同一個(gè)同心圓上的三個(gè)孔，其示意圖如圖П-3。
采用硬質(zhì)合金刀具，動力頭輸出轉(zhuǎn)速為720轉(zhuǎn)/分。確定主軸的式作轉(zhuǎn)速主要根據(jù)其允許的切削線速度，通過不同齒輪的搭配得到不同的速比而得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)速以滿足所需要的要求為準(zhǔn)。
由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》第50頁表2~15知：精鏜孔用硬質(zhì)合金（材料為鑄鐵的切削線速度為70~90米/分，進(jìn)給量D級≤0.08mm/轉(zhuǎn)，D級0.12~0.15mm/轉(zhuǎn)。
采用高精度的精鏜頭鏜孔時(shí)，余量一般較小，直徑上不大于0.2mm，切削速度可以提高一些，鑄鐵件V=100~150mm/min，而每轉(zhuǎn)進(jìn)給量S轉(zhuǎn)則在0.03~0.1mm/l轉(zhuǎn)范圍內(nèi)。
由于組合機(jī)床的正常工作與合理地適用切削用量，轉(zhuǎn)速的確定，有很大的關(guān)系，先用得恰光，能使組合機(jī)床以最小的停車損失，最高的生產(chǎn)效率及刀具壽命，以及達(dá)到理想的加工質(zhì)量，因此根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案確定主軸速度如下：
①V 1=nπD1/1000=300×3.14×118/1000=111.156m/s
取V1=111m/s
②V2=nπD2/100=300×3.14×111/100=104.46m/s
取V2=104m/s
③V3=nπD3/100=300×3.14×110/1000=103.62m/s
取V2=104m/s
由此可知上述計(jì)算與總體設(shè)計(jì)相符。
所以主軸轉(zhuǎn)速確為n主=300rpm/min。
（3）電機(jī)所需功率
根據(jù)進(jìn)給量S1=0.15mm/轉(zhuǎn)，S2=0.075mm/轉(zhuǎn)和切刀深度
=1mm及V=111/104m/s等，已知數(shù)據(jù)，從《組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》所推薦的硬質(zhì)合金刀頭鏜削用量表上查得：
PX1=0.051t1.2S0.65 HB1.1KPZ2
=0.051×11.2×0.150.65×2201.1×1.14
=62.56N
PX2=0.051t1.2S0.65 HB1.1KPZ2
=0.051×11.2×0.0750.65×2201.1×1.14
=40.00N
PZ1=5.14tS0.75 HB0.55KPZ2KPZ3
=5.14×11.2×0.150.75×2200.55×1×1
=235.00N
PZ2=5.14×tS0.75 HB0.55KPZ2KPZ3
=5.14×1×0.0750.75×2200.55×1×1
=140.34N
即 Fx=74N , Fz=274N
電機(jī)功率 P=PFX+PFZ
所以P=PFX+PFZ=1.25+3.06=5.31KW
根據(jù)主軸箱的特點(diǎn)采用Y132MZ-6（B5）D=38 mm，額定功率為P=5.5KW，同步轉(zhuǎn)速為n=960rpm/min額定轉(zhuǎn)速n=720rpm /min的電動機(jī)。此電機(jī)選擇符合總體設(shè)計(jì)要求。
4.2.2.3總傳動比及其分配
總傳動比：
由于總傳動比i=2.4，傳動比較大，使得大齒輪直徑大，主軸箱尺寸應(yīng)增大。現(xiàn)采用三級變速。
其
故傳動比分配較合理。
這樣就使箱體尺寸中心距也得到保證。
4.2.3軸的轉(zhuǎn)速、功率、扭矩計(jì)算
4.2.3.1各軸轉(zhuǎn)速
（1）n0=720 rpm/min 電機(jī)主軸
（2）n1=n0/i1=720/42/24=412rpm/min 手柄軸
（3）n2=n1/i2=412×42/45=384rpm/min 傳動軸
（4）n3=n2/i3=374×45/58=300rpm/min 主軸
4.2.3.2各軸的功率
（1）P0=Pη承=5.5×0.99=5.45KW
（2）P1=Pη齒1 η承3=5.5×0.97×0.993=5.18KW
（3）P2=Pη齒2 η承3=5.5×0.972×0.993=5.02KW
（4）P2=Pη齒3 η承4=5.5×0.973×0.994=4.82KW
4.2.3.3各軸扭矩
運(yùn)用于計(jì)算時(shí)取
T0=72N.m
T1=120N.m
T2=125N.m
T3=154N.m
4.2.4圓柱齒輪模數(shù)的確定
4.2.4.1確定齒輪的材料、熱處理、精度等級
因此該鏜頭為金屬鏜削機(jī)床，工作，工作時(shí)有較大的負(fù)荷和中等沖擊，故取小齒輪材料為45號鋼調(diào)質(zhì)HB=240~270，大齒輪亦為45號鋼Z為HB=175~255并在第一級變速時(shí)選用斜齒輪傳動，增大重迭條數(shù)，減少齒廓磨損不均勻現(xiàn)象，其齒輪精度均為8級，JB179-83。
4.2.4.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度確定小齒輪的分度圓直徑（斜齒）
由《機(jī)械零件》式7-16
[σ]HO=530MPa
4.2.4.4按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度確定小齒輪的最小模數(shù)mn
由《機(jī)械零件》式7-19
4.2.4.5確定齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn
取第一系列mn=3mm
4.2.4.6齒輪嚙合處的作用力：
圓周力
軸向力
4.2.5坐標(biāo)的計(jì)算
4.2.5.1計(jì)算主軸的坐標(biāo)：
x=500/2=250mm,
y=500/2-25=225mm
所以主軸3的坐標(biāo)為（250，225）。
4.2.5.2傳動軸的坐標(biāo)分析與計(jì)算：
（1）分析
經(jīng)過齒輪傳動路線設(shè)計(jì)之后，大致的確定了傳動軸的位置，在此基礎(chǔ)上，還必須根據(jù)齒輪軸的位置，在此基礎(chǔ)上，還必須根據(jù)齒輪嚙合原理精確的計(jì)算傳動軸的坐標(biāo)，這個(gè)過程簡稱座標(biāo)計(jì)算。
通過兩根座標(biāo)位置精確給定的軸A和B，計(jì)算同時(shí)與軸A和B嚙合傳動的軸C的坐標(biāo)位置。
（2）計(jì)算
計(jì)算步驟：
（1）作圖（見圖П-4）
由求點(diǎn)C和已知點(diǎn)A、B連成三角形，三角形的三邊分別為R1，R2和L。
由求點(diǎn)C向L邊作垂線h，垂足至A點(diǎn)的距離為d。
由垂足作x軸和y軸的垂線分別得V和U。
由垂足作x軸線（或y軸）的平行線和求點(diǎn)c作y軸（或x軸）的垂線得a2和b2。
（2）計(jì)算公式：
驗(yàn)算公式：
R1=
R2=
已知：1軸坐標(biāo)（315.00,100,00）,3軸坐標(biāo)（250，225），
求：2軸坐標(biāo)（x,y）
解：（1）作圖
（1）將A、B、C三點(diǎn)連成三角形，三角形三邊分別為R1=130.50mm,R2=154.50mm.
（2）由求點(diǎn)C向L邊作垂線h，垂足至A點(diǎn)的距離為d。
（3）由垂足作x軸和y軸的垂線分別得V和U。
（4）求點(diǎn)C作x，y軸的平行線相交得x’和y’.
x’=kb2=0.56×100=56
y’=ka2=0.56×315=176.4
（5）求x和y
x =x’+ u
=400.10
y=y’+ v=224.50
驗(yàn)算：
驗(yàn)算結(jié)果表明第П軸坐標(biāo)計(jì)算正確。
4.2.6坐標(biāo)驗(yàn)算表
N-N
x
y
A實(shí)
A
ΔA
0-1
65.00
37.50
75.00
75.00
0
0-2
150.00
112.50
99.00
99.00
0
0-3
0.00
103.50
103.50
103.50
0
1-2
85.00
89.00
123.00
123.00
0
1-3
65.00
104.50
126.00
126.00
0
2-3
150.00
37.00
154.50
154.50
0
4.3主要傳動件的結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì)
4.3.1軸的設(shè)計(jì)
4.3.1.1選取軸的材料及熱處理：
由于其傳動軸和主軸的負(fù)荷較大，而且有中等沖擊，故選45號鋼調(diào)質(zhì)處理。硬度選HB=217~225，并由表查得該材料的σB=650MPa，σS=360MPa，σ-1=300MPa，σ-1=155MPa
4.3.1.2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度求軸徑。
因?yàn)橥瑫r(shí)鏜削三孔，故d應(yīng)取得大些，do=40mm.
Ⅰ軸（手柄軸）
P1=Pηr=5.5×0.99=5.45KW
n1=n/i1=412rpm
d1≥A
取d1=40mm
П軸（主軸）
d2≥A
取d1=30mm
Ш軸（主軸）
d3≥A
由于鏜削時(shí)有軸向力，沖擊力，故取
取d3=60mm
4.3.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（僅以П軸為例）
按П軸上另件的裝折先后，及其周向、軸向固定方法，以及工藝性要求作出П軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
4.3.3軸承的選擇
由于鏜頭是進(jìn)行精鏜加工，加工余量較小并且有一定的軸向力和沖擊力，故從耐用保證精度出發(fā)第I軸選用一對單列圓錐滾子軸承（GB297-64）
型號：7208有關(guān)參數(shù)：d=40 D=80 B=18 C=16 Tmax=20
第П軸只有徑向力Fr,而且較大，采用中寬系列軸承。
型號：7206有關(guān)參數(shù)：d=30 D=62 B=16 C=14 Tmax=17.5
為了調(diào)整軸承磨損間隙方便，將此對單列圓錐滾子軸承安裝于軸的兩端。
第Ш軸是主軸，因有軸向力，又有徑向力，和沖擊力，為了調(diào)整軸承磨損間隙方便，選用一對單列圓錐滾子軸承。（7212）。
型號7212 有關(guān)參數(shù)：d=60 D=110 B=22 C=19 Tmax=24
第Ш軸是油泵軸，是標(biāo)準(zhǔn)件選用7204軸承。
4.4剛度、強(qiáng)度校核
4.4.1鏜桿的強(qiáng)度、剛度校核
由刀具布置圖可知，ф110mm孔的鏜桿較細(xì)，強(qiáng)度較差，首先對它進(jìn)行強(qiáng)度校核如下：
每轉(zhuǎn)走刀量S=0.075mm
由硬質(zhì)合金鏜刀鏜削鑄鐵：S最大=0.05mm/轉(zhuǎn)時(shí)求T、M、P、N的計(jì)算圖可得出：
M=PZI均/2
=274×
=15.481kgfm
=152N.m
作扭矩圖：（粗略校核）
因?yàn)殓M桿的最細(xì)直徑為50mm
（1）鏜桿的強(qiáng)度校核
因此鏜桿的強(qiáng)度是合格的。
（2）鏜桿的剛度計(jì)算：
所以剛度合格。
4.4.2軸的強(qiáng)度、剛度校核
4.4.2.1軸的結(jié)構(gòu)簡圖：
4.4.2.2軸承的支反力：
T2=637N.m,Ft=2000N,Fa=0,Fr=728N
（1）作П軸的受力簡圖并表示出作用線及其方向：
（2）如圖Ш-3（a）作П軸水平面（H）的受力簡圖并求出A、B兩支承點(diǎn)的反力Ш-3（a）。
（3）П軸水平面上相應(yīng)的彎矩圖Ш-3（b）。
（4）П軸垂直面上（V面）受力簡圖，求出A,B兩支承點(diǎn)的反力，如圖Ш-3（c）。
（5）П軸水平面上相應(yīng)的彎矩圖Ш-3（d）。
（6）П軸的合成的彎矩圖Ш-3（e）。
由表查得：
彎矩圖中各個(gè)應(yīng)力集中彎矩大小為：
水平彎矩：
垂直彎矩：
合成彎矩：
4.4.3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
4.4.4軸承壽命計(jì)算
查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》如：7206軸承數(shù)據(jù)如下：
額定動載荷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)期壽命對于鏜頭是滿足的。
4.4.5圓柱齒輪的疲勞強(qiáng)度的校核
（以Z=45 M=3的圓柱齒輪為例）
4.4.5.1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）
Y X1=YX2=1 YSX1=0.9 ，YSX2=1
由式
其中
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求，安全。
4.4.5.2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。
4.4.6鍵的校核
（以鏜桿上的平鍵為例）
鍵16×50GB 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。
4.5標(biāo)準(zhǔn)件的選擇及其它
4.5.1葉片油泵的型號選擇
因?yàn)楸局鬏S箱是采用驅(qū)動軸的第Ⅳ排齒輪傳動的，所以在選擇葉片油泵的型號時(shí)選用：
型號為：ZIR12-2的一種型號。詳見《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊》。
4.5.2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。選用型號為Q/ZB220-77六角螺塞，詳見《機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)手冊》P80。
4.5.3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)。將原臺座的平導(dǎo)軌改為山為形導(dǎo)軌，用電氣控制訊號配合實(shí)現(xiàn)快進(jìn)，切削慢進(jìn)快退，自動停車等各種動作。
4.5.4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)動通過潤滑油泵用的傳動軸