机械毕业设计（论文）-柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计【全套图纸】

盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 目目 录录 1 前言1 2 组合机床总体设计3 2.1 总体方案论证3 2.1.1 加工对象工艺性的分析3 2.1.2 机床配置型式的选择3 2.1.3 定位基准的选择4 2.1.4 滑台型式的选择5 2.2 确定切削用量及选择刀具5 2.2.1 选择切削用量5 2.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率7 2.2.3 刀具耐用度的计算.11 2.2.4 选择刀具结构13 2.3 三图一卡设计13 2.3.1 被加工零件工序图13 2.3.2 加工示意图14 2.3.3 机床联系尺寸图17 2.3.4.机床生产率计算卡.20 3 组合机床主轴箱设计23 3.1 主轴箱原始依据图的绘制23 3.2 主轴结构型式的选择和动力计算24 3.3 多轴箱传动系统的设计与计算24 3.3.1 根据原始依据图对坐标尺寸的计算25 3.3.2 主轴箱传动路线的拟订25 3.3.3 传动轴位置及齿轮齿数的确定25 3.4 主轴箱坐标计算、坐标检查图的绘制27 3.4.1 传动轴的坐标的计算.28 3.4.2 坐标检查图的绘制.30 3.5 轴、齿轮、轴承、键的校核31 3.5.1 轴的校核.31 3.5.2 齿轮的校核.32 3.5.3 轴承的寿命校核.34 3.5.4 键的强度计算.35 3.6 主轴箱前、后盖及箱体设计35 3.7 附件的选择36 4 结论38 参考文献39 致 谢40 附 录41 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 1 柴油机机体三面半精镗组合机床柴油机机体三面半精镗组合机床 总体及左主轴箱设计总体及左主轴箱设计 摘摘 要：要：柴油机机体为大批量生产的零件，为了提高其生产效率，满足被加工零件 的精度要求，保证加工性能稳定，本课题设计了一台用于 ZH1135 柴油机机体三面半 精镗的组合机床。设计内容主要分为总体设计和左主轴箱设计两部分。总体设计包 括机床配置型式的确定、结构方案的选择以及“三图一卡”的绘制。左主轴箱设计 包括绘制多轴箱设计原始依据图、确定主轴和齿轮；完成动力计算、设计传动系统； 绘制多轴箱装配图和零件补充加工图。机床采用卧式三面加工的方案，加工和装配 的工艺性好，零件装夹方便。主轴箱选用的是通用主轴箱。设计过程中尽量采用了 标准零部件，设计出的组合机床结构简单，操作方便，加工精度高，减轻了劳动强 度，提高了加工效率，具有较好的经济性和适用性。 关键词：关键词：组合机床；柴油机机体；镗孔 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计 2 Design of the overall and Left Headstock of Modular Machine Tool for boring Holes on Three-Side of the body of Diesel Engine Abstract: The cylinder block of diesel is made for large quantities of mass production. In order to enhance the production efficiency and to meet the precision of the components processed and the precision stability, a modular machine-tool was designed to be used in the ZH1135 diesel engine with three-side boring holes. The focal point of this topic could be divided into two parts: the general design and the left headstock design. The general design includes the confirmation of the modular machine tool, the selecting of the structure plan and the productivity which satisfies the request was figured out. The left headstock design includes drawing the primitive basic chart for the gear box, determine the spindle and the gears, completing the power computation, designing the transmission system, drawing the gear box assembly drawing and the part processing chart. The modular machine tool uses the horizontal-type single location three-side processing plan, the processing and assembly technology capability is good, and it can be clamped conveniently. This design uses the standard headstock. The headstock uses standard details. This modular mechanical tool has such advantages: high efficiency, low cost, high processing precision, easily operated and it reduces the workers labor intensity, and enhances the productivity. 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 3 Key words: modular machine tool; the body of diesel engine; boring 1 前言 本次毕业设计的课题是来源于盐城市江动集团的关于 ZH1135 柴油机机体三面半 精镗组合机床设计。ZH1135 柴油机是该集团大批量生产的产品之一，为便于柴油机 机体三面孔的加工和保证相应的位置精度，提高生产效率而设计的一台三面半精镗 卧式组合机床。 组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组 成的一种高效专用机床1。这种机床既具有结构简单、生产率和自动化程度较高等 特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要，它还可以对工件进行 多面、多轴同时加工。组合机床应尽可能选用标准件，以降低制造成本，同时需考 虑实际生产条件，并从机床的合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工零件的 具体要求出发，确定设计方案。本机床设计吸取了现有机床的加工优点，设计布局 合理，满足机体孔系加工质量要求。组合机床行业虽然取得了较大的进步与发展， 但是，在制造技术高速发展的今天，由于基础比较薄弱，从整体上看，国内的制造 水平与国内用户的要求还存在着一定的差距，满足不了用户要求。80 年代以来，国 外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方 向发展。 组合机床主要用于棱体类零件和杂件的孔面加工，生产率高，可多面、多工位、 多轴、多刀同时自动加工。加工精度稳定，研制周期短，便于设计、制造和使用维 护，成本低。通用化、系列化、标准化程度高，通用零部件占 70%-90%，通用件可 组织批量生产进行预制或外购。自动化程度高，劳动强度低；配置灵活。 组合机床的设计，目前基本上有两种情况：其一，是根据具体加工对象的具体 情况进行专门设计，这是当前最普遍的做法。其二，随着组合机床在我国机械行业 的广泛使用，广大工人总结自己生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在 其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业在完成一定工艺范围内 的组合机床是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为“专能组合机床” 。 这种组合机床不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，可以设计成通用品 种，组织成批生产，然后按被加工零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可 组成加工一定对象的高效率设备。组合机床的发展思路是以提高组合机床加工精度、 组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面， 加强数控技术的应用，提高组合机床产品数控化率；另一方面，进一步发展新型部 件，尤其是多坐标部件，使其模块化、柔性化，适应可调可变、多品种加工的市场 需求。复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。然而更关键的是现代通信 技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步 提高。在这些方面组合机床装备还有相当大的差距，因此组合机床技术装备高速度、 高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的 发展方向。目前，我国组合机床的研究涉及机床设计研究23、加工工艺45 、加 工质量改进6等，在机床自动化、柔性化等方面的研究与国际发展水平相比还有不 柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计 4 小的差距。 课题由两人来进行设计，本人主要进行组合机床的总体设计及左主轴箱设计。 在对组合机床的主轴箱设计之前，需对被加工零件孔的分布情况及所要达到的技术 要求进行具体分析7，如各部件尺寸、材料、形状、硬度及加工精度和表面粗糙度 等内容。充分了解组合机床的特点，通过分析主轴箱的工作原理，进行机床的总体 方案设计。首先是总体方案论证，组合机床总体设计的具体工作是编制“三图一卡” ， 即绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图，编制生产率计算卡。 其次是部件设计和零件设计，在主轴箱设计时，需要绘制主轴箱原始依据图，选择 主轴箱的规格、型号，选择切削用量8，计算切削功率，确定各轴的结构、排布、 配合关系910，轴的强度、刚度校核等。还有主轴箱前盖、后盖、箱体及附件的设 计1112。在主轴箱设计中，设计的主要思路是把原有的多道工序的单孔加工改为 多孔同时加工，这样设计主要是为了解决由多次装夹引起的定位误差问题，保证孔 的位置精度。 2 组合机床总体设计 针对 ZH1135 柴油机机体，在确定加工工艺的基础上进行总体方案对比论证。设 计组合机床“三图一卡” ，包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺 寸总图和编制生产率计算卡。组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按工 序集中的原则设计的一种高效率专用机床。在设计组合机床时，首先应根据柴油机 机体三个面上孔的位置精度、表面粗糙度及其他技术要求，确定被加工零件是否可 以利用组合机床加工以及采用组合机床加工是否合理的问题。如果确定可以利用组 合机床加工，为使加工过程顺利进行，并达到要求的生产率，在分析被加工零件加 工工艺资料的基础上，应考虑影响制定零件工艺方案、机床配置型式、结构方案等 因素，然后进行分析比较，以确定被加工零件在组合机床上合理可行的加工方法、 确定工序间加工余量、选择合适的切削用量、相应的刀具结构、确定机床配置型式 等等。 2.12.1 总体方案论证总体方案论证 2.1.12.1.1 加工对象工艺性的分析加工对象工艺性的分析 A.被加工零件特点 被加工零件为柴油机机体，材料 HT250，其硬度为 HB190240，在本工序之前 各主要表面、主要孔已加工完毕。 B.被加工零件的加工工序及加工精度 本道工序：半精镗 12 个孔以及部分孔孔口倒角。具体加工内容及加工精度是： a)左面半精镗 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 5 299.6，271.6，C2.2，C1.2；35.6，71.6，C1.2；29.7；表面粗糙 度均为 3.2 微米。 b)右面半精镗 210.5，149.5，C1.7；表面粗糙度均为 3.2 微米。 c)后面半精镗 151.5，144.5，142.5，倒角 C0.9；表面粗糙度均为 3.2 微米。 C.本次设计技术要求 a)机床应能满足加工要求，保证加工精度； b)机床应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整； c)机床尽可能用通用件以便降低制造成本； d)机床各动力部件用电气控制，液压驱动； e)提高生产效率，减轻工人的劳动强度； f)提高自动化程度，配置灵活。 2.1.22.1.2 机床配置型式的选择机床配置型式的选择 根据选定的工艺方案确定机床的配置型式，并定出影响机床总体布局和技术性 能的主要部件的结构方案。既要考虑能实现工艺方案，以确保零件的精度、技术要 求及生产率，又要考虑机床操作方便可靠，易于维修，且润滑、冷却、排屑情况良 好。对同一个零件的加工，可能会有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后 决定采取哪种方案时，绝不能草率，要全面地看问题，综合分析各方面的情况，进 行多种方案的对比，从中选择最佳方案。 机床的配置型式主要有卧式和立式两种，如图 2-1 和图 2-2 所示。卧式组合机床 床身由滑座、侧底座及中间底座组合而成。其优点是加工和装配工艺性好，无漏油 现象；同时，安装、调试与运输也都比较方便；而且，机床重心较低，有利于减小 振动。其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。立式组合机床床身由滑座、立柱 及立柱底座组成。其优点是占地面积小，自由度大，操作方便。其缺点是机床重心 高，振动大。 图 2-1 卧式组合机床结构图 图 2-2 立式组合机床结构 在认真分析了被加工零件的结构特点及所选择的加工工艺方案，又由组合机床 的特点及适应性，确定所设计的组合机床的配置型式为单工位卧式镗孔组合机床。 柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计 6 2.1.32.1.3 定位基准的选择定位基准的选择 组合机床是针对某一个零件或一个零件的某道工序而设计的。正确选择定位基 准，是保证加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的工序集中。 被加工零件为柴油机机体，属箱体类零件，加工工序集中、精度要求高。 A.定位基准的选择 本机床为工件一次装夹，同时对 12 个孔进行加工，其定位基准选择为：机体的 底面定位限制 3 个自由度，侧面定位限制 2 个自由度，端面定位限制 1 个自由度， 这种定位方法的特点是： a)可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得可靠的定位； b)能够同时加工工件三个端面上的孔，既能高度集中工序，又有利于提高三端面 孔的位置精度； c)本定位基准有利于保证柴油机机体的加工精度，使机床的许多部件实现通用化， 有利于缩短设计制造周期、降低成本。 B.确定夹紧位置 在选择定位基准的同时，要有相应的夹紧位置。确定夹紧位置要考虑两个因素： 一是保证零件夹压后的稳定；二是尽量减少和避免零件夹压后变形。针对 ZH1135 柴油机机体，我们采用了液压夹紧装置，夹紧位置为刚性较好的筋板上，即机体的 上表面以及机体底座，以减少机体夹紧变形误差。 2.1.42.1.4 滑台型式的选择滑台型式的选择 与机械滑台相比较，液压滑台的进给量可以无级调速；可以获得较大的进给力； 零件磨损小，使用寿命长；工艺上要求多次进给时，通过液压换向阀，很容易实现； 过载保护简单可靠；工作可靠。但采用液压滑台的不足之处在于进给量由于载荷的 变化和温度的影响而不够稳定；液压系统漏油影响工作环境，浪费能源；调整维修 比较麻烦。本课题的加工对象是 ZH1135 柴油机机体，为了提高加工效率，降低生 产成本，所以选用了液压滑台。 2.22.2 确定切削用量及选择刀具确定切削用量及选择刀具 2.2.12.2.1 选择切削用量选择切削用量 对于被加工孔，采用查表法选择切削用量，从文献1P132 表 6-15 中选取。降低 进给量的目的是为了减小轴向切削力。镗孔深度较大时，由于冷却排屑条件都较差， 使刀具寿命有所降低。降低切削速度主要是为了提高刀具寿命，并使加工较深孔时 镗头的寿命与加工其他浅孔时镗头的寿命比较接近。 切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床 的布局形式及正常工作均有很大影响。组合机床多轴箱上所有的刀具共用一个进给 系统，通常为标准动力滑台。 在选择切削速度时，要求同一多轴箱上各刀具每分钟进给量必须相等并等于滑 台的工进速度（单位为 mm/min） ，因此，一般先按各刀具选择较合理的转速(单 f v i n 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 7 位为 r/min)和每转进给量（单位为 mm/r） ，再根据其工作时间最长、负荷最重、 i f 刃磨较困难的所谓“限制性刀具”来确定并调整每转进给量和转速，通过“试凑法” 来满足每分钟进给量相同的要求，即 （2- fii vfnfnfn 2211 1） 在选择了转速后就可以根据公式 （2- 1000 nd v 2） 选择合理的切削速度。 A.左面半精镗切削用量的选择 a)1#、2#轴半精镗 99.6mm 孔，深 16.5mm 由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=99.6mm，初选 n=258r/min，则由（2-2） 得：v=99.6258/1000=80.729m/min b)1#、2#轴半精镗 71.6mm 孔，深 8.6mm 由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=71.6mm，初选 n=258r/min，则由（2-2） 得：v=71.6258/1000=58.034m/min c)4#轴半精镗 29.7mm 孔，深 18mm 由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=29.7mm，初选 n=588r/min，则由（2-2） 得：v=29.7588/1000=54.864m/min d)5#轴半精镗 71.6mm 孔，深 14.5mm 由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=71.6mm，初选 n=323r/min，则由（2-2） 得：v=71.6323/1000=72.655m/min e)5#轴半精镗 35.6mm 孔，深 32.1mm 由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=35.6mm，初选 n=323r/min，则由（2-2） 得：v=35.6323/1000=36.125m/min f)进给量的选择f 由，min/258 21 rnnmin/588 4 rn min/323 5 rn 令，则由（2-1）rmmff/15 . 0 2111 得： min/ 7 . 3815 . 0 258 1111 mmfnvf rmmnvf f /066 . 0 588 7 . 38 4141 rmmnvf f /12 . 0 323 7 . 38 5151 令，则由（2-1）rmmff/1 . 0 2212 柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计 8 得： min/ 8 . 251 . 0258 1212 mmfnvf rmmnvf f /044 . 0 588 8 . 25 4242 rmmnvf f /08 . 0 323 8 . 25 5252 B.右面半精镗切削用量的选择 a)3#轴半精镗 201.5mm 孔，深 18mm 由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=201.5mm，初选 n=110r/min，则由（2-2） 得：v=201.5110/1000=69.633m/min b)3#轴半精镗 149.5mm 孔，深 54.5mm 由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=149.5mm，初选 n=110r/min，则由（2-2） 得：v=149.5110/1000=51.663m/min c)进给量的选择f 由min/110 3 rn 令，rmmf/2 . 0 31 rmmf/15 . 0 32 则，rmmfnvf/222 . 0110 3131 ，rmmfnvf/ 5 . 1615 . 0 110 3232 C.后面半精镗切削用量的选择 a)半精镗 151.5mm 孔，深 12mm 由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=151.5mm，初选 n=140r/min，则由（2-2） 得：v=151.5140/1000=66.63m/min b)半精镗 144.5mm 孔，深 14.5mm 由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=144.5mm，初选 n=140r/min，则由（2-2） 得：v=144.5140/1000=63.55m/min c)半精镗 142.5mm 孔，深 37mm 由文献1P132 表 6-15 中得半精镗硬质合金选择 v=50-70m/min，f 0.150.45mm/r，又 d=142.5mm，初选 n=140r/min，则由（2-2） 得：v=142.5140/1000=62.67m/min d)进给量的选择f 由min/140rn 令，rmmf/2 . 0 1 rmmf/15 . 0 2 则rmmfnvf/282 . 0140 11 。rmmfnvf/2115 . 0 140 22 表 2-1 镗削各个孔的进给量，工进速度及切削速度 孔径 切削用量 99.671.629.771.635.6201.5149.5151.5144.5142.5 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 9 v (m/min)80.72958.03454.86472.65536.12569.63351.66366.6363.5562.67 n (r/min)258258588323323110110140140140 f1 (mm/r)0.150.150.0660.120.120.20.20.20.20.2 vf1(mm/min ) 38.738.738.738.738.72222282828 f2 (mm/r)0.10.10.0440.080.080.150.150.150.150.15 vf2(mm/min ) 25.825.825.825.825.816.516.5212121 2.2.22.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率计算切削力、切削扭矩及切削功率 根据文献1P134 表 6-20 中公式 (2-3) 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pz (2-4) 1 . 1 2 . 1 65. 051 . 0 HBfaFx p (2-5) 55 . 0 75 . 0 7 . 25HBfDaT p (2-6) 61200 Fzv P 式中， 圆周力（N） ； z F 轴向切削力（N） ； x F T 切削转矩（） ；mmN P 切削功率（kW） ； v 切削速度（） ； 1 min m f 进给量（） ； 1 rmm 切削深度（mm） ； p a D 加工（或钻头）直径（mm） ； HB 布氏硬度。，在本设计中，)( 3 1 minmaxmax HBHBHBHB240 max HB ，得 HB=223.33。190 min HB 由以上公式可得： A.左面半精镗孔 a)1#、2#轴半精镗 99.6mm 孔，深 16.5mm 由公式（2-3）得： 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pz 55 . 0 75 . 0 33.22315 . 0 5 . 0 4 . 51N318.121 由公式（2-4）得： 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaFx p 1 . 165 . 0 2 . 1 33.22315 . 0 5 . 051 . 0 N811.24 由公式（2-5）得： 55 . 0 75 . 0 7 . 25HBfDaT p 55 . 0 75 . 0 33.22315 . 0 5 . 0 6 . 99 7 . 25 柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计 10 mmN 598.6041 由公式（2-6）得： 61200 Fzv P 61200 729.80318.121 kW16 . 0 b)1#、2#轴半精镗 71.6mm 孔，深 8.6mm 由公式（2-3）得： 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pz 55 . 0 75 . 0 33.22315 . 0 5 . 0 4 . 51N318.121 由公式（2-4）得： 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF px 1 . 165 . 0 2 . 1 33.22315 . 0 5 . 051 . 0 N811.24 由公式（2-5）得： 55 . 0 75 . 0 7 . 25HBfDaT p 55 . 0 75 . 0 33.22315 . 0 5 . 0 6 . 71 7 . 25 mmN 157.4343 由公式（2-6）得： 61200 Fzv P = 61200 034.58318.121 kW116 . 0 c)4#轴半精镗 29.7mm 孔，深 18mm 由公式（2-3）得： 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pz 55 . 0 75 . 0 33.223066 . 0 4 . 0 4 . 51N433.52 由公式（2-4）得： 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF px 1 . 165 . 0 2 . 1 33.223066 . 0 4 . 051 . 0 N133.11 由公式（2-5）得： 55 . 0 75 . 0 7 . 25HBfDaT p 55 . 0 75 . 0 33.223066 . 0 4 . 0 7 . 29 7 . 25 mmN 626.778 由公式（2-6）得： 61200 Fzv P 61200 864.54433.52 kW047 . 0 d)5#轴半精镗 71.6mm 孔，深 14.5mm 由公式（2-3）得： 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pz 55 . 0 75 . 0 33.22312 . 0 5 . 0 4 . 51N622.102 由公式（2-4）得： 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF px 1 . 165 . 0 2 . 1 33.22312 . 0 5 . 051 . 0 N461.21 由公式（2-5）得： 55 . 0 75 . 0 7 . 25HBfDaT p 55 . 0 75 . 0 33.22312 . 0 5 . 0 6 . 71 7 . 25 mmN 864.3673 由公式（2-6）得： 61200 Fzv P 61200 655.72622.102 kW122 . 0 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 11 e)5#轴半精镗 35.6mm 孔，深 32.1mm 由公式（2-3）得： 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pz 55 . 0 75 . 0 33.22312 . 0 4 . 0 4 . 51N098.82 由公式（2-4）得： 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF px 1 . 165 . 0 2 . 1 33.22312 . 0 4 . 051 . 0 N42.16 由公式（2-5）得： 55 . 0 75 . 0 7 . 25HBfDaT p 55 . 0 75 . 0 33.22312 . 0 4 . 0 6 . 35 7 . 25 mmN 336.1461 由公式（2-6）得： 61200 Fzv P 61200 125.36098.82 kw049. 0 B.右面半精镗孔 a)3#轴半精镗 201.5mm 孔，深 18mm 由公式（2-3）得： 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pz 55 . 0 75 . 0 33.2232 . 08 . 0 4 . 51N85.240 由公式（2-4）得： 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF px 1 . 165 . 0 2 . 1 33.2232 . 08 . 051 . 0 N577.52 由公式（2-5）得： 55 . 0 75 . 0 7 . 25HBfDaT p 55 . 0 75 . 0 33.2232 . 08 . 0 5 . 201 7 . 25 mmN 629.24265 由公式（2-6）得： 61200 Fzv P 61200 633.6985.240 kW275 . 0 b)3#轴半精镗 149.5mm 孔，深 54.5mm 由公式（2-3）得： 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pz 55 . 0 75 . 0 33.2232 . 075 . 0 4 . 51N797.225 由公式（2-4）得： 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF px 1 . 165 . 0 2 . 1 33.2232 . 075 . 0 51 . 0 N659.48 由公式（2-5）得： 55 . 0 75 . 0 7 . 25HBfDaT p 55 . 0 75 . 0 33.2232 . 075 . 0 5 . 149 7 . 25 mmN 311.16878 由公式（2-6）得： 61200 Fzv P 61200 663.51797.225 kW191 . 0 C.后面半精镗孔 a)半精镗 151.5mm 孔，深 12mm 由公式（2-3）得： 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pz 柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计 12 55 . 0 75 . 0 33.2232 . 075 . 0 4 . 51N797.225 由公式（2-4）得： 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF px 1 . 165 . 0 2 . 1 33.2232 . 075 . 0 51 . 0 N659.48 由公式（2-5）得： 55 . 0 75 . 0 7 . 25HBfDaT p 55 . 0 75 . 0 33.2232 . 075 . 0 5 . 151 7 . 25 mmN 107.17104 由公式（2-6）得： 61200 Fzv P 61200 63.66797.225 kW246 . 0 b)半精镗 144.5mm 孔，深 14.5mm 由公式（2-3）得： 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pz 55 . 0 75 . 0 33.2232 . 07 . 0 4 . 51N744.210 由公式（2-4）得： 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF px 1 . 165 . 0 2 . 1 33.2232 . 07 . 051 . 0 N792.44 由公式（2-5）得： 55 . 0 75 . 0 7 . 25HBfDaT p 55 . 0 75 . 0 33.2232 . 07 . 0 5 . 144 7 . 25 mmN 231.15226 由公式（2-6）得： 61200 Fzv P 61200 55.63744.210 kW219 . 0 c)半精镗 142.5mm 孔，深 37mm 由公式（2-3）得： 55 . 0 75 . 0 4 . 51HBfaF pz 55 . 0 75 . 0 33.2232 . 07 . 0 4 . 51N744.210 由公式（2-4）得： 1 . 165 . 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF px 1 . 165 . 0 2 . 1 33.2232 . 07 . 051 . 0 N792.44 由公式（2-5）得： 55 . 0 75 . 0 7 . 25HBfDaT p 55 . 0 75 . 0 33.2232 . 07 . 0 5 . 142 7 . 25 mmN 487.15015 由公式（2-6）得： 61200 Fzv P 61200 67.62744.210 kW216 . 0 表 2-2 加工各个孔的切削力、切削转矩及切削功率 参数 孔径 Fz(N)F x(N)T(Nmm)P (kW) 99.6121.31824.8116041.5980.16 71.6121.31824.8114343.1570.116 29.752.43311.133778.6260.047 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 13 71.6102.62221.4613673.8640.122 35.682.09816.421461.3360.049 201.5240.8552.57724265.6290.275 149.5225.79748.65916878.3110.191 151.5225.79748.65917104.1070.246 144.5210.74444.79215226.2310.219 142.5210.74444.79215015.4870.216 2.2.32.2.3 刀具耐用度的计算刀具耐用度的计算 确定刀具耐用度，用以验证选用量或刀具是否合理，刀具的耐用度至少大于 4 个小时。查阅文献2中公式： （2-7） 8 3 . 155 . 0 25 . 0 9600 HBvf D T 式中： 刀具耐用度，单位 min；T 镗头直径，单位 mm；D 切削速度，单位 m/min；v 每转进给量，单位 mm/r；f 布氏硬度，=223.33。HBHB A.左主轴箱刀具耐用度计算 a)1#、2#轴半精镗 99.6mm 孔，深 16.5mm =80.729m/min =0.1mm/r vf 8 3 . 155 . 0 25 . 0 9600 HBvf D T 8 3 . 155 . 0 25 . 0 33.2231 . 0729.80 6 . 999600 min711. 3 b)1#、2#轴半精镗 71.6mm 孔，深 8.6mm =58.034m/min =0.1mm/rvf 8 3 . 155 . 0 25 . 0 9600 HBvf D T 8 3 . 155 . 0 25 . 0 33.2231 . 0034.58 6 . 719600 min883.26 c)4#轴半精镗 29.7mm 孔，深 18mm =54.864m/min =0.044mm/rvf 8 3 . 155 . 0 25 . 0 9600 HBvf D T 8 3 . 155 . 0 25 . 0 33.223044 . 0 864.54 7 . 299600 min622.268 d)5#轴半精镗 71.6mm 孔，深 14.5mm =72.655m/min =0.08mm/rvf 8 3 . 155 . 0 25 . 0 9600 HBvf D T 8 3 . 155 . 0 25 . 0 33.22308 . 0 655.72 6 . 719600 min891.11 e)5#轴半精镗 35.6mm 孔，深 32.1mm 柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计 14 =36.125m/min =0.08mm/rvf 8 3 . 155 . 0 25 . 0 9600 HBvf D T 8 3 . 155 . 0 25 . 0 33.22308 . 0 125.36 6 . 359600 min976.786 B.右主轴箱刀具耐用度计算 a)3#轴半精镗 201.5mm 孔，深 18mm =69.633m/min =0.15mm/rvf 8 3 . 155 . 0 25 . 0 9600 HBvf D T 8 3 . 155 . 0 25 . 0 33.22315 . 0 633.69 5 . 2019600 min324. 8 b)3#轴半精镗 149.5mm 孔，深 54.5mm =51.663m/min =0.15mm/rvf 8 3 . 155 . 0 25 . 0 9600 HBvf D T 8 3 . 155 . 0 25 . 0 33.22315 . 0 663.51 5 . 1499600 min907.49 C.后主轴箱刀具耐用度计算 a)半精镗 151.5mm 孔，深 12mm =66.63m/min =0.15mm/rvf 8 3 . 155 . 0 25 . 0 9600 HBvf D T 8 3 . 155 . 0 25 . 0 33.22315 . 0 63.66 5 . 1519600 min695 . 6 b)半精镗 144.5mm 孔，深 14.5mm =63.55m/min =0.15mm/rvf 8 3 . 155 . 0 25 . 0 9600 HBvf D T 8 3 . 155 . 0 25 . 0 33.22315 . 0 55.63 5 . 1449600 min894. 8 c)半精镗 142.5mm 孔，深 37mm =62.67m/min =0.15mm/rvf 8 3 . 155 . 0 25 . 0 9600 HBvf D T 8 3 . 155 . 0 25 . 0 33.22315 . 0 67.62 5 . 1429600 min67 . 9 根据计算，所得刀具耐用度满足要求。 2.2.42.2.4 选择刀具结构选择刀具结构 根据工艺要求及加工精度的要求，刀具采用标准刀具。 2.32.3 三图一卡设计三图一卡设计 2.3.12.3.1 被加工零件工序图被加工零件工序图 A.被加工零件工序图的作用和内容 被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床上完成的工 艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹 压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 15 况的图样。除了设计研制合同外，它是组合机床设计的重要依据，也是制造、使用、 调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件的基础上，突 出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括： a)被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和 尺寸。当需要设置中间导向时，则应把设置中间导向临近的工件内部肋、壁布置及 有关结构形状和尺寸表示清楚，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。 b)本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支承、 定位、夹紧和导向等机构设计。 c)本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道 工序的技术要求。 d)注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。 B.绘制被加工零件工序图的规定及注意事项 a)绘制被加工零件工序图的规定：应按一定的比例，绘制足够的视图以及剖面； 本工序加工部位用粗实线表示；定位用定位基准符号表示，并用下标数表明消除自 由度符号；夹紧用夹紧符号表示，辅助支承用支承符号表示。 b)绘制被加工零件工序图注意事项 本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。 对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真分析。在镗阶梯孔时，其大孔单 边余量应小于相邻两孔半径之差，以便镗刀能通过。 当本工序有特殊要求时必须注明。如精钻孔时，当不允许有退刀痕迹或者允许 有某种形状的刀痕时必须注明。又如薄壁或孔底部壁薄，加工螺孔时螺纹底孔深度 不够及能否钻通等1。 C.被加工零件工序图 a)被加工零件 名称及编号：柴油机机体 材料及硬度：HT250 HB190-240 b)定位基准及夹压点的选择 针对机体的结构特点，不宜选用“一面两孔”定位基准，可采用“三平面”定位基准 的方法。在选择夹压部位时应注意零件夹压后定位稳定和避免零件夹压后变形的问 题，可以选择机体上表面夹压。 c)图中符号 夹紧点 定位基面 柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计 16 根据设计课题要求绘制柴油机机体的加工工序图，见附图 ZH1135-ZT-001。 图 2-3 被加工零件工序图 2.3.22.3.2 加工示意图加工示意图 加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工 艺方案具体内容的机床工艺方案图。零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出 来。加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况以及 工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。 A.刀具的选择 一台机床刀具选择是否合理，直接影响到机床的加工精度，生产率和工作情况。 根据机体孔的加工精度，加工尺寸，台阶级加工，切屑排除以及生产率等因素，和 加工孔表面允许有退刀痕，因位置限制，导向孔的尺寸小于加工孔的尺寸，且加工 孔直径大于 40，应选用镗刀，这样对刀方便，加工中不至于有振动，并在导套上 开引槽，以便镗刀通过，刀具选用硬质合金钢。为了提高工序集中程度，可采用复 合刀具，同时加工孔。 考虑到被加工零件是灰铸铁，由于其硬度较高，为 HB 190240，可采用多刃镗 刀头加工，以提高刀具的使用寿命。 镗削头与相同规格的液压滑台组成的镗床，满足要求的精度 H7 级，表面粗糙度 达 3.2 微米的镗孔。因镗削直径较大，传递的扭矩大，可用主轴前端的短圆锥面和 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 17 端面定位，并由端面键传递扭矩。 B.工序间余量的确定 关于工序间加工余量的确定，查1表 3-1 推荐数值选取 0.7-1.5（直径上） 。 C.导向结构的选择 组合机床加工孔时，除采用刚性主轴加工的方案外，零件上孔的位置精度主要 是靠刀具的导向装置来保证的。导向装置的作用是：保证刀具相对工件的正确位置； 保证刀具相互间的正确位置；提高刀具系统的支承刚性。 a)选择导向类型 因导向直径较大，转速较高时，为了避免镗杆由于摩擦发热而变形，产生“别劲” 的现象，可选用旋转导向。这种导向利于减轻摩损和持久保证精度。 b)选择导向的形式和结构 因半精镗多级孔导向的旋转速度高，但加工精度要求比较低，可选用滚锥轴承 的旋转导向。 D.确定主轴类型及尺寸 对于精镗类主轴，因其切削扭矩 T 值很小，如由切削扭矩计算主轴直径，则刚 性不足。因此应按加工孔径镗杆直径浮动卡头规格主轴直径的顺序逐步推定 主轴直径。本设计中取。mmLmmdmmD75,36/48,50/67 主轴主轴 E.选择接杆、浮动卡头 在钻、扩、铰、锪孔及倒角等加工小孔时，通常都采用接杆（刚性接杆） 。因多 轴箱各主轴的外伸长度和刀具长度均为定值，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加 工终了位置，须采用轴向可调整的接杆来协调各轴的轴向长度，以满足同时加工完 成孔的要求。 为提高加工精度、减少主轴位置误差和主轴振摆对加工精度的影响，在采用长 导向或双导向和多导向进行镗孔时，一般孔的位置精度靠夹具保证。为避免主轴与 夹具导套不同轴而引起的刀杆“别劲”现象影响加工精度，均可采用浮动卡头连接。 所以镗孔一般采用刚性连接。 F.动力部件工作循环及行程的确定 动力部件工作循环一般包括快速引进、工作进给和快速退回等动作。 a)工作进给长度 L工的确定 工作进给长度 L工应等于加工部位长度 L 与刀具切入长度 L1和切出长度 L2之和。 动力部件工作进给长度是按加工长度最大的孔来选取，切入长度应根据工件端面的 误差情况确定，一般为 510 毫米。切出长度查1表 3-7，镗孔时，选 510 毫米。 第二工作进给通常比第一工作进给速度要小得多。在有条件时，应力求做到转入第 二工作进给时，除锪平面或倒大角的刀具外，其余刀具都离开加工表面，不再切削。 否则将降低刀具使用寿命，且破坏已加工的表面。 当采用复合刀具时，应根据具体情况决定。所以得出以下结果: 左主轴箱：1 工进长度：； mmL435335 工 柴油机机体三面半精镗组合机床总体及左主轴箱设计 18 2 工进长度：； mmL82 . 28 . 5 工 右主轴箱：1 工进长度：； mmL655555 工 2 工进长度：； mmL77 . 13 . 5 工 后主轴箱：1 工进长度：； mmL475375 工 2 工进长度： 。 mmL17125 工 b)快速引进长度的确定 快速进给是动力头把刀具送到工作进给的位置，其长度按具体工作情况确定。 在加工 1、2 两孔径相同的同心孔系时，可采用跳跃进给的循环进行加工，即在加工 完一层壁后，动力头再次快速进给，加工第二层壁，这样可以缩短工作循环时间。 初步选定左、右、后主轴箱上刀具的快速进给长度分别为 200mm、200mm 和 200mm。 c)快速退回长度的确定 快速退回的长度等于快速引进和工作进给长度之和。一般在固定式夹具机床上， 动力头