畢業(yè)設計4135柴油機氣缸體鉆定位孔專用機床設計

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1、 畢業(yè)設計 4135柴油機氣缸體鉆定位孔專用機床設計 學生姓名 學 號 系 別 專業(yè)班級 指導教師 完成日期 摘 要 本設計說明書主要是針對4135柴油機氣缸體零件設計鉆定位孔專用機床，其中主要包括根據(jù)零件圖及生產(chǎn)綱領擬定柴油機氣缸體加工工藝規(guī)程；專用機床各部件的設計，關鍵是主軸箱的設計以及專用機床專用夾具的設計，該說明書對這

2、些內容作了詳細具體的計算和說明。同時在設計計算的基礎上闡述了如何繪制氣缸體定位孔工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖、主軸箱展開圖、專用夾具圖以及在繪制中應注意的問題。目前，專用機床行業(yè)產(chǎn)銷呈上升趨勢，專用機床的質量，技術含量也漸漸跟上世界其它制造業(yè)強國的水平。我國的現(xiàn)今是一個制造業(yè)大國，還不能稱之為制造業(yè)強國。要使我國真正由制造業(yè)大國變成制造業(yè)強國，機械行業(yè)的責任重大。當然作為機械行業(yè)的專用機床行業(yè)也不例外。專用機床行業(yè)一要展開科技攻關，攻克當前行業(yè)企業(yè)技術發(fā)展上的難題；二要加強與國外的合資合作，利用和學習國外的先進技術，提高企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平和技術水平；三要通過對引進技術的消化吸收進行再創(chuàng)

3、新，發(fā)展自己的產(chǎn)品。但在吸取別人經(jīng)驗以及自身努力提高的基礎上，發(fā)展專用機床行業(yè)也有一定的難處：由于它是集加工工藝、機床夾具、輔具、刀具、檢驗測量、物流等于一體，實現(xiàn)交鑰匙工程，從而涉及技術領域寬且復雜，又是一次性制造，要保證一次成功，所以技術難度大等。 關鍵詞：主軸箱 夾具 工藝規(guī)程 4135 diesel engine cylinder blocks drilling positioning special machine design. Holes Abstract This design instruction booklet ma

4、inly aims at the components of 4135 diesel engine cylinder block to design special purpose machine of drilling the index hole. In which mainly in dudes that the processing technological process which designed according to the detail drawing and the production guiding principle; various parts’ design

5、ing of special purpose machine, the key is the headstock’s designing as well as the unit damp’s designing, this instruction booklet has made the detailed computation and the explanation to these contents. Meanwhile, elaborated how to draw up the working procedure chart of drilling the index hole on

6、air went cylinder body, processing schematic drawing, the relational dimensional drawing of the special purpose machine of drilling the index hole, headstock developed view, the unit clamp chart in the foundation of designing and calculation, as well as the question which should be pay attention in

7、the cartography. At present, Special machine tool industry production and marketing, are on the rise, Special machine quality, technical content also gradually with the level of world other manufacturing power. Chinas current is a manufacturing power, still cannot call manufacturing power. To make o

8、ur country by actual manufacturing power into manufacturing power, machinery industry responsibility is significant. Of course as a machinery industry special machine tool industry is no exception. Special machine tool industry to launch a torch-plan, conquer the current industry enterprise technolo

9、gy development problem; Secondly, to strengthen and foreign joint venture cooperation, utilization and learn foreign advanced technology, improve the modern enterprise management level and technical level; Thirdly, based on the imported technology before the digestion and absorption of innovation, d

10、evelop their own products. Developing special machine tool industry also has certain difficulty: because it is sets processing technology, the machine tools fixture, props, cutting tools, measuring and testing, logistics is equal to one, achieve turn-key project, which involves technology is complex

11、, wide and is one-time manufacturing, to ensure a success, so the technical difficulties, etc. Key words Headstock Jig Technological process III 目 錄 中文摘要 I 英文摘要 II 前 言 1 1 概述 2 2 專用機床總體設計 3 2.1 鉆定位孔工序圖 4 2.1.1 加工工序圖的作用和要求 4 2.1.2 工序尺寸及其公差 4 2.1.3 鉆定位

12、孔用定位基準 4 2.1.4 繪制加工工序圖時應注意如下幾點： 4 2.2 鉆定位孔專用機床加工示意圖 5 2.2.1 確定機床配置形式 5 2.2.2 計算主軸直徑 5 2.2.3 等套的選擇 5 2.3 鉆定位孔專用機床尺寸聯(lián)系圖 7 2.3.1滑臺的選擇 7 2.3.2側底座的選擇 8 2.4 專用機床生產(chǎn)率計算卡 8 2.4.1機床理想生產(chǎn)率的計算 8 2.4.2 機床實際生產(chǎn)率 9 3 專用機床的零部件設計 9 3.1主軸箱設計 9 3.1.1主軸箱所需動力的計算 9 3.1.2動力頭的選擇 10 3.1.3根據(jù)切削參數(shù)，初選齒輪模數(shù)m=2.5

13、，計算各級傳動比及各傳動齒輪齒數(shù)。 10 3.1.4主軸箱體的選擇 12 3.1.5驗算齒輪模數(shù) 12 3.1.6 計算傳動軸及主軸的直徑 14 3.1.7 軸承的選擇 14 3.1.8軸的校核 14 3.1.9軸承的校核 16 3.1.10齒輪的校核 16 3.1.11校核鍵聯(lián)接的強度 18 3.1.12主軸箱的潤滑 18 3.2夾具的設計 19 3.2.1夾緊動力的選擇 19 3.2.2定位元件的設計 19 3.2.3夾緊機構的設計 20 3.2.4夾緊力的確定 20 4 液壓控制系統(tǒng)的設計 22 參考文獻 25 附錄1 4135柴油機汽缸體加工工

14、藝過程 26 附錄2 機床生產(chǎn)率計算卡 34 致謝 35 前 言 在經(jīng)過了四年的本科學習后，我們已經(jīng)對機械設計的各個環(huán)節(jié)有了一定的了解和掌握，具備了一定的工程意識。畢業(yè)設計作為大學本科四年學習的最終環(huán)節(jié)，正是為了檢驗我們的掌握程度，同時進一步培養(yǎng)我們獨立設計開發(fā)產(chǎn)品的能力，以提高結構設計和編制技術文件的能力。 此次畢業(yè)設計的課題是4135柴油機氣缸體鉆定位孔專用機床設計。專用機床能從多方面，多工位，多軸對一個或幾個工件同時進行加工，和一般機床相比，具有自動化程度高，加工效率高，減輕工人勞動強度等優(yōu)點，因此在機械行業(yè)中發(fā)揮著重要作用，從而這次畢業(yè)設計對于我

15、們以后走上工作崗位，步入機械行業(yè)是非常有價值的一次訓練。 為了順利完成此次畢業(yè)設計，在整個設計的過程中參考了多本與此次設計有關的書籍，并在指導老師的的指導下最終完成了此次畢業(yè)設計，并同時寫了這本畢業(yè)設計說明書。 在這本畢業(yè)設計說明書中，主要寫明了以下幾個部分：一、4135柴油機氣缸體的加工工序；二、4135柴油機氣缸體鉆定位孔專用機床的總體設計方案；三、4135柴油機氣缸體鉆定位孔專用機床加工示意圖繪制過程中的注意事項、各參數(shù)的計算確定過程；四、鉆定位孔專用機床的主軸箱的設計；五、鉆定位孔專用機床的液壓原理的初步設計。 由于知識的局限性，以及能力和水平的亟待提高，設計中肯定存在許多不足之

16、處，希望各位老師不吝批評指正。 1 概述 目前，專用機床作為一種高效技術裝備，仍然廣泛用于機械工業(yè)的各個生產(chǎn)領域，諸如汽車，內燃機，壓縮機等的生產(chǎn)。我國的專用機床行業(yè)也隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展而快速的進步。隨著計算機技術的快速發(fā)展，專用機床自動線技術正變得越來越成熟?，F(xiàn)代組合機床和自動線作為機電一體化產(chǎn)品，它是驅動，控制，測量，監(jiān)控刀具和機械組件等技術的綜合反映，因此專用機床自動線的發(fā)展如何，就代表了我國目前的專用機床行業(yè)的水平。 專用機床及其自動線的特征是高效、經(jīng)濟實用，而被廣泛運用于工程機械，交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的專用機床和專用機床自動線主要采用機、電、氣、液

17、壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量較大的大中型箱體類和軸類零件，完成鉆孔，擴孔，鉸孔，加工各種螺紋，鏜孔，車端面和凸臺，在孔內鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。隨著現(xiàn)代控制工程技術的發(fā)展，專用機床的柔性化程度越來越高。受我國專用機床及專用自動線總體水平的制約，國內高技術含量的專用機床及自動線均是從國外引進的。專用機床的柔性化主要是采用數(shù)控技術來實現(xiàn)的。開發(fā)柔性專用機床和自動線的主要前提是開發(fā)數(shù)控加工模塊。因此，我國正朝著市場的要求不斷開發(fā)新技術，新工藝，研制新產(chǎn)品，但同時我國的組合機床行業(yè)也急需解決以下問題：一、提高現(xiàn)代化管理水平。二、提高企業(yè)創(chuàng)新能力。三、培養(yǎng)組合機床的高技術人才。 目

18、前，專用機床行業(yè)產(chǎn)銷呈上升趨勢，專用機床的質量，技術含量也漸漸跟上世界其它制造業(yè)強國的水平。我國的現(xiàn)今是一個制造業(yè)大國，還不能稱之為制造業(yè)強國。要使我國真正由制造業(yè)大國變成制造業(yè)強國，機械行業(yè)的責任重大。當然作為機械行業(yè)的專用機床行業(yè)也不例外。專用機床行業(yè)一要展開科技攻關，攻克當前行業(yè)企業(yè)技術發(fā)展上的難題；二要加強與國外的合資合作，利用和學習國外的先進技術，提高企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平和技術水平；三要通過對引進技術的消化吸收進行再創(chuàng)新，發(fā)展自己的產(chǎn)品。但在吸取別人經(jīng)驗以及自身努力提高的基礎上，發(fā)展專用機床行業(yè)也有一定的難處：一是技術難度大，由于它是集加工工藝、機床夾具、輔具、刀具、檢驗測量、物流等

19、于一體，實現(xiàn)交鑰匙工程，從而涉及技術領域寬且復雜，又是一次性制造，要保證一次成功，所以技術難度大；二是經(jīng)營風險率高，專用機床及專用機床自動線是根據(jù)用戶訂單制造的，不可能有試制探索過程，要確保一次成功，有相當大的技術風險。由于技術方案不當，造成局部或整體報廢的情況屢見不鮮；由于一次性制造，在制造調試過程中難保不出現(xiàn)問題，解決這些總是需要時間，從而按期交貨也有一定的風險；由于裝備是專門為某一用戶定做的，當該用戶因種種原因不能如期付款，甚至無力付款時，勢必造成制造業(yè)的損失，現(xiàn)代的金融制造還無法約束對方，產(chǎn)品無法轉讓他人的情況下，經(jīng)營顯而易見；三是協(xié)作困難大。由于是一次性制造，它不想汽車那樣大量生產(chǎn)，

20、也不像通用設備那樣批量生產(chǎn)，找寫作廠家很困難，條件一般的企業(yè)，很難保證一次性制造出合格的產(chǎn)品，條件好的企業(yè)對這種委托協(xié)作看不上；四是技術依賴性強，專用機床及其自動線從設計，工藝編制，生產(chǎn)制造到裝而已調試的全過程，都需要一批有經(jīng)驗的技術人員，管理人員和技術工人。 綜上所述，專用機床行業(yè)的發(fā)展既面臨著機遇，又面臨著巨大的挑戰(zhàn)。專用機床制造水平的提高乃至整個制造業(yè)技術的提升，都需要一代代機械行業(yè)的技術人才共同努力，使我國真正從制造業(yè)大國變?yōu)橹圃鞓I(yè)強國. 2 專用機床總體設計 專用機床總體設計是根據(jù)制定的工藝規(guī)程，先確定出機床的配置形勢，并定出影響機床總體布局和技術性能的主要部件的結構方案

21、。再制定良好的機床配置形式和主要部件的結構方案的基礎上，完成“三圖一卡”即加工工序圖、加工示意圖、聯(lián)系尺寸圖以及機床生產(chǎn)率計算卡的繪制。 由上知，擬定加工零件的工藝規(guī)程是整個設計非常關鍵的一部分。擬定的工藝方案要能夠使設計的機床達到“體積小、重量輕、結構簡單、使用方便、效率高，質量好”的要求。此次畢業(yè)設計所設計的專用機床是4135柴油機氣缸體鉆定位孔專用機床。根據(jù)所給的零件圖，零件的生產(chǎn)綱領——20000件，以及擬定工藝規(guī)程的方法和順序，擬定了如下的加工工藝規(guī)程（詳見附錄1）。 擬定了上表的氣缸體加工工藝規(guī)程后，就開始著手專用機床設計了，由擬定的工藝規(guī)程知，所設計的專用機床完成的是工序15

22、，針對擬定的工序方案以及工序15的加工內容，開始進行后面的設計。 2.1 鉆定位孔工序圖 2.1.1 加工工序圖的作用和要求 被加工零件加工工序圖是根據(jù)擬定的工序15的方案，表示出所設計的專用機床完成的工序內容和加工部位。它是專用機床設計的主要依據(jù)，工序圖應標注有：定位基準、夾緊符號，工序尺寸及公差、形位精度、表面粗糙度、以合理的技術要求等。 2.1.2 工序尺寸及其公差 次設計所設計的鉆定位孔機床完成的定位孔的尺寸為：鉆孔部分直徑 25.8mm，深27mm；在鉆孔的基礎上再進行鉸孔，鉸孔部分直徑為26mm，深22mm。 由于定位孔在后面的多道工序中將會作為定位

23、基準，因此定位孔的尺寸精度要較高，采用IT7級，查《機械設計課程設計手冊》續(xù)表9-6，得出定位孔尺寸及公差mm，未經(jīng)過鉸孔的部分不作為定位基準孔，因此其尺寸精度相對較低，采用。 同上理，鉆孔部分表面粗糙度較低，取Ra3.2，鉸孔部分相對較高取Ra1.6。在孔口還應倒一3.545倒角，目的是方便定位銷能順利插入定位孔中，最后要保證的尺寸為兩孔間的中心距7500.05mm，及孔中心離左面的距離600.75mm。 2.1.3 鉆定位孔用定位基準 在鉆定位孔錢的兩道工序中，分別銑削了氣缸體左側面四塊平面和三個凸面及頂面，底面和右側放水閥平面。為保證定位孔的加工精度，根據(jù)精基準選擇的原則中的

24、選用已加工表面作精基準這一原則，鉆位孔時的定位基準采用前面已加工的左側面的四個凸臺面作為定位基準，以右側放水閥平面作為夾緊面。定位采用兩面一銷。即左側面的凸臺面，底面以及第三個氣缸孔。 2.1.4 繪制加工工序圖時應注意如下幾點： (1)加工部位要用粗實線顯著加深，加工部位的尺寸下要用一條粗實線標明，如7500.05。 (2)其它非加工部分亦要加粗，但要比加工部分的粗實線相對較細，比中心線粗。 (3)加工工序圖上作定位基準處的尺寸要標出，為后面夾具設計作鋪墊。 2.2 鉆定位孔專用機床加工示意圖 加工示意圖是在工藝方案和組合機床總體方案初步確定的基礎上制造繪制的，是表達工藝方案

25、具體內容的工藝方案圖，根據(jù)擬定的加工工序確定定位孔專用機床的配置形式。 2.2.1 確定機床配置形式 在前面加工工序圖的繪制里，已經(jīng)確定了鉆，鉸定位孔的速度均為12m/min，且進給速度均為0.324mm/rad。因此為簡化主軸箱結構，將切削用的刀具做成鉆鉸復合刀具，裝在兩根相見的主軸上。 采用了鉆鉸復合刀具，同時考慮氣缸體定位孔的特點，本專用機床采用臥式單2位組合機床。 2.2.2 計算主軸直徑 鉆定位孔時切削用量較大，因此計算主軸所受扭矩，主要考慮鉆定位孔時所受扭矩。鉆孔直徑∮25.8，切削速度Vc=12m/min，Vf=48.6mm/min 1、 計算主軸轉速

26、 （2-1） 取整 n=150rad/min 切削進給量 （2-2） ∴主軸所承受的扭矩: ==4959.3公斤.mm （2-3） 查《組合機床設計》第一冊表5-10 取主軸直徑35mm 查《組合機床設計》第一冊表5-2 取外伸尺寸L=115mm D/=50/36 接桿莫氏錐3號 在選定的主軸外伸尺寸的基礎上選擇接桿類型，查《組合機床

27、設計》第一冊圖4-103，及圖4-104，選取13號接桿A型，接桿總長L在后面確定。 2.2.3 等套的選擇 由于設計的鉆定位孔專用機床為臥式單2位型的，在鉆孔過程中，刀具及主軸外伸部分有一定的自重，因此需要采用導套結構，導套的作用在于保證刀具對工件的正確位置，保證各刀具相互間的正確位置和提高刀具系統(tǒng)的支承剛性，導套分固定式導套和移動導套。 （1）固定式導套的布置 根據(jù)《組合機床設計手冊》第一冊 表3-4 圖2-1 固定式導套的分布 其中為鉆孔直徑得 取 因為刀具采用鉆鉸復合刀

28、具，因此當?shù)毒吣モg后，刀具不能刃磨，所以刀具刀桿部分長度取較短，那么在導套中起導向作用的選用接桿的部分，所以導套d=36mm。 查《組合機床設計》第一冊表3-3，得D=55mm （2）導套至工件端面的距離 氣缸體為鑄鐵件，查《組合機床設計》第一冊圖3.29，取 （3）確定接桿總長 在以上各部分確定以后，現(xiàn)在可以確定接桿總長了 圖2-2 接桿 查《組合機床設計》第一冊圖4-104得 D=36mm L1=110mm D2=50mm

29、 L2=30mm 長L3部分是在導套中起導向作用的部分，綜合考慮孔深，導套長L1,取L3=105，所以秸稈總長 L=L1+L2+L3=110+30+105=245mm （2-4） （4）計算主軸工作進給、快進、快退距離 工作進給長度 由外文資料切出長度A （2-5） 取切入長度3mm。 ∴

30、 （2-6） 取。 快退距離 為方便取下刀具和接桿，在刀具即鉆頭鉆失退回出導套之后，還應向后退至少接桿插入主軸中的長度L1，綜合考慮導套長度，刀桿長，以及接桿長度后，取，則快進長度 （2-7） 繪制加工示意圖時，應在圖上標出刀具的快進、工作進給、快退距離。 2.3 鉆定位孔專用機床尺寸聯(lián)系圖 聯(lián)系尺寸圖是用來表示機床各組成部件的相互裝配關系，以檢驗機床各部件相對位置尺寸是否滿足要求，通用部件的選擇是否合適。 因為在繪制聯(lián)系尺寸時要考慮主軸箱，動力頭的尺寸，因此主軸聯(lián)系尺寸圖的繪

31、制是在主軸箱的設計完成之后繪制的。依據(jù)主軸箱的尺寸，刀具的工作行程選擇滑臺型號。 2.3.1滑臺的選擇 根據(jù)前面計算的刀具工作行程，L=250mm，以及主軸箱尺寸1000500325mm，動力頭ITD32,400400320，選擇HY系列液壓滑臺的HY40AI型，滑臺最大行程400mm，滑臺總高H=320mm，長L=1240mm，滑臺面寬B=400mm。 2.3.2側底座的選擇 為了便于操作和省力，對于一般臥式組合機床，裝料高度應在850~1200mm。考慮裝料方面，以及滑臺型號的基礎上選擇側底座。為保證液壓滑臺安裝在側底座上的穩(wěn)定性選擇側底座ICC32I型，L2=1180mm，B=5

32、20mm,H=560mm。 圖2-3 側底座ICC32I型 確定機床機床裝料高度 （2-8） 中間底座高度 （2-9） 其中表示夾具定位面距離中間底座的高度。 主軸高度 （2-10） 在確定了以上各件尺寸后，綜合夾具圖、主軸箱圖、工序繪制圖、加工示意圖繪制出聯(lián)系尺寸圖。 2.4 專用機床生產(chǎn)率計算卡 根據(jù)加工示意圖所確定的工資循環(huán)、工作行程以及算成的切削用量，即可以計算機床的生產(chǎn)率。 2.4.1機床理想生產(chǎn)率的計算

33、機床理想生產(chǎn)率Q是指機床在百分之百負荷情況下每小時的生產(chǎn)能力。 （1）計算加工一個工件所需的時間 （2-11） 由前面的計算知： —動力頭快速行程速度，一般取4.7~10m/min —死擋鐵停留時間 這里取 —根據(jù)對各類機床的統(tǒng)計，一般為0.5~1.5分鑒于氣缸體鉆定位孔工序所用的定位面即那4個凸臺面，以及工件裝夾的方便程度，取 ∴ = （2-12） 機床理想生產(chǎn)率

34、 （2-13） 2.4.2 機床實際生產(chǎn)率 由前述知設計的鉆定位孔專用機床生產(chǎn)綱領20000件，實行單班制。 ∴ （2-14） 即機床負荷率為33.2%。 3 專用機床的零部件設計 3.1主軸箱設計 3.1.1主軸箱所需動力的計算 1、計算每根主軸上的切削功率 （3-1） 其中M—主軸所承受的扭矩，由前面計算知 M=4959.3公斤mm ∴

35、 （3-2） 2、 所需電動機功率的計算 （3-3） （3-4） 選擇電動機的功率P=2.2kw 3.1.2動力頭的選擇 （1）計算主軸的轉速及進給量 由前加工示意圖的繪制及轉速，進給量的計算中得出主軸轉速 n=150rad/min f=0.324mm/rad （2）動力頭選擇ITD32工型，電動機型號y100，電

36、動機功率2.2kw， 電動機轉速1430rad/min,驅動軸轉速715轉/min 3.1.3根據(jù)切削參數(shù)，初選齒輪模數(shù)m=2.5，計算各級傳動比及各傳動齒輪齒數(shù)。 在確定各級齒輪的齒數(shù)及各級轉動比時要以以下兩點依據(jù)來確定： （1）兩主軸間中心距a=750mm （2）動力頭驅動軸轉速為，主軸轉速,=150rad/min. 固從動力頭驅動軸帶動兩根傳動軸最終到主軸，兩端對稱分布，取兩主軸中心距的一半即a/2=375mm計算 齒總和 （3-5） 方案一：一級傳動：傳動系統(tǒng)圖如下： 圖3-1 一級傳動系統(tǒng)圖

37、 又 即 又驅動軸離主軸箱底部的距離由動力頭ITD32工型的參數(shù)知為h=125mm 顯然 ∴方案一不合適。 若將兩主軸與驅動軸不布置在同一水平面上，雖然齒輪的直徑已經(jīng)很長，所需的主軸箱尺寸也很大，故第一方案改用空間布置也不合適。 方案二：采用二級變速，傳動系統(tǒng)圖如下： 圖3-2 二級變速傳動系統(tǒng)圖 同理： 總體傳動比 取第二組傳動副間傳動比為 ∴ 最大齒輪即齒輪數(shù)為150齒的齒輪半徑為 ∴方案二不合適

38、 方案三：采用三級變速，傳動系統(tǒng)圖如下： 圖3-3 三級變速傳動系統(tǒng)圖 鑒于前兩種方案均不合適在齒輪數(shù)選的過大，在這里取齒輪副的齒數(shù)和Sz≤120 ∴ 又 ∴方案三合適。 3.1.4主軸箱體的選擇 方案三中，所有齒輪的橫向尺寸如下： （3-6） 差《組合機床設計》第一冊表5—1取箱體尺寸為1000500，臥式用。 3.1.5驗算齒輪模數(shù) 根據(jù)彎曲疲勞強度計算驅動軸上的齒數(shù)模數(shù) （1）計算齒輪工作應力循環(huán)次數(shù)N

39、 動力頭驅動軸齒輪z1=22 （3-7） （3-8） （2）查《機械設計》圖10—18得彎曲疲勞壽命系數(shù) （3）由《機械設計》圖10—20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限，大齒輪的彎曲疲勞強度極限 （3-9） （3-10） （4）計算載荷系數(shù) （3-12） 小齒輪線速

40、度 （5）查《機械設計》表10—5得 齒形系數(shù) （6）查《機械設計》表10—5得 應力校正系數(shù) （7）計算大小齒輪的并加以比較 （3-13） （3-14） （8）計算小齒輪轉矩 （3-15） （9）計算m （3-16） ∴模數(shù)取m=2.5合適 3.1.6 計算傳動軸及主軸的直徑 取軸材料為45

41、鋼，查《機械設計》表15—3 取 （3-17） 而且ITD32驅動軸軸徑為滿足要求。 II，III軸直徑取 IV，V軸直徑取 VI，VII軸直徑取 查《組合機床設計》第一冊表5—6，選取主軸箱中的齒輪均為通用齒輪 動力頭齒輪齒寬 其余 取齒寬為 及的齒輪寬度均為 3.1.7 軸承的選擇 根據(jù)計算出的軸的直徑，以及軸的類型，選擇軸承，II，III，IV，V均為傳動軸，受到的軸向力很小，選用深溝球軸承，II，III上采用深溝球軸承6005，IV，V軸選用深溝球軸承6006，VI，V

42、II軸即兩根主軸上選用深溝球軸承30307。 3.1.8軸的校核 由于驅動軸直徑，主軸直徑是在繪制主軸箱和加工示意圖時分別按標準和經(jīng)驗公式計算出的，然后選擇的標準件，因此這里不校核驅動軸和主軸，而是校核II，III軸。II，III軸傳動的功率，結構，軸徑都一樣，因此校核一根即可。 II軸變力情況如下圖： 圖3-4 二軸變力圖 計算圖中所示各力： （3-18） （3-19） （3-20）

43、 圖3-5 校核圖 (3-21) (3-22) 查《機械設計》表15—4得 (3-23) ∴ (3-24) 前已選定軸的材料為45缸。掉局處理，得 ∴II，III軸強度合適 3.1.9軸承的校核 由前面軸的校核中，計算出的,,,可以確定出兩深溝球6005所受的徑向力，如下： (3-25) (3-26) 軸承所

44、受的當量動載荷p（計算承受徑向力較大的） (2-27) 查《機械設計》表13—6，對于中等沖擊或中等恒性力這里取 查《機械設計手冊》表6—1得深溝球軸承6005的基本額定動載荷 計算軸承壽命：，對于球軸承 ∴ (3-28) 顯然軸承壽命滿足要求 3.1.10齒輪的校核 1、按齒面接觸疲勞強度計算 查《機械設計》式（10—8）得 (3-29) —齒輪的接觸疲勞強度 u是齒輪副的傳動比 現(xiàn)在計算III軸與主軸上45齒與75齒齒輪

45、副的接觸疲勞強度 ∴ (3-30) (3-31) (3-32) ∴ (3-33) 上式中查《機械設計》表10—6得=188.9MPa. K值在前面算齒輪模數(shù)時已經(jīng)算出 查《機械設計》圖10—21得齒輪的接觸疲勞強度極限 又 ∴齒輪的接觸疲勞強度滿足。 2、 按齒根彎曲疲勞強度校核 查《機械設計》式(10—4）得 (3-34

46、) 查表10—5得Z=45時 ∴ (3-35) 查《機械設計》圖10—2得齒輪的彎曲疲勞強度極限 ∴ (3-36) 又 ∴齒輪的彎曲疲勞強度滿足。 3.1.11校核鍵聯(lián)接的強度 校核主軸上鍵的強度，鍵長l=28mm,軸徑d=35查《機械設計》表6—2得許用擠壓應力，取，鍵，軸，齒輪材料均為剛： （3-37） 3.1.12主軸箱的潤滑 （1）軸承的潤滑有脂潤滑，油潤滑，飛濺潤滑，當滾動軸承的速度較低，d為軸承內徑，n為轉速時采

47、用脂潤滑，油潤滑多采用箱體內的油直接潤滑軸承，當箱體內圓周速度v>2~3m/s時，常用傳到件轉動時飛濺的油潤滑軸承。①計算III軸上齒數(shù)為75齒的齒輪的圓周速度 （3-38） ②III軸上深溝球軸承轉速: （3-39） ∴主軸箱中的軸承采用脂潤滑。 （2）齒輪的潤滑 若齒輪采用油潤滑，則浸油深度最少應為1個齒高，但不得小于10mm，且為避免油損失過大，同時為避免油攪動時沉渣泛起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯x應小于30~50mm，在此設計的周轉箱最低的齒頂?shù)接妄X底面的距離 （3-40） ∴齒輪不適合采用油潤滑，

48、又因為齒輪轉速較低最大僅為0.776m/s，所以在此齒輪的潤滑也采用脂潤滑。 （3）周轉箱體的密封 由于齒輪和軸承均采用脂潤滑，因此在主軸箱體隔板上的軸承外不用考慮密封，只是為防止箱體外的灰塵等進入主軸箱，因此在主軸伸出前蓋處要有密封，考慮到主軸的轉速較低，在此采用氈圈密封即可，氈圈密封一般適用于線速<5m/s 3.2夾具的設計 在組合機床上加工時，工件依靠夾具上的定位支承系統(tǒng)，獲得對于道具及其等高的正確的相對位置，夾具上的夾緊機構用來清除工件固變切削力工件自重的作用而產(chǎn)生的位移或振動，使工件在加工過程中繼續(xù)保持正確的位置。 夾緊機構通常由三部分組成：夾緊動力部分，中間傳動機

49、構和夾緊元件。設計夾緊機構時應滿足一下要求：⑴保證加工精度：夾緊后不能破壞工件正確的加工位置，不會破壞工件的已加工和夾緊表面；⑵保證生產(chǎn)率；⑶保證工作可靠；⑷結果簡單緊湊；⑸操作方便 3.2.1夾緊動力的選擇 夾緊動力選擇液壓夾緊，液壓夾緊具有操作簡便，動作迅速，易于控制等優(yōu)點，另外由于油液具有不可壓縮性，因此液壓夾緊能夠維持的剛性比氣動夾緊所能維持的剛性高。 3.2.2定位元件的設計 在繪制加工工序圖時已經(jīng)確定了鉆定位孔時的定位基準，即左側四個凸臺面，底面以及頂面第三個缸套孔。設計的鉆定位孔機床為單工件臥室機床，工件加工時的放置形式已經(jīng)確定。 左側四個凸臺面采用支承板定位，限制沿z

50、軸方向移動的自由度，頂面采用鉆模板定位，同時鉆模板上安裝有導套起導向作用。以上兩支承板分別限制V沿x軸移動，z軸的移動，繞z軸的轉動，繞y軸的轉動，繞z軸的轉動五個自由度。那么頂面缸套孔的定位應限制沿y軸移動。為了防止過定位，插入缸套孔中的桿應做成扁的，而不是圓柱形的。同時桿應能自動控制出入缸套孔，由于前述采用液壓夾緊，為簡化結構，這里桿的自動控制也由液壓來控制。再者，由于此時缸套孔未經(jīng)加工，因此缸套孔直徑尺寸精度較低，為使定位桿插入缸套孔時不至于因粗定位精度不高而進不了缸套孔中，把定位桿前段做成帶定位桿結構，形狀如下： 圖

51、3-6 帶定位桿結構圖 3.2.3夾緊機構的設計 夾緊力的作用點為右面放水閥平面，夾緊力的方向是垂直向下的。參考《組合機床設計》第一冊圖3—109，夾緊機構采用直接夾緊機構，借助杠桿改變作用力的大小和方向，結構如下： 圖3-7 直接夾緊機構 為使夾緊力右工件上均勻分布，將杠桿3做的較長，使壓板4的中心線能和工件的中心線對齊，這樣便可使夾緊力均勻分布在工件上，使得夾緊機構工作可靠。 3.2.4夾緊力的確定 工件加工時所受的切削力P，夾緊力Q1，Q2方向如下： 圖3-

52、8 夾緊力方向 （1）計算鉆頭鉆孔時給工件的軸向力 查外文資料8.2.5 =》 因為工件為鑄鐵件所以k=60.5 （3-41） （3-42） ,分別為工件用于定位和夾緊的平面的表面摩擦系數(shù)，取，同時因夾緊力和切削力p沒有作用在一個平面上，為防止產(chǎn)生傾覆力矩，值不宜取過大，這里取，當采用直接夾緊機構時，希望選取較大的安全系數(shù)，以確保工件夾緊的可靠性，通常取，這里取。 ∴

53、 （3-43) （2）液壓缸直徑的計算 要求輸入到液壓缸中的油壓力為1.5~5pa，這里取油壓力為5Pa，液壓缸油壓力的大小由液壓泵所選的電動機功率來滿足，通過節(jié)流閥調節(jié)。 查《機械夾具手冊》第三版，表1—6—8. ①按推理工作計算缸內徑。 （F為培基最大作用力，p為液壓缸中液壓油工作壓力） ②接拉力工作時計算 在前面的夾緊機構簡圖里，各部分的尺寸如下： 圖2-9 夾緊機構各部分尺寸 F75=475 ∴ 由于液壓缸活塞在松開工件時，活塞桿沒有承受來自外部的力的作用，因此D2的大小可

54、以不予以考慮，液壓缸內徑主要考慮D1的大小。選擇液壓缸內徑D=140mm，活塞桿直徑d=40mm。 4 液壓控制系統(tǒng)的設計 在前述的夾具設計，聯(lián)系尺寸圖的繪制過程中，已經(jīng)確定了鉆定位孔專用機床左側用于定位用的桿的工作過程都是依靠液壓提供動力。為了保證鉆定位孔專用機床的生產(chǎn)率，提高機床的自動化程度，最主要的就是合理的設計液壓控制的各個環(huán)節(jié)，協(xié)調好液壓動力所要控制的幾個工作過程。 由于液壓傳動易于實現(xiàn)復雜的自動工作循環(huán)，并且可以采用統(tǒng)一的液壓系統(tǒng)來控制大量的機構，因此在鉆定位孔專用機床的液壓控制里，只需一個液壓控制系統(tǒng)即可實現(xiàn)幾個工作國產(chǎn)之間的協(xié)調工作。 液壓控制的要求：在啟動機床工作開

55、關后，要能實現(xiàn)工件的自動夾緊，主軸箱的自動快進，工進，快退三個工作工程，同時為了不頻繁啟動液壓泵，在以上過程完成之后，液壓泵還需繼續(xù)工作。 針對以上液壓系統(tǒng)的要求設計液壓原理圖，設計思路如下： 在啟動機床控制開關后，首先左側用于定位的液壓缸開始工作，活塞推動定位桿，將定位桿插入缸套孔中，至此完成了工件的精定位，然后用于夾緊的液壓缸開始工作，活塞桿移動到行程終點時，壓板壓緊工件，完成夾緊工作，最后液壓滑臺上的液壓缸開始工作，在液壓滑臺上的液壓缸的工作過程分為4個階段：第一階段：控制動力頭主軸箱快進；第二階段：快進一段距離后，壓下行程開關，主軸箱開始工進；第三階段：鉆孔深度達到后，碰到抵擋鐵，

56、同時壓下此行程開關，主軸箱開始快退；第四階段：當主軸箱退回到工作行程初始點時壓下行程開關，工作停止。 依據(jù)上面的設計思路繪制液壓原理圖，由于左側用于定位的及中間用于夾緊的液壓缸只需完成簡單的活塞往復運動，速度如一，簡單的二通四位閥即可控。液壓原理圖如下： 圖4-1 液壓原理圖 液壓系統(tǒng)由圖示的三個液壓缸1、5、9，二個二位四通閥2、6，三個調速閥3、7、11.六個單向閥4、8、14、5、17、20，二個節(jié)流閥12、13，先導閥16，換向閥18，順序閥2，背壓閥26，液壓泵22，電動機23，過濾器24，油缸25組成。 液壓系統(tǒng)工作原理如

57、下：液壓泵22由液壓電動機帶動旋轉后，啟動機床工作開關，由磁鐵1YA通電： 進油路 液壓泵22單向閥4調速閥3換向閥2液壓缸1左腔 回油路 液壓缸1右腔換向閥2液壓缸 延時一段時間后，電磁鐵2YA通電。液壓缸5開始工作，活塞推動壓板，壓緊工件，此時進油路，回油路如下： 進油路 液壓泵22單向閥8調速閥7換向閥6液壓缸5下腔 回油路 液壓缸5上腔換向閥6油缸 再經(jīng)過延時，3YA通電，液壓缸活塞推動液壓滑臺快進： 進油路 液壓泵26單向閥20換向閥18左位電磁閥10液壓缸9右腔 回油路 液壓缸9左腔換向閥18順序閥19背壓閥21油箱 當液壓滑臺快進212mm后，壓下行

58、程開關，行程開關控制電磁閥5YA得電，進入液壓缸右腔的液壓油改從調速閥11流進液壓缸控制液壓滑臺工進。液壓滑臺工進38mm后碰上死擋鐵，同時壓下快退行程開關，快退行程開關控制電磁閥4YA得電，3YA失電，液壓滑臺快退。 快退時進油路：液壓泵26換向閥18右位液壓缸9左腔。 回油路：液壓缸9右腔電磁閥10換向閥18油箱。 當快退行程完成后，壓下行程開關，控制4YA失電，1YA，2YA失電，夾具松開工件。 參考文獻 [1]安子軍主編..《機械原理教程》[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004. [2]濮良貴,紀名剛主編.《機械設計》

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60、床研究所編.《組合機床設計》[M].第一冊。北京：機械工業(yè)出版社，1975 附錄1 4135柴油機汽缸體加工工藝過程 工序號 工序名稱 工序內容 設備 刀具 夾具 量具 工時 05 銑 銑左側面四塊基平面和三個凸臺面，以缸套孔和軸瓦固定槽為定位面，加工精度平面度0.08，控制尺寸400.25,1900.5 雙軸 臥式 銑床 面 銑 刀 專用 夾具 專用 量具 10 銑 粗銑頂面，底面和右側放水閥平面，以左側一個凸臺面和主軸承分開面作為定位基準，保證底面到主軸承

61、分開面的距離為143.50.5mm，放水閥平面到主軸承孔的對稱面的距離為108mm. 主軸 龍門 銑床 面 銑 刀 專用 夾具 專用 量具 15 鉆 在底面鉆鉸兩個定位孔，以缸套孔和左側凸臺面作為定位基準，鉆孔深度為27mm，直徑25.8mm，鉸孔深度為22mm，直徑26mm。 鉆鉸 定位 孔機 床 鉆鉸 復合 刀具 20 銑 精銑底面，以頂面和一缸套孔作定位基準，加工完后底面和頂面間距離為保證底面平面度0.1。 單軸 龍門 銑床 面 銑 刀 25 銑 粗精銑前后斷面，以底面和底面上兩定

62、位孔作定位基準，加工前后端面距離為8500.25mm，前后端面要保證平行度0.2 鼓行 銑床 面 銑 刀 30 銑 粗精銑固定水泵法蘭和發(fā)動機進水法蘭，以底面和底面上兩定位孔作基準 鼓行 銑床 面 銑 刀 工序號 工序名稱 工序內容 設備 刀具 夾具 量具 工時 35 鏜 粗鏜五個半圓主軸承孔，三個凸輪軸承孔，以底面和底面上兩定位孔作定位基準，三凸輪孔尺寸分別為， 三軸 鏜床 鏜 刀 40 鏜 粗鏜四個剛套孔，以底面及底面上兩定位孔作基準保證孔徑 四軸 立式 鏜床 鏜 刀

63、 45 銑 銑燃油精濾器安裝面和兩個水管平面，以頂面和剛套孔作定位基準，精濾器平面與主軸承孔對稱面距離為1411mm，平面度0.08，長162mm，高114mm，及10055兩處。 臥式 鏜床 面 銑 刀 50 銑 銑主軸承孔的分開面，銑第一軸承凸起部分，以頂面和底面兩定位孔作基準面，主軸承分開面離頂面距離，分開面寬度。 特種 鏜床 特種 銑刀 55 銑 銑主軸承孔端面和軸瓦固定槽，以底面和其上兩定位孔作定位基準，主軸承座端面離后面的距離分別為1340.35mm，2040.35mm，2590.35mm,3140.35mm,44

64、80.35mm， 5090.35mm,6310.35mm,6860.35mm。 特種 鏜床 特種 銑刀 60 拉 拉主軸承座的分開面，以底面和基準面兩定位孔作定位基準，分開面離底面距離1480.08mm寬度mm。 臥式 拉床 拉 刀 工序號 工序名稱 工序內容 設備 刀具 夾具 量具 工時 65 銑 精銑頂面和左側面兩長方塊，以底面和兩定位孔作定位基準，頂面和頂面間距離mm，兩長方塊長165mm，高40mm，保證尺寸 雙軸 龍門 銑床 面 銑 刀 70 鉆 在頂面鉆孔和倒角，以底面和

65、其上兩定位孔作定位基準，鉆4-8油孔，21-14.1mm螺紋底孔 立式 組合 鉆床 復合 刀具 75 鉆 在前后端面鉆孔，及在頂面上鉆剩余的孔和倒角。 兩面 組合 鉆床 復合 刀具 80 攻絲 在頂面攻21-16mm螺紋孔，孔深25mm以底面和其上兩定位孔作定位基準。 專用 頂面 攻絲 機床 M16 絲錐 85 攻絲 在前后端面攻螺紋孔以底面和其上兩定位孔作在基準，前面攻5-M10深22,13-M12深22,后面攻10-M14深24, 2-M18深14 專用 攻絲 機床 M12 M10 M

66、14 M18 絲錐 90 鉆 鉆潤滑主油道孔，以底面和其上兩定位孔作定位基準，豎直方向油孔直徑14mm，水平方向鉆18.4mm孔，控制尺寸453.0 三面 鉆床 麻 花 鉆 工序號 工序名稱 工序內容 設備 刀具 夾具 量具 工時 95 鉆 在頂面和右側面上鉆孔，右側面水管平面鉆4-8.4mm孔，深20mm，精濾器上鉆4-10.3mm孔，深29mm，頂面鉆5-∮18mm通孔，4-8通孔，22mm，20mm，24mm通孔，5-10mm通孔。 兩面 組合 鉆床 麻 花 鉆 100 鉆 在底面和左側面上鉆孔以底面和兩定位孔作定位基準，底面上鉆4-8.4mm通孔，2-8.4深30,18-8.4深26, 16深90,3-24深26，左側面上鉆2-10.3深27mm20.3深34,4-6.6深33mm。 兩面 組合 鉆床 麻 花 鉆 105 鉆 鉆10個潤滑支油道孔，以頂面和兩定位孔為定位基準