組合專機-ZH1105柴油機氣缸體三面攻螺紋組合機床（左主軸箱）設計

組合專機-ZH1105柴油機氣缸體三面攻螺紋組合機床（左主軸箱）設計,組合,專機,zh1105,柴油機,缸體,三面攻,螺紋,羅紋,機床,主軸,設計 1 0 前 言 組合機床主要用于平面加工和孔加工。平面加工包括銑平面、車端面、刮 平面；孔加工包括鉆、擴、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋等。組合機床最 適宜于加工各種大中型箱體類零件，如氣缸體、氣缸蓋、變速箱體等零件。 根據(jù)課題要求、ZH1105 柴油機氣缸體要加工工序的特點和減少工人的勞 動強度、降低生產(chǎn)成本和提高加工效率用組合機床對 ZH1105 柴油機氣缸體三 面上 31 個螺紋進行加工。設計本組合機床時盡能的采用通用件，以降低成本。 因此本組合機床應用通用多軸箱、通用主軸、傳動件、齒輪和附加機構(gòu)。通用 件選用是根據(jù)所需的功率、進給力、進給速度等要求的。多軸箱尺寸應根據(jù)加 工主軸分布位置通過估算，并圓整后選用相近似尺寸的標準規(guī)格的多軸箱，據(jù) 此選擇結(jié)合尺寸的動力箱。盡可能按通用部件的配套關(guān)系選用通用部件。 工藝方案的擬定是組合機床設計的關(guān)鍵一步。因為工藝方案在很大程度上 決定組合機床的結(jié)構(gòu)配置和實用性能。應根據(jù)工件的加工特點，充分考慮各種 影響因素，經(jīng)濟分析的基礎擬定出可靠的工藝方案。從而確定組合機床的配置 型式及結(jié)構(gòu)方案應根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點，并進行組合機床總體方案圖樣文件的 設計。粗精加工分開原則，粗加工時的切削負荷較大，切削產(chǎn)生的熱變形、較 大夾壓力引起的工件變形以及切削振等動，對精加工工序十分不利，影響加工 尺寸精度和表面粗糙度，因此應選擇粗精加工工序分開的原則。擬定工藝方案 時，在保證加工質(zhì)量和操作維修方便的前提下，應適當提高工序集中程度。因 此全面分析多方因數(shù)和理決定工序集中程度。 被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設計的組合機床完成的 工序內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基 準、壓緊部位等，它是組合機床設計的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢 驗機床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件圖基礎上，突出本 機床的加工內(nèi)容。 加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案確定的基礎上繪制的，加工示意 圖應與機床實際加工狀態(tài)一致。是表達工藝方案具體內(nèi)容的機床工藝方案圖。 它是設計刀具、夾具、多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動力部件、繪制機床 聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)。加工示意圖上要標注聯(lián)系尺寸、切削用量（同一主軸 箱上各主軸的每分鐘進給量是相等的） 、工作循環(huán)、攻退量、攻進量。 機床聯(lián)系尺寸總圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按選定 的通用部件以及確定的專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。是用來表示機床的配置 型式、主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相互的聯(lián)系、運動關(guān)系和操作方位的總體 ZH1105 柴油機氣缸體三面攻螺紋組合機床設計 2 布局圖。它為主軸箱、夾具等專用部件設計提供重要依據(jù)。 生產(chǎn)率計算卡是反映機床實際生產(chǎn)率和切削用量、動作時間、生產(chǎn)綱領及 負荷率。根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)以及切削用量，就可以計算機床生 產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計算卡。它是用戶驗收機床生產(chǎn)率的重要依據(jù)。 主軸箱是組合機床的重要專用部件。它是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加 工孔的數(shù)量和位置、切削用量和主軸類型設計的傳遞各主軸運動的動力部件。 主軸箱的設計方法是：繪制主軸箱的設計原是依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、軸徑及 齒輪模數(shù)；擬定傳動系統(tǒng)；計算主軸、傳動軸坐標，繪制坐標檢查圖；繪制主 軸箱總圖，零件圖及編制組件明細表。主軸和被加工零件在機床上是面對面安 放的，因此，主軸箱主視圖上的水平方向尺寸與零件工序圖上的水平方向尺寸 正好相反。 主軸箱傳動系統(tǒng)的擬定：先把全部主軸中心盡可能分布在一個或幾個同心 圓上，在同心圓的圓心上分別設置中間傳動軸；非同心圓分布的一些主軸，也 宜設置中間傳動軸，然后根據(jù)已選定的各中心傳動軸再取同心圓，并用最少的 傳動軸帶動這些中心傳動軸；最后通過合攏傳動軸與動力箱驅(qū)動軸連接起來。 并使各主軸獲得預定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 組合機床上攻螺紋，根據(jù)工件加工部位分布情況和工藝要求，常用攻螺紋 靠模裝置攻螺紋。攻螺紋靠模裝置用于同一方向純攻螺紋工序。由攻螺紋多軸 箱和攻螺紋靠摸頭組成。靠模螺母和靠模螺桿是經(jīng)過磨制并精細研配的，因而 螺孔加工精度高，在潤滑良好時，對鑄鐵加工精度可達 H6～H7 級精度螺孔， 表面粗糙度可達 Ra3.2μm 。螺孔的位置精度稍低于鉆孔時的位置精度，因此螺 孔的位置精度主要取決于螺紋底孔的位置精度。 攻螺紋主軸箱一般都是由電動機直接驅(qū)動。在確定電動機功率時，要考慮 絲錐工作時鈍化的影響，一般取為計算功率的 1.5～2.5 倍（軸數(shù)少時取大值， 軸數(shù)多時取小值） 。絲錐退回原位時，電動機應能迅速地停止，以避免攻螺紋 靠模系統(tǒng)在電動機反轉(zhuǎn)停止時慣性的影響，不致造成絲錐超程而破壞攻螺紋機 構(gòu)的原位狀態(tài)。因此，一般攻螺紋主軸都要有制動。 ??！所有下載了本文的注意：本論文附有 CAD 圖紙和完整版 word 版說明書，凡下 載了本文的讀者請加 QQ 83753222，或留下你的聯(lián)系方式（QQ 郵箱）最后，希望此文能 夠幫到你！ 3 1 總體方案論證 根據(jù)任務書的要求：設計的組合機床要滿足加工要求、保證加工精度； 盡可能用通用件、以降低成本；各動力部件用電氣控制、液壓驅(qū)動。因此根據(jù) 任務書要求和氣缸體的特點初定兩種設計方案： 1.1 臥式組合機床 特點：臥式組合機床重心底、振動小運作平穩(wěn)、加工精度高、占地面積大。 1. 2 立式組合機床 特點：立式組合機床重心高、振動大、加工精底、占地面積小。 1. 3 方案比較 根據(jù)臥式組合機床和立式組合機床的特點比較可知：為了保證螺紋孔的加 工精度和結(jié)合氣缸體本身的特點(左面攻 14 個螺紋孔、右面攻 10 個螺紋孔后 面攻 6 個螺紋孔，見加工工序圖)選擇臥式組合機床。 1.4 總體設計的思路 擬定工藝方案；根據(jù)任務書要求繪制加工工序圖；根據(jù)確定的切削用量、 工作循環(huán)和工作行程等繪制加工示意圖；根據(jù)加工工序圖、加工示意圖和確定 的專用部件及通用部件繪制機床聯(lián)系尺寸總圖。根據(jù)“三圖一卡”設機組合機 床。 ZH1105 柴油機氣缸體三面攻螺紋組合機床設計 4 2 計算部分 2.1 多軸箱的設計計算： 組合機床的通用多軸箱的標準厚度為 180mm；用于臥式多軸箱的前蓋厚 度為 55mm，基型后蓋的厚度為 90mm，因此確定多軸箱的尺寸，主要是確定 多軸箱的寬度 B 和高度 H 及最低主軸高度 h。如下圖所示：被加工氣缸體輪廓 用雙點化線表示，多軸箱輪廓用粗實線表示。多軸箱寬度 B、高度 H 的大小主 要與氣缸體需要加工的螺孔的分布有關(guān)。參考[ I ] P 49 注：b —— 工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離、單位 mm; b1—— 最邊緣主軸中心至箱體外壁距離、單位 mm； h —— 工件在高度方向相距最遠的兩孔距離、單位 mm; h1—— 最低主軸高度、單位 mm。 公式： B = b + 2b1 [ 1 ] P49 2—1 公式：H = h + h 1 +b1 [ 1 ] P49 2—2 已知：b = 417.020mm b1=70 ～ 100mm [ 1 ] P31 h = 275mm h1=112.920mm 由公式 2—1 得：B= b + 2b1 = 417.020 + 2×(70～100) = 557.020 ～ 617.020mm 由公式 2—2 得：H=h+h 1+b1=275+112.920+70～100 =457.920～487.920 ㎜ 5 46圖 2-1多 軸 箱 設 計 原 始 依 據(jù) 圖箱 體 中 心 線 圖 2-多 軸 箱 輪 廓 尺 寸 確 定 查[1] P134 表 7—1：?。築 ×H = 630×500mm2 2.2 切削轉(zhuǎn)距的計算： 2.2.1 攻 9 —M8×1.25 —7H 深 16 的螺紋所需轉(zhuǎn)據(jù)的計算 ZH1105 柴油機氣缸體三面攻螺紋組合機床設計 6 公式：T = 195 ×D1.4×Pw1.5 [ 1 ] P44 表 3—5 2—3 注：D — 螺紋大徑、單位 mm； Pw —— 工件的螺距、單位 mm。 由公式 2—3 得：T = 195 ×D1.4×Pw1.5 = 195×81.4×1.251.5 ≈ 5010N .mm ≈ 5N .m 查 [1] P44 表 3—5 ?。篢 = 5 N.m 2.2.2 攻 M10×1.5 — 7H 深 15 的螺紋所需轉(zhuǎn)據(jù)的計算 由公式 2—3 得：T = 195 ×D1.4×Pw1.5 = 195×101.4×1.51.5 ≈ 8998.003N .mm ≈ 8.998N .m 查 [1 ] P44 表 3 — 5 ?。篢 = 9 N.m 2.3 主軸直徑的計算和主軸外伸尺寸的確定 公式：d = 6.2×(10T)1/4 [ 1 ] P44 表 3—5（加工鑄鐵） 2— 4 注：d — 主軸直徑、單位 mm; T — 轉(zhuǎn)距、單位 mm; D — 螺紋大徑、單位 mm; P — 螺距、單位 mm。 2.3.1 攻 9 —M8×1.25 —7H 深 16 的螺紋所需主軸直徑的計算 由公式 2—4 得：d = 6.2×(10T) 1/4 [ 1 ] P44 = 6.2×(10×5) 1/4 = 16.488mm 查 [1 ] P44 表 3—5 ?。篸 = 17mm 2.3.2 攻 M10×1.5 — 7H 深 15 的螺紋所需主軸直徑的計算 由公式 2—4 得：d = 6.2×(10T) 1/4 [ 1 ] P44 =6.2×(10×9) = 20mm 為了減少更換攻螺紋接桿的時間、降低操作工人的勞動強度和提高工作效 7 率等原因，所以取攻 9 —M8 ×1.25 —7H 深 16 螺紋主軸的直徑與攻 M10×1.5 — 7H 深 15 螺紋直徑為 20mm（d = 20mm） 。 2.3.4 主軸外伸尺寸的確定 參考[1] P 44 得：L=115㎜ D/d1=32/20㎜ 2.4 切削速度的確定 參考[1] P 123 V=4～8m/min 2.4.1 攻 9 —M8×1.25 —7H 深 16 的螺紋切削速度的確定 取 V=3.70m/min 2.4.2 攻 M10×1.5 — 7H 深 15 的螺紋切削速度的確定 取 V=3.93m/min 2.5 切削功率的計算 公式：p= (TV) / (9740∏D) [ 1 ] P134 表 6—20 2—5 注：T — 切削轉(zhuǎn)距、單位 N.m ; V — 切削速度、單位 m.min-1; D — 被加工螺紋的直徑、單位 mm。 2.5.1 攻 9 —M8×1.25 —7H 深 16 的螺紋所需切削功率的計算 由公式 2—5 得：p = (TV) / (9740∏D) [ 1 ] P134 =（5×10 3×3.7）/(9740∏×8) = 7.561×10–2 Kw 所以：p 9 = 9×p = 9×7.561×10–2 = 0.6805 Kw 2.5.2 攻 M10 ×1.5 — 7H 深 15 的螺紋所需切削功率的計算 由公式 2—5 得：p = (TV) / (9740∏D) [ 1 ] P134 =(9×103×3.93)/ (9740∏×10) = 0.1157 Kw 所以攻 9 — M8×1.25 — 7H 深 16 的螺紋和攻 M10×1.5 — 7H 深 15 的螺 紋所需總功率為：p = 0.6805 + 0.1157 = 0.7962 Kw ZH1105 柴油機氣缸體三面攻螺紋組合機床設計 8 2.6 機床動力參數(shù)的計算 2.6.1 電動機功率的計算 公式：P = p /η [ 1 ] P44 （η = 0.7～0.8） 2—6 注：P — 多軸箱所需功率、單位 Kw； p—消耗于各主軸的切削功率總和、單位 Kw； η — 多軸箱的傳動效率。 由公式 2—6 得：P = p /η [ 1 ] P44 = 0.7962 /（0.7～0.8） = 0.995～1.137 Kw 參考[1]P 86在確定電動機功率時，要考慮絲錐工作時鈍化的影響，一般取 計算功率的 1.5～2.5 倍。所以 Pd=P×(1.5～2.5)=1.7055～2.8425 Kw 2.6.2 電動機的選擇 考慮到軸承與軸、齒輪與軸、齒輪與齒輪、軸與箱體、軸與軸套等之間的 能量損耗所以選擇功率稍大一些的電動機。 參考[I]P 115表 5—39： ?。弘妱訖C的型號：Y132S—4 電動機轉(zhuǎn)速：n d=1440r/min－1 輸出軸轉(zhuǎn)速：n = 720r/min －1 2.7 攻螺紋主軸轉(zhuǎn)速的計算 公式：n = (1000v)/(∏d) [1] P195 2—7 注：v — 切削速度、單位 m/min-1; d — 主軸直徑、單位 mm 2.7.1 攻 9 — M8×1.25 — 7H 深 16 的螺紋主軸轉(zhuǎn)速的計算 已知：v = 3.70m/min d = 8mm 由公式 2—7 得：n = (1000v)/(∏d) [1] P195 = (1000×3.7)/(∏×3.7) ≈150r/min 2.7.2 攻 M10×1.5 — 7H 深 15 的螺紋主軸轉(zhuǎn)速的計算 已知：v = 3.93m/min d = 10mm 9 由公式 2—7 得：n = (1000v)/(∏d) [1] P195 = （1000×3.93）/（∏×10） ≈125r/min 2.8 切削用量的計算 公式：f m = fn[ 2] P246 2—8 注：f — 每轉(zhuǎn)進給量、單位 mm/r; n — 轉(zhuǎn)速、單位 mm/r。 2.8.1 攻 9 — M8×1.25 — 7H 深 16 的螺紋切削用量的計算 已知：f= 1.25mm/r n = 150r/min 由公式 2—8 得：f m = fn[ 2] P246 = 1.25×150 = 187.5mm/min 2.8.2 攻 M10×1.5 — 7H 深 15 的螺紋切削用量的計算 已知：f = 1.5mm/r n = 125r/min 由公式 2—8 得：f m=s0n[ 2 ] P246 =1.5×125=187.5mm/min 2.9 生產(chǎn)率計算 已知：工作行程為 37㎜ 進刀量為 150㎜/min 機動時間加緊 0.1min 機動時間攻入攻退 0.4min 機動時間 1.5min 裝料時間 1.5min 單件工時 2min/件 2.9.1 理想生產(chǎn)率計算 公式： Q=A/tk [ 1 ] P51 2—9 =41400/4600=9 2.9.2 實際生產(chǎn)率計算 公式：Q 1=60/T 單 [ 1 ] P51 2—10 =60/2=30min/件 2.9.3 機床負荷率計算 ZH1105 柴油機氣缸體三面攻螺紋組合機床設計 10 公式：η 負 =Q/Q1[ 1]P51 2—11 =9/30=30﹪ 2.10 多軸箱傳動系統(tǒng)設計 2.10.1 螺孔的分布特點 仔細閱讀被加工零件加工工序圖，觀察在本組合機床加工的螺孔位置具有 以特點： a、螺孔 1、2、3 直線分布； b、螺孔 4、5、6 直線分布； c、螺孔 1、2、3 所在直線垂直螺孔 4、5、6 所在直線 2.10.2 用作圖法初定各軸的位置 箱 體 中 心 線圖 2-3用 作 圖 法 確 定 各 軸 位 置 2.10.2 根據(jù)以上特點初步擬訂軸的傳動關(guān)系 a、設置中間傳動軸 13 帶動主軸 1、2 轉(zhuǎn)動； b、設置中間傳動軸 15 帶動主軸 3、4 轉(zhuǎn)動； c、設置中間傳動軸 17 帶動主軸 5、6、7 轉(zhuǎn)動； d、設置中間傳動軸 18 帶動主軸 8、9 轉(zhuǎn)動； e、設置中間傳動軸 20 帶動主軸 10 轉(zhuǎn)動。 2.10.3 設置過渡軸合攏中間傳動軸、設置油泵軸和驅(qū)動軸 a、設置過渡軸 11 和過渡軸 16，過渡軸 16 帶動中間傳動軸 11、17 轉(zhuǎn)動； b、設置過渡軸 19 帶動中間傳動軸 18、20 轉(zhuǎn)動； 11 c、設置過渡軸 12 帶動過渡軸 11 和中間傳動軸 13 轉(zhuǎn)動； d、設置過渡軸 14 帶動過渡軸 11 和中間傳動軸 15 轉(zhuǎn)動； e、過渡軸 11 帶動油泵軸 22 轉(zhuǎn)動； f、驅(qū)動軸 0 驅(qū)動過渡軸 11 實現(xiàn)整個傳動鏈運作。 2.10.4 繪制多軸箱的傳動樹形圖（圖 2—4） 箱 體 中 心 線圖 2-4多 軸 箱 傳 動 數(shù) 形 圖 2．11 根據(jù)原始依據(jù)圖(2—1) 計算主軸坐標 表 2—1 主軸坐標表 2.12 多軸箱中齒輪模數(shù)、齒數(shù)的計算（圖 2—5） 坐標 銷 01 驅(qū)動主 1 主軸 2 主軸 3 主軸 4 主軸 5 X 0.000 265.000 400.280 152.280 60.280 60.280 Y 0.000 95.000 82.920 82.920 125.920 219.920 主軸 6 主軸 7 主軸 8 主軸 9 主軸 10 60.280 180.280 286.280 400.280 477.300 357.920 357.920 253.920 207.920 320.000 ZH1105 柴油機氣缸體三面攻螺紋組合機床設計 12 Ⅰ ⅠⅡ ⅠⅡ ⅡⅡⅡ Ⅰ Ⅱ ⅡⅡⅡⅠⅠ Ⅰ ⅡⅡ ⅠⅣⅣ 圖 2-5多 軸 箱 傳 動 系 統(tǒng) 圖 X 2.12.1 多軸箱中齒輪模數(shù)的確定 因為多軸箱中齒輪模數(shù)常用 2、2.5、3、3.5、4 幾種。為了便于生產(chǎn)，同 一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格最好不要多于兩種。所以初步確定多軸箱內(nèi)所有齒輪的 模數(shù)取 3（m=3） 。 2.12.2 確定傳動軸 13 的位置及齒輪的齒數(shù) 傳動軸 13 的位置通過作圖(圖 2—4)初定，若取 m=3 z1=27，則從圖 2— 4 量得中心距 A13—1=72mm, 公式：Z 從 =2A/m－Z 主 [ 1 ] P65 2— 12 所以： Z1′ =2A/m－Z 1=2×72/3－27＝21 II 排 公式：n 從 ＝n 主 ×（Z 主 /Z 從 ） [ 1 ] P64 2— 13 13 所以： n13＝n 1×（Z 1′ /Z1）＝150× (21/27) ≈117r/min 由公式 2—12：Z 從 =2A/m(1+ n 從 / n 主) [ 1 ] P65 所以： Z13′ ＝2×72/[3(1+150/117)]≈27 II 排 2.12.3 確定傳動軸 15 的位置及齒輪齒數(shù) 傳動軸 15 的位置通過圖 2—4 初定，若取 m=3 z3=27，則從圖 2—4 量得 中心距 A15—3=72㎜， 由公式 2—12：Z 從 =2A/m－Z 主 [ 1 ] P65 所以： Z3′ =2A/m－Z 3=2×72/3－27＝21 II 排 由公式 2—13：n 從 ＝n 主 ×（Z 主 /Z 從 ） [ 1 ] P64 所以： n15＝n 3×（Z 3′ /Z3）＝150× (21/27) ≈117r/min 由公式 2—12：Z 從 =2A/m(1+ n 從 / n 主) [ 1 ] P65 所以： Z15′ ＝2×72/[3(1+150/117)]≈ 27 II 排 2.12.4 確定傳動軸 17 的位置及齒輪齒數(shù) 傳動軸 17 的位置通過圖 2—4 初定，若取 m=3 z5=35，則從圖 2—4 量得 中心距 A17—5=91.378㎜ 由公式 2—12：Z 從 =2A/m－Z 主 [ 1 ] P65 所以： Z5′ =2A/m－Z 1=2×72/3－27＝26 Ⅰ 排 由公式 2—13 得：n 從 ＝n 主 ×（Z 主 /Z 從 ） [ 1 ] P64 所以： n17＝n 5×（Z 5/Z17）＝150×(35/26) ≈202r/min 由公式 2—12：Z 從 =2A/m(1+ n 從 / n 主) [ 1 ] P65 所以：Z 17′ ＝2×91.378/[3(1+150/202)]≈35 Ⅰ 排 由公式 2—12 得：Z 從 =2A/m(1+ n 從 / n 主) [ 1 ] P65 所以： Z17′ ＝2×91.378/[3(1+150/202)]≈35 Ⅰ 排 ZH1105 柴油機氣缸體三面攻螺紋組合機床設計 14 2.12.5 確定傳動軸 17 的位置及齒輪齒數(shù) 傳動軸 18 的位置通過圖 2—4 初定，若取 m=3 z8=27，則從圖 2—4 量得 中心距 A18—8=72㎜ 由公式 2—12：Z 從 =2A/m－Z 主 [ 1 ] P65 所以：Z 8′ =2A/m－Z 8=2×72/3－27＝21 II 排 由公式 2—13：n 從 ＝n 主 ×（Z 主 /Z 從 ） [ 1 ] P64 所以： n18＝n 8×（Z 8′ /Z8）＝150× (27/21) ≈192.9r/min 由公式 2—12：Z 從 =2A/m(1+ n 從 / n 主) [ 1 ] P65 所以：Z 18′ ＝2×72/[3(1+150/117)]≈27 II 排 2.12.6 確定傳動軸 15 的位置及齒輪齒數(shù) 傳動軸 20 的位置通過圖 2—4 初定，若取 m=3 z10=32，則從圖 2—4 量 得中心距 A20—10=79.5㎜， 由公式 2—12：Z 從 =2A/m－Z 主 [ 1 ] P65 所以：Z 10′ =2A/m－Z 3=2×79.5/3－32＝21 Ⅰ 排 由公式 2—13：n 從 ＝n 主 ×（Z 主 /Z 從 ） [ I ] P64 所以：n 20＝n 10×（Z 10/Z20）＝150× (32/21) ≈228.6r/min 2.13 確定合攏傳動軸的位置及齒輪齒數(shù) 2.13.1 總傳動比的計算 公式：U 總 =n 主 /n 驅(qū) [ 1 ] P65 2— 14 所以：U 0—13= n13/n0=117/715≈1/6.11 U0—15= n15/n0=117/715≈1/6.11 U0—17= n17/n0=202/715≈1/3.54 U0—18= n18/n0=192.9/715≈1/3.54 15 U0—20= n20/n0=228.6/715≈1/3.13 經(jīng)以上計算根據(jù)軸 13、15、17、18、20 與驅(qū)動軸 0 的總傳動比，考慮 13、15、17、18、20 與驅(qū)動軸 0 的距離及排列齒輪等因素，宜設置合攏軸 11、12、14、16、19 把驅(qū)動軸與傳動軸與中間傳動軸聯(lián)接起來。 2.13.2 確定合攏軸 19 的位置和齒數(shù) 軸 19 的位置可通過圖 2—4 初定，從圖 2—4 上量得 A19—20=73.500㎜， 由公式 2—12：Z 從 =2A/m－Z 主 [ 1 ] P65 所以：Z 20′ =2A/m－Z 20 =2×73.500/3－21=28 II 排 2.13.3 確定合攏軸 12 的位置和齒數(shù) 軸 12 的位置可通過圖 2—4 初定，從圖 2—4 上量得 A19—20=81.000㎜，如 取 m=3 Z13=27 則： 由公式 2—12：Z 從 =2A/m－Z 主 [ 1 ] P65 所以：Z 13′ =2A/m－Z 13=2×81.000/3－27=27 IV 排 2.13.4 確定合攏軸 11 的位置和齒數(shù) 軸 11 的位置可通過圖 2—4 初定，從圖 2—3 上量得 A12—11=87.000㎜，如 取 m=3 Z12=36 則： 由公式 2—12：Z 從 =2A/m－Z 主 [ 1 ] P65 所以：Z 12′ =2A/m－Z 11=2×87.000/3－36=22 Ⅰ 排 2.13.5 確定合攏軸 16 的位置和齒數(shù) 軸 16 的位置可通過圖 2—3 初定，從圖 2—3 上量得 A16—11=69.000㎜，如 取 m=3 Z11=23 則： 由公式 2—12：Z 從 =2A/m－Z 主 [ 1 ] P65 所以：Z 11′ =2A/m－Z 11=2×69.000/3－23=23 II 排 2.13.6 確定合攏軸 14 的位置和齒數(shù) 軸 14 的位置可通過圖 2—4 初定，從圖 2—4 上量得 A11—14=69.000㎜ ,如 取 m=3 Z11=22 則： ZH1105 柴油機氣缸體三面攻螺紋組合機床設計 16 由公式 2—12：Z 從 =2A/m－Z 主 [ 1 ] P65 所以：Z 11′ =2A/m－Z 11=2×81.000/3－22=32 Ⅰ排 2．14 計算傳動軸的坐標 2.14.1 與一軸定距離的傳動軸坐標計算 軸 20 坐標計算： Y x B20(x,y) R 01 A y 0 X 圖 2—6 公式：y=(R 2－x 2)1/2 [ 1 ] P70 2—15 注：R — 嚙 合 中 心 距 從傳動圖上量得：x=44.296 公式：R=（Z 0＋Z 0′ ）m/2 [ 1 ]P68 2— 16 由公式 2—16 得：R 20—10=（Z 10＋Z 10′ ）m/2 [ 1 ] =(21+32)×3/2=79.500 由公式 2—15 得：y=(R 2－x 2)1/2 =(79.5002－44.296 2)×3/2 =66.016 所以：B 20(44.296,66.016) 換算到大坐標、軸 20 坐標為：(433.004,386.016) 同理可求： 軸 13 坐標為：（336.280，115.905） 軸 12 坐標為：（289.240，181.846） 軸 15 坐標為：（84.666，58.175） 軸 14 坐標為：（128.003，150.511） 軸 16 坐標為：（200.693，251.881） 軸 18 坐標為：（357.311，265.693） 軸 19 坐標為：（379.311，335.823） 油泵軸 22 坐標為（307.311，325.560） 17 2.14.2 與二軸定距離的傳動軸坐標計算 傳動軸與二軸定距離，即在某一傳動軸上用兩對齒輪分別帶動兩根已知軸， 軸 17 為二軸定距離的傳動軸。 i Y b6 R1 B L I C17(J,I) a5 R2 J 01 j 0 X 圖 2—7 由公式 2—16 得：R 1=(Z6＋Z 6′ )m/2 [ 1 ] =(35＋26) ×3/2=91.5 由公式 2—16 得：R 2=(Z5＋Z 5′ )m/2 [ 1 ] =(35＋26) ×3/2=91.5 公式：A=X b－X b[ 1 ] P70 2—17 =60.280－60.280=0 公式：B=Y b－Y b[ 1 ] P70 2—18 =357.920－219.920=138 公式：I=(R 12＋L 2－R 22)/2L[ 1 ] P71 2—19 =(91.52＋138 2－91.5 2)/（2×138）=69.000 公式：J= (R 12－I 2)1/2 [ 1 ] P71 2—20 =(R12－I 2)1/2=(91.52－69.000 2)1/2 ≈60.000 公式：X c=Xa＋(BJ－AI)/L [ 1 ] P71 2—21 =60.280＋(138×60.000－0×69)/138 =120.280 公式：Y c=Ya＋(BI＋AJ)/L [ 1 ] P71 2—22 =219.920＋(138×69.000＋0×60.000)/138 =288.839 所以軸 17 的坐標為：（120.280，288.839） ZH1105 柴油機氣缸體三面攻螺紋組合機床設計 18 同理可求軸 11 的坐標為：（202.246，182.898） 2.15 驗算中心距誤差 2.15.1 驗算軸 1、2 與軸 13 中心距誤差： R13—1=(Z13＋Z 13′ )m/2 [ 1 ] =(21＋27) ×3/2=72.000 X=X1－X 2=400.280－336.280=64.000 Y==Y13－Y 1=115.905－82.920=32.985 公式：Δ=R－A=R－(X 2＋Y 2)1/2 [ 1 ] P74 2—23 =72.000－(64.000 2＋32.985 2)1/2 =0.00007101 查[3]附表 10 P302 中心距允差為±0.037㎜ 所以：Δ＜±0.037㎜,能滿足該齒輪副嚙合要求。 2.15.2 驗算軸 3、4 與軸 15 中心距誤差： 已知：R 15—3=(Z15＋Z 15′ )m/2 =(21＋27) ×3/2=72.000 X=X3－X 15=152.280－84.666=67.614 Y==Y3－Y 15=82.920－58.175=24.745 由公式 2—23 得：Δ=R－A=R－(X 2＋Y 2)1/2 [ 1 ] P74 =72.000－(67.614 2＋24.745 2)1/2 =0.000222076 查[3]附表 10 P302 中心距允差為：±0.037㎜ 所以：Δ＜±0.037㎜,能滿足該齒輪副嚙合要求。 2.15.3 驗算軸 5、6、7 與軸 117 中心距誤差： 已知：R 17—7=(Z17＋Z 17′ )m/2=(26＋35)×3/2=91.500 X=X7－X 17=180.280－120.280=60.000 Y==Y7－Y 17=357.920－288.839=69.081 由公式 2—23 得：Δ=R－A=R－(X 2＋Y 2)1/2 [ 1 ] P74 =91.500－(60.000 2＋69.081 2)1/2 =0.00035759 查[3]附表 10 P302 中心距允差為：±0.043㎜ 所以：Δ＜±0.043㎜,能滿足該齒輪副嚙合要求。 2.15.4 驗算軸 8、9 與軸 18 中心距誤差： 已知：R 18—9=(Z18＋Z 18′ )m/2=(21＋27)×3/2=72.000 19 X=X9－X 18=400.280－357.311=42.969 Y==Y18－Y 9=265.693－207.920=57.773 由公式 2—23 得：Δ=R－A=R－(X 2＋Y 2)1/2 [ 1 ] P74 =72.000－(42.969 2＋57.557 2)1/2 =0.00005678 查[3]附表 10 P302 中心距允差為：±0.037㎜ 所以：Δ＜±0.037㎜,能滿足該齒輪副嚙合要求。 2.15.5 驗算軸 10 與軸 20 中心距誤差： 已知：R 20—10=(Z20＋Z 20′ )m/2 =(21＋32) ×3/2=79.500 X=X10－X 20=477.300－433.004=44.296 Y==Y20－Y 10=386.016－320.000=66.016 公式：Δ=R－A=R－(X 2＋Y 2)1/2 [ 1 ] P74 =79.500－(44.296 2＋66.016 2)1/2 =0.000013383 查[3]附表 10 P302 中心距允差為：±0.037㎜ 所以：Δ＜±0.037㎜,能滿足該齒輪副嚙合要求。 2.15.6 驗算軸 21 與軸 10 中心距誤差： 已知：R 21—10=(Z10＋Z 21′ )m/2 =(32＋36) ×3/2=102.000 X=X21－X 10=505.000－477.300=27.700 Y==Y10－Y 21=320.000－221.838=98.162 由公式 2—23 得：Δ=R－A=R－(X 2＋Y 2)1/2 [ 1 ] P74 =102.000－(27.000 2＋98.162 2)1/2 =0.000192444 查[3]附表 10 P302 中心距允差為：±0.043㎜ 所以：Δ＜±0.043㎜,能滿足該齒輪副嚙合要求。 2.15.7 驗算軸 12、14、16 與軸 11 中心距誤差： 已知：R 11—14=(Z11＋Z 14′ )m/2 =(22＋32) ×3/2=81.000 X=X11－X 14=202.246－128.003=74.243 Y==Y11－Y 14=182.898－150.511=32.387 由公式 2—23 得：Δ=R－A=R－(X 2＋Y 2)1/2 [ 1 ] P74 =81.000－(74.243 2＋32.387 2)1/2 =0.000365321 查[3]附表 10 P302 中心距允差為：±0.037㎜ ZH1105 柴油機氣缸體三面攻螺紋組合機床設計 20 所以：Δ＜±0.037㎜,能滿足該齒輪副嚙合要求。 2.15.8 驗算軸 18、13 與軸 12 中心距誤差： 已知：R 12—18=(Z12＋Z 12′ )m/2 =(36＋36) ×3/2=108.000 X=X18－X 112=357.311－289.240=68.071 Y==Y18－Y 12=265.693－181.846=83.847 由公式 2—23 得：Δ=R－A=R－(X 2＋Y 2)1/2 [ 1 ] P74 =108.000－(68.071 2＋83.847 2)1/2 =0.000090509 查[3]附表 10 P302 中心距允差為：±0.043㎜ 所以：Δ＜±0.043㎜,能滿足該齒輪副嚙合要求。 同理可求：軸 14 與軸 15、軸 16 與軸 17、軸 18 與軸 19、軸 22 與軸 18 和軸 20 與軸 19 中心距誤差都能滿足 齒輪副嚙合要求。 2.15.9 繪制坐標檢查圖（圖 2—8） 21 Ⅰ ⅠⅡ ⅠⅡ ⅡⅡⅡⅠ Ⅱ ⅡⅡⅡⅠⅠ Ⅰ ⅡⅡ ⅠⅣⅣ 圖 2-8多 軸 箱 坐 標 檢 查 圖 2.16 軸的校核 對軸進行分析和比較軸 11 相對受力較大，所以需對軸 11 進行強度校核。 2.16.1 軸的受力簡圖 ZH1105 柴油機氣缸體三面攻螺紋組合機床設計 22 圖 2-9軸 的 受 力 分 析 及 彎 矩 圖 2.16.2 計算支承反力 公式：F t=2T/d [4] P106 2— 24 =2×9×103/（ 3×32）=187.5N 公式：F r= Ft×tgα ′ [4] P106 =187.5×tg20°=60.90N 在水平面上 公式：F R1H=(Fr×L3)/( L2＋L 3) [4] P197 2— 25 =(187.5×110)/ ( 110＋58) =42.398N 公式：F R2H= Fr－F R1H [4] P197 2—26 =60.90－42.398=18.502N 在垂直面上 公式：F R1V= FR2V= Ft/2 [4] P197 2—27 =187.458/2=93.729N 2.16.3 畫彎矩圖（圖 2—8） 在水平面上，a-a 剖面左側(cè) 公式：M aH= FR1HL2 [4] P197 2—28 =42.398×110=4663.78N·mm 23 a-a 剖面右側(cè) 公式：M ′ aH= FR2H L3 [4] P197 2— 29 =18.502×58=1073.116 N·mm 在垂直面上 公式：M aV= FR1VL2[4] P197 2—30 =93.729×110=10310.19 N·mm 合成彎矩，a —a 剖面左側(cè) 公式：M a=( M2aH＋M 2aV)1/2 [4] P197 2—31 =(4663.782＋10310.19 2) 1/2 =4776.42 N·mm a—a 剖面右側(cè) 公式：M′ a=( M2aH＋M 2aV)1/2 [4] P197 2—32 =(1073.1162＋10310.19 2) 1/2 =10365.886 N·mm 2.16.4 畫彎矩圖（圖 2—8） 轉(zhuǎn)距:公式：T=F t×d/2 [4] P197 2—33 =187.458×96/2=8997.986 N·mm 2.16.4 判斷危險剖面 顯然，圖 2—9 所示 a－a 截面左側(cè)合成彎矩最大、扭矩為 8997.98 N·mm，該截面左側(cè)可能是危險剖面；b－b 截面處合成彎矩最大，也可能是 危險剖面。 2.16.5 軸的彎矩合成強度校核 查[4]表 10—1 得： [σ]= [σ －1 ]b=60MPa [σ 0]b=100 MPa α=[σ －1 ]b/[σ 0]b=60/100=0.6 a—a 剖面左側(cè) W=0.1d3－bL(d－t 2)/(2d) [4] P197 2—34 ZH1105 柴油機氣缸體三面攻螺紋組合機床設計 24 =0.1×203－16×6(20 －6 2)/(2×20) =329.6㎜ 3 σ e=[M2＋(αt) 2]1/2/W [4] P197 2—35 =[4776.422＋(0.6× 8997.98)2] 1/2/329.6 =21.87 MPa﹤[ σ] b—b 剖面左側(cè) W=0.1×d3 [4] P197 2—36 =0.1×203=800㎜ 3 b—b 截面處合成彎矩 Mb Mb= Ma(L2－28)/L 2 [4] P197 2—37 =4776.42（110-28 ）110=3560.604 N·mm σ e=[M2＋(αt) 2]1/2/W [4] P197 = [3560.6042＋(0.6× 8997.98)2] 1/2/800 =8.084 MPa﹤[ σ] 經(jīng)以上計算表明：軸的彎扭合成強度是足夠的，且彎扭合成強度有富余。 所以選的軸徑符合要求。 2.17 齒輪的強度校核 查[4] 表 7—18 查得： YFs1=4.2 YFs2=4.0 取 Yε =0.7 σ F1=2kT YFs1Yε /Φ dZ2m3 [4] P110 2— 39 =2×1.43×8997.984×4.2×0.7/1×32×32 =87.5678 MPa＜[ σ F1] σ F2=σ F1 YFs2/ YFs1 [4] P110 2—40 =87.5678×4.0/4.2=83.397＜[σ F2] 經(jīng)以上計算表明：所選齒輪合適。 25 2.18 靠模體的設計 2.18.1 攻螺紋靠模機構(gòu)的選擇 攻螺紋多軸箱配合攻螺紋靠模頭能螺孔的加工精度提高，因靠模螺母和靠 模桿是經(jīng)過磨制并精細研配的。為了提高螺紋的加工精度，選用攻螺紋靠模。 靠模頭（其厚 L=300㎜）安裝在多軸箱的前面，定位由兩個柱銷與銷套保證， 用螺釘緊定。各靠模螺紋由多軸箱內(nèi)潤滑泵供油。因為整個工序內(nèi)容是攻螺紋， 所以選擇第一類攻螺紋靠模機構(gòu)。 2.18.2 計算靠模體鏜孔坐標 根據(jù)本工序的螺孔分布計算靠模體鏜孔坐標，如下表： 表 2—20 靠模體鏜孔坐標表 孔 號 0 1 2 3 4 5 X (0.000) 400.280 272.280 152.280 60.280 60.280 Y (0.000) 82.920 82.920 82.920 125.920 219.920 孔 號 6 7 8 9 10 11 X 60.280 180.280 286.280 400.280 477.300 (530.000) Y 357.920 357.920 253.920 207.920 320.000 (0.000) 3 結(jié)構(gòu)設計部分 3.1 設計加工工序圖 根據(jù)課題要求繪制氣缸體的加工工序圖，如圖 DZS091—003 所示。 3.2 設計加工示意圖 根據(jù)切削用量、工作循環(huán)、工作行程、工件、刀具、及導向等繪制被加工 零件的工序圖，如圖 DZS091—003。 3.3 設計機床總圖 繪制的機床總圖要要包含的內(nèi)容：表明機床的配置形式和中布局；完整的 反映各部件間的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運動部 件的運動極限位置及各滑臺工作循總的工作行程和前后行程被量尺寸；標注主 要部件規(guī)格代號核電動機的型號、功率及轉(zhuǎn)速，并標出機床分組號，全部組件 應包括機床全部通用及專用零部件。 根據(jù)計算的動力部件、機床裝料高度、夾具輪廓尺寸、中間底座尺寸、多 ZH1105 柴油機氣缸體三面攻螺紋組合機床設計 26 軸箱的輪廓尺寸繪制機床尺寸聯(lián)系總圖，如圖 DZS091—001。 3.4 設計主軸箱的裝配圖、靠模體及零件圖 根據(jù)以上的計算和參考[1]P 145 圖 7—6 攻螺紋主軸組件裝配結(jié)構(gòu)、 [1]表 7—9 P146 攻螺紋主軸組件配套零件表、表 7—10 P146 攻螺紋主軸聯(lián)系尺寸、表 7—11 P147 多軸箱端部尺寸、圖 7—7 P149 滾錐軸承傳動軸組件裝配結(jié)構(gòu)、表 7—13 P150 滾錐軸承傳動軸組件配套零件表、表 7—14 P150 滾錐軸承傳動軸組件 聯(lián)系尺寸繪制圖，如圖 DZS091—301—001、DZS091—301—002、DZS091— 301—003、DZS091—301—004、DZS091—301—005、DZS091—301—006 3.5 預期結(jié)果 將主軸箱放在平板上，進行各項精度檢驗：所有主軸內(nèi)定心直徑的徑向圓 跳動的檢驗項目及精度標準按 JB3043—82 進行檢驗；所有主軸回轉(zhuǎn)軸線相互 間的平行度的檢驗項目及精度標準按 JB3043—82 進行檢驗。裝機試車經(jīng)檢驗 各項指標均達到預期結(jié)果。 4 結(jié)論 本文主要研究 ZH1105 柴油氣缸體三面攻螺紋組合機床設計，主要解決了 右側(cè)面主軸箱傳動系統(tǒng)設計，攻絲靠模。本次設計的組合機床和以前的組合機 床相比加工精度有了明顯的提高（加工精度達 5H） 、生產(chǎn)效率提高。本設計也 有不足之處如：機床占地面積大等。 27 5 小結(jié)和感謝 ZH1105 柴油機氣缸體三面攻螺紋組合機床設計 28 參考文獻 1 謝家贏．組合機床設計簡明手冊．第 1 版．北京：機械工業(yè)出版社，1994 年 2 月 2