论文32页，14000余字，CAD图纸14张
R180柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及右主轴箱设计
摘 要：组合机床对多孔钻削加工具有较大的优势，它按孔的坐标分布位置实行一次加工，保证了孔的坐标位置尺寸精度。作为组合机床专用部件的主轴箱，有成熟固定的设计模式：标准的主轴箱体、前后侧盖、主轴、传动轴、齿轴、轴承等，以及成熟的传动、布局、结构设计方法。本课题设计了一台用于R180柴油机气缸体三面钻孔的组合机床。设计内容主要分为总体设计和右主轴箱设计两部分。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。部件设计主要包括绘制多轴箱设计原始依据图、确定主轴和齿轮、设计传动系统；根据主轴箱的大小以及设计和装配要求选择主轴箱的其他零部件。本组合机床有高精度、高刚性、高效率、高灵活性等优点；使用方便，提高了劳动生产率。
关键词：组合机床；气缸体；钻；主轴箱
Design of the General and Right Headstock of Modular Machine Tool for drilling Holes on Three-Side of the body of R180 Diesel Engine
Abstract: The Modular machine tool has the larger advantages for drilling several holes, according to the hole location coordinates implementation of a processing to ensure the hole location of the coordinates of dimensional accuracy. As a Modular machine tool parts for the spindle box, the design of fixed maturity model: the standard spindle box, the front and back side covers, spindle, drive shaft, gear shaft, bearings, as well as mature transmission, distribution, structural design methods available for selection. A Modular machine tool was designed for the R180 diesel engine with three-side drilling holes. The focal point of this topic could be divided into two parts: the general design and the right headstock design. The general design includes the confirmation of the modular machine tool, the selecting of the structure type and the completing of the technological drawing of the parts to be manufactured, the general drawing of modular machine tool, drawing of cutter display and the efficiency card of manufacturing. The right headstock design including drawing the primitive basic charts for the diesel engine block, determining the spindle and the gears, designing the transmission system. Other parts of the headstock are selected according to headstock’s dimension and demand of design and assembly. The Modular machine tool has high-precision, high rigidity, high efficiency which can reduce labor intensity, and improve labor productivity.
Key words: Modular machine tool; the body of Diesel Engine; drill; Headstock
目 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 工艺路线的确立 3
2.1.2 机床配置型式的选择 3
2.1.3 定位基准的选择 3
2.1.4 滑台型式的选择 4
2.2 切削用量的确定及刀具选择 4
2.2.1 选择切削用量 4
2.2.2切削力、切削扭矩及切削功率的计算 5
2.3 组合机床总体设计—三图一卡 6
2.3.1 被加工零件工序图 6
2.3.2 加工示意图 7
2.3.3机床尺寸联系总图 9
2.3.4 机床生产率计算卡 12
3 组合机床右主轴箱设计 15
3.1 主轴箱原始依据图 15
3.2 主轴结构型式的选择和动力计算 16
3.2.1 主轴结构型式的选择 16
3.2.2 主轴直径和齿轮模数的确定 16
3.3 主轴箱传动系统的设计与计算 16
3.3.1 根据原始依据图计算坐标尺寸 17
3.3.2 拟订主轴箱传动路线 17
3.3.3 确定传动轴位置及齿轮齿数 17
3.3.4 传动轴的选择 20
3.3.5 轴承的寿命校核 22
3.3.6 齿轮的选择 22
3.3.7 平键的选择 25
3.3.8 坐标检查图 25
4 零部件的设计 27
4.1 主轴箱的装配图及零件图 27
4.2 主轴箱的选择设计 27
4.3 润滑系统的设计 27
5 结论 28
参 考 文 献 29
致 谢 30
附 录 31
1 前言
组合机床是用按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。组合机床是由万能机床和专用机床发展来的，它既有专用机床结构简单的特点，又有万能机床能够重新调整，能适应新工件加工的特性。组合机床是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的基本组成是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。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。组成组合机床的通用部件有如下几类：动力部件——动力头、动力滑台和动力箱；工件运送部件——回转工作台、移动工作台和回转鼓轮；支承部件——立柱、床身、底座和滑座等。控制系统有通用的液压传动装置、电气柜、操纵台等。
组合机床自诞生以来就一直在不断地发展，其发展方向为：提高生产率；扩大工艺范围；提高加工精度；提高自动化程度；提高组合机床及其自动线的可调性；创造小型组合机床；发展专能组合机床及自动线。发展组合机床及其自动线，广泛地推广使用组合机床，对于机械制造业，特别是汽车、拖拉机、柴油机、电动机、仪器、仪表、阀门、矿山机械、冶金、航空、纺织机械以及军工部门等生产的发展，有着很重要的意义。
本课题是R180柴油机气缸体三面钻削组合机床设计，来源于江淮动力集团。本课题由四个人完成，本人主要设计右主轴箱，主轴箱设计是组合机床设计中的一个重要组成部分。在主轴箱体设计中；首先根据已知条件和被加工零件的具体结构特征，确定各轴的排布方案、结构、材料、转向、配合关系等，保证各轴互不干涉。轴的排布方案是多种多样的，通过比较选择一种最佳的方案，然后选择主轴箱体的规格、型号。确定好轴的排布方案及各种技术参数后，再选择其它各种零件，编制各零件的明细表。尽可能选用标准件和通用件，降低制造成本。需对被加工零件孔的分布情况及所要达到的要求进行分析，如各部件尺寸、材料、形状、硬度及加工精度和表面粗糙度等。
首先是总体方案的设计，组合机床的总体设计必须要制定工艺方案，在工艺制定过程中，通过生产批量的分析确定组合机床箱体结合件的加工方案，并寻求最佳的工艺方案。总体方案设计的主要成果是“三图一卡”，即绘制被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。
最后是技术设计和工作设计。技术设计是根据总体设计已经确定的“三图一卡”，设计主轴箱等专用部件的正式总图；工作设计即绘制各个专用部件的施工图样，编制各部件明细表。
这次毕业设计是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，它能让我综合运用机械设计的基本理论，并结合生产实习和课程设计中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力和运用主轴箱设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成主轴箱结构设计的能力，为未来从事的工作打下良好的基础。
在设计过程中，在指导老师和同学的帮助下和通过自身的努力，理论联系实际，从合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工零件的具体要求对现有机床进行研究和分析，找出可以进行改进的地方，通过反复推敲对比，确定了设计方案，并最终完成本课题的设计。
2 组合机床总体设计
2.1 总体方案论证
本设计的加工对象为R180柴油机气缸体，材料是HT250，硬度HBS212-285。
2.1.1 工艺路线的确立
工艺方案的拟订是组合机床设计的关键一步。工艺方案制定的正确与否在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此，应根据工件的形状和加工要求的特点，按一定的原则，结合组合机床常用的工艺方法，充分考虑到各种因素，并经技术经济分析后拟订出先进，合理、经济、可靠的工艺方案。选择工艺基准和定位方式是制定工艺方案的关键所在。根据先粗后精、先基准面后其它表面、先主要表面后次要表面的机械加工工序安排的设计原则。
2.1.2 机床配置型式的选择
确定机床的配置型式，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。
R180柴油机气缸体的结构为卧式长方体，卧式组合机床的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。立式组合机床的优点是占地面积小，自由度大，操作方便。其缺点是机床重心高，振动大。从装夹的角度来看，卧式平放比较方便，也减轻了工人的劳动强度。考虑到机床运行的平稳性，选用卧式组合机床。
2.1.3 定位基准的选择
组合机床是针对某种零件或零件某道工序设计的。正确选择定位基准，是确保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。箱体类零件定位方式通常采用“一面两销”定位方式。本箱体也不例外，也采用此方式定位。即：选择两销孔作为精基准，两销孔由自己加工。
组合机床一般为工序集中的多刀加工，不但切削负荷大，而且工件受力方向变化。因此，正确选择定位基准和夹紧部位是保证加工精度的重要条件。对于毛坯基准选择要考虑有关工序加工余量的均匀性；对于光面定位的选择要考虑基面与加工部位间位置尺寸关系，使它利于保证加工精度。定位夹压部位的选择应在有足够的夹紧力下工件产生的变形最小，并且夹具易于设置导向和通过刀具。
本机床加工时采用三面定位，底面为主要定位基准面，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。针对R180柴油机气缸体我们采用了液压夹紧，以减少气缸体夹紧变形误差。
2.1.4 滑台型式的选择
本组合机床采用的是液压滑台见文献[1]。机械滑台没有液压驱动的管路、泄露、噪声和液压占地的问题，但只能有级变速，变速比较麻烦，没有可靠的过载保护。与机械滑台相比较，液压滑台具有如下优点：在相当大的范围内进给量可以无级调速；可以获得较大的进给力；由于液压驱动，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；由行程调速阀来控制滑台的快进转工进，转换精度高，工作可靠。但采用液压滑台也有其弊端，如：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R180柴油机气缸体左、右、后三个面上的13个孔，为了提高加工效率，故采用液压滑台。
2.2 切削用量的确定及刀具选择
