论文34页，15000余字，CAD图纸13张
R180柴油机气缸体三面钻削组合机床总体及左主轴箱设计
摘 要：柴油机气缸体为大批大量生产的零件，为了提高生产效率，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。设计过程中尽量使用了标准零部件,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较强。
关键词：组合机床；气缸体；钻孔
Design of the overall and Left Headstock of Modular Machine Tool for drilling Holes on Three-Side of the body of R180 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 R180 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 worker’s labor intensity, and enhances the productivity.
Key words: modular machine tool; the body of diesel engine; drilling
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加工对象工艺性的分析 3
2.1.2机床总体布局的确定 3
2.1.3 定位基准的选择 4
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 切削用量选择 4
2.2.2切削力、切削扭矩及切削功率计算.....................................5
2.3组合机床总体设计—三图一卡 7
2.3.1被加工零件工序图 7
2.3.2加工示意图.........................................................8
2.3.3机床尺寸联系总图 10
2.3.4 机床生产率计算卡 13
3 组合机床主轴箱设计 16
3.1 主轴箱原始依据图的绘制 16
3.2主轴结构型式的选择和动力计算 17
3.3 主轴箱传动系统的设计与计算 17
3.3.1 根据原始依据图对坐标尺寸的计算 18
3.3.2 主轴箱传动路线的拟订 18
3.3.3 传动轴位置及齿轮齿数的确定 19
3.4 主轴箱坐标计算、坐标检查图的绘制 21
3.4.1传动轴的坐标的计算 21
3.4.2坐标检查图的绘制..................................................22
3.5轴、齿轮、轴承、键的校核............................................23
3.5.1轴的校核..........................................................23
3.5.2齿轮的校核........................................................23
3.5.3轴承的寿命校核....................................................25
3.5.4键的强度计算......................................................26
3.6主轴箱前、后盖及箱体设计............................................26
3.7附件的选择..........................................................27
4结论..................................................................29
参考文献...............................................................30
致 谢.................................................................31
附件清单...............................................................32
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R180柴油机气缸体三面钻孔组合机床设计。R180柴油机是该集团大批量生产的产品之一，为保证柴油机气缸体三面孔的加工和相应的位置精度,提高生产效率而设计一台三面钻孔的卧式组合机床。
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、多主轴同时加工。组合机床应尽可能选用标准件，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，由于自身的基础比较薄弱，从整体上看，国外的先进水平、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复杂的孔面加工，生产率高。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。因为通用化、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定或外购。自动化程度高，劳动强度低。
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[2][3]、加工工艺[4][5] 、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小的差距。
课题由4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[9][10]，轴的强度、刚度校核等。还需对主轴箱前盖、后盖、箱体及附件的设计[11][12]。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R180柴油机气缸体，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”，其内容包括：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等。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，首先应根据柴油机气缸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。
2.1 总体方案论证
2.1.1加工对象工艺性的分析
A.被加工零件特点
被加工零件材料是HT225,硬度HB190～250，共计有13个孔需要加工，在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完毕。
B.本机床的加工内容及加工精度
本道工序：钻左、右及后面共计13个孔，由本组合机床完成，具体加工内容及加工精度如下：
a)钻气缸体左面：钻3×Φ8；钻Φ5，标准公差等级为IT9。
b)钻气缸体右面：钻4×Φ8；钻Φ6，准公差等级为IT9。
c)钻气缸体后面：钻3×Φ7.5；钻Φ6，准公差等级为IT9。
各孔的具体位置精度及具体要求详见R180柴油机气缸体加工工序图。
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。
2.1.2机床总体布局的确定
