ZH1100柴油机齿轮室盖多孔钻组合机床总体及后主轴箱设计毕业设计
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目录1 前言本课题是设计ZH1100柴油机齿轮室盖多孔钻组合机床，课题来源于盐城市江动集团，为了保证零件的加工精度，在整个设计过程中应满足以下几点要求：A.机床要求运转平稳，结构简单，工作可靠，装卸方便，维修及调整便利；B.加工精度应符合零件图要求；C.主轴箱能满足机床总体方案的要求（转速，转向，功率，坐标要求）。
本课题将有4人来进行设计，本人将主要进行后主轴箱设计。
为了保证加工零件的质量、产量和降低成本。
首先制定了合理的工艺方案，然后按工艺方案的需求确定机床的配置型式，选择通用部件，设计专用部件和工作循环的控制系统。
为了表达该组合机床设计的总体方案，在设计时要绘制“三图一卡”，即ZH1100柴油机齿轮室盖多孔钻组合机床的加工工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。
然后将根据“三图一卡”进行组合机床的设计、调整和验收。
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，广大工人和工程技术人员总结自己设计、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”。
这种组合机床就不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是可以设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工的零件的具体需要，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。
为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。
组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和多轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。
现代组合机床的主要通用部件制造厂相继发展了直流伺服驱动和交流伺服驱动滑台、数控滑台、数控三坐标加工模块、多轴箱储存和多轴箱更换装置等新一代通用部件。
德国许勒·惠勒公司的机械进给部件采用谐波减速器，与常用的圆柱齿轮减速器或行星减速器相比，具有降速比大、体积小、结构简单、承载能力大、传动效率高、噪音低、传动平稳等优点。
现代组合机床也已逐渐打破了通常认为只适应于箱体类零件加工的模式，其功能和应用范围正在不断延伸和扩展。
其自动线主要用于大批量生产，虽然技术已很成熟，但一般利用率低、缺乏柔性，难以适应现代中批量轮番生产的需要。
[4]现代机械制造工业发展的特征是：产品更新换代的周期缩短，多品种、中小批量轮番生产已成为普遍的生产方式。
因此，具有一定柔性，能对多品种、小批量生产方式作出快速响应，是现代组合机床及加工系统发展的必然趋势。
国外已推出转塔与换箱结合，换箱和换刀结合的自动换箱机床，它们各自结合两者优点，使组合机床进一步柔性化。
设计出来的组合机床总体达到：机床应能满足加工要求，保证加工精度；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；机床尽量能用通用件以便降低制造成本；机床各动力部件用电气控制。
1ZH1100型柴油机齿轮室盖多孔钻组合机床总体及后主轴箱设计2 组合机床总体设计组合机床是按高度集中工序原则，针对被加工零件的特点及工艺要求设计的一种高效率专用机床。
2.1总体方案论证2.1.1被加工零件的特点本设计的组合机床加工对象为ZH1100柴油机齿轮室盖，材料是HT200，硬度HB190-240，为了能达到质量好，效益高，我们采用了工序集中的原则进行设计。
2.1.2 影响机床工艺方案制定的主要因素a．被加工零件的加工精度和加工工序虽然齿轮室盖的本道工序加工粗糙度要求不怎么高，但有一定的形状精度与位置精度的要求，安排工艺应在一个工位上对26个孔同时进行加工，因齿轮室盖上孔的间距很小，应用立式加工时，有利于切削落下导向，造成导向精度早期走失，不利于保证加工精度，所以应选用卧式床身。
为了保证机床在加工过程中的稳定性，钻头滑台应选用液压矩形导轨型式。
b．被加工零件的特点被加工的齿轮室盖体本身为铸铁，且孔分布在不同的端面上，孔的直径又是不怎么大，考虑到重心、振动、齿轮室盖的形状及重量与安装方便等原因，宜用单工位、卧式机床加工较合适。
c．零件的生产批量本组合机床是为了适应ZH1100型柴油机齿轮室盖的大批量生产，且多为连续生产机床，此时应尽量将工序集中到一台或少数几台机床进行加工，以提高机床的利用率。
d．机床的使用条件本机床使用场地条件较好，车间温度在三十度之里，使用液压传动能较好的发挥机床的工作性能，其它机床结构亦能很好的适应使用条件。
从上述因素分析，本方案是最佳、可行的。
2.1.3 工艺路线的确立被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序，以及应保证的加工精度是制定机床方案的主要依据。
本设计是为钻削ZH1100型柴油机齿轮室盖上的26个孔的工序而专门设计的，为了能达到质量好、效率高。
我们采用了工序集中的原则进行设计。
拟订步骤：2a．分析研究加工要求和现场工艺；b．定位基准和夹压部件的选择；c．影响工艺方案的主要因素；d．工序间余量的确定。
本次设计的组合机床是用于加工柴油机齿轮室盖的钻孔专用组合机床，其工艺方案为钻孔，其具体的加工工艺如下：ZH1100型柴油机机体的加工工艺：a.粗铣上表面；b.粗铣下表面；c.粗铣左、右表面；d.粗铣前、后表面；e.精铣上表面；f.精铣下表面；g.精铣左、右表面；h.精铣前、后表面；i.粗镗孔；j.精镗孔；k.钻左、右、后孔；l.锪孔；m.攻丝。
左侧面：a.钻6－M6－7H孔至Φ5（深15）；b.钻6－Φ20孔（深10）；右侧面：a.钻6－Φ10孔至6－Φ9.6(深38)；b.钻M14×1.5－6H孔至Φ12.5（深20）；c.钻M8－6H孔至Φ6.7；d.钻3－Φ10 孔至3－Φ9.6(深78)；后侧面：a.钻3－Φ9孔至3－Φ8.7；b.钻M12×1.25－6H孔至Φ10.75深(12)。
2.1.4 机床配置型式的选择机床的配置型式有立式和卧式两种。
立式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。
卧式机床的优点是加工和装配工艺性好，振动小，运动平稳，机床重心较低，精度高，安装方便，其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。
机床的配置型式在很大程度上取决于被加工零件的大小、形状及加工部位等因素。
卧式机床多用于加工孔中心线与定位基准面平行的情况，而立式机床则适用于加工定位基面是水平的，而加工的孔与基面相垂直的工件。
考虑到汽车变速箱箱体的结构为卧式长方体，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。
3ZH1100型柴油机齿轮室盖多孔钻组合机床总体及后主轴箱设计4通过以上的比较，考虑到卧式机床振动小，装夹方便等因素，选用卧式组合机床。
2.1.5 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集中工序，从而收到减少机床台数的效果。
本设计的柴油机齿轮室盖是箱体类零件，箱体类零件一般都有较高精度的孔和面需要加工，又常常要在几次安装下进行。
因此，定位基准选择“一面双孔”是最常用的方法， 因此该被加工零件采用 “一面两销”的定位方案，定位基准和夹压点见零件的工序图。
该定位方案限制的自由度叙述如下：以工件的右侧面为定位基准面，约束了y 、z 向的转动和x 向的移动 3个自由度。
圆柱销约束了y 、z 向的移动2个自由度。
削边销约束了x 向的转动1个自由度。
这样工件的6个自由度被完全约束了也就得到了完全的定位。
2.1.6滑台传动型式选用本组合机床采用的是液压滑台。
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ZH1100柴油机齿轮室盖左、右、后三个面上的26个孔，位置精度和尺寸精度要求较高，因此采用液压滑台。
由此，根据已定的工艺方案和机床配置形式并结合使用及修理等因素，确定机床为卧式双面单工位液压传动组合机床，液压滑台实现工作进给运动，选用配套的动力箱驱动多轴箱钻孔主轴。
2.2切削用量及选择刀具确定2.2.1切削用量选择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以的刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台。
由查文献[1]得硬度HB190-240时，高速钢钻头的切削用量如下表：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f v （单位为mm/min ），因此，一般先按各刀具选择较合理的转速i n (单位为r/min)和每转进给量i f （单位为mm/r ），再根据其工作时间最长、负荷最重、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，根据文献[1]中表(6-11)和表（6-12)选定加工各孔的切削用量如下：即5f i i v f n f n f n ==== 2211（2-1） 在选择了转速后就可以根据公式1000n d v ⋅⋅=π（2-2） 式中：v ——切削速度，单位m/min ；d —— 加工（钻头）直径，单位mm ；f —— 进给量，单位mm/r ；n —— 每分钟转数，单位/min r ；选择合理的切削速度。
A ．左侧面钻孔：a) 加工6-M6-7螺纹底孔，钻孔至尺寸6-φ5，Ra12.5；查表2-1得：v =12.8112m/min ；10.058/f mm r =11000816/min 3.14vn r d ==b) 锪6-φ20平面，Ra12.5；查表2-1得：v =13.6904m/min ；20.22/f mm r =21000218/min 3.14v n r d ==B ．右侧面钻孔：a) 加工6-φ10，钻孔至尺寸6-φ9.6，深38（通），Ra12.5；查表2-1得：v =15.9m/min ；30.16/f mm r =31000529.4/min 3.14vn r d ==b) 加工M14×1.5-6H ，钻孔至尺寸φ12.5，Ra12.5；查表2-1得：v =14.8m/min ；40.224/f mm r =41000378.9/min 3.14vn r d ==ZH1100型柴油机齿轮室盖多孔钻组合机床总体及后主轴箱设计6 c) 加工3-φ10，钻孔至尺寸3-φ9.6，深78（通），Ra12.5；查表2-1得：v =15.9m/min ；60.16/f mm r = 61000529.4/min 3.14vn r d ==C ．后侧面钻孔：a) 加工3-φ9，钻孔至尺寸3-φ8.7，Ra12.5；查表2-1得：v =11.474m/min ；70.121/f mm r = 71000420/min 3.14vn r d ==b) 加工M12×1.25-6H 螺纹底孔，钻孔至尺寸φ10.75，Ra12.5；查表2-1得：v =10.09m/min ；80.17/f mm r = 81000299/min 3.14vn r d ==2.2.2切削力、切削扭矩及切削功率计算根据文献[1]表(6-20)中公式6.08.026HB Df F =（2-3） 1.90.80.610T D f HB =（2-4） D TvP ⋅=π9740（2-5） )(min max 31max HB HB HB HB --=（2-6） 式中：F —— 轴向切削力，单位N ；D —— 加工（钻头）直径，单位mm ；f —— 进给量，单位mm/r ；HB —— 布氏硬度；T —— 切削转矩，单位N ⋅mm ；P —— 切削功率，单位kW 。
