TY295柴油机机体三面攻螺纹组合机床总体及左主轴箱设计（毕业设计36页、16111字+CAD图纸+任务书+开题报告+外文翻译+过程性材料）

摘 要：TY295柴油机机体是需要大量生产的零件。为了提高加工精度和生产效率，需要设计一台组合机床来改善柴油机机体的加工情况。本课题设计的是TY295柴油机机体三面攻螺纹组合机床。用于加工TY295机体左、右、后三个面上的37个螺纹孔。其中左面3个M10螺纹孔，15个M8螺纹孔；右面3个M10螺纹孔，7个M8螺纹孔，5个M12的螺纹孔；后面3个Z1/4"和1个G3/8"螺纹孔。一次装夹同时完成37个孔的加工。该机床设计的重点是总体设计和部件设计两部分。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、完成动力计算、设计传动系统。主轴箱根据零件所需要加工螺纹孔的数量、位置、切削用量和主轴类型，采用630mm×500mm通用主轴箱。机床采用卧式单工位三面加工方案，加工和装配的工艺性好，零件装夹方便。采用机械滑台实现刀具进给，借助导套引导刀具实现精度稳定的加工。主轴采用标准主轴，配以Ⅰ类型攻丝靠模。本组合机床效率高，成本低，加工精度高，操作使用方便，减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率。

关键词：攻螺纹；组合机床；主轴箱

Design of Overall and Right Headstock of Modular Machine Tool for Tapping Holes on Three-Side of the TY295                                     Diesel Engine Block
Abstract: The TY295 diesel engine body is a product which needs massing production. In order to improve the disposition and the production efficiency, it is needed to design a high effective modular machine tool of the diesel engine block. This topic is the design of general scheme and right headstock of modular machine tool for tapping holes on three-side of the TY295 diesel engine block. The modular machine tool is used to tap three screw holes of M10-6H, fifteen screw holes of M8-7H, which are on the left surface,three screw holes of M10-6H, seven screw holes of M8-7H,five screw holes of M12-7H on the right surface,three screw hole of Z1/4", a screw hole of G3/8" on the back surface. The main task of this project is the general design and the right headstock design. The general design includes the definition of the modular machine tool, the selection of the structure plan and the completing of the technological drawings of the part which need to be manufactured, the overall drawings of modular machine tool, drawings of cutter display and the efficiency cards of manufacture. The right headstock design including drawing the primitive basic charts for the diesel engine block, determining the spindle and the gears, completing the power computation, designing the transmission system, drawing the diesel engine 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 clamps conveniently. Using mechanical sliding unit, with the aid of precisely leads the set of guidance cutting tool to complete dispositional process. Standard spindle have been used, the cutting tool is the compound twist drill, making the working procedure to be centralized. This modular mechanical tool has such advantages that it is high efficiency, the cost is low, the processing precision is high, it is easy to operate, it reduces the worker’s labor intensity, and it enhances the productivity.
Key word: Tapping hole; Modular machine tool; 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
3 设计计算 6
3.1 丝锥的切削负荷 6
3.2 攻螺纹扭矩的计算 6
3.3 主轴直径的确定 7
3.4 切削速度的确定 8
3.5 切削功率的确定 8
3.6 攻螺纹主转速的计算 9
3.7 确定主轴箱轮廓尺寸 10
3.8 生产率计算 11
3.9 通用部件的选择 12
4 组合机床左主轴箱设计 15
4.1 绘制左主轴箱设计原始依据图 15
4.2 主轴、齿轮的确定及动力计算 16
4.3 主轴箱传动系统的设计与计算 16
4.4 多轴箱坐标计算、绘制坐标检查图 22
4.5 齿轮强度校核 26
4.6 传动轴直径的确定和轴的强度校核 28
4.7 主轴箱体及其附件的选择设计 31
5 结论 33
参考文献 34
致谢 35
附录 36

1 前言
近年来，组合机床行业发展迅速，从“六五”开始，组合机床行业开展了一系列的科研攻关，先后开发了转塔式组合机床、主轴箱移动式组合机床、自动更换主轴箱组合机床，同时又应用数控技术发展了三坐标加工单元等数控组合机床。把纯“刚性”结构的组合机床，发展成了具有一定的“柔性”、可调可变性较强的装备，为适应轿车工业发展，作好了技术储备。
在“七五”期间，我国开展了提高组合机床加工精度的科研攻关，开发了针对汽车发动机五大件加工的关键工艺装备，如缸体、缸盖大平面精密铣削组合机床、缸体三轴孔精镗组合机床、缸体顶面精铣及缸孔止口精镗组合机床、缸盖进排气阀座锥面及导管孔精加工组合机床自动线、缸体等箱体类零件定位销孔加工组合机床、连杆螺栓定位孔加工组合机床等一系列新产品，使行业在精加工机床的品种上有了较大扩充，为提供成套装备创造了条件。
在“八五”期间，组合机床行业企业加大了技术改造的投入，加快了技术改造步伐，使行业企业的装备条件和水平有了较大改善，通过技术成套带动装备成套，加强了相应配套技术与产品的研究开发，发展了清洗机、试验机、装配拧紧机、测量机等产品，开发了自动排屑、大流量清洗、冷却液过滤等技术。行业的重点骨干企业和研究所已初步具备了向用户提供自毛坯上线，经机械加工和非机械加工至成品下线的成套技术装备，包括整个车间的切屑和冷却液处理系统，为进一步实现“交钥匙”工程打下了良好的基础。据初步统计，“八五”行业的技改总投资超过了2亿元，比“七五”增加了2.6倍。在技改项目的实施上，把解决问题的重点，从扩大调试场地转向提高装备条件和制造工艺上，重点骨干企业的装备水平已接近国外同行业企业的水平。
近年来，组合机床装备向着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的方向发展。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。从2002年年底第21届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。据专家分析，机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。该届博览会上展出的加工中心，主轴转速10000～20000 r/min，最高进给速度可达20～60 m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。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，操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国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。
本次毕业设计课题来源于江动集团，具体的课题是TY295柴油机机体三面攻螺纹组合机床总体及左主轴箱设计。在设计前认真研究被加工零件的图样，研究其尺寸、形状、材料、硬度、重量、加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求等内容，为设计提供大量的数据、资料，作好充分的、全面的技术准备。在准备了充足的资料之后进行总体及零部件的设计工作，总体的设计的主要工作是完成“三图一卡”，即绘制机床的总体尺寸联系图、加工示意图、零件的工序图及编制生产率计算卡。因为工艺方案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，在确定工艺方案制定合理之前，通过毕业设计实习深入现场了解了被加工零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求，根据工件的加工要求和特点，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。根据工件的结构特点、工艺要求、生产率要求、工艺方案等，确定本课题的配置型式：卧式组合机床，并采用工序集中进行加工。定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构型式。在选定了工艺方案并确定了机床配置型式、结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括：被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。一般，在总体设计的过程中，需要对机床夹具方案进行考虑，画出夹具方案草图，并要初定出主轴箱轮廓尺寸，这样才能够确定出机床各部件间的相互关系。主轴箱设计的方法是：绘制主轴箱设计的原始依据图；确定主轴的结构、轴颈及齿轮模数；拟订传动系统；计算主轴、传动轴坐标，绘制坐标检查图；绘制多轴箱总图，零件图及编制组件明细表。在此次的设计中采用“三面”定位，液压夹紧，提高了生产效率，降低了劳动强度，同时在设计中采用了大量的通用零部件，降低了产品的成本。
本课题分总体设计和主轴箱设计，由我来完成左主轴箱的设计。

2 组合机床总体设计
组合机床的总体设计要注重工件及其加工的工艺分析，制订出合理的工艺方案，才能设计出合理的专用机床。根据指定的加工要求，提出若干个工艺方案，选择最优的。工艺方案的确定决定了专用机床的结构、性能、运动、传动、布局等一系列问题。所以，工艺方案设计是专用机床的重要环节。组合机床的设计结构一般可分为卧式（图2-1）和立式（图2-2）两种。
2.1 总体方案论证
2.1.1 被加工零件的特点
该组合机床的加工对象是柴油机机体，属于箱体零件，结构复杂，材料是HT250，硬度为HB190～250。
2.1.2 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。
本次加工的零件是柴油机机体，其主要加工工序是：
a.粗铣底面；
b.粗铣左、右端面；
c.粗铣前、后端面；
d.半精铣底面；
e.半精铣左、右端面；
f.半精铣前、后端面；
g.粗镗孔；
h.精镗孔；
i.钻左、右、后面的孔；
j.攻丝。
本道工序为第j道工序，主要攻左右后三面上的41个螺纹孔。具体加工内容是：左面15×M8-7H深14以及孔3×M10-6H深15，位置度要求Φ0.2mm，垂直度要求0.06mm；右面螺纹孔7×M8-7H深16，孔3×M10-7H深15以及孔5×M12-7H深20，位置度要求Φ0.4mm；后面3×G1/4″-5H以及孔Z3/8″-5H位置度要求Φ0.2mm，垂直度要求0.06mm，一次装夹一个零件，三个面螺纹孔同时加工。

附    录