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摘要：本文提出的铣削发动机汽缸体开档、油封组合机床专用铣头设计，用于汽缸体开档、油封面加工，将多工序合并为一道工序，大大缩短了生产时间，提高了生产效率。文中重点分析主运动传动装置原理及可行性，传动采用齿轮传动来实现主轴回转，通过键联接来传递转矩。
关键词：组合机床 专用铣头 传动装置
0 引言
伴随着中国汽车工业持续增长，市场竞争日益加剧，提高生产效率、降低成本已成为企业生存和发展的关键。对于发动机汽缸体开档、油封面加工，常采用铣削、拉削和磨削三种方式，其中以铣削居多，应用也最为广泛。大型企业加工时通常采用对发动机缸体底面、龙门面和对口面的加工在大拉床上一次拉削完成的方法。此方法虽然效率高，但是投资大，不便于在自动线上布置，且大拉床占地面积大、成本高。中小企业根本不具备条件，因此不能被广泛使用。而专用铣头的设计无疑是解决这些问题的一条重要途径。其目的在于合理改进铣汽缸体开档、油封的铣头，遵循工序集中的原则，合并加工工序，从而缩短加工时间，提高生产效率。
1 设计原则
①电动机经过变速器传递过来的转速必须稳定并且扭矩要满足铣刀的需要。
②铣头的中心轴的刚度要好。
2 汽缸体加工工序
为提高生产效率，铣刀将同时对汽缸体的1～10面进行加工。铣头的驱动选择：采用一端驱动，驱动力由左端输入，带动10个铣刀转动，此方法远离左端铣刀的驱动力较小，当需要较大切削力的不能满足要求，但是结构简单成本低，安装调试维护方便。由于汽缸体需要的铣削力不是很大，能满足加工要求。
3 传动装置设计
3.1 铣头驱动方式总布置图如右图。电动机经皮带轮带动齿轮组减速，然后把动力传递给铣头，铣头上安装铣刀，带动铣刀做回转运动对汽缸体进行加工。
3.2 双轴铣刀头传动原理图如下图所示。动力从左侧通过联轴器带动铣头转动，通过中心轴传动扭矩并且承担切削时垂直于轴方向的铣削力，中心轴高速旋转带动铣刀旋转加工汽缸体开档、油封面。中心轴的定位采用滚动轴承与机床本体连接，从而可以承受较大的垂直于中心轴方向载荷。方案采用五个滚动轴承来定位，铣头能承受较大的铣削力，加工精度较高。
3.3 主运动传动装置图设计。铣汽缸体开档、油封组合机床专用铣头的主运动传动装置由齿轮传动来实现。电动机的输入功率经带传动输入，经齿轮减速，从动力头输出。传动轴的支承件采用圆柱滚子轴承。
3.3.1 铣头铣削力的计算。基本参数：背吃刀量ap=
3.3.2 电动机的选择。①电动机的类型选择。按所要求的工作条件选用Y系列一般用途的全封闭鼠笼型三相异步电动机。
3.3.3 传动装置的运动和动力参数计算。动力由皮带轮带动I轴转动，经过齿轮啮合依次带动Ⅱ轴、Ⅲ轴、Ⅳ轴转动。
4 主要传动零件的设计
4.1 传动齿轮的设计。为了使被切齿轮的齿数小于最小齿数时避免根切并提高齿轮机构的承载能力，减小其几何尺寸使结构更为紧凑，传动齿轮采用变位齿轮。
如图：齿轮1带动齿轮2转动，齿轮2通过轴带动齿轮3转动，齿轮3带动齿轮4和齿轮5转动，最终转动从齿轮1传到齿轮5，实现扭矩的传递。
①齿轮1和齿轮2啮合的主要几何参数（表1）
以下其它传动齿轮的设计和校核过程与上面类似，计算出它们啮合的主要几何参数。
②齿轮3和齿轮4啮合的主要几何参数（表2）
齿轮5和齿轮3参数完全相同
4.2 传动轴的设计。对于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三轴，输入齿轮轴（Ⅰ轴）最为重要，下面给出Ⅰ轴详细的设计。
4.2.1 输入齿轮轴结构设计。根据轴的受力，左边选用30313型圆锥滚子轴承，取装轴承处的直径为d2=70mm；右边选用30313型圆锥滚子轴承，取装轴承处的直径为d3=60mm。
4.3 标准件及连接件的设计
4.3.1 轴承的选型。轴承为标准件，其选用可参照国家标准。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴选用30313型圆锥滚子轴承。
4.3.2 密封件的选型。密封主要有轴承盖、衬盖、衬套的密封以及轴承的油封。轴承盖、衬盖根选用O形橡胶密封圈。对于与轴配合的圆柱形衬套，选用填料密封和毛毡密封圈。
4.3.4 同步带传动设计。电动机为Y250M-8，其额定功率P=30KW，转速nm=730r/min，传动比i=1.6，轴间距约为587.9mm，全天工作。（表3）
本文的设计从工程角度出发，以满足加工要求、节约成本、维修维护方便为原则。通过对缸体的工艺特点分析，确定了专用铣头应具备的特性，针对用专用铣头加工汽缸体开档、油封面，加工时一次成型方案传动装置可行性分析。这种将多道工序变为一道工序，充分体现工序集中的原则，大大缩短了生产时间，提高了生产效率。
参考文献：
[1]韩海群，李春燕.WD12气缸体三轴孔精镗机床的设计.江苏：江苏恒力组合机床有限公司，盐城工学院优集学院.
[2]黄如林.切削加工简明实用手册.北京：化学工业出版社，2004.
[3]杨可桢，程光蕴，李仲生.机械设计基础.北京：高等教育出版社.
[4]刘会英，杨志强.机械原理.北京：机械工业出版社，2003.
关键词：组合机床 专用铣头 传动装置
0 引言
伴随着中国汽车工业持续增长，市场竞争日益加剧，提高生产效率、降低成本已成为企业生存和发展的关键。对于发动机汽缸体开档、油封面加工，常采用铣削、拉削和磨削三种方式，其中以铣削居多，应用也最为广泛。大型企业加工时通常采用对发动机缸体底面、龙门面和对口面的加工在大拉床上一次拉削完成的方法。此方法虽然效率高，但是投资大，不便于在自动线上布置，且大拉床占地面积大、成本高。中小企业根本不具备条件，因此不能被广泛使用。而专用铣头的设计无疑是解决这些问题的一条重要途径。其目的在于合理改进铣汽缸体开档、油封的铣头，遵循工序集中的原则，合并加工工序，从而缩短加工时间，提高生产效率。
1 设计原则
①电动机经过变速器传递过来的转速必须稳定并且扭矩要满足铣刀的需要。
②铣头的中心轴的刚度要好。
2 汽缸体加工工序
为提高生产效率，铣刀将同时对汽缸体的1～10面进行加工。铣头的驱动选择：采用一端驱动，驱动力由左端输入，带动10个铣刀转动，此方法远离左端铣刀的驱动力较小，当需要较大切削力的不能满足要求，但是结构简单成本低，安装调试维护方便。由于汽缸体需要的铣削力不是很大，能满足加工要求。
3 传动装置设计
3.1 铣头驱动方式总布置图如右图。电动机经皮带轮带动齿轮组减速，然后把动力传递给铣头，铣头上安装铣刀，带动铣刀做回转运动对汽缸体进行加工。
3.2 双轴铣刀头传动原理图如下图所示。动力从左侧通过联轴器带动铣头转动，通过中心轴传动扭矩并且承担切削时垂直于轴方向的铣削力，中心轴高速旋转带动铣刀旋转加工汽缸体开档、油封面。中心轴的定位采用滚动轴承与机床本体连接，从而可以承受较大的垂直于中心轴方向载荷。方案采用五个滚动轴承来定位，铣头能承受较大的铣削力，加工精度较高。
3.3 主运动传动装置图设计。铣汽缸体开档、油封组合机床专用铣头的主运动传动装置由齿轮传动来实现。电动机的输入功率经带传动输入，经齿轮减速，从动力头输出。传动轴的支承件采用圆柱滚子轴承。
3.3.1 铣头铣削力的计算。基本参数：背吃刀量ap=
3.3.2 电动机的选择。①电动机的类型选择。按所要求的工作条件选用Y系列一般用途的全封闭鼠笼型三相异步电动机。
3.3.3 传动装置的运动和动力参数计算。动力由皮带轮带动I轴转动，经过齿轮啮合依次带动Ⅱ轴、Ⅲ轴、Ⅳ轴转动。
4 主要传动零件的设计
4.1 传动齿轮的设计。为了使被切齿轮的齿数小于最小齿数时避免根切并提高齿轮机构的承载能力，减小其几何尺寸使结构更为紧凑，传动齿轮采用变位齿轮。
如图：齿轮1带动齿轮2转动，齿轮2通过轴带动齿轮3转动，齿轮3带动齿轮4和齿轮5转动，最终转动从齿轮1传到齿轮5，实现扭矩的传递。
①齿轮1和齿轮2啮合的主要几何参数（表1）
以下其它传动齿轮的设计和校核过程与上面类似，计算出它们啮合的主要几何参数。
②齿轮3和齿轮4啮合的主要几何参数（表2）
齿轮5和齿轮3参数完全相同
4.2 传动轴的设计。对于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三轴，输入齿轮轴（Ⅰ轴）最为重要，下面给出Ⅰ轴详细的设计。
4.2.1 输入齿轮轴结构设计。根据轴的受力，左边选用30313型圆锥滚子轴承，取装轴承处的直径为d2=70mm；右边选用30313型圆锥滚子轴承，取装轴承处的直径为d3=60mm。
4.3 标准件及连接件的设计
4.3.1 轴承的选型。轴承为标准件，其选用可参照国家标准。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴选用30313型圆锥滚子轴承。
4.3.2 密封件的选型。密封主要有轴承盖、衬盖、衬套的密封以及轴承的油封。轴承盖、衬盖根选用O形橡胶密封圈。对于与轴配合的圆柱形衬套，选用填料密封和毛毡密封圈。
4.3.4 同步带传动设计。电动机为Y250M-8，其额定功率P=30KW，转速nm=730r/min，传动比i=1.6，轴间距约为587.9mm，全天工作。（表3）
本文的设计从工程角度出发，以满足加工要求、节约成本、维修维护方便为原则。通过对缸体的工艺特点分析，确定了专用铣头应具备的特性，针对用专用铣头加工汽缸体开档、油封面，加工时一次成型方案传动装置可行性分析。这种将多道工序变为一道工序，充分体现工序集中的原则，大大缩短了生产时间，提高了生产效率。
参考文献：
[1]韩海群，李春燕.WD12气缸体三轴孔精镗机床的设计.江苏：江苏恒力组合机床有限公司，盐城工学院优集学院.
[2]黄如林.切削加工简明实用手册.北京：化学工业出版社，2004.
[3]杨可桢，程光蕴，李仲生.机械设计基础.北京：高等教育出版社.
[4]刘会英，杨志强.机械原理.北京：机械工业出版社，2003.