《臥式雙面鉆、擴孔組合機床總體及多軸箱的設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《臥式雙面鉆、擴孔組合機床總體及多軸箱的設計（50頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、機電工程系機械設計與制造技術畢業(yè)設計設計題目：臥式雙面鉆、擴孔組合機床總體及多軸箱的設計內容: 1.機床總圖（一張）2.鉆孔工序圖（一張）3.鉆孔加工示意圖（一張）4.左多軸箱圖（一張）5.生產率計算卡（一張）6.設計說明書（一份）班級: 機制0801 學生：孫獻奪 學號:2008050324指導教師：教研室主任：日期：年月日臥式雙面鉆、擴孔組合機床總體及多軸箱的設計 姓名：孫獻奪 班級：機制00801 指導教師:張延 日期：2011- - 目錄目錄.1第1章 緒論.31.1 組合機床的發(fā)展史.31.2 組合及的國內外發(fā)展狀況.31.2.1 國內組合機床現(xiàn)狀.31.2.2 國外組合機床現(xiàn)狀.5

2、1.3 組合機床的特點.61.4 組合機床的分類及組成.61.5 組合機床設計的目的、內容、要求.71.5.1 設計的目的.71.5.2 設計內容71.5.3 設計要求.71.6 組合機床設計步驟.91.6.1 調查研究.91.6.2 擬定方案.101.6.3 工作圖設計.10第2章 組合機床總體設計.112.1 制定組合機床工藝方案.112.2 選擇刀具及切削用量.112.3 切削力及切削功率的確定.122.4 組合機床的總體分析三圖一卡.132.4.1 被加工零件工序圖132.4.2 加工示意圖132.4.3 組合機床聯(lián)系尺寸圖172.4.4 生產率計算卡21第3章 組合機床多軸箱設計.2

3、33.1 多軸箱的組成及表示方法.233.1.1 多軸箱的組成.233.1.2 多軸箱總體圖繪制方法特點.233.2 多軸箱通用零件.243.2.1 通用箱體類零件. 24.3.2.2 通用主軸、傳動軸、齒輪和套.243.3 繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖.253.4 主軸、齒輪的確定及動力計算.263.4.1 主軸型式的確定.263.4.2 主軸位置的確定.263.4.3 齒輪模數(shù).263.4.4 多軸箱所需動力的計算.273.5 多軸箱傳動系統(tǒng)的設計.273.5.1 多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求283.5.2 擬定多軸箱傳動系統(tǒng)283.5.3 多軸箱坐標計算、繪制坐標檢查圖32第4章 組合機床夾具設

4、計.354.1 組合機床夾具概述.354.2 定為支撐系統(tǒng).36.4.3 夾緊機構.384.4 鉆模.394.5 鉆床夾具結構的選擇.404.6 工藝規(guī)程.414.7 工序計算夾.414.8 緊力計算.414.9 誤差的分析.42第5章 結論.43參考文獻46第1章 緒論1.1 組合機床的發(fā)展史組合機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重復使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產生了組合機床。最早的組合機床是1911年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機床制造廠都有各自的通用部件標準。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國福特汽車公司和通

5、用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)商，確定了組合機床通用部件標準化的原則，即嚴格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結構未作規(guī)定。二十世紀70年代以來，隨著可轉位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達0.05毫米1000毫米，表面粗糙度可低達2.50.63微米；鏜孔精度可達IT76級，孔距精度可達0.030.02微米。組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結構、縮短生產節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。1.2 組合及的國內外發(fā)展狀況世界上第一臺組合機床

6、于1908年在美國問世，30年代后組合機床在世界各國得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關鍵設備之一?，F(xiàn)代制造工程從各個角度對組合機床提出了愈來愈高的要求，而組合機床也在不斷吸取新技術成果而完善和發(fā)展。1.2.1 國內組合機床現(xiàn)狀我國加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機遇與挑戰(zhàn)并存、組合機床行業(yè)企業(yè)適時調整戰(zhàn)略，采取了積極的應對策略，出現(xiàn)了產、銷兩旺的良好勢頭，截至2005年4月份，組合機床行業(yè)企業(yè)僅組合機床一項，據(jù)不完全統(tǒng)計產量已達1000余臺，產值達3.9個億以上，較2004年同比增長了10%以上，另外組合機床行業(yè)增加值、產品銷售率、全員工資總額、出口交費值等經(jīng)濟指

7、標均有不同程度的增長，新產品、新技術較去年年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運營狀況良好。（1）行業(yè)企業(yè)產品結構的變化組合機床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內燃機、農機、工程機械、化工機械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設備，隨著我國加入WTO后與世界機床進一步接軌，組合機床行業(yè)企業(yè)產品開始向數(shù)控化、柔性化轉變。從近兩年是企業(yè)生產情況來看，數(shù)控機床與加工中心的市場需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機床則有下降趨勢，中國機床工具工業(yè)學會的機床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟指標報表是統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個全國大型重點企業(yè)生產情況看，2003年生產數(shù)控機床890臺，產值16187萬元，生產加工中心148臺，

8、產值5770萬元；2004年生產數(shù)控機床985臺，產值25838萬元，生產加工中心159臺，產值7099萬元；而2005年，截至4月份，數(shù)控機床、加工中心、產值已接近2003年全年水平，故市場在向數(shù)控、高精制造技術和成套工藝裝備方面發(fā)展。（2）行業(yè)企業(yè)的快速轉變“九五”后期，在組合機床行業(yè)企業(yè)的50多家組合機床分會會員中，僅有兩家企業(yè)實行了股份改造，一家企業(yè)退出國有轉為民營，其余的都是國有企業(yè)。而從2001至2002年，不到兩年的時間，就先后有十幾家企業(yè)實行股份制改造，一些小廠幾乎全部退出國有轉為民營，現(xiàn)在一些國家重點國有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉制已勢不可檔，“民營經(jīng)濟在經(jīng)歷了從被歧視，被藐

9、視到不可小視和現(xiàn)在高度重視4個階段后，煥發(fā)勃勃生機?！苯M合機床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。（3）組合機床技術裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢組合機床及其自動線是集機電于一體是綜合自動化度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質、經(jīng)濟實用，因而被廣泛應用與工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國的傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。組合機床的

10、分類繁多，有大型組合機床和小型組合機床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式，還有多工位回轉臺組合機床等；隨著技術的不斷是進步，一種新型的組合機床柔性組合機床越來越受人們是親昧，它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅動系統(tǒng)，并能靈活適應多種加工的可調可變的組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。由于組合機床及其自動線是一種技術綜合性很高的高技術專用產品，是根據(jù)用戶特殊要求而設計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清

11、洗、裝配和試漏等技術。我國組合機床及其組合機床自動線總體技術水平比發(fā)達國家相對落后，國內所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢必導致投資規(guī)模的擴大，并使產品生產成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術、新工藝、研制新產品，由過去的“剛性”機床結構，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛柔兼?zhèn)涞淖詣踊b備。1.2.2 國外組合機床現(xiàn)狀80年代以來，國外組合機床技術在滿足精度和效率要求的基礎上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機床的加工精度、多品種加工的柔性以及機床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進展，實現(xiàn)了機床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短

12、節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。組合機床技術的發(fā)展趨勢是：（1）廣泛應用數(shù)控技術國外主要的組合機床生產廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機床通用部件,在組合機床上不僅一般動力部件應用數(shù)控技術,而且夾具的轉位或轉角、換箱裝置的自動分度與定位也都應用數(shù)控技術,從而進一步提高了組合機床的工作可靠性和加工精度。廣州標致汽車公司由法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產線,就是由三臺自動換箱組合機床組成的,其全部動作均為數(shù)控,包括自動上下料的交換工作臺、環(huán)形主軸箱庫、動力部件和夾具的運動,其節(jié)拍時間為58秒。(2)發(fā)展柔性技術80年代以來,國外對中大批量生產,多品種加工裝備采取了一系列的可調、可變、可換措施,使加工裝備具有

13、了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉塔動力頭、可換主軸箱等組成的組合機床;同時根據(jù)加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標、三坐標模塊化的加工單元,并以此為基礎組成了柔性加工自動線(FTL)。這種結構的變化,既可以實現(xiàn)多品種加工要求的調整變化快速靈敏,又可以使機床配置更加靈活多樣。(3)發(fā)展綜合自動化技術汽車工業(yè)的大發(fā)展,對自動化制造技術提出了許多新的需求,大批量生產的高效率,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機械加工工序,而且能完成零件從毛坯進線到成品下線的全部工序,以及下線后的自動碼垛、裝箱等。德國大眾汽車公司KASSEL變速箱廠1987年投入使用的造價9000萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產線,就是這種綜合自動化制造

14、系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對稱布置的自動線組成,三班制工作,每條線日產2000件,節(jié)拍時間為40秒。全線由12臺雙面組合機床、18臺三坐標加工單元、空架機器人、線兩端的毛坯庫和三坐標測量機組成,可實現(xiàn)3種零件的加工?？占軝C器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動化技術的發(fā)展,出現(xiàn)了一批專門從事裝配、試驗、檢測、清洗等裝備的專業(yè)生產廠家,進一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。(4)進一步提高工序集中程度國外為了減少機床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對組合機床這種工序集中程度高的產品,繼續(xù)采取各種措施,進一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺、多坐標通用部件、移動主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機床或在夾具部位

15、設置刀庫,通過換刀加工實現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設備的效能,獲取更好的經(jīng)濟效益。1.3 組合機床的特點組合機床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效率專用機床。它能夠對一種（或幾種）零件進行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機床上可以完成鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內外螺紋以及加工外圓和端面等工序，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍，且加工精度十分穩(wěn)定。組合機床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉，由刀具的旋轉運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉，由刀具作進給運動，也可實現(xiàn)某些回轉體類零件(如

16、飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。組合機床與通用機床、其他專用機床比較，具有以下特點：1）組合機床上的通用部件和標準零件約占全部機床零、部件總量的7080%，因此設計和制造的周期短，投資少，高效率，經(jīng)濟效果好。2）由于組合機床采用多刀加工，并且自動化程度高，因此比通用機床生產效率高，產品質量穩(wěn)定，勞動強度低。3）組合機床的通用部件是經(jīng)過周密設計和長期生產實踐考驗的，又有廠成批制造，因此結構穩(wěn)定、工作可靠，使用和維修方便。4）在組合機床上加工零件時，由于采用專用夾具、刀具和導向裝置等，加工質量靠工藝裝備保證，對操作工人水平要求不高。5）當被加工產品更新時，采用其他類型的專用機床時，其大部分

17、件要報廢。用組合機床時，其通用部件和標準零件可以重復利用，不必另行設計和制造。6）組合機床易于聯(lián)成組合機床自動線，以適應大規(guī)模的生產需要。組合機床常用的通用部件有：機身、底座、立柱、動力箱、動力滑臺，各種工藝切削頭等。對于一些按循序加工的多工位組合機床，還具有移動工作臺或回轉工作臺。動力箱、各種工藝切削頭和動力滑臺是組合機床完成切削主運動或進給運動的動力部件。其中還有能同時完成切削主運動和進給運動的動力頭。機身、立柱、中間底座等是組合機床的支承部件，起著機床的基礎骨架作用。組合機床的剛度和部件之間的精度保持性，主要是由這些部件保證。1.4 組合機床的分類和組成組合機床的通用部件分大型和小型兩大

18、類。大型通用部件是指電機功率為1.5-30千瓦的動力部件及其配套部件。這類動力部件多為箱體移動的結構形式。小型通用部件是指電機功率為1.1-2.2千瓦的動力部件及其配套部件。這類動力部件多為套筒移動的結構形式。用大型通用部件組成的機床稱為大型組合機床。用小型通用部件組成的機床稱為小型組合機床。按設計的要求本次設計的機床為大型通用機床。組合機床除分為大型和小型外，按配置形式又分為單工為和多工位機床兩大類。單工位機床又有單面、雙面、三面和四面幾種，多工位機床則有移動工作臺式、回轉工作臺式、中央立柱式和回轉鼓輪式等配置形式。本次設計的機床為單工位雙面鉆床。組合機床部件分類通用部件按功能可分為動力部件

19、、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動力部件是為組合機床提供主運動和進給運動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進給機構的切削頭或夾具等的部件，有側底座、中間底座、支架、可調支架、立柱和立柱底座等。輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉工作臺、環(huán)形分度回轉工作臺、分度鼓輪和往復移動工作臺等?？刂撇考怯靡钥刂茩C床的自動工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。1.5機床設計的目的、內容、要求1.5.1設計的目的機床設計畢業(yè)設計，其目的在于通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)的結構設計，使

20、我們在擬定傳動和變速的結構方案過程中，得到設計構思、方案的分析、結構工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術文件和查閱資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，培養(yǎng)基本的設計方法，并培養(yǎng)了自己具有初步的結構分析、結構設計和計算能力。1.5.2 設計內容(1)運動設計 根據(jù)給定的被加工零件，確定機床的切削用量，通過分析比較擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖，確定傳動副的傳動比及齒輪的齒數(shù)，并計算主軸的實際轉速與標準的相對誤差。(2)動力設計 根據(jù)給定的工件，初算傳動軸的直徑、齒輪的模數(shù)；確定動力箱；計算多軸箱尺寸及設計傳動路線。完成裝配草圖后，要驗算傳動軸的直徑，齒輪模數(shù)否在允許范圍內。還

21、要驗算主軸主件的靜剛度。(3)結構設計 進行主運動傳動軸系、變速機構、主軸主件、箱體、潤滑與密封等的布置和機構設計。即繪制裝配圖和零件工作圖。(4)編寫設計說明書1.5.3 設計要求1、一定的工藝范圍任何一臺機床所能完成的加工零件的類型，零件尺寸，毛坯形式和工藝工序都是有一定范圍的。一般來說，工藝范圍越窄，機床結構可較簡單，容易實現(xiàn)自動化，生產率也高。機床的工藝范圍過窄，會限制加工工藝和產品的革新；而盲目擴大機床工藝范圍，將使機床的結構趨于復雜，不能充分發(fā)揮各部件的性能，甚至影響機床主要性能的提高，增加機床成本。2、保證精度與光潔度機床應保證被加工零件的精度和光潔度 ，并能在長期內保持。工件的

22、精度和光潔度是由機床，刀具，夾具，切削條件和操作者等方面的因素決定的。就機床方面來說，要保證被加工零件的精度和光潔度，機床本身就必須具備一定的幾何精度，傳動精度和動態(tài)精度。一般情況下，機床剛度越大則動態(tài)精度越高。機床的剛度包括結構剛度和接觸剛度，機床的結構剛度取決于構件本身的材料性質，抗扭抗彎截面的大小，壁厚，筋板布置和窗口影響等。機床的接觸剛度不僅與接觸材料接觸面的幾何尺寸，硬度有關，而且還與接觸面的光潔度，幾何精度，加工方法，相對方向接觸面間的介質，預壓力有關。切削過程中機床的振動降低了加工精度，工件表面質量和刀具耐用度，影響了生產效率的提高，加速了機床的損壞。機床抵抗振動的能力稱為抗振性

23、。機床的抗振性和機床的結構剛度，阻尼特性，固有頻率有關。機床長時間保持其合格精度的性能稱為機床精度保持性。機床按精度可分為普通精度機床，精密機床，高精度機床和精密母機床。3、有足夠高的生產率和自動化程度生產率的要求根據(jù)生產綱領決定，常用單位時間內機床所能加工的零件數(shù)量表示。要提高機床的生產效率，必須縮短加工一個工件的平均時間，其中包括縮短切削加工時間，輔助時間以及分攤到每一個工件上的準備和結束時間。采用先進刀具提高機床的切削速度，采用大切深，大進給，多刀多刃和成型刀具等都可以縮短切削加工時間，提高生產效率。同時，縮短輔助時間，例如：空行程快進，夾緊用氣壓或液壓卡盤，從而減少輔助時間，提高生產率

24、。為了提高機床的生產率和自動化程度，就要在保證工件加工質量的前提下，以最經(jīng)濟的方法，合理的利用刀具，最大限度的縮短機動時間和輔助時間。機床的自動化可減少人對加工的干預，從而保證加工的一致性，即被加工零件的精度穩(wěn)定性。還具有提高生產率和減輕工人勞動強度的優(yōu)點。4、操作維修方便，使用安全可靠機床的操縱，觀察，調整，裝卸工件和工具應方便省力。機床維護須簡單，部件便于拆裝，易于查找故障進行修理，并便于安裝和運輸。使用安全包括操作者的安全，誤操作的防止，超載的保護，有關動作的互鎖以及對故障或廢品的報警。5、提高三化程度三化是指機床品種系列化，零部件通用化和零件標準化。提高三化程度對發(fā)展機床品種，規(guī)格，數(shù)

25、量和質量，對于機床的制造，使用和修理，對于新產品的設計和老產品的革新等方面都有十分重要的意義。6、噪聲小由于機床切削速度的提高，功率的增加，自動化功能的增多和機床變速范圍的擴大，機床噪聲問題已經(jīng)成為機床設計中必須考慮的一個問題。7、成本低在保證實現(xiàn)機床的性能要求的同時，也要注意使機床具有很高的經(jīng)濟效益。對于機床生產廠的經(jīng)濟效益來說，機床成本尤為重要。機床的成本不僅包括材料，加工制造費用，還包括研制和管理費用，必須十分重視和努力降低機床的成本。8、可靠性機床的工作可靠性也是一項重要的技術經(jīng)濟指標。隨著自動化水平的不斷提高，需要許多機床，儀表，控制系統(tǒng)和輔助裝置協(xié)同工作。它們對機床的可靠性指標的要

26、求是相當高的。1.6 機床的設計步驟1.6.1調查研究研究市場和用戶對設計機床的要求，然后檢索有關資料。其中包括情報、預測、實驗研究成果、發(fā)展趨勢、新技術應用以及相應的圖紙資料等。甚至還可以通過網(wǎng)絡檢索技術查閱先進國家的有關資料和專利等。通過對上述資料的分析研究，擬訂適當?shù)姆桨福员ＷC機床的質量和提高生產率，使用戶有較好的經(jīng)濟效益。1.6.2 擬定方案通?？梢詳M定出幾個方案進行分析比較。每個方案包括的內容有：工藝分析、主要技術參數(shù)、總布局、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制操作系統(tǒng)、電系統(tǒng)、主要部件的結構草圖、實驗結果及技術經(jīng)濟分析等。在制定方案時應注意以下幾個方面：（1） 當使用和制造出現(xiàn)矛盾時，應先

27、滿足使用要求，其次才是盡可能便于制造。要盡量用先進的工藝和創(chuàng)新的結構；（2） 設計必須以生產實踐和科學實驗為依據(jù)，凡是未經(jīng)實踐考驗的方案，必須經(jīng)過實驗證明可靠后才能用于設計；（3） 繼承與創(chuàng)造相結合，盡量采用先進工藝，迅速提高生產力，為實現(xiàn)四個現(xiàn)代化服務。注意吸取前人和國外的先進經(jīng)驗，并在此基礎上有所創(chuàng)造和發(fā)展。1.6.3 工作圖設計首先，在選定工藝方案并確定機床配置形式、結構方案基礎上，進行方案圖紙的設計。這些圖子包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和生產率計算卡，統(tǒng)稱“三圖一卡”設計。并初定出主軸箱輪廓尺寸，才能確定機床各部件間的相互關系。其次，繪制機床的總裝圖、部分部件裝配

28、圖。然后，整理機床有關部件與主要零件的設計計算書，編制各類零件明細表，編寫機床說明書等技術文件。最后，對有關圖紙進行工藝審查和標準化審查第2章 組合機床總體設計2.1 制定組合機床工藝方案1被加工零件特點被加工零件是一氣缸缸頭。該零件外形復雜。本工序所要加工孔的數(shù)量較多，而且是不同位置處的不同形狀的孔。同時，各孔又有一定的位置度要求。但各孔沒有尺寸精度要求，孔內表面粗糙度要求為Ra6.3、Rz50。因此，直接鉆孔即可滿足次精度要求。該零件材料為合金灰鑄鐵，其硬度為HB220-250(火力面)、HS48最大(邊緣)，其質量為15kg，其生產類型為中型零件大量生產（生產綱領：70000件/年）。2

29、確定工件的定位基準加工時，工件以底面（限制三個自由度）、H面（限制二個自由度）和L面（限制一個自由度）定位；并以頂面上的四點夾壓（見工序圖）。3本工序內容從工序圖中可以看出：在頂面上鉆6個f 8.7mm孔(圖上編號為12-17)，在底面上鉆2個f 6.7mm孔(圖上編號為1-2)、鉆2個f 8.2mm通孔(圖上編號為3-4)、鉆3個f 5mm孔(圖上編號為5-7)和鉆4個f 5mm通孔(圖上編號為8-11)。各孔沒有尺寸精度要求，但相對2個基準面有一定的位置度要求。根據(jù)以上工藝特點，若選用普通機床加工，難以保證各孔的位置度，同時效率也不高。因此，選用單工位的雙面臥式組合鉆床進行加工。這樣不僅提

30、高了加工效率，而且多個孔一次走刀即加工成形，能夠較好的保證其位置精度。此外，在組合機床上加工零件時，由于采用專用夾具、刀具和導向裝置等，加工質量靠工藝裝備保證，對操作工人水平要求也不高。2.2 選擇刀具及切削用量本工序加工所需刀具為鉆頭。選擇刀具首先是選擇刀具材料，對于鉆頭來說，常見材料有高速鋼和硬質合金兩種。高速鋼鉆頭主要用于切削硬度在250-280HBS的部分結構鋼和鑄鐵；硬質合金鉆頭則主要用于加工硬度較高的鋼件。被加工零件的材料為鑄鐵，硬度為212-285HBS。所以，選用高速鋼鉆頭。查機械加工工藝手冊(GB/T6135.3-1996) 選擇刀具類型為錐柄麻花鉆，同時查組合機床設計簡明手

31、冊表6-11選擇切削用量并計算主軸轉速進給速度，匯總于表2-1。表2-1刀具類型刀具標準切削速度v(m/min)進給量f(mm/r)主軸轉速n(r/min)進給速度vf(mm/min)f 6.7mm錐柄麻花鉆GB/T6135.3-199610.10.10048048f 8.2mm錐柄麻花鉆GB/T6135.3-199611.60.10745048f 5mm錐柄麻花鉆GB/T6135.3-19969.420.08060048f 8.7mm錐柄麻花鉆GB/T6135.3-199612.30.107450482.3 切削力、切削功率的確定根據(jù)選定的切削用量（組要指切削速度v及進給量f），確定切削力，

32、作為選擇動力部件（滑臺）及夾具設計的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其他傳動件（齒輪、傳動軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動電機功率。查組合機床設計簡明手冊表6-20，得：切削力(N):式中，。切削扭矩(N.mm): 切削功率(kw): 2.4 組合機床的總體分析三圖一卡2.4.1 被加工零件工序圖被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示設計的組合機床所完成的工藝內容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在機床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設計研制合同外，它是組合機床設計的具體依據(jù)，也是制造、使用、調整和檢

33、驗機床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件圖的基礎上，突出本機床或自動線的加工內容，并作必要的說明而繪制的。其主要內容包括:1）被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機床設計有關部位結構形狀和尺寸。尤其是當需要設置中間導向套時，應表示出零件內部的肋、壁布置及有關結構的形狀及尺寸。以便檢查工件、夾具、刀具是否發(fā)生干涉。2）加工用定位基準、夾壓部位及夾壓方向。以便依此進行夾具的定位支承（包括輔助定位支承）、限位、夾緊、導向系統(tǒng)的設計。3）本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形狀位置尺寸精度及技術要求，還包括本道工序對前道工序提出的要求（主要指定位基準）。4）必要的文字說明。如被

34、加工零件編號、名稱、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要突出本機床的加工內容。繪制時，應按一定比例，選擇足夠的視圖及剖視圖，突出加工部位（用粗實線），并把零件輪廓及與機床、夾具設計有關的部位（用細實線）表示清楚。凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應在尺寸數(shù)值下方畫粗實線標記。加工用定位基準、機械夾壓位置及方向、輔助支承均須使用規(guī)定的符號表示出來。加工部位的位置尺寸應由定位基準注起。為便于加工及檢查，尺寸應采用直角坐標系標注，而不采用極坐標系。但有時因所選定位基準與設計基準不重合,則需對加工部位要求的位置尺寸精度進行分析換算。此外，應將零件圖上的不對稱位置尺寸

35、公差應換算成對稱尺寸公差，其公差數(shù)值的決定要考慮兩方面，一是要能達到產品圖紙要求的精度，二是采用組合機床能夠加工出來。2.4.2 加工示意圖1加工示意圖的作用和內容零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來。加工示意圖表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機床各部件間的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)等。因此，加工示意圖是組合機床設計的主要圖紙之一，在總體設計中占據(jù)重要地位。它是刀具、輔具、主軸箱、液壓電氣裝置設計及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺組合機床布局和性能的原始要求，同時還是調整機床、刀具及試車的依據(jù)。其內容為：1）應反映機床的加工方法

36、、加工條件及加工過程。2）根據(jù)加工部位特點及加工要求，決定刀具類型、數(shù)量、結構、尺寸（直徑和長度）。3）決定主軸的結構類型、規(guī)格尺寸及外伸長度。4）選擇標準的或設計專用的接桿、浮動卡頭、導向裝置、攻絲靠模裝置、刀桿托架等，并決定它們的結構、參數(shù)及尺寸。5）標明主軸、接桿（卡頭）、夾具（導向）與工件之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。6）根據(jù)機床要求的生產率及刀具、被加工零件材料特點等，合理確定并標注各主軸的切削用量。7）決定機床動力部件的工作行程及工作循環(huán)。本設計中，工件的底面是朝左安裝的，距離機床中心線向左100mm處是工件的底面，向右101.15mm處是工件的頂面，加工部位的分布情況參照加工時意圖

37、中的M、N向視圖所示。工件的兩面布置刀具，左多軸箱有11根主軸，右多軸箱有6根主軸，每根主軸上均有相應的鉆頭，用來加工與其相對應的孔。2加工示意圖的畫法及注意事項1）加工示意圖的繪制順序是：先按比例用細實線繪出工件加工部位和局部結構的展開圖，加工表面用粗實線畫。為簡化設計，相同加工部位的加工示意（指對同一規(guī)格的孔加工，所用刀具、導向、主軸、接桿等的規(guī)格尺寸、精度完全相同），允許只表示其中之一，亦即同一主軸箱上結構尺寸相同的主軸可只畫一根。但必須在主軸上標注軸號（與工件孔號相對應）。2）一般情況下，在加工示意圖上，主軸分布可不按真實距離繪制。當被加工孔間距很小或需設置徑向結構尺寸較大的導向裝置時

38、，相鄰主軸必須嚴格按比例繪制，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導向是否干涉。3）主軸應從主軸箱端面畫起。刀具畫加工終了位置（攻絲加工則應畫開始位置）。標準的通用結構只畫外形輪廓，但須加注規(guī)格代號。對一些專用結構，為顯示其結構而必須剖視，并標注尺寸、精度及配合。4)當軸數(shù)較多時，加工示意圖可縮小比例，用細實線畫出工件加工部位分布情況簡圖（向視圖），并在孔旁標注相應號碼，以便于設計和調整機床。3導向結構的選擇組合機床加工孔時，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導向裝置來保證的。由于要加工的孔徑較小且其線速度（切削速度）12.3m/min20m/min，因此，選用固定式導向裝置。根據(jù)所要加工孔的直徑，參

39、考組合機床設計簡明手冊表8-4與表8-6選擇長型導向裝置，其主要尺寸及配合如表2-2。 表2-2 通用導套的尺寸規(guī)格（mm）D(G7)D()D1()D2Ll+l1f 51420222011f 6.71420222011f 8.21622262011f 8.716222625114確定主軸及其配件尺寸初定主軸直徑D根據(jù)已選擇的切削用量，由組合機床設計簡明手冊表3-4公式計算得：取，并帶入公式（）驗算：均滿足要求，即主軸軸頸合適根據(jù)主軸軸頸d，查組合機床設計簡明手冊表3-6，得：主軸外伸尺寸 。根據(jù)主軸參數(shù)，選擇接桿為可調接桿，查組合機床設計簡明手冊表8-1，選擇接桿型號為Tr141.5，錐度為莫

40、氏0號，類型為B型長接桿； Tr202，錐度為莫氏1號，類型為A型短接桿。查表8-5選擇相應的夾緊螺母型式及尺寸。5確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程動力部件的工作循環(huán)是指加工時，動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置，又返回到原位的動作過程。一般包括快速引進、工作進給和快速退回等動作。（1）工作進給長度工作進給長度應等于加工部位長度與刀具切入長度和切出長度之和，即式中，加工長度；切入長度，應根據(jù)工件端面的誤差情況在510mm之間選擇，誤差大時取大值； 切出長度, 一般為。圖2-1 工作進給長度根據(jù)圖2-1所示選擇計算工作進給長度并匯總于表2-3表 2-3加工直徑加工長度工作行程左主軸箱f 5

41、 mm16.5 mm28 mmf 6.7 mm22 mmf 8.2 mm9 mm右主軸箱f 8.7 mm31.6 mm38 mm（2）快進、快退長度按加工具體情況而定，保證加工所有刀具均退至夾具套內，不影響工件裝卸，因此取左主軸箱快進長度為152mm，快退長度為180 mm；右主軸箱快進長度為142mm，快退長度為180 mm。（3）動力部件總行程長度動力部件的總行程除應保證要求的工作循環(huán)行程外，還要考慮裝卸和調整刀具方便，即考慮前、后備量。前備量是指因刀具磨損或補償制造、安裝誤差，動力部件尚可向前調節(jié)的距離。后備量是指考慮刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中取出所需要的動力部件尚能向后退

42、的距離。理想情況是保證刀具退離夾具導套外端面的距離大于接桿插入主軸孔內（或刀具插入接桿孔內）的長度。因此，動力部件的總行程為快退行程長度與前后備量之和。以此作為選擇標準動力滑臺及設計專用動力部件的依據(jù)。2.4.3 組合機床聯(lián)系尺寸圖1機床聯(lián)系尺寸圖的作用與內容一般來說，組合機床是由標準的通用部件動力滑臺、動力箱、各種工藝切削頭、側底座、立柱、立柱底座及中間底座加上專用部件主軸箱、輔具系統(tǒng)、夾具、液、電、冷卻、潤滑、排屑系統(tǒng)組合裝配而成。聯(lián)系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運動關系，以檢驗機床各部件的相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求，通用部件的選擇是否合適，并為進一步開展主軸箱、夾

43、具等專用部件、零件的設計提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可看成是簡化的機床總圖，它表示機床的配置型式及總體布局。聯(lián)系尺寸圖的主要內容如下：1）以適當數(shù)量的視圖（一般為主、左、右視圖）按同一比例畫出機床各主要組成部件的外形輪廓及相對位置，表明機床的配置型式及總體布局，主視圖的選擇應與機床實際加工狀態(tài)一致。2）圖上應盡量減少不必要的線條及尺寸，但反映各部件的聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運動部件的極限位置及行程尺寸，必須完整齊全。各部件的詳細結構不必畫出，留在具體設計部件時完成。3）為便于部件設計，聯(lián)系尺寸圖上應標注通用部件的規(guī)格代號、電動機型號、功率及轉速，并注明機床部件的分組情況及總行程。2動力部件

44、的選擇動力滑臺選擇液壓滑臺，原因如下：液壓滑臺在相當大的范圍內進給量可實現(xiàn)無級調速；可以獲得較大的進給力；由于液壓驅動，零件磨損小，使用壽命長；過載保護簡單可靠；由行程調速閥來控制滑臺的快進轉工進，轉換精度高，工作可靠。進給力：進給速度：根據(jù)進給力及進給速度，查組合機床設計簡明手冊表5-1，并考慮進給過程中的摩擦力及進給速度的平穩(wěn)性，選擇左右液壓滑臺均為1HY32A型液壓滑臺，其最大進給力為12500N，最小進給速度為20mm/min。因為，所以能夠保證平穩(wěn)進給。根據(jù)液壓滑臺的參數(shù)，查表5-3，配置1CC321型滑臺側底座。計算電機功率：式中，多軸箱傳動效率，加工黑色金屬時取0.80.9，主軸

45、數(shù)多，轉動復雜時取小值，反之取大值。（式中取=0.8）動力箱規(guī)格要與動力滑臺相匹配，根據(jù)電機功率，滑臺滑鞍尺寸630320，初選1TD32型動力箱，電機型號為Y100 L1-4，電機功率為2.2KW，電機轉速為1430r/min，輸出軸轉速為715r/min。3裝料高度的確定機床裝料高度是指機床上工件的安裝基面到地面的垂直距離。為提高通用部件及支承部件的剛度并考慮自動線設計時中間底座內要安裝夾具輸送裝置、冷卻排屑裝置，新頒布的組合機床標準推薦裝料高度，與國際標準一致。在現(xiàn)階段設計組合機床時，裝料高度可根據(jù)具體情況在之間選取。由于受工件最低孔位置、多軸箱最低主軸高度和所選通用部件、中間底座、夾具

46、高度等尺寸的限制的限制，再考慮到工人操作的方便性和機床的共度要求，本設計的機床裝料高度取。4初定中間底座尺寸中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上面安裝連接的需要。根據(jù)選定的動力箱滑臺、側底座等標準的位置關系，并考慮到毛坯誤差和裝配偏移，中間底座支承夾具底座的空余邊緣尺寸，算出的長度應圓整，并按優(yōu)選數(shù)系選用。應使空余邊緣尺寸不小于。由金屬切削機床組合機床部分的內容可知：中間底座的高度優(yōu)先選取630mm，還可以選取710mm和560mm。據(jù)此選定中間底座高度為630mm。中間底座長度方向尺寸可按下式確定： 式中：加工終了位置，多軸箱端面至工件端面間的距離，本設計中； 主軸箱厚度，本設計中； 工件沿機

47、床長度方向的尺寸，本設計中； 機床長度方向上，主軸箱與動力滑臺的重合長度，本設計取； 加工終了位置，滑臺前端面至滑座前端面的距離，對于通用的標準動力滑臺，尺寸的最大范圍為。本設計取； 滑座前端面至側底座前端面的距離，本設計取。 根據(jù)，查組合機床設計簡明手冊表2-5（中間底座主要尺寸）：選定中間底座長為又根據(jù)被加工零件的寬度為，以及其他聯(lián)系尺寸，選定中間底座寬度為。中間底座的長寬為。5多軸箱輪廓尺寸的確定標準通用多軸箱的厚度是一定的，臥式為，立式為。因此，確定多軸箱尺寸，主要是確定多軸箱寬度和高度及最低主軸高度。多軸箱寬度、高度的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關，可按下式確定：式中：工件在寬

48、度方向相距最遠的兩孔距離（）。 最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（）。 工件在高度方向相距最遠的兩孔距離（）。 最低主軸高度（）。為保證多軸箱有排布齒輪的足夠空間，推薦。主軸箱最低主軸高度須考慮到與工件最低孔位置（）、機床裝料高度（）、滑臺滑座總高（）、側底座高度（）等尺寸之間的關系而確定。對于臥式組合機床，要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄露，通常推薦：根據(jù)上述計算值，按多軸箱輪廓尺寸系列標準，最后確定多軸箱輪廓尺寸為6機床分組為了便于設計和組織生產，組合機床各部件和裝置按不同的功能劃分編組。組號劃分規(guī)定為：1）第1019組支撐部件。一般由通用的側底座、立柱及其底座和專用中間底座組成。2）第2029

49、組夾具及輸送設備。夾具是組合機床主要的專用部件，常編為20組，包含工件定位加緊及固定導向部分。對一些活動性較強的活動鉆模板、攻螺紋末模板、自動夾壓機構、自動上下料裝置等常單獨編組。移動工作臺。回轉臺等輸送設備，如果屬于通用部件，則可納入夾具組，明細表中列出通用部件即可，如果專用則單獨成組編號。3）第3039組電氣設備。電氣設計常編為30組，包括原理圖、接線圖和安裝圖等設計，專用操縱臺、控制柜等則另遍組號。4）第4049組傳動裝置。包括機床中所有動力部件如動力滑臺、動力箱等通用部件，編號40組，其余須修改部分內容或專用的傳動設備則單獨編組。5）第5059組液壓和氣動裝置。6）第6069組刀具、工

50、具、量具和輔助工具等。7）第7079組多軸箱及其附屬部件。8）第8089組冷卻、排屑機潤滑裝置。9）第9099組電氣、液壓、氣動等各種控制擋鐵。2.4.4 生產率計算卡1. 理想生產率理想生產率指完成年生產綱領（包括備品及廢品率在內）所要求的機床生產率。它與全年工時總數(shù)有關，一般情況下，單班制生產取，則 件h2、 實際生產率實際生產率指所設計機床每小時實際可以生產的零件數(shù)量。 式中：生產一個零件所需的時間（），它可以根據(jù)下式計算：式中：、分別為刀具第、第工作進給行程長度（）；、分別為刀具第、第工作進給速度（）；當加工沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時，動力滑臺在死擋鐵上的停留時間，通常指刀具在

51、加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉轉所需的時間（）；、分別為動力部件快進、快退行程長度（）；動力部件快速行程速度。采用機械動力部件取，液壓動力部件取；直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換的時間，一般可?。还ぜb、卸（包括定位、夾壓及清除鐵屑等）時間，它取決于工件重量大小、裝卸的方便性及工人的熟練程度。根據(jù)各類組合機床的統(tǒng)計，一般取。 3、 機床負荷率當時，計算二者的比值即為負荷率。根據(jù)組合機床的使用經(jīng)驗，適宜的機床負荷率為。所以該負荷率滿足要求。第3章 多軸箱設計多軸箱是組合機床的重要部件之一，它關系到整臺組合機床質量的好壞。具體設計時，除了要熟悉多軸箱本身的一些設計規(guī)律和要求外，還須依據(jù)“三圖一卡”

52、，仔細分析研究零件的加工部位，工藝要求，確定多軸箱與被加工零件、機床其他部分的相互關系。本機床有左、右兩個主軸箱，它們的結構基本相同，只是主軸的數(shù)量和位置不同。現(xiàn)以右主軸箱為例，說明其設計方法。3.1多軸箱的組成及表示方法多軸箱按結構特點分為通用（即標準）和專用多軸箱兩大類。前者結構典型，能利用同用的箱體和傳動件；后者結構特殊，往往需要加強主軸系統(tǒng)剛性，而使主軸及某些傳動件必須專門設計，故專用主軸箱通常指“剛性主軸箱”，即采用不需要刀具導向裝置的剛性主軸和用精密滑臺導軌來保證加工孔的位置精度。通用主軸箱則采用標準主軸，借助導向套引導刀具來保證被加工孔的位置精度。本設計中所采用的就是通用主軸箱。

53、3.1.1 多軸箱的組成多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動軸、齒輪和附加機構等組成。其基本結構中，箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側蓋等為箱體類零件；主軸、傳動軸、傳動齒輪、動力箱和電動機齒輪等為傳動類零件；分油器、注油標、排油塞、和防油套等為潤滑及防油元件。在多軸箱箱體內腔，可安排兩排32mm寬的齒輪或三排24mm寬的齒輪；箱體后壁與后蓋之間可安排一排（后蓋用90mm厚時）或兩排（后蓋用125mm厚時）24mm寬的齒輪。本多軸箱考慮到實際情況，在箱體體內安排了三排24mm寬的齒輪和一排32mm寬的齒輪。3.1.2 多軸箱總圖繪制方法特點（1）主視圖 用點劃線表示齒輪節(jié)圓，標注齒輪齒數(shù)和模數(shù)，兩嚙合齒

54、輪相切處標注羅馬字母，表示齒輪所在排數(shù)。標注各軸軸號及主軸和驅動軸、液壓泵軸的轉速和方向。（2）展開圖 每根軸、軸承、齒輪等組件只畫軸線上邊或下邊（左邊或右邊）一半，對于結構尺寸完全相同的軸組件只畫一根，但必須在軸端注明相應的軸號；齒輪可不按比例繪制，在圖形一側用數(shù)碼箭頭標明齒輪所在排數(shù)。3.2 多軸箱通用零件多軸箱的通用零件的編號方法如下：T07或1T07系指與TD或與1TD系列動力箱配套的主軸箱同用零件，其標記方法詳見組合機床設計簡明手冊中表4-1、表4-2、表4-4、表4-5和第七章相應的配套零件表。順序號和零件順序號表示的內容隨類別號和小組號的不同而不同。例如：800630T0711-

55、11，表示寬800mm，高400mm的主軸箱體；30T0731-42，表示有排齒輪，用圓錐滾子軸承、直徑為40mm的傳動軸；34040T0741-41表示模數(shù)為3、齒數(shù)為40、孔徑為20mm和寬度為32mm的齒輪。3.2.1 通用箱體類零件多軸箱的通用箱體類零件配套表詳見組合機床設計簡明手冊中表7-4；箱體材料為HT200，前、后、側蓋等材料為HT150。多軸箱體基本尺寸系列標準（GB3668.1-83）規(guī)定，9種名義尺寸用相應滑臺的滑鞍寬度表示，多軸箱體寬度和高度是根據(jù)配套滑臺的規(guī)格按規(guī)定的系列尺寸（組合機床設計簡明手冊中表7-1）選擇；多軸箱后蓋與動力箱法蘭尺寸見組合機床設計簡明手冊中表7

56、-2，其結合面上聯(lián)接螺孔、定位銷孔及其位置與動力箱聯(lián)系尺寸相適應（參見組合機床設計簡明手冊中表5-40）；通用多軸箱體結構尺寸及螺孔位置詳見組合機床設計簡明手冊中表7-1及表7-3。多軸箱的標準厚度為180mm，用于臥式主軸箱的前蓋厚度為55mm，用于立式的因兼作油池用，故加后到70mm，基型后蓋的厚度為90mm，變形后蓋厚度為50mm，100mm和125mm三種，應根據(jù)多軸箱的傳動系統(tǒng)安排和動力部件與多軸箱的連接情況合理選用。3.2.2 通用主軸、通用傳動軸、通用齒輪和套本設計中，通用主軸、通用傳動軸的傳動結構，配套零件及聯(lián)系尺寸，詳見組合機床設計簡明手冊中第七章第二節(jié)。多軸箱通用齒輪有：傳動齒輪、動力箱齒輪和電機齒輪三種（見組合機床設計簡明手冊表4-5），其結構型式、尺寸參數(shù)及制造裝配要求詳見組合機床設計簡明手冊表7-247-23。多軸箱用套和防油套綜合表參閱組合機床設計簡明手冊表7-24、表7-23。3.3 主軸箱設計的原始依據(jù)多軸箱設計原始依據(jù)圖，是依據(jù)“三圖一卡”整理編繪出來的，其一般應