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卧式双面组合镗床及工装设计【9张图纸-2A0】【优秀】

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摘要

　　　该篇论文为镗主轴箱的6个轴孔的变速箱组合镗床设计。镗床是主要用镗刀对工件已有的预制孔进行镗削的机床。通常以镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。它主要是用于加工高精度孔或一次定位完成多个孔的精加工，此外还可以从事与孔精加工有关的其他加工面的加工。使用不同的刀具和附件还可进行钻削、铣削、切削，其加工精度和表面质量要高于钻床。镗床是大型箱体零件加工的主要设备，也可加工螺纹及外圆和端面等。

　　　以箱体零件同轴孔系为代表的长孔镗削，是金属切削加工中最重要的内容之一。尽管现在仍有采用镗模、导套、台式铣镗床后立柱支承长镗杆或人工找正工件回转180°等方法实施长孔镗削的实例，但近些年来，一方面由于数控铣镗床和加工中心的大量使用，使各类卧式铣镗床的坐标定位精度和工作台回转分度精度有了较大提高。从机床结构上使工作台回转180°自定位的调头镗孔，几乎是成为了在该种机床上镗削长孔的唯一方法。

　　　本设计说明书主要包括了组合机床总体设计过程，对工艺方案设计、总体设计、部件设计等几方面加以论述。

　　　内容有产品工序分析，组合机床总体布置以及镗床主轴图的绘制。

　关键词：主轴箱；组合镗床；加工工艺

摘要III

AbstractIV

目录V

1 绪论1

1.1 组合机床及其特点1

1.2 组合机床的组成和分类2

1.3通用部件的分类及简介2

1.4 组合机床的工艺范围及发展方向3

2 组合机床总体设计5

2.1 零件图分析5

2.1.1 零件的结构特点及功用5

2.1.2 变速箱的主要技术要求6

2.1.3 变速箱的体的材料和毛坯6

2.2 组合机床工艺方案的制定6

2.2.1 工艺基面的分析7

2.2.2 加工工艺的分析7

2.2.3加工余量的确定8

2.2.4 确定加工工艺方案应注意的问题8

2.2.5 制定工件加工工艺路线9

2.2.6 组合机床切削用量的选择10

2.3 组合机床总体设计11

2.3.1 被加工零件工序图11

2.3.2 加工示意图12

2.3.3 动力部件的选择15

2.3.4 机床联系尺寸图的绘制18

2.4 多轴箱的传动系统设计20

2.5 箱体补充加工图22

2.6本章小结23

3 装置的确定24

3.1导向装置的作用、类型及结构形式24

3.2 定主轴的类型及镗杆的确定25

3.3 本章小结26

4 组合机床生产率的计算27

4.1 机床生产率的计算27

4.2 编写组合机床生产率计算卡28

4.3 本章小结29

5 结论与展望30

5.1 结论30

5.2 展望30

致谢31

参考文献32

　　　组合机床是用按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专业机床，它能够对一种或多种零件进行多刀、多轴、多工位加工。

　　　在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、磨削及滚压等多道工序，生产效率高，加工精度高。

　　　组合机床与万能机床和专用机床相比，有如下几个特点：

由于组合机床是由70~90%的通用零部件组成，在需要的时候，它可以部分或全部的进行改装，以组合成适应新的加工要求的全新设备。也就是说，组合机床有重新改装的优越性，其通用零部件可以多次反复利用。

组合机床是按照具体加工对象专门设计的机床，它可以按最合理的工艺过程进行最佳加工过程，这在万能机床上往往是不容易实现的。

在组合机床上，可以同时采用多把刀具从多个方向对多个工件进行加工，是能够实现集中工序的最佳途径，是提高生产效率的有效设备。

组合机床通常是用多轴对箱体零件一个面上的许多孔同时进行加工。这样就能比较好的保证各个孔相互之间的精度要求，提高产品的质量；减少了工件工序间的搬运过程，改善劳动条件，也减少了机床的占地面积。

由于组合机床大多数零部件是同类别的通用部件，这就简化了机床的维护和修理过程。必要时还可以更换整个部件，以提高机床的维修速度。

组合机床的通用部件可以组织专门的工厂集中生产，这样就可以采用专用高效设备进行加工，有利于提高通用部件的性能，降低其制造成本。

　　　组合机床虽然有很多优点，但也还是有以下缺点：

1．组合机床的可变性比万能机床低，重新改装时有10~20%的零件不能重复使用，而且在改装时，劳动量比较大。

2．组合机床的通用部件不是为了某一种机床刻意设计的，而是具有较广的适应性。这样就使组合机床的结构比专用机床稍微复杂些。

1.2 组合机床的组成和分类

　　　组合机床的通用部件分大型和小型两大类。

　　　大型通用部件是指电机功率为1.5~30千瓦的动力部件及其配套部件，这类动力部件多为箱体移动的结构形式。

　　　小型通用部件是指电机功率为0.1~2.2千瓦的动力部件及其配套部件，这类动力部件多为套筒移动的结构形式。

　　　用大型通用部件组成的机床被称为大型组合机床，而用小型通用部件组成的机床就被称为小型组合机床。

　　　组合机床除了分为大型和小型之外，按配置形式又可以分为单工位和多工位机床两大类。单工位机床又可以分为单面、双面、三面和四面几种，多工位机床则有移动工作台式、回转工作台式、中央立柱式和回转鼓轮式等配置型式。

　　　单工位组合机床通常是用于加工一个或两个工件，特别适用于对大中型箱体件进行加工。

　　　根据该变速箱是典型箱体零件，且被加工孔的位置处于箱体两侧，应采用单工位的双面机床，又因为被加工孔的中心线与定位基准平行，而且被加工工件的长度较长，因此本次设计采用的就是这类机床中的卧式双面组合镗床。

　　　多工位组合机床是按工件能够变位来配置的，工件的变位分为手动和机动两种方式。这类机床工序集中程度高，如回转多工位机床的辅助时间和机动时间相重合，生产效率高，适用于大批量生产、需要多部位加工的中小型零件。

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卧式双面组合镗床及工装设计.gif

内容简介：: 无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题： 1、题目卧式双面组合镗床及工装设计 2、专题卧式双面组合镗床设计二、课题来源及选题依据本课题来源于生产实践，设计的对象是加工变速箱壳体的孔的组合机床用镗床夹具，组合机床是用按系列化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工艺要求设计的专用部件组成的专用机床，它有精度高，效率高，结构简单，占地小，便于维护和修理等优点。随着生产的不断发展，组合机床极其自动线被广泛的推广和使用，它对于机械制造工业，特别是汽车，拖拉机，电动机，柴油机，仪器仪表及军工部门等生产发展有着十分重要的意义。三、本设计（论文或其他）应达到的要求：在规定时间内完成下列任务要求： 1.设计技术要求：分析被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸；本工序所选的定位基准、压紧部位及加紧方向；本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差 1等技术要求以及对上道工序的技术要求并拟定机械加工工艺路线、进行工艺规程设计、设计一套适用该变速箱加工的卧式双面组合镗床。 2设计工作量要求： 1）抄画零件图； 2）编制机加工工艺文件； 3）绘制卧式双面组合镗床装配图及全套非标准零件图； 4）编写设计说明书（30页）； 5）翻译8000以上外文印刷字符或译出4000汉字以上的有关技术资料或专业文献。四、接受任务学生：机械95 班姓名陈超五、开始及完成日期：自 2012 年 11月 12 日至2013年 5月 25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任签名2012年 11 月 12 日无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：卧式双面组合镗床及工装设计专题：卧式双面组合镗床设计信机系机械工程及自动化专业学号：学生姓名：指导教师：（职称：副教授）（职称：）科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）组合机床是用按系列化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工艺要求设计的专用部件组成的专用机床，它有精度高，效率高，结构简单，占地小，便于维护和修理等优点。随着生产的不断发展，组合机床极其自动线被广泛的推广和使用，它对于机械制造工业，特别是汽车，拖拉机，电动机，柴油机，仪器仪表及军工部门等生产发展有着十分重要的意义。最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。在我国，组合机床发展已有28年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。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。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主轴箱、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。研究内容在规定时间内完成下列任务要求： 1.设计技术要求：分析被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸；本工序所选的定位基准、压紧部位及加紧方向；本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求并拟定机械加工工艺路线、进行工艺规程设计、设计一套适用该变速箱加工的卧式双面组合镗床。 2设计工作量要求：1）抄画零件图；2）编制机加工工艺文件；3）绘制卧式双面组合镗床装配图及全套非标准零件图；4）编写设计说明书（30页）；5）翻译8000以上外文印刷字符或译出4000汉字以上的有关技术资料或专业文献。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析研究方法：在导师的指导下进行，并实地考察，观察工厂组合机床的工作流程以及结构，回头进行分析总结。技术路线：询问导师以及工厂车间等地的操作师傅，观察组合机床的操作流程，并逐渐了解组合机床的总体结构。实验方案：就地考察，搜寻资料，导师提供，整理资料，完成实验。可行性分析：按照此流程分析，此次实验可以逐步完成。研究计划及预期成果研究计划：2012年10月12日-2012年12月31日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，完成毕业设计开题报告书。2013年1月1日-2013年1月27日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。2013年1月28日-2013年3月3日：毕业实习。2013年3月4日-2013年3月17日：多轴箱的主要参数计算与确定。2013年3月18日-2013年4月14日：组合镗床总体结构设计。2013年4月15日-2013年4月28日：总装图和零件图设计。2013年4月29日-2013年5月21日：毕业论文撰写和修改工作。预计成果：对专业知识的训练情况： 1.对国内组合机床有更深刻的了解； 2.对组合机床操作过程有所掌握； 3.广泛了解组合机床的研发、制造和使用过程； 4.能根据市场需求，参与开发相应产品； 5.能够掌握典型零件的加工工艺； 6.能够熟练使用各种工具书。最后在老师的指导下独立完成毕业设计特色或创新之处机器操作噪音小。故障率低，使用寿命长，机构简洁。已具备的条件和尚需解决的问题1、设计方案思路已经明确，已经具备使用CAD制图的能力和了解组合机床结构等知识。2、使用CAD制图能力尚需加强，结构设计能力尚需加强。指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日编编号号无锡太湖学院毕毕业业设设计计（论论文文）题目：题目：卧式双面组合镗床及工装设计卧式双面组合镗床及工装设计信机系系机械工程及自动化专专业业学号：学生姓名：指导教师：职称：副教授）（职称：）2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚诚信信承承诺诺书书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）卧式双面组合镗床设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械 95 学号： 0923213 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日摘摘要要该篇论文为镗主轴箱的 6 个轴孔的变速箱组合镗床设计。镗床是主要用镗刀对工件已有的预制孔进行镗削的机床。通常以镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。它主要是用于加工高精度孔或一次定位完成多个孔的精加工，此外还可以从事与孔精加工有关的其他加工面的加工。使用不同的刀具和附件还可进行钻削、铣削、切削，其加工精度和表面质量要高于钻床。镗床是大型箱体零件加工的主要设备，也可加工螺纹及外圆和端面等。以箱体零件同轴孔系为代表的长孔镗削，是金属切削加工中最重要的内容之一。尽管现在仍有采用镗模、导套、台式铣镗床后立柱支承长镗杆或人工找正工件回转180等方法实施长孔镗削的实例，但近些年来，一方面由于数控铣镗床和加工中心的大量使用，使各类卧式铣镗床的坐标定位精度和工作台回转分度精度有了较大提高。从机床结构上使工作台回转 180自定位的调头镗孔，几乎是成为了在该种机床上镗削长孔的唯一方法。本设计说明书主要包括了组合机床总体设计过程，对工艺方案设计、总体设计、部件设计等几方面加以论述。内容有产品工序分析，组合机床总体布置以及镗床主轴图的绘制。关键词：主轴箱；组合镗床；加工工艺 I Abstract Gearbox combination boring lathe design this paper into 6 hole boring spindle box. Boring machine is mainly used for boring prefabricated holes on the workpiece has been the boring machine. Usually, boring cutter rotating main movement, the workpiece moving boring or for feed motion. It is mainly used for finishing machining high precision hole or a location to complete a plurality of holes, in addition to engage with the hole machining processing and other related processing surface.Different tools and accessories used can also be drilling, milling, cutting, the machining precision and surface quality than that of drilling machine. Boring machine is the main equipment of large body parts processing. Can also be processed the thread and the outer circle and end. Long hole boring to box part coaxial holes as the representative of the cut, is one of the most important content in the metal cutting. Although there are still using boring mode, guide sleeve, desktop milling and boring machine after the columns support the long boring bar or artificial alignment workpiece rotation of 180 DEG, examples of long hole boring. But in recent years, on the one hand because of the extensive use of CNC milling machine and machining center, precision of the coordinate positioning rotary precision and working table of horizontal boring and milling machine has been greatly improved. From the machine tool structure enable the rotary table 180 from the positioning of the turn-around boring, become almost the only method in the machine tool on the long hole boring. This design instruction booklet mainly includes overall design process of machine tool, and discusses the aspects of design, process scheme for the overall design, component design. The contents of product process analysis, combination of general layout of machine tool and boring spindle diagram.Key words: spindle box; combination machine; processing technology II目目录录摘要.IIIABSTRACT.IV目录.V1 绪论.11.1 组合机床及其特点.11.2 组合机床的组成和分类.21.3 通用部件的分类及简介.21.4 组合机床的工艺范围及发展方向.32 组合机床总体设计.52.1 零件图分析.52.1.1 零件的结构特点及功用.52.1.2 变速箱的主要技术要求.62.1.3 变速箱的体的材料和毛坯.62.2 组合机床工艺方案的制定.62.2.1 工艺基面的分析.72.2.2 加工工艺的分析.72.2.3 加工余量的确定.82.2.4 确定加工工艺方案应注意的问题.82.2.5 制定工件加工工艺路线.92.2.6 组合机床切削用量的选择.102.3 组合机床总体设计.112.3.1 被加工零件工序图.112.3.2 加工示意图.122.3.3 动力部件的选择.152.3.4 机床联系尺寸图的绘制.182.4 多轴箱的传动系统设计.202.5 箱体补充加工图.222.6 本章小结.233 装置的确定.243.1 导向装置的作用、类型及结构形式.243.2 定主轴的类型及镗杆的确定.253.3 本章小结.264 组合机床生产率的计算.274.1 机床生产率的计算.274.2 编写组合机床生产率计算卡.28 III4.3 本章小结.295 结论与展望.305.1 结论.305.2 展望.30致谢.31参考文献.32 无锡太湖学院学士学位论文0 1 绪论绪论1.1 组合机床及其特点组合机床及其特点一个国家或地区经济发展的重要支柱是制造业，它的发展水平是该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力的标志，而制造业的生产能力和制造水平主要取决于机械制造装备金属切削机床的先进程度。组合机床作为金属切削机床的生力军，是以通用部件为基础配备，加上少量专用部件组成的一种专用高效自动化设备，它具有设计制造投资少、周期短、加工精度稳定、经济效益高、改装方便等优点。在机械加工工业机械产品大批量生产中，组合机床已得到广泛运用。像一些比较复杂的壳体类零件，加工工艺复杂、定位夹紧困难，要提高其生产效率和加工精度，单凭普通的机床是很难办到的，而在用普通机床加工复杂工件的过程中，对操作者的技术也提了较高的要求，这就迫切的要求生产一定数量的组合机床。这样不但可以提高零件的加工精度和生产率，还有成本低、生产周期短的特点，适合我国的经济水平、教育水平和生产力水平，更能够在激烈的竞争中为公司获得更多利润、提高公司核心竞争力。现代组合机床和自动线作为机电一体化的一部分，它是控制、驱动、测量、监控、刀具和机械组件等技术的综合反映。组合机床及其自动线的技术性能和综合自动化水平也在很大的程度上决定了机械生产部门产品的生产效率、质量和公司生产组织的结构，也在很大程度上决定了公司产品的竞争力，所以对组合机床的设计研究具有十分重要的意义。近年来，这些技术已有了长足的进步，作为组合机床主要用户的汽车和内燃机等行业也有了很大的改变，产品市场寿命不断缩短，品种日益增多，而且质量不断提高。这些因素都有力地推动和激励了组合机床和自动线技术的不断发展，目前组合机床的研制正在向高效、高精度、高自动化的柔性化方向发展。组合机床是用按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专业机床，它能够对一种或多种零件进行多刀、多轴、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、磨削及滚压等多道工序，生产效率高，加工精度高。组合机床与万能机床和专用机床相比，有如下几个特点：1.由于组合机床是由 7090%的通用零部件组成，在需要的时候，它可以部分或全部的进行改装，以组合成适应新的加工要求的全新设备。也就是说，组合机床有重新改装的优越性，其通用零部件可以多次反复利用。2.组合机床是按照具体加工对象专门设计的机床，它可以按最合理的工艺过程进行最佳加工过程，这在万能机床上往往是不容易实现的。3.在组合机床上，可以同时采用多把刀具从多个方向对多个工件进行加工，是能够实现集中工序的最佳途径，是提高生产效率的有效设备。4.组合机床通常是用多轴对箱体零件一个面上的许多孔同时进行加工。这样就能比较好的保证各个孔相互之间的精度要求，提高产品的质量；减少了工件工序间的搬运过程，改善劳动条件，也减少了机床的占地面积。卧式双面组合镗床及工装设计 15.由于组合机床大多数零部件是同类别的通用部件，这就简化了机床的维护和修理过程。必要时还可以更换整个部件，以提高机床的维修速度。6.组合机床的通用部件可以组织专门的工厂集中生产，这样就可以采用专用高效设备进行加工，有利于提高通用部件的性能，降低其制造成本。组合机床虽然有很多优点，但也还是有以下缺点：1组合机床的可变性比万能机床低，重新改装时有 1020%的零件不能重复使用，而且在改装时，劳动量比较大。2组合机床的通用部件不是为了某一种机床刻意设计的，而是具有较广的适应性。这样就使组合机床的结构比专用机床稍微复杂些。1.2 组合机床的组成组合机床的组成和分类和分类组合机床的通用部件分大型和小型两大类。大型通用部件是指电机功率为 1.530 千瓦的动力部件及其配套部件，这类动力部件多为箱体移动的结构形式。小型通用部件是指电机功率为 0.12.2 千瓦的动力部件及其配套部件，这类动力部件多为套筒移动的结构形式。用大型通用部件组成的机床被称为大型组合机床，而用小型通用部件组成的机床就被称为小型组合机床。组合机床除了分为大型和小型之外，按配置形式又可以分为单工位和多工位机床两大类。单工位机床又可以分为单面、双面、三面和四面几种，多工位机床则有移动工作台式、回转工作台式、中央立柱式和回转鼓轮式等配置型式。单工位组合机床通常是用于加工一个或两个工件，特别适用于对大中型箱体件进行加工。根据该变速箱是典型箱体零件，且被加工孔的位置处于箱体两侧，应采用单工位的双面机床，又因为被加工孔的中心线与定位基准平行，而且被加工工件的长度较长，因此本次设计采用的就是这类机床中的卧式双面组合镗床。多工位组合机床是按工件能够变位来配置的，工件的变位分为手动和机动两种方式。这类机床工序集中程度高，如回转多工位机床的辅助时间和机动时间相重合，生产效率高，适用于大批量生产、需要多部位加工的中小型零件。1.3 通用部件的分类及简介通用部件的分类及简介 1. 动力部件动力部件是通用部件中最基本的部件，第一种动力部件包括动力箱和完成各种专能工艺的切削头，如铣削头，镗削头等；第二种是传递进给运动的部件，包括有液压滑台和机械滑台；第三种是转塔动力部件，包括多轴转塔头和单轴转塔头。 2. 输送部件要用作夹具和工件的移动和转位，如移动工作台、回转工作台、回转鼓轮等。 3. 支撑部件它是组合机床的基础部件，包括中间底座、侧底座、立柱、立柱底座等。无锡太湖学院学士学位论文2 4. 控制部件控制部件是控制组合机床按规定程序运动的一些部件，包括电器元件、液压元件及操作台。 5. 辅助部件包括液压与润滑装置、气动或液压夹具装置和机械板等。1.4 组合机床的工艺范围及发展方向组合机床的工艺范围及发展方向在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、镗孔、镗孔车断面、车削等工序，还可以进行尺寸检验和简单的装配工序。往往一台组合机床就能同时完成上述工序。但就大多数组合机床来说，目前主要是用来完成钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、镗孔及铣削等工序。完成这些工序，在工厂常常是用大量的立钻、镗床、万能铣床，占用很大的厂房面积和很多的人工。而采用组合机床，由于其采用多轴多面加工，就能大大地缩小占地面积，成倍甚至几十倍地提高劳动生产效率。近几年来由于组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、自行车、阀门、矿山机械、冶金、航空、纺织机械及军工等部门已获得广泛的使用，一些中小批量生产部门也开始推广使用。在光辉的二十一世纪，组合机床及其自动线将获得更加迅速的发展。其发展方向为1： 1. 提高生产率目前组合机床及其自动线的生产效率不断提高，循环时间一般是 12 分钟，有的是1030 秒。提高生产率的主要方法是改善机床布局，增加同时工作的刀具，减少加工余量，提高切削用量，提高工作可靠性以及缩短辅助时间等。为了减少自动线的停车损失，提高自动线的柔性，采用电子计算机进行自动线的管理。 2. 扩大工艺范围现在组合机床及其自动线一般已不是完成一个工件的某几道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。除完成平面铣削、钻孔、扩孔、攻丝、镗孔外，现在已扩展到能完成车削、仿行车削、磨削、精镗以及非切削加工（如检查、自动装配、清洗、试验等）工序。 3. 提高加工精度现在在组合机床及其自动线上纳入了很多精加工工序，如进行 1 级孔的精镗，保证孔的加工位置精度在 0.02 毫米。为了使自动线能稳定地保证加工精度，已广泛采用自动测量和刀具自动补偿技术，做到调刀不停车。 4. 提高自动化程度重点是解决工件夹压自动化和装卸自动化。1）提高组合机床及其自动线的可调性为了提高中小批生产的一些箱体件的生产效率，进几年来发展了可调的多工序多刀具的组合机床及其自动线，它们大多采用数字程序控制。2）创造超小型组合机床这种组合机床多由超小型气动液压动力头配置而成，体积小，效率高，并能达到高的加工精度。卧式双面组合镗床及工装设计 33）发展专能组合机床及自动线这种机床不需要每次按具体加工队形进行专门设计，而是可以作为通用品种进行成批生产，用户根据自己加工产品的需要，配上刀具及工艺装备，即可组成加工一定对象的高校机床。今后，随着科学技术的不断进步，组合机床技术将获得更广泛、更快的发展。无锡太湖学院学士学位论文42 组合机床总体设计组合机床总体设计组合机床的设计，目前基本上有两种情况2：第一，是根据具体加工对象的具体情况进行专门的设计，这是当前最普遍的做法。第二，是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业范围的组合机床是具有很大相似度的，有可能设计为通用的组合机床，这种机床被称为“专能组合机床”。这种专能组合机床不需要每次按具体加工对象进行专门的设计和生产，可以设计为通用配件，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，即可组成加工一定要求对象的高效设备。 2.1 零件图分析零件图分析对零件图进行分析可以熟悉产品的性能及用途、工作条件等，从而成为各项技术要求制定的依据，找出主要的技术要求和关键技术问题。这次设计要加工的零件是变速箱箱体。2.1.1 零件的结构特点及功用零件的结构特点及功用变速箱是汽车、拖拉机等传动系统的主要部件，而变速箱箱体是变速箱的主要零件，它的主要作用是支承各种传动轴，是典型的箱体类零件。如图所示为汽车变速箱体零件图，前端面上110H7/100H7 同轴孔为输入、输出轴轴孔,62/90 同轴孔为中间轴轴孔,后端面上30孔为倒挡齿轮轴轴孔。图2.1 变速箱零件图卧式双面组合镗床及工装设计 52.1.2 变速箱的主要技术要求变速箱的主要技术要求轴承孔是用来安装轴承的,所以其尺寸误差和几何形状误差会使轴承与孔的配合不良,轴承孔的尺寸公差等级为IT7,轴承孔的几何形状精度除作特殊规定外,一般都在尺寸公差范围内。变速箱上轴承孔的中心线间的平行度与齿轮传动精度及齿宽等因素有关,其误差大小直接影响齿轮啮合质量和变速箱的正常工作,太大时会出现噪音,冲击振动以及齿轮寿命下降等现象,变速箱体的孔的中心线平行度公差等到级为IT6-IT7。变速箱体上轴承孔的中心距公差由齿轮传动中心距标准公差所决定,公差大小会引起齿轮侧隙过大或做无侧隙的啮合,甚至会出现咬死现象。同一轴线上各孔的同轴度误差及轴承孔中心线对所在面的垂直度误差,会使轴与轴承装到箱体上产生歪斜,使轴产生轴向窜动和径向跳动,使输出轴上的齿轮与后桥内的驱动齿轮不能很好的啮合,同时也使温度升高,加剧轴承的磨损,变速箱体上孔与面的垂直度公差等级一般取 IT8。变速箱体上主要表面的粗糙度:轴承孔及变速杆为Ra=3.2m，上、前、后平面为Ra=6.4m。2.1.3 变速箱的体的材料和毛坯变速箱的体的材料和毛坯由于箱体结构复杂,故通常采用铸铁铸造.变速箱体材料为 HT200,其上主要支承孔在铸造时铸出。2.2 组合机床工艺方案的制定组合机床工艺方案的制定制定组合机床工艺方案是设计组合机床最重要的步骤之一。工艺方案制定的正确与否、合理与否，将决定机床能否达到“重量轻、体积小、结构简单、使用方便、效率高、质量好”的要求3。为了使机床方案制定的合理、先进，必须密切联系实际，总结生产实践经验，全面了解被加工零件的加工情况和影响机床方案制定的因素。影响机床工艺方案制定的主要因素有：1)加工的工序和加工精度的要求被加工零件需要在组合机床上完成的工序和加工精度，是制定机床工艺方案的主要依据。制定工艺方案时，首先需要全面分析工件的加工精度及技术要求，了解现场加工工艺及保证精度的有效措施。图示变速箱加工的工序是对双面共 6 个孔的加工，精度要求两对孔公共轴线的不同轴度小于 0.04mm，轴线与轴线间的平行度不低于0.015/100mm。2）被加工零件的特点如被加工零件的材料及硬度、加工部位的结构形式、工件的刚性、工艺基面等，对于机床工艺方案的制定都有重要的影响。该变速箱是典型箱体类零件，材料 HT200。在加工双面孔之前，工件需经过铣工艺基准面、铣端面、加工定位孔等。因工件有无适当的工艺基面也是工艺方案制订的重要因素。3）工件的生产方式被加工零件的生产批量的大小，对机床工艺方案的制定也有影响。对大批量生产的无锡太湖学院学士学位论文6箱体零件，工序安排上，一般趋于分散。而且其粗加工、半精加工及精加工也分别在不同机床上进行。这样，机床虽然多一些，但由于生产批量很大，从提高生产率、稳定地保证加工精度的角度来说仍然是合理的。2.2.1 工艺基面的分析工艺基面的分析选择工艺基面和夹压部位是制定工艺方案极其重要的问题。工艺基面选择的正确，将能实现最大限度的工序集中，从而减少机床台数，也是保证加工精度的重要条件。结合该变速箱的结构特点及箱体零件在组合机床上典型的定位方式，采用“一面两销”定位。“一面两销”的定位方法有如下特点3：“一面两销”的定位方法很简便的消除工件的六个自由度，使工件获得稳定的固定位置。1.“一面两销”的定位方法，有同时加工五个面的可能。既能高度的集中加工工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。2.“一面两销”的定位方法可以作为从粗加工到精加工的全部工序加工的基准，使整个工艺过程实现基准统一。3.“一面两销”的定位方法使夹紧方便，夹紧机构简单。容易使夹紧力对准支承，消除夹紧力引起工件变形对加工精度的影响。4.“一面两销”的定位方法易于实现自动化定位，并有利于防止切屑落入基面。在选择工艺基面的同时要相应的决定夹压位置。因为它对定位的可靠，工件的稳定以及保证加工精度都有直接的影响。确定夹压位置时应注意如下的问题：1.保证工件夹压后定位稳定。组合机床是按集中工序组成的。常常是多轴、多面同时加工，切削负荷重。为了使工件在加工过程中不产生位移和振动，必须将工件牢固的夹住，并具有足够的夹压刚度。2.夹压点应避免放在工件加工部位的上方，力求使其靠近箱体的筋或壁，以减少夹压变形而影响加工精度。3.对刚性差的工件，力求使夹压点对着定位支承点。2.2.2 加工工艺的分析加工工艺的分析分析被加工零件的工艺，亦是制定工艺方案极其重要的问题，我们要认真地分析被加工零件加工工艺的需要和组合机床完成工艺的可能，正确的确定组合机床的加工方案。当被加工孔直径在 40mm 以上时，组合机床上多采用镗削方法加工。但当被加工孔较短，直径虽在 40mm 以下，甚至直径为 10mm 左右的孔，亦可采用镗削的方法加工。组合机床上镗孔可达 IT6IT7 级精度，表面粗糙度在 1.6 左右，孔间的位置精度可达0.0250.05mm , 若用一根镗杆镗削几层同心孔系时，孔的不同轴度可以保证在0.0150.02mm 范围内，若分别由两根镗杆从两端加工时，孔的不同轴度可以达到0.030.05mm。组合机床镗孔分别采用导向加工和不导向的刚性主轴两种加工。大直径深孔，多采用刚性主轴加工。一些中等直径单层或多层孔，一般都采用导向加工。该变速箱镗组合卧式双面组合镗床及工装设计 7机床就是采用的导向加工，同时考虑到粗镗孔的过程中，切削量大，震动影响大，势必影响镗孔的位置精度和同轴度，满足不了零件的技术要求和加工精度，因此才用“内滚式”导向或浮动卡头，以提高和保证加工质量。2.2.3 加工余量的确定加工余量的确定为了使加工过程能正常地进行，可靠的保证加工精度，还必须合理的确定工序间的余量。组合机床上进行孔加工及制订工艺方案划分工序余量时，要注意以下的问题：1.粗镗时，考虑工件的冷硬层、铸孔的铸造黑皮和铸造偏心。粗镗余量（直径上）一般不得小于 67mm。2.在工件经过重新安装、定位误差较大时，余量应当适当增大。当工件不经过重新安装，而在一次安装下进行半精和精加工，则最后精加工的余量就可以减小。但精镗孔（12 级）直径上余量一般不应超过 0.40.5mm。在确定镗孔机床余量时，还需要注意到加工余量对镗杆直径的影响。尤其是在工件需要让刀以便通过刀具时，由于加工余量和工件让刀量的影响，往往要减小镗杆直径。表 2-1 粗镗加工的加工余量（基孔制 7 级精度）被加工粗镗（mm）精镗（mm）孔直径第一次第二次第一次精度6260.061.56262H79088.089.59090H710098.099.5100100H7110108.0 109.5110110H72.2.4 确定加工工艺方案应注意的问题确定加工工艺方案应注意的问题一个正确的组合机床工艺方案的确定，必须正确的处理粗加工和精加工、工序集中和分散、单一工序和混合加工等矛盾，才能使组合机床很好的满足加工工艺的要求。1.粗加工和精加工工序的安排在确定组合机床完成工艺时，合理的处理粗、精工序的安排是很重要的。在大批量的生产中，粗、精加工应当分开进行。这样做有如下优点：a)工件能得到较好的冷却，减少热变形及内应力变形的影响，有利于保证加工精度。b)可以避免粗加工产生振动的不利影响。粗加工时切削力很大，并且产生很大的振动，会影响到精加工孔的光洁度和精度。c)有利于精加工机床的精度持久的保持。粗、精加工分开时，精加工工序就可以采用较小的夹紧力，减小夹压变形，有利于保证加工精度。d)使机床结构简单，便于维修。2.工序集中原则集中工序是近代机械加工主要的发展方向之一。组合机床就是按照工序集中的工艺原则建立起来的，即运用各种不同的刀具，在机床上同时加工一个或几个工件的不同表面。在组合机床上通常是采用多轴、多面、多工位和复合刀具等方法来集中工序，在一台机床上完成复杂的工艺过程，从而有效地提高生产率。具体决定机床工序集中程度时应注意的问题：无锡太湖学院学士学位论文81)适当考虑单一工序在可靠的条件下，应把相同的工序集中在同一个工位或一台机床上加工。但大量的钻孔和镗孔最好分开，不要集中在一个主轴箱上进行加工。2)相关工序应集中在同一工位或同一台机床上加工当箱体零件各方面上的孔相互之间有严格的位置精度要求时，这些孔的精加工应集中在一台机床上并在一次安装下完成，并且粗加工最好也集中在一台机床上完成，可以使得精加工机床余量分布的更均匀，有利于保证精度。3)确定工序集中程度时，必须充分考虑工件的刚性4)确定工序集中程度时，必须充分考虑粗、精加工工序的安排问题保证不因粗加工时热变形以及由于工件和夹具刚性不足产生变形，影响加工精度。5)集中工序必须考虑机床调整时使用方便性和提高工作可靠性。 3.其它应注意的问题为了保证加工精度，除了正确的处理粗、精加工工序安排及工序集中程度之外，还应当根据被加工零件的具体情况注意许多问题：a)粗镗第一次时要切除掉大量黑皮和冷硬层，切削深度大，势必带来很大振动，所以第二次粗镗应避开第一次粗镗的影响，减少振动。这样，同一镗杆上要安排好镗刀间的距离，第一次粗镗进行完后，在进行第二次粗镗。b)镗孔不同轴度要求在 0.05mm 以内时，精加工应尽量由一面进行。尤其是多轴加工及同一轴线有多层孔加工时更为必要。c)孔的相互位置精度要求在0.05mm 以内时，最好在同一个工位上进行加工。d)对于镗孔机床，应注意精加工后孔的表面是否允许留有退刀的刀痕。e)当采用卧式双面镗床加工时，应注意同轴镗杆之间的干涉情况，即两镗杆不要相撞。卧式双面组合镗床及工装设计 92.2.5 制定工件加工工艺路线制定工件加工工艺路线表 2-2 加工工艺路线表序号内容0铸造05人工时效处理10非加工面涂漆处理15粗精铣上盖结合面20在上结合面钻孔、铰孔、攻丝25粗铣前后端面30粗铣两侧窗口面35前后端面钻孔40两侧窗口面钻孔及检查45粗铣倒档轴孔内端面50铰取窗口面上定位孔55粗镗前后端面轴承孔，扩倒档孔60精镗前后端面轴承孔，铰倒档轴孔65精铣两侧窗口面续表 2-2序号内容70前后端面螺孔攻丝75精铣倒档轴孔内端面80两侧窗口面螺孔攻丝85精铣前后端面90清洗95检验100入库2.2.6 组合机床切削用量的选择组合机床切削用量的选择组合机床的正常工作与合理的选用切削用量，即确定合理的切削速度和工作进给量，有很多关系。切削用量选的适当，能使组合机床有最少的停车损失，最高的生产效率，最长的刀具寿命和最好的加工质量，也就是多快好省的进行生产。组合机床大多为多刀加工，而且常常是多种刀具同时加工，因此在选择切削用量时应注意下列问题：1.切削用量的选择要尽可能达到合理的利用所有刀具，充分发挥其性能。因在组合机床的动力头上往往同时有多把或多种刀具，其切削用量各有特点。但组合机床上动力头的每分钟进给量是一样的。一般是用拼凑的方法使各种刀具能有较合理的切削用量，就是按各类刀具选择较合理的转速及每转进给量，然后进行调整，使各种刀具的每分钟进给量一致，即使其转数和每转进给量的乘积相等。2.复合刀具切削用量选择的特点：进给量按复合刀具最小直径选择，切削速度按复无锡太湖学院学士学位论文10合刀具最大直径选择。表 2-3 本次加工的切削用量选择被加工孔直径切削速度主轴转速每转进给量动力头进给（mm）m/minr/minmm/rmm/min305.6860.30.62376255.6285.20.13379080.6285.20.133710078.4249.70.153711086.3249.70.15373.在选择切削用量时，应注意工件生产批量的影响。在生产率要求不高时，就没必要把切削用量选得很高，以免增加刀具的损耗。在大批大量生产中，组合机床需要有很高的生产率，只需提高那些“限制性”工序刀具的切削用量。对于非限制性工序刀具的切削用量仍然应该采用比较低的。4.在选择切削用量时，还必须考虑通用部件的性能。如所选的每分钟进给量一般要高于动力头允许的最小进给量，这在采用液压驱动的动力头时更为重要。因为若选取的进给量低于动力头允许的最小值，机床就不能正常工作。总之，我们必须从实际出发，首先根据加工精度、加工材料、工作条件和技术要求来进行分析，按照经济的满足加工要求的原则合理的选择切削用量。2.3 组合机床总体设计组合机床总体设计组合机床的总体设计，就是针对具体的被加工零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行方案图纸设计。这些图纸包括：被加工零件工序图、加工示意图、生产率计算卡片、机床联系尺寸图等。2.3.1 被加工零件工序图被加工零件工序图被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床上或一条自动线上完成的工艺内容、加工部位的尺寸及精度、技术要求、加工用定位基准、夹压部位、以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前毛坯情况的图纸。它是在原有的工件图基础上，以突出本机床或自动线加工内容，加上必要的说明绘制的4。它是组合机床设计的主要依据，也是制造使用时调整机床、检查精度的重要技术文件。其中包括：1.被加工零件的形状，尤其是要设置中间导向时，工件内部筋的布置和尺寸。2.加工用基面和夹压的方向及位置，以便进行夹具的支承、定位及夹压系统的设计。3.加工表面的尺寸、精度、材料、光洁度、位置尺寸及精度和技术条件。4. 被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及被加工部位的余量。卧式双面组合镗床及工装设计 11图 2.2 变速箱加工工序图加工部位的基本尺寸按切削加工余量及本道工序的余量确定，精镗可以达到 IT7。根据孔的加工精度要求，可以算出本工序加工保证的尺寸公差，计算记过要保证准确无误5。标准公差计算: (2-1) 7aD001. 0345. 0ITD 其中：D-基本尺寸分段的计算尺寸 a7-公差等级系数基本尺寸属于 1830mm30计算尺寸（2-2）mm24.233018D公差单位（2-3）mmI31. 124.23001. 024.2345. 03标准公差（2-4）mmm2131. 1167IT所以计算得本工序尺寸精度是mm0105. 030同理其他孔的尺寸精度：0.0175mm110 0.0175mm0010.0175mm90 mm015. 0622.3.2 加工示意图加工示意图加工示意图是组合机床设计的重要图纸之一，在组合机床总体设计中占有重要地位。是设计刀具、夹具、主轴箱和选择动力部件的主要资料，也是调整机床和刀具的重要依据。无锡太湖学院学士学位论文12加工示意图要能够反映机床的加工过程和加工方法，并能决定浮动卡头或接杆的尺寸、镗杆长度、刀具种类及数量、刀具长度及加工尺寸、主轴尺寸及伸出长度、主轴和刀具及导向与工件间的联系尺寸等6。根据机床要求的生产率及刀具特点，合理的选择切削用量，决定动力头的工作循环。加工示意图应绘制成展开图，其绘制顺序是：首先按照比例绘制工件的外形及加工部位的展开图。特别注意要将那些距离很近的孔严格按比例相邻绘制，以便清晰的看出相邻刀具、导向及工具、主轴等是否相碰。然后，根据工件要求及选定的加工方法绘制刀具，并确定导向形式、位置及尺寸，选择合适的主轴和接杆。对于采用浮动夹头的镗孔刀杆，必须考虑并解决刀杆推出导向时防止下垂的问题，这一般是用托架来托住退出的刀杆。加工示意图还要绘制出工件部位的图形。在轴数多时，必须在孔旁标上号码，以便设计和调整机床。加工示意图还要考虑一些特殊要求：如工件的抬起、主轴定位、危险区等，决定动力头的工作循环和行程。刀具选择是否合理，将直接影响机床的加工精度和生产率，除工件的加工精度、光洁度、加工尺寸、台阶孔、排屑以及生产率等因素外，影响刀具选择的其他因素还有：当孔表面不许有刀痕时要将工件抬起，让刀退出这时只能采用镗刀。本次设计采用的便是镗刀。镗刀通常作成方形截面，方形截面镗刀比较简单，但是刀杆上的方形孔制造复杂，为了提高镗杆的刚性及顺利排屑的前提下，要尽量可能用较粗的镗杆，根据文献2，表 4-5，可查阅镗杆直径 d 和镗刀截面 BB 如表（2-4）：表 2-4 镗孔、镗杆直径镗孔直径 D6290100110镗杆直径 d4050506565906590镗刀截面 BB1212121216161616镗杆通常采用优质合金钢，经过锻造、淬火表面精确磨制，镗刀采用硬质合金刀片，用压紧螺钉固定在刀体上。镗铸铁时，镗刀的几何参数如下：mm5 . 1r8112830501545907511刀尖圆角半径副后角主后角刃倾角前角副偏角主偏角工序间余量的确定：在编制加工示意图的过程中，要合理地决定工序间的加工余量。关于工序加工余量的确定如表 2-1。导向结构的选择：组合机床上孔的尺寸和精度都是由导向来保证的。因此在选择导向时要注意以下问题： a)正确选择导向类型卧式双面组合镗床及工装设计 13在加工小孔时，导向部分直径较小，通常采用固定式导向，刀具或刀杆在导套内既转动又移动，这种导向方法精度较好，但容易磨损，不利于持久保证精度；当导向直径较大转速较高时，为了避免镗杆由于摩擦发热而变形，产生“别劲”现象，或因导向润滑不良和细切屑进入，而使镗杆与导套“咬死”，则应选用旋转导向，这种导向利于减轻磨损和持久保证精度。b)正确的选择导向的形式和结构必须根据导向的旋转速度、加工精度、刀具工作条件等情况，选择正确的导向形式和结构。粗镗孔时转速高，但精度要求低，可选用圆锥滚子轴承的旋转导向。c)选择导向参数根据导向形式、工件形状及加工精度，以及刀具的性能来决定导向参数。导向长度要能够保证刀具开始切削时，其导向部分进入导套的长度不能小于一个导向直径。d)浮动卡头及接杆的选择为了提高加工精度，减少主轴位置误差和主轴振摆对加工精度的影响，在采用长导向或多个导向进行镗孔时，镗杆与主轴均采用浮动卡头相联接。动力头工作循环及其行程的确定：动力头工作循环一般包括快速引进、工作进给和快速退回等动作，有时还要有中间停止、多次往复进给以及跳跃进给等。 a)工作进给长度的确定组合机床上有第一工作进给和第二工作进给之分。第一工作进给是用于钻孔、铰孔及镗孔等工作。因此镗孔属于第一工作进给。工作进给长度应等于被加工部分长度与刀具切入和切出长之和。动力头工作进给的长度是按加工长度最大的孔来选取的。切入长度一般为 510mm，切出长度镗孔为 510mm。因此工作进给长度为：（左刀头）（右刀头）（ 36mm mm109mm5158b)快速引进长度的确定快速引进长度是动力头把刀具送到工作进给的位置，其长度按具体工作情况确定，取其为 L=91mm（右）；L=64mm（左）。c)快速退回长度的确定快速退回的长度等于快速引进和工作进给长度之和。一般在固定式夹具的机床上，动力头快速退回的行程，只要所有刀具都退回至导套内，不影响工件的装卸就行了。快退长度：（左动力头）（右动力头）（ 0mm01mm3664L 0mm02mm09119L21动力头总行程的确定：无锡太湖学院学士学位论文14动力头的总行程除了满足工作循环所需长度外，还要考虑装卸和调整刀具的方便性。装卸刀具的理想情况是：刀具退离导向套外端。图 2.3（a）变速箱体镗加工示意图(左动力头) 卧式双面组合镗床及工装设计 15图 2.3（b）变速箱体加工示意图(右动力头)图 2.3（c）变速箱体加工示意图2.3.3 动力部件的选择动力部件的选择动力部件用以实现切削刀具的旋转和进给运动或只用于进给运动，是组合机床最主要的通用部件。组合机床往复运动采用机械传动，即由电动机通过齿轮传递运动和动力，进给运动采用液压滑台，它具有无级调速的优点。1.动力头电动机功率的确定：每种规格的动力头都有一定的范围，根据所选切削用量计算的切削功率及进给功率的需要，并适当考虑提高切削用量的可能性：（2-5）进切动NNN其中：N-动力头电动机功率动 N-切削功率切 N-进给功率进 -传动效率镗孔的切削功率由文献3，图 1-7 知：硬质合金镗刀加工：rmmf/45. 0max镗孔时切削深度：mmt2切削圆周力：（2-6）55. 075. 04 .51HBfaFpZ 无锡太湖学院学士学位论文16切削轴向力：（2-7）1 . 165. 02 . 151. 0HBfaFpx扭矩：（2-8）55. 075. 075. 07 .25HBfDaTp切削功率：（2-9）61200/VFPZ1）对于对于 62 的孔的孔：已知：mmNHBfDaTKWVFPNHBfaFNHBfaFmVrmmfpZpXpZ190997 .2582. 061200/31.26451. 032.8974 .51min/6 .55/13. 055. 075. 075. 02221 . 165. 02 . 1255. 075. 02加工的主轴箱主轴: （2-10）mmmmTBd23100190992 . 6100441mmd301取2）对于）对于 90 的孔：的孔：mmdmmNHBfDaTKWVFPNHBfaFNHBfaFmVrmmfpZpXpZ4007.277247 .2518. 161200/31.26451. 032.8974 .51min/6 .80/13. 0355. 075. 02221 . 165. 02 . 1255. 075. 02小轴直径同理求得：则：已知：3）对于）对于 100 的孔：的孔：mmdmmNHBfDaTKWVFPNHBfaFNHBfaFmVrmmfpZpXpZ4058.342947 .2528. 161200/08.29051. 098.9984 .51min/4 .78/15. 0455. 075. 075. 02221 . 165. 02 . 1255. 075. 02小轴直径同理求得：则：已知：卧式双面组合镗床及工装设计 174）对于）对于 110 的孔的孔mmdmmNHBfDaTKWVFPNHBfaFNHBfaFmVrmmfpZpXpZ4003.377247 .2561200/08.29051. 098.9984 .51min/3 .86/15. 0555. 075. 075. 02221 . 165. 02 . 1255. 075. 02小轴直径同理求得：则：已知：5）对于）对于 30 的孔的孔：kw041. 030974068. 56593D9740VTP 659319062. 0306 .316 .3154.3319062. 025. 02 . 92 . 9min/68. 5/62. 0116 . 075. 075. 06 . 08 . 075. 016 . 04 . 02 . 16 . 04 . 02 . 11mmNmmNHBfDTNNHBfaFmVrmmfp则：已知：加工的主轴箱主轴: mmd301取2.主轴箱轮廓尺寸的初选:mmHBmmHmmLmmBmmL400400201201304304：最终初选主轴箱规格为部润滑齿轮传动的排列考虑主轴箱壁厚以及内主轴箱高度被加工孔上下距离主轴箱宽度工件最大间距孔孔2.3.4 机床联系尺寸图的绘制机床联系尺寸图的绘制机床联系尺寸图是决定各部件的轮廓尺寸及相互间联系关系的，是开展各专用部件设计和确定机床最大占地面积的指导图纸。变速箱镗组合机床是由标准部件动力滑台、动力箱、侧底座、中间底座等，加上专用部件主轴箱，刀具系统，夹具，液压以及 PLC 控制系统组成。绘制机床联系尺寸图应考虑的问题:1.机床装料高度的确定在确定机床装料高度时，要考虑车间运送工件的辊道高度、工件最低孔的位置、主轴箱最低主轴高度和通用部件高度尺寸的限制。根据我国具体情况，为便于操作和省力，对一般卧式组合机床、流水线和自动线，装料高度定为 850mm。2.夹具轮廓尺寸确定此次设计中镗模也是夹具的一部分，在确定夹具轮廓尺寸的时候，首先根据加工无锡太湖学院学士学位论文18示意图和测底座以及滑台和动力箱的高度，并结合工件的装料尺寸和工件的高度，确定工件在高度方向上的位置，然后根据选定的镗模支架的宽度和工件的长度确定工件在水平方向上的位置。最后考虑工件的定位，限位和夹紧装置，以及夹具底座排削和安装等方面的空间和面积需要确定夹具的轮廓尺寸。3.中间底座尺寸的确定加工示意图中,已确定了工件端面至主轴箱端面在加工终了时的距离L1=1075mm。根据选定的动力部件及其配套部件的位置关系，并考虑动力头的向前备量等因素，就可以切断中间底座长度尺寸（L）：（2-11）3212312L2LLlllL）（式中：L1-加工终了位置，多轴箱端面至工件端面的距离； L2-多轴箱厚度； L3-沿机床长度方向工件的尺寸； -是机床长度方向上，多轴箱与动力滑台的重合长度；1l-是加工终了位置，滑台前端面至滑台前端面的距离；2l-是滑座前端面到侧底座前端面的距离3l因此求得： 3212312L2LLlllL）（ mm1416110100130232521546）（取L=1416mm装料高度为 850mm 时，床身和中间底座之间结合面的高度，定位 540mm，由于装料高度 H4要调整，根据实际，中间底座选 560mm，所以中间mmH9004底座为:mm5605201416主轴箱轮廓尺寸的确定:标准主轴箱厚 180mm,前盖尺寸卧式厚为 55mm，后盖为 90mm，主轴箱总厚为325mm。主轴箱宽 B，高 H，按下式: (2-12)2112hhhHbbB其中： B=2x100+18=218mm H=121+141.5+100mm=362.5mm式中: -最边缘主轴中心与主轴箱外壁距离1b -工件上要加工的在宽度方向上相隔最远的两孔的距离b -工件上要加工的最远两孔距h 卧式双面组合镗床及工装设计 19 -最低主轴中心到主轴箱底的距离1h 图 2.4 多轴向轮廓计算示意图最低主轴高度计算：1h （2-13）5 . 05900521min1HHHhh式中：-工件最低孔道定位面的距离minh由文献1，表 2-2，得：mmHHH8405521所以mmmmh5 .1415 . 0840829001则主轴箱规格由表 2-17 查得mmHB4005004.侧底座的确定根据液压滑台型号 1HY32II，尺寸规格及动力型号查得侧底座为 1CC321II，规格为：mm5601410mm520mm 无锡太湖学院学士学位论文20 图 2.5 变速箱体镗机床联系尺寸图2.4 多轴箱的传动多轴箱的传动系统系统设计设计多轴箱传动设计是根据动力箱驱动轴的位置和转速、各主轴位置及其转速要求，设计传动链，把驱动轴与主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。 1.多轴箱设计的一般要求 a.在保证主轴的强度刚度转速和转向的条件下，力求使传动轴和齿轮的规格数量为最少。为此尽量用一根中间传动轴带动多根主轴，并将齿轮布在同一排上。当中心矩不符合要求时，可采用变位齿轮或略微改变传动比的方法解决。 b.尽量不采用主轴带动主轴的方案，以免增加主轴的负荷，影响加工质量。 c.为了使结构紧凑，主轴箱内齿轮副的传动比一般要大于1/2（最佳传动比为11/1.5），后盖内齿轮传动副传动比允许取至1/31/3.5；尽量避免用升速传动，当驱动轴转速较低时，允许先升速再降一些使传动链前面的轴齿轮转矩较小，结构紧凑，但空转功率损升随之增加，故要求升速传动比小于等于2；为了使主轴上的齿轮不过大，最后一级常采用升速传动。 d.刚性镗孔主轴上的齿轮，其分度圆直径要尽可能大于被加工孔的孔径，以减少振动，提高运动的平稳性。 e.驱动轴直接带动的传动轴数不能超过两根以免给装配带来困难。2.拟定多轴箱传动系统首先确定驱动轴的转速及位置，驱动轴的转速按动力箱型号选定，驱动轴的位置也由选定的多轴箱定下来。用最少的传动轴及齿轮副把驱动轴和各主轴连接起来，在多轴箱设计原始依据图中确定了各主轴的位置、转速和转向的基础上，首先分析主轴的位置，拟定传动方案，选定齿轮模数，再通过“计算、作图和多次试凑相结合的方法，确定卧式双面组合镗床及工装设计 21齿轮齿数和中间传动轴的位置及转速。 ”由于我加工的三个孔的加工方法不同，其中两个镗的孔直径相差不是很大，要求的转速差不多，而第三个孔的直径较小，主轴转速也相对小得多，所以选用两条传动路线分别驱动两个镗孔主轴和铰孔主轴。由于镗孔主轴的转速较高且相差不多，考虑到尽量用一根传动轴带动多根主轴，我用了两级传动来驱动两根镗孔轴。而由于铰孔轴的转速较低，驱动它的传动路线的总的传动比较大，初步估算可达到8左右，根据前面提到的多轴箱内齿轮副的传动比要求，我用四级传动来满足其转速、转向要求。其中动力箱输出轴（0 轴）同时带动两根传动轴。由于动力箱齿轮是标准齿轮，由表2-5,选用模数为3，齿数为21的动力箱齿轮。表2-5 齿轮选用表模数齿数zD（mm）2163226623693247221842288239242496 第一条传动路线（到两镗孔主轴）：我先用1/1.5的传动比带动轴4（手柄轴），可得: 得：取：（2-14）15 . 1ZZ125 .31Z231Z2则中心距 mm7821312321312ma04）（）（ min39.3183121470nn420404rnZZn 从中间传动4轴到1轴和2轴的传动,我选用的传动比分别为1/1.12和1/1.25。根据金属切削机床设计表2-1，选定两传动副的齿轮齿数和为91，各齿轮齿数分别为43/48和40/51，模数都选用2。则4轴和1轴、2轴的中心距分别为： mmzzmammzzm914843)(2915140)(2a21422141轴1的转速为： min2 .285484339.3184843n41rn轴2的转速为： min7 .249514039.31851402n4rn第二条传动路线（到铰孔主轴）在该传动路线的四级传动中，我分别采用了1/2.5、1/1.5、1/1.4、1/1.5的传动比。无锡太湖学院学士学位论文22由0轴（动力箱输出轴）带动5轴采用了较大的传动比，因为这是第四排齿轮，按照前面所提到的要求可以适当取大一点的传动比，另外一个原因就是该传动路线的总传动比较大，如都采用最佳传动比，势必要增加中间传动齿轮，综合考虑各方面因素，就选用该传动比。按这个传动比，我选用的传动副的齿轮齿数为21/52，模数为3。minr8 .189522147052210n5n5mm5 .10952212305a50轴的转速）（轴的中心距为轴和从5轴到6轴，6轴到7轴，7轴到3轴按以上定的传动比，其传动副齿轮齿数分别选用30/45、30/42、30/45，模数都为2。中心距分别是： mm7545302273a72)4230(2275453022a6756）（）（mmamm6、7、3轴的转速分别为： min3 .6045304 .90453073min4 .9042305 .126423067min5 .12645308 .18945305n6nrnnrnnr在确定主轴和各传动轴空间位置的时候，我是根据轴与轴之间的中心距来确定的，而各中心距又是根据各传动副的齿轮齿数和模数计算出来的，所以各个传动副齿轮间不存在变位问题。2.5 箱体补充加工图箱体补充加工图主轴箱一般为铸件，材料为 HT200，为通用铸件，但由于加工对象不同，需要在通用铸件的基础上进行加工，如图 2-4 所示：根据设计的不同要求，需要在箱体铸件的两个地方修改模型或钻孔。在绘制中凡需要补充的部分用粗实线划出，通用铸件原有部分的轮廓一律用细实线划出。卧式双面组合镗床及工装设计 23 安装轴承外径的孔公差去 K7。图 2.6 箱体补充加工图2.6 本章小结本章小结本章主要讲述了组合机床工艺方案的制定方法，即按照“重量轻、体积小、结构简单、使用方便、效率高、质量好”的原则，进行方案改良优化，最终确定合理的工艺方案，并分析其工艺基面、加工工艺、加工余量、切削用量等参数。在确定工艺方案后，要对被加工零件的精度要求、加工特点及其中将会产生的问题加以考虑。科学合理的利用公式进行机床轴径的计算，准确按照计算数据绘制“变速箱镗加工示意图”及“变速箱体镗机床联系尺寸图”，尺寸设计不得有误，否则会出现工件的安装调试、机床非正常运转的问题。通过计算和最终的图纸绘制，证明设计合理可用。 3 装置的确定装置的确定3.1 导向装置的作用、类型及结构形式导向装置的作用、类型及结构形式导向装置的作用：保证刀具相对工件的正确位置，保证各刀具系统的支承刚性。导向装置的类型：无锡太湖学院学士学位论文24导向通常分为两类：一类是刀具导向部分与夹具导套之间既有相对移动又有相对转动的第一类导向，或称固定式导向；另一类是刀具导向部分与夹具之间只有相对移动而无相对转动的第二类导向，或称旋转式导向。其相对转动部分通常以各种型式设置在刀杆上则称内滚式旋转导向；若相对转动部分设置在夹具上则称外滚式旋转导向。本道工序因为是镗孔，所以选用卧式单列圆锥滚子轴承导向装置，这种导向精度较高，可以较好地满足镗孔的精度要求。设装置由中间套、可换导套和压套螺钉组成。中间导套采用间隙配合，在导套磨损后，可以较为方便地更换。由于孔的精度要求较高，故选用固定式导向装置，此种导向装置精度较高，可以满足加工要求，此导向装置由中间套，可换导套和压套螺钉组成。图 3.1 导向装置导向装置配合的选择，考虑到以上各种因素，最后选择卧式单列圆锥滚子轴承导向套（T0605-05），导套内径 100mm，中间导套采用 H7/js6 的间隙配合，可换导套采用H7/k6 的过盈配合，轴与中间导套配研。与导套有关的尺寸，导向长度的确定必须保证刀具刚切入工件时，已进入导套内的导向长度 L 不小于一个导向部分的直径 d，再考虑到加工完毕，退刀后，取出工件的方便，最后确定导套的长度为 260mm。固定导向支座与工件支承座因相距很远，使用同一支承座，其导套的距离为 380mm。卧式双面组合镗床及工装设计 25mmDmmDmmdmmDmmDmmdmmDmmDmmdmmDmmDmmd125116102110125116102100127106929012710692626-82222；时：镗孔；时：镗孔；时：镗孔；时：镗孔，有：合机床设计表根据工件形状，查组3.2 定主轴的类型及定主轴的类型及镗杆的确定镗杆的确定1.确定主轴：根据加工孔径 100 和 90 初步选定镗杆直径 65，根据镗杆直径选用导向套时，发现只有采用卧式单列圆锥滚子轴承导向套才能用 65 的镗杆，考虑到采用卧式单列圆锥滚子轴承的浮动卡头外径较大，而工件上两加工孔之间的距离有限，所以决定采用 50的镗杆并选用卧式单列向心球轴承导向套，因为这是精加工，刀具所受的轴向力不是很大，用向心球轴承完全可以满足，而且加工时刀具的悬伸长度不是很大，镗杆直径减小对镗杆的刚性影响不会很大，所以采用了卧式单列向心球轴承。根据镗杆直径我选用的浮动卡头是 T6113。最后由浮动卡头的规格选定主轴为 65/44，外伸长度为 75 的滚锥短主轴，其中采用浮动卡头连接是为了避免在采用长导向套或多个导向套进行镗孔时主轴与夹具导向套的同轴度以及主轴的摆动对加工精度的影响。 2.绘制多轴箱总图和零件图14 (1)多轴箱总图设计通用多轴箱总图设计包括绘制主视图、展开图，编制装配表，制定技术条件等四部分。 1)主视图主要表明多轴箱主轴位置及齿轮传动系统,齿轮齿数、模数及所在的排数、润滑系统等。因此绘制主视图就是在设计的传动系统图上标出各轴的编号,画出润滑系统,标注主轴、油泵轴、驱动轴的转速、油泵轴转向、驱动轴转向及坐标尺寸、最低主轴高度尺寸及多轴箱轮廓尺寸等。 2)展开图其特点是轴的结构图形多。各主轴和传动轴及轴上的零件大多采用通用化的,且有规则的排列的,一般采用简化的展开图并以装配表相配合,表明多轴箱各组件的装配结构。绘制的具体要求如下: a.展开图主要表现各轴及轴上零件的装配关系。包括各主轴、传动轴、驱动轴、手柄轴、油泵轴及其上相应的齿轮、隔套、防油套、轴承或油泵轴等机件形状和安装的相应位置。轴向距离和展开顺序可以不按传动关系绘制,但必须注明齿轮排数、轴的编号及直径规格，对近距离的轴往往按实际间距绘制相关轴的成套组件,以便直观的检查是否发生碰撞现象。 b.对结构相同的同类主轴、传动轴可只画一根,在轴端注明相同轴的轴号即可,对于轴向装配结构基本相同,只是齿轮大小及排列位置不同的两根或两组轴,可以合画在一起,即轴心两线两边各表示一根或一组轴。无锡太湖学院学士学位论文26 c.展开图上应该完整标注多轴箱三大箱体厚度尺寸及箱壁和内腔有关联系尺寸、主轴的外伸长度等。 3)主轴和传动轴装配表把多轴箱中每根轴上齿轮套等基本零件的型号规格、尺寸参数和数量及标准件、外购件等，按轴号配套，用装配表表示。这就使图表对照清晰易看，节省设计时间，方便装配。4)多轴箱技术条件多轴箱总图上应注明多轴箱部装要求。 (2)多轴箱零件设计多轴箱总图设计中，大多数零件是选用通用件、标准件和外购件；对于变位齿轮、专用轴等零件，则应设计零件图；对于多轴箱箱体通用件，还必须绘制补充加工图。 3.主轴箱的润滑：主轴箱的润滑采用循环润滑15。从标准的叶片油泵（R12-1 型）打出的润滑油，经油管进入配油器，再从配油器引出四根油管，分配到各个需要润滑的部位，对布置在各排齿轮位置上的齿轮，以及轴和轴承进行润滑，经润滑后的润滑油最后又回到油箱里。在卧式组合机床上，主轴箱里的零件采用淋雨的方式润滑，即在箱体顶部放一个油盘，从油泵打出的润滑油，经分配引出一根或两根油管把润滑油送到油盘里，然后通过油盘上的小孔淋到各个需要润滑的零件上。对于润滑油不溶易淋到而需要润滑的零件，如本主轴箱内布置引进油管进行润滑。润滑用的油泵都安装在主轴箱箱体的前壁上，油泵的转动通过润滑油泵用的传动轴，由布置在第排齿传输线位置上的齿轮传动。油泵的最大转数为 1000 转/分，推荐彩油泵的工作转数为 550800 转/分油泵可以正转或者反转。3.3 本章小结本章小结本章简述了在镗孔过程中装置导向的确定方法，即选用卧式单列圆锥滚子轴承导向装置，这种导向精度较高，可以较好地满足镗孔的精度要求，更换方便，是理想的选择方案。通过资料查找，最终合理的确定了主轴的形式，并选择在加工不同孔径时所需的镗杆规格及主轴的润滑形式，装置的确定得到完善。卧式双面组合镗床及工装设计 274 组合机床生产率的计算组合机床生产率的计算根据加工示意图所选定的工作循环、工作行程及切削用量等，就可以计算机床的生产率，并编制生产率计算卡片。生产率计算卡片应反映出机床的加工过程和动作时间、切削用量以及机床生产率与负荷的关系等。4.1 机床生产率的计算机床生产率的计算机床理想生产率是指机床在百分之百负荷情况下每小时的生产能力。这里仅考虑加工一个工件所需的机动时间和辅助时间。辅助时间是指机床空行程和工件的装卸、 jt ft定位、夹压及清除定位面上切屑所需的时间。机床理想生产率 Q 可按下列公式计算：（4-1）小时）（件单/60TQ （4-2）)(分单fjttT式中：-单件工时单T可按下列公式确定：和fjtt （4-3）12211tsLsLtj （4-4）装卸移快快递快进装卸移快ttVLLttttf式中：-分别为刀具第一工作进给和第二工作进给的行程长度（mm）21LL、 -分别为动力头第一工作进给和第二工作进给的每分钟进给量（mm/min） 21ss 、 -当加工沉孔时动力头在死挡铁上停留时间，也就是考虑刀具在终点无1t进给状态下旋转 510 转所需的时间（min） -动力头快进和快退行程长度（m）快退快进、LL -动力头快速行程速度，一般在 4.710m/min 范围快V -工作台的回转或移动时间，组合机床研究所通用回转工作台每转一个工位，移t时间为 38s。 -工件的装卸、定位、夹紧及清除定位基面切屑的时间。一般为 0.51.5min装卸t因此：min46. 4min)56. 19 . 2(min56. 1

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