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缸头5个螺纹孔钻孔专机设计【7张图纸】【优秀】

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摘要

　　　组合机床是由通用部件及专用部件组成的,加工一种(或几种)零件的一道(或几道)工序的高效率的专用机床, 是一种自动化或半自动化的机床.无论是机械电气或液压电气控制的都能实现自动循环、半自动化的组合机床。一般采用多轴、多刀、多工序、多面和多工位同时加工，一种工序集中的高效率机床。组合机床加工,刀具是借助钻模板和镗模架,精加工机床采用高精度的导向,所以稳定的保证产品质量。

　　　组合机床“三图一卡”就是针对具体零件，在选定的工艺和结构方案的基础上进行组合机床总体图样文件设计。其内容包括：绘制被加工零件图、加工示意图、机床联系总图、机床生产率计算卡等。

　　　机床夹具通常是指装夹工件用的装置，至于装夹各种刀具用的装置,则一般称为“辅助工具”。专用夹具在生产上起着很大的作用。机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。

　　　通过对变速箱体零件图的分析，制定其工艺过程，确定组合机床形式，绘制三图一卡；以及对专用部件多轴箱的设计。

关键词：组合机床；多轴箱设计；夹具；加工工艺

摘要III

AbstractIV

目录V

1 绪论1

1.1本课题的研究内容和意义1

1.2国内外的发展概况1

1.3本课题应达到的要求2

2设计专用夹具3

2.1夹具的功用与组成3

2.2 夹具设计的基本要求3

2.2.1 保证工件的加工精度3

2.2.2 提高劳动生产率3

2.2.3 良好的加工使用性3

2.2.4 经济性好3

2.3 设计缸头专用夹具3

2.3.1 调研分析3

2.3.2 确定夹具设计方案4

2.3.3 方案审查4

2.3.4 绘制夹具装配图5

2.3.5 绘制夹具零件图5

3 设计组合机床6

3.1 组合机床工艺方案确定6

3.1.1 确定组合机床工艺方案的基本原则6

3.1.2 确定组合机床工艺方案应注意的问题7

3.1.3 工艺方案的拟订7

3.1.4 工序间余量的确定8

3.1.5 刀具结构的选择8

3.2 切削用量的确定8

3.2.1 组合机床切削用量选择8

3.2.2 确定切削力、切削转矩、切削功率和刀具耐用度8

3.2.4 切削力、切削转矩、切削功率8

3.2.5 确定主轴类型、尺寸、外伸长度9

3.2.6 动力部件工作循环及行程的确定10

3.3 组合机床总体设计——“三图一卡”10

3.3.1 被加工零件工序图10

3.3.2 绘制被加工零件工序图10

3.3.3 零件加工工序图的绘制11

3.3.4 加工示意图11

3.3.5 机床联系尺寸图13

3.4 组合机床方案分析19

3.4.1 机床加工精度和生产率19

3.4.2 机床使用方便性和自动化程度19

3.4.3 经济性与可靠性19

4 设计组合机床多轴箱19

4.1 多轴箱的基本结构及表达式20

4.1.1 多轴箱的组成20

4.2 多轴箱设计20

4.2.1 绘制多轴箱设计原始依据图20

4.2.2 主轴、齿轮的确定及动力计算21

4.2.3 多轴箱传动设计22

4.2.4 绘制多轴箱总图及零件图26

5结论与展望27

5.1结论28

5.2不足之处及未来展望28

致谢30

参考文献31

附录32

1 绪论

1.1本课题的研究内容和意义

　　　毕业设计作为大学里一个实践性教学环节，对巩固所学专业课程和基础课程起着非常重要的作用。毕业实习作为毕业设计的主要内容，是增加学生感性认识、提高理论联系实际的一个必不可少过程。

　　　通过毕业设计能够培养学生综合运用基础理论和专业知识独立解决工程实践能力，通过调查研究，收集资料，现场学习，使学生初步具有工程结构设计、解决生产中实际问题以及在总结编写设计资料设计论文的能力。

　　　通过毕业实习，可以培养学生严肃认真的工作作风，培养学生调查研究、查阅技术文献、资料、手册的能力，培养学生独立思考、解决实际问题的能力。总之，毕业设计对提高毕业生全面素质具有很重要的意义。

1.2国内外的发展概况

　　　在我国，组合机床发展已有多年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也深入到很多行业。是当前急需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。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺设备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。

我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占了一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台组合机床等；随着技术的不断基本，一种新型的组合机床——柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程控制器（PLC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越大。

由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏技术。我国组合机床及组合机床自动线总体水平比发达国家要相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺，研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。

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缸头5个螺纹孔钻孔专机设计.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、题目缸头5个螺纹孔钻孔专机设计 2、专题二、课题来源及选题依据本课题来源于生产实践。随着工业生产规模化、专业化、集中化、高度机械化乃至自动化的步伐的加快，在进行工件加工时，要求考虑使用专用机床和夹具。组合机床和组合机床自动线是一种专用高效自动化技术装备,目前,由于它仍是大批量机械产品实现高效、高质量和经济性生产的关键装备,因而被广泛应用于汽车、拖拉机、内燃机和压缩机等许多工业生产领域。某企业因生产发展需要，拟开发缸头5个螺纹孔钻孔专机，因此选定缸头5个螺纹孔钻孔专机设计为本次设计课题。三、本设计（论文或其他）应达到的要求：学习独立查阅参考文献的能力；绘制加工零件的加工工序图，加工示意图；完成缸头5个螺纹孔钻孔专机总体结构和主要部件（机床夹具、组合机床多轴箱）设计；设计说明书一份，不少于10000字，必须有相关的计算和说明；专业外语文献翻译不少于一万字符；熟悉CAD制图软件，了解所设计的传动系统。四、接受任务学生：机械94 班姓名黄丽萍五、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日编号无锡太湖学院毕业设计（论文）相关资料题目：缸头5个螺纹孔钻孔专机设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923155学生姓名：黄丽萍指导教师：刘新佳（职称：副教授）（职称：）2013年5月25日目录一、毕业设计（论文）开题报告二、毕业设计（论文）外文资料翻译及原文三、学生“毕业论文（论文）计划、进度、检查及落实表”四、实习鉴定表无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：缸头5个螺纹孔钻孔专机设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923155 学生姓名：黄丽萍指导教师：刘新佳（职称：副教授）（职称：）2012年11月23日课题来源本课题来源于工程生产实际。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）（1）课题的科学意义随着工业生产规模化、专业化、集中化、高度机械化乃至自动化的步伐的加快，在进行工件加工时，要求考虑使用专用机床和夹具。组合机床和组合机床自动线是一种专用高效自动化技术装备,目前,由于它仍是大批量机械产品实现高效、高质量和经济性生产的关键装备,因而被广泛应用于汽车、拖拉机、内燃机和压缩机等许多工业生产领域。某企业因生产发展需要，拟开发缸头5个螺纹孔钻孔专机，因此选定缸头5个螺纹孔钻孔专机设计为本次设计课题。（2）国内外研究概况、水平和发展趋势：我国加入WTO以后，制造业所面临的的机遇和挑战并存。组合机床行业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产销两旺的良好势头，截止2002年9月份，组合机床行业企业仅组合机床产品一项，据不完全统计产量已达800余台，产值达3个亿以上，较2001年同比增长了10%以上，另外组合机床行业工业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交货值等经济指标均有不同程度的增长，新产品，新技术较去年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近几年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额）。随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程控制器、数字控制等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可变可调的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机，试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越大。研究内容学习独立查阅参考文献的能力；完成缸头5个螺纹孔钻孔专机总体结构和主要部件（机床夹具、组合机床多轴箱）设计；能够绘制出加工工序图，加工示意图，填写机床生产率计算卡。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析本课题是根据工程实际的需要所做的研究，是工厂在现实生产作业中对于改进零件加工工艺方案，提高工厂的生产率和质量，为减少生产成本，取得更好的经济效益而提出来的。我所设计的组合机床内容包括初步确定专机设计总体方案，绘制加工工序图和加工零件图，绘制机床联系尺寸图，编制生产率卡，设计机床夹具，绘制机床夹具总图，设计机床多轴箱，绘制多轴箱总图。研究计划及预期成果研究计划：2012年11月12日-2012年12月2日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。2012年12月3日-2013年1月20日：进行毕业实训。2013年1月21日-2013年3月1日：填写毕业实习报告，并开始着手毕业设计零件图纸的分析2013年3月1日-2013年3月8日：专业机床总体方案初步构思。2013年3月11日-2013年3月15日：专业机床总体方案设计。2013年3月18日-2013年3月29日：绘制零件加工工序图。2013年4月1日-2013年4月5日：绘制机床联系尺寸图。2013年4月8日-2013年4月12日：填写生产率计算卡。2013年4月15日-2013年4月26日：专用夹具的设计。2013年4月29日-2013年5月10日：多轴箱的设计，草图绘制。2013年5月13日-2013年5月17日：检查，修改，完善说明书。2013年5月20日-2013年5月25日：资料整理装订，准备答辩。预期成果：设计图样及设计说明书一套特色或创新之处从企业实际需求出发，在全面分析被加工零件的基础上，指出现有设备的不足，不仅工人劳动强度大，而且生产效率低，不利于保证零件加工精度，采用组合机床的创新设计可解决上述问题。已具备的条件和尚需解决的问题已经进过专业课程设计等的相关训练，还经过毕业实习的实习。此外，为了本次毕业设计进行了前期调研，相关资料的搜集，已做好技术设计的相关准备工作，设计思路及方案已基本明确。但任有问题尚需解决，如组合机床整体方案的设计、多轴箱的设计等，还需根据零件图进行详细的分析设计等，其中依旧存在着一定问题。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：年月日编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：缸头5个螺纹孔钻孔专机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：）2013年5月25日II无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）缸头5个螺纹孔钻孔专机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94 学号： 0923155 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日摘要组合机床是由通用部件及专用部件组成的,加工一种(或几种)零件的一道(或几道)工序的高效率的专用机床, 是一种自动化或半自动化的机床.无论是机械电气或液压电气控制的都能实现自动循环、半自动化的组合机床。一般采用多轴、多刀、多工序、多面和多工位同时加工，一种工序集中的高效率机床。组合机床加工,刀具是借助钻模板和镗模架,精加工机床采用高精度的导向,所以稳定的保证产品质量。组合机床“三图一卡”就是针对具体零件，在选定的工艺和结构方案的基础上进行组合机床总体图样文件设计。其内容包括：绘制被加工零件图、加工示意图、机床联系总图、机床生产率计算卡等。机床夹具通常是指装夹工件用的装置，至于装夹各种刀具用的装置,则一般称为“辅助工具”。专用夹具在生产上起着很大的作用。机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。通过对变速箱体零件图的分析，制定其工艺过程，确定组合机床形式，绘制三图一卡；以及对专用部件多轴箱的设计。关键词：组合机床；多轴箱设计；夹具；加工工艺AbstractBy the combination of machine tools and parts for dedicated components, a (or several) part of a (or several road) process for the high efficiency of the machine,which is an automated or semi-automated machine tools, whether electrical machinery electrical or hydraulic control can achieve automatic cycle, the combination of semi-automatic machine. General use of multi-axis, multi-tool, multi-process, multi-faceted and multi-processing at the same time, a concentration of highly efficient processes machine. Combination of machining, tool use is based on templates and planes, finishing a high-precision oriented machine tools, stable product quality assurance. Combination machine three plans and a card is for specific parts, having an overall composition of machine design on the basis of the overall composition of machine pattern design. It contents : Drawing processed parts map, diagram processing, machine tools contact the pattern, calculating productivity machine cards.Machine tool fixture is usually used in the workpiece clamping device.As for the clamping tool used in all kinds of devices, commonly known as a tool. Fixture for the production plays an important role. Machine tool fixture design process is an important part of the design of the equipment,ensuring product quality and raising labor productivity of an important technical measures. Through the analysis of gear-box patterns, We draw up the process of its craft and determine the form of combination of machine tools, drawing three patterns and a card and the design multi-axle box of dedicated devices .Key words: Modular machine tool;Multi-axle box design;Fixtures;Processing technic目录摘要IIIAbstractIV目录V1 绪论11.1本课题的研究内容和意义11.2国内外的发展概况11.3本课题应达到的要求22设计专用夹具32.1夹具的功用与组成32.2 夹具设计的基本要求32.2.1 保证工件的加工精度32.2.2 提高劳动生产率32.2.3 良好的加工使用性32.2.4 经济性好32.3 设计缸头专用夹具32.3.1 调研分析32.3.2 确定夹具设计方案42.3.3 方案审查42.3.4 绘制夹具装配图52.3.5 绘制夹具零件图53 设计组合机床63.1 组合机床工艺方案确定63.1.1 确定组合机床工艺方案的基本原则63.1.2 确定组合机床工艺方案应注意的问题73.1.3 工艺方案的拟订73.1.4 工序间余量的确定83.1.5 刀具结构的选择83.2 切削用量的确定83.2.1 组合机床切削用量选择83.2.2 确定切削力、切削转矩、切削功率和刀具耐用度83.2.4 切削力、切削转矩、切削功率83.2.5 确定主轴类型、尺寸、外伸长度93.2.6 动力部件工作循环及行程的确定103.3 组合机床总体设计“三图一卡”103.3.1 被加工零件工序图103.3.2 绘制被加工零件工序图103.3.3 零件加工工序图的绘制113.3.4 加工示意图113.3.5 机床联系尺寸图133.4 组合机床方案分析193.4.1 机床加工精度和生产率193.4.2 机床使用方便性和自动化程度193.4.3 经济性与可靠性194 设计组合机床多轴箱194.1 多轴箱的基本结构及表达式204.1.1 多轴箱的组成204.2 多轴箱设计204.2.1 绘制多轴箱设计原始依据图204.2.2 主轴、齿轮的确定及动力计算214.2.3 多轴箱传动设计224.2.4 绘制多轴箱总图及零件图265结论与展望275.1结论285.2不足之处及未来展望28致谢30参考文献31附录32III缸头5个螺纹孔钻孔专机设计1 绪论1.1本课题的研究内容和意义毕业设计作为大学里一个实践性教学环节，对巩固所学专业课程和基础课程起着非常重要的作用。毕业实习作为毕业设计的主要内容，是增加学生感性认识、提高理论联系实际的一个必不可少过程。通过毕业设计能够培养学生综合运用基础理论和专业知识独立解决工程实践能力，通过调查研究，收集资料，现场学习，使学生初步具有工程结构设计、解决生产中实际问题以及在总结编写设计资料设计论文的能力。通过毕业实习，可以培养学生严肃认真的工作作风，培养学生调查研究、查阅技术文献、资料、手册的能力，培养学生独立思考、解决实际问题的能力。总之，毕业设计对提高毕业生全面素质具有很重要的意义。1.2国内外的发展概况在我国，组合机床发展已有多年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也深入到很多行业。是当前急需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。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺设备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占了一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台组合机床等；随着技术的不断基本，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程控制器（PLC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏技术。我国组合机床及组合机床自动线总体水平比发达国家要相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺，研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。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和复合、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10000-20000r/min,最高进给速度可达20-60m/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，加工的形状却利益复杂。多轴化控制的基础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、可变可调、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。1.3本课题应达到的要求要习独立查阅参考文献的能力；完成缸头5个螺纹孔钻孔专机总体结构和主要部件（机床夹具、组合机床多轴箱）设计；学习撰写学术论文，完成毕业论文规定的各项任务。2设计专用夹具2.1 夹具的功用与组成夹具是在机床上加工零件时使用的一种工艺装备，其主要功用时实现工件的定位和夹紧，使得工件加工时相对机床、刀具有正确地位置，以保证工件的加工质量和生产率的要求。夹具通常由定位元件或装置、夹紧元件或装置、夹具体、对刀和导引元件、分度元件或装置、动力元件或装置以及其他元件或装置（如定位键及有关零部件）等组成。夹具设计时常用的零部件已有国家标准或行业标准。2.2 夹具设计的基本要求2.2.1 保证工件的加工精度夹具应采用合理的定位、夹紧方案，选择合适的定位、夹紧元件，确定合适的尺寸、形位公差，保证工件的加工精度要求。2.2.2 提高劳动生产率夹具设计合理，能缩短辅助时间，提高生产率。2.2.3 良好的加工使用性夹具结构简单、合理，便于加工、装配、检验、维修。使用简便、安全、可靠，减轻劳动强度。2.2.4 经济性好夹具元件标准化程度高，成本低廉，根据生产批量设计不同复杂程度的夹具，提高生产中的经济效益。2.3 设计缸头专用夹具2.3.1 调研分析1）工件生产纲领、生产类型分析：本次所加工工件的年生产纲领是20000件/年，单班制，属于中小批量生产。2）工件加工工艺方案分析，工件结构、精度特点分析：本次加工为在缸头顶面上钻5个5.0m的孔。3）机床设计情况分析；4）夹具操作要求分析：钻床夹具：工件采用典型的一面两销定位方式，并用两个回转压板来夹紧；其钻模板为可拆卸的，用2个定位销定位，并用两螺钉拧紧。工件图如2.1：图2.1 缸头零件图2.3.2 确定夹具设计方案1）确定工件定位方式，选择定位元件:本次加工定位方案选择一面两销，定位元件两销为圆柱销和菱形销，一面为夹具体工作面。2）确定工件夹紧方式：钻床是以压板夹紧工件和螺钉固定钻模板。3）确定对刀或导引方式：钻床用钻套来引导钻头加工4）确定其他装置架构方式：（附图二）5）确定夹具总体结构，协调各装置：（附图二）2.3.3 方案审查 1）必要的加工精度计算、分析； 2）必要的夹紧力计算、分析9；由于夹紧力与切削力的方向一致,切削力可以帮助夹紧,夹紧力只用于防止加工中工件产生振动。于是,平衡方程为所以式中 a切削合力P至压板的距离 f切削合力P至夹具体工作面的系数 3）必要的零部件强度及刚度计算、分析； 4）有关人员、部门审查；2.3.4 绘制夹具装配图1）按制图标准绘图；工件用双点划线绘制，工件视作透明体；依次绘出夹具体、定位机构、夹紧机构及其其他装置；2）标注必要的尺寸、公差和技术要求；3）编制夹具明细栏及标题栏；2.3.5 绘制夹具零件图夹具中非标准零件均要画（包括夹具体、钻套），并按夹具总图要求确定零件的尺寸、公差及技术要求。3 设计组合机床组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。组合机床通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。组合机床一般都是根据和用户签定的设计、制造合同进行设计的。我所做的课题就是这样的。1.调查研究，主要是对加工图样研究和工厂实际情况的调查研究：我加工的零件为缸头，其主要用在燃油机上（特别是在摩托车上）放置火花塞。2.总体方案设计，就是编制“三图一卡”：即加工工序图、加工示意图、尺寸联系图和一张生产率效率卡。3.技术设计就是设计机床各专用部件正式总图，如设计夹具，多轴箱等。工艺方案的拟定是组合机床设计的关键一步。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，应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，充分考虑各种影响因素，并经技术、经济分析后拟定出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。3.1 组合机床工艺方案确定3.1.1 确定组合机床工艺方案的基本原则1.粗、细加工分开原则粗加工时的切削负荷较大，切削产生的热变形。较大夹紧压力引起的工件变形以及切削振动等，对精加工工序十分不利，影响加工尺寸精度和表面粗糙度。因此，在拟定工件一个连续的多工序工艺过程时，应选择粗精加工工序分开的原则。2.工序集中原则工序集中是近代机械加工主要发展方向之一。组合机床正是基于这一原则发展而来的，即运用多刀（相同或不同刀具）集中在一台机床上完成一个或几个共建的不同表面的复杂工艺过程，从而有效地提高生产率。因此，拟定工艺方案时，在保证工件质量和操作维修方面的前提下，应适当提高工序集中程度，以便减少机床台数、占地面积和节省人力，取得理想的效果。但是，工序过于集中会使机床结构台复杂，增加机床设计和制造难度，机床使用调整不便，甚至影响机床是使用性能。因此须全面分析多方因素，合理决定工序集中程度。考虑的一般原则有如下两个方面：一是适当考虑相同类型工序的集中；二是有相对位置精度要求的工序应集中加工。3.1.2 确定组合机床工艺方案应注意的问题按一般原则时的拟定工艺方案一些限制：（1）孔间中心距的限制：根据切削扭矩计算要求，主轴轴颈和轴承外径有一最小许用尺寸；对于螺纹孔加工还要考虑相应攻螺纹靠模的径向尺寸限制。所以近距离孔能否在同一多轴箱上同一工位进行加工，要受各类主轴允许的最小中心距限制。（2）工件结构工艺性不好的限制：有些工件结构工艺性不好，如箱体多层壁上的同轴线的孔径中间大两头小时，则进刀困难。又如多层壁同轴孔，为便于布置中间导向装置，孔中心离箱体侧壁间距离也应足够。3.1.3 工艺方案的拟订拟订专用机床工艺方案的一般步骤如下。1.分析、研究加工要求和现场工艺在制定组合机床工艺方案时，首先要分析、研究被加工零件，如被加工零件的用途及其结构特点，加工部位及其精度、表面粗糙度、技术要求及生产纲领。深入现场调查分析零件的加工工艺方法，定位和夹紧方式，所采用的设备、刀具及切削用量，生产率情况及工作条件等方面的现行工艺资料，以便制定出切合实际的合理工艺方案。本设计所加工的是缸头，其结构不是很复杂，加工不是很困难。我所加工的是在其顶面上钻孔，生产纲领为2万/年,属单班制，属于中小批量生产。因此可以采用组合机床来进行生产。因为是工业生产，要求操作简单迅速，故采用较简单的机械夹紧方式。2.定位基准和夹压部位的选择正确选择定位基准和夹紧部位是保证加工精度的重要条件。本设计采用一面两孔的定位方案来保证此加工方案的加工精度，其定位方案选择2-5的孔和其所在的底面作为定位基准，它们又是设计基准，用他们做定位基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，保证工艺基准和设计基准的重合。实现箱体零件“一面两孔”的典型定位方式。夹紧位置选择在有足够的夹紧力下箱体产生变形最小的部位。3.影响工艺方案的主要因素（1）加工的工序内容和加工精度：我所加工的工序为钻孔，其没有具体的公差要求，综合考虑只有位置公差的影响。这是制定机床工艺方案的主要依据。（2）被加工零件的特点工件材料及硬度：材料ZL101，硬度不低于90HBS。加工部位的构造形状：分别为顶面上同一位置的5个5.0孔。工件的刚性：满足要求。零件的生产批量：生产纲领是20000件/年，单班制。3.1.4 工序间余量的确定钻孔主要是为攻螺纹做准备的，工作要求中需要加工钻5个5.0的孔。 3.1.5 刀具结构的选择钻孔选用钻刀具。采用高速钢材料的麻花钻。3.2 切削用量的确定在组合机床工艺方案确定过程中，工艺方法和关键工序的切削用量选择十分重要。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、机床的结构型式即工作可靠性均有较大的影响。 3.2.1 组合机床切削用量选择1.组合机床切削用量选择的特点组合机床常采用多刀多刃同时切削，为尽量减少换刀时间的消耗，保证机床的生产率及经济效果，选用的切削用量应比通用机床单刀加工时低30%左右。2.组合机床通常用动力滑台来带动刀具进给。因此，同一滑台带动的多轴箱上所有刀具（除丝锥外）的每分钟进给量相同，即等于滑台的工进速度。目前常用查表法，参照生产现场同类工艺，必要时经工艺试验确定切削用量。组合机床加工孔和螺纹的常用切削用量都要查一般的手册。确定切削用量时用注意以下问题。1）应尽量做到合理使用所有刀具，充分发挥其使用性能。2）复合刀具切削用量选择应考虑刀具的使用受命。3）选择切削用量时要注意既要保证生产批量要求，又要保证刀具一定的耐用度。4）确定切削用量时，还需考虑所选动力滑台的性能。3.2.2 确定切削力、切削转矩、切削功率和刀具耐用度1.钻削用量加工材料：铝合金ZL101。工序：顶面钻5.0孔1）5.0的钻削用量查5130页表6-11得：加工直径为5.0布氏硬度不低于90HBS 切削速度为2050m/min 取20m/min进给量为0.030.1mm/r取0.1mm/r根据表6-12深孔钻削切削用量递减表5得：切削速度为20m/min（0.70.8）1416m/min取16m/min进给量为0.1mm/r0.9=0.09mm/r 取0.09mm/r3.2.4 切削力、切削转矩、切削功率钻孔计算：1) 钻5.0孔取钻5.0m孔的切削速度v=16m/min，由此算出转速为按机床实际转速取n=1080r/min，则实际切削速度为工进速度 vf = 其中切削速度（m/min）； M转矩（）； T扭矩（）； f每转进给量（mm/r）； P切削功率（kW）； HB布氏硬度； D钻头直径（mm）。3.2.5 确定主轴类型、尺寸、外伸长度主轴类型主要根据工艺的方法和刀杆与主轴的连接结构进行确定。我在设计中采用的是下列公式来确定主轴的：1) 5.0孔因尽量不使用15mm的直径主轴，故选用d=20mm。进行轴的校核：=40 MPa 满足要求。根据课本查书得 D/d=32/20，L=115mm，接杆莫氏圆锥1号 3.2.6 动力部件工作循环及行程的确定工作进给长度的确定：1）钻孔工作进给长度的确定：L工 =L1 +L L1取16mmL为25 mm则L工=25+16=41mm钻模板与工件距离为10 mm。钻头快进距离为 90mm则快退距离为 131mm动力部件总行程的确定：总行程为250 mm，前备量为30 mm，后备量为89mm。3.3 组合机床总体设计“三图一卡”绘制组合机床“三图一卡”，就是针对具体零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和编制生产率计算卡等。3.3.1 被加工零件工序图1.被加工零件工序图的作用与内容被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床上完成的工艺内容，加工部件的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹紧部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。除了设计研制合同外，它是组合机床设计的具体依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是被加工零件图基础上，突出本机床或生产线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其内容主要包括：(1)被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。当需要设置中间导向时，则应把设置中间导向临近的工件内部肋、壁布置及有关结构形状和尺寸表示清楚，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。(2)本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支撑、定位、夹紧和导向等机构设计。(3)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。(4)注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。3.3.2 绘制被加工零件工序图1.绘制被加工零件工序图的规定：为使被加工零件工序图表达清晰明了，突出本工序内容，绘制时规定：应按一定的比例，绘制足够的视图以剖面；本工序加工部位用粗实线表示，保证的加工部位尺寸及位置尺寸数值下方画“”粗实线，其余部件用细实线表示；定位基准符号用，并用下标数表明消除自由度数量（如）；夹紧位置符号用。2.绘制被加工零件工序图注意事项：（1）本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。当本工序定位基准与设计基准不符时，必须对加工部位的位置精度进行分析和换算，并把不对称公差换算成对称公差。有时也可将工件某一主要孔的位置尺寸从定位基准面开始标注，其余各孔则以该孔为基准标注。（2）对毛坯应有要求，对孔加工余量要认真分析。（3）当本工序有特殊要求时必须注明。3.3.3 零件加工工序图的绘制我所加工零件的部位是它的正面，在正上钻孔，它的轮廓尺寸是136mm108mm62mm，绘制加工示意图主要是把它的要钻孔、倒角和攻螺纹的位置表达出来。另外，再标上尺寸、定位基准、尺寸标注、夹压部位及夹紧方向、精度、表面粗糙度、形位公差、硬度等内容。零件工序图如图3.1所示：图3.1 被加工零件工序图3.3.4 加工示意图1.加工示意图的作用和内容加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的，是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。它是设计刀具、辅具、夹具、多轴箱和液压、电气系统以及选择动力部件、绘制机床总体联系尺寸图的主要依据；是对机床总体布局和性能的原始要求；也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。加工示意图应表达和标注的内容有：机床的加工方法、切削用量、工作循环和工作行程；工件、刀具及导向、托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸；主轴结构类型、尺寸及外伸长度；刀具类型、数量和结构尺寸（直径和长度）；接杆（包括镗杆）、浮动卡头、导向装置等结构尺寸；刀具、导向套间的配合、刀具、接杆、主轴之间的连接方式及配合尺寸等。如图3.2图3.2 钻加工示意图 2.绘制加工示意图的注意事项加工示意图应绘制成展开图。按比例用细实线画出工件外形。加工部位、加工表面粗糙度画粗实线。必须使工件和加工方位与机床布局相吻合。为简化设计，同一多轴箱上结构尺寸完全相同的主轴只画一根，但必须在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。一般主轴的分布不受真实距离的限制。当主轴彼此间很近或需设置结构尺寸较大的导向装置时，必须以实际中心距严格按比例画，以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向等是否互相干涉。主轴应从多轴箱端面画起；刀具画终了位置。对于采用浮动卡头的镗孔刀杆，为避免刀杆退出导向时下垂，常选用托架支撑退出的刀杆。这时必须画出托架并标出联系尺寸。采用标准通用结构只画外轮廓，但必须加注规格代号；对一些专用的刀具、导向、刀杆托架、专用接杆或浮动卡头等，须用剖视图表示其结构，并标注尺寸、配合及精度。当轴数较多时，加工示意图必须用细实线画出工件加工部位分布情况简图，并在孔旁标明相应号码，以便于设计和调整机床。多面多工位机床的加工示意图一定要分工位，按每个工位的加工内容顺序进行绘制。并应画出工件在回转工作台或鼓轮上的位置示意图，以便清楚地看出工件及在不同工位与相应多轴箱主轴的相应位置。3.选择刀具有关计算（1）刀具的选择选择刀具应考虑工件材料、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率等要求。只要条件允许，应尽量选用标准刀具。（2）标注联系尺寸主要标注从钻头的钻削头到被加工面尺寸、钻头尺寸、钻头夹头尺寸和必要的定位等尺寸。（3）标注切削用量其内容主要有钻头的转速n，切削速度v，进给量f。（4）动力部件工作循环及行程确定钻头的快进、工进、快退的一个循环行程的计算。（5）其他应注意事项加工示意图应于机床实际加工状态一致。表示出工件安装状态及主轴加工方法。图中尺寸应标注完整，尤其是从钻削头至钻头刀尖的轴向尺寸链应齐全，以便于检查行程和调整机床。图中应表示出机床动力部件的工作循环图及各行程长度。加工示意图应有必要的说明。如加工零件的名称、图号、材料、硬度、加工余量、毛坯要求、是否加冷却液及其他的工艺要求等。4.零件加工示意图的绘制我所绘制的内容主要有要加工的平面和所用的钻头。此外，还要标注它们与被加工表面的联系尺寸、它们的切削用量、工作循环和工作行程等内容。而具体的数值计算前面已算好，此处不再重复。3.3.5 机床联系尺寸图1.机床联系尺寸总图的作用与内容机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据的，并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。它是用来表示机床的配置形式、主要构成及各部件安装位置、互相联系、运动关系和操作方位的总体布局图，用以检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足要求和通用部件选择是否合适；它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据；它可以看成是机床总体外观简图。由其轮廓尺寸、占地面积、操作方式等可以检验是否适应用户现场使用环境。机床联系尺寸总图表示的内容：（1）表明机床的配置形式和总布局。以适当数量的视图（一般至少两个视图，主视图应选择机床实际加工状态），用同一比例画出各主要部件的外轮廓形状和相关位置。表明机床基本形式及操作者的位置等。（2）完整齐全地反映各部件间的主要装配关系和联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的运动极限位置及各滑台工作循环总的工作行程和前后行程备量尺寸。（3）标注主要通用部件的规格代号和电动机的型号、功率及转速，并标出机床分组编号及组件名称，全部组件应包括机床全部通用及专用零部件，不得遗漏。（4）标明机床验收标准及安装规格。2.绘制机床联系尺寸总图之前应确定的主要内容（1）选择动力部件动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台。（2）确定机床装料高度H（3）确定夹具轮廓尺寸（4）确定中间底座尺寸钻床：900mm500mm560mm3.绘制机床联系尺寸总图的注意事项机床联系尺寸总图应按机床加工终了状态绘制。图中应画出机床各部件在长、宽、高方向的相对位置联系尺寸及动力部件退至起始位置尺寸（动力部件起始位置画虚线）；画出动力部件的总行程和工作循环图；应注明通用部件的型号、规格和电动机型号、功率及转速；对机床各组成部件标注分组编号。当工件上加工部件对工件中心线部对称时，应注明动力部件中心线同夹具中心线的偏移量。对机床单独安装的液压站和电气控制台等设备也应确定安装位置。绘制机床联系尺寸总图时，各部件应严格按同一比例绘制，并仔细检查长、宽、高、三个坐标方向的尺寸链均要封闭。4.机床分组为了便于设计和组织生产，组合机床各部件和装置按不同的功能划分编组。组号划分规定如下：1）第1019组支撑部件。一般由通用的侧底座、立柱及其底座和专用中间底座等组成。2）第2029组夹具及输送设备。夹具时组合机床主要的专用部件，常编制为20组，包括工件定位加紧及固定导向部分。对于一些独立性较强的活动钻模板、攻螺纹模板、自动夹压机构、自动上下料装置等常单独编组。移动工作台、回转台等输送设备，如果属通用部件，则可纳入夹具组，明细表中列出通用部件型号即可，如果专用则单独成组编号。3）第3039组电气设备。电气设计常编为30组，包括原理图、连线图和安装图等设计，专用操作台、控制柜等另编组号。4）第4049组传动装置。包括机床中所有动力部件如滑台、动力箱等通用部件，编号为40组，其余须修改部分内容或专用的传动设备则单独编组。5）第5059组液压和气动装置。6）第6069组刀具、工具、量具和辅助工具等。7）第7079组多轴箱及其附属部件。8）第8089组冷却、排屑及润滑装置。9）第9099组电气、液压、气动等各种控制挡铁。5、机床联系尺寸图的绘制我所绘制的内容主要有我要设计的机床结构的选择及相互关系等。主要有：（1）动力箱及电动机的选择：实例中根据已定的工艺方案和机床的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组合机床，用液压滑台实现工作进给运动，选择配套的动力箱驱动多轴箱钻孔。根据下列公式进行估算：P多轴箱消耗于各主轴的切削功率的总和，单位为kW；式中 P切削切削功率，单位为kW； P空转空转功率，单位为kW； P损失与负荷成正比的功率损失，单位为kW。每根主轴的切削功率，由选定的切削用量按公式计算或查图表获得；每根轴的空转功率查组合机床设计简明手册62页表4-6确定；每根轴上的功率损失，一般可取所传递功率的1%。钻5.0孔时：对于钻孔在实际上对于右多轴箱我选用的是1TD25IB型动力箱驱动（n驱=785r/min；电动机选Y100L1-4型，电动机转速n点=1420r/min功率为2.2kW）。根据选定的切削用量，计算的总的进给力，并根据所需要的最小进给速度、工作行程、结合多轴箱轮廓尺寸，考虑工作的稳定性，选用1HY25型液压滑台。（2）确定机床装料高度H装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离。在我设计的两台组合机床中均选取高度为900mm.（3）确定夹具轮廓尺寸主要是确定夹具底座的长、宽、高尺寸。具体尺寸可见夹具图。（4）确定中间底座尺寸中间底座的轮廓尺寸应满足夹具在其上的连接安装需要。它长度根据所选动力及配套（侧底座）的位置关系确定，同时应考虑多轴箱处于终了位置时，多轴箱与夹具体之间应有合适的距离，以便于机床的维修、调整。另外周围不小于70100mm的排屑或冷却液回流槽。长度方向可以按下式进行计算。L = L1+ L2 + L3-（l1 + l2 + l3）上式中 L1 为终了加工位置时，多轴箱与工件的距离 L2 为多轴箱的厚度 L3 为工件长度 l1 为滑台与多轴箱的重合长度 l2 为加工终了位置时，滑台前端与滑座端面间的距离和前备量直和 l3 为滑座前端面与侧底座端面距离我取的是组合钻床长度方向为500mm，高度方向为560mm。满足国家的技术要求。（5）确定多轴箱轮廓尺寸标准通用钻，镗多轴箱的厚度是一定的。卧式为325 mm，立式为340 mm。确定多轴箱，主要是确定多轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度h1。由此按通用箱体系列尺寸标准，选定多轴箱轮廓尺寸，实际选取尺寸为BH=400mm400mm。根据我选的是卧式组合机床,所以选择厚度为325mm。另外，要标注各部件间的主要装配关系和联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的运动极限位置、主要通用部件的规格代号、电动机的型号、功率及转速，并标出机床分组编号及组件名称等内容。(6)机床生产效率计算卡（见表3-1）根据基多工示意图所确定的工作循环及切削用量等，就可以计算机床生产率并编制生产率计算卡。生产率计算卡是反映机床生产节拍或切削用量、动作时间、生产纲领及负荷等关系的技术文件。它是用户验收机床生产效率的重要依据。1. 理想生产率Q 理想生产率Q（单位为件/h）是指所设计机床每小时实际可生产的零件数量 2.实际生产率Q1 实际生产率Q1（单位为件/h）是指完成年生产纲领A（包括备品及废品率）所要求的机床生产率。它与全年工时总数tk有关，一般情况下，单班制K取2350h，两班制K取4600h，则因我所加工的箱体零件的生产纲领为2万台/年，单班制。因此，经计算得 Q1=20000/2350=8.5件/h式中 T单生产一个零件所需时间（min），可按下式(3.1)计算： (3.1)式中 L工进、L快退、L进刀、L退刀分别为动力部件的工进、快退、进刀、退刀行程长度，单位为mm。vfs动力部件快速行程速度。用机械动力部件时，取56m/min；用液压动力部件时，取310m/min；vf1、vf2分别为动力部件的工进、快退、进刀（退刀）的进给量，单位为mm/min.t装卸工件装卸包括定位，夹压及清除铁屑等)时间，一般取0.51.5min。因为我所加工的工件需要两台组合机床,它完成加工所需时间为两台组和机床完成两次装卸和加工的时总合。经计算得 T单=40.23/90+（90+130.23/3000+1.5+233.88/800+290/3000+1.5=3.66minQ=60/3.6616件/h3. 机床负载率负即经计算得负= 8.5/16100%=53%被加工零件图号毛坯种类铸件名称缸头毛坯重量材料ZL101硬度不低于90HRB工序名称钻孔工序号序号工步名称被加工零件数量加工直径mm加工长度mm工作行程mm切削速度m/min每分钟转速（rmin）进给量（mm/r）进给速度（mm/min）工时（min）机加工时间辅助时间共计1装卸工件11.51.52钻的动力部件14203滑台快进900.030.034工进5.025411610800.09900.450.455滑台快退1310.0430.043备注装卸工件时间取决于操作者熟练程度，本机床计算时取90s总计2.023单件时间2.023机床生产率30件/h机床负荷率53%表3-1 机床生产率计算卡 (7)机床联系尺寸图，如图3.3所示。图3.3 机床联系尺寸图3.4 组合机床方案分析3.4.1 机床加工精度和生产率要分析比较机床保证加工精度的持久性的机床负荷率。加工精度应有储备量。机床负荷率一般为70%90%，复杂机床、多品种加工机床负荷不能偏高（控制在60%）左右。3.4.2 机床使用方便性和自动化程度分析比较时一定要与生产率相适应，不应过分追求机床的自动化程度。生产率搞、节拍短，则要求自动化程度高、刀具耐磨且更换调整方面，这样使用才有方便性3.4.3 经济性与可靠性在满足加工要求的前提下，机床避免复杂刀具，力求简单和较高的通用化程度。这样可以降低机床成本，提高工作可靠性。有两点要注意：1）应根据加工精度的需要选择相应精度等级的通用部件。2）应根据生产率要求合理安排工艺流程，均衡负荷，使机床数量少，机床利用率高（机床利用率不应低于50%），以取得好的经济效果。根据工厂的需求而采用组合机床，在农机行业的生产是具有很大季节性。综合考虑还是采用组合机床进行加工。4 设计组合机床多轴箱多轴箱是组合机床的很重要专用部分。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工序。4.1 多轴箱的基本结构及表达式4.1.1 多轴箱的组成大型通用多轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成。其中箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等为箱体类零件；主轴、传动轴、手柄轴、传动齿轮、动力箱或电动机齿轮等为传动类零件；叶片泵、分油器、注油标、排油塞、油盘（立式多轴箱不用）和防油套等为润滑及防油元件。在多轴箱箱体内腔，可以安排两排3mm宽的齿轮或三排2mm宽的齿轮；箱体后壁和后盖之间可安排一排（后盖用9mm厚时）或两排（后盖用12mm）2mm宽的齿轮。4.2 多轴箱设计目前多轴箱设计有一般设计法和计算机辅助设计法两种。我们采用的是传统的一般的设计法。一般设计法的顺序是：绘制多轴箱设计原始依据图；确定主轴结构，轴颈及齿轮模数；拟定传动系统；计算主轴、传动轴坐标（也可以用计算机计算和验算箱体轴孔的坐标尺寸），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。具体内容和方法简述如下：4.2.1 绘制多轴箱设计原始依据图多轴箱设计原始依据图（图4.1）是根据“三图一卡”绘制的。其主要步骤如下：(1）根据机床联系尺寸图，绘制多轴箱外形，并标注轮廓尺寸及与动力箱驱动轴相对位置尺寸。(2）根据联系尺寸图和加工示意图，标注所有主轴位置尺寸及工件与主轴、主轴与驱动轴的相关位置尺寸。在绘制主轴位置时，要特别注意：主轴和被加工零件在机床上是面对面安放的，因此，多轴箱主视图上的水平方向尺寸与零件工序图上的水平方向正好相反；其次，多轴箱上的坐标尺寸基准和零件工序图上的基准经常不重合，应根据多轴箱与被加工零件的相对位置找出统一基准，并标出相对位置关系尺寸，然后根据零件工序图各孔位置尺寸，算出多轴箱上各主轴坐标值。(3）根据加工示意图标注各主轴转速及转向：主轴逆时针转向（面对主轴看）可不标，只注明顺时针转向。(4）表4-1标明各主轴的工序内容、切削用量及主轴外伸尺寸等。(5）标明动力部件型号及性能参数等。图4.1 钻多轴箱设计原始依据图表4-1 主轴的切削用量、轴号、主轴外伸尺寸参数表轴号主轴外伸尺寸切削用量D/d(mm)L(mm)工序内容n(rmin-1)v(mmin-1)f(mmr-1)1,2,3,4,530/20115钻5.0孔1080160.09 动力部件1TD25,YD100L1-4,N驱 =7.5kW,n=785r/min4.2.2 主轴、齿轮的确定及动力计算1. 主轴形式和直径、齿轮模数的确定主轴的型式和直径，主要取决于工艺方法、刀具主轴连接结构、刀具的进给抗力和切削转矩。如钻孔时常采用滚珠轴承主轴；扩、镗、铰孔等工序常采用滚锥轴承；主轴间距较小时常采用滚针轴承主轴。滚针轴承精度较低、结构刚度及装配工艺性都较差，除非轴距限制，一般不选用。攻螺纹主轴因靠模杆在主轴孔内作轴向移动，为获得良好的导向性，一般采用双键结构，不用轴向定位。在这里我主要选用的是滚珠球轴承和推力球轴承。主轴直径按加工示意图所示主轴类型及外伸尺寸可初步决定。传动轴的直径也可参考主轴直径大小初步选定。待齿轮传动系统设计完后再验算某些关键轴颈。齿轮模数m（单位为mm）一般用类比法确定，也可以按公式估算，即：式中 P齿轮所传递的功率，单位为kW； z一对啮合齿轮中的小齿轮齿数； N小齿轮的转速，单位为r/min。多轴箱中的齿轮模数常用2、2.5、3、3.5、4几种。为便于生产，同一多轴箱中的齿轮模数规格最好不要多于两种。2. 多轴箱所需动力的计算多轴箱的动力计算包括多轴箱所需的功率和进给力两项。传动系统确定之后，多轴箱所需功率P多轴箱按下列公式计算：式中 P切削切削功率，单位为kW； P空转空转功率，单位为kW； P损失与负荷成正比的功率损失，单位为kW。每根主轴的切削功率，由选定的切削用量按公式计算或查图表获得；每根轴的空转功率查表46确定；每根轴上的功率损失，一般可选取所传递功率的1。多轴箱所需的进给力F多轴箱（单位为N）可按下列公式计算：式中 Fi各主轴所需的轴向切削力，单位为N。实际上，为克服滑台移动所引起的摩擦阻力，动力滑台进给力应大于F多轴箱。以上计算结果可查第四章中计算结果。4.2.3 多轴箱传动设计多轴箱传动设计，是根据动力箱驱动轴位置和转速、各主轴位置及其转速要求，设计传动链，把驱动轴与各主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。（1）对多轴箱传动系统的一般要求在保证主轴的刚度、强度、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，应尽量用一根中间传动轴带动多根传动轴，并将齿轮布置在同一排上。当中心距不符合标准时，可采用变位齿轮或略微改变传动比的方法解决。尽量不用主轴带动主轴的方案，以免增加主轴负荷，影响加工质量。遇到主轴分布较密，布置齿轮的空间受到限制或主轴负荷较小、加工精度要求不高时，也可以用一根强度较高的主轴带动12根主轴的传动方案。为使结构紧凑，多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），后盖箱内齿轮传动比允许取至1/31/3.5；尽量避免用升速传动。当驱动轴转速较低时，允许先升速后再降一些，使传动链前面的轴、齿轮转矩较小，结构紧凑，但空转功率随之增加，故要求升速传动比小于等于2；为使主轴上的齿轮不过大，最后一级经常采用升速传动。用于粗加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在第排，以减少主轴的扭矩变形；精加工主轴上的齿轮，应设置在排，以减少主轴端的弯曲变形。多轴箱内具有精加工主轴时，最好从动力箱驱动轴齿轮传动开始，就分两条传动路线，以免影响加工精度。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，提高运动平稳性。驱动轴直接带动的转动轴数不能超过两根，以免给装配带来困难。多轴箱传动设计过程中，当齿轮排数排不够用时，可以增加排数，如在原来排齿轮的位置上排两排薄齿轮（其强度应满足要求）或在箱体与前盖之间增设0排齿轮。（2）拟定多轴箱传动系统的基本方法拟定多轴箱传动系统的基本方法先把全部主轴中心尽可能分布在几个同心圆上，在各个同心圆的圆心上分别设置中心传动轴；非同心圆分布的一些主轴，也宜设置中间传动轴（如一根传动轴带两根或三根主轴）；然后根据已选定的各中心传动轴再取同心圆，并用最少的传动轴带动这些中心传动轴；最后通过合拢传动轴和动力箱驱动轴连接起来。确定驱动轴转速转向及其在多轴箱上的位置驱动轴的转速按动力箱型号选定，这里选择驱动轴逆时针方向旋转（对着驱动轴方向看）。动力箱和多轴箱连接，驱动轴中心置于多轴箱箱体宽度的中心线上。其中心高度决定于所选动力箱的型号规格。这里选择的是1TD25IB型动力箱，所以驱动轴到多轴箱底面的距离为。传动路线设计方法当主轴数少且分散时，根据主轴和驱动轴的转速确定总传动比U总，然后选择合适的各级传动比传动。如果U总1.5理论上满足一级传动比，但是中心距较大，用一对齿轮无法满足要求时，可用增设中间轴的方法解决。当主轴数较多且分散时，可将比较接近的主轴分成几组，然后从各组主轴开始选取不同的中间传动轴，分别带动各组主轴，再通过合拢轴将各中间轴和驱动轴联系起来。在排列齿轮时，要注意先满足转速最低及主轴间距最小的那组主轴的要求。还应注意中间轴转速尽量高些，这样扭矩小，且使驱动轴和其它传动轴连接的传动比不至太大。钻孔多轴箱传动路线设计：首先由驱动轴把动力传递给传动轴6，然后通过传动轴6把驱动轴O1的动力传递给主轴5和传动轴7，然后再通过传动轴8把传动轴7的动力传递给主轴3和传动轴9，接着通过传动轴10把传动轴9的动力传递给主轴2和传动轴11，然后把传动轴11的动力传动给油泵轴和传动轴12,再把动力传动给主轴1。钻孔多轴箱：驱动轴转速为785r/min，有1个齿轮在排齿数为26，模数为2。一共有5根主轴转速均为1020r/min，主轴1、2、3、4、5的齿轮均在排齿数为17，模数为2。传动轴6、8、10、12上各有2个齿轮分别在，排上，齿数分别为23，24，模数为2。润滑泵上的齿轮在排转速为666r/min，齿数为24，模数为2。其传动图如图4.2：图4.2 钻多轴箱图(2) 计算各齿轮之间的传动比和各主轴、液压泵转数。齿轮齿数、传动轴转速的计算公式：式中-啮合齿轮副传动比； Sz-齿轮副齿数和；、-分别为主动和从动齿轮齿数；，-分别为主动和从动齿轮转速，单位为r/min； -齿轮中心距，单位mm； -齿轮模数，单位mm。钻孔多轴箱各齿轮的传动比计算如下所示：由上述计算的数据可知：它们的传动比是符合要求的。主轴和泵的转速计算如下：这样得到的主轴转数与原始选定的数据基本一致，转速相对损失在5%以内都符合设计要求；润滑泵转速n=810r/min也符合要求，润滑泵的推荐转速。根据各主轴的实际转速，对加工示意图中的切削量进行修正：进给量f0=0.09mm/r，由孔径和切削速度可计算出转数n=1020r/min，由进给量和转数可计算出进给速度fm=90mm/min。 (4)润滑泵轴和手柄轴的安置多轴箱常采用叶片油泵润滑，油泵供油至分油器经油管分送至各润滑点（如第排齿轮、轴承、油盘等）。箱体较大、主轴超过30根时用两个润滑泵。油泵安装在箱体前壁上，油泵尽量靠近油池（吸油高度部超过400500mm），通常油泵齿轮放在第排，以便于维修，如结构限制，可放在第排，当泵体或管接头与传动轴端相碰时，可用埋头传动轴。多轴箱一般设置手柄，用于对刀、调整或装配检修时检查主轴精度。手柄轴转速尽量高些，其周围应有较大空间。（3）传动零件的校核传动系统拟定后，应对总体设计和传动设计中选定的传动轴颈和齿轮模数进行验算，校核是否满足工作要求。验算传动轴的直径按下式计算传动轴所受的总转矩T总： T总=T1U1+T2U2+TnUn式中 Tn作用在第n个轴主轴上的转矩，单位为Nm； Un传动轴至第n个主轴之间的传动比。注意上式中不包括对于只有一排传动齿轮的转矩计算，这是因为传动轴上只有一排齿轮时，其承受的转矩理论上等于零。对于这种传动轴，一般按其所承受的弯矩来验算。总转矩算出后。按表3-4、表3-5公式5进行验算所选用的传动轴直径是否满足要求。齿轮模数的验算一般只对多轴箱中承载荷最大、最薄弱的齿轮进行接触强度和弯曲强度的验算。我们此次设计采用了计算机辅助制图软件生成多轴箱图，所在设计过程中省却了传统徒手制图过程中很多繁琐的步骤。比如：传统的手工制图中，在完成了传动路线的设计后，需要通过计算确定各轴的坐标位置;我们通过软件中的尺寸标注功能就能轻松的得到此类数据，省却了那些繁杂的计算过程，大大降低了劳动强度。4.2.4 绘制多轴箱总图及零件图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箱体轮廓尺寸等。(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是通用的，且是有规律排列的。一般采用简化的展开图并以装配表相配合，表明多轴箱各轴组件的装配结构。绘制的具体要求如下：a. 展开图主要表示各轴及轴上零件的装配关系。包括主轴、传动轴、驱动轴、手柄轴、油泵轴及其上相应得齿轮、隔套、防油套、轴承或油泵等机件形状和安装相对位置。图中各零件的轴向尺寸和径向尺寸（齿轮除外）要按比例画出，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。对近距离轴往往要求按实际间距绘制相关轴的成套组合件，以便能直观地检查有否碰撞现象。b. 对结构相同的同类型主轴、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，即轴心线两边各表示一根或一组轴。c. 展开图上应完整标注多轴箱的三大箱体厚度尺寸及箱壁和内腔有关联系尺寸、主轴外伸长度等。(3)总图上还应有局部剖视表明动力箱与后盖及前后盖与箱体间的定位结构。主轴和传动轴装配表把多轴箱中每根轴（主轴、传动轴、油泵轴）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。这样使图表对照清晰易看，节省时间，方便装配。（详见附图三）(4)多轴箱技术条件a. 多轴箱制造和验收技术条件：多轴箱按JB58011-89组合机床多轴箱制造技术条件进行制造，按JB58012-89组合机床多轴箱验收技术条件进行验收。b. 主轴精度：按JB3043-82组合机床多轴箱精度标准进行验收。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；对于多轴箱体类通用件，必须绘制补充加工图。1)专用零件工作图如变位齿轮、专用轴和套等零件，可按一般零件工作图规定。参照同类通用零件图，结合专用要求设计绘图。2)补充加工图多轴箱体、前盖、后盖等通用零件，应根据多轴箱总图要求，绘制出需补充加工的部位（如多轴箱体主轴承孔、传动轴承孔、油泵及其轴孔，定位销孔、后盖窗口扩大部位结构等），通常习惯用粗实线画出补充加工部位的结构，其尺寸、形位公差、表面粗糙度等均按机械制图国际规定格式标记，通用铸件的原有轮廓等一律用细实线表示。5结论与展望5.1结论我本次的毕业设计题目缸头5个螺纹孔钻孔专机设计。本次选题的课题来源即是工厂实践,随着机械行业的复兴和国家对农业机械化的投入，对生产设备提出了较高的要求，在这样的背景下，我们的设计具有很大的可行性。我们这次设计主要要完成的是机床“三图一卡” 多轴箱和夹具设计。“三图一卡”包括加工工序图，加工示意图，机床联系尺寸图，生产率计算卡。1)夹具图：我选用的是一面两销的定位方法，采用压板压紧工件来限制工件的自由度,用来保证工件的加工精度。钻床还有用四个圆柱销和两压板来定位和夹紧钻模板。2)被加工零件工序图：主要绘出缸头主要的轮廓尺寸,以及画出该工件的定位位置及夹紧位置、方向。3)加工示意图：钻的加工示意图通过计算的得到主轴外伸部分的尺寸，通过孔的加工要求选择刀具为钻、倒角复合刀具，并根据根据钻模板的导向位置画出加工示意图。4)尺寸联系图：我所加工的工序为在同一位置进行钻孔，倒角的加工。刚开始时我考虑用一台组合机床进行三种不同的加工，后来经过老师和同学的提醒,采用用一台组合机床同时钻孔加工。机床联系尺寸图中遇到问题是：轴箱、动力箱的选择，这主要通过对所耗功率的计算选择合理的动力箱，再根据主轴的分布情况选用合理的多轴箱；根据动力箱和加工行程图来选择液压滑台，再由液压滑台选用配套的多轴箱；再配合装料高度、滑台、侧底座相互位置等来确定中间底座的高度和长度

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