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双头钻扩铰专机设计-专机总体及主轴箱设计【8张图纸】【优秀】

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摘要

组合机床是一种高效专用机床，有特定的使用条件。在确定设计机床前，应该进行具体的经济技术分析。加工同一个机械产品的零件，通常会有很多种工艺方案，不同的方案会有不同的经济效果，影响技术经济的因素有很多，有时技术指标先进的方案，经济指标不一定优越。因此，需要对技术、经济指标作综合评价，选出优化方案进行经济效果评价，如果满意即可决定。

本课题是双头钻扩铰专机设计。其来源于惠发特精密机械有限公司。在设计中，通过研究被加工零件的特点，对相关数据进行计算，对相关部件进行选择，从而确定机床的总体布局。并绘制出被加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图和生产率计算卡。在此基础上拟定了主轴箱的传动路线，设计了轴的结构，进行了皮带轮及轴等相关零件的强度，刚度校核，并绘制出主轴箱装配图。该机床对零件的两端孔同时进行加工，加工的工艺性好，工件装夹方便。采用滚珠丝杠导轨实现刀具进给。工件采用V形块定位，液压夹紧，一次装夹完成不仅保证了孔的加工精度，而且还提高了加工效率，降低了工人的劳动强度。

关键词：双头钻扩铰专机；组合机床；主轴箱

摘要III

AbstractIV

目录V

1 绪论1

1.1 惠发特精密机械有限公司简介1

1.2 本设计任务简介1

1.3本设计应达到的要求1

2 机床总体设计2

2.1 工艺方案制定2

2.1.1 工件和加工部位的主要要求2

2.1.2 拟定工艺路线2

2.1.3 二种工艺线路的比较与确定及其各分析其优缺点6

2.1.4 安装与夹紧方案的比较与确定，包括定位、夹紧、夹紧部位、形式等7

2.1.5 刀具、辅具的确定8

2.1.6 工序8

2.1.7 工序的集中与分散9

2.1.8 确定加工工艺路线9

2.1.9 加工工序卡片10

2.2 专机总体设计11

2.2.1 确定专机的驱动方式，切削力，切削功率、电动机选择等计算13

2.2.2 基本参数（尺寸）设计17

2.2.3 传动系统设计17

2.2.4三图一卡的设计19

3 主轴箱的设计27

3.1 主轴箱及其卸荷机构27

3.2 主轴的结构型式28

3.2.1 主轴的构造28

3.3 主轴的轴承选用29

3.3.1 几种轴承的比较29

3.3.2 轴承的安装与定位30

3.4 主轴刚度计算30

3.5 轴承寿命计算31

3.6 电机的安装33

3.7 两主轴箱等高与共线调节33

4 其他设计34

4.1 夹具34

4.2 进给系统34

4.3 液压原理34

4.4 冷却系统35

5 附件设计部分（床身部件）36

5.1 对床身部件的具体要求36

5.2 选择床身部件的材料、毛胚制造方式36

5.2.1 铸造加工工艺36

5.2.2 焊接加工工艺36

5.3 对床身部件与其他部件联系的方式确定36

5.3.1 床身与其余部件的整体布局36

5.3.2 导轨安装36

5.3.3 排屑及冷却液回流37

5.3.4 起吊问题37

5.4 床身部件加工工艺方案及工艺路线确定37

5.4.1 加工工艺方案的比较与确定37

5.4.2 加工工艺路线39

5.5 技术要求说明39

6 结论与展望41

致谢42

参考文献43

　　　1 绪论

1.1 惠发特精密机械有限公司简介

无锡惠发特精密机械有限公司位于无锡市惠山区堰桥镇工业园，公司生产工艺先进，设备齐全，技术力量雄厚。专门从事各种系列型号液压机的生产，其各项性能指标均已达到国外同类产品的水平。

公司全体员工秉承“追求卓越品质，满足客户需求”的经营理念，不断强化质量管理，坚持跟踪服务，已通过了ISO9001：2000国际质量体系认证，为各种内燃机、电机电器、汽车、摩托车、粉末冶金、轴承等良好组配创造了条件。同时还生产专用组合机床、数控专用组合机床及三棍轮、二棍轮精密校直机。

1.2 本设计任务简介

本设计是从事专业机床设计，包括总体设计、进给系统、床身部件、液压系统、主轴箱设计。

课题来源于无锡市惠发特精密机械有限公司。本课题系机动车减震器缸筒加工的专用机床设计，对于摩托车及其这一类机动车的减震器缸筒加工均有一定得参考价值，在减震器行业技术更新中起相当的作用。

此次毕业设计任务要求机床功能得到进一步的完善，能够提高零件的加工精度和加工效率，能够降低加工成本。该零件属摩托车减震器用，其材料为铸铝，要求单班制生产，年产量5万件。限于水平和经验，不完善之处，敬请批评指正。

1.3本设计应达到的要求

1. 对缸体加工工艺（经简化）方案的简要分析比较。

2. 完成本工序的工序图，加工示意图，机床总图及床身部件图。

3. 设计说明书一份，要求对机床的总体设计部分详细分析说明，并包括必要的计算，文字简洁通顺，重要公式数据应注明出处。

4. 对制造厂家调研，了解其对质量、成本要求，所设计的专机要结合厂方具体生产条件。2 机床总体设计

2.1 工艺方案制定

　　　机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法的工艺文件。生产规模的大小，工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现。因此，机械加工工艺规程设计是一项重要而又严肃的工作。为能具体确切地说明工艺过程，一般将机械加工工艺过程分为工序、安装、工位、工步、走刀。

　　　工艺方案制定正确与否，将决定机床能否达到“体积小，重量轻，结构简单，使用方便，效率高，质量好”的要求，这是设计最重要的一步。

　　　为使工艺方案制定的合理、先进，必须认真分析被加工的零件图纸，深入现场全面了解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，定位夹紧方式工艺方法和加工过程所采用的刀具，辅具，切屑用量。分析其优缺点，总结设计，制造，使用单位和操作者的丰富的实践经验，以求理论紧密联系实际，从而确定零件在组合机床上完整的工艺（工序）内容及方法，从而决定刀具种类，结构型式，数量及切屑用量等。

　　　根据选定的工艺方案确定机床的配置形式，并制定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件结构方案。既要考虑能实现工艺方案，以确保零件的加工精度，技术要求及生产率；又要考虑机床的操作方便可靠，易于维修，且冷却，排屑情况良好。

　　　对于同一个零件的加工，可能会有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采取哪种方案时，决不能草率，要全面地看问题，综合分析各方面的情况，进行多种对比，选择最佳方案。

2.1.1 工件和加工部位的主要要求

　　　被加工零件为棒状铝合金：

　　　牌号：代号：ZL104 铸造方法：金属型

　　　热处理：淬火+人工时效

　　　力学性能：抗拉强度/：145 伸长率δ5(%)：2

　　　　　　　　布氏硬度HBS(5/250/30)：70

　　　铸铝合金应具有良好的铸造性能，其成分应接近共晶点。

　　　双孔加工：左端 Ф14.5，表面粗糙度Ra=6.3微米

　　　右端阶梯孔最大Ф43，最小Ф35，表面粗糙度Ra=6.3微米

　　　其他技术要求见零件图，要求年产量为5万件，单班制生产。实物图如图2.1。

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双头钻扩铰专机设计-专机总体及主轴箱设计.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、题目双头钻扩铰专机设计 2、专题专机总体设计，主轴箱设计二、课题来源及选题依据课题来源：无锡市惠发特精密制造机械有限公司减震器铝合金缸体的图纸，加工要求（包括实物）。材料：ZAlSi9Mg 缸体年产纲领50000件/年三、本设计（论文或其他）应达到的要求：1、根据产品图样及样品进行工艺分析，选择比较合理的工艺方案。 2、进行专用机床总体设计，“三图一卡”的设计与绘制即完成本工序的工序图、加工示意图、机床总图及床身部件图，折合不少于3张A0图纸。 3、编写设计说明书一份，要求对机床的总体设计部分详细分析说明，并包括必要的计算，文字简洁通顺，重要公式数据应标明出处。字数一万字左右。 4、专业英语翻译一万字符左右四、接受任务学生：机械93 班姓名缪成威五、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日无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：双头钻扩铰专机设计专机总体设计，主轴箱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：高级工程师）（职称：）2012年11月25日课题来源无锡惠发特精密机械有限公司提供，专门为摩托车减震器部件而设计，此机床所加工的零件用途较广泛，产品需求量大，年产一般在5万件左右，根据产品加工制造情况，采用双面进给孔加工。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）该工件的双端孔，其尺寸精度、位置精度、表面粗糙度的要求都相对比较高。因此这个孔无论从产品角度还是从工艺角度来分析都是十分重要的。如何来高速、高效、高质量的加工是一个具有指导性意义的课题。国外如英国的哈曼机械研究公司在该类项目的研究中具有无可争辩的领先地位，其技术已十分完善。我国在此项目的研究上与他们仍有较大的距离。研究内容：双头钻扩铰专用机床设计1. 根据提供的产品图样及样品以及产品结构，设计出较为合理的加工工序和工艺方案，及工序图的绘制。2. 双头钻扩铰专用机床设计专用机床总体方案设计专用机床总体尺寸参数设计及说明组图绘制加工示意图计算机床生产率，并编制出生产率计算卡机床主要部件设计图纸对维护保养调试提出建议3. 设计应达到如下要求：机床结构表达清晰合理，说明书工整并，有理论依据。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析首先对被加工零件及现有一些加工机床、工艺要求等数据进行采集，确定计算的方案。其次，分析零件工艺。分析现有所具备的条件因素，考虑到厂房，实际技术水平、制造成本和客户订货要求进行方案制定。最后，进行机床总体设计，绘制“三图一卡”，并进行分工，进行主要部件设计。无锡惠发特精密机械有限公司所制造的有关此类孔加工机床，其通用部件已标准化、系列化，这就可以根据实际需要灵活配置，以缩短设计制造周期。从而使机床在大批量生产中得以广泛应用，并可组成流水线，自动线生产，所以此类机床研发的可能性空间很大。研究计划及预期成果 2012年11月2013年2月准备、下厂调研、收集数据3月 4日 3月8日查阅相关参考资料3月17日 4月15日方案确定、总体设计4月16日 5月 3 日总体和工件协调设计、书写设计说明书5月 5日 5月14日修改、整理、厂方评定5月18日5月25日上交、准备毕业论文答辩6月1 日 6月3日论文答辩特色或创新之处相对普通通用机床，该类机床采用精确定位，特种复合刀具，进给系统采用滚动导轨和滚珠丝杠付，伺服系统采用步进电机，并用液压夹具夹紧，因此生产效率比普通通用机床要高出十倍甚至几十倍。已具备的条件和尚需解决的问题无锡惠发特精密机械有限公司对此零件及专用机床已拥有比较成熟的生产制造和工艺技术上的经验，并已有产品在生产减震器的厂家应用，在工艺和加工方面具有很强的技术性指导，使设计更具有可行性。指导教师意见本课题为实际生产中的课题，对学生综合运用机械制造基本理论，结合生产实践知识，对立解决和分析问题有现实意义，且具有一定的难度，对学生起一定的锻炼作用。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：双头钻扩铰专机设计双头钻扩铰专机设计专机总体设计，主轴箱设计专机总体设计，主轴箱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：高级工程师）（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）双头钻扩铰专机设计专机总体设计，主轴箱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 93 学号： 0923151 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日I摘摘要要组合机床是一种高效专用机床，有特定的使用条件。在确定设计机床前，应该进行具体的经济技术分析。加工同一个机械产品的零件，通常会有很多种工艺方案，不同的方案会有不同的经济效果，影响技术经济的因素有很多，有时技术指标先进的方案，经济指标不一定优越。因此，需要对技术、经济指标作综合评价，选出优化方案进行经济效果评价，如果满意即可决定。本课题是双头钻扩铰专机设计。其来源于惠发特精密机械有限公司。在设计中，通过研究被加工零件的特点，对相关数据进行计算，对相关部件进行选择，从而确定机床的总体布局。并绘制出被加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图和生产率计算卡。在此基础上拟定了主轴箱的传动路线，设计了轴的结构，进行了皮带轮及轴等相关零件的强度，刚度校核，并绘制出主轴箱装配图。该机床对零件的两端孔同时进行加工，加工的工艺性好，工件装夹方便。采用滚珠丝杠导轨实现刀具进给。工件采用 V 形块定位，液压夹紧，一次装夹完成不仅保证了孔的加工精度，而且还提高了加工效率，降低了工人的劳动强度。关键词关键词：双头钻扩铰专机；组合机床；主轴箱IIAbstractPortfolio is a highly efficient machine for machine tools, there are specific conditions of use, in determining the design of machine tools, should carry out specific economic and technical analysis. Processing products with a mechanical parts, usually have a variety of programmes, the impact of technological and economic factors are many, sometimes technical indicators advanced programmes, economic indicators do not necessarily superior, therefore, need to On the technical, economic indicators for comprehensive evaluation, comprehensive views of the majority, elected Optimization of economic evaluation, if you satisfied with the decision.This topic is designed to face double-processing machine combinations. Its benefits from the special Precision Machinery , In the design: The study was part of the processing characteristics of the relevant data, the relevant components of choice to determine the overall layout of machine tools. And the mapping of processes to be processed parts map, diagram processing, machine size map and the associated productivity calculation card. On this basis the development of the spindle box of transmission lines, the design of the shaft structure, a pulley and shaft, and other relevant parts of the strength and stiffness Verification, and spindle box assembly to map out plans and related spare parts plans. Tool Guide to achieve a ball screw feed. Workpiece positioning using V-shaped blocks, hydraulic clamp, a fixture not only guarantee the completion of the hole processing precision, but also improve the processing efficiency and reduce the labor intensity of the workers. Key words: double-face processing; combination machine; Headstock目目录录摘要.IIIABSTRACT.IV目录 .V1 绪论.11.1 惠发特精密机械有限公司简介.11.2 本设计任务简介.11.3 本设计应达到的要求.12 机床总体设计.22.1 工艺方案制定.22.1.1 工件和加工部位的主要要求.22.1.2 拟定工艺路线.22.1.3 二种工艺线路的比较与确定及其各分析其优缺点.62.1.4 安装与夹紧方案的比较与确定，包括定位、夹紧、夹紧部位、形式等.72.1.5 刀具、辅具的确定.82.1.6 工序.82.1.7 工序的集中与分散.92.1.8 确定加工工艺路线.92.1.9 加工工序卡片.102.2 专机总体设计.112.2.1 确定专机的驱动方式，切削力，切削功率、电动机选择等计算.132.2.2 基本参数（尺寸）设计.172.2.3 传动系统设计.172.2.4 三图一卡的设计.193 主轴箱的设计.273.1 主轴箱及其卸荷机构.273.2 主轴的结构型式.283.2.1 主轴的构造.283.3 主轴的轴承选用.293.3.1 几种轴承的比较.293.3.2 轴承的安装与定位.303.4 主轴刚度计算.303.5 轴承寿命计算.313.6 电机的安装.333.7 两主轴箱等高与共线调节.334 其他设计.344.1 夹具.344.2 进给系统.34I4.3 液压原理.344.4 冷却系统.355 附件设计部分（床身部件）.365.1 对床身部件的具体要求.365.2 选择床身部件的材料、毛胚制造方式.365.2.1 铸造加工工艺.365.2.2 焊接加工工艺.365.3 对床身部件与其他部件联系的方式确定.365.3.1 床身与其余部件的整体布局.365.3.2 导轨安装.365.3.3 排屑及冷却液回流.375.3.4 起吊问题.375.4 床身部件加工工艺方案及工艺路线确定.375.4.1 加工工艺方案的比较与确定.375.4.2 加工工艺路线.395.5 技术要求说明.396 结论与展望.41致谢.42参考文献.43无锡太湖学院学士学位论文01 绪绪论论1.1 惠发特精密机械有限公司简介惠发特精密机械有限公司简介无锡惠发特精密机械有限公司位于无锡市惠山区堰桥镇工业园，公司生产工艺先进，设备齐全，技术力量雄厚。专门从事各种系列型号液压机的生产，其各项性能指标均已达到国外同类产品的水平。公司全体员工秉承“追求卓越品质，满足客户需求”的经营理念，不断强化质量管理，坚持跟踪服务，已通过了 ISO9001：2000 国际质量体系认证，为各种内燃机、电机电器、汽车、摩托车、粉末冶金、轴承等良好组配创造了条件。同时还生产专用组合机床、数控专用组合机床及三棍轮、二棍轮精密校直机。1.2 本设计任务简介本设计任务简介本设计是从事专业机床设计，包括总体设计、进给系统、床身部件、液压系统、主轴箱设计。课题来源于无锡市惠发特精密机械有限公司。本课题系机动车减震器缸筒加工的专用机床设计，对于摩托车及其这一类机动车的减震器缸筒加工均有一定得参考价值，在减震器行业技术更新中起相当的作用。此次毕业设计任务要求机床功能得到进一步的完善，能够提高零件的加工精度和加工效率，能够降低加工成本。该零件属摩托车减震器用，其材料为铸铝，要求单班制生产，年产量 5 万件。限于水平和经验，不完善之处，敬请批评指正。1.3 本设计应达到的要求本设计应达到的要求 1. 对缸体加工工艺（经简化）方案的简要分析比较。 2. 完成本工序的工序图，加工示意图，机床总图及床身部件图。 3. 设计说明书一份，要求对机床的总体设计部分详细分析说明，并包括必要的计算，文字简洁通顺，重要公式数据应注明出处。 4. 对制造厂家调研，了解其对质量、成本要求，所设计的专机要结合厂方具体生产条件。双头钻扩铰专机设计专机总体设计，主轴箱设计12 机床总体设计机床总体设计2.1 工艺方案制定工艺方案制定机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法的工艺文件。生产规模的大小，工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺规程来体现。因此，机械加工工艺规程设计是一项重要而又严肃的工作。为能具体确切地说明工艺过程，一般将机械加工工艺过程分为工序、安装、工位、工步、走刀。工艺方案制定正确与否，将决定机床能否达到“体积小，重量轻，结构简单，使用方便，效率高，质量好”的要求，这是设计最重要的一步。为使工艺方案制定的合理、先进，必须认真分析被加工的零件图纸，深入现场全面了解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，定位夹紧方式工艺方法和加工过程所采用的刀具，辅具，切屑用量。分析其优缺点，总结设计，制造，使用单位和操作者的丰富的实践经验，以求理论紧密联系实际，从而确定零件在组合机床上完整的工艺（工序）内容及方法，从而决定刀具种类，结构型式，数量及切屑用量等。根据选定的工艺方案确定机床的配置形式，并制定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件结构方案。既要考虑能实现工艺方案，以确保零件的加工精度，技术要求及生产率；又要考虑机床的操作方便可靠，易于维修，且冷却，排屑情况良好。对于同一个零件的加工，可能会有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采取哪种方案时，决不能草率，要全面地看问题，综合分析各方面的情况，进行多种对比，选择最佳方案。 2.1.1 工件和加工部位的主要要求工件和加工部位的主要要求被加工零件为棒状铝合金：MgZAlSi9牌号：MgZAlSi9 代号：ZL104 铸造方法：金属型热处理：淬火+人工时效力学性能：抗拉强度b/MPa：145 伸长率 5(%)：2 布氏硬度 HBS(5/250/30)：70铸铝合金应具有良好的铸造性能，其成分应接近共晶点。双孔加工：左端 14.5，表面粗糙度 Ra=6.3 微米右端阶梯孔最大 43，最小 35，表面粗糙度 Ra=6.3 微米其他技术要求见零件图，要求年产量为 5 万件，单班制生产。实物图如图2.1。图 2.1 实物图无锡太湖学院学士学位论文2 2.1.2 拟定工艺路线拟定工艺路线根据厂方要求，该零件有两种加工方案，一是先加工深孔再加工双端面孔，二是先加工双端面孔再加工深孔。 2.1.2.1 机床设计应满足的基本要求机床设计应满足的基本要求 (1) 工艺范围机床的工艺范围只要取决于其使用于是生产模式。如使用于大批量生产模式，工序分散，一台机床仅需对一种工件完成一道或几道工序的加工，工艺范围窄，但要求加工效率高，自动化程度高，应采用专业机床。如使用于单件小批量生产模式，工序集中，要求机床具有较宽的加工范围，对加工效率和自动化程度的要求相对低一些，应采用普通机床或通用机床。在多品种小批量生产模式，要求机床能适应多品种工件的加工，具有一定的工艺范围，较高的加工效率和自动化程度，应采用专门化机床。机床的工艺范围直接影响到机床结构的复杂程度，设计制造成本，加工效率和自动化程度。对于生产率，就机床本身而言，工艺范围增加，可能会使加工效率下降，但就工件的制造全过程而言，机床工艺范围的增加，将会减少工件的装卸次数，减少安装，搬运等辅助时间，有可能使总的生产率提高。数控机床的出现较好地解决了上述矛盾。万能数控机床是能进行自动化加工的通用机床，，其工艺范围往往比普通通用机床还宽，专用数控机床的生产率和自动化程度却比普通专用机床还高，因此数控机床不仅可使用于多品种。小批量生产模式，现已逐步推广应用于大批量生产模式。(2) 柔性机床的柔性是指其适应加工对象变化的能力。随着时常经济的发展，对机床机器组成的生产线的柔性要求越来越高。机床的柔性包括空间上的柔性和时间上的柔性。所谓空间柔性是指一台机床的工艺范围相当于多台机床的工艺范围，即机床的运动功能和刀具的数目较多，工艺范围较广，机床能够在同一时期内完成。多品种加工的能力。所谓时间上的柔性也就是结构柔性，指的是在不同时期，机床各部件经过重新变化快的要求。为现实这项功能，在单位或极小批量生产 FMS 作业线上，可通过识别装置对待加工的工件进行识别，并根据其加工要求，在较短的时间内自动地对机床功能进行重构。要重构在较短的时间内完成，要求机床的功能部件具有快速分离与组合的功能。(3) 与物流系统的可接近性可接近性是指机床与物流系统之间进行物料（工件，刀具，切屑等）流动的方便程度。对于普通机床，是由人工进行物料流动的，要求机床的使用，操作，清理和维护方便和安全。对于自动化制造系统，是采用工件传送带，自动换刀系统和自动排屑系统等装置自动进行流动的，要求机床的结构便于物料的自动流动，可靠性好。(4) 刚度机床的刚度是指加工过程中，在切削力的作用下，抵抗刀具相对于工作在影响加工精度方向变形的能力。刚度包括静态刚度，动态刚度，热态刚度。机床的刚度直接影响机床的加工精度和生产率，因此机床应有足够的刚度。双头钻扩铰专机设计专机总体设计，主轴箱设计3(5) 精度要保证能加工出一定精度的工件，作为工作母机的机床必须具有更高的精度要求。机床精度分为机床本身的精度，即空载条件下的精度（包括几何精度，运动精度，传动精度，定位精度等）和工作精度（加工精度）。(6) 生产率机床的生产率通常是指单位时间内机床所能加工的工件数量。机床的切屑效率越高，辅助时间越短，则它的生产率越高。它是衡量生产技术的先进性，生产组织的合理性和工人劳动积极性的重要指标之一。对用户而言，使用高效率机床，可以降低工件的加工成本。(7) 自动化自动化机床可在无人工干预的情况下，按规定的动作要求，通过机械，电子或计算机的控制，自动完成全部或部分的加工。机床的自动化程度越高，加工精度的稳定性越好，还可以有效地降低工人的劳动强度，便于一个工人看管多台机床，大大地提高劳动生产率。(8) 成本成本感念贯穿在产品的整个生命周期内，包括设计，制造，包装，运输，使用维护，再利用和报废处理等费用，是衡量产品市场竞争力的重要指标，应尽可能在保证机床性能要求的前提下，提高其性能价格比。(9) 生产周期生产周期（包括产品开发和制造周期）是衡量产品市场竞争力的重要指标，为了快速响应市场需求变化，应尽可能缩短机床的生产周期。这就要求尽可能采用现代设计方法，缩短新产品的开发周期；尽可能采用现代制造和管理技术，缩短制造周期。 2.1.2.2 机床设计方法机床设计方法随着科学技术的进步和社会需求的变化，机床的设计理论和技术也在不断的发展。计算机技术和分析技术的飞速进步，为机床设计方法的发展提供了有力的技术支撑。计算机辅助设计和计算机辅助工程已在机床设计的各个阶段得到了应用，改变了传统的经验设计方法，使机床设计由传统的人工设计向计算机辅助设计，由定性设计向定量设计，有静态和线性分析向动态和非线性分析，由可行性设计向最佳设计过渡。数控技术的发展与应用，使得机床的传动与结构发生了重大变化。伺服驱动系统可以方便地实现机床的单轴运动及多轴联动，从而可以省去复杂笨重的机械传动系统，使其结构及布局产生很大的变化。随着生产的发展，社会需求也在发生变化。在机械制造业中，小批量生产需求日益增加，因此出现了与之相适应的 FMS（柔性制造系统）等先进制造系统。数控机床是FMS 的核心装备。前期的 FMS，可以说是“以机床为主的系统” ，即根据现有机床的特点来构成 FMS。但是，传统的机床（包括数控机床）设计时并未考虑到它在 FMS 中的应用，因此在功能上制约了 FMS 的发展。FMS 的发展对机床提出了新的要求，要求机床设计向“以系统为主的机床设计发展”方向发展，即在机床设计时就要考虑他如何更好地适应 FMS 等先进制造系统的要求，例无锡太湖学院学士学位论文4如要求具有时空柔性，与物流的可接近性等等，这就对机床设计的方法学提出了新的要求。机床的设计方法是根据其设计类型而定的。通用机床采用系列化设计方法。系列中基型产品为创新设计类型，其他为变型设计类型。有些机床，如组合机床为组合设计类型。在创新设计类型中，机床总体方案（包括运动功能方案和结构布局方案）的产生方法可采用分析式设计（又称试行设计）或创成式设计（又称解析式设计）。前者是用类比分析，推理方法产生方案，是目前创新设计一般采用的方法，后者则用创成解析的方法生成方案，创新能力强，这种方法尚在研究发展之中。 2.1.2.3 机床设计步骤机床设计步骤机床的类型和要求不同，设计步骤也不同。按新的原理进行加工的机床应按创新设计的步骤进行；成系列的机床产品应按系列化设计的步骤进行；通用化程度较高的机床产品，例如组合机床应按模块化设计的步骤进行。(1) 确定结构原理根据初步设计方案，确定被设计机床的结构原理方案的主要内容包括：用途：即机床的工艺范围，包括加工件的材料类型，形状，质量和尺寸范围等。生产率：包括加工件的类型，批量及所要求的生产率。性能指标：加工件要求的精度（用户定货设计）或机床的精度，刚度，热变形，噪声等性能指标。主要参数：即确定机床的加工空间和主要参数。驱动方式：机床的驱动方式有电动机驱动和液压驱动方式。电动机驱动方式中又有普通电动机驱动，步进电动机驱动与伺服电动机驱动。驱动方式的确定不仅与机床的成本有关，还将直接影响传动方式的确定。结构原理：主要零部件应满足的要求和结构原理，有时还需进行草图设计，确定关键零部件自制还是外协。成本及生产周期：无论是订货还是工厂规划产品，都应确定成本及生产周期方面的指标。(2) 总体设计总体设计的内容运动功能设计：包括确定机床所需运动的个数，形式（直线运动，回转运动），功能（主运动，进给运动，其它运动）及排列顺序，最后画出机床的运动功能图。基本参数设计：包括尺寸参数，运动参数和动力参数设计。传动系统设计：包括传动方式，传动原理图及传动系统图设计。总体结构布局设计：包括运动功能分配，总体布局结构形式及总体结构方案图设计。控制系统设计：包括控制方式及控制原理，控制系统图设计。总体方案综合评价与选择在总体方案设计阶段，对其各种方案进行综合评价，从中选择较好的方案。对所选择的方案进行进一步修改或优化，确定最终方案。上述设计内容，在设计过程中双头钻扩铰专机设计专机总体设计，主轴箱设计5要交叉进行。(3) 结构设计设计机床的传动系统，确定各主要结构的原理方案，设计部件装配图，对主要零件进行分析计算或优化，设计液压原理和相应的液压部件装配图，设计电气控制系统原理图和相应的电气安装接线图，设计和完善机床总装图和总联系尺寸图。(4) 工艺设计该机床的全部自制零件图，编制标准件，通用件和自制件明细表，撰写设计说明书，使用说明书，指定机床的检验方法和标准等技术文档。(5) 机床整机综合评价对所设计的机床进行整机性能分析和综合评价。可对所设计的机床进行计算机建模，得到所谓的数学化样机，又称虚拟样机。采用虚拟样机对所设计的机床进行运动学仿真，在实际样机试造出来之前对其进行综合评价，可以大大减少新产品研制的风险，缩短研制的周期，提高研制的质量。(6) 定型设计在上述步骤（三）完成后，可进行实物样机的制造，实验及评论。根据实物样机的评论结果进行修改设计，最终完成产品的定型设计。 2.1.3 二种工艺线路的比较与确定及其各分析其优缺点二种工艺线路的比较与确定及其各分析其优缺点 2.1.3.1 先加工深孔方案及工艺路线先加工深孔方案及工艺路线根据加工深孔时工件旋转而刀具不转的原理，此方案在先加工深孔时需要一个导航设备，以确保刀具能够精准地校准工件中心。在工件夹紧方面，工件左面可考虑选用三爪卡盘夹具，这样可以带动工件高速旋转。由于深孔加工的特殊要求，工件若只夹紧一侧，会由于震动而导致误差偏大，达不到工件的精度要求。故而需要设计一辅助夹具，用来夹紧工件的另一侧，以确保工件能够达到厂方要求。但由于工件需要高速旋转，此辅助夹具也必须能够高速旋转。这一特殊要求将给此辅助夹具的设计带来相当大的困难，暂考虑以同样的三爪卡盘来夹紧工件的另一侧。由于深孔加工对刀具的特殊要求，刀具在加工时需要一个导航设备，以避免刀具在加工时产生较大的偏移。经这样考虑，辅助夹具和导航设备的安装又将是另一难题。若将此两个设备以前后顺序安装于同一板垫上，则或多或少会影响加工精度。现在来考虑加工两端面孔。我们要求两端面孔要同时加工，这样不仅可以提高工作效率，对两端孔的中心线的合一也能够很好的解决，避免了先后加工两端面孔时由于拆卸工件所带来的认为误差。由于这一要求，所以对夹具的设计要进行一番考虑。现设计夹具为臂杆式，左右各一个，如“T”型状，利用液压缸夹紧，简图如图 2.2。无锡太湖学院学士学位论文6图 2.2 夹具简图综上所述，此方案需消耗人力，才力和资源比较大，成本高，方案实行比较困难。 2.1.3.2 先加工两端孔的方案及工艺路线先加工两端孔的方案及工艺路线两端面孔的加工要求同步进行，并在同时间内完成加工任务，在刀具设计方面同上方案。现在来考虑加工深孔。深孔加工要求工件高速旋转，上一方案考虑用三爪卡盘夹紧两端面里带动工件完成高速运转。此方案在实际亦不可行，现由于工件两端面孔已经加工完成，故可考虑用顶针顶住工件左端面孔，依靠机床结构对工件向左的紧压力所产生的摩擦力带动工件高速运转。根据工件右端面孔的特征，可以设计一个刀具导向套，利于机床部件运动给工件一个向左的压紧力。图 2.3 刀具导向套简图这样便可以成功地解决工件高速运转所带来的夹具设计困难问题。此方案不仅方便可行，而且成本低，运用合理，完全能够满足加工要求。 2.1.4 安装与夹紧方案的比较与确定，包括定位、夹紧、夹紧部位、形式等安装与夹紧方案的比较与确定，包括定位、夹紧、夹紧部位、形式等在同一个工序中，工件每定位和夹紧一次所完成的那部分加工称为一个安装。此次全部工序的完成需要两次定位和夹紧。如表 2-1 所示。表 2-1 铝合金缸筒的工序和安装工序号安装号安装内容设备11左右两端钻孔专业钻床22加工深孔专业钻床 2.1.4.1 定位定位在制定工件的工艺规程时，已经初步考虑了加工中的工艺基准问题，有时还绘制了双头钻扩铰专机设计专机总体设计，主轴箱设计7工序简图。设计夹具时原则上应选该工艺基准为定位基准。工件以外圆柱表面定位有两种形式，一种是定心定位，另一种是支承定位。(1) 定心定位与工件以圆柱孔定心类似，用各种卡头或弹性筒夹代替心轴或柱销，来定位和夹紧工件的外圆。有时也可以采用套筒和锥套来定位。(2) V 型块定位工件外圆以 V 型块定位是最常见的定位方式之一，两斜面夹角有60、90、120等，90V 型块使用最广泛，其定位精度和定位稳定性介于 60和120V 型块之间，精度比 60V 型块高，稳定性比 120V 型块高。使用 V 型块定位的优点是对中性好，可用于非完整外圆柱表面定位。V 型块有长短之分，长 V 型块限制 4个自由度，其宽度 B 与圆柱直径 D 之比 B/D1，短 V 型块只能限制两个自由度，其宽度有时仅 2mm。它们均已标准化，可以选用，特殊场合也可以自行设计。本设计采用的是 V 型块定位的方式。 2.1.4.2 夹紧夹紧设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：(1) 夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位；(2) 工件和夹具变形必须在允许的范围内；(3) 夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够；(4) 夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯；(5) 夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。气动夹紧装置采用空气作为夹紧装置的动力源。压缩空气具有粘度小，不污染，传送分配方便的优点。缺点是夹紧力比液压夹紧小，一般压缩空气工作压力为0.40.6MPa，结构尺寸较大，有排气噪音。液压夹紧装置的工作原理和结构基本上与气动夹紧装置相似，它与气动夹紧装置相比有下列优点：压力油工作压力可达 6MPa，因此液压缸尺寸小，不需增力机构，夹紧装置紧凑。压力油具有不可压缩性，因此夹紧装置刚度大，工作平稳可靠。液压夹紧装置噪声小。其缺点是需要有一套供油装置，成本要相对高一些。因此适用于具有液压传动系统的机床和切削力较大的场合。本设计采用的是液压夹紧装置。 2.1.5 刀具、辅具的确定刀具、辅具的确定孔加工复合刀具是由两把或两把以上单个孔加工刀具结合在一个刀体上形成的专用刀具。这种刀具在组合机床及其自动线上获得广泛使用，一般需要进行专门设计。孔加工复合刀具在组合机床及其自动线上能获得广泛应用，因为它具有以下优点：（1）生产效率高：用同类工艺复合刀具同时加工几个表面时，能使机动时间重合；用不同类型工艺复合刀具对一个或几个表面进行顺序加工时，能减少（换刀等）的辅助时间。因此，使用孔加工复合刀具能大大提高生产效率。（2）加工精度高：用孔加工复合刀具能使工件被加工表面之间获得较高的位置精度（如孔的同轴度、孔与端面垂直度等），还能减少工件的安装次数和定位误差，有利于提无锡太湖学院学士学位论文8高工件加工精度和表面质量。（3）加工成本低：用孔加工复合刀具可方便工序集中，从而减少工序或工位数量。对自动加工生产则可以大大节省投资，同时对工人的操作水平要求也较低。（4）加工范围广：用孔加工复合刀具不仅可以在实心材料上加工出孔，也可以对已有孔进行扩孔。既能加工圆柱孔、圆锥孔、螺纹孔、台阶孔以及相隔一定距离的同轴孔，还可以锪凸台、深孔平面等。但是，孔加工复合刀具与单个刀具相比较，不仅需要专门设计、制造，同时刃磨也比较麻烦。因此，孔加工复合刀具多用于成批大量生产的组合机床和自动线上。应该指出，如果复合刀具的设计、制造、刃磨、使用不当或在刀具管理上缺乏相应的措施，也难以得到预期的加工效果。综上所述，本设计采用的是孔加工复合刀具。 2.1.6 工序工序机械加工工艺过程的工序是指：一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分加工过程。本次毕业设计所要加工零件，为了简化课题，零件图已作抽象处理，只标出内孔结构以便工艺分析，其余次要结构均简略。加工零件的零件图如图 2.4。图 2.4 零件图（已抽象）其加工内容是：对左右两端钻孔加工深孔去毛刺这些加工内容安排在 3 个工序中完成，如表 2-2 所示。表 2-2 铝合金缸筒工序安排方案工序号工序内容设备1对左右两端钻孔专业钻床2加工深孔专业钻床3手工去毛刺 2.1.7 工序的集中与分散工序的集中与分散同一工件，同样的加工内容可以安排两种不同的形式的工艺规程：一种是工序集中，另一种是工序分散。工序集中有利于保证各加工面相互位置精度要求，有利于采用高生产率机床，节省双头钻扩铰专机设计专机总体设计，主轴箱设计9安装工件的时间，减少工件的搬动次数。工序分散可使每个工序使用的设备和夹具比较简单，调整，对刀也比较容易，对操作工人的技术水平要求比较低。采用高效自动化机床,以工序集中的形式组织生产,除了具有上述工序集中的优点以外,生产适应强,因而虽然设备价格昂贵,但仍然受到愈来愈多的重视。综上所述,此次加工采用的是工序集中的工艺规程。 2.1.8 确定加工工艺路线确定加工工艺路线根据上述内容,对各种方案的比较，选用先加工两端面孔再加工深孔这一方案比较合理，也比较科学，这一方案不仅降低了生产成本,提高了生产效率，同时也容易完成加工任务。工艺路线简图如图 2.5 所示。钻两端面孔钻深孔图 2.5 工艺路线简图 2.1.9 加工工序卡片加工工序卡片表 2-3 加工工序卡片产品型号零件图号01工序号1共 1 页惠发特精密机械有限公司产品名称铝合金缸筒零件名称减震器工序名称钻孔第 1 页材料牌号名称硬度ZAlSi9Mg铝合金HBS70毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制造件数铸造503001设备名称设备型号同时加工件数专用钻床1工步号共步内容刀具量具走刀长度走刀次数主轴转速切削速度进给量背吃刀量工步工时1两端专用游标29/1411000210.350.6无锡太湖学院学士学位论文10面钻孔钻头卡尺2钻深孔专用钻头游标卡尺248120801.51编制校对审核双头钻扩铰专机设计专机总体设计,主轴箱设计112.2 专机总体设计专机总体设计此次毕业设计为摩托车减震器，为了简化课题，零件图已作抽象处理，只标出内孔结构以便工艺分析，其余次要结构均简略(如图 2.6 所示)，其材料为铸铝，硬度为HBS70，加工部位及要求为：深孔即 31，表面粗糙度 0.2，其他技术要求见零件图，要求年产量为 5 万件，单班制生产。图 2.6 摩托车减震器零件图（已抽象）组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高度集中工序原则设计的一种高效率专用机床。设计组合机床前，首先应根据组合机床完成工艺的一些限制及组合机床各种工艺方法能达到的加工精度，表面粗糙度及技术要求，解决零件是否可以利用组合机床加工过程顺利进行，并达到要求的生产率，必须在掌握大量的零件加工工艺资料基础上，统盘考虑影响制定零件工艺方案，机床配置型式，结构方案的各种因素及应注意的问题。经过分析比较，以确定零件在组合机床上合理可行的加工方法（包括安排工序及工艺流程，确定工序中的工步数，选择加工的定位基准及夹压方案等）。确定工序（或工步）间加工余量，选择合适的切屑用量，相应的刀具结构，确定机床配置型式等等，这些便是组合机床方案制定的主要的内容。(1) 影响组合机床方案制定的主要因素被加工零件的加工精度和加工工序：被加工零件要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制定机床方案的主要依据。例如精度为 H7 的孔加工工序，不仅工步数多（通常 34 个），而且对于不同尺寸的孔径，也必须采取不同的工艺方法（镗或铰）。当孔与孔之间有较高位置精度要求 9 如0.05 毫米），其最后精加工应从一面进行。又如，为了加工精度为 H6，表面粗糙度为 Ra0.4 微米的孔，除采取提高机床原始制造精度和工件定位基准度并减少夹压变形等一般措施外，机床必须采取主轴高速，低进给量的加工方法没，以使切屑力尽量小，还须尽量消除主轴振动的影响，并保持稳定的小进给量（一般 f0.0 1 毫米/转），为此，机床通常采用皮带传动的精镗头，主轴设卸载装置，进给采用液压增稳系统。又如加工精度为 H6H7，直径为 80150 毫米的汽缸孔，机床一般采用立式刚性主轴结构，而不采用浮动主轴带导向加工，因为采用前，后导向加工，不仅机床结构复杂，庞大，还常因汽缸孔间距较小而不便安置导向套，同时立式加工时，切屑也易落入下导向，造成导向精度早期走失，不利于保证加工精度。采用刚性主轴结构方案时，必须根据被加工零件材料，加工部位特点及加工精度要无锡太湖学院学士学位论文12求来选择主轴结构型式和具体参数，以使主轴有足够刚度及抗振性。还必须合理布置镗刀位置，力求减少切削径向力在加工过程中产生的振动。当气缸体缸孔孔间距及平行度要求精度较高（0.020.03 毫米），缸孔对定位基准位置精度要求高于0.05 毫米时，通常采用由单个精镗头组成的多轴机床结构方案，目的是各精镗头可单独调整位置。为提高机床工作过程中的稳定性，镗头滑台应采用矩型三角型导轨型式，并把机床设计成10或者 45倾斜式。被加工零件特点：这主要指零件的材料，硬度，加工部位的结构形状，工件刚性，定位基准的特点等。它们对机床工艺方案制定有着重要的影响。同样精度的孔，因材料，硬度的不同，其工艺方案也不同，如钢件一般比铸铁件的加工工步数多。加工薄壁易振的工件，安排工序时，必须考虑防止共振。加工箱体零件多层壁同轴线等直径孔，通常在一根镗杆上安装多个镗刀头进行镗削，退刀时，要求工件（夹具） “让刀” ，镗刀头周向定位3。若工件刚性不组，安排工序就不能过于集中，以免因同时加工表面多造成工件受力大，振动及发热变形而影响加工精度。还必须十分重视被加工零件在组合机床加工前完成的工序及毛坯或半成品质量。对加工余量很大或铸造质量较差的零件安排预加工工序。被加工零件的特点在很大程度上决定了机床采取的配置型式。一般来说，孔中心线与定位基准面平行且需由一面或几面加工的箱体见宜采用卧式机床；立式机床适宜加工定位基面是水平的被加工孔与基面相垂直的工件，而不适宜加工安装不方便或高度较大的细长工件。对大型箱体件，采用单工位机床加工较适宜；而中小型零件则多采用多工位机床加工。零件的生产批量：零件的生产批量是决定采用单工位，多工位或自动线，还是按中小批生产特点设计组合机床的重要因素。有时从工件外形及轮廓尺寸看，本来可以采取单工位固定式夹具的机床配置型式，但由于生产批量较大，就不得不采取多工位的机床方案以使装卸工件时间与机动时间重合。被加工零件的生产批量越大，工序安排一般趋于分散。而且，其粗，半精，精加工应分别在不同机床上完成。对于中小批量生产情况，则要力求减少机床台数，此时应将工序尽量集中在一台（多工位）或少数几台机床上加工，以提高机床利用率。机床使用条件：车间布置情况：车间内零件输送滚道的高度将直接影响机床装料高度。当工件输出，机床通常不能安置中间导向（采取特殊机构时除外）。如果车间面积有限，则要限制机床轮廓尺寸。有的机床安装在楼上，则对机床单位面积重量有严格要求。此外，生产线的工艺流程方向，机床在车间的安装位置等也对机床配置方案有一定影响。工艺间的联系：工件到组合机床加工前，其毛坯或半成品必须达到一定要求，否则，会造成工件在机床夹具上定位和夹紧不可靠，甚至造成刀具损坏，或者不能保证要求的加工精度。如果在组合机床上加工以后，还要转到其他机床上加工，而工件没有预先加工出保证精度的有关定位基面，那么组合机床应考虑为下道工序加工出定位基面。使用厂的技术能力和自然条件：如果使用厂没有相当能力的工具车间，制造，刃磨复杂的整体复合刀具有困难，则制定方案时，应避免采用此类刀具，必要时，可增加机双头钻扩铰专机设计专机总体设计,主轴箱设计13床工位，以便采用一般刀具分散加工。 2.2.1 确定专机的驱动方式，切削力，切削功率、电动机选择等计算确定专机的驱动方式，切削力，切削功率、电动机选择等计算 2.2.1.1 切削力切削力 P、切削扭矩、切削扭矩 M、切削功率、切削功率 N 6.08.026HBfDP （2.1） 6.08.09.110HBfDM （2.2） DvMN14.39740 （2.3）式（2.1）中：P切削轴向力（牛）； D钻头直径（毫米）；式（2.2）中：f每转进给量（毫米/转）；M切削扭矩（牛毫米）；f 、v 查表表 2-4 采用硬质合金刀具钻削的 v 及 f铸铁铜、铝及其合金加工直径mmv m/minf mm/rv m/minf mm/r102020303040405050508045754070356530600.20.40.30.60.40.80.51.00.61.260905585508045754070 0.20.5 0.31.5 0.41.8 0.52.0 0.62.5切削力6.08.0126HBfDP6.08.07035.04326N7.6176切削扭矩 6.08.09.1110HBfDM mmN701237035.043106.08.09.1切削功率 DvMN14.3974011 KW12.14314.397402170123切削力 6.08.0226HBfDP N5.50277035.035266.08.0切削扭矩 6.08.09.1210HBfDM mmN474297035.035106.08.09.1切削功率 DvMN14.3974022无锡太湖学院学士学位论文14 KW93.03514.397402147429切削力 6.08.0326HBfDPNP20837035.05.14266.08.03切削扭矩 6.08.09.1310HBfDM mmN88907035.05.14106.08.09.1切削功率 DvMN14.3974033 KW421.05.1414.39740218890 KWPPP05.293.012.121查设计手册电机功率为 2.2 kw 型号 Y100L1-4在主电机选用时，两端切削选择切削功率大的一台计算，另一台用相同的电机和主轴箱以简化设计。当确定了切削扭矩 M 以后，便可根据扭转刚度初定主轴及传动直径，计算公式为：25.0100MBd （2.4）式（2.4）中：M切削扭矩mmN B系数，根据主轴或传动轴在 1 米长度上允许最大扭转角按表 2-5 选择。表 2-5 系数允许最大扭转角（度/米）1/41/2111/2221/2B0.730.620.520.470.440.42通常，主轴允许最大扭转角为 1/2 度/米，则 B=0.62，传动轴允许最大扭转角可按 1 或 11/2度米选取，则 B=0.52 或 B=0.47。25.0100MBd=mm301007012362.025.0 2.2.1.2 V 带传动的设计计算带传动的设计计算V 带设计已知数据：传递功率 P，带轮转速，工作条件，及外轮廓尺寸要求等。设计双头钻扩铰专机设计专机总体设计,主轴箱设计15内容包括：确定 V 带的型号；标准长度；根数；中心距；带轮直径、材料和结构；张紧力以及对带轮轴的压力等。工作情况系数 KA，查表 2-6。表 2-6 工作情况系数 KA原动机（一天工作时数，h）I 类II 类工作机1010161610101616载荷平稳液体搅拌机；离心式水泵；通风和鼓风机（7.5KW）；离心式压缩机；轻型运输机1.01.11.21.11.21.3载荷变动小带式运输机（运送砂石、谷物）；通风机（7.5KW）；发电机；旋转式水泵；金属切削机床；剪床；压力机；印刷机；振动筛1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大螺旋式运输机；斗式提升机；往复式水泵和压缩机；锻锤；磨粉机；锯木机；和木工机械；纺织机械1.21.31.41.41.51.6载荷变动很大破碎机（旋转式、颚式等）；球磨机；棒磨机；起重机；挖掘机；橡胶辊压机1.31.41.51.51.61.8注：I 类直流电动机、Y 系列三相异步电动机、汽轮机、水轮机； II 类交流同步电动机、交流异步滑环电动机、内燃机、蒸汽机。单班 KA取 1.1计算功率 Pc PKPAC （2.5） KW42.22.21.1V 带型号，由机械设计普通 V 带选型图，确定带轮基准直径 D1、D2小带轮直径 D1 查下表 2-7表 2-7 V 带带轮最小基准直径)(minmmD和基准直径系列)(mmD型号YZABCDE最小基准直径 Dmin205075125200335500基准直径系列 D20，22.4，25，28，31.5，35.5，40，45，50，56，63，71，75，80，85，90，95，100，106，112，118，125，132，140，150，160，170，180，200，212，224，236，250，265，280，300，315，355，375，400，425，450，500，530，560，600，630，670，7无锡太湖学院学士学位论文1610，750，800，900，1000选取mmD1001大带轮直径 D2 1212DnnDmm14510010001450 （2.6）按上表圆整mmD1452 2.2.1.3 验算带速验算带速 v 10006014.311nDv （2.7） sm59.7100060145010014.3要求带速在 525 之间，smv59.7 带速符合要求。 2.2.1.4 确定确定 V 带长度带长度 Ld 和中心距和中心距 a若没有给定中心距，可按2102127.0DDaDD （2.8）初取中心距mma4000，由下式初算带的基准长度 L 02122104214.32aDDDDaL （2.9） mm11864004100145214510014.340022由机械设计P48 表 4.3 圆整基准长度mmLd125020LLaad （2.10）mm432211861256400 2.2.1.5 验算小带轮包角验算小带轮包角1 3.57D-D180121a （2.11） 1201743.57432100-145180 2.2.1.6 确定确定 V 带跟数带跟数 z单根 V 带试验条件下许用功率0P查表 KWP32.10传递功率增量0P KWP13.00包角系数K 99.0K长度系数LK 93.0LKLCKKPPPz00 （2.12）双头钻扩铰专机设计专机总体设计,主轴箱设计17 27.293.099.013.032.142.2取整 z =3 2.2.1.7 计算初拉力计算初拉力 F0 205.2500qvZVKKPFC （2.13）每米带质量 q 由下表 2-8表 2-8 普通 V 带剖面尺寸型号尺寸YZABCDE带宽（mm）5.38.51114192732顶宽（mm）6101317223238高度（mm）46810.513.51923.5锲角 40每米长质量q(kg/m)0.020.060.100.170.30.620.90q =0.1 Kg计算单根 V 带初拉力的最小值 F0： 205.2500qvZVKKPFC N8.8659.71.059.7399.099.05.242.25002 2.2.1.8 计算压轴力计算压轴力 Q 2sin210FzQ （2.14） N5202174sin8.8632 2.2.2 基本参数（尺寸）设计基本参数（尺寸）设计表 2-9 基本参数（尺寸）设计1长2650mm2宽750mm3高1250mm4前备量50mm5后备量70mm6滑台行程78mm 2.2.3 传动系统设计传动系统设计 2.2.3.1 滚珠丝杠副传动机构滚珠丝杠副传动机构(1) 特点滚珠丝杠螺母机构是回转运动与直线运动相互转换的传动装置。无锡太湖学院学士学位论文18摩擦损失小、传动效率高滚珠丝杠螺母机构的传动效率可达 0.920.96，是普通滑动丝螺母机构的 34 倍，而驱动转矩仅为滑动丝杠螺母机构的 25%。运动平稳，摩擦力小、灵敏度高、低速时无爬行由于主要存在的是滚动摩擦，不仅动、静摩擦因素都很小，且其差值很小，因而启动转矩小，动作灵敏，即使在低速情况下也不会出现爬行现象。轴向刚度高、反向定位精度高由于可以完全消除丝杠与螺母之间的间隙并可实现滚珠的预紧，因而轴向刚度高，反向时无空行程，定位精度高。传动具有可逆性、不能自锁由于摩擦因数小、不能自锁，因而使该机构的传动具有可逆性，即不仅可以把旋转运动转化为直线运动，而且还可以吧直线运动转化为旋转运动。由于不能自锁，在某些场合，如传动垂直运动时应附加制动装置或防止逆转的装置，以免工作台等因自重下降。(2) 滚珠丝杠副的结构形式滚珠的循环方式可分为内循环和外循环两大类型。滚珠在循环过程中与丝杠始终保持接触的称为内循环。内循环滚珠的回路短，滚珠数目少，流畅性好，摩擦损失小，传动效率高，且径向尺寸紧凑，轴向刚度高。但此种循环方式不能用于多头螺纹传动，回珠槽形状复杂，需要用三坐标数控铣床加工。适用于各种高灵敏、高刚度的精密进给定位系统。重载荷、多头螺纹、大导程不宜采用。滚珠在循环回路中与丝杠脱离接触的称为外循环。根据滚珠循环回路结构形式的不同可分为螺旋槽式、插管式和盖板式等。螺旋槽式的结构在螺母体上的回珠螺旋槽与回珠孔不易准确平滑连接，拐弯处曲率变化较大，滚珠运动不平稳。挡珠机构刚性差，易磨损，适用于一般机床，在高刚度传动和高速运转的场合不宜采用。插管式滚珠螺母是利用插入螺母的管道作为回珠槽，分为凸出式插管型和内包式插管型。其结构简单，工艺性优良，适合成批生产。回珠管可设计制造成较理想的运动管道。适用于重载荷传动、高速驱动及精密定位系统。在大导程、小导程、多头螺纹中显示出独特优点，目前应用最广泛的结构。(3) 滚珠丝杠副的预紧滚珠丝杠副6的预紧方式主要有三种：增大钢球直径、变位导程和垫片预紧。表 2-10 滚珠丝杠副预紧方式特点与应用增大钢球直径只适用滚道截面为双圆弧形。预紧后，滚珠与滚道呈四点接触，因而，摩擦阻力较大，易发热，预加载荷小时预紧转矩平稳。适用于预紧力较小的场合，若预紧力过大，则装配困难。结构最简单，轴向尺寸最小，消除双螺母形位误差的影响。单螺母预紧变位导程钢球两点接触。由于只用一个螺母，消除应垫片或螺母制造误差产生螺母的倾斜而影响预紧转矩。因此，预紧转矩平稳，但承载较小,结构简单，尺寸紧凑，避免了双螺母形位误差的影响，使用中不能随时调整，只适用于中小负荷的场合。双螺母预紧垫片预紧修磨垫片厚度，使两螺母间产生轴向位移。结构简单，装卸方便，刚度高。调整不便，滚道有磨损时，不能随时消除间隙和进行预紧。钢球两点接触。丝杠副承载能力大，可施加较大预加载荷，预加载荷小时预紧转矩平稳。适合于高负载、有定位精度要求的双头钻扩铰专机设计专机总体设计,主轴箱设计19场合。螺纹预紧旋转前螺母可使双螺母产生轴向相对位移，达到调整轴向间隙的目的，用后螺母进行锁紧。结构简单、调整方便，其缺点是调整量难以精确控制。齿差预紧旋转前螺母可使双螺母产生轴向相对位移，达到调整轴向间隙的目的，用后螺母进行锁紧。结构简单、调整方便，其缺点是调整量难以精确控制。滚珠丝杠预紧力的大小应使得滚珠丝杠副在承受最大轴向工作载荷时，丝杠螺母副部出现轴向间隙为最好，要求预紧力的数值应大于最大轴向工作载荷的 1/3。由于双螺母机构加预载后会引起附加摩擦力矩，因此还要考虑效率与寿命问题。所以一般取预紧力tFF310 （2.15）式（2.15）中： 0F预紧力 tF最大轴向载荷这时滚珠丝杠与螺母的接触变形量比无预紧力时减少21。(4) 滚珠丝杠副的支承形式机床进给系统要求获得较高的传动刚度，除了加强滚珠丝杠螺母本身的刚度外，滚珠丝杠的正确安装及其支承的结构刚度也是不可忽视的因素。滚珠丝杠螺母机构安装不正确以及支承刚度不足，还会使滚珠丝杠的使用寿命大大下降。常见的丝杠安装形式有：一端固定，一端自由这种支承形式结构简单，丝杠的轴向刚度比两端固定低，丝杠的压杆稳定性和临界转速都较低，设计时尽量使丝杠受拉伸。对于行程小、转速较低的短丝杠和竖直的丝杠可采用悬臂支承机构。两端游动两端支承的安装方法属于一般的安装方法，适用于中等转速的场合。一端固定，一端游动对于高精度、中等转速的较长的卧式安装丝杠，为了防止热变形造成丝杠伸长的影响，常采用一端轴向固定的支承方式。两端固定对于高精度、高速旋转地滚珠丝杠应采用两端固定的安装方式。由于现在的机床都采用的滚珠丝杆传动机构，本设计的双头加工机床的传动机构采用的是内循环，一端固定、一端自由的滚珠丝杠副。 2.2.4 三图一卡的设计三图一卡的设计 2.2.4.1 被加工零件工序图的设计被加工零件工序图的设计(1) 被加工零件工序图的功用被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示一台专用机床或一条生产线上完成的工艺内容，加工部位的尺寸，精度和表面粗糙度，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，质量和在本机床加工前的毛坯图样等。它是在原有零件图样的基础上，以突出本机床或生产线的加工内容，加上文字说明绘制的。它是专用机床设计的主要依据，也是制造及使用时检验和调整机床的重要技术文件。(2) 被加工零件工序图表示的内容本机床加工前被加工零件是毛坯，需标明毛坯种类、精度和加工余量等；如是已经无锡太湖学院学士学位论文20加工的半成品，应标明已加工面的部位、尺寸和已达到的技术要求。加工用的定位基准、辅助支承和夹紧部位及方向，以及它们与主要加工部位之间的尺寸和精度，以便依此进行夹具的设计。零件的加工部位、尺寸和精度、表面粗糙度、位置尺寸和技术要求。被加工零件的名称及编号、材料、硬度、质量等。(3) 被加工零件工序图的绘制用细实线画出被加工零件的形状和轮廓尺寸，以及与机床、夹具设计有关的部位和尺寸。如要设计中间导向时，应画出工件内部的形状和尺寸，以便检查夹具的中间导向与工件、刀具是否相碰，以及刀具是否可以通过。用粗实线画出本机床上加工的部位，并标出本道工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、位置尺寸及精度和位置要求。凡本工序保证的尺寸、角度等，均应在尺寸数据下面画粗实线表示，加工部位的位置尺寸应从定位基面标注。为便于加工和检查，尺寸应采用直角坐标系标注。当设计基准与定位基准不重合时，必须对加工位置的位置尺寸精度进行分析和换算。不对称公差的尺寸应换成对称公差尺寸，以便进行夹具和主轴箱设计时，确定夹具导向孔和主轴孔的位置尺寸。有时在设计基准和定位基准不重合时，将工件某一主要孔的位置尺寸从定位基准标注，其余孔的位置尺寸均以此主要孔为基准标注，避免尺寸链转换计算的影响，保证加工精度。标注加工定位基准、夹紧部位和夹紧方向及表面粗糙度等。采用约定的符号标注出加工定位基准、夹紧位置及方向、辅助支承等，为设计人员提供参考依据。注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度、质量、被加工部位的加工余量。绘制生产线的被加工零件工序图时，不按各台机床绘制，一般按全线或工段来绘制，并表示出与工件传送设备有关的图形、尺寸及精度要求。本次毕业设计零件加工要求深孔直径 31，深孔表面粗糙度 0.2，深孔面与端面的垂直度 0.052。工件左端面用固定锥销顶住，限制了工件的 3 个自由度，即 X，Y，Z 轴的平移运动，此为第一定位基准面。工件右端面用刀具导向套顶住，孤立地看，由于刀具导向套在 Z 方向上可以移动，因此只限制了两个自由度，即 X 轴和 Y 轴的平移运动，但若与前顶锥销一起考虑，则刀具导向套实际限制的是工件的 X 轴和 Y 轴的转动。至此，工件的自由度得到合理的限制，没有欠定位，达到加工要求。根据定位基准的选择原则，选择工件的左端面为定位基准，利用刀具导向套向左的压紧力夹紧工件，根据夹紧力作用方向应有利于工件的准确定位原则，一般要求主要夹紧力应垂直指向主要定位面，故此夹紧设备的设计与选择是合理的。根据以上的分析和论述，此工件的加工所需要的各方面要求均已达到，机床的可靠性稳定，设计合理。工件的工序图如图 2.7 所示。双头钻扩铰专机设计专机总体设计,主轴箱设计21图 2.7 工序图 2.2.4.2 加工示意图设计加工示意图设计(1) 加工示意图的作用加工示意图是根据生产率要求和工序图要求而拟定的机床工艺方案，表达了被加工零件在机床上的加工过程和加工方法，是工件、刀具、夹具和机床各部件间的相对位置关系图，是刀具、辅具、夹具、电气、液压、主轴箱等部件设计的重要依据，是机床布局和机床性能的原始要求，是机床试车前对刀和调整的技术资料。(2) 加工示意图表示的内容1) 加工部位结构尺寸、精度及分布情况。2) 刀具、刀杆及其与主轴的联接情况。3) 导向结构以及大镗杆的托架机构。4) 上述各类结构的联系尺寸、配合尺寸及必要的配合精度。5) 切削用量。6) 工作循环及工作行程。7) 多工位机床的工位区别及每个工位的上述内容。8) 工件名称、材料、加工余量、切削液以及是否需要让刀等。9) 工件加工部位向示图，并在向示图上编出孔号。(3) 加工示意图的绘制方法加工示意图的绘制方法如下：按比例绘制工件的外形及加工部位的展开图。工件的非加工部位用细实线画，加工部位则用粗实线画。工件在图中允许只画出加工部分。多孔同时加工时对相邻距离很近的孔必须严格按比例绘制，以便检查相邻轴承、主轴、导向套、刀具、辅具是否干涉8。根据工件加工要求及选定的加工方法确定刀具、导向套及托架的形式、位置及尺寸，选择主轴和刀杆。多孔同时加工时，找出其中最深的孔，从其加工终了位置开始，依次画出刀具、导向套或托架示意图、刀杆和主轴，确定各部分轴向联系尺寸，最后确定主轴箱端面的位置。以确定的主轴箱端面位置，画其余各轴时，先确定刀具和主轴的尺寸，最后确定刀杆的长度尺寸。各部分轴向联系尺寸的确定方法如下：导向套的选择。在专用机床上加工孔，除采用刚性主轴加工外，工件的尺寸和位置精度主要取决于夹具导向套。因此，必须正确地选择导向套结构、导向套类型、参数和精度。无锡太湖学院学士学位论文22导向套的类型通常分为两类，一类是固定式导向套，即刀具导向部分与导套之间既有相对移动；另一类是旋转式导向套，刀具导向部分与导套之间只有相对移动而无相对转动。相对转动线速度小于 20m/min 时，时常采用固定式导向套；大于 20m/min 时，为避免刀杆与导向套摩擦发热变形，产生“别劲”现象，应选用旋转导向。导向套的数量应根据工件形状、内部结构、刀具刚性及加工精度等情况决定。通常钻、扩、较单层壁小孔，或镗、扩、铰深度不大的孔时，采用单个导向套；在工件铸孔上扩孔时，为加强刀具导向刚性，采用双导向套；当刀杆悬伸较长或扩、铰孔位置精度要求较高时，有时需采用长导向套、双导向套或多导向套加工。导向套的主要参数通常指：导套的直径及公差配合，导套的长度及导套到工件端面距离。这些参数根据已确定的导向套类型、工件形状、加工精度及刀具刚性等确定。固定式导线套的长度取刀具导向部分直径的 24 倍，导向套直径大者取小值，直径小时取大值。旋转导向套的长度应取导向部分直径的 23 倍。确定导向套离工件端面的距离。导向套离工件端面的距离一般按加工孔径的 11.5倍取值，加工铸铁件时取小值，加工钢件时取大值。为便于排屑，钻头尾部螺旋槽应露出导向套外端的距离不少于 3050mm。以上面确定的尺寸为基础，选取钻头的标准出长度，确定刀具的伸出长度，即接杆部离导向套的距离。初定主轴类型、直径、外伸长度。主轴的尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削转矩，由转矩初定主轴的直径，再根据主轴系列参数标准选择主轴端部的内、外径及外伸长度。对精加工主轴，不能按切削转矩来确定主轴直径，因为精加工时余量很小，转矩就很小，如按此转矩确定主轴直径，将造成主轴刚性的不足。确定这类主轴直径是根据工件加工部位孔的尺寸确定镗杆直径，由镗杆直径确定浮动卡头规格尺寸，进而确定主轴尺寸。选择刀杆的规格和主要尺寸。根据主轴端部的内径或莫氏锥号，在刀杆的设计标准中选出刀杆的规格和主要尺寸，其中包括刀杆出纳长度的推荐范围。在此可选范围内的最小值。确定主轴箱端面的位置。1)在同一工位、同一加工面上，加工相同结构、尺寸和精度加工表面的主轴结构是相同的，只需画出一根即可。但必须在该主轴上标注所有相同主轴的轴号（与工件的孔号相对应）。2)对一些标准的通用结构，如钻头接杆、丝锥夹头、浮动卡头及钻、镗主轴悬伸部分等，可以不剖视。一些钻用结构应剖视。3)标注主轴端部外径和内孔径（D/d），悬伸长度，刀具各段直径及长度，导向的直径、长度、配合，工件距导向套端面的距离等。还须标注刀具托架与夹具之间的尺寸、工件本身和加工部位的尺寸和精度等。4)确定动力部件的工作循环。动力部件的工作循环是根据加工工艺的需要确定的，它是指动力部件从原始位置开始的动作过程。一般包括快速引进、工作进给和快速退回等。有时工作循环还有中间停留、多次往复进给、跳跃进给等。5)工作行程长度的确定。双头钻扩铰专机设计专机总体设计,主轴箱设计23 工作进给长度 l工进。工作进给长度等于被加工部位的长度（多轴加工时按加工最长的孔计算）与刀具切入长度和切出长度之和。切出长度根据加工类型的不同，取5+0.3dmm，d 为钻头的直径；切入长度可根据工件端面误差确定，一般为 510mm。本设计中工作进给长度取 19.5mm。快速退回长度。一般在固定式夹具的钻、扩、铰孔机床上，快速退回长度必须保证所有刀具都退进夹具导套内，不影响装卸工作即可。对于夹具需要回转和移动的机床，快速退回长度必须把刀具、托架、活动钻模板以及定位销等都退离到夹具运动时可能碰到的范围以外，或不影响装卸工件的距离。本设计快速退回长度取 78mm。快速引进长度。快速引进是动力部件把刀具快速送到工件进给开始的位置。本设计中应等于快速退回长度减去工作进给长度。动力部件总行程长度。动力部件总行程长度除必须满足工作循环工作行程要求外，还需考虑调整和装卸刀具的要求，即考虑前备量和后备量。前备量是指当刀具磨损或补偿安装制造误差，动力部件可以向前调整的距离。后备量是指刀具连同接杆一起从主轴上取出时，保证刀具退离导套外的距离大于接杆插入主轴孔内（或刀具从接杆中取出时，大于刀具插入接杆孔内）的长度。本设计前备量取 50mm，后备量取 70mm。6) 最后在加工示意图上标注必要的说明，如工件的图号、材料、硬度、加工余量、工件有否让刀运动等。图 2.8 加工示意图 2.2.4.3 机床联系尺寸图设计机床联系尺寸图设计(1) 机床联系尺寸图的作用机床总联系尺寸图清楚地表明了机床的形式和布局，规定各部件的轮廓尺寸及相互间的装配关系和运动关系，是开展各部件设计的依据。(2) 机床联系尺寸图表示的内容1) 机床的布局形式无锡太湖学院学士学位论文242) 通用部件的型号和规格3) 主要专用部件的轮廓尺寸4) 工件及各部件间的主要联系尺寸及运动尺寸5) 电动机功率(3) 机床总联系尺寸图中主要联系尺寸的确定装料高度尺寸的确定装料高度是指工件安装基面与地面的距离，应根据工件的大小和车间传送线高度来确定。根据我国具体情况，对于一般卧式机床、生产线和自动线，装料高度定为 850mm及 1060mm 两种，特殊的机床装料高度可取至 1200mm1300mm。夹具轮廓尺寸的确定确定夹具轮廓尺寸时，除考虑工件的轮廓尺寸、形状、具体的结构外，还要考虑定位元件、夹紧机构、导向机构的布置空间，以及夹具底座与其它部件连接所需要的尺寸。夹具底座的高度一般不小于 240mm。如夹具的结构比较复杂，应在制定方案阶段绘制夹具草图，以便确定的夹具外廓尺寸比较可靠。中间底座尺寸的确定在确定中间底座长、宽方向尺寸时，应考虑中间底座上面安装夹具底座后四周应留70mm100mm 宽的切削液回收凹槽。确定中间底座高度方向尺寸时，应考虑切屑的储存及排除，切削液的储存。切削液池的容量应不小于切削液泵 510min 的流量，一般中间底座高度总是大于 540mm。主轴箱轮廓尺寸的确定对于一般钻、镗类组合机床主轴箱的厚度有两种尺寸规格：卧式为 325mm，立式为340mm。确定主轴箱尺寸时主要是确定主轴箱的高度和宽度及最低主轴高度。该尺寸是根据工件需要加工的空的分布距离、安置齿轮的最小距离来确定。前、后备量的确定前备量是指当刀具磨损或补偿安装制造误差，动力部件可以向前调整的距离。后备量是指刀具连同接杆一起从主轴上取出时，保证刀具退离导套外的距离大于接杆插入主轴孔内（或刀具从接杆中取出时，大于刀具插入接杆孔内）的长度。本设计前备量取50mm，后备量取 70mm。(4) 机床总联系尺寸图的绘制方法与步骤1) 纵向和高度方向尺寸基准线的确定用双点画线画出被加工零件的长度和高度方向的轮廓线。以工件两端面间距离的垂直平分线作为机床纵向尺寸的基准线，以工件上被加工的最低孔中心作为机床高度方向尺寸的基准线。2) 纵向尺寸的确定3) 确定高度方向尺寸4) 画左视图画左视图的目的是清楚地表示各部件宽度方向的轮廓尺寸及相关位置。5) 表示运动部件的终点和原始状态以及运动过程中的情况双头钻扩铰专机设计专机总体设计,主轴箱设计25用细实线表示运动部件的终点和原始状态，及运动过程中的情况。对于动力部件，必须绘出退回到终点的位置，以便确定机床最大轮廓尺寸。对于回转工作台、移动工作台，需绘出工作台运动时的包络范围，以便检查动力部件退回到终点位置时，刀具、托架等已处于该包络范围以外，不会产生碰撞。6) 标注标明工件、夹具、动力部件、中间底座与机床中心线之间的位置关系。特别当工件加工部位对工件中心线不对称时，动力部件对于夹具和中间底座也不对称，此时应注明它们相互间偏离的尺寸。标明电动机的型号、功率、转速，标注各部件的主要轮廓尺寸，并对机床的所有部件进行分组编号，作为部件和零件设计的依据。7) 画出各运动部件的工作循环图在进行各部件具体设计过程中，如发现机床总联系尺寸图中确定的某些尺寸不合理，甚至无法实现，不允许孤立的加以修改，必须在机床总联系尺寸图上，对相关的尺寸统筹考虑后再进行修改，以免产生设计工作的混乱和造成错误。在机床各组成部件设计完成后，以机床总联系尺寸图为基础进行细化，添加必要的电气、液压控制装置、润滑冷却、排屑装置等，并加以文字说明及技术要求，就成为机床总图。本机床尺寸联系图见图 2.9。图 2.9 机床尺寸联系图 2.2.4.4 生产率计算卡生产率计算卡(1) 生产率计算卡的作用生产率计算卡是反映机床工作循环过程及每一过程所用时间、切削过程作选择的切削用量、该机床生产率和负荷率；同时反映索设计机床的自动化程度。通过生产率计算卡的编制，可以分析索制定的机床方案是否能满足生产要求及使用是否合理。(2) 生产率和负荷率的计算方法无锡太湖学院学士学位论文26单件作业时间 T作（min），单件作业时间是指机床加工一个工件所消耗的机动时间与辅助时间之和，即辅机作TTT （2.16）式（2.16）中，T机为机动时间（min），1f1机vLT；L1为工作进给行程（mm）；Vf1为工作进给速度（mm/min）；T辅为辅助时间（min）。4322f24321辅tttvttttLT （2.17）式（2.17）中，t1为空行程时间，即快速进给和快速退回的时间（min）；L2、vf2为分别为快进行程长度（mm）和快进速度（mm/min）；L3、vf3为分别快退行程长度和快退速度（mm/min）；t2为死挡铁停留时间（min），当加工沉孔、止口锪窝、光整表面时，在加工终了位置无进给状态下刀具相对工件旋转的时间，一般相当于主轴转 10r 左右的时间；t3为工作台转位时间（min），一般取 0.1min 左右；t4为装卸工件时间（min），它取决于工件质量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度，据统计分析一般为 0.51.5min，确切数据根据实际情况而定。对于多动力头的机床，应首先选取机床上的机动时间与辅助时间最长的那个动力头作为计算基础，其他动力头的循环时间只要在此时间范围内，可不予以考虑。如果其他动力头的工作时间比计算的早，结束时间比计算的晚，单件作业时间应包括提前和晚结束的时间。机床理想生产率 Q0（件/h）可由下式计算：作060TQ （2.18）实际生产率（件/h）为：KNQ1 （2.19）式（2.19）中，N 为年生产纲领（件），K 为机床全年有效工作时间（h），K 值可选取 0.9 机床负荷率为01QQn （2.20）一般单机取 n=75%90%，若机床生产率不能满足要求，即1,10nQQ，则必须修改机床的设计方案，提高其工作效率，或采取多台机床并行工作。生产率计算卡见下图 2.10。双头钻扩铰专机设计专机总体设计,主轴箱设计27图 2.10 生产率计算卡3 主轴箱的设计主轴箱的设计3.1 主轴箱及其卸荷机构主轴箱及其卸荷机构主轴箱是机床的主要部件之一，按专用要求进行设计由通用零件组成，其主要作用是根据被加工零件的加工要求，安排主轴位置，并将动力和运动由电机或动力部件传给工作主轴，使之得到要求的转速和转向。机床主轴箱不仅要能保证较高的生产率和一定的加工质量，操作方便省力、外形美观，同时主轴箱的制造和装配工作也都要容易，检修方便、成本低等，也就是说，主轴箱必须满足使用和工艺两方面的要求：(1) 使用要求1) 运动特性机床主轴箱必须满足在拟订机床传动系统时所决定的运动特性，并且转速误差不超过允许数值。无锡太湖学院学士学位论文282) 功率和扭矩根据加工需要；要求机床主轴箱既要能传递一定的功率也要能传递最大的扭矩。3) 刚度、强度耐磨和抗震。为保证主轴箱的零件能够正常地运转和达到加工质量方面的要求。各种零件应具有足够的强度，必要的刚度和抗震性能，同时为延长机床的使用期限，也要具有良好的耐磨性能，或在磨损后能够调整补偿，这时除了选择适当的传动机件和材料外，也应该注意变速箱的整体构造，以便可使受力合理分布，减少受力变形以提高刚度，以及注意选择便于补偿磨损的构造。4) 高效率随着现代机床的功率日渐加大，提高主轴箱的传动效率，以减少损失的意义将格外重大，这除了可以在设计变速箱是注意采用高效率的传动机件和提高零件加工和装配质量外，缩短传动路线，尤其是高速的传动路线和减少空转零件也是提高效率的有效方法。5) 运动平稳和无噪音主轴箱的零件运转平稳可以提高工件的加工质量，这可以由采用运转比较平稳的零件，如传动带，蜗杆蜗轮等传动方式和提高零件的加工和装配质量得到。6) 便于操作和安全7) 便于观察，调整和检修主轴箱各零件的运转情况应便于观察，以便及时发现问题8) 防尘，防漏主轴箱应封闭严密，以防止灰尘、污物、冷却液等侵入和润滑油流出。(2) 工艺要求101) 构造简单构造简单带来很多优点，可以提高加工的精度和光度，便于使用和维护，以及节省材料和降低成本为此应少用构造复杂的机件和减少零件的数量。2) 容易加工主轴箱的各种零件，尤其是比较复杂的箱体应使其容易加工，例如尽可能使轴孔同心，箱体的孔径应向一侧逐渐缩小，以便于从一侧加工，但是在成批生产而利用专用机床时，或小量生产而可以利用有转台镗床时也可以不受这种限制。箱体外表的突出部分最好位于一个平面上以便于同时加工孔内有槽或螺纹都不便于加工，应尽可能避免。3) 采用标准通用零件应尽量减少专用件，而采用标准件或通用件，同时配合直径、螺纹种类、齿轮模数也应限制到最少的种类。4)便于装配应尽可能减少装配的劳动量。双头钻扩铰专机设计专机总体设计,主轴箱设计29图 3.1 卸荷机构主轴箱添加了卸荷机构，卸荷机构简图如上图所示；主轴和带轮之间常常发生强烈的振动，破坏和干扰了正常的切削加工，是一种极其有害的现象。当主轴发生震动时，工件表面质量恶化，产生明显的表面振纹，工件的粗糙度增大，这时必须降低切削用量，使机床的工作效率大大降低。强烈振动时，会产生崩刃现象。由于振动，将使机床和刀具磨损加剧，从而缩短机床和刀具的使用寿命。主轴箱的运动由电动机经皮带传入。为了改善主轴箱运动输入轴的工作条件，并使传动平稳，主轴箱运动输入轴上的皮带轮常采用卸荷机构。如图所示，皮带轮与花键套用螺钉连接成一体，支承载法兰内的两个向心球轴承上，而法兰则固定在主轴箱体上。这样，皮带轮可通过花键套带动轴旋转，而皮带的张力经法兰直接传至箱体，轴便不致受横向力作用产生弯曲变形，提高了传动的平稳性。3.2 主轴的结构型式主轴的结构型式图 3.2 主轴简图 3.2.1 主轴的构造主轴的构造主轴的构造和形状主要决定主轴上所安装的刀具、夹具、传动件、轴承等零件的类型、数量、位置和安装定位方法等。设计时还应考虑主轴加工工艺性和装配工艺性。主轴一般为空心阶梯轴，前端径向尺寸大，中间径向尺寸逐渐减小，尾部径向尺寸最小。 3.2.1.1 主轴的材料和热处理主轴的材料和热处理主轴的材料应根据载荷特点、耐磨性要求、热处理方法和热处理后变形情况选择。普通机床主轴可选用中碳钢（如 45 钢）。调质处理后，在主轴端部、锥孔、定心轴颈或定心锥面等部位进行局部高频淬硬。以提高其耐磨性。只有载荷大和有冲击时，或精密机床需要见效热处理后的变形时，或有其它特殊要求时，才考虑选用合金钢。当支承为滑动轴承，则轴颈也许淬硬，以提高耐磨性。无锡太湖学院学士学位论文30机床主轴常用材料及热处理要求参见下表 3-1表 3-1 主轴常用材料及热处理要求钢材热处理用途45调质 2228HRC 局部高频淬硬 5055HRC一般机床主轴、传动轴45Cr淬硬 4050HRC载荷较大或表面要求较硬的主轴20Cr渗碳、淬硬 5662HRC中等载荷、转速很高、冲击较大的主轴38CrMoA1A氮化处理 8501000HV精密和高精密机床主轴65Mn淬硬 5258HRC高精度机床主轴 3.2.1.2 主轴的技术要求主轴的技术要求主轴的技术要求，应根据机床精度标准有关项目制定。首先制定出满足主轴旋转精度所必需的技术要求，如主轴前后轴承轴颈的同轴度，锥孔相对于前后轴颈中心连线的径向圆跳动，定心轴颈及其定位轴肩相对于前后轴颈中心连线的径向圆跳动和端面圆跳动等。再考虑其它性能所需的要求，如表面粗糙度，表面硬度等。主轴的技术要求要满足设计要求、工艺要求、检测方法的要求，应尽量做到设计、工艺、检测的基准相统一。主轴各部位的尺寸公差、形位公差、表面粗糙度和表面硬度等具体数值应根据机床的类型、规格、精度等级及主轴轴承的类型来确定。3.3 主轴的轴承选用主轴的轴承选用 3.3.1 几种轴承的比较几种轴承的比较调心球轴承主要承受径向载荷，也可同时承受小量的双向的轴向载荷，外圈滚道为球面，具有自动调心性能，内外圈轴线相对偏斜允许 2，适用于多支点轴、弯曲刚度小的轴及难于精确对中的支承。（1）圆锥滚子轴承能承受较大的径向载荷和单向的轴向载荷，极限转速较低。内外圈可分离，故轴承游隙可在安装时调整，通常成对使用，对称安装使用于转速不太高、轴的刚性较好的场合（2）单向推力球轴承单向推力球轴承只能承受单向轴向载荷。两个圈的孔不一样大：内孔较小的是紧圈与轴的配合；内孔较大的是松圈，与机座固定在一起。极限转速较低，适用于轴向力大而转速较低的场合。没有径向限位能力，不能单独组成支承，要与向心轴承组成组合支承使用。（3）双向推力球轴承双向推力轴承可承受双向轴向载荷，中间圈为紧圈，与轴配合，另两圈为松圈。高双头钻扩铰专机设计专机总体设计,主轴箱设计31速时，离心力大，球与保持架磨损，发热严重，寿命较低。没有径向限位能力，不能单独组成支承，一般要与向心轴承组成组合支承使用。常用于轴向载荷大、转速不高处。（4）深沟球轴承主要承受径向载荷，也可同时承受少量的双响的轴向载荷，工作是内外圈轴线允许偏斜 8，摩擦阻力小，极限转速高，结构简单，价格便宜，应用最广泛，但是承受冲击载荷能里较差。适用于高速场合，在高速时，可用来代替推力球轴承。（5）角接触球轴承能同时承受径向载荷与单向的轴向载荷，公称接触角有 15、25、40三种。越大，轴向承载能力也越大。通常成对使用，对称安装。适用于转速较高、同时承受径向和轴向载荷的场合。由于本次为进行钻削加工的主轴，受轴向力和径向力同时转速较高经比较，选用角接触球轴承。 3.3.2 轴承的安装与定位轴承的安装与定位右边三个轴承是从主轴的左边装入，两个接触球轴承成对安装右端靠前迷宫密封环定位，轴承左端内圈靠调整环定位，外圈靠主轴箱箱体定位，两轴承间有轴承内外隔圈。中间两个轴承从左端装入，右端内圈靠后调整环定位，外圈靠主轴箱箱体定位，左端内圈靠后迷宫密封环定位，外圈靠后端盖定位。左边两个轴承从左端装入，内圈靠主轴箱后端盖定位，外圈靠主轴带轮定位。3.4 主轴刚度计算主轴刚度计算决定主轴尺寸基本因素是所允许变形的大小。因此主轴计算主要是刚度的验算，通常假如主轴具有足够的刚度，也能够可以满足强度要求，不必另作强度的验算，对转速很高的主轴，除了进行刚度验算外还应该验算是否会发生共振现象。图 3.3 受力分析图 3.4 受力分析无锡太湖学院学士学位论文32计算支反力： 110982rFQ （3.1） 02453431rFQ （3.2） NQ520计算得： NNFFrr3.46372821端截面转角： EIMeLA3 （3.3） EIMeLB6 （3.4）最大挠度： LX3/1311 （3.5） EIMeL3/12max39 （3.6） 2LX EIMeL16221 （3.7）端截面转角 EIFLB22 （3.8）挠曲线方程经查表：弹性模量 E 取 200Gpa惯性矩4448860876414.3mmdDI（D：主轴平均直径，d：主轴内控直径） 5096098 QMe EIXLFx632 EIFaEIMeLA232 EIFEIMe27632632 rad61046.3 radB6104.2 mmEIMeL0128.0393/12max 0956.00002.0maxL radQ001.0max 所以：主轴刚度符合要求3.5 轴承寿命计算轴承寿命计算7214C/DT 轴承的主要性能参数（GB/T292-94）KWCr2.70 KWCOr0.60NNFFrr3.46372821，轴向载荷 NFa6176 1.0600006176OaCF 47.0e 98.1y1、计算轴承派生轴向力 SNFSr3647285.05.011NFSr65.2313.4635.05.0222、轴承所受轴向载荷因为 12640865.231617665.231SNFSFaa 由式 NSFAa640865.231617621双头钻扩铰专机设计专机总体设计,主轴箱设计33 NSA65.231223、计算轴承所受当量动载荷表 3-2 载荷系数vf载荷性质vf举例无冲击或轻微冲击1.01.2电机、汽轮机、通风机、水泵等中等冲击或中等惯性力1.21.8车辆、动力机械、起重机、造纸机、冶金机械、选矿机、卷扬机、机床等强大冲击1.83.0破碎机、扎钢机、钻探机、振动筛等轴承工作时有中等冲击，由上表可知：载荷系数 5.1pf机械设计因eFAr728640811由表可知：27.01X 98.11Y故NFYFXfParp6.18637617698.172827.05.111114、计算轴承寿命在参考文献4中表 3-3 轴承工作温度轴承工作温度120125150175200225250300温度系数ft1.000.950.900.850.800.750.700.6由上表查得1tf故PCfnLth60106 h59.138586.186377020011000601036107212C/DT 轴承的主要性能参数（GB/29294）KWCr0.61 KWCOr5.48轴向载荷 NFa6176 1.0600006176OaCF 47.0e 98.1y1. 计算轴承派生轴向力 S NS3641 NS65.23122. 轴承所受轴向载荷12640865.231617665.231SNFSFaa由式 NSFAa640865.231617621 NSA65.231223. 计算轴承当量动载荷由前面载荷系数表查得：轴承工作时有中等冲击载荷系数 5.1pf因eFAr5.03.46365.23122 27.02X 98.12Y无锡太湖学院学士学位论文34 NAYFXfPrp3.121234598.13.46327.05.122222 （3.9）4. 计算轴承寿命有前面温度系数表查得 1tf故PCfnLth60106 （3.10） h78387683.12126100011000601036103.6 电机的安装电机的安装电机安装在主轴上方，可以节约空间，减少成本，满足客户要求，本能使整体美观实用，并且电机产生的振动不会影响主轴箱，不会影响加工时的主轴的精度。同时此次将电机通过拖板与拉杆架在主轴箱上方，这样能加大辆带轮间的中心距，延长带的寿命，同时能减小电机带来的震动。电机安装形式为 B3 基本安装形式。3.7 两主轴箱等高与共线调节两主轴箱等高与共线调节两主轴箱的等高可用一根心轴，用表测量圆周向跳动来调节。圆周向跳动为 0，则两主轴箱等高。共线调节可用表放在一端的主轴上侧另外一端主轴的圆周向跳动，若跳动为 0 ，则两轴共线。 4 其他设计其他设计4.1 夹具夹具机床夹具应满足的基本要求包括下面几方面：(1) 保证加工精度这是必须做到的最基本的要求。其关键是正确的定位、夹紧和导向方案，夹具制造的技术要求，定位误差的分析和验算。(2) 夹具的总体方案应与年生产纲领相适应在大批量生产时，尽量采用快速、高效的定位、夹紧机构和动力装置，提高自动化程度，符合生产节拍要求。在中、小批量生产时，夹具应有一定的可调性，以适应多品种工件的加工。(3) 安全、方便、减轻劳动强度机床夹具要有工作安全性考虑，必须时加保护装置。双头钻扩铰专机设计专机总体设计,主轴箱设计35要符合工人的操作位置和习惯，要有合适的工件装卸位置和空间，使工人操作方便。大批量生产和工件笨重时，更需要减轻工人的劳动强度。(4) 排屑顺畅机床夹具中积集切屑会影响到工件的定位精度，切屑的热量使工件和夹具产生热变形，影响加工精度。清理切屑将增加辅助时间，降低生产率。因此夹具设计中要给予排屑问题充分的重视。(5) 机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性机床夹具设计时，需方便制造、检测、调整和装配，有利于提高夹具的制造精度。图 4.1 夹具简图4.2 进给系统进给系统滚珠丝杠螺母机构是回转运动与直线运动相互转换的传动装置。它具有摩擦损失小、传动效率高；运动平稳，摩擦力小、灵敏度高、低速时无爬行；轴向刚度高、反向定位精度高；传动具有可逆性、不能自锁由于摩擦因数小、不能自锁；同步性好，用几套相同的滚珠丝杠副同时传动几个相同的部件或装置时，可获得较高的同步性；有专业厂生产，选用配套方便等特点被广泛运用于各类机床中。4.3 液压原理液压原理液压系统是液压机械的一个组成部分，液压系统的设计是同主机的总体设计同时进行。着手设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式，充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、操作简单、维修方便的液压传动系统。(1) 动力部分是将原动机的机械能转换成液体介质压力能的元件，即油泵。(2) 执行部分是将液体介质压力能转换成机械能的元件，即油马达和油缸。(3) 控制部分是为控制系统中的流量、压力和执行元件的运动方向而服务的元件，包括各种压力阀、流量阀和方向阀等液压阀件。(4) 辅助部分系统中的其他元件，包括压力表、滤油器、蓄能器、管件及油箱等，可统称为辅助件。(5) 工作介质即各种液压油或乳化液。无锡太湖学院学士学位论文36图 4.2 液压原理图4.4 冷却系统冷却系统现代的金属切削机床大部分都装有冷却装置。机床工作时，利用冷却装置供给所需的润滑冷却液。(1) 冷却液能产生下列作用：减少切削时的摩擦阻力，因而使摩擦功率损失和发热量降低。提高加工表面的光度。冷却液能带走大部分切削时所产生的热量，使刀具和工件冷却，因而提高刀的耐用度并防止工件变形。清除切削，例如在钻孔时，必须提供足够的冷却液，以便将切削及时排除。(2) 为了使润滑冷却液在机床工作时，产生应有的作用，润滑冷却液的供给系统应满足下列要求：冷却液应有足够的供给量，以保持刀具在整个工作时间内不至温度过高；冷却液的输送应当连续和均匀，并有足够的压力，以便冷却液深入到切削地区并冲走切削。冷却液的供给应和切削过程同时开始，使刀具得到及时冷却；切削停止时供给也停止，以免消耗功率。单位时间内冷却液的供给量和液流压力应当可以调节。冷却液应保持清洁，不含切削和其他降低润滑冷却效果或有害人体健康的杂质。冷却液选用煤油加油机比例约为十分之一。本系统油箱内装有多层过滤网，油浜进油口装有滤油器，应定期清洗和更换。5 附件设计部分（床身部件）附件设计部分（床身部件）5.1 对床身部件的具体要求对床身部件的具体要求它是本机床的最重要的基础件，它的主要功能在于连接和支承各部件，并使各运动部件按照设计要求进行运动。床身由优质的 Q235 焊接加工而成，具有较高的抗震性和稳定性。其导轨经淬火处理，延长了使用寿命。床身左端内腔内装有主电机，这样使整体机构紧凑。双头钻扩铰专机设计专机总体设计,主轴箱设计375.2 选择床身部件的材料、毛胚制造方式选择床身部件的材料、毛胚制造方式 5.2.1 铸造加工工艺铸造加工工艺床身部件尺寸轮廓较大，为箱形结构，有较复杂的内外结构。宜采用铸造方式加工。若为铸加工。材料选择为 HT200。铸造方法可分为砂型铸造和特种铸造两大类。其中砂型浇注的铸件占铸件总量的 90%以上。特种铸造是一种少用砂或不用砂，采用专用的工艺装备使金属熔液成型的铸造方法，能获得比砂型铸造更细的表面粗糙度。更高尺寸精度和力学性能的铸件，但铸造成本较高。选择普通砂型铸造。普通砂型铸造，又可分为手工造型，一般机器造型以及高压造型。考虑到本机床无须大量生产，尺寸轮廓较大，结构较复杂，选择手式造型里的组芯造型。砂型选择自硬型，其特点是“一般不需烘干，强度高，硬化快，劳动条件好，铸型精度较商。适用于单件，小批或成批生产的中、大型铸件。对大型铸件，效果较好。机床表面导轨有一定的力学性能要求，需进行淬火热处理。 5.2.2 焊接加工工艺焊接加工工艺床身结构不太复杂时，可以选择使用焊接方式将床身焊接起来。这样极大得节省了加工时间和人力物力。较之铸造结构具有强度和刚度高、重量轻、生产周期短以及施工简单等优点。焊接后同样需经过热处理过程。铸造加工时，我们选择材料为灰铸铁。然后灰铸铁由于 C 含量的问题，其焊接性能很不理想。必须通过比较复杂的焊接方式以及人工锤打才能形成较好的焊接成品。故我们选择 C 含量较低，相对焊接性能也相对要好得多的材料 Q235。由于 Q235 材料分为A、B、C、D 四个质量等级。其中最低等级 A 类的 C 含量不能明确，故出于对机床安全性的考虑，我们选择 Q235-B 型材料作为焊接材料。5.3 对床身部件与其他部件联系的方式确定对床身部件与其他部件联系的方式确定 5.3.1 床身与其余部件的整体布局床身与其余部件的整体布局主电机安装于主轴箱上侧，主轴箱安装在前后托板上，机床主轴到床面距离为230mm，机床尾部安放步进电机及其导轨，导轨上置有挡铁部件。液压夹紧部件安装于床身中间的水平台上侧，机床右侧放置油箱，左侧放置电器箱。 5.3.2 导轨安装导轨安装导轨通过拖板与床身进行联接，本机床有两对导轨，分别安装在前后拖板上。本机床的导轨安装方式简单明了。通过将机床床身上的导轨定位板打磨光洁，平滑，保证一定的表面精度。和两侧边的直线度。之后将导轨通过打千分表的定位精度方式，以两侧面为定位面，导轨定位块的下表面为定位基准面，以沉头螺钉锁紧方式进行安装。 5.3.3 排屑及冷却液回流排屑及冷却液回流本机床采用多刃内切削加工方式。钻头和刀杆都采用中空设计，加工时，冷装置装在主轴前端，通过冷却器主轴与主轴螺纹连接。冷却器外壳与主轴间有滚动轴承，工作是冷却器主轴与主轴同步转动，外壳不转，冷却器主轴与外壳间由旋转油封密封。冷却也有冷却器端流入，经过冷却器主轴内孔与主轴内孔进入刀具内孔达到冷却效果。冷却液及废屑排出后，流向回流系统。在油箱顶部，装有一层过滤网。过滤掉废屑无锡太湖学院学士学位论文38等渣滓。经过一层过滤后的液体将经过以后多道过滤系统，最后流回油箱。再由油泵打出来经冷却器端流入进行循环使用。如此反复，形成整个排屑及回流系统。 5.3.4 起吊问题起吊问题机床搬运方式最好是装箱运输，在安装地开箱，开箱后的吊运必须以能够负荷机床重量的绳索吊运。因此，要求机床床身有绳索吊运所需要的搬运孔或搬运环。其材料要求为 Q235，外形应与床身协调，从而使得外形美观。5.4 床身部件加工工艺方案及工艺路线确定床身部件加工工艺方案及工艺路线确定 5.4.1 加工工艺方案的比较与确定加工工艺方案的比较与确定机床床身的加工工艺方案一般分为铸造式和焊接式。以下是两种加工方式特点比较：5.4.1.1 铸铁机架和焊接机架特点比较铸铁机架和焊接机架特点比较(1) 项目铸铁机架焊接机架(2) 机架重量较重钢板焊接毛坯比铸件毛坯轻 30%，比铸钢毛坯轻 20%。(3) 强度、刚度及抗震性铸铁机架的强度与刚度较低，但内摩擦大，阻尼作用大，故抗震性能好。强度高、刚度大，对同一结构的强度为铸铁的 2.5 倍，钢的疲劳强度为铸造的 3 倍。但抗振性能较差。(4) 材料价格铸铁材料来源方便、价廉。 (5) 生产周期生产周期长，资金周转慢，成本高，生产周期短，能使适应市场竞争的需要。(6) 设计条件由于技术上的限制，铸件壁厚不能相差过大。而为了取出芯砂、设计时只能用开口”式结构，影响刚度。结构设计灵活、壁厚可以相差很大，并且可根据工况需要不同部位选用不

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