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机床联系尺寸图.dwg

减速器箱盖钻螺纹底孔组合机床设计【6-M8】【3张图纸】

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关键词：: 减速器箱盖钻螺纹底孔组合机床设计图纸

资源描述：

减速器箱盖钻螺纹底孔组合机床设计【6-M8】

36页-20000字数+说明书+3张CAD图纸

A0多轴箱总装配图.dwg

减速器箱盖.dwg

减速器箱盖钻螺纹底孔组合机床设计说明书【6-M8】.doc

机床联系尺寸图.dwg

中文摘要I

AbstractII

第1章绪论1

1.1 毕业设计的目的1

1.2 组合机床的特点1

1.3 组合机床的发展前景2

1.3.1 组合机床产品结构的变化2

1.3.2 组合机床的快速转变2

1.3.3 组合机床技术装备现状与发展趋势4

1.3.4 组合机床行业的发展思考5

第2章拟定方案7

2.1 制定工艺方案要求7

2.2 确定机床配置形式及结构方案7

2.3 总体设计－三图一卡7

2.4 主要技术参数及要求7

第3章确定切削用量及选用刀具9

3.1 选择切削用量9

3.1.1 床切削用量选择的特点9

3.1.2 用量应注意的问题9

3.2 确定切削力，切削扭矩，切削功率9

第4章组合机床总体设计－三图一卡11

4.1 被加工零件工序图11

4.1.1 被加工零件工序图的作用及内容11

4.1.2 注意事项11

4.2 加工示意图11

4.2.1 加工示意图的作用及内容11

4.2.2 注意事项12

4.2.3 选择刀具结构12

4.2.4 初定主轴类型，尺寸13

4.2.5 加工示意图上的重要尺寸14

4.2.6 确定动力部件的工作循环及工作行程14

4.2.7.其它应注意的问题14

4.3 机床联系尺寸图14

4.3.1 联系尺寸图的作用及内容14

4.3.2 选择动力部件15

4.3.3 联系尺寸图应考虑的主要问题16

4.3.4 联系尺寸图的画法与步骤16

4.4 机床生产率计算卡17

4.4.1.理想生产率Q17

4.4.2 实际生产率Q117

4.4.3 机床生产率计算卡的一般格式18

第5章组合机床主轴箱设计20

5.1 概述20

5.2 通用钻孔主轴箱的组成20

5.3 主轴箱的设计步骤与内容20

5.4 主轴结构形式的选择及动力计算21

5.4.1 主轴结构形式的选择21

5.4.2 主轴直径和齿轮模数的初步确定21

5.4.3 主轴箱的动力计算22

5.5 传动系统的设计与计算23

5.5.1 对传动系统的一般要求23

5.5.2 拟定主轴箱传动系统的基本方法23

5.5.3 传动系统设计的一般要求23

5.6 传动系统的设计24

5.6.1 多轴箱传动路线拟定24

5.6.2 确定传动轴位置及齿轮齿数25

5.6.3 主轴箱传动轴坐标计算，绘制坐标检查图26

5.7 主轴的润滑、变速29

5.8 主轴箱总图设计29

5.8.1 主视图29

5.8.2 展开图30

5.8.3 主轴和传动轴装配图30

5.8.4 主轴箱技术条件30

总结31

参考文献32

致谢33

中文摘要

　　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。它能从多面、多工位、多轴对一个或几个工件同时进行加工，和一般的万能机床相比，具有设计周期短、成本低、自动化程度高、加工质量稳定、减轻工人劳动强度等优点。设计的内容包括：绘制多轴箱设计原始依据图；确定主轴箱结构；计算主轴、传动轴坐标；绘制多轴箱总图，、零件图、加工示意图。组合机床的设计是根据市场的需求，在现有的制造条件和新工艺的发展，运用科学技术发展而发展的。因此，组合机床设计的发展也在先进的机械制造技术和机械制造工业中发挥着举足轻重的作用。

[关键字]:组合机床主轴箱齿轮模数

　　　2.1 制定工艺方案要求

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

　　　2.2 确定机床配置形式及结构方案

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

　　　2.3 总体设计－三图一卡

　　　在选定工艺方案并确定机床配置形式，结构方案的基础上，进行方案图纸的设计，这些图纸包括：被加工工件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图和生产率计算卡，统称“三图一卡”设计。通常在总体设计过程中，应对机床的夹具方案有所考虑，并确定主轴箱的轮廓尺寸，这样才能确定机床各部件间的相互关系。

　　　1.影响组合机床方案制定的主要因素：

　　　（1）被加工零件的加工精度

　　　（2）被加工零件的特点

　　　（3）零件的批量生产

　　　（4）机床使用条件

　　　2.其它应注意的问题：

　　　（1）在确定机床配置形式和结构方案时，要合理解决工序集中问题；

　　　（2）要注意排屑和操作方便性；

　　　（3）选择机床配置形式要考虑工作可靠性；

　　　（4）组合机床主要用于批量生产。

　　　2.4 主要技术参数及要求

　　　1. 对减速器箱盖盖6个孔进行钻孔。即6—M8，深44mm

2. 工件材料：灰铸铁HT200，硬度为HB175—255.

3. 生产纲领：年产量6万件，两班制生产。

　　　4. 汽车变速器箱盖钻孔组合机床是大型组合机床，采用固定式夹具的单工位的配置型式组合机床，这类组合机床工作台和夹具都固定不动，动力滑台实现进给运动滑台上的动力臂实现切削运动。这种组合机床结构简单，安装方便，灵活，便于设计，制造和操作。根据工件结构特点，以及精度要求，以下表面为基加工表面，夹紧力水平其余四个侧面限制了四个自由度，这样六个自由度都得到了限制，夹紧力与切削力同向，定位准确，夹紧力可靠，以便以此进行夹具的定位支承，限位，夹紧，导向系统的设计。

　　　5. 组合机床总体设计----三图一卡：即

　　　绘制被加工零件的工序图：它是组合机床设计的主要依据，也是制造，使用，检验和调整机床的主要技术依据。

　　　（1）绘制加工示意图：它是刀具，辅具，夹具，主轴箱，液压电气装置设计及通用部件选择的主要技术依据，原始资料，也是整合组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床，刀具及试车的依据。

　　　（2）绘制联系尺寸图：联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配关系和运动关系，以检查机床各部件相对位置尺寸联系是否满足加工要求，通用部件的选择是否合理，并为进一步开展主轴箱等专用部件，零件的设计听过依据。

　　　（3）机床生产率计算卡：它用来反应机床加工过程，完成每一动作所需的时间，切削用量，机床生产率及机床负荷率等。

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减速器箱盖钻螺纹底孔组合机床设计【6-M8】.gif

内容简介：: 中文摘要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。它能从多面、多工位、多轴对一个或几个工件同时进行加工，和一般的万能机床相比，具有设计周期短、成本低、自动化程度高、加工质量稳定、减轻工人劳动强度等优点。设计的内容包括：绘制多轴箱设计原始依据图；确定主轴箱结构；计算主轴、传动轴坐标；绘制多轴箱总图，、零件图、加工示意图。组合机床的设计是根据市场的需求，在现有的制造条件和新工艺的发展，运用科学技术发展而发展的。因此，组合机床设计的发展也在先进的机械制造技术和机械制造工业中发挥着举足轻重的作用。关键字:组合机床主轴箱齿轮模数 Abstract Combination Machine Tool is required under the workpiece to a large number of common components, based on a few specific components together with an efficient machine tools.It from the multi-faceted, multi-site, multi-axis workpiece on one or several simultaneous processing. Compared with the general multi-function machines, with shorter design cycles, low cost, high degree of automation, process quality, reduce labor intensity and so on.Design include: multi-axle design drawing; to determine the structure of the spindle box; calculate the spindle, drive shaft coordinates; draw more axle box of the map part of the diagram, schematic processing.According to market demand, the existing manufacturing conditions and on the development of new technology, the use of science and technology to development.Therefore, the development of Combination Machine Tool design are advanced machinery manufacturing technology and machinery manufacturing industry played a pivotal role.Key words:Combination machine tools; Spindle box ;Gear module目录中文摘要IAbstractII第1章绪论11.1 毕业设计的目的11.2 组合机床的特点11.3 组合机床的发展前景21.3.1 组合机床产品结构的变化21.3.2 组合机床的快速转变21.3.3 组合机床技术装备现状与发展趋势41.3.4 组合机床行业的发展思考5第2章拟定方案72.1 制定工艺方案要求72.2 确定机床配置形式及结构方案72.3 总体设计三图一卡72.4 主要技术参数及要求7第3章确定切削用量及选用刀具93.1 选择切削用量93.1.1 床切削用量选择的特点93.1.2 用量应注意的问题93.2 确定切削力，切削扭矩，切削功率9第4章组合机床总体设计三图一卡114.1 被加工零件工序图114.1.1 被加工零件工序图的作用及内容114.1.2 注意事项114.2 加工示意图114.2.1 加工示意图的作用及内容114.2.2 注意事项124.2.3 选择刀具结构124.2.4 初定主轴类型，尺寸134.2.5 加工示意图上的重要尺寸144.2.6 确定动力部件的工作循环及工作行程144.2.7.其它应注意的问题144.3 机床联系尺寸图144.3.1 联系尺寸图的作用及内容144.3.2 选择动力部件154.3.3 联系尺寸图应考虑的主要问题164.3.4 联系尺寸图的画法与步骤164.4 机床生产率计算卡174.4.1.理想生产率Q174.4.2 实际生产率Q1174.4.3 机床生产率计算卡的一般格式18第5章组合机床主轴箱设计205.1 概述205.2 通用钻孔主轴箱的组成205.3 主轴箱的设计步骤与内容205.4 主轴结构形式的选择及动力计算215.4.1 主轴结构形式的选择215.4.2 主轴直径和齿轮模数的初步确定215.4.3 主轴箱的动力计算225.5 传动系统的设计与计算235.5.1 对传动系统的一般要求235.5.2 拟定主轴箱传动系统的基本方法235.5.3 传动系统设计的一般要求235.6 传动系统的设计245.6.1 多轴箱传动路线拟定245.6.2 确定传动轴位置及齿轮齿数255.6.3 主轴箱传动轴坐标计算，绘制坐标检查图265.7 主轴的润滑、变速295.8 主轴箱总图设计295.8.1 主视图295.8.2 展开图305.8.3 主轴和传动轴装配图305.8.4 主轴箱技术条件30总结31参考文献32致谢33第1章绪论毕业设计是学生毕业前完成学习任务所必须的重要环节，它是我们机械制造及其自动化专业四年所学专业课的综合应用，更是培养我们独立思考和动手能力的重要过程。1.1 毕业设计的目的1. 培养学生综合运用所学理论知识的技能，分析解决机械工程实际问题的能力，使们懂得生产技术工作的一般程序和方法。2. 培养我们工程技术工作所必须的全局观念，生产观念和经济观念，树立正确的设计思想和和严肃认真的工作作风。3. 培养我们的调查、研究、阅读技术文献、资料手册，进行工程计算，图样绘制及编写说明书的能力。4. 本次毕业设计的题目：减速器箱盖钻孔组合机床设计。1.2 组合机床的特点 1 组合机床是由大量的通用部件和少量的专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。 2 组合机床上的通用部件和标准零件约占全部机床零部件总量的70-80%，因此设计和制造的周期短，投资少，经济效益好。 3 由于组合机床采用多刀技工，并且自动化程度高，因而比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。 4 组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门厂成批制造，因此结构稳定，工作可靠，使用和维修方便。 5 在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具，刀具和导向装置等，加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。 6当被技工产品更新时，采用其他类型的专用机床时其大部分部件要报废，用组合机床时，其通用部件和标准零件可以重复利用，不必另行设计和制造。 7组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模的生产需要。组合机床的通用部件绝大多数由机械工业颁布成国家标准，并按标准所规定的名义尺寸，主参数，互换尺寸等定型，各种通用部件之间有配套关系。这样，用户可根据被加工零件的尺寸，形状和技术要求等，选用通用部件，组成不同形式的组合机床，以满足生产的需要。上述组合机床的特点及使用范围，加工零件所能达到的加工精度，表面粗糙度及技术要求，结合本次设计要求，设计了减速器箱盖钻孔组合机床设计。1.3 组合机床的发展前景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。我国加入WTO以后，制造业所面临的机遇与挑战并存。组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至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。 1.3.1 组合机床产品结构的变化组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入WTO后与世界机床行业进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年的企业生产情况看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，中国机床工具工业学会的机床工具行业企业主要经济指标报表的统计数据显示，仅从几个全国大型重点企业生产情况看，2000年生产数控机床590台，产值10731万元，生产加工中心118台，产值4601万元； 2001年生产数控机床685台，产值17969万元，生产加工中心129台，产值5760万元；而2002年，截至9月份，数控机床、加工中心产量、产值已接近2001年全年水平，故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。1.3.2 组合机床的快速转变“九五”后期，在组合机床行业企业的50余家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份制改造，一家企业退出国有转为民营，其余都是国有企业。而从2001年至今，不到两年的时间里，就先后有十几家企业实行股份制改造，一些小厂几乎全部退出国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制已势不可挡，“民营经济在经历了从被歧视、被藐视到不可小视和现在的高度重视4个阶段后，焕发勃勃生机。”组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。组合机床总类多元化，下图为各种组合机床：（a） ZHX-W/L-630卧立式组合铣床（b） ZH1X系列铣削组合机床（c） ZHX系列铣削组合机床（d） LTX-63龙门式镗铣组合机床（e） ZHXZ160C转盘铣床图1-1 各类组合机床1.3.3 组合机床技术装备现状与发展趋势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（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），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，还有多工位回转台式组合机床等；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，配以可编程序控制器（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，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自动线总体技术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。现仅就近几年大连组合机床研究所研制的组合机床及其自动线对目前我国组合机床及其自动线装备技术的基本情况进行说明。（1）为某冰箱压缩机厂提供的ZHS-1283冰箱压缩机外支撑八工位回转工作台组合机床，镗孔精度9.097mm0.004mm, 表面粗糙度Ra0.8m，节拍时间26s（2件），采用交流伺服滑台，HSK接杆，主轴带中孔冷却液通道，全封闭防护。（2）ZHS-XU86凸轮轴轴承盖加工自动线是为某汽车公司研制的用于30万辆轿车生产的高精度、高生产率、多品种数控自动线。该线采用多种先进技术：可控扭矩夹紧扳手、气浮输送、电液比例阀、高精度空心锥柄接杆、高密度材料镗杆、数控精密十字滑台、分布式控故障诊断及显示系统、大流量冷却排屑和全封闭防护系统，节拍38s。（3）UD80型换刀换箱柔性加工单元。该单元是一种高效、高精度与高柔性的数控机床，机床有5个坐标，交换托板尺寸为800mm800mm，刀库容量60，120，180任选，箱库容量12个，能在一次装夹下完成铣、钻、铰、镗孔、镗车等工序的单轴加工和多轴加工，适合中大批量生产规模的箱体零件和成组杂件的加工，也适用于中小批量多品种零件的生产。（4）为某航空动力机械公司生产的柔性生产线的物流输送系统。该系统采用了链式摩擦轮滚道、电动滚筒、托盘自动识别、计算机生产调度等技术，可实现被输送零部件的定向、定位、升降、回转，通过编码识别及计算机的生产调度实现无序混流输送等。上述组合机床代表了目前我国组合机床装备较高的技术水平，但随着市场竞争的加剧和对产品需求的提高，高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床行业企业，因此组合机床装备的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面，加强数控技术的应用，提高组合机床产品数控化率；另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多坐标部件，使其模块化、柔性化，适应可调可变、多品种加工的市场需求。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。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1000020000r/min，最高进给速度可达2060m/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，加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床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。然而更关键的是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或手机对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；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、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。1.3.4 组合机床行业的发展思考近两年虽然组合机床行业产销呈现上升趋势，但行业内一些企业同样存在负债经营的情况，主要原因是传统的组合机床产品不能满足用户柔性化、高精度、短周期的市场需求，同时组合机床行业一些企业存在现代化管理水平低、人才流失严重、科研成果不能迅速转化为生产力等缺陷。为此提制系统与监测系统、出如下建议。（1）提高现代化管理水平。中国加入WTO后，迫切要求企业提高现代化管理水平，进一步深化企业内部改革，建立健全适应市场经济的运行机制，“建立企业的科学的管理体制，做到集权有道、分权有序、授权有章、用权有度的责权利内在统一的有机结合，是提高企业控制力所必须的。”要彻底改变落后的体制，必须树立全球化经营理念，提高国际市场竞争能力，建立市场快速反应机制，以适应日趋发展的市场需求。（2）亟待提高企业创新能力。企业的生存，关键在于产品的生命力。已步入电子时代的今天，传统的组合机床已经不能适应高速发展的国内外市场需要，这就要求企业必须适应科学技术的飞速发展，建立技术创新体系，推进企业的技术进步，加速向柔性化、数控化、高精度、短周期方向发展，提高组合机床适用范围和市场覆盖面；同时实施名牌战略，争创世界品牌, 加速我国组合机床的发展进程，使我国组合机床行业企业在世界制造领域里立于不败之地。（3）企业发展、技术创新和管理水平的提高都需要高技术人才。在全球化经济格局不断明朗的今天，人才争夺战已渗透到各个领域，组合机床行业应适时把握国际大环境，广招高技术人才、高技能工人。现在企业尤其缺少高技能工人，专家指出，目前我国企业产品平均合格率仅为7成，不良产品每年损失近27000亿元，而其中50%以上系由工人技能不高所致。因此，建立强大的技术生力军，不断更新知识，更新观念，依靠优秀的高技术人才、高技能工人，加快企业信息化建设，是企业发展的必由之路。综上所述，组合机床行业企业一要开展科技攻关，攻克当前行业企业技术发展上的难题；二要加强与国外的合资合作，利用和学习国外的先进技术，提高企业的现代化管理水平和技术水平；三要通过对引进技术的消化吸收进行再创新，发展自己的产品。通过我们的努力，使我国真正由制造大国变成制造强国。第2章拟定方案2.1 制定工艺方案要求这是设计组合机床最重要的一步。工艺方案制定的正确与否将决定机床能否达到“体积小，质量轻，结构简单，使用方便，效率高，质量好”的要求。2.2 确定机床配置形式及结构方案根据选定的工艺方案确定机床的配置形式，并定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案，既要考虑能实现工艺方案，又要确保零件的加工精度，技术要求及生产率；还要考虑机床的操作方便可靠，易于维修，且排屑情况良好。2.3 总体设计三图一卡在选定工艺方案并确定机床配置形式，结构方案的基础上，进行方案图纸的设计，这些图纸包括：被加工工件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图和生产率计算卡，统称“三图一卡”设计。通常在总体设计过程中，应对机床的夹具方案有所考虑，并确定主轴箱的轮廓尺寸，这样才能确定机床各部件间的相互关系。1.影响组合机床方案制定的主要因素：（1）被加工零件的加工精度（2）被加工零件的特点（3）零件的批量生产（4）机床使用条件2.其它应注意的问题：（1）在确定机床配置形式和结构方案时，要合理解决工序集中问题；（2）要注意排屑和操作方便性；（3）选择机床配置形式要考虑工作可靠性；（4）组合机床主要用于批量生产。2.4 主要技术参数及要求1. 对减速器箱盖盖6个孔进行钻孔。即6M8，深44mm2. 工件材料：灰铸铁HT200，硬度为HB175255.3. 生产纲领：年产量6万件，两班制生产。4. 汽车变速器箱盖钻孔组合机床是大型组合机床，采用固定式夹具的单工位的配置型式组合机床，这类组合机床工作台和夹具都固定不动，动力滑台实现进给运动滑台上的动力臂实现切削运动。这种组合机床结构简单，安装方便，灵活，便于设计，制造和操作。根据工件结构特点，以及精度要求，以下表面为基加工表面，夹紧力水平其余四个侧面限制了四个自由度，这样六个自由度都得到了限制，夹紧力与切削力同向，定位准确，夹紧力可靠，以便以此进行夹具的定位支承，限位，夹紧，导向系统的设计。5. 组合机床总体设计-三图一卡：即绘制被加工零件的工序图：它是组合机床设计的主要依据，也是制造，使用，检验和调整机床的主要技术依据。（1）绘制加工示意图：它是刀具，辅具，夹具，主轴箱，液压电气装置设计及通用部件选择的主要技术依据，原始资料，也是整合组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床，刀具及试车的依据。（2）绘制联系尺寸图：联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配关系和运动关系，以检查机床各部件相对位置尺寸联系是否满足加工要求，通用部件的选择是否合理，并为进一步开展主轴箱等专用部件，零件的设计听过依据。（3）机床生产率计算卡：它用来反应机床加工过程，完成每一动作所需的时间，切削用量，机床生产率及机床负荷率等。第3章确定切削用量及选用刀具3.1 选择切削用量确定了在组合机床上完成的工艺内容后，就可以着手选择切削用量，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，机床的布局型式及正常工作均匀很大影响。3.1.1 床切削用量选择的特点1.在大多数情况下，组合机床为多轴，多刀，多面同时加工，因此，所选切削用量，根据一般经验应比一般万能机床单刀加工低30%左右。2.组合机床多轴主轴箱上所用刀具共有一个进给系统，通常为标准动力滑台，工作时要求所有刀具的没分钟进给量相同，且等于动力滑台的没分钟进给量，这个每分钟进给量（mm/min）应是适合于所用刀具的平均值。因此，用一主轴箱上刀具主轴可设计成不同转速和选择不同每转进给量（mm/r）与其相适应，以满足不同直径工件的加工需要，即： N1*f1=n2*f2=n3*f3=.=ni*fi=Vf其中：n1，n2.各主轴的转速（r/min） f1, f2.各主轴进给量（mm/r） Vf.动力滑台每分钟进给量（mm/min）3.1.2 用量应注意的问题（1）尽量做到合理利用刀具，充分发挥其性能（2）复合刀具选择切削用量应考虑刀具的适应寿命（3）选择切削用量时应注意零件生产批量的影响（4）切削用量选择应有利于主轴箱设计（5）选择切削用量时，还必须考虑所选动力滑台的性能3.1.3 切削用量的选择方法必须从实际出发，根据加工精度，工件材料，工件条件，技术要求等进行分析，按照经济的满足加工要求的原则，合理地选择切削用量。选取时可参考表3-1.表3-1 钻孔切削速度加工材料铸铁钢及合金铝及其合金切削速度v（m/min）2.5 5 1.5 5 5 - 15因为本次工件的材料是灰铸铁，所以选切削速度v=3m/min3.2 确定切削力，切削扭矩，切削功率根据选定的切削用量（主要指切削速度v及进给量f）确定切削力，作为选择动力部件（滑台）及确定切削扭矩，用以确定主轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电机(一般指动力箱电动机)功率，确定刀具耐用度，用以验证所选刀具是否合理，本次设计是钻头加工铸铁： (3-1)式中： D-钻头直径（mm） t-螺距（mm） v-切削速度（m/min） M-转矩（kg*m） P-切削功率（千瓦）对于加工M8孔，钻头直径为10mm，切削速度为v=3m/min,假设取螺距t=1.5mm扭矩 =9005.88 0.088kw所以动力箱选择ITD16IB型。电动机型号为Y90S-6，电动机功率P=0.75kw，L3=263mm，电动机转速n=910r/min，驱动轴转速n驱=600r/min。第4章组合机床总体设计三图一卡4.1 被加工零件工序图4.1.1 被加工零件工序图的作用及内容被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示一台组合机床或自动生产线完成的工序内容，加工部位尺寸，精度，表面粗糙度及其技术要求，以及被加工零件的材料，硬度重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情况的图纸。它不能用用户提供的产品图纸代替，而须在原零件图的基础上突出本机床或自动线的加工内容，加上必要的说明而绘制的，图上应表示出：（1）被加工零件的形状和轮廓尺寸与本机床设计有关的部位的结构形状及尺寸。当需要设置中间导向时，则应表示出零件内部的筋，壁布置及有关结构形状及尺寸。（2）加工用定位基准，夹紧部位及夹压方向。（3）本道工序加工部位的尺寸精度，表面粗糙度，形状位置尺寸精度及技术要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求（主要指定位基准）。（4）必要的文字说明，如被加工零件编号，名称，材料，硬度，重量及加工部位的余量等。4.1.2 注意事项（1）为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要突出本机床的加工内容。绘制时应按一定比列，悬着足够视图及剖视，突出加工部位表示清楚。凡本道工序保证的尺寸，角度等，均应在尺寸数值下方画粗实线标记。（2）加工部位的位置尺寸应由定位基准注起。为了便于加工及检查，尺寸应采用直角坐标系标注，而不采用极坐标系。（3）应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。4.2 加工示意图4.2.1 加工示意图的作用及内容零件加工的工艺方案要通过加工示意图反应出来，加工示意图表示被加工零件在机床上的就爱个过程，刀具，辅具的布置状况以及工件，刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等，因此加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一，在总体设计中占据重要地位。它是刀具，主轴箱，液压电气布局和性能的原始要求，同时还是调整机床，刀具及试车的依据，其内容为：(1)应反映机床的加工方法，加工条件及加工过程。(2)根据加工部位特点及加工要求，决定刀具类型，数量，结构，尺寸。(3)决定主轴的结构类型，规格尺寸及外伸长度(4) 选择标准或设计专用的接杆，浮动卡头，导向装置，钻孔靠模装置，刀架托杆等，并决定它们的结构，参数及尺寸。(5)表明主轴，接杆（卡头），夹具（导向）与工件之间的联系尺寸，配合及精度。(6)根据机床要求的生产率及刀具，材料特点等，合理确定并标注各主轴的切削用量。(7) 决定机床动力部件的工作行程及工作循环。4.2.2 注意事项(1) 加工示意图的绘制顺序是：先按比列用细实线绘制工件加工部位和局部结构的展开图。加工表明用粗实线画。为简化设计，相同加工部位的加工是以（指对同一规格的孔加工，所用刀具，导向，主轴，接杆等的规格尺寸，精度相同），允许只表示其中之一，亦同一主轴箱上结构尺寸相同的主轴可只画一根，但必须在表明轴号（与工件孔号相对应），当轴数较多时，可采用缩小比列，用细实线画出工件加工部位简图（向视图）并标注孔号，以便设计和调整机床。(2) 一般情况下，在加工示意图上，主轴分布可不按真实距离绘制。当被加工孔间距很小或需设置径向结构尺寸较大的导向装置，相邻主轴必须严格按比列绘制，以便检查相邻主轴，刀具，辅具，导向等是否干涉。(3) 主轴应从主轴箱端面画起。刀具画加工终了位置（钻孔加工则应画开始位置），标准的通用机构只画外轮廓，并必须加工规格代号。对以些专用结构（如导向，刀杆托架，专用接杆及浮动卡头等）。为显示其结构而必须剖视，并标准尺寸，精度及配合。4.2.3 选择刀具结构根据工艺要求及加工精度不同，组合机床采用的刀具有：一般简单刀具（标准刀具），复合刀具及特种刀具。选择时要注意以下主要问题：(1) 只要条件允许，为使工作可靠，结构简单，刃磨容易，应尽量选择标准刀具（如标准麻花钻，铰刀等）和简单刀具。采用此类刀具的缺点是加工一个零件所需的工位数或机床台数多。(2) 为使提高工序集中程度或保证加工精度，可采用先后加工或同时加工两个以上表面的复合刀具。(3) 选用镗刀和铰刀的原则，组合机床对不同直径孔的精加工，铰削和镗削皆可应用。但由于铰刀直径不易制成大直径的，所以主要用于直径40mm以内（个别情况下也有制成100mm以内的铰刀）孔的精加工。由于回转工作台及鼓轮式机床加工时易产生振动，在这类机床上采用镗刀镗孔常会造成工件孔不圆，此时若采用铰刀铰孔则易得到稳定的加工精度，铰刀的装卸、调整方便，耐用度也高。由于镗刀制造简单，刃磨方便，所以在加工尺寸及位置精度较高的同心孔系时，只要镗杆刚性较好且容易对刀，应优先考虑用镗刀镗孔。组合机床上大多采用装在镗杆上的硬质合金刀头（块）进行镗孔。镗杆直径和镗刀头截面尺寸一般可根据镗孔直径按表选取。(4) 选择刀具结构时，还必须认真分析被加工零件材料的特点，如加工硬度较高的铸铁和钢件时，为提高刀具耐用度，减少换刀时间，宜采用多刃铰刀或多刃镗刀头加工以解决断屑及排屑问题。(5) 一般情况下，由于铰孔的进给量大，同时，在主轴数较多时采用铰刀可节省较多的对刀、调整等辅助时间，因此，在生产率要求较高的精加工场合，应采用铰刀铰削而不是采用镗刀镗削。(6) 工艺上又特殊要求时，如孔的加工表面不允许留下加工痕迹，则要用具有让刀动作的镗刀镗削。(7) 在组合机床上，为了某种特殊目的（如精止口），需选用和设计特殊刀具时，可参考组合机床设计的有关资料。4.2.4 初定主轴类型，尺寸主轴型式主要取决于进给抗力和主轴刀具系统结构上的需要，主轴尺寸规定应根据选定的切削用量计算出切削扭矩M，查组合机床设计手册表5-10初定直径d，由5-10得：加工铸铁式中 d-主轴直径（mm） M-扭矩（kg.mm） D-螺纹直径（mm） t-螺距（mm） =899kg/mm 19.1mm经过查表取直径d=20mm注：考虑到磨损系数，取实际扭矩为查表扭矩的2.53倍，在综合考虑加工精度和具体工作条件，根据表511决定轴的外伸长度。4.2.5 加工示意图上的重要尺寸主轴端面至工件端面之间的轴向距离是加工示意图上最重要的联系尺寸。4.2.6 确定动力部件的工作循环及工作行程动力部件的工作循环是指：加工时动力部件从原始位置开始到加工终了位置又返回到原始位置的动作过程。一般包括快速进给，工作进给，快速退回等动作。有时还有中间停止，多次往复进给，跳跃进给，死挡停留等特殊要求，这是根据具体的加工工艺需要确定的，钻孔过程的工作循环见图4-3-1.（1）快速退回长度等于快速引进与工作进给长度之和（2）动力部件总行程长度，动力部件的总行程除应保证要求的工作循环工作行程（快速引进+工作进给=快速退回）外，还要考虑装卸和调整刀具方便，即考虑前后备量，因此动力部件总行程为快退行程长度与前后备量之和。依次作为选择标准动力滑台或设计专用动力部件的依据4.2.7.其它应注意的问题（1）加工示意图应与机床实际加工状态一致（2）尺寸完整，尤其是从主轴箱端面到刀具的轴向尺寸应齐全，以备检查行程和调整机床使用。（3）对多面多工位机床，还应按各工位加工内容，用缩小比列画出加工部位示意图并标注孔号。（4）加工示意图上应有表示加工过程的工作循环图及各行程长度。图4-1 钻孔过程工作循环图4.3 机床联系尺寸图4.3.1 联系尺寸图的作用及内容一般来说，组合机床是由标准的通用部件-动力滑台，动力箱，各种工艺切削头，侧底座。立柱，立柱底盘及中间底座加工专用部件-主轴箱，刀具辅系统，液电，冷却，润滑，排屑系统组合装配而成。联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配关系和运动关系，以检查机床各部件相对位置及尺寸联系是否满意加工要求；通用部件的选择是否合适，且联系尺寸图也可看成是简化的机床总图，它表示机床的配置型式及总体布局。联系尺寸图的总体内容如下：（1）以适当数量的视图（一般为主，左，右视图）按同一比列画出机床各主要组成部件的外形轮廓及相关的位置，表明机床的配置型式及总体布局，主视图的选择应与机床实际加工状态一致。（2）图上应尽量减少不必要的线条及尺寸。（3）为方便开展部件设计，联系尺寸图上应标注通用部件的规格代号，电动机型号，功率及转速，并标明机床部件分组情况及总行程。4.3.2 选择动力部件组合机床的动力部件是配置组合机床的基础，它主要包括用以实现刀具主轴旋转主运动的动力箱，各种工艺切削头用以实现进给运动的动力滑台。影响动力部件选择的主要因素为：1. 切削功率根据各刀具主轴的切削用量，计算出主切削功率，再考虑传动效率或空载功率损耗及载荷负载功率损耗。作为选择组合机床主传动动力箱规格的依据。如前面计算：加工M8孔的功率P=0.088kw，共有6根。所以选择功率为0.75kw的电动机，型号为Y90S-6型。2. 进给力每种规格的动力滑台有其最大进给力P的限制，所以在此选择HY25IB型液压滑台。3. 进给速度每种规格的动力滑台都有规定的快速行程速度及最小进给量限制。HY25IB型液压滑台的快速进给速度V=12m/min，而设计时选择的快速行程速度小于V规，该动力滑台额定的最小进给量为32mm/min，小于所选切削用量每分钟工作进给速度。4. 行程设计时，所确定的动力部件总行程理应小于所选择动力滑台的最大行程250mm。5. 主轴箱轮廓尺寸为使加工过程中动力部件有良好的稳定性，动力滑台上能安装多大轮廓尺寸的主轴箱是有一定限制的，选择500x500的主轴箱。6.动力滑台导轨型式在此选择“矩山“型4.3.3 联系尺寸图应考虑的主要问题1. 机床装料高度H装料高度是机床上下件的定位基准到地面的垂直距离。新颁布的组合机床标准推荐装量高度H=1060mm，与国际标准（ISO）一致。设计组合机床时，装料高度可视具体情况在H=8501060mm之间选取，本机床装料高度取900mm。2. 中间底座联系尺寸720x560mm3. 主轴箱轮廓尺寸被加工零件以点划线，主轴箱轮廓尺寸用粗实线表示。主轴箱高度B，高度H的大小主要与被加工零件孔的分布位置又关，可按下式确定： B=b+2b1,H=h+h1+b1式中：b工件在宽度方向相距最远的两孔距离，单位mm； b1最边缘主轴中心至箱体外壁距离，单位mm； h工件在高度方向相距最远的两孔距离，单位mm； h1最低主轴高度，单位mm式中：b=167mm，h=196mm b1=70-100mm之间，所以B=b+2b1=367+2b1167+2X70 取B=320mm，因为: h1+0.5+h3+h4+h垫=H+h2 , 所以h1=H+h2-(0.5+h3+h4+h垫=136.5mm 取h1=137mm所以: H=h1+h+b1=(137+196+b1)393mm,故选定尺寸H=400mm，主轴箱的尺寸选定系列为BxH=320x4004.3.4 联系尺寸图的画法与步骤(1) 画主视图，主视图的图形布置应与实际机床工作位置一致，并选择适当比列。先用点划线或细实线画出被加工零件的长x高轮廓。以工件两端面及工件最低孔中心线分别为长度与高度方向的基准，根据已确定的机床各组成部件轮廓尺寸及主要相关尺寸按下列顺序进行：以工件任意端面为基准，根据前面已经确定的工件端面至主轴箱前端面的最小距离确定机床相应面的轴向位置；在根据主轴箱最低主轴高度位置尺寸h1及主轴箱轮廓尺寸BxHxL1画出相应主轴箱外轮廓。(2) 画左视图，重点是底座轮廓尺寸的决定比较灵活。既要照顾到与其它部件联系尺寸的合理性，又要尽量使机床布局匀称，节省材料。(3) 联系尺寸图应注明的状态与尺寸：1）完整，恰当地标注机床各主要部件的轮廓尺寸及相联系尺寸，应使机床在长，宽，高三个方向的尺寸链封闭。2）应表示清楚运动部件的原位，终点状态及运动过程情况以确定机床最大轮廓尺寸。 3）应注明工件，夹具，动力部件，中间底座，对称中心线间的位置关系。 4）应注明电动机的型号，功率，转速及所选标准通用部件的型号规格和其主要轮廓尺寸，并对组成机床的所以部件分组编号，作为部件设计的原始依据。在机床各组成设计完成之后，以联系尺寸图为基础进行细化，增加必要的电气，液压控制装置，润滑，冷却，排屑装置等，并加注技术要求等文字说明，使成为机床总图。4.4 机床生产率计算卡根据选定的机床工件循环所要求的工作行程长度，切削用量，动力部件的快速及工进速度等，就可以计算机床的生产率并绘制生产率计算卡，用以反应机床的加工过程，完成每一个动作所需的时间，切削用量，机床生产率机床负荷率等。4.4.1.理想生产率Q指完成年生产纲领A（包括备品及废品率在内）所要求的机床生产率，它与全年工作总数K有关。两班制K取4600hQ=A/K（件/h）4.4.2 实际生产率Q1指实际设计机床每小时可以生产的零件数量。按下列公式计算： Q160/T单（件/h）（4-1） T单t切+t辅（min）（4-2）式中 T单单位工时。t机和t辅可按下列公式确定：t切 + （4-3） t辅（L快进 + L快退）/(v快 + t移 + t装卸)式中 L1，L2分别为刀具第一工作进给和第二工作进给的行程长度（mm）；vf1,vf2分别为刀具第一工作进给和第二工作进给的每分钟进给量（mm/min） t停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进给状态下旋转5-10转所需的时间（min）；L快进，L快退动力头快进和快退行程长度（m）；v快动力头快速行程速度，一般在4.7-10m/min范围；t移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，时间为3-8秒；t装卸工件装卸、定位、夹紧以及清除定位基面切屑的时间。它取决于工件大小、装卸方便性及操作人员的熟练程度等。根据对各类机床的统计，一般为0.5-1.5min。但必须指出，由于组合机床工作过程中偶然事故（不可靠性）以及操作人员的自然需要等所需时间，机床实际可能生产率Q1要低于机床理想生产率Q。也就是：负Q1/ Q式中负机床负荷率； Q1组合机床实际可能生产率，亦可视无为要求的机床生产率。当全年工时为4600小时（按两班制15小时），则： Q1年产量/4600（件/小时）4.4.3 机床生产率计算卡的一般格式机床生产率计算卡是按一定格式要求编制的反映零件在机床上的加工过程、工作时间、机床生产率、机床负荷率的简明表格。本次设计的组合机床的生产率计算卡见表4.4.表4.4 组合机床的生产率计算卡被加工零件图号毛坯种类铸铁名称减速器外壳毛坯重量8kg材料HT200硬度175225HBS 工序名称上盖攻螺纹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r/min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左动力部件滑台快进24580000.0310.031轴箱攻进钻孔10 446033500.1500.0890.089滑台快退20080000.03750.0375备注装卸工件时间取决于操作者熟练程度，本机床计算取1.5min总计1.66min单件工时1.66min机床生产率36.1件/h机床负荷率80%第5章组合机床主轴箱设计5.1 概述主轴箱是组合机床的重要组成部件。它是选用通用零件，按专用要求进行设计的，在组合机床设计过程中，是工作量较大的部件之一。5.2 通用钻孔主轴箱的组成通用主轴箱主要由箱体，主轴，传动轴，齿轮，轴套和其他一些附加机构组成，主要有：主轴箱体：前盖，后盖，上盖，侧盖（箱体类零件）传动类零件：主轴，传动轴，六方头手柄轴，传动齿轮，动力箱或惦记齿轮润滑和防油原件：叶片油泵，分油泵，注油杯，排油塞，通用油盘和防油套主轴箱通用零件的编号是由规格、字头、类别号、小组号、顺序号和零件号等六部分或五部分组成。(1) 通用箱体，铸铁的通用主轴箱体材料为HT20-40,前盖和后盖材料均HT15-33。根据主轴与传动轴的设计要求选用主轴箱体的厚度选用180mm，后盖的厚度为90mm。(2) 通用主轴和传动轴通用主轴按其用途不同，分钻削类主轴和攻丝主轴两大类。(3) 通用齿轮主轴箱用的通用齿轮，有传动齿轮、动力箱齿轮和电动机齿轮三种。三种齿轮的材料均为45号刚，齿轮进行高周波淬火5.3 主轴箱的设计步骤与内容主轴箱是组合机床的重要部件之一，它关系到整台组合机床质量的好坏。绘制主轴箱原始依据图：主轴箱设计的原始依据图是“三图一卡”，即机床联系尺寸图、被加工零件工序图、加工示意图、生产率计算卡，在编制此图时从三图一卡中已知：主轴箱轮廓尺寸500x500mm工件轮廓尺寸及各孔位置尺寸工件与主轴箱相对位置尺寸根据这些数据可编制出主轴箱设计原始依据图，见图5-1：被加工零件的名称：减速器上盖材料：HT200铸铁硬度：HB175-255动力部件：其它尺寸查动力箱装配图，包括以下内容：(1) 所有主轴的位置尺寸及工件与主轴箱的相关尺寸(2) 在图中标注主轴转向，由于标准刀具多为右旋，因此要求主轴一般为逆时针旋转（面对主轴看），逆时针转向可不标注，只标顺时针方向。(3) 图中应标注主轴箱的外形尺寸及其他相关部件的联系尺寸(4) 列表标明工件材料，加工表面要求并注出各主轴的工序内容，主轴外伸部分尺寸和切削用量等。(5) 注明动力部件型号，功率N（kw），转速n（r/min）和其它主要参数图5-1 原始依据图5.4 主轴结构形式的选择及动力计算5.4.1 主轴结构形式的选择主轴结构型式由零件加工工艺决定，并应考虑主轴的工作条件和受力情况，钻孔主轴进退都有切削，两个方向都有切削力，选用前后支撑均为圆锥滚子轴承的主轴结构，主轴型式的选择除了轴承之外，还应考虑相关结构，钻孔主轴因靠模杆在主轴孔内要作轴向移动，为了获得良好的导向性，一般采用双键结构，轴向不定位。5.4.2 主轴直径和齿轮模数的初步确定主轴直径按加工示意图所示，主轴类型及外伸尺寸可初步确定。传动轴的直径也可参考主轴直径大小初步确定。待齿轮传动系统设计完成后再验算某些关键轴颈。齿轮模数m（mm）一般用类比法确定，也可按公式估算，即： (5-1)式中 P-齿轮所传递的功率，单位KW； Z-一对啮合齿轮中的小齿轮数； n-小齿轮的转速，单位r/min主轴箱中的齿轮模数常用2、2.5、3、3.5、4几种。为便于生产，同一主轴箱中的模数规格最好不要多余两种。因此，在此选模数m1=2，m2=3.5.4.3 主轴箱的动力计算主轴箱所需的动力有两项：一项是主运动所需的动力，也就是主轴箱所需要的功率，它等于切削功率、空转功率和与负荷成正比的功率损失之和；另一项是进给力。主轴箱所需功率按以下公式计算： P主=P切+P空+P损 (5-2)而 P切=P切1+P切2+P切n P空=P空1+P空2+P空n P损= P损1+ P损2+ P损n式中 P切切削功率，单位 kw； P空空转功率，单位 kw； P损与负荷成正比的功率损失，单位 kw。传动系统确定前可按下式初步估算主轴箱所需功率N主：N主=N切/N切-各主轴切削功率总和；-组合机床主轴箱传动效率加工铸铁时一般取=0.80.95，在此取=0.85主轴箱所需的进给力F主可按下式计算： F主=F1+F2+Fn (5-3)式中 Fi各主轴箱所需的轴向切削力，单位 N实际上，为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于F主轴箱。5.5 传动系统的设计与计算5.5.1 对传动系统的一般要求设计传动系统，应在保证主轴强度，刚度，转速和转向的前提下，力求使主要传动件（主轴，传动轴，齿轮等）的规格少，数量少，体积小；因此，在设计传动系统时要注意以下几点：（1）尽量用一根中间传动轴带动多根主轴。（2）一般情况下，尽量不采用主轴带动主轴的方案，因为会增加主动主轴的负荷。（3）为使结构紧凑，主轴箱体内的齿轮传动副的最佳传动比为1-1.5。（4）根据转速与扭矩成反比的道理，一般情况下，如驱动轴转速较高时，可采用逐步降速传动。（5）粗加工切削力大，主轴上的齿轮应尽量安排靠近前支撑，以减少主轴的扭矩变形。齿轮排数的安排方法：（1）不同轴上齿轮不相碰，可放在箱体内同一排上。（2）不同轴上齿轮与轴或轴套不相碰，可放在箱体内不同排上。（3）齿轮与轴相碰，可放在后盖内。主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。5.5.2 拟定主轴箱传动系统的基本方法拟定主轴箱传动系统的基本方法是：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，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与动力箱驱动轴连接起来。（1）确定主轴分布类型1）同心圆分布 2）直线分布3）任意分布本次设计主轴采用直线分布（2）确定驱动轴转速转向及其在主轴上的位置（3）用最少的传动轴及齿轮副把驱动轴和各主轴连接起来（4）润滑泵轴和手柄轴的安置5.5.3 传动系统设计的一般要求(1) 在保证主轴的强度、刚度、转速和转向要求的前提下，力求使传动轴和齿轮为最少；(2) 在保证有足够强度的前提下，主轴、传动轴和齿轮的规格要尽可能少，以减少各类零件的品种；(3) 通常应避免通过主轴带动主轴，否则见增加主动主轴的传动负荷；(4) 最佳传动比为1-1.5，但允许才有到3-3.5；(5)粗加工主轴上的齿轮，应尽可能靠近前支承，以减少主轴的扭转变形；(6)尽可能避免升速传动，必要的升速最好放在传动链的最末一、二级，以减少功率损失。5.6 传动系统的设计齿轮齿数、传动轴转速的计算公式：） Z主/Z从=n从/n主）Z主+Z从=2A/m）Z主=2A/m-Z从=2A/m（1+n主/n从）Z从=2A/m-Z主=2A/m（1+n从/n主）式中 Z主主动轮齿数 Z从从动轮齿数； n主主动轮转速（r/min）； n从从动轮转速（r/min）； A中心距（mm）； m模数（mm）。依据以上公式对多轴箱的传动进行计算与设计，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要使中间轴转速尽量高些，从而m较小，且使驱动轴和其它传动轴连接的传动比不至太大。5.6.1 多轴箱传动路线拟定主轴箱传动设计的步骤：（1）拟定传动线路。多轴箱传动路线路图见图5-2（2）根据原始图，算出驱动轴，主轴坐标尺寸。见表5-1表5-1 驱动轴、主轴坐标值坐标削01驱动轴0主轴1主轴2主轴3 主轴4主轴5主轴6X 0.0175.0228.0125.0131.0220.0220.0131.0 Y0.094.5230.5144.5239.070.0155.070.05.6.2 确定传动轴位置及齿轮齿数（1）确定传动轴9的位置及各齿轮的齿数。传动轴9的位置为主轴4，5，6同心圆圆心。先确定转速较低的主轴4与轴9之间齿轮齿数，为保证齿轮齿根强度，应使齿根到孔壁或键槽的厚壁a2m。若取m=2，Z4=16，则从多轴向传动线路图量得中心距A9-4=61，按公式，以此求得齿数Z41和转速n9，齿轮副齿数Z6，即：Z41=2A/m-Z4=261/2-16=35 （设在第III排）n9=n4Z4/ Z41=31735/16=414r/minZ51=Z61=2A/m（1+u96）=32 （设在第II排）根据Z51，Z61和n5，n6求得n9等于410r/min。（2）确定传动轴7的位置及其在主轴1，3之间的齿轮副齿数，传动轴7中心去在箱体中心线上，垂直方向位置待齿数确定后便可确定。轴7与主轴3之间传动比取u7-3=1.04，则轴7转速为： u7=n3/u7-3=354/1.04=341r/min轴7与主轴1之间的传动比为： u7-1=n1/n7=366/341=1.07取最小齿轮（主轴1上）齿数u1=25，则： Z1=25x1.0727 （设在第II排）所以轴7与主轴1间中心距A7-1=56mm，据此作图即可确定轴7在垂直方向的位置，并量得轴7与轴3间中心距A7-3=53mm，Z3=26 （设在第I排）同样可确定传动轴10的位置及其在主轴2，油泵轴11间齿轮副齿轮。（3）确定合拢轴传动8的位置。驱动轴0与中心传动轴7，9，10之间的总传动比为： u0-7=n7/n0=341/600=1/1.76 u0-9=n9/n0=414/600=1/1.45 u0-10=n10/n0=532/600=1/1.12根据总传动比，考虑驱动轴0与7，9，10轴间的距离及排列齿轮等因数，宜设置合拢轴8将驱动轴0与轴7，9，10连接起来，经计算和作图，取u0-8=1/1.19，则： u8-7=n0-7/n0-8=1/1.48 u8-9=n0-9/n0-8=1/1.22 u8-10=n0-10/n0-8=1.06 驱动轴上齿轮数取Z0=21，m=3，则轴8上的齿轮齿数Z8，轴8转速n8及中心距A0-8分别计算得到： u8=Z0/u0-825 n8=n驱Z0/Z8=60021/25=504r/min A0-8=m（Z0+Z8）/2=3（21+25）/2=69mm 轴8的位置应兼顾轴7，9，10的距离，可去轴8与7间的中心距A8-7=52mm，则从图中量得8与9，10间距离分别为A8-9=51mm，A8-10=66mm，此时4，5，6同心圆的圆心需略加变动。考虑利用轴8上第IV排齿轮Z8带动轴10，便可算出轴8与轴7，9，10之间中心距及各齿轮齿数，模数。依据以上的计算结合作图从而得到多轴箱的传动系统图（5-3），其满足传动要求，且没有传动后的干涉现象存在，并且结构较为紧凑，在传动过程中一直是降速的，旨在最末一级采用升速传动，这样减少了振动的产生，保证了加工的精度。图5-3 传动系统图5.6.3 主轴箱传动轴坐标计算，绘制坐标检查图坐标计算就是根据一致的驱动轴和主轴的位置及传动关系，精确计算各中间传动轴的坐标。其目的是为主轴箱箱体零件补充架构图提供孔的坐标尺寸，并用于绘制坐标检查图来检查齿轮排列，结构布置是否正确合理。主轴箱的坐标计算步骤和要求如下1. 选择加工基准坐标系XOY，计算主轴，驱动轴坐标（1）加工基准坐标系的选择为便于加工主轴箱体，设计时必须选择基准坐标系。通常用直角坐标系XOY。根据主轴箱的安置及加工条件，常有下述两种方法：坐标原点选择在定位销孔上，这种方法使用主轴安装在动力箱上。坐标系的横轴悬在箱体底面，纵轴通过定位削孔，这种方法适用于主轴箱以底面为基准直接安装在滑台上。（2）计算主轴及驱动轴的坐标根据主轴箱设计原始依据图，按选定额定基准坐标系XOY，计算或标出各主轴及驱动轴的坐标。如果零件上孔距尺寸带有单向或双向不等公差，则在标注时应把公差考虑进去。2. 计算传动轴的坐标计算传动坐标时，先算出与主轴有直接传动关系的传动轴坐标，然后计算其它传动轴坐标。传动轴的形式很多，一般可分为三种：与一轴等距，与二轴等距，与三轴等距。本次设计传动轴传动形式有两种：与一轴等距，与两周等距。（1）与一轴等距的传动坐标计算如下图所示为与一轴等距的传动坐标计算图。为计算方便，通常以已知轴中心作为原点O1，建立小坐标XO1Y，设所求传动轴的坐标为B（x，y），啮合中心距为R，由B点向X轴做一辅助垂线交X轴与A点，组成直角三角形O1AB。如果从传动图上量得x，或y（见图5-4），则或然后将求得的x，y换算到大坐标中去。在传动系统图中，已知轴10（98.5，184.0）动齿轮参数（Z1=27，Z11=24，m=2），计算可得：x11=54.5.mm，y11=184.0mm（2）与二轴等距的传动轴坐标计算传动轴与二周等距，即在一传动轴上用两队齿轮分别带动两根已知轴，其坐标可根据已知两轴坐标和两对齿轮中心距计算求得，见图5-5。计算二等距在微机上用程序计算，由键盘以此输入图中轴7（与轴1，3定距），轴8（与轴0，7定距）轴9（与轴8，6定距）和轴10（与轴8，2定距）各数据，可分别获得轴7，8，9，10的坐标值及其中心距误差，见表5-2. Y y B（x，y） R O1 A x O 图5-4 与一轴定距的传动轴坐标计算图 C（Xc，Yc） R1 B（Xb,Yb） A(Xa,Ya) 图5-5 与二轴等距图表5-2 传动轴的坐标计算结果传动轴坐标轴传动轴与两轴定距间的传动误差XYW1W27176.0369207.3069W7-1=0W7-3=08159.6324161.8607W8-0=0W8-7=-5.62359175.5623112.8106W9-8=-2.5486W9-6=-5.23651097.5612184.0659W10-2=0W10-8=01155.4523184.0659油泵轴与轴10定距，中心误差W=03. 主轴箱坐标检查图在坐标计算完成后，要绘制坐标及传动关系检查图，用以全面检查传动系统的真确性，如图5-6.（1）坐标检查图的内容通过齿轮啮合，检查坐标位置是否正确；检查主轴转速及转向。进一步检查各零件间有无干涉现象检查液压泵，分油泵等附加机构的位置是否合适。（2）坐标检查图绘制的顺序及要求绘制主轴箱轮廓尺寸和坐标系XOY。按计算出的坐标值绘制各主轴，传动轴轴心位置及主轴外伸部分直径，并注明轴号及主轴，驱动轴，液压泵轴的转速和转向等。用点划线绘制出各齿轮的分度圆，注明各齿轮齿数，模数，所处排数及变位齿轮的变位量。5.7 主轴的润滑、变速大型标准主轴箱采用叶片润滑油泵进行润滑。油泵打出的油经分油器分向各润滑部位。对于卧室标准主轴箱，主轴箱体前后壁间的齿轮和壁上的轴承用油盘润滑，箱体和后盖以及和前盖之间的齿轮用油管润滑；此外，当动力部件导轨采取自动润滑时，尚须由分油器径向分油口向导轨润滑装置应润滑油等。一般情况下，主轴箱用一个叶片泵即可；叶片润滑泵的使用转速为400-800r/min，其安放位置应尽可能靠近油池，使之易于大油。其传动方式有两种，一种是借助油泵传动轴传动的，另一种是通过直接装在泵轴上的齿轮直接传动的。叶片润滑泵使用可靠，对一般前盖易于拆卸的主轴箱，可以不设置专供拆修油泵用的油泵盖。大型组合机床主轴的转速，通常是不要求改变的，但考虑到将来刀具的改进，或考虑到

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