毕业设计-粗镗CK-V型主轴箱Φ88.5,2-Φ68.5三孔双向卧式组合镗床设计

摘要 该篇论文是对粗镗 CK-V 型主轴箱 88.5、 2 68.5 三孔双向卧式组合镗床 SWT-5 的设计。本设计说明书主要包括组合机床总体设计和专题设计两个部分。其中第一部分的内容有产品工序分析、组合机床总体布置以及“三图一卡”（被加工零件工序图、加工示意图，机床联系尺寸总图、机床生产效率计算卡）的设计；第二部分是主轴箱体的设计和传动系统的设计，并校核轴与齿轮的强度。 通过此次设计，真正了解镗床的内部结构，把所学的知识运用到生产实践中去。 关键字 ： 组合机床、工序分析、三图一卡、主轴箱体、传动系统 Abstract This paper is to exactitude boring the CK-V headstock 88.5、 2 68.5 threebidirectional horizontal-type combinations boring lathe SWT- 5 design. This design instruction booklet mainlyincludes the aggregate machine-tool system design and the topicdesigns two parts. First part of content has the product workingprocedure analysis, the aggregate machine-tool general arrangement aswell as a three charts card (processes components working procedurechart, processing schematic drawing, engine bed relation size assemblydrawing, engine bed production efficiency computation card) thedesign； The second part is the headstock body design and thetransmission system design, and school epipolar axis and gearintensity. Through this design, truly understood the boring lathe the internalstructure, the knowledge which studies utilizes in the productionpractice. Essential character: Aggregate machine-tool working procedureanalysis a three charts card headstock body transmission system 前 言 大学四 年的学习生活即将结束，大学生活中的最后一个环节也是最重要的一个环节 毕业设计，是对所学知识和技能的综合运用和检验，也是我们完成学业走向工作岗位必不可少的一步。 为了顺利完成此次设计任务，我们不但复习了以前所学的专业知识，而且还查阅了大量相关的技术手册，获得了大量数据，并结合实习时对组合镗床的产品生产过程，对组合镗床的结构构造，工件的加工工艺过程的了解来完成此次设计。 组合机床是由按系列化，标准化设计的通用部件已及按工件的形状和加工工艺要求设计的专用部件所组成的一种高效机床。组合机床是根据特定工件规定的加工工 艺要求而设计制造的专用机床。常采用多刀（多轴），多面，多工位同时加工等工序高度集中的高效加工方法，因而与一般专用机床主轴箱一样。可获得很高的生产率 ，且自动化程度很高，加工精度稳定。 在老师的悉心指导下，我圆满的完成了此次设计，也从中受益匪浅，对自己的专业知识有了更深一层的了解。 此次毕业设计是我们完成了四年学习之后 ，对自己所掌握的知识进行一次系统的复习，是我们走进社会前的一次锻炼，由于自己缺少实践知识，理论知识结构的步完善。错误之处在所难免，请各位老师批评指正。 设计者： XXXXX 2009 年 1 月 1 日 目 录 设计任务书 1. 组合机床总体设计 1.1 产品工序分析 1.1.1 被加工零件图要求 1.1.2 CK-V型数控机床主轴箱产品的工艺过程 1.2 组合机床总体布置 1.2.1 定位基准对总体设计的影响 1.2.2 加工精度对总体设计的影响 1.2.3 工件大小 ,形状和加工部位特点的影响 1.2.4 总结 1.3 “三图一卡”的设计 1.3.1 绘制主轴箱工序图 . 1.3.2 绘制加工示意图 1.3.3 通用件选择 1.3.4 高度计算 1.3.5 绘制机床总图 1.3.6 生产率计算卡 2. 专题设计 2.1 主轴箱的设计 2.1.1 作用 2.1.2 主要组成部 件 2.1.3 多轴箱箱体的设计 2.1.4 主轴外型的结构尺寸 2.1.5 轴承的选择 2.1.6 轴套的选择 2.1.7. 轴承内外圆的外径与轴承座的公差配合选择 2.1.8 主轴的强度校核 2.1.9 箱体补充加工图 2.2 传动系统的设计 2.2.1 传动系统的一般要求 2.2.2 拟定传动系统 2.2.3 主轴的传动齿轮获得的实际转速的核定 2.2.4 传动齿轮强度校核设计 2.2.5润滑系统齿轮泵上齿轮参数的确定 2.2.6 设置传动系统图与计算坐标 致谢 参考文献检索 毕业 设计任务书 （一）设计课题：粗镗 CK-V型主轴箱 88.5、 2 68.5三孔双向卧式组合镗床 SWT 5 （二）原始数据： 1、产品图 2、生产纲领： 6万台年（一年按 252天算） （三）设计要求： 需要完成以下设计任务 1、 工序图（ 3号图） 2、 加工示意图（ 2号图） 3、 机床示意图（ 0号图） 4、 加工效率计算卡 5、 多轴箱总图（ 1号图） 6、 多轴箱补充图（ 1号图） 7、 传统系统图 （ 2号图） 8、 零 件图一张（ A3 图） 9、 设计说明书 1.组合机床总体设计 1.1 产品工序分析 1.1.1被加工零件图要求 由图可知如下 被加工零件名称 : 粗镗 CK- 型机床主轴箱箱体 . 加工孔的尺寸：大孔 88.5 小孔 68.5 材料： HT200 硬度： HB170 200 加工精度：各孔与底面平行度为 0.02 各孔之间的平行度为 0.02 粗糙度： 机床自身能达到的精度 1.1.2 CK-V型数控机床主轴箱产品的工艺过程 CK-V型数控机床主轴箱产品的工艺过程分析如下： 1.木模：确定造型的分型面，拔模斜度、型芯芯盒的几何尺寸、内外模浇口、直浇口的几何形状及尺寸、浇注后的缩水量等工步。木模为机械制造的 第一道工序。 2.造型：采用渗加固化剂肤腩树脂砂造型。在造型机上制造外型与泥芯，经氧化渗碳后进行脱模，在外模中下泥芯，然后经合箱，扣箱工步，制作浇口杯，冒口杯等。 3.浇注：先进行点火，将砂型中有机原燃烧排气，设置浇冒口，将熔化温度在 1400 C左右的铸铁水净化，经气孔，渣子上浮清除干净后，冷却在 1300 C左右时进行浇注。 4.清砂：铸件冷却 1 2 小时后，开箱送入振动落砂，上清砂，除去铸件的浇冒口系统，并对坯件进行打磨去刺。 5.退火：消除坯件凝固的内应力，加温在 350 C左右保温 4 6小时，并随炉冷却。 6.刷涂料：在需要加工的表面上刷上带色（红色）涂料。 7.钳：以三个大孔为基准，划四周平面的加工线。 8.龙门铣：找正工件，一次粗铣 4 5 个主轴箱体的外表面，并在箱体底平面及两侧留 0.5mm 的精刨余量。 9.龙门刨：精刨工件底平面，使之达到图纸要求，精刨孔系两侧平面台图。 10.摇臂钻：以钻模为夹具钻加工 8 20孔，并钻铰 2 16两销孔。 11.粗镗：以卧式单工位，双面组合镗床粗镗 88。 5、 2 68。 5三大孔，并留单边加工余量 0.5mm。 12.精镗：以卧式单工位，双面组合镗床，精镗上述三大孔 位置如图，并倒角 1 45。 13.钳：去除加工毛刺。 14.检验：检查各加工平面与空的尺寸是否合图。 15.钳：在 CK-V型数控主轴箱上打印标记。 16.入库：涂防锈油，分类堆放。 本机床设计属于第 11 道工序。 1.2 组合机床总体布置设计 1.2.1定位基准对总体设计的影响 本工序采用“一面两孔”的定位方案，其特点为：“一面两孔”的定位方案，广泛用于机加工的面与面的定位，它符合六点定位的原则，但由于一面两孔中有两个圆孔面作定位基准面，易出现过定位现象，为了消除孔的大小，长度的误差，常采用以一孔为定位 销，另一孔为辅助定位的削边销方法。 1.2.2加工精度对总体设计的影响 当工件的加工精度要求较高时，应采用具有固定夹具的单工位组合机床；加工精度较低时，可采用具有移动夹具的多工位组合机床。此外，还要考虑到不同布置形式的机床所能达到的加工精度。例如，对于同轴度要求较高的各孔，应采用从同一面对工件进行加工的机床布置形式。 由所需孔的位置精度为 0.02，再考虑工件装卸方便 ,故应采用与夹具以定位销定位的活动钻模板。 1.2.3 工件大小 ,形状和加工部位特点的影响 对于较大的工件 ，宜采用单工位机床，反之，宜采用多工位机床；对于大直径深孔的工件，宜采用具有刚性主轴结构的立式机床； 对于小直径深孔的工件，通常采用专门的深孔加工机床；对于被加工孔的中心线与定位基准平行，或需从几个面同时加工的工件，一般采用卧式机床；对于被加工孔的中心线与定位基准垂直的工件，一般采用立式机床。 本工序加工时，必须保证的几何尺寸大孔的深度为 41mm,小孔的深度为 36mm，两小孔的距离为 160mm。孔的大小尺寸为 88.5、 68.5。基面到孔中心高度为 200mm。形位公差、大孔的垂直度保证 ，孔之间平行度为 0.02，孔内表面粗糙度为 3.2。 工件的材料为 HT200。硬度为 HBS170 200，生产的铸件不得有气孔，砂孔等铸造缺陷。同时保证铸件毛坯孔的加工余量为 5mm。 1.2.4机床总体布置的确定 综上所述，并结合 本工序加工的孔的中心线与定位基准平行且工件两个垂直侧面上的孔系为同轴度的相互对应孔，故此在选择镗床工件时的组合机床应选用卧式单工位双面组合镗床，所标型号：卧式单工位双面组合镗床 SWT(其中 S双面 , W卧式 , T镗床 )。 本工序采用的夹紧方式为液压夹紧，其特点是快捷、省力可靠、夹紧力大， 适合于批量 生产。 动力滑台传动形式宜采用液压传动。 1.3“三图一卡”的设计 绘制“三图一卡”就是将已确定的工艺方案和机床的总体布置方案绘在图纸上。 1.3.1 绘制主轴箱工序图 一、工序图的作用和内容： 被加工零件工序图是指根据已确定的工艺方案，表示一台组合机床或自动线对该加工零件应完成的工艺内容的示意图，它包括加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求等内容。它不能用产品的零件图代替，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及必要的说明进行重新绘制。它是进行组合机床设计的主要依据，也 是制造、使用、检验和调整机床的重要技术文件。其内容应包括如下几个方面： 1.表示出被加工零件的形状和轮廓尺寸及本机床设计有关的部位的结构形状和尺寸。尤其是当需要设置中间导向套时，应表示出零件内部的筋、壁布置及有关结构的形状和尺寸，以便检查工件、夹具、刀具是否发生干涉。 2.表示出加工用定位基准，夹紧部位及夹紧方向，以便依此夹具的定位支承、限位、夹紧及导向系统的设计。 3.表示出本道工序加工部位的尺寸、尺寸精度、表面粗糙度、形状位置精度及技术要求，另外还应表示出本道工序对前道工序的技术要求（主要指定位基准）。 4.表示出必要的文字说明，如被加工零件的编号、名称、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。 二、绘制工序图必须注意的问题： 1.加工部位用粗实线画出，其余细实线。 2.只表示与加工有关的尺寸及轮廓尺寸。 3.尺寸公差改为对称公差所加工的尺寸用方框。 4.夹紧力的性质，力的方向作用点。 5.定位基准要表示清楚。 三、工序图见图纸（ CK V型精密车床主轴箱箱体精镗工序图） 1.3.2 绘制加工示意图 一、加工示意图的作用和内容： 被加工零件在机床上的加工过程刀具 ,辅具的布置情况 ,工件与夹具 ,刀具等机床各部件间的核对位置关系 ,与机床的工作过程和工作循环等，因此它是刀具，辅具，夹具，主轴箱，液压和电气装配设计通用部件选择的主要原始资料，也是对整台组合机床布置和技卡性能的原如要求，同时还是调 节机床刀具和试车的依据。 绘制加工示意图时应注意如下内容： 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（直径和长度），包括镗削时镗杆直径和长度。 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、攻丝 靠模装置、刀杆托架等，并决定他们的结构、参数及尺寸。 5.标明主轴、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循环和工作进程。 二、选择刀具，切削用量 1. 刀具的选择： 查组合机床设计书表 3-11 可知刀具材料为硬质合金： YG8，刀具的角度选择前角 0=6，后角 0=6，主偏角 k 60。 因为镗孔直径为 88.5 ， 2 68.5。选择 p 4.5。 2. 切削用量的选择： 切削用量包括 ap、 f、 v、 n 的选择。查组合机床设计书表 3-11 可知，其中取 ap 4.5 (其中 ap 表示切削深度， f 表示进给量， v表示进给速度 ， n 表示主轴转速 .) 镗大孔时 v 40m/min； f1=0.6mm/r； d1=88.5mm。 错误 !未找到引用源。 三、切削功率、扭矩、径向力、轴向力计算： 在确定机床所加工时必须注意的要素时：首先考虑在加工时的受力情况，才能在规定的范围内选取各种配件，以保证加工面条件要求。 加工条件为镗孔、刀具材料为硬质合金而工件材料为灰铸 铁 HT200。 依据组合机床设计简明手册书中表 6-20得： 周向力 Fz=51.4 错误 !未找到引用源。 轴向力 Fx=0.51错误 !未找到引用源。 扭矩 T=25.7D错误 !未找到引用源。 切削功率 P=FzV/60000 HB HBmax 1/3（ HBmax HBmin） 200-1（ 200-170） /3=190 镗 88.5孔时： 主切削力 : Fz1=51.4错误 !未找到引用源。 =51.4错误 !未找到引用源。 4.5 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 =2825.47N 功 率 : P1=Fz1.V/60000=1.88KW 轴向力 : Fx1=0.51错误 !未找到引用源。 =0.51错误 !未找到引用源。 =3446.4N 扭矩 : T1=25.7D错误 !未找到引用源。 =25.7错误 !未找到引用源。 =123303N.mm 镗大孔的主轴箱主轴 : 错误 !未找到引用源。 取 d1=37mm 对于 68.5的小孔： 知 f2=0.46mm/r Fz2=51.4错误 !未找到引用源。 =51.4 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 x4.5 =2314.4N P2=Fz2错误 !未找到引用源。 V/60000=1.54KW Fx2=0.51错误 !未找到引用源。 =错误 !未找到引用源。 =3026.8N 扭距 T2=25.7D错误 !未找到引用源。 =25.7 错误 !未找到引用源。 =77971.6N.mm 总功率： P总 =P1+2P2=4.96KW 小孔主轴直径： 错误 !未找到引用源。 取整 d2=33mm 四、导向装置的确定 1.导向装置的作用、类型及结构形式： 作用： 保证刀具相对工件的正确位置，保证各刀具系统的支承刚性。 类型：导向通常分为两类：一类是刀具导向部分与夹具导套之间既有相对移动又有相对转动的第一类导向，或称固定式导向。另一类是刀具导向部分与夹具之间只有相对移动而无相对转动的第二类导向，或称旋转式导向。其相对转动部分通常以各种型式设置在刀杆上则称内滚式旋转 导向；若相对转动部分设置在夹具上则称外滚式旋转导向。 本 道工序因为是镗孔，所以选用固定式导向装置，这种导向精度较高，可以较好地满足镗孔的精度要求。设装置由中间套、可换导套和压套螺钉组成。中间导套采用间隙配合。在导套磨损后，可以较为方便地更换。由于 CK-V型数控机床主轴箱 88.5， 2- 68.5孔的精度要求较高，故选用固定式导向装置，此种导向装置精度较高，可以满足加工要求。此导向装置由中间套，可换导套和压套螺钉组成。如图 1-1： 图 1-1 2.导向装置配合的选择： 考虑到以上各种因素，最后选择卧式单列圆锥滚子轴承导向套（ T0605-05），导套内径100mm，中间导套采用 H7/js6 的间隙配合，可换导套采用 H7/k6 的过盈配合，轴与中间导套配研。 3. 与导套有关的尺寸 导向长度的确定必须保证刀具刚切入工件时，已进入导套内的导向长度 L 不小于一个导向部分的直径 d，再考虑到加工完毕，退刀后，取出工件的方便，最后确定导套的长度为 260mm。固定导向支座与工件支承座因相距很远，使用同一支承座，其尺寸为两导套的距离为 380mm。 查表 8-6 错误 !未找到引用源。 ，根据工件形状取： 镗大孔 70 时： 100； D=112；D1=132. 镗小孔 55 时： 65； D 75； D2 83。 其配合公差为： 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 (间隙配合 ) 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 (过盈配合 ) 错误 !未找到引用源。 与 错误 !未找到引用源。 的配合均是配研，使之达到镗孔所能达到的位置精度 。 查表 4-3 错误 !未找到引用源。 ，镗孔 70 时， L1取 210 1取 8 1取 40 。 镗孔 55的固定异向套顺序与镗 70 导向套相同。 故 L2、均与 L、的长度相同。 五、初定主轴的类型、外伸长度及选择浮动卡头 1.确定主轴形式： 多轴箱主轴选用向心球轴承主轴，前支撑选用推力球轴承或深沟球轴承，后支承受选用深沟球轴承或圆锥滚子轴承。此类轴承可承受较大的径向力和轴向力，且结构简单、装配调整方便，适用于两个方向都有轴向力时宜采用此结构。主轴材料宜用 40Cr 热处理，通用传动 轴用 45 钢调质。 2.初定主轴直径 d: 查指导书 P38 表 4-8 得 镗小孔时主轴直径 d=30 主轴外伸部分尺寸为D/d1=50/36；镗大孔时主轴直径 d=35mm，主轴外伸部分尺寸 D/d2=50/36；外伸长度为75。 3.镗杆的确定： 组合机床上的镗孔，大多采用硬质合金镗刀头装在镗杆上，镗孔直径，镗杆直径及镗刀截面尺寸，查表 3-16 得：（组合机床设计 p66） 镗小孔时，镗杆直径取 45，镗刀截面 12x12，长为 40mm, 镗大孔时，镗杆直径取 65，镗刀截面 16x16，长为 55mm. 考虑 到刀具的夹紧，在镗杆头部设计一个 M10 的方头平端紧定螺钉（ GB82-76）查资料长度从优先系列中选取 30mm；（机械设计手册二分册第 2版 p608） 4. 浮动卡头的选择： 见图 8-2错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 选用大浮动量卡头，型号均为 T6112 见图 8-5错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 镗大孔 70 的夹紧螺母取： Tr44 2。 镗小孔 55 的夹紧螺母取： Tr36 2 见表 8-9 错误 !未找到引用源。 镗大孔 70 的圆 螺母取 M44 1.5。 镗小孔 55 的圆螺母取 M36 1.5、 根据 d=36查设计图册 p135，大小轴浮动卡头均 用 T6112型。两主轴箱的总距离（加工完毕时） L=300+2x(200+260+40+70)=1440 六、动力部件的工作循环及工作行程计算： 动力部件的工作行程指加工时动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置又返回到原来的动作过程，包括快进工进快退。 1.动力部件的进给长度： L 工进 L1+L 加工长 +L2 L 加工长 加工部位长度（以最深孔来计算） L1刀具切入量。 L2刀具的 切出长度。 L 加工长 40 L1取 5 查组合机床设计书中表 3-24 取： L2 10。 则 L 工进 5+40+10 55。 2.动力部件快速退回长度（ L 快退 ） L 快退 L 工进 +L 快进 为了装卸工件方便，取 L 快进 95 即 L 快退 55+95=150 动力部件快速退回的长度 L 快退 必须保证有所有刀具均退回夹具的刀套内，而不影响工件的装卸。所绘的加工示意图： L 10+40+40 90 150 即 L L 快退 ，则刀具可完全退回导套内，即设计合理。 3.动力部件的总行程的确定： L 总 L 工作行程 +L 前备量 +L 后备量 。 L 工作行程 动力部件的工作行程，即 L 快退 。 L 前备 动力部件尚可调节的距离。 L 后备 刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中得到所需的轴向距离。 L 工作行程 150 L 前备 30 L 后备 200 L 总 200+150+30=380 工作循环图 1-2如下所示： 错误 !未找到引用源。 七、总结：绘制加工示意图时应注意的问题： 1.加工示意图应与机床实际加工状况一致，刀具应画在终了位置。 2.尺寸应完整，尤其是从主轴箱端面到刀尖的轴向尺寸应完整。 3.加工示意图上应 标出各主轴的切削用量和被加工零件的图号，材料硬度，加工余量以及是否冷却液等。 4.加工示意图上应表示加工过程的工作循环及各行程的长度。 加工示意图见图纸（ CK V型数控镗床主轴箱体加工示意图）。 1.3.3通用部件型号、规格的选择： 前面第 12页已经算出削功率为 =4。 98kw P 电 =P 切 /K（ K=0.8） 则有 P电 =6.2kw 查表 5-38（组合机床设计简明手册）： 动力箱所取的型号为 ITD50-I， 电动机型号为： Y132M-4 电动机功率： P 7.5kw 宽度 B=400 L3=320 查表 4-11 2表 5-2 3 1.液压滑台所选型号为 1HY32IA型 长度 630，宽度 320，行程 L=400 2.侧底座所选型号为 ICC3211 型，长度 320 3.中间底座长度为 1600、高为 560。 4.支撑台高度取 217.5、长为 800。 中间底座的轮廓尺寸，在长度方向应满足夹具的安装需要。考虑到加工示意图所确定的加工方向的尺寸。根据选定的动力箱，滑台，侧底座等标准的位置关系，并考虑滑台的前备量，通过尺寸链装配算得中间底座长度尺寸为 1600mm，中间底座宽度尺寸查资料 1 表 2-5 得，中间底座宽 710mm（ 1p27）。支承座在长度方向与两个导套平齐，且与工件及夹具是同一个支承座，其长度为 900mm，支承座的高度方向尺寸根据滑台高度 280mm，侧底座高度以及多轴箱中主轴的位置以及对座的工件位置，由尺寸链计算得： H=320+560+217.5-180=897.5mm 支承座的宽度取限中间底座相同的宽度，也为 710mm. 液压夹具的结构设计及其液压图： 3 作用于工件的正压力： 按作用臂力臂的比例距离计算可以得到： F 油 2000kg F 正压力 F 油 g 2000 g kg h合力作用线至工件底面高度 h 200 P 300 M1 2F 正压力 P/2 2 2000 9.8 150 5.88 106N mm M2=F 切 h 2857.7 200 5.71 105N mm M1M2 则不会产生颠覆现象。即所选液压设备合理。 1.3.4装料高度的计算 装料高度一般是指工 件安装基面至地面的垂直距离，在确定机床装料高度时，首先要考虑工人操作的方便性，对于流水线要考虑车间运送工件的滚道高度，对于自动线要考虑中间底座的足液压夹紧设备 1 油缸的向下压力 F 油 F 油 2P(S1-S2) P-单位液压力（ 15-20kg/cm2） S1-活塞面积 (60-80cm2) S2-活塞杆面积（ 30-40cm2） F 油 2 20 (80-30) 2000kg 2 若一边的多轴箱的刀具先接触工件，此时该边刀具切削所产生的轴向力，将对工件产生颠覆力矩，与之同时作用工件的上面，两油缸产生的正压力所形成的压力矩应与之平衡，该压力矩应大于颠覆力矩，工件才能牢固可靠地被加工，其中 F 切削轴向力 某一边先切削时产生的推倒工 件的颠覆力。 受力图如下：（以镗大孔为例） 其中 F 切削力 F 轴向力 够高度，以便允许内腔通过随行夹具返回系统或冷却排屑系统。 其次是机床内部结构尺寸限制和刚度要求，如工件最低孔位置多轴箱允许的最低主轴高度和通用部件，中间底座及夹具底座基本尺寸的限制等，考虑上述刚度，结构功能和使用要求等因素，工件最低孔距 h=159.5mm，滑台高度为 320mm，侧底座高度为 560mm，对于自动线装料高度较高，一般取 1m左右；对回转轮毂式组合机床，装 料高度一般为 1.2m1.4m，但常增加操作者脚踏板，便于装卸操作； h 装料高 =多轴箱刀具中心线至多轴箱箱底的高度 +滑台滑 座高度 +侧底座高度 h=217.5mm+280mm+560mm=1097.5mm 确定总图中机床的长 x宽 x高 总图中的长度确定：由于该机床为单工位双面卧式机床，由中间底座，两侧面的侧底座组成， 所以 L=1180x2+1600+80x2=4120 宽度等于中间底座的宽度， 所以 d=710mm 高度的确定为： h=多轴箱的高度 +滑台高度 +侧底座高度 所以 h1=400+320+560=1280 1.3.5绘制机床总图 （ 1）绘制机床总图时应注意的问题： 1.机床总图要按照加工终了时的状态画出。 2.应注明电动机型号、功率、转速、应注明动力部件的总行程。 3.应表明液压系统和电气控制按钮等的安装位置 4.当工件上加工部位对其中心线不对称时，而使动力部件对夹具和中心底座不对称时，应注明动力部件中心线与夹具中心线之间的偏移量。 （ 2）本机床总图需要的技术要求： 1.本机床为批量生产 CK-V型主轴箱专用双面卧式组合镗床。 2.本机床在安装调试时，其导轨水平面控制在百分之 0.5mm之内。如镗孔：安 装在主轴箱定位导柱中心轴线的同轴度控制在 0.5内。 3.本机床的夹具和工作台进给液压系统采用 2.5-8 m。压力工作进给速度为12.5-500mm/min，但不小于 4mm/min，以免油路系统产生爬行，影响工件的加工质量。 4.本机床 20 40机油润滑，每三年定期更换一次。 5.本机床内表面涂上红色硝基防锈漆，其外表面涂上三遍油漆和底漆进行三次打磨，一次水磨抛光烘干后进行喷漆烤干，主色为浅绿色。 6.本机床生产一件产品所需时间为一分钟，机床的年产量为六万台。 机床装配图见图纸（卧式组合双面镗床总装图） 1.3.6生产率计算卡 1. 实际生产率 Q Q=A/TK=60000/2248=26.69件 /h 2. 理想生产率 Q1 Q1=60/T 单 =60/T 机 +T 辅 （ 件 /h） 式中， T 单 -生产一个零件所需时间 ,可按下式进行计算： T 单 =(T 切 +T 辅 =L1/vf1+ L2/vf2+ T 停 )+(L 快進 +L 快退 )/vfk+T 移 +T 装 ) 式中， L1,L2-分别为刀具节 ,节工作进给长度 ,单位为 mm vf1, vf2-分别为刀具节 ,节工作进给量 ,单位为 mm/min T 停 -当加工沉孔 ,止口 .倒角光态表面时 ,滑台在死挡铁上的停留时间 ,通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转 5 10转需时间 ,单位为 min L 快進 ， L 快退 -分别为动力部件快进 ,快退 ,行程长度 ,单位 mm vfK 动力部件快速行程进度 ,用机械动力部件时取 5 6m/min；用液压动力部件时取 310m/min T 移 -直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取 0.1min T 装卸 -工件装卸（包括定位或撤消定位，夹紧或松开，清理基面或切屑与吊运工件等）时间，它取决于装卸自动化程度 ，工件重量大小，装卸是否方便与工人的熟练程度。通常取 0.5 1.5min T 机 机加工时间（ min），（包括动力部件工作进给时间和死挡铁停留时间） T 辅 辅助时间（ min），（包括快进时间，快退时间，工作台直线移动或转位时间，工件装卸时间等） 查表得： T 机 0.54min T 辅 1.16min 则 Q1=60/（ 0.54+1.16） =35.29（ 件 /h） 3. 机床负荷率 负 负 =Q/ Q1=26.69/35.29 76% 式中， Q1 机 床的理想生产率； Q 使用单位的生产率，当全年工时为 2248h（一班制）时， Q2=N/2448（件 /h），当全年工时为 4600h（双班制）时， Q2=N/4600（件 /h），其中 N为被加工零件的年产量（生产纲领） 机床 负 一般取 75 90%为宜。当机床结构复杂时，应取小值，反之取大值。 T 机 机加工时间（包括快进时间、快退时间、工作台直线移动或转位时间、工件装卸时间等） 查表得： T 机 0.71T 辅 1.83 2、生产效率计算卡如下： 被加工零件 图号 毛坯种类 铸件 名称 CK-I 型精镗车床主轴箱箱体 毛坯重量 材料 HT200 硬度 HBS170 200 工 序 名称 左右面镗孔 工序号 序号 工步名称 被加工零件数 加工直径mm 长度mm 工作行程mm 切削速度m/min 转速 r/min 进给量 mm/r 进给速度 mm/min 工时 机加工时间 辅助时间 共计 1 装卸工件 1 1 1 2 滑台快进 95 0.017 0.017 3 多轴箱工进1 88.5 40 55 40 144 0.6 86 2.5 2.52 4 多轴箱工进2 68.5 35 55 40 187 0.46 86 5 滑台快退 150 0.028 0.028 1 双班制： 7.521万台 /年 。满足 6万台 /年的要求 2 装卸工件时间取决于操作者熟练程度，本机床计算时取 1分钟 总计 3.7 单件工时 3.7 机床生产效率 16.35件 /小时 机床负荷率 76% 2.专题设计 2.1多轴箱设计 2.1.1 主要作用： 根据被加工的零件的加工要求，安排各主轴位置，并将动力和运动由电 机 动力部件给各工作主轴，使之得到要求的转速和转向，其原始依据是“三图一卡”。 2.1.2 主要组成部件： a) 通用零件：箱体，主轴，传动轴，齿轮，和附加机构等。 b) 传动类零件：主轴 16，传动轴 7，驱动轴 0，油泵传动轴 8，传动齿轮，动力箱，电动机齿轮等。 c) 润滑与防油元件：叶片泵 9，分油器，注油标，排油基，油盘，防油套。 d) 箱体类零件：箱体，前盖，后盖。 在多轴箱箱体内腔，安排两排齿轮，箱体后壁与后盖之间安排一排齿轮，包括驱动齿轮和转动齿轮。 2.1.3多轴箱箱体的设计 箱体材料为 HT200，前后盖材料为 HT150。多轴箱的厚度标准为 180mm,卧式多轴箱的前后盖厚度分别为 55mm， 90mm。根据组合机床简明的设计手册表 7-1 可选择箱体尺寸为 BH=400mm 400mm。 2.1.4主轴的结构及代号 多轴箱主轴选用向心球轴承主轴，前支撑选用推力球轴承或深沟球轴承，后 承受选用深沟球轴承或圆锥滚子轴承。此类轴承可承受较大的径向力和轴向力，且结构简单、装配调整方便，适用于两个方向都有轴向力时宜采用此结构。主轴材料宜用 40Cr热处理，通用传动轴用 45 钢调质。 主轴镗 88.5孔的轴，该轴参考简明手册 p141图（ 7-4），其代号： 35-IT0721-41 镗 55时，其代号为： 30-1T0721-41 2.1.5轴承的选择 向心球轴承型号： 镗 88.5孔时，代号为： 6207 镗 68.5孔时，代号为： 6206 推力球轴承型号： 镗 88.5孔时，代号为： 8106 镗 68.5孔时，代号为： 8107 2.1.6轴套的选择 a)轴套长度 L按下列数值选取： 50， 60， 70， 80， 90， 100， 110， 120， 130， 140， 150， 160， 170， 180， 190， 200， 225， 250， 275， 300， 325。 b) 直径 D允许采用 ga， gc 配合， d允许采用 D配合，而直径 D用 gc配合的轴套应有附加的连接，用 ga 配合长度 L在 1.5内的轴套应有附加的连接。用 jc4配合的轴套不需要附加的连接； c) 压合后轴套直径 d可能缩小，因此装配后必须检查，必要时用各种方法精加工； d) 为了取消压合后的精加工工序，轴套的直径 d 允许制定保证压合后能得到 D4 精度要求之公差； e) 各段轴套的基本尺寸的确定参见组合机床设计简明手册图 7-4：伸出前端部分长为 40mm，后端为 35mm，齿轮宽为 24mm，无安装套长 26mm，距前端套距为 4.5mm，后端距为 9.5mm，在两齿轮之间套长为 2mm，计算如下（参考其装配图） 镗 70孔时，轴套代号为： 35-1T0722-61； 镗 55孔时，轴套代号为： 30-1T0722-61 对轴 1：套筒 1： 9.5（ 35-24） =20.5mm； 2：规定为 24mm； 3： 4.5（ 40-24） =20.5mm； 4：规定为 2mm； 对轴 2：套筒 1： 24+9.5+（ 35-17） =51.5mm； 2： 24+2=26mm； 3： 4.5+（ 40-17） =27.5mm； 1： 9.5+（ 35-18） =26.5mm； 3： 4.5+40-18=26.5mm； 对轴 3、 4：套筒 1：（ 35-16） +9.5=28.5mm； 2： 24+2=26mm； 3： 4.5（ 40-16） =28.5mm； 对轴 5：套筒 1： 9.5+24+（ 35-15） =53.5mm； 2：规定为 24mm； 3：（ 40-15） +4.5=29.5mm； 4：规定为 2mm。 2.1.7轴承内外圆的外径与轴承 座的公差配合选择 轴承外圆外径与轴承座采用间隙配合，内圆外径采用基轴制 过盈配合，参见 p141图，及 p142表 7-6 主轴各组件尺寸配合如下： D（ f7）， d1（ H7）， d2（ jsd）， d4（ H7/n6）， d5（ H8/n7）， db（ H8/t7） 2.1.8主轴的强度校核 对 1轴进行强度校核： 1) 按扭转强度条件计算： 错误 !未找到引用源。 2) 作出轴的计算简图 轴所受载荷是从轴上零件传来的计算时，常将轴上各力载荷简化为集中力，其作用点取为载荷分布段的中心点，作用在轴上的扭矩一般从传 动轮轮榖宽度的中心算。 3) 作出弯矩图： 分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩，并按照计算结果分别作出水平面的弯矩 MH 和垂直面上的弯矩 Mr图，按下式作 M图： 错误 !未找到引用源。 2.1.9箱体补充加工图 主轴箱一般为铸件，材料为 HT200，为通用铸件，但由于加工对象不同，需要在通用铸件的基础上进行加工： 根据设计的不同要求，需要在箱体铸件的两个地方修改模型或钻孔。 在绘制中凡需要补充的部分用粗实线划出，通用铸件原有部分的轮廓一律用细实线划出。 安装轴承外 径的孔公差去 K7。 2.2 传动系统设计 2.2.1传动系统的一般要求 a)用一根传动轴带动多根主轴，当齿轮中心距不符合标准时，可采用变位齿轮。 b)避免用主轴兼传动轴。 c)加工主轴上的齿轮尽可能分布在第排，以减少主轴扭转变形。 d)箱传动齿轮传动比一般单与 1/2,最佳传动比为 1 1.5，后盖内传动比大于 1/3 1/3.5，尽可能避免升速传动，若采用其传动比应小于 2,且传动比最好放在传动链的最末一、二级上，以减少功率损失。 2.2.2拟定传动系统 1示意图 传动系统示意图 主轴箱所 选用尺寸为 400 400。查表 5-20得到驱动轴在主轴箱内距离底座高度 159.5。电动机输出转速 n0=470r/min。镗大孔转速 n1=319r/min。镗小孔 55 的转速 n2=405 r/min。查表 7-22 取动力箱齿轮 m1 3, z0 21 ； 由传动系统图可知： 轴驱动轴轴传动轴轴泵传动轴 设各齿轮编号：驱动齿轮 z0，传动齿轮 z1， z1 ， z1”，主轴齿轮镗大孔 z2，两个镗小孔分别为 z3， z4，泵传动齿轮 z5 、 z5 ，泵齿轮 z6 计算各齿轮，模数：由简明手册 p60知： 470 z0/z1 z2/z3=319 m2（ z2+z3） /2=120 设 m2=2， m1=3， z1=41 z2/z3=319.87/470 41/21=0.875 z2+z3=120 z2=64， z3=46， m3=2 由 z1与 z5 咬合， z5与 z6咬合， 720 z0/z1 z5/z6=405.3 m4（ z5+z6） /2=160 （其中两个小轴距主轴中心距为 80mm） 设 m5=2 即： z5/z6=405.3/470 41/21=0.95954 z4+z5=160 z5=29， z6=23， m4=m5=2 3齿轮与 4齿轮是 一样的。 z3= z4=46， m3= m4=2 各数据整理如下表： 轴的齿轮号 齿数 Zn 模数 Mn 分度圆直径 0 21 3 63 1 44 2 88 1 41 3 123 1” 42 2 84 2 64 2 128 3 46 2 92 4 46 2 92 5 29 2 58 5 21 3 63 6 23 2 46 2.2.3主轴的传动齿轮获得的实际转速的核定： 因为齿数必须取整数，故此在加工示意图中所确定的转速 n与实际转速有一 定的误差，但误差率不得超过 5。 即： 错误 !未找到引用源。 n4实际 n0 Z0/Z1 Z4/ z1 =470 21/41 46/44 275.6 错误 !未找到引用源。 n2实际 n0 Z0/Z1 Z2/ z1” =470 21/41 64/42 366.8 错误 !未找到引用源。 1、 2均小于 5。 齿轮设计合理。 2.2.4传动齿轮强度校核设计 、由公式计算：验证 Z0的强度（ Z0 为最薄弱齿轮所受扭转 最大） 错误 !未找到引用源。 a)取最大齿轮材料为 40Cr，并经调质及表面淬火。大小齿轮均选硬齿面，齿面硬度为 48-55HRC。 b)因为从齿轮传递的功率小，所选用直齿圆柱齿轮。 c)选取 7级精度齿轮。 d)小齿轮 Z0 21 大齿轮 Z1 41 e)初选 Kt 1.3。 f)计算小齿轮传递的扭矩： T1 95.5 105 P1/Np 95.5 105 5.5/480 1.09 105N mm。 g) d取 0.4。 h)查得 ZE=189.8MPa。 i)查得 H(lim1) H（ lim2） 1170MPa。 j)查得 KHN1 0.88 KHN2 0.90。 k)计算接触疲劳需用应力（取失效率为 1、安全系数 S 1） H1 KHN1 H（ lim1） 1030Mpa H2 KHN2 H（ lim2） 1053Mpa 、计算： 1) 错误 !未找到引用源 。 2) 计算圆周速度： 错误 !未找到引用源。 3) 计算宽度： b d d1t 0.4 61.85 24.74mm。 4) 计算齿宽与齿高之比 b/h： 模数 mt d1t/Z0=61.85/23 2.69。 齿高 h 2.25mt 2.25 2.69 6.05。 b/h 24.74/6.05 4.09。 5) 计算载荷系数： 根据 v 1.82m/s 7级精度 查得： Kv 1.03. 直齿轮，假设 KAFt/b 100N/mm 查得： KHa KFa 1.1 由表查得： KA 1 KH 0.43 KF 1.3。 故载荷系数： K KA KV K KA 1 1.03 1.1 1.43 1.62。 6) 按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径： 错误 !未找到引用源。 7) 计算 模数： m d1/Z0 69.04/23 3.00 一、 按齿根弯曲疲劳强度设计校核： 由公式： 错误 !未找到引用源。 1、 确定公式内个计算值： 1) 查得 FE1 FE2 680MPa。 2) 查得 KFN2 0.9 KFN1 0.88。 3) 计算疲劳许用应力： 取弯曲疲劳安全系数 S 1.4 由公式： MP F1 KFN1 FE1 /S 0.88 680/1.4 427.4a F2 437.14Mpa 4) 计算载荷系数： K KAKVK KF 1 1.2 1.1 1.3 1.72 5) 查得齿形系数： YFa1=2.69 YFa2 2.40。 6) 查得应力校正系数： YSa1=1.575 YSa2=1.67。 7) 计算 错误 !未找到引用源。 并比较大小齿轮： 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。 小齿轮数值大。 2、 设计计算： 错误 !未找到引用源。 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m略大于由齿根弯曲疲劳强度计 算的模数。由于齿轮模数 m 的大小取决于弯曲强度所确定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关。可取由弯曲强度算得的模数 2.60，并就近圆整 m 3。按接触强度算得的分度圆直径 d1 69.04。 由： Z d1/m 69.04/3 23.01 取 Z0 23 Z1 u Z0 40。 模数即为 3。 二、 几何尺寸计算： 模数圆整 m 3。 1. 计算分度圆直径： d1 m Z0=3 21 63 Z1=41 d2 m Z2 3 41 123 2. 计算中心距： a（ d1+d2） /2（ 63 123） /2 93。 3. 计算 齿轮宽度： b d d1 0.4 69 27.6。 圆整