毕业论文-汽车变速箱体轴承孔精镗组合机床设计

毕业设计说明书论文作者学号系部机械工程学院专业机械设计制造及其自动化制造技术题目汽车变速箱体轴承孔精镗组合机床设计指导者讲师评阅者2008年5月南京目录前言1第一章绪论2第二章组合机床简介321组合机床的组成322组合机床的特点323组合机床的工艺范围424组合机床配置型式425组合机床的设计步骤4第三章组合机床总体设计531零件的分析532加工工艺路线的制定和误差的计算533被加工零件工序图634课题方案的理论分析735切削用量的确定8351刀具的选用8352切削力、转矩、功率和刀具的耐用度936确定主轴类型、尺寸、外伸长度1137动力部件工作循环及行程的确定1238加工示意图1239机床联系尺寸图14第四章组合机床多轴箱设计2141多轴箱的基本结构及表达式21411多轴箱的组成21412多轴箱总图绘制方法特点2142通用多轴箱设计21421绘制多轴箱设计原始依据图22422轴、齿轮的确定22423多轴箱传动设计2343绘制多轴箱总图及零件图30第五章夹具3251夹具的功用，组成及其设计的基本要求3252液压缸的工作原理3253确定夹紧缸的主要尺寸33第六章结论35参考文献36致谢37前言变速箱是汽车传动箱的关键零件,联结有关的组件、零件构成具有一定要求的传动链，把电动机的转速和功率传给汽车的主轴，使得汽车正常的运动，所以其加工质量的高低将直接影响产品的使用性能。组合机床在汽车、拖拉机、电机、自行车等轻工行业大批大量生产中获得广泛的应用，最适宜于加工各种大中型箱体类零件，如汽缸体、变速箱体、电机座等零件。而且组合机床生产率高、加工精度稳定、自动化程度高、配置灵活、劳动强度低。这次设计主要可以将大学所学的内容复习并加强。通过这个过程可以使自己知道如何做一个产品，它的工作部件有哪些，怎样工作，哪些是影响它的主要原因，怎么解决，工作部件是怎么联系的。如何运用手册，提高思考问题、解决问题的能力，使自己很快由一个学生转化为合格的工程技术人员。设计出的组合机床能够大大提高工厂的生产效率，节约生产成本，减轻工人劳动强度，促使更多更好的价格低廉的汽车变速箱生产出来，也能为我国汽车行业做出一点微薄的贡献。组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的一种高效专用机床。主要用于平面加工和孔加工两类工序。本次所做设计是为汽车变速箱体前后端面上孔组精镗进行组合机床设计，属于孔加工类。是用镗刀在变速箱体前后端面对已有的孔进行镗削，从而得到零件图中所要求的表面质量。主要对主轴箱以及夹具等其它相关部件进行合理设计。第一章绪论本课题是设计汽车变速箱体轴承孔精镗组合机床。本工序是加工箱体两面的四个轴承孔，同面的孔之间有平行度要求，孔本身有圆度要求，同轴的孔有很高的同轴度要求。且同面的孔也有层次之分，结构复杂。企业对机床的要求是自动化程度高、在满足加工要求的基础上减少成本，滑台用液压滑台。毕业设计是对我们四年学习的知识的融汇、运用和贯通，是迅速提高我们实践经验的一条重要途径。在实践中教导我们发现问题，以及怎样分析问题并最终解决问题。让我们的综合能力有所提高，扎实巩固专业基础知识。毕业设计是对学生进行工程师基本训练的重要环节。通过毕业设计我们能巩固、熟悉并综合运用所学知识；培养理论联系实际的学风；掌握零件机械加工工艺规程编制，专用工艺装备及组合机床的基本技能；学会查阅、运用各种技术资料、手册。初步掌握对专业范围的生产技术问题进行分析综合研究的能力；使学生受到比较全面的训练。为了顺利完成这次毕业设计，图书馆的有关资料对我的设计提供了科学的数据和有价值的参考。工艺设计是产品设计和产品制造间的纽扣和桥梁。合理的工艺设计不仅可以经济有效地生产产品，而且也是一个企业生存发展的必要条件。就个人而言，我希望通过这次毕业设计一方面能进一步培养我独立思考的能力，另一方面能提高我与同学们互助协作的能力，为以后工作打下良好基础，为伟大祖国建设贡献我的力量。由于本人能力有限，经验不足，设计过程中有不足之处，希望各位老师给予指教。第二章组合机床简介21组合机床的组成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。22组合机床的特点组合机床是用按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。组合机床是由万能机床和专用机床发展来的，它既有专用机床结构简单的特点，又有万能机床能够重新调整，以适应新工件加工的特点。组合机床的通用部件有如下几类动力部件动力头，动力滑台和动力箱；工件运送部件回转工作台，移动工作台和回转鼓轮；支承部件立柱，床身，底座和滑台等。控制系统有通用的液压传动装置，电气柜，操纵台等。与万能机床和专用机床相比，有如下特点1、主要用于棱体类零件和杂件的孔面加工。2、生产率高。因为工序集中，可多面、多工位、多轴、多刀同时自动加工。3、加工精度稳定。因为工序固定，可选用成熟的通用零件、精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一致性。4、研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。因为通用化、系列化、标准化程度高，通用零件占7090，通用件可组织批量生产进行预制或外购。5、自动化程度高，劳动强度低。6、配置灵活。因为结构模块化、组合化。可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床或生产线；机床易于改装；产品或工艺变化时，通用部件一般还可以重复利用。23组合机床的工艺范围组合机床加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动进行平面加工和孔加工两大类工序。平面加工包括铣平面、锪（刮）平面、车端面等；孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹、锪沉孔、滚压孔等。随着综合自动化的发展，其工艺范围正扩大到车外圆、行星铣削、拉削、推削、磨削、冲压等工序。此外，还可以完成焊接、热处理、自动装配和检测、清洗和零件分类及打印等非切削工作。24组合机床配置型式组合机床的通用件部件分大型和小型两大类。所以大型组合机床和小型组合机床在结构和配置型式有较大的差别。大型组合机床的配置型式多种多样，根据配置型式，组合机床可分为单工位和多工位两大类。其中单工位组合机床按被加工面的数量又有单面、双面、三面和四面4种，通常只能对各个加工部位同时进行一次加工；多工位组合机床则有回转工作台式、往复工作台式、中长立柱式和回转鼓轮式4种，能对加工部位进行多次加工。小型组合机床的配置型式可分为单工位和多工位两大类等。本次设计的是单工位、双面、卧式的大型组合机床。25组合机床的设计步骤组合机床一般都是根据和用户签订的设计、制造合同进行设计的。我所做的课题就是这样的。、调查研究，熟悉零件结构特征和工厂的实际情况；、总体方案设计，初步确定组合机床的机构；、技术设计，使设计的组合机床能够保证零件加工要求；、工作设计，完成组合机床设计所需的必要文件和图纸。第三章组合机床总体设计31零件的分析图31工序图如图31所示，本工序是加工1,2,3,4的孔,1,2,3,4有平行度和同轴度要求。32加工工艺路线的制定和误差的计算工艺路线的制定7放四块支承板，孔5放圆柱销、孔6放菱形销来镗孔1、2、3、4。零件在B处的凸台本不与A面相平行。先将B多铸出一段并在铣床上加工使其在一个平面，在B处加工工艺孔。选择孔5、6和其所在的平面作为定位基准。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。加工基准面较大受力较好。误差的计算1菱型销的最大直径（式3MIN2I1MIN2AX2DBDLJG1）B4菱形销的宽度取5MM（两孔的中心距的公差）取0035MMLG（两定位销的中心距公差）0020MMJ圆柱销与孔的最小间隙0006MMMIN1圆柱销定位孔的最小直径20MMI2DD917184358AX2工序尺寸的定位误差（式3DWD060MIN1AX2）3工件转角误差（式33325312960ARCTN）33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（或自动线）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在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承、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。2）绘制被加工零件工序图的规定及注意事项（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，绘制足够的视图及剖面；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。对毛坯应有要求，对孔加工余量要认真分析。当本工序有特殊要求时必须注明。3零件加工工序图的绘制我所加工零件的部位是它的左右平面上的轴承孔，它的孔径尺寸是110、100、90、60，绘制加工示意图主要是把它的要镗孔的位置表达出来。用一个视图足以表达清楚。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。34课题方案的理论分析（1）初步方案的制定方案（一）精镗加工采用双面镗，一根镗杆用一把刀，两面同时加工，导向方式为单导向及后导向。方案（二）精镗加工采用一根刀杆上一把刀加工同轴的两个孔，采用双导向的方式，前导向用外滚式导向，后导向用内滚式导向。方案（三）在一根刀杆上设计两把刀，一根刀杆上的两把刀加工同轴的两个孔，采用双导向的方式，前导向用外滚式导向，后导向用内滚式导向。驱动电机和机床工进电机采用变频电机满足不同加工方法的不同切削用量和进给速度。（2）方案的比较方案（一）简单经济，加工时间短，但会造成左右两孔同轴度低，增加了调试的难度。方案（二）由于左右两边的孔分开加工，虽然保证了同轴度，但降低了镗削的效率。方案（三）该方案使左右两孔同时加工，不仅保证了同轴度，还提高了镗削效率。经过比较采用方案三。35切削用量的确定精镗时由于要重新定位，加工余量适当加大取03MM。351刀具的选用表31刀具选用表刀具材料采用硬质合金刀具在轴上的安装图图32刀具结构图镗孔直径D6210090110镗杆直径D40404040镗刀方截面BH1212161616161616352切削力、转矩、功率和刀具的耐用度1参数的选定及计算1精镗各切削参数见表32表32精镗参数表孔直径进给量F转速N切削速度V62013MM/R400R/MIN70M/MIN100013MM/R250R/MIN90M/MIN90013MM/R400R/MIN70M/MIN110013MM/R250R/MIN90M/MIN切削力的计算62圆周力由公式。是背吃刀量、F是进给量、是刀3507451PPKHBFAFZA3PK具主偏角系数这里取1。（式3NZ61930507504）切削扭矩由公式（式350725HBFDATP5）N/M84191306750701切削功率由公式（式32VFPZ6）KW071100圆周力由公式。是吃刀量、F是进给量、是刀具350745PPKHBFAFZA3PK主偏角系数这里取1。NZ619305075切削扭矩由公式50725HBFDATPN/M31931071切削功率由公式62VFPZKW09190圆周力由公式。是吃刀量、F是进给量、是刀具350745PPKHBFAFZA3PK主偏角系数这里取1。NZ619305075切削扭矩由公式5072BFDATPN/M69121309751切削功率由公式62VFPZKW071110圆周力由公式。是吃刀量、F是进给量、是刀具350745PPKHBFAFZA3PK主偏角系数这里取1。NZ619305075切削扭矩由公式5072BFDATPN/M28931310751切削功率由公式62VFPZKW091精镗总功率KWW320709所以电机总功率为032KW精加工根据所需的功率选1TD40型动力箱，功率为15KW,转速为480R/MIN。由动力箱联系尺寸选1HY40型液压滑台，1CC401型侧底座。36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。我在设计中采用下列公式来确定主轴DB（式3T1047）查的B73MM15421041D取外伸尺寸50/365（式3MPAWTP938）MD3785610742取外伸尺寸67/48MPAWTP143D72681073取外伸尺寸67/48MPATP31543MD087104取外伸尺寸67/483MPAWTP31925337动力部件工作循环及行程的确定工作进给长度的确定L,L1取20MM（式3129）为42MM包括刀排之间的距离和工件要加工的深度则L508镗模座与工件距离为70MM。镗刀快进距离取478MM则快退距离为540MM动力部件总行程的确定总行程为630MM，前备量为30MM，后备量为60MM。38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）；镗杆、浮动卡头、导向装置、镗模座等结构尺寸；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。加工示意如图33所示。图33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。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。我这里由于导向很长使其加工结束还在镗套内。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。这里浮动卡头采用标准件就不剖了。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，我选用主偏角为45度的BB为1616单刃镗刀的材料硬质合金。（2）标注联系尺寸同一排刀的距离为工件加工深度加上一个预留量。由于零件所需的切削力并不大，使左右两边同时切削，这样可以简化设计，对其他通用部件的选择也没有影响。（3）标注切削用量其内容主要有镗杆转速N，切削速度V，进给量F。（4）动力部件工作循环及行程确定镗刀的快进、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与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镗杆、镗刀、导向、浮动卡头。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。具体我所绘制的零件加工工序图如附件图所示。39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；其次是机床内部结构尺寸限制和刚度要求。实际设计时常在8501060M之间选取。（3）确定夹具轮廓尺寸主要确定夹具底座的长、宽、高尺寸。工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具底座轮廓尺寸的基本依据。具体要考虑布置工件的定位、限位、夹紧机构、刀具导向装置以及夹具底座排屑和安装等方面的空间和面积需要。（4）确定中间底座尺寸中间底座的轮廓尺寸，在长度方向上应满足夹具的安装需要。确定中间底座的高度方向尺寸时，应注意机床的刚性要求、冷却排屑系统要求及侧底座连接尺寸要求。3）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不对称时，应注明动力部件中心线对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。组号划分规定如下第1019组支承部件。一般由通用的侧底座、立柱及其底座和专用中间底座、滑台等组成。第2029组夹具及输送设备。夹具是组合机床主要的专用部件，常编制为20组，包括工件定位夹紧及固定导向部分。对于一些独立性较强的自动夹压机构、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。第3039组电气设备。电气设备常编为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。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，其余需修改部分内容或专用的传动设备则单独编组。第5059组液压和气动装置。第6069组刀具、工具、量具和辅助工具等。第7079组多轴箱及其附属部件。第8089组冷却、排屑及润滑装置。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。具体前已选定（2）确定工装料高度装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离。在夹具和多轴箱确定后再定。（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，在长宽方向应满足夹具的安装需要。它在加工方向的尺寸，实际尺寸在加工示意中所确定。我取的是长度方向为1340MM,宽度方向为1091MM。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325MM，立式为340MM。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。计算式子如下BB2B1（式310）HHH1B1（式311）B工件在宽度方向相距最远两孔距离，单位为MM；B1最边缘主轴中心至箱体外壁距离，单位为MM；H工件在高度方向相距最远的两孔距离，单位为MM；H1最低主轴高度，单位为MM；B1取100MM，实际中H282，H950MM,H3560MM,H4320MM。则H120MMH1H2H（05H3H4）82950（05560320）1515MM根据B1取100MM，则可求出多轴箱的轮廓尺寸；HH1HB115151201003715MMBB2B19200209MM由此按通用箱体系列尺寸标准，选定多轴箱轮廓尺寸，先选取尺寸为BH具体在多轴箱设计后再定。4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根据加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TK取2350H，两班制TK取4600H，则（式3KAT12）因我所加工的箱体零件的生产纲领为5万台，两班制。因此，经计算得Q50000/46001087件/H2实际生产率Q1实际生产率Q1（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。即（式3160T单13）式中生产一个零件所需时间（MIN），可按下式计算单12TTFFLLVV工进快退进刀退刀单切辅装、卸F）式中L共进、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。VF、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/MINT装卸工件装卸时间，通常取0515MIN。经计算得精镗时间TT切T辅MIN0183508210IN/25/1306RMQ160/301820件/H3机床负载率负当Q1Q时，机床负载率为二者之比。即（式3负14）经计算得110/205此数值在组合机床负载率一般为075090之间，不符合要求。但因为其生产具有季节性。故工厂还是采用组合机床。具体精镗组合机床的生产率计算卡如表33所示。表33精镗生产率卡图号毛坯种类铸件名称汽车变速箱体轴承孔精镗毛坯重量78KG被加工零件材料HT150硬度190HBS工序名称精镗工序号工时MIN序号工步名称加工零件数量工作行程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加工时间辅助时间共计1装卸工件和夹紧108005085滑台快进488021021滑台工进627090709040025040025001301301301352325523251908191滑台快退55000500050总计301MIN备装卸工件时间取决于操作者熟练程度，单件工时3018MIN机床生产率20件/H注本机床计算时取08MIN机床负荷率507组合机床方案分析比较的主要指标（1）机床加工精度和生产率主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7090，复杂机床、多品种加工机床负荷不能偏高（控制在60）左右。（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，生产率高、节拍短，应要求自动化程度高、刀具耐磨小且更换调整方便，这样使用才有方便性。（3）经济性与可靠性在满足加工要求的前提下，机床避免使用复杂刀具，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。第四章组合机床多轴箱设计多轴箱是组合机床很重要的专用部分。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，与动力箱一起安装在进给滑台上，可完成铰、镗孔加工工序。41多轴箱的基本结构及表达式411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32MM宽的齿轮或三排26MM宽的齿轮；箱体后壁和后盖之间可安排一排（后盖用90MM厚时）或两排（后盖用125MM）24MM宽的齿轮。412多轴箱总图绘制方法特点（1）主视图用点划线表示齿轮节圆，标注齿轮齿数和模数，两啮合齿轮相切处标注罗马字母，表示齿轮所在排数。标注各轴轴号及主轴和驱动轴，液压泵的转速和转向。（2）展开图每根轴、轴承、齿轮等组件只画轴线上边或下边（左边或右边）一半，对于结构尺寸完全相同的轴组件只画一根，但必须在轴端注明相应的轴号；齿轮可以不按比例绘制，在图形一侧用数码箭头标明齿轮所在排数。42通用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421绘制多轴箱设计原始依据图多轴箱设计原始依据图是根据“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）列表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，如表41所示表41精镗孔性能参数主轴外伸尺寸切削用量轴号D/DL工序内容NRMIN1VMMIN1FMMR1150/36115镗6240070013267/48115镗10025090013367/48115镗9040070013467/48115镗11025090013422轴、齿轮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。这里用滚锥滚子轴承。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（公式4302PZN1）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、25、3、35、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。这里考虑到主轴之间的距离较大所选的模数为2、3。423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。在设计时考虑到主轴的旋向会引起切削扭矩的不同从而对夹具有影响。所以在设计中我使相邻的主轴的转速相反抵消一部分切削扭矩。1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数最少。应尽量用一根传动轴带动多根主轴；当齿轮啮合中心距不符合标准时，可采用齿轮变位的方法来凑中心距离。2保证有足够强度的前提下，主轴、传动轴和齿轮的规格要尽量的少，以减少各类零件的品种。3应避免通过主轴带动主轴，否则将增加主动主轴的负荷。4传动比为115,但允许采用到335。5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镗削主轴上的齿轮，其分度圆直径要尽可能大于被加工孔的直径，以减轻振动，提高传动的平稳性。7避免升速传动，必要的升速传动最好放在传动链的最末一、二级，以减少功率损失。8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。9箱内具有粗精加工主轴时，最好从动力箱驱动轴齿轮传动开始，以减少振动，提高运动的平稳性。用于粗加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在第一排上，以减少主轴的扭转变形；精加工主轴上的齿轮，应设置在第三排，以减少主轴端的弯曲变形。2轴分布类型。组合机床所加工的零件是多种多样的，结构各有不同，但被加工零件上孔的分布，大体可以归纳成下述几种类型1多组圆周分布；2不等距直线分布；3直线混合分布；4任意分布。3传动系统的设计方法。通常采用的经济而又有效的传动是用一根传动轴带动多根主轴。因此，设计传动系统时，首先把所有主轴分成尽可能少的若干组同心圆，然后在各组同心圆上放置一根传动轴，来带动各自一组的主轴。接着再用尽可能少的传动轴把各主轴与动力部件驱动轴联结起来。这就是通常的传动布置次序，即由主轴处布置起，最后再引到动力部件的驱动轴上。4多轴箱传动系统设计的基本方法1路线设计方法在主轴数少且分散时，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。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个主轴的要求。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。精镗主轴箱设计步骤1订传动路线路线为驱动轴传动轴2油泵轴3和主轴1据原始依据图算出驱动轴主轴坐标尺寸，如图41所示定传动轴位置及齿轮齿数。图41精镗多轴箱（左）传动树形图表42驱动轴、主轴坐标值坐标销O驱动轴主轴1X25200278Y301595143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4302PZN1）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、25、3、35、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。齿轮齿数、传动轴转速的计算公式（式42）（式4ZSMZA22从主3）式中啮合齿轮副的传动比U噬合齿轮副齿数和；ZS分别是主动和从动齿轮齿数从主分别是主动和从动齿轮的转速,单位R/MIN从主NA齿轮啮合中心矩，单位为MMM齿轮模数，单位为MM。从主主从ZNU表43左主轴箱轴的参数情况轴号模数齿数分度圆直径轴径032163401245904022/330/2760/814032244820表44右主轴箱轴的参数情况轴号模数齿数分度圆直径轴径032163401236723522/330/2160/6340322448201泵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）。油泵安装在箱体前壁上，油泵尽量靠近油池。（吸油高度不超过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。传动零件的校核2轴的安置组合机床主轴箱上一般都有较多的刀具，为了便于更换和调整刀具，或是装配和维修时检查主轴精度，一般每个主轴箱上都要设置一个手柄轴，以便手动回转主轴。为了扳动起来轻便，手柄轴转速尽量高些，其所处位置要靠近机床操作者的一侧，并且是便于下扳手的地方。另外还必须注意，手柄轴的周围应有较大的空间，以便扳动一次手柄轴的转角不小于。065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。由图知轴1扭矩较大1载荷1计算齿轮受力齿轮的分度圆直径为76MM圆周力N165990435155ZF径向力N82TAN/TA/R轴向力N370165021对轴心产生的弯矩NMMA06/DFMA2）求支反力轴承的支点位置A32MM齿宽中点距右支点距离54MML齿宽中点距左支点距离97MM3左支点水平面的支反力,0DMNFTNH1067954/16/3231右支点水平面的支反力,BLT/321左支点垂直面的支反力NFLARNV1248975/1280697/3231右支点垂直面的支反力LMAR6/54/322左支点轴向支反力337NANVF/12绘制弯矩图和扭矩图截面C处水平面弯矩NMM576184102LFNH截面C处垂直面弯矩NMM3921MVNMM54976232LFMNV截面C处合成弯矩NMM8657561822211HNMM93822H3弯扭合成强度校核通常只校核轴上受最大弯矩和扭矩的截面的强度截面C处计算弯矩考虑启动、停机影响，扭矩脉动循环变应力，A06,NMM9643107856082322321ATMCA截面C处计算应力MPAWMCAC61540/963/3强度校核45钢调质处理，由表112查得CA1所以弯扭合成强度满足要求。4疲劳强度安全系数校核不计轴向力产生的压应力的影响。/1NVFVA1）确定危险截面。由于在估算时放大了5以考虑键槽的影响，而且截面A，,只MIND承受转矩，故不必校核。截面C上应力最大，但由于过盈配合及键槽引起的应力集中均在该轴两端，故不必校核。截面，处的应力接近最大，应力集中相近，且最严重，但截面不受转矩作用，故不必校核。截面为危险截面，截面的左右两侧均需校核。2）截面左侧强度校核抗弯截面系数W01013D6403M抗扭截面系数3282T截面左侧的弯矩M8866554163369270NMM截面上的弯曲应力MPAB54/截面上的扭转切应力TT921833平均应力弯曲正应力为对称循环弯应力，扭转,0/MINAXM切应力为脉动循环变应力，M6/52/INAX应力幅PBA62/INAXMBA9/MINX材料的力学性能45钢调质，查表AB40MPA2751MP15轴肩理论应力集中系数R/D20/40005,D/D46/40115,查附表16，并经插值计算得MPAMPA11C材料的敏性系数由R20MM,，查图28并查值得B6，820Q5有效应力集中系数9314011QK47801K尺寸及截面形状系数由H,查图29得所以MD403780扭转剪切尺寸系数由D，查图210得表面质量系数由查图212得MPAB6表面强化系数轴未经表面强化处理。疲劳强度综合影响系数562190/78/93/KK1920/87/41/KK等效系数45钢，5仅有弯曲正应力时的计算安全系数1052671MAS仅有扭转切应力时的计算安全系数1529605927811MKS弯扭联合作用下的计算安全系数设计安全系数材料均匀，载荷与应力计算精确时S15疲劳强度安全系数校核CAS所以左侧疲劳强度合格。由于这根轴的左侧和右侧结构是相同的，所以也同样合格492092SCA图42主轴弯扭矩组合图1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。由于我所选的模数除了油泵是3外其余为4模数较大。由于切削力较小就不验算了。43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、轴承或油泵等构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。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。1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）2技术条件A多轴箱制造和验收技术条件多轴箱按ZBJ5801189组合机床多轴箱制造技术条件进行制造，按JB5801289组合机床多轴箱验收技术条件进行验收。B主轴箱精度按JB304382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、油泵及其轴承孔，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。第五章夹具51夹具的功用，组成及其设计的基本要求夹具的功用机床夹具是在机床上加工零件时所用的一种工艺设备，主要用于实现工件的定位和夹紧，使工件加工时相对于机床、刀具有正确的位置，以保证工件的加工质量和生产率的要求。夹具的组成夹具通常由定位元件和装置、夹紧元件或装置、夹具体、对刀和导向元件或装置、动力元件或装置以及其他元件或装置组成。夹具的基本要求（1）保证工件的加工精度夹具采用合理的定位、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。（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。（3）良好的加工使用性能夹具结构简单、合理，便于加工和装配、检查和维修，使用简单、安全可靠，减轻劳动强度。（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的夹具，提高生产中的经济效益。本课题夹具为镗床上设计的专用夹具。工件装卸方便，定位简单可靠，并且采用液压夹紧方式。由于工件要从上面吊下来所以在加工结束后夹具要收回去，这里采用了连杆机构当四把镗刀的圆周力都在同一线上时切削力最大NF120601零件上孔的精度主要靠刀具的导向装置来保证精镗由于刀杆较长选用前后导向，后导向为内滚式，前导向为外滚式。52液压缸的工作原理本此设计采用的是带铰链压板的夹紧机构。当压力油进入油缸下腔时，使活塞上移，活塞杆首先推动铰链杠杆饶轴转过一个角度，使压板接触工件，然后再饶轴动，最后压紧工件。当压力油进入油缸上腔时，压板先转动放松工作，而后通过铰链杠杆撤离