毕业论文终稿-变速箱体组合机床及加工底面4个孔夹具设计[下载送CAD图纸 全套打包资料]

需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑XX大学毕业设计论文变速箱体组合机床及加工底面4个孔夹具设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日摘要本课题设计了变速箱箱体钻孔工位移动工作台卧式组合机床多轴箱。在设计中，根据被加工的零件图计算确定了箱体的尺寸大小，通过钻孔工序切削用量的确定，再计算出钻孔工序的切削参数，进而计算动力参数，由动力参数选择了动力箱。然后制定传动方案。根据传动方案及设计需求选定所用的轴、轴承、齿轮、油泵和其它与之配套的零件，并计算出主轴和传动轴的坐标。最后对本设计选用的轴、轴承、齿轮进行了校核。通过本设计实现钻孔在同一机床上加工，同时使用多把刀具并在几个方面对工件进行加工，达到较高的工序集中程度，从而获得较高的生产率。多轴箱是组合机床的核心部件。它是选用通用零件，按专用要求进行设计的，在组合机床设计的过程中，是工作量较大的部件之一。它是根据工序图和加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置，切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻，绞等加工工序。本设计可实现了多孔的一次加工完成，提高了工作效率。关键词组合机床；多轴箱；钻孔；齿轮；轴ABSTRACTTHISSUBJECTHASCERTAINPARTSDESIGNOFDRILLINGHORIZONTALCOMBINATIONMACHINETOOLSMOVINGWORKBENCHWORKSTATIONMULTIAXLEBOXINTHEDESIGN,ACCORDINGTOTHECALCULATEDBYPROCESSINGCOMPONENTSDETERMINESTHESIZEOFTHEBOX,THROUGHTHEDRILLINGPROCESSOFCUTTINGPARAMETERDETERMINATION,THENCALCULATESTHECUTTINGPARAMETERSOFDRILLINGPROCESS,ANDTHENCALCULATINGDYNAMICPARAMETERSOFTHEDYNAMICPARAMETERSELECTION,POWERBOXTHENDRIVINGSCHEMEACCORDINGTOTHETRANSMISSIONSCHEMEANDDESIGNREQUIREMENTSOFSHAFT,SELECTEDBEARINGS,GEARS,PUMPSANDOTHERANCILLARYCOMPONENTS,ANDCALCULATETRANSMISSIONSHAFTANDTHECOORDINATESTHROUGHTHEDESIGNONTHESAMEMACHINEPROCESSINGDRILLINGTOOLS,USEMOREINASPECTSOFTHEWORKPIECEMACHINING,ACHIEVEHIGHCONCENTRATIONPROCESS,SOASTOACHIEVEHIGHERPRODUCTIVITYMULTIAXLEBOXISACOMBINATIONOFTHECORECOMPONENTSOFMACHINETOOLSITISTHECHOICEOFGENERICPARTS,ACCORDINGTOSPECIFICDESIGNREQUIREMENTS,INCOMBINATIONOFMACHINETOOLDESIGNPROCESS,ISTHEWORKLOADOFONEOFTHELARGERCOMPONENTSITISBASEDONPROCESSESANDPROCESSSCHEMATICDIAGRAMOFTHEWORKPIECEDETERMINEDBYTHENUMBERANDLOCATIONOFHOLES,CUTTINGCONSUMPTIONANDSPINDLETYPEOFDESIGNMOMENTUMOFOURCAMPAIGNTOPASSTHESPINDLEPARTSITSPOWERCOMESFROMACOMMONPOWERBOXESANDPOWERBOXESAREINSTALLEDONTHEFEEDSLIDEUNITS,TOBECOMPLETEDBYDRILLING,TWISTINGANDOTHERMANUFACTURINGPROCESSESTHISDESIGNCANBEACHIEVEDTHROUGHAPOROUSENOUGHFORPROCESSINGANDINCREASEWORKINGEFFICIENCYKEYWORDSMODULARMACHINETOOL；MULTIAXLEBOX；DRILLING；GEAR；AXIS目录摘要IIABSTRACT11绪论41前言411本课题研究现状、研究目的412国内外状况512本课题主要研究内容及意义713主要技术指标721组合机床的组成822组合机床的特点923组合机床的工艺范围924组合机床的配置形式及多工位组合机床92组合机床的总体设计1121组合机床方案的制定11211制定工艺方案11212确定组合机床的配置形式和结构方案1222确定切削用量及选择刀具13221确定工序间余量13222选择切削用量13223确定切削力、切削扭矩、切削功率14224选择刀具结构1523钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制15231被加工零件工序图15232加工示意图16233机床联系尺寸图20234生产率计算卡233多轴箱的设计2531绘制多轴箱设计原始依据图2532齿轮模数选择2633多轴箱的传动设计2634绘制传动系统图284传动元件的校核3041验算传动轴的直径3042传动轴的校核及其配件校核31421轴的弯扭强度校核31422轴承的校核35423齿轮的校核375夹具设计4151研究原始质料4152定位、夹紧方案的选择4153切削力及夹紧力的计算4154误差分析与计算4755夹具设计及操作的简要说明49结论50致谢51参考文献521绪论1前言11本课题研究现状、研究目的组合机床是以大量的通用机床为基础，配以少量的专用部件所组成的高效专用机床，主轴箱是组合机床主要的传动部件之一。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2009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1800余台,产值达10个亿以上。近几年来，由于国家加大基础设施的投入，工程机械需求呈现了强劲的增长势头，部分生产厂家呈现出一年翻一番的发展形势，虽然国家因出现局部经济过热而采取对钢材、建材、电解铝等行业进行调控，但许多重点工程都陆续开工上马，工程机械虽不会出现去年过热现象，但今后几年仍然会维持较大程度的增长态势。国内工程机械同进口产品相比，其特点是价位低、产品稳定性、可靠性差、零件加工手段落后。随着国家对世贸承诺的逐步实现，价格的竞争优势也逐渐减少以装载机为例目前大多数的主机生产厂及部件配套厂家对变速箱箱体、变矩器壳体前车架、后车架、动臂、驱动桥等关键零件，大多采用通用设备加工，这种加工方式的缺点有生产能力难以扩大，产品质量不稳定，在制品积压严重，经济效益不够显著。值得庆幸的是国内比较大的装载机生产厂家都已逐步认识到这一问题。组合机床是根据工件加工需要以独立的系列化、标准话设计的通用部件为基础，配以部分专用部件组成的专用机床。它适用于大批和大量生产企业，多用于加工量大的大中型箱体和箱体类工件，完成钻孔、扩孔、铰孔、加工各种螺纹、镗孔、车断面和凸台、在空内镗各种形状槽，以及铣削平面和成型面等。组合机床是用总的电气控制系统将各个部件的工作连成一个统一的循环。各个部件都设计成独立存在的，可以按合理的规格尺寸系列，实现高度系列化、标准化和通用化。组合机床是按自动循环工作的。通常工件在加工中是不变的，由刀具作主运动和进给运动，则可以保证最大的工艺可能性。这种机床可以同时使用多把刀具，并可以在几个方面对工件进行加工，达到较高的工序集中程度，从而获得较高的生产率。实现加工对象的连续自动生产，实现优化有效的自动生产过程，加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展，是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准，不仅影响整个机械制造业的发展，而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。因此，发展我国的机械制造业自动化技术，符合我国社会主义的基本原则，符合我国现代生产的发展规律。组合机床正是考虑到加工的自动化程度和生产效率的提高，采用多轴箱实现多轴同时加工，可以一次性装夹零件，采用多工位方法实现零件的一些工序加工。减少生产时间，实现高效高质量生产，可以将几个机床的功能融为一体，实现对零件的加工，大大降低了生产成本和劳动工作量。多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻扩铰镗孔等加工工序多轴箱的设计主要依据被加工零件上被加工孔的相对位置及被加工零件的材质对传动件和箱体进行设计。12国内外状况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。多轴箱是组合机床的重要专用部件，一般具有多根主轴同时对一系列孔系进行加工。它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。其动力来自通用的多轴箱，与动力箱一起安装与进给滑台，可完成钻、扩、绞、镗孔等加工工序。多年来机械产品加工采用万能机床。但随着生产的发展，很多企业的产品产量越来越大，精度越来越高，如拖拉机，汽车行业的汽缸体、汽缸盖、变速箱、后桥等零件，采用万能机床加工就不能很好的满足要求。因为在某一台机床上加工一种工件，使万能机床的很多部分和机构变得作用不大，工人整天忙于装夹工件、起动机床、进刀退刀、停车及卸工件等，不仅工人劳动强度很大，而且生产效率也不高，不利于保证产品加工精度。为了解决这个问题，就创造出了专用机床，专用机床是专门用于加工一种工件或一种工件的一定工序的机床，它可以同时用许多刀具进行切削，机床的辅助动作部分地实现了自动化，结构也比万能机床简单，生产效率提高了。但专用机床有一个最大的弱点就是被加工零件稍有一点变动，它就用不上了，需要另造新的机床，不能适应现代机械工业技术迅速发展、产品经常革新的需要，而且这种机床设计制造周期长，造价高。广大工人和技术人员在总结生产实践经验的基础上，提出创造这样的高效率机床它既有专用机床效率高、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。为此，将机床上带动刀具对工件产生切削运动的部分以及床身、立柱、工作台等设计制造成通用的独立部件，称为“通用部件”，根据加工的需要，用这些通用部件配以部分专用部件就可组成机床，这就是组合机床。当工件改变了，还是用这些通用部件，只将部分专用部件改装，又可以组成加工新工件的机床。由于组合机床是由7090的通用零，部件组成，在需要的时候，他可以部分或全部的进行改装，以组成适应新的加工要求的新设。这就是说，组合机床有重新改装的优越性，其通用零，部件可以多次重复利用。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。世界科技的发展日新月异，速度令人目不暇接。随着我国加入WTO后与世界机床行业进一步接轨，我国的制造业所面临的机遇与挑战并存。在这种充满竞争与机遇的大环境下，组合机床行业企业适时自我调整战略，采取了积极的应对策略。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。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。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060M/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。12本课题主要研究内容及意义在本文中主要介绍了组合机床的总体设计步骤，重点论述了组合机床多轴箱的设计步骤和设计的具体过程。在多轴箱设计过程中，还是采用以人工设计为主，其中包括多轴箱设计的原始依据图的绘制、传动路线的设计确定、主轴和传动轴坐标的计算及坐标检查图、装配图和展开图还有部分零件图的具体绘制。本课题主要对多轴箱进行设计，满足所给零件的钻扩加工。首先要从所加工的零件入手，确定各轴的分布，设计出总体传动方案，然后对多轴箱的整体布局和轮廓尺寸进行计算，再对各轴和齿轮尺寸进行计算和应力计算。最后对所设计的多轴箱进行经济性分析并写出结论。拟解决的主要问题有1）多轴箱设计原始依据。2）多轴箱传动方案设计分析3）确定切削用量、计算切削力、选择动力箱型号4）轴和齿轮强度的校核5）装配图，展开图以及主要零件图、变位齿轮图的绘制13主要技术指标1）钻盲孔，被加工零件孔的直径及相对坐标尺寸（见零件示意图）2）被加工零件的材料为HT2004）工件对称中心线与工作台中心线重合（钻孔工位）5）熟悉组合机床的基本形式形式6）确定切削用量、计算切削力、选择动力箱型号7）设计多轴箱装配图及主要零件图、变位齿轮图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。以典型的双面复合式单工位组合机床为例，其组成是侧底座、滑台、镗削头、夹具、多轴箱、动力箱、立柱、垫铁、立柱底座、中间底座、液压装置、电气控制设备、刀工具等。通过控制系统，在两次装缷工件间隔时间内完成一个自动工作循环。组合机床的各个部件都是具有一定独立功能的部件，并且大都已经系列化、标准化和通用化的通用部件。通常夹具、中间底座和多轴箱是根据工件的尺寸形状和工艺要求设计的专用部件，但其中的绝大多数零件如定位夹压元件、传动件等也都是标准件和通用件。通用部件是组合机床的基础。用来实现机床切削和进给运动的通用部件，如单轴工艺切削头（即镗削头、钻削头、铣削头等）、传动装置（驱动切削头）、动力箱（驱动多轴箱）、进给滑台（机械或液压滑台）等为动力部件。用以安装动力部件和通用部件如侧底座、立柱、立柱底座等支撑部件。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。动力部件是用于传递动力，实现工作运动的通用部件。它为刀具提供主运动和进给运动，使组合机床及其自动线的主要通用部件。它包括动力滑台、动力箱、具有各种工艺性能的动力头等。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。它是组合机床的基础部件，机床上各部件之间的相对位置精度、机床的刚度等主要依靠它来保证。输送部件是具有定位和夹紧装置、用于安装工件并运送到预定工位的通用部件。主要有分度回转工作台、环行分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等，通常具有较高的定位精度。控制部件用来控制具有运动动作的各个部件，以保证实现组合机床工作循环。它包括可编程序控制器、液压传动装置、分级进给机构、自动检测装置及操纵台电柜等。辅助部件包括定位、夹紧、润滑、冷却、排屑以及自动线的清洗机等各种辅助装置。22组合机床的特点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，可选用成熟的通用部件，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及自动线；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目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。平面加工包括铣平面，刮平面，车端面；孔加工包括钻，扩，铰，镗孔以及倒角，切槽，攻螺纹，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，清洗和零件分类几打印等非切削工作。组合机床在汽车，拖拉机，柴油机，电机，仪器仪表及军工及缝纫机，自行车等轻工业大批大量生产中已得到广泛应用；一些中小批量生产的企业，如机床，机车，工程机械等制造业中也已推广应用。组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件，如汽缸盖，汽缸体，变速箱体，电机座及仪表壳等零件；也可用来完成轴套类，轮盘类，叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。24组合机床的配置形式及多工位组合机床组合机床的通用部件分大型和小型两大类。用大型通用部件组成的机床称为大型组合机床。用小型通用部件组成的机床称为小型组合机床。大型组合机床和小型组合机床在结构上有较大的差别。多工位组合机床按刀具对工件的加工顺序可以分为平行顺序加工和平行加工与顺序加工相结合。按配置形式分回转输送方式（分度回转工作台、鼓轮式、中央立柱式或环形回转工作台）和直线输送方式（移动工作台）在多工位组合机床回转输送方式中，分度回转工作台主要通过工作台的回转分度，将装在工作台上的工件顺次送往各工位进行加工。动力部件可以立式、卧式或倾斜式安装。工作台台面直径一般在1600MM以下，工位数212。这种工作台主要适用范围各种中、小工件复杂形状的孔、精密孔及面。通常只从一个方向进行加工。除双工位回转工作台式机床外，通常设有单独的上下料工位，生产效率较高。每个工位分别采用独立的动力部件形式，适用于大型工件的加工，也可用于几个方向的同时加工。鼓轮式工件装夹在鼓轮的棱面或端面上，通过鼓轮的分度回转，将工件顺次送往各个工位进行加工，通用部件通常都是卧式安装。鼓轮外径通常在1000MM以内，工位数38。这种工作台的适用范围各种中小件复杂形状孔、精密孔及面，甚至大型工件。特别适用于有相互垂直要求的复杂工件。一般设有单独的上下料工位。中央立柱式或环形回转工作台的机床带有环形分度回转工作台，通过工作台的回转分度将工件顺次送往各工位进行加工。可在中央柱上布置立式动力部件，可在工作台周围布置卧式或倾斜式动力部件，不用中央立柱时也可以在中央布置卧式动力部件。环形工作台外径通常在3000MM以内，工位数410这种工作台的适用范围各种中小型复杂形状孔、精密孔及面，甚至大型工件。特别适用于有相互垂直要求的孔和面的复杂工件。一般设有单独的上下料工位。2组合机床的总体设计21组合机床方案的制定211制定工艺方案零件加工工艺将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所以，在制定工艺方案时，必须计算分析被加工零件图，并深入现场了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚度，加工部位的结构特点加工精度，表面粗糙度，以及定位，夹紧方法，工艺过程，所采用的刀具及切削用量，生产率要求，现场所采用的环境和条件等等。并收集国内外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。根据被加工零件（汽车变速箱）的零件图（图21），加工7个孔的工艺过程1加工孔的要技术要求。4个直径均为13MM。工件材料为HT200，HB170241HBS要求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量6万件，假设2班制生产，每班6小时，每年工作300天。2工艺分析加工该孔时，孔的位置度公差为005MM。根据组合机床的工艺方法及能达到的精度，可采用如下的加工方案一次性加工通孔，孔径为13MM。3定位基准及夹紧点的选择加工此零件上的孔，以上表面限制三个自由度和右端面限制三个自由度，位于中间的孔通过螺杆起到了很好的夹紧作用。在保证加工精度的情况下，提高生产效率减轻工人劳动量，由于工件是大批量生产，因此在设计时就认为是液压夹紧。212确定组合机床的配置形式和结构方案1被加工零件的加工精度被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制造机床方案的要依据。汽车变速箱钻孔的精度要求较高，可采用钻孔组合机床。为了加工出表面粗糙度为RA16UM的孔，采取提高机床原始制造精度和工件定位基准精度并减少夹压变形等措施就可以了。为此，机床通常采用尾置式齿轮动力装置，进给采用液压系统，被加工零件图如图21所示图21汽车变速箱2被加工零件的特点这要指零件的材料、硬度加工部位的结构形状，工件刚度定位基准面的特点，它们对机床工艺方案制度有着重要的影响。此汽车变速箱的材料是HT200、硬度HB170241、孔的直径为13MM。采用多孔同步加工，零件的刚度足够，工件受力不大，振动，及发热变形对工件影响可以不计。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宜用卧式机床，立式机床适宜加工定位基准面是水平的且被加工孔与基准面垂直的工件，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。此零件的加工特点是中心线与定位基准平面是垂直的，并且定位基准面是水平的，工件较小，其孔分布较密集，多轴箱体积较大，一次钻孔，选择钻床。3零件的生产批量零件的生产批量是决定采用单工位、多工位、自动线或按中小批量生产特点设计组合机床的重要因素。按设计要求生产纲领为年生产量为5万件，从工件外形及轮廓尺寸，为了减少加工时间，采用多轴头，为了减少机床台数，此工序尽量在一台机床上完成，以提高利用率。4机床使用条件根据使用组合机床对车间布置情况、工序间的联系、技术能力和自然条件等的要求来选择适合的组合机床。综合以上所述通过对汽车变速箱零件的结构特点、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，并定出影响机床的总体布局和技术性能等方面的考虑，最终决定设计卧式钻床。22确定切削用量及选择刀具221确定工序间余量为使加工过程顺利进行并稳定的保证加工精度，必须合理地确定工序余量。生产中常用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量，以消除转、定位误差的影响。13MM的孔在钻孔时，直径上工序间余量均为02MM。222选择切削用量确定了在组合机床上完成的工艺内容了，就可以着手选择切削用量了。因为所设计的组合机床为多轴同步加工在大多数情况下，所选切削用量，根据经验比一般通用机床单刀加工低30左右多轴轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台，工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量（MM/MIN）应是适合有刀具的平均值。因此，同一轴箱上的刀具轴可设计成同转速和同的每转进给量（MM/R）与其适应。以满足直径的加需要，即2112INFFNFV式中各轴转速（R/MIN）1、2、I各轴进给量（MM/R）12,IFF动力滑台每分钟进给量（MM/MIN）VF由于汽车变速箱钻孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等，按照经济地选择满足加工要求的原则，采用查表的方法查得孔钻头直径D13MM，进给量F02MM/R、切削速度V17M/MIN223确定切削力、切削扭矩、切削功率根据选定的切削用量（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）；确定切削扭矩，用以确定轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择传动电动（一般指动力箱）功率，通过查表计算如下切削力2622FD80F6HB26138024372N切削扭矩1023T9180F6B10193082304634NMM切削功率24P/74TVD30463417/9740314130717KW式中HB布氏硬度F切削力（N）D钻头直径（MM）F每转进给量（MM/R）T切削扭矩NMMV切削速度（M/MIN）P切削功率KW224选择刀具结构汽车变速箱的布氏硬度在HB170241，孔径D为13MM刀具的材料选择高速钢钻头（W17CR4V），为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择标准13MM的麻花钻。孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有3050MM的距离，以便排出切屑和刀具磨损后有一定的向前的调整量。23钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制总体设计方案的图纸表达形式“三图一卡”设计，其内容包括绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、编制生产率卡。231被加工零件工序图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，表示一台组合机床完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹具部位及被加工零件的材料、硬度等状况的图纸。它是在原零件图基础上，突出本机床的加工的内容，加上必要的说明绘制成的，是组合机床设计的要依据，也是制造、使用、检验和调整机床的重要技术文件。汽车变速箱钻孔组合机床的被加工零件工序图如22所示。图上要内容（1）被加工零件的形状，要外廓尺寸和本机床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技术要求，以及对上道工序的技术要求等。（2）本工序所选定的定位基准、夹紧部位及夹紧方向。（3）被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。2、绘制被加工零件工序图的注意事项（1）为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要图出被本机床的加工内容。绘制时，应按一定的比例，选择足够的视图及剖位视图，突出加工部位（用粗实线），并把零件轮廓及与机床、夹具设计有关粗实线标记。如图22中定位基准，机械夹压位置及方向，辅助支承均须用规定的符号部（用细实线）表清楚，凡本道工序保证的尺寸、角度等，均应在尺寸数值下方面用表示出来。图22汽车变速箱工序图（2）加工部位的位置尺寸应由定位基准注起，为便于加工及检查，有时因所选定位基准与设计基准不重合，则须对加工部位要求位置尺寸精度进行分析换算。232加工示意图1、加工示意图的作用和内容加工示意图是被加工零件工艺方案在图样上的反映，表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等，是刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的要依据，是整台组合机床布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必需的重要文件。图23为汽车变速箱钻孔的加工示意图图23加工示意图在图上应标注的内容（1）机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。（2）工件、夹具、刀具及多轴箱端面之间的距离等。（3）轴的结构类型，尺寸及外伸长度；刀具类型，数量和结构尺寸、接杆、导向装置的结构尺寸；刀具与导向置的配合，刀具、接杆、轴之间的连接方式，刀具应按加工终了位置绘制。2、绘制加工示意图之前的有关计算（1）刀具的选择刀具选择考虑加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生产率要求等因素。刀具的选择前已述及，此处就不在追述了。（2）导向套的选择在组合机床上加工孔，除用刚性轴的方案外，工件的尺寸、位置精度要取决于夹具导向。因此正确选择导向装置的类型，合理确定其尺寸、精度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时必须解决的内容。1）选择导向类型根据刀具导向部分直径和刀具导向的线速度V17M/MIN，选择固定式导向。2）导向套的参数根据刀具的直径选择固定导向装置固定导向装置的标准尺寸如下表表21固定导向装置的标准尺DD1DD1D2LL1L2L3L4L513134030341504013121746固定装置的配合如下表表22固定装置的配合导向类别工艺方法DDD1刀具导向部分外径固定导向钻孔G7（或F7）H7/G6H7/N6G6固定导向装置的布置如图24所示图24固定导向装置的布置（3）初定轴类型、尺寸、外伸长度因为轴的材料为40CR，剪切弹性模量G710GPA,刚性轴取14（0）M,所以B取2316，根据刚性条件计算轴的直径为DB2594T式中D轴直径（MM）（2465）T轴所承受的转矩（NMM）B系数本设计中轴直径D13MM,轴外伸长度为L115MM，D/为40/27。1D（4）选择刀具接杆由以上可知，多轴箱各轴的外伸长度为一定值，而刀具的长度也是一定值，因此，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，就需要在轴与刀具之间设置可调环节，这个可调节在组合机床上是通过可调整的刀具接杆来解决的,连接杆如图25所示，图25可调连接杆连接杆上的尺寸D与轴外伸长度的内孔D配合，因此，根据接杆直径D选择刀具接杆参数如表23所示表23可调接杆的尺寸DD1H6D2D3LL1L2L3螺母厚度27TR272莫氏1号120613613551425012（5）确定加工示意图的联系尺寸从保证加工终了时轴箱端面到工件端面间距离最小来确定全部联系尺寸，加工示意图联系尺寸的标注如图23所示。其中最重要的联系尺寸即工件端面到多轴箱端面之间的距离（图中的尺寸321MM）,它等于刀具悬伸长度、螺母厚度、轴外伸长度与接杆伸出长度（可调）之和，再减去加工孔深度和切出值。（6）工作进给长度的确定如图26工作进给长度应等于工件加工部位长度L与刀具切入长度和切出长工L1L度之和。切入长应应根据工件端面误差情况在510MM之间选择，误差大时取2L1大值，因此取7MM，切出长度1/3D37X13712MM，所以12137121232MM工（7）快进长度的确定考虑实际加工情况，在未加工之前，保证工件表面与刀尖之间有足够的工作空间，也就是快速退回行程须保证所有刀具均退至夹具导套内而不影响工件装卸。这里取快速退回行程为120MM，快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度1204575MM233机床联系尺寸图图27机床联系尺寸图1、联系尺寸图的作用和内容一般来说，组合机床是由标准的通用部件动力箱、动力滑台、立柱、立柱底座加上专用部件组合而成。联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配和运动关系，以检验机床各部件的相对位置及尺寸联系是否满足要求，通用部件的选择是否合适，并为进一步开展轴箱、夹具等专用部件、零件的设计提供依据。联系尺寸图也可以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。如图27所示，机床联系尺寸图的内容包括机床的布局形式，通用部件的型号、规格、动力部件的运动尺寸和所用电动机的要参数、工件与各部件间的要联系尺寸，专用部件的轮廓尺寸等。2、选用动力部件选用动力部件要选择型号、规格合适的动力滑台、动力箱。（1）滑台的选用通常，根据滑台的驱动方式、所需进给力、进给速度、最大行程长度和加工精度等因素来选用合适的滑台。1）驱动形式的确定根据对液压滑台和机械滑台的性能特点比较，并结合具体的加工要求，使用条件选择HY系列液压滑台。2）确定轴向进给力滑台所需的进给力4437234976N进FI式中各轴加工时所产生的轴向力I由于滑台工作时，除了克服各轴的轴的向力外，还要克服滑台移动时所产生的摩擦力。因而选择滑台的最大进给力应大于34976KN。进F3）确定进给速度液压滑台的工作进给速度规定一定范围内无级调速，对液压滑台确定切削用量时所规定的工作进给速度应大于滑台最小工作进给速度的051倍液压进给系统中采用应力继电器时，实际进给速度应更大一些。本系统中进给速度NF17MM/MIN。所以选择1HY32A液压滑台，工作进给速度范围VF20650MM/MIN，快速速度10M/MIN。4）确定滑台行程滑台的行程除保证足够的工作行程外，还应留有前备量和后备量。前备量的作用是动力部件有一定的向前移动的余地，以弥补机床的制造误差以及刀具磨损后能向前调整。本系统前备量为20MM，后备量的作用是使动力部件有一定的向后移动的余地，为方便装卸刀具，这里取70MM,所以滑台总行程应大于工作行程，前备量，后备量之和。即行程L1202070220MM，取L630MM。综合上述条件，确定液压动力滑台型号1HY32A,以及相配套的滑台底座（1CC321型）。（2）由下式确定动力箱的选用动力箱要依据多轴所需的电动机功率来选用，在多轴箱没有设计之前，可算主P26主切P407170771KW式中多轴箱传动效率，加工黑色金属时0709；有色金属时0707，本系统加工HT200，取07动力箱的电动机功率应大于计算功率，并结合轴要求的转速大小选择。因此，选用电动机型号为Y132M16的1TD32I型动力箱，动力箱输出轴至箱底面高度为170MM。要技术参数如下表表24电机型号及参数转速范围（R/MIN）电机传动型号电机转速输出转速电机功率（）KW配套轴部件型号D50Y160M6970470751HY32A,1CC321,1CD3213、配套支承部件的选用立柱底座1CD322。4、确定装料高度装料高度指工件安装基面至机床底面的垂直距离，在现阶段设计组合机床时，装料高度可视具体情况在H5701060MM之间选取，本系统取装料高度为700MM。5、中间底座轮廓尺寸中间底座的轮廓尺寸要满足滑台在其上面联接安装的需要，又考虑到与立柱底座相连接。因此，中间底座采用侧底座1CD321。6、确定多轴箱轮廓尺寸本机床配置的多轴箱总厚度为630MM，宽度和高度按标准尺寸中选取。计算时，多轴箱的宽度B和高度H可确定为B630，H400根据上述计算值，按轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定轴箱轮廓尺寸BH630400MM。234生产率计算卡生产率计算卡是反映所设计机床的工作循环过程、动作时间、切削用量、生产率、负荷率等技术文件，通过生产率计算卡，可以分析拟定的方案是否满足用户对生产率及负荷率的要求。计算如下切削时间T切L/VFT停2745/74710/4150613MIN式中T切机加工时间（MIN）L工进行程长度（MM）VF刀具进给量（MM/MIN）T停死挡铁停留时间。一般为在动力部件进给停止状态下，刀具旋转510R所需要时间。这里取10R辅助时间T辅T移T装27FKVL43（75120）/100001322313MIN式中L3、L4分别为动力部件快进、快退长度（MM）VFK快速移动速度（MM/MIN）T移工作台移动时间（MIN）,一般为005013MIN,取013MINT装装卸工件时间（MIN）一般为0515MIN,本例取2MIN机床生产率Q160/T单2960/（T切T辅）60/（06133295）153件/H机床负荷率按下式计算Q/Q1100210A/Q1TK10020000/15319501006704式中Q机床的理想生产率（件/H）A年生产纲领（件）TK年工作时间，单班制工作时间TK1950H表25生产率计算卡3多轴箱的设计31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”绘制的如图31所示图31钻孔组合机床多轴箱图中多轴箱的两定位销孔中心连线为横坐标，工件加工孔对称，选择箱体中垂线为纵坐标，在建立的坐标系中标注轮廓尺寸及动力箱驱动轴的相对位置尺寸。轴部为逆时针旋转（面对轴看）。轴的工序内容，切削用量及轴尺寸及动力部件的型号和性能参数如表31所示表31轴外尺寸及切削用量轴外伸尺寸切削用量轴号D/DL工序内容N（R/MIN）VM/MINFMM/RVFMM/MIN1、2、3、45、67、740/27115钻1341517017747注1被加工零件编号及名称箱体材料HT200JB29762；硬度HB170241，前、后、侧盖等材料为HT1502动力部件型号1TD32I动力箱，电动机型号Y160M6；功率P75KW。32齿轮模数选择本组合机床要用于钻孔，因此采用滚珠轴承轴。齿轮模数M可按下式估算M3032322132113/ZNP371/2045式中M估算齿轮模数P齿轮所传递的功率（KW）Z对啮合齿中的小齿轮数N小齿轮的转速（R/MIN）为了模数计算还需要满足中心距的关系多轴箱输入齿轮模数取M25。取M25齿轮分配可以圆整33多轴箱的传动设计（1）根据原始依据图（图32），画出驱动轴、轴坐标位置。如下表表32驱动轴、轴坐标值坐标销O1驱动轴O轴1轴2轴3轴4X175037373737Y07651035139513951035（2）确定传动轴位置及齿轮齿数图32齿轮的最小壁厚2）传动轴2为轴1，2，3，4都各自在同一同心圆上。多轴箱的齿轮模数按驱动轴齿轮估算213302PMZN多轴箱输入齿轮模数取M25。轴1，2，3，4要求的转速一致且较高，所以采用降速传动。轴齿数选取Z25，传动齿轮采用Z25齿的齿轮，变位系数。传动轴的018X由于前面选取了轴直径为40，显然传动轴直径都选取40，这样为了减少传动轴种类和所以选择两级传动，且传动比分配为一级为1010二级为1410。驱动轴的直径为40MM，由组合机床简明设计手册查得知T333MM,当M3时，驱动轴上的齿数为ZMIN21730321521258DMT去驱动齿轮齿数Z24。通用的齿轮有三种，即传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮。材料均为45钢，热处理为齿部高频淬火G54。本机床齿轮的选用按照下表选用表27齿轮种类及参数齿轮种类宽度（MM）齿数模数（MM）孔径（MM）驱动轴齿轮24321750连续17702、25、32、25、3、415、20、30、35、4013、30、35、40、50传动轴齿轮44（B型）2124313、30、35、40、50输出轴齿轮322124317、22、27、32、36计算各轴转速使各轴转速的相对转速损失在5以内，由公式V知140DNERRORNOBOOKMARKNAMEGIVENN1N2N3N417X1000/313/13415R/MINERRORNOBOOKMARKNAMEGIVEN21734绘制传动系统图传动系统图是表示传动关系是示意图，即用以确定的传动轴将驱动轴和各轴连接起来，绘制在多轴箱轮廓内的传动示意图，如图33所示图33钻孔多轴箱传动系统图图中传动轴齿轮和驱动轴齿轮为第排。在图中标出齿轮的齿数、模数、变位系数，以校核驱动轴是否正确。另外，应检查同排的非啮合齿轮是否齿顶干涉；还画出轴直径和轴套直径，以避免齿轮和相邻的轴轴套相碰。4传动元件的校核41验算传动轴的直径按下式计算传动轴所承受的总转矩T总T1U1T2U2TNUN711T总式中作用在第N个主轴上的转矩，单位为NM。N传动轴至第N个主轴之间的传动比U注意上式中不包括对于只有一排传动齿轮的转矩的计算，这是因为传动轴上只有一排齿轮时，其承受的转矩理论上等于零。对于这种传动轴，一般按其承受的弯矩来计算。总转矩算出来后按照组合机床简明设计手册P65表34公式验算所选的T总传动轴直径是否满足要求。本次设计中各个主轴的转速和传动比在以上的计算中已经知道，由公式T1U1T2U2TNUN可以算得每个传动轴所承受的转矩，转速相同的总轴计算其中一个。此次设计中各个主轴的转速和传动比在以上的计算中已经知道，由公式可以算得每个传动轴所承受的转矩，转速相同的轴计算其中一个。传动轴13,14,上都只有一排齿轮，其承受的转矩理论上等于零。按其承受的弯矩来计算。T1335861758NMMT1437552265NMMT13最大在钻孔时取得，即T13T132468NMMDB410TD轴的直径（MM）；T轴所传递的扭矩（NM）；B系数。当材料的剪切弹性模数G810GPA时，刚性主轴的B为78，非刚性主轴B为62，传动轴的B为52。把轴11，13，15的扭矩代入DB得410TD11B5224926410T458170D13B522499762圆整为30，即轴13，14轴径都为30MM其它传动轴15,16,17,18,19,20的验算同传动轴13,14相同，经过计算后得出其都符合扭转的强度要求。42传动轴的校核及其配件校核421轴的弯扭强度校核通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸，轴上零件的位置，以及外载荷和支反力的作用位置均以确定，轴上的载荷弯矩和扭矩已求得，因而可按弯扭合成强度条件对轴进行强度校核计算，一般的计算步骤如下1）做出轴的计算简图（即力学模型）轴所承受的载荷是从轴上零件传来的。计算时，常将轴上的分布载荷简化为集中力，其作用点取为载荷分布段的中点。作用在轴上的扭矩，一般从传动件轮毂宽度的中点算起。通常把轴当作置于铰链支座上的梁，支反力的作用点与轴承的类型和布置方式有关。在作计算简图时，应先求出轴上零件的载荷（若为空间力系，应把空间力系分解为圆周力、径向力和轴向力，然后把他们全部转化到轴上），并将其分解为水平分力和垂直分力，然后求出个支承处的水平反力和垂直反力。NHFNVF2）做出弯矩图根据上述的简图，分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩，并按计算结果分别做出水平面上的弯矩图和垂直面上的弯矩图；然后按计算出HMVM总的弯矩并做出弯矩图。3）做出扭矩图4）计算当量弯矩MV由已求得的合成弯矩和转矩，根据第三强度理论计算当量弯矩MV，其计算公式为MV22TM式中，是将转矩T折合成当量弯矩的校正系数。引入该系数是因为由弯矩引起的弯曲应力通常是对称循环变化的，而转矩引起的扭转剪应力则常常不是对成循环变化的。考虑到弯矩和转矩引起的应力，其循环特性不同，因而在合成时应做相应的修正。的取值由扭转剪应力的循环特性决定。扭转剪应力按对称循环变化时，1；扭转剪应力按脉动循环变化时，/061_0扭转剪应力为静应力时，/03,分别为材料在对称循环、脉动循环及静应