机械毕业设计（论文）-Y形支架双面钻机床总体设计及左主轴箱设计【全套图纸】

盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 目目 录录 1 前言1 2 组合机床总体设计3 2.1 总体方案论证3 2.1.1 工艺路线的确立3 2.1.2 确定机床配置型式及结构方案3 2.1.3 定位基准的选择3 2.1.4 滑台型式的选择4 2.2 确定切削用量及选择刀具 .4 2.2.1 选择切削用量4 2.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率5 2.3 组合机床总体设计三图一卡 .6 2.3.1 被加工零件工序图6 2.3.2 加工示意图6 2.3.3 机床联系尺寸图8 2.3.4 机床生产率计算卡.10 3 组合机床左主轴箱设计 13 3.1 绘制左主轴箱设计原始依据图.13 3.2 主轴结构型式的选择及动力计算.14 3.2.1 主轴结构型式的选择.14 3.2.2 主轴直径和齿轮模数的初步确定.14 3.2.3 主轴箱动力计算.14 3.3 主轴箱传动系统的设计与计算.15 3.3.1 根据原始依据图计算驱动轴、主轴的坐标尺寸.15 3.3.2 拟订主轴箱传动路线.15 3.3.3 传动轴的位置和转速及齿轮齿数.16 3.3.4 手柄轴的设置和主轴箱的润滑.20 3.4 主轴箱中传动轴坐标的计算及坐标检查图的绘制.20 3.4.1 传动轴坐标的计算.20 3.4.2 坐标检查图的绘制.23 3.5 传动轴直径的确定和轴强度的校核.23 3.5.1 轴径的确定.23 3.5.2 轴的校核.24 3.6 齿轮校核计算.24 3.7 轴承的选择与校核.25 3.8 主轴箱的设计.28 4 结论.29 参 考 文 献 .30 致 谢 31 附 录 32 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 1 “Y”“Y”形支架双面钻机床总体设计形支架双面钻机床总体设计 及左主轴箱设计及左主轴箱设计 摘要：摘要：卧式支架双面钻机床加工的是支架零件。主要钻削加工支架上的 18-17 和 8-17 孔。在分析加工工件的特点的基础上，按组合机床的设计方法和步骤， 进行了组合机床的总体设计，绘制了被加工零件的工序图、加工示意图、机床联系 尺寸图和生产率计算卡。采用标准主轴，并选用标准刀具，同时使得工序尽量集中， 能够实现工件在一次装夹时多孔同时加工，这样有利于保证各面和各孔相互间的位 置精度要求。在此基础上，绘制了左主轴箱设计的原始依据图，拟订了主轴箱的传 动路线，应用最优化方法布置齿轮。确定传动参数，绘制了主轴箱装配图、箱体坐 标检查图、前盖及后盖的补充加工图，进行了轴、齿轮等零件的强度校核。本设计 较好的满足了生产实践的需要，大大提高了工作效率。 关键词关键词：左主轴箱；组合机床；双面钻孔 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 “Y”形支架双面钻机床总体设计和左主轴箱设计 2 The“Y”Type for the bracket for Design of Two-side Drilling machine and Design of Left spindle box Abstract: The“Y”Type for the bracket of two-side Drilling machine manufactures the bracket mainly. The machine makes 26 holes with dills and the drilled diameter is 17mm. On the base of the characteristics of the analysiss process , the methods and steps of the design of the modular machine tool, the designing system was made. By the process of drawing ,the schematic diagram of machining ,the relationship of the machine size and the card of the productivity were drawn. With this kind of machining jig, parts do not need be loaded for multiple times, and most holes could be drilled out at the same time. In this way, the surfaces and holes can meet high precision of location. Then the primitive chart for the design of the left-side spindle box was given out. The transmission route was confirmed and the transmission parameter was made. The assembly diagram of the spindle box was drawn. After arranging the gears ,we used the optimized design. The supplement processing diagram of the front side and behind side plate were also made. The intensity of the axises and gears was checked.This design met production practice needs better and the controlling precision was wholly improved.his Keywords：Left spindle box; Modular Machine Tool; two-side Drilling. 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 3 1 前言 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。它是按高度工序集中的原则设计的，即在一台机床上可以 同时完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、车端面、车削和铣削等工序的高效率的专用机 床。它是一种自动化或半自动化的机床，无论是机械、电气或液压电气控制的都能 实现自动化循环，半自动化循环，它一般采用多轴、多刀、多工序、多面、多工位 同时加工。与万能机床和专用机床相比，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，它是按具体加工对象专门设计的。 我的毕业设计课题是“Y”形支架双面钻孔机床总体设计及左主轴箱设计，课 题来源于盐城市精密机床制造有限公司。这次毕业设计是在实习的基础上进行的， 在盐城各机床厂实习期间，深入车间，理论联系实际，了解被加工零件的加工特点， 精度和技术要求以及生产率的要求等，确定在组合机床上完成的工艺内容及其加工 方法，收集了大量的资料。我们小组通过讨论，协调，既考虑工艺方案的实现，保 证加工精度、技术要求及其生产效率，又考虑机床操作、维护、修理是否方便，排 屑情况是否良好，还注意被加工零件的生产批量，以便使设计的组合机床符合多快 好省的要求。 确定了机床各部件间的相互关系，选择通用部件和刀具的导向，计算切削用量.在 设计过程中，我参考了组合机床设计简明手册 、 组合机床设计参考图册 、 机 械设计等资料，进行了主轴箱体的总装设计，齿轮的校核，轴强度的校核等，绘 制了零件加工工序图，加工示意图，主轴箱装配图和一套零件图。这台组合机床工 序比较集中，一次装夹就可以完成最终加工，既降低了投资成本，又使产品的加工 质量得到提高，机床运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于调整和维修。 1.11.1 总体设计 1）制定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案。 2）三图一卡设计，包括： (a) 被加工零件工序图， (b) 加工示意图，(c) 机床联系尺寸图， (d) 生产率计算卡，(e) 有关设计计算、校核。 “Y”形支架双面钻机床总体设计和左主轴箱设计 4 1.21.2 左主轴箱设计 (1)左主轴箱总装图， (2) 箱体零件图， (3) 其它零件图， (4) 有关计算、校核等。 国内外现状综述: 双面钻孔组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和 加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。双面钻孔组合机 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。双面钻孔组合机床一般用于加 工箱体类或特殊形状的零件。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，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削 内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由 刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和 端面加工。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。 1.31.3 本课题拟解决的问题 1机床在能满足加工要求如何保证加工精度。 2左主轴箱设计时如何保证精度。 3机床设计如何降低制造成本。 1.41.4 解决方案及预期效果 1.4.11.4.1 解决方案解决方案 1这要求把要精确的计算，周到的设计，各动力部件用电气 控制。 2要通过精确的计算，先设计好 9 根轴再对称过去。 3要尽可能的运用通用材料，结构简单，装卸方便，便于维修、调整。 1.4.21.4.2 预期效果预期效果 通过设计计算，机床性能运行良好，基本能满足生产要求。 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 5 2 组合机床总体设计 组合机床是按高度集中工序原则，针对被加工零件的特点及工艺要求设计的一 种高效率专用机床。 2.12.1 总体方案论证 本设计的组合机床加工对象为支架，材料是 QT600,硬度 HB266-302，为了能保 证孔加工位置精度，达到质量好，效益高等效要求，在工艺安排时，我们按工序集 中的原则对机床进行设计。 2.1.12.1.1 工艺路线的确立工艺路线的确立 本道工序为钻左面和前面上的孔。具体加工内容是：左面：钻 18-17 通孔； 前面：钻 8-17 通孔。 2.1.22.1.2 确定机床配置型式及结构方案确定机床配置型式及结构方案 机床的配置型式主要有卧式和立式两种。卧式组合机床床身由滑座、侧底座及 中间底座组合而成。其优点是加工和装配工艺性好，无漏油现象；同时，安装、调 试与运输也都比较方便；而且，机床重心较低，有利于减小振动。其缺点是削弱了 床身的刚性，占地面积大。立式组合机床床身由滑座、立柱及立柱底座组成。其优 点是占地面积小，自由度大，操作方便。其缺点是机床重心高，振动大。此外，支 架零件的体积小重量大且为两个面同时加工，从装夹的角度来看，卧式平放比较方 便，也减轻了工人的劳动强度。 通过以上的比较，考虑到卧式床身振动小，装夹方便等优点，选用卧式组合机 床。 2.1.32.1.3 定位基准的选择定位基准的选择 组合机床是针对某种零件或零件某道工序设计的。正确选择定位基准，是确保 加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的集中工序。本机床加工时采用 “Y”形支架双面钻机床总体设计和左主轴箱设计 6 的定位方式是以一个侧面 A 为定位基准面，限制三个自由度；在 B 面用两个挡铁限 制两个自由度；在右侧 C 处用一个支承针，限制剩下的一个自由度。 （定位基面） 如图 2-1 所示： 图 2-1 被加工零件工序图 2.1.42.1.4 滑台型式的选择滑台型式的选择 本组合机床采用的是液压滑台。与机械滑台相比较，液压滑台具有如下优点： 在相当大的范围内进给量可以无级调速；可以获得较大的进给力；由于液压驱动， 零件磨损小，使用寿命长；工艺上要求多次进给时，通过液压换向阀，很容易实现； 过载保护简单可靠；由行程调速阀来控制滑台的快进转工进，转换精度高，工作可 靠。但采用液压滑台也有其弊端，如：进给量由于载荷的变化和温度的影响而不够 稳定；液压系统漏油影响工作环境，浪费能源；调整维修比较麻烦。本课题的加工 对象是支架二个面上的 26 个孔，位置精度和尺寸精度要求较高，因此采用液压滑 台。 由此，根据已定的工艺方案和机床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液压传动组合机床，液压滑台实现工作进给运动，选用配套的 动力箱驱动主轴箱钻孔主轴。 2.22.2 确定切削用量及选择刀具确定切削用量及选择刀具 2.2.12.2.1 选择切削用量选择切削用量 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 7 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 的布局形式及正常工作均有很大影响。组合机床主轴箱上所有的刀具共用一个进给 系统，通常为标准动力滑台。对于 26 个被加工孔，采用查表法选择切削用量，查 文献1 表 6-11 得硬度 HB266-302 时，高速钢钻头的切削用量如下表： 表 2-1 高速钢钻头切削用量 加工材料加工直径 （mm） 1 d 切削速度 (m/min)v 进给量(mm/r)f 300400HBS 铸铁 12225120.150.2 在选择切削速度时，要求同一多轴箱上各刀具每分钟进给量必须相等并等于滑 台的工进速度（单位为 mm/min）,因此，一般先按各刀具选择较合理的转速 f v (单位为 r/min)和每转进给量（单位为 mm/r） ，再根据其工作时间最长、负荷 i n i f 最重、刃磨较困难的所谓“限制性刀具”来确定并调整每转进给量和转速，通过 “试凑法”来满足每分钟进给量相同的要求，即 （2- fii vfnfnfn 2211 1） 在选择了转速后就可以根据公式 （2- 1000 nd v 2） 选择合理的切削速度。 A 对左面上的 18 个孔的切削用量的选择 18 17 通孔 深度 L=25mm 选择200r/min 的转速，进给量选择=0.2mm/r,由公式 2-1 得=40mm/min，由nf f v 公式 2-2 得切削速度 =10.68m/min.v 3.1417200 1000 B 对前面上的 8 个孔的切削用量的选择 8 17 通孔 深度 L=28mm 选择200r/min 的转速，进给量选择=0.2mm/r,由公式 2-1 得=40mm/min，由nf f v 公式 2-2 得切削速度 =10.68m/min.v 3.1417200 1000 “Y”形支架双面钻机床总体设计和左主轴箱设计 8 2.2.22.2.2 计算切削力计算切削力、切削扭矩及切削功率、切削扭矩及切削功率 根据文献1表 6-20 中公式 F=26D （2- 6 . 08 . 0 HBf 3） T=10 （2- 6 . 08 . 09 . 1 HBfD 4） P= （2- D Tv 9740 5） 式中：F切削力（N） ；T切削转矩（Nmm） ；P切削功率（Kw） ；v切削速度 （m/min） ；f进给量（mm/r） ；D加工（或钻头）直径（mm） ；HB布氏硬度。 HB= （2-)( 3 1 minmaxmax HBHBHB 6） 本设计中，得 HB=290。302 max HB266 min HB 由以上公式可得： 左面 单根 118 轴 F=3659.0N T=18019.1N/mm P=0.38Kw 前面 单根 18 轴 F=3659.0N T=18019.1N/mm P=0.38Kw 总的切削功率：即求各面上所有轴的切削功率之和 左面 18 0.386.84 w PKW 前面 8 0.383.04 w PKW 2.32.3 组合机床总体设计三图一卡 2.3.12.3.1 被加工零件工序图被加工零件工序图 被加工零件工序图是根据选择的工艺方案，表示在机床上完成工序内容加工部 位的尺寸及精度、技术要求、加工定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬 度和机床加工前毛坯情况的图纸。它是设计及验收机床的重要数据，也是制造使用 时调节机床的重要技术文件。本设计课题中，主要是钻削 18 17 的孔，要求机床 运转平稳，工作可靠且要满足加工要求，保证加工精度。 （详见工序图附图 ZJ01- 00-02） 。 A. 被加工零件 名 称：支架 材料及硬度：QT600 HB266302 B. 图中符号 夹紧点 定位基面 2.3.22.3.2 加工示意图加工示意图 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 9 加工示意图是组合机床设计的重要图纸之一，在机床总体设计中占有重要地位， 它是设计刀具、夹具、主轴箱以及选择动力部件的主要资料，同时也是调整机床和 刀具的依据。其反映了机床的加工过程和加工方法，并决定浮动夹头和接杆的尺寸、 刀具的种类和数量、刀具的长度及加工尺寸、主轴、刀具、导向与工件间关系尺寸 等。根据机床要求的生产率及刀具特点，合理地选择切削用量，以此决定动力头的 工作循环。 A. 刀具的选择 一台机床刀具选择是否合理，直接影响机床的加工精度、生产率及工作情况。 因而正确选择刀具是一个相当重要的工作。刀具的选择要考虑到工件加工尺寸精度， 表面粗糙度，切屑的排除及生产率要求等因素。根据本支架孔的加工精度、加工尺 寸、切削排除以及生产率等因素，再加上加工的孔的直径都是 17mm，所以应选 17mm 的高速麻花钻头。 B. 导向结构的选择 在组合机床加工孔，除用刚性主轴的方案外，其余尺寸和位置精度主要决定于 夹具的导向。因此，正确地选择导向机构；确定导向的类型、参数和精度是设计组 合机床的重要内容，也是加工示意图需要解决的问题。 导向机构的结构形式有两种：固定导向、滚动式导向，根据导向的线速度（小 于 20m/min） 、加工精度及刀具的具体工作条件，本机床采用固定式导向（钻套导向） 导向参数包括导套直径、导套长度及导向套到工件端面距离等。导向套端面至 工件端面距离是为了排屑方便，一般取（11.5）d。 查文献1表 8-4“通用导套的尺寸规格”： 对于加工 17 孔，选择的导套尺寸为： D=26mm，L=20mm，l=10mm，e=26.5mm， 配用螺钉 121 35,39,4,Dmm Dmm lmm M8。 C. 确定主轴尺寸及外伸尺寸 根据选定的切削用量和计算得到切削转矩 T，由文献1P43 公式： d= （2- 4 10TB 7） 式中：d轴的直径； T轴所传递的转矩（NM） ； B系数。 （本课题中主轴为非刚性主轴，取 B=6.2） a）左主轴箱：轴 118 d=6.2=19.63mm 34 10 18019.1 10 b）前主轴箱：轴 18 d=6.2=19.63mm 43 10 1 . 1801910 考虑到安装过程中轴的互换性、安装方便等因素，则左主轴中：118 主轴直 径都取 20；前主轴箱中：18 主轴的直径也都取 20。 “Y”形支架双面钻机床总体设计和左主轴箱设计 10 根据主轴类型及初定的主轴轴径，查文献1表 3-6 可得到主轴外伸尺寸及接 杆莫氏圆锥号。主轴轴径 d=20mm 时，主轴外伸尺寸为：D/=32/20,L=115mm，接 1 d 杆莫氏圆锥号为 2。 D. 动力部件工作循环及行程的确定 a) 工作进给长度确定 I L 工作进给长度，应等于加工部位长度 L（多轴加工时按最长孔计算）与刀具 I L 切入长度和切出长度之和。切入长度一般为 510mm，根据工件端面的误差情 1 L 2 L 况确定，钻孔时切入长度按表 2-2： +（38） （注：d 为钻头直径） 3 2 d L 表 2-2 工作进给长度 L 1 L 2 L I L 左主轴箱 20201070 前主轴箱 28121050 b） 快速进给长度的确定 快速进给是动力头把刀具送到工作进给的位置，其长度按具体工作情况确定， 在左动力头工作循环中，快速进给行程为 330，在前动力头工作循环中，快速进给 行程为 350。 c） 快速退回长度的确定 快速退回长度一般等于快速进给和工作进给长度之和，对于本机床快速退回行 程长度，能使刀具退回导向套内，不影响工件的装卸即可。 d） 动力部件总行程的确定 动力部件的总行程，除能保证实现上述工作循环外，还要考虑装卸和调整刀具 的方便性，即要考虑前、后备量。前备量是由于刀具的磨损或为了补偿安装制造的 误差，动力部件要向前调节的距离，此距离不小于 1520mm，后备量是考虑刀具从 主轴孔和夹具导套孔取出所要的距离，保证刀具退离导套外端面的距离要大于刀杆 插入主轴孔内的长度。 对于本机床的左动力部件循环中：前备量选 20，后备量选 210； 对于本机床的前动力部件循环中：前备量选 40，后备量选 190。 加工示意图如附图 ZJ01-00-03 所示。 2.3.32.3.3 机床联系尺寸图机床联系尺寸图 联系尺寸图是用来表示机床各组成部件的相对位置关系和运动关系，以检验机 床各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求。 A. 动力滑台的选择 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 11 根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力，按公式： （2- n i i FF 1 多轴箱 8） 式中各主轴所需的轴向切削力，单位为 N。 i F 则左主轴箱：F=3659.018=65862N 则前主轴箱：F=3659.08=29272N 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。又考虑到 多轴箱 F 所需的最小进给速度、切削功率、行程、主轴箱轮廓尺寸等因素，为了保证工作的 稳定性，由文献1表 5-2，左面的液压滑台选用 HY63/型，由文献1表 5-3 知： 台面宽 B=630mm，台面长,行程长 630mm，滑台及滑座总高为 400mm，滑 2 1250Lmm 座长 1920mm，快速移动速度是 5m/min ,工进速度为 6.5250mm/min。 B. 动力箱型号的选择 由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和，根据公式： 切削 P （2- 切削 多轴箱 P P 9） 式中：消耗于各主轴的切削功率的总和，单位为 KW； 切削 P 多轴箱的传动效率，加工黑色金属时取 0.80.9；加工有色金属 取 0.70.8；主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。 本加工零件的材料为灰铸铁，属黑色金属，又主轴数量较多，传动复杂，故取 。0.8 由左主轴箱=6.84KW，则。 切削 P 6.84 8.55 0.8 PW 多轴箱 由前主轴箱=3.04KW,则。 切削 P 3.04 3.8 0.8 PKW 多轴箱 查文献1表 5-39 得出动力箱及电动机型如下表 2-3 所示： 表 2-3 动力箱及电动机型号 C. 机床装料高度的确定 动力箱型 号 电动机型 号 电动机功 率（KW） 电动机转 速 （r/min） 输出轴转速 （r/min） 左主轴箱1TD50Y160M-4111460730 前主轴箱1TD40Y132S-45.51440720 “Y”形支架双面钻机床总体设计和左主轴箱设计 12 装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离，考虑到刚度，结构 功能和使用要求等因素，选国家颁布的标准装料高度 1060mm。 D. 主轴箱轮廓尺寸的确定 主要需确定的尺寸是主轴的宽度 B 和高度 H 及最底主轴高度,主轴箱宽度 B 1 h 和高度 H 的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按下式计算： B=b+2 （2- 1 b 10） H=h+ （2- 11 bh 11） 式中：b工件在宽度方向相距最远的两孔距离（mm） ； 最边缘主轴中心距箱外壁的距离（mm） ； 1 b h工件在高度方向相距最远的两孔距离（mm） ； 最低主轴高度（mm） ； 1 h 其中，还与工件最低孔位置（） 、机床装料高度（H=1060mm） 、滑 1 h 2 60hmm 台滑座总高（） 、侧底座高度（） 、滑座与侧底座之间的调整 3 400hmm 4 630hmm 垫片高度（）等尺寸有关。对于卧式组合机床，要保证润滑油不致从 7 10hmm 1 h 主轴衬套处泄漏箱外，通常推荐140mm，本组合机床按式：85 1 h 1234 (0.5)hhHhh 1060-0.5-400-630+60=89.5 1 h 则求出左主轴箱轮廓尺寸为： 推荐70100mm，取=100mm，B=b+2=650+2100=850mm， 1 b 1 b 1 b H=h+=172+89.5+100=361.5mm 11 bh 考虑到另一个面上孔的位置以及支架零件的形状关系，选 BH=10001000。 前主轴箱轮廓尺寸为： 因为滑台与底座的型号都已经选择，所以侧底座的高度为已知值 630mm， 滑台滑座总高 320mm；滑座与侧底座的调整垫厚度一般取 0 到 10mm，多轴箱底与滑 台滑座台面间的间隙取 0.5mm。 则 h1=h2 +H-(0.5+h3+h4)=(700-250)/2+1060-(0.5+0.5+320+630)=225mm， 所以 B=b+2b1=128+2100=328mm， H=h+h1+b1=250+225+100=575mm 由此数据查参考文献1表 8.22 选取多轴箱尺寸 BH=630mm630mm。 组合机床联系尺寸图如附图 ZJ01-00-01 所示。 2.3.42.3.4 机床生产率计算卡机床生产率计算卡 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实际生产率和切削用量、动 作时间、生产纲领及负荷率等关系的技术文件。它是用户验收机床生产率的重要依 据。 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 13 A. 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。 （2- k A Q t 12） B. 实际生产率 1 Q 实际生产率（单位为件/小时）指所设计的机床每小时实际可生产的零件数 1 Q 量。 （2- 单 T Q 60 1 13） 式中：生产一个零件所需时间（min） ，可按下式计算： 单 T （2-）（）（ 装移 快退快进 停辅切单 tt v LL t v L v L ttT fkff 2 2 1 1 14） 式中：分别为刀具第 I、第 II 工作进给长度，单位为 mm； 21 LL、 的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转 510 21ff vv 、 转所需的时间，单位为 min； 分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为 mm； 快退快进、L L 动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取 56m/min；用液压动力 fk v 部件时取 310m/min； 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； 移 t 工件装、卸（包括定位或撤消定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及 装卸 t 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 便及工人的熟练程度，通常取 0.51.5min。 如果计算出的机床实际生产率不能满足理想生产率要求，即，则必须重QQ 1 新选择切削用量或修改机床设计方案。 根据本组合机床的年产量，可选用下列数据进行计算，取=5000mm/min， fk v =1.5min。则双面计算如下： 装卸 t 1 Q 左面： “Y”形支架双面钻机床总体设计和左主轴箱设计 14 图 2-2 左动力头循环 70 1.75min 40 t 切 330400 1.51.6min 5000 t 辅 则=3.35min1.75 1.6T 单 前面： 图 2-3 前动力头循环 50 1.25min 40 t 切 350400 1.51.65min 5000 t 辅 则1.25 1.652.9minT 单 对多面和多工位加工机床，在计算时应以所有工件单件加工最长的时间作为单 件工时，所以选，则（件/小时） 。3.35minT 单1 60 18 3.35 Q C. 机床负荷率负 因为是大批大量生产，所以选 A 为 8 万件，两班制取 4800 小时，则 k t 80000 16.67 4800 k A Q t 1 16.67 92.6% 18 Q Q 负 D生产率计算卡 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 15 图 2-4 生产率计算卡 3 组合机床左主轴箱设计 主轴箱是组合机床的部件之一，它的功用是根据被加工零件的加工要求，将电 机和动力箱部件的功率和运动，通过按一定速比排布的传动齿轮传递给各主轴，使 其能按要求的转速和转向带动刀具进行切削。 3.13.1 绘制左主轴箱设计原始依据图 主轴箱的设计原始依据图是根据“三图一卡”整理编绘出来的，其内容包括主 轴箱设计的原始要求和已知条件。 在编制此图时从“三图一卡”中已知 “Y”形支架双面钻机床总体设计和左主轴箱设计 16 a）主轴箱轮廓尺寸 1000*1000； b）工件轮廓尺寸及各孔位置尺寸； c）工件和主轴箱相对位置尺寸。 根据以上依据编制出的主轴箱设计原始依据图如下表： 图 3-1 主轴箱设计原始依据图 注：a）被加工零件 名称：支架 材料及硬度：QT600 266302HB b）主轴外伸长度及切削用量 表 3-1 主轴外伸长度及切削用量 主轴外伸尺 寸 （mm） 轴号 加工直 径 （mm ） 主轴直 径 （mm ）D/dL 切削速度 v（m/min ） 转速 n（r/min ） 每转进给 量 f（mm/r ） 118 1720 32/2011510.682000.2 c）动力部件 1TD50 型动力箱 P=11kw，n=1460r/min,驱动轴转速 n=730rpm。 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 17 3.23.2 主轴结构型式的选择及动力计算 3.2.13.2.1 主轴结构型式的选择主轴结构型式的选择 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。因 本工序是对联轴器端部及内部进行钻孔，轴向切削力较大，因此选用前后支承均为 圆锥滚子轴承的主轴结构，这种结构简单，轴承个数少，装配调整方便，且能承受 较大的径向力和轴向力，其缺点是结构径向尺寸较大。 本主轴是属外伸长度为 115mm 的长主轴与刀具刚性连接，配置的单导向用于钻 孔。 3.2.23.2.2 主轴直径和齿轮模数的初步确定主轴直径和齿轮模数的初步确定 A主轴直径 初步主轴直径已在编制“三图一卡”时完成，由此可知主轴直径 d=20mm。 B齿轮的模数 齿轮模数（单位为）一般用类比法确定，也可按公式估算，即m （3 3 (30 32) P m zn 1） 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。 多轴箱中的齿轮常有的模数有 1.5、2、2.5、3、3.5 等几种。根据经验采用类 比法从通用系列中选取各齿轮模数，该主轴箱中主要传动链中的齿轮，由于往往和 多个齿轮同时啮合，受力较复杂，且往往速度较低，受力较大，所以选用大一点的 模数，而对其它一些齿轮可选小一些。为了便于生产，同一主轴箱中的模数规格不 要多于两种。由于本主轴箱为钻孔主轴箱，主轴转速误差较小，且加工孔的位置比 较集中，可以根据实际需要选出齿轮模数为 2.5、3 两种。 3.2.33.2.3 主轴箱动力计算主轴箱动力计算 因所有主轴均用于钻孔，且主轴间距较小，所以均选用滚针轴承的主轴，主轴 箱所需动力见机床的总体设计，此处不在赘述。 3.33.3 主轴箱传动系统的设计与计算 3.3.13.3.1 根据原始依据图计算驱动轴、主轴的坐标尺寸根据原始依据图计算驱动轴、主轴的坐标尺寸 表 3-2 驱动轴、主轴坐标值 坐标销 1 O驱动轴 O主轴 1主轴 2主轴 3 “Y”形支架双面钻机床总体设计和左主轴箱设计 18 X0.000450.000386.000434.000474.000 Y0.000169.500795.000795.000795.000 坐标主轴 4主轴 5主轴 6主轴 7主轴 8 X514.000514.000514.000474.000426.000 Y795.000745.000695.000670.000645.000 坐标主轴 9主轴 10主轴 11主轴 12主轴 13 X386.000386.000426.000474.000514.000 Y645.000645.000295.000270.000245.000 坐标主轴 14主轴 15主轴 16主轴 17主轴 18 X514.000514.000474.000434.000386.000 Y195.000145.000145.000145.000145.000 3.3.23.3.2 拟订主轴箱传动路线拟订主轴箱传动路线 在设计传动系统时，要尽可能用较少的传动件，使数量较多的主轴获的预定的 转速和转向，因此在设计时单一应用计算或作图的方法就难以达到要求，现在一般 采用“计算、作图和试凑”相结合的办法来设计。 A. 分析主轴的位置 由于主轴呈两边对称分布，且一边的主轴数量较多较分散，所以将比较接近的 主轴分成几组，然后从各组主轴开始选取不同的中间传动轴，分别带动各组主轴， 再通过合拢轴将各中间轴和驱动轴联系。 所以该主轴箱中轴 10、轴 11 可看成直线分布，用一根中间轴 19 来带动；轴 12、轴 13 可看成直线分布，用一根中间轴 20 来带动；轴 14、轴 15 可看成直线分 布，用一根中间轴 21 来带动；轴 16、轴 17 可看成直线分布，用一根中间轴 22 来 带动；由于零件可看成是对称的，所以轴 19 可用同样的方法来选排中间轴 23 26。 又考虑到各中间轴的位置，距离比较大，当模数 m 一定时，齿数和即为 Z 一定值，而驱动轴上齿轮齿数有一定限制（=21-26） ，所以不易同时满足齿数和 驱 Z 和传动比的要求，他们之间不能相互啮合不能相互传动，所以要通过合拢轴来 Z 联系。这样轴 19、轴 20 之间增加轴 31；轴 20、21 增加轴 32；轴 21、22 增加轴 33；由于主轴 18 的位置关系跟传动轴 22 不能直接啮合，就需要一个中间轴 34 来 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 19 传递。主轴呈两边对称分布，所以用同样的方式增加轴 36、37、38、39。 同样，传动轴 19 跟 23 的位置较远，要用两个以上的中间轴做传递，同时又要 保证旋转方向一致，所以中间轴的数目只能是奇数，先假定要用三根 30、41、42， 为了轴 19 和驱动轴联系而又不跟主轴发生干涉，只有用中间轴饶开主轴，也是用 三根轴 27、28、29。 其传动路线如下： 驱动轴 O轴 27轴 28轴 30 轴 19轴 10、11 轴 31轴 20轴 12、13 轴 32轴 21轴 14、15 轴 33轴 22轴 16、17 轴 35轴 34轴 18 轴 41轴 42轴 23轴 8、9 轴 36轴 24轴 6、7 轴 37轴 25轴 4、5 轴 38轴 26轴 2、3 轴 40轴 39轴 1 B. 传动比的选择 为了使结构紧凑，多轴箱内齿轮传动比一般选在 1，但在多轴箱后盖内第 1 1.5 IV 排齿轮，由于允许的结构空间大些，所以根据需要其传动比也可取大些，但不宜 超过。 11 33.5 据此，本主轴箱为了使主轴上齿轮直径小些，所以先由第 IV 排齿轮减速，然 后再由箱体内最后一级齿轮升速，获的所需的主轴转速，这样结构较为合理紧凑。 3.3.33.3.3 传动轴的位置和转速及齿轮齿数传动轴的位置和转速及齿轮齿数 本主轴箱内传动系统的设计是按“计算、作图和试凑”的一般方法来确定齿轮 齿数、中间传动轴的位置和转速，在设计过程中通过反复试凑及画图，才最后确定 了齿轮的齿数和中间设计轴的位置。为满足齿轮的啮合关系，有些齿轮采用了变位 齿轮来保证中心距的要求。 A. 由各主轴及驱动轴转速求驱动轴到各主轴之间的传动比 主轴 12318 200 /minnnnnr 驱动轴 0 730 /minnr 各主轴总传动 01 18 2001 7303.65 i B. 各轴传动比分配 “Y”形支架双面钻机床总体设计和左主轴箱设计 20 a) 10、11、12、13、14、15、16、17、18 轴 0 27 0.4i 27 28 0.7i 28 29 0.7i 29 30 0.92i 30 19 1.16i 19 10,11 1.32i 19 31 1i 31 20 1i 20 12,13 1.32i 20 32 1i 32 21 1i 21 14,15 1.32i 21 33 1i 33 22 1i 22 16,17 1.32i 22 35 1i 35 34 1i 34 18 1.32i 21 14,15 1.32i b) 1、2、3、4、5、6、7、8、9 轴 0 27 0.35i 27 28 0.7i 28 29 0.7i 29 30 0.92i 30 41 1.18i 41 42 1i 后面的传动情况与 10 轴到 18 轴同。 42 23 1i 23 8,9 1.32i C.确定中间传动轴的位置并配各对齿轮 传动轴转速的计算公式如下： （3- 主 从 从 主 n n z z u 2） （3-）（ 从主 zz m A 2 3） （3- 主 从 从 从 主 z z n u n n 4） （3- 从 主 主主从 z z nunn 5） （3- ）（ ）（ 从 主 从主 um Au n n m A z m A z 1 2 1 22 6） （3- ）（ ）（ 主 从 主从 u Au n n m A z m A z 1 2 1 22 7） 式中，u啮合齿轮副传动比 ； 分别为主动和从动齿轮齿数； 从主、z z 分别为主动和从动齿轮转速，单位为 r/mm； 从主、n n A齿轮啮合中心距，单位为 mm； m齿轮模数，单位 mm； a）取驱动轴上齿轮的 m=3,=24 由 0 z 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 21 得 0 27 0.4 z i z 0 27 0 27 24 60 0.40.4 z z 又由 取 得 27 27 28 28 0.7 Z i Z m =3 27 35z 28 50z 取 得 28 28 29 29 0.7 Z i Z m =3 28 35z 29 50z 取 得 29 29 30 30 0.92 Z i Z m =3 29 34z 30 37z b）确定传动轴 19 的位置及与主轴 10、11 间的齿轮副齿数，传动轴 19 中心取 在主轴 10 和 11 的垂直平分线上，垂直方向位置待齿数确定后便可确定。 由， 则，取 m=2.5 ，则 ， 30 30 19 19 1.16 Z i Z 30 37z 19 32z 10 19z 19 25z m =2.5 由 A=， 则。 1019 2.5 1925() 55 22 m zz 1119 () 55 2 m zz A 11 19Z c）确定传动轴 20 的位置，配 20 轴与主轴 12、13 连接的是、两对齿轮 20 12 z z 20 13 z z 又由于主轴完全相同,且主轴的转速和方向也要求一致，所以主轴上的齿轮选同样 的齿数和摸数即 m=2.5 取轴 20 上的齿轮齿数和摸数跟轴 19 的同。19z d）确定传动轴 31 的位置，配 31 轴是与传动轴 19、20 连接的，为了不改变传 动比，选择齿轮 同时主轴的旋转方向也一致。 3119,20 zz e）确定传动轴 21 的位置，配 21 轴与主轴 14、15 连接的是、两对齿轮。 21 14 z z 21 15 z z 、同上述理由得到 , m=3. 21 25z m =2.5 21 32z f）确定传动轴 32 的位置，理由同（d）. g）确定传动轴 22 的位置，配 22 轴与主轴 16、17 连接的是、两对齿轮。 22 14 z z 22 15 z z 用上述同样的方法，求得与传动轴 22 配对的轴 14、15 上两对齿轮的齿数为 , m=3. 22 25z m =2.5 22 25z “Y”形支架双面钻机床总体设计和左主轴箱设计 22 h）确定传动轴 33 的位置，配 33 轴与传动轴 21、22 连接的是、两对齿 33 21 z z 33 22 z z 轮。用上述同样的方法，求得与传动轴 33 上两对齿轮的齿数为 m=3 , 33 32z m=2.5。 33 25z i）确定传动轴 34,35 的位置，配轴 34 与主轴 18 连接的是齿轮。用上述(c)同 34 18 z z 样的方法，得齿轮的齿数为 m=