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曲轴润滑油孔 495曲轴零件工艺 钻润滑油孔夹具及专用机床设计 +CAD图纸 设计曲轴润滑油孔 曲轴工艺设计及钻 油孔夹具设计 专用机床设计含说明书 工艺及夹具设计 张CAD图纸 工艺及孔夹具

资源描述：

摘要：本设计介绍了495曲轴零件工艺、钻润滑油孔夹具及专用机床的设计，其中包含了零件加工工艺的确定，设计中首先要了解工件的加工工艺路线及工序的计算，确定钻润滑油孔主轴的直径，初步选用电机型号及机床各部分部件。编制三图一卡（被加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图，机床生产率计算卡）。在多轴箱设计中，确定传动系统，计算主轴坐标，传动部件的校核及主轴箱的总图绘制。

本设计将钻孔工装实现了通用化，从而降低了机器成本，而且节省了加工时间，提高了工作生产效率。

关键词： 曲轴；专业机床；多轴箱；工装  

内容简介：

曲轴机械加工工艺过程卡片零件图号 零件名称495曲轴材 料 牌 号QT-60-2毛 坯 种 类铸铁工序号工序名称工序内容设 备工 艺 装 备1铸铸造，清理2热处理正火3锯式样4车车曲轴两端面钻中心孔CA6140三爪卡盘、游标卡尺、中心钻钻头5车粗车主轴颈右端并倒角CA6140三爪卡盘、游标卡尺、外圆车刀6车粗车主轴颈左端并倒角CA6140两顶尖、游标卡尺、90度车刀7车半精车主轴颈右端CA6140两顶尖、游标卡尺、90度车刀8车半精车主轴颈左端CA6140两顶尖、游标卡尺、90度车刀9车钻主轴颈右端CA6140两顶尖、游标卡尺、10车粗车、精车主轴颈右端面CA6140两顶尖、游标卡尺、内孔车刀11车钻、攻M14X4.5螺纹孔底孔10.5，攻M14牙CA6140两顶尖、游标卡尺、12车粗车连杆轴颈切第一、二侧板特种多刀车床偏心分度卡盘、游标卡尺、90度车刀13车粗车连杆轴颈切第三、四侧板特种多刀车床偏心分度卡盘、游标卡尺、90度车刀14车粗车连杆轴颈切第五、六侧板特种多刀车床偏心分度卡盘、游标卡尺、90度车刀15车粗车连杆轴颈切第七、八侧板特种多刀车床偏心分度卡盘、游标卡尺、90度车刀16铣粗铣各连杆上、下及前、后端铣床V形块、游标卡尺、铣刀17钻在各个侧板及主轴颈上钻油孔专用钻床专用夹具、游标卡尺、6钻头18钻钻、攻主轴颈右端面6-M12X1.25螺纹孔底孔，攻M12X1.25牙普通立式钻床专用钻孔夹具19铣在主轴颈左端粗铣键槽铣床V形块、游标卡尺、铣刀20校直校直压床21热处理淬火22去毛刺在所有侧面去除机械加工所留下的毛刺辊道上23清理并吹净在乳化液中清洗顶尖和油孔保证没有赃物并吹净清洗机上24检验检验以上加工尺寸检验台上25修正中心孔修正中心孔26磨磨削主轴颈右端外圆磨床两顶尖、卡规、千分尺、砂轮27磨磨削主轴颈左端外圆磨床两顶尖、卡规、千分尺、砂轮28磨磨削连杆轴颈第一、二侧板外圆磨床偏心分度卡盘、卡规、千分尺、砂轮29磨磨削连杆轴颈第一、二侧板外圆磨床偏心分度卡盘、卡规、千分尺、砂轮30磨磨削连杆轴颈第一、二侧板外圆磨床偏心分度卡盘、卡规、千分尺、砂轮31磨磨削连杆轴颈第一、二侧板外圆磨床偏心分度卡盘、卡规、千分尺、砂轮32磨磨削各连杆上、下及前、后端外圆磨床V形块、游标卡尺、砂轮33去毛刺吹净在所有孔口处抛光棱边在主轴颈、连杆轴颈上去毛刺并吹净辊道上34检验检验检验台上35动平衡曲轴动平衡量每端不大于120g.cm n=600r/min动平衡机上36去除不平衡量去除不平衡量立式钻床、立式铣床V形块37校直校直液压床上38终检终检检验台上签 字设计（日 期）校 对（日期）审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 4 XX学院学士学位论文（设计） 题目 495曲轴零件工艺、钻润滑油孔夹具及专用机床设计495曲轴零件工艺、钻润滑油孔夹具及专用机床设计 摘要：本设计介绍了495曲轴零件工艺、钻润滑油孔夹具及专用机床的设计，其中包含了零件加工工艺的确定，设计中首先要了解工件的加工工艺路线及工序的计算，确定钻润滑油孔主轴的直径，初步选用电机型号及机床各部分部件。编制三图一卡（被加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图，机床生产率计算卡）。在多轴箱设计中，确定传动系统，计算主轴坐标，传动部件的校核及主轴箱的总图绘制。本设计将钻孔工装实现了通用化，从而降低了机器成本，而且节省了加工时间，提高了工作生产效率。关键词： 曲轴；专业机床；多轴箱；工装 The 495 part process, the crankshaft design of lubricating oil hole drilling fixture and special purpose machine Specialty： Student Number： Student： Supervisor：Abstract：The design on the Lidao Biansuchilun Box axlebox more than the design, which includes parts fthe processing technology of identification, design is first necessary to understand the workpiece intheprocessing line and process of calculation to determine Tapping the spindle diameter, the initial choice ofmotor Model and some parts of the machine. Figure 1 of the three cards (the processing parts process map,diagram processing, machine tools Contact size map, machine tool productivity calculation card). Inmulti-axle box design, drive system established to calculate coordinates spindle, transmission parts of the spindlebox and check the total mapping. This design will be drilling, tapping combination of the two as one and reduce the cost of machinery, processing and save time, improve the work efficiency of production. Key words：Machine manufacture,;Crankshaft,;Processing craft, Fixture;tool box 目 录 绪论1 1. 组合机床概述12. 495曲轴零件工艺分析5 2.1 被加工零件的功用5 2.2 编制工艺规程及分析5 2.2.1 被加工零件的技术要求5 2.2.2 毛坯的选用6 2.3 零件加工工艺路线的拟定7 2.3.1 定位基准的选择8 2.3.1.1 粗基准的选择8 2.3.1.2 精基准的选择8 2.4 制定工艺路线102.5 零件技术条件分析10 2.6 初步拟定工艺规程10 2.7 所用设备及工艺装备10 2.8 切削用量的确定10 3. 钻孔组合机床的结构设计113.1 组合机床的配置形式的选择113.2 动力部件的选择11 4. 绘制“三图一卡”16 4.1 绘制被加工零件工序图16 4.2 绘制被加工零件加工示意图16 4.3 机床联系尺寸图的绘制18 4.4 专用机床生产率计算卡的编制18 4.4.1 生产率的计算18 4.4.2 编写生产率计算卡20 5. 组合机床钻润滑油孔多轴箱设计215.1 钻孔概述215.2.1 内容及注意事项215.2.2 主轴外伸尺寸及切削用量225.3 主轴齿轮的确定及计算 225.3.1 主轴形式和直径，齿轮模数的确定225.3.2 多轴箱所需动力计算235.4 多轴箱的传动设计245.4.1 对多轴箱的传动系统的一般要求255.4.2 拟订多轴箱传动系统的方法25 5.5 对传动零件进行校核255.5.1 轴的挍核265.5.2 齿轮的挍核275.6 钻润滑油孔夹具的设计285.6.1 钻孔靠模机构及卡头295.6.2 钻孔装置305.6.3 钻孔行程的控制30 6. 结论31附录32参考文献33致谢34II 绪论1 组合机床概述 本设计是对495曲轴零件钻孔的专用机床总体及钻孔多轴箱设计。通过本次设计掌握组合机床的工作原理，设计方法和了解组合机床的发展史及未来的发展前景。动力箱 、各种工艺切削头和动力滑台是组合机床完成切削主运动或进给运动的动力部件，是组合机床通用部件中最基本的部件。其中还有能同时完成切削主运动和进给运动的动力头。而只能完成进给运动的动力部件称为动力滑台。固定在动力箱上的主轴箱是用来布置切削主轴，并把动力箱输出轴的旋转运动传递给各主轴的切削刀具。由于各主轴的位置与具体被加工零件有关，因此主轴箱必须根据被加工零件进行设计。不能制造成完全通用的部件，但其中很多零件（如主轴、中间轴齿轮和箱体等）是通用的。组合机床在目前被广泛应用。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，它能够对工件进行多刀，多轴，多面，多工位同时加工。在组合机床上可以完成钻孔，钻孔，铰孔，车削，镗削，磨削及液压等工序。组合机床结构稳定，工作可靠，使用和维修方便，有可重新改装的优越性。其通用零部件可以多次重复使用。它可以同时从几个方向采用多把道具，对几个工件进加工，大大提高了生产率，而且他还具有设计制造周期短，占地面积小等特点。所以组合机床越来越广泛的被广泛的被应用到各行各业。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。组合机床的通用部件有：床身（侧底座）、底座（包括中间底座和立柱底座）、立柱、动力箱、动力滑台、各种工艺切削头等。对于一些按顺序加工的多工位组合机床，还具有移动工作台和回转工作台。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。图1-1为各种组合机床配置方案示意图1 图1-1各种组合机床配置方案示意图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、切削内外钻孔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。美国组合机床（其包括内容与我国比较接近）的产值在金切机床产值中占的比例较高，大多数年份都在20%以上，表明美国组合机床行业是比较发达的。从单台（条）的平均价值金额看，美国较高，表明美国组合机床自动线的产量较多。意、法两国组合机床的产量和产值虽然较少，但其在金切机床年产值中的比例却高于德国和日本，表明这两国重视组合机床的生产。美国组合机床的常量很少，所占比例较低，未受重视。表1-1美国金属切削机床市场情况及预测2 495曲轴零件工艺分析 2.1 被加工零件的功用495曲轴零件是机械制造中加工工序较多，劳动量较大的，精度要求高的典型零件。曲轴是柴油发动机的重要零件。它的作用是把活塞的往复直线运动变成旋转运动，将作用在活塞上的气体压力变成扭矩，用来驱动工作机械和柴油发动机各辅助系统进行工作。曲轴在工作时承受着不断变化的压力、惯性力和它们的力矩作用，因此要求曲轴的强度高、刚度大、耐磨性好、轴颈表面加工尺寸精确。 2.2 编制工艺规程及分析 2.2.1 被加工零件的技术要求 曲轴一般是由自由端、功率输出端和若干个曲拐组成。曲拐由主轴颈、连杆轴颈和曲柄组成。如零件图所示，该曲轴是整体式曲轴，有四个拐。曲轴的工艺特点是：结构复杂，加工的尺寸精度、形位精度和表面质量要求高，刚性差，属于易弯曲变形的异性轴类零件。曲轴的主要加工表面有：主轴颈、连杆轴颈等。 2.2.3 毛坯的选用机械零件常用的毛坯主要有铸件、锻件、焊接件、各种型材及板料等。选择毛坯要综合考虑零件材料及其力学性能、零件材料的工艺性、零件结构形状和尺寸、生产类型、工厂生产条件。曲轴工作时要承受很大的转矩及变形弯曲应力，容易产生扭转、折断及轴颈磨损，要求材料应有较高的强度、冲击韧度、抗疲劳强度和耐磨性，球墨铸铁能很好地满足上述要求。该零件为小批量生产，采用铸造毛坯。材料为QT600-2,经热处理消除内应力，调整硬度值到190-270HBS。 2.3 零件加工工艺路线的拟定 2.3.1 定位基准的选择机械加工的最初工序只能用工件毛坯上未加工的表面作为定位基准，这种定位基准成为粗基准。用已经加工过的表面作定位基准则成为精基准。在这定零件机械加工工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准定位把工件加工到设计要求，然后考虑选择怎样的粗基准定位，把用作精基准的表面加工出来。 2.3.1.1粗基准的选择粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工面之间的位置要求及合理分配加工面的余量。同时要为后续工序提供精基准。具体有以下原则：为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选择非加工面为粗基准;为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准；粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许使用一次；做粗基准的表面应平整光洁，以使工件定位稳定可靠，加紧方便。曲轴也是属于轴类零件，以外圆做为粗基准，可分别以主轴颈和连杆轴颈作为粗基准。 2.3.1.2精基准的选择精基准选择时应能保证加工精度和装夹可靠方便，有以下原则：基准重合原则；基准同一原则；自为基准原则；互为基准原则；保证工件定位准确、加紧可靠、操作方便的原则。精基准的选择主要考虑基准重合的问题。当设计基准与工序不重合时，应进行尺寸换算。 2.4 制定工艺路线工艺路线是工艺规程设计的总体布局。其主要任务是选择零件表面的加工方法、确定加工顺序、划分加工阶段。根据工艺路线，可以选择各工序的工艺基准，确定工序尺寸、设备、工装、切削用量和时间定额等。在拟定工艺路线时应从实际情况出发，充分考虑应用各种新工艺、新技术的可行性和经济性。机械加工工序的安排原则概括为十六字诀：基准先行，先主后次，先粗后精，先面后孔。在零件切削加工工艺过程中，首先要安排加工加准面的工序。作为精基准表面，一般都安排在第一道工序进行加工，以便后续工序利用该基准定位加工其它表面。其次安排加工主要表面，至于次要表面则可在主要表面加工后穿插进行加工。当零件需要分阶段加工时，即先进行粗加工，在进行半精加工，最后进行精加工和光整加工。总之表面粗糙度值最低的表面和最终加工工序必须安排在最后加工，尽量避免磕碰高光洁的表面。所有机械零件的切削加工总是先加工出平面，然后再加工内孔。热处理工序的安排：预备热处理的目的是改善加工性能，为最终热处理做好准备和消除残余应力，如正火、退火和时效处理。最终热处理的目的是提高力学性能，如调质、淬火、渗碳淬火、渗氮等。调质、淬火、渗碳淬火安排在半精加工之后，精加工之前进行，以便在精加工磨削时纠正热处理变形。辅助工序的安排：辅助工序主要包括检验、去毛刺、清洗、涂防锈油等。检验工序是主要的辅助工序，重要零件粗加工或半精加工后，重要工序加工之前，零件外送车间加工之前，零件全部加工结束之后都要检验。去毛刺也是不可缺少的工序，在成批生产中，对于车削回转表面的毛刺均由车工去除；对于刨、铣、磨、钻等表面毛刺均由钳工去除。 2.5零件技术条件分析（1）主轴颈110 尺寸公差等级IT6，表面粗糙度Ra为0.63m，圆柱度误差为0.011。（2）连杆轴颈110 尺寸公差等级为IT7，表面粗糙度Ra为0.8m，圆柱度误差为0.011。（3）位置精度：主轴颈与连杆轴颈平行度误差为0.02，主轴颈的同轴度误差为0.02。 2.6 初步拟定工艺规程 工艺规程：把工艺过程的操作方法按一定的格式用文件的形式规定下来。拟订的加工工艺:曲轴机械加工工艺过程卡片零件图号 零件名称495曲轴材 料 牌 号QT-60-2毛 坯 种 类铸铁工序号工序名称工序内容设 备工 艺 装 备1铸铸造，清理2热处理正火3锯式样4车车曲轴两端面钻中心孔CA6140三爪卡盘、游标卡尺、中心钻钻头5车粗车主轴颈右端并倒角CA6140三爪卡盘、游标卡尺、外圆车刀6车粗车主轴颈左端并倒角CA6140两顶尖、游标卡尺、90度车刀7车半精车主轴颈右端CA6140两顶尖、游标卡尺、90度车刀8车半精车主轴颈左端CA6140两顶尖、游标卡尺、90度车刀9车钻主轴颈右端CA6140两顶尖、游标卡尺、10车粗车、精车主轴颈右端面CA6140两顶尖、游标卡尺、内孔车刀11车钻、攻M14X4.5螺纹孔底孔10.5，攻M14牙CA6140两顶尖、游标卡尺、12车粗车连杆轴颈切第一、二侧板特种多刀车床偏心分度卡盘、游标卡尺、90度车刀13车粗车连杆轴颈切第三、四侧板特种多刀车床偏心分度卡盘、游标卡尺、90度车刀14车粗车连杆轴颈切第五、六侧板特种多刀车床偏心分度卡盘、游标卡尺、90度车刀15车粗车连杆轴颈切第七、八侧板特种多刀车床偏心分度卡盘、游标卡尺、90度车刀16铣粗铣各连杆上、下及前、后端铣床V形块、游标卡尺、铣刀17钻在各个侧板及主轴颈上钻油孔专用钻床专用夹具、游标卡尺、6钻头18钻钻、攻主轴颈右端面6-M12X1.25螺纹孔底孔，攻M12X1.25牙普通立式钻床专用钻孔夹具19铣在主轴颈左端粗铣键槽铣床V形块、游标卡尺、铣刀20校直校直压床21热处理淬火22去毛刺在所有侧面去除机械加工所留下的毛刺辊道上23清理并吹净在乳化液中清洗顶尖和油孔保证没有赃物并吹净清洗机上24检验检验以上加工尺寸检验台上25修正中心孔修正中心孔26磨磨削主轴颈右端外圆磨床两顶尖、卡规、千分尺、砂轮27磨磨削主轴颈左端外圆磨床两顶尖、卡规、千分尺、砂轮28磨磨削连杆轴颈第一、二侧板外圆磨床偏心分度卡盘、卡规、千分尺、砂轮29磨磨削连杆轴颈第一、二侧板外圆磨床偏心分度卡盘、卡规、千分尺、砂轮30磨磨削连杆轴颈第一、二侧板外圆磨床偏心分度卡盘、卡规、千分尺、砂轮31磨磨削连杆轴颈第一、二侧板外圆磨床偏心分度卡盘、卡规、千分尺、砂轮32磨磨削各连杆上、下及前、后端外圆磨床V形块、游标卡尺、砂轮33去毛刺吹净在所有孔口处抛光棱边在主轴颈、连杆轴颈上去毛刺并吹净辊道上34检验检验检验台上35动平衡曲轴动平衡量每端不大于120g.cm n=600r/min动平衡机上36去除不平衡量去除不平衡量立式钻床、立式铣床V形块37校直校直液压床上38终检终检检验台上签 字设计（日 期）校 对（日期）审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 2.7所用设备及工艺装备设备：CA6140、立式铣床、卧式双面中心钻床、特种多刀车床、摇臂钻床、攻钻孔机床、液压床、辊道、清洗机、检验台、外圆磨床、动平衡机。夹具：顶尖、V形块、偏心卡盘分度夹具、钻直孔专用夹具、钻斜孔专用夹具。刀具：90度车刀、R3圆弧车刀、铣刀、10、20钻头、砂轮、切断刀。量具：千分尺、游标卡尺、专用卡规 2.8切削用量的确定（1）车曲轴两端面并从两面钻中心孔：背吃刀量:a=5 由参考文献2表8-3得：f=0.5mm/r,由2表8-4得v=40m/min则n=318v/d=31840/115=110r/min（2）粗车主轴颈右端并倒角：背吃刀量：a=2.6, 由参考文献2表8-3得:f=0.6由2表8-6查得v=120m/min则n=318v/d=318x120/112.4=339.5=340r/min（3）粗车主轴颈左端并倒角：背吃刀量：a=2.6由2表8-3得：f=0.6mm/r由2表8-6得：v=120m/min则n=318v/d=318120/112.4=339.5=340r/min（4）半精车主轴颈右端时：背吃刀量：（刀尖圆弧半径取0.5）a=2由2表8-5得f=0.1mm/r由2表8-6得v=180m/min则n=318v/d=318180/110.4=519r/min（5）半精车主轴颈左端时：背吃刀量：a=2由2表8-5得f=0.1mm/r由2表8-6得v=180m/min则n=318v/d=318180/110.4=519r/min（6）粗车连杆轴颈，切第一、二侧板并倒角背吃刀量：a=4.6由2表8-3得f=0.6mm/r由2表8-6得v=120m/min则n=318v/d=318120/110.4=346r/min（7）粗铣连杆上、下端及前、后端：背吃刀量:a=4.5由2表8-18得f=0.25mm/r由2表8-20得硬质合金铣刀铣削灰铸铁时v=48m/min则选择主轴转速为n=150r/min（8）在第一侧板钻油孔，在主轴颈左端钻油孔：背吃刀量：a=220由2表8-10得f=0.5mm/r由2表8-12得v=21m/min则n=318v/d=318x21/20=334r/min（9）在主轴颈右端粗铣键槽：背吃刀量：a=9.7由2表8-20得f=0.05mm/z由2表8-21得v=25m/min 则n=318v/d=318x49/105=149r/min（10）磨削主轴颈右端：背吃刀量：a=0.4 由2表8-25得f=0.4mm/r v=60m/minn=1350r/min（11）磨削主轴颈左端：背吃刀量：a=0.4 由2表8-25得f=0.4mm/r v=60m/min则n =1350r/min（12）磨削连杆轴颈第一、二侧板背吃刀量：a=0.4由2表8-28得f=0.016mm/r v=30m/min 则n =995r/min （13）磨削连杆上、下端：背吃刀量：a=0.5由2表8-28得f=0.016mm/r v=30m/min 则n =995r/min（14）扩孔32背吃刀量：a=45由2表8-13得f=1mm/r v=21m/min则n =318v/d=318x21/32=209r/min（15）磨削连杆轴颈：背吃刀量：a=0.4由2表8-25得f=0.4mm/r v=40m/min则n =1200r/min3 钻孔组合机床的结构设计 3.1 组合机床的配置形式的选择本设计是对曲轴零件钻润滑油孔的专用机床设计。根据495曲轴零件结构和大批量生产采用组合机床和可调手夹紧结构以便提高生产效率。 图3-1 机床总体布置图其总体布置如图31所示。 3.2 动力部件的选择动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台。已经确定为卧式双面齿轮传动组合机床，选用配套的动力箱驱动多轴箱钻孔主轴。动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率主要依据多轴箱所传递的切削功率来选用。 P （31） P 消耗主轴的切削功率总和 多轴箱的传动功率机床有多根主轴加工工件，故PP4 0.341.2kw传动功率加工黑色金属时取0.80.9，加工有色金属时取0.70.8；主轴传动复杂时取小值，反之取大值。故本设计取0.8。 P1.5kw据组合机床简明手册表539选用动力箱：1TD32IV 电动机型号Y100L-6,电动机功率1.5kw电动机转速n=940r/min,输出转速n=470r/min, L =320mm。 4 绘制“三图一卡” 4.1 绘制被加工零件工序图（1）作用：被加工零件工序图是根据制订的工艺方案，表示所设计的组合机床上完成的工艺内容，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，夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前的加工余量，毛坯或半成品情况的图样。除了设计研制合同外，它是专用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，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。（2）内容： 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。 本工序所使用的定位基准，夹压部位以及夹紧方向。 本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度和形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。 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。（3）技术要求 本机床加工前应保证：除方框内尺寸的所有尺寸； 两定位销为8级精度，表面粗糙度3.2mm。 本机床应保证：所加工中心位置度不大于0.5，并按最大实体原则要求；保证方框内尺寸。 4.2 绘制被加工零件加工示意图（1）作用：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。它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，绘制机床总联系尺寸图的主要依据；它是对机床总体布局和性能的原始要求；它也是调整机床和刀具所必需的重要技属文件。 （2）内容 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。 接杆（包括镗杆）、浮动卡头、导向装置钻孔靠模装置等结构尺寸。 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（3）加工示意图的绘制 刀具的选择原则首选标准刀具，为提高工序集中程度或满足精度要求，可以采用复合刀具；选择刀具应考虑工件材质加工精度，表面粗糙度，排屑及生产率等工艺要求。本道工序选择：标准细柄机用柄钻头M12作为刀具； M12： L=89mm l=29mm。 导向机构的选择：导向装置的作用是：保证刀具相对工件的正确位置；保证各刀具相互间的正确位置；提高刀具系统的支承刚性。选择导向机构为钻孔靠模机构。钻孔靠模装置用于同一方向纯钻孔工序。由钻孔多轴箱和钻孔靠模头组成。靠模螺母和靠模螺杆是经过磨制并精细研配的，因而螺孔加工精度较高。靠模结构简单，制造成本低，并能在一个钻孔装置上方便的攻制不同规格的钻孔，而且可各自选用合理的切削用量。（4）主轴、接杆结构确定主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴联接结构进行确定。主轴轴颈及轴端尺寸主要取决于进给抗力和主轴刀具系统结构。 主轴直径查表3-5，4-2由钻孔直径M12可得D/d1=40/20, 主轴直径25mm，钻孔靠模机构规格代号3，主轴外伸尺寸L=120mm。 接杆的选择除刚性主轴外，专用机床主轴与刀具间常用接杆连接，因多轴箱各主轴的外伸长度和刀具长度都为定值，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，须采用轴向可调整的接杆来调整各轴的轴向长度，以满足同时加工完成各孔的要求。（5） 切削用量的选择组合机床上钻孔，是主轴系统带动钻头实现主运动和进给运动，即主轴进给速度 V(mm/min)为： Vnf （42）n 转速m/minf 每转进给量mm/minV2001.75350mm/min 4.3 机床联系尺寸图的绘制（1） 机床联系尺寸图的作用 机床联系尺寸图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通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，相互联系，运动关系和操作方位的总体布局图。它用以检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适。 它为多主轴箱。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。（2）机床联系尺寸图的作用 机床联系尺寸图表示了机床的结构形式。 机床联系尺寸图表示了所选动力部件，配套部件型号及规格。 机床联系尺寸图反映部件间的动态和静态的联系尺寸。 机床联系尺寸图反映专用部件的外形尺寸。 机床联系尺寸图反映主要动力的型号，功率，转速。 机床联系尺寸图反映总行程。 机床联系尺寸图表示部件的分组及编号。 4.4 专用机床生产率计算卡的编制 4.4.1 生产率的计算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效率的重要依据。（1）理想生产率Q理想生产率是指完成年生产纲领A（包括废品率）所要求的机床生产率。 Q=A/T （44）Q 理想生产率 A 年生产纲领 T 全年工时总数一般情况下，单班制T取2350h,两班制取4600h，A=59000。本设计取为单班制T2350h。计算得出 Q=25.1件/小时（2）实际生产率实际生产率Q1是指所设计机床每小时实际可生产的零件数量。 即 Q1=60/T单 T单=t切 T单生产一个零件所需时间（min） T单=t切+t辅=（L1V+t停）+（L快进+L快退）/VF r +t移+t装 （45）L1 刀具工作进给长度（mm）V 刀具工作进给速度 (mm/min)t停 滑台在死挡铁上停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋 转5-10转所需时间 (min)L快进，L快退 动力头快进和快退行程长度 (mm)VFr 动力部件快进行程速度，用机械动力部件时取5-6m/min，用液压动力部件时取3-10m/min (m/min)t移工作台进行一次工位转换时间，一般取0.1min (min)t装 工件装卸时间，通常取0.5-1.5min (min) 本设计是和组合钻床作为同一道工序，工件不拆卸用移动滑台来转换工位。故计算生产率计算卡需考虑两者的情况。 钻孔用时取L1=70mm, V =117mm/min, t停=1s=0.01min, L快进=110mm, L快退=180mm,VFr =10m/min, t移=0.1min, t装=0.5minT=1.247min/件机床负荷率当Q1Q时，机床负荷率为二者之比即= Q/ Q1，=25.1/30.472=82.25组合机床负荷率一般为0.750.90，自动线负荷率为0.60.7。由此计算得出实际生产率满足理想生产率的要求。 4.4.2 编写生产率计算卡编写生产率计算卡（见附录）5 组合机床钻孔多轴箱设计 5.1 钻孔概述在组合机床上钻孔，根据工件加工部位分布情况和工艺要求，常有钻孔动力头钻孔、钻孔靠模装置钻孔和活动钻孔模板钻孔三种方法。钻孔动力头用于同一方向纯钻孔工序。利用丝杠进给，钻孔行程较大，结构复杂，传动加工直孔精度较低（一般低于7H级）目前极少应用。钻孔靠模装置用于同一方向纯钻孔工序。 由钻孔主轴箱和钻孔靠模头组成。靠模螺母和靠模螺杆是经过磨制并精细研配的，因而直孔加工精度较高。靠模装置结构简单，制造成本低，并能在一个钻孔装置上方便地钻削不同规格的孔，且可各自选用合理的切削用量，目前应用很广泛。 5.2 绘制多轴箱设计原始依据图该图是根据“三图一卡”绘制的。 5.2.1 内容及注意事项（1） .绘制多轴箱外形图，并标注轮廓尺寸及动力箱驱动轴的相对位置尺寸。（2） 根据机床联系尺寸图，加工示意图，标注所有主轴位置尺寸及工件与主轴，主轴与主轴的相关位置尺寸。在绘制主轴位置时，要特别注意：主轴和被加工零件是面对面安放的，因此，多轴箱主视图上的水平方向与零件工序图上的水平方向尺寸正好相反；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，应根据多轴箱与加工零件的相对位置找出同一基准，并标出其相对位置关系尺寸，然后根据零件分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（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其性能参数图51所示为双面卧式钻孔组合机床左多轴箱设计原始依据图 图51双面卧式钻孔组合机床多轴箱设计原始依据图被加工零件名称：495曲轴零件 5.2.2 主轴外伸尺寸及切削用量主轴外伸尺寸及切削用量如表51所示表51 主轴外伸尺寸及切削用量轴号主轴外伸尺寸切削用量备注D/d（mm）L (mm)工序内容n(r/min)v (m/min)f(mm/r)1440/20120钻润滑油孔2007.541.75 5.3 主轴齿轮的确定及计算 5.3.1 主轴形式和直径，齿轮模数的确定（1） 主轴的形式和直径，主要取决于工艺方案，刀具主轴连接结构，刀具的进给力和切削转矩，通常钻孔的主轴有两种： 前后支撑均为圆珠滚子轴承主轴。 前后支撑均为推力球轴承和无内环滚针轴承的主轴。在本次设计中，考虑到加工方法和零件的具体结构，我们采用支承形式：前后均为圆锥滚子轴承的主轴 ，主轴的外伸长度为120mm的长主轴。径向力、轴向力由一对圆锥滚子轴承来承担。 （2） 主轴直径的确定：根据有前面计算求得的数据：攻润滑油孔时：T=14.6Nm又考虑到尽量避免选用直径为15mm的主轴。所以选直径为25mm的主轴。齿轮模数的估算可按公式估算，也可用类比法确定。公式估算：即： m （51）P 齿轮所传递的功率（kw）Z 对啮合齿轮中的小齿轮数N 小齿轮的转速（r/min）由前面已知：P=0.3kw ; Z=24（主轴上的小齿轮）; n=200r/min（主轴转速）我们应选择转速较低，齿数最小的齿轮估算：m=1.2但是在设计过程中，由于主轴转速的要求和被加工零件孔的位置在结构上的限制；但是处于对整体方按的考虑，我们选择主轴上齿轮模数为3，用提高材质和齿轮热处理的方法来提高小齿轮的强度。 5.3.2 多轴箱所需动力计算多轴箱动力的计算包括多轴箱所需的功率和进给力两项传动系统确定之后，可按下列方法计算：多轴箱所需功率的计算 P多轴箱 = P切削+P空转+P损失= （52）P切削 切削功率（kw）P空转 空转功率（kw）P损失 与负荷成正比的功率损失，单位：kw由前面的计算得：切削功率为：钻润滑油孔：N切=0.3kw P切削4N切=40.31.2查表4-6得：P空转（用插值法求得）钻润滑油孔：N空转=0.022kw P空转 =0.0224 =0.088kw损失功率：选择功率损失最大的主轴计算，主轴1，2，3，4每根轴所传递的功率相每根轴上的损失功率可按其所传递功率的1取值。Pi = 0.310.003kw则功率损失为：P损失 =0.0034 =0.012kwP多轴箱 = P切削+P空转+P损 = 1.2+0.088+0.012 =1.3kw 所以所选择的电机参数满足该机床的要求。 5.4 多轴箱的传动设计多轴箱的传动设计就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，把驱动轴和各主轴连接起来，使主轴获得预定的转速和转向。 5.4.1 对多轴箱的传动系统的一般要求（1）在保证主轴的强度，刚度、转速和转向的条件下力求使传动轴和齿轮规格，数量最少。（2）尽量不用主轴带主轴的方案，以免增加主轴负荷，影响加工质量。（3）为使结构紧凑，多轴箱内齿轮副的传动比一般要大于1/2，后盖内齿轮传动比允许取1/31/3.5，尽量避免升速传动。当驱动轴转速较低时允许先升速后在降速，使传动链前面的轴、齿轮转距较小，结构紧凑，但空转损失功率随之增加，故要求升速传动比小于等于2；为使轴上的齿轮不过大，最后一级通常采用升速传动。（4） 用于粗加工的主轴齿轮，尽可能设置在第一排，以减少主轴的扭转变形，（5） 多轴箱内具有粗精加工主轴时，最好从动力箱驱动齿轮开始，就分两条路线传动，以免影响加工精度 5.4.2 拟订多轴箱传动系统的方法将全部主轴的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，然后根据以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，最后用合拢传动轴与动力箱驱动轴连接起来。（1） 确定主轴分布类型将主轴划分为各种分布类型，被加工零件上加工孔的位置是多种多样的，但大致可规纳为：同心圆分布、直线分布和任意分布三种类型。本设计为直线分布和同心圆分布相结合。同心圆分布：可在同心圆处分别设置中心传动轴，由其上一个或两个齿轮来带动各主轴，直线分布：可在两主轴中心连线的垂直平分线上设置传动轴，由其上一个或几个齿轮来带动。直线分布：可在同心圆处分别设置中心传动轴，其上的一个或几个（不同排数）齿轮来带动各主轴。（2）确定驱动转速，转向及在主轴箱上的位置 驱动轴的转速按动力箱型号选定；当采用动力滑台时，驱动轴旋转方向可任意选择。查动力部件：动力箱的参数可知：TD32的驱动轴转速为：470 r/min转向根据主轴转向定为：面向动力箱方向顺逆均可，再由动力箱和主轴上的联系尺寸可知，驱动轴到主轴底部的尺寸是124.5mm，驱动轴布置在多轴箱宽度方向的中心位置。用最少的传动轴及齿轮副把驱动轴和各轴连接起来。齿轮传动：用最少的传动轴及齿轮副把驱动轴和各主轴连接起来。在多轴箱设计原始依据图中确定各主轴的位置、转速和转向的基础上，首先分析轴的位置，拟定传动方案，选定齿轮模数（估算或类比），在通过“计算、作图和多次试凑”相结合的方法，确定齿轮齿数和中间传动轴的位置及转速。 齿轮齿数 传动轴转速的计算公式： = （53） A= （54） （55） （56） （57） Z 式中 u啮合齿轮传动比； Z、Z分别为主动轮和从动轮齿数； n、n分别为主动轮和从动轮转速，单位为r/min； A齿轮啮合中心距，单位为mm； m齿轮模数，单位为mm。 拟定传动路线把主轴2、3和1、4视为两组组同心圆主轴在圆心处设中心传动轴5、6；在传动轴5、6中心连线的垂直平分线上设中心传动轴7，轴7同时也对应在工件圆心上。图中主轴14为“树梢”，驱动轴O为“树根”，各分叉点为传动轴5、6、7、其中轴5、6为中心传动轴，轴7为合拢轴。各轴间的传动副为“树枝”，箭头表示运动传递方向（路线）。其传动路线如图 52图52 四孔钻孔多轴箱传动树形图 驱动轴 O 7轴5轴主轴23 驱动轴 O 7轴6轴主轴14 表52 各传动齿轮的齿数及各项指标传动路线主动齿轮从动齿轮中心距齿（速）比所在排齿轮模数驱动轴07轴24311161/1.2947轴5轴172461.51/1.4137轴6轴172461.51/1.4135轴2，3轴202567.51/1.2536轴1，4轴202567.51/1.253手柄轴8-7轴23301061/1.304注：n=200r/min （3） 对传动系统的要求及确定手柄轴和油泵粗估传动轴的轴径为30mm，其中7轴上 的扭矩较大，轴径选为30mm，支承形式为采用圆锥滚子轴承。传动轴的齿轮尽量放在第排，但是考虑到全放在第一排齿轮太密，且有干涉情况，因此按组合机床简明手册图77选用传动轴齿轮布置。润滑泵采用R121A叶片泵，油泵供油至分油器，经油管分送到各润滑点，油泵放在箱体前臂上，考虑到泵轴应尽量靠近油池，而又不要太低，免得搅油损失过大，所以应考虑用驱动轴O带动油泵轴，传动齿轮放在第排，以便维修。取油泵轴齿轮齿数为21,则两轴中心距为（21+24）4/2=90。手柄轴安放位置应尽量避开主轴，而且靠近工人操作面，其高度应以便于工人操作为准，手柄轴应有较宽敞的空间以便于操纵，同时，手柄轴的转速应较高，扳动手柄时才能省力，故此，考率用传动轴7带动手柄轴,手柄轴齿轮齿数取23模数为4，轴7齿数为30，齿轮啮合在。设计中由于受到具体结构的限制 ，实际中心距不等于根据齿轮数和所求得计算的中心距，采用了变位齿轮传动。 5.5 对传动零件进行校核校核传动件以保证多轴箱能够正常工作，保证生产顺利进行。 5.5.1 轴的挍核 验算传动轴的直径选择两根轴进行强度校核5轴：轴径30mm，经排齿轮传动后，带动2根主轴，该轴带的主轴较多，传动轴中传动比较大，所受的转距较大 M=M1 i1+M2 i2+Mn i (58) M 传动轴所承受的总转矩Mn 作用在几个主轴上的转矩in 传动轴至第n个主轴之间的传动比。4根主轴，M2= M3 i2= i3M总=214.620/25=23.36Nm查组合机床简明手册表34 得 DB （59） B 系数 （传动轴B取5.2，刚性主轴B取7.3） D 轴的直径 M 轴所传递的转距 D=5.220.33mmD=30mm =1/2(度/米) M=56Nm满足直径为30mm的传动轴所能承受的转矩，即直径为30mm传动轴满足强度条件。7轴：轴径为30mm，经第排齿轮传动后，带动2跟带动主轴的转动轴，而且传动轴转矩较大，故其相应的转矩也大，所以应对其进行强度校核。M=223.3617/2430.093Nm据公式（415）得： D=21.66mmD=30mm =1/2(度/米) M=56Nm满足直径为30mm的传动轴所能承受的转矩，即直径为30mm的传动轴满足强度条件。 5.5.2 齿轮的挍核验算主轴箱中齿轮强度应选择相同模数受力载荷最大，齿数最小的齿轮进行弯曲应力和接触应力验算。一般对高速传动的齿轮验算齿面接触应力，对低速传动的齿轮验算齿根弯曲应力。传动轴7小齿轮传递功率较大，模数较小，Z=17,转速为364r/min,故对其进行强度校核因其工作强度较大故选用45号表面淬火钢。（1）弯曲强度校核 F= (5-10) 圆周力(kg)b 齿宽（mm） K=KAKVKK (5-11)K (载荷系数)KA 1.00 (使用系数)KV 1.05 (动载荷系数)K 1.2 (齿间载荷分配系数)K 1.162 (齿向载荷分布系数) K=1.464F2T/d=230.0931000/51=1180.12N T 主动轮上的扭矩（kg/mm）d 小齿轮节圆直径(mm)查机械设计表10-5得 Y=1.52 弯曲强度重合度系数 Y=2.97 齿形系数 =240MPa 查简明手册图7-6可得：b=24mm。则1.4641180.121.522.91/243=107.23 MPa 小齿轮的弯曲强度合格。（2）疲劳强度校核 2.5Z (5-12)K 使用系数Z189.8弹性系数F1180.12Nbd=2451=1224 mmu+1/u=2.412 K= KA KVKK （5-13） KA 1.00 (使用系数)KV 1.05 (动载荷系数)K 1.0(齿间载荷分布系数)K 1.112（齿向载荷分布系数） K=1.01.051.01.112=1.22 2.5799.24MPa =800MPa 故小齿轮疲劳强度合格。 5.6 钻孔装置的设计在组合机床上钻孔，根据工件部位分布情况和工艺要求，通常有钻孔动力头钻孔，钻孔靠模装置钻孔和活动钻孔模板钻孔三种方法。本设计根据加工情况已定为用靠模装置钻孔。 5.6.1 钻孔靠模机构及卡头普通车床上车削罗纹时，主动运动与进给运动之间保持着严格的运动关系。组合机床上钻孔，是有主轴系统带动钻头实现主运动和进给运动，即钻孔锥每转一转的同时，钻头向前进给一个螺距P丝,当钻头攻入螺孔12个扣之后，钻头便自行引进，主运动和进给运动之间严格的相对运动关系由钻头自身保证（即P丝Pl）。钻头每转进给量（螺距）与靠模螺母或与整个多轴箱进给量的差异由钻孔靠模机构补偿。钻孔主轴系统的主运动由多轴箱主轴传动。进给运动是通过钻孔机构来实现，用来组成钻孔靠模装置的钻孔机构称为第类钻孔靠模。第类钻孔靠模装置必须与钻孔卡头配套使用。本设计已选用第类钻孔靠模装置及选用与之相配套的卡头。 5.6.2 钻孔装置钻孔装置的结构图如图55所示。它由钻孔多轴箱7和钻孔靠模头5组成。钻孔靠模5实际上是一个加厚的多轴箱前盖，其上装有第类钻孔靠模。工作时，由电机经齿轮带动主轴6及靠模杆4（其前端装有钻孔卡头3、心杆2和钻头1）旋转并按自身的螺距P引进。电动机反转，靠模杆退回。其最大行程为60mm。钻孔装置在组合机床上有固定式、装在手动滑板上和装在滑台上三种安装方式。如果钻孔靠模的行程能满足加工的要求，工件的装卸和钻头的更换又很方便时，则可将钻孔装置安装在固定的侧底座上组成“固定式”的钻孔机床。如果靠模行程能满足工件的装卸的要求，但更换钻头的行程不够，则可将钻孔装置安装在手动滑板上，更换钻头时将滑板退后一段距离。如果靠模行程不能满足装卸工件的需要时，则应将钻孔装置安装在动力滑台上，机床工作时，滑台带着钻孔装置快速送进顶到死挡铁后，钻孔装置由电动机带动进行钻孔，待钻孔循环结束（钻头推出工件后），滑台快速退回原位。对于“固定式”的立式钻孔机床，可不必采用立柱，只要采用四根支杆将钻孔装置支撑在机床夹具的上方，以便简化机床的结构。 图56 钻孔装置机构示意图 1钻头 2心杆 3钻孔卡头 4靠模杆 5靠模头 6钻孔主轴 7钻孔多轴箱 5.6.3 钻孔行程的控制钻孔行程控制机构是组合机床的一个通用组件，用于控制钻孔工作循环。常用的有回转式或直线式。 （1） 回转式钻孔行程控制机构 回转式钻孔行程控制机构（详参阅组合机床简明手册图715），一般用于多轴钻孔。它可以设置在多轴箱左侧或右侧。其工作原理是：钻孔主轴做正向切削回转时，通过齿轮Z和Z传动（主轴与蜗杆之间可能不止一对齿轮），使蜗杆传动蜗轮引带动挡铁盘43回转。当钻孔钻到位后，盘43相应地转过一定的角度，盘43上的仅向挡铁压下反向行程开关，钻孔电机反转，即钻头反转退回至原位，盘43上的原位挡铁重新压下原位开关，使电动机及主轴停转，至此一个钻孔循环结束。若原位或反向开关失灵，互锁挡铁随即压下互锁开关（越位保护开关），使钻孔电动机断电，实现越极限保护。（2） 直线式钻孔行程控制机构直线式钻孔行程控制机构适用于单轴或多轴钻孔。钻孔主轴向前或向后运动时，通过带叉口的杠杆带动在多轴箱体侧的装有挡铁的轴一起移动，挡铁压下组合开关，使电动机反转或停止。在此机构上也可以设置原位和反向互锁开关起安全保护作用。本设计选用回转式钻孔行程控制机构。（3） 钻孔主轴的制动当钻头退回原位时电动机应能迅速的停止，以避免钻孔主轴靠模系统在电动机反转停止时惯性的影响，不致造成钻头破坏钻孔机构的原位状态。因此，一般钻孔主轴都要制动（转动惯量小、钻孔主轴少于8根的多轴箱可不采用）。常用的制动方式有制动电动机和电磁抱闸两种。直接制动电机可使钻孔多轴箱结构简单，制动效果好；电磁抱闸制动器结构复杂，其制动效果与制动轮速有关，即制动轮转速越高，其制动效果越好。 6 结论本设计详细介绍了495曲轴零件钻润滑油孔夹具及组合机床的设计，其中包含了零件加工工艺的确定，多轴箱的选用及多轴箱内部设计，设计中首先要了解工件的加工工艺路线，确定钻孔主轴的直径，从而计算出切削转矩及切削功率，由此初步确定主轴直径、初步选用电机型号及机床各部分部件。然而，由于设计时间仓促，经验不足，了解的理论知识太少，在设计过程中很多数据不知道如何去确定，比如在设计中选用接杆时，不知道如何去选择，不能确定其尺寸规格，也不知道如何去选择其型号，同时还有很多类似问题未能解决，所以该设计中有不足之处，但通过本次设计，使我掌握了组