【毕业设计论文】组合机床总体设计-组合机床总体设计【有对应的CAD图】

订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 目 录 第一章 引言 6 1.1 本课题提出的背景及意义 6 1 . 2 国内研究现状 6 1 . 3 本论文的主要内容 6 第二章 工艺方案的拟定7 2 . 1 梳棉机箱体结合件零件的工艺技术分析 7 2.2 定位分析、基准选取及制定工艺路线 8 第三章 钻夹具设计 1 1 3 . 1 梳棉机箱体结合件钻孔组合机床夹具分析 1 1 3 . 2 定位夹紧方案的确定 1 1 3 . 3 刀具选择及切削用量的选取 1 1 3.4 夹具体设计 1 3 第四章 组合机床总体设计 1 7 4.1 被加工零件工序图1 7 4.2 加工示意图1 8 4.3 机床联系尺寸图 4.4 机床分组 第五章 液压系统设计 5.1 液压压紧系统设计 5.2 钻削进给液压系统设计 第六章 多轴箱右主轴箱设计 6.1 引言 6.2 绘制多轴箱设计原始依据图 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 第七章 经济性分析 7 . 1 箱体结合件加工工艺的制定： 7.2 夹具定位加紧分析： 7.3 组合机床应用分析： 第八章 结论和展望 参 考 文 献 致谢 附件 主要符号表 符 号 单 位 意 义 M 牛.米 弯矩 F 牛 力 n 转每分 转速 Z 齿数 m 模数 d 毫米 直径 v 米每秒 速度 S 转每毫米 进给量 L 毫米 长度 P 千瓦 功率 T 牛.米 扭矩 q 升每分 流量 p 帕 压力 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 t 秒 时间 第一章 引言 1.1 本课题提出的背景和意义 梳棉机是棉纺工艺流程中的关键性机台, 被称为纺纱工艺的“心脏”设备。进入 九十年代，我国的梳棉机主要是在吸收国外先进技术的基础上进行研制，国内梳棉 机的科研力量比较薄弱，国外各公司先后推出了具有国际先进水平的梳棉机C 5 0 , C 5 1 , D K 7 6 0 , D K 7 8 8 , D K 8 0 3 , D K 9 0 3 , C X 4 0 0 , M K 5 等超高产梳棉机， 产量为5 0 - 1 2 0 k g t h o 2 0 0 4 年国外又推出了T C 0 3 , C 6 0 , M K 6 等超高产梳棉机。在消化吸收并结合我国研究 高产梳棉机的经验基础上，2 0 0 4 年中国纺机集团清梳机械事业部推出了J F W 1 2 0 1 , 2 0 2 型高产梳棉机， 可以被认为是我国的第四代梳棉机， 主要满足国产清梳联的要求。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 在第四代梳棉机生产过程中，先进的生产工艺和生产设备被引入。本文针对组合 机床在梳棉机制造过程中的应用现状，以梳棉机箱体结合件的加工为例，阐述了工 艺、工装、组合机床的设计过程及其与经济效益之间的关系。 1 . 2 国内研究现状 国内 曾 有 过以下记载: ( 1 ) 青岛纺机厂宫业全1 9 8 4 年主编的梳棉机现状及发 展前景一书介绍了八十年代以前国内外梳棉机的概况、现状及其发展趋势; ( 2 ) 由 山东纺织工程学会1 9 8 7 年编写的高产梳棉机研制工作组三十周年纪念专刊介绍 了工作组部分人员的一些研究体会和经验总结; ( 3 ) 2 0 0 3 年青岛纺机厂编写的梳棉 技术发展与创新文献汇编收录了关于梳理技术方面的较有价值的文章近3 0 篇。其 中 资 料 ( 1 ) 和( 2 ) 都是针对某一特定时期内情况进行编写的， 而且主要介绍的是高 产梳棉机试验工作组的研究情况，内容也主要局限于梳棉机的工艺技术理论方面， 而对梳棉机加工设备的发展现状没有系统的总结。本文结合前有文章，以梳棉机箱 体结合件为例进行了工艺技术及加工设备、装夹设备的简单设计。 1 . 3 本论文的主要内容 本文从五个方面即梳棉机箱体结合件的加工工艺、组合钻孔工序的工装设计、液 压控制系统设计、组合机床设计对梳棉机箱体结合件的制造做了详细的阐述，简要 说明了现代制造工艺和制造设备与梳棉机的关系。 第二章 工艺方案的拟定 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 2 . 1 梳棉机箱体结合件零件的工艺技术分析 梳棉机箱体结合件零件如图1 - 1 ： 图2 - l 梳棉机箱体结合件图 主要技术参数如下： 2 . 1 . 1 面： （1） 上下两平面的光洁度 （2） 两侧面、两端面及结合面的光洁度 2 . 1 . 2 孔： （1 ）光洁度：轴向中心孔、横向孔及其余 （2 ）平行度： （3）同轴度 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 （4）垂直度 2.1.3 螺纹孔：6- M6- 6H M10- 6H M12X1.25- 6H M12- 6H 2.1.4 位置度：一般公差为0.5即可。 2.1.5 技术要求：1）时效处理 2）涂防锈漆 通过对图上众多标准及要求分析，可找出此工件上重要的加工表面和孔：底面 B、 结合面 F、端面 M、轴向孔52、横向孔47、62、90，这样在分析选取时就 以保证这些部位的技术要求为前提。 2.2 定位分析、基准选取及制定工艺路线 根据生产纲领，该零件属于大批大量生产，因此采用砂型铸造的方法来进行毛坯 生产。该零件的各个表面均为毛坯面，为加工需要，先加工一基准面为后备工序做 准备。该箱体结合件分为箱体和箱盖两部分，箱体外形面有侧面 A、端面 M、底面 B，依据便于装夹的原则及利于后续加工的原则，确定箱体底面 B 作为多道工序加 工的基准面。 有以上分析： 2.2.1 粗基准的选择： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 以 F 面为粗基准，定位装夹简单可靠。 2.2.2 选择精基准： 从各个表面的精度位置进行分析： 以 B 面作为精基准。 这样在后续加工过中，装夹方便可靠，又能满足加工要求。其它各面的加工精 度虽然比基准面要高，但与基准面无特殊的形位公差，因此只需一次粗加工即可。 2.2.3 重要工序分析： （1）箱体结合面 F 的粗糙度为 3.2，以 B 面和 A 面及端面为定位基准，进行加 工。 （2）主轴孔52 的定位：该孔有同轴度和平行度要求，因此，定位时以基准面 B 为主定位面，侧面 A 为副定位面，为防止轴向窜动在端部加一定位销。 (3) 孔47、62、90 的定位：此三孔中，62、90 有严格的位置要求， 这两孔的加工应以 B 面为主定位面，端面为辅助定位面，采用卧式组合镗床进行加 工。47 加工方法类似。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 （4）工序前后分配的注意事项：在大批大量生产过程中，粗精加工应分开进行， 这样工件能得到较好的冷却，减少热应变及内应力变形的影响，有利于保证加工精 度。同时可以避免粗加工产生振动等不利因素，也有利于精加工机床精度的保持。 2.2.4 工艺路线： 基于以上分析，工艺路线制定如下： 0# 铸造 5# 时效处理 10# 漆底漆 15# 划线 20# 粗铣箱体底面 25# 粗、精铣箱体结合面 30# 粗、精铣箱盖结合面 35# 钻5.2 光孔，铰制两销孔 40# 钻5.2 光孔，攻制 6 螺钉 M6X30 螺纹孔 45# 粗、精铣两侧面 50# 粗、精铣两端面 55# 粗、半精、精镗52 孔，刮环槽55 60# 粗、半精、精镗62、90 孔 65# 粗、半精、精镗47 孔，刮环槽49.5 70# 钻两端面 6X5.2 孔，攻制 6- M6- 6H 螺纹孔 75# 钻、攻制箱体底面螺纹孔 80# 钻、铰6H12 通孔 85# 锪20 孔，钻、攻制 M10 螺纹孔 90# 锪25 孔，钻、攻制 M12 螺纹孔 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 95# 钻、攻制侧面 M12 螺纹孔 100# 清洗去毛刺 105# 检验 110# 涂防锈漆 注：(1)工艺路线中，45#、50#两工序采用双面复合式多工位铣刀，一次加工完成。 （2）钻孔和攻制螺纹孔的工序建议采用组合机床，可以大大提高加工效率。 （3）镗孔工序采用多工位镗刀，一次完成加工。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 第三章 钻夹具设计 3 . 1 梳棉机箱体结合件钻孔组合机床夹具分析 3 . 1 . 1 根据工件不同的生产条件， 可以有各种不同的安装方法： a ) 找正安装法 b ) 夹具安装法 3 . 1 . 2 基本定位原理分析： 这里讨论6 点定位中，6 个自由度的消除，以便找出较合适的定位夹紧方案一 个物体在空间可以有6 个独立的运动，即沿X 、y 、Z 轴的平移运动，分别记为 。X 1 、 Y 1 、Z 1 ；绕X 、y 、Z 轴的转动，记为x 、y 、z ，习惯上，把上述6 个独立运动称作6 个自由度 如果采用一定的约束措施， 消除物体的6 个自由度， 则物体被完全定位 例 如讨论长方体工件时，可以在底面布置3 个不共线的约束点，在侧面布置2 个约束点， 在端面布置一个约束点，则底面约束点可以限制X 2 、Y 2 、Z 2 3 个自由度，侧面约束 点限制X 1 、Z 1 2 个自由度，端面约束点限制y 。这个自由度，就完全限制了长方体工 件6 个自由度 3 . 1 . 3 夹紧力“两要素”，方向与作用点： 夹紧力方向应朝向定位元件，并使所需的夹紧力最小确定夹紧力作用点的位置 时应不破坏定位夹紧力作用点的位置应尽可能靠近加工部位，以减小切削力绕夹 紧力作用点的力矩，防止工件在加工过程中产生转动或震动应保证夹紧变形不影 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 响加工精度夹紧力作用点数目应使工件在整个接触面上受力均匀，接触变形小 3 . 2 定位夹紧方案的确定 如图1 - 1 所示，此元件属于箱体类元件。一般的定位方法有：一面两销定位法和两 面一销定位法。通过比较分析决定采用两面一销定位法。在钻孔加工时，底面和侧 面采用定位板进行定位，端面采用定位钉来限制工件自由度。通过分析发现，该工 件被完全定位。 3 . 3 刀具选择及切削用量的选取 3 . 3 . 1 技术分析： 孔的类型：螺纹孔M 6 精度等级：6 H 材料： 灰铸铁 硬度： H B 1 9 0 左端面为通孔 加工深度L = 1 0 m m 右端面为盲孔 加工深度L = 1 5 m m 3 . 3 . 2 刀具选择： 一般的钻头类型决定于加工性质，被加工孔的位置，工件材料，生产批量及经 济性等。此工序中的螺纹孔无特别加工要求，属于直径小、深度浅、生产批量大、 材料为常用铸铁。参考组合机床设计P 5 0 0 所述，推荐使用标准高速锥柄麻花钻。 但采用这种钻头，由于其倒锥度大，钻头与钻套间隙也较大，股组合机床上的位置 精度较低，大约0 . 2 左右。若想提高精度，可采用以下几项措施： （1 ） 适当选取导向套到工件表面距离及导套长度。 （2 ） 减少导向套和钻头间隙。 （3 ） 减少钻头的制造公差和倒锥度。 此外，还可采用硬质合金锥柄锪直柄麻花钻，这可提高钻头的耐用度，但其切 削速度要提高，走刀量也比高速钢钻头低。 3 . 3 . 3 切削用量的选取： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 由于组合机床有大量刀具同时工作，为了使机床正常工作，不经常停车换刀，而 达到较高的生产率。所选择的切削用量比一般通用机床的切削用量要低一些。总体 上说：在采用多轴加工的组合机床的切削用量和切削速度要低一些。根据现有组合 机床使用情况，多轴加工的切削用量比通用机床单刀加工的切削用量约3 0 % 左右。 查阅组合机床设计P 4 7 表2 - 7 加工直径：d = 5 . 2 m m 切削速度：v = 1 2 m / m i n n = 7 3 2 r / m i n 进给量： f = 0 . 1 m m / r 钻头的实际参数，查阅金属机械加工工艺人员手册P 8 3 8 表1 0 - 2 2 续： 3 . 3 . 4 工作行程的确定和钻模板的设计 （1 ）钻模板设计： 钻模是用来保证工件孔系的位置精度的。他应有足够的强度和刚度，避免因变形 而影响钻套的导向精度。在组合机床孔加工工序中，除采用刚性主轴加工方法外， 多数情况下多数情况下都让切削刀具在导向装置中工作。在本道孔加工工序中因主 轴为非刚性主轴，故采用钻模导向装置，其作用是： 1 ）保证刀具对工件的正确位置。 2 ）保证各刀具相互间的正确位置。 3 ）提高刀具系统的支承刚度。 已知钻头直径d = 5 . 2 m m ，参照组合机床设计P 2 2 1 表3 - 3 ，选择钻模板厚度为 L = 2 2 m m 。钻模板形式为固定式钻模板，钻套采用可换式钻套，这样便于磨损后可以 快速更换。钻套、衬套、钻套螺钉其具体参数具体参数机床夹具设计手册 P 2 9 8 ：可换钻套 图2 - 1 - 4 6 P 3 0 8 ：钻套用衬套 图2 - 1 - 8 5 内径: d = 1 2 m m ；外径：D = 1 6 m m 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 P 3 1 0 ：钻套用螺钉 图2 - 1 - 6 0 M 6 钻模板与被加工零件之间的距离不宜过大，取4 m m 。 （3） 工作行程的确定： 在本道工序加工过程中，采用组合机床进行加工，各动力头工作情况一样，故其 工作循环也一样： 由于被加工孔无特殊要求，故采用图示工作循环方式： 图3 - 1 工作行程图 设计过程中注意的因素： 1 ）工件为大批大量生产，加工效率要求很高，要求每次加工耗时少，因此。快 进距离不宜过长。 2 ）钻孔过程中，无需考虑孔内壁是否有直线痕或螺旋痕。 3 ）每次钻孔前至少在加工表面前3 m m 处开始工进。 从而确定： 工进距离 15318Lmm=+= 工 考虑到大批量生产、导向原因等因素取30Lmm= 快 快退距离 48Lmm= 退 3.3.5 主轴尺寸类型及接杆选择： 主轴尺寸详见第五章主轴箱设计。 接杆：查组合机床简明设计手册P174 表8- 2，采用特长可调接杆。 3.4 夹具体设计： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 3.4.1 定位支撑的选择： 根据前面所述，本工序采用两面一销的定位方式，即底面限制三个自由度；侧面 为一窄长平面限制两个自由度；端面为一定位销限制一个自由度。 结合实际生产情况：批量大，生产率高。这样的话，加工过程中，会频繁的移动 工件位置，对定位表面产生摩擦，定位精度减低，夹具体使用寿命减低。基于这种 情况，在实际过程中，采用面支撑板代替底面定位支撑。这样更换较方便，成本较 低，同样侧面用以支撑板代替，端面仍是用定位销定位。 选用支撑板及销的情况如下图： 图 3- 2 定位元件 支撑板的选用参照机床夹具设计手册P272 图 2- 1- 10 支撑钉的选用参照机床夹具设计手册P271 图 2- 1- 9 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 3.4.2 夹具结构设计及尺寸确定： （1）设计原则： 由于此工件为大批大量生产，需满足以下几点要求： 1）安装方便，夹紧迅速可靠 2）结构刚度好 3）夹具设计误差小最好采用一体结构。 （2）方案确定 图 3- 3 钻孔工序的定位与夹紧示意图 基于以下设计原则及定位夹紧情况， 结合实际生产活动中所使用的组合夹具情况， 采用箱式夹具体结构，并采用液压夹紧机构： 结构特点： 1）各定位面之间的位置精度好: 由于夹具采用箱体式结构，个面之间的精度要求可通过后期加工来保证，可消 除分散机构因装配产生的装配误差。 2）结构简单： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 采用这种结构，钻模板可以直接安装在箱壁上；液压压紧装置置于顶部，向下 压紧工件，操作方便。 3）尺寸的确定： 由上述可知，箱体侧壁与工件加工表面之间的距离为 4mm，具体结构如下： 图 3- 4 夹具结构图 箱体壁厚： 经验值推荐25- 30mm， 由于箱体顶部承受工件压紧力反作用力， 选用26mm 壁厚来保证其强度。两侧厚度根据钻模板类型选取 25mm 壁厚，被保证其强度要求 采用加强肋板结构。 液压缸的选取详见第五章。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 第四章 组合机床总体设计 机床的总体设计就是绘制组合机床“三图一卡” ，就是针对具体零件，在选定的工 艺和结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样设计。其内容包括：绘制加工 零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和绘制生产功率计算卡等。 4.1 被加工零件工序图 4.1.1 被加工零件工序图的作用与内容 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， 并作必要说明而绘制的。其主要内容包括如下： （1） 被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本机床设计有关部位结构形状和 尺寸。 （2） 本工序选用的定位基准、夹紧部位及方向。 （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上道 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 工序的技术要求。 （4） 注明加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。 钻梳棉机箱体结合件两端面孔的被加工零件工序图如图 3- 1 所示. 图 4- 1 被加工零件工序图 4.1.2 绘制被加工零件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；应按一定比例，绘制足够的视图以剖面；本工序加工部位 用粗实线表示，其余部位用细实线表示；定位基准符号用，并下标数表明消 除自由度量。 （2）绘制被加工零件工序图注意事项： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 1）本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。 2）对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量应认真分析。 3）当本工序有特殊要求时必须注明。 4.2 加工示意图 4.2.1 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整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。它是绘制机床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。 4.2.2 选择刀具、导向及有关计算 （1）刀具的选择： 工件材料为 HT200，钻孔加工，选用锥柄麻花钻。 （2）导向结构的选择： 夹具选用可换钻套，轴采用刚性轴来保证孔的位置精度。 （3）确定主轴类型、尺寸、外伸长度（见第五章主轴箱设计） （4）选择接杆 除刚性主轴外， ，组合机床主轴与刀具间常用接杆连接。根据选用原则选取特长可 调接杆。 （5） 标注联系尺寸 （6）标注切削用量： 各主轴的切削用量应标注在相应主轴后端。其内容包括：主轴转速、相应刀具的切 削速度、每转进给量。 （7）动力部件工作循环及行程的确定 动力部件的工作循环是指加工时，动力部件从原始位置开始运动到终了位置，又 返回到原位的动作过程。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 1) 工作进给长度L工的确定 =+LLLL+ 工12=18mm L工：工作进给长度 L1：切入长度 L：加工长度 L2：切出长度 2）快速引进长度的确定：快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长 度由具体情况确定。本工序选取快速引进长度为 30mm。 3）快速退回长度的确定：快速退回长度是快速引进长度和工作进给长度之和。本 工序为 48mm。 4）动力部件总行程的确定：动力部件总行程为快退行程和前后备量之和。总行程 为 215mm 前备量为 30mm，后备量为 137mm。 图 4- 2 加工示意图 4.3 机床联系尺寸图 4.3.1 机床联系尺寸图作用和内容： 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 通用部件以及确定专用部件的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置形式、主 要构成及各部件安装位置、相互关系、运动关系和操作方位的总体布局图。 机床联系尺寸总图表示的内容： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 1）表示机床的配置形式和总布局。 2）完整齐全的反映各部件之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滑台工作循环总的工作行程和前后备量尺寸。 3）标注主要通用部件的规格代号和电动机型号、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。 4)标明机床验收标准及安装规程。 4.3.2 绘制机床尺寸联系总图之前应确定的内容： （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。根据已定的 工艺方案和机床配置形式并结合使用及修理因素，确定机床为卧式单工位液压传动 组合机床，选用配套的动力箱驱动多轴箱钻孔。 动力箱规格与滑台要匹配， 其驱动功率主要依据是根据多轴箱所传递的且学功率 来选用。本机床左右多轴箱均采用 TD25- B 型动力箱（ q n=785r/min;电动机选 Y100L1- 4 型，功率为 2.2KW 根据选定的切削用量，计算总的进给力，根据所需的最小进给速度、工作行程、 结合多轴箱轮廓尺寸，考虑工作稳定性，选用 HY25B- I 型液压滑台，以及相配套的 侧底座（1CC251 型） 。查组合机床简明设计手册P91 表 5- 1 滑鞍宽度：w=250mm 滑鞍长度：L1=500mm 行 程：S=250mm 滑座长度：L2=790mm 高 度：H=250mm 工进速度：32- 800mm/min 快进速度：12m/min （2）确定机床装料高度 H 装料高度是指工件安装基面至地面的垂直距离。考 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 虑上述刚度结构功能和使用要求等因素选取计算： 侧底座高度：560mm 滑台高度：250 主轴箱的最低主轴高度为：275mm 工件最低孔中心距底面距离：92.5mm H=560+250+275- 92.5=992.5mm (3)确定夹具轮廓尺寸 参照夹具设计。 （4）确定中间底座尺寸 中间底座尺寸在长度和宽度上满足夹具的安装要求。他 在加工方向上的尺寸，实际已由加工示意图确定。由此根据选定的动力箱、滑台、 侧底座等标准的位置关系计算长度为 974mm,装料高度和夹具底座高度确定后， 中间 底座高度已确定为 560mm。 （5）确定多轴箱轮廓尺寸 标准通用钻类多轴箱厚度是一定的、卧式 325mm。 因此，确定多轴箱，主要是确定多轴箱的宽度和高度及最低主轴高度。如图 3- 3 所 示 图 4- 3 多轴箱轮廓尺寸确定 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 被加工零件轮廓以点化线表示，多轴箱轮廓以粗实线表示。查组合机床简明设 计手册 ，P135 表 7- 1 选取多轴箱体规格尺寸 400*400. 4.4 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功能划分编组。本机床编 组如下： （1） 第 10 组 左侧床身 （2） 第 20 组 夹具 （3） 第 11 组 右侧床身 （4） 第 12 组 中间底座 （5） 第 30 组 电气装置 （6） 第 40 组 传动装置 （7） 第 50 组 润滑装置 （8） 第 60 组 刀具 （9） 第 61 组 工具 （10）第 71 组 左多主轴箱 （11）第 72 组 右多主轴箱 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 4- 4 机床联系尺寸图 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 第五章 液压系统设计 5.1 液压压紧系统设计 5.1.1 作 F- t 与 V- t 图 1、计算压紧力 钻铸铁孔时铸件受到轴向切削力和扭矩作用，查看机床专用夹具手册P34: 根据公式： 20.8 0.21MDSKp= 0.8 419FDSKp= 公式中符号的意义： D钻头直径 S每转进给量 Kp修正系数 已知 D=5.2mm S=0.1mm/r Kp= 0.6 190 () 190 =1 得 M=900N.mm F=345.3N 进行受力分析： 两组钻头同时工作时，因为两组钻头对称分布轴向力相互抵消。而此工件的扭矩 作用的结果并不产生轴向力，因此工件总体受力较小。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 随着行程增加，工进 10mm 处，右侧钻头开始空转，即对工件无进给力作用，左 侧继续工进，产生力和力矩作用，力的大小如下： 图 5- 1 钻头受力分析 左图可视做某一时刻径向力的作用情况， 因此： 2900. 2 d FcN mm= 即主切削力为 173N。假如只考虑向上的力的作用，那么三根主轴的合力： 3519FFcN= 合 查阅机床夹具设计设计手册P354 表 2- 3- 32，考虑到更为安全的夹紧状态，选用 双向作用法兰式小型液压缸： 工作行程：l=40mm 推力： F=1448N 活塞直径： D=60mm 2、计算夹紧和松开时间 夹紧和松开时液压缸速度 1 0.1/vmm s=； 2 0.1/vmm s= 夹紧时间 ： 3 1 1 40 10 0.4 0.1 l t v =s, Fc Fc 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 松开时间 ： 3 2 2 40 10 0.4 0.1 l t v =s 3、根据上述数据绘液压缸 F- t 与 V- t 图 图 5- 2 图 5- 3 5.1.2 确定液压系统参数 1、初选液压缸工作压力 由工况分析中可知，夹紧阶段压力最大，所以，液压缸的工作压力按此负载力计 算，根据液压缸与负载的关系，选 P1=0.2MPa 2、液压缸尺寸 液压缸取标准直径 D=60mm 5.1.3 拟定液压系统图 1、选择液压回路 （1）调速方式：由工况可知该液压系统功率小，工作负载变化小，采用单向阀和 二位四通阀。 t t 519 F/N t2 V mm/s v1 t1 t2 t1 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 （2）液压泵形式的选择：根据工况要求选用变量叶片泵适宜。 5.2 钻削进给液压系统设计 5.2.1 作 F- t 与 V- t 图 1、计算切削力 钻铸铁孔时，其轴向力的切削力 根据公式： 20.8 0.21MDSKp= 0.8 419FDSKp= 公式中符号的意义： D钻头直径 S每转进给量 Kp修正系数 已知 D=5.2mm S=0.1mm/r Kp= 0.6 190 () 190 =1 得 M=0.9N/m F=345.5N 33 345.31036 z FFN= = 2、计算摩擦阻力 静摩擦阻力： 4900 0.2980 ss Ff GN= 动摩擦阻力： 4900 0.1490 dd Ff GN= 3、计算惯性阻力： 49000.1 250 9.80.2 i G v FN g t = 4、计算工进速度 工进速度按加工5.2 的切削用量计算，即： 3 21 1 732 0.11.22 10/ 60 vnsmm s = 5、根据以上分析计算各工况负载 如表 4- 1 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 表 5- 1 液压缸负载的计算 工 况 计算公式 液压缸负载 F/N 液压缸驱动力 F0/N 启 动 s Ff G= 980 1090 加 速 d Gv Ff G gt =+ 740 825 快 进 d Ff G= 490 545 工 进 cd FFf G=+ 1526 1695 反向启动 s Ff G= 980 1090 加 速 d Gv Ff G gt =+ 740 825 快 退 d Ff G= 490 545 制 动 d Gv Ff G gt = 240 270 其中，取液压缸机械效率0.9 cm = 6、计算快进、工进和快退时间 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 快进： 3 1 1 1 33 10 0.17 0.2 L ts v = 工进： 3 2 2 3 2 15 10 18 0.88 10 L ts v = 快退： 3 12 3 1 48 10 0.24 0.2 LL ts v + = 7、根据上述数据描绘液压缸 F- - t 与 V- t 图 图 5- 4 图 5- 5 5.2.2 确定液压系统参数 1、初选液压缸工作压力 由工况分析中可知，工进阶段的负载力最大，所以， 液压缸的工作压力按此负载力计算，根据液压缸与负载的关系，选 5 1 4 10PPa=。 本机床是钻孔组合机床，为防止钻通时发生前冲现象，液压缸回油腔应有背压，设 背压 5 2 0.6 10PPa=，为使快进，快退速度相等，选用 12 2AA=的差动液压缸，假 t t F/N t2 V mm/s v1 t1 t2 t1 t3 1526 t3 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 定快进、快退的回油压力损失为 5 0.7 10P= 2、计算液压缸尺寸 由式 1122 () cm P AP AF=得： 42 1 5 2 1 1526 36 10 0.9(40.3) 10 () 2 cm F Am P P = 液压缸直径： 1 44 36 6.77 A Dcm = 取标准直径： D=70mm 5.2.3 拟定液压系统图 1、选择液压回路 （1）调速方式：由工况图知，该液压系统功率小，工作负载变化小，可用进油路 节流调速，为防止钻通孔时的前冲现象，在回油路上加背压阀。 （2）液压泵形式的选择：通过工况分析选用变量叶片泵比较适宜。 （3）速度换接方式：因钻孔工序对位置精度及工作平稳性要求不高，可选用行程 调速阀和电磁换向阀。 2、组成系统 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 5- 6 液压系统图 5.2.4 选择液压元件 1、选择液压泵和电动机 （1） 确定液压泵的工作压力： 前面已确定液压缸的最大工作压力为 5 4 10 Pa， 选取进油管路压力损失 5 0.8 10PPa=，其调整压力比系统最大压力大 5 5 10 Pa， 所以泵的工作压力 5 9.8 10 B PMPa=。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 （2）液压泵的流量： 由图 4- 6 可知，快进时的流量最大，其值为 26L/min， 工进时最小，为 0.26L/min,根据液压技术公式 9- 20，取1.2K =，则： 1.2 5262.4/min B qL= （3）选取电动机： P=0.8KW 2、选择其他元件 图 5- 7 液压元件选择表 3、确定管道尺寸（略） 4、确定油箱容量 油箱容量可按经验公式估算，取 (57)6 36216VqL=。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 第六章 多轴箱右主轴箱设计 6.1 引言 多轴箱是组合机床的重要专用部件。他是根据加工示意图所确定的工件加工孔数 和位置、切削用量和主轴类型设计的传动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。 多轴箱一般具有多根主轴同时对一列孔进行加工。但也有单独的，用于镗孔居多。 多轴箱的通用箱体材料为 HT200，前、后、侧盖等材料为 HT150。多轴箱体基本 尺寸系列标准（GB3668.183）规定，9 种名义尺寸用相应滑台的滑鞍宽度表 示。目前，多轴设计有一般设计法和电子计算机辅助设计法两种。 6.2 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。其主要内容及注意事项如下： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 6- 1 主轴位置关系尺寸图 6.2.1 根据机床联系尺寸图，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。 6.2.2 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。 6.2.3 根据加工示意图标注各主轴转速及转向主轴逆时针转向。 6.2.4 列表标明各主轴的工序内容、切削用量及主轴外伸尺寸 6.2.5 标明动力件型号及其性能参数 表 6- 1 主轴外伸尺寸及切削用量 轴号 主 轴 外 伸 尺 寸 （mm） 切 削 用 量 备注 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 D/d L 工 序 内 容 n(r/min) v(m/min) f(mm/r) 1 30/20 115 钻5.2 孔 732 13 0.1 2 30/20 115 钻5.2 孔 732 13 0.1 3 32/25 115 钻5.2 孔 732 13 0.1 注：1、被加工零件编号及名称：ZFA211- 3600- 7 箱体结合件， 。材料及硬度，铸铁， 200HBS 2、动力部件 1TD25- A，1HY- 25，N=2.2KW，n=1420 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 6- 2 多轴箱设计原始数据图 6.2.6 主轴、齿轮的确定及动力运算 （1）主轴型式和直径 主轴的型式和直径，主要取决与工艺方法、刀具主轴联接机构、刀具的进给抗力 和切削转矩。如钻孔时常采用滚珠轴承主轴；扩、镗、铰孔等工序工序常采用滚锥 轴承主轴；主轴间距较小时常选用滚针轴承主轴。设计时，尽可能不选用 15mm 直 径的主轴和滚针主轴，因为滚针轴承精度低、结构刚度及装配工艺性都较差，既不 便于制造又不便于维修。 首先，根据切削用量，查机床夹具手册P34 表 1- 2- 7 由计算公式计算扭矩： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 20.8 0.21MDSKp= D钻头直径 S每转进给量 已知 D=5.2mm S=0.1mm/r 得 M=900N.mm 从表 5- 10 可选择轴径 d=12mm，由组合机床设计简明手册P56 表 4- 1 选取主 轴直径 d=20mm满足设计要求。 （2）多轴箱所需动力计算 多轴箱的动力计算包括多轴箱所需要的功率和进给力两项。 传动系统确定之后，多轴箱所需要的功率按下列公式计算： 111 nnn iii PPPPPPP = =+=+ 空空多箱切削失切削失 式中 P切削切削功率，单位为 KW P空 空转功率，单位为 KW P失 与负荷成正比的功率损失，单位为 KW 每根主轴的切削功率，由选定的切削用量按公式计算或查图表获得；每根主轴的 空转功率按组合机床设计简明手册P62 表 4- 6 确定；每根主轴上的功率损失，一 般取所传递功率的 1%。 根据机床夹具设计手册功率计算公式得 主轴切削功率： 3060 Mv P D = 切 M扭矩 V切削速度 D钻头直径 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 则有 9021 0.118 3060 5.2 PKW = 切1 33 0.1180.356PPKW= = 切切1 空转功率： 由于主轴直径为 20mm、25mm，根据组合机床设计简明手册P62 表 4- 6： 转速： n=630r/min ,轴径为20mm时：=0.046PKW 空 ;轴径为25mm时：=0.073PKW 空 n=1000r/min, 轴径为 20mm 时：=0.074PKW 空 ；轴径为 25mm 时： =0.116PKW 空 而主轴转速为 n=732r/min，根据插值法： 732- 630 =(0.0740.046)0.0460.057 1000732 PKW+= 空 732- 630 =(0.1160.073)0.0730.089 1000732 PKW+= 空 因此： =0.0572+0.089=0.203KWP 空z 功率损失： 每根轴上的功率损失，一般可取所传递功率的 1% 因此： = 0.203+0.3561%=0.006KWP 失 （） 111 nnn iii PPPPPPP = =+=+ 空空多箱切削失切削失 =0.203+0.356+0.006=0.565KW 多轴箱所需的进给力F多箱可按下式计算： i i=1 =F n F 多箱 式中 i F各主轴所需的轴向切削力，单位为 N 0.8 419FDSKp= 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 D钻头直径 S每转进给量 Kp修正系数 已知 D=5.2mm S=0.1mm/r Kp= 0.6 190 () 190 =1 F=345.3N i i=1 =F3 345.31036 n FN= = 多箱 6.2.7 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，把驱动轴和主轴联系起来，使各主轴获得预定的转速和转向。 1、对多轴箱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，力求传动轴和齿轮规格、 数量为最少。为此，应尽量用一根中间传动轴带动多根主轴，并将齿轮布置在同一 排上。 （2）尽量不用主轴带动主轴的方案，以免增加主轴负荷。遇到主轴较密时，布 置齿轮的空间受到限制或主轴负荷较小、加工精度要求不高，也可用一根强度较高 的主轴带动 1- 2 根主轴的传动方案。 （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，后盖内齿轮齿轮 传动比允许至 1/3，尽量避免用升速传动。当驱动轴转速较低时，允许先升速然后再 降一些。 （4）驱动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。 2、拟定多轴箱传动的基本方法 拟定多轴箱传动系统的基本方法是：先把全部主轴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；非同心圆分布的一些主轴，也宜 设置中间传动轴；然后根据已经选定的中心传动轴再取同心圆，并用最少的传动轴 订做机械设计 (有图