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减速器箱体卧式钻孔专用组合机床结构设计【4张CAD图纸+毕业论文】

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关键词：: 减速器箱体卧式钻孔专用组合机床结构设计 cad图纸毕业论文减速器箱体减速器箱体组合机床

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减速器箱体卧式钻孔专用组合机床结构设计

39页 15000字数+说明书+外文翻译+开题报告+文献综述+4张CAD图纸【详情如下】

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摘要

本文的设计题目是减速器箱体卧式钻孔专用组合机床结构设计。设计任务是制定减速器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。

在工艺制定过程中，通过生产批量的分析确定减速器箱体结合件的加工方案，并寻求最佳的工艺方案，借此说明了工艺在生产过程中的重要性；在组合钻孔工序的工装设计过程中，结合实例，介绍了对孔的加工精度进行了探讨；在液压控制系统设计过程中，以三面钻孔组合机床为对象，依据液压系统设计的基本原理，拟出合理的液压系统图。通过系统主要参数的计算确定了液压元件的规格；在组合机床设计过程中，结合具体实例和设计经验, 阐述了通用件(如液压滑台，动力箱等)的选取及专用部件（如主轴箱）的设计计算。使得设计的组合机床达到效率最大化。

关键词：组合机床工艺方案钻孔工序液压传动

Abstract

This topic is the design of gear box special combination of horizontal drilling machine structure design The design task is to develop reducer box with pieces of the processing technology, combined drilling process tooling design, hydraulic control system design, machine design portfolio.

In the course of the development process, through the production of bulk analysis reducer box with the processing of the programme and seek the best technology programme, to take this description of the process in the importance of the production process；In the composition of the drilling process tooling design process, with examples, introduced a ixture design methods, especially for precision-processing were discussed；In the hydraulic control system design process, to three drilling machine for the composition of objects, the hydraulic system based on the basic principles of design, to be a reasonable map of the hydraulic system.Through the system of calculating the main parameters determining the specifications of the hydraulic components in the composition of machine design process, with specific examples and design experience, expounded the common parts (such as hydraulic slider, the driving force for me, and so on) select and exclusive parts (such as Multi-axle box) the design and calculation.

Key Words: Machine toll;Process plan;Drilling process;Hydraulic

摘要

Abstract

绪论…………………1

第一章组合机床简介…………1

1.1组合机床的历史及发展情况1

1.2本文的主要内容及设计步骤2

第二章工艺方案的拟定4

2.1减速器箱体零件的工艺技术分析4

2.2减速器零件工序图5

第三章组合机床的总体设计7

3.1组合机床自动线的组成和分类7

3.2被加工工件工序简图7

3.2.1被加工零件工序简图的作用与内容7

3.2.2 绘制被加工零件图的规定及注意事项：8

3.3 加工示意图8

3.3.1 加工示意图的作用和内容：8

3.3.2选择刀具、导向及有关计算8

3.4合机床通用部件的选用9

3.4.1动力滑台的选用10

3.4.2支撑部件的选用11

3.4.3动力部件的选用13

第四章立式多轴箱设计16

4.1引言16

4.2主体设计16

4.2.1多轴箱盖与箱体的选用16

4.2.2通用主轴类型的选用16

4.2.3多轴箱原始设计图16

4.3传动轴、主轴、齿轮的确定17

4.3.1齿轮模数m的确定17

4.3.2传动轴的选用17

4.3.3主轴的选用18

4.3.4多轴箱传动设计18

4.3.5齿轮的校核20

4.3.6键的校核21

第五章液压系统设计23

5.1钻削进给液压系统设计23

5.1.1作F-t与V-t图23

5.1.2确定液压系统参数24

5.1.3拟定液压系统图25

第六章组合机床PLC控制26

总结31

参考文献32

致谢33

附录34

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[2]。

1.2本文的主要内容及设计步骤

本文对减速器箱体的加工工艺、组合钻孔工序的工装设计、液压控制系统设计、组合机床设计及卧式和立式的多轴箱设计、组合机床的总体装备进行了介绍。

组合机床的设计步骤：

（1）制定工艺方案要深入现场，了解被加工零件的加工特点，精度和技术要求、定位夹压情况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。这里要确定加工工步数，决定刀具的种类和型式。

（2）机床结构方案的分析和确定根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。在选择机床配置形式时，既要考虑实现工艺方案，保证加工精度、技术要求及生产效率；又要考虑机床操作、维护、修理是否方便，排屑情况是否良好；还要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。

（3）组合机床总体设计这里要确定机床各部件间的相互关系，选择通用部件和刀具的导向，计算切削用量及机床生产率。绘制机床的总联系尺寸图及加工示意图等。

（4）组合机床的部件设计和施工设计制定组合机床流水线的方案时，与一般单个的组合机床方案有所不同。在流水线上由于工序的组合不同，机床的型式和数量都会有较大的变化。因此，这时应按流水线进行全面考虑，而不应将某一台或几台机床分裂开来设计。即使暂时不能全面地进行流水线设计，制定方案时也应综合研究，才能将工序组合得更为合理，更可靠地满足工件的加工要求，用较少的机床完成较多的工作，也为进一步发展创造了有利条件[3]。

以上谈到的组合机床的设计，将会在下面的部分中进行详细的说明。总结

由本文的论述，我们了解到，通过对减速器箱体零件加工设备及工艺的研究与应用，在机床、夹具、刀具、工艺流程等方面进行合理设计和选择，有效提高了加工效率和产品质量，扩大了加工适应范围，提高了可靠性，具备一定的先进性，取得了良好的经济效益和社会效益，为解决此类多孔同时加工问题举了一件实例。

本成果设计制造的机床为三面钻空组合机床。我们将钻削主轴设为机械传动，而进给系统为液压控制，使在满足使用要求的前提下降低了成本。作为关键部件的液压滑台采用国产通用部件。以比较简单的方式完成旋转运动和直线运动的同步进行，非常实用。

本机床所用夹具的通用性强，工件采用液压定位夹紧，快速方便。定位采用两销（圆柱销、削边销）一面（底面）的定位方式，夹紧采用液压加紧，采用这种方式完全能够满足精度要求。而且简易方便，制造成本低，通用性好。

在刀具方面，由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高，采用麻花钻。这种钻头采购比较方便，而且价格比深孔钻头也要便宜。在刀具的几何角度方面，麻花钻头的螺旋角即是其轴向前角。当加工工件时，切削力和切削热随钻头螺旋角的增大而减小(减少)，切削轻快，刀具耐用度高。在保证强度的前提下，有效降低了切削力和切削温度，提高了刀具使用寿命和生产效率。

通过本成果的实施，生产效率得到较大幅度提高，经济和社会效益显著。而且加工精度也完全能够满足设计要求。则在直接经济效益方面，节省了大量加工工时。

参考文献

[1] 于骏一，邹青.机械制造技术基础[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2] Dubois,D.and Prade ,H.(eds).The Handbook of Fuzzy Sets:Fundmentals of Fuzzy sets,Volume T,kluwer Academis Press.Dordrecht,2000.

[3] 冯辛安.机械制造装备设计[M].北京：机械工业出版社，2000.

[4] 徐灏.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，1991.

[5] Collacott R A.Mechanical Fault Diagnosis and Condition Monitoring[M].London:Chapman and Hall,1977.

[6]《机床设计手册》.机床设计手册[M].北京：机械工业出版社，1996 .

[7] 赵如福.金属机械加工工艺人员手册[M].上海：上海科学技术出版社，1990 .

[8] 大连组合及研究所.组合机床设计[M].北京：机械工业出版社，1975.

[9] 谢家瀛.组合机床设计简明手册[M].北京：机械工业出版社，1999.

[10] 徐晓旸.专用机床设备设计[M].重庆：重庆大学出版社，2003.

[11] 李庆余,张佳.机械制造装备设计[M].北京：机械工业出版社，2007.

[12] 组合机床.组合机床讲义[M].北京：国防工业出版社，1975.

[13] Shigley J E.Theory of Machines and Mechanisms.McGraw-Hill Book Company,1980.

[14] 姜永武,刘薇娜.组合机床设计[M].成都：西南交通大学出版社，2004.

[15] 濮良贵.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006.

[16] 刘朝儒,吴志军.机械制图[M].北京：高等教育出版社，2006.

内容简介：: 长春理工大学光电信息学院学生毕业设计（论文）登记表分院机电工程分院专业机械电子工程班级0852137学生姓名李本天指导教师陈玲设计（论文）起止日期2012.2.27-2012.6.10教研室主任李春梅题目名称（包括主要技术参数）及要求：题目：减速器箱体卧式钻孔专用组合机床结构设计内容：针对减速器箱体零件的三个表面的孔设计专用机床，实现不同表面的多孔同时加工。要求：1.根据所给零件图（减速器箱体）做三维数据建模2.分析零件工艺规程。3.根据零件结构设计专用组合机床，不同工类多轴箱结构。4.提供三维整天布局图。技术参数：减速器箱体需加工三个平面上共计22个孔（上表面两个同心圆上陈列12个孔，左侧面上成矩形6个孔，右侧面上圆形陈列4个孔）表面粗糙度6.3，位置度0.5。论文开题报告（设计方案论证）应包括以下几方面的内容：1、本课题研究的意义；2、调研（社会调查）情况总结；3、查阅文献资料情况（列出主要文献清单）；4、拟采取的研究路线；5、进度安排.（1）课题来源：由指导教师拟订结合我国机械制造及机电设计市场发展状况，进行设计的课题。（2）课题意义：组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床1。它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。这种机床既有专用机床的结构简单、生产率和自动程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要。2.调研（社会调查）情况总结：近年来随着数控技术、电子技术、计算机技术等的发展，组合机床的机械结构和控制系统也发生了巨大变化。组合机床有了以下的发展：1、数控化。数控组合机床的出现，不仅完全改变了过去那种由继电器电路组成的组合机床的控制系统，而目也使组合机床机械结构乃至通用部件标准发生了或正在发生着巨大的变化。2、模块化。数控加工模块化极大地丰富了组合机床的通用件，它必将引起组合机床通用件发生根本性变化。3、高速化。由于高速加工可大大降低零件表面粗糙度及切削力，大大减小切削温度，提高生产效率，故机床的高速化研究方兴未艾，特别是数控机床的主运动和进给运动速度已达到了惊人高速。如美国生产的加工中心，主轴转速可达15 00060 000rmin，工作台快进速度高达90120mmin 。顺应机床高速化的潮流，组合机床的速度也越来越高。例如德国大众汽车厂在加工铝金缸盖燃烧室侧面时，采用PCD铣刀，铣削速度高达3 075mmin，进给速度达3 600mmmin，而采用安装有CBN刀片的新颖镗刀加工灰铸铁时，切削速度达800mmin，进给速度达I 500 mmmin。4、精密化。由于机床实现了数控化，因而机床的加工精度越来越高，使一些过去看来难以达到的加工精度今天也已经实现了。5、全防护化。全封闭是现在机床的一大特点，不论是单机还是机床生产线，均采用全封闭的外罩，电器、液压全部采用空中走线。全封闭防护，不但使机床及其生产线外形美观，而且也提高了安全性、可靠性和维修的便利性。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2。3.研究路线：收集材料阅读相关材料撰写开题报告确定总体方案（功能原理设计）具体结构设计计算绘制草图计算机绘图设计说明书4.参考文献：1 于骏一，邹青主编.机械制造技术基础M.北京：机械工业出版社，2004.2 Dubois,D.and Prade ,H.(eds).The Handbook of Fuzzy Sets:Fundmentals of Fuzzy sets,Volume T,kluwer Academis Press.Dordrecht,2000.3 冯辛安主编.机械制造装备设计M.北京：机械工业出版社，2000.4 徐灏主编.机械设计手册M.北京：机械工业出版社，1991.5 Collacott R A.Mechanical Fault Diagnosis and Condition MonitoringM.London:Chapman and Hall,1977.6机床设计手册编写组编.机床设计手册M.北京：机械工业出版社，1996 .7 赵如福主编.金属机械加工工艺人员手册M.上海：上海科学技术出版社，1990 .8 大连组合及研究所编.组合机床设计M.北京：机械工业出版社，1975.9 谢家瀛主编.组合机床设计简明手册M.北京：机械工业出版社，1999.10 徐晓旸主编.专用机床设备设计M.重庆：重庆大学出版社，2003.11 李庆余,张佳主编.机械制造装备设计M.北京：机械工业出版社，2007.12 组合机床编写小组编.组合机床讲义M.北京：国防工业出版社，1975.13 Shigley J E.Theory of Machines and Mechanisms.McGraw-Hill Book Company,1980.14 姜永武,刘薇娜主编.组合机床设计M.成都：西南交通大学出版社，2004.15 濮良贵主编.机械设计M.北京：高等教育出版社，2006.16 刘朝儒,吴志军主编.机械制图M.北京：高等教育出版社，2006. 1. 前言组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。这种机床既有专用机床的结构简单、生产率和自动程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要。1组合机床广泛应用于大批量生产的行业，如；汽车、拖拉机、电动机、内燃机、阀门、缝纫机等制造业。22. 组合机床发展历史1908年，美国福持汽车公司率先制造出第一台组合机床，用于汽车零件的加工。1928年，前苏联开始生产组合机床。我国的组合机床制造技术是从“一五”计划期间，“汽”、洛拖引进组合机床开始的。1956年3月，当时的第一机械工业部第二机器管理局批准成立了第一专业设计处(即现大连组合机床研究所的前身)，全面引进了前苏联的组合机床通用部件和设计指导资料，开始了我国组合机床的创业阶段。并于同年在大连机床厂制造出我国的第一台组合机床、1961年，又制造出我国第一条组合机床自动线。组合机床设计制造从“一所一厂”起步已发展到如今个独立的配套齐全的行业。3我国组合机床制造技术的发展大体经历以下四个阶段1引进消化，开创我国组合机床技术标准体系2普及组合机床技术，发展形成行业3组织科技攻关，努力担高组合机床技术水平4柔性制造技术的发展，推动了组合机床传统制造技术的转变3. 组合机床的发展现状和发展趋势近十多年来，组机床及其自动线在高效、高生产率，柔性化以及采用并行(同步)工程制订更为合理、更为节省的方案方面取得了不小的进展。尤其是汽车工业，为了提高汽车的性能，对零件的加工精度提出了一些新的要求，因此对机床性能的要求也更高了。4近年来随着数控技术、电子技术、计算机技术等的发展，组合机床的机械结构和控制系统也发生了巨大变化。5组合机床有了以下的发展：1、数控化。数控组合机床的出现，不仅完全改变了过去那种由继电器电路组成的组合机床的控制系统，而目也使组合机床机械结构乃至通用部件标准发生了或正在发生着巨大的变化。2、模块化。数控加1二模块化极大地丰富了组合机床的通用件，它必将引起组合机床通用件发生根本性变化。3、高速化。由于高速加工可大大降低零件表面粗糙度及切削力，大大减小切削温度，提高生产效率，故机床的高速化研究方兴未艾，特别是数控机床的主运动和进给运动速度已达到了惊人高速。如美国生产的加工中心，主轴转速可达15 00060 000rmin，工作台快进速度高达90120mmin 。顺应机床高速化的潮流，组合机床的速度也越来越高。例如德国大众汽车厂在加工铝金缸盖燃烧室侧面时，采用PCD铣刀，铣削速度高达3 075mmin，进给速度达3 600mmmin，而采用安装有CBN刀片的新颖镗刀加工灰铸铁时，切削速度达800mmin，进给速度达I 500 mmmin。4、精密化。由于机床实现了数控化，因而机床的加工精度越来越高，使一些过去看来难以达到的加工精度今天也已经实现了。5、全防护化。全封闭是现在机床的一大特点，不论是单机还是机床生产线，均采用全封闭的外罩，电器、液压全部采用空中走线。全封闭防护，不但使机床及其生产线外形美观，而且也提高了安全性、可靠性和维修的便利性。64小结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。本课题基本内容是箱体钻孔组合机床的设计，要研究的主要内容有：1）设计开始的过程中，我们应该认真分析零件图，了解箱体的结构特点和相关的技术要求，对其钻孔的每一个细节，都应仔细的分析，如孔系之间的位置精度、同轴度、平行度，孔的粗糙度等，特别是要注意各孔系自身精度（同轴度、圆度、粗糙度）和它们的相互位置精度（轴线之间的平行度、垂直度以及轴线与平面之间的平行度、垂直度等要求），箱体的个孔的尺寸是整个设计加工的关键，必须弄懂其每个尺寸的意义。我们采用AutoCAD软件绘制零件图，一方面增加对零件的了解认识，另一方面增加我们对AutoCAD软件的熟悉。2）箱体钻孔组合机床的设计过程是整个设计的重点内容，在设计过程中，我们必须严格的计算加工时的切削用量、主轴进给量、以及主轴转速，我们还得认真的选择床身、支撑架等的型号，这个阶段内容较多，设计的范围也比较广，为了设计的参数合理，我们必须广泛查阅相关的书籍，达到设计的合理性和实用性。3）为了工件加工时定位准确和加紧的快速，提高效率和降低工人的劳动强度，提高零件钻孔加工精度和安装找正方便，我们要采用专用的钻孔夹具。在夹具设计过程中，我们统一采用以底面为主要定位面来进行加工。因为我们未学习过夹具的设计和计算。所以工作量大大的增加了，只有通过在实习过程中对夹具的感性认识和夹具设计参考书以及夹具图册来进行设计和计算。所以，夹具的设计也是整个设计过程的一个难点。夹具的设计必须要保证夹具的定位准确和机构合理，考虑夹具的定位误差和安装误差。我们将通过对工件与夹具的认真分析，结合一些夹具的具体设计事例，查阅相关的夹具设计资料，联系在工厂看到的一些零件加工的夹具来解决这些问题。789参考文献1机械制造基础，机械工业出版社2001，黄奇葵、钟华珍、张福润2机械制造装备设计，机械工业出版2002，李庆余、张佳31999中国机电产品市场展望，佟璞玮4组合机床与自动化加工技术，1994年第11期，裘愉，从几个侧面看组合机床的发展动向5机械产品与科技，2002年第1期，李明、王合增、张应午，组合机床的发展趋势及企业的对策6组合机床与自动化加工技术，机械工业出版社1999，李如松 7 机床夹具图册（上、下册）.贵州人民出版社.1983 8. 组合机床设计简明手册.机械工业出版社1992,谢家瀛9 组合机床设计.上海科学技术出版社1985,沈阳工业大学.10机械设计，北京高等教育出版社2005，濮良贵11金属切削机床设计，机械工业出版社2001，黄鹤汀12机械原理，高等教育出版社2005，孙恒、陈作模、葛文杰13Dubois,D.and Prade,H.(eds).(2000)The Handbook of Fuzzy Sets:fundamentals of fuzzy Sets,volume 7,Kluwer academic press,Dordrecht.14Fundemented of Machine Manufacturing Technology,Zhen zhi xin Wu Machine Tools N.chernor 1984.本科生毕业设计减速器箱体卧式钻孔专用组合机床设计Special combination of horizontal drilling box gear machine tool design学生姓名专业机械电子工程学号指导教师学院机电工程学院2012年 6 月 - 1 -长春理工大学光电信息学院本科毕业设计摘要本文的设计题目是减速器箱体卧式钻孔专用组合机床结构设计。设计任务是制定减速器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。在工艺制定过程中，通过生产批量的分析确定减速器箱体结合件的加工方案，并寻求最佳的工艺方案，借此说明了工艺在生产过程中的重要性；在组合钻孔工序的工装设计过程中，结合实例，介绍了对孔的加工精度进行了探讨；在液压控制系统设计过程中，以三面钻孔组合机床为对象，依据液压系统设计的基本原理，拟出合理的液压系统图。通过系统主要参数的计算确定了液压元件的规格；在组合机床设计过程中，结合具体实例和设计经验, 阐述了通用件(如液压滑台，动力箱等)的选取及专用部件（如主轴箱）的设计计算。使得设计的组合机床达到效率最大化。关键词：组合机床工艺方案钻孔工序液压传动 IAbstractThis topic is the design of gear box special combination of horizontal drilling machine structure design The design task is to develop reducer box with pieces of the processing technology, combined drilling process tooling design, hydraulic control system design, machine design portfolio.In the course of the development process, through the production of bulk analysis reducer box with the processing of the programme and seek the best technology programme, to take this description of the process in the importance of the production process；In the composition of the drilling process tooling design process, with examples, introduced a ixture design methods, especially for precision-processing were discussed；In the hydraulic control system design process, to three drilling machine for the composition of objects, the hydraulic system based on the basic principles of design, to be a reasonable map of the hydraulic system.Through the system of calculating the main parameters determining the specifications of the hydraulic components in the composition of machine design process, with specific examples and design experience, expounded the common parts (such as hydraulic slider, the driving force for me, and so on) select and exclusive parts (such as Multi-axle box) the design and calculation.Key Words: Machine toll;Process plan;Drilling process;Hydraulic目录摘要Abstract绪论1第一章组合机床简介11.1组合机床的历史及发展情况11.2本文的主要内容及设计步骤2第二章工艺方案的拟定42.1减速器箱体零件的工艺技术分析42.2减速器零件工序图5第三章组合机床的总体设计73.1组合机床自动线的组成和分类73.2被加工工件工序简图73.2.1被加工零件工序简图的作用与内容73.2.2 绘制被加工零件图的规定及注意事项：83.3 加工示意图83.3.1 加工示意图的作用和内容：83.3.2选择刀具、导向及有关计算83.4合机床通用部件的选用93.4.1动力滑台的选用103.4.2支撑部件的选用113.4.3动力部件的选用13第四章立式多轴箱设计164.1引言164.2主体设计164.2.1多轴箱盖与箱体的选用164.2.2通用主轴类型的选用164.2.3多轴箱原始设计图164.3传动轴、主轴、齿轮的确定174.3.1齿轮模数m的确定174.3.2传动轴的选用174.3.3主轴的选用184.3.4多轴箱传动设计184.3.5齿轮的校核204.3.6键的校核21第五章液压系统设计235.1钻削进给液压系统设计235.1.1作F-t与V-t图235.1.2确定液压系统参数245.1.3拟定液压系统图25第六章组合机床PLC控制26总结31参考文献32致谢33附录34绪论1.1组合机床的历史及发展情况组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。这种机床既有专用机床的结构简单、生产率和自动程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要。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。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。二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米1000毫米，表面粗糙度可低达2.50.63微米；镗孔精度可达IT76级，孔距精度可达0.030.02微米。专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。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。为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。近十多年来，组合机床及其自动线在高效、高生产率，柔性化以及采用并行(同步)工程制订更为合理、更为节省的方案方面取得了不小的进展。尤其是汽车工业，为了提高汽车的性能，对零件的加工精度提出了一些新的要求，因此对机床性能的要求也更高了。近年来随着数控技术、电子技术、计算机技术等的发展，组合机床的机械结构和控制系统也发生了巨大变化。组合机床有了以下的发展：1、数控化。数控组合机床的出现，不仅完全改变了过去那种由继电器电路组成的组合机床的控制系统，而目也使组合机床机械结构乃至通用部件标准发生了或正在发生着巨大的变化。2、模块化。数控加工模块化极大地丰富了组合机床的通用件，它必将引起组合机床通用件发生根本性变化。3、高速化。由于高速加工可大大降低零件表面粗糙度及切削力，大大减小切削温度，提高生产效率，故机床的高速化研究方兴未艾，特别是数控机床的主运动和进给运动速度已达到了惊人高速。如美国生产的加工中心，主轴转速可达15 00060 000rmin，工作台快进速度高达90120mmin 。顺应机床高速化的潮流，组合机床的速度也越来越高。例如德国大众汽车厂在加工铝金缸盖燃烧室侧面时，采用PCD铣刀，铣削速度高达3 075mmin，进给速度达3 600mmmin，而采用安装有CBN刀片的新颖镗刀加工灰铸铁时，切削速度达800mmin，进给速度达I 500 mmmin。4、精密化。由于机床实现了数控化，因而机床的加工精度越来越高，使一些过去看来难以达到的加工精度今天也已经实现了。5、全防护化。全封闭是现在机床的一大特点，不论是单机还是机床生产线，均采用全封闭的外罩，电器、液压全部采用空中走线。全封闭防护，不但使机床及其生产线外形美观，而且也提高了安全性、可靠性和维修的便利性。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2。1.2本文的主要内容及设计步骤本文对减速器箱体的加工工艺、组合钻孔工序的工装设计、液压控制系统设计、组合机床设计及卧式和立式的多轴箱设计、组合机床的总体装备进行了介绍。组合机床的设计步骤：（1）制定工艺方案要深入现场，了解被加工零件的加工特点，精度和技术要求、定位夹压情况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。这里要确定加工工步数，决定刀具的种类和型式。（2）机床结构方案的分析和确定根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。在选择机床配置形式时，既要考虑实现工艺方案，保证加工精度、技术要求及生产效率；又要考虑机床操作、维护、修理是否方便，排屑情况是否良好；还要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。（3）组合机床总体设计这里要确定机床各部件间的相互关系，选择通用部件和刀具的导向，计算切削用量及机床生产率。绘制机床的总联系尺寸图及加工示意图等。（4）组合机床的部件设计和施工设计制定组合机床流水线的方案时，与一般单个的组合机床方案有所不同。在流水线上由于工序的组合不同，机床的型式和数量都会有较大的变化。因此，这时应按流水线进行全面考虑，而不应将某一台或几台机床分裂开来设计。即使暂时不能全面地进行流水线设计，制定方案时也应综合研究，才能将工序组合得更为合理，更可靠地满足工件的加工要求，用较少的机床完成较多的工作，也为进一步发展创造了有利条件3。以上谈到的组合机床的设计，将会在下面的部分中进行详细的说明。第2章工艺方案的拟定2.1减速器箱体零件的工艺技术分析减速器箱体零件图如图2-1图2-1减速器箱体零件图减速器零件三维视图如图2-2图2-2 减速器零件三维视图加工孔：该工件需要加工3个平面上的共计22个孔1）上表面两个同心圆上阵列着12个孔。2）左侧六个呈矩形排列6个孔。3）右侧圆形阵列4个孔。加工孔技术要求：1）表面粗糙度：6.32）位置度：一般公差为即可。 2.2减速器零件工序图序号工序名称工序内容表面粗糙度加工方法机床及其型号1铣箱体下侧面6.3铣2铣箱体上侧面6.3铣3镗上表面孔内表面3.2镗4镗下表面孔内表面3.2镗5铣前孔端面6.3铣6铣后端面6.3铣7镗前孔内表面3.2镗8镗后孔内表面3.2镗9铣上表面两孔锪平台6.3铣10铣后孔锪平台6.3铣11三面钻孔、攻丝钻上表面6XM12、6XM6，前面4XM6后面6XM6螺纹孔并攻丝6.3钻专用组合钻床12钻上表面锪平台螺纹孔、攻丝钻上表面锪平台8XM6螺纹孔并攻丝3.2钻专用组合钻床13钻下表面螺纹孔、攻丝钻下表面8XM64XM8螺纹孔并攻丝3.2钻专用组合钻床14钻后孔锪平台螺纹孔、攻丝钻后孔锪平台4XM6螺纹孔并攻丝3.2钻专用组合钻床图2-3 减速器零件工序图第3章组合机床的总体设计3.1组合机床自动线的组成和分类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。组合机床的设计，目前基本上有两种情况：其一，是根据具体加工对象的具体情况进行专门设计，这是当前最普遍的做法。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人总结自己生产和使用机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件。有些零件由于结构复杂，加工工序比较多，在一台组合机床上不能完成全部加工，这时往往将几台组合机床按照合理的工艺路线布置成流水线5。如果吧流水线中各台组合机床实现单机自动化，并且把他们和各种辅助设备通过工件自动线传送装置联系起来，统一控制，机床和所有机构按照规定的动作顺序和节奏自动进行工作，就成了组合机床自动线。组合机床自动线由组合机床（和少量专用机床），零件传输装置、转位装置、排削装置及电器和液压控制设备等组成。采用组合机床自动线，可以明显地改善劳动强度、提高生产率；能减少占地面积和操作工人，并利于保证产品质量和减少次品。但自动线可调性差，投资大，要求上线工件的结构和工艺相对稳定，毛坯材质要均匀，尺寸偏差要小。而且自动线装置复杂，调整环节多，一处有故障往往引起全线停车。因此是否采用自动线应作全面分析。本工件符合选用组合机床的条件，故选用组合自动线来加工。组合机床自动线按被加工零件的传输方式分别为直接输送和间接输送两大类。本组合机床选用简介输送的结构，本设计主要设计组合机床部分，自动线部分由其他设计。3.2被加工工件工序简图3.2.1被加工零件工序简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：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。本工序选用的定位基准、夹紧部位及方向。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工序的技术要求。注明加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量6。减速器箱体结合件两端面孔的被加工零件剖面图如图3-1所示.图3-1 被加工零件剖面图3.2.2 绘制被加工零件图的规定及注意事项：（1）绘制被加工零件剖图的规定为使被加工零件剖图表达清晰明了，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：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7。3.3 加工示意图3.3.1 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8。3.3.2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（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。（1）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。1) 工作进给长度的确定=18mm：工作进给长度：切入长度：加工长度：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225mm前备量为30mm，后备量为147mm。3.4合机床通用部件的选用通用部件是具有特定功能、按标准化、系列化、通用化原则设计制造的组合机床基础部件。它有统一的联系尺寸标准，结构合理、性能稳定。组合机床的通用化程度是衡量其技术水平的重要标志9。通用部件按其功能通常分为五大类：动力部件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，是组合机床的主要通用部件。它包括动力滑台、动力箱、具有各种工艺性能的动力头等。支撑部件支撑部件是用于安装动力部件、输送部件等的通用部件。它包括侧底座、中间底座、立柱、立柱底座、支架等。它是组合机床的基础部件，机床省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。它包括回转工作台、移动工作台和回转鼓轮等。通常具有较高的定位精度。控制部件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（PC）、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。辅助部件辅助部件包括定位、夹紧、润滑、冷却、排削以及自动线的清洗机等各种辅助装置10。3.4.1动力滑台的选用动力滑台是由滑座、滑鞍和驱动装置组成、实现直线进给运动的动力部件。根据被加工零件的工艺要求，在滑鞍上安装动力箱（用以配多轴箱）或切削头（如钻削头、镗削头、铣削头、攻螺纹头等主抽部件配以传动装置），可以完成钻、扩、铰、镗孔、倒角、挂端面、铣削及攻螺纹等工序，滑台还可以当移动工作台用。滑台本身可以安装在侧底座上、立柱上或倾斜的底座上，组成各种形式的组合机床。根据驱动方式和控制方式的不同，滑台可以分为液压滑台、机械滑台和数控滑台三种类型。根据液压滑台和机械滑台的优缺点比较，从中选取适合的。如表3-1表3-1 液压滑台与机械滑台的优缺点液压滑台机械滑台优点1. 在相当大的范围内进给量可以无级调速。2. 可以获得较大的进给力3. 由于液压驱动，零件磨损小，使用受命长4. 工艺上要求多次进给时，通过液压换向阀，很容易实现。5. 过载保护简单可靠。6. 由行程调速阀来控制滑台的快速工进，转换精度高，工作可靠。1. 进给量稳定，慢速无爬行，高速无震动，可以降低加工工件表面粗糙度。2. 具有较好的抗冲击能力，断续铣削、钻头钻通孔时，不会因冲击而损坏刀具。3. 运行安全可靠，易发现故障，调整维修方便。4. 没有液压驱动的管路、泄漏、噪声和液压站占地方的问题。缺点1. 进给量由于载荷的变化和温度的影响而不够稳定。2. 液压系统漏油影响工作环境，浪费能源。3. 调整维修比较麻烦。1. 只能有级变速，变速比较麻烦。2. 一般没有可靠的过载保护。3. 快速加工时，转换位置精度较低。根据上述滑台优缺点的比较，我选用液压滑台。液压滑台的结构特点：1）采用双矩形导轨结构形式，以单导轨两侧面导向，导向的长宽比较大，导向性好。2）滑座体为箱形框架结构，滑座低面中间增加了结合面，结构刚度高。3）导轨淬火，硬度高，使用受命长。4）液压缸活动和后盖上分别装有双向单阀和缓冲装置，可减轻滑台换向和退至终点时的冲击。5）滑台分普通级、精密级和高精度级三个精度级别，可按要求选用，提高经济性。工作循环的确定：液压滑台的工作循环分很多种，根据工件的加工方式，我们选择一次工作进给方式。这种工作循环主要用于对工作进给速度要求不变的情况下，如钻孔、扩孔、镗孔等。当孔的加工深度要求较高精度时，可采用死铁停留来保证11。3.4.2支撑部件的选用1.中间底座中间底座其顶面安装夹具或输送部件，侧面可与侧底座或立柱底座相连接，并通过端面键或定位销定位。根据机床配置形式不同，中间底座有多种形式，如双面卧式组合机床的中间底座，两侧面都安装侧底座；立式回转工作台式组合机床，除安装立柱外，还需安装回转工作台。总之，中间底座的结构、尺寸需根据工件的大小、形状一级组合机床的配置形式等来确定。中间底座主要尺寸如表3-2所示表3-2 中间底座主要尺寸中间底座长中间底座宽800500560630710800900-1000-63071080090010001250-71080090010001250-7108009001000根据工件的工作台尺寸选取中间底座，由于工作台尺寸为900*1200，在表3-2中选取中间底座尺寸为1250*1000mm，高度710mm。2.侧底座侧底座用于卧式组合机床，其上面安装滑台，侧面与中间底座相连接时可用键或锥销定位。侧底座的长度应与滑台相适应，即滑台行程有集中规格。它的高度有560、630mm两种。当需要更低的高度时，其高度可按4500mm设计。本机床选用630mm。侧底座：1CC8013.立柱及立柱侧底座立柱用于安装立式布置的动力部件。立柱安装在立柱侧底座（1CD系列）上，根据主轴与工件间的距离要求，也可在立柱及其底座之间增加调整垫。根据工作台尺寸及中间底座尺寸选取立柱及立柱底座。立柱：1CL63立柱侧底座：1CD6314.组合机床三维视图12图3-2 组合机床三维视图3.4.3动力部件的选用动力部件的选择主要事确定动力箱（或各种工艺切削头）和动力滑台。本组合机床共有3各动力部件，其中一个装在立柱的滑台上，另两个装在两侧滑台上。液压滑台实现工作进给运动，选用配套的动力箱驱动多轴箱钻孔13。动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率主要依据多轴箱所需传递的切削功率来选用。在不需要精确计算多轴箱功率或多轴箱尚未设计出来之前，可按照下列简化公式进行估算：式中消耗于各主轴的切削功率的总和，单位为KW；多轴箱的传动效率，加工黑色金属时取0.8-0.9，加工有色金属时取0.7-0.8。高度刚钻头切削用量如表3-3高速钢钻头切削用量表3-3 高速钢钻头切削用量加工材料加工直径d（mm）切削速度v（m/min）进给量f（mm/r）切削速度v（m/min）进给量f（mm/r）切削速度v（m/min）进给量f（mm/r）铸铁160200HBS200241HBS300400HBS1616240.070.1210180.050.15120.030.086120.120.20.10.180.080.1512220.20.40.180.250.150.2022500.40.80.250.40.200.30钢件=5270（钢35、45）=7090（15Cr、20Cr）=100110（含金钢）1618250.050.112200.050.18150.030.086120.10.20.10.20.080.1512220.20.30.20.30.150.2522500.30.60.30.450.250.35铝件纯铝铝合金（长切屑）铝合金（短切屑）3820500.030.220500.050.2520500.030.18250.060.50.10.600.050.1525500.150.80.21.00.080.36在图3-2中选取1）立式滑台动力箱的选用由于立式多轴箱有2种钻头6（mm） 1624（m/min） 0.12（mm/r）12（mm） 1624（m/min） 0.2（mm/r）取在0.80.9之间0.85对组合机床切削用量计算参照组合机床切削用量计算切削力、转矩功率切削功率P（kW）：切削转矩T（Nmm）： 1030.090.18324.02 1322.79（Nmm） 10112.310.27624.027446.39（Nmm）1322.7967936.74（Nmm）7446.39644678.34（Nmm）=1.038(kW)=2.922(kW)=1.038+2.922=3.960(kW)=4.66(kW)在通用动力箱中选取1TD40动力箱，对立式滑台上选用1TD40动力箱电动机转速 960（r/min）输出轴转速 480（r/min）2）左右滑台动力箱的选用d=6(mm) v=1624(mm) f=0.12(mm/r)取在0.80.9之间0.85切削功率P（kW）：切削转矩T（Nmm）： = =1030.090.18334.02 =1322.79（Nmm）4T1322.7945291.16（Nmm）6T1322.7967936.74（Nmm）由公式可得：0.69（kW）1.04（kW）对左侧滑台动力箱选用1TD16Y90S-6电动机转速 900（r/min）输出轴转速 600（r/min）右侧滑台动力箱选用1TD16Y90S-4电动机转速 1400（r/min）输出轴转速 920（r/min）第4章立式多轴箱设计4.1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。4.2主体设计4.2.1多轴箱盖与箱体的选用多轴箱的标准厚度为180mm；用于卧式多轴箱的前盖厚度为55mm，用于立式的因兼作油池用，故加厚到70mm；基型后盖的厚度为90mm，变形后盖厚度为50mm、100mm和125mm三种。对此多轴箱箱体选用180mm，前盖70mm，后盖50mm。选用630mm630mm类型多轴箱。4.2.2通用主轴类型的选用通用钻削类主轴按支承型式可以分成三种1）滚锥轴承主轴：前后支承均为圆锥滚子轴承。这种支承受较大的径向和轴向力，且结构简单、装配调整方便，广泛用于扩、镗、铰孔和攻螺纹等加工；当主轴进退两个方向都有轴向切削力时常用此种结构。2）滚珠轴承主轴：前支承为推力球轴承和向心球轴承、后支承为向心球轴承或圆锥滚子轴承。因推力球轴承设置在前端，能承受单方向的轴向力，适用于钻孔主轴。3）滚针轴承主轴：前后支承均为无内环滚针轴承和推力球轴承。当主轴间距较小时采用。该机床为钻孔类机床，故选用滚珠轴承主轴。主轴材料一般采用40Cr刚，滚针轴承主轴用20Cr刚。4.2.3多轴箱原始设计图多轴箱原始设计图如图4-1图4-1 多轴箱原始设计图4.3传动轴、主轴、齿轮的确定 4.3.1齿轮模数m的确定齿轮模数m一般用类比法确定，也可按公式估算，即：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、2.5、3、3.5、4几种。该多轴箱中齿轮选用m4.4.3.2传动轴的选用通用传动轴按用途和支承型式分为六种。一般用45钢，调质T235；滚针轴承传动轴用20Cr钢。如图4-2用传动轴系列参数及其型号标记传动轴类型传动轴直径d（mm）种数型号标记ZD27ZD27-1ZD27-2滚锥轴承传动轴2025303540506014dT0731-41dT0731-42d-1T0731-41d-1T0731-42滚针轴承传动轴202530-40-8dT0733-41dT0733-42dT0733-41AdT0733-42Ad-1T0733-41d-1T0733-42埋头传动轴-25303540-8dT0731-41dT0731-42d-1T0731-41d-1T0731-42手柄轴-30-4050-6dT0735-41dT0736-42d-1T0735-41d-1T0736-42油泵传动轴20-1T0738-411T0738-41攻螺纹用蜗杆轴-25-2T0738-41T0739-42T0738-41AT0739-42A1T0738-411T0739-42图4-2用传动轴系列参数及其型号标记选用滚锥轴承传动轴，传动轴直径d30mm，型号为dT073141。4.3.3主轴的选用首先，根据切削用量，由计算公式计算扭矩：D钻头直径 S每转进给量根据公式选择两根主轴20mm 型号为201T07311425mm 型号为251T0731424.3.4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，并用最少的传动轴带动这些中心传动轴；最后通过合拢传动轴与动力箱驱动轴连接起来。立式多轴箱的动力箱为：对立式滑台上选用1TD40动力箱电动机转速 960（r/min）输出轴转速 480（r/min）对该工件上方所钻12孔呈两排圆形阵列，第一个圆形阵列离传动轴的中心距为120mm，整理得：1273.8（r/min）第二个阵列圆的中心距为166mm。636.94（r/min）根据齿轮、传动轴转速的计算公式：式中： u啮合齿轮副传动比；啮合齿轮副齿数和；、分别为主动和从动齿轮齿数；、分别为主动和从动齿轮转速，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。经计算可得：1）中心距为120mm48 122）中心距为166mm50 33传动齿轮选择齿宽为32mm，根据齿轮大小可选择630mm630mm的多轴箱14。4.3.5齿轮的校核由于其中有一对齿轮有限于多轴箱和工件的尺寸，选用的非通用件，固对此齿轮进行校核。1）校核相关系数齿形做特殊处理 Zps=特殊处理齿面经表面硬化 Zas=不硬化齿形 Zp=一般润滑油粘度 V50=120(mm2/s)小齿轮齿面粗糙度 Z1R=Rz6m(Ra1m)载荷类型 Wtype=对称循环载荷齿根表面粗糙度 ZFR=Rz16m (Ra2.6m)刀具基本轮廓尺寸圆周力 Ft=2344.167(N)齿轮线速度 V=3.199(m/s)使用系数 Ka=1.100动载系数 Kv=1.131齿向载荷分布系数 KH=1.000综合变形对载荷分布的影响 Ks=1.000安装精度对载荷分布的影响 Km=0.000齿间载荷分布系数 KH=1.243节点区域系数 Zh=2.495材料的弹性系数 ZE=189.800接触强度重合度系数 Z=0.897接触强度螺旋角系数 Z=1.000重合、螺旋角系数 Z=0.897接触疲劳寿命系数 Zn=1.30000润滑油膜影响系数 Zlvr=0.95000工作硬化系数 Zw=1.00000接触强度尺寸系数 Zx=1.00000齿向载荷分布系数 KF=1.000齿间载荷分布系数 KF=1.381抗弯强度重合度系数 Y=0.724抗弯强度螺旋角系数 Y=1.000抗弯强度重合、螺旋角系数 Y=0.724寿命系数 Yn=2.50000齿根圆角敏感系数 Ydr=1.00000齿根表面状况系数 Yrr=1.00000尺寸系数 Yx=1.00000齿轮1复合齿形系数 Yfs1=4.98899齿轮1应力校正系数 Ysa1=1.47343齿轮2复合齿形系数 Yfs2=4.00222齿轮2应力校正系数 Ysa2=1.705362）校核数据齿轮1接触强度极限应力 Hlim1=594.4(MPa)齿轮1抗弯疲劳基本值 FE1=465.6(MPa)齿轮1接触疲劳强度许用值 H1=734.1(MPa)齿轮1弯曲疲劳强度许用值 F1=831.4(MPa)齿轮2接触强度极限应力 Hlim2=427.1(MPa)齿轮2抗弯疲劳基本值 FE2=311.1(MPa)齿轮2接触疲劳强度许用值 H2=527.5(MPa)齿轮2弯曲疲劳强度许用值 F2=555.5(MPa)接触强度用安全系数 SHmin=1.00 弯曲强度用安全系数 SFmin=1.40接触强度计算应力 H=729.6(MPa)接触疲劳强度校核 HH=满足齿轮1弯曲疲劳强度计算应力 F1=113.7(MPa)齿轮2弯曲疲劳强度计算应力 F2=91.2(MPa)齿轮1弯曲疲劳强度校核 F1F1=满足齿轮2弯曲疲劳强度校核 F2F2=满足4.3.6键的校核在整个多轴箱中轴受的扭矩最大，所以只需要校核此轴上的键的强度就足够了，此轴挂键槽的轴径为20，键的规格为6622，键的受力如下图4-3所示：图4-3键的受力图首先校核键槽的剪切强度。将平键眼n-n截面分成两部分，并把n-n以下部分和轴作为一个整体来考虑如图所示，因为假设在n-n截面上的剪切力均匀分布，所以n-n截面上的剪切力为，对轴心取矩，由平衡方程，得所以有，因为所以可见平键满足剪切强度。其次校核键的挤压强度。考虑键在n-n截面以上部分的平衡，在n-n截面上的剪力，投影水平方向，由平衡方程得因此求得：所以平键也满足挤压强度条件15。第5章液压系统设计5.1钻削进给液压系统设计5.1.1作F-t与V-t图1.切削力钻铸铁孔时，其轴向力的切削力根据公式：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=6mm S=0.1mm/r Kp=1得 M=1.198N/m F=398.2N2.擦阻力静摩擦阻力：动摩擦阻力： 3.惯性阻力： 4.算工进速度工进速度按加工6切削用量计算，即： 5.根据以上分析计算各工况负载工况计算公式液压缸负载F/N 液压缸驱动力F0/N 启动 980 1090 加速 740 825 快进 490 545 工进 1526 1695 反向启动 980 1090 加速 740 825 快退 490 545 制动 240 270图5-1 液压缸负载的计算其中，取液压缸机械效率6、计算快进、工进和快退时间快进：工进：快退： 7、根据上述数据描绘液压缸F-t 与V-t图ttF/Nt2V mm/sv1t1t2t1t31526t3图5-2 液压缸F-t 与V-t图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，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。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，为使快进，快退速度相等，选用的差动液压缸，假定快进、快退的回油压力损失为2、计算液压缸尺寸由式得：液压缸直径：取标准直径： D=70mm5.1.3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、组成系统图5-3电磁铁动作顺序表图5-3电磁铁动作顺序表如图5-4 液压系统图图5-4 液压系统图第6章组合机床PLC控制1. 工作原理该专用组合机床主要分为水平移动工作台(简称工作台, 带动工件移动) 和垂直移动工作台(简称滑台, 带动主轴作进给移动)。其中工作台有4 个工位, 滑台有3 个工位, 通过电磁阀来控制其移动, 而电磁阀又受继电器控制, 继电器受PLC 控制。其工作循环示意图如图1 所示。在此只介绍精镗专机。图1 工作循环示意图图1 中, YV 为电磁阀代号, SQ 为行程开关代号, SP 为压力继电器代号, 工位为装卸工件位, 、工位为加工工位。2. PLC 控制系统硬件组成(1) 主机主机采用日本光洋公司产SZ4 可编程序控制器。该机为模块式结构, 共用:16 点输入模块3 块, 16 点输出模块3 块, 8 点输出模块2 块。总输入点48 点, 输出点64 点,可以满足控制系统输入输出需要。可控制256点I/O,程序容量2560语，最高处理速度1.0s/指令带有4个模拟量微调旋钮。(2) 输入信号将所有按钮, 工作方式转换开关, 热继电器触点信号, 限位开关, 压力继电器等作为输入信号, 共46 点。(3) 输出信号将所有控制设备, 如控制电动机运转的交流接触器, 液压电磁阀, 控制主轴制动的交流接触器, 作为工况显示用的中间继电器等作为输出信号, 共58 点。主机安装于PLC 控制柜中, 控制柜采用抽屉式结构, 造形美观别致, 对PLC 操作方便。为便于操作, 还在专机的前侧装有一个加工小巧精致的按钮站。3. PLC 电气控制系统的功能和特点(1) 两地控制系统设有两地控制和操作,加工人员操作方便。(2) 抗干扰为提高系统的抗干扰及PLC的使用寿命, PLC 电源采用了隔离变压器, 强电线和弱电线分开走; 输入信号线采取了屏蔽措施, 所有电磁阀都加了电阻与二极管组成的吸收电路; PLC 输入模块用电源还采用了稳压措施。(3) 自动手动设有自动手动两种工作方式。手动时, 按工艺要求设有点动及点按单步动作进行一个工位一个工位地加工(此种方式在调整时使用)。自动时, 当工作台点动快进至工位插好芯棒后, 只要按下自动按钮, 系统就会按工艺要求一工位一工位连续加工, 直至工件加工完毕。(4) 互锁功能控制系统设有多种互锁功能。例如, 工件不夹紧, 工作台不能移动; 台面不锁紧, 不能进行加工; 滑台不在原位, 工作台就不能移动; 反靠插销没有拔出, 工作台就不能快进等。另外有可能出现严重机械事故的地方除软件互锁外, 还设有硬件互锁。(5) 急停按钮系统设有急停按钮。一旦出现紧急情况, 在两地都可紧急停车, 并将急停按钮的常闭触点接至PLC 的输入模块。这样如触点接触不良, 便自动停车, 不致于出现紧急情况不能及时停车的严重事故。(6) 信号显示所有输出点的动作在操作台和按钮站上均有信号灯显示。对较严重的故障还设有声光双提示, 便于观察和检测故障。4. PLC 控制系统编程方式以各输出量为中心, 根据控制要求, 采用梯形图语言编程。由于篇幅所限, 只就两个控制程序简单说明。(1) 自动加工程序工位芯棒插好后, 快退至工位的自动加工程序如图2 所示。工作台正靠在工位( I20) , 芯棒已插好图2快退至工位的自动加工程序( I32) , 按下自动起动按钮( I55

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