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针刺机底座钻孔组合机床设计【6张图纸】【Word+CAD全套设计】【优秀】

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关键词：: x0124 针刺底座钻孔组合机床设计

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摘要

组合机床是以通用部件为基础，配以少量的专用部件，对一种或多种工件按预先确定的工序进行加工的机床。它能够对工件进行多刀、多轴、多工位同时加工。随着组合机床技术的发展，它能完成的工艺范围日益扩大。目前，我国组合机床已广泛应用到大批、大量生产的行业，例如：汽车、拖拉机、柴油机等

主轴箱的传动系统设计，就是通过一定的传动链把动力输出轴（亦称多轴向驱动轴）传进来的驱动力和转速按要求分配到各轴最后达到主轴所要求的转速。传动系统设计的好坏，将直接影响主轴箱的质量、通用化程度、设计制造工作量的大小以及成本的高低。设计传动系统，应保证主轴强度、刚度、转速和转向的前提下，力求使主要传动件的规格少，数量少，体积少。

本文通过对针刺底座的分析，想做到一次装夹，多工位加工，达到产品图样的精度要求。用一根中间传动轴带动6根主轴。大大提高了生产效率、降低了劳动成本。排列齿轮总是尽量使其结构紧凑，传动副最佳传动比在1和1.5之间。为了使这主轴齿轮不过大，升速传动用在最后一级。本主轴箱完全符合上诉要求，为此本设计是合理正确的。本设计主要完成了组合机床的总体设计中的“三图一卡”编制和主轴箱的设计，此外还根据需要绘出了夹具草图。

关键词：组合机床主轴箱三图一卡

Abstract

Modular machine tool is based on common components, with a small number of dedicated components, to one or more of the workpiece according to the predetermined procedures for the processing of machine tool. It can work on multiple knife, multi axis, multi station simultaneous processing. With the development of machine tool technology, it can complete the process range widening. At present, the combination machine tools in our country has been widely applied to the mass production, industry, for example: automobile, tractor, diesel engine and so on.

The design of transmission system of the main spindle box, is the power output shaft through the transmission chain (also known as a multi axial drive shaft) incoming driving force and speed according to the requirements of distribution to each axis and finally reached the required speed of spindle. The transmission system design is good or bad, will directly affect the quality of the spindle box, the universal degree, design and manufacture of the size of the workload and the cost of. The design of transmission system, shall ensure that the main strength, stiffness, rotational speed and direction under the premise of the number, strive to make main transmission parts of the specifications less, less, less volume.

In this paper, through the analysis of the needle base, want to do one time clamping, multi station processing, product design to achieve the accuracy requirements. The 6 main shaft with a middle driving shaft. Greatly improve the production efficiency, reduce labor costs. Arranged gear always try to make its compact structure, transmission pair optimal transmission ratio in 1 and 1.5. In order to make the spindle gear but large, raising speed transmission used in the last stage. The spindle box is fully consistent with the appeals, this design is correct and reasonable. The design of the main completed the design of modular machine in the "three charts and a card" system and spindle box, also according to the need to draw fixture sketch.

Key words: Combination machine Tool Headstock “Three drawings, one card”

引言1

1.被加工零件工序图2

1-1编制被加工零件工序图的注意事项2

1-2被加工零件工序图的作用和要求2

1-3被加工零件工序图3

2．加工示意图4

2-1 加工示意图的作用和要求4

2-2 加工示意图的编制方法4

2-2-1 刀具的选择4

2-2-2 切削用量的确定5

2-2-3 导向结构的选择5

2-2-4 浮动卡头及接杆的选择7

2-2-5 动力头工作循环及其行程的确定7

2-2-6 其它应注意的问题10

2-3 本机床的加工示意图10

3．动力部件的选择11

4．组合机床生产率的计算13

4-1 机床生产率的计算13

4-2 最终编制的具体生产率计算卡14

5．机床联系尺寸图的绘制16

5-1 绘制机床联系尺寸图应考虑的主要问题16

5-1-1 机床装料高度的确定16

5-1-2 夹具轮廓尺寸的确定16

5-1-3中间底座尺寸的确定16

5-1-4主轴箱轮廓尺寸的确定17

5-2 绘制联系尺寸图使得其他注意事项：17

5-3 机床分组18

5-4 本机床联系尺寸图18

6. 主轴箱的设计20

6-1 组合机床主轴箱的用途及分类20

6-2 通用主轴箱的组成20

6-2-1 主轴箱的组成20

6-2-2 主轴箱的通用零件20

6-3 主轴箱设计的步骤和内容22

6-3-1 绘制主轴箱设计的原始依据图22

6-3-2 确定主轴结构形式及齿轮模数23

6-3-3 主轴箱的传动系统设计24

6-4 主轴箱的润滑和手柄轴的设置25

6-4-1 润滑25

6-4-2手柄轴的设置26

6-5转动轴直径的确定和齿轮强度的验算26

总结31

参考文献32

QQ截图20150531154327.jpg

QQ截图20150531154410.jpg

加工示意图_A0.jpg

夹具图.jpg

夹具装配图.jpg

联系尺寸图a.jpg

零件图.jpg

主轴箱设计1.jpg

内容简介：: 摘要组合机床是以通用部件为基础，配以少量的专用部件，对一种或多种工件按预先确定的工序进行加工的机床。它能够对工件进行多刀、多轴、多工位同时加工。随着组合机床技术的发展，它能完成的工艺范围日益扩大。目前，我国组合机床已广泛应用到大批、大量生产的行业，例如：汽车、拖拉机、柴油机等主轴箱的传动系统设计，就是通过一定的传动链把动力输出轴（亦称多轴向驱动轴）传进来的驱动力和转速按要求分配到各轴最后达到主轴所要求的转速。传动系统设计的好坏，将直接影响主轴箱的质量、通用化程度、设计制造工作量的大小以及成本的高低。设计传动系统，应保证主轴强度、刚度、转速和转向的前提下，力求使主要传动件的规格少，数量少，体积少。本文通过对针刺底座的分析，想做到一次装夹，多工位加工，达到产品图样的精度要求。用一根中间传动轴带动6根主轴。大大提高了生产效率、降低了劳动成本。排列齿轮总是尽量使其结构紧凑，传动副最佳传动比在1和1.5之间。为了使这主轴齿轮不过大，升速传动用在最后一级。本主轴箱完全符合上诉要求，为此本设计是合理正确的。本设计主要完成了组合机床的总体设计中的“三图一卡”编制和主轴箱的设计，此外还根据需要绘出了夹具草图。关键词：组合机床主轴箱三图一卡 AbstractModular machine tool is based on common components, with a small number of dedicated components, to one or more of the workpiece according to the predetermined procedures for the processing of machine tool. It can work on multiple knife, multi axis, multi station simultaneous processing. With the development of machine tool technology, it can complete the process range widening. At present, the combination machine tools in our country has been widely applied to the mass production, industry, for example: automobile, tractor, diesel engine and so on.The design of transmission system of the main spindle box, is the power output shaft through the transmission chain (also known as a multi axial drive shaft) incoming driving force and speed according to the requirements of distribution to each axis and finally reached the required speed of spindle. The transmission system design is good or bad, will directly affect the quality of the spindle box, the universal degree, design and manufacture of the size of the workload and the cost of. The design of transmission system, shall ensure that the main strength, stiffness, rotational speed and direction under the premise of the number, strive to make main transmission parts of the specifications less, less, less volume.In this paper, through the analysis of the needle base, want to do one time clamping, multi station processing, product design to achieve the accuracy requirements. The 6 main shaft with a middle driving shaft. Greatly improve the production efficiency, reduce labor costs. Arranged gear always try to make its compact structure, transmission pair optimal transmission ratio in 1 and 1.5. In order to make the spindle gear but large, raising speed transmission used in the last stage. The spindle box is fully consistent with the appeals, this design is correct and reasonable. The design of the main completed the design of modular machine in the three charts and a card system and spindle box, also according to the need to draw fixture sketch.Key words: Combination machine Tool Headstock “Three drawings, one card” 目录引言11.被加工零件工序图21-1编制被加工零件工序图的注意事项21-2被加工零件工序图的作用和要求21-3被加工零件工序图32加工示意图42-1 加工示意图的作用和要求42-2 加工示意图的编制方法42-2-1 刀具的选择42-2-2 切削用量的确定52-2-3 导向结构的选择52-2-4 浮动卡头及接杆的选择72-2-5 动力头工作循环及其行程的确定72-2-6 其它应注意的问题102-3 本机床的加工示意图103动力部件的选择114组合机床生产率的计算134-1 机床生产率的计算134-2 最终编制的具体生产率计算卡145机床联系尺寸图的绘制165-1 绘制机床联系尺寸图应考虑的主要问题165-1-1 机床装料高度的确定165-1-2 夹具轮廓尺寸的确定165-1-3中间底座尺寸的确定165-1-4主轴箱轮廓尺寸的确定175-2 绘制联系尺寸图使得其他注意事项：175-3 机床分组185-4 本机床联系尺寸图186. 主轴箱的设计206-1 组合机床主轴箱的用途及分类206-2 通用主轴箱的组成206-2-1 主轴箱的组成206-2-2 主轴箱的通用零件206-3 主轴箱设计的步骤和内容226-3-1 绘制主轴箱设计的原始依据图226-3-2 确定主轴结构形式及齿轮模数236-3-3 主轴箱的传动系统设计246-4 主轴箱的润滑和手柄轴的设置256-4-1 润滑256-4-2手柄轴的设置266-5转动轴直径的确定和齿轮强度的验算26总结31参考文献32引言本次毕业设计的题目是：针刺机底座钻孔组合机床设计。已知数据如下：1.钻箱体底面6-7孔。2. 工件硬度：HB170-220。 3. 工件材料：HT200。4.年生产纲领是7.5万件/年。组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按照集中工序的原则设计的一种高效率的专用机床。组合机床的各个部件都是具有一定独立功能的部件，并且大多已经系列化、标准化、和通用化的通用部件。组合机床与通用机床，专用机床比较，具有以下特点：1.组合机床加工工件，由于采用专用夹具、组合刀具和导向装置等，产品加工质量靠工艺装备保证，对操作工人技术水平要求不高。2.组合机床上的通用部件和标准零件约占全部机床零部件总量的70-80，因此设计和制造周期短，经济效益好。3.由于组合机床采用多刀加工，机床自动化程度高，因而比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。4.当机床被加工的产品更新时，专用机床的大部件要报废。组合机床的通用部件是根据国家标准设计的，并等效于国际标准，因此，其通用部件可以重复使用。不必另行设计和制造。5.当机床被加工的产品更新时，专用机床的大部分部件都要报废。组合机床的通用部件是根据国家标准设计的，并等效于国际标准，因此其通用部件可以重复使用，不必另行设计和制造。6.组合机床易于联成机床自动线，以适应大规模和自动化生产需要。1 被加工零件工序图1-1 被加工零件工序图的注意事项1本机床加工部位的位置尺寸应由定位基面标起，尤其在本机床加工，所选用的定位基面与设计基面不一致时，还必须对各孔要求的位置尺寸进行分析和换算，即把不对称公差的尺寸换算为对称公差尺寸，确定镗模孔尺寸及主轴位置尺寸，并把各孔位置尺寸改为从定位基面标注。有时也可以将工件的某一主要孔的位置尺寸从定位基面标注，其余各孔的位置尺寸以此孔为基准进行标注，以免由于尺寸链的影响而不能保证要求的精度。2对精镗机床必须注明是否允许留有退刀痕迹，以及允许退刀痕的形状（直线或螺旋退刀痕）。3对孔的加工余量要认真分析，在镗阶梯孔时，其大直径的单边余量应小于两孔半径之差，以便镗刀能通过。在加工毛坯孔时，不仅要弄清加工余量，还必须注意孔的铸造偏心及铸造毛刺的大小，以便设计相应尺寸的镗杆，保证加工能正常。1-2 被加工零件工序图的作用和内容被加工零件工序图是设计和验收机床的主要依据之一，是根据选定的工艺方案，表示在一台机床或一条自动线上完成的工艺内容、加工部位的尺寸及精度、技术要求、加工用定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前毛坯或半成品情况的图纸。它是在原有工件图的基础上，以突出本机床或自动线加工内容，加上必要的说明绘制的。它是组合机床设计的主要依据，也是制造使用时调整机床、检查精度的重要技术文件。被加工零件工序图应表示出下列内容：1在图上应表示出被加工零件的形状，尤其是要设计中间导向时，应表示出工件内部筋的布置和尺寸，以便检查工件装进夹具是否相碰，以及刀具通过的可能性。2在图上应表示出加工用定为基准、夹压部位及夹压方向，以便依此进行夹具的支承（包括辅助支承）、定位及夹压系统的设计。3在图上应表示初加工表面的尺寸、精度、位置尺寸及精度和技术条件（包括对上道工序的要求及本机床保证的部分）。4图中还应注明被加工零件的名称、材料、硬度。制被加工零件工序图的注意事项1-3被加工零件工序图图1-1 被加工零件工序图 2加工示意图2-1 加工示意图的作用和要求加工示意图是表示刀具、主轴箱、工件夹具及托架的联系尺寸图，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、主轴箱及选择动力部件的主要资料，同时也是调整机床和刀具的主要依据。加工示意图应满足下列要求：1表示被加工零件的材料和硬度。表示出主轴箱上主轴端部和刀具的联系尺寸以及刀具、工件、夹具和托架的联系尺寸。2表示出夹具上导套的位置和直径以及夹具（导向）与工件之间的联系尺寸、配合及精度。3表示出主轴箱上主轴端部和刀具的联系尺寸以及刀具、工件、夹具和托架的联系尺寸。4表示刀具的形状、类型及其主要尺寸（直径和长度），切削用量、加工余量。5表示出动力头的行程及工作循环。绘制多工位机床的加工示意图时，一定要分出工位，按每个工位的加工内容顺序进行绘制，同时还要画出工件在回转工作台或鼓轮上的位置示意图，以便能清晰地看出工件及主轴箱上主轴的排列位置。绘制多工位机床的加工示意图时，一定要分出工位，按每个工位的加工内容顺序进行绘制，同时还要画出工件在回转工作台或鼓轮上的位置示意图，以便能清晰地看出工件及主轴箱上主轴的排列位置。加工示意图应绘制成展开图，其绘制顺序是：首先按比例绘制工件的外形及加工部位的展开图。特别注意那些距离很近的孔严格按比例相邻绘制，以便清晰地看出相邻刀具、导向及工具、主轴等是否相碰。然后，根据工件加工要求及选定的加工方法绘制刀具，并确定导向方式、位置及尺寸，选择主轴和接杆。从这些刀具中找出影响其联系尺寸的关键刀具，按其中最长的一根刀具，从主轴箱到工件间的最小距离来确定全部刀具、导向及工件间的尺寸关系。对于采用浮动夹头的镗孔刀杆，必须考虑并解决刀杆退出导向时防止下垂的问题，一般是用托架来托住退出的刀杆。因此在绘制加工示意图时，必须将托架联系尺寸标出。加工示意图还要绘出工件加工部位的图形。在轴数多时必须在孔旁标上号码，以便于设计和调整机床。加工示意图还要考虑一些特殊要求（如工件抬起、主轴定位、危险区等），决定动力头的工作循环及行程。最后选择切削用量及附加必要的说明。2-2 编制加工示意图的方法2-2-1 刀具的选择在编制加工示意图的过程中，首先遇到的是刀具的选择，而一台机床刀具选择是否合理，直接影响到机床的加工精度、生产率和工作情况。因而，正确的选择刀具是一个相当重要的工作。除工件的加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生产率要求等因素外，影响刀具选择的其它要求有：当加工表面不允许有退刀痕时，需将工件抬起让刀退出，这时只能采用镗刀。再如位置限制，导向孔的尺寸小于加工孔的尺寸，也只能用镗刀，并在导套上开引刀槽，以便镗刀通过。本机床仅用于钻孔，只是钻一般的通孔，考虑到以上各种因素，选用高速钢锥柄麻花钻。2-2-2 切削用量的确定根据被加工孔直径7及工件材料为HT200查表选得：切削速度v=12.5m/min，进给量f=0.12mm/r。由此算得： n=1000v/3.14 7 = 570r/min 取n=570r/min (2-1) =f=0.12570=68.4mm/min (2-2)根据已选切削用量及工件材料根据下列公式计算切削力F、切削扭矩M、切削功率P、刀具耐用度TF= (2-3) M= (2-4) P= (2-5) T= (2-6)将D=7mm，f=0.12mm/r，HB=170，v=12.5 m/min代入以上各式求得：F=727N M=1612N P=0.094KW T=390625min2-2-3 导向结构的选择组合机床上加工孔时，除用刚性主轴的加工方案外，其尺寸和位置精度都是依靠夹具导向来保证的。如何正确地选择导向结构，确定导向的参数和精度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图要解决的问题。组合机床常用各种导向结构及选择时的注意事项如下：1导向类型导向通常分为两类：一类是刀具导向部分与夹具导套之间既有相对移动又有相对转动的第一类导向，或称固定式导向。另一类是刀具导向部分与夹具导套之间只有相对移动而无相对转动的第二类导向，或称旋转式导向。通常依据刀具导向部分的直径d和刀具转速n折算出导向的线速度v，在结合加工部位的尺寸精度，工艺方法和刀具的具体工作条件来选择导向的类型、形式和结构。第一类导向的允许线速度v20米/分。一般用于孔径大于25mm以上的孔加工，尤其以大直径的镗孔应用较多。由前所选择的刀具和主轴转速，根据所选切削用量v=12.5m/min选用固定式导向。图2-1尺寸导向图2 确定导向数量、选择导向参数导向数量应根据工件形状，内部结构，刀具刚性，加工精度及具体加工情况而定。通常钻、扩、铰单层壁小孔或用悬伸量不大的镗杆镗、扩、铰深度不大的大孔时，选取单个导向加工。当在工件铸孔上扩孔时，为了加强刀具的导向刚性，通常采用双导向加工。导向的参数选择包括：导套的直径及公差配合，导套的长度，导套离工件端面的距离等 3正确选择导向的形式和结构必须根据旋转速度、加工精度、刀具工作条件等具体情况，选择导向的形式和结构，如精镗2级和1级孔，旋转速度和精度要求都比较高，应当选用精密的的滚珠轴承的旋转导向。精铰2级孔，由于转速不高，则可选用导向精度较高的滑动轴承的旋转导向。粗镗孔时转速较高，但精度要求较低，可选用滚锥轴承的旋转导向。2-2-4 浮动卡头及接杆的选择为了提高加工精度，减少主轴位置误差和主轴振摆对加工精度的影响，在采用长导向或多个导向进行镗孔或扩、铰孔时，镗杆与主轴均用浮动卡头相连接。绘制加工示意图时，须正确地选用浮动卡头的规格并标注其主要尺寸。浮动卡头可按通用钻削类主轴的系列参数表选取确定。这里仅用了一个导向而且导向不长故不需采用浮动卡头。在钻孔、扩孔、锪孔、倒角及铰小孔，通常都采用接杆。在选用接杆时，应尽量避免采用直径为15mm的主轴。只在受到孔间距离限制，不得已时才采用。主轴直径根据传递扭矩计算如下： d=B=14.6mm （2-7）查表取d=20mm系列参数为30/20，主轴外伸长度为115mm。查表选取莫氏锥度为1的2号接杆，接杆号为2-215 T0635-4。2-2-5 动力头工作循环及其行程的确定动力部件的工作循环是加工时动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置，又返回原始位置的动作过程。一般包括快速引进、工作进给、快速退回等动作，有时还有中间的许多其他要求动作。本次加工8个孔，并无其它特殊的精度要求，采用一般的钻削加工就可。故其工作循环只需要快进，工进，快退三个步骤即可。1工作进给长度的确定组合机床上有第一工作进给和第二工作进给之分。第一工作进给是用于钻孔、扩孔、铰孔及镗孔等工序。当接着钻杆或镗杆之后，需要进行或锪平面、倒大角等工序时则采用第二工作进给。工作进给长度应等于被加工部位长度与刀具切入和切出长度之和（如图2-2）所示。动力头工作进给的长度是按加工长度最大的孔来选取。切入长度应该根据工作端面的误差情况来确定，一般为510毫米。第二工作进给长度常常比第一工作进给长度要小的多，在有条件时，应力求做到转入第二工作进给时，除锪平面或倒大角的刀具外，其余刀具都离开加工表面，不再切削。否则，将降低刀具寿命，且破坏已加工表面。这里工作进给长度=18+7+5=30mm图 1-2 工作进给示意图2快速退回长度的确定快速退回长度等于快速引进和工作进给长度之和。一般在固定式夹具钻床或扩孔的机床上，动力头快速退回的行程，只要把所有道具都退至导套内，不影响工件的装卸就行了。但对于夹具需要回转或移动的机床，动力头快速退回行程必须把刀具、托架、钻模板以及定位销都退回到夹具移动可能碰到的范围以外。本机床取为130mm。3.快速进给长度的确定快速引进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。在加工两层或多层壁孔径相同的同心孔系时，可采用跳跃进给的循环进行加工，即在加工完一层壁后，动力头再次快速引进，加工第二层壁，这样可以缩短工作循环时间。本机床取为100mm。图 2-2 工作循环图4动力头总行程的确定动力头的总行程除了满足工作循环所需长度外，还要考虑装卸和调整刀具的方便性，即考虑前备量和后备量）。前备量是指刀具磨损和补偿安装制造误差，后备量是指刀具连同接杆一起从主轴取出时，保证刀具退离导套外的距离大于秸秆插入主轴孔内的长度。装卸刀具的理想情况是：刀具离导套外端面的距离，要大于刀具插入主轴孔内的长度。按所选动力箱型号可知总行程为250mm。这里前备量取为20mm，后备量为100mm。5动力头工作循环中的一些特殊要求。a中间停止。在主轴需要定位，工件抬起“让刀”的加工循环中，动力头快速行程终了要中间停止。必须在动力头工作循环中加以注明。b死挡铁停留。在加工端面或止口时，为了控制尺寸及保证加工精度，须采用死挡铁停留，其方法有二：一种是用压力继电器控制，多用于加工精度要求不高的端面和倒角等工序。一种是压力继电器和时间继电器联合控制，勇于加工精度要求高的端面。c危险区。当两面加工同一通孔或同时加工十字交叉孔时，则有刀具相碰的问题，在组合机床上称之为危险区。当遇到这种情况时，两个动力头开始同时加工，快进入危险区时，一个动力头停止进给，另一个动力头先加工完退回原位后，这个动力头再继续加工，直至打通后退回原位。 d退离线。这是加工深孔中退回的位置线。加工深孔时，为了排屑，动力头需要多次退回。为了减少动力头快速引进和退回的时间损失，中间退回时不退回到原始位置，而选取一个接近于第一次转入工作进给的位置作为退离线，使动力头每次退回到隔离线后，即转为快速引进。e带有钻孔和攻丝主轴箱的动力头行程的确定。当攻丝和钻孔等其它工序在一个主轴箱上进行时，要注意攻丝循环和钻孔循环必须保证一定的关系。即在计算其行程时，应使攻丝循环提前完成后，动力头才开始退回。2-2-6编织加工示意图注意事项1应有足够的说明。如被加工零件的图号、材料、硬度、加工余量，工件是否有让刀运动，以及是否采用冷却等。2加工示意图上应有足够的联系尺寸，并标注恰当。如主轴箱端部尺寸，刀具结构尺寸，导向尺寸，工件至夹具间的尺寸，托架与夹具之间的尺寸，工件本身以及加工部位的尺寸等3加工部位示意图。如三面机床的示意图，需将各面工件的形状和加工孔的位置用缩小比例画出，并标注孔号（孔号应与主轴编号一致）。4加工示意图按加工终了状态绘制。5主轴应丛主轴箱端面画起。刀具画加工终了位置（攻丝加工则应画开始位置）。标准的通用结构如接杆、浮动卡头、攻丝靠模及丝锥卡头、通用主轴箱的标准钻镗主轴外伸部分等只画外轮廓，并须加注规格代号。对一些专用结构如导向、刀杆托架、专用接杆或浮动卡头等，为了显示其结构而必须剖视，并标注尺寸、精度及配合。6 相邻两孔中心距小的主轴，必须在展开图上按比例画在一起，以便检查主轴、接杆、导向及浮动夹头等是否相碰。2-3 本机床的加工示意图图 2-3 加工示意图3动力部件的选择动力部件用以实现切削刀具的旋转和进给运动（动力头）或只用于进给运动（动力滑台），是组合机床最主要的通用部件。组合机床动力部件有多种结构形式和不同的传动形式。就其传动方式来讲，主运动（旋转运动）一般采用机械传动，即有电动机通过齿轮、皮带、蜗轮蜗杆等机械元件传递运动和动力；而进给运动则采用机械传动（用凸轮杠杆、丝杆螺母、齿轮齿条等机械元件传递运动和动力）、液压传动、气压传动或气压液压传动等。组合机床动力部件的性能参数、联系尺寸以及结构等在“组合机床通用部件图册”中有详细介绍。设计一台机床或一条自动线时，选用何种动力部件，应当根据具体的加工工艺、机床型式、使用条件、生产条件等确定。对于一般多轴钻孔和镗孔机床，可用机械或液压动力头。必须选用合适的动力部件，使机床具有先进的工艺水平和技术水平，以及良好的经济效果。选用动力部件时应该注意的问题：1电动机功率的确定每一种规格的动力头（机械或液压动力头）都有一定的功率范围，根据所选切削用量计算的切削功率和进给功率之需要，并适当考虑提高切削用量的可能性（一般按30%考虑），选用相应规格的动力头。可按下列公式估算： P=6p/ = 0.627kw （3-1）式中：P电动机功率 P每根主轴所需的切削功率传动效率，取0.850.95之间。将P=0.094KW并选取=0.9代入上式计算得：P=0.627KW。考虑机床报废后通用部件的再利用问题，选择功率稍大的动力箱，其具体型号和参数如下：型号：Y90S-4B5 I型转速：1420r/min驱动轴转速：710r/min2.进给力的确定每一型号动力头都有其最大允许的进给力。选用时计算切削进给抗力必须稍小于动力头允许的最大进给力，并注意各主轴切削力的合力中心应处在动力头接合面范围内，力求使其处于动力头接合面的下方，为此，应将重负荷的粗加工工序安排在主轴箱的下部。当遇到动力头的功率和进给力不能满足要求，而又相差不大时，不应轻易选用大一号的动力头，这时可采取下列措施：a对于液压动力头可采用油泵单独驱动机构，即增加一个电动机，专用于进给油泵的驱动，是动力头电动机的全部功率用于切削加工。b降低所需进给力和功率。在生产率允许的情况下，适当降低切削用量，或将部分孔安排为顺序先后加工，即将同一个动力头上的刀具前后错开，在同一循环中先加工一些通孔后，再加工另外一部分孔，以降低所需进给力和功率。有时还可以改变加工方法，如将负荷重的端面刮削改为径向车端面等。c对于短时间工作的工序，亦可在超负荷下工作，但超负荷不宜大于25%。3最大行程的确定选用动力头是必须考虑其最大允许行程，除了满足机床工作循环的要求外，还必须保证调整和装卸刀具的方便性，对于多工位回转工作台式机床，要保证回转时工作台上夹具不碰刀具等。4进给速度的选择每一种型号动力头有快速形成速度即最小进给量的规定。对于机械动力头来说，其进给量是有级的，选用时必须按主轴转速及进给交换齿轮来验算每分钟进给量及各主轴的每转进给量。液压动力头的进给是可以无级调整的，为了避免由于气温、制造误差等影响，造成动力头进给速度的不稳定，不宜选用动力头技术性能中规定的最小进给量，尤其对精加工机床，实际使用的进给量应大于其0.51倍。还必须注意的，在采用压力继电器装置时，动力头所能实现的最小进给量数值还应加大。5主轴箱最大轮廓尺寸的影响为了是动力头在加工过程中有良好的稳定性，需根据主轴箱的轮廓尺寸选择相适应规格的动力头。同时要考虑主轴箱上刀具的分布情况，力求使刀具进给抗力的合力中心不超出主轴箱与动力头的接合面，并使其在垂直方向上尽量接近油缸（或丝杠）的中心。这样有利于改善动力头的受力情况，减轻动力头导轨的磨损。6加工精度的影响动力部件的导轨有矩形的和矩形和三角形相结合的两种型式。一般带导向引导刀具加工的机床，多采用带矩形导轨的动力头。对于刚性主轴加工的精加工机床，为了减少导轨磨损对加工精度的影响，则选用带矩形和三角形相结合的导轨的动力部件，其滑台长度及导轨宽度都应适当选得大一些，有利于提高加工中的稳定性，达到较高的加工精度。考虑到以上各因素，根据进给力F=6727=4326N，考虑到相应的工作行程和与动力箱相配套的原因，选择1HY 25-IA型动力滑台，其主要参数如下：台面宽250mm，台面长500mm，行程长250mm，导轨为铸铁材料，滑台及滑座总高250mm，滑座长790mm,允许最大进给力8000N，快速行程速度12m/min，工作速度32800mm/min。在选定动力箱和动力滑台后我们确定了配套通用部件：1CC251型侧底座，高度560mm，宽度450mm，长度900mm。4组合机床生产率的计算4-1 机床生产率的计算根据加工示意图所选用的工作循环、工作行程及切削用量等，就可以计算机床的生产率，并编制生产率计算卡片。生产率计算卡片应反映出机床的加工过程和动作时间、切削用量以及机床生产率与负荷率的关系等。机床理想生产率是指机床在百分之百负荷的情况下每小时的生产能力。这里仅考虑加工一个工件所需机动时间（t）和辅助时间（t）。辅助时间是指机床空行程（动力头快进和快退、工作台的回转和移动、电气或液压元件的转换动作等）和工件的装卸、定位、夹压及清除定位面上的切屑所用时间。机床理想生产率Q可按下式计算： Q=（件/小时）（4-1） T= t+t （4-2）式中T单件工时t和t可按下列公式确定： t= （4-3） t= t + t=+ t （4-4）式中 L刀具工作进给行程长度（mm） S动力头工作进给的每分钟进给量（mm/min） L、L动力头快进和快退行程长度（mm） V动力头快速行程速度，按所选动力头参数来定 t工件装卸、定位、夹紧以及清除定位基面切屑的时间。它取决于工件大小、装卸方便性及操作人员的熟练程度等。根据对各类机床的统计，一般为0.51.5min。由于组合机床工作过程中偶然事故（不可靠性）以及操作人员的自然需要所需时间，机床实际可能生产率Q要低于机床理想生产率Q。也就是： (4-5) 式中机床负荷率Q组合机床实际可能生产率，亦可视为要求的机床生产率。 Q=(件/小时) （4-6）结合以上原理和本机床已知数据计算如下：T= t+t=+ t=1.749minQ=34.305(件/小时Q=31.13(件/小时) 本机床负荷率满足要求，故本设计方案合理。4-2 最终编制的具体生产率计算卡根据以上计算并参考相关标准，我编制了如下所示的生产率计算卡备注4321序号工序名称被加工零件本机床装卸工件时间取为1.5min滑块快退滑块工进滑块快进装卸工件工步名称材料名称图号1被加工零件数（个）钻孔HT200针刺底座7加工直径（mm）18加工长度（mm）30工作行程（mm）12.5切削速度m/min负荷率机床理想生产率Q1机床实际生产率Q单件总工时570每分钟转速r/min工序号硬度毛坯重量毛坯种类0.12每转进给量mm/r100.12510每分钟进给量m/min90.7%31.13（件/小时）34.305（件/小时）0. 20.2机动时间工时（min） HB170-220灰铸件1.5490.0260.02351.5辅助时间5机床联系尺寸图的绘制机床联系尺寸图是决定各部件的轮廓尺寸及相互间联系关系的，是开展各专用部件和确定机床最大占地面积的知道图纸。组合机床是由一些通用部件和专用部件组成的。为了使所设计的组合机床既能满足预期的性能要求，又能做到配置上匀称合理，符合多快好省的精神，必须对所设计的组合机床各个部件之间的关系进行全面的分析研究。这是通过绘制机床联系尺寸图来达到目的。机床联系尺寸图是在被加工零件工序图与加工示意图绘制之后，根据初步选定的主要通用部件（动力部件及其配套的滑座、床身或立柱等），以及确定的专用部件的结构原理而绘制的。5-1 绘制机床联系尺寸图应考虑的主要问题5-1-1 机床装料高度的确定装料高度一般指工件安装基面到地面的垂直距离。在确定装料高度时，首先考虑到工人操作的方便性根据我国具体情况，为便于操作和省力，对于一般卧式组合机床、流水线和自动线，装料高度定位850到1060毫米。；自动线要考虑车中间底座的高度以便允许内腔通过随行夹具还会系统或冷却排屑。其次是机床内部结构尺寸限制和刚度要求。考虑上述刚度、结构功能和使用要求等因素，我设计装料高度H=1060mm，滑台高度为280mm，侧底座高度560mm。5-1-2 夹具轮廓尺寸的确定夹具是用于定位夹紧工件的，所以工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具轮廓尺寸的依据。根据夹具结构草图，初步确定夹具的轮廓尺寸。其底座高度应考虑要保证有足够的的刚性，又要考虑工件的装料高度，为了便于布置定位元件，一般夹具的底座的高度不小于240mm。夹具底座的长度尺寸，应能布置下定位夹紧元件和能与中间底座的连接。对于非框形夹具，在绘制联系尺寸图时，应事先绘制夹具草图，确定夹具的主要技术特性、基本结构原则及其外形控制尺寸。5-1-3中间底座尺寸的确定中间底座其顶面安装夹具，侧面可与侧底座相连接，并通过端面键或定位销定位。在编制加工示意图时，已确定工件端面至主轴箱端面在加工终了时的距离。并结合已选通用部件的高度以及夹具的尺寸确定底座的尺寸。根据以上的要求和具体的加工尺寸要求确定中间底座尺寸长宽高=900450560mm5-1-4 主轴箱轮廓尺寸的确定1厚度的确定标准主轴箱的厚度由主轴箱体、前盖和后盖三层尺寸构成。主轴箱体厚为180mm。前盖有两种尺寸，卧式厚为55mm，立式厚为70 mm，后盖厚有90mm和50mm两种，通常采用 90mm。因此卧式主轴箱的总厚为325mm，立式主轴箱通常为340mm。这里是卧式的，总厚取325mm。2主轴最低高度h的确定要考虑它与工件最低孔的位置、机床配置形式、装料高度和动力部件、滑座、床身的关系，一般应大于80120mm。综合考虑以上要素，确定h1=108mm。3主轴箱宽度B和高度H的确定多轴箱宽度B、高度H的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按下式确定：Bb+2b1H=h+h1+b1式中：b工件在宽度方向相距最远两孔距离，单位mm； b1最边缘主轴中心至箱体外壁距离，单位mm； h工件在高度方向相距最远两孔距离，单位mm； h1最低主轴高度，单位mm。b93mm，b1取153mm则B932153399mmh161mm,h1= 108mm则H128+108+130366mm。根据实际加工的情况，由通用箱体系列尺寸标准选取400400（BH）的主轴箱。5-2 绘制联系尺寸图使得其他注意事项：1机床联系尺寸图主要应针对各部件之间的联系尺寸进行标注，各部件画出必要的轮廓形状即可，尽量减少不必要的线条和尺寸。各部件应严格按统一比例绘制。2在联系尺寸图上还必须明确比表明运动部件的终点和原位状态，以及运动过程中的情况。3联系尺寸图绘制后，在进行机床的具体设计过程中，可能发现某些尺寸定的不合理，甚至不能实现，则可按照需要返回来修改联系尺寸图，加以调整。4在联系尺寸图上应标明工件、夹具、动力头的中心线之间的关系。特别当工件上加工部位对于工件中心线不对称时，应注明动力头中心线相对夹具中心线的偏移距离。5-3机床分组当绘制完那些机床部件后，为便于设计和组织生产，组合机床各部件和装置按不同的功能划分编组。本次设计的机床的分类如下:(1) 第10组床身，侧底座1CC251(2) 第11组中间底座。(3) 第21组钻模板。(4) 第30组电气装置。(5) 第40组传动装置 1TD25-1A。(6) 第60组刀具。(7) 第61组工具。(8) 第71组多轴箱。5-4本机床联系尺寸图图5-1机床联系尺寸图 6. 主轴箱的设计6-1 组合机床主轴箱的用途及分类主轴箱是组合机床的重要专用部件，它是用于布置机床工作主轴及其传动零件和相应的附加机构。他通过按照一定的速比排布传动齿轮，把动力从动力部件动力头、动力箱、电动机等，传递给各工作主轴，使之获得需要的转速和转向。主轴箱按其组成和用途可分为大型标准主轴箱、小型标准主轴箱和专用主轴箱三类。6-2 通用主轴箱的组成6-2-1 主轴箱的组成通用主轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构组成。通用主轴箱在生产中常见的有：1 钻削类主轴箱。2 攻丝主轴箱。3 钻、攻复合轴箱。这里采用钻削类主轴箱。6-2-2 主轴箱的通用零件1主轴箱通用零件的编号方法如下：图 6-1 主轴箱通用部件编号方法编号中的T07表示主轴箱的通用零件；小组号分别用1、2、3和4表示箱体类、主轴类、传动轴类和齿轮类零件；顺序号和零件顺序号所表示的内容遂类别号和小组号的不同而不同。这里选用的主轴箱体编号为450x900T0711-11。2通用主轴和传动轴钻削类主轴按支承形式不同可分为3种：a.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b.前后支承均为圆锥滚子轴承的主轴（简称滚锥主轴）c.前后支承均为推力球轴承和无内圈滚子轴承的主轴（称滚针主轴）。主轴头外伸长度为75mm（立式为60mm）的滚锥主轴称为短主轴，采用浮动卡头与刀具连接，配以长导向或双导向用于镗、扩、绞孔工序。常用的通用传动轴按用途和支承形式分为：a.滚针轴承传动轴，b.圆锥滚子轴承传动轴,c.攻丝用蜗杆轴，d.手柄轴,e.油泵传动轴，f.埋头传动轴六种。通用传动轴材料一般用45钢，热处理T215；滚针轴承的传动轴材料为20Cr钢，热处理SO1-1，C59。3通用箱体类零件：通用箱体类零件包括主轴箱箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖。箱体类零件材料为HT200，前、后盖材料为HT150，上盖为HT150。箱体的大小，根据宽和高尺寸不同，有多种规格，其具体形状尺寸，应按标准GB3668.183选择。其部分尺寸在前面章节已有描述。 4润滑泵规格较大的通用主轴箱常采用R121A叶片泵进行润滑。中等规格的主轴箱用一个润滑泵；规格较大且主轴数量多的主轴箱用两个润滑泵。润滑泵泵出的油经分油器至各润滑点。 5其他通用零件除了上述零件外，主轴箱上还有隔套、键套、防油套、油杯、定位销以及锁紧螺母、防松垫圈等，都已经标准化或通用化。 6通用齿轮通用齿轮包括动力箱齿轮，尺宽32mm，轴向总宽度84mm；电动机齿轮，齿宽32mm，传动齿轮，齿宽24mm、32mm两种。标准齿轮为不变位齿轮。材料为45钢，齿部高频淬火G54。具体结构形式如图：图 6-2 各种齿轮结构图6-3 主轴箱设计的步骤和内容主轴箱是组合机床的重要部件之一，它关系到整台机床质量的好坏。主轴箱设计的步骤大致分为：根据“三图一卡”，绘制主轴箱设计的原始依据图；确定主轴结构形式及齿轮模数；拟定主轴箱传动系统；计算主轴及传动轴坐标；绘制坐标检查图；绘制主轴箱总图及零件图。6-3-1 绘制主轴箱设计的原始依据图主轴箱设计原始依据图是根据“三图一卡”绘制的。1)、根据尺寸联系图标注所有主轴位置尺寸及工件与主轴、主轴与传动轴的相关位置尺寸。因为主轴和被加工零件在机床上是面对面安放的，因此，多轴箱主视图上的水平方向尺寸与工序图上的水平方向尺寸相反；由于多轴箱上的坐标尺寸基准和零件工序图上的基准不重合，应作尺寸转换，找出统一的基准。，标出相应的位置关系尺寸，然后根据零件工序图各孔位置尺寸，算出多轴箱上主轴的坐标值。2）、根据机床联系尺寸图，绘制主轴箱外形图，并标注轮廓尺寸及与动力箱驱动轴的相对位置尺寸。3）、标注主轴顺时针转向。4）、标明动力部件型号及其性能参数等5）、列出个主轴的工序内容，切削用量及主轴的外伸尺寸等。6-3-2 确定主轴结构形式及齿轮模数的要求一般情况下，根据工件的加工工艺、刀具和主轴的连接结构和刀具的进给抗力及切削转矩来确定主轴的结构形式。钻削加工的主轴，需承受较大的单向轴向力，故最好选用向心球轴承和推力球轴承组合的支承结构，且推力球轴承配置在主轴前端；如果主轴前进和后退都要进行切削时，可选用前后支承都是圆锥滚子轴承的主轴结构，以便于承受两个方向的轴向力；如果主轴孔间距较小，可选用滚针轴承和推力球轴承组合的支承结构，但这种结构的主轴精度和装配工艺性均较差，除非必要时最好不选用。传动轴直径可参考主轴直径大小初步确定，待传动系统拟定后在进行验证。齿轮模数一般用类比法确定，也可用下式估算： M（3032）3 （6-1）式中 m所估算的齿轮模数（mm）； P齿轮所传递的功率（KW）； z对啮合齿轮中的小齿轮齿数； n小齿轮的转速（r/min）；主轴箱中的齿轮模数常用的2、2.5、3、3.5、4几种。为了便于生产，同一主轴箱中的齿轮模数不多于2种。6-3-3 主轴箱的传动系统设计组合机床的主轴箱的传动系统，就是用一定数量的传动元件，把动力箱的输出轴与个主轴连接器起来，组成一定的传动链，并满足各轴的转速和转向要求。主轴箱的特点是：针对某零件的特定工序恒速加工，传动链短；多主轴同时加工，传动链分支多。因此，主轴箱的传动设计，以获得需要的主轴转速旋向为原则，不存在通用机床前缓后急的最小传动比限制，甚至可以用升速传动副驱动主轴。1 对主轴箱传动系统的一般要求：a. 从面对主轴的位置看去，所有主轴应逆时针方向旋转。b. 尽量避免主轴兼作传动轴，以免增加主轴负荷，影响加工质量。c保证主轴转速和转向的前提下，应力求用最少的传动轴和齿轮，因此，应尽可能用一根传动轴同时带动多根主轴，并将齿轮布置在同一排位置上。d 主轴箱内齿轮传动副的最大传动比imax=2，最小传动比imin=0.5；最佳传动比为1.5-1i1.5，以使主轴箱结构紧凑；后盖内的传动比imax2，imin3.5-1。e. 用于粗加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在前端第一排，以较少主轴的扭转变形；精加工主轴上的齿轮，应设置在第三排，以较少主轴的弯曲变形。同一主轴箱内，如有粗、精加工主轴，最好从动力箱驱动轴后就分两条路线传动，以免影响精加工主轴的加工精度。f. 驱动轴直接带动的传动轴不要超过2根，以免给装配带来困难。g. 刚性镗孔主轴上的齿轮，其分度圆直径要尽可能大于被加工孔的孔径，以减少振动，提高运动平稳性。2拟定主轴箱传动系统得基本方法：拟定主轴箱传动系统的基本方法是：先把所有主轴中心尽可能分布在几个同心圆上，然后再在各个同心圆的圆心上分别设置中心传动轴；再把各组同心圆上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；把最后的合拢传动轴与动力箱的驱动轴连接起来。这就是“从主轴的布置开始，最终引到驱动轴上”。主轴箱传动系统的拟定主要包括以下几方面内容：a确定传动轴位置及齿轮齿数。b确定液压泵轴的位置。c绘制传动系统图。3传动方案的设计已知：该主轴箱

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