矿山掘进机箱体加工组合机床设计

矿山掘进机箱体加工组合机床设计 摘 要：本次设计任务是制定矿山掘进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。在工艺制定过程中，通过生产批量的分析确定矿山掘进机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，介绍了夹具设计方法，特别是对孔的加工精度进行了探讨；在液压控制系统设计过程中，以双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。关键词：组合机床 多轴箱 工艺 钻夹具 液压传动 Mine Tunneling Achine Processing Combined Machine Tool DesignStudent：Li YunTutor:Mo Ya-Wu(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract： The design task is to develop mine tunneling machine parts processing technology, combined with the combination process of drilling fixture design, the design of hydraulic control system, the design of the modular machine tool.Making process in the process, through the production of bulk analysis of mine tunneling machine combined with a processing program, and to seek the best technology solutions, which illustrates the process in the importance of the production process; in the combination process of drilling fixture design process, combined with the examples, introduces the fixture design method, especially for hole the processing precision is discussed; in the hydraulic control system design process, double sided drill hole modular machine tool as the object, on the basis of hydraulic system design of the basic principles, a reasonable hydraulic system diagram. The calculation of the main parameters of the system determine the hydraulic components of the specification; the combination of machine tool design process, combined with concrete examples and design experience, elaborated the general parts ( such as hydraulic slipway, the power box and so on ) selection and special components ( such as the headstock ) design calculation.Keywords: combination machine tool; hydraulic transmission; axle boxes; handicraft;drills clamp 1 前言 1.1 本课题提出的背景和意义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。应用组合机床加工大批量零件，快捷高效，生产效率高是机械加工的发展方向。本次设计具体工作如下：组合机床的总体设计和重要专用部件的设计。其总体设计主要是绘制组合机床“三图一卡”；专用部件则主要是主轴箱的方案和其动力参数的设计，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。组合机床出现在世界上只有50多年的历史。我国组合机床事业是从无到有，逐渐发展起来的。从1956年开始自行设计、制造了组合机床并得到很大发展。如北京、上海、辽宁、山东、江苏等发展很快，西北、西南地区也又新的发展。国家又重点安排了一批工厂，如大连机床厂、常州机床厂、大河机床厂、长沙机床厂、上海第十机床厂等20多个工厂生产组合机床通用部件，为全国各地机械加工部门用组合机床自己武装自己创造了非常有利的条件。许多工厂在大搞技术改造、设备更新、质量翻新的热潮中，制造了大量的组合机床及其自动线，成倍地提高了劳动生产率，保证了产量和质量，降低了成本。目前，我国大多数省、市、自治区都能设计并制造组合机床及其自动线，产量、质量和技术水平都在不断提高。我国组合机床及其自动线已占有一定数量，特别是在汽车制造行业已有了大量的组合机床及其自动线，生产能力也在不断提高。用我国自行设计与制造的组合机床及其自动线武装起来的第二汽车制造厂，经投产后证明具有规模、效率高，具有较高的自动化程度特点物理从工艺方案和布局，还是从加工精度和质量方面看，这些组合机床及组合机床自动线都已达到国际先进水平。近几年来，组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器、仪表、缝纫机、自行车、阀门、矿山机械、冶金、航空、纺织机械及军工等部门已获得广泛的应用，甚至一些中小批量生产部门也开始推广使用。由于组合机床具有的一系列优点，因此在我国机械加工工业中广泛推广使用组合机床已成为多、快、好、省地发展我国机械加工工业的一条重要途径，继续发展和提高组合机床及自动线技术水平，是当前机械加工工业的一项重要任务。随着社会的不断进步，机械加工技术的不断发展，古老的生产方式已不能完全适应新形势的要求。我们传统的通用机床，由于它为了适应各种零件的通用加工，强调了加工范围的广泛性，使其万能性增大，并且在加工某一零件的某些加工表面时，使机床不能完全发挥出全部效能。为了克服通用机床的弊端，工程技术人员便相应地推出了专用机床。但由于专用机床是根据某一工艺要求专门设计制造的，且它的组成部件均是专门设计制造的，因此，相对于通用机床而言，专用机床的造价昂贵，设计、制造周期长，特别是在飞速发展的变化之中，一旦产品更新换代，产品变型，原有的专用机床将不能满足新产品加工工艺的要求，更有甚者是原专用机床完全不能加工新产品而变成一堆废铁，失去了机床应有的作用。为了使产品在市场中立于不败之地，工程技术人员不得不重新花费时间，设计、制造新的专用机床。由此可见，专用机床在一定程度上阻碍着产品的更新换代。为了解决以上通用机床与专用机床之间的矛盾，同时尽可能地兼顾通用机床与专用机床的优越性，于是，组合机床便在通用机床与专用机床的夹缝中悄然兴起，并得到了越来越广泛的应用。本课题主要是对单工序专用机床进行设计。1.2 国内外研究现状我国加入WTO以后，制造业所面临的机遇与挑战并存、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至2005年4月份，组合机床行业企业仅组合机床一项，据不完全统计产量已达1000余台，产值达3.9个亿以上，较2004年同比增长了10%以上，另外组合机床行业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。在目前企业产品结构正发生变化，组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入WTO后与世界机床进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年是企业生产情况来看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升。 八十年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能知道监控。国外组合机床技术的发展趋势是（1）广泛应用数控技术。国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件,在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术,而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术,从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。广州标致汽车公司由法国雷诺公司购置的缸盖加工生产线,就是由三台自动换箱组合机床组成的,其全部动作均为数控,包括自动上下料的交换工作台、环形主轴箱库、动力部件和夹具的运动,其节拍时间为58秒。(2)发展柔性技术。80年代以来,国外对中大批量生产,多品种加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施,使加工装备具有了一定的柔性。如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床;同时根据加工中心的发展,开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元,并以此为基础组成了柔性加工自动线。1.3 本论文的主要内容 个方面即矿山掘进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、组合机床设计对掘进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矿山掘进机的关系。2 工艺方案的拟定2.1 矿山掘进机箱体结合件零件的工艺技术分析 矿山掘进机箱体结合件零件如图1：图l 矿山掘进机体结合件图Fig1 Mine tunneling body combined with a map 主要技术参数如下1：2.1.1 面（1）上下两平面的表面粗糙度为3.6（2）两侧面、两端面及结合面表面粗糙度为3.62.1.2 孔（1）表面粗糙度：轴向中心孔、横向孔及其余孔表面粗糙度为3.6（2）平行度：52孔的内表面平行于基准面C，且误差不大于0.06mm（3）同轴度：52孔的内表面与基准面C同轴，且误差不大于0.03mm（4）垂直度：47孔的轴线垂直于基准面C，且误差不大于0.03mm 62、90孔的轴线垂直于基准面C，且误差不大于0.02mm2.1.3 螺纹孔M6-6H M10-6H M12-7H2.1.4 位置度一般公差为即可。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 根据零件图分析由图2可知以F面为粗基准，定位装夹简单可靠。图2 粗基准Fig.2 A rough benchmark2.2.2 选择精基准 从各个表面的精度位置进行分析：图3 精基准Fig.3 Precision reference以B面作为精基准。 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 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。（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640# 钻5.2光孔，攻制10-M6-6H深12孔深15均布的螺纹孔45# 粗、精铣两侧面50# 粗、精铣两端面55# 粗、半精、精镗52孔60# 粗、半精、精镗62、90孔65# 粗、半精、精镗47孔，70# 钻端面6的孔75# 钻箱体底面5.2光孔，攻制6-M6-6H深12孔深15均布的螺纹孔80# 钻9.2孔，攻制2-M10-6H深12孔深15的螺纹孔85# 钻11.2孔，攻制M12-7H深12孔深15的螺纹孔90# 钻、铰右侧面3-M6-6H的通孔95# 钻左侧面5.2光孔，攻制3-M6-6H深12孔深15均布的螺纹孔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。3 钻夹具设计3.1 矿山掘进机箱体结合件钻孔组合机床夹具分析根据工件不同的生产条件可以有各种不同的安装方法： （1)找正安装法。(2)夹具安装法。3.1.1 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 。X1、Y1、Z1；绕X、Y、Z轴的转动，记为X2 、Y2 、Z2 ，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X2、Y2 、Z2 3个自由度，侧面约束点限制X1、Z1 2个自由度，端面约束点限制Y1。这个自由度，就完全限制了长方体工件6个自由度。3.1.2 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M6 精度等级：6H材料： 灰铸铁 硬度： HB190右端面为通孔 加工深度L=10mm左端面为盲孔 加工深度L=15mm 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7P500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，故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 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30%左右。 查阅组合机床设计7P47表2-7 加工直径：d=5.2mm 切削速度：v=12m/min n=732r/min 进给量： f=0.1mm/r 钻头的实际参数，查阅金属机械加工工艺人员手册17P838表10-223.3.4 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=5.2mm，参照组合机床设计7P221表3-3，选择钻模板厚度为L=22mm。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照机床夹具设计手册10P298：可换钻套 图2-1-46P308：钻套用衬套 图2-1-85 内径:d=12mm ；外径：D=16mmP310：钻套用螺钉 图2-1-60 M6钻模板与被加工零件之间的距离不宜过大，取4mm。(2) 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4 工作行程图Fig.4 Travel map 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3mm处开始工进。 从而确定： 工进距离 考虑到大批量生产、导向原因等因素取 快退距离 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8P174 表8-2，采用特长可调接杆。3.4 夹具体设计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5 定位元件Fig.5 Location element支撑板的选用参照机床夹具设计手册10P272图2-1-10 支撑钉的选用参照机床夹具设计手册10P271图2-1-93.4.2 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6 钻孔工序的定位与夹紧示意图Fig.6 The process of drilling positioning and clamping diagram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。 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7 夹具结构图Fig.7 Fixture structure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4 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：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和绘制生产功率计算卡等。184.1 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。钻矿山掘进机箱体结合件两端面孔的被加工零件工序图如图6所示.图8 被加工零件工序图Fig.8 Is processed the components working procedure chart4.1.2 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：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。1）工作进给长度的确定 =18mm(1)：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215mm前备量为30mm，后备量为137mm。 图9 加工示意图Fig.9 The processing schematic drawing4.3 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：（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（=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8P91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：92.5mmH=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8所示图10 多轴箱轮廓尺寸确定Fig.10 Spindle contour size determination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8，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 电气装置（2） 第20组 左多主轴箱（3） 第30组 刀具（4） 第40组 夹具（5） 第50组 电气装置工具（6） 第60组 右多主轴箱（7） 第70组 传动装置（8） 第80组 右滑台侧底座（9） 第90组 润滑装置（10）第100组 中间底座（11）第110组 滑台左侧底座（12）第120组 挡 铁（13）第130组 液压装置图11 机床联系尺寸图Fig.11 Machine contact size diagram5 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10P34: 根据公式： (2) (3)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=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。 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12 钻头受力分析Fig.12 Bit force analysis左图可视做某一时刻径向力的作用情况，因此： (4)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 (5) 查阅机床夹具设计手册10P354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 ； 夹紧时间 ： s,松开时间 ： s （3）根据上述数据绘液压缸F-t 与V-t图图13 液压缸F-t 与V-t图Fig.13 Hydraulic cylinder F-t and V-t graph5.1.2 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=60mm5.1.3 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。 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： 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=1得: M=0.9N/m F=345.5N（2）计算摩擦阻力静摩擦阻力： (6)动摩擦阻力： (7)（3）计算惯性阻力： (8)（4）计算工进速度工进速度按加工5.2的切削用量计算，即： (9)（5）根据以上分析计算各工况负载如表14表1 液压缸负载的计算Table .1 Load calculation of hydraulic cylinder工况 计算公式 液压缸负载F/N 液压缸驱动力F0/N 启动 F=fsG 980 1090 加速 F=fdG+Ggvt 740 825 快进 F=fdG 490 545工进 F=Fc+fdG 1526 1695反向启动 F=fsG 980 1090续表1加速 F=fdG+Ggvt 740 825快退 F=fdG 490 545制动 F=fdG-Ggvt 240 270其中，取液压缸机械效率（6）计算快进、工进和快退时间 快进： t1=L1v1=3010-30.2=0.15s工进： t2=L2v2=1810-30.8810-3=20.5s快退： t3=L1+L2v1=4810-30.2=0.24s（7）根据上述数据描绘液压缸F-t 与V-t图图14 液压缸F-t 与V-t图Fig.14 Hydraulic cylinder F-t and V-t graph5.2.2 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。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4得： （10） 液压缸直径： (11)取标准直径： D=70mm5.2.3 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）组成系统图15 液压系统图Fig.15 Diagram of hydraulic system5.2.4 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 ，选取进油管路压力损失 ，其调整压力比系统最大压力大，所以泵的工作压力 。 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4公式9-20，取，则： 3）选取电动机： P=0.8KW （2）选择其他元件表2 液压元件选择表Table .2 Hydraulic components selection table序号 型号 名称 公称流量 公称压力 通过的最大流量 （L/min） （Mpa） （L/min）1 22C-100BH 行程阀 100 1.5 262 1-100B 单向阀 100 1.5 263 HED80 压力继电器 4 Q-6B 调速阀 6 1.55 35DY-100B 三位五通电液换向阀 100 1.56 管道7 XY-25B 顺序阀 25 1.58 B-10B 溢流阀 10 1.5 19 YBX-AD 变量泵 32/9.6 1.510 XU-40X100 过滤器11 油箱12 22D-63B 二位二通电磁阀 63 1.5 2613 1-100B 单向阀 100 1.5 2614 减压阀 100 1.5 1715 1-63B 单向阀 63 1.5 1716 24D-63B 二位四通电磁阀 63 1.5 1717 T5016 液压缸 （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V=(5-7)q=236=72L。6 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18。其主要内容及注意事项如下：图16 主轴位置关系尺寸图Fig.16 Relationship dimensions of spindle position（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。（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。（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。（4）列表标明各主轴的工序内容、切削用量及主轴外伸尺寸（5） 标明动力件型号及其性能参数表3 主轴外伸尺寸及切削用量Table 3 Shaft overhanging size and cutting para