目录
1 前言 1
2 组合机床总体设计 3
2.1 总体方案论证 3
2.2 组合机床切削用量的选择 4
2.3 组合机床总体设计—三图一卡 5
3 组合机床前主轴箱设计 12
3.1 绘制右主轴箱设计原始依据图 12
3.2 前主轴结构型式的选择 13
3.3 前主轴箱传动系统的设计与计算 13
3.4 前主轴箱坐标计算、绘制坐标检查图 16
3.5 轴、齿轮、轴承的校核 18
4 结论 22
参考文献 23
致谢 24
附录 25

“Y”形支架双面钻孔组合机床总体设计及前主轴箱设计
摘要：“Y”型支架双面钻孔组合机床加工的是支架零件。主要钻削加工支架上的18-φ17和8-φ17孔。该零件形状独特，因此对工件的定位和夹紧比较困难。本设计任务是在完成组合机床总体设计的基础上，完成前主轴箱的设计。首先分析了所要加工工件的特点，进行了组合机床的总体设计，绘制了被加工零件的工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡，在此基础上，进行了前主轴箱的设计。主要绘制了前主轴箱设计的原始依据图，拟订了主轴箱的传动路线等，然后绘制了主轴箱的装配图和一些零件图，校核了轴、齿轮等零件。设计过程中尽量使用了标准零部件，设计出的组合机床机构简单，操作方便，加工精度高，减轻了劳动强度，提高了加工效率，具有较好的经济性。

关键词：主轴箱；组合机床；夹具；

"Y"-type double-stent combination drilling machine design and front-spindle box and fixture design
Abstract: "Y"-type double-sided support of the drilling machine is a combination of stent components.The machine makes 26 holes with dills and the drilled diameter is 17mm. The shape of workpiece is particular,so orientation and fixation is difficult. My task is the overall，the front headstock and jig for the bracket of design of two-side drilling machine,in a sufficient analysis of the characteristics of the workpiece. The assembly diagram of the headstock was drawn. The drawing of the part’s processes,the schematic diagram of machining,the relationship of the machine size and the card of the productivity were drawn. After that, the primitive chart for the design of the front-side headstock was given out. The transmission routes were confirmed and so on.The parts drawing and assembly diagram of the headstock were drawn also,checked the shaft and gear and other parts of the strength. This modular mechanical tool has such advantages: high efficiency, low cost, high processing precision, easily operate and it reduces the worker’s labor intensity, and enhances the productivity.

Keywords：Modular machine tool; Headstock; Jig.

一、设计内容
设计一台支架双面钻组合机床，具体进行总体设计及前主轴箱设计。

主要内容有：
1．总体设计
1）制定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案。
2）三图一卡设计，包括：
(a) 被加工零件工序图， (b) 加工示意图，(c) 机床联系尺寸图，
(d) 生产率计算卡。
2．前主轴箱设计
(a) 前主轴箱总装图，(b) 箱体零件图，(c) 其它零件图，(d) 有关计算、
校核等。

二、设计依据
1．课题来源：盐城市精密机床制造有限公司
2．产品名称：支架双面钻组合机床
3．被加工零件：支架（附零件图）
4．工件材料：QT600
5．加工内容：钻削8×φ17孔
6. 生产纲领：大批大量。
7. 批量：本机床制造两台。

三、设计要求
1．机床应能满足加工要求，保证加工精度；
2．机床应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整；
3．机床尽量能用通用件，以便降低制造成本；
4．机床各动力部件用电气控制。
5．设计图样总量：折合成A0幅面在3张以上；工具要求：应用计算机软件绘图。过
程要求：装配图需提供手工草图。
6．毕业设计说明书按照学校规定的格式规范统一编排、打印，字数不少于1万字。
7．查阅文献资料10篇以上，并有不少于3000汉字的外文资料翻译；
8．到相关单位进行毕业实习，撰写不少于3000字实习报告；
9．撰写开题报告

Y形支架双面钻机床总体设计及前主轴箱设计

内容简介：: 外文翻译专业机械设计制造及其自动化学生姓名卞秋燕班级 B 机制 051 学号 0510110130 指导教师朱效波 1 外文资料名称： An 外文资料出处：附件：指导教师评语：签名：年月日 (用外文写 ) 2 位移传感器的一种绝对的校准方法张诗洲清野聪卞秋燕译摘要：在现代研究中，一种新的位移传感器的绝对校准方法被提出并且校准系统被开发。这种新方法不但能确定线性错误而且能确定在波长上的平均敏感性 (校准线的倾斜 )。新测量系统由一个小型的激光干涉仪在以前开发的校准系统里。激光干涉计只通过半波长的整数倍的激光光源来确定必要的位移量。通过使用这个知道位移量，一台位移传感器的平均敏感性和线性误差就可以被绝对确定下来。被提议的方法的准确性只依赖被校验的位移传感器的自身的稳定性以及激光光源的波长。一种电容型非接触位移传感器被校验成功，这种传感器有别于通过信噪比决定的有稳定极限的位移传感器。关键词：绝对校验；位移传感器；灵敏度；非线性。 1序言位移传感器早就被用于极端精密的几何量的测量，例如确定位置，震动以及轴和表面的外形测量。使用特殊的检测技术，位移传感器能达到极其高的分辨率 . 但是，精确的位移传感器被固有的系统误差影响，例如传感器出产的线性错误 (线与校准线的偏差 )。尤其，线性错误的影响比分辨率水平的影响要大得多。例如，尽管一些位移传感器有纳米，最大量程却只有 100微米，准确地说，主要由于线性误差，只能达到量程的另外，特有的线性误差是不稳定，极端精密的测量要求位移传感器频繁校准，使它适应被使用的环境 (在原处状态 )。不过，一些问题与这样的校准有关。这些问题的困难是涉及到获得比附属纳米分辨率更好的正确参考，并且涉及到怎样执行那些测量系统中需要位移传感器的频繁校正。另外，那些位移传感器需要在原处校准。现在作者提出一种对一些几何传感器来说在原处自校准线性错误的方法，例如一台位移传感器以及一台角度传感器 . 这种方法也已经被用于校验一台扫描白光干涉计显微镜准曲线只是稍微的受那些精确入量影响子计算机模拟用来确定线性误差，百分之多点的量程，可以使用刚刚提出的方法正确校核。提出的方法的准确只依赖被校验的传感器的稳定性和分辨率。不过，被提出的方法还基于传感器的平均的敏感性被事先给出；因此，只有线性误差（与线的校准线的偏差）可以被确定。 3 在现在的研究中，一种对位移传感器的新的绝对校准方法被提出，并且校准系统被开发。这种新方法不仅可以用于确定线性误差，而且可以在波长的基础上确定平均敏感性 (校准线的倾斜度 )。新测量系统结合一台小型激光干涉计和以前开发的原处校准系统 . 激光干涉计只用激光光源的半波长的整数倍来确定必要的位移量。通过使用这个知道位移量，一台位移传感器的平均敏感性和线性误差就可以被绝对确定下来。目前的报道中，绝对校准的原理使位移传感器和校准系统被提出。另外，被提议的方法的可行性被实验上证明。一种电容型非接触位移传感器被校验成功，这种传感器有别于通过信噪比决定的有稳定极限的位移传感器。 2绝对校正原理通常，校准可能被分成两个部分：平均敏感性为校准和线性误差校准参阅图 1 ( a ) . 在前边部分里，平均敏感性，与确定的传感器校准线的倾斜度有关。另外，线性误差，和线与确定的校准线的偏差有关。 2 1 原理绝对校准的原理与位移传感器在原处校准的概念相同 ,在原处校准的位移传感器，不进行收敛计算，而是反函数被计算。图 1（ a）显示的 f(x)是位移传感器的输出曲线，那一般被表示为有斜度的直线的总和，直线的功能为重力加速度 g(x)。 f(x)的功能表示如下： z=f(x)=x+g(x) (1) 这里， S和 g(x)分别描述平均敏感性和线性误差 , 让位移传感器在出如果反函数 f(x)如图 1(b)显示： 4 = 0-h( (i=1,2, ,n) (2) 这里 h(z)是 g(x)的反函数。 h(z)的导数在离散采样点可以表示为： h (1/x/ ( mi= (3) 这里，必要位移量 x/n (4) 并且 h(z)可以通过对 h (分求出。 2 2 模拟结果图 2 显示出了模拟结果。校准位移的传感器的测量范围是 100微米。位移量是 4微米。敏感性的标准值是性误差是一条以零线对称的正弦曲线，振幅为 200 随机误差有 =2的偏差 ,这主要包含在采样正弦曲线里 . 且 200个样本数据都在位移传感器的量程内取得。另外，在实际应用中，随机值中有 +最大值 ,这增加了扫描间隔使得模拟抽样间隔的挠度。剩余误差不同于规定的线性误差和被获得的线性误差，也如图 2所示。最大的剩余误差是大约4纳米，是噪图 1（ a）输出曲线 b）输出曲线的反函数音的幅度的两倍。这个结果类似于收敛计算方法获得的数据 . 图 3(A)所示为一台校验位移传感器的输出曲线的实验仪器。图 3(A)显示系统由一台已校验的位移传感器，一台小型激光干涉计，一根型激光干涉计只提供半波长的整数倍的激光光源，位移传感器被固定到一根柱子上，直对着工作台的中心使得可以安装激光干涉仪的小轴。根据管移动 ,位移传感器识别工作台上的位移。激光干涉计被安置在 5 由步进电机驱动。图 3(b)显示了另一台校验位移传感器输出曲线实验仪器。这样的话，一个倾斜的平面由一个计量器块制成，被固定到激光干涉计的工作台中心上，并且激光干涉计被放置在由步进电机驱动的方向运动时，倾斜平面在准范围之上能产生一连续改变的位移。图 4 所示机构是在光学系统上发展起来的激光干涉仪。入射光从激光光源系统(出，再 15.5 被光束分离器分成两束光。一束光通过装在工作台底部的移动的镜子反射出来，另一束光被一面固定的镜子反射出来。两束光再反射回光束分离器，产生一条干涉条纹，干涉条纹通过一只双凹透镜之后被两个分开的发光二极管接收。当工作台通过纹根据两束反射光移动距离改变而改变。两个点上的相位差条纹的输出有两个分开的发光二极管识别。如果且么下列方程式确定 Y： Y=(2) (5) 这种差动识别方法能用来有效地消除激光干涉计的光源的强度变化。而且，因为两束干涉光之间的光程差很小并且在样，就可以获得稳定的干涉条纹。不过，由于热漂移而导致激光光源的波长变化却不能用这种差动识别方法来消除。因此，为了提高波长的稳定性，而且因此需要有更高的精确度的热控制器来加给激光光源。在图 4(b)的激光光源由一个激光二极管 (10 = 785 一个热敏元件和一个塞贝克效应元件组成。塞贝克 6 效应元件用来调节被识别的激光光源的温度从而来减少激光光源的热漂移。为了在激光光源里镇压热漂流，佩尔蒂埃要素用来调节被发现的激光光源的温度。在图 4(c)所示为激光干涉仪的输出量和正弦电压信号关于零线对称。图 5是一张用来校验位移传感器的信号处理系统的图。校验传感器的输出量由一台数字化的万用表识别。位移传感器的输出校准数据曲线轴上的移动在激光干涉仪上采样。校准数据和第一个采样脉冲信号后连续采样。当样信号在正弦电压的零交叉点从激光干涉仪中产生。正弦电压信号有两个发光二极管输出，发光二极管由和计算电路（加，减，除）转换。赫兹锯齿电压（通过一个模拟多路复用器和调压器，由一个函数 7 发生器）驱动，相邻的脉冲之间的位移量是 /2（是激光的波长， /2是条纹周期）。在原处绝对校准的必要位移量 * /2(。以前提过的校准系统提供一个极其简单的机械结构，还有校准系统重要的具体特性。因为当插值法干涉条纹不必要时，零交叉点干涉条纹是必要的，所以那是一个极其简单的激光干涉仪。在校准系统里的激光干涉仪只用来被获得一个激光源波长的整数倍的平均敏感性，因此，系统的校准精度不受非线性运动另一种重要的具体的特性是系统的校准精度不和理论采样点相关，即，当只在 Z 方向产生连续的位移量时，也受参阅图 3 ( a ) 或者参阅图 3 ( b ) 。校准传感器是有 +造商报告的(2102/2001的微感 )位移传感器的平均敏感性的额定值是图 6 所示是位移传感器的热漂移。步进电机和状态被打开并且保持。测量时期是 10分钟。在这段时期，绝热箱内包含了位移传感器和校正器，漂流的高频率零部件大约在 3nm 频零部件大约在2nm 起高频漂流的主要原因是电噪音。引起低频漂流的主要原因是校准系统机构的变形和过，在图 (3)和 (4)里的因此，位移传感器在校准环境内的分辨率根据热漂移值来估算。图 7 所示为两条位移传感器在不同时期获得的输出曲线。且 193个校准数据在位移传感器的 100统要求大约 5分钟进行一次校准。在绝对校准中必要的位移量 0* /2。用频谱分析激光的波长为如图 7，虚线表示位移校正传感器平均敏感性的额定值，获得两个重复的平均敏感性值的几率大约 1%，少于额定值。图 8(a)所示为校验位移传感器和校准结果稳定性的线性误差。最大的线性误差大约为 200不同时间两个校正结果的偏差大约在 +这些结果比那些在图 6显示的使用热漂流试验获得的结果更坏。这可能由于校准系统不稳定。图 8 ( b ) 所示为校正位移传感器的线性误差，这是由图 3(b)所示的实验机构在调查校正结果的重复性而获得的。在两分开的校准刻度之间的重复性是大约 +据每种扫描方法的结果和比较两平均值，重复性误差平均结果大约是 +图8(c)所示。图 9所示为另一台位移传感器的校准结果。这台传感器是电容型非接触传感器，有 500微米的量程。制造商 (感 )是品传感器的分辨率大约为10定性大约为 16nm 约 126个校准数据在位移传感器的 500绝对校准中必要的位移量 0* /2。最大的线性误差大约为 600不同时间两个校正结果的偏差大约在 +到的平均敏感性大约少于额定位移传感器校正值。 9 在校准系统里，图 3(a)所示的校准系统偏移量可以计算如下： Z= 1 （ 6）上式中扫描间距，是轴方向的位移误差。当有一台干涉仪用于比较测量时，这里的位移误差通常是固定的 ,而且，这是二级错误，太小而不将他计算在内。校正系统中的位移误差如图 3（ b）所示，计算如下： Z = (7) 上式中轴平板沿是在各个采样点工作台倾斜度的变化量。如图 10 所示，测量时间是 45s,采样周期是采样 3000个测量数据。如同在实际校准实验里，赫兹的三角形的电压驱动。在图 10中，整个扫描范围内，倾斜角度变化大约在度 )。在式（ 7）中，图 11所示是校正系统和激光干涉仪发展的图片。激光干涉仪的尺寸为9000 10 目前的研究的结果总结如下：种新的绝对的校准方法被提出。通过实验有效的被证实了。被校验的位移传感器的稳定性和它自身的激光光源的波长。且校正曲线的重复性误差和能再生性误差分别大约为测量范围的 +和 + 1 1992. 2 S. et In of 1416 997, 8, 118122. 3 et in 9 (37) (1998) 41544159. 4 M. et of 21997, 414417. 11 An n a in a is a is is of of on of of a a in is to an of of of a be of on of of A to of of is . in of as of 1. of is by as a of In is a 12 a 00 to is of 1. In of in in to in in in a to is in In in an in of as a 2 an 3. to a 4. is on of of is by of is to of be of on of is on of be a be In a in a is a is be to of on of a 13 in 2. is to an of of of a be In of in a In of is A is to of of is 2. n be 1(a). In is to of of a is In is to is he of is on in in of a 2, in 14 f(x) 1(a) is of a be as of a a 0 g(x) f(x) is as z=f(x)=x+g(x) (1) S0 g(x) of at x be m , at x 1Dx is be m . If of f(x) 1(b) is = 0-h( (i=1,2, ,n) (2) n is h(z) is of g(x). of h(z) at be h (1/x/ ( mi= (3) x be an of of S be x/n (4) h(z) be by h9(z ). 15 2 of 00 x of is a of an 00 a of nm is in of .5 00 of In a a 0.2 mm is to in to of in of is is 2. is is of is to by 2. 3. 3(a) of a 3(a) of a a is 16 to an of of a is to of is to a of in to of of is by a is on is by a 3(b) of a In an of of is a is to of is on is by a a in 4 of a is by a 15.5 is by a is on of is by a to S, an is by a 2a is by to at of p of by If x1 x2 of is 17 of is by Y=(2) (5) be to in of is as as ZT be by of be of to be by in to of a to 4(b) of a 10 = 785 a a is to of in to in of 4(c) is a 5 is a of to of is by a m of of is is by to m is at of a ZT is is by of V 18 ZT is by a is by a an 2 ( is of /2 is of x in 3 /2 (N is an an in is an be of 19 of fr 文献资料专业机械设计制造及其自动化学生姓名卞秋燕班级 B 机制 051 学号 0510110130 指导教师朱效波文献资料 1 机械原理第六版孙恒陈作模编高等教育出版社， 2000. 2 机械加工工艺师手册杨叔子编机械工程出版 2000 3 组合机床主轴箱的计算机辅助设计王敏 2007 4 组合机床设计大连组合机床研究所编机械工程出版社 1975 5 实用机械加工工艺手册陈宏钧主编机械工业出版社 2004 6 车床主轴箱模态分析刘小东主编航空工业出版社， 2007 7 机械加工工艺手册李洪主编北京出版社 8 机械制造工艺设计手册王绍俊主编哈尔滨工业大学出版社 1984 9 机械设计课程设计指导书罗圣国等高等教育出版社， 1982 10 公差与检测刘克明主编机械工艺出版社 1995 11 机械制造工艺及设备手册机械制造工艺设备设计手册编写组编机械工业出版社 1992 毕业设计任务书课题： “ Y”形支架双面钻机床总体设计及前主轴箱设计专业机械设计制造及其自动化学生姓名卞秋燕班级 B 机制 051 学号 0510110130 指导教师朱效波专业系主任刘道标发放日期 2009 年 2 月 26 日一、设计内容 1 设计一台支架双面钻组合机床，具体进行总体设计及前主轴箱设计。主要内容有： 1总体设计 1）制定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案。 2）三图一卡设计，包括： (a) 被加工零件工序图， (b) 加工示意图， (c) 机床联系尺寸图， (d) 生产率计算卡。 2 前主轴箱设计 (a) 前主轴箱总装图， (b) 箱体零件图， (c) 其它零件图， (d) 有关计算、校核等。二、设计依据 1课题来源：盐城市精密机床制造有限公司 2产品名称：支架双面钻组合机床 3被加工零件：支架（附零件图） 4工件材料：加工内容：钻削 8 17 孔 6. 生产纲领：大批大量。 7. 批量：本机床制造两台。 2 三、设计要求 1机床应能满足加工要求，保证加工精度； 2机床应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整； 3机床尽量能用通用件，以便降低制造成本； 4机床各动力部件用电气控制。 5设计图样总量：折合成面在 3 张以上；工具要求：应用计算机软件绘图。过程要求：装配图需提供手工草图。 6 毕业设计说明书按照学校规定的格式规范统一编排、打印，字数不少于 1 万字。 7 查阅文献资料 10 篇以上，并有不少于 3000 汉字的外文资料翻译； 8 到相关单位进行毕业实习，撰写不少于 3000 字实习报告； 9 撰写开题报告四、毕业设计物化成果的具体内容及要求 1、设计成果要求： 1）毕业设计说明书 1 份 2）被加工零件工序图 1 张 3）加工示意图 1 张 4）机床联系尺寸图 1 张 5）生产率计算卡 1 张 6）前主轴箱装配图 1 张 7）夹具装配图 1 张 8）其它零件图不少于 7 张 2、外文资料翻译（英译中）要求 1）外文翻译材料中文字不少于 3000 字。 2）内容必须与毕业设计课题相关； 3）所选外文资料应是近 10 年的文章，并标明文章出处。五、毕业设计（论文）进度计划 3 起讫日期工作内容备注 2月 26日 2 月 28 日布置任务 3月 1日 3 月 14 日调查研究，毕业实习 3月 15日 3 月 31 日方案论证，总体设计 4月 1日 4 月 14 日技术设计（部件设计） 4 月 14 日 5 月 14 日工作设计（零件设计） 5月 15日 5 月 31 日撰写毕业设计说明书 6月 1日 6 月 2 日毕业设计预答辩 6 月 3 日 6 月 9 日修改资料 6 月 10 日 6 月 11 日评阅材料 6 月 12 日 6 月 13 日毕业答辩 6 月 14 日 6 月 15 日材料整理装袋六、主要参考文献： 4 1. 姚永明非标准设备设计上海：上海交通大学出版社， 1999 2. 谢家瀛组合机床设计参考手册 M北京：机械工业出版社， 1994 3. 大连组合机床研究所组合机床设计（第一分册） M械工业出版社， 1975 4. 大连组合机床研究所组合机床设计参考图册 M北京：机械工业出版社， 1975 5. 姚永明非标准设备设计 M上海：上海交通大学出版社， 1999 6. 金振华组合机床及其调整与使用 M北京：机械工业出版社， 1990 7. 东北重型机械学院机床夹具设计手册（第二版） M上海：上海科技出版社，1988 8. 徐发仁机床夹具设计重庆：重庆大学出版社， 1993 9. 王启平机床夹具设计哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社， 1988 七、其他毕业实习报告专业机械设计制造及其自动化学生姓名卞秋燕班级 B 机制 051 学号 0510110130 指导教师朱效波日期 2009 年 3 月 15 日 1 毕业实习报告一 . 概述本次实习的主要目的是培养动手能力 ,更好的将书本上的理论知识综合分析能力与动手能力相结合 ,使我加深了对结构的认识 ,巩固了课堂教学效果 ,进一步培养了观察能力和分析能力 ,促进了团队合作精神。通过这次生产实习使我巩固，印证，加深，扩大了已学过的基础理论和部分专业知识。并通过实习，使我了解和掌握本专业基本的生产实际知识，为后继的毕业设计打下了良好的基础。培养了我理论联系实际，在生产实际中调查研究，发现问题，并善于运用所学的知识分析，了解生产实践相结合。通过实践 ,培养了决实际生产技术问题的能力。了解工厂的组织情况，管理方法及车间与有关科室的关系，使我对工厂的组织管理机构有一个初步的认识。虚心向工人师傅学习，向工程技术人员学习，使我了解作为一名工程技术人员的工作特点，增强了我热爱劳动，热爱我们专业的情趣，以适应社会主义市场经济建设的需求。了解本专业的科技发展动态，考察先进的科技发展动态，考察先进制造技术在生产中的应用情况。通过这次生产实习活动，使我了解机械产品的结构及其装配工艺过程，典型机械零件的机械加工工艺过程及所用的工装，设备，以及工厂的生产组织和管理情况。并为我后期的毕业设计作了初步的认识。二 . 实习过程根据学校的本科教学要求，我们在进行毕业设计之前，必要的流程是工厂生产实习。主要的目的也就是让我们了解企业，了解社会，并对我们每个人要做的毕业课题作初步的了解，认识。 2009 年 3 月 2 日开始到 3 月 15 日结束，进行了为期近两周的工厂实习。三 . 实习的内容这次生产实习主要是让我对自己即将进行的机械设计作近一步了解，认识。做到能够把握总体。同时理论知识也得到了较深的理解。为以后能够快速的投入工作中打下了良好的基础。 3 月 2 日到 3 月 15 日在工作人员的带领下，参观了机械厂，了解各个机床的组成，用处，特点以及被加工零件的加工过程，加工工艺，工序安排等。知道了机床要求运转平稳，结构简单，工作可靠，装卸方便，维修及调整便利；加工精度应符合零件图要求；夹具设计要求定位合理，夹紧可靠，结构简单，操作简便，调试及维修便利，提高生产效率。在负责人的指引下，了解了专用机床的生产流程，加工等特点及用处等。同时也对加工中心作了近一步的了解。 2 四 . 对组合机床的了解这次实习我主要关注了组合机床的了解和总体设计等方面内容： 1组合机床：是按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工要求设计的专用部件组成的专用机床。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。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 1000 毫米，表面粗糙度可低达米；镗孔精度可达 6 级，孔距精度可达米。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。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。通用部件，因而产生了组合机床。它的设计步骤：（ 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，定位夹具情况以及生产率要求等。确定在组合机床上的完成的工艺内容及其加工方法。（ 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。（ 3）组合机床的总体设计这里要确定机床的各部件间的相互关系，选择通用部件和刀具的导向，计算切切削用量及机床生产率。绘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。 3 组合机床的总体设计是我这次毕业设计的内容，它就是针对具体的被加工零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行方案图纸设计。这些图纸包括：被加工零件工序图，加工示意图，生产率计算卡片，机床联系尺寸图等。他专用机床比较，具有以下特点：（ 1）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%，因此设计和制造的周期短，投资少，经济效果好。（ 2）由于组合机床采用多刀加工，并且自动化程度高，因此比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。（ 3）组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有厂成批制造，因此结构稳定、工作可靠，使用和维修方便。（ 4）在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置等，加工质量靠工艺装备保证，对操作工人水平要求不高。（ 5）当被加工产品更新时，采用其他类型的专用机床时，其大部分件要报废。用组合机床时，其通用部件和标准零件可以重复利用，不必另行设计和制造。（ 6）组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模的生产需要。组合机床常用的通用部件有：机身、底座、立柱、动力箱、动力滑台，各种工艺切削头等。对于一些按循序加工的多工位组合机床，还具有移动工作台或回转工作台。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。其中还有能同时完成切削主运动和进给运动的动力头。机身、立柱、中间底座等是组合机床的支承部件，起着机床的基础骨架作用。组合机床的刚度和部件之间的精度保持性，主要是由这些部件保证。五 . 实习感想机器的轰隆声告诉我们这些即将毕业走向社会的学生，现实的社会就是眼前的情景。我看到了厂里工人的生活环境，对于即将走出校园的学生来说，很有教育意义。不能好高务远，一定要脚踏实地，一步一个脚印地在自己的岗位上出色的完成任务，才能有所成就。经过这 2 周的生产实习，让我对学习与实践的有效结合这句话有了深刻的认识和理解。学校把生产实习作为一个重要的学习环节，其目的在于通过此次实习使我们获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面 ;同时生产实习又是锻炼和培养学生能力及素质的重要渠道，培养学生具有吃苦耐劳的精神，也是学生接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径，逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能 ;体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对于我即将开始的毕业设计4 和以后的工作提供了很多的帮助。毕业设计开题论证报告专业机械设计制造及其自动化学生姓名卞秋燕班级 B 机制 051 学号 0510110130 指导教师朱效波完成日期 2009 年 3 月 31 日 1 课题名称： “ Y” 形支架双面钻机床总体设计及前主轴箱设计一、课题来源、课题研究的主要内容及现状综述课题来源：盐城市精密机床制造有限公司课题研究的主要内容：设计一台支架双面钻组合机床，具体进行总体设计及前主轴箱设计。主要内容有： 1总体设计 1）制定工艺方案，确定机床配置型式及结构方案。 2）三图一卡设计： (a) 被加工零件工序图， (b) 加工示意图， (c) 机床联系尺寸图， (d) 生产率计算卡。 2前主轴箱设计 (a) 前主轴箱总装图， (b) 箱体零件图， (c) 其它零件图， (d) 有关计算、校核等。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（数字控制（，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺，研制新产品，由过去的 “ 刚性 ” 机床结构，向 “ 柔性 ” 化方向发展，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。 2 二、本课题拟解决的问题实现 2 个方向的打孔由以上依据，本课题拟解决的问题有如下几点：设计；轴箱设计。三、解决方案及预期效果解决方案： 1确定被加工零件工序图； 2确定加工示意图； 3 机床联系尺寸图； 4 前主轴箱装配图； 5 夹具装配图。预期效果： 1 机床应能满足加工要求，保证加工精度； 2 机床应运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整； 3 机床尽量能用通用件，以便降低制造成本； 4 机床各动力部件用电气控制。 3 四、课题进度安排 3月 1日 3 月 14 日毕业实习阶段。毕业实习，查阅资料，到多个公司实践，撰写实习报告。 3月 15日 3 月 31 日开题阶段。提出总体设计方案及草图，填写开题报告。 4月 1日 5 月 14 日设计初稿阶段。完成总体设计图、部件图、零件图。 5月 15日 5 月 31 日中期工作阶段。完善设计图纸，编写毕业设计说明书，中期检查。 6月 1日 6 月 2 日毕业设计预答辩。 6 月 3 日 6 月 9 日毕业设计整改。图纸修改、设计说明书修改、定稿，材料复查。 6 月 10 日 6 月 11 日毕业设计材料评阅。 6 月 12 日 6 月 13 日毕业答辩。 6 月 14 日 6 月 15 日材料整理装袋。五、指导教师意见签名年月日六、专业系意见签名年月日七、学院意见签名年月日毕业设计说明书 “ Y”形支架双面钻机床总体设计及前主轴箱专业机械设计制造及其自动化学生姓名卞秋燕班级 B 机制 051 学号 0510110130 指导教师朱效波完成日期 2009 年 6 月 6 日盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 “ Y” 形支架双面钻孔组合机床总体设计及前主轴箱设计摘要： “ Y”型支架双面钻孔组合机床加工的是支架零件。主要钻削加工支架上的 187 和 87 孔。该零件形状独特，因此对工件的定位和夹紧比较困难。本设计任务是在完成组合机床总体设计的基础上，完成前主轴箱的设计。首先分析了所要加工工件的特点，进行了组合机床的总体设计，绘制了被加工零件的工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡，在此基础上，进行了前主轴箱的设计。主要绘制了前主轴箱设计的原始依据图，拟订了主轴箱的传动路线等，然后绘制了主轴箱的装配图和一些零件图，校核了轴、齿轮等零件。设计过程中尽量使用了标准零部件，设计出的组合机床机构简单，操作方便，加工精度高，减轻了劳动强度，提高了加工效率，具有较好的经济性。关键词：主轴箱；组合机床；夹具；盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 YYof is a of 6 7of is so is My is of of in a of of of of s of of of of so of of it s 目录 1 前言 . 1 2 组合机床总体设计 . 3 体方案论证 . 3 合机床切削用量的选择 . 4 合机床总体设计三图一卡 . 5 3 组合机床前主轴箱设计 . 12 制右主轴箱设计原始依据图 . 12 主轴结构型式的选择 . 13 主轴箱传动系统的设计与计算 . 13 主轴箱坐标计算、绘制坐标检查图 . 16 、齿轮、轴承的校核 . 18 4 结论 . 22 参考文献 . 23 致谢 . 24 附录 . 25 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 1 1 前言组合机床是根据加工需要，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。组合机床主要用于平面加工和孔加工。平面加工包括铣平面、车端面、刮平面；孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹等。组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件，如气缸体、气缸盖、变速箱体等零件。目前，组合机床在汽车、拖拉机、仪器仪表、军工及缝纫机、柴油机、纺织、航空等部门，应用越来越普遍。组合机床主要适用于棱体类零件和杂体的孔面加工，生产效率高，研制周期短，便于设计、制造和使用维修，配置灵活，且自动化程度高，劳动强度低。在将来，组合机床将向五个方面发展：高速化、高精度化、复合化、高科技含量化以及环保化。同时，在自动化方面，将会进一步提高。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组合机床的经验，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，而且一些行业在完成一定工艺范围内组合机床是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为“专能组合机床” 2 。这种组合机床就不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是可以设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工的零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。在组合机床设计过程中，为了降低组合机床的制造成本，应尽可能地使用通用件和标准件。目前，我国设计制造的组合机床，其通用部件和标准件约占部件总数的 70 80%，其它 20 30%是专用零部件 2 。考虑到近年来，各种通用件和标准件都出台了新的标准及标注方法，为了方便以后组合机床的维修，整个组合机床的通用件和标准件配置，都采用了新标准。我所做的毕业设计课是 “ Y”型支架组合机床的设计。这台组合机床有三人完成，我将进行总体设计及前主轴箱的计。本课题需要解决的问题是，第一、组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、编制生产率计算卡。第二、前主轴箱设计。其内容主要包括工序图；主轴箱装配图；箱体零件图；前盖零件图；零件图若干张。对于设计课题 “ Y”型支架组合机床总体及前主轴箱技术路线简介，首先，对“ Y”型支架进行工艺性分析，分析参考图样。其次，进行机床总体方案图样文件设计，确定 “ Y”型支架机体定位基准，夹紧部位及夹紧方向，画出被加工零件加工工序图。选择刀具，切削用量，工作循环和工作行程等，画出加工示意图。选择动力部件，确定夹具轮廓尺寸，确定多轴箱轮廓尺寸，确定中间底座尺寸，设计机床尺寸联系总图。编制机床生产率计算卡。最后，对 “ Y”型支架进行前主轴箱设计。通过设计，本组合机床能满足加工需求，保证加工精度，机床运转平稳，工作可靠，结构简单，“ Y” 形支架组合机床总体设计及前主轴箱设计 2 装卸方便，便于维修、调整。提高了工作效率，预计能达到设计要求。由于本人水平有限，不足之处在所难免，恳请老师见谅。盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 3 2 组合机床总体设计组合机床的总体设计，就是针对具体的被加工零件，在选定工艺方案并确定机床配置型式、结构方案基础上，进行方案图纸的设计。这些图纸包括：被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、生产率计算卡。体方案论证为保证对支架 26 个孔的钻削加工，需设计一台双面卧式钻削组合机床。在完成组合机床总体设计的基础上，主要完成前主轴箱设计和工件夹具的设计。艺方案的制定此次设计的组合机床是用于加工支架的钻削组合机床，其工艺方案为钻孔，其具体的加工工艺如下 : a. 钻 8 17孔（深 28），前面； b. 钻 18 17 孔（深 20），左侧面；定机床的配置模式机床的配置型式主要有卧式和立式两种。卧式组合机床床身由滑座、侧底座及中间底座组合而成。其优点是加工和装配工艺性好，无漏油现象；同时，安装、调试与运输也都比较方便；而且，机床重心较低，有利于减小振动。其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。立式组合机床床身由滑座、立柱及立柱底座组成。其优点是占地面积小，自由度大，操作方便。其缺点是机床重心高，振动大。考虑到此零件要求双面加工 ,同时为了安装方便，也减轻了工人的劳动强度以及机床运行的平稳性等，选用卧式组合机床。台型式的选择液压滑台具有如下优点： a在相当大的范围内进给量可以无级调速。 b可以获得较大的进给力。 c由于液压驱动，零件磨损小，使用寿命长。 d工艺上要求多次进给时，通过液压换向阀，很容易实现。 e过载保护简单可靠。 f由行程调速阀来控制滑台的快进转工进，转换精度高，工作可靠。而机械滑台只能有级变速，变速比较麻烦；一般没有可靠的过载保护；快进转工进时，转换位置精度较低。故采用液压滑台。位方式的选择组合机床是针对某种零件或零件某道工序设计的，正确选择定位基准，是确保加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的工序集中。 “ Y” 形支架组合机床总体设计及前主轴箱设计 4 本机床加工时采用定位块和支撑钉进行定位，采用 “ 三面定位 ”的方法，定位基准和夹压点见零件的工序图。该定位方案限制的自由度叙述如下：以工件的正面为一个定位面，约束了以工件的左侧面为另一个定位面，约束了 y、转动。用一个支撑钉顶住工件底面，约束了这样工件的 6个自由度被完全约束了也就得到了完全的定位。合机床切削用量的选择合理地选择切削用量，可提高钻孔生产率，并能降低成本。选择用量的一般原则与车削相同：先选择切削深度，再选进给量，最后确定切削速度。削用量的选择 a. 正面钻削 87（深 28）根据孔径的大小和深径比，以及被加工材料的硬度查参考文献 9表 6轴的进给量 f 为 r，切削速度 v=5 12m/ 钻孔的切削用量还与钻孔的深度有关，当加工铸铁件孔深为钻头直径的 6 8倍时，在组合机床上通常都是和其他浅孔一样采取一次走刀的办法加工出来的，不过加工这种较深孔的切削用量要适当降低些，因此选择切削速度 v=10m/进给量f=r，由此主轴转速 01000d (2计算出 1 0 0 0 1 0 1 8 7 . 3 4 / m i 1 4 1 7，将主轴转速圆整为 200r/ 实际切削速度和工进速度分别由下列公式求得 1000(2 (2得出 3 . 1 4 1 7 2 0 0 1 0 . 6 81000 m/ 200=40mm/ b. 左面钻削 187（深 20）实际切削速度进速度算同上。削功率，切削力以及转矩的选择 7 由参考文献 9表 6布氏硬度 ( (2 切削力 F= (2盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 5 切削转矩 T= (2 切削功率 9740(2计算出布氏硬度 02(302290,切削力 F=26 17 659 N，切削转矩 T=10 8019N 削功率 P= 1 8 0 1 9 1 0 69 7 4 0 3 1 7 b. 左面钻削 187 切削功率，切削力以及转矩计算同上。具的选择考虑到工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切削的排除及生产率要求等因素，所以加工 26 个孔的刀具均采用标准锥柄长麻花钻（合机床总体设计三图一卡加工零件工序图被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，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、夹紧部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样等。被加工零件工序图组合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，是在被加工零件图基础上，突出本机床的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括：紧部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支承、定位、夹紧和导向等机构设计。度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。号、材料、硬度以及加工部位的余量。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：应按一定的比例，绘制足够的视图以及剖面；本工序加工部位用粗实线表示，保证的加工部位尺寸及位置尺寸数值下方用“ _”标明，其余部位用细实线表示。具体内容详见 “ Y” 型支架加工工序图。工示意图零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件“ Y” 形支架组合机床总体设计及前主轴箱设计 6 间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。 A. 导向装置的选择组合机床钻孔时，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证的。导向装置的作用是：保证刀具相对工件的正确位置；保证刀具相互间的正确位置；提高刀具系统的支承刚性。刀具或刀杆本身在导套内既有相对转动又有相对移动，由于这部分表面润滑困难；工作时有粉尘侵入，当刀杆相对导套的线速度超过 20m/就会有研着的危险，因此选用导套前计算一下导套与刀具的线速度。由上述内容知导套与刀具的线速度 0m/以该机床导套均选用可换导套。由参考文献 9表 8得导套的具体数值如下： D=2659 5短型导套） l=10mm,12 e=料为 B. 确定主轴类型，尺寸，外伸长度滚锥轴承主轴：前后支承均为圆锥滚子轴承。这种支承可承受较大的径向和轴向力，且结构简单、装配调整方便，适用于钻孔主轴。在正面，主轴用于钻孔，因此选用滚锥轴承主轴。又因为刀具与主轴是刚性连接，所以该主轴属于长主轴。所以该机床主轴均为滚锥轴承长主轴。根据 P=参考文献 9表 3知：选取 d=20 由参考文献 9表 3d=20 D/0/20 主轴外伸尺寸L=115杆莫氏圆锥号 2。 C. 连杆的选择在钻、扩、铰孔及倒角等加工小孔时，通常都采用接杆（刚性接杆）。因为主轴箱各主轴的外伸长度和刀具均为定值，为保证主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协调各轴的轴向长度，以满足同时加工完成孔的要求。为了获得终了时多轴箱前端面到工件端面之间所需要的最小距离，应尽量减少接杆的长度。因为 267孔的主轴内径是 20参考文献 8表 8为 5， 00B=121 20 2 L=230 510500 D. 动力部件工作循环及行程的确定 a. 正面钻削 87 切入长度取 2出长度由参考文献 9表 3 (3 8) （ 2 通过计算 17+(3 8)=10加工时加工部位长度 L(多轴加工时按最长孔算 )L=盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 7 21工（ 2 求出 L 工 =50 快进长度取 350 快退距离 L 快退 =350+50=400b. 左面钻削 187 用同上方法求得： 0， 0， L=20,则 L 工 =70。快进长度取 330 快退 =330+70=400 床尺寸联系总图机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并初步选定主要通用部件以及确定的专用的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置型式，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。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机床了联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并初步选适，它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据。机床联系尺寸总图的内容 a) 表明机床的配置型式和总布局。以适当数量的视图，用同一比例画出各主要部件的外轮廓形状和相关位置，表明机床基本型式及操作者位置等。 b) 完整齐全地反映各部件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各滑台工作循环总的工作行程和前后行程备量尺寸。 c) 标注主要通用部件的规格代号和电动机的型号、功率及转速，并标出机床分组编号及组件名称，全部组件包括机床全部通用及专用零件。 d) 标明机床验收标准及安装规程。 A. 动力部件的选择 a. 正面钻削 87 由上述计算每根轴的输出功率 P=正面共 8根输出轴，且每一根轴都钻 17直径，所以总切削功率 P 切削 =8=则多轴箱的功率：8 0 . 3 8 3 . 80 . 8 切削多轴其中 =以 P 多因电机输出经动力箱时还有功率损耗，所以选择功率为电机，其型号为：13254Y ,由参考文献 9表 5取 1动力箱，动力箱的主轴转速720r/ b. 左面钻削 187 由上述计算每根轴的输出功率 P=左面共 18根输出轴，且每一根轴都钻 17 直径，所以总切削功率 P 切削 =18=则多轴箱的功率： “ Y” 形支架组合机床总体设计及前主轴箱设计 8 8 0 . 3 80 . 8 切削多轴，其中 =以 P 多因电机输出经动力箱时还有功率损耗，所以选择功率为 11型号为：160 4,由参考文献 9表 5力箱的主轴转速 730r/ B. 滑台及底座的选择 a. 正面钻削 87 由于液压驱动，零件损失小，使用寿命长，所以选择液压滑台。已知工进0mm/根主轴的切削力 F 单 =3659N，则 8 根轴总的切削力 F 切削 =8F 单 =36598=29272N，由参考文献 9表 5型滑台及配套的侧底座选择 b. 左面钻削 187 左主轴箱： F=18=克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于多轴箱F。又考虑到所需的最小进给速度、切削功率、行程、主轴箱轮廓尺寸等因素，为了保证工作的稳定性，由表 5压滑台选用型，由表 5：台面宽 B=630面长2 1250L 行程长 630台及滑座总高为 400座长 1920许最大进给力为 50000N，快速移动速度是 5m/工进速度为 250mm/ C. 多轴箱轮廓尺寸的设计确定机床的装料高度，新颁国家标准装料高度为 1060取装料高度为1060 a. 正面钻削 87 多轴箱的宽度与高度的大小与被加工零件的加工部位有关，可按下列关系式确定： B=b+2 （ 2 H=h+h1+ （ 2 b=128 荐 70 100 00。 h=250 因为滑台与底座的型号都已经选择，所以侧底座的高度为已知值 630台滑座总高 320座与侧底座的调整垫厚度一般取 0到 5轴箱底与滑台滑座台面间的间隙取则 h1=.5+h3+(7002+1060-(20+630)=225 所以 B=b+228+2 100=328 H=h+h1+50+225+100=575此数据查参考文献 9表 H=630630 b. 左面钻削 187 h1=.5+h3+ 0= 所以 B=b+21b =650+2 100=850 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 9 H=h+ 11 =172+00=此数据查参考文献 9表 H=10001000 床生产率计算卡生产率计算卡是用以反映机床的加工过程、完成每一个动作所需的时间、切削用量、机床生产率及机床负荷率等，计算公式参照参考文献 9 51页到 52页。 a. 理想生产率 Q 理想生产率 Q（单位为件 /h）是指完成年生产纲领 A（包括备品及废品率）所要求的机床生产率。 t （ 2 其中万件， 800小时。求得 = /小时 )。 b. 实际生产率 1Q 实际生产率 1Q （单位为件 /小时）指所设计的机床每小时实际可生产的零件数量。单01 （ 2 式中：单T 生产一个零件所需时间（可按下式计算：）（）（装移快退快进停辅切单 2211（ 2 式中： 21 分别为刀具第 I、第位为 21 ff 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转所需的时间，单位为快退快进、分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取 5 6m/液压动力部件时取 3 10m/ 移t 直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取装卸t 工件装、卸（包括定位或撤消定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及吊运工件等）时间。它取决于装卸自动化程度、工件重量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度，通常取如果计算出的机床实际生产率不能满足理想生产率要求，即 1 ，则必须重新选择切削用量或修改机床设计方案。根据本组合机床的年产量，可选用下列数据进行计算，取000mm/卸t=双面 1Q 计算如下：左面： 70 1 . 7 5 m i 切 3 3 0 4 0 0 1 . 5 1 . 6 m i 辅“ Y” 形支架组合机床总体设计及前主轴箱设计 10 则 1 1 单=面： 50 1 . 2 5 m i 切 3 5 0 4 0 0 1 . 5 1 . 6 5 m i 辅则 1 . 6 5 1 . 2 5 2 . 9 m i 单对多面和多工位加工机床，在计算时应以所有工件单件加工最长的时间作为单件工时，所以选 3 m 单，则1 60 183 Q （件 /小时）。 c. 机械负荷率当 1 时，机床负荷率为二者之比。则 11 6 . 6 0 . 9 218 负（ 2 详细见表 2城工学院本科生毕业设计说明书 2009 11 表 2被加工零件图号毛坯种类铸件名称 “ Y”型支架毛坯重量材料度序名称钻 26 17孔工序号序号工步名称被加工零件数量加工直径(加工长度 (工作行程 (切削速度 (m / 转速 (r/ 进刀量每转（ mm/r）进刀量每分钟（工时 (秒 ) 机动时间辅助时间共计 1 人工上料 50 50 2 滑台快进 330 5000 4 4 3 滑台工进 70 40 105 105 4 滑台快退 400 5000 人工下料 40 40 备注装卸工件的时间取决于工人的熟练程度，本机床取 90秒总计件工时 n 机床生产率 18 n/h 机床负荷率 “ Y” 形支架组合机床总体设计及前主轴箱设计 12 3 组合机床前主轴箱设计前主轴箱是多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递个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、较、镗等加工工序。多轴箱一般具有多根主轴同时对一列孔系进行加工。但也有单轴的，用于镗孔居多，此次本设计的后侧镗就是属于此类型。目前多轴箱设计有一般设计法和电子计算机辅助设计法两种。计算机设计多轴箱，由人工输入原始数据，按事先编制好的程序，通过人机交互方式，可迅速、准确地设计传动系统，绘制多轴箱总图、零件图和箱体补充加工图，打印出轴孔坐标及组件明细表。一般设计法的顺序是：绘制多轴箱设计原始依据图；确定主轴结构、轴颈及模数；拟订传动系统；计算主轴、传动轴，绘制坐标检查图；绘制多轴箱总图，零件图及编制组件明细表。在此用一般设计方法设计多轴箱。制右主轴箱设计原始依据图主轴箱的设计原始依据图是根据 “ 三图一卡 ” 整理编绘出来的，其内容包括主轴箱设计的原始要求和已知条件。在编制此图时从“三图一卡”中已知： 30 630；根据以上依据编制出的主轴箱设计原始依据图如下图所示：图 3合机床设计原始依据图盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 13 轴结构型式的选择轴结构型式的选择主轴结构的选择包括轴承型式的选择和轴头结构的选择。轴承型式是主轴部件结构的主要特征，主轴进行钻削加工，轴向切削力较大，所以前后支承均为圆锥滚子轴承。轴直径和齿轮模数的确定按同一多轴箱中的模数规格最好不多于两种的原则，用类比法确定齿轮模数，在此之前可先由文献 9的 3)3230( （ 3 式中， P 齿轮所传递的功率，单位为 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/ 主轴箱中的齿轮模数常用 2、 3、 4 几种。为了便于生产，同一主轴箱中的模数规格不要多于两种 ,确定本次设计的左主轴箱内齿数均为 3。主轴直径在绘制 “ 三图一卡 ” 时都已经确定好了。（ d=20 主轴箱传动系统的设计与计算动轴、主轴的坐标计算根据主轴箱设计原始依据图 3算驱动轴、主轴的坐标尺寸，如表 3 表 3动轴、主轴坐标值坐标销动轴 O 主轴 1 主轴 2 主轴 3 主轴 4 X 标主轴 5 主轴 6 主轴 7 主轴 8 X Y 订主轴箱传动路线前主轴箱有 8根主轴，这 8根主轴分别为： 1、 2、 4、 5、 6、 7、 8，传动轴分别为 9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、 16、 17、 18，油泵轴 19。具体传动路线见图 3 “ Y” 形支架组合机床总体设计及前主轴箱设计 14 图 3主轴箱传动树形图定传动轴位置和齿轮齿数本主轴箱内传动系统的设计是按 “ 计算、作图和试凑 ” 的一般方法来确定齿轮齿数、中间传动轴的位置和转速，在设计过程中通过反复试凑及画图，才最后确定了齿轮的齿数和中间轴的位置。 A. 求各主轴及驱动轴转速求驱动轴到各主轴之间的传动比主轴 : 00r/动轴 : 20r/各主轴的转速相同所以各主轴的总传动比相同 : 8=1/. 前主轴箱各轴传动比分配：轴 1 0 12 1213i=1314i=149i=915i= 1518i= 1817i=1716i =161i=1 轴 2 0 12 1213i=1314i=149i=915i=1518i= 1817i=1716i =62i=1 盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 15 轴 3 0 12 1213i=1314i=149i= 915i= 1510i=103i=1 轴 4 0 12 1213i=1314i=149i=915i= 1510i=104i=1 轴 5 0 12 1213i=1314i=149i=5i=1 轴 6 0 12 1213i=1314i=149i=6i=1 轴 7 0 12 1213i=1314i=149i=15i=1518i= 1817i= 1711i =17i=1 轴 8 0 12 1213i=1314i=149i=18i=1 C. 确定中间传动轴的位置并配各对齿轮传动轴转速的计算公式：文献 9的 61 主从从主（ 3 )(2 从主（ 3 主从从从主（ 3 从主主主从（ 3 )1(2)1(22从主从主（ 3 “ Y” 形支架组合机床总体设计及前主轴箱设计 16 12)1(22主从主从（ 3 式中， u 啮合齿轮副传动比；啮合齿轮副齿数和；从主、分别为主动和从动齿轮齿数；从主、分别为主动和从动齿轮转速，单位为 r/ A 齿轮啮合中心距，单位为 m 齿轮模数，单位为 a. 取模数 m=3，驱动轴 0的齿数取 24。配 12轴与之相连，根据传动比 12 =34；配 13 轴与 12 轴连接，根据传动比 = =26， =40；配 14轴与 13轴连接，根据传动比 =34=26；配 9轴与 14轴连接，根据传动比 =44。 b. 配 9 轴与主轴 5、 6 连接的过公式（ 3传动比、。取 m=得到齿轮齿数 =25, =25,=25， =25。 5的位置，配 9、 18 及 10 轴连接的 9、 15和 15三对齿轮。利用公式（ 3传动比取 m=3，可得到齿轮齿数 =26， =28， =28， =44。 d. 确定中间传动轴 17的位置，配 17轴与 16， 18和 11轴连接的四对齿轮 17、18。利用公式（ 3传动比 m=3，可得到齿轮齿数 =27, =23， =35， =35。 e. 确定中间传动轴 11的位置，配 11轴与 7和 8轴连接的二对齿轮 11、用公式（ 3传动比、。取 m=得到齿轮齿数 =25，=25， =25。 f. 确定中间传动轴 16的位置，配 16轴与 1和 2轴连接的二对齿轮 16、用公式（ 3传动比、。取 m=得到齿轮齿数 =25，=25， =25。 g. 确定中间传动轴 10的位置，配 10轴与 3和 4轴连接的二对齿轮 10、用公式（ 3传动比、。取 m=得到齿轮齿数 =25，=25， =25。主轴箱坐标计算、绘制坐标检查图坐标计算就是根据已知的驱动轴和主轴的位置及传动关系，精确计算各中间传动轴的坐标。其目的是为主轴箱箱体零件补充加工图提供孔的坐标尺寸，并用于绘制坐标检查图来检查齿轮排列、结构布置是否正确合理。算传动轴的坐标盐城工学院本科生毕业设计说明书 2009 17 计算传动轴坐标时，先算出与主轴有直接传动关系的传动轴坐标，然后计算其它传动轴坐标。根据传动轴的传动形式，传动轴的坐标计算可分为三种类型：与一轴定距的坐标计算；与两轴定距的坐标计算；与三轴等距的坐标计算。在本主轴箱 7根传动轴（轴 2， 3， 4， 6， 7， 9， 11）与 1根油泵轴（轴 12）中，传动轴、油泵轴之间可按与一轴定距的坐标计算方法计算，可按与两轴定距的坐标计算方法计算，可按与三轴等距的坐标计算方法计算。由于与二轴定距的传动轴坐标计算方法运用较多，下面简单介绍其计算步骤：计算公式如下：参考文献 9的 171页。设 A 2A 3,J)R 1R 2图 3和传动轴坐标关系则 22 2212222121 因为 00

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