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钻 6 个 M11 的孔1.3 图 1 卡（工序图，加工示意图，机床联系尺寸图，编绘生产率计算卡）2.夹具图3.多轴箱设计图4.说明书（1 万字左右）要求：定位是三平面 卧式机床 钻6个M11的孔1.3图1卡（工序图，加工示意图，机床联系尺寸图，编绘生产率计算卡）夹具图多轴箱设计图说明书（1万字左右）要求：定位是三平面 卧式机床 I 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 设计设计(论文论文)题目：题目： 壳体零件钻孔专用机床设计-【6-11】 【自动】 学生姓名： 指导教师： 二级学院： 学号： 专业： 班级： 提交日期： 答辩日期： II目 录摘 要.IVAbstract.V1 绪论.11.1 毕业设计的目的.11.2 组合机床的特点.11.3 组合机床的发展前景.21.3.1 组合机床产品结构的变化.21.3.2 组合机床的快速转变.21.3.3 组合机床技术装备现状与发展趋势.21.3.4 组合机床行业的发展思考.42 零件的分析.62.1 零件的结构特点.62.2 零件的结构特点及要求.62.3 零件的生产批量与机床的使用条件.62.4 确定组合机床的配置形式和结构方案.72.5 确定切削用量及选择刀具.82.5.1 确定工序间余量.82.5.2 选择切削用量.82.5.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率.82.5.4 选择刀具结构.93 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制.103.1 被加工零件工序图.103.2 加工示意图.113.3 机床联系尺寸图.143.4 生产率计算卡.174 主轴箱的设计.194.1 主轴箱的设计.194.1.1 绘制主轴箱设计原始依据图.194.1.2 齿轮模数选择.204.1.3 主轴箱的传动设计.204.1.4 绘制传动系统图.224.2 传动轴的直径估算.234.2.1 确定各轴转速.234.2.2 传动轴直径的估算：确定各轴最小直径.234.2.3 键的选择.244.3 传动轴的校核.244.3.1 传动轴的校核.244.3.2 键的校核.254.4 各变速组齿轮模数的确定和校核.254.4.1 齿轮模数的确定.254.4.2 齿宽的确定.274.4.3 齿轮结构的设计.284.5 齿轮校验.284.5.1 校核 a 变速组齿轮 .28III4.5.2 校核 b 变速组齿轮.294.5.3 校核 c 变速组齿轮 .304.6 轴承的选用与校核.314.6.1 各轴轴承的选用.314.6.2 各轴轴承的校核.314.7 轴组件设计.324.8 轴的基本尺寸确定.334.8.1 外径尺寸 D .334.8.2 轴孔径 d.334.8.3 轴悬伸量 a .344.8.4 支撑跨距 L.344.8.5 轴最佳跨距0L的确定.344.9 轴刚度验算.364.9.1 轴前支撑转角的验算.364.9.2 轴前端位移的验算.375 钻孔夹具设计.395.1 研究原始质料.395.2 定位、夹紧方案的选择.395.3 切削力及夹紧力的计算.395.4 误差分析与计算.405.5 夹具设计及操作的简要说明.41结 论.42致 谢.43参考文献.44 IV摘 要根据设计任务书的要求,本设计说明书针对壳体机床的设计及专用夹具设计进行说明。要内容包括组合机床工艺方案的制定、组合机床配置型式的选择、组合机床总体设计以及轴箱设计。全文要包括组合钻床的总体设计和轴箱设计两部分。机床总体设计要是在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上确定“三图一卡” ， 主轴箱设计根据“三图一卡” ，整理编绘出主轴箱原始依据图，重点分析传动系统，经过各种方案的比较，最后确定最优方案。此外，为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，需设计专用夹具。关键词：关键词：主轴箱；组合机床；夹具VAbstractAccording to the requirements of the mission design, design for wallboard machine and special fixture for the design specification is described. The main contents include aggregate machine-tool craft plan formulation, combined machine tool configuration choice, aggregate machine-tool system design and main shaft case design.The full text mainly includes overall design and main shaft box combination milling machine design two parts. The overall design of machine tool is mainly in the selected process and determine the basis of machine tool configuration, structure scheme to determine the three charts and a card, the headstock design according to three charts and a card, reorganizes the compilation to leave the headstock primitive basis chart, the key analysis transmission system, through the comparison of various schemes, and finally to determine the optimal scheme. In addition, in order to improve labor productivity, reduce labor intensity, guaranteed the processing quality, need to design special jig.Keywords: spindle box; modular machine tool; fixture11 绪论毕业设计是学生毕业前完成学习任务所必须的重要环节，它是我们机械制造及其自动化专业四年所学专业课的综合应用，更是培养我们独立思考和动手能力的重要过程。 1.1 毕业设计的目的 1. 培养学生综合运用所学理论知识的技能，分析解决机械工程实际问题的能力，使们懂得生产技术工作的一般程序和方法。 2. 培养我们工程技术工作所必须的全局观念，生产观念和经济观念，树立正确的设计思想和和严肃认真的工作作风。 3. 培养我们的调查、研究、阅读技术文献、资料手册，进行工程计算，图样绘制及编写说明书的能力。 4. 本次毕业设计的题目：减速器箱盖钻孔组合机床设计 。 1.2 组合机床的特点 1 组合机床是由大量的通用部件和少量的专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。 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%，因此设计和制造的周期短，投资少，经济效益好。 3 由于组合机床采用多刀技工，并且自动化程度高，因而比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。 4 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，又有专门厂成批制造，因此结构稳定，工作可靠，使用和维修方便。 5 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，对操作工人的技术水平要求不高。 6 当被技工产品更新时，采用其他类型的专用机床时其大部分部件要报废，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。 7 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。组合机床的通用部件绝大多数由机械工业颁布成国家标准，并按标准所规定的名义尺寸，主参数，互换尺寸等定型，各种通用部件之间有配套关系。这样，用户可根据被加工零件的尺寸，形状和技术要求等，选用通用部件，组成不同形式的组合机床，以满足生产的需要。 上述组合机床的特点及使用范围，加工零件所能达到的加工精度，表面粗糙度及技2术要求，结合本次设计要求，设计了减速器箱盖钻孔组合机床设计。 1.3 组合机床的发展前景 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。 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 2002 年 9 月份，组合机床行业企业仅组合机床产品一项，据不完全统计产量已达 800 余台，产值达 3 个亿以上，较 2001 年同比增长了 10%以上, 另外组合机床行业工业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交货值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。 1.3.1 组合机床产品结构的变化 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 后与世界机床行业进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年的企业生产情况看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，中国机床工具工业学会的机床工具行业企业主要经济指标报表的统计数据显示，仅从几个全国大型重点企业生产情况看，2000 年生产数控机床 590 台，产值 10731万元，生产加工中心 118 台，产值 4601 万元； 2001 年生产数控机床 685 台，产值 17969万元，生产加工中心 129 台，产值 5760 万元；而 2002 年，截至 9 月份，数控机床、加工中心产量、产值已接近 2001 年全年水平，故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。 1.3.2 组合机床的快速转变 九五后期，在组合机床行业企业的 50 余家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份制改造，一家企业退出国有转为民营，其余都是国有企业。而从 2001 年至今，不到两年的时间里，就先后有十几家企业实行股份制改造，一些小厂几乎全部退出国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制已势不可挡，民营经济在经历了从被歧视、被藐视到不可小视和现在的高度重视 4 个阶段后，焕发勃勃生机。组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。 31.3.3 组合机床技术装备现状与发展趋势 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（PLC） 、数字控制（NC）等，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。 现仅就近几年大连组合机床研究所研制的组合机床及其自动线对目前我国组合机床及其自动线装备技术的基本情况进行说明。 （1）为某冰箱压缩机厂提供的 ZHS-1283 冰箱压缩机外支撑八工位回转工作台组合机床，镗孔精度 9.097mm0.004mm, 表面粗糙度 Ra0.8m，节拍时间 26s（2 件） ，采用交流伺服滑台，HSK 接杆，主轴带中孔冷却液通道，全封闭防护。 （2）ZHS-XU86 凸轮轴轴承盖加工自动线是为某汽车公司研制的用于 30 万辆轿车生产的高精度、高生产率、多品种数控自动线。该线采用多种先进技术：可控扭矩夹紧扳手、气浮输送、电液比例阀、高精度空心锥柄接杆、高密度材料镗杆、数控精密十字滑台、分布式控故障诊断及显示系统、大流量冷却排屑和全封闭防护系统，节拍 38s。 4（3）UD80 型换刀换箱柔性加工单元。该单元是一种高效、高精度与高柔性的数控机床，机床有 5 个坐标，交换托板尺寸为 800mm800mm，刀库容量 60，120，180 任选，箱库容量 12 个，能在一次装夹下完成铣、钻、铰、镗孔、镗车等工序的单轴加工和多轴加工，适合中大批量生产规模的箱体零件和成组杂件的加工，也适用于中小批量多品种零件的生产。 （4）为某航空动力机械公司生产的柔性生产线的物流输送系统。该系统采用了链式摩擦轮滚道、电动滚筒、托盘自动识别、计算机生产调度等技术，可实现被输送零部件的定向、定位、升降、回转，通过编码识别及计算机的生产调度实现无序混流输送等。 上述组合机床代表了目前我国组合机床装备较高的技术水平，但随着市场竞争的加剧和对产品需求的提高，高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床行业企业，因此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。从 2002 年年底第 21 届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界 10多个国家和地区的 500 多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。据专家分析，机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。该届博览会上展出的加工中心，主轴转速 1000020000r/min，最高进给速度可达 2060m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。 然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。 1.3.4 组合机床行业的发展思考 近两年虽然组合机床行业产销呈现上升趋势，但行业内一些企业同样存在负债经营5的情况，主要原因是传统的组合机床产品不能满足用户柔性化、高精度、短周期的市场需求，同时组合机床行业一些企业存在现代化管理水平低、人才流失严重、科研成果不能迅速转化为生产力等缺陷。为此提制系统与监测系统、出如下建议。 （1）提高现代化管理水平。中国加入 WTO 后，迫切要求企业提高现代化管理水平，进一步深化企业内部改革，建立健全适应市场经济的运行机制，建立企业的科学的管理体制，做到集权有道、分权有序、授权有章、用权有度的责权利内在统一的有机结合，是提高企业控制力所必须的。要彻底改变落后的体制，必须树立全球化经营理念，提高国际市场竞争能力，建立市场快速反应机制，以适应日趋发展的市场需求。 （2）亟待提高企业创新能力。企业的生存，关键在于产品的生命力。已步入电子时代的今天，传统的组合机床已经不能适应高速发展的国内外市场需要，这就要求企业必须适应科学技术的飞速发展，建立技术创新体系，推进企业的技术进步，加速向柔性化、数控化、高精度、短周期方向发展，提高组合机床适用范围和市场覆盖面；同时实施名牌战略，争创世界品牌, 加速我国组合机床的发展进程，使我国组合机床行业企业在世界制造领域里立于不败之地。 （3）企业发展、技术创新和管理水平的提高都需要高技术人才。在全球化经济格局不断明朗的今天，人才争夺战已渗透到各个领域，组合机床行业应适时把握国际大环境，广招高技术人才、高技能工人。现在企业尤其缺少高技能工人，专家指出，目前我国企业产品平均合格率仅为 7 成，不良产品每年损失近 27000 亿元，而其中 50%以上系由工人技能不高所致。因此，建立强大的技术生力军，不断更新知识，更新观念，依靠优秀的高技术人才、高技能工人，加快企业信息化建设，是企业发展的必由之路。 综上所述，组合机床行业企业一要开展科技攻关，攻克当前行业企业技术发展上的难题；二要加强与国外的合资合作，利用和学习国外的先进技术，提高企业的现代化管理水平和技术水平；三要通过对引进技术的消化吸收进行再创新， 发展自己的产品。通过我们的努力，使我国真正由制造大国变成制造强国。62 零件的分析2.1 零件的结构特点零部件的主要加工表面平面和孔系。一般来说，保证平面的加工精度保证更容易洞系的加工精度。因此，零部件来说，加工中的主要问题是保证孔尺寸精度及位置精度处理好，孔和平面之间的相互关系。为生产量很大。如何满足生产性的要求加工中的主要考虑因素。2.2 零件的结构特点及要求部品加工工艺决定组合机床的加工的质量、生产性、整体布局或线夹结构等。所以，制定工程程序时，必须计算分析加工零件图深入的了解，现场的零部件的形状和大小，材料，硬度，刚度，加工部位的结构特点加工精度表面粗糙度和地位，夹紧方法，工艺，采用的刀具及切削量，生产性要求当地采用的环境和条件等。收集国内外有关技术资料的开发，合理的工程程序。根据加工部品（减速装置机壳）的零件图（图 2） ，6 个孔加工工艺：（1）孔的加工技术要求。6 个直径都是 11 毫米材料 HT 200，硬度 HB 170 24假设要求生产纲领（考虑废品及备品率）的年生产量为 5 万件，2 班制的生产，每班6 小时，每年 300 天工作。（2）过程分析这个孔加工时，孔的位置 0.05 毫米度公差。组合机床的技术的方法及达成的精度，采用次加工程序：一揽子加工通孔，直径 11mm （3）定位基准及紧固时的选择这个零件加工孔，以上 3 个的自由度限制和右端面限制的 3 个的自由度，中间的孔封的螺旋从夹紧作用很好。加工精度保证的情况下，提高生产效率的劳动者的劳动量减少，工作大量生产的，因此设计时是人工夹紧。2.3 零件的生产批量与机床的使用条件组合机床是大量的约 70 %-（90%）通用零部件的基础上，少量的专用元件添加，一个或多个工作预先确定的工程机械加工。被加工零件组合机床完成的加工工序及保证加工精度生产机器案的根据。减速机外壳保龄球的精度要求很高，采用钻孔组合机床。表面粗糙度，为了表现 1.6 um 孔加工 Ra采取机械制造精度提高定位精度，原始的工作标准减少夹压变形等措施。72.4 确定组合机床的配置形式和结构方案(1)被加工零件的加工精度为此，机床通常采用尾置式齿轮动力装置，进给采用液压系统，被加工零件图如图 2.1所示图 2.1 壳体 (2) 被加工零件的特点这是材料、硬度加工部位的结构的形状，工作刚度定位基准面特征，这些工作机械工程程序制度的重要影响。这个减速器柜的材料 HT 200，硬度 HB 170育英，孔的直径为 11 毫米。采用多孔同步加工部件的刚度，工作能力不大，振动，及热变形对工件不会有影一般来说，定位孔中心线和基准面平行且需要一片或者什么面加工的集装箱的宜用卧式机床，立式车床加工适合位置基准面是水平且加工孔和基准面的垂直的工作，不合适的加工安装不便和高度的大细长的工作。大型集装箱的件采用单向位机械加工好，中小户型零件多采用多层机床加工。这个零件加工的特点是中心线和定位基准平面垂直，然后定位基准面是水平的，工作很小，那个洞分布密集，主要軸箱体积很大，一次孔，选择钻床。（3）零部件的生产乐途零部件的生产乐途是决定采用单工位，多级，自动线和中小乐途组合机床生产特点设计的重要要素。设计要求生产纲领年生产量为 5 万件，工件形状和大小，为了减少从8轮廓加工时间，采用多轴头，为了减少机床台数，这个工程尽量在一台机器完成，利用率提高。（4）机床的使用条件组合机床根据使用状况，布局，工序间的联系，技术力和自然条件等的要求，符合组合机床。综合以上说的：减速器外壳零件的结构的特征，在加工部位，尺寸精度，表面粗糙度和技术要求，定位、夹紧方式、工艺方法和影响机床的整体布局和技术的性能等方面的考虑，最终决定设计 4 轴头多级同期钻床。2.5 确定切削用量及选择刀具2.5.1 确定工序间余量加工过程顺利稳定加工精度保证，合理确定必须工程余量。生产中常用表从调查的组合机床孔加工余量转，定位误差的影响。11 毫米的孔就座时，工程之间的直径 0.2 毫米余量。2.5.2 选择切削用量确定组合机械完成的工艺的内容，可以着手选择切削用量了。从设计的组合机床多轴同步加工，很多场合，切削用量被选，根据经验比一般通用机械太刀加工 30%低.多轴轴箱上所有的刀具共用传送系统，通常的标准动力船台，工作时，所有的每一分用刀进给量和相同，而且等于动力船台的每一分送进量（毫米/ min）应该刀具的平均值。因此，同一轴箱刀具轴上的设计和速度和同一转进给量（毫米/ r）比。直径的必要为了满足之外又加上，也就是：2.11122.iin fn fn fvf 式中： 各轴转速（r/min）n1、n2、ni 各轴进给量（mm/r）12,.ifff 动力滑台每分钟进给量（mm/min）vf由于壳体钻孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等，按照经济地选择满足加工要求的原则，采用查表的方法查得：孔钻头直径 D=11mm，进给量 f=0.2mm/r、切削速度 v=17m/min2.5.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率根据选定的切削用量（要指切削速度 v 及进给量 f）确定切削力，作为选择动力部件（滑台） ；确定切削扭矩，用以确定轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择传动电动（一般指动力箱）功率，通过查表计算如下：9切削力： =262.2FD8 . 0f6 . 0HB =26118 . 02 . 06 . 0200=4372N切削扭矩： =102.3T9 . 1D8 . 0f6 . 0HB =101.9110.80.26 . 0200 =30463.4Nmm切削功率： =2.4P/9740TvD =63.417/(97403.1411)=0.717kw 式中： HB布氏硬度 F切削力（N） D钻头直径（mm） f每转进给量（mm/r） T切削扭矩(Nmm) V切削速度（m/min） P切削功率(kw)2.5.4 选择刀具结构壳体的布氏硬度在 HB170-241，孔径 D 为 11mm 刀具的材料选择高速钢钻头（W17Cr4V） ，为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择标准 11mm 的麻花钻。孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有 3050mm 的距离，以便排出切屑和刀具磨损后有一定的向前的调整量。103 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制总体设计方案的图纸表达形式“三图一卡”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、编制生产率卡。3.1 被加工零件工序图1，被部品加工工程图的作用及内容被部品加工工程图选定的工程项目，1 台的组合机床完成的工艺的内容，在加工部位的尺寸，精度，表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准，夹具的部位和被加工品的材料，硬度的图纸等状况。那是元零件图，根据这个机械加工的内容，加上必要的说明画制作的，组合机床的标准设计，制造、使用、检查和调整机床的重要的技术文件。减速机外壳钻孔组合机床的加工被零件工程图 2 . 2 所示。图中的内容：（1）加工品的形状，外形尺寸和书的车床加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技术要求，以及对工程技术要求等。（2）本工序被指定的位置，方向部位和夹具夹紧基准。（3）加工品的名称，号码，材料，硬度和加工部位的余量等之外又加上。2，描写了被零件加工工程图的注意事项为了（1）的部品加工工程图明快，重要的计划书一定会被机械加工的内容。描绘了的时候，有一定的比例，充分的视图开辟一位视图显眼的加工部位（粗实线） ，零部件的轮廓和机床、夹具设计関粗实线标志。图 2.2 中定位基准，机械夹压位置及方向、辅助支持规定的记号，必须部（细实线）表明显，凡本工程担保的尺寸，角度等，均应尺寸的数值下方面表示。11图 2.2 壳体工序图（2）加工部位的位置尺寸应由定位基准注起，为便于加工及检查，有时因所选定位基准与设计基准不重合，则须对加工部位要求位置尺寸精度进行分析换算。3.2 加工示意图1、加工示意图的作用和内容加工示意图是向导图是加工零件加工工艺方案图案的反映，被表示的部品加工机械加工、刀具的布局和工作、夹具、工具的相对位置关系、机床的工作日程及工作循环等，刀刃、夹具，主要轴箱电、液压系统设计选择动力零部件的依据，整个台的组合机床布局形式的原始的要求也调整、机床和刀具的重要文件必要。图 2.3 为壳体钻孔的加工示意图12图 2.3 加工示意图图应显示内容：（1）机床的加工方法，切削用量，工作的循环和工作日程。（2）工作，夹具，持刀和主要軸箱端面的距离等。（3）轴类型的结构、尺寸和外伸长度，刀具类型，数量和结构的尺寸，焊条、诱导装置构造的尺寸，刀和导向置配合，刀具，焊条，轴之间的连接方式，刀具配合加工结束位置。2，描绘的加工向导图前的计算。（1）刀具的选择刀具考虑加工尺寸精度，表面粗糙度、切削排除或生产性的要求等的因素。刀具的选择前已经那样及不是在这里，而是追溯了。（2）导向套的选择组合机床的加工洞，使用刚性轴的方案外，工作的尺寸，位置精度根据导向，夹具。所以正确选择诱导装置的类型，合理确定，其尺寸精度，设计和组合机床的重要内容，画加工示意图必须解决的内容。1）来选择导向刀具直径和刀具类型导向部分导向线速度 v = 17 米/ min，选择固定式导向。2）导向套的参数 根据刀具的直径选择固定导向装置固定导向装置的标准尺寸如下表：表 2.1 固定导向装置的标准尺dd1DD1D2ll1l2l3l4L51143315411141311004001276固定装置的配合如下表：表 2.2 固定装置的配合导向类别工艺方法DDD1刀具导向部分外径固定导向钻孔G7（或 F7）H7/g6H7/n6g6固定导向装置的布置如图 2.4 所示图 2.4 固定导向装置的布置（3）初定轴类型、尺寸、外伸长度因为轴的材料为 40Cr，剪切弹性模量 G=71.0GPa,刚性轴取 14（0）m,所以 B取 2.316，根据刚性条件计算轴的直径为： dB2.594T式中： d轴直径（mm） （24.65） T轴所承受的转矩（Nmm）B系数本设计中轴直径 d=11mm,轴外伸长度为：L=115mm，D/为 40/27。1d（4）选择刀具接杆 由以上可知，主轴箱各轴的外伸长度为一定值，而刀具的长度也是一定值，因此，为保证主轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，就需要在轴与刀具之间设置可调环节，这个可调节在组合机床上是通过可调整的刀具接杆来解决的,连接杆如图 2.5 所示， 14图 2.5 可调连接杆连接杆上的尺寸 d 与轴外伸长度的内孔 D 配合，因此，根据接杆直径 d 选择刀具接杆参数如表 2.3 所示：表 2.3 可调接杆的尺寸dD1(h6)d2d3Ll1l2l3螺母厚度27Tr272莫氏 1号12.0613611551425012（5）确定加工示意图的联系尺寸从保证加工终了时轴箱端面到工件端面间距离最小来确定全部联系尺寸，加工示意图联系尺寸的标注如图 2.3 所示。其中最重要的联系尺寸即工件端面到主轴箱端面之间的距离（图中的尺寸 321mm）,它等于刀具悬伸长度、螺母厚度、轴外伸长度与接杆伸出长度（可调）之和，再减去加工孔深度和切出值。（6）工作进给长度的确定 如图 2.6 工作进给长度应等于工件加工部位长度 L 与刀具切入长度和切出长度工L1L之和。切入长应应根据工件端面误差情况在 510mm 之间选择，误差大时取大值，2L1L因此取=7mm，切出长度=1/3d+(37)= x11+712mm，所以1L2L13 1=7+12+12=32mm.工L（7）快进长度的确定 考虑实际加工情况，在未加工之前，保证工件表面与刀尖之间有足够的工作空间，也就是快速退回行程须保证所有刀具均退至夹具导套内而不影响工件装卸。这里取快速退回行程为 120mm，快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度 120-45=75mm.3.3 机床联系尺寸图15图 2.7 机床联系尺寸图1、联系尺寸图的作用和内容一般来说，组合机床、标准通用零部件动力箱，动力船台，柱子，柱子的底座加上专用零件组合。联络尺寸图表示机床的各组成零部件的相互的组装和运动的关系，检查机械部件的相对位置及尺寸满足要求联系，是否通用零部件的选择是否恰当进一步发展，轴箱夹具等专用零部件、零件的设计提供依据。联络尺寸图可以看出，简化的机床的总图纸，那是机床的配置和整体结构型式。图 2 所示，机床联络尺寸图的内容是机床的结构形式，通用零部件的型号、规格、动力零部件的运动的尺寸和用马达的参数、工作和各部件间的联系的尺寸，专用元件尺寸等的轮廓。2，选择动力零件零件动力型号、规格的适当的动力船台、动力箱。（1）船台选择不同，通常船台驱动方式，必要的传送力，进给速度，最大冲程长度和加工精度等要素选用合适的滑台。1）驱动形式确定油压船台和机械的性能船台特点比较，具体的加工要求结合起来，使用条件 HY 系列油压滑台。2）确定轴进给力船台必要的传送力进F= iF=44372=34976N16 式中： iF各轴加工时所产生的轴向力由于滑台工作时，除了克服各轴的轴的向力外，还要克服滑台移动时所产生的摩擦力。因而选择滑台的最大进给力应大于进F34.976KN。3）确定进给速度 液压滑台的工作进给速度规定一定范围内无级调速，对液压滑台确定切削用量时所规定的工作进给速度应大于滑台最小工作进给速度的 0.51 倍;液压进给系统中采用应力继电器时，实际进给速度应更大一些。本系统中进给速度=nf=17mm/min。所以选择 1HY32A 液压滑台，工作进给速度范围vf20650mm/min，快速速度 10m/min。4）确定滑台行程 滑台的行程除保证足够的工作行程外，还应留有前备量和后备量。前备量的作用是动力部件有一定的向前移动的余地，以弥补机床的制造误差以及刀具磨损后能向前调整。本系统前备量为 20mm，后备量的作用是使动力部件有一定的向后移动的余地，为方便装卸刀具，这里取 70mm,所以滑台总行程应大于工作行程，前备量，后备量之和。即：行程 L120+20+70=220mm，取 L630mm。综合上述条件，确定液压动力滑台型号 1HY32A,以及相配套的滑台底座（1CC321 型） 。（2）由下式确定动力箱的选用 动力箱要依据多轴所需的电动机功率来选用，在主轴箱没有设计之前，可算主P 2.6主P切P4*0.7170.73.5KW式中：主轴箱传动效率，加工黑色金属时 0.70.9；有色金属时0.70.7，本系统加工 HT200，取 0.7动力箱的电动机功率应大于计算功率，并结合轴要求的转速大小选择。因此，选用电动机型号为 Y132M1-6 的 1TD32I 型动力箱，动力箱输出轴至箱底面高度为 170mm。要技术参数如下表：表 2.4 电机型号及参数转速范围（r/min）电机传动型号电机转速输出转速电机功率（）kw配套轴部件型号D50 Y160M-69704707.51HY32A,1CC321,1CD321173、配套支承部件的选用立柱底座 1CD322。4、确定装料高度装料高度工件底部机床安装从底部垂直距离，在现阶段的设计和组合机床，时候装料高度可见具体情况 H = 5701060 毫米之间的选择，本系统的高度 700 毫米负载。5，中间台座轮廓尺寸中间为基础的轮廓尺寸满足船台上面安装的连接，同时考虑和柱子台座连接。因此，中间基础录用基础 1 CD 321。6，确定主要軸箱轮廓尺寸本机的配置的主要軸箱总厚度 400 毫米，宽度和高度标准尺寸选。计算时，主轴箱的宽度和高度 HB 决定：B = 400，H = 400根据上述计算值，按轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定轴箱轮廓尺寸BH=400400mm。3.4 生产率计算卡生产率计算卡是反映所设计机床的工作循环过程、动作时间、切削用量、生产率、负荷率等技术文件，通过生产率计算卡，可以分析拟定的方案是否满足用户对生产率及负荷率的要求。计算如下：切削时间： T切切= L/vf+t停2.7 = 45/74.710/415 =0.611 min式中： T切机加工时间（min） L工进行程长度（mm） vf 刀具进给量（mm/min） t停死挡铁停留时间。一般为在动力部件进给停止状态下，刀具旋转 510 r 所需要时间。这里取 10r辅助时间 T辅 = +t移+t装2.7fkvLL43 = （75120）/1000+0.13+2= 2.311min 式中： L3、L4 分别为动力部件快进、快退长度（mm） vfk 快速移动速度（mm/min） t移 工作台移动时间（min）,一般为 0.050.13min,取 0.13 min t装 装卸工件时间（min）一般为 0.51.5min,本例取 2min机床生产率 Q1 = 60/T单单2.9 = 60/（T切+T辅） =60/（0.611+3.295）18 =15.3 件/h机床负荷率按下式计算 = Q / Q1100%2.10 = A / Q1tk100% =20000/15.31950100% =67.04% 式中：Q机床的理想生产率（件/h） A年生产纲领（件） tk年工作时间，单班制工作时间 tk =1950h表 2.5 生产率计算卡194 主轴箱的设计4.1 主轴箱的设计4.1.1 绘制主轴箱设计原始依据图主轴箱设计原始依据图是根据“三图一卡”绘制的如图 3.1 所示:图中主轴箱的两定位销孔中心连线为横坐标，工件加工孔对称，选择箱体中垂线为纵坐标，在建立的坐标系中标注轮廓尺寸及动力箱驱动轴的相对位置尺寸。轴部为逆时针旋转（面对轴看） 。轴的工序内容，切削用量及轴尺寸及动力部件的型号和性能参数如表 3.1 所示：图 3.1 钻孔组合机床主轴箱20表 3.1 轴外尺寸及切削用量轴外伸尺寸切削用量轴号D/dL工序内容N（r/min）V(m/min)f(mm/r)Vf(mm/min)1、2、3、45、67、740/27115钻 11415170.1774.7注：1被加工零件编号及名称：箱体材料：HT200 JB297-62；硬度: HB170-241， 前、后、侧盖等材料为 HT1502动力部件型号：1TD32I 动力箱，电动机型号 Y160M-6；功率 P7.5kw。4.1.2 齿轮模数选择本组合机床要用于钻孔，因此采用滚珠轴承轴。齿轮模数 m 可按下式估算： m=(3032)=322.32.113)/(ZNP3)41518/(1 . 7式中：m估算齿轮模数 P齿轮所传递的功率（kw） Z对啮合齿中的小齿轮数 N小齿轮的转速（r/min）为了模数计算还需要满足中心距的关系主轴箱输入齿轮模数取 m=2.5。取 m=2.5 齿轮分配可以圆整4.1.3 主轴箱的传动设计（1）根据原始依据图（图 3.2） ，画出驱动轴、轴坐标位置。如下表：表 3.2 驱动轴、轴坐标值坐标销 O1驱动轴O轴 1轴 2轴 3轴 4X17503737-37-37Y076.5103.5119.5119.5103.5（2）确定传动轴位置及齿轮齿数21图 3.2 齿轮的最小壁厚2）传动轴 2 为轴 1，2，3，4 都各自在同一同心圆上。主轴箱的齿轮模数按驱动轴齿轮估算 2.11330 32Pmzn主轴箱输入齿轮模数取 m=2.5。轴 1，2，3，4 要求的转速一致且较高，所以采用降速传动。轴齿数选取 Z=20，传动齿轮采用 z=22 齿的齿轮，变位系数。传动轴0.181x=的转速为:2.15735 / minnr由于前面选取了轴直径为 40，显然传动轴直径都选取 40，这样为了减少传动轴种类和设计题目需要由于传动轴转速是，则驱动轴至传动轴的传动比为:735 / minr2.167351735i 所以选择两级传动，且传动比分配为：一级为 1.01.0;二级为 1.41.0。驱动轴的直径为 40mm，由组合机床简明设计手册查得知：t=33.3mm,当 m=3 时，驱动轴上的齿数为：Zmin2.1730333.32(2 1.25)2(2 1.25)23.82dmtm去驱动齿轮齿数 Z=24。通用的齿轮有三种，即传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮。材料均为 45 钢，热处理为齿部高频淬火 G54。本机床齿轮的选用按照下表选用22表 2.7 齿轮种类及参数齿轮种类宽度（mm）齿 数模数（mm）孔径（mm）驱动轴齿轮24321750 连续17702、2.5、32、2.5、3、415、20、30、35、4011、30、35、40、50传动轴齿轮44（B 型）21-24311、30、35、40、50输出轴齿轮3221-24317、22、27、32、36计算各轴转速使各轴转速的相对转速损失在5%以内，由公式：V= 知：3.141000Dnn1=n2=n3=n4=17x1000/3.11/11=415r/min2.174.1.4 绘制传动系统图传动系统图是表示传动关系是示意图，即用以确定的传动轴将驱动轴和各轴连接起来，绘制在主轴箱轮廓内的传动示意图，如图 3.3 所示图 3.3 钻孔主轴箱传动系统图图中传动轴齿轮和驱动轴齿轮为第排。在图中标出齿轮的齿数、模数、变位系数，以校核驱动轴是否正确。另外，应检查同排的非啮合齿轮是否齿顶干涉；还画出轴直径23和轴套直径，以避免齿轮和相邻的轴轴套相碰。4.2 传动轴的直径估算传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度的要求，强度要求保证轴在反复载荷和扭载荷作用下不发生疲劳破坏。机床传动系统精度要求较高，不允许有较大变形。因此疲劳强度一般不失是要矛盾，除了载荷很大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。4.2.1 确定各轴转速 、确定轴计算转速：计算转速是传动件能传递全部功率的最低转速。各传动件jn的计算转速可以从转速图上，按轴的计算转速和相应的传动关系确定。根据【1】表 3-10，轴的计算转速为min/70.5r41. 125nn131213zminj、各变速轴的计算转速： 轴的计算转速可从轴 71r/min 按 72/17 的变速副找上去，轴的计算转速为3jn100r/min；轴的计算转速为 400r/min；2jn轴的计算转速为 700r/min。1 jn、各齿轮的计算转速各变速组内一般只计算组内最小齿轮，也是最薄弱的齿轮，故也只需确定最小齿轮的计算转速。变速组 c 中，22/76 只需计算 z = 22 的齿轮，计算转速为 270r/min；变速组 b 计算 z = 17 的齿轮，计算转速为 400r/min；变速组 a 应计算 z = 27 的齿轮，计算转速为 700r/min。、核算轴转速误差 min/14.115736/7245/4549/35224/1261440rn实min/1120rn标%5%3 . 4%1001120)11201157(%100)(标标实nnn所以合适。4.2.2 传动轴直径的估算：确定各轴最小直径根据【5】公式（7-1） ，并查【5】表 7-13 得到取 1. mmnPdj491 轴的直径：取min/800,96. 011rnj mmndj03.28180096. 05 . 7915 . 79144轴的直径：取min/400,922. 099. 099. 098. 0212rnj mmndj61.331400922. 05 . 7915 . 7914424轴的直径：取min/100,89. 099. 098. 0323rnj mmndj25.46110089. 05 . 7915 . 79144其中：P-电动机额定功率（kW） ；-从电机到该传动轴之间传动件的传动效率的乘积；-该传动轴的计算转速（） ；jnminr-传动轴允许的扭转角（） 。 mo当轴上有键槽时，d 值应相应增大 45%;当轴为花键轴时，可将估算的 d 值减小 7%为花键轴的小径;空心轴时，d 需乘以计算系数 b，b 值见【5】表 7-12。和为由键槽并且轴为空心轴，和为花键轴。根据以上原则各轴的直径取值：，mmd30和在后文给定， 轴采用光轴，轴和轴因为要安装滑移齿轮所以都采用花键轴。dd因为矩形花键定心精度高，定心稳定性好，能用磨削的方法消除热处理变形，定心直径尺寸公差和位置公差都能获得较高的精度，故我采用矩形花键连接。按规定，矩形花键的定心方式为小径定心。查【15】表 5-3-30 的矩形花键19871144TGB的基本尺寸系列，轴花键轴的规格；轴花键轴的规格742368为BDdN。848428为BDdN4.2.3 键的选择查【4】表 6-1 选择轴 上的键，根据轴的直径，键的尺寸选择3022d，键的长度 L 取 22。轴处键的选择同上，键的尺寸为78取键高键宽hb，键的长度 L 取 100。1628取键高键宽hb4.3 传动轴的校核需要验算传动轴薄弱环节处的倾角荷挠度。验算倾角时，若支撑类型相同则只需验算支反力最大支撑处倾角；当此倾角小于安装齿轮处规定的许用值时，则齿轮处倾角不必验算。验算挠度时，要求验算受力最大的齿轮处，但通常可验算传动轴中点处挠度（误差%3） 。当轴的各段直径相差不大，计算精度要求不高时，可看做等直径，采用平均直径进行计算，计算花键轴传动轴一般只验算弯曲刚度，花键轴还应进行键侧挤压验算。1d弯曲刚度验算；的刚度时可采用平均直径或当量直径。一般将轴化为集中载荷下的1d2d简支梁，其挠度和倾角计算公式见【5】表 7-15.分别求出各载荷作用下所产生的挠度和倾角，然后叠加，注意方向符号，在同一平面上进行代数叠加，不在同一平面上进行向量叠加。4.3.1 传动轴的校核轴的校核：通过受力分析，在一轴的三对啮合齿轮副中，中间的两对齿轮对轴中点处的挠度影响最大，所以，选择中间齿轮啮合来进行校核25NdTFmNnPTr7 .1535)10112/(862/286800/96. 05 . 71055. 9/1055. 9366最大挠度： mmEIblbF34349432222max1068.110106430102104810426446434267 .15354843;6 .39740643014. 364;101 . 24449mmdIIMPaEE轴的；材料弹性模量；式中；查【1】表 3-12 许用挠度； mmy12. 0403. 0。 所以合格,yYB轴、轴的校核同上。4.3.2 键的校核键和轴的材料都是钢，由【4】表 6-2 查的许用挤压应力,取其中MPap120100间值，。键的工作长度，键与轮榖键槽的MPap110mmmmmmbLl16822接触高度。由【4】式（6-1）可得mmmmhk5 . 375 . 05 . 0MPaMPaMPakldTpp1103 .10230165 . 31086210233式中：；】表键【，弱材料的许用挤压应力键、轴、轮毂三者中最；键的直径，；为键的宽度，为键的公称长度，圆头平键键的工作长度，为键的高度此处度键与轮毂键槽的接触高传递的转矩264,5 . 0,;,pMPammdmmbmmLbLlmmlmmhhkkmNT可见连接的挤压强度足够了，键的标记为：20031096810TGB键4.4 各变速组齿轮模数的确定和校核4.4.1 齿轮模数的确定齿轮模数的估算。通常同一变速组内的齿轮取相同的模数，如齿轮材料相同时，选择负荷最重的小齿轮，根据齿面接触疲劳强度和齿轮弯曲疲劳强度条件按【5】表 7-17 进行估算模数和，并按其中较大者选取相近的标准模数，为简化工艺变速传动系统HmFm内各变速组的齿轮模数最好一样，通常不超过 23 种模数。先计算最小齿数齿轮的模数，齿轮选用直齿圆柱齿轮及斜齿轮传动，查【4】表 10-7齿轮精度选用 7 级精度，再由【4】表 10-1 选择小齿轮材料为 40C (调质)，硬度为r270HBS：根据【5】表 7-17；有公式：26齿面接触疲劳强度：322) 1(16020HPjmHznKPm齿轮弯曲疲劳强度：3430FPjmFznKPm、a 变速组：分别计算各齿轮模数，先计算最小齿数 27 的齿轮。齿面接触疲劳强度：322) 1(16020HPjmHznKPm其中: -公比 ； = 2；P-齿轮传递的名义功率；P = 0.96 7.5=7.2KW；-齿宽系数=；mm105mb-齿轮许允接触应力，由【5】图 7-6 按 MQ 线查取;HPlim9 . 0HHPlimH-计算齿轮计算转速;jnK-载荷系数取 1.2。=650MPa，limHMPaMPaHP5859 . 0650mmmH14. 3800585228832 . 72 . 1160203221 根据【6】表 10-4 将齿轮模数圆整为 4mm 。齿轮弯曲疲劳强度：3430FPjmFznKPm其中: P-齿轮传递的名义功率；P = 0.96 7.5=7.2KW；-齿宽系数=；mm105mb-齿轮许允齿根应力，由【5】图 7-11 按 MQ 线查取；FPlim4 . 1FFPlimF-计算齿轮计算转速; jnK-载荷系数取 1.2。，MPaF300limMPaMPaFP4204 . 1300mmmF1 . 24202880082 . 72 . 143031根据【6】表 10-4 将齿轮模数圆整为 4mm 。所以11FHmmmmm41于是变速组 a 的齿轮模数取 m = 4mm，b = 32mm。轴上动轮齿轮的直径：27 。；mmdmmdaa14035411228421轴上三联从动轮齿轮的直径分别为： ；mmdmmdaa19649422456421、b 变速组：确定轴上另两联齿轮的模数，先计算最小齿数 17 的齿轮。齿面接触疲劳强度：322) 1(16020HPjmHznKPm其中: -公比 ； =4； P-齿轮传递的名义功率；P = 0.922 7.5=6.915KW； -齿宽系数=；mm105mb -齿轮许允接触应力，由【5】图 7-6 按 MQ 线查HPlim9 . 0HHPlimH取; -计算齿轮计算转速;jnK-载荷系数取 1.2。=650MPa，limHMPaMPaHP5859 . 0650mmmH24. 540058521883915. 62 . 1160203222因值改变不多，所以参数，等值不必修正。KHZ、标准齿轮参数：*20h1c0.25度，从【7】表 5-1 查得以下公式齿顶圆直径 ； mhzdaa)2+(=*1齿根圆直径；mchzdaf)22(1分度圆直径 ；mzd =齿顶高 ；mhhaa*=齿根高 ； mchhaf)+(=*4.4.2 齿宽的确定 由公式得：)105(mmmb轴动轮齿轮；mmb3248轴动轮齿轮；mmb4058轴动轮齿轮；mmb40一般一对啮合齿轮，为了防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿的载荷，设计上，应动轮比从动轮齿宽大（510mm） 。所以：， ，mmbb3221mmbb244328，mmbbb40765mmbbb321098，。mmbb401211mmb3214134.4.3 齿轮结构的设计通过齿轮传动强度的计算，只能确定出齿轮的要尺寸，如齿数、模数、齿宽、螺旋角、分度圆直径等，而齿圈、轮辐、轮毂等的结构形式及尺寸大小，通常都由结构设计而定。当齿顶圆直径时，可以做成实心式结构的齿轮。当mmda160时，可做成腹板式结构，再考虑到加工问题，现决定把齿轮 7、12160500ammdmm和 14 做成腹板式结构。其余做成实心结构。根据【4】图 10-39（a）齿轮 10、12 和 13 结构尺寸计算如下：齿轮 7 结构尺寸计算， ；mmmdDna310512370)1410(0；mmD424；mmDmmDD68,2 .67426 . 16 . 1343取；mmDmmDDD74,6 .72)68310(3 . 0)(35. 025. 0(2302取；;190,18926831021301mmDmmDDD4.5 齿轮校验在验算算速箱中的齿轮应力时，选相同模数中承受载荷最大，齿数最小的齿轮进接触应力和弯曲应力的验算。这里要验算的是齿轮 1，齿轮 5，齿轮 11 这三个齿轮。齿轮强度校核齿轮强度校核：计算公式：弯曲疲劳强度;FSaFatFbmYYKF接触疲劳强度HtEHuubdKFZ15 . 214.5.1 校核 a 变速组齿轮弯曲疲劳强度；校核齿数为 27 的齿轮，确定各项参数 FSaFatFbmYYKF2、,n=700r/min,kWPP2 . 796. 0)(1086. 0800/2 . 71055. 9/1055. 9566mmNnPT、确定动载系数VKsmdnv/69. 4100060800112100060齿轮精度为 7 级，由【4】图 10-7 查得动载系数。由【4】使用系数。08. 1vK0 . 1AK、。mmb24、确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数0 . 1d29查【4】表 10-4，得非对称齿向载荷分配系数；417. 1HK ,44. 4)25. 24/(40/hb查【4】图 10-13 得27. 1FK、确定齿间载荷分配系数: 由【4】表 10-2 查的使用，0 . 1AK由【4】表 10-3 查得齿间载荷分配系数1FHKK、确定载荷系数: 372. 127. 1108. 10 . 1FFvAKKKKK、 查【4】表 10-5 齿形系数及应力校正系数；55. 2FaY61. 1SaY、计算弯曲疲劳许用应力由【4】图 10-20(c)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。 aFEMp540【4】图 10-17 查得 寿命系数,取疲劳强度安全系数 S = 1.39 . 0NK aFMp3743 . 15409 . 0， 1 .9161. 155. 2374SaFaFYY)(71.15351121086. 0225NdTFt 1 .9147.1643271.1535372. 1bmKFt接触疲劳强度HtEHuubdKFZ15 . 21、载荷系数 K 的确定：53. 1417. 1108. 10 . 1FFvAKKKKK、弹性影响系数的确定；查【4】表 10-6 得EZ8 .189EZ、查【4】图 10-21（d）得，MPaH670limMPaH6036709 . 0 MPaMPaH60355.4702121123271.153553. 18 .1895 . 2故齿轮 1 合适。4.5.2 校核 b 变速组齿轮弯曲疲劳强度；校核齿数为 17 的齿轮，确定各项参数 FSaFatFbmYYKF2、,n=400r/min,kWPP915. 6099.098.99. 096. 0mmNnPT5661065. 1400/915. 61055. 9/1055. 9、确定动载系数：smdnv/884. 110006040090100060齿轮精度为 7 级，由【4】图 10-7 查得动载系数04. 1vK、mmb2430、确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数0 . 1d查【4】表 10-4，插值法得非对称齿向载荷分配系数 419. 1HK,查【4】图 10-13 得267. 4)25. 25/(48/hb27. 1FK、确定齿间载荷分配系数: 由【4】表 10-2 查的使用 ；0 . 1AKNdTFt67.3666901065. 1225由【4】表 10-3 查得齿间载荷分配系数1FHKK、确定动载系数: 32. 127. 1104. 10 . 1HHvAKKKKK、查【4】表 10-5 齿形系数及应力校正系数、91. 2FaY53. 1SaF、计算弯曲疲劳许用应力由【4】图 10-20(c)查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。 aFEMp540【4】图 10-17 查得 寿命系数,疲劳强度安全系数 S = 1.39 . 0NK aFMp3743 . 15409 . 0， 14.8353. 191. 2374SaFaFYY 14.832 .2454067.366632. 1bmKFt接触疲劳强度HtEHuubdKFZ15 . 21、载荷系数 K 的确定：475. 1419. 1104. 10 . 1FFvAKKKKK、弹性影响系数的确定；查【4】表 10-6 得EZ8 .189EZ、查【4】图 10-21（d）得，MPaH670limMPaH6036709 . 0 MPaMPaH60323.585414904067.3666475. 18 .1895 . 2 故齿轮 7 合适。4.5.3 校核 c 变速组齿轮弯曲疲劳强度；校核齿数为 22 的齿轮，确定各项参数 FSaFatFbmYYKF2、,n=270r/min,kWPP71. 699. 098. 099. 098. 099. 096. 0mmNnPT5661028. 2280/71. 61055. 9/1055. 9、确定动载系数：smdnv/672. 110006028012.114100060齿轮精度为 7 级，由【4】图 10-7 查得动载系数0 . 1vK31、mmb24、确定齿向载荷分配系数:取齿宽系数0 . 1d查【4】表 10-4，插值法得非对称齿向载荷分布系数， 419. 1HK,查【4】图 10-13 得267. 4)25. 25/(48/hb27. 1FK、确定齿间载荷分配系数: NdTFt8 .399512.1141028. 2225由【4】表 10-3 齿间载荷分布系数，0 . 1HFKK、确定荷载系数: 27. 127. 10 . 10 . 10 . 1HFvAKKKKK、查表 10-5 齿形系数及应力校正系数。 72. 2FaY57. 1SaY、计算弯曲疲劳许用应力由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限。 aFEMp540【4】图 10-17 查得 寿命系数,疲劳强度安全系数 S = 1.39 . 0NK aFMp3743 . 15409 . 0， 58.8757. 172. 2374SaFaFYY 58.8746.2442.15cos15408 .399527. 1otbmKF接触疲劳强度HtEHuubdKFZ15 . 21、载荷系数 K 的确定：419. 1419. 10 . 10 . 10 . 1FFvAKKKKK、弹性影响系数的确定；查【4】表 10-6 得EZ8 .189EZ、查【4】图 10-21（d）得，MPaH670limMPaH6036709 . 0 MPaMPaH60325.59141412.114408 .3995419. 18 .1895 . 2故齿轮 11 合适。4.6 轴承的选用与校核4.6.1 各轴轴承的选用 轴 前支承：NN3022K；中支承：NN3020K；后支撑 N219E 轴 离合器及齿轮处支承均用：6206;带轮处支承：6210 轴 前支承：30207;中支承：NN3009;后支承：30207 轴 前支承：30207;后支承：30207324.6.2 各轴轴承的校核、轴轴承的校核轴选用的是深沟球轴承 6206，其基本额定负荷为 19.5KN, 由于该轴的转速是定值，所以齿轮越小越靠近轴承，对轴承的要求越高。根据设计要求，应该对min800rn 轴未端的滚子轴承进行校核。齿轮的直径 mmd112428轴传递的转矩 nPT9550 mNT8680096. 05 . 79550齿轮受力 NdTFr7 .15351011286223根据受力分析和受力图可以得出轴承的径向力为:在水平面：NlllFFrAH1410426384267 .1535323在水平面：NlllllFFAV5 .18394263854626.1563)(323210 NFFFAVAHA7 .23175 .183914102222因轴承在运转中有中等冲击载荷，又由于不受轴向力， 【4】表 13-6 查得载荷系数，取，则有：pf2 . 1pf NFfPAp24.27817 .23172 . 1轴承的寿命计算:所以按轴承的受力大小计算寿命 hhPCnLh584008 .71803)24.278119500(8006010)(60103616故该轴承 6206 能满足要求。33、其他轴的轴承校核同上，均符合要求。4.7 轴组件设计轴的结构储存应满足使用要求和结构要求，并能保证轴组件具有较好的工作性能。轴结构尺寸的影响因素比较复杂，目前尚难于用计算法准确定出。通常，根据使用要求和结构要求，进行同型号筒规格机床的类比分析，先初步选定尺寸，然后通过结构设计确定下来，最后在进行必要的验算或试验，如不能满足要求可重新修改尺寸，直到满意为直。轴上的结构尺寸虽然很多，但起决定作用的尺寸是：外径 D、孔径 d、悬伸量 a 和支撑跨距 L。4.8 轴的基本尺寸确定4.8.1 外径尺寸 D轴的外径尺寸，关键是轴前轴颈的（前支撑处）的直径。选定后，其他部位的1D1D外径可随之而定。一般是通过筒规格的机床类比分析加以确定。P=7.5KW 查【1】表1D3-13，前轴颈应,初选,后轴颈取.1451101DmmD110112)85. 07 . 0(DD mmD9524.8.2 轴孔径 d中型卧式车床的轴孔径，已由 d=47mm,增大到 d=60-70mm,当轴外径一定时，增大孔径受到一下条件的限制，1、结构限制；对于轴径尺寸由前向后递减的轴，应特别注意轴后轴颈处的壁厚不允许过薄，对于中型机床的轴，后轴颈的直径与孔径之差不要小于，轴尾端最薄处的直径不要小于。2、刚度限制；孔径增大会削弱轴mm5020mm1510的刚度，由材料力学知，轴轴端部的刚度与截面惯性矩成正比，即：40444)(16464)(DdDdDIIKKdd式中：主轴孔径：主轴平均外径：空心、实心截面惯性矩、度；空心、实心截面主轴刚、dDIIKKdd0据上式可得出轴孔径对偶刚度影响的 ，有图可见，34当时，说明空心轴的刚度降低较小。当时，5 . 00Dd94. 0KKd7 . 00Dd，空心轴刚度降低了 24%，因此为了避免过多削弱轴的刚度，一般取76. 0KKd。轴孔径 d 确定后，可根据轴的使用及加工要求选择锥孔的锥度。锥孔仅用于7 . 00Dd定心时，则锥孔应大些，若锥孔除用于定心，还要求自锁，借以传递转矩时，锥度应小些，我这里选用莫氏六号锥孔。初步设定轴孔径 d=60mm，轴孔径与外径比为 0.6。4.8.3 轴悬伸量 a轴悬伸量的大小往往收结构限制，要取决于轴端部的结构形式及尺寸、刀具或夹具的安装方式、前轴承的类型及配置、润滑与密封装置的结构尺寸等。轴设计时，在满足结构的前提下，应最大限度的缩短轴悬伸量 a。根据结构,定悬伸长度。mma12014.8.4 支撑跨距 L支撑跨距 L，当前，多数机床的轴采用前后两个支撑，结构简单，制造、装配方便，容易保证精度，但是，由于两支撑轴的最佳支距一般较短，结构设计难于实现，故采0L用三支撑结构。如图所示，三支撑轴的前中支距，对轴组件刚度和抗震性的影响，1L要比前后支距地影响大得多，因此，需要合理确定。为了使轴组件获得很高的L1L刚度可抗震性，前中之距可按两支撑轴的最佳只距来选取。1L0L由于三支撑的前后支距对轴组件的性能影响较小，可根据结构情况适当确定。如果L为了提高轴的工作平稳性，前后支距可适当加大，如取。采用三支撑结L1)5 . 65(DL 构时，一般不应该把三个支撑处的轴承同时预紧，否则因箱孔及有关零件的制造误差，会造成无法装配或影响正常运作。因此为了保证轴组件的刚度和旋转精度，在三支撑中，其中两个支撑需要预紧，称为紧支撑；另外一个支撑必须具有较大的间隙，即处于“浮动”状态，称为松支撑，显然，其中一个紧支撑必须是前支撑，否则前支撑即使存有微小间隙，也会使轴组件的动态特性大为降低。试验表明，前中支撑为紧支撑、后支撑位松支撑，要比前后支撑位紧支撑、中支撑为松支撑的结构静态特性显著提高。354.8.5 轴最佳跨距的确定0L、考虑机械效率，轴最大输出转距.mNPT48.8577185. 09550床身上最大加工直径约为最大回转直径的 50 到 60%,即加工工件直径取为 160mm,则半径为 0.07.m2、计算切削力 NmmmNF5 .1071808. 048.857前后支撑力分别设为,.AFBFNllaFFA3 .142913603601205 .10718NlaFFB8 .35723601205 .10718、轴承刚度的计算根据【20】式（6-1）有：umNizlFddFKarrrr9 . 19 . 08.01 . 0cos)(39. 3查【20】表 6-11 得轴承根子有效长度、球数和列数：60302,52262BBAAzizi, ,10,8 .12aBaAlmml再带入刚度公式：umNKA41.22180cos302103 .1429139. 39 . 19 . 08 . 01 . 0；umNKB58.20680cos2628 .128 .357239. 39 . 19 . 08 . 01 . 007. 158.206841.2218BAKK、轴当量直径2dDde；mmde5 .102295110、轴惯性矩)(05. 044ddIe；46441017. 6605 .10205. 0mmI36、计算最佳跨距设：247292121041.2218617101 . 266cmaKEIAA34756.7604) 107. 1 (1041.2218617101 . 26) 1(6cmKKKEIBBAA查【5】 （3-14）；)34. 146. 563. 1(0tmL式中)1 (,3BAKKamtBm;785. 0)07. 11 (1266.19)1 (;66.1956.760433BAKKamtcmBmcmtmL19.33)34. 146. 5785. 063. 1(66.19)34. 146. 563. 1(0式中：;,);(05. 0;a;,101 . 24447mmaumNKumNKmmdddDImmIMPEEBAi前悬伸量，后轴承的刚度，前轴承的刚度，主轴的外径和孔径，主轴的截面惯性矩，量弹性模量，钢的弹性模4.9 轴刚度验算机床在切削加工过程中，轴的负荷较重，而允许的变形由很小，因此决定轴结构尺寸的要因素是它的变形大小。对于普通机床的轴，一般只进行刚度验算。通常能满足刚度要求的轴，也能满足强度要求。只有重载荷的机床的轴才进行强度验算。对于高速轴，还要进行临界转速的验算，以免发生共振。一弯曲变形为的机床轴(如车床、钻床)，需要进行弯曲刚度验算，以扭转变形为的机床（如钻床） ，需要进行扭转刚度验算。当前轴组件刚度验算方法较多，没能统一，还属近似计算，刚度的允许值也未做规定。考虑动态因素的计算方法，如根据部产生切削颤动条件来确定轴组件刚度，计算较为复杂。现在仍多用静态计算法，计算简单，也较适用。轴弯曲刚度的验算；验算内容有两项：其一，验算轴前支撑处的变形转角，是否满足轴承正常工作的要求；其二，验算轴悬伸端处的变形位移 y，是否满足加工精度的要求。对于粗加工机床需要验算、y 值；对于精加工或半精加工机床值需验算 y 值；对于可进行粗加工由能进行半精的机床（如卧式车床） ，需要验算值，同时还需要按不同加工条件验算 y 值。支撑轴组件的刚度验算，可按两支撑结构近似计算。如前后支撑为紧支撑、中间支37撑位松支撑，可舍弃中间支撑不计（因轴承间隙较大，要起阻尼作用，对刚度影响较小） ；若前中支撑位紧支撑、后支撑为松支撑时，可将前中支距当做两支撑的之距计算，中1L后支撑段轴不计。4.9.1 轴前支撑转角的验算机床粗加工时，轴的变形最大，轴前支撑处的转角有可能超过允许值，故应验算此处的转角。因轴中(后)支撑的变形一般较小，故可不必计算。轴在某一平面内的受力情况如图在近似计算中可不计轴承变形的影响，则该平面内轴前支撑处的转角用下式计算；)1 ()1 (5 . 0)1 (31)1 (5 . 031MLLcQbcFaLEIMLLMLcQbcFaLEIA（H 是车床中心高，设 H=200mm)。 则：1200.4 200200Smm当量切削力的计算：NFaWaF17.178645 .1071812080120轴惯性矩)(05. 044ddIe；46441087. 4605 .10205. 0mmI式中：主轴孔径；）主轴支撑段的惯性矩（）主轴当量外径（钢）主轴材料的弹性模量（主轴有关尺寸（、；主轴悬伸量支撑反力系数；主轴前支撑反力矩；可忽略不计；车床、磨床），若轴向切削力较小（如轴向切削力引起力偶矩）（作用于主轴上的传动力主轴传递全部功率时，）；切削力（作用于主轴端部的当量主轴传递全部功率时，ddDIcmLcmDMPaEMPaEcmcbLcmaMMcmNMNQNFA);(64;,;101 . 2,);)(),(;4447)1 ()1 (5 . 0)1 (31MLLcQbcFaLEIrad427101 . 2)2 .338 .271 (8 .274 . 538445 . 02 .331217.178641087. 4101 . 231 rad001. 0轴前支撑转角满足要求。4.9.2 轴前端位移的验算计算 C 点挠度、当量切削力 F 的计算,见上文。、驱动力 Q 的计算jmznPQ60其中：min7119. 5,88375. 685. 05 . 7rnmzKWPj主所以NmznPQj3844718619. 514. 3375. 66060、轴承刚度的计算38 umNKumNKAB41.22180cos302103 .1429139. 358.20680cos2628 .128 .357239. 39 . 19 . 08 . 01 . 09 . 19 . 08 . 01 . 0、确定弹性模量 E、惯性距 I、和长度 a、b、s。cI 轴的材产选用 40Cr， ;101 . 27MPaE 轴的惯性距 I 为： 46441087. 4605 .10205. 0mmI 轴 C 段的惯性距 Ic 可近似地算： 4661085. 51087. 42 . 12 . 1mmIIa 根据齿轮、轴承宽度以及结构需要，取 b=54mm、只考虑 F 力作用在轴前端时轴端的位移，Fy222)(1)1 (13LaKLaKILIaEaFyAAaF222)(1)1 (13LaKLaKILIaEaFyAAaFcm3242472102 . 7)6112(1041.22181)61121 (1041.221814876158512101 . 231217.17864、只考虑驱动力 Q 作用在轴两支撑间时，轴端的位移；Qy22)(6)1 (LKabLKaLcEILcabcQyBAQcmyQ3242471068. 7611058.20684 . 512611041.2218)1261(8 .27487101 . 26)618 .271 (8 .274 . 5123844、求轴前端 C 点的终合挠度cy综合挠度；cmyyyQFc2331061. 1)1068. 7(102 . 7又； cmLy2032. 010160002. 00002. 0因为，所以此轴满足要求。 cyy395 钻孔夹具设计5.1 研究原始质料利用本夹具主要加工的钻 6-11 孔，在加工时满足要求的粗应满足孔外，2 轴间公差要求。技术要求，保证最关键是标准的定位。另外，如何应考虑提高劳动生产率。劳动强度。5.2 定位、夹紧方案的选择零件图明白：下孔孔加工前，底平面粗，精密加工铣床，因此定位、夹紧计划：加工中确定工作夹具上占有的正确位置的基准，称为定位基准。和治具手册的通知定位基准尽量工程基准重叠，同样工作的各工序中，尽量同样的位置采用标准加工。这个零件三面和地位，