汽车发动机附件箱多孔加工专机的设计

摘要论文完成了汽车发动机箱体的多个孔的专用机床的设计，要求一次装夹完成驱动桥壳孔的加工,保证孔位置精度和其他加工要求。通过对原始数据（材料，尺寸及加工要求）的分析计算，确定了刀具的切削用量，机床配置形式，并计算出主轴的切削功率和转速，合理选择机床的通用部件及设计相配套的夹具。采用卧式组合机床进行零件的加工，配以转角液压缸夹紧，提高工件的装夹速度。设计的组合机床提高了机床加工精度，保证被加工零件的加工要求，且工作稳定，操作方便，减少了加工时间，提高了工作效率。关键词：组合机床,专用夹具,驱动桥壳,零件DesignofthespecialmachinefortheaccessoryboxoftheautomobileengineABSTRACT:Thesisdesignedautomobileengineboxofapluralityofholesspecialmachine,itrequiredtocompleteafixturedriveaxleholemachining,holelocationstoensuretheaccuracyandotherprocessingrequirements.Accordingtotheoriginaldata(material,size,andprocessingrequirements)analysisandcalculationtoensurethecuttingtool,machinetoolconfigurations,andcalculatethespindlecuttingpowerandspeed,areasonablechoiceofcommoncomponentsanddesigntoolssupportingthefixture.Ahorizontalcombinationmachineformachining,hydrauliccylinderwithcornerclamp,improveworkpiececlampingspeed.Thecombinationtooldesignedtoimprovethemachiningaccuracy,andensuretheprocessingrequirementsofpartstobemachined,andjobstability,easytooperate,reducingtheprocessingtimeandimprovingworkefficiency.Keywords:combinationmachine,specialfixtures,driveaxlehousing,Parts目录摘要.IIIABSTRACT.IV前言.V1绪论.11.1组合机床的组成及特点.11.2多轴箱设计介绍.11.3液压系统.22零件加工工艺分析.52.1零件的作用.52.2零件工艺分析.52.3工艺规程设计.52.4本工序工艺方案的拟订.63切削用量的确定.63.1加工内容及切削用量参数表.73.2确定切削力F(N)、切削转矩T(Nmm)、切削功率P(kw).74组合机床总体设计.164.1被加工零件工序图.164.1.1被加工零件工序图的作用与内容.164.1.2绘制被加工零件工序图的规定及注意事项.164.2加工示意图.174.3机床联系尺寸总图.204.3.1机床联系尺寸总图的作用于内容.204.3.2绘制机床联系尺寸之前应确定的主要内容.204.3.3机床分组.224.4机床生产率计算卡.224.4.1理想生产率Q.224.4.2实际生产率Q1.234.4.3机床负载率负.235专用夹具设计.245.1制定设计方案.255.1.1确定夹紧方式，设计夹紧机构。.255.1.2夹具夹紧力分析.265.2绘制夹具装配总图.26图5.1夹具装配图.275.3绘制夹具零件图.286专用多轴箱的设计.296.1多轴箱的功用及分类.296.2专用多轴箱的组成.296.3专用多轴箱的传动系统设计.296.4专用多轴箱的设计.316.5润滑泵的选择.336.6其他相关部件的选择.347结论.36致谢.37参考文献.38前言组合机床一般采用多轴、多面、多工序、多刀或多工位同时加工的方式，这种生产的效率要比通用机床生产的效率高几倍甚至几十倍。由于选用系列与标准化的通用部件，根据所需要的灵活配置，能缩短机床的制造周期和设计。因此，组合机床有低成本和高效率的优点。在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪表、军工甚至缝纫机、自行车等轻工业行业大批大量生产中已被人们获得广泛的应用，并传承下来组合机床是为一定的加工对象设计和制造的，用来专门完成一道或几道工序。通过凭借部件为基础，并按照工件特定形状和加工工艺为其设计专用的夹具和部件，组成半自动的或自动专用的机床。组合机床是由很多刀具进行切削，所以稳定的保证了加工质量以及加工速度。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端面及外圆等。在这些年来，组合机床不仅在品种和数量上有了很大的发展，而且在加工工艺、机床配置型式、适用范围和控制技术等方面都有不少的创新和发展。随着科技的发展，关键技术问题的攻关，组合机床朝着柔性化、数控化、高精度、高生产率、多品种、短周期、组合机床及其自动线超高速和超高精度方向发展。组合机床夹具更是保证工件能正常加工，达到规定要求的重要部件。机床夹具是在机床上加工零件时所使用的一种工艺设备，主要用于实现工件的定位和加紧，使工件加工时相对于机车、刀具有正确的位置、以保证工件的加工质量和生产率的要求。本课题所设计的组合机床，刀具对工件的加工顺序为平行加工，组合机床的配置形式为单面。机床带有一套固式定夹具，根据所需的加工面数布置动力部件，动力部件选择为：卧式，工件安装在机床的固定夹具里，夹具和工件固定不动，动力滑台实现进给运动，滑台上的动力箱连同多轴箱实现切削运动设计的过程中，既需要考虑实现工艺方案，保证加工精度、技术要求及生产率，又考虑到机床的操作、维护、修理、排屑的方便性。本课程设计的完成，主要依赖于指导老师无私的指导讲解、大学几年的努力、网上查阅的各种相关资料、图书馆无数的纸质文件以及自身的不懈奋斗。其中老师的指导，更是起了关键性的作用，让我在完成过程中更加轻松愉悦。本次毕业设计在老师的帮助下已经顺利完成，但是在其中面临的困难也是蛮多的。在完成毕业设计的同时也让我学到了很多课内的知识以及课内所涉及不到的知识。这些也正好为我以后走上的工作岗位提高了实习经验以及技术经验。1绪论1.1组合机床的组成及特点组合机床是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工艺要求设计的专用部件。根据工件加工的需要，以大量的通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。通用部件是组成组合机床的基础，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。它具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。通用部件按其功能通常分为五大类：动力部件，支撑部件、输送部件、控制部件和辅助部件。用来传递动力，实现工作运动的通用部件如动力滑台、动力箱、具有各种工艺性能的动力头称为动力部件。用于安装动力部件、输送部件等的通用部件如侧底座、中间底座、立柱、立柱底座、支架等称为支撑部件。组合机床的特点：1）主要用于棱体类零件和杂件的孔面加工。2）生产率高。因为工序集中，壳多面、多工位、多组、多刀同时自动加工。3）加工精度稳定。因为工序固定，壳选用成熟的通用零件、精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一致性。4）研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。因为通用化、系列化、标准化程度高，通用零件占7090，通用件壳组织批量生产进行预制或外购。5）自动化程度高，劳动强度低。6）配置灵活。因为结构模块化、组合化。可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床或生产线；机床易于改装；产品或工艺变化时，通用部件一般还可以重复的利用。1.2多轴箱设计介绍我所设计的多轴箱是根据被加工零件上孔的数量，形状和分布位置、规格（长高）740315，其中箱体的厚度是180mm，前盖是55mm，后盖是90mm。箱体中间布置24mm宽的齿轮三排、在箱体与后盖之间的空间布置一排齿轮。为装配和维修方便，主轴箱两侧都装有侧盖，在箱体的上部还配有螺塞两只，旋开螺塞，可作加油孔，换上起吊钩，可用于起吊主轴箱主轴箱的主轴外伸直径共有30、38两种规格，外伸长度均为55mm，传动轴直径有20和26两种规格。主轴箱内配有手柄轴，以便装卸和调整刀具。手柄轴布置在主轴箱的中部，且转速较高的位置上，调整时可兼顾两头，且操作方便。所有主轴和手柄轴的前端的密封均采用毛毡圈密封装置。主轴箱的润滑采用型式R211的叶片泵进行，当主轴箱工作时，由传动轴上的齿轮啮合直接装在泵轴上的齿轮，使润滑泵4同时工作，打出的油经圆形分油器11分向各润滑部位，其中三个出油口润滑箱体内部齿轮，另一出油口接通可调管接头，由油管接至滑台润滑装置，可自动润滑导轨。主轴的支承型式分为两种：1前后支承均采用单列圆锥滚子轴承的主轴，此类主轴在布置轴承时，均采用“反装置”的结构型式，以使其结构稳定，支承处具有较高的刚性，且调整方便；多轴箱装配图中G519轴为带有轴承座的错开布置的单列圆锥滚子轴承主轴，目的为了加大主轴直径，提高主轴的刚度。2前后支承均为单向推力轴承和无内环的滚子轴承的主轴，G419和G418轴，由于相邻主轴之间的距离较小，为保证主轴承受较高的切削扭矩，此处的主轴直径均为采用20，轴承的布置采用二层错开。传动轴和手柄轴的前后支承都采用单列圆锥滚子轴承，并均采用“反装置”结构。1.3液压系统本液压系统有五个集成块，本身带有单向行程调速阀，当滑台启动后，就快进，然后挡块压住行程调速阀变为工进，工进结束后，另一个挡块使滑台快速返回。其主要有以下几个特点：1油箱采用限压式变量叶片泵，最大流量为25升/分，快速进前时，该泵可以输出最大流量，在工件进给时，由于压力升高，该泵的流量自动减小。因此节省了输入功率，而且，因为没有大量高压返回油箱，避免了一般油箱中常见的油温过高毛病。2油箱采用Y100L6型电动机，功率只有1.5瓦，转速只有910转/分，延长了叶片泵寿命。3油箱设计新颖，结构简单，维修方便，油泵吸油口的滤油器装右侧面，便于定期清洗。油标带有温度计，可随时检查油液温度。油箱容量为100升、注入20号油液。4全部采用行程控制来实现顺序动作，不用压力控制、能可靠地避免意外事故的发生。1.4汽车发动机的基本构造汽车发动机的种类虽多，但其基本结构大体相同，一般都是由两大机构和六大系统组成。1、两大机构：1）曲柄连杆机构：包括气缸体、活塞连杆组和曲柄飞轮组，是发动机借以产生动力，并将活塞的直线往复运动转变成曲柄的旋转运动输出动力的机构。2）配汽机构：包括气门组和气门传动组，其作用是使可燃混合气体及时充入气缸并在燃烧后及时将废气从气缸中排出。2、六大系统：1)燃油供给系统：汽油机的燃油供给系统由油箱、汽油滤清器、汽油泵、化油器（节气门体）、喷油器、油轨（燃油喷射式发动机）、空气滤清器和进气止支管等组成。2）点火系统：汽油机的点火系统包括分电器、点火线圈和火花塞等。3）冷却系统：由水泵、节油器、风扇和散热器等组成。4）润滑系统：由油底壳、滤油器、条压阀和安全阀等组成。5）发电系统：由蓄电池、发电机和调节器等组成。6）起动系统：由起动机和其附属装置组成。1.5国内外的发展状况现如今我国，组合机床发展已经有了二十多年的历史了，其中科研和生产都具有相当稳定的基础，同时也已经广泛应用到很多行业当中。是目前我国机械制造业实现产品的更新，进行技术的改造，提高了生产效率和高速的发展必不可少的设备之一。自动线以及组合机床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的工艺装备。它的特征是高效率、高品质、经济实用、可靠，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。组合机床的分类较多，有大型的组合机床和小型的组合机床，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的机床等；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亲睐，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（PLC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作的循环控制和驱动系统，并能灵活的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。但是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的专用产品，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，满足用户要求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。最早的组合机床在1911年美国制成，用于加工汽车零件。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。其实，机床制造厂都有各自的通用部件的标准化，但是为了提高不同地方制造厂的通用部件的互换性，以至于便于人们使用以及维修。1973年，国际标准化组织（ISO）公布了第一批组合机床通用部件标准化。1975年，中国第一机械工业部颁布了第一批组合机床通用部件的标准。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10-60m/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在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52零件加工工艺分析2.1零件的作用汽车发动机的种类虽多，但其基本结构大体相同，一般都是由曲柄连杆机构、配汽机构两大机构和燃油供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统、发电系统和起动系统六大系统组成。发动机附件箱是一个形状复杂且有特殊要求的零件；平面精度与孔位精度要求较高，小孔在深部位加工等。为了顺利完成加工，稳定地保证产品质量，必须设计加工该零件的组合机床，设计时注意吸收国外制造该零件的先进工艺，结合国内实际，倡导创造性设计。2.2零件工艺分析由零件图可知，此零件采用ALSi132主要的工艺内容为平面、孔的加工，平面要求较高的平面度、位置度和表面光洁度，而孔与孔之间有较高的位置精度，尤其是深部小孔的加工有很大的难度。我所做的是孔的加工，主要加工孔有15孔倒角50.26；16孔扩锪12.5/22；18孔钻孔2022；19孔钻孔1632；15孔镗孔4720；17孔扩锪17.2/24.3；18孔扩孔21.5/28.8；19孔扩孔17.2/24.3。15号孔镗孔，倒角工序，其导向速度极高，考虑到毛坯、精加工，采用滚锥轴承的内滚式导向结构，结构刚性好，承载能力大。16、17、18、19孔台阶采用扩锪复合刀具集中加工；通过提高刀具导向部分精度以保证工件精度。由参考文献机械设计与工艺手册中有关孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可以的。2.3工艺规程设计1定位基准的选择（1）精基准的选择：工件采用“一面两销”定位方案，基准统一，设计基准与工艺基准统一。（2）粗基准的选择应考虑到以下几点：1）为了保证加工面与不加工面之间的位置精度，应选择不加工表面作为6粗基准。2）粗基准应保证不重复使用，在同一个尺寸方向上通常只允许用一次。3）选做粗基准的表面应平稳光洁，要避开铸造浇冒口分型面以及毛刺等缺陷。4）应保证定位准确夹紧可靠，使用夹具结构简单，操作方便。制订工艺路线：2.4本工序工艺方案的拟订表2-4工序方案拟定表工序内容机床工位左右C1G1铣左平面G22021孔打凹坑10902223孔打凹坑149039孔钻孔7762021孔打凹坑10902225孔打凹坑149016孔倒角2345C2G339孔钻孔2通2021孔钻孔9652225孔钻孔136516孔扩锪151.50.3120G42021孔钻孔7.8通2225孔钻孔11.8通39孔锪12.5/2615孔倒角50.26016孔扩锪12.5/2218孔钻孔202219孔钻孔1632C3G52021孔扩孔8.8通2225孔扩孔12.8通39孔扩锪151.50.312015孔镗472017孔扩锪17.2/24.318孔扩孔21.5/28.819孔扩孔17.2/24.37C4G639孔攻丝M141.516孔攻丝M141.5C5G7铣下平面铣上平面G84142孔打凹坑91204448孔打凹坑9120C6G940孔打凹坑1212043孔扩孔13.5通C7G1043孔倒角1690G1141孔钻孔6.8通42孔钻孔6.82442孔钻孔6.8通4548孔钻孔6.824C8G1240孔钻孔18.65343孔绞孔14通G1340孔攻丝M201.54142孔测深244448孔测深24C9G144142孔攻丝M84448孔攻丝M883切削用量的确定由于组合机床采用多刀同时加工，为了减少换刀时间和刀具的消耗，保证机床的生产率及经济效果，因此选用的切削用量应比通用机床单刀加工时低30左右。3.1加工内容及切削用量参数表表3-1切削用量参数表机组3加工内容n(r/min)f(mm/r)Vf(mm/min)V(m/min)刀具20，21钻孔7.87500.0818.47.8锥柄加长麻花钻2225钻孔11.86500.0924.111.8锥柄加长麻花钻39扩锪12.5/25平面3000.224.5整体高速钢复合刀20，21扩孔8.87500.0820.78.8锥柄扩孔钻2225扩孔12.86000.124.112.8锥柄扩孔钻左39扩锪15x1.5x1205200.126024.515锥柄加长麻花钻15倒角50.2x607500.04118.3硬质合金镗铣刀16扩锪12.5/223400.0923.5整体高速钢复合刀18钻孔203800.0823.920锥柄麻花钻右19钻孔16480030216锥柄麻9.064.1花钻15镗孔470.37500.04111硬质合金镗铣刀17，19扩锪17.2/24.33000.122.9整体高速钢复合刀18扩锪21.5/28.82500.1222.6整体高速钢复合刀3.2确定切削力F(N)、切削转矩T(Nmm)、切削功率P(kw)15倒角50.2：F=0.751.4afHB=0.751.42.8=99.8NZp0.75.0.7540.58P=FV/61200=99.8118.3/61200=0.019kw16扩锪12.5/22:F=9.2faHB=9.20.45224=4610N0.4p1.20.6T=0.731.6DfHB=0.731.66.60.1324=458.78Nmm.75.80.6P=TV/9740D=458.7823.5/97403.1421.5=0.0161kw18钻孔20：F=26DfHB=26200.1324=1624N0.8.6T=0.710DfHB=0.7102960.1324=6464.5Nmm1.90.8.6P=TV/9740D=0.252kw19孔钻孔16:F=26DfHB=26160.124=1000N0.8.6T=0.710DfHB=0.7101940.124=3259.2Nmm1.90.8.6P=TV/9740D=0.161kw15孔镗孔47：F=0.751.4afHB=0.751.4200.0918.4=1193.5NZp0.75.P=FV/61200=1705111/61200=2.1kw17,19孔扩锪17.2/24.3:F=9.2faHB=9.20.415.5X24=1370N170.4p1.20.6T=0.731.6DfHB=0.731.68.40.1624=709.45Nmm.75.80.6P=TV/9740D=0.0308kw1710F=9.2faHB=3566N190.4p1.20.6T=0.731.6DfHB=0.731.68.40.1624=709.45Nmm.75.8.P=TV/9740D=0.0308kw1918孔扩锪21.5/28.8：F=9.2faHB=9.20.411.824=1039N0.4p1.20.6T=0.731.6DfHB=0.731.6100.1824=954.1Nmm.75.80.6P=TV/9740D=136322.6/97403.1421.5=0.035kwP=0.019+0.0161+0.252+0.161+2.1+0.0308+0.0308+0.035=2.64kw总P=P70%=2.640.70=1.85kw铝合金总114组合机床总体设计绘制组合机床“三图一卡”，就是针对具体的零件，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的文件设计。其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图以及编制生产率计算卡等。4.1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根据制定的工艺方案，表示在所设计的组合机床（或自动线）上完成的工艺内容，加工部件的尺寸、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。除了设计研制的合同外，它是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。被加工零件工序图是被加工零件图基础上，突出本机床或生产线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其内容主要包括：1）被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。当需要设置中间导向时，则应把设置中间导向临近的工件内部肋、壁布置及有关结构形状和尺寸表示清楚，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。2）本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支撑、定位、夹紧和导向等机构设计。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对上道工序的技术要求。4）注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。4.1.2绘制被加工零件工序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：应按一定的比例，绘制足够的视图以剖面；本工序加工部位用粗实线表示，保证的加工部位尺寸及位置尺寸数值下方画“”粗实线，其余部件用细实线表示；定位基准符号用，并用下标数表明消除自由度数量（如3）；夹紧位置符号用，辅助支撑符号用表示。本工序采用一面两孔的定位方法。一个平面限制三个自由度，即,。一ZXY12个圆柱销限制两个自由度，即,。一个菱形销限制一个自由度，即。XYZ2）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。当本工序定位基准与设计基准不符时，必须对加工部位的位置精度进行分析和换算，并把不对称公差换算成对称公差。有时也可将工件某一主要孔的位置尺寸从定位基准面开始标注，其余各孔则以该孔为基准标注。（2）对毛坯应有要求，对孔加工余量要认真分析。（3）当本工序有特殊要求时必须注明。4.2加工示意图加工示意图是在工艺方案和机床总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。它是设计刀具、辅具、夹具、多轴箱和液压、电气系统以及选择动力部件、绘制机床总体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。加工示意图应表达和标注的内容有：机床的加工方法、切削用量、工作循环和工作行程；工件、刀具及导向、托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸；主轴结构类型、尺寸及外伸长度；刀具类型、数量和结构尺寸（直径和长度）；接杆（包括镗杆）、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置等结构尺寸；刀具、导向套间的配合、刀具、接杆、主轴之间的连接方式及配合尺寸等。如图所示。加工示意图应绘制成展开图。按比例用细实线画出工件外形。加工部位、加工表面粗糙度画粗实线。必须使工件和加工方位与机床布局相吻合。为简化设计，同一多轴箱上结构尺寸完全相同的主轴只画一根，但必须在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。一般主轴的分布不受真实距离的限制。当主轴彼此间很近或需设置结构尺寸较大的导向装置时，必须以实际中心距严格按比例画，以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向等是否互相干涉。主轴应从多轴箱端面画起；刀具画终了位置。对于采用浮动卡头的镗孔刀杆，为避免刀杆退出导向时下垂，常选用托架支撑退出的刀杆。这时必须画出托架并标出联系尺寸。采用标准通用结构只画外轮廓，但必须加注规格代号；对一些专用的刀具、导向、刀杆托架、专用接杆或浮动卡头等，须用剖视图表示其结构，并标注尺寸、配合及精度。当轴数较多时，加工示意图必须用细实线画出工件加工部位分布情况简图，并在孔旁标明相应号码，以便于设计和调整机床。多面多工位机床的加工示意图一定13要分工位，按每个工位的加工内容顺序进行绘制。并应画出工件在回转工作台或鼓轮上的位置示意图，以便清楚地看出工件及在不同工位与相应多轴箱主轴的相应位置。（1）工件循环采用快进工进快退。各部分行程为快进45因为考虑到刀具在快进前的位置时，要保证钻头能从接杆中取出，而不与钻模板干涉，快进行程选用45满足这一要求。工进行程确定45。因此快退行程等于454590。（2）刀具的选择零件上螺孔等为了保证其较高的位置精度，采用打凹坑，钻，扩工序。打凹坑及倒角工艺用工具尽可能采用标准钻头，并选用较大的直径以提高其刚性，保证为下工序钻孔刀具提供位置理想的定位坑。为方便管理，尽可能统一尺寸减少规格。钻孔选用相应直径的标准钻头，扩孔按照孔径选用相应的扩孔钻，各钻头长度留有刃磨量。选择刀具应考虑工件材料、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率等要求。只要条件允许，应尽量选用标准刀具。刀具的直径与加工部位的尺寸、精度相适应，其长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端离导向套外端面3050，以利于排屑和刀具磨损后有一定向前调整量。39号孔2处于工件内壁，离工件端面较深，钻模无法接近，为解决通用钻头细长，刚性差，钻尖易产生漂移，导致钻头破损，为此，采用加粗接长柄措施，提高其刚性，改善工作情况。16，17，18，19，39号孔台阶采用扩锪复合刀具集中加工；通过提高刀具导向部分精度以保证工件精度。15号孔470.3孔径大，尺寸要求低；采用镶齿硬质合金整体定尺寸刀具便能稳定保证尺寸精度。调整换刀方便易对一般钻孔，扩孔都采用固定导套。简化夹具结构，也有利于保证加工精度。39号孔2小孔钻导向部分直径d22mm，导向速度为v104米每分，采用滚动导向。为及时发现2钻头破损情况，防止出现废品，在模板前设有红外线检测装置，监视钻头完整状况。根据加工切削功率，扭矩，进给抗力及主轴刀具系统的具体情况，一般对小于15孔的加工取20主轴，大于15孔的钻，扩镗主轴取25，避免采用小14于20的主轴，对钻218等工序，由于刀具，接杆等工艺系统的需要，而相应调整放大主轴规格。考虑到机床横向尺寸的限制，通用多轴箱主轴外伸长度一般取55mm。对打凹坑，钻，扩，倒角等短导向采用接杆刚性连接，根据刀具尾部结构和主轴外伸部分的直径选用相应规格接杆。扩，锪，铰，镗等长导向，滚动导向，为减少主轴位置误差及径向跳动对加工精度的影响，采用浮动卡头连接。15孔镗孔，倒角工序，其导向速度极高，考虑导毛坯、精加工，采用滚锥轴承的内滚式导向结构，结构刚性好，承载能力大。刀具材料选用硬质合金镗铣刀。16扩锪孔刀具材料选用整体高速钢复合刀18、19钻孔20和16根据GB143985选择20锥柄麻花钻和16锥柄麻花钻17、19采用扩锪复合刀具集中加工；提高刀具导向部分精度保证工件精度。刀具材料选用整体高速钢复合刀。（3）导向结构的选择导向装置的作用是：保证刀具相对工件的正确位置；保证各刀具相互间的正确位置；提高刀具系统的支撑刚性。对于一般钻孔、扩孔都采用固定导套。简化夹具结构，也有利于保证加工精度。由于钻孔时一般均采用钻模板进行导向，因此本设计各工序的加工精度由导套来保证。各导套的参数如下：由表84选得L（24）d取L4811L取35D=26D=35D=3912各导套与衬套，衬套与钻模板间的配合尺寸根据组合机床设计简明手册表86确定：表4-2配合尺寸表倒角50.260H675H7/K685H7/K622.5H6/f530H6/f5扩锪12.5/22G735H7/h645H7/h6钻孔20G30H7/h640H7/h6157钻孔16G725H7/h635H7/h6镗孔47H675H7/k685H7/k625.5H6/f530H6/f5扩锪17.2/24.3G735H7/h645H7/h630H6/f540H6/f5扩锪21.5/28.8H640H7/h650H7/h6导套布置的联系尺寸根据组合机床设计简明手册（4）确定主轴类型、尺寸、外伸长度根据加工切削功率、扭矩、进给抗力及主轴刀具系统的具体情况，由前面计算出的转矩T参考组合机床设计简明手册表34计算依据d=B初定主轴410T直径d，对于小于15孔的加工取20主轴，大于15孔的钻，扩镗主轴取25。综合考虑加工精度和具体工作条件，按表36和表41选定主轴外伸长度L、外径D和内径d及配套的刀具接杆莫氏锥度号。由表中可知外伸长1度为115，考虑到机床横向尺寸的限制，多轴箱外伸长度均选为55mm，主轴箱的主轴外伸直径共有30、38两种规格，传动轴直径有20和26两种规格。刀具接杆莫氏锥度号为1，2。(5)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（称为刚性连接）。在钻、扩、铰、锪孔及倒角等加工小孔时通常都采用接杆。因为多轴箱各主轴的外伸长度和刀具长度都是定值，为了保证多轴箱上各刀具能同时达到加工中了位置，就须采用轴向可调整的接杆来协调各轴的轴向长度，以满足同时加工完各孔的要求。钻孔根据刀具尾部结构（莫氏号）和主轴头部内孔直径d查机床设计简明手1册表81选取A型可调接杆GB3668.83。扩、锪、镗长导向、滚动导向，为了减少主轴位置误差及径向跳动对加工精度的影响，采用浮动卡头连接。16（6）联系尺寸，切削用量的标准多轴箱端面到工件端面之间的距离加工示意图上最重要的联系尺寸，这一距离取决于两方面：一是多轴箱上刀具、接杆、主轴等结构和互相联系所需的最小轴向尺寸；二是机床总体布局所要求的联系尺寸。所以取310。其余具体尺寸见图。切削用量前面已经详细计算过，在这里就不再重复了。（7）确定动力部件的工作循环及工作行程4.3机床联系尺寸总图4.3.1机床联系尺寸总图的作用于内容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的，并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。它是用来表示机床的配置形式、主要构成及各部件安装位置、互相联系、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要求和通用部件选择是否合适；它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据；它可以看成是机床总体外观简图。由其轮廓尺寸、占地面积、操作方式等可以检验是否适应用户现场使用环境。根据组合机床设计简明手册1）加工示意图应于机床实际加工状态一致。表示出工件安装状态及主轴加工方法。2）图中尺寸应标注完整，尤其是从铣削头至铣刀刀尖的轴向尺寸链应齐全，以便于检查行程和调整机床。图中应表示出机床动力部件的工作循环图及各行程长度。3）加工示意图应有必要的说明。如加工零件的名称、图号、材料、硬度、加工余量、毛坯要求、是否加冷却液及其他的工艺要求等。4）标明机床验收标准及安装规程4.3.2绘制机床联系尺寸之前应确定的主要内容（1）选择动力部件动力部件的选择主要是确定动力箱（或各种工艺切削头）和动力滑台。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。由下列公式进行计算：/P切削多轴箱：消耗于各主轴的切削功率的总和（KW）切削17：多轴箱的传动效率取0.70.8，主轴较多，传动复杂故选0.712345678)/PPP多轴箱(1.85/0.72.64KW所以选用：表4-3-2电动机数据表电动机型号功率（KW）转速（n/mm）驱动轴直径d(gd)输出轴转速n相配滑台宽度Y100L2-43143028m715r/min320mm同时滑台选用：滑台主要技术参数表4-3-3滑台主要技术参数表滑台型号台面宽（毫米）台面长（毫米）行程（毫米）Fmax（N）缸径/杆径Q（升/分）工进速度（毫米/分）快行程速度（米/分）外形尺寸（长X宽X高）（毫米）HY32BI3206304001250080/552020650101132438X280（2）确定机床装料高度H装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离。该高度一般在8501060，工件重量较轻，为安置排屑系统、冷却润滑管道，18保证机组底座和中间座的结构刚性及侧座内设置电器的可能性，结合通用部件配套尺寸，自动线装料高度取为1050。（3）确定夹具轮廓尺寸主要确定夹具底座的长、宽、高尺寸。工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具底座轮廓尺寸的基本依据。具体尺寸可参考同组做夹具设计的说明。(4)确定中间底座尺寸中间底座的轮廓尺寸，在长宽方向应满足夹具的安装需要。它在加工方向的尺寸，已由加工示意图确定，可知中间底座高度630，其余尺寸可由组合机床设计简明手册表25得知（5）确定多轴箱轮廓尺寸标准通用钻镗多轴箱的厚度是一定的。机床采用卧式，这里选用325。因此，确定多轴箱尺寸，主要是确定多轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度.如图所示，被加工零件轮廓以点划线表示。多轴箱宽度B、高1h度H的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，按下式确定：12BbHh式中工件在宽度方向相距最远的两孔距离，单位为；b最边缘主轴中心至箱体外壁距离，单位为；1h工件在高度方向相距最远的两孔距离，单位为；最低主轴高度，单位为。1h和为已知尺寸。为保证多轴箱内由足够安排齿轮的空间，的值一般推荐b1b70100，最低主轴高度必须考虑与工件最低孔位置，机床装料高度H，滑台2h总高度，侧底座高度等尺寸关系而确定。本机床中3h4h4.3.3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的功能划分编组。组号划分规定如下：1）第1019组支撑部件。一般由通用的侧底座、立柱及其底座和专用中间底座等组成。2）第2029组夹具及输送设备。夹具时组合机床主要的专用部件，常编制为20组，包括工件定位加紧及固定导向部分。对于一些独立性较强的活动钻模板、攻螺纹模板、自动夹压机构、自动上下料装置等常单独编组。移动工作台、回转台19等输送设备，如果属通用部件，则可纳入夹具组，明细表中列出通用部件型号即可，如果专用则单独成组编号。3）第3039组电气设备。电气设计常编为30组，包括原理图、连线图和安装图等设计，专用操作台、控制柜等另编组号。4）第4049组传动装置。包括机床中所有动力部件如动力滑台、动力箱等通用部件，编号40组，其余须修改部分内容或专用的传动设备则单独编组。5）第5059组液压和气动装置。6）第6069组刀具、工具、量具和辅助工具等。7）第7079组多轴箱及其附属部件。8）第8089组冷却、排屑及润滑装置。9）第9099组电气、液压、气动等各种控制挡铁。4.4机床生产率计算卡根据基多工示意图所确定的工作循环及切削用量等，就可以计算机床生产率并编制生产率计算卡。生产率计算卡是反映机床生产节拍或切削用量、动作时间、生产纲领及负荷等关系的技术文件。它是用户验收机床生产效率的重要依据。4.4.1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。它与全年工时总数tk有关，一般情况下，单班制tk取2350h，两班制tk取4600h，则Q=A/tk因我所加工的箱体零件的生产纲领为5万台，单班制。因此，经计算得021.3/3Qh件4.4.2实际生产率Q1实际生产率Q1（单位为件/h）是指所设计机床每小时实际可生产的零件数量。20即Q1=60/T（单）式中T单生产一个零件所需时间（min），可按下式计算：12(ttffLLvv工进快退进刀退刀单切辅移装、卸f）式中L工进、L快退、L进刀、L退刀分别为动力部件的工进、快退、进刀、退刀行程长度，单位为mm。vf、vf1、vf2分别为动力部件的工进、快退、进刀（退刀）的进给量，单位为mm/min.t移直线移动的时间，一般取0.1min。t装卸工件装卸时间，通常取0.51.5min。经计算得(0.1802tT单切辅4