0062-变速箱钻孔工位组合机床左多轴箱设计
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变速箱
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设计
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该方案是变速箱钻孔工位组合机床左多轴箱设计，设计了变速箱体钻孔工位组合机床及左多轴箱。在设计中，依据被加工工件进行工艺分析；以及零件本身材料选取合适的切削用量，在充分计算动力参数基础上对标准通用部件做了选择，绘制了加工示意图，机床联系尺寸图以及生产率计算卡并且初定多轴箱的轮廓尺寸。
多轴箱是组合机床的重要专用部件，它是根据加工示意图确定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，可完成钻孔等加工工序。本设计最终目的是通过所设计的组合机床左多轴箱实现多孔的一次加工完成，提高了工作效率并且减低人工劳动强度。
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to of a of by of is to be or to do by be of to is as to a of is s a is or be rd by of is a is as as a a it be is to be to to up be is s of he of is to as is on in a of or of be of a a of by as is on to be to of A to a of of in A on to of to a be on a As a in on By a on a is of of of is t be to by to to in to a (be to of on a to to be in a by of By of is of in a to a If is be if to be to a to of is If to to a is to to in a to 3. ll to of is to 90. In be is of is of In 91), s of be be is of on Be to If in as be To be is to it to of in to do In if a is in of be On if a is of be in be of by or is to is to in it is to of is a 50) at at of at of to is of to to to 4 be as a MC 1. MC is of to 2. is in of it in A or MC he to at of in a 0 to a of of of 0 to 2of in to 63 of of of of or a of in of it be It is in to or a of to of is a is of or If is if it be a of it a on of to or he in is on is of to . he of to to an of to of to he or is of if a of in of is is on or a D he on in be A is to in DM be or ne of in s is to on of on .5 . of of of is SM is an of on as of by or to be of to be he of AM be s . on 931, a at a 5in at to . . to a to in at . to is a of at at is SM be on s is to 0 or 300 3 000 0 km/in of to to of is is of to a C is a of a as in of of be in to in 5 op SC a of on On SC on Be to FF on Do SC 5 SC a of on of Do SC OT to s a of on of of in at of on of on if it 5 at on is in to a to a to s by of a at as If a is of an t to t if t if t it as We of in If t is to is to is by is to , is by is by is t if is t to of in t is a if it or in a s to a if or to of on It is to a do on 组合 机床 虽然各种 组合机床 的功能和应用各不相同，但它们有着共同的优点。这里是数控设备提供的比较重要的几个优点。 各种 组合机床 的第一个优点是自动化程度提高了。零件制造过程中的人为干预减少或者免除了。整个加工循环中，很多 组合机床 处于无人照看状态，这使操作员被解放出来，可以干别的工作。 组合机床 用户得到的几个额外好处是： 组合机床 减小了操作员的疲劳程度，减少了人为误差，工件加工时间一致而且可预测。由于机床在程序的控制下运行，与 操作普通机床的机械师要求的技能水平相比，对数控操作员的技能水平要求（与基本加工实践相关）也降低了。 数控技术的第二个优点是工件的一致性好，加工精度高。现在的 组合机床 宣称的精度以及重复定位精度几乎令人难以置信。这意味着，一旦程序被验证是正确的，可以很容易地加工出 2 个、 10 个或 1000 个相同的零件，而且它们的精度高，一致性好。 大多数 组合机床 的第三个优点是柔性强。由于这些机床在程序的控制下工作，加工不同的工件易如在数控系统中装载一个不同的程序而己。一旦程序验证正毕业 设计论文 任务书 一、题目 变速箱钻孔 工位 组合机床 左 多轴箱设计 二、指导思想和目的要求 毕业设计是学生在校期间进行最后一次理论结合实际的较全面和基本的训练，是对几年来所学知识的系统运用和检验，也是走向工作岗位之前的最后一次的过渡性练兵 。 通过这次毕业设计要求达到以下基本目的 ： 1）巩固、加强、扩大和提高以往所学的有关基础理论和专业知识。 2）培养学生综 合运用所学的知识以解决实际工程问题的独立工作能力，并初步掌握 机械装备或部件设计的思想、设计程序、 设计原则、步 骤和方法。 3） 培养学生使用有关设计规范、手册、参考文献以及分析计算、绘图 和编写设计说明书等 项能力 的基本技能训练 。 对本次毕业设计的基本要求是： 1）设计者 应 在规定时间内圆满完成要求的设计内容 。设计 成果包括：设计说明书一份（按规范格式 ，不少于 字 ） ，设计 图纸 一套 （文本版 +电子版 ，不少于 2 张 励用三维软件建模和装配并生成二维图纸 ） ； 另外还应翻译与课题有关的外文资料，译文字数不少于 5000 字 。 2） 设计者必须充分重视和熟悉原始资料，明确设计任务， 在学习和参考他人经验的基础上， 发挥独立思 考能力，创造性地完成设计任务 ；合理利用标准零件和标准部件，非标准件应满足工艺性好、操作方便、使用安全等要求，降低成本提高效益；绘制图纸应符合国家标准，各项技术要求和尺寸标注应符合规范，说明书论述要充分，层次清楚，文字简洁，计算步骤正确。 三、主要技术指标 现有一 个 机床变速箱零件 （零件图见附件 1） ，计划用组合机床进行孔的钻孔 加工。完成该组合机床总体和 左 多轴箱的设计 。 四、进度和要求 1. 熟悉题目背景、查阅相关资料 、复习有关知识 ；查找与课题相关的英文资料并翻译成中文；完成开题报告。 寒假 2. 对 被加工工件进行工艺分析 ， 拟定工艺过程 ； 第 1 周 3. 绘制组合机床加工示意图 ； 第 2 4. 绘制组合机床联系尺寸图 ； 第 4 5. 填写生产率计算卡 ； 第 6 周 6. 绘制主轴箱装配图 和 零件图 （鼓励用三维软件） ； 第 7 稿 ； 第 12 备答辩。 第 14 周 五、主要参考书及参考资料 组合机床设计 （机械部分 机械工业出版社） 、组合机床简明设计手册 （机械部分 机械工业出版社） 、 机械设计手册、机械原理、机械设计、 三维 软件应用、机械制图 、互换性技术、机械 制造 等，以及 与题目背景相关的其他 资料。 学 生 安晶晶 指导教师 李文燕 系主任 魏生民 本科毕业设计论文 题 目 变速箱钻孔工位组合机床左多轴箱设计 专业名称 机械设计制造及其自动化 学生姓名 安晶晶 指导教师 李文燕 毕业时间 2014 年 6 月 该方案是变速箱钻孔工位组合机床左多轴箱设计，设计了变速箱体钻孔工位组合机床及左多轴箱。在设计中，依据被加工工件进行工艺分析；以及零件本身材料选取合适的切削用量，在充分计算动力参数基础上对标准通用部件做了选择，绘制了加工示意图，机床联系尺寸图以及生产率计算卡并且初定多轴箱的轮廓尺寸。多轴箱是组合机床的重要专用部件，它是根据加工示意图确定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，可完成钻孔等加工工序。本设计最终目的是通过所设计的组合机床左多轴箱实现多孔的一次加工完成， 了工 率并且工 动 。I 摘 要 组合机床是根据工 件加工需要，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。目前，组合机床主要用于平面加工和 孔加工两类工序。其生产效率高，加工精度稳定，自动化程度高， 降低 人工劳动强度 ，因此广泛应用 于 到大批量生产场合 。 本课题设计了 变速 箱体钻孔 工位 组合机床 及 左多轴箱。 在设计中， 依据被加工工件 进行 工艺 分析 ； 以及零件本身材料 选取合适的切削用量，在充分 计算 动力参数 基础上对标准通用 部件 做了选择，绘制了 加工示意图，机床联系尺寸图以及生产率计算卡 并且初定多轴箱的轮廓尺寸 。 多轴箱 是组合机床的重要专用部件， 它是根据加工示意图确定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 孔 等加工工序。 本设计最终 目的是通过所设计的组合机床左多轴箱 实现 多孔的一次加工完成，提高了工作效率 并且减低人工劳动强度 。 关键词 ： 组合机床，三图一卡，多轴箱 is to on of a of a of of an At is of of in of of On of in to on of of of of is to it is to to of of of of is by of of is 录 第一章 绪论 . 1 究背景 . 1 内外发展现状 . 2 要技术指标 . 3 计思路 . 3 第二章 零件分析 . 4 件分析 . 4 位基准及夹紧点的选择 . 5 工方案 . 6 体尺寸的确定 . 6 削用量的确定 . 7 削力，切削转矩和切削功率等动力参数计算 . 7 削力的计算 . 7 轴转矩的计算 . 8 轴切削功率的计算 . 8 轴刀具耐用度的计算 . 8 向的选择及其相关尺寸的计算 . 8 工示意图 . 11 章小结 . 12 第三章 组合机床总体体设计 . 13 择动力部件 . 13 力部件的选取计算 . 13 取的动力部 件的主要尺寸及性能 . 14 床联系尺寸图 . 14 床装料高度 . 14 间底座轮廓尺寸 . 15 产率计算卡 . 16 产率计算卡的作用 . 16 件加工时间 . 17 床生产率与负荷率 . 17 章小结 . 18 第四章 多轴箱的设计 . 19 轴箱的概述 . 19 轴箱设计原始依据 . 19 轴、传动轴及齿轮的 确定 . 20 轴箱传动系统的设计与计算 . 21 多轴箱传动系统的一般要求 . 21 轴分布类型及传动系统设计 . 22 轮 的设计计算 . 24 算各主轴转速 . 26 轴箱坐标计算 . 27 章小结 . 29 第五章 全文总结 . 30 参考文献 . 31 致 谢 . 32 毕业设计小结 . 33 附 录 . 34 1 第一章 绪论 究背景 随着科学技术的发展和专业化程度的提高，很多企业的产品产量越来越大，对 精度 要求 也越来越高，如以汽车、拖拉机的箱体零件为例，采用通用机床加工已经不能很好的满足其生产的要求。首先，用通用机床加工时，同时参加工作的刀具少，限制了机床生产效率的提高；其次，当工件需要多个加工表面，则需要对零件进行多次的定位和夹紧，这样就会使零件的加工精度和生产率降低；第三，当某些机床重复加工一种工件时，通用机床的很多部件和机构变得毫无作用，造成设计功能上的浪费。 为了改善通用机床的这些不利的加工条件，在生产实践中就出现了专用机床。专用机床是为了完成某一工件的某一工序而设计制造的，其结构要比通用机床简单 ，加工精度稳定，生产率和自动化程度都较高。但是，专用机床也有自身固有的缺点，如设计制造的周期长，不能尽快适应工件的变化，一旦被加工工件的尺寸、形状和结构有所变化，就必须重新设计制造。所以专用机床成本高，不利于产品的更新换代。为消除上述两种机床的弊端，在生产实践过程中发展了一种新型机床 组合机床。 组合机床是以大量的通用部件为基础（ 70%90%），配以少量的专用部件，对一种或若干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、多面、多工位同时加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、攻 螺纹、车削、铣削、磨削以及滚压等工序，随着组合机床技术的发展，它能完成的工艺范围日益扩大。在组合机床自动线上也可以完成一些非切削工序，例如，打印、清洗、热处理、简单的装配、试验和在线自动检查等。 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各主轴运动的动力部件。其动力来自于通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台可完成钻、扩、铰、镗孔2 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。多轴箱按标准分为通用多轴箱和专用多轴箱两类。前者结构典型；后者结构特殊，往往需要加强主轴系统刚性，而使主轴及某些传动件必须专门设计，故专用多轴箱通常指刚性主轴箱，即采用不需刀具导向装置的刚性主轴和用精密滑台导轨来保证加工孔的位置精度。通用多轴箱又分大 型多轴箱和小型多轴箱，这两种多轴箱的设计方法基本相同。本设计 为 通用多轴箱的设计。 内外发展现状 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。 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 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 ,组合机床运用广泛出现在我国各个加工行业当中其中在航空制造技术 配和试漏等技术起到了十分重要的作用。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3 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。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。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。 要技术指标 1）钻孔，被加工零件孔的直径及相对技术指标（见零件示意图） ； 2）被加工零件的材料为 3）工件对称中心线与工作台中心线重合（钻孔工位） ； 4）确定切削用量、计算切削力、选择动力箱型号 ； 5）熟悉组合机床的基本组成形式 。 计思路 1）制定工艺方案 分析用户所提供的资料，加工要求，在此基础上在确定机床完成的工艺内容及其加工方法，决定刀具种类，结构型式、数量及切削用量等。 2）总体设计 组合机床的总体设计主要包括绘制 “三图一卡 ”，及被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。通常，在总体设计过程中，应初定多轴箱轮廓尺寸，才能确定机床各部件的相互关系。 3）多轴箱设计 以总体设计为基础根据被加工零件制定合理的传动方案，根据目标转速确定齿轮大小数目以及排数，完成多轴箱设计。 4 第二章 零件分析 件分析 1）材料： 2）材料硬度： 180210 3）零件图 2 图 2零件 图 5 位基准及夹紧点的选择 a. 应尽量选择零件设计基准作为组合机床加工的定位基准。这样可以减少基准不符的误差，以保证加工精度，但在某些情况下，却必须选用其他作为定位基准。 b. 选择定位基准应保证工件定位稳定。尽量采用已加工的较大平面作为定位基准，这对于加工尤为重要。 在各台机床上采取共同的定位基面来加工零件不同表面的孔或对同一表面上的孔完成不同的工序。这对工序多的箱体类尤为重要。 箱体类零件是机械加工中工序多、精度要求高的零件，如汽车、 拖拉机柴油机等行业的气缸体、气缸盖、变速、减速器、离合器本体等。这类零件一般有较高精度的孔需要加工，又常常要在几次安装下进行，因此，定位基准选择 “一面两孔 ”是最常用的方法，它的特点是： 图 2“ 一面两孔 ” 制 工件的 6 个自由度，使工件获得稳定可靠的定位。 能高度集中工序，又能有利于提高各面上孔的位置精度。 c.“ 一面两孔 ” 可作为零件从粗加工到精加工所有工序的定位基准，使零件整个工艺过程基准统一，从而减少由基准转换带来的累积误差，有利于保证零件加工精度。同时，使机床各个工序（工位）的许多部件（如夹具）实现通用化，有利于缩短设计、制造周期，降低成本。 紧，并有利于防止切削落于定位基准面上。 6 在本设计中加工汽车变速箱箱体两侧的孔系，以顶面的两个定位销孔（一面两孔）定位限制六个自由度。 在保证加工精度的情况下， 提高生产效率减轻工人劳动量，而工件也是大批量生产，由于夹具在本设计中没有考虑，因此在设计时就认为是人工夹紧。 工方案 （ 1） 417，由其公差以及加工基本尺寸查互换性与技术测量表 3表面粗糙度为 合机床设计可知加工孔在直径 40 精度 面粗糙度为 工方法可采用钻孔。 （ 2） 钻螺孔（ 8底孔 计 8 个由于这几个孔未注公差（自由公差，应为 精度以 下），表面粗糙度 为 组合机床设计 表 3 3知其加工方法应采用钻孔。 体尺寸的确定 箱体类零件包括侧盖、后盖、多轴箱中间箱体、前盖、上盖等。 多轴箱宽度B 高度 H 的大小主要与被加工零件空的位置分布有关，参照零件图 按下式确定： B=b+2 (2H=h+h1+ (2式中： b工件在宽度方向上相距最远的两孔距离， 最边缘主轴中心距箱外壁的距离， h工件在高度方向相距最远的两孔距离， 多轴箱最低主轴中心线至箱底平面的高度（多轴箱最低主轴高度）， b 和 h 为已知尺寸。为保证多轴箱有排布齿轮的足够空间，推荐 ： 0100 B=270+200=470H=211+100+ 标准通用钻镗类多轴箱的厚度是一定的，通常卧式多轴箱厚度为 325式多轴箱厚度为 340轴箱厚度为 180盖有两种选择，卧式为 55式为 70盖厚度有 90 50种尺寸，通常采用 90后盖。 结合所选零件，前盖 55体厚度 180盖 90轴箱厚度 325 7 结合组合机床设计表 4得，选择箱体尺寸 B=500=500 削用量的确定 注意问题： 1）钻孔要求切削速度高而每转进给量小； 2）生产率要求不高的时候，就没有必要将切削用量选的过高，以免降低刀具耐用度； 3）若能做到相邻主轴转速接近相等，则可使多轴箱传动链简单 ； 4） 保证单位时间（每分钟）进给量相等。 表 2高速钢钻头加工铸铁件的切削用量 加工直径 00 切削用量 v (m f (r) 16 1624 12 222 250 节选自组合机床设计 3) （ 1） 1、 2、 3、 4 轴 1、 2、 3、 4 轴均为 D=17高速钢麻花钻 在 硬度为 80210 的灰铸铁材料的零件上钻孔，因此这 4 根轴可选择相同的切削用量。 选择 v=24m/f=r, n=1000v/D=241000/17450r/2)5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12 轴 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12 轴用 D=高速麻花钻 在 硬度为 80210的灰铸铁材料的零件上钻孔，因此这 8 根轴可选择相同的切削用量。 选择 v=16m/f=r, n=1000v/D=161000/00r/削力，切削转矩和切削功率等动力参数计算 削力的计算 F= (28 （ 1） 1、 2、 3、 4 轴 4 (2)5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12 轴 T = (= (9600 5 = 203h 4 通过上面的计算，可以得知前面所确定的切削用量是合理的。 向的选择及其相关尺寸的计算 9 （ 1）导向类型地选择 导向通常分两类：一类是刀具导向部分与刀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。 由于本例中隔主轴导向的线速度均小于等于 24m/此均可采用固定导向 ;各轴均采用单导向。 （ 2）导套尺寸及其配合的确定 1、 2、 3、 4 轴导向部分的直径 17表 3 D=251=362=35 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12 轴导向部分的直径 查表 3 D=161=232 各轴导向的导套的配合查表 3按照如下配合选定： 刀具采用 差， （ 3）导套距离工件端面的距离 由组合机床设计表 3得 1、 2、 3、 4 轴导套距离工件端面的距离 175、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12 轴导套距离工件端面的距离 （ 4）刀具刀尖到达位置 刀尖到达的位置按照图 图 2工作进给图 刀尖到达位置按盲孔深度确定 ； 本设计所需加工的孔均为通孔，因此确定如下 ： 10 1、 2、 3、 4 轴： 13 +(3 8) = 13 17+(3 8) 9 14设计取10 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12 轴 : 132 +(3 8) = 13 3 8) 3 9设计取 7 （ 5）主轴类型、尺寸、外伸长度、直径和接刀杆 的确定 根据前面对各主轴转矩的计算结果，查组合机床设计表 3以初步确定各主轴的直径，然后再根据表 3定主轴外伸部分尺寸（ D/d,长度 L）及配套的刀具连接杆莫氏锥号。因为本设计中各主轴用于单导向进行切削加工，因此主轴与刀具之间的连接采用接杆连接，也称刚性连接，且接杆采用 A 型。 a. 1、 2、 3、 4 轴 = 组合机床设计表 3初步确定这 4 根主轴轴颈应为 0据该数据在查组合机床设计表 3 根主轴的外伸直径应为 50/36。 由于本设计中个主轴用于刀具的刚性连接的切削加工，所以均采用长主轴，查组合机床设计表 3知这 4 根主轴的伸出长度为 L=115查组合机床设计表 3入主轴部分的长度为 110 b. 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12 轴 2 = 组合机床设计表 3初步确定这 4 根主轴轴颈应为 0据该数据在查组合机床设计表 3确定这 3 根主轴的外伸直径应为 30/20。 由于本设计中个主轴用于刀具的刚性连接的切削加工，所以均采用长主轴，查组合机床设计表 3知这 4 根主轴的伸出长度为 L=115再查组合机床设计表 3入主轴部分的长度为 110 (6)动力部件的工作循环及工作行程的 确定 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到原始位置的动作过程称为动力部件的工作循环。一般包括快速引进、工作进给、快速退回等动作。有时还有中间停止、多次往复进给、跳跃进给、死挡铁停留等特殊要求，这是根据具体的加工工艺需要确定的。 工作行程长度的确定如下： 11 L+ (2切入长度 10间选择，误差大时取大值。切出长度 采用一般简单刀具时已由上述计算得出。 L+ （ 5 10） +16+10=31 36设计取 40mm 快速退回长度等于快速引进与工件进给长度之和。快速引进是指动力部件把多轴箱连同刀具从原始位置送进到工作进给的开始位置，其长度按加工具体情况确定。通常，在采用固定式夹具的钻、扩、铰孔组合机床上，快速退回行程长度需保证所有刀具均退至夹具导套内而不影响工件的装卸。所以可得10+16+17+25+10=78如刀具的刚性较好，且满足生产率的要求，那么，为使动力滑台导轨在前长行程上均匀磨损，也可使快速退回长度加大。因此选择长度为 100 根据前面确定的工作进给长度和快速退回长度，可以确定他们的快速进给行程为 1000 动力部件总行程长度除应保证要求的循环工作行程（快速引进 +工作进给 =快速退回）外，还要考虑装卸和调整刀具方便，既考虑前、后备量。前备量是指因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件尚可向前调节距离，通常取30 50本设计取 30备量是指考 虑刀具从接杆或接杆连同刀具一起从主轴孔中取出所需要的轴向距离。理想情况是保证刀具退离夹具导套外端面的距离 大于接杆插入主轴孔内（或刀具插入连接杆内）的长度。根据前面接杆型 号的选择已确定了接杆插入主轴孔内的长度为 110此后备量选择应大于110可，这里选为 120 因此，动力部件的总行程为快速退回长度与前后备量之和，即总行程长度为100+30+110=250 工示意图 加工示意图是被加工零件工艺方案在图样上的反映，表示被加工零件在机床12 上的加工过程，刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等，是刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据，是整台组合机床布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必需的重要文件。在图上应标注的内容： （ 1）机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程 ； （ 2）工件 、刀具及多轴箱端面之间的距离等 ； （ 3）主轴的结构类型，尺寸及外伸长度；刀具类型，数量和结构尺寸、接杆、导向装置的结构尺寸；刀具与导向置的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式，刀具应按加工终了位置绘制。 章小结 通过分析被加工零件的特点，查组合机床设计确定箱体的基本尺寸。以及各个轴的加工尺寸。并绘制出加工示意图。 13 第三章 组合机床总体体设计 择动力部件 力部件的选取计算 动力部 件的选取主要是确定动力箱的选择，由于组合机床各通用部件的配套以 动力滑台为基准，根据前面对各主轴的进给力和功率的计算，可以计算出左多轴箱中所有主轴所需要的总进给力和功率。 F 左 = 5+7+12 =4 P 左 =4主 = （ 3 式中： 个主轴切削功率总和； 组合机床多轴箱传动效率。 加工黑色金属时，取 = 加工有色金属时，取 = 多轴箱数多，传动较复杂时取小值，反之取大值。 考虑效率问题，选取的动力箱功率 = ( = 查组合机床设计表 2选择 1或更大的动力箱；由组合机床设计简明手册 某一规格的动力部件的功率或进给力不能满足要求，但又相差不大时，不要轻易选择大一规格的动力部件，而应不影响加工精度和效率的前提，适当降低关键性刀具的切削用量或将刀具错开顺序加工，以降低功率和进给力。保证机床加工过程中进给的稳定性，选择动力部件还应考虑各刀具的合力作用点应在多轴箱与动力箱的结合面内，并尽可能缩14 小合力作用线与滑台或丝杠垂直中心面之间的距离，以减少颠覆力矩。 由于所选择的动力箱应与液压滑台配套，而根据总进给力查表 2压滑台应选择 1根据组合机床设计表 2知，应选择 1的动力箱和 1 取的动力部件的主要尺寸及性能 选取的动力部件的主要尺寸及性能可查表，结果如下： 合机床设计附表 1 可得：液压动力滑台 1台面宽 B=400面长 800行程长 L=400导轨为铸铁材料，滑台及滑座总高 320滑座长 1240组合机床设计表 2知其允许的快速行程速度为 8m/进速度 00mm/ 合机床设计表 2知，动力箱 1电动机为 型，功率为 力箱输出转速 n=720r/组合机床设计附表 6 可得：动力箱与动力滑台结合面尺寸：长 500 400动力箱与多轴箱结合面尺寸：宽 400 320(319.5)动力箱输出轴距动力箱底面高度为 K+30=0= 合机床设计表 2知 :配套侧底座为 1查附表 27 可得，其高度 H=560度 600L=1350 床联系尺寸图 通常在已画出被加工零件工序图、加工示意图。并初选定了动力部件及与其配套的通用部件之后，绘制联系尺寸图。对于机床的某些重要尺寸也应在画联系尺寸图之前的方案阶段初步确定，如机床的装料高度 H，多轴箱轮廓尺寸等。 床装料高度 装料高度一般是指工件安装基准面至地面的垂直距离。过去我国设计组合机床一般取装料高度 850据我国具体情况，对于一般立式机床及卧式组合机床、流水线和自动线，一般在 850 1060荐采用1060 对于鼓轮式组合机床，由于结构关系一般取 1200 1300时需要脚踏垫板，以便操作者装卸工件和操纵调整机床、刀具方便；对一些中小型零件的自动线，应考虑自动排屑装置的安排，特别是随行家具从机床下方返回的自15 动线设计，机床装料高度一般应提高到 1000右。 0.5+ (3式中 : 装料 高度，可取 850 1060荐取 1060 多轴箱最低主轴中心线至箱底平面的高度（多轴箱最低主轴高度），对于卧式机床 果 主轴接近箱体底面，箱内的润滑油将主轴漏出；若 轴偏在多轴箱的上部位置，使整个机床的总体布置很不匀称，同时使滑台的受力情况不好。因此， 圆直径大小有关。它的尺寸应取得与下表所列数值相近 （参考值）实际设计时根据具体情况可以进行调整 。 表 3最低主轴伸出高度 主轴外伸部分尺寸 22/14 30/20 38/26 50/36 65/44 80/60 5 90 90 105 110 120 本设计中最低主轴外伸部分内外圆直径为 50/36 取 滑台与滑座总高 320 调整垫的厚度一般为 5 多轴箱体底 平面至滑台体上平面间隙， 工件上最低孔到工件安装基面的垂直距离 32件最低孔位置） ； 560+5+320+62足推荐值 850060设计合理。 间底座轮廓尺寸 中间底座轮廓尺寸要满足夹具在其上面连接安装的需求。其长度方向尺寸要根据所选动力部件（滑台和滑座）及其配套部件（侧底座）的位置关系，照顾各部件联系尺寸的合理性来确定。非常重要的是，一定要保证加工终了位置时，工件端面至多轴箱前面的距离不小于加工示意图上要求的距离（本设计左 3676 右同）。同时，要考虑动力部件处于加工终了位置时，多轴向与夹具外轮廓剪应有便于机床调整 、修理的距离。 L = (2 +22( (3式中 :加工终了位置，多轴箱端面至工件端面间的距离，本设计 = 342 多轴箱的厚度，本设计为 325 延机床长度方向工件加工尺寸 375 机床长度方向上，多轴箱与动力滑台重合长度，因为安装动力箱 其后端面应与滑鞍的后端对齐，因此该尺寸应为滑鞍长度（附表 1 中的 动力箱底安装面长度（附表 6 中的 差，本设计 800500 =300 加工终了位置，滑台前端面至滑座前端面的距离 80(最大范围为 75 85 滑台前端面至侧底座前端面的距离本设计取 115 则 ： L = (2 +22(=719据 L=719又根据被加工零件的宽度 375及其他联系尺寸选定中间底座宽度为 500 L=720 通过以上的数据计算以及选取的专用部件可以初步确定机床中各个专用部件的的尺寸，通过各个尺寸我们可以完成组合机床的联系尺寸图。 产率计算卡 产率计算卡的作用 组合机床生产率计算卡是表示机床每小时生产率与负荷率的表格。它是根据加工示意图所确定的工作循环、工作行程、切削用量、动力部件的快速及工进速度等编制出来的，用以反应机床的加工过程、完成每一动作所需的时间、切削用量、机床生产率及机床负荷率等。同时反应所设计组合机床的自动化程度。通过生产率计算卡的编制可以分析所制定的机床方案是否满足生产要求及使用是否合理。 17 件加工时间 单件加工时间是指所设计机床加工一个工件的加工工时。它是以工件在机床上进行本工序所占机动时间和辅助时间最长的动力部件作为计算基础。有些比 较特殊的动力部件的机动循环时间显然很短，但由于他开始的早或结束的晚，因此，有需要考虑它早开始或晚结束的一段时间。单件时间可按下式确定： (+（ （ 3 式中： 刀具第一、第二工作进给行程长度， 刀具第一、第二工作进给量， mm/ 当加工沉孔、止口、倒角、光整表面时。动力滑台在死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无尽给状态下旋转 510r 所需时间， 动力部件快进、快退行程长度， 动力部件快速行程速度。用机械动力部件时，取 56m/液压动力部件时，取 310m/ 直线移动或回转工作台进行一次工位转换的时间， 工件装卸（包括定位、夹压及清除铁屑等）时间，它取决于工件重量大小、装卸是否方便及工人熟练程度。根据各类组合机床统计，一般取 床生产率与负荷率 （ 1）实际生产率、理想生产率和负荷率的关系 假设组合机床实际可能生产率为 于组合机床工作过程中偶然事故以及操作人员的自然需要等还需要一些时间，因此，机床实际生产率 ，及 负 Q （ 3 式中： 负 组合机床负荷率，一般为 75%90%；机床越复杂时它的负荷率就18 越底。 （ 2）理想生产率 Q 理想生产率 Q 是指所设计机床每小时实际可生产的零件数量。即 ： Q=603 （ 3）实际生产率 际生产率 指完成年生产纲领 A（包括备品及废品率在内）所要求的生产率。它与全年工时总数 K 有关，一般情况下，单班制生产 K=2350h，两班制生产 K 取 4600h,即： （ 3 如果计算出机床实际生产率不能满足理想生产率要求，即 Q 必须重新选择切削用量或修改机床设计方案。 本设计要求年生产量 20 万件，每日两班制。 章小结 根据所要加工零件的特点选择合适的切削参数，选择配套的动力部件，用成机床联系尺寸图。根据所取值完成机床生产率计算卡见附表，至此完成零件的 “ 三图一卡 ” 。 19 第四章 多轴箱的设计 轴箱的概述 多轴箱是组合机床的重要部件之一，其主要作用是用来安装主轴、传动轴及齿轮等。驱动轴（动力头输出或电机轴）的运动通过多轴箱内一系列传动轴与齿轮传给个主轴，使主轴获得所需的转速和转向。多轴箱可装在动力头或动力箱上，也可直接装在滑台或床身上。 每个多轴箱都是针对被加工工件在一定工序上的工艺要求而专门设计的，因而每个多 轴箱 的主轴数量，位置及各轴的转速，都是随被加工工件及其加工工艺的不同而改变，所以多轴箱作为一个部件来说是专用部件。但是，多轴箱内的零件 主轴，中间传动轴，齿轮，隔离套，键及防油套等，都是标准化通用部件，设计时可根据要求直接选择。多轴箱的箱体、前盖、后盖、顶盖、以及侧盖的形状及尺寸也都有标准规格，可做成通用化的铸件，并根据所需面积大小来选用，按要求对其作补充加工使之成为成品。 多轴箱的设计也是组合机床设计的主要内容。多轴箱的设计步骤如 下：根据三图一卡绘制多轴箱设计原始依据图；确定主轴结构形式及齿轮模数；拟定多轴箱传动系统；计算主轴及传动轴坐标；绘制坐标检查图；绘制多轴箱总图及零件图 。 轴箱设计原始依据
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