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该方案是汽车某变速箱上箱盖钻底面孔组合机床设计，主要说明组合机床设计的基本过程及要求。组合机床是按高度集中原则设计的，即在一台机床上可以同时完成同一种工序或多种不同工序的加工。组合机床发展于工业生产末期，与传统的机床相比：组合机床具有许多优点：效率高、精度高、成本低。它由床身、立柱、工作台、及电源一些基本部件及一些特殊部件，根据不同的工件加工所需而设计的。
在组合机床上可以完成很多工序，但就目前使用的大多数组合机床来说，则主要用于平面加工和孔加工两大类工序。论文主要内容包括四大部分：
（1）、制定工艺方案 通过了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹紧情况、生产效率及机床的结构特点等，确定在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，并绘制被加工零件工序图。
（2）、组合机床的总体设计 确定机床各部件之间的相互关系，选择通用部件和刀具的导向，计算切削用量及机床生产效率、绘制机床的尺寸联系图及加工示意图。
（3）、组合机床部件设计 包括专用多轴箱的设计，传动布局合理，轴与齿轮之间不发生干涉，保证传动的平稳性和精确性。专用主轴设计、轴承的选用及电机的选择等。
- 内容简介：
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前言 本设计需要综合运用大学四年所学的知识，同时还需进一步学习各方面相关的知识，发挥创新能力。本设计作为一名 应用技术学院 机械设计 专业学生的毕业设计，满足毕业设计的要求，难度及工作量适中，在内容上力求简明扼要、严格精选。 本设计论文包括以下几大部分内容：中英文摘要、绪论、第一章 机床总体设计、第二章 多轴箱部件设计、第三章 多轴箱零件校核及总结和参考文献。 本设计全部采用最新的国家标准和技术规范，以及标准术语和常用术语。 本设计全部由黄强教授指导，在设计中承蒙黄教授和本设计组中同学的支持和帮助，为本人提供了许 多宝贵的意见和建议、资料，在此表示衷心的感谢！ 由于本人水平有限，在设计中难免有错误和不妥之处，恳请各位老师批评指正！ 011 年 5 月 目录 前言 1 中文摘要 英文摘要 绪论 1 第一章、组合机床总体设计 5 1合机床工艺方案的 制定 5 1合机床切削用量的选择 6 1合机床配置型式的选择 6 1合机床的总体方案设计 7 第二章、多轴箱部件设计 13 2轴箱设计 13 2轴设计 13 2轮布置 13 2轴箱的润滑，手柄轴的设置 17 第三章、多轴箱零件校核 19 3的校核 19 3轮的校核 22 3承的选择与校核 24 总结 26 参考文献 27 I 摘要 本论文主要说明组合机床设计的基本过程及要求。 组合机床是按高度集中原则设计的，即在一台机床上可以同时完成同一种工序或多种不同工序的加工。组合机床发展于工业生产末期，与传统的机床相比：组合机床具有许多优点：效率高 、 精度高 、 成本低。它由床身 、 立柱 、 工作台 、 及电源一些基本部件及一些特殊部件，根据不同的工件 加工所需而设计的。 在组合机床上可以完成很多工序，但就目前使用的大多数组合机床来说，则主要用于平面加工和孔加工两大类工序。论文主要内容包括四大部分： （ 1）、制定工艺方案 通过了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹紧情况、生产效率及机床的结构特点等，确定在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，并绘制被加工零件工序图。 （ 2）、组合机床的总体设计 确定机床各部件之间的相互关系，选择通用部件和刀具的导向，计算切削用量及机床生产效率、绘制机床的尺寸联系图及加工示意图。 （ 3）、组合机床部件设计 包括专用多轴箱的设计，传动布局合理，轴与齿轮之间不发生干涉，保证传动的平稳性和精确性。专用主轴设计、轴承的选用及电机的选择等。 另外，本文还涉及到大量的设计和计算，包括： （ 1）、主轴的选择和传动布置，以保证加工过程中被加工零件的精度； （ 2）、传动轴的设计和校核，以保证轴的刚度； （ 3）、齿轮的设计、计算，对齿轮的强度和刚度进行校核； 多轴箱部分是本次设计的重要环节，本次设计中它的设计既要保证工作台的运动的合理、平衡和准确，又要满足工作要求。在本文中的大量设计、计算使它在理论上满足了设计和工作的要求。 键字： 组合机床；设计；过程；功能 of is it or at in of as It is of as to of a of be on in to of to to (1) We,ve of by be be in 2) of in a of (3) 4)by It In of (1) of IV by so to of in (2)of so it of is (3) in of is a in of it of of of So it in in 1 绪论 一、 组合机床及其特点 组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效专用机床。它能够对一种（或多种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，生产效率高，加工精度稳定。 组合机床与通用机床、其他专用机床比较，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 7080%，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，因而比通用机床生产效 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，又有专门厂成批制造，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，对操作工人的技术水平要求不高。 (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。 (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。 组合机床虽然有很多优点，但也还 有缺点： (1)组合机床的可变性较万能机床低，重新改装时有 20%30%的零件不能重复利用，而且改装时劳动量较大。 (2)组合机床的通用部件不是为某一种机床设计的，它是具有较广的适应性。这样，就使组合机床的结构较专用机床稍为复杂些。 二、组合机床的分类 组合机床有大型组合机床与小型组合机床两大类，它们不仅在体积和功率上有大小之别，而且在结构和配置型式等方面也有很大的差异。这里主要说明大型组合机床的配置型式。大型组合机床的配置型式可分为三大类： 1、具有固定式夹具的单工位组合机床 这类组合机床夹具和工作台都 固定不动。动力滑台实现进给运动，滑台上的动力箱实现切削主运动。根据动力箱和多轴箱的安置方式不同，又可分为以下几 2 种： (1)卧式组合机床（动力箱水平安装）； (2)立式组合机床（动力箱垂直安装）； (3)倾斜式组合机床（动力箱倾斜安装）； (4)复合式组合机床（动力箱具有上述两种以上的安装状态）。 2、具有移动式夹具的（多工位）组合机床 这类组合机床的夹具安装在直线移动工作台或回转工作台上，并按照一定的节拍时间作间歇移动或转动，使工位得到转换。这类机床的配置型式，常见的有以下四种。 (1)具有移动工作台的机床 ，这类机床的夹具和工件可作直线往复移动。 (2)具有回转工作台的机床，这种机床的夹具和工件可绕垂直轴线回转，在回转工作台上每个工位通常都装有工件。 (3)鼓轮式机床，这种机床的夹具和工件可绕水平轴线回转。此种机床一般为卧式单面或卧式双面，而较少采用三面配置。此外也有辐射式的，它除了安装卧式动力部件外，还在垂直于鼓轮回转的平面上安装动力部件。 (4)中央立柱式机床，这种机床具有台面直径较大的环形回转工作台。在工作台中央安装立柱，立柱上安装动力部件，而在工作台的周围还安装有卧式动力部件，工件和夹具则安装在回转工 作台上，这种机床一般都是复合式的。 3、转塔多轴箱式组合机床 转塔多轴箱式组合机床分为两类：单轴转塔动力头式组合机床和多轴转塔头式组合机床。前者转塔头的每个结合面可安装一个刚性主轴。后者转塔头的每个结合面可安装一个多轴箱。这种机床一般配置型式有： (1)转塔式多轴箱只实现切削运动，被加工零件安装在滑台上，由滑台实现进给运动； (2)转塔式多轴箱安装在滑台上，转塔式多轴箱既实现切削主运动又实现进给运动。 其中，转塔多轴箱式组合机床可能组成双面式或三面式，同时对工件的两、三个平面进行加工。 三、组合机床的工艺范 围 组合机床可完成的工艺有铣平面、刮平面、车端面、钻孔、扩孔、镗孔、 3 铰孔、攻丝、倒锪窝、钻深孔、切槽等。随着综合自动化技术的发展，组合机床可完成的工艺范围也在不断扩大，除了上述工艺外，还可完成车外圆、车锥面、车弧面、切削内外螺纹、滚压孔、拉削内外圆柱面和平面、磨削、抛光、珩磨，甚至还可以进行冲压、焊接、热处理、装配、自动测量和检查等。 四、组合机床的发展方向 近几年组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器、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使用，一些中小批量生产部门也开始推广使用。我国在组合机床及其自动线上将获得较快的发展，其发展方向为： 1、提高通用部件的水平 衡量通用部件水平的主要标准是：品种规格齐全，动、静态性能参数先进，工艺性好，精度高和精度保持性好。 目前应注意开发适应强力铣削的大功率动力滑台，高精度镗削头和高精度滑台，以及适应中、小批生产的快调、速换动力部件和支承部件。 机械驱动的动力部件具有性能稳定，工作可靠等优点。目前，机械驱动的动力部件应用了交流变频调速电机和直流伺服电机等，使机械驱动的动力部件增添了新的竞争能力。 动力部件采用 镶钢导轨、滚珠丝杠、静压导轨、静压轴承、齿形皮带等新结构，支承部件采用焊接结构等。由于提高了部件的精度和 动、静态性能， 因而使被加工的工件精度明显提高，表面粗糙度减小。 2、提高生产率 目前组合机床及其自动线的生产率不断提高，循环时间一般是 12分钟，有的只用 1030秒。提高生产率的主要方 法 是改善机床布局，增加同时加工的刀具，减少加工余量，提高切削用量，提高工作可靠性以及缩短辅助时间等。为了减少自动线的停车损失，提高自动线的柔性，采用电子计算机进行自动线的管理。 3、扩大工艺范围 现在组合机床及 其自动线一般已不是完成一个工件的某几道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。除过去完成平面铣削、钻孔、扩孔、锪孔、攻丝、粗镗孔外，现在已扩大到能完成车削、磨削、拉削、精镗以及非切削加工（如检查、自动装配、清洗、试验以及打印分类等）工序。 4、提高加工精度 现在在组合机床及其自动线上又纳入了很多精加工工序，如进行 1 级精镗，保证孔加工位置度在 米。为了使自动线能稳定地 4 保证加工精度，已广泛采用自动测量和刀具自动补偿技术，保证调刀不停车。 5、提高自动化程度 目前组合机床及其自动线发展十分迅 速，越来越多的组合机床用于组成自动线，组合机床本身则是全自动方向发展的。为此，重点是解决工件夹压自动化和装卸自动化。 6、提高组合机床及其自动线的可调性 为了提高中小批生产的一些箱体件的生产率，近几年来发展了可调的多工序多刀具的组合机床及其自动线，它们大多采用数字程序控制。除早期发展的多品种、成组加工的组合机床及其自动线外，还创造了自动换刀和自动更换多轴箱的组合机床，还有用于加工中小批生产箱体零件的可自动更换对多轴箱的组合机床。用一台这样的机床就能完成一种工件的全部工序加工，能起到一条流水线的作用。 特别是数字程序控制的发展，为发展这种机床创造了更有利的条件。 7、创制超小型组合机床 为了适应仪器仪表工业小箱体加工需要，创制超小型组合机床是必需的。这种机床多由超小型气动液压头配置而成，体积小，效率高，并能达到高的加工精度。 8、发展专用组合机床及其自动线 随着组合机床技术的发展，过去一直被认为需按具体加工对象专门设计，而是可以作为通用品种进行成批生产的，用户根据自己加工产品的需要，配上刀具及工艺装备，即可组成加工一定对象的高效机床。 5 第一章、 组合 机床总体设计 1 组合 机床工艺方案的制定 组合机床用于钻削变速箱上端盖底面的 4 个孔，并且要达到其加工精度。为了满足其加工精度的要求，我们首先要对加工的零件做工艺方案的分析，制定组合机床工艺方案是设计组合机床最重要的步骤之一。工艺方案制定的正确与否，将决定机床能否达到“重量轻 、 结构简单 、 效率高 、 质量好”的要求。 (1)加工工序和加工精度 被加工零件需要在组合机床上完成的工序及加工精度，是制定机床工艺方案的主要依据。 本组合机床为钻孔： 4 个孔 孔的要求： 置度 表面 粗糙度 2)被加工零件特点 工件硬度： 5 材料： 件 (3)工件生产方式 被加工零件的生产批量的大，所加工的孔的要求不是很高，变速箱的粗加工 、精加工可在同一台机床上进行，从提高生产率 、 稳定保证加工精度的角度来讲是合理的。 1、工艺基面的分析 (1)采用 三面定位 （见工序图） (2)夹紧面为顶面非加工侧的边缘部分。 2、加工工艺的分析 加工精度： 加工余量：铰孔： 具选择：钻铰复合钻 3、切削用量的选择 钻孔加工直径为： 8 铰孔加工直 径为： 削用量的选取可采用查表法，查组合机床设计简明手册高速钢钻头切削用量表 6知：工件材料为 85，其切削速度为 2050m/ 6 走刀量为 r。 对各主轴转速的选取， 由于该种材料质软且材质较粘，因此应取较高切削速度 ， 取切削速度 0m/4根主轴的转速均为 ： m in/80 。 对走刀量的选取，考虑到工件系铝件，孔的表面粗糙度要求比较高， 应 选用较低的走刀量 ，即取 r。 1组合机床切削用 量的选择 组合机床的正常工作与合理地选用切削用量，即确定合理的切削速度 、 工作进给量和切削深度，有很大关系。切削用量选择适当，能使组合机床以最少的停车损失，最高的生产效率，最长的刀具寿命和最好的加工质量，也就是多快多省地进行生产。 组合机床钻孔时的切削用量的选择与加工精度及刀具的材料有很大关系。在确定切削用量时应注意的问题如下： (1)尽量做到合理利用所有刀具，充分发挥其性能； (2)复合刀具切削用量选择，应考虑刀具的使用寿命； (3)选择切削用量时，应注意零件生产批量的影响； (4)切削用量选择应有利于多轴 箱设计； (5)选择切削用量时，还必须考虑所选动力滑台的性能。 1合机床配置型式的选择 我们在选择机床配置方案时，反对贪大求全，应正确处理先进性和可靠性的关系，选择符合多快好省的机床方案。 现有立式和卧式两种方案，比较如下： 主要比较指标： (1)加工精度：立式加工精度较卧式高； (2)排除铁屑的方便性：卧式较好； (3)夹具形式的影响：考虑到加工工艺要求，应选用卧式； (4)稳定性：卧式较好。 其余指标，如：机床生产率，机床使用方便性和自动化程度，机床结构的复杂程度和通用化程度等，两种方案之间相差 不大。 综合考虑，应选用卧式单工位组合机床。 7 1合机床的总体方案设计 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。即“三图一卡”。 1、被加工零件工序图 被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床上或一条自动线上完成的工艺内容，加工部分的尺寸及精度，技术要求，加工定位基准，夹压部位，以及被加工零件的材料，硬度和在本机床加工前毛坯情况的图纸。它是组合机床设计的 主要依据，也是制造使用时，调整机床，检查精度的重要技术文件。 被加工零件工序图应包括下列内容： (1)被加工零件的形状和轮廓尺寸及与本机床设计有关的部位的结构形状及尺寸。 (2)加工用定位基准，夹压部位及夹压方向。以便依此进行夹具的定位支承（包括辅助定位支承），限位夹紧，导向系统的设计。 (3)本道工序加工部位的尺寸，精度 、 表面粗糙度 、 形状位置尺寸精度及技术要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求（主要指定位基准）。 (4)必要的文字说明。如被加工零件编号 、 名称 、 材料 、 硬度 、 重量及加工部位的余量等。 2、加 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 、 刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环余等。因此，加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一，在总体设计中占据重要地位。它是刀具 、 辅具 、 夹具 、 多轴箱 、 液压电气装置设计及通用部件选择的主要原始资料，也是整台组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床 、 刀具及试车的依据。 (1)刀具的选择 (如下图 ) 钻铰复合钻 8 (2)导向结构的选择（如下图） 采用固定式导向， 在每一个主轴上布置一个，位置应在靠近工件上端面距离为 30 (4)动力箱工作循环及其行程的确定 根据加工尺寸要求，确定工作进给长度为 40速进给可定为 100 工作循环应如下 ： 9 3、组合机床生产率的计算 根据选定的机床工作循环所要求的工作行程长度 、 切削用量 、 动力部件的快速及工进速度等，就可以计算机床的生产率并编制生产率计算卡，用以反映机床的加工过程 、 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。 （ 1）单件工时的计算 从加工示意图 看出，工件的加工一次进给完成。 主轴每分钟转数 n=1500转，每转进刀量 f=r，进给长度 L=40以工进时间 T 工 为： 分进工 0 0 45T fn l 辅助时间 T 辅 为： T 辅 =T 空 +T 装 +T 停 式中 T 空 动力头空程快进及快退时间，其值为： T 空 =（ 2+， 第一次快进长度， 00 第二次快进长度， 快退长度， 45V 空 动力头空程速度， V 空 =5米 /分 ，故 分空 04 05 14 510 0 T T 装 零件的装卸时间，其值为： 10 T 装 =T 停 =0分 综上述，零件的单件工时 T 单 为： T 单 =+(2)机床生产率的计算 时件单/ (3)编写机床生产率计算卡 （见生产率计算卡） 4、 机床总体联系尺寸图的绘制 联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配联系和运动关系，以检验机床各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求；通用部件的选择是否合适；并为进一步开展多轴箱 、 夹具等专用部件 、 零件的设计提供依据。联系尺寸图也可看成是简化的机床总图，它表示机床的配置型式及总体布局。 组合机床是由一些通用部件和专用部件组成的。为了使所设计的组合机床既能满足预期目的性能要求，又能做到配置上匀称合理 、 符合多快好省的精神，必须对所设计的组合机床各部件之间的关系进行全面的分析研究。这是通过绘制机床联系尺寸图来达到的。 （ 1）机床多轴头电动机功率计算 零件材料： 具：钻铰复合钻 4 个） 切削用量： n=1500r/ f=r 0 . 0 5 K 53 . 1 59550206 3 9 . 9 4 9 . 9 4 N m 0 58 . 6630. 多轴箱动力计算 P=W F=动机功率 N 主 =N 切 / 按照主轴箱机械传动效率 =主轴数少于 15 时取大值，即取 = 11 N 主 =N 切 / =W （ 2）机床有关部件及尺寸的确定 动力部件用以实现切削刀具的旋转和进给运动，是机床最主要的通用部件。 组合机床动力部件有多种结构型式和不同的传动方式。该组合机床的主运动（旋转运动）采用机械传动，由动力箱上的电动机通过齿轮传递运动和 动力；进给运动采用液压驱动，即液压动力。 据电机功率 N 主 为 瓦，结合要配滑台，所以选择名义尺寸为 32 的动力箱 （见图 1） 型号： 定功率 3 定转速： 2870r/动轴转速 445r/图 1、 B 工作行程：加工切入切出工 其中： 切出选 5mm 切入选 5mm 加工即： 工 12 所以： 后备量工快前备亮（其中：前备量0后备量000 故：液压动力滑台选用 150（ 250 为液压滑台行程） ， 其主要技术参数： 行程： 250大进给力： 12500N 工进速度： 速移动 速度： 5m/底座： 1中间底座 ：非标准中间底座（ 550 多轴箱最大轮廓尺寸，根据动力箱和工序图，初选 400 400，卧式主轴箱。 第二章 、 多轴箱部件设计 2轴箱设计 多数的多轴箱都属于标准多轴箱，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 13 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液压滑台，可完成钻 、 扩 、 铰 、 镗孔等加工工序。 多轴箱由通用零件如箱体 、 主轴 、 传动轴 、 齿轮和附加机构组成。 2轴设计 主轴结构形式由零件加工工艺决定，并考虑主轴的工作条件和受力情况。轴承形式是主轴部件结构的主要特征，该机床是进行钻削加工的主轴，轴向切削力较大，最好用推力球轴承承受轴向力，而用向心球轴承承受径向力。又因钻削时轴向力是单向的，因此推力球轴承在主轴前端安排即可。 钻、铰 6 个 孔，根据主轴直径和加工孔的关系，查经验手册，取工作主轴直径 d=20 2轮布置 1、传动比分配： 主轴箱内的传动比最佳为 11 主轴箱后盖内的齿轮传动比，根据 需要，其传动比可以取大些，但一般不超过 3轮模数，一般取 2， 或 数一般在 1770，齿宽 b 取 32 24传动系统中，最后一级采用升速传动，为了使主轴上的齿轮不过大。 2、传动系统设计 （ 1） 驱动轴 0 主 轴 1： 驱动轴 0： m=3， 6321， 1445r/ 传动轴 12： （齿轮 1） m=3， 6321 （齿轮 2） m=2， 5829 传动轴 13：（齿轮 1） m=2， 568 （齿轮 2） m=2， 5427 主轴 1： m=2， 26 n1= 63/63 58/56 54/52 14 =1445 63/63 58/56 54/52 =1554r/ 2）驱动轴 0 主轴 3： 驱动轴 0： m=3， 6321， 1445r/ 传动轴 12：（齿轮 1） m=3， 6321 （齿轮 2） m=2， 5829 传动轴 14： m=2， 568 主轴 3： m=2， 68 n3= 63/63 58/56 56/56 =1445 63/63 58/56 56/56 =1496 r/ 3）驱动轴 0 主轴 4： 驱动轴 0： m=3， 6321， 1445r/ 传动轴 7：（齿轮 1） m=3， 6321 （齿轮 2） m=2， 5025 手柄 轴 8： m=2， 600 传动轴 9： m=2， 600 15 传动轴 10： m=2， 547 主轴 4： m=2， 84 n4= 63/63 50/60 60/50 50/54 54/48 =1445 63/63 50/60 60/50 50/54 54/48 =1505 r/ 4）驱动轴 0 主轴 6： 驱动轴 0： m=3， 6321， 1445r/ 传动轴 7： m=3， 6321 传动轴 11：（齿轮 1） m=3， 5628 （齿轮 2） m=3， 6321 主轴 6： m=2， 47 n6= 63/63 63/63 56/54 =1445 63/63 63/63 56/54 =1498 r/ 5）驱动轴 0 油泵轴 15： 驱动轴 0： m=3， 6321， 1445r/ 传动轴 12：（齿轮 1） m=3， 6321 16 （齿轮 2） m=2， 5829 传动轴 14： m=2， 505 油泵轴 15： m=2， 84 63/63 58/50 50/48 =1445 63/63 58/50 50/48 =1746 r/ 6）驱动轴 0 手柄 轴 8： 驱动轴 0： m=3， 6321， 1445r/ 传动轴 7：（齿轮 1） m=3， 6321 （齿轮 2） m=2， 5025 手柄 轴 8： m=2， 600 n4= 63/63 50/60 =1445 63/63 50/60 =1205 r/ 17 3、传动轴直径计算 ：经过公式简单计算可得各传动轴直径取 20和 25、多轴箱坐标计算： 该多轴箱安装在动力箱上，坐标原点靠近主轴箱左侧（对着多轴箱正面看）的定位 销孔上，其尺寸是距多轴箱侧边 E=20多轴箱低边 H=30面分别计算并验算各主轴及传动轴的坐标： 轴 1： 6 8 轴 3： 75 46 轴 4： 74 40 18 18 轴 6： 75 4 轴 7： 8： 9： 10： 11： 12： 12 70 轴 13： 14： 19 x 15： 50 2主轴箱的润滑，手柄轴的设置 1、润滑 大型标准主轴箱采用叶片润滑油泵进行润滑，油泵打出的油经分油器分向各润滑部分；轴承采用油润滑；齿轮用油润滑，由分油器分出的油管润滑。 2、手柄轴的设置 组合机床主轴箱上一般都有较多的刀具，为了便于更换和调整刀具，或是装配和维修时检查主轴精度，一般每个主轴箱上都要设置一个手柄轴，以便于手动回转主轴。选择轴 8 为手柄轴。 3、油泵轴的确定 油泵 轴 15 的转速 746 转 /分。 20 第三章 、 主轴箱零件校核 3轴的校核 选主轴 3 来校核 1、轴的材料： 45 号钢，调质处理。其机械特性查得 ： b=640 s=355 75 55 = =110 2、轴的功率 P、 转速 n、 轴径 d、分度圆直径 轮宽 B P=由前述可得 ： d=25d=50=24 = 20 ， = 0 （ 1）求齿轮上作用力的大小、方向 21 齿轮上作用力的大小： 332 2 222222229 . 5 5 * 1 0 / 9 . 5 5 * 1 0 * 0 . 3 0 3 / 5 2 0 5 . 5 6 4 7 ./ 5 5 6 4 . 7 * 2 / 7 8 1 4 2 . 6 8 4 62t a n / c o s 1 4 2 . 6 8 4 6 * t a n 2 0 / c o s 1 0 5 2 . 7 3 4 1t a n 1 4 2 . 6 8 4 6 * t a n 1 0 2 5 . 1 5 9 1tr t n N a N 。 。转 矩圆 周 力径 向 力轴 向 力(2)求轴承的支反力 水平面上支反力 =直面上支反力 (- 22d + 27)/134=(8/2+7)/134=( 22d + 27)/134=(8/2+7)/134= 3 齿轮的校核 选传动轴 10 与主轴 4 齿轮进行校核 ： m=2， 7， 4， i=27/24=、 材料 、 热处理 、 许用应力 两齿轮材料均选用 40焰表面淬火， 4855 查得： M P 5011702 预期齿轮寿命 5 年，每天工作 12 小时，工作载荷为轻微冲击，则 818216 0 6 0 * 1 * 5 2 0 * ( 5 * 3 0 0 * 1 2 ) 5 . 6 1 6 * 1 0/ 2 . 7 2 1 6 * 1 0N a n i 查机械设计基础图，得： Y 2、 验算齿面接触疲劳强度 载荷系数，取 K=1.5 e)转矩图 22 查得： M 接触应力为 ： 232212 1 . 5 5 . 5 6 4 7 1 0 3 . 0 61 8 9 . 8 2 . 5 0 . 8 8 1 7 2 . 0 7 92 4 7 8 2 . 0 6H E Zb d a i i i i 3、 验算齿根弯曲疲劳强度 取 K=表： Y 许用弯曲应力 ： m Y 弯曲疲劳强度的最小安全系数，取 F 则： 1 3 5 0 0 . 9 2 2 5 7 . 61 . 2 5F M P a 2 3 5 0 0 . 9 8 2 7 4 . 41 . 2 5F M P a 1 1 11 2212000 2 0 0 0 1 . 5 5 . 5 6 4 7 2 . 6 8 1 . 5 62 4 3 2 61 2 . 4 2 8F a S Y Yb m a 2221112 . 4 6 1 . 6 8 1 2 . 4 2 8 1 2 . 2 8 52 . 6 8 1 . 5 6F a S a S P 由上述计算可知，均满足要求 。 3 轴承的选择与校核 1、选轴承 、 确定额定动负荷 23 轴 3，直径 25承选用 角接触球 轴承 和深沟球轴承 ： 左端轴承： 7205型， 2 5 , 6 2 , 1 8 . 2 5 , 1 7 ,1 5 , 4 4 . 8 , 3 0r o T K N C K N 右端轴承： 205型， 2 5 , 5 2 , 1 6 . 2 5 , 1 5 ,1 3 , 3 2 . 2 , 2 3r o T K N C K N 3、求轴承受的轴向力 表知圆锥滚子轴承产生的轴向力手册： 7205型： e=Y=2 205型： e=Y=右 =19N, 34N, 25N,n=520r/载荷系数205 型 4800N,e=2 轴承内部的轴向力 S 右/2Y=19/4=左=Y=34/4=承的轴向载荷 :因轴承 “ 压紧 ”,故 右+ 、求轴承的当量动负荷 P 轴承 I 右=9=查有关设计手册 ,X=2P=4+ 24 同轴的结构要求两端选择同样尺寸轴承，而且2P1P,以2计算的依据，求轴承的实际寿命。 已知滚子轴承 =10/3 10663 1021 0 1 0 4 4 8 0 0* * 3 . 0 * 1 06 0 6 0 * 5 2 0 9 1 . 8 所选轴承合适。 总 结 “锲而不舍，朽木不折；锲而不舍，金石可镂。”经过二个多月的马拉松式的紧张设计，随着这份设计说明书的收笔也即将告捷。回想起设计的过程，酸甜酸苦辣一言难尽。虽然时间的紧迫和就业的压力始终徘徊在设计的过程中，但毕竟收获的喜悦还是胜过了工作的幸劳。非常庆幸能在毕业之际交上一份令自己满意的答卷。 本次毕业设计课题内容覆盖面广。涉及到机械 、 液压 、 电气控制等多门主干课程，通过认真实习 、 调查 、 分析 、 研究 、 查阅大量参考资料，顺利地完成了此次的毕业设计。这次的设计中，我也发现自己在基础课和专业课上存在的缺陷，在张老师的悉心指导和同组同学的帮助下，我也逐渐地弥补自己的缺陷，努力将自己的设计做好。 通过此次毕业设计，我了解和掌握了组合机床设计的基本要求 、 步骤 、 方法及应考虑的有关问题，并巩固和深化了大学三年中几乎所有专业知识，培养了科学的思维 、 工作方式和理论联系实际的能力，更是体会到了相互协作的工作精神，给即将踏上 工作岗位的我们起到一次很好地实战练兵演习，为将来的工作打下基 25 础。 在本次设计中，全部由张道德教授指导，张老师工作细致，严谨治学，不仅在设计中给予我极大的帮助，指导我完成工作，还教给我许多做人的道理：“多读书，求甚解”，“活到老，学到老”，我感受很深，不懂不可怕，重要努力去弄懂。张老师作为一位硕士生导师，教给我们这些做人做事的道理，在以后的生活工作中都是非常有用的，在此表示深沉地谢意！同时，借此机会谨向教诲过我的老师们表示深深地谢意；向在身后一如既往地支持我的父母表示深深地谢意；向在设计过程中关心和帮助我的同 学表示深深地谢意！ 由于本人设计经验不足，不妥之处在所难免，水平亦有限，恳请各位老师批评指正。 参考文献 1 章宏甲 压传动 . 北京 :机械工业出版社 2 谢家瀛主编组合机床设计简明手册 北京 :机械工业出版社 3 大连组合机床研究所编 北京 :机械工业出版社 4李天无主编 北京 :北京机械工业出版社 5 大连组合机床研究所编 北京 :机械工业出版社 6 彭文生等主编 机械设计华中理工大学出版社 7 唐增宝等主编机械设计课程设计华中理工大学出版社 8 上海第二工业大学液压教研室编液压传动与控制 . 上海科学技术出版社 9沈阳工学院等编 上海 : 上海科学技术出版社 10 大连组合机床研究所编 北京 :机械工业出版社 11孟少农主编 卷 . 北京 :机械工业出版社 12黄鹤汀 上海 :上海科学技术文献出版社 .19 被加工零件 图号 毛胚种类 铸件 名称 减速器箱盖 毛胚重量 材料 铝合金 硬度 序名称 攻丝 工序号 序号 工部名称 被加工零件数 量 加工 直径 ( 加工 长度 ( 工作行程 (切削速度(m/每分钟转速(r/进给量 (mm/r) 工时 (机加工 时间 辅助时间 共计 1 装卸工件 1 1 1 2 滑台快进 240 多轴箱工进（ 攻丝 ） 12 20 50 26 1. 75 多轴箱工 退 12 20 50 26 1. 75 滑台快退 240 注 装卸工件时间取决于操作者熟练程度，本机床计算时取 1 计 件工时 床生产率 48 件 /h 你的设计思路 ：结合 组合机床设计步骤图 ：首先绘制三图一卡（被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、机床生产率计算卡），需要考虑的是 ： 定位基准 ： （这个参看 工序图 ） 夹紧部位 ： （这个参看 夹具方案， 里面有两套夹具方案，老师帮 助 看一下那个可行） 切削用量 ：（正在考虑，由于工件材质是铝合金，钻六个孔的粗糙度要求 个要求比较高，如果用普通低速钻头很难满足要求，考虑使用硬质合金钻头，主轴转速 3000转 /分钟， 老师 帮助看下 这个转速是否可行。） 刀具选择 ：（ 由于 粗糙度要求 否考虑使用钻铰复合刀具 才能满足粗糙度要求。） 机床配置形式：采用卧式布置。 多轴箱规格： 400 400。 以上问题确定以后可以绘制加工示意图、机床联系尺寸图、机床生产率计算卡。 以下主要设计多轴箱，重点是排布各个轴的坐标及齿轮大小模数选择，绘制装配图。 老师问你你就说你在网上下载了几本关于组合机床的书： 组合机床设计简明手册 组合机床设计参考图册 组合机床切削用量计算图 (大连组合所 ) 你需要老师帮你解决的问题： 1、 夹具方案里的两个，用那个比较合适。 2、 钻孔时，主轴转速选择 3000转 /分钟是否合适，如果 不合适应该选择多少。 3、 是否需要使用钻铰复合刀具。 前言 本设计需要综合运用大学四年所学的知识，同时还需进一步学习各方面相关的知识，发挥创新能力。本设计作为一名 应用技术学院 机械设计 专业学生的毕业设计，满足毕业设计的要求，难度及工作量适中，在内容上力求简明扼要、严格精选。 本设计论文包括以下几大部分内容：中英文摘要、绪论、第一章 机床总体设计、第二章 多轴箱部件设计、第三章 多轴箱零件校核及总结和参考文献。 本设计全部采用最新的国家标准和技术规范，以及标准术语和常用术语。 本设计全部由黄强教授指导，在设计中承蒙黄教授和本设计组中同学的支持和帮助，为本人提供了许 多宝贵的意见和建议、资料，在此表示衷心的感谢！ 由于本人水平有限，在设计中难免有错误和不妥之处，恳请各位老师批评指正！ 011 年 5 月 目录 前言 1 中文摘要 英文摘要 绪论 1 第一章、组合机床总体设计 5 1合机床工艺方案的 制定 5 1合机床切削用量的选择 6 1合机床配置型式的选择 6 1合机床的总体方案设计 7 第二章、多轴箱部件设计 13 2轴箱设计 13 2轴设计 13 2轮布置 13 2轴箱的润滑，手柄轴的设置 17 第三章、多轴箱零件校核 19 3的校核 19 3轮的校核 22 3承的选择与校核 24 总结 26 参考文献 27 I 摘要 本论文主要说明组合机床设计的基本过程及要求。 组合机床是按高度集中原则设计的，即在一台机床上可以同时完成同一种工序或多种不同工序的加工。组合机床发展于工业生产末期，与传统的机床相比：组合机床具有许多优点：效率高 、 精度高 、 成本低。它由床身 、 立柱 、 工作台 、 及电源一些基本部件及一些特殊部件，根据不同的工件 加工所需而设计的。 在组合机床上可以完成很多工序，但就目前使用的大多数组合机床来说，则主要用于平面加工和孔加工两大类工序。论文主要内容包括四大部分： （ 1）、制定工艺方案 通过了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹紧情况、生产效率及机床的结构特点等，确定在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，并绘制被加工零件工序图。 （ 2）、组合机床的总体设计 确定机床各部件之间的相互关系，选择通用部件和刀具的导向，计算切削用量及机床生产效率、绘制机床的尺寸联系图及加工示意图。 （ 3）、组合机床部件设计 包括专用多轴箱的设计，传动布局合理，轴与齿轮之间不发生干涉，保证传动的平稳性和精确性。专用主轴设计、轴承的选用及电机的选择等。 另外，本文还涉及到大量的设计和计算，包括： （ 1）、主轴的选择和传动布置，以保证加工过程中被加工零件的精度； （ 2）、传动轴的设计和校核，以保证轴的刚度； （ 3）、齿轮的设计、计算，对齿轮的强度和刚度进行校核； 多轴箱部分是本次设计的重要环节，本次设计中它的设计既要保证工作台的运动的合理、平衡和准确，又要满足工作要求。在本文中的大量设计、计算使它在理论上满足了设计和工作的要求。 键字： 组合机床；设计；过程；功能 of is it or at in of as It is of as to of a of be on in to of to to (1) We,ve of by be be in 2) of in a of (3) 4)by It In of (1) of IV by so to of in (2)of so it of is (3) in of is a in of it of of of So it in in 1 绪论 一、 组合机床及其特点 组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效专用机床。它能够对一种（或多种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，生产效率高，加工精度稳定。 组合机床与通用机床、其他专用机床比较，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 7080%，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，因而比通用机床生产效 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，又有专门厂成批制造，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，对操作工人的技术水平要求不高。 (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。 (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。 组合机床虽然有很多优点，但也还 有缺点： (1)组合机床的可变性较万能机床低，重新改装时有 20%30%的零件不能重复利用，而且改装时劳动量较大。 (2)组合机床的通用部件不是为某一种机床设计的，它是具有较广的适应性。这样，就使组合机床的结构较专用机床稍为复杂些。 二、组合机床的分类 组合机床有大型组合机床与小型组合机床两大类，它们不仅在体积和功率上有大小之别，而且在结构和配置型式等方面也有很大的差异。这里主要说明大型组合机床的配置型式。大型组合机床的配置型式可分为三大类： 1、具有固定式夹具的单工位组合机床 这类组合机床夹具和工作台都 固定不动。动力滑台实现进给运动，滑台上的动力箱实现切削主运动。根据动力箱和多轴箱的安置方式不同，又可分为以下几 2 种： (1)卧式组合机床（动力箱水平安装）； (2)立式组合机床（动力箱垂直安装）； (3)倾斜式组合机床（动力箱倾斜安装）； (4)复合式组合机床（动力箱具有上述两种以上的安装状态）。 2、具有移动式夹具的（多工位）组合机床 这类组合机床的夹具安装在直线移动工作台或回转工作台上，并按照一定的节拍时间作间歇移动或转动，使工位得到转换。这类机床的配置型式，常见的有以下四种。 (1)具有移动工作台的机床 ，这类机床的夹具和工件可作直线往复移动。 (2)具有回转工作台的机床，这种机床的夹具和工件可绕垂直轴线回转，在回转工作台上每个工位通常都装有工件。 (3)鼓轮式机床，这种机床的夹具和工件可绕水平轴线回转。此种机床一般为卧式单面或卧式双面，而较少采用三面配置。此外也有辐射式的，它除了安装卧式动力部件外，还在垂直于鼓轮回转的平面上安装动力部件。 (4)中央立柱式机床，这种机床具有台面直径较大的环形回转工作台。在工作台中央安装立柱，立柱上安装动力部件，而在工作台的周围还安装有卧式动力部件，工件和夹具则安装在回转工 作台上，这种机床一般都是复合式的。 3、转塔多轴箱式组合机床 转塔多轴箱式组合机床分为两类：单轴转塔动力头式组合机床和多轴转塔头式组合机床。前者转塔头的每个结合面可安装一个刚性主轴。后者转塔头的每个结合面可安装一个多轴箱。这种机床一般配置型式有： (1)转塔式多轴箱只实现切削运动，被加工零件安装在滑台上，由滑台实现进给运动； (2)转塔式多轴箱安装在滑台上，转塔式多轴箱既实现切削主运动又实现进给运动。 其中，转塔多轴箱式组合机床可能组成双面式或三面式，同时对工件的两、三个平面进行加工。 三、组合机床的工艺范 围 组合机床可完成的工艺有铣平面、刮平面、车端面、钻孔、扩孔、镗孔、 3 铰孔、攻丝、倒锪窝、钻深孔、切槽等。随着综合自动化技术的发展，组合机床可完成的工艺范围也在不断扩大，除了上述工艺外，还可完成车外圆、车锥面、车弧面、切削内外螺纹、滚压孔、拉削内外圆柱面和平面、磨削、抛光、珩磨，甚至还可以进行冲压、焊接、热处理、装配、自动测量和检查等。 四、组合机床的发展方向 近几年组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器、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使用，一些中小批量生产部门也开始推广使用。我国在组合机床及其自动线上将获得较快的发展，其发展方向为： 1、提高通用部件的水平 衡量通用部件水平的主要标准是：品种规格齐全，动、静态性能参数先进，工艺性好，精度高和精度保持性好。 目前应注意开发适应强力铣削的大功率动力滑台，高精度镗削头和高精度滑台，以及适应中、小批生产的快调、速换动力部件和支承部件。 机械驱动的动力部件具有性能稳定，工作可靠等优点。目前，机械驱动的动力部件应用了交流变频调速电机和直流伺服电机等，使机械驱动的动力部件增添了新的竞争能力。 动力部件采用 镶钢导轨、滚珠丝杠、静压导轨、静压轴承、齿形皮带等新结构，支承部件采用焊接结构等。由于提高了部件的精度和 动、静态性能， 因而使被加工的工件精度明显提高，表面粗糙度减小。 2、提高生产率 目前组合机床及其自动线的生产率不断提高，循环时间一般是 12分钟，有的只用 1030秒。提高生产率的主要方 法 是改善机床布局，增加同时加工的刀具，减少加工余量，提高切削用量，提高工作可靠性以及缩短辅助时间等。为了减少自动线的停车损失，提高自动线的柔性，采用电子计算机进行自动线的管理。 3、扩大工艺范围 现在组合机床及 其自动线一般已不是完成一个工件的某几道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。除过去完成平面铣削、钻孔、扩孔、锪孔、攻丝、粗镗孔外，现在已扩大到能完成车削、磨削、拉削、精镗以及非切削加工（如检查、自动装配、清洗、试验以及打印分类等）工序。 4、提高加工精度 现在在组合机床及其自动线上又纳入了很多精加工工序，如进行 1 级精镗，保证孔加工位置度在 米。为了使自动线能稳定地 4 保证加工精度，已广泛采用自动测量和刀具自动补偿技术，保证调刀不停车。 5、提高自动化程度 目前组合机床及其自动线发展十分迅 速，越来越多的组合机床用于组成自动线，组合机床本身则是全自动方向发展的。为此，重点是解决工件夹压自动化和装卸自动化。 6、提高组合机床及其自动线的可调性 为了提高中小批生产的一些箱体件的生产率，近几年来发展了可调的多工序多刀具的组合机床及其自动线，它们大多采用数字程序控制。除早期发展的多品种、成组加工的组合机床及其自动线外，还创造了自动换刀和自动更换多轴箱的组合机床，还有用于加工中小批生产箱体零件的可自动更换对多轴箱的组合机床。用一台这样的机床就能完成一种工件的全部工序加工，能起到一条流水线的作用。 特别是数字程序控制的发展，为发展这种机床创造了更有利的条件。 7、创制超小型组合机床 为了适应仪器仪表工业小箱体加工需要，创制超小型组合机床是必需的。这种机床多由超小型气动液压头配置而成，体积小，效率高，并能达到高的加工精度。 8、发展专用组合机床及其自动线 随着组合机床技术的发展，过去一直被认为需按具体加工对象专门设计，而是可以作为通用品种进行成批生产的，用户根据自己加工产品的需要，配上刀具及工艺装备，即可组成加工一定对象的高效机床。 5 第一章、 组合 机床总体设计 1 组合 机床工艺方案的制定 组合机床用于钻削变速箱上端盖底面的 4 个孔，并且要达到其加工精度。为了满足其加工精度的要求，我们首先要对加工的零件做工艺方案的分析，制定组合机床工艺方案是设计组合机床最重要的步骤之一。工艺方案制定的正确与否，将决定机床能否达到“重量轻 、 结构简单 、 效率高 、 质量好”的要求。 (1)加工工序和加工精度 被加工零件需要在组合机床上完成的工序及加工精度，是制定机床工艺方案的主要依据。 本组合机床为钻孔： 6 个孔 （你是 6 孔） 孔的要求： 置度 表面粗糙度 2)被加工零件特点 工件硬度： 5 材料： 件 (3)工件生产方式 被加工零件的生产批量的大，所加工的孔的要求不是很高，变速箱的粗加工 、精加工可在同一台机床上进行，从提高生产率 、 稳定保证加工精度的角度来讲是合理的。 1、工艺基面的分析 (1)采用 “一面二孔”定位方法， （你这个没有两个工艺孔，所以定位方式可写成 6点定位或者三面定位） 选择底面为工艺基面。 (2)夹紧面为顶面非加工侧的边缘部分。 2、加工工艺的分析 加工精度： 加工余量：铰孔： 具选择：钻铰复合钻 3、切削用量的选择 钻孔加工直径为： 8 铰孔加工直径为： 6 切削用量的选取可采用查表法，查组合机床设计简明手册高速钢钻头切削用量表 6知：工件材料为 85，其切削速度为 2050m/刀量为 r。 对各主轴转速的选取，当取切削速度 V 为 40m/是 40 m/面就要带入具体算 ） ， 6根主轴的转速均为 ： m in/80 。 对走刀量的选取，考虑到工件系铝件，孔 的表面粗糙度要求比较高，可选用中间的数值，即取 r。 （你是 1组合机床切削用量的选择 组合机床的正常工作与合理地选用切削用量，即确定合理的切削速度 、 工作进给量和切削深度，有很大关系。切削用量选择适当，能使组合机床以最少的停车损失，最高的生产效率，最长的刀具寿命和最好的加工质量，也就是多快多省地进行生产。 组合机床钻孔时的切削用量的选择与加工精度及刀具的材料有很大关系。在确定切削用量时应注意的问题如下： (1)尽量做到合理利用所有刀具，充分发挥其性能； (2)复合刀具切削用量选 择，应考虑刀具的使用寿命； (3)选择切削用量时，应注意零件生产批量的影响； (4)切削用量选择应有利于多轴箱设计； (5)选择切削用量时，还必须考虑所选动力滑台的性能。 1合机床配置型式的选择 我们在选择机床配置方案时，反对贪大求全，应正确处理先进性和可靠性的关系，选择符合多快好省的机床方案。 现有立式和卧式两种方案，比较如下： 主要比较指标： (1)加工精度：立式加工精度较卧式高； (2)排除铁屑的方便性：卧式较好； (3)夹具形式的影响：考虑到加工工艺要求，应选用卧式； (4)稳定性：卧式较好 。 其余指标，如：机床生产率，机床使用方便性和自动化程度，机床结构的复 7 杂程度和通用化程度等，两种方案之间相差不大。 综合考虑，应选用卧式单工位组合机床。 1合机床的总体方案设计 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。即“三图一卡”。 1、被加工零件工序图 被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床上或一条自动线上完成的工艺内容，加工部分的尺寸及精度，技 术要求，加工定位基准，夹压部位，以及被加工零件的材料，硬度和在本机床加工前毛坯情况的图纸。它是组合机床设计的主要依据，也是制造使用时，调整机床，检查精度的重要技术文件。 被加工零件工序图应包括下列内容： (1)被加工零件的形状和轮廓尺寸及与本机床设计有关的部位的结构形状及尺寸。 (2)加工用定位基准，夹压部位及夹压方向。以便依此进行夹具的定位支承（包括辅助定位支承），限位夹紧，导向系统的设计。 (3)本道工序加工部位的尺寸，精度 、 表面粗糙度 、 形状位置尺寸精度及技术要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求（主 要指定位基准）。 (4)必要的文字说明。如被加工零件编号 、 名称 、 材料 、 硬度 、 重量及加工部位的余量等。 2、加工示意图 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 、 刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环余等。因此，加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一，在总体设计中占据重要地位。它是刀具 、 辅具 、 夹具 、 多轴箱 、 液压电气装置设计及通用部件选择的主要原始资料，也是整台组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床 、 刀具 及试车的依据。 (1)刀具的选择 (如下图 ) 钻铰复合钻 8 (2)导向结构的选择（如下图） 采用固定式导向，在每一个主轴上布置一个，位置应在靠近工件上端面距离为 30 (4)动力箱工作循环及其行程的确定 根据加工尺寸要求，确定工作进给长度为 45速进给可定为 75 工作循环应如下 ： 9 3、组合机床生产率的计算 根据选定的机床工作循环所要求的工作行程长度 、 切削用量 、 动力部件的快速及工进速度等，就可以计算机床的生产率并编制生产率计算卡，用以反映机床的 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。 （ 1）单件工时的计算 从加工示意图看出，工件的加工一次进给完成。 主轴每分钟转数 n=1500转，每转进刀量 f=r，进给长度 L=40以工进时间 T 工 为： 分进工 9 30T fn l （我没算，自己带入算） 辅助时间 T 辅 为： T 辅 =T 空 +T 装 +T 停 式中 T 空 动力头空程快进及快退时间，其值为： T 空 =（ 2+， 第一次快进长度， 00 第二次快进 长度， 快退长度， 40V 空 动力头空程速度， V 空 =5米 /分，故 分空 04 05 14 010 0 T T 装 零件的装卸时间，其值为： 10 T 装 =T 停 =0分 综上述，零件的单件工时 T 单 为： T 单 =+ (2)机床生产率的计算 时件单/060 (3)编写机床生产率计算卡 （机床生产率计算卡见下页） （ 自己去把你的那个生产率计算卡附在这里 ，上 面的计算数据就是从 生产率计算卡 里面来的，我给你大约算了下 自己再对下 红色表示没改 ） 4、 机床总体联系尺寸图的绘制 联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配联系和运动关系，以检验机床各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求；通用部件的选择是否合适；并为进一步开展多轴箱 、 夹具等专用部件 、 零件的设计提供依据。联系尺寸图也可看成是简化的机床总图，它表示机床的配置型式及总体布局。 组合机床是由一些通用部件和专用部件组成的。为了使所设计的组合机床既能满足预期目的性能要求，又能做到配置上匀称合理 、 符合多快好省 的精神，必须对所设计的组合机床各部件之间的关系进行全面的分析研究。这是通过绘制机床联系尺寸图来达到的。 （ 1）机床多轴头电动机功率计算 零件材料： 具：钻铰复合钻 6 个） 切削用量： n=1500r/ f=r （下面的公式自己带数据去算 ，数据对下看我写对没，在你的加工示意图里 ） 11 0 . 0 7 8 K 53 . 1 59550209 9 2 . 3 7 2 . 3 7 N m 18 . 6630. 多轴箱动力计算 P=W（你应该是乘以 6，因为你是 6 轴的） F=（ 你应该是乘以 6，因为你是 6 轴的） 电动机功率 N 主 =N 切 / 按照主轴箱机械传动效率 =主轴数少于 15 时取大值，即取 = 主 =N 切 / =W （ 2）机床有关部件及尺寸的确定 动力部件用以实现切削刀具的旋转和进给运动，是机床最主要的通用部件。 组合机床动力部件有多种结构型式和不同的传动方式。该组合机床的主运动（旋转运动）采用机械传动，由动力箱上的电动机通过齿轮传递运动和动力；进给运动采用液压驱动，即液压动力。 据电机功率 N 主 为 瓦，结合要配滑 台，所以选择名义尺寸为 32 的动力箱 （见图 1） 型号： 定功率 W 额定转速： 1430r/动轴转速 15r/ 12 图 1、 B 工作行程：加工切入切出工 其中： 切出选 8mm 切入选 8mm 加工即： 工所以： 后备量工快前备亮（其中：前备量0后备量05 （这个你再看下，我数据带错没，从你的加工示意图和工序图上找，没有的不用改） 故：液压动力滑台选用 12， 其主要技术参数： 行程： 400大进给力： 12500N 工进速度： 速移动速度： 8m/ 13 侧底座： 中间底座 ： （上面为机床选型，你选的是名义尺寸为 32 的，从你的尺寸联系图上可以知道，你自己把相应的东西补齐，我给你 个 选型表） 多轴箱最大轮廓尺寸，根据动力箱和工序图，初选 400 400，卧式主轴箱。 第二章 、 多轴箱部件设计 2轴箱设计 多数的多轴箱都属于标准多轴箱，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，其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于液压滑台，可完成钻 、 扩 、 铰 、 镗孔等加 工工序。 多轴箱由通用零件如箱体 、 主轴 、 传动轴 、 齿轮和附加机构组成。 2轴设计 主轴结构形式由零件加工工艺决定，并考虑主轴的工作条件和受力情况。轴承形式是主轴部件结构的主要特征，该机床是进行钻削加工的主轴，轴向切削力较大，最好用推力球轴承承受轴向力，而用向心球轴承承受径向力。又因钻削时轴向力是单向的，因此推力球轴承在主轴前端安排即可。 钻、铰 6 个 孔，根据主轴直径和加工孔的关系，查经验手册，取工作主轴直径 d=20 14 2轮布置 1、传动比分配： 主轴箱内的传动比最佳为 11 主轴箱后盖内的齿轮传动比，根据需要，其传动比可以取大些，但一般不超过 3轮模数，一般取 2， 或 数一般在 1770，齿宽 b 取 32 24传动系统中，最后一级采用升速传动，为了使主轴上的齿轮不过大。 2、传动系统设计 （ 1） 驱动轴 传动轴： m=3， A=921， u=21/40 0， 3d=12080r/n=252r/ 2）传动轴 主轴 3： m=3， A=u=520/252 取3Z=26，1，353d=78n=252r/n=520r/轴 4， 5， 6 均与主轴 3 相同，由传动轴带动 （ 3）主轴 1 传动轴： m=3， A=Z=21， u=43/21 3，1d=6329n=520r/54r/轴 2 与主轴 1 一样 传动轴和主轴 7 与 8 之间的传动与其一样 （ 4）传动轴 传动轴： m=3， A=125u=40/43 0，3，2029n=252r/34r/ 5）驱动轴 手柄轴： m=3， A=92u=21/40 =1203 15 21 ， =40 ， 480r/ =252r/ 6）传动轴 油泵轴： m=2， A=70u=油 泵 =24 ， 46 ， =482 =480r/32r/ 7）手柄轴 传动轴： m=2， A=70u=6 =42， =8492mm =252r/232r/ 9 是驱动轴，轴 10 是传动轴 I， 轴 11 是传动轴 12 是传动轴 这部分，根据你的多轴箱图来具体计算） 3、传动轴直径计算 ：经过公式简单计算可得各传动轴直径取 20和 30、多轴箱坐标计算： 该多轴箱安装在动力箱上，坐标原点靠近主轴箱左侧（对着多轴21 16 箱正面看）的定位销孔上，其尺寸是距多轴箱侧边 E=25多轴箱低边 H=30面分别计算并验算各主轴及 传动轴的坐标： 轴 1： 4.5 32 轴 2： 4.5 12 轴 3： 71.5 20 轴 4： 71.5 24 轴 5： 78.5 20 轴 6： 78.5 24 轴 7： 85.5 32 轴 8： 85.5 12 轴 9： 2259 x 17 2229 10： 10010 22 轴 14： x 13： 25 3813 11： 1111350222轴 12： 66 3 （这个是根据你的多轴箱装配图来的，一你那个图的下 方和左端建立坐标就可以了） 2主轴箱的润滑，手柄轴的设置 1、润滑 大型标准主轴箱采用叶片润滑油泵进行润滑，油泵打出的油经分油器分向各润滑部分；轴承采用油润滑；齿轮用油润滑，由分油器分出的油管润滑。 2、手柄轴的设置 组合机床主轴箱上一般都有较多的刀具，为了便于更换和调整刀具，或是装配和维修时检查主轴精度，一般每个主轴箱上都要设置 18 一个手柄轴，以便于手动回转主轴。选择轴 13 为手柄轴。 3、油泵轴的确定 叶片泵用来润滑时，转速 n 泵 应在 400800 转 /分范围之内，而轴 13 的转速 52 转 /分，故根据 需要再加一级传动。 19 第三章 、 主轴箱零件校核 3轴的校核 选主轴 3 来校核 1、轴的材料： 45 号钢，调质处理。其机械特性查得 ： b=640 s=355 75 55 = =110 2、轴的功率 P、 转速 n、 轴径 d、分度圆直径 轮宽 B P=W （上面找 ，还没算出来 ） 由前述可得 ： d=25d=50=24 = 20 ， = 0 （ 1）求齿轮上作用力的大小、方向 齿轮上作用力的大小： 332 2 222222229 . 5 5 * 1 0 / 9 . 5 5 * 1 0 * 0 . 3 0 3 / 5 2 0 5 . 5 6 4 7 ./ 5 5 6 4 . 7 * 2 / 7 8 1 4 2 .
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