精镗6102箱盖凸轮轴孔专用组合机床的设计[机械毕业论文 答辩通过]

需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载宁XX大学毕业设计论文题目精镗6102箱盖凸轮轴孔专用组合机床的设计机械工程与自动化学院机械电子工程专业机电093班学生姓名学号指导教师签字设计论文工作自2013年2月27日至2013年6月23日2013年月日诚信承诺我谨在此承诺本人所写的毕业设计（论文）XXXXXXXX均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。承诺人（签名）年月日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。（4）、液压装置的设计液压滑台、定位夹紧装置均为液压控制。并采用了许多液压控制阀，保证了运动的平衡性，循环性和精确性。关键词组合机床；设计；过程；功能IIABSTRACTTHISTHESISMAINLYELUCIDATESTHEBASICPROCESSANDREQUIREMENTSTHATDESIGNOFTHECOMBINATIONMACHINECOMBINATIONMACHINEISDESIGNEDACCORDINGTHEFUNDAMENTAL,WHICHHIGHLYCENTRALIZED,OR,MORECORRECTLYITCANPROCESSONEWORKINGPROCEDUREORMOREDIFFERENTWORKINGPROCEDURESATONETIMECOMBINATIONMACHINEWASDEVELOPEDINTHEENDOFINDUSTRIALPRODUCTIONCOMPAREDWITHTRADITIONALMACHINECOMBINATIONMACHINEHASMANYADVANTAGES,SUCHASHIGHEFFICIENCY,HIGHACCURACYANDLOWCOSTITISCOMPOSEDOFSOMEGENERALPARTS,SUCHASBED,COLUMN,WORKABLE,POWERUNIT,ANDSOMESPECIALPARTSDESIGNEDACCORDINGTODIFFERENTWORKPIECEMACHININGNEEDTHEPREFACEOFALOTOFWORKSCANBECOMPLETEDONTHECOMBINATIONMACHINE,BUTINREGARDTOTHEMAJORITYCURRENTUSAGEOFCOMBINATIONMACHINE,THENANDPRIMARILYUSEDFORTHEFLATSURFACETOPROCESSANDTHEBORETOPROCESSTWOBIGWORKPREFACETHEMAINPARTINCLUDING1FORMULATINGTECHNOLOGICALPLANWE,VELEARNEDTHECHARACTERISTICOFTHEPARTDESIGNED,ACCURACYANDSPECIFICATION,LOCATINGANDFIXING,PRODUCTIVITYANDMACHININGSTRUCTUREBYTHEPRACTICETHENTHETECHNOLOGICALOPERATIONANDWORKORDERCANBEDETERMINEDWHICHCANBEFINISHEDINCOMBINATIONMACHINE2COMBINATIONMACHINEFRAMEDESIGNDETERMINESTHEINTERRELATIONOFTHEDIFFERENTPARTINTHEMACHININGTOOL,SELECTGENERALPARTSANDTOOLORIENTEDTHENCOMPUTECUTFEEDANDPRODUCTIVITYFINALLYDRAWASKETCHMAPOFTHEMACHINE3COMBINATIONMACHINEPARTSDESIGNINCLUDINGHEADSTOCK、PROPERTRANSMISSIONLAYOUT、SHAFTANDGEARMOVEFREELYWITHOUTINTERFERENCEWHICHENSURETHESTABILITYANDACCURACYDURINGTRANSMISSION,THENDESIGNDEDICATEDSELECTBEARINGSANDENGINEETC4ITADOPTSMANYHYDRAULICCONTROLVALVES,WHICHENSURETHESTABILITY,CIRCULATIONANDACCURACYKEYWORDSCOMBINATIONMACHINEDESIGNPROCESSFUNCTION目录摘要1ABSTRACTII目录III1绪论111课题研究意义112镗孔专用设备应用113镗孔专用设备2131多轴头2132多轴箱2133多轴钻床3134自动更换主轴箱机床314镗孔专用设备趋势42组合机床的总体设计521组合机床方案的制定5211制定工艺方案5212确定组合机床的配置形式和结构方案。522确定切削用量及选择刀具7221确定工序间余量7222选择切削用量7223确定切削力、切削扭矩、切削功率7224选择刀具结构8225被加工零件工序图9226机床尺寸联系总图103镗孔专用机床及夹具设计1431夹具的初步设计方案1432机床的初步设计14321动力部件的选择14IV322确定切削用量及选择刀具15323确定切削力，切削扭矩，切削功率1533夹具设计的计算17331受力计算17332夹紧力1734机床的液压滑台系统的具体设计18341液压缸所受的外负载18342拟定液压系统原理图19343液压系统的计算和选择液压元件204主轴箱设计2441专用主轴箱设计2442传动系统的设计24421电动机的选择24422电动机功率的选择24423传动系统总传动比的确定及各级分传动比的分配2543齿轮的设计及参数的确定25431齿轮的设计26432齿轮参数的确定2844轴承的选择31结论33致谢34参考文献3511绪论11课题研究意义市场的开放性和全球化使产品的竞争日趋激烈。而决定产品竞争力的指标是产品的开发时间TIME,产品QUALITY，成本COST，创新能力CREATION和服务SERVICE。用户在追求高质量产品的同时，会更多的追求较低的价格和较短的交货周期。美国制造业在20世纪50至40年代主要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一要素，而在70年代竞争力的第一要素为降低生产成本，80年代为提高产品质量，90年代为市场响应速度。所以现代企业都期望通过提高自身的科技含量，增强竞争力。制造业是国家重要的基础工业之一，制造业的基础是。是众多机械制造的母机，它的发展水平，与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系，关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平是先进制造技术的基本单元载体，机械产品的质量、更新速度、对市场的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于的效能。因此，制造业对于一个国家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上产量最多的国家根据德国工业协会VDW2000年统计资料，在主要的生产国家中，中国排名为世界第五位。但是在国际市场竞争中仍处于较低水平即使在国内市场也面临着严峻的形势一方面国内市场对各类产品有着大量的需求，而另一方面却有不少国产滞销积压，国外产品充斥市场。12镗孔专用设备应用据统计，一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的15。其余时间是看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量以及清除铁屑等等。使用数控机床虽然能提高85，但购置费用大。某些情况下，即使生产率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特点，就钻削加工而言，镗孔专用设备是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大批量生产。即使采用可调式多轴头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展，大型复杂的镗孔专用设备更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有15000个20孔，若以摇臂钻床加工，单单镗孔与锪沉头孔就要8425小时，另外还要划线工时1511小时。但若以数控八轴落地钻床加工，钻锪孔只2要1716小时，划线也简单，只要19小时。因此，利用数控控制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置，结合镗孔专用设备不但可以扩大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提高工效，迅速地制造出原来不易加工的零件。有人分析大型高速柴油机30种箱形与杆形零件的2000多个镗孔操作中，有40可以在自动更换主轴箱机床中用二轴、三轴或四轴多轴头加工，平均可减少20的加工时间。1975年法国巴黎机床展览会也反映了镗孔专用设备的使用愈来愈多这一趋势。13镗孔专用设备镗孔专用设备是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工一个孔。这不仅缩短切削时间，提高精度，减少装夹或定位时间，并且在数控机床中不必计算坐标，减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工立钻或摇臂钻上装多轴头、多轴钻床、多轴组合机床心及自动更换主轴箱机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，结合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就这方面的现状作一简介。131多轴头从传动方式来说主要有带传动、齿轮传动与万向联轴节传动三种。这是大家所熟悉的。前者效率较高，结构简单，后者易于调整轴距。从结构来说有不可调式与可调式二种。前者轴距不能改变，多采用齿轮传动，仅适用于大批量生产。为了扩大其赞许适应性，发展了可调式多轴头，在一定范围内可调整轴距。它主要装在有万向二种。（1）万向轴式也有二种具有对准装置的主轴。主轴装在可调支架中，而可调支架能在壳体的T形槽中移动，并能在对准的位置以螺栓固定。（2）具有公差的圆柱形主轴套。主轴套固定在与式件孔型相同的模板中。前一种适用于批量小且孔组是规则分布的工件（如孔组分布在不同直径的圆周上）。后一种适用于批量较大式中小批量的轮番生产中，刚性较好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多轴头可以装在立钻式摇臂钻床上，按钻床本身所具有的各种功能进行工作。这种镗孔专用设备方法，由于镗孔效率、加工范围及精度的关系，使用范围有限。132多轴箱也象多轴头那样作为标准部件生产。美国SECTO公司标准齿轮箱、多轴箱等设计3的不可调式多轴箱。有32种规格，加工面积从300300毫米到6001050毫米，工作轴达60根，动力达225千瓦。ROMAI工厂生产的可调多轴箱调整方便，只要先把齿轮调整到接近孔型的位置，然后把与它联接的可调轴移动到正确的位置。因此，这种结构只要改变模板，就能在一定范围内容易地改变孔型，并且可以达到比普通多轴箱更小的孔距。根据成组加工原理使用多轴箱或多轴头的组合机床很适用于大中批量生产。为了在加工中获得良好的效果，必需考虑以下数点（1）工件装夹简单，有足够的冷却液冲走铁屑。（2）夹具刚性好，加工时不形变，分度定位正确。（3）使用二组刀具的可能性，以便一组使用，另一组刃磨与调整，从而缩短换刀停机时间。（4）使用优质刀具，监视刀具是否变钝，钻头要机磨。（5）尺寸超差时能立即发现。133多轴钻床这是一种能满足镗孔专用设备要求的钻床。诸如导向、功率、进给、转速与加工范围等。巴黎展览会中展出的多轴钻床多具液压进给。其整个工作循坏如快进、工进与清除铁屑等都是自动进行。值得注意的是，多数具有单独的变速机构，这样可以适应某一组孔中不同孔径的加工需要。134自动更换主轴箱机床为了中小批量生产合理化的需要，最近几年发展了自动更换主轴箱组合机床。1自动更换主轴机床自动更换主轴机床顶部是回转式主轴箱库，挂有多个不可调主轴箱。纵横配线盘予先编好工作程序，使相应的主轴箱进入加工工位，定位紧并与动力联接，然后装有工件的工作台转动到主轴箱下面，向上移动进行加工。当变更加工对象时，只要调换悬挂的主轴箱，就能适应不同孔型与不同工序的需要。2多轴转塔机床转塔上装置多个不可调或万向联轴节主轴箱，转塔能自动转位，并对夹紧在回转工作台的工件作进给运动。通过工作台回转，可以加工工件的多个面。因为转塔不宜过大，故它的工位数一般不超过46个。且主轴箱也不宜过大。当加工对象的工序较多、尺寸较大时，就不如自动更换主轴箱机床合适，但它的结构简单。3自动更换主轴箱组合机床4它由自动线或组合机床中的标准部件组成。不可调多轴箱与动力箱按置在水平底座上，主轴箱库转动时整个装置紧固在进给系统的溜板上。主轴箱库转动与进给动作都按标准子程序工作。换主轴箱时间为几秒钟。工件夹紧于液压分度回转工作台，以便加工工件的各个面。好果回转工作台配以卸料装置，就能合流水生产自动化。在可变生产系统中采用这种装置，并配以相应的控制器可以获得完整的加工系统。4数控八轴落地钻床大型冷凝器的水冷壁管板的孔多达15000个，它与支撑板联接在一起加工。孔径为20毫米，孔深180毫米。采用具有内冷却管道的麻花钻，57巴压力的冷却液可直接进入切削区，有利于排屑。钻尖磨成90供自动定心。它比普通麻花钻耐用，且进给量大。为了缩短加工时间，以8轴数控落地加工。14镗孔专用设备趋势镗孔专用设备生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失少。而且随着我国数控技术的发展，镗孔专用设备的范围一定会愈来愈广，加工效率也会不断提高。52组合机床的总体设计21组合机床方案的制定211制定工艺方案零件加工工艺将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所以，在制定工艺方案时，必须计算分析被加工零件图，并深入现场了解零件的形状、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，以及定位，夹紧方法，工艺过程，所采用的刀具及切削用量，生产率要求，现场所采用的环境和条件等等。并收集国内外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。根据被加工零件（镗6102箱盖凸轮轴）的零件图（图21），加工5个43孔的工艺过程1加工孔的主要技术要求。加工5个43孔工件材料为HT200，HB170241HBS要求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量2万件，单班制生产2工艺分析加工该孔时，孔的位置度公差为005MM。3定位基准及夹紧点的选择加工此零件上的孔，以上表面限制三个自由度和右端面限制三个自由度，位于中间的孔通过螺杆起到了很好的夹紧作用。在保证加工精度的情况下，提高生产效率减轻工人劳动量，由于工件是大批量生产，因此在设计时就认为是人工夹紧。212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被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制造机床方案的主要依据。镗6102箱盖凸轮轴镗孔的精度要求较高，可采用镗孔组合机床。为了加工出表面粗糙度为RA16UM的孔，采取提高机床原始制造精度和工件定位基准精度并减少夹压变形等措施就可以了。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21所示62被加工零件的特点这主要指零件的材料、硬度加工部位的结构形状，工件刚度定位基准面的特点，它们对机床工艺方案制度有着重要的影响。此镗6102箱盖凸轮轴的材料是HT200、硬度HB170241、孔的直径为43MM。采用同步加工，零件的刚度足够，工件受力不大，振动，及发热变形对工件影响可以不计。一般来说，孔中心线与定位基准面平行且需由一面或几面加工的箱体宜用卧式机床，立式机床适宜加工定位基准面是水平的且被加工孔与基准面垂直的工件，而不适宜加工安装不方便或高度较大的细长工件。对大型箱体件采用单工位机床加工较适宜，而中小型零件则多采用多工位机床加工。此零件的加工特点是中心线与定位基准平面是垂直的，并且定位基准面是水平的，工件较小，其孔分布较密集，多轴箱体积较大，一次镗孔。3零件的生产批量零件的生产批量是决定采用单工位、多工位、自动线或按中小批量生产特点设计组合机床的重要因素。按设计要求生产纲领为年生产量为2万件，从工件外形及轮廓尺寸，为了减少加工时间，采用多轴头，为了减少机床台数，此工序尽量在一台机床上完成，以提高利用率。4机床使用条件7根据使用组合机床对车间布置情况、工序间的联系、技术能力和自然条件等的要求来选择适合的组合机床。22确定切削用量及选择刀具221确定工序间余量为使加工过程顺利进行并稳定的保证加工精度，必须合理地确定工序余量。生产中常用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量，以消除转、定位误差的影响。222选择切削用量确定了在组合机床上完成的工艺内容了，就可以着手选择切削用量了。因为所设计的组合机床为多轴同步加工在大多数情况下，所选切削用量，根据经验比一般通用机床单刀加工低30左右多轴主轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台，工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量（MM/MIN）应是适合有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成同转速和同的每转进给量（MM/R）与其适应。以满足直径的加需要，即2112INFFNFV式中各主轴转速（R/MIN）、各主轴进给量（MM/R）12,IFF动力滑台每分钟进给量（MM/MIN）VF由于镗6102箱盖凸轮轴镗孔的加工精度、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D43MM，进给量F018MM/R、切削速度V18M/MIN223确定切削力、切削扭矩、切削功率根据文献9的134页表620中公式计算钻孔（22）6082HBDFF（23）91T（24）VP740根据文献9的134页表620中公式计算镗孔（25）50751HBFAFPZ（26）1620X（27）507FDTP8（28）6120VFPZ式中，F、FZ切削力（N）；T切削转矩（N）；P切削功率（KW）；V切削速度（M/MIN）；F进给量（MM/R）；AP切削深度（MM）；D加工（或钻头）直径（MM）；HB布氏硬度，得HB223。由D2250，硬度大于190240HBS，选择V1018M/MIN,F02504MM/R,又D358MM,取定第一次进给V1179M/MIN,F103MM/R,则1000179/43157R/MINDVN10取V2179M/MIN,F203MM/R由以上公式可得6082HBDFF6080231432N15891T9M92DTVP743190628KW5224选择刀具结构根据加工精度、工件材料、工件条件、技术要求等进行分析，按照经济地满足加工要求的原则，合理地选择刀具。只要所选工艺方案可以采用刚性较好的镗杆，还是采用镗削方法，这是因为镗刀制造简单，刃磨方便。当被加工孔直径在40MM以上时，组合机床上多采用镗削加工，其加工精度可高达12级。直径小于40MM时，选用钻削方法，钻头选用高速钢修磨棱带及横刃钻头。镗孔选用合金镗刀头。直径大于40MM时，选用镗削方法，刀具材料为硬质合金。当加工阶梯孔时，选用阶梯杆，由于多刀加工，扭矩较大，所以要选用强度较好的刀杆材料41GR。9225被加工零件工序图A被加工零件工序图的作用和内容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、夹压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。除了设计研制合同外，它是组合机床设计的重要依据，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在被加工零件的基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括A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。B本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。C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。D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。B绘制被加工零件工序图的规定及注意事项A绘制被加工零件工序图的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；定位用定位基准符号表示，并用下标数表明消除自由度符号；夹紧用夹紧符号表示，辅助支承用支承符号表示。B绘制被加工零件工序图注意事项A本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。B对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真分析。C当本工序有特殊要求时必须注明。图21所示为被加工零件工序图。10226机床尺寸联系总图A选择动力部件A动力滑台型号的选择根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力，按文献9的62页公式NIF1多轴箱计算。式中，FI各主轴所需的向切削力，单位为N。则主轴箱5234127F多主轴箱实际上,为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于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，由文献9的91页表51，左、右、后面分别选用机械滑台HJ40A型、HJ40A型、HJ40A型，台面宽400MM，台面长800MM，滑台及滑座总高为320MM，允许最大进给力为20000N；其相应的侧底座型号分为1CC401M、1CC401M、1CC401。B动力箱型号的选择由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和，根据文献9的47页公式切削P计算切削多轴箱P式中,消耗于各主轴的切削功率的总和（KW）；切削P11多轴箱的传动效率,加工黑色金属时取0809，加工有色金属时取0708；主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。本课题中，被加工零件材料为灰铸铁，属黑色金属，又主轴数量较多、传动复杂，故取5。80右主轴箱08561270968271943PKW中则43KW中根据液压滑台的配套要求，滑台额定功率应大于电机功率的原则，查文献9的页表538得出动力箱及电动机的型号,见表21。154表21动力箱及电动机的型号动力箱型号电动机型号电动机功率KW电动机转速R/PM输出轴转速R/MIN后主轴箱1TD40IY100L821440720C配套通用部件的选择侧底座1CC401型号，其高度H560MM，宽度B600MM，长度L1350MM。B确定机床装料高度H装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离。本课题中，工件最低孔位置H27052，主轴箱最低主轴高度H114502，所选滑台与滑座总高H3320，侧底座高度H4560，夹具底座高度H5345，中间底座高度H6600，综合以上因素，该组合机床装料高度取H1005。确定夹具轮廓尺寸夹具是用于定位和夹紧工件的，所以工件轮廓尺寸和形状是确定夹具轮廓尺寸的依据，由于加工示意图中对工件和靠模杆的距离，以及导套尺寸都作了规定，掌握了12以上尺寸后，确定夹具总长尺寸A，A590MM。夹具底座高度应视夹具大小而定，既要求保证有足够的刚性，又要考虑工件的装料高度，一般夹具底座高度不小于240MM。根据具体情况，本夹具底座取高度为345MM。确定中间底座尺寸在加工示意图中，已经确定了工件端面至主轴箱在加工终了时距离L1左650MM，L2右800MM根据选定的动力部件及其配套部件的位置关系，并考虑动力头的前备量因素，通过尺寸链就可确定中间底座尺寸LL2（L1左L2右2L2L3）2（L1L2L3）其中L1动力头支承凸台尺寸。L2动力头支承凸台端面到滑座前端面加工完了时距离，由于动力头支承凸台端面到滑座端面最小尺寸和动力头向前备量组成。L3滑座前端面到床身端面距离取L585MM。确定中间底高度尺寸时，应考虑铁屑的储存及排除电气接线安排，中间底座高度一般不小于540MM。本机床确定中间底座高度为600MM。确定主轴箱轮廓尺寸主要需确定的尺寸是主轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度H1。主轴箱宽度B、高度H的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按文献9的49页公式计算BB2B113HHH1B1式中，B工件在宽度方向相距最远的两孔距离（）；B1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（）；H1最低主轴高度（）。其中，H1还与工件最低孔位置（H27052）、机床装料高度（H1005）、滑台滑座总高（H3320）、侧底座高度（H4560）等尺寸有关。对于卧式组合机床，H1要保证润滑油不致从主轴衬套处泄漏箱外，通常推荐H185140，本组合机床按文献9的50页公式H1H2H05H3H4计算，得H115052。B21233,H18648,取B1100，则求出主轴箱轮廓尺寸BB2B121233210041233HHH1B11864815052100437根据上述计算值,按主轴箱轮廓尺寸系列标准，主轴箱轮廓尺寸都预定为BH500500。143镗孔专用机床及夹具设计31夹具的初步设计方案粗镗孔专用夹具的自由度它用止口及端面定位，消去个自由度，剩下的转动自由度用一根装在尾座套筒中的削边销插入销孔中来定位，从而保证镗孔的加工余量均匀。当用螺母与螺杆及压块将活塞压紧后，再将削边销从销孔中退出，即可进行加工。32机床的初步设计根据加工工序的需要决定采用具有固定式夹具的主轴箱横向进给的卧式单工位专用机床321动力部件的选择采用通用部件。第一种动力部件是传递主运动的部件，包括动力源和主轴箱。第二种传递进给运动的部件，包括液压滑台。（1），液压滑台液压滑台由滑台，滑座，油缸三部分组成。滑台与滑座配置双矩形导轨，初选HY20A型液压滑台，导轨为“矩矩”型式。液压滑台技术性能台面宽MM行程MM进给力N油缸内径/活塞直径MM油泵流量升/分快进流量升/分最小进给量MM/分工进速度（MM/MIN）200400630050/35121240401000（2），动力源动力源是为主轴箱的刀具提供切削主运动的驱动装置它与主轴配套使用。因为对铝及其合金等轻金属进行粗镗削时，根据组合机床设计P20对传动装置的选择，应采用皮带轮传动装置，所以现决定采用皮带轮传动装置的型号为TXXXF42。15（3），主轴箱主轴箱安装在滑台上，镗刀杆上安装多个镗刀进行镗削。本设计采用自行设计的主轴箱和TX20AF42皮带轮传动装置。322确定切削用量及选择刀具查组合机床设计表311得。粗镗的镗刀的材料高速钢，切削速度V（M/MIN）在100150范围内选取，初步定为120。每转进给量F（MM/转）在0515范围内选取，但考虑到液压滑台的进给速度V（401000MM/MIN）的限制要取合适的值。F由公式N1000V/D得N1000120/2714147R/MINVFN取滑台的进给速度为1000，则FV/N1000/1414707（MM/R）FF323确定切削力，切削扭矩，切削功率切削力FC,切削扭矩M，切削功率N，刀具耐用度T的计初定镗刀装在镗杆上的几何参数为主偏角K45，前角。20，刃倾角S0，刀尖圆弧半径20（MM）,初定镗孔加工余量AP15MM（1），切削力FC981CFCAPXFCFYFCKFC98140151070751200KFC其中KFCKMFCK0FCKKFCKSFCKFC查机械制造技术P48表23，得KMFC1查表24得K0FC10KKFC10KSFC10KFC10KFCKMFCK0FCKKFCKSFCKFC11010101010116FC981CFCAPXFCFYFCKFC98140151070751200KFC9814015107075120014504N（2），切削功率PCFCVC/601034504120/600000895KW（3），快速运动速度的确定由HY20A液压滑台技术性能可知快进速度为12米/分。（4），选择刀具结构及切削扭矩镗杆直径及镗刀截面尺寸查组合机床设计P60表316得由镗孔直径D27MM，取镗杆直径22MM,镗刀截面BXB88MMXMM主轴直径D25MM由式DB4M/10017查组合机床设计P59表315得,取系B73MD/B410025/7341001375525NMM（5），电动机的选用根据上面算出的转速为14147R/MIN和功率为08952179KW。现决定选用型号为Y100L24的电动机。其额定功率为3KW，转速为1420R/MIN。33夹具设计的计算331受力计算MEWK【RTG1RZTG2】/0NMM其中WK实际所需夹紧力NR螺杆端部与工件间的当量摩擦半径MM，参见表1220螺杆端部的结构形式为点接触R01螺杆端部与工件的摩擦角（）RZ螺纹中径之半MM，初选M10，P1，查表1221得RZ4675螺纹升角（），初选M10，P1，查表1221得1572螺旋副当量摩擦角。当选用三角螺纹时，由表1222查得29500除螺旋外机构的效率，其值为085095，取090由表1224中，初选螺纹公称直径为10MM的螺栓，查得其许用夹紧力为3924N，加在螺母上的夹紧扭矩为9320NMMME4504【04675TG157950】/094847NMMM10的许用夹紧力39244504NM10的螺栓满足强度要求。332夹紧力当用扳手扳动M10螺栓上的六角螺母时，查表1225得，柄长度L120MM,作用力为45（N），而夹紧力为3550（N），远大于4504N）18用M10的螺栓，并用扳手长度L120MM的扳手的方案符合要求。34机床的液压滑台系统的具体设计工进长度的确定工进长度切入长度加工孔长度切出长度取切入长度为7MM，加工孔长度为102MM，切出长度取8MM。工进长度71028117MM快进长度，初定为283MM快退长度快进长度工进长度283117400MM滑台式后带“A”表示滑座导轨为铸铁导轨。又球墨铸铁的密度为7300KG/M3可根据滑座的外形尺寸和密度来估算其重力。估算液压滑台的重力N19840020080730010945786N估算主轴箱和动力源的重力N2982004723887300109279978N即运动部件的重力NN1N2325764N取N4000N341液压缸所受的外负载F包括三种类型F工作负载F6300NFA运动部件速度变化时的惯性负载FAGV/GXT一般取T005（S）FA400012/98/005/60163265NFF导轨摩擦阻力负载，启动时为静摩擦阻力，启动后为动摩擦阻力FFFG在本设计中取静摩擦系数为018，动摩擦系数为01FFS0184000720NFFA014000400N工作循环各阶段的外负载为启动加速FFFSFA720163265235265N工进FFFAF40063006700N快进FFFA400N快退FFFA400N19速度循环图负载循环图342拟定液压系统原理图（1），确定供油方式考虑到该机床在工作进给时负载较大，速度较低。而在快进，快退时负载较小，速度较高。从节省能量，减少发热考虑，泵源系统宜选用变量泵供油。现采用限压式变量叶片泵。（2），调速方式的选择在中小型专用机床的液压系统中，进给速度的控制一般采用节流阀或调速阀。根据镗削类专用机床的特点，决定采用限压式变量泵和调速阀组成的容积节流调速。这种调速回路具有效率高、发热少和速度刚性好的特点。（3），速度换接方式的选择本系统采用行程阀切换的速度换接回路，它的特点是可提高系统的换接平稳性。（4），最后把所选择的液压回路组合起来，即可组成图纸所示的液压系统原理图。其工作原理如下1），快进按下启动按钮，电磁铁1YA通电吸合控制油路有泵16经电磁先导阀13的左位，单向阀11，进入液动阀14的左端油腔，液动阀14左位接入系统。液动阀14右端回油经过节流器和阀13回油箱。阀14处于左位。主油路从泵16单向阀15液动阀14左位行程阀9（常态）液压缸左腔。回油路从液压缸的右腔阀14的左位单向阀3阀9液压缸的左腔。2），工进20压下行程阀9，则油路不能通过而只能通过调速阀6，此时系统的压力升高，压力的升高使顺序控制阀2打开而且也会另限量叶片泵的流量减少，直到与经过调速阀6流量相同为止。液压的有杠腔的油液则通过液动阀14，经顺序阀2和背压阀1回油路。（两侧的压力差使单向阀3关闭）3），死档铁停留滑台工进终了，滑台体前端顶上固定在滑座体上的死档铁，滑台不能前进，而而油路系统还在供油，迫使油缸大腔油压升高，压力继电器5发出信号，使2YA通电，1YA断电，实现滑台快退。压力继电器7延时的过程就是滑台在死挡铁停留的时间。4），滑台快退及原位停止2YA的通电使阀14接入系统，进油路有泵16阀15液动阀14右路液压缸右腔。回油液压缸的左腔单向阀7阀14右位回油缸。由于此时空载，系统的压力很低，泵输出的流量最大，滑台快退。当滑台快退到原位时，档块压下原位的行程开关，使电磁铁都断电，阀13和14都处于中位，滑台停止运动。泵通过阀14的中位卸荷。343液压系统的计算和选择液压元件（1），液压缸主要尺寸的确定1），工作压力P的确定工作压力P可根据负载大小及机器的类型来初步确定，现参阅液压系统设计简明手册P10表21取液压缸工作压力为4MPA。2），计算液压缸内径D和活塞杠直径D按HY20A液压滑台的参数定D/D为50/35按最低工作速度验算液压缸的最小稳定速度由式AQMIN/VMIN式中A为液压缸节流腔的有效工作面积，QMIN是由产品样本查得GE系列调速阀AQF3E10B的最小稳定流量为50ML/MIN，VMIN4CM/MINAQMIN/VMIN50/4125CM2由于调速阀是安装在油路上的，故液压缸节流腔有效工作面积应选液压缸无杠腔的实际面积。即A（/4）D2（/4）52211963CM21963125液压缸能选到所需流速。3）计算在各工作阶段液压缸所需的流量Q快进（/4）D2V快进（/4）35X102212115L/MINQ工进（/4）D2V工进（/4）5102212L/MINQ快退（/4）D2D2V快退（/4）0052003521212L/MIN（2），确定液压泵的流量、压力和选择泵的规格1），泵的工作压力的确定PPP1P式中PP液压泵的最大工作压力P1执行元件最大工作压力P进油管路中的压力损失，初算时简单系统可取0205（MPA），复杂系统取0515（MPA）。本设计中取05（MPA）。PPP1P40545（MPA）上述计算所得的PP是系统的静态压力，考虑到系统有各种工况的过渡阶段出现的动态压力往往超过静态压力。另外考虑到一定的压力储备量，并确保泵的寿命，因此选泵的额定压力PN应满足PN（12516）PP。本设计中PN125PP5625（MPA）2），泵的流量的确定由HY20A液压滑台的技术性能参数可知油泵的流量为QP12（L/MIN）3），选择液压泵的规格根据以上算得的PP和QP，再查阅液压系统设计简明手册P81，现选用YBX16限压式变量叶片泵，该泵的基本参数为每转排量Q016M（L/R），泵的额定压力PN63（MPA），电动机转速NH1450（R/MIN），容积效率V085，总效率074），与液压泵匹配的电动机的选定22首先分别算出快进与工进两种不同工况时的功率，取两者较大值为选择电动机规格的依据，由于在慢进时泵输出的流量减少，泵的效率急剧降低，一般当流量在021L/MIN范围内，可取003014。同时还应该注意到，为了使所选择的电动机在经过泵的流量特性曲线最大功率点时不致停转，需进行验算，即PBQP/2PN式中PN所选电动机额定功率PB限压式变量泵的限定压力QP压力为PB时，泵的输出流量首先计算快进时的功率，快进时的外负载为400N，进油路的压力损失定为03（MPA），由式PPP1P得PP400/（/4）00352）10603040MPA快进时所需电动机的功率为PPPQP/040115/60/07011KW工进时所需电动机功率为PPPQP/452/60/07022KW查阅电动机产品样本，选用Y90S4型电动机，其具体参数为满载时功率KW电流（A）转速（R/MIN）效率（）功率因数（COS）额定电流额定转矩11271400790786522根据产品样本可查得YBX16的流量压力特性曲线。再由已知的快进时的流量为115（L/MIN），工进时的流量为2（L/MIN），压力为45MPA,作出泵的实际工作时的流量压力特性曲线，查得该曲线拐点处的流量为24（L/MIN），压力为29MPA，该工作点处对应的功率为P2924/60/07166KW21122KW23所选的电动机在拐点处能正常工作。（3），液压阀的选择本设计均用GE系列阀，根据拟定的液压系统图。按通过各元件的最大流量来选择液压元件的规格。1背压阀2液控顺序阀37111215单向阀AF3EA10B4，10节流阀5压力继电器DP163B6调速阀AQF3E10B9行程阀13，电磁先导阀14，液动换向阀16，液压泵YBX1617，滤油器XUB32X100（4），确定管道尺寸油管内径尺寸可参照选用的液压元件的接口尺寸而定。（5），液压油箱容积的确定本设计为中压系统。液压油箱有效容量按泵的流量的57倍来确定。现选用容量为160L的油箱。244主轴箱设计41专用主轴箱设计合机床及自动线上，当采用标准结构的主轴箱不能满足加工工艺的要求（如大直径深孔加工、平面加工等），或者难以保证精度时，就应设计专用主轴箱和专用头。要想按计算来设计专用主轴箱箱体，这几乎是不可能的。应充分参考调查的实例进行设计。对受力大的地方要适当加大刚性；对受力小的地方应酌情减薄壁厚。设计时应考虑使主轴上受的力尽快的通过轴承传到箱体上。这就要求组成前支承的受径向和轴向载荷的轴承，尽量设置在靠近主轴的前端。为了缩短前轴承至镗刀（加工部位）的距离，刚性主轴箱可以不用前盖。42传动系统的设计421电动机的选择电动机类型和结构形式可以根据电源（直流或交流）、工作条件（温度、环境、空间尺寸等）和载荷特点（性质、大小、启动性能和过载情况）来选择。一般情况下应选用交流电动机。Y系列电动机为80年代的更新换代产品，具有高效、节能、振动小、噪声小和运行安全可靠的特点，安装尺寸和功率等级符合IEC国际标准，适合于无特殊要求的各种机械设备。电动机容量的选择须根据工作机容量的需要来确定。如所选电动机的容量过大，必然会增加成本，造成浪费；相反容量过小，则不能保证工作机的正常工作，或使电动机长期过载，发热量大而过早损坏。422电动机功率的选择N动（千瓦）（31）进切N进为082千瓦，09N动40千瓦动力箱的选择表31动力箱型号型号型式电动机型号电动机的功率电动机的转速RMIN1输出轴转速RMIN1251TD40IY100L821440720423传动系统总传动比的确定及各级分传动比的分配电动机选定之后，根据电动机满载转速及工作机转速，就可计算出传动系统MNWN的总传动比为32工作机转速满载转速总WI由传动方案可知，传动系统的总传动比等于各级分传动比之积。即33NIII21总式中，为各级传动副的传动比。1I2NI34从主主从ZI由式（34）得062381I651402IMIN7RMINR由式（33）得39651021II总合理地分配各级传动比，在传动系统总体设计中是很重要的，它将直接影响到传动装置的外廓尺寸、质量、润滑条件、成本的高低、传动零件的圆周速度大小及精度等级的高低。要同时满足各方面的要求是不现实的，也是非常困难的，应根据具体设计要求，进行分析比较，首先满足主要要求，尽量兼顾其他要求。在合理分配传动比时应注意以下几点。（A）各级传动比都应在常用的合理范围内，以符合各种传动形式的工作特点，能在最佳状态下运转，并使结构紧凑、工艺合理。（B）应使传动装置结构尺寸较小，质量较轻。（C）应使各传动件尺寸协调，结构匀称合理，避免相互干扰碰撞。43齿轮的设计及参数的确定齿轮传动是机械传动中最重要、应用最广泛的一种传动。其主要优点是传动效率高，工作可靠，寿命长，传动比准确，结构紧凑。其主要缺点是制造精度要求高，制造费用大，精度低时振动和噪声大，不宜用于轴间距离较大的传动。26431齿轮的设计我们就以轴1和轴2啮合的一对齿轮为例。A齿轮的材料，精度和齿数的选择因传递功率不大，转速不高，材料按表71选取，都采用45钢，锻造毛坯，大齿轮正火处理，小齿轮调质，均用软齿面。齿轮精度用8级，轮齿表面粗糙度为RA16。软齿面闭式传动，失效形式为点蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取Z33则与其啮合的齿数Z啮合68023IB设计计算A设计准则按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。B按齿面接触疲劳强度设计351231DHETKTZD36MNNPT530670459059661由图76选取材料的接触疲劳极限应力为MAH8LIM1MPAHLIM2由图77选取材料的弯曲疲劳极限应力为PF230LI1F30LI2应力循环次数NN160N1AT607201163008166109则N2N1/U166X109/206124109由图78查得接触疲劳寿命系数ZN11,ZN21由图79查得弯曲疲劳寿命系数YN11,YN21由表72查得接触疲劳安全系数SHMIN1，弯曲疲劳安全系数SFMIN14,又YST20试选KT13求许用接触应力和许用弯曲应力MPAZSNH58011MINL112737MPAZSNH58012MINL2238YNFST3241INL1139MPASNFST302MINL22310将有关值代入式（35）得3121DTHETTKZDM3206215358094807MM则311SNDVT/8116074216MSZ/59/038查图710得KV109由表73查得KA125由表74查得K105；取K1，则31243105129KVAH修正MDT697483131