发动机支架立式单面组合钻床设计【含8张CAD图纸】

摘要本次设计的题目是发动机支架立式单面组合钻床设计，是在发动机支架上加工4个深6MM，尺寸要求17的孔。本次设计分为总体设计和主轴箱设计两个部分。首先，对机床进行总体结构的设计，需要确定切削用量、计算切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度,然后以此确定主轴、外伸尺寸等,绘制“三图一卡”，即被加工零件工序图、加工示意图、机床尺寸联系总图，以及生产率计算卡。其次，对主轴箱进行设计，绘制设计原始依据图，确定主轴箱及各个通用部件的选用，计算各齿轮的传动比和主轴的坐标位置。最后，根据分析的结果，对齿轮和轴的强度和刚度进行校核。本专用机床能满足加工要求，保证加工精度，机床运转平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整、操作，减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率。关键词组合机床；钻孔；主轴箱；传动设计IABSTRACTTHEDESIGNTOPICISENGINEBRACKETOFVERTICALSINGLECOMBINATIONDRILLINGMACHINEDESIGNAIMEDATTHEENGINESUPPORTPROCESSING4MEETTHESIZEREQUIREMENTSOFTHE17AND6MMDEEPHOLETHEDESIGNISDIVIDEDINTOTWOPARTSOVERALLDESIGNANDTHEHEADSTOCKDESIGNFIRSTLY,THEOVERALLSTRUCTUREOFTHEMACHINETOOLSDESIGN,NEEDTODETERMINETHECUTTINGPARAMETERS,CALCULATIONOFCUTTINGFORCE,CUTTINGTORQUE,CUTTINGPOWERANDTOOLLIFE,ANDTHUSDETERMINETHEMAINSHAFT,EXTENDEDSIZE,ETCRENDERINGTHE“THREEPLANSFORACARD“,THATIS,PROCESSMAPPARTSTOBEPROCESSED,PROCESSINGDIAGRAM,MACHINESIZESCONTACTGENERALPLAN,ANDTHEPRODUCTIVITYCALCULATIONCARDSECONDLY,THEDESIGNOFTHESPINDLEBOX,DRAWINGTHEORIGINALDESIGNBASIS,FORTHEIDENTIFICATIONOFVARIOUSCOMMONSPINDLEBOXANDTHESELECTIONOFCOMPONENTS,TOCALCULATETHETRANSMISSIONGEARRATIOSANDTHEPRINCIPALAXISCOORDINATESFINALLY,THERESULTSOFTHEANALYSIS,THEGEARANDSHAFTTOCHECKTHESTRENGTHANDSTIFFNESSTHISSPECIALMACHINECANMEETTHEPROCESSINGREQUIREMENTSTOENSURETHEMACHININGACCURACY,TOOLSMOOTHOPERATION,RELIABLE,SIMPLE,EASYHANDLING,EASYMAINTENANCEANDADJUSTMENTOPERATIONSIMPLE,REDUCINGLABORINTENSITYANDIMPROVELABORPRODUCTIVITYKEYWORDSSPECIALPURPOSEMACHINEDRILLINGSPINDLEBOXTRANSMISSIONDESIGNII目录摘要IABSTRACTII第1章绪论111组合机床综述112组合机床总体设计2121被加工零件的特点3122工艺路线的确立3123机床配置型式的选择4第2章组合机床的结构设计与计算521切削扭矩及切削功率的计算522组合机床总体设计6221被加工零件工序图6222加工示意图8223机床联系尺寸总图13224机床生产率计算卡1523确定主轴箱轮廓尺寸1724通用部件的选择18第3章组合机床主轴箱设计2031绘制主轴箱设计原始依据图2032主轴、齿轮的确定及动力计算2133主轴箱传动系统的设计与计算22331驱动轴、主轴的坐标计算22332拟订主轴箱传动路线22333确定传动轴位置和齿轮齿数2234多轴箱坐标计算、绘制坐标检查图24III341选择加工基准坐标系XOY，计算主轴、驱动轴坐标24342计算传动轴的坐标24343绘制坐标检查图2435齿轮强度校核24351校核齿根弯曲疲劳强度25352校核接触疲劳强度2636传动轴直径的确定和轴的强度校核27361轴的直径的确定27362轴的强度校核2737主轴箱体及其附件的选择设计31371主轴箱的选择设计32372主轴箱上的附件设计32结论33致谢34参考文献35IVCONTENTSABSTRACTIITHE1CHAPTEROFINTRODUCTION111COMBINATIONMACHINEREVIEWS112MODULARMACHINETOOLDESIGN2121THECHARACTERISTICSOFPROCESSEDPARTS3122PROCESSROUTEISESTABLISHED3123MACHINECONFIGURATIONTYPESELECTION4THE2CHAPTEROFSTRUCTUREDESIGNANDCALCULATIONOFCOMBINEDMACHINETOOL521CUTTINGTORQUEANDCUTTINGPOWERCALCULATION522MODULARMACHINETOOLDESIGN6221PROCESSEDTHECOMPONENTSWORKINGPROCEDURECHART6222THEPROCESSINGSCHEMATICDRAWING8223THEENGINEBEDRELATIONDIMENSIONALLAYOUT13224MACHINEPRODUCTIVITYCALCULATIONCARD1523DETERMININGTHESPINDLEBOXOUTLINESIZE1724THECHOICEOFGENERICCOMPONENTS18THE3CHAPTERCOMBINEDMACHINETOOLHEADSTOCKDESIGN2031DRAWSPINDLEBOXBASEDONTHEORIGINALDESIGNPLANS2032MAINSHAFT,GEARDETERMINATIONANDPOWERCALCULATION2133SPINDLEBOXDRIVESYSTEMDESIGNANDCALCULATION22331DRIVESHAFT,SPINDLECOORDINATECALCULATION22332ELABORATIONOFSPINDLEBOXTRANSMISSIONLINE22333TODETERMINETHELOCATIONANDTEETHOFGEARTRANSMISSIONSHAFT2234MULTIPLESPINDLECOORDINATECALCULATION,DRAWINGCOORDINATETESTCHART24V341SELECTIONOFMACHININGDATUMCOORDINATESYSTEMXOY,MAINSHAFT,DRIVESHAFTCOORDINATESCALCULATION24342CALCULATIONOFTRANSMISSIONAXISOFCOORDINATES24343THEDRAWINGCOORDINATETESTCHART2435GEARSTRENGTH24351CHECKTHETOOTHROOTBENDINGFATIGUESTRENGTH25352CHECKTHECONTACTFATIGUESTRENGTH2636DRIVESHAFTDIAMETERISDETERMINEDANDTHEAXISOFSTRENGTHCHECKING27361SHAFTDIAMETERDETERMINATION27362THEAXISOFSTRENGTHCHECKING2737SPINDLEBOXANDACCESSORIESSELECTIONDESIGN31371THESELECTIONANDDESIGNOFSPINDLEBOX32372SPINDLEBOXATTACHMENTMATERIALDESIGN32CONCLUSION33THANKS34REFERENCE350第1章绪论11组合机床综述近年来，组合机床装备向着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成套性的方向发展。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。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。1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资料；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。本次毕业设计是钻发动机支架孔专机总体及主轴箱设计。在设计前认真研究被加工零件的图样，分析其尺寸、形状、材料、硬度、重量、加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求等内容，为设计提供大量的数据，作好充分的、全面的技术准备。因为工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此，在确定工艺方案制定合理之前，通过毕业实习深入现场了解了被加工零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求，根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合组合机床常用的工艺方法、充分1考虑各种因素，并经技术经济分析后拟订出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。根据工件的结构特点、工艺要求、生产率要求、工艺方案等，确定本设计的配置型式为立式专用机床，并采用工序集中进行加工。确定机床总体布局和影响技术性能的主要部件的结构型式。在选定了工艺方案并确定了机床配置型式、结构方案的基础上，进行机床总体方案设计。其内容包括被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。主轴箱设计的方法是绘制主轴箱设计的原始依据图；确定主轴的结构、轴颈及齿轮模数；拟订传动系统；计算主轴、传动轴坐标，绘制坐标检查图；绘制多轴箱总图，零件图及编制组件明细表。在此次的设计中采用“三面”定位，液压夹紧，提高了生产效率，降低了劳动强度，同时在设计中采用了大量的通用零部件，降低了产品的成本。12组合机床总体设计组合机床的总体设计要注重工件及其加工的工艺分析，制订出合理的工艺方案，才能设计出合理的专用机床。根据指定的加工要求，提出若干个工艺方案，选择最优的。工艺方案的确定决定了专用机床的结构、性能、运动、传动、布局等一系列问题。所以，工艺方案设计是专用机床的重要环节。组合机床的设计结构一般可分为卧式（图11）和立式（图12）两种。2图11卧式组合机床结构图12立式组合机床结构121被加工零件的特点本次设计的组合机床的被加工对象是发动机支架，材料是HT200，硬度是HB160210。122工艺路线的确立本工序加工的内容是加工路线中的第一道工序。孔的孔径为17MM，表面粗糙度为RA125M。为了保证其精度要求，将有精度要求的四个孔安排在同一台专机上进行。3123机床配置型式的选择机床的配置型式有立式和卧式两种。立式机床的优点是占地面积小，自由度大，操作方便，其缺点是机床重心高，振动大。卧式机床的优点是加工和装配工艺性好，振动小，运动平稳，机床重心较低，精度高，安装方便，其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。机床的配置型式在很大程度上取决于被加工零件的大小、形状及加工部位等因素。卧式机床多用于加工孔中心线与定位基准面平行的情况，而立式机床则适用于加工定位基面是水平的，而加工的孔与基面相垂直的工件。通过以上的比较，选用立式机床。43612716MDVMKT第2章组合机床的结构设计与计算21切削扭矩及切削功率的计算根据参考文献1，关于切削用量的确定按表27推荐数值选取。本设计中加工直径D17MM，确定切削速度V18M/MIN，进给量S021MM/R。043根据已选定的切削用量（主要指切削速度及进给量），确定进给力，作为选择动力滑台及设计夹具的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴；确定切削功率，用作选择主传动电机（一般指动力箱电机）功率；确定刀具耐用度，用以验证所选用的刀具是否合理。切削扭矩217082MS651DKM式中修正系数，取102；MK刀具直径，；DS刀具进给量，MM/R；抗拉强度，。2KG/则2365KGMM7082550刀具耐用度验算22式中V切削速度，M/MIN。将V18M/MIN，S021MM/R，D17代入公式（22）得IN97T切削功率计算23KW1236MVDKPM5所以切削功率为CP48KW12422组合机床总体设计组合机床总体设计，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、机床联系尺寸图等。221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在线完成的工艺内容、加工部位的尺寸及精度、技术要求、加工用定位基准、夹紧部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前毛坯情况的图纸。它是在原有零件图基础上，以突出本机床或自动线加工内容，加上必要的说明绘制的。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。1被加工零件工序图应包括以下内容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。2本工序所选用的定位基准、夹紧部位及夹紧方向，以便据此进行夹具的支承、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、几何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。2编制零件加工工序图的注意事项1加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。62对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真分析，保证加工能正常进行。3当本工序有特殊要求必须注明。该加工孔的直径为17MM，表面粗糙度为125，孔深为6MM。以三M面定位消除工件的六个自由度，具体的定位方法是左端面由支承钉定位，后面由支承板定位，而底面则由专用垫块完成定位。支承钉和支承板装配前要配磨，以保证工件的定位精度。如图21中要求被加工部分用粗实线表示，其余用细实线表示。图21即为发动机支架的加工工序图，材料为45号钢。图21发动机支架加工工序图7222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、气压系统以及选择动力部件、绘制机床总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须的重要技术需求。加工示意图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；接杆、浮动卡头、导向装置；刀具、导套间的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式及配合尺寸等。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、加工表面画粗实线；必须使工件和加工方位与机床布局相吻合，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，以便检查相应主轴、刀具、辅助、导向等是否相互干涉。主轴应从多轴箱端面画起，刀具画加工终了位置。1刀具的选择选择刀具应考虑工件的材质、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率等要求选择刀具的原则1只要条件允许，为使工作可靠，结构简单、刃磨容易，应尽量选择标准刀具和简单刀具。2为使工序集中或保证加工精度，可采用先后加工或同时加工两个或两个以上表面的复合刀具。3选择刀具结构时，还须认真分析被加工零件材料特点。因为孔的直径是17MM，根据参考文献2，所以选用GB143985的锥柄麻花钻。刀具选择第一系列，D17MM。莫氏圆锥号选择2号。82切削用量的选择根据参考文献1，关于切削用量的确定按表27推荐数值选取。本设计中加工直径D17MM，确定切削速度V18M/MIN，进给量S021MM/R。3导向结构的选择组合机床加工孔时，除用刚性主轴加工的方案外，加工孔的尺寸和位置精度都是依靠夹具导向来保证的。如何正确的选择导向结构，确定导向的参数和精度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时要解决的问题。1正确的选择导向类型在加工小孔时，如钻孔其导向部分直径较小，旋转线速度一般不小于20M/MIN，通常使用固定式导向，刀具或刀杆在导套内既转动又移动，这种导向方法精度较好，但容易磨损，不利于持久保持精度。2正确的选择导向的形式和结构必须根据导向的选择速度、加工精度、刀具工作条件等具体情况，选择导向的形式和结构。根据零件的结构，查阅参考文献3，选择导向长度为45MM的长型快换钻套。钻套配合的选择，查阅参考文献4附表4D用G6，D用F7/N6，D1用H7/N6。图22即为本设计所选用的导套。3确定导向的数量导向数量应根据工件形状、内部结构、刀具刚性、加工精度及具体加工情况而定。本设计中钻连杆体孔较小且深度不大，所以选用一个导向。4选择导向的参数导向的参数要根据导向的形式、工件形状和加工精度要求及刀具的刚性来决定。根据参考文献1（机械部分）表34选出导向长度和导向至工件端面的距离，公差配合等，导向长度45MM，导套到工件端面的距离20MM。其1L2L它具体的数值间加工示意图。9图22导套4确定主轴类型、尺寸、外伸长度主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的联结结构进行确定。主轴轴颈及轴端尺寸主要取决于进给抗力和主轴刀具系统结构。主轴轴颈尺寸规格应依据选定的切削用量计算出切削转矩T。查参考文献4表34和表35初定主轴直径D，并考虑便于生产管理，适量简化规格。综合考虑加工精度和具体工作条件，按参考文献表36和表41选定主轴外伸长度L、外径D和内径D1及配套的刀具接杆的莫氏锥度号。具体如下查参考文献1表510，可取主轴直径D35MM由参考文献4表34和表41查得外伸长度L100MM外径D50MM内径D36MM10接杆莫氏锥度号25动力部件工作循环及行程的确定动力头工作循环一般包括快速引进、工作进给和快速退回等动作。根据具体的加工要求，考虑到工艺方案，确定快进为100MM，工进为24MM，快退为124MM。1工作进给长度的确定IL工作进给长度如图23所示，它应等于加工部位长度L与刀具的切入长I度和切出长度之和，即1L2L24I12式中刀具的切入长度，MM；1刀具的切出长度，MM。2切入长度一般取510MM，本设计8MM。1切出长度查文献4表37（38）MM注D为钻头直径）252L1D取10MM2L则861024MMI2快速进给长度的确定快速进给量是指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长度按具体情况确定。本设计快速进给长度L100MM。3快速退回长度的确定快速退回的长度等于快进给和工作进给长度之和。一般在固定式夹具钻、扩孔的机床上，动力部件快速退回的行程只要把所有刀具都退至导套内，不影响工件装卸即可。11L10024124MM26停I图23刀具4动力部件总行程的确定动力部件的总行程除了满足工作循环向前和向后所需要的行程外，还要考虑因刀具磨损或补偿制造，安装误差，动力部件能够向前调节的距离（即前备量）和刀具装卸以及刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴中取出时，动力部件需后退的距离（刀具退离夹具导套外端面的距离应大于接杆插入主轴孔内或刀具插入接杆孔内的长度，即后备量）。因此，动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。6选择接杆除刚性主轴外，组合机床主轴与刀具件常用接杆连接（称刚性连接），在钻、绞、锪孔及倒角等加工小孔时通常用接杆。因为主轴箱各主轴的外伸长度都为定值，为保证主轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，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。为了使工件端面至主轴箱端面为最小距离，首先应按加工部位在外壁、加12工孔深最浅孔径又最大的主轴选定接杆（通常先按最小长度选取），由此选用其它接杆。接杆已标准化，通用标准接杆号可根据刀具尾部结构（莫氏号）和主轴头部内孔直径D1，按参考文献4表81、表82选取B型。7标注联系尺寸首先从同一主轴箱上所有刀具中找出影响联系尺寸的关键刀具，使其接杆最短，以获得加工终了时主轴箱前端面到工件端面之间所需要的最短距离。本设计中由于主轴较少且结构相同，故只需考虑最短接杆即可。并据此确定全部刀具、接杆、导向托架及工件之间的联系尺寸。主轴端部须标注外径和孔径（D/D），外伸长度L；刀具结构尺寸须标注直径和长度；导向结构尺寸应标注直径、长度、配合；工件至夹具之间的尺寸须标注，工件离导套端面的距离；还须标注托架与家具之间的尺寸，工件本身以及加工部位的尺寸和精度等。主轴箱端面到工件端面之间的距离是加工示意图上最重要的联系尺寸。为使所设计的机床结构紧凑，应尽量缩小这一距离。这一距离取决于两方面一是主轴箱上刀具、接杆、主轴等结构和相互联系所需的最小尺寸；二是机床总布局所要求的联系尺寸，这两方面是相互制约的。8其它需注意的问题1加工示意图应与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，尤其是从多轴箱端面至刀尖的轴向尺寸链应齐全，以便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。如被加工零件的名称、图号、材料、硬度、加工余量、毛坯要求、是否加冷却液及其它特殊的工艺要求。223机床联系尺寸总图131机床联系尺寸总图的作用与内容机床尺寸联系图是决定各部件的轮廓尺寸及相互间联系关系的，是开展各专用部件设计和确定机床最大占地面积的指导图纸。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能满足预期的性能要求，又能做到配置上均匀合理，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目的。2绘制机床联系尺寸总图之前应确定的主要内容机床尺寸联系图是在被加工零件工序图与加工示意图绘制之后，根据初步选定的主要通用部件动力部件及配套的滑座、床身和立柱等，以及确定的专用部件结构原理而绘制的。1机床装料高度的确定装料高度是指工件定位基面与地面的垂直距离。确定机床装料高度，要考虑工人操作的方便性。我国过去设计组合机床一般取装料高度为H850MM，新颁国家标准装料高度1060MM，实际设计时常在8501060MM之间选取。我们选取为927MM。2夹具轮廓尺寸的确定夹具是用于定位和夹紧工件的，所以工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具轮廓尺寸的依据。对于本设计夹具体的轮廓尺寸为360MM、300MM、217MM。夹具体底座高度的确定应根据夹具大小而定，既要保证足够的刚性，又要考虑工件的装料高度。3机床中间底座的尺寸的确定在确定中间底座高度的尺寸时，在长宽方向应满足夹具的安装要求。应注意机床的刚性要求；应考虑铁削的储存及排除，以及冷却液的储存。当装料高度取850MM时，床身和中间底座之间的结合面的高度，无论哪一型号的床身都是统一的，定位540MM，所以中间底座大于540MM。4主轴箱轮廓尺寸的确定14标准主轴箱的厚度由主轴箱体、前盖和后盖三层尺寸组成。根据参考文献1机械部分P143，主轴箱厚为180MM，机床为立式，前盖厚为70MM，后盖采用90MM，因此，主轴箱总厚度为340MM，主轴箱的高度和宽度都是400MM。5滑台的选择动力滑台是由滑座、滑鞍和驱动装置等组成、实现直线进给运动的动力部件。按驱动和控制方式的不同，滑台分为液压滑台、机械滑台和数控滑台。滑台的选择应根据工件的外轮廓尺寸和进给抗力，工作循环来确定。由参考文献6可查的用1HY40型的液压滑台，行程为400MM，最大37P进给抗力为20000N，快速移动速度为8M/MIN。6其它的配套部件的选择由参考文献6可查的1HY40型滑台立式配置时的其它部件为95立柱其型号为1CL40立柱侧底座其型号为1CD401224机床生产率计算卡根据加工示意图中的工作行程长度、切削用量、动力部件的快进及工进速度等，就可以计算机床的生产率并绘制生产率计算卡，用以反映机床达的加工过程，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理想生产率QQA/K件/小时（27）式中A年生产纲领，件；K全年工时总数，小时。本设计中A80000件，K2350小时则QA/K3404件/小时15表21即为所加工零件的生产率计算卡。表21生产率计算卡图号毛坯种类铸件名称发动机支架毛坯质量被加工零件材料45硬度工序名称钻孔工序号序号12345备注工步名称装卸零件滑台快进道具工进滑台快退停留被加工零件1加工直径（MM）17加工长度（MM）工作行程（MM）10024124切削速度（MMIN）118每分钟转速（RMIN）进给量（MMR）1021进给速度（MMMIN）714机加工时间034辅助时间1001250015501工时共计装卸工件时间取决于操作者熟练程度，本机床计算时取1MIN总计1468单件工时1468机床生产率4087机床负荷率832实际生产率LQ机床实际生产率（件/小时）指所设计的机床每小时实际可生产的零件数量60/28L单T式中生产一个零件所需时间，单TMIN；可按29式计算1629停停停停停停停停T/FKF2F1VLTVLT式中分别为刀具第I、第II工作进给长度，MM；21L、分别为刀具第I、第II工作进给量，MM/MIN；FV当锪端面时，滑台在死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终停T了时无进给状态下旋转510转所需的时间，MIN；分别为动力部件快进、快退行程长度，MM；快退快进、动力部件快速行程速度；液压动力部件取310MIN；FK直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取01MIN；移T装卸工件装、卸时间，一般取05MIN。60/14684087件/小时LQ3机床负荷率停当Q时，Q/3404/40083210LQ停L4生产率计算卡，应注意以下几个问题1在时间的选择上，应考虑同时加工的工序应以时间最长的作为工进时间。2在某方向多轴加工时，也是选择工进时间最长的作为此方向的工进时间。23确定主轴箱轮廓尺寸主要需确定的尺寸是主轴箱的宽度和高度及最低主轴高度。主轴BH1H箱宽度、高度的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按211、BH212式21112B212H式中工件在宽度方向相距最远的两孔距离，MM；B最边缘主轴中心距箱外壁的距离，MM；117工件在高度方向相距最远的两孔距离，MM；H最低主轴高度，MM。1其中，与工件最低孔位置（MM）、机床装料高度231H（MM）、滑台滑座总高（MM）、侧底座高度（MM）、0H04560H滑座与侧底座之间的调整垫高度（MM）等尺寸有关。对于立式组合机75床，要保证润滑油不致从主轴衬套处泄漏箱外，通常推荐。1H181本机床按式213047321HHH计算得MM，H73MM，取B1100MM，求出主轴箱轮廓尺寸145MMBMM58471L根据上述计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，确定主轴箱轮廓尺寸为500MM500MMH24通用部件的选择由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和，根据参考文献4切削P有214P切削多轴箱式中消耗于各主轴的切削功率的总和，KW；切削P多轴箱的传动效率，加工黑色金属时取0809，加工有色金属0708；主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。本设计中，被加工零件材料为灰铸铁，属黑色金属，有主轴数量较少、传动简单，故取。90单个钻孔功率KW21P18则KW542091停P根据机械滑台的配套要求，滑台额定功率应大于电机功率的原则，查文献2114115页的表538、表539得出动力箱及电动机的型号如表22所示表22动力箱及电动机型号表动力箱型号电动机型号电动机功率KW）电动机转速（R/MIN）输出轴转速R/MIN）主轴箱1TD50Y132M65596048019第3章组合机床主轴箱设计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个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、扩、较、镗等加工工序。目前多轴箱设计有一般设计法和电子计算机辅助设计法两种。电子计算机设计多轴箱，由人工输入原始数据，按事先编制好的程序，通过人机交互方式，可迅速、准确地设计传动系统，绘制多轴箱总图、零件图和箱体补充加工图，打印出轴孔坐标及组件明细表。一般设计法的顺序是绘制多轴箱设计原始依据图；确定主轴结构、轴颈及模数；拟订传动系统；计算主轴、传动轴，绘制坐标检查图；绘制多轴箱总图，零件图及编制组件明细表。在此用一般设计方法设计多轴箱。本组合机床主轴箱应满足加工要求，保证加工精度，机床运行平稳，工作可靠，结构简单，装卸方便，便于维修、调整。操作应尽量简便，减轻工作人员的劳动强度，提高劳动生产率。31绘制主轴箱设计原始依据图主轴箱的设计原始依据图是根据“三图一卡”整理编绘出来的，其内容包括主轴箱设计的原始要求和已知条件。在编制此图时从“三图一卡”中已知1主轴箱轮廓尺寸500500；2工件轮廓尺寸及各孔的位置尺寸；3工件和主轴箱相对位置尺寸。根据以上依据编制出的主轴箱设计原始依据图如图31所示20图31组合机床设计原始依据图32主轴、齿轮的确定及动力计算主轴结构型式和直径主要取决于工艺方法、刀具主轴联接结构、刀具的进给抗力和切削转矩。如钻孔是常采用滚珠轴承主轴；扩、镗、铰孔等工序常采用滚锥轴承主轴；主轴间距较小时常选用滚针轴承主轴。因本主轴箱的主轴都是用来攻螺纹，采用滚锥轴承主轴。主轴直径在绘制“三图一卡”时都已经确定好。齿轮模数M一般采用模拟法确定，多轴箱中齿轮常用的模数有2、25、3、35、4等几种。根据经验采用模拟法从通用系列中选取各齿轮模数。为便于生产同一多轴箱中的模数规格最好不要多于两种。此多轴箱中齿轮21的模数取3。33主轴箱传动系统的设计与计算331驱动轴、主轴的坐标计算根据主轴箱设计原始依据表31，驱动轴、主轴的坐标尺寸。如表31所示表31驱动轴、主轴坐标值坐标主轴2主轴3主轴4主轴5主轴1XY15852191585146219219219146225100332拟订主轴箱传动路线在设计传动系统时，要尽可能用较少的传动件，使数量较多的主轴获得预定的转速和转向，因此在设计时单一的计算或作图的方法是难以达到要求的，现在一般采用“计算、作图和试凑”相结合的办法来设计。根据需加工孔的位置情况设计主轴箱的传动路线叙述如下在实际设定传动路线的过程中，为了保证每跟主轴的转动方向一致，只能在主轴之间选用一个传动轴或三个转动轴进行传动。同时，由于所有的主轴转速是N337R/MIN，0号轴的转速为480R/MIN，在传到1号轴时其转速为267R/MIN，从0号轴传出到轴2、轴3、轴4和轴5时，转速为340R/MIN，传动方向最后一致，就不需再调整轴的转向。333确定传动轴位置和齿轮齿数本主轴箱内传动系统的设计是按“计算、作图和试凑”的一般方法来确定齿轮齿数、中间传动轴的位置和转速，在设计过程中通过反复试凑及画图，才22最后确定了齿轮的齿数和中间轴的位置。1各主轴及驱动轴转速求驱动轴到各主轴之间的传动比主轴R/MIN34052N驱动轴480R/MIN各主轴的总传动比18520/I2传动轴位置、各轴之间的传动比、及啮合齿轮齿数的确定1确定传动轴的位置及其与驱动轴0，主轴间的齿轮副齿数取第一次的减速传动比，取1号轴齿数为43（排在第排），。7I从1号轴到2号主轴再进行一次升速，取1号轴上的另一小齿轮的齿数为28，模数为3，取传动比为0786，2号主轴的齿轮齿数为，820762Z取齿轮齿数为22（排在第排）。验算各轴的转速MIN/R6743INR/801026752则转速相对损失为18931相对损失在5以内，符合误差设计要求。2确定手柄轴与主轴1间的齿轮副齿数。参考文献1取，Z1728，M3；（设齿轮在第排）。3叶片泵的设置由于叶片泵使用可靠，所以该主轴箱决定采用叶片泵进行润滑。油泵打出的油经分油器分向各个需润滑的部位，主轴箱体前后壁之间的齿轮用油盘润滑，箱体和后盖以及前盖的齿轮用油管润滑。该叶片润滑泵安装在箱体的前表壁上，采用油泵传动轴带动叶片转动的传动方式，计算出R/MIN停N4803649815723在300800R/MIN范围内，满足要求。停N34多轴箱坐标计算、绘制坐标检查图坐标计算就是根据以知的驱动轴和主轴的位置及传动关系，精确计算各中间传动轴的坐标。其目的是为多轴箱箱体零件补充加工图提供孔的坐标尺寸，并用于绘制坐标检查图来检查齿轮排列、结构布置是否正确合理。341选择加工基准坐标系XOY，计算主轴、驱动轴坐标加工基准坐标系在前文已经选择好了（请见表31），驱动轴及主轴的坐标在331中也已经计算好（请见表31）。342计算传动轴的坐标传动轴1的坐标计算由于传动轴1带动轴2、3、4、5，所以，传动轴1只能在四个轴的中心点上，坐标为（225，100）343绘制坐标检查图在坐标计算完成后，要绘制坐标及传动关系检查图，用以全面检查传动系统的正确性。35齿轮强度校核在初步确定主轴传动系统后还要对危险齿轮进行强度校核，尤其对低速级齿轮或齿根到键槽距离较小的齿轮及受转矩较大的齿轮进行校核，以保证传动系统平稳准确，有一定的使用寿命。通过比较发现，主轴箱中最薄弱的齿轮是驱动齿轮，因为其传动的功率大，如果它能满足强度要求，则其它的齿轮也应满足要求。驱动轴上的齿轮齿数24，M3，与其相啮合的大齿轮的齿数0Z2443，M3，驱动轴所传递的功率P55KW，转速480R/MIN，齿数比18Z0N179，齿轮材料为45钢，大、小齿轮的硬度分别为220HBS、260HBS。351校核齿根弯曲疲劳强度齿根弯曲疲劳强度的校核公式为31FSAF321DFYMZKT确定公式31中各参数值1大、小齿轮的弯曲疲劳强度极限、1LIF2LIMF查参考文献13图69取MPA，MPA201LIMF0LI2弯曲疲劳寿命系数、NK查参考文献13图67取，8F19FN23许用弯曲应力、2取定弯曲疲劳系数SF14，应力修正系数YST20得MPA432510LIM1TN1Y8692FLIST2FK4齿形系数、和应力修正系数、1AY2SA1Y2查参考文献13表64得297，262，152，159FA1F2ASA2Y5计算大、小齿轮的与，并加以比较取其中大值代入2S2SA公式计算017943259F1SAY250147286259FSA2Y小齿轮的数值较大，应按小齿轮校核齿根弯曲疲劳强度。校核计算MPA4223165102764FF2弯曲疲劳强度足够。352校核接触疲劳强度接触疲劳强度由公式进行校核H21EH5UBDKTZ确定公式中各参数值1小齿轮传递的转矩T1NMM66411053092950953107PTN2大、小齿轮接触疲劳强度极限、HLIM1LI2按齿面硬度查参考文献15图68得大、小齿轮的接触疲劳强度极限600MPA，560MPAHLIM1HLIM23接触疲劳寿命系数、N1KH2查参考文献15图66得09，095N4计算许用接触应力取安全系数，1HS则26MPA540690HLIM1N1SKMPA32LI22MPA5640H21H5确定材料系数查参考文献13表63得1898EZEZMPA6计算圆周速度M/SV2810673410LTND7确定载荷系数K查参考文献15表62得使用系数，根据V128M/S，7级精度查参A考文献15610得动载系数，查图613得，则V18K291A校核计算MPA5047134828951252EHUBDKTZH接触疲劳强度满足要求。所以该齿轮满足使用要求。36传动轴直径的确定和轴的强度校核361轴的直径的确定传动轴1轴上有三排齿轮，其直径由弯距计算可得，因其承受的弯矩也比较小，参考其它轴，选取D30MM。轴25由弯矩计算及参考其它轴取MM。35D油泵轴选取油泵轴的直径MM。27362轴的强度校核轴在初步完成结构设计后，进行校核计算。计算准则是满足轴的强度或刚度要求。进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的方法，并恰当地选取其许用应力，对于用于传递转矩的轴应按扭转强度条件计算，对于只受弯矩的轴（心轴）应按弯曲强度条件计算，两者都具备的按疲劳强度条件进行精确校核等。在本设计中轴的直径是按强度公式计算进行选择，因此并不是要对主轴箱内所有的轴都进行校核，只是对那些承受弯、扭矩相对交较大的轴进行强度校核。在这里对传动轴1进行强度校核。1传动轴1上的转矩T在工作时，主轴上所承受的功率P122KW（不计齿轮的啮合损耗和轴承损耗的功率）。则NM47952301951309566NT2作用在齿轮上的力DMZ21734MM269N34752TTF70TANATR3轴的受力分析1画轴的受力分析图；2计算支承反力在水平面内32H13TLFL201N915632T1L28248N01269H1T2F式中。159321LL停在垂直平面内3R2V1LFL67N5932RV1LFN83V1RV3画弯矩图（见图32）在水平面内，AA剖面左侧NM9120H1ALFMAA剖面右侧NM38453在垂直平面内，AA剖面左侧NM6672V1ALAA剖面右侧NM123F合成弯矩，AA剖面左侧NM405938695222AVHAMAA剖面右侧NM134222AVHA4画转矩图4危险截面的判断AA截面左右的合成弯矩右侧相对左侧大些，扭矩为，则判断左侧为危T险截面，只要右侧满足强度要求即可。5轴的弯扭合成强度校核29由参考文献15表112查得MPA，601B0图32轴的弯矩、扭矩图30AA剖面左侧691032510210233DTBW3MMPA769（44（2ETM6轴的疲劳强度安全系数校核根据参考文献13表112查得MPA，MPA，MPA，640B275115201AA截面左侧MM56303223DTBW3由参考文献15附表112查得，；由附表104查得绝对尺1K8寸系数，；轴经磨削加工，由附表114得表面质量系数950。则1安全系数0612749501MA1KS8305128MA13861022AS查参考文献15表118得许用安全系数，则51SS31剖面安全，即主轴的强度满足要求。A37主轴箱体及其附件的选择设计371主轴箱的选择设计该拖拉机箱体三面攻螺纹组合机床主轴箱选用500500的通用主轴箱体，主轴箱体材料为HT200，虽然主轴箱是通用的，但为了满足具体的使用要求，故在此基础上进行了一系列的补充加工。372主轴箱上的附件设计1分油器本主轴箱中分油器选用BZIR31236型分油器，其作用是把油分成几路，分别润滑不同排数的齿轮及轴承，以便于保证轴承，齿轮有一定的使用寿命，减少摩擦和磨损，降低振动，消耗发热。2油杯油杯是用来给箱体注油用的，以保证箱体内油量满足使用要求。3油塞油塞是用来放油用的，应该置在箱体