加工连接座零件钻6-φ7孔组合机床设计

更多相关文档资源请访问HTTP/WWWDOCINCOM/LZJ781219完整CAD设计文件以及仿真建模文件，资料请联系68661508索要摘要本论文为加工连接座零件钻67孔组合机床设计。根据加工工件的尺寸图和生产要求，合理的拟定设计方案，完成该机床各部件及系统的设计，主要包括加工工序的制定，主轴、刀具的选择，多轴箱和滑台的合理选用，主轴箱内传动系统的设定，夹具的设计，以及制定液压和控制系统。设计过程中，在满足设计要求的同时，应该注意相互间的合理配合，这样才能从整体上把握组合机床的性能和结构。为使设计符合现代化要求，该组合机床采用PLC控制系统来控制机床的工作，PLC控制是具有功能完善、通用灵活、简单易懂、操作方便和价格便宜等优点，这不仅满足了现代社会对生产的需要同时也体现了人性化设计的要求。ABSTRACTTHISTHESISCOMBINATIONMACHINEFORDESIGNPROCESSINGMANYSTALKSTHEBOXTENSCREWTHREADSOFRIGHTSTHEBOREBEDACCORDINGTOTHEPROCESSINGWORKPIECEDIMENSIONALDRAWINGANDTHEPRODUCTIONREQUEST,REASONABLEDRAWSUPTHEDESIGNPROPOSAL,COMPLETESTHISENGINEBEDVARIOUSPARTSANDTHESYSTEMDESIGN,MAINLYINCLUDESTHEPROCESSINGWORKINGPROCEDURETHEFORMULATION,THEMAINAXLE,THECUTTINGTOOLCHOICE,THEMULTIAXLEBOXESANDTHESLIDINGTABLESELECTREASONABLY,INHEADSTOCKTRANSMISSIONSYSTEMHYPOTHESIS,JIGDESIGN,ASWELLASFORMULATIONHYDRAULICPRESSUREANDCONTROLSYSTEMINTHEDESIGNPROCESS,WHILESATISFIESTHEDESIGNREQUEST,SHOULDPAYATTENTIONTOMUTUALLYTHEREASONABLECOORDINATION,LIKETHISCANGRASPTHEAGGREGATEMACHINETOOLOVERALLTHEPERFORMANCEANDTHESTRUCTUREFORMAKINGDESIGNTOMEETTHEMODERNREQUEST,ANDRESHUFFLETOMATCHTHEMACHINEBEDTOADOPTTHEPLCTOCONTROLTHESYSTEMTOCONTROLTHEREVOLVINGOFMACHINEBED,PLCCONTROLTOHAVETHEFUNCTIONPERFECT,INGENERALUSEANDVIVID,INBRIEFANDEASILYUNDERSTAND,OPERATIONCONVENIENCEWITHPRICECHEAPNESSETCADVANTAGE,THISNOTONLYSATISFIEDTHEMODERNSOCIETYTODEMANDPRODUCTIONALSONOWTHEREQUESTOFTHEHUMANIZEDDESIGN目录前言41课程设计的目的和内容511通过课程设计应达到的目的512课程设计的有关内容及计算52方案讨论及总体设计621组合机床工艺方案的制定622切削用量的确定723确定切削力、切削转矩、切削功率724加工工序图825液压滑台的设计计算926加工示意图1127机床联系尺寸总图163组合机床多轴箱设计2131多轴箱的组成2132通用钻削主轴2133通用传动轴2234通用齿轮和套2235主轴型式和直径、齿轮模数的确定2236多轴箱的动力计算2237对多轴箱传动的一般要求2338润滑泵轴和手柄轴的安置2339多轴箱传动系统拟定23310传动零件的校核计算27311传动系统的校核计算274组合机床夹具设计2941夹具的作用2942具的组成2943工件的定位3044工件的夹紧3045夹具总图305液压系统的设计3151滑台原位停止3152滑台快进3153滑台工进3154滑台快退3155液压系统图326PLC控制系统设计3361PLC工作原理3362PLC的控制方式3363动作循环图3464端子分配图3565梯形图3666指令程序377课程设计体会388致谢399参考文献4010附录41前言科学技术日新月异，工业生产不断进步，市场对产品的质量和生产效率提出了越来越高的要求。产品加工工艺过程的自动化是实现高质量、高效率最重要的措施之一。组合机床作为一种专用高效自动化技术设备，已成为大批量机械产品实现高效、高质量和经济性生产的关键装备，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。组合机床及的技术性能和综合自动化水平，在很大程度上决定了这些工业部门产品的生产效率、产品质量和企业生产组织的结构，也在很大程度上决定了企业产品的竞争力。组合机床根据工件加工需要，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。PLC控制机械加工是当今主流的一种机械加工方式。是在各类生产中应用最多的一项技术，也是机械设计类大学课程生必须掌握的一种设计方法，这次设计的课题就是有关PLC来控制车床主轴箱箱体右侧十个M8螺纹底孔组合钻床的设计。PLC控制是具有功能完善、通用灵活、简单易懂、操作方便和价格便宜等优点，这不仅满足了现代社会对生产的需要同时也体现了人性化设计的同时，PLC控制也存在某些方面的不足，如国外进口设备上的可编程控制器型号多样，技术资料不全，缺少实验装置的配置等，还需要在具体的实践中不断的完善与改进。1课程设计的目的和内容课程设计设计是学生在校学习期间最后一个重要环节，课程设计设计旨在培养学生综合运用所学知识进行设计的能力。11通过课程设计应达到以下目的（1）了解有关产品的设计的一般程序和方法。（2）综合运用所学知识培养独立解决有关工程技术问题的能力，巩固和提高计算和制图基本技能。（3）初步具备调查研究，收集资料、分析和综合问题及撰写技术文件方面的能力。（4）围绕课程设计课题一步一步加深和扩大知识领域。（5）逐步树立真确的设计思想和认真的设计作风。12课程设计的有关内容及计算（1）材料HT200该加工件为连接座，由表31灰铸铁的牌号和力学性能，可知HT200型号的铸铁适于制造多轴机床主轴箱。（2）硬度242HBS查表323灰铸铁铸件预计的机械性能及应用举例，有B290MPA，由硬度与抗拉强度间对应的经验公式，当B196MPA时HBRH（1000438B）灰铸铁相对硬度RH08120所以HBMAX272HBS，HBMIN182HBS，查表724组合机床设计中推荐的切削力、扭矩及功率计算公式的注解中HBHBMAX（HBMAXHBMIN）/3从而HB272（272182）/3242HBS（3）重量估算M22230405035142650142901738KG2方案讨论及总体设计组合机床是由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。它能对一种或几种零件进行多刀、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；生产效力高，加工质量稳定。其组成是床身（侧底座）、底座（中间底座、立柱底座）、动力滑台、夹具、动力箱、多轴箱、立拄、垫铁、液压装置、电器控制设备、刀具等。总体方案设计主要包括制定工艺方案（确定零件在组合机床完成的工艺内容及加工方法，选择定位基准和夹紧部位，决定工步和刀具结构形式、种类及切削用量等）、确定机床装配形式、制定影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。21组合机床工艺方案的制定211根据题目要求，该组合机床采用液压滑台驱动，实现进给运动。本设计为钻6个7孔，分析可知，其加工为单工位的平面加工，且其加工的精度要求不是不高，生产需要为大批大量生产，故该组合机床的通用部件使用大型部件。（1）由工序集中的原则考虑该工件加工孔间相对位置有严格的精度要求，所以应该在一次工序中集中加工，以免2次安装产生的误差影响和便于机床精度调整与找正（2）孔间中心距的限制查表737通用主轴最小间距对于滚针轴承主轴DMIN355MM由加工工序图可有主轴7和9之间距离最小，因此DMIN21230SIN46SI45106SIN40415MM355MM（3）生产批量要求该组合机床要求能够满足大批量工件的加工需求，其通用部件因该使用大型部件。212定位基准和夹压部位的选择组合机床一般为工序集中的多刀加工，不但切削负荷大，而且工件受力方向变化。因此，正确选择定位基准和夹压部位是保证加工精度的重要条件。对于毛坯基准选择要考虑有关工序加工余量的均匀性；对于光面定位基准的选择要考虑基面与加工部位间位置尺寸关系，使它利于保证加工精度。定位夹压部位的选择应在有足够的夹紧力下工件产生的变形最小，并且夹具易于设置导向和通过刀具。该螺纹底孔分别以孔、的轴线为中心作为定位基准，而孔、的轴线又以孔的轴线为平行基准，考虑到夹紧问题，选择孔、的轴线为加工件的定位基准，另一侧面为定位面，加工面作为夹紧面。213工序间余量的确定为保证加工质量，必须合理确定工序间余量。该组合机床为螺纹底孔初步加工，一次性完成，按螺孔M8的小径来加工，其工序的余量可以忽略，不予考虑。214刀具结构的选择正确选择刀具结构，对保证机床正常工作极为重要。根据工艺要求和加工精度不同，组合机床常用刀具有一般刀具（标准刀具）、复合刀具及特种刀具等。选择刀具结构应注意以下问题A只要条件许可，为使工作可靠，结构简单刃磨容易，应尽量选用标准刀具和一般简单刀具。B为提高工序集中程度或保证加工精度，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。但应尽量采用组装式结构，如装几把镗刀的镗杆几把扩孔钻或铰刀的刀杆，同时加工孔及端面的镗刀头等。整体式复合刀具制造刃磨较困难，刀体不能重复使用，成本高，只有为了节省工位或机床台数和为了保证加工精度所必须时才能采用。C选择刀具结构必须考虑工件材料特点。如加工硬度要求较高的铸铁或钢件时，为提高刀具耐用度，减少换刀时间，宜采用多刃铰刀或多刃镗头加工，以解决断屑及排屑问题。22切削用量的确定切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的结构型式及工作可靠性均有较大影响。由于钻孔要求较高的切削速度和较小的进给量，查表719高速钢钻头切削用量有刀具切削速度为V（1018）M/MIN，进给量为F01018MM/R,现取V18M/MIN、F015MM/R。23确定切削力、切削转矩、切削功率根据选定的切削用量（主要指切削速度V及进给量F），确定进给力作为选用动力滑台及设计夹具的依据；确定切削转矩用以确定主轴及其他传动件的尺寸；确定切削功率用作选择主传动电机功率。根据表724组合机床设计中推荐的切削力、扭矩及功率计算公式有7的孔切削力F6082HBDF72415（N）51074切削转矩T6089HBFD60124（NMM）32切削功率PTV/（9740D）7143908102KW24组合钻床连接座零件钻67孔的加工工序图根据加工工序图上加工部位的尺寸、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HT200，其布氏硬度为242HBS，加工部位壁厚20MM来制定工艺方案。加工工序图如下175454M57H孔10501225液压滑台的设计计算为了完成主轴箱体侧面10个螺纹底孔的加工，液压滑台工作循环如图所示为实现上述工作循环，可以采用液压系统和电气系统操纵行程开关来实现快进工进快退的工作循环。其工作过程为液压滑台快进后，当摆杆碰到中间行程开关时，经液压系统转换为工作进给，动力头以慢进速度完成加工循环，当碰到终点行程开关时，延时一段时间，动力头再变为快退，到碰到原位的行程开关后快退结束，动力头停止。在加工终了，压下终点行程开关，同时发出信号切断主轴旋转的信号即可，也既当液压滑台在快退到压下开始的限位开关，主轴旋转停止。由F总10745N，查表7151HY系列液压滑台主要技术性能，选择1HY40M型液压滑台以及相配套的侧底座，其行程为630MM，台面宽度为400MM，台面长度为800MM，最大进给力为20000（N），工进速度为125500MMMIN1，快进速度为8MMIN1。液压滑台与其附属部件配套，通过电气、液压联合控制实现自动循环。根据零件的尺寸图，选用一次工作进给，这种工作循环主要用于对工作进给速度要求不变的情况下，如钻孔、扩孔、镗孔等。当孔加工深度要求较高精度时，可采用死挡铁停留来保证。附属部件、支承部件配套表滑台型号行程MM二级进给及压力导轨防护分级进给装置滑台侧底座立柱立柱侧底座1HY406301HY40F511HY40F811CC401M1CL40M1CD401M查表531HY系列液压滑台卧式配置时联系尺寸液压滑台的尺寸为B400MB1400B296B3605B4330B585B1355L630L11470L2800L3307L100180E12090取E110H1320H2245N7M0D0M16侧底座的尺寸为B6600B785L41580L5250L660H3560H4210H5110H640D1M2070D220D324D4G1D5G1/4根据加工工件的尺寸，可以按快进（264MM），工进（36MM），快退（300MM）。的过程来放置行程开关，完成工件的加工。26加工示意图261加工示意图的作用和内容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文件。见加工示意图II表达和标注的内容用机床的加工方法，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、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。262选择刀具、导向及有关计算（1）刀具的选择根据工件的材质、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率等要求，刀具选用高速刚。只要条件允许，应尽量选用标准刀具。刀具插入接杆孔内的长度，在绘制加工示意图时应注意从刀具的总长度中减去。据工件的加工及材料特点，宜选用高速钢型的直柄麻花钻，通过表2106直柄麻花钻,选择D700上偏差为0下偏差为022的刀具。其尺寸联系图（2）导向结构的选择组合机床加工孔时，除采用刚性主轴加工方案外，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证的。因此，正确选择导向结构和确定导向类型、参数、精度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时必须解决的问题。查表726导向装置的布置与参数选择及表727导向装置的配合来确定，其尺寸见图（3）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。如与刀杆有浮动联接或刚性联接，主轴则有短悬伸镗孔主轴和长悬伸的钻孔主轴。主轴轴颈尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削转矩T总238N根据表728轴能承受的扭矩可以得传动轴直径为20MM综合考虑加工精度和具体工作条件，按表731通用主轴的系列参数选定主轴外伸长度L，外径D和内径D1及配套的刀具接杆莫氏锥度或攻螺纹靠模规格代号等。对于卧式类钻削类主轴有主轴外伸长度L115MM，外径D32MM，内径D120MM,4）选择接杆、浮动卡头除刚性主轴外，组合机床主轴与刀具间常用接杆连接（称刚性连接）和浮动卡头连接（称浮动连接）。在钻、扩、铰、锪孔及倒角等加工小孔时，通常都采用接杆。因多轴箱各主轴的外伸长度和刀具长度都为定值，为保证多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，以满足同时加工完成各孔的要求。为使工件端面至多轴箱端面为最小距离，首先应按加工部位在外壁、加工孔深最浅、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，通用标准接杆号和弹簧卡头可根据刀具尾部（莫氏号）和主轴头部内孔径直径按图538弹簧卡头、图539接杆来选取。为提高加工精度、减少主轴位置误差和主轴振摆对加工精度的影响，在采用长导向或双导向和多导向进行镗、扩、铰孔时，一般孔的位置精度靠夹具来保证。为避免主轴与夹具导套不同轴而引起的刀杆“别劲”现象影响加工精度，均可采用浮动卡头连接。（5）标注联系尺寸首先从同一多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，以获得加工终了时多轴箱前端面到工件端面之间所需的最小距离，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；工件至夹具之间须标注工件离导套端面的距离；还必须标注托架与夹具之间的尺寸、工件本身以及加工部位的尺寸和精度等。多轴箱端面到工件端面之间的距离是加工示意图上重要的联系尺寸。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；二是机床总布局所要求的联系尺寸。这两个方面是互相制约的。（6）标注切削用量各主轴的切削用量应标注在相应的主轴后端。其内容包括主轴转速N、相应刀具的切削速度V、每转进给量F。同一多轴箱上各主轴的每分钟进给量是相等的，等于动力滑台的工进速度V，即FMVF。（7）动力部件工作循环及行程的确定动力部件的工作循环是指加工时，动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置，又返回原位的动作过程。一般包括快速引进、工进进给和快速退回等动作。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。A工作进给长度LI的确定组合机床上有第一工作进给和第二工作进给之分。前者用于钻、扩、铰和镗孔等工序；后者常用于钻或扩孔后需要进行锪平面、倒大角等工序。工作进给长度LI，应等于加工部位长度L（多轴加工时按最长孔决定）与刀具切入长度L1和切出长度L2之和，即LILL1L2切入长度一般为510MM，取L110MM。根据端面的误差情况确定。切出长度查表37有L21/3D（38）23（38）53103MM，取L26MM则LILL1L21020636MMB快速引进长度的确定快速引进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，考虑到安装工件的必要尺寸取L快进264MM。C快速退回长度的确定快速退回的长度等于快进长度和工进进给长度之和。一般在固定式夹具钻孔或扩孔的机床上，动力部件快速退回的行程，只要把所有刀具都退回导套内，不影响工作的装卸就行了。但对于夹具需要回转或移动的机床，动力部件快速退回行程必须把刀具、托架、活动钻模板及定位销都退离到夹具运动可能碰到的范围之外,L快退36264300MM。D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从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中取出时,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。27机床联系尺寸总图271机床联系尺寸总图的作用与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，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。是用来表示机床的配置型式、主要构成及各部件安装位置、相互联系、运动关系和操作方式的总体布局。用以检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足加工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。272绘制机床联系尺寸总图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。在不需要精确计算多轴箱功率或多轴箱尚未设计出来之前，可按下列简化公式进行估算P多轴箱P切削/式中P切削消耗于各主轴的切削功率的总和，单位为KW；计算公式查表620计算。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；取为08。则P多轴箱P切削/2/0825KW查表791TD321TD50动力箱性能，多轴箱选用1TD40型动力箱，其内部电动机型号为Y132M4，电动机功率为30KW，电动机转速为960RMIN1。驱动轴转速为480RMIN1。（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。在确定机床装料高度时，首先要考虑工人操作的方便性；对于流水线要考虑车间运送工件的滚道高度；对于自动线要考虑中间底座的足够高度，以便允许内腔通过随行夹具返回系统或泠却排屑系统。其次是机床内部结构尺寸限制和刚性要求。如工件最底孔位置H2、多轴箱允许的最底主轴高度H1和通用部件、中间底座及夹具底座基本尺寸的限制等。考虑上述刚度、结构功能和使用要求等因素，新国家标准装料高度为1060MM，与国际标准ISO一致。实际设计时常在8501060MM之间选取。本课题取装料高度为H9305MM。（3）确定夹具轮廓尺寸主要确定底座的长、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。具体要考虑布置工件的定位、限位、夹紧机构、刀具导向装置以及夹具底座排屑和安装等方面的空间和面积需要。加工示意图中已确定了一个或几个加工方向的工件与导向间距离以及导向套的尺寸。这里主要是合理确定设置导向的钻模架体尺寸，可初步确定它在加工方向的尺寸一般不小于导向长度，取L长503MM,至于宽度尺寸可据导向分布尺寸及工件限位元件安置需要确定，取L宽480MM，工件夹紧高度L10725MM,夹具底座的高度尺寸，一方面要保证其有足够的刚度，同时要考虑机床的装料高度、中间底座的刚度、排屑的方便性和便于设置定位、夹紧机构，一般不小于240MM。本课题高度为240MM。对于较复杂的夹具，绘制联系尺寸总图之前应绘制夹具夹具结构草图，以便于确定夹具的主要参数、基本结构方案及其外形控制尺寸。（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，实际已由加工示意图所确定，图中已规定了机床在加工终了时工件端面至多轴箱前端面的距离。由此，根据选定的动力箱、滑台、侧底座等标准的位置关系，并考虑滑台的前备量，通过尺寸链就可以计算确定中间底座加工方向的尺寸（本课题选前备量为30MM，计算长度为740MM）。算出长度通常应圆整，并按R20优选数系选用。应注意，考虑到毛坯误差和装配偏移，中间底座支承夹具底座的空余边缘尺寸。当机床不用泠却液时不要小于1015MM；使用冷却液时不小于70100MM。还须注意当加工终了时，多轴箱与夹具体轮廓间应有足够的距离，以便于调整和维修，并应有一定的前备量。确定中间底座的高度方向尺寸时，应注意机床的刚性要求、冷却排屑系统要求以及侧底座连接尺寸要求。装料高度和夹具底座高度确定后，中间底座高度就已确定，本课题中高度为560MM。（5）确定多轴箱轮廓尺寸标准通用钻、镗类多轴箱的厚度是一定的、卧式为325MM，立式为340MM。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及最底主轴高度H1。见图多轴箱宽度B、高度H的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按下式确定BB2B1HHH1B1式中B工件在宽度方向相距最远的两孔距离，单位为MM；B1最边缘主轴中心至箱体外壁距离，单位为MM；H工件在高度方向相距最远的两孔距离，单位为MM；H1最底主轴高度，单位为MM。B和H为已知尺寸，从加工工序图中查得B1975MM，H192MM。为保证多轴箱内有足够安排齿轮的空间，推荐B170100MM。取B1100MM，多轴箱最底主轴高度H1必须考虑与工件最低孔位置H2、机床装料高度H、滑台总高H3、侧底座高度H4等尺寸之间的关系而确定。推荐H185140MM，取H1108MM。H、B的计算如下BB2B1197521003975MMHHH1B1192108100400MM查表5401TD251TD80动力箱与多轴箱、滑台的联系尺寸及表73多轴箱体规格尺寸及动力箱法兰尺寸，考虑到两者间的安装连接，应该选用BH630MM500MM的多轴箱。273机床生产率计算卡图号毛坯种类灰铸铁名称车床主轴箱箱体毛坯重量38KG加工零件材料HT300硬度HB242工序名称钻螺纹底孔工序号工时/MIN序号工步名称零件个数加工直径/MM加工长度工作行程/MM切削速度每分钟转速每转进给量每分钟进给量机动时间辅助时间共计1装入工件10752定位、夹460025紧3快进264800000334工进72036184680157020515停留00336快退300800000387松开工件4600258卸下工件075单件总工时05116542164实际生产率277（件/H）要求生产率1530（件/H）备注本机床装卸工件时间取为15MIN3组合机床多轴箱设计31多轴箱的组成大型通用多轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成，其基本结构见多轴箱设计总图。图中箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等为箱体类零件；主轴、传动轴、手柄轴、传动齿轮、动力箱或电动机齿轮等为传动类零件；叶片泵、分油器、注油标、排油塞、和防油套等为润滑及防油元件。在多轴箱内腔，安排3排24MM宽的齿轮；箱体后壁与后盖之间安排24MM宽的齿轮。后盖的厚度为90MM，多轴箱的标准厚度为180MM。多轴箱的通用箱体类零件配套表见表74，选用DZ27型多轴箱；箱体材料为HT300，前、后、侧盖等材料为HT200。多轴箱体基本尺寸系列标准（GB3668183）规定，9种名义尺寸用相应滑台的滑鞍宽度表示，多轴箱宽度和高度是根据配套滑台的规格按规定的系列尺寸（表71）选择；多轴箱后盖与动力箱法兰尺寸如表72所示，其结合面上连接螺纹孔、定位销孔及其位置与动力箱联系尺寸相适应（参阅表540）；通用多轴箱体结构尺寸及螺孔位置见表73。多轴箱设计原始依据表主轴外伸尺寸切削用量轴号D/DL工序内容N（RMIN1）V（MMIN1）F（MMR1）1、2、3、4、5、632/20115钻M8螺纹内底孔4801801532通用钻削主轴该工件加工底孔间距较小，决定了主轴宜采用滚针轴承主轴，前后支承均无内环滚针轴承和推力球轴承，其型号为DT072441。33通用传动轴通用传动轴按用途和支承形式分为图45所示六种，表44所示为通用传动轴的系列参数六种传动轴结构，配套零件及联系尺寸，其型号为DT07334134通用齿轮和套多轴箱用通用齿轮有传动齿轮、动力箱齿轮和电动机齿轮三种（见表45），其结构型式、尺寸参数及制造装配要求见表721表723。多轴箱用套和防油套综合表参阅表724、表725。35主轴型式和直径、齿轮模数的确定主轴的型式和直径，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。主轴直径按加工示意图所示主轴类型及外伸尺寸可初步确定。传动轴直径也可以参考主轴直径大小初步选定。齿轮模数M（单位为MM）一般用类比法确定，也可按公式估算，即M（3032）（P/ZN）1/3式中P齿轮所传递的功率，单位为KW；Z一对啮合齿轮的小齿轮齿数；N小齿轮的转速，单位为R/MIN。多轴箱中的齿轮模数常用2、25、3、35、4几种，为便于生产，同一多轴箱中的模数最好不要多于两种。36多轴箱的动力计算多轴箱的动力计算包括多轴箱所需要的功率和进给力两项。传动系统确定后，多轴箱所需功率P多轴箱按下列公式计算P多轴箱P切削P空转P损失NI1切削NIP1空转NI1损失式中P切削切削功率，单位为KW；P空转空转功率，单位KW；P损失与负荷成正比的功率损失，单位为KW。每根主轴的切削功率，由选定的切削用量按公式计算或查图表获得；每根轴的空转功率按表46确定；每根轴上的功率损失，一般可取所传递功率的1。轴径为20的主轴的功率为0046KW。则P多轴箱P切削P空转P损失（2100046）（11）25KW37对多轴箱传动的一般要求371在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下，力求使传动轴和齿轮的规格、数量为最少。为此，应尽量用一根中间传动轴带动多根主轴，并将齿轮布置在同一排上。当中心距不符合标准时，可采用变位齿轮或略微改动传动比的方法解决。372尽量不用主轴带动主轴的方案，以免增加主轴负荷，影响加工质量。遇到主轴分布较密，布置齿轮的空间受到限制或主轴负荷较小、加工精度要求不高时，也可用一根强度较高的主轴带动12根主轴传动方案。373为使结构紧凑，多轴箱内齿轮副的传动比一般要大于1/2（最佳传动比为11/15），后盖内齿轮传动比允许取至1/31/35；尽量避免用升速传动。当驱动轴转速较低时，允许先升速后再降一些，使传动链前面的轴、齿轮转矩较小，结构紧凑，但空转功率损失随之增加，故要求升速传动比小于等于2；为使主轴上的齿轮不过大，最后一级经常采用升速传动。374用于粗加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在第I排，以减少主轴的扭转变形；精加工主轴上的齿轮，应设置在第III排，以减少主轴端的弯曲变形。375驱动轴直接带动的转动轴数不能超过两根，以免给装配带来困难。38润滑泵轴和手柄轴的安置多轴箱常采用叶片油泵润滑，油泵供油至分油器经油管分送各润滑点。箱体较大、主轴超过30根时用两个润滑泵。油泵安装在箱体前壁上，泵轴尽量靠近油池；通常油泵齿轮放在第I排，以便于维修，当泵体或油管接头与传动轴端相碰时，可改用埋头传动轴。多轴箱一般设计手柄轴，用于对刀、调整或装配检修时检查这、主轴精度。手柄轴转速尽量高些，其周围应有较大的空间。39多轴箱传动系统拟定391多轴箱传动系统拟定基本方法（1）将主轴划分为各种分布类型被加工零件上加工孔的位置分布是多种多样的，但大致可归纳为同心圆分布、直线分布和任意分布三种类型。（2）确定驱动轴转速转向及其在多轴箱上的位置、驱动轴的转速按动力箱型号选定，当采用动力滑台时驱动轴旋转方向可任意选择，动力箱与多轴箱连接时，应注意驱动轴中心一般设置于多轴箱箱体宽度的中心线上，其中心高度则决定于所选动力箱的型号规格，驱动轴中心位置在机床联系尺寸图中已确定。（3）用最少的传动轴及齿轮副把驱动轴和各主轴连接起来，在多轴箱设计原始依据图中确定了各主轴的位置、转速和转向的基础上，首先分析主轴位置，拟订传动方案，选定齿轮模数，再通过计算、作图和多次试凑相结合的方法，确定齿轮齿数和中间传动轴的位置及转速。392齿轮齿数、传动轴转速的计算公式主从从主NZUZSZMA从主主从从从主NU从主主主从ZUMANZMA1212从主从主主从主从式中U啮合齿轮副的传动比,SZ啮合齿轮副的齿数和，Z主，Z从分别为主动和从动齿轮齿数，N主，N从分别为主动和从动齿轮转速，单位R/MINA齿轮啮合中心距，单位为MMM齿轮模数，单位为MM393多轴箱传动系统拟定方案先把全部主轴中心尽可能分布在几个同心圆上，在各个同心圆的圆心上分别设置中心传动轴。（1）拟订传动路线,如图把主轴1、2、3、4视为一组同心圆主轴，在其圆心处设中心转动轴11；把主轴5、6、7视为一组同心圆主轴，在其圆心处设中心转动轴12；把主轴8、9、10视为一组同心圆主轴，在其圆心处设中心转动轴15。（2）确定传动轴位置及齿轮齿数确定传动轴15的位置及各轴齿轮齿数，传动轴15的位置为主轴8、9、10同心圆圆心上，查表721传动齿轮综合表D20MM,M2,Z1936连续M3,Z1645连续A45MM,N8468R/MIN,若取M2,Z1525,20541528ZMA,MIN/3768RN由于主轴9、10的类型和8一样，所以有Z9Z10Z820确定传动轴12的位置及各轴齿轮齿数，传动轴12的位置为主轴5、6、7同心圆圆心上，A40MM,N5468R/MIN,若M2,Z1220,204215ZMA,MIN/682RN由于主轴6、7的类型和5一样，所以有Z6Z7Z520确定传动轴12与驱动轴间的传动关系，驱动轴轴心位置与主轴1重合查表722动力箱齿轮M3或M4A535MM,N驱480R/MIN,若取M3,Z124806驱,Z1235MA驱解得取Z驱17，Z1218确定传动轴11的位置及与驱动轴间的传动关系，传动轴11的位置为主轴1、2、3、4同心圆圆心上，由于传动轴11也由同一驱动轴传动的，因此M3,又A52MM,1273521驱ZMA取Z1117MIN/480RN驱驱确定传动轴11与主轴1、2、3、4间的传动关系，A52MM，若M3,975086NZ,13212ZMA取Z118，Z1117确定传动轴13的位置及其传动关系，传动轴13分别与主轴6、8啮合，由于主轴6和8的主轴和齿轮类型及转速一样，故传动轴13根据需要适当选取，从主轴6传到传动轴13，再传至主轴8，现选传动轴13的齿轮模数M2,Z1330在整个传动系统中主轴6和8在作为钻轴的同时，也承担一部分传动轴的作用，经过计算，各主轴的实际转速N4533R/MM,接近最大转速N468R/MM。310传动零件的校核计算传动系统拟订后，应对总体设计和传动设计中选定的传动轴颈和齿轮模数进行验算，校核是否满足工作要求。验算传动轴的直径按下式计算传动轴所承受的总转矩T总T总T1U1T2U2TNUN直径由公式DB（10T）1/4则T11T1U1T2U2T3U3T4U423840944899（NMM）D11B（10T11）1/452（10899）1/4160MM20MMT12T5U5T6U6T7U72382195211428（NMM）D12B（10T12）1/452（101428）1/4180MM20MMT13T8U8714151071（NMM）D13B（10T13）1/452（101071）1/4167MM20MMT15T9U9T10U1023821476（NMM）D15B（10T15）1/452（10476）1/4137MM20MM所以所选用的传动轴直径满足要求。311传动系统的校核计算传动件系统的校核包括强度和几何干涉校核，强度校核包括轴、齿轮的强度和轴承的寿命校核计算。若发现某一项指标不满足规定要求时，系统将根据可能，修改有关参数。如验算某一轴上受转矩超过允许值，则系统视空间的可能性，自动地将该轴直径加大，然后再次校核；若空间不允许加大轴径，则会打印出错误信息，指出该轴不满足强度要求，应重新设计方案，直至符合要求为止。几何校核的目的是检查传动系统中各传动件、支承件等之间是否有碰撞现象，确保系统正常传动。检查的项目有齿轮与非啮合齿轮的碰撞齿轮与轴、套的碰撞。齿轮与箱体四周壁的碰撞。轴承与轴承的干涉液压泵体及其接头等与传动轴端的碰撞等。几何干涉校核是穿插在每一个传动系统设计模块之中，即每用一个设计子模块，均需进行一次几何干涉校核。若发现有几何干涉现象，即会显示错误信息，提示设计者予以修正；若是轴承与轴承碰撞，可更换轴承类型解决。多轴箱图4组合机床夹具设计夹具是在机械制造工艺过程中，使工件准确定位，并将其牢固加紧以接受加工的一种工艺装备。无论是在机械加工、装配、检验，还是在焊接、热处理等冷、热工艺中都大量采用各种不同的夹具。41夹具的作用（1）保证加工精度由于工件上各有关表面的相互位置精度是通过夹具来保证的，所以工件在加工后能得到较高的位置精度（2）提高生产效率、降低成本采用夹具可省去划线工序，缩短工件定位和加紧时间，减少加工时间，因此提高生产效率、降低成本（3）扩大机床的使用范围在机床不足的情况下，采用夹具能扩大其使用范围。如在车床上配备镗孔夹具或磨头，以进行镗削和磨削工作。（4）操作方便，减轻劳动强度使用夹具安装工件，基本上不用找正，加工精度主要靠夹具保证，基本上不取决于工人的技术水平，因而操作方便，夹具采用机械化、自动化上下料装置和夹紧装置可大大减轻工人的劳动强度，此点对于大中型工件和大批量工件的加工尤为重要。42具的组成各种夹具尽管用途不同，结构形式也多种多样，但一般都由以下几个部分组成（1）定位装置定位装置的用途是使工件的基准面与刀具间获得正确的相对位置，它包括定位元件及其组合，如定位销、定位键、V型块等。（2）夹紧装置夹紧装置的作用是将装好的工件夹紧，并保证加工过程中工件定位的稳定性和可靠性，它包括动力装置（如气动、液压、电动等）、传动装置（如螺纹传动、杠杆传动、凸轮传动等）夹紧机构和夹紧元件。（3）导向装置导向装置用来引导或确定刀具与工件的相对位置，它包括钻套、镗套、对刀块等。（4）辅助装置它的作用是加速工件在夹具中的装卸或形成加工时所必须的辅助运动，辅助装置包括上下料装置、度装置、件顶出装置、润滑装置、冷却装置。（5）夹具体它是夹具的基础，在夹具体上安装夹具的所有零件和部件等。43工件的定位在进行机械加工时，必须把工件放在夹具上，使它在夹紧前获得正确的位置，这就叫工件的定位，定位是通过工件的定位基准和夹具的定位元件或定位装置的相对配合来实现的。44工件的夹紧工件在加工过程中，由于受切削刀或工件本身重量的作用，常发生位移或振动，因此必须用适当的力将其夹紧，夹具中用来夹紧工件的装置叫夹紧机构，常用的夹紧机构有螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、杠杆夹紧机构、压板夹紧机构、弹簧夹紧机构、定心夹紧机构、联动夹紧机构等。根据加工零件的尺寸特点，夹具的外型尺寸可由之前初定的方案来制定,具体设计方案如夹具总图45夹具总图5液压系统的设计液压系统的设计是整个机器设计的一部分，它的任务是根据机器的用途、特点和要求，利用液压传动的基本原理，拟定出合理的液压系统图，在经过必要的计算来确定液压系统的参数，然后按照这些参数来选用液压元件的规格和进行系统的结构设计。根据对机器的工作情况进行详细的分析，该机床需要快进、工进和快退三步一次进给运动。其工作过程由液压系统来实现。液压滑台是由滑台、滑座及油缸三部分组成，液压滑台是通过电气控制由夜压系统来实现的。滑台的工进速度由节流阀调节，可实现无级调速。电气控制电路一般采用行程、时间原则及压力控制方式。具有一次进给的液压动力滑台电气控制电路如图所示电磁铁YA1YA2YA3转换主令快进SB5工进SB6快退SB7停止SB251滑台原位停止滑台由油缸YG拖动前后进给，电磁铁YA1、YA2、YA3均为断电状态，滑台原位停止。52滑台快进按下SB0按扭，YA1、YA3电磁铁得电，将电磁阀1HF及2HF推向右端，于是泵压出的压力油经1HF流入滑台油缸左腔，右腔流出的油经1HF、2HF也流入左腔构成差动快速回路使滑台快进。53滑台工进当挡铁压动行程开关SQ1，YA3断电，电磁阀2HF复位，滑台右腔流出的油只能经节流阀流入油箱，滑台转为工进。54滑台快退当滑台工进到终点，YA2得电，使电磁阀1HF推向左，变量泵压出的压力油经1HF流入滑台油缸右腔，左腔流出的油经1HF直接流入油箱，滑台快退。在上述电路中，若需要使滑台工进到终点，延时停留，即工作循环成为快进工进延时停留快退。55液压系统图6PLC控制系统设计61PLC工作原理PLC控制是一种工业控制微机，它的硬件结构与一般微机控制系统相似，其主体由微处理器（CPU）、存储器、输入模块、输出模块、电源及编程器等组件构成。虽然，PLC是以微处理器为基础的装置，但应用时不必从计算机的角度去深入了解，因为PLC的工作类似于一个继电器系统。只不过组成PLC的继电器，定时器和计数器等是用编程方式来实现的软继电器。PLC是通过一种周期工作方式来完成控制的，每一个周期包括输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段。输入采样阶段，当PLC开始周期工作时，控制器首先以扫描的方式顺序读入所有的输入端的信号状态（1或0），并逐一存入输入状态寄存器。输入状态寄存器的位数与输入端子的数目相对应，因而输入状态寄存器有可称为输入影像寄存器。输入采样结束后转入程序执行阶段。在程序执行期间，即使输入状态变化，输入状态寄存器的内容也不会改变。这些变化只能在下一个工作周期的输入采样阶段才被读入。PLC的用户程序决定了输入信号与输出信号之间的具体关系。组成程序的每条指令都有顺序号，指令按照该顺序号依次存入存储单元。在所有的指令执行完毕后，输出在输出刷新阶段转存到输出锁存器锁存，驱动状态寄存器中的状态输出线圈，形成PLC的实际输出。62PLC的控制方式为了方便组合机床的控制，以保证实现组合机床工作循环，采用PLC控制来控制组合机床的运转。考虑到在实际生产过程中的需求，将液压滑台的控制分为手动操作和自动操作两种形式。手动操作是对滑台的每一种动作进行单独控制。根据工作的需要，当滑台快进时，只须按下快进按钮就可达到工作需要。手动控制主要用于滑台，定位马达不在原位，而程序要求从初态开始，此时必须经手动操作使其回到初态。自动操作是通过PLC控制其对组合机床进行控制，减少人的劳动，从而减少劳动强度，自动控制不但加快了生产效率同时还提高了产品的精度。自动控制方式分为单步、单周期和连续操作方式A单步操作每按一次启动按钮，滑台完成一步动作后自动停止。B单周期操作滑台从